(57)【要約】【課題】共振周波数検出動作で、振動系の共振周波数を比較的高速に求められる揺動体装置、共振周波数検出方法を提供する。【解決手段】揺動体装置は、揺動体を有する振動系100と、振動系を駆動する駆動部120と、検出手段140、152と、駆動振幅制御部154と、駆動周波数制御部156を有する。検出手段は揺動体の揺動振幅を検出する。駆動振幅制御部は駆動信号の振幅をフィードバック制御する。駆動周波数制御部は駆動部120への駆動信号の周波数を制御する。共振周波数検出動作において、駆動振幅制御部154のフィードバック利得を、他の動作状態でのフィードバック利得より低い値に設定し、駆動振幅制御部が、検出される揺動振幅が目標値となる様に駆動振幅を制御する状態とする。この状態で、駆動周波数制御部が、複数の駆動周波数での夫々の駆動状態における当該周波数と前記制御振幅に基づき、駆動振幅が最小となる駆動周波数を振動系の共振周波数とする。【選択図】図1
2009265285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺動可能に支持された揺動体を有し共振周波数を持つ振動系と、
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、
少なくとも前記揺動体の揺動振幅を検出する検出手段と、
前記駆動信号の駆動振幅をフィードバック制御する駆動振幅制御部と、
前記駆動部へ供給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、
共振周波数検出動作において、前記駆動振幅制御部のフィードバック利得を、他の動作状態で設定するフィードバック利得よりも低い値に設定し、前記駆動振幅制御部が、前記検出手段で検出される揺動振幅が目標の値となる様に駆動信号の駆動振幅を制御している状態で、前記駆動周波数制御部が、複数の駆動周波数の駆動信号での夫々の駆動状態における当該駆動周波数と前記制御された駆動振幅を含む情報に基づき、前記駆動信号の駆動振幅が最小となる駆動周波数を前記振動系の共振周波数として取得することを特徴とする揺動体装置。
【請求項２】
請求項1に記載の揺動体装置であって、
前記振動系は、揺動可能に支持された複数の揺動体を有し、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倍波に夫々対応する1対nの比の駆動周波数の駆動成分から成る駆動信号を前記駆動部に供給して前記駆動部に前記振動系を駆動させ、
前記検出手段は、前記振動系の揺動体の前記基本波又はn倍波に対応する揺動成分の揺動振幅を検出し、
前記駆動振幅制御部は、前記駆動信号の前記基本波又はn倍波に対応する駆動成分の駆動振幅をフィードバック制御し、
前記共振周波数検出動作において、前記駆動振幅制御部の前記基本波及びn倍波に対応する駆動成分の駆動振幅へのフィードバック利得を、夫々、前記他の動作状態で設定するフィードバック利得よりも低い値に設定し、前記駆動振幅制御部が、前記検出される揺動体の前記基本波又はn倍波に対応する揺動成分の揺動振幅が目標の値となる様に駆動信号の前記基本波又はn倍波に対応する駆動成分の駆動振幅を制御している状態で、前記駆動周波数制御部は、複数の前記基本波又はn倍波に対応する駆動成分の駆動周波数の駆動信号での夫々の駆動状態における当該駆動周波数と前記制御された駆動振幅を含む情報に基づき、駆動信号の前記基本波又はn倍波に対応する駆動成分の駆動振幅が最小となる駆動周波数を前記振動系の前記基本波又はn倍波の共振周波数として取得することを特徴とする揺動体装置。
【請求項３】
請求項1又は2に記載の揺動体装置であって、
前記駆動周波数制御部は、定常動作の状態において、前記振動系の共振周波数に基づいて決定した駆動周波数の駆動信号を前記駆動部へ供給することを特徴とする揺動体装置。
【請求項４】
請求項1乃至3の何れか1項に記載の揺動体装置であって、
記憶手段を有し、
前記共振周波数検出動作におけるフィードバック利得を予め前記記憶手段に記憶しておくことを特徴とする揺動体装置。
【請求項５】
請求項2に記載の揺動体装置であって、
前記共振周波数検出動作におけるフィードバック利得を、前記基本波の基本周波数をn倍した値と前記n倍波のn倍周波数との差、又は前記基本波の基本周波数と前記n倍波のn倍周波数との比に基づいて設定することを特徴とする揺動体装置。
【請求項６】
請求項2に記載の揺動体装置であって、
前記駆動振幅制御部の前記基本波及びn倍波に対応する駆動成分の駆動振幅へのフィードバック利得を、夫々、前記基本波の基本周波数と該基本周波数をn倍した値の駆動周波数の駆動成分から成る駆動信号で駆動するときの前記基本周波数の駆動周波数の駆動成分の駆動振幅へのフィードバック利得、前記n倍周波数と該n倍周波数のn分の1の値の駆動周波数の駆動成分から成る駆動信号で駆動するときの前記n倍周波数の駆動周波数の駆動成分の駆動振幅へのフィードバック利得に設定することを特徴とする揺動体装置。
【請求項７】
請求項1乃至6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８】
請求項7に記載の光偏向装置を有し、
前記光偏向装置が、光源からの光ビームを偏向し、該光ビームの少なくとも一部を光照射対象物に入射させることを特徴とする光学機器。
【請求項９】
揺動可能に支持された揺動体を有し共振周波数を持つ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し、前記駆動信号の駆動振幅をフィードバック制御する揺動体装置の振動系の共振周波数検出方法であって、
共振周波数検出動作において、前記フィードバック利得を、他の動作状態で設定するフィードバック利得よりも低い値に設定し、前記駆動部で駆動される揺動体の揺動振幅が目標の値となる様に駆動信号の駆動振幅を制御している状態で、前記揺動体を複数の駆動周波数の駆動信号で夫々駆動し、前記複数の駆動周波数の駆動信号での夫々の駆動状態における当該駆動周波数と前記制御された駆動振幅を含む情報に基づき、駆動信号の駆動振幅が最小となる駆動周波数を前記振動系の共振周波数として取得することを特徴とする共振周波数検出方法。
【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の技術に関する。より詳しくは、共振型揺動体装置などの揺動体装置、それを用いる光偏向装置、揺動体装置の振動系の共振周波数検出方法などに関する。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などの光学機器に好適に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ビームを走査する光走査装置は、光ディスク、レーザビームプリンタなどで光ビームを走査するために用いられている。また、シリコンマイクロマシンニング技術を利用して、極小ミラーが共振駆動される光偏向装置を用いた光走査装置が提案されている。この様な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ものに比べ、大幅に小型化することが可能である。また、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、特に半導体プロセスによって製造されるSi単結晶からなる光偏向装置は理論上金属疲労が無く耐久性にも優れていること等の特徴がある。
【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、若しくは揺動体の変位角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変位角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、駆動開始時に振動系の共振周波数を検出しなければならない。振動系の共振周波数を検出する方法として、駆動信号の駆動周波数の変更を繰り返し行い、その中で最も効率が良くなった駆動周波数を共振周波数とする方法が知られている（特許文献2参照）。
【特許文献１】特開2005-292627号公報
【特許文献２】特開2005-241482号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、揺動体と弾性支持部を有する高効率の共振型振動系では、駆動周波数を変更した際、揺動体の揺動周波数が駆動周波数と等しくなるまでに或る程度の時間を要する。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り易い。例えば、振動系の共振特性のQ値が1000前後の場合、共振周波数近傍では約0.5秒程度の時間を要する場合もあり得る。
【０００６】
また、駆動周波数の変更する刻みは、必要となる周波数精度で行う必要がある。そのため、最初に設定された駆動周波数が、共振周波数から大きく外れていた場合、共振周波数を見つけるまでに何度も駆動周波数を変更する必要があることもある。例えば、共振周波数を見つけるまでに50回駆動周波数を変更したとし、変更のたびに0.5秒間の待機時間を設けたとすると、共振周波数を見つけるまでに25秒程度の時間を要することになる。このことは、例えばレーザビームプリンタに用いた場合、駆動開始に掛かる時間に影響しかねない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明の揺動体装置は、揺動可能に支持された揺動体を有し共振周波数を持つ振動系と、駆動信号に基づき振動系に駆動力を供給する駆動部と、検出手段と、駆動振幅制御部と、駆動周波数制御部とを有する。検出手段は、少なくとも揺動体の揺動振幅を検出する。駆動振幅制御部は、駆動信号の駆動振幅をフィードバック制御する。駆動周波数制御部は、駆動部へ供給する駆動信号の駆動周波数を制御する。共振周波数検出動作において、駆動振幅制御部のフィードバック利得を、他の動作状態で設定するフィードバック利得よりも低い値に設定し、駆動振幅制御部が、検出手段で検出される揺動振幅が目標の値となる様に駆動信号の駆動振幅を制御している状態とする。そして、この状態で、駆動周波数制御部が、複数の駆動周波数の駆動信号での夫々の駆動状態における当該駆動周波数と前記制御された駆動振幅を含む情報に基づき、駆動信号の駆動振幅が最小となる駆動周波数を振動系の共振周波数として取得する。
【０００８】
また、上記課題に鑑み、本発明の光偏向装置は、前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、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。
【０００９】
また、上記課題に鑑み、本発明の画像形成装置などの光学機器は、前記光偏向装置を有し、光偏向装置が、光源からの光ビームを偏向し、該光ビームの少なくとも一部を光照射対象物に入射させることを特徴とする。
【００１０】
また、上記課題に鑑み、本発明の検出方法は、揺動可能に支持された揺動体を有し共振周波数を持つ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し、駆動信号の駆動振幅をフィードバック制御する揺動体装置の振動系の共振周波数を検出する。該共振周波数検出方法では、共振周波数検出動作において、フィードバック利得を、他の動作状態で設定するフィードバック利得よりも低い値に設定し、駆動部で駆動される揺動体の揺動振幅が目標の値となる様に駆動信号の駆動振幅を制御している状態とする。そして、この状態で、揺動体を複数の駆動周波数の駆動信号で夫々駆動し、これらの駆動状態における当該駆動周波数と前記制御された駆動振幅を含む情報に基づき、駆動信号の駆動振幅が最小となる駆動周波数を振動系の共振周波数として取得する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、共振周波数検出動作において、駆動振幅制御部のフィードバック利得を、他の動作状態でのフィードバック利得よりも低い値に設定することで、振動系の共振周波数と看做し得る周波数を比較的高速に求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を説明する。本発明による揺動体装置の基本的な実施形態は、揺動可能な揺動体を有し共振周波数を持つ振動系と、駆動信号で振動系に駆動力を供給する駆動部と、揺動体の揺動振幅を検出する検出手段と、駆動振幅制御部を有する。駆動振幅制御部は、駆動信号の駆動振幅をフィードバック制御するものであって、揺動体の振幅と目標の振幅を制御偏差とし、制御偏差に利得をかけた値を駆動部にフィードバックする。更に、駆動部へ供給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を有する。揺動体装置では、共振周波数検出動作において、駆動振幅制御部のフィードバック利得を、定常状態などの他の動作状態で設定するフィードバック利得よりも低い値に設定する。そして、駆動振幅制御部が、検出手段で検出される揺動振幅が目標の値となる様に駆動信号の駆動振幅を制御している状態とする。この状態で、駆動周波数制御部が、複数の駆動周波数の駆動信号での夫々の駆動状態における当該駆動周波数と前記制御された駆動振幅を含む情報に基づき、駆動信号の駆動振幅が最小となる駆動周波数を前記振動系の共振周波数として取得する。
【００１３】
振動系の揺動体が1つの場合、振動系は1つの共振周波数を持ち、駆動信号は1つの周波数の信号成分で生成でき、揺動体の振動は1つの周波数成分を持つ。従って、検出手段は1つの揺動体の揺動振幅を検出し、駆動振幅制御部は駆動信号の1つの駆動振幅をフィードバック制御し、駆動周波数制御部は駆動信号の1つの駆動周波数を制御すればよい。
【００１４】
振動系の揺動体が複数の場合は、振動系は複数の共振周波数を持ち、駆動信号は複数の周波数の信号成分で生成する必要があり、揺動体の振動も複数の周波数成分を持つ。従って、制御部によって、揺動体の振動に含まれる複数の周波数成分間の位相差が所定の値になる様に、駆動信号の複数の周波数の信号成分間の位相差を制御する必要がある。このとき、制御部は、複数の信号成分の周波数の整数比を保ったまま周波数を変更し、揺動体の振動の周波数成分に対応する駆動信号の信号成分の周波数と該振動の周波数成分の振幅との関係を測定し、該測定結果に基づいて複数の駆動周波数を制御する。
【００１５】
即ち、振動系の共振周波数は、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倍周波数を持つ（nは2以上の整数）。駆動周波数制御部は、前記基本波とn倍波に夫々対応する1対nの比の駆動周波数の駆動成分から成る駆動信号を駆動部に供給して駆動部に前記振動系を駆動させ、検出手段は、振動系の揺動体の前記基本波又はn倍波に対応する揺動成分の揺動振幅を検出する。駆動振幅制御部は、駆動信号の前記基本波又はn倍波に対応する駆動成分の駆動振幅をフィードバック制御する。共振周波数検出動作において、駆動振幅制御部の前記基本波及びn倍波に対応する駆動成分の駆動振幅へのフィードバック利得を、夫々、他の動作状態で設定するフィードバック利得よりも低い値に設定する。そして、駆動振幅制御部が、前記検出される揺動体の前記基本波又はn倍波に対応する揺動成分の揺動振幅が目標の値となる様に駆動信号の前記基本波又はn倍波に対応する駆動成分の駆動振幅を制御している状態とする。この状態で、駆動周波数制御部は、複数の前記基本波又はn倍波に対応する駆動成分の駆動周波数の駆動信号での夫々の駆動状態における当該駆動周波数と前記制御された駆動振幅を含む情報に基づき、振動系の前記基本波又はn倍波の共振周波数を取得する。つまり、駆動信号の前記基本波又はn倍波に対応する駆動成分の駆動振幅が最小となる駆動周波数を振動系の前記基本波又はn倍波の共振周波数として取得する。
【００１６】
典型的には、駆動周波数制御部は、定常動作の状態において、振動系の共振周波数に基づいて決定した駆動周波数の駆動信号を前記駆動部へ供給する。前記共振周波数検出動作におけるフィードバック利得は、予め記憶手段に記憶しておくことができる。
【００１７】
また、本発明による検出方法の基本的な実施形態では、揺動可能に支持された揺動体を有し共振周波数を持つ振動系と駆動信号で振動系に駆動力を供給する駆動部とを有し駆動信号の駆動振幅をフィードバック制御する揺動体装置の振動系の共振周波数を検出する。該共振周波数検出方法では、共振周波数検出動作において、フィードバック利得を、他の動作状態で設定するフィードバック利得よりも低い値に設定する。そして、駆動部で駆動される揺動体の揺動振幅が目標の値となる様に駆動信号の駆動振幅を制御している状態とする。この状態で、揺動体を複数の駆動周波数の駆動信号で夫々駆動し、これらの駆動状態における当該駆動周波数と前記制御された駆動振幅を含む情報に基づき、駆動信号の駆動振幅が最小となる駆動周波数を振動系の共振周波数として取得する。
【００１８】
以上の様にすれば、共振周波数検出動作において、駆動周波数変更ごとに行う駆動信号の振幅の測定を短い時間で行って共振周波数を求めることができる様になり、共振周波数を求めるまでの時間を短縮できる。
【実施例】
【００１９】
以下、図を用いて本発明の実施例を説明する。
【００２０】
（実施例1）
本発明の揺動体装置を光偏向装置に適用した実施例1の構成図を図1と図2に示す。図1に制御部150の詳細を示し、図2に光偏向装置の光偏向部（光スキャナ）を示す。本実施例において、光偏向部は、1つの揺動体200と弾性支持部であるねじりバネ212とからなる振動系100と、振動系100を支持する支持部211を有する。振動系100に駆動力を印加する駆動手段である駆動部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などに設けて駆動力を印加する。また、駆動部120を制御する制御手段である制御部150が設けられている。
【００２１】
揺動体200は表面に反射ミラー230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。こうして、揺動体に光偏向素子が配置され、光偏向素子に入射する光ビームを偏向する光偏向装置が構成される。更に、検出手段を構成する受光素子140が配され、受光素子140を走査光133が通過するタイミングが受光素子140で検出される。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に供給する。
【００２２】
図3に、光偏向装置の揺動体200の反射ミラー230による走査光133の偏向角について示す。受光素子140は、光スキャナの最大偏向角θampより小さい偏向角の走査光133を受光できる位置（走査中心から設置角θBDの位置）に配置される。図3では光スキャナの走査軌跡上に受光素子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を配置してもよい。図4に、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時間t1、t2を示す。例えば揺動体200が振幅θampで振動しているとすると、走査光133は揺動体の振動一周期で受光素子140を2回通過する。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。すなわち、間隔が短い期間をt1、間隔が長い期間をt2とする。走査光133の偏向角θの時間変化は、揺動体200が或る揺動周波数で揺動している振動運動に対応している。
【００２３】
制御部150の詳細な構成と動作について説明する。
検出手段を構成する時間計測部152は、受光素子140の出力信号を取り込み、走査光133の検出時刻に係る時間t1、t2を計測する。また、制御部150では、揺動体200を目標の振動変位に制御するため、コントローラ151が目標時間153を設定する。駆動振幅制御部154は、目標時間153と検出時間の差分にフィードバック利得を乗算し、その結果を駆動指令値159と加算する。該加算値は、波形生成器157から出力される信号に乗算され、その信号が駆動部120に出力される。波形生成器157は、駆動周波数制御部156で設定された周波数の波形を生成する。
【００２４】
駆動位相検出部155は、時間計測部152の出力する検出時間t1、t2と波形生成器157が出力する波形に基づき、揺動体200の駆動位相φを検出する。駆動位相φとは、駆動信号の位相に対する揺動体200の振動運動の位相である。後述する様に、駆動周波数が共振周波数より小さい場合、駆動位相φは、駆動周波数が共振周波数f0のときの駆動位相φ0より小さくなり（振動運動の位相の遅れが小さい）、駆動周波数が共振周波数より大きい場合、駆動位相はφ0より大きくなる。ここでは、時間計測部152の出力に基づいて駆動信号の振幅と駆動位相φが決まればよいので、検出手段は、1つの受光素子140を設けて検出時間t1、t2を計測する構成で済む。
【００２５】
駆動情報記録部158は、振動系100の揺動体200が目標の振幅となる様に駆動振幅制御部154が制御した駆動信号の振幅、及び駆動周波数制御部156が波形生成器157に設定している駆動周波数fdを記録する。本実施例では、駆動周波数制御部156は、駆動情報記録部158に記録されている駆動信号の振幅及び駆動周波数、駆動位相検出部155により検出された駆動位相φに基づき、駆動周波数fdを決定し波形生成器157へ設定する。すなわち、駆動周波数制御部156は、現在の駆動周波数の駆動信号の位相に対する揺動体の駆動位相によって、次回の駆動信号の駆動周波数を決定する。
【００２６】
図5に、本実施例における駆動周波数制御部156及び駆動情報記録部158の動作フローを示す。これに沿って説明する。駆動開始時、駆動周波数制御部156は、製造時の共振周波数や前回駆動時の駆動周波数などに基づいた駆動周波数fd1を波形生成器157へ設定し、駆動を開始する（S101）。例えば、製造時の共振周波数や前回駆動時の駆動周波数をそのまま用いてもよいし、その時の温度を考慮して（一般に温度が上がれば共振周波数は低下する）設定してもよい。この設定は、装置側で自動的に行ってもよいし、使用者が手動で設定してもよい。更に、本実施例で駆動周波数を決定する際に揺動体装置の振動系100をフィードバック制御するときの利得G1を設定する（S102）。
【００２７】
駆動開始（S103）後、受光素子140に信号（BD信号）が入ってくるのを確認する（S104）。この初期動作では、制御部150の波形生成器157に開始駆動周波数が設定され、初期の駆動振幅が設定される。開始駆動周波数は、取り得る共振周波数の平均値、前回停止時の共振周波数などを設定する。駆動振幅は、受光素子140に走査光133が入るのに十分な初期値を設定する。駆動部120への駆動信号印加により揺動体200が振動し、受光素子140に信号が入ってきたら、振幅制御を開始する（S105）。すなわち、駆動振幅制御部154は、駆動周波数fd1において振動系100の揺動体200が目標の揺動振幅となる様に駆動信号振幅A1を制御する。駆動情報記録部158は、このときの駆動周波数fd1及び駆動信号振幅A1を記録する（S106）。
【００２８】
図6に、駆動位相比較による駆動周波数変更の方向を示す。駆動周波数制御部156は、駆動位相検出部155が検出した駆動位相φ1と共振周波数f0で駆動した時の駆動位相φ0（これは予め計測して記憶してある）を比較する。その結果、現在の駆動位相φ1が共振周波数f0における駆動位相φ0よりも小さかった（揺動位相の遅れが小さい）場合、次の様にする。駆動周波数制御部156は駆動周波数fd1より所定の周波数変更刻みfaddだけ周波数を上げた駆動周波数fd2を波形生成器157へ設定する。逆に、現在の駆動位相φ1が共振周波数f0における駆動位相φ0よりも大きかった場合、駆動周波数制御部156は駆動周波数fd1より所定の周波数変更刻みfaddだけ周波数を下げた駆動周波数fd2を波形生成器157へ設定する（S107）。このときも、駆動情報記録部158は、駆動周波数がfd1のとき同様に、駆動周波数fd2において振動系100の揺動体200が目標の振幅となる様な駆動信号振幅A2とこの駆動周波数fd2とを記録する（S108）。
【００２９】
周波数変更刻みfaddは、前回駆動時からの温度変化、周波数変更を行う予定回数、必要となる共振周波数精度などを考慮して決める。例えば、前回駆動時からの温度変化から考えて共振周波数がαHz程度変化していると想定され、駆動周波数fd1を該変化している所に設定して、周波数変更を最初の設定も含めて3回行うとする場合、周波数変更刻みfaddはα/2Hz以上とする。また、周波数変更を最初のものを含めて2回行う予定とする場合、周波数変更刻みfaddはαHz以上とする。言い換えれば、最初に設定される駆動周波数から始めて、最後に設定される駆動周波数までには共振周波数を越える様に周波数変更刻みを設定する。
【００３０】
図7と図8に、駆動信号振幅の比較による駆動周波数変更の方向を示す。これは最初の駆動周波数変更のときには適用できず、最初の駆動周波数変更には前記の駆動位相比較の方法を適用すればよい。駆動周波数制御部156は、駆動情報記録部158に記録された駆動振幅信号A2と駆動振幅信号A1の大きさを比較する。その結果、A1がA2よりも大きい場合は、前回の周波数変更と同じ方向に所定の周波数変更刻みfaddだけ変更した駆動周波数fd3を波形生成器157へ設定する（図8の駆動信号振幅An、An-1、An-2参照）。図8の場合、駆動位相が共振周波数f0における駆動位相φ0よりも小さいので、駆動周波数fdn-3、fdn-2、fdn-1は順に大きくしている。
【００３１】
逆に、図7に示す様にA1がA2よりも小さかった場合、本実施例では、駆動周波数制御部156は、前回の周波数変更とは逆の方向に周波数変更刻みfaddの2倍だけ周波数を変更した駆動周波数fd3を波形生成器157へ設定する（S109）。この場合、駆動位相φ1は共振周波数f0における駆動位相φ0よりも大きかったので、駆動周波数fd2は駆動周波数fd1から下降させているが、駆動位相φ2は駆動位相φ0よりも小さいので、駆動周波数fd3は駆動周波数fd2から上昇させている。ここでも、駆動情報記録部158は、駆動周波数がfd1のときと同様に、駆動周波数fd3において振動系100の揺動体200が目標の振幅となる様な駆動信号振幅A3を記録する（S110）。この様に、駆動周波数制御部156は、駆動情報記録部158に記録された駆動信号の駆動周波数及び駆動振幅に基づき、次回の駆動信号の駆動周波数を決定する。より具体的には、駆動周波数制御部156は、駆動信号の駆動周波数を変更する際に、現在の駆動周波数の駆動信号の駆動振幅と前回の駆動周波数の駆動信号の駆動振幅との大小比較によって、次回の駆動信号の駆動周波数を決定する。
【００３２】
次に、駆動周波数制御部156は、駆動情報記録部158に記録された駆動周波数fd1、fd2のうち駆動周波数fd3と近い駆動周波数の時に記録した駆動信号振幅とA3を比較する（S111）。その結果、A3が大きい場合、駆動情報記録部158に記録された駆動周波数及び駆動振幅より、下記の式1-1、式1-2、式1-3を用いて二次曲線補間を行い、駆動振幅Aが最小となる共振周波数に相当する駆動周波数fd0を求める（S114）。こうして共振周波数と看做し得る駆動周波数fd0を取得することができる。下記の式において、aは、図7の3点を通る二次式の二次の項の係数であり、bは同じく一次の項の係数である。
【００３３】
【数１】
2009265285.tif 000003
【００３４】
次に駆動周波数制御部156は、駆動周波数fd0を波形生成器157へ設定する。この様に、駆動周波数制御部156は、振動系の共振周波数として取得した駆動周波数の駆動信号を駆動部120へ供給し、検出手段で検出される揺動振幅が目標の値となる様に駆動部120に揺動体200を駆動させる。意図的に、駆動周波数制御部156は、駆動周波数fd0から所定値ずらした駆動周波数を波形生成器157へ設定して、揺動体200の駆動を行うこともできる。即ち、装置が本来目的とする動作状態である定常状態においては、フィードバック制御しながら共振周波数近傍の周波数で駆動してもよいし、共振周波数から所定値ずらした周波数近傍で駆動してもよい。
【００３５】
逆に、A3が小さかった場合は、図8の破線で囲んだ部分に示す様に中央の周波数における駆動信号振幅が他の2つの駆動信号振幅に比べ小さくなる様に、更に駆動周波数の変更を行い駆動情報記録部158に駆動信号振幅を記録する。具体的には、前回の駆動周波数変更と同じ方向にfaddだけ周波数を変更した駆動周波数fdnを波形生成器157へ設定する（S112）。また、駆動情報記録部158は、駆動周波数fdnにおいて振動系が目標の振幅となる様な駆動信号振幅Anを記録する（S113）。そして、駆動周波数制御部156は、駆動信号振幅Anよりも駆動信号振幅An-1が小さくなるまで周波数変更を繰り返す。その後、駆動情報記録部158に記録された駆動周波数fdn、fdn-1、fdn-2と駆動振幅An、An-1、An-2より、前記の式1-1、式1-2、式1-3と同様の式より二次曲線補間を行い駆動振幅が最小となる駆動周波数fd0を求める。この様に、駆動周波数制御部156は、連続する3つの異なる駆動周波数のうち中央の駆動周波数の駆動信号の駆動振幅が他の駆動周波数の駆動信号の駆動振幅よりも小さくなる様に、次回の駆動信号の駆動周波数を決定する。
【００３６】
以上の本実施例は、駆動信号の駆動周波数と振幅を記録する駆動情報記録部158を有し、駆動情報記録部が、複数の駆動周波数の駆動信号での夫々の駆動状態において揺動体200が目標の揺動振幅となる当該駆動信号の駆動周波数と振幅を記録する。そして、駆動周波数制御部156は、前記記録された複数の駆動信号の駆動周波数及び駆動振幅の情報に基づき、駆動信号の駆動振幅が最小となる駆動周波数を振動系100の共振周波数として取得する。
【００３７】
本実施例では、3つの駆動周波数のうち、中央の駆動周波数における駆動信号振幅が他の駆動信号振幅よりも小さくない場合は、同方向に更に駆動周波数を変更して駆動信号振幅を測定するとしたが、この工程は必ずしも行わなくてもよい。例えば、共振周波数の位置が予めどの辺りにあるかが分かっている場合には、その前提を入れて前記と同様の二次曲線補間を行い、共振周波数に相当する駆動周波数fd0を求めてもよい。また、駆動信号振幅の変化率を見て（例えば、変化率が次第に小さくなっている）、それを考慮に入れて前記と同様の二次曲線補間を行い、共振周波数に相当する駆動周波数fd0を求めてもよい。
【００３８】
また、本実施例では、3つの駆動周波数における駆動信号振幅を用いたが、3つに限らず複数個（n個、nは4以上の整数）の駆動周波数における駆動信号振幅を用いて、n-1次曲線補間を行ってもよい。すなわち、ここでは、駆動周波数制御部が、駆動情報記録部に記録されたn個（nは3以上の整数）の駆動周波数の駆動信号での夫々の駆動状態における当該駆動信号の駆動周波数及び駆動振幅よりn-1次曲線補間を行う。そして、駆動信号の駆動振幅が最小となる駆動周波数を振動系の共振周波数として取得する。
【００３９】
また、駆動情報記録部158が記録した2つ以上の駆動周波数における駆動信号振幅と、事前に測定されている振動系100のパラメータ（Q値など）に基づき駆動信号の振幅が最小となる周波数を決定することもできる。例えば、2つ以上の駆動周波数における駆動信号振幅を用い、振動系100のパラメータを考慮して作成したテーブルや何らかの関数によって駆動信号の振幅Aが最小となる駆動周波数を求めてもよい。例えば、複数（2つ以上）の駆動周波数での駆動信号振幅から駆動信号振幅の変化率を求めて、振幅Aが最小の駆動周波数からの複数の駆動周波数のうちの最小振幅の周波数のずれ量と変化率のテーブルから振幅Aが最小の駆動周波数を求めてもよい。
【００４０】
また、振動系の共振特性のパラメータであるQ値の環境による変動が少ない場合には、式1-1によって求められるaを固定値とすることができる。固定値a及び駆動周波数fd1、fd2と駆動信号振幅A1、A2より、下記の式1-4、前記の式1-3を用いて二次曲線補間を行い、共振周波数に相当する駆動信号の振幅Aが最小となる駆動周波数fd0を求めてもよい。つまり、駆動周波数制御部は、2つ以上の駆動周波数の駆動信号での夫々の駆動状態における当該駆動信号の駆動周波数と駆動振幅、及び事前に測定された振動系の特性パラメータに基づき、駆動振幅が最小の駆動周波数を振動系の共振周波数として取得する。
【００４１】
【数２】
2009265285.tif 000004
【００４２】
また、駆動周波数変更刻みfaddは、駆動周波数f0を決定する際の精度と共振周波数の変動幅によって任意に決めてよい。本実施例では駆動周波数変更刻みfaddを一定の値としていたが、周波数変更のたびにfaddを変更しても構わない。例えば、駆動信号振幅の変化率を考慮して（例えば、変化率に比例して）変更刻みfaddを変更してもよい。
【００４３】
また、本実施例では、次の駆動周波数fd2の決定方法として駆動位相を用いたが、駆動位相による判断を用いずに駆動周波数fd2を決定してもよい。例えば、予め大略の存在範囲が分かっている共振周波数より低めの駆動周波数から始めるようにして、次の駆動周波数fd2は一定の方向（大きくする方向）に変更する様にしてもよい。また、駆動信号振幅の変化率を考慮して駆動周波数の変更方向を決定してもよい。
【００４４】
駆動信号振幅の記録は、駆動周波数を変更してから、実際に揺動体200がその周波数で揺動するまでの時間待機してもよい。また、変更の後の所定時間における駆動信号振幅を平均化したものを駆動情報記録部158が記録してもよい。
【００４５】
更に、本実施例では、走査光133と受光素子140を用いて揺動体200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212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。
【００４６】
次に、前記共振周波数検出動作におけるフィードバック利得G1の設定（S102）の詳細を説明する。本実施例で、共振周波数検出動作の開始時に設定する利得G1と、駆動周波数fd0を設定した後に設定する利得G2との関係は、次の式（2）となっている。
G1<G2        （2）
【００４７】
図9に、一周期での駆動信号の駆動電圧振幅変動量と揺動体200の変位振幅（揺動振幅）変動量を示す。利得は、駆動信号の駆動電圧振幅の制御ループが安定な限り、出来るだけ大きくした方が、揺動体200の変位変動量が小さくなり、目標の揺動振幅により近づけることができる。一方で、利得が大きい場合、駆動電圧の振幅変動量は大きくなる。そのため、正確な駆動信号の振幅を得るためには、多数回測定による平均化が必要になる。多数回測定により、共振周波数検出動作を経て駆動周波数fd0を設定するまでにかかる時間が増大してしまう。
【００４８】
逆に利得を小さくした場合は、揺動体200の変位変動量が大きくなるが、駆動電圧の振幅変動量が小さくなり、駆動周波数fd0を設定までにかかる時間が短縮可能となる。そのため、揺動体の変位変動量の許容範囲までフィードバック利得を下げれば、利得の低減による時間短縮効果が最大になる。本実施例では、こうした原理に基づいて、共振周波数検出動作における利得G1を前記（2）式の様に設定する。
【００４９】
以上に述べた本実施例によれば、共振周波数検出動作において、駆動振幅制御部のフィードバック利得を、他の動作状態でのフィードバック利得よりも低い値に設定することで、振動系の共振周波数と看做し得る周波数を高速且つ高精度に求めることができる。すなわち、駆動周波数変更ごとに行う駆動信号の振幅の測定を短い時間で行って共振周波数を求めることができる様になり、共振周波数を求めるまでの時間を短縮できる。従って、その後に、取得した共振周波数に基づいて駆動周波数を設定して、装置が本来目的とする定常動作を開始するまでの時間も短縮できる。
【００５０】
（実施例2）
本発明の揺動体装置を光偏向装置に適用した実施例2を図10、図11、図12を用いて説明する。図10は、本光偏向装置の光偏向部（光スキャナ）のブロック図であり、図11は、本光偏向装置の揺動体200の反射ミラー230による走査光133の偏向角について示す図であり、図12は制御部150の詳細を示す図である。
【００５１】
本実施例において、図10に示す様に、光偏向部（光スキャナ）は、第1の揺動体200、第2の揺動体201、第1のねじりバネ212、第2のねじりバネ213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211とを有する。弾性支持部である第1のねじりバネ212は第1の揺動体200と第2の揺動体201とを接続している。弾性支持部である第2のねじりバネ213は、第1のねじりバネ212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201に接続されている。本実施例の振動系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、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。
【００５２】
本実施例では、第1の揺動体200は表面に反射ミラー230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、基本的に前記実施例1と同様である。
【００５３】
図11に示す様に、光スキャナは第1及び第2の受光素子140、160を有し、夫々、光スキャナの最大偏向角Θamp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11では走査光133の光路に第1及び第2の受光素子140、160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、少なくとも第1の揺動体200の振動運動の後述する2つの振幅と位相を求める必要がある。よって、2つの受光素子を設けて前記実施例1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としている。
【００５４】
本実施例では、振動系100は、基本周波数である基本波で駆動される第1の振動運動と、基本周波数の略整数倍（ここでは略2倍）の周波数であるn倍波で駆動される第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、本実施例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）、位相を夫々A、ω1、Ψ1、第2の振動運動の振幅、周波数（角周波数）、位相を夫々B、ω2、Ψ2、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、次の式（3）の様に表現できる。第1の揺動体200の振動運動と走査光の偏向角θは1対1に対応しているので、第1の揺動体200の振動運動もこの式と同様な形式で表現される。
θ（t）=Asin（ω1t+Ψ1）+Bsin（ω2t+Ψ2）        （3）
【００５５】
本実施例では、光偏向装置の偏向角θを発生させる駆動信号も前記A、ω1、Ψ1、B、ω2、Ψ2に対応するファクターで表されるので、これら共通の記号を用いる。偏向角θのものか駆動信号のものかは、前後関係から明らかなときは説明を省く。
【００５６】
こうした第1の揺動体200の振動運動を実現するために、本実施例に係る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200が2つの正弦波の項を含む前記の如き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200をこの様な振動運動とする信号であればどの様な信号でもよい。
【００５７】
本実施例では、駆動信号の基本波に対応する成分の駆動周波数を決めれば、駆動信号のn倍波に対応する成分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。逆であれば、駆動信号の基本波に対応する成分の駆動周波数はn倍波の駆動周波数を1/n倍して自動的に決まる。尚、本明細書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。
【００５８】
本実施例においては、前記実施例1の揺動振幅とは、基本波又はn倍波で駆動される第1の揺動体200の第1又は第2の振動運動の揺動振幅（上式のA又はB）のことを指す。また、前記駆動信号の振幅とは、駆動信号の基本波又はn倍波に対応する成分の振幅のことを指す。そして、時間計測部152で計測される検出時間から基本波又はn倍波に対応する揺動振幅を検知し、これを目標の値とする様に駆動信号の基本周波数又はn倍波に対応する成分の駆動振幅を制御する。実施例1の揺動振幅と駆動信号の振幅をこれらの振幅に夫々置き換えれば、実施例1の説明が本実施例の動作の説明となる。基本波の共振周波数を求めようとするときは、基本波についてのものに置き換え、n倍波の共振周波数を求めようとするときは、n倍波についてのものに置き換えればよい。以下では、基本波の共振周波数を求める場合について説明する。
【００５９】
基本波の共振周波数を求める共振周波数検出動作において、まず、初期動作が行われる。ここでは、制御部150の波形生成器157に開始駆動周波数が設定され、初期の駆動振幅AとΨ1が設定され、基本波のみの駆動信号で駆動が行われる。開始駆動周波数は、取り得る共振周波数の平均値、前回停止時の共振周波数などを設定する。Aは、受光素子140、160に走査光133が入るのに十分な初期値を設定する。駆動部120への駆動信号印加により揺動体200が振動する。揺動体200の揺動振幅が大きくなり、受光素子140、160に信号が入って来るまで待機する。続いて、倍波の駆動信号成分を印加する。制御部150では、初期の倍波成分の揺動振幅BとΨ2を設定する。倍波を加えた後に、所望の振動変位になる様に制御部150は制御を開始する。この制御は、例えば、検出時間と目標時間との時間差から、駆動信号の各周波数成分の振幅と位相の操作量を、行列を用いた演算などにより求めて行なわれる。制御して揺動体が所望の振動変位に収束したら、以下の制御動作に入る。
【００６０】
本実施例では、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、次の制御を行う。すなわち、振動系の第1の振動運動が目標の振動運動となる様に駆動信号の基本波に対応する成分の振幅A及び位相Ψ1、Ψ2を制御する。より具体的には、振幅Aは、前記差分に駆動振幅制御部154によるフィードバック利得を乗算し、基本波信号駆動指令値159を加算した値であり、波形生成器157から出力される基本駆動波形に乗算される。位相Ψ1、Ψ2は、前記差分に利得1102を乗算し、駆動指令値1104を加算した値を波形生成器157に送る。波形生成器157は該位相Ψ1、Ψ2に合わせて波形を出力する。
【００６１】
ここで、n倍波の共振周波数を求める場合、振幅Bは、前記差分に駆動振幅制御部1101によるフィードバック利得を乗算し、基本波信号指令値1103を加算した値であり、波形生成器157から出力される倍波駆動波形に乗算される。
【００６２】
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周波数及びそのn倍波の波形を生成する。駆動位相検出部155は、時間計測部152の出力する検出時間と波形生成器157が出力する波形に基づき、振動系100の揺動体200の第1の振動運動に係る駆動位相φ1を検出する。駆動情報記録部158は、振動系が目標の振動運動となる様に駆動振幅制御部154が制御した駆動信号の基本波に対応する成分の振幅、及び駆動周波数制御部156が波形生成器157に設定している基本波に対応する成分の駆動周波数fdを記録する。
【００６３】
駆動周波数制御部156は、駆動情報記録部158に記録された駆動信号の振幅及び駆動位相φ1に基づき、基本波に対応する成分の次の駆動周波数を決定し波形生成器157へ設定する。この際、上述した様に、基本波に対応する成分の駆動周波数が決まれば、n倍波に対応する成分の駆動周波数は決まる。本実施例における駆動周波数制御部156及び駆動情報記録部158の動作フローは、前記の如き置き換えを行えば、実施例1に記載した内容と同様である。
【００６４】
一方、n倍波の共振周波数を求める際に第2の振動運動の駆動周波数fd0を求める場合は、計算に用いる値をn倍波の駆動周波数fd1、fd2、fd3にする（このとき基本波の駆動周波数はこれらのn分の1の1/n×fd1、1/n×fd2、1/n×fd3）。そして、目標の振動運動となるn倍波に対応する駆動信号の成分の振幅B1、 B2、 B3を用いることによって、n倍波の駆動周波数fd0を求めることができる。第2の振動運動の共振周波数に相当する、駆動信号の振幅Bが最小となる駆動周波数fd0を求める際、駆動位相の比較を行う場合は、振動系100の揺動体200の第2の振動運動に係る駆動位相φ2を用いる。
【００６５】
以上に述べた様に、本実施例では、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倍周波数を持つ（nは2以上の整数）。駆動周波数制御部は、基本波とn倍波に夫々対応する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に供給して駆動部に振動系を駆動させる。検出手段は、振動系の揺動体の基本波又はn倍波に対応する揺動成分の揺動振幅を検出し、駆動振幅制御部は、駆動信号の基本波又はn倍波に対応する成分の駆動振幅を制御する。そして、駆動振幅制御部が、前記検出される揺動体の基本波又はn倍波に対応する揺動成分の揺動振幅が目標の値となる様に駆動信号の基本波又はn倍波に対応する成分の駆動振幅を制御している状態において、駆動周波数制御部は、次の様に動作する。複数の基本波又はn倍波に対応する成分の駆動周波数の駆動信号での夫々の駆動状態における当該駆動周波数と前記制御された駆動振幅を含む情報に基づき、振動系の基本波又はn倍波の共振周波数を取得する。これは、駆動信号の基本波又はn倍波に対応する成分の駆動振幅が最小となる駆動周波数として得られるものである。
【００６６】
その他、変形態様などについて、前記実施例1で述べたものと同様のものが本実施例でも可能である。尚、第1の振動運動の駆動周波数と第2の振動運動の駆動周波数について、同様に扱える場合は、両者の共振周波数を同時に検出することもできる。
【００６７】
以上に述べた実施例2でも、実施例1と同様な効果が得られる。
【００６８】
（実施例3）
実施例3を説明する。実施例3では実施例2と同じ図10に示す光スキャナと図12の制御部150を用いる。共振周波数を検出して駆動周波数を決定までのフローは、概ね実施例1、2と同じである。差異点は、図5における利得G1の設定のところである。2つの揺動体を持つ振動系の場合、2つの共振周波数があり、概ねその共振周波数が1:2になる様に作られている。この共振周波数の比は、略1:n（nは整数）であってもよい。
【００６９】
図13に示す様に、2つの共振周波数は整数比から若干ずれる可能性がある。このずれをΔfとし、第1の共振周波数（基本波）をf01とし、第2の共振周波数（倍波）をf02とすると、次の式（3）が成り立つ。
Δf=f02−2×f01        （3）
【００７０】
一般に、揺動体の振幅を制御するとき、フィードバック利得が同じ値のとき、駆動周波数が共振周波数に近い方が揺動体の変位変動量は小さくなる。実施例1で示した通り、揺動体の変位変動量が小さい場合、駆動電圧の振幅変動量は大きくなる。上述した通り、共振周波数を検出して駆動周波数を決定するまでの時間を短縮するためには、駆動電圧の振幅変動量を小さくしたい。しかし、Δfが大きいほど、駆動基本波又は倍波のどちらかのフィードバック利得が大きくなる。この状態で、温度変化等の環境により共振周波数が変化したとき、揺動体の感度に対するフィードバック利得は相対的に大きくなり、駆動電圧の振幅変動量が大きくなる。
【００７１】
そこで、実施例3では、共振周波数検出動作時に設定する基本波の駆動信号の振幅へのフィードバック利得G31と倍波の駆動信号の振幅へのフィードバック利得G32は、Δfの大きさを考慮して、その値を設定する。
【００７２】
例えば、駆動周波数fd決定後に定常駆動するときの駆動基本波へのフィードバック利得をG01、駆動倍波へのフィードバック利得をG02とする。このとき、共振周波数検出動作状態での夫々のフィードバック利得G31、G32を次の式（4）、（5）の様に設定する。ここで、αとβは、夫々、G31＜G01、G32＜G02とする様な0と1との間の値である。
G31=α×[（Δf+f01）/f01]×G01=α×[f02/f01-1]×G01       （4）
G32=β×[（Δf+f02）/f02]×G02=2×β×[1-f01/f02]×G02       （5）
【００７３】
すなわち、本実施例では、前記フィードバック利得を、第1の共振周波数（基本波）を整数倍した値と第2の共振周波数値（倍波）との差Δf、又は第1の共振周波数値と第2の共振周波数値との比に基づいて設定する。
【００７４】
本実施例によっても、上記実施例2と同様な効果が得られる。
【００７５】
（実施例4）
実施例4を説明する。実施例4でも、実施例2と同じ図10に示す光スキャナと図12の制御部150を用いる。駆動周波数決定までのフローも概ね実施例1、2と同じである。差異点は、図5における利得G1の設定のところである。
【００７６】
実施例3で説明した様に、2つの揺動体を持つ振動系の場合、図13の様に2つの共振周波数は整数比から若干ずれる可能性がある。こうした場合、実施例3で説明した様なことが起こる。
【００７７】
そこで、実施例4では、共振周波数検出動作時に設定する基本波の駆動信号成分の振幅へのフィードバック利得G41を、定常駆動時に共振周波数f01近傍に駆動周波数fdを設定したときの駆動基本波へのフィードバック利得G401に設定する。他方、倍波の駆動信号の振幅へのフィードバック利得G42は、定常駆動時に共振周波数f02近傍に駆動周波数fdを設定したときの駆動倍波へのフィードバック利得G402に設定する。これにより、共振周波数が温度変化等の環境により駆動周波数に近づく方向へずれても、揺動体の感度に対するフィードバック利得は定常駆動時のフィードバック利得を超えることはなくなる。よって、共振周波数検出動作時の駆動電圧の振幅変動量は小さく抑えることが可能となる。
【００７８】
すなわち、ここでは、共振周波数検出動作時に設定する駆動基本波への第1の利得を、第1の共振周波数（基本波）と該共振周波数の整数倍した値との合成波の駆動信号で定常駆動するときの駆動基本波へのフィードバック利得に設定する。そして、駆動倍波への第2の利得を、第2の共振周波数（倍波）とその整数分の1（n分の1の値）との合成波の駆動信号で定常駆動するときの駆動倍波へのフィードバック利得に設定する。
【００７９】
本実施例によっても、上記実施例2と同様な効果が得られる。
【００８０】
（実施例5）
図14は、本発明の光偏向装置を用いた光学機器に係る実施例5を示す図である。ここでは、光学機器として画像形成装置を示している。図14において、803は本発明による光偏向装置であり、本実施例では入射光を1次元に走査する。801はレーザ光源である。802はレンズ或いはレンズ群であり、804は書き込みレンズ或いはレンズ群である。805は感光体、806は走査軌跡である。
【００８１】
レーザ光源801から射出されたレーザ光は、光の偏向・走査のタイミングと関係した所定の強度変調を受けて、光偏向装置803により1次元に走査される。この走査されたレーザ光は、書き込みレンズ804により、感光体805上へ画像を形成する。感光体805は図示しない帯電器により一様に帯電されており、この上に光を走査することでその部分に静電潜像が形成される。次に、図示しない現像器により静電潜像の画像部分にトナー像が形成され、これを例えば図示しない用紙に転写・定着することで用紙上に画像が形成される。高い精度で共振周波数と看做し得る周波数を迅速に求めて駆動することができる本発明の光偏向装置を利用した画像形成装置であるので、駆動開始が迅速にできる高性能な画像形成装置を実現できる。
【００８２】
本発明の光偏向装置は、他の光学機器にも使用できて、これらの装置において、光源からの光ビームを偏向し、該光ビームの少なくとも一部を光照射対象物に入射させる。こうした光学機器としては、レーザビームプリンタなどの画像形成装置の他に、画像表示装置、バーコードリーダー等の光ビームを走査する光学機器がある。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の揺動体装置を用いた光偏向装置に係る実施例1の構成例を示すブロック図である。
【図２】実施例1の光偏向器のブロック図である。
【図３】実施例1の光偏向装置の偏向角を説明する図である。
【図４】実施例1の光偏向装置の偏向角の時間変化を示すグラフである。
【図５】実施例1のフローチャートである。
【図６】駆動位相比較による駆動信号の駆動周波数の変更を説明する図である。
【図７】駆動信号振幅の比較による駆動信号の駆動周波数の変更を説明する図である。
【図８】二次曲線補間に用いる3つの駆動周波数を示す図である。
【図９】駆動電圧振幅変動量と揺動体変位変動量を説明する図である。
【図１０】実施例2乃至4の光偏向器のブロック図である。
【図１１】実施例2乃至4の光偏向装置の偏向角を説明する図である。
【図１２】本発明の揺動体装置を用いた光偏向装置に係る実施例2乃至4の構成例を示すブロック図である。
【図１３】2つの揺動体を含む振動系の制御時における周波数−駆動電圧特性を示すグラフである。
【図１４】本発明の揺動体装置を光偏向装置に用いた画像形成装置に係る実施例5を説明する図である。
【符号の説明】
【００８４】
100    振動系
120    駆動部
131、801    光源
132    光ビーム
133    走査光
140、160    検出手段（受光素子）
150    制御部
151    コントローラ
152    検出手段（時間計測部）
153    目標時間
154、1101、1102    駆動振幅制御部（フィードバック利得）
155    駆動位相検出部
156    駆動周波数制御部
157    波形生成器
158    駆動情報記録部
200、201    揺動体
230    光偏向素子（ミラー）
803       
光偏向装置
805    光照射対象物（感光体）
【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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