(57)【要約】  二次元光走査装置は、光源（２１）から出射された光ビームを反射するミラー部（１０）を、主走査方向及び該主走査方向に交わる副走査方向各々に駆動して光走査を行う駆動手段（１０）と、駆動手段がミラー部を主走査方向に駆動するための第１駆動信号と、駆動手段がミラー部を副走査方向に駆動するための第２駆動信号と、を生成する駆動信号生成手段（１００）とを備える。該駆動信号生成手段は、複数のフレーム期間のうち一のフレーム期間における第２駆動信号に係る駆動振幅が、複数のフレーム期間のうち他のフレーム期間における第２駆動信号に係る駆動振幅に対してオフセットされるように第２駆動信号を生成する。
2014128864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光ビームを反射するミラー部を、主走査方向及び前記主走査方向に交わる副走査方向各々に駆動して光走査を行う駆動手段と、
前記駆動手段が前記ミラー部を前記主走査方向に駆動するための第１駆動信号と、前記駆動手段が前記ミラー部を前記副走査方向に駆動するための第２駆動信号と、を生成する駆動信号生成手段と、
を備え、
前記駆動信号生成手段は、複数のフレーム期間のうち一のフレーム期間における前記第２駆動信号に係る駆動振幅が、前記複数のフレーム期間のうち他のフレーム期間における前記第２駆動信号に係る駆動振幅に対してオフセットされるように前記第２駆動信号を生成する
ことを特徴とする二次元光走査装置。
【請求項２】
前記駆動信号生成手段は、
前記駆動手段が前記ミラー部を前記副走査方向に駆動するための基本信号を生成する基本信号生成手段と、
前記生成された基本信号に加えるべきオフセットを生成するオフセット生成手段と、
を含み、
前記駆動信号生成手段は、前記生成された基本信号に、前記生成されたオフセットを加えることによって、前記第２駆動信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の二次元光走査装置。
【請求項３】
前記オフセット生成手段は、前記一のフレーム期間の直前のフレーム期間に係る有効期間終了後から前記一のフレーム期間が開始されるまで前記オフセットに係るオフセット量を徐々に増加させ、前記一のフレーム期間に係る有効期間は前記オフセット量を維持することを特徴とする請求項２に記載の二次元光走査装置。
【請求項４】
前記一のフレーム期間における前記第２駆動信号に係る駆動振幅と、前記他のフレーム期間における前記第２駆動信号に係る駆動振幅との間のオフセット量は、前記光走査に係る１ラインに相当する量の整数倍であることを特徴とする請求項１に記載の二次元光走査装置。
【請求項５】
前記一のフレーム期間における前記第２駆動信号に係る駆動振幅と、前記他のフレーム期間における前記第２駆動信号に係る駆動振幅との間のオフセット量は、前記一のフレーム期間及び前記他のフレーム期間を含む所定期間において、前記光走査に係る走査範囲の中央部における走査軌跡の前記副走査方向の間隔と、前記走査範囲の端部における前記走査軌跡の前記副走査方向の間隔とが近づくような量であることを特徴とする請求項１に記載の二次元光走査装置。
【請求項６】
前記光走査における前記主走査方向に沿った走査方向は、前記光走査に係る１ライン毎に反転することを特徴とする請求項１に記載の二次元光走査装置。
【請求項７】
前記第１駆動信号は正弦波信号であり、
前記第２駆動信号は鋸歯状波信号である
ことを特徴とする請求項１に記載の二次元光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばレーザ光を反射するミラーを、水平方向及び垂直方向各々に駆動することによって投影画像を生成する二次元光走査装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置では、レーザ光が照射される、例えばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー等であるミラーを、水平方向及び垂直方法各々に駆動する。この場合、水平方向の走査に係る水平共振周波数が高い程、投影画像の解像度を向上させることができる。【０００３】
他方で、水平共振周波数を高くする際には様々な技術的課題が存在するため、二次元光走査装置では、水平共振周波数が比較的低くても、比較的高解像度の投影画像が得られるように、水平方向に係る走査方向が１ライン毎に反転されることが多い。尚、「１ライン」の変位量とは、水平方向に係る走査の１／２周期分の時間における垂直方向の変位量を意味する。【０００４】
しかしながら、水平方向に係る走査方向が１ライン毎に反転されると、例えば投影画像の中央部における走査線間隔と、該投影画像の端部における走査線間隔とが異なってしまう（即ち、走査線の粗密ムラが生じる）という技術的問題点がある。【０００５】
この技術的問題点に対して、例えば、ミラーを水平方向に駆動するための水平駆動信号に係る水平駆動波形の位相に対して、該ミラーを垂直方向に駆動するための垂直駆動信号に係る垂直駆動波形の位相をオフセットすることにより、走査線の粗密ムラを抑制する装置が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０１４４１５０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、位相を制御するためのブランキング期間は、例えば温度等の影響を大きく受ける水平共振周波数に応じて変動してしまう。従って、上述の特許文献１に記載の技術では、位相のオフセット量を目標値に保つために、例えば常に水平共振周波数を測定したり、各フレームにおける時間誤差が蓄積しないようにしたりする必要があり、例えば制御回路が複雑化する可能性があるという技術的問題点がある。【０００８】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、比較的容易に走査線の粗密ムラを抑制することができる二次元光走査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の二次元光走査装置は、光源から出射された光ビームを反射するミラー部を、主走査方向及び前記主走査方向に交わる副走査方向各々に駆動して光走査を行う駆動手段と、前記駆動手段が前記ミラー部を前記主走査方向に駆動するための第１駆動信号と、前記駆動手段が前記ミラー部を前記副走査方向に駆動するための第２駆動信号と、を生成する駆動信号生成手段と、を備え、前記駆動信号生成手段は、複数のフレーム期間のうち一のフレーム期間における前記第２駆動信号に係る駆動振幅が、前記複数のフレーム期間のうち他のフレーム期間における前記第２駆動信号に係る駆動振幅に対してオフセットされるように前記第２駆動信号を生成する。【００１０】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例に係る画像生成装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例に係る垂直駆動信号の一例である。
【図３】実施例に係る画像生成装置による光走査に係る光走査軌跡の概念を示す概念図である。
【図４】比較例に係る画像生成装置による光走査に係る光走査軌跡の概念を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の二次元光走査装置に係る実施形態について説明する。
【００１３】
実施形態に係る二次元光走査装置は、駆動手段及び駆動信号生成手段を備えて構成されている。
【００１４】
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる駆動手段は、光源から出射された光ビームを反射する、例えばＭＥＭＳミラー等であるミラー部を、主走査方向及び副走査方向各々に駆動して光走査を行う。ここで、駆動手段は、主走査方向に係る走査方向が１ライン毎に反転するようにミラー部を駆動する。
【００１５】
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる駆動信号生成手段は、駆動手段がミラー部を主走査方向に駆動するための第１駆動信号と、駆動手段がミラー部を副走査方向に駆動するための第２駆動信号と、を生成する。尚、第１駆動信号及び第２駆動信号は別々に駆動手段に供給されてもよいし、第１駆動信号に第２駆動信号が重畳されて駆動手段に供給されてもよい。第１駆動信号は、例えば正弦波信号である。他方、第２駆動信号は、例えば鋸歯状波（ランプ波、ノコギリ波）信号である。
【００１６】
本実施形態では特に、駆動信号生成手段により、複数のフレーム期間のうち一のフレーム期間における第２駆動信号に係る駆動振幅（又は駆動電流若しくは駆動電圧）が、複数のフレーム期間のうち他のフレーム期間における第２駆動信号に係る駆動振幅（又は駆動電流若しくは駆動電圧）に対してオフセットされるように第２駆動信号が生成される。
【００１７】
ここで、第２駆動信号は、例えば、駆動手段がミラー部を副走査方向に駆動するための基本信号と、該基本信号に加えるべきオフセットとを生成して、該生成された基本信号に、該生成されたオフセットを加えることによって生成すればよい。
【００１８】
一のフレーム期間における第２駆動信号に係る駆動振幅と、他のフレーム期間における第２駆動信号に係る駆動振幅との間のオフセット量は、例えば、光走査に係る１ラインに相当する量の整数倍とすればよい。或いは、オフセット量は、例えば、一のフレーム期間及び他のフレーム期間を含む所定期間において、光走査に係る走査範囲の中央部における走査軌跡の副走査方向の間隔と、該走査範囲の端部における走査軌跡の副走査方向の間隔とが近づくような量とすればよい。
【００１９】
このように、駆動振幅に対してオフセットを付与することにより、一のフレーム期間における走査軌跡と、他のフレーム期間における走査軌跡とが、例えば１ライン分異なることとなる。このため、走査範囲の中央部における走査線間隔と、該走査範囲の端部における走査線間隔とを近づけることができる。
【００２０】
特に、本実施形態では、上述した特許文献１に記載の技術とは異なり、走査線の粗密ムラを抑制するために、駆動信号に係る信号波形の位相を制御してはいないので、厳密な時間制御を行う必要はない。この結果、本実施形態に係る二次元光走査装置によれば、比較的容易にして走査線の粗密ムラを抑制することができる。
【００２１】
尚、基準信号にオフセットを加えることにより第２駆動信号を生成する場合、一のフレーム期間の直前のフレーム期間に係る有効期間終了後から該一のフレーム期間が開始されるまでオフセット量が徐々に増加し、該一のフレーム期間に係る有効期間はオフセット量が維持されるようなオフセットが、基準信号に加えられることが望ましい。このように構成すれば、例えば高周波数成分に起因するミラー部の駆動への影響を回避することができ、実用上非常に有利である。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の二次元光走査装置に係る実施例について、図面に基づいて説明する。【００２３】
（画像生成装置の構成）
先ず、実施例に係る二次元光走査装置を搭載する画像生成装置の構成について、図１を参照して説明する。図１は、実施例に係る画像生成装置の構成を示すブロック図である。【００２４】
図１において、画像生成装置１は、ＭＥＭＳミラー（以降、適宜“ミラー”と称する）及び該ミラーを駆動する駆動装置によって構成される偏向器１０と、該偏向器１０を制御する偏向器制御部１００と、レーザ光を出射するレーザ光源２１と、該レーザ光源２１を制御するレーザドライバ２２と、を備えて構成されている。【００２５】
偏向器制御部１００は、正弦波信号水平駆動信号を生成する水平駆動波形生成部１１０と、該生成された水平駆動信号を増幅するパワーアンプ１２０と、鋸歯状波信号を生成する鋸歯状波波形ＲＯＭ１３０と、ＤＣオフセットを生成するオフセット波形生成部１４０と、生成された鋸歯状波信号及びＤＣオフセットを加算して垂直駆動信号を生成する加算器１５０と、該生成された垂直駆動信号を増幅するパワーアンプ１６０と、を備えて構成されている。【００２６】
ここで、鋸歯状波波形ＲＯＭ１３０には、鋸歯状波の１周期分のデータが格納されている。そして、一のフレーム期間が開始されると、鋸歯状波波形ＲＯＭ１３０に格納されたデータが順次読み出され、該一のフレーム期間が終了すると同時に、鋸歯状波波形ＲＯＭ１３０に格納されたデータが全て読み出される。【００２７】
偏向器１０を構成する駆動装置は、偏向器制御部１００から出力された水平駆動信号及び垂直駆動信号に応じてミラーを駆動する。より具体的には、駆動装置は、水平駆動信号及び垂直駆動信号に応じて、ミラーの基板上に成膜された圧電薄膜に電界をかけることにより該ミラーを駆動する。尚、ミラーの駆動方法には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。【００２８】
本実施例では、水平駆動信号は正弦波信号であり、垂直駆動信号は鋸歯状波信号である。このため、偏向器１０は、水平方向には共振振動によって正弦波状に駆動され、垂直方向には鋸歯状波状に駆動されることとなる。ミラーが駆動されることによる走査軌跡は、水平方向に係る走査方向が１ライン毎に反転される（図３参照）。この結果、水平駆動信号に係る水平共振周波数が比較的低くとも、比較的高解像度の投影画像を得ることができる。【００２９】
尚、「投影画像」とは、走査範囲において垂直ブランキング期間及び水平ブランキング期間を除く期間に表示される画像である。【００３０】
（垂直駆動信号）
次に、実施例に係る垂直駆動信号について、図２及び図３を参照して説明を加える。図２は、実施例に係る垂直駆動信号の一例である。尚、図２の縦軸は電圧である。図３は、実施例に係る画像生成装置による光走査に係る走査軌跡の概念を示す概念図である。【００３１】
図２（ａ）に示す波形（“ＲＯＭ出力波形”参照）は、鋸歯状波波形ＲＯＭ１３０から出力される鋸歯状波信号に係る波形である。図２（ｂ）に示す波形（“オフセット量”参照）は、オフセット波形生成部１４０から出力されるＤＣオフセットに係る波形である。【００３２】
オフセット量Ｏｆ１及びオフセット量Ｏｆ２間の差は、ここでは、パワーアンプ１６０から出力された後に、１ラインに相当する量となるような量として説明する。尚、オフセット量Ｏｆ１及びオフセット量Ｏｆ２間の差は、パワーアンプ１６０から出力された後に、１ラインに相当する量に限らず、例えば、パワーアンプ１６０から出力された後に、１ラインに相当する量の整数倍等、後述するように、走査範囲の中央部における走査軌跡の垂直方向の間隔と、該走査範囲の端部における走査軌跡の垂直方向の間隔とが近づく又は等しくなるような量であればよい。また、オフセット量Ｏｆ１（又はＯｆ２）は、“０”に限らず、正の値であってもよいし、負の値であってもよい。【００３３】
図２（ｂ）に示すように、オフセット量は、例えば第１フレーム期間に係る垂直有効期間終了後から、第２フレーム期間が開始されるまでの間に徐々に増加している。そして、第２フレーム期間に係る垂直有効期間は、オフセット量（ここでは、“オフセット量Ｏｆ２”）が維持される。このように構成すれば、ミラーを駆動する際に、ＤＣオフセットに含まれる高周波成分に起因する影響を回避することができ、実用上非常に有利である。【００３４】
図２（ｃ）に示す波形（“駆動波形”参照）は、加算器１５０により、鋸歯状波信号とＤＣオフセットとが加算された後、パワーアンプ１６０から出力される垂直駆動信号に係る波形である。【００３５】
図２（ｃ）に示すように、垂直駆動信号に係る波形は、垂直走査に係る１周期（即ち、１フレーム期間）のうち、垂直ブランキング期間（垂直帰線期間）を除いた垂直有効期間中、単調増加である。このため、時刻ｔにおける描画ポイント（即ち、光走査により生成される投影画像における座標）は、
ｙ  ＝  ａ・ｔ（“ａ”は正の実数）
と表わすことができる。【００３６】
走査範囲の端部において相互に隣接する水平走査線の間隔は、水平走査に係る１周期に相当する期間の垂直方向の変位量に等しい。具体的には、水平走査に係る１周期に相当する期間をＴｈ１とすると、Ｔｈ１＝１／ｆｈ（“ｆｈ”は水平走査周波数）と表わせるので、走査範囲の端部において相互に隣接する水平走査線の間隔ｙ１は、ａ・Ｔｈ１（ここでは、２ライン分）となる。【００３７】
他方、画像の中央部（走査範囲の中央部に相当）において相互に隣接する水平走査線の間隔は、水平走査に係る１／２周期に相当する期間の垂直方向の変位量に等しい。具体的には、水平走査に係る１／２周期に相当する期間をＴｈ２とすると、Ｔｈ２＝１／（２・ｆｈ）＝１／（２・Ｔｈ１）と表わせるので、画像の中央部において相互に隣接する水平走査線の間隔ｙ２は、ａ・Ｔｈ２＝（ａ・Ｔｈ１）／２となる。つまり、間隔ｙ２は間隔ｙ１の１／２（即ち、１ライン分）となる。【００３８】
従って、何らの対策も採らなければ、走査軌跡は、例えば図４に示すように、走査線端（即ち、走査範囲の端部）における走査線間隔（ｉｖ）が、画像の中央部における走査線間隔（ｉｉｉ）の２倍となり、走査線の粗密ムラが生じることとなる。尚、図４は、連続する２フレーム期間における光走査軌跡を示している。【００３９】
しかるに本実施例では、１フレーム期間毎にオフセットがＯＮ／ＯＦＦされる（図２（ｂ）参照）。このため、本実施例に係る画像生成装置１による光走査軌跡は、連続する２フレーム期間では、画像の中央部における走査線間隔（ｉ）と、画像の端部における走査線間隔（ｉｉ）とが等しくなる（図３参照）。この結果、残像効果の寄与もあり、画像生成装置１のユーザには、走査線の粗密ムラが抑制された投影画像が提供されることとなる。【００４０】
尚、図２では、奇数フレーム期間にオフセットがＯＦＦされ、偶数フレーム期間にオフセットがＯＮされているが、例えば奇数フレーム期間にオフセットがＯＮされ、偶数フレーム期間にオフセットがＯＦＦされてもよい。或いは例えば、連続する２フレーム期間オフセットがＯＮされ、該期間に続くフレーム期間にオフセットがＯＦＦされてもよい。【００４１】
本実施例に係る「レーザ光源２１」、「偏向器制御部１００」、「鋸歯状波波形ＲＯＭ１３０」及び「オフセット波形生成部１４０」は、夫々、本発明に係る「光源」、「駆動信号生成手段」、「基本信号生成手段」及び「オフセット生成手段」の一例である。本実施例に係る「偏向器１０」は、本発明に係る「駆動手段」及び「ミラー部」の一例である。本実施例に係る「水平方向」及び「垂直方向」は、夫々、本発明に係る「主走査方向」及び「副走査方向」の一例である。【００４２】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う二次元光走査装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４３】
１…画像生成装置、１０…偏向器、２１…レーザ光源、２２…レーザドライバ、１００…偏向器制御部、１１０…水平駆動波形生成部、１２０、１６０…パワーアンプ、１３０…鋸歯状波波形ＲＯＭ、１４０…オフセット波形生成部、１５０…加算器
【図１】
2014128864.tif 000003
【図２】
2014128864.tif 000004
【図３】
2014128864.tif 000005
【図４】
2014128864.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月20日(2016.9.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光ビームを反射するミラー部を、主走査方向及び前記主走査方向に交わる副走査方向各々に駆動して光走査を行う駆動手段と、
前記駆動手段が前記ミラー部を前記主走査方向に駆動するための第１駆動信号と、前記駆動手段が前記ミラー部を前記副走査方向に駆動するための第２駆動信号と、を生成する駆動信号生成手段と、
を備え、
前記駆動信号生成手段は、複数のフレーム期間のうち一のフレーム期間における前記第２駆動信号に係る駆動振幅が、前記複数のフレーム期間のうち他のフレーム期間における前記第２駆動信号に係る駆動振幅に対してオフセットされるように前記第２駆動信号を生成し、
前記一のフレーム期間における前記第２駆動信号に係る駆動振幅と、前記他のフレーム期間における前記第２駆動信号に係る駆動振幅との間のオフセット量は、前記一のフレーム期間及び前記他のフレーム期間を含む所定期間において、前記光走査に係る走査範囲の中央部における走査軌跡の前記副走査方向の間隔と、前記走査範囲の端部における前記走査軌跡の前記副走査方向の間隔とが近づくような量である
ことを特徴とする二次元光走査装置。
【請求項２】
前記駆動信号生成手段は、
前記駆動手段が前記ミラー部を前記副走査方向に駆動するための基本信号を生成する基本信号生成手段と、
前記生成された基本信号に加えるべきオフセットを生成するオフセット生成手段と、
を含み、
前記駆動信号生成手段は、前記生成された基本信号に、前記生成されたオフセットを加えることによって、前記第２駆動信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の二次元光走査装置。
【請求項３】
前記オフセット生成手段は、前記一のフレーム期間の直前のフレーム期間に係る有効期間終了後から前記一のフレーム期間が開始されるまで前記オフセットに係るオフセット量を徐々に増加させ、前記一のフレーム期間に係る有効期間は前記オフセット量を維持することを特徴とする請求項２に記載の二次元光走査装置。
【請求項４】
前記一のフレーム期間における前記第２駆動信号に係る駆動振幅と、前記他のフレーム期間における前記第２駆動信号に係る駆動振幅との間のオフセット量は、前記光走査に係る１ラインに相当する量の整数倍であることを特徴とする請求項１に記載の二次元光走査装置。
【請求項５】
前記光走査における前記主走査方向に沿った走査方向は、前記光走査に係る１ライン毎に反転することを特徴とする請求項１に記載の二次元光走査装置。
【請求項６】
前記第１駆動信号は正弦波信号であり、
前記第２駆動信号は鋸歯状波信号である
ことを特徴とする請求項１に記載の二次元光走査装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の二次元光走査装置は、光源から出射された光ビームを反射するミラー部を、主走査方向及び前記主走査方向に交わる副走査方向各々に駆動して光走査を行う駆動手段と、前記駆動手段が前記ミラー部を前記主走査方向に駆動するための第１駆動信号と、前記駆動手段が前記ミラー部を前記副走査方向に駆動するための第２駆動信号と、を生成する駆動信号生成手段と、を備え、前記駆動信号生成手段は、複数のフレーム期間のうち一のフレーム期間における前記第２駆動信号に係る駆動振幅が、前記複数のフレーム期間のうち他のフレーム期間における前記第２駆動信号に係る駆動振幅に対してオフセットされるように前記第２駆動信号を生成し、前記一のフレーム期間における前記第２駆動信号に係る駆動振幅と、前記他のフレーム期間における前記第２駆動信号に係る駆動振幅との間のオフセット量は、前記一のフレーム期間及び前記他のフレーム期間を含む所定期間において、前記光走査に係る走査範囲の中央部における走査軌跡の前記副走査方向の間隔と、前記走査範囲の端部における前記走査軌跡の前記副走査方向の間隔とが近づくような量である。
【国際調査報告】
2014128864.tif 000007
2014128864.tif 000008
2014128864.tif 000009
2014128864.tif 000010