KR100499879B1

KR100499879B1 - 광빔편향장치, 그것을 이용한 화상형성장치 및 그구동방법

Info

Publication number: KR100499879B1
Application number: KR10-2002-0040254A
Authority: KR
Inventors: 칸도리아츄시; 마지마마사오
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2022-07-11
Also published as: US6937372B2; US20030021497A1; KR20030007118A

Abstract

본 발명은, 왕복광빔주사에 의해 화상을 표시하는 광빔편향디바이스에서, 예를 들면, 진폭, 위상 오프셋의 변동에 의한 화상변동의 결점을 해결하는 것이다.

주사선위의 특정위치에서의 왕복주사시에 광빔의 통과시간을 측정한 다음에 전진 및 후진주사시에 측정된 2종류의 통과시간으로부터, 구동신호에 관한 편향디바이스의 왕복주사에서의 시간지연에 해당하는 시간지연데이터를 산출하고, 주사회전주기내에 광빔의 변조개시 또는 종료시간에 해당하는 타이밍데이터를 산출하는 수단을 포함하는 광빔편향장치를 제공한다.

Description

광빔편향장치, 그것을 이용한 화상형성장치 및 그 구동방법{LIGHT BEAM DEFLECTING APPARATUS, IMAGE FORMING APPARATUS UTILIZING THE SAME AND DRIVE METHOD THEREFOR}

<발명의 배경>

<발명의 분야>

본 발명은 광빔편향장치(이하, 광빔편향 디바이스, 광빔편향장치 또는 광빔편향유닛을 집단적으로 칭하는 구동유닛 및 제어유닛) 및 화상형성장치에 관한 발명이며, 더욱 상세하게는 레이저디스플레이, 레이저프린터 또는 스캐너 등의 광빔편향유닛과 화상형성장치에 관한 발명이다.

<관련된 배경기술>

종래에는, 스크린 또는 노광면을 주사하기 위하여 다각형미러 또는 갈바노미러 등의 광빔편향디바이스에 의하여, 레이저 등의 광원으로부터 방출된, 광빔을 편향하는 광빔편향주사장치가 알려져있다. 다각형미러는, 다각형으로 구성된 복수의 미러가 주기적인 구동신호에 의해 회전하여 스크린위에서 한 방향으로 광빔주사를 행하는 편향디바이스이다. 갈바노미러는, 주기적인 구동신호를 인가하는 조건하에서, 미러면에 대한 진동왕복이동이, 스크린위에서 왕복광빔주사를 발생하게 한다. 또한, 부분적으로 광빔의 전원을 오프시킴으로써만, 한 방향의 주사를 이용할 수 있는 것은 당연하다.

갈바노미러 구동에 있어서, 정전구동, 전자기 구동 또는 피에조효과를 이용하는 구동이 알려져 있다. 진동의 파형은 일반적으로 정현파이지만, 삼각형파 또는 톱니모양파의 진동도, 구동전압의 형성파를 적합하게 선택함으로써 또한 가능하다. 갈바노미러가 고유진동을 갖는 경우에 있어서, 일치하는 주파수의 구동신호는 공진을 발생하도록 부가됨으로써 최소 전력에 의해 최대진폭의 진동을 발생시킨다.

스크린위에 텔레비전등에 화상을 투영하는 이러한 광빔검출디바이스를 이용하는 투영화상표시장치에 대하여 제안하였다. 이러한 화상형성장치에 있어서, 두 개의 갈바노미러(galvano mirror)의 공진구동에 의해, LD 등의 레이저광원으로부터 방출된 레이저빔에 의해 수평 및 수직주사를 행하는 광빔검출디바이스가 형성된 장치가 공지되어 있다.

이하 설명하는 바와 같이, 광빔검출소자를 이용하는 이러한 화상표시장치에 있어서, 편향디바이스에 인가되는 주기적인 구동신호와 편향디바이스에서 실질적 회전 또는 왕복회전이동, 또는 스크린위에서의 광점의 주기적인 주사이동 사이의 차이를 일반적으로 포함한다.

도 10a 내지 도 10e는 갈바노미러에 인가되는 구동전압의 시간과 스크린위의 실질적인 광점의 위치와의 관계를 도시한다. 도 10a는 갈바노미러에 인가되는 구동전압의 시간에 있어서의 변화를 도시하고, 도 10b 내지 도 10e는 스크린위의 광점의 위치의 시간에 있어서의 변화를 도시한다. 도 10b는 표준응답을 도시하지만, 도 10c는 위상이 이동한 경우에 대하여 도시하고, 도 10d는 진폭이 변경된 경우에 대하여 도시하고, 도 10e는 중심위치가 이동된 경우에 대하여 도시한다. 실제로, 이러한 상태는 혼합된 방식으로 나타나기도 한다.

위상에 있어서의 이러한 이동, 진폭 또는 중심위치는, 갈바노미러의 특성에 있어서의 변동, 온도의 변화, 미러와 광원의 위치에 있어서의 변화, 및 미러와 스크린의 위치에 있어서의 변화를 주로 초래시킨다.

갈바노미러의 진동특성은 미러의 면적과 이러한 미러를 지지하는 비틀기축에 따라서 변하며, 구동전극들 사이 또는 전자석코일들 사이의 거리에 따라서 변하지만, 이러한 요소에 있어서의 특정한 변동은 제조에 있어서 불가피하므로 각각의 갈바노미러는 특성에 있어서 약간의 차이점을 갖는다. 이와 같은 이유 때문에, 동일한 전압에 대한 반응이 상이함으로써, 최대변위각, 즉 진폭과 위상은 기준치로부터의 이동을 나타난다.

공진진동의 경우에 있어서, 온도에 있어서의 변화는 고유진동에 있어서의 변화를 초래하고, 따라서 구동신호의 주파수로부터 이동한다. 또한, 진폭과 위상은 이러한 요소에 의해 이동한다. 도 11a와 도 11b는 이러한 현상을 개략적으로 도시하고, 상기 도 11a는 구동주파수와 진폭의 관계를 도시하지만, 도 11b는 구동주파수와 위상 사이의 관계를 도시한다. 구동주파수가 공진위치를 일치시키는 상태 A이면 최대진폭을 얻을 수 있지만, 공진주파수가 상태 B로 이동하면, 진폭은 위상이동에 따라 감소한다. 위상이동은 변위의 방향에 좌우되어 반대방향으로 일어나고, 공진주파수가 높은 측으로 변화하는 경우에 있어서 위상이 지연되지만, 공진주파수가 낮은 측으로 변화하는 경우에 있어서는 위상은 진행한다. 스크린에 관하여 광원의 상대적위치는, 미러마다 특성의 변동과 온도 변화 이외에, 미러로의 광빔의 입사각을 변화시킴으로써, 스크린위의 주사의 중심위치가 이동한다. 스크린 설치위치가 이동하면 중심위치가 또한 이동한다.

상기 설명은 정현파진동인 경우에 의거하지만, 상황은 다른 진동에 있어서 또한 마찬가지이다. 반대로, 편향디바이스가 다각형미러에 의해 구성되는 경우에 있어서, 최대변위각이 다수의 미러면에 의해 결정되기 때문에 주사진폭은 원칙적으로 변하지 않으며, 공진을 이용할 수 없으므로 전술한 온도에 의한 진폭과 위상에서의 변화는 발생하지 않는다.

한편, 광원으로부터 방출된 광빔은, 화상신호에 의하여 강도변조를 행하고 스크린위에 화상을 표시하고, 화상을 스크린위에서 소정의 영역에 표시하도록 이러한 변조의 개시와 종료타이밍은 미러구동신호에 의해 동기화된다. 그러나, 스크린위의 구동신호와 광점 사이의 관계가 기준상태로부터 이동하면, 스크린위의 소정의 화상을 적절하게 얻을 수 없다. 예를 들면, 도 10c에서 도시한 바와 같이 위상 이동 때문에 광점이 소정의 타이밍으로부터 지연하여 주사하게 하면, 화상은 주사에 있어서의 소정의 위치의 상류측에 표시된다. 다각형미러에서와 같이 1차원주사의 경우에 있어서, 화상은 측면방향으로 단순히 변위하고 그것이 사소하다면 이러한 변위가 가능하지만, 왕복주사의 경우에 있어서, 화상은 전진 및 후진의 주사이동에 있어서 반대방향으로 이동되어 2중화상을 생성시킴으로써, 치명적인 결점을 초래시킨다. 진폭의 변화 또는 중심위치의 변화는, 그것의 레벨에 따라서, 화상에 있어서의 상당한 결점을 초래시킨다.

이러한 결점을 피하기 위하여, 실제 표시장치에 있어서, 갈바노미러의 진동의 모드 또는 스크린위의 광점의 이동을 모니터하고, 광빔의 변조타이밍 또는 편향디바이스에 대한 구동신호를 조절하는 것이 필요하다. 이하의 모니터방법이 제안되었다.

일본국 특허 제 2657769호에 개시된 갈바노미러미러는 영구자석을 구비하여, 구동전류에 높은 주파수파를 중첩하고, 갈바노미러의 변위각은, 갈바노미러 상의 구동용 코일과 갈바노미러미러에 대향하는 배치된 검출코일 사이의 상호 인덕턴스의 변화로부터 검출된다.

또한, 일본국 특허 제 3011144호에는 구동전압에 소전압과 고주파의 AC전압을 중첩하고 커패시터구조를 갖는 갈바노미러의 전극부에 고정된 전극에 흐르는 전류차를 검출함으로써 갈반노미러의 요동위치 측정방법에 대하여 개시하고 있다.

또한, 일본국 특개평 64-28535호에는 다각형미러로부터 반사된 광의 두 개의 위치에서 검출시간의 차이로부터, 미러의 지터 또는 회전변동의 측정방법에 대하여 개시하고 있다.

일본국 특허 제2657769호 및 제3011144호에 개시된 변위각 센서는 전체 주기에 걸쳐서 갈바노미러의 변위를 검출할 수 있고 편향디바이스에 내장된 이점을 갖지만, 진폭 또는 위상의 작은 이동을 검출하기 어렵다. 검출기는 변조개시타이밍을 결정하는데 충분한 시간분해능을 갖을 것이 요구되지만, 코일인덕턴스 또는 변위전류에서의 변화는 매우 작은 진동을 행하는 편향디바이스에 있어서 매우 미약하고, 장치의 복잡성과 비용이 상승하며, 변위각의 고정밀 결정은 실질적으로 어렵다.

한편, 일본 특허 출원 공개번호 제64-28535호에 개시된 방법은 다각형미러에 의해 반사된 광의 검출에 의거하고, 시간측정이 매우 정확하지만, 갈바노미러의 정현파진동의 인가시에 이하와 같은 결점이 수반된다.

정현파진동은 진폭 A, 위상 δ 및 중심위치 X₀의 3개의 파라미터에 의해 유일하게 한정된다(알려진 바와 같이 주기 T는 일정하게 정의됨). 스크린 위의 스폿위치(X)의 시간 변화는, 이들 세 개의 파라미터에 의해 표현될 수 있다.

X = Asin(2π/T - δ) + X_o

이들 파라미터는 상기에서 설명한 바와 같이 다양항 요소에 의해 변하지만, 이들 파라미터 전부가 알려지면 임의의 시간에서 스크린위에서의 스폿위치를 부여할 수 있다.

파라미터가 결정되고 전술한 방정식이 수립되면, XA < X < XB의 범위내에서 화상을 표시하는 경우에 있어서, 상기 XA 및 XB는 스크린 위의 화상의 단부위치이고, 방정식

XA = Asin(2πtA/T - δ) + X_o 및

XB = Asin(2πtB/T - δ) + X_o

으로부터 XA 및 XB에 각각 대응하는 타이밍 tA 및 tB를 결정할 수 있으며, 광원에 공급된 변조신호는 tA에서 화상신호의 변조를 개시하고 tB에서 변조를 종료하도록 제어될 수 있다. tA 및 tB의 기준으로써, 타이밍은 갈바노미러의 진동주기를 갖는 고정된 신호에 대하여 적합하게 선택될 수 있지만, 이하에서, 갈바노미러에 대한 구동신호에 동기하는 신호의 상승단부에서 기준을 취할 수 있다.

이런 방법으로, 변조타이밍을 자동적을 산출하고 이러한 산출에 의거하여 실질적인 변조를 행함으로써, 편향디바이스의 특성에서 어떠한 변동 또는 광원과 스크린 사이의 위치관계에서 어떠한 이동이 존재하는 경우라도 소정의 크기 및 소정의 영역에서, 화상은 항상 표시될 수 있다.

다음에, 전술한 세 개의 파라미터의 결정에 대하여 고려한다.

먼저, 스크린위의 두 개의 위치에서 광을 검출함에 의하여 측정데이터

X1 = Asin(2πt1/T - δ) + X_o

X2 = Asin(2πt2/T - δ) + X_o

를 얻음으로써, 세 개의 미공지된 파라미터 A, δ 및 X_o를 결정할 수 없다는 것이 명백하게 되므로, 3이상의 위치에서 광을 검출할 필요가 있다. 또한, 세 개의 위치에서 광을 검출함으로써,

제 3의 측정데이터 X3 = Asin(2πt3/T - σ) + X_o인 경우라도, σ는 비선형 파마리터로서 포함되기 때문에, 이들 측정데이터로부터 세 개의 미공지 파라미터 A, σ 및 X_o를 결정하는 것은 아직도 용이하지 않다. 이러한 결정은 복잡한 산술을 포함하고 산술시간을 필요로한다. 특히, 전술한 검출이 주사라인마다 실행되는 경우에 있어서, 라인주사시간을 초과하지 않는 고속산출을 필요로 하고, 단일의 회로로 이러한 요구에 부합하는 것은 어렵다.

세 개의 파라미터중에서, X_o는, 스크린위의 광빔에 의하여 투영된 화상의 관찰하에서 편항유닛 또는 스크린의 위치를 이동함으로써 용이하게 조절할 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 미공지된 파라미터의 개수는 두 개로 감소되지만, 검출기는 여전히 두 개의 위치에서 필요하고, σ를 결정시에 여전히 산출이 복잡하다.

또한, 전술한 두 개의 데이터의 차이를 산출함으로써,

더 이상 X_o를 포함하지 않지만, 여전히 두 개의 파라미터 A, σ를 포함하는,

X1 - X 2 = A{sin(2πt1/T - σ) - sin(2πt2/T - σ)}를 얻으므로, 진폭은 데이터차이로부터 유일하게 결정될 수 없다.

한편, 다각형미러의 경우에 있어서, 스크린위에서의 스폿위치의 시간의 변화는 fθ렌즈로 보정한 후 선형이므로,

X = A(t/T - δ) + X_o 라는 관계를 얻을 수 있다. 이 관계는 세 개의 파라미터, 즉 진폭 A, 위상 δ 및 중심위치 X_o를 여전히 포함하지만, 두 개의 파라미터 δ 및 X_o는 - Aδ + X_o의 형태로 표현되기 때문에 파라미터의 개수는 실질적으로 두 개이다. 이것은, 위상에서의 변화와 중심위치에서의 변화가, 화상위치에 이동으로 나타나며 스크린위에서 분리될 수 없는 상황에 의거한 것이다. 결과적으로, 이러한 경우에 있어서, 미공지 파라미터는,

X1 = A(t1/T - δ) + X_o

X2 = A(t2/T - δ) + X_o

라는 두 개의 위치에서 측정데이터로부터 삭제될 수 있으며 스크린위에서의 위치변화는 완전하게 재현될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 먼저, A/T가 결정된 X1 - X1 = (A/T)(t1 -t2)의 차이데이터를 얻는다. 다음에, 그것을 -Aδ + X_o 에 대하여 해결된 T1의 방정식에 대입한다. 다음에, X의 방정식에 대입하여

X = (X1 - X2)/(t1- t2) x (t - t1) + X1를 얻는다.

전술한 바와 같이, 갈바노미러는 왕복이동을 행하므로, 주사광에 대한 타이밍검출방법은 일정한 속도로 한 방향으로 주사를 행하는 종래의 다각형미러의 경우와 같지 않은 갈바노미러에 적용할 수 없다. 또한, 갈바노미러의 주사속도는 변하므로, 변위각은, 주사타이밍의 단순한 검출에 의해서, 검출 타이밍을 제외하고는 판단하기 어렵다. 레이저디스플레이 등의 갈바노미러를 사용하는 경우에 있어서, 광이 갈바노미러에 의해 왕복주사이동을 행하게 하면서 레이저빔강도는 화상정보에 의해 변조되지만, 임의 시간에서 변위각의 판단은 변조의 개시/종료타이밍을 생성하기 위하여 필요하다.

본 발명의 목적은 이러한 쟁점을 해결하기 위한 것이며, 정현파주사 등의 비선형주사를 행하는 광편향디바이스를 사용하는 화상표시장치에 있어서, 편향디바이스의 실질적인 운동 및 구동신호 사이의 관계, 또는 실제 스크린위의 광빔주사와 구동신호 사이의 관계가, 어떠한 이유에 의해 소정의 상태로부터 이동하는 경우, 편향디바이스의 이동을 자동적으로 검출하는 종래 방법은, 증가된 검출기의 개수를 필요로 하고, 얻은 데이터로부터 미공지 파라미터를 결정하는 데 있어서 복잡하고 어려운 산출을 필요로한다.

<발명의 요약>

상기 설명한 목적은,

광빔을 방출하는 광원과;

광원의 광빔방출강도를 변조하는 변조수단과;

변조신호를 변조수단에 출력하는 변조신호발생수단과;

광원으로부터 방출된 광빔을 편향하여 왕복주사를 행하는 광빔편향디바이스와;

광빔편향디바이스를 구동하는 구동수단과;

소정주기의 구동신호를 구동수단에 출력하는 구동신호발생수단과;

왕복주사이동시에 광빔이 전진운동 및 후진운동으로 주사라인위의 특정한 위치를 통과하는 두 종류의 시간을 각각 측정하는 측정수단과;

전진이동 및 후진이동시에 측정된 2종류의 통과시간으로부터, 편향디바이스에 대한 구동신호에 관하여 편향디바이스의 전진 및 후진 주사의 시간지연에 대응하는 지연시간데이터를 산출하는 지연시간데이터산출수단과;

전진 및 후진이동으로 측정된 2종류의 통과시간과 산출된 지연시간데이터로부터, 주사주기내에서 광빔의 변조개시 또는 종료시에 대응하는 타이밍데이터를 산출하는 타이밍데이터산출수단과

를 구비하고 있는 광빔편향기장치로서,

상기 변조신호발생수단은 산출된 타이밍데이터에 의거하여 변조신호를 변조수단에 출력하는 것을 특징으로 하는 광빔편향기장치에 의한 본 발명에 의하여 달성할 수 있다.

<바람직한 실시예의 설명>

이하 본 발명에 대하여, 그 실시예에 의하여 상세하고 명백하게 설명한다.

(실시예 1)

우선, 스크린위의 주사중심위치가를, 예를들면 화상의 관찰하에서 편향디바이스 및 스크린 상대적인 위치와 방향을 조절함으로써 용이하게 보정할 수 있는 경우를 고려한다. 조절은 스크린 또는 편향장치를 이동함으로써 달성할 수 있다.

이러한 경우에 있어서, 중심위치에 대하여 이동 X_o가 없다고 가정하면, 스크린위의 광점의 이동은 X = Asin(2πt/T - δ)에 의해 표현할 수 있으며, 광점의 이동은 알려지지 않은 두 개의 파라미터 A 및 δ를 결정함으로써 완전하게 검출할 수 있다. 이러한 경우에 대하여, 이하 실시예 1로서 설명한다.

도 1은 본 실시예의 광빔편향장치의 구성을 도시한다.

도 1은 주요주사 및 부주사에 의하여 2차원화상을 스크린에 투영하는 광빔편향장치의 예를 도시한다. 본 광빔편향장치는, 광원(201), 광원(201)으로부터 광을 주사하는 주요주사갈바노미러(202) 및 부주사갈바노미러(221), 갈바노미러(202),(221)에 의해 반사된 광(222)를 수광하는 전기신호를 출력하는 광전변화소자 등의 광센서(203), 광센서의 출력에 응하여, 광이 센서위치를 통과하는 시간을 측정하는 측정회로(106), 측정결과에 의거하여 주요주사갈바노미러(202)의 변위각을 나타내는 정보를 획득하고, 주요주사갈바노미러(202)에 인가된 구동신호와 광원(201)으로부터 묘화(drawing)개시타이밍과 묘화종료타이밍를 나타내는 타이밍신호를 동기하는 동기신호를 또한 생성하는 제어회로(107), 편향디바이스구동회로(108), 및 광원구동회로(109)로 이루어져 있다.

주요주사갈바노미러(202)는 왕복진동을 행하여 스크린(21)위의 방향(A)로 광점이 이동한다. 부주사갈바노미러(221)은 방향(A)과 수직하는 방향으로 광을 편향시킨다.

광센서(203)는 스크린(210)의 상단 부근에 위치한다. 주요주사방향(A)으로 주사이동의 광빔이 센서(203)의 위치를 통과하는 경우, 상기 광센서는 타이밍에서 검출신호(130)를 생성하는 타이밍센서를 구성한다. 타이밍센서(203)의 검출신호(130)를 측정회로(106)에 인가한다. 측정회로는 내부카운터(도시하지 않음)에 의해 검출신호(130)와 제어회로(107)로부터 기준신호(131) 사이의 시간차를 측정하여, 제어회로(107)에 결과를 송부한다. 기준신호(131)는 제어회로(107)에서 생성된 클락신호이고 주요주사갈바노미러(202)의 편향주기를 형성한다. 또한, 동기화된 갈바노미러구동신호(133)는 제어회로(107)에서 생성되고 구동회로(108)에 인가되며, 이에 응하여 AC전압을 정전전극에 인가함으로써 갈바노미러(202),(221)을 구동시킨다. 또한, 기준신호의 동기화에 있어서, 광원변조신호(134)는 제어회로에 있어서 소정의 타이밍에서 생성되고 광원변조회로(109)에 인가된다. 광원으로부터 방출된 광의 강도는 이렇게 변조신호에 의해 변조됨으로써 스크린위에 화상을 형성한다.

본 실시예에 있어서, 주요주사갈바노미러(202)의 변위각이 소정값에 도달한 경우, 타이밍센서(203)는 신호를 생성하고, 스크린위의 양방향으로 광점의 이동에 있어서, 즉 최대값의 방향으로 갈바노미러(202)의 변위각의 이동 동안 및 이러한 최대값으로부터 복귀하는 동안의 양자에 있어서, 광점을 수신하는 타이밍에 검출신호를 생성한다. 따라서, 타이밍신호(검출신호(130))는 단일의 회전주기내에 두 번 생성된다. 갈바노미러의 변위각의 위상과 그 최대변위각은, 이하에서 설명되는 방법에 의하여, 센서의 이러한 출력신호로부터 산출된다.

타이밍센서(203)는 갈바노미러의 제로변위각(도 1에 있어서 점선(225)에 의해 표시됨)에 해당하는 위치 이외의 어떠한 위치, 즉 주사의 중심 이외의 위치에 형성되어도 되지만, 이러한 위치는 미리 소정값에 설정되어 제어회로의 메모리에 기억된다(참조 도 3).

본 실시예에 있어서, 정현파구동신호가 갈바노미러에 인가되므로, 변위각이 변화하는 때에, 전진이동과 후진이동으로 대칭적으로 된다. 그러나, 구동신호의 파형은 정현파에 제한되지 않지만 삼각형이나 톱니모양으로 될 수 있다.

이하에 있어서, 정현파구동신호를 인가함으로써 갈바노미러(202)의 공진구동의 경우에 대하여 설명한다.

도 2a 및 도 2d는 도 1에 도시된 유닛에서 생성되는 다양한 신호를 도시한다. 도 2a는 제어회로에서 내장된 클락생성회로의 클락신호에 의해 동기하는 기준신호를 도시하고, 도 2b는, 구동전압이 도 2a에서 도시된 신호에 동기하는 구동신호(도시되지 않음)에 의하여 구동전압이 인가되는 경우에 있어서, 갈바노미러의 응답파형을 도시하고, 도 2c는 광센서의 검출신호를 도시하고, 도 2d는 갈바노미러의 편향각의 시간에서의 변화, 또는 스크린위의 광빔의 위치를 도시하며, 이하의 처리에 의하여 산출되고 재현된다.

도 2a 내지 도 2d에 있어서, φ는 구동의 중심위치로부터 광센서의 위치까지 갈바노미러의 변위각을 표시하고, ±Θc는 갈바노미러의 최대변위각를 표시하고, Dc는 도 2b에 도시된 구동신호의 상승단으로 부터 응답파형의 상승단까지의 시간 지연을 표시하고, T는 도 2a 내지 도 2d에 있어서신호의 회전주기를 표시하고, td1, td2는 구동신호의 상승단으로부터 각각의 타이밍신호의 출력까지 시간차를 표시한다.

지연시간 DC는, 갈바노미러의 구동시스템 및 광센서의 전기시스템에 있어서, 갈바노미러의 공진동작에서 생성된다.

도 2a 내지 도 2d에서 도시한 바와 같이, 갈바노미러(202),(221)로부터의 반사광(222)이 회전중심으로부터 변위각φ만큼 이동하는 경우 타이밍신호를 생성하도록, 광센서(203)는 위치결정된다.

시간에 따라 변위각의 변화φ(t)는 정현파로서,

φ(t) = Θc sin {2π(t - Dc)/T}에 의해 표현될 수 있으며,

센서위치의 변위각 (φ)과 두 개의 검출 타이밍 (td1),(td2)은,

φ = Θc sin {2π(td1 - Dc)/T}

φ = Θc sin {2π(td2 - Dc)/T}에 의해 서로 연관성이 있다.

따라서, 검출데이터 φ, td1 및 td2에 의거하여, 시간지연(Dc) 및 최대변위각(Θc)은 하기 방정식 (1) 및 (2)로부터 각각 얻을 수 있다.

Dc = (1/4)(2td1 + 2td2 - T) (1)

Θc = φ/sin{(π/T)(td1 - td2 + T/2)} (2)

td1 및 td2중 어느 하나가 전진경로의 펄스이고 기타 다른 것은 후진경로의 펄스인 것에 좌우되어, 방정식(1)에 있어서 산출된 값(Dc)는 도 10a 내지 도 10e에서 형성된 Dc로부터 T/2만큼, 즉 한 방향으로 구동신호의 상승단부로부터 동일한 방향으로 편향디바이스의 상부단까지의 시간만큼 차이가 있을 수 있다. 그러나, Dc의 결정에 있어서의 이러한 임의성은, td1 및 td2 사이의 차이가, T/2보다 크고, 이로써 td1 및 td2중 어느 하나가 전진경로의 펄스를 결정하는 여부에 따라서, 판단 및 주사의 중심으로부터 소정방향으로 센서의 위치를 변위함으로써 없어질 수 있다.

또한, 센서(203)가 주사의 중심위치(225)에 배치되면, φ = 0이기 때문에, Θc는 방정식 (2)에서 결정될 수 없다. 또한, 이러한 이유 때문에, 센서는 주사의 중심 외부쪽에 위치결정된다.

방정식(1)은 주사회전주기(T)와 센서위치의 통과의 측정된 시간 (td1),(td2)의 선형적인 계산에 의거한다. 본 경우에 있어서, 진동의 파형은 전진경로와 후진경로에서 대칭적이므로, Dc는 T/2와 두 종류의 통과시간의 평균의 합산에 의해 계산할 수 있다. 이러한 계산은, 비선형방정식 해법의 복잡한 과정을 포함하지 않으면서, 단순한 산출회로에 의하여 단시간내에 달성할 수 있다. 이러한 단순한 산출에 의한 Dc의 결정은, 전진 및 후진방향으로 주사를 검출하고 동일한 위치에서 상이한 시간의 데이터를 사용함으로써 가능하다.

두 개의 미공지 파라미터의 이러한 결정으로부터 도 2d에서 도시된 파형형태, 즉 임의의 시간에서의 편향기디바이스의 변위각을 알 수 있다. 이러한 결과는, 화상신호에 따라서 레이저빔에 인가될 변조의 개시 및 종료타이밍을 산출하기 위해 사용된다. 더욱 구체적으로는, 화상 개시 및 종료 위치에 각각 대응하는 변위각 φA 및 φB를 이용함으로써, 개시시간 tA 및 종료시간 tB는,

tA = (T/2π)(arcsin(φA/Θc) + Dc) (3)

tB = (T/2π)(arcsin(φB/Θc) + Dc) (4)

방정식 (2)에 있어서의 사인(sin)의 작용 및 방정식 (3), (4)에 있어서의 아크사인(arcsine)의 작용에 대하여 잘 알려져 있고 제어회로에서 구체화된 산출절차에 의해 단시간내에 산출될 수 있다.

이하에 있어서, 제어회로의 내부구성을 도시하는 블록도인, 도 3을 참조하면서 제어회로(107)의 작용에 대하여 설명한다. 제어회로는 적어도 제어기(301), 산출회로(302) 및 메모리(303)로 구성된다.

주사회전주기 및 센서위치에 대한 데이터는 메모리(303)에 미리 기억된다.

검색펄스가 주사의 개시후에 타이밍센서로부터 생성되는 경우, 측정회로는 통과시간을 측정하여 제어회로(107)에 결과(132)를 송부한다. 제어기(301)는, 메모리에서(303), 측정회로부터 수신된, 타이밍데이터를 기록한다.

광빔이 왕복회전을 완료하고 두 종류의 타이밍이 측정된 경우, 제어기는 메모리로부터 두 종류의 통과시간의 데이터를 판독하고 방정식(1), (2)에 대응하는 산출을 행하여 산출회로(302)에 송부하고, 그 결과를 메모리에 기록한다. 이 산출에 있어서, 주사회전주기에 관한 데이터는 메모리로부터 또한 판독되고 이용된다.

다음에, 미리 메모리(303)에 저장된, 표시개시위치와 표시종료위치에 해당하는 변위각 (ΦA),(ΦB)은, 방정식 (3) 및 (4)에 따라서 변조개시타이밍(tA) 및 변조종료타이밍(tB)를 산출하기 위해 판독되고 사용된다.

연속적인 주사동작에 있어서, 광원변조신호(132)는, 시간(tA)이 경과한 후의 타이밍에서, 화상에 대응하는 변조를 개시하고, 시간(tB)이 경과한 후의 타이밍에서 변조를 종료하도록 제어된다. 더욱 상세하게는, 제어기(106)는 기준신호에 동기하여 갈바노미러구동신호(133)를 생성하여 갈바노미터 구동회로에 송부한 다음, 광원변조개시신호를 생성하여 (tA) 만큼 지연된 시간에 광원변조회로에 송부하고, 광원변조종료신호를 생성하여 (tB) 만큼 지연된 시간에 광원변조회로에 송부한다. 또한, tA 및 tB 사이에서, 화상테이터를 화상메모리로부터 판독하고, 이러한 화상데이터를 변조하여 광원변조회로에 공급하기 위한 광원변조신호를 생성한다.

전술한 공정에 있어서, 중간데이터 Dc 및 Θc는 방정식(3), (4)에 의한 산출과정에 있어서 동시에 산출될 수 있다.

또한, 각각 회전주기에서 생성된 검출신호를 각각 사용함으로써, 또는 복수의 회전주기에서 생성된 검출신호의 평균을 사용함으로써 산출되어도 된다. 전자의 방법은 갈바노미러의 응답파형의 회전주기의 일부에 있어서만 타이밍의 검출을 행하는 경우에 이용될 수 있으며, 갈바노미러에 대한 구동신호가 제어될 때까지 필요한 시간을 감소시킨다. 한편, 후자의 방법은, 예를들면 데이터를 취득하여 평균함으로써, 검출의 정밀성을 개선시킨다.

이하에서, 본 실시예의 각각의 유닛에 대하여 설명한다.

(광원 201)

광원(201)은, 방출된 광 예를들면 변조기를 갖는 기체레이저 또는 고체레이저, 또는 반도체레이저 또는 LED 등의 직접변조가능한 광원을 변조할 수 있는 것이 바람직하다. 광원(201)의 변조는 펄스폭변조 또는 강도변조 등에 의해 달성할 수 있지만, 본 발명은 강도변조에 의해 설명되었다.

(갈바노미러 (202),(221))

갈바노미러(202) 또는 (221)은 주기적구동파형으로 구동된 갈바노메터(galvanometer), 반도체공정에 의해 제조된 실리콘 마이크로스캐너 또는 회전축에 대하여 회전왕복운동을 행하는 액츄에이터로 구성될 수 있다. 갈바노미러(202)가 구동될 수 있는 한, 구동주파수는 임의적으로 선택될 수 있다.

(타이밍센서 (203))

타이밍센서(203)는, 예를들면 빔검색기를 사용하는 광검출시스템 또는 광빔편향유닛과 일체화된 것을 이용할 수 있다.

타이밍센서(203)가 반도체공정에 의해 제조된 광원 또는 정전센서로 구성된 경우에 있어서, 각각의 변위점에서 최적의 센서를 사용할 수 있고, 또한 센서의 위치에 있어서의 오차는 제조공정에서의 오차에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 센서의 정확한 위치를 용이하게 달성할 수 있는 이점과 소형화 및 코스트의 저감을 용이하게 달성할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.

갈바노미러(202),(221)가 반도체공정에 의해 생산되는 경우에 있어서, 타이밍센서(203)를 갈바노미러(202),(221)와 동일한 기판 또는 근접한 기판위에 실장할 수 있음으로써, 광빔편향디바이스와의 일체성을 용이하게 달성할 수 있고 타이밍센서와 갈바노미러에 있어서 고정밀 위치결정을 용이하게 달성할 수 있다.

산출회로(302)는 마이크로컴퓨터, DSP(디지털 신호 프로세서) 또는 CPLD·FPGA(complex programmable logic device-field programmable gate array)로 구성할 수 있다.

(실시예 1의 변동)

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 있어서 광센서와 갈바노미러가 배치된 다른 예에 대하여 도시한다. 도 4a는 광원(201)으로부터 방출된 광과 갈바노미러(202)에 의해 반사된 광의 내에서의 구성을 도시하고, 빔스프리터(204)에 의해 분리된 광(206)은 광센서(203)에 의해 검출됨으로써, 갈바노미러(202)로부터 반사된 광은 소정의 변위각Φ에 도달한다.

타이밍센서(203)는 회전의 중심(207)으로부터 소정의 각(Φ)만큼 변위된 위치(208)에 형성된다. 화상묘화광(205)의 양을 감소시킬 수 있으며 빔스프리터(204)를 제조할 수 있지만, 검출용 분리광원은 불필요하고 검출은 전체 주사길이에 대하여 이루어질 수 있다. 또한, 분열된 광은 다른 방향으로 진행하므로, 상호간의 간섭을 피할 수 있으며 검출의 신뢰성을 개선할 수 있다.

도 4b는 광원과 상이한 검출광원(211)을 사용하는 것과, 광원으로부터 광빔의 것과는 다른 각에서 검출광원(211)으로부터 갈바노미러(202)까지 광빔(212)을 검출하는 것 및 타이밍센서(203)에 의해 갈바노미러(202)로부터의 반사광을 검출하는 것의 구성을 도시한다. (213)은 갈바노미러(202)의 회전중심을 표시한다.

검출광원(211)의 사용은 도 4a에 도시된 구성에 비해서 화상묘화광이 감소되지 않는 이점을 제공한다.

도 4c는, 타이밍센서(203)가, 2차원주사시스템의 비화상영역(224)과 화상영역(223)의 사이이며, 비화상영역(224)에 위치하는 구성을 도시한다. 이 구성에 있어서, 광원(201)으로부터의 광빔은 갈바노미러(202)에 의해 반사된 다음, 미러(221)에 의해 반사되어 화상묘화광빔(222)을 구성한다. (225)는 갈바노미러(202)의 회전중심을 표시한다. 이 구성은 검출이 주사의 일부에서만 이루어지는 결점이 있으나, 새로운 구성요소를 요구하지 않는다는 이점이 있다.

도 4a 내지 도 4c에서 도시하는 구성에 있어서, 주사광은 갈바노미러(202)로부터 분리된 위치에서 광센서(203)에 의해 검출되지만, 반도체공정에 의해 광센서(203)와 소형화된 갈바노미러(202)를 또한 일체화할 수 있다.

전술한 일본국 특허 제2657769호 및 제3011144호에서 설명한 바와 같이, 타이밍센서는, 광센서(203)에 제한되지 않고 코일 등의 자기센서 또는 정전센서에 의해 구성할 수 있지만, 타이밍센서는 갈바노메터의 진동의 전체주기에 걸쳐서 검출신호의 생성하는 타입이 아닌 특정한 변위각에서 예리한 검출신호를 생성하는 타입이다.

(실시예 2)

이하에서, 본 발명의 실시예 2에 대하여 설명한다.

본 발명의 제 2상황은, 편향디바이스의 주사의 중심위치가 미공지이동을 갖으며, 편향디바이스와 스크린의 상호간의 위치와 방향을 용이하게 변경할 수 있다고 가정한다. 이러한 상황은, 예를 들면, 스크린과 편향기 디바이스 양자가 방의 벽위에 고정되는 경우 일어난다. 이런 경우에 있어서, 중심위치의 이동 X_o를 포함하여, 스크린위의 광점의 이동은;

X = Asin(2πt/T - δ) + X_o

에 의해 표현할 수 있으며, 세 개의 파라미터 A, δ 및 X_o에 의해 결정될 수 있어, 광점의 이동에 대하여 완전하게 이해할 수 있다. 이러한 경우에 대하여 실시예 2로서 이하에서 설명한다.

이하에서, 실시예 2에 대하여 첨부된 도면을 참조하면서 설명한다.

도 5는 본 실시예의 광빔편향기유닛의 구성을 도시하는 개략도이고, 도 1에서의 것과 동일한 구성요소는 일치하는 번호에 의해 표시한다.

도 1에 도시된 구성과 대조적으로, 타이밍센서(203),(212)는 스크린의 상단의 두 개의 위치에서 형성된다. 센서의 적어도 하나는, 전진이동과 후진이동에서 주사빔의 타이밍을 검출하지만, 다른 센서는 전진 또는 후진이동에서만 타이밍을 검출한다.

도 6a 내지 도 6f는 도 5에 도시된 주요주사갈바노미러(202)에 대한 구동신호를 생성하는 방법을 도시한다.

도 6a는 구동신호용 동기신호를 도시하고; 도 6b는 도 6a에서 도시된 기준신호에 동기하는 갈바노미러(202)에 인가될 구동신호를 도시하고; 도 6c는 도 6b에서 도시하는 구동신호에 따라서 실제로 구동되는 갈바노미러(202)의 변위파형을 도시하고; 도 6d 및 도 6d' 각각은 광센서(203),(212)의 출력신호를 도시하고; 도 6e는 도 6d 및 도 6d'에 도시된 출력신호로부터 재현된 갈바노미러(202)의 변위 파형을 도시하고; 도 6f는 도 6e에 도시된 변위파형에 의거한 묘화개시/종료타이밍을 도시한다.

도 6c에 있어서, φ1, φ2는 구동의 중심점으로부터 광센서(203),(212)의 위치까지 갈바노미러(202)의 변위각을 표시하고, ±Θ는 갈바노미러(202)의 최대변위각를 표시하고, Dc는 도 6a에 도시된 구동신호의 상승단으로부터 도 6b에 도시된 변위파형의 상승단까지의 시간지연을 표시하고, T는 도 6b에 도시된 변위파형의 회전주기를 표시한다. 시간지연 (Dc)은, 갈바노미러(202)의 구동시스템 및 광센서(203),(212)의 전기시스템에서 생성된다.

도 6b에 도시된 구동신호(A1)가 도 6a에 도시된 기준신호에 동기하여 갈바노미러(202)에 인가되는 경우, 갈바노미러(202)는 시간지연(Dc)후에 이러한 구동신호에 응하여 회전하기 시작함으로써, 도 6c에 도시된 정현파변위파형을 형성한다.

구동신호(A1)의 인가의 개시로부터 시간 (td1)후에, 수직주사미러(221)로부터 반사광(222)이 광센서(203)에 입사하고, 이에 따라서, 도 6d에 도시된 바와 같이 검출신호(C1)을 출력한다.

다음에, 또한, 갈바노미러(202)의 구동에 의하면, 반사광(222)이 정현파형의 피크에 대응하는 변위각Θ에 도달한 후, 구동신호(A1)의 인가개시로부터 시간(td2)가 경과된 후, 반사광(222)은 다시 광센서(203)에 입사하고, 이에 따라서 검출신호(C2)를 출력한다.

다음에, 갈바노미러(202)는 변위각 0°까지 복귀하고 또한 네가티브변위로 회전한 다음, 구동신호의 인가개시후로부터 시간 (td3)가 경과한 후, 반사광(222)이 광센서(212)에 입사하고, 이에 따라서 도 6d'에 도시한 바와 같이 검출신호(C3)이 출력된다. 다음에, 갈바노미러는 변위각 -Θ에 도달한다.

다음에, 구동신호의 인가가 개시된 후로부터 시간 (td4)가 경과된 후, 반사광(222)은 광센서(212)에 다시 입사하고, 이에 따라서 도 6d'에 도시한 바와 같이 검출신호(C4)를 출력시킨다. 다음에, 갈바노미러는 변위각 0°에 복귀한다.

φ(t) = Θc sin{2π(t-Dc)/T} + φ_o

로 표현되는 바와 같이, 갈바노미러의 변위가 정현파라고 가정하면,

변위각(φ1)(φ2) 및 상기 설명한 네 개의 검출타이밍 (td1) 내지 (td4) 사이에 이하의 관계를 수립한다.

φ1 = Θc sin{2π(td1 - Dc)/T} + φ_o

φ1 = Θc sin{2π(td2 - Dc)/T} + φ_o

-φ2 = Θc sin{2π(td3 - Dc)/T} + φ_o및

-φ2 = Θc sin{2π(td4 - Dc)/T} + φ_o

다음에, 구동신호(A2)가 갈바노미러(202)에 인가되는 경우, 검출신호는 전술한 공정에서 설명한 바와 같이 측정회로(106)에 공급된다. 이런 방법으로, 측정회로는, 단일 회전주기(T)로 갈바노미러(202)의 변위에 대응하는 4개의 검출신호펄스 (C1) 내지 (C4)를 수신한다.

실시예 1에서와 같이, 시간지연(Dc)는, 이하 방정식(5)

Dc = (1/4)(2td1 + 2td2 - T) (5)

에 의한 시간 (td1),(td2)로부터 결정된다.

한편, 시간지연(Dc)는 이하 방정식(6)에 의한 시간 (td3),(td4)로부터 결정된다.

Dc = (1/4)(2td3 + 2td4 -3T) (6)

Dc를, 이 방법으로 결정할 수 있는 바와 같이, 진폭 Θc 및 중심위치 φ_o는 이하와 같이 φ1 및 φ2의 전술한 방정식에 의해 구성되는 연립1차방정식을 풀이함으로써 결정될 수 있다.

Θc = (φ1 + φ2)/[sin{(π/T)(td1 - td2 + T/2)} + sin{(π/T)(td3 - td4 + T/2)}] (7) 및

φ_o = [φ1 · sin{(π/T)(td3 - td4 + T/2)} - φ2·sin{(π/T)(td1 - td2 + T/2)}]/[sin{(π/T)(td1 - td2 + T/2)} + sin{(π/T)(td3 - td4 + T/2)}] (8)

방정식 (5) 및 (6)에서 명백하게 된 바와 같이, td1 내지 td2는 독립적이지 않지만 하기의 관계를 갖는다.

-td1 - td2 + td3 + td4 = T

Dc를 결정하는 방정식(5)는, td1 및 td2 중 어느 하나가 전진경로에서의 펄스이고 다른 것은 후진경로에서의 펄스인 것에 의하여 T/2에 대한 임의성을 갖지만, 이러한 임의성은 td1으로서 단거리의 펄스를 채택하고 주사의 중심으로부터 센서위치를 이동함에 의해 삭제함으로써, 전진경로의 펄스와 후진경로에서의 펄스를 형성할 수 있다. 마찬가지의 상황을 방정식 (6)에 적용한다.

방정식 (5) 및 (6)은 주사회전주기 T와 센서위치의 통과시 측정된 시간 td1 내지 td4의 선형적산출에 의거한다. 본 경우에 있어서, 진동의 파형은 전진 및 후진경로에 있어서 대칭적이므로, Dc는, T/2와 두 종류의 통과시간의 평균합에 의해 산출할 수 있다. 이러한 산출은 비선형방정식 해법의 복잡한 과정없이, 단순한 산출에 의해 단시간내에 달성할 수 있다. 이러한 단순한 산출에 의한 Dc의 결정은 적어도 하나의 광센서에서 전진과 후진방향으로 주사를 검출하고 동일한 위치에서 상이한 시간의 데이터를 사용함으로써 가능하다.

세 개의 미공지 파라미터의 이러한 결정에 의하여, 임의의 시간에 편향디바이스의 변위각을 알 수 있다. 이러한 결과는, 전술한 실시예 1에서와 같이, 이하 방정식에 의해 화상신호에 따라서 레이저빔에 인가될 변조의 개시타이밍 및 종료타이밍을 산출하기 위해 사용된다.

tA = (T/2π)(arcsin(φA - φ_o)/Θc) + Dc) (3)

tB = (T/2π)(arcsin(φB - φ_o)/Θc) + Dc) (3)

도 6f에 있어서, 묘화의 개시위치와 그 타이밍은 0에 의해 표시되고, 묘화의 종료위치와 그 타이밍은 ●에 의해 표시한다. 묘화의 개시와 종료는 갈바노미러가 속도에 있어서 작은 변화를 나타내는 영역에서 이루어지는 것이 바람직하다.

본 실시예에 있어서, 주사의 중심이 스크린의 기준위치(227)(예를 들면 스크린의 중심)와 일치한다고 가정하여, 1 및 제 2의 센서의 위치 데이터φ1, φ2 및 화상표시의 범위를 표시하는 변위각 데이터 φA, φB는 표시스크린위의 기준위치로부터의 거리로서 정의된다.

도 7은 주요주사편향디바이스(202)와 스크린(210)의 위치적관계를 도시하고, 상기 제 1 및 제 2센서(203),(212)는 스크린(210)위에 위치결정되고 화상표시범위는 XA < X < XB로 정의된다. L은 주요주사편향디바이스로부터 스크린까지의 거리를 표시하고, 부주사갈바노미러는 이 거리이내에 위치결정된다.

스크린의 중심으로부터 제 1(또는 제 2) 광센서의 거리 X1(또는 X2)에 대하여, φ1(또는 φ2)는,

φ1 = arctan(X1/L)

φ2 = arctan(X2/L)

에 의해 정의할 수 있다.

화상표시영역의 좌측(또는 우측)단으로부터 스크린의 중심까지 거리 XA(또는 XB)는,

φA = arctan(XA/L)

φB = arctan(XB/L)

에 의해 정의할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 주사의 중심위치가 스크린의 기준위치로부터 이동하는 경우라도, 전술한 바와 같이 주사의 중심의 오프셋값이 결정되고, 변조의 종료타이밍은 이러한 오프셋값에 의거하여 결정되므로, 화상위치 XA, XB는 스크린위에서 이동하지 않는다.

전술한 방정식(7)은 합계 φ1 + φ2의 형태로 φ1 및 φ2를 포함한다. 이것은 두 개의 검출기의 상대적인 위치에 의해 진폭이 결정된다는 것을 표시한다. 다르게 설명하면, 검출기의 상호간의 거리가 고정된 경우, 시간지연(Dc) 및 진폭(Θc)는 스크린위의 검출기의 각각의 위치를 결정할 수 있다. 검출기가 상호간의 거리를 유지하면서 스크린위에서 이동하면, 방정식(8)에서의 φ는, 화상이 스크린위의 좌측 또는 우측으로 이동하도록 변하지만, 검출기의 위치를 보정위치로 용이하게 조절할 수 있다. 따라서, 편향기 장치와 스크린의 위치관계를 변경하기 어려운 상황인 경우라도, 화상을 스크린위의 소정위치에 항상 투영할 수 있다.

또한, 검출기가 스크린위에 위치결정되지만 편향장치에 형성되는 경우에 있어서, 스크린위의 화상영역의 위치는, 그 거리를 유지하면서 검출기의 위치를 조정함으로써 마찬가지로 조절할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 전술한 바와 같이, 광센서는 한정된 상호간의 거리를 구비하는 것만을 요구하고 각각의 광센서와 갈바노미러의 구동의 중심위치의 위치적 관계는 엄격하게 제한하지 않으므로 광빔편향유닛의 조립비용을 저감할 수 있다.

본 실시예에 있어서의 제어회로는 도 2a 내지 도 2d에 도시된 실시예 1의 것과 동일하게 할 수 있다.

이하에서, 제어장치(107)의 작용에 대하여 설명한다.

주사회전주기데이터 T, 위치데이터 φ1, φ2 및 변위각 데이터 φA, φB를 미리 메모리에 저장한다.

기준신호가 개시한 후, 제어장치는, 측정회로로부터 주사빔의 네 개의 통과시간데이터가 연속적으로 전송되는 것을 확인하고 이들 데이터를 메모리에 저장한다. 제 2센서가 전진 또는 후진 주사의 검출만을 하면, 세 개의 통과시간데이터가 사용된다. 또한, 네 개의 시간 데이터가 통과되는 경우라도, 제어회로는 제1의 세 개의 데이터만을 확인한다.

다음에, 주사회전주기데이터 T와 센서위치데이터 φ1, φ2와 함께, 이들 데이터가 산출회로에 전송되고, 방정식 (5) 또는 (6)에 의해 Dc 및 방정식 (7), (8)에 의한 Θc 및 φ_o를 산출하고, 결과를 제어회로에 복귀시킨다. 제어회로는 이들 결과를 메모리에 저장한다.

다음에, 제어회로는, 화상표시영역으로부터 결정되고 미리 저장된 변위각데이터 φA, φB, 주사회전주기데이터 T, 상기 설명한 바와 같이 산출된 시간지연데이터(Dc), 진폭데이터(Θc) 및 중심위치오프셋데이터를, 산출회로에 전송함으로써, 방정식 (9),(10)에 의해 tA, tB를 산출하고 그 결과를 메모리에 저장한다.

연속적인 주사동작에 있어서, 광원변조신호는, 시간 tA의 경과후의 타이밍에서, 화상에 대응하는 변조를 개시하고, 시간 tB의 경과후의 타이밍에서 변조를 종료시키도록 제어된다. 더욱 상세하게는, 제어기는 기준신호에 동기하는 갈바노미러구동신호를 발생시키고 갈바노메타구동회로에 송부한 다음, 광원변조개시신호를 발생시키고 tA만큼 지연된 시간에서 광원변조회로에 송부하고, 광원변조종료신호를 발생하고 tB만큼 지연된 시간에서 광원변조회로로 송부한다. 또한, tA 및 tB 사이에서, 화상메모리로부터 화상데이터를 판독하고 이러한 화상데이터를 변조하여 광원변조회로에 공급용 광원변조신호를 생성한다.

두 개의 센서의 위치데이터의 경우에 있어서, 개별적 및 상대적 위치데이터(상대적 변위각 데이터) φ1 + φ2에 의해서 주어지며, 방정식 (9),(10)에 의한 산출은, φ_o=0이라는 가정하에서 행한다. 스크린위의 화상표시영역이 결과처럼 소정의 위치로부터 이동하면, 예를 들면 φ_o는 표시화상의 관찰하에서 다이얼(dial)로 조절되고, 방정식 (9), (10)의 산출을 다시 행함으로써 φ_o의 값이 조절하여 화상을 소망의 위치로 조절한다.

실시예 1에서 설명한 바와 같이, 방정식 (5) 내지 (10)을 사용하는 산출은 회전주기마다 각각의 전기신호의 입사에 대하여 행하여도 되고, 몇몇 회전주기마다 행하여도 된다. 회전주기 내에서 전술한 산출을 행할 수 있는 신호처리시스템은, 제어회로(107)에서 형성되면, 신속한 제어를 달성하여 바람직하다.

도 5에 도시된 광원, 갈바노미러 및 타이밍센서는 실시예 1에서 사용된 것과 동일할 수 있다. 또한 제어수단은 마이크로컴퓨터, DSP(digital signal processor) 또는 CPLD·FPGA(complex programmable logic device-field programmable gate array)에 의해 마찬가지로 구성할 수 있다.

타이밍센서(203),(212)가 반도체공정에 의해 제조되는 광센서 또는 정전기 센서로 구성되는 경우에 있어서, 각각의 변위점에서 최적의 센서를 사용할 수 있으며, 또한, 센서의 위치에서의 오차는 제조공정에서의 오차에 의해 결정된다. 따라서, 센서의 정확한 위치를 용이하게 달성할 수 있고 소형화 및 제조비용의 감소를 용이하게 달성할 수 있다는 이점을 얻을 수 있다.

갈바노미러(202),(221)가 반도체공정에 의해 제조되는 경우에 있어서, 갈바노미러의 것과 동일한 기판 또는 근접한 기판위에 타이밍센서(203),(212)를 장착할 수 있으므로, 광빔편향디바이스의 일체성과 타이밍센서와 갈바노미러가 고정밀하게 위치결정되는 것을 용이하게 달성할 수 있다.

(실시예 2의 변동)

실시예 1처럼, 검출시스템에서의 특정한 변동을 고려할 수 있다.

먼저, 도 8은 갈바노미러(202)에 의해 반사된 광이 빔스프리터에 의해 분리되고, 이렇게 분리된 광인 광빔검출기 등에 의해 검출되는 구성을 도시한다.

이 방법에 있어서, 분리된 광은 다른 방향으로 진행하므로, 상호간의 간섭을 피할 수 있고 검출의 신뢰성을 개선할 수 있다.

도 9는 화상표시에 대한 주요광원(201) 이외에 분리검출광빔을 방출하고, 광원(201)으로부터 광빔의 것과 다른 각에서 갈바노미러(202)에 광빔을 인도하고, 타이밍센서(203)에 의해 광빔을 검출하는 검출광원(211)을 사용하는 구성을 도시한다(두개의 유닛으로 형성되어 있지만 이하의 설명에서는 하나의 유닛으로 형성되었다고 가정한다.). 주요광원의 빔은 검출되지 않는다.

이러한 구성에 있어서, 센서(203)는 스크린위의 표시영역 외부, 또는 장치내에 위치결정되어도 되고, 따라서 표시된 화상의 관찰이 방해되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 분리검출광원의 사용은, 주요광원을 검출하는 경우에, 변조하에서의 화상이, 센서위치에서 약하거나 거의 0으로 되는 사실에 의한 일치성에 의해서 검출이 불가능하게 되는 결점을 피할 수 있다.

검출광원의 전기전력소비는, 주요광원의 부주사시간의 일부에서만, 즉주요주사가 센서에 대해서 작동하는 주기에서, 검출광을 방출하고, 다른 주기에서 검출광빔을 오프시킴으로써 감소시킬수 있다. 또한, 센서의 감광도가 열악하고 주요광원으로부터의 광이 강도에 있어서 불충분한 경우라도, 검출에 충분한 휘도, 강도 및 스폿사이즈를 검출광원으로부터 방출할 수 있다는 이점을 제공할 수 있다.

도 9에 도시한 바와 같은 검출광원(211)의 사용은, 스크린위의 광투영량이 도 8에 도시된 구성과 비교해서 저감되므로, 상대적 방법으로 화상 의 휘도를 증가시킨다. 검출광빔의 사이즈 또는 광센서의 배치의 최적화를 용이하게 할 수 있음으로써, 고정밀한 변위각을 형성한 정보를 취득하게할 수 있다.

도 12는 타이밍센서(203),(212)가 위치결정되는 비화상영역에서 부주사동작이 실행되는 또 다른 변동과, 갈바노미러(202)로부터 반사된 광이 타이밍센서(203),(212)에 입사하는 순간에 광원으로부터 방출된 광을 도시한다. 빔스프리터 또는 검출광원을 필요로 하지 않기 때문에, 휘도 또는 간섭에 있어서 손실의 결점을 방지할 수 있다.

도 12에도 도시된 타이밍센서(203),(212)가 위치결정되는 평면(223)은, 투영평면으로 될 것이 필수적으로 필요하지 않다. 타이밍센서의 평면(223)은 투영장치에 형성되어 투영평면을 임의적으로 선택할 수 있는 투영장치를 형성하여도 된다.

이하에 있어서, 본 발명은 그 실시예에 의해 또한 명백하게 된다. 이들 예는 두 개의 광센서를 가진 구성을 구비하지만, 하나의 광센서를 가진 구성을 이용할 수 있다.

(예 1)

도 13은 1차원 주사에 대하여, 본 발명의 예 1을 구성하는 광빔편향장치의 구성을 도시한다. 광원(201), 광원(201)으로부터 광빔의 주사이동을 하게 하는 갈바노미러(202), 갈바노미러(202)로부터 반사된 광(222)에 따라서 전기신호를 출력하는 광전변환소자 등의 광센서(203),(212), 광센서(203),(212)의 출력에 의거하여 갈바노미러(202)의 변위각을 표시하는 정보를 취득하고 갈바노미러(202)에 인가될 구동신호와 광원(201)의 묘화개시/종료타이밍을 표시하는 타이밍신호에 동기하는 동기신호를 생성하는 취득수단(226)를 형성한다. 취득수단(226)은 도 5에 도시된 측정회로(106), 제어회로(107), 구동회로(108) 및 변조회로(109)를 집단적으로 포함한다.

광원(201)은 약 5mW의 광출력의 반도체레이저로 구성되고, 펄스폭변조에 의해 직접변조를 행한다. 갈바노미러(202)는 약 10kHz의 주파수의 정현파구동신호에 의해 구동된다.

구동신호가 편향디바이스(202)에 인가되는 경우, 네 개의 펄스의 검출신호 전부는, 구동신호의 회전주기에서 출력되고, 정보는 타이밍센서(203),(212)로부터의 검출신호 및 타이밍센서(203),(212)와 갈바노미러 사이의 각에 의거하여 갈바노미러(202)의 변위각에서 취득한다.

상기에서 설명한 바와 같이, 갈바노미러(202)의 변위각을 표시하는 정보는, 소정의 데이터를 산출하고, 네 개의 펄스중 적어도 세 개중 사용함으로써 완전하게 얻을 수 있다.

(예 2)

도 5에 도시된 것과 유사한 2차원화상형성장치에 있어서, 갈바노미러(102),(121)는, 일본국 특허 제2983088호에 개시된 바와 같이, 반도체공정에 의해 필수적으로 제조된 광빔편향디바이스에 의해 대체된다. 본 실시예에 있어서, 공진 갈바노미러는 2축 편향디바이스를 형성하여 통합된다. 공진주파수는 8kH이다. 다른 부분은 도 5에 도시된 바와 동일하다.

예 2에서 설명한 바와 같이, 갈바노미러(202)의 변위각을 표시하는 정보는, 네 개의 펄스중 적어도 세 개를 사용하여, 소정의 데이터를 산출함으로써 완전하게 얻을 수 있다.

본 실시예처럼, 전진 및 후진경로시에 통과시간을 측정함으로써, 검출기의 개수를 증가시키지 않고 편향디바이스의 진동을 예상할 수 있으며, 그 결과, 화상변조의 타이밍을 정확하게 결정할 수 있다. 또한, 검출디바이시에서의 시간지연을 간단하게 산출할 수 있기 때문에 고속 공정이 가능하다. 또한, 두 개의 검출기를 사용하는 경우에 있어서, 이러한 검출기는 상대적위치에서만 고정되기 때문에 위치의 정확성이 요구되지 않아, 스크린 등을 용이하게 설치할 수 있다.

(예 3)

본 예는 위상이동으로부터 공진주파수에서의 변동을 검출하고 이러한 이동에 의거하여 구동주파수를 변화시키는 구동방법을 도시한다.

도 11a는 공진 갈바노미러에서의 최대변위각과 구동신호의 주파수 사이의 관계를 도시한다. 도 11b는 구동신호의 주파수와 위상 사이의 관계를 도시한다. 도 11a에 있어서, 세로축은 최대변위각을 표시하지만 가로축은 구동신호의 주파수를 표시하고, 도 11b에 있어서, 세로축은 위상이동을 표시하지만 가로축은 구동주파수를 표시한다.

이들 차트에서는, 광빔편향유닛이 설치되는 환경이 다른 주위 온도하에서 2세트의 데이터(특성 A 및 B)를 도시한다.

갈바노미러가 공진주파수에 의해 구동되는 경우, 주위온도에서의 변화는 공진주파수에서의 뚜렷한 변화를 초래한다. 구체적인 예에서와 같이, 1℃ 만큼의 온도에서의 변화는 X10Hz 만큼 공진주파수에서의 변화를 초래시킨다. 그 결과, 도 11a에서의 구동신호 주파수 최대변위각관계를 표시하는 특성곡선은 좌측 또는 우측으로 완전하게 이동한다.

예를 들면, 특성 A로부터 B로 이동하는 경우(공진주파수에서의 증가에 해당), 구동이 동일한 주파수에서 계속되면 변위각은 감소한다.

그러나, 도 11a에서의 특성 A에 의해 표시되는 바와 같은 공진점(●)에 대한 거의 대칭인 공진특성에 있어서, 주파수의 변화하에서만 진폭의 단순한 검출은, 공진주파수가 높은 측 또는 낮은 측으로 이동하는지에 따라서 동일하게 않는다.

따라서, 구동신호의 위상정보에서의 변화를 검출함으로써 주파수가 높은 측 또는 낮은 측으로 이동하는지에 따라서 검출하는 것을 고려한다. 더욱 상세하게는, 도 11a 및 도 11b에서 특성 A, B에 의해 표시된 바와 같이, 공진주파수가 높은 측 또는 낮은 측으로 변화되는 경우, 위상 정보는 각각 증가하거나 감소한다.

시간지연데이터(Dc)는 이하의 방식으로 위상이동(ω)와 관련시킨다. ω = 2πf(Dc - nT) X 360

(n 은 정수, 0° < ω < 360°)

본 예에 있어서, 주사타이밍은 실시예 1 또는 2에서 설명한 방법에 의해 검출되어 시간지연 (Dc)를 산출한 다음, 위상이동은 상기 설명한 방정식으로부터 결정되고 편향디바이스의 구동주파수는 조절되어 상기에서 설명한 방법에 의해 공진주파수를 일치시킨다. 위상이동(ω)가 네가티브 또는 포지티브이면, 위상이동(ω)은 구동주파수를 각각 증가시키거나 감소시킴으로써 항상 0에서 제어할 수 있음으로써, 소망의 구동신호는 화상형성장치의 환경에 있어서 주위온도에서의 변화에도 불구하고 갈바노미러에 인가된다.

갈바노미러의 구동시에 이하 제어의 주파수에 있어서, 시간 지연(Dc) 등의 위상신호는 위상 동기화된 루프에서 입력으로써 사용될 수 있다.

본 실시예에 의하면, 화상표시장치의 환경에서의 주위온도가 변화하는 경우라도, 구동주파수는 불안전 등 주파수에서의 변동을 초래하지 않고 항상 공진점을 가져오게 함으로써, 화상은 왜곡되지 않고 공진주파수는 실제시간원칙으로 검출될 수 있다.

(예 4)

본 실시예에 있어서, 갈바노미러(202)에 대한 구동신호(A1),(A2)는 약 60Hz 주파수의 톰니파로 구성된다.

도 14a 및 도 14b는 생성수단(226)에서 갈바노미러(202)에 의해 구동신호(A1),(A2)의 생성방법을 도시한다. 먼저, 광센서(203),(212)의 검출신호(C1) 내지 (C5)에 의거하여 최대변위각 Θc의 산출방법에 대하여 설명한다.

도 14b에 도시한 바와 같이, 점 A 내지 A'는 구동신호(A1)위에서 선택되고, 점 A 및 C 사이의 위상이동(TA), 점 B 및 F사이의 위상이동(TC), 점 F 및 점 H 사이의 위상이동(TB), 및 점 H 및 A' 사이의 위상이동(TD)으로 한다. 점 A, B, F, H 및 A'는 변위각 φ1 및 φ2와의 교차점이다.

다음, 도 14b에 도시한 바와 같이, 보조선을, 점 B를 통과하고 점 D 및 H를 접속하는 선에 평행하도록 도출하고, 점 H'는 구동의 중심점을 접속하는 점과 보조선과의 교차점이라고 정의한다. 따라서, 이하의 관계를 얻는다.

ΔABH' ∽ △ BDF

및 길이 CH'는 TB와 동일하다.

다음에, 최대변위각(Θc) 산출함에 있어서, 길이 DE, BD 및 IJ를 결정한다.

ΔABH' 및 △ A'JH는 유사하므로, 길이 DE는, AH' 및 BF의 길이비를 이용하여, 길이 BC를 기준으로써 채택함으로써 주어질 수 있다.

DE = BC X tC/(tA + tB)

또한, ΔABH'와 △ BDF는 유사하므로, 길이 IJ는, AH 및 AH'의 거리비를 이용하여, 길이 BC를 기준으로써 채택함으로써 주어질 수 있다.

IJ = BC X tD/(tA + tB)

DE 및 IJ에 대한 상기 방정식에 의거하여, 길이 DE, BC 및 IJ의 합계는,

DE + BC + IJ = BC{tC/(tA + tB) +1 + tD/(tA + tB)}

= BC(tA + tB + tC + tD)/(tA + tB)

= BC X T/(tA + tB)에 의해 주어질 수 있다.

길이 BC는 φ1과 동일하므로, 최대변위각 Θc는,

Θc = 2 X (TA + TB)/T X φ1에 의해 주어질 수 있다.

이하에서, J'D위의 어떠한 위치 및 이러한 위치에서 반사된 광(222)의 통과시간 사이의 관계에 대하여 설명한다. 먼저, 길이(AL)은 [DE + BD + IJ]에서 [DE + BM](상기 가로축 길이)만큼 빼고 또한 [IJ] 만큼 뺀 길이와 동일하게 하고, 반면에 길이 [DE + BM]은 [DE + BC + IJ]의 반과 동일하다. 따라서, ED 및 IJ에 대한 상기 방정식에 의거하여, 다음의 관계를 얻는다.

AL = (DE + BC + IJ)/2 - IJ

= BC X T/(tA + tB)/2 - {BC x tD/)/(tA + tB)}

= BC X (tA + tB + tC - tD)/2/(tA + tB)

또한, 선분 AK의 기울기는 BC/TA이므로, 관계 AL = BC/TA x (t0 - ta)은 점 A를 반사광(222)이 통과하는 시간 (t1), 점 K를 반사광이 통과하는 시간 (t0)라고 하면, 이하의 관계를 얻는다.

t0 = tA x (tA + tB + tC - tD)/2/(tA + tB) + t1.

상기 방정식에 의거하여, J'D상의 임의의 위치에 대응하는 변위각 φα는, 이러한 임의의 위치를 반사광(222)이 통과하는 시간 (tα)를 이용하여 표현할 수 있다.

φα = φ1/tA x (tα - t0)

= φ1/tA x {tα - tA x (tA + tB + tC -tD)/2/(tA + tB) + t1}

본 예는 톰니파로 구동된 갈바노미러의 변위각을 표시하는 정보를 취득할 수 있다. 실제로, 갈바노미러의 이상적인 톱니파이동은 톰니파신호에 의해 구동함으로써 얻을 수 없지만, 일반적인 구동조건하에서, 상기 설명한 이상적인 톱니파와 유사하게 해서 산출할 수 있다.

(예5)

도 8은 본 발명의 예 5의 광빔편향디바이스의 구성을 도시하는 개략도이다. 이 예에 있어서, 광센서(203),(212)는 스크린위에 형성하지 않지만 편향장치내에 형성된다.

더욱 상세하게는, 빔스프리터(204)는 도 8에 도시한 바와 같이 갈바노미러(202)와 수직주사미러(221) 사이의 형성되고, 광센서(203),(212)는 진행방향이 광스프리터에 의해 변경되는 검출주사광(206)의 광경로위에 위치결정된다. 또한, 진행방향이 광빔(204)에 의해 변경하지 않는 묘화주사광(205)을 투영평면(210)에 조사한다.

도 8에 도시한 바와 같이 광센서(203),(212)의 배치는, 검출이 전체주사에 대하여 달성할 수 있다는 이점을 제공한다. 도 5에 도시된 구성과 대조적으로, 투영평면(210)의 수직방향으로 주사위치와 관계없이, 광원(201)으로부터의 광은 각각의 수평주사동작에 대하여 광센서(203),(212)로 입사함으로써, 광원(201)과 갈바노미러(202)는 더욱 정확한 방법으로 제어될 수 있다.

(예6)

도 9는 본 발명의 예6의 광빔편향디바이스의 구성을 도시하는 개략도이다. 본 예에 있어서, 광센서(203),(212)에 의해 갈바노미러(202)의 변위파형을 검출하기 위해, 광원(201)이외에, 광원(201)으로부터의 광의 광로 외부 위치에, 분리검출광원(211)을 형성한다.

주사광과의 간섭을 피하기 위하여 검출광원(211)은 다른 파장을 사용한다. 갈바노미러에 대하여, 검출광원(211)으로부터 광의 입사각은, 변조수단을 가지는, 광원(201)으로부터의 것과 다르다. 광센서(203),(212)는 검출광원으로부터의 주사광을 검출할 수 있는 위치에 형성된다.

도 9에 도시한 바와 같은 검출광원(211)의 사용은, 투영평면위에 투광투영량이 도 8에 도시된 구성에 비교해서 낮지 않으므로, 상대적으로 묘화휘도를 증가시킬수 있다. 또한, 투영광빔의 크기 또는 광센서의 배치를 용이하게 최적화할 수 있음으로써, 매우 정확한 변위각을 형성하는 정보를 취득할 수 있다.

본 발명의 상기 예 1 내지 6에 있어서, 갈바노미러(202)의 광반사면의 변위각을 검출하는 타이밍센서로서 광센서(203),(212)를 사용하는 경우에 대하여 설명하였지만, 타이밍센서는 광센서에 한정되지 않지만, 갈바노미러에 내장된 정전센서 또는 코일 등의 자기센서로 구성되어도 된다. 또한, 정전센서에 의한 광센서의 것이고, 다른 것은 자기센서에 의한 것도 좋다.

(예 7)

도 12는 예 1 내지 7에서 설명된 광빔편향유닛의 어떠한 것에 의해 형성된 화상형성장치의 구성을 도시하는 개략도이며, 상기 도 13에 있어서 의 동일한 구성요소는 동일부호에 의해 표시한다.

수평주사의 갈바노미러(202)는 공진형이고 약 23kH의 정현파구동신호를 부가하고 있다. 갈바노미러(202)로부터 의 출사광은 타이밍센서(203),(212)에 입사한다.

수직주사미러(갈바노미러)(221)는 약 60kHz로, 귀선기간(flyback) 10%인 톱니파구동신호를 부가한다. 갈바노미러(221)로부터의 출사광은 타이밍센서(203'),(212')에 입사한다.

광원(201)은 약 30mW의 광출력의 반도체레이저로 구성되고, 펄스폭변조에 의해 직접 변조를 행한다. 수평 및 수직방향으로 변위각을 표시하는 정보는 예 1, 2 및 5에서 설명하는 방법에 의해 얻는다.

변위각을 표시하는 정보는 각각의 주사방향에서 얻으며, 구동을 안정화하고 변조 개시/종료타이밍을 생성하는 제어를 행한다. 본 예는 다른 주사방향과 다른 주사속도의 각각에서 변위각을 표시하는 정보를 얻을 수 있음으로써, 안정되게 높은 화질의 화상을 표시할 수 있다.

본 예에 있어서, 예로서 화상표시장치에 대하여 설명하지만, 광빔편향유닛은 레이저프린터 등의 화상묘화장치 또는 레이저현미경 등의 주사화상판독장치에서 사용될 수도 있고, 이러한 유닛은 단독으로 광편향장치로서 사용될 수도 있다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 다른 센서를 요구하지 않고 화상묘화의 해상력을 개선할 수 있고, 광빔편향유닛의 소형화와 코스트저감을 실현할 수 있다.

상기 설명한 예에 있어서, 예로서 화상표시장치에 대하여 설명하였지만, 광빔편향유닛은 레이저프린터등의 화상묘화장치 또는 레이저현미경 등의 주사화상판독장치에서 사용될 수도 있고, 이러한 유닛은 단독으로 광편향장치에서 사용될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 광빔편향장치와 그것을 사용한 화상형성장치의 구성을 도시하는 개략도.

도 2a, 2b, 2c 및 2d는 도 1에 도시된 유닛에서 생성된 다양한 신호를 도시하는 흐름도.

도 3은 도 1에 도시된 제어회로의 구성을 도시하는 블록도.

도 4a, 4b 및 4c는 도 1에 도시된 화상형성장치의 변화를 도시하는 도.

도 5는 본 발명의 다른 광빔편향장치와 그것을 이용하는 화상형성장치의 구성을 도시하는 개략도.

도 6a, 6b, 6c, 6d, 6d', 6e 및 6f는 도 5에 도시된 유닛에서 생성된 다양한 신호를 도시하는 흐름도.

도 7은 스크린과 갈바노미러 사이의 위치적 관계를 도시하는 개략도.

도 8 및 도 9는 도 5에서 도시하는 화상형성장치의 변화를 도시하는 도.

도 10a, 10b, 10c, 10d 및 10e는 광빔편향디바이스용 구동신호에 대한 진동의 관계를 도시하는 흐름도.

도 11a 및 도 11b는 공진 갈바노미러의 구동주파수, 최대변위각 및 위상 사이의 관계를 도시하는 흐름도.

도 12는 도 5에 도시된 화상형성장치의 변동을 도시하는 도.

도 13은 본 발명의 제 1실시예를 구성하는 광빔편향장치를 도시하는 도.

도 14a 및 도 14b는 본 발명의 제 4실시예에 있어서 광빔편향디바이스의 진동을 도시하는 흐름도.

<주요 부호에 대한 설명>

106 : 측정회로 107 : 제어회로

108 : 편향디바이스구동회로 109 : 광원변조회로

130 : 검출신호 134 : 광원변조신호

201 : 광원 202 : 주요주사갈바노미러

203 : 광센서 221 : 부주사갈바노미러

222 : 반사광 225 :중심위치

301 : 제어기 302 : 산출회로

303 : 메모리

Claims

광빔을 방출하는 광원과;

상기 광원의 광빔방출강도를 변조하는 변조수단과;

변조신호를 상기 변조수단에 출력하는 변조신호발생수단과;

광원으로부터 방출된 광빔을 편향하여 왕복주사를 행하는 광빔편향디바이스와;

광빔편향디바이스를 구동하는 구동수단과;

소정의 회전주기의 구동신호를 상기 구동수단에 출력하는 구동신호발생수단과;

왕복주사시의 광빔이 전진이동 및 후진이동으로 주사라인위의 특정한 위치를 통과하는 두 종류의 시간을 각각 측정하는 측정수단과;

전진주사 및 후진주사시에 측정된 2종류의 통과시간에 의거하여, 구동신호에 관하여 편향디바이스의 왕복주사의 시간지연에 해당하는 시간지연데이터를 산출하는 지연시간데이터산출수단과;

전진주사 및 후진주사시에 측정된 2종류의 통과시간과 산출된 시간지연데이터에 의거하여, 주사회전주기내에서 광빔에 대한 변조개시시간 또는 변조종료시간에 대응하는 타이밍데이터를 산출하는 타이밍데이터산출수단

을 포함하는 광빔편향기장치로서,

상기 변조신호발생수단은 산출된 타이밍데이터에 의거하여, 변조신호를 변조수단에 출력하는 것을 특징으로 하는 광빔편향장치.
제 1항에 있어서,

상기 시간지연데이터산출수단은, 전진주사와 후진주사시에 측정된 광빔의 두 종류의 통과시간의 선형적인 산출과 주사회전주기에 의해 시간지연데이터를 산출하는 것을 특징으로 하는 광빔편향장치.
제 2항에 있어서,

상기 편향디바이스의 왕복주사는, 대칭적인 진동이고, 시간지연데이터는 전진주사와 후진주사시에 측정된 광빔의 2종류의 통과시간의 선형적인 산출과 주사회전주기에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 광빔편향장치.
제 3항에 있어서,

상기 편향디바이스의 왕복주사는 정현파 진동인 것을 특징으로 하는 광빔편향장치.
제 3항에 있어서, 상기 편향디바이스의 왕복주사는 삼각형상의 진동인 것을 특징으로 하는 광빔편향장치.
제 1항에 있어서,

광빔편향디바이스의 왕복주사는 톱니파형상의 진동이고, 시간지연데이터는, 전진주사와 후진주사시에 측정된 광빔의 2종류의 통과시간을 전진주사 및 후진주사시의, 각 주사속도로 가중평균한 선형적인 산출과 주사회전주기에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 광빔편향장치.
제 1항에 있어서,

상기 타이밍데이터산출수단은, 타이밍데이터의 산출시의 파라미터로서, 통과시간을 측정하는 주사선위의 특정 위치 및 주사선위의 광빔의 변조개시 또는 종료위치를 사용하는 것을 특징으로 하는 광빔편향장치.
제 7항에 있어서,

상기 파라미터는 광빔편향디바이스의 주사의 중심위치에 대하여 변조개시 또는 종료위치의 상대적 위치데이터인 것을 특징으로 하는 광빔편향장치.
제 7항에 있어서,

상기 파라미터는 광빔편향디바이스의 주사의 중심위치에 대하여 상기 특정된 위치의 상대적 위치데이터인 것을 특징으로 하는 광빔편향장치.
제 7항에 있어서,

상기 파라미터는 광빔편향디바이스의 주사의 중심위치에 대하여 상기 특정된 위치의 상대적 위치데이터이고, 광빔편향디바이스의 주사의 중심위치는 광빔에 대한 투영평면위의 기준위치에 대하여 임의적으로 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 광빔편향장치.
제 1항에 있어서,

상기 구동신호생성수단은, 산출된 시간지연데이터에 의거하여, 구동신호를 편향디바이스구동수단에 출력시키는 것을 특징으로 하는 광빔편향장치.
제 1항에 있어서,

전진과 후진주사시에 측정된 2종류의 통과시간으로부터 편향디바이스의 최대변위각과 산출된 시간지연데이터에 대응하여 진폭데이터를 산출하는 진폭데이터산출수단을 부가하여 포함하고,

상기 구동신호생성수단은, 산출된 시간지연데이터와 진폭데이터에 의거하여, 구동신호의 회전주기가 증가하거나 또는 감소하는 구동신호를 편향디바이스구동수단에 출력하게 하는 것을 특징으로 하는 광빔편향장치.
제 1항에 있어서,

복수의 주사주기에 대하여 측정된, 광빔의 통과시간의 값으로부터 주사주기를 산출하는 주사주기산출수단을 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 광빔편향장치.
제 1항에 있어서,

상기 측정수단은, 광빔편향디바이스에 의해 편향된 광빔으로부터 빔스프리터에 의해 분리된 광빔중에서, 다른 쪽의 광빔이 주사선위의 특정한 위치를 통과하는 시간을 측정함으로써, 한쪽의 광빔이 주사선위의 특정한 위치를 통과하는 시간을 간접적으로 측정하는 것을 특징으로 하는 광빔편향장치.
제 1항에 있어서,

상기 측정수단은, 상기 광빔의 각과 다른 각을 가진 상기 광편향디바이스에 입사하는, 광빔중에서 다른쪽 광빔이 주사선위의 특정한 위치를 통과하는 시간을 측정함으로써, 상기 광빔이 주사선위의 특정한 위치를 통과하는 시간을 간접적으로 측정하는 것을 특징으로 하는 광빔편향장치.
제 1항에 있어서,

통과시간이 상기 측정수단에 의해 측정된 광빔의 투영평면과 상기 변조수단에 의해 변조된 광빔의 투영평면은, 편향디바이스와는 다른 거리를 가지는 것을 특징으로 하는 광빔편향장치.
제 1항에 있어서,

상기 측정수단은 주사선위의 소정의 위치에 형성된 광센서인 것을 특징으로 하는 광빔편향장치.
제 1항에 있어서,

상기 광편향디바이스는 반도체공정에 의해 제조된 갈바노미러인 것을 특징으로 하는 광빔편향장치.
화상형성장치는 제 1항에 기재된 광빔편향장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
광빔을 방출하는 광원과;

상기 광원의 광빔방출강도를 변조하는 변조수단과;

변조신호를 상기 변조수단에 출력하는 변조신호발생수단과;

상기 광원으로부터 방출된 광빔을 편향하여 왕복주사를 행하는 광빔편향디바이스와;

상기 광빔편향디바이스를 구동하는 구동수단과;

소정의 회전주기의 구동신호를 상기 구동수단에 출력하는 구동신호발생수단과;

왕복주사의 광빔이, 전진 및 후진주사시에 주사선위의 제 1특정위치와 제 2특정위치를 통과하는 2종류의 시간을 각각 측정하는 측정수단과;

측정된 통과시간에 의거하여, 구동신호에 대한 편향디바이스의 왕복주사의 시간지연에 대응하는 시간지연데이터를 산출하는 시간지연데이터산출수단과;

측정된 통과시간과 산출된 시간지연데이터에 의거하여, 주사회전주기내에서 광빔에 대한 변조개시시간 또는 변조종료시간에 대응하는 타이밍데이터를 산출하는 타이밍데이터산출수단

를 포함하는 광빔편향장치로서,

상기 변조신호발생수단은 산출된 타이밍데이터에 의거하여, 변조신호를 변조수단에 출력하는 것을 특징으로 하는 광빔편향장치.
제 20항에 있어서,

상기 타이밍데이터산출수단은, 타이밍데이터의 산출의 파라미터로서, 통과시간을 측정하는 제 1 및 제 2특정위치의 상대적위치와 투영평면위의 기준위치에 대한 주사선위의 광빔의 변조개시 또는 종료위치의 상대적 위치를 사용하는 것을 특징으로 하는 광빔편향장치.
광빔편향유닛은,

광원으로부터 방출하게 하는 광빔으로 주사하게 하는 갈바노미러와,

상기 갈바노미러로부터 반사된 광이 상기 갈바노미러의 구동시에 소정의 변위각에 도달하는 것을 검출하는 센서와,

상기 갈바노미러에 대한 구동신호용 동기신호와 상기 센서로부터의 검출신호 사이의 시간차이를 측정하는 측정수단과,

상기 측정수단에 의해 측정된 시간차이에 의거하여, 상기 구동신호의 인가하에서, 상기 갈바노미러의 응답에 따른 시간지연과 그 최대변위각을 산출하는 산출수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 광빔편향유닛.
소정의 회전주기의 구동신호를 인가하는 갈바노미러의 구동방법으로서,

상기 갈바노미러에 인가된 구동신호에 동기하는 동기신호의 상승단으로부터, 상기 갈바노미러로부터 반사된 광이 소정의 변위각에 도달하는 것을 나타내는 검출신호의 상승단부까지의 시간을 측정하는 단계와,

상기 측정된 시간에 의거하여 상기 구동신호의 인가하에서, 상기 갈바노미러의 응답에 따른 시간지연을 산출하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 갈바노미러의 구동방법.
제 23항에 있어서,

상기 갈바노미러에 대한 구동신호의 주파수의 이동은, 상기 변위각을 나타내는 정보에 의거하여, 상기 갈바노미러의 공진주파수의 비율로 산출함으로써, 상기 갈바노미러에 다음에 공급될 구동신호의 주파수를 산출하는 것을 특징으로 하는 갈바노미러의 구동방법.
제 23항에 있어서,

상기 구동신호는, 상기 구동된 갈바노미러의 최대변위각이 일정하게 되도록, 상기 변위각을 나타내는 정보에 의거하여 생성되는 것을 특징으로 하는 갈바노미러의 구동방법.
제 23항에 있어서,

상기 갈바노미러를 조사하는 광빔을 방출하는, 광원으로부터의 광빔의 방출타이밍은, 상기 변위각을 나타내는 정보에 따라서 제어되는 것을 특징으로 하는 갈바노미러의 구동방법.
갈바노미러를 구동하는 소정의 회전주기의 구동신호가 공급되는 광빔편향유닛으로서,

상기 갈바노미러로부터 반사된 광이, 제 1 및 제 2변위각에 도달하는 것을 검출하는 제 1 및 제 2센서와,

상기 갈바노미러에 인가된 구동신호에 동기하는 동기신호의 상승단으로부터, 상기 센서로부터 검출신호의 상승단까지의 시간을 측정하는 측정수단과,

상기 측정수단에 의해 측정된 상기 시간에 의거하여 상기 갈바노미러의 변위각을 나타내는 정보를 취득하는 취득수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 광빔편향유닛.