JP4773301B2 - Mirror control device - Google Patents

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Description

本発明は、通信用の光スイッチやスキャナ等に使用されるミラー制御装置に関するものである。   The present invention relates to a mirror control device used for a communication optical switch, a scanner, or the like.

光スイッチ等のハードウェアを実現する技術の一つとして、マイクロマシン技術により製作されるミラー制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図１は本発明の実施の形態に係るミラー制御装置の構成を示す分解斜視図、図２は図１のミラー制御装置の断面図であるが、従来のミラー制御装置においても機械的な構成は同様であるので、図１、図２を用いて従来のミラー制御装置を説明する。   As one of technologies for realizing hardware such as an optical switch, a mirror control device manufactured by micromachine technology has been proposed (see, for example, Patent Document 1). FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a mirror control device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the mirror control device of FIG. Since this is the same, a conventional mirror control device will be described with reference to FIGS.

ミラー制御装置は、ミラーが形成されたミラー基板（上部基板）２００と、電極が形成された電極基板（下部基板）３００とが平行に配設された構造を有する。
ミラー基板２００は、板状の枠部２１０と、枠部２１０の開口内に配設された可動枠２２０と、可動枠２２０の開口内に配設されたミラー２３０とを有する。枠部２１０、トーションバネ２１１ａ，２１１ｂ，２２１ａ，２２１ｂ、可動枠２２０およびミラー２３０は、例えば単結晶シリコンで一体形成されている。ミラー２３０の表面には例えば３層のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ層が形成されている。一対のトーションバネ２１１ａ，２１１ｂは、枠部２１０と可動枠２２０とを連結している。可動枠２２０は、一対のトーションバネ２１１ａ，２１１ｂを通る図１の可動枠回動軸ｘを軸として回動することができる。同様に、一対のトーションバネ２２１ａ，２２１ｂは、可動枠２２０とミラー２３０とを連結している。ミラー２３０は、一対のトーションバネ２２１ａ，２２１ｂを通る図１のミラー回動軸ｙを軸として回動することができる。可動枠回動軸ｘとミラー回動軸ｙとは、互いに直交している。結果として、ミラー２３０は、直交する２軸で回動する。 The mirror control device has a structure in which a mirror substrate (upper substrate) 200 on which a mirror is formed and an electrode substrate (lower substrate) 300 on which an electrode is formed are arranged in parallel.
The mirror substrate 200 includes a plate-shaped frame portion 210, a movable frame 220 disposed in the opening of the frame portion 210, and a mirror 230 disposed in the opening of the movable frame 220. The frame part 210, the torsion springs 211a, 211b, 221a, 221b, the movable frame 220, and the mirror 230 are integrally formed of, for example, single crystal silicon. For example, three Ti / Pt / Au layers are formed on the surface of the mirror 230. The pair of torsion springs 211 a and 211 b connect the frame part 210 and the movable frame 220. The movable frame 220 can rotate about the movable frame rotation axis x of FIG. 1 passing through the pair of torsion springs 211a and 211b. Similarly, the pair of torsion springs 221 a and 221 b couple the movable frame 220 and the mirror 230. The mirror 230 can rotate about the mirror rotation axis y of FIG. 1 passing through the pair of torsion springs 221a and 221b. The movable frame rotation axis x and the mirror rotation axis y are orthogonal to each other. As a result, the mirror 230 rotates about two orthogonal axes.

電極基板３００は、板状の基部３１０と、段丘状の突出部３２０とを有する。基部３１０と突出部３２０は例えば単結晶シリコンからなる。突出部３２０は、基部３１０の上面に形成された角錐台の形状を有する第２テラス３２２と、第２テラス３２２の上面に形成された角錐台の形状を有する第１テラス３２１と、第１テラス３２１の上面に形成された柱状の形状を有するピボット３３０とから構成される。突出部３２０の四隅とこの四隅に続く基部３１０の上面には、４つの電極３４０ａ〜３４０ｄが形成されている。また、基部３１０の上面には、突出部３２０を挟むように並設された一対の凸部３６０ａ，３６０ｂが形成されている。さらに、基部３１０の上面には、配線３７０が形成されており、この配線３７０には、引き出し線３４１ａ〜３４１ｄを介して電極３４０ａ〜３４０ｄが接続されている。なお、基部３１０の表面には酸化シリコン等からなる絶縁層３１１が形成されており、この絶縁層３１１の上に電極３４０ａ〜３４０ｄ、引き出し線３４１ａ〜３４１ｄ、配線３７０が形成されている。   The electrode substrate 300 has a plate-like base portion 310 and a terrace-like protruding portion 320. The base 310 and the protrusion 320 are made of, for example, single crystal silicon. The protrusion 320 includes a second terrace 322 having a truncated pyramid shape formed on the upper surface of the base 310, a first terrace 321 having a truncated pyramid shape formed on the upper surface of the second terrace 322, and the first terrace. And a pivot 330 having a columnar shape formed on the upper surface of 321. Four electrodes 340 a to 340 d are formed on the four corners of the protruding portion 320 and the upper surface of the base portion 310 following the four corners. In addition, a pair of convex portions 360 a and 360 b arranged side by side so as to sandwich the protruding portion 320 is formed on the upper surface of the base portion 310. Further, a wiring 370 is formed on the upper surface of the base 310, and electrodes 340a to 340d are connected to the wiring 370 via lead lines 341a to 341d. An insulating layer 311 made of silicon oxide or the like is formed on the surface of the base 310, and electrodes 340a to 340d, lead lines 341a to 341d, and wirings 370 are formed on the insulating layer 311.

以上のようなミラー基板２００と電極基板３００とは、ミラー２３０と電極３４０ａ〜３４０ｄとが対向配置されるように、枠部２１０の下面と凸部３６０ａ，３６０ｂの上面とを接合することにより、図２に示すようなミラー制御装置を構成する。このようなミラー制御装置においては、ミラー２３０を接地し、電極３４０ａ〜３４０ｄに正の駆動電圧を与えて、しかも電極３４０ａ〜３４０ｄ間に非対称な電位差を生じさせることにより、ミラー２３０を静電引力で吸引し、ミラー２３０を任意の方向へ回動させることができる。   The mirror substrate 200 and the electrode substrate 300 as described above are formed by joining the lower surface of the frame portion 210 and the upper surfaces of the convex portions 360a and 360b so that the mirror 230 and the electrodes 340a to 340d are opposed to each other. A mirror control device as shown in FIG. 2 is configured. In such a mirror control device, the mirror 230 is grounded, a positive drive voltage is applied to the electrodes 340a to 340d, and an asymmetrical potential difference is generated between the electrodes 340a to 340d, whereby the mirror 230 is electrostatically attracted. And the mirror 230 can be rotated in an arbitrary direction.

特開２００３−５７５７５号公報JP 2003-57575 A

従来のミラー制御装置では、ミラー２３０の駆動電圧−傾斜角特性が回動方向によって異なることがあるという問題点があった。ミラー２３０の駆動電圧−傾斜角特性が回動方向によって異なる要因としては、電極３４０ａ〜３４０ｄとミラー２３０の中心位置のずれや、電極３４０ａ〜３４０ｄの形状誤差、トーションバネ２１１ａ，２１１ｂの回動軸ｘ周りの剛性とトーションバネ２２１ａ，２２１ｂの回動軸ｙ周りの剛性の違いなどが考えられる。   The conventional mirror control device has a problem that the drive voltage-tilt angle characteristic of the mirror 230 may vary depending on the rotation direction. Factors that cause the drive voltage-tilt angle characteristics of the mirror 230 to vary depending on the rotation direction include deviations in the center positions of the electrodes 340a to 340d and the mirror 230, shape errors of the electrodes 340a to 340d, and rotation axes of the torsion springs 211a and 211b The difference between the rigidity around x and the rigidity around the rotation axis y of the torsion springs 221a and 221b can be considered.

回動方向による駆動電圧−傾斜角特性の違いが存在すると、同一の駆動電圧を印加した場合でも回動方向によってミラー２３０の傾斜角が異なることになる。このような回動方向による特性の違いを補正するには、ミラー２３０の回動方向に応じて駆動電圧を変える必要があり、制御が煩雑になる。ミラー２３０を制御する上では、各方向の駆動電圧−傾斜角特性が揃っていることが好ましい。   If there is a difference in drive voltage-tilt angle characteristics depending on the rotation direction, the tilt angle of the mirror 230 varies depending on the rotation direction even when the same drive voltage is applied. In order to correct such a difference in characteristics depending on the rotation direction, it is necessary to change the drive voltage in accordance with the rotation direction of the mirror 230, and the control becomes complicated. In controlling the mirror 230, it is preferable that the drive voltage-tilt angle characteristics in each direction are uniform.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ミラーの回動方向による駆動電圧−傾斜角特性の違いを緩和することができるミラー制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a mirror control device that can alleviate the difference in drive voltage-tilt angle characteristics depending on the rotation direction of the mirror.

本発明のミラー制御装置は、回動可能に支持されたミラーと、このミラーから離間して配置された複数の電極と、前記ミラーの所望の傾斜角に応じた駆動電圧を前記電極毎に生成する駆動電圧生成手段と、前記電極の各々に単独に電圧を印加したときに前記ミラーの傾斜角が同一の規定値になる電圧をバイアス電圧として前記電極毎に生成するバイアス電圧生成手段と、前記バイアス電圧と前記駆動電圧とを前記電極毎に加算して、加算後の電圧を対応する前記電極に印加する電極電圧印加手段とを備え、前記電極電圧印加手段は、前記バイアス電圧と前記駆動電圧とを加算する際に、加算前の前記駆動電圧に前記電極毎に異なる係数を乗算し、前記係数は、前記ミラーの電極毎の電圧−傾斜角特性における任意の２点間の傾きに基づいて前記電極毎に予め設定されるものである。
また、本発明のミラー制御装置の１構成例は、前記電極毎のバイアス電圧のうち少なくとも１つが他と異なることを特徴とするものである。
また、本発明のミラー制御装置の１構成例は、前記電極毎のバイアス電圧がそれぞれ異なることを特徴とするものである。
また、本発明のミラー制御装置の１構成例において、前記ミラーは、直交する２軸の周りで回動するものであり、一方の回動軸を含む面に対して面対称に配置された２つの電極と他方の回動軸を含む面に対して面対称に配置された２つの電極で前記バイアス電圧が異なることを特徴とするものである。 The mirror control device of the present invention generates, for each electrode, a mirror that is rotatably supported, a plurality of electrodes that are spaced apart from the mirror, and a drive voltage corresponding to a desired tilt angle of the mirror. Driving voltage generating means, and a bias voltage generating means for generating, as a bias voltage, a voltage at which the tilt angle of the mirror becomes the same specified value when a voltage is applied to each of the electrodes independently; by adding the bias voltage and the drive voltage to each of the electrodes, and an electrode voltage applying means for applying a voltage after adding the corresponding said electrode, said electrode voltage applying means, the bias voltage and the drive voltage Is added to the drive voltage before addition by a different coefficient for each electrode , and the coefficient is based on the slope between any two points in the voltage-tilt angle characteristics for each electrode of the mirror. in front In which pre-set for each electrode.
Also, one configuration example of the mirror control device of the present invention is characterized in that at least one of the bias voltages for each electrode is different from the others.
Also, one configuration example of the mirror control device of the present invention is characterized in that the bias voltage for each of the electrodes is different.
Further, in one configuration example of the mirror control device of the present invention, the mirror rotates about two orthogonal axes, and is arranged in plane symmetry with respect to a plane including one of the rotation axes. The bias voltage is different between two electrodes arranged symmetrically with respect to a plane including one electrode and the other rotation axis.

本発明によれば、電極の各々に単独に電圧を印加したときにミラーの傾斜角が同一の規定値になる電圧をバイアス電圧として電極毎に生成して印加することにより、ミラーの回動方向による駆動電圧−傾斜角特性の違いを緩和することができる。その結果、本発明では、ミラーの所望の傾斜角に応じた駆動電圧を生成する際に、ミラーの回動方向による駆動電圧−傾斜角特性の違いを考慮する必要がなくなる。   According to the present invention, when a voltage is independently applied to each of the electrodes, a voltage that causes the mirror tilt angle to be the same specified value is generated and applied to each electrode as a bias voltage, whereby the rotation direction of the mirror The difference in drive voltage-tilt angle characteristics due to can be alleviated. As a result, in the present invention, it is not necessary to consider the difference in the drive voltage-tilt angle characteristics depending on the rotation direction of the mirror when generating the drive voltage according to the desired tilt angle of the mirror.

また、本発明では、電極電圧印加手段がバイアス電圧と駆動電圧とを加算する際に、加算前の駆動電圧に電極毎に異なる係数を乗算することにより、駆動電圧（傾斜角）のより広い範囲にわたってミラーの回動方向による駆動電圧−傾斜角特性の違いを緩和することができる。   In the present invention, when the electrode voltage application means adds the bias voltage and the drive voltage, the drive voltage before the addition is multiplied by a different coefficient for each electrode, whereby a wider range of the drive voltage (tilt angle) is obtained. Thus, the difference in drive voltage-tilt angle characteristics due to the rotation direction of the mirror can be alleviated.

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係るミラー制御装置の構成を示す分解斜視図、図２は図１のミラー制御装置の断面図である。前述のとおり、枠部２１０、トーションバネ２１１ａ，２１１ｂ，２２１ａ，２２１ｂ、可動枠２２０およびミラー２３０は導電性の材料（本実施の形態では単結晶シリコン）で一体形成されており、ミラー２３０はミラー基板２００に対して回動可能に支持されている。一方、単結晶シリコン等からなる基部３１０の表面には酸化シリコン等からなる絶縁層３１１が形成されており、この絶縁層３１１の上に電極３４０ａ〜３４０ｄ、引き出し線３４１ａ〜３４１ｄ、配線３７０が形成されている。 [First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a mirror control device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the mirror control device of FIG. As described above, the frame portion 210, the torsion springs 211a, 211b, 221a, 221b, the movable frame 220, and the mirror 230 are integrally formed of a conductive material (in this embodiment, single crystal silicon), and the mirror 230 is a mirror. The substrate 200 is supported so as to be rotatable. On the other hand, an insulating layer 311 made of silicon oxide or the like is formed on the surface of the base 310 made of single crystal silicon or the like, and electrodes 340a to 340d, lead lines 341a to 341d, and wirings 370 are formed on the insulating layer 311. Has been.

本実施の形態と従来のミラー制御装置との大きな相違点は、従来のミラー制御装置ではミラー２３０を所望の角度に制御するための駆動電圧を電極３４０ａ〜３４０ｄに印加しているのに対して、本実施の形態ではミラー２３０の傾斜角に依存しないバイアス電圧と電極毎の駆動電圧との組み合わせ（加減算や乗算）で各電極３４０ａ〜３４０ｄへの印加電圧を決定し、さらに少なくとも１つの電極のバイアス電圧を他の電極のバイアス電圧と変える点である。   The major difference between this embodiment and the conventional mirror control device is that the drive voltage for controlling the mirror 230 to a desired angle is applied to the electrodes 340a to 340d in the conventional mirror control device. In this embodiment, the applied voltage to each of the electrodes 340a to 340d is determined by a combination (addition / subtraction or multiplication) of the bias voltage independent of the tilt angle of the mirror 230 and the drive voltage for each electrode. The bias voltage is changed from the bias voltage of the other electrode.

以下、本実施の形態と従来のミラー制御装置との相違点についてより詳細に説明する。図３は本実施の形態のミラー制御装置の電気的な接続関係を示すブロック図である。
ミラー電圧印加手段４００は、枠部２１０とトーションバネ２１１ａ，２１１ｂと可動枠２２０とトーションバネ２２１ａ，２２１ｂとを介してミラー２３０に接地電位を印加する。 Hereinafter, differences between the present embodiment and a conventional mirror control device will be described in more detail. FIG. 3 is a block diagram showing an electrical connection relationship of the mirror control device of the present embodiment.
The mirror voltage application unit 400 applies a ground potential to the mirror 230 via the frame part 210, the torsion springs 211a and 211b, the movable frame 220, and the torsion springs 221a and 221b.

駆動電圧生成手段４０１は、ミラー２３０の所望の傾斜角に応じた駆動電圧を電極３４０ａ〜３４０ｄ毎に生成する。駆動電圧生成手段４０１は、予めミラー２３０の傾斜角と駆動電圧値との関係が設定されたテーブルを内部に備えており、ミラー２３０の所望の傾斜角に対応する駆動電圧値をテーブルから取得して、電極毎の駆動電圧を生成する。この駆動電圧生成手段４０１のテーブルを設定する基となったミラー２３０の駆動電圧−傾斜角特性は、電極３４０ａ〜３４０ｄとミラー２３０の中心位置のずれや電極３４０ａ〜３４０ｄの形状誤差が一定範囲内に収まっている理想的な状態のものを使用している。   The drive voltage generation unit 401 generates a drive voltage corresponding to a desired tilt angle of the mirror 230 for each of the electrodes 340a to 340d. The drive voltage generation unit 401 has a table in which the relationship between the tilt angle of the mirror 230 and the drive voltage value is set in advance, and acquires the drive voltage value corresponding to the desired tilt angle of the mirror 230 from the table. Thus, a drive voltage for each electrode is generated. The drive voltage-tilt angle characteristics of the mirror 230, which is the basis for setting the table of the drive voltage generating means 401, are such that the deviation of the center positions of the electrodes 340a to 340d and the mirror 230 and the shape errors of the electrodes 340a to 340d are within a certain range. The one in the ideal state that fits in.

次に、バイアス電圧生成手段４０２は、各電極３４０ａ〜３４０ｄに単独に電圧を印加したときにミラー基板２００に対するミラー２３０の傾斜角の絶対値が同一の規定値になる電圧を、バイアス電圧として電極毎に生成する。
図４、図５はバイアス電圧生成手段４０２の動作を説明するための図であり、図４はミラー２３０の駆動電圧−傾斜角特性の１例を示す図、図５はミラー２３０が回動する様子を示す断面図である。ここでは、ミラー２３０を図１のミラー回動軸ｙ周りに回動させる場合について説明する。 Next, the bias voltage generation unit 402 uses, as a bias voltage, a voltage at which the absolute value of the tilt angle of the mirror 230 with respect to the mirror substrate 200 becomes the same specified value when a voltage is applied to each of the electrodes 340a to 340d independently. Generate every time.
4 and 5 are diagrams for explaining the operation of the bias voltage generation unit 402. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the drive voltage-tilt angle characteristics of the mirror 230. FIG. 5 illustrates the rotation of the mirror 230. It is sectional drawing which shows a mode. Here, a case where the mirror 230 is rotated around the mirror rotation axis y in FIG. 1 will be described.

図４におけるＢは電極３４０ｂのみに駆動電圧を印加したときのミラー２３０の駆動電圧−傾斜角特性、Ｄは電極３４０ｄのみに駆動電圧を印加したときのミラー２３０の駆動電圧−傾斜角特性である。
電極３４０ｂに電圧を印加して、図５の破線で示すようにミラー２３０を電極３４０ｂ側に引き寄せるように回動させたときにミラー２３０の傾斜角が規定値θとなる電圧は、図４によればＶｂ０である。同様に、電極３４０ｄに電圧を印加して、図５の一点鎖線で示すようにミラー２３０を電極３４０ｄ側に引き寄せるように回動させたときにミラー２３０の傾斜角が規定値θとなる電圧は、図４によればＶｄ０である。 In FIG. 4, B is the drive voltage-tilt angle characteristic of the mirror 230 when the drive voltage is applied only to the electrode 340b, and D is the drive voltage-tilt angle characteristic of the mirror 230 when the drive voltage is applied only to the electrode 340d. .
When a voltage is applied to the electrode 340b and the mirror 230 is rotated so as to be drawn toward the electrode 340b as shown by a broken line in FIG. According to this, Vb0. Similarly, when a voltage is applied to the electrode 340d and the mirror 230 is rotated so as to be drawn toward the electrode 340d as shown by a one-dot chain line in FIG. According to FIG. 4, it is Vd0.

バイアス電圧生成手段４０２には、このようなバイアス電圧Ｖｂ０，Ｖｄ０の値が予め登録されている。バイアス電圧生成手段４０２は、ミラー２３０をミラー回動軸ｙ周りに回動させる場合、電極３４０ｂに印加するバイアス電圧としてＶｂ０を生成し、電極３４０ｄに印加するバイアス電圧としてＶｄ０を生成する。こうして、バイアス電圧生成手段４０２は、ミラー２３０の駆動に関わる電極毎にバイアス電圧を生成する。   In the bias voltage generation unit 402, values of such bias voltages Vb0 and Vd0 are registered in advance. When the mirror 230 is rotated about the mirror rotation axis y, the bias voltage generation unit 402 generates Vb0 as a bias voltage applied to the electrode 340b and generates Vd0 as a bias voltage applied to the electrode 340d. In this way, the bias voltage generation unit 402 generates a bias voltage for each electrode involved in driving the mirror 230.

なお、バイアス電圧はミラー２３０の傾斜角に依存せず、電極に固有かつ固定のものである。電極３４０ａ，３４０ｃはミラー２３０の可動枠回動軸ｘ周りの回動に関わり、ミラー回動軸ｙ周りの回動には関わらないため、ミラー２３０をミラー回動軸ｙ周りに回動させる場合、電極３４０ａ，３４０ｃへの印加電圧はバイアス電圧生成手段４０２により生成されたバイアス電圧のみとなる。また、同様にミラー２３０を可動枠回動軸ｘ周りに回動させる場合には、電極３４０ｂ，３４０ｄへの印加電圧はバイアス電圧のみとなる。   The bias voltage does not depend on the tilt angle of the mirror 230, and is specific and fixed to the electrode. Since the electrodes 340a and 340c are related to the rotation of the mirror 230 about the movable frame rotation axis x and are not related to the rotation about the mirror rotation axis y, the mirror 230 is rotated about the mirror rotation axis y. The voltage applied to the electrodes 340a and 340c is only the bias voltage generated by the bias voltage generating means 402. Similarly, when the mirror 230 is rotated about the movable frame rotation axis x, the voltage applied to the electrodes 340b and 340d is only the bias voltage.

電極電圧印加手段４０３は、バイアス電圧生成手段４０２が生成したバイアス電圧と駆動電圧生成手段４０１が生成した駆動電圧とを電極毎に加算して、電極毎の加算後の電圧を対応する電極３４０ａ〜３４０ｄに印加する。電極３４０ａ〜３４０ｄには、それぞれ引き出し線３４１ａ〜３４１ｄを介して電圧が印加される。これにより、ミラー２３０は、電極３４０ａ〜３４０ｄ間の電位差に応じた方向に回動する。   The electrode voltage application unit 403 adds the bias voltage generated by the bias voltage generation unit 402 and the drive voltage generated by the drive voltage generation unit 401 for each electrode, and the added voltage for each electrode corresponds to the corresponding electrode 340a˜ Apply to 340d. A voltage is applied to the electrodes 340a to 340d via lead lines 341a to 341d, respectively. Thereby, the mirror 230 rotates in the direction according to the potential difference between the electrodes 340a to 340d.

本実施の形態では、各電極３４０ａ〜３４０ｄに単独に電圧を印加したときにミラー２３０の傾斜角が同一の規定値θになる電圧をバイアス電圧として電極毎に生成して印加することにより、ミラー２３０の回動方向による駆動電圧−傾斜角特性の違いを緩和することができる。その結果、本実施の形態では、駆動電圧を生成する際に、ミラー２３０の回動方向による駆動電圧−傾斜角特性の違いを考慮する必要がなくなる。   In this embodiment, when a voltage is independently applied to each of the electrodes 340a to 340d, a voltage at which the inclination angle of the mirror 230 becomes the same specified value θ is generated and applied to each electrode as a bias voltage, whereby the mirror The difference in drive voltage-tilt angle characteristics depending on the rotation direction of 230 can be reduced. As a result, in the present embodiment, it is not necessary to consider the difference in the drive voltage-tilt angle characteristics depending on the rotation direction of the mirror 230 when generating the drive voltage.

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、ミラー２３０の駆動電圧−傾斜角特性曲線上の特定の点のデータを基にバイアス電圧を決定しているが、このような決定方法では駆動電圧（傾斜角）の広い範囲にわたってミラー２３０の回動方向による駆動電圧−傾斜角特性の違いを緩和することはできない。その理由は、図４に示すようにミラー２３０のそれぞれの駆動電圧−傾斜角特性の傾きが異なるからである。そこで、本実施の形態では、第１の実施の形態に比べてより広い範囲にわたって有効なバイアス電圧の決定方法を説明する。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the bias voltage is determined based on data at a specific point on the drive voltage-tilt angle characteristic curve of the mirror 230. In such a determination method, the drive voltage (tilt angle) is determined. The difference in drive voltage-tilt angle characteristics depending on the rotation direction of the mirror 230 cannot be reduced over a wide range. This is because the inclination of the drive voltage-inclination angle characteristics of each mirror 230 is different as shown in FIG. Therefore, in this embodiment, a method for determining an effective bias voltage over a wider range than in the first embodiment will be described.

本実施の形態においてもミラー制御装置の構成は第１の実施の形態と同様であるので、図１〜図３の符号を用いて本実施の形態の動作を説明する。
ミラー電圧印加手段４００、駆動電圧生成手段４０１及びバイアス電圧生成手段４０２の動作は第１の実施の形態と同じである。 Since the configuration of the mirror control device in this embodiment is the same as that in the first embodiment, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS.
The operations of the mirror voltage application unit 400, the drive voltage generation unit 401, and the bias voltage generation unit 402 are the same as those in the first embodiment.

本実施の形態の電極電圧印加手段４０３は、第１の実施の形態と同様に、バイアス電圧生成手段４０２が生成したバイアス電圧と駆動電圧生成手段４０１が生成した駆動電圧とを電極毎に加算するが、このとき加算前の駆動電圧に電極毎に異なる係数を乗算する。駆動電圧生成手段４０１が生成した電極３４０ｂ用の駆動電圧をＶｙ、電極３４０ｄ用の駆動電圧を−Ｖｙとし、ミラー２３０をミラー回動軸ｙ周りに回動させる場合について説明すると、電極電圧印加手段４０３が電極３４０ｂに印加する加算後の電圧Ｖｂ、及び電極３４０ｄに印加する加算後の電圧Ｖｄは次式のようになる。
Ｖｂ＝Ｖｂ０＋Ｖｙ×（Ｖｂｍａｘ−Ｖｂ０）×（１／Ｖｙｍａｘ） ・・・（１）
Ｖｄ＝Ｖｄ０−Ｖｙ×（Ｖｄｍａｘ−Ｖｄ０）×（１／Ｖｙｍａｘ） ・・・（２） As in the first embodiment, the electrode voltage application unit 403 of this embodiment adds the bias voltage generated by the bias voltage generation unit 402 and the drive voltage generated by the drive voltage generation unit 401 for each electrode. However, at this time, the driving voltage before addition is multiplied by a different coefficient for each electrode. The case where the drive voltage for the electrode 340b generated by the drive voltage generation means 401 is Vy, the drive voltage for the electrode 340d is -Vy, and the mirror 230 is rotated about the mirror rotation axis y will be described. The added voltage Vb 403 applied to the electrode 340b and the added voltage Vd applied to the electrode 340d are expressed by the following equations.
Vb = Vb0 + Vy × (Vbmax−Vb0) × (1 / Vymax) (1)
Vd = Vd0−Vy × (Vdmax−Vd0) × (1 / Vymax) (2)

式（１）、式（２）において、Ｖｂｍａｘは図４に示した駆動電圧−傾斜角特性曲線Ｂ上においてミラー２３０の傾斜角が最大値θｍａｘ（θ＜θｍａｘ）に達したときの電圧であり、同様にＶｄｍａｘは図４に示した駆動電圧−傾斜角特性曲線Ｄ上においてミラー２３０の傾斜角が最大値θｍａｘに達したときの電圧であり、Ｖｙｍａｘは駆動電圧Ｖｙの最大値である。つまり、駆動電圧Ｖｙは０〜Ｖｙｍａｘの範囲の値を取り得る。θｍａｘはミラー２３０に必要とされる最大の傾斜角である。   In the expressions (1) and (2), Vbmax is a voltage when the tilt angle of the mirror 230 reaches the maximum value θmax (θ <θmax) on the drive voltage-tilt angle characteristic curve B shown in FIG. Similarly, Vdmax is a voltage when the tilt angle of the mirror 230 reaches the maximum value θmax on the drive voltage-tilt angle characteristic curve D shown in FIG. 4, and Vymax is the maximum value of the drive voltage Vy. That is, the drive voltage Vy can take a value in the range of 0 to Vymax. θmax is the maximum tilt angle required for the mirror 230.

電極電圧印加手段４０３は、式（１）に示すように駆動電圧Ｖｙに予め設定された係数（Ｖｂｍａｘ−Ｖｂ０）×（１／Ｖｙｍａｘ）を乗算し、この乗算結果とバイアス電圧Ｖｂ０とを加算して、加算後の電圧Ｖｂを電極３４０ｂに印加する。また、電極電圧印加手段４０３は、式（２）に示すように駆動電圧−Ｖｙに予め設定された係数（Ｖｄｍａｘ−Ｖｄ０）×（１／Ｖｙｍａｘ）を乗算し、この乗算結果とバイアス電圧Ｖｄ０とを加算して、加算後の電圧Ｖｄを電極３４０ｄに印加する。これにより、ミラー２３０は、電極３４０ａ〜３４０ｄ間の電位差に応じた方向に回動する。   The electrode voltage application unit 403 multiplies the drive voltage Vy by a preset coefficient (Vbmax−Vb0) × (1 / Vymax) as shown in the equation (1), and adds the multiplication result and the bias voltage Vb0. Then, the added voltage Vb is applied to the electrode 340b. The electrode voltage application unit 403 multiplies the drive voltage −Vy by a preset coefficient (Vdmax−Vd0) × (1 / Vymax) as shown in the equation (2), and the multiplication result and the bias voltage Vd0 And the voltage Vd after the addition is applied to the electrode 340d. Thereby, the mirror 230 rotates in the direction according to the potential difference between the electrodes 340a to 340d.

本実施の形態は、ミラー２３０の電極毎の駆動電圧−傾斜角特性の２点間の傾き（本実施の形態では傾斜角θとθｍａｘ間の傾き（Ｖｂｍａｘ−Ｖｂ０）又は（Ｖｄｍａｘ−Ｖｄ０））に基づいて電極毎の駆動電圧を補正するものである。これにより、本実施の形態では、ミラー２３０の各回動方向の電圧−傾斜角特性を傾斜角θからθｍａｘまでの２点間において見かけ上揃えることができ、第１の実施の形態に比べて駆動電圧（傾斜角）のより広い範囲にわたってミラー２３０の回動方向による駆動電圧−傾斜角特性の違いを緩和することができる。   In this embodiment, the slope between two points of the drive voltage-tilt angle characteristics for each electrode of the mirror 230 (in this embodiment, the slope between the tilt angles θ and θmax (Vbmax−Vb0) or (Vdmax−Vd0)). Based on the above, the drive voltage for each electrode is corrected. Thereby, in the present embodiment, the voltage-tilt angle characteristics of each rotation direction of the mirror 230 can be apparently uniform between two points from the tilt angles θ to θmax, and the driving is performed as compared with the first embodiment. The difference in drive voltage-tilt angle characteristics depending on the rotation direction of the mirror 230 can be reduced over a wider range of voltage (tilt angle).

なお、本実施の形態では、ミラー２３０をミラー回動軸ｙ周りに回動させる場合について説明したが、ミラー２３０を可動枠回動軸ｘ周りに回動させる場合には、電極３４０ａ，３４０ｃに印加する電圧に式（１）、式（２）と同様の補正を行えばよく、ミラー２３０を回動軸ｘ及びｙ周りに回動させる場合には、電極３４０ａ〜３４０ｄに印加する各電圧に式（１）、式（２）と同様の補正を行えばよい。   In the present embodiment, the case where the mirror 230 is rotated about the mirror rotation axis y has been described. However, when the mirror 230 is rotated about the movable frame rotation axis x, the electrodes 340a and 340c are provided. The applied voltage may be corrected in the same manner as in the equations (1) and (2). When the mirror 230 is rotated about the rotation axes x and y, the voltages applied to the electrodes 340a to 340d are adjusted. Corrections similar to the expressions (1) and (2) may be performed.

また、第１、第２の実施の形態では、主として１軸周りの回動で例えば図２の右側に回動する場合と左側に回動する場合でミラー２３０の駆動電圧−傾斜角特性が異なる場合について説明してきた。１軸周りの回動で駆動電圧−傾斜角特性が異なる原因としては、電極３４０ａ〜３４０ｄとミラー２３０の中心位置のずれや、電極３４０ａ〜３４０ｄの形状誤差などが考えられる。   Further, in the first and second embodiments, the drive voltage-tilt angle characteristics of the mirror 230 are different mainly when rotating around one axis, for example, when rotating to the right in FIG. The case has been explained. Possible causes of the difference in drive voltage-tilt angle characteristics due to rotation about one axis include deviations in the center positions of the electrodes 340a to 340d and the mirror 230, and shape errors of the electrodes 340a to 340d.

ミラー２３０の回動方向によって特性が異なるその他の場合として、可動枠回動軸ｘ周りの回動とミラー回動軸ｙ周りの回動でミラー２３０の駆動電圧−傾斜角特性が異なる場合が考えられる。この場合の原因としては、トーションバネ２１１ａ，２１１ｂの回動軸ｘ周りの剛性とトーションバネ２２１ａ，２２１ｂの回動軸ｙ周りの剛性の違いなどが考えられる。この場合は、回動軸ｘを含む、基部３１０と垂直な面に対して面対称に配置された電極３４０ａ，３４０ｃと、回動軸ｙを含む、基部３１０と垂直な面に対して面対称に配置された電極３４０ｂ，３４０ｄでバイアス電圧及び係数が異なるようにすればよい。   As another case where the characteristics differ depending on the rotation direction of the mirror 230, the drive voltage-tilt angle characteristics of the mirror 230 may be different depending on the rotation around the movable frame rotation axis x and the rotation around the mirror rotation axis y. It is done. As a cause in this case, a difference in rigidity around the rotation axis x of the torsion springs 211a and 211b and rigidity around the rotation axis y of the torsion springs 221a and 221b can be considered. In this case, the electrodes 340a and 340c arranged in plane symmetry with respect to the plane perpendicular to the base 310 including the rotation axis x and plane symmetry with respect to the plane perpendicular to the base 310 including the rotation axis y. The bias voltage and the coefficient may be made different between the electrodes 340b and 340d arranged in FIG.

本発明は、ミラー制御装置に適用することができる。   The present invention can be applied to a mirror control device.

本発明の第１の実施の形態に係るミラー制御装置の構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of the mirror control apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図１のミラー制御装置の断面図である。It is sectional drawing of the mirror control apparatus of FIG. 本発明の第１の実施の形態に係るミラー制御装置の電気的な接続関係を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical connection relation of the mirror control apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態におけるミラーの駆動電圧−傾斜角特性の１例を示す図である。It is a figure which shows one example of the drive voltage-tilt angle characteristic of the mirror in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態においてミラーが回動する様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a mode that a mirror rotates in the 1st Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

２００…ミラー基板、２１１ａ，２１１ｂ，２２１ａ，２２１ｂ…トーションバネ、２２０…可動枠、２３０…ミラー、３００…電極基板、３４０ａ〜３４０ｄ…電極、４００…ミラー電圧印加手段、４０１…駆動電圧生成手段、４０２…バイアス電圧生成手段、４０３…電極電圧印加手段。   200 ... Mirror substrate, 211a, 211b, 221a, 221b ... Torsion spring, 220 ... Movable frame, 230 ... Mirror, 300 ... Electrode substrate, 340a-340d ... Electrode, 400 ... Mirror voltage applying means, 401 ... Drive voltage generating means, 402: bias voltage generating means, 403: electrode voltage applying means.

Claims (4)

回動可能に支持されたミラーと、
このミラーから離間して配置された複数の電極と、
前記ミラーの所望の傾斜角に応じた駆動電圧を前記電極毎に生成する駆動電圧生成手段と、
前記電極の各々に単独に電圧を印加したときに前記ミラーの傾斜角が同一の規定値になる電圧をバイアス電圧として前記電極毎に生成するバイアス電圧生成手段と、
前記バイアス電圧と前記駆動電圧とを前記電極毎に加算して、加算後の電圧を対応する前記電極に印加する電極電圧印加手段とを備え、
前記電極電圧印加手段は、前記バイアス電圧と前記駆動電圧とを加算する際に、加算前の前記駆動電圧に前記電極毎に異なる係数を乗算し、
前記係数は、前記ミラーの電極毎の電圧−傾斜角特性における任意の２点間の傾きに基づいて前記電極毎に予め設定されることを特徴とするミラー制御装置。 A mirror that is pivotally supported;
A plurality of electrodes spaced apart from the mirror;
Drive voltage generating means for generating a drive voltage for each electrode according to a desired tilt angle of the mirror;
A bias voltage generating means for generating, as a bias voltage, a voltage at which the tilt angle of the mirror becomes the same specified value when a voltage is independently applied to each of the electrodes;
Electrode voltage application means for adding the bias voltage and the drive voltage for each electrode and applying the added voltage to the corresponding electrode ;
The electrode voltage application means, when adding the bias voltage and the drive voltage, multiply the drive voltage before addition by a different coefficient for each electrode,
The mirror control device is characterized in that the coefficient is set in advance for each electrode based on an inclination between any two points in a voltage-tilt angle characteristic for each electrode of the mirror. 請求項１記載のミラー制御装置において、
前記電極毎のバイアス電圧のうち少なくとも１つが他と異なることを特徴とするミラー制御装置。 The mirror control device according to claim 1, wherein
A mirror control device, wherein at least one of the bias voltages for each electrode is different from the others . 請求項１記載のミラー制御装置において、
前記電極毎のバイアス電圧がそれぞれ異なることを特徴とするミラー制御装置。 The mirror control device according to claim 1 , wherein
A mirror control device, wherein the bias voltage for each electrode is different . 請求項１記載のミラー制御装置において、
前記ミラーは、直交する２軸の周りで回動するものであり、
一方の回動軸を含む面に対して面対称に配置された２つの電極と他方の回動軸を含む面に対して面対称に配置された２つの電極で前記バイアス電圧が異なることを特徴とするミラー制御装置。 The mirror control device according to claim 1 , wherein
The mirror rotates about two orthogonal axes,
The bias voltage is different between two electrodes arranged symmetrically with respect to a plane including one rotation axis and two electrodes arranged symmetrically with respect to a plane including the other rotation axis. Mirror control device .
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JP4137678B2 (en) * 2003-03-27 2008-08-20 オリンパス株式会社 Optical deflection apparatus, optical switch, and control method of optical deflection apparatus
JP4363916B2 (en) * 2003-06-27 2009-11-11 株式会社リコー Optical deflection apparatus driving method, optical deflection apparatus, optical deflection array, image forming apparatus, and image projection display apparatus
JP4360923B2 (en) * 2004-01-20 2009-11-11 Ｈｏｙａ株式会社 Micro mirror device

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