(57)【要約】【課題】簡易な構成で圧電駆動型ミラーにおけるミラーの変位を検出することが可能な駆動制御回路、変位検出方法及び光走査装置を提供することを目的としている。【解決手段】圧電素子を有しており前記圧電素子の変位により駆動対象物を駆動させる複数の駆動源を駆動させる駆動制御回路であって、第一及び第二の駆動源を駆動させる駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、前記第一及び第二の駆動源に対する前記駆動信号の供給又は遮断を切り替える切替手段と、前記切替手段を制御する制御手段と、前記第一の駆動源に対する前記駆動信号が遮断され前記第二の駆動源に前記駆動信号が供給されている場合に、前記第一の駆動源の前記圧電素子から出力される電圧を検出する出力検出手段と、前記出力検出手段により検出された前記電圧に基づき、前記第二の駆動源の変位を算出する変位算出手段と、を有する。【選択図】図９
2011170240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を有しており前記圧電素子の変位により駆動対象物を駆動させる複数の駆動源を駆動させる駆動制御回路であって、
第一及び第二の駆動源を駆動させる駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、
前記第一及び第二の駆動源に対する前記駆動信号の供給又は遮断を切り替える切替手段と、
前記切替手段を制御する制御手段と、
前記第一の駆動源に対する前記駆動信号が遮断され前記第二の駆動源に前記駆動信号が供給されている場合に、前記第一の駆動源の前記圧電素子から出力される電圧を検出する出力検出手段と、
前記出力検出手段により検出された前記電圧に基づき、前記第二の駆動源の変位を算出する変位算出手段と、を有する駆動制御回路。
【請求項２】
前記第一の駆動源への前記駆動信号の供給が遮断され前記第二の駆動源へ前記駆動信号が供給されている場合における、前記第一の駆動源の前記圧電素子から出力される電圧と前記第二の駆動源の変位との関係が記憶された記憶手段を有し、
前記変位算出手段は、
前記記憶手段に記憶された前記関係に基づき前記第二の駆動源の変位を算出する請求項１記載の駆動制御回路。
【請求項３】
前記変位算出手段により算出された前記第二の駆動源の変位と、予め設定された目標値とを比較し、前記第二の駆動源に供給される前記駆動信号の電圧を補正する補正手段を有する請求項１又は２記載の駆動制御回路。
【請求項４】
前記第一又は第二の駆動源の有する前記圧電素子から出力される電圧を増幅する増幅手段を有し、
前記切替手段により前記駆動信号の供給が遮断された前記第一の駆動源は、前記増幅手段と接続される請求項１ないし３の何れか一項に記載の駆動制御回路。
【請求項５】
圧電素子を有しており前記圧電素子の変位により駆動される駆動対象物の変位を検出する変位検出方法であって、
第一及び第二の駆動源を駆動させる駆動信号を供給する駆動信号供給手順と、
前記第一及び第二の駆動源に対する前記駆動信号の供給又は遮断を切り替える切替手順と、
前記切替手段を制御する制御手順と、
前記第一の駆動源に対する前記駆動信号が遮断され前記第二の駆動源に前記駆動信号が供給されている場合に、前記第一の駆動源の前記圧電素子から出力される電圧を検出する出力検出手順と、
前記電圧に基づき、前記第二の駆動源の変位を算出する変位算出手順と、を実行する変位検出方法。
【請求項６】
圧電素子を有しており前記圧電素子の変位により駆動対象物を駆動させる複数の駆動源を駆動させる駆動制御回路を有する光走査装置であって、
前記駆動制御回路は、
第一及び第二の駆動源を駆動させる駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、
前記第一及び第二の駆動源に対する前記駆動信号の供給又は遮断を切り替える切替手段と、
前記切替手段を制御する制御手段と、
前記第一の駆動源に対する前記駆動信号が遮断され前記第二の駆動源に前記駆動信号が供給されている場合に、前記第一の駆動源の前記圧電素子から出力される電圧を検出する出力検出手段と、
前記出力検出手段により検出された前記電圧に基づき、前記第二の駆動源の変位を算出する変位算出手段と、を有する光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電駆動型ミラーにおけるミラーの変位を検出することが可能な駆動制御回路、変位検出方法及び光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧電素子によりミラーを揺動してミラーに入射する入射光の入射方向と反射面であるミラーとの角度を変化させ、ミラーからの反射光による走査を行う圧電駆動型ミラーが知られている。このような圧電駆動型ミラーでは、圧電素子が設けられたミラー駆動用のカンチレバーを共振周波数で揺動させてミラーを揺動させているため、共振特性に対する依存性が高い。共振特性は温度依存性を有しているため、駆動用のカンチレバーの周波数は圧電駆動型ミラーの使用環境の温度によって変動し、カンチレバーの変位も温度によりばらつきを生じる。このカンチレバーの変位のばらつきによって、ミラーの変位にもばらつきが生じ、反射光による走査を正しく行うことができない。
【０００３】
そこで従来の圧電駆動型ミラーでは、例えば特許文献１に記載されているように、ミラーの変位（振動幅）を検出し、この検出結果に基づき圧電駆動型ミラーの駆動電圧を制御し、ミラーの変位を一定に保っている。
【０００４】
図１は、従来の圧電駆動型ミラーを説明する図である。図１に示す従来の圧電駆動型ミラーは、ミラー１１と、両側にミラー１１を駆動する駆動用のカンチレバー１２とを有する。また圧電駆動型ミラー１０は、２つのカンチレバー１２のそれぞれにカンチレバー１２の変位を検出するための変位検出用カンチレバー１３が設けられている。変位検出用カンチレバー１３にも圧電素子が設けられており、駆動用のカンチレバー１２が動くと変位検出用カンチレバー１３が動かされ、変位検出用カンチレバー１３の圧電素子から電圧が出力される。図１の例では、この電圧からカンチレバー１２の変位を推定し、この変位をミラー１１の変位としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の技術では、駆動用のカンチレバー１２の以外に変位検出用カンチレバー１３を設けねばならず、構造が複雑になる。また駆動用のカンチレバー１２以外に変位検出用カンチレバー１３を駆動させなければならず、消費電力が大きくなる。
【０００７】
また上記従来の技術では、変位検出用カンチレバー１３からカンチレバー１２の変位に対して一定の圧電出力を得るために、変位検出用カンチレバー１３を定期的に分極する必要がある。この場合、図２に示すように、カンチレバー１２を駆動させるための駆動回路１４とは別に、変位検出用カンチレバー１３の分極を行うための分極用回路１５が別途必要となり、回路構成が複雑になる。図２は、従来の回路構成の一例を示す図である。
【０００８】
さらに、上記従来の技術では、カンチレバー１２に設けられた圧電素子を大きく変位させるために共振駆動させることが好ましいが、カンチレバー１２と変位検出用カンチレバー１３とが異なる構造をしているため、両者を同一の共振周波数に合わせることは困難である。変位検出用カンチレバー１３が共振駆動されない場合、変位検出用カンチレバー１３から十分な電圧が出力されず、カンチレバー１２の変位を検出することが困難である。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、簡易な構成で圧電駆動型ミラーにおけるミラーの変位を検出することが可能な駆動制御回路、変位検出方法及び光走査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために以下の如き構成を採用した。
【００１１】
本発明は、圧電素子を有しており前記圧電素子の変位により駆動対象物（２１）を駆動させる複数の駆動源（２２、２３、２２Ａ、２３Ａ、２５、２６）を駆動させる駆動制御回路（１００、１００Ａ）であって、
第一及び第二の駆動源（２２、２３、２２Ａ、２３Ａ、２５、２６）を駆動させる駆動信号を供給する駆動信号供給手段（１２０、１２０Ａ）と、
前記第一及び第二の駆動源（２２、２３、２２Ａ、２３Ａ、２５、２６）に対する前記駆動信号の供給又は遮断を切り替える切替手段（１７０、１７０Ａ）と、
前記切替手段（１７０、１７０Ａ）を制御する制御手段（１１１、１１１Ａ）と、
前記第一の駆動源に対する前記駆動信号が遮断され前記第二の駆動源に前記駆動信号が供給されている場合に、前記第一の駆動源の前記圧電素子から出力される電圧を検出する出力検出手段（１１２）と、
前記出力検出手段（１１２）により検出された前記電圧に基づき、前記第二の駆動源の変位を算出する変位算出手段（１１３、１１３Ａ）と、を有する。
【００１２】
また本発明の駆動制御回路は、前記第一の駆動源への前記駆動信号の供給が遮断され前記第二の駆動源へ前記駆動信号が供給されている場合における、前記第一の駆動源の前記圧電素子から出力される電圧と前記第二の駆動源の変位との関係が記憶された記憶手段（１６０）を有し、
前記変位算出手段（１１３、１１３Ａ）は、
前記記憶手段（１６０）に記憶された前記関係に基づき前記第二の駆動源の変位を算出する。
【００１３】
また本発明の駆動制御回路は、前記変位算出手段（１１３、１１３Ａ）により算出された前記第二の駆動源の変位と、予め設定された目標値とを比較し、前記第二の駆動源に供給される前記駆動信号の電圧を補正する補正手段（１１４、１１４Ａ）を有する。
【００１４】
また本発明の駆動制御回路は、前記第一又は第二の駆動源（２２、２３、２２Ａ、２３Ａ、２５、２６）の有する前記圧電素子から出力される電圧を増幅する増幅手段（１３０、１３０Ａ）を有し、
前記切替手段（１７０、１７０Ａ）により前記駆動信号の供給が遮断された前記第一の駆動源は、前記増幅手段（１３０、１３０Ａ）と接続される。
【００１５】
本発明は、圧電素子を有しており前記圧電素子の変位により駆動される駆動対象物（２１）の変位を検出する変位検出方法であって、
第一及び第二の駆動源（２２、２３、２２Ａ、２３Ａ、２５、２６）を駆動させる駆動信号を供給する駆動信号供給手順（１２０、１２０Ａ）と、
前記第一及び第二の駆動源（２２、２３、２２Ａ、２３Ａ、２５、２６）に対する前記駆動信号の供給又は遮断を切り替える切替手順（１７０、１７０Ａ）と、
前記切替手段を制御する制御手順（１１１、１１１Ａ）と、
前記第一の駆動源に対する前記駆動信号が遮断され前記第二の駆動源に前記駆動信号が供給されている場合に、前記第一の駆動源の前記圧電素子から出力される電圧を検出する出力検出手順（１１２）と、
前記電圧に基づき、前記第二の駆動源の変位を算出する変位算出手順（１１３、１１３Ａ）と、を実行する。
【００１６】
本発明は、圧電素子を有しており前記圧電素子の変位により駆動対象物（２１）を駆動させる複数の駆動源を駆動させる駆動制御回路（１００、１００Ａ）を有する光走査装置（２００）であって、
前記駆動制御回路（１００、１００Ａ）は、
第一及び第二の駆動源（２２、２３、２２Ａ、２３Ａ、２５、２６）を駆動させる駆動信号を供給する駆動信号供給手段（１２０、１２０Ａ）と、
前記第一及び第二の駆動源（２２、２３、２２Ａ、２３Ａ、２５、２６）に対する前記駆動信号の供給又は遮断を切り替える切替手段（１７０、１７０Ａ）と、
前記切替手段を制御する制御手段（１１１、１１１Ａ）と、
前記第一の駆動源に対する前記駆動信号が遮断され前記第二の駆動源に前記駆動信号が供給されている場合に、前記第一の駆動源の前記圧電素子から出力される電圧を検出する出力検出手段（１１２）と、
前記出力検出手段（１１２）により検出された前記電圧に基づき、前記第二の駆動源の変位を算出する変位算出手段（１１３、１１３Ａ）と、を有する。
【００１７】
なお、上記参照符号はあくまでも参考であり、これによって特許請求の範囲の記載が限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、簡易な構成で圧電駆動型ミラーにおけるミラーの変位を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の圧電駆動型ミラーを説明する図である。
【図２】従来の回路構成の一例を示す図である。
【図３】第一の実施形態の圧電駆動型ミラーの概略を説明する図である。
【図４】第一の実施形態のカンチレバーの変位の検出の概念を説明する図である。
【図５】第一の実施形態のドライバＩＣを説明する図である。
【図６】駆動側のカンチレバーの変位と、停止側のカンチレバーの圧電出力との関係を示す図である。
【図７】カンチレバーの変位の測定を説明する図である。
【図８】第一の実施形態のドライバＩＣの動作を説明するフローチャートである。
【図９】第一の実施形態のドライバＩＣによる変位測定を説明するフローチャートである。
【図１０】第二の実施形態の圧電駆動型ミラーの概略を説明する図である。
【図１１】第二の実施形態のドライバＩＣを説明する図である。
【図１２】第三の実施形態の光走査装置を説明する図である。
【図１３】ブランキング期間を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明では、ミラー駆動用のカンチレバーの変位を検出するための変位検出用カンチレバーを設けず、ミラー駆動用のカンチレバーそのものを用いて駆動用のカンチレバーの変位を検出する。
【００２１】
（第一の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第一の実施形態について説明する。始めに、図３、図４を参照して本発明における駆動用のカンチレバーの変位検出の概念について説明する。
【００２２】
図３は、第一の実施形態の圧電駆動型ミラーの概略を説明する図である。本実施形態の圧電駆動型ミラー２０は、ミラー２１、カンチレバー２２、２３を有する。カンチレバー２２、２３は、ミラー２１を挟んでミラー２１の両側に配置され、外枠２４により支持されている。カンチレバー２２、２３は、ミラー２１を駆動させる駆動源であり、ミラー２１は２つのカンチレバー２２、２３により駆動されて揺動される。
【００２３】
カンチレバー２２、２３には、それぞれ圧電素子（図示せず）が設けられており、この圧電素子の変位に沿って変位し、この変位によりミラー２１は揺動される。カンチレバー２２、２３の有する圧電素子には、後述するドライバＩＣ（Integrated Circuit）により電圧（駆動信号）が印加される。
【００２４】
本実施形態では、一方のカンチレバーの圧電素子に電圧を印加し、他方のカンチレバーの圧電素子には電圧を印加せず、電圧が印加されていない圧電素子から出力される電圧（以下、圧電出力と呼ぶ。）に基づき電圧が印加されている側のカンチレバーの変位を算出する。
【００２５】
図４は、第一の実施形態のカンチレバーの変位の検出の概念を説明する図である。尚以下の本実施形態では、カンチレバー２２、２３に設けられた圧電素子に電圧を印加することを、カンチレバー２２、２３に電圧を駆動信号を供給する、と表現する。
【００２６】
図４は、カンチレバー２２へ駆動信号を供給し、カンチレバー２３への駆動信号を遮断してカンチレバー２３の駆動を停止させた場合を示している。この場合、カンチレバー２２は、駆動信号により能動的に駆動し変位する。カンチレバー２２の変位は、ミラー２１を介してカンチレバー２３へ伝播される。カンチレバー２３は、伝播されてきたカンチレバー２２の変位により、駆動信号が遮断された状態で受動的な変位が生じる。カンチレバー２３に変位が生じると、カンチレバー２３に設けられた圧電素子から電圧が出力され、圧電出力が得られる。
【００２７】
本実施形態では、受動的に変位を生じた結果として得られた圧電出力に基づき、駆動信号が供給されて能動的に駆動しているカンチレバー２２の変位を算出し、ミラー２１の変位を推定する。本実施形態では、カンチレバー２２はミラー２１と接合されているため、カンチレバー２２の変位をミラー２１の変位と等価とすることができる。カンチレバー２３に駆動信号を供給し、カンチレバー２２の駆動信号を遮断した場合についても同様に、カンチレバー２３の変位を算出することができる。
【００２８】
次に、図５を参照して本実施形態の圧電駆動型ミラー（すなわちカンチレバー２２、２３）を駆動させるドライバＩＣについて説明する。図５は、第一の実施形態のドライバＩＣを説明する図である。
【００２９】
本実施形態のドライバＩＣ１００は、圧電駆動型ミラー２０のカンチレバー２２、２３の駆動を制御する駆動制御回路である。本実施形態のドライバＩＣ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０、ＤＡＣ（Digital to Analog  Converter）１２０、ＡＭＰ（Amplifier）１３０、ＡＤＣ（analog to digital converter）１４０、ＲＡＭ（Random  Access Memory）１５０、ＲＯＭ（Read Only Memory）１６０、スイッチ部１７０を有する。ＣＰＵ１１０は、圧電駆動型ミラー２０への駆動信号の供給を制御する。ＣＰＵ１１０の機能の詳細は後述する。ＤＡＣ１２０は、ＣＰＵ１１０から供給されるデジタル信号をアナログ信号へ変換する。ＤＡＣ１２０により変換されたアナログ信号は、カンチレバー２２、２３を駆動させる駆動信号として、スイッチ部１７０を介してカンチレバー２２、２３それぞれに供給される。
【００３０】
ＡＭＰ１３０は、スイッチ部１７０を介して圧電駆動型ミラー２０から出力される圧電出力を増幅する。ＡＤＣ１４０は、ＡＭＰ１３０から出力されたアナログ信号をデジタル信号へ変換する。ＲＡＭ１５０は、ＡＤＣ１４０から出力されたデジタル信号を記憶する。ＲＡＭ１５０に記憶されたデジタル信号は、ＣＰＵ１１０へ出力される。ＲＯＭ１６０は、後述する処理を実行するためのプログラム等が格納される。
【００３１】
スイッチ部１７０は、スイッチＳＷ２２とスイッチＳＷは２３とを有し、カンチレバー２２、２３に対する駆動信号の供給と遮断を切り替える。
【００３２】
スイッチＳＷ２２は、端子１７１又は端子１７２と接続される。スイッチＳＷ２２が端子１７１と接続された場合、カンチレバー２２とＤＡＣ１２０の出力と接続され、カンチレバー２２に駆動信号が供給される。スイッチＳＷ２２が端子１７２と接続された場合、カンチレバー２２に対する駆動信号は遮断され、カンチレバー２２はＡＭＰ１３０の入力と接続される。カンチレバー２２から得られる圧電出力は、ＡＰＭ１３０へ入力される。
【００３３】
スイッチＳＷ２３が端子１７３と接続された場合、カンチレバー２３とＤＡＣ１２０の出力と接続され、カンチレバー２３に駆動信号が供給される。スイッチＳＷ２３が端子１７４と接続された場合、カンチレバー２３に対する駆動信号は遮断され、カンチレバー２３はＡＭＰ１３０の入力と接続される。カンチレバー２３から得られる圧電出力は、ＡＰＭ１３０へ入力される。
【００３４】
次にＣＰＵ１１０の機能について説明する。ＣＰＵ１１０は、スイッチ切替部１１１、出力検出部１１２、変位算出部１１３、補正部１１４を有する。スイッチ切替部１１１は、スイッチＳＷ２２とスイッチＳＷ２３の切り替えを制御する。具体的にはスイッチ切替部１１１は、カンチレバー２２を駆動させる場合には、スイッチＳＷ２２を端子１７１へ接続させ、カンチレバー２２の圧電出力を得る場合にはスイッチＳＷ２２を端子１７２へ接続させる。またスイッチ切替部１１１は、カンチレバー２３を駆動させる場合には、スイッチＳＷ２３を端子１７３へ接続させ、カンチレバー２３の圧電出力を得る場合にはスイッチＳＷ２３を端子１７４へ接続させる。
【００３５】
出力検出部１１２は駆動信号の供給が停止している側のカンチレバー２２又は２３から出力される圧電出力を検出する。尚以下の本実施形態の説明では、駆動信号が供給されている方のカンチレバー２２又は２３を駆動側のカンチレバーと呼び、駆動信号の供給が遮断されており圧電出力を得ることができるカンチレバー２３又は２２を停止側のカンチレバーと呼ぶ。
【００３６】
変位算出部１１３は、出力検出部１１２の検出結果に基づき、駆動側のカンチレバー２２又は２３の変位を算出する。本実施形態では、変位算出部１１３により算出された駆動側のカンチレバー２２又は２３の変位をミラー２１の変位と見なす。変位算出部１１３による変位の算出の詳細は後述する。
【００３７】
補正部１１４は、変位算出部１１３の算出結果に基づき、カンチレバー２２、２３に供給する駆動信号の電圧を補正する。補正部１１４による補正の詳細は後述する。
【００３８】
以下に、図６及び図７を参照して本実施形態の変位の算出について説明する。
【００３９】
図６は、駆動側のカンチレバーの変位と、停止側のカンチレバーの圧電出力との関係を示す図である。
【００４０】
本実施形態では、例えばカンチレバー２２に駆動信号が供給され、カンチレバー２３に対する駆動信号が遮断された場合、カンチレバー２２の変位に対してカンチレバー２３の圧電出力は、図６のようにリニアに変化する。すなわち、駆動側のカンチレバー２２又は２３の変位と、停止側のカンチレバー２２又は２３の圧電出力とは、一次関数の数式で表せる関係である。
【００４１】
本実施形態では、駆動側のカンチレバーの変位と停止側のカンチレバーの圧電出力との関係に着目し、この関係に基づき駆動側のカンチレバーの変位を算出する。
【００４２】
本実施形態のドライバＩＣ１００には、図６に示す一次関数の数式が例えばＲＯＭ１６０に格納されている。ＣＰＵ１１０は、例えばカンチレバー２２が駆動側であり、カンチレバー２３が停止側であった場合に、出力検出部１１２により停止側のカンチレバー２３の圧電出力を検出する。そしてＣＰＵ１１０は、変位算出部１１３によりＲＯＭ１６０の数式を参照し、検出された圧電出力と対応した変位を駆動側のカンチレバー２２の変位として算出する。
【００４３】
尚図６の関係は、例えばドライバＩＣ１００の工場出荷前に、ドライバＩＣ１００と接続される圧電駆動ミラー２０を用いて駆動側の駆動用カンチレバーの変位の測定を行った結果である。本実施形態では、カンチレバー２２を駆動側、カンチレバー２３を停止側とした場合のカンチレバー２２の変位とカンチレバー２３の圧電出力との関係を示す関数と、カンチレバー２３を駆動側、カンチレバー２３を停止側とした場合のカンチレバー２３の変位とカンチレバー２２の圧電出力との関係を示す関数と、の両方がＲＯＭ１６０に格納されていることが好ましい。
【００４４】
以下に図７を参照して工場出荷前の測定について説明する。図７は、カンチレバーの変位の測定を説明する図である。
【００４５】
図７（Ａ）は、圧電駆動型ミラー２０の通常動作時においてカンチレバー２２、２３に印加される駆動信号を示している。通常動作時では、スイッチＳＷ２２は端子１７１と接続され、スイッチＳＷ２３は端子１７３に接続されている。カンチレバー２２にはスイッチＳＷ２２を介してＤＡＣ１２０から正弦波の駆動信号が供給される。カンチレバー２３にはスイッチＳＷ２３を介してＤＡＣ１２０から正弦波の駆動信号が供給される。尚カンチレバー２３に供給される駆動信号は、カンチレバー２２に供給される駆動信号と１８０度位相がずれた正弦波である。
【００４６】
本実施形態の圧電駆動型ミラー２０は、カンチレバー２２、２３に１８０度位相の異なる駆動信号が供給されると、カンチレバー２２、２３の変位にあわせてミラー２１が揺動する。
【００４７】
図７（Ｂ）は、カンチレバー２３を駆動側とした場合のカンチレバー２２の圧電出力の測定結果を示す。この場合スイッチＳＷ２２は端子１７２に接続されており、カンチレバー２２の圧電出力はＡＭＰ１３０を介してＡＤＣ１４０へ出力される。スイッチＳＷ２３は、端子１７３に接続されており、ＤＡＣ１２０から出力される駆動信号がカンチレバー２３へ供給される。本実施形態では、図７（Ｂ）の測定結果に基づき、カンチレバー２３の変位とカンチレバー２２の圧電出力との関係が求められる。
【００４８】
図７（Ｃ）は、カンチレバー２２を駆動側とした場合のカンチレバー２３の圧電出力の測定結果を示す。この場合スイッチＳＷ２３は端子１７４に接続されており、カンチレバー２３の圧電出力はＡＭＰ１３０を介してＡＤＣ１４０へ出力される。スイッチＳＷ２２は、端子１７１に接続されており、ＤＡＣ１２０から出力される駆動信号がカンチレバー２２へ供給される。本実施形態では、図７（Ｂ）の測定結果に基づき、カンチレバー２２の変位とカンチレバー２３の圧電出力との関係が求められる。
【００４９】
本実施形態では、圧電駆動型ミラー２０の工場出荷前に、例えば図７（Ｂ）、（Ｃ）に示すような測定を行い、この測定結果から図６に示す一次関数を求める。この測定は、個々の圧電駆動型ミラー２０の特性によりばらつきがあるため、個々の圧電駆動型ミラー２０毎に行われることが好ましい。またこの測定は、例えばレーザドップラー振動計を用いた測定や、フォトダイオードを用いた変位測定方法等により行われる。
【００５０】
次に、図８を参照して本実施形態のドライバＩＣ１００の動作について説明する。図８は、第一の実施形態のドライバＩＣの動作を説明するフローチャートである。
【００５１】
本実施形態のドライバＩＣ１００は、圧電駆動型ミラー２０の駆動を開始すると、各種の初期設定を行う（ステップＳ８１）。次にドライバＩＣ１００は、ドライバＩＣ１００がイネーブルか否かを判断する（ステップＳ８２）。ドライバＩＣ１００がイネーブルの場合、ドライバＩＣ１００は、通常動作モードで動作する（ステップＳ８３）。尚通常動作モードとは、カンチレバー２２、２３を駆動させて圧電駆動型ミラー２０を揺動させることである。
【００５２】
ドライバＩＣ１００は、カンチレバー２２、２３の変位測定を行うタイミングか否かを判断する（ステップＳ８４）。変位測定を行うタイミングとは、例えば圧電駆動用ミラー２０が搭載された光走査装置等におけるブランキング期間となったタイミングである。圧電駆動用ミラー２０が搭載された光走査装置については後述する。尚ブランキング期間とは、光走査装置から映像信号が出力されていない期間を示す。
【００５３】
カンチレバー２２、２３の変位測定を行うタイミングとなった場合、ドライバＩＣ１００は、後述する変位測定モードで動作する（ステップＳ８５）。ドライバＩＣ１００は、変位測定モードを終了すると、ステップＳ８２へ戻る。尚ドライバＩＣ１００は、ステップＳ８２においてイネーブルでない場合は処理を終了する。
【００５４】
以下に、図９を参照して本実施形態のドライバＩＣ１００による変位測定について説明する。図９は、第一の実施形態のドライバＩＣによる変位測定を説明するフローチャートである。図９では、はじめにカンチレバー２２を駆動側、カンチレバー２３を停止側とし、次にカンチレバー２３を駆動側、カンチレバー２２を停止側としている。
【００５５】
本実施形態のドライバＩＣ１００は、変位測定モードがスタートすると、ＣＰＵ１１０により、駆動側であるカンチレバー２２に駆動信号を供給する（ステップＳ９０１）。次にＣＰＵ１１０は、停止側であるカンチレバー２３に供給される駆動信号を停止させる（ステップＳ９０２）。
【００５６】
ＣＰＵ１１０は、スイッチ切替部１１１により、スイッチＳＷ２３の接続先を端子１７３から端子１７４へ切り替える（ステップＳ９０３）。この切り替えにより、停止側のカンチレバー２３への駆動信号の供給は遮断され、カンチレバー２３の圧電出力がＡＭＰ１３０へ入力される。ＡＭＰ１３０へ入力された圧電出力は、ＡＤＣ１４０によりデジタル信号に変換され、ＲＡＭ１５０に格納される
カンチレバー２３の圧電出力は、ＣＰＵ１１０の出力検出部１１２により取得される（ステップＳ９０４）。次にＣＰＵ１１０は、変位算出部１１２により、停止側のカンチレバー２３の圧電出力から、駆動側のカンチレバー２２の変位を算出する（ステップＳ９０５）。具体的には、変位算出部１１２は、ＲＯＭ１６０に格納された関数に基づき、ステップＳ９０４で取得されたカンチレバー２３の圧電出力と対応するカンチレバー２２の変位を求める。
【００５７】
次にＣＰＵ１１０は、スイッチ切替部１１１により、スイッチＳＷ２３の接続先を端子１７４から端子１７３へ切り替える（ステップＳ９０６）。そしてＣＰＵ１１０は、停止側であったカンチレバー２３を駆動させる（ステップＳ９０７）。
【００５８】
続いてＣＰＵ１１０は、駆動側であったカンチレバー２２に対する駆動信号の供給を停止する（ステップＳ９０８）。ＣＰＵ１１０は、スイッチ切替部１１１により、スイッチＳＷ２２の接続先を端子１７１から端子１７２へ切り替える（ステップＳ９０９）。すなわち、ここでカンチレバー２３が駆動側となり、カンチレバー２２が停止側となる。
【００５９】
この切り替えにより、停止側のカンチレバー２２への駆動信号の供給は遮断され、カンチレバー２２の圧電出力がＡＭＰ１３０へ入力される。ＡＭＰ１３０へ入力された圧電出力は、ＡＤＣ１４０によりデジタル信号に変換され、ＲＡＭ１５０に格納される。
【００６０】
カンチレバー２２の圧電出力は、ＣＰＵ１１０の出力検出部１１２により取得される（ステップＳ９１０）。次にＣＰＵ１１０は、変位算出部１１２により、停止側のカンチレバー２２の圧電出力から、駆動側のカンチレバー２３の変位を算出する（ステップＳ９１１）。具体的には、変位算出部１１２は、ＲＯＭ１６０に格納された関数に基づき、ステップＳ９１０で取得されたカンチレバー２２の圧電出力と対応するカンチレバー２３の変位を求める。
【００６１】
次にＣＰＵ１１０は、スイッチ切替部１１１により、スイッチＳＷ２２の接続先を端子１７２から端子１７１へ切り替える（ステップＳ９１２）。ステップＳ９１２の処理により、カンチレバー２２、２３は両方とも駆動される。
【００６２】
次にＣＰＵ１１０は、補正部１１４により、ステップＳ９０５で算出したカンチレバー２２の変位の値と予め設定された目標値との偏差を求める（ステップＳ９１３）。ステップＳ９１３において変位の値が目標値より小さい場合、補正部１１４はカンチレバー２２の駆動信号の電圧を上げる（ステップＳ９１４）。ステップＳ９１３において変位の値が目標値より大きい場合、補正部１１４はカンチレバー２２の駆動信号の電圧を下げる（ステップＳ９１５）。ステップＳ９１３において変位の値が目標値である場合、補正部１１４はカンチレバー２２の駆動信号の維持する（ステップＳ９１６）。尚目標値とは、カンチレバー２２、２３の特性毎に個々に設定された値であっても良い。
【００６３】
次にＣＰＵ１１０は、補正部１１４により、ステップＳ９１１で算出したカンチレバー２３の変位の値と予め設定された目標値との偏差を求める（ステップＳ９１７）。ステップＳ９１７において変位の値が目標値より小さい場合、補正部１１４はカンチレバー２３の駆動信号の電圧を上げる（ステップＳ９１８）。ステップＳ９１７において変位の値が目標値より大きい場合、補正部１１４はカンチレバー２３の駆動信号の電圧を下げる（ステップＳ９１９）。ステップＳ９１７において変位の値が目標値である場合、補正部１１４はカンチレバー２３の駆動信号の維持する（ステップＳ９２０）。
【００６４】
本実施形態のドライバＩＣ１００は、以上で変位測定モードの処理を終了し、通常動作へ戻る。尚図９の例では、カンチレバー２２、２３の両方の変位を測定する例として説明したが、これに限定されない。変位測定モードにおける変位の測定は、例えばカンチレバー２２、２３のうち何れか一方についてのみ行っても良い。
【００６５】
以上に説明したように、本実施形態によれば、ミラー２１（カンチレバー２２、２３）の変位を検出するための変位検出用カンチレバーを設けることなく、簡易な構成でミラー２１の変位を求めることができる。このため本実施形態では、変位測定用カンチレバーを分極するための分極用回路も不要となり、消費電力を低減させることができる。したがって、本実施形態によれば、簡易な構成で圧電駆動型ミラーにおけるミラーの変位を検出することができる。
【００６６】
（第二の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第二の実施形態について説明する。本発明の第二の実施形態では、圧電駆動型ミラーを二軸の構成とした点のみ第一の実施形態と相違する。よって以下の第二の実施形態の説明では、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
【００６７】
図１０は、第二の実施形態の圧電駆動型ミラーの概略を説明する図である。本実施形態の圧電駆動型ミラー２０Ａは、Ｘ１−Ｘ２方向にミラー２１を揺動させるためのカンチレバー２２Ａ、２３Ａと、Ｙ１−Ｙ２方向にカンチレバー２２Ａ、２３Ａごとミラー２１を揺動させるためのカンチレバー２５、２６を有する。
【００６８】
カンチレバー２５、２６は、カンチレバー２２Ａ、２３Ａと同様に、圧電素子が設けられており、駆動信号が供給されると変位が生じる。ミラー２１は、この変位によりカンチレバー２２Ａ、２３ＡごとＹ１−Ｙ２方向に揺動される。本実施形態において、カンチレバー２５とカンチレバー２６には、後述するドライバＩＣ１００Ａにより、それぞれ１８０度位相がずれた正弦波が駆動信号として供給される。本実施形態のカンチレバー２２Ａ、２３Ａは、第一の実施形態で説明したカンチレバー２２、２３と同様であるから説明を省略する。本実施形態の圧電駆動型ミラー２０Ａでは、この構成により、ミラー２１をＸ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向に揺動させることができる。
【００６９】
本実施形態のように、２方向にミラー２１を揺動させることができる圧電駆動型ミラー２０Ａを二軸の圧電駆動型ミラーと呼ぶ。
【００７０】
図１１は、第二の実施形態のドライバＩＣを説明する図である。
【００７１】
本実施形態では、第一の実施形態で説明した方法と同様の方法で、カンチレバー２２Ａ、２３Ａの変位を測定する。また本実施形態では、第一の実施形態で説明した方法と同様の方法で、カンチレバー２５、２６の変位を求める。すなわち本実施形態では、カンチレバー２５を駆動側とし、カンチレバー２６を停止側とした場合のカンチレバー２５の変位を算出する。また本実施形態では、カンチレバー２６を駆動側とし、カンチレバー２５を停止側とした場合のカンチレバー２５の変位を算出する。
【００７２】
本実施形態のドライバＩＣ１００Ａは、ＣＰＵ１１０Ａ、ＤＡＣ１２０Ａ、ＡＭＰ１３０Ａ、ＡＤＣ１４０Ａ、ＲＡＭ１５０、ＲＯＭ１６０、スイッチ部１７０Ａを有する。
【００７３】
本実施形態のＣＰＵ１１０Ａは、スイッチ切替部１１１Ａ、出力検出部１１２、変位算出部１１３Ａ、補正部１１４Ａを有する。本実施形態のスイッチ切替部１１１Ａは、スイッチ部１７０Ａにおけるスイッチの切り替えを制御する。
【００７４】
変位算出部１１３Ａは、カンチレバー２２Ａ、２３Ａ、２５、２６の変位を算出する。尚本実施形態のＲＯＭ１６０には、カンチレバー２５を駆動側としカンチレバー２６を停止側としたときのカンチレバー２５の変位とカンチレバー２６の圧電出力の関係を示す関数と、カンチレバー２６を駆動側としカンチレバー２５を停止側としたときのカンチレバー２６の変位とカンチレバー２５の圧電出力の関係を示す関数と、が格納されている。これらの関数は、圧電駆動型ミラー２０Ａの工場出荷前の測定により求められたものである。
【００７５】
補正部１１４Ａは、変位算出部１１３Ａによって求められた変位に基づき、カンチレバー２２Ａ、２３Ａ、２５、２６に供給される駆動信号の電圧を補正する。
【００７６】
本実施形態のＤＡＣ１２０Ａは、４チャンネルの出力ポートを有し、カンチレバー２２Ａ、２３Ａ、２５、２６それぞれに駆動信号を供給する。本実施形態のＡＭＰ１３０Ａは、４チャンネルの出力ポートを有し、カンチレバー２２Ａ、２３Ａ、２５、２６それぞれから得られる圧電出力が入力される。本実施形態のＡＤＣ１４０Ａは、ＡＭＰ１３０Ａを介して得られた各カンチレバーからの圧電出力をデジタル信号へ変換する。
【００７７】
スイッチ部１７０Ａは、スイッチＳＷ２２Ａ、スイッチＳＷ２３Ａ、スイッチＳＷ２５、スイッチＳＷ２６を有する。スイッチＳＷ２２Ａは、カンチレバー２２Ａと接続されている。スイッチＳＷ２２Ａが端子１７１と接続されている場合、カンチレバー２２ＡにはＤＡＣ１２０Ａから出力される駆動信号が供給され、カンチレバー２２Ａは駆動する。スイッチＳＷ２２Ａが端子１７２と接続されている場合、カンチレバー２２Ａに対する駆動信号の供給は遮断され、カンチレバー２２Ａから得られる圧電出力がＡＭＰ１３０Ａへ入力される。
【００７８】
スイッチＳＷ２３Ａについても同様に、端子１７３に接続された場合はカンチレバー２３Ａが駆動し、端子１７４に接続された場合は駆動信号の供給が遮断されたカンチレバー２３Ａからの圧電出力がＡＭＰ１３０Ａへ入力される。スイッチＳＷ２５についても同様に、端子１７５に接続された場合はカンチレバー２５が駆動し、端子１７６に接続された場合は駆動信号の供給が遮断されたカンチレバー２５からの圧電出力がＡＭＰ１３０Ａへ入力される。スイッチＳＷ２６についても同様に、端子１７７に接続された場合はカンチレバー２６が駆動し、端子１７８に接続された場合は駆動信号の供給が遮断されたカンチレバー２６からの圧電出力がＡＭＰ１３０Ａへ入力される。
【００７９】
ＡＭＰ１３０Ａに入力された圧電出力は、ＡＤＣ１４０Ａによりデジタル信号へ変換されてＲＡＭ１５０へ格納される。
【００８０】
尚本実施形態のドライバＩＣ１００Ａにおける変位算出は、第一の実施形態と同様であるから説明を省略する。すなわち本実施形態のドライバＩＣ１００Ａは、図９に示す処理を２度実行することにより、カンチレバー２２Ａ、２３Ａ、２５、２６の変位を求め、駆動信号の電圧を補正することができる。
【００８１】
例えば本実施形態のドライバＩＣ１００Ａは、始めにカンチレバー２２Ａ、２３Ａについて図９の処理と同様の処理を実行する。次にドライバＩＣ１００Ａは、カンチレバー２５、２６についても図９の処理を実行する。すなわちドライバカンチＩＣ１００Ａは、カンチレバー２２Ａ、２３Ａ、２５、２６の変位を算出し、カンチレバー２２Ａ、２３Ａ、２５、２６の駆動信号の電圧を補正する。
【００８２】
このように本実施形態では、二軸の圧電駆動型ミラー２０Ａであっても、変位検出用カンチレバーや、変位検出用カンチレバーを分極するための回路が不要であり、簡易な構成でミラー２１の変位を求めることができる。したがって、本実施形態によれば、簡易な構成で圧電駆動型ミラーにおけるミラーの変位を検出することができる。
【００８３】
尚本実施形態において、カンチレバー２２Ａ、２３Ａ、２５、２６の変位を求める際に、図９の処理を二度実行するものとして説明したが、これに限定されない。本実施形態では、例えば始めは駆動側をカンチレバー２２Ａ、２５とし停止側をカンチレバー２３Ａ、２６とし、次に駆動側をカンチレバー２３Ａ、２６とし停止側をカンチレバー２２Ａ、２５とし、図９の処理を一度実行するものであっても良い。
【００８４】
（第三の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第三の実施形態について説明する。本実施形態は、第一の実施形態の圧電駆動型ミラー２０とドライバＩＣ１００とを実装して光走査装置とした形態である。以下の第三の実施形態の説明では、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
【００８５】
図１２は、第三の実施形態の光走査装置を説明する図である。本実施形態の光走査装置２００は、圧電駆動型ミラー２０、ドライバＩＣ１００、レーザダイオード２１０、コリメータレンズ２２０、偏光ビームスプリッタ２３０、１／４波長板２４０、ＣＰＵ２５０、レーザダイオードドライバＩＣ２６０を有する。この光走査装置２００は、例えばスクリーン３００へ映像を投影させるプロジェクタ等である。
【００８６】
レーザダイオード２１０は、レーザ光を発射する光源である。レーザダイオード２１０から発射されたレーザ光は、例えば発散光であっても良い。コリメータレンズ２２０は、発散光を平行光に変換する手段である。レーザダイオード２１０から発射された発散光（レーザ光）は、コリメータレンズ２２０により成分が揃えられる。
【００８７】
偏光ビームスプリッタ２３０は、Ｐ偏光（又はＳ偏光）を反射し、Ｓ偏光（又はＰ偏光）を透過する偏光膜が形成されているビーム分離手段である。尚Ｐ偏光は光の入射面内で振動する光の成分であり、Ｓ偏光は、光の入射面に垂直に振動する光の成分である。つまり偏光ビームスプリッタ２３０は、Ｐ偏光及びＳ偏光の一方を反射し、他方を透過する。
【００８８】
よってコリメータレンズ２２０からの平行光（Ｐ偏光）は、偏光ビームスプリッタ２３０により圧電駆動型ミラー２０側に全反射される。すなわち偏光ビームスプリッタ２３０は、光を圧電駆動型ミラー２０の方向に導く導光手段として機能する。
【００８９】
１／４波長板２４０は、光にπ／２（９０度）の位相差を発生させる位相差発生手段である。１／４波長板２４０は、直線偏光を円偏光へ変換するとともに、円偏光を直線偏光へ変換する。尚１／４波長板２４０は、偏光ビームスプリッタ２３０と一体的に構成されても良い。この場合、偏光ビームスプリッタ２３０で反射されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２３０と一体化された１／４波長板２４０を透過して圧電駆動型ミラー２０へ向かう。
【００９０】
圧電駆動型ミラー２０は、ミラー２１を駆動させて１／４波長板２４０からのレーザ光を反射する。圧電駆動型ミラー２０で反射されたレーザ光は、再び１／４波長板２４０を透過してＳ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ２３０を透過してスクリーン３００へ照射される。
【００９１】
ＣＰＵ２５０は、レーザダイオードドライバＩＣ２６０及びドライバＩＣ１００を制御する手段である。レーザダイオードドライバＩＣ２６０は、レーザダイオード２１０を駆動する手段である。ドライバＩＣ１００は、圧電駆動型ミラー２０を駆動する手段である。
【００９２】
ＣＰＵ２５０は、レーザダイオードドライバＩＣ２６０を制御し、レーザダイオード２１０を駆動させる。またＣＰＵ２５０は、ドライバＩＣ１００を制御し、圧電駆動型ミラー２０のミラー２１の傾動動作を制御する。光走査装置２００は、圧電駆動型ミラー２０のミラー２１を傾動動作させることにより、ミラー２１で反射した光をスクリーン３００上に走査させ、スクリーン３００へ映像を形成する。
【００９３】
本実施形態の光走査装置２００では、映像の描画中は、圧電駆動型ミラー２０を通常動作させる必要があるため、一方のカンチレバーの駆動を停止させる変位測定を行うことができない。そこで本実施形態の光走査装置２００では、ブランキング期間となったときをミラー２１（カンチレバー２２、２３）の変位測定を行うタイミングと判断し、ドライバＩＣ１００を変位測定モードで動作させる。
【００９４】
図１３は、ブランキング期間を説明する図である。ブランキング期間とは、光走査装置２００が映像を描画しない期間である。スクリーン３００において、ブランキング期間に対応する領域をブランキングエリア３１０と呼ぶ。これに対し映像が描画されている期間に対応する領域を描画エリア３２０と呼ぶ。
【００９５】
光走査装置２００では、１フレームの映像を描画する毎にブランキング期間が設けられている。このブランキング期間は、例えば１フレームの映像を描画する前であっても良いし、１フレームの映像を描画した後でも良い。また１フレームの映像を描画する前後に設けられていても良い。
【００９６】
図１３の例では、スクリーン３００において、描画エリア３２０の下側にブランキングエリア３１０が形成されているため、１フレームの映像を描画した後にブランキング期間が設けられていることがわかる。
【００９７】
本実施形態の光走査装置２００において、ＣＰＵ２５０は、ブランキング期間の開始を検出するとドライバＩＣ１００へ変位測定の指示を行う。ドライバＩＣ１００は、ＣＰＵ２５０から変位測定の指示を受けると（図８のステップＳ８４）、変位測定モードで動作を開始する。
【００９８】
尚本実施形態の光走査装置２００では、第一の実施形態の圧電駆動型ミラー２０とドライバＩＣ１００を適用したが、光走査装置２００は、第二の実施形態の圧電駆動型ミラー２０ＡとドライバＩＣ１００Ａを適用することもできる。また光走査装置２００に、二組の圧電駆動型ミラー２０とドライバＩＣ１００を適用しても良い。この場合、一組目の圧電駆動型ミラー２０とドライバＩＣ１００によりミラー２１を例えば図１０に示すＸ１−Ｘ２方向に傾動させ、二組目の圧電駆動型ミラー２０とドライバＩＣ１００によりミラー２１を例えば図１０に示すＹ１−Ｙ２方向に傾動させても良い。この構成にすれば、第二の実施形態に示す二軸の圧電駆動型ミラー２０Ａを搭載した光走査装置と同様に光を走査させることができる。
【００９９】
本実施形態では、光走査装置を例えばプロジェクタとして説明したが、本発明の圧電駆動型ミラーとドライバＩＣを用いた光走査装置は、例えばプリンタ等の画像形成装置に搭載されていても良い。
【０１００】
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【０１０１】
２０、２０Ａ  圧電駆動型ミラー
２１  ミラー
２２、２２Ａ、２３、２３Ａ、２５、２６  カンチレバー
１００、１００Ａ  ドライバＩＣ（駆動制御回路）
１１０  ＣＰＵ
１１１  スイッチ切替部
１１２  出力検出部
１１３  変位算出部
１１４  補正部
１７０  スイッチ部
２００  光走査装置
【図１】
2011170240.tif 000003
【図２】
2011170240.tif 000004
【図３】
2011170240.tif 000005
【図４】
2011170240.tif 000006
【図５】
2011170240.tif 000007
【図６】
2011170240.tif 000008
【図７】
2011170240.tif 000009
【図８】
2011170240.tif 000010
【図９】
2011170240.tif 000011
【図１０】
2011170240.tif 000012
【図１１】
2011170240.tif 000013
【図１２】
2011170240.tif 000014
【図１３】
2011170240.tif 000015