[发明专利]振荡器装置、光偏转器和使用该光偏转器的成像设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有多个振荡器的振荡器装置，尤其涉及一种适 用于光偏转器的振荡器装置。另一方面，本发明涉及例如具有这种光 偏转器的扫描显示单元或成像设备，诸如激光束打印机或数字复印机。

背景技术

已经提出了具有谐振振荡反射镜的多种光偏转器。谐振型光偏转 器与使用诸如多面镜的旋转多面反射镜的传统光学扫描光学系统相比 具有下列特征：即，装置的尺寸可以很小，并且保持功率消耗低。特 别地，通过半导体工艺制造的包含单晶硅的光偏转器在理论上没有金 属疲劳，从而其耐久性很好。

另一方面，在谐振型偏转器中，由于反射镜的偏转角(位移角) 在理论上是正弦变化的，所以偏转光的角速度不是恒定的。已经提出 了下面的技术来校正该特性(见美国专利No.4,859,846、美国专利 No.5,047,630和美国专利申请公开No.2006/0,152,785)。

在美国专利No.4,859,846和美国专利No.5,047,630中，具有基于 基频和三倍于基频的频率的振荡模式的谐振型偏转器用于实现反射镜 的偏转角类似于斩波变化的驱动。

图8示出实现这种斩波驱动的微反射镜。在图8中，光偏转器12 包括振荡器14和16、弹性支撑部件18和20、驱动部件23和50、检 测元件15和32以及控制电路30。该微反射镜具有谐振基频和约三倍 于基频的谐振频率，以基频和三倍频率的组合频率被驱动。基于此， 具有反射镜面的振荡器14通过斩波驱动被驱动，使得与正弦驱动相 比，实现偏转角以更小角速度变化的光偏转。

在驱动期间，由检测元件15和32检测振荡器14的振荡，由控制 电路30产生斩波所需的驱动信号。驱动信号输入到驱动部件23和50， 微反射镜被驱动部件23和50驱动。如上所述，由于扫描偏转的角速 度具有大致恒定的角速度区域，该区域比位移角基于正弦波的情况要 宽，所以相对于整个扫描偏转区域的可用区域变宽。

此外，可根据基频和三倍于基频的频率进行驱动，或者，可基于 三倍频率和三分之一三倍频率的驱动频率进行驱动。

在包括多个振荡可动元件和多个弹性支撑部件的振荡系统中，通 过将用于驱动的多个固有振荡模式的谐振频率比设定为整数比，可以 实现接近锯齿波驱动或三角波形驱动的驱动。然而，由于制造误差或 环境变化，难于将振荡器装置的固有振荡模式的谐振频率精确地设置 为整数比。

例如，现在假定第一固有振荡模式的谐振频率f₁和第二固有振荡 模式的谐振频率f₂不是精确的两倍关系，而是大约两倍的关系。这里， 在第一驱动频率Df₁设置为等于第一固有振荡模式的谐振频率f₁和第 二驱动频率Df₂设置为n倍(n为整数)第一驱动频率Df₁的频率时进 行驱动。因而第二驱动频率Df₂将极大地偏离第二固有振荡模式的谐 振频率f₂。结果，发生驱动效率下降等情况，可动元件很难获得精确 符合理想扫描波形的驱动。当多个固有振荡模式的谐振频率的关系与 设计值不匹配(偏离设计的整数比)时就会产生这种问题。例如，即 使在谐振频率比为不同于大约两倍的大约整数比(例如大约三倍)的 情况下也可能产生类似的问题。这里，词语“大约”指的是排除谐振频 率比为精确的n倍(n为整数)的情况。

发明内容

根据本发明一个方面，提供一种振荡器装置，包括振荡系统、驱 动部件和控制装置，所述驱动部件配置成驱动所述振荡系统，所述控 制装置配置成确定要从所述驱动部件施加到所述振荡系统的驱动力， 其特征在于：所述振荡系统包括第一振荡可动元件、第二振荡可动元 件和支撑部件；所述第一振荡可动元件由第一弹性支撑元件支撑，相 对于所述第二振荡可动元件且关于一振荡轴线扭转振荡；所述第二振 荡可动元件由第二弹性支撑元件支撑，相对于所述支撑部件且关于所 述振荡轴线扭转振荡；所述振荡系统具有关于所述振荡轴线的不同频 率的第一和第二固有振荡模式，其中当所述第一固有振荡模式的谐振 频率是f1、所述第二固有振荡模式的谐振频率是f2并且N是不小于2 的整数时，满足下列关系：

0.98N≤f₂/f₁≤1.02N(其中排除了f₂/f₁＝N的情况)；