(57)【要約】【課題】輝度ムラや走査歪み等の走査状態を観測可能にする。【解決手段】被走査領域を光走査する光走査システムであって、光源と、前記光源からの光を２次元方向に偏向可能であり、少なくとも１次元方向は高調波成分を有する駆動信号に基づいて偏向し、前記被走査領域を光走査する光偏向器と、前記被走査領域に設けられ、前記光偏光器からの光を受光する第１の受光器と、前記被走査領域に設けられ、前記光偏光器からの光を受光する第２の受光器と、前記第１の受光器および前記第２の受光器の受光信号に基づいて前記光偏光器を制御する制御装置と、を備え、前記光偏光器は、固有振動数を有し、前記第１の受光器と前記第２の受光器の間の前記１次元方向の距離は、前記固有振動数に基づいて定まる距離である。【選択図】図１４
2018155989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被走査領域を光走査する光走査システムであって、
光源と、
前記光源からの光を２次元方向に偏向可能であり、少なくとも１次元方向は高調波成分を有する駆動信号に基づいて偏向し、前記被走査領域を光走査する光偏向器と、
前記被走査領域に設けられ、前記光偏光器からの光を受光する第１の受光器と、
前記被走査領域に設けられ、前記光偏光器からの光を受光する第２の受光器と、
前記第１の受光器および前記第２の受光器の受光信号に基づいて前記光偏光器を制御する制御装置と、
を備え、
前記光偏光器は、固有振動数を有し、
前記第１の受光器と前記第２の受光器の間の前記１次元方向の距離は、前記固有振動数に基づいて定まる距離である
光走査システム。
【請求項２】
前記距離は、前記光偏向器の最低次の固有振動数に基づいて定まる距離である
請求項１に記載の光走査システム。
【請求項３】
前記距離は、前記光偏向器の最低次の固有振動数の逆数の半整数倍に基づいて定まる距離である
請求項１または２に記載の光走査システム。
【請求項４】
前記距離は、前記光偏向器の最低次の固有振動数の半整数倍から２０％以内の距離である
請求項１〜３に記載の光走査システム。
【請求項５】
前記第１の受光器または前記第２の受光器は、前記１次元方向において、前記光偏向器の光走査開始地点から前記光偏向器の最低次の固有振動数の逆数の整数倍の位置に設けられている
請求項１〜４に記載の光走査システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記第１の受光器および前記第２の受光器の受光信号の強度の差分に基づいて、前記駆動信号を変更し、前記光偏向器を制御する
請求項１〜５に記載の光走査システム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記第１の受光器および前記第２の受光器の受光信号の受光タイミングと、前記光源の照射タイミングと、に基づいて前記駆動信号を変更し、前記光偏向器を制御する
請求項１〜５に記載の光走査システム。
【請求項８】
前記制御装置は、前記第１の受光器の受光信号の受光タイミングと前記光源の照射タイミングの差である第１の値と、前記第２の受光器の受光信号の受光タイミングと前記光源の照射タイミングの差である第２の値と、の差分に基づいて前記駆動信号を変更し、前記光偏向器を制御する
請求項１〜７に記載の光走査システム。
【請求項９】
前記制御装置は、前記第１の受光器および前記第２の受光器に前記光源の光を光走査する検出用画像を出力するように前記光源および前記光偏向器を制御し、前記検出用画像を出力したときの前記第１の受光器および前記第２の受光器の受光信号の受光タイミングと、前記光源の照射タイミングと、に基づいて前記駆動信号を変更し、前記光偏向器を制御する
前請求項１〜５に記載の光走査システム。
【請求項１０】
前記光偏向器は、複数の駆動カンチレバーが蛇行状に連続して形成されるアクチュエータを備え、
前記制御装置は、前記複数の駆動カンチレバーに位相が異なる２種類の駆動信号を入力するとともに、前記第１の受光器および前記第２の受光器の受光信号に基づいて、前記２種類の駆動信号の位相差を変更する
請求項１〜９に記載の光走査システム。
【請求項１１】
前記光偏向器は、複数の圧電駆動部が蛇行状に連続して形成される圧電アクチュエータを備え、
前記制御装置は、前記第１の受光器および前記第２の受光器の受光信号に基づいて、前記圧電駆動部に印加する電圧の大きさを変更する
請求項１〜１０に記載の光走査システム。
【請求項１２】
前記駆動信号は、立ち上がり時間と立ち下がり時間を有し、
前記制御装置は、前記第１の受光器および前記第２の受光器の受光信号に基づいて、前記駆動信号の一周期に対する前記立ち上がり時間または立ち下がり時間の割合を変更する
請求項１〜１１に記載の光走査システム。
【請求項１３】
画像情報に基づいて変調された光により被走査面を走査して画像を投影する画像投影装置であって、
請求項１〜１２に記載の光走査システムと、
前記光走査システムから出射された光を前記被走査面に向けて投射する投射光学系と、を備える画像投影装置。
【請求項１４】
被走査方向を光走査し、被走査方向に存在する物体からの反射光により物体を認識する物体認識装置であって、
請求項１〜１２に記載の光走査システムと、
前記物体からの反射光を受光する受光部と、
前記光源と前記受光部の情報に基づいて物体を認識する物体認識部と、を備える物体認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査システム、画像投影装置及び物体認識装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ビームをＭＥＭＳミラー等の光偏向器により偏向して光走査する光走査システムが知られている。このような光走査システムでは、被走査面の光偏向方向に複数の受光器を設け、各受光器からの受光信号を用いて光偏向器の動作を確認している（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来技術では、輝度ムラや走査歪み等の走査状態変化の発生条件がわかっていないため、各受光器からの受光信号の時間差から光偏向器の偏向度合いを判断することのみに留まっており、輝度ムラや走査歪み等の走査状態を観測することができなかった。
【０００４】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的は、輝度ムラや走査歪み等の走査状態を観測可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、被走査領域を光走査する光走査システムであって、光源と、前記光源からの光を２次元方向に偏向可能であり、少なくとも１次元方向は高調波成分を有する駆動信号に基づいて偏向し、前記被走査領域を光走査する光偏向器と、前記被走査領域に設けられ、前記光偏光器からの光を受光する第１の受光器と、前記被走査領域に設けられ、前記光偏光器からの光を受光する第２の受光器と、前記第１の受光器および前記第２の受光器の受光信号に基づいて前記光偏光器を制御する制御装置と、を備え、前記光偏光器は、固有振動数を有し、前記第１の受光器と前記第２の受光器の間の前記１次元方向の距離は、前記固有振動数により定まる距離である光走査システムである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、輝度ムラや走査歪み等の走査状態を観測可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】光走査システムの一例の概略図である。
【図２】光走査システムの一例のハードウェア構成図である。
【図３】制御装置の一例の機能ブロック図である。
【図４】光走査システムに係る処理の一例のフローチャートである。
【図５】光偏向器の一例を＋Ｚ方向から見たときの平面図である。
【図６】図５に示す光偏向器のＰ−Ｐ’断面図である。
【図７】図５に示す光偏向器のＱ−Ｑ’断面図である。
【図８】光偏向器の第２駆動部の変形を模式的に表した模式図である。
【図９】（ａ）は、光偏向器の圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧Ａの波形の一例を示すグラフ図であり、（ｂ）は、光偏向器の圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧Ｂの波形の一例を示すグラフ図であり、（ｃ）は、（ａ）の駆動電圧の波形と（ｂ）の駆動電圧の波形を重ね合わせた一例を示すグラフ図である。
【図１０】光走査システムによる光走査を説明する図である。
【図１１】（ａ）は、反射面の第２軸周りの可動速度が一定（均一）である場合の反射面の第２軸周りの振れ角（光走査角度）の時間変化を示す図であり、（ｂ）は、反射面の第２軸周りの可動速度が一定（均一）である場合の投影画像イメージを示す図であり、（ｃ）は、反射面の第２軸周りの可動速度が一定（均一）ではない場合の反射面の第２軸周りの振れ角（光走査角度）の時間変化を示す図であり、（ｄ）は、反射面の第２軸周りの可動速度が一定（均一）ではない場合の反射面の投影画像イメージを示す図である。
【図１２】環境温度変化による圧電定数の電圧依存性のグラフである。
【図１３】（ａ）は、反射面の第２軸周りの可動速度が一定（均一）でない場合の反射面の第２軸周りの振れ角（光走査角度）の時間変化における節を表すグラフであり、（ｂ）は、反射面の第２軸周りの可動速度が一定（均一）でない場合に輝度ムラが生じている投影画像イメージである。
【図１４】光偏向器の固有振動数に基づいて第１の受光器と第２の受光器の配置を定めた一例の図である。
【図１５】第１の受光器と第２の受光器の光量差に基づいて位相を調整した一例を示す図である。
【図１６】駆動信号の調整処理１のフローチャートである。
【図１７】検出用画像の一例を示した図である。
【図１８】（ａ）第２軸周りの可動速度の均一性が保たれているときの検出用画像の一例を示す図であり、（ｂ）は、第２軸周りの可動速度の均一性が保たれていないときの検出用画像の一例を示す図である。
【図１９】（ａ）は、第２軸周りの可動速度の均一性が保たれているときの光源装置の照射タイミングと各受光器の受光タイミングの一例を示す図であり、（ｂ）は、第２軸周りの可動速度の均一性が保たれていないときの光源装置の照射タイミングと各受光器の受光タイミングの一例を示す図である。
【図２０】受光タイミングに基づいた駆動信号の調整処理のフローチャートである。
【図２１】ヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。
【図２２】ヘッドアップディスプレイ装置の一例の概略図である。
【図２３】光書込装置を搭載した画像形成装置の一例の概略図である。
【図２４】光書込装置の一例の概略図である。
【図２５】レーザレーダ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。
【図２６】レーザレーダ装置の一例の概略図である。
【図２７】３つの受光器を設けた光走査システムによる光走査を説明する図である。
【図２８】パッケージングされた光偏向器の一例の概略図である。
【図２９】光偏向器の第１の変形例を＋Ｚ方向から見たときの平面図である。
【図３０】光偏向器の第２の変形例を＋Ｚ方向から見たときの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【０００９】
＜第１実施形態＞
［光走査システム］
まず、図面を参照して、本発明の実施形態に係る制御装置を適用した光走査システムについて詳細に説明する。図１は、光走査システムの一例の概略図である。
【００１０】
図１に示すように、光走査システム１０は、制御装置１１の制御に従って光源装置１２から照射された光を光偏向器１３が有する反射面１４により偏向して被走査面１５を光走査するシステムである。光偏向器１３により光走査可能な領域である走査可能領域１６は、有効走査領域１７を含む。被走査面１５には、走査可能領域１６内、かつ、有効走査領域１７外に、第１の受光器１８と第２の受光器１９が設けられている。第１の受光器１８と第２の受光器１９の配置の詳細については後述する。
【００１１】
光走査システム１０は、制御装置１１，光源装置１２、光偏向器１３、第１の受光器１８、第２の受光器１９により構成される。
【００１２】
制御装置１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）およびＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等を備えた電子回路ユニットである。光源装置１２は、例えばレーザ光を照射するレーザ装置である。光偏向器１３は、例えば反射面１４を有し、反射面１４を可動可能なＭＥＭＳ（Micro Electromechanical Systems）デバイスである。被走査面１５は、例えばスクリーンである。第１の受光器１８および第２の受光器１９は、例えば光を受光して受光信号を出力するＰＤ（Photo Diode）である。
【００１３】
制御装置１１は、外部装置等から取得した光走査情報に基づいて光源装置１２および光偏向器１３の制御信号を生成し、制御信号に基づいて光源装置１２および光偏向器１３に駆動信号を出力する。また、光源装置１２から出力される信号、光偏向器１３から出力される信号、第１の受光器１８から出力される第１の受光信号、第２の受光器１９から出力される第２の受光信号に基づいて、光源装置１２と光偏向器１３の同期や制御信号の生成を行う。
【００１４】
光源装置１２は、制御装置１１から入力された駆動信号に基づいて光源の照射を行う。
【００１５】
光偏向器１３は、制御装置１１から入力された駆動信号に基づいて反射面１４を１軸方向（一次元方向）または２軸方向（二次元方向）の少なくともいずれかに可動させ、光源装置１２からの光を偏向する。なお、駆動信号は、所定の駆動周波数を有する信号である。光偏向器１３は、所定の固有振動数（共振周波数ともよぶ）を有している。
【００１６】
これにより、例えば、光走査情報の一例である画像情報に基づいた制御装置１１の制御によって、光偏向器１３の反射面１４を所定の範囲で２軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する光源装置１２からの照射光を偏向して光走査することにより、被走査面１５に任意の画像を投影することができる。
【００１７】
なお、光偏向器１３の詳細および制御装置１１による制御の詳細については後述する。
【００１８】
次に、図２を参照して、光走査システムの一例のハードウェア構成について説明する。図２は、光走査システムの一例のハードウェア構成図である。図２に示すように、光走査システム１０は、制御装置１１、光源装置１２、光偏向器１３、第１の受光器１８、第２の受光器１９を備え、それぞれが電気的に接続されている。その中でも制御装置１１の詳細について以下に説明する。
【００１９】
［制御装置］
制御装置１１は、ＣＰＵ２０、ＲＡＭ２１（Random Access Memory）、ＲＯＭ２２（Read Only Memory）、ＦＰＧＡ２３、外部Ｉ／Ｆ２４、光源装置ドライバ２５、光偏向器ドライバ２６を備えている。
【００２０】
ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２２等の記憶装置からプログラムやデータをＲＡＭ２１上に読み出し、処理を実行して、制御装置１１の全体の制御や機能を実現する演算装置である。ＲＡＭ２１は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の記憶装置である。
【００２１】
ＲＯＭ２２は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ２０が光走査システム１０の各機能を制御するために実行する処理用プログラムやデータを記憶している。
【００２２】
ＦＰＧＡ２３は、ＣＰＵ２０の処理に従って、光源装置ドライバ２５および光偏向器ドライバ２６に適した制御信号を出力する回路である。また、光源装置ドライバ２５および光偏向器ドライバ２６を介して光源装置１２および光偏向器１３の出力信号を取得し、さらに第１の受光器１８および第２の受光器１９から受光信号を取得し、出力信号および受光信号に基づいて制御信号を生成する。
【００２３】
外部Ｉ／Ｆ２４は、例えば外部装置やネットワーク等とのインタフェースである。外部装置には、例えば、ＰＣ（Personal Computer）等の上位装置、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の記憶装置が含まれる。また、ネットワークは、例えば自動車のＣＡＮ(Controller Area Network)やＬＡＮ（Local Area Network）、車車間通信、インターネット等である。外部Ｉ／Ｆ２４は、外部装置との接続または通信を可能にする構成であればよく、外部装置ごとに外部Ｉ／Ｆ２４が用意されてもよい。
【００２４】
光源装置ドライバ２５は、入力された制御信号に従って光源装置１２に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。
【００２５】
光偏向器ドライバ２６は、入力された制御信号に従って光偏向器１３に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。
【００２６】
制御装置１１において、ＣＰＵ２０は、外部Ｉ／Ｆ２４を介して外部装置やネットワークから光走査情報を取得する。なお、ＣＰＵ２０が光走査情報を取得することができる構成であればよく、制御装置１１内のＲＯＭ２２やＦＰＧＡ２３に光走査情報を格納する構成としてもよいし、制御装置１１内に新たにＳＳＤ等の記憶装置を設けて、その記憶装置に光走査情報を格納する構成としてもよい。
【００２７】
ここで、光走査情報とは、光源装置１２と光偏向器１３により被走査面１５にどのように光走査させるかを示した情報であり、例えば、光走査により画像を表示する場合は、光走査情報は画像データである。また、例えば、光走査により光書込みを行う場合は、光走査情報は書込み順や書込み箇所を示した書込みデータである。他にも、例えば、光走査により物体認識を行う場合は、光走査情報は物体認識用の光を照射するタイミングと照射範囲を示す照射データである。
【００２８】
本実施形態に係る制御装置１１は、ＣＰＵ２０の命令および図２に示したハードウェア構成によって、次に説明する機能構成を実現することができる。
【００２９】
［制御装置の機能構成］
次に、図３を参照して、光走査システム１０の制御装置１１の機能構成について説明する。図３は、光走査システムの制御装置の一例の機能ブロック図である。
【００３０】
図３に示すように、制御装置１１は、機能として制御部３０と駆動信号出力部３１とを有する。制御部３０は、例えばＣＰＵ２０、ＦＰＧＡ２３等により実現される制御手段であり、光走査情報や各デバイスからの信号を取得し、それらに基づいて制御信号を生成して駆動信号出力部３１に出力する。
【００３１】
例えば、制御部３０は、外部装置等から画像データを光走査情報として取得し、所定の処理により画像データから制御信号を生成して駆動信号出力部３１に出力する。また、制御部３０は、駆動信号出力部３１を介して光源装置１２、光偏向器１３の各出力信号を取得し、各出力信号に基づいて制御信号を生成する。さらに、制御部３０は、第１の受光器１８および第２の受光器１９の各受光信号を取得し、各受光信号に基づいて制御信号を生成する。
【００３２】
駆動信号出力部３１は、光源装置ドライバ２５、光偏向器ドライバ２６等により実現され、入力された制御信号に基づいて光源装置１２または光偏向器１３に駆動信号を出力する。駆動信号出力部３１は例えば駆動電圧を光源装置１２または光偏向器１３に印加する印加手段として機能する。駆動信号出力部３１は、駆動信号を出力する対象ごとに設けられてもよい。
【００３３】
なお、駆動信号は、光源装置１２または光偏向器１３の駆動を制御するための信号である。例えば、光源装置１２においては、光源の照射タイミングおよび照射強度を制御する駆動電圧である。また、例えば、光偏向器１３においては、光偏向器１３の有する反射面１４を可動させるタイミングおよび可動範囲を制御する駆動電圧である。
【００３４】
［光走査処理］
次に、図４を参照して、光走査システム１０が被走査面１５を光走査する処理について説明する。図４は、光走査システムに係る処理の一例のフローチャートである。
【００３５】
ステップＳ１１において、制御部３０は、外部装置等から光走査情報を取得する。また、制御部３０は、駆動信号出力部３１を介して光源装置１２、光偏向器１３の各出力信号をそれぞれ取得し、第１の受光器１８および第２の受光器１９の各受光信号をそれぞれ取得する。
【００３６】
ステップＳ１２において、制御部３０は、取得した光走査情報、各出力信号、各受光信号から制御信号を生成し、制御信号を駆動信号出力部３１に出力する。このとき、起動時は各出力信号、各受光信号を取得できない場合があるため、起動時は別ステップにより所定動作を行ってもよい。
【００３７】
ステップＳ１３において、駆動信号出力部３１は、入力された制御信号に基づいて駆動信号を光源装置１２および光偏向器１３に出力する。
【００３８】
ステップＳ１４において、光源装置１２は、入力された駆動信号に基づいて光照射を行う。また、光偏向器１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４の可動を行う。光源装置１２および光偏向器１３の駆動により、任意の方向に光が偏向され、光走査される。
【００３９】
なお、上記光走査システム１０では、１つの制御装置１１が光源装置１２および光偏向器１３を制御する装置および機能を有しているが、光源装置用の制御装置と光偏向器用の制御装置を別体に設けてもよい。
【００４０】
また、上記光走査システム１０では、一つの制御装置１１に光源装置１２および光偏向器１３の制御部３０の機能および駆動信号出力部３１の機能を設けているが、これらの機能は別体として存在していてもよく、例えば制御部３０を有した制御装置１１とは別に駆動信号出力部３１を有した駆動信号出力装置を設ける構成としてもよい。
【００４１】
［光偏向器の詳細］
次に、図５〜図７を参照して、光偏向器について詳細に説明する。図５は、２軸方向に光偏向可能な両持ちタイプの光偏向器の平面図である。図６は、図５のＰ−Ｐ’断面図である。図７は図５のＱ−Ｑ’断面図である。
【００４２】
図５に示すように、光偏向器１３は、入射した光を反射するミラー部１０１と、ミラー部に接続され、ミラー部をＹ軸に平行な第１軸周りに駆動する第１駆動部１１０ａ、１１０ｂと、ミラー部および第１駆動部を支持する第１支持部１２０と、第１支持部に接続され、ミラー部および第１支持部をＸ軸に平行な第２軸周りに駆動する第２駆動部１３０ａ、１３０ｂと、第２駆動部を支持する第２支持部１４０と、第１駆動部および第２駆動部および制御装置に電気的に接続される電極接続部１５０と、を有する。
【００４３】
光偏向器１３は、例えば、１枚のＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板上に反射面１４や第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂ、第２圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆ、１３２ａ〜１３２ｆ、電極接続部１５０等を形成した後にエッチング処理等で基板を成形することで、各構成部が一体的に形成されている。なお、上記の各構成部の形成は、ＳＯＩ基板の成形後に行ってもよいし、ＳＯＩ基板の成形中に行ってもよい。
【００４４】
ＳＯＩ基板は、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる第１のシリコン層の上に酸化シリコン層１６２が設けられ、その酸化シリコン層１６２の上にさらに単結晶シリコンからなる第２のシリコン層が設けられている基板である。以降、第１のシリコン層をシリコン支持層１６１、第２のシリコン層をシリコン活性層１６３とする。なお、ＳＯＩ基板は、焼結してシリコン活性層１６３の表面に酸化シリコン層１６４を形成した後に使用される。
【００４５】
シリコン活性層１６３は、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に対してＺ軸方向への厚みが小さいため、シリコン活性層１６３、またはシリコン活性層１６３と酸化シリコン層１６４で構成された部材は、弾性を有する弾性部としての機能を備える。なお、本実施形態では、シリコン活性層１６３と下部電極２０１の電気的接触を抑制するために酸化シリコン層１６４を設けているが、酸化シリコン層１６４は絶縁性を有する別の材質に置き換えてもよい。
【００４６】
なお、ＳＯＩ基板は、必ず平面状である必要はなく、曲率等を有していてもよい。また、エッチング処理等により一体的に成形でき、部分的に弾性を持たせることができる基板であれば光偏向器１３の形成に用いられる部材はＳＯＩ基板に限られない。
【００４７】
ミラー部１０１は、例えば、円形状のミラー部基体１０２と、ミラー部基体の＋Ｚ側の面上に形成された反射面１４とから構成される。ミラー部基体１０２は、例えば、シリコン活性層１６３と酸化シリコン層１６４から構成される。
【００４８】
反射面１４は、例えば、アルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜で構成される。また、ミラー部１０１は、ミラー部基体１０２の−Ｚ側の面にミラー部補強用のリブが形成されていてもよい。
【００４９】
リブは、例えば、シリコン支持層１６１および酸化シリコン層１６２から構成され、可動によって生じる反射面１４の歪みを抑制することができる。
【００５０】
第１駆動部１１０ａ、１１０ｂは、ミラー部基体１０２に一端が接続し、第１軸方向にそれぞれ延びてミラー部１０１を可動可能に支持する２つのトーションバー１１１ａ、１１１ｂと、一端がトーションバーに接続され、他端が第１支持部の内周部に接続される第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂと、から構成される。
【００５１】
図６に示すように、トーションバー１１１ａ、１１１ｂはシリコン活性層１６３と酸化シリコン層１６４から構成される。また、第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂは、弾性部であるシリコン活性層１６３と酸化シリコン層１６４の＋Ｚ側の面上に下部電極２０１、圧電部２０２、上部電極２０３の順に形成されて構成される。第一圧電駆動部１１２
【００５２】
上部電極２０３および下部電極２０１は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等から構成される。圧電部２０２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。
【００５３】
図５に戻り、第１支持部１２０は、例えば、シリコン支持層１６１、酸化シリコン層１６２、シリコン活性層１６３、酸化シリコン層１６４から構成され、ミラー部１０１を囲うように形成された矩形形状の支持体である。
【００５４】
第２駆動部１３０ａ、１３０ｂは、例えば、折り返すように連結された複数の第２圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆ、１３２ａ〜１３２ｆから構成されており、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂの一端は第１支持部１２０の外周部に接続され、他端は第２支持部１４０の内周部に接続されている。このような蛇行状構造をミアンダ構造とよぶ。また、第２圧電駆動部のように１つの梁と駆動力を有する部材で構成されている構造を駆動カンチレバーともよぶ。
【００５５】
このとき、第２駆動部１３０ａと第１支持部１２０の接続箇所および第２駆動部１３０ｂと第１支持部１２０の接続箇所、さらに第２駆動部１３０ａと第２支持部１４０の接続箇所および第２駆動部１３０ｂと第２支持部１４０の接続箇所は、反射面１４の中心に対して点対称となっている。
【００５６】
図７に示すように、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂは、弾性部であるシリコン活性層１６３、酸化シリコン層１６４の＋Ｚ側の面上に下部電極２０１、圧電部２０２、上部電極２０３の順に形成されて構成される。上部電極２０３および下部電極２０１は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等から構成される。圧電部２０２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。
【００５７】
図５に戻り、第２支持部１４０は、例えば、シリコン支持層１６１、酸化シリコン層１６２、シリコン活性層１６３、酸化シリコン層１６４から構成され、ミラー部１０１、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂ、第１支持部１２０および第２駆動部１３０ａ、１３０ｂを囲うように形成された矩形の支持体である。
【００５８】
電極接続部１５０は、例えば、第２支持部１４０の＋Ｚ側の面上に形成され、第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂ、第２圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆの各上部電極２０３および各下部電極２０１，および制御装置１１にアルミニウム（Ａｌ）等の電極配線を介して電気的に接続されている。
【００５９】
なお、本実施形態では、圧電部２０２が弾性部であるシリコン活性層１６３、酸化シリコン層１６４の一面（＋Ｚ側の面）のみに形成された場合を一例として説明したが、弾性部の他の面（例えば−Ｚ側の面）に設けても良いし、弾性部の一面および他面の双方に設けても良い。
【００６０】
また、ミラー部１０１を第１軸周りまたは第２軸周りに駆動可能であれば、各構成部の形状は実施形態の形状に限定されない。例えば、トーションバー１１１ａ、１１１ｂや第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂが曲率を有した形状を有していてもよい。
【００６１】
さらに、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂの上部電極２０３の＋Ｚ側の面上、第１支持部の＋Ｚ側の面上、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂの上部電極２０３の＋Ｚ側の面上、第２支持部の＋Ｚ側の面上の少なくともいずれかに酸化シリコン膜からなる絶縁層が形成されていてもよい。このとき、絶縁層の上に電極配線を設け、また、上部電極２０３または下部電極２０１と電極配線とが接続される接続スポットに、開口部として部分的に絶縁層を除去または絶縁層を形成しないことにより、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂ、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂおよび電極配線の設計自由度をあげ、さらに電極同士の接触による短絡を抑制することができる。なお、絶縁層は絶縁性を有する部材であればよく、また、薄膜化等により反射防止材としての機能を備えさせてもよい。
【００６２】
［制御装置による光偏光器の制御の詳細］
次に、光偏向器の第１駆動部および第２駆動部を駆動させる制御装置の制御の詳細について説明する。
【００６３】
第１駆動部１１０ａ、１１０ｂ、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂが有する圧電部２０２は、分極方向に正または負の電圧が印加されると印加電圧の電位に比例した変形（例えば、伸縮）が生じ、いわゆる逆圧電効果を発揮する。第１駆動部１１０ａ，１１０ｂ，第２駆動部１３０ａ、１３０ｂは、上記の逆圧電効果を利用してミラー部１０１を可動させる。
このとき、ミラー部１０１の反射面１４に入射した光束が偏向される角度を振れ角とよぶ。振れ角は偏向器１３による偏向度合いを示している。圧電部２０２に電圧を印加していないときの振れ角をゼロとし、その角度よりも偏向角度が大きい場合を正の振れ角、小さい場合を負の振れ角とする。
【００６４】
まず、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂを駆動させる制御装置１１の制御について説明する。第１駆動部１１０ａ、１１０ｂでは、第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂが有する圧電部２０２に、上部電極２０３および下部電極２０１を介して駆動電圧が並列に印加されると、それぞれの圧電部２０２が変形する。この圧電部２０２の変形による作用により、第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂが屈曲変形する。
【００６５】
その結果、２つのトーションバー１１１ａ、１１１ｂのねじれを介してミラー部１０１に第１軸周りの駆動力が作用し、ミラー部１０１が第１軸周りに可動する。第１駆動部１１０ａ、１１０ｂに印加される駆動電圧は、制御装置１１によって制御される。
【００６６】
このとき、制御装置１１によって、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂが有する第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂに所定の正弦波形の駆動電圧を並行して印加することで、ミラー部１０１を、第１軸周りに所定の正弦波形の駆動電圧の周期で可動させることができる。
さらに、例えば、正弦波形電圧の周波数がトーションバー１１１ａ、１１１ｂの共振周波数と同程度である約２０ｋＨｚに設定された場合、トーションバー１１１ａ、１１１ｂのねじれによる共振が生じるのを利用して、ミラー部１０１を約２０ｋＨｚで共振振動させることができる。
【００６７】
次に、図８を参照して、第２駆動部を駆動させる制御装置の制御について説明する。
【００６８】
図８は、光偏向器の第２駆動部１３０ｂの駆動を模式的に表した模式図である。斜線で表されている領域がミラー部１０１等である。
【００６９】
第２駆動部１３０ａが有する複数の第２圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆのうち、最もミラー部に距離が近い第２圧電駆動部（１３１ａ）から数えて偶数番目の第２圧電駆動部、すなわち第２圧電駆動部１３１ｂ、１３１ｄ、１３１ｆを圧電駆動部群Ａ（第１アクチュエータともよぶ）とする。
【００７０】
また、さらに第２駆動部１３０ｂが有する複数の第２圧電駆動部１３２ａ〜１３２ｆのうち、最もミラー部に距離が近い第２圧電駆動部（１３２ａ）から数えて奇数番目の第２圧電駆動部、すなわち第２圧電駆動部１３２ａ、１３２ｃ、１３２ｅを同様に圧電駆動部群Ａとする。圧電駆動部群Ａは、駆動電圧が並行に印加されると、図８（ｉ）に示すように、圧電駆動部群Ａが同一方向に屈曲変形し、正の振れ角となるようにミラー部１０１が第２軸周りに可動する。
【００７１】
また、第２駆動部１３０ａが有する複数の第２圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆのうち、最もミラー部に距離が近い第２圧電駆動部（１３１ａ）から数えて奇数番目の第２圧電駆動部、すなわち第２圧電駆動部１３１ａ、１３１ｃ、１３１ｅを圧電駆動部群Ｂ（第２アクチュエータともよぶ）とする。
【００７２】
また、さらに第２駆動部１３０ｂが有する複数の第２圧電駆動部１３２ａ〜１３２ｆのうち、最もミラー部に距離が近い第２圧電駆動部（１３２ａ）から数えて偶数番目の第２圧電駆動部、すなわち、１３２ｂ、１３２ｄ、１３２ｆを同様に圧電駆動部群Ｂとする。圧電駆動部群Ｂは、駆動電圧が並行に印加されると、図８（ｉｉｉ）に示すように、圧電駆動部群Ｂが同一方向に屈曲変形し、負の振れ角となるようにミラー部１０１第２軸周りに可動する。
【００７３】
また、図８（ｉｉ）に示すように、電圧が印加されていない、または、電圧印加による圧電駆動部群Ａによるミラー部１０１の可動量と電圧印加による圧電駆動群Ｂによるミラー部１０１の可動量が釣り合っている時は、振れ角はゼロとなる。
【００７４】
図８（ｉ）、（ｉｉｉ）に示すように、第２駆動部１３０ａまたは１３０ｂでは、圧電駆動部群Ａが有する複数の圧電部２０２または圧電駆動部群Ｂが有する複数の圧電部２０２を屈曲変形させることにより、屈曲変形による可動量を累積させ、ミラー部１０１の第２軸周りの振れ角を大きくすることができる。また、図８（ｉ）〜図８（ｉｉｉ）を連続的に繰り返すように第２圧電駆動部に駆動電圧を印加することにより、ミラー部を第２軸周りに駆動させることができる。
【００７５】
［駆動信号］
第２駆動部１３０ａ、１３０ｂに印加される駆動信号（駆動電圧）は、制御装置１１によって制御される。
【００７６】
図９を参照して、圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧（以下、駆動電圧Ａ）、圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧（以下、駆動電圧Ｂ）について説明する。また、駆動電圧Ａ（第１駆動電圧）を印加する印加手段を第１印加手段、駆動電圧Ｂ（第２駆動電圧）を印加する印加手段を第２印加手段とする。
【００７７】
図９（ａ）は、光偏向器の圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧Ａの波形の一例である。図９（ｂ）は、光偏向器の圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧の波形Ｂの一例である。図９（ｃ）は、駆動電圧Ａの波形と駆動電圧Ｂの波形を重ね合わせた図である。
【００７８】
図９（ａ）に示すように、圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧Ａの波形は、例えば、ノコギリ波状の波形であり、周波数は、例えば６０ＨＺである。また、駆動電圧Ａの波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をＴｒＡ、電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をＴｆＡとしたとき、例えば、ＴｒＡ：ＴｆＡ＝８．５：１．５となる比率があらかじめ設定されている。このとき、一周期に対するＴｒＡの比率を駆動電圧Ａのシンメトリという。
【００７９】
図９（ｂ）に示すように、圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧Ｂの波形は、例えば、ノコギリ波状の波形であり、周波数は、例えば６０ＨＺである。また、駆動電圧Ｂの波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をＴｒＢ、電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をＴｆＢとしたとき、例えば、ＴｆＢ：ＴｒＢ＝８．５：１．５となる比率があらかじめ設定されている。このとき、一周期に対するＴｆＢの比率を駆動電圧Ｂのシンメトリという。
【００８０】
また、図９（ｃ）に示すように、例えば、駆動電圧Ａの波形の周期ＴＡと駆動電圧Ｂの波形の周期ＴＢは、同一となるように設定されている。このとき、駆動電圧Ａと駆動電圧Ｂは位相差ｄを有している。
【００８１】
なお、上記の駆動電圧Ａおよび駆動電圧Ｂのノコギリ波状の波形は、例えば、正弦波の重ね合わせによって生成される。また、駆動電圧Ａおよび駆動電圧Ｂの周波数（駆動周波数ｆｓ）は、光偏向器１３の最低次の固有振動数（ｆ（１））の半整数倍であることが望ましい。例えば、ｆｓをｆ（１）の１／５．５倍、１／６．５倍、１／７．５倍のいずれかにするのが望ましい。これにより、半整数倍にすることで駆動周波数の高調波成分による振動を抑制できる。このような光走査にとって悪影響をおよぼす振動を不要振動とよぶ。
【００８２】
また、本実施形態では、駆動電圧Ａ、Ｂとしてノコギリ波状の波形の駆動電圧を用いているが、これに限らず、ノコギリ波状の波形の頂点を丸くした波形の駆動電圧や、ノコギリ波状の波形の直線領域を曲線とした波形の駆動電圧など、光偏向器のデバイス特性に応じて波形を変えることも可能である。この場合、シンメトリは、一周期に対する立ち上がり時間の比率、または一周期に対する立ち下がり時間の比率となる。このとき、立ち上がり時間、立ち下がり時間のどちらを基準にするかは、任意に設定してもよい。
【００８３】
［光走査方式］
図１０を参照して、光走査システム１０による光走査方式について説明する。図１０は、光走査システムによる光走査を説明する図である。
【００８４】
光走査システム１０は、光源装置１２からの光を光偏向器１３によって２方向に光を偏向し、図１０に示すように被走査面１５上の有効走査領域１７を含む走査可能領域１６を光走査する。上述したように、２方向のうち、１方向（以下、Ｘ軸方向）には正弦波駆動信号によって光偏光器の反射面を共振による高速駆動を用いて光走査し、もう１方向（以下、Ｙ軸方向）にはノコギリ波状駆動信号によって光偏向器の反射面を非共振による低速駆動を用いて光走査する。このような２方向の光走査によりジグザグに光走査する駆動方式はラスタースキャン方式ともよばれる。
【００８５】
上記駆動方式においては、有効走査領域１７ではＹ軸方向は一定の速度で光走査できることが望ましい。これは、Ｙ軸方向の走査速度が一定でないと、例えば光走査による画像投影を行う際に、投影画像の輝度ムラや揺らぎ等が生じ、投影画像の劣化を招くためである。このようなＹ軸方向の走査速度は、光偏向器１３の反射面１４の第２軸周りの可動速度、すなわち、反射面１４の第２位軸周りの振れ角の時間変化を有効走査領域１７において一定にすることが求められる。
【００８６】
次に図１１を参照して、光偏向器の反射面の第２軸周りの振れ角の時間変化と、振れ角の時間変化による投影画像の変化について説明する。
【００８７】
図１１（ａ）は、反射面の第２軸周りの可動速度が一定（均一）である場合の反射面の第２軸周りの振れ角（光走査角度）の時間変化を示す図である。図１１（ｂ）は、反射面の第２軸周りの可動速度が一定（均一）である場合の投影画像イメージを示す図である。図１１（ｃ）は、反射面の第２軸周りの可動速度が一定（均一）ではない場合の反射面の第２軸周りの振れ角（光走査角度）の時間変化を示す図である。図１１（ｄ）は、反射面の第２軸周りの可動速度が一定（均一）ではない場合の反射面の投影画像イメージを示す図である。なお、投影画像イメージは、一面同じ輝度となる一色の画像を光走査システム１０により被走査面１５に投影した際のイメージ画像である。
【００８８】
反射面１４の第２軸周りの振れ角の時間変化、すなわち反射面１４の第２軸周りの可動速度は、図１１（ａ）に示すように直線的であることが望ましい。つまり、反射面１４の第２軸周りの可動速度に変動が生じさせずに駆動することが望ましい。これにより、図１１（ｂ）の投影画像イメージのように輝度ムラや走査歪みを生じさせずに画像投影が可能となる。このような駆動を実現するため、第２軸周りの駆動は、駆動電圧波形Ａと駆動電圧波形Ｂの相対的な位相やシンメトリを調整し、ノコギリ波状駆動電圧に含まれる高調波成分による光偏向器１３の共振励起等による不要振動を抑制している。例えば、駆動電圧波形Ａの高調波成分により生じる振動と、駆動電圧波形Ｂの高調波成分により生じる振動は、駆動電圧波形Ａと駆動電圧波形Ｂの相対的な位相差を調整することで相殺することが可能であり、これにより不要振動を抑制することができる。
【００８９】
また、例えば、低周波側からＮ番目の励起を抑制したい光偏向器１３の固有振動数ｆ（Ｎ）が、以下の数式（１）で求められる周波数ｆｎ（以下、ヌル周波数）近傍に含まれるように、駆動周波数ｆｓ、駆動電圧波形Ａ、駆動電圧波形ＢのシンメトリＳを調整することで、不要振動を抑制することが可能である。
【００９０】
【数１】
2018155989.tif 000003
【００９１】
不要振動を抑制可能な理由を以下に説明する。ノコギリ波状駆動信号の周波数スペクトル（駆動信号をフーリエ変換して周波数成分に分解したもの）に一定間隔の「谷（理論上信号強度がゼロまで低減される点）」が存在する。また、この「谷」近傍の周波数領域は、信号強度が低減される。この「谷」をヌル周波数、「谷」周辺の周波数領域を周波数低減領域とよぶ。この「谷」近傍の周波数領域とは、例えば、ヌル周波数から周波数が±１０％程度の周波数領域である。
【００９２】
このとき、光偏向器の任意の固有振動数ｆ（Ｎ）が周波数低減領域に含まれるようにシンメトリＳを調整することで、固有振動の励起を抑制し、不要振動を抑制することができる。このとき、光偏向器の最低次の固有振動数ｆ（１）が周波数低減領域に含まれるようにシンメトリＳを調整することで最も不要振動を抑制することができる。
【００９３】
また、各駆動電圧の電圧値を調整することで、上記の位相差の調整による不要振動の抑制をより強くすることができる。これは、圧電駆動部の駆動電圧に対する感度が設計や製造誤差により異なるため、駆動電圧を調整することで駆動電圧Ａと駆動電圧Ｂに発生する高調波成分により生じる振動の大きさを揃え、相殺度合いを高めることができるためである。
【００９４】
以上のように、駆動信号の各パラメータを調整することで光偏向器の不要振動を抑制し、第２軸周りの可動速度の均一性を保とうとしている。しかしながら、実際には、図１１（ｃ）に示すように、環境温度変化や経時変化により、反射面１４の第２軸周りの可動速度に揺れが生じてしまい、可動速度の均一性を保つことができない。このとき、図１１（ｄ）に示すように、投影画像にはＹ軸方向に輝度ムラが生じる。
【００９５】
これは、環境温度変化や経時変化により圧電材料の状態が変化し、駆動電圧波形Ａと駆動電圧波形Ｂの相対的な位相やシンメトリ、電圧値の最適値がずれることが原因であると考えられる。
【００９６】
図１２に環境温度変化による圧電定数の電圧依存性のグラフの一例を示す。図１２は、縦軸が圧電定数、横軸が印加電圧であり、３０度（実線）、６０度（破線）、９０度（一点鎖線）において圧電定数の電圧依存性を測定した結果を示している。
【００９７】
図１２に示すように、圧電定数は環境温度によって、所定の電圧を印加した際の圧電部の応答性を示す電圧依存性が変化する。すなわち、環境温度が変化すると圧電部の応答性が変化するため、均一な反射面１４の可動速度を維持するためには、駆動電圧を最適な波形となるように調整する必要がある。例えば、上記光偏光器の場合は、環境変化に合わせて駆動電圧波形Ａと駆動電圧波形Ｂの相対的な位相やシンメトリ、電圧値等を最適値に調整する必要がある。
【００９８】
この最適値の調整のためには、第２軸周りの可動速度の揺れを検出する必要がある。すなわち、輝度ムラや走査歪み等の走査状態を観測することで、観測結果に合わせて調整が可能となる。
【００９９】
そこで、本実施形態では、第１の受光器１８と第２の受光器１９との間のＹ軸方向の距離を、光偏向器の固有振動数により定まる距離に基づいて設定する。
【０１００】
この結果、輝度ムラや走査歪み等の走査状態を観測可能となる。これにより、輝度ムラや走査歪み等が生じたことを検出して第２軸周りの駆動電圧を調整することで、可動速度の均一性を保つことができる。
【０１０１】
以下、図１３を参照して、本実施形態により輝度ムラや走査歪み等の走査状態を観測可能になる理由について詳細に説明する。
【０１０２】
図１３（ａ）は、反射面の第２軸周りの可動速度が一定（均一）でない場合の反射面の第２軸周りの振れ角（光走査角度）の時間変化における節を表すグラフである。図１３（ｂ）は、反射面の第２軸周りの可動速度が一定（均一）でない場合に輝度ムラが生じている投影画像イメージである。
【０１０３】
図１３（ａ）に示すように、反射面１４の第２軸周りの可動速度の均一性が保たれていないとき、反射面１４の振れ角が最も負側から最も正側へ変位する際に、可動速度は振動するように揺れていることがわかる。これは、可動速度の揺れが、ノコギリ波状駆動電圧に含まれる高調波成分によって光偏向器１３の固有振動数が励起されて生じる振動に由来しているためである。
【０１０４】
このように光偏向器１３が不要振動をすることで可動速度の均一性が保たれていないとき、図１３（ｂ）に示すようなＹ軸方向の輝度ムラ（明暗の縞）が一定法則で生じることを実験から見出した。
【０１０５】
以下に見出した一定法則について説明する。上述したように、反射面１４の第２軸周りの可動速度の均一性が保たれていないとき、反射面１４の振れ角が最も負側から最も正側へ変位する際に、可動速度は振動するように揺れている。この揺れはある程度の周期性を有しており、その周期は、光偏向器１３の固有振動数ｆ（Ｎ）の逆数によって定まることが実験的に判明した。これは、上述のように反射面の第２軸周りの可動速度の振動は、所定の駆動周波数のノコギリ波状駆動電圧に含まれる高調波成分によって光偏向器１３の固有振動数が励起されているためである。
【０１０６】
可動速度の揺れの最も変位が大きい点を腹とし、隣通しの腹の中間を節とし、第２軸周りの可動の一周期において時間的にｋ番目に生じる節を節（ｋ）とする。このとき、節（ｋ）がＹ軸方向の明暗の縞に対応していることが実験的に判明している。
【０１０７】
例えば、図１３（ｂ）の投影画像のＹ軸方向において、上から暗ａ、明ａ、暗ｂ、明ｂ、…、と明暗の縞が生じているとき、節（１）が暗ａ、節（２）が明ａ、節（３）が暗ｂ、節（４）が明ｂに対応している。これは、可動速度が節（１）において速いために走査時間が短くなるので暗くなり、節（２）において遅いために走査時間が長くなるので明るくなるためであると考えられる。
【０１０８】
光偏向器の固有振動数は、温度変化や経時変化ではわずかにしか変化しない。よって、駆動周波数を固定にすれば、Ｙ軸方向の輝度ムラは走査可能領域に対して一定の割合で発生することになる。
【０１０９】
以上より、一軸方向（一次元方向）の輝度ムラの発生周期には法則がある。そこで、この法則に基づいて、第１の受光器１８と第２の受光器１９を配置し、第１の受光器１８と第２の受光器１９の各受光信号を取得することで、輝度ムラを観測可能にすることができる。すなわち、第２軸周りの反射面の可動により走査されるＹ軸方向において、第１の受光器１８と第２の受光器１９の距離を光偏向器の固有振動数に基づいて定め、輝度ムラの発生度合いが異なる箇所に配置する。これにより、輝度ムラが生じている場合において、各受光器の受光する光量や受光タイミングが異なるようになるため、各受光信号を比較することで輝度ムラを検出することが可能となる。
【０１１０】
従来技術は、複数の受光器を置き、複数の受光器の受光信号に基づいて光偏向器の駆動電圧を制御しているものの、上記法則を見出していない。そのため、有効走査領域に対して対称となるように２つの受光器を配置し、それぞれの受光量が一定量を超えたか否かにより光走査されたか否かのみを判断している。すなわち、上記法則に基づいた２つの受光器の配置や各受光信号の比較を行っていない。これは、従来では、輝度ムラはランダムに生じると考えられていたためであり、また、ランダムと想定した場合は２つの受光器を用いて輝度ムラを観測できる場合とできない場合が時間的に混在するため、２つの受光器を用いて輝度ムラを観測するという思想が生じえなかったものと考えられる。
【０１１１】
本実施形態では、上述のように、上記一定法則を鑑みて、第２軸周りの反射面の可動により走査されるＹ軸方向において、第１の受光器１８と第２の受光器１９の距離を光偏向器の固有振動数に基づいて定まる距離に設定する。特に、光偏向器の最低次の固有振動に基づいて設定するとよい。
【０１１２】
具体例を、図１４を参照して説明する。図１４は、光偏向器の固有振動数に基づいて第１の受光器１８と第２の受光器１９の配置を定めた一例の図である。
【０１１３】
固有振動数ｆ（Ｎ）としたとき、Ｙ軸方向の輝度ムラの周期Ｔｍは、以下の数式（２）で求められる。
【０１１４】
【数２】
2018155989.tif 000004
【０１１５】
このとき、最低次の固有振動数ｆ（１）を励起することによる振動の寄与率が最も大きい場合には、数式（２）はＴｍ＝１／ｆ（１）に近似が可能である。
【０１１６】
駆動電圧の駆動周波数ｆｓを１／６．５倍に設定し、光偏向器１３の最低次の固有振動数ｆ（１）が周波数低減領域に含まれるように駆動電圧のシンメトリをＴｒＡ：ＴｆＡ＝８．５：１、ＴｆＢ：ＴｒＢ＝８．５：１と設定する。
【０１１７】
このとき、輝度ムラ（明暗縞）の周期性は、最低次の固有振動ｆ（１）の周期に依存する。すなわち、明るい縞、もしくは暗い縞が、走査可能領域に対して最低次の固有振動数ｆ（１）の逆数の周期で現れることとなる。
【０１１８】
そこで、第１の受光器１８と第２の受光器１９のＹ軸方向の距離をＬとしたとき、ｆ（１）の逆数の半整数倍、すなわち、時間を距離に換算する以下の数式（３）を満たすＬ付近に第１の受光器１８と第２の受光器１９を設置する。これにより、図１４に示すように、第１の受光器１８と第２の受光器１９が、明暗度合いが異なる縞に配置される。なお、Ｌ付近は、Ｌから±２０％以内の値であることが望ましい。
【０１１９】
【数３】
2018155989.tif 000005
【０１２０】
このとき、第１の受光器が最も明るい縞の位置に、第２の受光器が最も暗い縞の位置になるように配置するのが好ましい。すなわち、どちらかの受光器を走査可能領域のＹ軸方向において、走査開始地点から１／ｆ（１）の整数倍になる位置に設けることが好ましい。これにより、最も明暗差が大きくなる位置に各受光器を配置できるため、各受光信号の差が大きくなり、比較が行いやすくなる効果を奏する。
【０１２１】
また、輝度ムラが生じるとき、詳細は後述するが走査の歪みも生じている。よって、輝度ムラを通じて走査歪みも検出可能である。
【０１２２】
以上より、第１の受光器１８と第２の受光器１９のＹ軸方向の距離を固有振動数に基づいて定めることによって、輝度ムラや走査歪み等の走査状態を観測可能となる。これにより、輝度ムラや走査歪み等が生じたことを検出して第２軸周りの駆動信号を調整することで、可動速度の均一性を保つことができる。駆動信号の調整は、例えば、駆動電圧Ａと駆動電圧Ｂの位相差の調整や、各駆動電圧のシンメトリの調整である。
【０１２３】
図１５は、第１の受光器１８と第２の受光器１９の光量差に基づいて位相を調整した一例を示す図である。黒丸で示されているのが初期温度の位相−光量差相関である。また、黒三角で示されているのが、温度変化後の位相−光量差相関である。
【０１２４】
第１の受光器１８、第２の受光器１９の最大輝度をＰｍａｘ、最小輝度をＰｍｉｎとしたとき、光量差は、Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎで求められる。この光量差は輝度ムラの度合いと同様である。図１５に示すように、初期温度で光量差が最も低くなる位相差（約１８０度）に調整していても、温度変化によって光量差が大きくなることがわかる。そこで、２つの受光器の光量差が所定値（例えば０．０４）よりも小さくなるように位相を再調整することで、光量差を小さくできる。すなわち、輝度ムラを小さくすることができる。
【０１２５】
［駆動信号の調整処理１］
次に、図１６を用いて、各受光信号に基づいた駆動信号の調整処理１について説明する。図１６は、駆動信号の調整処理１のフローチャートである。
【０１２６】
駆動信号の調整処理１は、図３で示した制御装置１１の制御部３０で行われる。図１６に示すように、ステップＳ２１では、制御部３０は、第１の受光器１８および第２の受光器１９から、各受光信号を取得する。
【０１２７】
ステップＳ２２では、制御部３０は、各受光信号の光量差を算出する。なお、光量差は、複数周期分の各受光信号の差を積算することで算出しても良いし、１周期毎に算出しても良い。
【０１２８】
ステップＳ２３では、制御部３０は、ステップＳ２２で算出した光量差が、予め定めた所定の値よりも大きいか否かを判定する。光量差が所定の値よりも大きいと判定した場合はステップＳ２４に進み、所定の値よりも小さいと判定した場合は調整処理１を終了する。
【０１２９】
ステップＳ２４では、制御部３０は、駆動電圧Ａと駆動電圧Ｂの位相差を調整する。位相調整量は、予め定めた量である。なお、ステップＳ２２で算出した光量差に基づいて、駆動電圧Ａと駆動電圧Ｂの位相調整量を算出してもよい。また、予め定めた光量差に基づいた位相調整量をデータテーブルとして記憶し、そのデータテーブルから算出してもよいし、予め定めた所定の式によって光量差から位相調整量を算出してもよい。さらに、外部の温度センサから温度情報を取得し、その温度情報に基づいて位相調整量を定めてもよいし、調整回数をカウントしてカウントに基づいて予め定めた量を変化させても良い。
【０１３０】
ステップＳ２５では、制御部３０は、位相調整後の各受光信号を取得し、各受光信号の光量差が所定の値より小さいか否かを判定する。光量差が所定の値より小さい場合は調整処理１を終了し、否の場合はステップＳ２４に戻る。
【０１３１】
以上より、各受光信号の光量差に基づいて駆動信号を調整することが可能となる。これにより、環境温度変化は経時変化による第２軸周りの可動速度の均一性の変化を検出し、均一性が保たれるように駆動信号を調整することで、安定した光走査が可能となる。
【０１３２】
なお、上記フローの開始は、光走査の開始と同時でも良いし、光偏向器の駆動時間や外部の温度センサ等の外部装置からの出力信号に基づいて開始しても良い。
【０１３３】
駆動信号の調整の際は、各受光器に光が入射するように光走査する必要がある。そこで例えば、図１７に示すように、制御装置１１は、予め記憶した検出用画像１０００を被走査面に投影するように光源装置１２と光偏向器１３を制御する。
【０１３４】
図１７は、検出用画像の一例を示した図である。検出用画像は、第１の受光器１８、第２の受光器１９の全面に照射され、かつ、有効走査領域外にのみ投影することが好ましい。これにより、ユーザーに検出用画像を認識させずに駆動信号の調整が可能となる。
【０１３５】
また、上記では光量差に基づいて各駆動信号の位相を調整する場合について説明したが、光量差に基づいて各駆動信号のシンメトリや電圧値を調整する場合は、図１６の調整処理１のステップＳ２４「位相調整」を「シンメトリ調整」または「電圧値調整」に置き換えて行う。
【０１３６】
なお、位相調整、シンメトリ調整においては、駆動電圧Ａ、駆動電圧Ｂのうち、１周期に対する立ち上がり時間比率が大きい方を調整するのが好ましい。これは、調整直後に急激な立ち上がりが生じると、不要振動が生じる場合があるためである。また、電圧値調整においては、１周期に対する立ち上がり時間比率が小さい方を調整するのが好ましい。これは、立ち上がりが急な方が圧電駆動部の感度が大きく、調整量が少なく済むためである。
【０１３７】
＜第２実施形態＞
次に第２実施形態について図１８〜図２０を参照して説明する。第２実施形態は、駆動信号の調整処理以外は、上記第１実施形態と同様である。第１実施形態では受光信号の大きさ（光量差）に基づいて駆動信号を調整していたのに対し、第２実施形態では受光信号の受光タイミングに基づいて駆動信号を調整する。
【０１３８】
図１８（ａ）は、第２軸周りの可動速度の均一性が保たれているときの検出用画像の一例を示す図である。図１８（ｂ）は、第２軸周りの可動速度の均一性が保たれていないときの検出用画像の一例を示す図である。
【０１３９】
第１実施形態で説明したように、反射面１４の第２軸周りの可動速度の均一性が保たれていないとき、輝度ムラ（例えばＹ軸方向の明暗縞）が生じる。この輝度ムラは、Ｙ軸方向の走査位置のズレと同義である。すなわち、輝度ムラは、走査位置が本来走査予定の場所と異なる走査位置へ光走査してしまうために生じる現象であり、同時に投影画像にもズレや歪みが生じている。
【０１４０】
このとき、第１の受光器１８と第２の受光器１９の受光タイミングの差を用いることで、輝度ムラや走査歪み等の画像状態を観測可能にすることができる。
【０１４１】
以下、図１９を参照して、各受光器の受光タイミングを用いることで輝度ムラを観測できる理由を説明する。図１９（ａ）は、第２軸周りの可動速度の均一性が保たれているときの光源装置の照射タイミングと各受光器の受光タイミングの一例を示す図である。図１９（ｂ）は、第２軸周りの可動速度の均一性が保たれていないときの光源装置の照射タイミングと各受光器の受光タイミングの一例を示す図である。
【０１４２】
第２軸周りの可動速度の均一性が保たれていないとき、本来は図１８（ａ）のように表示される検出用画像が、図１８（ｂ）に示すように走査位置ズレと走査位置ズレによる歪みが生じ、検出用画像が図１８（ａ）とは異なる位置、かつ、異なるサイズで表示される。
【０１４３】
このとき、光源装置の照射タイミングと、各受光器の受光タイミングは図１９（ａ）、（ｂ）で示すように変化する。検出用画像１００１ａを表示するための光源照射開始タイミングをｔａ１、光源照射終了タイミングをｔａ２とし、検出用画像１００１ｂを表示するための光源照射開始タイミングをｔｂ１、光源照射終了タイミングをｔｂ２とする。
【０１４４】
図１９（ａ）に示すように、第２軸回りの可動速度の均一性が保たれているとき、第１の受光器１８は、光源照射開始タイミングｔａ１からΔｔａ後に受光信号を出力する。また、第２の受光器は、光源照射開始タイミングｔｂ１からΔｔｂ後に受光信号を出力する。このとき、理想的には、すなわち可動速度の均一性が高いときは、ΔｔａやΔｔｂの値は一定である。また、Δｔａ―Δｔｂの値の差も一定である。
【０１４５】
図１９（ｂ）に示すように、第２軸周りの可動速度の均一性が保たれていないとき、第１の受光器１８は、ｔａ１からΔｔｍａ後に受光信号を出力する。また、第２の受光器は、ｔｂ１からΔｔｍｂ後に受光信号を出力する。
【０１４６】
このとき、可動速度の不均一性による走査位置ズレによって、ΔｔａとΔｔｍａ、ΔｔｂとΔｔｍｂは異なっている。
【０１４７】
図１９（ａ）に示すように、可動速度の均一性が保たれているときは、各受光器の受光タイミングと光源照射タイミングの差分であるΔｔａ、Δｔｂは一定となっている。
【０１４８】
しかし、図１９（ｂ）に示すように、可動速度の均一性が保たれていないときは、各受光器の受光タイミングと光源照射タイミングの差分であるΔｔｍａとΔｔｍｂは、Δｔａ、Δｔｂの値と異なっている。
【０１４９】
よって、ΔｔａとΔｔｍａ、ΔｔｂとΔｔｍｂの値の変化を検出することで、画像の位置ズレを検出することが可能となる。なお、上記実施形態ではΔｔａ＝Δｔｂとなるように検出用画像を投影しているが、第１の受光器１８と第２の受光器１９の受光タイミングの差を定量化することが可能であればよい。例えば、光源の照射タイミングｔｂ１と第１の受光器１８の受光タイミング、ｔｂ１と第２の受光器１９の受光タイミングの差を利用してもよい。また、各受光器の受光タイミングと光源照射タイミングの差分を用いて値の変化を検出してもよい。例えば、Δｔｍａ―Δｔｍｂが所定値を超えた場合に、位置ズレが生じていると判定する構成としてもよい。これにより、過去のΔｔａ、Δｔｍａを記録し続ける必要がなくなり、論理回路のみで判定を行うことが可能となる。
【０１５０】
第１実施形態のように２つの受光器の光量差を用いると、輝度ムラが小さい場合は、検出が困難となる。そこで、第２実施形態のように２つの受光器の受光タイミングの差を利用することで、光量差よりも高精度に輝度ムラや走査歪み等の走査状態を観測することが可能となる。このとき、光走査角度の時間変化（微分）が輝度ムラの明暗に対応するため、明暗の中間の時間が、均一の場合と比較したときに光走査角度の位置の誤差が大きい。
【０１５１】
［駆動信号の調整処理２］
次に、図２０を用いて、受光タイミングの差に基づいた駆動信号の調整処理について説明する。図２０は、受光タイミングに基づいた駆動信号の調整処理のフローチャートである。
【０１５２】
駆動信号の調整は、図３で示した制御装置１１の制御部３０で行われる。図２０に示すように、ステップＳ３１では、制御部３０は、第１の受光器１８および第２の受光器１９から、各受光信号を取得する。制御部３０は、受光信号を取得する際に、受光タイミングを記録する。
【０１５３】
ステップＳ３２では、制御部３０は、各受光信号の受光タイミングの差を算出する。なお、受光タイミングの差は、複数周期分の各受光信号の受光タイミングの差を積算することで算出しても良いし、１周期毎に算出しても良い。
【０１５４】
ステップＳ３３では、制御部３０は、ステップＳ３２で算出した受光タイミングの差が、予め定めた所定の値よりも大きいか否かを判定する。受光タイミングの差が所定の値よりも大きいと判定した場合はステップＳ３４に進み、所定の値よりも小さいと判定した場合はフローを終了する。
【０１５５】
ステップＳ３４では、制御部３０は、駆動電圧Ａと駆動電圧Ｂの位相差を調整する。位相調整量は、予め定めた量である。なお、ステップＳ３２で算出した光量差に基づいて、駆動電圧Ａと駆動電圧Ｂの位相調整量を算出してもよい。また、予め定めた光量差に基づいた位相調整量をデータテーブルとして記憶し、そのデータテーブルから算出してもよいし、予め定めた所定の式によって光量差から位相調整量を算出してもよい。さらに、外部の温度センサから温度情報を取得し、その温度情報に基づいて位相調整量を定めてもよいし、調整回数をカウントしてカウントに基づいて予め定めた量を変化させても良い。
【０１５６】
ステップＳ３５では、制御部３０は、位相調整後の各受光信号を取得し、各受光信号の受光タイミング差が所定の値より小さいか否かを判定する。光量差が所定の値より小さい場合は調整処理２を終了し、否の場合はステップＳ３４に戻る。
【０１５７】
以上より、各受光信号の受光タイミングの差に基づいて駆動信号を調整することが可能となる。これにより、環境温度変化は経時変化による第２軸周りの可動速度の均一性の変化を検出し、均一性が保たれるように駆動信号を調整することで、安定した光走査が可能となる。
【０１５８】
なお、上記調整処理２の開始は、光走査を開始と同時でも良いし、光偏向器の駆動時間や外部の温度センサ等の外部装置からの出力信号に基づいて開始しても良い。
【０１５９】
また、上記では受光タイミング差に基づいて各駆動信号の位相を調整する場合について説明したが、受光タイミング差に基づいて各駆動信号のシンメトリや電圧値を調整する場合は、図２０の調整処理２のステップＳ３４「位相調整」を「シンメトリ調整」または「電圧値調整」に置き換えて行う。
【０１６０】
＜第３実施形態＞
［画像投影装置］
次に、図２１及び図２２を参照して、本実施形態の光走査システム１０を適用した画像投影装置について詳細に説明する。
【０１６１】
図２１は、画像投影装置の一例であるヘッドアップディスプレイ装置５００を搭載した自動車４００の実施形態に係る概略図である。また、図２２はヘッドアップディスプレイ装置５００の一例の概略図である。
【０１６２】
画像投影装置は、光走査により画像を投影する装置であり、例えばヘッドアップディスプレイ装置である。
【０１６３】
図２１に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、例えば、自動車４００のウインドシールド（フロントガラス４０１等）の付近に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置５００から発せられる投射光Ｌがフロントガラス４０１で反射され、ユーザーである観察者（運転者４０２）に向かう。
【０１６４】
これにより、運転者４０２は、ヘッドアップディスプレイ装置５００によって投影された画像等を虚像として視認することができる。なお、ウインドシールドの内壁面にコンバイナを設置し、コンバイナによって反射する投射光によってユーザーに虚像を視認させる構成にしてもよい。
【０１６５】
図２２に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、赤色、緑色、青色のレーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂからレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は、各レーザ光源に対して設けられるコリメータレンズ５０２，５０３，５０４と、２つのダイクロイックミラー５０５，５０６と、光量調整部５０７と、から構成される入射光学系を経た後、反射面１４を有する光偏向器１３にて偏向される。
【０１６６】
そして、偏向されたレーザ光は、自由曲面ミラー５０９と、中間スクリーン５１０と、投射ミラー５１１とから構成される投射光学系を経て、スクリーンに投影される。中間スクリーン５１０には第１の受光器１８、第２の受光器１９が設けられており、各受光信号を用いて光走査システム１０の調整が行われる。
【０１６７】
なお、上記ヘッドアップディスプレイ装置５００では、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂ、コリメータレンズ５０２，５０３，５０４、ダイクロイックミラー５０５，５０６は、光源ユニット５３０として光学ハウジングによってユニット化されている。
【０１６８】
光走査システムは、光源ユニット５３０、光偏向器１３、制御装置１１、第１の受光器１８、第２の受光器１９にて構成されている。
【０１６９】
上記ヘッドアップディスプレイ装置５００は、中間スクリーン５１０に表示される中間像を自動車４００のフロントガラス４０１に投射することで、その中間像を運転者４０２に虚像として視認させる。
【０１７０】
レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから発せられる各色レーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ５０２，５０３，５０４で略平行光とされ、２つのダイクロイックミラー５０５，５０６により合成される。合成されたレーザ光は、光量調整部５０７で光量が調整された後、反射面１４を有する光偏向器１３によって二次元走査される。光偏向器１３で二次元走査された投射光Ｌは、自由曲面ミラー５０９で反射されて歪みを補正された後、中間スクリーン５１０に集光され、中間像を表示する。中間スクリーン５１０は、マイクロレンズが二次元配置されたマイクロレンズアレイで構成されており、中間スクリーン５１０に入射してくる投射光Ｌをマイクロレンズ単位で拡大する。
【０１７１】
光偏向器１３は、反射面１４を２軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する投射光Ｌを二次元走査する。この光偏向器１３の駆動制御は、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂの発光タイミングに同期して行われる。
【０１７２】
以上、画像投影装置の一例としてのヘッドアップディスプレイ装置５００の説明をしたが、画像投影装置は、反射面１４を有した光偏向器１３により光走査を行うことで画像を投影する装置であればよい。
【０１７３】
例えば、机等に置かれ、表示スクリーン上に画像を投影するプロジェクタや、観測者の頭部等に装着される装着部材に搭載され、装着部材が有する反射透過スクリーンに投影、または眼球をスクリーンとして画像を投影するヘッドマウントディスプレイ装置等にも、同様に適用することができる。
【０１７４】
また、画像投影装置は、車両や装着部材だけでなく、例えば、航空機、船舶、移動式ロボット等の移動体、あるいは、その場から移動せずにマニピュレータ等の駆動対象を操作する作業ロボットなどの非移動体に搭載されてもよい。
【０１７５】
＜第４実施形態＞
［光書込装置］
次に、図２３及び図２４を参照して、本実施形態の光走査システム１０を適用した光書込装置について詳細に説明する。
【０１７６】
図２２は、光書込装置６００を組み込んだ画像形成装置の一例である。また、図２３は、光書込装置の一例の概略図である。
【０１７７】
図２２に示すように、上記光書込装置６００は、レーザ光によるプリンタ機能を有するレーザプリンタ６５０等に代表される画像形成装置の構成部材として使用される。画像形成装置において光書込装置６００は、１本または複数本のレーザビームで被走査面１５である感光体ドラムを光走査することにより、感光体ドラムに光書込を行う。
【０１７８】
図２３に示すように、光書込装置６００において、レーザ素子などの光源装置１２からのレーザ光は、コリメータレンズなどの結像光学系６０１を経た後、反射面１４を有する光偏向器１３により１軸方向または２軸方向に偏向される。
【０１７９】
そして、光偏向器１３で偏向されたレーザ光は、その後、第一レンズ６０２ａと第二レンズ６０２ｂ、反射ミラー部６０２ｃからなる走査光学系６０２を経て、被走査面１５（例えば感光体ドラムや感光紙）に照射し、光書込みを行う。走査光学系６０２は、被走査面１５にスポット状に光ビームを結像する。このとき、第１の受光器１８、第２の受光器１９は、光偏向器の被走査面でもある走査光学系６０２に設けられる。
【０１８０】
光源装置１２および反射面１４を有する光偏向器１３、制御装置１１、第１の受光器１８，第２の受光器１９は、光走査システム１０として機能する。
【０１８１】
このように上記光書込装置６００は、レーザ光によるプリンタ機能を有する画像形成装置の構成部材として使用することができる。
【０１８２】
また、レーザ光をサーマルメディアに偏向して光走査し、加熱することで印字するレーザラベル装置等の画像形成装置の構成部材として使用することができる。
【０１８３】
上記光書込装置に適用される反射面１４を有した光偏向器１３は、ポリゴンミラー等を用いた回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、光書込装置の省電力化に有利である。
【０１８４】
また、光偏向器１３の振動時における風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、光書込装置の静粛性の改善に有利である。光書込装置は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また光偏向器１３の発熱量もわずかであるため、小型化が容易であり、よって画像形成装置の小型化に有利である
【０１８５】
＜第５実施形態＞
［物体認識装置］
次に、図２５及び図２６を参照して、上記本実施形態の制御装置を適用した物体認識装置について詳細に説明する。
【０１８６】
図２５は、物体認識装置の一例であるレーザレーダ装置を搭載した自動車の概略図である。また、図２６はレーザレーダ装置の一例の概略図である。
【０１８７】
物体認識装置は、対象方向の物体を認識する装置であり、例えばレーザレーダ装置である。図２５に示すように、レーザレーダ装置７００は、例えば自動車７０１に搭載され、対象方向を光走査して、対象方向に存在する被対象物７０２からの反射光を受光することで、被対象物７０２を認識する。
【０１８８】
図２６に示すように、光源装置１２から出射されたレーザ光は、発散光を略平行光とする光学系であるコリメートレンズ７０３と、平面ミラー７０４とから構成される入射光学系を経て、反射面１４を有する光偏向器１３で１軸もしくは２軸方向に走査される。
【０１８９】
そして、投光光学系である投光レンズ７０５等を経て装置前方の被対象物７０２に照射される。被走査面でもある投光レンズ７０５には、第１の受光器１８，第２の受光器１９が設けられている。このとき、光源装置１２、光偏向器１３、制御装置１１、第１の受光器１８，第２の受光器１９は光走査システム１０として機能する。被対象物７０２で反射された反射光は、光検出器７０９により光検出される。
【０１９０】
すなわち、反射光は受光光学系である集光レンズ７０６等を経て撮像素子７０７により受光され、撮像素子７０７は検出信号を信号処理回路７０８に出力する。信号処理回路７０８は、入力された検出信号に２値化やノイズ処理等の所定の処理を行い、結果を測距回路７１０に出力する。
【０１９１】
測距回路７１０は、光源装置１２がレーザ光を発光したタイミングと、光検出器７０９でレーザ光を受光したタイミングとの時間差、または受光した撮像素子７０７の画素ごとの位相差によって、被対象物７０２の有無を認識し、さらに被対象物７０２との距離情報を算出する。
【０１９２】
反射面１４を有する光偏向器１３は多面鏡に比べて破損しづらく、小型であるため、耐久性の高い小型のレーダ装置を提供することができる。
【０１９３】
このようなレーダレーダ装置は、例えば車両、航空機、船舶、ロボット等に取り付けられ、所定範囲を光走査して障害物の有無や障害物までの距離を認識することができる。
【０１９４】
上記物体認識装置では、一例としてのレーザレーダ装置７００の説明をしたが、物体認識装置は、反射面１４を有した光偏向器１３を制御装置１１で制御することにより光走査を行い、光検出器により反射光を受光することで被対象物７０２を認識する装置であればよく、上述した実施形態に限定されるものではない。
【０１９５】
例えば、手や顔を光走査して得た距離情報から形状等の物体情報を算出し、記録と参照することで対象物を認識する生体認証や、対象範囲への光走査により侵入物を認識するセキュリティセンサ、光走査により得た距離情報から形状等の物体情報を算出して認識し、３次元データとして出力する３次元スキャナの構成部材などにも同様に適用することができる。
【０１９６】
以上、本発明の実施形態１〜５について説明したが、上述した実施形態１〜５は本発明の一適用例を示したものである。本発明は、上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で様々な変形や変更を加えて具体化することができる。
【０１９７】
例えば、上記各実施形態では、受光器を２つ設置する例で説明したが、受光器を３つ以上設置して制御を行ってもよい。図２７に示すように、走査可能領域９００、有効走査領域９０１が多角形であるとき、第１の受光器９０２、第２の受光器９０３、第３の受光器９０４を走査可能領域９００内、かつ有効走査領域９０１外に設けてもよい。光走査が走査可能領域９００の左下から始まるとする。このとき、第１の受光器９０２と第２の受光器９０３の距離を光偏向器の固有振動数に基づいて定め、第２の受光器と第３の受光器９０４の距離も同様に光偏向器の固有振動数に基づいて定めてもよい。これは、高調波成分による光偏向器の不要振動は、Ｘ軸方向の光走査にも影響を及ぼすためである。すなわち、２軸方向ともに受光器間の距離を光偏向器の固有振動数に基づいて定めることで２軸方向の輝度ムラや歪み等の走査状態を観測可能とできる。また、このとき、図２７に示すように、第１の受光器９０２と第２の受光器９０３によりＹ軸方向の光走査を、第２の受光器９０３と第３の受光器９０４によりＸ軸方向の光走査を観測し、１つの受光器を共有にすることで、３つの受光器で２軸方向の光走査を観測することができる。
【０１９８】
また、受光器としてＰＤ(フォトダイオード)の変わりに、ＰＳＤ(Position Sensitive Detector)、ラインＣＣＤを用いてもよい。このとき、ＰＤＳ、ラインＣＣＤのサイズは、上記法則で求められる輝度ムラ周期性の１周期分以上あれば、ＰＤ２つと同様の受光器として使用可能である。
【０１９９】
また、上記各実施形態では、制御装置１１は圧電部に常に正の電圧値を有する波形の駆動電圧を印加しているが、圧電部に駆動電圧が印加されて圧電部の変形が生じる構成であれば、これに限られない。例として、制御装置１１は、圧電部に常に負の電圧値を有する波形の駆動電圧を印加してもよいし、正の電圧値と負の電圧値を交互に印加してもよい。
【０２００】
また、上記各実施形態の光偏向器は、図２８に示すように、光偏向器１３の反射面１４の入射光および反射先が透過可能な透過部材８０２と、光偏向器１３を囲むパッケージ部材８０１によりパッケージング化されてもよい。
【０２０１】
さらに上記各実施形態の光偏向器は、図５に示すように、トーションバー１１１ａ、１１１ｂから＋Ｘ方向に向かって第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂが延びる片持ちタイプの光偏向器を用いているが、電圧印加された圧電部により反射面１４を可動させる構成であれば、これに限られない。
【０２０２】
例えば、図２９に示すように、トーションバー２１１ａ、２１１ｂから＋Ｘ方向に向かって延びる第１圧電駆動部２１２ａ、２１２ｂおよび−X方向に向かって延びる第１圧電駆動部２１２ｃ、２１２ｄを有する両持ちタイプの光偏向器を用いてもよい。また、１軸方向のみに反射面を可動させる場合は、図３０に示すように、可動部２２０に反射面１４を設ける構成としてもよい。このとき、反射面１４は可動部２２０全面に設けてもよい。
【０２０３】
また、第１の受光器１８および第２の受光器１９は、光偏向器１３によって走査される被走査領域に存在していればよく、配置箇所は被走査面１５上に限定されない。
【符号の説明】
【０２０４】
１０…光走査システム、１１…制御装置、１２…光源装置、１３…光偏向器、１４…反射面、１５…被走査面、１６…走査可能領域、１７…有効走査領域、１８…第１の受光器、１９…第２の受光器、３０…制御部（制御手段の一例）、３１…駆動信号出力部（印加手段の一例）、１０１…ミラー部、１０２…ミラー基体、１１０ａ、１００ｂ…第１駆動部ａ、ｂ、１１１ａ、ｂ…トーションバーａ，ｂ、１１２ａ、１１２ｂ…第１圧電駆動部、１２０…第１支持部、１３０ａ、１３０ｂ…第２駆動部、１３１ａ〜１３１ｆ…第２圧電駆動部ａ、１３２ａ〜１３２ｆ…第２圧電駆動部ｂ、１４０…第２支持部、１５０…電極接続部、１６１…シリコン支持層、１６２、１６４…酸化シリコン層、１６３…シリコン活性層、２０１…下部電極、２０２…圧電部、２０３…上部電極、４００…自動車、５００…ヘッドアップディスプレイ装置（画像投影装置）、６００…光書込装置、６５０…レーザプリンタ（画像形成装置）、７００…レーザレーダ装置（物体認識装置）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２０５】
【特許文献１】特開２００４−１１００３０号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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