(57)【要約】【課題】複数の振動モードの同時制御を従来よりも簡単な構成で実現する。【解決手段】フィードバック制御装置は、振動子アレイ構造１の変位を検出する振動測定装置２と、振動測定装置２が検出した変位信号の位相を周波数毎に独立にシフトさせて、振動子アレイ構造１のフィードバック制御のための制御信号を生成する位相制御装置３と、制御信号に応じた振動を振動子アレイ構造１に印加する振動印加装置４とから構成される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる周波数の振動モードで振動する１乃至複数の機械振動子の変位を、ｎ（ｎは検出対象とする振動モードの数）未満の個数の振動測定装置によって検出する振動測定ステップと、
この振動測定ステップで得られた変位信号に対して、ｎ未満の個数の位相制御装置によって周波数毎に独立に位相シフトまたは遅延時間を与えることにより、制御信号を生成する位相制御ステップと、
前記振動測定ステップで変位検出の対象とした機械振動子と同一のｎ未満の個数の機械振動子に、前記制御信号に応じた振動を印加する振動印加ステップとを含むことを特徴とする機械振動子のフィードバック制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の機械振動子のフィードバック制御方法において、
前記振動測定ステップは、複数の前記機械振動子が結合された振動子アレイ構造について、ｎ未満の個数の機械振動子の変位を個別に検出するステップを含み、
前記振動印加ステップは、前記振動子アレイ構造のうち前記振動測定ステップで変位検出の対象とした機械振動子と同一のｎ未満の個数の機械振動子に、前記制御信号に応じた振動を印加するステップを含むことを特徴とする機械振動子のフィードバック制御方法。
【請求項３】
異なる周波数の振動モードで振動する１乃至複数の機械振動子の変位を検出するｎ（ｎは検出対象とする振動モードの数）未満の個数の振動測定装置と、
この振動測定装置で得られた変位信号に対して周波数毎に独立に位相シフトまたは遅延時間を与えることにより、制御信号を生成するｎ未満の個数の位相制御装置と、
前記振動測定装置が変位検出の対象とした機械振動子と同一のｎ未満の個数の機械振動子に、前記制御信号に応じた振動を印加するｎ未満の個数の振動印加装置とを備えることを特徴とする機械振動子のフィードバック制御装置。
【請求項４】
請求項３記載の機械振動子のフィードバック制御装置において、
前記振動測定装置は、複数の前記機械振動子が結合された振動子アレイ構造について、ｎ未満の個数の機械振動子の変位を個別に検出し、
前記振動印加装置は、前記振動子アレイ構造のうち前記振動測定装置が変位検出の対象とした機械振動子と同一のｎ未満の個数の機械振動子に、前記制御信号に応じた振動を印加することを特徴とする機械振動子のフィードバック制御装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の機械振動子のフィードバック制御装置において、
前記振動測定装置と前記振動印加装置とが１個ずつで、前記位相制御装置が前記振動測定装置および前記振動印加装置よりも多数である場合に、
各位相制御装置から出力された制御信号を合成して前記振動印加装置に出力する合成処理手段をさらに備えることを特徴とする機械振動子のフィードバック制御装置。
【請求項６】
請求項３または４記載の機械振動子のフィードバック制御装置において、
前記位相制御装置が１個で、前記振動測定装置と前記振動印加装置とが前記位相制御装置よりも多数である場合に、
各振動測定装置から出力された変位信号を合成して前記位相制御装置に出力する合成処理手段をさらに備えることを特徴とする機械振動子のフィードバック制御装置。
【請求項７】
請求項３乃至６のいずれか１項に記載の機械振動子のフィードバック制御装置において、
前記振動測定装置は、照射した光の変化、圧電効果によって生じる電圧、磁界の変化のいずれかによって前記機械振動子の変位を検出し、
前記振動印加装置は、前記制御信号に応じた光照射による熱応力、前記制御信号に応じた圧電効果による力、前記制御信号に応じた磁力のいずれかによって前記機械振動子に振動を印加することを特徴とする機械振動子のフィードバック制御装置。
【請求項８】
請求項３乃至７のいずれか１項に記載の機械振動子のフィードバック制御装置において、
前記機械振動子は、ヘテロ構造化合物半導体からなることを特徴とする機械振動子のフィードバック制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械振動子を制御する技術に係り、特に複数の振動モードを同時に制御する機械振動子のフィードバック制御方法および制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高感度なセンサやフィルタをオンチップで実現する構造として、半導体や水晶から作られる機械振動子がある。この機械振動子は、特定の周波数で振動する共振特性を有しており、その共振線幅（振動子の減衰定数）によってセンサの感度やフィルタの帯域が決まる。そのためこの共振線幅の外部制御が機械振動子の応用上非常に重要となる。
【０００３】
共振線幅を制御する方法としてフィードバック制御がある。図１２に機械振動子に対するフィードバック制御装置の概略図を示す。フィードバック制御装置は、機械振動子１００の振動（変位）を検出する振動測定装置１０１と、振動測定装置１０１が検出した変位信号の位相をシフトさせて制御信号を生成する位相制御装置１０２と、制御信号に応じた振動を機械振動子１００に印加する振動印加装置１０３とから構成される。このフィードバック制御装置では、機械振動子１００の共振線幅を増加または減少させることが可能である。
【０００４】
半導体や水晶からなる機械振動子については、これまで電圧印加や光照射を用いたフィードバック制御手法によって振動子の外部制御が行われてきた（非特許文献１参照）。特に正のフィードバックにより機械振動子が自励振動を始めると共振線幅が著しく狭くなるため、非常に高感度なガスセンシング等が可能となる。
【０００５】
近年、機械振動子を複数集積した振動子アレイ構造が注目を集めている。複数の機械振動子を二次元的に配置することで空間分解能を有する高感度センサとなることに加え、機械振動子の配置を自由に設計できることから、新たな機能を持った高性能機械振動素子等が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１６６６１０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】H.Okamoto，T.Watanabe，R.Ohta，K.Onomitsu，H.Gotoh，T.Sogawa，and H.Yamaguchi，“Cavity-less on-chip optomechanics using excitonic transitions in semiconductor heterostructures”，NATURE COMMUNICATIONS，6，8478，2015
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、振動子アレイ構造に対して従来の方法でフィードバック制御を行うためには、機械振動子の数だけフィードバック制御機構が必要となる。具体的には振動測定装置と位相制御装置と振動印加装置とが多数必要になり、システム全体が非常に大きくかつ複雑になってしまうという問題があった。そのため、振動子アレイ構造に対する複数振動モードの同時フィードバック制御は困難であった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、複数の振動モードの同時制御を従来よりも簡単な構成で実現することができる機械振動子のフィードバック制御方法および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】
【００１０】
本発明の機械振動子のフィードバック制御方法は、異なる周波数の振動モードで振動する１乃至複数の機械振動子の変位を、ｎ（ｎは検出対象とする振動モードの数）未満の個数の振動測定装置によって検出する振動測定ステップと、この振動測定ステップで得られた変位信号に対して、ｎ未満の個数の位相制御装置によって周波数毎に独立に位相シフトまたは遅延時間を与えることにより、制御信号を生成する位相制御ステップと、前記振動測定ステップで変位検出の対象とした機械振動子と同一のｎ未満の個数の機械振動子に、前記制御信号に応じた振動を印加する振動印加ステップとを含むことを特徴とするものである。
また、本発明の機械振動子のフィードバック制御方法の１構成例において、前記振動測定ステップは、複数の前記機械振動子が結合された振動子アレイ構造について、ｎ未満の個数の機械振動子の変位を個別に検出するステップを含み、前記振動印加ステップは、前記振動子アレイ構造のうち前記振動測定ステップで変位検出の対象とした機械振動子と同一のｎ未満の個数の機械振動子に、前記制御信号に応じた振動を印加するステップを含むことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の機械振動子のフィードバック制御装置は、異なる周波数の振動モードで振動する１乃至複数の機械振動子の変位を検出するｎ（ｎは検出対象とする振動モードの数）未満の個数の振動測定装置と、この振動測定装置で得られた変位信号に対して周波数毎に独立に位相シフトまたは遅延時間を与えることにより、制御信号を生成するｎ未満の個数の位相制御装置と、前記振動測定装置が変位検出の対象とした機械振動子と同一のｎ未満の個数の機械振動子に、前記制御信号に応じた振動を印加するｎ未満の個数の振動印加装置とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の機械振動子のフィードバック制御装置の１構成例において、前記振動測定装置は、複数の前記機械振動子が結合された振動子アレイ構造について、ｎ未満の個数の機械振動子の変位を個別に検出し、前記振動印加装置は、前記振動子アレイ構造のうち前記振動測定装置が変位検出の対象とした機械振動子と同一のｎ未満の個数の機械振動子に、前記制御信号に応じた振動を印加することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の機械振動子のフィードバック制御装置の１構成例は、前記振動測定装置と前記振動印加装置とが１個ずつで、前記位相制御装置が前記振動測定装置および前記振動印加装置よりも多数である場合に、各位相制御装置から出力された制御信号を合成して前記振動印加装置に出力する合成処理手段をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の機械振動子のフィードバック制御装置の１構成例は、前記位相制御装置が１個で、前記振動測定装置と前記振動印加装置とが前記位相制御装置よりも多数である場合に、各振動測定装置から出力された変位信号を合成して前記位相制御装置に出力する合成処理手段をさらに備えることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の機械振動子のフィードバック制御装置の１構成例において、前記振動測定装置は、照射した光の変化、圧電効果によって生じる電圧、磁界の変化のいずれかによって前記機械振動子の変位を検出し、前記振動印加装置は、前記制御信号に応じた光照射による熱応力、前記制御信号に応じた圧電効果による力、前記制御信号に応じた磁力のいずれかによって前記機械振動子に振動を印加することを特徴とするものである。
また、本発明の機械振動子のフィードバック制御装置の１構成例において、前記機械振動子は、ヘテロ構造化合物半導体からなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ｎ（ｎは検出対象とする振動モードの数）未満の個数の振動測定装置によって機械振動子の変位を検出し、変位信号に対してｎ未満の個数の位相制御装置によって周波数毎に独立に位相シフトまたは遅延時間を与えて制御信号を生成し、ｎ未満の個数の機械振動子に、制御信号に応じた振動を印加することにより、振動モード毎に振動測定装置と位相制御装置と振動印加装置とを設ける必要がなくなるので、異なる周波数の複数の振動モードの同時制御を従来よりも簡単な構成で実現することができる。
【００１５】
また、本発明では、複数の機械振動子が結合された振動子アレイ構造を用いることにより、複数の振動モードによる変位を少数の機械振動子を通じて検出することが可能となり、また少数の機械振動子に対して振動を印加することで、複数の振動モードの同時制御が可能となる。
【００１６】
また、本発明では、ヘテロ構造化合物半導体からなる機械振動子を用いることにより、圧電効果や熱膨張効果を介した電気もしくは光による高効率な変位検出と振動印加が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る振動子アレイ構造の平面図および断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る振動子アレイ構造の振動モードを示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るフィードバック制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る振動測定装置で得られる振動スペクトル、および位相制御装置が変位信号に与える周波数毎の位相シフト量の１例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における制御信号の生成方法を説明する図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態のフィードバック制御の結果として得られた、複数振動モードの共振線幅および振動振幅のレーザ光強度依存性を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態のフィードバック制御の結果として得られた、複数振動モードの共振線幅および振動振幅のレーザ光強度依存性を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るフィードバック制御装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るフィードバック制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係るフィードバック制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態に係るフィードバック制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】従来のフィードバック制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、実施の形態により本発明を詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施の形態のみに限定されるものではない。
【００１９】
［第１の実施の形態］
本実施の形態では、対象となる複数の機械振動子として、フォトリソグラフィ法もしくは電子ビーム（ＥＢ）リソグラフィ法、リン酸またはフッ化水素酸を用いたウェットエッチング法、及び反応性イオンエッチング等の技術を用いて作製した振動子アレイ構造を用いる。図１（Ａ）は本実施の形態の振動子アレイ構造の平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の振動子アレイ構造のＩ−Ｉ線断面図である。
【００２０】
本実施の形態の振動子アレイ構造１は、化合物半導体である厚さ１００ｎｍのＡｌＧａＡｓ（アルミニウムガリウムヒ素）層１０と厚さ４００ｎｍのＧａＡｓ（ガリウムヒ素）層１１のヘテロ構造からなる長さ６０μｍ、幅４０μｍの６個の機械振動子１ａ〜１ｆを、中央部から周縁部に向かって放射状に配置したものである。これら６個の機械振動子１ａ〜１ｆは、各々の一端が振動子アレイ構造１の中央部で互いに結合されると共に、他端が平面視六角形の周縁部に結合される。
【００２１】
ＡｌＧａＡｓ層１０とＧａＡｓ層１１のヘテロ構造は、ＧａＡｓ基板１２の上に形成されたＡｌＧａＡｓからなる支柱１３によって中央部と周縁部とが支持される。各機械振動子１ａ〜１ｆの下部の支柱１３をエッチングすることによって、各機械振動子１ａ〜１ｆの下に空洞１４が形成されている。こうして、各機械振動子１ａ〜１ｆは、ＧａＡｓ基板１２から浮いた状態で両端が支持される両持ち梁型の構造となっている。
【００２２】
本実施の形態では、中央の支柱１３の直径を小さくすることにより、隣り合う機械振動子同士の空間的な重なりが増し、各機械振動子１ａ〜１ｆの振動モードが振動子アレイ構造全体に広がるようになっている。これにより、６個の機械振動子１ａ〜１ｆの振動を１つの機械振動子を通じて検出することが可能となり、また１つの機械振動子に対して振動を印加することで、６個の機械振動子１ａ〜１ｆの共振線幅を制御することが可能となる。中央の支柱１３の直径を小さくした場合の数値計算から求まる、振動子アレイ構造１の振動モードの一例を図２に示す。図２では、暗色で表示された部分が動き易い箇所を示している。
【００２３】
図３に本実施の形態のフィードバック制御装置の構成を示す。フィードバック制御装置は、振動子アレイ構造１の変位を検出する振動測定装置２と、振動測定装置２が検出した変位信号の位相をシフトさせて、振動子アレイ構造１のフィードバック制御のための制御信号を生成する位相制御装置３と、制御信号に応じた振動を振動子アレイ構造１に印加する振動印加装置４とから構成される。
【００２４】
振動測定装置２は、ドップラ干渉光学系２０と、信号処理部２１とから構成される。ドップラ干渉光学系２０は、振動子アレイ構造１の６個の機械振動子１ａ〜１ｆのうち１つの機械振動子にレーザ光を照射し、この機械振動子からの反射光と光学系内部の参照光とを干渉させる。信号処理部２１は、反射光と参照光との干渉で生じた干渉縞の情報を基に振動子アレイ構造１の変位を測定する。このようなドップラ振動計は周知の技術であるので、詳細な説明は省略する。
【００２５】
本実施の形態の振動子アレイ構造１においては、上記で説明したとおり単一箇所の測定により複数の振動モードの同時検出が可能である。振動測定装置２からは振動子アレイ構造１の変位を示す変位信号が出力されるが、この変位信号を周波数解析すると、例えば図４（Ａ）に示すような振動スペクトルが得られる。すなわち、変位信号には、周波数が異なる複数の振動モードによる変位の情報が含まれる。
【００２６】
次に、位相制御装置３は、振動測定装置２から出力された変位信号に対して周波数毎に独立に位相シフトを与えることで制御信号を生成する。位相制御装置３が変位信号に与える周波数毎の位相シフト量の１例を図４（Ｂ）に示す。上記のとおり振動測定装置２から出力される変位信号には、複数の振動モードの周波数成分が含まれるため、広い周波数帯域の信号に対して位相シフト量を制御可能な位相器を用いることで複数の振動モードの成分に対する同時位相制御を実現することができる。本実施の形態では１例として周波数調律変調可能なローパスフィルタを広帯域位相器として用いた。
【００２７】
図５は、ある振動モードに関する変位信号の周波数成分３０を時間軸上で示した図である。この変位信号３０に位相シフトを与えることで、当該振動モードに対する制御信号３１が生成される。
なお、位相制御装置３による位相シフト量は、振動子アレイ構造１の共振線幅が所望の値になるように振動モード毎（周波数毎）に設定すればよい。
【００２８】
振動印加装置４は、レーザ光を放射する光源４０と、光源４０からのレーザ光を、位相制御装置３からの制御信号に応じて強度変調する音響光学変調器４１と、強度変調されたレーザ光を振動子アレイ構造１に照射する光学系４２とから構成される。上記の説明から明らかなように、位相制御装置３から出力される制御信号は複数の振動モードに対する周波数成分を含んでいるので、音響光学変調器４１に入射したレーザ光は、制御信号の各周波数成分に応じて周波数毎に独立に強度変調（多重変調）される。
【００２９】
このような多重変調されたレーザ光を、振動測定装置２が変位測定の対象とした機械振動子と同一の機械振動子に照射する。機械振動子にレーザ光を照射すると、熱膨張効果による応力が生じ、機械振動子が励振される。このとき、多重変調されたレーザ光を機械振動子に照射するため、発生する応力は振動モード毎（周波数毎）に異なる。こうして、機械振動子の共振線幅を振動モード毎にフィードバック制御することが可能である。
【００３０】
例えば、ある振動モードで振動している機械振動子の変位の位相に対して、当該振動モードに対応する制御信号の周波数成分によって発生した応力の位相が＋９０°遅れている場合は、当該振動モードについて共振線幅の増加が起こり、応力の位相が−９０°遅れている場合は、当該振動モードについて共振線幅の減少が起こる。このフィードバック効果の強さは、各振動モードの変位と応力の位相ずれと、レーザ光強度によって決まる。
【００３１】
上記のとおり、６個の機械振動子１ａ〜１ｆを振動子アレイ構造１の中央で結合しているため、６個の機械振動子１ａ〜１ｆのうち１つの機械振動子に振動を印加すれば、６個の機械振動子１ａ〜１ｆの共振線幅を制御することが可能となる。
【００３２】
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に、本実施の形態のフィードバック制御の結果として得られた、複数振動モードの共振線幅および振動振幅のレーザ光強度依存性を示す。図中の６０は共振線幅を示し、６１は振動振幅を示している。本発明の原理確認のため、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）の結果を求める測定を室温高真空（１×１０-3Ｐａ以下）の環境下において行ったが、本発明は特定の動作環境（温度や真空度等）に限定されるものではない。
【００３３】
図６（Ａ）、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）の各振動モードでは共振線幅が単調に減少している一方、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）の各振動モードでは共振線幅の増加が得られた。共振線幅の減少と増加は位相制御装置３を構成するローパスフィルタの周波数−位相特性と対応している。以上のように、本実施の形態によれば、異なる周波数の複数の振動モードの同時制御を従来よりも簡単な構成で実現することができる。
【００３４】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図８は本発明の第２の実施の形態に係るフィードバック制御装置の構成を示すブロック図であり、図３と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態のフィードバック制御装置は、振動測定装置２ａと、位相制御装置３と、振動印加装置４ａとから構成される。
【００３５】
振動測定装置２ａは、振動子アレイ構造１上に形成された変位検出用の電極２２と、電圧検出部２３とから構成される。振動子アレイ構造１は、第１の実施の形態で説明したとおり、圧電特性をもつ材料（ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ等の化合物半導体）で作製されている。したがって、振動子アレイ構造１で生じた振動は、圧電効果によって電圧に変換される。
【００３６】
振動子アレイ構造１の６個の機械振動子１ａ〜１ｆのうち１つの機械振動子の領域内のＡｌＧａＡｓ層１０上には、変位検出用の電極２２が形成されている。電圧検出部２３は、電極２２から得られる電圧を変位信号として検出する。第１の実施の形態と同様に、変位信号には、複数の振動モードの周波数成分が含まれる。
位相制御装置３については第１の実施の形態で説明したとおりである。
【００３７】
次に、振動印加装置４ａは、振動子アレイ構造１上に形成された励振用の電極４３と、制御電圧印加部４４とから構成される。制御電圧印加部４４は、位相制御装置３から出力された制御信号に応じて交流電圧を発生させる。
【００３８】
振動測定装置２ａが変位測定の対象とした機械振動子（電極２２が形成されている機械振動子）の領域内のＡｌＧａＡｓ層１０上には、電極２２から離れた位置に励振用の電極４３が形成されている。この電極４３に制御電圧印加部４４からの電圧が印加されると、圧電効果により機械振動子に曲げモーメントが発生し、当該機械振動子に振動が引き起こされる。第１の実施の形態の説明から明らかなように、制御電圧印加部４４から出力される制御電圧は、複数の振動モードに対する周波数成分を含んでいる。すなわち、制御電圧の印加によって励振される振動は、振動測定装置２ａ側で検出される振動モード毎（周波数毎）に異なる。
【００３９】
したがって、位相制御装置３による位相シフト量を第１の実施の形態と同様に設定すれば、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図９は本発明の第３の実施の形態に係るフィードバック制御装置の構成を示すブロック図であり、図３と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態のフィードバック制御装置は、振動測定装置２−１，２−２と、位相制御装置３−１，３−２と、振動印加装置４−１，４−２とから構成される。
【００４１】
第１の実施の形態では、振動測定装置２と位相制御装置３と振動印加装置４とを１個ずつ設けたが、本実施の形態では、これらの装置を複数個ずつ設けている。ただし、第１の実施の形態の説明から明らかなように、制御したい振動モードの数だけ装置を設ける必要はなく、また制御したい振動モードの数だけ装置を設けるとシステムが複雑になってしまうため、制御したい振動モードの数ｎよりも少数の装置を設けることが好ましい。図９の例では、制御したい振動モードの数ｎ＝６に対して、振動測定装置２（２−１，２−２）と位相制御装置３（３−１，３−２）と振動印加装置４（４−１，４−２）とを２個ずつ設けている。
【００４２】
振動測定装置２−１，２−２は、振動子アレイ構造１の６個の機械振動子１ａ〜１ｆのうち異なる機械振動子にレーザ光を照射して変位を測定する。位相制御装置３−１，３−２は、振動測定装置２−１，２−２が検出した変位信号の位相をシフトさせて制御信号を生成する。振動印加装置４−１，４−２は、振動測定装置２−１，２−２が変位測定の対象とした機械振動子と同一の機械振動子に対してレーザ光を照射し、位相制御装置３−１，３−２から出力された制御信号に応じた振動を印加する。これらの装置の詳細な動作は第１の実施の形態で説明したとおりである。
【００４３】
こうして、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態では、振動子アレイ構造１の複数箇所で制御を行うことで、複数の振動モードの同時制御の確実性を向上させることができる。
【００４４】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。図１０は本発明の第４の実施の形態に係るフィードバック制御装置の構成を示すブロック図であり、図３と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態のフィードバック制御装置は、振動測定装置２と、位相制御装置３ａ−１，３ａ−２と、振動印加装置４と、合成処理部５とから構成される。
【００４５】
振動測定装置２については第１の実施の形態で説明したとおりである。位相制御装置３ａ−１は、振動測定装置２から出力された変位信号のうち所定の周波数帯域の変位信号に対して周波数毎に独立に位相シフトを与えることで制御信号を生成する。位相制御装置３ａ−２は、位相制御装置３ａ−１と異なる周波数帯域の変位信号に対して周波数毎に独立に位相シフトを与えることで制御信号を生成する。
【００４６】
位相制御装置３ａ−１，３ａ−２による位相シフト量は、振動子アレイ構造１の共振線幅が所望の値になるように振動モード毎（周波数毎）に設定すればよい。ただし、対応する周波数帯域以外の周波数の変位信号に対する位相制御装置３ａ−１，３ａ−２の位相シフト量は一定値（例えば０）に設定される。
【００４７】
合成処理部５は、位相制御装置３ａ−１，３ａ−２から出力された制御信号を加算合成することで１つにして振動印加装置４に出力する。振動印加装置４については第１の実施の形態で説明したとおりである。
【００４８】
こうして、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、第１の実施の形態では１つの位相制御装置３を用いているのに対し、本実施の形態では、複数の位相制御装置３ａ（３ａ−１，３ａ−２）を用いることにより、位相シフト量を帯域ごとに設定することが可能となり、複数の振動モードの同時制御の確実性を向上させることができる。なお、各位相制御装置３ａは１つ以上の振動モードについて位相制御すればよいので、制御したい振動モードの数ｎに対して、位相制御装置３ａの個数はｎ未満となる。
【００４９】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。図１１は本発明の第５の実施の形態に係るフィードバック制御装置の構成を示すブロック図であり、図３、図９と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態のフィードバック制御装置は、振動測定装置２−１，２−２と、位相制御装置３と、振動印加装置４−１，４−２と、合成処理部６とから構成される。
【００５０】
振動測定装置２−１，２−２と振動印加装置４−１，４−２については第１の実施の形態で説明したとおりである。合成処理部６は、振動測定装置２−１，２−２から出力された変位信号を加算合成することで１つにして位相制御装置３に出力する。位相制御装置３は、第１の実施の形態と同様の処理を行うが、同一の制御信号を２つの振動印加装置４−１，４−２に出力する。こうして、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
なお、第３〜第５の実施の形態では、振動測定装置として光を利用するものを例に挙げて説明したが、第２の実施の形態で説明したように、振動測定装置として圧電効果を利用するものを用いてもよい。また、第１〜第５の実施の形態において、振動子アレイ構造１との間の磁界の変化を検出することで振動子アレイ構造１の変位を検出する磁気式のセンサを振動測定装置として用いてもよい。
【００５２】
また、第３〜第５の実施の形態では、振動印加装置として光を利用するものを例に挙げて説明したが、第２の実施の形態で説明したように、振動印加装置として圧電効果を利用するものを用いてもよい。また、第１〜第５の実施の形態において、磁力を利用して振動子アレイ構造１に振動を印加する装置を振動印加装置として用いてもよい。
【００５３】
また、第１〜第５の実施の形態で説明した位相制御装置は、変位信号に対して位相シフトを与えるようにしているが、これに限るものではなく、変位信号に対して周波数毎に独立に遅延時間を与えるようにしてもよい。このときの遅延時間は、振動子アレイ構造１の共振線幅が所望の値になるように振動モード毎（周波数毎）に設定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、機械振動子を制御する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１…振動子アレイ構造、１ａ〜１ｆ…機械振動子、２，２−１，２−２，２ａ…振動測定装置、３，３−１，３−２，３ａ−１，３ａ−２…位相制御装置、４，４−１，４−２，４ａ…振動印加装置、５，６…合成処理部、１０…ＡｌＧａＡｓ層、１１…ＧａＡｓ層、１２…ＧａＡｓ基板、１３…支柱、２０…ドップラ干渉光学系、２１…信号処理部、２２，４３…電極、２３…電圧検出部、４０…光源、４１…音響光学変調器、４２…光学系、４４…制御電圧印加部。
【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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