(57)【要約】【課題】アクチュエータの走査の安定性を向上させる圧電駆動装置を提供することを目的とする。【解決手段】アクチュエータ２の振動成分を検出する検出部１０と、検出部１０により入力された検出信号を増幅させる検出増幅部１１と、増幅された検出信号とアクチュエータ２の目標信号との偏差を得る減算部１２と、振幅、位相特性を安定させる補償部９とにより構成されたフィードバック制御回路と、外部入力１３に基づき目標信号をフィードバック制御回路に入力する駆動部３と、駆動信号と検出信号の位相差を演算する位相比較部５と、アクチュエータ２の加速度成分と位相差を格納する記録部７と、検出信号の加速度成分と位相差に基づき駆動増幅部８と検出増幅部１１の利得を調整する利得演算部６とを有し、外部入力１３が変更された際に振動加速度信号と位相差が記録部７に格納された以前の振動加速度信号と位相差に等しくなるよう利得調整を行う構成とした。【選択図】図１
2014090621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータと接続され、
前記アクチュエータの振動成分を検出する検出部と、前記検出部に接続され前記検出部により入力された検出信号を増幅させる検出増幅部と、前記検出増幅部と接続され増幅された前記検出信号と前記アクチュエータの目標信号との偏差を得る減算部と、前記減算部からの信号を増幅する駆動増幅部と、前記駆動増幅部と接続され振幅、位相特性を安定させる補償部とにより構成されたフィードバック制御回路と、
外部入力に基づき目標信号を前記フィードバック制御回路に入力する駆動部と、
前記駆動部と前記検出増幅部と接続され前記駆動信号と前記検出信号の位相差を演算する位相比較部と、
前記検出部により得られるアクチュエータの加速度成分と位相差を格納する記録部と、
前記検出部によって得られる検出信号の加速度成分と位相差に基づき前記駆動増幅部と検出増幅部の利得を調整する利得演算部とを有し、
外部入力が変更された際に振動加速度信号と位相差が前記記録部に格納された以前の振動加速度信号と位相差に等しくなるよう利得調整を行うことを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
【請求項２】
前記利得調整は駆動増幅部の利得を調整した後に前記検出増幅部の利得を調整することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ駆動装置。
【請求項３】
外部入力が変更された際に振動加速度信号と位相差が前記記録部に格納された以前の振動加速度信号と位相差の平均値を算出して利得調整を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアクチュエータ駆動装置。
【請求項４】
前記駆動部は、
前記外部入力から前記駆動部に入力される信号が変更されたか判定する変更判定回路が設けられていることを特徴とする請求項１〜３に記載のアクチュエータ駆動装置。
【請求項５】
前記検出部は微分器が設けられており、
前記微分器による信号の生成するタイミングを制御するトリガー演算部を設けたことを特徴とする請求項１〜４に記載のアクチュエータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアクチュエータ駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザーや赤外線等の光源から射出した光束を反射し、走査するための光学走査装置が実用化されている。ディスプレイや人感センサ等に用いられる光学走査装置はアクチュエータとアクチュエータを駆動する駆動制御装置が好適である。
【０００３】
従来、アクチュエータを駆動する駆動制御装置はアクチュエータを駆動するための駆動源と、アクチュエータの駆動を検出するための検出部を用い、フィードバック制御回路を構成することで所定の目標値に近づける制御が行われていた。このうち、速度制御型のフィードバック制御回路の利得調整として例えば特許文献１が提案されている。特許文献１はアクチュエータの速度制御を行うための駆動制御装置で、図２０に示すフローチャートに従い、アクチュエータの特性変化に応じてゲインテーブルを利用して利得調整を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４２８７４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、アクチュエータの特性に応じて利得調整を行う場合、アクチュエータを駆動する条件が少なければ特許文献１に記載の発明のようにゲインテーブルを利用して利得調整を行っても煩雑ではないが、アクチュエータを駆動する条件が多くなると、ゲインテーブルを利用する方法は算出する特性変化量に応じて多くのテーブルをあらかじめ準備しておく必要があり、汎用性向上のためにテーブル数を増加させれば記憶領域を増加させる必要が有りコスト高となる。また、アクチュエータの設計変更の都度、ゲインテーブルを作成する必要があるため煩雑な手間がかかることが課題であった。
【０００６】
そこで本発明は、多くのゲインテーブルを持つことなく、アクチュエータの設計変更に応じたテーブルの再作成なく、最適な利得調整を行うための駆動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の駆動制御装置は、アクチュエータと接続され、前記アクチュエータの振動成分を検出する検出部と、前記検出部に接続され前記検出部により入力された検出信号を増幅させる検出増幅部と、前記検出増幅部と接続され増幅された前記検出信号と前記アクチュエータの目標信号との偏差を得る減算部と、前記減算部からの信号を増幅する駆動増幅部と、前記駆動増幅部と接続され振幅、位相特性を安定させる補償部とにより構成されたフィードバック制御回路と、外部入力に基づき目標信号を前記フィードバック制御回路に入力する駆動部と、前記駆動部と前記検出増幅部と接続され前記駆動信号と前記検出信号の位相差を演算する位相比較部と、前記検出部により得られるアクチュエータの加速度成分と位相差を格納する記録部と、前記検出部によって得られる検出信号の加速度成分と位相差に基づき前記駆動増幅部と検出増幅部の利得を調整する利得演算部とを有し、外部入力が変更された際に振動加速度信号と位相差が前記記録部に格納された以前の振動加速度信号と位相差に等しくなるよう利得調整を行う構成とした。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成により、外部入力が変更された際に以前のフィードバック制御回路の振動加速度信号と位相差が等しくなるように調整を行うため、駆動部への外部入力が変化した場合でもゲインテーブルを再作成せずにアクチュエータの制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１における駆動制御装置のブロック図
【図２】同駆動制御装置のブロック図
【図３】（ａ）同駆動制御装置の補償部の利得特性を示す図、（ｂ）同駆動制御装置の補償部の位相特性を示す図
【図４】（ａ）同駆動制御装置により制御されるアクチュエータの利得特性を示す図、（ｂ）同駆動制御装置により制御されるアクチュエータの位相特性を示す図
【図５】積分器の周波数特性を示す図
【図６】同駆動制御装置の駆動部により生成される駆動信号を示す図
【図７】同駆動制御装置の駆動部により生成される三角波信号の高調波成分を示す図
【図８】同駆動制御装置のフィードバック制御回路の一巡伝達関数を示す図
【図９】（ａ）同駆動制御装置のアクチュエータから検出された変位検出信号と目標信号を示す図、（ｂ）同駆動制御装置のアクチュエータから検出された速度検出信号を示す図
【図１０】同駆動制御装置で検出される速度信号の時間変化を示す図
【図１１】同駆動制御装置の周波数変更前と周波数変更後の速度成分の時間変化を示す図
【図１２】同駆動制御装置の利得調整のフローチャート
【図１３】同駆動制御装置の利得調整のフローチャート
【図１４】同駆動制御装置の利得調整後の速度成分の時間変化を示す図
【図１５】（ａ）同駆動制御装置の駆動電圧を示す図、（ｂ）同駆動制御装置の利得調整の順番を変更したときの駆動電圧を示す図、（ｃ）同駆動制御装置の速度信号の時間変化を示す図、（ｄ）同駆動制御装置の利得調整の順番を変更したときの速度成分の時間変化を示す図
【図１６】同駆動制御装置のブロック図
【図１７】同駆動制御装置のブロック図
【図１８】本発明の実施の形態２の駆動制御装置のブロック図
【図１９】本発明の実施の形態３の駆動制御装置のブロック図
【図２０】従来の駆動制御装置の利得調整のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について図面を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態１におけるアクチュエータ駆動制御装置１のブロック図である。本発明の実施の形態１におけるアクチュエータ駆動制御装置１はアクチュエータ２と接続されており、駆動部３と、駆動部３と接続されたフィードバック制御回路４と、フィードバック制御回路４と接続された位相比較部５、利得演算部６と、利得演算部６と位相比較部５とフィードバック制御回路４とに接続された記録部７から構成されている。そして、フィードバック制御回路４は、駆動増幅部８と、駆動増幅部８と接続された補償部９と、アクチュエータ２と接続された検出部１０と、検出部１０と接続された検出増幅部１１と、駆動部３と検出増幅部１１と接続された減算部１２とで構成されている。
【００１２】
次に、本発明の実施の形態１における各構成要素の詳細な役割について図２を用いて説明する。
【００１３】
アクチュエータ２はＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を利用した圧電体等で構成され、電気信号の印加により機械振動する。ここで、本発明の実施の形態１ではアクチュエータ２が圧電体で構成されており、電気信号の印加により圧電体の逆圧電効果を用いて電気機械エネルギー変換によりアクチュエータ２を駆動する。アクチュエータ２は構造により固有の共振周波数ｆ０を有し、駆動信号の周波数がｆ０に近ければアクチュエータ２の振幅が大きい振動特性に、ｆ０から遠ければアクチュエータ２の振幅が小さい振動特性となる。
【００１４】
駆動部３は外部入力１３により任意の周波数、振幅、波形情報が入力され、アクチュエータ２を駆動するための駆動信号を生成する。ここで、アクチュエータ２を駆動する場合の所望の周波数、振幅、波形を目標値として、目標値で駆動できるように生成された目標信号が駆動信号として駆動部３から出力される。
【００１５】
駆動増幅部８は利得演算部６によって演算した結果に基づいて決定された利得で駆動信号を増幅し、補償部９へ出力する。
【００１６】
補償部９はフィードバック制御回路４の安定性を保つため、不要な信号成分を除去するフィルタや、高いＱ値のアクチュエータ２の共振特性を緩和するためのノッチフィルタ等を用い、フィードバック制御回路４の一巡伝達関数における利得、位相補償を行うことでフィードバック制御回路４の閉ループを安定化する。図３に補償部９の周波数特性を示す。図３（ａ）は利得特性を示しており、図３（ｂ）は位相特性を示している。本発明の実施の形態１では、アクチュエータ２の周波数依存性に対してアクチュエータ２を三角波駆動するために補償部９に周波数特性を持たせている。減算部１２における接続点を開放とみなして導出する一巡伝達関数において、直列に補償部９を配置することでアクチュエータ２の周波数依存性を打ち消すことができる。なお、アクチュエータ２の利得特性は図４（ａ）、位相特性は図４（ｂ）に示すようにｆ０で利得のピークを持ち、ｆ０を挟んで位相特性が反転する特性であるため、アクチュエータ２の特性を補償するには利得、位相が共に逆特性となるノッチフィルタや、ｆ０よりも高周波数領域で利得特性が逆特性となる急峻なローパスフィルタが有用である。本発明の実施の形態１の補償部９は共振周波数を一致させたノッチフィルタを用いている。
【００１７】
検出部１０は、圧電体と検出電極をアクチュエータ２上に配置して構成されたアクチュエータ２の機械振動からアクチュエータ２の速度成分を検出する速度検出器１４と、速度検出器１４により検出され速度検出器１４から出力されたアクチュエータ２の速度成分の検出信号を積分する積分器１５と、検出信号を微分する微分器１６により構成されている。駆動部３へ駆動信号を印加することによりアクチュエータ２が変位し、アクチュエータ２の変位によりアクチュエータ２上の速度検出器１４が変位するため、速度検出器１４における圧電体に生じた歪みに応じて圧電効果により電荷が発生し、これがアクチュエータ２の速度成分として検出される。ここで、電荷の検出により速度成分を検出する構成とすればアクチュエータ２と検出部１０を一体設計可能なため、装置の小型化、製作の簡略化が図れる。
【００１８】
また、本発明の実施の形態１ではアクチュエータ２が電圧を印加することにより駆動する電圧駆動型であることに対して検出部１０を電荷検出型の構成としているため、交流信号における電圧と電流の関係からアクチュエータ２の非共振周波数領域で駆動電圧に対してπ／２遅れた信号が得られる。このため、アクチュエータ２の振動変位量を検出することで振動の速度成分を検出することができ、この速度成分を検出するために速度検出器１４の後段に速度信号を変位信号に変換するための積分器１５を配置することにより速度成分を変位量に換算し検出している。
【００１９】
積分器１５の利得特性の周波数特性を図５に示す。積分器１５はフィードバック制御回路４等に含まれる低周波数のノイズ信号等で出力が飽和してしまうため、これを防ぐために積分器１５には不完全積分器１５を用いている。図５に示すように積分器は周波数特性を持っているため、駆動周波数帯域内で位相が変化する不完全積分器１５を用いた場合、検出するアクチュエータ２の振動成分に回路特性が加わることにより、検出される変位、速度、加速度といった振動特性がアクチュエータ２の振動特性と異なるようになってしまう。このため、不完全積分器１５のカットオフ周波数を駆動周波数帯域内で位相変化しないようにアクチュエータ２の駆動周波数ｆｒよりも低く設計する。このため、不完全積分器１５の周波数依存性はアクチュエータ２の動作周波数ｆｒよりも十分に低いｆ２にカットオフ周波数を設計し、これにより、ｆ２以下の周波数帯で積分器１５の飽和を防ぐように出力が減衰している。また、フィードバック制御回路等に含まれるｆ０よりも高周波側の利得特性は単調減少し、不要な周波数成分の信号を減衰させるように設計している。
【００２０】
ここで、アクチュエータ２を駆動する際に外部入力１３が変更された場合でも安定した駆動を行うため、速度検出器１４の後段に微分器１６を接続してフィードバック制御時の利得調整に加速度信号を用いることができる構成とする。微分器１６は前述の積分器１５とは逆にフィードバック制御回路４等に含まれる高周波数のノイズ信号等で出力が飽和しないよう不完全微分器１６のカットオフ周波数をアクチュエータ２の共振周波数ｆ０よりも大きくなるようにし、ｆ０よりも低周波側の利得特性が単調減少となり不要な信号を減衰させるように設計している。このように、検出部１０では速度検出器１４と積分器１５、微分器１６を接続することにより、アクチュエータ２の振動特性の変位成分を示す変位検出信号と、速度成分を示す速度検出信号と加速度成分を示す加速度検出信号を得ることができる。
【００２１】
減算部１２は、検出部１０により得られる変位検出信号と、駆動部３で生成した目標信号とを反転加算し、目標値に対する偏差を演算する。演算した偏差は駆動増幅部８を通して再度アクチュエータ２の駆動信号となり、フィードバック制御回路４による再帰的な駆動で偏差を最小にするようアクチュエータ２を駆動することにより所定の動作が実現可能となる。
【００２２】
位相比較部５は、駆動信号と変位検出信号の位相差を演算し記録部７に格納し、演算された位相差とともに検出部１０によって得られる加速度検出信号も記録部７に格納する。
【００２３】
記録部７は、位相差、加速度検出信号を格納可能であり、本発明の実施の形態１では外部入力１３により駆動部３に与えられる周波数、振幅、波形に基づき駆動信号を生成し、アクチュエータ２を駆動したときに得られる加速度検出信号と位相差を初期条件として格納している。
【００２４】
利得演算部６は、外部入力１３が変更され、駆動信号が変化した場合に検出された位相差に基づき、検出部１０によって得られた加速度検出信号と、記録部７に保持している初期条件の加速度検出信号が等しくなるように駆動増幅部８と検出増幅部１１の利得を調整する。
【００２５】
次に、本発明の実施の形態１におけるアクチュエータ駆動制御装置１の動作について説明する。アクチュエータ２の駆動条件としてアクチュエータ２に三角波信号を与え、最初の駆動条件に基づく加速度検出信号と位相差の初期条件が格納された後、外部入力１３からアクチュエータ２を駆動する周波数が変更になった場合を例にとって以下に説明する。外部入力１３に基づき駆動部３で生成される駆動信号の１周期分を図６に示す。駆動信号の１周期の時間をｔとした場合、駆動信号の周波数ｆｒはｆｒ＝１／ｔである。ここで、本発明の実施の形態１においては、光学走査装置を水平方向に正弦波駆動し、垂直方向には三角波駆動するラスタ駆動するものとする。ここで、光学走査装置としてアクチュエータ２を駆動するとき光学走査装置としてアクチュエータ２が等速変化している期間にレーザーを反射するように駆動されるため、光学走査装置の走査している領域を無駄なく使うためにはこの等速変化する期間を光学走査装置として十分に取る必要がある。このとき、本発明の実施の形態１では、駆動信号の１周期において三角波が等速変化する期間をデューティーとし、光学走査装置として問題なく使用できるデューティーを実験的に求め、これを８０％としている。
【００２６】
図７に本発明の実施の形態１において三角波信号を生成するときに用いられる高調波成分を示す。図７に示すように、三角波信号でアクチュエータ２を駆動する場合の駆動信号の周波数成分は駆動周波数ｆｒを基準としてｋ倍（ｋ＝１、２、３…）の高調波成分を足し合わせたものとなる。ここで、アクチュエータ２の共振周波数ｆ０よりも大きい駆動周波数ｆｒでアクチュエータ２を駆動する場合、アクチュエータ２の他の共振モードを励起する可能性があるため、アクチュエータ２を所望の三角波信号により駆動するために、駆動信号ｆｒがアクチュエータ２の共振周波数ｆ０対して、ｋｆｒ＜ｆ０の関係を満たすように設計している。なお、補償部９に用いているノッチフィルタや、ローパスフィルタを用いればこの関係を満たすように設計することができる。
【００２７】
三角波信号は高調波成分の足し合わせで生成されているが、図４に示すように、アクチュエータ２は周波数成分に対して利得が異なる周波数依存性があるため、三角波信号でアクチュエータ２を駆動した場合、高調波成分を足し合わせて三角波信号を生成するだけでは目標とする三角波駆動をすることができない。このため、アクチュエータ２を所定の三角波で動作させるためには、駆動制御装置１においてフィードバック制御回路の構成時に、補償部９を用いて閉ループ内の安定性を向上させる必要がある。アクチュエータ２の周波数依存性は共振周波数ｆ０の利得が高く、フィードバック制御回路４の利得調整時に共振周波数ｆ０において正帰還がかかるためｆ０で発振しやすく、フィードバック制御回路４が不安定な状態となる。フィードバック制御回路４が不安定な状態ではアクチュエータ２が不要に発振し、意図せぬ動作やアクチュエータ２の物理的な破壊を引き起こすため望ましくない。そこで、フィードバック制御回路４における閉ループ内の安定性を向上させるため、アクチュエータ２の周波数特性の逆特性を示す補償部９を直列接続し、安定性補償を行っている。
【００２８】
このようなフィードバック制御回路４の一巡伝達関数を図８に示す。図８は本発明の実施の形態１におけるフィードバック制御回路４の構成がアクチュエータ２の共振特性を打ち消し、所定の利得、位相余裕を満たすことで制御時に安定動作が可能となることを示している。
【００２９】
図９にアクチュエータ２の駆動時の変位検出信号と速度検出信号を示す。図９（ａ）はアクチュエータ２から検出された変位検出信号とアクチュエータ２に入力している目標信号である。図９（ｂ）はアクチュエータ２から検出された速度検出信号を示している。
【００３０】
駆動制御装置１が理想的に動作する場合、アクチュエータ２を駆動したときには、アクチュエータ２を最初に駆動するときに外部入力１３から駆動部３に入力される条件に基づいて駆動増幅部８と検出増幅部１１の利得が調整され、アクチュエータ２の駆動状態が目標信号に近づいていく。このとき、駆動部３に入力される条件が変更されなければ、駆動制御装置１のフィードバック制御回路４が再帰的に動作することにより、アクチュエータ２の駆動状態が目標信号と一致するようになる。しかし、実際にはアクチュエータ２の周波数依存性、フィードバック制御時の利得調整等によって所望の動作を示す駆動信号と、実際のアクチュエータ２の振動にはわずかな差が残る。そのため、図１０に示すように駆動時のデューティー内での速度成分の時間変化に対する傾きは、理想的な三角波信号による駆動よりも速度検出信号の方が傾きが急である。アクチュエータ２の速度検出信号における傾きはアクチュエータ２の速度成分の時間変化量であり、これはアクチュエータ２の振動の加速度成分である。また、さらに、アクチュエータ２を駆動する際の電気機械変換係数に応じて検出信号は目標値に対して位相差が生じる。
【００３１】
このような駆動制御装置１のフィードバック制御において、外部入力１３の周波数が変更された場合の本発明の実施の形態１における駆動制御装置１の効果を説明する。外部入力１３の周波数変更はアクチュエータ駆動制御装置１を用いるアプリケーションによって行われ、例えば、省エネを目的としてアクチュエータ２の消費電力を低減するために駆動周波数を遅くした場合や、投影する映像のモード変更を目的として映像信号のフレームレート（駆動周波数に等しい）が変更された場合等の理由により駆動制御装置１の駆動周波数が切り替えられた場合について説明する。
【００３２】
本発明の実施の形態１において、外部入力１３の周波数が変更され、利得調整が行われない場合のアクチュエータ２の速度検出信号の時間変化を図１１に示す。図１１に示すように、駆動周波数１周期に対するデューティーを変更せず、例えば８０％とした条件下で、駆動周波数が外部入力１３によりｆｒからｆｒ／２に変更された場合、走査速度が駆動周波数ｆｒで駆動した場合に比べて減少するため、駆動周波数の１周期の時間が長くなることによりデューティーで駆動する時間が長くなる。また、外部入力１３の周波数が変更された場合、アクチュエータ２の周波数依存性に応じてアクチュエータ２の振動特性が変化する。
【００３３】
ここで、フィードバック制御回路４の利得を変更せずに、例えば、駆動周波数ｆｒと駆動周波数ｆｒ／２の異なる駆動周波数の信号を印加したとき、一般的に駆動周波数ｆｒよりも周波数の低い駆動周波数ｆｒ／２はアクチュエータ２の周波数依存性が低いため、相対的にｆｒ／２の駆動信号を印加したときの方がループゲインが高くなる。反対に、駆動周波数ｆｒよりも周波数が高い駆動周波数２ｆｒの信号を印加すれば相対的にループゲインが低くなる。このため、図１１に示すように、駆動周波数ｆｒのときのアクチュエータ２の振動加速度成分がａfr＝ｆｒであるのに対して、駆動周波数をｆｒ／２へと変更された場合は、振動加速度成分はａfr/2＝ｆｒ／２となる。このようにアクチュエータ２は周波数依存性を持つため、駆動周波数に応じて振動特性が変化し、アクチュエータ２の動作に同期して駆動信号の処理を行う必要がある光学走査装置では振動特性が駆動周波数に応じて変化することは好ましくなく、駆動条件に因らず一定の動作状態で駆動できることが望まれる。
【００３４】
本発明はこの点を鑑みてなされたもので、加速度検出信号と、位相差から利得演算部６を用いて利得を調整し、最適な動作状態を実現する。図１２は本発明における利得演算部６と記録部７の動作を示すフローチャートである。
【００３５】
図１２のフローチャートは、外部入力１３に最初の条件を設定し、アクチュエータ２がフィードバック制御回路４により動作を行い、初期の駆動増幅部８の利得、検出増幅部１１の利得が設定された時点を開始としている。第一に、検出部１０により得られた速度検出信号から微分器１６を用いて加速度検出信号を算出し、算出された加速度検出信号が記録部７に格納される。また、位相差も同様に初期の駆動信号と、検出部１０により得られた変位検出信号から位相差を算出し、算出された位相差が記録部７に格納される。これらの信号を初期条件として扱う。第二に、格納された初期条件の加速度検出信号と、新たに検出した加速度検出信号を比較し、変化がなければ利得調整は行わずに開始に戻り、新たに検出した加速度検出信号に変化が生じた場合には駆動増幅部８の利得の調整を行う。第三に、駆動増幅部８の利得をあらかじめ格納された記録部７の位相差に基づき、初期条件の位相差と現在の位相差が等しくなるよう繰り返し利得を調整し、駆動増幅部８の利得調整により位相差が等しくなれば、検出増幅部１１の利得の変更を開始する。第四に、検出増幅部１１の利得をあらかじめ格納された記録部７の加速度検出信号に基づき、初期条件の加速度検出信号と現在の加速度検出信号が等しくなるよう繰り返し利得を調整する。
【００３６】
このように、本発明の実施の形態１では利得を調整するときに、初期条件との比較により調整をしているが、これに限らず、位相差、加速度検出信号を検出するたびに記録部７に格納し、毎回１つ前の検出結果と比較をしても良い。また、駆動信号は利得の調整により目標信号で駆動できるように利得が収束していくため、外部入力が変更される前に収束したときの振動特性を記録部７に記録し、外部入力が変更された後の検出信号のみで利得を調整し、変更後に利得が収束したときの振動特性と記録部７に記録されている外部入力を変更する前の振動特性を比較して利得の調整を行っても良い。なお、利得が収束するためにフィードバックをする必要な回数は５回ほどであると実験的に分かっている。
【００３７】
また、図１３に示すように利得を調整するときに以前の加速度検出信号、位相差と現在の加速度検出信号と位相差とを用いて平均値を算出することによって利得を調整しても良い。このことにより、外部入力１３の変更に応じて平均的な加速度検出を用いてどの外部入力１３を用いても平坦化した利得調整が可能となる。このように、位相差と加速度検出信号を記録部７に記録されている検出する以前の位相差と加速度検出信号と等しくなるように利得を調整すれば本発明の実施の形態１の効果を得ることができる。
【００３８】
図１４に本発明の実施の形態１における利得調整後の速度成分の時間変化を示す。図１４に示すように図１２に示したフローチャートに従い利得調整を行った結果、駆動周波数を変更したときに最適な利得へと調整され、アクチュエータ２の加速度成分を一定にして駆動することが可能となる。
【００３９】
また、利得調整をする手順は図１２に示したように、最初に駆動増幅部８の利得を調整した後に、検出増幅部１１の利得を調整することにより、アクチュエータ２を所望の三角波で駆動できるようにしている。ここで、図１５に検出増幅部１１の利得を調整した後に駆動増幅部８の利得を調整したときの駆動信号の駆動電圧、位相差を示す。図１５（ａ）が駆動増幅部８の利得を調整した後に検出増幅部１１の利得を調整したときの駆動信号の電圧、図１５（ｂ）が検出増幅部１１の利得を調整した後に駆動増幅部８の利得を調整したときの駆動信号の電圧、図１５（ｃ）が駆動増幅部８の利得を調整した後に検出増幅部１１の利得を調整したときの速度成分の時間変化、図１５（ｄ）が検出増幅部１１の利得を調整した後に駆動増幅部８の利得を調整したときの速度成分の時間変化を示している。図１５（ａ）〜（ｄ）はフィードバック制御回路４のループゲインは等しい条件である。図１５（ａ）〜（ｄ）に示すように、速度成分の時間変化は駆動増幅部８と検出増幅部１１の利得調整の順番に因らずほぼ同じであるが、検出増幅部１１の利得を調整した後に駆動増幅部８の利得を調整すると駆動増幅部８の利得を調整した後に検出増幅部１１の利得を調整したときに比べて駆動電圧が低下していることが分かる。このため、駆動信号の電圧を所望の電圧にするためには、図１２のフローチャートに示す本発明の実施の形態１の利得調整の順番のように駆動増幅部８の利得を調整した後に検出増幅部１１の利得を調整する必要がある。
【００４０】
なお、本発明の実施の形態１では検出部１０の構成を速度検出器１４、積分器１５、微分器１６から構成し、アクチュエータ２の各振動特性を取得しているが、アクチュエータ２の振動特性の取得方法はこれに限定されるものではなく、例えば、図１６に示すように変位検出器でアクチュエータ２の変位を検出し、微分器１６を２つ接続することにより加速度信号を検出しても良い。また、図１７に示すように加速度検出器１４で加速度検出信号を検出し、積分器１５を２つ接続することによりアクチュエータ２の変位信号を検出しても良い。このように、アクチュエータ２の変位検出信号と、加速度検出信号が得られる構成とすれば本発明の実施の形態１の効果を得ることができる。
【００４１】
なお、本発明の実施の形態１において、三角波信号を例として説明しているが、例えば正弦波信号では外部入力が変更され駆動信号の周波数が変更されたときに、本発明の実施の形態１を適用することにより位相差、駆動信号の振幅が最適になるように調整できるため、三角波信号以外の信号でも本発明の実施の形態１の効果を得ることができる。
【００４２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の駆動制御装置２１について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態２の駆動制御装置２１において、本発明の実施の形態１と同じ構成については同じ符号をつけてある。本発明の実施の形態２は駆動部３に変更判定部２２を設けた構成において本発明の実施の形態１と異なっている。
【００４３】
図１８に本発明の実施の形態２における駆動制御装置２１のブロック図を示す。変更判定部２２は外部入力１３により駆動部３に入力される駆動信号が変更になったことを判定し、外部入力が変更されたときのみ、変更判定部２２が位相比較部５と検出部１０に所定の信号を出力するように位相比較部５と検出部１０を調整する。このように、外部入力１３に変更があったときのみ位相比較部５と検出部１０が演算し、外部入力１３に変更がない場合は位相比較部５と検出部１０は演算を行わないため駆動制御装置２１の消費電力を低減することができる。
【００４４】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の駆動制御装置３１について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態３の駆動制御装置３１において、本発明の実施の形態１と同じ構成については同じ符号をつけてある。本発明の実施の形態３はトリガー演算部３２を設けた構成において本発明の実施の形態１と異なっている。
【００４５】
図１９に本発明の実施の形態３における駆動制御装置３１のブロック図を示す。検出部１０によって速度検出信号を検出するときに、微分器１６によってアクチュエータ２の変位検出信号を速度検出信号に演算しているが、図９（ｂ）に示すようにデューティー内では速度の時間変化は小さくデューティー外では速度の時間変化が急峻となるため、これが原因となり利得調整の精度を低減する要因となる。このため、微分器１６による加速度検出信号の生成時にはデューティー内の加速度検出信号のみが必要であり、デューティー外の速度成分は不要であり、デューティー外の加速度検出信号の影響を低減するために本発明の実施の形態３の駆動制御装置３１は、位相比較部５により所望のデューティーのみ抽出するためのトリガー演算部３２を設けている。本発明の実施の形態３においては、トリガー演算部３２を設けたことにより、デューティー内でのみ加速度検出信号を検出するため、加速度検出信号の検出に不要となるデューティー外の信号を除去できるため、高精度に加速度検出信号を検出することが可能となり、精度の高い利得調整が期待できる。
【符号の説明】
【００４６】
１、２１、３１  駆動制御装置
２  アクチュエータ
３  駆動部
４  フィードバック制御回路
５  位相比較部
６  利得演算部
７  記録部
８  駆動増幅部
９  補償部
１０  検出部
１１  検出増幅部
１２  減算部
１３  外部入力
１４  速度検出器
１５  積分器
１６  微分器
２２  変更判定部
３２  トリガー演算部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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