JP6670143B2 - Control device for oscillator device - Google Patents

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Description

本発明は、MEMSミラーなどの揺動体装置の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an oscillator device such as a MEMS mirror.

従来から、二次元の光走査装置として、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーを高速駆動させる技術が知られている。例えば、マイクロミラーを有するMEMSスキャナは、多くの場合、1つ以上の軸で動作するようにバネに懸架されたミラープレートを含む。また、MEMSスキャナは、当該ミラープレートに静電的、電磁的、熱的又は圧電的な力を与えることで対象物(対象領域)の走査を行う。例えば、特許文献1及び2には、X軸及びY軸の2軸方向に動作可能な光源又は光偏向装置に駆動信号を与え、らせん軌道での走査を行う技術が開示されている。   Conventionally, as a two-dimensional optical scanning device, a technology for driving a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror at high speed is known. For example, MEMS scanners with micro-mirrors often include a spring-mounted mirror plate that operates in one or more axes. The MEMS scanner scans a target (target region) by applying an electrostatic, electromagnetic, thermal, or piezoelectric force to the mirror plate. For example, Patent Literatures 1 and 2 disclose a technique in which a driving signal is supplied to a light source or a light deflecting device operable in two directions of an X axis and a Y axis to perform scanning in a spiral orbit.

米国特許出願公開第2015/281630号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2015/281630 特表2006-520022号公報JP 2006-520022 Gazette

例えば、MEMSスキャナは、揺動体となるミラープレートを高速で揺動させ、揺動時の位置(基準位置からの傾斜位置)に対応する領域に順次光を照射していく。また、ミラープレートを揺動させる場合、当該ミラープレートをその共振周波数に対応する周波数で駆動することで、被駆動部を大きく揺動させること、すなわち大きな振幅(例えば走査領域)を得ることができる。   For example, the MEMS scanner oscillates a mirror plate serving as an oscillating body at a high speed, and sequentially irradiates light to a region corresponding to a position at the time of oscillating (a tilt position from a reference position). When the mirror plate is swung, the driven portion is largely swung, that is, a large amplitude (for example, a scanning area) can be obtained by driving the mirror plate at a frequency corresponding to the resonance frequency. .

一方、省電力な揺動体装置を作製することを考慮すると、揺動体装置のQ値(Quality factor)は大きいことが好ましい。例えば、Q値はMEMSスキャナを構成するバネの特性などによって定まる。例えば、MEMSスキャナなどの揺動体装置においては、Q値が高いほど、省電力で安定した揺動状態(振動状態)を得ることができる。   On the other hand, in consideration of manufacturing a power-saving oscillator device, it is preferable that the oscillator device have a large Q value (Quality factor). For example, the Q value is determined by characteristics of a spring constituting the MEMS scanner. For example, in an oscillator device such as a MEMS scanner, the higher the Q value, the more stable the oscillation state (vibration state) can be obtained with power saving.

一方、Q値を大きくすることを考慮すると応答性が低下するため、高いQ値の揺動体装置には、駆動力の印加から揺動動作が安定するまでの時間が長くなるという特性がある。ここで、らせん軌道を描くような駆動(以下、スパイラル駆動と称する)を行う場合、揺動体の振幅(例えば揺動角度)を周期的に変調する必要がある。従って、高いQ値を有する揺動体装置のスパイラル駆動を行うことを考慮すると、その応答性の低さによって揺動体の安定した振幅変調が困難となるという問題が一例として挙げられる。   On the other hand, since the responsiveness is reduced when the Q value is increased, the oscillator device having a high Q value has a characteristic that the time from the application of the driving force to the stabilization of the oscillating operation becomes longer. Here, when performing a drive that draws a helical trajectory (hereinafter, referred to as a spiral drive), it is necessary to periodically modulate the amplitude (eg, the swing angle) of the oscillator. Therefore, in consideration of performing the spiral drive of the oscillator device having a high Q value, a problem that stable oscillation modulation of the oscillator becomes difficult due to its low response is cited as an example.

また、高いQ値を有する揺動体装置など、揺動体などの振動体を有する振動体装置においては、省電力で安定した駆動制御を行うことが可能であることが好ましい。   In a vibrating body device having a vibrating body such as a vibrating body such as a vibrating body device having a high Q value, it is preferable that stable drive control can be performed with power saving.

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、省電力で揺動体の振幅変調を行うことが可能な揺動体装置の制御装置を提供することを課題の1つとしている。   The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a control device of an oscillator device capable of performing amplitude modulation of the oscillator with power saving.

請求項1に記載の発明は、少なくとも1つの揺動軸を中心に揺動する揺動体と揺動体を駆動する駆動部とを有する揺動体装置の制御装置であって、周波数が揺動体の共振周波数に対応するそれぞれ一定振幅の信号であって、揺動体の揺動角度を増加させる第1の信号と揺動角度を減少させる第2の信号とを生成する生成部と、第1及び第2の信号をそれぞれ出力する第1及び第2の期間を交互に繰り返して駆動部に第1及び第2の信号を出力する出力部とを有することを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a control device for an oscillating device including an oscillating body that oscillates about at least one oscillating axis and a driving unit that drives the oscillating body, wherein a frequency of the oscillating body is higher than a resonance frequency of the oscillating body. A generator for generating a first signal for increasing the swing angle of the oscillator and a second signal for decreasing the swing angle, the signals being constant amplitude signals corresponding to the frequencies; And an output unit for outputting the first and second signals to the drive unit by alternately repeating the first and second periods for outputting the respective signals.

(a)は実施例1に係る揺動体装置及びその制御装置の模式的な上面図であり、(b)は実施例1に係る揺動体装置の断面図である。FIG. 2A is a schematic top view of the oscillator device according to the first embodiment and a control device thereof, and FIG. 2B is a cross-sectional view of the oscillator device according to the first embodiment. 実施例1に係る制御装置の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a control device according to the first embodiment. (a)は、実施例1に係る制御装置の出力信号の波形を示す図であり、(b)は、実施例1に係る揺動体装置におけるミラープレートの揺動軸AX周りの振幅変化を示す図である。FIG. 6A is a diagram illustrating a waveform of an output signal of the control device according to the first embodiment, and FIG. 6B is a diagram illustrating a change in amplitude of a mirror plate around a swing axis AX in the oscillator device according to the first embodiment. FIG. (a)は、実施例1に係る揺動体装置の概略的な動作説明図であり、(b)は、実施例1に係る揺動体装置によるレーザ光の走査軌跡を示す図である。(A) is a schematic operation explanatory view of the oscillator device according to the first embodiment, and (b) is a diagram illustrating a scanning locus of laser light by the oscillator device according to the first embodiment. 実施例1に係る揺動体装置の制御装置の他の出力信号の出力例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an output example of another output signal of the control device of the oscillator device according to the first embodiment.

以下に本発明の実施例について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

図1(a)は、実施例1に係る揺動体装置10及びその制御装置20の模式的な上面図である。揺動体装置10は、駆動力を印加することで揺動体14が揺動される装置である。本実施例においては、揺動体14はミラープレートであり、揺動体装置10はミラープレート14を駆動することで対象物の光走査を行う光スキャナである。しかし、揺動体14はミラープレートである場合に限定されない。例えば、揺動体装置10は、揺動体14として可動部を有するアクチュエータであってもよい。なお、以下においては揺動体14がミラープレートである場合について説明する。   FIG. 1A is a schematic top view of the oscillator device 10 and a control device 20 thereof according to the first embodiment. The oscillator device 10 is a device in which the oscillator 14 is swung by applying a driving force. In the present embodiment, the oscillating body 14 is a mirror plate, and the oscillating body device 10 is an optical scanner that drives the mirror plate 14 to perform optical scanning of an object. However, the oscillating body 14 is not limited to a mirror plate. For example, the oscillator device 10 may be an actuator having a movable part as the oscillator 14. In the following, a case where the oscillator 14 is a mirror plate will be described.

揺動体装置10は、ベース部11、揺動部12、駆動部13及び揺動体14を有する。また、本実施例においては、揺動体装置10は、互いに直交する2つの揺動軸(第1及び第2の揺動軸)AX及びAYの周りを揺動体14が揺動するように構成されている。また、駆動部13は、揺動部12及び揺動体14を揺動する揺動力(駆動力)を生成する。駆動部13には制御装置20が接続され、制御装置20によって駆動部13の駆動制御が行われる。   The oscillator device 10 includes a base 11, an oscillator 12, a drive 13, and an oscillator 14. Further, in the present embodiment, the oscillator device 10 is configured such that the oscillator 14 swings around two swing axes (first and second swing axes) AX and AY that are orthogonal to each other. ing. Further, the drive unit 13 generates a swinging power (drive force) for swinging the swinging unit 12 and the swinging body 14. The control unit 20 is connected to the drive unit 13, and the drive of the drive unit 13 is controlled by the control device 20.

本実施例においては、ベース部11は第1及び第2のベース基板B1及びB2を含む。揺動部12は、一端がベース部11に接続されたトーションバー(第1のトーションバー)SXと、トーションバーSXの他端に接続され、揺動軸AXの周りを揺動する揺動枠MXと、一端が揺動枠MXに接続されたトーションバー(第2のトーションバー)SYと、トーションバーSYの他端に接続され、揺動軸AYの周りを揺動する揺動板MYと、を有する。また、揺動板MY上には揺動体14が形成されている。   In the present embodiment, the base unit 11 includes first and second base substrates B1 and B2. The oscillating portion 12 has a torsion bar (first torsion bar) SX having one end connected to the base portion 11 and a oscillating frame that is connected to the other end of the torsion bar SX and oscillates around the oscillating axis AX. MX, a torsion bar (second torsion bar) SY having one end connected to the swing frame MX, and a swing plate MY connected to the other end of the torsion bar SY and swinging around the swing axis AY. And A rocking body 14 is formed on the rocking plate MY.

また、本実施例においては、トーションバーSX及びSYは、少なくとも周方向の弾性を有する2つの棒状の弾性部材(弾性棒)を含む。また、トーションバーSX(弾性棒)は、揺動枠MXを挟んでその長さ方向に整列しており、その整列方向が揺動枠MXの揺動軸AX方向である。トーションバーSXの一端はベース部11に固定された固定端であり、他端は揺動枠MXの外周部に接続されている。トーションバーSY(弾性棒)は、揺動板MYを挟んでその長さ方向に整列しており、その整列方向が揺動板MYの揺動軸AY方向である。また、トーションバーSYは、一端が揺動枠MXの内周部に接続されており、他端が揺動板MYの外周部に接続されている。   In the present embodiment, the torsion bars SX and SY include at least two bar-shaped elastic members (elastic bars) having elasticity in the circumferential direction. The torsion bars SX (elastic rods) are aligned in the length direction with the swing frame MX interposed therebetween, and the alignment direction is the direction of the swing axis AX of the swing frame MX. One end of the torsion bar SX is a fixed end fixed to the base 11, and the other end is connected to the outer peripheral portion of the swing frame MX. The torsion bars SY (elastic bars) are aligned in the length direction with the rocking plate MY interposed therebetween, and the alignment direction is the direction of the rocking axis AY of the rocking plate MY. Further, one end of the torsion bar SY is connected to the inner periphery of the swing frame MX, and the other end is connected to the outer periphery of the swing plate MY.

駆動部13は、永久磁石MGと、揺動枠MX上において揺動枠MXの外周に沿って引き回された配線(第1の配線)WXと、揺動板MY上において揺動板MYの外周に沿って引き回された配線(第2の配線)WYとを含む。本実施例においては、駆動部13は、永久磁石MGによって生ずる磁界と、配線WX及びWYに電流が印加されることよって生ずる電界とによって、電磁気的に揺動部12及び揺動体14を揺動させる電磁気力(駆動力)を生成する。   The drive unit 13 includes a permanent magnet MG, a wiring (first wiring) WX routed along the outer periphery of the swing frame MX on the swing frame MX, and a swing plate MY on the swing plate MY. And a wiring (second wiring) WY routed along the outer periphery. In this embodiment, the drive unit 13 electromagnetically swings the swing unit 12 and the swing body 14 by a magnetic field generated by the permanent magnet MG and an electric field generated by applying a current to the wirings WX and WY. An electromagnetic force (driving force) to be generated is generated.

本実施例においては、永久磁石MGは、第2のベース基板B2の外側に設けられ、揺動部12を挟んで並んで配置された複数の磁石片を有する。本実施例においては、磁石片は各揺動軸AX及びAYに沿ってそれぞれ2つ、合計4つ配置されている。配線WXに電流が流れると、配線WXに生じた電界と、揺動軸AYの軸方向に並んだ永久磁石MGの磁石片によって生じた磁界との相互作用により、トーションバーSXが周方向にねじれ、揺動枠MXが揺動軸AXの周りを揺動する。同様に、配線WYに流れた電流による電界と揺動枠AXの軸方向に並んだ永久磁石MGの磁石片による磁界とによってトーションバーSYがねじれ、揺動板MYが揺動軸AYの周りを揺動する。なお、本実施例においては、揺動部12における揺動軸AX周りの共振周波数と揺動軸AY周りの共振周波数は等しい。   In this embodiment, the permanent magnet MG is provided outside the second base substrate B2, and has a plurality of magnet pieces arranged side by side with the swing portion 12 interposed therebetween. In the present embodiment, two magnet pieces are arranged along each of the swing axes AX and AY, that is, a total of four magnet pieces are arranged. When a current flows through the wiring WX, the interaction between the electric field generated in the wiring WX and the magnetic field generated by the magnet pieces of the permanent magnet MG arranged in the axial direction of the oscillation axis AY causes the torsion bar SX to twist in the circumferential direction. , The swing frame MX swings around the swing axis AX. Similarly, the torsion bar SY is twisted by the electric field generated by the current flowing through the wiring WY and the magnetic field generated by the magnet pieces of the permanent magnet MG arranged in the axial direction of the swing frame AX, and the swing plate MY moves around the swing axis AY. Rocks. In the present embodiment, the resonance frequency of the swing unit 12 around the swing axis AX is equal to the resonance frequency of the swing unit AY around the swing axis AY.

本実施例においては、揺動体14としてのミラープレートは、平板形状を有し、揺動軸AX及びAYに直交する中心軸CAを有する。揺動板MYは揺動体14を搭載し、揺動枠MXは揺動板MYを取り囲むように配置され、ベース部11は揺動枠MXを取り囲むように配置されている。揺動部12及び揺動体14は、揺動体14の中心軸CAに関して回転対称に配置されている。   In this embodiment, the mirror plate as the rocking body 14 has a flat plate shape and has a central axis CA orthogonal to the rocking axes AX and AY. The oscillating plate MY mounts the oscillating body 14, the oscillating frame MX is arranged to surround the oscillating plate MY, and the base portion 11 is arranged to surround the oscillating frame MX. The oscillating portion 12 and the oscillating body 14 are arranged rotationally symmetrically with respect to the center axis CA of the oscillating body 14.

図1(b)は、揺動体装置10の断面図である。図1(b)は、図1(a)のV−V線に沿った断面図である。本実施例においては、揺動体装置10は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)装置である。具体的には、まず、図1(b)に示すように、ベース部11は、凹部を有する第1のベース基板B1と、第1のベース基板B1に固定された平板形状の第2のベース基板B2とを含む。例えば、第1のベース基板B1は樹脂材料から形成され、第2のベース基板B2はSOI(Silicon on Insulator)ウェハから形成されている。   FIG. 1B is a cross-sectional view of the oscillator device 10. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. In the present embodiment, the oscillator device 10 is a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) device. Specifically, first, as shown in FIG. 1B, the base portion 11 includes a first base substrate B1 having a concave portion, and a second base plate having a flat plate shape fixed to the first base substrate B1. And a substrate B2. For example, the first base substrate B1 is formed from a resin material, and the second base substrate B2 is formed from an SOI (Silicon on Insulator) wafer.

また、揺動部12(揺動枠MX、揺動板MY並びにトーションバーSX及びSY)は、第2のベース基板B2(SOIウェハ)を加工することで形成された第2のベース基板B2の部分である。また、揺動部12及び揺動体14は、第1のベース基板B1の凹部上において第2のベース基板B2に支持(懸架)されている。また、揺動体14は、2軸ジンバルとして機能する揺動部12に懸架されている。なお、第2のベース基板B2におけるトーションバーSXよりも外側の部分は、揺動部12及び揺動体14を振動(揺動)可能に支持する支持枠として機能する。   Further, the swing part 12 (the swing frame MX, the swing plate MY, and the torsion bars SX and SY) is formed of a second base substrate B2 (SOI wafer) formed by processing the second base substrate B2 (SOI wafer). Part. Further, the oscillating portion 12 and the oscillating body 14 are supported (suspended) by the second base substrate B2 on the concave portion of the first base substrate B1. In addition, the swing body 14 is suspended on the swing unit 12 that functions as a two-axis gimbal. Note that a portion of the second base substrate B2 outside the torsion bar SX functions as a support frame that supports the swing unit 12 and the swing body 14 so as to be able to vibrate (swing).

また、揺動体14としてのミラープレートは、揺動板MYとして機能する第2のベース基板B2の部分上に板状(膜状)に形成されている。また、永久磁石MGは、トーションバーSXとして機能する第2のベース基板B2の部分の外側、本実施例においては第1のベース基板B1上に形成されている。また、本実施例においては、揺動部12は、第2のベース基板B2の厚さ方向に揺動する。また、揺動体14は、中心軸CA上の1点を揺動中心とし、第2のベース基板B2(ベース部11)に対して傾斜するように揺動する。   Further, the mirror plate as the oscillator 14 is formed in a plate shape (film shape) on a portion of the second base substrate B2 functioning as the oscillator plate MY. The permanent magnet MG is formed outside the portion of the second base substrate B2 functioning as the torsion bar SX, in this embodiment, on the first base substrate B1. In the present embodiment, the swing unit 12 swings in the thickness direction of the second base substrate B2. Further, the swinging body 14 swings so as to be inclined with respect to the second base substrate B2 (base portion 11) with one point on the central axis CA as the swing center.

このように、揺動体装置10は、揺動軸AX及びAYを中心に揺動する揺動体14と、揺動体14を駆動する駆動部13とを備えている。また、揺動体装置10には揺動体装置10の駆動を制御する制御装置20が設けられている。また、本実施例においては、揺動体14は、駆動部13によって揺動する揺動部12上に形成され、駆動部13によって揺動部12が揺動することで揺動体14が揺動する。また、制御回路20は駆動部13に接続されている。   As described above, the oscillator device 10 includes the oscillator 14 that swings around the oscillation axes AX and AY, and the drive unit 13 that drives the oscillator 14. Further, the oscillator device 10 is provided with a control device 20 for controlling the driving of the oscillator device 10. Further, in the present embodiment, the rocking body 14 is formed on the rocking section 12 which rocks by the driving section 13, and the rocking section 14 rocks by the rocking section 12 rocking by the driving section 13. . The control circuit 20 is connected to the drive unit 13.

図2(a)は、制御装置20の構成を示すブロック図である。制御装置20は、揺動体装置10を駆動する信号を生成して揺動体装置10に供給する。制御装置20は、基準信号生成部21と、揺動体装置10を揺動させる信号を生成する揺動信号生成部(生成部)22と、当該信号を駆動部13に出力する出力部23とを有する。また、本実施例においては、制御回路20は、出力部23が出力する信号を切替える切替信号を生成する切替信号生成部24と、揺動体14の揺動角度を検知する揺動角検知部25を有する。   FIG. 2A is a block diagram illustrating a configuration of the control device 20. The control device 20 generates a signal for driving the oscillator device 10 and supplies the signal to the oscillator device 10. The control device 20 includes a reference signal generation unit 21, a swing signal generation unit (generation unit) 22 that generates a signal for swinging the oscillator device 10, and an output unit 23 that outputs the signal to the drive unit 13. Have. In the present embodiment, the control circuit 20 includes a switching signal generation unit 24 that generates a switching signal for switching a signal output from the output unit 23, and a swing angle detection unit 25 that detects a swing angle of the swing body 14. Having.

基準信号生成部21は、揺動信号の基準となる基準信号RSを生成し、揺動信号生成部22に供給する。基準信号生成部21は、基準信号RSとして、周期的な信号を生成する。基準信号RSは、例えば正弦波及び鋸波である。   The reference signal generation unit 21 generates a reference signal RS serving as a reference of the swing signal, and supplies the reference signal RS to the swing signal generation unit 22. The reference signal generation unit 21 generates a periodic signal as the reference signal RS. The reference signal RS is, for example, a sine wave and a sawtooth wave.

揺動信号生成部22は、揺動軸AXに対する揺動体14の揺動角度を増加させる第1の揺動信号(第1の信号)S1と、揺動軸AXに対する揺動体14の揺動角度を減少させる第2の揺動信号(第2の信号)S2を生成する第1の生成部22Aを有する。また、揺動信号生成部22は、揺動軸AYに対する揺動体14の揺動角度を増加させる第3の揺動信号S3と、揺動軸AYに対する揺動体14の揺動角度を減少させる第4の揺動信号S4を生成する第2の生成部22Bを有する。   The swing signal generator 22 includes a first swing signal (first signal) S1 for increasing the swing angle of the swing body 14 with respect to the swing axis AX, and a swing angle of the swing body 14 with respect to the swing axis AX. Has a first generation unit 22A that generates a second swing signal (second signal) S2 that reduces the noise. Further, the swing signal generation unit 22 includes a third swing signal S3 for increasing the swing angle of the swing body 14 with respect to the swing axis AY, and a third swing signal S3 for decreasing the swing angle of the swing body 14 with respect to the swing axis AY. And a second generation unit 22B that generates the fourth swing signal S4.

第1の生成部22Aは、基準信号RSの位相を90度シフトしてシフト基準信号RSSを生成する第1の位相シフト回路SF1と、シフト基準信号RSSの位相を180度シフトする第2の位相シフト回路SF2と、第1及び第2の位相シフト回路SF1及びSF2の出力端にそれぞれ接続された第1及び第2の増幅回路AM1及びAM2とを含む。第1の生成部22Aは、第1及び第2の増幅回路AM1及びAM2が増幅した信号を、それぞれ第1及び第2の揺動信号S1及びS2として出力部23に供給する。   The first generator 22A includes a first phase shift circuit SF1 that shifts the phase of the reference signal RS by 90 degrees to generate a shift reference signal RSS, and a second phase that shifts the phase of the shift reference signal RSS by 180 degrees. The shift circuit includes a shift circuit SF2 and first and second amplifier circuits AM1 and AM2 connected to output terminals of the first and second phase shift circuits SF1 and SF2, respectively. The first generator 22A supplies the signals amplified by the first and second amplifier circuits AM1 and AM2 to the output unit 23 as first and second swing signals S1 and S2, respectively.

第2の生成部22Bは、基準信号RSの位相を180度シフトする第3の位相シフト回路SF3と、第3の位相シフト回路SF3及び基準信号生成部21の出力端にそれぞれ接続された第3及び第4の増幅回路AM3及びAM4とを含む。第2の生成部22Bは、第3及び第4の増幅回路AM1及びAM2が増幅した信号を、それぞれ第1及び第2の揺動信号S3及びS4として出力部23に供給する。   The second generator 22B includes a third phase shift circuit SF3 that shifts the phase of the reference signal RS by 180 degrees, and a third phase shift circuit SF3 and a third phase shifter connected to the output terminals of the reference signal generator 21. And fourth amplifier circuits AM3 and AM4. The second generator 22B supplies the signals amplified by the third and fourth amplifier circuits AM1 and AM2 to the output unit 23 as first and second swing signals S3 and S4, respectively.

出力部23は、第1及び第2の揺動信号S1及びS2を選択して第1の出力信号OS1として出力する第1の出力部23Aと、第3及び第4の揺動信号S3及びS4を選択して第2の出力信号OS2を出力する第2の出力部23Bとを含む。   The output unit 23 selects the first and second swing signals S1 and S2 and outputs the selected signal as the first output signal OS1, and the third and fourth swing signals S3 and S4. And outputs a second output signal OS2.

第1の出力信号OS1は、揺動体14の揺動軸AXに対する揺動角度(振幅)を制御する制御信号であり、第2の出力信号OS2は、揺動体14の揺動軸AYに対する揺動角度(振幅)を制御する制御信号である。本実施例においては、第1の出力信号OS1は配線WXに供給され、第2の出力信号OS2は配線WYに供給される。   The first output signal OS1 is a control signal for controlling the swing angle (amplitude) of the oscillator 14 with respect to the swing axis AX, and the second output signal OS2 is the swing of the oscillator 14 with respect to the swing axis AY. This is a control signal for controlling the angle (amplitude). In this embodiment, the first output signal OS1 is supplied to the wiring WX, and the second output signal OS2 is supplied to the wiring WY.

基準信号生成部21は、例えば発振器を含む。第1〜第3の位相シフト回路SF1〜SF3は、例えば遅延回路を含む。第1〜第4の増幅回路AM1〜AM4は、例えば乗算回路を含む。第1及び第2の出力部23A及び23Bは、例えばセレクタを含む。なお、第1の出力部23Aは3つの入力端を有し、第1及び第2の入力端には第1及び第2の揺動信号S1及びS2が入力され、第3の入力端は接地されている。また、第2の出力部23Bは3つの入力端を有し、第1及び第2の入力端には第3及び第4の揺動信号S3及びS4が入力され、第3の入力端は接地されている。   The reference signal generator 21 includes, for example, an oscillator. Each of the first to third phase shift circuits SF1 to SF3 includes, for example, a delay circuit. Each of the first to fourth amplifier circuits AM1 to AM4 includes, for example, a multiplication circuit. The first and second output units 23A and 23B include, for example, a selector. The first output unit 23A has three input terminals, the first and second input terminals receive first and second swing signals S1 and S2, and the third input terminal is grounded. Have been. The second output unit 23B has three input terminals, the first and second input terminals receive third and fourth swing signals S3 and S4, and the third input terminal is grounded. Have been.

また、制御装置20は、出力部23における出力信号OS1及びOS2の制御、すなわち各揺動信号を切替る切替信号SS1及びSS2をそれぞれ生成する切替信号生成部24を有する。切替信号SS1は第1の出力部23Aに供給され、切替信号SS2は第2の出力部23Bに供給される。すなわち、出力部23の出力動作は、切替信号SS1及びSS2によって制御されている。   Further, the control device 20 includes a switching signal generation unit 24 that controls the output signals OS1 and OS2 in the output unit 23, that is, generates switching signals SS1 and SS2 for switching each swing signal, respectively. The switching signal SS1 is supplied to a first output unit 23A, and the switching signal SS2 is supplied to a second output unit 23B. That is, the output operation of the output unit 23 is controlled by the switching signals SS1 and SS2.

制御装置20は、揺動体14の揺動角度を検知する揺動角検知部(以下、単に検知部と称する)25を有する。検知部25は、例えば揺動枠MX及び揺動板MYの傾斜位置を検知することで、揺動体14の各揺動軸AX及びAYに対する非駆動時の位置からの揺動角度を検知する。検知部25は、例えば、トーションバーSX上に形成された抵抗器と、当該抵抗器の電気抵抗値を測定する測定回路とを有する第1の検知部(図示せず)と、トーションバーSY上に形成された抵抗器と、当該抵抗器の電気抵抗値を測定する第2の検知部(図示せず)とを有する。   The control device 20 includes a swing angle detection unit (hereinafter, simply referred to as a detection unit) 25 that detects a swing angle of the swing body 14. The detection unit 25 detects the tilt angle of the rocking frame MX and the rocking plate MY, for example, to detect the rocking angle of the rocking body 14 with respect to each of the rocking axes AX and AY from the non-driving position. The detection unit 25 includes, for example, a first detection unit (not shown) including a resistor formed on the torsion bar SX and a measurement circuit for measuring an electric resistance value of the resistor, And a second detector (not shown) for measuring the electric resistance value of the resistor.

図3(a)は、出力部23の第1の出力部23Aから出力された出力信号OS1の波形を示す図である。図の横軸は時間を示し、縦軸は出力信号OS1の振幅を示している。図3(a)を用いて、揺動信号生成部22の生成動作及び出力部23の出力動作について説明する。まず、揺動信号生成部22(第1の生成部22A)は、周波数が揺動体14の共振周波数に対応し(例えば整数倍)、振幅がそれぞれ一定の第1及び第2の揺動信号S1及びS2を生成する。   FIG. 3A is a diagram illustrating a waveform of the output signal OS1 output from the first output unit 23A of the output unit 23. In the figure, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the amplitude of the output signal OS1. The generation operation of the swing signal generation unit 22 and the output operation of the output unit 23 will be described with reference to FIG. First, the swing signal generation unit 22 (first generation unit 22A) has a frequency corresponding to the resonance frequency of the oscillator 14 (for example, an integral multiple) and a first and second oscillation signal S1 having a constant amplitude. And S2 are generated.

また、出力部23(第1の出力部23A)は、第1の期間P1において第1の揺動信号S1を出力し、第2の期間P2において第2の揺動信号S2を出力する。また、本実施例においては、出力部23は、駆動部13に対し、第1の期間P1と、第2の期間P2と、信号の出力を停止する無信号期間(第3の期間)P3とをこの順で繰り返す。具体的には、第1の出力部23Aは、切替信号SS1によって、その入力端の接続位置を、第1の増幅回路AM1の出力端、第2の増幅回路AM2の出力端及び接地端と、をこの順で繰り返して切り替える。   The output unit 23 (first output unit 23A) outputs the first swing signal S1 in the first period P1, and outputs the second swing signal S2 in the second period P2. Further, in the present embodiment, the output unit 23 instructs the drive unit 13 to perform a first period P1, a second period P2, and a non-signal period (third period) P3 for stopping signal output. Is repeated in this order. More specifically, the first output unit 23A changes the connection position of its input terminal to the output terminal of the first amplifier circuit AM1, the output terminal of the second amplifier circuit AM2, and the ground terminal by the switching signal SS1, Is switched repeatedly in this order.

また、本実施例においては、第1及び第2の期間P1及びP2は略同一の長さの期間である。より具体的には、第1の期間P1と、第2の期間P2の開始から無信号期間P3の終了までの期間(期間P2+P3)とは互いに同一の長さである。一方、第1の期間P1及び第2の期間P2の各々は、無信号期間P3よりも十分に長い。   In the present embodiment, the first and second periods P1 and P2 are periods of substantially the same length. More specifically, the first period P1 and the period from the start of the second period P2 to the end of the no-signal period P3 (period P2 + P3) have the same length. On the other hand, each of the first period P1 and the second period P2 is sufficiently longer than the no-signal period P3.

また、無信号期間P3は、揺動体14の揺動角度が所定角度以下、例えば非駆動時の基準位置の時(揺動角度が0度の時)に開始される。すなわち、出力部23は、第2の期間P2後に揺動体14の揺動角度が所定角度以下となった際、所定期間、駆動部13に固定電位(例えば接地電位)を印加するように構成されている。なお、無信号期間P3(接地電位の印加)は検知部25の検知信号に基づいて開始する。   The non-signal period P3 is started when the swing angle of the swing body 14 is equal to or less than a predetermined angle, for example, at a reference position when not driven (when the swing angle is 0 degree). That is, the output unit 23 is configured to apply a fixed potential (for example, a ground potential) to the driving unit 13 for a predetermined period when the rocking angle of the rocking body 14 becomes equal to or smaller than the predetermined angle after the second period P2. ing. The non-signal period P3 (application of the ground potential) starts based on the detection signal of the detection unit 25.

図3(b)は、出力信号OS1によって揺動した揺動体14の揺動軸AXに対する揺動角度の変化を示す図である。図の横軸は時間を示し、縦軸は揺動体14の揺動軸AX周りの揺動角度(振幅)を示している。まず、上記したように、揺動体14には、第1の期間P1において揺動体14の揺動角度が大きくなるような揺動信号S1が供給される。しかし、揺動体14が高いQ値を有する場合、その応答性の低さ故、信号の供給直後には所望の揺動状態には至らない。従って、図3(b)に示すように、揺動体14は、第1の期間P1において、その共振周波数に対応する周波数で駆動力を受け、その揺動角度すなわち振幅を徐々に増大させながら揺動を行う。   FIG. 3B is a diagram illustrating a change in a swing angle of the swing body 14 with respect to the swing axis AX that has been swung by the output signal OS1. In the figure, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the swing angle (amplitude) of the swing body 14 around the swing axis AX. First, as described above, the swing signal S1 is supplied to the oscillator 14 such that the swing angle of the oscillator 14 increases in the first period P1. However, when the rocking body 14 has a high Q value, the desired rocking state is not reached immediately after the signal is supplied due to its low response. Therefore, as shown in FIG. 3B, in the first period P1, the oscillator 14 receives a driving force at a frequency corresponding to the resonance frequency, and while gradually increasing the oscillation angle, that is, the amplitude, of the oscillator. Perform the action.

一方、第1の期間P1の後、第2の期間P2として、揺動体14の揺動角度が小さくなるような駆動力、本実施例においては揺動信号S1とは逆位相の揺動信号S2が揺動体14に供給される。具体的には、揺動体14は、第1の期間P1において振幅が増大して所定の振幅での揺動状態に達した後、第2の期間P2においてはその揺動が抑制されるような駆動力を受ける。従って、揺動体14は、第2の期間P2においては揺動角度すなわち振幅が小さくなるように揺動を行う。   On the other hand, after the first period P1, as a second period P2, a driving force such that the rocking angle of the rocking body 14 becomes small. In this embodiment, a rocking signal S2 having a phase opposite to that of the rocking signal S1. Is supplied to the oscillator 14. Specifically, the rocking body 14 is configured such that after the amplitude increases in the first period P1 and reaches the rocking state with a predetermined amplitude, the rocking is suppressed in the second period P2. Receive driving force. Therefore, the rocking body 14 rocks in the second period P2 such that the rocking angle, that is, the amplitude becomes small.

また、本実施例においては、制御装置20は、第2の期間P2の後、すなわち揺動体14の揺動角度が小さくなった後に、揺動体14に揺動信号S1及びS2を供給しない期間すなわち無信号期間P3に移行する。無信号期間P3において揺動体14には駆動部13には接地電位が印加されるため、駆動力は生じない。出力部23は、第3の期間P3以降は、第1〜第3の期間P1〜P3を繰り返して信号出力を行う。   Further, in the present embodiment, after the second period P2, that is, after the swing angle of the swing body 14 is reduced, the control device 20 performs a period in which the swing signals S1 and S2 are not supplied to the swing body 14, that is, The process shifts to the non-signal period P3. In the non-signal period P3, since the ground potential is applied to the driving unit 13 of the oscillator 14, no driving force is generated. After the third period P3, the output unit 23 performs signal output by repeating the first to third periods P1 to P3.

なお、第1及び第2の揺動信号S1及びS2、並びに後述する第3及び第4の揺動信号S3及びS4の周波数については揺動体14の各揺動軸AX及びAY周りの共振周波数に略一致させる必要がある。一方、第1及び第2の揺動信号S1及びS2の振幅及び第2の期間P2は、揺動体14のQ値に応じて調節することができる。例えば、所望の揺動角度に至るまでの第1の揺動信号S1の振幅を揺動体14のQ値に基づいて算出し、その算出結果に応じて第1の揺動信号S1の振幅や第2の期間P2の長さを設定することができる。   Note that the frequencies of the first and second swing signals S1 and S2 and the third and fourth swing signals S3 and S4, which will be described later, are based on the resonance frequencies of the swing body 14 around the swing axes AX and AY. They need to be roughly matched. On the other hand, the amplitudes of the first and second swing signals S1 and S2 and the second period P2 can be adjusted according to the Q value of the swing body 14. For example, the amplitude of the first swing signal S1 up to a desired swing angle is calculated based on the Q value of the swing body 14, and the amplitude of the first swing signal S1 and the amplitude of the first swing signal S1 are calculated based on the calculation result. 2, the length of the period P2 can be set.

このように、制御装置20は、周波数が揺動体14の共振周波数に対応し、振幅がそれぞれ一定の信号であって、揺動体14の揺動角度を増大させる第1の揺動信号(第1の信号)S1と、揺動体14の揺動角度を減少させる第2の揺動信号(第2の信号)S2を生成する揺動信号生成部22と、第1の揺動信号S1を出力する第1の期間P1と第2の揺動信号S2を出力する第2の期間P2とを繰り返して第1及び第2の揺動信号S1及びS2を駆動部13に出力する出力部23とを有する。従って、揺動体14の振幅変調を容易にかつ確実に行うことができる。   As described above, the control device 20 controls the first swing signal (the first swing signal (the first swing signal) that increases the swing angle of the swing body 14, which is a signal whose frequency corresponds to the resonance frequency of the swing body 14 and whose amplitude is constant. ), A swing signal generator 22 for generating a second swing signal (second signal) S2 for decreasing the swing angle of the swing body 14, and a first swing signal S1. An output unit that outputs the first and second swing signals S1 and S2 to the driving unit 13 by repeating the first period P1 and the second period P2 that outputs the second swing signal S2; . Therefore, the amplitude modulation of the oscillator 14 can be performed easily and reliably.

また、出力部23の第2の出力部23Bは、駆動部13に対し、それぞれ第1及び第2の期間P1及びP2にそれぞれ第3及び第4の揺動信号S3及びS4を出力する。従って、出力部23の第2の出力部23Bから出力された出力信号OS2の波形は、位相が90度シフトしていることを除いては、図3(a)に示す出力信号OS1と同様の波形を示す。また、出力信号OS2によって揺動した揺動体14の揺動軸AYに対する揺動角度の変化は、図3(b)に示す揺動軸AXに対する揺動角度と同様の変化を示す。   Further, the second output unit 23B of the output unit 23 outputs the third and fourth swing signals S3 and S4 to the driving unit 13 during the first and second periods P1 and P2, respectively. Therefore, the waveform of the output signal OS2 output from the second output unit 23B of the output unit 23 is similar to the output signal OS1 shown in FIG. 3A except that the phase is shifted by 90 degrees. The waveform is shown. The change of the swing angle of the swing body 14 with respect to the swing axis AY caused by the output signal OS2 is similar to the change of the swing angle with respect to the swing axis AX shown in FIG.

本実施例においては、揺動体14は互いに直交する第1及び第2の揺動軸AX及びAYを中心に揺動する。生成部22は、揺動体14を第1の揺動軸AXに対して揺動させる第1及び第2の信号S1及びS2と、揺動体14を第2の揺動軸AYに対して揺動させる第3及び第4の信号S3及びS4を生成する。   In this embodiment, the rocking body 14 rocks about first and second rocking axes AX and AY which are orthogonal to each other. The generating unit 22 oscillates the oscillating body 14 with respect to the first oscillating axis AX and the first and second signals S1 and S2, and oscillates the oscillating body 14 with respect to the second oscillating axis AY. Third and fourth signals S3 and S4 to be generated are generated.

また、第1及び第2の信号S1及びS2は、周波数が揺動体14の第1及び第2の揺動軸AX及びAY周りに共通の共振周波数に対応するそれぞれ一定振幅かつ互いに逆位相の信号である。また、第3及び第4の信号S3及びS4は、周波数が当該共通の共振周波数に対応し、それぞれ振幅が一定であり、かつそれぞれ位相が第1及び第2の信号S1及びS2とは90度異なる信号である。   Further, the first and second signals S1 and S2 are signals having a constant amplitude and opposite phases to each other corresponding to a common resonance frequency around the first and second oscillation axes AX and AY of the oscillator 14. It is. The third and fourth signals S3 and S4 have a frequency corresponding to the common resonance frequency, have a constant amplitude, and have a phase of 90 degrees with the first and second signals S1 and S2, respectively. Different signals.

制御装置20が揺動体14の揺動軸AX及びAYに対してそれぞれ同様の出力信号OS1及びOS2を供給することで、揺動体14は、揺動軸AX及びAYに対して変調された角度(振幅)で揺動を行う。このように揺動体14を揺動させることで、容易に揺動体14のスパイラル駆動を行うことが可能となる。   The control device 20 supplies the similar output signals OS1 and OS2 to the swing axes AX and AY of the swing body 14, respectively, so that the swing body 14 is modulated with respect to the modulated angles (with respect to the swing axes AX and AY). Swing with amplitude). By swinging the swinging body 14 in this manner, it is possible to easily perform the spiral drive of the swinging body 14.

図4(a)は、揺動体装置10としてのMEMSミラーの模式的な動作説明図である。揺動体装置10は、光源LSからの入力光L1を、ミラープレート14によって、対象物OBに向けて反射させるように構成されている。また、ミラープレート14は、制御装置20によって駆動される。揺動体装置10は、ミラープレート14を揺動させることで、対象物OBの走査対象となる被照射領域A1に反射光L2を照射しつつ被照射領域A1の光走査を行う。例えば、揺動体装置10が撮像装置に搭載される場合、対象物OBの被照射領域A1は撮像領域である。   FIG. 4A is a schematic operation explanatory view of the MEMS mirror as the oscillator device 10. The oscillator device 10 is configured to reflect the input light L1 from the light source LS toward the target object OB by the mirror plate 14. The mirror plate 14 is driven by the control device 20. The oscillating device 10 oscillates the mirror plate 14 to irradiate the illuminated area A1 to be scanned with the object OB with the reflected light L2 and perform optical scanning of the illuminated area A1. For example, when the oscillator device 10 is mounted on an imaging device, the irradiation area A1 of the target object OB is an imaging region.

図4(b)は、制御装置20によるミラープレート14の駆動軌跡を模式的に示す図である。図4(b)は、揺動体装置10としてのMEMSミラーによる被照射領域A1の光走査軌跡、すなわち対象物OBの被照射領域A1における反射光L2の照射軌跡を模式的に示す図である。なお、本実施例においては、被照射領域A1が平面状の領域である場合について説明する。   FIG. 4B is a diagram schematically illustrating a driving locus of the mirror plate 14 by the control device 20. FIG. 4B is a diagram schematically showing an optical scanning trajectory of the irradiation area A1 by the MEMS mirror as the oscillator device 10, that is, an irradiation trajectory of the reflected light L2 in the irradiation area A1 of the object OB. In the present embodiment, a case where the irradiated area A1 is a planar area will be described.

図4(b)に示すように、反射光L2は、らせん軌道を描くように被照射領域A1に照射される。すなわち、揺動体装置10は、ミラープレート14をスパイラル駆動によって揺動させる。従って、揺動体装置10としてのMEMSミラーは、スパイラル走査によって被照射領域A1を走査する。   As shown in FIG. 4B, the reflected light L2 is applied to the irradiation area A1 so as to draw a spiral trajectory. That is, the oscillator device 10 swings the mirror plate 14 by spiral driving. Therefore, the MEMS mirror as the oscillator device 10 scans the irradiation area A1 by spiral scanning.

スパイラル駆動(スパイラル走査)は、例えば、ミラープレート14のミラー面の非駆動時における中心軸CAからの傾斜角度(揺動角度)を変調させつつ、ミラープレート14をその中心軸CA上の1点を回転中心として回転させるように駆動することで実現することができる。   In the spiral driving (spiral scanning), for example, the tilt angle (swing angle) from the central axis CA when the mirror surface of the mirror plate 14 is not driven is modulated, and the mirror plate 14 is moved to one point on the central axis CA. Can be realized by driving so as to rotate around the rotation center.

例えば、上記した制御装置20による揺動体装置10の制御方法は、Q値が高い揺動体14をスパイラル駆動させる場合に大きな効果(駆動容易化及び省電力化)を得ることができる。揺動体14のQ値は揺動体14の材料や形状、揺動部12の構成などによって定まる。例えば、揺動体14の揺動軸AX及びAYに対する共振周波数をfとし、揺動体14を静止状態から揺動状態を経て静止状態に戻るまでの周期をTとしたとき、揺動体14の共振周波数のQ値がQ>4.5×f×Tを満たす場合に効果が大きい。発明者らは、揺動体14のQ値がQ≦4.5fTの場合、揺動体14(駆動部13)に対して単純に振幅変調した揺動信号を供給しても同様の揺動駆動が可能であることをシミュレーションによって確認している。   For example, the above-described method of controlling the oscillator device 10 by the control device 20 can provide a large effect (easiness of driving and power saving) when the oscillator 14 having a high Q value is spirally driven. The Q value of the oscillator 14 is determined by the material and shape of the oscillator 14, the configuration of the oscillator 12, and the like. For example, if the resonance frequency of the oscillator 14 with respect to the oscillation axes AX and AY is f, and the period from when the oscillator 14 returns from the rest state to the rest state through the oscillation state is T, the resonance frequency of the oscillator 14 Is more effective when the Q value of Q satisfies Q> 4.5 × f × T. When the Q value of the oscillating body 14 is Q ≦ 4.5 fT, the same oscillating drive can be performed by simply supplying the oscillating body 14 (the driving unit 13) with an oscillating signal whose amplitude is modulated. It is confirmed by simulation that it is possible.

また、本実施例においては、駆動部13が揺動部12及び揺動体14を駆動する駆動力として電磁気力を生成する場合について説明したが、駆動部13の構成はこれに限定されない。例えば、駆動部13は、制御装置20から制御信号(例えば揺動信号S1及びS2)が供給されることで静電力又は圧電力を生成するように構成されていてもよい。   Further, in the present embodiment, the case where the driving unit 13 generates the electromagnetic force as the driving force for driving the swing unit 12 and the swing body 14 has been described, but the configuration of the driving unit 13 is not limited thereto. For example, the drive unit 13 may be configured to generate an electrostatic force or a piezoelectric force by receiving a control signal (for example, the swing signals S1 and S2) from the control device 20.

また、第1及び第2の揺動信号S1及びS2が同一の振幅を有する互いに逆位相の正弦波信号である場合について説明したが、第1及び第2の揺動信号S1及びS2の構成はこれに限定されない。第1及び第2の揺動信号S1及びS2は、それぞれ振幅が一定であればよく、第1の揺動信号S1が揺動体14の揺動角度を増大させる信号であり、第2の揺動信号S2が揺動体14の揺動角度を減少させる信号であればよい。また、第1及び第2の期間P1及びP2が概ね同一の長さを有する場合について説明したが、第1及び第2の期間は互いに異なる長さであってもよい。第3及び第4の揺動信号S3及びS4についても同様である。   Also, the case has been described where the first and second swing signals S1 and S2 are sinusoidal signals having the same amplitude and opposite phases, but the configuration of the first and second swing signals S1 and S2 is as follows. It is not limited to this. The first and second swing signals S1 and S2 only need to have a constant amplitude, and the first swing signal S1 is a signal for increasing the swing angle of the swing body 14, and the second swing signal The signal S2 may be a signal that reduces the swing angle of the swing body 14. Further, the case where the first and second periods P1 and P2 have substantially the same length has been described, but the first and second periods may have different lengths. The same applies to the third and fourth swing signals S3 and S4.

また、本実施例においては、制御装置20が基準信号生成部21及び揺動角検知部25を有する場合について説明したが、基準信号生成部21及び揺動角検知部25は制御装置20の外部に設けられていてもよい。また、例えば、揺動角度を推定できる場合には、揺動角検知部25を設ける必要はない。   Further, in the present embodiment, the case where the control device 20 includes the reference signal generation unit 21 and the swing angle detection unit 25 has been described, but the reference signal generation unit 21 and the swing angle detection unit 25 are provided outside the control device 20. May be provided. Further, for example, when the swing angle can be estimated, it is not necessary to provide the swing angle detection unit 25.

また、揺動信号生成部22が第1及び第2の生成部22A及び22Bを有し、出力部23が第1及び第2の出力部23A及び23Bを有する場合について説明したが、揺動信号生成部22及び出力部23の構成はこれに限定されない。例えば、揺動体装置10は、揺動体14を1つの揺動軸、例えば揺動軸AXのみを中心に揺動するように構成されていてもよい。この場合、揺動信号生成部22は第1の生成部22Aを有していればよく、出力部23は第1の出力部23Aを有していればよい。すなわち、揺動信号生成部23は第1及び第2の揺動信号S1及びS2を生成すればよく、出力部23は第1及び第2の揺動信号S1及びS2を選択的に出力するように構成されていればよい。   Also, a case has been described where the swing signal generation unit 22 has first and second generation units 22A and 22B, and the output unit 23 has first and second output units 23A and 23B. The configurations of the generation unit 22 and the output unit 23 are not limited to this. For example, the oscillator device 10 may be configured to swing the oscillator 14 around only one swing axis, for example, only the swing axis AX. In this case, the swing signal generator 22 only needs to have the first generator 22A, and the output unit 23 only needs to have the first output unit 23A. That is, the swing signal generation unit 23 only needs to generate the first and second swing signals S1 and S2, and the output unit 23 selectively outputs the first and second swing signals S1 and S2. What is necessary is just to be comprised.

図5は、出力部23の第1の出力部23Aが出力する出力信号OS1の他の例を示す図である。出力部23は、図5に示すように、上記した無信号期間P3に移行せず、第1及び第2の期間P2を交互に繰り返して第1及び第2の揺動信号S1及びS2を出力するように構成されていてもよい。   FIG. 5 is a diagram illustrating another example of the output signal OS1 output from the first output unit 23A of the output unit 23. As shown in FIG. 5, the output unit 23 outputs the first and second swing signals S1 and S2 by repeating the first and second periods P2 alternately without shifting to the above-described no-signal period P3. It may be configured to do so.

すなわち、出力部23は、第1の揺動信号S1を出力する第1の期間P1と第2の揺動信号S2を出力する第2の期間P2とを繰り返して駆動部13に第1及び第2の揺動信号S1及びS2を出力するように構成されていればよい。この場合、検知部25を設ける必要はなく、周期的に第1及び第2の期間P1及びP2が繰り返されればよい。   That is, the output unit 23 repeats the first period P1 during which the first swing signal S1 is output and the second period P2 during which the second swing signal S2 is output, and outputs the first and second signals to the drive unit 13. It suffices if it is configured to output the two swing signals S1 and S2. In this case, there is no need to provide the detection unit 25, and the first and second periods P1 and P2 may be repeated periodically.

なお、揺動体14の揺動角度(すなわち振幅)の正確な制御を行うことを考慮すると、第2の期間P2後には揺動体14の揺動角度が0度になっていることが好ましい。この場合、第2の期間P2後において、検知部25が揺動体14の揺動角度を検知し、揺動体14の揺動角度が所定値以下となった際に、出力部23は第2の期間P2後に無信号期間P3に移行して揺動信号の出力を停止することが好ましい。   Considering that the swing angle (that is, the amplitude) of the swing body 14 is accurately controlled, it is preferable that the swing angle of the swing body 14 be 0 degrees after the second period P2. In this case, after the second period P2, the detection unit 25 detects the swing angle of the swing body 14, and when the swing angle of the swing body 14 becomes equal to or smaller than a predetermined value, the output unit 23 outputs the second swing angle. After the period P2, it is preferable to shift to the non-signal period P3 and stop the output of the swing signal.

上記したように、本実施例においては、制御装置20は、少なくとも1つの揺動軸(揺動軸AX)を中心に揺動する揺動体14と揺動体14を駆動する駆動部13とを有する揺動体装置10の制御を行う。また、制御装置20は、周波数が揺動体14の共振周波数に対応したそれぞれ一定の振幅の信号であって、揺動体14の揺動角度を増加させる第1の信号S1と揺動体14の揺動角度を減少させる第2の信号S2とを生成する生成部22と、第1の信号S1を出力する第1の期間P1と第2の信号S2を出力する第2の期間P2とを繰り返して駆動部13に第1及び第2の信号S1及びS2を出力する出力部23とを有する。従って、例えばQ値の高い揺動体14を容易に振幅変調させながら揺動させることができる。従って、省電力省電力で揺動体14の振幅変調を行うことが可能な揺動体装置10の制御装置20及び揺動体装置10の制御方法を提供することができる。   As described above, in the present embodiment, the control device 20 includes the swing body 14 that swings around at least one swing axis (swing axis AX) and the drive unit 13 that drives the swing body 14. The control of the oscillator device 10 is performed. In addition, the control device 20 controls the first signal S1 that increases the swing angle of the oscillator 14 and the first signal S1 that is a signal having a constant amplitude corresponding to the resonance frequency of the oscillator 14 and the oscillation of the oscillator 14. The driving section 22 generates the second signal S2 for decreasing the angle, and repeatedly drives the first period P1 for outputting the first signal S1 and the second period P2 for outputting the second signal S2. The output unit 23 outputs the first and second signals S1 and S2 to the unit 13. Therefore, for example, the rocking body 14 having a high Q value can be rocked while easily performing amplitude modulation. Accordingly, it is possible to provide the control device 20 of the oscillator device 10 and the control method of the oscillator device 10 that can perform the amplitude modulation of the oscillator 14 with power saving.

10 揺動体装置
13 駆動部
14 揺動体
AX、AY 揺動軸
20 制御装置
22 揺動信号生成部(生成部)
23 出力部
25 揺動角検知部(検知部)
S1 第1の揺動信号(第1の信号)
S2 第2の揺動信号(第2の信号)
Reference Signs List 10 Oscillator device 13 Drive unit 14 Oscillator AX, AY Oscillator shaft 20 Controller 22 Oscillation signal generator (generation unit)
23 output unit 25 swing angle detection unit (detection unit)
S1 First swing signal (first signal)
S2 Second swing signal (second signal)

Claims (7)

少なくとも1つの揺動軸を中心に揺動する揺動体と前記揺動体を駆動する駆動部とを有する揺動体装置の制御装置であって、
周波数が前記揺動体の共振周波数に対応するそれぞれ一定振幅の信号であって、前記揺動体の揺動角度を増加させる第1の信号と前記揺動角度を減少させる第2の信号とを生成する生成部と、
前記第1及び第2の信号をそれぞれ出力する第1及び第2の期間を交互に繰り返して前記駆動部に前記第1及び第2の信号を出力する出力部とを有することを特徴とする制御装置。
A control device for an oscillator device, comprising: an oscillator that swings around at least one oscillation axis; and a driving unit that drives the oscillator.
A signal having a constant amplitude corresponding to a resonance frequency of the oscillating body is generated, and a first signal for increasing the oscillating angle of the oscillating body and a second signal for decreasing the oscillating angle are generated. A generating unit;
A control unit comprising: an output unit that outputs the first and second signals to the driving unit by alternately repeating first and second periods for outputting the first and second signals, respectively. apparatus.
前記第2の信号は前記第1の信号とは逆位相であることを特徴とする請求項1に記載の制御装置。   The control device according to claim 1, wherein the second signal has an opposite phase to the first signal. 前記出力部は、前記第1の期間と、前記第2の期間と、信号の出力を停止する第3の期間とをこの順で繰り返すことを特徴とする請求項1又は2に記載の制御装置。   The control device according to claim 1, wherein the output unit repeats the first period, the second period, and a third period in which signal output is stopped in this order. . 前記揺動体の非駆動時における基準位置からの揺動角度を検知する検知部を有し、
前記出力部は、前記揺動体の前記基準位置からの前記揺動角度が所定角度以下となった場合に前記第3の期間に移行して信号の出力を停止することを特徴とする請求項3に記載の制御装置。
A detecting unit that detects a swing angle from a reference position when the swing body is not driven,
4. The output unit, when the swing angle of the swing body from the reference position becomes equal to or smaller than a predetermined angle, shifts to the third period and stops outputting a signal. 5. The control device according to claim 1.
前記第1及び第2の期間は略同一の長さの期間であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載の制御装置。   The control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the first and second periods are periods of substantially the same length. 前記揺動体の共振周波数をfとし、前記揺動体の静止状態から揺動状態を経て静止状態に戻るまでの周期をTとしたとき、前記揺動体のQ値はQ>4.5f×Tの関係を満たすことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つに記載の制御装置。   Assuming that the resonance frequency of the oscillator is f and the period from the stationary state of the oscillator to the stationary state through the oscillation state is T, the Q value of the oscillator is Q> 4.5f × T. The control device according to claim 1, wherein the relationship is satisfied. 前記揺動体は互いに直交する第1及び第2の揺動軸を中心に揺動し、
前記生成部は、前記揺動体を前記第1の揺動軸に対して揺動させる前記第1及び第2の信号と、前記揺動体を前記第2の揺動軸に対して揺動させる第3及び第4の信号を生成し、
前記第1及び第2の信号は、周波数が前記揺動体の前記第1及び第2の揺動軸周りに共通の共振周波数に対応するそれぞれ一定振幅かつ互いに逆位相の信号であり、
前記第3及び第4の信号は、周波数が前記共通の共振周波数に対応し、それぞれ振幅が一定であり、かつそれぞれ位相が前記第1及び第2の信号とは90度異なる信号であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1つに記載の制御装置。
The rocking body rocks about first and second rocking axes orthogonal to each other,
The generator includes the first and second signals for swinging the oscillator about the first swing axis, and a second signal for swinging the oscillator about the second swing axis. Generating third and fourth signals;
The first and second signals are signals having constant amplitudes and opposite phases, each corresponding to a common resonance frequency around the first and second oscillation axes of the oscillator,
The third and fourth signals are signals whose frequencies correspond to the common resonance frequency, each has a constant amplitude, and each has a phase different from the first and second signals by 90 degrees. The control device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that:
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