(57)【要約】【課題】揺動装置において、簡易な構成により可動板の揺動角や位相を容易に調整可能にする。【解決手段】揺動装置としての光走査装置１０は、ミラー膜２ａを有する可動板を揺動させるミラー素子１、デュティ比調整部１７を有しパルス電圧のデュティ比を変更する機能を有し、ミラー素子１の垂直コムにパルス電圧を印加し駆動させる制御回路１４，可動板の揺動を検出する揺動検出部１９を備えている。制御回路１４は、揺動検出部１９により検出された可動板の揺動に基づいて、デュティ比調整部１７を制御しパルス電圧のデュティ比を変更させる。デュティ比が変更されたパルス電圧がミラー素子１に印加されると、可動板の揺動時の垂直コムへの電圧印加期間が変わり、可動板の揺動の位相や揺動角が変化する。可動板の揺動に応じたデュティ比のフィードバック制御により、可動板が適正な位相や揺動角で揺動するよう制御することができる。【選択図】図１
2008295174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動板と、前記可動板を揺動自在に軸支する捻りバネと、前記捻りバネを支持するフレーム部と、前記可動板の一部及びそれに対向する前記フレーム部に互いに噛み合うように設けられた複数の櫛歯からなる垂直コムとを備えた可動構造体と、
前記垂直コムの前記可動板側の櫛歯電極と前記フレーム部側の櫛歯電極との間にパルス電圧を印加する電圧印加手段と、を備えた揺動装置において、
前記電圧印加手段は、前記垂直コムに印加されるパルス電圧のデュティ比を調整するデュティ比調整手段を備えたことを特徴とする揺動装置。
【請求項２】
前記可動板の揺動を検出する揺動検出手段をさらに備え、
前記揺動検出手段により検出された可動板の揺動に応じて前記デュティ比調整手段をフィードバック制御することを特徴とする請求項１記載の揺動装置。
【請求項３】
前記電圧印加手段は、前記パルス電圧の電圧と周波数を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２記載の揺動装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の揺動装置を備え、この揺動装置の可動板がミラーを有し、前記ミラーに入射した光を走査することを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項４記載の光走査装置と、映像信号に基づき、前記光走査装置に光を入射させる光源部とを備え、前記光源部から入射された光を前記光走査装置により反射させることにより映像を表示する映像表示装置であって、
前記映像信号のタイミングに応じて前記デュティ比調整手段を制御し、パルス電圧のデュティ比を調整することを特徴とする映像表示装置。
【請求項６】
可動板と、前記可動板を揺動自在に軸支する捻りバネと、前記捻りバネを支持するフレーム部と、前記可動板の一部及びそれに対向する前記フレーム部に互いに噛み合うように設けられた複数の櫛歯からなる垂直コムと、を備えた可動構造体を有し、前記可動板を、前記垂直コムの前記可動板側の櫛歯電極と前記フレーム部側の櫛歯電極との間にパルス電圧を印加することにより揺動駆動させる揺動装置の制御方法において、
前記パルス電圧のデュティ比を調整することにより、前記可動板の揺動時の前記垂直コムへの電圧印加期間を変更し、前記可動板の揺動の位相を変更させることを特徴とする揺動装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直コムにパルス電圧を印加して可動板を回動軸周りに揺動させる可動構造体を用いた揺動装置、同揺動装置を用いた光走査装置、同光走査装置を用いた映像表示装置、及び揺動装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばバーコードリーダや映像表示装置等の光学機器には、ミラーが設けられた可動板を揺動させて、そのミラーに入射した光ビーム等を走査させる光走査装置が搭載されているものがある。このような光走査装置としては、例えば特許文献１に示されているような、マイクロマシニング技術を用いて成形される小型の可動構造体を備えたものが知られている。可動構造体において、可動板は、周囲のフレーム部に支持された梁状のばね部により保持されている。フレーム部と可動板との間には、フレーム部及び可動板に互いに噛み合うように形成された櫛歯電極からなる垂直コムが設けられている。可動板は、例えば、その共振周波数に応じた周波数のパルス電圧が印加されることにより垂直コムに発生する静電気力を駆動力とし、ばね部を回転軸としてばね部を捻りながら揺動する。このとき、一般に、櫛歯電極同士が互いに近づくように可動板が回動するときに電圧が印加され、櫛歯電極同士が互いに離れるように可動板が回動するときには電圧が印加されないように、パルス電圧のデュティ比は略５０％程度とされ、可動板の揺動角に同期されたパルス電圧が印加されるように構成されている。
【０００３】
ところで、上記のような光走査装置において、実際の可動板の揺動時には、パルス電圧の位相と可動板の揺動の位相とがずれることがある。例えば、光走査装置を映像表示用途に用い、光をパルス電圧に同期させて光走査装置に入射させる場合に、このように位相がずれると、映像表示装置により表示される映像の投影位置がずれたり、投影映像の品質が落ちることがある。また、位相がずれると、櫛歯電極同士が互いに離れるように可動板が回動する期間に垂直コムに電圧が印加され、可動板の回動を抑制する向きに作用する静電力が発生する。そのため、可動板の揺動角がパルス電圧の大きさに対し比較的小さくなり、印加する電圧の大きさに比較して効率良く大きな映像を表示させることができなくなり、垂直コムに横方向に作用する静電力の大きさにより制限される最大のパルス電圧の印加時における可動板の揺動角も小さくなる。このような問題点に対し、例えば、パルス電圧の位相を調整したり、光を入射させるタイミングをずらしたりすることが考えられる。しかしながら、光をパルス電圧に同期させて光走査装置に入射させる場合には、パルス電圧の位相を変化させると光を入射させるタイミングを変更させる制御を行うことが必要となる等、制御処理が複雑になる。
【０００４】
なお、特許文献１には、可動板に回動トルクを与えるための２系統の電極を設けて、共振周波数のばらつきがあっても、所定の周波数で可動板を回動させることができるようにした光走査装置が示されている。しかしながら、上記問題点に対してこの光走査装置の構成を適用する場合、２系統の電極に別々のパルス電圧を印加して駆動するため、可動構造体の構造が複雑になり、また、光走査装置の構成や制御処理が複雑になり、製造コストが高くなる。
【特許文献１】特開２００５‐２０２３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、簡易な構成により可動板の揺動角や位相を容易に調整可能な揺動装置、同揺動装置を用いた光走査装置、同光走査装置を用いた映像表示装置、及び揺動装置の制御方法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】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、可動板と、前記可動板を揺動自在に軸支する捻りバネと、前記捻りバネを支持するフレーム部と、前記可動板の一部及びそれに対向する前記フレーム部に互いに噛み合うように設けられた複数の櫛歯からなる垂直コムとを備えた可動構造体と、前記垂直コムの前記可動板側の櫛歯電極と前記フレーム部側の櫛歯電極との間にパルス電圧を印加する電圧印加手段と、を備えた揺動装置において、前記電圧印加手段は、前記垂直コムに印加されるパルス電圧のデュティ比を調整するデュティ比調整手段を備えたものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記可動板の揺動を検出する揺動検出手段をさらに備え、前記揺動検出手段により検出された可動板の揺動に応じて前記デュティ比調整手段をフィードバック制御するものである。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記電圧印加手段は、前記パルス電圧の電圧と周波数を制御する制御手段をさらに備えたものである。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の揺動装置を備え、この揺動装置の可動板がミラーを有し、前記ミラーに入射した光を走査するものである。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項４記載の光走査装置と、映像信号に基づき、前記光走査装置に光を入射させる光源部とを備え、前記光源部から入射された光を前記光走査装置により反射させることにより映像を表示する映像表示装置であって、前記映像信号のタイミングに応じて前記デュティ比調整手段を制御し、パルス電圧のデュティ比を調整するものである。
【００１１】
請求項６の発明は、可動板と、前記可動板を揺動自在に軸支する捻りバネと、前記捻りバネを支持するフレーム部と、前記可動板の一部及びそれに対向する前記フレーム部に互いに噛み合うように設けられた複数の櫛歯からなる垂直コムと、を備えた可動構造体を有し、前記可動板を、前記垂直コムの前記可動板側の櫛歯電極と前記フレーム部側の櫛歯電極との間にパルス電圧を印加することにより揺動駆動させる揺動装置の制御方法において、前記パルス電圧のデュティ比を調整することにより、前記可動板の揺動時の前記垂直コムへの電圧印加期間を変更し、前記可動板の揺動の位相を変更させるものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、可動板の駆動時のパルス電圧のデュティ比をデュティ比調整手段により調整することができるので、可動板の揺動時の電圧印加時期を変更することができ、従って、可動板の揺動角や位相を調整することができる。また、可動構造体を特別な構造とせず、パルス電圧のデュティ比の変更を行うことで、簡易な構成のまま、可動板の揺動角や位相を調整可能にすることができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、揺動検出手段により検出された可動板の揺動に応じてデュティ比調整手段をフィードバック制御するので、実際の可動板の揺動に応じてパルス電圧のデュティ比を変更させ、可動板を自動的に所望の位相や振幅で揺動させることができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、デュティ比と共にパルス電圧の電圧及び周波数を調整することができるので、自動的に、可動板を所望の位相、揺動角、及び周波数で揺動させることができる。従って、可動板をさらに適正な動作状態で効率良く駆動することができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、パルス電圧のデュティ比を変更することにより、ミラーが設けられた可動板の揺動時の位相や揺動角を変更させ、光の走査範囲等を容易に変更することができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、映像信号のタイミングに応じて、デュティ比調整手段により、パルス電圧のデュティ比を調整するので、光源部からの光の出射タイミング、すなわちミラーの光の入射タイミングに応じてパルス電圧のデュティ比を調整し可動板の位相を変更することができ、自動的に、映像を適正に表示可能になるように可動板を揺動させることができる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、垂直コムに印加するパルス電圧のデュティ比を調整して可動構造体の可動板を駆動するので、可動板の揺動時の電圧印加期間が変化し、可動板の位相を変化させることができる。従って、可動構造体を特別な構造とせず、簡易な構造のまま、パルス電圧のデュティ比を変更して、可動板の揺動角や位相を調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係る揺動装置を光走査装置として用いた映像表示装置について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る映像表示装置の構成例を示す。映像表示装置１００は、可動構造体としてのミラー素子１と、ミラー素子１を駆動するための電圧を印加する制御回路（電圧印加手段）１４を有する揺動装置としての光走査装置１０と、ミラー素子１に光を入射させる光源部３０と、光源部３０を駆動する光源駆動部４０と、装置各部に電源を供給し駆動させる電源部（図示せず）等で構成されている。映像表示装置１００は、例えば、制御回路１４による制御により、外部から入力される映像データに基づいて、光源部３０から光Ｌをミラー素子１に出射すると共に、ミラー素子１でその光Ｌを外部投影面に反射して走査し、外部投影面上に映像Ｓを投影する機能を有している。
【００１９】
光走査装置１０は、ミラー素子１と、制御回路１４と、揺動検出部（揺動検出手段）１９とを有している。制御回路１４は、周波数調整部（制御手段）１５，電圧調整部（制御手段）１６，及びデュティ比調整部（デュティ比調整手段）１７を有している。本実施形態において、ミラー素子１としては、縦横２次元に光Ｌを走査することができるいわゆる２軸型のものが用いられるが、以下の説明においては、仮にミラー素子１を１軸型のものとし、より簡潔にその構造や制御について説明する。
【００２０】
図２及び図３（ａ）、（ｂ）は、ミラー素子１を示す。ミラー素子１は、例えば、導電性を有するシリコン層１１ａ，１１ｂ及びシリコン層１１ａとシリコン層１１ｂとの間に接合された絶縁性を有する酸化膜層１１ｃからなるＳＯＩ基板１１を、マイクロマシニング技術等を用いて成形することにより構成された、小型の可動構造体により構成されている。ミラー素子１は、略矩形形状の素子であり、その中央部に略矩形の可動板２を有している。可動板２の両側部には、互いに同軸に並ぶ細梁状の捻りバネ３が形成されている。可動板２の周囲には、可動板２を囲むように配置されたフレーム部４が形成されている。捻りバネ３は、フレーム部４に支持されている。すなわち、可動板２は、捻りバネ３を介し、フレーム部４に揺動可能に軸支されている。可動板２の側部であって、捻りバネ３が形成されておらず揺動時に自由端となる自由端部と、フレーム部４のうちその自由端部に対向する部位には、互いに噛み合うような櫛歯状に形成された可動板２を駆動するための垂直コム５が形成されている。図３（ｂ）に示されるように、可動板２、捻りバネ３、及び垂直コム５は、共に、シリコン層１１ａに形成されている。また、フレーム部４は、シリコン層１１ａ、酸化膜層１１ｃ、及びシリコン層１１ｂからなっている。可動板２が駆動されていない静止状態にあるとき、可動板２、捻りバネ３、及びフレーム部４が略水平に並ぶように構成されている。
【００２１】
可動板２は、その両側部の２つの捻りバネ３が並ぶ軸付近にその重心が位置し、後述するように垂直コム５が駆動されて揺動するとき、捻りバネ３を回転軸としてバランスを保ち揺動する。可動板２の上面には、例えば外部から入射される光等を反射するためのミラー膜（ミラー）２ａが形成されている。このミラー膜２ａは、光源部３０から出射される光Ｌの種類等に応じて選択された、例えばアルミニウムや金等の金属膜である。
【００２２】
フレーム部４は、捻りバネ３を支持する支持部４ａと、可動板２のうちその揺動時に自由端となる２つの側端部をそれぞれ囲むように配され、垂直コム５が形成されている２つの固定電極部４ｂと、固定電極部４ｂから垂直コム５が形成されている一部が分離されてなる検出電極部４ｃとを有している。支持部４ａ、固定電極部４ｂ、及び検出電極部４ｃは、互いの境界部のシリコン層１１ａが除去されて絶縁溝９が形成されていることにより、互いに電気的に絶縁されている。支持部４ａと固定電極部４ｂとには、それぞれ、電極パッド７ａ，７ｂが形成されており、支持部４ａと各固定電極部４ｂの電位を互いに独立して変更することができるように構成されている。この電極パッド７ａ，７ｂは、例えば、ミラー膜２ａと同一の金属膜により形成されている。
【００２３】
垂直コム５は、可動板２の側端部に形成された複数の櫛歯電極２ｂと、固定電極部４ｂ及び検出電極部４ｃのうち可動板２の側端部に対向する部位に形成された複数の櫛歯電極４ｄとを有している。垂直コム５は、この櫛歯電極２ｂ，４ｄが、例えば数マイクロメートルの間隔を保ち互いに噛み合うように配置されて構成されている。垂直コム５は、例えば、フレーム部４上の電極パッド７ａを介して可動板２側の櫛歯電極２ｂが接地電位に接続された状態で、制御回路１４により電極パッド７ｂを介して固定電極部４ｂ側の櫛歯電極４ｄの電位が変更されて、櫛歯電極２ｂ，４ｄ間にパルス電圧が印加されることにより駆動される。垂直コム５の各櫛歯電極２ｂ，４ｄ間に電圧が印加されると、各櫛歯電極２ｂ，４ｄの間に、静電気力による互いに引き合う力が発生する。垂直コム５が駆動されて発生する力が、可動板２の側端部に、可動板２に対して略垂直に作用することにより、可動板２に静電トルクが加わり、可動板２が揺動駆動される。
【００２４】
このミラー素子１は、例えば、以下のようにして成形される。すなわち、先ず、いわゆるバルクマイクロマシニング技術によりＳＯＩ基板１１に加工を施すことにより、ＳＯＩ基板１１に、可動板２、捻りバネ３、フレーム部４、垂直コム５等を形成し、複数の可動構造体を形成する。その後、例えばスパッタリング等の方法を用いることによって、ＳＯＩ基板１１のシリコン層１１ａの上面に金属膜を形成する。そして、この金属膜をパターニングすることにより、各可動板２の上面にミラー膜２ａを形成し、各フレーム部４の上面に電極パッド７ａ，７ｂを形成する。ミラー膜２ａ及び電極パッド７ａ，７ｂが形成された後、ＳＯＩ基板１１とそれを支えるガラス等の支持基板とを陽極接合等により接合する。そして、その後、ＳＯＩ基板１１上に形成された複数のミラー素子１を個々に切り分ける。このような一連の工程により、複数のミラー素子１を同時に製造し、ミラー素子１の製造コストを低減させることが可能である。なお、ミラー素子１の製造工程はこれに限られるものではなく、例えば、レーザ加工や超音波加工等により成形したり、１つずつ成形してもよい。
【００２５】
制御回路１４は、ミラー素子１の電極パッド７ｂの電位を周期的に変更することにより、垂直コム５にパルス電圧を印加し、ミラー素子１を駆動させる。周波数調整部１５、電圧調整部１６，及びデュティ比調整部１７は、それぞれ、ミラー素子１に印加されるパルス電圧の周波数、パルス電圧の振幅となる電圧値、パルス電圧のデュティ比を変更する機能を有している。揺動検出部１９は、本実施形態において、例えばワイヤーボンド等により検出電極部４ｃに接続されており、揺動検出手段を構成している。揺動検出部１９は、可動板２の揺動時に、検出電極部４ｃの櫛歯電極４ｄと可動板２の櫛歯電極２ｂとの間の静電容量を検知して、制御回路１４に入力する。制御回路１４は、揺動検出部１９が検出する静電容量が最も大きくなったとき、可動板２の姿勢が略水平で両櫛歯電極２ｂ，４ｄ間の「重なり」が最大の状態であるとして、振動検出部１９を用いて可動板２の揺動の位相を検出する。
【００２６】
光源部３０は、例えばレーザダイオード素子とレンズ等で構成されており、光Ｌを光走査装置１０のミラー膜２ａ上に向け出射するように配置されている。光源駆動部４０は、制御回路１４から外部からの映像データに基づく映像信号が送られると、その映像信号に応じて光源部３０に電圧を印加し、光源部３０からミラー素子１に光Ｌを出射させる。すなわち、光源部３０は、制御回路１４の制御に基づき、光源駆動部４０により電圧が印加されて光Ｌを出射する。制御回路１４は、本実施形態において、外部からの映像データに基づき、ミラー素子１に印加するパルス電圧に同期した映像信号を生成し、光源部３０からの光Ｌの出射を制御する。これにより、ミラー素子１の可動板２の揺動に合わせて光源部３０から光Ｌを出射させ、ミラー素子１により光Ｌを外部投影面上で走査させ、外部投影面上に映像Ｓ（図１参照）が投影される。
【００２７】
次に、上記のように構成された映像表示装置１００の動作を図４を参照して説明する。図４は、ミラー素子１の定常駆動時における、可動板２の水平面からの振れ角と、パルス電圧と、揺動検出部１９が検出する静電容量と、光源駆動部４０が光源部３０を駆動するときの映像信号との関係を時間経過と共に示す。図の上部には、各時点における垂直コム５の櫛歯電極２ｂ，４ｄの姿勢を示す。
【００２８】
ミラー素子１の可動板２は、制御回路１４から矩形波状のパルス電圧が印加され、垂直コム５が所定の駆動周波数で駆動力を発生して駆動される。このとき、パルス電圧は、所定の基準駆動電位（例えば、数十ボルト）とされ、垂直コム５の２つの櫛歯電極４ｄの電位が同時に基準駆動電圧まで変化することにより、可動板２の両端部に設けられた２つの櫛歯電極２ｂが、同時に、それぞれと対向する櫛歯電極４ｄに、静電気力により引き寄せられる。
【００２９】
上記可動板２は、一般に多くの場合、その成型時に寸法誤差等が生じることにより、静止状態でも可動板２が水平姿勢ではなく、きわめて僅かであるが傾いている。そのため、静止状態からであっても、垂直コム５が駆動されると、可動板２にそれに略垂直な方向の駆動力が加わり、可動板２が捻りバネ３を回転軸として回動する。そして、可動板２が櫛歯電極２ｂ，４ｄが重なりあうような姿勢となったときに、垂直コム５への電圧印加を停止し駆動力を解除すると、可動板２は、その慣性力により、捻りバネ３を捻りながら回動を継続する。そして、可動板２の回動方向への慣性力と、捻りバネ３の復元力とが等しくなったとき、可動板２のその方向への回動が止まる（図の時刻ｔ１，ｔ３，…）。このとき、垂直コム５が再び駆動され、捻りバネ３の復元力と垂直コム５の駆動力とにより、可動板２がそれまでとは逆の方向への回動を開始する。そして、再び、可動板２が、櫛歯電極２ｂ，４ｄが重なり合うような姿勢となると、垂直コム５による駆動力が解除され（時刻ｔ０，ｔ２，ｔ４，…）、可動板２が慣性力により回動を継続する。可動板２は、このような垂直コム５の駆動力と捻りバネ３の復元力による回動を繰り返して揺動する。垂直コム５は、可動板２と捻りバネ３により構成される振動系の共振周波数の略２倍の周波数の電圧が印加されて駆動され、可動板２が共振現象を伴って駆動され、その揺動角が大きくなるように構成されている。
【００３０】
本実施形態において、映像信号は、パルス信号に同期されるように構成されており、パルス信号に同期して、光源部３０から光が出射されるように構成されている。すなわち、制御回路１４は、例えば、垂直コム５への電圧印加が開始されてから所定時間後、すなわち図の時刻ｔ１，ｔ３，…から所定時間後の可動板２の揺動の角加速度の変化が少なくなる時間に光源駆動部４０に映像信号を発し、光源部３０から光Ｌを出射させるように制御する。これにより、映像表示装置１００は、外部投影面上の適正な位置に、適正な大きさで、映像Ｓを投影できるように構成されている。
【００３１】
ここで、本実施形態において、制御回路１４は、揺動検出部１９により検出された可動板２の揺動に応じて、周波数調整部１５、電圧調整部１６、デュティ比調整部１７を制御し、ミラー素子１に印加するパルス電圧の周波数、電圧、デュティ比を調整する。以下に、ミラー素子１の駆動時に制御回路１４が行う制御の一例について説明する。
【００３２】
制御回路１４は、図の時刻ｔ０，ｔ２，ｔ４，…で示すように、可動板２の振れ角がゼロであり、櫛歯電極２ｂ，４ｄが互いに略重なり合うような姿勢であるときに、揺動検出部１９により検出される静電容量のピーク値が検出することを以て、可動板２の揺動時の位相を検出するように構成されている。ここで、可動板２の位相が、パルス電圧の位相と比較して、映像を適正に投影可能となる所定の位相差からずれていれば、制御回路１４は、この位相差が所定の位相差になるように補正すべく、デュティ比調整部１７を制御し、例えば図の点線で示すように、パルス電圧のデュティ比を増減させる。換言すると、制御回路１４は、パルス電圧の位相すなわち映像信号のタイミングと、可動板２の位相とに基づいて、デュティ比調整部１７を制御し、パルス電圧のデュティ比を調整する。また、制御回路１４は、このときのデュティ比の変更量に併せて、電圧調整部１６を制御し、例えば予め設定されている所定の補正量だけパルス電圧の電圧値を増減させる。また、位相差に加え、可動板２の揺動の周波数も所定の周波数から異なっているような場合には、制御回路１４は、周波数調整部１５も制御し、デュティ比、電圧に加えて、パルス電圧の周波数の変更も行い、可動板２の揺動が所定の周波数となるように制御する。
【００３３】
このようにデュティ比等が変更された結果、垂直コム５への電圧印加タイミングや印加電圧等が変化するので、可動板２の揺動の位相が変化する。すなわち、可動板２の揺動時の位相を検出し、それに基づいて、上記位相差が所定の位相差になるように、パルス電圧のデュティ比、電圧を変更するフィードバック制御を行うことにより、映像信号の位相と可動板２の揺動の位相とを再び同期させ、適正に映像を表示可能にすることができる。
【００３４】
ここで、デュティ比を大きくしていくと、可動板２の振れ角がゼロになった後に櫛歯電極２ｂ，４ｄが互いから離れていくように回動する期間（図のｔ２，ｔ４以後、網掛けした期間）にも垂直コム５への電圧印加が行われるので、可動板２の揺動を妨げる方向に垂直コム５の駆動力が作用し可動板２の振れ角が減少することが発生しうる。他方、デュティ比を小さくしていくと、櫛歯電極２ｂ，４ｄが互いに近づくように回動する期間（図のｔ２，ｔ４以前）に垂直コム５への電圧印加が解除され、可動板２の揺動を加速させる方向に作用する駆動力が少なくなり、可動板２の振れ角が減少することが発生しうる。本実施形態においては、補正すべき位相差が大きく、このようにデュティ比を大きく変化させる必要があるときにも、上述のように制御回路１４がパルス電圧の電圧も変更することにより、可動板２の振れ角を維持することができる。なお、制御回路１４がデュティ比を変更させた際に同時に変更するパルス電圧の値等は、例えば、予め実験的に求められ定められていればよいし、制御する程度をユーザ等が指定できるように構成されていてもよい。
【００３５】
なお、上述の通り、ミラー素子１を１軸型のものとして説明したが、実際に映像表示装置１００に用いられる２軸型のミラー素子１においても、制御回路１４が行う基本的な制御内容は上述と略同様である。すなわち、制御回路１４は、可動板２を各回動軸周りに揺動させるためのそれぞれのパルス電圧について、上述のように、デュティ比や電圧等を変更可能に構成されており、可動板２のそれぞれの回動軸周りの揺動について、位相や揺動角を調整し、適正に映像を表示可能にすることができる。
【００３６】
このように、本実施形態においては、実際の可動板２の揺動に応じて制御回路１４がパルス電圧のデュティ比及び電圧等を調整するので、可動板２の揺動に対する電圧印加時期や電圧を変更させ、可動板２を、光源部３０から入射された光を適正に反射させることができる所望の位相で揺動させことができ、適正に映像を表示させることが可能になる。また、ミラー素子１を特別な構造とする必要がなく、簡易な制御によりパルス電圧のデュティ比や電圧の変更のみを行い、制御回路１４を簡易な構成にしたまま、可動板２の揺動角や位相を調整可能にすることができるので、映像表示装置１００の製造コストを低く抑えることが可能になる。
【００３７】
なお、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。例えば、制御回路は、ユーザ等からの映像サイズ設定等の指示に基づき、デュティ比調整部や電圧調整部、周波数調整部を制御し、パルス電圧のデュティ比や電圧等を変更して可動板２を揺動させ、当該指示を反映させるように構成されていてもよい。また、例えば、デュティ比調整部や電圧調整部、周波数調整部は、制御回路による制御によりパルス電圧のデュティ比等を変更するものに限られるものではなく、例えば、外部から電気回路上の抵抗値等を任意に変更されることによりデュティ比や電圧等を変更させるように構成されているようなものであってもよい。この場合、例えば、映像表示装置の組み立て工程において、検査者等により実際に映像を表示させながら、適正に映像を表示可能になるようにパルス信号のデュティ比等の調整を行うこと等が可能になり、比較的製造コストを低減させた構成により、映像表示装置の品質を向上させることが可能になる。
【００３８】
また、例えば、光走査装置の可動板は、矩形形状でなく、円形等、他の形状であってもよい。揺動検出部としては、上述のような静電容量を検知するものに限られず、例えば、フォトセンサ等を用いて可動板の揺動角を検知したり、捻りバネのひずみから可動板の揺動角を検知するようなものを用いることができる。このように可動板の揺動角を検知可能に構成されている場合には、制御回路は、パルス電圧のデュティ比や電圧を変更させることにより、可動板が所定の揺動角で揺動するようにより確実に制御することが可能になる。そしてまた、本発明は、可動板にミラー膜を形成した光走査装置や、光走査装置を用いた映像表示装置に適用されるものではなく、垂直コムにより揺動駆動される可動板を有する可動構造体を用いた揺動装置やそれを搭載した機器等に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る映像表示装置の一構成例を示すブロック図。
【図２】上記装置の光走査装置に用いられるミラー素子を示す斜視図。
【図３】（ａ）は上記ミラー素子の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ‐Ａ線断面図。
【図４】上記装置の動作の一例を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００４０】
１  ミラー素子（可動構造体）
２  可動板
２ａ  ミラー膜（ミラー）
２ｂ  櫛歯電極
３  捻りバネ
４  フレーム部
４ｄ  櫛歯電極
５  垂直コム
１０  光走査装置（揺動装置）
１４  制御回路（電圧印加手段）
１５  周波数調整部
１６  電圧調整部
１７  デュティ比調整部（デュティ比調整手段）
１９  揺動検出部（揺動検出手段）
３０  光源部
１００  映像表示装置
Ｓ  映像
Ｌ  光
【図１】
2008295174.tif 000003
【図２】
2008295174.tif 000004
【図３】
2008295174.tif 000005
【図４】
2008295174.tif 000006