[发明专利]振荡器装置、光偏转器及使用光偏转器的成像设备

说明书

技术领域

本发明通常涉及具有振荡器(例如微振荡结构)的振荡器装置的技术领域。更具体地说，本发明关注一种振荡器装置，其具有用于检测谐振类型振荡器的谐振频率的功能。使用所述振荡器装置的光偏转装置可应用于例如投影仪或可视化显示单元(例如扫描显示单元)、打印机(例如激光束打印机(LBP))、或成像设备(例如数字复印机)。

背景技术

传统上已经提议了具有移动镜的各种光偏转装置(参见与美国专利No.7,271,943对应的日本未决专利申请2005-208578，以及日本未决专利申请2005-292627)。例如，与使用旋转多角镜(例如多角镜)的光扫描光学系统相比较，由以下特征来表征谐振类型的光偏转装置。也就是说：可以使得光偏转装置的尺寸非常小，并且功耗低。具体地说，包括多晶Si并且由半导体工艺所生产的光偏转装置具有以下优点：理论上，没有金属疲劳，并且耐用性很好。除了其中对旋转多角镜(例如多角镜)进行旋转的传统光偏转装置之外，存在近来正在开发和实践的另一光偏转装置。也就是说，它是被称为MEMS(微机电系统)的谐振类型光偏转器，其中，振荡器通过使用微机械技术而绕着旋转轴振荡。

然而，为了以高效率来驱动谐振类型振荡器(例如MEMS)，由于所述振荡器的谐振特性的Q值很高，例如，在1000左右，因此必须以频率充分接近于振荡器的谐振频率的驱动信号来驱动振荡器。然而，如果使用Si作为材料，则这种谐振频率将具有约-0.14Hz/℃的负温度系数。因此，所需的是，例如，应该每次打开系统时精确地测量当前谐振频率，并且基于测量结果来驱动振荡器。

发明内容

本发明提供一种振荡器装置，通过所述振荡器装置，可以精确地并且以相对高的速度来测量谐振频率。

根据本发明一方面，提供一种振荡器装置，包括：振荡系统，其具有振荡器和弹性支撑构件；检测构件，其被配置为：检测所述振荡器的振荡幅度；驱动构件，其被配置为：驱动所述振荡器；以及控制单元，其被配置为：生成用于驱动所述振荡器的驱动信号，并且将所述驱动信号提供给所述驱动构件；其中，所述控制单元往复扫掠(sweep)所述驱动信号的驱动频率，从而所述振荡系统的谐振频率被包括在所扫掠的频率范围内，其中，所述控制单元基于可由往复扫掠所获得的振荡幅度值通过其达到最大值的至少两个频率来确定谐振频率，以及其中，所述控制单元基于所确定的谐振频率来生成所述驱动信号。

在本发明该方面的优选形式中，在由fmax1表示当在往复扫掠中按正向行程对频率进行扫掠时所述振荡幅度值通过其达到最大值的频率的情况下，以及在由fmax2来表示当在往复扫掠中按逆向行程对频率进行扫掠时所述振荡幅度值通过其达到最大值的频率的情况下，所述控制单元将所述频率fmax1和fmax2的平均频率(fmax1+fmax2)/2确定作为所述振荡系统的谐振频率。

在按正向行程来扫掠所述驱动频率之后，所述控制单元可以用比正向行程的扫掠速度更慢的速度按逆向行程来扫掠所述驱动频率。

于在所述驱动频率的正向行程扫掠中穿过所述振荡幅度值通过其达到最大值的频率之后，随着所述振荡幅度开始减少，所述控制单元可以停止扫掠所述驱动频率，其中，所述控制单元可以以比正向行程扫掠速度更慢的速度从停止正向行程扫掠的位置按逆向行程扫掠所述驱动频率，并且将振荡幅度值通过其再次达到最大值的频率确定作为所述振荡系统的谐振频率。

对于扫掠所述驱动频率，所述控制单元可以按预定变化连续改变所述驱动频率，并且在应用每一变化之后，保持相同驱动频率达到预定时间。

所述控制单元可以通过按预定变化连续改变所述驱动频率来扫掠所述驱动频率，并且，当在穿过所述振荡幅度值通过其达到最大值的频率之后所述振荡幅度开始减少时，所述控制单元可以停止所述驱动频率扫掠，其中，在按比正向行程中的驱动频率的预定变化更小的预定变化连续改变所述驱动频率的同时，所述控制单元可以从停止正向行程扫掠的位置按逆向行程扫掠所述驱动信号。

在逆向行程扫掠中，当在穿过所述振荡幅度值通过其达到最大值的频率之后所述振荡幅度开始减少时，所述控制单元可以停止所述驱动频率扫掠，其中，在按比逆向行程扫掠中的驱动频率的预定变化更小的预定变化连续改变所述驱动频率的同时，所述控制单元可以从停止逆向行程扫掠的位置按正向行程再次扫掠所述驱动信号。

所述控制单元可以重复驱动频率的往复扫掠，直到驱动频率的变化变得比预定值更小。

可以使得当所述振荡器的振荡幅度小于预定阈值时的所述驱动频率的变化比当所述振荡器的振荡幅度大于所述预定阈值时的所述驱动频率的变化更大。