JP4174345B2 - 光偏向器および光偏向器の制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光を偏向させる偏向手段を有する光偏向器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光偏向器の一例として、図１にガルバノミラーを図示する。これは電磁力で可動するガルバノミラーである。可動部上にミラーを配置し、その可動部は軸中心に対して回動するようにトーションバーにより本体部から支持される構成になっている。図１中符号５０はシリコン基板、符号５１は上側ガラス基板、符号５２は下側ガラス基板を示す。また、符号５３は可動板、符号５４はト−ションバ−、符号５５は平面コイル、符号５６は全反射ミラー、符号５７は電極端子、符号６０〜６３は永久磁石である。この光偏向器は、平面コイル５５に駆動電流を流し、永久磁石とのロ−レンツ力を利用して駆動する電磁型である（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また別の例として、特許文献２を挙げる。これは電磁アクチュエータに関し、電磁力によって可動部が可動する意味で、特許文献１も２も同じである。そして特許文献２の電磁アクチュエータも可動部に全反射ミラーを有している。
【０００４】
特許文献２では、その課題、目的、そして手段として次のことが記載されている、すなわち電磁アクチュエータの共振周期は温度的又は経年的にドリフトしていくのが通例であり、予め設定した共振周波数の電流を平面コイルに供給し続けるのでは、温度変化や時間経過に従って振れ角が一定に制御されないという問題が生じることに注目し、第１の目的として、別段の検出手段を設けることなく電磁アクチュエータを共振周期で往復駆動することのできる電磁アクチュエータ、及び電磁アクチュエータの駆動制御装置及び方法を提供することとし、また、第２の目的として、別段の検出手段を設けることなく電磁アクチュエータの振れ角を制御することのできる電磁アクチュエータ、及び電磁アクチュエータの駆動制御装置及び方法を提供することとし、さらに第３の目的として、電磁アクチュエータの共振周期に対応する共振周波数信号を出力することのできる電磁アクチュエータの共振周波数信号生成装置及び方法を提供することとしている。
【０００５】
そしてその解決手段として、コイルを可動部の励振用として利用するとともに検出用としても利用している。また検出にはコイルに生じる誘導起電圧又は誘導起電流である。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０７−１７５００５号公報（第３−４頁、図１）
【特許文献２】
特開２００１−３０５４７１号公報（第３−４頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献２には、電磁アクチュエータの共振周期は温度的又は経年的にドリフトしていくことが記載されているものの、検出手段であるコイルからアクチュエータがある回動（偏向）度を通過するタイミングを時間の情報として検出している。
【０００８】
なお、特許文献１には共振周期が温度にドリフトするという課題にそもそも何ら着目していない。
【０００９】
アクチュエータの所定の偏向角の通過タイミングを検出する方法では、環境温度等の変化による検出回路での信号遅延が発生する。また、偏向している偏向角の時間変化を測定し、それを元にタイミングを検出する際に、信号のノイズ、オフセットにより検出されるタイミングがずれて誤差が発生する。
【００１０】
所定の偏向角の通過タイミングを検出する方法でアクチュエータを高精度に制御しようとすると、これらの信号遅延やタイミング誤差が問題となる。
【００１１】
本発明者は特許文献２とは異なる着想をした。すなわちアクチュエータの所定の偏向角の通過タイミングを検出する検出手段を用いずに、アクチュエータである偏向手段と検出回路に環境温度等の変化があっても、それらの変化の影響を受けることなく偏向手段の動作を適切に高精度に制御することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
よって本発明は、光源からの変調光を偏向する偏向手段と、前記偏向手段の偏向角を制御する制御手段と、前記偏向手段により偏向された偏向光を受光する受光素子と、を有する光偏向器であって、前記受光素子は、前記偏向手段により往復走査された前記偏向光のうちの往路において第１のタイミングで前記偏向光により形成されるスポットの位置と、復路において前記第１のタイミングから所定時間経過後の第２のタイミングで前記偏向光により形成されるスポットの位置と、をそれぞれ検出し、前記制御手段は、前記往路におけるスポットの位置と前記復路におけるスポットの位置との間隔が予め設定された値の範囲内となるように前記光源の変調タイミング又は前記偏向手段の少なくとも一方を制御することを特徴とする光偏向器を提供する。
また本発明は、光源からの変調光を偏向する偏向手段を有する光偏向器の制御方法であって、前記偏向手段により往復走査された前記偏向光のうちの往路において第１のタイミングで前記偏向光により形成されるスポットの位置と、復路において前記第１のタイミングから所定時間経過後の第２のタイミングで前記偏向光により形成されるスポットの位置とをそれぞれ受光素子で検出する位置検出工程と、
前記往路におけるスポットの位置と前記復路におけるスポットの位置との間隔が予め設定された値の範囲内となるように前記光源の変調タイミング又は前記偏向手段の少なくとも一方を制御する制御工程を有することを特徴とする光偏向器の制御方法を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明者は光源あるいは偏向手段の少なくとも何れか一方を制御するにあたり、偏向手段の往復運動（揺動運動）により偏向手段にて偏向され往復走査される偏向光を利用することに着目した。
【００１４】
具体的には往路と復路における偏向光を受光素子によって検出し、両偏向光間の所定時間における互いの位置の距離（ズレ）が所定の距離となるように制御手段を介して偏向手段あるいは光源を制御する。
【００１５】
図２は、本発明の実施の形態に係る光偏向器の、偏向手段から偏向（反射）された偏向光が受光素子上を往復する様子をその軌跡ともに表す模式図である。
【００１６】
図２において、１０１は受光素子、１０２と１０３はそれぞれ偏向光、１０４は偏向光の軌跡である。
【００１７】
偏向光１０２は方向Ａの方向に軌跡１０４に沿って移動する。他方偏向光１０３は方向Ｂの方向に軌跡１０４に沿って移動する。偏向光１０３も偏向光１０４も共に受光素子１０１上を通過する。
【００１８】
受光素子１０１は、所定位置、つまり往路復路それぞれの偏向光を共に検出できる（受光できる）位置に配置される。所定時間において図示されるように受光素子１０１上を通過する往路復路それぞれの偏向光１０２、１０３が軌跡１０４に沿って異なる位置となる場合、往路復路の間でズレが生じているということが出来る。この往路復路でのズレが生じた場合の両偏向光１０２、１０３の距離がズレの距離であるとすることが出来る。
【００１９】
本実施形態ではこのようなズレを適切なズレ（所定の距離）内にするように後述する制御手段により偏向手段あるいは光源の少なくとも何れか一方を制御する。
【００２０】
以下、具体的に述べる。
【００２１】
まず、本実施形態の偏向手段による光偏向での往路と復路での走査の位置ズレについて述べる。
【００２２】
図３は、本発明の実施の形態に係る光偏向器の、偏向手段から偏向された偏向光を含む平面の断面図である。
【００２３】
図３において、２０１は光源、２０２は偏向手段、２０３は光源から出射された光線、２０４、２０５は偏向手段２０２により偏向される最大偏向角での光線、２０６は偏向手段２０２の光偏向中心軸、２０７は偏向手段２０２からＬの距離にある平面Ｐ（光偏向中心軸２０６と垂直な関係にある平面）での走査軌跡である。
【００２４】
光源２０１から出射された光線２０３は、偏向手段２０２に入射される。光源２０１は、半導体レーザのような変調可能な光源を用いる。
【００２５】
偏向手段２０２には反射面が設けられ、偏向手段２０２が可動することで、最大偏向角での光線２０４、２０５の範囲で、偏向させる。この最大偏向角の大きさをθとする。
【００２６】
以下説明のため、偏向手段２０２が可動していない状態での反射光線は、光偏向中心軸２０６と一致するとする。
【００２７】
偏向手段２０２は、回転軸を中心として回転往復運動をする。この偏向手段に、周期的な駆動波形を印加する。
【００２８】
図４に、偏向手段２０２に印加する駆動波形の一例を示す。横軸に印加時間、縦軸に印加信号の大きさを示す。（ａ）が三角波状波形、（ｂ）が鋸波状波形、（ｃ）が正弦波状波形である。偏向手段２０２は、これらの印加信号の波形と同様な偏向角の変化をする。
【００２９】
偏向手段２０２に、図４で示したような周期的な印加信号により偏向させると、偏向手段２０２からＬの距離にある平面Ｐ上での走査（以後、平面上での偏向光の移動を走査と呼ぶ）位置は、２０７で示すような走査軌跡上を往復移動する。また、この走査位置ｈ（偏向手段２０２からＬの距離にある平面Ｐ上での光偏向中心軸２０６からの距離）は、「 ｈ＝Ｌ×ｔａｎ（θ（ｔ）） 」・・・式（１）の式で表すことができる。ここでθ（ｔ）は、ある時点で偏向手段により光線が光偏向中心軸２０６から偏向される偏向角とする。
【００３０】
ここで、ある所定時間で光源２０１の変調を行い、受光素子１０１上で往路復路それぞれの偏向光１０２、１０３の位置ズレがない場合を想定する。
【００３１】
しかし、偏向手段２０２は、温度変化による構成部材の変化や駆動手段の遅延により、走査特性が変化してしまう。そのため、同じタイミングの印加波形を用い、同じ所定時間で光源２０１の変調を行った場合でも、環境の温度が変化すると、往復の偏向（走査）のタイミングは異なり、受光素子１０１上で往路復路それぞれの偏向光１０２、１０３の位置ズレが発生する。
【００３２】
これにより、本実施形態では、環境等の諸条件の変化（走査タイミングの変化）による往復方向の走査位置ズレの変化を、所定時間での往路と復路の偏向光のズレを検出することにより検知する。
【００３３】
なお、環境の条件の変化により、最大偏向角θが変化した場合、偏向光１０２、１０３の位置は変化するが、走査タイミングが変化しなければ両者の相対的な位置ズレは発生しない。そのため、最大偏向角θの変化に影響されることなく、往路と復路での走査の位置ズレを検出することができる。
【００３４】
次に、往路と復路における偏向光の間でのズレを受光素子により検出する方法について述べる。
【００３５】
第１に、受光素子で偏向光の位置を検出するための変調スポットの生成について述べる。
【００３６】
受光素子１０１は、偏向手段２０２からＬの距離にある平面Ｐ上の走査軌跡２０７上に配置される。配置される位置は、走査軌跡２０７内であればよい。ここでは説明のため、ほぼ走査中心に配置する。
【００３７】
所定時間での往路と復路の偏向光の位置ズレを検出するには、光源を点灯・消灯させた変調光を偏向して、受光素子１０１で光の輝度（光量）分布がある領域（以下、変調スポットと呼ぶ）を形成し、この変調スポットの位置間隔を測定する方法を用いる。具体的には、図２で示したように、受光素子１０１上で往路方向に走査される期間と復路方向に走査される期間それぞれにおいて、ある所定の時間で光源の点灯を１回ずつ行い、受光素子１０１上に往路と復路それぞれのスポット（走査光により生成される輝度の高い部分）１０２、１０３を形成する。
【００３８】
これにより、受光素子１０１上で光により誘導された電荷の総量の分布を見ることにより、ある所定の時間での偏向光の位置が受光素子上で検出できるようになる。
【００３９】
よって、それぞれのスポット１０２、１０３の受光素子１０１上での間隔を測定できるような信号を出力する受光素子１０１を用いることで、変調スポットの位置ズレを測定することができる。
【００４０】
第２に、受光素子１０１上での間隔を測定できる信号を出力する受光素子について述べる。
【００４１】
本実施形態で用いる受光素子１０１は、変調した偏向光の位置を位置情報として検出し、その位置間隔を検出できる受光素子１０１である必要がある。
【００４２】
本実施形態において受光素子１０１には、複数の受光領域１０５から構成されたラインセンサ（イメージセンサ）を用いることができる。そのような構成の場合、光電変換部である受光素子と、光電変換された電荷の蓄積部と、蓄積した電荷の転送部を備えている必要がある。
【００４３】
この場合、複数の受光領域毎に偏向光の光量を検出することが出来るので受光素子上における偏向光の位置を精度よく特定することが出来る。
【００４４】
この場合、蓄積した電荷の転送は、走査速度に合わせて高速に行う必要は無く、受光素子１０１上で往復の変調スポットが生成された後に、より低速な転送を行うことができる。そのため、受光素子１０１上での走査速度ｖが高速になっても（例えば、印加波形の１周期が短くなっても）、変調スポットの位置ズレの検出を行うことができるため好ましい。
【００４５】
本受光素子を用いれば、変調スポットの受光素子１０１上での光量分布を電荷として蓄積し、複数の受光領域１０５毎の位置情報として出力される。そのため、走査（偏向）タイミングを直接検出する方法で問題となる検出回路の遅延の変化などによる検出精度の低下は発生しないため、高精度に変調スポットの位置ズレを検出することができる。
【００４６】
本実施形態での、変調した往路復路の偏向光を受光素子で検出し、往復走査のタイミングの変化を走査位置から位置の情報として測定する方法を用いることにより、検出回路の遅延などの影響による検出精度の低下が発生せず、走査状態の変化を高精度に検出することができる。
【００４７】
次に、検出された往路と復路における偏向光の間でのズレを一定の値になるように制御する方法について述べる。
【００４８】
図５は本実施形態に係る光偏向器の制御手段を模式的にあらわす図である。
【００４９】
図５において、２０８は偏向された光線、３０１は光源２０１の変調信号発生手段、３０５は光源２０１の変調信号、３０６は受光素子からの検出信号、３０２は信号変換手段、３０７は走査位置ズレ信号、３０３は制御信号発生手段、３０８は偏向手段２０２の制御信号、３０４は偏向手段２０２の駆動手段、３０９は偏向手段２０２の駆動信号、３１０は光源２０１の変調制御信号である。
【００５０】
光源２０１は、変調信号発生手段３０１から、所定の周期を持った点灯と消灯の信号である変調信号２０２により、点灯と消灯が繰り返される（変調される）。この変調信号２０２により、変調した偏向光が受光素子２０１で検出される。なお、変調信号２０２は、図２で示したように往路と復路の両方向の走査において、それぞれ変調されたスポット１０２、１０３が検出されるように生成される。受光素子１０１により検出された往路と復路の変調スポットの情報は、出力信号３０６として、信号変換手段３０２に送られる。
【００５１】
信号変換手段３０２は、受光素子からの検出信号３０６を元に往復の変調光の走査位置ズレを算出し、変調光の走査位置ズレを表す信号として走査位置ズレ信号３０７を出力する。
【００５２】
制御信号発生手段３０３は、走査位置ズレ信号３０７を元に、変調光の走査位置ズレが一定の値（例えば０）になるように、偏向手段２０２の制御信号３０８や光源２０１の変調制御信号３１０の何れかを変化させる。
【００５３】
偏向手段２０２の制御信号３０８は、偏向手段２０２が有するミラー（可動板）の偏向タイミングを変化させるために、可動板の揺動数を変化させるように設定される。
【００５４】
駆動手段３０４は、制御信号３０８を元に駆動信号の周期を設定し、偏向手段２０２の駆動信号を偏向器２０２に印加する。
【００５５】
また、光源２０１の変調制御信号３１０は、偏向手段２０２が有するミラー（可動板）の偏向タイミングに合うように、変調信号のタイミングが調節されるように設定される。
【００５６】
偏向手段２０２の制御信号３０８と光源２０１の変調制御信号３１０は、どちらか１つのみを変化させてもよいし、併用して変化させてもよい。
【００５７】
このように本実施形態に係る光偏向器は、変調した偏向光を受光素子で検出することにより、往復走査の位置ズレを一定に保つ制御を行うことが出来る。
【００５８】
以上、説明した検出、制御方法を用いることにより、
光源からの変調光を偏向させる偏向手段を有する光偏向器の駆動方法であって、
受光素子上を一方向に移動する偏向光の位置と逆方向に移動する偏向光の位置との距離を測定する測定工程と、
制御手段により前記距離を所定の距離となるように前記光源あるいは前記偏向手段の少なくともいずれか一方を制御する制御工程とを有することを特徴とする光偏向器の制御方法を提供することが出来る。
【００５９】
本実施形態は、以上の説明に限定されたものではない。以上で述べていない本実施形態を述べる。
【００６０】
また、受光素子１０１上で往路の変調スポットを生成した後に、蓄積した電荷の転送を行い、転送後に復路の変調スポットを生成し、その後電荷の転送を行うこともできる。その場合は、偏向手段の走査状態が短い期間（電荷の転送時間の二倍以上の期間）内で安定している必要がある。これにより、往路復路の変調スポットを分離して検出することができるため、位置ズレの検出のアルゴリズムを簡単なものにできる。
【００６１】
なお本実施形態では、往路復路の変調スポットの位置ズレを、０になるように制御する例を挙げたが、任意の一定値になるように制御してもよい。それにより、往路復路の変調スポットの分離ができ、位置の検出が容易になる。
【００６２】
なお本実施形態では、受光素子１０１を走査軌跡上に配置していたが、反射ミラーなどを用いて、走査軌跡の偏向光を反射して取り出して検出しても良い。それにより、受光素子１０１の配置に対する制約が少なくなり、本実施例の光偏向器を用いた装置を小型に構成することができる。
【００６３】
なお本実施形態では、光源を１つ例示したが、本発明は例えば複数の光源を有する光偏向器にも適用できる。また、その複数の光源の内、１つを用いることもできる。
【００６４】
また本実施形態では、光源として半導体レーザー、ＬＥＤ、あるいはＡＯＭなどの変調手段を有した固体レーザー、ガスレーザなど、出射光を変調できるものであれば用いることができる。
【００６５】
また本実施形態では、偏向光が往路と復路で同一軌跡上を通過する１次元の光走査を例示して説明したが、本発明はその他に復路の軌跡が往路の軌跡と走査方向に垂直な方向において異なる軌跡を通過し、所定の垂直な方向における位置において往路と復路の軌跡が異なるいわゆる２次元の光走査にも適用できる。
【００６６】
また本実施形態では、偏向光を１次元に走査する形態を示したが、その場合、回転する円筒状の感光体の長尺方向に偏向光を走査することで、感光体表面２次元的に偏向光を走査し、静電潜像を得るいわゆる電子写真方式の画像形成装置の感光体への露光装置として適用することが出来る。
【００６７】
また本実施形態では、偏向光を２次元に走査することで、プロジェクタ等の画像表示装置（投影装置）に適用することが出来る。
【００６８】
これら画像形成装置あるいは画像表示装置において、画像を構成する画素に対応するように光が点灯あるいは消灯する。１画素の大きさは特に指定はなく、形成したい画像により決定される。走査スピードにもよるが、発光点が点灯期間中に一方向に移動するために、１画素は実際の走査スポット径に加えて、走査距離の分だけ形状が変化する。発光点の中心と周辺部とにおいて光量が異なる（例えばガウシアン分布のような異なり方）をする光源を用いる場合、点灯期間中に一方向に移動しても、実質的な画素の大きさは光量の大きな領域分だけ（例えば最大光量の半値や１／ｅ^２）とみなしてもよい。例えば、人の目で直接画像を見ることが出来るプロジェクタであれば、人の視覚に応じて適宜そのようにみなして点灯期間中に移動する画素の大きさを規定すればよい。
【００６９】
また本実施形態に係る光偏向器は、受光素子上を往復方向に移動する往路復路の偏向光の位置ズレが一定になるように制御することにより、偏向手段２０２の走査タイミングの変化の影響を受けずに、投影（光線走査）面での往路方向の変調パターンと復路方向の変調パターンの位置ズレをなくすことができる。
【００７０】
そのため、電子写真方式の画像形成装置の感光体への露光装置や、２次元上に画像を表示する上記表示装置においては、往復両方向の走査光を用いて所望の画像を表示することが出来るため、露光速度や表示速度を向上させることができる。
【００７１】
（第２の実施の形態）
本実施の形態は、複数の受光領域１０５から構成された受光素子１０１上での、変調された偏向光（変調スポット）の位置（中心位置）を特定する方法に関する。その他は第１の実施形態と同じである。
【００７２】
図６は本実施の形態を説明する図である。
【００７３】
図６（ａ）は、受光素子２０１上に変調スポットが１つ形成された位置と複数の受光領域１０５の位置関係を示す図である。走査方向は、紙面に対して左（右）方向に走査されている。以下、説明のために受光素子１０１上の変調スポットを１つとして説明する。本発明で用いる場合には、複数のスポットに対しても同様の処理を複数行うことにより実施できる。
【００７４】
図６（ｂ）は、図６（ａ）で示した位置関係のとき、受光素子１０１上に照射される光量の分布を示す図である。横軸が受光素子上の位置、縦軸が光量である。このように、変調スポットは、最も光量の大きな位置Ｃに対して左右対称な分布（一例として、中心が明るく周辺が暗いいわゆるガウシアン分布型）を取る。
【００７５】
図６（ｃ）は、図６（ａ）で示した位置関係のとき、複数の受光領域１０５の各領域から検出される信号を示したものである。横軸が受光素子上の位置と対応するように示した複数の受光領域の位置、縦軸が検出される信号の大きさである。以下、図６（ｂ）で複数の受光領域の走査方向に対する幅をｗとし、左から順にｎ番目の受光領域と呼び、ｎ番目の受光領域での検出される光量をＰｎとする。
【００７６】
本実施形態では図６を用いて、２つの位置特定方法を説明する。
【００７７】
第１の位置特定方法は、複数の各受光領域において最大受光量を得た受光領域の位置をもって位置座標とみなす。例えば、図６（ｃ）においては、５番目の受光領域を位置座標とみなし、受光素子の左端から「（５−０．５）×ｗ」の位置に変調スポット中心があると検出する。
【００７８】
ここで、受光素子１０１上での走査速度ｖと、受光素子１０１が有する複数の受光領域１０５の走査方向に対する幅ｗの関係により、検出精度は決まる。走査速度ｖが一定の場合には、複数の受光領域１０５の走査方向に対する幅ｗが小さいほど検出精度が向上する。
【００７９】
第１の位置特定方法によると、受光素子上での位置の特定の処理が簡単なものででき、処理にかかる時間や、処理を行う部分への負荷を低減することができる。また、走査方向に対する複数の受光領域１０５の幅ｗを短くすることにより、検出精度を向上させることができる。
【００８０】
第２の位置特定方法は、複数の受光領域での検出信号の分布から特定する方法である。受光素子で検出される変調スポットの光量分布は、最も光量の大きな位置Ｃに対して左右対称な分布になるとみなすことができる。そのため、最も光量の大きな位置Ｃが、複数の受光領域１０５の中心又は受光領域１０５の境界と一致しない場合は、各受光領域１０５からの検出信号は左右非対称なものになる（一例として、図６（ｃ）での検出信号）。これを利用し、各受光領域の位置座標「（ｎ−１）×ｗ」と受光量Ｐｎとを積算し、スポットが存在する受光領域を対象にその積算値「Σ（ｎ−１）×ｗ×Ｐｎ」を総和する。そしてその総和をスポットが存在する受光領域における総受光量「ΣＰｎ」により除算すること（ （Σ（ｎ−１）×ｗ×Ｐｎ）／ΣＰｎ ）で位置座標を特定する。これにより、複数の受光領域幅ｗ以下でのスポット中心の検出を行うことができる。なお本方法では、偏向光が複数の受光部２０９にまたがる構成が偏向光の位置を特定するにあたり好ましい。また、最も光量の大きな位置Ｃが、複数の受光領域１０５の中心又は受光領域１０５の境界と一致する場合でも、本方式は用いることができる。
【００８１】
第２の位置特定方法によると、複数の受光領域１０５の幅ｖ以下の位置分解能を実現できるため、複数の受光領域１０５の幅ｖが広い（検出されるスポット幅より小さい）受光素子１０１を用いても高精度に位置を特定することができる。
【００８２】
（第３の実施の形態）
本実施の形態は、受光素子１０１が有する複数の受光領域１０５を２次元に配列した受光素子を用いた形態である。その他は第１ないし第２の実施形態のいずれかと同じである。
【００８３】
図７は本実施の形態に係る受光素子が有する複数の受光素子を説明するための模式図である。
【００８４】
図７において、受光素子１０１は等間隔に２次元状に縦横に揃って配置されている複数の受光領域１０５を有している。
【００８５】
本実施の形態のように、複数の受光領域１０５を２次元状に配置することで、変調スポットの光量分布を２次元的に検出することができるため、変調スポットの形状を正確に把握することができ、また第２の実施形態の位置特定方法などを用いる際に対象となるデータ数が増えることになる。
【００８６】
そのため、本実施形態を用いると、より高精度に変調スポットの位置を特定することができる。
【００８７】
本実施例の受光素子１０１は、画像撮影用に用いられる汎用のＣＣＤエリアセンサや、ＣＭＯＳエリアセンサを用いることができるため、特別なセンサを設計する必要がないため低コストで実現することができる。
【００８８】
なお本実施形態では２次元状に配置した受光素子として縦横に揃って配置された受光領域を挙げたが、その他に受光領域をハニカム状としてそれぞれを配置した構成や、軌跡方向あるいは軌跡に交差する方向において列及び行が入れ子にずれた構成、あるいは受光領域が円形状、平行四辺形形状、三角形形状、ひし形形状、台形形状、その他多角形形状でも用いることができる。
【００８９】
（第４の実施の形態）
本実施の形態は、受光素子に入光する偏向光をレンズで集光する形態である。それ以外は第１から第３の実施形態のいずれかと同じである。
【００９０】
図８は本発明の実施の形態に係る光偏向器の、偏向手段から偏向された偏向光を含む平面の断面図である。図８において、２０９はレンズである。
【００９１】
レンズ２０９は、距離Ｌの位置に配置される。受光素子１０１は、レンズ２０９の焦点距離ｆの位置に配置される。偏向手段２０２により偏向された光は、レンズ２０９により集光され変調スポットの幅が縮小さる。加えて、レンズ２０９により更に偏向されるため、変調スポットの中心位置が、第１の実施形態に比べて変化する。
【００９２】
走査位置ｈとある時点での偏向角θｔは、「 ｈ＝ｆ×ｔａｎ（θｔ） 」・・・式（２）の式で表すことができる。式（２）から、Ｌの距離に関係なく、レンズ２０９の焦点距離ｆを大きくすることにより、受光素子１０１上での走査速度ｖを速くすることができる。そのため、往復路走査での変調スポットの位置ズレの変化が大きくなるため、検出精度が向上する。
【００９３】
また、Ｌの距離にスポット位置が依存しないので、Ｌを短くし焦点距離ｆの長いレンズ２０９を用いることにより、各要素の配置が容易となり小型化することができる。
【００９４】
なおレンズを本実施形態の光偏向器の構成要素としても良い。あるいはレンズを受光素子に一体に設けても良い。
【００９５】
本実施形態のようにレンズ２０９を用いて受光素子１０１に偏向光を集光すれば、受光素子１０１が偏向光の位置を精度良く特定することが出来る。あるいは、偏向器全体を小型化することが出来る。
【００９６】
（第５の実施の形態）
本実施形態は、共振現象を用いた偏向手段２０２を用いた光偏向器に係る。その他は、第１の実施の形態と同じである。
【００９７】
偏向手段２０２に共振型の偏向器を用いると、共振型偏向器の機械的共振周波数ｆｃと駆動周波数ｆｄを一致させることにより、同じ駆動エネルギーでも広い偏向角を得ることができる。しかし、偏向器の機械的共振周波数ｆｃは、温度などの偏向器の環境の変化により大きく変化し、偏向器２０２の走査（偏向）タイミングが変化する。
【００９８】
そのため、走査状態を一定に保つためには、共振型光偏向器の共振周波数ｆｃと駆動周波数ｆｄを一致させる制御を行う必要がある。
【００９９】
図９は、共振型偏向器の周波数特性を示すグラフである。
【０１００】
図９（ａ）で横軸は共振型偏向器を揺動させる駆動信号の周波数ｆｄ、縦軸は共振型偏向器の偏向角（揺動角）の振れ幅（最大偏向角θ）である。この図で、最大偏向角θが最大の値を取る周波数が共振周波数ｆｃである（駆動回路等での遅延を考えない理想的な場合）。
【０１０１】
図９（ｂ）で横軸は共振型偏向器を揺動させる駆動信号の周波数ｆｄ（図９（ａ）の横軸と対応）で、縦軸を駆動周波数ｆｄの同期信号からの位相の遅れを示したものである。なお、駆動周波数ｆｄの同期信号の生成の仕方により、この位相の遅れの横軸での原点（０ｄｅｇ）は変化する。
【０１０２】
このように、共振型の光偏向器では、駆動周波数ｆｄと共振周波数ｆｃが異なると位相が変化し、走査タイミングが変化する。
【０１０３】
両図の関係は、偏向器の共振周波数ｆｃが一定の場合には維持される。温度などの環境変化により、共振周波数ｆｃが変化した場合でも、図９のそれぞれの関係をほぼ維持したまま（各曲線の傾きや幅、ピークの高さなどの曲線の相似形形状は、ほとんど変化することなく）、図９の横軸の駆動周波数ｆｄのパラメータのみが変化する。
【０１０４】
このことを用いると、走査タイミング（位相）が常に一定になるような駆動周波数ｆｄで共振型偏向器を駆動させる（駆動周波数を変化させる）ことにより、駆動周波数ｆｄと共振周波数ｆｃを一致させることができる。
【０１０５】
ここで、駆動効率を表す値（共振のＱ値）が大きい程、同じ周波数の差でも位相（走査タイミング）に対する影響が大きくなるため、より細かい刻みで周波数を変化させる必要がある。
【０１０６】
本実施形態を用いることにより、往復走査の変調光の位置ズレを検出することにより、共振型光偏向器の共振周波数ｆｃに駆動周波数ｆｄを追従する制御を行い、走査タイミングを一定に保つことができる。
【０１０７】
図１０は、共振型光偏向器の偏向手段２０２の駆動信号３０９と、その駆動信号３０９時の偏向角の時間変化を示す図である。
【０１０８】
図１０（ａ）は、横軸を時間とし、縦軸を偏向手段２０２の駆動信号３０９の信号の大きさ（例えば、電圧）としている。
【０１０９】
図１０（ｂ）は、横軸を図１０（ａ）の横軸と対応する時間軸とし、縦軸を偏向手段２０２の各時間での偏向角θｔを表したグラフである。
【０１１０】
図１０（ａ）のように、駆動波形を正弦波としたとき、駆動周波数ｆｄと共振周波数ｆｃが一致しているとすると、図１０（ｂ）で表すように偏向角θｔの変化は、９０ｄｅｇの位相遅れが発生する。この際、偏向手段２０２が偏向している向きの取り方（回転軸に対してどちらの方向に傾斜する場合を正・負と取ることによって）により、１８０ｄｅｇの位相のオフセットが発生する場合がある。
【０１１１】
共振型光偏向器を用いる場合には、正弦波状以外の、三角波状、矩形波状、鋸波状の駆動波形の場合にも、時間に対して偏向角θｔは正弦波状の変化となる。
【０１１２】
そのため、往路復路での走査（偏向）時間が等しくなるため、片側の走査光のみ利用すると光源２０１の変調に使える時間が短く（半分以下に）なり、光の利用効率が低下する。これを解決するためには、共振型光偏向器では往復の走査光を用いて変調を行う必要がある。
【０１１３】
本実施形態を用いると、偏向手段２０２に共振型偏向器を用いた場合において、往路復路の走査位置ズレを一定にする制御を行うことができる。これにより、低電力で高い偏向角を得ることのできる共振型偏向器を、往復の走査光を利用する用途に用いることができる。その結果、低消費電力で、光の利用効率の高い光偏向器を提供することができる。
【０１１４】
なお本実施形態では、駆動周波数ｆｄを共振周波数ｆｃを駆動周波数に一致させる制御について述べたが、任意の関係になるように駆動周波数ｆｃと共振周波数ｆｄの差を一定値に保つ制御を行うこともできる。この場合、周波数ズレに対する走査タイミングの変化の割合が小さくなるので周波数追従制御が容易になる。
【０１１５】
（第６の実施の形態）
本実施の形態は、位置ズレを検出する為の変調スポットを生成する方法とそれを検出する方法に関する。それ以外は第１から第５の実施形態のいずれかと同じである。
【０１１６】
図１１は本実施の形態による変調スポットの生成方法を説明する図である。
【０１１７】
図１１（ａ）は、偏向手段２０２に印加される駆動信号３０９の波形を示したものである。横軸に時間、縦軸に印加信号の大きさを示す。ここでは、一例として三角波状の駆動波形で説明する。
【０１１８】
図１１（ｂ）は、光源２０１を変調（点灯つまりＯＮ、消灯つまりＯＦＦ）するための変調信号２０２を示したものである。横軸に図１１（ａ）の横軸に対応した時間、縦軸に変調信号２０２のパターンを示す。ここでは、変調信号２０２は、定常時はＯＦＦ信号であり、変調を行って受光素子１０１上で変調スポットを生成する時、ＯＮ信号になる。
【０１１９】
変調信号２０２は、偏向手段２０２が受光素子１０１を含む平面で、往復両方向に走査されている期間毎に、ＯＮ信号を１回ずつ生成し、受光素子１０１上に変調スポット１０２、１０３を分離して生成する信号である。
【０１２０】
なお、以上の方法では、駆動信号を三角波状としたが、他の駆動波形も用いることができる。図１２（ａ）（ｂ）に正弦波状の駆動信号での変調信号の一例を示す（縦・横軸は図１１と同じ）。
【０１２１】
また、生成する変調スポットの数を１つずつとして説明したが、往復走査方向毎に複数の変調スポットを用いることができる。複数の変調スポットが受光素子１０１で検出される場合、複数の位置ズレを測定しそれを平均化して用いることができる。そのため、検出精度が向上する。
【０１２２】
本実施形態の光偏向器を画像形成装置の露光装置や表示装置などに用いる場合、往復の変調スポットの位置ズレが、（０を含む）ある所定の値である場合、往復の露光または表示が正しく行われるように設定する。これにより、往復走査を用いた高画質な画像形成を行うことができる。
【０１２３】
（第７の実施の形態）
本実施の形態に係る光偏向器は、偏向光を被投影面に２次元状に投射する光偏向器に係る。そしてその他については第１ないし第６の実施形態のいずれかと同じである。
【０１２４】
図１３は本実施の形態に係る光偏向器を模式的に示す図である。
【０１２５】
図１３において、２１１は第２の偏向手段、２１０は偏向手段２０２により第２の偏向手段の反射平面上での走査軌跡、２１２は第２の偏向手段２１１により偏向される光、２１３はある平面、２１４はある平面２１３において偏向光により走査される範囲、２１５はある平面２１３での走査線の軌跡を模式的に表したものである。
【０１２６】
なお、図５で示した制御に用いる構成は、図１３上には図示していない。
【０１２７】
偏向手段２０２、第２の偏向手段２１０はそれぞれが光を水平方向、垂直方向に偏向させる。したがって偏向光の広がる範囲が２次元領域になる。
【０１２８】
この偏向手段２０２と第２の偏向手段２１０は、偏向速度が異なる。具体的には、図１３では、２つの偏向手段を比較すると、偏向手段２０２は比較的高速に（高周波数で）偏向し、第２の偏向手段２１０は比較的低速な（低周波数で）偏向を行う。この両者の関係は、逆でもよい。
【０１２９】
また、比較的高速な偏向を行う方の偏向手段は、共振型偏向器を用いることにより、高精細な画像を表示することができる。これは、共振型偏向器は、高速な偏向を行うことができるからである。
【０１３０】
光源２０１で変調され、出射された光線２０３は、偏向手段２０２により最大偏向角での光線２０４と２０５の間により（最大偏向角θで）偏向される。第２の偏向手段２１１は、偏向手段２０２により第２の偏向手段２１１の反射面上に走査された軌跡２１０を、光線２１２の様に偏向し、任意の位置に配置した平面２１３上に、２１４で示す範囲に広がる走査範囲を生成するように偏向される。ここで、ある平面２１３での走査範囲２１４内での走査光の軌跡を模式的に示すと２１５の様になる。
【０１３１】
走査範囲２１４の所望の位置に受光素子１０１を配置する。具体的には、ある水平走査軌跡上に配置されればよい。
【０１３２】
図１４は本実施形態における、走査範囲２１４に配置される受光素子１０１と、表示領域とを模式的に表す図である。
【０１３３】
図１４において、２２０は画像形成に使用される表示領域である。
【０１３４】
走査範囲２１４は表示領域２２０と受光素子１０１を配置する領域とを有する。偏向光２１２は走査点Ｓ１から走査を開始するとすると、水平走査方向Ｘを往路復路と移動し、次第に垂直走査方向Ｙに向かって範囲上部から下部へ走査される。走査点Ｓ２まで走査された偏向光は、再び走査点Ｓ１に戻され、同様な走査が繰り返される。
【０１３５】
走査線２１５上に配置された受光素子１０１は、偏向光２１２が通過するように配置されている。
【０１３６】
以上のことから本実施形態に係る光偏向器は、共振型偏向器を用いた２次元画像形成装置において、画像形成を行いながら、受光素子１０１により変調光の位置ズレを検出し、位置ズレを所望の一定の値に保つ制御を行うことができるので、共振型偏向器の往復走査を用いて高画質の画像を表示することが出来る。
【０１３７】
なお本実施形態では、受光素子１０１を走査範囲２１４内に配置してたが、反射ミラーなどを用いて、ある走査範囲２１４の走査光を取り出して検出しても良い。また、偏向手段２０２と第２の偏向手段２１０の間の偏向光線を検出しても良い。
【０１３８】
なお本実施形態では、受光素子１０１が設けられる領域と表示領域２２０を別領域としたが、受光素子１０１または受光素子１０１の検出のための反射ミラーなどの存在が視覚的に画像に影響を実使用上与えなければ、表示領域２２０内に受光素子１０１や検出ミラーなどが設けられる領域を設けても良い。
【０１３９】
また、表示領域２２０以外の領域において、偏向光２１２は受光素子１０１上を通過する際にのみ発光する光であっても良い。つまり、受光素子１０１上の軌跡上において、偏向光２１２は少なくとも受光素子１０１上でのみ光ればよい。
【０１４０】
（第８の実施の形態）
本実施の形態に係る光偏向器は、受光素子１０１も有することを特徴とする。その他は第１ないし第７の実施形態のいずれかと同じである。
【０１４１】
本実施形態は、第７の実施形態で示した、２つの偏向手段を有しそれぞれが偏向光を水平走査、垂直走査させることで２次元画像を表示する画像形成装置として光偏向器を用いた形態である。以下、差異のみを述べる。
【０１４２】
図１５に本実施の形態に係る光偏向器を模式的に示す。
【０１４３】
図１５において、２１３は枠体、２１４は枠体をある平面とした時の走査領域、２２０は表示領域、２１５は表示領域での走査軌跡である。
【０１４４】
受光素子１０１は、走査領域２１４内の枠体上に配置される。これにより、表示領域を含む平面と、受光素子を含む平面を別の平面にすることができる。
【０１４５】
また、受光素子１０１と偏向手段２０２からの距離Ｌと、受光素子１０１が配置される位置の光偏向中心軸２０６からの距離を固定することができるため、変調パターンの生成するタイミングを配置から算出することが容易になる。
【０１４６】
本実施形態によれば、表示領域２０２に形成された画像を観察者が、枠体と画像との間に位置して画像を観察できる構成であれば本実施形態の光偏向器をフロントタイプのプロジェクタのような画像表示装置として適用できる。
【０１４７】
本実施形態によれば、表示領域を任意の平面に投影することができるので、表示領域を任意に選択することができる。そのため、このプロジェクタは、画像表示を行う投影面に制約を与えることなく、任意の平面を選択できる装置として用いることができる。
【０１４８】
また、表示領域２２０に形成された画像を観察者が表示領域２２０の表示面とは反対側から観察できれば、本実施の形態の光偏向器をリアプロジェクタのような画像表示装置に用いることができる。
【０１４９】
また、網膜直描型表示装置やヘッドマウントディスプレイのような画像表示装置に適用することが出来る。
【０１５０】
なお、本実施形態の光偏向器は枠体２１３を必須の構成とはしていないものの、受光素子１０１は枠体２１３に固定配置されていれば、受光素子１０１の位置決めができるので好ましい。
【０１５１】
また、枠体２１３は表示領域２２０を制限する上で好ましい。従って、受光素子１０１を配置した枠体２１３を本実施形態の光偏向器の構成要素としてもよい。
【０１５２】
（実施例）
実施の形態で変調パターンと述べたものは、以下検出用変調パターンと記述し、画像形成等に用いる描画用の変調パターンと区別する。
【０１５３】
また、偏向手段の走査方向は、図２の受光素子１０１上で左から右に走査する方向を往路方向として説明を行う。
【０１５４】
（実施例１）
実施例１では、本発明の光偏向器を電子写真方式の画像形成装置の感光体への露光装置に用いている。
【０１５５】
図１６に本実施例の装置構成を模式的に示す図を示す。
【０１５６】
図１６において、受光素子１０１、光源２０１、偏向手段２０２、感光体ドラム２２０、感光体ドラム上での走査軌跡を含む軸２２１、出射された光線２０３、最大偏向角での光線２０４、２０５である。
【０１５７】
光源２０１を変調を行た出射光線２０５を偏向手段２０２を用いて、２２１の軸上で往復走査させる。感光体上の走査期間内で所望の変調パターンを生成し、感光体の露光を行う。受光素子１０１で変調スポットを検出できるように（走査光が、感光体の外側で検出できるように）、最大偏向角と配置を設定する。
【０１５８】
光源２０１は、赤外半導体レーザ（λ＝７８０ｎｍ）を用いて直接変調する。偏向手段２０１は、ガルバノミラーを１０ｋＨｚの三角波で駆動する。受光素子は、１／７インチＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＩＦ仕様、白黒センサ）を用いる。
【０１５９】
変調パターンは、図２に示したように受光素子１０１上で変調スポットが生成されるように設定される。図２のように受光素子１０１上で往路走査の変調スポットが復路走査の変調スポットの左側になり、且つこの変調スポットの位置ズレが、ある一定値Ｌｇ±αになった時、感光体上での往復走査による露光が正しく行えるように設定する。ここで、αは、感光体での往復走査の精度に対する許容値である。
【０１６０】
制御は、図５で表す構成を用いて行う。
【０１６１】
図１７に本実施例の動作を説明する図を示す。
【０１６２】
制御を開始すると、まず初期駆動周波数と初期検出用変調パターンが設定される（Ｓ１０１）。最初はこの情報を元に、偏向手段２０２は駆動され、検出用の変調パターンが生成される。
【０１６３】
往路走査期間と復路走査期間で検出用パターンが、１回ずつ点灯するように生成され、受光素子１０１上に変調スポットが生成される（Ｓ１０２）。変調スポットが生成された後に、変調スポットにより受光素子が蓄積した電荷を複数の受光領域の１領域ごとに転送される（Ｓ１０４）。
【０１６４】
転送された情報を元に往復走査の位置ズレを算出する（Ｓ１０４）。算出方法は、第２の実施の形態で述べた方法を用いる。
【０１６５】
算出した位置ズレが、ある一定値Ｌｇ±αに収まっていれば、Ｓ１０２から同じ処理を繰り返す。収まっていなければ、位置ズレがＬｇより大きいか小さいかを判断する（Ｓ１０６）。
【０１６６】
位置ズレが大きい場合は、変調するタイミングが早すぎるため、往復の走査において変調スポットの間隔が広がってしまっているので、変調の書き出しタイミングを全体的に遅らせる（Ｓ１０７）。
【０１６７】
一方、位置ズレが小さい場合は、変調するタイミングが遅すぎるため、往復の走査において変調スポットの間隔が狭まってしまっているので、変調の書き出しタイミングを全体的に早める（Ｓ１０８）。
【０１６８】
ここで、変調の書き出しタイミングをずらす操作では、検出用変調パターンと感光体での変調パターンの位置関係をそのままに、タイミングだけ全体的に早くしたり、遅くしたりする。
【０１６９】
その後、Ｓ１０２に戻り、上記の処理を繰り返す。
【０１７０】
これにより、往復走査での変調スポットの位置ズレを一定値範囲内に制御することができる。そのため、感光体上での往復走査による露光のズレを発生することなく、正しく露光を行うことができる。そのため、高精細な電子写真方式の画像形成装置を実現することができる。
【０１７１】
（実施例２）
実施例２は、検出用変調スポットの生成パターンとその生成、受光素子からの蓄積電荷の転送方法が異なる。その他は、実施例１と同じである。
【０１７２】
実施例１とは異なり、検出用変調パターンは、往路復路で同時に生成しない。また、実施例１でのＬｇの値が０である。つまり、感光体上で往復走査により正しく露光が行われた（往復露光でのズレがない）場合、往復の検出用変調パターン位置は一致する。
【０１７３】
図１８に本実施例の動作を説明する図を示す。
【０１７４】
初期設定（Ｓ２０１）後、往路走査期間で検出用変調パターンとして１つの点灯信号を発生させ、受光素子１０１上に変調スポットを生成する（Ｓ２０２）。図２において、１０２の位置のみに変調スポットが生成される。往路走査期間で生成された変調スポットにより蓄積された電荷が、１領域ごとに転送される。次に、往路走査期間で検出用パターンとして１つの点灯信号を発生させ、電荷の転送を行う（Ｓ２０４〜Ｓ２０５）。
【０１７５】
往復走査の２つの変調スポットの位置情報をから、お互いの位置関係と、位置ズレを算出する（Ｓ２０６）。位置ズレが許容値±α内に収まっていれば、Ｓ２０２からの処理を繰り返す。収まっていない場合は、往路復路の位置関係を比較する。ここで、往路の変調スポットの位置が復路の変調スポットの位置より左側の場合に位置ズレが正、逆が負として比較する（Ｓ２０８）。
【０１７６】
位置ズレが正の場合は、変調するタイミングが早すぎるため、往復走査の変調スポットの位置関係で往路が左側になってしまっているので、変調の書き出しタイミングを全体的に遅らせる（Ｓ２０９）。
【０１７７】
一方、画素ズレが負の場合は、変調するタイミングが遅すぎるため、往復走査の変調スポットの位置関係で往路が右側になってしまっているので、変調の書き出しタイミングを全体的に早める（Ｓ２１０）。
【０１７８】
その後、Ｓ１０２に戻り、上記の処理を繰り返す。
【０１７９】
本実施例により、往路復路の変調スポットを狭い領域の受光素子１０１でも、分離して検出することができる。そのため、受光素子１０１を小型化することができ、装置を低コスト化することができる。
【０１８０】
本実施例では、往路の検出用変調スポット生成と復路の検出用変調スポット生成の間に時間差が発生する（蓄積電荷の転送に必要な期間）。そのため、走査特性が短い期間で変動しにくい、共振型光偏向器を偏向手段２０２に用いた場合に好ましい方法である。
【０１８１】
（実施例３）
実施例３では、本発明の光偏向器をレーザ走査プロジェクション型表示装置に用いている。
【０１８２】
図１９（ａ）に本実施例の装置構成を模式的に示す図を示す。
【０１８３】
図１９（ａ）において、２２２は反射ミラー、２０８は集光用レンズである。その他は、第８の実施の形態で述べた構成とほぼ同じ構成である。
【０１８４】
光源２０１は、赤色半導体レーザ（λ＝６３５ｎｍ）を用いて直接変調する。偏向手段２０１は共振周波数２８ｋＨｚの共振型光偏向器を、矩形波で駆動する。受光素子は、１００×１００の領域を持つＣＭＯＳイメージセンサ（１領域１０μｍ角）を用いる。第２の偏向手段は、ガルバノミラーを６０Ｈｚの鋸波で駆動する。受光素子上で変調スポットは、約４０μｍφのほぼ真円である。
【０１８５】
反射ミラー２２２で反射された偏向光がレンズ２０８により集光され、受光素子１０１上に変調スポットが生成される。
【０１８６】
変調パターンは、図１９（ｂ）に示したように受光素子１０１上で変調スポットが生成されるように設定される。２次元走査を行っているため、受光素子１０１上では、往路走査の軌跡１０４（走査方向は方向Ａ）と復路走査の軌跡１０４’（走査方向は方向Ｂ）は図１９（ｂ）のように異なる軌跡となる。そのため、往復の変調スポットが分離できており、それぞれのスポットの判別が容易になる。図１９（ｂ）の例では、上側にある変調スポット１１１が往路方向のもの、下側にある変調スポット１１１’が復路方向のものと判別できる。
【０１８７】
受光素子１０１の配置と２次元走査の方法により、２つの軌跡の間隔と、それぞれの傾きは変化する（走査軌跡は、表示画像の水平方向とは一致するとは限らない）。
【０１８８】
図１９（ｂ）のように受光素子１０１上で往路走査の変調スポットと復路走査の変調スポットの位置ズレ（受光素子１０１での水平座標において）が、ある一定値０±αになった時、投影面上での往復走査による表示が正しく行えるように設定する。ここで、αは、表示される画像の往復走査の精度に対する許容値である。
【０１８９】
制御は、図５で表す構成を用いて行う。
【０１９０】
図２０に本実施例の動作を説明する図を示す。
【０１９１】
制御を開始すると、まず初期駆動周波数と初期検出用変調パターンが設定される（Ｓ３０１）。最初はこの情報を元に、偏向手段２０２は駆動され、検出用の変調パターンが生成される。
【０１９２】
往路走査期間と復路走査期間で検出用パターンが、１回ずつ点灯するように生成され、受光素子１０１上に変調スポットが生成される（Ｓ３０２）。変調スポットが生成された後に、変調スポットにより受光素子が蓄積した電荷を複数の受光領域の１領域ごとに転送される（Ｓ３０３）。
【０１９３】
往復走査の２つの変調スポットの位置情報をから、お互いの位置関係と、位置ズレを算出する（Ｓ３０４）。位置の検出方法は、第２の実施の形態で述べた方法を用いる。
【０１９４】
位置ズレが許容値±α内に収まっていれば、Ｓ３０２からの処理を繰り返す。収まっていない場合は、受光素子１０１の水平方向での位置関係を比較する。ここで、往路の変調スポットの位置が復路の変調スポットの位置より左側の場合に位置ズレが正、逆が負として比較する（Ｓ３０６）。
【０１９５】
位置ズレが正の場合は、変調するタイミングが早すぎるため、往復走査の変調スポットの位置関係で往路が左側になってしまっているので、共振型光偏向器の位相を遅らせるように駆動周波数を高くする（Ｓ３０７）。
【０１９６】
一方、画素ズレが負の場合は、変調するタイミングが遅すぎるため、往復走査の変調スポットの位置関係で往路が右側になってしまっているので、共振型光偏向器の位相を進ませるように駆動周波数を高くする（Ｓ３０８）。
【０１９７】
その後、Ｓ３０２に戻り、上記の処理を繰り返す。
【０１９８】
これにより、共振型光偏向器を偏向手段に用いた場合でも、往復走査での変調スポットの位置ズレを一定値内に制御することができる。そのため、投影面上での往復走査による描画ズレを発生することなく、正しく表示を行うことができる。そのため、高精細なプロジェクション型の画像形成装置を実現することができる。
【０１９９】
また、２次元走査光をエリアセンサ（受光素子）により検出することにより、スポットの分離、判別が容易になり、受光素子の小型化、低コスト化をすることができる。
【０２００】
また、反射ミラー２２２とレンズ２０８により、受光素子１０１の配置の制約が少なくなり、装置を小型の構成にすることができる。また、検出精度が向上するような設計にすることができる。
【０２０１】
【発明の効果】
本発明により、偏向手段の所定の偏向角の通過タイミングを検出する検出手段を用いずに、偏向手段と検出回路に環境温度等の変化があっても、それらの変化の影響を受けることなく偏向手段の動作を適切に高精度に制御が出来る光偏向器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光偏向器を示す図である
【図２】第１の実施の形態に係る光偏向器の、偏向手段から偏向（反射）された偏向光が受光素子上を往復走査する内の一方向走査のみの様子をその軌跡ともに表す模式図である。
【図３】第１の実施の形態に係る光偏向器の、偏向手段から偏向された偏向光を含む平面の断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る光偏向器の、偏向手段２０２に印加する駆動波形の一例を示す図である。
【図５】第１の実施の形態に係る光偏向器の、制御を模式的にあらわす図である。
【図６】第２の実施の形態を説明する図である。
【図７】第３の実施の形態に係る受光素子が有する複数の受光素子を説明するための模式図である。
【図８】第４の実施の形態に係る光偏向器の、偏向手段から偏向された偏向光を含む平面の断面図である。
【図９】第５の実施の形態に係る光偏向器の、共振型偏向器の周波数特性を示すグラフである。
【図１０】第５の実施の形態に係る光偏向器の、共振型光偏向器の偏向手段２０２の駆動信号３０９と、その駆動信号３０９時の偏向角の時間変化を示す図である。
【図１１】第６の実施の形態に係る光偏向器の、変調スポットの生成方法を説明する図である。
【図１２】第６の実施の形態に係る光偏向器の、よる別の変調スポットの生成方法を説明する図である。
【図１３】第７の実施の形態に係る光偏向器を模式的に示す図である。
【図１４】第７の実施の形態に係る光偏向器の、走査範囲２１４に配置される受光素子１０１と、表示領域とを模式的に表す図である。
【図１５】第８の実施の形態に係る光偏向器を模式的に示す図である。
【図１６】実施例１の装置構成を模式的に示す図である。
【図１７】実施例１の動作を説明するフロー図である。
【図１８】実施例２の動作を説明するフロー図である。
【図１９】実施例３の装置構成を模式的に示す図である。
【図２０】実施例３の動作を説明するフロー図である。
【符号の説明】
５０ シリコン基板
５１ 上側ガラス基板
５２ 下側ガラス基板
５３ 可動板
５４ ト−ションバ−
５５ 平面コイル
５６ 全反射ミラー
５７ 電極端子
６０〜６３ 永久磁石
１０１ 受光素子
１０２、１０３ 偏向光
１０４ 軌跡
１０５ 複数の受光領域
１１０ 走査軌跡と一致した軸
１１１、１１１’ 変調スポット
２０１ 光源
２０２ 偏向手段
２０３ 出射された光線
２０４、２０５ 最大偏向角での光線
２０６ 光偏向中心
２０７ 走査軌跡
２０８ 偏向された光線
２０９ レンズ
２１０ 走査軌跡
２１１ 第２の変調手段
２１２ 偏向される光
２１３ ある平面
２１４、２１４’ 走査される範囲
２１５ 走査線の軌跡
２２０ 感光体
２２１ 走査軌跡を含む軸
２２２、２２３ 反射ミラー
３０１ 変調信号発生手段
３０２ 信号変換手段
３０３ 制御信号発生手段
３０４ 駆動手段
３０５ 変調信号
３０６ 検出信号
３０７ 走査位置間隔信号
３０８ 制御信号
３０９ 駆動信号
３１０ 変調制御信号

Claims (13)

1. 光源からの変調光を偏向する偏向手段と、
   前記偏向手段の偏向角を制御する制御手段と、
   前記偏向手段により偏向された偏向光を受光する受光素子と、を有する光偏向器であって、
   前記受光素子は、前記偏向手段により往復走査された前記偏向光のうちの往路において第１のタイミングで前記偏向光により形成されるスポットの位置と、復路において前記第１のタイミングから所定時間経過後の第２のタイミングで前記偏向光により形成されるスポットの位置と、をそれぞれ検出し、
   前記制御手段は、前記往路におけるスポットの位置と前記復路におけるスポットの位置との間隔が予め設定された値の範囲内となるように前記光源の変調タイミング又は前記偏向手段の少なくとも一方を制御することを特徴とする光偏向器。
2. 前記往路におけるスポットの位置と前記復路におけるスポットの位置とから前記偏向光の位相と前記光偏向器が予め設定している位相との位相差を検知する手段を更に有し、且つ前記位相差から前記光偏向器に印加する駆動周波数又は光源の変調タイミングの少なくとも一方を設定する設定手段とを更に有する請求項１に記載の光偏向器。
3. 前記受光素子は複数の受光領域を有し、前記偏向光のスポットの位置は、スポットが存在する受光領域において、各受光領域の位置座標と該受光領域の受光量とを積算した値を総和し、該総和した値をスポットが存在する受光領域における総受光量で除算することで特定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光偏向器。
4. 前記受光素子は複数の受光領域を有し、前記偏向光のスポットの位置は該複数の受光領域のうちの最大光量を受光した受光領域の位置により特定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光偏向器。
5. 前記光源からの変調光は点灯、消灯するように変調されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光偏向器。
6. 前記受光素子は複数の受光領域を有し、該受光領域が前記偏向された偏向光の走査方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光偏向器。
7. 前記受光素子は複数の受光領域を有し、該受光領域が２次元に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光偏向器。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載された光偏向器が、その偏向方向が互いに直交するように２個配置されている光偏向器群と、
   該光偏向器群に変調光を入射するための光源と、を有する画像表示装置。
9. 光源と、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光偏向器と、感光体とを少なくとも含み、前記光偏向器で偏向された偏向光を前記感光体上で走査し、該感光体に静電潜像を形成することを特徴とする画像形成装置。
10. 光源からの変調光を偏向する偏向手段を有する光偏向器の制御方法であって、
    前記偏向手段により往復走査された前記偏向光のうちの往路において第１のタイミングで前記偏向光により形成されるスポットの位置と、復路において前記第１のタイミングから所定時間経過後の第２のタイミングで前記偏向光により形成されるスポットの位置とをそれぞれ受光素子で検出する位置検出工程と、
    前記往路におけるスポットの位置と前記復路におけるスポットの位置との間隔が予め設定された値の範囲内となるように前記光源の変調タイミング又は前記偏向手段の少なくとも一方を制御する制御工程を有することを特徴とする光偏向器の制御方法。
11. 前記制御工程は、前記往路におけるスポットの位置と前記復路におけるスポットの位置とから前記偏向光の位相と前記光偏向器が予め設定している位相との位相差を検知する工程と、前記位相差から前記光偏向器に印加する駆動周波数又は光源の変調タイミングの少なくとも一方を設定する工程とを更に有することを特徴とする請求項１０に記載の光偏向器の制御方法。
12. 前記位置検出工程は、スポットが存在する受光領域において、各受光領域の位置座標と該受光領域の受光量とを積算した値を総和し、該総和した値をスポットが存在する受光領域における総受光量で除算することで特定する工程を有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光偏向器の制御方法。
13. 前記位置検出工程は、複数の受光領域のうちの最大光量を受光した受光領域の位置により特定する工程を有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光偏向器の制御方法。

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