(57)【要約】【課題】  光偏向器での往復描画の画素ズレの低減【解決手段】  １体の光検出器からタイミング信号とイメージ信号を出力する。光偏向器の駆動周波数の引き込み制御をタイミング信号を元に行い、その後、往復描画の画素合せ制御をイメージ信号を元に行うことができる光検出器を提供する。【選択図】  図１
2005115067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の領域に分割された光電変換部と、
前記光電変換部の一部の領域の電流出力を電圧に変換する電流電圧変換手段と、
前記電流電圧変換手段の出力からタイミング信号を生成する手段と、
前記光電変換部の一部の領域に蓄積された電荷を電圧に変換する電荷電圧変換手段と、
前記電荷電圧変換手段の出力からイメージ信号を生成する手段を備えることを特徴とする光検出器。
【請求項２】
前記光電変換部の一部の領域の出力を前記電流電圧変換手段と前記電荷電圧変換手段に切り替えて接続するための切り替え手段を備え、
前記光電変換部の一部の領域の出力をタイミング信号生成とイメージ信号生成に切り替えて用いることを特徴とする請求項１記載の光検出器。
【請求項３】
タイミング信号を生成する光電変換部の領域と、
イメージ信号を生成する光電変換部の領域を備えることを特徴とする請求項１記載の光検出器。
【請求項４】
変調可能な光源および光源駆動制御手段と、
共振型光偏向器および光偏向器駆動制御手段を備え、
光偏向器の往路走査と復路走査で描画を行う光走査装置において、
請求項１から３に記載の光検出器を備え、
前記タイミング信号に基に前記光偏向器駆動制御手段の駆動周波数の前記共振型光偏向器の共振周波数への引き込み制御を行い、
往路走査で走査と変調により形成される光スポットと復路走査での光スポットの走査方向での位置が一致するように、前記イメージ信号を基に前記光偏向器駆動手段と前記光源駆動手段を制御することを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項４記載の光走査装置を主走査手段とし、これと垂直に光ビームを走査する副走査手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
光偏向器により走査方向に往復走査される光を検出する光検出器であって、
往路時に検出される前記光と復路時に検出される前記光のそれぞれからタイミング信号を生成する手段と、
前記走査方向に複数領域に分割配置されている光電変換手段と、
前記光電変換手段により往路時に検出される前記光の位置情報となる往路イメージ信号と復路時に検出される前記光の位置情報となる復路イメージ信号とを生成する手段と、を有し、
前記タイミング信号に基づいて前記往路および前記復路のぞれぞれの前記光が所定時間に所定距離内に位置付けるように前記光偏向器の駆動を粗調制御し、
且つ
前記粗調制御された前記光から検出される前記往路イメージ信号と前記復路イメージ信号とから前記往路および前記復路のそれぞれにおける光スポット距離間を所定距離内に位置付けるように前記光偏向器の駆動を微調制御する制御手段と、を有することを特徴とする光検出器。
【請求項７】
請求項６に記載の光検出器を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
画像投射型のディスプレイであることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
電子写真方式の画像系装置であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出器、およびそれを用いて光偏向器の制御を行う光走査装置およびそれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザビーム等の光ビームを走査させる光走査装置はレーザディスプレイ、レーザビームプリンタに応用されている。
【０００３】
画像形成のためには光走査装置の光走査とレーザの変調のタイミングの高精度な制御が必要である。このために光検出器を利用した同期制御が行われることが多い。
【０００４】
光検出器の一例として、特許文献１に記載されているものを図８に示す。フォトダイオードアレイ８０１の出力電流はセレクタスイッチ８０２を介して電流電圧変換器８０３に入力される。電流電圧変換器８０３の出力信号はコンパレータ８０５で基準電圧発生器８０４の電圧と比較される。コンパレータ８０５の出力は同期信号として用いられる。フォトダイオードアレイ８０１はレーザの走査方向に沿って図示のごとく分割されている。レーザビームの走査の軌跡の中心にあるフォトダイオードは常に接続され、その周辺にあるフォトダイオードは電流電圧変換器８０３の出力が変動しないように接続が制御される。
【０００５】
また光偏向器としては、機械的な振動子にミラーを形成したものが知られている。このミラーを共振振動を利用して揺動させることができる。共振駆動では偏向角は正弦波的に変化する。非描画期間を低減するためには往復を利用した光走査が必要になる。正弦的に往復運動する光偏向器を用いた光走査装置の例として、特許文献２がある。これを図９に示す。感光ドラム９０１を走査する走査光を、感光ドラム９０１の両端付近に配置された導光ミラー９０２、９０４でビーム検出器９０３、９０５に入射する。２つのビーム検出器から得られる検出信号の時間をもとに往復の光走査の走査開始位置と終了位置を一致させるように光ビーム出射を制御する。
【特許文献１】特開平７−１９３２７１号公報（図７）
【特許文献２】特開平９−２３０２７６号公報（図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光偏向器の中でも特に共振型光偏向器の場合、共振周波数が温度等の環境で変化したり、時間がたつことで変化することがある。光偏向器の共振周波数と駆動周波数のズレた場合、光偏向器の振動の位相と駆動信号の位相にズレが生じる。光偏向器の正弦的な振動により往復走査される光の往路走査と復路走査の両方を描画に利用する場合（以下、往復描画と呼ぶ）では、この位相ズレによる画素位置が往路走査と復路走査で逆向きにシフトするため、画素ズレが顕著になる。尚、ここで言う画素とは、走査と変調（発光非発光）よって形成された光スポットをさす。光検出器による同期検出では時間情報をもとに位相ズレを検出し、駆動周波数の制御を行う。一方、検出系、制御系の素子、回路で発生する遅延時間にも温度ドリフトが存在する。描画画素が小さくなると１画素に相当する時間も小さくなる（以下、画素時間と呼ぶ）。光検出器および回路の遅延時間の温度ドリフトと画素時間が同程度になった場合、往復描画での画素を合せることが難しくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の課題を解決するために、本発明は、
複数の領域に分割された光電変換部と、
前記光電変換部の一部の領域の電流出力を電圧に変換する電流電圧変換回路と、
前記電流電圧変換回路の出力からタイミング信号を生成するタイミング信号生成回路と、
前記光電変換部の一部の領域に蓄積された電荷を電圧に変換する電荷電圧変換回路と、
前記電荷電圧変換回路の出力からイメージ信号を生成するイメージ信号生成回路を備えることを特徴とする光検出器を提供する。
【０００８】
これにより、タイミング信号とイメージ信号を１つの光検出器から出すことができる。
【０００９】
また、
前記光電変換部の一部の領域の出力を前記電流電圧変換回路と前記電荷電圧変換回路に切り替えて接続するためのスイッチを備え、
前記光電変換部の一部の領域の出力をタイミング信号生成とイメージ信号生成に切り替えて用いることを特徴とする光検出器を提供する。
【００１０】
これにより、光検出部の分割領域を増やすことなく、タイミング信号とイメージ信号を１つの光検出器から出すことができる。
【００１１】
また、
タイミング信号を生成する光電変換部の領域と、
イメージ信号を生成する光電変換部の領域を備える。
【００１２】
これにより、切り替え制御を行うことなく、タイミング信号とイメージ信号を１つの光検出器から出すことができる光検出器を提供する。
【００１３】
また、
変調可能な光源および光源駆動制御回路と、
共振型光偏向器および光偏向器駆動制御回路を備え、
光偏向器の往路走査と復路査で描画を行う光走査装置において、
上記いずれかの光検出器を備え、
前記タイミング信号に基に前記光偏向器駆動制御回路の駆動周波数を前記共振型光偏向器の共振周波数への引き込み制御を行い、
往路走査で走査と変調により形成される光スポットと復路走査での光スポットの走査方向での位置が一致するように、前記イメージ信号を基に前記光偏向器駆動回路と前記光源駆動回路を制御することを特徴とする光走査装置を提供する。
【００１４】
これにより、共振型偏向器を用い往復描画を行う光走査装置の画素ズレを低減することができる。
【００１５】
この画像形成装置では、
先の光走査装置を主走査装置とし、これと垂直に光ビームを走査する副走査装置を備えることを特徴とする。
【００１６】
これにより、前記光走査装置を用いた画像形成装置の画素ズレを低減することができる。
【００１７】
また本発明は、
光偏向器により走査方向に往復走査される光を検出する光検出器であって、
往路時に検出される前記光と復路時に検出される前記光のそれぞれからタイミング信号を生成する手段と、
前記走査方向に複数領域に分割配置されている光電変換手段と、
前記光電変換手段により往路時に検出される前記光の位置情報となる往路イメージ信号と復路時に検出される前記光の位置情報となる復路イメージ信号とを生成する手段と、を有し、
前記タイミング信号に基づいて前記往路および前記復路のぞれぞれの前記光が所定時間に所定距離内に位置付けるように前記光偏向器の駆動を粗調制御し、
且つ
前記祖調制御された前記光から検出される前記往路イメージ信号と前記復路イメージ信号とから前記往路および前記復路のそれぞれにおける光スポット距離間を所定距離内に位置付けるように前記光偏向器の駆動を微調制御する制御手段と、を有することを特徴とする光検出器を提供する。
【００１８】
これによりタイミング信号により粗調制御が行え、引き続く微調制御を容易に正確に行うことができる。
【００１９】
またこの光偏向器を有する画像投射型のディスプレイや電子写真方式の画像形成装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、１つの光検出器からタイミング信号とイメージ信号を出すことができ、共振型光偏向器を用いた光走査装置、さらには画像形成装置での往復描画の画素ズレを低減することができる。
【００２１】
またタイミング信号により粗調制御が行え、引き続く微調制御を容易に正確に行うことができるので高精度の往復走査による画像を提供することができ、それが可能なディスプレイや電子写真方式の画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１実施形態）
第１実施形態として光検出器について説明する。特徴は光検出器がタイミング信号とイメージ信号を出力することである。この２つの信号の使用法については第２実施形態で説明する。また、この光検出器を備えた光走査装置、より具体的には画像形成装置であるレーザディスプレイについては第３実施形態で説明する。
【００２３】
図１は本発明の光検出器の構成図である。光電変換部１０１、タイミング信号処理部１０２、イメージ信号処理部１０３で構成される。また、タイミング信号、イメージ信号の模式図を信号名の右側に示す。尚、ここで言うイメージ信号とは空間的に配置された複数のセンサからの信号の集まりである。図中の模式図では、光電検出部の分割された領域からの出力信号が時系列的に並べられた様子を示している。
【００２４】
光電変換部１０１は複数の領域に分割されたフォトダイオードである。タイミング信号処理部１０２は接続された光電変換部１０１の電荷を蓄積せずに電流として電流電圧変換および増幅し、得られた電圧信号に応じてデジタル信号を出力する。これにより走査光が光電変換部を通過した時にパルス状のデジタル信号を出すことができるのでタイミング信号により光電変換部に光が在るタイミングを知ることができる。イメージ信号処理部１０３は光電変換部１０１の分割領域毎に電荷電圧変換を行う。この変換は蓄積型であり、複数の走査により発生した電荷が蓄積される。
【００２５】
イメージ信号処理部１０３から出力されるイメージ信号は、各画素毎の電荷量を示す電圧パルス（パルス高が電荷量に対応する）を時系列的に出力する。その結果、所定時間において光が光電変換部内においてどの位置に在るかを知ることができる。
【００２６】
上記の各要素は１つの半導体チップ上に形成できる。
【００２７】
本実施例によれば、１つの光検出器からタイミング信号とイメージ信号を得ることができ、部品点数を削減できる。そしてこの光検出器を用いれば往復光の位置合わせを精度良く行うことができる。
【００２８】
（第２実施形態）
第２の実施例として第１実施形態で説明した光検出器を用いた光走査装置について説明する。
【００２９】
特徴は共振型光偏向器を用い、往復描画を行うことである。共振型光偏向器の駆動周波数制御と往復描画の画素位置合せに第１実施形態で説明した光検出器から出力されるタイミング信号とイメージ信号を用いる。
【００３０】
図２は本発明の光走査装置の構成図である。光検出器２０１、光偏向器２０２、光偏向器駆動回路２０３、光源２０４、変調信号生成回路２０５、光走査装置制御回路２０６で構成される。
【００３１】
光検出器２０１は第１実施形態で説明したものである。光偏向器２０２は共振型のものを用いる。光偏向器はミラー面を有しておりミラー面は正弦的に往復運動する。一例としては単結晶シリコンを材料とした両持ちバネ構造で、駆動力としては静電力、あるいは電磁力を用いるものがある。尚、駆動特性については図３を用いて後述する。光偏向器駆動回路２０３は光走査装置制御回路２０６からの信号に基き光偏向器２０２を駆動させる。光源２０４は半導体レーザ等の直接変調可能な発光素子およびその駆動回路、あるいは発光素子と外部変調器およびその駆動回路の組み合わせ、および集光レンズからなる。変調信号生成回路２０５は光走査装置に外部から入力される信号をもとに光源の変調信号を生成する。変調の同期信号を含む制御信号は光走査装置制御回路２０６から入力される。光走査装置制御回路２０６は光検出器２０１、光偏向器駆動回路２０３、変調信号生成回路２０５と接続される。光走査装置制御回路２０６は光偏向器駆動回路２０２の入力信号となる周期的な信号（正弦波、三角波、矩形波等）を生成する。その周期は光検出器２０１からのタイミング信号およびイメージ信号から調整される。また、光走査装置制御回路２０６は光源２０４の変調の制御を行う。図４を用いて後述するが光走査装置制御回路２０６は光偏向器２０２の共振周波数への引き込み制御、往復描画の画素位置合せ制御を行う。光走査装置としての描画を行う。
【００３２】
光源２０４から射出された光ビームは軸（両持ちバネ）を中心に揺動する光偏向器２０２で反射され１次元走査される。図中、点線は光ビームおよびその走査線を示している。光検出器２０１はその光走査線上に配置される。図中ではほぼ中央に配置されている。場合によっては、光検出器２０１は光走査線の範囲の端に配置されてもよい。またハーフミラーを介したり、集光レンズを介して光を検出してもよい。より具体的にはハーフミラーは走査範囲の有効描画領域内に光検出器２０１を配置する場合に用いる。また集光レンズは光検出器２０１上の光スポット径を小さくするために用いる。
【００３３】
図３は光偏向器２０２の偏向角の周波数特性を示している。光偏向器２０２の共振周波数付近のみを示す。入力される駆動周波数に対し光偏向器２０２は図中実曲線のようにその振幅が変化する。振幅は共振点図中の画素合わせ領域内で最大になり、位相は共振点付近で大きく変化する（駆動周波数の増加に伴い位相は遅れる）。共振点における駆動周波数を共振周波数と呼ぶ。尚、ここで言う位相は駆動信号に対する光偏向器２０２の偏向角の相対位相であり、位相０°の点は図示し易くするため共振周波数とした。共振型光偏向器を安定に駆動するためには、まず、駆動周波数の光偏向器２０２の共振周波数への引き込みが必要である。引き込みとはそもそも共振点からだいぶはなれた揺動をしている光偏向器を共振周波数において揺動（つまり往復振動）できるように駆動周波数を粗く調整（より具体的には共振周波数に近づける調整）することである。粗調整は光検出器が往復それぞれの走査光を検出できる程度に調整できればよい。この調整には走査光が光検出器の光電変換部を通過することに基づくタイミング信号に基づいて行われる。粗調整において用いられる走査光は、ある所定の時間光りつづける連続光（走査方向に沿った線状の光）であることが好ましい。連続光とすることで走査光が検出手段に検出される確度が高くなる。
【００３４】
粗調整をすませたら次いで微調整を行う。微調整には変調光（発光非発光する実質的に点状の光）が検出に用いられ、光スポット（実質的に点状の光）のサイズレベルで往復走査される光の位置合わせを行う。さらに往復描画（光偏向器２０２の正弦的な振動により往復走査される光の往路走査と復路走査の両方を描画に利用する）を行う場合には、往復描画での画素位置を合せるため、駆動周波数を光偏向器２０２の共振周波数へのより精密に合わせる必要がある。このように本実施形態では、引き込み動作と光スポット往復位置合わせすなわち往復画素位置合せ動作との２つの動作に分けて制御が行われる。図中では引き込み動作を行う周波数範囲を引き込み領域、往復画素位置合せ動作を行う周波数範囲を画素位置合せ領域として示している。
【００３５】
図４は光走査装置での光偏向器２０１および光源２０４の駆動周波数制御の制御を示すフローチャートである。まず、引き込み動作を行い、続いて往復画素位置合せ動作を行う。引き込み動作では光検出器２０１のタイミング信号を用いる。制御は光走査装置制御回路２０６が行う。往復画素位置合せ動作では光検出器２０１のイメージ信号を用いる。
【００３６】
引き込み動作では、光源２０４は連続発光している。光走査装置制御回路２０６はタイミング信号と駆動信号の同期信号の関係を元に駆動信号の周波数を制御する。この制御を駆動波形の同期信号とタイミング信号の関係が所定の条件（大まかに往復それぞれの走査光が所定距離に近づく条件）まで繰り返す。条件を満たした場合は往復画素位置合せ動作に移行する。
【００３７】
往復画素位置合せ動作では、光源２０４は変調された光を出力する。光検出器２０１上で往復描画で光スポットが形成されている。光走査装置制御回路２０６はイメージ信号をもとに往復描画の光スポット位置関係を求める。往復の光スポットの位置にズレがある場合は駆動周波数を調整し、光スポットズレすなわち画素ズレを補正する。引き込み動作は例えば起動初期や所定長時間使用時等に行えばよい。また往復画素位置合せ動作は走査のその都度や所定短時間使用時や温度等の環境が一定の範囲で変化した場合の都度行えばよい。
【００３８】
本実施形態により、光走査装置の輝度、解像度が向上する。
【００３９】
（第３実施形態）
第２実施形態で説明した光走査装置を用いた画像形成装置、具体的には光走査型ディスプレイについて説明する。
【００４０】
図５は光走査型ディスプレイの構成図である。光検出器５０１、光検出器用集光レンズ５０２、水平偏向器５０３、水平光偏向駆動回路５０４、垂直光偏向器５０５、垂直光偏向器駆動回路５０６、光源５０７、変調信号生成回路５０８、光走査型ディスプレイ制御回路５０９で構成される。また、図中には光検出器５０１の配置を示すため、ディスプレイの射出部の射出枠５１０、射出枠５１０面での描画領域５１１、非描画領域５１２を示した。
【００４１】
光検出器５０１は第１実施形態で説明したものと同様のものである。光走査型ディスプレイの本体内に配置される。図５で射出枠５１０の内側で非描画領域５１２の下側中央に配置されている。この位置は一例であり、非描画領域であればどの位置でも良い。光検出器用集光レンズ５０２は光検出器５０１の前に配置される（ここでの“前”とは、光ビームが入射される側を指す）。レンズ５０２は入射されたレーザビームを光検出器の光電変換部上で集光させるために用いる。集光のビーム径は数１０μｍ程度（例えば５０μｍ）である。水平光偏向器５０３は共振型光偏向器であり、入射された光ビームを水平走査し、１次元の走査光を形成する。共振周波数は光走査型ディスプレイの走査線数と垂直非描画期間、画面のフレームレートで決定される。この場合たとえば共振周波数は２０ｋＨｚ程度である。水平光偏向器駆動回路５０４は光走査型ディスプレイ制御回路５０９からの信号に基き光偏向器５０３を駆動する。垂直光偏向器５０５は入射された水平走査光を垂直走査し、２次元の走査光を形成するので本実施形態では２次元画像を投影（投射）させることができる。垂直光偏向器５０５は共振、非共振どちらでもよいが、非共振で動作させればよい。この場合駆動周波数は光走査型ディスプレイのフレームレートで決定され、例えば６０Ｈｚ程度である。垂直光偏向器駆動回路５０６は光走査型ディスプレイ制御回路５０９からの信号に基き垂直光偏向器５０５を駆動する。光源５０４は例えば半導体レーザ等の直接変調可能な発光素子およびその駆動回路、あるいは発光素子と外部変調器およびその駆動回路の組み合わせ、およびビーム形成用光学系からなる。フルカラーディスプレイではＲ，Ｇ，Ｂの３色の光源が用いられる。また、半導体レーザの他の発光素子としては発光ダイオードを用いてもよい。変調信号生成回路５０８は光走査型ディスプレイに外部から入力される映像信号をもとに光源の変調信号を生成する。また、変調信号生成回路５０８は水平光偏向器５０３の往復画素位置合せ動作の制御のため、水平走査の往路走査、復路走査で識別可能な光スポットを発光するための信号も生成する。変調の同期信号を含む制御信号は光走査型ディスプレイ制御回路５０９から入力される。光走査型ディスプレイ制御回路５０９は光検出器５０１、水平光偏向器駆動回路５０４、垂直光偏向器駆動回路５０６、変調信号生成回路５０８と接続される。光走査型ディスプレイ制御回路５０９は水平光偏向器駆動回路５０３の入力信号となる周期的な信号（正弦波、三角波、矩形波等）を生成し、その周期は光走査型ディスプレイ制御回路５０９において光検出器５０１からのタイミング信号およびイメージ信号から調整される。光走査型ディスプレイ制御回路５０９は先の図４を用いて説明した光偏向器２０２の共振周波数への引き込み動作、往復描画の画素位置合せ動作の制御を行う。光走査型ディスプレイ制御回路５０９は垂直光偏向器駆動回路５０６の入力信号となる周期的な信号（正弦波、三角波、鋸波等）を生成する。光走査型ディスプレイ制御回路５０９は水平光偏向器駆動回路５０４、垂直光偏向器駆動回路５０６、変調信号生成回路５０８を制御し、光走査型ディスプレイとしての描画を行��。
【００４２】
ここで１画素クロックの数値例を挙げる。解像度をＳＶＧＡ（Ｓｕｐｅｒ  Ｖｉｄｅｏ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ａｒｒａｙ）、フレームレートを６０Ｈｚ、水平走査に対する有効描画時間比、垂直走査に対する有効描画時間比をともに８０％とした場合、
画素時間  Ｔｐｉｘ＝１／（８００＊６００＊６０／（０．８＊０．８））＝２２．２ｎｓ
となる。往復描画では、タイミングズレによる往路描画と復路描画での画素ズレは逆方向になる。往復描画での画素ズレをタイミング検出により１／２画素以下にするためには、１／４画素時間以下、上記の例では１１．１ｎｓのタイミング制御精度が必要にある。本実施形態ではそのようなレベルのタイミング制御が引き込み後の位置合わせ（微調整）において可能となる。
【００４３】
本実施形態により、光走査型ディスプレイの描画の輝度、解像度が向上する。
【００４４】
また本実施形態の光検出器を有する画像形成装置としては投射型の光走査ディスプレイのほかに、レーザービームプリンタや複写機等の電子写真方式の画像形成装置も挙げることができる。その場合垂直方向の光偏向器を用いなくてもよい。その場合垂直方向には感光体等の表面を垂直方向に移動させることで表面に２次元画像を形成することができる。
【実施例１】
【００４５】
光検出器の第１実施例について説明する。本実施例の特徴は分割された光電変換部の一部分割領域をタイミング検出とイメージ検出に共用することである。
【００４６】
図６は本発明の光検出器の第１実施例の構成図である。光電変換部分割領域６０１〜６１３、スイッチ６２１〜６２３、電流電圧変換回路６３１〜６３３、加算回路６４１、基準電圧回路６４２、比較回路６４３、マルチプレクサ６４４、電荷電圧変換回路６４５からなる。光電変換部分割領域６０１〜６１３はフォトダイオードであり、各部のサイズは全て同じである。各々は長方形で走査方向が短辺の方向になるように配置する。尚、走査方向を図中、点線の矢印で示した。また、描画の画素である光スポットを点線の円で示した。長辺の長さは光源の光検出器上での光源の光スポット（以下、単に光スポットと呼ぶ）の径よりも長い。これは、高感度化、光走査装置でのアライメント精度の緩和、画像形成装置に適用した場合に副走査により往路走査と復路走査がずれる場合に両走査の光スポットを検出するためである。また、短辺の長さは光スポット径より短い。これは画素位置検出の分解能を向上するためである。サイズの一例としては、光スポット径を５０μｍとした場合、長辺：１００ｕｍ、短辺：１０μｍである。スイッチ６２１〜６２３は光電変換部分割領域６０６〜６０８の接続をタイミング検出用とイメージ検出用に切り替えるためのものである。切り替えの制御は特に図示していないが、光検出器に外部から入力する。電流電圧変換回路６３１〜６３３はタイミング検出時に光電変換部分割領域６０６〜６０８が接続され、そこで光入射によって発生した電流を電圧信号に変換する。電流電圧変換の方法としては抵抗によるものと、トランスインピーダンス型のものがある。加算回路６４１は電流電圧変換回路６３１〜６３３の信号を加算増幅する。基準電圧回路６４２は加算回路６４１の出力電圧の最大値以下の電圧を出力する。値の例は出力電圧の最大値の１／２である。比較回路６４３は加算回路６４１の出力と基準電圧回路６４２の出力と比較して光入射のタイミングに対応したデジタル信号であるタイミング信号を出力する。マルチプレクサ６４４は光電変換部分割領域６０１〜６１３に対応した入力端子を持ち、その１つを選択し出力する。接続の切り替えは走査光が往路方向に走査されている場合光電変換部分割領域６０１〜６１３の順番で順器行う。そして復路方向に走査光が走査される場合には光電変換部分割領域は逆の順番で６１３〜６０１の順器行う。これにより、マルチプレクサの出力に接続されていない光電変換部分割領域で発生した電流は電荷として蓄積される。電荷電圧変換回路６４５は光電変換部分割領域６０１〜６１３で非接続時に蓄積された電荷を接続時に電荷電圧変換する。これにより、各光電変換部分割領域６０１〜６１３で蓄積された電荷に対応した電圧信号が時系列的に並んだイメージ信号として出力される。この信号から描画画素である光スポットの往路の際及び復路の際のそれぞれの中心等の位置情報を検出することができる。尚、図が複雑化するのを避けるため、光電変換部分割領域の数は説明図としての理解を助ける程度にした。光電変換部分割領域の全数としては例えば光スポットの１０倍以上の範囲が検出できる数であることが好ましい。数の例としては５０〜１００程度となる。また、その場合タイミング検出用に加算回路に接続する光電変換��分割領域の数としては３〜１０程度となる。
【００４７】
上記の全構成要素は通常は１つの半導体チップ上に形成されるが、場合によっては複数の半導体チップに分けることも可能である。また、タイミング信号生成時に光電変換部分割領域ごとに電流電圧変換を行い電圧で加算する構成にしたが、電流のまま加算する構成でも良い。
【００４８】
本実施例では、光電変換部分割領域の数を増やすことなく、タイミング信号とイメージ信号を出力できる。また、タイミング信号生成時に複数の光電変換部分割領域を用いるため検出を高感度化でき、タイミング検出の精度を向上することができる。
【実施例２】
【００４９】
光検出器の第２実施例について説明する。本実施例の特徴は、タイミング検出専用の光電変換部分割領域を備えることである。
【００５０】
図７は本発明の光検出器の第２実施例の構成図である。第１実施例の構成図との差は、タイミング検出専用光電変換部分割領域７０１があること、スイッチがないことである。タイミング検出専用光電変換部分割領域７０１のサイズの例は、長辺側はイメージ検出用光電変換部分割領域６０１と同じ、短辺側はイメージ検出用光電変換部分割領域６０１の数倍程度である。
【００５１】
上記の全構成要素は通常は１つの半導体チップ上に形成されるが、場合によっては複数の半導体チップに分けることも可能である。
【００５２】
本実施例では、スイッチの切り替えを必要としないため、制御が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態の光検出器の構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態の光走査装置の構成図である。
【図３】本発明で用いる共振型光偏向器の周波数特性を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態の光走査装置の制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第３実施形態の画像形成装置の構成図である。
【図６】本発明の光検出器の第１実施例の構成図である。
【図７】本発明の光検出器の第２実施例の構成図である。
【図８】背景技術となる光検出器の構成図である。
【図９】背景技術となる光走査装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０１  光電変換部
１０２  タイミング信号処理部
１０３  イメージ信号処理部
２０１  光検出器
２０２  光偏向器
２０３  光偏向器駆動回路
２０４  光源
２０５  変調信号生成回路
５０１  光検出器
５０２  光検出器用集光レンズ
５０３  水平光偏向器
５０４  水平光偏向器用駆動回路
５０５  垂直光偏向器
５０６  垂直光偏向器駆動回路
５０７  光源
５０８  変調信号生成回路
５０９  光走査型ディスプレイ制御回路
６０１〜６１３  光電変換部分割領域
６２１〜６２２  スイッチ
６３１〜６３２  電流電圧変換回路
６４１  加算回路
６４２  基準電圧回路
６４３  比較回路
６４４  マルチプレクサ
６４５  電荷電圧変換回路
７０１  タイミング信号用光電変換部分割領域
８０１  フォトダイオードアレイ
８０２  セレクタスイッチ
８０３  電流電圧変換器
８０４  基準電圧発生器
８０５  コンパレータ
９０１  感光ドラム
９０２、９０４  導光ミラー
９０３、９０５  ビーム検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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