CN102159404B - 像素时钟生成器和成像装置 - Google Patents

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Abstract

一种像素时钟生成器，包括：分频器4，其基于高频时钟VCLK生成像素时钟PCLK；比较器5，其从当检测到同步信号SPSYNC和EPSYNC时的时间，计算通过积分像素时钟PCLK的周期目标次数RefN而获得的时间的误差Lerr；滤波器6；以及频率计算单元7，其设置分频器4的分频值M。滤波器6和频率计算单元7基于误差Lerr计算像素时钟PCLK的频率的平均，从N周期中的误差Lerr确定参考误差值，基于参考误差值和误差Lerr之间的差，计算N片像素时钟PCLK的频率的偏移值，并且基于通过将循环选择的偏移值和像素时钟PCLK的频率的平均相加而获得的结果，计算分频值M。

Description

像素时钟生成器和成像装置
技术领域
本发明涉及像素时钟生成器和成像装置。更具体地，本发明涉及在激光打印机、数字复印机等中使用的像素时钟生成器、以及包括该像素时钟生成器的成像装置。
背景技术
图36是传统成像装置的一般示意配置。如图36所示，从半导体激光器单元1009输出的激光由旋转多角反射镜1003扫描，并经由扫描透镜1002在作为要扫描的介质的光敏元件1001上形成光点。通过曝光光敏元件1001，在光敏元件1001上形成静电潜像。此时，光电检测器1004检测每条线上的激光。
相位同步电路1006基于由时钟生成电路1005生成的时钟，对每条线生成其相位与光电检测器1004的检测信号同步的像素时钟。相位同步电路1006将生成的像素时钟提供到图像处理单元1007和激光器驱动电路1008。
半导体激光器单元1009基于由图像处理单元1007生成的图像数据、以及由相位同步电路1006对每条线调节其相位的像素时钟，控制半导体激光器的发射时间。因此，半导体激光器单元1009控制光敏元件1001上的静电潜像的形成位置。
在这样的扫描光学系统中，扫描速度的波动导致图像的波动，从而劣化图像质量。具体地，在彩色图像中，由于主扫描方向上的每种色彩的点的位置失准，出现色彩偏移，从而劣化色彩可再现性和分辨率。因此，需要校正扫描速度的波动以获得高质量图像。
扫描速度的波动(误差)可以如下宽泛地分类：
(1)(对于每条扫描线)多角反射镜的每个表面的误差(以下，适当地称为“每个表面的误差”)
扫描速度的波动的因素包括从偏转器(如多角反射镜)的旋转轴到偏转反射表面的距离(换句话说，多角反射镜的离心率)的波动、以及多角反射镜的每个表面的不规则性。这种误差是具有几条线(例如，对应于多角反射镜的表面的数量的线数)的周期性的误差。
(2)由于平均扫描速度的波动的误差
平均扫描速度是用于扫描多角反射镜的每个表面的平均速度。扫描速度的波动的因素包括多角反射镜的旋转速度的波动、以及由于如温度、湿度和振动的各种环境波动而导致的扫描光学系统的波动。当温度等变化时，作为光源的半导体激光器的振荡波长改变。因此，由于扫描光学系统的色差，扫描速度有时变化。这种误差相对缓慢地变化。
例如，在多光束光学系统中，如在包括多个光源、并利用公共扫描光学系统以多个光束执行同时扫描的半导体激光器阵列中，出现以下扫描速度波动。
(3)每个光源的误差
每个光源的误差的主要因素包括光源的振荡波长之间的差、以及依赖于扫描光学系统的色差的扫描速度的波动。因为振荡波长依赖于每个光源而变化，所以(2)中描述的误差可能从一个光源到另一光源而不同。光束的扫描速度也由于光源的组装精度而不同。
在包括多个光敏体和扫描光学系统的多色成像装置(称为“串列型(tandem)”)中，下述扫描光学系统之间的扫描速度差显著影响图像质量。
(4)每个扫描光学系统的误差
每个扫描光学系统的误差的主要因素包括扫描光学系统的各部分的差的制造精度、差的组装精度、以及随着时间的经过的变形等。由于不同光源，也将出现(3)中所述的误差。因为平均扫描速度不同，所以也分别出现(1)和(2)中所述的误差。
在这样的成像装置中，一些装置共用扫描光学系统的一部分。然而，即使在这样的情况下，从光源到作为要扫描的介质的光敏元件的每个光路也不同。因此，在每个扫描光学系统中，出现误差。
为了校正扫描速度的误差，例如可基于扫描速度改变像素时钟的频率(例如，参见专利文献1(日本专利申请特开No.2001-183600))。这里，控制生成像素时钟的振荡器的频率，使得从扫描的开始到结束由像素时钟计数的数量可以是预定值(所谓的锁相环(PLL)控制)。
然而，在这样的传统技术中，执行相位比较的参见时钟的频率是一条线的频率。因此，与振荡的像素时钟的频率相比，该频率非常低(几千到几万)。因此，不能获得足够的PLL开环增益，从而不能获得足够的控制精度。
因为传统成像装置对于外部干扰易受影响，并且像素时钟的频率趋于变化。因此，不能生成精确的像素时钟。为了校正每个表面的误差，对每次扫描改变作为振荡器的压控振荡器(VCO)的控制电压。因此，要花费一些时间，直到像素时钟开始稳定地震荡。
还可以通过基于生成的高频时钟控制像素时钟的相位来校正扫描速度的误差(例如，参见专利文献2(日本专利申请特开No.2004-262101))。这里，控制像素时钟的相位，使得从扫描的开始到结束由高频时钟计数的数量可以是预定值。
高频时钟是精确的，因为其从由如晶体振荡器的精确振荡器生成的参见时钟生成。因为基于高频时钟控制像素时钟的相位，所以像素时钟的控制精度也将改进。
然而，在这样的传统技术中，通过适当地控制像素时钟的相位来校正扫描速度的误差。为了这样做，需要生成对于一条扫描线的相位控制数据。此外，为了减少由于像素时钟的相位改变而导致的局部偏差(local deviation)，换句话说，为了生成高度精确的像素时钟，高分辨率相位控制是必须的。因此，将增加相位控制数据。
快速和精确地生成相位控制数据是不容易的，并且需要非常高速度的控制电路以执行实时控制。因此，执行传统技术不容易。还需要对于每个表面生成相位控制数据，以校正每个表面的误差。因此，需要生成并存储大量相位控制数据以执行高精确度的校正。因此，执行传统技术是不容易的。
在扫描一条线时，由于扫描光学系统中的各单元的精度误差和组装误差，扫描速度也如下变化。
(5)非线性误差
图37(a)是一条线的扫描速度的非线性误差的示例。水平轴x是扫描线的位置，并且垂直轴是对应于位置x的扫描速度V(x)。点划线Vavg是一条线的扫描速度的平均。当扫描速度以此方式变化时，如图37(b)所示生成偏差Δ。偏差Δ是与通过以恒定速度扫描获得的理想值的偏差。
偏差Δ表示点的失准，并且劣化图像质量。如果在从X2朝向位置X1的方向执行扫描，则在图37中，与理想值的偏差Δ如虚线所示。因此，具体地，如果在两方向上执行扫描，则在关于扫描中心生成非对称失准的扫描光学系统中，色彩偏移增加，并且图像质量显著劣化。依赖于多角反射镜的每个表面的精度，非线性误差的量和分布可能在每个表面中不同。误差还在每个扫描光学系统中变化。
为了校正扫描速度的非线性误差，可对应于扫描线中的位置修改和校正像素时钟的频率(例如，参见专利文献3(日本专利申请特开No.2000-152001))。
然而，在这样的传统技术中，以与传统方式类似的方式生成像素时钟的中心频率。因此，不能生成如上所述的精确的像素时钟，并且难以充分校正像素时钟。因此，不足以获得高质量图像。
为了解决这样的问题，存在这样的方法，其以高精度生成像素时钟，用于校正如上面在(1)到(5)中所述的将发生的任何扫描速度误差和非线性误差(例如，参见专利文献4(日本专利申请特开No.2006-305780)和专利文献5(日本专利申请特开No.2007-229932))。
然而，在专利文献4和5中所公开的传统技术中，如果加速多角反射镜的旋转速度以提高设备的速度，则在旋转波动(抖动)中，可能保留相对高频的抖动(例如，在几十周期中生成的抖动)。
因此，在上述传统技术中，通过控制和降低所有表面中的误差来执行高速拉入(pull-in)，直到每个表面的像素时钟的频率落入预定误差范围。在每个表面的像素时钟的频率落入预定误差范围之后，通过分别控制每个表面，降低各表面之间的误差。
然而，当每个表面的像素时钟的频率落入预定误差范围时，通过(每次多角反射镜旋转时)获得(一次)每个表面的误差，并通过使用所获得的误差，执行控制。因此，降低采样频率，从而降低增益。
例如，如果多角反射镜具有六个表面，并且在所有表面中采样误差，则与在每个表面的像素时钟的频率落入预定误差范围时之前相比，将增益降低到六分之一。
在传统技术中，不能增加控制带宽来稳定地控制具有一个采样时间的无用时间的系统(例如，对于稳定控制，控制带宽仅能增加达到采样频率的大约几十分之一到十分之一)。因此，存在不能充分抑制几十周期的高频抖动的问题。
鉴于上述环境已经做出本发明，并且本发明意图提供一种像素时钟生成器和成像装置，即使提高设备的速度，所述像素时钟生成器和成像装置也能增加控制带宽，并能充分抑制高频抖动。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种像素时钟生成器，包括：高频时钟生成单元，其生成高频时钟；像素时钟生成单元，其基于高频时钟生成像素时钟；误差计算单元，其检测第一同步信号和第二同步信号，并且计算第一时间段和第二时间段之间的误差，所述第一时间段从当检测到第一同步信号时的时间开始直到当检测到第二同步信号时的时间为止，所述第二时间段通过积分像素时钟的周期目标次数而获得；以及频率设置单元，其基于由误差计算单元计算的误差，设置要由像素时钟生成单元生成的像素时钟的频率。所述频率设置单元包括：像素时钟频率平均计算单元，其基于由误差计算单元计算的误差，计算像素时钟的频率的平均；以及像素时钟频率偏移值计算单元，其从由误差计算单元计算的误差，从作为预定操作周期的N周期中的误差确定参考误差值，并且基于参考误差值和所述误差之间的差，计算N片像素时钟的频率的偏移值。频率设置单元循环选择由像素时钟频率偏移值计算单元计算的N片偏移值，并且基于通过将选择的偏移值与通过像素时钟频率平均计算单元计算的像素时钟的频率的平均相加而获得的结果，计算由像素时钟生成单元生成的像素时钟的频率。
利用该配置，根据本发明的像素时钟生成器对应于扫描时间的波动，并行控制像素时钟的频率的平均和像素时钟的频率的偏移值，并且基于相加结果设置像素时钟的频率。因此，即使提高设备的速度，也可以增加控制带宽，从而充分抑制高频抖动。
像素时钟频率偏移值计算单元还可以将由误差计算单元计算的N周期中的误差的平均确定为参考误差值。由误差计算单元计算的N周期中的误差的任一可以确定为参考误差值。
此外，频率设置单元还包括频率校正单元，其将第一时间段划分为多个时间窗口，并且对于每个时间窗口基于预定频率调制数据校正要由像素时钟生成单元生成的像素时钟的频率。
利用该配置，因为对每个划分的时间窗口校正像素时钟的频率，所以根据本发明的像素时钟生成器可以生成其中还校正了非线性误差的高精确度的像素时钟。
此外，所述像素时钟生成器还包括停止处理单元，其在存储介质中存储像素时钟的频率的平均、N片像素时钟的频率的偏移值、以及由参考误差值和在停止像素时钟生成器之前的N片误差的每个之间的差组成的第一误差差模式；以及开始处理单元，其将存储介质中存储的像素时钟的频率的平均设置为由像素时钟频率平均计算单元计算的平均，将N片像素时钟的频率的偏移值设置为由像素时钟频率偏移值计算单元计算的偏移值，获得由通过误差计算单元计算的N片误差的每个和通过误差计算单元确定的参考误差值之间的差组成的第二误差差模式，并且改变操作周期的相位，使得第一误差差模式和第二误差差模式最接近。
利用该配置，根据本发明的像素时钟生成器可以在停止之前将各单元的值存储在存储介质中，并且在开始操作时将存储介质中存储的值设置为初始值。因此，减少像素时钟的频率的校正时间，从而减少启动时间。
此外，根据本发明另一方面，提供了一种成像装置，其通过由脉冲调制信号驱动光源来利用从光源输出的光束扫描目标介质而形成图像，所述脉冲调制信号通过基于像素时钟脉冲调制图像数据而获得。所述成像装置包括：高频时钟生成单元，其生成高频时钟；像素时钟生成单元，其基于高频时钟生成像素时钟；误差计算单元，其检测第一同步信号和第二同步信号，并且计算第一时间段和第二时间段之间的误差，所述第一时间段从当检测到第一同步信号时的时间开始直到当检测到第二同步信号时的时间为止，所述第二时间段通过积分像素时钟的周期目标次数而获得；以及频率设置单元，其基于由误差计算单元计算的误差，设置要由像素时钟生成单元生成的像素时钟的频率。所述频率设置单元包括：像素时钟频率平均计算单元，其基于由误差计算单元计算的误差，计算像素时钟的频率的平均；以及像素时钟频率偏移值计算单元，其从由误差计算单元计算的误差，从作为预定操作周期的N周期中的误差确定参考误差值，并且基于参考误差值和所述误差之间的差，计算N片像素时钟的频率的偏移值。频率设置单元循环选择由像素时钟频率偏移值计算单元计算的N片偏移值，并且基于通过将选择的偏移值与通过像素时钟频率平均计算单元计算的像素时钟的频率的平均相加而获得的结果，计算由像素时钟生成单元生成的像素时钟的频率。
利用该配置，根据本发明的成像装置对应于扫描时间的波动，并行控制像素时钟的频率的平均和像素时钟的频率的偏移值，并且将相加结果设置为像素时钟的频率。因此，即使提高设备的速度，也可以增加控制带宽，从而充分抑制高频抖动。
此外，频率设置单元还包括频率校正单元，其将第一时间段划分为多个时间窗口，并且对于每个时间窗口基于预定频率调制数据校正要由像素时钟生成单元生成的像素时钟的频率。
利用该配置，根据本发明的成像装置对每个划分的时间窗口校正像素时钟的频率。因此，可以生成其中还校正了非线性误差的高精确度的像素时钟。
此外，所述成像装置还包括：光学扫描器，其包括多角反射镜，所述多角反射镜包括在其旋转轴的外围提供的多个偏转反射表面，并且所述光学扫描器通过偏转入射到多角反射镜上的光束来用所述光束扫描目标介质；并且将由像素时钟频率偏移值计算单元计算的偏移值的数量N确定为与多角反射镜的偏转反射表面的数量相同。
本发明可以有利地提供一种像素时钟生成器和成像装置，即使提高设备的速度，所述像素时钟生成器和成像装置也可以增加控制带宽，并且可以充分抑制高频抖动。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的成像装置的示意配置。
图2是根据第一实施例的成像装置中包括的像素时钟生成单元和调制数据生成单元的示意图。
图3是根据第一实施例的成像装置中包括的比较器的示意图。
图4是用于说明通过根据第一实施例的成像装置中包括的比较器执行的操作的时序图。
图5是根据第一实施例的像素时钟生成单元中包括的滤波器的示意图。
图6是根据第一实施例的像素时钟生成单元中包括的频率计算单元的示意图。
图7是通过根据第一实施例的像素时钟生成单元中包括的滤波器和频率计算单元执行的频率设置值计算的操作的流程图。
图8是根据第一实施例的误差组件之间的关系的示意性曲线图。
图9是由根据第一实施例的像素时钟生成单元中包括的滤波器和频率计算单元形成的控制系统1的示意图。
图10是图9所示的控制系统1的开环特性的示意性曲线图。
图11是由根据第一实施例的像素时钟生成单元中包括的滤波器和频率计算单元形成的控制系统2的示意图。
图12是由根据第一实施例的像素时钟生成单元中包括的滤波器和频率计算单元执行的初始化处理的流程图。
图13是根据第一实施例的表面误差模式的概念示意图。
图14是用于说明由根据第一实施例的成像装置中包括的调制数据生成单元执行的操作的时序图。
图15是根据本发明第二实施例的成像装置中包括的像素时钟生成单元和调制数据生成单元的示意图。
图16是根据第二实施例的扫描速度、偏差和对应于扫描位置的频率调制数据的关系的曲线图。
图17是根据第二实施例的像素时钟生成单元中包括的频率调制数据生成单元的示意图。
图18是根据第二实施例的像素时钟生成单元中包括的频率调制数据生成单元的另一模式的示意图。
图19是根据第二实施例的成像装置中包括的频率计算单元的示意图。
图20是根据本发明第三实施例的成像装置中包括的像素时钟生成单元和调制数据生成单元的示意图。
图21是用于说明由根据第三实施例的成像装置中包括的高频时钟生成单元执行的操作的时序图。
图22是根据第三实施例的成像装置中包括的高频时钟生成单元的示意图。
图23是根据第三实施例的成像装置中包括的计数单元的示意图。
图24是根据第三实施例的成像装置中包括的像素时钟输出单元的示意图。
图25是用于说明由根据第三实施例的成像装置中包括的计数单元和像素时钟输出单元执行的操作的时序图。
图26是根据第三实施例的成像装置中包括的比较器的示意图。
图27是用于说明由根据第三实施例的成像装置中包括的比较器执行的操作的时序图。
图28是根据第三实施例的成像装置中包括的调制数据生成单元的示意图。
图29是用于说明由根据第三实施例的成像装置中包括的调制数据生成单元执行的操作的时序图。
图30是根据本发明第四实施例的成像装置中包括的像素时钟生成单元和调制数据生成单元的示意图。
图31是根据本发明第五实施例的成像装置的示意配置。
图32是根据第五实施例的成像装置的同步信号的时序图。
图33是根据第五实施例的成像装置的一部分的示意配置。
图34是根据第五实施例的成像装置的另一部分的示意配置。
图35是根据第五实施例的成像装置中的扫描光学系统的扫描宽度和扫描时间之间的关系的时序图。
图36是传统成像装置的示意配置。
图37示出用于说明根据传统成像装置的非线性误差的曲线图。
具体实施方式
以下，参照附图描述根据本发明的示例性实施例。
第一实施例
如图1所示，根据本实施例的成像装置包括半导体激光器101、准直器透镜102、圆柱透镜103、多角反射镜104、光敏元件105、fθ透镜106、环形透镜107、光电检测器(以下，简称为“PD”)108和109、反射镜110、像素时钟生成单元111、图像处理单元112、调制数据生成单元113和激光器驱动单元114。
在本实施例中，准直器透镜102、圆柱透镜103、多角反射镜104、fθ透镜106、环形透镜107和反射镜110形成本发明的光学扫描器。
从作为光源的半导体激光器101输出的激光(光束)穿过准直器透镜102和圆柱透镜103以成形。激光进入作为偏光器的多角反射镜104，在其旋转轴的外围给该多角反射镜104提供多个偏转反射表面(以下，简称为“表面”)。因此，反射激光以便周期性地扫描作为要扫描的介质的光敏元件105。
由多角反射镜104反射的激光穿过fθ透镜106、反射镜110和环形透镜107，照射光敏元件105，并形成光点。因此，在光敏元件105上形成对应于半导体激光器101的输出的静电潜像。
PD 108和109安排在反射镜110的两端，并且PD 108和109分别检测扫描的开始和结束。换句话说，由多角反射镜104反射的激光在扫描光敏元件105上的线之前馈送到PD 108中，并且在扫描完成之后馈送到PD 109中。
PD 108和109分别将进入的激光转换为第一同步信号SPSYNC和第二同步信号EPSYNC，并且将信号提供到像素时钟生成单元111。
像素时钟生成单元111从两个同步信号SPSYNC和EPSYNC测量时间间隔，在该时间间隔期间激光在PD 108和PD 109之间执行扫描。像素时钟生成单元111然后生成使得预定目标数量的时钟落入该时间间隔而获得的频率的像素时钟PCLK，并且将生成的像素时钟PCLK提供到图像处理单元112和调制数据生成单元113。
作为来自PD 108的输出信号的第一同步信号SPSYNC还作为线同步信号提供到图像处理单元112。图像处理单元112基于像素时钟PCLK生成图像数据。
调制数据生成单元113基于像素时钟PCLK，从进入的图像数据生成调制数据。激光器驱动单元114基于由调制数据生成单元113生成的调制数据，驱动半导体激光器101。
如图2所示，像素时钟生成单元111包括高频时钟生成单元1、第一边缘检测单元2、第二边缘检测单元3、分频器4、比较器5、滤波器6和频率计算单元7。
分频器4是本发明的像素时钟生成单元，比较器5是本发明的误差计算单元，并且滤波器6和频率计算单元7是本发明的频率设置单元。
高频时钟生成单元1由一般的PLL电路形成，并且生成通过将参考时钟RefCLK倍增而获得的高频时钟VCLK。作为提供到高频时钟生成单元1的参考时钟RefCLK，例如，高频时钟生成单元1可通过使用由精确的晶体振荡器生成的时钟来生成精确的高频时钟VCLK。
第一边缘检测单元2基于高频时钟VCLK检测第一同步信号SPSYNC的上升。在检测到同步信号SPSYNC的上升时，第一边缘检测单元2将与像素时钟PCLK同步的检测脉冲SPpls输出到比较器5。
第二边缘检测单元3基于高频时钟VCLK检测第二同步信号EPSYNC的上升。在检测到同步信号EPSYNC的上升时，第二边缘检测单元3将检测脉冲EPpls和分频器4的计数值EPm输出到比较器5。
分频器4生成通过将由高频时钟生成单元1生成的高频时钟VCLK进行M分频而获得的像素时钟PCLK。分频器4例如包括M计数器。通过计数高频时钟VCLK获得的计数值countM输出到第二边缘检测单元3和调制数据生成单元113。
因为分频器4在同步信号SPSYNC的上升处开始计数，所以像素时钟生成单元111可以生成其相位与扫描开始点同步的像素时钟。
根据从频率计算单元7输出的像素时钟频率指令信号Mnow，改变分频器4中的分频比M。以此方式，分频器4通过将以高精度稳定振荡的高频时钟VCLK分频来生成像素时钟PCLK。因此，当改变分频比M时，可快速并稳定地改变像素时钟PCLK的频率。因此，即使对每条线改变频率，也可以快速偏移(shift)。
比较器5基于高频时钟VCLK测量两个同步信号SPSYNC和EPSYNC之间的时间Tline。比较器5然后计算基于两个光电检测器PD 108和109之间的距离和写入频率预先确定的参考时间RefN、和测量时间Tline之间的差，作为要测量的线(以下，称为“目标线”)的误差Lerr。换句话说，比较器5基于适当扫描时间(参考时间RefN)和目标线的扫描时间Tline之间的差，计算扫描速度的误差。
比较器5可以通过基于高频时钟VCLK计数来计算误差Lerr。然而，因为高频时钟VCLK的频率非常高，所以需要计数比特数。因此，在电路规模和功耗方面是不利的。
因此，在本实施例中，比较器5基于像素时钟PCLK测量时间Tline，并比较测量时间Tline和参考时间RefN。比较器5然后基于高频时钟计算目标线的误差Lerr。
如图3所示，比较器5包括计数器11、减法单元12和误差操作(operating)单元13。计数器11基于像素时钟PCLK计数一值，并将计数值countN输出到减法单元12。计数值countN通过SPpls重置为“0”，并且通过EPpls停止计数。
减法单元12将通过从在计数器11停止计数时获得的计数值n减去参考时间RefN获得的diffN，输出到误差操作单元13。
误差操作单元13通过使用从减法单元12输出的diffN、目标线之前的线的频率设置值K、以及从第二边缘检测单元3输出的计数值EPm，执行以下运算(等式1)。误差操作单元13然后使用高频时钟VCLK的周期Tv作为单位，输出误差Lerr。频率设置值K是分频器4中设置的分频比M的一条线的平均的实数(actual number)，并且可以从频率计算单元7的下面将描述的设置值保持单元329获得。
Lerr＝diffN·K+EPm          (等式1)
如果两个光电检测器PD 108和109之间的距离不是点宽的整数倍，换句话说，如果距离不是由参考时间RefN瞄准的像素时钟周期的整数倍，则误差操作单元13可将分数转换为高频时钟VCLK的周期数，并使用转换值作为RefM执行以下运算(等式2)。因此，可更精确地控制像素时钟的频率。
Lerr＝diffN·K+EPm-RefM     (等式2)
图4是用于说明由比较器5执行的操作的时序图。
在图4中，分别地，(a)是第一同步信号SPSYNC，(b)是第二同步信号EPSYNC，(c)是高频时钟VCLK的上升沿，(d)是分频器4的计数值countM，并且(e)是像素时钟PCLK。
分别地，(f-1)是从第一边缘检测单元2输出的检测脉冲SPpls，(f-2)是从第二边缘检测单元3输出的检测脉冲EPpls，(g-2)是从第二边缘检测单元3输出的计数值EPm，并且(h)是比较器5的计数器11的值。
以此方式，在一条线的扫描结束之后，比较器5在像素时钟PCLK的第一上升时间计算目标线的误差Lerr。
如图5所示，滤波器6包括平均表面误差平滑单元302和表面误差平滑单元303。平均表面误差平滑单元302输出通过平滑对多角反射镜104的每个表面计算的误差Lerr而获得的平均表面误差数据Err(all)。
平均表面误差平滑单元302具有PI(比例(proportion)+积分(integration))型配置，包括将误差Lerr乘以增益Kp的乘法单元304、将误差Lerr积分的积分单元306、将从积分单元306输出的误差积分值乘以增益Ki的乘法单元307、以及将来自积分单元306和乘法单元307的输出相加的加法单元305。平均表面误差平滑单元302输出加法单元305的加法结果作为平均表面误差数据Err(all)。
积分单元306包括加法单元308和积分值保持单元309。加法单元308将目标线的误差Lerr和直到积分值保持单元309中保持的之前线的积分值相加。积分单元306然后用加法结果更新积分值保持单元309中保持的值。
表面误差平滑单元303计算通过平滑多角反射镜104的特定参考表面(这里，使用0表面，但是可使用任何表面)的误差Lerr(0)、和每个表面(i表面)的误差Lerr(i)之间的差e(i)而获得的表面误差数据Err(i)。表面误差平滑单元303输出计算的表面误差数据Err(i)。
表面误差平滑单元303包括参考表面误差保持单元310、减法单元311、积分单元312和乘法单元313。参考表面误差保持单元310保持相对于多角反射镜104的参考表面的误差Lerr，作为参考表面误差e(ref)。减法单元311从目标线的误差Lerr减去参考表面误差保持单元310中保持的参考表面误差e(ref)，并输出减法结果e(i)。积分单元312对于多角反射镜104的每个表面将减法单元311的减法结果e(i)积分，并输出对应于多角反射镜104的要测量的表面(以下，称为“目标表面”)的积分值。乘法单元313将积分单元312乘以输出增益Ko。表面误差平滑单元303输出乘法单元313的输出作为每个表面的表面误差数据Err(i)。
积分单元312基于从下面将描述的操作控制单元330提供的表面选择信号FNo，选择目标表面。例如，如果多角反射镜104具有六个表面，则由表面选择信号FNo表示的值i在从0到5的范围内递增，以便循环通过每条线。
如果i＝0的表面是参考表面，则参考表面误差保持单元310保持i＝0的误差Lerr，并在下一i＝0更新正保持的误差Lerr。
积分单元312包括加法单元314和积分值保持单元315。积分值保持单元315的每个表面(本实施例中六个)具有相对于多角反射镜104的每个表面的参考表面、保持表面误差的积分值的保持单元。积分值保持单元315输出对应于表面选择信号FNo的表面的表面误差的积分值。
加法单元314将减法单元311的减法结果e(i)和基于表面选择信号FNo输出的表面误差的积分值相加，并用加法结果更新积分值保持单元315中保持的目标表面的表面误差的积分值。
如果目标表面是参考表面(0表面)，则差e(0)总是0。因此，可以忽略对应于0表面的保持单元，并且在i＝0，积分值保持单元315可以输出0作为表面误差的积分值。
如图6所示，频率计算单元7包括平均表面频率计算单元321、表面偏移(offset)保持单元327、加法单元328、设置值保持单元329、操作控制单元330、加法单元332、计数器333和转换器334。
操作控制单元330生成提供到滤波器6和频率计算单元7中的各单元的表面选择信号FNo、以及用于指令滤波器6和频率计算单元7中的各保持单元更新值的更新信号(发送更新信号到每个保持单元的定时不同。然而，在图中集中示出)。
平均表面频率计算单元321包括乘法单元323、加法单元324和设置值保持单元325。乘法单元323将平均表面误差数据Err(all)乘以参考值RefN的倒数。
设置值保持单元325保持指示对多角反射镜104的每个表面设置的频率设置值K的平均的平均表面频率设置值Kavg。加法单元324将乘法单元323的乘法结果和设置值保持单元325中保持的平均表面频率设置值Kavg相加，并用加法结果更新设置值保持单元325中保持的平均表面频率设置值Kavg。
以此方式，平均表面频率计算单元321基于平均表面误差数据Err(all)和当前平均表面频率设置值Kavgn，执行以下运算(等式3)以计算下一设置值Kavgn+1。
Kavgn+1＝Kavgn+Err(all)/RefN      (等式3)
表面偏移频率计算单元322包括乘法单元326和表面偏移保持单元327。表面偏移保持单元327的每个表面具有保持指示频率设置值K相对于多角反射镜104的每个表面的参考表面的差的表面偏移值KOfs(i)。表面偏移保持单元327还输出对应于表面选择信号FNo的表面的表面偏移值KOfs(i)。
乘法单元326将表面误差数据Err(i)乘以参考值RefN的倒数，并计算每个像素的表面偏移值KOfs(i)。乘法单元326然后用乘法结果更新表面偏移保持单元327中保持的目标表面的表面偏移值KOfs(i)。
通常，可通过表面偏移值KOfs(i)获得的范围是与像素时钟的频率设置范围相比远远更小的值。因此，与对多角反射镜104的每个表面保持像素时钟的频率设置值K相比，通过保持平均表面频率设置值Kavg和表面偏移值KOfs(i)，保持的值的位数可以显著减少。因此，可以有利地减小电路规模和功耗。
如上所述，通过平滑参考表面的误差Lerr和多角反射镜104的每个表面的误差Lerr之间的差，获得表面误差数据Err(i)。相对于参考表面提取在多角反射镜104的每个表面中生成的误差分量。如果在相同条件下使用相同设备(例如，如果多角反射镜104的旋转速度相同)，则表面误差数据Err(i)基本是相同值。
加法单元328将通过平均表面频率计算单元321计算的平均表面频率设置值Kavg、和从表面偏移频率计算单元322输出的表面偏移值KOfs(i)相加，并输出结果作为目标表面的频率设置值K(i)。设置值保持单元329对每个表面保持从加法单元328输出的频率设置值K(i)。
以此方式，设置值保持单元329保持校正其表面误差的目标表面的频率设置值K(i)，并且设置值保持单元329输出目标表面的频率设置值K。
因此，每个表面的频率设置值K对于作为参考表面的0表面是Kavg，并且对于其他表面是Kavg+KOfs(i)。因此，频率设置值K的平均表面值是Kavg+1/Nf·∑KOfs(i)。这里，Nf是多角反射镜104的表面数，并且∑KOfs(i)是当i从1遍历到(Nf-1)时的KOfs(i)的和。
分频器4中设置的分频比Mnow是自然数。然而，频率设置值K是实数。因此，频率设置值K可划分为整数部分M和a位的小数部分F(二进制表示)。在Na＝2a，频率设置值K可以表示为K＝M+F/Na。
因此，加法单元332、计数器333和转换器334可使得分频器4中设置的分频比接近平均的K。这通过在Na个周期中F次使得分频器4中设置的分频比Mnow为M+1、并且在其他周期中为M而可能。频率设置值K的舍入误差最大是RefN/Na。因此，预先确定小数部分的“a”以便落入期望的误差可允许值。
使得对应于频率设置值K的整数部分M的比特串进入加法单元332，并且使得对应于频率设置值K的小数部分F的比特串进入转换器334。
计数器333是计数对应于像素时钟PCLK的值并输出计数值countA的a比特计数器。转换器334基于计数值countA，对于Na周期在F周期期间输出“1”到加法单元332，并且对于剩余Na-F周期输出“0”到加法单元332。
具体地，转换器334在Na周期期间，均匀地输出“1”F次。因此，如果通过将计数值countA[a-1:0]的比特排列反转而获得的Arev[0:a-1]小于F，则转换器334输出“1”，并且如果Arev[0:a-1]不小于F，则输出“0”。
加法单元332设置分频器4中的Mnow，其指示通过将频率设置值K的整数部分M和转换器334的输出相加而获得的分频比的设置值。
图7是通过滤波器6和频率计算单元7执行的频率设置值计算的操作的流程图。
操作控制单元330选择0作为表面选择信号FNo，并且初始化滤波器6和频率计算单元7的保持单元中保持的值(步骤S201)。这里，积分值保持单元309和315、以及表面偏移保持单元327中保持的值初始化为“0”，并且设置值保持单元325和329中保持的值初始化为预定目标频率设置值。
通过保持目标频率设置值的精度尽可能高，可以缩短拉入时间。因此，即使基于像素时钟PCLK生成信号(如用于接通光源以检测同步信号SPSYNC和EPSYNC的同步光信号等)，也可在目标定时生成所述信号。因此，通过考虑与频率设置值K的偏差，不需要在生成定时允许显著灵活性。
频率设置值计算的操作直到一条线的扫描结束才开始。换句话说，操作直到操作控制单元330基于EPpls检测到扫描的结束才开始(步骤S202)。等待时间包括确定误差Lerr的计算所需的时间。
如果操作控制单元330检测到扫描的结束，则积分单元306将误差Lerr与直到之前线的误差积分值相加，从而更新误差积分值(步骤S203)。
平均表面误差平滑单元302通过执行以下运算(等式4)，计算平均表面误差数据Err(all)。这里，∑Lerr是Lerr的积分值。
Err(all)＝Kp·Lerr+Ki·∑Lerr        (等式4)
基于计算结果，平均表面频率计算单元321计算下一平均表面频率设置值Kavgn+1，并且用Kavgn+1更新平均表面频率设置值Kavg(步骤S204)。
与步骤S203和S204并行地，如下更新表面偏移值KOfs(i)。
如果操作控制单元330检测到扫描的结束，则如果FNo＝0，则用误差Lerr更新参考表面误差保持单元310中保持的参考表面误差e(ref)(步骤S205)。如果FNo≠0，则频率设置值计算的操作跳过步骤S205。
因为在扫描第一条线(FNo＝0)之后更新参考表面误差保持单元310中保持的参考表面误差e(ref)，所以初始值可以是任何值。换句话说，不需要初始化该值。
表面误差平滑单元303执行以下运算(等式5)，计算目标表面的表面误差数据Err(i)(这里，i是由FNo指示的表面号)，并且更新对应于目标表面(i)的积分值(步骤S206)。这里，∑e(i)是目标线的误差Lerr和参考表面误差e(ref)之间的差e(i)的积分值。
Err(i)＝Ko·∑e(i)        (等式5)
基于表面误差数据Err(i)，表面偏移频率计算单元322计算表面偏移值KOfs(i)，并更新表面偏移值KOfs(i)(步骤S207)。
当执行了步骤S204和S207两者时，FNo递增(+1)(如果FNo＝5，则返回到FNo＝0)(步骤S208)。如果递增FNo，则表面偏移频率计算单元322输出下一条线的表面偏移值KOfs(i)。加法单元328然后将表面偏移值KOfs(i)和平均表面频率设置值Kavg相加，从而更新下一条线的频率设置值K(步骤S209)。执行到目前为止的步骤，直到下一条线的扫描开始(直到检测到SPSYNC)(换句话说，到有效扫描时段之外)。
频率设置值计算的操作返回到步骤S202，并且重复执行从步骤S203到S209的处理。
如上所述，本实施例集中关注各种误差因素的特性。本实施例包括适于校正误差因素的特性的多个控制系统，并且通过并行操作各控制系统来校正各种误差。因此，可同时解决如提高设备的速度和增加控制带宽的矛盾的问题。
在本实施例中，误差因素划分为“平均表面误差”(当误差周期性变化时的一个周期的平均误差。这里，多角反射镜的一次旋转为一个周期，并且因为误差是六个表面的误差的平均，所以称为平均表面误差)和“与平均表面误差的差”。
图8是两个误差分量之间的关系的示例性曲线图。垂直轴是误差，水平轴是时间，实线是平均表面误差，并且箭头a到f是第0到第5表面(表面号是相对的)与平均表面误差的差。向上的箭头示出正值，并且向下的箭头示出负值。
时段(A)是其中没有校正两个误差分量的状态。当从每个表面采样误差时，与平均表面误差的差仅很少地变化(换句话说，箭头不随时间很大地变化)。因此，如果每个表面的偏移与平均表面像素时钟频率相加，以便消除与平均表面误差的差，则可以校正误差分量。可充分降低控制带宽。
时段(B)是其中仅校正与平均表面误差的差的状态。与平均表面误差的差在所有表面中校正为“0”。因此，每个表面的误差与平均表面误差匹配(实线)。
平均表面误差包括除了与平均表面误差的差之外的误差分量，并且所有表面相似地变化(例如，如果多角反射镜104的旋转速度变化，则在所有表面中扫描速度变化)。因为通过在所有表面中采样误差来执行控制，所以可执行高带宽控制。因此，可实现高速响应，从而抑制高频抖动。
与平均表面误差的差生成为周期性误差。然而，如果控制带宽低于多角反射镜104的一个旋转周期，则可平滑误差。因为与平均表面误差的差也被控制为0，所以并行地，周期性误差可减小到可忽略的水平。
时段(C)是其中仅校正平均表面误差的状态。如果假设某个表面(0表面)为参考表面，并且在参考表面与平均表面误差的差是0，则如虚线所示，平均表面误差偏移多如0表面的差a的预定量。因此，即使校正与参考表面误差的差，也可获得与上面类似的效果(假设从0表面到第5表面的时段中的平均表面误差的波动量δ是最小的，并且是可忽略的水平)。
以此方式，在本实施例中，通过对多个误差求平均，不需要计算最接近的平均表面误差。替代地，所需要的是获得参考表面的误差。因此，可以减小电路规模。在本实施例中，通过适当的控制系统，分别并行控制“平均表面误差”和“与平均表面误差的差”。结果，可执行高带宽和高精度控制。
在本实施例中，平均表面误差平滑单元302和平均表面频率计算单元321的系统(以下，称为“控制系统1”)控制“平均表面误差”作为其中不校正该误差的每个表面的平均像素频率。控制系统1是本发明中的像素时钟频率平均值计算单元，并且可校正(2)到(4)的扫描速度的波动。此时，通过一直从所有表面采样误差来控制误差。因此，可实现高带宽控制，从而抑制高频抖动。
表面误差平滑单元303和表面偏移频率计算单元322的系统(以下，称为“控制系统2”)控制“与平均表面误差的差”。控制系统2是本发明中的像素时钟频率偏移值计算单元，并且其添加到控制系统1。因此，可校正扫描速度(1)的波动，从而执行高精度控制。
因为两个系统并行控制扫描速度，所以可执行高带宽和高精度控制。六个表面的周期的误差Lerr是本发明中的“N周期中的误差”。换句话说，多角反射镜104的一个旋转周期是本发明中的“操作周期”。
通过控制系统1校正的“平均表面误差”的波动的频率高于通过控制系统2校正的“与平均表面误差的差”的波动的频率。因此，如果控制系统1的控制带宽处于比控制系统2的控制带宽足够高的带宽，则两个控制系统彼此不干扰。结果，可以执行稳定的控制。
现在将描述控制系统1和2的特性和设置示例。
关于控制系统1，如果要控制的值是频率设置值K，并且目标值由Ktar替代，则控制示意图在图9中给出。
开环增益G1(s)可如下在s域中写出(等式6)。因为图9中的控制示意图是已知PI(比例积分)控制系统，所以将省略其详细描述。
G1(s)＝(Kp+Ki/s)·1/s        (等式6)
如果使用由比较器5计数的像素时钟的数量n和小于像素时钟的一个周期的小数Epm，则满足以下(等式7)。
Ktar·RefN＝K·n+EPm         (等式7)
因此，目标值Ktar和控制值K之间的偏差ε由以下(等式8)给出。
ε＝Ktar-K＝1/RefN(K·n+EPm)-K＝1/RefN((n-RefN)·K+Epm)    (等式8)
通过修改由根据本实施例的误差操作单元13计算的(等式1)，满足以下(等式9)。
Lerr＝(n-RefN)·K+EPm        (等式9)
因此，通过(等式8)和(等式9)满足(等式10)。
ε＝1/RefN·Lerr             (等式10)
结果，根据本实施例的控制系统1等效于图9中的控制示意图中所示的控制系统。结果，可通过增益系数Kp和Ki设置控制系统1的控制带宽。
例如，如果Kp＝1/8并且Ki＝1/256，则通过归一化采样频率(换句话说，扫描线频率)为1[Hz]而获得的开环特性(近似线)如由图10中的实线所示。
在图10中，水平轴是归一化的频率(对数刻度)，并且垂直轴是增益(dB)。在所有控制系统中，关于在每个表面(i)的采样，如果将目标值Ktar划分为平均表面分量Kta和表面偏移分量Kti，则可表示为Ktar＝Kta+Kti。类似地，频率设置值K可表示为K＝Kavg+KOfs(i)。
如果参考表面的频率偏移分量为0，则参考表面偏差εr表示为εr＝Kta-Kavg，并且偏差ε表示为ε＝Kta+Kti-(Kavg+KOfs(i))。因此，控制系统2中的表面偏移的偏差εi是每个表面的偏差ε和参考表面偏差εr之间的差。因此，其通过εi＝ε-εr＝Kti-KOfs(i)给出。结果，控制系统2的控制示意图如图11所示。在本实施例中，控制系统在每个表面中并行安排。在本实施例中，通过在每个表面中包括每个值的保持单元，并且通过共用操作单元，减小电路规模。
控制系统2的开环增益G2(s)通过以下(等式11)给出。然而，控制系统2的采样频率与多角反射镜104的旋转频率相同，因为对特定表面执行采样。因此，如果多角反射镜具有六个表面，则控制系统2的采样频率是扫描线频率的六分之一。
G2(s)＝Ko/s            (等式11)
因此，控制系统2的控制带宽可通过增益系数Ko来设置。
当控制系统1的控制带宽如上述示例设置时，其近似为1/8·fs(fs：采样频率)。为了充分降低带宽，例如，其可设置为Ko＝1/64(控制带宽为1/64·1/6·fs)。
因为控制带宽不需要详细设置，因此如果增益系数设置为2的幂，则可通过比特移位器来形成乘法单元。因此，可以充分减小电路规模。
如上所述，在本实施例中，通过设备的组装精度等或通过扫描光学系统来改变目标值。然而，没有用直接应用的已知PI控制系统来设置像素频率的目标值。替代地，例如，在制造设备时，通过使用上述配置和通过将目标值设置为RefN，可容易和精确地获得目标值。即使要改变像素频率，也可以有利地改变像素频率，而不重新计算目标值。
通过共用乘法单元323和乘法单元326可以减小电路规模。换句话说，在乘法单元323和乘法单元326的前级，可以提供可以可切换地选择Err(all)和Err(i)的选择单元，并且在图7所示的流程图中，计算和更新Kavg，使得选择Err(all)，直到处理步骤S204。在处理步骤S204和S206之后，通过处理步骤S207来更新KOfs(i)，使得选择Err(i)。
在本实施例中，参考表面误差保持单元310保持特定参考表面的误差Lerr，并输出e(ref)。然而，在本发明中，可计算紧接在前面的多角反射镜104的一次旋转的误差的平均，并使用该值作为e(ref)。
换句话说，可从紧接在前面的六个表面获得图8中的平均表面误差(换句话说，对每个表面更新误差)，并且使用该值作为参考误差值。以此方式，可精确计算平均表面误差的波动。
传统成像装置通过在没有正形成图像时禁用设备的一部分的操作来减小功耗。例如，在前述设备中，关断电源，停止多角反射镜的旋转，并且还停止像素时钟频率控制的操作。
因此，为了再次开始写入，需要从开始(从图7中的步骤S201)执行频率设置值计算的操作。然而，表面偏移依赖于设备，并且在控制的恢复时改变不大。因此，可通过参考在频率设置值计算的操作结束之前获得的控制值来减少控制时间。
换句话说，通过如下初始化(步骤S201)，可减少完成频率设置值计算的操作所需的时间。因此，可以减少恢复时间。
在频率设置值计算的操作停止之前，存储每个表面的平均表面频率设置值Kavg和表面偏移值KOfs(i)(存储单元可放置在设备中的任何地方，或保持单元在操作停止之后不可更新)。
还可以在没有增加各表面的表面偏移值KOfs(i)(换句话说，像素时钟频率是Kavg)的状态下测量误差Lerr，并且与表面号FNo(值为i)相关地，存储对应表面的误差和参考表面的误差e(ref)之间的差e(i)。在本实施例中，存储六个差e(i)。这些统称为“表面误差模式”。
在本实施例中，相对地判断表面号。因此，如果一旦停止多角反射镜104，则实际的多角反射镜104的表面和表面号FNo之间的相关可能不匹配。结果，当恢复频率设置值计算的操作时，存储的(保持的)表面偏移值KOfs(i)不能按原样使用。
结果，在本实施例中，操作控制单元330包括本发明的停止处理单元和开始处理单元。在图7中的步骤S201，作为图12所示的初始化处理，如停止频率设置值计算的操作之前，实际多角反射镜104的表面与表面号FNo相关。
在图12中，操作控制单元330初始化保持单元中保持的值(步骤S220)。这里，操作控制单元330将预先存储的每个表面的平均表面频率设置值Kavg和表面偏移值KOfs(i)，设置到保持单元(如果保持单元已经保持各值，则可省略该处理)。操作控制单元330然后将积分值清除为“0”。这里，还没有更新控制值和保持值。操作控制单元330将表面号FNo初始化为“0”。
然后，类似于图7所示的频率设置值计算的操作，获得要在操作的恢复之后使用的表面误差模式。换句话说，如下执行初始化处理：等待直到一条线的扫描结束(步骤S221)，并且如果FNo＝0，则将误差Lerr更新为参考表面误差e(ref)(步骤S222)，并且如果FNo≠0，则跳过步骤S222。
操作控制单元330然后计算目标线的误差Lerr和参考表面误差e(ref)之间的差e(i)(＝Lerr(i)-e(ref)，i是FNo的值)，并且在其中存储为表面误差模式的元素(步骤S223)。
操作控制单元330然后递增表面号FNo(步骤S224)。这里，如果FNo≠0，则初始化处理返回到步骤S221，并且如果FNo＝0，则操作控制单元330与表面号相关。
如果假设与频率设置值计算的操作停止之前的多角反射镜104的实际表面相关的表面号是j(j＝0到5)，则通过在频率设置值计算的操作恢复之后、比较在频率设置值计算的操作停止之前使用的表面误差模式e(j)和如上所述获得的表面误差模式e’(i)，并按照最接近表面误差模式的组合的表面号的顺序改变FNo，来将表面号相关。
图13是表面误差模式的示例。这里，(a)是在频率设置值计算的操作停止之前的表面误差模式e(j)，并且j是此时的表面号。操作控制单元330计算表面误差模式e(j)的每个元素的差e(j)-e(j+1)。
(b)是在频率设置值计算的操作恢复之后获得的表面误差模式e’(i)，并且i是表面号。这里，i和j不匹配。类似地，操作控制单元330计算表面误差模式e’(i)的每个元素的差e’(i)-e’(i+1)。
因为频率设置值计算的操作停止之前和恢复之后的表面误差之间的波动是最小的，所以表面误差模式的元素的差的相位偏移。如果改变表面号以便与此匹配，则在频率设置值计算的操作停止之前和恢复之后，匹配与多角反射镜104的每个表面相关的表面号。
在图13所示的示例中，如果向表面号加2(i’＝i+2)，则模式匹配。因此，频率设置值计算的操作停止之前和恢复之后的表面号匹配。
在图12中，如上所述，操作控制单元330比较频率设置值计算的操作停止之前和恢复之后的表面误差模式。操作控制单元330计算用于匹配表面误差模式的表面号的校正值，并改变表面号FNo(步骤S225)，从而结束初始化处理。然后，图7所示的频率设置值计算的操作返回到处理步骤S202。
在初始化处理中，频率设置值计算的操作停止之前的控制值用作初始值，并且也匹配与表面号的相关。因此，平均表面频率设置值Kavg和每个表面的表面偏移值KOfs(i)从与目标值近似相同的值恢复控制。结果，可以快速设置和确定目标值，从而减小恢复时间。
如果在频率设置值计算的操作停止之前，平均表面频率设置值Kavg、每个表面的表面偏移值KOfs(i)和表面误差模式e(j)存储在非易失性存储器中，则即使设备的电源关断(换句话说，即使设备的电源接通)，也可以执行初始化处理。因此，可获得类似的效果。替代地，可在设备的制造期间获得平均表面频率设置值Kavg、每个表面的表面偏移值KOfs(i)和表面误差模式e(j)，并将其存储在非易失性存储器中。
图14是用于说明由调制数据生成单元113执行的操作的时序图。这里，将描述基于图像数据PData对其执行8值脉宽调制的调制数据MData的生成。
在图14中，(a)是具有周期Tv的高频时钟VCLK的上升，并且(b)是分频器4的计数值countM。这里，假设分频器4中的分频比设为16。
(c)是像素时钟PCLK，并且像素时钟PCLK的周期是16Tv。(d)是与像素时钟PCLK同步进入的图像数据PData。(e)是其中基于图像数据PData的值Dm调制脉宽Tw的调制数据MData。
基于高频时钟VCLK生成调制数据MData，并且如果Dm≠0，则在countM＝0处，调制数据MData处于“H”。在countM＝Dm/Nm·Mnow处，调制数据MData处于“L”(Nm是梯度数，并且这里为8)。
(e’)是调制数据MData，如果Dm≠8，则在countM＝(Nm-Dm)/Nm·Mnow处，其处于“H”，并且在countM＝0处，其处于“L”。可形成两个生成模式使得其可切换，并且可通过每个点改变。
以此方式，根据第一实施例的成像装置，对应于扫描时间的波动，并行地控制像素时钟PCLK的频率的平均Kavg和像素时钟PCLK的频率的偏移值KOfs(i)。因为设置像素时钟PCLK的频率，所以基于对其加上各值的频率设置值K，即使提高设备的速度，也可以增加控制带宽。因此，可以充分抑制高频抖动。
第二实施例
如图15所示，第二实施例与第一实施例的不同在于包括像素时钟生成单元211以替代像素时钟生成单元111。
像素时钟生成单元211与根据本发明第一实施例的像素时钟生成单元111的不同在于包括频率计算单元8来替代频率计算单元7，并且还包括频率调制数据生成单元9。换句话说，频率计算单元8与滤波器6形成本发明的频率设置单元。
在本实施例中，与根据本发明第一实施例的组件相同的组件由相同参考标号表示，并且将省略对其的详细描述。
在图15中，频率调制数据生成单元9生成对应于源自第一同步信号SPSYNC的扫描位置(这里，由像素时钟PCLK的数量n指示)的频率调制数据FMData。
频率调制数据FMData是对应于扫描位置n处的扫描速度V(n)的像素时钟频率。这里，频率调制数据FMData是由高频时钟VCLK的分频值表示的M(n)和像素时钟的平均频率信号Mavg之间的差。
在图16中，(a)是扫描速度V(n)相对于扫描位置n的示例。(b)是扫描位置n与理想位置的偏差Δ(n)的示例。(c)是频率调制数据FMData(n)的示例。
扫描位置n与理想位置的偏差Δ是通过积分V(n)-Vavg获得的值。扫描速度的非线性误差的主要因素是扫描光学系统的差的精度和组装误差。为了避免它，例如，可在设备的制造期间预先获得频率调制数据FMData，并将该数据存储在频率调制数据生成单元9中。
现在将描述获得频率调制数据FMData的示例。在某一像素时钟频率执行扫描，并且测量每个扫描位置与理想位置的偏差Δ。因为偏差Δ的差分值是扫描速度V，所以将该值转换为像素时钟频率，并且获得与像素时钟平均频率信号Mavg的差。更容易地，通过扫描速度V’近似预定扫描位置之间的梯度(图16中的Δn)。结果，在该区域中，来自近似值的转换值用作频率调制数据FMData(图16中的虚线)。
以此方式，可容易地获得频率调制数据FMData，并且因为在该区域中使用相同数据，所以还可以减小存储数据所需的存储器量。为了更精确地校正扫描速度，可以缩短区域Δn。
可通过获得分频比M的差数据ΔM来容易地获得频率调制数据FMData。通过将差数据ΔM与像素时钟平均频率信号Mavg相加，可将该数据转换为像素时钟频率指令信号Mnow。
为了更精确地执行像素时钟的频率调制，频率调制数据优选地不仅包括分频比M，还包括小数部分。小数部分可与分频比M相同地处理。
为了通过如上所述划分为各区域来执行频率调制，将区域长度Δn设置为Na的整数倍(大于1)是优选的并且更容易的。在下面的说明中，频率调制数据FMData包括整数部分ΔM和a位的小数部分ΔF。
如图17所示，频率调制数据生成单元9包括频率调制数据存储单元220和频率调制控制单元221。
频率调制数据存储单元220包括存储器。在频率调制数据存储单元220中，对应于扫描线中的各区域的频率调制数据FMData预先存储在具有区域号作为地址的存储区域中。还可以将频率调制数据FMData存储在其他存储中，并且当设备接通时加载到频率调制数据存储单元220中。
频率调制数据存储单元220输出对应于接收的地址信号的频率调制数据FMData。频率调制控制单元221计算扫描线中的区域号，并生成地址信号。
频率调制控制单元221通过接收同步信号SPSYNC来将地址清除为“0”，对像素时钟PCLK计数，并且每次达到区域长度Δn时，递增地址信号。
如果对于频率调制控制单元221预先设置每个区域的区域长度，并且如果每次频率调制控制单元221达到区域长度时递增地址，则可对应于频率改变量来改变区域长度。因此，可以减小存储的存储器量，并且同时提高频率校正的精度。
如果改变扫描速度或像素时钟频率PCLK，则需要成比例地改变频率调制数据FMData。例如，为了仅通过改变像素时钟频率PCLK而不改变扫描速度(多角反射镜104的旋转速度)来改变像素密度，可与要改变的倍数成比例地改变预先获得的频率调制数据FMData。
换句话说，为了将像素密度减半，通过将用于计算频率调制数据FMData的像素时钟频率PCLK减半，通过将计算期间的频率调制数据FMData划分成一半而获得的数据，可存储在频率调制数据存储单元220中。
如果扫描速度的非线性误差按照多角反射镜104的每个表面等而不同，并且如果非线性误差对于每条扫描线具有周期性，则可预先获得对应于每个表面的频率调制数据FMData，并且可在扫描期间使用对应于该表面的频率调制数据FMData。图18是适于这样的情况的另一频率调制数据生成单元的示意图。
在图18中，频率调制数据生成单元9包括频率调制控制单元221、存储器选择信号生成单元222和频率调制数据存储存储器223(1)到(Nf)。
频率调制控制单元221的配置与图17所示的频率调制控制单元221的配置相同。频率调制数据存储存储器223(1)到(Nf)的每个包括存储器。如果多角反射镜具有Nf个表面，则频率调制数据存储存储器223(1)到(Nf)的每个，在其中存储对应于对于多角反射镜104的每个表面的扫描线中的每个区域的频率调制数据FMData。
频率调制数据存储存储器223(1)到(Nf)的每个输出对应于接收的地址信号和存储器选择信号的频率调制数据FMData。存储器选择信号生成单元222将从频率计算单元8的操作控制单元330输出的表面选择信号FNo转换为存储器选择信号，并输出该信号。
因为表面选择信号FNo指示相对表面号，所以存储器选择信号生成单元222将表面选择信号FNo转换为对应于绝对表面号的存储器选择信号。
例如，在获得频率调制数据FMData时，存储器选择信号生成单元222以某个像素时钟频率执行扫描(而不执行频率控制)，并且测量每个表面上的扫描位置与理想位置的偏差Δ。
此时，因为每个表面的扫描速度不同，所以比较器5的输出Lerr在每个表面中取不同固定值。通常，至少可以从误差Lerr的置换(permutation)来指定每个表面的绝对表面号。
因此，存储器选择信号生成单元222在其中与存储器号相关联地存储通过计算每个表面的误差Lerr与理想位置的偏差Δ而获得的频率调制数据FMData。
在通常操作中，在多角反射镜104的旋转稳定后，存储器选择信号生成单元222以某个像素时钟频率执行扫描(而不执行频率控制)。存储器选择信号生成单元222然后以相关方式获得表面选择信号FNo和误差Lerr，并通过将误差Lerr的安排和存储的误差Lerr的安排匹配，来将表面选择信号FNo和存储器号相关。
为了提高精度，存储器选择信号生成单元222可使用多条线的误差Lerr的平均。以此方式，即使扫描速度的非线性误差在多角反射镜104的每个表面中不同，也可基于非线性误差校正像素时钟频率PCLK。因此，可以生成更精确的像素时钟PCLK。
如图19所示，频率计算单元8与根据本发明第一实施例的频率计算单元7的不同在于，在加法单元328的后级包括加法单元331。加法单元331形成与频率调制数据生成单元9的本发明的频率校正单元。
加法单元331将ΔF加到频率设置值K的小数部分F，并将ΔM加到频率设置值K的整数部分M。如果当ΔF加到小数部分F时数字进位到下一左列，则将该进位加到整数部分M。
以此方式，根据第二实施例的成像装置，对每个划分的时间窗口Δn，基于预定频率调制数据FMData校正像素时钟PCLK的频率。因此，可以生成其中也校正非线性误差的高精度的像素时钟PCLK。
第三实施例
如图20所示，第三实施例与第一实施例的不同在于包括像素时钟生成单元118以替代像素时钟生成单元111，并且包括调制数据生成单元119以替代调制数据生成单元113。在本实施例中，与第一实施例中的组件相同的组件由相同参考标号表示，并且将省略对其的详细描述。
像素时钟生成单元118包括高频时钟生成单元51、第一边缘检测单元52、第二边缘检测单元53、计数单元54、比较器55、滤波器6、频率计算单元7和像素时钟输出单元58。
计数单元54形成本发明的像素时钟生成单元，并且比较器55形成本发明的误差计算单元。
高频时钟生成单元51倍增参考时钟RefCLK，并生成具有等间隔相位差的多相位时钟。在本实施例中，高频时钟生成单元51生成16相位的多相位时钟VCLK0到VCLK15。
高频时钟生成单元51生成通过将多相位时钟之一按Q(这里，Q＝4)分频而获得的内部操作时钟GCLK，并提供到像素时钟生成单元118中的各单元(虽然未示出)。
图21是由高频时钟生成单元51生成的时钟的时序图。这里，(a-0)到(a-15)是多相位时钟VCLK0到VCLK15。多相位时钟VCLK0到VCLK15具有等隔的相位差，并且时间间隔设为Tv。(b)是通过将(a-0)的VCLK0按4分频获得的时钟GCLK。
像素时钟生成单元118主要基于时钟GCLK来操作。这里，通过将GCLK按4分频获得的时段顺序称为QT0、QT1、QT2和QT3。对应于多相位时钟VCLK0到VCLK15的上升的时间称为PH0到PH15，并且GCLK中的时间信息QP由时段QT和相位PH指示。
时间信息QP取从0到63的64个值，并且在本实施例中，基于多相位时钟VCLK0到VCLK15的相位差Tv生成像素时钟PCLK。换句话说，基于操作时钟GCLK，通过使用时间信息QP(QT和PH)来执行对像素时钟PCLK的频率的控制操作。
在图20中，第一边缘检测单元52基于多相位时钟VCLK0到VCLK15，检测第一同步信号SPSYNC的上升。在检测到同步信号SPSYNC的上升时，第一边缘检测单元52输出与时钟GCLK同步的检测脉冲SPpls、以及指示在检测到上升时的时段QT和相位PH的时间信息SPqp。
第二边缘检测单元53基于多相位时钟VCLK0到VCLK15，检测第二同步信号EPSYNC的上升。在检测到同步信号EPSYNC的上升时，第二边缘检测单元53输出与时钟GCLK同步的检测脉冲EPpls、以及指示在检测到上升时的时段QT和相位PH的时间信息EPqp。
计数单元54基于从频率计算单元7输出的像素时钟频率指令信号Mnow，测量时间。每次达到由像素时钟频率指令信号Mnow指示的时间时，生成Set信号，并且在生成Set信号之后，在对应于由像素时钟频率指令信号Mnow指示的时间的一半的时间，生成Rst信号。
Set信号由与时钟GCLK同步的SETpls信号和时间信息SETqp组成。Rst信号由与时钟GCLK同步的RSTpls信号和时间信息RSTqp组成。计数单元54通过使用多相位时钟VCLK0到VCLK15之间的相位差Tv作为单位，测量该时间。
像素时钟输出单元58基于从计数单元54提供的Set信号和Rst信号，生成在“H”和“L”之间切换的像素时钟PCLK，并输出该时钟。
比较器55检测两个同步信号SPSYNC和EPSYNC之间的时间Tline。比较器55计算基于写入频率和两个光电检测器PD 108和109之间的距离预先确定的参考时间RefN、和测量时间Tline之间的差，作为目标线的误差Lerr。换句话说，比较器55基于适当扫描时间(参考时间RefN)和目标线的扫描时间Tline之间的差，获得扫描速度的误差。
这里，比较器55对从使得SPpls进入的时间开始到使得EPpls进入的时间为止的时段期间馈入的SETpls的数量计数，并比较该值与参考值RefN。比较器55然后通过使用相位差Tv作为单位，从脉冲的时间信息计算目标线的误差Lerr。
图22是高频时钟生成单元51的示意图。高频时钟生成单元51从参考时钟RefCLK生成多相位时钟VCLK0到VCLK15和内部操作时钟GCLK。
高频时钟生成单元51包括分频器60、相位频率检测器(以下简称为“PFD”)61、低通滤波器(LPF)62、压控振荡器(以下简称为“VCO”)63和分频器65。
VCO 63包括与其连接8级差分缓冲器64a到64h的环形振荡器，并生成16相位时钟VCLK0到VCLK15。分频器60对多相位时钟之一(这里，VCLK8)按Nv分频。
PFD 61包括未示出的电荷泵，并且通过比较参考时钟RefCLK和分频器60的输出之间的相位并使用比较结果来驱动电荷泵。LPF 62平滑来自电荷泵的输出，并将控制电压Vc提供到VCO 63。
VCO 63的差分缓冲器64a到64h基于控制电压Vc改变延迟量，并控制相位同步。例如，如果假设参考时钟RefCLK的频率是100MHz并且分频比Nv是20，则多相位时钟VCLK0到VCLK15在2GHz包括等间隔的相位差。
分频器65通过将多相位时钟VCLK0到VCLK15之一(这里，其是VCLK0)按Q(这里，Q＝4)分频来生成时钟GCLK。
在本实施例中，通过将由VCO 63生成的多相位时钟的相位数设置为16来进行说明。然而，在本发明中，不限于16。但是，优选地，由VCO 63生成的多相位时钟的相位数是2的幂以简化操作。类似地，还优选地，分频器65通过其生成GCLK的分频比Q是2的幂。
图23是计数单元54的示意图。计数单元54中的各单元与时钟GCLK同步操作。
计数单元54包括SET时间操作单元70、RST时间操作单元71、计数器72、触发器(以下，简称为“F/F”)73和74、计数器75和F/F 76。
SET时间操作单元70通过将由像素时钟频率指令信号Mnow指示的时间与当前像素时钟PCLK的上升时间相加，计算下一像素时钟PCLK的上升时间。在接收到pSet信号时，SET时间操作单元70输出指示下一像素时钟PCLK的上升时间的设置时间信息nextS。
这里，假设通过将设置的时间信息nextS除以64获得的商是nextSC，并且余数是nextSqp。换句话说，nextSc＝nextS[MSB:6]，并且nextSqp＝nextS[5:0]。
SET时间操作单元70通过使得相位与SPSYNC的上升同步(精确地，在已经经过预定信号处理时间之后，并且这里，在2GCLK之后)，开始生成PCLK。第一PCLK上升时间信息是SPqp。
RST时间操作单元71通过将由像素时钟频率指令信号Mnow指示的时间的一半与当前像素时钟PCLK的上升时间相加，计算下一像素时钟PCLK的下降时间。在接收到pSet信号时，RST时间操作单元71输出指示下一PCLK的下降时间的重置时间信息nextR。
这里，假设通过将重置时间信息nextR除以64获得的商是nextRc，并且余数是nextRqp。换句话说，nextRc＝nextR[MSB:6]，并且nextRqp＝nextR[5:0]。
RST时间操作单元71将由像素时钟频率指令信号Mnow指示的时间的一半与当前像素时钟PCLK的上升时间相加的原因是，使得像素时钟PCLK的占空比为近似50％。如果不需要使得占空比为近似50％，则可将可以简化该操作的值与该时间相加。
计数器72基于时钟GCLK计数nextSc周期，并生成pSet信号。当计数值匹配nextSC时，计数器72将pSet信号设置为“H”。如果pSet信号处于“H”，则计数器72将计数值清除为“1”。
F/F 73通过将pSet信号和SPpls信号延迟多如1GCLK，生成SETpls信号。F/F 74通过使能pSet信号来锁存nextSqp，通过使能SPpls信号来锁存SPqp，并生成SETqp信号。
SETpls信号通过GCLK单位指示PCLK的上升，并且用与其同步的SETqp信号指示GCLK周期中的上升时间。在下面，SETpls信号和SETqp信号统称为“Set信号”。Set信号提供到像素时钟输出单元58。
计数器75基于时钟GCLK计数nextRc周期，并生成RSTpls信号。当SETpls处于“H”时，计数器75将计数值清除为“1”。如果计数值匹配nextRC，则计数器75将RSTpls信号设置为“H”。
F/F 76通过使能SETpls锁存nextRqp，并生成RSTqp信号。RSTpls信号通过GCLK单位指示PCLK的下降，并通过RSTqp信号指示GCLK周期的下降时间。
在下面，RSTpls信号和RSTqp信号统称为“Rst信号”。Rst信号提供到像素时钟输出单元58。SETqp信号和RSTqp信号仅可以当SETpls和RSTpls信号处于“H”时有效。因此，在本发明中，各单元的控制定时不仅限于本实施例。
图24是像素时钟输出单元58的示意图。像素时钟输出单元58包括延迟单元77和78和Set/Rest(SR)-F/F 79。
延迟单元77输出脉冲S，其通过基于多相位时钟VCLK0到VCLK15，将从计数单元54提供的SETpls对应于时间信息SETqp延迟而获得。延迟单元77还馈送时钟GCLK以指定GCLK周期中的时段QT。
还可以馈送指示时段的时段信号QT(在此情况下，高频时钟生成单元51生成QT信号)。换句话说，脉冲S是通过将SETpls延迟多如SETqp·Tv而获得的脉冲。
延迟单元78输出脉冲R，其通过基于多相位时钟VCLK0到VCLK15，将从计数单元54提供的RSTpls对应于时间信息RSTqp延迟而获得。脉冲R是通过将RSTpls延迟多如RSTqp·Tv而获得的脉冲。
SR-F/F 79在脉冲S的上升处输出设置为“H”的像素时钟PCLK，并在脉冲R的上升处重置为“L”。
图25是计数单元54和像素时钟输出单元58的信号的时序图。在图25中，(a)是时钟GCLK，(b)是SPSYNC，(c-1)是SPpls信号，并且(c-2)是SPqp信号。
以此方式，在检测到SPSYNC的上升时，第一边缘检测单元52输出在下一GCLK的周期时段中处于“H”的SPpls信号、以及指示在GCLK周期中信号何时已经上升的SPqp信号(这里，其为10)。
(d)是从频率计算单元7提供的像素时钟频率指令信号，并且(e-1)是由SET时间操作单元70计算的、指示下一PCLK的上升时间的nextS。
因为PCLK与SPSYNC的上升同步上升，所以下一PCLK在SPqp+Mnow＝250Tv之后上升。在(e-1)中所示的nextS中，逗号之前的右侧的值指示nextSc，并且逗号之后的值指示nextSqp。下一nextS是nextSqp+Mnow＝298。
(e-2)是由RST时间操作单元71计算的、指示下一PCLK的下降时间的nextR。通过将Mnow/2加到SPSYNC的上升获得的值(＝130)是PCLK的下降时间。与(e-1)中所示的nextS类似，逗号前的右侧的值指示nextRc，并且逗号后的值指示nextRqp。
(f)是用于更新SETqp信号的、SETpls的一个GCLK之前输出的脉冲pSet。当计数器72的计数值匹配nextSc时，pSet处于“H”。图中的带圆圈的数指示nextSc的计数值。
(g-1)是通过将SPpls和pSet信号延迟一GCLK而获得的脉冲SETpls。SETpls通过GCLK单位(GCLK unit)指定PCLK的上升。(g-2)是指示SETpls的延迟值的PCLK的上升时间信息SETqp。SETqp用当pSet处于“H”时的nextSqp的值更新。
(h-1)是通过GCLK单位指定PCLK的下降的脉冲RSTpls。当计数器75的计数值匹配nextRc时，RSTpls处于“H”。(h-2)是指示RSTpls的延迟值的PCLK的下降时间信息RSTqp。
(i-1)是通过将(g-1)中所示的SETpls延迟多如通过(g-2)中的SETqp指示的值而获得的脉冲S。延迟值的单位是多相位时钟VCLK0到VCLK15的相位差Tv。
(i-2)是通过将(h-1)中所示的RSTpls延迟多如通过(h-2)中所示的RSTqp所指示的值而获得的脉冲R。(j)是像素时钟PCLK，其被生成以便在(i-1)中的脉冲S的上升处处于“H”、并在(i-2)中的脉冲R的上升处处于“L”。
图26是比较器55的示意图。比较器55的每个单元与时钟GCLK同步操作。比较器55包括计数器81、减法单元82、误差操作单元83和误差检测单元84。
当使得SPpls进入时，计数器81将计数值清除为“0”，并且每次使得pSet进入时递增计数值。计数器81还将计数值countN输出到减法单元82。
当Epdet处于“H”时，减法单元82从计数器81的计数值countN减去参考值RefN。然后，减法单元82将减法结果diffN输出到误差操作单元83。
当EPdet处于“H”时，如果假设SETqp和SETcnt分别是Endqp和Endcnt，则误差检测单元84执行以下运算(等式12)，并计算相位差diffM。Mp是通过划分GCLK的时间信息而获得的数，并且在本实施例中，Mp为64。
diffM＝Endcnt·Mp+(EPqp-Endqp)        (等式12)
误差操作单元83执行以下运算(等式13)，并且输出使用多相位时钟VCLK0到VCLK15的相位差Tv作为单位的误差Lerr。频率设置值K如在第一实施例中描述。
Lerr＝diffN·K+diffM                  (等式13)
与根据第一实施例的比较器5的误差操作单元13类似，误差操作单元83可通过执行以下运算(等式14)，更精确地控制像素时钟频率。
Lerr＝diffN·K+diffM-RefM             (等式14)
图27是用于说明由比较器55执行的操作的时序图。
在图27中，分别地，(a)是GCLK，(b-1)是第一同步信号SPSYNC，并且(b-2)是第二同步信号EPSYNC。两个同步信号SPSYNC和EPSYNC的上升之间的时间间隔是目标线的扫描时间Tline。
分别地，(c-1)是SPpls，(c-2)是EPpls，(d-2)是同步信号EPSYNC的时间信息EPqp，(e-1)是SETpls，并且(e-2)是指示PCLK的上升的时间信息SETqp。
(e-3)是计数器72的计数值SETcnt，并且在本实施例中，该值恒定在Mnow＝192。(f)是像素时钟PCLK。确切地在两GCLK之后，生成像素时钟PCLK并与SPSYNC同步。因此，在从EPSYNC延迟两GCLK的点还检测扫描结束点EP。
因此，当通过将(c-2)所示的EPpls延迟一GCLK而获得的(d-1)所示的EPdet处于“H”时，从每个信号值检测误差Lerr。
(g)是pSet，(h)是计数器81的计数值countN，其通过(c-1)所示的SPpls清除为“0”，并且通过(g)所示的pSet递增。以此方式，检测从扫描的开始到扫描结束点EP的PCLK的周期数n、以及相位误差m2。
图28是调制数据生成单元119的示意图。这里，调制数据生成单元119的每个单元与时钟GCLK同步操作。调制数据生成单元119包括时钟模式生成单元90、图像数据解码单元91、调制模式生成单元92和串行化器93。
时钟模式生成单元90生成对应于具有像素时钟PCLK的预定相位差的时钟的时钟模式信号CKP。从自像素时钟生成单元118提供并包括SETpls和SETqp信号的Set信号、以及像素时钟频率指令信号Mnow，生成时钟模式信号CKP。在本实施例中，时钟模式信号CKP指示CKP0到CKP3，并且CKP0到CKP3的相位分别从像素时钟PCLK延迟多如0、π/8、π/4、3π/8。
时钟模式信号CKP是基于GCLK改变的信号，并且是对应于通过将GCLK周期除以时间信息QP获得的64时段Tqp的64位数据。如果时段Tqp处于“H”，则对应位为“1”，并且如果时段Tqp处于“L”，则对应位为“0”。
时钟模式生成单元90获得指示时钟模式的上升的偏移数据sofs0到sofs3、以及指示时钟模式的下降的偏移数据rofs0到rofs3。
这里，分别地，通过将Mnow/2加到sofs0到sofs3，获得sofs0＝SETqp、sofs1＝SETofs+Mnow/8、sofs2＝SETofs+Mnow/4、sofs3＝SETofs+3Mnow/8、和rofs0到rofs3。
时钟模式生成单元90对于GCLK的每个周期，顺序将从时钟模式CKP的最高有效位(MSB)到sofs的每位转换为“0”、从sofs到rofs的每位转换为“1”、并且从rofs向前的每位转换为“0”。如果每个偏移数据等于或大于64，则时钟模式生成单元90通过对于每个64延迟一GCLK来执行转换。
例如，如果Mnow＝192并且SETqp＝16，则CKP1为sofs＝40，并且rofs＝136(＝2GCLK+8)。因此，第一GCLK周期的模式从MSB(＝63)到第24位为“0”，并且从第23到第0位为“1”。第二GCLK周期的模式为全“1”，并且第三GCLK周期的模式为从第63到第56位为“1”，并且从第55到第0位为“0”。
图像数据解码单元91将图像数据PData转换为8值脉宽调制数据DecData(8位)。按照通过将像素时钟PCLK的一个周期按8分时获得的时段的时间序列，从MSB到最低有效位(LSB)的顺序，各位对应于脉宽调制数据DecData。
例如，如果PData＝3，则图像数据解码单元91转换为DecData＝’b11100000(’b指示二进制表示)。图像数据解码单元91还可转换为DecData＝’b00000111，或转换使得可通过增加模式切换信号而切换两个模式。可在本发明的范围内随机选择转换方法。
调制模式生成单元92从脉宽调制数据DecData和时钟模式信号CKP0到CKP3，生成调制模式信号MDP。类似于时钟模式信号CKP，调制模式信号MDP是基于GCLK而改变的信号，并且是对应于通过将GCLK周期除以时间信息QP而获得的64时段Tqp的64位数据。
串行化器93基于多相位时钟VCLK0到VCLK15，生成其中在每Tv时间按从MSB起的顺序(换句话说，按时间顺序)串行输出调制模式信号MDP的调制数据MData。
图29是用于说明由调制数据生成单元119执行的操作的时序图。
在图29中，(a)是作为参考时钟的GCLK，(b-1)是SETpls，(b-2)是SETqp，并且(c-1)是像素时钟PCLK。这里，假设像素时钟频率指令信号Mnow是192。
(c-2)、(c-3)和(c-4)是没有实际生成的时钟PCLK1、PCLK2和PCLK3，但通过将像素时钟PCLK的相位延迟多如π/8、π/4和3π/8而获得。
(d-1)到(d-4)是指示PCLK以及PCLK1到PCLk3的时钟模式CKP0到CKP3。时钟模式CKP0到CKP3是按从MSB到LSB的时间排序的64位数据，并且是十六进制(HEX)表示。
因此，从时钟模式CKP0到CKP3，生成指示通过将像素时钟PCLK按8分时(tp0到tp7)而获得的时段的模式(按时间顺序的PT0到PT7)。
换句话说，PT0＝CKP0&～CKP1、PT1＝CKP1&CKP2，...，PT7＝～CKP3&～CKP0。这里，&指示与操作，并且～指示非操作。
(e)是脉宽调制数据DecData，并且(f)是调制模式信号MDP。调制模式信号MDP通过在i从0到7改变时计算({64{DecData[7-i]}}&PTi)、然后执行或操作而获得。这里，{64{DecData[i]}}是通过对64位连接DecData[i]而获得的数据。
(g)是调制数据MData。调制数据MData通过串行化(f)所示的调制模式信号MData而生成。在图29中，生成调制其宽度使得PCLK周期Tp的第一个3/8时段处于“H”、并且剩余时段处于“L”的脉冲，作为调制数据MData。
以此方式，根据第三实施例的成像装置从多相位时钟VCLK0到VCLK15生成像素时钟PCLK，并对应于扫描时间的波动，并行控制像素时钟PCLK的频率的平均Kavg和像素时钟PCLK的频率的偏移值KOfs(i)。成像装置基于对其加上各值的频率设置值K，设置像素时钟PCLK的频率。因此，即使设备的速度提高，也可以增加控制带宽，从而充分抑制高频抖动。
调制数据生成单元119可生成指示通过将像素时钟PCLK的一个周期按8分时来获得的时段的模式PT0到PT7，以替代生成通过将像素时钟的相位每个偏移π/8而获得的时钟模式CKP0到CKP3。因此，可从模式PT0到PT7和脉宽调制数据DecData生成调制模式信号MDP。
在本实施例中，调制数据生成单元119执行8值脉宽调制。然而，也可应用其他调制方法。例如，可执行16值脉宽调制。在此情况下，图像数据解码单元91将图像数据PData转换为16位脉宽调制数据DecData，并且时钟模式生成单元90生成其相位从像素时钟PCLK每个偏移π/16的八个时钟模式CKP0到CKP7。因此，调制模式生成单元92可类似地生成调制模式信号MDP。
图28所示的调制数据生成单元119的示意图还可应用到图24所示的像素时钟输出单元58。换句话说，像素时钟输出单元58可基于多相位时钟VCLK0到VCLK15，通过生成像素时钟PCLK的时钟模式PCKP(可使用时钟模式信号CKP0)、并对每Tv时间按从MSB起的顺序(换句话说，按时间顺序)串行输出时钟模式PCKP，来生成像素时钟PCLK。
第四实施例
类似于包括像素时钟生成单元211的第二实施例而不是根据第一实施例的像素时钟生成单元111，如图30所示，第四实施例与第三实施例的不同在于，包括像素时钟生成单元318以替代像素时钟生成单元118。在本实施例中，与第一实施例中的组件相同的组件由相同参考标号表示，并且将省略其详细描述。
像素时钟生成单元318与根据本发明第三实施例的像素时钟生成单元118的不同在于，包括频率计算单元8以替代频率计算单元7，并且还包括频率调制数据生成单元9。
频率计算单元8和频率调制数据生成单元9类似地形成为根据第二实施例的像素时钟生成单元211的频率计算单元8和频率调制数据生成单元9。因此，通过表示相同的参考标号，将省略其详细描述。
在本实施例中，如图30所示，频率计算单元8和频率调制数据生成单元9可基于设置脉冲Set以替代像素时钟PCLK而操作。
以此方式，根据第四实施例的成像装置对于每个划分的时间窗口Δn，基于预定频率调制数据FMData校正像素时钟PCLK的频率。因此，可以生成其中也校正非线性误差的高精度像素时钟PCLK。
第五实施例
根据本实施例的成像装置通过使用公共的扫描光学系统，使用多光束扫描光学系统，其中，通过用从多个光源输出的光的射线照射光敏元件来形成图像(静电潜像)。在本实施例中，与根据本发明第一实施例中的组件相同的组件由相同参考标号表示，并且将省略其详细描述。
如图31所示，根据本实施例的成像装置包括半导体激光器124和125、准直器透镜122和123、圆柱透镜120、多角反射镜104、光敏元件105、fθ透镜106、环形透镜107、PD 108和109、反射镜110、同步信号隔离单元126、像素时钟生成单元127和130、图像处理单元133、调制数据生成单元128和131和激光器驱动单元129和132。
在本实施例中，准直器透镜122和123、圆柱透镜120、多角反射镜104、fθ透镜106、环形透镜107和反射镜110形成本发明的光学扫描器。
布置半导体激光器124和125使得发射轴与准直器透镜122和123的光轴对准，发射角与主扫描方向对称，并且在多角反射镜104上的反射点处，发射轴彼此交叉。
从半导体激光器124和125输出的多个激光光束通过圆柱透镜120统一扫描到多角反射镜104上。激光光束通过fθ透镜106、反射镜110和环形透镜107发射到光敏元件105上，从而形成光点。因此，对应于来自半导体激光器124和125的输出，在光敏元件105上形成静电潜像。
图像处理单元133在其中存储对于每个光源的一条线的图像数据。对多角反射镜104的每个表面读出该数据，并同时在两条线的每个上写入该数据。
PD 108和109布置在反射镜110的两端，并检测扫描的开始和结束。换句话说，使得由多角反射镜104反射的激光光束在扫描光敏元件105上的一条线之前顺序进入PD 108，并使得在扫描结束之后进入PD 109。
PD 108和109分别将进入的激光光束转换为第一同步信号SPSYNC和第二同步信号EPSYNC，并提供到同步信号隔离单元126。
安排两个光源以便带有时间差地扫描光敏元件105。因此，同步信号隔离单元126将同步信号SPSYNC划分为对应于每个光源的同步信号SPSYNCa和SPSYNCb，并将同步信号EPSYNC划分为对应于每个光源的同步信号EPSYNCa和EPSYNCb。
图32是同步信号的时序图。(a)是第一同步信号SPSYNC，并且(b)是第二同步信号EPSYNC。如果首先扫描从半导体激光器125输出的激光，则同步信号隔离单元126将(a)所示的同步信号SPSYNC划分为(c-1)所示的SPSYNCa和(c-2)所示的SPSYNCb。同步信号隔离单元126还将(b)所示的同步信号EPSYNC划分为(d-1)所示的EPSYNCa和(d-2)所示的EPSYNCb。
在图31中，划分的一组同步信号SPSYNCa和EPSYNCa提供到像素时钟生成单元127，并且另一组SPSYNCb和EPSYNCb提供到像素时钟生成单元130。
像素时钟生成单元127从两个同步信号SPSYNCa和EPSYNCa测量扫描时间Tlinea，并生成具有使得预定数量的时钟落入该时间间隔而获得的频率的像素时钟PCLKa。
图像处理单元133基于像素时钟PCLKa生成图像数据a。调制数据生成单元128基于像素时钟PCLKa，从进入的图像数据a生成调制数据a，并通过激光器驱动单元129驱动半导体激光器125。
像素时钟生成单元130从两个同步信号SPSYNCb和EPSYNCb测量扫描时间Tlineb，并生成具有使得预定数量的时钟落入该时间间隔而获得的频率的像素时钟PCLKb。
图像处理单元133基于像素时钟PCLKb生成图像数据b。调制数据生成单元131基于像素时钟PCLKb，从进入的图像数据b生成调制数据b，并通过激光器驱动单元132驱动半导体激光器124。
像素时钟生成单元127和130以与根据第一实施例的像素时钟生成单元111类似的方式形成。调制数据生成单元128和131以与根据第一实施例的调制数据生成单元113类似的方式形成。激光器驱动单元129和132以与根据第一实施例的激光器驱动单元114类似的方式形成。
像素时钟生成单元127和130可以以与根据第二实施例的像素时钟生成单元118类似的方式形成。
像素时钟生成单元127和130可以以与根据第三实施例的像素时钟生成单元118类似的方式形成，并且调制数据生成单元128和131可以以与根据第三实施例的调制数据生成单元119类似的方式形成。
像素时钟生成单元127和130可以以与根据第四实施例的像素时钟生成单元318类似的方式形成，并且调制数据生成单元128和131可以以与根据第三实施例的调制数据生成单元119类似的方式形成。
这里，像素时钟生成单元127和像素时钟生成单元130可以共用高频时钟生成单元1(或51)。通过以此方式配置，可以减小电路规模并减小功耗。
像素时钟生成单元127和像素时钟生成单元130可以共用边缘检测单元2和3(或52和53)，并分离检测信号。
由滤波器6和频率计算单元7(或8)执行的一部分操作每条线仅操作一次。因此，对于多个像素时钟频率操作，这些可以共用并以时间顺序处理。
以此方式，即使应用多光束扫描光学系统，根据第五实施例的成像装置也可以增加控制带宽，同时提高设备的速度。结果，可以充分抑制高频抖动。
第六实施例
根据本实施例的成像装置是包括多个光敏体的串列型多色成像装置。成像装置包括分别对应于青、品红、黄和黑的分开的光敏体，并且包括对应于光敏体的扫描光学系统。成像装置在每个光敏元件上形成对应于每种色彩的图像(静电潜像)。结果，根据本实施例的成像装置通过将每种色彩的图像转印到成像介质(如纸)上来形成彩色图像。
根据本实施例的成像装置可通过简单地提供四个图1所示的成像装置来获得。为了减小尺寸，一些成像装置共用扫描光学系统的一部分。然而，因为光路不同，可以假设提供多个不同的成像装置。
如图33所示，根据本实施例的成像装置包括多角反射镜151、扫描透镜152a到152d、和154a到154d、折叠反射镜153a到153d、155a到155d、和156a到156d、光敏体157a到157d、中间转印带158、反射镜170a到170d、以及PD 171a到171d。
在本实施例中，多角反射镜151、扫描透镜152a到152d、和154a到154d、折叠反射镜153a到153d、155a到155d、和156a到156d、反射镜170a到170d、以及PD 171a到171d形成本发明的光学扫描器。
如图34所示，根据本实施例的成像装置包括图像处理单元165和单元160a到160d。单元160a包括像素时钟生成单元164a、调制数据生成单元163a、激光器驱动单元162a和半导体激光器161a。
虽然未示出，但是类似于单元160a，单元160b到160d也包括像素时钟生成单元、调制数据生成单元、激光器驱动单元和半导体激光器。
多角反射镜151以两级形成，并且可以关于图33中的虚线旋转。扫描光学系统共用多角反射镜151。从半导体激光器161a输出的激光通过未示出的准直器透镜和圆柱透镜，反射在多角反射镜151上的点a。类似地，从单元160b到160d的半导体激光器输出的激光光束分别反射在多角反射镜151上的点b到d。
由多角反射镜151反射的激光光束分别穿过扫描透镜152a到152d、154a到154d、以及折叠反射镜153a到153d、155a到155d、和156a到156d。激光光束扫描在作为要扫描的介质的光敏体157a到157d上，并形成静电潜像。光束的扫描方向(换句话说，主扫描方向)在图33中的深度方向上。
对组件的参考标号标记的字母a到d对应于从每个半导体激光器发射的颜色，并且分别用于形成对应于黄、品红、青和黑的颜色的图像。
以此方式，通过将在光敏体157a到157d上形成的每种颜色的静电潜像，转印到置于中间转印带158上并朝向图33中的箭头移动的成像介质上，根据本实施例的成像装置在该成像介质上形成彩色图像。
反射镜170a到170d安排在有效扫描范围的外部的两端，并且将激光光束引导向PD 171a到171d。PD 171a将进入的激光转换为第一同步信号SPSYNCa和第二同步信号EPSYNCa，并将信号提供到单元160a。
类似于PD 171a，PD 171b到171d将同步信号SPSYNCb和EPSYNCb、SPSYNCc和EPSYNCc以及SPSYNCd和EPSYNCd提供到单元160b到160d。
像素时钟生成单元164a基于同步信号SPSYNCa和EPSYNCa，生成控制其频率以便校正扫描速度误差的像素时钟PCLKa。单元160b到160d的像素时钟生成单元也基于同步信号生成像素时钟PCLKb到PCLKd。
图像处理单元165基于像素时钟PCLKa到PCLKd，生成图像数据PDataa到PDatad。调制数据生成单元163a基于像素时钟PCLKa，从进入的图像数据PDataa生成调制数据，并且激光器驱动单元162a基于调制数据驱动半导体激光器161a。
单元160b到160d的调制数据生成单元、激光器驱动单元和半导体激光器，以与调制数据生成单元163a、激光器驱动单元162a和半导体激光器161a类似的方式形成。
在单元160b到160d中，像素时钟生成单元以与根据第一实施例的像素时钟生成单元111类似的方式形成。调制数据生成单元以与根据第一实施例的调制数据生成单元113类似的方式形成。激光器驱动单元以与根据第一实施例的激光器驱动单元114类似的方式形成。像素时钟生成单元可以以与根据第二实施例的像素时钟生成单元118类似的方式形成。
像素时钟生成单元可以以与根据第三实施例的像素时钟生成单元118类似的方式形成，并且调制数据生成单元可以以与根据本发明第三实施例的调制数据生成单元119类似的方式形成。像素时钟生成单元还可以以与根据本发明第四实施例的像素时钟生成单元318类似的方式形成。
这里，在成像装置的制造期间，例如对于每个扫描光学系统，作用为用于像素时钟频率控制的参考的参考值RefN被预先获得，并且在像素时钟生成单元中被设置。这是因为由于例如扫描光学系统的各部分的制造精度、组装精度和随着时间的经过的变形，每个扫描光学系统中的扫描时间是不同的，并且由于组装精度等，检测扫描的开始和结束的两个光电检测器之间的距离也是不同的。如果随着时间的经过图像劣化，那么，例如优选地，再次获得作用为用于像素时钟频率控制的参考的参考值RefN。
由同步信号SPSYNC通知的扫描开始检测位置在每个扫描光学系统中可以是不同的。因此，优选地，在从同步信号SPSYNC的上升的预定时间之后(换句话说，在像素时钟PCLK的预定周期(以下，称为写入开始偏移)之后)开始写入图像，并且对于每个扫描光学系统预先获得写入开始偏移。
图35是扫描光学系统的扫描宽度和扫描时间之间的关系的时序图。
(a-1)是扫描光学系统a的一条线的扫描宽度。SPa和EPa是其中用于检测扫描的开始和结束的PD 171a的位置在光敏元件157a上相关的位置。La是SPa和EPa之间的距离。
如果图像的一个点宽是Lp，则一条线中的点数是La/Lp＝RefNa，并且其设置为参考值RefN。其中实际形成图像的区域是PSP和PEP之间的区域。
(a-2)是扫描光学系统a的一条线的扫描时间。对应于扫描开始位置SPa和扫描结束位置EPa分别检测同步信号SPSYNC和EPSYNC。时间间隔是扫描时间Tla。
如上所述，扫描时间Tla随各种因素变化。然而，因为控制像素时钟周期Tpa使得满足Tpa＝Tla/RefNa的关系。因此，在预定PCLK周期(N1)之后从SPSYNC输出的写入脉冲，总是在扫描线上的相同位置(D1)上形成光点。实际图像的写入在Nofsa周期后开始。
类似地，(b-1)是扫描光学系统b的一条线的扫描宽度。如果扫描的开始位置Spb和结束位置EPb之间的距离是Lb，则Lb/Lp＝RefNb设置为参考值RefN。
(b-2)是扫描光学系统b的一条线的扫描时间。这里，同步信号SPSYNC和EPSYNC之间的时间间隔是扫描时间Tlb。类似地，控制像素时钟周期Tpb使得满足Tpb＝Tlb/RefNb的关系。
通过基于扫描开始位置SPa和SPb之间的距离差设置图像的写入开始偏移Nofsb，匹配其中实际形成图像的范围PSP到PEP，而不管扫描光学系统。
以此方式，即使其是包括光敏体157a到157b的串列型多色成像装置，根据第六实施例的成像装置也可以增加控制带宽，同时提高设备的速度，并充分抑制高频抖动。

Claims (8)

1.一种像素时钟生成器，应用于包括具有多个偏转反射表面的多角反射镜的成像装置，所述像素时钟生成器包括：
高频时钟生成单元，其生成高频时钟；
像素时钟生成单元，其基于高频时钟生成像素时钟；
误差计算单元，其检测第一同步信号和第二同步信号，并且计算第一时间段和第二时间段之间的误差，所述第一时间段从当检测到第一同步信号时的时间开始直到当检测到第二同步信号时的时间为止，所述第二时间段通过积分像素时钟的周期目标次数而获得；以及
频率设置单元，其基于由误差计算单元计算的误差，设置要由像素时钟生成单元生成的像素时钟的频率，其中
所述频率设置单元包括：
像素时钟频率平均计算单元，其基于由误差计算单元计算的误差，计算像素时钟的频率的平均；以及
像素时钟频率偏移值计算单元，其从来自误差计算单元计算的误差的作为预定操作周期的N周期中的误差确定参考误差值，并且基于参考误差值和所述误差之间的差，计算N片像素时钟的频率的偏移值，N确定为与多角反射镜的偏转反射表面的数目相同；并且
频率设置单元循环选择由像素时钟频率偏移值计算单元计算的N片偏移值，并且基于通过将选择的偏移值与通过像素时钟频率平均计算单元计算的像素时钟的频率的平均相加而获得的结果，计算由像素时钟生成单元生成的像素时钟的频率。
2.如权利要求1所述的像素时钟生成器，其中像素时钟频率偏移值计算单元将由误差计算单元计算的N周期中的误差的平均确定为参考误差值。
3.如权利要求1所述的像素时钟生成器，其中，像素时钟频率偏移值计算单元将由误差计算单元计算的N周期中的误差的任一确定为参考误差值。
4.如权利要求1所述的像素时钟生成器，其中频率设置单元还包括频率校正单元，其将第一时间段划分为多个时间窗口，并且对于每个时间窗口基于预定频率调制数据校正要由像素时钟生成单元生成的像素时钟的频率。
5.如权利要求1所述的像素时钟生成器，还包括：
停止处理单元，其在存储介质中存储像素时钟的频率的平均、N片像素时钟的频率的偏移值、以及由参考误差值和在停止像素时钟生成器之前的N片误差的每个之间的差组成的第一误差差模式；以及
开始处理单元，其将存储介质中存储的像素时钟的频率的平均设置为由像素时钟频率平均计算单元计算的平均，将N片像素时钟的频率的偏移值设置为由像素时钟频率偏移值计算单元计算的偏移值，获得由通过误差计算单元计算的N片误差的每个和通过误差计算单元确定的参考误差值之间的差组成的第二误差差模式，并且改变操作周期的相位，使得第一误差差模式和第二误差差模式最接近。
6.一种成像装置，其通过由脉冲调制信号驱动光源来利用从光源输出的光束扫描目标介质而形成图像，所述脉冲调制信号通过基于像素时钟脉冲调制图像数据而获得，所述成像装置包括：
光学扫描器，其包括多角反射镜，所述多角反射镜包括在其旋转轴的外围提供的多个偏转反射表面；
高频时钟生成单元，其生成高频时钟；
像素时钟生成单元，其基于高频时钟生成像素时钟；
误差计算单元，其检测对应于扫描开始点的第一同步信号和对应于扫描结束点的第二同步信号，并且计算第一时间段和第二时间段之间的误差，所述第一时间段从当检测到第一同步信号时的时间开始直到当检测到第二同步信号时的时间为止，所述第二时间段通过积分像素时钟的周期目标次数而获得；以及
频率设置单元，其基于由误差计算单元计算的误差，设置要由像素时钟生成单元生成的像素时钟的频率，其中
所述频率设置单元包括：
像素时钟频率平均计算单元，其基于由误差计算单元计算的误差，计算像素时钟的频率的平均；以及
像素时钟频率偏移值计算单元，其从来自误差计算单元计算的误差的作为预定操作周期的N周期中的误差确定参考误差值，并且基于参考误差值和所述误差之间的差，计算N片像素时钟的频率的偏移值，N确定为与多角反射镜的偏转反射表面的数目相同；并且
频率设置单元循环选择由像素时钟频率偏移值计算单元计算的N片偏移值，并且基于通过将选择的偏移值与通过像素时钟频率平均计算单元计算的像素时钟的频率的平均相加而获得的结果，计算由像素时钟生成单元生成的像素时钟的频率。
7.如权利要求6所述的成像装置，其中频率设置单元还包括频率校正单元，其将第一时间段划分为多个时间窗口，并且对于每个时间窗口基于预定频率调制数据校正要由像素时钟生成单元生成的像素时钟的频率。
8.如权利要求6所述的成像装置，其中所述光学扫描器通过偏转入射到多角反射镜上的光束来用所述光束扫描目标介质；并且
将由像素时钟频率偏移值计算单元计算的偏移值的数量N确定为与多角反射镜的偏转反射表面的数量相同。
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