CN103891126A - 致动器驱动装置 - Google Patents

Abstract

致动器驱动装置具备：记录有致动器的驱动条件的记录部；根据针对时间t并基于驱动条件计算出的驱动基信号V(t)，计算并输出驱动信号D(t)的运算部；及基于计算出的驱动信号D(t)来输出驱动致动器的驱动用信号的生成部。驱动基信号V(t)根据基波和基波的至少1个高次谐波之和而得到。在运算部中决定驱动基信号V(t)，使得驱动基信号V(t)在驱动基信号V(t)的值的最小值到最大值之间相对于时间直线性地变化。该致动器驱动装置可以提高致动器驱动的直线性。

Description

致动器驱动装置

技术领域

本发明涉及对振动的致动器进行驱动的致动器驱动装置(actuatordrive device)。

背景技术

沿相互正交的二轴方向对从激光器或LED等光源射出的光束进行扫描的车载用雷达或投影型的光扫描装置正被实用化。这些光扫描装置由光源、致动器及对其进行驱动控制的致动器驱动装置构成。

致动器由反射部、使反射部转动的驱动部以及使驱动部振动的驱动电极构成。驱动部使反射部绕着相互正交的二个动作轴进行转动。驱动电极对驱动部进行振动驱动，以使反射部以规定的驱动频率进行转动振动。反射部将从光源射出的光束反射，例如在二维方向上对光束进行光栅扫描(raster scanning)，由此显示图像。该情况下，致动器在水平方向以正弦波驱动反射部而在垂直方向以锯齿波进行驱动。

专利文献1记载着现有的致动器。

在上述致动器中，可以通过以锯齿波形驱动反射部来显示图像。若驱动信号中包含有致动器特有的共振频率，则反射部有时会以并不想要的波形进行振动。专利文献1中记载了通过从驱动信号除去与并不想要的振动相关的共振频率的分量来抑制共振振动。

然而，若从驱动信号中除去共振频率的分量，则驱动信号的直线性劣化，例如在上述光扫描装置中，显示的图像发生变形且画质下降。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】JP特开2010—92018号公报

发明内容

致动器驱动装置构成为驱动致动器。该致动器驱动装置具备：记录有致动器的驱动条件的记录部；根据针对时间t并基于驱动条件计算出的驱动基信号(drive base signal)V(t)，计算并输出驱动信号D(t)的运算部；及基于计算出的驱动信号D(t)来输出驱动致动器的驱动用信号的生成部。驱动基信号V(t)是基波和基波的至少1个高次谐波之和，根据振幅A、整数N、系数a_k、基波的频率f_base、整数k(1≤k≤N)而由下式来表示。

【数式1】

$V\left(t\right)=A\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k\sin \left({2\mathrm{\πf}}_{\mathrm{base}}\mathrm{kt}\right)$

在运算部中决定系数a_k，使得驱动基信号V(t)在驱动基信号V(t)的值的最小值到最大值之间相对于时间直线性地变化。

该致动器驱动装置可以提高致动器的驱动的直线性。

附图说明

图1是本发明实施方式1中的致动器驱动装置与致动器的框图。

图2是实施方式1中的致动器的驱动波形图。

图3是实施方式1中的致动器的立体图。

图4是表示通过实施方式1中的致动器驱动装置驱动的致动器的驱动对象物的轨迹的图。

图5是表示生成理想的锯齿波时的高次谐波分量的图。

图6是表示实施方式1中的致动器的振动振幅的频率特性的图。

图7是表示频带被限制后的锯齿波形的图。

图8A是实施方式1中的致动器驱动装置的动作的流程图。

图8B是表示实施方式1中的致动器驱动装置的系数的图。

图9是表示实施方式1中的致动器驱动装置的运算部计算出的波形的图。

图10是表示实施方式1中的致动器的驱动频率的容许误差的图。

图11A是表示实施方式1中的致动器的主模式的振幅的频率特性的图。

图11B是表示实施方式1中的致动器的相位的频率特性的图。

图12A是实施方式1中的致动器的频率特性的补正图。

图12B是实施方式1中的致动器的频率特性的补正图。

图12C是实施方式1中的致动器的频率特性的补正图。

图12D是实施方式1中的致动器的频率特性的补正图。

图13A是表示实施方式1中的致动器的温度变化引起的振幅的频率特性的变化的图。

图13B是表示实施方式1中的致动器的温度变化引起的相位的频率特性的变化的图。

图14是实施方式1中的其他致动器的框图。

图15A是实施方式1中的致动器针对温度的频率特性的补正图。

图15B是实施方式1中的致动器针对温度的频率特性的补正图。

图15C是实施方式1中的致动器针对温度的频率特性的补正图。

图15D是实施方式1中的致动器针对温度的频率特性的补正图。

图16是表示本发明实施方式2中的致动器的振动振幅的频率特性的图。

具体实施方式

(实施方式1)

图1是本发明实施方式1中的光学扫描装置1000的构成图。光学扫描装置1000具备致动器驱动装置1、由致动器驱动装置1驱动的致动器2和检测器3。

致动器驱动装置1由预先保存被输入的规定的驱动条件的记录部4、根据记录部4所保存的驱动条件来运算驱动信号以使成为规定的驱动波形的运算部5、以及生成通过运算部5运算出的驱动信号的生成部6构成。

记录部4记录有预先设定的致动器2的驱动频率、致动器2的驱动中所使用的使用频带、致动器2的驱动信号的1个周期内的区间。再有，能够通过外部输入适宜地变更、调整由记录部4预先记录的各个条件。运算部5基于记录部4所记录的驱动频率、使用频带、驱动信号的1个周期内的区间来运算对致动器2进行驱动的驱动信号。生成部6根据运算部5的运算结果，生成对实际上用于驱动致动器2的电压或电流等进行了调整的驱动用信号，来驱动致动器2，使得致动器2以图2所示的规定的锯齿波形进行振动。

致动器2具有与可驱动的轴的数量相应的驱动部7、以及使驱动部7驱动的驱动电极8，根据由致动器驱动装置的生成部6生成的电气的驱动信号，在轴方向上驱动致动器2。致动器2根据固有的共振频率特性而具有很多振动模式，各振动模式具有频率特性。因此，在以锯齿波形进行驱动的情况下，存在驱动致动器2时无法获得规定的线性的情况。

检测器3基于激光器光的反射来检测驱动部7的动作，并将检测信号反馈给运算部5，来适宜地运算并补正所期望的驱动波形与驱动部7的动作之差。通过检测器3，将因温度或振动等的干扰影响使共振频率变化而发生的致动器2的驱动的变形抑制在一定的范围内。作为检测驱动部7的动作的检测器3，除了基于激光器光的反射并以光学的方式检测致动器2的动作的光检测器以外，也可以利用检测致动器2的机械性振动的检测器。再有，在具备了具有压电元件的驱动部7的压电型致动器2中，也可以在致动器2的驱动部7设置检测器3，一体地形成致动器2与检测器3，由此利用压电效应来检测动作。

接着，对致动器2进行说明。图3是致动器2的立体图。致动器2由驱动对象物9、驱动部10、框体11、驱动部12和框体14构成。驱动对象物9是对光进行反射的反射镜。驱动部10的一端与驱动对象物9连接，另一端与框体11连接。驱动部10使驱动对象物9绕着轴S1转动。驱动部12的一端与框体11连接，另一端与框体14连接。驱动部12使框体11、驱动部10和驱动对象物9绕着与轴S1正交的轴S2转动。驱动部10、12具有各自按规定的长度被多次折返的所谓的回纹波形的横梁形状。

因为驱动部10、12具有回纹波形的横梁形状，所以通过使被折返的多个部分的位移叠加，从而获得可以增大位移量或转动角度、实质上横梁增长的效果。驱动部10、12相当于图1所示的致动器2的驱动部7。

驱动部10、12各自具备Si基板和设置在Si基板上的驱动电极8。驱动电极8具备：设置在Si基板上的下部电极、设置在下部电极上的压电体和设置在压电体上的上部电极。通过向驱动电极8的上部电极与下部电极之间施加一定频率的交流电压，从而可以分别对驱动部10、12进行驱动。

通过在被独立设置于驱动部10、12上的多个压电体各自设置驱动电极8与检测电极，从而可以在相同的横梁上进行驱动与检测。该检测电极对使驱动部10、12动作之际产生的电荷进行检测，能够作为检测动作状态的检测器3来利用。

另外，图3所示的致动器2是能够按针对相互正交的2个轴S1、S2而言使反射镜转动的方式驱动的2轴驱动的致动器，即便是能够按照仅绕1个轴转动的方式驱动的一轴驱动的致动器，也能获得同样的效果。

对致动器驱动装置1的动作进行说明。

实施方式1中的致动器2向驱动部10输入正弦波的驱动用信号并向驱动部12输入锯齿波的驱动用信号，对驱动对象物9进行光栅扫描。对将驱动部12作为图1所示的驱动部7并向驱动部12输入锯齿波的驱动用信号的情况下的动作进行说明。

图4表示将理想的锯齿波的1个周期的驱动用信号输入到驱动部12时的由驱动部12驱动的驱动对象物9的位移x(t)。利用绕着轴S2转动并振动的驱动对象物9的驱动频率即基本频率f_base、整数k和时间t，以(数式2)来表示理想的锯齿波。

【数式2】

$x\left(t\right)=\frac{2}{\mathrm{\π}}\underset{k=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\sin \left({2\mathrm{\πf}}_{\mathrm{base}}\mathrm{kt}\right)}{k}$

位移x(t)的波形是将频率f_base设为基本次数、将相位与基本次数的高次谐波同相、在k次中频率为kf_base、振幅为基本次数的1/k倍的高次谐波无限合计而形成的。位移x(t)将上升时间设为0s时在上升时具有轨迹的极值，并具有从上升到下一极值为止的等速的时间变化量。图5表示理想的锯齿波的高次谐波的振幅。

致动器2的驱动部7具有转动模式的共振频率f₀与上下模式的共振频率f₁，在转动模式中，根据被输入至驱动部7的驱动用信号的频率，在绕轴S2的转动方向上对驱动对象物9进行驱动，在上下模式中，使驱动对象物9在与转动方向不同的上下方向上往复驱动。该转动方向是主方向，是在驱动部7中对驱动对象物9进行驱动的方向。上下方向是与轴S1、S2成直角的方向，对于驱动部7进行的针对驱动对象物9的驱动而言是不需要的非必要方向。图6表示致动器2具有的振动模式与共振频率的关系。

在实施方式1中，作为驱动对象物9的反射镜在绕着轴S1、S2转动的方向上被扫描。若驱动用信号中包含驱动部7的转动模式的共振频率f₀，则驱动部7进行共振，转动模式被激励，驱动用信号被放大。若驱动用信号中包含驱动部7的上下模式的共振频率f₁，则上下模式被激励，驱动对象物9被朝与扫描无关的上下方向驱动，对驱动对象物9施以向并不想要的方向的驱动，无法进行所期望的扫描。与驱动对象物9的扫描无关的上下模式对于致动器2来说是不需要的非必要模式，在进行致动器2的驱动的情况下针对非必要模式的对策成为课题。在利用以(数式2)表示的理想的锯齿波的驱动用信号驱动致动器2的情况下，以基本频率f_base的高次谐波为基础，将k次中的频率kf_base的高次谐波无限合计来生成锯齿波。因为致动器2具有多个共振频率，所以存在与对非必要模式进行激励的共振频率f1一致的频率kf_base，成为非必要模式被叠加到主模式的驱动中的原因。

为了不激励非必要模式而能驱动致动器2，需要从以(数式2)表示的驱动用信号中除去对非必要模式进行激励的频率的高次谐波，对高次谐波进行合计来生成锯齿波。但是，将除去了对非必要模式进行激励的频率f1的高次谐波合计而生成的锯齿波，与理想的锯齿波相比，驱动信号的直线性减小并劣化。图7表示理想的锯齿波W₀和限定了高次谐波的最高频率的锯齿波WS的波形。

对与1个周期的驱动波形中的上升时的极值到下一极值为止的理想的锯齿波的直线一致的比例进行计算，将致动器2转动中的驱动用信号的直线性作为线性来表示。在此，利用锯齿波的上升0到周期T为止的期间中T/2—△t～T/2+△t的期间的驱动用信号的直线性来评价线性。区间△t是致动器2被直线性地驱动的期间的一半期间。如图7所示，相对于理想的锯齿波的直线而言，由对频带进行了限定的高次谐波构成的锯齿波在区间T/2—△t～T/2+△t中的线性为3％左右。这样，因为锯齿波W_s的线性仅为3％，所以由致动器2扫描的图像与理想的图像相比大幅地变形。为此，在具有激励非必要模式的共振频率f₁的致动器2中，在不激励非必要模式而以规定的模式直线性地对驱动对象物9进行驱动的情况下，即便对高次谐波的频率进行限定，也需要能实现高的线性的驱动用信号。

在实施方式1的致动器驱动装置1中，运算部5通过振幅A、整数k、系数a_k、规定的整数N来生成用(数式3)表示的驱动基信号V(t)。在此，整数k满足1≤k≤N，可任意地设定规定的整数N。

【数式3】

$V\left(t\right)=A\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k\sin \left({2\mathrm{\πf}}_{\mathrm{base}}\mathrm{kt}\right)$

利用区间△t、规定的常数m、n，以(数式4)来表示决定系数a_k的评价函数S。导出系数a_k，作为使评价函数最小的值。

【数式4】

$S=\underset{T/2-\mathrm{\Δt}}{\overset{T/2+\mathrm{\Δt}}{\mathrm{\Σ}}}{|V\left(t\right)-(\mathrm{mt}+n)|}^2$

致动器驱动装置1根据来自外部的输入来设定基本频率f_base、区间△t、高次谐波的上限的频率f_BW和振幅A。

运算部5将驱动基信号V(t)作为驱动信号D(t)来输出。

再有，在向高次谐波施加了偏置X(bias X)的情况下，运算部5计算用(数式5)表示的驱动信号D(t)(＝D1(t))并输出。

【数式5】

$D\left(t\right)=D_1\left(t\right)=V\left(t\right)+X=A\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k\sin \left({2\mathrm{\πf}}_{\mathrm{base}}\mathrm{kt}\right)+X$

例如，在将致动器驱动装置1利用于光栅扫描型的显示装置的情况下，根据显示装置的帧频来设定基本频率f_base。例如，在帧频为1秒内60帧、即60fps的情况下，基本频率f_base设定为60Hz，在帧频为30fps的情况下基本频率f_base设定为30Hz。接着，因为区间△t是保持所生成的锯齿波的直线性的时间的一半，所以与显示装置的每1帧的影像显示时间有关系。为了配合基于致动器的光束扫描而对影像信号进行处理，需要以进行直线动作的以外的时间(T—2△t)对影像信号预先进行处理的时间。若考虑到该时间，则帧频为60fps时的影像显示时间在1帧内为20％左右的信号处理时间，那么区间△t变为△t＝0.4/60s。

接着，在利用锯齿波的驱动用信号来驱动致动器2的情况下，设定用于消除非必要模式的频率f_BW。图6所示的致动器2设计为主模式的共振频率f₀与基本频率f_base的关系满足f_base＜f₀。该情况下，在驱动基信号V(t)的分量中，锯齿波的生成所使用的k次的高次谐波的频率kf_base被包含于消除非必要模式的共振频率f₁的f_base≤kf_base≤f_BW＜f₁的范围内。

该情况下，如果将致动器2的主模式与非必要模式的针对频率f的振幅特性各自设为A_d(f)(dB)、A_u(f)(dB)，则期望用于消除非必要模式的频率f_BW满足(数式6)的关系。

【数式6】

A_d(f_BW)＞A_u(f_BW)+3dB

在以满足(数式6)的关系的频率f_BW来驱动致动器2的情况下，主模式的位移量与非必要模式的位移量相比大50％以上来进行驱动，由致动器2引起的不需要的振动足够小，扫描线无变形地显示影像。

再有，作为其他方法，可以采用以下的方法并根据共振频率f₀、f₁来决定频率f_BW。致动器2的具有回纹波形的横梁形状的驱动部12的主模式的共振频率f₀被设计成700Hz，非必要模式的共振频率f₁被设计成1400Hz。该情况下，主模式的2次振动模式1400Hz也同样地成为不需要的高次谐波振动模式，因此需要消除振动的影响，通过在设计致动器2时设为f₁＝1400Hz附近而能够同时去除非必要模式的影响。为此，比频率f₁更低，按照不受非必要模式的振动的影响的方式将频率f_BW例如设定为1200Hz。该设计的致动器2在f₁＝1400Hz附近具有非必要模式的共振频率，因此即便唯一地决定为f_BW＝1200Hz，其非必要振动的特性也不会变化较大，与按每个致动器来导出满足(数式6)的关系的频率f_BW的做法相比，可大幅地削减计算时间。

通过设定这种频率f_BW，从而非必要模式的振幅相对于主模式来说非常小，在生成规定的锯齿波时不会以不需要的模式驱动致动器2，在显示装置中可以无扫描线变形地显示影像。

接着，在根据频率f_BW而限定的频带中，根据Nf_base＜f_BW来计算数量N，按照锯齿波的直线性增加的方式计算以(数式3)表示的系数a_k，由此使驱动基信号V(t)的直线性提高。图8A是对这些参数进行设定的流程图。以由记录部4提交的条件为基础，设定作为驱动频率的基本频率f_base(步骤S101)。接着，设定区间△t(步骤S102)。接着，设定频率f_BW(步骤S103)。接着，设定整数N(步骤S104)。接着，设定系数a_k与常数m、n(步骤S105)。接着，计算评价函数S的值，判定计算出的该值是否已被最小化(步骤S106)。如果在步骤106中评价函数S的值并未被最小化，则在步骤S105中设定系数a_k与常数m、n的值，步骤在S106中判定评价函数S的值是否已被最小化。这样，逐次地变更系数a_k与常数m、n，导出评价函数S的值为最小的系数a_k。

作为一例，如果利用上述各参数，则上下模式的共振频率f₁为1430Hz、作为驱动频率的基本频率f_base为60Hz、区间△t为0.4/60(s)、振幅A为1.28。再有，在利用(数式5)的情况下规定的频率f_BW设定为1246Hz，在唯一地决定的情况下规定的频率f_BW设定为1200Hz。在频率f_BW无论是哪一种的情况下，在(数式3)中整数N都为20。

该情况下，将系数a₁～a₂₀调整成(数式4)的评价函数S为最小。在此，利用牛顿法(Newton's method)或二分法(split-halfmethod)等反复地计算(数式4)的评价函数S为最小的系数a₁～a₂₀及常数m、n的值。图8B表示已导出的系数a_k的各值。

将利用图8B所示的系数a_k生成的锯齿波W_v和在图7中也表示的仅限定次数而生成的锯齿波W_s示于图9。如图9所示，根据图8B所示的系数a_k而计算出的驱动基波形(W_v)具有比限定了高次谐波的次数的锯齿波W_s更高的直线性。在区间T/2—△t～T/2+△t中，锯齿波W_s的线性约为3％，而锯齿波W_v的线性为99.9％。由于能够利用这种高的线性来构筑光栅扫描型的影像显示装置，故由致动器驱动装置1驱动的致动器2在基于二维扫描的影像显示时能够在人类的视觉辨认中无扫描线的变形地显示良好的影像。

在实施方式1中，频率f_BW是利用(数式6)并根据预先测量出的致动器2的非必要模式的共振频率f₁而导出的，但并未限定为该方法。例如，向致动器2施加单一周期的正弦波信号并对正弦波信号进行扫描，利用检测致动器2的驱动模式的检测器3取得致动器2的主模式的共振频率f₀与非必要模式的共振频率f₁，利用(数式6)来决定频率f_BW，由此也能获得同等的效果。

如上，通过由致动器驱动装置1生成锯齿波形，致动器2的驱动信号在致动器2固有的共振频率之中降低致动器2的不需要的共振，且利用直线性最高的信号进行驱动，由此在光栅扫描时对抑制扫描线的变形发挥特殊的效果。

再有，虽然通过(数式2)来运算驱动信号，但也可以如以下所示的按照使(数式7)所表示的评价函数S最小的方式来运算系数a_k。在此，V’(t)表示V(t)的一阶导数函数。

【数式7】

$S=\underset{T/2-\mathrm{\Δt}}{\overset{T/2+\mathrm{\Δt}}{\mathrm{\Σ}}}{|V\text{'}\left(t\right)-m|}^2$

还有，也可以按照使(数式8)所示的V(t)的二阶导出函数V”(t)最小的方式来运算系数a_k。

【数式8】

$S=\underset{T/2-\mathrm{\Δt}}{\overset{T/2+\mathrm{\Δt}}{\mathrm{\Σ}}}{|V\text{'}\text{'}\left(t\right)|}^2$

即便利用(数式7)、(数式8)所示的评价函数S对(数式3)进行运算，也可以获得与利用(数式4)所示的评价函数S的运算同样的效果。

进而，在实施方式中导出用于生成线性最高的驱动信号(数式4)的评价函数S为最小的系数a_k，但并未仅限定为该数值。图10表示对系数a_k进行计算的结果和线性相对于计算出的结果劣化3％左右的系数a_k的变动容许量。如果线性的劣化在3％以内，则扫描状态几乎相等，致动器2可以同样地显示无变形的图像。因此，并不是利用(数式4)唯一地决定系数a_k，而是在线性的劣化无问题的范围内决定系数a_k。在利用了(数式4)的系数a_k的导出中，在决定评价函数S的最小值时，时间t利用离散的值进行评价函数S的运算。为此，根据运算时的时间t的离散值的数量不同，评价函数S的值也会不同。如果时间t的值的数量多，则评价函数S的值大，如果数量少，则评价函数S的值小。在此，利用运算评价函数S时所利用的时间t的离散值的数量N_s进行了运算时，不依据数量N_s就能获得(数式9)，来作为评价函数S最小的范围。在评价函数S满足(数式9)时，可以无线性劣化的问题地驱动致动器。

【数式9】

S/N_S＜0.0015

同样地，在利用了(数式6)的系数a_k的值的导出中，在评价函数S满足(数式10)时，可以无线性劣化的问题地驱动致动器。在利用了(数式7)的a_k的导出中，在评价函数S处于(数式11)的范围内时，可以无线性劣化的问题地驱动致动器。

【数式10】

S/N_s＜6

在利用了(数式7)的系数a_k的导出中，在评价函数S满足(数式11)时，可以无线性劣化的问题地驱动致动器。

【数式11】

S/N_s＜1100

由生成部6将运算部5运算出的驱动信号D(t)作为致动器2的驱动用电压来生成。此时，向致动器2施加消除非必要模式的信号且仅驱动主模式的规定的驱动用信号。然而，在仅驱动主模式的驱动信号中，因为致动器2的振动特性，也会与所输入的驱动波形相同，致动器2未必进行振动。

图11A表示致动器2仅在主方向的振动的振幅的频率特性、图11B表示该振动的相位的频率特性。振幅在主模式的共振频率f₀附近最大，相位在共振频率f₀处反相。为此，即便输入与驱动基信号V(t)相同的波形的驱动用信号，根据振幅与相位的频率特性，主模式的振动也会变形，引起线性的下降。

实施方式1中的致动器驱动装置1利用运算部5计算对驱动基信号V(t)施以预先取得的致动器2在主模式下振动的频率特性的驱动信号D(t)，生成部6向致动器2施加波形驱动信号D(t)相同的驱动用信号。

图12A与图12B各自表示驱动基信号V(t)的振幅与相位的频率特性。图12C与图12D表示利用致动器2在主模式下的振动的频率特性对驱动基信号V(t)进行修正而得到的驱动信号D(t)的频率特性。图12A表示驱动基信号V(t)的振幅、图12B表示驱动基信号V(t)的相位。图12C表示补正后的驱动信号的振幅、图12D表示补正后的驱动信号的相位。以(数式12)来表示驱动信号D(t)(＝D₂(t))。

【数式12】

$D\left(t\right)=D_2\left(t\right)=A\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_k\sin ({2\mathrm{\πf}}_{\mathrm{base}}\mathrm{kt}+{\mathrm{\θ}}_k)$

再有，在对高次谐波施加了偏置X的情况下，用(数式13)来表示驱动信号D(t)(＝D₃(t))。

【数式13】

$D\left(t\right)=D_3\left(t\right)=A\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_k\sin ({2\mathrm{\πf}}_{\mathrm{base}}\mathrm{kt}+{\mathrm{\θ}}_k)+X$

以系数b_k表示的振幅在共振频率f₀附近被抑制，相位θ_k隔着共振频率f₀而在低频带与高频带反相。这样，通过调整系数a_k并求取系数b_k，且求取相位θ_k，从而对驱动基信号V(t)进行修正，计算驱动信号D₂(t)、D₃(t)，由此致动器2可以实现理想的直线性。再有，被驱动的致动器2的驱动对象物9的位移即便利用检测器3也能进行补正。在检测器3为利用光电探测器的光学式检测器的情况下，表示致动器2的位移量的波形借助光电探测器能作为电压波形而由检测器3获得。此时，在运算部5中对检测出的致动器2的位移量的波形和致动器驱动装置1生成的驱动基信号V(t)之差进行比较，按照使误差最小的方式修正驱动基信号V(t)并计算驱动信号D₂(t)、D₃(t)，由此能够以规定的驱动波形驱动致动器2。在1个周期内导出由生成部6生成的驱动用信号和由检测器3得到的波形每个微时间的差，在下一周期的驱动信号的生成中叠加该差，由此生成驱动信号D₂(t)、D₃(t)。此时，按照各微时间的差变为0的方式逐次地生成信号，由此能够抑制致动器2的共振特性引起的线性的劣化。

图14是实施方式1中的其他致动器驱动装置1001的框图。图14中，对与图1所示的致动器驱动装置1相同的部分赋予相同的参照号码。图14所示的致动器驱动装置1001还具备对致动器2的环境温度进行检测的温度传感器13。致动器2的频率特性根据环境温度而变化。实施方式1中的致动器驱动装置1可以对该温度引起的变化进行补正。图13A表示环境温度的变化引起的致动器2的振幅的频率特性的变化、图13B表示环境温度的变化引起的致动器2的相位的频率特性的变化。记录部4预先将与频率特性的温度变化相应的补正量作为表格来记录。图15A与图15B各自表示被记录于记录部4的表格中的、25℃的温度下的驱动信号D₂(t)、D₃(t)的振幅(系数b_k)与相位(θ_k)的频率特性。图15C与图15D各自表示被记录于记录部4的表格中的、与上述温度不同的45℃的温度下的驱动信号D₂(t)、D₃(t)的振幅(系数b_k)与相位(θ_k)的频率特性。如果环境温度为25℃，则运算部5参照图15A、图15B所示的系数b_k与相位θ_k来生成驱动信号D₂(t)、D₃(t)。在致动器2的环境温度为45℃的情况下，参照图15C、图15D所示的系数b_k与相位θ_k来计算驱动信号D₂(t)、D₃(t)。这样一来，预先记录与温度变化相应的表格，由配置于致动器2附近的温度传感器13来检测环境温度，变更所参照的表格，以生成驱动信号D₂(t)、D₃(t)。根据由温度传感器13检测出的温度，参照每个条件的表格，由此能够压制致动器2的驱动波形的线性的温度变化。

此外，在实施方式1中通过变更2个表格来计算致动器2的驱动信号D₂(t)、D₃(t)，但并未限定于此，也能够参照3个以上的表格来补正温度变化。

(实施方式2)

本发明的实施方式2中的光学扫描装置具备图1所示的实施方式1中的致动器驱动装置1、致动器2和检测器3。

再有，致动器驱动装置1由预先保存被输入的驱动条件的记录部4；根据记录部4的驱动条件，以成为规定的驱动波形的方式计算驱动基信号V(t)，并计算驱动信号D(t)的运算部5；以及根据由运算部5计算出的驱动信号D(t)来生成驱动用信号的生成部6构成。致动器2具备：与可驱动的轴的数量相应的数量的驱动部7；以及用于使驱动部7驱动的驱动电极8，根据由致动器驱动装置1的生成部6生成的电气的驱动用信号，在轴方向上该致动器被驱动。

另外，实施方式2的致动器2和图3所示的实施方式1同样。

对实施方式2中的光学扫描装置或致动器驱动装置1的动作进行说明。

在实施方式1中，将驱动基信号V(t)或驱动信号D(t)的分量的频带设为1个区间，且f_base＜kf_base＜f_BW，但并未限定于此。在实施方式2中驱动信号D(t)具有消除非必要模式的多个频带的分量。图16表示非必要模式的振动能量变得比主模式的振动能量还大的频率f_BW～频率f_BW2的区间。如前所述，在非必要模式的振动能量变得比主模式大的区间以外，能够设定实施方式2的致动器驱动装置1中的驱动信号D(t)的分量的频率，对在2个区间设定频率f_BW的情况进行说明。例如，在根据致动器2的主模式、非必要模式的振动的频率特性而将驱动信号D(t)的分量的频率kf_base设定为60～500、630～1200Hz的情况下，N＝1、2、3、4、5、6、7、8、11…20。与整数k对应的系数a_k可以通过设定区间△t并与实施方式1同样地利用图8A所示的流程图来导出。由此计算出的驱动信号D(t)的波形的线性为99.6％，能够与实施方式1同样地获得高的值。

这样，实施方式1、2中的致动器驱动装置1、1001根据任意的频率f_BW，能够有效地获得具有较高直线性的驱动信号D(t)，作为显示装置等的需要直线性的致动器2的致动器驱动装置来说是有用的。

-工业实用性-

本发明中的致动器驱动装置，能以高的直线性驱动致动器，可以利用于小型投影仪或头带式显示器。

-符号说明-

1    致动器驱动装置

2    致动器

4    记录部

5    运算部

6    生成部

7    驱动部

8    驱动电极

9    驱动对象物

10   驱动部

13   温度传感器

Claims (19)

1.一种致动器驱动装置，其构成为驱动致动器，该致动器驱动装置具备：

记录部，其记录有上述致动器的驱动条件；

运算部，其基于针对时间t并根据上述驱动条件而计算出的驱动基信号V(t)，计算并输出驱动信号D(t)；和

生成部，其基于上述计算出的驱动信号D(t)来输出驱动上述致动器的驱动用信号，

上述驱动基信号V(t)为基波和上述基波的至少1个高次谐波之和，根据振幅A、整数N、系数a_k、上述基波的频率f_base、整数k，处于下式所表示的关系，其中1≤k≤N，

【数式14】

$\left(t\right)=A\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k\left({2\mathrm{\πf}}_{\mathrm{base}}\mathrm{kt}\right)$

在上述运算部中决定上述系数a_k，使得上述驱动基信号V(t)在上述驱动基信号V(t)的值的最小值到最大值之间相对于时间直线性地变化。

2.根据权利要求1所述的致动器驱动装置，其中，

上述运算部将上述驱动基信号V(t)作为上述驱动信号D(t)来输出。

3.根据权利要求1所述的致动器驱动装置，其中，

上述驱动信号D(t)利用上述驱动基信号V(t)与偏置X，而处于下式所表示的关系

【数式15】

D(t)＝V(t)+X。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的致动器驱动装置，其中，

利用上述驱动基信号V(t)的周期T(＝1/f_base)、从上述最小值到上述最大值为止的期间的一半的区间△t、整数m、n，评价函数S处于用下式表示的关系，

【数式16】

$S=\underset{T/2-\mathrm{\Δt}}{\overset{T/2+\mathrm{\Δt}}{\mathrm{\Σ}}}{|V\left(t\right)-(\mathrm{mt}+n)|}^2$

根据时间t的离散值的数量N_s来决定上述系数a_k，以使下式成立

【数式17】

S/N_S＜0.0015。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的致动器驱动装置，其中，

利用上述驱动基信号V(t)的周期T(＝1/f_base)、从上述最小值到上述最大值为止的期间的一半的区间△t、整数m，评价函数S处于下式所表示的关系，

【数式18】

$S=\underset{T/2-\mathrm{\Δt}}{\overset{T/2+\mathrm{\Δt}}{\mathrm{\Σ}}}{|V\text{'}\left(t\right)-m|}^2$

根据时间t的离散值的数量N_s来决定上述系数a_k，以使下式成立

【数式19】

S/N_S＜6。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的致动器驱动装置，其中，

利用上述驱动基信号V(t)的周期T(＝1/f_base)、从上述最小值到上述最大值为止的期间的一半的区间△t，评价函数S处于下式所表示的关系，

【数式20】

$S=\underset{T/2-\mathrm{\Δt}}{\overset{T/2+\mathrm{\Δt}}{\mathrm{\Σ}}}{|V\text{'}\text{'}\left(t\right)|}^2$

根据时间t的离散值的数量N_s来决定上述高次谐波的系数a_k，以使下式成立

【数式21】

S/N_S＜1100。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的致动器驱动装置，其中，

在上述至少1个高次谐波的最高频率Nf_base为频率f_BW、上述致动器的针对频率f的主模式的振幅特性为A_d(f)(dB)且非必要模式的振幅特性为A_u(f)(dB)时，根据下式来决定上述频率f_BW

【数式22】

A_d(f_BW)＞A_u(f_BW)+3dB。

8.根据权利要求7所述的致动器驱动装置，其中，上述频率f_BW为1200Hz。

9.根据权利要求1～3中任一项所述的致动器驱动装置，其中，在上述驱动信号D(t)中，除去上述驱动基信号V(t)的分量

【数式23】

a_k sin(2πf_basekt)

之中的至少1个规定的分量。

10.根据权利要求1～3中任一项所述的致动器驱动装置，其中，

上述运算部根据上述致动器的环境温度来修正上述系数a_k，由此计算上述驱动信号D(t)。

11.根据权利要求1～3中任一项所述的致动器驱动装置，其中，

上述运算部根据上述致动器的振动来修正上述系数a_k，由此计算上述驱动信号D(t)。

12.根据权利要求1～3中任一项所述的致动器驱动装置，其中，

上述驱动信号D(t)根据系数b_k与相位θ_k而处于下式所表示的关系，

【数式24】

$D\left(t\right)=A\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_k\sin ({2\mathrm{\πf}}_{\mathrm{base}}\mathrm{kt}+{\mathrm{\θ}}_k)$

上述运算部根据上述致动器的振动来修正上述系数a_k，由此计算上述b_k且计算上述相位θ_k。

13.根据权利要求12所述的致动器驱动装置，其中，

上述运算部根据上述致动器的环境温度来修正上述系数b_k与上述相位θ_k。

14.根据权利要求1～3中任一项所述的致动器驱动装置，其中，

上述驱动信号D(t)根据系数b_k、相位θ_k与偏置X而处于下式所表示的关系，

【数式25】

$D\left(t\right)=A\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_k\sin ({2\mathrm{\πf}}_{\mathrm{base}}\mathrm{kt}+{\mathrm{\θ}}_k)+X$

上述运算部根据上述致动器的振动来修正上述系数a_k，由此计算上述b_k且计算上述相位θ_k。

15.根据权利要求14所述的致动器驱动装置，其中，

上述运算部根据上述致动器的环境温度来修正上述系数b_k与上述相位θ_k。

16.根据权利要求1～3中任一项所述的致动器驱动装置，其中，上述驱动信号D(t)根据系数b_k而处于下式所表示的关系，

【数式26】

$D\left(t\right)=A\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_k\sin \left({2\mathrm{\πf}}_{\mathrm{base}}\mathrm{kt}\right)$

上述运算部根据上述致动器的振动来修正上述系数a_k，由此计算上述系数b_k。

17.根据权利要求16所述的致动器驱动装置，其中，

上述运算部根据上述致动器的环境温度来修正上述系数b_k。

18.根据权利要求1～3中任一项所述的致动器驱动装置，其中，

上述驱动信号D(t)根据系数b_k与偏置X，而处于下式所表示的关系，

【数式27】

$D\left(t\right)=A\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_k\sin \left({2\mathrm{\πf}}_{\mathrm{base}}\mathrm{kt}\right)+X$

上述运算部根据上述致动器的振动来修正上述系数a_k，由此计算上述系数b_k。

19.根据权利要求18所述的致动器驱动装置，其中，

上述运算部根据上述致动器的环境温度来修正上述系数b_k。

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