JP5884577B2 - 光スキャナ - Google Patents
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Description
これによれば、第2電圧値及び第1電圧値における共振周波数に等しい駆動周波数を有する交流電圧によって、光スキャナの駆動が開始される。光スキャナの駆動開始後、第2電圧値を維持した状態で、駆動周波数は第2電圧値における共振周波数に達するまでスイープされる。従って、光スキャナの立ち上がり時間は最短となる。
また、本発明のさらに他の側面は、非線形特性を示す光スキャナを駆動する駆動部に対して、前記光スキャナが共振駆動された状態における振幅である共振振幅が所望の振幅よりも小さく且つ検出可能な最小振幅となる第1電圧値における共振周波数に等しい周波数と、前記光スキャナが共振駆動された状態において前記所望の振幅が得られる第2電圧値とを有する前記交流電圧を供給する初期供給ステップと、前記初期供給ステップの後に、前記第2電圧値を維持した状態で、前記交流電圧の周波数を、前記第1電圧値における前記共振周波数から前記第2電圧値における共振周波数に達するまで変更する供給変更ステップと、前記供給変更ステップによって前記交流電圧の周波数が前記第2電圧値における共振周波数となった状態で、前記光スキャナへの前記交流電圧の供給を継続する定常駆動ステップと、を備える駆動方法である。
また、本発明のさらに他の側面は、入射した光を反射する反射面を有し、第1軸線を中心として揺動可能に構成されるミラーと、前記ミラーを両持ち支持する一対の捩れ梁と、前記一対の捩れ梁の端部に連結される本体部と、を有する平板状の構造体と、前記構造体の一部が固定される台座と、前記本体部に設けられ、電圧が印加されることで前記構造体に対して力を与え、前記ミラー部を前記第1軸線回りに揺動させることが可能な駆動部と、前記駆動部に対して印加される交流電圧を制御する制御部とを備え、前記光スキャナは、共振駆動が可能であって振幅に応じて共振周波数が変化する非線形特性を示し、前記制御部は、前記光スキャナの駆動を開始するときに、前記駆動部に対して、前記光スキャナが共振駆動された状態における振幅である共振振幅が所望の振幅よりも小さく且つ検出可能な最小振幅となる第1電圧値における共振周波数に等しい周波数と、前記光スキャナが共振駆動された状態において前記所望の振幅が得られる第2電圧値とを有する前記交流電圧の供給を開始し、前記供給の開始後に、前記第2電圧値を維持した状態で、前記交流電圧の周波数を、前記第1電圧値における前記共振周波数から前記第2電圧値における共振周波数に達するまで変更する、ことを特徴とする光スキャナである。
1.駆動開始時には、第2電圧値と第2電圧値における共振周波数からずれた駆動周波数とを有する交流電圧を駆動部に印加する、
2.駆動開始後、第2電圧値を維持した状態で、駆動周波数を第2電圧値における共振周波数までスイープする、
ことによって、立ち上がり時間を短くしつつ、所望の振幅を得ることが可能な光スキャナの駆動開始方法を提案する。なお、上記「1」において、立ち上がり時間を最小化するために、第1電圧値における共振周波数と等しい駆動周波数が用いられてもよい。この駆動開始方法を実現するためには、駆動周波数をスイープする方向を知る必要がある。例えば、非線形特性を示す光スキャナが、図3(A)に示されるような漸硬型のばね特性を示す場合、駆動周波数はスイープアップされる必要がある。一方、非線形特性を示す光スキャナが、背骨曲線が左曲がりの漸軟型のばね特性を示す場合、駆動周波数はスイープダウンされる必要がある。
以上の知見に基づいて、本実施形態では、非線形特性を示す光スキャナの駆動を開始するときの、駆動周波数をスイープする方向が決定される。先ず、図4を用いて、本実施形態において用いられる光スキャナ1おいて、光を走査する光走査部100の説明を行う。
光走査部100は、構造体110と、台座120とを有する。構造体110のミラー111は、駆動部114によって、第1軸線aを中心軸として揺動する。この揺動によって、ミラー111に入射した光は走査される。なお、図4において、第1軸線aは、前後方向に平行である。
図5に示されるように、光スキャナ1は、光走査部100と、制御部200とを含む。この光スキャナ1と、BDセンサ300と、光源LDとを用いて、光スキャナ1の駆動開始時における、駆動開始方法が決定される。駆動開始方法の決定とは、たとえば、光走査部100の駆動開始時の駆動周波数や、駆動開始後に駆動周波数をスイープする方向を決定することである。光源LDは、例えば、半導体レーザなどで構成される。光源LDから射出された光は、ミラー111によって走査される。
1.共振周波数と、共振周波数における振幅(以下、共振振幅)との決定
2.共振振幅と、所望の振幅との比較
3.駆動開始時の駆動周波数及び電圧値と、駆動開始後の駆動周波数のスイープ方向及びスイープ量の決定
を行う。判断制御部220は、様々な処理を行う際に、記憶部230に対して必要な情報の取得及び記憶を行う。判断制御部220によって、情報の読み出し及び書き込みが記憶部230に対して行われる。記憶部230は、例えば、フラッシュメモリなどの書き込み可能な不揮発性の記憶媒体である。判断制御部220は、交流電圧生成部240に対して制御信号を送信することで、交流電圧生成部240の生成する交流電圧の周波数及び電圧値を調整する。
図6を用いて、駆動開始方法の決定処理を説明する。なお、図6に示される処理は、制御部200に含まれる構成によって実行される。ステップS1では、判断制御部220が、第1電圧値V1及び所定の駆動周波数を有する交流電圧を生成する旨の制御信号を、交流電圧生成部240に対して送信する。第1電圧値V1及び所定の駆動周波数は、例えば、記憶部230に予め記憶されている。また、第1電圧値V1は、微小振幅が得られる電圧値である。交流電圧生成部240は、第1電圧値V1及び所定の駆動周波数を有する交流電圧を、駆動部114に対して印加する。ステップS1によって、駆動部114への交流電圧の供給が開始される。その後、処理はステップS2に移行する。
図7を用いて、図6のステップS2及ステップS6にて実行される共振周波数の決定処理を説明する。なお、図7に示される処理も、制御部200に含まれる構成によって実行される。
図8を用いて、図6の駆動開始方法の決定処理によって決定された駆動開始方法を用いた、光スキャナ1の駆動処理を説明する。なお、図8に示される処理は、制御部200によって実行される。
100 光走査部
110 構造体
111 ミラー
112,212 捩れ梁
113,213 本体部
113a 被固定部分
113b 橋渡し部分
114 駆動部
120 台座
200 制御部
300 BDセンサ
Claims (9)
- 共振駆動が可能であって振幅に応じて共振周波数が変化する非線形特性を示す光スキャナの駆動を開始するときに、前記光スキャナを駆動する駆動部に対して供給される交流電圧を制御する駆動開始方法を決定する決定方法であって、
前記駆動部に対して、前記光スキャナが共振駆動された状態における振幅である共振振幅が所望の振幅より小さくなる第1電圧値を有する前記交流電圧の供給を開始する供給開始ステップと、
前記供給開始ステップの後に、前記光スキャナによって走査される光を検出する光検出ステップと、
前記光検出ステップの検出結果に基づいて、前記光スキャナの振幅を決定する振幅決定ステップと、
前記交流電圧の周波数を変更した状態で、前記光検出ステップと前記振幅決定ステップを実行することで、前記第1電圧値における前記光スキャナの共振周波数と共振振幅とを決定する第1決定ステップと、
前記交流電圧の電圧値を前記第1電圧値よりも大きな第2電圧値に変更した状態で、前記光検出ステップと前記振幅決定ステップを実行することで、前記第2電圧値における前記光スキャナの共振周波数と共振振幅とを決定する第2決定ステップと、
前記第2決定ステップにおいて決定された前記共振振幅が、前記所望の振幅以上が否かを判断する判断ステップと、
前記判断ステップにて前記共振振幅が前記所望の振幅以上と判断された場合に、前記光スキャナの駆動を開始するときに、前記第1電圧値における前記共振周波数から前記第2電圧値における前記共振周波数に向う方向に前記周波数を変更すると決定する駆動開始決定ステップと、
を備えることを特徴とする決定方法。 - 前記判断ステップにて前記共振振幅が前記所望の振幅未満と判断された場合に、以前に実行された前記第2決定ステップにおける前記第2電圧値よりも電圧値が大きくなるように、前記第2決定ステップを再度実行し、
前記第2決定ステップの再度実行の後、前記判断ステップを再度実行する、
請求項1に記載の決定方法。 - 前記駆動開始決定ステップはさらに、前記光スキャナの駆動を開始するときに、前記第1電圧値における前記共振周波数から前記第2電圧値における前記共振周波数に向う方向に前記周波数を変更する前に、前記第1電圧値における前記共振周波数と等しい前記周波数を有する前記交流電圧を供給すると決定する、
請求項1又は2に記載の決定方法。 - 前記駆動開始決定ステップはさらに、前記第1電圧値における前記共振周波数から前記第2電圧値における前記共振周波数に達するまで前記周波数を変更すると決定する、
請求項3に記載の決定方法。 - 前記駆動開始決定ステップはさらに、前記光スキャナの駆動を開始するときに、前記第2電圧値を有する前記交流電圧を供給すると決定する、
請求項3又は4に記載の決定方法。 - 非線形特性を示す光スキャナを駆動する駆動部に対して、前記光スキャナが共振駆動された状態における振幅である共振振幅が所望の振幅より小さくなる第1電圧値における共振周波数に等しい周波数と、前記光スキャナが共振駆動された状態において前記所望の振幅が得られる第2電圧値とを有する前記交流電圧を供給する初期供給ステップと、
前記初期供給ステップの後に、前記第2電圧値を維持した状態で、前記交流電圧の周波数を、前記第1電圧値における前記共振周波数から前記第2電圧値における共振周波数に達するまで変更する供給変更ステップと、
前記供給変更ステップによって前記交流電圧の周波数が前記第2電圧値における共振周波数となった状態で、前記光スキャナへの前記交流電圧の供給を継続する定常駆動ステップと、
を備え、
前記第1電圧値における前記共振周波数、前記第2電圧値及び前記第2電圧値における前記共振周波数は、請求項1〜5の何れか1項に記載の決定方法によって決定された、
ことを特徴とする駆動方法。 - 入射した光を反射する反射面を有し、第1軸線を中心として揺動可能に構成されるミラーと、
前記ミラーを両持ち支持する一対の捩れ梁と、
前記一対の捩れ梁の端部に連結される本体部と、
を有する平板状の構造体と、
前記構造体の一部が固定される台座と、
前記本体部に設けられ、電圧が印加されることで前記構造体に対して力を与え、前記ミラー部を前記第1軸線回りに揺動させることが可能な駆動部と、
前記駆動部に対して印加される交流電圧を制御する制御部とを備え、
前記光スキャナは、共振駆動が可能であって振幅に応じて共振周波数が変化する非線形特性を示し、
前記制御部は、前記光スキャナの駆動を開始するときに、
前記駆動部に対して、前記光スキャナが共振駆動された状態における振幅である共振振幅が所望の振幅より小さくなる第1電圧値における共振周波数に等しい周波数と、前記光スキャナが共振駆動された状態において前記所望の振幅が得られる第2電圧値とを有する前記交流電圧の供給を開始し、
前記供給の開始後に、前記第2電圧値を維持した状態で、前記交流電圧の周波数を、前記第1電圧値における前記共振周波数から前記第2電圧値における共振周波数に達するまで変更し、
前記第1電圧値における前記共振周波数、前記第2電圧値及び前記第2電圧値における前記共振周波数は、請求項1〜5の何れか1項に記載の決定方法によって決定されたことを特徴とする光スキャナ。 - 非線形特性を示す光スキャナを駆動する駆動部に対して、前記光スキャナが共振駆動された状態における振幅である共振振幅が所望の振幅よりも小さく且つ検出可能な最小振幅となる第1電圧値における共振周波数に等しい周波数と、前記光スキャナが共振駆動された状態において前記所望の振幅が得られる第2電圧値とを有する前記交流電圧を供給する初期供給ステップと、
前記初期供給ステップの後に、前記第2電圧値を維持した状態で、前記交流電圧の周波数を、前記第1電圧値における前記共振周波数から前記第2電圧値における共振周波数に達するまで変更する供給変更ステップと、
前記供給変更ステップによって前記交流電圧の周波数が前記第2電圧値における共振周波数となった状態で、前記光スキャナへの前記交流電圧の供給を継続する定常駆動ステップと、
を備える駆動方法。 - 入射した光を反射する反射面を有し、第1軸線を中心として揺動可能に構成されるミラーと、
前記ミラーを両持ち支持する一対の捩れ梁と、
前記一対の捩れ梁の端部に連結される本体部と、
を有する平板状の構造体と、
前記構造体の一部が固定される台座と、
前記本体部に設けられ、電圧が印加されることで前記構造体に対して力を与え、前記ミラー部を前記第1軸線回りに揺動させることが可能な駆動部と、
前記駆動部に対して印加される交流電圧を制御する制御部とを備え、
前記光スキャナは、共振駆動が可能であって振幅に応じて共振周波数が変化する非線形特性を示し、
前記制御部は、前記光スキャナの駆動を開始するときに、
前記駆動部に対して、前記光スキャナが共振駆動された状態における振幅である共振振幅が所望の振幅よりも小さく且つ検出可能な最小振幅となる第1電圧値における共振周波数に等しい周波数と、前記光スキャナが共振駆動された状態において前記所望の振幅が得られる第2電圧値とを有する前記交流電圧の供給を開始し、
前記供給の開始後に、前記第2電圧値を維持した状態で、前記交流電圧の周波数を、前記第1電圧値における前記共振周波数から前記第2電圧値における共振周波数に達するまで変更する、
ことを特徴とする光スキャナ。
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