(57)【要約】【課題】簡単な構成で環境温度の変化に対応できる光走査装置を得る。【解決手段】光ビームを反射させる反射面４を有する可動部６を梁１０，１２により振動可能に支持したスキャナ１と、可動部６の振幅角θを検出する状態検出部３６と、一定周波数の駆動信号をスキャナ１に出力する駆動制御部３０と、スキャナ１を加熱するヒータ２８とを有する。ヒータ２８を制御して、環境温度よりも高い温度にスキャナ１を加熱して振幅角θを変化させる。その際、検出される振幅角θが予め設定された目標振幅角θ0 となるまでスキャナ１を加熱し（Ｓ２１０，Ｓ２１５）、以後、ヒータ２８を制御して、検出される振幅角θに基づいて、振幅角θを目標振幅角θ0 近傍に制御する（Ｓ２２０〜Ｓ２３５）。【選択図】図６
2011150236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを反射させる反射面を有する可動部を梁により振動可能に支持した走査手段と、
前記走査手段の前記可動部の振幅角を検出する状態検出手段と、
一定周波数の駆動信号を前記走査手段に出力する駆動制御手段と、
前記走査手段を加熱する発熱手段と、
前記発熱手段を制御して、前記走査手段を加熱して前記振幅角を変化させると共に、前記状態検出手段により検出される前記振幅角に基づいて、前記振幅角を目標振幅角に制御する発熱制御手段と、
を備えたことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記発熱制御手段は、前記状態検出手段により検出される前記振幅角が予め設定された前記目標振幅角となるまで前記走査手段を加熱し、以後、前記発熱手段を制御して、検出される前記振幅角を前記目標振幅角に制御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】
前記発熱制御手段は、前記状態検出手段により検出された前記振幅角が予め設定された起動時振幅角となるまで前記走査手段を加熱し、その後、前記振幅角が前記目標振幅角となるまで加熱を停止し、以後、前記発熱手段を制御して、検出される前記振幅角を前記目標振幅角に制御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４】
前記発熱制御手段は、前記状態検出手段で検出した前記振幅角に基づいて算出した振幅角の時間微分値が予め設定した起動時基準値を下回るまで前記走査手段を加熱し、以後、前記発熱手段を制御して、検出される前記振幅角を前記目標振幅角に制御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５】
前記発熱制御手段は、前記発熱手段による加熱と停止とを繰り返して、検出される前記振幅角を前記目標振幅角に制御することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項６】
前記発熱制御手段は、環境温度よりも高い温度に前記走査手段を加熱して前記振幅角を変化させると共に、前記状態検出手段により検出される前記振幅角に基づいて、前記振幅角を目標振幅角に制御することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振振動する可動部に設けた反射面により光ビームを偏向する光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、共振振動する可動部に設けた反射面により光源からの光ビームを反射して反射光により走査し、スクリーンへの画像の表示、バーコードの読み取り、センサとして被検出部の走査等を行なう光走査装置が知られている。可動部を弾性を有する梁により振動可能に支持しているので、共振周波数に温度依存性があり、図２０に示すように、共振周波数に応じた一定の駆動周波数で振動している状態（Ｔ２）から、環境温度が変化した際、振幅が小さくなったり（Ｔ３）、振動が停止してしまう（Ｔ１，Ｔ４）。
【０００３】
また、可動部を弾性を有する梁により振動可能に支持して、可動部を共振振動させると、振幅と周波数との特性には、ヒステリシスがあり、ハードスプリング現象やソフトスプリング現象のために、共振周波数近傍の駆動信号を印加しても、振動を開始しないという問題がある。
【０００４】
ハードスプリング現象は、図１９（ａ）に示すように、可動部を振動させる駆動周波数を徐々に高くしながら可動部の振幅角θを大きくしていくと、共振点近傍で急激に振幅角θが小さくなる現象である。ここで、振幅角θは、可動部が梁の廻りに１周期振動する際の最大の角度と定義する。ソフトスプリング現象は、図１９（ｂ）に示すように、可動部を振動させる駆動周波数を徐々に低くしながら可動部の振幅角θを大きくしていくと、共振点近傍で急激に振幅角θが小さくなる現象である。
【０００５】
そこで、特許文献１〜４にあるように、可動部の振幅角θをセンサにより検出し、振幅角θが一定になるように制御する装置が提案されている。振幅角θを一定に制御するためには、駆動素子に印加する電圧と駆動周波数との両方を制御する必要がある。
【０００６】
また、特許文献５にあるように、可動部を振動可能に支持する弾性を有する梁に、ばね定数可変素子を設け、梁のばね定数をばね定数可変素子により可変することにより、環境温度が変化しても、共振周波数を一定に保つことで振幅を一定に制御する装置も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０７−１２８６０２号公報
【特許文献２】特開２００１−２２８４３４号公報
【特許文献３】特開平０８−３１３８３８号公報
【特許文献４】特開平０８−３１３８３９号公報
【特許文献５】特許第２９８１６００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、こうした従来の特許文献１〜４のものでは、駆動周波数の可変回路を設けたり、駆動周波数が変わるために、画像の描画タイミングを調整する必要があり、そのための回路が複雑になってしまい、結果的にコストが増加するという問題があった。また、特許文献５のものでも、ばね定数可変素子を設けるために構造が複雑になるという問題があった。
【０００９】
更に、ハードスプリング現象のために、起動する際には、共振周波数よりも低い周波数の駆動信号を印加して振動させ、駆動周波数を共振周波数に近づけるように徐々に高くしながら振幅を大きくする。あるいは、ソフトスプリング現象のために、起動する際には、共振周波数よりも高い周波数の駆動信号を印加して振動させ、駆動信号の周波数を共振周波数に近づけるように徐々に低くしながら振幅を大きくする必要がある。このため、駆動周波数を可変にする必要があり、そのための回路が必要で、構成を簡単にできないという問題があった。
【００１０】
本発明の課題は、簡単な構成で環境温度の変化に対応できる光走査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
光ビームを反射させる反射面を有する可動部を梁により振動可能に支持した走査手段と、
前記走査手段の前記可動部の振幅角を検出する状態検出手段と、
一定周波数の駆動信号を前記走査手段に出力する駆動制御手段と、
前記走査手段を加熱する発熱手段と、
前記発熱手段を制御して、前記走査手段を加熱して前記振幅角を変化させると共に、前記状態検出手段により検出される前記振幅角に基づいて、前記振幅角を目標振幅角に制御する発熱制御手段と、
を備えたことを特徴とする光走査装置がそれである。
【００１２】
その際、前記発熱制御手段は、前記状態検出手段により検出される前記振幅角が予め設定された前記目標振幅角となるまで前記走査手段を加熱し、以後、前記発熱手段を制御して、検出される前記振幅角を前記目標振幅角に制御する構成でもよい。あるいは、前記発熱制御手段は、前記状態検出手段により検出された前記振幅角が予め設定された起動時振幅角となるまで前記走査手段を加熱し、その後、前記振幅角が前記目標振幅角となるまで加熱を停止し、以後、前記発熱手段を制御して、検出される前記振幅角を前記目標振幅角に制御する構成でもよい。また、前記発熱制御手段は、前記状態検出手段で検出した前記振幅角に基づいて算出した振幅角の時間微分値が予め設定した起動時基準値を下回るまで前記走査手段を加熱し、以後、前記発熱手段を制御して、検出される前記振幅角を前記目標振幅角に制御する構成でもよい。前記発熱制御手段は、前記発熱手段による加熱と停止とを繰り返して、検出される前記振幅角を前記目標振幅角に制御する構成でもよい。また、前記発熱制御手段は、環境温度よりも高い温度に前記走査手段を加熱して前記振幅角を変化させると共に、前記状態検出手段により検出される前記振幅角に基づいて、前記振幅角を目標振幅角に制御する構成でもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光走査装置は、駆動制御手段が一定周波数の駆動信号を走査手段に出力し、発熱制御手段が走査手段を加熱すると共に、加熱により振幅角を変化させ、振幅角を目標振幅角に制御するので、発熱手段による加熱を制御する簡単な構成で、環境温度の変化にかかわらず、可動部を目標振幅角で振動させることができるという効果を奏する。
【００１４】
また、発熱制御手段が、目標振幅角となるまで加熱し、以後、振幅角を目標振幅角に制御することにより、温度が上昇するに従って振幅角が増加する特性を有する走査手段を目標振幅角に適切に制御できる。あるいは、発熱制御手段が、起動時振幅角となるまで加熱し、その後、振幅角が目標振幅角となるまで加熱を停止し、以後、振幅角を目標振幅角に制御することにより、温度が上昇するに従って振幅角が減少する特性を有する走査手段を目標振幅角に適切に制御できる。更に、発熱制御手段が、振幅角に基づいて算出した振幅角の時間微分値が起動時基準値を下回るまで加熱し、以後、振幅角を目標振幅角に制御することにより、温度が上昇するに従って一旦振幅角がピークを取る特性を有する走査手段を目標振幅角に適切に制御できる。
【００１５】
発熱制御手段が、発熱手段による加熱と停止とを繰り返して、振幅角を目標振幅角に制御することにより、簡単な温度制御で走査手段を目標振幅角に適切に制御できる。また、発熱制御手段が、環境温度よりも高い温度に走査手段を加熱して振幅角を変化させることにより、簡単な構成で確実に振幅角を目標振幅角に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態としての光走査装置の概略構成図である。
【図２】本実施形態のスキャナの拡大正面図である。
【図３】本実施形態の光走査制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の温度が高くなると共振周波数が低くなるヒステリシスを示さないスキャナの振幅角と駆動周波数との関係を示すグラフである。
【図５】本実施形態の温度が高くなると共振周波数が高くなるヒステリシスを示さないスキャナの振幅角と駆動周波数との関係を示すグラフである。
【図６】第１実施形態としてのヒータ制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態のスキャナの振幅角と温度との特性を示すグラフである。
【図８】第１実施形態のヒータ制御処理で行われるヒータの加熱と停止とを示すタイミングチャートである。
【図９】第１実施形態の他のスキャナの振幅角と温度との特性を示すグラフである。
【図１０】第２実施形態のヒステリシスを有するスキャナの起動時の振幅角と駆動周波数との関係を示すグラフである。
【図１１】第２実施形態のスキャナの振幅角と駆動周波数との関係を温度をパラメータとして示すグラフである。
【図１２】第２実施形態としてのヒータ制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図１３】第２実施形態のスキャナの振幅角と温度との特性を示すグラフである。
【図１４】第２実施形態のヒータ制御処理で行われるヒータの加熱と停止とを示すタイミングチャートである。
【図１５】第３実施形態としてのヒータ制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図１６】第３実施形態のスキャナの振幅角と温度との特性を示すグラフである。
【図１７】第３実施形態の振幅角の時間微分値の変化を時間で示すグラフである。
【図１８】第３実施形態のヒータ制御処理で行われるヒータの加熱と停止とを示すタイミングチャートである。
【図１９】ハードスプリング現象時とソフトスプリング現象時との振幅角と駆動周波数との関係を示す説明図である。
【図２０】スキャナの温度依存性を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１は走査手段としてのスキャナで、スキャナ１は半導体レーザ等を有する光ビーム照射部２からの光ビームをスクリーン３、検出するバーコードや被検出部等に向けて偏向する。スキャナ１は、本実施形態では、図２に示すように、ミラー等の反射面４が設けられた可動部６を備え、可動部６の外周側には四角枠状の固定部８が設けられている。
【００１８】
可動部６と固定部８とは可動部６の左右両側に設けられた一対の梁１０，１２により連結され、可動部６を一対の梁１０，１２により捩り振動可能に支持している。一対の梁１０，１２は同一直線上に配置されており、弾性変形することにより、図２に矢印Ａで示すように、可動部６を一対の梁１０，１２の廻りに捩り揺動させて、光ビームを偏向することができるように構成されている。
【００１９】
固定部８には、一方の梁１２の近傍に櫛歯用電極１４が設けられている。櫛歯用電極１４は可動部６から固定部８に向かって、一対の梁１０，１２と直交方向に突出形成された多数の櫛歯電極１６，１８に接続されている。更に、固定部８に、一対の櫛歯用電極２０，２２が設けられている。一対の櫛歯用電極２０，２２は固定部８から可動部６に向かって、一対の梁１０，１２と直交方向に突出形成された多数の櫛歯電極２４，２６に接続されている。可動部６の櫛歯電極１６，１８と固定部８の櫛歯電極２４，２６とは交互に配置されている。
【００２０】
可動部６側の櫛歯電極１６，１８と、固定部８側の櫛歯電極２４，２６との間に櫛歯用電極１４，２０，２４を介して電圧を印加すると、静電気力により可動部６側の櫛歯電極１６，１８が固定部８側の櫛歯電極２４，２６に引き寄せられて、可動部６が一対の梁１０，１２の廻りに図２の矢印Ａのように捩られる。また、固定部８には、可動部６の周囲を囲むように発熱手段としてのヒータ２８が設けられており、ヒータ２８の両端にはそれぞれヒータ用電極２９ａ，２９ｂが接続されている。
【００２１】
図１に示すように、可動部６側の櫛歯電極１６，１８に接続された櫛歯用電極１４と固定部８側の櫛歯電極２４，２６に接続された櫛歯用電極２０，２２とは、駆動制御手段としての駆動制御部３０に接続されている。ヒータ用電極２９ａ，２９ｂは、発熱制御手段としてのヒータ制御部３１に接続されている。
【００２２】
また、反射面４で偏向された光ビームの経路上にハーフミラー３２が配置されており、反射面４で偏向された光ビームの一部がハーフミラー３２で反射される。反射された光ビームがフォトダイオードアレイ等を用いた光センサ３４に入射され、光センサ３４は受光した光ビームに応じた検出信号を出力する。
【００２３】
反射面４で反射される光ビームは、一対の梁１０，１２の廻りに捩り揺動する可動部６の振幅角θに応じて偏向され、光センサ３４で受光する光ビームの検出位置が可動部６の振幅角θに対応する。光センサ３４からの検出信号は、この可動部６の振幅角θに対応している。
【００２４】
光センサ３４は状態検出手段としての状態検出部３６に接続されており、状態検出部３６にはタイミング生成部３８が接続されている。タイミング生成部３８は、予め設定された一定周波数のタイミング信号を生成して、駆動制御部３０と状態検出部３６と光ビーム制御部４０とに出力する。
【００２５】
駆動制御部３０はタイミング生成部３８からのタイミング信号を受け、タイミング信号に同期した一定周波数の駆動信号を櫛歯用電極１４，２０，２２に出力する。状態検出部３６は光センサ３４からの検出信号に基づいて、可動部６の捩り振動の振幅角θを検出し、振幅角θの信号を状態信号として駆動制御部３０とヒータ制御部３１とに出力する。
【００２６】
タイミング生成部３８からのタイミング信号は光ビーム制御部４０にも出力され、光ビーム制御部４０はこのタイミング信号を受けて、光ビーム照射部２を駆動制御し、光ビーム照射部２から光ビームをスキャナ１に向けて出射する。
【００２７】
駆動制御部３０、ヒータ制御部３１、状態検出部３６、タイミング生成部３８、光ビーム制御部４０からなる制御装置５０が構成されており、制御装置５０により、これらを統括する制御が行われる。
【００２８】
電源が投入されると、図３に示す光走査制御処理を制御装置５０が実行する。光走査制御処理では、まず、駆動制御部３０によるスキャナ１への駆動制御を開始する（ステップ１００。以下Ｓ１００という。以下同様。）。これにより、駆動制御部３０は一定の駆動周波数ｆ0 の駆動信号を櫛歯用電極１４，２０，２２に出力し、可動部６の櫛歯電極１６，１８と固定部８の櫛歯電極２４，２６とに駆動周波数ｆ0 に応じた電圧を印加する。駆動信号には、矩形波や正弦波またはそれらにバイアス電圧を印加したものを用いる。
【００２９】
次に、ヒータ制御部３１によるヒータ２８の発熱制御が開始され（Ｓ２００）、これにより、ヒータ制御部３１はヒータ２８を駆動して発熱させる。例えば、一対の梁１０，１２は、温度変化によりばね定数が変化することから、スキャナ１の共振周波数は温度により変化し、温度が高くなるとスキャナ１の共振周波数は低くなる。
【００３０】
図４に示すように、ヒステリシスを示さないスキャナ１の場合、スキャナ１を加熱すると徐々に可動部６の振幅角θが大きくなる。可動部６の振幅角θを目標振幅角θ0 となるように制御する際、振幅角θを目標振幅角θ0 を挟んで最小許容振幅角θ1 と最大許容振幅角θ2 との間となるよう、スキャナ１の温度が最小温度Ｔmin （最小許容振幅角θ1 ）と最大温度Ｔmax （最大許容振幅角θ2 ）との間に保たれるように、ヒータ２８の駆動電流を制御する。
【００３１】
尚、図４に示す特性のスキャナ１は温度が高くなるとスキャナ１の共振周波数は低くなるものであるが、スキャナ１の特性によっては、図５に示すように、温度が高くなるに従ってスキャナ１の共振周波数が高くなる特性のものもある。その場合には、可動部６の振幅角θを目標振幅角θ0 を挟んで最小許容振幅角θ1 と最大許容振幅角θ2 との間に制御する際、図４に示す場合とは逆に、スキャナ１の温度が最小温度Ｔmin （最大許容振幅角θ2 ）と最大温度Ｔmax （最小許容振幅角θ1 ）との間になるように、ヒータ２８の駆動電流を制御する。
【００３２】
そして、状態検出部３６で検出される振幅角θが予め設定された所定の閾値θmin より大きいか否かを判断する（Ｓ３００）。振幅角θが閾値θmin 以下のときには（Ｓ３００：ＮＯ）、光ビーム照射部２からの光ビームの強度を予め設定された弱強度Ｌ0 とする（Ｓ４００）。振幅角θが閾値θmin より大きいときには（Ｓ３００：ＹＥＳ）、光ビーム照射部２からの光ビームの強度を予め設定された強強度Ｌ1 とする（Ｓ５００）。
【００３３】
スキャナ１の起動時等には、可動部６の振幅角θは小さく、振幅角θが小さい状態で光ビームを照射すると、光ビームが狭い範囲に集中することになる。そこで、振幅角θが閾値θmin 以下のときには、光ビームを弱強度Ｌ0 とする。この弱強度Ｌ0 は光ビームが狭い範囲に集中しても見ている人に影響がでない程度の強度である。強強度Ｌ1 は通常の振幅角θのときに適切な輝度の画像が得られる強度である。
【００３４】
光ビーム強度を設定した後、電源がＯＦＦとなったか否かを判断する（Ｓ６００）。電源がＯＦＦとなっていなければ（Ｓ６００：ＮＯ）、Ｓ３００以下の処理を繰り返し実行する。電源がＯＦＦとなったときには（Ｓ６００：ＹＥＳ）、光ビーム照射部２からの光ビームの照射を停止し（Ｓ７００）、駆動制御部３０による可動部６への駆動信号の出力を停止し（Ｓ８００）、ヒータ制御部３１によるヒータ２８の駆動を停止して（Ｓ９００）、本制御処理を終了する。
【００３５】
次に、第１実施形態（請求項２に対応）のヒータ制御処理の詳細について、図６によって説明する。ヒータ制御処理はヒータ制御部３１により実行され、前述したＳ２００の処理である。第１実施形態のスキャナ１は、スキャナ１の温度が上昇すると共振周波数が低くなる特性を有し、スキャナ１に一定の駆動周波数ｆ0 の駆動信号が入力された際、図７に示すように、振幅角θが温度の上昇に伴い所定の温度から増え始め、温度Ｔp で振幅角θのピークを取り、その後減少する特性を有する。
【００３６】
第１実施形態のヒータ制御処理では、温度の上昇に伴って振幅角θも増加する関係にある最小温度Ｔmin と最大温度Ｔmax との間を利用し、振幅角θがピーク時よりも小さい目標振幅角θ0 となるように、ヒータ２８の発熱を制御して、スキャナ１を最小温度Ｔmin と最大温度Ｔmax との間となるようにしている。
【００３７】
まず、ヒータ制御が開始されると、ヒータ制御部３１はヒータ２８への駆動電流Ｉを予め設定された起動時駆動電流Ｉmax に設定する（Ｓ２０５）。そして、設定した起動時駆動電流Ｉmax でヒータ２８を発熱させる（Ｓ２１０）。ヒータ２８の発熱によりスキャナ１が加熱されて環境温度から温度が上昇する。
【００３８】
その際、前述したＳ１００の処理の実行により、一定の駆動周波数ｆ0 の駆動信号がスキャナ１に出力され、加熱によりスキャナ１の温度が上昇すると、可動部６が振動し始める。温度が高くなるに従って可動部６の振幅角θが徐々に増加する。第１実施形態の駆動周波数ｆ0 は、常温の環境温度にあるスキャナ１の可動部６の共振周波数よりも低く設定されている。
【００３９】
続いて、状態検出部３６で検出される振幅角θが予め設定された所定の目標振幅角θ0 より大きいか否かを判断する（Ｓ２１５）。振幅角θが目標振幅角θ0 以下のときには（Ｓ２１５：ＮＯ）、起動時駆動電流Ｉmax でのヒータ２８の発熱を継続する（Ｓ２１０）。
【００４０】
そして、振幅角θが目標振幅角θ0 より大きくなったときには（Ｓ２１５：ＹＥＳ）、振幅角θが目標振幅角θ0 以下か否かを判断する（Ｓ２２０）。Ｓ２１５の処理の実行により、振幅角θが目標振幅角θ0 より大きくなったと判断された直後は、振幅角θが目標振幅角θ0 より大きいので（Ｓ２２０：ＮＯ）、ヒータ２８への駆動信号の出力を停止して、ヒータ２８の発熱を停止する（Ｓ２２５）。
【００４１】
続いて、ヒータ制御を停止するか否かを判断し（Ｓ２４０）、ヒータ制御を継続する際には（Ｓ２４０：ＮＯ）、Ｓ２２０以下の処理を繰り返す。Ｓ２２５の処理の実行によりヒータ２８の発熱を停止すると、スキャナ１の温度は低下する。
【００４２】
Ｓ２２０の処理の実行により、振幅角θが目標振幅角θ0 以下と判断されると（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、駆動制御部３０はヒータ２８への駆動電流Ｉを予め設定された走査時駆動電流Ｉs に設定する（Ｓ２３０）。そして、設定した走査時駆動電流Ｉs でヒータ２８を発熱させる（Ｓ２３５）。ヒータ２８の発熱によりスキャナ１が加熱されて再び温度が上昇する。
【００４３】
ヒータ制御を継続中には（Ｓ２４０：ＮＯ）、Ｓ２２０以下の処理を繰り返して、振幅角θが目標振幅角θ0 より大きくなったときには（Ｓ２２０：ＮＯ）、ヒータ２８の発熱を停止する（Ｓ２２５）。振幅角θが目標振幅角θ0 以下となったときには（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、走査時駆動電流Ｉs に設定し（Ｓ２３０）、走査時駆動電流Ｉs でヒータ２８を発熱させることを繰り返す（Ｓ２３５）。尚、ヒータ制御を停止すると判断されると（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、メインルーチンに戻る。
【００４４】
第１実施形態のヒータ制御の実行により、図８に示すように、起動時には、起動時駆動電流Ｉmax をヒータ２８に出力してヒータ２８を発熱させる。そして、振幅角θが所定の閾値θmin を超えるまでは、弱強度Ｌ0 で光ビームを照射させる。所定の閾値θmin 以下では、振幅が小さく、光ビームが小さな領域に集中して照射されるため、スクリーン等にダメージを与えたり、明るすぎて眼に悪影響を及ぼすのを防止する。
【００４５】
目標振幅角θ0 となる時間ｔ1 までヒータ２８によりスキャナ１を加熱する。目標振幅角θ0 を超えると、ヒータ２８の発熱は停止されるが、その後も温度が若干上昇するため、振幅角θは増加して最大許容振幅角θ2 となる（最大温度Ｔmax ）。その後、温度が低下して時間ｔ2 で再び目標振幅角θ0 となり、ここで、再びヒータ２８に走査時駆動電流Ｉs が出力されて、ヒータ２８が発熱する。
【００４６】
ヒータ２８に走査時駆動電流Ｉs を出力しても、その直後は温度が下がり続けて、最小許容振幅角θ1 となったところで（最小温度Ｔmin ）、振幅角θが増加し始める。その後、時間ｔ3 で振幅角θが目標振幅角θ0 となる。
【００４７】
その後、ヒータ２８のオンオフが制御されて、振幅角θが目標振幅角θ0 附近の最小許容振幅角θ1 と最大許容振幅角θ2 との間でほぼ一定に保たれる。尚、走査時駆動電流Ｉs は起動時駆動電流Ｉmax よりも小さな値であり、走査時駆動電流Ｉs は最小許容振幅角θ1 と最大許容振幅角θ2 との差ができるだけ少なくなるよう、実験等により決定すればよい。
【００４８】
このように、スキャナ１を一定の駆動周波数ｆ0 で駆動すると共に、環境温度よりも高い温度にスキャナ１を加熱して、加熱により振幅角θを変化させ、振幅角θを目標振幅角θ0 に制御するので、ヒータ２８による加熱を制御する簡単な構成で、環境温度の変化にかかわらず、可動部６を目標振幅角θ0 で振動させることができる。また、目標振幅角θ0 となるまで加熱し、以後、振幅角θを目標振幅角θ0 に制御することにより、温度が上昇するに従って振幅角θが増加する特性を有するスキャナ１を目標振幅角θ0 に適切に制御できる。
【００４９】
図９に一定の駆動周波数ｆ0 で駆動したときの昇温過程と降温過程とで温度変化による振幅角θの変化が異なるヒステリシス特性を持つスキャナ１の場合の温度と振幅角θとの関係を示す。
【００５０】
図９に示すように、昇温過程では振幅角θが温度が上がるにつれて徐々に大きくなる。温度Ｔp で振幅角θのピークを取り、その後急激に振幅角θが減少する。温度Ｔp 附近で駆動周波数ｆ0 とスキャナ１の共振周波数とがほぼ一致する。逆に、温度Ｔp よりも高い状態からの降温過程では、初めは振動せずに温度Ｔthで突如振幅角θthで振動し始める。通常、温度が低い状態から動作を開始するため、図９に示す特性を有するスキャナ１の場合でも、ヒータ制御処理は、前述したと同様に実行すれば、振幅角θを目標振幅角θ0 に制御できる。
【００５１】
次に、前述した第１実施形態と異なる第２実施形態（請求項３に対応）のヒータ制御処理について図１２によって説明する。尚、前述した第１実施形態と同じ処理については同一番号を付して詳細な説明を省略する。以下同様。
【００５２】
本第２実施形態のスキャナ１は、図１０に示すように、振幅角θの周波数に対する変化がヒステリシスを有するため、図１３に示す温度と振幅角θとの特性を有する。この場合、スキャナ１の環境温度よりも高い起動時温度Ｔa にスキャナ１を加熱して、駆動制御部３０からの駆動信号の駆動周波数を上げていくと、周波数ｆs 以上になると可動部６が振動を開始する。更に周波数ｆe 以上に上げると可動部６の振動は停止する。
【００５３】
起動時に、周波数ｆs と周波数ｆe の間の周波数ｆ0 （ｆs ≦ｆ0 ＜ｆe ）に駆動周波数を固定すると、小さな振幅角θ3 で振動し始める。その後、所定の大きな目標振幅角θ0 を得るために、ヒータ２８の発熱を停止して、スキャナ１を温度Ｔb に下げると、スキャナ１の共振周波数が高くなり、駆動周波数ｆ0 が共振周波数に近くなって大きな目標振幅角θ0 が得られる。以後、この温度Ｔb を保つようにヒータ２８への駆動電流を制御することにより、大きな目標振幅角θ0 が得られる。
【００５４】
図１１に示すように、可動部６の振幅角θを目標振幅角θ0 （スキャナ１の温度Ｔc ）となるように制御する際、振幅角θを目標振幅角θ0 を挟んで最小許容振幅角θ1 と最大許容振幅角θ2 との間となるよう、スキャナ１の温度が最小温度Ｔmin （最大許容振幅角θ2 ）と最大温度Ｔmax （最小許容振幅角θ1 ）との間に保たれるように、ヒータ２８の駆動電流を制御する。
【００５５】
図１３は一定の駆動周波数ｆ0 で駆動したときの昇温過程と降温過程とで温度変化による振幅角θの変化が異なるヒステリシス特性を持つスキャナ１の場合の温度と振幅角θとの関係を示す。図１３に示すように、温度が低い状態からの昇温過程では、初めは振動せず、温度Ｔthで突如振幅角θthで振動し始める。更に、温度を上昇させると、振幅角θthから徐々に減少する。
【００５６】
逆に、温度が高い状態からの降温過程では、振幅角θは温度が下がるにつれて徐々に大きくなる。温度Ｔp 近傍で振幅角θはピークを取り、その後振幅角θは急激に減少する。ピークを取る温度Ｔp に低下する前に、温度を上昇させると、振幅角θは徐々に小さくなる。スキャナ１を最小温度Ｔmin と最大温度Ｔmax との間で保つことにより、振幅角θを目標振幅角θ0 附近の最小許容振幅角θ1 と最大許容振幅角θ2 との間にできる。
【００５７】
本第２実施形態では、まず、前述した第１実施形態と同様、ヒータ制御が開始されると、ヒータ２８への駆動電流Ｉを予め設定された起動時駆動電流Ｉmax に設定する（Ｓ２０５）。そして、起動時駆動電流Ｉmax でヒータ２８を発熱させ（Ｓ２１０）、スキャナ１が加熱されて環境温度から温度が上昇する。その際、前述したＳ１００の処理の実行により、一定の駆動周波数ｆ0 の駆動信号がスキャナ１に出力される。
【００５８】
続いて、状態検出部３６で検出される振幅角θが前述した振幅角θthより小さい予め設定された起動時振幅角θ3 より大きいか否かを判断する（Ｓ２１６）。振幅角θが起動時振幅角θ3 以下のときには（Ｓ２１６：ＮＯ）、起動時駆動電流Ｉmax でのヒータ２８の発熱を継続する（Ｓ２１０）。
【００５９】
そして、振幅角θが起動時振幅角θ3 より大きくなったときには（Ｓ２１６：ＹＥＳ）、可動部６が振動を開始したと判断して、振幅角θが予め設定された目標振幅角θ0 以上か否かを判断する（Ｓ２２１）。Ｓ２１６の処理の実行により、振幅角θが起動時振幅角θ3 より大きくなったと判断された直後は、振幅角θが目標振幅角θ0 より小さいので（Ｓ２２１：ＮＯ）、ヒータ２８への駆動信号の出力を停止して、ヒータ２８の発熱を停止する（Ｓ２２５）。
【００６０】
続いて、ヒータ制御を停止するか否かを判断し（Ｓ２４０）、ヒータ制御を継続する際には（Ｓ２４０：ＮＯ）、Ｓ２２１以下の処理を繰り返す。Ｓ２２５の処理の実行によりヒータ２８の発熱を停止すると、停止した直後は若干上昇するが、その後、スキャナ１の温度は低下する。温度の低下に伴って可動部６の振幅角θは図１３に示すように増加する。
【００６１】
Ｓ２２１の処理の実行により、振幅角θが目標振幅角θ0 以上と判断されると（Ｓ２２１：ＹＥＳ）、ヒータ制御部３１はヒータ２８への駆動電流Ｉを予め設定された走査時駆動電流Ｉs に設定する（Ｓ２３０）。そして、設定した走査時駆動電流Ｉs でヒータ２８を発熱させる（Ｓ２３５）。ヒータ２８の発熱によりスキャナ１が加熱されて再び温度が上昇し、振幅角θは減少する。
【００６２】
ヒータ制御を継続中には（Ｓ２４０：ＮＯ）、Ｓ２２１以下の処理を繰り返して、振幅角θが目標振幅角θ0 より小さくなったときには（Ｓ２２１：ＮＯ）、ヒータ２８の発熱を停止する（Ｓ２２５）。振幅角θが目標振幅角θ0 以上となったときには（Ｓ２２１：ＹＥＳ）、駆動電流Ｉを走査時駆動電流Ｉs に設定し（Ｓ２３０）、走査時駆動電流Ｉs でヒータ２８を発熱させることを繰り返す（Ｓ２３５）。尚、ヒータ制御を停止すると判断されると（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、メインルーチンに戻る。
【００６３】
第２実施形態のヒータ制御の実行により、図１４に示すように、起動時には、起動時駆動電流Ｉmax をヒータ２８に出力してヒータ２８を発熱させる。温度が低い状態からの昇温過程では、初めは振動せず、時間ｔ0 のときの温度Ｔthで突如振幅角θthで振動し始める。振幅角θが起動時振幅角θ3 より大きく、ヒータ２８の発熱を停止すると、停止した直後は若干温度が上昇するが（時間ｔ1 ）、その後、スキャナ１の温度は低下する。温度の低下に伴って可動部６の振幅角θは増加する。
【００６４】
そして、振幅角θが振幅角θmin を超えるまでは、弱強度Ｌ0 で光ビームを照射させる。振幅角θmin 以下では、振幅が小さく、光ビームが小さな領域に集中して照射されるため、スクリーン等にダメージを与えたり、明るすぎで眼に悪影響を及ぼすのを防止する。
【００６５】
目標振幅角θ0 となる時間ｔ2 までヒータ２８の発熱を停止し、目標振幅角θ0 を超えると、ヒータ２８によりスキャナ１を加熱するが、その後も温度が若干低下するため、振幅角θは増加して最大許容振幅角θ2 となる（最小温度Ｔmin ）。その後、温度が上昇して時間ｔ3 で再び目標振幅角θ0 に減少し、ここで、再びヒータ２８の発熱を停止する。
【００６６】
発熱を停止した直後は温度が上がり続けて、最小許容振幅角θ1 となったところで（最大温度Ｔmax ）、振幅角θが増加し始める。その後、時間ｔ4 で振幅角θが目標振幅角θ0 となる。その後、ヒータ２８のオンオフが制御されて、振幅角θが目標振幅角θ0 附近の最小許容振幅角θ1 と最大許容振幅角θ2 との間でほぼ一定に保たれる。
【００６７】
スキャナ１を最小温度Ｔmin と最大温度Ｔmax との間となるようにヒータ２８の発熱を制御することにより、目標振幅角θ0 附近の最小許容振幅角θ1 と最大許容振幅角θ2 との間で振幅角θを制御できる。
【００６８】
このように、スキャナ１を一定の駆動周波数ｆ0 で駆動すると共に、環境温度よりも高い温度にスキャナ１を加熱して、加熱により振幅角θを変化させ、振幅角θを目標振幅角θ0 に制御するので、ヒータ２８による加熱を制御する簡単な構成で、環境温度の変化にかかわらず、可動部６を目標振幅角θ0 で振動させることができる。その際、起動時振幅角θ3 となるまで加熱し、その後、振幅角θが目標振幅角θ0 となるまで加熱を停止し、以後、振幅角θを目標振幅角θ0 に制御することにより、温度が上昇するに従って振幅角θが減少する特性を有するスキャナ１を目標振幅角θ0 に適切に制御できる。
【００６９】
次に、前述した実施形態と異なる第３実施形態（請求項４に対応）のヒータ制御処理について図１５によって説明する。
第３実施形態のスキャナ１は図１６に示す温度と振幅角θとの特性を有する。図１６に示すように、一定の駆動周波数ｆ0 で駆動したとき、スキャナ１の温度の上昇に伴いある温度から可動部６の振幅角θが急激に増え始め、温度Ｔp で振幅角θのピークを取り、その後、振幅角θは緩やかに減少する。第３実施形態のスキャナ１はピークを取る温度Ｔp よりも高温側で振幅角θの温度変化が低温側と比べて緩やかであり、安定した制御を行なうのに適している。
【００７０】
図１６に示すように、スキャナ１を最小温度Ｔmin と最大温度Ｔmax との間となるようにヒータ２８の発熱を制御することにより、目標振幅角θ0 附近の最小許容振幅角θ1 と最大許容振幅角θ2 との間で振幅角θを制御できる。
【００７１】
本第３実施形態では、まず、前述した第１、第２実施形態と同様、ヒータ制御が開始されると、ヒータ２８への駆動電流Ｉを予め設定された起動時駆動電流Ｉmax に設定する（Ｓ２０５）。そして、起動時駆動電流Ｉmax でヒータ２８を発熱させ（Ｓ２１０）、スキャナ１が加熱されて環境温度から温度が上昇する。
【００７２】
その際、前述したＳ１００の処理の実行により、一定の駆動周波数ｆ0 の駆動信号がスキャナ１に出力される。スキャナ１の温度が高くなるに従って、図１６に示すように、振幅角θが大きくなる。
【００７３】
続いて、状態検出部３６で検出される振幅角θを微分して算出した振幅角θの時間微分値dθ/dtが予め設定された起動時基準値dθ1より小さいか否かを判断する（Ｓ２１７）。振幅角θの時間微分値dθ/dtが起動時基準値dθ1以上のときには（Ｓ２１７：ＮＯ）、ピークを取る温度Ｔp を超えていないと判断して、起動時駆動電流Ｉmax でのヒータ２８の発熱を継続する（Ｓ２１０）。
【００７４】
図１６に示すように、温度が上昇して振幅角θが増加し、共振周波数の変化により共振周波数と駆動周波数ｆ0 とが温度Ｔp でほぼ一致すると、振幅角θのピークを取り、温度が更に上昇すると、振幅角θは減少する。
【００７５】
振幅角θの時間微分値dθ/dtの変化から、振幅角θのピークを通過したことを判断でき、本実施形態では、図１７に示すように、振幅角θの時間微分値dθ/dtが予め設定された起動時基準値dθ1より小さいときには振幅角θのピークを通過したと判断する。振幅角θの時間微分値dθ/dtが起動時基準値dθ1以上のときには、まだ、振幅角θのピークを通過していないと判断して、起動時駆動電流Ｉmax でのヒータ２８の発熱を継続する。
【００７６】
そして、振幅角θの時間微分値dθ/dtが起動時基準値dθ1より小さくなったときには（Ｓ２１７：ＹＥＳ）、振幅角θのピークを通過したと判断して、振幅角θが予め設定された目標振幅角θ0 以上か否かを判断する（Ｓ２２１）。Ｓ２１７の処理の実行により、振幅角θの時間微分値dθ/dtが起動時基準値dθ1より小さくなったと判断された直後は、振幅角θのピークを通過した直後で、振幅角θが目標振幅角θ0 より大きいので（Ｓ２２１：ＹＥＳ）、ヒータ制御部３１はヒータ２８への駆動電流Ｉを予め設定された走査時駆動電流Ｉs に設定する（Ｓ２３０）。そして、走査時駆動電流Ｉs でヒータ２８を発熱させる（Ｓ２３５）。ヒータ２８の発熱によりスキャナ１が緩やかに加熱されて更に温度が上昇し、振幅角θは減少する。
【００７７】
ヒータ制御を継続中には（Ｓ２４０：ＮＯ）、Ｓ２２１以下の処理を繰り返して、振幅角θが目標振幅角θ0 より小さくなったときには（Ｓ２２１：ＮＯ）、ヒータ２８への走査時駆動電流Ｉs の出力を停止して、ヒータ２８の発熱を停止する（Ｓ２２５）。ヒータ２８の発熱を停止すると、停止した直後は若干温度が上昇するが、その後、スキャナ１の温度は低下する。温度の低下に伴って可動部６の振幅角θは増加する。
【００７８】
Ｓ２２１以下の処理を繰り返して、振幅角θが目標振幅角θ0 以上と判断されると（Ｓ２２１：ＹＥＳ）、ヒータ制御部３１はヒータ２８への駆動電流Ｉを走査時駆動電流Ｉs に設定する（Ｓ２３０）。そして、走査時駆動電流Ｉs でヒータ２８を発熱させる（Ｓ２３５）。ヒータ２８の発熱によりスキャナ１が加熱されて再び温度が上昇し、振幅角θは減少する。
【００７９】
このように、ヒータ制御を継続中には（Ｓ２４０：ＮＯ）、Ｓ２２１以下の処理を繰り返して、振幅角θが目標振幅角θ0 より小さくなったときには（Ｓ２２１：ＮＯ）、ヒータ２８の発熱を停止する（Ｓ２２５）。振幅角θが目標振幅角θ0 以上となったときには（Ｓ２２１：ＹＥＳ）、走査時駆動電流Ｉs に設定し（Ｓ２３０）、走査時駆動電流Ｉs でヒータ２８を発熱させることを繰り返す（Ｓ２３５）。尚、ヒータ制御を停止すると判断されると（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、メインルーチンに戻る。
【００８０】
第３実施形態のヒータ制御の実行により、図１８に示すように、起動時には、起動時駆動電流Ｉmax をヒータ２８に出力してヒータ２８を発熱させる。温度が低い状態からの昇温過程では、初めは振動せず、温度の上昇に伴って振動を始め、温度Ｔp に近づくと急激に振幅角θが大きくなる。時間ｔ0 のときの温度Ｔp でピークの振幅角θを取り、その後、温度の上昇に伴って振幅角θが減少する。温度の上昇に伴って振幅角θは徐々に減少する。
【００８１】
その間に、振幅角θが振幅角θmin を超えるまで、弱強度Ｌ0 で光ビームを照射させる。振幅角θmin 以下では、振幅が小さく、光ビームが小さな領域に集中して照射されるため、スクリーン等にダメージを与えたり、明るすぎで眼に悪影響を及ぼすのを防止する。
【００８２】
目標振幅角θ0 となる時間ｔ1 までヒータ２８を発熱させ、目標振幅角θ0 を超えると、ヒータ２８を停止するが、その後も温度が若干上昇するため、振幅角θは減少して最小許容振幅角θ1 となる（最大温度Ｔmax ）。その後、温度が低下して時間ｔ2 で再び目標振幅角θ0 となり、ここで、再びヒータ２８の発熱を開始する。
【００８３】
発熱を開始した直後は温度が下がり続けて、最大許容振幅角θ2 となったところで（最小温度Ｔmin ）、振幅角θが減少し始める。その後、温度が上昇して時間ｔ3 で再び目標振幅角θ0 となり、ここで、再びヒータ２８の発熱を停止する。
【００８４】
発熱を停止した直後は温度が上がり続けて、最小許容振幅角θ1 となったところで（最大温度Ｔmax ）、振幅角θが減少し始める。その後、時間ｔ4 で振幅角θが目標振幅角θ0 となる。その後、ヒータ２８のオンオフが制御されて、目標振幅角θ0 附近の最小許容振幅角θ1 と最大許容振幅角θ2 との間で振幅角θがほぼ一定に保たれる。
【００８５】
スキャナ１を最小温度Ｔmin と最大温度Ｔmax との間となるようにヒータ２８を制御することにより、目標振幅角θ0 附近の最小許容振幅角θ1 と最大許容振幅角θ2 との間で振幅角θを制御できる。
【００８６】
このように、スキャナ１を一定の駆動周波数ｆ0 で駆動すると共に、環境温度よりも高い温度にスキャナ１を加熱して、加熱により振幅角θを変化させ、振幅角θを目標振幅角θ0 に制御するので、ヒータ２８による加熱を制御する簡単な構成で、環境温度の変化にかかわらず、可動部６を目標振幅角θ0 で振動させることができる。その際、振幅角θに基づいて算出した振幅角θの時間微分値dθ/dtが起動時基準値dθ1を下回るまで加熱し、以後、振幅角θを目標振幅角θ0 に制御することにより、温度が上昇するに従って一旦振幅角θがピークを取る特性を有するスキャナ１を目標振幅角θ0 に適切に制御できる。
【００８７】
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
【符号の説明】
【００８８】
１…スキャナ    ２…光ビーム照射部
３…スクリーン  ４…反射面
６…可動部      ８…固定部
１０，１２…梁  １４，２０，２２…櫛歯用電極
１６，１８，２４，２６…櫛歯電極  ２８…ヒータ
２９ａ，２９ｂ…ヒータ用電極      ３０…駆動制御部
３１…ヒータ制御部    ３２…ハーフミラー
３４…光センサ        ３６…状態検出部
３８…タイミング生成部    ４０…光ビーム制御部
５０…制御装置
【図１】
2011150236.tif 000003
【図２】
2011150236.tif 000004
【図３】
2011150236.tif 000005
【図４】
2011150236.tif 000006
【図５】
2011150236.tif 000007
【図６】
2011150236.tif 000008
【図７】
2011150236.tif 000009
【図８】
2011150236.tif 000010
【図９】
2011150236.tif 000011
【図１０】
2011150236.tif 000012
【図１１】
2011150236.tif 000013
【図１２】
2011150236.tif 000014
【図１３】
2011150236.tif 000015
【図１４】
2011150236.tif 000016
【図１５】
2011150236.tif 000017
【図１６】
2011150236.tif 000018
【図１７】
2011150236.tif 000019
【図１８】
2011150236.tif 000020
【図１９】
2011150236.tif 000021
【図２０】
2011150236.tif 000022