JP2002040357A

JP2002040357A - 光学スキャナ装置の制御装置

Info

Publication number: JP2002040357A
Application number: JP2000231760A
Authority: JP
Inventors: Soichi Toyama; 聡一遠山; Atsushi Sakamoto; 淳坂本; Yaichi Okubo; 弥市大久保; Masahiro Oishi; 昌弘大石
Original assignee: Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2002-02-06
Anticipated expiration: 2020-07-31
Also published as: JP3986241B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ミラーの位置決め時間を短縮すると共に、レ
ーザ光の位置決め精度をさらに向上させることができる
光学スキャナ装置の制御装置を提供する。【解決手段】ムービングコイル１３に供給されたモー
タ駆動電流２９の値を検出する手段を設け、モータ駆動
電流２９の値を角速度オブザーバ回路３２とねじり振動
安定化補償回路３３に入力する。また、角度センサ１６
による回転軸１２の角度検出信号２２を比例補償回路２
５と、微分補償回路である角速度オブザーバ回路３２に
入力する。そして、ミラー角度指令回路２０から出力さ
れる角度目標値信号２１に、鏡面１７ａ、発光素子１７
ｂおよび受光素子１７ｃにより検出したミラー角度検出
信号１７ｅを負帰還した偏差信号２３を積分補償回路２
４で積分し、比例補償回路２５と角速度オブザーバ回路
３２およびねじり振動安定化補償回路３３からの出力信
号の和を積分補償回路２４の出力信号から減算してモー
タ駆動回路２８に対する制御入力信号２７とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸に支持させ
たミラーを回転軸の回りに位置決めする光学スキャナ装
置の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザマーキングやプリント基板のレー
ザ孔開け加工等において使用される光学スキャナ装置
は、回転軸に取り付けられたミラーを内蔵された電気モ
ータで回転させ、ミラーの角度を変えることにより、レ
ーザ発振器から出力されるレーザ光を被加工物の所定の
位置に照射する。

【０００３】光学スキャナ装置には、ミラーの角度を制
御するためのセンサがスキャナに内蔵されており、その
センサ信号によるフィードバック制御（サーボ制御）が
行われている。このようなセンサとして、米国特許第４
８６４２９５号公報（以下、第１の従来技術という。）
には、回転軸に取りつけられた誘電体の平板を二枚一組
の固定極板の間で回転軸と共に回転させ、回転軸の角度
を極板間の静電容量の変化として電気信号で検出するよ
うにした可変容量型センサの技術が開示されている。ま
た、特開平４ー１２７９８１号公報（以下、第２の従来
技術という。）には、ミラーに角度測定用のレーザを照
射し、その反射光をリニアセンサで検出することによ
り、ミラー角度をフィードバック制御する技術が開示さ
れている。さらに、特開昭６３−１４７１３８号公報
（以下、第３の従来技術という。）には、ミラーを回転
軸に固定する部品（ミラーマウントシャフト）に反射面
を形成し、この反射面で反射された発光素子からの光を
受光素子で検出することにより、ミラーを位置決めする
技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】レーザ光によりプリン
ト基板に孔開けをする場合、微細な回路パターン上に精
密に加工するため、加工するレーザ光の位置決め誤差を
約１０μm以下にする必要がある。また、加工時間を短
縮するため、一つの孔を開けてから次の孔加工位置まで
の移動の高速化が求められており、例えば、毎秒１００
０個の孔を開ける場合、孔間移動時間を平均１ｍｓ未満
にする必要がある。

【０００５】ところで、レーザ光にはエネルギ分布があ
り、面積的な広がりを持ってミラーに入射する。このた
め、高品質の孔を加工するには、ミラーは大きい（面積
が広い）ことが望ましい。

【０００６】しかし、ミラーを大きくすると、これに伴
って慣性モーメントが増大し、可動部（主として回転
軸）のねじり振動の固有振動数が低下する。位置決め動
作を高速化するためにはサーボ帯域を広くすることが望
ましいが、固有振動数の低下はサーボ帯域を制限する要
因となる。以下、この理由について説明する。

【０００７】可動部は分布定数系であるから、ねじり振
動について、無限個の固有振動モードを持つ。これらを
固有振動数の低い順に並べ、ｋ番目のモードをｋ次モー
ドという。一般に、低次のモードがサーボ帯域に影響す
る。１次モードでは回転軸の長手方向にねじれの節が一
つ存在し、この節をはさむ両側（ミラー側とモータ側）
が互いに逆相で振動する。

【０００８】角度センサはミラーに近いほどフルクロー
ズド・ループ制御に近づくので、精密位置決めには望ま
しいと考えられる。そこで、角度センサをミラー側に取
り付けたとする。１次モードにおけるモータとセンサは
逆相の相対運動になるから、角度検出信号に正帰還の周
波数成分が含まれる。フィードバック制御では、角度検
出信号を目標値入力に対して負帰還するから、１次共振
近傍における正帰還の周波数成分により、制御が不安定
になる。このため、サーボ帯域が制限され、応答性で目
標仕様を満足できないことがあり得る。一方、角度セン
サをモータ側に配置した場合、１次モードにおけるモー
タとセンサは同相となる。この場合は、センサ・アクチ
ュエータ・コロケーションに近くなるので、制御の安定
性の点では有利である。しかし、センサ・ミラー間のね
じり剛性が足りず、位置決め精度で目標仕様を満足でき
ないことがあり得る。

【０００９】上記第１の従来技術では、角度センサの取
付け位置として（１）モータとミラーの間に配置する場
合と、（２）ミラーから遠い側の軸端付近に配置する場
合が考えられる。前者（１）の場合、ねじれの節とセン
サ位置が接近するので、ミラーの慣性モーメントに依っ
て節の位置が異なり、モータ・センサ間が同相になる場
合と逆相になる場合とがある。一方、後者（２）の場合
は、モータ・センサ間は同相になると考えられる。ま
た、上記第２と第３の従来技術の場合、ミラー角度をミ
ラーまたはミラーに接近した位置で検出しているので、
モータ・角度検出点間は逆相になると考えられる。しか
し、上記従来技術のいずれにおいても、可動部のねじり
振動がミラーの位置決め動作の応答性や精度に与える影
響については考慮されていない。

【００１０】また、１次モードに限らず、２次以上のモ
ードも、サーボ帯域を制限する要因となることがある。
さらに、高速動作によるモータの発熱などから、ねじり
振動数が変動することもある。

【００１１】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、ミラーの位置決め時間を短縮すると共に、
レーザ光の位置決め精度をさらに向上させることができ
る光学スキャナ装置の制御装置を提供するにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、角度目標値と角度検出値に基づいて回転
軸に支持させたミラーの角度を位置決めする光学スキャ
ナ装置の制御装置において、ミラーの角度を検出するミ
ラー角度検出手段と、前記回転軸の角度を検出する回転
軸角度検出手段と、前記回転軸を回転させるモータに供
給される電流を検出する電流検出手段と、前記電流の値
に基づいてねじり振動を安定化するねじり振動安定化補
償手段とを設け、前記角度目標値とミラー角度検出値と
の偏差を積分補償した値に、回転軸角度検出値を用いて
比例補償および微分補償をした値および前記ねじり振動
安定化補償手段の値を負帰還して前記モータに供給する
電流値を決定することを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る光学スキャ
ナ装置の制御装置のブロック図である。光学スキャナ１
の回転軸１２は、軸受１４と軸受１５に回転自在に支持
されている。回転軸１２の中央部にはムービングコイル
１３が、また、端部にはミラー１１が、それぞれ回転軸
１２と一体に固定されている。以下、ミラー１１、回転
軸１２、ムービングコイル１３をまとめて可動部とい
う。また、光学スキャナ１には、回転軸１２の角度を検
出するための角度センサ１６が配置されている。

【００１４】ミラー１１には、加工用のレーザ光を反射
する鏡面と、この鏡面の背面に配置された鏡面１７ａと
を備えている。鏡面１７ａを挾み、発光素子１７ｂと受
光素子１７ｃが配置されている。発光素子１７ｂとして
例えば半導体レーザ素子が、また、受光素子１７ｃとし
て例えばＰＳＤ（ＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖ
ｅＤｅｖｉｃｅ）素子を用いることができる。

【００１５】次に、信号の流れとサーボ機構についてを
説明する。受光素子１７ｃから出力されたミラー角度検
出信号１７ｅ（ミラー１１の角度に比例した電圧信号で
ある。）は、増幅器１７ｄにより増幅されてミラー角度
指令回路２０から出力される角度目標値信号２１に負帰
還され、偏差信号２３が作られる。ミラー１１の角度を
定常偏差無く角度目標値に追従させるため、偏差信号２
３を積分補償回路２４で積分して１型サーボ系とする。
また、このサーボ機構の安定性を確保するため、角度検
出信号２２を比例補償回路２５と、微分補償回路である
角速度オブザーバ回路３２に入力し、これらの回路の出
力信号の和と、ねじり振動安定化補償回路３３からの出
力信号３３ａを積分補償回路２４の出力信号から減算し
て制御入力信号２７とする。モータ駆動回路２８は光学
スキャナ１に対し、制御入力信号２７に比例したモータ
駆動電流２９を供給する。モータ駆動電流２９はムービ
ングコイル１３を流れ、ムービングコイル１３には電流
値に比例した駆動トルクが発生する。

【００１６】ここで、モータ駆動回路２８が電流制御方
式の場合、通常、ムービングコイル１３の駆動トルクは
モータ電流２９に比例するから、モータ電流２９を測定
することにより、ムービングコイル１３の駆動トルクが
分かる。なお、モータ電流２９の値に比例する電流検出
信号３１は、例えば、モータ電流２９を抵抗値の小さな
（０．１〜数Ω以下）電流検出抵抗に流し、この抵抗の
端子間電圧を差動入力型減算回路に入力することによ
り、差動入力型減算回路の出力として得ることができ
る。そして、モータ電流２９の値に比例した電流検出信
号３１を、角速度オブザーバ回路３２とねじり振動安定
化補償回路３３に入力する。

【００１７】角度センサ１６により検出された回転軸１
２の位置は、センサ角度検出回路３５から角度検出信号
２２として出力される。そして、角度検出信号２２を比
例補償回路２５と角速度オブザーバ回路３２に入力す
る。

【００１８】次に、ねじり振動安定化補償回路３３の構
成を説明する。ムービングコイル１３が受ける駆動トル
クからムービングコイル１３の角変位までの周波数応答
（自己コンプライアンス）は、式１の伝達関数Ｇ（ｓ）
で表される。

【００１９】

【数１】ここで、ｓはラプラス変換の複素変数、ｎはねじり振動
第ｎ次モード（ただし、ｎは正の整数）を表す添字、ω
_nはねじり振動第ｎ次モードの固有角振動数、ζ_nはねじ
り振動第ｎ次モードの減衰係数、ｋ₀は剛体モードに関
する定数、ｋ_nはねじり振動第ｎ次モードのモード定数
である。

【００２０】いま、安定化補償あるいは減衰を必要とす
るモードが第ｒ次モードであるとする。式１の第２項に
含まれる第ｒ次モードの伝達関数Ｇ_r（ｓ）は、このモ
ードの角変位までの伝達関数であり、式３に示すＨ
_r（ｓ）は、このモードの角速度までの伝達関数であ
る。

【００２１】

【数２】伝達関数Ｈ_r（ｓ）は駆動トルクが作用する位置におけ
る応答（自己周波数応答）を表すので、モード定数ｋ_r
は正である（センサ・アクチュエータ・コロケーション
の構造系の伝達関数では、総てのモード定数が正にな
る。）。従って、伝達関数Ｈ_r（ｓ）の値（角速度）を
制御入力信号に負帰還すれば、第ｒ次モードに対して制
御的に減衰をかけて安定化することができる。

【００２２】このモードの固有振動数と、減衰係数はボ
ード線図から実測できるので、式３に同符号で比例した
周波数応答特性を持つ二次フィルタが電子回路で構成で
きる。この二次フィルタを、第ｒ次モードのねじり振動
安定化補償回路３３とする。

【００２３】図２は、本発明に係るねじりｒ次安定化補
償回路の接続図であり、３個の演算増幅器３３３〜３３
５と、６個の抵抗Ｒ₀₁〜Ｒ₀₆と、２個のコンデンサ
Ｃ₀₁、Ｃ ₀₂とから構成されている。演算増幅器３３３〜
３３５のプラス側入力端子は接地されている。そして、
演算増幅器３３３のマイナス側入力端子は、抵抗Ｒ₀₁の
一方の端子と、コンデンサＣ₀₁の一方の端子に接続され
ている。演算増幅器３３３の出力端子は、コンデンサＣ
₀₁の他方の端子と、抵抗Ｒ₀₃の一方の端子に接続されて
いる。抵抗Ｒ₀₃の他方の端子は、抵抗Ｒ₀₂、抵抗Ｒ₀₄、
コンデンサＣ₀₂の一方の端子および演算増幅器３３４の
マイナス側入力端子に接続されている。演算増幅器３３
４の出力端子は、コンデンサＣ₀₂の他方の端子と、抵抗
Ｒ₀₄の他方の端子および抵抗Ｒ₀₅の一方の端子に接続さ
れている。演算増幅器３３５のマイナス側入力端子は、
抵抗Ｒ₀₅の他方の端子と、抵抗Ｒ₀₆の一方の端子に接続
されている。演算増幅器３３５の出力端子は、抵抗Ｒ₀₆
の他方の端子と、抵抗Ｒ₀₁の他方の端子および端子３３
２に接続されている。そして、抵抗Ｒ₀₂の他方の端子が
端子３３１に接続されている。また、抵抗Ｒ₀₂は可変抵
抗である。

【００２４】この回路において、抵抗値Ｒ₀₅と抵抗値Ｒ
₀₆を等しくすると、入力信号３３１から出力信号３３２
までの伝達関数Ｇｃ（ｓ）は式４に示すものとなる。

【００２５】

【数３】そして、抵抗値Ｒ₀₁、Ｒ₀₃、Ｒ₀₄およびコンデンサの静
電容量Ｃ₀₁、Ｃ₀₂を、式４の分母多項式の定数項が式３
の分母多項式の定数項に等しく、かつ、式４の分母多項
式の一次項の係数が式３の分母多項式の一次項の係数に
等しくなるように設定すると、この回路の固有振動数ω
_rと減衰係数ζ_rが第ｒ次振動モードに等しくなる。

【００２６】そこで、電流検出信号３１を端子３３１に
入力すると、端子３３ａから出力される出力信号（以
下、出力信号３３２という。）はムービングコイル１３
の位置におけるｒ次モードの角速度に同符号で比例す
る。従って、出力信号３３ａを積分補償回路２４の出力
信号に負帰還することにより、ｒ次の振動モードを安定
化、すなわちｒ次の振動を小さく、することができる。

【００２７】この実施の形態では、抵抗値Ｒ₀₂を、固有
振動数と減衰係数とは独立に設定できるので、抵抗値Ｒ
₀₂を可変抵抗にすることにより、ねじりｒ次振動補償回
路の出力信号の振幅を調整することができる。

【００２８】また、図１に示す制御ブロック図では、一
次のねじり振動安定化補償回路３３を設け、ねじり振動
の一次モードを安定化する場合を示したが、さらに複数
の振動モードを補償する場合には、個々のモード毎に図
２に示すねじり振動安定化補償回路を設け、それらを一
次のねじり振動安定化補償回路３３と並列に接続するこ
とにより、所望の次数のねじり振動を安定化することが
できる。

【００２９】次に、光学スキャナ装置の具体例に基づい
て、可動部のねじり振動特性とサーボ機構の安定性につ
いて説明する。図３は、モータ電流２９から角度検出信
号２２までの周波数応答に対するゲインと位相の関係を
示すボード線図であり、上段はゲイン、下段は位相であ
る。また、図４は、モータ電流２９からミラー角度検出
信号１７ｅまでの周波数応答に対するゲインと位相の関
係を示すボード線図であり、上段はゲイン、下段は位相
である。

【００３０】図３と図４とを比較すると、３．８ｋＨｚ
のねじり１次共振、１０ｋＨｚのねじり２次共振、１１
ｋＨｚのねじり３次共振の周波数は一致している。ま
た、図３では３ｋＨｚに反共振があるのに対し、図４で
はこの周波数近傍に反共振がない。

【００３１】構造系の振動学の知見として、ボード線図
における共振と反共振の並び方から各モードの同相性を
知ることができる。図３の場合、剛体モード、１次共
振、２次共振の間に一つずつの反共振が存在し、２次共
振と３次共振の間には反共振がない。したがって、この
スキャナ装置の場合は、ムービングコイル１３と内蔵角
度センサ１６との間では、１次モードと２次モードが同
相であり、３次モードは逆相である。

【００３２】これに対し、図４の場合、剛体モードと１
次共振の間に反共振がなく、１次共振と２次共振の間に
一つの反共振が存在し、２次共振と３次共振の間には反
共振がない。したがって、このスキャナ装置の場合、ム
ービングコイル１３とミラー１１の間は、１次モードと
２次モードはいずれも逆相であり、３次モードは同相で
ある。

【００３３】そして、このような特性を持つスキャナ装
置に図１に示したサーボ機構を適用すること、すなわ
ち、比例補償回路２５と角速度オブザーバ回路２６にミ
ラー角度検出信号１７ｅを用いず、低次モード（１次モ
ードと２次モード）で同相となる角度検出信号２２を用
いて比例補償と微分補償を行うことにより、サーボ系の
安定性を確保することができる。

【００３４】この場合でも３次モードは逆相であるか
ら、サーボ帯域を広くするにはこのモードに対して安定
化補償を施す必要がある。また、同相のモードはサーボ
系を不安定にするまでには至らなくとも、残留振動を起
こして位置決め精度を低下する要因になり得るから、振
動を速やかに減衰させる補償が必要であるが、この補償
を電流検出信号３１を入力とするねじり振動安定化補償
回路３３で行なうことができる。

【００３５】図５は、ミラーの動作開始から停止までの
経過時間と位置偏差との関係を、ずれ量＝０の近傍を拡
大して示す図であり、（ａ）は本発明に係るねじり振動
安定化補償回路３３を１次〜３次モードに設けた場合
を、（ｂ）は従来技術による積分補償、比例補償、微分
補償（Ｉ−ＰＤ補償）だけを行った場合を示している。

【００３６】ねじり振動安定化補償回路３３を設けるこ
とにより、本発明の場合には、安定な過渡応答となり、
レーザ照射位置換算で目標位置の１０μｍ手前に約０．
８ｍｓで到達している。一方、従来技術の場合は、３次
モード（１１ｋＨｚ）が逆相のため不安定となり、この
共振周波数で発振している。

【００３７】また本発明では、ミラー角度を角度目標値
信号２１に対してフィードバックし、偏差信号２３の積
分補償をしているので、ミラー整定後のレーザ照射位置
を目標位置に対して偏差＝０にできる。

【００３８】ここで、図１のサーボ機構における一巡伝
達関数について、ナイキストの安定判別法で安定性の大
きさを評価する。

【００３９】図６は、固有振動数の誤差が全くないとし
てねじり振動安定化補償回路を設計した場合の、１次モ
ードの固有振動数（３．８ｋＨｚ）を含む周波数範囲
（１ｋＨｚ〜７ｋＨｚ）のナイキスト軌跡であり、実線
は１次モードに対する安定化補償を適用した場合、破線
は、従来の１次モードに対する安定化補償がない場合で
ある。

【００４０】安定化補償のない場合の軌跡はからへ
と進み、その後、このグラフの枠から外れて時計回りの
円状の軌跡を描き、枠内に戻ってに至る。この円状の
軌跡は１次共振近傍でゲインが高くなっていることを意
味する。また、この軌跡は座標（−１，０）の安定判別
点に接近しており、位相余裕が非常に小さい。一方、安
定化補償を適用した場合は原点から軌跡までの距離が小
さくなり、安定判別点に対する位相余裕、ゲイン余裕と
も大きくなる。したがって、固有振動数の誤差がない補
償回路は、共振ピークを小さく抑えることでサーボ系の
安定性を増す効果があることが分かる。

【００４１】ところで、ねじり振動安定化補償回路３３
を設計するには、補償しようとする振動モードの固有振
動数を計測する必要がある。補償しようとする振動モー
ドの固有振動数は、図３に示すような周波数応答を測定
することにより知ることができる。しかし、その計測精
度は用いる測定器（例えばサーボアナライザ）の性能や
分解能に依存するので、必ず誤差が含まれる。また、ス
キャナの固有振動数自体も常に一定ではなく、モータの
発熱などの影響で変動することが考えられる。これらの
誤差や変動があっても、制御の安定性を保つことが実用
的である。

【００４２】以下、ねじり振動の周波数の誤差に対して
ロバスト安定なサーボ機構の構成を説明する。

【００４３】図７は、ねじり振動安定化補償回路の固有
振動数を実際の１次モードの固有振動数３．８ｋＨｚよ
り５％（１９０Ｈｚ）低い３．６１ｋＨｚとしてねじり
振動安定化補償回路を設計した場合の、１次モードの固
有振動数（３．８ｋＨｚ）を含む周波数範囲（１ｋＨｚ
〜７ｋＨｚ）のナイキスト軌跡であり、実線は１次モー
ドに対する安定化補償を適用した場合、破線は、従来の
１次モードに対する安定化補償がない場合（図６と同じ
軌跡）である。

【００４４】安定化補償を適用した場合の軌跡は、か
らへと進み、その後、このグラフの枠から外れて時計
回りの円状の軌跡を描き、枠内に戻ってに至る。原点
から軌跡までの距離は図６の場合ほど小さくはないが、
安定化補償の無い場合と比べて１次共振近傍の位相を進
ませて、安定判別点に対する位相余裕を大きくしてい
る。この結果、サーボ系の安定性が増大していることが
分かる。

【００４５】このようにサーボ系の安定性が増大する理
由は以下の通りである。この補償回路は固有振動数近傍
において、固有振動数より低周波側では最大で約９０度
まで位相を遅らせ、高周波側では最大で約９０度まで位
相を進ませる。このため、実際のモードの固有振動数が
補償回路の固有振動数より相対的に高い場合、このモー
ドの共振点近傍でナイキスト軌跡の位相が進むことにな
る。

【００４６】このようにねじり振動安定化補償回路３３
は、共振に対する位相補償器として利用することができ
る。そして、補償回路の固有振動数を実測した値に対し
てずらして設計することにより、振動数の誤差や変動に
対してロバスト安定なサーボ機構を実現することができ
る。

【００４７】なお、この例では、１次モードが同相であ
るため、補償回路の固有振動数を低周波側にずらして位
相進みとなるように設定したが、逆相のモード（例えば
３次モード）を安定化する場合は回路の固有振動数を高
周波側にずらし、位相遅れとなるように設定すればよ
い。

【００４８】また、振動数のずれの正負は、位相余裕が
増大するようにモードの同相、逆相に応じて決める。さ
らにずれの大きさは、想定される最大の誤差や変動の場
合に実際の固有振動数と補償回路の固有振動数の大小が
逆転しないように決める必要がある。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加工用のレーザ光を反射するミラーの角度を測定し、角
度目標値信号に偏差なく追従させるサーボ制御を行うと
共に、可動部に生じるねじり振動を安定化する補償回路
を備えているので、サーボ機構の帯域周波数を広くし、
高速、かつ安定なミラーの位置決めできる。また、ねじ
り振動の特性を考慮してねじり振動安定化補償回路を設
計することにより、ねじり振動数に変動や誤差が発生し
ても、サーボ機構の安定性を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学スキャナ装置の制御装置のブ
ロック図である。

【図２】本発明に係るねじりｒ次安定化補償回路の接続
図である。

【図３】モータ電流２９から角度検出信号２２までの周
波数応答に対するゲインと位相の関係を示すボード線図
の例である。

【図４】モータ電流２９からミラー角度検出信号１７ｅ
までの周波数応答に対するゲインと位相の関係を示すボ
ード線図である。

【図５】ミラーの動作開始から停止までの経過時間と位
置偏差との関係を示す図である。

【図６】固有振動数の誤差が全くないとした場合のナイ
キスト軌跡である。

【図７】固有振動数を実際の１次モードの固有振動数に
対してずらせた場合のナイキスト軌跡である。

【符号の説明】

１２回転軸１３ムービングコイル１６角度センサ１７ａ鏡面１７ｂ発光素子１７ｃ受光素子１７ｅミラー角度検出信号２０ミラー角度指令回路２１角度目標値信号２２角度検出信号２３偏差信号２４積分補償回路２５比例補償回路２７制御入力信号２８モータ駆動回路２９モータ駆動電流３２角速度オブザーバ回路３３ねじり振動安定化補償回路

【手続補正書】

【提出日】平成１２年８月１１日（２０００．８．１
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】そこで、電流検出信号３１を端子３３１に
入力すると、端子３３ａから出力される出力信号（以
下、出力信号３３ａという。）はムービングコイル１３
の位置におけるｒ次モードの角速度に同符号で比例す
る。従って、出力信号３３ａを積分補償回路２４の出力
信号に負帰還することにより、ｒ次の振動モードを安定
化、すなわちｒ次の振動を小さく、することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大久保弥市神奈川県海老名市上今泉2100番地日立ビアメカニクス株式会社内 (72)発明者大石昌弘神奈川県海老名市上今泉2100番地日立ビアメカニクス株式会社内Ｆターム(参考） 2H041 AA12 AB14 AC04 AZ06 2H045 AB44 AB54 5H550 BB05 DD01 GG01 GG03 GG05 JJ04 JJ23 JJ25 JJ26 LL22 LL35 LL36

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】角度目標値と角度検出値に基づいて回転
軸に支持させたミラーの角度を位置決めする光学スキャ
ナ装置の制御装置において、ミラーの角度を検出するミラー角度検出手段と、前記回転軸の角度を検出する回転軸角度検出手段と、前記回転軸を回転させるモータに供給される電流を検出
する電流検出手段と、前記電流の値に基づいてねじり振動を安定化するねじり
振動安定化補償手段とを設け、前記角度目標値とミラー
角度検出値との偏差を積分補償した値に、回転軸角度検
出値を用いて比例補償および微分補償をした値および前
記ねじり振動安定化補償手段の値を負帰還して前記モー
タに供給する電流値を決定することを特徴とする光学ス
キャナ装置の制御装置。
【請求項２】前記ミラー角度検出手段は、ミラー角度
測定用の発光素子と、発光素子の光を反射する測定用鏡
面と、前記鏡面に反射された前記発光素子からの反射光
を受ける受光素子とからなることを特徴とする請求項１
に記載の光学スキャナ装置の制御装置。
【請求項３】前記ねじり振動安定化補償手段は、ねじ
り振動数の近傍において、一巡伝達関数の位相余裕を増
大させる特性を有することを特徴とする請求項１に記載
の光学スキャナ装置の制御装置。
【請求項４】前記ねじり振動安定化補償手段は固有振
動数を有しており、この振動数とスキャナ可動部のねじ
り振動数のと差が、ねじり振動数の変動量の最大値以上
に設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求
項３に記載の光学スキャナ装置の制御装置。