JP2004078130A - 電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置及びこれを用いた電磁アクチュエータ - Google Patents
電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置及びこれを用いた電磁アクチュエータ Download PDFInfo
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Abstract
【課題】電磁アクチュエータにおいて、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出する。
【解決手段】電磁駆動部１０の可動部の２軸方向の揺動の同期信号を検出する電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置であって、上記可動部の揺動状態にて上記２軸方向の駆動コイル２５，２４にそれぞれ発生する逆起電力を検出する逆起電力増幅回路３０，３０′と、該検出された各逆起電力信号を高周波側の逆起電力波形の振動周期を用いて移動平均処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離する波形処理回路３１，３１′と、該分離後の各逆起電力信号を用いてその電圧波形のゼロクロス位置を検出するゼロクロス検出回路３２，３２′とを備えたものである。これにより、可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】電磁駆動部１０の可動部の２軸方向の揺動の同期信号を検出する電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置であって、上記可動部の揺動状態にて上記２軸方向の駆動コイル２５，２４にそれぞれ発生する逆起電力を検出する逆起電力増幅回路３０，３０′と、該検出された各逆起電力信号を高周波側の逆起電力波形の振動周期を用いて移動平均処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離する波形処理回路３１，３１′と、該分離後の各逆起電力信号を用いてその電圧波形のゼロクロス位置を検出するゼロクロス検出回路３２，３２′とを備えたものである。これにより、可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板に直交２軸方向に揺動可能に形成された可動部を２次元に振る電磁アクチュエータに関し、詳しくは、２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出する電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置及びこれを用いた電磁アクチュエータに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の電磁アクチュエータの一例としては、２次元走査を行う電磁駆動型の光走査装置として、本出願人により提案されて特許され、特許第２７２２３１４号公報に記載されたプレーナ型ガルバノミラーがある。このプレーナ型ガルバノミラーは、半導体基板に、枠状の外側可動板及びその内側に配置され中央部にミラーを有する内側可動板からなる可動部と、上記外側可動板を揺動可能に軸支するＹ軸トーションバーと、該Ｙ軸トーションバーに対して軸方向が直交し上記内側可動板を揺動可能に軸支するＸ軸トーションバーとを一体形成し、上記外側可動板及び内側可動板の各周縁部にそれぞれＹ軸駆動コイル及びＸ軸駆動コイルを形成し、これら各駆動コイルに磁界を作用させるＸ軸側及びＹ軸側それぞれ一対の磁界発生手段が上記半導体基板を挟んで対向配置されていた。
【０００３】
このようなプレーナ型ガルバノミラーは、上記外側可動板及び内側可動板の各周縁部に設けられたＹ軸駆動コイル及びＸ軸駆動コイルに流す駆動電流と、上記Ｘ軸側及びＹ軸側それぞれ一対の磁界発生手段の磁界により上記可動部にローレンツ力が働いて、該可動部が２次元方向に揺動する。そして、上記可動部に設けられたミラーにレーザ光等の光ビームを入射することにより、レーザ光が２次元的に走査され、例えば２次元レーザレーダ等として応用できる。このとき、上記可動部にパルスレーザ光を入射すると、２次元的に走査されるレーザ光は、リサージュ図形に従った軌跡に沿ってリサージュ走査を行う。
【０００４】
図７は、上述のプレーナ型ガルバノミラーにパルスレーザ光を入射したときのレーザヒットシミュレーションをＸ軸，Ｙ軸上で示す説明図である。図７に示すように、レーザヒットは２次元画像上で行われるので、レーザ光がどの位置にヒットされたかをＸ，Ｙアドレスで知る必要がある。このとき、Ｘアドレス＝０，１２８及びＹアドレス＝０，１２８はそれぞれＸ軸揺動、Ｙ軸揺動が、左右の端部又は上下の端部で停止した位置を示している。そして、この区間についてサイン波形を補正して座標を決定するが、そのためにはミラーのＸ軸揺動、Ｙ軸揺動が左右の端部又は上下の端部で停止した位置を検出する必要がある。この場合、可動部のＸ軸駆動コイル及びＹ軸駆動コイルに発生する逆起電力を利用して、その電圧波形のゼロクロス位置（ミラーの揺動停止位置に相当）を検出するという簡便な方法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のプレーナ型ガルバノミラーにおいては、可動部のＸ軸駆動コイルに発生する逆起電力もＹ軸駆動コイルに発生する逆起電力も、Ｘ軸揺動による逆起電力波形成分とＹ軸揺動による逆起電力波形成分とが混合された状態となっているため、その電圧波形のゼロクロス位置（同期信号に相当）が正確に検出できないことがある。以下、これについて図８を参照して説明する。
【０００６】
図８に、Ｘ軸駆動コイルの駆動パルス及び逆起電力波形並びにゼロクロス位置、Ｙ軸駆動コイルの駆動パルス及び逆起電力波形並びにゼロクロス位置の関係を示す。すなわち、同図（ａ）に示すように、Ｘ軸駆動コイルに所定周期で駆動パルスｐｘを印加してパルス電流を流し、これにより可動部がＸ軸方向に揺動し、パルス電流を流していない期間はその揺動に伴ってＸ軸逆起電力ｆｘが発生する。また、同図（ｂ）に示すように、Ｙ軸駆動コイルに所定周期で駆動パルスｐｙを印加してパルス電流を流し、これにより可動部がＹ軸方向に揺動し、パルス電流を流していない期間はその揺動に伴ってＹ軸逆起電力ｆｙが発生する。
【０００７】
このとき、上記可動部はＸ軸揺動とＹ軸揺動との２軸方向の揺動が組み合わされた状態となっているので、Ｘ軸駆動コイルに発生するＸ軸逆起電力ｆｘには、図８（ａ）に破線で示すＹ軸揺動による逆起電力の波形成分１が乗って緩やかな振幅変調がかかった形となっている。また、Ｙ軸駆動コイルに発生するＹ軸逆起電力ｆｙは、図８（ｂ）に破線で示すＹ軸揺動による逆起電力の波形成分２に対してＸ軸揺動による逆起電力が重畳した形となっている。
【０００８】
図８（ａ）に示すＸ軸逆起電力ｆｘについては、Ｙ軸揺動による緩やかな振幅変調がかかった形となっているだけなので、その逆起電力波形が０Ｖをよぎるゼロクロス位置は概ね求められるが、十分に正確な位置は求められない。また、図８（ｂ）に示すＹ軸逆起電力ｆｙについては、Ｙ軸揺動による逆起電力の波形成分２に重畳した形の逆起電力波形が０Ｖをよぎる位置がいくつも出てきて、このままの波形では正確なゼロクロス位置は求められない。したがって、Ｘ軸駆動コイル及びＹ軸駆動コイルに発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出することができないことがあった。
【０００９】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出する電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置及びこれを用いた電磁アクチュエータを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明による電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置は、半導体基板に、枠状の外側可動板とその内側に配置される内側可動板とを互いに直交する支軸で２軸方向に揺動可能に軸支した可動部を形成し、上記外側可動板及び内側可動板に各軸方向の駆動コイルを形成し、この各駆動コイルに磁界を作用させる磁界発生手段を備えて成る電磁駆動部の、上記可動部の２軸方向の揺動の同期信号を検出する電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置であって、上記可動部の揺動状態にて上記２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を検出し、該検出された各逆起電力信号を高周波側の逆起電力波形の振動周期で波形処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離し、該分離後の各逆起電力信号を用いてその電圧波形のゼロクロス位置を検出するものである。
【００１１】
このような構成により、半導体基板に対し２軸方向に揺動可能に軸支された可動部の揺動状態にて、上記２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を検出し、該検出された各逆起電力信号を高周波側の逆起電力波形の振動周期で波形処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離し、該分離後の各逆起電力信号を用いてその電圧波形のゼロクロス位置を検出する。これにより、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出することができる。
【００１２】
また、第２の発明による電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置は、半導体基板に、枠状の外側可動板とその内側に配置される内側可動板とを互いに直交する支軸で２軸方向に揺動可能に軸支した可動部を形成し、上記外側可動板及び内側可動板に各軸方向の駆動コイルを形成し、この各駆動コイルに磁界を作用させる磁界発生手段を備えて成る電磁駆動部の、上記可動部の２軸方向の揺動の同期信号を検出する電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置であって、上記可動部の揺動状態にて上記２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を検出する逆起電力検出手段と、該検出された各逆起電力信号を高周波側の逆起電力波形の振動周期で波形処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離する波形処理手段と、該分離後の各逆起電力信号を用いてその電圧波形のゼロクロス位置を検出するゼロクロス検出手段と、を備えたものである。
【００１３】
このような構成により、半導体基板に対し２軸方向に揺動可能に軸支された可動部の揺動状態にて、逆起電力検出手段で上記可動部に設けられた２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を検出し、該検出された各逆起電力信号を波形処理手段により高周波側の逆起電力波形の振動周期で波形処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離し、該分離後の各逆起電力信号を用いてゼロクロス検出手段によりその電圧波形のゼロクロス位置を検出する。これにより、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出することができる。
【００１４】
また、上記波形処理手段は、高周波側の逆起電力信号又は低周波側の逆起電力信号に重畳した駆動パルス波形を除去すると共にその部分を直線又は曲線近似し、該直線又は曲線近似した後の波形の各逆起電力信号について高周波側の逆起電力波形の振動周期を用いて移動平均を行う移動平均処理手段を含んで成るものとしてもよい。これにより、移動平均処理手段で、高周波側の逆起電力信号又は低周波側の逆起電力信号に重畳した駆動パルス波形を除去すると共にその部分を直線又は曲線近似し、該直線又は曲線近似した後の波形の各逆起電力信号について高周波側の逆起電力波形の振動周期を用いて移動平均を行って、高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離する。
【００１５】
さらに、上記波形処理手段は、移動平均処理手段からの複数の出力信号を入力して加算平均する周期平均手段を更に含んで成るものとしてもよい。これにより、分離された高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号の精度を向上する。
【００１６】
さらにまた、上記高周波側の逆起電力信号を検出する側に備えられた波形処理手段は、高周波側の逆起電力信号から移動平均処理後の信号を引き算する差分手段を更に含んで成るものとしてもよい。これにより、高周波側の逆起電力信号から低周波側の逆起電力信号を除去して、高周波側の逆起電力信号のみを抽出することができる。
【００１７】
また、上記ゼロクロス検出手段は、上記波形処理手段で分離後の各逆起電力信号を用いてその電圧波形の平均値を求め、この平均値レベルと当該電圧波形との交点を求めてゼロクロス位置とするものである。これにより、上記波形処理手段で分離後の各逆起電力信号の電圧波形の平均値を求め、この平均値レベルと当該電圧波形との交点を求めてゼロクロス位置を検出する。
【００１８】
また、本発明による電磁アクチュエータは、半導体基板に、枠状の外側可動板とその内側に配置される内側可動板とを互いに直交する支軸で２軸方向に揺動可能に軸支した可動部を形成し、上記外側可動板及び内側可動板に各軸方向の駆動コイルを形成し、この各駆動コイルに磁界を作用させる磁界発生手段を備えて成る電磁駆動部と、この電磁駆動部の可動部の２軸方向の揺動の同期信号を検出する同期信号検出装置と、該検出された同期信号に基づいて電磁駆動部の各軸方向の駆動コイルに上記可動部を駆動するための交流電流を供給する駆動回路と、を備えて成る電磁アクチュエータにおいて、上記同期信号検出装置として、前述の各手段のいずれかの同期信号検出装置を用いたものである。
これにより、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出する電磁アクチュエータが得られる。
【００１９】
なお、上記同期信号検出装置は、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルに対して高周波側及び低周波側の駆動コイルの両方側に備えたものとしてもよい。これにより、高周波側及び低周波側の駆動コイルに対して専用の同期信号検出装置を用いて、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出することができる。
【００２０】
また、上記同期信号検出装置は、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルに対して高周波側及び低周波側の駆動コイルのどちらか一方側にのみ備えたものとしてもよい。これにより、高周波側及び低周波側の駆動コイルに対して共通の同期信号検出装置を用いて、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出することができる。この場合は、電磁アクチュエータ全体としての回路構成が簡単となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置及びこれを用いた電磁アクチュエータの実施の形態を示すブロック図である。この電磁アクチュエータは、半導体基板に直交２軸方向に揺動可能に形成された可動部を２次元に振るもので、電磁駆動部１０と、第１の同期信号検出装置１１と、第１の制御回路１２と、第１の駆動回路１３と、第２の同期信号検出装置１４と、第２の制御回路１５と、第２の駆動回路１６とを備えて成る。
【００２２】
上記電磁駆動部１０は、半導体基板に直交２軸方向に揺動可能に形成された可動部を２次元に振るデバイスとなるもので、半導体基板に、枠状の外側可動板とその内側に配置される内側可動板とを互いに直交する支軸で２軸方向に揺動可能に軸支した可動部を形成し、上記外側可動板及び内側可動板に各軸方向の駆動コイルを形成し、この各駆動コイルに磁界を作用させる磁界発生手段を備えて成る。この電磁駆動部１０の一例としては、レーザ光等の光ビームの進行方向を２次元に振って所定領域を走査する光走査装置の光走査部があるが、本出願人により提案されて特許され、特許第２７２２３１４号公報に記載されたプレーナ型ガルバノミラーを用いてもよい。
【００２３】
ここで、上記プレーナ型ガルバノミラーの基本的な構成について簡単に説明する。プレーナ型ガルバノミラーは、例えば図２に示すように、半導体基板１７に、枠状の外側可動板１８及びその内側に配置され中央部にミラー１９を有する矩形状の内側可動板２０からなる可動部２１と、上記外側可動板１８を揺動可能に軸支するＹ軸トーションバー２２ａ，２２ｂと、該Ｙ軸トーションバー２２ａ，２２ｂに対して軸方向が直交し上記内側可動板２０を揺動可能に軸支するＸ軸トーションバー２３ａ，２３ｂとを一体形成し、上記外側可動板１８及び内側可動板２０の各周縁部にそれぞれＹ軸駆動コイル２４及びＸ軸駆動コイル２５を形成し、これら各駆動コイル２４，２５に磁界を作用させる一対のＸ軸側永久磁石２６ａ，２６ｂ及び一対のＹ軸側永久磁石２７ａ，２７ｂが上記半導体基板１７を挟んで対向配置されている。なお、符号２８は、Ｘ軸駆動コイル２５に電流を供給する電極端子を示し、符号２９は、Ｙ軸駆動コイル２４に電流を供給する電極端子を示している。
【００２４】
このようなプレーナ型ガルバノミラーは、上記外側可動板１８及び内側可動板２０の各周縁部に設けられたＹ軸駆動コイル２４及びＸ軸駆動コイル２５に流す駆動電流と、上記Ｘ軸側永久磁石２６ａ，２６ｂ及びＹ軸側永久磁石２７ａ，２７ｂの磁界により上記可動部２１にローレンツ力が働いて、該可動部２１の内側可動板２０が２次元方向（Ｘ，Ｙの２軸方向）に揺動する。そして、上記内側可動板２０に設けられたミラー１９にレーザ光等の光ビームを入射することにより、レーザ光が２次元的に走査され、例えば２次元レーザレーダ等として応用できる。なお、上記ミラー１９は、内側可動板２０の表面又は裏面或いは両面に設けてもよい。
【００２５】
図２は、プレーナ型ガルバノミラーの例について説明したが、本発明に係る電磁駆動部１０においては、必ずしもミラー１９を設けることなく、発光素子又は受光素子でもよいし、或いは他の各種の機能素子を設けてもよい。
【００２６】
前記第１及び第２の同期信号検出装置１１，１４は、上記電磁駆動部１０の可動部２１のＸ，Ｙ２軸方向の揺動の同期信号を検出するもので、上記可動部２１の揺動状態にて上記２軸方向の駆動コイル２４，２５にそれぞれ発生する逆起電力を検出し、該検出された各逆起電力信号を高周波側の逆起電力波形の振動周期で波形処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離し、該分離後の各逆起電力信号を用いてその電圧波形のゼロクロス位置（内側可動板２０の揺動停止位置に相当）を検出するようになっており、高周波側のＸ軸駆動コイル２５に第１の同期信号検出装置１１が接続され、低周波側のＹ軸駆動コイル２４に第２の同期信号検出装置１４が接続されている。
【００２７】
第１の同期信号検出装置１１は、高周波側のＸ軸駆動コイル２５について内側可動板２０のＸ軸方向の揺動の同期信号を検出するもので、図１に示すように、逆起電力増幅回路３０と、波形処理回路３１と、ゼロクロス検出回路３２とを備えて成る。
【００２８】
上記逆起電力増幅回路３０は、上記内側可動板２０の揺動状態にてＸ軸駆動コイル２５に発生する逆起電力を検出する逆起電力検出手段となるもので、上記Ｘ軸駆動コイル２５の端子間電圧を検出し、アナログ的又はデジタル的に適宜増幅するようになっている。
【００２９】
また、波形処理回路３１は、上記逆起電力増幅回路３０で検出されたＸ軸駆動コイル２５に発生する逆起電力信号を、高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力波形の振動周期で波形処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離する波形処理手段となるもので、移動平均処理回路３３と、差分回路３４と、周期平均回路３５とを含んで成る。
【００３０】
移動平均処理回路３３は、高周波側の逆起電力信号、すなわちＸ軸駆動コイル２５について検出した逆起電力信号に重畳した駆動パルス波形を除去すると共にその部分を直線又は曲線近似し、該直線又は曲線近似した後の波形の逆起電力信号について高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力波形の振動周期を用いて移動平均を行う移動平均処理手段となるもので、高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とが混合したものから、低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力波形を抽出するようになっている。
【００３１】
差分回路３４は、上記逆起電力増幅回路３０で検出された元の高周波側の逆起電力信号から上記移動平均処理回路３３で抽出された低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力波形を引き算する差分手段となるもので、高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とが混合したものから低周波側の逆起電力波形を除去して、純粋な高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号のみを出力するようになっている。
【００３２】
周期平均回路３５は、上記差分回路３４からの複数の出力信号を入力して加算平均する周期平均手段となるもので、例えば１００周期ぐらいの信号の加算平均をとって各周期毎の誤差を無くして信号の精度を上げるようになっている。
【００３３】
さらに、ゼロクロス検出回路３２は、上記波形処理回路３１で分離された高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号を用いてその電圧波形のゼロクロス位置を検出するゼロクロス検出手段となるもので、上記波形処理回路３１で分離後の高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号を用いてその電圧波形の平均値を求め、この平均値レベルと当該電圧波形との交点を求めてゼロクロス位置を正確に検出して、Ｘ軸側ゼロクロス信号Ｓ１を出力するようになっている。このＸ軸側ゼロクロス信号Ｓ１が前記可動部２１のＸ軸方向の揺動の同期信号となる。
【００３４】
そして、第１の制御回路１２は、上記ゼロクロス検出回路３２から出力されるＸ軸側ゼロクロス信号Ｓ１を入力すると共に、図示外のコントローラから送られるＸ軸側振幅信号を入力して、後述の第１の駆動回路１３からＸ軸駆動コイル２５に供給する駆動電流のタイミングを制御するものである。また、第１の駆動回路１３は、上記第１の制御回路１２から出力されるタイミング制御信号を入力して、電磁駆動部１０の可動部２１のＸ軸駆動コイル２５に所定のタイミングで該可動部２１を駆動するための交流電流を供給するものである。
【００３５】
一方、第２の同期信号検出装置１４は、低周波側のＹ軸駆動コイル２４について内側可動板２０のＹ軸方向の揺動の同期信号を検出するもので、図１に示すように、逆起電力増幅回路３０′と、波形処理回路３１′と、ゼロクロス検出回路３２′とを備えて成る。上記逆起電力増幅回路３０′及びゼロクロス検出回路３２′は、Ｙ軸駆動コイル２４に発生する逆起電力信号について適用されるものであるが、前述の第１の同期信号検出装置１１における逆起電力増幅回路３０及びゼロクロス検出回路３２と全く同様に構成されている。
【００３６】
上記波形処理回路３１′は、上記逆起電力増幅回路３０′で検出されたＹ軸駆動コイル２４に発生する逆起電力信号を、高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力波形の振動周期で波形処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離するもので、移動平均処理回路３３′と、周期平均回路３５′とを含んで成り、差分回路３４は有していない。
【００３７】
この場合、移動平均処理回路３３′は、低周波側の逆起電力信号、すなわちＹ軸駆動コイル２４について検出した逆起電力信号に重畳した駆動パルス波形を除去すると共にその部分を直線又は曲線近似し、該直線又は曲線近似した後の波形の逆起電力信号について高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力波形の振動周期を用いて移動平均を行う移動平均処理手段となるもので、高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とが混合したものから、低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力波形を抽出するようになっている。そして、周期平均回路３５′は、上記移動平均処理回路３３′からの複数の出力信号をそのまま入力して加算平均するもので、例えば１００周期ぐらいの信号の加算平均をとって各周期毎の誤差を無くして信号の精度を上げるようになっている。
【００３８】
この状態で、上記波形処理回路３１′で分離された低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力信号がゼロクロス検出回路３２′に入力し、上記波形処理回路３１′で分離後の低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力信号を用いてその電圧波形の平均値を求め、この平均値レベルと当該電圧波形との交点を求めてゼロクロス位置が正確に検出され、Ｙ軸側ゼロクロス信号Ｓ２を出力するようになっている。このＹ軸側ゼロクロス信号Ｓ２が前記可動部２１のＹ軸方向の揺動の同期信号となる。
【００３９】
そして、第２の制御回路１５は、上記ゼロクロス検出回路３２′から出力されるＹ軸側ゼロクロス信号Ｓ２を入力すると共に、図示外のコントローラから送られるＹ軸側振幅信号を入力して、後述の第２の駆動回路１６からＹ軸駆動コイル２４に供給する駆動電流のタイミングを制御するものである。また、第２の駆動回路１６は、上記第２の制御回路１５から出力されるタイミング制御信号を入力して、電磁駆動部１０の可動部２１のＹ軸駆動コイル２４に所定のタイミングで該可動部２１を駆動するための交流電流を供給するものである。
【００４０】
次に、このように構成された電磁アクチュエータの動作について、第１及び第２の同期信号検出装置１１，１４の動作を中心にして図３及び図４を参照して説明する。
【００４１】
最初に、第１の同期信号検出装置１１の動作について説明する。図３（ａ）に示すように、図２に示すＸ軸駆動コイル２５に所定周期で駆動パルスｐｘを印加してパルス電流を流し、これにより内側可動板２０がＸ軸方向に揺動し、パルス電流を流していない期間はその揺動に伴ってＸ軸逆起電力ｆｘが発生する。また、図４（ａ）に示すように、図２に示すＹ軸駆動コイル２４に所定周期で駆動パルスｐｙを印加してパルス電流を流し、これにより外側可動板１８及び内側可動板２０がＹ軸方向に揺動し、パルス電流を流していない期間はその揺動に伴ってＹ軸逆起電力ｆｙが発生する。この状態で、外側可動板１８及び内側可動板２０から成る可動部２１は、Ｘ，Ｙの２軸方向に揺動する。
【００４２】
まず、上記発生したＸ軸逆起電力ｆｘは、図１に示す第１の同期信号検出装置１１の逆起電力増幅回路３０に入力して、検出され増幅される。この状態では、図３（ａ）に示すように、Ｘ軸駆動コイル２５に発生するＸ軸逆起電力ｆｘには、破線で示すＹ軸揺動による逆起電力の波形成分１が乗って緩やかな振幅変調がかかった形となっている。すなわち、高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号と低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力信号とが混合した波形となっている。
【００４３】
次に、上記逆起電力増幅回路３０で検出されたＸ軸逆起電力ｆｘの信号は、波形処理回路３１内の移動平均処理回路３３へ入力して移動平均される。この場合、まず、高周波側のＸ軸逆起電力ｆｘの信号に重畳した駆動パルス波形（ｐｘ）は図３（ｂ）に示すように除去されると共に、その部分が直線又は曲線近似される。このとき、図３（ａ）に示すＸ軸逆起電力ｆｘの波形において、駆動パルスｐｘを検出するスレッショルドレベルＴＨを設定し、このスレッショルドレベルＴＨ以上の波形があることを検出して駆動パルス波形（ｐｘ）の存在を知って除去する。
【００４４】
また、上記直線又は曲線近似の処理は、図５（ａ）に示すように、サイン波の逆起電力信号ｆのピーク部に駆動パルス波形ｐが重畳していた場合は、そのピーク部の両側の点Ａ１，Ａ２にてサインカーブに沿って接線方向に延びる直線又は曲線を引いて近似すればよい。また、図５（ｂ）に示すように、サイン波の逆起電力信号ｆのピーク部を外してその両脇に駆動パルス波形ｐ１，ｐ２が重畳していた場合は、該駆動パルス波形ｐ１，ｐ２の立上がり部の２点Ｂ１とＢ２を結ぶ直線又は曲線、Ｂ３とＢ４を結ぶ直線又は曲線で近似すればよい。
【００４５】
このような直線又は曲線近似処理のうち例えば図５（ａ）に示す手法を用いて、図３（ｂ）に示すように、Ｘ軸逆起電力ｆｘの信号に重畳した駆動パルス波形（ｐｘ）を除去すると共にその部分が直線又は曲線近似されたＸ軸逆起電力ｆｘ′の信号が得られる。
【００４６】
その後、上記直線又は曲線近似処理後のＸ軸逆起電力ｆｘ′の信号を、Ｘ軸揺動（高周波側）の逆起電力波形の振動周期Ｔｘ（以下、「Ｘ軸揺動周期」という）を用いて、そのＸ軸揺動周期Ｔｘの範囲内で平均をとりながら順次ずらして移動平均を行う。この移動平均処理により、図３（ｂ）に示す高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号と低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力信号とが混合した波形（ＤＡ）から、同図（ｃ）に示すように、低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力波形（ＨＡ）が抽出される。
【００４７】
次に、上記移動平均処理回路３３で直線又は曲線近似処理及び移動平均処理された後の逆起電力信号は、差分回路３４へ入力して差分処理される。すなわち、上記移動平均処理回路３３で直線又は曲線近似処理されて入力したＸ軸逆起電力ｆｘ′の信号波形（ＤＡ）と、移動平均処理により抽出されて入力したＹ軸揺動の逆起電力波形（ＨＡ）との間で引き算（ＤＡ−ＨＡ）を行う。この差分処理により、高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とが混合したもの（図３（ｂ）参照）から、低周波側の逆起電力波形（図３（ｃ）参照）を除去して、図３（ｄ）に示すように、純粋な高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号のみが出力される。
【００４８】
次に、上記差分回路３４で差分処理された高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号は、周期平均回路３５へ入力して加算平均される。すなわち、上記差分回路３４から出力される例えば１００周期ぐらいの信号を入力し、それらの加算平均をとって各周期毎の誤差を無くして信号の精度が上げられる。
【００４９】
その後、上記周期平均回路３５から出力された差分処理後の高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号は、ゼロクロス検出回路３２へ入力して、その電圧波形のゼロクロス位置が検出される。このとき、上記ゼロクロス検出回路３２は、前記波形処理回路３１で分離した後の高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号を用いてその電圧波形の平均値（図３（ｄ）に示す符号ＤＣ参照）を求め、この平均値レベルＤＣと当該電圧波形との交点を求めてゼロクロス位置とする。すなわち、図３（ｄ）に示すＸ軸逆起電力波形において、その逆起電力波形が平均値レベルＤＣをよぎる位置を順次検出する。そして、上記逆起電力波形が、マイナス側→平均値レベルＤＣ→プラス側へよぎる点を、図３（ｅ）に示すように立上りゼロクロス位置とする。また、プラス側→平均値レベルＤＣ→マイナス側へよぎる点を、図３（ｆ）に示すように立下りゼロクロス位置とする。これにより、Ｘ軸逆起電力波形のゼロクロス位置が正確に検出され、Ｘ軸側ゼロクロス信号Ｓ１が出力される。
【００５０】
そして、上記第１の同期信号検出装置１１で検出されたＸ軸側ゼロクロス信号Ｓ１が前記可動部２１のＸ軸方向の揺動の同期信号となり、第１の制御回路１２及び第１の駆動回路１３を介して電磁駆動部１０のＸ軸駆動コイル２５へ供給され、内側可動板２０のＸ軸方向の揺動の同期をとる。
【００５１】
次に、第２の同期信号検出装置１４の動作について説明する。この場合も、図３（ａ）に示すように、Ｘ軸駆動コイル２５にＸ軸逆起電力ｆｘが発生しており、図４（ａ）に示すように、Ｙ軸駆動コイル２４にＹ軸逆起電力ｆｙが発生している。この状態で、外側可動板１８及び内側可動板２０から成る可動部２１は、Ｘ，Ｙの２軸方向に揺動する。
【００５２】
まず、上記発生したＹ軸逆起電力ｆｙは、図１に示す第２の同期信号検出装置１４の逆起電力増幅回路３０′に入力して、検出され増幅される。この状態では、図４（ａ）に示すように、Ｙ軸駆動コイル２４に発生するＹ軸逆起電力ｆｙは、破線で示すＹ軸揺動による逆起電力の波形成分２に対してＸ軸揺動による逆起電力が重畳した形となっている。すなわち、高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号と低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力信号とが混合した波形となっている。
【００５３】
次に、上記逆起電力増幅回路３０′で検出されたＹ軸逆起電力ｆｙの信号は、波形処理回路３１′内の移動平均処理回路３３′へ入力して移動平均される。この場合、まず、Ｙ軸逆起電力ｆｙの信号に重畳した駆動パルス波形（ｐｙ）は図４（ｂ）に示すように除去されると共に、その部分が直線又は曲線近似される。このとき、図４（ａ）に示すＹ軸逆起電力ｆｙの波形において、駆動パルスｐｙを検出するスレッショルドレベルＴＨを設定し、このスレッショルドレベルＴＨ以上の波形があることを検出して駆動パルス波形（ｐｙ）の存在を知って除去する。
【００５４】
また、上記直線又は曲線近似の処理として前述の例えば図５（ａ）に示す手法を用いて、図４（ｂ）に示すように、Ｙ軸逆起電力ｆｙの信号に重畳した駆動パルス波形（ｐｙ）を除去すると共にその部分が直線又は曲線近似されたＹ軸逆起電力ｆｙ′の信号が得られる。
【００５５】
その後、上記直線又は曲線近似処理後のＹ軸逆起電力ｆｙ′の信号を、Ｘ軸揺動（高周波側）の逆起電力波形の振動周期Ｔｘを用いて、そのＸ軸揺動周期Ｔｘの範囲内で平均をとりながら順次ずらして移動平均を行う。この移動平均処理により、図４（ｂ）に示す高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号と低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力信号とが混合した波形（ＤＡ）から、同図（ｃ）に示すように、低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力波形（ＨＡ）が抽出される。
【００５６】
次に、上記移動平均処理回路３３′で移動平均された低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力信号は、周期平均回路３５′へ入力して加算平均される。すなわち、上記移動平均処理回路３３′から出力される例えば１００周期ぐらいの信号を入力し、それらの加算平均をとって各周期毎の誤差を無くして信号の精度が上げられる。
【００５７】
その後、上記周期平均回路３５′から出力された加算平均後の低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力信号は、ゼロクロス検出回路３２′へ入力して、その電圧波形のゼロクロス位置が検出される。このとき、上記ゼロクロス検出回路３２′は、前記波形処理回路３１′で分離した後の低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力信号を用いてその電圧波形の平均値（図４（ｃ）に示す符号ＤＣ参照）を求め、この平均値レベルＤＣと当該電圧波形との交点を求めてゼロクロス位置とする。すなわち、図４（ｃ）に示すＹ軸逆起電力波形において、その逆起電力波形が平均値レベルＤＣをよぎる位置を順次検出する。そして、上記逆起電力波形が、マイナス側→平均値レベルＤＣ→プラス側へよぎる点を、図４（ｄ）に示すように立上りゼロクロス位置とする。また、プラス側→平均値レベルＤＣ→マイナス側へよぎる点を、図４（ｅ）に示すように立下りゼロクロス位置とする。これにより、Ｙ軸逆起電力波形のゼロクロス位置が正確に検出され、Ｙ軸側ゼロクロス信号Ｓ２が出力される。
【００５８】
そして、上記第２の同期信号検出装置１４で検出されたＹ軸側ゼロクロス信号Ｓ２が前記可動部２１のＹ軸方向の揺動の同期信号となり、第２の制御回路１５及び第２の駆動回路１６を介して電磁駆動部１０のＹ軸駆動コイル２４へ供給され、外側可動板１８のＹ軸方向の揺動の同期をとる。
【００５９】
なお、図４（ａ）に示すＹ軸逆起電力波形において、Ｘ軸揺動周期ＴｘとＹ軸揺動周期Ｔｙとの組み合わせによっては、図１に示す移動平均処理回路３３′で移動平均処理した後の波形が、図４（ｃ）に示すように必ずしも平均値レベルＤＣをよぎらず、不連続な波形となる場合がある。そのような場合には、その前後の波形から直線化近似を行って波形をつなげてゼロクロス位置を求めればよい。
【００６０】
図６は、本発明の電磁アクチュエータの他の実施形態を示すブロック図である。図１に示す実施形態は、電磁駆動部１０の２軸方向の駆動コイルに対して高周波側のＸ軸駆動コイル２５及び低周波側のＹ軸駆動コイル２４の両方側に、それぞれ第１の同期信号検出装置１１、第２の同期信号検出装置１４を備えたものとしたが、図６に示す実施形態は、電磁駆動部１０の高周波側のＸ軸駆動コイル２５に対して第１の同期信号検出装置１１のみを備えたものである。
【００６１】
これは、前述の図３（ａ）に示すＸ軸逆起電力波形から明らかなように、Ｘ軸駆動コイル２５に発生するＸ軸逆起電力ｆｘに破線で示すＹ軸揺動による逆起電力の波形成分１が乗って緩やかな振幅変調がかかった形となっているので、これを用いてＸ軸揺動の逆起電力信号とＹ軸揺動の逆起電力信号とを取り出すことができるからである。すなわち、図３（ｃ）に示すように、移動平均処理後の波形からＹ軸逆起電力波形が抽出され、図３（ｄ）に示すように、差分処理後の波形からＸ軸逆起電力波形が得られる。
【００６２】
したがって、最終的に第１の同期信号検出装置１１からは、図６に示すように、Ｘ軸側ゼロクロス信号Ｓ１及びＹ軸側ゼロクロス信号Ｓ２の両方が得られることとなる。そして、上記Ｘ軸側ゼロクロス信号Ｓ１を第１の制御回路１２へ送り、Ｙ軸側ゼロクロス信号Ｓ２を第２の制御回路１５へ送ることにより、図１に示す実施形態と同様にして電磁駆動部１０のＸ軸駆動コイル２５及びＹ軸駆動コイル２４へ供給され、可動部２１のＸ軸方向及びＹ軸方向の揺動の同期をとることができる。この場合は、同期信号検出装置が１個でよいことから、電磁アクチュエータ全体の回路構成を簡単とすると共に、コスト低下を図ることができる。
【００６３】
なお、図示は省略したが、図６の場合と逆に、電磁駆動部１０の低周波側のＹ軸駆動コイル２４に対して第２の同期信号検出装置１４のみを備えたものとしてもよい。この場合も、前述の図４（ａ）に示すＹ軸逆起電力波形から明らかなように、破線で示すＹ軸揺動による逆起電力の波形成分２に対してＸ軸揺動による逆起電力が重畳した形となっているので、これを用いてＸ軸揺動の逆起電力信号とＹ軸揺動の逆起電力信号とを取り出すことができ、最終的に第２の同期信号検出装置１４から、図６に示すと同様に、Ｘ軸側ゼロクロス信号Ｓ１及びＹ軸側ゼロクロス信号Ｓ２の両方が得られることとなる。この場合も、同期信号検出装置が１個でよいことから、電磁アクチュエータ全体の回路構成を簡単とすると共に、コスト低下を図ることができる。
【００６４】
一般に、電磁駆動部１０としての例えばプレーナ型ガルバノミラーは、Ｘ軸揺動、Ｙ軸揺動とも共振周波数を持つ。この共振周波数は、温度変化又は経年変化によりドリフトするので、追従制御しないと一定電流による駆動では可動部の振れ角の減少を招く。これに対し、Ｘ軸に関しては、パルス励振してプレーナ型ガルバノミラーを自励振動させ、そのゼロクロス位置を検出してゼロクロス後に一定位相が経過してから再びパルス励振するというサイクルを繰り返すことによって、共振周波数に自動追従して動作させることができる。
【００６５】
Ｙ軸に関しては、Ｘ軸逆起電力波形のＸ軸揺動周期Ｔｘで移動平均を行った後にゼロクロス位置を検出し、ゼロクロス後に一定位相が経過してからパルス励振し、プレーナ型ガルバノミラーを自励振動させる。このようなサイクルを繰り返すことにより、正確なＹ軸逆起電力ｆｙの共振周波数とそのＹ軸揺動周期Ｔｙを知ることができる。以上のようにして、Ｘ軸揺動、Ｙ軸揺動ともそれぞれの共振周波数に自動追従して動作させ、逆にそれぞれの共振周波数の値を正確に学習することができる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置によれば、半導体基板に対し２軸方向に揺動可能に軸支された可動部の揺動状態にて、上記２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を検出し、該検出された各逆起電力信号を高周波側の逆起電力波形の振動周期で波形処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離し、該分離後の各逆起電力信号を用いてその電圧波形のゼロクロス位置を検出することができる。これにより、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出することができる。
【００６７】
また、請求項２に係る電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置によれば、半導体基板に対し２軸方向に揺動可能に軸支された可動部の揺動状態にて、逆起電力検出手段で上記可動部に設けられた２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を検出し、該検出された各逆起電力信号を波形処理手段により高周波側の逆起電力波形の振動周期で波形処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離し、該分離後の各逆起電力信号を用いてゼロクロス検出手段によりその電圧波形のゼロクロス位置を検出することができる。これにより、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出することができる。
【００６８】
そして、請求項３に係る発明によれば、上記波形処理手段は、高周波側の逆起電力信号又は低周波側の逆起電力信号に重畳した駆動パルス波形を除去すると共にその部分を直線又は曲線近似し、該直線又は曲線近似した後の波形の各逆起電力信号について高周波側の逆起電力波形の振動周期を用いて移動平均を行う移動平均処理手段を含んで成るものとしたことにより、移動平均処理手段で、高周波側の逆起電力信号又は低周波側の逆起電力信号に重畳した駆動パルス波形を除去すると共にその部分を直線又は曲線近似し、該直線又は曲線近似した後の波形の各逆起電力信号について高周波側の逆起電力波形の振動周期を用いて移動平均を行って、高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを確実に分離することができる。
【００６９】
また、請求項４に係る発明によれば、上記波形処理手段は、移動平均処理手段からの複数の出力信号を入力して加算平均する周期平均手段を更に含んで成るものとしたことにより、分離された高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号の精度を向上することができる。したがって、可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出することができる。
【００７０】
さらに、請求項５に係る発明によれば、上記高周波側の逆起電力信号を検出する側に備えられた波形処理手段は、高周波側の逆起電力信号から移動平均処理後の信号を引き算する差分手段を更に含んで成るものとしたことにより、高周波側の逆起電力信号から低周波側の逆起電力信号を除去して、高周波側の逆起電力信号のみを抽出することができる。
【００７１】
さらにまた、請求項６に係る発明によれば、上記ゼロクロス検出手段は、上記波形処理手段で分離後の各逆起電力信号を用いてその電圧波形の平均値を求め、この平均値レベルと当該電圧波形との交点を求めてゼロクロス位置とするものとしたことにより、上記波形処理手段で分離後の各逆起電力信号の電圧波形の平均値を求め、この平均値レベルと当該電圧波形との交点を求めてゼロクロス位置を検出することができる。この場合は、可動部の内側可動板の揺動運動が正負非対称であっても正確にゼロクロス位置（内側可動板の揺動停止位置に相当）を検出することができる。
【００７２】
また、請求項７に係る電磁アクチュエータによれば、電磁駆動部の可動部の２軸方向の揺動の同期信号を検出する同期信号検出装置として、上記各請求項の同期信号検出装置を用いることにより、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出する電磁アクチュエータを提供することができる。したがって、電磁駆動部の可動部の２軸方向の揺動の同期を正確にとることができる。
【００７３】
そして、請求項８に係る発明によれば、上記同期信号検出装置は、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルに対して高周波側及び低周波側の駆動コイルの両方側に備えたものとすることにより、高周波側及び低周波側の駆動コイルに対して専用の同期信号検出装置を用いて、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確、迅速に検出することができる。
【００７４】
また、請求項９に係る発明によれば、上記同期信号検出装置は、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルに対して高周波側及び低周波側の駆動コイルのどちらか一方側にのみ備えたものとすることにより、高周波側及び低周波側の駆動コイルに対して共通の同期信号検出装置を用いて、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出することができる。この場合は、電磁アクチュエータ全体としての回路構成を簡単とすると共に、コスト低下を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置及びこれを用いた電磁アクチュエータの実施の形態を示すブロック図である。
【図２】上記電磁アクチュエータにおける電磁駆動部の具体例としてのプレーナ型ガルバノミラーの基本的な構成を示す平面図である。
【図３】上記電磁アクチュエータの動作について、第１の同期信号検出装置の動作を中心に説明するタイミング線図である。
【図４】上記電磁アクチュエータの動作について、第２の同期信号検出装置の動作を中心に説明するタイミング線図である。
【図５】上記同期信号検出装置内の波形処理回路において、高周波側又は低周波側の逆起電力信号に重畳した駆動パルス波形を除去した部分を直線又は曲線近似する処理の手法を示す説明図である。
【図６】本発明の電磁アクチュエータの他の実施形態を示すブロック図である。
【図７】リサージュ走査により、電磁駆動部の具体例としての光走査部にパルスレーザ光を入射したときのレーザヒットシミュレーションをＸ軸，Ｙ軸上で示す説明図である。
【図８】Ｘ軸駆動コイルの駆動パルス及び逆起電力波形並びにゼロクロス位置、Ｙ軸駆動コイルの駆動パルス及び逆起電力波形並びにゼロクロス位置の関係を示すタイミング線図である。
【符号の説明】
１０…電磁駆動部
１１，１４…同期信号検出装置
１２，１５…制御回路
１３，１６…駆動回路
１７…半導体基板
１８…外側可動板
２０…内側可動板
２１…可動部
２２ａ，２２ｂ…Ｙ軸トーションバー
２３ａ，２３ｂ…Ｘ軸トーションバー
２４…Ｙ軸駆動コイル
２５…Ｘ軸駆動コイル
２６ａ，２６ｂ…Ｘ軸側永久磁石
２７ａ，２７ｂ…Ｙ軸側永久磁石
３０，３０′…逆起電力増幅回路
３１，３１′…波形処理回路
３２，３２′…ゼロクロス検出回路
３３，３３′…移動平均処理回路
３４…差分回路
３５，３５′…周期平均回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板に直交２軸方向に揺動可能に形成された可動部を２次元に振る電磁アクチュエータに関し、詳しくは、２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出する電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置及びこれを用いた電磁アクチュエータに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の電磁アクチュエータの一例としては、２次元走査を行う電磁駆動型の光走査装置として、本出願人により提案されて特許され、特許第２７２２３１４号公報に記載されたプレーナ型ガルバノミラーがある。このプレーナ型ガルバノミラーは、半導体基板に、枠状の外側可動板及びその内側に配置され中央部にミラーを有する内側可動板からなる可動部と、上記外側可動板を揺動可能に軸支するＹ軸トーションバーと、該Ｙ軸トーションバーに対して軸方向が直交し上記内側可動板を揺動可能に軸支するＸ軸トーションバーとを一体形成し、上記外側可動板及び内側可動板の各周縁部にそれぞれＹ軸駆動コイル及びＸ軸駆動コイルを形成し、これら各駆動コイルに磁界を作用させるＸ軸側及びＹ軸側それぞれ一対の磁界発生手段が上記半導体基板を挟んで対向配置されていた。
【０００３】
このようなプレーナ型ガルバノミラーは、上記外側可動板及び内側可動板の各周縁部に設けられたＹ軸駆動コイル及びＸ軸駆動コイルに流す駆動電流と、上記Ｘ軸側及びＹ軸側それぞれ一対の磁界発生手段の磁界により上記可動部にローレンツ力が働いて、該可動部が２次元方向に揺動する。そして、上記可動部に設けられたミラーにレーザ光等の光ビームを入射することにより、レーザ光が２次元的に走査され、例えば２次元レーザレーダ等として応用できる。このとき、上記可動部にパルスレーザ光を入射すると、２次元的に走査されるレーザ光は、リサージュ図形に従った軌跡に沿ってリサージュ走査を行う。
【０００４】
図７は、上述のプレーナ型ガルバノミラーにパルスレーザ光を入射したときのレーザヒットシミュレーションをＸ軸，Ｙ軸上で示す説明図である。図７に示すように、レーザヒットは２次元画像上で行われるので、レーザ光がどの位置にヒットされたかをＸ，Ｙアドレスで知る必要がある。このとき、Ｘアドレス＝０，１２８及びＹアドレス＝０，１２８はそれぞれＸ軸揺動、Ｙ軸揺動が、左右の端部又は上下の端部で停止した位置を示している。そして、この区間についてサイン波形を補正して座標を決定するが、そのためにはミラーのＸ軸揺動、Ｙ軸揺動が左右の端部又は上下の端部で停止した位置を検出する必要がある。この場合、可動部のＸ軸駆動コイル及びＹ軸駆動コイルに発生する逆起電力を利用して、その電圧波形のゼロクロス位置（ミラーの揺動停止位置に相当）を検出するという簡便な方法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のプレーナ型ガルバノミラーにおいては、可動部のＸ軸駆動コイルに発生する逆起電力もＹ軸駆動コイルに発生する逆起電力も、Ｘ軸揺動による逆起電力波形成分とＹ軸揺動による逆起電力波形成分とが混合された状態となっているため、その電圧波形のゼロクロス位置（同期信号に相当）が正確に検出できないことがある。以下、これについて図８を参照して説明する。
【０００６】
図８に、Ｘ軸駆動コイルの駆動パルス及び逆起電力波形並びにゼロクロス位置、Ｙ軸駆動コイルの駆動パルス及び逆起電力波形並びにゼロクロス位置の関係を示す。すなわち、同図（ａ）に示すように、Ｘ軸駆動コイルに所定周期で駆動パルスｐｘを印加してパルス電流を流し、これにより可動部がＸ軸方向に揺動し、パルス電流を流していない期間はその揺動に伴ってＸ軸逆起電力ｆｘが発生する。また、同図（ｂ）に示すように、Ｙ軸駆動コイルに所定周期で駆動パルスｐｙを印加してパルス電流を流し、これにより可動部がＹ軸方向に揺動し、パルス電流を流していない期間はその揺動に伴ってＹ軸逆起電力ｆｙが発生する。
【０００７】
このとき、上記可動部はＸ軸揺動とＹ軸揺動との２軸方向の揺動が組み合わされた状態となっているので、Ｘ軸駆動コイルに発生するＸ軸逆起電力ｆｘには、図８（ａ）に破線で示すＹ軸揺動による逆起電力の波形成分１が乗って緩やかな振幅変調がかかった形となっている。また、Ｙ軸駆動コイルに発生するＹ軸逆起電力ｆｙは、図８（ｂ）に破線で示すＹ軸揺動による逆起電力の波形成分２に対してＸ軸揺動による逆起電力が重畳した形となっている。
【０００８】
図８（ａ）に示すＸ軸逆起電力ｆｘについては、Ｙ軸揺動による緩やかな振幅変調がかかった形となっているだけなので、その逆起電力波形が０Ｖをよぎるゼロクロス位置は概ね求められるが、十分に正確な位置は求められない。また、図８（ｂ）に示すＹ軸逆起電力ｆｙについては、Ｙ軸揺動による逆起電力の波形成分２に重畳した形の逆起電力波形が０Ｖをよぎる位置がいくつも出てきて、このままの波形では正確なゼロクロス位置は求められない。したがって、Ｘ軸駆動コイル及びＹ軸駆動コイルに発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出することができないことがあった。
【０００９】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出する電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置及びこれを用いた電磁アクチュエータを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明による電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置は、半導体基板に、枠状の外側可動板とその内側に配置される内側可動板とを互いに直交する支軸で２軸方向に揺動可能に軸支した可動部を形成し、上記外側可動板及び内側可動板に各軸方向の駆動コイルを形成し、この各駆動コイルに磁界を作用させる磁界発生手段を備えて成る電磁駆動部の、上記可動部の２軸方向の揺動の同期信号を検出する電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置であって、上記可動部の揺動状態にて上記２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を検出し、該検出された各逆起電力信号を高周波側の逆起電力波形の振動周期で波形処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離し、該分離後の各逆起電力信号を用いてその電圧波形のゼロクロス位置を検出するものである。
【００１１】
このような構成により、半導体基板に対し２軸方向に揺動可能に軸支された可動部の揺動状態にて、上記２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を検出し、該検出された各逆起電力信号を高周波側の逆起電力波形の振動周期で波形処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離し、該分離後の各逆起電力信号を用いてその電圧波形のゼロクロス位置を検出する。これにより、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出することができる。
【００１２】
また、第２の発明による電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置は、半導体基板に、枠状の外側可動板とその内側に配置される内側可動板とを互いに直交する支軸で２軸方向に揺動可能に軸支した可動部を形成し、上記外側可動板及び内側可動板に各軸方向の駆動コイルを形成し、この各駆動コイルに磁界を作用させる磁界発生手段を備えて成る電磁駆動部の、上記可動部の２軸方向の揺動の同期信号を検出する電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置であって、上記可動部の揺動状態にて上記２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を検出する逆起電力検出手段と、該検出された各逆起電力信号を高周波側の逆起電力波形の振動周期で波形処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離する波形処理手段と、該分離後の各逆起電力信号を用いてその電圧波形のゼロクロス位置を検出するゼロクロス検出手段と、を備えたものである。
【００１３】
このような構成により、半導体基板に対し２軸方向に揺動可能に軸支された可動部の揺動状態にて、逆起電力検出手段で上記可動部に設けられた２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を検出し、該検出された各逆起電力信号を波形処理手段により高周波側の逆起電力波形の振動周期で波形処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離し、該分離後の各逆起電力信号を用いてゼロクロス検出手段によりその電圧波形のゼロクロス位置を検出する。これにより、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出することができる。
【００１４】
また、上記波形処理手段は、高周波側の逆起電力信号又は低周波側の逆起電力信号に重畳した駆動パルス波形を除去すると共にその部分を直線又は曲線近似し、該直線又は曲線近似した後の波形の各逆起電力信号について高周波側の逆起電力波形の振動周期を用いて移動平均を行う移動平均処理手段を含んで成るものとしてもよい。これにより、移動平均処理手段で、高周波側の逆起電力信号又は低周波側の逆起電力信号に重畳した駆動パルス波形を除去すると共にその部分を直線又は曲線近似し、該直線又は曲線近似した後の波形の各逆起電力信号について高周波側の逆起電力波形の振動周期を用いて移動平均を行って、高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離する。
【００１５】
さらに、上記波形処理手段は、移動平均処理手段からの複数の出力信号を入力して加算平均する周期平均手段を更に含んで成るものとしてもよい。これにより、分離された高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号の精度を向上する。
【００１６】
さらにまた、上記高周波側の逆起電力信号を検出する側に備えられた波形処理手段は、高周波側の逆起電力信号から移動平均処理後の信号を引き算する差分手段を更に含んで成るものとしてもよい。これにより、高周波側の逆起電力信号から低周波側の逆起電力信号を除去して、高周波側の逆起電力信号のみを抽出することができる。
【００１７】
また、上記ゼロクロス検出手段は、上記波形処理手段で分離後の各逆起電力信号を用いてその電圧波形の平均値を求め、この平均値レベルと当該電圧波形との交点を求めてゼロクロス位置とするものである。これにより、上記波形処理手段で分離後の各逆起電力信号の電圧波形の平均値を求め、この平均値レベルと当該電圧波形との交点を求めてゼロクロス位置を検出する。
【００１８】
また、本発明による電磁アクチュエータは、半導体基板に、枠状の外側可動板とその内側に配置される内側可動板とを互いに直交する支軸で２軸方向に揺動可能に軸支した可動部を形成し、上記外側可動板及び内側可動板に各軸方向の駆動コイルを形成し、この各駆動コイルに磁界を作用させる磁界発生手段を備えて成る電磁駆動部と、この電磁駆動部の可動部の２軸方向の揺動の同期信号を検出する同期信号検出装置と、該検出された同期信号に基づいて電磁駆動部の各軸方向の駆動コイルに上記可動部を駆動するための交流電流を供給する駆動回路と、を備えて成る電磁アクチュエータにおいて、上記同期信号検出装置として、前述の各手段のいずれかの同期信号検出装置を用いたものである。
これにより、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出する電磁アクチュエータが得られる。
【００１９】
なお、上記同期信号検出装置は、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルに対して高周波側及び低周波側の駆動コイルの両方側に備えたものとしてもよい。これにより、高周波側及び低周波側の駆動コイルに対して専用の同期信号検出装置を用いて、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出することができる。
【００２０】
また、上記同期信号検出装置は、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルに対して高周波側及び低周波側の駆動コイルのどちらか一方側にのみ備えたものとしてもよい。これにより、高周波側及び低周波側の駆動コイルに対して共通の同期信号検出装置を用いて、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出することができる。この場合は、電磁アクチュエータ全体としての回路構成が簡単となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置及びこれを用いた電磁アクチュエータの実施の形態を示すブロック図である。この電磁アクチュエータは、半導体基板に直交２軸方向に揺動可能に形成された可動部を２次元に振るもので、電磁駆動部１０と、第１の同期信号検出装置１１と、第１の制御回路１２と、第１の駆動回路１３と、第２の同期信号検出装置１４と、第２の制御回路１５と、第２の駆動回路１６とを備えて成る。
【００２２】
上記電磁駆動部１０は、半導体基板に直交２軸方向に揺動可能に形成された可動部を２次元に振るデバイスとなるもので、半導体基板に、枠状の外側可動板とその内側に配置される内側可動板とを互いに直交する支軸で２軸方向に揺動可能に軸支した可動部を形成し、上記外側可動板及び内側可動板に各軸方向の駆動コイルを形成し、この各駆動コイルに磁界を作用させる磁界発生手段を備えて成る。この電磁駆動部１０の一例としては、レーザ光等の光ビームの進行方向を２次元に振って所定領域を走査する光走査装置の光走査部があるが、本出願人により提案されて特許され、特許第２７２２３１４号公報に記載されたプレーナ型ガルバノミラーを用いてもよい。
【００２３】
ここで、上記プレーナ型ガルバノミラーの基本的な構成について簡単に説明する。プレーナ型ガルバノミラーは、例えば図２に示すように、半導体基板１７に、枠状の外側可動板１８及びその内側に配置され中央部にミラー１９を有する矩形状の内側可動板２０からなる可動部２１と、上記外側可動板１８を揺動可能に軸支するＹ軸トーションバー２２ａ，２２ｂと、該Ｙ軸トーションバー２２ａ，２２ｂに対して軸方向が直交し上記内側可動板２０を揺動可能に軸支するＸ軸トーションバー２３ａ，２３ｂとを一体形成し、上記外側可動板１８及び内側可動板２０の各周縁部にそれぞれＹ軸駆動コイル２４及びＸ軸駆動コイル２５を形成し、これら各駆動コイル２４，２５に磁界を作用させる一対のＸ軸側永久磁石２６ａ，２６ｂ及び一対のＹ軸側永久磁石２７ａ，２７ｂが上記半導体基板１７を挟んで対向配置されている。なお、符号２８は、Ｘ軸駆動コイル２５に電流を供給する電極端子を示し、符号２９は、Ｙ軸駆動コイル２４に電流を供給する電極端子を示している。
【００２４】
このようなプレーナ型ガルバノミラーは、上記外側可動板１８及び内側可動板２０の各周縁部に設けられたＹ軸駆動コイル２４及びＸ軸駆動コイル２５に流す駆動電流と、上記Ｘ軸側永久磁石２６ａ，２６ｂ及びＹ軸側永久磁石２７ａ，２７ｂの磁界により上記可動部２１にローレンツ力が働いて、該可動部２１の内側可動板２０が２次元方向（Ｘ，Ｙの２軸方向）に揺動する。そして、上記内側可動板２０に設けられたミラー１９にレーザ光等の光ビームを入射することにより、レーザ光が２次元的に走査され、例えば２次元レーザレーダ等として応用できる。なお、上記ミラー１９は、内側可動板２０の表面又は裏面或いは両面に設けてもよい。
【００２５】
図２は、プレーナ型ガルバノミラーの例について説明したが、本発明に係る電磁駆動部１０においては、必ずしもミラー１９を設けることなく、発光素子又は受光素子でもよいし、或いは他の各種の機能素子を設けてもよい。
【００２６】
前記第１及び第２の同期信号検出装置１１，１４は、上記電磁駆動部１０の可動部２１のＸ，Ｙ２軸方向の揺動の同期信号を検出するもので、上記可動部２１の揺動状態にて上記２軸方向の駆動コイル２４，２５にそれぞれ発生する逆起電力を検出し、該検出された各逆起電力信号を高周波側の逆起電力波形の振動周期で波形処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離し、該分離後の各逆起電力信号を用いてその電圧波形のゼロクロス位置（内側可動板２０の揺動停止位置に相当）を検出するようになっており、高周波側のＸ軸駆動コイル２５に第１の同期信号検出装置１１が接続され、低周波側のＹ軸駆動コイル２４に第２の同期信号検出装置１４が接続されている。
【００２７】
第１の同期信号検出装置１１は、高周波側のＸ軸駆動コイル２５について内側可動板２０のＸ軸方向の揺動の同期信号を検出するもので、図１に示すように、逆起電力増幅回路３０と、波形処理回路３１と、ゼロクロス検出回路３２とを備えて成る。
【００２８】
上記逆起電力増幅回路３０は、上記内側可動板２０の揺動状態にてＸ軸駆動コイル２５に発生する逆起電力を検出する逆起電力検出手段となるもので、上記Ｘ軸駆動コイル２５の端子間電圧を検出し、アナログ的又はデジタル的に適宜増幅するようになっている。
【００２９】
また、波形処理回路３１は、上記逆起電力増幅回路３０で検出されたＸ軸駆動コイル２５に発生する逆起電力信号を、高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力波形の振動周期で波形処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離する波形処理手段となるもので、移動平均処理回路３３と、差分回路３４と、周期平均回路３５とを含んで成る。
【００３０】
移動平均処理回路３３は、高周波側の逆起電力信号、すなわちＸ軸駆動コイル２５について検出した逆起電力信号に重畳した駆動パルス波形を除去すると共にその部分を直線又は曲線近似し、該直線又は曲線近似した後の波形の逆起電力信号について高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力波形の振動周期を用いて移動平均を行う移動平均処理手段となるもので、高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とが混合したものから、低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力波形を抽出するようになっている。
【００３１】
差分回路３４は、上記逆起電力増幅回路３０で検出された元の高周波側の逆起電力信号から上記移動平均処理回路３３で抽出された低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力波形を引き算する差分手段となるもので、高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とが混合したものから低周波側の逆起電力波形を除去して、純粋な高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号のみを出力するようになっている。
【００３２】
周期平均回路３５は、上記差分回路３４からの複数の出力信号を入力して加算平均する周期平均手段となるもので、例えば１００周期ぐらいの信号の加算平均をとって各周期毎の誤差を無くして信号の精度を上げるようになっている。
【００３３】
さらに、ゼロクロス検出回路３２は、上記波形処理回路３１で分離された高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号を用いてその電圧波形のゼロクロス位置を検出するゼロクロス検出手段となるもので、上記波形処理回路３１で分離後の高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号を用いてその電圧波形の平均値を求め、この平均値レベルと当該電圧波形との交点を求めてゼロクロス位置を正確に検出して、Ｘ軸側ゼロクロス信号Ｓ１を出力するようになっている。このＸ軸側ゼロクロス信号Ｓ１が前記可動部２１のＸ軸方向の揺動の同期信号となる。
【００３４】
そして、第１の制御回路１２は、上記ゼロクロス検出回路３２から出力されるＸ軸側ゼロクロス信号Ｓ１を入力すると共に、図示外のコントローラから送られるＸ軸側振幅信号を入力して、後述の第１の駆動回路１３からＸ軸駆動コイル２５に供給する駆動電流のタイミングを制御するものである。また、第１の駆動回路１３は、上記第１の制御回路１２から出力されるタイミング制御信号を入力して、電磁駆動部１０の可動部２１のＸ軸駆動コイル２５に所定のタイミングで該可動部２１を駆動するための交流電流を供給するものである。
【００３５】
一方、第２の同期信号検出装置１４は、低周波側のＹ軸駆動コイル２４について内側可動板２０のＹ軸方向の揺動の同期信号を検出するもので、図１に示すように、逆起電力増幅回路３０′と、波形処理回路３１′と、ゼロクロス検出回路３２′とを備えて成る。上記逆起電力増幅回路３０′及びゼロクロス検出回路３２′は、Ｙ軸駆動コイル２４に発生する逆起電力信号について適用されるものであるが、前述の第１の同期信号検出装置１１における逆起電力増幅回路３０及びゼロクロス検出回路３２と全く同様に構成されている。
【００３６】
上記波形処理回路３１′は、上記逆起電力増幅回路３０′で検出されたＹ軸駆動コイル２４に発生する逆起電力信号を、高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力波形の振動周期で波形処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離するもので、移動平均処理回路３３′と、周期平均回路３５′とを含んで成り、差分回路３４は有していない。
【００３７】
この場合、移動平均処理回路３３′は、低周波側の逆起電力信号、すなわちＹ軸駆動コイル２４について検出した逆起電力信号に重畳した駆動パルス波形を除去すると共にその部分を直線又は曲線近似し、該直線又は曲線近似した後の波形の逆起電力信号について高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力波形の振動周期を用いて移動平均を行う移動平均処理手段となるもので、高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とが混合したものから、低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力波形を抽出するようになっている。そして、周期平均回路３５′は、上記移動平均処理回路３３′からの複数の出力信号をそのまま入力して加算平均するもので、例えば１００周期ぐらいの信号の加算平均をとって各周期毎の誤差を無くして信号の精度を上げるようになっている。
【００３８】
この状態で、上記波形処理回路３１′で分離された低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力信号がゼロクロス検出回路３２′に入力し、上記波形処理回路３１′で分離後の低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力信号を用いてその電圧波形の平均値を求め、この平均値レベルと当該電圧波形との交点を求めてゼロクロス位置が正確に検出され、Ｙ軸側ゼロクロス信号Ｓ２を出力するようになっている。このＹ軸側ゼロクロス信号Ｓ２が前記可動部２１のＹ軸方向の揺動の同期信号となる。
【００３９】
そして、第２の制御回路１５は、上記ゼロクロス検出回路３２′から出力されるＹ軸側ゼロクロス信号Ｓ２を入力すると共に、図示外のコントローラから送られるＹ軸側振幅信号を入力して、後述の第２の駆動回路１６からＹ軸駆動コイル２４に供給する駆動電流のタイミングを制御するものである。また、第２の駆動回路１６は、上記第２の制御回路１５から出力されるタイミング制御信号を入力して、電磁駆動部１０の可動部２１のＹ軸駆動コイル２４に所定のタイミングで該可動部２１を駆動するための交流電流を供給するものである。
【００４０】
次に、このように構成された電磁アクチュエータの動作について、第１及び第２の同期信号検出装置１１，１４の動作を中心にして図３及び図４を参照して説明する。
【００４１】
最初に、第１の同期信号検出装置１１の動作について説明する。図３（ａ）に示すように、図２に示すＸ軸駆動コイル２５に所定周期で駆動パルスｐｘを印加してパルス電流を流し、これにより内側可動板２０がＸ軸方向に揺動し、パルス電流を流していない期間はその揺動に伴ってＸ軸逆起電力ｆｘが発生する。また、図４（ａ）に示すように、図２に示すＹ軸駆動コイル２４に所定周期で駆動パルスｐｙを印加してパルス電流を流し、これにより外側可動板１８及び内側可動板２０がＹ軸方向に揺動し、パルス電流を流していない期間はその揺動に伴ってＹ軸逆起電力ｆｙが発生する。この状態で、外側可動板１８及び内側可動板２０から成る可動部２１は、Ｘ，Ｙの２軸方向に揺動する。
【００４２】
まず、上記発生したＸ軸逆起電力ｆｘは、図１に示す第１の同期信号検出装置１１の逆起電力増幅回路３０に入力して、検出され増幅される。この状態では、図３（ａ）に示すように、Ｘ軸駆動コイル２５に発生するＸ軸逆起電力ｆｘには、破線で示すＹ軸揺動による逆起電力の波形成分１が乗って緩やかな振幅変調がかかった形となっている。すなわち、高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号と低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力信号とが混合した波形となっている。
【００４３】
次に、上記逆起電力増幅回路３０で検出されたＸ軸逆起電力ｆｘの信号は、波形処理回路３１内の移動平均処理回路３３へ入力して移動平均される。この場合、まず、高周波側のＸ軸逆起電力ｆｘの信号に重畳した駆動パルス波形（ｐｘ）は図３（ｂ）に示すように除去されると共に、その部分が直線又は曲線近似される。このとき、図３（ａ）に示すＸ軸逆起電力ｆｘの波形において、駆動パルスｐｘを検出するスレッショルドレベルＴＨを設定し、このスレッショルドレベルＴＨ以上の波形があることを検出して駆動パルス波形（ｐｘ）の存在を知って除去する。
【００４４】
また、上記直線又は曲線近似の処理は、図５（ａ）に示すように、サイン波の逆起電力信号ｆのピーク部に駆動パルス波形ｐが重畳していた場合は、そのピーク部の両側の点Ａ１，Ａ２にてサインカーブに沿って接線方向に延びる直線又は曲線を引いて近似すればよい。また、図５（ｂ）に示すように、サイン波の逆起電力信号ｆのピーク部を外してその両脇に駆動パルス波形ｐ１，ｐ２が重畳していた場合は、該駆動パルス波形ｐ１，ｐ２の立上がり部の２点Ｂ１とＢ２を結ぶ直線又は曲線、Ｂ３とＢ４を結ぶ直線又は曲線で近似すればよい。
【００４５】
このような直線又は曲線近似処理のうち例えば図５（ａ）に示す手法を用いて、図３（ｂ）に示すように、Ｘ軸逆起電力ｆｘの信号に重畳した駆動パルス波形（ｐｘ）を除去すると共にその部分が直線又は曲線近似されたＸ軸逆起電力ｆｘ′の信号が得られる。
【００４６】
その後、上記直線又は曲線近似処理後のＸ軸逆起電力ｆｘ′の信号を、Ｘ軸揺動（高周波側）の逆起電力波形の振動周期Ｔｘ（以下、「Ｘ軸揺動周期」という）を用いて、そのＸ軸揺動周期Ｔｘの範囲内で平均をとりながら順次ずらして移動平均を行う。この移動平均処理により、図３（ｂ）に示す高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号と低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力信号とが混合した波形（ＤＡ）から、同図（ｃ）に示すように、低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力波形（ＨＡ）が抽出される。
【００４７】
次に、上記移動平均処理回路３３で直線又は曲線近似処理及び移動平均処理された後の逆起電力信号は、差分回路３４へ入力して差分処理される。すなわち、上記移動平均処理回路３３で直線又は曲線近似処理されて入力したＸ軸逆起電力ｆｘ′の信号波形（ＤＡ）と、移動平均処理により抽出されて入力したＹ軸揺動の逆起電力波形（ＨＡ）との間で引き算（ＤＡ−ＨＡ）を行う。この差分処理により、高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とが混合したもの（図３（ｂ）参照）から、低周波側の逆起電力波形（図３（ｃ）参照）を除去して、図３（ｄ）に示すように、純粋な高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号のみが出力される。
【００４８】
次に、上記差分回路３４で差分処理された高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号は、周期平均回路３５へ入力して加算平均される。すなわち、上記差分回路３４から出力される例えば１００周期ぐらいの信号を入力し、それらの加算平均をとって各周期毎の誤差を無くして信号の精度が上げられる。
【００４９】
その後、上記周期平均回路３５から出力された差分処理後の高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号は、ゼロクロス検出回路３２へ入力して、その電圧波形のゼロクロス位置が検出される。このとき、上記ゼロクロス検出回路３２は、前記波形処理回路３１で分離した後の高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号を用いてその電圧波形の平均値（図３（ｄ）に示す符号ＤＣ参照）を求め、この平均値レベルＤＣと当該電圧波形との交点を求めてゼロクロス位置とする。すなわち、図３（ｄ）に示すＸ軸逆起電力波形において、その逆起電力波形が平均値レベルＤＣをよぎる位置を順次検出する。そして、上記逆起電力波形が、マイナス側→平均値レベルＤＣ→プラス側へよぎる点を、図３（ｅ）に示すように立上りゼロクロス位置とする。また、プラス側→平均値レベルＤＣ→マイナス側へよぎる点を、図３（ｆ）に示すように立下りゼロクロス位置とする。これにより、Ｘ軸逆起電力波形のゼロクロス位置が正確に検出され、Ｘ軸側ゼロクロス信号Ｓ１が出力される。
【００５０】
そして、上記第１の同期信号検出装置１１で検出されたＸ軸側ゼロクロス信号Ｓ１が前記可動部２１のＸ軸方向の揺動の同期信号となり、第１の制御回路１２及び第１の駆動回路１３を介して電磁駆動部１０のＸ軸駆動コイル２５へ供給され、内側可動板２０のＸ軸方向の揺動の同期をとる。
【００５１】
次に、第２の同期信号検出装置１４の動作について説明する。この場合も、図３（ａ）に示すように、Ｘ軸駆動コイル２５にＸ軸逆起電力ｆｘが発生しており、図４（ａ）に示すように、Ｙ軸駆動コイル２４にＹ軸逆起電力ｆｙが発生している。この状態で、外側可動板１８及び内側可動板２０から成る可動部２１は、Ｘ，Ｙの２軸方向に揺動する。
【００５２】
まず、上記発生したＹ軸逆起電力ｆｙは、図１に示す第２の同期信号検出装置１４の逆起電力増幅回路３０′に入力して、検出され増幅される。この状態では、図４（ａ）に示すように、Ｙ軸駆動コイル２４に発生するＹ軸逆起電力ｆｙは、破線で示すＹ軸揺動による逆起電力の波形成分２に対してＸ軸揺動による逆起電力が重畳した形となっている。すなわち、高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号と低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力信号とが混合した波形となっている。
【００５３】
次に、上記逆起電力増幅回路３０′で検出されたＹ軸逆起電力ｆｙの信号は、波形処理回路３１′内の移動平均処理回路３３′へ入力して移動平均される。この場合、まず、Ｙ軸逆起電力ｆｙの信号に重畳した駆動パルス波形（ｐｙ）は図４（ｂ）に示すように除去されると共に、その部分が直線又は曲線近似される。このとき、図４（ａ）に示すＹ軸逆起電力ｆｙの波形において、駆動パルスｐｙを検出するスレッショルドレベルＴＨを設定し、このスレッショルドレベルＴＨ以上の波形があることを検出して駆動パルス波形（ｐｙ）の存在を知って除去する。
【００５４】
また、上記直線又は曲線近似の処理として前述の例えば図５（ａ）に示す手法を用いて、図４（ｂ）に示すように、Ｙ軸逆起電力ｆｙの信号に重畳した駆動パルス波形（ｐｙ）を除去すると共にその部分が直線又は曲線近似されたＹ軸逆起電力ｆｙ′の信号が得られる。
【００５５】
その後、上記直線又は曲線近似処理後のＹ軸逆起電力ｆｙ′の信号を、Ｘ軸揺動（高周波側）の逆起電力波形の振動周期Ｔｘを用いて、そのＸ軸揺動周期Ｔｘの範囲内で平均をとりながら順次ずらして移動平均を行う。この移動平均処理により、図４（ｂ）に示す高周波側（Ｘ軸揺動）の逆起電力信号と低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力信号とが混合した波形（ＤＡ）から、同図（ｃ）に示すように、低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力波形（ＨＡ）が抽出される。
【００５６】
次に、上記移動平均処理回路３３′で移動平均された低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力信号は、周期平均回路３５′へ入力して加算平均される。すなわち、上記移動平均処理回路３３′から出力される例えば１００周期ぐらいの信号を入力し、それらの加算平均をとって各周期毎の誤差を無くして信号の精度が上げられる。
【００５７】
その後、上記周期平均回路３５′から出力された加算平均後の低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力信号は、ゼロクロス検出回路３２′へ入力して、その電圧波形のゼロクロス位置が検出される。このとき、上記ゼロクロス検出回路３２′は、前記波形処理回路３１′で分離した後の低周波側（Ｙ軸揺動）の逆起電力信号を用いてその電圧波形の平均値（図４（ｃ）に示す符号ＤＣ参照）を求め、この平均値レベルＤＣと当該電圧波形との交点を求めてゼロクロス位置とする。すなわち、図４（ｃ）に示すＹ軸逆起電力波形において、その逆起電力波形が平均値レベルＤＣをよぎる位置を順次検出する。そして、上記逆起電力波形が、マイナス側→平均値レベルＤＣ→プラス側へよぎる点を、図４（ｄ）に示すように立上りゼロクロス位置とする。また、プラス側→平均値レベルＤＣ→マイナス側へよぎる点を、図４（ｅ）に示すように立下りゼロクロス位置とする。これにより、Ｙ軸逆起電力波形のゼロクロス位置が正確に検出され、Ｙ軸側ゼロクロス信号Ｓ２が出力される。
【００５８】
そして、上記第２の同期信号検出装置１４で検出されたＹ軸側ゼロクロス信号Ｓ２が前記可動部２１のＹ軸方向の揺動の同期信号となり、第２の制御回路１５及び第２の駆動回路１６を介して電磁駆動部１０のＹ軸駆動コイル２４へ供給され、外側可動板１８のＹ軸方向の揺動の同期をとる。
【００５９】
なお、図４（ａ）に示すＹ軸逆起電力波形において、Ｘ軸揺動周期ＴｘとＹ軸揺動周期Ｔｙとの組み合わせによっては、図１に示す移動平均処理回路３３′で移動平均処理した後の波形が、図４（ｃ）に示すように必ずしも平均値レベルＤＣをよぎらず、不連続な波形となる場合がある。そのような場合には、その前後の波形から直線化近似を行って波形をつなげてゼロクロス位置を求めればよい。
【００６０】
図６は、本発明の電磁アクチュエータの他の実施形態を示すブロック図である。図１に示す実施形態は、電磁駆動部１０の２軸方向の駆動コイルに対して高周波側のＸ軸駆動コイル２５及び低周波側のＹ軸駆動コイル２４の両方側に、それぞれ第１の同期信号検出装置１１、第２の同期信号検出装置１４を備えたものとしたが、図６に示す実施形態は、電磁駆動部１０の高周波側のＸ軸駆動コイル２５に対して第１の同期信号検出装置１１のみを備えたものである。
【００６１】
これは、前述の図３（ａ）に示すＸ軸逆起電力波形から明らかなように、Ｘ軸駆動コイル２５に発生するＸ軸逆起電力ｆｘに破線で示すＹ軸揺動による逆起電力の波形成分１が乗って緩やかな振幅変調がかかった形となっているので、これを用いてＸ軸揺動の逆起電力信号とＹ軸揺動の逆起電力信号とを取り出すことができるからである。すなわち、図３（ｃ）に示すように、移動平均処理後の波形からＹ軸逆起電力波形が抽出され、図３（ｄ）に示すように、差分処理後の波形からＸ軸逆起電力波形が得られる。
【００６２】
したがって、最終的に第１の同期信号検出装置１１からは、図６に示すように、Ｘ軸側ゼロクロス信号Ｓ１及びＹ軸側ゼロクロス信号Ｓ２の両方が得られることとなる。そして、上記Ｘ軸側ゼロクロス信号Ｓ１を第１の制御回路１２へ送り、Ｙ軸側ゼロクロス信号Ｓ２を第２の制御回路１５へ送ることにより、図１に示す実施形態と同様にして電磁駆動部１０のＸ軸駆動コイル２５及びＹ軸駆動コイル２４へ供給され、可動部２１のＸ軸方向及びＹ軸方向の揺動の同期をとることができる。この場合は、同期信号検出装置が１個でよいことから、電磁アクチュエータ全体の回路構成を簡単とすると共に、コスト低下を図ることができる。
【００６３】
なお、図示は省略したが、図６の場合と逆に、電磁駆動部１０の低周波側のＹ軸駆動コイル２４に対して第２の同期信号検出装置１４のみを備えたものとしてもよい。この場合も、前述の図４（ａ）に示すＹ軸逆起電力波形から明らかなように、破線で示すＹ軸揺動による逆起電力の波形成分２に対してＸ軸揺動による逆起電力が重畳した形となっているので、これを用いてＸ軸揺動の逆起電力信号とＹ軸揺動の逆起電力信号とを取り出すことができ、最終的に第２の同期信号検出装置１４から、図６に示すと同様に、Ｘ軸側ゼロクロス信号Ｓ１及びＹ軸側ゼロクロス信号Ｓ２の両方が得られることとなる。この場合も、同期信号検出装置が１個でよいことから、電磁アクチュエータ全体の回路構成を簡単とすると共に、コスト低下を図ることができる。
【００６４】
一般に、電磁駆動部１０としての例えばプレーナ型ガルバノミラーは、Ｘ軸揺動、Ｙ軸揺動とも共振周波数を持つ。この共振周波数は、温度変化又は経年変化によりドリフトするので、追従制御しないと一定電流による駆動では可動部の振れ角の減少を招く。これに対し、Ｘ軸に関しては、パルス励振してプレーナ型ガルバノミラーを自励振動させ、そのゼロクロス位置を検出してゼロクロス後に一定位相が経過してから再びパルス励振するというサイクルを繰り返すことによって、共振周波数に自動追従して動作させることができる。
【００６５】
Ｙ軸に関しては、Ｘ軸逆起電力波形のＸ軸揺動周期Ｔｘで移動平均を行った後にゼロクロス位置を検出し、ゼロクロス後に一定位相が経過してからパルス励振し、プレーナ型ガルバノミラーを自励振動させる。このようなサイクルを繰り返すことにより、正確なＹ軸逆起電力ｆｙの共振周波数とそのＹ軸揺動周期Ｔｙを知ることができる。以上のようにして、Ｘ軸揺動、Ｙ軸揺動ともそれぞれの共振周波数に自動追従して動作させ、逆にそれぞれの共振周波数の値を正確に学習することができる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置によれば、半導体基板に対し２軸方向に揺動可能に軸支された可動部の揺動状態にて、上記２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を検出し、該検出された各逆起電力信号を高周波側の逆起電力波形の振動周期で波形処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離し、該分離後の各逆起電力信号を用いてその電圧波形のゼロクロス位置を検出することができる。これにより、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出することができる。
【００６７】
また、請求項２に係る電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置によれば、半導体基板に対し２軸方向に揺動可能に軸支された可動部の揺動状態にて、逆起電力検出手段で上記可動部に設けられた２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を検出し、該検出された各逆起電力信号を波形処理手段により高周波側の逆起電力波形の振動周期で波形処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離し、該分離後の各逆起電力信号を用いてゼロクロス検出手段によりその電圧波形のゼロクロス位置を検出することができる。これにより、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出することができる。
【００６８】
そして、請求項３に係る発明によれば、上記波形処理手段は、高周波側の逆起電力信号又は低周波側の逆起電力信号に重畳した駆動パルス波形を除去すると共にその部分を直線又は曲線近似し、該直線又は曲線近似した後の波形の各逆起電力信号について高周波側の逆起電力波形の振動周期を用いて移動平均を行う移動平均処理手段を含んで成るものとしたことにより、移動平均処理手段で、高周波側の逆起電力信号又は低周波側の逆起電力信号に重畳した駆動パルス波形を除去すると共にその部分を直線又は曲線近似し、該直線又は曲線近似した後の波形の各逆起電力信号について高周波側の逆起電力波形の振動周期を用いて移動平均を行って、高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを確実に分離することができる。
【００６９】
また、請求項４に係る発明によれば、上記波形処理手段は、移動平均処理手段からの複数の出力信号を入力して加算平均する周期平均手段を更に含んで成るものとしたことにより、分離された高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号の精度を向上することができる。したがって、可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出することができる。
【００７０】
さらに、請求項５に係る発明によれば、上記高周波側の逆起電力信号を検出する側に備えられた波形処理手段は、高周波側の逆起電力信号から移動平均処理後の信号を引き算する差分手段を更に含んで成るものとしたことにより、高周波側の逆起電力信号から低周波側の逆起電力信号を除去して、高周波側の逆起電力信号のみを抽出することができる。
【００７１】
さらにまた、請求項６に係る発明によれば、上記ゼロクロス検出手段は、上記波形処理手段で分離後の各逆起電力信号を用いてその電圧波形の平均値を求め、この平均値レベルと当該電圧波形との交点を求めてゼロクロス位置とするものとしたことにより、上記波形処理手段で分離後の各逆起電力信号の電圧波形の平均値を求め、この平均値レベルと当該電圧波形との交点を求めてゼロクロス位置を検出することができる。この場合は、可動部の内側可動板の揺動運動が正負非対称であっても正確にゼロクロス位置（内側可動板の揺動停止位置に相当）を検出することができる。
【００７２】
また、請求項７に係る電磁アクチュエータによれば、電磁駆動部の可動部の２軸方向の揺動の同期信号を検出する同期信号検出装置として、上記各請求項の同期信号検出装置を用いることにより、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出する電磁アクチュエータを提供することができる。したがって、電磁駆動部の可動部の２軸方向の揺動の同期を正確にとることができる。
【００７３】
そして、請求項８に係る発明によれば、上記同期信号検出装置は、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルに対して高周波側及び低周波側の駆動コイルの両方側に備えたものとすることにより、高周波側及び低周波側の駆動コイルに対して専用の同期信号検出装置を用いて、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確、迅速に検出することができる。
【００７４】
また、請求項９に係る発明によれば、上記同期信号検出装置は、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルに対して高周波側及び低周波側の駆動コイルのどちらか一方側にのみ備えたものとすることにより、高周波側及び低周波側の駆動コイルに対して共通の同期信号検出装置を用いて、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を利用して可動部の２軸方向の揺動の同期信号を正確に検出することができる。この場合は、電磁アクチュエータ全体としての回路構成を簡単とすると共に、コスト低下を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置及びこれを用いた電磁アクチュエータの実施の形態を示すブロック図である。
【図２】上記電磁アクチュエータにおける電磁駆動部の具体例としてのプレーナ型ガルバノミラーの基本的な構成を示す平面図である。
【図３】上記電磁アクチュエータの動作について、第１の同期信号検出装置の動作を中心に説明するタイミング線図である。
【図４】上記電磁アクチュエータの動作について、第２の同期信号検出装置の動作を中心に説明するタイミング線図である。
【図５】上記同期信号検出装置内の波形処理回路において、高周波側又は低周波側の逆起電力信号に重畳した駆動パルス波形を除去した部分を直線又は曲線近似する処理の手法を示す説明図である。
【図６】本発明の電磁アクチュエータの他の実施形態を示すブロック図である。
【図７】リサージュ走査により、電磁駆動部の具体例としての光走査部にパルスレーザ光を入射したときのレーザヒットシミュレーションをＸ軸，Ｙ軸上で示す説明図である。
【図８】Ｘ軸駆動コイルの駆動パルス及び逆起電力波形並びにゼロクロス位置、Ｙ軸駆動コイルの駆動パルス及び逆起電力波形並びにゼロクロス位置の関係を示すタイミング線図である。
【符号の説明】
１０…電磁駆動部
１１，１４…同期信号検出装置
１２，１５…制御回路
１３，１６…駆動回路
１７…半導体基板
１８…外側可動板
２０…内側可動板
２１…可動部
２２ａ，２２ｂ…Ｙ軸トーションバー
２３ａ，２３ｂ…Ｘ軸トーションバー
２４…Ｙ軸駆動コイル
２５…Ｘ軸駆動コイル
２６ａ，２６ｂ…Ｘ軸側永久磁石
２７ａ，２７ｂ…Ｙ軸側永久磁石
３０，３０′…逆起電力増幅回路
３１，３１′…波形処理回路
３２，３２′…ゼロクロス検出回路
３３，３３′…移動平均処理回路
３４…差分回路
３５，３５′…周期平均回路
Claims (9)
- 半導体基板に、枠状の外側可動板とその内側に配置される内側可動板とを互いに直交する支軸で２軸方向に揺動可能に軸支した可動部を形成し、上記外側可動板及び内側可動板に各軸方向の駆動コイルを形成し、この各駆動コイルに磁界を作用させる磁界発生手段を備えて成る電磁駆動部の、上記可動部の２軸方向の揺動の同期信号を検出する電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置であって、
上記可動部の揺動状態にて上記２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を検出し、該検出された各逆起電力信号を高周波側の逆起電力波形の振動周期で波形処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離し、該分離後の各逆起電力信号を用いてその電圧波形のゼロクロス位置を検出することを特徴とする電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置。 - 半導体基板に、枠状の外側可動板とその内側に配置される内側可動板とを互いに直交する支軸で２軸方向に揺動可能に軸支した可動部を形成し、上記外側可動板及び内側可動板に各軸方向の駆動コイルを形成し、この各駆動コイルに磁界を作用させる磁界発生手段を備えて成る電磁駆動部の、上記可動部の２軸方向の揺動の同期信号を検出する電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置であって、
上記可動部の揺動状態にて上記２軸方向の駆動コイルにそれぞれ発生する逆起電力を検出する逆起電力検出手段と、
該検出された各逆起電力信号を高周波側の逆起電力波形の振動周期で波形処理を行って高周波側の逆起電力信号と低周波側の逆起電力信号とを分離する波形処理手段と、
該分離後の各逆起電力信号を用いてその電圧波形のゼロクロス位置を検出するゼロクロス検出手段と、
を備えたことを特徴とする電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置。 - 上記波形処理手段は、高周波側の逆起電力信号又は低周波側の逆起電力信号に重畳した駆動パルス波形を除去すると共にその部分を直線又は曲線近似し、該直線又は曲線近似した後の波形の各逆起電力信号について高周波側の逆起電力波形の振動周期を用いて移動平均を行う移動平均処理手段を含んで成ることを特徴とする請求項２記載の電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置。
- 上記波形処理手段は、移動平均処理手段からの複数の出力信号を入力して加算平均する周期平均手段を更に含んで成ることを特徴とする請求項３記載の電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置。
- 上記高周波側の逆起電力信号を検出する側に備えられた波形処理手段は、高周波側の逆起電力信号から移動平均処理後の信号を引き算する差分手段を更に含んで成ることを特徴とする請求項３又は４記載の電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置。
- 上記ゼロクロス検出手段は、上記波形処理手段で分離後の各逆起電力信号を用いてその電圧波形の平均値を求め、この平均値レベルと当該電圧波形との交点を求めてゼロクロス位置とするものであることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータ用の同期信号検出装置。
- 半導体基板に、枠状の外側可動板とその内側に配置される内側可動板とを互いに直交する支軸で２軸方向に揺動可能に軸支した可動部を形成し、上記外側可動板及び内側可動板に各軸方向の駆動コイルを形成し、この各駆動コイルに磁界を作用させる磁界発生手段を備えて成る電磁駆動部と、
この電磁駆動部の可動部の２軸方向の揺動の同期信号を検出する同期信号検出装置と、
該検出された同期信号に基づいて電磁駆動部の各軸方向の駆動コイルに上記可動部を駆動するための交流電流を供給する駆動回路と、
を備えて成る電磁アクチュエータにおいて、
上記同期信号検出装置として、請求項１〜６のいずれか１項に記載の同期信号検出装置を用いたことを特徴とする電磁アクチュエータ。 - 上記同期信号検出装置は、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルに対して高周波側及び低周波側の駆動コイルの両方側に備えたことを特徴とする請求項７記載の電磁アクチュエータ。
- 上記同期信号検出装置は、電磁駆動部の２軸方向の駆動コイルに対して高周波側及び低周波側の駆動コイルのどちらか一方側にのみ備えたことを特徴とする請求項７記載の電磁アクチュエータ。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005077285A (ja) * | 2003-09-01 | 2005-03-24 | Nissan Motor Co Ltd | 物体検出装置 |
| JP2006251167A (ja) * | 2005-03-09 | 2006-09-21 | Seiko Epson Corp | 画像形成装置および画像形成方法 |
| JP2007151244A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-06-14 | Nippon Signal Co Ltd:The | 電磁アクチュエータの同期タイミング検出装置 |
| CN103213412A (zh) * | 2012-01-23 | 2013-07-24 | 精工爱普生株式会社 | 反向电压再生电路和点阵打印机 |
| CN103213412B (zh) * | 2012-01-23 | 2015-07-15 | 精工爱普生株式会社 | 反向电压再生电路和点阵打印机 |
| JP2016014749A (ja) * | 2014-07-01 | 2016-01-28 | 日本信号株式会社 | 光走査装置 |
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