(57)【要約】【課題】ローパスフィルタにより共振成分を抑制した駆動信号を生成した場合において、ミラー部を一定角速度で駆動できる期間を長くした光走査装置及び画像表示装置を提供する。【解決手段】ミラー部１０の反射面と垂直な方向へ揺動する共振モードを有する光走査素子４と、ローパスフィルタにより共振モードの共振周波数成分を抑制した駆動電圧信号Ｓｃ２に基づき、ミラー部１０を揺動軸回りに揺動させる制御部２と有する。制御部２は、ミラー部１０の角度に応じた検出信号Ｓｄを検出部１８から取得し、この検出信号Ｓｄと駆動電圧信号Ｓｃ２との差演算を行い、その差分結果である差分信号に基づき、共振モードの共振周波数と振幅を判定する。そして、制御部２は、共振モードの共振周波数と振幅とに基づいて、ローパスフィルタの方式、カットオフ周波数及び次数のうち少なくとも一つのパラメータを設定する。【選択図】図１０
2011215325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側から梁部で支持されたミラー部を有し、前記梁部の捻れ変位によりミラー部を揺動軸回りに揺動させて前記ミラー部により光束を走査すると共に、少なくとも前記ミラー部の反射面と垂直な方向へ揺動する共振モードを有する光走査素子と、
ローパスフィルタにより前記共振モードの共振周波数成分を抑制した駆動信号に基づき、前記ミラー部を前記揺動軸回りに揺動させる制御部と、
前記ミラー部の前記揺動軸回りの角度に応じた検出信号を出力する検出部と、を備え、
前記制御部は、
前記駆動信号と前記検出信号との差演算を行い、前記駆動信号と前記検出信号との差分である差分信号を生成する生成部と、
前記差分信号から前記共振モードの共振周波数と振幅を判定する判定部と、
前記判定部により判定した前記共振モードの共振周波数と振幅とに基づいて、前記ローパスフィルタの方式、カットオフ周波数及び次数のうち少なくとも一つのパラメータを設定するパラメータ設定部とを備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記パラメータ設定部は、前記判定部により判定された前記共振モードの振幅が所定幅よりも大きいときには、前記ローパスフィルタの前記パラメータを変更して、前記共振モードの振幅を前記所定幅以下とする
ことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記パラメータ設定部は、前記パラメータとして、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を、前記判定部により判定した前記共振モードの共振周波数と同一の周波数に設定し、その後、前記共振モードの振幅に基づいて、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を低減させていく
ことを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記パラメータ設定部は、前記判定部により判定した前記共振モードの振幅の変動割合に応じて、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を低減する
ことを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記パラメータ設定部は、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数が下限となったとき、前記ローパスフィルタの次数を変更する
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記パラメータ設定部は、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数が下限となったとき、前記ローパスフィルタの方式を変更する
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記ローパスフィルタの方式には、ベッセル型を含み、
前記パラメータ設定部は、前記ローパスフィルタの方式の初期値として、ベッセル型を設定する
ことを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記パラメータ設定部は、前記ローパスフィルタに最後に設定した前記パラメータを記憶し、次に前記光走査素子を駆動するときに設定する前記パラメータを前記記憶したパラメータとする
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項９】
画像信号に応じた強度の光束を出射する光源と、
前記光源から出射された光束を第１方向に相対的に高速に走査する第１光走査素子と、
両側から梁部で支持されたミラー部を有し、前記梁部の捻れ変位によりミラー部を揺動軸回りに揺動させて前記第１光走査素子により走査された光束を前記ミラー部により第１方向と略直交する第２方向に相対的に低速に走査すると共に、少なくとも前記ミラー部の反射面と垂直な方向へ揺動する共振モードを有する第２光走査素子と、
第１駆動信号に基づき、前記第１光走査素子を動作させると共に、ローパスフィルタにより前記共振モードの共振周波数成分を抑制した第２駆動信号に基づき、前記第２光走査素子のミラー部を前記揺動軸回りに揺動させる制御部と、
前記ミラー部の前記揺動軸回りの角度に応じた検出信号を出力する検出部と、を備え、
前記制御部は、
前記第２駆動信号と前記検出信号との差演算を行い、前記第２駆動信号と前記検出信号との差分である差分信号を生成する生成部と、
前記差分信号から前記共振モードの共振周波数と振幅を判定する判定部と、
前記判定部により判定した前記共振モードの共振周波数と振幅とに基づいて、前記ローパスフィルタの方式、カットオフ周波数及び次数のうち少なくとも一つのパラメータを設定するパラメータ設定部とを備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１０】
前記第１光走査素子及び前記第２光走査素子で走査された光束を利用者の眼に入射させて、前記利用者の網膜上に前記画像信号に応じた画像を投影することを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射する光束を反射面が形成されたミラー部により所定方向に走査する光走査素子を備えた光走査装置及び画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、入射する光束を反射面が形成されたミラー部により所定方向に走査する光走査素子と、駆動信号により光走査素子のミラー部を揺動軸周りに揺動させる制御部と、を備えた光走査装置や画像表示装置が知られている。
【０００３】
光走査装置や画像表示装置に用いられる光走査素子として、梁部で支持されたミラー部を有し、梁部の捻れ変位によりミラー部を揺動軸回りに揺動させてミラー部により光束を走査する光走査素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、このような光走査素子においては、ミラー部は弾性のある梁部を介して支持部に揺動可能に支持されているため、ミラー部及び梁部で決まる固有の共振モードと、当該共振モードに対応する共振周波数が存在する。
【０００５】
従って、光走査素子のミラー部を駆動する信号波形の周波数成分に光走査素子固有の共振周波数が含まれていると、光走査素子において共振振動が励起される。その結果、ミラー部の揺動に共振振動の成分が重畳して、ミラー部の揺動角速度が所望のものから変動してしまい、光走査を適切に行なうことができない事態が生じる（図１６参照）。
【０００６】
そこで、従来の光走査装置や画像表示装置では、光走査素子のミラー部を駆動する駆動信号を、ローパスフィルタによるフィルタリング処理を行なって生成することにより、共振振動を抑制している（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２７６３９９号公報
【特許文献２】特開２００４−３６１９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の光走査装置や画像表示装置では、光走査素子の個体差や温度変化などのばらつきを考慮して、ある程度の余裕を見て確実に共振周波数の成分を所定の振幅まで抑制するためのローパスフィルタの次数やカットオフ周波数を設定した。そのため、例えば、ローパスフィルタのカットオフ周波数を全ての個体に共通して低く設定していたために、ミラー部を一定角速度で駆動できる期間（図１７参照）に制限があった。図１７（ａ）はローパスフィルタによるフィルタリング前の駆動信号の波形を示し、図１７（ｂ）はローパスフィルタによるフィルタリング後の駆動信号の波形を示している。
【０００９】
本発明は、上述したような課題に鑑みてなされたものであり、ローパスフィルタにより共振成分を抑制した駆動信号を生成した場合において、ミラー部を一定角速度で駆動できる期間を長くした光走査装置及び画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、両側から梁部で支持されたミラー部を有し、前記梁部の捻れ変位によりミラー部を揺動軸回りに揺動させて前記ミラー部により光束を走査すると共に、少なくとも前記ミラー部の反射面と垂直な方向へ揺動する共振モードを有する光走査素子と、ローパスフィルタにより前記共振モードの共振周波数成分を抑制した駆動信号に基づき、前記ミラー部を前記揺動軸回りに揺動させる制御部と、前記ミラー部の前記揺動軸回りの角度に応じた検出信号を出力する検出部と、を備え、前記制御部は、前記駆動信号と前記検出信号との差演算を行い、前記駆動信号と前記検出信号との差分である差分信号を生成する生成部と、前記差分信号から前記共振モードの共振周波数と振幅を判定する判定部と、前記判定部により判定した前記共振モードの共振周波数と振幅とに基づいて、前記ローパスフィルタの方式、カットオフ周波数及び次数のうち少なくとも一つのパラメータを設定するパラメータ設定部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光走査装置として、前記パラメータ設定部は、前記判定部により判定された前記共振モードの振幅が所定幅よりも大きいときには、前記ローパスフィルタの前記パラメータを変更して、前記共振モードの振幅を前記所定幅以下とすることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載の光走査装置として、前記パラメータ設定部は、前記パラメータとして、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を、前記判定部により判定した前記共振モードの共振周波数と同一の周波数に設定し、その後、前記共振モードの振幅に基づいて、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を低減させていくことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に係る発明は、請求項３に記載の光走査装置として、前記パラメータ設定部は、前記判定部により判定した前記共振モードの振幅の変動割合に応じて、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を低減することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に係る発明は、請求項３又は４に記載の光走査装置として、前記パラメータ設定部は、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数が下限となったとき、前記ローパスフィルタの次数を変更することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６に係る発明は、請求項３又は４に記載の光走査装置として、前記パラメータ設定部は、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数が下限となったとき、前記ローパスフィルタの方式を変更することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７に係る発明は、請求項２〜６のいずれか１項に記載の光走査装置において、前記ローパスフィルタの方式には、ベッセル型を含み、前記パラメータ設定部は、前記ローパスフィルタの方式の初期値として、ベッセル型を設定することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光走査装置において、前記パラメータ設定部は、前記ローパスフィルタに最後に設定した前記パラメータを記憶し、次に前記光走査素子を駆動するときに設定する前記パラメータを前記記憶したパラメータとすることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項９に係る発明は、画像信号に応じた強度の光束を出射する光源と、前記光源から出射された光束を第１方向に相対的に高速に走査する第１光走査素子と、両側から梁部で支持されたミラー部を有し、前記梁部の捻れ変位によりミラー部を揺動軸回りに揺動させて前記第１光走査素子により走査された光束を前記ミラー部により第１方向と略直交する第２方向に相対的に低速に走査すると共に、少なくとも前記ミラー部の反射面と垂直な方向へ揺動する共振モードを有する第２光走査素子と、第１駆動信号に基づき、前記第１光走査素子を動作させると共に、ローパスフィルタにより前記共振モードの共振周波数成分を抑制した第２駆動信号に基づき、前記第２光走査素子のミラー部を前記揺動軸回りに揺動させる制御部と、前記ミラー部の前記揺動軸回りの角度に応じた検出信号を出力する検出部と、を備え、前記制御部は、前記第２駆動信号と前記検出信号との差演算を行い、前記第２駆動信号と前記検出信号との差分である差分信号を生成する生成部と、前記差分信号から前記共振モードの共振周波数と振幅を判定する判定部と、前記判定部により判定した前記共振モードの共振周波数と振幅とに基づいて、前記ローパスフィルタの方式、カットオフ周波数及び次数のうち少なくとも一つのパラメータを設定するパラメータ設定部とを備えることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の画像表示装置において、前記第１光走査素子及び第２光走査素子で走査された光束を利用者の眼に入射させて、前記利用者の網膜上に前記画像信号に応じた画像を投影することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、共振モードの共振周波数と振幅に基づいて、ローパスフィルタのパラメータを設定するので、光走査素子に個体差や温度変化などがあった場合でも、共振モードを十分減衰させる特性を保ったまま、出来るだけ広い帯域を確保するように低域濾波特性を決定できる。このため、ミラー部を一定角速度で駆動できる期間を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る光走査装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す光走査素子を駆動する駆動信号の波形を示す図である。
【図３】図１に示す光走査素子をミラー部の角度変化を示す図である。
【図４】図１に示す光走査素子の具体的構成を示す図である。
【図５】ピエゾ抵抗素子により構成される検出部の等価回路である。
【図６】捻れ変位によるピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化を示す図である。
【図７】縦振動の変位によるピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化を示す図である。
【図８】捻れ及び縦振動の変位によるピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化を示す図である。
【図９】図８に示す状態での検出部から出力される検出電圧のオフセットの説明図である。
【図１０】図１に示す制御部の構成を示す図である。
【図１１】目標角度テーブルの一例を示す図である。
【図１２】駆動電圧信号と目標角度との関係を示す図である。
【図１３】図１０に示す波形調整部の動作を説明するための図である。
【図１４】図１０に示す波形調整部の動作を説明するための図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る画像表示装置の構成を示す図である。
【図１６】光走査素子において共振振動が発生したときのミラー部の揺動状態を示す図である。
【図１７】ミラー部を一定角速度で駆動できる期間の制限を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［１．光走査装置］
以下に、本発明に好適な実施形態について図面に基づいて説明する。以下の説明では、まず、光走査装置について説明し、その後、画像表示装置について説明する。
【００２３】
［１．１．光走査装置の概要］
まず、本実施形態に係る光走査装置について説明する。図１は光走査装置の構成を示す図、図２は駆動信号の波形を示す図、図３はミラー部の角度変化を示す図である。
【００２４】
図１に示すように、光走査装置１は、当該光走査装置１全体を制御する制御部２と、この制御部２から出力される駆動信号Ｓａに応じた強度の光束を出射する光源部３と、この光源部３から出射された光束を所定方向に走査する光走査素子４とを備えている。
【００２５】
制御部２は、光走査素子４のミラー部１０を非共振で強制的に駆動する駆動電流であって、その電流波形が鋸波状波形となる駆動信号Ｓｂを生成するものであり、生成した駆動信号Ｓｂを光走査素子４に印加する。鋸波状の駆動信号Ｓｂは、図２に示すように、最小レベルから最大レベルまで移行する期間に比べ、最大レベルから最小レベルへ移行する期間が十分に短い信号である。光走査素子４のミラー部１０は、駆動信号Ｓｂの信号レベルに応じた角度で揺動軸Ｌｙ回りに回動するように構成されており、光走査素子４のミラー部１０は、図３に示すように、駆動信号Ｓｂの信号波形に基づいて後述する揺動軸Ｌｙ回りに鋸波状に揺動する。
【００２６】
［１．２．光走査素子４の具体的構成］
次に、光走査素子４の具体的構成について説明する。図４は光走査素子４の具体的構成を示す図である。
【００２７】
図４（ａ）に示すように、光走査素子４は、反射面１０ａが形成されたミラー部１０と、一対の梁部１１ａ，１１ｂと、一対の支持部１２ａ，１２ｂと、固定部１３ａ，１３ｂと、基台１４とを有しており、ミラー部１０を揺動軸Ｌｙ回りに揺動させて、光束を走査する。
【００２８】
一対の梁部１１ａ，１１ｂは、揺動軸Ｌｙに沿って延伸してミラー部１０の両側のそれぞれを弾性を持って支持し、その捻れ変位（捻れ変形）によりミラー部１０を揺動軸Ｌｙ回りに揺動可能としている。また、一対の支持部１２ａ，１２ｂは、一対の梁部１１ａ，１１ｂのそれぞれの他端をその中央部で弾性を持って支持すると共に両端部が基台１４に固着された固定部１３ａ，１３ｂに固定されている。このように、ミラー部１０は一対の梁部１１ａ，１１ｂと一対の支持部１２ａ，１２ｂとによりに揺動可能に支持されている。
【００２９】
ミラー部１０の揺動軸Ｌｙに平行な２辺に近接して永久磁石１５ａ，１５ｂが配置されている。永久磁石１５ａ，１５ｂが形成する磁界の向きは、静止状態のミラー部１０の反射面１０ａに平行で、揺動軸Ｌｙに直交する方向である。また、図４（ｂ）に示すように、ミラー部１０の反射面１０ａと反対側の裏面にはコイル１６が形成されている。コイル１６の電極は２つの梁部１１ａ，１１ｂを介して制御部２に接続される。この構成により、コイル１６に駆動電流を流すとコイル１６にローレンツ力が働く。図面視で揺動軸Ｌｙから下半分のコイル１６には例えば紙面の表面側にローレンツ力が働き、図面視で揺動軸Ｌｙから上半分のコイル１６には紙面の裏面側にローレンツ力が働く。これにより、ミラー部１０には揺動軸Ｌｙを中心として回転トルクが生ずる。従って、制御部２から出力する駆動信号Ｓｂの電流の大きさを制御することにより、ミラー部１０の揺動軸Ｌｙ回りの角度を制御することができる。
【００３０】
この光走査素子４には、さらに、ミラー部１０の揺動軸Ｌｙ回りの角度を検出する検出部１８として、ピエゾ抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４が設けられる。一対のピエゾ抵抗素子Ｒ１,Ｒ３は、支持部１２ａ上に揺動軸Ｌｙに対して対称配置される。ピエゾ抵抗素子Ｒ１は固定部１３ａ側の支持部１２ａ上に配置されており、ピエゾ抵抗素子Ｒ３は固定部１３ｂ側の支持部１２ａ上に配置されている。同様に、一対のピエゾ抵抗素子Ｒ２,Ｒ４は、支持部１２ｂ上に揺動軸Ｌｙに対して対称配置される。ピエゾ抵抗素子Ｒ２は固定部１３ａ側の支持部１２ｂ上に配置されており、ピエゾ抵抗素子Ｒ４は固定部１３ｂ側の支持部１２ｂ上に配置されている。
【００３１】
そして、一方の一対のピエゾ抵抗素子Ｒ１,Ｒ３は、梁部１１ａに発生する捻れ変位に応じて揺動軸Ｌｙ近傍に発生する応力場によって各々その抵抗値が変化し、他方の一対のピエゾ抵抗素子Ｒ２,Ｒ４は、梁部１１ｂに発生する捻れ変位に応じて揺動軸Ｌｙ近傍に発生する応力場によって各々その抵抗値が変化する。
【００３２】
図４（ｃ）に示すように、一対のピエゾ抵抗素子Ｒ１,Ｒ３は、電源電位Ｖｃと接地電位ＧＮＤ間に直列に配置される。また、同様に、一対のピエゾ抵抗素子Ｒ４,Ｒ２は、電源電位Ｖｃと接地電位ＧＮＤに直列に配置される。すなわち、ピエゾ抵抗素子Ｒ１,Ｒ４の一端が電源電位Ｖｃの電源に接続され、他端がピエゾ抵抗素子Ｒ２,Ｒ３の一端に接続される。ピエゾ抵抗素子Ｒ２,Ｒ３の他端は、接地電位ＧＮＤのグランドに接続される。
【００３３】
図５は、図４（ｃ）に示すピエゾ抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４により構成される検出部１８の等価回路である。この検出部１８は、同図に示すように、一対のピエゾ抵抗素子Ｒ１,Ｒ３の接続点を第１出力ノードＮ１とし、他の一対のピエゾ抵抗素子Ｒ４,Ｒ２の接続点を第２出力ノードＮ２としている。そして、制御部２は、第１出力ノードＮ１の電圧ＶＰＲ＋と第２出力ノードＮ２の電圧ＶＰＲ−とを入力しており、第２出力ノードＮ２の電圧を基準とした第１出力ノードＮ１の電圧を検出信号Ｓｄ（＝[ＶＰＲ＋]−[ＶＰＲ−]）としている。なお、光走査素子４に駆動信号Ｓｂが印加されていないとき、すなわち駆動信号Ｓｂの電流値が０[Ａ]のとき、ピエゾ抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値は変化がなく、ピエゾ抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４の初期抵抗値が同一の場合には、検出信号Ｓｄは０Ｖとなる。
【００３４】
ここで、各ピエゾ抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４は、圧縮応力によりその抵抗値が上昇し、引張応力によりその抵抗値が下降する特性を有するものとすると、ミラー部１０の変位により以下のように抵抗値が変化する。なお、ここでは、各ピエゾ抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４は、同一材料及び同一形状であり、その特性は同一であるものとする。
【００３５】
例えば、図６に示すように、ミラー部１０に揺動軸Ｌｙ回りの角度θの傾きが生じたとき、ピエゾ抵抗素子Ｒ１,Ｒ２は圧縮応力によりその抵抗値が上昇し、ピエゾ抵抗素子Ｒ３,Ｒ４はその引張応力によりその抵抗値が下降する。そのため、第１出力ノードＮ１の電圧ＶＰＲ＋は下降し、第２出力ノードＮ２の電圧ＶＰＲ−は上昇して、検出信号Ｓｄは正極性となる。そして、揺動軸Ｌｙ回りのミラー部１０の角度θが大きくなるほど、検出信号Ｓｄが大きくなる。一方、図６に示す方向とは逆方向にミラー部１０が傾いたとき、検出信号Ｓｄは負極性となり、揺動軸Ｌｙ回りのミラー部１０の角度が大きくなるほど、検出信号Ｓｄが大きくなる。
【００３６】
このように、検出信号Ｓｄの極性により、図４に示す平衡状態からのミラー部１０の傾き方向がわかり、検出信号Ｓｄの大きさによりミラー部１０の傾き角度がわかる。この原理を利用して、制御部２は、揺動軸Ｌｙ回りのミラー部１０の実際の傾き角を検出信号Ｓｄにより検出している。
【００３７】
光走査素子４は、図７（ａ）に示すように、反射面１０ａと垂直な方向へ揺動する縦振動の共振モード（以下、縦共振モードという）を有している。この縦共振モードでは、例えば、図７（ｂ）に示すように、ミラー部１０が変位したとき、ピエゾ抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４のすべてに圧縮応力が発生してその抵抗値が一様に上昇する。そのため、検出信号Ｓｄは変化しない。また、図７（ｂ）に示す方向とは逆方向にミラー部１０が変位した場合には、ピエゾ抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４のすべてに引張応力が発生してその抵抗値が一様に下降する。そのため、検出信号Ｓｄは変化しない。
【００３８】
一方、図８に示すように、ミラー部１０に捻れ変位が生じて、ミラー部１０が揺動軸Ｌｙ回りに傾いている状態（図６参照）で、上述のように反射面１０ａと垂直な方向へ共振（図７参照）が発生したとする。このとき、捻れ変位によるピエゾ抵抗素子Ｒ１,Ｒ２への圧縮応力が図６に示す状態よりも大きくなり、その抵抗値がさらに上昇する。他方、捻れ変位によるピエゾ抵抗素子Ｒ３,Ｒ４への引張応力は図６に示す状態よりも小さくなり、その抵抗値は下降する。このときの抵抗値の初期値、すなわち梁部１１ａ，１１ｂが平衡状態からの変化率は、ピエゾ抵抗素子Ｒ３,Ｒ４よりもピエゾ抵抗素子Ｒ１,Ｒ２の方が大きい。その結果、図６に示す状態に比べ、検出信号Ｓｄがより下降する。そして、この下降度合いは、ミラー部１０に生じる捻れ変位が大きいほど、大きくなる。一方、共振により図７に示す方向とは逆方向に変位する力が働くと、図６に示す状態に比べ、検出信号Ｓｄはより上昇する。そして、この上昇度合いは、ミラー部１０に生じる捻れ変位が大きいほど、大きくなる。
【００３９】
このように、捻れ変位に加え、縦変位がミラー部１０に加わると、縦変位の状態に応じて、捻れ変位によるピエゾ抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４へ加わるトータルの圧縮応力や引張応力が変動する。すなわち、駆動信号Ｓｂで光走査素子４のミラー部１０を鋸波状に駆動している状態で、共振による縦振動が発生したとき、検出信号Ｓｄは図９（ａ）に示すようになる。そして、フィードバック制御のために用いられる検出信号Ｓｄの大きさと駆動信号Ｓｂの大きさとの差分信号Ｓｓは、図９（ｂ）に示すような形になる。なお、ここでは、縦共振モードの共振周波数が駆動信号Ｓｂの周波数に比べて十分に高いものとしている。
【００４０】
制御部２は、このような光走査素子４の特性を利用し、差分信号Ｓｓの変動に基づいて、縦共振モードを検出することができる。すなわち、駆動信号Ｓｂで光走査素子４のミラー部１０を鋸波状に駆動している状態で、共振による縦振動が発生したときには、差分信号Ｓｓが変動することとなり、制御部２は、この差分信号Ｓｓの変動により、励起された縦共振モードの共振周波数と振幅を検出している。
【００４１】
そして、制御部２は、このように検出した縦共振モードの共振周波数と振幅とに基づいて、ローパスフィルタの方式、カットオフ周波数及び次数のうち少なくとも一つのパラメータを設定するようにしている。このようにすることで、光走査素子４の個体差や温度変化などに応じて、ローパスフィルタのパラメータを適切に設定することができ、従来に比べ、ミラー部を一定角速度で駆動できる期間を長くすることができる。
【００４２】
なお、上述では、二対のピエゾ抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４を用いることとしたが、一対のピエゾ抵抗素子Ｒ１,Ｒ３（又は、一対のピエゾ抵抗素子Ｒ４,Ｒ２）を用いて、縦共振モードを検出するようにしてもよい。二対のピエゾ抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４を用いることにより、検出信号Ｓｄのレンジを大きくすることができるが、一対のピエゾ抵抗素子のみでは検出信号Ｓｄのレンジは小さいため、検出信号Ｓｄを電圧増幅する増幅器をピエゾ抵抗素子間の出力ノードＮ１（Ｎ２）と制御部２との間に設けるようにしてもよい。
【００４３】
また、上述では、各ピエゾ抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４は、圧縮応力によりその抵抗値が上昇し、引張応力によりその抵抗値が下降するものとして説明したが、圧縮応力によりその抵抗値が下降し、引張応力によりその抵抗値が上昇するものであっても同様である。
【００４４】
[１．３  制御部２の構成及び動作]
制御部２は、上述したように、駆動信号Ｓｂを生成して、ミラー部１０を走査角度範囲で揺動させ、ミラー部１０の反射面１０ａにより光束を反射して光束を走査するようにしており、図１０に示すように構成されている。
【００４５】
図１０に示すように、制御部２は、目標角度指令生成部２１、変換部２２、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）部２３、減算部２４、駆動信号生成部２５を有している。
【００４６】
目標角度指令生成部２１は、光走査素子４により走査させようとする方向に応じたミラー部１０の目標角度を、目標角度指令として出力する。目標角度指令生成部２１には、１走査期間Ｔ（図３参照）のミラー部１０の目標角度の情報が内部の記憶部に記憶されており、この記憶部に記憶された情報を順次読み出して目標角度指令として出力する。例えば、１走査期間のミラー部１０の目標角度の情報として、１〜１０００番目までの情報を有する目標角度テーブルを記憶部に記憶し、１〜１０００番目までの情報を順次読み出して目標角度指令として出力する。上述したように目標角度は＋θ１〜−θ１の範囲であり、目標角度テーブルは、例えば、図１１に示すようなテーブルである。なお、ミラー部１０の目標角度を予め記憶しておくのではなく、逐次演算して求めるようにしてもよい。
【００４７】
変換部２２は、ミラー部１０の目標角度と駆動電圧信号Ｓｃ１との関係を規定する規定値αとオフセット値βを記憶しており、目標角度指令生成部２１から出力される目標角度指令に応じた駆動電圧信号Ｓｃ１を出力する。本実施形態に係る光走査素子４では、図１２に示すように、駆動電圧信号Ｓｃ１とミラー部１０の角度とが比例関係にあり、目標角度θに基づき、以下の式（１）に基づき駆動電圧信号Ｓｃ１を演算している。規定値αとオフセット値βは、検出信号Ｓｄによりフィードバック制御できるように制御電圧Ｓｃ１を生成するために用いられる。
Ｓｃ１＝θ×α＋β  ・・・（１）
なお、変換部２２において、ミラー部１０の目標角度と駆動電圧信号Ｓｃ１との関係を規定する変換テーブルを内部に記憶しておき、この変換テーブルに基づき、ミラー部１０の目標角度を駆動電圧信号Ｓｃ１に変換するようにしてもよい。
【００４８】
ローパスフィルタ部２３は、駆動電圧信号Ｓｃ１の高周波成分を濾波して抑制するために設けられており、内部に複数のローパスフィルタ２７ａ〜２７ｅが設けられている。ローパスフィルタ２７ａはベッセル型のローパスフィルタ、ローパスフィルタ２７ｂはバターワース型のローパスフィルタ、ローパスフィルタ２７ｃはチェビシェフ型のローパスフィルタである。また、ローパスフィルタ２７ｄは逆チェビシェフ（チェビシェフII）型のローパスフィルタ、ローパスフィルタ２７ｅは連立チェビシェフ型のローパスフィルタである。そして、ローパスフィルタ２７ａ〜２７ｅは、外部からその次数やカットオフ周波数が設定可能となっている。なお、以下において、ローパスフィルタ２７ａ〜２７ｅのいずれか又は全部をいうときには、ローパスフィルタ２７とすることがある。
【００４９】
減算部２４は、ローパスフィルタ部２３により高周波成分が除去されて生成された駆動電圧信号Ｓｃ２の電圧値から検出信号Ｓｄの電圧値を減算して、駆動電圧信号Ｓｃ２と検出信号Ｓｄとの差分電圧を演算し、差分信号Ｓｓとして出力する。この差分信号Ｓｓは、ミラー部１０に縦振動の共振が加わっているときには、縦振動の共振成分となる。一方、ミラー部１０に縦振動の共振が加わっていないときには、差分信号Ｓｓはゼロの値となる。但し、実際には検出信号Ｓｄにはノイズ成分が存在しており、検出部１８の出力には、縦振動の共振成分に影響を与えない程度の図示しない第２のローパスフィルタを設けることが望ましい。このとき、この第２のローパスフィルタは、縦共振モードに影響しない特性とし、また、この第２のローパスフィルタの後段には、位相回転を補償する移相器を設けることが望ましい。
【００５０】
駆動信号生成部２５は、差分信号Ｓｓに応じて電流値を増減させた電流値の駆動信号Ｓｂを生成し、この駆動信号Ｓｂを光走査素子４のコイル１６に出力する。すなわち、差分信号Ｓｓの正極性の場合には、差分信号Ｓｓの信号レベルに比例する値だけ電流値を上げた駆動信号Ｓｂを生成し、差分信号Ｓｓの負極性の場合には、差分信号Ｓｓの信号レベルに比例する値だけ電流値を下げた駆動信号Ｓｂを生成する。この駆動信号生成部２４は、例えば、差分信号Ｓｓを積分する積分器により構成することができる。このように差分信号Ｓｓに応じた電流値の駆動信号Ｓｂにより光走査素子４を駆動してフィードバック制御するようにしており、これにより光走査素子４のミラー部１０の揺動を精度良く行うようにしている。
【００５１】
なお、光走査素子４が電流駆動方式の光走査素子ではなく、電圧駆動方式の光走査素子である場合には、駆動信号生成部２５は、差分信号Ｓｓに応じて電流値を増減させた電圧値の駆動信号Ｓｂを生成することになる。
【００５２】
さらに、制御部２は、ローパスフィルタ部２３のパラメータを設定するためのＬＰＦ制御部２６を有している。
【００５３】
ＬＰＦ制御部２６は、ローパスフィルタ部２３のパラメータを設定する機能を有しており、共振判定部３１と、パラメータ設定部３２とを有している。
【００５４】
共振判定部３１は、差分信号Ｓｓに基づき、共振によりミラー部１０が縦振動状態であるか否かを判定する。そして、共振判定部３１はミラー部１０が縦振動状態であると判定すると、差分信号Ｓｓに基づき、縦共振モードの共振周波数ｆｓと振幅Ｄを検出する。なお、差分信号Ｓｓには縦共振モードの共振周波数ｆｓ以外の周波数の成分が含まれているが、その周波数成分が共振周波数成分に対して小さい場合には、共振判定部３１は、差分信号Ｓｓの振幅は共振モードの振幅であるとして検出する。差分信号Ｓｓに縦共振モードの共振周波数ｆｓ以外の周波数の成分が含まれている場合には、共振判定部３１において、ローパスフィルタなどにより共振周波数以外の周波数成分を低減させるようにすることで、縦共振モードの振幅Ｄを検出する。その際、事前情報として、部品仕様などから予め縦共振モードの共振周波数を予測しておき、ローパスフィルタのカットオフ周波数を設定しておいても良い。
【００５５】
パラメータ設定部３２は、共振判定部３１から出力される縦共振モードの共振周波数ｆｓと振幅Ｄの情報に基づいて、ローパスフィルタ部２３のパラメータを設定する。ローパスフィルタ部２３のパラメータには、ローパスフィルタ２７の方式、カットオフ周波数及び次数がある。具体的には、以下のようなローパスフィルタ２７の設定処理を行うことにより、ローパスフィルタ部２３のパラメータを設定する。なお、ローパスフィルタ２７の設定処理を実行中には、目標角度指令生成部２１から目標角度指令が変換部２２に出力され、変換部２２からは鋸波状の駆動電圧信号Ｓｃ１が連続して出力される。この鋸波状の駆動電圧信号Ｓｃ１には、縦共振モードの共振周波数ｆｓの成分が含まれている。
【００５６】
パラメータ設定部３２は、ローパスフィルタ２７の設定処理を開始すると、まず、図１３に示すように、ローパスフィルタ部２３に対して、ローパスフィルタ２７の方式として、ベッセル型を設定し、さらにその次数として所定の次数（例えば、８次）を設定する（ステップＳ１０）。
【００５７】
その後、パラメータ設定部３２は、共振判定部３１から共振周波数ｆｓの情報を取得し（ステップＳ１１）、ローパスフィルタ部２３に対して、ローパスフィルタ２７のカットオフ周波数ｆｃを共振周波数ｆｓと同一の周波数に設定する（ステップＳ１２）。
【００５８】
次に、パラメータ設定部３２は、下限値ｆｄを設定する（ステップＳ１３）。この下限値ｆｄは、共振周波数ｆｓから予め設定された周波数ｆｇだけ低い周波数であり、周波数ｆｇは、ローパスフィルタ２７の方式及び次数に応じて予め決められている。
【００５９】
次に、パラメータ設定部３２は、設定値ｆｃが下限値ｆｄ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。この処理において、設定値ｆｃが下限値ｆｄ以下ではないと判定すると（ステップＳ１４：Ｎｏ）、パラメータ設定部３２は、共振判定部３１から振幅Ｄの情報を取得し（ステップＳ１５）、この今回取得した振幅Ｄが前回取得した振幅Ｄ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。
【００６０】
ステップＳ１６において、今回取得した振幅Ｄが前回取得した振幅Ｄ以下であると判定すると（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、パラメータ設定部３２は、今回取得した振幅Ｄが予め規定した範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。この処理において、今回取得した振幅Ｄが予め規定した範囲内であると判定すると（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、パラメータ設定部３２は、ローパスフィルタ２７の設定処理を終了する。
【００６１】
一方、ステップＳ１７において、今回取得した振幅Ｄが予め規定した範囲内ではないと判定すると（ステップＳ１７：Ｎｏ）、パラメータ設定部３２は、処理をステップＳ１８に移行する。また、ステップＳ１６において、今回取得した振幅Ｄが前回取得した振幅Ｄ以下ではないと判定したとき（ステップＳ１６：Ｎｏ）も同様に、パラメータ設定部３２は、処理をステップＳ１８に移行する。ステップＳ１８において、パラメータ設定部３２は、設定値ｆｃを予め規定した周波数だけ低減して、ローパスフィルタ部２３に設定し（ステップＳ１８）、処理をステップＳ１４に戻す。なお、パラメータ設定部３２は、設定値ｆｃを予め規定した周波数だけ低減するのではなく、共振判定部３１により判定した共振モードの振幅Ｄの変動割合（今回取得した振幅Ｄと前回取得した振幅Ｄとの差）に応じて、設定値ｆｃを低減するようにしてもよい。例えば、共振モードの振幅Ｄの変動割合が小さいときには、設定値ｆｃの低減度合いを上げ、共振モードの振幅Ｄの変動割合が大きいときには、設定値ｆｃの低減度合いを下げる。このようにすることで、迅速なローパスフィルタ２７のパラメータの設定が可能となる。
【００６２】
ステップＳ１４において、設定値ｆｃが下限値ｆｄ以下であると判定すると（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、パラメータ設定部３２は、変更可能な次数があるか否かを判定する（ステップＳ１９）。変更可能な次数とは、このローパスフィルタ２７の設定処理において、選択可能なローパスフィルタ２７の次数のうち、まだ設定されていない次数を意味する。変更可能な次数があると判定すると（ステップＳ１９：Ｙｅｓ）、パラメータ設定部３２は、変更可能であると判定した次数を、ローパスフィルタ部２３に設定し（ステップＳ２０）、処理をステップＳ１１に戻す。なお、ローパスフィルタ２７の次数の変更は、例えば、次数を上げていくことによって行うようにすることができる。このとき、パラメータ設定部３２は、選択可能なローパスフィルタ２７の次数として、Ｓ／Ｎ比を考慮して実質的に効果がある次数まで上げていくことが望ましい。
【００６３】
ステップＳ１９において、変更可能な次数がないと判定すると（ステップＳ１９：Ｎｏ）、パラメータ設定部３２は、変更可能なローパスフィルタ２７の方式があるか否かを判定する（ステップＳ２１）。変更可能なローパスフィルタ２７の方式とは、このローパスフィルタ２７の設定処理において、選択可能なローパスフィルタ２７の方式のうち、まだ設定されていない方式を意味する。例えば、フィルタ２２ａ〜２２ｃまでが設定された場合には、フィルタ２２ｄ，フィルタ２２ｅを変更可能なローパスフィルタ２７の方式と判定する。なお、ローパスフィルタの選択は、通過域のリプル特性及び通過域の群遅延特性が平坦なものから順に選択することが望ましい。例えば、ベッセル型のローパスフィルタ２７ａ、バターワース型のローパスフィルタ２７ｂ、は逆チェビシェフ型のローパスフィルタ２７ｄ、連立チェビシェフ型のローパスフィルタ２７ｅ、チェビシェフ型のローパスフィルタ２７ｃの順に選択する。
【００６４】
ステップＳ２１において、変更可能なローパスフィルタ２７の方式があると判定すると（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、パラメータ設定部３２は、変更可能であると判定したローパスフィルタ２７の方式を、ローパスフィルタ部２３に設定し（ステップＳ２２）、処理をステップＳ１１に戻す。一方、変更可能なローパスフィルタ２７の方式がないと判定すると（ステップＳ２１：Ｎｏ）、パラメータ設定部３２は、処理を終了する。
【００６５】
以上のように、本実施形態に係る光走査装置１では、共振モードの共振周波数ｆｓと振幅Ｄに基づいて、ローパスフィルタ部２３のパラメータを設定するので、光走査素子４に個体差や温度変化などがあった場合でも、共振モードを十分減衰させる特性を保ったまま、出来るだけ広い帯域を確保するように低域濾波特性を決定できる。このため、ミラー部１０を一定角速度で駆動できる期間を長くすることができる。
【００６６】
なお、図１３の設定処理の例では、最初に、ローパスフィルタ部２３に対して、予め規定したローパスフィルタ２７の方式と次数を設定し、共振周波数ｆｓと同一周波数のカットオフ周波数ｆｃを設定したが、この初期値の設定方法はこの方法に限らず、例えば、図１４に示すように行うようにしてもよい。
【００６７】
すなわち、図１４に示す例では、パラメータ設定部３２は、ローパスフィルタ２７の設定処理を開始すると、前回の設定処理で設定したローパスフィルタ２７の方式、次数、カットオフ周波数ｆｃをそのまま設定する（ステップＳ３０）。このとき、前回設定したパラメータがなければ、パラメータ設定部３２は、ステップＳ１０〜Ｓ１２と同様の処理を行う。
【００６８】
次に、パラメータ設定部３２は、ステップＳ１３の処理と同様に、下限値ｆｄを設定する（ステップＳ３１）。以降、パラメータ設定部３２は、図１３に示す処理と同様の処理を行う。パラメータ設定部３２は、パラメータの設定処理が終了する前に、ステップＳ４３において、今回設定したローパスフィルタ２７の方式、次数、カットオフ周波数を記憶して、パラメータの設定処理が終了する。
【００６９】
このように、前回の設定処理で設定したローパスフィルタ２７の方式、次数、カットオフ周波数ｆｃをそのまま設定する初期値の設定方法を採用してもよい。このようにすることで、迅速にローパスフィルタ２７のパラメータの設定が可能となる。
【００７０】
また、上述においては、ローパスフィルタのカットオフ周波数、次数、方式の順に優先順を高くしてこれらを変更するようにしたが、これらのいずれか一つだけ変更するようにしてもよく、また、これらのうち２つだけを変更するようにしてもよい。
【００７１】
また、ローパスフィルタ２７の方式は、上記の５種類に限られず、他の方式を選択するようにしてもよい。
【００７２】
また、上述においては、検出信号Ｓｄの振幅と比較する信号を、駆動電圧信号Ｓｃ２としているが、比較対象は、駆動信号Ｓｂと比例する信号であればよく、例えば、駆動信号Ｓｂを電圧変換した信号を用いてもよい。また、駆動電圧信号Ｓｃ１を比較する信号として用いてもよい。
【００７３】
［２．画像表示装置］
次に、上述した光走査素子を備えた画像表示装置について説明する。
【００７４】
図１５に示すように、本実施形態に係る画像表示装置１００は、制御部１１０、光源部１２０、走査部１４０、第２リレー光学系１８０、ハーフミラー１８５などを有している。
【００７５】
制御部１１０は、駆動信号供給部１１１、主走査駆動信号生成部１１２、副走査駆動信号生成部１１３、主制御部１１４を有している。駆動信号供給部１１１は、外部から入力された画像信号Ｓ（例えば、ＮＴＳＣコンポジット信号、コンポーネント信号）に基づいて、画像を形成するための要素となる三原色各色のＲＧＢ画素信号１１５ｒ，１１５ｇ，１１５ｂを画素単位で生成する。主走査駆動信号生成部１１２は、主走査部１６０の後述する光走査素子１６１が共振状態で所定走査範囲となるように、主走査部１６０で使用される主走査駆動信号１１６を生成して出力する。また、副走査駆動信号生成部１１３は、主走査駆動信号１１６に同期して、副走査部１７０で使用される鋸波形状の副走査駆動信号１１７を生成して出力する。
【００７６】
光源部１２０には、Ｒレーザドライバ１２１，Ｇレーザドライバ１２２，Ｂレーザドライバ１２３が設けられる。各レーザドライバ１２１，１２２，１２３は、それぞれ駆動信号供給部１１１から出力されるＲ，Ｇ，Ｂ駆動信号１１５ｒ，１１５ｇ，１１５ｂをもとに、各レーザ１２４，１２５，１２６へそれぞれ駆動電流を供給する。各レーザ１２４，１２５，１２６は、各レーザドライバ１２１，１２２，１２３から供給される駆動電流に応じて強度変調されたレーザ光を出射する。各レーザ１２４，１２５，１２６から出射したＲ（赤色）レーザ光Ｌｒ，Ｇ（緑色）レーザ光Ｌｇ、Ｂ（青色）レーザ光Ｌｂは、コリメート光学系１２７，１２８，１２９によってそれぞれ平行光化された後に、ダイクロイックミラー１３０，１３１，１３２に入射される。その後、これらのダイクロイックミラー１３０，１３１，１３２により、３原色の各レーザ光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂが波長選択的に反射・透過して結合光学系１３３に達し、合波されて光ファイバケーブル１３５へ出射される。このように光ファイバケーブル１３５へ出射されるレーザ光は、強度変調された各色のレーザ光が合波されたものである。
【００７７】
走査部１４０は、コリメート光学系１５１、主走査部１６０、第１リレー光学系１６５、副走査部１７０などを有している。
【００７８】
コリメート光学系１５１は、光源部１２０で生成され、光ファイバケーブル１３５を介して出射されるレーザ光を平行光化する。
【００７９】
主走査部１６０及び副走査部１７０は、光ファイバケーブル１３５から入射されたレーザ光を画像として利用者の眼１９０の網膜１９０ｂに投影可能な状態にするために、主走査方向と副走査方向に走査する光学系である。主走査部１６０は、コリメート光学系１５１で平行光化されて入射するレーザ光を主走査方向に相対的に高速に往復走査する光走査素子１６１を有する。また、副走査部１７０は、主走査部１６０で主走査方向に走査され、第１リレー光学系１６５を介して入射するレーザ光を副走査方向に相対的に低速に走査する光走査素子１７１を有する。この副走査方向は主走査方向に略直交する方向である。例えば、主走査方向を水平方向、副走査方向を垂直方向とすることができる。
【００８０】
主走査部１６０と副走査部１７０との間でレーザ光を中継する第１リレー光学系１６５は、光走査素子１６１によって主走査方向に走査されたレーザ光を光走査素子１７１のミラー部に収束させる。そして、このレーザ光が光走査素子１７１によって副走査方向に走査される。光走査素子１７１によって走査されたレーザ光は、正の屈折力を持つ２つのレンズ１８０ａ，１８０ｂが直列配置された第２リレー光学系１８０を介して、眼１９０の前方に位置させたハーフミラー１８５で反射されて利用者の瞳孔１９０ａに入射する。これにより、網膜１９０ｂ上に画像信号Ｓに応じた画像が投影され、利用者は瞳孔１９０ａに入射するレーザ光を画像として認識する。また、ハーフミラー１８５は外光Ｌ２を透過して利用者の瞳孔１９０ａに入射させるようにしており、これにより利用者は外光Ｌ２に基づく外景にレーザ光Ｌ１に基づく画像を重ねた画像を視認することができる。このように画像表示装置１００は、画像信号Ｓに応じた画像と外景とを重ねて利用者の眼１９０の網膜に結像させる、シースルー型網膜走査型画像表示装置である。
【００８１】
以上のように構成された画像表示装置１００において、光走査素子１７１は、光走査素子４と同様の構成であり、副走査駆動信号生成部１１３は、上述した光走査装置１の制御部２と同様に、光走査素子４と同様の構成の光走査素子１７１を駆動するようにしている。すなわち、光走査素子１７１にミラー部の角度を検出する検出部を設け、副走査駆動信号生成部１１３は、副走査駆動信号１１７（又は副走査駆動信号１１７に比例する信号）と検出部の検出信号Ｓｄとの差分信号に基づき、共振モードに対応する共振周波数ｆｓと振幅Ｄを検出し、さらに、この共振周波数ｆｓと振幅Ｄに基づき、ローパスフィルタ部２３のパラメータを設定するので、光走査素子１７１に個体差や温度変化などがあった場合でも、共振モードを十分減衰させる特性を保ったまま、出来るだけ広い帯域を確保するように低域濾波特性を決定できる。このため、ミラー部を一定角速度で駆動できる期間を長くすることができる。
【００８２】
なお、ここでは、光束の一例として、効率面で有利であるレーザ光を用いているが、光束はレーザ光に限られるものではない。
【００８３】
また、光走査素子のミラー部の角度を検出する検出部を、ピエゾ抵抗素子により構成しているが、圧電素子による検出方法や静電容量の変化による検出方法を用いてもよい。
【００８４】
本発明を、上述してきた実施形態を通して説明したが、本実施形態によれば、以下の効果が期待できる。
【００８５】
（１）両側から梁部１１ａ，１１ｂで支持されたミラー部１０を有し、梁部１１ａ，１１ｂの捻れ変位によりミラー部１０を揺動軸回りに揺動させてミラー部１０により光束を走査すると共に、少なくともミラー部１０の反射面１０ａと垂直な方向へ揺動する共振モードを有する光走査素子４（１７１）と、ローパスフィルタ２７により共振モードの共振周波数ｆｓの成分を抑制した駆動電圧信号Ｓｃ２に基づき、光走査素子４（１７１）のミラー部１０を揺動軸Ｌｙ回りに揺動させる制御部２（１１０）と、ミラー部１０の揺動軸Ｌｙ回りの角度に応じた検出信号Ｓｄを出力する検出部１８と、を備える。そして、制御部２（１１０）は、駆動電圧信号Ｓｃ２（駆動信号Ｓｂ）と検出信号Ｓｄとの差演算を行い、駆動電圧信号Ｓｃ２と検出信号Ｓｄとの差分である差分信号Ｓｓを生成する生成部である減算部２４と、差分信号Ｓｓから共振モードの共振周波数ｆｓと振幅Ｄを判定する共振判定部３１と、共振判定部３１により判定した共振モードの共振周波数ｆｓと振幅Ｄとに基づいて、ローパスフィルタ２７の方式、カットオフ周波数及び次数のうち少なくとも一つのパラメータを設定するパラメータ設定部３２を備えているので、光走査素子４に個体差や温度変化などがあった場合でも、共振モードを十分減衰させる特性を保ったまま、出来るだけ広い帯域を確保するように低域濾波特性を決定できる。このため、ミラー部１０を一定角速度で駆動できる期間を長くすることができる。
【００８６】
（２）パラメータ設定部３２は、共振判定部３１により判定された共振モードの振幅Ｄが所定幅よりも大きいときには、ローパスフィルタ２７のパラメータを変更して、共振モードの振幅Ｄを所定幅以下とするので、共振によるミラー部１０の振動を確実に抑えることができ、ミラー部１０を一定角速度で駆動できる期間を長くすることができる。
【００８７】
（３）パラメータ設定部３２は、パラメータとして、ローパスフィルタ２７のカットオフ周波数ｆｃを、共振判定部３１により判定した共振モードの共振周波数ｆｓと同一の周波数に設定し、その後、共振モードの振幅Ｄに基づいて、ローパスフィルタ２７のカットオフ周波数ｆｃを低減させていくので、ローパスフィルタ２７のパラメータの設定を迅速に行うことができる。
【００８８】
（４）パラメータ設定部３２は、共振判定部３１により判定した共振モードの振幅Ｄの変動割合に応じて、ローパスフィルタ２７のカットオフ周波数ｆｃを設定するので、ローパスフィルタ２７のパラメータの設定を迅速に行うことができる。
【００８９】
（５）パラメータ設定部３２は、ローパスフィルタ２７のカットオフ周波数ｆｃが下限値ｆｄとなったとき、ローパスフィルタ２７の次数を変更するので、ローパスフィルタの次数を適切な次数に設定することができる。
【００９０】
（６）パラメータ設定部３２は、ローパスフィルタ２７のカットオフ周波数ｆｃが下限値ｆｄとなったとき、ローパスフィルタ２７の方式を変更するので、ローパスフィルタを適切な方式のローパスフィルタに設定することができる。ローパスフィルタの選択は、通過域のリプル特性が平坦なものから順に選択することが望ましい。例えば、ベッセル型のローパスフィルタ２７ａ、バターワース型のローパスフィルタ２７ｂ、逆チェビシェフ型のローパスフィルタ２７ｄ、連立チェビシェフ型のローパスフィルタ２７ｅ、チェビシェフ型のローパスフィルタ２７ｃの順に選択する。
【００９１】
（７）ローパスフィルタ２７の方式には、ベッセル型を含み、パラメータ設定部３２は、ローパスフィルタ２７の方式の初期値として、通過域のリプル特性が平坦なベッセル型を設定することにより、共振によるミラー部１０の振動を確実に抑えることができ、ミラー部１０を一定角速度で駆動できる期間を長くすることができる。
【００９２】
（８）パラメータ設定部３２は、ローパスフィルタ２７に最後に設定したパラメータを記憶し、次に光走査素子４（１７１）を駆動するときに前記記憶したパラメータをローパスフィルタ２７に設定するので、ローパスフィルタ２７のパラメータの設定を迅速に行うことができる。
【符号の説明】
【００９３】
１  光走査装置
２  制御部
３  光源部
４，１７１  光走査素子
１０  ミラー部
１０ａ  反射面
１１ａ，１１ｂ  梁部 
１２ａ，１２ｂ  支持部
１３ａ，１３ｂ  固定部
１４  基台
１８  検出部
２１  目標角度指令生成部
２２  変換部
２３  ローパスフィルタ部
２４  減算部
２５  駆動信号生成部
２６  ＬＰＦ制御部
２７（２７ａ〜２７ｅ）  ローパスフィルタ
３１  共振判定部（判定部）
３２  パラメータ設定部
【図１】
2011215325.tif 000003
【図２】
2011215325.tif 000004
【図３】
2011215325.tif 000005
【図４】
2011215325.tif 000006
【図５】
2011215325.tif 000007
【図６】
2011215325.tif 000008
【図７】
2011215325.tif 000009
【図８】
2011215325.tif 000010
【図９】
2011215325.tif 000011
【図１０】
2011215325.tif 000012
【図１１】
2011215325.tif 000013
【図１２】
2011215325.tif 000014
【図１３】
2011215325.tif 000015
【図１４】
2011215325.tif 000016
【図１５】
2011215325.tif 000017
【図１６】
2011215325.tif 000018
【図１７】
2011215325.tif 000019