JP2008286974A - 揺動体装置、光偏向装置、及び駆動信号生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高調波成分の充分に少ない駆動信号波形の生成が可能な揺動体装置、光偏向装置、駆動信号生成方法を提供する。
【解決手段】揺動体装置は、振動系と、振動系を支持する支持部と、振動系を駆動する駆動部116、1172と、駆動信号を用いて駆動部を制御する駆動制御部101〜106、110〜115、120とを有する。振動系は、ねじりバネ1173と揺動体117とを含む。駆動部は、揺動体117の振動が周期関数を含む式で表される振動となるように振動系を駆動する。駆動制御部は、前記周期関数に対応する周期関数を含む式で表される駆動信号を用いて駆動部を制御する。駆動制御部は、駆動信号の周波数より高速な周波数で所定の変数が加算される構成のアドレス生成器111と、この出力に接続された三角関数テーブル112とを用いて駆動信号を生成する駆動信号生成回路を含み、所定の変数を調整することで前記駆動信号の周期関数の周波数を調整可能である。
【選択図】図1

Description

本発明は、マイクロ揺動構造体などの揺動体を有する揺動体装置の技術分野に関する。特に、本発明は、揺動体を駆動するための駆動信号の生成について特徴を有する揺動体装置、この揺動体装置を用いた光偏向装置、揺動体装置において駆動信号を生成する駆動信号生成方法に関する。この揺動体装置を用いた光偏向装置は、走査型ディスプレイなどのプロジェクタないし画像表示装置、レーザービームプリンタ（LBP）などのプリンタ、デジタル複写機等の画像形成装置に適用可能である。

従来提案されているミラーが共振駆動される共振型光偏向装置は、ポリゴンミラー等の回転多面鏡を使用した光走査光学系に比べて、次の様な特徴を有する。すなわち、光偏向装置を大幅に小型化することが可能であること、消費電力が少ないこと、面倒れが理論的に存在しないこと等の特徴がある。特に、半導体プロセスによって製造されるＳｉ単結晶からなる光偏向装置は、理論上金属疲労が無く耐久性にも優れている（特許文献1参照）。

一方、共振型光偏向装置においては、原理的にQ値が高く共振周波数と駆動信号の周波数がずれると駆動効率が大きく低下し偏向ミラーの揺動角（振幅）が減少する。これに対処するための提案として、次の提案がある（特許文献2参照）。この提案では、前記偏向ミラーで反射された光ビームが走査されて所定位置を通過したとき、受光素子を含む位置検知信号生成手段により所定位置のビーム通過時間を検知する。そして、その値が目標時間から何クロックずれているかの値で変化量テーブルを参照して駆動信号を調整し、偏向ミラーの揺動振幅と周波数を補正する。

また、特許文献3、4は、基本周波数の二倍波や三倍波でも共振する2つ以上の揺動体を具備した光偏向装置を開示する。
特開昭57−8520号公報 特開2005-292627号公報 特開2005-208578号公報 特開2005-326462号公報

しかしながら、特許文献2の提案においては、駆動信号の波形が矩形波であり高調波を多く含んでいるため、共振型光偏向装置の副共振周波数が高調波周波数と一致すると駆動が不安定になる。また、この提案の方法は、駆動信号の高調波成分が上記二倍波や三倍波に直接干渉し、特許文献3、4の光偏向装置には適用できない。

上記課題に鑑み、本発明の揺動体装置は、振動系と、振動系を支持する支持部と、振動系を駆動する駆動部と、駆動信号を用いて駆動部を制御する駆動制御部とを有する。振動系は、ねじりバネと該ねじりバネで規定されるねじり軸の回りで揺動可能な揺動体とを有し構成される。駆動部は、揺動体の振動が周期関数を含む式で表される振動となるように振動系を駆動する。駆動制御部は、前記周期関数に対応する周期関数を含む式で表される駆動信号を用いて駆動部を制御する。更に、駆動制御部は、前記駆動信号の周波数より高速な周波数で所定の変数が加算される構成のアドレス生成器と、該アドレス生成器の出力に接続された三角関数テーブルとを用いて前記駆動信号を生成する駆動信号生成回路を含む。また、前記所定の変数を調整することで前記駆動信号の周期関数の周波数を調整可能である。

また、上記課題に鑑み、本発明の駆動信号生成方法は、ねじりバネと該ねじりバネで規定されるねじり軸の回りで揺動可能な揺動体とを含む振動系と、振動系を駆動する駆動部と、周期関数を含む式で表される駆動信号を用いて駆動部を制御する駆動制御部を有する揺動体装置において駆動信号を生成する。この方法では、前記駆動信号の周波数より高速な周波数で所定の変数を加算してアドレスを生成し、このアドレスに基づいて三角関数テーブルを参照して前記駆動信号を生成する。

また、上記課題に鑑み、本発明の光偏向装置は、光ビームを発生する光源と、前記揺動体に光ビームを偏向するための光偏向素子が形成された上記揺動体装置とを有することを特徴とする。

また、上記課題に鑑み、本発明の光学機器の1つである画像形成装置は、次の特徴を有する。すなわち、上記光偏向装置と、感光体を有し、光偏向装置は、光源からの光を偏向し、該光の少なくとも一部を感光体に入射させることを特徴とする。また、上記課題に鑑み、本発明の光学機器の1つである画像表示装置は、次の特徴を有する。すなわち、上記光偏向装置と、画像表示体を有し、光偏向装置は、光源からの光を偏向し、該光の少なくとも一部を画像表示体上に入射させることを特徴とする。

本発明の揺動体装置では、駆動信号の周波数より高速な周波数ないしクロックで所定の変数をレジスタなどのアドレス生成器に加算し、アドレス生成器の出力に接続された三角関数テーブルの出力を用いる。このことで、高調波成分の充分に少ない駆動信号波形の生成が可能となる。また、本発明の駆動信号生成方法によれば、上記の如くアドレスを生成しこのアドレスに基づいて三角関数テーブルを参照して駆動信号を生成するので、高調波歪の充分に少ない駆動信号波形を生成できる。よって、こうした高調波歪の少ない駆動信号により揺動体を振動させることができ、高調波周波数に副共振周波数を持つ振動系や、二倍波や三倍波でも共振する2つ以上の揺動体を持つ振動系を具備した揺動体装置にも適用できる。また、前記所定の変数を調整することで駆動信号の周期関数の周波数を調整可能であるので、生成される駆動信号の周波数を柔軟に調整できる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
（第1の実施形態）
図1は、本発明の揺動体装置を適用した光偏向装置及び本発明の駆動信号生成方法の第1の実施形態を説明するブロック図である。図2は、本実施形態の光偏向装置における時間に対する光ビームの位置と駆動信号の波形を示す図である。また、図3は、本実施形態の光偏向装置の起動から駆動信号の比例制御までのフローチャートを示す図である。

図1に示すごとく、本実施形態では、駆動コイル116と永久磁石1172を含む駆動部が、揺動体117を含む振動系を駆動して、光偏向素子であるミラー部1171を持つ揺動体117の振動が周期関数を含む式で表される所定の振動となるようにする。振動系は、ねじりバネ1173により支持部（不図示）に対して揺動可能に支持されている。揺動体117は、ねじりバネ1173で規定されるねじり軸の回りで揺動可能に支持される。

信号出力器である受光素子121は、ミラー部1171を持つ揺動体117の変位（振れ角）に応じて信号を出力する。要素101乃至106、110乃至115、120を含む駆動制御部は、受光素子121の出力信号に基づいて、前記周期関数の振幅が所定の値となるように、駆動信号により駆動コイル116と永久磁石1172を制御する。この駆動信号は、前記周期関数に対応する周期関数を含む式で表される。こうした駆動信号を生成するために、駆動制御部は、アドレス生成器111と、アドレス生成器111の出力に接続された三角関数テーブル112とを含む駆動信号生成回路を有する。アドレス生成器111は、前記駆動信号の周波数ｆより高速な周波数で所定の変数Fが加算される構成を持つ。この様に、駆動制御部は、駆動信号の周波数より高速な周波数で所定の変数が加算される構成のアドレス生成器と、アドレス生成器の出力に接続された三角関数テーブルとを用いて駆動信号を生成する駆動信号生成回路を含む。そして、前記所定の変数Fを調整することで駆動信号の周期関数の周波数を調整可能である。

より具体的には、振動系が、基本振動周波数ｆで運動する構成であるとき、駆動制御部は、基本振動周波数ｆの周期的駆動力を駆動部に印加可能である。その為に、駆動制御部は、ミラー部1171を持つ揺動体117の変位が所定の振動となるように、駆動信号A・sin（2πｆt）を生成する駆動信号生成回路を含む。ここで、Aは振幅、tは時間である。

アドレス生成器111の出力で三角関数テーブル112を引いて所望の周波数の駆動信号を得るためには、サンプリング定理によれば、該所望の周波数の2倍の周波数でサンプリングして波形を生成すれば問題なく駆動信号が生成できる。しかし、これは時間軸に関して過去から未来まで無限に同じ状態が続く場合のことであり、実際には更にその2倍程度の周波数でサンプリングして波形を生成する必要がある。一方、上記所定の変数Fと上記周波数ｆより高速な周波数との積を三角関数テーブルのビット数（アドレス数）で割った値が上記所望の周波数となる。

従って、上記サンプリング定理によれば、所定の変数Fは、三角関数テーブルのアドレス数の1/2より小さい、好適には1/4程度以下である必要がある。また、三角関数テーブルのアドレス数をそのままにして、1波ごとの生成のサンプリング数を増やしてより精度の良い所望の周波数の三角関数を得るためには、所定の変数Fを小さくし、上記周波数ｆより高速な周波数を大きくすればよい。本実施形態では、所定の変数Fを三角関数テーブルのアドレス数より遥かに小さくし、上記周波数ｆより高速な周波数をｆより遥かに大きくして、高精度な三角関数を得ている。

図1を用いて更に詳細に説明する。ここで、基本波の角周波数（第1の周波数）ω1=2π・2000Hzとする。また、システムコントローラ（System
Controller）120等はシステムクロック（System Clock）101からの25MHzの動作クロックで動作しているとする。

システムコントローラ120からの指示で、光ビームを発生する光源であるレーザダイオード（LD）118が発光し、その光ビームが振動系のミラー部1171で反射され、感光体である感光ドラム119の描画領域の端外にある受光素子121に入射する。これら描画領域の端外の位置は、ミラー部1171の揺動体117が第1の変位角をとるときに光ビームが入射する位置である。

揺動体117の振れ角（変位角）により、時間に対する光ビームの位置と駆動信号波形の関係は図2で示すようになる。図2において、最初に受光素子121に入射したタイミングを基準（上記第1の時刻情報）にし、次に受光素子121に入射する時刻（上記第2の時刻情報）までの時間をt1としている。

システムコントローラ120は、受光素子121に入射があった時点で、カウンタ102を25MHzでカウント開始する。次に受光素子121に入射があると、システムコントローラ120はカウンタ102の出力をラッチ103にラッチさせる。これらの処理で上記t1を得ることができる。この値から、目標値t10を加算器104により減算して、目標値誤差Δt1を得ることができる。

システムコントローラ120は、この目標値誤差を、係数器105と加算器106を用いて処理することで、基本波の振幅Aを得る。この値Aは、三角関数テーブル112を含む駆動信号生成回路の出力と乗算器113で乗算される。乗算器113の出力はデジタルアナログコンバータ（DAC）114へ出力される。そして、増幅器（AMP）115を経由して、駆動コイル116で揺動体117の永久磁石1172を磁気駆動する。以上の駆動信号の生成がフィードバック制御されて、目標の振幅Aを持つ駆動信号に基づいて振動系が駆動されるに至る。尚、デジタルアナログコンバータは用いずに、PWM（Pulse Width
Modulation）駆動回路とH-ブリッジ回路を含む回路などを用いて、デジタル的なパルス駆動信号で駆動コイル114を駆動する構成にすることもできる。パルス状の信号を用いて駆動する場合は、乗算器113からの正弦波信号に基づいてパルスの数、間隔、幅などを時間的に変化させることで所望の駆動信号を生成することができる。

上記駆動部は、駆動コイル116と磁石1172を含む電磁方式のものであったが、静電方式、圧電方式などにより振動系に駆動力を印加することも可能である。静電駆動の場合は、少なくとも1つの揺動体に電極を形成し、この電極との間に静電力を働かせるような電極を揺動体の近傍に形成する。圧電駆動の場合は、圧電素子を振動系や支持部に設けて駆動力を印加する。尚、電磁駆動の場合、揺動体に駆動コイルを設け、揺動体の近傍に永久磁石を配置してもよい。

また、上記信号出力器は受光素子121であったが、ピエゾ抵抗体を用いることもできる。このような信号出力器は変位角計測器として用いられる。本明細書では、信号出力器と変位角計測器は同等の意味で用いる。

ピエゾ抵抗体を用いて揺動体の変位角を検出する場合は、例えば、ねじりバネにピエゾ抵抗体を設け、このピエゾ抵抗体から出力される信号に基づき揺動体が或る変位角をとるときの時刻を検出する。ピエゾ抵抗体は、例えば、p型の単結晶シリコンにリンを拡散することで作製する。ピエゾ抵抗体は、ねじりバネのねじれ角に応じて信号を出力する。従って、揺動体の変位角を測定する場合は、ピエゾ抵抗体を複数のねじりバネに設け、複数のねじりバネのねじれ角の情報に基づいて揺動体の変位角を求めると精度良く測定することができる。

以上の構成と機能を有する本実施形態の駆動制御部と駆動部の動作説明を行う。
図3のフローチャートで示されるように、本実施形態の光偏向装置が起動（ステップ301）されると、システムコントローラ120は、LD118をONして駆動開始（ステップ302）する。そして、揺動体117の目標振幅に対応するt10の値、揺動体117に固有な所定の変数F、揺動体117を駆動する初期振幅IAの値、初期ループゲインKA=0をレジスタ110に設定する。ここで、システムクロック101の1クロック毎にアドレス生成器111に加算される値である変数Fは、目標とする揺動体117の振動の周波数（ここでは共振周波数である）に基づいてシステムコントローラ120が演算して決定する。この変数Fの値を用いるアドレス生成器111の出力で正弦波テーブル112を引くことで、正弦波テーブル112の出力に揺動体117の共振周波数を得ることができる。

具体例として、システムクロック101が25MHz、正弦波テーブル112のアドレス数が16ビット（65536）の場合（図7にこのテーブルを示す）、毎回4の変数Fを加算して正弦波テーブル112を引くと、次の式の周波数の正弦波が得られる。
4*25000kHz/65536=1.52587890625kHz
同様に5を加えると1.9073486328125kHz、6を加えると2.288818359375kHzとなる。もし、2kHzを得たい場合には、正弦波テーブル112のアドレス数を16ビットから増加するか、アドレス生成器111を仮想小数を扱えるようにし、小数点以下の仮想小数部分は正弦波テーブル112には接続しないようにする。後者の場合の精度低下に関する許容量は、揺動体117のQや要求されるジッタ性能により決定する。

例として、小数点以下8ビット拡張し、5.24288を小数点以上16ビット、小数点以下8ビットの形式に変換すると、101.00111110ビットになるので、これをアドレス生成器111で1クロック毎にアドレスに加算するように設定する。この値は十進では5.2421875となるので、上記式の4をこの値に置き換えて得られる周波数は、1.99973583221435546875kHzとなる。これは略2kHzである。本例の小数点以下8ビット拡張した正弦波生成回路111の構成を図4に示す。

図3のフローチャートの説明に戻って、正弦波テーブル112の出力は、加算器106からの出力である初期ゲインIAと乗算器113で乗算され、DAC114へ出力される。現在、係数器105の係数KA=0なので、加算器106の出力は初期ゲインIAと等価である。DAC114の出力は、AMP115を経由して駆動コイル116に印加され、揺動体117の永久磁石1172を磁気駆動する。

永久磁石1172を磁気駆動された揺動体117は、ねじりバネ1173で揺動可能に支持部に支持されているので、徐々にIAを上げることで揺動振幅を増す。これにつれて、LD118からの光ビームは、揺動体117のミラー部1171で次第に大きな角度で反射され、遂には受光素子121へ入射される。すると、図2に示すように、連続する2パルスの受光素子121の出力が得られるので、システムコントローラ120は、1パルス目でカウンタ102を起動し、2パルス目でカウンタ102の値をラッチ103でラッチする。このことで、t1の間隔を計測する。このt1の値が、所定の値を超え概略目標値t10の値に等しくなることを確認すると（図3のステップ303）、係数KAの値を非ゼロの所定の値に設定し、フィードバック制御を開始する。係数KAの非ゼロの値は、振動系の特性や必要な制御帯域などの種々のファクタから予め決めて設定しておく。

上述の実施形態による駆動信号生成方法を要約して述べれば、次の様になる。この駆動信号生成方法は、揺動体とねじりバネとを含む振動系と、振動系を駆動する駆動部と、周期関数を含む式で表される駆動信号を用いて駆動部を制御する駆動制御部を有する揺動体装置において用いることができる。この方法では、駆動信号の周波数より高速な周波数で所定の変数を加算してアドレスを生成し、このアドレスに基づいて三角関数テーブルを参照し駆動信号を生成する。この際、所定の変数を調整することで駆動信号の周期関数の周波数を調整可能である。より具体的には、振動系が運動可能な基本振動周波数ｆより高速な周波数で所定の変数を加算してアドレスを生成し、生成されるアドレスを三角関数テーブルに出力して該三角関数テーブルを参照して駆動信号A・sin（2πｆt）を生成する。更には、次の様な形態の可能である。三角関数テーブルのアドレスのビット数を前記生成されるアドレスのビット数より少なくし、所定の変数を、整数部と仮想小数部を持つ数として表す。そして、三角関数テーブルには、加算された所定の変数の整数部のみの数を出力し、整数部と仮想小数部を持つ数に対応する角度位置の値として、整数部のみの数をアドレスとして三角関数テーブルから読み出して得た値を用いて、駆動信号を生成する。

上記実施形態によれば、揺動体の振動の検出信号から駆動信号を生成するのではなくて、上記の如き方法でアドレス生成器と三角関数テーブルを用いて、周期関数を含む式で表される駆動信号を生成することができる。これにより、共振周波数の成分を含む態様などで運動する振動系を所望の動作にフィードバック制御することが可能となる。また、上記実施形態では、所定の変数を整数部と仮想小数部を持つ数とし、仮想小数部は整数部に繰り上がったときのみアドレスの値に影響を与える部分とすることができる。このことで、上記動作クロック及び三角関数テーブルのビット数を変えないでも、生成される正弦波の周波数を柔軟に調整できる。すなわち、優れた周波数制御性を備える。

（第2の実施形態）
本発明の第2の実施形態を説明する。第2の実施形態の基本構成は第1の実施形態と同様である。本実施形態は、三角関数テーブル112のアドレスのビット精度（ビット数）が、アドレス生成器111のビット精度（ビット数）より少ない場合の扱いに関する。ここでは、アドレスの値（振幅）を、そのアドレスの整数部の数の三角関数テーブル112の前後のアドレスにおけるテーブルの値から補間処理により生成する。

第1の実施形態の説明では、正弦波生成回路112の構成を図4を用いて説明したが、このときは小数点以下8ビットに関しては切捨て処理された。すなわち、正弦波テーブルの振幅を、切り捨て処理した整数のアドレスで引き、この振幅の値を、小数点以下8ビットを含む数に対応する角度位置の値とする。これは、こうした正弦波生成による精度低下が許容される場合に用いることができる。

これに対し、補間処理により生成して更に高精度な三角関数の駆動信号が得られる方法を図5に示す。アドレス生成器501までの動作は、第1の実施形態と同様である。

図5の本実施形態の構成において、始めシーケンサ502はセレクタ503のSEL=Lとする。これにより、アドレス生成器501からの上位16ビットの値そのままがセレクタ503を通過して三角関数テーブル504を引き、その値Aはレジスタ（Register）505に書き込まれる。次に、シーケンサ502はセレクタ503のSEL=Hとし、加算器506で1加算された次のアドレスの値で三角関数テーブル504を引いて値Bを得る。そして更に、下位8ビットの小数部の値Kを用いて、上記値A、Bの重み付け平均を重み付け加算器507で計算する。

重み付け加算器507の出力は、K*B+(1-K)*Aで表され、小数点以下8ビットを含む数に対応する角度位置の値は、この数の整数部の前後の三角関数テーブルのアドレスの値で直線補間された値となる。こうして、正弦波生成において、更なる精度を得ることができる。ここでは、最も簡単な一次補間を例にとって説明した。しかし、三角関数テーブルを引くアドレスの前後のアドレスの更に前後のアドレスを加えた合計4点から、3次関数を用いる3次スプライン補間法などの更に高度な補間方法を使用すれば、更に高精度な数値を得ることができる。本実施形態による駆動信号生成方法を要約して述べれば、次の様になる。三角関数テーブルのアドレスのビット数を前記生成されるアドレスのビット数より少なくし、所定の変数を、整数部と仮想小数部を持つ数として表し、三角関数テーブルには、加算された所定の変数の整数部のみの数を出力する。そして、整数部と仮想小数部を持つ数に対応する角度位置の値として、整数部のみの数の前後の整数をアドレスとして三角関数テーブルから読み出して得た値の補間処理により得た値を用いて、駆動信号を生成する。

本実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加え、更に、使用する三角関数の精度を向上することができる。よって、所望の精度を得るための三角関数テーブルのROMのサイズを小さくすることが可能となり、LSIのチップ単価の減少を図ることができる。

（第3の実施形態）
本発明の第3の実施形態を説明する。本実施形態では、三角関数テーブル602の出力を、この三角関数テーブルのサンプリング周波数（動作クロック数であって、下記の動作周波数）より高いサンプリング周波数のローパスフィルタ（LPF）に通す回路を用いる。図6の本例では、上記実施形態で示した25MHz動作に対して、三角関数テーブル602の動作周波数を25MHz/256≒97kHzに落とし、出力も8ビットにする（すなわち、テーブルのアドレス数も8ビットにする）。そして、その後に25MHzで動作するIIR（無限インパルス応答）型のLPF610、620を二段置いている。アドレス生成器601の動作周波数も25MHz/256≒97kHzに落としている。数値例を挙げれば、この構成でも、所定の変数F=4とすれば、次の周波数の正弦波を生成することができる。
4*(25000kHz/256)/256=1.52587890625kHz

低サンプリング周波数の正弦波生成回路600の出力は、25MHzで256回毎に更新される。その値を、25MHz動作でLPF610、620の二段のローパスフィルタに通すことで、階段状の高調波を多く含んだ波形を滑らかにしている。このLPFの係数K及び段数に関しては揺動体117自体のQや副共振特性、制御性能等に依存するので、図6で示す値（K=63/64）は一例である。

本実施形態は、第1の実施形態と第2の実施形態のいずれにも適用できる。本実施形態によれば、三角関数テーブルのROMのサイズを小さくし動作周波数も低下させることが可能となり、LSIのチップ単価及び消費電力の減少を図ることができる。

（第4の実施形態）
図8は、本発明の光偏向装置を用いた光学機器の実施例を示す概略斜視図である。ここでは、光学機器として画像形成装置を示している。図8において、3003は本発明の光偏向装置であり、本実施形態では入射光を1次元に走査する。3001はレーザ光源である。3002はレンズ或いはレンズ群であり、3004は書き込みレンズ或いはレンズ群、3005はドラム状の感光体である。

レーザ光源3001から射出されたレーザ光は、光の偏向走査のタイミングと関係した所定の強度変調を受けている。この強度変調光は、レンズ或いはレンズ群3002を通って、光走査系（光偏向装置）3003により1次元的に走査される。この走査されたレーザ光は、書き込みレンズ或いはレンズ群3004により、感光体3005上に画像を形成する。

走査方向と直角な方向に回転軸の回りに回転される感光体3005は、図示しない帯電器により一様に帯電されており、この上に光を走査することによりその走査部分に静電潜像が形成される。次に、図示しない現像器により静電潜像の画像部分にトナー像が形成され、これを、例えば、図示しない用紙に転写・定着することで用紙上に画像が形成される。

本発明の光偏向装置を用いれば、高調波歪の少ない駆動信号により揺動体を振動させることができ、高調波周波数に副共振周波数を持つ振動系や、二倍波や三倍波でも共振する2つ以上の揺動体を持つ振動系を具備した装置にも適用できる。また、前記所定の変数を調整することで駆動信号の周期関数の周波数を調整可能であるので、生成される駆動信号の周波数を柔軟に調整できる。こうして、所望の周波数に良好に調整された光偏向装置を用いることができる。従って、例えば、振幅増幅率の高い状態で駆動可能であるため、小型・低消費電力とできる。また、感光体3005上で光の偏向走査の角速度を仕様範囲内で略等角速度とする様なこともできる。更に、本発明の光偏向装置を用いることにより、光走査特性が良好になり、鮮明な画像を生成可能な画像形成装置とできる。

光ビームを発生する光源と、揺動体に光ビームを偏向するための光偏向素子が形成された上記揺動体装置を有する本発明の光偏向装置は、画像表示装置にも適用できる。ここでは、画像表示体を備え、光偏向装置は、光源からの光を偏向し、該光の少なくとも一部を画像表示体に入射させる。

本発明の実施形態である光偏向装置の比例制御駆動回路のブロック図。 時間に対する光ビームの位置と駆動波形を示す図。 起動から比例制御までのフローチャートを示す図。 小数点以下8ビット拡張した第1の実施形態の正弦波生成回路を示す図。 小数点以下8ビット拡張した第2の実施形態の高精度正弦波生成回路を示す図。 リサンプルしてLPFを通す第3の実施形態の正弦波生成回路の構成を示す図。 正弦波テーブルの例を示す図。 本発明の光偏向装置を用いた光学機器の実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

101〜106、110〜115、120 駆動制御部
111、501、601 アドレス生成器
112、504、602 三角関数テーブル
116、1172 駆動部（駆動コイル、永久磁石）
117 揺動体
118 光源（レーザダイオード）
600 駆動信号生成回路（正弦波生成回路）
1171 光偏向素子（ミラー部）
1173 ねじりバネ
3001 光源（レーザ光源）
3003 光偏向装置（光走査系）
3005 感光体

Claims (12)

1. ねじりバネと前記ねじりバネで規定されるねじり軸の回りで揺動可能な揺動体とを有し構成される振動系と、
   前記振動系を支持する支持部と、
   前記揺動体の振動が周期関数を含む式で表される振動となるように前記振動系を駆動する駆動部と、
   前記周期関数に対応する周期関数を含む式で表される駆動信号を用いて前記駆動部を制御する駆動制御部と、
   を有し、
   前記駆動制御部は、前記駆動信号の周波数より高速な周波数で所定の変数が加算される構成のアドレス生成器と前記アドレス生成器の出力に接続された三角関数テーブルとを用いて前記駆動信号を生成する駆動信号生成回路を含み、前記所定の変数を調整することで前記駆動信号の周期関数の周波数を調整可能である、
   ことを特徴とする揺動体装置。
2. 前記振動系は、基本振動周波数ｆで運動する構成であり、
   前記駆動制御部は、前記基本振動周波数ｆの周期的駆動力を前記駆動部に印加可能であり、駆動信号A・sin（2πｆt）を、ｆより高速な周波数で所定の変数が加算される構成のアドレス生成器と前記アドレス生成器の出力に接続された三角関数テーブルとを用いて生成する駆動信号生成回路を含む、
   請求項1記載の揺動体装置。
3. 前記駆動制御部の駆動信号生成回路において、
   前記三角関数テーブルのアドレスのビット数は前記アドレス生成器のビット数より少なく、
   前記所定の変数は、整数部と仮想小数部を持つ数として表され、前記アドレス生成器の出力には、加算された前記所定の変数の整数部のみの数を出力し、
   前記整数部と仮想小数部を持つ数に対応する角度位置の値として、前記整数部のみの数をアドレスとして前記三角関数テーブルから読み出して得た値を用いて、前記駆動信号を生成する、
   請求項1または2記載の揺動体装置
4. 前記駆動制御部の駆動信号生成回路において、
   前記三角関数テーブルのアドレスのビット数は前記アドレス生成器のビット数より少なく、
   前記所定の変数は、整数部と仮想小数部を持つ数として表され、前記アドレス生成器の出力には、加算された前記所定の変数の整数部のみの数を出力し、
   前記整数部と仮想小数部を持つ数に対応する角度位置の値として、前記整数部のみの数の前後の整数をアドレスとして前記三角関数テーブルから読み出して得た値の補間処理により得た値を用いて、前記駆動信号を生成する、
   請求項1または2記載の揺動体装置。
5. 前記駆動制御部の駆動信号生成回路において、
   前記三角関数テーブルの出力を、前記三角関数テーブルの読み出し周波数より高いサンプリング周波数で動作するローパスフィルタに通して処理し、前記駆動信号を生成する、
   請求項1乃至4の何れかに記載の揺動体装置。
6. ねじりバネと前記ねじりバネで規定されるねじり軸の回りで揺動可能な揺動体とを含む振動系と、前記振動系を駆動する駆動部と、周期関数を含む式で表される駆動信号を用いて前記駆動部を制御する駆動制御部を有する揺動体装置において前記駆動信号を生成する駆動信号生成方法であって、
   前記駆動信号の周波数より高速な周波数で所定の変数を加算してアドレスを生成し、前記アドレスに基づいて三角関数テーブルを参照して前記駆動信号を生成する、
   ことを特徴とする駆動信号生成方法。
7. 前記振動系が運動可能な基本振動周波数ｆより高速な周波数で所定の変数を加算してアドレスを生成し、生成されるアドレスを三角関数テーブルに出力して該三角関数テーブルを参照して駆動信号A・sin（2πｆt）を生成する、
   請求項6記載の駆動信号生成方法。
8. 前記三角関数テーブルのアドレスのビット数を前記生成されるアドレスのビット数より少なくし、
   前記所定の変数を、整数部と仮想小数部を持つ数として表し、前記三角関数テーブルには、加算された前記所定の変数の整数部のみの数を出力し、
   前記整数部と仮想小数部を持つ数に対応する角度位置の値として、前記整数部のみの数をアドレスとして前記三角関数テーブルから読み出して得た値を用いて、前記駆動信号を生成する、
   請求項6または7記載の駆動信号生成方法。
9. 前記三角関数テーブルのアドレスのビット数を前記生成されるアドレスのビット数より少なくし、
   前記所定の変数を、整数部と仮想小数部を持つ数として表し、前記三角関数テーブルには、加算された前記所定の変数の整数部のみの数を出力し、
   前記整数部と仮想小数部を持つ数に対応する角度位置の値として、前記整数部のみの数の前後の整数をアドレスとして前記三角関数テーブルから読み出して得た値の補間処理により得た値を用いて、前記駆動信号を生成する、
   請求項6または7記載の駆動信号生成方法。
10. 光ビームを発生する光源と、前記揺動体に前記光ビームを偏向するための光偏向素子が形成された請求項1乃至5の何れかに記載の揺動体装置と、を有することを特徴とする光偏向装置。
11. 請求項10に記載の光偏向装置と、感光体を有し、
    前記光偏向装置は、前記光源からの光を偏向し、該光の少なくとも一部を前記感光体に入射させる、
    ことを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項10に記載の光偏向装置と、画像表示体を有し、
    前記光偏向装置は、前記光源からの光を偏向し、該光の少なくとも一部を前記画像表示体に入射させる、
    ことを特徴とする画像表示装置。

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