(57)【要約】【課題】電磁駆動型光走査装置において、走査区間のオーバーシュートが生じたときにも、一の光センサの検出結果に基づいて走査状態を所期の状態に制御する。【解決手段】光センサを走査中心Ｏから偏心させた位置に配置すると、一の光センサによって検出されてから次に検出されるまでの時間間隔としては、一往復中に、短い時間間隔Ｔ１１，Ｔ２１と長い時間間隔Ｔ１２，Ｔ２２とが交互に生じる。また、その時間間隔の組み合わせは、振幅の大きさによって異なるものとなる。すなわち、一往復中短い方の時間間隔は、振幅が大きいほど長くなり、逆に長い方の時間間隔は、振幅が大きいほど短くなる。本発明にかかるシステムでは、この性質を利用して、所期の走査状態に対応する設定間隔より時間間隔が長いときには振幅を小さくし、逆の場合は振幅を大きくするよう制御する。【選択図】        図３
2004258548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミラーおよびコイルを備えトーションバーを介して揺動可能に軸支される可動板と、前記コイルに磁界を作用させる磁界発生部と、を備え、前記コイルに駆動用の交流電流を供給して前記可動板を揺動させ、光源から照射され前記ミラーで反射される出力光が所定区間を往復走査するように構成された電磁駆動型光走査装置において、
前記走査される出力光を所定位置で検出する光センサと、
前記光センサによって出力光が検出されてからそれと同じ光センサによって次に出力光が検出されるまでの時間間隔に基づいて前記交流電流を制御する制御部と、
を備える電磁駆動型光走査装置。
【請求項２】
前記光センサは、出力光が往復走査する区間の中心から走査方向に沿って偏心した位置で当該出力光を検出するように配置され、
前記制御部は、前記光センサの偏心配置によって一往復走査内に生じる長短二つの前記時間間隔のうち長い方の時間間隔に基づいて、前記交流電流を制御することを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動光走査装置。
【請求項３】
前記光センサは、出力光が往復走査する区間の中心から走査方向に沿って偏心した位置で当該出力光を検出するように配置され、
前記制御部は、前記光センサの偏心配置によって一往復走査内に生じる長短二つの前記時間間隔のうち短い方の時間間隔に基づいて、前記交流電流を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の電磁駆動光走査装置。
【請求項４】
前記制御部は、さらに、一の前記光センサによる一往復走査内での検出回数に応じて異なる方式で前記交流電流の制御を実行することを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一つに記載の電磁駆動型光走査装置。
【請求項５】
ミラーおよびコイルを備えトーションバーを介して揺動可能に軸支される可動板と、前記コイルに磁界を作用させる磁界発生部とを備え、前記コイルに駆動用の交流電流を供給して前記可動板を揺動させ、光源から照射され前記ミラーで反射される出力光が所定区間を往復走査するように構成された電磁駆動型光走査装置において、
前記走査される出力光を所定位置で検出する光センサと、
一の前記光センサによる一往復走査内での検出回数に基づいて前記交流電流を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする電磁駆動型光走査装置。
【請求項６】
前記制御部は、さらに、前記光センサの一端側で出力光の検出が開始されてからその他端側で出力光の検出が終了するまでの検出時間に基づいて、前記交流電流を制御することを特徴とする請求項５に記載の電磁駆動型光走査装置。
【請求項７】
前記制御部は、さらに、前記光センサの一端側で出力光の検出が開始されてから出力光が当該光センサの検出領域内で折り返した後再びその一端側で出力光の検出が終了するまでの検出時間に基づいて、前記交流電流を制御することを特徴とする請求項５に記載の電磁駆動型光走査装置。
【請求項８】
ミラーおよびコイルを備えトーションバーを介して揺動可能に軸支される可動板と、前記コイルに磁界を作用させる磁界発生部とを備え、前記コイルに駆動用の交流電流を供給して前記可動板を揺動させ、光源から照射され前記ミラーで反射される出力光が所定区間を往復走査するように構成された電磁駆動型光走査装置において、
前記走査される出力光を所定位置で検出する光センサと、
前記光センサの一端側で出力光の検出が開始されてからその他端側で出力光の検出が終了するまでの検出時間に基づいて前記交流電流を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする電磁駆動型光走査装置。
【請求項９】
前記可動板の前記ミラーの形成された面の裏面に形成された第二のミラーと、
前記第二のミラーに光を照射する第二の光源と、
を備え、
前記第二の光源から照射され前記第二のミラーで反射される出力光が所定区間で往復走査するように構成されることを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか一つに記載の電磁駆動型光走査装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちいずれか一つに記載の電磁駆動型光走査装置用の制御ユニットであって、前記制御部を有する制御ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁力を利用して駆動される共振型ミラーを用いて光を走査する電磁駆動型光走査装置に関し、特に、光の往復走査を所期の状態に制御可能とする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来技術として、特許文献１や特許文献２に開示されるものが知られている。
【０００３】
このうち特許文献１に開示される装置では、光を検出するセンサが走査区間の両端にそれぞれ設けられている。この装置では、センサを二個備える分、製造時やメンテナンス時における調整の手間やコストが増大するので、センサの数を減らしたいという要求があった。
【０００４】
この点、特許文献２に開示される装置では、センサは一つとなっており、特許文献１に開示される装置に比べ、調整の手間やコストの低減を図ることができるというメリットがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２３０２７８号公報
【特許文献２】
特開２００１−２２８４３４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２に開示される装置は、センサが所期の走査区間の端部位置に配置される場合を想定したものであり、装置を実装する際のレイアウトの都合等により、当該位置にセンサあるいはセンサに光を導入するための反射鏡等の構成要素を設置するのが難しいような場合には対応できないという問題があった。
【０００７】
さらに、特許文献２に開示される装置では、走査区間の振幅が小さくセンサの配置位置に届かない場合に、その振幅を大きくする調整は可能であるが、走査区間の振幅が所期の振幅より大きく、走査光がセンサの配置位置をオーバーシュートするような場合には対応が困難であるという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる電磁駆動型光走査装置は、ミラーおよびコイルを備えトーションバーを介して揺動可能に軸支される可動板と、上記コイルに磁界を作用させる磁界発生部と、を備え、上記コイルに駆動用の交流電流を供給して上記可動板を揺動させ、光源から照射され上記ミラーで反射される出力光が所定区間を往復走査するように構成された電磁駆動型光走査装置において、上記走査される出力光を所定位置で検出する光センサと、上記光センサによって出力光が検出されてからそれと同じ光センサによって次に出力光が検出されるまでの時間間隔に基づいて上記交流電流を制御する制御部と、を備える。
【０００９】
また上記本発明にかかる電磁駆動型光走査装置では、上記光センサは、出力光が往復走査する区間の中心から走査方向に沿って偏心した位置で当該出力光を検出するように配置され、上記制御部は、上記光センサの偏心配置によって一往復走査内に生じる長短二つの上記時間間隔のうち長い方の時間間隔に基づいて、上記交流電流を制御するのが好適である。
【００１０】
また上記本発明にかかる電磁駆動型光走査装置では、上記光センサは、出力光が往復走査する区間の中心から走査方向に沿って偏心した位置で当該出力光を検出するように配置され、上記制御部は、上記光センサの偏心配置によって一往復走査内に生じる長短二つの上記時間間隔のうち短い方の時間間隔に基づいて、上記交流電流を制御するのが好適である。
【００１１】
また上記本発明にかかる電磁駆動型光走査装置では、上記制御部は、さらに、一の上記光センサによる一往復走査内での検出回数に応じて異なる方式で上記交流電流の制御を実行するのが好適である。
【００１２】
また本発明にかかる電磁駆動型光走査装置は、ミラーおよびコイルを備えトーションバーを介して揺動可能に軸支される可動板と、上記コイルに磁界を作用させる磁界発生部とを備え、上記コイルに駆動用の交流電流を供給して上記可動板を揺動させ、光源から照射され上記ミラーで反射される出力光が所定区間を往復走査するように構成された電磁駆動型光走査装置において、上記走査される出力光を所定位置で検出する光センサと、一の上記光センサによる一往復走査内での検出回数に基づいて上記交流電流を制御する制御部と、を備える。
【００１３】
また上記本発明にかかる電磁駆動型光走査装置では、上記制御部は、さらに、上記光センサの一端側で出力光の検出が開始されてからその他端側で出力光の検出が終了するまでの検出時間に基づいて、上記交流電流を制御するのが好適である。
【００１４】
また上記本発明にかかる電磁駆動型光走査装置では、上記制御部は、さらに、上記光センサの一端側で出力光の検出が開始されてから出力光が当該光センサの検出領域内で折り返した後再びその一端側で出力光の検出が終了するまでの検出時間に基づいて、上記交流電流を制御するのが好適である。
【００１５】
また上記本発明にかかる電磁駆動型光走査装置では、上記可動板の上記ミラーの形成された面の裏面に形成された第二のミラーと、上記第二のミラーに光を照射する第二の光源と、を備え、上記第二の光源から照射され上記第二のミラーで反射される出力光が所定区間で往復走査するように構成されるのが好適である。
【００１６】
また本発明にかかる電磁駆動型光走査装置は、ミラーおよびコイルを備えトーションバーを介して揺動可能に軸支される可動板と、上記コイルに磁界を作用させる磁界発生部とを備え、上記コイルに駆動用の交流電流を供給して上記可動板を揺動させ、光源から照射され上記ミラーで反射される出力光が所定区間を往復走査するように構成された電磁駆動型光走査装置において、上記走査される出力光を所定位置で検出する光センサと、上記光センサの一端側で出力光の検出が開始されてからその他端側で出力光の検出が終了するまでの検出時間に基づいて上記交流電流を制御する制御部と、を備える。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施形態１．  図１は、本発明の実施形態１にかかる電磁駆動型光走査システム１０の概略構成を示す。電磁駆動型光走査システム１０では、光源１２から照射された光はレンズ等を含む光学系１４を経由して光偏向部１６のミラーで反射され、別の光学系１８を経由して被照射体に向けて出力される。ミラーは、駆動回路２０からの駆動信号によって所定の周期および振幅で揺動し、これにより、出力光は走査区間内をその周期で往復する。出力光の走査状態（例えば走査の振幅や周波数等）は光センサ２２の検出信号に基づいてモニタされており、駆動回路２０は、光センサ２２の検出結果に基づいてミラーの揺動をフィードバック制御する。
【００１８】
図２は、半導体ガルバノミラー装置として構成される光偏向部１６の一例を示す斜視図である。図において略矩形の可動板２８の表面には、ミラー２４および平面コイル２６が設けられている。また、可動板２８は枠状のシリコン基板３０の内側に一対のトーションバー３２によって揺動自在に支持されている。そして、これら各構成要素とともに、シリコン基板３０が、絶縁基板３４上に載置されている。その状態で、シリコン基板３０の一側方にはＮ極の永久磁石３６ｎが、また、それと対向する側方にはＳ極の永久磁石３６ｓがそれぞれ設けられ、これら永久磁石３６ｎ，３６ｓによってトーションバー３２の延伸方向と直交する方向の磁界が形成される。このような構成において、平面コイル２６に電極パッド３８から駆動信号としての交流電流を流すと、可動板２８は、フレミングの左手の法則に従って、トーションバー３２を中心として矢印の方向に揺動する。このとき、駆動信号の交流の周波数を可動板２８の揺動の固有振動数に設定すれば、可動板２８の振れ角を大きくすることができる。
【００１９】
図３は、図１の電磁駆動型光走査システム１０における出力光の走査波形と光センサ２２における検出結果とを示す図である。図３は、振幅の異なる二つのケース（Ａ１：振幅が大きい場合，Ａ２：振幅が小さい場合）について示している。なお、図において、横軸は時間であり、また、上段の走査波形のグラフにおいて、縦軸は振幅（すなわち走査中心から照射点までの角度）である。
【００２０】
図３からわかるように、走査中心Ｏから外側に向けて走査される出力光は、光センサ２２によって検出された後に振幅最大点（ｔｍａｘ１）に到達し、そこから走査中心Ｏ側に折り返し、再度光センサ２２によって検出された後、走査中心Ｏに戻る。走査中心Ｏを通過した出力光は、今度は他端側で振幅最大点（ｔｍａｘ２）に到達し、そこで折り返して再度走査中心Ｏに戻る。上記一往復の走査が一定の周期で反復して行われる。
【００２１】
図１の例では、光センサ２２を走査中心Ｏから偏心した位置に設けているため、図３に示すように、一つの光センサ２２によって一度検出されてから次に検出されるまでの時間間隔としては、一往復中に、短い時間間隔Ｔ１１，Ｔ２１と長い時間間隔Ｔ１２，Ｔ２２とが交互に生じることになる。そして、さらに、図３より、その時間間隔の組み合わせは、振幅の大きさによって異なるものとなることがわかる。すなわち、一往復中短い方の時間間隔は、振幅が大きいほど長くなり（Ｔ１１＞Ｔ２１）、逆に長い方の時間間隔は、振幅が大きいほど短くなる（Ｔ１２＜Ｔ２２）。なお、各ケースＡ１，Ａ２で、長短二つの時間間隔の合計が同じ値になる（Ｔ１１＋Ｔ１２＝Ｔ２１＋Ｔ２２＝Ｔ，Ｔ：１周期）のは容易に理解できよう。
【００２２】
図４は、その原理を利用して出力光の走査状態を制御する駆動回路２０ａ（２０）の回路構成を示す図である。駆動回路２０ａは、第一の制御指令生成部４０ａ（４０）、制御部４２、駆動信号発生部４４、駆動波形データ出力部４６、および周期信号発生部４８を含む。
【００２３】
第一の制御指令生成部４０ａは、光センサ２２からの検出信号を受け取って上記短い方の時間間隔（図３ではＴ１１，Ｔ２１）を測定する第一の検出間隔測定部（例えばカウンタ）５０と、長い方の時間間隔（図３ではＴ１２，Ｔ２２）を測定する第二の検出間隔測定部（例えばカウンタ）５２と、を備える。これら検出間隔測定部５０，５２は、それぞれクロック発生部５４からのクロック信号のパルス数として時間間隔を検出し、その検出結果（以下、これを検出間隔とする）を出力する。なお、これら検出間隔測定部５０，５２には、信号遅延部６０，６２から所定のタイミングで（例えば一周期に一回）リセット信号が供給される。
【００２４】
間隔比較部５６は、信号遅延部６７からの比較タイミング信号を基準として設定間隔出力部５８から受け取った設定間隔（パルス数）と各検出間隔測定部５０，５２から受け取った検出間隔（長短二つ）とを比較し、走査状態を調整するための制御指令を出力する。ここで、設定間隔は、出力光の走査状態が所期の走査状態にあるときの時間間隔（パルス数）である。このため、間隔比較部５６において検出間隔と設定間隔とを比較することで、その時点の走査状態が所期の走査状態に対してどの程度ずれているかを知ることができる。例えば、上記短い方の時間間隔についての検出間隔がそれに対応する設定間隔より長い場合は、所期の走査状態に対して振幅が大きい状態であることになるから、その場合には、間隔比較部５６は、振幅をより小さくするための制御指令（ｄｏｗｎ）を出力する。また別の例として、上記長い方の時間間隔についての検出間隔がそれに対応する設定間隔より長い場合には、所期の走査状態に対して振幅が小さい状態であることになるから、その場合には、間隔比較部５６は、振幅をより大きくするための制御指令（ｕｐ）を出力する。検出間隔と設定間隔とが等しい場合には、現在の走査状態を維持する制御指令（ｈｏｌｄ）を出力するか、制御指令を出力しないようにすればよい。
【００２５】
上述した間隔の比較は、短い方の時間間隔のみについて行ってもよいし、逆に長い方の時間間隔のみについて行ってもよい。例えば、光センサ２２の設置位置やその他の事情によって好適となる方を用いればよい。一例として、光センサ２２を、所期の走査区間の端部位置に配置した場合には、短い方の検出間隔が０となるように制御すればよい。また、双方の時間間隔を用いてもよい。この場合、例えば、短い方の検出間隔と長い方の検出間隔とをそれらの比率と周期とに基づいて修正した後に設定時間との比較を実行する（その場合の比較はいずれか一方のみでよい）ことも可能である。
【００２６】
制御部４２は、第一の制御指令生成部４０ａからの制御指令を受け取って、それに応じた所定形式の制御信号を出力する。上述した例のように、走査周期（走査周波数）が一定の条件で振幅の調整を行う場合には、制御指令および制御信号は少なくとも振幅を決定付けるパラメータを含む。
【００２７】
駆動信号発生部４４は、制御部４２から受け取った制御信号と駆動波形データ出力部４６から受け取った波形データとに基づいて、平面コイル２６に印加する駆動信号（交流電流）を生成する。上述した例のように、走査周期（走査周波数）が一定の条件で振幅の調整を行う場合には、波形データを周波数が一定のデータとし、駆動信号発生部４４は、制御信号に含まれるパラメータに基づいて基礎となる波形データの振幅を調整（拡大または縮小）して出力すればよい。
【００２８】
なお、駆動回路２０ａには、制御部４２や駆動信号発生部４４その他における演算処理あるいは信号出力のタイミングを調整するためのラッチ信号や走査周期信号（位相調整済み）、リセット信号、比較タイミング信号等を供給すべく、周期信号発生部４８、信号遅延部６０，６２，６４，６６，６７が設けられている。
【００２９】
以上の説明から明らかとなるように、この駆動回路２０ａを備える電磁駆動型光走査システム１０によれば、一つの光センサ２２の検出信号に基づいて、走査状態の制御を実行することができるとともに、また光センサ２２の設置位置をオーバーシュートするような場合にも対応することができる。なお、上記駆動回路２０ａは、設定間隔を光センサ２２の設置位置に応じた値に設定することで、その位置によらず使用可能となる。例えば、光センサ２２を所期の走査区間の端部位置に配置した場合には、上記短い方の時間間隔に対応する設定間隔を０とすればよい。また、上記説明では、主として走査周波数を固定して走査振幅の制御を行う場合について記したが、上記駆動回路２０ａは、周波数の制御が必要な場合にも当然適用可能である。
【００３０】
また、上記駆動回路２０ａを用いる場合において、さらに所期の走査区間における光センサ２２の配置位置が既知であるときには、制御信号の補正量をより緻密に設定し、より応答性の高い制御を実行することも可能である。これについて再度図３を参照しながら説明する。パターンＡ１の振幅をＡ１、光センサ２２の設置された側の走査区間で走査中心Ｏから外側に向かう出力光が最初に検出されたタイミングをｔ１、次に検出されたタイミングをｔ２（ただし、それらタイミングの基準は走査中心Ｏの通過タイミングとする）、所期の走査状態における周期をＴ、光センサ２２の設置された位置の走査中心Ｏからの角度をＸとすると、
【数１】
2004258548.tif 000003
となる。短い方の検出間隔をΔｔ（＝ｔ２−ｔ１）として、上記式（１）を変形すると、
【数２】
2004258548.tif 000004
となる。したがって、所期の走査状態における振幅Ａ０に対する振幅誤差ΔＡは、
【数３】
2004258548.tif 000005
となる。この振幅誤差ΔＡに基づいて振幅補正量（例えばΔＡ／２等）を決定し、その補正を実行するための制御信号を出力すればよい。
【００３１】
実施形態２．  さて、再び図３を参照すると、振幅が大きいときＡ１と振幅が小さいときＡ２とで、検出信号のパルス幅も異なるものとなっていることがわかる。これは、周波数一定の条件下では、光センサ２２の検出領域における照射光の通過速度は、振幅が大きい場合には早く、逆に振幅が小さい場合には遅くなることによる。すなわち、光センサ２２の検出信号のパルス幅によっても走査状態（例えば振幅の大きさ）を検出することができ、これにより、走査状態を所期の状態に制御することが可能となる。
【００３２】
図５は、その原理を利用して出力光の走査状態を制御する駆動回路２０ｂ（２０）の回路構成を示す図である。駆動回路２０ｂは、第二の制御指令生成部４０ｂ（４０）、制御部４２、駆動信号発生部４４、駆動波形データ出力部４６、および周期信号発生部４８を含む。この駆動回路２０ｂは、上述した駆動回路２０ａと同様に機能する構成要素を有している。図５では、それらについては同じ符号を付すとともに、以下では重複する説明は省略する。
【００３３】
第二の制御指令生成部４０ｂは、光センサ２２からの検出信号を受け取って、光センサ２２において検出が開始されたタイミング（検出開始タイミング）と検出が終了したタイミング（検出終了タイミング）とを取得するエッジ検出部６８を備える。これら検出開始タイミングおよび検出終了タイミングは検出時間取得部７０に入力され、ここで検出時間が取得される。検出時間取得部（例えばカウンタ）７０は、クロック発生部７２からのクロック信号のパルス数として検出開始から検出終了までの時間（すなわち検出時間）を取得し、それを出力する。なお、この検出時間取得部７０には、信号遅延部７８から所定のタイミングで（例えば一周期に一回）リセット信号が供給される。
【００３４】
時間比較部７４は、信号遅延部６７からの比較タイミング信号を基準として、設定時間出力部７６から受け取った設定時間（パルス数）と、前記検出時間とを比較し、走査状態を調整するための制御指令を出力する。ここで、設定時間は、出力光の走査状態が所期の走査状態にあるときの時間（パルス数）である。このため、時間比較部７４において検出時間と設定時間とを比較することで、その時点の走査状態が所期の走査状態に対してどの程度ずれているかを知ることができる。例えば、検出時間が設定時間より短い場合は、所期の走査状態に対して振幅が大きい状態であることになるから、その場合には、時間比較部７４は、振幅をより小さくするための制御指令（ｄｏｗｎ）を出力する。他方、検出時間が設定時間より長い場合は、所期の走査状態に対して振幅が小さい状態であることになるから、その場合には、時間比較部７４は、振幅をより大きくするための制御指令（ｕｐ）を出力する。検出時間と設定時間とが等しい場合には、現在の走査状態を維持する制御指令（ｈｏｌｄ）を出力するか、制御指令を出力しないようにすればよい。それ以降の動作は上述した実施形態１と同様であるためその説明は省略する。
【００３５】
以上の説明から明らかとなるように、この駆動回路２０ｂを備える電磁駆動型光走査システム１０によれば、一つの光センサ２２の検出信号に基づいて、走査状態の制御を実行することができるとともに、また光センサ２２の設置位置をオーバーシュートするような場合にも対応することができる。また、上記説明では、主として走査周波数を固定して走査振幅の制御を行う場合について記したが、この駆動回路２０ｂは、周波数の制御が必要な場合にも当然適用可能である。
【００３６】
さらに、この駆動回路２０ｂも、光センサ２２の設置位置によらず、使用可能である。例えば、図６に示す電磁駆動型光走査システム１０−１では、光センサ２２は走査中心Ｏに配置されているが、この場合、図３と同じ走査波形（ケースＡ１，Ａ２）に対する検出信号は図７のようになる。図７からわかるように、光センサ２２を走査中心Ｏに配置した場合にも、光センサ２２を通過する際の速度に応じて、検出信号のパルス幅すなわち検出時間は変化することになる。つまり、駆動回路２０ｂも、設定時間を光センサ２２の設置位置に応じた値に設定することで、その設置位置によらず使用可能となる。
【００３７】
ところで、上記検出開始タイミングおよび検出終了タイミングは、光センサ２２の配置や走査状態によって異なるものとなる。すなわち、図３や図７に示した各ケースＡ１，Ａ２のように、出力光が光センサ２２を通過する状態においては、検出開始タイミングは、光センサ２２の検出領域の一端側において出力光の検出が開始されたタイミングとなり、検出終了タイミングは、光センサ２２の検出領域の他端側において出力光の検出が終了したタイミングとなる。他方、後に説明する図９のパターンＣ２のように、出力光が光センサ２２の検出領域内で折り返す状態においては、検出開始タイミングは、光センサ２２の検出領域の一端側において出力光の検出が開始されたタイミングとなり、検出終了タイミングは、検出領域内で折り返した出力光が再び同じ側において出力光の検出が終了したタイミングとなる。したがって、設定時間は、光センサ２２の配置や走査状態にあわせて適切に設定あるいは変更するのが望ましい。
【００３８】
実施形態３．  図８は、本発明の実施形態３にかかる電磁駆動型光走査システム１０−２の概略構成を示す。本実施形態では、光センサ２２は、走査区間の端部位置に配置されている。本実施形態にかかる電磁駆動型光走査システム１０−２は、上記実施形態１，２にかかる電磁駆動型光走査システム１０，１０−１と同様に機能する構成要素を有している。図８では、それらについては同じ符号を付すとともに、以下では重複する説明は省略する。
【００３９】
図９は、図８の電磁駆動型光走査システム１０−２における出力光の走査波形（上段）と光センサ２２における検出結果（下段）とを示す図である。図９は、振幅の異なる三つのケース（Ｃ１：振幅が所期の値より大きい場合，Ｃ２：振幅が所期の値の場合，Ｃ３：振幅が所期の値より小さい場合）について示している。なお、図において、横軸は時間であり、また、上段の走査波形のグラフにおいて、縦軸は振幅（すなわち走査中心から照射点までの角度）である。
【００４０】
図８の例では、光センサ２２を走査区間の端部位置に設けているため、図９に示すように、ケースＣ１の場合は、走査一往復中に検出信号は２回観測され、ケースＣ２の場合は１回観測され、またケースＣ３の場合は観測されないことになる。これは、走査一往復中の検出信号の出力回数から、出力光の走査状態がわかることを意味している。
【００４１】
図１０は、その原理を利用して出力光の走査状態を制御する駆動回路２０ｃ（２０）の回路構成を示す図である。駆動回路２０ｃは、第三の制御指令生成部４０ｃ（４０）、制御部４２、駆動信号発生部４４、駆動波形データ出力部４６、および周期信号発生部４８を含む。この駆動回路２０ｃは、上述した駆動回路２０ａ，２０ｂと同様に機能する構成要素を有している。図１０では、それらについては同じ符号を付すとともに、以下では重複する説明は省略する。
【００４２】
第三の制御指令生成部４０ｃは、光センサ２２からの検出信号を受け取って、走査一周期内において光センサ２２から検出信号の出力された回数（出力された検出信号のパルス数）を取得する検出回数取得部（例えばカウンタ）８０を備える。検出回数取得部８０は、信号遅延部８２から受け取った１周期に１回のリセット信号に基づいて１周期内の検出回数（パルス数）を取得し、それを出力する。
【００４３】
回数比較部８４は、信号遅延部６７からの比較タイミング信号を基準として、設定回数出力部８６から受け取った設定回数（パルス数）と、前記検出回数とを比較し、走査状態を調整するための制御指令を出力する。ここで、設定回数は、出力光の走査状態が所期の走査状態にあるときの検出回数（パルス数）である。このため、回数比較部８４において検出回数と設定回数とを比較することで、その時点の走査状態が所期の走査状態に対してどの程度ずれているかを知ることができる。例えば、検出回数が設定回数より多い場合は、所期の走査状態に対して振幅が大きい状態であることになるから、その場合には、回数比較部８４は、振幅をより小さくするための制御指令（ｄｏｗｎ）を出力する。他方、検出回数が設定回数より少ない場合は、所期の走査状態に対して振幅が小さい状態であることになるから、その場合には、回数比較部８４は、振幅をより大きくするための制御指令（ｕｐ）を出力する。検出回数と設定回数とが等しい場合には、現在の走査状態を維持する制御指令（ｈｏｌｄ）を出力するか、制御指令を出力しないようにすればよい。それ以降の動作は上述した実施形態１と同様であるためその説明は省略する。
【００４４】
以上の説明から明らかとなるように、この駆動回路２０ｃを備える電磁駆動型光走査システム１０−２によれば、一つの光センサ２２の検出信号に基づいて、走査状態の制御を実行することができるとともに、また光センサ２２の設置位置をオーバーシュートするような場合にも対応することができる。なお、この駆動回路２０ｃは、設定回数を光センサ２２の設置位置に応じた値に設定することで、その位置によらず使用可能となる。ちなみに、光センサ２２を所期の走査区間の途中に配置した場合には、設定間隔を２回とすればよいし、光センサ２２を所期の走査区間よりオーバシュートさせた位置に配置した場合には、設定回数を１回または０回とし、１回でも検出された場合に異常判定を行うようにしてもよい。
【００４５】
実施形態４．  図１１は、本実施形態にかかる駆動回路２０ｄ（２０）のブロック図である。この駆動回路２０ｄは、上述した検出回数に基づく第三の制御指令生成部４０ｃと、上述した検出間隔に基づく第一の制御指令生成部４０ａと、を有しており、制御部４２は、これら二つの制御指令生成部４０ａ，４０ｃからの制御指令に基づいて制御信号を生成する。この駆動回路２０ｄは、図１，図６，図８に示した電磁駆動型光走査システム１０，１０−１，１０−２のいずれにも適用させることができる。なお、この駆動回路２０ｄは、上述した駆動回路２０ａ，２０ｃと同様に機能する構成要素を有している。図１１では、それらについては同じ符号を付すとともに、以下では重複する説明は省略する。
【００４６】
図１２は、図１の電磁駆動型光走査システム１０（すなわち光センサ２２を走査中心Ｏから偏心した位置に配置したもの）の駆動回路２０として駆動回路２０ｄを用いた場合の当該駆動回路２０ｄの動作を示すフローチャートである。この駆動回路２０ｄは、まずは検出回数が２回となるように走査状態を制御し、検出回数が２回となった時点において、検出間隔が所期の走査状態の時間間隔（設定間隔）となるように走査状態を制御するものである。すなわち、まず、第三の制御指令生成部４０ｃは、光センサ２２からの検出信号に基づいて制御指令（３）を出力する。ここで、第三の制御指令生成部４０ｃは、実施形態３で例示したのと同様に、検出回数が設定回数（２回）より少ない場合は、振幅をより大きくするための制御指令（ｕｐ）を出力し、検出回数と設定回数（２回）とが等しい場合には、現在の走査状態を維持する制御指令（ｈｏｌｄ）を出力する（ステップＳ１０）。なお、この場合において、検出回数が設定回数（２回）より多くなる場合はありえない。
【００４７】
ここで制御部４２は、制御指令（３）が振幅をより大きくするための制御指令（ｕｐ）であった場合には（ステップＳ１１）、それに応じて、振幅をより大きくするための制御信号を出力する（ステップＳ１２）。
【００４８】
しかし、制御部４２は、制御指令（３）が現在の走査状態を維持する制御指令（ｈｏｌｄ）であった場合には、その制御指令（３）（ｈｏｌｄ）によらず、第一の制御指令生成部４０ａからの制御指令（１）に基づく制御を実行する。ここで、第一の制御指令生成部４０ａは、実施形態１で例示したように、短い方の検出間隔がそれに対応する設定間隔より長い場合あるいは長い方の検出間隔がそれに対応する設定間隔より短い場合は、振幅をより小さくするための制御指令（ｄｏｗｎ）を出力し、短い方の検出間隔がそれに対応する設定間隔より短い場合あるいは長い方の検出間隔がそれに対応する設定間隔より長い場合は、振幅をより大きくするための制御指令（ｕｐ）を出力し、検出間隔と設定間隔とが等しい場合には、現在の走査状態を維持する制御指令（ｈｏｌｄ）を出力している。制御部４２は、いずれかの制御指令（１）を第一の制御指令生成部４０ａから取得する（ステップＳ１３）。
【００４９】
そして制御部４２は、受け取った制御指令（１）に基づいて制御を実行する。すなわち、制御指令（１）が振幅をより大きくするための制御指令（ｕｐ）であった場合には（ステップＳ１４）、それに応じて、振幅をより大きくするための制御信号を出力し（ステップＳ１５）、制御指令（１）が振幅をより小さくするための制御指令（ｄｏｗｎ）であった場合には（ステップＳ１６）、それに応じて、振幅をより小さくするための制御信号を出力し（ステップＳ１７）、また制御指令（１）が現在の走査状態を維持する制御指令（ｈｏｌｄ）であった場合には（ステップＳ１８）、現在の走査状態を維持する（ステップＳ１９）。
【００５０】
ここで、制御部４２は、第三の制御指令生成部４０ｃからの制御指令（３）にしたがって制御を実行する場合、すなわちステップＳ１１の場合には、制御量（補正量）を比較的大きくし、第一の制御指令生成部４０ａからの制御指令（１）に応じて制御を実行する場合、すなわちステップＳ１３〜ステップＳ１５の場合には、制御量（補正量）を比較的小さくするのが好適である。すなわち、当初は、より大きなステップで、走査区間をより早く第一の制御指令生成部４０ａの制御可能な範囲に補正し、当該制御可能な範囲となった時点から、より小さなステップで補正する。こうすることで、より迅速に所期の走査状態に制御することが可能となる。なお、ステップＳ１３およびＳ１４においては、上記式（３）によって取得した振幅誤差ΔＡに基づく制御（補正）を実行してもよい。
【００５１】
以上のステップＳ１０〜Ｓ１５は所定のタイミング（例えば一周期に一回）で繰り返し実行され、これにより所期の走査状態を維持するよう制御が実行される。
【００５２】
実施形態５．  図１３は、本実施形態にかかる駆動回路２０ｅ（２０）のブロック図である。この駆動回路２０ｅは、上述した検出回数に基づく第三の制御指令生成部４０ｃと、上述した検出間隔に基づく第二の制御指令生成部４０ｂと、を有しており、制御部４２は、これら二つの制御指令生成部４０ｂ，４０ｃからの制御指令に基づいて制御信号を生成する。この駆動回路２０ｅは、図１，図６，図８に示した電磁駆動型光走査システム１０，１０−１，１０−２のいずれにも適用させることができる。なお、この駆動回路２０ｅは、上述した駆動回路２０ｂ，２０ｃと同様に機能する構成要素を有している。図１３では、それらについては同じ符号を付すとともに、以下では重複する説明は省略する。
【００５３】
図１４は、図８の電磁駆動型光走査システム１０−２（すなわち光センサ２２を走査区間の端部位置に配置したもの）の駆動回路２０として駆動回路２０ｅを用いた場合の当該駆動回路２０ｅの動作を示すフローチャートである。この駆動回路２０ｅは、まずは検出回数が１回となるように走査状態を制御し、検出回数が１回となった時点において、検出間隔が所期の走査状態の時間間隔（設定間隔）となるように走査状態を制御するものである。すなわち、まず、第三の制御指令生成部４０ｃは、光センサ２２からの検出信号に基づいて制御指令（３）を出力する。ここで、第三の制御指令生成部４０ｃは、実施形態３で例示したのと同様に、検出回数が設定回数（１回）より多い場合は、振幅をより小さくするための制御指令（３）（ｄｏｗｎ）を出力し、検出回数が設定回数（１回）より少ない場合は、振幅をより大きくするための制御指令（ｕｐ）を出力し、検出回数と設定回数とが等しい場合には、現在の走査状態を維持する制御指令（ｈｏｌｄ）を出力する（ステップＳ２０）。
【００５４】
ここで制御部４２は、第三の制御指令生成部４０ｃからの制御指令（３）にしたがって制御を実行する。すなわち、制御指令（３）が振幅をより大きくするための制御指令（ｕｐ）であった場合には（ステップＳ２１）、それに応じて、振幅をより大きくするための制御信号を出力し（ステップＳ２２）、制御指令（３）が振幅をより小さくするための制御指令（ｄｏｗｎ）であった場合には（ステップＳ２３）、それに応じて、振幅をより小さくするための制御信号を出力する（ステップＳ２４）。
【００５５】
しかし、制御部４２は、制御指令（３）が現在の走査状態を維持する制御指令（ｈｏｌｄ）であった場合には、その制御指令（３）（ｈｏｌｄ）によらず、第二の制御指令生成部４０ｂからの制御指令（２）に基づく制御を実行する。ここで、第二の制御指令生成部４０ｂは、実施形態２で例示したように、検出時間が設定時間より短い場合は、振幅をより小さくするための制御指令（ｄｏｗｎ）を出力し、検出時間が設定時間より長い場合は、振幅をより大きくするための制御指令（ｕｐ）を出力し、検出時間と設定時間とが等しい場合には、現在の走査状態を維持する制御指令（ｈｏｌｄ）を出力している。制御部４２は、いずれかの制御指令（２）を第二の制御指令生成部４０ｂから取得する（ステップＳ２５）。
【００５６】
そして制御部４２は、受け取った制御指令（２）に基づいて制御を実行する。すなわち、制御指令（２）が振幅をより大きくするための制御指令（ｕｐ）であった場合には（ステップＳ２６）、それに応じて、振幅をより大きくするための制御信号を出力し（ステップＳ２７）、制御指令（２）が振幅をより小さくするための制御指令（ｄｏｗｎ）であった場合には（ステップＳ２８）、それに応じて、振幅をより小さくするための制御信号を出力し（ステップＳ２９）、また制御指令（２）が現在の走査状態を維持する制御指令（ｈｏｌｄ）であった場合には（ステップＳ３０）、現在の走査状態を維持する（ステップＳ３１）。
【００５７】
ここで、制御部４２は、第三の制御指令生成部４０ｃからの制御指令（３）に応じて制御を実行する場合、すなわちステップＳ２１〜ステップＳ２４の場合には、制御量（補正量）を比較的大きくし、第二の制御指令生成部４０ｂからの制御指令（２）に応じて制御を実行する場合、すなわちステップＳ２６〜ステップＳ２９の場合には、制御量（補正量）を比較的小さくするのが好適である。すなわち、当初は、より大きなステップで、走査区間をより早く第二の制御指令生成部４０ｂの制御可能な範囲に補正し、当該制御可能な範囲となった時点から、より小さなステップで補正する。こうすることで、より迅速に所期の走査状態に制御することが可能となる。
【００５８】
実施形態６．  図１５は、本発明の実施形態６にかかる電磁駆動型光走査システム１０−３の概略構成を示す。電磁駆動型光走査システム１０−３は、光偏向部１６−２の表面側と裏面側にそれぞれ二つの走査系を備えている。すなわち、光偏向部１６−２の表面側にはミラー２４、また裏面側には第二のミラー２４Ｂが設けられており、表面側のミラー２４を用いる第一の走査系（すなわち、図１、図６あるいは図８に示すのと同じシステムであって、光源１２、光学系１４、ミラー２４、光学系１８、光センサ２２、および駆動回路２０を含むもの）と、裏面側の第二のミラー２４Ｂを用いる走査系（すなわち、前記第一の走査系とは別に設けられるシステムであって、第二の光源１２Ｂ、光学系１４Ｂ、第二のミラー２４Ｂ、および光学系１８Ｂを含むもの）と、が設けられている。第二の走査系では、第二の光源１２Ｂから照射された光はレンズ等を含む光学系１４Ｂを経由して光偏向部１６−２のミラー２４Ｂで反射され、別の光学系１８Ｂを経由して被照射体に向けて出力される。ミラー２４，２４Ｂは、光偏向部１６−２の可動板２８（図１６）の動作に連動して所定の周期および振幅で揺動し、これにより、出力光はそれぞれ対応する走査区間内をその周期で往復する。本実施形態では、第二の走査系には光センサ２２を設けず、可動板２８およびミラー２４，２４Ｂの揺動は、第一の走査系の光センサ２２の検出結果のみに基づいて制御される。ミラー２４，２４Ｂは一つの可動板２８に設けられているため、これら二つの走査系において各照射角度は一対一で対応する。したがって、二つの走査系について照射角度の相関関係を予め取得しておけば、第一の走査系の光センサ２２の検出結果をもとに第二の走査系の走査を制御することができる。かかる構成を採用することにより、例えば、光センサ２２を設ける第一の走査系は振幅や周波数の調整のために用い、光センサ２２を設けない第二の走査系は照射のために用いることができる。これは、例えば、レイアウトの都合等で照射対象とする走査区間に光センサ２２を配置するのが困難な場合等に有利となる。なお、本実施形態の駆動回路２０としては、上述した駆動回路（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ）のいずれを用いてもよいし、光センサ２２の位置も走査区間（調整用）において任意に設定可能である。
【００５９】
図１６は、半導体ガルバノミラー装置として構成される可動板２８の側方断面図（磁石３６ｎ側から見た断面図）である。図に示すように、可動板２８の表面側には、ミラー２４と平面コイル２６が設けられ、他方裏面側には、第二のミラー２４Ｂが設けられている。裏面側の第二のミラー２４Ｂは、平面コイル２６を設けない分、表面側のミラー２４より面積を広くすることができる。
【００６０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態に示した構成は、適宜組み合わせて適用することができる。また、光センサの配置も上記例示したものには限られず、それを適用する装置あるいはシステムのレイアウトの都合等から適切な配置を選択すればよい。さらに、上記実施形態では、光センサとして、受光面を一つ備えるタイプの光センサを備えるシステムについて説明したが、出力光の位置を検出する光センサとしては、受光面を複数備え、各受光面における光量の比から出力光の位置を検出するタイプのセンサを用いてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、実際の走査区間が所期の走査区間をオーバーシュートしたような場合にも、一の光センサの検出結果に基づいて所期の状態に制御可能な電磁駆動型光走査システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる電磁駆動型光走査システムの一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる電磁駆動型光走査システムの光偏向部として用いられる半導体ガルバノミラー装置の外観図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる電磁駆動型光走査システムにおける光走査波形とそれに対応する光センサの検出信号との一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる電磁駆動型光走査システムの駆動回路の一例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態にかかる電磁駆動型光走査システムの駆動回路の別の一例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態にかかる電磁駆動型光走査システムの別の一例を示す概略構成図である。
【図７】本発明の実施形態にかかる電磁駆動型光走査システムにおける光走査波形とそれに対応する光センサの検出信号との別の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態にかかる電磁駆動型光走査システムの別の一例を示す概略構成図である。
【図９】本発明の実施形態にかかる電磁駆動型光走査システムにおける光走査波形とそれに対応する光センサの検出信号との別の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態にかかる電磁駆動型光走査システムの駆動回路の別の一例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施形態にかかる電磁駆動型光走査システムの駆動回路の別の一例を示すブロック図である。
【図１２】図１１の駆動回路の動作のフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態にかかる電磁駆動型光走査システムの駆動回路の別の一例を示すブロック図である。
【図１４】図１３の駆動回路の動作のフローチャートである。
【図１５】本発明の実施形態にかかる電磁駆動型光走査システムの別の一例を示す概略構成図である。
【図１６】図１５の実施形態にかかる電磁駆動型光走査システムの光偏向部として用いられる半導体ガルバノミラー装置の可動板を側方からみた断面図である。
【符号の説明】
１０，１０−１，１０−２，１０−３  電磁駆動型光走査システム、１２  光源、１２Ｂ  第二の光源、１４，１４Ｂ  光学系、１６，１６−２  光偏向部（半導体ガルバノミラー装置）、１８，１８Ｂ  光学系、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ  駆動回路、２２  光センサ、２４，２４Ｂ  ミラー、２６  平面コイル、２８  可動板、３０  シリコン基板、３２  トーションバー、３４  絶縁基板、３６ｎ，３６ｓ  永久磁石、３８  電極パッド、４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ  制御指令生成部、４２  制御部、４４  駆動信号発生部、４６  駆動波形データ出力部、４８  周期信号発生部、５０，５２  検出間隔測定部、５４  クロック発生部、５６  間隔比較部、５８  設定間隔出力部、６０，６２，６４，６６，６７  信号遅延部、６８  エッジ検出部、７０  検出時間取得部、７２  クロック発生部、７４  時間比較部、７６  設定時間出力部、７８  信号遅延部、８０  検出回数取得部、８２  信号遅延部、８４  回数比較部、８６  設定回数出力部。
【図１】
2004258548.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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