(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動板に設けられたミラーを揺動させる駆動コイルを有するアクチュエータであって、
前記ミラーの揺動により生じる誘導起電力を出力する検出コイルと、
前記可動板を支持する内枠と、
トーションバーにより前記内枠と連結された外枠と、を有し、
前記駆動コイル及び前記検出コイルは、
前記可動板と前記内枠とにそれぞれ複数設けられているアクチュエータ。
【請求項２】
前記内枠に設けられた駆動コイルにおいて、
前記可動板を挟んで一方の側に配置された第一の駆動コイルの巻線の巻方向と、前記可動板を挟んで他方の側に配置された第二の駆動コイルの巻線の巻方向と、が逆方向であり、
前記可動板に設けられた駆動コイルにおいて、
前記ミラーを挟んで一方の側に配置された第三の駆動コイルの巻線の巻方向と、前記ミラーを挟んで他方の側に配置された第四の駆動コイルの巻線の巻方向と、が逆方向であり、
前記内枠に設けられた検出コイルにおいて、
前記第一の駆動コイルの近傍に配置された第一の検出コイルの巻線の巻方向と、前記第二の駆動コイルの近傍に配置された第二の検出コイルの巻線の巻方向と、が逆方向であり、
前記可動板に設けられた検出コイルにおいて、
前記第三の駆動コイルの近傍に配置された第三の検出コイルの巻線の巻方向と、前記第四の駆動コイルの近傍に配置された第四の検出コイルの巻線の巻方向と、が逆方向である請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記第一の駆動コイルと前記第二の駆動コイルは、それぞれ複数の駆動コイルを含み、
前記第一の検出コイルは、前記第一の駆動コイルが含む複数の駆動コイルの間に配置され、
前記第二の検出コイルは、前記第二の駆動コイルが含む複数の駆動コイルの間に配置される請求項２記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記第三の駆動コイルと前記第四の駆動コイルとは、それぞれ複数の駆動コイルを含み、
前記第三の検出コイルは、前記第三の駆動コイルが含む一の駆動コイルと、前記第四の駆動コイルの含む一の駆動コイルとの間に配置されており、
前記第四の検出コイルは、前記第三の駆動コイルが含む他の駆動コイルと、前記第四の駆動コイルの含む他の駆動コイルとの間に配置されている請求項２又は３記載のアクチュエータ。
【請求項５】
可動板に設けられたミラーを揺動させる駆動コイルを有するアクチュエータを有し、前記ミラーに照射された光の反射光を走査させる光走査装置であって、
前記アクチュエータに設けられた前記ミラーの揺動により生じる誘導起電力を出力する検出コイルと、
前記検出コイルから出力される前記誘導起電力と、前記ミラーの傾斜角度と、誘導起電力との関係を予め理論値として算出した値と、を比較して前記駆動コイルに供給する駆動信号を制御する制御手段と、を有する光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動板に設けられたミラーを揺動させる駆動コイルを有するアクチュエータ及び光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内蔵されたミラーを揺動させるＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  Systems）が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１及び特許文献２には、コイルとミラーを備えた揺動可能な可動板と、コイルに磁界を作用させる磁石とを有し、コイルに駆動用の駆動信号を供給して可動板を揺動させる電磁駆動型のＭＥＭＳが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５８５４８号公報
【特許文献２】特開２０１１−９００３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の電磁駆動型のＭＥＭＳでは、温度変化等によりコイル抵抗やバネ定数等が変化するため、揺動するミラーの動作に変動が生じる。このためミラーの動作をモニターすることが望まれている。
【０００６】
本発明は、上記事情を鑑みてこれを解決すべく成されたものであり、ミラーの動作をモニターすることが可能なアクチュエータ及び光走査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成すべく、以下の如き構成を採用した。
【０００８】
本発明のアクチュエータは、可動板（１２３）に設けられたミラー（２００）を揺動させる駆動コイル（１３１〜１３４、１４１〜１４４）を有するアクチュエータであって、
前記ミラー（２００）の揺動により生じる誘導起電力を出力する検出用コイル（１５１〜１５４）を有する。
【０００９】
また本発明のアクチュエータは、前記可動板（１２３）を支持する内枠（１２０）と、トーションバー（１２１、１２２）により前記内枠（１２０）と連結された外枠（１１０）と、を有し、
前記駆動コイル（１３１〜１３４、１４１〜１４４）及び前記検出コイル（１５１〜１５４）は、
前記可動板（１２３）と前記内枠（１２０）とにそれぞれ複数設けられている。
【００１０】
また本発明のアクチュエータは、前記内枠（１２０）に設けられた駆動コイル（１３１〜１３４）において、
前記可動板（１２３）を挟んで一方の側に配置された第一の駆動コイル（１３１、１３２）の巻線の巻方向と、前記可動板（１２３）を挟んで他方の側に配置された第二の駆動コイル（１３３、１３４）の巻線の巻方向と、が逆方向であり、
前記可動板（１２３）に設けられた駆動コイル（１４１〜１４４）において、
前記ミラー（２００）を挟んで一方の側に配置された第三の駆動コイル（１４１、１４２）の巻線の巻方向と、前記ミラー（２００）を挟んで他方の側に配置された第四の駆動コイル（１４３、１４４）の巻線の巻方向と、が逆方向であり、
前記内枠（１２０）に設けられた検出コイル（１５１、１５２）において、
前記第一の駆動コイル（１３１、１３２）の近傍に配置された第一の検出コイル（１５１）の巻線の巻方向と、前記第二の駆動コイル（１３３、１３４）の近傍に配置された第二の検出コイル（１５２）の巻線の巻方向と、が逆方向であり、
前記可動板（１２３）に設けられた検出コイル（１５３、１５４）において、
前記第三の駆動コイル（１４１、１４２）の近傍に配置された第三の検出コイル（１５３）の巻線の巻方向と、前記第四の駆動コイル（１４３、１４４）の近傍に配置された第四の検出コイル（１５４）の巻線の巻方向と、が逆方向である。
【００１１】
また本発明のアクチュエータにおいて、前記第一の駆動コイル（１３１、１３２）と前記第二の駆動コイル（１３３、１３４）は、それぞれ複数の駆動コイルを含み、
前記第一の検出コイル（１５１）は、前記第一の駆動コイル（１３１、１３２）が含む複数の駆動コイルの間に配置され、
前記第二の検出コイル（１５２）は、前記第二の駆動コイル（１３３、１３４）が含む複数の駆動コイルの間に配置される。
【００１２】
また本発明のアクチュエータにおいて、前記第三の駆動コイル（１４１、１４２）と前記第四の駆動コイル（１４３、１４４）とは、それぞれ複数の駆動コイルを含み、
前記第三の検出コイル（１５３）は、前記第三の駆動コイル（１４１、１４２）が含む一の駆動コイル（１４１）と、前記第四の駆動コイル（１４３、１４４）の含む一の駆動コイル（１４３）との間に配置されており、
前記第四の検出コイル（１５４）は、前記第三の駆動コイル（１４１、１４２）が含む他の駆動コイル（１４２）と、前記第四の駆動コイル（１４３、１４４）の含む他の駆動コイル（１４４）との間に配置されている。
【００１３】
本発明は、可動板（１２３）に設けられたミラー（２００）を揺動させる駆動コイル（１３１〜１３４、１４１〜１４４）を有するアクチュエータ（１００）を有し、前記ミラー（２００）に照射された光の反射光を走査させる光走査装置（５００）であって、
前記アクチュエータ（１００）に設けられた前記ミラー（２００）の揺動により生じる誘導起電力を出力する検出コイル（１５１〜１５４）と、
前記検出コイル（１５１〜１５４）から出力される前記誘導起電力と、前記ミラーの傾斜角度と、誘導起電力との関係を予め理論値として算出した値とを比較して前記駆動コイル（１３１〜１３４、１４１〜１４４）に供給する駆動信号を制御する制御手段（４００）と、を有する。
【００１４】
尚、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ミラーの動作をモニターすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】アクチュエータの構成の概略を説明する斜視図である。
【図２】アクチュエータの平面図である
【図３】アクチュエータを固定する構成の概略を説明する図である。
【図４】アクチュエータの動作を説明する図である。
【図５】アクチュエータの駆動を制御する制御回路を説明する図である。
【図６】各駆動コイルに供給される駆動信号を説明する図である。
【図７】ミラーの傾斜角度と誘導起電力との関係の算出を説明する図である。
【図８】ミラーの傾斜角度と誘導起電力を示す図である。
【図９】ミラーの傾斜角度と誘導起電力との関係を示す図である。
【図１０】ミラーの傾斜角度と、センサコイルから出力された誘導起電力とを示す図である。
【図１１】一層コイルを多層コイルとした場合を示す図である。
【図１２】各駆動コイルの配置パターンの例を示す図である。
【図１３】アクチュエータと制御回路が搭載された光走査装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１、図２を参照して本実施形態のアクチュエータについて説明する。図１は、アクチュエータの構成の概略を説明する斜視図である。図２は、アクチュエータの平面図である。
【００１８】
本実施形態のアクチュエータ１００は、外枠１１０、内枠１２０、トーションバー１２１、１２２、１２５、１２６、可動板１２３、駆動コイル１３１、１３２、１３３、１３４、１４１、１４２、１４３、１４４、動作検出用のセンサコイル１５１、１５２、１５３、１５４、電極パッドＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４、ミラー２００、磁界発生部３００を有する。
【００１９】
本実施形態のアクチュエータ１００では、内枠１２０と可動板１２３と各駆動コイルが設けられており、各駆動コイルに駆動信号（交流電圧）を供給して磁界を発生させ、磁気発生部３００との間に引力と斥力とを生じさせる。本実施形態では、この引力と斥力により生じるトーションバー１２１、１２２、１２５、１２６の捻れにより可動板１２３が揺動し、可動板１２３に搭載されたミラー２００が揺動する。
【００２０】
本実施形態のアクチュエータ１００において、内枠１２０は、トーションバー１２１、１２２により外枠１１０と連結されて支持されている。内枠１２０内には、トーションバー１２５、１２６により可動板１２３が支持されている。
【００２１】
内枠１２０には、駆動コイル１３１、１３２、１３３、１３４が設けられている。駆動コイル１３１、１３２、１３３、１３４には、図示しない信号線等により駆動信号が供給され、周囲に磁界を発生させる。本実施形態では、駆動コイル１３１、１３２の巻線の巻方向と、駆動コイル１３３、１３４の巻線の巻方向とを逆にした。本実施形態では、例えば駆動コイル１３１、１３２の巻方向を左巻きとした場合、駆動コイル１３３、１３４の巻方向は右巻きとなる。
【００２２】
本実施形態では、例えば電極パッドＰ１と接続された信号線から、駆動コイル１３１、１３２、１３３、１３４に同様の駆動信号が供給される。
【００２３】
本実施形態の駆動コイル１３１、１３２は、内枠１２０とトーションバー１２１、１２２との連結点からＸ１方向よりに設けられている。また駆動コイル１３３、１３４は、内枠１２０とトーションバー１２１、１２２との連結点からＸ２方向よりに設けられている。本実施形態の駆動コイル１３１、１３２、１３３、１３４は、それぞれが内枠１２０の四隅に配置されるようにしても良い。
【００２４】
本実施形態では、駆動コイル１３１、１３２、１３３、１３４に発生する磁界と、磁界発生部３００との間に生じる引力と斥力により、内枠１２０をＹ１−Ｙ２方向を軸として揺動させる。
【００２５】
また本実施形態では、可動板１２３には駆動コイル１４１、１４２、１４３、１４４が設けられている。駆動コイル１４１、１４２、１４３、１４４には、図示しない信号線等により駆動信号が供給され、周囲に磁界を発生させる。本実施形態では、駆動コイル１４１、１４２の巻線の巻方向と、駆動コイル１４３、１４４の巻線の巻方向とを逆にした。本実施形態では、例えば駆動コイル１４１、１４２の巻方向を左巻きとした場合、駆動コイル１４２、１４３の巻方向は右巻きとなる。
【００２６】
本実施形態では、例えば電極パッドＰ２と接続された信号線から、駆動コイル１４１、１４２、１４３、１４４に同様の駆動信号が供給される。
【００２７】
本実施形態の駆動コイル１４１、１４２は、可動板１２３の四隅に配置されるように設けられる。本実施形態では、駆動コイル１４１、１４２、１４３、１４４に発生する磁界と、磁界発生部３００との間に生じる引力と斥力により、内枠１２０をＸ１−Ｘ２方向を軸として揺動させる。
【００２８】
以上のように本実施形態のアクチュエータ１００では、内枠１２０をＹ１−Ｙ２方向を軸として揺動させ、可動板１２３をＸ１−Ｘ２方向を軸として揺動させることで、可動板１２３に設けられたミラー２００を２軸方向に揺動させる。
【００２９】
また本実施形態のセンサコイル１５１は、駆動コイル１３１と駆動コイル１３２との間に設けられており、センサコイル１５２は、駆動コイル１３３と駆動コイル１３４との間に設けられている。
【００３０】
本実施形態では、内枠１２０の揺動させることで、センサコイル１５１、１５２と磁界発生部３００との間に電磁誘導が起こり、センサコイル１５１、１５２に電流が流れる。この電流は、内枠１２０が揺動することで変化する。本実施形態では、センサコイル１５１、１５２に流れる電流変化により生じる誘導起電力（逆起電力）を検出することにより、ミラー２００のＹ１−Ｙ２方向の傾きや揺動の速度を検出する。
【００３１】
センサコイル１５１、１５２から生じる逆起電力は、例えば電極パッドＰ３に接続された図示しない信号線等により、アクチュエータ１００が搭載される装置本体へ出力されても良い。また本実施形態では、センサコイル１５１の巻線の巻方向とセンサコイル１５２の巻線の巻方向とを逆方向とした。本実施形態では、例えばセンサコイル１５１の巻線の巻方向を左巻とし、センサコイル１５２の巻線の巻方向を右巻とした。
【００３２】
また本実施形態のセンサコイル１５３は、駆動コイル１４１と駆動コイル１４３との間に設けられており、センサコイル１５４は、駆動コイル１４２と駆動コイル１４４との間に設けられている。
【００３３】
センサコイル１５３、１５４も、センサコイル１５１、１５２と同様に、可動板１２３の揺動により生じる逆起電力を検出することにより、ミラー２００のＸ１−Ｘ２方向の傾きや揺動の速度を検出する。
【００３４】
センサコイル１５３、１５４から生じる逆起電力は、例えば電極パッドＰ４に接続された図示しない信号線等により、アクチュエータ１００が搭載される装置本体へ出力されても良い。また本実施形態では、センサコイル１５３の巻線の巻方向とセンサコイル１５４の巻線の巻方向とを逆方向とした。本実施形態では、例えばセンサコイル１５３の巻線の巻方向を左巻とし、センサコイル１５４の巻線の巻方向を右巻とした。
【００３５】
本実施形態の磁界発生部３００は、例えば永久磁石等により実現される。
【００３６】
図３はアクチュエータを固定する構成の概略を説明する図であり、図３（ａ）は第一の構成例を示し、図３（ｂ）は第二の構成例を示す。
【００３７】
以下に図３（ａ）について説明する。図３（ａ）の例では、磁界発生部３００の上に、回路基板３１０が設けられる。磁界発生部３００は、磁石３０１と、磁石３０１を保持する磁石ホルダー部３０２とから構成される。回路基板３１０は、磁石発生部３００の磁石ホルダー部３０２上に搭載され、磁石３０１が露出するように開口部３０３が設けられている。回路基板３１０上には、例えば各駆動コイルの駆動信号を出力や各センサコイルから出力される検出信号を図示しないアクチュエータ１００の制御回路に引き回される信号配線が配設されている。制御回路の詳細は後述する。
【００３８】
回路基板３１０には、アクチュエータ１００を位置決め固定するための段部３０４が設けられ、この段部３０４にアクチュエータ１００の外枠１１０が固定される。回路基板３１０は、磁石３０１とアクチュエータ１００とのスペーサとしても機能する。図３（ａ）
に示すように回路基板３１０に設けられた開口部３０３を設ければ、アクチュエータ１００を、ミラー２００が大きく傾いた時に磁石と衝突しないように位置決めすることができる。
【００３９】
次に図３（ｂ）について説明する。図３（ｂ）の例では、磁界発生部３００の上に回路基板３１０が配置されているが、回路基板３１０には開口部３０３は設けられていない。回路基板３１０には、例えば各駆動コイルの駆動信号を出力する駆動回路や、各センサコイルから出力される検出信号を検出する検出回路等を含むアクチュエータ１００の制御回路が実装されていてもよい。制御回路の詳細は後述する。
【００４０】
回路基板３１０には、アクチュエータ１００を固定するための固定部材３２０が設けられ、この固定部材３２０にアクチュエータ１００の外枠１１０が固定されていてもよい。
【００４１】
以下に図４を参照して本実施形態のアクチュエータ１００の動作を説明する。図４は、アクチュエータの動作を説明する図である。
【００４２】
図４に示す状態（１）では、駆動コイル１３１〜１３４にＩ１方向に電流が流れるように駆動信号を供給した場合を示し、状態（２）では、駆動コイル１３１〜１３４にＩ２方向に電流が流れるように駆動信号を供給した場合を示す。
【００４３】
本実施形態では、駆動コイル１３１、１３２と駆動コイル１３３、１３４は、巻線の巻方向が逆である。よって駆動コイル１３１、１３２の周りと駆動コイル１３３、１３４の周りには、同じＩ１方向の電流により極性が逆の磁界が生じる。
【００４４】
したがって、駆動コイル１３１、１３２と駆動コイル１３３、１３４にＩ１方向の電流が流れると、例えば可動板１２３の駆動コイル１３１、１３２が設けられた側では、磁界発生部３００と反発する斥力が生じる。また例えば可動板１２３の駆動コイル１３３、１３４が設けられた側では、磁界発生部３００を引き寄せる引力が生じる。したがって可動板１２３は、駆動コイル１３１、１３２側が磁界発生部３００から離れ、駆動コイル１３３、１３４側が磁界発生部３００に近づき、傾斜する。よってミラー２００も傾斜する。
【００４５】
また駆動コイル１３１、１３２と駆動コイル１３３、１３４にＩ２方向の電流が流れると、例えば可動板１２３の駆動コイル１３１、１３２が設けられた側では、磁界発生部３００を引き寄せる引力が生じる。また例えば可動板１２３の駆動コイル１３３、１３４が設けられた側では、磁界発生部３００と反発する斥力が生じる。したがって可動板１２３は、駆動コイル１３１、１３２側が磁界発生部３００に近づき、駆動コイル１３３、１３４側が磁界発生部３００から離れ、傾斜する。よってミラー２００も傾斜する。
【００４６】
本実施形態では、正負の方向性を持つ交流電圧を駆動信号とすれば、例えば駆動信号が正の電圧のときＩ１方向に電流が流れ、駆動信号が負の電圧としたときＩ２方向に電流が流れる。
【００４７】
次に図５を参照して本実施形態のアクチュエータ１００の駆動を制御する制御回路について説明する。図５は、アクチュエータの駆動を制御する制御回路を説明する図である。
【００４８】
尚図５では、アクチュエータ１００を簡略化し、駆動コイル１３１〜１３４とセンサコイル１５１、１５２との関係についてのみ示す。
【００４９】
本実施形態の制御回路４００は、制御部４１０、パルス発生器４２０、駆動信号生成部４３０、出力取得部４４０、記憶部４５０を有する。
【００５０】
本実施形態の制御部４１０は、出力取得部４４０がセンサコイル１５１、１５２から取得した出力に基づき、パルス生成部４２０及び駆動信号生成部４３０を制御する。本実施形態のパルス発生器４２０は、駆動信号を生成するためのパルス信号を生成する。本実施形態の駆動信号生成部４３０は、パルス生成部４２０により生成されたパルス信号に応じた駆動信号を出力する。本実施形態の駆動信号は、交流電圧である。
【００５１】
本実施形態の出力取得部４４０は、センサコイル１５１、１５２から出力される検出信号を取得する。本実施形態の出力取得部４４０は、例えばセンサコイル１５１の出力信号とセンサコイル１５２の出力信号との差分をとった信号を検出信号として出力する。本実施形態では、２つのセンサコイルの出力信号の差分を取ることで、例えばコモンモードノイズや各駆動コイルからの「漏れ」に相当する相互誘導起電力をキャンセルでき、検出信号の少ない検出信号にできる。尚本実施形態では、出力取得部４４０は、２つのセンサコイルの出力信号を足し合わせて検出信号として出力しても良い。
【００５２】
本実施形態の制御部４１０は、出力取得部４４０から出力される検出信号と、記憶部４５０に格納された比較値とを比較し、その結果からミラー２００の動作の状態を把握する。具体的には本実施形態の制御部４１０は、ミラー２００の傾きと、ミラー２００が傾くときの速度とを算出する。本実施形態の記憶部４５０に格納された比較値は、予め用意された理論値である。比較値の詳細は後述する。
【００５３】
本実施形態の制御部４１０は、ミラー２００の傾きと、ミラー２００が傾くときの速度とが比較値に近づくように、パルス生成部４２０及び駆動信号生成部４３０を制御する。
【００５４】
本実施形態では、以上の構成により、センサコイル１５１、１５２から出力される出力信号を用いて駆動コイル１３１〜１３４へ供給する駆動信号を制御し、ミラー２００のＹ１−Ｙ２方向を軸とする揺動を制御する。
【００５５】
また本実施形態では、図５に示す構成と同様の構成により、センサコイル１５３、１５４から出力される出力信号を用いて駆動コイル１４１〜１４４へ供給する駆動信号を制御し、ミラー２００のＸ１−Ｘ２方向を軸とする揺動を制御する。尚本実施形態では、駆動コイル１３１〜１３４を駆動する制御部４１０と、駆動コイル１４１〜１４４を駆動する制御回路とを有していても良いし、制御部４１０が駆動コイル１３１〜１３４の駆動と駆動コイル１４１〜１４４の駆動とを行っても良い。
【００５６】
以下に図６を参照して本実施形態の制御部４１０から各駆動コイルに供給される駆動信号について説明する。図６は、各駆動コイルに供給される駆動信号を説明する図である。図６では、駆動信号が振幅１．５Ｖの交流電圧の場合を例としている。
【００５７】
本実施形態の制御部４１０において、パルス生成部４２０により、正パルス制御信号Ｓ１と負パルス制御信号Ｓ２とを生成し、駆動信号生成部４３０に出力する。駆動信号生成部４３０は、正パルス制御信号Ｓ１と負パルス制御信号Ｓ２とに対応した駆動信号６０を生成し、各駆動コイルへ出力する。
【００５８】
本実施形態の駆動信号生成部４３０では、例えばパルス生成部４２０から出力される正パルス制御信号Ｓ１がイネーブルのとき、印加方向が正の駆動信号を生成する。また駆動信号生成部４３０では、例えばパルス生成部４２０から出力される負パルス制御信号Ｓ２がイネーブルのとき、印加方向が負の駆動信号を生成する。
【００５９】
本実施形態では、例えば印加方向が正の駆動信号が各駆動コイルに出力される場合に図４の状態（１）となり、印加方向が負の駆動信号が各駆動コイルに出力される場合に図４の状態（２）となっても良い。
【００６０】
また本実施形態では、駆動信号６０の振幅が最大及び最小となったとき、ミラー２００の傾斜角度が最大となり、駆動信号６０の振幅が０となったとき、ミラー２００の傾斜角度が０となる。また本実施形態では、駆動信号６０の振幅が最大及び最小となったとき、ミラー２００が揺動する速度が最も遅くなり、駆動信号６０の振幅が０のとき、ミラー２００が揺動する速度が最速となる。
【００６１】
具体的には本実施形態では、状態（１）において駆動信号６０の振幅が最大となったとき、可動板１２３の駆動コイル１３１、１３２側が磁界発生部３００から最も離れ、可動板１２３の駆動コイル１３３、１３４側が磁界発生部３００と最も近づく。
【００６２】
また本実施形態では、状態（２）において駆動信号６０の振幅が最小となったとき、可動板１２３の駆動コイル１３１、１３２側が磁界発生部３００と最も近づき、可動板１２３の駆動コイル１３３、１３４側が磁界発生部３００から最も離れる。
【００６３】
本実施形態の制御回路４００では、この可動板１２３の揺動により、各センサコイルに生じる誘導起電力により、ミラー２００の傾斜角度を算出する。そして本実施形態の制御回路４００は、制御部４１０が記憶部４５０に格納された比較値を読み出し、算出したミラー２００の傾斜角度と比較値とを比較する。
【００６４】
以下に本実施形態の比較値について説明する。
【００６５】
非共振駆動では、駆動信号が最大および最小の時ミラーの傾斜角度は最大となり、駆動信号が０となったときミラーの傾斜角度は０となる。しかし、このような駆動状態は周波数に強く依存し、共振またはこれに近い周波数での駆動では動作形態が異なる。すなわち、その動作は式２に従い、共振周波数で駆動した場合はΔがπ/2となり、傾斜角度θは駆動信号から位相がπ/2進む。共振に近い状態では位相の進み方はそのときどきで異なる。しかしながら、以上のように振動状態が不明だとしても、駆動周波数が既知であれば式６からその振動状態を知ることができる。すなわち、駆動信号に関わらず、ミラー２００の振動振幅が最大および最小の時に検出信号は０で、ミラー２００の振動振幅が０の時に検出信号はほぼ最大及び最小になる。
【００６６】
検出信号が０の場合、ミラー２００の揺動速度は最も早くなり、検出信号がほぼ最大及び最小の場合、ミラー２００の揺動速度は最も遅くなる。
【００６７】
本実施形態では、上記ミラー２００の傾斜角度と検出信号（誘導起電力）との関係を予め理論値として計算しておく。
【００６８】
図７は、ミラーの傾斜角度と誘導起電力との関係の算出を説明する図である。図７に示すアクチュエータ７０は、可動板７１、永久磁石７２、駆動コイル８１、８２、センサコイル９１、９２を有する。アクチュエータ７０において、可動板７１の傾斜角度をθとし、駆動コイル８１、８２に生じる電磁力をＦとし、駆動コイル８１、８２に供給される駆動電流をｉとしたとき、傾斜角度θと電磁力Ｆとの関係は、以下の式１で示される。尚ｋ１はアクチュエータ７０のバネ定数であり、ｋ２は比例定数であり、Ｖは駆動電圧であり、Ｒはコイル抵抗である。また可動体１２３の傾斜角度θは、すなわち可動板１２３に設けられたミラー（図示せず）の傾斜角度である。
【００６９】
【数１】
0005942225.tif 000002
また駆動電流ｉと傾斜角度θとの関係は、以下の式２で示される。
【００７０】
【数２】
0005942225.tif 000003
さらに図７において、可動板７１の揺動により生じるセンサコイル９１、９２と永久磁石７２との間のギャップをＺ０とし、可動板７１の回転の中心点Ｏとセンサコイル９１、９２の中心との距離をＬｓとすると、ギャップＺ０は以下の式３で示される。
【００７１】
【数３】
0005942225.tif 000004
また、このときセンサコイル９１、９２を貫く磁界をＢとしたとき、磁界Ｂは以下の式４に示すように時間変化する。
【００７２】
【数４】
0005942225.tif 000005
さらに可動板７１の傾斜角度θだったときにセンサコイル９１、９２を貫く磁界をφとすると、磁界φは以下の式５で示される。
【００７３】
【数５】
0005942225.tif 000006
ここでセンサコイル９１、９２に生じる誘導起電力をＶとすると、誘導起電力Ｖは以下の式６で示される。
【００７４】
【数６】
0005942225.tif 000007
上記の数式にしたがい、ミラーの傾斜角度θと誘導起電力を算出した結果を図８に示す。図８は、ミラーの傾斜角度と誘導起電力を示す図である。
【００７５】
図８の波形８５はミラーの傾斜角度θを示し、波形８６は誘導起電力Ｖを示している。傾斜角度θが０となる点では、誘導起電力Ｖがほぼ最大値となり、傾斜角度θが最大値又は最小値となるとき、誘導起電力Ｖがほぼ０となることがわかる。
【００７６】
図９は、ミラーの傾斜角度と誘導起電力との関係を示す図である。図９では、ミラーの傾斜角度θと誘導起電力Ｖとの関係を示す関数９０が示されている。
【００７７】
本実施形態の制御回路４００において、記憶部４５０に格納された比較値は、例えばこの関数９０を示す式であっても良い。また比較値は、例えば関数９０に基づき作成された傾斜角度θと誘導起電力Ｖとの対応付けを示すテーブルであっても良い。また比較値は、傾斜角度θが０の点と、誘導起電力Ｖの最大値である点との位相差Ｗ１であったとしても良い。
【００７８】
以下に図１０を参照して本実施形態の制御回路４００による駆動信号の制御を具体的に説明する。
【００７９】
図１０は、ミラーの傾斜角度と、センサコイルから出力された誘導起電力とを示す図である。図１０は、駆動周波数を１３０Ｈｚとした場合の例とした。図１０の波形１０１は、例えばアクチュエータ１００の駆動コイル１３１〜１３４に供給される駆動信号である。尚波形１０１は、ミラー２００の傾斜角度θを示す波形と等価である。
【００８０】
図１０の波形１０２は、例えば出力取得部４４０によりセンサコイル１５１、１５２から取得した出力信号を加算された検出信号である。
【００８１】
本実施形態の制御部４１０は、例えば波形（駆動信号）１０１が０の点における波形（誘導起電力）１０２の値Ｐ１１と、記憶部４５０に記憶された傾斜角度θが０のときの誘導起電力Ｖの値とを比較し、波形１０１と波形１０２のずれを算出しても良い。本実施形態の制御部４１０は、このずれに応じて駆動信号を制御する信号をパルス生成部４２０へ出力する。
【００８２】
また本実施形態の制御部４１０は、例えば波形（誘導起電力）１０２が最大値となる点Ｔ１と波形（駆動信号）１０１が０の点Ｔ２との位相差Ｗ２を算出し、記憶部４５０に比較値として記憶された位相差Ｗ１と比較して差分を求めても良い。
【００８３】
本実施形態の制御部４１０は、例えば位相差Ｗ１と位相差Ｗ２の差分が大きいときは駆動信号の周波数を上げる制御を行い、差分が小さいときは駆動信号の周波数を下げる制御を行う。
【００８４】
尚本実施形態で説明した構成は、駆動コイル１４１〜１４４及びセンサコイル１５３、１５４に対しても適用される。
【００８５】
以上のように本実施形態では、アクチュエータ１００に搭載されたミラー２００の動作をモニターすることができ、ミラー２００の動作に応じて駆動信号を制御することができる。
【００８６】
本実施形態では、このようにミラー２００の動作をモニターできるため、例えば温度変化等により異なるバネ定数ｋ１やコイル抵抗Ｒが変化したとしても、ミラー２００の傾斜角度θが所望の角度となるように制御できる。さらに本実施形態では、傾斜角度と誘導起電力の関係は異なるデバイスにおいても保たれるため、デバイス毎に剛性やコイル抵抗などの特性に個体差がある場合でも安定して角度制御できる。
【００８７】
尚本実施形態では、傾斜するミラー２００の傾斜角度θを動的に検出する例として説明したが、本実施形態はミラー２００の傾斜角度の検出以外にも適用することができる。すなわち本実施形態では、アクチュエータ１００に搭載されたミラー２００に限らず、振動する可動体の移動速度や位置を検出することができる。
【００８８】
また尚本実施形態では、各センサコイルは、一層のコイルであっても良いし多層のコイルであっても良い。
【００８９】
図１１は、一層コイルを多層コイルとした場合を示す図である。本実施形態では、例えば各センサコイルを多層コイルとすることで、各センサコイルに生じる誘導電力を大きくすることができる。よって検出信号のレベルを上げることができる。
【００９０】
尚本実施形態では、駆動コイル１３１〜１３４、１４１〜１４４を図１、図２に示すように配置したが、各駆動コイルの配置パターンはこれに限定されない。
【００９１】
図１２は、各駆動コイルの配置パターンの例を示す図である。
【００９２】
図１２（Ａ）に示すアクチュエータ１００Ａでは、Ｙ１−Ｙ２方向を軸に揺動させる駆動コイル２０１、２０２、ミラー２００をＸ１−Ｘ２方向を軸に揺動させる駆動コイル２０３、２０４を有する。
【００９３】
図１２（Ｂ）に示すアクチュエータ１００Ｂでは、Ｙ１−Ｙ２方向を軸に揺動させる駆動コイル２０１、２０２、ミラー２００をＸ１−Ｘ２方向を軸に揺動させる駆動コイル２０３Ａ、２０３Ｂ、２０４Ａ、２０４Ｂを有する。
【００９４】
図１２（Ｃ）に示すアクチュエータ１００Ｂでは、Ｙ１−Ｙ２方向を軸に揺動させる駆動コイル２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃ、２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃ、ミラー２００をＸ１−Ｘ２方向を軸に揺動させる駆動コイル２０３Ａ、２０３Ｂ、２０４Ａ、２０４Ｂを有する。
【００９５】
また本実施形態の圧電アクチュエータ１００と制御回路４００は、例えばプロジェクタ等の光走査装置に搭載されても良い。図１３は、アクチュエータと制御回路が搭載された光走査装置を示す図である。
【００９６】
本実施形態の光走査装置５００は、画像データ格納部５１０と、画像処理部５２０と、発光部５３０とを有する。画像処理部５２０は、画像データ格納部５１０に格納された画像データを書込データとする。制御回路４００は、書込データに基づきアクチュエータ１００のミラー２００を揺動させる。発光部５３０は、発光素子等により実現され、書込データに従ってミラー２００へ光を照射する。
【００９７】
本実施形態の光走査装置５００は、発光部５３０から照射された光を揺動するミラー２００で反射させ、画像を映像として照射する。
【００９８】
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【００９９】
１００  アクチュエータ
１１０  外枠
１２０  内枠
１３１〜１３４、１４１〜１４４  駆動コイル
１５１〜１５４  センサコイル
２００  ミラー
３００  磁界発生部
４００  制御回路
４１０  制御部
４２０  パルス生成部
４３０  駆動信号生成部
４４０  出力取得部
４５０  記憶部
５００  光走査装置
【図４】
0005942225.tif 000008
【図５】
0005942225.tif 000009
【図６】
0005942225.tif 000010
【図７】
0005942225.tif 000011
【図８】
0005942225.tif 000012
【図９】
0005942225.tif 000013
【図１０】
0005942225.tif 000014
【図１１】
0005942225.tif 000015
【図１３】
0005942225.tif 000016
【図１】
0005942225.tif 000017
【図２】
0005942225.tif 000018
【図３】
0005942225.tif 000019
【図１２】
0005942225.tif 000020