JP2006189497A - Reflecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源からの光を所望の方向に反射する反射装置に関する。 The present invention relates to a reflection device that reflects light from a light source in a desired direction.
従来より、プロジェクタのライトバルブとしては、液晶パネルが多く用いられてきた。 Conventionally, a liquid crystal panel has been often used as a light valve of a projector.
近年では、微小な鏡面素子(マイクロミラー)を画素に対応させて平面上に並べ、マイクロマシニング技術を用いて、それぞれの鏡面の角度を機械的に制御することによって画像を表示するDMD(デジタル・ミラー・デバイス)が実用化されている。 In recent years, DMD (digital / digital display) that displays images by arranging micro mirror elements (micro mirrors) on a plane corresponding to pixels and mechanically controlling the angle of each mirror surface using micromachining technology. Mirror device) has been put into practical use.
このようなDMDは、液晶パネルより応答速度が速く、明るい画像が得られるという利点を有するため、小型かつ高輝度および高画質のプロジェクタを実現するのに適している。 Such a DMD has an advantage that a response speed is faster than that of a liquid crystal panel and a bright image can be obtained. Therefore, the DMD is suitable for realizing a small projector having high brightness and high image quality.
このようなプロジェクタでは、DMDのマイクロミラーが光の反射方向を繰り返し変化させることにより、画像が投影されるか否かが制御されている。 In such a projector, whether or not an image is projected is controlled by a DMD micromirror that repeatedly changes the reflection direction of light.
一方、例えば、レーザプリンタにマイクロミラーを用いる場合には、マイクロミラーにより光源からの光を走査させる必要がある。すなわち、マイクロミラーを用いて感光ドラム上に光源からの光を走査させることにより、感光ドラム上の感光体が露光され、感光ドラムに画像が形成される。 On the other hand, for example, when a micromirror is used in a laser printer, it is necessary to scan light from a light source by the micromirror. In other words, by scanning the light from the light source on the photosensitive drum using the micromirror, the photosensitive member on the photosensitive drum is exposed and an image is formed on the photosensitive drum.
上記レーザプリンタで用いているように、光源からの光をマイクロミラーを用いて走査させる方式は、現在、例えばテレビ、車載用ヘッドアップディスプレイおよび車載用レーザレーダ等に応用され、各種方面で研究開発が進められつつある。 As used in the above laser printer, the method of scanning light from a light source using a micromirror is currently applied to, for example, televisions, in-vehicle head-up displays, in-vehicle laser radars, etc., and researched and developed in various fields. Is being promoted.
マイクロミラーを用いて光源からの光を走査させる場合、光の反射面となるマイクロミラーを傾斜させる。この場合、マイクロミラーを駆動する駆動手段およびチルト角(マイクロミラーの傾斜角)を検出する検出手段が必要となる。検出手段により検出されたチルト角を駆動手段にフィードバックすることにより、駆動手段が所望のチルト角を得ることができるようにマイクロミラーを駆動する。以下に、上記駆動手段および上記検出手段がそれぞれ設けられた種々の光学装置の例を挙げて説明する。 When scanning light from a light source using a micromirror, the micromirror serving as a light reflecting surface is tilted. In this case, driving means for driving the micromirror and detection means for detecting the tilt angle (tilt angle of the micromirror) are required. By feeding back the tilt angle detected by the detection means to the drive means, the micromirror is driven so that the drive means can obtain a desired tilt angle. Hereinafter, examples of various optical devices provided with the driving unit and the detecting unit will be described.
例えば、特許文献1に記載の光学装置では、ミラーとなる可動片の端面に可動電極を設け、この可動片の端面に対向する固定プレートの端面に固定電極を設けている。可動電極と固定電極との間に生じる静電容量を検出することにより、可動片の可動状態を検出している。
For example, in the optical device described in
また、特許文献2に記載の光スキャナでは、一面に反射鏡が形成された可動板に駆動コイルを設け、この駆動コイルに流れる電流と、可動板の付近に設けられた永久磁石が発生する磁界とのローレンツ力により可動板が偏向運動を行う。駆動コイルの両端における誘導起電力に基づいて可動板の偏向角が検出される。
Further, in the optical scanner described in
また、特許文献3に記載の光偏向器では、上記特許文献2と同様に、一面に反射鏡が形成された可動板に駆動コイルを設け、この駆動コイルに流れる電流と、可動板の付近に設けられた永久磁石が発生させる磁界とのローレンツ力により可動板が偏向運動を行う。可動板に設けられたホール素子の電圧に基づいて可動板の偏向角が検出される。
Further, in the optical deflector described in
さらに、特許文献4に記載の光学機器では、反射面を有する可動板の貫通部分に光を入射し、その貫通部分を透過した透過光の光量に基づいて可動板の偏向角が検出されている。
しかしながら、上記特許文献1に記載の光学装置においては、可動電極と固定電極との対向面積に基づいて静電容量が検出されることにより、可動片が大きく傾斜した場合には、上記対向面積が小さくなるので、静電容量に基づく可動片のチルト角を検出することが困難となる。そのため、可動片を大きく傾斜させることはできない。
However, in the optical device described in
また、上記特許文献2および3にそれぞれ記載の光スキャナおよび光偏向器においては、可動板に駆動コイルまたはホール素子を設けているので、可動板が重くなり、可動板を高速に駆動することが困難となるとともに、製造が難しくなる。
Further, in the optical scanner and the optical deflector described in
さらに、上記特許文献4に記載の光学機器においては、光源からの入射光の大部分は、可動板の反射面により偏向されるが、入射光の一部は、貫通部分を介して可動板の裏面へ透過する。その結果、入射光の利用率の低下が著しい。
Furthermore, in the optical device described in
本発明の目的は、反射面を有する可動板の傾斜角を高精度に制御可能でかつ傾斜角を大きくすることが可能であり、製造が容易で軽量化および入射光の利用率の向上が可能な反射装置を提供することである。 It is an object of the present invention to control the inclination angle of a movable plate having a reflecting surface with high accuracy and to increase the inclination angle, making it easy to manufacture, reducing the weight and improving the utilization rate of incident light. Is to provide a simple reflection device.
第1の発明に係る反射装置は、光を反射する反射面を有する可動板と、可動板を傾斜可能に支持する固定部と、可動板の端面に対向するように配置された少なくとも一つの駆動部と、駆動部を制御する制御回路とを備え、駆動部は、積層された複数の電極を含み、複数の電極間には絶縁層がそれぞれ介挿され、制御回路は、駆動部の複数の電極のうち少なくとも一つの電極に選択的に電圧を印加することにより、電圧が印加された電極と可動板の端面との間に静電力を発生させるものである。 A reflecting device according to a first aspect of the present invention is a movable plate having a reflecting surface that reflects light, a fixed portion that supports the movable plate so as to be tiltable, and at least one drive disposed so as to face an end surface of the movable plate. And a control circuit that controls the drive unit, the drive unit includes a plurality of stacked electrodes, an insulating layer is interposed between the plurality of electrodes, and the control circuit includes a plurality of drive units By selectively applying a voltage to at least one of the electrodes, an electrostatic force is generated between the electrode to which the voltage is applied and the end face of the movable plate.
本発明に係る反射装置においては、固定部により可動板が傾斜可能に支持されている。また、少なくとも一つの駆動部が可動板の端面に対向するように配置されている。 In the reflecting device according to the present invention, the movable plate is supported by the fixed portion so as to be tiltable. In addition, at least one drive unit is arranged to face the end surface of the movable plate.
制御回路により駆動部の複数の電極のうち少なくとも一つの電極に選択的に電圧が印加されることによって、電圧が印加された電極と可動板の端面との間に静電力が発生し可動板が上記電極に引き付けられる。それにより、可動板を所望の傾斜角に傾斜させることができる。 When a voltage is selectively applied to at least one of the plurality of electrodes of the driving unit by the control circuit, an electrostatic force is generated between the electrode to which the voltage is applied and the end surface of the movable plate, and the movable plate is Attracted to the electrode. Thereby, the movable plate can be inclined to a desired inclination angle.
このように、駆動部の複数の電極の少なくとも一つの電極に制御回路により電圧を印加することによって、可動板の傾斜角を高精度に制御可能でかつ傾斜角を大きくまたは小さくすることができる。 Thus, by applying a voltage to at least one electrode of the plurality of electrodes of the drive unit by the control circuit, the tilt angle of the movable plate can be controlled with high accuracy and the tilt angle can be increased or decreased.
また、可動板を傾斜させる駆動部が可動板上に存在しないので、製造の容易化および可動板の軽量化を図ることができる。さらに、可動板の全体を反射面として用いて光を反射および走査させることができる。それにより、光の利用率の向上を図ることができる。 Moreover, since the drive part which inclines a movable plate does not exist on a movable plate, manufacture can be simplified and weight reduction of a movable plate can be achieved. Furthermore, light can be reflected and scanned using the entire movable plate as a reflecting surface. Thereby, the utilization factor of light can be improved.
第2の発明に係る反射装置は、光を反射する反射面を有する可動板と、可動板を傾斜可能に支持する固定部と、可動板の端面に対向するように配置された第1および第2の駆動部と、駆動部を制御する制御回路とを備え、第1の駆動部は、積層された複数の第1の電極をそれぞれ含み、第2の駆動部は、積層された複数の第2の電極をそれぞれ含み、複数の第1および第2の電極間には絶縁層がそれぞれ介挿され、制御回路は、第1の駆動部の複数の第1の電極のうち少なくとも一つの電極に選択的に電圧を印加するとともに、第2の駆動部の複数の第2の電極のうち、少なくとも一つの電極に選択的に電圧を印加することにより、電圧が印加された第1および第2の電極と、可動板の端面との間に静電力を発生させるものである。 A reflecting device according to a second aspect of the invention includes a movable plate having a reflecting surface that reflects light, a fixed portion that supports the movable plate so as to be tiltable, and first and first plates disposed so as to face the end surface of the movable plate. The first driving unit includes a plurality of stacked first electrodes, and the second driving unit includes a plurality of stacked first electrodes. Each of the two electrodes, an insulating layer is interposed between the plurality of first and second electrodes, and the control circuit is connected to at least one of the plurality of first electrodes of the first driving unit. A voltage is selectively applied, and a voltage is selectively applied to at least one of the plurality of second electrodes of the second drive unit, whereby the first and second voltages are applied. An electrostatic force is generated between the electrode and the end face of the movable plate.
本発明に係る反射装置においては、固定部により可動板が傾斜可能に支持されている。また、第1および第2の駆動部が可動板の端面に対向するように配置されている。 In the reflecting device according to the present invention, the movable plate is supported by the fixed portion so as to be tiltable. Further, the first and second driving units are arranged so as to face the end face of the movable plate.
制御回路により第1の駆動部の複数の第1の電極のうち少なくとも一つの電極に選択的に電圧が印加されるとともに、第2の駆動部の複数の第2の電極のうち少なくとも一つの電極に選択的に電圧が印加されることによって、電圧が印加された第1および第2の電極と可動板の端面との間に静電力が発生し可動板が上記電極に引き付けられる。それにより、可動板を所望の傾斜角に傾斜させることができる。 A voltage is selectively applied to at least one of the plurality of first electrodes of the first driving unit by the control circuit, and at least one of the plurality of second electrodes of the second driving unit. When a voltage is selectively applied to the first and second electrodes, an electrostatic force is generated between the first and second electrodes to which the voltage is applied and the end face of the movable plate, and the movable plate is attracted to the electrode. Thereby, the movable plate can be inclined to a desired inclination angle.
この場合、制御回路により第1の駆動部および第2の駆動部の異なる高さの電極に電圧が印加された場合には、可動板を2次元的に傾斜させることができ、制御回路により第1の駆動部および第2の駆動部の同じ高さの電極に電圧が印加された場合には、可動板を1次元的に傾斜させることができる。 In this case, when a voltage is applied to the electrodes having different heights of the first drive unit and the second drive unit by the control circuit, the movable plate can be tilted two-dimensionally. When a voltage is applied to the electrodes of the same height of the first driving unit and the second driving unit, the movable plate can be tilted one-dimensionally.
このように、第1および第2の駆動部の複数の電極の少なくとも一つの電極に制御回路により電圧を印加することによって、可動板の傾斜角を高精度に制御可能でかつ傾斜角を大きくまたは小さくすることができる。 Thus, by applying a voltage to at least one of the plurality of electrodes of the first and second drive units by the control circuit, the tilt angle of the movable plate can be controlled with high accuracy and the tilt angle is increased or Can be small.
また、可動板を傾斜させる第1および第2の駆動部が可動板上に存在しないので、製造の容易化および可動板の軽量化を図ることができる。さらに、可動板の全体を反射面として用いて光を反射および走査させることができる。それにより、光の利用率の向上を図ることができる。 In addition, since the first and second drive units for inclining the movable plate do not exist on the movable plate, it is possible to facilitate manufacture and reduce the weight of the movable plate. Furthermore, light can be reflected and scanned using the entire movable plate as a reflecting surface. Thereby, the utilization factor of light can be improved.
制御回路は、駆動部の複数の電極のうち2つの電極に電圧を印加してもよい。この場合、可動板の端面を2つの電極間の位置に引き付けることができるので、2つの電極にそれぞれ単独に電圧を印加した場合に設定される傾斜角のおおよそ中間の傾斜角を設定することができる。それにより、電圧が印加される電極が1つである場合と組み合わせることにより、可動板の傾斜角の分解能を2倍にすることができる。 The control circuit may apply a voltage to two of the plurality of electrodes of the driving unit. In this case, since the end face of the movable plate can be attracted to the position between the two electrodes, it is possible to set an inclination angle approximately in the middle of the inclination angles set when a voltage is applied to each of the two electrodes. it can. Thereby, the resolution of the tilt angle of the movable plate can be doubled by combining with the case where there is one electrode to which a voltage is applied.
制御回路は、初期状態で駆動部の複数の電極のうち少なくとも2つの電極に電圧を印加してもよい。この場合、制御回路による非駆動時において可動板がフリー状態となっている場合および異常時に可動板が所望の位置から外れた場合に、可動板の位置を予め設定された初期位置に戻すことができる。それにより、可動板の位置を特定することが可能となる。 The control circuit may apply a voltage to at least two of the plurality of electrodes of the driving unit in the initial state. In this case, the position of the movable plate can be returned to the preset initial position when the movable plate is in a free state when not driven by the control circuit and when the movable plate moves out of a desired position during an abnormality. it can. Thereby, the position of the movable plate can be specified.
制御回路は、第1の駆動部の複数の第1の電極のうち2つの電極および第2の駆動部の複数の第2の電極のうち少なくとも1つの電極に電圧を印加してもよい。この場合、可動板の端面を第1の駆動部の2つの電極間の位置に引き付けることができるので、2つの電極にそれぞれ単独に電圧を印加した場合に設定される傾斜角のおおよそ中間の傾斜角を設定することができる。それにより、第1の駆動部において電圧が印加される電極が1つである場合と組み合わせることにより、可動板の傾斜角の分解能を2倍にすることができる。 The control circuit may apply a voltage to at least one of the plurality of first electrodes of the first drive unit and at least one of the plurality of second electrodes of the second drive unit. In this case, since the end face of the movable plate can be attracted to the position between the two electrodes of the first drive unit, the inclination is approximately the middle of the inclination angle set when a voltage is applied to each of the two electrodes. The corner can be set. Accordingly, the resolution of the tilt angle of the movable plate can be doubled by combining with the case where there is one electrode to which a voltage is applied in the first driving unit.
制御回路は、第2の駆動部の複数の第2の電極のうち2つの電極および第1の駆動部の複数の第1の電極のうち少なくとも1つの電極に電圧を印加してもよい。この場合、可動板の端面を第2の駆動部の2つの電極間の位置に引き付けることができるので、2つの電極にそれぞれ単独に電圧を印加した場合に設定される傾斜角のおおよそ中間の傾斜角を設定することができる。それにより、第2の駆動部において電圧が印加される電極が1つである場合と組み合わせることにより、可動板の傾斜角の分解能を2倍にすることができる。 The control circuit may apply a voltage to at least one of the plurality of second electrodes of the second driving unit and the plurality of first electrodes of the first driving unit. In this case, since the end face of the movable plate can be attracted to the position between the two electrodes of the second driving unit, the inclination is approximately the middle of the inclination angle set when a voltage is applied to each of the two electrodes. The corner can be set. Accordingly, the resolution of the tilt angle of the movable plate can be doubled by combining with the case where there is one electrode to which a voltage is applied in the second driving unit.
制御回路は、初期状態で第1の駆動部の複数の第1の電極のうち少なくとも2つの電極に電圧を印加し、第2の駆動部の複数の第2の電極のうち少なくとも2つの電極に電圧を印加してもよい。この場合、制御回路による非駆動時において可動板がフリー状態となっている場合および異常時に可動板が所望の位置から外れた場合に、可動板の位置を予め設定された初期位置に戻すことができる。それにより、可動板の位置を特定することが可能となる。 The control circuit applies a voltage to at least two electrodes of the plurality of first electrodes of the first driving unit in an initial state, and applies to at least two electrodes of the plurality of second electrodes of the second driving unit. A voltage may be applied. In this case, the position of the movable plate can be returned to the preset initial position when the movable plate is in a free state when not driven by the control circuit and when the movable plate moves out of a desired position during an abnormality. it can. Thereby, the position of the movable plate can be specified.
可動板は、一または複数の連結部により固定部に連結されてもよい。それにより、可動板が容易かつ円滑に傾斜される。 The movable plate may be connected to the fixed portion by one or a plurality of connecting portions. Thereby, the movable plate is easily and smoothly inclined.
可動板は、中空構造を有する直方体からなり、直方体は、駆動部の側面に対向する端面を有し、直方体の傾斜に伴って端面が駆動部の側面に平行な状態を維持するように直方体が変形可能に形成されてもよい。 The movable plate is formed of a rectangular parallelepiped having a hollow structure, and the rectangular parallelepiped has an end surface facing the side surface of the drive unit, and the rectangular parallelepiped is maintained so that the end surface is parallel to the side surface of the drive unit as the rectangular parallelepiped is inclined. It may be formed to be deformable.
このように、可動板が中空構造の直方体により形成され、静電力により可動板が傾斜した場合に、可動板の端面が駆動部の側面と平行となることにより、可動板の端面において静電力を受ける面積が大きくなる。それにより、静電力の利用効率が向上される。それにより、反射装置の省電力化を実現することができる。 As described above, when the movable plate is formed of a rectangular parallelepiped having a hollow structure and the movable plate is inclined by the electrostatic force, the end surface of the movable plate is parallel to the side surface of the drive unit, so that the electrostatic force is generated at the end surface of the movable plate. The area to receive increases. Thereby, the utilization efficiency of electrostatic force is improved. Thereby, power saving of the reflection device can be realized.
固定部は、可動板を回動可能に支持する回動軸と、回動軸を回動可能に支持する固定支柱とを含んでもよい。 The fixed portion may include a rotation shaft that rotatably supports the movable plate and a fixed support column that rotatably supports the rotation shaft.
この場合、可動板が回動軸により回動可能に支持され、回動軸が固定支柱により回動可能に支持されていることにより、可動板を容易かつ円滑に傾斜させることができる。 In this case, since the movable plate is rotatably supported by the rotation shaft and the rotation shaft is rotatably supported by the fixed support column, the movable plate can be easily and smoothly inclined.
本発明によれば、駆動部の複数の電極の少なくとも一つの電極に制御回路により電圧を印加することによって、可動板の傾斜角を高精度に制御可能でかつ傾斜角を大きくまたは小さくすることができる。また、可動板を傾斜させる駆動部が可動板上に存在しないので、製造の容易化および可動板の軽量化を図ることができる。さらに、可動板の全体を反射面として用いて光を反射および走査させることができることにより、光の利用率の向上を図ることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to control the inclination angle of the movable plate with high accuracy and to increase or decrease the inclination angle by applying a voltage to at least one electrode of the plurality of electrodes of the driving unit by the control circuit. it can. Moreover, since the drive part which inclines a movable plate does not exist on a movable plate, manufacture can be simplified and weight reduction of a movable plate can be achieved. Furthermore, since the light can be reflected and scanned by using the entire movable plate as a reflecting surface, it is possible to improve the light utilization rate.
以下、本発明の実施の形態に係る反射装置について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a reflection device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態に係る反射装置の構成を示す模式図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the reflecting device according to the first embodiment.
図1に示すように、本実施の形態に係る反射装置は、例えば2mm角のミラー部1、ミラー部1の一方の端面を固定する固定部2、ミラー部1を駆動する駆動部3、駆動部3を制御する駆動回路4およびメモリ5を備える。
As shown in FIG. 1, the reflection device according to the present embodiment includes, for example, a 2 mm
ここで、固定部2により固定されているミラー部1の平面に対して垂直な軸をX軸とし、ミラー部1の平面内で直交する2軸をY軸およびZ軸とする。
Here, an axis perpendicular to the plane of the
ミラー部1は、図示しない光源からの光を反射させる反射面を有する。ミラー部1は、例えばシリコン(Si)からなる基板上にアルミニウム(Al)または金(Au)等からなる金属層を積層することにより形成される。
The
駆動部3は、例えば50μmの厚さを有する複数の電極3a〜3eの積層構造を有する。この電極間には、例えば20μmの厚さを有する例えば酸化シリコン(SiO2 )からなる絶縁層31がそれぞれ設けられている。
The
ここで、駆動部3は、ミラー部1の他方の端面に対して所定の間隔(例えば、5μm)を空けて設けられている。本実施の形態では、ミラー部1の高さが、駆動部3の電極3cの高さとほぼ同じになるように設定している。このミラー部1の位置を初期位置とする。
Here, the
駆動回路4は、ミラー部1がYZ平面に対して所望のチルト角(傾斜角)傾斜するように駆動部3の複数の電極3a〜3eのうちいずれか1層または2層以上の電極に電圧を印加する。
The
駆動回路4により駆動部3の所定の電極に電圧が印加されると、印加された電極とミラー部1との間に静電力が発生する。それにより、ミラー部1は、駆動部3の電圧が印加された電極の方向に向かってZ軸の周りに傾斜する。このときのミラー部1のチルト角をθzとする。ミラー部1が傾斜することにより、図示しない光源からの光を1次元的に反射および走査することが可能となる。
When a voltage is applied to a predetermined electrode of the
このように、ミラー部1が一軸の周り(本例ではZ軸の周り)に傾斜する反射装置を1次元ミラーという。
In this way, the reflecting device in which the
メモリ5は、ミラー部1の複数のチルト角と、電圧を印加する駆動部3の1または複数の電極(以下、印加電極と略記する)との関係を記憶する。すなわち、メモリ5の上記関係から、駆動回路4は、所望のチルト角を得るために電圧を印加すべき電極を認識することが可能となる。
The
本実施の形態では、駆動回路4は、メモリ5が有する上記関係に基づいて駆動部3の電極に電圧を印加する。
In the present embodiment, the
図2は、図1の駆動回路4の構成を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the
図2に示すように、駆動回路4は、直流電源41およびスイッチング素子4a〜4eを備える。
As illustrated in FIG. 2, the
スイッチング素子4a〜4eは、直流電源41と駆動部3の電極3a〜3eとの間にそれぞれ接続されている。このような構成により、例えばスイッチング素子4eを介して駆動部3の電極3eに電圧を印加すると、ミラー部1は、電極3eの方向に向かって傾斜する。この場合において、初期位置を基準としたミラー部1のZ軸周りのチルト角をθz5とする。なお、初期状態では、スイッチング素子4a〜4eはオフとなっている。
The
なお、後の図3において詳述するが、電極3aに電圧を印加した場合のミラー部1のチルト角をθz1とし、電極3bに電圧を印加した場合のミラー部1のチルト角をθz2とし、電極3cに電圧を印加した場合のミラー部1のチルト角をθz3とし、電極3dに電圧を印加した場合のミラー部1のチルト角をθz4とする。この場合、ミラー部1のチルト角θz3を0°とし、チルト角θz1,θz2を正の角度とし、チルト角θz4,θz5を負の角度とする。
As will be described in detail later with reference to FIG. 3, the tilt angle of the
図2の固定部2と駆動部3との距離L1は、例えば2.005mmである。また、図2の駆動部3の長さDは例えば0.5mm、幅は2mmである。
A distance L1 between the fixing
ここで、ミラー部1のチルト角θzは、下記式(1)に示すように、三角関数により算出することができる。
Here, the tilt angle θz of the
θz=tan-1 (nt/L1) ・・・(1)
上式(1)において、tは、駆動部3の1つの電極の厚さ50μmと1つの絶縁層31の厚さ20μmとを足し合わせた長さであり、nは、ミラー部1の初期位置に相当する電極3cから印加電極までの電極の個数(電極3cを含まない)を示す。例えば、電極3eに電圧が印加される場合、nは2に相当する。
θz = tan −1 (nt / L1) (1)
In the above formula (1), t is a length obtained by adding the thickness of one electrode of the
図3は、図1のメモリ5に記憶されているチルト角θzの具体例と駆動部3の印加電極との関係の一例を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between a specific example of the tilt angle θz stored in the
最初に、印加電極が1層の場合について説明する。図3に示すように、印加電極が電極3aである場合、ミラー部1のチルト角θz1は例えば4°となる。印加電極が電極3bである場合、ミラー部1のチルト角θz2は例えば2°となる。
First, the case where the application electrode is a single layer will be described. As shown in FIG. 3, when the applied electrode is the
また、印加電極が電極3cである場合、ミラー部1のチルト角θz3は例えば0°となる。印加電極が電極3dである場合、ミラー部1のチルト角θz4は例えば−2°となる。印加電極が電極3eである場合、ミラー部1のチルト角θz5は例えば−4°となる。
When the application electrode is the
次に、印加電極が2層の場合について説明する。図3に示すように、印加電極が電極3a,3bである場合、ミラー部1のチルト角θzは、上記チルト角θz1とチルト角θz2との中間値である3°となる。印加電極が電極3b,3cである場合、ミラー部1のチルト角θzは、上記チルト角θz2とチルト角θz3との中間値である1°となる。
Next, the case where the application electrode has two layers will be described. As shown in FIG. 3, when the application electrodes are
また、印加電極が電極3c,3dである場合、ミラー部1のチルト角θzは、上記チルト角θz3とチルト角θz4との中間値である−1°となる。印加電極が電極3d,3eである場合、ミラー部1のチルト角θzは、上記チルト角θz4とチルト角θz5との中間値である−3°となる。
When the application electrodes are the
このように、印加電極が2層であることにより、印加電極が1層である場合に比べ、チルト角の分解能を2倍にすることができる。 As described above, since the application electrode has two layers, the resolution of the tilt angle can be doubled as compared with the case where the application electrode has one layer.
図4は、ミラー部1と固定部2との連結方法の一例を示す模式図である。図4(a)は、ミラー部1および固定部2の上面図であり、図4(b)は、ミラー部1および固定部2の側面図である。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a method of connecting the
図4(a)に示すように、ミラー部1は、例えばポリシリコン薄膜からなる柔軟な連結部材としてのヒンジ11により固定部2に連結される。それにより、図4(b)に示すように、ミラー部1は、容易に傾斜される。
As shown in FIG. 4A, the
(第2の実施の形態)
図5は、第2の実施の形態に係る反射装置の構成を示す模式図である。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of a reflection device according to the second embodiment.
図5に示すように、本実施の形態に係る反射装置が上記第1の実施の形態に係る反射装置と異なる点は、ミラー部1の連結方法である。以下、詳細に説明する。
As shown in FIG. 5, the reflector unit according to the present embodiment is different from the reflector unit according to the first embodiment in the connection method of the
本実施の形態においては、Z軸に沿って2本の回動軸6aが、ミラー部1の両側の端面にそれぞれ回動可能に接続されている。2本の回動軸6aは、2つの固定支柱6にそれぞれ回動可能に設けられている。このような構成により、駆動回路4により駆動部3の所定の電極に電圧が印加された際に、ミラー部1を傾斜させることができる。
In the present embodiment, two
(第3の実施の形態)
図6は、第3の実施の形態に係る反射装置の構成を示す模式図である。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a reflecting device according to the third embodiment.
図6に示すように、本実施の形態に係る反射装置が上記第1の実施の形態に係る反射装置と異なる点は、ミラー部1の形状が異なる点、ならびに駆動部3と同様の構成を有する駆動部7、および駆動回路4と同様の動作を行い、駆動部7の各電極に電圧を印加する駆動回路8が設けられている点である。以下、詳細に説明する。
As shown in FIG. 6, the reflection device according to the present embodiment is different from the reflection device according to the first embodiment in that the shape of the
本実施の形態においては、ミラー部1は、短片1aを有する。この短片1aは、ミラー部1と一体的に形成されている。なお、短片1aのZ軸方向の幅は、ミラー部1のZ軸方向の幅よりも小さい。
In the present embodiment, the
短片1aは、ミラー部1の中央部に設けられており、ミラー部1は、短片1aを介して固定部2に連結される。
The short piece 1a is provided in the center part of the
また、駆動部3および駆動部7は、ミラー部1の端面に対して所定間隔を空けてかつZ軸方向に並ぶように配置される。
The
駆動部7は、電極7a〜7eおよび複数の絶縁層71を備え、その構造は駆動部3と同様である。また、駆動回路8は、駆動部7の電極7a〜7eにそれぞれ電圧を印加する。なお、駆動回路8の構成については後述する。
The
本実施の形態においては、駆動回路4および駆動回路8は、駆動部3および駆動部7の所定の電極にそれぞれ電圧を印加する。
In the present embodiment, the
駆動回路4および駆動回路8が駆動部3および駆動部7の異なる高さの電極に電圧を印加した場合、駆動部3および駆動部7の異なる高さの電極とミラー部1との間で静電力がそれぞれ発生する。それにより、ミラー部1は、Z軸の周りおよびY軸の周りに2次元的に傾斜する。したがって、本実施の形態に係る反射装置は、図示しない光源からの光を2次元的に反射および走査することが可能となる。
When the
このように、ミラー部1が二軸の周り(本例ではZ軸およびY軸の周り)に傾斜される反射装置を2次元ミラーという。
A reflection device in which the
なお、駆動部3および駆動部7の同じ高さの電極に電圧を印加することにより、本実施の形態の反射装置を1次元ミラーとして使用してもよい。
Note that the reflection device of the present embodiment may be used as a one-dimensional mirror by applying a voltage to the electrodes having the same height in the
図7は、図6の駆動回路4および駆動回路8の構成を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the
駆動回路4の構成は、上記第1の実施の形態の図2における駆動回路4の構成と同様であるので説明は省略する。
Since the configuration of the
駆動回路8は、直流電源81およびスイッチング素子8a〜8eを備える。スイッチング素子8a〜8eは、直流電源81と駆動部7の電極7a〜7eとの間にそれぞれ接続されている。なお、初期状態においては、スイッチング素子8a〜8eはオフとなっている。
The
ここで、本実施の形態の反射装置におけるミラー部1の設定されたチルト角について説明する。
Here, the set tilt angle of the
図8は、2次元ミラーにおけるチルト角と、駆動部3および駆動部7の印加電極との関係の一例を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the tilt angle in the two-dimensional mirror and the application electrodes of the
ミラー部1のY軸周りのチルト角をθyとし、Z軸周りのチルト角をθzとする。図8のチルト角θy1,θy3,θy5およびθz1〜θz5は、予め設定された角度値を有する。
The tilt angle around the Y axis of the
図8に示すように、例えばY軸周りのチルト角がθy5でかつZ軸周りのチルト角がθz4となるように、ミラー部1を傾斜させる場合には、駆動部3の電極3eおよび駆動部7の電極7cに電圧を印加する。この場合、図7において、駆動回路4のスイッチング素子4eおよび駆動回路8のスイッチング素子8cがオンにされる。それにより、ミラー部1は、Y軸周りのチルト角がθy5でかつZ軸周りのチルト角がθz4となるように傾斜する。なお、図7においては、図面を容易化するため、ミラー部1のZ軸周りのチルト角θz4は図示していない。
As shown in FIG. 8, when the
ここで、ミラー部1のチルト角θyは、下記式(2)に示すように、三角関数により算出することができる。
Here, the tilt angle θy of the
θy=tan-1 (nt/L2) ・・・(2)
上式(2)において、tは、駆動部3の1つの電極の厚さ50μmと1つの絶縁層31の厚さ20μmとを足し合わせた長さであり、nは、ミラー部1の初期位置に相当する電極3cから駆動部3の印加電極までの電極の個数(電極3cを含まない)を示す。例えば、電極3eに電圧が印加される場合、nは2に相当する。また、L2は、図7の駆動部3の中心と駆動部7の中心との距離である。
θy = tan −1 (nt / L2) (2)
In the above formula (2), t is a length obtained by adding the thickness of one electrode of the
(第4の実施の形態)
図9は、第4の実施の形態に係る反射装置の構成を示す模式図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration of a reflecting device according to the fourth embodiment.
図9に示すように、本実施の形態に係る反射装置が上記第1の実施の形態に係る反射装置と異なる点は、ミラー部1の代わりにミラー部1bが設けられている点である。
As shown in FIG. 9, the reflection device according to the present embodiment is different from the reflection device according to the first embodiment in that a
本実施の形態においては、ミラー部1bは、中空の箱型筒状構造を有しており、ミラー部1bの光の反射面および駆動部3に対向する側の側面のそれぞれに直交する側の両側面は開口されている。ミラー部1bの光の反射面は、例えばアルミニウムまたは金等の金属からなる。中空の箱型筒状構造のミラー部1bは、半導体製造技術の応用で一般的に知られているMEMS(Micro Electro Mechanical System)を用いて製造される。
In the present embodiment, the
ミラー部1bを中空の箱型筒状構造とする利点について次図を参照しながら説明する。
Advantages of the
図10は、図9のミラー部1bを傾斜させた状態を示す模式図である。なお、図10においては、参考のために上記第1の実施の形態におけるミラー部1の端面の面積がミラー部1bの端面の面積に等しい場合を想定したミラー部1を傾斜させた状態についても点線で図示している。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a state in which the
ここで、ミラー部1bを傾斜させる駆動力すなわち静電力の利用効率を向上するには、ミラー部1bの駆動部3に対向する側の端面(以下、対向端面と呼ぶ)1cが駆動部3の端面と平行となることが好ましい。以下、図面を参照しながら詳細に説明する。
Here, in order to improve the use efficiency of the driving force that tilts the
図10に示すように、ミラー部1bおよびミラー部1が初期位置にある場合、すなわちチルト角が0°の場合には、ミラー部1bの対向端面1cおよびミラー部1の駆動部3に対向する側の端面(以下、対向端面と呼ぶ)1dは、駆動部3の端面に対して平行となる。
As shown in FIG. 10, when the
一方、ミラー部1bおよびミラー部1が静電力によりZ軸の周りに傾斜した場合には、中空構造を有するミラー部1bの対向端面1cは、駆動部3の端面に対して平行となるが、中空構造を有しないミラー部1の対向端面1dは、駆動部3の端面に対して平行とならない。
On the other hand, when the
このように、ミラー部1bが中空の箱型筒状構造を有することにより、静電力によりミラー部1bが傾斜した場合に、ミラー部1bの対向端面1cが駆動部3の端面と平行となる。
As described above, since the
それにより、ミラー部1bの対向端面1cにおいて駆動部3による静電力を受ける面積が大きくなり、静電力の利用効率が向上される。これにより、反射装置の省電力化を実現することができる。
Thereby, the area which receives the electrostatic force by the
ここで、図9に示すミラー部1bは中空構造を有するので、図1のミラー部1の厚さよりもミラー部1bの厚さは大きい。そのため、ミラー部1bの傾斜動作が円滑に行われにくい場合がある。
Here, since the
本実施の形態においては、ミラー部1bの傾斜動作が容易となるように対向端面1cの形状を以下のように形成する。
In the present embodiment, the shape of the facing end surface 1c is formed as follows so that the tilting operation of the
図11は、図9のミラー部1bの対向端面1cの形状を示す拡大図である。
FIG. 11 is an enlarged view showing the shape of the opposed end surface 1c of the
図11(a)に示すように、ミラー部1bの対向端面1cの角度に沿ったミラー部1bの領域の厚さを薄くする。
As shown in FIG. 11A, the thickness of the region of the
また、図11(b)に示すように、ミラー部1bの対向端面1cの連結部に1または複数の切り欠き1eを設ける。
Further, as shown in FIG. 11B, one or a plurality of
さらに、図11(c)に示すように、対向端面1cを有する対向片1fには、孔部1gが設けられている。ミラー部1bの平面上にコの字形状のヒンジ1hが設けられている。この場合、ヒンジ1hが対向片1fの孔部1gに係合することにより、対向片1fは、ミラー部1bに自由度を持ちながら拘束されている。
Further, as shown in FIG. 11 (c), the opposing piece 1f having the opposing end face 1c is provided with a
以上の図11(a)〜(c)に示す構成により、ミラー部1bの傾斜動作が円滑となり、対向端面1cが駆動部3の端面に対して確実に平行となる。それにより、ミラー部1bの対向端面1cにおいて駆動部3による静電力を受ける面積が大きくなり、静電力の利用効率がより向上される。
With the configuration shown in FIGS. 11A to 11C described above, the tilting operation of the
図12は、ミラー部1bの初期化処理を行う駆動回路4の構成を示す模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating the configuration of the
ミラー部1bの初期化処理とは、以下の処理のことである。すなわち、上記のように、ミラー部1bを中空構造とした場合、駆動回路4による非駆動時および異常時では、ミラー部1bがフリー状態となる場合があり、ミラー部1bの位置を特定することが困難な場合がある。ミラー部1bを初期位置に戻すための処理を初期化処理という。
The initialization process of the
図12に示すように、駆動回路4は、5つの直流電源41a〜41eを備える。この5つの直流電源41a〜41eは、駆動部3の電極3a〜3eにそれぞれ電圧を印加する。それにより、駆動部3の全ての電極3a〜3eに同時に異なる電圧を印加することができる。
As shown in FIG. 12, the
本実施の形態では、ミラー部1bの初期位置に対応する電極3cに最も高い電圧V3を印加する。この場合、電極3aに印加する電圧をV1とし、電極3bに印加する電圧をV2とし、電極3cに印加する電圧をV3とし、電極3dに印加する電圧をV4とし、電極3eに印加する電圧をV5とすると、下記式(3)および下記式(4)の関係を満たす電圧が各電極に印加される。
In the present embodiment, the highest voltage V3 is applied to the
V1<V2<V3 ・・・(3)
V5<V4<V3 ・・・(4)
このような構成により、駆動部3の電極3cにおける静電力が最も強くなる。それにより、ミラー部1bは電極3cに引き付けられ初期位置に戻される。
V1 <V2 <V3 (3)
V5 <V4 <V3 (4)
With such a configuration, the electrostatic force at the
(第5の実施の形態)
図13は、第5の実施の形態に係る反射装置の構成を示す模式図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a configuration of a reflecting device according to the fifth embodiment.
図13に示すように、本実施の形態に係る反射装置が第4の実施の形態に係る反射装置と異なる点は、ミラー部1bの連結方法である。以下、詳細に説明する。
As shown in FIG. 13, the reflection device according to the present embodiment is different from the reflection device according to the fourth embodiment in the connection method of the
本実施の形態においては、Z軸に沿った2本の回動軸6a,6bが、中空構造を有するミラー部1bの両側の端面にそれぞれ回動可能に接続されている。2本の回動軸6a,6bは、2つの固定支柱6にそれぞれ回動可能に設けられている。
In the present embodiment, two
このような構成により、駆動回路4により駆動部3の所定の電極に電圧が印加された際に、ミラー部1bをZ軸周りで傾斜させることができる。
With such a configuration, when a voltage is applied to a predetermined electrode of the
(上記各実施の形態に係る反射装置の効果)
上記各実施の形態においては、駆動部3の電極3a〜3eの少なくとも一つの電極に駆動回路4により電圧を印加することにより、ミラー部1,1bのチルト角を高精度に制御可能でかつチルト角を大きくまたは小さくすることができる。
(Effects of the reflecting device according to each of the above embodiments)
In each of the above-described embodiments, by applying a voltage to at least one of the
また、ミラー部1,1bを傾斜させる駆動部3,7がミラー部1,1b上に存在しないので、製造の容易化およびミラー部1,1bの軽量化を図ることができる。また、ミラー部1,1bの全体を反射面として用いて光を反射および走査させることができる。それにより、光の利用率の向上を図ることができる。
Moreover, since the
さらに、ミラー部1,1bのチルト角と印加電極との関係を予め記憶したメモリ5を用いることにより、ミラー部1,1bのチルト角を検出する検出手段を設けることなく、駆動部3,7によりミラー部1,1bを傾斜させることができる。それにより、反射装置の小型化を図ることができる。
Further, by using the
上記各実施の形態においては、ミラー部1,1bが可動板に相当し、駆動部3が第1の駆動部に相当し、駆動部7が第2の駆動部に相当し、電極3a〜3eが第1の電極に相当し、電極7a〜7eが第2の電極に相当し、駆動回路4,8が制御回路に相当し、ヒンジ11が連結部に相当し、対向端面1cが可動板の端面に相当する。
In each of the above embodiments, the
(他の実施形態)
なお、上記各実施の形態においては、駆動部3および駆動部7は、それぞれ5つの電極3a〜3eおよび電極7a〜7eを有するが、これに限定されるものではなく、5つ未満または6つ以上の電極を有してもよい。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, the
また、駆動時において、電極3a〜3eおよび電極7a〜7eに印加する電圧は電極ごとに異なる電圧を印加してもよい。
In driving, the voltages applied to the
さらに、第2および第5の実施の形態において、駆動部は複数設けてもよい。 Furthermore, in the second and fifth embodiments, a plurality of drive units may be provided.
(参考形態に係る反射装置)
以下、参考形態に係る反射装置について図面を参照しながら説明する。
(Reflecting device according to reference form)
Hereinafter, the reflecting device according to the reference embodiment will be described with reference to the drawings.
この参考形態に係る反射装置は、上記各実施の形態に係る反射装置と異なり、ミラー駆動部により静電力を発生させ、発生された静電力によりミラー部1を傾斜させる。ミラー部1のチルト角を位置センサにより検出する。位置センサにより検出された検出値を演算部が読み取り、ミラー駆動部にフィードバックすることによって、ミラー部1を所望のチルト角となるように傾斜させるものである。以下、各参考形態について詳細に説明する。
Unlike the reflecting device according to each of the above embodiments, the reflecting device according to the reference embodiment generates an electrostatic force by the mirror driving unit and tilts the
(第1の参考形態)
図14は、第1の参考形態に係る反射装置の構成を示す模式図である。
(First reference form)
FIG. 14 is a schematic diagram showing the configuration of the reflection device according to the first reference embodiment.
図14に示すように、本参考形態に係る反射装置が上記第1の実施の形態に係る反射装置と異なる点は、電極からなるミラー駆動部10が設けられている点、駆動回路4の代わりに演算部9が設けられている点、駆動部3の代わりに位置センサ11が設けられている点およびメモリ5が設けられていない点である。
As shown in FIG. 14, the reflection device according to the present embodiment is different from the reflection device according to the first embodiment in that a
本参考形態においては、ミラー駆動部10は、ミラー部1の下方に設けられている。
In this reference embodiment, the
演算部9によりミラー駆動部10に電圧が印加されると、ミラー駆動部10とミラー部1との間で静電力が発生する。それにより、ミラー部1は、Z軸の周りに傾斜する。ミラー部1が傾斜することにより、図示しない光源からの光を1次元的に反射および走査することが可能となる。
When a voltage is applied to the
位置センサ11は、例えば50μmの厚さを有する複数の電極11a〜11eの積層構造を有する。この電極間には、例えば20μmの厚さを有する例えば酸化シリコンからなる絶縁層12が設けられている。
The
ここで、位置センサ11は、ミラー部1の端面に対して所定の間隔(例えば、5μm)を空けて設けられている。本参考形態では、ミラー部1の高さが、位置センサ11の電極11aの高さとほぼ同じになるように設定している。このミラー部1の位置を初期位置とする。
Here, the
演算部9は、ミラー部1を傾斜させるための駆動力に至らない程度の電圧を位置センサ11の各電極にそれぞれ同時に印加することにより、各電極とミラー部1との間の静電容量をそれぞれ検出する。
The
そして、演算部9は、検出した静電容量のうち、ミラー部1との間で最も大きい静電容量が発生した電極の位置と上記初期位置とに基づいてミラー部1のチルト角を算出する。
And the calculating
算出されたチルト角と所望のチルト角との間で誤差がある場合には、演算部9は、ミラー部1が所望のチルト角となるようにミラー駆動部10をフィードバック制御する。
When there is an error between the calculated tilt angle and the desired tilt angle, the
(第2の参考形態)
図15は、第2の参考形態に係る反射装置の構成を示す模式図である。
(Second reference form)
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a configuration of a reflection device according to the second reference embodiment.
図15に示すように、本参考形態に係る反射装置が上記第1の参考形態に係る反射装置と異なる点は、ミラー部1の連結方法が異なる点およびミラー駆動部10の代わりに電極からなる2つのミラー駆動部10a,10bが設けられている点である。なお、ミラー駆動部10a,10bは、上記第1の参考形態のミラー駆動部10と同様の動作を行う。以下、詳細に説明する。
As shown in FIG. 15, the reflection device according to this embodiment is different from the reflection device according to the first embodiment in that the connection method of the
本参考形態においては、Z軸に沿った2本の回動軸6aが、ミラー部1の両側の端面にそれぞれ回動可能に接続されている。2本の回動軸6aは、2つの固定支柱6にそれぞれ回動可能に設けられている。
In the present embodiment, two
ミラー駆動部10aおよびミラー駆動部10bは、ミラー部1の下方にY軸方向に並ぶように設けられている。なお、ミラー駆動部10aは、位置センサ11側に設けられている。
The
このような構成により、演算部9によりミラー駆動部10aまたはミラー駆動部10bに電圧が印加されることによって、ミラー部1をZ軸の周りに傾斜させることができる。
With such a configuration, a voltage is applied to the
なお、演算部9によりミラー駆動部10aに電圧が印加された際には、ミラー部1は、一端側がミラー駆動部10aに近づくように傾斜され、演算部9によりミラー駆動部10bに電圧が印加された際には、ミラー部1は、他端側がミラー駆動部10bに近づくように傾斜される。
When a voltage is applied to the
演算部9は、ミラー部1を傾斜させるための駆動力に至らない程度の電圧を位置センサ11の各電極にそれぞれ同時に印加することにより、各電極とミラー部1との間の静電容量をそれぞれ検出する。
The
そして、演算部9は、検出した静電容量のうち、ミラー部1との間で最も大きい静電容量が発生した電極の位置と上記初期位置とに基づいてミラー部1のチルト角を算出する。
And the calculating
算出されたチルト角と所望のチルト角との間で誤差がある場合には、演算部9は、ミラー部1が所望のチルト角となるようにミラー駆動部10a,10bをフィードバック制御する。
When there is an error between the calculated tilt angle and the desired tilt angle, the
(第3の参考形態)
図16は、第3の参考形態に係る反射装置の構成を示す模式図である。
(Third reference form)
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a configuration of a reflecting device according to the third reference embodiment.
図16に示すように、本参考形態に係る反射装置が上記第1の参考形態に係る反射装置と異なる点は、ミラー部1の形状が異なる点、位置センサ11と同様の構成を有する位置センサ13が設けられている点およびミラー駆動部10の代わりにミラー駆動部10a,10bが設けられている点である。
As shown in FIG. 16, the reflection device according to the present reference embodiment is different from the reflection device according to the first reference embodiment in that the shape of the
ミラー部1は、上記第3の実施の形態に係る反射装置のミラー部1の形状と同じであるので説明を省略する。
Since the
位置センサ11および位置センサ13は、固定部2と反対側の位置にミラー部1の端面に対して所定の間隔を空けてそれぞれ配置されている。
The
また、ミラー駆動部10aおよびミラー駆動部10bは、ミラー部1の下方にZ軸方向に並ぶように設けられている。
The
このような構成により、演算部9によりミラー駆動部10aまたはミラー駆動部10bに電圧が印加されることによって、ミラー部1をY軸の周りに傾斜させることができる。
With such a configuration, when the voltage is applied to the
また、演算部9によりミラー駆動部10aおよびミラー駆動部10bにそれぞれ電圧が印加されることによって、ミラー部1をZ軸の周りに傾斜させることができる。
Further, the
演算部9は、ミラー部1を傾斜させるための駆動力に至らない程度の電圧を位置センサ11,13の各電極にそれぞれ同時に印加することにより、各電極とミラー部1との間の静電容量をそれぞれ検出する。
The
そして、演算部9は、検出した静電容量のうち、ミラー部1との間で最も大きい静電容量が発生した電極の位置と上記初期位置とに基づいてミラー部1のチルト角を算出する。
And the calculating
算出されたチルト角と所望のチルト角との間で誤差がある場合には、演算部9は、ミラー部1が所望のチルト角となるようにミラー駆動部10a,10bをフィードバック制御する。
When there is an error between the calculated tilt angle and the desired tilt angle, the
(第4の参考形態)
図17は、第4の参考形態に係る反射装置の構成を示す模式図である。
(4th reference form)
FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a configuration of a reflection device according to the fourth reference embodiment.
図17に示すように、本参考形態に係る反射装置が上記第1の参考形態に係る反射装置と異なる点は、ミラー部1の代わりにミラー部1bが設けられている点である。
As shown in FIG. 17, the reflection device according to this embodiment is different from the reflection device according to the first embodiment in that a
ミラー部1bは、上記第4の実施の形態に係る反射装置のミラー部1bの形状と同じであるので説明を省略する。
Since the
本参考形態においては、ミラー部1bが中空の箱型構造を有することにより、静電力によりミラー部1bが傾斜した場合に、ミラー部1bの対向端面1cが位置センサ11の端面と平行となる。それにより、位置センサ11による静電容量の検出がより正確に行われる。
In the present embodiment, since the
演算部9は、ミラー部1bを傾斜させるための駆動力に至らない程度の電圧を位置センサ11の各電極にそれぞれ同時に印加することにより、各電極とミラー部1bとの間の静電容量をそれぞれ検出する。
The
そして、演算部9は、検出した静電容量のうち、ミラー部1bとの間で最も大きい静電容量が発生した電極の位置と上記初期位置とに基づいてミラー部1bのチルト角を算出する。
And the calculating
算出されたチルト角と所望のチルト角との間で誤差がある場合には、演算部9は、ミラー部1bが所望のチルト角となるようにミラー駆動部10をフィードバック制御する。
When there is an error between the calculated tilt angle and the desired tilt angle, the
(上記各参考形態に係る反射装置の効果)
上記各参考形態においては、ミラー部1,1bを傾斜させる駆動部10,10a,10bおよびミラー部1,1bの傾斜角度を検出する位置センサ11,13がミラー部1,1b上に存在しないので、製造の容易化およびミラー部1,1bの軽量化を図ることができる。また、ミラー部1,1bの全体を反射面として用いて光を反射および走査させることができる。それにより、光の利用率の向上を図ることができるとともに、上記フィードバック制御によりチルト角を高精度に設定することが可能となる。
(Effects of the reflecting device according to each of the above reference forms)
In each of the above reference embodiments, the
(他の参考形態)
なお、上記第1、第2および第4の参考形態においては、一つの位置センサが設けられているが、これに限定されるものではなく、より正確な静電容量を検出するために2つ以上の位置センサを設けてもよい。
(Other reference forms)
In the first, second, and fourth reference embodiments, one position sensor is provided. However, the present invention is not limited to this, and two position sensors are used to detect more accurate capacitance. The above position sensor may be provided.
本発明は、光の反射および非反射を行うためのプロジェクタとして、ならびに光の走査を行うための光走査装置として利用することができる。 The present invention can be used as a projector for reflecting and non-reflecting light, and as an optical scanning device for scanning light.
1,1b ミラー部
1a 短片
1c,1d 対向端面
1e 切り欠き
1f 対向片
1g 孔部
1h,11 ヒンジ
2 固定部
3,7 駆動部
3a〜3e,7a〜7e 電極
4,8 駆動回路
4a〜4e,8a〜8e スイッチング素子
5 メモリ
6 固定支柱
6a,6b 回動軸
9 演算部
10,10a,10b ミラー駆動部
11,13 位置センサ
11a〜11e,13a〜13e 電極
12,14 絶縁層
31,71 絶縁層
41,41a〜41e,81 直流電源
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記可動板を傾斜可能に支持する固定部と、
前記可動板の端面に対向するように配置された少なくとも一つの駆動部と、
前記駆動部を制御する制御回路とを備え、
前記駆動部は、積層された複数の電極を含み、
前記複数の電極間には絶縁層がそれぞれ介挿され、
前記制御回路は、前記駆動部の前記複数の電極のうち少なくとも一つの電極に選択的に電圧を印加することにより、電圧が印加された前記電極と前記可動板の前記端面との間に静電力を発生させることを特徴とする反射装置。 A movable plate having a reflecting surface for reflecting light;
A fixed portion for tiltably supporting the movable plate;
At least one drive unit arranged to face the end face of the movable plate;
A control circuit for controlling the drive unit,
The driving unit includes a plurality of stacked electrodes,
An insulating layer is interposed between the plurality of electrodes,
The control circuit selectively applies a voltage to at least one electrode of the plurality of electrodes of the driving unit, whereby an electrostatic force is applied between the electrode to which the voltage is applied and the end surface of the movable plate. A reflection device characterized by generating
前記可動板を傾斜可能に支持する固定部と、
前記可動板の端面に対向するように配置された第1および第2の駆動部と、
前記駆動部を制御する制御回路とを備え、
前記第1の駆動部は、積層された複数の第1の電極をそれぞれ含み、
前記第2の駆動部は、積層された複数の第2の電極をそれぞれ含み、
前記複数の第1および第2の電極間には絶縁層がそれぞれ介挿され、
前記制御回路は、前記第1の駆動部の前記複数の第1の電極のうち少なくとも一つの電極に選択的に電圧を印加するとともに、前記第2の駆動部の前記複数の第2の電極のうち、少なくとも一つの電極に選択的に電圧を印加することにより、電圧が印加された前記第1および第2の電極と、前記可動板の前記端面との間に静電力を発生させることを特徴とする反射装置。 A movable plate having a reflecting surface for reflecting light;
A fixed portion for tiltably supporting the movable plate;
First and second drive units arranged to face the end face of the movable plate;
A control circuit for controlling the drive unit,
Each of the first driving units includes a plurality of stacked first electrodes,
Each of the second driving units includes a plurality of stacked second electrodes,
An insulating layer is interposed between the plurality of first and second electrodes,
The control circuit selectively applies a voltage to at least one of the plurality of first electrodes of the first driving unit, and controls the plurality of second electrodes of the second driving unit. Among them, by selectively applying a voltage to at least one electrode, an electrostatic force is generated between the first and second electrodes to which the voltage is applied and the end face of the movable plate. Reflector.
前記直方体は、前記駆動部の側面に対向する端面を有し、
前記直方体の傾斜に伴って前記端面が前記駆動部の前記側面に平行な状態を維持するように前記直方体が変形可能に形成されたことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の反射装置。 The movable plate is a rectangular parallelepiped having a hollow structure,
The rectangular parallelepiped has an end surface facing the side surface of the drive unit,
9. The rectangular parallelepiped is formed so that the rectangular parallelepiped is deformable so that the end face is maintained parallel to the side surface of the drive unit as the rectangular parallelepiped is inclined. Reflector.
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