[实用新型]固定扫描频率的微机电扫描控制器

说明书

技术领域

本实用新型有关一种固定扫描频率的微机电扫描控制装置，尤其涉及一种用于双向激光扫描装置的微机电反射镜(简称MEMS mirror)的控制器及其控制方法，以利用微机电反射镜的固有共振频率于固定的激光光源发出的时间区间内进行扫描。

背景技术

目前在激光扫描装置(laser scanning unit，简称LSU)大都使用旋转多面镜(Polygon Mirror)以高速旋转操控激光光线的扫描，但由于旋转多面镜是用液压驱动，其由于转速受限、价格高、声音大、启动慢等因素，已渐渐无法符合高速且高精度的要求。近年来，具有转矩振荡器(torsion oscillators)的微机电反射镜(micro-electronic-mechanic system oscillatory mirror，简称MEMS mirror)已开始发展，未来将可应用于影像系统(imaging system)、扫描器(scanner)或激光打印机(laser printer)的激光扫描装置(laser scanning unit，简称LSU)，其扫描效率(Scanning efficiency)将可高于传统的旋转多面镜。

在微机电激光扫描装置(MEMS LSU)中的微机电反射镜(MEMS mirror)由转矩振荡器及反射镜面所构成，并受微机电扫描控制器(MEMS scan controller)所控制；微机电反射镜通过共振磁场驱动镜面以轴心左右方向来回振动；当激光光线射向微机电反射镜的镜面时，镜面通过随时间变化的转动角度，使入射到微机电反射镜的镜面上的激光光线被反射到微机电反射镜中心轴各种不同的角度上以进行扫描。由于微机电反射镜可以忽视光波长的影响，从而可达到高解析度和大转动角度的特点，使得它被广泛应用在商业、科学与工业应用上，如美国专利US5,408,352、US5,867,297、US6,947,189、US7,190,499、US2007/063134；台湾专利TW M253133、TW I283952；日本专利JP 2006-201350、JP63-314965等。由于微机电反射镜以轴心左右方向来回振动，为提高扫描效率使用双向扫描，即在正向共振振动时，以一定的时间区间，进行扫描；并在反向共振振动时，以一定的时间区间，进行扫描，以构成双向激光扫描装置(bi-direction laserscanning unit)。

由于微机电反射镜以共振方式来回振动，其振动的角度与稳定性将会影响激光扫描装置的扫描精确度，在微机电反射镜的双向激光扫描装置的控制器上，已有的技术着重于微机电反射镜的稳定控制，如调整微机电反射镜共振频率、调整微机电反射镜工作角度、或利用压控振荡电路(voltage controlled oscillator，VCO)以调整频率，如美国专利US2005/0280879、US2006/00139113、US2005/0139678、US2007/0041068、US2004/0119002、US7,304,411、US5,121,138；日本专利JP63-314965等。

然而双向微机电激光扫描装置基本需求，以A4尺寸的600DPI(dot per inch，点/英寸)的精度为例，在每个方向扫描时必须送出5102个激光光线的光点(lightspot)，使这5102个光点可以在有效扫描视窗(imaging interval，scanning window)内完整发出，而不会因微机电反射镜的频率变动或振幅变动造成有效扫描视窗移动，致使5102个光点偏移或不能完整在目标物上成像。因此计算微机电反射镜的频率，给予发出激光光线的激光控制器正确的信号，则为已有技术的主要控制重点之一。

然而，微机电反射镜使用弹簧或磁力形成共振而振动镜片，以将激光光线进行扫描，由于个别微机电反射镜在结构上有少许不同，其固有的共振频率也不同，如美国专利US2006/0279364、US6,891,572、US6,870,560、US6,987,595、US6,838,661、US2006/0117854揭露使用参考表、同步扫描信号、计数器或测量光电感测器位置等控制微机电反射镜；英国专利GB2378261揭露使用预测模式技术(prediction molding)；日本专利JP2226114使用双电压的比较法等。然而这些在控制结构上都相当复杂，使用繁复的计算与存储器，以尝试解决微机电反射镜振动的稳定性，并控制具有个别差异的微机电反射镜共振频率，使其振动成为一致，以使微机电激光扫描装置能在有效扫描视窗内进行精确的扫描。