專利名稱：振蕩器裝置、光偏轉(zhuǎn)器和使用該光偏轉(zhuǎn)器的成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有多個振蕩器的振蕩器裝置，尤其涉及一種適 用于光偏轉(zhuǎn)器的振蕩器裝置。另一方面，本發(fā)明涉及例如具有這種光 偏轉(zhuǎn)器的掃描顯示單元或成像設(shè)備，諸如激光束打印機或數(shù)字復(fù)印機。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提出了具有諧振振蕩反射鏡的多種光偏轉(zhuǎn)器。諧振型光偏轉(zhuǎn) 器與使用諸如多面鏡的旋轉(zhuǎn)多面反射鏡的傳統(tǒng)光學(xué)掃描光學(xué)系統(tǒng)相比
具有下列特征即，裝置的尺寸可以很小，并且保持功率消耗低。特 別地，通過半導(dǎo)體工藝制造的包含單晶硅的光偏轉(zhuǎn)器在理論上沒有金 屬疲勞，從而其耐久性很好。
另一方面，在諧振型偏轉(zhuǎn)器中，由于反射鏡的偏轉(zhuǎn)角(位移角) 在理論上是正弦變化的，所以偏轉(zhuǎn)光的角速度不是恒定的。已經(jīng)提出 了下面的技術(shù)來校正該特性(見美國專利No.4，859，846、美國專利 No.5，047，630和美國專利申請公開No.2006/0，152,785 )。
在美國專利No.4，859，846和美國專利No.5，047,630中，具有基于 基頻和三倍于基頻的頻率的振蕩模式的諧振型偏轉(zhuǎn)器用于實現(xiàn)反射鏡 的偏轉(zhuǎn)角類似于斬波變化的驅(qū)動。
圖8示出實現(xiàn)這種斬波驅(qū)動的微反射鏡。在圖8中，光偏轉(zhuǎn)器12 包括振蕩器14和16、彈性支撐部件18和20、驅(qū)動部件23和50、檢 測元件15和32以及控制電路30。該微反射鏡具有諧振基頻和約三倍 于基頻的諧振頻率，以基頻和三倍頻率的組合頻率被驅(qū)動。基于此， 具有反射鏡面的振蕩器14通過斬波驅(qū)動被驅(qū)動，使得與正弦驅(qū)動相 比，實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)角以更小角速度變化的光偏轉(zhuǎn)。
在驅(qū)動期間，由檢測元件15和32檢測振蕩器14的振蕩，由控制電路30產(chǎn)生斬波所需的驅(qū)動信號。驅(qū)動信號輸入到驅(qū)動部件23和50，
微反射鏡被驅(qū)動部件23和50驅(qū)動。如上所述，由于掃描偏轉(zhuǎn)的角速
度具有大致恒定的角速度區(qū)域，該區(qū)域比位移角基于正弦波的情況要
寬，所以相對于整個掃描偏轉(zhuǎn)區(qū)域的可用區(qū)域變寬。
此外，可根據(jù)基頻和三倍于基頻的頻率進行驅(qū)動，或者，可基于 三倍頻率和三分之一三倍頻率的驅(qū)動頻率進行驅(qū)動。
在包括多個振蕩可動元件和多個彈性支撐部件的振蕩系統(tǒng)中，通 過將用于驅(qū)動的多個固有振蕩模式的諧振頻率比設(shè)定為整數(shù)比，可以 實現(xiàn)接近鋸齒波驅(qū)動或三角波形驅(qū)動的驅(qū)動。然而，由于制造誤差或 環(huán)境變化，難于將振蕩器裝置的固有振蕩模式的諧振頻率精確地設(shè)置 為整數(shù)比。
例如，現(xiàn)在假定第一固有振蕩模式的諧振頻率&和第二固有振蕩 模式的諧振頻率f2不是精確的兩倍關(guān)系，而是大約兩倍的關(guān)系。這里， 在第一驅(qū)動頻率D&設(shè)置為等于第一固有振蕩模式的諧振頻率&和第 二驅(qū)動頻率D&設(shè)置為n倍(n為整數(shù))第一驅(qū)動頻率D^的頻率時進
行驅(qū)動。因而第二驅(qū)動頻率Df2將極大地偏離第二固有振蕩模式的諧
振頻率f2。結(jié)果，發(fā)生驅(qū)動效率下降等情況，可動元件很難獲得精確 符合理想掃描波形的驅(qū)動。當多個固有振蕩模式的諧振頻率的關(guān)系與 設(shè)計值不匹配(偏離設(shè)計的整數(shù)比)時就會產(chǎn)生這種問題。例如，即 使在諧振頻率比為不同于大約兩倍的大約整數(shù)比(例如大約三倍)的 情況下也可能產(chǎn)生類似的問題。這里，詞語"大約"指的是排除諧振頻 率比為精確的n倍(ii為整數(shù))的情況。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明一個方面，提供一種振蕩器裝置，包括振蕩系統(tǒng)、驅(qū) 動部件和控制裝置，所述驅(qū)動部件配置成驅(qū)動所述振蕩系統(tǒng)，所述控 制裝置配置成確定要從所述驅(qū)動部件施加到所述振蕩系統(tǒng)的驅(qū)動力， 其特征在于所述振蕩系統(tǒng)包括第一振蕩可動元件、第二振蕩可動元 件和支撐部件；所述第一振蕩可動元件由第一彈性支撐元件支撐，相對于所述笫二振蕩可動元件且關(guān)于一振蕩軸線扭轉(zhuǎn)振蕩；所述第二振 蕩可動元件由第二彈性支撐元件支撐，相對于所述支撐部件且關(guān)于所 述振蕩軸線扭轉(zhuǎn)振蕩；所述振蕩系統(tǒng)具有關(guān)于所述振蕩軸線的不同頻 率的第一和第二固有振蕩模式，其中當所述第一固有振蕩模式的諧振 頻率是fl、所述第二固有振蕩模式的諧振頻率是f2并且N是不小于2 的整數(shù)時，滿足下列關(guān)系
0.98NSf2/f《1.02N (其中排除了 fyf產(chǎn)N的情況)；
所述控制裝置設(shè)置成根據(jù)下列關(guān)系確定設(shè)定驅(qū)動頻率DA和Df2:
Df產(chǎn)(a]xNxf,+a2xf2) /N
Df2= U,xNxf，+a2xf2)
ai+a2=l
a戶0
a2>0
以便滿足關(guān)系 Df2=NxDf\;以及
所述驅(qū)動部件按照所述設(shè)定驅(qū)動頻率D&和Df2驅(qū)動所述振蕩系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明另一個方面，提供一種振蕩器裝置，包括振蕩系統(tǒng)、 驅(qū)動部件和控制裝置，所述驅(qū)動部件配置成驅(qū)動所述振蕩系統(tǒng)，所述 控制裝置配置成確定要從所述驅(qū)動部件施加到所述振蕩系統(tǒng)的驅(qū)動 力，其特征在于所述振蕩系統(tǒng)包括第一振蕩可動元件、第二振蕩可 動元件、第三振蕩可動元件和支撐部件；所述笫一振蕩可動元件由第 一彈性支撐元件支撐，相對于所述第二振蕩可動元件且關(guān)于一振蕩軸 線扭轉(zhuǎn)振蕩；所述第二振蕩可動元件由第二彈性支撐元件支撐，相對 于所述第三振蕩可動元件且關(guān)于所述振蕩軸線扭轉(zhuǎn)振蕩；所述第三振
蕩可動元件由第三彈性支撐元件支撐，相對于所述支撐部件且關(guān)于所 述振蕩軸線扭轉(zhuǎn)振蕩；所述振蕩系統(tǒng)具有關(guān)于所述振蕩軸線的不同頻 率的第一、第二和第三固有振蕩模式，其中當所述第一固有振蕩模式 的諧振頻率是&、所述第二固有振蕩模式的諧振頻率是f2、所述第三固有振蕩模式的諧振頻率是&并且M和N是不小于2的整數(shù)時，滿 足下列關(guān)系
0.98M^Vf^l.02M (其中排除了 fVf產(chǎn)M的情況) 0.98N^f3/f《1.02N (其中排除了 f3/f產(chǎn)N的情況)
所述控制裝置設(shè)置成根據(jù)下列關(guān)系確定設(shè)定驅(qū)動頻率D&、 D&和
Df3:
Df產(chǎn)(0^xNxMxfj+a2xNxf2+a3xMxf;j) /MN Df2= (aiXNxMxf一oi2xNxf2+a3xMxf3) /N Df3= ( a!xNxMxf,+a2xNxf2+a3xMxf3 ) /M
ai+a2+a3=l a戶0 a2>0 a3>0
以便滿足關(guān)系 Df尸MxDf， Df產(chǎn)NxD&;以及
所述驅(qū)動部件按照設(shè)定驅(qū)動頻率D&、 D&和D&驅(qū)動所述振蕩系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明另一個方面，提供一種包括如上所述的振蕩器裝置的 光偏轉(zhuǎn)器，其中所述第一振蕩可動元件具有光學(xué)偏轉(zhuǎn)元件。
根據(jù)本發(fā)明另一個方面，提供一種成像設(shè)備，包括光學(xué)系統(tǒng)、光 源、感光部件和如上所述的光偏轉(zhuǎn)器，其中來自所述光源的光束被所 述光偏轉(zhuǎn)器掃描偏轉(zhuǎn)，被掃描偏轉(zhuǎn)的光通過所述光學(xué)系統(tǒng)聚集在所述 感光部件上的目標位置處。
簡而言之，根據(jù)本發(fā)明，在包括多個振蕩可動元件和多個彈性支 撐部件的振蕩系統(tǒng)中，即使驅(qū)動目標的多個固有振蕩模式的諧振頻率 的比偏離整數(shù)比，也可以有效地以整數(shù)比的驅(qū)動頻率驅(qū)動振蕩系統(tǒng)， 其中適當?shù)胤峙湎鄬τ谠撝C振頻率的偏離。結(jié)合附圖考慮下面本發(fā)明優(yōu)選實施例的描述，本發(fā)明的這些和其 它目標、特征和優(yōu)點將變得更明顯。


圖1是用于說明本發(fā)明實施例的振蕩器裝置以及根據(jù)本發(fā)明第一
實施例的光偏轉(zhuǎn)器的方塊圖2是說明振蕩系統(tǒng)的諧振曲線的曲線圖； 圖3A、 3B和3C為驅(qū)動頻率和電功率的關(guān)系的曲線圖； 圖4A、 4B和4C為驅(qū)動頻率和電壓的關(guān)系的曲線圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的光偏轉(zhuǎn)器的方塊圖； 圖6是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的光偏轉(zhuǎn)器的方塊圖； 圖7是根據(jù)本發(fā)明第六實施例的成像設(shè)備的透視結(jié)構(gòu)圖； 圖8是說明傳統(tǒng)示例的圖。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種振蕩系統(tǒng)，該振蕩系統(tǒng)包括多個振蕩可動元件和 多個彈性支撐部件，并且本發(fā)明提供振蕩器裝置或光偏轉(zhuǎn)器，其中振 蕩系統(tǒng)以適當驅(qū)動頻率并以理想方式有效地被驅(qū)動。下面將說明本發(fā) 明的一個優(yōu)選形式。
裝置結(jié)構(gòu)
圖l是根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選形式的振蕩器裝置的方塊圖。本發(fā)明 這個優(yōu)選形式中的振蕩器裝置的振蕩系統(tǒng)100包括第一振蕩可動元件 101、第二振蕩可動元件102和支撐部件103。第一振蕩可動元件101 由第一彈性支撐元件m支撐，相對于第二振蕩可動元件102且關(guān)于
振蕩軸線A扭轉(zhuǎn)振蕩。第二振蕩可動元件102由第二彈性支撐元件112 支撐，相對于支撐部件103且關(guān)于振蕩軸線A扭轉(zhuǎn)振蕩。振蕩軸線A 由彈性支撐元件111和112的扭轉(zhuǎn)運動的軸線限定。
此外，如果例如在第一振蕩可動元件的表面上形成諸如反射部件 的光學(xué)偏轉(zhuǎn)元件，那么振蕩器裝置可以用作光偏轉(zhuǎn)器。關(guān)于反射部件，可以通過濺射方法形成諸如鋁的金屬膜。
振蕩系統(tǒng)100具有關(guān)于振蕩軸線的不同頻率的第一固有振蕩模式
和第二固有振蕩模式。當?shù)谝还逃姓袷幠Ｊ降闹C振頻率由fi表示，第
二固有振蕩模式的諧振頻率由f2表示時，振蕩系統(tǒng)100預(yù)先構(gòu)造成使
得諧振頻率f,和f2為大約1:N的關(guān)系，其中N是不小于2的整數(shù)。這 里，d和f2的"大約1:N的關(guān)系"意味著有如下關(guān)系:0.98NSfyf^l.02N (其中排除f2/f1=N的情況)。這里對于f,和&排除fyf產(chǎn)N的原因是， 如果&和f2的比是精確的整數(shù)比，那么驅(qū)動頻率最好被分別設(shè)定為&
和f2。
此外，如果例如N-2，那么可以按照鋸齒狀的波形驅(qū)動振蕩可動 元件(見美國專利申請7>開No.2006/0152785 )。
此外，如果例如N-3，那么可以按照斬波狀的波形驅(qū)動振蕩可動 元件(見美國專利No.4，859，846)。
各個固有振蕩模式的諧振頻率偏離整數(shù)比的可能原因可以是振蕩 系統(tǒng)100的制造誤差或由于環(huán)境溫度變化或隨著時間變化而導(dǎo)致的形 狀改變。本發(fā)明提出了一種用于確定驅(qū)動頻率的方法，即使在&和f2 的比不是精確地為整數(shù)比(n倍，其中n為整數(shù))時，振蕩系統(tǒng)也可 以通過該驅(qū)動頻率被有效地驅(qū)動。
驅(qū)動部件130配置成基于例如電磁系統(tǒng)、靜電方法或壓電方法對 振蕩系統(tǒng)IOO施加驅(qū)動力。在電磁驅(qū)動的情況下，作為示例，可以在 至少一個振蕩可動元件上設(shè)置永磁體，用于對該永磁體施加磁場的電 線圏可i殳置為鄰近該振蕩可動元件。或者，永磁體和電線圏可以以對 換的方式進行設(shè)置。
在靜電驅(qū)動的情況下，可在至少一個振蕩可動元件上形成電極， 另一電極可設(shè)置為鄰近該振蕩可動元件，該另一電極用于提供作用在 該另一電極和前一電極之間的靜電力。
在壓電驅(qū)動的情況下，可以在振蕩系統(tǒng)中或在支撐部件上設(shè)置壓 電裝置，以便施加驅(qū)動力。
此外，在本發(fā)明的這個優(yōu)選形式的振蕩器裝置中，可設(shè)置有諧振頻率檢測元件，該諧振頻率檢測元件用于測量振蕩系統(tǒng)的諧振頻率。 對于這種諧振頻率檢測元件，可以包括例如光電探測器，以便接收由 振蕩可動元件反射的光束的反射光，并且可以基于反射光的通過定時 檢測諧振頻率。
其它方法可包括在彈性支撐元件處設(shè)置壓電傳感器的方法，使 用電容傳感器的方法，和使用磁性傳感器的方法。 [驅(qū)動信號
接下來將說明根據(jù)本發(fā)明的這個優(yōu)選形式的振蕩器裝置的驅(qū)動信號。
在該優(yōu)選形式中，振蕩器裝置的振蕩系統(tǒng)具有兩個固有振蕩模式， 該振蕩系統(tǒng)被驅(qū)動成使得振蕩可動元件之一的振蕩可以由包括至少 "AiSiiuot+A2sin ( ncot+0 )"項的方程式表達，其中n是不小于2的整 數(shù)。這里，Ai和Az是振幅分量，0是相對相位差，(o是角頻率，t是 時間。應(yīng)該注意到驅(qū)動信號可包括任何信號，只要振蕩可動元件可以 如前述方程式表達的那樣進行振蕩。例如，可以是通過合成正弦波產(chǎn) 生的驅(qū)動信號?；蛘呖梢允敲}沖狀的驅(qū)動信號。在通過合成正弦波產(chǎn) 生的驅(qū)動信號的情況下，驅(qū)動信號可以是例如可以由包括 "Bpincot+B2sin (ncot+0)"項的方程式表達的信號，其中n是不小于2 的整數(shù)。這里，B,和B2是振幅分量，0是相對相位差，w是角頻率， t是時間。在這種情況下，通過調(diào)整各個正弦波的振幅和相位可以獲 得理想的驅(qū)動信號。
此外，當基于脈沖狀信號進行驅(qū)動時，可以通過關(guān)于時間改變脈 沖數(shù)、脈沖間隔和脈沖寬度等來產(chǎn)生理想的驅(qū)動信號。
接下來，將描述在振蕩系統(tǒng)具有關(guān)于振蕩軸線的第一固有振蕩模 式和第二固有振蕩模式的情況下的驅(qū)動信號，其中第一固有振蕩模式 和第二固有振蕩模式具有不同頻率。
與前面的描述類似，當?shù)谝还逃姓袷幠Ｊ降闹C振頻率由&表示、 第二固有振蕩模式的諧振頻率由f2表示并且N是不小于2的整數(shù)時， 在本發(fā)明的這個優(yōu)選形式中，振蕩系統(tǒng)具有"0.98N5f2/fi^l.02N"的關(guān)系，其中f2/f1=N的情況被排除。
在這種情況下，控制單元基于下列關(guān)系確定設(shè)定的驅(qū)動頻率 和Df2:
Df產(chǎn)U!xNxf!+a2xf2) /N
Df2= ( CdXNxf,+Ol2Xf2 )
ai+a2=l
a戶0
a2>0
以便滿足關(guān)系
其中，N是不小于2的整數(shù)。
這里，w和(12是當確定設(shè)定的驅(qū)動頻率D&和D&時使用的加權(quán) 系數(shù)。例如，隨著0^的值變小(隨著(X2的值變大)，Df,和Df2的值變
動到&側(cè)。相反，隨著a，的值變大(隨著(X2的值變小)，Df,和Df2 的值變動到f,側(cè)。在這種情況下，在保持滿足關(guān)系"Df^NxDf, (N 是不小于2的整數(shù))時確定Df,和Df2。
在本發(fā)明的這個優(yōu)選形式中，可以通過調(diào)整w和a2的值設(shè)定最 適合的驅(qū)動頻率D&和Df2。
[確定0^和Ot2的方法
接下來將說明確定q和Gl2的方法。
首先，將說明基于諧振峰(也就是半寬度幅值或機械Q值等)的 陡峭度確定w和a2的方法。
現(xiàn)在，假定例如第 一 固有振蕩模式的諧振頻率&的諧振峰比第二 固有振蕩模式的諧振頻率f2的諧振峰更陡峭(具有更小的半寬度幅值 或更大的機械Q值)。在這種情況下，由于諧振頻率A具有比諧振頻
率f2更陡峭的諧振峰，當驅(qū)動頻率偏離諧振頻率時驅(qū)動效率的下降變
得更加顯著。因此，與從具有較陡峭的諧振峰的f,變動驅(qū)動頻率Df, 相比，通過從具有較寬的諧振峰的&變動驅(qū)動頻率Df2，振蕩系統(tǒng)100 的驅(qū)動效率可以更高。在這種情況下，a，和(X2的值設(shè)定為滿足a^a2的關(guān)系，使得驅(qū)動 頻率D^和Df2向諧振頻率f，變動。然后，考慮A的諧振峰的陡峭度 調(diào)整a,的值。更具體地，如果A的諧振峰非常陡峭，那么使on的值 接近于1以便防止驅(qū)動頻率D&偏離fi的諧振峰。但是，可能有如下
情況，如果D&太接近&，那么Df2可能偏離f2，驅(qū)動效率反而下降。 因此，應(yīng)當同時考慮f，和f2二者的陡峭度來確定Df,和Df;j。
盡管前面的描述已經(jīng)給出了示例，其中A的諧振峰比&的諧振峰 更陡峭，但是該描述同樣也可應(yīng)用于相反情況(f2的諧振峰比&的諧 振峰更陡峭)。在這種情況下，a，和a2可被確定為滿足a^a2。
應(yīng)該注意到可使用諧振頻率檢測元件檢測諧振峰。例如，可以通 過在諧振頻率附近對驅(qū)動頻率進行掃頻而獲得諧振峰。
接下來，將說明基于驅(qū)動信號的參數(shù)確定a,和a2的方法。
當振蕩系統(tǒng)被驅(qū)動時，隨著使驅(qū)動頻率D&和D&更靠近其諧振 峰(&和f2)，第一和第二固有振蕩模式達到其目標振幅時的驅(qū)動電功 率變得更低。這是因為如果振蕩系統(tǒng)在諧振峰處被驅(qū)動則效率更高。 例如，如果驅(qū)動4言號是D (t) -Bpincot+B^in (ncot+0)，那么將ai 和a2確定為使得驅(qū)動信號(驅(qū)動電功率或驅(qū)動電壓)的振幅分量B, 和82最小。另一方面，如果預(yù)先確定驅(qū)動電功率的最大允許值，那么 可將c^和a2確定為使得由小于該最大允許值的驅(qū)動電功率或驅(qū)動電 壓進行驅(qū)動。
也就是，驅(qū)動頻率可以設(shè)定為使得當固有振蕩模式達到其目標振 幅時各個驅(qū)動頻率所需的驅(qū)動電功率比驅(qū)動電功率的最大允許值小。 此外，驅(qū)動頻率可以設(shè)定為使得當固有振蕩模式達到其目標振幅時各 個驅(qū)動頻率所需的驅(qū)動電功率的總和最小。另一方面，驅(qū)動頻率可設(shè) 定為使得當固有振蕩模式達到其目標振幅時驅(qū)動頻率所需的驅(qū)動電壓 的總和最小。
當基于這些技術(shù)設(shè)定驅(qū)動頻率時，對應(yīng)于A的第一設(shè)定驅(qū)動頻率 應(yīng)該乘以一自然數(shù)來確定對應(yīng)于f2的第二設(shè)定驅(qū)動頻率。
接下來，將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。[第一實施例
圖l是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的光偏轉(zhuǎn)器的方塊圖。本實施例的
光偏轉(zhuǎn)器的振蕩系統(tǒng)100包括具有光學(xué)偏轉(zhuǎn)元件(諸如反射表面)的 第一振蕩可動元件101、第二振蕩可動元件102和支撐部件103。第一 振蕩可動元件101由第一彈性支撐元件111支撐，以便相對于第二振 蕩可動元件102且關(guān)于振蕩軸線A扭轉(zhuǎn)振蕩。第二振蕩可動元件102 由第二彈性支撐元件112支撐，以便相對于支撐部件103且關(guān)于振蕩 軸線A扭轉(zhuǎn)振蕩。振蕩軸線A由彈性支撐元件111和112的扭轉(zhuǎn)運動 的軸線限定。振蕩系統(tǒng)IOO具有關(guān)于振蕩軸線的不同頻率的第一固有
振蕩模式和第二固有振蕩模式。
當?shù)谝还逃姓袷幠Ｊ降闹C振頻率由fi表示且第二固有振蕩模式的 諧振頻率由&表示時，振蕩系統(tǒng)100預(yù)先構(gòu)造成使得諧振頻率&和f2 為大約1:2的關(guān)系。但是，由于振蕩系統(tǒng)100的制造誤差或由環(huán)境溫 度變化或隨著時間的變化而引起的形狀變化，固有振蕩模式的諧振頻 率將產(chǎn)生變化。因此，在該實施例中，驅(qū)動頻率以將在下面描述的方 式進行設(shè)定以應(yīng)對這種改變，使得可以以理想的方式驅(qū)動振蕩系統(tǒng) 100。
將說明本實施例中設(shè)定驅(qū)動頻率的方法。在本實施例中，在諧振 峰的陡峭度用作參考時，設(shè)定兩個驅(qū)動頻率?，F(xiàn)在將說明表示諧振峰
的陡峭度的值Q。
如圖2所示，諧振峰處的諧振頻率是fa，在諧振峰的低頻側(cè)振蕩 能量等于諧振峰一半值的頻率為fb，在諧振峰的高頻側(cè)振蕩能量等于
諧振峰一半值的頻率為fe。那么，代表諧振峰的陡峭度的值Q由下面
的方程式(1)限定
Q=fa/ ( fc-fb ) ... ( 1)
這里，第一固有振蕩模式的諧振峰的陡峭度由Q,表示，第二固有 振蕩模式的諧振峰的陡峭度由Q2表示。從方程式(1)中看出，由于 可以諧振的頻率帶寬的寬度隨著Q變大而變窄，所以如果驅(qū)動頻率偏 離諧振頻率，那么驅(qū)動效率的下降程度大。關(guān)于振蕩系統(tǒng)100的諧振頻率，f2應(yīng)該優(yōu)選精確地為fi的兩倍。
然而，實際上會存在誤差，這是由于可動元件101和102或彈性支撐 元件111和112的制造誤差造成的。因此，當振蕩系統(tǒng)將以為1:2關(guān) 系的兩個驅(qū)動頻率驅(qū)動時，振蕩系統(tǒng)不得不在驅(qū)動頻率中的至少一個 偏離相關(guān)的諧振頻率的情形下被驅(qū)動。在該實施例中，按照驅(qū)動頻率 偏離諧振頻率的少偏離程度，基于諧振峰陡峭度Ch和Q2進行加權(quán)， 并且驅(qū)動頻率設(shè)定在諧振頻率附近，使得驅(qū)動頻率比為預(yù)定的關(guān)系。
更具體地，控制單元120確定為了驅(qū)動振蕩系統(tǒng)100而從驅(qū)動部 件130施加的驅(qū)動力，響應(yīng)外部輸出在控制單元120中存儲諧振頻率 f,和f2以及諧振峰的陡峭度Q,和Q2。接著，為了同時激勵振蕩系統(tǒng) 100的兩個固有振蕩模式，控制單元120基于下面的方程式(2)的關(guān) 系確定頻率比為1:2的頻率的設(shè)定驅(qū)動頻率D&和Df2。
Df尸U,xNxf,+a2xf2) /N
Df2= ( a!xNxf,+a2xf2)( =NxDf,) …(2 )
ai+a2=l
a戶O
a2>0
a尸Q!/ ( Qi+Qz) N=2
采用這種方式，當各個固有振蕩模式的諧振峰的陡峭度由Qi(i 是1或2)表示時，控制單元120確定前面提到的系數(shù)aj為通過相應(yīng) 的Qi除以Q的總和所得的值。但是，確定系數(shù)(Xi的方法不限于此。 可使用滿足條件0^+012=1、 wX)和a2>0的任何方法。
釆用這種方式，驅(qū)動部件130通過基于電磁力的電磁方法、利用 靜電吸引的靜電方法、利用壓電振動能量的壓電方法等向第二振蕩可 動元件102施加由控制單元120確定的前述驅(qū)動頻率的驅(qū)動力。
在電磁方法中，永磁體和磁性線圏之一可以設(shè)置在可動元件上， 另一個可設(shè)置在與可動元件相對的固定側(cè)。上述驅(qū)動頻率的驅(qū)動信號 可以從驅(qū)動部件130施加到磁性線圏，從而可以驅(qū)動振蕩系統(tǒng)100。在靜電方法中，電極可以分別設(shè)置在可動元件和與可動元件相對
的固定側(cè)上，上述驅(qū)動頻率的驅(qū)動信號可以從驅(qū)動部件130施加到電 極，從而可以驅(qū)動振蕩系統(tǒng)100。
在壓電方法中，可以設(shè)置壓電元件，上述驅(qū)動頻率的驅(qū)動信號可 以從驅(qū)動部件130施加到壓電元件。從而可利用產(chǎn)生的振蕩。
這里，由驅(qū)動部件130產(chǎn)生的驅(qū)動信號是周期信號的組合信號， 該周期信號為諸如上述驅(qū)動頻率的正弦信號或脈沖信號。
以方程式(2)的關(guān)系為基礎(chǔ)，根據(jù)與諧振頻率比的整數(shù)比1:2偏 離的量，在保持驅(qū)動頻率的比為1:2時，各個驅(qū)動頻率偏離相關(guān)諧振 頻率的量分配如下。即，使對應(yīng)于具有較大Q值的諧振頻率的驅(qū)動頻 率比較接近該諧振頻率，使另一個比較遠離該諧振頻率。在這種情況 下，根據(jù)方程式(2)的關(guān)系，使驅(qū)動頻率之一比相關(guān)諧振頻率更小， 而使另一驅(qū)動頻率比相關(guān)諧振頻率更大。
在本實施例中，使設(shè)定驅(qū)動頻率D&和Df2具有頻率比1:2。這是 因為諧振頻率A和諧振頻率f2的比為大約1:2 (也就是&約為&的兩 倍)。如果諧振頻率&和諧振頻率f2的比為大約1:3 (也就是f2約為& 的三倍)，那么可使設(shè)定驅(qū)動頻率Df，和D&的頻率比為1:3。
如上所述，當諧振頻率&和諧振頻率f2的比為大約1:N時(N為 自然數(shù))，使設(shè)定驅(qū)動頻率D&和D&的頻率比為1:N(也就是D&乘 以自然數(shù)而得到Df2 (Df產(chǎn)NxDfJ)，方程式(2)中N可采用相同的 值。本實施例如此應(yīng)用。
通過使用本實施例的光偏轉(zhuǎn)器，當多個振蕩可動元件要振蕩時， 可以適當?shù)胤峙溆糜谑拐袷幙蓜釉a(chǎn)生振蕩的驅(qū)動力。采用這種方 式，可以以總體上低的驅(qū)動能量實現(xiàn)由具有兩個頻率分量的任意的所 需可動元件的振蕩進行的光學(xué)掃描(例如掃描角類似于大致鋸齒波進 行變化的光學(xué)掃描)。換言之，在保持整數(shù)比時，用于振蕩各個振蕩可 動元件的驅(qū)動信號的頻率大約設(shè)定在各個諧振頻率附近?；诖?，可 以以總體上低的驅(qū)動能量來實現(xiàn)任意可動元件的振蕩，該可動元件具 有多個頻率分量，該多個頻率分量的相互諧振頻率比為整數(shù)比。[第二實施例
以下將說明根據(jù)本發(fā)明第二實施例的光偏轉(zhuǎn)器。本實施例的光學(xué)
偏轉(zhuǎn)器的方塊圖與圖l所示的相同。在本實施例中，驅(qū)動頻率D&和
Df2與第一實施例類似地設(shè)定，但是滿足下面說明的條件。
圖3A示出了當?shù)谝还逃姓袷幠Ｊ竭_到目標振幅時驅(qū)動頻率df, 所需的驅(qū)動電功率Pi(df。。圖3B示出了當?shù)诙逃姓袷幠Ｊ竭_到目 標振幅時驅(qū)動頻率df2所需的驅(qū)動電功率P2(df2)。對于各個固有振蕩 模式達到其目標振幅所需的電功率，由于驅(qū)動部件130有最大允許值， 所以功率必須受到限制?？紤]到這些，當?shù)谝还逃姓袷幠Ｊ降淖畲笤?br> 許值由P"imit表示，第二固有振蕩模式的最大允許值由P2limit表示時，
將設(shè)定驅(qū)動頻率和Df2確定為使得驅(qū)動電功率保持不大于Pllimit和
P2Hmit。也就是，當df^2xdf,時，驅(qū)動頻率設(shè)定為滿足下面的方程式
(3)。
P, (df,) <Pllimit …(3)
p2 (df2) <p2limit
換言之，在本實施例中，在當固有振蕩模式達到其目標振幅時使 驅(qū)動頻率所需的驅(qū)動電功率小于驅(qū)動電功率的最大允許值的條件下，
以及在滿足前述的乘以自然數(shù)的關(guān)系的條件下，控制單元120設(shè)定驅(qū) 動頻率。那么，如此確定的頻率作為設(shè)定驅(qū)動頻率Df!和Df2。
采用這種配置，可避免超過驅(qū)動部件130的最大允許值的驅(qū)動。 接下來，將說明更高效率地確定設(shè)定驅(qū)動頻率D&和D&的方法。 圖3C示出了用于同時激勵兩種模式的電功率P，即Pi(dfJ+P2 (2xdfJ。如圖3C所示，d&對應(yīng)于df^in的位置是振蕩系統(tǒng)IOO可以 以理想振幅和最低電功率驅(qū)動的位置。因此，控制單元120根據(jù)下面 的方程式(4)確定設(shè)定驅(qū)動頻率D&和Df2。 Df產(chǎn)df一 …(4) Df2=2xdflmin
換言之，在當固有振蕩模式達到其目標振幅時使驅(qū)動頻率所需的 驅(qū)動電功率的總和最小的條件下以及在滿足前述的乘以自然數(shù)的關(guān)系的條件下，控制單元120確定對應(yīng)于第一固有振蕩模式的驅(qū)動頻率。 那么，如此確定的頻率作為第一設(shè)定驅(qū)動頻率，然后通過將第一設(shè)定 驅(qū)動頻率乘以一自然數(shù)來確定另一個設(shè)定驅(qū)動頻率。該條件可與上面
提到的方程式(3)的條件一起滿足。
驅(qū)動部件130才艮據(jù)電磁方法、靜電方法或壓電方法向振蕩器102 施加如上所述由控制單元120確定的驅(qū)動頻率的驅(qū)動力。
通過使用本實施例的光偏轉(zhuǎn)器，當多個振蕩可動元件要振蕩時， 可以適當?shù)胤峙溆糜谑拐袷幙蓜釉a(chǎn)生振蕩的電功率。采用這種方 式，可以以總體上低的電功率實現(xiàn)具有兩個頻率分量的所需光學(xué)掃描。
在本實施例中，類似于方程式(4)的最佳值可以優(yōu)選地作為設(shè)定 驅(qū)動頻率Df,和Df2。然而，如果在類似于方程式(3)的范圍內(nèi)確定 設(shè)定驅(qū)動頻率Df,和Df2，那么也可以得到類似的有利結(jié)果。
第三實施例
以下將說明根據(jù)第三實施例的光偏轉(zhuǎn)器。本實施例的光偏轉(zhuǎn)器的 方塊圖與圖l所示的相同。在本實施例中，驅(qū)動頻率D&和Df2與第 一實施例類似地設(shè)定，但是滿足下面說明的條件。
圖4A示出了當?shù)谝还逃姓袷幠Ｊ竭_到其目標振幅時驅(qū)動頻率df, 所需的驅(qū)動電壓Vt (dfj。圖4B示出了當?shù)诙逃姓袷幠Ｊ竭_到其 目標振幅時驅(qū)動頻率df2所需的驅(qū)動電壓V2(df2)。圖4C示出了用于 同時激勵這些模式所需的電壓V，即IV! (dfj +V2 (2xdfJ I。如圖 4C所示，d&等于dflmin的位置是振蕩系統(tǒng)100可以以理想振幅和最低 電壓驅(qū)動的位置。因此，控制單元120根據(jù)下面的方程式(5)確定設(shè) 定驅(qū)動頻率Df,和Df2。
Df尸df^ ... (5)
Df2=2xdflmin
換言之，在當固有振蕩模式達到其目標振幅時驅(qū)動頻率所需的驅(qū) 動電壓的總和的絕對值最小的條件下，以及在滿足前述的乘以自然數(shù) 的關(guān)系的條件下，控制單元120設(shè)定笫一固有振蕩模式的驅(qū)動頻率。 那么，如此確定的頻率作為第一設(shè)定驅(qū)動頻率，然后通過將第一設(shè)定驅(qū)動頻率乘以一自然數(shù)來確定另一設(shè)定驅(qū)動頻率。
驅(qū)動部件130才艮據(jù)電》茲方法、靜電方法或壓電方法向振蕩器102 施加如上所述由控制單元120確定的驅(qū)動頻率的驅(qū)動力。
通過使用本實施例的光偏轉(zhuǎn)器，當多個振蕩可動元件要振蕩時， 可以適當?shù)胤峙溆糜?吏振蕩可動元件產(chǎn)生振蕩的電壓。采用這種方式， 可以以總體上低的電壓實現(xiàn)具有兩個頻率分量的所需光學(xué)掃描。
第四實施例
圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的光偏轉(zhuǎn)器的方塊圖。除了 諧振頻率檢測元件140以外，本實施例的結(jié)構(gòu)與第一實施例類似。
如前所述，由于振蕩系統(tǒng)100的制造誤差或由環(huán)境溫度變化或隨 著時間的變化而引起的形狀變化，固有振蕩模式的諧振頻率將產(chǎn)生變 化。考慮到此，在本實施例中，諧振頻率檢測元件140用于檢測振蕩 系統(tǒng)100的諧振頻率f！和&?？刂茊卧?20響應(yīng)諧振頻率檢測單元140 的輸出存儲諧振頻率f,和f2，并且根據(jù)參考前述實施例已經(jīng)說明的類 似的方法確定設(shè)定驅(qū)動頻率D^和Df2。驅(qū)動部件130才艮據(jù)電》茲方法、 靜電方法或壓電方法向振蕩器102施加如上所述通過控制單元120確 定的驅(qū)動頻率的驅(qū)動力。
在本實施例中，諧振頻率檢測元件140包括激光源141、光電探 測器142和頻率運算單元143。從激光源141發(fā)射的激光束被第一振 蕩可動元件101偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)的光入射到光電探測器142上。光電探測 器142是可以檢測偏轉(zhuǎn)光的位置的位置傳感器，它產(chǎn)生與第一振蕩可 動元件101的振蕩振幅相對應(yīng)的振幅信號并且將該振幅信號應(yīng)用到頻 率運算單元143。然后頻率運算單元143通過控制單元120確定將供 給到驅(qū)動部件130的驅(qū)動信號。
在上述結(jié)構(gòu)中，頻率運算單元143基于光電探測器142的輸出和 上述驅(qū)動信號計算振蕩系統(tǒng)100的諧振頻率G和f2。更具體地，在固 有振蕩模式的可能諧振頻率附近對將被供給到驅(qū)動部件130的驅(qū)動信 號進行掃頻，并且檢測諧振頻率，對于該諧振頻率，在光電探測器142 的振幅信號的輸出達到最大時的驅(qū)動信號的頻率限定諧振頻率fi和在本實施例中，檢測頻率的方法使用激光源141、光電探測器142 和頻率運算單元143。但是，也可以使用諸如下面的方法。即，電極 可以設(shè)置在振蕩可動元件處和與該振蕩可動元件相對的位置處以構(gòu)成
電容器，可以通過檢測靜電電容的變化來檢測諧振頻率&和f2?；蛘撸?br> 電線圏可設(shè)置在振蕩可動元件上，而永磁體可設(shè)置在與該振蕩可動元 件相對的固定部件上。那么，可以通過檢測電線圈的感應(yīng)電動勢來檢 測諧振頻率&和f2。此外，磁鐵可設(shè)置在振蕩可動元件上，電線圏可 以設(shè)置在與該振蕩可動元件相對的固定部件上，可以通過檢測電線圏 的感應(yīng)電動勢來檢測諧振頻率f,和f2。也就是，可以根據(jù)這些方法檢 測振蕩可動元件的振幅，并可以基于該振幅計算諧振頻率。
通過使用根據(jù)本實施例的光偏轉(zhuǎn)器，可以確定具有兩種頻率分量 的任意的所需光學(xué)掃描的驅(qū)動頻率，而不用預(yù)先測量振蕩系統(tǒng)100的 諧振頻率。
第五實施例
本發(fā)明可以應(yīng)用到包括具有三個振蕩可動元件的振蕩系統(tǒng)的振蕩 器裝置。第五實施例涉及這樣一種振蕩器裝置。圖6是根據(jù)第五實施 例的光偏轉(zhuǎn)器的方塊圖。在本實施例的光偏轉(zhuǎn)器中，具有諸如反射面 的光學(xué)偏轉(zhuǎn)元件的第一振蕩可動元件101由第一彈性支撐元件111支 撐，以便相對于第二振蕩可動元件102且關(guān)于振蕩軸線扭轉(zhuǎn)振蕩。第 二振蕩可動元件102由第二彈性支撐元件112支撐，以便相對于第三 振蕩可動元件104且關(guān)于振蕩軸線扭轉(zhuǎn)振蕩。第三振蕩可動元件104 由第三彈性支撐元件113支撐，以便相對于支撐部件103且關(guān)于振蕩 軸線扭轉(zhuǎn)振蕩。振蕩系統(tǒng)IOO具有關(guān)于振蕩軸線的不同頻率的第一固 有振蕩模式和第二固有振蕩模式。
這里分別地，第一固有振蕩模式的諧振頻率由&表示，第二固有 振蕩模式的諧振頻率由f2表示，第三固有振蕩模式的諧振頻率由&表 示。這里，振蕩系統(tǒng)100預(yù)先配置成使得諧振頻率f。 f2和&是大約 1:M:N的關(guān)系，其中M和N是自然數(shù)，例如比為1:2:3。這里，^、f2和f3的"大約1:M:N的關(guān)系"意味著當M和N是不小于2的整數(shù)時， 滿足下面的關(guān)系
0.98MSfyf^l.02M
(其中排除f2/f尸M的情況)
0.98N^f;j/f《1.02N
(其中排除fVf產(chǎn)N的情況)
M#N
如上所述，由于振蕩系統(tǒng)100的制造誤差或由環(huán)境溫度變化或隨 著時間的變化而引起的形狀變化，固有振蕩模式的諧振頻率將產(chǎn)生變 化。在本實施例中，驅(qū)動頻率設(shè)定為應(yīng)對這種變化，振蕩系統(tǒng)100基
于此以理想的方式^皮驅(qū)動。
以下將說明本實施例中設(shè)定驅(qū)動頻率的方法。同樣在本實施例中，
也是基于諧振峰的陡峭度設(shè)定驅(qū)動頻率。表示諧振峰陡峭度的值Q就 是參考第一實施例已經(jīng)說明了的值。
這里，第一到第三固有振蕩模式的諧振峰的陡峭度由Ch、 Q2和 Q3表示。在本實施例中，振蕩系統(tǒng)100的諧振頻率&、 &和&應(yīng)當優(yōu) 選地恰好為1:M:N的比。但是，由于可動元件或彈性支撐元件的制造 誤差，實際上存在有誤差。因此，當振蕩系統(tǒng)要以1:M:N的驅(qū)動頻率 比被驅(qū)動時，不得不以與諧振頻率偏離的驅(qū)動頻率被驅(qū)動。即使在本 實施例中，基于諧振峰的陡峭度Q,、 Q2和Q3，按照驅(qū)動頻率偏離諧 振頻率的少偏離程度進行加權(quán)，驅(qū)動頻率設(shè)定在各自的諧振頻率附近， 使得以預(yù)定的關(guān)系設(shè)定驅(qū)動頻率比。
更具體地，響應(yīng)外部輸出在控制單元120中存儲諧振頻率&、 f2 和f3以及諧振峰的陡峭度Qp Q2和Q3。然后，為了同時激勵振蕩系 統(tǒng)100的三個固有振蕩模式，控制單元120基于下面方程式(6)的關(guān) 系，確定具有頻率比為1:M:N的三個頻率的設(shè)定驅(qū)動頻率Dfp Df2 和Df3 ( Df產(chǎn)MxDf，和Df尸NxDfi )。
Df產(chǎn)(a1xNxMxf1+a2xNxf2+a3xMxf3) /MN
Df2= ( o^xNxMxfi+o^xNxfz+o^xMxfs) /N<formula>formula see original document page 23</formula>
如上所述，同樣在本實施例中，當固有振蕩模式的諧振峰的陡峭 度由Qi(i是l、 2或3)表示時，控制單元120將前述系數(shù)ai確定為 相應(yīng)的Qj除以Q的總和所得的值。
基于上面方程式(6)的關(guān)系，根據(jù)與諧振頻率比的整數(shù)比1:M:N 的偏離量，在將驅(qū)動頻率的比保持為1:M:N的同時，各個驅(qū)動頻率偏 離相關(guān)諧振頻率的量分配如下。也就是，使與具有較大Q值的諧振頻 率相對應(yīng)的驅(qū)動頻率比較接近該諧振頻率，使另一個驅(qū)動頻率比較遠 離該諧振頻率。在這種情況下，根據(jù)方程式(6)的關(guān)系，使驅(qū)動頻率 之一比相關(guān)的諧振頻率小，而使另一個驅(qū)動頻率比相關(guān)的諧振頻率大。
通過使用本實施例的光偏轉(zhuǎn)器，當多個振蕩可動元件要振蕩時， 可以適當?shù)胤峙溆糜谑拐袷幙蓜釉a(chǎn)生振蕩的驅(qū)動力。采用這種方 式，可以以總體上低的驅(qū)動能量實現(xiàn)由具有三個頻率分量的任意的所 需可動元件的振蕩進行的光學(xué)掃描。換言之，在保持整數(shù)比的同時， 用于振蕩各個振蕩可動元件的驅(qū)動信號的頻率適當設(shè)定在各個諧振頻 率附近?；诖?，可以以總體上低的驅(qū)動能量實現(xiàn)具有多個頻率分量 的任意可動元件的振蕩，其中多個頻率分量的相互諧振頻率比為整數(shù) 比。
應(yīng)當注意到參考第一到第四實施例已經(jīng)說明的方法也可以容易地 應(yīng)用到本實施例中。
第六實施例
以下將說明根據(jù)本發(fā)明第六實施例的成像設(shè)備。本實施例的光偏 轉(zhuǎn)器的方塊圖與例如圖1中所示的方塊圖類似。本實施例的結(jié)構(gòu)在圖7中示出。
本實施例的成像設(shè)備包括根據(jù)本發(fā)明的光偏轉(zhuǎn)器以及至少光學(xué)系 統(tǒng)、光源和感光部件。來自光源的光束被光偏轉(zhuǎn)器掃描偏轉(zhuǎn)，掃描光 通過光學(xué)系統(tǒng)聚集在感光部件上的目標位置處。從光源310發(fā)射的光 束被準直透鏡320整形，之后，該光束被光偏轉(zhuǎn)器300—維偏轉(zhuǎn)。掃 描光通過耦合透鏡330在感光部件340上成像。在光偏轉(zhuǎn)器300中， 根據(jù)前述實施例中的方法確定設(shè)定驅(qū)動頻率D&和Df2 (或者D&、 Df2 和Df3 )。
通過使用本實施例的成像設(shè)備，可以實現(xiàn)具有適于成像的兩個(或 者三個)頻率分量的任意的所需光學(xué)掃描(例如掃描角如鋸齒波那樣 變化的光學(xué)掃描)。此外，可以適當?shù)胤峙溆糜谑拐袷幙蓜釉a(chǎn)生振 蕩的驅(qū)動力，使得可以以總體上低的驅(qū)動力完成任意光學(xué)掃描。
權(quán)利要求
1.一種振蕩器裝置，包括振蕩系統(tǒng)、驅(qū)動部件和控制裝置，所述驅(qū)動部件配置成驅(qū)動所述振蕩系統(tǒng)，所述控制裝置配置成確定要從所述驅(qū)動部件施加到所述振蕩系統(tǒng)的驅(qū)動力，其特征在于所述振蕩系統(tǒng)包括第一振蕩可動元件、第二振蕩可動元件和支撐部件；所述第一振蕩可動元件由第一彈性支撐元件支撐，用于相對于所述第二振蕩可動元件且關(guān)于一振蕩軸線扭轉(zhuǎn)振蕩；所述第二振蕩可動元件由第二彈性支撐元件支撐，用于相對于所述支撐部件且關(guān)于所述振蕩軸線扭轉(zhuǎn)振蕩；所述振蕩系統(tǒng)具有關(guān)于所述振蕩軸線的不同頻率的第一和第二固有振蕩模式，其中當所述第一固有振蕩模式的諧振頻率是f1、所述第二固有振蕩模式的諧振頻率是f2并且N是不小于2的整數(shù)時，滿足下列關(guān)系0.98N≤f2/f1≤1.02N(其中排除了f2/f1＝N的情況)；所述控制裝置設(shè)置成根據(jù)下列關(guān)系確定設(shè)定驅(qū)動頻率Df1和Df2Df1＝(α1×N×f1+α2×f2)/NDf2＝(α1×N×f1+α2×f2)α1+α2＝1α1＞0α2＞0以便滿足下列關(guān)系Df2＝N×Df1；以及所述驅(qū)動部件按照所述設(shè)定驅(qū)動頻率Df1和Df2驅(qū)動所述振蕩系統(tǒng)。
2. —種振蕩器裝置，包括振蕩系統(tǒng)、驅(qū)動部件和控制裝置，所述 驅(qū)動部件配置成驅(qū)動所述振蕩系統(tǒng)，所述控制裝置配置成確定要從所 述驅(qū)動部件施加到所述振蕩系統(tǒng)的驅(qū)動力，其特征在于所述振蕩系統(tǒng)包括第一振蕩可動元件、第二振蕩可動元件、第三振蕩可動元件和支撐部件；所述第一振蕩可動元件由第一彈性支撐元件支撐，用于相對于所 述第二振蕩可動元件且關(guān)于一振蕩軸線扭轉(zhuǎn)振蕩；所述第二振蕩可動元件由第二彈性支撐元件支撐，用于相對于所述第三振蕩可動元件且關(guān)于所述振蕩軸線扭轉(zhuǎn)振蕩；所述第三振蕩可動元件由第三彈性支撐元件支撐，用于相對于所 述支撐部件且關(guān)于所述振蕩軸線扭轉(zhuǎn)振蕩；所述振蕩系統(tǒng)具有關(guān)于所述振蕩軸線的不同頻率的第一、第二和 第三固有振蕩模式，其中當所述第一固有振蕩模式的諧振頻率是fi、 所述第二固有振蕩模式的諧振頻率是f2、所述第三固有振蕩模式的諧振頻率是f3并且M和N是不小于2的整數(shù)時，滿足下列關(guān)系 0.98M^f2/f^l.02M (其中排除了 iyf產(chǎn)M的情況) 0.98NSf3/f^l.02N (其中排除了 fVf產(chǎn)N的情況) M^N;所述控制裝置設(shè)置成根據(jù)下列關(guān)系確定設(shè)定驅(qū)動頻率Dfp D&和Df3:Df產(chǎn)(aiXNxMxfVhi2xNxf2+a3xMxf3) /MN Df2= ( 0dXNxMxf,+a2xNxf2+a3xMxf3) /N Df3= ( a^NxMxf!+a2xNxf2+a3xMxf3) /Mai+a2+a3=l a戶0 a2>0 a3>0以便滿足下列關(guān)系 Df2-MxDf！ Df3=NxDfr，以及所述驅(qū)動部件按照設(shè)定驅(qū)動頻率D&、 D&和Df3驅(qū)動所述振蕩系統(tǒng)。
3. 如權(quán)利要求1所述的振蕩器裝置，其中，當諧振峰處的諧振頻 率為fa，在諧振峰的低頻側(cè)振蕩能量等于諧振峰一半值的頻率為fb，在諧振峰的高頻側(cè)振蕩能量等于諧振峰一半值的頻率為fe，代表諧振峰陡峭度的值Q滿足關(guān)系Q=fa/ (fc-fb)，并且各個固有振蕩模式的諧 振峰的陡峭度為Qi (i為1和2)時，所述控制裝置設(shè)置成將系數(shù)ai 確定為等于相應(yīng)的Qi除以Q的總和所獲得的值。
4. 如權(quán)利要求2所述的振蕩器裝置，其中，當諧振峰處的諧振頻 率為fa,在諧振峰的低頻側(cè)振蕩能量等于諧振峰一半值的頻率為fb， 在諧振峰的高頻側(cè)振蕩能量等于諧振峰一半值的頻率為fc，代表諧振 峰陡峭度的值Q滿足關(guān)系Q=fa/ (fc-fj，并且各個固有振蕩模式的諧 振峰的陡峭度為Qi (i為1、 2和3)時，所述控制裝置設(shè)置成將系數(shù) oii確定為等于相應(yīng)的Qi除以Q的總和所獲得的值。
5. 如權(quán)利要求1所述的振蕩器裝置，其中，當諧振峰處的諧振頻 率是fa，在諧振峰的低頻側(cè)振蕩能量等于諧振峰一半值的頻率為fb， 在諧振峰的高頻側(cè)振蕩能量等于諧振峰一半值的頻率為fc，并且代表 諧振峰陡峭度的值Q滿足關(guān)系Q=fa/(fc-fb)時，在所述第一固有振蕩 模式的諧振峰的陡峭度小于所述第二固有振蕩模式的諧振峰的陡 峭度Q2的條件下，a,和a2確定為滿足關(guān)系ai<a2，而在所述第一固有 振蕩模式的諧振峰的陡峭度大于所述第二固有振蕩模式的諧振峰的陡峭度Q2的條件下，(^和(X2確定為滿足關(guān)系a^ot2。
6，如權(quán)利要求l所述的振蕩器裝置，其中所述控制裝置將驅(qū)動頻 率設(shè)定為使得當?shù)谝缓偷诙逃姓袷幠Ｊ竭_到各自的目標振幅時各個 驅(qū)動頻率所需的驅(qū)動電功率低于所述驅(qū)動電功率的最大允許值。
7. 如權(quán)利要求1所述的振蕩器裝置，其中所述控制裝置將驅(qū)動頻 率設(shè)定為使得當?shù)谝缓偷诙逃姓袷幠Ｊ竭_到各自的目標振幅時所述 驅(qū)動頻率所需的驅(qū)動電功率的總和最小。
8. 如權(quán)利要求1所述的振蕩器裝置，其中所述控制裝置將驅(qū)動頻 率設(shè)定為使得當?shù)谝缓偷诙逃姓袷幠Ｊ竭_到各自的目標振幅時所述 驅(qū)動頻率所需的驅(qū)動電功率的總和的絕對值最小。
9. 如權(quán)利要求1所述的振蕩器裝置，還包括諧振頻率檢測裝置， 所述諧振頻率檢測裝置配置成檢測所述振蕩系統(tǒng)的諧振頻率。
10. 如權(quán)利要求l所述的振蕩器裝置，其中N等于2或3。
11. 一種包括權(quán)利要求1所述的振蕩器裝置的光偏轉(zhuǎn)器，其中所 述第一振蕩可動元件具有光學(xué)偏轉(zhuǎn)元件。
12. —種成像設(shè)備，包括光學(xué)系統(tǒng)、光源、感光部件和權(quán)利要求 11所述的光偏轉(zhuǎn)器，其中來自所述光源的光束被所述光偏轉(zhuǎn)器掃描偏 轉(zhuǎn)，被掃描偏轉(zhuǎn)的光通過所述光學(xué)系統(tǒng)聚集在所述感光部件上的目標 位置處。
全文摘要
振蕩器裝置，包括振蕩系統(tǒng)(100)、驅(qū)動部件(130)和控制裝置(120)，振蕩系統(tǒng)(100)包括第一振蕩可動元件(101)、第二振蕩可動元件(102)和支撐部件(103)；第一振蕩可動元件(101)由第一彈性支撐元件(110)支撐，相對于第二振蕩可動元件(102)且關(guān)于振蕩軸線(A)扭轉(zhuǎn)振蕩；第二振蕩可動元件(102)由第二彈性支撐元件(112)支撐，相對于支撐部件(103)且關(guān)于振蕩軸線(A)扭轉(zhuǎn)振蕩；振蕩系統(tǒng)(100)具有諧振頻率f₁的第一固有振蕩模式和諧振頻率f₂的第二固有振蕩模式，f₂約為f₁的N倍，N為自然數(shù)，控制裝置(120)按照預(yù)定方程式確定設(shè)定驅(qū)動頻率Df₁和Df₂，同時滿足Df₂＝N×Df₁，并且通過驅(qū)動部件(130)以設(shè)定驅(qū)動頻率驅(qū)動振蕩系統(tǒng)。
文檔編號G02B26/10GK101636682SQ20088000894
公開日2010年1月27日 申請日期2008年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日
發(fā)明者秋山貴弘, 藤井一成 申請人:佳能株式會社