JP5769941B2 - アクチュエータの駆動装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明に係るアクチュエータの駆動装置の第1実施形態を示すブロック図である。
図1において、第1実施形態の駆動装置101は、高調波成分を含む波形の駆動信号として鋸歯状波形信号の1周期分のデジタルデータを格納する波形メモリ1と、図示しない制御部により設定される後述のアクチュエータ10の可動部13の目標振れ角を示す目標振れ角情報(位置情報)に基づいて鋸歯状波形の駆動信号の振幅を演算し、前記波形メモリ1に格納されている前記デジタルデータと前記振幅とに基づき、鋸歯状波形でかつ前記演算した振幅のデジタル駆動信号を生成する振幅演算部2と、振幅演算部2から出力されるデジタル駆動信号をアナログ駆動信号に変換するD/A変換器3と、D/A変換器3から出力されたアナログ駆動信号から、前記可動部13が共振振動する共振周波数成分を減衰するフィルタ部としてのローパスフィルタ4と、ローパスフィルタ4から出力される可動部13の目標位置を示すアナログ駆動信号値と後述する振れ角センサ7から出力される可動部13の実際の位置を示す信号値との偏差に基づいて、可動部13が目標位置に近づくようにアクチュエータ10の駆動力発生部に供給する駆動信号値を調整するフィードバック制御部としてのPID制御部5と、PID制御部5で調整された駆動信号をアクチュエータ10の駆動力発生部に供給して駆動力を発生させる駆動信号供給部6と、アクチュエータ10の可動部13の動きを検出して可動部13の実際位置を示す信号を出力する位置センサとしての前述した振れ角センサ7と、ローパスフィルタ4の出力信号レベルに合わせるように振れ角センサ7の出力レベルを増幅する利得調整部8と、を備えて構成される。ここで、波形メモリ1と振幅演算部2とで信号生成部102が構成される。
図4において、このアクチュエータ10は、半導体製造技術を利用して製造した電磁駆動式のプレーナ型アクチュエータである。このアクチュエータ10は、図4に示すように、枠状の固定部11と、可動部13と、前記可動部13を固定部11に対し揺動可能に軸支する一対のトーションバー12,12とを備えて構成され、前記固定部11、トーションバー12,12及び可動部13は、半導体基板を用いて一体に形成される。
前記波形メモリ1には、図5に示すように、予め設定される基本周波数foの鋸歯状波形の1周期(T=1/fo)分の波形データが格納されている。前記振幅演算部2は、入力する目標振れ角情報に基づいて波形メモリ1内の波形データを用いて生成される鋸歯状波形信号の振幅を演算し、可動部13を目標の振れ角で駆動できるような振幅を持つ鋸歯状波形の駆動信号を生成し出力する。前記振幅演算部2からのデジタル駆動信号は、D/A変換器3でアナログ駆動信号に変換されてローパスフィルタ4に入力される。
また、上記各実施形態では、アクチュエータ10を電磁駆動式のアクチュエータとしたが、駆動方式は、静電駆動式や圧電駆動式等の他の方式であってもよい。
図14は、本発明に係るアクチュエータの駆動装置を適用したレーザプロジェクタの一例を示す概略構成図である。
図14において、レーザプロジェクタは、レーザ制御部21と、R.G.Bレーザ発光部22と、水平走査用アクチュエータ23と、この水平走査用アクチュエータ23の駆動装置である水平駆動波形生成部24及び駆動信号供給部25と、垂直走査用アクチュエータ26と、この垂直走査用アクチュエータ26の駆動装置である垂直駆動波形生成部27及び駆動信号供給部28と、同期信号生成部29と、を備えて構成される。
レーザ制御部21の発光指令により、R.G.Bレーザ発光部22内の3原色毎の発光素子を発光させる。
一方、水平走査用アクチュエータ23は、水平駆動波形生成部24で生成される正弦波状波形信号に基づいて、駆動信号供給部25から供給される駆動信号によって高速駆動される。
2 振幅演算部(信号生成部)
4 ローパスフィルタ(フィルタ部)
5 PID制御部(フィードバック制御部)
6 駆動信号供給部
7 振れ角センサ(位置センサ)
7a,7b ピエゾ素子
9 ノッチフィルタ(帯域除去フィルタ、フィルタ部)
10 アクチュエータ
11 固定部
12,12 トーションバー
13 可動部
14 駆動コイル(駆動力発生部)
16 永久磁石(駆動力発生部)
101 駆動装置
102 信号生成部
Claims (9)
- アクチュエータの固定部に軸支した可動部の動きを検出する位置センサの信号レベルを、利得調整部で前記可動部の共振周波数成分を減衰するフィルタ部の駆動信号レベルに合せ、前記フィルタ部の可動部目標位置を示す駆動信号値と位置センサの可動部実際位置を示す信号値との偏差から、前記可動部が目標位置に近づくようにフィードバック制御部で前記駆動信号値を調整して前記アクチュエータに供給し前記可動部を駆動する構成とし、
前記フィルタ部は、鋸歯状波形の駆動信号を入力し、前記共振周波数成分を減衰して前記駆動信号値として出力するものであり、
前記フィルタ部による前記駆動信号における前記共振周波数成分の減衰と、前記フィードバック制御部での前記駆動信号値の調整とによって前記可動部の共振振動を抑制する、
アクチュエータの駆動装置。 - 前記フィードバック制御部は、
前記実際位置を示す信号値と前記目標位置を示す駆動信号値との偏差に比例して可動部が目標位置に近づくように前記駆動信号の比例制御分を設定する比例分設定部と、
前記実際位置を示す信号値と前記目標位置を示す駆動信号値との偏差に基づいて可動部が目標位置に近づくように前記駆動信号の積分制御分を設定する積分分設定部と、
前記可動部の実際位置を示す信号値の変化速度に基づいて前記駆動信号の微分制御分を設定する微分分設定部と、
前記比例制御分と積分制御分と微分制御分とを加算し当該加算値を駆動信号の調整値として前記駆動信号供給部に出力する加算部と、
を備えて構成した請求項1に記載のアクチュエータの駆動装置。 - 前記フィルタ部がローパスフィルタで構成されることを特徴とする請求項1又は2に記載のアクチュエータの駆動装置。
- 前記フィルタ部が帯域除去フィルタで構成されることを特徴とする請求項1又は2記載のアクチュエータの駆動装置。
- 前記帯域除去フィルタがノッチフィルタであることを特徴とする請求項4記載のアクチュエータの駆動装置。
- 前記アクチュエータは、前記固定部と、前記可動部と、固定部に可動部を軸支するトーションバーと、を半導体基板で一体形成して構成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のアクチュエータの駆動装置。
- 前記アクチュエータは、前記可動部に反射ミラーを備え、前記可動部を揺動駆動して前記反射ミラーに照射される光ビームの反射光を走査する光走査用アクチュエータであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載のアクチュエータの駆動装置。
- 前記アクチュエータは、反射光をラスタ走査する光デバイスの前記ラスタ走査における垂直走査用の光走査用アクチュエータであることを特徴とする請求項7記載のアクチュエータの駆動装置。
- 前記光デバイスが、前記反射ミラーへの光ビームの照射を、画像データに基づいて制御して、前記画像データに対応する画像を表示するプロジェクタであることを特徴とする請求項8記載のアクチュエータの駆動装置。
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