JP7505004B2 - 光走査装置、その駆動方法、及び画像描画システム - Google Patents

Description

本開示の技術は、光走査装置、その駆動方法、及び画像描画システムに関する。

シリコン（Ｓｉ）の微細加工技術を用いて作製される微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical Systems：ＭＥＭＳ）デバイスの１つとしてマイクロミラーデバイス（マイクロスキャナともいう。）が知られている。このマイクロミラーデバイスを備える光走査装置は、小型かつ低消費電力であることから、レーザーディスプレイ、又はレーザープロジェクタなどの画像描画システムへの応用が期待されている。

マイクロミラーデバイスは、ミラー部が、互いに直交する第１軸及び第２軸の周りに揺動可能に形成されており、ミラー部が各軸の周りに揺動することで、ミラー部が反射した光を二次元的に走査する。また、ミラー部を各軸の周りに共振させることにより、光をリサージュ走査することを可能とするマイクロミラーデバイスが知られている。

このようなマイクロミラーデバイスにおいて、ミラー部の振れ角を精度よく制御するために、ミラー部の角度に応じた信号を出力する角度検出センサを設けることが知られている（例えば、特開２０１９－０８２６３９号公報及び特開２０１８－０６３２２８号公報参照）。

特開２０１９－０８２６３９号公報には、「検出信号取得部の出力信号に基づき、ミラー部の回動の振幅を求めること」が記載されている。具体的には、特開２０１９－０８２６３９号公報には、「ミラー部の回動に応じた信号電圧の変化のＰ－Ｐ（Ｐｅａｋ Ｔｏ Ｐｅａｋ）値を求め、信号電圧とミラー部の回動の振幅との関係を示すデータに基づき、ミラー部の回動の振幅を取得すること」が記載されている。ミラー部の回動の振幅は、振れ角の最大値（以下、最大振れ角）に対応する。

特開２０１８－０６３２２８号公報には、「ＭＥＭＳミラーを共振周波数で駆動させたときの共振方向に対するＭＥＭＳミラーの角度の変化量に基づいて、ＭＥＭＳミラーの揺動角度を取得すること」が記載されている。

特開２０１９－０８２６３９号公報及び特開２０１８－０６３２２８号公報には、ミラー部の第１軸周りの角度を検出する第１角度検出センサと、ミラー部の第２軸周りの角度を検出する第２角度検出センサとを設けることが記載されている。しかしながら、ミラー部を第１軸及び第２軸の周りに同時に揺動させた場合には、第１角度検出センサの出力信号には、ミラー部の第２軸周りの揺動に起因する振動成分が重畳される。また、第２角度検出センサの出力信号には、ミラー部の第１軸周りの揺動に起因する振動成分が重畳される。このように、２軸駆動方式のマイクロミラーデバイスでは、角度検出センサの出力信号に、検出対象の軸とは異なる軸の振動がノイズとして重畳されることが問題となっている。以下、このノイズを振動ノイズという。

ミラー部の最大振れ角を一定に維持するためには、角度検出センサの出力信号の振幅を正確に検出する必要がある。また、ミラー部を共振駆動する場合に、ミラー部の揺動が共振状態を維持するためには、角度検出センサの出力信号の位相を正確に検出する必要がある。

しかしながら、角度検出センサの出力信号に振動ノイズが重畳された場合には、角度検出センサの出力信号の振幅及び位相を正確に検出することができず、ミラー部の揺動を精度よく制御することは困難となる。

本開示の技術は、ミラー部の揺動を精度よく制御することを可能とする光走査装置、その駆動方法、及び画像描画システムを提供することを目的とする。

本開示の技術によれば、ミラー部の振れ角を精度よく制御することを可能とする光走査装置、その駆動方法、及び画像描画システムを提供することができる。

上記目的を達成するために、本開示の光走査装置は、入射光を反射する反射面を有するミラー部と、ミラー部の静止時の反射面を含む平面内にある第１軸の周りにミラー部を揺動させる第１アクチュエータと、ミラー部の静止時の反射面を含む平面内であって第１軸に直交する第２軸の周りにミラー部を揺動させる第２アクチュエータと、ミラー部の第１軸周りの角度に応じた信号を出力する一対の第１角度検出センサであって、第１軸又は第２軸を挟んで対向する位置に配置された一対の第１角度検出センサと、少なくとも１つのプロセッサと、を備える光走査装置であって、プロセッサは、一対の第１角度検出センサから出力された一対の第１出力信号を加算又は減算することにより、ミラー部の第１軸周りの角度を表す第１角度検出信号を生成する。

プロセッサは、一対の第１出力信号のうち、少なくとも一方の振幅レベルを調整することにより、一対の第１出力信号のそれぞれに含まれる振動ノイズの振幅を一致させた後、一対の第１出力信号を加算又は減算することが好ましい。

一対の第１角度検出センサは、第１軸を挟んで対向する位置に配置されており、プロセッサは、振幅レベル調整後の一対の第１出力信号のうちの一方から他方を減算することにより、第１角度検出信号を生成することが好ましい。

一対の第１角度検出センサは、第２軸を挟んで対向する位置に配置されており、プロセッサは、振幅レベル調整後の一対の第１出力信号を加算することにより、第１角度検出信号を生成することが好ましい。

プロセッサは、第１アクチュエータに付与する第１駆動信号を生成する第１駆動信号生成部を有し、第１角度検出信号を第１駆動信号生成部にフィードバックすることが好ましい。

第１駆動信号生成部は、位相同期回路を有する駆動回路であることが好ましい。

第１駆動信号は正弦波であることが好ましい。

第１角度検出センサは圧電素子であることが好ましい。

ミラー部の第２軸周りの角度に応じた信号を出力する一対の第２角度検出センサであって、第１軸又は第２軸を挟んで対向する位置に配置された一対の第２角度検出センサをさらに備え、プロセッサは、一対の第２角度検出センサから出力された一対の第２出力信号のうち、少なくとも一方の振幅レベルを調整し、振幅レベル調整後の一対の第２出力信号を加算又は減算することにより、ミラー部の第２軸周りの角度を表す第２角度検出信号を生成することが好ましい。

プロセッサは、一対の第２出力信号のうち、少なくとも一方の振幅レベルを調整することにより、一対の第２出力信号のそれぞれに含まれる振動ノイズの振幅を一致させた後、一対の第２出力信号を加算又は減算することが好ましい。

一対の第２角度検出センサは、第２軸を挟んで対向する位置に配置されており、プロセッサは、振幅レベル調整後の一対の第２出力信号のうちの一方から他方を減算することにより、第２角度検出信号を生成することが好ましい。

一対の第２角度検出センサは、第１軸を挟んで対向する位置に配置されており、プロセッサは、振幅レベル調整後の一対の第２出力信号を加算することにより、第２角度検出信号を生成することが好ましい。

プロセッサは、第２アクチュエータに付与する第２駆動信号を生成する第２駆動信号生成部を有し、第２角度検出信号を第２駆動信号生成部にフィードバックすることが好ましい。

第２駆動信号生成部は、位相同期回路を有する駆動回路であることが好ましい。

第２駆動信号は正弦波であることが好ましい。

第２角度検出センサは圧電素子であることが好ましい。

本開示の画像描画システムは、上記いずれかの光走査装置と、ミラー部に光を照射する光源と、を備える画像描画システムであって、プロセッサは、第１角度検出信号及び第２角度検出信号に基づいて、光源の光の照射タイミングを制御する。

本開示の光走査装置の駆動方法は、入射光を反射する反射面を有するミラー部と、ミラー部の静止時の反射面を含む平面内にある第１軸の周りにミラー部を揺動させる第１アクチュエータと、ミラー部の静止時の反射面を含む平面内であって第１軸に直交する第２軸の周りにミラー部を揺動させる第２アクチュエータと、ミラー部の第１軸周りの角度に応じた信号を出力する一対の第１角度検出センサであって、第１軸又は第２軸を挟んで対向する位置に配置された一対の第１角度検出センサと、を備える光走査装置の駆動方法であって、一対の第１角度検出センサから出力された一対の第１出力信号を加算又は減算することにより、ミラー部の第１軸周りの角度を表す第１角度検出信号を生成する。

本開示の技術によれば、ミラー部の揺動を精度よく制御することを可能とする光走査装置、その駆動方法、及び画像描画システムを提供することができる。

光走査装置の概略図である。 マイクロミラーデバイスの外観斜視図である。 マイクロミラーデバイスを光入射側から見た平面図である。 図３のＡ－Ａ線に沿った断面図である。 図３のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。 図３のＣ－Ｃ線に沿った断面図である。 第１アクチュエータを駆動した例を示す図である。 第２アクチュエータを駆動した例を示す図である。 第１駆動信号及び第２駆動信号の一例を示すグラフである。 駆動制御部の構成の一例を示すブロック図である。 一対の第１角度検出センサから出力される信号の一例を示す図である。 一対の第２角度検出センサから出力される信号の一例を示す図である。 第１信号処理部の構成を示す回路図である。 第１信号処理部のゲイン調整回路に含まれる第１ＢＰＦ回路及び第２ＢＰＦ回路のフィルタ特性を示す図である。 第１信号処理の一例を示す図である。 第２信号処理部の構成を示す回路図である。 第２信号処理部のゲイン調整回路に含まれる第１ＢＰＦ回路及び第２ＢＰＦ回路のフィルタ特性を示す図である。 第２信号処理の一例を示す図である。 第１駆動信号生成部の構成の一例を示すブロック図である。 第２駆動信号生成部の構成の一例を示すブロック図である。 第１ゼロクロスパルスの生成処理を説明する図である。 第２ゼロクロスパルスの生成処理を説明する図である。 第２実施形態に係るマイクロミラーデバイスの平面図である。 第２実施形態に係る一対の第１角度検出センサから出力される信号の一例を示す図である。 第２実施形態に係る一対の第２角度検出センサから出力される信号の一例を示す図である。 第２実施形態に係る第１駆動信号生成部の構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係る第１信号処理の一例を示す図である。 第２実施形態に係る第２駆動信号生成部の構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係る第２信号処理の一例を示す図である。 バンドパスフィルタ回路の利得及び位相の特性の一例を示す図である。

添付図面に従って本開示の技術に係る実施形態の一例について説明する。

［第１実施形態］
図１は、一実施形態に係る画像描画システム１０を概略的に示す。画像描画システム１０は、光走査装置２と光源３とを有する。光走査装置２は、マイクロミラーデバイス（以下、ＭＭＤ（Micro Mirror Device）という。）４と、駆動制御部５とで構成されている。駆動制御部５は、本開示の技術に係るプロセッサの一例である。

画像描画システム１０は、駆動制御部５の制御に従って、光源３から照射された光ビームＬをＭＭＤ４により反射して被走査面６を光走査することにより、画像を描画する。被走査面６は、例えばスクリーンである。

画像描画システム１０は、例えば、リサージュ走査方式のレーザーディスプレイに適用される。具体的には、画像描画システム１０は、ＡＲ（Augmented Reality）グラス又はＶＲ（Virtual Reality）グラス等のレーザースキャンディスプレイに適用可能である。

ＭＭＤ４は、第１軸ａ_１と、第１軸ａ_１に直交する第２軸ａ_２との周りに、ミラー部２０（図２参照）を揺動させることを可能とする圧電型２軸駆動方式のマイクロミラーデバイスである。以下、第２軸ａ_２と平行な方向をＸ方向、第１軸ａ_１と平行な方向をＹ方向、第１軸ａ_１及び第２軸ａ_２に直交する方向をＺ方向という。

光源３は、光ビームＬとして、例えばレーザ光を発するレーザ装置である。光源３は、ＭＭＤ４のミラー部２０が静止した状態において、ミラー部２０が備える反射面２０Ａ（図２参照）に垂直に光ビームＬを照射することが好ましい。なお、光源３から反射面２０Ａに垂直に光ビームＬを照射する場合、光ビームＬを被走査面６に走査して描画する際に、光源３が障害物となる可能性がある。このため、光源３から発せられた光ビームＬを、光学系で制御して、反射面２０Ａに垂直に照射することが好ましい。光学系は、レンズを含むものであってもよいし、レンズを含まないものであってもよい。また、光源３から発せられた光ビームＬを反射面２０Ａに照射する角度は垂直に限られず、光ビームＬを反射面２０Ａに対して斜めに照射してもよい。

駆動制御部５は、光走査情報に基づいて光源３及びＭＭＤ４に駆動信号を出力する。光源３は、入力された駆動信号に基づいて光ビームＬを発生してＭＭＤ４に照射する。ＭＭＤ４は、入力された駆動信号に基づいて、ミラー部２０を第１軸ａ_１及び第２軸ａ_２の周りに揺動させる。

詳しくは後述するが、駆動制御部５は、ミラー部２０を第１軸ａ_１及び第２軸ａ_２の周りにそれぞれ共振させることにより、ミラー部２０で反射される光ビームＬは、被走査面６上においてリサージュ波形を描くように走査される。この光走査方式は、リサージュ走査方式と呼ばれる。

次に、図２～図６を用いてＭＭＤ４の一例を説明する。図２は、ＭＭＤ４の外観斜視図である。図３は、ＭＭＤ４を光入射側から見た平面図である。図４は、図３のＡ－Ａ線に沿った断面図である。図５は、図３のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。図６は、図３のＣ－Ｃ線に沿った断面図である。

図２及び図３に示すように、ＭＭＤ４は、ミラー部２０、第１支持部２１、第１可動枠２２、第２支持部２３、第２可動枠２４、接続部２５、及び固定枠２６を有する。ＭＭＤ４は、いわゆるＭＥＭＳスキャナである。

ミラー部２０は、入射光を反射する反射面２０Ａを有する。反射面２０Ａは、ミラー部２０の一面に設けられた、例えば、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、又は銀の合金等の金属薄膜で形成されている。反射面２０Ａの形状は、例えば、第１軸ａ_１と第２軸ａ_２との交点を中心とした円形状である。

第１軸ａ_１及び第２軸ａ_２は、ミラー部２０が静止した静止時において反射面２０Ａを含む平面内に存在する。ＭＭＤ４の平面形状は、矩形状であって、第１軸ａ_１に関して線対称であり、かつ第２軸ａ_２に関して線対称である。

第１支持部２１は、ミラー部２０の外側に、第２軸ａ_２を挟んで対向する位置にそれぞれ配置されている。第１支持部２１は、第１軸ａ_１上でミラー部２０と接続されており、ミラー部２０を第１軸ａ_１周りに揺動可能に支持している。本実施形態では、第１支持部２１は、第１軸ａ_１に沿って延伸したトーションバーである。

第１可動枠２２は、ミラー部２０を取り囲む矩形状の枠体であって、第１軸ａ_１上で第１支持部２１を介してミラー部２０と接続されている。第１可動枠２２の上には、第１軸ａ_１を挟んで対向する位置にそれぞれ圧電素子３０が形成されている。このように、第１可動枠２２上に２つの圧電素子３０が形成されることにより、一対の第１アクチュエータ３１が構成されている。

一対の第１アクチュエータ３１は、第１軸ａ_１を挟んで対向する位置に配置されている。第１アクチュエータ３１は、ミラー部２０に、第１軸ａ_１周りの回転トルクを作用させることにより、ミラー部２０を第１軸ａ_１周りに揺動させる。

第２支持部２３は、第１可動枠２２の外側に、第１軸ａ_１を挟んで対向する位置にそれぞれ配置されている。第２支持部２３は、第２軸ａ_２上で第１可動枠２２と接続されており、第１可動枠２２及びミラー部２０を、第２軸ａ_２周りに揺動可能に支持している。本実施形態では、第２支持部２３は、第２軸ａ_２に沿って延伸したトーションバーである。

第２可動枠２４は、第１可動枠２２を取り囲む矩形状の枠体であって、第２軸ａ_２上で第２支持部２３を介して第１可動枠２２と接続されている。第２可動枠２４の上には、第２軸ａ_２を挟んで対向する位置にそれぞれ圧電素子３０が形成されている。このように、第２可動枠２４上に２つの圧電素子３０が形成されることにより、一対の第２アクチュエータ３２が構成されている。

一対の第２アクチュエータ３２は、第２軸ａ_２を挟んで対向する位置に配置されている。第２アクチュエータ３２は、ミラー部２０及び第１可動枠２２に、第２軸ａ_２の周りの回転トルクを作用させることにより、第２軸ａ_２の周りにミラー部２０を揺動させる。

接続部２５は、第２可動枠２４の外側に、第１軸ａ_１を挟んで対向する位置にそれぞれ配置されている。接続部２５は、第２軸ａ_２上で第２可動枠２４と接続されている。

固定枠２６は、第２可動枠２４を取り囲む矩形状の枠体であって、第２軸ａ_２上で接続部２５を介して第２可動枠２４と接続されている。

また、第１可動枠２２には、第１支持部２１の近傍に、第１軸ａ_１を挟んで対向する位置に一対の第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂが設けられている。一対の第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂは、それぞれ圧電素子により構成されている。第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂは、それぞれ、ミラー部２０の第１軸ａ_１周りの回動に伴う第１支持部２１の変形により加わる力を電圧に変換して信号を出力する。すなわち、第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂは、ミラー部２０の第１軸ａ_１周りの角度に応じた信号を出力する。

また、第２可動枠２４には、第２支持部２３の近傍に、第２軸ａ_２を挟んで対向する位置に一対の第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂが設けられている。一対の第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂは、それぞれ圧電素子により構成されている。第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂは、それぞれ、ミラー部２０の第２軸ａ_２周りの回動に伴う第２支持部２３の変形により加わる力を電圧に変換して信号を出力する。すなわち、第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂは、ミラー部２０の第２軸ａ_２周りの角度に応じた信号を出力する。

図２及び図３では、第１アクチュエータ３１及び第２アクチュエータ３２に駆動信号を与えるための配線及び電極パッドについては図示を省略している。また、図２及び図３では、第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂ及び第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂから信号を出力するための配線及び電極パッドについても図示を省略している。電極パッドは、固定枠２６上に複数設けられる。

図４及び図５に示すように、ＭＭＤ４は、例えばＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板４０をエッチング処理することにより形成されている。ＳＯＩ基板４０は、単結晶シリコンからなる第１シリコン活性層４１の上に、酸化シリコン層４２が設けられ、酸化シリコン層４２の上に単結晶シリコンからなる第２シリコン活性層４３が設けられた基板である。

ミラー部２０、第１支持部２１、第１可動枠２２、第２支持部２３、第２可動枠２４、及び接続部２５は、ＳＯＩ基板４０からエッチング処理により第１シリコン活性層４１及び酸化シリコン層４２を除去することで残存した第２シリコン活性層４３により形成されている。第２シリコン活性層４３は、弾性を有する弾性部として機能する。固定枠２６は、第１シリコン活性層４１、酸化シリコン層４２、及び第２シリコン活性層４３の３層で形成されている。

第１アクチュエータ３１及び第２アクチュエータ３２は、第２シリコン活性層４３上に圧電素子３０を有する。圧電素子３０は、第２シリコン活性層４３上に、下部電極５１、圧電膜５２、及び上部電極５３が順に積層された積層構造を有する。なお、上部電極５３上には絶縁膜が設けられるが、図示は省略している。

上部電極５３及び下部電極５１は、例えば、金（Ａｕ）又は白金（Ｐｔ）等で形成されている。圧電膜５２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）で形成されている。上部電極５３及び下部電極５１は、配線及び電極パッドを介して、前述の駆動制御部５に電気的に接続されている。

上部電極５３には、駆動制御部５から駆動電圧が印加される。下部電極５１は、配線及び電極パッドを介して駆動制御部５に接続され、基準電位（例えば、グランド電位）が付与されている。

圧電膜５２は、分極方向に正又は負の電圧が印加されると、印加電圧に比例した変形（例えば、伸縮）が生じる。すなわち、圧電膜５２は、いわゆる逆圧電効果を発揮する。圧電膜５２は、駆動制御部５から上部電極５３に駆動電圧が印加されることにより逆圧電効果を発揮して、第１アクチュエータ３１及び第２アクチュエータ３２を変位させる。

図６に示すように、第１角度検出センサ１１Ａも同様に、第２シリコン活性層４３上に積層された下部電極５１、圧電膜５２、及び上部電極５３からなる圧電素子３０により構成されている。圧電膜５２は、力（圧力）が加わると、圧力に比例した分極が生じる。すなわち、圧電膜５２は、圧電効果を発揮する。圧電膜５２は、ミラー部２０の第１軸ａ_１周りの回動に伴う第１支持部２１の変形により力が加わると、圧電効果を発揮して電圧を発生する。

第１角度検出センサ１１Ｂは、第１角度検出センサ１１Ａと同様の構成であるので、図示は省略する。また、第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂは、第１角度検出センサ１１Ａと同様の構成であるので、図示は省略する。

図７は、一対の第１アクチュエータ３１の一方の圧電膜５２を伸張させ、他方の圧電膜５２を収縮させることにより、第１アクチュエータ３１に、第１軸ａ_１周りの回転トルクを発生させる例を示している。このように、一対の第１アクチュエータ３１の一方と他方とが互いに逆方向に変位することにより、ミラー部２０が第１軸ａ_１の周りに回動する。

また、図７は、一対の第１アクチュエータ３１の変位方向と、ミラー部２０の回動方向とが互いに逆方向である逆位相の共振モードで、第１アクチュエータ３１を駆動した例である。なお、一対の第１アクチュエータ３１の変位方向と、ミラー部２０の回動方向とが同じ方向である同位相の共振モードで、第１アクチュエータ３１を駆動してもよい。

ミラー部２０の第１軸ａ_１周りの振れ角（以下、第１振れ角という。）θ_１は、駆動制御部５が第１アクチュエータ３１に与える駆動信号（以下、第１駆動信号という。）により制御される。第１駆動信号は、例えば正弦波の交流電圧である。第１駆動信号は、一対の第１アクチュエータ３１の一方に印加される駆動電圧波形Ｖ_１Ａ（ｔ）と、他方に印加される駆動電圧波形Ｖ_１Ｂ（ｔ）とを含む。駆動電圧波形Ｖ_１Ａ（ｔ）と駆動電圧波形Ｖ_１Ｂ（ｔ）は、互いに逆位相（すなわち位相差１８０°）である。

なお、第１振れ角θ_１は、反射面２０Ａの法線が、ＸＺ平面においてＺ方向に対して傾斜する角度である。

図８は、一対の第２アクチュエータ３２の一方の圧電膜５２を伸張させ、他方の圧電膜５２を収縮させることにより、第２アクチュエータ３２に、第２軸ａ_２周りの回転トルクを発生させる例を示している。このように、一対の第２アクチュエータ３２の一方と他方とが互いに逆方向に変位することにより、ミラー部２０が第２軸ａ_２の周りに回動する。

また、図８は、一対の第２アクチュエータ３２の変位方向と、ミラー部２０の回動方向とが互いに逆方向である逆位相の共振モードで、第２アクチュエータ３２を駆動した例を示している。なお、一対の第２アクチュエータ３２の変位方向と、ミラー部２０の回動方向とが同じ方向である同位相の共振モードで、第２アクチュエータ３２を駆動してもよい。

ミラー部２０の第２軸ａ_２周りの振れ角（以下、第２振れ角という。）θ_２は、駆動制御部５が第２アクチュエータ３２に与える駆動信号（以下、第２駆動信号という。）により制御される。第２駆動信号は、例えば正弦波の交流電圧である。第２駆動信号は、一対の第２アクチュエータ３２の一方に印加される駆動電圧波形Ｖ_２Ａ（ｔ）と、他方に印加される駆動電圧波形Ｖ_２Ｂ（ｔ）とを含む。駆動電圧波形Ｖ_２Ａ（ｔ）と駆動電圧波形Ｖ_２Ｂ（ｔ）は、互いに逆位相（すなわち位相差１８０°）である。

なお、第２振れ角θ_２は、反射面２０Ａの法線が、ＹＺ平面においてＺ方向に対して傾斜する角度である。

図９は、第１駆動信号及び第２駆動信号の一例を示す。図９（Ａ）は、第１駆動信号に含まれる駆動電圧波形Ｖ_１Ａ（ｔ）及びＶ_１Ｂ（ｔ）を示す。図９（Ｂ）は、第２駆動信号に含まれる駆動電圧波形Ｖ_２Ａ（ｔ）及びＶ_２Ｂ（ｔ）を示す。

駆動電圧波形Ｖ_１Ａ（ｔ）及びＶ_１Ｂ（ｔ）は、それぞれ次のように表される。
Ｖ_１Ａ（ｔ）＝Ｖ_ｏｆｆ１＋Ｖ_１ｓｉｎ（２πｆ_ｄ１ｔ）
Ｖ_１Ｂ（ｔ）＝Ｖ_ｏｆｆ１＋Ｖ_１ｓｉｎ（２πｆ_ｄ１ｔ＋α）

ここで、Ｖ_１は振幅電圧である。Ｖ_ｏｆｆ１はバイアス電圧である。ｆ_ｄ１は駆動周波数（以下、第１駆動周波数という。）である。ｔは時間である。αは、駆動電圧波形Ｖ_１Ａ（ｔ）及びＶ_１Ｂ（ｔ）の位相差である。本実施形態では、例えば、α＝１８０°とする。

駆動電圧波形Ｖ_１Ａ（ｔ）及びＶ_１Ｂ（ｔ）が一対の第１アクチュエータ３１に印加されることにより、ミラー部２０は、第１駆動周波数ｆ_ｄ１で第１軸ａ_１周りに揺動する（図７参照）。

駆動電圧波形Ｖ_２Ａ（ｔ）及びＶ_２Ｂ（ｔ）は、それぞれ次のように表される。
Ｖ_２Ａ（ｔ）＝Ｖ_ｏｆｆ２＋Ｖ_２ｓｉｎ（２πｆ_ｄ２ｔ＋φ）
Ｖ_２Ｂ（ｔ）＝Ｖ_ｏｆｆ２＋Ｖ_２ｓｉｎ（２πｆ_ｄ２ｔ＋β＋φ）

ここで、Ｖ_２は振幅電圧である。Ｖ_ｏｆｆ２はバイアス電圧である。ｆ_ｄ２は駆動周波数（以下、第２駆動周波数という。）である。ｔは時間である。βは、駆動電圧波形Ｖ_２Ａ（ｔ）及びＶ_２Ｂ（ｔ）の位相差である。本実施形態では、例えば、β＝１８０°とする。また、φは、駆動電圧波形Ｖ_１Ａ（ｔ）及びＶ_１Ｂ（ｔ）と、駆動電圧波形Ｖ_２Ａ（ｔ）及びＶ_２Ｂ（ｔ）との位相差である。また、本実施形態では、例えば、Ｖ_ｏｆｆ１＝Ｖ_ｏｆｆ２＝０Ｖとする。

駆動電圧波形Ｖ_２Ａ（ｔ）及びＶ_２Ｂ（ｔ）が一対の第２アクチュエータ３２に印加されることにより、ミラー部２０は、第２駆動周波数ｆ_ｄ２で第２軸ａ_２周りに揺動する（図８参照）。

第１駆動周波数ｆ_ｄ１は、ミラー部２０の第１軸ａ_１周りの共振周波数に一致するように設定される。第２駆動周波数ｆ_ｄ２は、ミラー部２０の第２軸ａ_２周りの共振周波数に一致するように設定される。本実施形態では、ｆ_ｄ１＞ｆ_ｄ２とする。すなわち、ミラー部２０は、第１軸ａ_１周りの揺動周波数が、第２軸ａ_２周りの揺動周波数よりも高い。なお、第１駆動周波数ｆ_ｄ１及び第２駆動周波数ｆ_ｄ２は、必ずしも共振周波数と一致していなくてもよい。例えば、第１駆動周波数ｆ_ｄ１及び第２駆動周波数ｆ_ｄ２は、それぞれ共振周波数の近傍の周波数範囲（例えば、共振周波数をピーク値とする周波数分布の半値幅の範囲）内の周波数であってもよい。この周波数範囲は、例えば、いわゆるＱ値の範囲内である。

図１０は、駆動制御部５の構成の一例を示す。駆動制御部５は、ミラー駆動部４Ａと光源駆動部３Ａとを有する。ミラー駆動部４Ａは、第１駆動信号生成部６０Ａ、第１信号処理部６１Ａ、第１位相シフト部６２Ａ、第１ゼロクロスパルス出力部６３Ａ、第２駆動信号生成部６０Ｂ、第２信号処理部６１Ｂ、第２位相シフト部６２Ｂ、及び第２ゼロクロスパルス出力部６３Ｂを有する。

第１駆動信号生成部６０Ａ、第１信号処理部６１Ａ、及び第１位相シフト部６２Ａは、ミラー部２０の第１軸ａ_１周りの揺動が共振状態を維持するようにフィードバック制御を行う。第２駆動信号生成部６０Ｂ、第２信号処理部６１Ｂ、及び第２位相シフト部６２Ｂは、ミラー部２０の第２軸ａ_２周りの揺動が共振状態を維持するようにフィードバック制御を行う。

第１駆動信号生成部６０Ａは、基準波形に基づいて、上述の駆動電圧波形Ｖ_１Ａ（ｔ）及びＶ_１Ｂ（ｔ）を含む第１駆動信号を生成し、生成した第１駆動信号を、第１位相シフト部６２Ａを介して一対の第１アクチュエータ３１に付与する。これにより、ミラー部２０は、第１軸ａ_１周りに揺動する。第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂは、ミラー部２０の第１軸ａ_１周りの角度に応じた信号を出力する。

第２駆動信号生成部６０Ｂは、基準波形に基づいて、上述の駆動電圧波形Ｖ_２Ａ（ｔ）及びＶ_２Ｂ（ｔ）を含む第２駆動信号を生成し、生成した第２駆動信号を、第２位相シフト部６２Ｂを介して一対の第２アクチュエータ３２に付与する。これにより、ミラー部２０は、第２軸ａ_２周りに揺動する。第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂは、ミラー部２０の第２軸ａ_２周りの角度に応じた信号を出力する。

第１駆動信号生成部６０Ａが生成する第１駆動信号と、第２駆動信号生成部６０Ｂが生成する第２駆動信号とは、位相同期されている。

図１１は、一対の第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂから出力される信号の一例を示す。図１１において、Ｓ１ａ_１及びＳ１ａ_２は、ミラー部２０を第２軸ａ_２周りには揺動させずに、第１軸ａ_１周りにのみ揺動させた場合に一対の第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂから出力される信号を表している。信号Ｓ１ａ_１，Ｓ１ａ_２は、第１駆動周波数ｆ_ｄ１を有する正弦波に近似した波形信号であり、互いに逆位相となる。

ミラー部２０を第１軸ａ_１及び第２軸ａ_２の周りに同時に揺動させた場合には、一対の第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂの出力信号には、ミラー部２０の第２軸ａ_２周りの揺動に起因する振動ノイズＲＮ１が重畳される。Ｓ１ｂ_１は、信号Ｓ１ａ_１に振動ノイズＲＮ１が重畳された信号を表している。Ｓ１ｂ_２は、信号Ｓ１ａ_２に振動ノイズＲＮ１が重畳された信号を表している。なお、本実施形態の説明のために、振動ノイズＲＮ１を強調して示している。

このように、２軸駆動の場合には、第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂからは振動ノイズＲＮ１が重畳された信号Ｓ１ｂ_１，Ｓ１ｂ_２が出力され、信号Ｓ１ｂ_１，Ｓ１ｂ_２の振幅は周期ごとに変動する。したがって、第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂから出力される信号Ｓ１ｂ_１，Ｓ１ｂ_２に基づいて、直接、振幅及び位相を求めることは難しい。

図１２は、一対の第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂから出力される信号の一例を示す。図１２において、Ｓ２ａ_１及びＳ２ａ_２は、ミラー部２０を第１軸ａ_１周りには揺動させずに、第２軸ａ_２周りにのみ揺動させた場合に一対の第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂから出力される信号を表している。信号Ｓ２ａ_１，Ｓ２ａ_２は、第２駆動周波数ｆ_ｄ２を有する正弦波に近似した波形信号であり、互いに逆位相となる。

ミラー部２０を第１軸ａ_１及び第２軸ａ_２の周りに同時に揺動させた場合には、一対の第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂの出力信号には、ミラー部２０の第１軸ａ_１周りの揺動に起因する振動ノイズＲＮ２が重畳される。Ｓ２ｂ_１は、信号Ｓ２ａ_１に振動ノイズＲＮ２が重畳された信号を表している。Ｓ２ｂ_２は、信号Ｓ２ａ_２に振動ノイズＲＮ２が重畳された信号を表している。なお、本実施形態の説明のために、振動ノイズＲＮ２を強調して示している。

このように、２軸駆動の場合には、第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂからは振動ノイズＲＮ２が重畳された信号Ｓ２ｂ_１，Ｓ２ｂ_２が出力され、信号Ｓ２ｂ_１，Ｓ２ｂ_２の振幅は周期ごとに変動する。したがって、第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂから出力される信号Ｓ２ｂ_１，Ｓ２ｂ_２に基づいて、直接、振幅及び位相を求めることは難しい。

第１信号処理部６１Ａは、一対の第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂから出力されたＳ１ａ_１，Ｓ１ａ_２に基づいて、振動ノイズＲＮ１が除去された信号（以下、第１角度検出信号）Ｓ１ｃを生成する。第２信号処理部６１Ｂは、一対の第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂから出力されたＳ２ａ_１，Ｓ２ａ_２に基づいて、振動ノイズＲＮ２が除去された信号（以下、第２角度検出信号）Ｓ２ｃを生成する。

図１３は、第１信号処理部６１Ａの構成を示す。第１信号処理部６１Ａは、アナログ演算回路で構成されている。図１３に示すように、第１信号処理部６１Ａは、バッファーアンプ７１、可変ゲインアンプ７２、減算回路７３、及びゲイン調整回路７４により構成されている。ゲイン調整回路７４は、第１ＢＰＦ（Band Pass Filter）回路７５Ａ、第２ＢＰＦ回路７５Ｂ、第１検波回路７６Ａ、第２検波回路７６Ｂ、減算回路７７により構成されている。減算回路７３及び減算回路７７は、オペアンプで構成された差動増幅回路である。

第１角度検出センサ１１Ａから出力された信号Ｓ１ｂ_１は、バッファーアンプ７１を経由して、減算回路７３のプラス入力端子（非反転入力端子）に入力される。また、バッファーアンプ７１から出力される信号は、減算回路７３に入力されるまでの間に途中で分岐されて、ゲイン調整回路７４内の第１ＢＰＦ回路７５Ａに入力される。

第１角度検出センサ１１Ｂから出力された信号Ｓ１ｂ_２は、可変ゲインアンプ７２を経由して、減算回路７３のマイナス入力端子（反転入力端子）に入力される。また、可変ゲインアンプ７２から出力される信号は、減算回路７３に入力されるまでの間に途中で分岐されて、ゲイン調整回路７４内の第２ＢＰＦ回路７５Ｂに入力される。

第１ＢＰＦ回路７５Ａ及び第２ＢＰＦ回路７５Ｂは、それぞれ、図１４に示すように、第２駆動周波数ｆ_ｄ２を中心周波数とする通過帯域Ｂ１を有する。通過帯域Ｂ１は、例えば、ｆ_ｄ２±５ｋＨの周波数帯である。振動ノイズＲＮ１は、第２駆動周波数ｆ_ｄ２を有するので、通過帯域Ｂ１を通過する。したがって、第１ＢＰＦ回路７５Ａは、バッファーアンプ７１から入力された信号から、振動ノイズＲＮ１（図１１参照）を抽出して出力する。第２ＢＰＦ回路７５Ｂは、可変ゲインアンプ７２から入力された信号から、振動ノイズＲＮ１（図１１参照）を抽出して出力する。

第１検波回路７６Ａ及び第２検波回路７６Ｂは、それぞれ、例えば、ＲＭＳ－ＤＣコンバータ（Root Mean Squared value to Direct Current converter）により構成されている。第１検波回路７６Ａは、第１ＢＰＦ回路７５Ａから入力された振動ノイズＲＮ１の振幅をＤＣ電圧信号に変換して、減算回路７７のプラス入力端子に入力する。第２検波回路７６Ｂは、第２ＢＰＦ回路７５Ｂから入力された振動ノイズＲＮ１の振幅をＤＣ電圧信号に変換して、減算回路７７のマイナス入力端子に入力する。

減算回路７７は、第１検波回路７６Ａから入力されたＤＣ電圧信号から第２検波回路７６Ｂから入力されたＤＣ電圧信号を減算した値ｄ_１を出力する。値ｄ_１は、第１角度検出センサ１１Ａから出力された信号Ｓ１ｂ_１に含まれる振動ノイズＲＮ１の振幅と、第１角度検出センサ１１Ｂから出力された信号Ｓ１ｂ_２に含まれる振動ノイズＲＮ１の振幅との差に対応する。減算回路７７は、値ｄ_１を、ゲイン調整値として可変ゲインアンプ７２のゲイン調整端子に入力する。

可変ゲインアンプ７２は、ゲイン調整値として入力された値ｄ_１を、第１角度検出センサ１１Ｂから入力される信号Ｓ１ｂ_２に乗じることにより、信号Ｓ１ｂ_２の振幅レベルを調整する。このように、ゲイン調整回路７４によりフィードバック制御が行われることで、可変ゲインアンプ７２を通過した後の信号Ｓ１ｂ_２に含まれる振動ノイズＲＮ１の振幅が、バッファーアンプ７１を通過した後の信号Ｓ１ｂ_１に含まれる振動ノイズＲＮ１の振幅と一致するように調整される。

減算回路７３は、プラス入力端子に入力された信号Ｓ１ｂ_１から、マイナス入力端子に入力された信号Ｓ１ｂ_２を減算した値を出力する。上記のフィードバック制御により両信号に含まれる振動ノイズＲＮ１の振幅が一致しているので、減算回路７３による減算処理により、両信号に含まれる振動ノイズＲＮ１が相殺される。したがって、減算回路７３からは、振動ノイズＲＮ１が除去された信号である第１角度検出信号Ｓ１ｃ（図１５参照）が出力される。

図１５は、一対の第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂから出力されたＳ１ｂ_１，Ｓ１ｂ_２に基づいて、第１角度検出信号Ｓ１ｃが生成される様子を示している。第１角度検出信号Ｓ１ｃは、信号Ｓ１ｂ_１から振動ノイズＲＮ１が除去された信号の振幅を２倍とした信号に対応する。

第１信号処理部６１Ａにより生成された第１角度検出信号Ｓ１ｃは、第１駆動信号生成部６０Ａ及び第１ゼロクロスパルス出力部６３Ａに入力される。なお、ミラー部２０の第１軸ａ_１周りの揺動が共振状態を維持している場合には、図１５に示すように、第１信号処理部６１Ａから出力される第１角度検出信号Ｓ１ｃは、第１駆動信号に含まれる駆動電圧波形Ｖ_１Ａ（ｔ）に対して、位相に９０°の遅れが生じる。

図１６に示すように、第２信号処理部６１Ｂは、バッファーアンプ８１、可変ゲインアンプ８２、減算回路８３、及びゲイン調整回路８４により構成されている。ゲイン調整回路８４は、第１ＢＰＦ回路８５Ａ、第２ＢＰＦ回路８５Ｂ、第１検波回路８６Ａ、第２検波回路８６Ｂ、減算回路８７により構成されている。減算回路８３及び減算回路８７は、オペアンプで構成された差動増幅回路である。

第２角度検出センサ１２Ａから出力された信号Ｓ２ｂ_１は、バッファーアンプ８１を経由して、減算回路８３のプラス入力端子に入力される。また、バッファーアンプ８１から出力される信号は、減算回路８３に入力されるまでの間に途中で分岐されて、ゲイン調整回路８４内の第１ＢＰＦ回路８５Ａに入力される。

第２角度検出センサ１２Ｂから出力された信号Ｓ２ｂ_２は、可変ゲインアンプ８２を経由して、減算回路８３のマイナス入力端子に入力される。また、可変ゲインアンプ８２から出力される信号は、減算回路８３に入力されるまでの間に途中で分岐されて、ゲイン調整回路８４内の第２ＢＰＦ回路８５Ｂに入力される。

第１ＢＰＦ回路８５Ａ及び第２ＢＰＦ回路８５Ｂは、それぞれ、図１７に示すように、第１駆動周波数ｆ_ｄ１を中心周波数とする通過帯域Ｂ２を有する。通過帯域Ｂ２は、例えば、ｆ_ｄ１±５ｋＨの周波数帯である。振動ノイズＲＮ２は、第１駆動周波数ｆ_ｄ１を有するので、通過帯域Ｂ２を通過する。したがって、第１ＢＰＦ回路８５Ａは、バッファーアンプ８１から入力された信号から、振動ノイズＲＮ２（図１２参照）を抽出して出力する。第２ＢＰＦ回路８５Ｂは、可変ゲインアンプ８２から入力された信号から、振動ノイズＲＮ２（図１２参照）を抽出して出力する。

第１検波回路８６Ａ及び第２検波回路８６Ｂは、それぞれ、例えば、ＲＭＳ－ＤＣコンバータにより構成されている。第１検波回路８６Ａは、第１ＢＰＦ回路８５Ａから入力された振動ノイズＲＮ２の振幅をＤＣ電圧信号に変換して、減算回路８７のプラス入力端子に入力する。第２検波回路８６Ｂは、第２ＢＰＦ回路８５Ｂから入力された振動ノイズＲＮ２の振幅をＤＣ電圧信号に変換して、減算回路８７のマイナス入力端子に入力する。

減算回路８７は、第１検波回路８６Ａから入力されたＤＣ電圧信号から第２検波回路８６Ｂから入力されたＤＣ電圧信号を減算した値ｄ_２を出力する。値ｄ_２は、第２角度検出センサ１２Ａから出力された信号Ｓ２ｂ_１に含まれる振動ノイズＲＮ２の振幅と、第２角度検出センサ１２Ｂから出力された信号Ｓ２ｂ_２に含まれる振動ノイズＲＮ２の振幅との差に対応する。減算回路８７は、値ｄ_２を、ゲイン調整値として可変ゲインアンプ８２のゲイン調整端子に入力する。

可変ゲインアンプ８２は、ゲイン調整値として入力された値ｄ_２を、第２角度検出センサ１２Ｂから入力される信号Ｓ２ｂ_２に乗じることにより、信号Ｓ２ｂ_２の振幅レベルを調整する。このように、ゲイン調整回路８４によりフィードバック制御が行われることで、可変ゲインアンプ８２を通過した後の信号Ｓ２ｂ_２に含まれる振動ノイズＲＮ２の振幅が、バッファーアンプ８１を通過した後の信号Ｓ２ｂ_１に含まれる振動ノイズＲＮ２の振幅と一致するように調整される。

減算回路８３は、プラス入力端子に入力された信号Ｓ２ｂ_１から、マイナス入力端子に入力された信号Ｓ２ｂ_２を減算した値を出力する。上記のフィードバック制御により両信号に含まれる振動ノイズＲＮ２の振幅が一致しているので、減算回路８３による減算処理により、両信号に含まれる振動ノイズＲＮ２が相殺される。したがって、減算回路８３からは、振動ノイズＲＮ２が除去された信号である第２角度検出信号Ｓ２ｃ（図１８参照）が出力される。

図１８は、一対の第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂから出力されたＳ２ｂ_１，Ｓ２ｂ_２に基づいて、第２角度検出信号Ｓ２ｃが生成される様子を示している。第２角度検出信号Ｓ２ｃは、信号Ｓ２ｂ_１から振動ノイズＲＮ２が除去された信号の振幅を２倍とした信号に対応する。

第２信号処理部６１Ｂにより生成された第２角度検出信号Ｓ２ｃは、第２駆動信号生成部６０Ｂ及び第２ゼロクロスパルス出力部６３Ｂに入力される。なお、ミラー部２０の第２軸ａ_２周りの揺動が共振状態を維持している場合には、図１８に示すように、第２信号処理部６１Ｂから出力される第２角度検出信号Ｓ２ｃは、第２駆動信号に含まれる駆動電圧波形Ｖ_２Ａ（ｔ）に対して、位相に９０°の遅れが生じる。

図１０に戻り、第１信号処理部６１Ａから入力された第１角度検出信号Ｓ１ｃは、第１駆動信号生成部６０Ａにフィードバックされる。第１位相シフト部６２Ａは、第１駆動信号生成部６０Ａから出力された駆動電圧波形の位相をシフトする。第１位相シフト部６２Ａは、例えば、位相を９０°シフトさせる。

図１９は、第１駆動信号生成部６０Ａの構成の一例を示す。図１９に示すように、第１駆動信号生成部６０Ａは、信号生成回路９１Ａ及び位相同期回路９２Ａを有する。第１駆動信号生成部６０Ａは、いわゆるＰＬＬ（Phase Locked Loop）方式の駆動回路である。

位相同期回路９２Ａには、信号生成回路９１Ａから第１駆動周波数ｆ_ｄ１を有するサンプリングリセット信号が入力され、第１信号処理部６１Ａ（図１０参照）から第１角度検出信号Ｓ１ｃが入力される。位相同期回路９２Ａは、サンプリングリセット信号と、第１角度検出信号Ｓ１ｃとに基づいて、自身が生成するサンプリングクロック信号の位相を調整する。

信号生成回路９１Ａは、位相同期回路９２Ａから入力されるサンプリングクロック信号に基づいて、第１駆動信号を構成する駆動電圧波形Ｖ_１Ａ（ｔ）及びＶ_１Ｂ（ｔ）を生成する。

このように、第１位相シフト部６２Ａと、ＰＬＬ方式の第１駆動信号生成部６０Ａとにより、第１駆動信号と第１角度検出信号Ｓ１ｃとの位相差を９０°に維持するようにフィードバック制御が行われる。第１駆動信号と第１角度検出信号Ｓ１ｃとの位相差が９０°に維持されることにより、ミラー部２０の第１軸ａ_１周りの揺動が共振状態に維持される。

第２信号処理部６１Ｂから入力された第２角度検出信号Ｓ２ｃは、第２駆動信号生成部６０Ｂにフィードバックされる。第２位相シフト部６２Ｂは、第２駆動信号生成部６０Ｂから出力された駆動電圧波形の位相をシフトする。第２位相シフト部６２Ｂは、例えば、位相を９０°シフトさせる。

図２０は、第２駆動信号生成部６０Ｂの構成の一例を示す。図２０に示すように、第２駆動信号生成部６０Ｂは、信号生成回路９１Ｂ及び位相同期回路９２Ｂを有する。第２駆動信号生成部６０Ｂは、いわゆるＰＬＬ方式の駆動回路である。

位相同期回路９２Ｂには、信号生成回路９１Ｂから第２駆動周波数ｆ_ｄ２を有するサンプリングリセット信号が入力され、第２信号処理部６１Ｂ（図１０参照）から第２角度検出信号Ｓ２ｃが入力される。位相同期回路９２Ｂは、サンプリングリセット信号と、第２角度検出信号Ｓ２ｃとに基づいて、自身が生成するサンプリングクロック信号の位相を調整する。

信号生成回路９１Ｂは、位相同期回路９２Ｂから入力されるサンプリングクロック信号に基づいて、第２駆動信号を構成する駆動電圧波形Ｖ_２Ａ（ｔ）及びＶ_２Ｂ（ｔ）を生成する。

このように、第２位相シフト部６２Ｂと、ＰＬＬ方式の第２駆動信号生成部６０Ｂとにより、第２駆動信号と第２角度検出信号Ｓ２ｃとの位相差を９０°に維持するようにフィードバック制御が行われる。第２駆動信号と第２角度検出信号Ｓ２ｃとの位相差が９０°に維持されることにより、ミラー部２０の第２軸ａ_２周りの揺動が共振状態に維持される。

図１０に戻り、第１ゼロクロスパルス出力部６３Ａは、第１信号処理部６１Ａから入力される第１角度検出信号Ｓ１ｃに基づき、ゼロクロスパルス（以下、第１ゼロクロスパルスという。）ＺＣ１を生成する。第１ゼロクロスパルス出力部６３Ａは、ゼロクロス検出回路により構成されている。

図２１に示すように、第１ゼロクロスパルス出力部６３Ａは、交流信号である第１角度検出信号Ｓ１ｃがゼロボルトを横切るタイミングで第１ゼロクロスパルスＺＣ１を生成する。第１ゼロクロスパルス出力部６３Ａは、生成した第１ゼロクロスパルスＺＣ１を光源駆動部３Ａに入力する。

第２ゼロクロスパルス出力部６３Ｂは、第２信号処理部６１Ｂから入力される第２角度検出信号Ｓ２ｃに基づき、ゼロクロスパルス（以下、第２ゼロクロスパルスという。）ＺＣ２を生成する。第２ゼロクロスパルス出力部６３Ｂは、ゼロクロス検出回路により構成されている。

図２２に示すように、第２ゼロクロスパルス出力部６３Ｂは、交流信号である第２角度検出信号Ｓ２ｃがゼロボルトを横切るタイミングで第２ゼロクロスパルスＺＣ２を生成する。第２ゼロクロスパルス出力部６３Ｂは、生成した第２ゼロクロスパルスＺＣ２を光源駆動部３Ａに入力する。

光源駆動部３Ａは、例えば、画像描画システム１０の外部から供給される描画データに基づいて、光源３を駆動する。また、光源駆動部３Ａは、レーザ光の照射タイミングが、ミラー駆動部４Ａから入力される第１ゼロクロスパルスＺＣ１及び第２ゼロクロスパルスＺＣ２と同期するように照射タイミングを制御する。

以上のように、本開示の技術によれば、一対の第１角度検出センサから出力された一対の第１出力信号のうちの一方から他方を減算することにより、ミラー部の第２軸周りの揺動に起因する振動ノイズが除去される。これにより、ミラー部の第１軸周りの角度を表す第１角度検出信号であって、振動ノイズが除去された第１角度検出信号が生成されるので、ミラー部の揺動を精度よく制御することができる。また、ミラー部の揺動を共振状態に維持することにより、ミラー部の揺動の振幅（最大振れ角）が一定に維持される。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る画像描画システムについて説明する。本実施形態の画像描画システムは、ＭＭＤ４における一対の第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂ、及び一対の第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂの配置が第１実施形態と異なる。一対の第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂについては、第１実施形態では、第１軸ａ_１を挟んで対向する位置に配置しているのに対して、第２実施形態では、第２軸ａ_２を挟んで対向する位置に配置する。一対の第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂについては、第１実施形態では、第２軸ａ_２を挟んで対向する位置に配置しているのに対して、第２実施形態では、第１軸ａ_１を挟んで対向する位置に配置する。

図２３は、本実施形態に係るＭＭＤ４の構成を示す平面図である。図２３に示すように、一対の第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂは、第１可動枠２２上において、それぞれ第１支持部２１の近傍に配置されている。第１角度検出センサ１１Ａは、ミラー部２０の一方に接続された第１支持部２１の近傍に配置されている。第１角度検出センサ１１Ｂは、ミラー部２０の他方に接続された第１支持部２１の近傍に配置されている。したがって、一対の第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂは、第２軸ａ_２を挟んで対向し、かつミラー部２０を挟んで対向する位置に配置されている。また、一対の第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂは、第１軸ａ_１から同じ方向（本実施形態では－Ｘ方向）にずれた位置に配置されている。

また、一対の第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂは、第２可動枠２４上において、それぞれ第２支持部２３の近傍に配置されている。第２角度検出センサ１２Ａは、第１可動枠２２の一方に接続された第２支持部２３の近傍に配置されている。第２角度検出センサ１２Ｂは、第１可動枠２２の他方に接続された第２支持部２３の近傍に配置されている。したがって、一対の第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂは、第１軸ａ_１を挟んで対向し、かつミラー部２０及び第１可動枠２２を挟んで対向する位置に配置されている。また、一対の第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂは、第２軸ａ_２から同じ方向（本実施形態では＋Ｙ方向）にずれた位置に配置されている。

図２４は、本実施形態において一対の第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂから出力される信号の一例を示す。図２４において、Ｓ１ａは、ミラー部２０を第２軸ａ_２周りには揺動させずに、第１軸ａ_１周りにのみ揺動させた場合に一対の第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂから出力される信号を表している。本実施形態では、第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂは、第１軸ａ_１に対して同じ方向にずれた位置に配置されているため、両者から第１駆動周波数ｆ_ｄ１を有する同位相の波形信号が出力される。

ミラー部２０を第１軸ａ_１及び第２軸ａ_２の周りに同時に揺動させた場合には、第１角度検出センサ１１Ａの出力信号には、ミラー部２０の第２軸ａ_２周りの揺動に起因する振動ノイズＲＮ１ａが重畳される。同様に、ミラー部２０を第１軸ａ_１及び第２軸ａ_２の周りに同時に揺動させた場合には、第１角度検出センサ１１Ｂの出力信号には、ミラー部２０の第２軸ａ_２周りの揺動に起因する振動ノイズＲＮ１ｂが重畳される。第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂは、第２軸ａ_２を挟んで対向する位置に配置されているため、両者に重畳される振動ノイズＲＮ１ａ，ＲＮ１ｂは互いに逆位相となる。

このように、２軸駆動の場合には、第１角度検出センサ１１Ａからは振動ノイズＲＮ１ａが重畳された信号Ｓ１ｂ_１が出力され、第１角度検出センサ１１Ｂからは振動ノイズＲＮ１ｂが重畳された信号Ｓ１ｂ_２が出力される。

図２５は、本実施形態において一対の第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂから出力される信号の一例を示す。図２５において、Ｓ２ａは、ミラー部２０を第１軸ａ_１周りには揺動させずに、第２軸ａ_２周りにのみ揺動させた場合に一対の第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂから出力される信号を表している。本実施形態では、第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂは、第２軸ａ_２に対して同じ方向にずれた位置に配置されているため、両者から第２駆動周波数ｆ_ｄ２を有する同位相の波形信号が出力される。

ミラー部２０を第１軸ａ_１及び第２軸ａ_２の周りに同時に揺動させた場合には、第２角度検出センサ１２Ａの出力信号には、ミラー部２０の第１軸ａ_１周りの揺動に起因する振動ノイズＲＮ２ａが重畳される。同様に、ミラー部２０を第１軸ａ_１及び第２軸ａ_２の周りに同時に揺動させた場合には、第２角度検出センサ１２Ｂの出力信号には、ミラー部２０の第１軸ａ_１周りの揺動に起因する振動ノイズＲＮ２ｂが重畳される。第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂは、第１軸ａ_１を挟んで対向する位置に配置されているため、両者に重畳される振動ノイズＲＮ２ａ，ＲＮ２ｂは互いに逆位相となる。

このように、２軸駆動の場合には、第２角度検出センサ１２Ａからは振動ノイズＲＮ２ａが重畳された信号Ｓ２ｂ_１が出力され、第２角度検出センサ１２Ｂからは振動ノイズＲＮ２ｂが重畳された信号Ｓ２ｂ_２が出力される。

本実施形態では、駆動制御部５は、第１信号処理部６１Ａ及び第２信号処理部６１Ｂの構成のみが、第１実施形態の駆動制御部５の構成と異なる。図２６に示すように、本実施形態では、第１信号処理部６１Ａは、減算回路７３に代えて、加算回路７３Ａを有している。加算回路７３Ａは、第１角度検出センサ１１Ａからバッファーアンプ７１を経由して入力された信号Ｓ１ｂ_１と、第１角度検出センサ１１Ｂから可変ゲインアンプ７２を経由して入力された信号Ｓ１ｂ_２とを加算した値を出力する。

本実施形態では、ゲイン調整回路７４により、信号Ｓ１ｂ_２に含まれる振動ノイズＲＮ１ｂの振幅レベルが、信号Ｓ１ｂ_１に含まれる振動ノイズＲＮ１ａの振幅レベルに一致するように調整される。このため、加算回路７３Ａによる加算処理により、振動ノイズＲＮ１ａ，ＲＮ１ｂが相殺される。したがって、加算回路７３Ａからは、振動ノイズＲＮ１ａ，ＲＮ１ｂが除去された信号である第１角度検出信号Ｓ１ｃが出力される。

図２７は、本実施形態において一対の第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂから出力されたＳ１ｂ_１，Ｓ１ｂ_２に基づいて、第１角度検出信号Ｓ１ｃが生成される様子を示している。本実施形態においても第１実施形態と同様の第１角度検出信号Ｓ１ｃが得られる（図１５参照）。

図２８に示すように、本実施形態では、第２信号処理部６１Ｂは、減算回路８３に代えて、加算回路８３Ａを有している。加算回路８３Ａは、第２角度検出センサ１２Ａからバッファーアンプ８１を経由して入力された信号Ｓ２ｂ_１と、第２角度検出センサ１２Ｂから可変ゲインアンプ８２を経由して入力された信号Ｓ２ｂ_２とを加算した値を出力する。

本実施形態では、ゲイン調整回路８４により、信号Ｓ２ｂ_２に含まれる振動ノイズＲＮ２ｂの振幅レベルが、信号Ｓ２ｂ_１に含まれる振動ノイズＲＮ２ａの振幅レベルに一致するように調整される。このため、加算回路８３Ａによる加算処理により、振動ノイズＲＮ２ａ，ＲＮ２ｂが相殺される。したがって、加算回路８３Ａからは、振動ノイズＲＮ２ａ，ＲＮ２ｂが除去された信号である第２角度検出信号Ｓ２ｃが出力される。

図２９は、本実施形態において一対の第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂから出力されたＳ２ｂ_１，Ｓ２ｂ_２に基づいて、第２角度検出信号Ｓ２ｃが生成される様子を示している。本実施形態においても第１実施形態と同様の第２角度検出信号Ｓ２ｃが得られる（図１５参照）。

以上のように、一対の第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂは、第１軸ａ_１又は第２軸ａ_２を挟んで対向する位置に配置されていればよい。一対の第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂが第１軸ａ_１を挟んで対向する位置に配置されている場合には、両者の出力信号のうち、一方から他方を減算することにより、振動ノイズを除去することができる。一対の第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂが第２軸ａ_２を挟んで対向する位置に配置されている場合には、両者の出力信号を加算することにより、振動ノイズを除去することができる。

同様に、一対の第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂは、第１軸ａ_１又は第２軸ａ_２を挟んで対向する位置に配置されていればよい。一対の第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂが第２軸ａ_２を挟んで対向する位置に配置されている場合には、両者の出力信号のうち、一方から他方を減算することにより、振動ノイズを除去することができる。一対の第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂが第１軸ａ_１を挟んで対向する位置に配置されている場合には、両者の出力信号を加算することにより、振動ノイズを除去することができる。

［変形例］
次に、上記各実施形態の変形例について説明する。上記各実施形態では、ゲイン調整回路７４は、第１ＢＰＦ回路７５Ａ及び第２ＢＰＦ回路７５Ｂにより、第２駆動周波数ｆ_ｄ２を有する振動ノイズを抽出している。これに代えて、第１駆動周波数ｆ_ｄ１と第２駆動周波数ｆ_ｄ２との間にカットオフ周波数を有するローパスフィルタ回路により、第２駆動周波数ｆ_ｄ２を有する振動ノイズを抽出してもよい。また、上記各実施形態では、ゲイン調整回路８４は、第１ＢＰＦ回路８５Ａ及び第２ＢＰＦ回路８５Ｂにより、第１駆動周波数ｆ_ｄ１を有する振動ノイズを抽出している。これに代えて、第１駆動周波数ｆ_ｄ１と第２駆動周波数ｆ_ｄ２との間にカットオフ周波数を有するハイパスフィルタ回路により、第１駆動周波数ｆ_ｄ１を有する振動ノイズを抽出してもよい。

上記実施形態で示したＭＭＤ４の構成は一例である。ＭＭＤ４の構成は、種々の変形が可能である。例えば、ミラー部２０を第１軸ａ_１周りの揺動させる第１アクチュエータ３１を第２可動枠２４に配置し、ミラー部２０を第２軸ａ_２周りの揺動させる第２アクチュエータ３２を第１可動枠２２に配置してもよい。

また、駆動制御部５のハードウェア構成は種々の変形が可能である。上記各実施形態では、駆動制御部５は、アナログ演算回路で構成されているが、デジタル演算回路で構成することも可能である。駆動制御部５は、１つのプロセッサで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせで構成されてもよい。プロセッサには、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、プログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device:ＰＬＤ）、専用電気回路等が含まれる。ＣＰＵは、周知のとおりソフトウエア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサである。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の、製造後に回路構成を変更可能なプロセッサである。専用電気回路は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである。

［比較例］
次に、本開示の技術との比較例について説明する。本開示の技術では、上述のように、一対の角度検出センサからの出力された一対の出力信号を加算又は減算することにより、振動ノイズを除去している。これに対して、角度検出センサからの出力された出力信号に対して周波数フィルタ処理を施すことにより振動ノイズを除去することが考えられる。以下、比較例として、周波数フィルタ処理により振動ノイズを除去する例について説明する。

本比較例では、一対の第１角度検出センサ１１Ａ，１１Ｂのうち少なくともいずれか一方が設けられていればよい。また、一対の第２角度検出センサ１２Ａ，１２Ｂについても少なくともいずれか一方が設けられていればよい。

また、本比較例では、第１信号処理部６１Ａを、第１駆動周波数ｆ_ｄ１を中心周波数とする通過帯域を有するバンドパスフィルタ回路とする。同様に、第２信号処理部６１Ｂを、第２駆動周波数ｆ_ｄ２を中心周波数とする通過帯域を有するバンドパスフィルタ回路とする。これにより、第１信号処理部６１Ａからは、第２駆動周波数ｆ_ｄ２を有する振動ノイズが除去された信号が出力される。第２信号処理部６１Ｂからは、第１駆動周波数ｆ_ｄ１を有する振動ノイズが除去された信号が出力される。

このように、第１信号処理部６１Ａと第２信号処理部６１Ｂとをバンドパスフィルタ回路とすることにより振動ノイズを除去することができるが、振動ノイズが除去された信号からは正確な位相情報が得られないことがある。これは、バンドパスフィルタ回路の位相応答に起因する。

図３０は、バンドパスフィルタ回路の利得及び位相の特性の一例を示す。図３０に示すバンドパスフィルタ回路の中心周波数は１０ｋＨｚである。中心周波数付近で位相が急激に変化するため、バンドパスフィルタ回路に入力される信号の周波数が中心周波数からずれると、バンドパスフィルタ回路からの出力信号は、位相が大きく変化してしまう。このように、角度検出センサからの出力信号がバンドパスフィルタ回路を通過することにより、位相が大きく変化する可能性があるため、バンドパスフィルタ回路からの出力信号を、共振状態を維持するためのタイミング情報として使用することは難しい。

仮に、バンドパスフィルタ回路からの出力信号に基づいてゼロクロスパルスを生成して光源駆動部３Ａに入力すると、ＭＭＤ４による光の走査と同期がずれた画像が被走査面６に描画されることになる。この場合、バンドパスフィルタ回路からの出力信号の位相を手動で調整することを可能とする位相器を設け、ユーザが被走査面６に描画される画像を観察しながら、ずれがなくなるように手動で位相器を調整するなどの作業が必要である。

これに対して、本開示の技術は、バンドパスフィルタ回路を用いることなく、一対の角度検出センサからの出力された一対の出力信号を加算又は減算することにより、振動ノイズを除去する。このため、振動ノイズの除去により出力信号は、位相が大きく変化することはなく、共振状態を維持するためのタイミング情報として使用することができる。したがって、ユーザが手動で位相器を調整するなどの作業は不要である。

本明細書に記載された全ての文献、特許出願および技術規格は、個々の文献、特許出願および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (16)

1. 入射光を反射する反射面を有するミラー部と、
   前記ミラー部の静止時の前記反射面を含む平面内にある第１軸の周りに前記ミラー部を揺動させる第１アクチュエータと、
   前記ミラー部の静止時の前記反射面を含む平面内であって前記第１軸に直交する第２軸の周りに前記ミラー部を揺動させる第２アクチュエータと、
   前記ミラー部の前記第１軸周りの角度に応じた信号を出力する一対の第１角度検出センサであって、前記第１軸を挟んで対向する位置に配置された一対の第１角度検出センサと、
   少なくとも１つのプロセッサと、
   を備える光走査装置であって、
   前記プロセッサは、
   前記一対の第１角度検出センサから出力された一対の第１出力信号のうちの一方から他方を減算することにより、前記ミラー部の前記第１軸周りの角度を表す第１角度検出信号を生成する、
   光走査装置。
2. 前記プロセッサは、
   前記一対の第１出力信号のうち、少なくとも一方の振幅レベルを調整することにより、前記一対の第１出力信号のそれぞれに含まれる振動ノイズの振幅を一致させた後、前記一対の第１出力信号のうちの一方から他方を減算する、
   請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記プロセッサは、
   前記第１アクチュエータに付与する第１駆動信号を生成する第１駆動信号生成部を有し、
   前記第１角度検出信号を前記第１駆動信号生成部にフィードバックする、
   請求項１又は請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記第１駆動信号生成部は、位相同期回路を有する駆動回路である、
   請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記第１駆動信号は正弦波である、
   請求項３又は請求項４に記載の光走査装置。
6. 前記第１角度検出センサは圧電素子である、
   請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の光走査装置。
7. 前記ミラー部の前記第２軸周りの角度に応じた信号を出力する一対の第２角度検出センサであって、前記第２軸を挟んで対向する位置に配置された一対の第２角度検出センサをさらに備え、
   前記プロセッサは、
   前記一対の第２角度検出センサから出力された一対の第２出力信号のうちの一方から他方を減算することにより、前記ミラー部の前記第２軸周りの角度を表す第２角度検出信号を生成する、
   請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の光走査装置。
8. 前記プロセッサは、
   前記一対の第２出力信号のうち、少なくとも一方の振幅レベルを調整することにより、前記一対の第２出力信号のそれぞれに含まれる振動ノイズの振幅を一致させた後、前記一対の第２出力信号のうちの一方から他方を減算する、
   請求項７に記載の光走査装置。
9. 前記プロセッサは、
   前記第２アクチュエータに付与する第２駆動信号を生成する第２駆動信号生成部を有し、
   前記第２角度検出信号を前記第２駆動信号生成部にフィードバックする、
   請求項７又は請求項８に記載の光走査装置。
10. 前記第２駆動信号生成部は、位相同期回路を有する駆動回路である、
    請求項９に記載の光走査装置。
11. 前記第２駆動信号は正弦波である、
    請求項９又は請求項１０に記載の光走査装置。
12. 前記第２角度検出センサは圧電素子である、
    請求項７から請求項１１のうちいずれか１項に記載の光走査装置。
13. 請求項７から請求項１２のうちいずれか１項に記載の光走査装置と、
    前記ミラー部に光を照射する光源と、
    を備える画像描画システムであって、
    前記プロセッサは、前記第１角度検出信号及び前記第２角度検出信号に基づいて、前記光源の光の照射タイミングを制御する、
    画像描画システム。
14. 入射光を反射する反射面を有するミラー部と、
    前記ミラー部の静止時の前記反射面を含む平面内にある第１軸の周りに前記ミラー部を揺動させる第１アクチュエータと、
    前記ミラー部の静止時の前記反射面を含む平面内であって前記第１軸に直交する第２軸の周りに前記ミラー部を揺動させる第２アクチュエータと、
    前記ミラー部の前記第１軸周りの角度に応じた信号を出力する一対の第１角度検出センサであって、前記第１軸を挟んで対向する位置に配置された一対の第１角度検出センサと、
    を備える光走査装置の駆動方法であって、
    前記一対の第１角度検出センサから出力された一対の第１出力信号のうちの一方から他方を減算することにより、前記ミラー部の前記第１軸周りの角度を表す第１角度検出信号を生成する、
    光走査装置の駆動方法。
15. 入射光を反射する反射面を有するミラー部と、
    前記ミラー部の静止時の前記反射面を含む平面内にある第１軸の周りに前記ミラー部を揺動させる第１アクチュエータと、
    前記ミラー部の静止時の前記反射面を含む平面内であって前記第１軸に直交する第２軸の周りに前記ミラー部を揺動させる第２アクチュエータと、
    前記ミラー部の前記第１軸周りの角度に応じた信号を出力する一対の第１角度検出センサであって、前記第１軸又は前記第２軸を挟んで対向する位置に配置された一対の第１角度検出センサと、
    前記ミラー部の前記第２軸周りの角度に応じた信号を出力する一対の第２角度検出センサであって、前記第１軸又は前記第２軸を挟んで対向する位置に配置された一対の第２角度検出センサと、
    少なくとも１つのプロセッサと、
    を備える光走査装置であって、
    前記プロセッサは、
    前記一対の第１角度検出センサから出力された一対の第１出力信号のうち、少なくとも一方の振幅レベルを調整し、振幅レベル調整後の一対の第１出力信号を加算又は減算することにより、前記ミラー部の前記第１軸周りの角度を表す第１角度検出信号を生成し、
    前記一対の第２角度検出センサから出力された一対の第２出力信号のうち、少なくとも一方の振幅レベルを調整し、振幅レベル調整後の一対の第２出力信号を加算又は減算することにより、前記ミラー部の前記第２軸周りの角度を表す第２角度検出信号を生成する、
    光走査装置。
16. 入射光を反射する反射面を有するミラー部と、
    前記ミラー部の静止時の前記反射面を含む平面内にある第１軸の周りに前記ミラー部を揺動させる第１アクチュエータと、
    前記ミラー部の静止時の前記反射面を含む平面内であって前記第１軸に直交する第２軸の周りに前記ミラー部を揺動させる第２アクチュエータと、
    前記ミラー部の前記第１軸周りの角度に応じた信号を出力する一対の第１角度検出センサであって、前記第１軸又は前記第２軸を挟んで対向する位置に配置された一対の第１角度検出センサと、
    前記ミラー部の前記第２軸周りの角度に応じた信号を出力する一対の第２角度検出センサであって、前記第１軸又は前記第２軸を挟んで対向する位置に配置された一対の第２角度検出センサと、
    を備える光走査装置の駆動方法であって、
    前記一対の第１角度検出センサから出力された一対の第１出力信号のうち、少なくとも一方の振幅レベルを調整し、振幅レベル調整後の一対の第１出力信号を加算又は減算することにより、前記ミラー部の前記第１軸周りの角度を表す第１角度検出信号を生成し、
    前記一対の第２角度検出センサから出力された一対の第２出力信号のうち、少なくとも一方の振幅レベルを調整し、振幅レベル調整後の一対の第２出力信号を加算又は減算することにより、前記ミラー部の前記第２軸周りの角度を表す第２角度検出信号を生成する、
    光走査装置の駆動方法。