(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺動体と弾性支持部とを有し構成される振動系と、
駆動信号に基づき前記振動系に駆動力を供給する駆動部と、
前記駆動部に出力する駆動信号の駆動周波数を制御する駆動周波数制御部と、を有し、
前記駆動周波数制御部は、
前記揺動体の揺動周波数を振動状態である現在の揺動周波数から目標の揺動周波数へ変更する際に、現在の駆動周波数が前記目標の揺動周波数より低い場合は現在の駆動周波数から前記目標の揺動周波数を上方に跨いで、現在の駆動周波数が前記目標の揺動周波数より高い場合は現在の駆動周波数から前記目標の揺動周波数を下方に跨いで、前記現在の揺動周波数と前記目標の揺動周波数との差の絶対値よりも大きな周波数変化を前記現在の揺動周波数に与えた駆動周波数の駆動信号を、所定時間、前記駆動部に出力した後、
前記目標の揺動周波数と等しい駆動周波数の駆動信号を前記駆動部に出力して前記振動系を駆動させることを特徴とする揺動体装置。
【請求項２】
前記揺動体の揺動周波数を検出する検出手段を有し、
前記駆動周波数制御部は、前記目標の揺動周波数とは異なる駆動周波数の駆動信号へ変化させた後、前記検出手段で検出される前記揺動体の揺動周波数の変化が所定の条件を満たすまで、前記目標の揺動周波数とは異ならせた駆動周波数の駆動信号を前記駆動部に出力し、その後、前記目標の揺動周波数と等しい駆動周波数の駆動信号を前記駆動部に出力して前記駆動部に前記振動系を駆動させることを特徴とする請求項1に記載の揺動体装置。
【請求項３】
前記駆動周波数制御部は、前記振動系の特性に基づき、駆動信号の周波数の前記絶対値よりも大きな周波数変化の量及び前記所定時間の少なくとも一方を決めることを特徴とする請求項1に記載の揺動体装置。
【請求項４】
前記駆動周波数制御部は、前記振動系の共振周波数と前記目標の揺動周波数の差に基づき、駆動信号の周波数の前記絶対値よりも大きな周波数変化の量及び前記所定時間の少なくとも一方を決めることを特徴とする請求項3に記載の揺動体装置。
【請求項５】
前記振動系は、複数の揺動体と複数の弾性支持部を有し、その共振周波数は、基本波の基本周波数とn倍波の前記基本周波数の略n倍のn倍周波数を持ち（nは2以上の整数）、
前記駆動周波数制御部は、前記基本波とn倍波に其々対応する1対nの比の駆動周波数の成分を有する駆動信号を前記駆動部に出力して前記駆動部に前記振動系を駆動させ、
前記駆動周波数制御部は、前記基本波に対応する駆動周波数の成分の駆動信号で励起される前記振動系の揺動体の揺動周波数を現在の揺動周波数から目標の揺動周波数へ変更する際に、現在の前記基本波に対応する駆動周波数から前記目標の揺動周波数を跨いで前記目標の揺動周波数とは異ならせた前記基本波に対応する駆動周波数の成分を有する駆動信号を前記駆動部に出力して前記駆動部に前記振動系を駆動させることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の揺動体装置。
【請求項６】
請求項1乃至5の何れか1項に記載の揺動体装置を有し、
少なくとも1つの前記揺動体に光偏向素子が配置され、前記光偏向素子に入射する光ビームを偏向することを特徴とする光偏向装置。
【請求項７】
揺動体と弾性支持部とを有し構成される振動系と、駆動信号に基づき前記振動系に駆動力を供給する駆動部とを有する揺動体装置の振動系の駆動方法であって、
前記揺動体の揺動周波数を振動状態である現在の揺動周波数から目標の揺動周波数へ変更する際に、現在の駆動周波数が前記目標の揺動周波数より低い場合は現在の駆動周波数から前記目標の揺動周波数を上方に跨いで、現在の駆動周波数が前記目標の揺動周波数より高い場合は現在の駆動周波数から前記目標の揺動周波数を下方に跨いで、前記現在の揺動周波数と前記目標の揺動周波数との差の絶対値よりも大きな周波数変化を前記現在の揺動周波数に与えた駆動周波数の駆動信号を、所定時間、前記駆動部に出力した後、
前記目標の揺動周波数と等しい駆動周波数の駆動信号を前記駆動部に出力して前記振動系を駆動させることを特徴とする駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揺動可能に支持された揺動体を有する揺動体装置に関連する技術に関する。より詳しくは、揺動体装置、それを用いる光偏向装置、揺動体装置の振動系の駆動方法に関する。この光偏向装置は、走査型ディスプレイやレーザビームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に好適に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
従来提案されている共振型光偏向装置は、ポリゴンミラー等の回転多面鏡を使用した光走査光学系に比べて、次の様な特徴を備える。光偏向装置を大幅に小型化することが可能であること、消費電力が少ないこと、ミラー面の面倒れが理論的に存在しないことである。一方、共振型光偏向装置は、その振動系の揺動体の共振周波数が、製造バラツキや温度などの環境により異なる。
【０００３】
従来の共振型光偏向装置は、駆動信号の駆動周波数を共振周波数付近の周波数に固定して駆動するものが一般的である。そこでは、振動系の揺動体で偏向・走査される走査ビームの位置検出、若しくは揺動体の角度を検出する検出手段により、走査ビームが所定走査位置に来る時間又は揺動体が所定角度になる時間を測定する。そして、その時間が基準の時間と等しくなる様に制御される（特許文献1参照）。
【０００４】
しかし、製造バラツキや温度などの環境により共振周波数が異なる場合、駆動開始時に揺動体の共振周波数を検出しなければならない。このとき、振動系の共振特性を測定するために、揺動体の揺動周波数を複数回変更する必要があることが知られている（特許文献2参照）。また、揺動体の共振周波数は駆動中においても温度や経時要因などにより変化するため、その変化に合わせ揺動周波数の変更が必要であることが知られている（特許文献3参照）。
【特許文献１】特開2005-292627号公報
【特許文献２】特開2005-241482号公報
【特許文献３】特開2004-129073号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、揺動体とねじりバネを有する高効率の共振型振動系では、揺動体の揺動周波数を目標の揺動周波数に変更する際、駆動信号の駆動周波数を目標の周波数に変更したとしても、実際に揺動周波数が目標の周波数となるまでに或る程度時間を要する。とりわけ共振周波数近傍では、慣性力に対して駆動力が小さいため、揺動周波数の変化は時定数を持ち、揺動周波数変化の所要時間が長くなる。例えば、振動系の共振特性のQ値が1000前後の場合、約0.5秒程度の時間を要することもある。このことは、例えばレーザビームプリンタに用いた場合、駆動開始に要する時間の長短に影響する。特に、レーザビームプリンタの駆動開始時に共振周波数を検出するために複数回駆動周波数を変更した場合、駆動開始に要する時間が長くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題に鑑み、本発明の揺動体装置は次の特徴を有する。本揺動体装置は、揺動体と弾性支持部とを有し構成される振動系と、駆動信号に基づき前記振動系に駆動力を供給する駆動部と、前記駆動部に出力する駆動信号の駆動周波数を制御する駆動周波数制御部とを有する。そして、前記駆動周波数制御部は、前記揺動体の揺動周波数を振動状態である現在の揺動周波数から目標の揺動周波数へ変更する際に、次の様にして前記駆動部に前記振動系を駆動させる。即ち、現在の駆動周波数が前記目標の揺動周波数より低い場合は現在の駆動周波数から前記目標の揺動周波数を上方に跨いで、現在の駆動周波数が前記目標の揺動周波数より高い場合は現在の駆動周波数から前記目標の揺動周波数を下方に跨いで、前記現在の揺動周波数と前記目標の揺動周波数との差の絶対値よりも大きな周波数変化を前記現在の揺動周波数に与えた駆動周波数の駆動信号を、所定時間、前記駆動部に出力した後、前記目標の揺動周波数と等しい駆動周波数の駆動信号を前記駆動部に出力して前記振動系を駆動させる。
【０００７】
また、上記課題に鑑み、本発明の光偏向装置は、上記揺動体装置を有し、少なくとも1つの揺動体に光偏向素子が配置され、前記光偏向素子に入射する光ビームを偏向することを特徴とする。
【０００８】
また、上記課題に鑑み、揺動体と弾性支持部とを有し構成される振動系と、駆動信号に基づき前記振動系に駆動力を供給する駆動部とを有する本発明の揺動体装置の振動系の駆動方法は、次の特徴を有する。即ち、揺動体の揺動周波数を振動状態である現在の揺動周波数から目標の揺動周波数へ変更する際に、現在の駆動周波数が前記目標の揺動周波数より低い場合は現在の駆動周波数から前記目標の揺動周波数を上方に跨いで、現在の駆動周波数が前記目標の揺動周波数より高い場合は現在の駆動周波数から前記目標の揺動周波数を下方に跨いで、前記現在の揺動周波数と前記目標の揺動周波数との差の絶対値よりも大きな周波数変化を前記現在の揺動周波数に与えた駆動周波数の駆動信号を、所定時間、前記駆動部に出力した後、前記目標の揺動周波数と等しい駆動周波数の駆動信号を前記駆動部に出力して振動系を駆動させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、駆動信号の駆動周波数を一時的に上記目標の揺動周波数を跨いで変更するため、振動系の揺動体の揺動周波数の変更に要する時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図を用いて本発明の実施形態を説明する。
（第1の実施形態）
本発明を光偏向装置に適用した場合の、第1の実施形態の構成図を図1に示す。本実施形態において、光偏向部（光スキャナ）は、1つの揺動体101と弾性支持部であるねじりバネ111とからなる振動系100と、振動系100を支持する支持部121を有する。駆動部120は、駆動信号を受けて、電磁方式、静電方式、圧電方式などによって振動系100に駆動力を供給することが可能な構成となっている。電磁駆動の場合は、例えば揺動体に永久磁石を設け、この永久磁石に磁場を印加するコイルを揺動体の近傍に配置してもよいし、永久磁石とコイルをこれとは逆の配置としてもよい。静電駆動の場合は、揺動体に電極を形成し、この電極との間に静電力を働かせる様な電極を揺動体の近傍に形成する。圧電駆動の場合は、圧電素子を振動系や振動系の固定支持部に設けて駆動力を印加する。
【００１１】
揺動体101は表面に反射ミラーなどの光偏向素子を有し、光源131からの光ビーム132を反射・偏向して走査する。走査光133は、検出手段である受光素子140を1走査周期の間に2回通過する。制御部150は、走査光133が受光素子140を通過する時間に基づき駆動信号を生成し、この駆動信号を駆動部120に出力する。
【００１２】
図2に、光偏向装置の揺動体101の反射ミラーによる走査光133の偏向角について示す。光スキャナの受光素子140は、光スキャナの最大偏向角より小さい偏向角の走査光133を受光できる位置（設置角θBDの位置）に配置される。図2では光スキャナの光路に受光素子140を配置しているが、別途設けた反射ミラーなどによって更に偏向された走査光の光路に受光素子140を配置してもよい。
【００１３】
制御部150の詳細な構成と動作について説明する。
時間計測部152は受光素子140の出力信号を取り込み、走査光133の検出時刻の時間t1、t2を計測する。図3は、光スキャナによる走査光133の偏向角θの時間変化、及び受光素子140の設置位置の設置角θBDを走査光133が通過する時刻に係る上記時間t1、t2を示す。t1とt2の判別方法は、検出時刻の時間が駆動信号の半周期以下となる方をt1、もう一方をt2として判別する。走査光133の偏向角θの時間変化は、揺動体101が或る揺動周波数で振動している振動状態に対応している。
【００１４】
駆動振幅制御部154は、図3に示す検出時間t1とコントローラ151により設定された目標時間153との差分Δt1に基づき、駆動部120に出力される駆動信号の振幅を制御する。一方、駆動周波数制御部156は、時間計測部152の出力する検出時間t1、t2に基づき、揺動体101の現在の揺動周波数を検出する。そして、検出した現在の揺動周波数とコントローラ151により設定された目標の揺動周波数155に基づき、駆動信号の駆動周波数を設定する。波形生成器157は、駆動周波数制御部156によって設定された駆動周波数の波形を生成する。ここでは、上述した様に時間計測部152の出力に基づいて駆動信号の1つの振幅と1つの周波数を決めればよいので、検出手段は、1つの受光素子140を設けて検出時間t1、t2を計測できる構成で済む。
【００１５】
図4は、本実施形態における駆動周波数制御部156の上記動作手順をまとめた動作フローを示す。図5は、本実施形態における駆動信号の駆動周波数と揺動体101の揺動周波数の時間変化を示す。この動作フローと揺動周波数の時間変化について説明する。駆動周波数制御部156は、受光素子140を正常に走査光133が通過する様な揺動体101の振動状態において、コントローラ151により目標の揺動周波数ft155が設定されると、これと現在の駆動周波数fd0との差分ft-dを求める。次に、求めた差分を基に下記の式（1）より駆動信号の周波数fd1を決定し、駆動信号の周波数fd1を波形生成器157に設定する。こうして、一時的に、現在の駆動周波数から目標の揺動周波数を跨いで該目標の揺動周波数とは異ならせた駆動周波数の駆動信号を駆動部120に出力して該駆動部に振動系100を駆動させる。
fd1=fd0+A1ft-d    （1）
【００１６】
図5に示す様に、このときのA1は1より大きい正の値であることが望ましい。実験の結果によれば、例えば2乃至3程度が好ましい。また、A1は、振動系100のQ値、ftやfd0が其々振動系100の共振周波数からどの程度離れているか等のパラメータによって変えてもよい。このときの上記パラメータより何らかの関数またはテーブルを用いて、A1を決定してもよい。通常、Q値が大きいほど、A1は大きく設定される。また、ft、fd0が共振周波数に近いほど、A1は大きく設定される。この様に、本実施形態では、駆動周波数制御部156は、振動系のQ値などの特性に基づき、駆動信号の周波数の上記一時的な変更量を決めることができる。また、振動系の共振周波数と目標の揺動周波数の差に基づき、駆動信号の周波数の上記一時的な変更量を決めてもよい。
【００１７】
駆動周波数制御部156へ設定する値は、目標の揺動周波数ftと現在の駆動周波数fd0との差分ft-dでもよく、この場合、駆動周波数制御部156はこれを受けて上記式（1）によりfd1を決める。以上の様に、本実施形態の駆動周波数制御部156は、現在の揺動周波数と目標の揺動周波数との差の絶対値よりも大きな周波数変化を現在の揺動周波数に与えた駆動周波数の駆動信号を、一時的に、駆動部120に出力して振動系100を駆動させる。尚、図5を用いた説明では、現在の駆動周波数は目標の揺動周波数より低いが、現在の駆動周波数が目標の揺動周波数より高い場合でも、同様に駆動周波数を一時的に変化させればよい。この場合は、現在の駆動周波数から目標の揺動周波数を下方に跨いで該目標の揺動周波数とは異ならせた駆動周波数の駆動信号を駆動部120に出力する。上記式（1）で言えば、上記差分ft-dが負の値になる。
【００１８】
本実施形態では、更に、駆動周波数制御部156は、駆動信号周波数fd1で駆動中（図5の(1)の期間）に、検出した現在の揺動周波数fnを検知し、これと目標の揺動周波数ft155と比較を行う。比較の結果、現在の揺動周波数fnと目標の揺動周波数ft155が一致したとき（図5の(2)の時点）、下記の式（2）に示す様に目標の揺動周波数ft155と等しい駆動信号周波数fd2に切り替える。
fd2=ft    （2）
【００１９】
この様に、検出した現在の揺動周波数とコントローラ151により設定された目標の揺動周波数155に基づき、駆動周波数制御部156は駆動信号の駆動周波数を設定する。そして、波形生成器157は、駆動周波数制御部156によって設定された駆動周波数の波形を生成して、駆動信号周波数fd2で駆動を行う。言い換えれば、揺動体101の揺動周波数を検出する検出手段（受光素子140、時間計測部152などを含む）を備え、駆動周波数制御部156は、上記目標の揺動周波数とは異なる駆動周波数の駆動信号へ変化させた後、次の様に動作する。検出手段で検出される揺動体101の揺動周波数の変化が所定の条件を満たすまで、一時的に、目標の揺動周波数とは異ならせた駆動周波数の駆動信号を駆動部120に出力する。そして、その後、目標の揺動周波数と等しい駆動周波数の駆動信号を駆動部120に出力して振動系100を駆動させる。
【００２０】
本実施形態では、一時的に上記目標の揺動周波数を跨いだ駆動周波数とする時間（上記所定の条件を満たすまでの時間）は、現在の揺動周波数fnと目標の揺動周波数ft155とが一致する時点までとしたが、必ずしも一致する時点までとしなくてもよい。一致しない時点（目標の揺動周波数ftの前後の時点）で駆動周波数をftとしてもよい。例えば、必要とする周波数精度でftからの範囲内に現在の揺動周波数fnが入った時点など、現在の揺動周波数fnが何らかの判定条件を満たした時点で駆動周波数をftとしてもよい。
【００２１】
また、駆動信号の周波数の変更は必ずしも一度に限る必要はなく、揺動体の揺動周波数が目標の揺動周波数ft155となるまでの間に複数回変更してもよい。例えば、｜fn−ft｜が所定の値に至る毎に駆動信号の周波数を上記（1）式に従って変更し、最終的に目標の揺動周波数ft155と等しい駆動信号周波数fd2で駆動を行ってもよい。この場合、変更時の上記（1）式中のA1の大きさを切り替えてもよい。
【００２２】
また、本実施形態では、走査光133と受光素子140を用いて揺動体101の揺動周波数を検出しているが、ピエゾ素子、圧電素子など揺動周波数を検出できる何らかの検出器を用いてもよい。例えば、ピエゾセンサを弾性支持部111に設ける方法や、静電容量センサを用いる方法、磁気センサを用いる方法等がある。
【００２３】
以上に説明した様に、本実施形態の光偏向装置は、上記構成の振動系を含む揺動体装置を有し、1つの揺動体に光偏向素子が配置され、この光偏向素子に入射する光ビームを偏向する。
【００２４】
また、揺動体と弾性支持部とを有し構成される振動系と、駆動信号に基づき振動系に駆動力を供給する駆動部とを有する本実施形態の揺動体装置の駆動方法では、次の工程を含む。即ち、揺動体の揺動周波数を現在の揺動周波数から目標の揺動周波数へ変更する際に、一時的に、現在の駆動周波数から目標の揺動周波数を跨いでこれとは異ならせた駆動周波数の駆動信号を駆動部に出力して該駆動部に振動系を駆動させる。
【００２５】
以上の本実施形態においては、上記A1の値を1より大きい値とすることにより揺動体101の揺動周波数の変化を迅速化でき、目標の揺動周波数となるまでの時間が短縮できる。本実施形態の振動系は、Q値が比較的高いMEMS(Micro-Electro-Mechanical-Systems)の振動系とすることができる。こうした振動系において、以上に説明した様に駆動信号の駆動周波数を変更して揺動周波数を目標の揺動周波数にもたらす手法は、従来の技術にはない新しい考え方のものである。
【００２６】
（第2の実施形態）
本発明を光偏向装置に適用した場合の、第2の実施形態の構成図を図6に示す。本実施形態の光偏向装置における走査光の偏向角の変化、受光素子140と時間計測部152などを用いて検出時間t1、t2を検出する検出方法、駆動振幅制御部154の動作などは第1の実施形態で説明した内容と同様である。異なる点は、本実施形態では、駆動周波数制御部156が、時間計測部152からの信号ではなくタイマー158からの計測時間の信号に基づいて、固定的な所定時間だけ一時的に駆動周波数を変更する様に動作する。勿論、この固定的な時間は切り替えることができる。
【００２７】
本実施形態でも、駆動周波数制御部156は、時間計測部152の出力する検出時間間隔t1、t2に基づき揺動体101の現在の揺動周波数を検出する。そして、検出した現在の揺動周波数とコントローラ151により設定された目標の揺動周波数155に基づき、駆動信号の駆動周波数を設定する。波形生成器157は、駆動周波数制御部156によって設定された駆動周波数の波形を生成する。
【００２８】
図7は、本実施形態における駆動周波数制御部156及びタイマー158の上述した動作の詳しいフローを示す。図8は、本実施形態における駆動周波数と揺動周波数の時間変化を示す。駆動周波数制御部156は、受光素子140を正常に走査光133が通過する様な揺動体101の振動状態において、コントローラ151により目標の揺動周波数ft155が設定されると、検出した現在の駆動周波数fd0との差分ft-dを求める。次に、求めた差分を基に上記の式（1）より駆動信号の周波数fd1を決定し、駆動信号の周波数fd1を波形生成器157に設定する。このときのA1は1より大きい正の値であることが望ましい点等は第1の実施形態のところで述べた通りである。
【００２９】
本実施形態では、タイマー158は、駆動信号周波数fd1で駆動を開始してからの時間を計測し、所定の時間tw経過すると、信号を駆動周波数制御部156に出力する。駆動周波数制御部156は、タイマー158からの信号を検出すると、上記の式（2）に示す様に目標の揺動周波数ftと等しい駆動信号周波数fd2で駆動を行う様にする。
【００３０】
このときの所定の時間twとは、或るA1で定めた駆動周波数fd1の駆動信号で駆動を行った際に、駆動周波数fd0から目標の揺動周波数ftへ変化するまでに要する時間である。ここでは、この時間twは事前に計測を行い、それをテーブルとして持つ。この時間twは事前に計測を行わず、振動系100のQ値などの特性より何らかの関数を用いて求めてもよい。また、振動系のQ値、ftやfd0が其々共振周波数に対してどれだけ離れているか等のパラメータによって変えてもよい。この様に、本実施形態では、駆動周波数制御部156は、振動系100の特性に基づき、駆動信号の周波数の上記一時的な変更量（A1で決まる）及び上記所定時間の少なくとも一方を決めることができる。また、振動系100の共振周波数と目標の揺動周波数の差に基づき、駆動信号の周波数の上記一時的な変更量（A1で決まる）及び上記所定時間の少なくとも一方を決めてもよい。
【００３１】
以上に説明した本実施形態の駆動周波数制御部は、所定時間、目標の揺動周波数とは異なる駆動周波数の駆動信号を駆動部120に出力し、その後、目標の揺動周波数と等しい駆動周波数の駆動信号を駆動部120に出力して振動系100を駆動させる。
【００３２】
本実施形態でも、駆動信号の周波数の変更は必ずしも一度に限る必要はなく、揺動体の揺動周波数が目標の揺動周波数ft155となるまでの間に所定の時間ずつ複数回変更してもよい。
【００３３】
本実施形態においても、上記A1の値を1より大きい値とすることにより揺動体101の揺動周波数の変化を迅速化でき、目標の揺動周波数となるまでの時間が短縮できる。
【００３４】
（第3の実施形態）
本発明を光偏向装置に適用した場合の、第3の実施形態の構成図を図9に示す。本実施形態において、光偏向部（光スキャナ）は、第1の揺動体101、第2の揺動体102、第1のねじりバネ111、第2のねじりバネ112を少なくとも有する振動系100と、振動系100を支持する支持部121とを有する。弾性支持部である第1のねじりバネ111は第1の揺動体101と第2の揺動体102とを接続している。弾性支持部である第2のねじりバネ112は、第1のねじりバネ111のねじり軸と共通するねじり軸を有する様に第2の揺動体102に接続されている。本実施形態の振動系100は、2つの揺動体と2つのねじりバネとを少なくとも有すればよく、図9に示す様に振動系を3つ以上の揺動体と3つ以上のねじりバネで構成してもよい。
【００３５】
本実施形態では、第1の揺動体101は表面に反射ミラーを有し、光源131からの光ビーム132を走査する。駆動部120の機能、制御部150の動作などは、基本的に上記第2の実施形態と同様である。
【００３６】
図10に、光偏向装置の第1の揺動体101の反射ミラーによる走査光133の偏向角について示す。光スキャナは第1及び第2の受光素子141、142を有し、其々、光スキャナの最大偏向角より小さい偏向角の走査光133を受光できる位置（設置角θBD1及び設置角θBD2の位置）に配置される。ここでも、図10では光スキャナの光路に第1及び第2の受光素子141、142を配置しているが、別途設けた反射ミラーなどによって更に偏向された走査光の光路に第1及び第2の受光素子141、142を配置してもよい。ここでは、時間計測部152の出力に基づいて駆動信号の2つの振幅と位相と1つの周波数を決める必要があるので、2つの受光素子140を設けて上記第2の実施形態で得た検出時間の数より多い数の検出時間を計測できる構成でなければならない。
【００３７】
本実施形態では、振動系100は、基本周波数である基本波で励起される第1の振動運動と、基本周波数の略整数倍の周波数であるn倍波で励起される第2の振動運動とを同時に発生可能な構成となっている。つまり、本実施形態の光偏向装置の走査光の偏向角θは、次の様になる。第1の振動運動の振幅、周波数（角周波数）、位相を其々B1、ω1、φ1、第2の振動運動の振幅、周波数（角周波数）、位相を其々B2、ω2、φ2、適当な時間を原点ないし基準時間としたときの時間をtとしたとき、次式（3）の様に表現できる。第1の揺動体101の振動状態と走査光の偏向角θは1対1に対応しているので、第1の揺動体101の振動状態もこの式で実質的に表現される。
θ(t)=B1sin(ω1t+φ1)+B2sin(ω2t+φ2)    （3）
【００３８】
こうした第1の揺動体101の振動状態を実現するために、本実施形態に係る2つの固有振動モードを有する揺動体装置の駆動信号は、第1の揺動体101が2つの正弦波の項を含む上記の如き数式で表される振動となる様に振動系100を駆動する。駆動信号は、第1の揺動体101をこの様な振動状態とする信号であればどの様な信号でもよい。例えば基本波とn倍波の正弦波を合成した駆動信号でもよいし、また、パルス状の駆動信号でもよい。この場合、各正弦波の振幅と位相を調整することで所望の駆動信号を得ることができる。また、パルス状の信号を用いて駆動する場合は、パルスの数、間隔、幅などを時間的に変化させることで所望の駆動信号を生成することができる。ここでは、駆動信号の基本波の駆動周波数を決めれば、駆動信号のn倍波の駆動周波数は基本波の駆動周波数をn倍して自動的に決まる。従って、上述した様に駆動信号の2つの振幅と位相と1つの周波数を決めればよいことになって、第1及び第2の受光素子141、142を配置している。尚、本実施形態において略整数倍とは、基本波の周波数をf1、n倍波の周波数をf2とした場合、0.98N≦f2/f1≦1.02N（Nは2以上の整数）の関係を満たす場合をいう。
【００３９】
本実施形態では、上記第2の実施形態の揺動周波数とは、基本波で励起される第1の揺動体101の第1の振動運動の揺動周波数（上式（3）のω1）のことを指し、また上記駆動周波数とは駆動信号の基本波の周波数に対応した駆動周波数のことを指す。そして、時間計測部152で計測される検出時間から基本波に対応する揺動周波数を検知し、これと目標の揺動周波数ft155とに基づいて駆動信号の基本周波数に対応する駆動周波数を制御する。第2の実施形態の揺動周波数と駆動周波数をこれらの周波数に其々置き換えれば、第2の実施形態の説明が本実施形態の動作の説明となる。
【００４０】
よって、本実施形態では、駆動振幅制御部154は、時間計測部152で計測された検出時間とコントローラ151により設定された目標時間153との差分に基づき、走査光が所定の軌跡を描く様に駆動信号の基本波とn倍波の振幅及び位相を制御する。
【００４１】
本実施形態の駆動周波数制御部156及びタイマー158の動作フロー、及び駆動周波数と揺動周波数の時間変化は、第2の実施形態で図7と図8を用いて説明した内容と同様である。
【００４２】
以上に述べた様に、本実施形態では、振動系100は、複数の揺動体と複数の弾性支持部を有し、その共振周波数は、基本波の基本周波数とn倍波の上記基本周波数の略n倍のn倍周波数を持つ（nは2以上の整数）。そして、駆動周波数制御部156は、上記基本波とn倍波に其々対応する1対nの比の駆動周波数の成分を有する駆動信号を駆動部120に出力して該駆動部に振動系100を駆動させる。更に、駆動周波数制御部156は、上記基本波に対応する駆動周波数の成分の駆動信号で励起される振動系の揺動体101の揺動周波数を現在の揺動周波数から目標の揺動周波数へ変更する際に、一時的に、次の様にする。現在の上記基本波に対応する駆動周波数から目標の揺動周波数を跨いで目標の揺動周波数とは異ならせた上記基本波に対応する駆動周波数の成分を有する駆動信号を駆動部120に出力して該駆動部に振動系100を駆動させる。
【００４３】
本実施形態では、複数の揺動体と複数のねじりバネを有する振動系において、第2の実施形態と同様にタイマー158を用いた構成を示したが、第1の実施形態と同様に第1の揺動体101の揺動周波数を検出する構成としてもよい。
【００４４】
本実施形態においても、上記A1の値を1より大きい値とすることにより揺動体101の揺動周波数の変化を迅速化でき、目標の揺動周波数となるまでの時間が短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第1の実施形態の光偏向装置の構成図である。
【図２】第1の実施形態の光偏向装置の走査光の偏向角を説明する図である。
【図３】光偏向装置の走査光の偏向角の時間変化を説明する図である。
【図４】第1の実施形態の動作フローを説明する図である。
【図５】第1の実施形態の周波数の時間変化を示す図である。
【図６】本発明の第2の実施形態の光偏向装置の構成図である。
【図７】第2の実施形態の動作フローを説明する図である。
【図８】第2の実施形態の周波数の時間変化を示す図である。
【図９】本発明の第3の実施形態の光偏向装置の構成図である。
【図１０】第3の実施形態の光偏向装置の走査光の偏向角を説明する図である。
【符号の説明】
【００４６】
100    振動系
101、102、103    揺動体
111、112、113    弾性支持部（ねじりバネ）
120    駆動部
140、141、142    受光素子（第1の受光素子、第2の受光素子）
150    制御部
154    駆動振幅制御部
155    目標の揺動周波数
156    駆動周波数制御部
【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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