振荡器装置和共振频率检测方法

专利名称：振荡器装置和共振频率检测方法
技术领域：
本发明涉及与具有被支持用于振荡运动的振荡器的振荡器装置相 关联的技术。更具体地讲，本发明涉及振荡器装置、使用该振荡器装 置的光学偏转装置和检测振荡器装置的振荡系统的共振频率的方法。 该光学偏转装置可以优选地使用于诸如图像形成设备之类的光学仪器 中，所述图像形成设备诸如是例如扫描显示单元、激光束打印机或数 字复印机。
背景技术：
与使用诸如多面反射镜之类的旋转多面反射镜的光学扫描光学系 统相比较，常规上提出的共振型光学偏转装置具有下述特征。也就是说，光学偏转装置的大小可以显著地减小；功率消耗慢；并且理论上 讲，反射镜表面没有表面倾斜。另一方面，在共振型光学偏转装置中， 振荡系统的振荡器的共振频率根据诸如制造差异或温度的环境而不 同。在常规的共振型光学偏转装置中，通常在驱动信号的驱动频率被 固定在约为共振频率附近的频率的同时执行驱动。在这样的装置中， 通过使用用于检测被振荡系统的振荡器扫描地偏转的扫描光束的位置 或用于检测振荡器的位移角度的检测部件，测量扫描光束到达预定扫 描位置时的时间或振荡器取预定位移角度时的时间。然后，控制该系 统，使得所关心的时间与参考时间相符合(见日本特开专利申请 No.2005 - 292627 )。然而，如果共振频率根据诸如制造差异或温度的环境而不同，则 必须在开始驱动时检测振荡系统的共振频率。对于用于检测振荡系统 的共振频率的方法，已知这样一种方法驱动信号的驱动频率被反复地改变，并且采取提供最高效率的驱动频率作为共振频率(见日本特开专利申请No.2005-241482)。发明内容然而，在具有振荡器和弹性支持部的高效率共振型振荡系统中， 如果驱动频率被改变，则直到被改变之前的振荡器的振荡频率变得与 驱动频率相等需要一定时间。尤其在共振频率的附近，由于驱动力相 对于惯性力较小，振荡频率的改变具有一个时间常数，从而振荡频率 改变所需要的时间段变得很长。例如，如果振荡系统的共振特征的Q 值在1000左右，则在共振频率附近会需要大致0.5秒的时间。此外，应以所需的频率精确度来设定用于改变驱动频率的增加量。 因此，如果第一次设定的驱动频率从共振频率大大地偏离，则驱动频 率不得不被改变许多次以便找到共振频率。例如，现在假设驱动频率 被改变50次直到找到共振频率，并且每次改变都设定了 0.5秒的待机 时间，则花费约25秒来找到共振频率。当振荡器装置用于例如激光束 打印机时，其不利地影响了用于启动驱动的时间。本发明提供了一种振荡器装置，通过该振荡器装置，可以基于将 驱动频率改变较少的次数，在相对短的时间内确定可被视为振荡器装 置的振荡系统的共振频率的频率。此外，本发明提供一种振荡器装置， 通过该振荡器装置，可以基于调整改变驱动频率的增加量，非常准确 地确定可被视为共振频率的频率。根据本发明的一个方面，提供一种振荡器装置，包括振荡系统， 包括振荡器和弹性支持部；驱动部，被配置为基于驱动信号向所述振 荡系统供应驱动力；检测部，被配置为至少检测所述振荡器的振荡振 幅；驱动振幅控制单元，被配置为至少控制所述驱动信号的驱动振幅； 以及驱动频率控制单元，被配置为控制要被供应至所述驱动部的所述 驱动信号的驱动频率；其中，在所述驱动振幅控制单元控制驱动信号 的驱动振幅而使得要检测的振荡振幅变为等于目标值的状态下，并且基于包括被各驱动频率的驱动信号驱动的不同驱动状态下的这些驱动频率以及被控制的所述驱动振幅的信息，所述驱动频率控制单元获取 使驱动信号的驱动振幅变为最小的驱动频率作为所述振荡系统的共振 频率。驱动频率控制单元可以向所述驱动部供应作为所述振荡系统的共 振频率被获取的驱动频率的驱动信号，以使所述驱动部驱动所述振荡 器装置，从而要检测的振荡振幅变为等于目标值。振荡器装置还可以包括驱动信息记录部，所述驱动信息记录部被 配置为记录驱动信号的驱动频率和驱动振幅，其中，在以多个驱动频 率的相应驱动信号被驱动的不同驱动状态的每一个驱动状态中，所述 驱动信息记录部可以记录使所述振荡器获得目标振荡振幅的驱动信号 的驱动频率和驱动振幅，并且其中，基于与记录的驱动信号的驱动频 率和驱动振幅相关的信息，所述驱动频率控制单元可以获取使驱动信 号的驱动振幅变为最小的驱动频率作为所述振荡系统的共振频率。根据基于由所述驱动信息记录部记录的n ( n为不小于3的整数) 个驱动频率的驱动信号的驱动状态下的驱动信号的驱动频率和驱动振 幅，所述驱动频率控制单元可以执行"n-l，，次曲线内插，以便获取使 驱动信号的驱动振幅变为最小的驱动频率作为所述振荡系统的共振频 率。根据基于由所述驱动信息记录部记录的至少两个驱动频率的驱动 信号的相应驱动状态下的驱动信号的驱动频率和驱动振幅、以及事先 测量的所述振荡系统的特征参数，所述驱动频率控制单元可以获取使 驱动信号的驱动振幅变为最小的驱动频率作为所述振荡系统的共振频 率。驱动频率控制单元可以基于驱动信息记录部中记录的驱动频率和 驱动振幅来确定随后将要使用的驱动信号的驱动频率。驱动频率控制单元可以确定随后将要使用的驱动信号的驱动频 率，使得具有三个连续的驱动频率中的中间驱动频率的驱动信号的驱 动振幅变为小于其它驱动频率的驱动信号的驱动振幅。当要改变驱动信号的驱动频率时，所述驱动频率控制单元可以基于对当前驱动频率的驱动信号的驱动振幅与前一驱动频率的驱动信号 的驱动振幅之间的幅值比较来确定随后将要使用的驱动信号的驱动频率。基于相对于当前驱动频率的驱动信号的相位的、所述振荡器的驱 动相位，驱动频率控制单元可以确定随后将要使用的驱动信号的驱动 频率。振荡系统可以包括多个振荡器和多个弹性支持部，其中，其共振频率可以具有基波的基频和近似为n倍基频的n倍(n-fold)波的n 倍频(n是不小于2的整数)，其中，所述驱动频率控制单元可以向 所述驱动部供应驱动信号，所述驱动信号具有比率为1: n的分别对应 于基波和n倍波的驱动频率的分量，以使所述驱动部驱动所述振荡系 统，其中，所述检测部检测所述振荡系统的所述振荡器的与基波或n 倍波相对应的振荡分量的振荡振幅，其中，所述驱动振幅控制单元可 以控制驱动信号的与所述基波或n倍波相对应的分量的驱动振幅，其 中，在所述驱动振幅控制单元控制驱动信号的与所述基波或n倍波相 对应的分量的驱动振幅，使得检测出的所述振荡器的与基波或n倍波 相对应的振荡分量的振荡振幅变为等于目标值的状态下，并且基于包 括被与多个基波或n倍波相对应的分量的驱动频率的驱动信号驱动的所述驱动频^控制单元可以获取使驱动信号的与基波或n:波相^应 的分量的驱动振幅变为最小的驱动频率作为所述振荡系统的基波或n 倍波的共振频率。根据本发明的另一方面，提供一种振荡器装置，包括振荡系统， 包括振荡器和弹性支持部；驱动部，被配置为基于驱动信号向所述振 荡系统供应驱动力；检测部，被配置为至少检测所述振荡器的振荡振 幅；驱动振幅控制单元，被配置为至少控制所述驱动信号的驱动振幅； 以及驱动频率控制单元，被配置为控制要被供应至所述驱动部的所述 驱动信号的驱动频率；其中，在所述驱动振幅控制单元控制并保持驱 动信号的驱动振幅恒定的状态下，并且基于包括被各驱动频率的驱动信.
的所述振荡器的所述振荡振幅的信息，所述驱动频率控制单元获取使 所述振荡器的振荡振幅变为最大的驱动信号的驱动频率作为所述振荡 系统的共振频率。
此方面中的振荡系统可以包括多个振荡器和多个弹性支持部，其
中，其共振频率可以具有基波的基频和近似为n倍基频的n倍波的n 倍频(n是不小于2的整数)，其中，所述驱动频率控制单元可以向 所述驱动部供应驱动信号，所述驱动信号具有比率为1: n的分别对应 于基波和n倍波的驱动频率的分量，以使所述驱动部驱动所述振荡系 统，其中，所述检测部可以检测所述振荡系统的所述振荡器的与基波 或n倍波相对应的振荡分量的振荡振幅，其中，所述驱动振幅控制单 元可以控制驱动信号的与基波或n倍波相对应的分量的驱动振幅，其 中，在所述驱动振幅控制单元控制并保持驱动信号的与基波或n倍波 相对应的分量的驱动振幅恒定的状态下，并且基于包括被与多个基波 或n倍波相对应的分量的驱动频率驱动的各个驱动状态下的这些驱动 频率以及由所述检测部检测出的与所述振荡器的基波或n倍波相对应 的驱动振幅的信息，所述驱动频率控制单元可以获取使所述振荡器的 与基波或n倍波相对应的振荡分量的振荡振幅成为最大的、驱动信号 的与基波或n倍波相对应的分量的驱动频率，作为所述振荡系统的基 波或n倍波的共振频率。
根据本发明的又一方面，提供一种光学偏转装置，包括如上所 记载的振荡器装置；以及光学偏转元件，被放置在至少一个所述振荡 器上，以便使入射到所述光学偏转元件上的光束偏转。
根据本发明的又一方面，提供一种包括如上所记载的光学偏转装 置的光学仪器，其中，所述光学偏转装置可以被配置为使来自光源的 光束偏转，从而光束的至少一部分入射在被光照射的物体上。
根据本发明的又一方面，提供一种检测振荡器装置的振荡系统的 共振频率的方法，所述振荡器装置包括具有振荡器和弹性支持部的振 荡系统、和被配置为基于驱动信号向振荡系统供应驱动力的驱动部，所述方法的特征在于在驱动信号的驱动振幅被控制，使得被驱动部 驱动的振荡器的振荡振幅变为等于目标值的状态下，通过多个驱动频 率的驱动信号顺序地驱动振荡器；并且基于包括以所述多个驱动频率 的驱动信号驱动的各个驱动状态下的这些驱动频率以及被控制的所述 驱动振幅的信息，获取使驱动信号的驱动振幅变为最小的驱动频率作 为振荡系统的共振频率。
根据本发明的另一方面，提供一种检测振荡器装置的振荡系统的 共振频率的方法，所述振荡器装置包括具有振荡器和弹性支持部的振 荡系统、和被配置为基于驱动信号向振荡系统供应驱动力的驱动部， 所述方法的特征在于在驱动信号的驱动振幅被控制并保持恒定的状 态下，通过多个驱动频率的驱动信号顺序地驱动振荡器，并检测振荡 器的振荡振幅；并且基于包括以所述多个驱动频率的驱动信号驱动的 各个驱动状态下的这些驱动频率以及所检测到的振荡器的振荡振幅的 信息，获取使振荡器的振荡振幅变为最大的驱动频率作为振荡系统的 共振频率。
结合附图，基于对本发明的优选实施例的以下描述的考虑，本发 明的这些和其它目标、特征和优点将变得更加清楚。


图l是示出了使用根据本发明的第一实施例的振荡器装置的光学 偏转装置的示意图2是示出了第一实施例的光学偏转装置的偏转角度的图； 图3是示出了光学偏转装置的偏转角度关于时间的改变的图； 图4是示出了第一实施例的光学偏转装置的操作梗概的流程的
图5是示出了第一实施例中的基于驱动相位比较来改变驱动信号 的驱动频率的图。
图6是示出了第一实施例中的基于驱动信号振幅的比较来改变驱 动信号的驱动频率的图；图7示出了在第一实施例中用于二次曲线内插的三个驱动频率的
图8是示出了使用根据本发明的第二实施例的振荡器装置的光学 偏转装置的示意图9是示出了第二实施例的光学偏转装置的偏转角度的图10是示出了使用根据本发明的第三实施例的振荡器装置的光 学偏转装置的示意图ll是示出了第三实施例的光学偏转装置的操作梗概的流程的
图12是示出了基于振荡振幅的比较来改变驱动信号的驱动频率 的图13是示出了在第三实施例中用于二次曲线内插的三个驱动频 率的图。
图14是示出了使用根据本发明的光学偏转装置的图像形成设备 的实施例的透视图。
具体实施例方式
本发明涉及基于以下特征来获取共振频率的技术，该特征为当 具有自然振荡模式的振荡系统以自然振荡模式的共振频率被驱动时， 驱动效率变为最大。
使用该特征的第一方法可以是在振荡系统的振荡器的振荡振幅 被控制在目标值的状态下，检测哪个驱动频率可以提供具有最小驱动 振幅的驱动信号，并且这样的驱动频率被视为要获取的共振频率。稍 后将参照第一实施例来描述基于该方法的示例。
第二方法可以是在将驱动信号的驱动振幅控制为恒定的状态下， 检测哪个驱动频率可以提供振荡系统的振荡器的最大振荡振幅，并且 这样的驱动频率被视为要获取的共振频率。稍后将参照第三实施例来 描述基于该方法的示例。
这些方法是以不同方式利用基于上述特征的现象的方法，但这些方法基于实质上相同的原理。
根据上述第一方法的振荡器装置可以包括振荡系统、用于向振荡 系统供应驱动力的驱动部、用于检测振荡器的振荡振幅的检测部(部 件)、用于控制驱动信号的驱动振幅的驱动振幅控制单元、和用于控
制要被供应至驱动部的驱动信号的驱动频率的驱动频率控制单元。在 驱动振幅控制单元控制驱动信号的驱动振幅，使得将由检测部件检测
的振荡振幅变为等于目标值的情况下，并且基于包括以各驱动频率的 驱动信号驱动的不同驱动状态下的这些驱动频率以及被控制的所述驱 动振幅的信息，驱动频率控制单元获取使驱动信号的驱动振幅变为最 小的驱动频率作为振荡系统的共振频率。
此外，根据上述第一方法检测具有振荡系统和驱动部的振荡器装
置的共振频率的方法可以包括下述过程也就是说，在驱动信号的驱 动振幅被控制为使得由驱动部驱动的振荡器的振荡振幅变为等于目标 值的状态下，通过多个驱动频率的驱动信号来顺序地驱动振荡器；并 且基于包括以所述多个驱动频率的驱动信号驱动的各个驱动状态下的 这些驱动频率以及被控制的所述驱动振幅的信息，获取使驱动信号的 驱动振幅变为最小的驱动频率作为振荡系统的共振频率。
根据上迷第二方法的振荡器装置可以包括振荡系统、用于向振荡 系统供应驱动力的驱动部、用于检测振荡器的振荡振幅的检测部(部 件)、用于控制驱动信号的驱动振幅的驱动振幅控制单元、和用于控 制要被供应至驱动部的驱动信号的驱动频率的驱动频率控制单元，其 中，在驱动振幅控制单元控制并保持驱动信号的驱动振幅恒定的情况 下，并且基于包括以各驱动频率的驱动信号驱动的不同驱动状态下的 这些驱动频率以及由所述检测部检测到的所述振荡器的振荡振幅的信 息，驱动频率控制单元获取使振荡器的振荡振幅变为最大的驱动信号 的驱动频率作为所述振荡系统的共振频率。
此外，根据上述第二方法检测具有振荡系统和驱动部的振荡器装 置的共振频率的方法可以包括下述过程也就是说，在驱动信号的驱 动振幅被控制并保持恒定的状态下，通过多个驱动频率的驱动信号顺序地驱动振荡器，并检测振荡器的振荡振幅；并且基于包括以所述多 个驱动频率的驱动信号驱动的不同驱动状态下的这些驱动频率以及由 所检测到的所述振荡器的振荡振幅的信息，获取使振荡器的振荡振幅 变为最大的驱动频率作为振荡系统的共振频率。
当然，这两种方法可以被应用到具有单个振荡器的振荡系统来获 取其共振频率。然而，这两种方法也可以应用于具有多个振荡器的振 荡系统，以便获取其共振频率。在后一种情况下，如果需要获取后一 种振荡系统的多个自然振荡模式中的某个共振频率，则可以进行下述 过程。也就是说，在关注与该共振频率的自然振荡模式相对应的振荡 运动的分量的振荡振幅、驱动信号的分量的驱动频率和驱动振幅的同 时，它们被如上述两种方法中的振荡振幅、驱动频率和驱动振幅那样 对待。然后，可以获取可被视为具有多个振荡器的振荡系统的所需共 振频率的频率。稍后将参照第二实施例来描述这样的示例。
将参照附图描述本发明的优选实施例。
第一实施例
图l是当本发明应用于光学偏转装置时的第一实施例的示意图。
在该实施例中，光学偏转单元(光学扫描仪)包括振荡系统ioo，
其包括一个振荡器101和作为弹性支持部的扭簧111、和用于支持振 荡系统的支持部121。该光学偏转装置被配置为使得驱动部120接收 驱动信号，并且作为响应，其基于电磁系统、静电系统或压电系统向 振荡系统100供应驱动力。作为一个示例，在电磁驱动的情况下，可 以在振荡器上安装永磁体，并且可以在振荡器的附近放置用于向该永 磁体施加磁场的电线圏。永磁体和电线圏的放置可以颠倒。在静电驱 动的情况下，可以在振荡器上形成电极，并在振荡器的附近形成电极， 该后一个电极有效地产生作用在其与前一个电极之间的静电力。在压 电驱动的情况下，可以在振荡系统或振荡系统的固定支持部处设置压 电元件，以〗更对其施加驱动力。
振荡器101上形成有诸如反射镜之类的光学偏转元件，并且其偏转地反射来自光源131的光束132以便对其扫描。以这种方式，光学 偏转元件被设置在振荡器上，并且实现了用于使入射在光学偏转元件 上的光束偏转的光学偏转装置。此外，扫描光133在单个扫描周期期 间两次经过构成检测部(部件)的光接收元件140。控制单元150基 于扫描光133经过光接收元件140时的时间来产生驱动信号，并且该 驱动信号被供应至驱动部120。
图2示出了通过光学偏转装置的振荡器101的反射镜偏转的扫描 光133的偏转角度。光学扫描仪的光接收元件140放置在其可以接收 扫描光133的位置(离扫描中心设定角度eBD的位置)，扫描光133 具有小于光学扫描仪的最大偏转角度的偏转角度。尽管在图2中，光 接收元件140放置在图2中的光学扫描仪的光路径上，光接收元件140 也可以放置在被单独的反射镜进一步偏转的扫描光的光路径上。
将详细地说明控制单元150的结构和操作。
构成检测部(部件)的时间测量部152取光接收元件140的输出 信号来测量与扫描光133的检测时刻相关的时间tl和时间t2。图3示 出了光学扫描仪的扫描光133的偏转角度e关于时间的改变、以及涉 及扫描光133经过光接收元件140的设定位置的设定角度0BD的时刻 的上述时间tl和t2。关于区分时间tl和t2的方法，4吏检测时刻的时 间变为不大于驱动信号的半周期的那个时间被取为tl，而另一个被取 为t2。扫描光133的偏转角度e关于时间的改变对应于振荡器101以 某振荡频率振荡的振荡运动。
驱动振幅控制单元154基于图3所示的检测时间tl和由控制器 151设定的目标时间153之间的差Atl来控制要被供应至驱动部120 的驱动信号的振幅。另一方面，波形发生器157产生由驱动频率控制 单元156设定的驱动频率的波形。此处，由于稍后将描述的驱动信号 的振幅和驱动相位0应如上所述基于时间测量单元152的输出而被固 定，因此检测部应仅具有设置了单个光接收元件140来测量检测时间 tl和检测时间t2的结构。
此外，驱动相位检测部155基于从时间测量单元152输出的检测时间tl和t2、以及从波形发生器157输出的波形来检测振荡器101的 驱动相位0。驱动相位0是相对于驱动信号的相位的、振荡器101的 振荡运动的相位。如图5所示，如果驱动频率小于共振频率，则驱动 相位0变为大于当驱动频率为共振频率f0时的驱动相位0。。如果驱动
频率大于共振频率，则驱动相位变为小于00。
驱动信息记录部158记录由驱动振幅控制单元154控制的驱动信 号的振幅、以及由驱动频率控制单元156在波形发生器157中设定的 驱动频率fd,所述驱动信号的振幅使得振荡系统100的振荡器101的 振荡振幅变为等于目标振幅。在本实施例中，基于由驱动信息记录部 158记录的驱动信号的振幅和驱动频率、以及由驱动相位检测部155 检测的驱动相位0，驱动频率控制单元156确定驱动频率fd并在波形 发生器157中设定该驱动频率fd。更具体地讲，驱动频率控制单元156 基于相对于当前驱动频率的驱动信号的相位的、振荡器的驱动相位， 确定随后将要使用的随后驱动信号的驱动频率。
图4示出了本实施例中的驱动频率控制单元156和驱动信息记录 部158的操作流程。将跟随该流程进行描述。在驱动开始时，驱动频 率控制单元156在波形发生器157a中设定基于生产时的共振频率和/ 或之前驱动的驱动频率的驱动频率fdl，并且其开始驱动。例如，可 以仅使用生产时的共振频率或之前驱动的驱动频率，或可供替换地， 可以在考虑此时的温度的同时来设定(一般来说，共振频率随温度升 高而下降)。该设定可以在设备侧自动地执行，或可以通过操作者手 动地设定。驱动振幅控制单元154控制驱动信号振幅A15使得振荡系 统100的振荡器101在驱动频率f山获得目标振荡振幅。驱动信息记 录部158记录此时的驱动频率fc^和驱动信号振幅A1()
图5示出了基于驱动相位比较的驱动频率改变的方向。驱动频率 控制单元156将由驱动相位检测部155检测的驱动相位0l与在共振频 率fo驱动的驱动相位0。(事先测量并存储)进行比较。如果作为比较 的结果，当前驱动相位01大于共振频率f。的驱动相位0。，则驱动频 率控制单元156在波形发生器157中设定驱动频率fd2，其中该频率是从驱动频率f山增加预定频率改变增加量fadd的频率。相反，如果当前
驱动相位01小于共振频率f。的驱动相位0。，则驱动频率控制单元156 在波形发生器157中设定驱动频率fd2，其中该频率是减少预定频率改 变增加量(减少量)fadd的频率。在该情况下，与驱动频率为f山的情 况相同，驱动信息记录部158记录使振荡系统100的振荡器101在驱 动频率fd2获得目标振幅的驱动信号振幅A2、以及该驱动频率fd2。
频率改变增加量fadd可以在考虑从之前驱动的温度改变、频率改
变操作的估计次数、和/或所需共振频率精确度的同时被确定。例如，
如果预期由于温度从之前驱动发生改变，共振频率被改变了约aHz， 并且在将驱动频率f山设定为改变的值的同时，包括初始设定应进行 三次频率改变，则频率改变增加量fadd可以是a/2Hz或更多。此外，如果包括初始设定应进行两次频率改变，则频率改变增加量fadd可以
是aHz或更多。换句话说，在以初始设定的驱动频率开始之后，频率 改变增加量应被设定得以便变为高于共振频率，直到设定最后的驱动 频率。
图6和图7示出了基于驱动信号振幅的比较的驱动频率改变的方 向。在初始驱动频率改变时其不能适用。对于初始驱动频率改变，可 以应用上文中提到的基于驱动相位比较的方法。驱动频率控制单元 156比较驱动信息记录部158中记录的驱动振幅信号Az和驱动振幅信 号&的幅值。如果比较结果为^大于A2，则在波形发生器157中设
定在与之前频率改变相同的方向上改变预定频率改变增加量fadd所得 到的驱动频率fd3(见图7中的驱动信号振幅An、 A^和Aw)。在图 7的情况下，由于驱动相位大于共振频率f。的驱动相位0。，因此使驱 动频率fdw、 fdw和fdw以该顺序连续变大。
相反，如果如图6所示AN、于A2 ，则在该实施例中，驱动频率 控制单元156在波形发生器157中设定驱动频率fd3，该驱动频率fd3 是在与之前频率改变方向相反的方向上将频率改变频率改变增加量
fadd的两倍而得到的。在该情况下，由于驱动相位0j、于共振频率fo 的驱动相位0。，驱动频率fd2是通过降低驱动频率fdi得到的。然而，由于驱动相位02大于驱动相位0n，驱动频率fds是通过增大驱动频率 fd2得到的。在该情况下，与驱动频率为fdi的情况相似，驱动信息记 录部158记录使振荡系统100的振荡器101在驱动频率fd3获得目标 振荡振幅的驱动信号振幅A3。以这种方式，驱动频率控制单元156基 于驱动信息记录部158中记录的驱动信号的驱动频率和驱动振幅来确 定随后驱动信号的驱动频率。更具体地讲，当驱动信号的驱动频率要 被改变时，驱动频率控制单元156基于当前驱动频率的驱动信号的驱 动振幅与之前驱动频率的驱动信号的驱动振幅的幅值比较，来确定随 后驱动信号的驱动频率。
随后，驱动频率控制单元156将当在驱动信息记录部158中记录 的驱动频率f(^和fd2中接近驱动频率fd3的一个驱动频率时记录的驱 动信号振幅与A3进行比较。如果作为比较结果，A3较大，则基于驱 动信息记录部158中记录的驱动频率和驱动振幅，并且通过使用下述 等式(l-l)、 (1-2)和(1-3)来执行二次曲线内插，从而确定与使驱动振幅 A变为最小的共振频率相对应的驱动频率fd 。以这种方式，可以获取 可被视为共振频率的驱动频率fd。。此处，在下述等式中，"a"为经过 图6中的三个点的二次方程的二次项的系数，并且类似地，"b"是一次 项的系数。
a _ fdx (fd/ - fdj) - fd 2 x fd, + fd x fd3 + fd ,2 x (fd 2 - fd3)
.,.(1-1)
b— fc^x(A3-A:)-fd xA3 + fd3、A:+(fd —fd )xA, 一 一 fd t x (fd 3: _ fd) - fel: x fd 32 + fd:， x d 3 + fd,: x (fd 2 _ fd 3)
...(1-2)
w b
fdo—T …(l-3) 2a
此外，在本实施例中，驱动频率控制单元156在波形发生器157 中设定驱动频率fd。。控制单元150进行驱动，使得在波形发生器157中设定的驱动频率fd。处，振荡器101的振荡振幅达到预定值。以这 种方式，驱动频率控制单元156将作为振荡系统的共振频率被获取的 驱动频率的驱动信号供应至驱动部120，从而使得驱动部120驱动振 荡器101,以使由检测部件检测的振荡振幅达到目标值。驱动频率控 制单元156可以在波形发生器157中有意地设定从驱动频率fd。偏移 指定值的驱动频率，以便驱动振荡器101。
相反，如果A3较小，则执行进一步的驱动频率改变，使得如图 7中的虚线围成的区域所示，中间频率的驱动信号振幅变为低于其它 两个驱动信号振幅，并且在驱动信息记录部158中记录驱动信号振幅。 更具体地讲，在波形发生器157中设定其频率在与之前驱动频率改变 相同的方向上改变了 fadd而获得的驱动频率fdn。此外，驱动信息记录 部158记录使振荡系统在驱动频率fdn获得目标振幅的驱动信号振幅 An。然后，驱动频率控制单元156重复频率改变，直到驱动信号振幅 A^变为低于驱动信号振幅An。之后，基于驱动信息记录部158中记
录的驱动频率fdn、 fd^和fdn.2、以及驱动振幅An、 和An_2 ，根据
与上文中提到的等式(l-l)、 (1- 2)和(l-3)相似的等式来执行二次曲线内 插，并且确定使驱动频率fd。变为最小的驱动振幅。以这种方式，驱 动频率控制单元156确定随后驱动信号的驱动频率，使得三个连续的
它驱动频率的驱动信号的驱动振幅。
根据上述本实施例的振荡器装置包括驱动信息记录部158,其用 于记录驱动信号的驱动频率和振幅。该驱动信息记录部被配置为使得 当振荡器装置通过多个驱动频率的驱动信号在不同驱动状态下被顺序 驱动时，其记录在各个驱动状态下使振荡器101获得目标振荡振幅的 驱动信号的驱动频率和振幅。然后，基于与所记录的多个驱动信号的 驱动频率和驱动振幅相关的信息，驱动频率控制单元156获取使驱动 信号的驱动振幅变为最小的驱动频率作为振荡系统100的共振频率。
在此实施例中，如果在三个驱动频率中，中间驱动频率的驱动信 号振幅不小于其它驱动信号振幅，则在相同的方向上进一步改变驱动频率，然后测量驱动信号幅值。然而，可以不总是执行该处理。例如， 如果预测了共振频率位置的近似区域，则可以考虑该预测来执行与上
述相似的二次曲线内插，从而确定对应于共振频率的驱动频率fdo。此 外，可以考虑驱动信号振幅的变化率(例如变化率逐渐减小)来执行 与上述相似的二次曲线内插，从而确定对应于共振频率的驱动频率 fd0。
此外，尽管在此实施例中，使用了三个驱动频率的驱动信号振幅， 但数目不限于三个。通过使用多个(数目为n，其中n是不小于4的 整数)驱动频率的驱动信号振幅，可以执行"n-l"次曲线内插。即， 在该情况下，驱动频率控制单元可以基于在各个驱动状态下的驱动信 号的驱动频率和驱动振幅来执行"n-l"次曲线内插，所述各个驱动状 态是通过这些记录在驱动信息记录部中的n (n为不小于3的整数) 个驱动信号而被驱动的。然后，获取使驱动信号的驱动振幅变为最小 的驱动频率作为振荡系统的共振频率。
可供替换地，基于由驱动信息记录部158记录的两个或更多的驱 动频率的驱动信号振幅和事先测量的振荡系统100的参数(例如Q 值)，可以确定使驱动信号的振幅变为最小的频率。例如，通过使用 两个或更多驱动频率的驱动信号振幅，并且基于在考虑振荡系统100 的参数的同时准备的表格或任何其它函数，可以确定使驱动信号的振 幅A变为最小的驱动频率。例如，可以根据多个(两个或更多)驱动 频率的驱动信号振幅来检测驱动信号振幅的变化率，然后基于来自具 有最小振幅A的驱动频率的多个驱动频率中的最小振幅的频率的变化 率和偏移量的表格，来确定使振幅A变为最小的驱动频率。
此外，如果作为振荡系统的共振特征的参数的Q值随环境波动较 小，则可利用等式(1 - 1 )获得的值"a，，可以是固定值。根据固定值"a"、 驱动频率fc^和fd2、以及驱动信号振幅Ai和A2，可以4吏用下面的等 式(1-4)和上述等式(1-3)来执行二次曲线内插，可以确定使对 应于共振频率的驱动信号的振幅A变为最小的驱动频率fd。。更具体 地讲，基于在各个驱动状态下的驱动信号的驱动频率和驱动振幅、以及事先测量的振荡系统的特征参数，驱动频率控制单元获取使驱动振 幅变为最小的驱动频率作为振荡系统的共振频率，所述各个驱动状态 是以两个或更多驱动频率的这些驱动信号被驱动的。
b 一 _A2 + At +axfd / - axfd,
此外，可以基于确定驱动频率f。的精确度和共振频率的可变范围 来任意地确定驱动频率改变增加量fadd。尽管在该实施例中，驱动频 率改变增加量fadd具有恒定值，但可在每次频率改变时改变fadd。例 如，可以考虑驱动信号振幅的变化率来改变改变增加量fadd (例如与 变化率成比例)。
此外，尽管在此实施例中，驱动相位被用于确定随后的驱动频率 fd2,但可以不使用基于驱动相位的判断来确定驱动频率fd2。例如， 可以在低于共振频率的驱动频率下开始处理，所述共振频率的近似区 域已经被预先检测，并且在某个方向(增大的方向)上来改变随后的 驱动频率fd2。此外，可以考虑驱动信号振幅的变化率来确定驱动频率 变4匕方向。
关于驱动信号振幅的记录，可以在改变驱动频率之后和振荡器 101以该频率振荡之前，存在待机时间。此外，驱动信息记录部158 可以记录改变之后的预定时间期间的驱动信号振幅的平均值。
尽管在此实施例中，振荡器101的振荡频率是使用扫描光133和 光接收元件140被检测的，但可以使用用于检测振荡频率的诸如压电 元件之类的某种检测器。例如，可以在弹性支持部lll上安装压电传 感器，或可供替换地，可以使用静电电容传感器或磁传感器。
根据本实施例，通过合适地执行初始驱动频率的设定和频率改变 增加量的设定，可以基于较少数目的驱动频率改变来确定可被视为振 荡器装置的振荡系统的共振频率的频率。通过调整驱动频率改变的增 加量，可以以高精确度来确定可被视为共振频率的频率。
第二实施例图8是当本发明被应用于光学偏转装置时的第二实施例的示意图。
在此实施例中，光学偏转单元(光学扫描仪)包括振荡系统， 其至少包括第一振荡器101、第二振荡器102、第一扭簧lll和第二扭 簧112;以及用于支持振荡系统100的支持部121。作为弹性支持部的 第一扭簧ill将第一振荡器101和第二振荡器102彼此相连接。作为 弹性支持部的第二扭簧112与第二振荡器102相连接，从而具有与第 一扭簧lll的扭转轴一致的扭转轴。本实施例的振荡系统100至少包 括两个振荡器和两个扭簧。该振荡系统可以包括比如如图8所示的三 个或更多振荡器和三个或更多扭簧。
在此实施例中，第一振荡器IOI在其表面上具有反射镜，以便扫 描来自光源131的光束132。驱动部120的功能和控制单元150的操 作基本上与第 一 实施例中的相似。
图9示出了通过光学偏转装置的第一振荡器101的反射镜的扫描 光133的偏转角度。光学扫描仪包括第一和第二光接收元件141和 142,其被放置在其可以接收偏转角度小于光学扫描仪的最大偏转角度 的扫描光133的位置(设定角度eBDl和设定角度0BD2的位置)。在此 示例中也同样，第一和第二光接收元件141和142被放置在图9中的光 学扫描仪的光路径上。然而，第一和第二光接收元件141和142还可以 被放置在被单独的反射镜进一步偏转的扫描光的光路径上。此处，基于 时间测量部152的输出，有必要检测第一振荡器101的振荡运动的至 少两个振幅和相位(稍后描述)。因此，设置两个光接收元件140, 以便能够进行检测次数大于第一实施例中获得的检测次数的测量。
在此实施例中，振荡系统IOO被构造为可以同时产生以作为基频 的基波来驱动的第一振荡运动、和以作为近似为基频的整数倍的频率 的n倍波来驱动的第二振荡运动。换句话说，本实施例的光学偏转装
置的扫描光的偏转角度e如下。当第一振荡运动的振幅、频率(角频
率)和相位分别由A、 oh、和^表示，第二振荡运动的振幅、频率(角 频率)和相位分别由B、 (02、和y2表示，将合适的时间取为原点或基准时间时，偏转角度可以由下面的等式来表示。由于第一振荡器101
的扫描光的振荡运动和偏转角度e彼此—对应，因此第一振荡器ioi 的振荡运动实质上也可以由此等式表示。
e(t) = Asin(cM+yJ+Bsin(co2t+y2)
为了实现诸如上述的第一振荡器101的振荡运动，设置具有根据 本实施例的两个自然振荡模式的振荡器装置的驱动信号来驱动振荡系 统100，使得第一振荡器101产生可以由包括两个正弦波的项的诸如
上述的等式所表示的振荡。驱动信号可以是任何驱动信号，只要其可
以产生第一振荡器101的这种振荡运动。例如，其可以是通过组合基 波和n倍波的正弦波而产生的驱动信号。可供替换地，可以使用脉冲 的驱动信号。在该情况下，可以通过调整每一个正弦波的相位和振幅 来获得目标驱动信号。此外，如果使用脉冲信号来驱动，则可以通过 在时间上改变脉冲数目、间隔和宽度，从而产生目标驱动信号。此处， 一旦驱动信号的与基波相对应的分量的驱动频率被固定，就通过使基 波的驱动频率乘以n来自动地确定驱动信号的与n倍波相对应的分量 的驱动频率。相反，通过使n倍波的驱动频率乘以1/n来自动地固定 驱动信号的与基波相对应的分量的驱动频率。
在此说明书中，词"近似整数倍，，是指这样一种情况，其中，当基 波的频率为ii而n倍波的频率为f2时，满足关系式0.98N^ f2/fl 5 1.02N (其中N为不小于2的整数)。
在此实施例中，第一实施例的振荡振幅是指以基波(0倍波)驱 动的第一振荡器101的第一或第二振荡运动的振荡振幅(等式中的A 或B)。此外，驱动信号的振幅是指驱动信号的与基波或n倍波相对 应的分量的振幅。然后，根据由时间测量部152测量的检测时间，检 测与基波或n倍波相对应的振荡振幅，并且驱动信号的与基频或n倍 波相对应的分量的驱动振幅被控制为使得检测的振幅变为与目标值相 等。如果第一实施例的振荡振幅和驱动信号的振幅分别被这些振幅替换，则参考第一实施例做出的说明就如同本实施例的操作的说明一祥 适用。如果要检测基波的共振频率，则有关基波的振幅应将其替换，
并且如果要检测n倍波的共振频率，则有关n倍波的振幅应将其替换。 将关于要检测基波的共振频率的情况来进行以下描述。
在此实施例中，驱动振幅控制单元154基于由时间测量部测量的 检测时间和由控制器151设定的目标时间153之间的差，来执行下述 控制过程。更具体地讲，其控制驱动信号的与基波相对应的分量的振 幅A和相位yi和y2,使得振荡系统的第一振荡运动变为与目标振荡运 动相等。
波形发生器157产生由驱动频率控制单元156设定的频率的波形 和n倍波的波形。基于从时间测量部152输出的检测时间和从波形发 生器157输出的波形，驱动相位检测部155检测关于振荡系统100的 振荡器101的第一振荡运动的驱动相位01。驱动信息记录部158记录 由驱动振幅控制单元154控制的驱动信号的与基波相对应的分量的振 幅、以及与由驱动频率控制单元156在波形发生器157中设定的基波 相对应的分量的驱动频率fd，以使振荡系统获得目标振荡运动。
基于由驱动信息记录部158记录的驱动信号的振幅和驱动相位 01，驱动频率控制单元156确定与基波相对应的分量的驱动频率，并 在波形发生器157中设定该驱动频率。此处， 一旦确定了与基波相对 应的分量的驱动频率，与n倍波相对应的分量的驱动频率就被固定。 假设执行前述替换，本实施例中的驱动频率控制单元156和驱动信息 记录部158的操作流程与参考第一实施例描述的操作流程实质上相 同。
另一方面，如果n倍波的共振频率被确定时，要检测第二振荡运 动的驱动频率fd。，则取n倍波的驱动频率fdl、 fd2和fd3作为要用 于计算的值(此处，基波的驱动频率为1/1^fd2和l/n*fd3)。 然后，可以通过使用对应于确保目标振荡运动的n倍波的驱动信号的 分量的振幅Bl、 B2和B3来获得n倍波的驱动频率fd。。当要检测使 与第二振荡运动的共振频率相对应的驱动信号的振幅B变为最小的驱动频率fd。时，如果将要进行驱动相位比较，则使用关于振荡系统IOO 的振荡器101的第二振荡运动的驱动相位02。
在如上所述的本实施例中，振荡系统包括多个振荡器和多个弹性
支持部。其共振频率具有基波的基频和近似于n倍基波的基频的n倍 频(n为不小于2的整数)。驱动频率控制单元向驱动部供应驱动信 号，以使驱动部驱动振荡系统，所述驱动信号具有比率为1: n的与基 波和n倍波相对应的驱动频率的分量。检测部件检测与振荡系统的振 荡器的基波或n倍波相对应的振荡分量的振荡振幅，并且驱动振幅控 制单元控制驱动信号的与基波或n倍波相对应的分量的驱动振幅。然 后，在驱动振幅控制单元控制驱动信号的与基波或n倍波相对应的分 量的驱动振幅，以使检测的振荡器的与基波或n倍波相对应的振荡分 量的振荡振幅变为等于目标值的情况下，驱动频率控制单元如下操作 也就是说，基于包括由与多个基波或n倍波相对应的分量的驱动频率 的这些驱动信号驱动的各个驱动状态下的驱动频率以及所控制的所述 驱动振幅的信息，驱动频率控制单元获取振荡系统的基波或n倍波的 共振频率。其作为使驱动信号的与基波或n倍波相对应的分量的驱动 振幅变为最小的驱动频率而被荻得。
此外，参考第一实施例描述的变形在本实施例中是可行的。应注 意，如果第一振荡运动的驱动频率和第二振荡运动的驱动频率可以被 类似地处理，则可以同时检测它们二者的共振频率。
第三实施例
图IO是当本发明应用于光学偏转装置时的第三实施例的示意图。 在本实施例中，光学偏转单元(光学扫描仪)包括:振荡系统100， 其包括一个振荡器101和作为弹性支持部的扭簧111;以及用于支持 振荡系统100的支持部121。驱动部120接收驱动信号，并作为响应， 其基于电磁系统、静电系统或压电系统向振荡系统IOO供应驱动力。
振荡器101的表面上形成有诸如反射镜之类的光学偏转元件，用 于偏转地反射来自光源131的光束132以便对其扫描。扫描光133在单个扫描周期期间两次经过作为检测部件的光接收元件140。控制单 元150基于扫描光133经过光接收元件140时的时间来产生驱动信号。 该驱动信号被供应至驱动部120。
通过光学偏转装置的振荡器101的反射镜的扫描光133的偏转角 度与第一实施例的图2中所示的基本上相同。
将详细地说明控制单元150的结构和操作。
时间测量部(检测部件)152取光接收元件140的输出信号并测 量扫描光133的检测时刻的时间tl和t2。通过光学扫描仪的扫描光 133的偏转角度e关于时间的改变、和与扫描光133经过光接收元件 140的设定位置的设定角度6BD的时刻有关的时间tl和时间t2与第 一实施例的图3中所示的基本上相同。
作为检测部件的驱动振幅控制单元154基于图3所示的检测时间 tl与由控制器151设定的目标时间153之间的差Atl来控制要被供应 至驱动部120的驱动信号的振幅。根据检测时间tl和由驱动频率控制 单元156设定的频率，作为检测部件的振荡角度计算部159计算振荡 器在该频率下的振荡振幅。另一方面，波形发生器157产生由驱动频 率控制单元156设定的驱动频率的波形。
此外，驱动相位检测部155基于从时间测量部152输出的检测时 间tl和t2以及从波形发生器157输出的波形来检测振荡器101的驱 动相位0。
驱动信息记录部158记录由驱动频率控制单元156在波形发生器 157中设定的驱动频率fd、和振荡器在驱动频率fd下的振荡振幅。在 此实施例中，基于在驱动信息记录部158中记录的频率和振荡器的振 荡振幅、以及由驱动相位检测部155检测的驱动相位0，驱动频率控 制羊元156确定驱动频率fd并在波形发生器157中设定该频率fd。
图11示出了本实施例中的驱动频率控制单元156和驱动信息记录 部158的操作流程。将跟随该流程进行描述。在驱动开始时，驱动频 率控制单元156在波形发生器157a中设定基于生产时的共振频率和/ 或之前驱动的驱动频率的驱动频率fdl，并且开始驱动。振荡角度计算部159计算振荡器101在驱动频率fdi下的振荡振幅Cl。驱动信息 记录部158记录此时的驱动频率f山和振荡振幅d。
通过基于驱动相位比较而改变驱动频率，如第一实施例中那样来 设定驱动频率fd2。如驱动频率为f山的情况那样，驱动信息记录部158 记录振荡器在驱动频率fd2下的振荡振幅C2。
图12示出了基于振荡器101的振荡振幅的比较的驱动频率改变。 驱动频率控制单元156比较驱动信息记录部158中记录的振荡振幅C2 和振荡振幅d的幅值。如果比较结果为d小于C2,则在波形发生器 157中设定将频率在与之前频率改变相同的方向上改变预定频率改变 增加量fadd而得到的驱动频率fd3。相反，如果Q大于C2，则如图12 所示，驱动频率控制单元156在波形发生器157中设定驱动频率fd3， 所述驱动频率fd3是将频率在与之前频率改变方向相反的方向上改变 频率改变增加量fadd的两倍得到的频率。此外，如驱动频率fd!的情况 中那样，振荡角度计算部159计算振荡器在驱动频率fd3下的振荡振 幅C3。驱动信息记录部158记录此时的驱动频率fd3和振荡器的振荡 振幅C3。
随后，驱动频率控制单元156将在驱动信息记录部158中记录的
驱动频率fA和fd2中的接近驱动频率fd3的一个驱动频率时记录的振
荡振幅与C3进行比较。如果作为比较结果，C3较小，则基于驱动信
息记录部158中记录的驱动频率和驱动振幅，并且通过使用下面的等
式(3-l)、 (3-2)和(3-3)，执行二次曲线内插来确定与使振荡振幅C变为
最大的共振频率相对应的驱动频率fd。。随后，驱动频率控制单元156
在波形发生器157中设定此驱动频率fd0。
fd'x(C3-C，)-fd,xC3 + fd3xC，+(fd, —fei3)xC, 一 fd, x (fd 3 2 - fd 2:) - fd 2 x H 3: + fd 2 2 x fd 3 + fd,: x (fd 2 - fd 3)
...(3-1)
b 记,x(C3 - C;;) 一fd , x A3 + fd/ x C: + (fit :2 — fd32)x C, 一 一 fd, x (fd 3: _ ft!) - fd 2 x fd 3: + ftl 22 x fd 3 + fd ,2 x (fd: - ft! 3)
...(3-2)如果相反，C3较大，则执行驱动频率改变，使得如图13所示，三个连续频率中的中间频率的振荡振幅变为大于其它两个振荡振幅。然后在驱动信息记录部158中记录振荡振幅。更具体地讲，在波形发生器157中设定将驱动频率在与之前驱动频率改变相同的方向上改变fadd而得到的驱动频率fdn。然后，驱动频率控制单元156重复该操作，直到振荡振幅C^变为大于振荡振幅Cn。此后，基于驱动信息记录部158中记录的驱动频率fdn、 fd^和fdn.2以及驱动信号振幅Cn、和Cn-2，使用与等式(3-1)、 (3-2)和(3-3)相似的等式来执行二次曲线内插。以这种方式，荻得使振荡器的振荡振幅变为最大的驱动频率fd0。
在本实施例中也是同样，如果三个连续驱动频率中的中间驱动频率的振荡振幅不大于其它振荡振幅，则进一步改变驱动频率并且再次测量振荡振幅。然而，可以不总是执行该处理。
此外，尽管在此实施例中使用了三个驱动频率的驱动信号振幅，但数目不限于三个。通过使用多个(数目n个)驱动频率的驱动信号振幅，可以执行"n-l，，次曲线内插。可供替换地，通过使用表格或任何其它函数，可以确定使振荡振幅C变为最大的驱动频率。
此外，如果作为振荡系统的共振特征的参数的Q值随环境波动较小，则可利用等式(3 - 1 )获得的值"a"可以是固定值。根据固定值"a"、驱动频率f山和fd2、和驱动信号振幅d和C2，可以使用下面的等式(3-4)和上述等式(3-3)来执行二次曲线内插，可以确定与使振荡振幅C变为最大的与共振频率相对应的驱动频率fd0。_C2 + C, +axfd:i2 -axfd卩
此外，可以基于确定驱动频率f。的精确度和共振频率的可变范围来任意地确定驱动频率改变增加量fadd。尽管在此实施例中，驱动频
率改变增加量fadd具有恒定值，但可在每次频率改变时改变fadd。尽管在此实施例中驱动相位被用于确定驱动频率fd2，但可以不使 用基于驱动相位的判断来确定驱动频率fd2。关于振荡振幅的记录，在 改变驱动频率之后和振荡器以该频率振荡之前，可以存在待机时间。 此外，驱动信息记录部可以记录在改变之后的预定时间期间的振荡振 幅的平均值。
在本实施例中，如上文所述，在驱动振幅控制单元控制并保持驱 动信号的驱动振幅恒定的状态下，驱动频率控制单元如下操作。也就 是说，基于包括由多个驱动频率的这些驱动信号驱动的各个驱动状态 下的驱动频率以及由检测部件检测到的振荡器的振荡振幅的信息，驱 动频率控制单元获取使振荡器的振荡振幅变为最大的驱动信号的驱动 频率作为振荡系统的共振频率。
本实施例的技术也可以应用于根据第二实施例的装置。更具体地 讲，在这种情况下，振荡系统包括多个振荡器和多个弹性支持部。其
共振频率具有基波的基频和近似于n倍基波的基频的n倍波的n倍频 (n为不小于2的整数)。驱动频率控制单元向驱动部供应驱动信号， 以使驱动部驱动振荡系统，所述驱动信号具有比率为1: n的分别与基 波和n倍波相对应的驱动频率的分量。检测部件检测振荡系统的振荡 器的与基波或n倍波相对应的振荡分量的振荡振幅。驱动振幅控制单 元控制驱动信号的与基波或n倍波相对应的分量的驱动振幅。然后， 在驱动振幅控制单元控制并保持驱动信号的与基波或n倍波相对应的 分量的驱动振幅恒定的状态下，驱动频率控制单元执行下述操作。也 就是说，基于包括由与多个基波或n倍波相对应的分量的驱动频率的 这些驱动信号驱动的各个驱动状态下的驱动频率以及由检测部件检测 的振荡器的与基波或n倍波相对应的振荡振幅的信息，驱动频率控制 单元获取振荡系统的基波或n倍波的共振频率。其被获得作为使振荡 器的与基波或n倍波相对应的振荡分量的振荡振幅变为最大的驱动信 号的与基波或n倍波相对应的分量的驱动频率。
在本实施例中也是同样，通过合适地执行初始驱动频率的设定和 频率改变增加量的设定，可以基于较少数目的驱动频率改变，在短时间内确定可被视为振荡器装置的振荡系统的共振频率的频率。通过调 整驱动频率改变的增加量，可以以高精确度来确定可被视为共振频率 的频率。
第四实施例
图14是示出了使用根据前述实施例中的任何一个实施例的光学 偏转装置的光学仪器的实施例的图。此处，图像形成设备被示出作为 光学仪器。
在图14中，803表示根据本发明的光学偏转装置。在本实施例中， 一维地扫描入射光。801表示激光源，并且802表示透镜或透镜组。 804表示写入透镜或透镜组，并且805表示感光部。806表示扫描轨迹。
从激光源801发射的激光束经过与光的扫描偏转的定时相关的预 定强度调制，并由光学偏转装置803 —维地扫描。通过写入透镜804， 扫描激光束被成像，从而在感光部805上形成图像。感光部805通过 充电装置(未示出)均匀地充电。通过以光束扫描感光部805，在扫 描部分上形成静电潜像。然后，通过显影装置(未示出)在静电图像 部分形成调色剂图像。然后调色剂图像被转印并定影在转印片材(未 示出)上，由此在纸张上形成图像。由于图像形成设备使用本发明的 光学偏转装置，所述光学偏转装置可以可被快速检测并以高精确度被 视为共振频率的频率驱动，所以此实施例提供可以快速开始驱动的高 性能图像形成设备。
本发明的光学偏转装置可以用于任何其它的光学仪器，以便偏转 来自光源的光束，使得光的至少一部分入射在要被光照射的物体上。 除了诸如激光束打印机之类的图像形成设备，这样的光学仪器的示例 为诸如视觉显示单元和条形码读取器等的用于扫描光束的光学仪器。
尽管本发明是参照此处公开的结构被描述的，其不限于所阐述的 细节，并且本申请旨在覆盖出于改进目的或在下述权利要求的范围之 内的变形或改变。
权利要求
1.一种振荡器装置，包括振荡系统，包括振荡器和弹性支持部；驱动部，被配置为基于驱动信号向所述振荡系统供应驱动力；检测部，被配置为至少检测所述振荡器的振荡振幅；驱动振幅控制单元，被配置为至少控制所述驱动信号的驱动振幅；以及驱动频率控制单元，被配置为控制要被供应至所述驱动部的所述驱动信号的驱动频率；其中，在所述驱动振幅控制单元控制驱动信号的驱动振幅而使得要检测的振荡振幅变为等于目标值的状态下，并且基于包括被各驱动频率的驱动信号驱动的不同驱动状态下的这些驱动频率以及被控制的所述驱动振幅的信息，所述驱动频率控制单元获取使驱动信号的驱动振幅变为最小的驱动频率作为所述振荡系统的共振频率。
2. 根据权利要求l所述的振荡器装置，其中，所述驱动频率控制 单元向所述驱动部供应作为所述振荡系统的共振频率被获取的驱动频 率的驱动信号，以使所述驱动部驱动所述振荡器装置，从而要检测的 振荡振幅变为等于目标值。
3. 根据权利要求l所述的振荡器装置，还包括驱动信息记录部， 所述驱动信息记录部被配置为记录驱动信号的驱动频率和驱动振幅， 其中，在以多个驱动频率的相应驱动信号被驱动的不同驱动状态的每 一个驱动状态中，所述驱动信息记录部记录使所述振荡器获得目标振 荡振幅的驱动信号的驱动频率和驱动振幅，并且其中，基于与记录的 驱动信号的驱动频率和驱动振幅相关的信息，所述驱动频率控制单元 获取使驱动信号的驱动振幅变为最小的驱动频率作为所述振荡系统的 共振频率。
4. 根据权利要求3所述的振荡器装置，其中，根据基于由所述驱 动信息记录部记录的n个驱动频率的驱动信号的驱动状态下的驱动信 号的驱动频率和驱动振幅，所述驱动频率控制单元执行"n- l"次曲线 内插，以便获取使驱动信号的驱动振幅变为最小的驱动频率作为所述 振荡系统的共振频率，其中n为不小于3的整数。
5. 根据权利要求3所述的振荡器装置，其中，根据基于由所述驱 动信息记录部记录的至少两个驱动频率的驱动信号的相应驱动状态下 的驱动信号的驱动频率和驱动振幅、以及事先测量的所述振荡系统的 特征参数，所述驱动频率控制单元获取使驱动信号的驱动振幅变为最 小的驱动频率作为所述振荡系统的共振频率。
6. 根据权利要求l所述的振荡器装置，其中，所述驱动频率控制 单元基于驱动信息记录部中记录的驱动频率和驱动振幅来确定随后将 要使用的驱动信号的驱动频率。
7. 根据权利要求6所述的振荡器装置，其中，所述驱动频率控制 单元确定随后将要使用的驱动信号的驱动频率，使得具有三个连续的 驱动频率中的中间驱动频率的驱动信号的驱动振幅变为小于其它驱动 频率的驱动信号的驱动振幅。
8. 根据权利要求7所述的振荡器装置，其中，当要改变驱动信号 的驱动频率时，所述驱动频率控制单元基于对当前驱动频率的驱动信 号的驱动振幅与前一驱动频率的驱动信号的驱动振幅之间的幅值比较 来确定随后将要使用的驱动信号的驱动频率。
9. 根据权利要求8所述的振荡器装置，其中，基于相对于当前驱 动频率的驱动信号的相位的、所述振荡器的驱动相位，驱动频率控制单元确定随后将要使用的驱动信号的驱动频率。
10. 根据权利要求1所述的振荡器装置，其中，所述振荡系统包括多个振荡器和多个弹性支持部，其中，其共振频率具有基波的基频和近似为n倍基频的n倍波的n倍频，其中，n是不小于2的整数， 其中，所述驱动频率控制单元向所述驱动部供应驱动信号，所述驱动 信号具有比率为l: n的分别对应于基波和n倍波的驱动频率的分量， 以使所述驱动部驱动所述振荡系统，其中，所述检测部检测所述振荡 系统的所述振荡器的与基波或n倍波相对应的振荡分量的振荡振幅， 其中，所述驱动振幅控制单元控制驱动信号的与所述基波或n倍波相 对应的分量的驱动振幅，其中，在所述驱动振幅控制单元控制驱动信 号的与所述基波或n倍波相对应的分量的驱动振幅，使得检测出的所 述振荡器的与基波或n倍波相对应的振荡分量的振荡振幅变为等于目 标值的状态下，并且基于包括被与多个基波或n倍波相对应的分量的 驱动频率的驱动信号驱动的各个驱动状态下的这些驱动频率以及被控 制的所述驱动振幅的信息，所述驱动频率控制单元获取使驱动信号的 与基波或n倍波相对应的分量的驱动振幅变为最小的驱动频率作为所 述振荡系统的基波或n倍波的共振频率。
11. 一种振荡器装置，包括 振荡系统，包括振荡器和弹性支持部；驱动部，被配置为基于驱动信号向所述振荡系统供应驱动力； 检测部，被配置为至少检测所述振荡器的振荡振幅； 驱动振幅控制单元，被配置为至少控制所迷驱动信号的驱动振幅；以及驱动频率控制单元，被配置为控制要被供应至所述驱动部的所述 驱动信号的驱动频率；其中，在所述驱动振幅控制单元控制并保持驱动信号的驱动振幅 恒定的状态下，并且基于包括被各驱动频率的驱动信号驱动的不同驱动状态下的这些驱动频率以及由所述检测部检测出的所述振荡器的所 述振荡振幅的信息，所述驱动频率控制单元获取使所述振荡器的振荡 振幅变为最大的驱动信号的驱动频率作为所述振荡系统的共振频率。
12. 根据权利要求ll所述的振荡器装置，其中，振荡系统包括多 个振荡器和多个弹性支持部，其中，其共振频率具有基波的基频和近 似为n倍基频的n倍波的n倍频，其中，n是不小于2的整数，其中， 所述驱动频率控制单元向所述驱动部供应驱动信号，所述驱动信号具 有比率为1: n的分别对应于基波和n倍波的驱动频率的分量，以使 所述驱动部驱动所述振荡系统，其中，所述检测部检测所述振荡系统 的所述振荡器的与基波或n倍波相对应的振荡分量的振荡振幅，其中， 所述驱动振幅控制单元控制驱动信号的与基波或n倍波相对应的分量 的驱动振幅，其中，在所述驱动振幅控制单元控制并保持驱动信号的 与基波或n倍波相对应的分量的驱动振幅恒定的状态下，并且基于包 括被与多个基波或n倍波相对应的分量的驱动频率驱动的各个驱动状 态下的这些驱动频率以及由所述检测部检测出的与所述振荡器的基波 或n倍波相对应的驱动振幅的信息，所述驱动频率控制单元获取使所 述振荡器的与基波或n倍波相对应的振荡分量的振荡振幅成为最大 的、驱动信号的与基波或n倍波相对应的分量的驱动频率，作为所述 振荡系统的基波或n倍波的共振频率。
13. —种光学偏转装置，包括如权利要求1-12中任一项所记载的振荡器装置；以及 光学偏转元件，被放置在至少一个所述振荡器上，以便使入射到 所述光学偏转元件上的光束偏转。
14. 一种包括如权利要求13所记载的光学偏转装置的光学仪器， 其中，所述光学偏转装置被配置为使来自光源的光束偏转，使得光束 的至少一部分入射在被光照射的物体上。
15. —种检测振荡器装置的振荡系统的共振频率的方法，所述振 荡器装置包括具有振荡器和弹性支持部的振荡系统、和被配置为基于 驱动信号向振荡系统供应驱动力的驱动部，所述方法的特征在于在驱动信号的驱动振幅被控制，使得被驱动部驱动的振荡器的振 荡振幅变为等于目标值的状态下，通过多个驱动频率的驱动信号顺序 地驱动振荡器；并且基于包括以所述多个驱动频率的驱动信号驱动的各个驱动状态下 的这些驱动频率以及被控制的所述驱动振幅的信息，获取使驱动信号 的驱动振幅变为最小的驱动频率作为振荡系统的共振频率。
16. —种检测振荡器装置的振荡系统的共振频率的方法，所述 振荡器装置包括具有振荡器和弹性支持部的振荡系统、和被配置为基 于驱动信号向振荡系统供应驱动力的驱动部，所述方法的特征在于在驱动信号的驱动振幅被控制并保持恒定的状态下，通过多个驱 动频率的驱动信号顺序地驱动振荡器，并检测振荡器的振荡振幅；并 且基于包括以所述多个驱动频率的驱动信号驱动的各个驱动状态 下的这些驱动频率以及所检测到的振荡器的振荡振幅的信息，获取使 振荡器的振荡振幅变为最大的驱动频率作为振荡系统的共振频率。
全文摘要
一种振荡器装置、光学偏转装置、光学仪器、以及检测共振频率的方法，所述振荡器装置包括振荡系统，包括振荡器和弹性支持部；驱动部，基于驱动信号向所述振荡系统供应驱动力；检测部，至少检测振荡器的振荡振幅；驱动振幅控制单元，至少控制驱动信号的驱动振幅；以及驱动频率控制单元，控制要被供应至驱动部的驱动信号的驱动频率；其中，在驱动振幅控制单元控制驱动信号的驱动振幅而使得要检测的振荡振幅等于目标值的状态下，并且基于包括被各驱动频率的驱动信号驱动的不同驱动状态下的这些驱动频率以及被控制的驱动振幅的信息，驱动频率控制单元获取使驱动信号的驱动振幅变为最小的驱动频率作为振荡系统的共振频率。
文档编号G02B26/10GK101515067SQ20091000787
公开日2009年8月26日 申请日期2009年2月20日 优先权日2008年2月22日
发明者小沼和文 申请人:佳能株式会社