(57)【要約】【課題】光走査装置において、可動反射部の最大振れ角を算出するための構造を簡易にする。【解決手段】光走査装置は、可動反射部２０、第１検出部４２、及び出力回路５０を備えている。可動反射部２０は、回転可能な反射面を有している。第１検出部４２は、可動反射部２０の反射面で反射した光を検出する。出力回路５０は、低レベル信号及び高レベル信号を出力可能である。第１検出部４２が光を検出したタイミングにおいて、出力回路５０は、低レベル信号を出力しているときは、低レベル信号を高レベル信号に反転させ、高レベル信号を出力しているときは、高レベル信号を低レベル信号に反転させる。【選択図】図１
2017129661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な反射面を有する可動反射部と、
前記反射面で反射した光を検出する第１検出部と、
低レベル信号及び高レベル信号を出力可能な出力回路と、
を備え、
前記第１検出部が光を検出したタイミングにおいて、前記出力回路は、
前記低レベル信号を出力しているときは、前記低レベル信号を前記高レベル信号に反転させ、
前記高レベル信号を出力しているときは、前記高レベル信号を前記低レベル信号に反転させる光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光走査装置において、
前記出力回路は、Ｄ−フリップフロップを備え、
前記Ｄ−フリップフロップは、
前記第１検出部からの出力信号が入力される第１端子と、
前記第１端子とは異なる端子である第２端子と、
前記第１端子に入力される信号が低レベル信号から高レベル信号に反転したタイミングで前記第２端子に入力されている信号と同一のレベルの信号が出力される第３端子と、
前記第３端子から出力される信号とは反転した信号が出力される第４端子と、
を備え、
前記第２端子と前記第４端子とは電気的に互いに接続している光走査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光走査装置において、
前記可動反射部から見た場合に前記第１検出部とは異なる方向に位置しており、前記反射面で反射した光を検出する第２検出部を備え、
前記第２検出部が光を検出したタイミングにおいて、前記出力回路は、
前記低レベル信号を出力しているときは、前記低レベル信号を前記高レベル信号に反転させず、
前記高レベル信号を出力しているときは、前記高レベル信号を前記低レベル信号に反転させる光走査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光走査装置において、
前記出力回路は、Ｄ−フリップフロップを備え、
前記Ｄ−フリップフロップは、
前記第１検出部からの出力信号が入力される第１端子と、
前記第１端子とは異なる端子である第２端子と、
前記第１端子に入力される信号が低レベル信号から高レベル信号に反転したタイミングで前記第２端子に入力されている信号と同一のレベルの信号が出力される第３端子と、
前記第３端子から出力される信号とは反転した信号が出力される第４端子と、
前記第２検出部からの出力信号が入力される第５端子と、
を備え、
前記第２端子と前記第４端子とは電気的に互いに接続しており、
前記第５端子に信号が入力されたタイミングにおいて、前記Ｄ−フリップフロップは、
前記第３端子から低レベル信号が出力されているときは、前記第３端子からの信号を反転させず、
前記第３端子から高レベル信号が出力されているときは、前記第３端子からの信号を反転させる光走査装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光走査装置において、
前記可動反射部から見た場合に前記第１検出部とは異なる方向に位置しており、前記反射面で反射した光を検出する第２検出部を備え、
前記第２検出部が光を検出したタイミングにおいて、前記出力回路は、
前記高レベル信号を出力しているときは、前記高レベル信号を前記低レベル信号に反転させず、
前記低レベル信号を出力しているときは、前記低レベル信号を前記高レベル信号に反転させる光走査装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光走査装置において、
前記出力回路は、Ｄ−フリップフロップを備え、
前記Ｄ−フリップフロップは、
前記第１検出部からの出力信号が入力される第１端子と、
前記第１端子とは異なる端子である第２端子と、
前記第１端子に入力される信号が低レベル信号から高レベル信号に反転したタイミングで前記第２端子に入力されている信号と同一のレベルの信号が出力される第３端子と、
前記第３端子から出力される信号とは反転した信号が出力される第４端子と、
前記第２検出部からの出力信号が入力される第５端子と、
を備え、
前記第２端子と前記第４端子とは電気的に互いに接続しており、
前記第５端子に信号が入力されたタイミングにおいて、前記Ｄ−フリップフロップは、
前記第３端子から高レベル信号が出力されているときは、前記第３端子からの信号を反転させず、
前記第３端子から低レベル信号が出力されているときは、前記第３端子からの信号を反転させる光走査装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光走査装置において、
枠体と、
前記可動反射部を前記枠体に取り付け、前記可動反射部の回転軸となる保持部材と、
前記可動反射部に対向している固定電極と、
前記可動反射部と前記固定電極との間の電圧を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力回路からの信号に基づいて前記可動反射部と前記固定電極との間の電圧を制御する光走査装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光走査装置において、
前記制御部は、前記出力回路からの信号のデューティ比を算出し、前記デューティ比に基づいて前記可動反射部と前記固定電極との間の電圧を制御する光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置に関し、とくに、光走査装置によって走査される範囲の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物に光で走査するために、光走査装置を用いることがある。例えば特許文献１，２に記載されているように、光走査装置は、可動電極、枠体、保持部材、及び固定電極を備えている。保持部材は、可動電極を枠体に取り付け、可動電極の回転軸となる。固定電極は、可動電極に対向している。
【０００３】
光走査装置では、可動電極で反射した光を用いて可動電極の最大振れ角を算出することがある。特許文献１，２では、検出部（例えば、フォトダイオード）を用いて最大振れ角を算出している。具体的には、検出部は、可動電極で反射した光を検出する。検出部は、可動電極で反射した光を検出したタイミングで信号を出力する。特許文献１，２では、検出部から出力された信号の時間間隔に基づいて、可動電極の最大振れ角を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１５９０３号公報
【特許文献２】特開２００９−２２２８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２に記載されているように、光走査装置では、可動反射部（可動電極）の最大振れ角を算出することがある。この場合、可動反射部の最大振れ角を算出するための構造（例えば、回路）を簡易にすることが重要となる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光走査装置において、可動反射部の最大振れ角を算出するための構造を簡易にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光走査装置は、可動反射部、第１検出部、及び出力回路を備えている。可動反射部は、回転可能な反射面を有している。第１検出部は、反射面で反射した光を検出する。出力回路は、低レベル信号及び高レベル信号を出力可能である。第１検出部が光を検出したタイミングにおいて、出力回路は、低レベル信号を出力しているときは、低レベル信号を高レベル信号に反転させ、高レベル信号を出力しているときは、高レベル信号を低レベル信号に反転させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光走査装置において、可動反射部の最大振れ角を算出するための構造を簡易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る光走査装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示した出力回路の動作の一例を説明するための図である。
【図３】図２に示した動作を行うための出力回路の一例を示す図である。
【図４】図１に示した可動反射部の詳細の一例を示す図である。
【図５】可動電極と固定電極の間に印加する電圧において、交流電圧の周波数を上げていったときの可動電極の最大振れ角を示す図である。
【図６】可動電極と固定電極の間に印加する電圧において、直流電圧ＶＤＣを上げていったときの可動電極の最大振れ角を示す図である。
【図７】制御部の回路構成の一例を示す図である。
【図８】制御部の詳細の一例を示す図である。
【図９】出力回路の出力信号のデューティ比と可動反射部の最大振れ角との関係を示す図である。
【図１０】ＬＰＦの出力信号と可動反射部の最大振れ角との関係を示す図である。
【図１１】図１に示した光走査装置の使用方法の第１例を示す図である。
【図１２】図１に示した光走査装置の使用方法の第２例を示す図である。
【図１３】図１に示した光走査装置の使用方法の第３例を示す図である。
【図１４】第２の実施形態に係る光走査装置の構成を示す図である。
【図１５】図１４に示した出力回路の動作の第１例を説明するための図である。
【図１６】図１５に示した動作を行うための出力回路の一例を示す図である。
【図１７】図１４に示した出力回路の動作の第２例を説明するための図である。
【図１８】図１７に示した動作を行うための出力回路の一例を示す図である。
【図１９】図１４の第１の変形例を示す図である。
【図２０】図１４の第２の変形例を示す図である。
【図２１】図１４の第３の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る光走査装置の構成を示す図である。光走査装置は、可動反射部２０、第１検出部４２、及び出力回路５０を備えている。可動反射部２０は、回転可能な反射面を有している。第１検出部４２は、可動反射部２０の反射面で反射した光を検出する。出力回路５０は、低レベル信号及び高レベル信号を出力可能である。第１検出部４２が光を検出したタイミングにおいて、出力回路５０は、低レベル信号を出力しているときは、低レベル信号を高レベル信号に反転させ、高レベル信号を出力しているときは、高レベル信号を低レベル信号に反転させる。以下、詳細に説明する。
【００１２】
なお、本図に示す例において、低レベル信号及び高レベル信号は、電圧である。言い換えると、低レベル信号は、第１電位の電圧であり、高レベル信号は、第１電位よりも高い第２電位の電圧である。ただし、低レベル信号及び高レベル信号は、例えば、電流であってもよい。この場合、例えば、低レベル信号は、第１直流電流であり、高レベル信号は、第１直流電流よりも大きい第２直流電流である。以下、低レベル信号及び高レベル信号が電圧として説明を行う。
【００１３】
本図に示す例において、光走査装置は、光源１０、可動反射部２０、制御部３０、第１検出部４２、及び出力回路５０を備えている。
【００１４】
光源１０は、例えばレーザダイオードである。光源１０から出射される光は、例えば赤外線である。ただし、光源１０は、可視光又は紫外線を照射してもよい。
【００１５】
光源１０からの光は、可動反射部２０の反射面で反射する。可動反射部２０の反射面は回転可能となっている。可動反射部２０の反射面の回転は、制御部３０によって制御されている。詳細には、可動反射部２０は、振れ角０°から振れ角±θｍａｘ（θｍａｘ＞０）の範囲内で回転可能になっている。可動反射部２０は、可動反射部２０の振れ角が０°のときに光源１０から可動反射部２０の反射面に入射する光の入射角が４５°となるように配置されている。これにより、可動反射部２０は、光源１０から出射された光の光軸に垂直な方向から角度±θｍａｘの範囲内でいずれの方向にも光を反射することができる。
【００１６】
第１検出部４２は、可動反射部２０で反射した光を検出する。第１検出部４２は、光電変換素子であり、より具体的には例えばフォトダイオードである。第１検出部４２は、可動反射部２０で反射した光が照射可能な領域に配置されている。言い換えると、可動反射部２０で反射した光は、可動反射部２０が振れ角０°から振れ角±θｍａｘの範囲内で回転したときのいずれかのタイミングにおいて第１検出部４２を照射する。
【００１７】
出力回路５０は、第１検出部４２の検出結果に基づいて、信号、具体的には矩形波を出力する。第１検出部４２が光を検出したタイミングにおいて、出力回路５０は、低レベル信号を出力しているときは、低レベル信号を高レベル信号に反転させ、高レベル信号を出力しているときは、高レベル信号を低レベル信号に反転させる。
【００１８】
出力回路５０から出力された信号は、制御部３０に入力される。詳細を後述するように、制御部３０は、出力回路５０から出力された信号に基づいて、可動反射部２０の最大触れ角θｍａｘを制御する。
【００１９】
図２は、図１に示した出力回路５０の動作の一例を説明するための図である。本図（ａ）は、可動反射部２０の振れ角の変化を示す図である。本図（ａ）は、可動反射部２０を最大振れ角±θｍａｘ（１）（θｍａｘ（１）＞０）で振動させた第１例、及び可動反射部２０を最大振れ角±θｍａｘ（２）（θｍａｘ（２）＞θｍａｘ（１））で振動させた第２例を示している。第１例及び第２例において、振動の周期は等しい。本図（ｂ）は、本図（ａ）の第１例における第１検出部４２の動作を示している。本図（ｃ）は、本図（ａ）の第１例における出力回路５０の動作を示している。本図（ｄ）は、本図（ａ）の第２例における第１検出部４２の動作を示している。本図（ｅ）は、本図（ａ）の第２例における出力回路５０の動作を示している。
【００２０】
本図に示す例において、第１検出部４２は、可動反射部２０の振れ角がθ１（０＜θ１＜θｍａｘ（１）＜θｍａｘ（２））のときに可動反射部２０で反射した光が照射可能な領域に位置している。第１検出部４２は、光を検出したとき電流を出力することが可能になっている。本図（ｂ）及び本図（ｄ）に示すように、可動反射部２０の振れ角がθ１になったタイミングにおいて、第１検出部４２は、上記した電流を用いることにより信号を出力する。そして本図（ｃ）及び本図（ｅ）に示すように、第１検出部４２が信号を出力したタイミングにおいて、出力回路５０は、低レベル信号を出力しているときは、低レベル信号を高レベル信号に反転させ、高レベル信号を出力しているときは、高レベル信号を低レベル信号に反転させる。
【００２１】
本図（ｃ）及び本図（ｅ）の比較から明らかなように、出力回路５０が出力される矩形波のデューティ比ＴＯＮ／（ＴＯＮ＋ＴＯＦＦ）（ＴＯＮ：矩形波が高レベル信号である時間、ＴＯＦＦ：矩形波が低レベル信号である時間）は、可動反射部２０の最大振れ角によって変化する。より詳細には、デューティ比ＴＯＮ／（ＴＯＮ＋ＴＯＦＦ）は、可動反射部２０の最大振れ角が大きいほど大きいものとなる。
【００２２】
図３は、図２に示した動作を行うための出力回路５０の一例を示す図である。出力回路５０は、変換回路５１０、回路５３０、及びＤ−フリップフロップ５５０を備えている。変換回路５１０は、オペアンプ５１２、抵抗５１４、及びキャパシタ５１６を備えている。回路５３０は、コンパレータ５３２及び直流電源５３４を備えている。
【００２３】
Ｄ−フリップフロップ５５０は、第１検出部４２の検出結果に基づいて動作する。具体的には、Ｄ−フリップフロップ５５０は、Ｃ（クロック）端子（第１端子）、Ｄ端子（第２端子）、Ｑ端子（第３端子）、及び＃Ｑ端子（第４端子）を備えている。Ｃ端子には、第１検出部４２からの出力信号が入力される。Ｄ端子は、Ｃ端子とは異なる端子である。Ｑ端子からは、Ｃ端子に入力される信号が低レベル信号から高レベル信号に反転したタイミングでＤ端子に入力されている信号と同一のレベルの信号が出力される。＃Ｑ端子からは、Ｑ端子から出力される信号とは反転した信号が出力される。Ｄ端子と＃Ｑ端子とは、電気的に互いに接続している。これにより、第１検出部４２からの出力信号がＣ端子に入力されたタイミングにおいて、Ｄ−フリップフロップ５５０は、Ｑ端子から低レベル信号を出力しているときは、Ｑ端子の低レベル信号を高レベル信号に反転させ、Ｑ端子から高レベル信号を出力しているときは、Ｑ端子の高レベル信号を低レベル信号に反転させる。
【００２４】
より詳細には、本図に示す例において、第１検出部４２は、光電変換素子、具体的にはフォトダイオードである。第１検出部４２のアノードは接地しており、第１検出部４２のカソードは変換回路５１０に接続している。第１検出部４２に光が照射されると、第１検出部４２から光電流が流れる。光電流は、第１検出部４２から変換回路５１０に流れる。
【００２５】
変換回路５１０は、第１検出部４２からの光電流を電圧に変換する。本図に示す例では、オペアンプ５１２の反転入力端子は第１検出部４２に接続しており、オペアンプ５１２の非反転入力端子は接地している。オペアンプ５１２の出力端子とオペアンプ５１２の反転入力端子とは、抵抗５１４を介して電気的に互いに接続している。電気的な経路において、キャパシタ５１６は、オペアンプ５１２の出力端子とオペアンプ５１２の反転入力端子との間で抵抗５１４と並列に接続している。第１検出部４２からの光電流は、抵抗５１４に流れる。これにより、オペアンプ５１２の出力端子の電位は正の電位となる。
【００２６】
オペアンプ５１２の出力端子の電位は、回路５３０に入力される。回路５３０は、Ｄ−フリップフロップ５５０のＣ端子に入力される電圧を一定にするために設けられている。具体的には、変換回路５１０の出力電圧は、コンパレータ５３２の反転入力端子に入力される。コンパレータ５３２の非反転入力端子には、直流電源５３４が接続している。直流電源５３４は、コンパレータ５３２の非反転入力端子に基準電圧を与えている。これにより、コンパレータ５３２は、変換回路５１０の出力電圧が基準電圧（直流電源５３４の電圧）以上である場合は低レベル信号を出力し、変換回路５１０の出力電圧が基準電圧（直流電源５３４の電圧）未満である場合は高レベル信号を出力する。この場合、オペアンプ５１２から回路５３０にノイズが入力されたとしても、このノイズがＤ−フリップフロップ５５０に入力されることを抑制することができる。
【００２７】
コンパレータ５３２の出力端子の電位は、Ｄ−フリップフロップ５５０のＣ端子に入力される。Ｄ−フリップフロップ５５０は、Ｃ端子に入力される信号が低レベル信号から高レベル信号に反転したタイミングでＤ端子に入力されている信号と同一のレベルの信号をＱ端子から出力する。＃Ｑ端子からは、Ｑ端子から出力される信号とは反転した信号が出力される。これにより、第１検出部４２が光を検出したタイミング（言い換えると、第１検出部４２から電流が流れたタイミング）において、Ｄ−フリップフロップ５５０は、Ｑ端子から低レベル信号を出力しているときは、Ｑ端子の低レベル信号を高レベル信号に反転させ、Ｑ端子から高レベル信号を出力しているときは、Ｑ端子の高レベル信号を低レベル信号に反転させる。出力回路５０の出力信号は、Ｄ−フリップフロップ５５０のＱ端子の電位となる。
【００２８】
図４は、図１に示した可動反射部２０の詳細の一例を示す図である。本図に示す例において、可動反射部２０は、回転型アクチュエータ２００の可動電極２２０である。回転型アクチュエータ２００は、可動電極２２０、枠体２１０、保持部材２３０、及び固定電極２４０を有している。保持部材２３０は、可動電極２２０を枠体２１０に取り付けており、かつ可動電極２２０の回転軸となる。固定電極２４０は、平面視で可動電極２２０に対向している。可動電極２２０と固定電極２４０との間の電圧は、制御部３０によって制御されている。制御部３０は、出力回路５０（図１）からの信号に基づいて可動電極２２０と固定電極２４０との間の電圧を制御する。
【００２９】
可動電極２２０の平面形状は矩形である。そして固定電極２４０は、平面視で可動電極２２０を挟むように２つ設けられている。可動電極２２０のうち固定電極２４０と対向する辺（図１においてＸ方向に伸びている辺）は、櫛歯形状となっている。枠体２１０は、可動電極２２０の４辺のうち固定電極２４０と対向していない２つの辺（本図においてＹ方向に伸びている辺）それぞれに対向している。保持部材２３０は、可動電極２２０のうち枠体２１０と対向している２辺それぞれに対して設けられている。詳細には、保持部材２３０は、可動電極２２０のうち枠体２１０と対向している辺の中心に接続している。そして２つの保持部材２３０を結ぶ線が、可動電極２２０の回転軸となっている。本実施形態では、枠体２１０、可動電極２２０、及び保持部材２３０は一体的に形成されている。
【００３０】
固定電極２４０のうち可動電極２２０と対向する辺は、櫛歯形状となっており、可動電極２２０の櫛歯部分とかみ合っている。このため、固定電極２４０と可動電極２２０は、互いに対向する部分の面積が大きくなり、その結果、可動電極２２０の駆動力は大きくなる。
【００３１】
回転型アクチュエータ２００の可動電極２２０は、例えば上面が鏡面になっている。この鏡面は、例えば可動電極２２０の上面に金属膜（例えばＡｌ膜）を形成することにより、形成されている。そして可動電極２２０の角度を変えることにより、可動電極２２０に入射してきた光の反射角を変える。回転型アクチュエータ２００は、例えば光スキャナーやモーションセンサに用いられる。
【００３２】
制御部３０は、可動電極２２０の動きを制御する。具体的には、可動電極２２０を回転させるとき、制御部３０は、可動電極２２０と固定電極２４０の間に、交流電圧と直流電圧とを重畳させた電圧を印加する。交流電圧の周波数は、例えば可動電極２２０の基本共振周波数、又はその高調波近傍である。本実施形態において制御部３０は、可動電極２２０の動きを制御している間、交流電圧の周波数を変化させない。その代わりに、制御部３０は、直流電圧を制御することにより、可動電極２２０の最大振れ角を制御する。
【００３３】
図５は、可動電極２２０と固定電極２４０の間に印加する電圧において、交流電圧の周波数を上げていったときの可動電極２２０の最大振れ角を示す図である。直流電圧Ｖが閾値Ｖｍ未満の場合、交流電圧の周波数を上げていっても可動電極２２０は回転しない。これに対して直流電圧Ｖが閾値Ｖｍ以上では、交流電圧の周波数を上げていくと、閾値周波数ｆで可動電極２２０は回転し始める。その後、交流電圧の周波数を上げていくと、可動電極２２０の最大振れ角は小さくなる。一方、閾値周波数fよりも十分高い周波数から、もしくは、可動電極２２０が回転している状態で交流電圧の周波数を下げていくと、可動電極２２０の最大振れ角は大きくなる。そして、交流電圧の周波数が基準周波数ｆ０になると、可動電極２２０の最大振れ角は０に戻る。基準周波数ｆ０は、一般的に閾値周波数ｆよりも小さい。そして閾値周波数ｆは、直流電圧Ｖを大きくしていくと、高くなっていく。一方、基準周波数ｆ０は、直流電圧Ｖによらず一定である。
【００３４】
図６は、可動電極２２０と固定電極２４０の間に印加する電圧において、直流電圧ＶＤＣを上げていったときの可動電極２２０の最大振れ角を示す図である。直流電圧ＶＤＣが閾値電圧Ｖｍ未満の場合、可動電極２２０は回転しない。一方、直流電圧ＶＤＣが閾値Ｖｍになると、可動電極２２０は回転する。そして直流電圧ＶＤＣを上げていくと、可動電極２２０の最大振れ角は、閾値Ｖｍのときの最大振れ角θｍａｘから徐々に大きくなる。このように、制御部３０は、直流電圧ＶＤＣの値を制御することにより、可動電極２２０の最大振れ角θｍａｘを制御することができる。
【００３５】
図７は、制御部３０の回路構成の一例を示す図である。本図に示す例において、制御部３０は、交流電圧発生部３４２及び直流電圧発生部３４４を有している。交流電圧発生部３４２は、２つの固定電極２４０に交流電圧を印加する。直流電圧発生部３４４は、枠体２１０及び保持部材２３０を介して、可動電極２２０に直流電圧を印加する。これにより、可動電極２２０と固定電極２４０の間には、交流電圧と直流電圧とを重畳させた電圧が印加される。
【００３６】
図８は、制御部３０の詳細の一例を示す図である。本図に示す例において、制御部３０は、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）３１０、比較部３２０、電圧制御部３３０、及び電圧発生部３４０を備えている。
【００３７】
出力回路５０の出力信号（矩形波）は、ＬＰＦ３１０に入力される。ＬＰＦ３１０の遮断周波数は、可動反射部２０の振動の周波数よりも小さい。これにより、出力回路５０の出力信号の高周波成分が除去される。これにより、ＬＰＦ３１０からは、出力回路５０の出力信号（矩形波）のデューティ比に比例した直流電圧が出力される。言い換えると、ＬＰＦ３１０は、出力回路５０の出力信号の時間積分を出力する積分回路として機能している。このようにして、制御部３０は、出力回路５０の出力信号のデューティ比を算出する。
【００３８】
ＬＰＦ３１０からの信号は、比較部３２０に入力される。比較部３２０には、入力部３２から入力信号が入力される。入力信号は、例えば、光走査装置のユーザの入力に基づいて入力される。入力信号は、可動反射部２０の最大振れ角が第１振れ角になる場合に出力回路５０の出力信号のデューティ比がとる値（第１デューティ比）を示す。比較部３２０は、例えばコンパレータである。比較部３２０は、ＬＰＦ３１０の出力信号と入力部３２の入力信号とを比較する。具体的には、比較部３２０は、出力回路５０の出力信号のデューティ比と上記した第１デューティ比との差を算出する。そして比較部３２０は、その差を示す信号を出力する。
【００３９】
電圧制御部３３０は、比較部３２０の出力信号に基づいて電圧発生部３４０の電圧を制御する。具体的には、電圧制御部３３０は、比較部３２０の出力信号が示す上記した差が小さくなるように電圧発生部３４０の電圧を制御する。これにより、制御部３０は、可動反射部２０の最大振れ角が上記した第１振れ角になるように可動反射部２０を制御することができる。
【００４０】
図９は、出力回路５０の出力信号のデューティ比と可動反射部２０の最大振れ角との関係を示す図である。本図のデューティ比は、出力回路５０から出力される矩形波が高レベル信号である時間ＴＯＮ、及び出力回路５０から出力される矩形波が低レベル信号である時間ＴＯＦＦを用いて、ＴＯＮ／（ＴＯＮ＋ＴＯＦＦ）によって定義される。本図に示すように、デューティ比は、最大振れ角が増加するにつれて増加する。言い換えると、デューティ比を測定することにより、最大振れ角を決定することができる。
【００４１】
図１０は、ＬＰＦ３１０の出力信号と可動反射部２０の最大振れ角との関係を示す図である。上記したように、ＬＰＦ３１０の出力信号は、出力回路５０の出力信号の時間積分に相当し、出力回路５０の出力信号のデューティ比に相当する。なお、本図に示す例において、接地電位は、出力回路５０の出力電圧のデューティ比が０．５０であるときＬＰＦ３１０の出力電圧が０Ｖとなるように設定されている。本図に示すように、ＬＰＦ３１０の出力信号は、最大振れ角が増加するにつれて増加する。言い換えると、ＬＰＦ３１０の出力信号を測定することにより、最大振れ角を決定することができる。
【００４２】
図１１は、図１に示した光走査装置の使用方法の第１例を示す図である。本図に示す例では、可動反射部２０で反射した光によって対象物６０を走査している。第１検出部４２は、可動反射部２０と対象物６０との間に配置されている。本図に示すように、第１検出部４２は、可動反射部２０が振れ角０°から振れ角±θｍａｘの範囲内で回転したときに可動反射部２０からの反射光が照射可能な領域に配置されている。
【００４３】
図１２は、図１に示した光走査装置の使用方法の第２例を示す図である。本図に示す例では、可動反射部２０と対象物６０との間にビームスプリッタ７０が配置されている。可動反射部２０で反射した光の一部は、ビームスプリッタ７０を透過し、その後、対象物６０に照射される。可動反射部２０で反射した光の他の一部は、ビームスプリッタ７０で反射する。第１検出部４２は、可動反射部２０が振れ角０°から振れ角±θｍａｘの範囲内で回転したときにビームスプリッタ７０からの反射光が照射可能な領域に配置されている。これにより、可動反射部２０と対象物６０との間の空間からずれた位置に第１検出部４２を配置することができる。この場合、可動反射部２０から対象物６０に向かう光が第１検出部４２によって遮られることを防止することができる。
【００４４】
図１３は、図１に示した光走査装置の使用方法の第３例を示す図である。本図に示すように、ビームスプリッタ７０で反射した光を用いて対象物６０を走査してもよい。この場合、本図に示すように、第１検出部４２は、ビームスプリッタ７０を透過した光を検出する。
【００４５】
以上、本実施形態によれば、出力回路５０の出力信号は、第１検出部４２が光を検出したタイミングで反転する。これにより、出力回路５０の出力信号（矩形波）のデューティ比に基づいて、可動反射部２０の最大振れ角を算出することができる。そしてこのようなデューティ比は、例えばＬＰＦ３１０を用いることで算出することができる。このようなＬＰＦ３１０は、簡易な構成である。これにより、可動反射部２０の最大振れ角を算出するための構造を簡易にすることができる。
【００４６】
（第２の実施形態）
図１４は、第２の実施形態に係る光走査装置の構成を示す図であり、第１の実施形態の図１に対応する。本実施形態に係る光走査装置は、以下の点を除いて、第１の実施形態に係る光走査装置と同様の構成である。
【００４７】
本図に示す例において、光走査装置は、第２検出部４４を備えている。第２検出部４４は、可動反射部２０から見た場合に第１検出部４２とは異なる方向に位置している。第２検出部４４は、可動反射部２０の反射面で反射した光を検出する。第１例では、図１５を用いて後述するように、第２検出部４４が光を検出したタイミングにおいて、出力回路５０は、低レベル信号を出力しているときは、低レベル信号を高レベル信号に反転させず、高レベル信号を出力しているときは、高レベル信号を低レベル信号に反転させる。一方、第２例では、図１７を用いて後述するように、第２検出部４４が光を検出したタイミングにおいて、出力回路５０は、高レベル信号を出力しているときは、高レベル信号を低レベル信号に反転させず、低レベル信号を出力しているときは、低レベル信号を高レベル信号に反転させる。
【００４８】
本図に示す例において、第２検出部４４は、第１検出部４２の隣に位置している。第１検出部４２及び第２検出部４４は、例えば、半導体チップの同一面上に位置している。本図に示す例では、第２検出部４４は、可動反射部２０の振れ角が０°の場合に可動反射部２０で反射した光が照射可能な領域に配置されている。
【００４９】
図１５は、図１４に示した出力回路５０の動作の第１例を説明するための図である。本図（ａ）に示す例は、可動反射部２０を振れ角±θｍａｘ（θｍａｘ＞０）で振動させた例を示している。本図（ｂ）は、第１検出部４２の動作を示している。本図（ｃ）は、第２検出部４４の動作を示している。本図（ｄ）は、出力回路５０の動作を示している。
【００５０】
本図に示す例において、第１検出部４２は、可動反射部２０の振れ角がθ１（０＜θ１＜θｍａｘ）のときに可動反射部２０で反射した光が照射可能な領域に位置している。第２検出部４４は、可動反射部２０の振れ角がθ２（本図に示す例では、θ２＝０°）のときに可動反射部２０で反射した光が照射可能な領域に位置している。本図（ｂ）に示すように、可動反射部２０の振れ角がθ１になるときに第１検出部４２は信号を出力する。そして本図（ｄ）に示すように、第１検出部４２が信号を出力したタイミングにおいて、出力回路５０は、低レベル信号を出力しているときは低レベル信号を高レベル信号に反転させ、高レベル信号を出力しているときは高レベル信号を低レベル信号に反転させる。
【００５１】
出力回路５０は、出力回路５０の出力信号及び第２検出部４４の検出結果に基づいて、出力回路５０の出力信号を制御する。具体的には、第２検出部４４が信号を出力したタイミングにおいて、出力回路５０は、低レベル信号を出力しているときは、低レベル信号を高レベル信号に反転させず、高レベル信号を出力しているときは、高レベル信号を低レベル信号に反転させる。
【００５２】
本図に示す例において、出力回路５０は、可動反射部２０の振れ角がθ１以上である間、高レベル信号を出力する。さらに、本図に示す例では、出力回路５０が高レベル信号を出力する時間と出力回路５０が低レベル信号を出力する時間とが逆転することを抑制することができる。詳細には、本図（ｂ）に示すように、第１検出部４２は、可動反射部２０の振れ角がθ１でないタイミングであっても、例えばノイズによって信号を出力することがある。本図（ｂ）では、この信号を破線で示している。この場合、出力回路５０は、可動反射部２０の振れ角がθ１以下のタイミングにおいても高レベル信号を出力する。一方、本図に示す例では、出力回路５０がこのように高レベル信号を出力しても、第２検出部４４が出力した信号によって出力回路５０の高レベル信号は低レベル信号に反転する。このため、出力回路５０の出力信号の周期は、第１検出部４２からの上記した信号によって一時的に乱れたとしても、第２検出部４４からの信号によって修正される。
【００５３】
図１６は、図１５に示した動作を行うための出力回路５０の一例を示す図である。出力回路５０は、変換回路５１０、変換回路５２０、回路５３０、回路５４０、及びＤ−フリップフロップ５５０を備えている。本図に示す変換回路５１０及び回路５３０は、図３に示した変換回路５１０及び回路５３０とそれぞれ同様の構成である。変換回路５２０は、オペアンプ５２２、抵抗５２４、及びキャパシタ５２６を備えている。回路５４０は、コンパレータ５４２及び直流電源５４４を備えている。本図に示す出力回路５０は、以下の点を除いて、図３に示した出力回路５０と同様の構成である。
【００５４】
Ｄ−フリップフロップ５５０は、ＣＬＲ（クリア）端子（第５端子）を備えている。ＣＬＲ端子には、第２検出部４４からの出力信号が入力される。ＣＬＲ端子に信号が入力されたタイミングにおいて、Ｄ−フリップフロップ５５０は、Ｑ端子から低レベル信号が出力されているときは、Ｑ端子からの信号を反転させず、Ｑ端子から高レベル信号が出力されているときは、Ｑ端子からの信号を反転させる。
【００５５】
本図に示す例において、第１検出部４２、変換回路５１０、及び回路５３０は、図３に示した例と同様にして機能する。
【００５６】
第２検出部４４は、光電変換素子、具体的にはフォトダイオードである。第２検出部４４のアノードは接地しており、第２検出部４４のカソードは変換回路５２０に接続している。第２検出部４４に光が照射されると、第２検出部４４から光電流が流れる。光電流は、第２検出部４４から変換回路５２０に流れる。
【００５７】
変換回路５２０は、第２検出部４４からの光電流を電圧に変換する。本図に示す例では、オペアンプ５２２の反転入力端子は第２検出部４４に接続しており、オペアンプ５２２の非反転入力端子は接地している。オペアンプ５２２の出力端子とオペアンプ５２２の反転入力端子とは、抵抗５２４を介して電気的に互いに接続している。電気的な経路において、キャパシタ５２６は、オペアンプ５２２の出力端子とオペアンプ５２２の反転入力端子との間で抵抗５２４と並列に接続している。第２検出部４４からの光電流は、抵抗５２４に流れる。これにより、オペアンプ５２２の出力端子の電位は正の電位となる。
【００５８】
オペアンプ５２２の出力端子の電位は、回路５４０に入力される。回路５４０は、Ｄ−フリップフロップ５５０のＣＬＲ端子に入力される電圧を一定にするために設けられている。具体的には、変換回路５２０の出力電圧は、コンパレータ５４２の反転入力端子に入力される。コンパレータ５４２の非反転入力端子には、直流電源５４４が接続している。直流電源５４４は、コンパレータ５４２の非反転入力端子に基準電圧を与えている。これにより、コンパレータ５４２は、変換回路５２０の出力電圧が基準電圧（直流電源５４４の電圧）以上である場合は低レベル信号を出力し、変換回路５２０の出力電圧が基準電圧（直流電源５４４の電圧）未満である場合は高レベル信号を出力する。この場合、オペアンプ５２２から回路５４０にノイズが入力されたとしても、このノイズがＤ−フリップフロップ５５０に入力されることを抑制することができる。
【００５９】
コンパレータ５４２の出力端子の電位は、Ｄ−フリップフロップ５５０のＣＬＲ端子に入力される。ＣＬＲ端子に信号が入力された場合、Ｄ−フリップフロップ５５０は、Ｃ端子に入力される信号及びＤ端子に入力される信号にかかわらず、Ｑ端子の出力信号を高レベル信号から低レベル信号に反転させる。
【００６０】
図１７は、図１４に示した出力回路５０の動作の第２例を説明するための図である。本図（ａ）に示す例は、可動反射部２０を振れ角±θｍａｘ（θｍａｘ＞０）で振動させた例を示している。本図（ｂ）は、第１検出部４２の動作を示している。本図（ｃ）は、第２検出部４４の動作を示している。本図（ｄ）は、出力回路５０の動作を示している。
【００６１】
本図に示す例において、第１検出部４２は、可動反射部２０の振れ角がθ１（０＜θ１＜θｍａｘ）のときに可動反射部２０で反射した光が照射可能な領域に位置している。第２検出部４４は、可動反射部２０の振れ角がθ２（本図に示す例では、θ２＝０°）のときに可動反射部２０で反射した光が照射可能な領域に位置している。本図（ｂ）に示すように、可動反射部２０の振れ角がθ１になるときに第１検出部４２は信号を出力する。そして本図（ｄ）に示すように、第１検出部４２が信号を出力したタイミングにおいて、出力回路５０は、低レベル信号を出力しているときは低レベル信号を高レベル信号に反転させ、高レベル信号を出力しているときは高レベル信号を低レベル信号に反転させる。
【００６２】
出力回路５０は、出力回路５０の出力信号及び第２検出部４４の検出結果に基づいて、出力回路５０の出力信号を制御する。具体的には、第２検出部４４が信号を出力したタイミングにおいて、出力回路５０は、高レベル信号を出力しているときは、高レベル信号を低レベル信号に反転させず、低レベル信号を出力しているときは、低レベル信号を高レベル信号に反転させる。
【００６３】
本図に示す例において、出力回路５０は、可動反射部２０の振れ角がθ１以下である間、高レベル信号を出力する。さらに、本図に示す例では、出力回路５０が高レベル信号を出力する時間と出力回路５０が低レベル信号を出力する時間とが逆転することを抑制することができる。詳細には、本図（ｂ）に示すように、第１検出部４２は、可動反射部２０の振れ角がθ１でないタイミングであっても、例えばノイズによって信号を出力することがある。本図（ｂ）では、この信号を破線で示している。この場合、出力回路５０は、可動反射部２０の振れ角がθ１以下のタイミングにおいても低レベル信号を出力する。一方、本図に示す例では、出力回路５０がこのように低レベル信号を出力しても、第２検出部４４が出力した信号によって出力回路５０の低レベル信号は高レベル信号に反転する。このため、出力回路５０の出力信号の周期は、第１検出部４２からの上記した信号によって一時的に乱れたとしても、第２検出部４４からの信号によって修正される。
【００６４】
図１８は、図１７に示した動作を行うための出力回路５０の一例を示す図である。本図に示す出力回路５０は、以下の点を除いて、図１６に示した出力回路５０と同様の構成である。
【００６５】
本図に示す例において、Ｄ−フリップフロップ５５０は、ＰＲＥ（プリセット）端子（第５端子）を備えている。ＰＲＥ端子には、第２検出部４４からの出力信号が入力される。ＰＲＥ端子に信号が入力されたタイミングにおいて、Ｄ−フリップフロップ５５０は、Ｑ端子から高レベル信号が出力されているときは、Ｑ端子からの信号を反転させず、Ｑ端子から低レベル信号が出力されているときは、Ｑ端子からの信号を反転させる。
【００６６】
図１９は、図１４の第１の変形例を示す図である。本図に示すように、第２検出部４４は、可動反射部２０の振れ角が０°のときに可動反射部２０で反射した光の光軸からずれていてもよい。具体的には、本図に示す例では、第１検出部４２及び第２検出部４４の双方は、可動反射部２０の振れ角が０°のときに可動反射部２０で反射した光の光軸を介して互いに対向する２つの領域の一方に位置している。
【００６７】
図２０は、図１４の第２の変形例を示す図である。本図に示すように、第２検出部４４は、可動反射部２０の振れ角が０°のときに可動反射部２０で反射した光の光軸から見た場合、第１検出部４２よりも外側に位置していてもよい。
【００６８】
図２１は、図１４の第３の変形例を示す図である。本図に示すように、第１検出部４２と第２検出部４４は、可動反射部２０の振れ角が０°のときに可動反射部２０で反射した光の光軸を介して互いに反対側に位置していてもよい。なお、第１検出部４２から上記した光軸までの距離と第２検出部４４から上記した光軸までの距離は、同一であってもよいし、又は異なっていてもよい。
【００６９】
以上、本実施形態によれば、第２検出部４４が光を検出したタイミングにおいて、出力回路５０は、出力回路５０からの出力信号が高レベル信号であるときは出力回路５０からの出力信号を反転させ、又は出力回路５０からの出力信号が低レベル信号であるときは出力回路５０からの出力信号を反転させる。この場合、第１検出部４２が異常な信号を出力したとしても、出力回路５０の出力信号のデューティ比は、一時的に乱れても、第２検出部４４からの出力信号に基づいて修正することができる。
【００７０】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００７１】
１０  光源
２０  可動反射部
３０  制御部
３２  入力部
４２  第１検出部
４４  第２検出部
５０  出力回路
６０  対象物
７０  ビームスプリッタ
２００  回転型アクチュエータ
２１０  枠体
２２０  可動電極
２３０  保持部材
２４０  固定電極
３１０  ＬＰＦ
３２０  比較部
３３０  電圧制御部
３４０  電圧発生部
３４２  交流電圧発生部
３４４  直流電圧発生部
５１０  変換回路
５１２  オペアンプ
５１４  抵抗
５１６  キャパシタ
５２０  変換回路
５２２  オペアンプ
５２４  抵抗
５２６  キャパシタ
５３０  回路
５３２  コンパレータ
５３４  直流電源
５４０  回路
５４２  コンパレータ
５４４  直流電源
５５０  Ｄ−フリップフロップ
【図１】
2017129661.tif 000003
【図２】
2017129661.tif 000004
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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