(57)【要約】【課題】光を偏向させる偏向手段の駆動方法に対して制約を与えることなく偏向手段の偏向タイミングを検出できる装置ないし方法である。【解決手段】光源２０１からの光を往復偏向させ該偏向光を走査する偏向手段２０２を有する光偏向器における偏向手段の偏向タイミングを検出する。往復偏向される偏向光を受光できる位置に受光素子１０１が配置され、第１の変調タイミングで光源２０１が変調されるときに、偏向光が一方向に移動する往路において受光素子１０１上に形成される光量の位置的分布を測定すると共に、第２の変調タイミングで光源２０１が変調されるときに、偏向光が前記一方向とはほぼ逆方向に移動する復路において受光素子１０１上に形成される光量の位置的分布を測定し、変調タイミングとそれに対応する光量の位置的分布のデータに基づいて偏向手段２０２の駆動信号に対する偏向手段２０２の偏向タイミングを検出する。【選択図】図１
2005242037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を往復偏向させ該偏向光を走査する偏向手段を有する光偏向器における偏向手段の偏向タイミングを検出する検出装置であって、往復偏向される偏向光を受光できる位置に受光素子が配置され、第１の変調タイミングで光源が変調されるときに、偏向光が一方向に移動する往路において受光素子上に形成される光量の位置的分布を測定すると共に、第２の変調タイミングで光源が変調されるときに、偏向光が前記一方向とはほぼ逆方向に移動する復路において受光素子上に形成される光量の位置的分布を測定する測定手段と、前記変調タイミングとそれに対応する光量の位置的分布のデータに基づいて偏向手段の駆動信号に対する偏向手段の偏向タイミングを検出する検出手段を有することを特徴とする検出装置。
【請求項２】
前記第１の変調タイミングは、前記往路において受光素子上に少なくとも１つの変調スポットを形成する変調タイミングであり、前記第２の変調タイミングは、前記復路において受光素子上に少なくとも１つの変調スポットを形成する変調タイミングである請求項１記載の検出装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の変調タイミングは、夫々、前記往路と復路において受光素子上の走査方向に関する同じ位置に変調スポットを形成する変調タイミングである請求項２記載の検出装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の変調タイミングは、偏向手段への駆動信号に対する光源の点消灯タイミングを漸進的に変化させることにより、達成される変調タイミングである請求項３記載の検出装置。
【請求項５】
前記検出手段は、前記測定手段の測定データに基づいて、前記往路と復路において受光素子上の走査方向に関する同じ位置に変調スポットが形成される時間を平均することにより前記偏向手段の偏向タイミングを検出する請求項３または４記載の検出装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の一方の変調タイミングは、受光素子上に少なくとも２つの変調スポットを形成する変調タイミングであり、他方の変調タイミングは、受光素子上に少なくとも１つの変調スポットを形成する変調タイミングである請求項１記載の検出装置。
【請求項７】
前記検出手段は、前記測定手段の測定データに基づいて、前記往路と復路において受光素子上の走査方向に関する同じ位置に変調スポットが形成される時間を算出して、その算出値を平均することにより前記偏向手段の偏向タイミングを検出する請求項６記載の検出装置。
【請求項８】
前記受光素子は、複数の受光領域から構成されており、該受光領域に入射された光を電荷に変換する手段と、発生した電荷を領域毎に一定期間蓄積する手段と、蓄積した電荷を領域毎に転送する手段を有する受光素子である請求項１乃至７のいずれかに記載の検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の検出装置、該検出した偏向タイミングを基に所望の偏向タイミングで偏向されるように偏向手段を制御する制御手段を有することを特徴とする光偏向器。
【請求項１０】
前記制御手段は、偏向手段への駆動信号の同期信号からの偏向手段の偏向タイミングが所望の一定値に保持されるように制御する請求項９記載の光偏向器。
【請求項１１】
前記偏向手段が共振型光偏向器であり、前記制御手段は、偏向手段が所望の共振状態に保持されるように制御する請求項９記載の光偏向器。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれかに記載の光偏向器を備え、非画像形成期間に偏向手段の制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
光源からの光を往復偏向させ該偏向光を走査する偏向手段を有する光偏向器における偏向手段の偏向タイミングを検出する検出方法であって、往復偏向される偏向光を受光できる位置に受光素子を配置し、第１の変調タイミングで光源が変調されるときに、偏向光が一方向に移動する往路において受光素子上に形成される光量の位置的分布を測定すると共に、第２の変調タイミングで光源が変調されるときに、偏向光が前記一方向とはほぼ逆方向に移動する復路において受光素子上に形成される光量の位置的分布を測定し、前記変調タイミングとそれに対応する光量の位置的分布のデータに基づいて偏向手段の駆動信号に対する偏向手段の偏向タイミングを検出することを特徴とする検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を偏向させる偏向手段の、これへの駆動信号に対する偏向タイミングを検出する装置ないし方法、これを利用した光偏向器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光偏向器の一例として、図１７に示すガルバノミラーがある（特許文献１参照）。これは、電磁力で可動部を駆動するガルバノミラーである。可動部上にミラーを配置し、その可動部は、軸を中心に揺動するようにトーションバーにより本体部から支持される構成になっている。図１７中、符号５０はシリコン基板、符号５１は上側ガラス基板、符号５２は下側ガラス基板を示す。また、符号５３は可動板、符号５４はトーションバー、符号５５は平面コイル、符号５６は全反射ミラー、符号５７は電極端子、符号６０〜６３は永久磁石である。この光偏向器は、平面コイル５５に駆動電流を流し、永久磁石６０〜６３とのロ−レンツ力を利用して駆動する電磁型である。しかし、特許文献１の例は、可動板５３の共振周期が温度などによりドリフトするという点には何ら着目していない。
【０００３】
他方、この点に着目した電磁アクチュエータがある（特許文献２参照）。電磁アクチュエータ（可動部）の共振周期は温度的又は経年的にドリフトしていくのが通例であり、予め設定した共振周波数の電流を平面コイルに供給し続けるのでは、温度変化や時間経過に従って可動部の振れ角が一定に制御されないという問題が生じることに、特許文献２の例は注目している。これは、電磁力によって可動部が揺動する意味で、上記特許文献１の例と同じであり、また、特許文献２の例の電磁アクチュエータも、可動部に全反射ミラーを有している。この特許文献２の例は、別段の検出手段を設けることなく電磁アクチュエータを共振周期で往復駆動できたり、その振れ角を制御できたりする電磁アクチュエータ等を提供するとしている。その解決手段として、コイルを可動部の励振用として利用すると共に検出用としても利用している。この検出には、コイルに生じる誘導起電圧又は誘導起電流を用いている。
【特許文献１】特開平０７−１７５００５号公報（第３−４頁、図１）
【特許文献２】特開２００１−３０５４７１号公報（第３−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献２の例では、検出手段であるコイルは常に励起用として用いられているため、電磁アクチュエータ（可動部）の駆動信号の印加期間に制約がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題に鑑み、本発明の検出装置は、光源からの光を往復偏向させ該偏向光を走査する偏向手段を有する光偏向器における偏向手段の偏向タイミングを検出する検出装置であって、往復偏向される偏向光を受光できる位置に受光素子（リニアセンサ、エリアセンサなどのイメージセンサ等）が配置され、第１の変調タイミングで光源が変調されるときに、偏向光が一方向に移動する往路において受光素子上に形成される光量の位置的分布を測定すると共に、第２の変調タイミングで光源が変調されるときに、偏向光が前記一方向とはほぼ逆方向に移動する復路において受光素子上に形成される光量の位置的分布を測定する測定手段と、前記変調タイミングとそれに対応する光量の位置的分布のデータに基づいて偏向手段の駆動信号に対する偏向手段の偏向タイミングを検出する検出手段を有することを特徴とする。本明細書では、偏向手段への駆動信号に対する、偏向手段の運動（偏向）の時間ずれを偏向タイミングないし運動タイミングと呼ぶ。また、光源の変調とは、点消灯など、発光量の変化を含む広い意味で用いる。
【０００６】
本発明では、光源を所望の変調タイミングで変調したときに、光源からの光が偏向手段で偏向走査されて受光素子に到達し、受光素子上で変調スポット位置が検出されることを利用する。この変調スポット位置に対応した光源の変調信号部分のタイミング（時間）は分かっているので、偏向走査の往路と復路において夫々少なくとも１つの変調スポット位置が求められるように光源を変調して、こうした対応関係を複数組測定する。こうして得られた変調スポット位置とこれに対応した光源の変調信号部分のタイミング（時間）のデータを基に、駆動信号に対する偏向手段の偏向タイミング（より具体的には、駆動信号に対する、偏向手段の往復運動の方向が変化する折り返し時間）を検出する。
【０００７】
また、上記課題に鑑み、本発明の検出方法は、光源からの光を往復偏向させ該偏向光を走査する偏向手段を有する光偏向器における偏向手段の偏向タイミングを検出する検出方法であって、往復偏向される偏向光を受光できる位置に受光素子を配置し、第１の変調タイミングで光源が変調されるときに、偏向光が一方向に移動する往路において受光素子上に形成される光量の位置的分布を測定すると共に、第２の変調タイミングで光源が変調されるときに、偏向光が前記一方向とはほぼ逆方向に移動する復路において受光素子上に形成される光量の位置的分布を測定し、前記変調タイミングとそれに対応する光量の位置的分布のデータに基づいて偏向手段の駆動信号に対する偏向手段の偏向タイミングを検出することを特徴とする。
【０００８】
この様に、本発明は、例えば、偏向手段の運動状態を制御するにあたり、偏向手段の往復運動（揺動運動）により偏向されて受光素子上を往復走査される偏向光を利用することに着目した。
【０００９】
また、上記課題に鑑み、本発明の光偏向器は、上記の検出装置、これで検出した偏向タイミングを基に所望の偏向タイミングで偏向されるように偏向手段を制御する制御手段を有することを特徴とする。
【００１０】
また、上記課題に鑑み、本発明の一次元または二次元の画像形成（画像表示をも含む広い意味で用いる）装置は、上記の光偏向器を備え、非画像形成期間に偏向手段の制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上述したような本発明によれば、特許文献２とは異なる着想をして、検出手段をアクチュエータの駆動部とは別体にすることで、アクチュエータである偏向手段の駆動方法に対して制約を与えることなく偏向手段の偏向タイミングを検出できる。従って、偏向手段の特性が環境などによりずれている場合でも、偏向手段の動作を観察することで偏向手段を適切に制御できる様になる。また、往路・復路において変調した偏向光を受光素子で検出し、往復走査のタイミング（偏向タイミング）の変化を、変調タイミング（発生時間）が分かっている変調スポットの受光素子上の走査位置情報として測定するので、光検出回路の遅延などの影響による検出精度の低下が発生せず、走査状態（偏向タイミング）の変化を高精度に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施の形態）
本発明は、偏向手段の偏向タイミングを検出して、例えば、偏向手段を制御するにあたり、上述したように、偏向手段の往復運動（揺動運動）により偏向手段で偏向され往復走査される偏向光を利用することに着目した。本実施の形態では、具体的には、光源を点消灯するタイミングを変化させることで往路と復路における偏向光を受光素子によって検出し、受光素子上の同じ位置となる往路と復路の偏向光の時間を検出し、それらの時間から算出される偏向タイミングの情報を基に、例えば、所望の偏向タイミングで偏向されるように制御手段を介して偏向手段を制御する。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる光偏向器の、偏向手段で偏向された偏向光を含む平面における断面図である。図１において、２０１は光源、２０２は偏向手段、２０３は光源２０１から出射された光線、２０４、２０５は偏向手段２０２により偏向される最大偏向角での光線、２０６は偏向手段２０２の光偏向中心軸、２０７は偏向手段２０２からＬの距離にある平面Ｐ（光偏向中心軸２０６と垂直な関係にある平面）での偏向光の走査軌跡である。光源２０１から出射された光線２０３は、偏向手段２０２に入射し、ここで偏向されて平面Ｐ上を走査される。光源２０１としては、半導体レーザのような変調可能な光源を用いる。
【００１４】
偏向手段２０２には反射面が設けられ（図１７の構成を参照）、偏向手段２０２が往復揺動することで、光線２０３は、最大偏向角での光線２０４、２０５の範囲で偏向させられる。この最大偏向角の大きさをθとする。以下、説明のため、偏向手段２０２が揺動していない状態（中立状態）での反射光線は、光偏向中心軸２０６と一致するとする。回転軸を中心として回転往復運動をする偏向手段２０２の駆動手段には、周期的な駆動波形が印加される。
【００１５】
図２は、本実施の形態に係わる光偏向器の、偏向手段２０２から偏向（反射）された偏向光が受光素子１０１上を移動する様子をその軌跡と共に表す模式図である。図２において、１０２と１０３は偏向光、１０４は偏向光の走査軌跡、１０５は受光素子（ラインセンサ）１０１の複数の受光領域である。説明の簡単化のため、ここでは、偏向光１０２は一次元的に走査されるとして、図２（ａ）で示すように方向Ａの方向に軌跡１０４に沿って移動し、偏向光１０３は図２（ｂ）で示すように方向Ｂの方向（方向Ａの逆方向）に軌跡１０４に沿って移動するとする。この方向Ａへの移動と方向Ｂへの移動を周期的に繰り返す（偏向手段２０２が周期的に往復運動している）とする。
【００１６】
受光素子１０１は、受光素子１０１上の所定位置Xで偏向光を検出できる（受光できる）位置に配置される。図２（ａ）に図示されるように、往路において或る所定位置Xに偏向光１０２が位置する時間をＴＡと呼ぶ。また、図２（ｂ）に図示されるように、復路において或る所定位置Xに偏向光１０３が位置する時間をＴＢと呼ぶ。このＴＡとＴＢを検出することにより、偏向手段２０２の駆動信号（周期的な繰り返し信号）の変調タイミングに対する偏向手段の往復運動の運動タイミング（偏向タイミング）を算出することができる。
【００１７】
本実施の形態では、ＴＡとＴＢを検出するために、光源２０１の光量を変化（変調）させ、受光素子１０１により光量の分布を検出することにより、偏向光の位置を検出する。この偏向光の位置を検出すれば、光量を変調するタイミングは分かっているので、或る所定位置Xに偏向光が位置する時間ＴＡとＴＢを検出できることになる。
【００１８】
以下、詳細に述べる。まず、本実施の形態の偏向手段２０２による光偏向の偏向タイミングとその算出方法について述べる。
【００１９】
第１に、偏向タイミングについて述べる。図３に、偏向手段２０２の駆動手段に印加する駆動信号波形（電流波形）の一例を示す。横軸に印加時間(ｔ)、縦軸に印加信号の大きさを示す。（ａ）が三角波状波形、（ｂ）が正弦波状波形である。偏向手段２０２の偏向角は、これらの印加信号の波形と同様に変化する。偏向手段２０２を、図３で示したような周期的な印加信号により往復揺動させると、偏向手段２０２からＬの距離にある平面Ｐ上での偏向光の走査（平面上での偏向光の移動を走査と呼ぶ）位置は、図１に符号２０７で示すような走査軌跡上を往復移動する。
【００２０】
この走査位置ｈ（偏向手段２０２からＬの距離にある平面Ｐ上での光偏向中心軸２０６からの距離）は、
ｈ＝Ｌ×ｔａｎ（θ(ｔ)）・・・式（1）
の式で表すことができる。ここで  θ(ｔ)は、或る時点で偏向手段２０２により光線が光偏向中心軸２０６から偏向される偏向角である。
【００２１】
偏向手段２０２は、温度変化による構成部材の変化や駆動手段の遅延などにより、走査（偏向）特性が異なる。そのため、同じ印加駆動波形を用いても、偏向手段の偏向タイミング（印加波形に対する遅れ時間）は、一定にはならない。図４に偏向手段へ印加する波形と、偏向手段の偏向タイミングの一例を示す。図４(ａ)の横軸に印加時間、縦軸に印加信号の大きさを示す。図４(ｂ)の横軸に図４(ａ)と同じ印加時間ｔ、縦軸に偏向角θ(ｔ)を示す。印加波形に対する偏向タイミングの時間遅れ（ズレ）を遅延時間Ｄｃとする。前述したように、この遅延時間Ｄｃは、環境等により変化する。
【００２２】
次に、この偏向タイミング（のズレ）の検出方法について述べる。この遅延時間Ｄｃを測定するためには、例えば、偏向手段が最大の偏向角（揺動角）になる時間を計測する方法や、ゼロクロス点（偏向手段が揺動していない点、又は最大振幅の中点）の揺動角になる時間を検出する方法が考えられる。しかし、光学的な検出を行う場合、全走査を検出するために大きく全ての走査光を遮蔽（カバー）する光学センサを用いる必要があったり、一部の走査を検出する場合は光偏向の軸と光学センサの位置合わせを精度良く行う必要がある。
【００２３】
ここで、偏向手段による偏向角の変化が、図４(ｂ)で表すように周期的に最大偏向角に対して線対称な波形が繰り返される態様（往復運動。例えば、正弦波状波形、三角波状波形）であるとする。この前提があれば、或る偏向角θXとなる時間ＴＡとＴＢの中点が、往復運動の方向が変化する折り返し時間と一致する。このことを利用すると、往復方向夫々で、或る偏向角θXとなる時間ＴＡとＴＢを検出し、式（２）の如くＴＡとＴＢの中点となる時間ＴＣを算出し、印加駆動波形の同期時間（基準点での時間）との差を計算することにより、遅延時間Ｄｃを算出できる。
【００２４】
【数２】
2005242037.tif 000003
ここで、遅延時間Ｄｃは、印加波形の基準点の定義の仕方により変わる。勿論、偏向手段による偏向角の変化が、最大偏向角に対して線対称な波形が繰り返される態様ではなくて、非対称であってその非対称の比率が分かっていれば、上記式は比率による重みを付けた平均を取ることになる。
【００２５】
この方法では、或る偏向角θXに寄らず、遅延時間Ｄｃを算出することができるため、光学センサの配置精度に対する制約が無くなる。また、或る偏向角θXでの偏向光（すなわち、受光素子上の或る位置の偏向光）を検出するだけでよいため、他の部分の偏向光を検出以外の用途に用いることができる。本実施の形態によると、任意の偏向角での偏向光のみを検出することで（これを検出すれば、光源の変調タイミングが分かっているのでその偏向角での偏向光の時間（タイミング）が分かる）、駆動信号に対する偏向手段の遅延時間（偏向タイミングのズレ）を検出することができる。
【００２６】
次に、或る偏向角θXとなる時間ＴＡ、ＴＢの検出方法について述べる。まず、或る偏向角θXとなる時間ＴＡの検出方法について述べる。本実施の形態では、複数の或る時間ｔｎ、ｔｎ+1での偏向角θ(ｔｎ)、θ(ｔｎ+1)の関係から、或る偏向角θXとなる時間ＴＡを検出する。
【００２７】
図５は、或る期間での偏向手段による偏向角の変化を示したグラフである。図５の横軸に時間ｔ、縦軸に偏向角θ(ｔ)を示す。図５に示すように、偏向角θ(ｔｎ)とθ(ｔｎ+1)の角度間に、或る偏向角θX（時間ＴＡ）の角度があるとする。この３つの偏向角と時間の関係は、偏向手段への印加波形の一部を取り出した波形となる（厳密には偏向手段による偏向角の変化の波形の一部であるが、両者は、位相が異なるが相似形状と考えうるので、こうできる）。そのため、印加波形が三角波状波形の場合、３点の関係は線形となる。また、印加波形が正弦波状波形の場合、３点の関係は線形と異なる場合もある。しかし、時間tnとtn+1の時間間隔が、偏向手段の周期に対して十分小さい場合を考えると、３点の関係は線形とみなすことができる。尚、３点の関係がこうした条件を満たせば、偏向角θ(ｔｎ)とθ(ｔｎ+1)の角度の外側に、或る偏向角θX（時間ＴＡ）の角度があっても、同様に扱える。
【００２８】
本実施の形態では、図５(ａ)に示すように、この３点の関係が線形とみなすことができるような、時間tn、tn+1を設定することとする。この３点が線形の関係にあることを利用して、或る偏向角θXとなる時間ＴＡは、以下の式で算出できる。
【００２９】
【数３】
2005242037.tif 000004
【００３０】
同様に、図５(ｂ)に示すように、偏向角θ(ｔｍ)とθ(ｔｍ+1)の角度間に、或る偏向角θX（時間ＴＢ）の角度がある場合に、同様な方法を用いて、或る偏向角θXとなる時間ＴＢを算出する。
【００３１】
【数４】
2005242037.tif 000005
【００３２】
以上説明した式(３)、（４）を用いることで、或る偏向角θXとなる時間ＴＡ、ＴＢを検出することができるが、本発明による偏向光を光学的に検出する方法では、偏向角は直接検出しないで、次に説明する偏向光の走査位置ｈを検出することを介して行う。
【００３３】
偏向角θと受光素子上での偏向光の位置の関係について述べる。偏向角θと走査位置ｈの関係は、下記の式(５)で表すことができる。ここで、受光素子上の走査方向を座標軸に取り、或る偏向角θでの受光素子での偏向光の位置をＰとする。受光素子上の座標の原点が、Ｌ＝Ｌ’の位置にあるとすると、或る偏向角θの偏向光の受光素子上での位置Ｐは、以下の式で表すことができる。
Ｐ＝Ｌ×ｔａｎ（θ(ｔ)）−Ｌ’  ・・・式（５）
【００３４】
ここで、偏向角θｎ、θｍの受光素子上での位置をＰｎ、Ｐｍとし、同様にθｎ+1、θｍ+1の時の位置をＰｎ+1、Ｐｍ+1とし、θXの時の位置をＰＸとする。この３点の関係はｔａｎの関係式となるが、偏向角θｎとθｎ+1の間が十分小さければ、この３点は線形の関係にあるといえる。本実施の形態では、この３点が線形とみなせるように偏向角θｎとθｎ+1を設定することとする。この３点が線形の関係にあることを利用して、或る偏向角θXの受光素子上の位置Ｐとなる時間ＴＡは、以下の式で算出できる。
【００３５】
【数６】
2005242037.tif 000006
【００３６】
同様に時間ＴＢは、以下の式で算出できる。
【００３７】
【数７】
2005242037.tif 000007
【００３８】
結局、以上説明したように、偏向周期に対して、時間tnとtn+1の時間間隔が十分小さい場合を考えると、偏向角θｎとθｎ+1の間も十分小さくなって、３点の関係は線形とみなせるようになり、式(６)、（７）を用いることで、或る偏向角θXの偏向光が受光素子上の位置ＰＸとなる時間ＴＡ、ＴＢを検出できることになる。なお、同じ位置Xの周辺で３つ以上の変調スポットが形成される場合でも、上記算出を繰り返すことで、或る偏向角θXの偏向光が受光素子上の位置ＰＸとなる時間ＴＡ、ＴＢを検出できる。
【００３９】
偏向角を直接検出しない方法を次に説明する。或る時間ｔでの偏向光の受光素子上の位置Ｐを検出する方法について述べる。先ず、受光素子で偏向光の位置を検出するための光源による変調スポットの生成について述べる。受光素子１０１は、偏向手段２０２からＬの距離にある平面Ｐ上の走査軌跡２０７上に配置される。配置される位置は、走査軌跡２０７内であればよい。ここでは説明の簡単化のため、ほぼ走査中心に配置するとする。
【００４０】
所定時間範囲での往路と復路の偏向光の受光素子上位置を検出するには、所望の変調タイミングで光源を点灯・消灯させて形成された変調光を偏向して、受光素子１０１で光の輝度（光量）分布が或る領域（変調スポット）を形成するようにし、この変調スポットの位置情報を測定する方法を用いる。具体的には、図５で示したように、受光素子１０１上で往路方向に走査される期間と復路方向に走査される期間夫々において、或る所定の時間（タイミング）で光源の点灯を２回ずつ行い、受光素子１０１上に、往路と復路夫々におけるこれらの時間に対応したスポット（走査光により生成される輝度の高い部分）１０２、１０３を形成する。
【００４１】
これにより、受光素子１０１上で光により誘導された電荷の総量の分布を見ることにより、或る所定の位置での偏向光の時間が受光素子上で検出でき、これらのデータから上記式を用いて受光素子上の位置ＰＸとなる時間ＴＡ、ＴＢを検出することができるようになる。よって、夫々のスポット１０２、１０３の受光素子１０１上での位置を測定できるような信号を出力する受光素子１０１を用いることで、駆動信号に対する偏向手段の遅延時間（偏向タイミングのズレ）を測定できる。
【００４２】
次に、受光素子１０１上での間隔を測定できる信号を出力する受光素子について述べる。本実施の形態で用いる受光素子１０１は、変調した偏向光の位置を位置情報として検出し、その位置間隔を検出できる受光素子１０１である必要がある。本実施の形態において、受光素子１０１には、複数の受光領域１０５から構成されたラインセンサ（イメージセンサ）が用いられる。そのような構成の場合、光電変換部である受光素子と、光電変換された電荷の蓄積部と、蓄積した電荷の転送部を備えている必要がある。
【００４３】
この場合、複数の受光領域毎に偏向光（変調スポット）の光量を検出することができるので受光素子上における偏向光の位置を精度良く特定できる。この際、蓄積した電荷の転送は、走査速度に合わせて高速に行う必要は無く、受光素子１０１上で往復の変調スポットが生成された後に（これらの変調スポットは重ならないようにする）、より低速な転送を行うことができる。そのため、受光素子１０１上での走査速度vが高速になっても（例えば、印加駆動波形の１周期が短くなっても）、変調スポットの受光素子上位置の検出を行うことができるため、好ましい。
【００４４】
本受光素子を用いれば、変調スポットの受光素子１０１上での光量分布を電荷として蓄積し、複数の受光領域１０５毎の位置情報として出力される。そのため、走査（偏向）タイミングを直接検出する方法で問題となる検出回路の遅延の変化などによる検出精度の低下は発生しなく、高精度に変調スポットの位置を検出できて、結局、この位置データと光源の変調タイミングのデータから駆動信号に対する偏向手段の偏向タイミングを高精度で検出することができる。
【００４５】
次に、偏向手段を所望の偏向タイミングで動作するように制御する方法について述べる。図６は、本実施の形態に係わる光偏向器の制御手段を模式的に表す図である。図６において、２０８は偏向手段２０２からの偏向された光線、３０１は光源２０１の変調信号発生手段、３０５は光源２０１の変調信号、３０６は受光素子１０１からの検出信号、３０２は信号変換手段、３０７は偏向タイミング検出信号、３０３は制御信号発生手段、３０８は偏向手段２０２の制御信号、３０４は偏向手段２０２の駆動手段、３０９は偏向手段２０２の駆動信号である。
【００４６】
光源２０１は、変調信号発生手段３０１からの点灯と消灯の信号である変調信号３０５により、点灯と消灯が繰り返される（所望の変調タイミングで変調される）。この変調信号３０５で変調された光線２０３が偏向手段２０２により偏向走査されて、変調した偏向光２０８が受光素子１０１で検出される。なお、変調信号３０５は、図２で示す往路と復路の両方向の走査において、夫々、同じ位置Xの周辺で複数の変調スポット１０２、１０３が検出されるように、生成される。受光素子１０１により検出された往路と復路の複数の変調スポットの情報は、出力信号３０６として、信号変換手段３０２に送られる。
【００４７】
信号変換手段３０２は、受光素子からの検出信号３０６及び変調信号発生手段３０１からの変調信号３０５の変調タイミングと駆動手段３０４からの駆動信号３０９のタイミングのデータを基に、偏向手段２０２の偏向タイミングを算出し、偏向タイミング信号として走査位置ズレ信号３０７を出力する。制御信号発生手段３０３は、偏向タイミング信号３０７を基に、偏向手段２０２の偏向タイミングが所望の偏向タイミングになるように、偏向手段２０２の制御信号３０８を変化させる。偏向手段２０２の制御信号３０８は、偏向手段２０２が有するミラー（可動板）の偏向タイミングを変化させるために、可動板の揺動数（周波数）、位相などを変化させるように設定される。
【００４８】
駆動手段３０４は、上記制御信号３０８を基に駆動信号３０９の周期、位相などを設定し、この駆動信号を偏向手段２０２に印加する。この様に、本実施の形態に係わる光偏向器は、変調した偏向光２０８を受光素子１０１で検出することにより、偏向タイミングを所望のものにする制御を行うことができる。こうした制御の方法は、例えば、光源からの光を往復偏向させ該偏向光を走査する偏向手段を有する光偏向器の信号変換手段３０２や制御信号発生手段３０３に、上記手順を実行するためのプログラムを実装することでソフト的に実現できる。
【００４９】
本実施の形態においては、以下の様な形態も可能である。
例えば、受光素子１０１上で往路の変調スポットを生成した後に、蓄積した電荷の転送を行い、この転送後に復路の変調スポットを生成し、その後、電荷の転送を行うこともできる。その場合は、偏向手段の走査状態が短い期間（電荷の転送時間の二倍以上の期間）内で安定している必要がある。これにより、往路・復路の変調スポットを分離して検出することができるため、偏向タイミングの検出のアルゴリズムを簡単なものにできる。
【００５０】
また、本実施の形態では、受光素子１０１を走査軌跡上に配置していたが、反射ミラーなどを用いて、走査軌跡の偏向光を反射して取り出して受光素子に導いて検出してもよい。それにより、受光素子１０１の配置に対する制約が少なくなり、光偏向器を用いた装置を小型に構成することができる。また、本実施の形態では、光源を１つ例示したが、本発明は例えば複数の光源を有する光偏向器にも適用できる。この際、複数の光源からの光線が共通の偏向手段で偏向されるのであれば、その複数の光源の内、１つを用いて上記の検出を行なえばよい。また、本実施の形態では、光源として、半導体レーザの他に、ＬＥＤ、あるいはＡＯＭ（音響光学変調器）などの外部変調手段を有した固体レーザ、ガスレーザなど、出射光を変調できるものであればどの様なものでも用いられる。
【００５１】
また、本実施の形態では、偏向光が往路と復路で同一軌跡上を通過する１次元の光走査を例示して説明したが、本発明は、その他に復路の軌跡が往路の軌跡と走査方向に垂直な方向において若干異なる部分を通過し、該垂直な方向の位置において往路と復路の軌跡が異なる所謂２次元の光走査にも適用できる。また、本実施の形態では、偏向光を１次元に走査する形態を示したが、その場合、回転する円筒状の感光体の長尺方向に偏向光を走査することで、感光体表面で２次元的に偏向光を走査して静電潜像を得る所謂電子写真方式の画像形成装置の感光体への露光装置として適用することができる。また、本実施の形態は、偏向光を２次元に走査することで、プロジェクタ等の画像表示装置（投影装置）に適用することもできる（これについては、後述の実施の形態を参照）。
【００５２】
これら画像形成装置あるいは画像表示装置においては、画像を構成する画素に対応するように光が点灯あるいは消灯する。１画素の大きさは特に指定はなく、形成したい画像により決定される。走査スピードにもよるが、発光点が点灯期間中に一方向に移動するために、１画素は実際の走査スポット径に加えて、走査距離の分だけ形状が変化する。発光点の中心と周辺部とにおいて光量が異なる（例えば、ガウシアン分布のような異なり方）光源を用いる場合、点灯期間中に一方向に移動しても、実質的な画素の大きさは光量の大きな領域分だけ（例えば、最大光量の半値や１／ｅ２の領域）とみなしてもよい。例えば、人の目で直接画像を見ることができるプロジェクタであれば、人の視覚に応じて適宜その様にみなして、点灯期間中に移動する画素の大きさを規定すればよい。
【００５３】
また、本実施の形態に係わる光偏向器では、受光素子上を往復方向に移動する往路・復路の偏向光の走査タイミングが一定になるように制御することにより、偏向手段２０２の偏向タイミングの変化の影響を受けずに、投影（光線走査）面での往路方向の変調パターンと復路方向の変調パターンの位置ズレをなくすことができる。そのため、電子写真方式の画像形成装置の感光体への露光装置や、２次元状に画像を表示する画像表示装置において、往復両方向の走査光を用いて所望の画像を表示することができるため、露光速度や表示速度を向上させられる。
【００５４】
さらに、以下の様な偏向手段の偏向タイミングの検出方法も可能である。
例えば、走査往路において受光素子上に少なくとも１つの変調スポットを形成する変調タイミングで光源を変調し、走査復路において受光素子上に少なくとも１つの変調スポットを形成する変調タイミングで光源を変調してもよい。この場合、各変調タイミングが、前記往路と復路において受光素子上の走査方向に関する同じ位置に変調スポットを形成する変調タイミングとなるように、偏向手段への駆動信号に対する光源の点消灯タイミングを少しずつ漸進的に変化させる（例えば、時間間隔を一定に保った２つの点灯タイミングを全体的に少しずつずらしていって、同じ位置に変調スポットが形成される変調タイミングとなるまで続ける）。これにより、上記式に従って偏向手段への駆動信号に対する偏向手段の偏向タイミングを算出し、この偏向タイミングの情報を基に所望の偏向タイミングで偏向されるように制御手段を介して偏向手段を制御する。
【００５５】
また、走査往路と復路の一方における光源の変調タイミングは、受光素子上に少なくとも２つの変調スポットを形成する変調タイミングとし、他方の変調タイミングは、受光素子上に１つの変調スポットを形成する変調タイミングとしてもよい。この場合にも、往路と復路において受光素子上の走査方向に関する同じ位置（上記他方の変調タイミングで１つの変調スポットが形成される受光素子上の位置）に変調スポットが形成されるタイミングを検出できる。これにより、同じく、上記式に従って偏向手段への駆動信号に対する偏向手段の偏向タイミングを算出し、この偏向タイミングの情報を基に所望の偏向タイミングで偏向されるように制御手段を介して偏向手段を制御する。
【００５６】
往路と復路において夫々１つの変調スポットを形成する形態も、次の様な条件を満たせば、可能である。すなわち、これら変調スポットの形成位置がずれていても、偏向光の受光素子上での速度が分かれば、受光素子上の走査方向に関する同じ位置での往路と復路における変調スポットのタイミングが算出できて、偏向手段の偏向タイミングを上記方法で検出できるので、こうした形態が可能である。偏向手段と受光素子までの距離が定まっていて偏向手段の運動状態が印加駆動信号から求められ場合には、こうした形態を採り得る。
【００５７】
（第２の実施の形態）
本実施の形態は、複数の受光領域１０５から構成された受光素子（ラインセンサ）１０１上での、変調された偏向光（変調スポット）の位置（中心位置）を特定する方法に関する。その他は第１の実施の形態と同じである。
【００５８】
図７は本実施の形態を説明する図である。図７（ａ）は、受光素子１０１上に変調スポット１０２が１つ形成された位置と複数の受光領域１０５の位置関係を示す図である。偏向光は、紙面に対して左（右）方向に走査される。以下、説明のために受光素子１０１上の変調スポットを１つとして説明する。勿論、複数のスポットに対しても同様の処理を複数行うことにより本実施の形態を構成できる。
【００５９】
図７（ｂ）は、図７（ａ）で示した位置関係のとき、受光素子１０１上に照射される光量の分布を示す図である。横軸が受光素子１０１上の位置、縦軸が光量である。このように、変調スポットは、最も光量の大きな位置に対して左右対称な分布（一例として、中心が明るく周辺が暗い所謂ガウシアン分布型）を取る。
【００６０】
図７（ｃ）は、図７（ａ）で示した位置関係のとき、複数の受光領域１０５の各領域から検出される信号を示したものである。横軸が、受光素子１０１上の位置と対応するように示した複数の受光領域１０５の位置、縦軸が、検出される信号の大きさである。以下、図７において、複数の受光領域１０５の走査方向に対する幅をｗとし、左から順にｎ番目の受光領域と呼び、ｎ番目の受光領域で検出される光量をＰｎとする。
【００６１】
図７を用いて、本実施の形態における２つの位置特定方法を説明する。
第１の位置特定方法では、複数の受光領域において最大受光量を得た受光領域１０５の位置をもって変調スポット１０２の位置座標とみなす。例えば、図７（ｃ）においては、５番目の受光領域１０５を位置座標とみなし、受光素子１０１の左端から「（５−０．５）×ｗ」の位置に変調スポット中心があると検出する。ここで、受光素子１０１上での走査速度ｖと、受光素子１０１が有する複数の受光領域１０５の走査方向に対する幅ｗの関係により、検出精度が決まる。走査速度ｖが一定の場合には、複数の受光領域１０５の走査方向に対する幅ｗが小さいほど検出精度が向上する。
【００６２】
第１の位置特定方法によると、受光素子１０１上でのスポット位置の特定の処理が簡単なものにでき、処理にかかる時間や、処理を行う部分への負荷を低減することができる。また、走査方向に対する複数の受光領域１０５の幅ｗを短くすることにより、検出精度を向上させられる。
【００６３】
第２の位置特定方法は、複数の受光領域１０５での検出信号の分布からスポット位置を特定する方法である。受光素子１０１で検出される変調スポットの光量分布は、最も光量の大きな位置Ｃに対して左右対称な分布になるとみなすことができる。そのため、最も光量の大きな位置Ｃが、受光領域１０５の中心又は受光領域１０５の境界と一致しない場合は、各受光領域１０５からの検出信号は左右非対称なものになる（一例として、図７（ｃ）での検出信号）。これを利用し、各受光領域の位置座標「（ｎ−１）×ｗ」と受光量Ｐｎとを積算し、スポット１０２が存在する受光領域１０５を対象にその積算値「Σ（ｎ−１）×ｗ×Ｐｎ」を総和する。そして、その総和を、スポットが存在する受光領域における総受光量「ΣＰｎ」により除算すること（（Σ（ｎ−１）×ｗ×Ｐｎ）／ΣＰｎ）で、位置座標を特定する。これにより、複数の受光領域幅ｗ以下の位置分解能でスポット中心の検出を行うことができる。なお本方法では、偏向光が複数の受光領域１０５にまたがる構成において、偏向光スポットの位置を特定するにあたり好ましい。勿論、最も光量の大きな位置Ｃが、複数の受光領域１０５の中心又は受光領域１０５の境界と一致する場合でも、本方式は用いられる。
【００６４】
第２の位置特定方法によると、複数の受光領域１０５の幅ｗ以下の位置分解能を実現できるため、複数の受光領域１０５の幅ｗが広い（検出されるスポット幅よりは小さい）受光素子１０１を用いても高精度に位置を特定できる。
【００６５】
（第３の実施の形態）
本実施の形態は、複数の受光領域１０５を２次元に配列した受光素子（エリアセンサ）１０１を用いた例である。その他は第１ないし第２の実施の形態と同じである。
【００６６】
図８は、本実施の形態に係わる受光素子が有する複数の受光領域１０５を説明するための模式図である。図８において、受光素子１０１は、等間隔に２次元状に縦横（軌跡方向１０４とこれに直交する方向）に揃って配置されている複数の受光領域１０５を有している。
【００６７】
本実施の形態のように、複数の受光領域１０５を２次元状に配置することで、変調スポット１０２の光量分布を２次元的に検出することができるため、変調スポットの形状をより正確に把握でき、また第２の実施の形態の位置特定方法などを用いる際に対象となるデータ数が増えることになる。そのため、本実施の形態を用いると、より高精度に変調スポットの位置を特定することができる。
【００６８】
本実施の形態の受光素子１０１は、画像撮影用に用いられる汎用のＣＣＤエリアセンサや、ＣＭＯＳエリアセンサを用いることができるため、特別なセンサを設計する必要がなく、この点において低コストで実現できる。
【００６９】
本実施の形態では、２次元状に配置した受光領域として縦横に揃って配置された受光領域を挙げたが、その他に、受光領域をハニカム状として夫々を配置した構成、走査軌跡方向あるいは軌跡に交差する方向において受光領域の列及び行が入れ子にずれた構成、あるいは受光領域が円形状、平行四辺形形状、三角形形状、ひし形形状、台形形状、その他多角形形状を有する構成でも用いることができる。
【００７０】
（第４の実施の形態）
本実施の形態は、受光素子に入光する偏向光をレンズで集光する形態である。それ以外は第１から第３の実施の形態のいずれかと同じである。図９は、本実施の形態に係わる光偏向器の、偏向手段から偏向された偏向光を含む平面の断面図である。図９において、２０９はレンズである。
【００７１】
レンズ２０９は、距離Ｌの位置に配置される。受光素子１０１は、レンズ２０９の焦点距離ｆの位置に配置される。偏向手段２０２により偏向された光は、レンズ２０９により集光され変調スポットの幅が縮小される。加えて、レンズ２０９により更に偏向されるため、変調スポットの中心位置が、第１の実施の形態に比べて変化する。
【００７２】
受光素子１０１上の走査位置ｈと、ある時点での偏向角θｔは、
ｈ＝ｆ×ｔａｎ（θｔ）・・・式（８）
の式で表すことができる。式（８）から、Ｌの距離に関係なく、レンズ２０９の焦点距離ｆを大きくすることにより、受光素子１０１上での走査速度ｖを速くすることができる。そのため、往復路走査における変調スポットの位置変化が大きくなるため、位置検出精度が向上する。
【００７３】
また、Ｌの距離にスポット位置が依存しないので、Ｌを短くし焦点距離ｆの長いレンズ２０９を用いることにより、各要素の配置が容易となり小型化できる。なお、レンズを本実施の形態の光偏向器の構成要素としてもよい。すなわち、光偏向器の筺体などの光通過部の所にレンズを据え付けてもよい。或いは、レンズを受光素子上に一体に設けてもよい。本実施の形態のようにレンズ２０９を用いて受光素子１０１に偏向光を集光すれば、上述したように、受光素子１０１が偏向光の位置を精度良く特定することができる。さらには、偏向器全体を小型化することができる。
【００７４】
（第５の実施の形態）
本実施の形態は、共振現象を用いた偏向手段２０２を用いた光偏向器に係わる。その他は、第１の実施の形態と同じである。
【００７５】
偏向手段２０２に共振型の偏向器を用いると、共振型偏向器の機械的共振周波数ｆｃと駆動周波数ｆｄを一致させることにより、同じ駆動エネルギーでも広い偏向角を得ることができる。しかし、偏向器の機械的共振周波数ｆｃは、温度などの偏向器の環境の変化により大きく変化し、偏向器２０２の走査（偏向）タイミングが変化する。そのため、走査状態を一定に保つためには、共振型光偏向器の共振周波数ｆｃと駆動周波数ｆｄを一致させる制御を行う必要がある。
【００７６】
図１０は、共振型偏向器の周波数特性を示すグラフである。図１０（ａ）で、横軸は共振型偏向器を揺動させる駆動信号の周波数ｆｄ、縦軸は共振型偏向器の偏向角（揺動角）の振れ幅（最大偏向角）である。この図で、最大偏向角が最大の値を取る周波数が共振周波数ｆｃである（偏向手段２０２の駆動回路等での遅延を考えない理想的な場合とする）。
【００７７】
図１０（ｂ）で、横軸は共振型偏向器を揺動させる駆動信号の周波数ｆｄ（図１０（ａ）の横軸と対応）で、縦軸を駆動周波数ｆｄの同期信号からの位相の遅れである。なお、駆動周波数ｆｄの同期信号の生成の仕方により、この位相の遅れの横軸での原点（０ｄｅｇ）は変化する。このように、共振型の光偏向器では、駆動周波数ｆｄと共振周波数ｆｃが異なると位相が変化し、走査（偏向）タイミングが変化する。
【００７８】
両図の関係は、偏向器の共振周波数ｆｃが一定の場合には維持される。温度などの環境変化により、共振周波数ｆｃが変化した場合でも、図１０の夫々の関係をほぼ維持したまま（すなわち、各曲線の傾きや幅、ピークの高さなどの曲線の相似形形状は、ほとんど変化することなく）、図１０の横軸の駆動周波数ｆｄのパラメータのみが変化する。このことを用いると、走査タイミング（位相）が常に一定になるような駆動周波数ｆｄで共振型偏向器を駆動させる（本発明の方法で駆動信号に対する偏向タイミングを検知して、それに基づいて駆動信号の駆動周波数を変化させる）ことにより、駆動周波数ｆｄと共振周波数ｆｃを一致させることができる。
【００７９】
ここで、駆動効率を表す値（共振のＱ値）が大きい程、同じ周波数の差でも位相（走査タイミング）に対する影響が大きくなるため、より細かい刻みで周波数を変化させる必要がある。こうして、本実施の形態においては、往復走査の偏向タイミングを検出することにより、共振型光偏向器の共振周波数ｆｃに駆動周波数ｆｄを追従する制御を行い、走査タイミングを一定に保つことができる。
【００８０】
図１１は、共振型光偏向器の偏向手段２０２の駆動信号３０９と、その駆動信号３０９に対応した共振型光偏向器の偏向角の時間変化を示す図である。図１１（ａ）は、横軸を時間とし、縦軸を偏向手段２０２の駆動信号３０９の信号の大きさ（例えば、電圧）としている。図１１（ｂ）は、横軸を図１１（ａ）の横軸と対応する時間軸として、縦軸で偏向手段２０２の各時間での偏向角θｔを表したグラフである。
【００８１】
図１１（ａ）のように、駆動波形を正弦波としたとき、駆動周波数ｆｄと共振周波数ｆｃが一致しているとすると、図１１（ｂ）で表すように、偏向角θｔの変化には、駆動波形に対して９０ｄｅｇの位相遅れが発生する。この際、偏向手段２０２の偏向角の向きの取り方（回転軸に対してどちらの方向に傾斜する場合を正或いは負と取るかによって）により、１８０ｄｅｇの位相のオフセットが発生する場合がある。この特性を利用して、共振周波数ｆｃに駆動周波数ｆｄを追従する制御は、上記の方法で検出される駆動波形に対する偏向タイミングがこうした位相遅れを維持するように駆動波形の周波数を制御して行なうことになる。
【００８２】
共振型光偏向器を用いる場合には、正弦波状以外の、三角波状、矩形波状、鋸波状の駆動波形の場合にも、時間に対して偏向角θｔは正弦波状に変化することとなる。そのため、往路と復路での走査（偏向）時間が等しくなるため、往路と復路の片側の走査光のみを利用すると光源２０１の変調に使える時間が短く（半分以下に）なり、光の利用効率が低下する。これを解決するためには、共振型光偏向器では往復の走査光を用いて変調を行う必要がある。
【００８３】
本実施の形態を用いると、偏向手段２０２に共振型偏向器を用いた場合において、往路・復路の走査タイミングを一定にする制御を行うことができる。これにより、低電力で大きい偏向角を得られる共振型偏向器を、往復の走査光を利用する用途に用いることができる。その結果、低消費電力で、光の利用効率の高い光偏向器を提供できる。
【００８４】
なお、本実施の形態では、駆動周波数ｆｄを共振周波数ｆｃに一致させる制御について述べたが、任意の関係になるように駆動周波数と共振周波数の差を一定値に保つ制御を行うこともできる。この場合、所望の周波数からの周波数ズレに対する走査タイミングの変化の割合が小さくなるので（図１０（ａ）のピークの所から外れた部分を用いるので、周波数ズレに対する最大偏向角の変化の割合が小さくなるので）、周波数追従制御が容易になる。
【００８５】
（第６の実施の形態）
本実施の形態は、受光素子上で偏向光の位置を検出する為の変調スポットを生成する方法とそれを検出する方法に係わる。それ以外は、第１から第５の実施の形態のいずれかと同じである。図１２は本実施の形態による変調スポットの生成方法を説明する図である。
【００８６】
図１２（ａ）は、偏向手段２０２に印加される駆動信号３０９の波形を示したものである。横軸に時間、縦軸に印加信号の大きさを示す。ここでは、一例として三角波状の駆動波形で説明する。図１２（ｂ）は、光源２０１を変調（点灯つまりＯＮ、消灯つまりＯＦＦ）するための変調信号３０５を示したものである。横軸に図１２（ａ）の横軸に対応した時間、縦軸に変調信号３０５のパターンを示す。ここでは、変調信号３０５は、定常時ではＯＦＦ信号であり、変調を行って受光素子１０１上で変調スポットを生成すべき時にＯＮ信号になる。
【００８７】
変調信号３０５は、偏向手段２０２が受光素子１０１を含む平面で往復両方向に偏向されている期間毎にＯＮ信号を１回ずつ生成し、受光素子１０１上に変調スポット１０２、１０３を分離して生成する信号である（図２参照）。この場合、ＯＮ信号とするタイミングを少しずつずらしていって、受光素子１０１上の所定の同じ位置に変調スポットが来るタイミングを見つけ、それを用いて上記式（２）を用いて偏向タイミングを検出すればよい。
【００８８】
以上の方法では、駆動信号を三角波状としたが、他の駆動波形も用いられる。図１３（ａ）、（ｂ）に正弦波状の駆動信号３０９での変調信号３０５の一例を示す（縦・横軸は図１２と同じ）。
【００８９】
また、往路・復路夫々において受光素子１０１上に生成する変調スポットの数を１つずつとして説明したが、往復走査方向毎に複数の変調スポットを用いてもよい。複数の変調スポットが受光素子１０１で検出される場合、複数の位置を一度に測定して用いることができる。そのため、検出速度が向上する。この場合、第１の実施の形態の所で詳述したような偏向タイミング検出法を用いればよい。
【００９０】
本実施の形態の光偏向器を画像形成装置の露光装置や表示装置などに用いる場合、偏向タイミングがある所定の値のときに往復の露光または表示が正しく行われるように設定する。これにより、往復走査光を用いた高画質な画像形成などを行うことができる。
【００９１】
（第７の実施の形態）
本実施の形態に係わる光偏向器は、偏向光を被投影面に２次元状に投射する光偏向器に係わる。その他については、第１乃至第６の実施の形態のいずれかと同じである。
【００９２】
図１４は本実施の形態に係わる光偏向器を模式的に示す図である。図１４において、２１１は第２の偏向手段、２１０は、偏向手段２０２により第２の偏向手段２１１の反射平面上で形成される走査軌跡、２１２は第２の偏向手段２１１により偏向される光、２１３は或る平面、２１４は或る平面２１３において偏向光２１２により走査される範囲、２１５は或る平面２１３での走査線の軌跡を模式的に表したものである。なお、図６で示した制御に用いる構成は、図１４には図示していない。
【００９３】
偏向手段２０２と第２の偏向手段２１０は、夫々が光を水平方向、垂直方向に偏向させる。したがって、偏向光２１２の広がる範囲が２次元領域になる。この偏向手段２０２と第２の偏向手段２１０は、偏向（揺動）速度が異なる。具体的には、図１４では、２つの偏向手段を比較すると、偏向手段２０２は比較的高速に（高周波数で）偏向し、第２の偏向手段２１０は比較的低速な（低周波数で）偏向を行う。この両者の関係は、逆でもよい。
【００９４】
また、比較的高速な偏向を行う方の偏向手段として共振型偏向器を用いることにより、高精細な画像を表示できる。これは、共振型偏向器は、高速な偏向を行うことができるからである。光源２０１で変調され、出射された光線２０３は、偏向手段２０２により、最大偏向角の光線２０４と２０５の間において（最大偏向角で）偏向される。第２の偏向手段２１１は、偏向手段２０２により第２の偏向手段２１１の反射面上に走査された軌跡２１０を、光線２１２で示す様に偏向し、任意の位置に配置した平面２１３上に、符号２１４で示す範囲に広がる走査範囲を生成する。ここで、或る平面２１３の走査範囲２１４内での走査光の軌跡を模式的に示すと２１５の様になる。走査範囲２１４の所望の位置に受光素子１０１を配置する。具体的には、或る水平走査軌跡上に配置されればよい。
【００９５】
図１５は、本実施の形態における走査範囲２１４内に配置される受光素子１０１と、画像形成に使用される表示領域２２０とを模式的に表す図である。走査範囲２１４は、表示領域２２０と受光素子１０１を配置する領域とを有する。偏向光２１２は、走査点Ｓ１から走査を開始すると、水平走査方向Ｘを往路・復路と移動し、次第に垂直走査方向Ｙに向かって走査範囲上部から下部へ走査される。走査点Ｓ２まで走査された偏向光は、再び走査点Ｓ１に戻され、同様な走査が繰り返される。走査線２１５上に配置された受光素子１０１は、偏向光２１２が通過するように配置されている。
【００９６】
以上のことから本実施の形態に係わる光偏向器は、共振型偏向器を用いた２次元画像形成装置において、画像形成を行いながら、受光素子１０１により所望の変調タイミングで変調された変調光の光量の位置的分布を検出し、このデータに基づいて共振型偏向器の偏向タイミングを検知する。そして、これを基に共振型偏向器の駆動周波数を適当に制御して偏向タイミングを所望の状態に保つ制御を行うことができるので、共振型偏向器の往復走査を用いて高画質の画像を表示できる。
【００９７】
なお、本実施の形態では、受光素子１０１を走査範囲２１４内に配置していたが、反射ミラーなどを用いて、或る走査範囲２１４の走査光（偏向光）を取り出し、これを受光素子に導いて検出してもよい。また、偏向手段２０２と第２の偏向手段２１０の間の偏向光を受光素子に導いて検出してもよい。本実施の形態では、受光素子１０１が設けられる領域と表示領域２２０を別領域としたが、受光素子１０１または受光素子１０１の検出のための反射ミラーなどの存在が視覚的に画像に影響を実用上与えなければ、表示領域２２０内に受光素子１０１や検出ミラーなどが設けられる領域を設けてもよい。
【００９８】
また、表示領域２２０以外の領域において、偏向光２１２は受光素子１０１上を通過する際にのみ発光する光であってもよい。つまり、少なくとも受光素子１０１上の走査軌跡上においてのみ、偏向光２１２は光ればよい。
【００９９】
（第８の実施の形態）
本実施の形態に係わる光偏向器は、受光素子１０１もその内に有することを特徴とする。その他は第１乃至第７の実施の形態のいずれかと同じである。
【０１００】
本実施の形態は、第７の実施の形態で示した２つの偏向手段を有し、夫々が偏向光を水平走査、垂直走査させることで２次元画像を表示する画像形成装置として光偏向器を用いた形態である。以下、主として、第７の実施の形態との差異のみを述べる。
【０１０１】
図１６に本実施の形態に係わる光偏向器を模式的に示す。図１６において、２１３は光偏向器の枠体、２１４は枠体を或る平面としたときの走査領域、２２０は表示領域、２１５は表示領域２２０での走査軌跡である。受光素子１０１は、走査領域２１４内の枠体２１３上に配置される。これにより、表示領域２２０を含む平面と、受光素子１０１を含む平面を別の平面にすることができる。
【０１０２】
また、受光素子１０１と偏向手段２０２からの距離Ｌと、受光素子１０１が配置される位置の光偏向中心軸２０６からの距離を固定できるため、受光素子１０１上の偏向光の速度が計算できて、受光素子１０１上で変調パターンが生成されるタイミングを該配置から算出することが容易になる。すなわち、偏向光の受光素子上での速度が既知とできるので、往路と復路において夫々１つの変調スポットが受光素子上に形成されるような変調タイミングで光源を変調すれば、受光素子上の同じ位置での往路と復路におけるスポットのタイミングが算出できて、駆動信号に対する偏向手段の偏向タイミングを検出できる。
【０１０３】
本実施の形態によれば、表示領域２２０に形成された画像を、観察者が枠体２１３と画像との間に位置して観察できる構成であれば、本実施の形態の光偏向器をフロントタイプのプロジェクタのような画像表示装置として適用できる。
【０１０４】
また、本実施の形態によれば、表示領域２２０を任意の平面に投影できるので、表示領域を任意に選択することができる。そのため、このプロジェクタは、画像表示を行う投影面に制約を与えることなく、任意の平面を選択できる装置として用いられる。また、表示領域２２０に形成された画像を、観察者が表示領域２２０の表示面とは反対側から観察できれば、本実施の形態の光偏向器をリアプロジェクタのような画像表示装置として用いることもできる。
【０１０５】
また、網膜直描型表示装置やヘッドマウントディスプレイのような画像表示装置に適用することもできる。なお、本実施の形態の光偏向器は枠体２１３を必須の構成とはしていないものの、受光素子１０１が枠体２１３に固定配置されていれば、受光素子１０１の位置決めができるので上記の理由で好ましい。
【０１０６】
また、枠体２１３は、表示に不必要な光を遮って表示領域２２０を良好に制限する上で好ましい。従って、受光素子１０１を配置した枠体２１３を本実施の形態の光偏向器の構成要素として用いるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施の形態に係わる光偏向器の、偏向手段２０２で偏向された偏向光を含む平面における断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わる光偏向器の、偏向手段で偏向（反射）された偏向光が受光素子上を往復移動する様子をその走査軌跡とともに表す模式図である。
【図３】偏向手段に印加する駆動波形（駆動信号）の例を示す図である。
【図４】偏向手段へ印加する駆動波形と、該駆動波形に対する偏向手段の偏向タイミング（のズレ）の例を示す図である。
【図５】、ある期間での偏向手段の偏向角の変化の例を示したグラフである。
【図６】第１の実施の形態に係わる光偏向器の制御システムを模式的に表す図である。
【図７】第２の実施の形態に係わる受光素子が有する複数の受光素子について説明する図である。
【図８】第３の実施の形態に係わる受光素子が有する複数の受光素子を説明する模式図である。
【図９】第４の実施の形態に係わる光偏向器の、偏向手段から偏向された偏向光を含む平面における断面図である。
【図１０】第５の実施の形態に係わる光偏向器の共振型偏向器の周波数特性を示すグラフである。
【図１１】第５の実施の形態に係わる光偏向器の共振型光偏向器の駆動信号３０９と、その駆動信号３０９に対応する共振型光偏向器の偏向角の時間変化を示す図である。
【図１２】第６の実施の形態に係わる光偏向器における受光素子上の変調スポットの生成方法を説明する図である。
【図１３】第６の実施の形態に係わる光偏向器における受光素子上の別の変調スポットの生成方法を説明する図である。
【図１４】第７の実施の形態に係わる光偏向器を模式的に示す図である。
【図１５】第７の実施の形態に係わる光偏向器の走査範囲２１４に配置される受光素子１０１と表示領域２２０とを模式的に表す図である。
【図１６】第８の実施の形態に係わる光偏向器を模式的に示す図である。
【図１７】従来の光偏向器を示す図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０１  受光素子
１０２、１０３  偏向光
２０１  光源
２０２  偏向手段
２０３  出射された光線
２０８  偏向光
３０１  変調信号発生手段（光源の変調手段）
３０２  信号変換手段（検出手段）
３０３  制御信号発生手段（偏向手段の制御手段）
３０４  偏向手段の駆動手段
３０５  光源への変調信号
３０６  受光素子上に形成される光量の位置的分布の検出信号
３０７  偏向タイミング信号
３０８  偏向手段の駆動手段に対する制御信号
３０９  偏向手段の駆動信号
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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