(57)【要約】【課題】部品点数の増加を抑制しつつ、高精度に温度を検出することができる光走査装置、及び、それを備えるプロジェクタを提供する。【解決手段】光走査部１０、１０Ｂは、トーションバーを有し、トーションバーのねじり変形により揺動し、光源からの光を垂直方向に走査する垂直走査ミラー１１と、垂直走査ミラー１１の揺動角度を検出する垂直センサ１３と、検出された揺動角度に基づいて温度調節を行う温度調節器１６と、を備える。【選択図】図１
2017102252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軸を有し、前記第１軸のねじり変形により揺動し、光源からの光を第１走査方向に走査する第１走査ミラーと、
前記第１走査ミラーの第１揺動角度を検出する第１センサと、
前記第１揺動角度に基づいて温度調節を行う温度調節器と、を備える、
光走査装置。
【請求項２】
前記第１走査ミラーは、前記第１軸に揺動可能に支持される第１揺動ミラーと、前記第１揺動ミラーに設けられた第１可動電極と、第１固定電極と、を備え、
前記第１センサは、前記第１揺動ミラーの揺動角度によって変化する静電容量であって前記第１可動電極と前記第１固定電極との間の静電容量を示す第１センス信号を出力し、
前記温度調節器は、前記第１センス信号の振幅値が減少するほど温度を上昇させる、
請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記光走査装置は、さらに、
第２軸を有し、前記第２軸のねじり変形により揺動し、前記光源からの光を、前記第１走査方向に垂直な第２走査方向に走査する第２走査ミラーを備え、
前記第１走査ミラーは、前記第２走査ミラーよりも低い速度で前記光源からの光を走査する、
請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記光走査装置は、さらに、
前記第２走査ミラーの第２揺動角度を検出する第２センサと、
前記第２揺動角度に応じて前記光走査装置の動作を停止させる制御部と、を備える、
請求項３に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記第２走査ミラーは、前記第２軸に揺動可能に支持される第２揺動ミラーと、前記第２揺動ミラーに設けられた第２可動電極と、第２固定電極と、を備え、
前記第２センサは、前記第２揺動ミラーの揺動角度によって変化する静電容量であって前記第２可動電極と前記第２固定電極との間の静電容量を示す第２センス信号を出力し、
前記第１走査ミラー及び前記第２走査ミラーは、気密性を有する容器内に格納されており、
前記光走査装置は、さらに、
前記第１センス信号の振幅値及び前記第２センス信号の振幅値に基づいて前記容器の気密性を評価する気密性評価部を備え、
前記制御部は、前記気密性評価部の評価結果に従って、前記光走査装置の動作を停止させる、
請求項４に記載の光走査装置。
【請求項６】
光源と、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光走査装置と、
前記第１揺動角度に基づいて前記光走査装置及び前記光源を制御することにより、画像を表示する表示制御部と、を備える、
プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミラーを用いて光を所定の方向に走査する光走査装置、及び、それを備えるプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を高速に走査するために、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーが用いられる。例えば、ＭＥＭＳミラーは、カラー画像を投影面に投影するプロジェクタに含まれ、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のレーザ光を走査する。
【０００３】
このようなＭＥＭＳミラーのアクチュエータとして、例えば、櫛歯型の静電アクチュエータが用いられる。櫛歯型の静電アクチュエータは、２つの櫛歯電極間に生じる静電力によって動作する。したがって、櫛歯型の静電アクチュエータにおいて、結露が発生し、櫛歯電極間で短絡が生じれば、静電アクチュエータを正しく動作させることが困難となる。そこで、結露の発生を抑制するために、ＭＥＭＳミラーの温度を測定し、ＭＥＭＳミラーの温度を適切に管理することが要求される。
【０００４】
ただし、温度測定のために部品点数が増加することは好ましくない。そこで、温度測定専用のデバイスを用いずにＭＥＭＳミラーの温度を測定する技術が提案されている。例えば、特許文献１では、ＭＥＭＳミラーの共振周波数から温度を検出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−０２８５９６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、上記従来の技術では、部品点数の増加を抑制できるが、温度の測定精度が十分ではない。
【０００７】
そこで、本発明は、部品点数の増加を抑制しつつ、高精度に温度制御を行うことができる光走査装置及びプロジェクタを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る光走査装置は、第１軸を有し、前記第１軸のねじり変形により揺動し、光源からの光を第１走査方向に走査する第１走査ミラーと、前記第１走査ミラーの第１揺動角度を検出する第１センサと、前記第１揺動角度に基づいて温度調節を行う温度調節器と、を備える。
【０００９】
この構成によれば、第１走査ミラーの揺動角度に基づいて温度調節を行うことができる。この第１走査ミラーの揺動角度は温度に依存するので、光走査装置は、第温度検出のための部品点数の増加を抑制しつつ、高精度に温度調節を行うことができる。
【００１０】
例えば、前記第１走査ミラーは、前記第１軸に揺動可能に支持される第１揺動ミラーと、前記第１揺動ミラーに設けられた第１可動電極と、第１固定電極と、を備え、前記第１センサは、前記第１揺動ミラーの揺動角度によって変化する静電容量であって前記第１可動電極と前記第１固定電極との間の静電容量を示す第１センス信号を出力し、前記温度調節器は、前記第１センス信号の振幅値が減少するほど温度を上昇させてもよい。
【００１１】
この構成によれば、第１センス信号の振幅値が減少するほど温度を上昇させることができる。第１センス信号の振幅が増加するほど温度が低いことが推定されるので、温度を上昇させることで、光走査装置内における結露の発生を抑制することができる。
【００１２】
例えば、前記光走査装置は、さらに、第２軸を有し、前記第２軸のねじり変形により揺動し、前記光源からの光を、前記第１走査方向に垂直な第２走査方向に走査する第２走査ミラーを備え、前記第１走査ミラーは、前記第２走査ミラーよりも低い速度で前記光源からの光を走査してもよい。
【００１３】
この構成によれば、第２走査ミラーよりも低い速度で光を走査する第１走査ミラーの揺動角度に基づいて温度調節を行うことができる。この第１走査ミラーの揺動角度は、第２走査ミラーの揺動角度よりも温度依存性が高い。したがって、より高精度に温度調節を行うことができる。
【００１４】
例えば、前記光走査装置は、さらに、前記第２走査ミラーの第２揺動角度を検出する第２センサと、前記第２揺動角度に応じて前記光走査装置の動作を停止させる制御部と、を備えてもよい。
【００１５】
この構成によれば、さらに、第１走査ミラーよりも高い速度で光を走査する第２走査ミラーの第２揺動角度に応じて光走査装置の動作を停止させることができる。この第２揺動角度は、第１揺動角度よりも圧力依存性が高い。したがって、光走査装置の圧力異常による動作の停止をより適切に行うことができる。
【００１６】
例えば、前記第２走査ミラーは、前記第２軸に揺動可能に支持される第２揺動ミラーと、前記第２揺動ミラーに設けられた第２可動電極と、第２固定電極と、を備え、前記第２センサは、前記第２揺動ミラーの揺動角度によって変化する静電容量であって前記第２可動電極と前記第２固定電極との間の静電容量を示す第２センス信号を出力し、前記第１走査ミラー及び前記第２走査ミラーは、気密性を有する容器内に格納されており、前記光走査装置は、さらに、前記第１センス信号の振幅値及び前記第２センス信号の振幅値に基づいて前記容器の気密性を評価する気密性評価部を備え、前記制御部は、前記気密性評価部の評価結果に従って、前記光走査装置の動作を停止させてもよい。
【００１７】
この構成によれば、第１センス信号の振幅値及び第２センス信号の振幅値に基づいて容器の気密性を評価することができる。第１センス信号の振幅値は温度依存性が高く、第２センス信号の振幅値は圧力依存性が高い。したがって、容器の気密性をより高精度に評価することができ、気密性が低下したときに光走査装置の動作を停止させることができる。
【００１８】
本発明の一態様に係るプロジェクタは、光源と、上記光走査装置と、前記第１揺動角度に基づいて前記光走査装置及び前記光源を制御することにより、画像を表示する表示制御部と、を備える。
【００１９】
この構成によれば、温度依存性を有する第１揺動角度に基づいて光源及び光走査装置を制御することができるので、表示される画像の品質を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一態様に係る光走査装置及びプロジェクタは、部品点数の増加を抑制しつつ、高精度に温度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１に係るプロジェクタの機能構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１におけるレーザ光の走査を説明するための概念図である。
【図３】実施の形態１における垂直走査ミラーの模式図である。
【図４】センス信号を説明するためのグラフである。
【図５】実施の形態１における垂直センス信号の振幅値と温度との関係を示すグラフである。
【図６】実施の形態２に係るプロジェクタの機能構成を示すブロック図である。
【図７】実施の形態２における水平センス信号の振幅値と圧力との関係を示すグラフである。
【図８】実施の形態３に係るプロジェクタの機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００２３】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、請求の範囲を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００２４】
また、以下の説明で参照される各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。各図において、実質的に同一の構成に対しては、同一の符号を付し、重複する説明を省略又は簡略化する。
【００２５】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１について図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２６】
［プロジェクタの構成］
図１は、実施の形態１に係るプロジェクタ１の機能構成を示すブロック図である。
【００２７】
プロジェクタ１は、画像又は映像を画面２に投影する。ここでは、プロジェクタ１は、カラー画像を表示する。具体的には、プロジェクタ１は、例えば自動車に搭載されるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）である。ＨＵＤは、自動車のフロントガラスに画像を投影することで、フロントガラスの先（車外）に虚像を映し出し、ユーザ（運転者）の視野中に画像を映し出す。
【００２８】
図１に示すように、プロジェクタ１は、光走査部１０と、光発生部２０と、表示制御部３０と、操作部４０と、ＣＰＵ５０と、を備える。
【００２９】
光走査部１０は、光走査装置に相当し、光発生部２０から出力されたレーザ光を水平方向及び垂直方向に走査する。水平方向及び垂直方向は、画面２あるいは画面２に表示される画像によって定められる互いに垂直な方向である。水平方向及び垂直方向は、必ずしも水平面に水平及び垂直な方向でなくてもよい。また、垂直とは、厳密な垂直に加えて、実質的な垂直を含む。つまり、垂直とは、略垂直を意味する。
【００３０】
光発生部２０は、赤色、緑色及び青色のレーザ光を光走査部１０に照射する。
【００３１】
表示制御部３０は、画面２に画像を投影するために、光走査部１０及び光発生部２０を制御する。表示制御部３０は、例えば、プロセッサ及びメモリによって実現される。また例えば、表示制御部３０は、専用回路によって実現されてもよい。
【００３２】
操作部４０は、プロジェクタ１の電源を入れる操作、画像の投影角度を変更する操作及び画像の色調又は輝度を変更する操作などのユーザによる操作を受け付ける。操作部４０は、例えば、ハードウェアボタンやソフトウェアボタンにより構成されてもよいし、リモコンとリモコンから送信される電波を受信する受信機とから構成されていてもよい。
【００３３】
ＣＰＵ５０は、プロジェクタ１の各部を制御する。例えば、ＣＰＵ５０は、操作部４０が受け付けたユーザの操作に対応する処理を実行する。
【００３４】
以下に、光走査部１０、光発生部２０及び表示制御部３０の詳細な構成について説明する。
【００３５】
［光走査部の構成］
まず、光走査部１０の構成について図１〜図５を参照して具体的に説明する。
【００３６】
図１に示すように、光走査部１０は、垂直走査ミラー１１と、水平走査ミラー１２と、垂直センサ１３と、水平センサ１４と、温度検出部１５と、温度調節器１６と、を備える。
【００３７】
垂直走査ミラー１１は、光発生部２０からのレーザ光を垂直方向に走査する。ここでは、垂直走査ミラー１１は、第１走査ミラーに相当する。また、垂直方向は、第１走査方向に相当する。
【００３８】
水平走査ミラー１２は、光発生部２０からのレーザ光を、垂直方向よりも高速に水平方向に走査する。ここでは、水平走査ミラー１２は、第２走査ミラーに相当する。また、水平方向は、第２走査方向に相当する。
【００３９】
垂直走査ミラー１１及び水平走査ミラー１２によるレーザ光の走査について図２を参照して具体的に説明する。図２は、実施の形態１におけるレーザ光の走査を説明するための概念図である。
【００４０】
水平走査ミラー１２は、ミラー体を高速で揺動することにより、レーザ光を水平方向に高速で走査する。つまり、水平走査ミラー１２は、垂直走査ミラー１１よりも高い速度でレーザ光を走査する。具体的には、水平走査ミラー１２のミラー体は、例えば、水平走査ミラー１２の共振周波数（例えば、約２５ｋＨｚ）で揺動する。
【００４１】
垂直走査ミラー１１は、ミラー体を低速で揺動することにより、水平走査ミラー１２で反射したレーザ光を垂直方向に低速で走査する。つまり、垂直走査ミラー１１は、水平走査ミラー１２よりも低い速度でレーザ光を走査する。具体的には、垂直走査ミラー１１のミラー体は、例えば、垂直走査ミラー１１の共振周波数よりも低い周波数（例えば、約６０Ｈｚ）で揺動する。
【００４２】
これにより、図２に示すように画面２上に２次元画像が形成される。
【００４３】
ここで、垂直走査ミラー１１及び水平走査ミラー１２の構造について図３を参照して具体的に説明する。図３は、実施の形態１における垂直走査ミラー１１及び水平走査ミラー１２の模式図である。
【００４４】
垂直走査ミラー１１及び水平走査ミラー１２の各々は、静電アクチュエータを有する。具体的には、図３に示すように、垂直走査ミラー１１及び水平走査ミラー１２の各々は、ミラー体１１１と、トーションバー１１２と、可動電極１１３と、固定電極１１４と、を備える。
【００４５】
ミラー体１１１は、揺動ミラーに相当し、レーザ光を反射する。例えば、ミラー体１１１は、表面にミラーが形成された矩形状の板である。ミラー体１１１は、揺動しながらレーザ光を反射することにより、レーザ光を垂直方向に走査する。
【００４６】
トーションバー１１２は、ミラー体１１１を揺動可能に支持する軸である。例えば、トーションバー１１２は、ミラー体１１１の揺動軸線に沿って延びる棒体であり、ねじりに対して弾性を有する。トーションバー１１２は、後述する可動電極１１３及び固定電極１１４の間に生じる静電力によってねじり変形することにより、ミラー体１１１を揺動可能に支持する。
【００４７】
可動電極１１３は、ミラー体１１１の端面に設けられた導電性を有する櫛歯部である。
【００４８】
固定電極１１４は、可動電極１１３に対向して配置された、導電性を有する櫛歯部である。固定電極１１４は、可動電極１１３と所定の間隔で噛み合うように配置される。
【００４９】
固定電極１１４と可動電極１１３との間には電圧が印加される。これにより、固定電極１１４と可動電極１１３との間に静電力が生じ、可動電極１１３が固定電極１１４に対して相対的に変位する。その結果、トーションバー１１２がねじれ、ミラー体１１１が揺動する。
【００５０】
なお、垂直走査ミラー１１は、水平走査ミラー１２のミラー体よりも低い速度でミラー体を揺動させるために、水平走査ミラー１２よりもねじりに対する弾性（つまり、ねじり剛性）が低いトーションバーを備える。逆に言えば、水平走査ミラー１２は、垂直走査ミラー１１よりもねじり剛性が高いトーションバーを備える。
【００５１】
ねじり剛性とは、加えられた力に対する物体のねじり変形のしづらさを表す。具体的には、ねじり剛性は、ｋ＝ＧＪ／Ｌ（式１）と表される。ここで、ｋ、Ｇ、Ｊ及びＬは、それぞれ、ねじり剛性、剛性率、ねじり定数及び長さを表す。
【００５２】
剛性率とは、弾性率の一種であり、せん断力による変形のしにくさを表す物性値である。剛性率は、せん断弾性係数又は横弾性係数とも呼ばれる。
【００５３】
ねじり定数とは、ねじれ角とトルクとの間の関係に関与し、物体の断面の幾何学的な特性を表す。例えば、２つの物体の断面の形状が同じであり断面積が異なる場合、断面積が大きい物体のねじり定数の方が、断面積が小さい物体のねじり定数よりも大きい。つまり、断面の形状が変化しなければ、ねじり定数は、物体の断面積が増加するほど増加する。
【００５４】
これより、断面積が増加するほどねじり剛性が増加し、長さが減少するほどねじり剛性が増加することが式１からわかる。したがって、垂直走査ミラー１１のトーションバーは長く、その断面積が小さい。逆に、水平走査ミラー１２のトーションバーは短く、その断面積が大きい。
【００５５】
図１に戻って、光走査部１０の構成の説明を続ける。
【００５６】
垂直センサ１３は、垂直走査ミラー１１の揺動角度（第１揺動角度）を検出する。本実施の形態では、垂直センサ１３は、垂直走査ミラー１１の静電容量を示す垂直センス信号を出力する。この静電容量は、垂直走査ミラー１１の可動電極と固定電極との間に生じ、ミラー体の揺動角度によって変化する。ここでは、垂直センサ１３は、第１センサに相当する。また、垂直センス信号は、第１センス信号に相当する。
【００５７】
水平センサ１４は、水平走査ミラー１２の揺動角度（第２揺動角度）を検出する。本実施の形態では、水平センサ１４は、水平走査ミラー１２の静電容量を示す水平センス信号を出力する。この静電容量は、水平走査ミラー１２と可動電極と固定電極との間に生じ、ミラー体の揺動角度によって変化する。ここでは、水平センサ１４は、第２センサに相当する。また、水平センス信号は、第２センス信号に相当する。
【００５８】
ここで、センス信号について図４を参照して説明する。図４は、センス信号を説明するためのグラフである。図４において、（ａ）はミラー体１１１の角度（変位量）の時間変化を表し、（ｂ）は可動電極１１３及び固定電極１１４間の静電容量の時間変化を表し、（ｃ）はセンス信号を表す。なお、図４の（ａ）には、ミラー体１１１の角度を把握しやすいように、ミラー体１１１のイメージも記載されている。
【００５９】
図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、ミラー体の角度が変化すれば静電容量も変化する。静電容量は、可動電極及び固定電極間の距離に依存している。したがって、ミラー体が大きく揺動するほど静電容量の変化量が増加する。
【００６０】
また、図４の（ｃ）に示すように、静電容量の変化によりセンス信号が生成される。このセンス信号の振幅値は、静電容量の変化量に依存する。つまり、ミラー体が大きく揺動するほどセンス信号の振幅値が増加する。センス信号の振幅値は、例えば、Ｓカーブの最大値及び最小値の差分で表される。
【００６１】
温度検出部１５は、垂直センス信号の振幅値を用いて光走査部１０の温度を検出する。具体的には、温度検出部１５は、例えば、記憶部（図示せず）に記憶されている振幅値と温度との関係を示す情報を参照して、垂直センス信号の振幅値に対応する温度を検出する。振幅値と温度との関係を示す情報は、テーブル形式あるいは数式で表現されてもよく、その表現方法は問わない。
【００６２】
図５は、垂直センス信号の振幅値と温度との関係を示すグラフである。図５では、横軸に温度が表され、縦軸に振幅値が表されている。図５に示す垂直センス信号の振幅値と温度との関係は、発明者が実験によって得たものである。
【００６３】
ミラー体の揺動角度は温度依存性を有する。これは、温度によって垂直走査ミラー１１のねじり剛性が変化するからである。その結果、図５に示すように、垂直センス信号の振幅値は温度によって変化する。具体的には、温度が上がるほど、垂直センス信号の振幅値が増加する。したがって、温度検出部１５は、垂直センサ１３から得られる垂直センス信号の振幅値を用いて図５に示す関係を参照することにより、垂直センス信号の振幅値が増加するほど温度がより高いと推定することができる。つまり、温度検出部１５は、垂直センス信号の振幅値が増加するほど高い温度を検出する。
【００６４】
温度調節器１６は、温度検出部１５によって検出された温度に従って光走査部１０の温度を調節する。具体的には、温度調節器１６は、電気的に発熱量を制御可能なヒータである。例えば、温度調節器１６は、光走査部１０内の温度（以下、内部温度という）が光走査部１０外の温度（以下、周辺温度という）よりも低い場合に、結露の発生を抑制するために内部温度が周辺温度以上となるように内部温度を調節する。周辺温度は、例えば、プロジェクタ１内に設けられた温度計（図示せず）から得られる。
【００６５】
［光発生部の構成］
次に、光発生部２０の構成について、図１を参照して説明する。
【００６６】
図１に示すように、光発生部２０は、レーザ光源２１〜２３と、ビームスプリッタ２４、２５と、レンズ２６と、を備える。
【００６７】
レーザ光源２１は、青色のレーザ光をビームスプリッタ２４及びレンズ２６を通過させて光走査部１０に照射するレーザダイオードである。
【００６８】
レーザ光源２２及びレーザ光源２３は、それぞれ、緑色のレーザ光及び赤色のレーザ光をビームスプリッタ２５、２４及びレンズ２６を通過させて光走査部１０に照射するレーザダイオードである。
【００６９】
［表示制御部の構成］
次に、表示制御部３０の構成について、図１を参照して説明する。
【００７０】
図１に示すように、表示制御部３０は、映像処理部３１と、光源制御部３２と、光源駆動部３３と、走査制御部３４と、走査駆動部３５と、を備える。
【００７１】
映像処理部３１は、外部から入力される映像信号に基づいて、画像を画面２に投影するための制御を行う。具体的には、映像処理部３１は、当該映像信号に基づいて、走査制御部３４を介して光走査部１０によるレーザ光の走査を制御するとともに、光源制御部３２を介して光発生部２０によるレーザ光の照射を制御する。
【００７２】
光源制御部３２は、映像処理部３１による制御に基づいて、光源駆動部３３を制御して、レーザ光源２１〜２３によるレーザ光の照射を制御する。具体的には、光源制御部３２は、光走査部１０による画像の走査タイミングに合せて、画像の各画素に対応する色のレーザ光をレーザ光源２１〜２３に照射させる。
【００７３】
光源駆動部３３は、レーザ光源２１〜２３に駆動電流を供給することにより、レーザ光源２１〜２３の光量を調整する。
【００７４】
走査制御部３４は、映像処理部３１による制御に基づいて、走査駆動部３５を制御して、垂直走査ミラー１１及び水平走査ミラー１２を制御する。つまり、走査制御部３４は、垂直走査ミラー１１及び水平走査ミラー１２のミラー体の揺動を制御することにより、レーザ光源２１〜２３から照射されたレーザ光を画面２上で走査する。具体的には、走査制御部３４は、垂直センサ１３及び水平センサ１４の各々から出力されるセンス信号に基づいて、垂直走査ミラー１１及び水平走査ミラー１２の各々のミラー体の角度を検出する。そして、走査制御部３４は、検出された角度に基づいて、垂直走査ミラー１１及び水平走査ミラー１２のミラー体の角度を制御する。
【００７５】
走査駆動部３５は、垂直走査ミラー１１及び水平走査ミラー１２に駆動信号を供給することにより、垂直走査ミラー１１及び水平走査ミラー１２のミラー体を揺動させる。
【００７６】
［効果］
以上のように、本実施の形態に係る光走査部１０によれば、垂直走査ミラー１１の揺動角度に基づいて温度調節を行うことができる。温度が低下すれば垂直走査ミラー１１のねじり剛性が増加し、その結果、ミラー体の揺動角度が減少し、垂直センス信号の振幅値が減少する。つまり、垂直走査ミラー１１の揺動角度は温度に依存する。したがって、光走査部１０は、垂直走査ミラー１１のミラー体の揺動角度の検出に用いられる垂直センス信号を用いて温度調節を行うことができる。つまり、温度検出のための部品点数の増加を抑制しつつ、より高精度に温度調節を行うことができる。
【００７７】
また、本実施の形態に係る光走査部１０によれば、温度が低いほど垂直センス信号の振幅値が減少することを利用して、光走査装置内における結露の発生を抑制することができる。
【００７８】
また、本実施の形態に係る光走査部１０によれば、水平走査ミラー１２よりも低い速度で光を走査する垂直走査ミラー１１の垂直センス信号に基づいて温度調節を行うことができる。この垂直センス信号の振幅値は、水平センス信号の振幅値よりも温度依存性が高い。したがって、より高精度に温度調節を行うことができる。
【００７９】
垂直センス信号の振幅値が水平センス信号の振幅値よりも温度依存性が高いという現象は発明者の実験により明らかになっている。このような現象が起こる要因の１つは、垂直走査ミラー１１のトーションバーの方が、水平走査ミラー１２のトーションバーよりもねじり剛性が小さいことにあると推測される。ねじり剛性が小さい（つまり柔らかい）トーションバーは、ねじり剛性が大きい（つまり硬い）トーションバーよりも温度変化の影響を強く受け、ミラー体の揺動に比較的大きな変化を与える。その結果、温度変化によるセンス信号の振幅値の変化は、トーションバーのねじり剛性が小さいほど大きくなる。なお、垂直センス信号の振幅値が水平センス信号の振幅値よりも高い温度依存性を有する要因がトーションバーのねじり剛性の差にあるという考察は、あくまでも発明者の推測であり、これに限定して解釈されることを意図しない。
【００８０】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。本実施の形態では、水平センス信号の振幅値を用いて光走査部内の圧力を検出する点が上記実施の形態１と異なる。なお、本実施の形態では、説明が冗長となるのを避けるため、実施の形態１と実質的に同一の構成に対する図示及び説明を適宜省略する。
【００８１】
［プロジェクタの構成］
図６は、実施の形態２に係るプロジェクタ１Ａの機能構成を示すブロック図である。プロジェクタ１Ａは、光走査部１０Ａと、光発生部２０と、表示制御部３０と、操作部４０と、ＣＰＵ５０と、を備える。
【００８２】
［光走査部の構成］
光走査部１０Ａは、垂直走査ミラー１１と、水平走査ミラー１２と、垂直センサ１３と、水平センサ１４と、圧力検出部１７と、気密性評価部１８と、を備える。
【００８３】
圧力検出部１７は、水平センス信号の振幅値を用いて光走査部１０Ａ内の圧力を検出する。本実施の形態では、垂直走査ミラー１１及び水平走査ミラー１２は、気密性を有する容器（図示せず）内に格納されており、圧力検出部１７は、その容器内の気体の圧力（気圧）を検出する。
【００８４】
例えば、圧力検出部１７は、記憶部（図示せず）に記憶されている振幅値と圧力との関係を示す情報を参照して、水平センス信号の振幅値に対応する圧力を検出する。振幅値と圧力との関係を示す情報は、テーブル形式あるいは数式で表現されてもよく、その表現方法は問わない。
【００８５】
図７は、実施の形態２における水平センス信号の振幅値と圧力との関係を示すグラフである。図７では、横軸に圧力が表され、縦軸に振幅値が表されている。図７に示す水平センス信号の振幅値と圧力との関係は、発明者が実験によって得たものである。
【００８６】
水平走査ミラー１２は、共振周波数による共振駆動が行われている。圧力が上昇すれば、空気抵抗が増加する。よって、同じ駆動電圧では、圧力が上昇すれば、水平走査ミラー１２の揺動角度が減少するので、図７に示すように、水平センス信号の振幅値は減少する。つまり、圧力が上昇するほど、水平センス信号の振幅値が減少する。したがって、圧力検出部１７は、水平センサ１４から得られる水平センス信号の振幅値を用いて図７に示す関係を参照することにより、水平センス信号の振幅値が減少するほど圧力がより高いと推定することができる。つまり、圧力検出部１７は、水平センス信号の振幅値が減少するほど高い圧力を検出する。
【００８７】
気密性評価部１８は、圧力検出部１７によって検出された圧力を用いて容器の気密性を評価する。例えば、気密性評価部１８は、圧力検出部１７によって検出された圧力の単位時間あたりの変化量が閾値変化量を超える場合に、容器の気密性が低下したと判定する。
【００８８】
そして、気密性評価部１８は、評価結果をＣＰＵ５０に出力する。ＣＰＵ５０は、評価結果をユーザに通知する。例えば、ＣＰＵ５０は、容器の気密性が低下したと判定された場合に、プロジェクタ１Ａに気密性の低下を示す情報を表示制御部３０に投影させる。また例えば、ＣＰＵ５０は、容器の気密性が低下したと判定された場合に、プロジェクタ１Ａに搭載された故障を示すランプ（図示せず）を点灯させてもよい。
【００８９】
［効果］
以上のように、本実施の形態に係る光走査部１０Ａによれば、水平走査ミラー１２の静電容量の変化により生じる水平センス信号の振幅値を用いて光走査部１０Ａ内の圧力を検出することができる。したがって、光走査部１０Ａは、水平走査ミラー１２のミラー体の角度の検出に用いられる水平センス信号を用いて圧力を検出できるので、圧力検出のための部品点数の増加を抑制することができる。また、水平センス信号の振幅値は圧力依存性を有するので、圧力検出部１７は、比較的高精度に圧力を検出することができる。
【００９０】
また、本実施の形態に係る光走査部１０Ａによれば、圧力が高いほど水平センス信号の振幅値が減少することを利用して、より簡単に圧力を検出することができる。
【００９１】
また、本実施の形態に係る光走査部１０Ａによれば、検出された圧力を用いて容器の気密性を評価することができる。したがって、容器の気密性が低下したときに適切な処理（例えばユーザへの通知）を行うことができる。
【００９２】
また、本実施の形態に係る光走査部１０Ａによれば、垂直走査ミラー１１よりも高い速度で光を走査する水平走査ミラー１２の水平センス信号から圧力を検出することができる。この水平センス信号の振幅値は、垂直センス信号の振幅値よりも圧力依存性が高い。したがって、より高精度に圧力を検出することができる。
【００９３】
水平センス信号の振幅値が垂直センス信号の振幅値よりも圧力依存性が高いという現象は発明者の実験により明らかになっている。このような現象が起こる要因の１つは、水平走査ミラー１２のミラー体の方が、垂直走査ミラー１１のミラー体よりも共振周波数近傍の高い周波数で揺動することにあると推測される。容器内の圧力が変化すれば空気抵抗も変化する。空気抵抗の変化は、高速で動作する水平走査ミラー１２に比較的強い影響を与えて、水平走査ミラー１２のミラー体の揺動に比較的大きな変化を与える。その結果、圧力変化によるセンス信号の振幅値の変化は、高速で光を走査するほど大きくなる。なお、水平センス信号の振幅値が垂直センス信号の振幅値よりも高い圧力依存性を有する要因がミラー体の揺動周波数の差にあるという考察は、あくまでも発明者の推測であり、これに限定して解釈されることを意図しない。
【００９４】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。本実施の形態は、上記実施の形態１及び上記実施の形態２の組み合わせである。なお、本実施の形態では、説明が冗長となるのを避けるため、実施の形態１及び実施の形態２と実質的に同一の構成に対する図示及び説明を適宜省略する。
【００９５】
［プロジェクタの構成］
図８は、実施の形態３に係るプロジェクタ１Ｂの機能構成を示すブロック図である。プロジェクタ１Ｂは、光走査部１０Ｂと、光発生部２０と、表示制御部３０と、操作部４０と、ＣＰＵ５０と、を備える。
【００９６】
［光走査部の構成］
光走査部１０Ｂは、垂直走査ミラー１１と、水平走査ミラー１２と、垂直センサ１３と、水平センサ１４と、温度検出部１５と、温度調節器１６と、圧力検出部１７と、気密性評価部１８Ｂと、を備える。
【００９７】
気密性評価部１８Ｂは、温度検出部１５によって検出された温度と圧力検出部１７によって検出された圧力とを用いて、垂直走査ミラー１１及び水平走査ミラー１２を格納している容器の気密性を評価する。容器の容積は実質的に一定であるので、容器内の気体の圧力と温度とは比例する。したがって、気密性評価部１８Ｂは、検出された圧力と温度とが比例関係を満たすか否かを判定することにより気密性を評価する。
【００９８】
例えば、気密性評価部１８Ｂは、検出された温度の時間変化量に対応する圧力の基準変化量と、検出された圧力の時間変化量とを比較することにより、気密性を評価する。このとき、温度の時間変化量と圧力の基準変化量との関係は、予め記憶部等に記憶されればよい。
【００９９】
また例えば、気密性評価部１８Ｂは、温度及び圧力の比に基づいて気密性を評価してもよい。具体的には、気密性評価部１８Ｂは、以前の温度及び圧力の比と今回の温度及び圧力の比と間の差異を示す値が閾値を超える場合に気密性が低下したと判定してもよい。また、気密性評価部１８Ｂは、予め定められた温度及び圧力の比と検出された温度及び圧力の比と間の差異を示す値が閾値を超える場合に気密性が低下したと判定してもよい。
【０１００】
［効果］
以上のように、本実施の形態に係る光走査部１０Ｂによれば、垂直センス信号の振幅値及び水平センス信号の振幅値に基づいて容器の気密性を評価することができる。垂直センス信号の振幅値は温度依存性が高く、水平センス信号の振幅値は圧力依存性が高い。したがって、より高精度に気密性を評価することができる。さらに、容器の気密性が低下したときに光走査部１０Ｂの動作を停止させることができる。
【０１０１】
また、本実施の形態に係る光走査部１０Ｂによれば、垂直センス信号の振幅値を用いて温度を検出し、水平センス信号の振幅値を用いて圧力を検出することができる。垂直センス信号の振幅値は、水平センス信号の振幅値よりも温度依存性が高く、水平センス信号の振幅値は、垂直センス信号の振幅値よりも圧力依存性が高い。したがって、光走査部１０Ｂは、温度及び圧力をより高精度に検出することができる。
【０１０２】
（他の実施の形態）
以上、本発明の１つ又は複数の態様に係る光走査装置及びプロジェクタについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の１つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【０１０３】
なお、上記各実施の形態では、検出された温度及び圧力は温度調節及び気密性評価に利用されていたが、これに限られない。例えば、検出された温度及び圧力は、投影される画像の品質の向上に利用されてもよい。具体的には、検出された温度及び圧力に応じて、走査ミラー及びレーザ光源が制御されてもよい。
【０１０４】
なお、上記各実施の形態では、絶対的な温度及び圧力が検出されていたが、これに限定されない。例えば、温度検出部及び圧力検出部は、相対的な温度及び圧力（例えば、時間的な変化量）を検出してもよい。
【０１０５】
なお、上記各実施の形態では、光走査部は、温度を検出する温度検出部又は圧力を検出する圧力検出部を備えていたが、温度検出部及び圧力検出部を備えなくてもよい。温度又は圧力を検出せずに、第１センス信号又は第２センス信号から直接、温度調節又は動作制御を行ってもよい。
【０１０６】
なお、上記各実施の形態におけるセンス信号の一例として、図４を用いて説明したが、センス信号はこれに限定されない。例えば、第１センサ及び第２センサは、ピーク値を検出しやすいように、図４の（ｃ）に示すセンス信号を整形して出力してもよい。
【０１０７】
なお、上記各実施の形態では、垂直走査ミラーの揺動角度及び水平走査ミラーの揺動角度は、静電容量に基づいて検出されていたが、これに限定されない。例えば、垂直走査ミラーの揺動角度及び水平走査ミラーの揺動角度は光学的な手法により検出されてもよい。具体的には、垂直走査ミラーの揺動角度及び水平走査ミラーの揺動角度は、走査された光の方向に検出することにより検出されてもよい。
【０１０８】
なお、上記実施の形態１及び３では、温度調節器は、容器内の温度が周辺温度以上となるように温度調節を行っていたが、これに限定されない。温度調節器は、周辺温度を用いずに温度調節を行ってもよい。例えば、温度調節器は、温度の変動を抑制して温度を一定に保つように温度調節を行ってもよい。
【０１０９】
なお、上記各実施の形態において、光走査部は、互いに異なる２つの方向に光を走査する２つの走査ミラーを備えていたが、これに限定されない。
【０１１０】
例えば、光走査部は、１つの方向に光を走査する１つの走査ミラーのみを備えてもよい。この場合であっても、走査ミラーのセンス信号の振幅値を用いて温度又は圧力を検出することができるので、部品点数の増加を抑制しつつ、高精度に温度又は圧力を検出することが可能となる。
【０１１１】
また例えば、光走査部は、２つの方向の光を走査する１つの走査ミラーを備えてもよい。つまり、垂直走査ミラーのミラー体及び水平走査ミラーのミラー体は、２つの方向に揺動可能に支持された１つのミラー体で実現されてもよい。
【０１１２】
なお、上記各実施の形態では、レーザ光は、水平方向に高速で走査され、垂直方向に低速で走査されていたが、これに限定されない。つまり、レーザ光は、垂直方向に高速で走査され、水平方向に低速で走査されてもよい。この場合、水平走査ミラーが第１走査ミラーに相当し、垂直走査ミラーが第２走査ミラーに相当する。
【０１１３】
なお、上記各実施の形態では、光走査部は、プロジェクタに利用されていたが、これに限定されない。光走査部は、例えば、測距装置に利用されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、光走査装置及びプロジェクタとして利用することができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１、１Ａ、１Ｂ  プロジェクタ
２  画面
１０、１０Ａ、１０Ｂ  光走査部
１１  垂直走査ミラー
１２  水平走査ミラー
１３  垂直センサ
１４  水平センサ
１５  温度検出部
１６  温度調節器
１７  圧力検出部
１８、１８Ｂ  気密性評価部
２０  光発生部
２１、２２、２３  レーザ光源
２４、２５  ビームスプリッタ
２６  レンズ
３０  表示制御部
３１  映像処理部
３２  光源制御部
３３  光源駆動部
３４  走査制御部
３５  走査駆動部
４０  操作部
５０  ＣＰＵ
１１１  ミラー体
１１２  トーションバー
１１３  可動電極
１１４  固定電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2017102252.tif 000006
【図５】
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【図６】
2017102252.tif 000008
【図７】
2017102252.tif 000009
【図８】
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