振動素子
【課題】装置の構成の複雑化を抑制するとともに、可動部の振動状態の検出期間を拡大することが可能な振動素子を提供する。
【解決手段】この電磁駆動式ミラー（振動素子）１００は、所定の共振周波数およびその近傍で振動する可動部１１と、パルス電流Ｉｐを周期的に供給することにより可動部１１を振動させるパルス電流供給部３２と、可動部１１の振動状態を検出する逆起電力検出部３３とを備え、パルス電流供給部３２は、少なくとも起動時には、可動部１１の共振周波数と略同じ第１周波数ｆ１でパルス電流Ｉｐを供給するとともに、可動部１１の振動状態の検出時には、第１周波数ｆ１よりも小さい第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐを周期的に供給するように構成されている。
【解決手段】この電磁駆動式ミラー（振動素子）１００は、所定の共振周波数およびその近傍で振動する可動部１１と、パルス電流Ｉｐを周期的に供給することにより可動部１１を振動させるパルス電流供給部３２と、可動部１１の振動状態を検出する逆起電力検出部３３とを備え、パルス電流供給部３２は、少なくとも起動時には、可動部１１の共振周波数と略同じ第１周波数ｆ１でパルス電流Ｉｐを供給するとともに、可動部１１の振動状態の検出時には、第１周波数ｆ１よりも小さい第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐを周期的に供給するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、振動素子に関し、特に、所定の共振周波数およびその近傍で振動する可動部を備える振動素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定の共振周波数およびその近傍で振動する可動部を備える振動素子が知られている（たとえば、特許文献１〜５参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、可動部と、可動部に設けられた第１のコイルおよび第２のコイルと、第１のコイルおよび第２のコイルに磁界を作用させる永久磁石と、第１のコイルおよび第２のコイルに対してそれぞれ設けられるとともに駆動電流を供給可能な２つの駆動部と、第２のコイルに発生する逆起電力を検出する１つの検出部とを備えた電磁アクチュエータが開示されている。この特許文献１による電磁アクチュエータでは、第１のコイルに常時駆動電流を供給する一方、第２のコイルに発生した逆起電力を検出部によって検出する。そして、検出した逆起電力に基づいて可動部の振幅が一定となるように駆動部から供給される駆動電流の大きさを制御するように構成されている。
【０００４】
上記特許文献２には、振動ミラー（可動部）と、コイルと、駆動部と、電圧サンプラ（検出部）とを備える振動ミラー型走査装置用駆動回路が開示されている。この振動ミラー型走査装置用駆動回路では、駆動部が、コイルに振動ミラーの共振周波数の倍の周波数で励振パルス電圧を印加する。ただし、励振パルス電圧は、各周期で極性を反転させることにより、共振周波数で駆動する振動ミラーの半周期毎に印加される。このとき、振動ミラーの振動による逆起電圧がコイルから発生する。また、電圧サンプラが、共振周波数の半周期毎に印加される励振パルス電圧の印加されていない期間だけ、逆起電圧を検出する。上記特許文献２による振動ミラー型走査装置用駆動回路では、検出された逆起電圧に基づいて励振パルス電圧のパルス立ち上がり時点およびパルス立下り時点を決定するように構成されている。
【０００５】
また、上記特許文献３には、プレーナ型ガルバノミラーと、パルス発生部および電流設定部と、逆起電力検出部とを備えたプレーナ型ガルバノミラー駆動回路が開示されている。このプレーナ型ガルバノミラー駆動回路では、パルス発生部および電流設定部が、目的のミラー回転角度に合わせたパルス電流を共振周波数でプレーナ型ガルバノミラーに供給する。このパルス電流によりプレーナ型ガルバノミラーが振動すると、プレーナ型ガルバノミラーのコイルには、逆起電力が発生する。この逆起電力が、逆起電力検出部によって検出されるように構成されている。このとき、プレーナ型ガルバノミラーはパルス駆動を行うため、逆起電力検出部により検出される波形の前半はパルス波形、後半は逆起電力波形となる。上記特許文献３によるプレーナ型ガルバノミラー駆動回路では、検出される波形の後半部分の逆起電力波形の正負の符号の反転するゼロクロス点にタイミングを合わせてパルス電流を発生させることにより、プレーナ型ガルバノミラーを共振周波数で駆動することができるように構成されている。
【０００６】
また、上記特許文献４には、可動部と、可動部に設けられた駆動コイルと、駆動コイルに磁界を作用させる永久磁石と、駆動パルス発生回路と、駆動コイルに発生する逆起電力を検出するとともに、検出された逆起電力波形のゼロクロス位置を同期タイミングとして検出する同期タイミング検出装置とを備えた電磁アクチュエータが開示されている。この電磁アクチュエータにおいて、同期タイミング検出装置により検出される信号波形は、逆起電力波形と駆動パルス発生回路より供給される駆動パルス波形とが混在した信号波形となる。上記特許文献４による電磁アクチュエータでは、同期タイミング検出装置が、逆起電力波形に混合した駆動パルス波形を、駆動パルス波形に同期した逆位相のキャンセルパルスにより除去するとともに、所定の補正処理やノイズの除去を行うことにより逆起電力波形のみを抽出することができるように構成されている。
【０００７】
また、上記特許文献５には、可動部と、可動部に取り付けられたコイルと、コイルに磁界を作用させる永久磁石と、コイルにパルス励振電流を供給する駆動部と、コイルに発生する逆起電力を検出する検出部とを備えた電磁アクチュエータが開示されている。この検出部には、パルス励振電流およびコイルに発生する逆起電力を足し合わせた信号が入力される。この電磁アクチュエータでは、検出部は、励振パルス電流の非供給時間（オフ状態）の間には逆起電力だけを検出することができることから、検出される電圧波形の負ピーク値を検出するとともに、符号反転して所定の係数を乗じて励振タイミングとなる電圧値を生成する。そして、駆動部が、励振タイミングとなる電圧値に一致するタイミングでパルス励振電流を供給する事により、共振周波数と一致した周波数でパルス励振電流を供給することができるように構成されている。このように、上記特許文献５による電磁アクチュエータでは、共振周波数で供給されるパルス励振電流の非供給時間に逆起電力の負ピーク値を検出することにより、励振電流による影響を避けて電磁アクチュエータを共振駆動するためのタイミングを取得することができるように構成されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２４２４８８号公報
【特許文献２】特許第３８０６８２６号公報
【特許文献３】特開２００２−２７７８０９号公報
【特許文献４】特開２００７−１５１２４４号公報
【特許文献５】特開２００１−３０５４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載の電磁アクチュエータでは、可動部の振動により発生する逆起電力を検出するためには、常時駆動電流を供給し続ける第１のコイルと、逆起電力を検出するための第２のコイルとの２つのコイルを設ける必要がある。また、これらの２つのコイルに駆動電流を供給するための駆動部もそれぞれ必要となる。このため、装置の構成が複雑化するという問題点がある。
【００１０】
また、上記特許文献２に記載の振動ミラー型走査装置用駆動回路では、電圧サンプラが、共振周波数で駆動する振動ミラーの各半周期のうち、励振パルス電圧の印加されていない期間だけしか逆起電圧を検出することができないので、振動ミラーの振動状態を検出可能な期間が短いという問題点があると考えられる。
【００１１】
また、上記特許文献３に記載のプレーナ型ガルバノミラー駆動回路では、逆起電力検出部によって検出される波形の後半部分（共振駆動する振動の後半周期）しか逆起電力波形を取得することができないので、プレーナ型ガルバノミラーの振動状態を検出可能な期間が短いという問題点がある。
【００１２】
また、上記特許文献４に記載の電磁アクチュエータでは、逆起電力波形のみを抽出するために、ノイズ除去回路や波形補正回路等の波形処理回路が必要となるので、可動部の振動状態を検出するための装置の構成が複雑化するという問題点がある。
【００１３】
また、上記特許文献５に記載の電磁アクチュエータでは、共振周波数で供給されるパルス励振電流の非供給時間の間しか可動部の振動状態を検出することができないので、可動部の振動状態を検出可能な期間が短いという問題点があると考えられる。
【００１４】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、装置の構成の複雑化を抑制するとともに、可動部の振動状態の検出期間を拡大することが可能な振動素子を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【００１５】
この発明の第１の局面による振動素子は、所定の共振周波数およびその近傍で振動する可動部と、パルス信号を周期的に供給することにより可動部を振動させる駆動部と、可動部の振動状態を検出する検出部とを備え、駆動部は、少なくとも起動時には、可動部の共振周波数と略同じ第１周波数でパルス信号を供給するとともに、可動部の振動状態の検出時には、第１周波数よりも小さい第２周波数でパルス信号を周期的に供給するように構成されている。
【００１６】
この第１の局面による振動素子では、上記のように、可動部の振動状態の検出時には、可動部の共振周波数と略同じ第１周波数よりも小さい第２周波数でパルス信号を周期的に供給するように構成することによって、可動部の振動状態を検出する際にパルス信号の供給を行う間隔（周期）を可動部の共振周波数の周期よりも広げることができる。これにより、可動部の共振周波数と略同じ第１周波数でのパルス信号の供給間隔の間で振動状態を検出する場合に比べて、可動部の振動状態を検出する期間を長くすることができる。また、第１周波数よりも小さい第２周波数でパルス信号を供給するだけで可動部の振動状態を検出する期間を長くすることができるので、装置の構成が複雑化するのを抑制することができる。
【００１７】
上記第１の局面による振動素子において、好ましくは、第２周波数は、可動部の振動状態を少なくとも１周期分検出可能な周波数である。このように構成すれば、可動部の振動状態を１周期分検出することにより、振動波形の１周期分の全形状を取得することができる。これにより、より正確に可動部の振動状態を検出することができる。
【００１８】
上記第１の局面による振動素子において、好ましくは、磁界を発生させる磁界発生部と、磁界内に配置され、駆動部によってパルス信号が供給されることにより可動部を振動させる１つの駆動コイルとをさらに備え、検出部は、可動部の振動状態の検出時に第２周波数でパルス信号が１つの駆動コイルに供給される状態で、パルス信号の非供給期間における可動部の磁界内での振動により１つの駆動コイルに発生する逆起電力を検出することによって可動部の振動状態を検出するように構成されている。このように構成すれば、可動部の共振周波数と略同じ第１周波数よりも小さい第２周波数でパルス信号が１つの駆動コイルに供給されることにより、逆起電力の検出可能な期間を可動部の共振周波数の周期よりも拡大することができるので、容易に可動部の振動状態を検出することができる。
【００１９】
上記第１の局面による振動素子において、好ましくは、第２周波数は、第１周波数の略ｎ分の１（ｎは２以上の整数）の周波数である。このように構成すれば、可動部の共振周波数と略同じ周波数である第１周波数のｎ周期に１度、第２周波数でパルス信号が供給されるので、供給されるパルス信号の周期が可動部の共振周波数の周期の２以上の整数倍になる。これにより、共振振動と同期したパルス信号の供給を行いながら、可動部の振動状態の検出可能な期間が共振振動時の１周期を完全に含むこととなる。これにより、第１周波数での可動部の共振振動を維持したまま可動部の振動波形の１周期分の全形状を取得することができる。
【００２０】
この場合において、好ましくは、第２周波数は、第１周波数の略２分の１の周波数である。このように構成すれば、可動部の共振周波数と略同じ第１周波数の２周期に１度、第２周波数でパルス信号が供給されるので、供給されるパルス信号の周期が可動部の共振周波数の周期の２倍になる。これにより、共振振動と同期したパルス信号の供給を行いながら、第２周波数を第１周波数の３分の１や４分の１に変更する場合と比べて第１周波数から第２周波数に変更した場合のパルス信号の供給量の減少を抑制するとともに、可動部の振動状態の検出可能な期間が共振振動時の１周期を完全に含むことができる。これにより、第１周波数での可動部の共振振動の維持を容易にしながら可動部の振動波形の１周期分の全形状を取得することができる。
【００２１】
上記第１の局面による振動素子において、好ましくは、駆動部は、可動部の振動状態の検出時に、第１周波数で供給されるパルス信号の第１パルス幅よりも大きい時間幅を有する第２パルス幅でパルス信号を供給するように構成されている。このように構成すれば、可動部の共振周波数と略同じ第１周波数でパルス信号を供給する場合と比較して第２周波数でパルス信号を供給することによって減少するパルス信号の供給量を、パルス幅を第１パルス幅よりも広げることによって補うことができる。これにより、第２周波数でパルス供給を行うことによる可動部の振幅の減少を抑制しながら、振動状態の検出期間を大きくすることができる。
【００２２】
この場合において、好ましくは、駆動部は、可動部の振動状態の検出時に、可動部の振動周期の略２分の１以下の時間幅を有する第２パルス幅でパルス信号を供給するように構成されている。このように構成すれば、パルス幅を第２パルス幅に拡大した場合にも、可動部の振動周期の半周期を超えてパルス信号が供給されることがないので、可動部の振動周期の半周期を超えてパルス信号が供給されることに起因して、可動部の振動が抑制されてしまうという不都合が生じることがない。これにより、可動部の振動状態の検出時における振幅の維持を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態による振動素子の全体構成を示した模式図である。また、図２〜図４は、図１に示した本発明の一実施形態による振動素子の詳細な構成を示した図である。まず、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態による電磁駆動式ミラー１００の構成について説明する。なお、本実施形態では、振動素子の一例である電磁駆動式ミラー１００に本発明を適用した場合について説明する。
【００２５】
本発明の一実施形態による電磁駆動式ミラー１００は、図１に示すように、ミラー本体部１０と、制御部３０とから構成されている。
【００２６】
電磁駆動式ミラー１００のミラー本体部１０は、図１に示すように、中央部にミラー１２が取り付けられた可動部１１と、可動部１１を一対の回動軸２２を介して回動可能に支持する固定部２１とから構成されている。この可動部１１と、回動軸２２および固定部２１とは、一体的に形成されている。電磁駆動式ミラー１００は、制御部３０からミラー本体部１０に所定の周波数のパルス電流Ｉｐを供給することによって、可動部１１を回動軸２２回りで共振振動させる。これにより、可動部１１に配置されたミラー１２に照射されるレーザー光などの反射方向を変化させることにより、レーザー光などの走査を行うものである。なお、パルス電流Ｉｐは、本発明の「パルス信号」の一例である。
【００２７】
ミラー本体部１０の可動部１１は、平面的に見て、長方形の平板形状を有している。この可動部１１は、対向するそれぞれの長辺の中央部で、一対の回動軸２２にそれぞれ支持されている。可動部１１は、この回動軸２２を中心としてＰ方向に回動すると、回動軸２２の復元力が作用するように構成されている。これにより、可動部１１は、回動軸２２回りに所定の振動振幅でＰ方向に回動を繰り返す振動運動を行うように構成されている。
【００２８】
また、可動部１１は、中央部に可動部１１の形状に対応した長方形状のミラー１２を有している。このミラー１２にレーザー光などを照射すると、可動部１１の振動によってミラー１２が反射角度を変化させる。これにより、ミラー１２に照射されたレーザー光などの走査が可能となるように構成されている。
【００２９】
また、可動部１１の外周には、ミラー１２を取り囲むように駆動コイル１３が取り付けられている。この駆動コイル１３は、制御部３０と接続されている。駆動コイル１３は、磁界内に配置された状態で、所定の電流が供給されると、駆動コイル１３内を流れる電流によってローレンツ力を発生させる。このように、駆動コイル１３は、磁界内で制御部３０によってパルス電流Ｉｐを供給されてローレンツ力を発生させることにより、可動部１１を回動軸２２回りに回動させるように構成されている。
【００３０】
また、可動部１１を支持する固定部２１は、一対の回動軸２２を含むとともに、一対の永久磁石２３ａおよび２３ｂとを備えている。なお、永久磁石２３ａおよび２３ｂは、それぞれ本発明の「磁界発生部」の一例である。
【００３１】
固定部２１は、可動部１１を取り囲む四角形状の枠状に形成されるとともに、平板形状を有している。この固定部２１は、対向するそれぞれの長辺の中央部で一対の回動軸２２を介して、中央に配置された可動部１１を両側から支持している。一方、固定部２１の短辺側には、一対の永久磁石２３ａおよび２３ｂが取り付けられている。
【００３２】
固定部２１の回動軸２２は、可動部１１を回動軸２２回りでＰ方向に回動可能に支持している。可動部１１が駆動コイル１３に流れるパルス電流Ｉｐにより発生するローレンツ力によって回動されると、回動軸２２は、ねじり力による復元力を発生させるように構成されている。したがって、可動部１１は、パルス電流Ｉｐが駆動コイル１３に供給されることによって回動軸２２回りに時計方向に回動を始め、回動軸２２のねじり力による復元力と釣り合う角度まで回動する。可動部１１は、回動軸２２の復元力と釣り合うことによって回動を停止すると、その後は回動軸２２の復元力によって反時計方向に回動を始める。そして、反時計方向の回動によって可動部１１の初期状態（図１に示す状態）を越えると、さらに可動部１１は慣性によって自由振動を続ける。このとき、回動軸２２には、可動部１１に対して時計方向の復元力が発生する。ここで、可動部１１の回動中に所定のタイミングで駆動コイル１３にパルス電流Ｉｐが供給されると、可動部１１がローレンツ力によって再び回動され、振動を継続する。これを繰り返すことにより、可動部１１が回動軸２２回りで共振振動するように構成されている。
【００３３】
固定部２１の対向するそれぞれの短辺側に取り付けられた一対の永久磁石２３ａおよび２３ｂは、互いの逆極性の磁極が対向するように配置されている。この一対の永久磁石２３ａおよび２３ｂが、駆動コイル１３に作用する磁界を発生させるように構成されている。そして、永久磁石２３ａおよび２３ｂが発生する磁界内に配置された駆動コイル１３にパルス電流Ｉｐが供給されることによって、駆動コイル１３がローレンツ力を発生させるように構成されている。一方、可動部１１が駆動コイル１３へのパルス電流Ｉｐの供給によって振動を始めた後、パルス電流Ｉｐの非供給期間においては、可動部１１の自由振動に伴って駆動コイル１３が磁界内を振動することにより、駆動コイル１３に逆起電力が発生するように構成されている。この逆起電力に起因して、可動部１１の自由振動時（パルス電流Ｉｐの非供給期間）には、駆動コイル１３に逆起電力信号（誘導電流）Ｉｂが発生するように構成されている。なお、逆起電力信号Ｉｂは、本発明の「逆起電力」の一例である。
【００３４】
また、電磁駆動式ミラー１００の制御部３０は、図１に示すように、主制御部３１と、パルス電流供給部３２および逆起電力検出部３３とから構成されている。制御部３０のパルス電流供給部３２および逆起電力検出部３３は、それぞれ可動部１１の駆動コイル１３と接続されている。そして、制御部３０は、駆動コイル１３に供給する電流を制御することによって、可動部１１の回動軸２２回りの振動を制御するように構成されている。なお、パルス電流供給部３２および逆起電力検出部３３は、それぞれ本発明の「駆動部」および「検出部」の一例である。
【００３５】
制御部３０の主制御部３１は、パルス電流供給部３２へ制御信号を送信することにより、パルス電流供給部３２が駆動コイル１３に供給するパルス電流Ｉｐの周波数およびパルス幅と、パルス電流Ｉｐを供給するタイミングとを制御するように構成されている。また、主制御部３１は、逆起電力検出部３３から検出された逆起電力信号Ｉｂを受信するとともに、受信した逆起電力信号Ｉｂの信号波形に基づき、パルス電流供給部３２への制御信号を生成する。これにより、主制御部３１は、パルス電流供給部３２と、逆起電力検出部３３とを用いて、電磁駆動式ミラー１００の可動部１１の振動制御を行うように構成されている。なお、主制御部３１による可動部１１の振動制御の具体的な動作については後述する。
【００３６】
パルス電流供給部３２は、主制御部３１からの制御信号に基づき、駆動コイル１３に所定のパルス電流Ｉｐを供給するように構成されている。このパルス電流Ｉｐは、図２に示すように、少なくとも起動時には、可動部１１の共振周波数と略等しい第１周波数ｆ１（周期Ｔ）で供給される。この際、パルス電流供給部３２は、予め設定された可動部１１の振動振幅に対応した時間幅を有する所定の第１パルス幅ｔ１でパルス電流Ｉｐを供給する。このパルス電流Ｉｐによって、可動部１１は回動軸２２回りで共振振動を行う。このように、電磁駆動式ミラー１００は、共振周波数で駆動されるため、小電力で大きな振動振幅を得ることが可能なように構成されている。
【００３７】
また、本実施形態では、パルス電流供給部３２は、逆起電力信号Ｉｂの検出時には、主制御部３１からの制御信号に基づき、第１周波数ｆ１よりも小さい第２周波数ｆ２で駆動コイル１３にパルス電流Ｉｐを供給するように構成されている。このとき、供給されるパルス電流Ｉｐは、第１パルス幅ｔ１よりも大きい第２パルス幅ｔ２を有するように構成されている。
【００３８】
また、本実施形態では、逆起電力検出部３３は、パルス電流Ｉｐの非供給期間に駆動コイル１３に発生する逆起電力信号Ｉｂを検出するように構成されている。すなわち、駆動コイル１３に第１周波数ｆ１でパルス電流Ｉｐが供給されることによって可動部１１が振動すると、パルス電流Ｉｐの非供給期間にも、慣性によって振動（自由振動）を継続する。このパルス電流Ｉｐの非供給期間には、可動部１１の慣性による自由振動に伴って駆動コイル１３が磁界内を移動することにより逆起電力が発生するとともに、この逆起電力による逆起電力信号Ｉｂが駆動コイル１３を流れる。逆起電力検出部３３は、この逆起電力信号Ｉｂを検出するように構成されている。なお、逆起電力信号Ｉｂの検出についての詳細は、後述する。
【００３９】
ここで、本実施形態では、発生する逆起電力信号Ｉｂは、共振振動を行う可動部１１の自由振動に起因するため、図２に示すように、可動部１１の共振周波数と等しい周波数を有するとともに、正弦的な振動波形を有する。逆起電力検出部３３は、逆起電力信号Ｉｂを検出することにより、可動部１１の振動状態の検出を行うように構成されている。また、逆起電力検出部３３は、検出した逆起電力信号Ｉｂを主制御部３１に出力するように構成されている。
【００４０】
電磁駆動式ミラー１００は、第１周波数ｆ１でのパルス電流Ｉｐの供給を続けて共振駆動を継続すると、温度変化などによって可動部１１の共振周波数が変化する。このため、パルス電流Ｉｐを供給する第１周波数ｆ１と、可動部１１の共振周波数とがずれることによって可動部１１の共振振動を維持することができず、可動部１１の振動振幅が減少してしまう。そこで、本実施形態では、主制御部３１は、逆起電力検出部３３から出力される逆起電力信号Ｉｂの振動波形から、可動部１１の実際の振動周波数、振動振幅および供給されるパルス電流Ｉｐとの位相のずれなどを取得する。そして、得られた可動部１１の振動周波数や位相のずれに基づいて、供給するパルス電流Ｉｐの周波数（第１周波数ｆ１）を可動部１１の共振周波数の変化に追従させるフィードバック制御を行うように構成されている。
【００４１】
ここで、検出される逆起電力信号Ｉｂの発生経路は、図１に示すように、パルス電流Ｉｐの供給経路と一致する。このため、逆起電力検出部３３において検出される信号波形は、図２に示すように、パルス電流Ｉｐと逆起電力信号Ｉｂとが混在した波形となるので、この逆起電力信号Ｉｂは、パルス電流Ｉｐの非供給期間でのみ検出することができる。したがって、パルス電流Ｉｐを第１周波数ｆ１で供給することにより可動部１１を共振振動させる場合には、パルス電流Ｉｐと逆起電力信号Ｉｂとが同じ周期Ｔを有することから、逆起電力信号Ｉｂの信号波形の１周期分の全体形状を取得することができない。また、たとえば温度変化によって可動部１１の共振周波数がずれることにより、図３に示すように、パルス電流Ｉｐの供給タイミングと逆起電力信号Ｉｂのピークの位置が重なってしまうと、主制御部３１が逆起電力信号Ｉｂのピークを正しく取得することができず、検出エラーが発生してしまう。
【００４２】
このため、本実施形態では、逆起電力信号Ｉｂの検出を確実に行うために、供給されるパルス電流Ｉｐの供給周波数の変更を行う。すなわち、図２に示すように、電磁駆動式ミラー１００の初期駆動時には、可動部１１の共振周波数と略同じ第１周波数ｆ１でパルス電流Ｉｐを供給して可動部１１を共振振動させる。そして、可動部１１の振動状態が安定すると、パルス電流Ｉｐの供給を第１周波数ｆ１から第２周波数ｆ２に変更するとともに逆起電力信号Ｉｂの検出を行うように構成されている。逆起電力信号Ｉｂの検出時には、図１に示すように、主制御部３１からの制御信号に基づき、パルス電流供給部３２が、パルス電流Ｉｐを第２周波数ｆ２で供給する。ここで、第２周波数ｆ２は、第１周波数ｆ１の２分の１の周波数である。パルス電流供給部３２が第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐを供給することによって、パルス電流Ｉｐが供給される間隔（周期）が２倍に拡大される。このとき、第１周波数ｆ１（周期Ｔ）で共振振動を行う可動部１１に対して、パルス電流Ｉｐが共振振動の２周期に１度の割合で供給されることになる。これにより、可動部１１が２周期に１度、共振振動と同期したパルス電流Ｉｐの供給により振動されることによって共振振動を続けることができるので、可動部１１の共振振動を維持しながら逆起電力信号Ｉｂの検出可能な期間（パルス電流Ｉｐの非供給期間）を拡大することができるように構成されている。そして、パルス電流Ｉｐの非供給期間には、図２に示すように、可動部１１が自由振動を行うことによって共振周波数（周期Ｔ）で振動する逆起電力信号Ｉｂが発生することから、パルス電流Ｉｐを第２周波数ｆ２（周期２Ｔ）で供給することによって、逆起電力信号Ｉｂの振動波形（周期Ｔ）の１周期分の全形状を検出エラーが発生することなく、確実に取得することができるように構成されている。
【００４３】
また、第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐを供給する間に逆起電力検出部３３が逆起電力信号Ｉｂの１周期分の全体の波形を検出すると、主制御部３１が、この逆起電力信号Ｉｂの信号波形から可動部１１の共振周波数を取得する。そして、主制御部３１は、温度変化などによって可動部１１の共振周波数と第１周波数との間にずれが生じていた場合には、第１周波数ｆ１を変更して可動部１１の共振周波数に追従させるように構成されている。そして、逆起電力信号Ｉｂの検出と、第１周波数ｆ１の可動部１１の共振周波数への変更とが終了すると、主制御部３１は、パルス電流供給部３２によるパルス電流Ｉｐの供給を第２周波数ｆ２から第１周波数ｆ１に戻すように構成されている。これにより、本実施形態では、可動部１１の共振周波数と第１周波数ｆ１とを常に一致させた状態でパルス電流Ｉｐの供給を行うことが可能なように構成されている。
【００４４】
また、本実施形態では、図４に示すように、逆起電力信号Ｉｂの検出時には、パルス電流Ｉｐが第２周波数ｆ２で供給されることにより、可動部１１の自由振動を行う期間（パルス電流Ｉｐの非供給期間）が拡大されるので、供給されるパルス電流Ｉｐの総量が減少する。このパルス電流Ｉｐの供給総量の減少を補うため、パルス電流Ｉｐのパルス幅を第１周波数ｆ１における第１パルス幅ｔ１から拡大して、第２パルス幅ｔ２を有するパルス電流Ｉｐを供給するように構成されている。ここで、第２パルス幅ｔ２は、自由振動時（パルス電流Ｉｐの非供給期間）にも、可動部１１の振動振幅を維持することができる大きさを有するとともに、可動部１１の振動周期（Ｔ）の略２分の１以下の時間幅である。ここで、パルス電流Ｉｐのパルス幅の上限を可動部１１の振動周期の２分の１とすることにより、可動部１１の振動周期（Ｔ）を超えてパルス電流Ｉｐが供給されることがないので、可動部１１が回動方向を反転させた後にもパルス電流Ｉｐが供給され続けることによって振動を抑制することが無いように構成されている。
【００４５】
ここで、図４に第２周波数ｆ２による逆起電力信号Ｉｂの検出波形を示す。図４においては、第１周波数ｆ１の２分の１の第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐが供給されている。このとき、パルス電流Ｉｐは、周期２Ｔで供給されるとともに、パルス幅を第２パルス幅ｔ２に拡大している。この場合には、第１周波数ｆ１（周期Ｔ）で振動する可動部１１が、２周期に１度の割合でパルス電流Ｉｐによって振動される。このため、逆起電力信号Ｉｂの検出時にも、可動部１１は、第１周波数ｆ１と同期した共振振動を継続することができる。また、パルス幅が第２パルス幅ｔ２に拡大されることから、可動部１１には、パルス電流Ｉｐによって、より長い時間幅（ｔ２）でローレンツ力が作用する。このため、可動部１１の振動振幅が大きくなるので、検出される逆起電力信号Ｉｂの振動波形は、パルス幅ｔ１で振動する場合の振幅Ａ１（図２参照）よりも大きい振幅Ａ２を有する。そして、パルス電流Ｉｐによって可動部１１が励振された後、パルス電流Ｉｐの非供給期間では、可動部１１は、僅かに減衰しながら略２周期分自由振動を行う。そして、次のパルス電流Ｉｐが供給される直前には、第１周波数ｆ１でパルス電流Ｉｐが供給される場合の振幅Ａ１と略同等の振幅となるように構成されている。これにより、第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐを供給する場合にも、可動部１１の自由振動時（パルス電流非供給期間）の振動振幅を維持するとともに、逆起電力信号Ｉｂの１周期分の全形状を取得することができる。
【００４６】
図５は、電磁駆動式ミラーの駆動制御の流れを示すフローチャートである。次に、図５を参照して、本発明の一実施形態による電磁駆動式ミラー１００の共振駆動制御を説明する。
【００４７】
電磁駆動式ミラー１００の起動時には、可動部１１の振動を共振周波数近傍で安定させる必要がある。このため、ステップＳ１において、可動部１１は、図２に示すように、予め設定された第１周波数ｆ１での駆動を行う。このとき、主制御部３１に予め設定された可動部１１の共振周波数と略等しい第１周波数ｆ１で、パルス電流供給部３２からパルス電流Ｉｐが駆動コイル１３に供給される。そして、駆動コイル１３に供給されたパルス電流Ｉｐにより、可動部１１が共振周波数と略一致する第１周波数ｆ１で振動を開始する。起動時における可動部１１の第１周波数ｆ１による駆動は、可動部１１の振動状態を安定させるため、予め主制御部３１に設定された所定の初期駆動時間の間行われる。
【００４８】
次に、ステップＳ２において、主制御部３１により、予め設定された所定の時間が経過したか否かが判断される。設定された初期駆動時間を経過していない場合には、パルス電流供給部３２は、第１周波数ｆ１でのパルス電流Ｉｐの供給を継続することにより、可動部１１の振動状態を安定させる。
【００４９】
設定された初期駆動時間を経過した場合には、ステップＳ３において、主制御部３１からの制御信号に基づき、パルス電流供給部３２は、供給するパルス電流Ｉｐの周波数を第１周波数ｆ１から第２周波数ｆ２（周期２Ｔ）に変更する。これにより、可動部１１は、パルス電流Ｉｐの供給によって略２周期に渡って慣性による自由振動を継続する。また、第２周波数ｆ２への変更に伴い、供給されるパルス電流Ｉｐのパルス幅が第１パルス幅ｔ１から第２パルス幅ｔ２に拡大される。このため、パルス電流Ｉｐの供給直後には、第１パルス幅ｔ１により励振される場合の振幅Ａ１よりも大きな振幅Ａ２を有する逆起電力信号Ｉｂが検出されるとともに、可動部１１の自由振動によって僅かに減衰しながら共振振動が継続される。これにより、図４に示すように、自由振動時の可動部１１の振動振幅を共振駆動時の振動振幅と略同等の大きさに維持しながら、逆起電力信号Ｉｂの信号波形（周期Ｔ）の１周期分の全形状を取得することが可能となる。
【００５０】
そして、ステップＳ４において、逆起電力検出部３３が、可動部１１の自由振動時（パルス電流非供給期間）に駆動コイル１３に発生する逆起電力信号Ｉｂを検出する。逆起電力検出部３３において検出される信号波形には、パルス電流Ｉｐと逆起電力信号Ｉｂとが混在する。しかし、図４に示すように、第２周波数ｆ２で供給されるパルス電流Ｉｐの周期は２Ｔである一方、可動部１１の自由振動は慣性によって共振振動（周期Ｔ）を継続するため、供給されるそれぞれのパルス電流Ｉｐの間で１周期分の逆起電力信号Ｉｂを検出することができる。そして、検出された逆起電力信号Ｉｂの信号波形が、逆起電力検出部３３から主制御部３１に出力される。
【００５１】
逆起電力検出部３３から逆起電力信号Ｉｂを受け取ると、主制御部３１は、逆起電力信号Ｉｂの信号波形から可動部１１の実際の振動周波数、振動振幅、および、供給されるパルス電流Ｉｐとの位相のずれを取得する。そして、ステップＳ５において、主制御部３１は、取得した可動部１１の振動周波数などのデータから、パルス電流Ｉｐを供給する第１周波数ｆ１と可動部１１の共振周波数との間にずれがあるか否かを判断する。ここで、温度変化などによって可動部１１の共振周波数にずれが生じた場合には、主制御部３１は、ステップＳ６において、温度変化などによってずれた可動部１１の共振周波数に追従させるように第１周波数ｆ１を変更する。
【００５２】
そして、ステップＳ７において、主制御部３１は、パルス電流Ｉｐの供給を、第２周波数ｆ２から、可動部１１の共振周波数に追従させた第１周波数ｆ１に戻すとともに、パルス電流Ｉｐのパルス幅を第２パルス幅ｔ２から元の第１パルス幅ｔ１に戻すように、パルス電流供給部３２に対して制御信号を出力する。そして、パルス電流供給部３２は、主制御部３１からの制御信号に基づき、可動部１１の共振周波数のずれに追従した第１周波数ｆ１でパルス電流Ｉｐを駆動コイル１３に供給することにより、可動部１１の共振駆動を継続する。
【００５３】
一方、ステップＳ５において、逆起電力信号Ｉｂの波形から取得された可動部１１の共振周波数とパルス電流Ｉｐを供給する第１周波数との間にずれがない場合には、共振駆動が適切にされていることから、主制御部３１は、第１周波数ｆ１を変更させることなく、元の第１周波数ｆ１および第１パルス幅ｔ１に戻すようにパルス電流供給部３２に対して制御信号を出力する。
【００５４】
そして、所定の時間経過とともに、主制御部３１は、パルス電流Ｉｐの供給を第２周波数ｆ２へ変更するとともに逆起電力信号Ｉｂを検出する検出動作を繰り返す。これにより、逆起電力信号Ｉｂの信号波形の１周期分の全形状を確実に検出するとともに、温度変化などによる可動部１１の共振周波数の変動に追従した共振駆動が可能となる。このようにして、電磁駆動式ミラー１００の駆動制御が行われる。
【００５５】
本実施形態では、上記のように、可動部１１の逆起電力信号Ｉｂの検出時には、可動部１１の共振周波数と略同じ第１周波数ｆ１よりも小さい第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐを周期的に供給するように構成することによって、可動部１１の振動状態（逆起電力信号Ｉｂ）を検出する際にパルス電流Ｉｐの供給を行う間隔（周期）を可動部１１の共振周波数の周期（Ｔ）よりも広げることができる。これにより、可動部１１の共振周波数と略同じ第１周波数ｆ１でのパルス電流Ｉｐの供給間隔の間で振動状態を検出する場合に比べて、可動部１１の振動状態を検出するための逆起電力信号Ｉｂの検出期間を長くすることができる。また、第１周波数ｆ１よりも小さい第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐを供給するだけで可動部１１の振動状態を検出する期間（逆起電力信号Ｉｂの検出可能期間）を長くすることができるので、装置の構成が複雑化するのを抑制することができる。
【００５６】
本実施形態では、上記のように、逆起電力検出部３３は、可動部１１の振動状態（逆起電力信号Ｉｂ）の検出時に第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐが１つの駆動コイル１３に供給される状態で、パルス電流Ｉｐの非供給期間における可動部１１の磁界内での振動により１つの駆動コイル１３に発生する逆起電力信号Ｉｂを検出することによって可動部１１の振動状態を検出するように構成することによって、可動部１１の共振周波数と略同じ第１周波数ｆ１よりも小さい第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐが１つの駆動コイル１３に供給されることにより、逆起電力信号Ｉｂの検出可能な期間を可動部１１の共振周波数の周期（Ｔ）よりも拡大することができるので、容易に可動部１１の振動状態を検出することができる。
【００５７】
本実施形態では、上記のように、第２周波数ｆ２は、第１周波数ｆ１の略２分の１の周波数であるように構成することによって、可動部１１の共振周波数と略同じ第１周波数ｆ１の２周期に１度、第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐが供給されるので、供給されるパルス電流Ｉｐの周期（２Ｔ）が可動部１１の共振周波数の周期（Ｔ）の２倍になる。これにより、共振振動と同期したパルス電流Ｉｐの供給を行いながら、第２周波数ｆ２を第１周波数ｆ１の３分の１や４分の１に変更する場合と比べて第１周波数ｆ１から第２周波数ｆ２に変更した場合のパルス電流Ｉｐの供給量の減少を抑制するとともに、可動部１１の振動状態（逆起電力信号Ｉｂ）の検出可能な期間が共振振動時の１周期（周期Ｔ）を完全に含むことができる。これにより、第１周波数ｆ１での可動部１１の共振振動の維持を容易にしながら可動部１１の逆起電力信号Ｉｂの振動波形の１周期分の全形状を取得することができる。
【００５８】
本実施形態では、上記のように、パルス電流供給部３２は、可動部１１の振動状態（逆起電力信号Ｉｂ）の検出時に、第１周波数ｆ１で供給されるパルス電流Ｉｐの第１パルス幅ｔ１よりも大きい時間幅を有する第２パルス幅ｔ２でパルス信号を供給するように構成することによって、可動部１１の共振周波数と略同じ第１周波数でパルス電流Ｉｐを供給する場合と比較して第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐを供給することによって減少するパルス電流Ｉｐの供給量を、パルス幅を第１パルス幅ｔ１よりも広げることによって補うことができる。これにより、第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐの供給を行うことによる可動部１１の振幅の減少を抑制しながら、可動部１１の振動状態の検出期間を大きくすることができる。
【００５９】
本実施形態では、上記のように、パルス電流供給部３２は、可動部１１の振動状態（逆起電力信号Ｉｂ）の検出時に、可動部１１の振動周期（Ｔ）の２分の１以下の時間幅を有する第２パルス幅ｔ２でパルス電流Ｉｐを供給するように構成することによって、パルス幅を第１パルス幅ｔ１から第２パルス幅ｔ２に拡大した場合にも、可動部１１の振動周期（Ｔ）の半周期を超えてパルス電流Ｉｐが供給されることがないので、可動部１１の振動周期（Ｔ）の半周期を超えてパルス電流Ｉｐが供給されることに起因して、可動部１１の振動が抑制されてしまうという不都合が生じることがない。これにより、可動部１１の振動状態（逆起電力信号Ｉｂ）の検出時における振幅の維持を容易に行うことができる。
【００６０】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６１】
たとえば、上記実施形態では、本発明の振動素子の一例として電磁駆動式ミラーを示したが、本発明はこれに限らず、電磁アクチュエータなどの電磁駆動式ミラー以外の振動素子にも適用可能である。この場合、可動部が回動軸回りで振動するように構成されている必要はなく、たとえば可動部が片持ち梁や振り子状に構成されるとともに、駆動コイルにパルス電流を供給することによって振動するように構成されていてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、電磁駆動式ミラー１００の可動部１１は、磁界内で駆動コイル１３にパルス電流Ｉｐを供給することにより発生するローレンツ力によって駆動される例を示したが、本発明はこれに限らず、ローレンツ力以外の電磁気力および電磁気力以外の力によって駆動されるように構成されていてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、逆起電力検出部３３は、可動部１１の慣性による自由振動に伴って駆動コイル１３が磁界内を移動することにより発生する逆起電力信号Ｉｂを検出するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限らず、検出部は、逆起電力信号以外の物理量を検出するように構成されていてもよい。検出部は、可動部の振動状態を検出するように構成されていればよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、第２周波数ｆ２は、第１周波数ｆ１の２分の１の周波数である例を示したが、本発明はこれに限らず、第２周波数は、第１周波数よりも小さい周波数であればよい。可動部の振動状態の検出時に可動部の共振周波数と略同じ第１周波数よりも小さい第２周波数で駆動することにより、可動部の振動状態の検出可能期間を拡大できればよい。また、第２周波数を、可動部の振動状態を少なくとも１周期分検出可能な周波数となるように構成すれば、可動部の振動波形の１周期分の全形状を取得することができるので、より正確に可動部の振動状態を検出することができる。
【００６５】
さらに、第２周波数を第１周波数のｎ分の１（ｎは２以上の整数）に設定した場合には、可動部の振動波形の全形状を検出可能でありながら、第１周波数と同期したパルス電流の供給が可能である。これにより、可動部の共振振動を継続させることにより可動部の振動振幅の維持を容易に行うことができる。
【００６６】
ここで、図６に示す第１変形例において、第１周波数ｆ１の略３分の１の第２周波数ｆ３でパルス電流Ｉｐを供給することにより、逆起電力信号Ｉｂの検出を行う例を示す。この第１変形例では、逆起電力信号Ｉｂの検出時には、パルス電流供給部３２によって供給されるパルス電流Ｉｐは、周期３Ｔで供給されるとともに、パルス幅を第２パルス幅ｔ３に拡大する。ここで、第２パルス幅ｔ３は、供給されるパルス電流Ｉｐの減少を補うべく、ｔ２＜ｔ３の大きさを有する。この場合にも、第１周波数ｆ１（周期Ｔ）で振動する可動部１１が、３周期に１度の割合でパルス電流Ｉｐが供給される。このため、逆起電力信号Ｉｂの検出時にも、可動部１１は、第１周波数ｆ１と同期した共振振動を継続することが可能である。また、パルス幅が第２パルス幅ｔ３に拡大されることから、検出される逆起電力信号Ｉｂの振幅Ａ３は、パルス幅ｔ２でパルス電流Ｉｐが供給される場合の振幅Ａ２（図４参照）よりもさらに大きくなる。そして、パルス電流Ｉｐが供給された後のパルス電流Ｉｐの非供給期間では、可動部１１は、徐々に減衰しながら略３周期分自由振動を行う。これにより、逆起電力信号Ｉｂの検出可能期間（パルス電流非供給期間）をさらに拡大することができる。なお、第２周波数ｆ３で駆動する場合には、逆起電力信号Ｉｂの検出可能期間を拡大するために可動部１１が自由振動を行う期間が長くなるとともに、逆起電力信号Ｉｂの波形の徐々に減衰するものとなるが、パルス幅を第２パルス幅ｔ３に拡大することにより、第１周波数ｆ１で駆動する場合の振幅を維持することができるように構成されている。
【００６７】
このように、第２周波数ｆ３を、第１周波数の略３分の１の周波数であるように構成することによって、可動部１１の共振周波数と略同じ周波数である第１周波数ｆ１の３周期に１度、第２周波数ｆ３（周期３Ｔ）でパルス電流Ｉｐが供給されるので、供給されるパルス電流Ｉｐの周期（３Ｔ）が可動部１１の共振周波数の周期（Ｔ）の３倍になる。このため、共振振動と同期したパルス電流Ｉｐの供給を行いながら、可動部１１の振動状態の検出可能な期間が共振振動時の１周期（Ｔ）を完全に含むこととなる。これにより、第１周波数ｆ１での可動部１１の共振振動を維持したまま可動部１１の振動波形の１周期分（Ｔ）の全形状を取得することができる。
【００６８】
また、上記実施形態では、電磁駆動式ミラー１００の起動時には、可動部１１の振動を共振周波数近傍で安定させるために、予め主制御部３１に設定された所定の初期駆動時間の間第１周波数ｆ１で駆動する例を示したが、本発明はこれに限らず、起動時の第１周波数による駆動は、予め設定された初期駆動時間の間行われる必要はない。第１周波数による駆動時でも、逆起電力検出部によって逆起電力信号の一部分の波形を検出することは可能である。したがって、起動時には、第１周波数でパルス電流を供給するとともに、逆起電力検出部によって検出される逆起電力信号の一部分の波形に基づいて、可動部の振動が共振周波数近傍で安定したか否かを判定するように構成してもよい。そして、振動が安定した場合には、第２周波数および第２パルス幅に変更し、逆起電力信号波形の１周期分の全形状を検出すればよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、逆起電力信号Ｉｂの検出時には、供給されるパルス電流Ｉｐのパルス幅を拡大して、第２パルス幅ｔ２を有するパルス電流Ｉｐを供給するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限らず、図７に示す第２変形例のように、供給されるパルス電流Ｉｐのパルス振幅を変更してもよい。この第２変形例では、逆起電力信号Ｉｂの検出時に、パルス電流Ｉｐを第２周波数ｆ２（周期２Ｔ）で供給するとともに、パルス電流Ｉｐのパルス振幅をＨ１（図２参照）からＨ２に変更する。なお、図７において、Ｈ１は第１周波数ｆ１で供給される場合のパルス電流Ｉｐのパルス振幅を示している。この場合にも、パルス幅を拡大する場合と同様の効果を得ることができる。すなわち、供給されるパルス電流Ｉｐのパルス振幅をパルス振幅Ｈ２に拡大することによって、検出される逆起電力信号Ｉｂの振幅Ａ４は、パルス振幅Ｈ１で供給される場合の振幅Ａ１よりも大きい。そして、駆動コイル１３にパルス電流Ｉｐが供給された後、パルス電流Ｉｐの非供給期間では、可動部１１は、僅かに減衰しながら略２周期分自由振動を行う。このとき、パルス振幅を拡大することによって、次のパルス電流Ｉｐが供給される直前の逆起電力信号Ｉｂの振幅が、第１周波数ｆ１によって駆動した場合に次のパルス電流Ｉｐが供給される際の振幅と略同等となるように構成されている。これにより、可動部１１の自由振動時（パルス電流非供給期間）の振動振幅を維持するとともに、逆起電力信号Ｉｂを１周期分の全形状を取得することができる。なお、パルス振幅とパルス幅の両方を変更するように構成してもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、一対の永久磁石２３ａおよび２３ｂが、駆動コイル１３に作用する磁界を発生させるように構成されている例を示したが、本発明はこれに限らず、電磁石など、永久磁石以外の磁界発生部によって磁界を発生させるように構成してもよい。
【００７１】
また、上記実施形態では、可動部１１は、平面的に見て、長方形の平板形状を有している例を示したが、本発明はこれに限らず、可動部は、円形や正方形形状を有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施形態による電磁駆動式ミラーの全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態によるパルス電流と逆起電力信号の波形を説明するための模式図である。
【図３】本発明の一実施形態による電磁駆動式ミラーの第１周波数での逆起電力信号波形の検出を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態による電磁駆動式ミラーの第２周波数での逆起電力信号波形の検出を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態による電磁駆動式ミラーの駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による電磁駆動式ミラーの第１変形例による第２周波数での逆起電力信号波形の検出を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施形態による電磁駆動式ミラーの第２変形例における第２周波数での逆起電力信号波形の検出を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７３】
１１ 可動部
１３ 駆動コイル
２３ａ、２３ｂ 永久磁石（磁界発生部）
３２ パルス電流供給部（駆動部）
３３ 逆起電力検出部（検出部）
ｆ１ 第１周波数
ｆ２、ｆ３ 第２周波数
Ｉｐ パルス電流（パルス信号）
Ｉｂ 逆起電力信号（逆起電力）
ｔ１ 第１パルス幅
ｔ２、ｔ３ 第２パルス幅
１００ 電磁駆動式ミラー（振動素子）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、振動素子に関し、特に、所定の共振周波数およびその近傍で振動する可動部を備える振動素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定の共振周波数およびその近傍で振動する可動部を備える振動素子が知られている（たとえば、特許文献１〜５参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、可動部と、可動部に設けられた第１のコイルおよび第２のコイルと、第１のコイルおよび第２のコイルに磁界を作用させる永久磁石と、第１のコイルおよび第２のコイルに対してそれぞれ設けられるとともに駆動電流を供給可能な２つの駆動部と、第２のコイルに発生する逆起電力を検出する１つの検出部とを備えた電磁アクチュエータが開示されている。この特許文献１による電磁アクチュエータでは、第１のコイルに常時駆動電流を供給する一方、第２のコイルに発生した逆起電力を検出部によって検出する。そして、検出した逆起電力に基づいて可動部の振幅が一定となるように駆動部から供給される駆動電流の大きさを制御するように構成されている。
【０００４】
上記特許文献２には、振動ミラー（可動部）と、コイルと、駆動部と、電圧サンプラ（検出部）とを備える振動ミラー型走査装置用駆動回路が開示されている。この振動ミラー型走査装置用駆動回路では、駆動部が、コイルに振動ミラーの共振周波数の倍の周波数で励振パルス電圧を印加する。ただし、励振パルス電圧は、各周期で極性を反転させることにより、共振周波数で駆動する振動ミラーの半周期毎に印加される。このとき、振動ミラーの振動による逆起電圧がコイルから発生する。また、電圧サンプラが、共振周波数の半周期毎に印加される励振パルス電圧の印加されていない期間だけ、逆起電圧を検出する。上記特許文献２による振動ミラー型走査装置用駆動回路では、検出された逆起電圧に基づいて励振パルス電圧のパルス立ち上がり時点およびパルス立下り時点を決定するように構成されている。
【０００５】
また、上記特許文献３には、プレーナ型ガルバノミラーと、パルス発生部および電流設定部と、逆起電力検出部とを備えたプレーナ型ガルバノミラー駆動回路が開示されている。このプレーナ型ガルバノミラー駆動回路では、パルス発生部および電流設定部が、目的のミラー回転角度に合わせたパルス電流を共振周波数でプレーナ型ガルバノミラーに供給する。このパルス電流によりプレーナ型ガルバノミラーが振動すると、プレーナ型ガルバノミラーのコイルには、逆起電力が発生する。この逆起電力が、逆起電力検出部によって検出されるように構成されている。このとき、プレーナ型ガルバノミラーはパルス駆動を行うため、逆起電力検出部により検出される波形の前半はパルス波形、後半は逆起電力波形となる。上記特許文献３によるプレーナ型ガルバノミラー駆動回路では、検出される波形の後半部分の逆起電力波形の正負の符号の反転するゼロクロス点にタイミングを合わせてパルス電流を発生させることにより、プレーナ型ガルバノミラーを共振周波数で駆動することができるように構成されている。
【０００６】
また、上記特許文献４には、可動部と、可動部に設けられた駆動コイルと、駆動コイルに磁界を作用させる永久磁石と、駆動パルス発生回路と、駆動コイルに発生する逆起電力を検出するとともに、検出された逆起電力波形のゼロクロス位置を同期タイミングとして検出する同期タイミング検出装置とを備えた電磁アクチュエータが開示されている。この電磁アクチュエータにおいて、同期タイミング検出装置により検出される信号波形は、逆起電力波形と駆動パルス発生回路より供給される駆動パルス波形とが混在した信号波形となる。上記特許文献４による電磁アクチュエータでは、同期タイミング検出装置が、逆起電力波形に混合した駆動パルス波形を、駆動パルス波形に同期した逆位相のキャンセルパルスにより除去するとともに、所定の補正処理やノイズの除去を行うことにより逆起電力波形のみを抽出することができるように構成されている。
【０００７】
また、上記特許文献５には、可動部と、可動部に取り付けられたコイルと、コイルに磁界を作用させる永久磁石と、コイルにパルス励振電流を供給する駆動部と、コイルに発生する逆起電力を検出する検出部とを備えた電磁アクチュエータが開示されている。この検出部には、パルス励振電流およびコイルに発生する逆起電力を足し合わせた信号が入力される。この電磁アクチュエータでは、検出部は、励振パルス電流の非供給時間（オフ状態）の間には逆起電力だけを検出することができることから、検出される電圧波形の負ピーク値を検出するとともに、符号反転して所定の係数を乗じて励振タイミングとなる電圧値を生成する。そして、駆動部が、励振タイミングとなる電圧値に一致するタイミングでパルス励振電流を供給する事により、共振周波数と一致した周波数でパルス励振電流を供給することができるように構成されている。このように、上記特許文献５による電磁アクチュエータでは、共振周波数で供給されるパルス励振電流の非供給時間に逆起電力の負ピーク値を検出することにより、励振電流による影響を避けて電磁アクチュエータを共振駆動するためのタイミングを取得することができるように構成されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２４２４８８号公報
【特許文献２】特許第３８０６８２６号公報
【特許文献３】特開２００２−２７７８０９号公報
【特許文献４】特開２００７−１５１２４４号公報
【特許文献５】特開２００１−３０５４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載の電磁アクチュエータでは、可動部の振動により発生する逆起電力を検出するためには、常時駆動電流を供給し続ける第１のコイルと、逆起電力を検出するための第２のコイルとの２つのコイルを設ける必要がある。また、これらの２つのコイルに駆動電流を供給するための駆動部もそれぞれ必要となる。このため、装置の構成が複雑化するという問題点がある。
【００１０】
また、上記特許文献２に記載の振動ミラー型走査装置用駆動回路では、電圧サンプラが、共振周波数で駆動する振動ミラーの各半周期のうち、励振パルス電圧の印加されていない期間だけしか逆起電圧を検出することができないので、振動ミラーの振動状態を検出可能な期間が短いという問題点があると考えられる。
【００１１】
また、上記特許文献３に記載のプレーナ型ガルバノミラー駆動回路では、逆起電力検出部によって検出される波形の後半部分（共振駆動する振動の後半周期）しか逆起電力波形を取得することができないので、プレーナ型ガルバノミラーの振動状態を検出可能な期間が短いという問題点がある。
【００１２】
また、上記特許文献４に記載の電磁アクチュエータでは、逆起電力波形のみを抽出するために、ノイズ除去回路や波形補正回路等の波形処理回路が必要となるので、可動部の振動状態を検出するための装置の構成が複雑化するという問題点がある。
【００１３】
また、上記特許文献５に記載の電磁アクチュエータでは、共振周波数で供給されるパルス励振電流の非供給時間の間しか可動部の振動状態を検出することができないので、可動部の振動状態を検出可能な期間が短いという問題点があると考えられる。
【００１４】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、装置の構成の複雑化を抑制するとともに、可動部の振動状態の検出期間を拡大することが可能な振動素子を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【００１５】
この発明の第１の局面による振動素子は、所定の共振周波数およびその近傍で振動する可動部と、パルス信号を周期的に供給することにより可動部を振動させる駆動部と、可動部の振動状態を検出する検出部とを備え、駆動部は、少なくとも起動時には、可動部の共振周波数と略同じ第１周波数でパルス信号を供給するとともに、可動部の振動状態の検出時には、第１周波数よりも小さい第２周波数でパルス信号を周期的に供給するように構成されている。
【００１６】
この第１の局面による振動素子では、上記のように、可動部の振動状態の検出時には、可動部の共振周波数と略同じ第１周波数よりも小さい第２周波数でパルス信号を周期的に供給するように構成することによって、可動部の振動状態を検出する際にパルス信号の供給を行う間隔（周期）を可動部の共振周波数の周期よりも広げることができる。これにより、可動部の共振周波数と略同じ第１周波数でのパルス信号の供給間隔の間で振動状態を検出する場合に比べて、可動部の振動状態を検出する期間を長くすることができる。また、第１周波数よりも小さい第２周波数でパルス信号を供給するだけで可動部の振動状態を検出する期間を長くすることができるので、装置の構成が複雑化するのを抑制することができる。
【００１７】
上記第１の局面による振動素子において、好ましくは、第２周波数は、可動部の振動状態を少なくとも１周期分検出可能な周波数である。このように構成すれば、可動部の振動状態を１周期分検出することにより、振動波形の１周期分の全形状を取得することができる。これにより、より正確に可動部の振動状態を検出することができる。
【００１８】
上記第１の局面による振動素子において、好ましくは、磁界を発生させる磁界発生部と、磁界内に配置され、駆動部によってパルス信号が供給されることにより可動部を振動させる１つの駆動コイルとをさらに備え、検出部は、可動部の振動状態の検出時に第２周波数でパルス信号が１つの駆動コイルに供給される状態で、パルス信号の非供給期間における可動部の磁界内での振動により１つの駆動コイルに発生する逆起電力を検出することによって可動部の振動状態を検出するように構成されている。このように構成すれば、可動部の共振周波数と略同じ第１周波数よりも小さい第２周波数でパルス信号が１つの駆動コイルに供給されることにより、逆起電力の検出可能な期間を可動部の共振周波数の周期よりも拡大することができるので、容易に可動部の振動状態を検出することができる。
【００１９】
上記第１の局面による振動素子において、好ましくは、第２周波数は、第１周波数の略ｎ分の１（ｎは２以上の整数）の周波数である。このように構成すれば、可動部の共振周波数と略同じ周波数である第１周波数のｎ周期に１度、第２周波数でパルス信号が供給されるので、供給されるパルス信号の周期が可動部の共振周波数の周期の２以上の整数倍になる。これにより、共振振動と同期したパルス信号の供給を行いながら、可動部の振動状態の検出可能な期間が共振振動時の１周期を完全に含むこととなる。これにより、第１周波数での可動部の共振振動を維持したまま可動部の振動波形の１周期分の全形状を取得することができる。
【００２０】
この場合において、好ましくは、第２周波数は、第１周波数の略２分の１の周波数である。このように構成すれば、可動部の共振周波数と略同じ第１周波数の２周期に１度、第２周波数でパルス信号が供給されるので、供給されるパルス信号の周期が可動部の共振周波数の周期の２倍になる。これにより、共振振動と同期したパルス信号の供給を行いながら、第２周波数を第１周波数の３分の１や４分の１に変更する場合と比べて第１周波数から第２周波数に変更した場合のパルス信号の供給量の減少を抑制するとともに、可動部の振動状態の検出可能な期間が共振振動時の１周期を完全に含むことができる。これにより、第１周波数での可動部の共振振動の維持を容易にしながら可動部の振動波形の１周期分の全形状を取得することができる。
【００２１】
上記第１の局面による振動素子において、好ましくは、駆動部は、可動部の振動状態の検出時に、第１周波数で供給されるパルス信号の第１パルス幅よりも大きい時間幅を有する第２パルス幅でパルス信号を供給するように構成されている。このように構成すれば、可動部の共振周波数と略同じ第１周波数でパルス信号を供給する場合と比較して第２周波数でパルス信号を供給することによって減少するパルス信号の供給量を、パルス幅を第１パルス幅よりも広げることによって補うことができる。これにより、第２周波数でパルス供給を行うことによる可動部の振幅の減少を抑制しながら、振動状態の検出期間を大きくすることができる。
【００２２】
この場合において、好ましくは、駆動部は、可動部の振動状態の検出時に、可動部の振動周期の略２分の１以下の時間幅を有する第２パルス幅でパルス信号を供給するように構成されている。このように構成すれば、パルス幅を第２パルス幅に拡大した場合にも、可動部の振動周期の半周期を超えてパルス信号が供給されることがないので、可動部の振動周期の半周期を超えてパルス信号が供給されることに起因して、可動部の振動が抑制されてしまうという不都合が生じることがない。これにより、可動部の振動状態の検出時における振幅の維持を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態による振動素子の全体構成を示した模式図である。また、図２〜図４は、図１に示した本発明の一実施形態による振動素子の詳細な構成を示した図である。まず、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態による電磁駆動式ミラー１００の構成について説明する。なお、本実施形態では、振動素子の一例である電磁駆動式ミラー１００に本発明を適用した場合について説明する。
【００２５】
本発明の一実施形態による電磁駆動式ミラー１００は、図１に示すように、ミラー本体部１０と、制御部３０とから構成されている。
【００２６】
電磁駆動式ミラー１００のミラー本体部１０は、図１に示すように、中央部にミラー１２が取り付けられた可動部１１と、可動部１１を一対の回動軸２２を介して回動可能に支持する固定部２１とから構成されている。この可動部１１と、回動軸２２および固定部２１とは、一体的に形成されている。電磁駆動式ミラー１００は、制御部３０からミラー本体部１０に所定の周波数のパルス電流Ｉｐを供給することによって、可動部１１を回動軸２２回りで共振振動させる。これにより、可動部１１に配置されたミラー１２に照射されるレーザー光などの反射方向を変化させることにより、レーザー光などの走査を行うものである。なお、パルス電流Ｉｐは、本発明の「パルス信号」の一例である。
【００２７】
ミラー本体部１０の可動部１１は、平面的に見て、長方形の平板形状を有している。この可動部１１は、対向するそれぞれの長辺の中央部で、一対の回動軸２２にそれぞれ支持されている。可動部１１は、この回動軸２２を中心としてＰ方向に回動すると、回動軸２２の復元力が作用するように構成されている。これにより、可動部１１は、回動軸２２回りに所定の振動振幅でＰ方向に回動を繰り返す振動運動を行うように構成されている。
【００２８】
また、可動部１１は、中央部に可動部１１の形状に対応した長方形状のミラー１２を有している。このミラー１２にレーザー光などを照射すると、可動部１１の振動によってミラー１２が反射角度を変化させる。これにより、ミラー１２に照射されたレーザー光などの走査が可能となるように構成されている。
【００２９】
また、可動部１１の外周には、ミラー１２を取り囲むように駆動コイル１３が取り付けられている。この駆動コイル１３は、制御部３０と接続されている。駆動コイル１３は、磁界内に配置された状態で、所定の電流が供給されると、駆動コイル１３内を流れる電流によってローレンツ力を発生させる。このように、駆動コイル１３は、磁界内で制御部３０によってパルス電流Ｉｐを供給されてローレンツ力を発生させることにより、可動部１１を回動軸２２回りに回動させるように構成されている。
【００３０】
また、可動部１１を支持する固定部２１は、一対の回動軸２２を含むとともに、一対の永久磁石２３ａおよび２３ｂとを備えている。なお、永久磁石２３ａおよび２３ｂは、それぞれ本発明の「磁界発生部」の一例である。
【００３１】
固定部２１は、可動部１１を取り囲む四角形状の枠状に形成されるとともに、平板形状を有している。この固定部２１は、対向するそれぞれの長辺の中央部で一対の回動軸２２を介して、中央に配置された可動部１１を両側から支持している。一方、固定部２１の短辺側には、一対の永久磁石２３ａおよび２３ｂが取り付けられている。
【００３２】
固定部２１の回動軸２２は、可動部１１を回動軸２２回りでＰ方向に回動可能に支持している。可動部１１が駆動コイル１３に流れるパルス電流Ｉｐにより発生するローレンツ力によって回動されると、回動軸２２は、ねじり力による復元力を発生させるように構成されている。したがって、可動部１１は、パルス電流Ｉｐが駆動コイル１３に供給されることによって回動軸２２回りに時計方向に回動を始め、回動軸２２のねじり力による復元力と釣り合う角度まで回動する。可動部１１は、回動軸２２の復元力と釣り合うことによって回動を停止すると、その後は回動軸２２の復元力によって反時計方向に回動を始める。そして、反時計方向の回動によって可動部１１の初期状態（図１に示す状態）を越えると、さらに可動部１１は慣性によって自由振動を続ける。このとき、回動軸２２には、可動部１１に対して時計方向の復元力が発生する。ここで、可動部１１の回動中に所定のタイミングで駆動コイル１３にパルス電流Ｉｐが供給されると、可動部１１がローレンツ力によって再び回動され、振動を継続する。これを繰り返すことにより、可動部１１が回動軸２２回りで共振振動するように構成されている。
【００３３】
固定部２１の対向するそれぞれの短辺側に取り付けられた一対の永久磁石２３ａおよび２３ｂは、互いの逆極性の磁極が対向するように配置されている。この一対の永久磁石２３ａおよび２３ｂが、駆動コイル１３に作用する磁界を発生させるように構成されている。そして、永久磁石２３ａおよび２３ｂが発生する磁界内に配置された駆動コイル１３にパルス電流Ｉｐが供給されることによって、駆動コイル１３がローレンツ力を発生させるように構成されている。一方、可動部１１が駆動コイル１３へのパルス電流Ｉｐの供給によって振動を始めた後、パルス電流Ｉｐの非供給期間においては、可動部１１の自由振動に伴って駆動コイル１３が磁界内を振動することにより、駆動コイル１３に逆起電力が発生するように構成されている。この逆起電力に起因して、可動部１１の自由振動時（パルス電流Ｉｐの非供給期間）には、駆動コイル１３に逆起電力信号（誘導電流）Ｉｂが発生するように構成されている。なお、逆起電力信号Ｉｂは、本発明の「逆起電力」の一例である。
【００３４】
また、電磁駆動式ミラー１００の制御部３０は、図１に示すように、主制御部３１と、パルス電流供給部３２および逆起電力検出部３３とから構成されている。制御部３０のパルス電流供給部３２および逆起電力検出部３３は、それぞれ可動部１１の駆動コイル１３と接続されている。そして、制御部３０は、駆動コイル１３に供給する電流を制御することによって、可動部１１の回動軸２２回りの振動を制御するように構成されている。なお、パルス電流供給部３２および逆起電力検出部３３は、それぞれ本発明の「駆動部」および「検出部」の一例である。
【００３５】
制御部３０の主制御部３１は、パルス電流供給部３２へ制御信号を送信することにより、パルス電流供給部３２が駆動コイル１３に供給するパルス電流Ｉｐの周波数およびパルス幅と、パルス電流Ｉｐを供給するタイミングとを制御するように構成されている。また、主制御部３１は、逆起電力検出部３３から検出された逆起電力信号Ｉｂを受信するとともに、受信した逆起電力信号Ｉｂの信号波形に基づき、パルス電流供給部３２への制御信号を生成する。これにより、主制御部３１は、パルス電流供給部３２と、逆起電力検出部３３とを用いて、電磁駆動式ミラー１００の可動部１１の振動制御を行うように構成されている。なお、主制御部３１による可動部１１の振動制御の具体的な動作については後述する。
【００３６】
パルス電流供給部３２は、主制御部３１からの制御信号に基づき、駆動コイル１３に所定のパルス電流Ｉｐを供給するように構成されている。このパルス電流Ｉｐは、図２に示すように、少なくとも起動時には、可動部１１の共振周波数と略等しい第１周波数ｆ１（周期Ｔ）で供給される。この際、パルス電流供給部３２は、予め設定された可動部１１の振動振幅に対応した時間幅を有する所定の第１パルス幅ｔ１でパルス電流Ｉｐを供給する。このパルス電流Ｉｐによって、可動部１１は回動軸２２回りで共振振動を行う。このように、電磁駆動式ミラー１００は、共振周波数で駆動されるため、小電力で大きな振動振幅を得ることが可能なように構成されている。
【００３７】
また、本実施形態では、パルス電流供給部３２は、逆起電力信号Ｉｂの検出時には、主制御部３１からの制御信号に基づき、第１周波数ｆ１よりも小さい第２周波数ｆ２で駆動コイル１３にパルス電流Ｉｐを供給するように構成されている。このとき、供給されるパルス電流Ｉｐは、第１パルス幅ｔ１よりも大きい第２パルス幅ｔ２を有するように構成されている。
【００３８】
また、本実施形態では、逆起電力検出部３３は、パルス電流Ｉｐの非供給期間に駆動コイル１３に発生する逆起電力信号Ｉｂを検出するように構成されている。すなわち、駆動コイル１３に第１周波数ｆ１でパルス電流Ｉｐが供給されることによって可動部１１が振動すると、パルス電流Ｉｐの非供給期間にも、慣性によって振動（自由振動）を継続する。このパルス電流Ｉｐの非供給期間には、可動部１１の慣性による自由振動に伴って駆動コイル１３が磁界内を移動することにより逆起電力が発生するとともに、この逆起電力による逆起電力信号Ｉｂが駆動コイル１３を流れる。逆起電力検出部３３は、この逆起電力信号Ｉｂを検出するように構成されている。なお、逆起電力信号Ｉｂの検出についての詳細は、後述する。
【００３９】
ここで、本実施形態では、発生する逆起電力信号Ｉｂは、共振振動を行う可動部１１の自由振動に起因するため、図２に示すように、可動部１１の共振周波数と等しい周波数を有するとともに、正弦的な振動波形を有する。逆起電力検出部３３は、逆起電力信号Ｉｂを検出することにより、可動部１１の振動状態の検出を行うように構成されている。また、逆起電力検出部３３は、検出した逆起電力信号Ｉｂを主制御部３１に出力するように構成されている。
【００４０】
電磁駆動式ミラー１００は、第１周波数ｆ１でのパルス電流Ｉｐの供給を続けて共振駆動を継続すると、温度変化などによって可動部１１の共振周波数が変化する。このため、パルス電流Ｉｐを供給する第１周波数ｆ１と、可動部１１の共振周波数とがずれることによって可動部１１の共振振動を維持することができず、可動部１１の振動振幅が減少してしまう。そこで、本実施形態では、主制御部３１は、逆起電力検出部３３から出力される逆起電力信号Ｉｂの振動波形から、可動部１１の実際の振動周波数、振動振幅および供給されるパルス電流Ｉｐとの位相のずれなどを取得する。そして、得られた可動部１１の振動周波数や位相のずれに基づいて、供給するパルス電流Ｉｐの周波数（第１周波数ｆ１）を可動部１１の共振周波数の変化に追従させるフィードバック制御を行うように構成されている。
【００４１】
ここで、検出される逆起電力信号Ｉｂの発生経路は、図１に示すように、パルス電流Ｉｐの供給経路と一致する。このため、逆起電力検出部３３において検出される信号波形は、図２に示すように、パルス電流Ｉｐと逆起電力信号Ｉｂとが混在した波形となるので、この逆起電力信号Ｉｂは、パルス電流Ｉｐの非供給期間でのみ検出することができる。したがって、パルス電流Ｉｐを第１周波数ｆ１で供給することにより可動部１１を共振振動させる場合には、パルス電流Ｉｐと逆起電力信号Ｉｂとが同じ周期Ｔを有することから、逆起電力信号Ｉｂの信号波形の１周期分の全体形状を取得することができない。また、たとえば温度変化によって可動部１１の共振周波数がずれることにより、図３に示すように、パルス電流Ｉｐの供給タイミングと逆起電力信号Ｉｂのピークの位置が重なってしまうと、主制御部３１が逆起電力信号Ｉｂのピークを正しく取得することができず、検出エラーが発生してしまう。
【００４２】
このため、本実施形態では、逆起電力信号Ｉｂの検出を確実に行うために、供給されるパルス電流Ｉｐの供給周波数の変更を行う。すなわち、図２に示すように、電磁駆動式ミラー１００の初期駆動時には、可動部１１の共振周波数と略同じ第１周波数ｆ１でパルス電流Ｉｐを供給して可動部１１を共振振動させる。そして、可動部１１の振動状態が安定すると、パルス電流Ｉｐの供給を第１周波数ｆ１から第２周波数ｆ２に変更するとともに逆起電力信号Ｉｂの検出を行うように構成されている。逆起電力信号Ｉｂの検出時には、図１に示すように、主制御部３１からの制御信号に基づき、パルス電流供給部３２が、パルス電流Ｉｐを第２周波数ｆ２で供給する。ここで、第２周波数ｆ２は、第１周波数ｆ１の２分の１の周波数である。パルス電流供給部３２が第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐを供給することによって、パルス電流Ｉｐが供給される間隔（周期）が２倍に拡大される。このとき、第１周波数ｆ１（周期Ｔ）で共振振動を行う可動部１１に対して、パルス電流Ｉｐが共振振動の２周期に１度の割合で供給されることになる。これにより、可動部１１が２周期に１度、共振振動と同期したパルス電流Ｉｐの供給により振動されることによって共振振動を続けることができるので、可動部１１の共振振動を維持しながら逆起電力信号Ｉｂの検出可能な期間（パルス電流Ｉｐの非供給期間）を拡大することができるように構成されている。そして、パルス電流Ｉｐの非供給期間には、図２に示すように、可動部１１が自由振動を行うことによって共振周波数（周期Ｔ）で振動する逆起電力信号Ｉｂが発生することから、パルス電流Ｉｐを第２周波数ｆ２（周期２Ｔ）で供給することによって、逆起電力信号Ｉｂの振動波形（周期Ｔ）の１周期分の全形状を検出エラーが発生することなく、確実に取得することができるように構成されている。
【００４３】
また、第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐを供給する間に逆起電力検出部３３が逆起電力信号Ｉｂの１周期分の全体の波形を検出すると、主制御部３１が、この逆起電力信号Ｉｂの信号波形から可動部１１の共振周波数を取得する。そして、主制御部３１は、温度変化などによって可動部１１の共振周波数と第１周波数との間にずれが生じていた場合には、第１周波数ｆ１を変更して可動部１１の共振周波数に追従させるように構成されている。そして、逆起電力信号Ｉｂの検出と、第１周波数ｆ１の可動部１１の共振周波数への変更とが終了すると、主制御部３１は、パルス電流供給部３２によるパルス電流Ｉｐの供給を第２周波数ｆ２から第１周波数ｆ１に戻すように構成されている。これにより、本実施形態では、可動部１１の共振周波数と第１周波数ｆ１とを常に一致させた状態でパルス電流Ｉｐの供給を行うことが可能なように構成されている。
【００４４】
また、本実施形態では、図４に示すように、逆起電力信号Ｉｂの検出時には、パルス電流Ｉｐが第２周波数ｆ２で供給されることにより、可動部１１の自由振動を行う期間（パルス電流Ｉｐの非供給期間）が拡大されるので、供給されるパルス電流Ｉｐの総量が減少する。このパルス電流Ｉｐの供給総量の減少を補うため、パルス電流Ｉｐのパルス幅を第１周波数ｆ１における第１パルス幅ｔ１から拡大して、第２パルス幅ｔ２を有するパルス電流Ｉｐを供給するように構成されている。ここで、第２パルス幅ｔ２は、自由振動時（パルス電流Ｉｐの非供給期間）にも、可動部１１の振動振幅を維持することができる大きさを有するとともに、可動部１１の振動周期（Ｔ）の略２分の１以下の時間幅である。ここで、パルス電流Ｉｐのパルス幅の上限を可動部１１の振動周期の２分の１とすることにより、可動部１１の振動周期（Ｔ）を超えてパルス電流Ｉｐが供給されることがないので、可動部１１が回動方向を反転させた後にもパルス電流Ｉｐが供給され続けることによって振動を抑制することが無いように構成されている。
【００４５】
ここで、図４に第２周波数ｆ２による逆起電力信号Ｉｂの検出波形を示す。図４においては、第１周波数ｆ１の２分の１の第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐが供給されている。このとき、パルス電流Ｉｐは、周期２Ｔで供給されるとともに、パルス幅を第２パルス幅ｔ２に拡大している。この場合には、第１周波数ｆ１（周期Ｔ）で振動する可動部１１が、２周期に１度の割合でパルス電流Ｉｐによって振動される。このため、逆起電力信号Ｉｂの検出時にも、可動部１１は、第１周波数ｆ１と同期した共振振動を継続することができる。また、パルス幅が第２パルス幅ｔ２に拡大されることから、可動部１１には、パルス電流Ｉｐによって、より長い時間幅（ｔ２）でローレンツ力が作用する。このため、可動部１１の振動振幅が大きくなるので、検出される逆起電力信号Ｉｂの振動波形は、パルス幅ｔ１で振動する場合の振幅Ａ１（図２参照）よりも大きい振幅Ａ２を有する。そして、パルス電流Ｉｐによって可動部１１が励振された後、パルス電流Ｉｐの非供給期間では、可動部１１は、僅かに減衰しながら略２周期分自由振動を行う。そして、次のパルス電流Ｉｐが供給される直前には、第１周波数ｆ１でパルス電流Ｉｐが供給される場合の振幅Ａ１と略同等の振幅となるように構成されている。これにより、第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐを供給する場合にも、可動部１１の自由振動時（パルス電流非供給期間）の振動振幅を維持するとともに、逆起電力信号Ｉｂの１周期分の全形状を取得することができる。
【００４６】
図５は、電磁駆動式ミラーの駆動制御の流れを示すフローチャートである。次に、図５を参照して、本発明の一実施形態による電磁駆動式ミラー１００の共振駆動制御を説明する。
【００４７】
電磁駆動式ミラー１００の起動時には、可動部１１の振動を共振周波数近傍で安定させる必要がある。このため、ステップＳ１において、可動部１１は、図２に示すように、予め設定された第１周波数ｆ１での駆動を行う。このとき、主制御部３１に予め設定された可動部１１の共振周波数と略等しい第１周波数ｆ１で、パルス電流供給部３２からパルス電流Ｉｐが駆動コイル１３に供給される。そして、駆動コイル１３に供給されたパルス電流Ｉｐにより、可動部１１が共振周波数と略一致する第１周波数ｆ１で振動を開始する。起動時における可動部１１の第１周波数ｆ１による駆動は、可動部１１の振動状態を安定させるため、予め主制御部３１に設定された所定の初期駆動時間の間行われる。
【００４８】
次に、ステップＳ２において、主制御部３１により、予め設定された所定の時間が経過したか否かが判断される。設定された初期駆動時間を経過していない場合には、パルス電流供給部３２は、第１周波数ｆ１でのパルス電流Ｉｐの供給を継続することにより、可動部１１の振動状態を安定させる。
【００４９】
設定された初期駆動時間を経過した場合には、ステップＳ３において、主制御部３１からの制御信号に基づき、パルス電流供給部３２は、供給するパルス電流Ｉｐの周波数を第１周波数ｆ１から第２周波数ｆ２（周期２Ｔ）に変更する。これにより、可動部１１は、パルス電流Ｉｐの供給によって略２周期に渡って慣性による自由振動を継続する。また、第２周波数ｆ２への変更に伴い、供給されるパルス電流Ｉｐのパルス幅が第１パルス幅ｔ１から第２パルス幅ｔ２に拡大される。このため、パルス電流Ｉｐの供給直後には、第１パルス幅ｔ１により励振される場合の振幅Ａ１よりも大きな振幅Ａ２を有する逆起電力信号Ｉｂが検出されるとともに、可動部１１の自由振動によって僅かに減衰しながら共振振動が継続される。これにより、図４に示すように、自由振動時の可動部１１の振動振幅を共振駆動時の振動振幅と略同等の大きさに維持しながら、逆起電力信号Ｉｂの信号波形（周期Ｔ）の１周期分の全形状を取得することが可能となる。
【００５０】
そして、ステップＳ４において、逆起電力検出部３３が、可動部１１の自由振動時（パルス電流非供給期間）に駆動コイル１３に発生する逆起電力信号Ｉｂを検出する。逆起電力検出部３３において検出される信号波形には、パルス電流Ｉｐと逆起電力信号Ｉｂとが混在する。しかし、図４に示すように、第２周波数ｆ２で供給されるパルス電流Ｉｐの周期は２Ｔである一方、可動部１１の自由振動は慣性によって共振振動（周期Ｔ）を継続するため、供給されるそれぞれのパルス電流Ｉｐの間で１周期分の逆起電力信号Ｉｂを検出することができる。そして、検出された逆起電力信号Ｉｂの信号波形が、逆起電力検出部３３から主制御部３１に出力される。
【００５１】
逆起電力検出部３３から逆起電力信号Ｉｂを受け取ると、主制御部３１は、逆起電力信号Ｉｂの信号波形から可動部１１の実際の振動周波数、振動振幅、および、供給されるパルス電流Ｉｐとの位相のずれを取得する。そして、ステップＳ５において、主制御部３１は、取得した可動部１１の振動周波数などのデータから、パルス電流Ｉｐを供給する第１周波数ｆ１と可動部１１の共振周波数との間にずれがあるか否かを判断する。ここで、温度変化などによって可動部１１の共振周波数にずれが生じた場合には、主制御部３１は、ステップＳ６において、温度変化などによってずれた可動部１１の共振周波数に追従させるように第１周波数ｆ１を変更する。
【００５２】
そして、ステップＳ７において、主制御部３１は、パルス電流Ｉｐの供給を、第２周波数ｆ２から、可動部１１の共振周波数に追従させた第１周波数ｆ１に戻すとともに、パルス電流Ｉｐのパルス幅を第２パルス幅ｔ２から元の第１パルス幅ｔ１に戻すように、パルス電流供給部３２に対して制御信号を出力する。そして、パルス電流供給部３２は、主制御部３１からの制御信号に基づき、可動部１１の共振周波数のずれに追従した第１周波数ｆ１でパルス電流Ｉｐを駆動コイル１３に供給することにより、可動部１１の共振駆動を継続する。
【００５３】
一方、ステップＳ５において、逆起電力信号Ｉｂの波形から取得された可動部１１の共振周波数とパルス電流Ｉｐを供給する第１周波数との間にずれがない場合には、共振駆動が適切にされていることから、主制御部３１は、第１周波数ｆ１を変更させることなく、元の第１周波数ｆ１および第１パルス幅ｔ１に戻すようにパルス電流供給部３２に対して制御信号を出力する。
【００５４】
そして、所定の時間経過とともに、主制御部３１は、パルス電流Ｉｐの供給を第２周波数ｆ２へ変更するとともに逆起電力信号Ｉｂを検出する検出動作を繰り返す。これにより、逆起電力信号Ｉｂの信号波形の１周期分の全形状を確実に検出するとともに、温度変化などによる可動部１１の共振周波数の変動に追従した共振駆動が可能となる。このようにして、電磁駆動式ミラー１００の駆動制御が行われる。
【００５５】
本実施形態では、上記のように、可動部１１の逆起電力信号Ｉｂの検出時には、可動部１１の共振周波数と略同じ第１周波数ｆ１よりも小さい第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐを周期的に供給するように構成することによって、可動部１１の振動状態（逆起電力信号Ｉｂ）を検出する際にパルス電流Ｉｐの供給を行う間隔（周期）を可動部１１の共振周波数の周期（Ｔ）よりも広げることができる。これにより、可動部１１の共振周波数と略同じ第１周波数ｆ１でのパルス電流Ｉｐの供給間隔の間で振動状態を検出する場合に比べて、可動部１１の振動状態を検出するための逆起電力信号Ｉｂの検出期間を長くすることができる。また、第１周波数ｆ１よりも小さい第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐを供給するだけで可動部１１の振動状態を検出する期間（逆起電力信号Ｉｂの検出可能期間）を長くすることができるので、装置の構成が複雑化するのを抑制することができる。
【００５６】
本実施形態では、上記のように、逆起電力検出部３３は、可動部１１の振動状態（逆起電力信号Ｉｂ）の検出時に第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐが１つの駆動コイル１３に供給される状態で、パルス電流Ｉｐの非供給期間における可動部１１の磁界内での振動により１つの駆動コイル１３に発生する逆起電力信号Ｉｂを検出することによって可動部１１の振動状態を検出するように構成することによって、可動部１１の共振周波数と略同じ第１周波数ｆ１よりも小さい第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐが１つの駆動コイル１３に供給されることにより、逆起電力信号Ｉｂの検出可能な期間を可動部１１の共振周波数の周期（Ｔ）よりも拡大することができるので、容易に可動部１１の振動状態を検出することができる。
【００５７】
本実施形態では、上記のように、第２周波数ｆ２は、第１周波数ｆ１の略２分の１の周波数であるように構成することによって、可動部１１の共振周波数と略同じ第１周波数ｆ１の２周期に１度、第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐが供給されるので、供給されるパルス電流Ｉｐの周期（２Ｔ）が可動部１１の共振周波数の周期（Ｔ）の２倍になる。これにより、共振振動と同期したパルス電流Ｉｐの供給を行いながら、第２周波数ｆ２を第１周波数ｆ１の３分の１や４分の１に変更する場合と比べて第１周波数ｆ１から第２周波数ｆ２に変更した場合のパルス電流Ｉｐの供給量の減少を抑制するとともに、可動部１１の振動状態（逆起電力信号Ｉｂ）の検出可能な期間が共振振動時の１周期（周期Ｔ）を完全に含むことができる。これにより、第１周波数ｆ１での可動部１１の共振振動の維持を容易にしながら可動部１１の逆起電力信号Ｉｂの振動波形の１周期分の全形状を取得することができる。
【００５８】
本実施形態では、上記のように、パルス電流供給部３２は、可動部１１の振動状態（逆起電力信号Ｉｂ）の検出時に、第１周波数ｆ１で供給されるパルス電流Ｉｐの第１パルス幅ｔ１よりも大きい時間幅を有する第２パルス幅ｔ２でパルス信号を供給するように構成することによって、可動部１１の共振周波数と略同じ第１周波数でパルス電流Ｉｐを供給する場合と比較して第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐを供給することによって減少するパルス電流Ｉｐの供給量を、パルス幅を第１パルス幅ｔ１よりも広げることによって補うことができる。これにより、第２周波数ｆ２でパルス電流Ｉｐの供給を行うことによる可動部１１の振幅の減少を抑制しながら、可動部１１の振動状態の検出期間を大きくすることができる。
【００５９】
本実施形態では、上記のように、パルス電流供給部３２は、可動部１１の振動状態（逆起電力信号Ｉｂ）の検出時に、可動部１１の振動周期（Ｔ）の２分の１以下の時間幅を有する第２パルス幅ｔ２でパルス電流Ｉｐを供給するように構成することによって、パルス幅を第１パルス幅ｔ１から第２パルス幅ｔ２に拡大した場合にも、可動部１１の振動周期（Ｔ）の半周期を超えてパルス電流Ｉｐが供給されることがないので、可動部１１の振動周期（Ｔ）の半周期を超えてパルス電流Ｉｐが供給されることに起因して、可動部１１の振動が抑制されてしまうという不都合が生じることがない。これにより、可動部１１の振動状態（逆起電力信号Ｉｂ）の検出時における振幅の維持を容易に行うことができる。
【００６０】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６１】
たとえば、上記実施形態では、本発明の振動素子の一例として電磁駆動式ミラーを示したが、本発明はこれに限らず、電磁アクチュエータなどの電磁駆動式ミラー以外の振動素子にも適用可能である。この場合、可動部が回動軸回りで振動するように構成されている必要はなく、たとえば可動部が片持ち梁や振り子状に構成されるとともに、駆動コイルにパルス電流を供給することによって振動するように構成されていてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、電磁駆動式ミラー１００の可動部１１は、磁界内で駆動コイル１３にパルス電流Ｉｐを供給することにより発生するローレンツ力によって駆動される例を示したが、本発明はこれに限らず、ローレンツ力以外の電磁気力および電磁気力以外の力によって駆動されるように構成されていてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、逆起電力検出部３３は、可動部１１の慣性による自由振動に伴って駆動コイル１３が磁界内を移動することにより発生する逆起電力信号Ｉｂを検出するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限らず、検出部は、逆起電力信号以外の物理量を検出するように構成されていてもよい。検出部は、可動部の振動状態を検出するように構成されていればよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、第２周波数ｆ２は、第１周波数ｆ１の２分の１の周波数である例を示したが、本発明はこれに限らず、第２周波数は、第１周波数よりも小さい周波数であればよい。可動部の振動状態の検出時に可動部の共振周波数と略同じ第１周波数よりも小さい第２周波数で駆動することにより、可動部の振動状態の検出可能期間を拡大できればよい。また、第２周波数を、可動部の振動状態を少なくとも１周期分検出可能な周波数となるように構成すれば、可動部の振動波形の１周期分の全形状を取得することができるので、より正確に可動部の振動状態を検出することができる。
【００６５】
さらに、第２周波数を第１周波数のｎ分の１（ｎは２以上の整数）に設定した場合には、可動部の振動波形の全形状を検出可能でありながら、第１周波数と同期したパルス電流の供給が可能である。これにより、可動部の共振振動を継続させることにより可動部の振動振幅の維持を容易に行うことができる。
【００６６】
ここで、図６に示す第１変形例において、第１周波数ｆ１の略３分の１の第２周波数ｆ３でパルス電流Ｉｐを供給することにより、逆起電力信号Ｉｂの検出を行う例を示す。この第１変形例では、逆起電力信号Ｉｂの検出時には、パルス電流供給部３２によって供給されるパルス電流Ｉｐは、周期３Ｔで供給されるとともに、パルス幅を第２パルス幅ｔ３に拡大する。ここで、第２パルス幅ｔ３は、供給されるパルス電流Ｉｐの減少を補うべく、ｔ２＜ｔ３の大きさを有する。この場合にも、第１周波数ｆ１（周期Ｔ）で振動する可動部１１が、３周期に１度の割合でパルス電流Ｉｐが供給される。このため、逆起電力信号Ｉｂの検出時にも、可動部１１は、第１周波数ｆ１と同期した共振振動を継続することが可能である。また、パルス幅が第２パルス幅ｔ３に拡大されることから、検出される逆起電力信号Ｉｂの振幅Ａ３は、パルス幅ｔ２でパルス電流Ｉｐが供給される場合の振幅Ａ２（図４参照）よりもさらに大きくなる。そして、パルス電流Ｉｐが供給された後のパルス電流Ｉｐの非供給期間では、可動部１１は、徐々に減衰しながら略３周期分自由振動を行う。これにより、逆起電力信号Ｉｂの検出可能期間（パルス電流非供給期間）をさらに拡大することができる。なお、第２周波数ｆ３で駆動する場合には、逆起電力信号Ｉｂの検出可能期間を拡大するために可動部１１が自由振動を行う期間が長くなるとともに、逆起電力信号Ｉｂの波形の徐々に減衰するものとなるが、パルス幅を第２パルス幅ｔ３に拡大することにより、第１周波数ｆ１で駆動する場合の振幅を維持することができるように構成されている。
【００６７】
このように、第２周波数ｆ３を、第１周波数の略３分の１の周波数であるように構成することによって、可動部１１の共振周波数と略同じ周波数である第１周波数ｆ１の３周期に１度、第２周波数ｆ３（周期３Ｔ）でパルス電流Ｉｐが供給されるので、供給されるパルス電流Ｉｐの周期（３Ｔ）が可動部１１の共振周波数の周期（Ｔ）の３倍になる。このため、共振振動と同期したパルス電流Ｉｐの供給を行いながら、可動部１１の振動状態の検出可能な期間が共振振動時の１周期（Ｔ）を完全に含むこととなる。これにより、第１周波数ｆ１での可動部１１の共振振動を維持したまま可動部１１の振動波形の１周期分（Ｔ）の全形状を取得することができる。
【００６８】
また、上記実施形態では、電磁駆動式ミラー１００の起動時には、可動部１１の振動を共振周波数近傍で安定させるために、予め主制御部３１に設定された所定の初期駆動時間の間第１周波数ｆ１で駆動する例を示したが、本発明はこれに限らず、起動時の第１周波数による駆動は、予め設定された初期駆動時間の間行われる必要はない。第１周波数による駆動時でも、逆起電力検出部によって逆起電力信号の一部分の波形を検出することは可能である。したがって、起動時には、第１周波数でパルス電流を供給するとともに、逆起電力検出部によって検出される逆起電力信号の一部分の波形に基づいて、可動部の振動が共振周波数近傍で安定したか否かを判定するように構成してもよい。そして、振動が安定した場合には、第２周波数および第２パルス幅に変更し、逆起電力信号波形の１周期分の全形状を検出すればよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、逆起電力信号Ｉｂの検出時には、供給されるパルス電流Ｉｐのパルス幅を拡大して、第２パルス幅ｔ２を有するパルス電流Ｉｐを供給するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限らず、図７に示す第２変形例のように、供給されるパルス電流Ｉｐのパルス振幅を変更してもよい。この第２変形例では、逆起電力信号Ｉｂの検出時に、パルス電流Ｉｐを第２周波数ｆ２（周期２Ｔ）で供給するとともに、パルス電流Ｉｐのパルス振幅をＨ１（図２参照）からＨ２に変更する。なお、図７において、Ｈ１は第１周波数ｆ１で供給される場合のパルス電流Ｉｐのパルス振幅を示している。この場合にも、パルス幅を拡大する場合と同様の効果を得ることができる。すなわち、供給されるパルス電流Ｉｐのパルス振幅をパルス振幅Ｈ２に拡大することによって、検出される逆起電力信号Ｉｂの振幅Ａ４は、パルス振幅Ｈ１で供給される場合の振幅Ａ１よりも大きい。そして、駆動コイル１３にパルス電流Ｉｐが供給された後、パルス電流Ｉｐの非供給期間では、可動部１１は、僅かに減衰しながら略２周期分自由振動を行う。このとき、パルス振幅を拡大することによって、次のパルス電流Ｉｐが供給される直前の逆起電力信号Ｉｂの振幅が、第１周波数ｆ１によって駆動した場合に次のパルス電流Ｉｐが供給される際の振幅と略同等となるように構成されている。これにより、可動部１１の自由振動時（パルス電流非供給期間）の振動振幅を維持するとともに、逆起電力信号Ｉｂを１周期分の全形状を取得することができる。なお、パルス振幅とパルス幅の両方を変更するように構成してもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、一対の永久磁石２３ａおよび２３ｂが、駆動コイル１３に作用する磁界を発生させるように構成されている例を示したが、本発明はこれに限らず、電磁石など、永久磁石以外の磁界発生部によって磁界を発生させるように構成してもよい。
【００７１】
また、上記実施形態では、可動部１１は、平面的に見て、長方形の平板形状を有している例を示したが、本発明はこれに限らず、可動部は、円形や正方形形状を有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施形態による電磁駆動式ミラーの全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態によるパルス電流と逆起電力信号の波形を説明するための模式図である。
【図３】本発明の一実施形態による電磁駆動式ミラーの第１周波数での逆起電力信号波形の検出を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態による電磁駆動式ミラーの第２周波数での逆起電力信号波形の検出を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態による電磁駆動式ミラーの駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による電磁駆動式ミラーの第１変形例による第２周波数での逆起電力信号波形の検出を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施形態による電磁駆動式ミラーの第２変形例における第２周波数での逆起電力信号波形の検出を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７３】
１１ 可動部
１３ 駆動コイル
２３ａ、２３ｂ 永久磁石（磁界発生部）
３２ パルス電流供給部（駆動部）
３３ 逆起電力検出部（検出部）
ｆ１ 第１周波数
ｆ２、ｆ３ 第２周波数
Ｉｐ パルス電流（パルス信号）
Ｉｂ 逆起電力信号（逆起電力）
ｔ１ 第１パルス幅
ｔ２、ｔ３ 第２パルス幅
１００ 電磁駆動式ミラー（振動素子）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の共振周波数およびその近傍で振動する可動部と、
パルス信号を周期的に供給することにより前記可動部を振動させる駆動部と、
前記可動部の振動状態を検出する検出部とを備え、
前記駆動部は、少なくとも起動時には、前記可動部の共振周波数と略同じ第１周波数で前記パルス信号を供給するとともに、前記可動部の振動状態の検出時には、前記第１周波数よりも小さい第２周波数で前記パルス信号を周期的に供給するように構成されている、振動素子。
【請求項２】
前記第２周波数は、前記可動部の振動状態を少なくとも１周期分検出可能な周波数である、請求項１に記載の振動素子。
【請求項３】
磁界を発生させる磁界発生部と、
前記磁界内に配置され、前記駆動部によってパルス信号が供給されることにより前記可動部を振動させる１つの駆動コイルとをさらに備え、
前記検出部は、前記可動部の振動状態の検出時に前記第２周波数で前記パルス信号が前記１つの駆動コイルに供給される状態で、前記パルス信号の非供給期間における前記可動部の磁界内での振動により前記１つの駆動コイルに発生する逆起電力を検出することによって前記可動部の振動状態を検出するように構成されている、請求項１または２に記載の振動素子。
【請求項４】
前記第２周波数は、前記第１周波数の略ｎ分の１（ｎは２以上の整数）の周波数である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動素子。
【請求項５】
前記第２周波数は、前記第１周波数の略２分の１の周波数である、請求項４に記載の振動素子。
【請求項６】
前記駆動部は、前記可動部の振動状態の検出時に、前記第１周波数で供給される前記パルス信号の第１パルス幅よりも大きい時間幅を有する第２パルス幅で前記パルス信号を供給するように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の振動素子。
【請求項７】
前記駆動部は、前記可動部の振動状態の検出時に、前記可動部の振動周期の略２分の１以下の時間幅を有する前記第２パルス幅で前記パルス信号を供給するように構成されている、請求項６に記載の振動素子。
【請求項１】
所定の共振周波数およびその近傍で振動する可動部と、
パルス信号を周期的に供給することにより前記可動部を振動させる駆動部と、
前記可動部の振動状態を検出する検出部とを備え、
前記駆動部は、少なくとも起動時には、前記可動部の共振周波数と略同じ第１周波数で前記パルス信号を供給するとともに、前記可動部の振動状態の検出時には、前記第１周波数よりも小さい第２周波数で前記パルス信号を周期的に供給するように構成されている、振動素子。
【請求項２】
前記第２周波数は、前記可動部の振動状態を少なくとも１周期分検出可能な周波数である、請求項１に記載の振動素子。
【請求項３】
磁界を発生させる磁界発生部と、
前記磁界内に配置され、前記駆動部によってパルス信号が供給されることにより前記可動部を振動させる１つの駆動コイルとをさらに備え、
前記検出部は、前記可動部の振動状態の検出時に前記第２周波数で前記パルス信号が前記１つの駆動コイルに供給される状態で、前記パルス信号の非供給期間における前記可動部の磁界内での振動により前記１つの駆動コイルに発生する逆起電力を検出することによって前記可動部の振動状態を検出するように構成されている、請求項１または２に記載の振動素子。
【請求項４】
前記第２周波数は、前記第１周波数の略ｎ分の１（ｎは２以上の整数）の周波数である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動素子。
【請求項５】
前記第２周波数は、前記第１周波数の略２分の１の周波数である、請求項４に記載の振動素子。
【請求項６】
前記駆動部は、前記可動部の振動状態の検出時に、前記第１周波数で供給される前記パルス信号の第１パルス幅よりも大きい時間幅を有する第２パルス幅で前記パルス信号を供給するように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の振動素子。
【請求項７】
前記駆動部は、前記可動部の振動状態の検出時に、前記可動部の振動周期の略２分の１以下の時間幅を有する前記第２パルス幅で前記パルス信号を供給するように構成されている、請求項６に記載の振動素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２７８７８１（Ｐ２００９−２７８７８１Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２７９６９（Ｐ２００８−１２７９６９）
【出願日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【出願人】（０００２０１１１３）船井電機株式会社 (7,855)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【出願人】（０００２０１１１３）船井電機株式会社 (7,855)
【Ｆターム（参考）】
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