JP4787106B2 - 電子部品装置 - Google Patents

Description

本発明は、光スイッチや無線回路に代表されるＭＥＭＳ（マイクロメカニカルシステム）デバイスを備えた電子部品装置に係り、特にＭＥＭＳ構造に発生する微小な容量を検出する技術に関するものである。

ＭＥＭＳ技術を用いたデバイスでは、ＭＥＭＳ構造に発生する容量を検出することで、目的の物理量を検出したり、検出した物理量を基に自己の制御を行ったりする技術が開発されてきた。光スイッチに関しては、ミラー構造に発生する容量を検出してミラーの傾斜角度を検知し、ミラーをフィードバック制御することで、ミラーを高速に制御する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。本技術について、図１９、図２０を用いて説明する。

図１９は、光スイッチの構成例を示す断面図である。ＭＥＭＳミラー１００は、導電性材料からなるミラー基板１０１と、ミラー基板１０１の開口領域内に形成され、ミラー基板１０１に連結部を介して回動可能に連結されかつ電気的に接続された導電性材料からなるミラー１０２と、ミラー１０２が制御電極１１０及び検出電極１１１の上に離間して配置されるようにミラー基板１０１を支える支柱１０３とから構成される。ミラー１０２は、トーションバネのように作用する連結部によりミラー基板１０１に固定されている。そして、ミラー基板１０１は、下部の制御電極１１０や検出電極１１１等と離間するとともに所定の空隙を形成するように支柱１０３に接続固定されている。制御電極１１０は、ミラー１０２を駆動し、検出電極１１１は、ミラー１０２の角度により変化する容量Ｃｓを検出する。

図２０は、ミラー基板１０１の平面図である。ミラー基板１０１の開口領域内に設けられたミラー１０２は、連結部によってミラー基板１０１と連結され、連結部によって回動可能に支持されている。連結部は、トーションバネ１０４，１０６と、ミラー枠体１０５とから構成される。トーションバネ１０４，１０６は、ミラー１０２の中心を挟んでその両側にそれぞれ１対設けられる。ミラー枠体１０５は、トーションバネ１０４によってミラー基板１０１と連結され、トーションバネ１０４によって回動可能に支持される。これにより、ミラー枠体１０５は、一対のトーションバネ１０４を通る、ミラー基板１０１と平行な軸（図２０の上下方向）を回動軸として回動することが可能である。一方、ミラー１０２は、トーションバネ１０６によってミラー枠体１０５と連結され、トーションバネ１０６によって回動可能に支持される。これにより、ミラー１０２は、一対のトーションバネ１０６を通る、ミラー枠体１０５と平行な軸（図２０の左右方向）を回動軸として回動することが可能である。結果として、ミラー１０２は、一対のトーションバネ１０４を通る軸と一対のトーションバネ１０６を通る軸の２軸を回動軸として回動することができる。

以上のような光スイッチにおいて、ミラー１０２は接地電位とされる。構造体制御装置１１２の駆動回路１１３により制御電極１１０に電圧が印加されると、ミラー１０２と制御電極１１０との間に静電引力が発生し、この静電引力に見合う角度だけミラー１０２が回動する。ミラー１０２が回動すると、ミラー１０２と検出電極１１１との間に形成される静電容量Ｃｓが変化する。構造体制御装置１１２の構造変位検出回路１１４は、容量Ｃｓを検出することにより、ミラー１０２と検出電極１１１との距離を検出し、検出した距離を駆動回路１１３にフィードバックする。駆動回路１１３は、構造変位検出回路１１４から受け取った距離のデータに基づいてミラー１０２の傾斜角度を計算し、計算した傾斜角度と予め設定された角度設定値とを比較して、角度設定値とミラー１０２の傾斜角度とが一致するように、制御電極１１０への印加電圧を制御する。

図１９に示した光スイッチによれば、ミラー１０２の傾斜角度に基づいて、ミラー１０２を駆動する電圧を制御するため、ミラー１０２の共振を抑制することができ、高速にミラー１０２の傾斜角度を制御することができる。この光スイッチでは、ミラー１０２と検出電極１１１との間に形成される容量Ｃｓは数１０ｆＦ〜数１００ｆＦであるのに対して、検出電極１１１と接地電位との間に発生する寄生容量Ｃｐは数ｐＦとなるので、容量Ｃｓの検出が難しいという問題があった。また、フィードバック制御を行うために、容量Ｃｓを高速に検出する必要がある。検出したい容量に対して、大きな寄生容量が発生する場合でも、目的の容量を検出することを可能にする技術として、特許文献２に開示された技術がある

図２１は、特許文献２に開示された従来の電子部品装置の構成を示すブロック図である。従来の電子部品装置は、入力された制御信号または検出すべき物理量に応じて変位する形状可変構造体１と、形状可変構造体１の変位を表す容量を検出する構造変位検出ユニット２とから構成される。形状可変構造体１は、その変位に応じて容量が変化する可動構造体１０を備える。構造変位検出ユニット２は、可動構造体１０に電界を発生させる電界発生部２０と、可動構造体１０の容量を検出する構造変位検出回路２１とを備える。構造変位検出回路２１は、電界発生の基となる誘導信号Ｓｄを電界発生部２０に出力する誘導信号生成部２２と、可動構造体１０の出力端子と電界発生部２０の出力端子との接続部で得られる容量信号Ｓｃａｐから可動構造体１０の容量を表す情報信号Ｓｉを抽出する容量情報抽出部２３と、情報信号Ｓｉを情報処理可能な形式の出力信号Ｓｏに変換する出力調整部２４とを有する。

形状可変構造体１の具体例を図２２に示す。形状可変構造体１は、可動構造体１０と、基板１１と、導電性材料からなる可動部材１２と、基板１１上に形成された制御電極１３と、可動部材１２が制御電極１３の上に離間して配置されるように可動部材１２を支える導電性材料からなる支柱１４とを有する。可動構造体１０は、可動部材１２と、基板１１上に形成された第１の検出電極１５とから構成される。電界発生部２０は、第１の検出電極１５と対向するように基板１１中に配置された第２の検出電極２５から構成される。

電子部品装置が光スイッチの場合、可動部材１２はミラーである。この可動部材１２は、支柱１４を介して所定の電位に設定される。図示しない駆動回路により制御電極１３に制御電圧が印加されると、可動部材１２と制御電極１３との間に静電引力が発生し、この静電引力に見合う分だけ可動部材１２が変位する。
図２３は、可動構造体１０と電界発生部２０との接続関係及びこれらに生じる容量を示す図である。前述のように、可動構造体１０は、可動部材１２と第１の検出電極１５とから構成され、電界発生部２０は、第２の検出電極２５から構成される。

形状可変構造体１の可動部材１２が変位すると、可動部材１２と第１の検出電極１５との間に形成される静電容量Ｃｓが変化する。構造変位検出回路２１の誘導信号生成部２２は、電界発生部２０の第２の検出電極２５に誘導信号Ｓｄを入力する。誘導信号Ｓｄの入力により、第１の検出電極１５と第２の検出電極２５との間の容量Ｃｓｔｄは、可動構造体１０に電界を発生させる。この電界の発生により、可動構造体１０の出力端子（第１の検出電極１５）から、可動構造体１０の容量Ｃｓの情報を含む容量信号Ｓｃａｐが出力される。容量情報抽出部２３は、容量信号Ｓｃａｐと誘導信号生成部２２が発生する誘導開始信号とを比較して、可動構造体１０の容量Ｃｓを表す情報信号Ｓｉを抽出する。出力調整部２４は、情報信号Ｓｉを情報処理可能な形式の出力信号Ｓｏに変換して出力する。

図２１に示した電子部品装置の構造変位検出ユニット２の構造変位検出回路２１の具体例を図２４に示す。誘導信号生成部２２は、電界の発生開始を指示する誘導開始信号Ｓｓを出力する誘導開始信号発生部２２０と、誘導開始信号Ｓｓに応じて誘導信号Ｓｄを出力する電界誘導部２２１とから構成されている。
電界誘導部２２１は、所定の電圧を出力する誘導電圧発生回路２２２と、誘導開始信号発生部２２０からの誘導開始信号Ｓｓの出力に応じて閉状態となる制御スイッチ２２３とから構成される。制御スイッチ２２３の制御端子は誘導開始信号発生部２２０の出力端子に接続され、制御スイッチ２２３の入力端子は誘導電圧発生回路２２２の出力端子に接続され、制御スイッチ２２３の出力端子（誘導信号生成部２２の出力端子）は電界発生部２０の入力端子に接続されている。

図２４に示すように、容量情報抽出部２３は、所定の電位の電位比較基準信号Ｓｖｒｅｆを発生する電位比較基準信号発生部２３０と、容量信号Ｓｃａｐと電位比較基準信号Ｓｖｒｅｆとを比較する電位比較部２３１と、電位比較部２３１から出力された検出信号Ｓｅと誘導開始信号発生部２２０から出力された誘導開始信号Ｓｓの位相を比較する位相比較部２３２とから構成されている。
電位比較部２３１は、容量信号Ｓｃａｐと電位比較基準信号Ｓｖｒｅｆとを比較して、容量信号Ｓｃａｐと電位比較基準信号Ｓｖｒｅｆとの電位差を増幅した検出信号Ｓｅを出力する。位相比較部２３２は、検出信号Ｓｅと誘導開始信号Ｓｓの位相を比較して、検出信号Ｓｅと誘導開始信号Ｓｓとの位相差を情報信号Ｓｉとして抽出する。

図２４に示すように、出力調整部２４は、情報信号Ｓｉのパルス幅をアナログ電圧Ｓａｎに変換する時間−電圧変換回路２４０と、時間−電圧変換回路２４０から出力されたアナログ電圧Ｓａｎを情報処理が容易なディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路２４１とから構成される。

図２５は、誘導信号生成部２２における各部の信号波形を示す図である。図２５（Ａ）に示すように誘導開始信号Ｓｓがロウレベルからハイレベルに遷移すると、電界誘導部２２１の制御スイッチ２２３がオン状態となる。その結果、誘導電圧発生回路２２２から出力される電圧が誘導信号Ｓｄとして電界発生部２０に印加され、容量検出が開始される。
このとき、誘導信号Ｓｄは、図２５（Ｂ）に示すように次第に上昇して、一定の誘導電位（誘導電圧発生回路２２２の出力電位）に落ち着く。この誘導電位は、第１の共通電位（例えば接地電位）と第２の共通電位（例えば電源電位）との中間の電位に設定される。

第１の検出電極１５と第２の検出電極２５との間の容量Ｃｓｔｄは、第２の検出電極２５と第１の共通電位（接地電位）との間に発生する寄生容量Ｃｐと同程度の大きさに設定される。誘導信号Ｓｄの印加で発生した電界により、可動構造体１０の第１の検出電極１５に、形状可変構造体１の可動部材１２の変位に対応した電荷が誘起される。このとき、第１の検出電極１５に発生する容量信号Ｓｃａｐは、可動構造体１０の容量Ｃｓと電界発生部２０の容量Ｃｓｔｄとで誘導信号Ｓｄを分圧した電位となる。したがって、容量信号Ｓｃａｐは、可動構造体１０の容量Ｃｓが大きいほど、第１の共通電位側に降下することになる。

図２６は、誘導信号生成部２２と容量情報抽出部２３における各部の信号波形を示す図である。図２６（Ａ）に示すように、容量信号Ｓｃａｐについては、容量Ｃｓが最小値をとる場合と最大値をとる場合の両方を示した。電位比較基準信号Ｓｖｒｅｆは、容量信号Ｓｃａｐの傾きが小さくなる電位に設定される。
容量情報抽出部２３の電位比較部２３１は、容量信号Ｓｃａｐと電位比較基準信号Ｓｖｒｅｆとの電位差を増幅した矩形波状の検出信号Ｓｅを出力する（図２６（Ｂ））。したがって、容量Ｃｓによる容量信号Ｓｃａｐの変化は、検出信号Ｓｅが遷移する時刻（図２６（Ｂ）の例では検出信号Ｓｅがローレベルからハイレベルに立ち上がる時刻）の変化に変換され、容量Ｃｓが大きいほど検出信号Ｓｅが遷移するまでの時間が長くなる。

検出信号Ｓｅと図２６（Ｃ）に示す誘導開始信号Ｓｓとの排他的論理和処理を位相比較部２３２で行うことにより、検出信号Ｓｅと誘導開始信号Ｓｓとの位相差を情報信号Ｓｉとして抽出することができる。こうして、容量Ｃｓによる容量信号Ｓｃａｐの変化は、情報信号Ｓｉのパルス幅ｔｓの変化に変換され、図２６（Ｄ）に示すように容量Ｃｓが大きいほどパルス幅ｔｓが大きくなる。
出力調整部２４の時間−電圧変換回路２４０は、情報信号Ｓｉのパルス幅ｔｓをアナログ電圧Ｓａｎに変換する。Ａ／Ｄ変換回路２４１は、時間−電圧変換回路２４０から出力されたアナログ電圧Ｓａｎをディジタル信号に変換し、出力信号Ｓｏとして出力する。こうして、可動構造体１０の容量Ｃｓに相関した出力信号Ｓｏが得られる。

特開２００４−１３０５０７号公報 特開２００５−３１５６９４号公報

電子部品装置が光スイッチの場合を例として従来の問題点を説明する。図１９、図２０を用いて説明したように、光スイッチでは、制御電極１１０に電圧を与え、制御電極１１０とミラー１０２との静電引力でミラー１０２を制御電極１１０に引きつけて回動させていた。ここで、制御電極１１０とミラー１０２との間に印加される電圧（電位差）をＶ、ミラー１０２上の任意の点と制御電極１１０との間の距離をｄとすると、ミラー１０２上の前記任意の点と、この任意の点と対向する制御電極１１０との間に働く単位面積あたりの静電引力Ｆは次式で表される。
Ｆ＝εＶ²／（２ｄ²） ・・・（１）
式（１）において、εは空間の誘電率である。

式（１）より、電位差Ｖの２乗に比例し、距離ｄの２乗に反比例する大きさの静電引力Ｆが発生することが分かる。ミラー１０２を制御電極１１０の方に傾かせる場合、制御電極１１０に印加する電圧を大きくして、電位差Ｖを大きくする。しかし、ミラー１０２の傾きが大きくなり、ミラー１０２と制御電極１１０との距離ｄが小さくなると、静電引力Ｆが急激に増大して、電位差Ｖの増大に対する静電引力Ｆの増大の度合いが大きくなるため、電位差Ｖの変化に対してミラー１０２の動きが大きくなる。その結果、検出電極１１１とミラー１０２との間の容量Ｃｓも、制御電極１１０に印加する電圧の増加に対して急激に増大するため、構造変位検出回路１１４の容量検出の感度が不十分となる。

同様に、図２１〜図２６を用いて説明した電子部品装置においても、制御電極１３に印加する電圧の増加に対して、可動部材１２と第１の検出電極１５との間の容量Ｃｓが急激に増大するため、構造変位検出ユニット２の容量検出の感度が不十分となる。
以上のように、従来の電子部品装置では、可動構造体１０の容量Ｃｓが制御電極に印加する電圧に対して急激に変化する場合に、構造変位検出ユニット２（構造変位検出回路１１４）の容量検出の感度が不十分となり、形状可変構造体１（ミラー１０２）の姿勢制御が困難になるという問題点があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、制御信号または検出すべき物理量に応じて変位する形状可変構造体と形状可変構造体の変位に応じて容量が変化する可動構造体を備える電子部品装置において、可動構造体の容量が急激に変化する場合でも、容量検出の感度を調整して容量を検出することを目的とする。

本発明は、入力された制御信号または検出すべき物理量に応じて変位する形状可変構造体と、この形状可変構造体の変位を表す容量を検出する構造変位検出ユニットとを有する電子部品装置において、前記形状可変構造体は、その変位に応じて容量が変化する可動構造体を備え、前記構造変位検出ユニットは、前記可動構造体に電界を発生させる可変電界発生部と、前記電界発生の基となる誘導信号を前記可変電界発生部に出力する誘導信号生成部と、前記電界の発生によって前記可動構造体の出力端子から出力される容量信号から、前記可動構造体の容量を表す情報信号を抽出する容量情報抽出部と、前記可動構造体の容量から前記容量信号への変換率を調整する調整信号を前記可変電界発生部に出力する感度調整部とを備え、前記可動構造体は、前記形状可変構造体の可動部材と、この可動部材と対向して設置された第１の検出電極とから構成され、前記可変電界発生部は、前記第１の検出電極と対向して設置された第２の検出電極と、可変容量回路とから構成され、前記可変容量回路の第１の端子は前記第２の検出電極に接続され、前記可変容量回路の第２の端子は第１の共通電位もしくは前記第１の検出電極に接続され、前記可変容量回路の制御端子に前記調整信号が入力され、前記可変電界発生部は、前記調整信号に応じて前記電界の強度を変化させるものである。
また、本発明は、入力された制御信号または検出すべき物理量に応じて変位する形状可変構造体と、この形状可変構造体の変位を表す容量を検出する構造変位検出ユニットとを有する電子部品装置において、前記形状可変構造体は、その変位に応じて容量が変化する可動構造体を備え、前記構造変位検出ユニットは、前記可動構造体に電界を発生させる可変電界発生部と、前記電界発生の基となる誘導信号を前記可変電界発生部に出力する誘導信号生成部と、前記電界の発生によって前記可動構造体の出力端子から出力される容量信号から、前記可動構造体の容量を表す情報信号を抽出する容量情報抽出部と、前記可動構造体の容量から前記容量信号への変換率を調整する調整信号を前記可変電界発生部に出力する感度調整部とを備え、前記可動構造体は、前記形状可変構造体の可動部材と、この可動部材と対向して設置された第１の検出電極とから構成され、前記可変電界発生部は、前記第１の検出電極と対向して設置された第２の検出電極と、可変容量回路とから構成され、前記可変容量回路は、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極との間の領域に配置され、前記可変容量回路の制御端子に前記調整信号が入力され、前記可変電界発生部は、前記調整信号に応じて前記電界の強度を変化させるものである。

また、本発明の電子部品装置の１構成例において、前記可変容量回路は、容量が離散的に変化するディジタル可変容量で構成され、前記ディジタル可変容量の第１の端子は前記可変容量回路の第１の端子に接続され、前記ディジタル可変容量の制御端子は前記可変容量回路の制御端子に接続されるものである。
また、本発明の電子部品装置の１構成例において、前記可変容量回路は、容量が連続的に変化するアナログ可変容量で構成され、前記アナログ可変容量の第１の端子は前記可変容量回路の第１の端子に接続され、前記アナログ可変容量の制御端子は前記可変容量回路の制御端子に接続されるものである。
また、本発明の電子部品装置の１構成例において、前記可変容量回路は、容量が離散的に変化するディジタル可変容量で構成され、前記ディジタル可変容量の第１の端子は前記第２の検出電極に接続され、前記ディジタル可変容量の制御端子は前記可変容量回路の制御端子に接続されるものである。
また、本発明の電子部品装置の１構成例において、前記可変容量回路は、容量が連続的に変化するアナログ可変容量で構成され、前記アナログ可変容量の制御端子は前記可変容量回路の制御端子に接続されるものである。
また、本発明の電子部品装置の１構成例において、前記誘導信号生成部は、前記電界の発生開始を指示する誘導開始信号を出力する誘導開始信号発生部と、前記誘導開始信号に応じて前記誘導信号を出力する電界誘導部とから構成され、前記電界誘導部は、所定の電圧を出力する誘導電圧発生回路と、制御端子が前記誘導開始信号発生部の出力端子に接続され、入力端子が前記誘導電圧発生回路の出力端子に接続され、出力端子が前記電界発生部の入力端子に接続され、前記誘導開始信号の出力に応じて閉状態となる制御スイッチとから構成され、前記容量情報抽出部は、所定の電位の電位比較基準信号を発生する電位比較基準信号発生部と、前記容量信号と前記電位比較基準信号との電位差を増幅して検出信号として出力する電位比較部と、前記検出信号と前記誘導開始信号との位相差を前記情報信号として抽出する位相比較部とから構成され、前記出力調整部は、前記情報信号のパルス幅が有する時間の情報をアナログ電圧に変換する時間−電圧変換回路と、前記アナログ電圧をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路とから構成されるものである。

本発明によれば、構造変位検出ユニットに感度調整部を備え、可変電界発生部が発生する電界（可動構造体の容量に直列に接続される容量）を制御することで、電界に応じて可動構造体の出力端子から出力される容量信号の大きさを調整し、構造変位検出ユニットによる可動構造体の容量の検出感度を調整することができる。その結果、形状可変構造体の変位に伴って可動構造体の容量が急激に変化する場合であっても、可動構造体の容量を正しく検出することができ、この容量の検出結果から形状可変構造体の姿勢を計算して、形状可変構造体の姿勢を精度良く制御することができる。

また、本発明では、可変電界発生部を第２の検出電極と可変容量回路とから構成し、可変容量回路の第１の端子を第２の検出電極に接続し、第２の端子を第１の共通電位に接続し、制御端子に調整信号を入力することにより、構造変位検出ユニットによる可動構造体の容量の検出感度を必要に応じて増加させることが可能となり、形状可変構造体の姿勢を精度良く制御することができる。また、本発明では、第１の検出電極に対向して第２の検出電極を配置することにより、第１の検出電極に寄生容量が発生しないようにすることができるので、可動構造体の容量の変化による容量信号の変化を大きくすることができ、容量検出の感度を大きくすることができる。

また、本発明では、可変電界発生部を第２の検出電極と可変容量回路とから構成し、可変容量回路の第１の端子を第２の検出電極に接続し、第２の端子を第１の検出電極に接続して、制御端子に調整信号を入力することにより、構造変位検出ユニットによる可動構造体の容量の検出感度を必要に応じて減少させることが可能となり、形状可変構造体の姿勢を精度良く制御することができる。

また、本発明では、可変電界発生部を第２の検出電極と可変容量回路とから構成し、可変容量回路を第１の検出電極と第２の検出電極との間の領域に配置することにより、構造変位検出ユニットによる可動構造体の容量の検出感度を必要に応じて減少させることが可能となり、形状可変構造体の姿勢を精度良く制御することができる。また、本発明では、可変容量回路を第１の検出電極と第２の検出電極との間の領域に配置することにより、チップの製造コストを抑制することができる。

［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電子部品装置の構成を示すブロック図であり、図２１と同一の構成には同一の符号を付してある。
本実施の形態の電子部品装置は、構造変位検出ユニット２ａ内の構造変位検出回路２１ａに感度調整部２７を備え、また電界発生部２０の代わりに可変電界発生部２６を備える点が図２１に示した従来の電子部品装置と異なる。構造変位検出回路２１ａ内の誘導信号生成部２２、容量情報抽出部２３及び出力調整部２４の構成は図２４に示したとおりである。

以下、本実施の形態の電子部品装置の動作について説明する。図２２に示したように、形状可変構造体１は、可動構造体１０と、基板１１と、可動部材１２と、制御電極１３と、支柱１４とを有する。
構造変位検出回路２１ａの感度調整部２７は、可動構造体１０の容量Ｃｓを容量信号Ｓｃａｐに変換する際の変換率、すなわち検出感度を制御する調整信号Ｓｃｔｌを可変電界発生部２６に出力する。可変電界発生部２６は、可動構造体１０に発生させる電界の強度を調整信号Ｓｃｔｌに応じて変化させる。

可動構造体１０と可変電界発生部２６の具体例を図２に示す。従来と同様に、可動構造体１０は、可動部材１２と、第１の検出電極１５とから構成される。
一方、可変電界発生部２６は、第１の検出電極１５と対向するように基板１１中に配置された第２の検出電極２５と、可変容量回路２８とから構成される。可変容量回路２８は、第１の端子が第２の検出電極２５に接続され、第２の端子が第１の共通電位（接地電位）に接続され、制御端子が感度調整部２７の出力端子に接続されたディジタル可変容量Ｃｖを備える。可変容量Ｃｖは、調整信号Ｓｃｔｌにより制御される。

なお、基板１１には電極１３，１５，２５が形成されるので、絶縁材料からなる基板１１を用いるか、あるいは導電性の材料からなる基板１１を用いる場合には、電極１３，１５，２５を絶縁分離する絶縁膜を設ける必要があることは言うまでもない。

次に、可変容量Ｃｖにより構造変位検出ユニット２ａの容量検出の感度を調整できる原理について、図３を用いて説明する。第１の検出電極１５と第２の検出電極２５との間に発生する容量Ｃｓｔｄに流れる電流をＩｓｔｄ、第２の検出電極２５の電位をＶｓｔｄとすると、電流Ｉｓｔｄは下記の式で表される。
Ｉｓｔｄ＝｛Ｃｓｔｄ・Ｃｓ／（Ｃｓｔｄ＋Ｃｓ）｝・（ｄＶｓｔｄ／ｄｔ）
・・・（２）

寄生容量Ｃｐおよび可変容量Ｃｖに流れる電流Ｉｐは下記の式で表される。
Ｉｐ＝（Ｃｐ＋Ｃｖ）・（ｄＶｓｔｄ／ｄｔ） ・・・（３）
第１の検出電極１５の電位をＶｓとすると、容量Ｃｓｔｄと可動構造体１０の容量Ｃｓとは直列に接続されているため、電荷保存則から下記の式が成り立つ。
ＣｓＶｓ＝Ｃｓｔｄ（Ｖｓｔｄ−Ｖｓ） ・・・（４）

誘導信号生成部２２から流出する電流をＩｉｄとすると、キルヒホッフ則から下記の式が成り立つ。
Ｉｉｄ＝Ｉｓｔｄ＋Ｉｐ ・・・（５）
誘導信号生成部２２から出力される誘導開始信号Ｓｓがローレベルからハイレベルに遷移する時刻から、第１の検出電極１５の電位Ｖｓが電位比較基準信号Ｓｖｒｅｆの電位Ｖｔｈとなるまでの時刻をｔｓとすると（図２６を参照）、式（２）〜式（５）より、下記の式が成り立つ。
ｔｓ＝（Ｖｔｈ／Ｉｉｄ）・［｛１＋（Ｃｐ＋Ｃｖ）／Ｃｓｔｄ｝・Ｃｓ＋Ｃｐ］
・・・（６）

したがって、可動構造体１０の容量Ｃｓを容量信号Ｓｃａｐに変換する際の変換率、すなわち容量Ｃｓの検出感度Ｓは下記の式で表される。
Ｓ∝１＋（Ｃｐ＋Ｃｖ）／Ｃｓｔｄ ・・・（７）
式（７）から、検出感度Ｓは寄生容量Ｃｐおよび可変容量Ｃｖに比例することが分かる。したがって、可変容量Ｃｖを寄生容量Ｃｐと並列接続となるように、第２の検出電極２５と接地電位との間に接続することで、検出感度Ｓを増加させて調節することができる。

図４は、容量情報抽出部２３における各部の信号波形を示す図である。この図４を用いて、本実施の形態の検出感度Ｓを調整する動作について説明する。図４（Ａ）、図４（Ｂ）はそれぞれ可変容量Ｃｖが小さい場合の容量信号Ｓｃａｐ、情報信号Ｓｉを示し、図４（Ｃ）、図４（Ｄ）はそれぞれ可変容量Ｃｖが大きい場合の容量信号Ｓｃａｐ、情報信号Ｓｉを示している。容量信号Ｓｃａｐ、情報信号Ｓｉについては、可動構造体１０の容量Ｃｓが小さい場合を実線で示し、容量Ｃｓが大きい場合を破線で示している。図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は容量Ｃｓが小さい場合と大きい場合の変化量が同一の場合を示している。

前述のとおり、容量情報抽出部２３は、可動構造体１０の容量Ｃｓに応じた容量信号Ｓｃａｐの変化を情報信号Ｓｉのパルス幅の変化に変換する。ここで、可変容量Ｃｖが小さい場合は、容量信号Ｓｃａｐの立ち上がりの傾きが大きいため、容量Ｃｓの変化に対する情報信号Ｓｉのパルス幅の変化Δｔｓが小さいのに対して（図４（Ａ）、図４（Ｂ））、可変容量Ｃｖが大きい場合は、容量信号Ｓｃａｐの立ち上がりの傾きが小さいため、情報信号Ｓｉのパルス幅の変化Δｔｓが大きくなることが分かる（図４（Ｃ）、図４（Ｄ））。したがって、可変容量Ｃｖを大きくすると、容量Ｃｓの変化に対する情報信号Ｓｉの感度が大きくなることが分かる。

可変容量回路２８の具体例を図５に示す。可変容量回路２８は、グランド配線（不図示）に沿って配置された可変容量用配線２８０と、感度調整部２７からの調整信号Ｓｃｔｌの出力に応じて閉状態となる制御スイッチ２８１とから構成される。制御スイッチ２８１の第１の端子は第２の検出電極２５に接続され、第２の端子は配線２８０に接続され、制御端子は感度調整部２７の出力端子に接続されている。

制御スイッチ２８１がオフの状態では、可変容量回路２８の可変容量Ｃｖは零である。調整信号Ｓｃｔｌの出力により制御スイッチ２８１がオン状態になると、可変容量用配線２８０と接地電位との間の寄生容量Ｃｐ’が第２の検出電極２５に接続されるので、可変容量ＣｖはＣｐ’となり、容量Ｃｓの検出感度Ｓが増加する。

以上、説明したように、本実施の形態では、電子部品装置の構造変位検出ユニット２ａに可変電界発生部２６と感度調整部２７を設け、可変電界発生部２６の第２の検出電極２５の寄生容量Ｃｐと並列に可変容量回路２８の可変容量Ｃｖを選択的に接続できるようにしたので、構造変位検出ユニット２ａによる容量Ｃｓの検出感度Ｓを必要に応じて増加させることが可能となる。

したがって、例えば図１９、図２０に示した光スイッチに本実施の形態の技術を適用し、ミラー（可動部材１２）と第１の検出電極１５との間に形成される容量Ｃｓを表す出力信号Ｓｏの値が所定値以上となったとき、あるいは出力信号Ｓｏから計算されるミラーの傾斜角度が所定値以上となったときに、図示しない制御手段（例えば図１９に示した駆動回路１１３）が感度調整部２７に調整信号Ｓｃｔｌの出力を指示すれば、検出感度Ｓを増加させることができる。その結果、ミラーの傾斜角の変化に伴って容量Ｃｓが急激に変化する場合であっても、容量Ｃｓを正しく検出することができ、この容量Ｃｓの検出結果からミラーの傾斜角度を計算して、ミラーの姿勢を精度良く制御することができる。

［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。図６は、本発明の第２の実施の形態に係る電子部品装置における可変電界発生部２６の可変容量回路２８の具体例を示す回路図である。本実施の形態は、第１の実施の形態の可変容量回路２８の別の例を示すものであり、可変容量回路２８は、容量素子２８２と、感度調整部２７からの調整信号Ｓｃｔｌの出力に応じて閉状態となる制御スイッチ２８３とから構成される。制御スイッチ２８３の第１の端子は第２の検出電極２５に接続され、第２の端子は容量素子２８２の一端に接続され、制御端子は感度調整部２７の出力端子に接続されている。容量素子２８２の他端は接地電位に接続されている。容量素子２８２の具体例としては、ＭＯＳ容量、ＭＩＭ容量、ＰＩＰ容量、ＭＯＳダイオード、ＰＮダイオードなどがある。

本実施の形態では、第１の実施の形態の可変容量回路２８で用いた可変容量用配線２８０の代わりに容量素子２８２を用いるため、第１の実施の形態と比べて可変容量回路２８の面積を小さくすることができ、製造コストを低減することができる。

［第３の実施の形態］
第２の実施の形態では、容量素子２８２と制御スイッチ２８３を１つずつ設けているが、これらを図７に示すようにそれぞれ複数設けてもよい。本実施の形態の場合、可変容量回路２８は、ｎ個（ｎは２以上の自然数）の容量素子２８２と、ｎ個の制御スイッチ２８３と、調整信号Ｓｃｔｌに応じてｎ個の制御スイッチ２８３を個別に制御するスイッチ制御回路２８４とから構成される。すなわち、容量素子２８２と制御スイッチ２８３とが直列に接続された構成がｎ個並列に接続されており、各制御スイッチ２８３はスイッチ制御回路２８４により個別に制御される。

各制御スイッチ２８３を個別に制御するには、調整信号Ｓｃｔｌを多値のアナログ信号信号あるいはディジタル信号にして、スイッチ制御回路２８４が調整信号Ｓｃｔｌの値に応じた制御スイッチ２８３をオン状態にすればよい。
本実施の形態によれば、ｎ個の制御スイッチ２８３を個別にオンオフ制御することにより、可変容量回路２８の可変容量Ｃｖの値を必要に応じて細かく調整できることになり、構造変位検出ユニット２ａによる容量Ｃｓの検出感度Ｓを細かく調整することができる。

したがって、図１９、図２０に示した光スイッチに本実施の形態の技術を適用し、容量Ｃｓを表す出力信号Ｓｏの値、あるいは出力信号Ｓｏから計算されるミラー（可動部材１２）の傾斜角度に応じて、制御手段（例えば図１９に示した駆動回路１１３）が感度調整部２７に調整信号Ｓｃｔｌの出力すべき値を指示すれば、検出感度Ｓを細かく調整することができる。その結果、ミラーの傾斜角に応じた適切な検出感度Ｓで容量Ｃｓを正しく検出することができ、第１、第２の実施の形態と比べてミラーの姿勢をより精度良く制御することができる。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。図８は、本発明の第４の実施の形態に係る電子部品装置における可変電界発生部２６の可変容量回路２８の具体例を示す回路図である。本実施の形態は、第１の実施の形態の可変容量回路２８の別の例を示すものであり、可変容量回路２８は、第１の端子が第２の検出電極２５に接続され、第２の端子が第１の共通電位（接地電位）に接続され、制御端子が感度調整部２７の出力端子に接続されたアナログ可変容量素子２８５から構成される。アナログ可変容量素子２８５の可変容量Ｃｖは、感度調整部２７から出力される調整信号Ｓｃｔｌにより制御される。本実施の形態では、調整信号Ｓｃｔｌの電位を連続的に変化させることで可変容量Ｃｖを変化させ、容量Ｃｓの検出感度Ｓを調整する。

アナログ可変容量素子２８５の具体例を図９に示す。図９のアナログ可変容量素子２８５は、ＭＥＭＳ素子を用いたものであり、基板４０１と、導電性材料からなる感度調整可動構造体４０２と、基板４０１上に形成された感度調整制御電極４０３と、基板４０１上に形成された感度調整検出電極４０４と、感度調整可動構造体４０２が感度調整制御電極４０３及び感度調整検出電極４０４の上に離間して配置されるように感度調整可動構造体４０２を支える導電性材料からなる支柱４０５とを有する。

調整可動構造体４０２は、支柱４０５を介して接地電位に設定される。感度調整制御電極４０３に調整信号Ｓｃｔｌを印加すると、感度調整制御電極４０３と感度調整可動構造体４０２との間に静電引力が発生し、この静電引力に見合う分だけ感度調整可動構造体４０２が変位する。この変位により、感度調整検出電極４０４と感度調整可動構造体４０２との間に形成される可変容量Ｃｖが変化する。したがって、調整信号Ｓｃｔｌの電位により、可変容量Ｃｖの値を調整することができる。

本実施の形態では、可変容量回路２８の可変容量Ｃｖの値を離散的に調整する第１〜第３の実施の形態に比べて、可変容量Ｃｖの値を連続的に調整することができるので、容量Ｃｓの検出感度Ｓを連続的に調整することができる。したがって、図１９、図２０に示した光スイッチに本実施の形態の技術を適用した場合、ミラーの傾斜角に応じて検出感度Ｓを連続的に細かく調整することができるので、第１〜第３の実施の形態と比べてミラーの姿勢をより精度良く制御することができる。

［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。図１０は、本発明の第５の実施の形態に係る電子部品装置における可変電界発生部２６の可変容量回路２８の具体例を示す回路図である。本実施の形態は、第１の実施の形態の可変容量回路２８の別の例を示すものであり、可変容量回路２８は、第１の端子が第２の検出電極２５に接続され、第２の端子（制御端子）が感度調整部２７の出力端子に接続されたアナログ可変容量素子２８６から構成される。本実施の形態は、第４の実施の形態とはアナログ可変容量素子２８６の端子数および接続が異なる。本実施の形態では、第４の実施の形態と同様に、感度調整部２７から出力する調整信号Ｓｃｔｌの電位を連続的に変化させることで可変容量Ｃｖを変化させ、容量Ｃｓの検出感度Ｓを調整する。

アナログ可変容量素子２８６としては、図１１（Ａ）に示すＭＯＳダイオードや、図１１（Ｂ）に示すＰＮダイオードなどを用いることができる。本実施の形態では、アナログ可変容量素子として第４の実施の形態で用いたＭＥＭＳ素子の代わりにＭＯＳダイオードやＰＮダイオードを用いるため、第４の実施の形態と比べて可変容量回路２８の面積を小さくすることができる。

［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。図１２は、本発明の第６の実施の形態に係る電子部品装置の可変電界発生部２６の具体例を示す図である。本実施の形態は、第１の実施の形態の可変電界発生部２６の別の例を示すものであり、可変電界発生部２６は、第１の検出電極１５と対向するように基板１１中に配置された第２の検出電極２５と、可変容量回路２９とから構成される。

本実施の形態は、第１〜第５の実施の形態とは可変容量回路２９の接続が異なる。すなわち、可変容量回路２９は、第１の端子が第１の検出電極１５に接続され、第２の端子が第２の検出電極２５に接続され、制御端子が感度調整部２７の出力端子に接続された可変容量Ｃｖを備える。可変容量Ｃｖは、感度調整部２７から出力される調整信号Ｓｃｔｌにより制御される。

可変容量Ｃｖにより構造変位検出ユニット２ａの容量検出の感度を調整できる原理について、図１３を用いて説明する。可変容量Ｃｖは、第１の検出電極１５と第２の検出電極２５との間に発生する容量Ｃｓｔｄと並列に接続されており、第１の実施の形態で導出した式（７）から本実施の形態における容量Ｃｓの検出感度Ｓは下記のようになる。
Ｓ∝１＋｛Ｃｐ／（Ｃｓｔｄ＋Ｃｖ）｝ ・・・（８）

したがって、式（８）から、可変容量Ｃｖを増加させると、検出感度Ｓが減少することが分かる。可変容量回路２９としては、第２、第３の実施の形態で示した可変容量回路２８と同様の構成を用いればよい。すなわち、可変容量回路２８では、容量素子２８２の一端を接地電位に接続しているが、接地電位に接続する代わりに、第２の検出電極２５に接続してやればよい。

以上、説明したように、本実施の形態では、第１の検出電極１５と第２の検出電極２５との間に発生する容量Ｃｓｔｄと並列に可変容量回路２９の可変容量Ｃｖを選択的に接続できるようにしたので、構造変位検出ユニット２ａによる容量Ｃｓの検出感度Ｓを必要に応じて減少させることが可能となる。

したがって、図１９、図２０に示した光スイッチに本実施の形態の技術を適用し、容量Ｃｓを表す出力信号Ｓｏの値が所定値以上となるまで、あるいは出力信号Ｓｏから計算されるミラー（可動部材１２）の傾斜角度が所定値以上となるまでは、制御手段（例えば図１９に示した駆動回路１１３）が感度調整部２７に調整信号Ｓｃｔｌを出力させて検出感度Ｓを低めにしておき、ミラーの傾斜角度が所定値以上となった時点で、調整信号Ｓｃｔｌの出力を停止させて検出感度Ｓを増大させることにより、ミラーの傾斜角に応じて検出感度Ｓを調整することができ、ミラーの姿勢を精度良く制御することができる。

［第７の実施の形態］
第６の実施の形態では、可変容量回路２９として、第２、第３の実施の形態で示した可変容量回路２８と同様の構成を用いたが、第４の実施の形態で示した可変容量回路２８と同様の構成を用いてもよい。第４の実施の形態の可変容量回路２８では、アナログ可変容量素子２８５の一端を接地電位に接続しているが、接地電位に接続する代わりに、第２の検出電極２５に接続してやればよい。

本実施の形態では、可変容量回路２９の可変容量Ｃｖの値を離散的に調整する第６の実施の形態に比べて、可変容量Ｃｖの値を連続的に調整することができるので、容量Ｃｓの検出感度Ｓを連続的に調整することができる。したがって、図１９、図２０に示した光スイッチに本実施の形態の技術を適用した場合、ミラーの傾斜角に応じて検出感度Ｓを連続的に細かく調整することができるので、第６の実施の形態と比べてミラーの姿勢をより精度良く制御することができる。

［第８の実施の形態］
次に、本発明の第８の実施の形態について説明する。図１４は、本発明の第８の実施の形態に係る電子部品装置の可変電界発生部２６の具体例を示す図である。本実施の形態は、第１の実施の形態の可変電界発生部２６の別の例を示すものであり、可変電界発生部２６は、第１の検出電極１５と対向するように基板１１中に配置された第２の検出電極２５と、可変容量回路３０とから構成される。

本実施の形態は、第１〜第７の実施の形態とは可変容量回路３０の接続が異なる。すなわち、可変容量回路３０は、第１の検出電極１５と第２の検出電極２５との間の領域に配置される。これにより、第１の検出電極１５と第２の検出電極２５との間に発生する容量Ｃｓｔｄ自体が可変となる。可変容量回路３０は制御端子を有しており、この制御端子は感度調整部２７の出力端子に接続される。可変容量Ｃｓｔｄは、感度調整部２７から出力される調整信号Ｓｃｔｌにより制御される。

可変容量Ｃｓｔｄにより構造変位検出ユニット２ａの容量検出の感度を調整できる原理について、図１５を用いて説明する。容量Ｃｓｔｄ自体が可変となるため、第１の実施の形態で導出した式（７）から本実施の形態における容量Ｃｓの検出感度Ｓは下記のようになる。
Ｓ∝１＋（Ｃｐ／Ｃｓｔｄ） ・・・（９）
したがって、式（９）から、可変容量Ｃｓｔｄを増加させると、検出感度Ｓが減少することが分かる。

可変容量回路３０の具体例を図１６に示す。可変容量回路３０は、第１の検出電極１５と第２の検出電極２５との間に設置される可変容量用電極３００と、感度調整部２７からの調整信号Ｓｃｔｌの出力に応じて閉状態となる制御スイッチ３０１とから構成される。可変容量用電極３００は、図２２に示した基板１１中に形成される。制御スイッチ３０１の第１の端子は第２の検出電極２５に接続され、第２の端子は可変容量用電極３００に接続され、制御端子は感度調整部２７の出力端子に接続されている。

制御スイッチ３０１がオン状態のとき、可変容量Ｃｓｔｄは、第１の検出電極１５と可変容量用電極３００との間に発生する容量Ｃｓｔｄ１となる。また、制御スイッチ３０１がオフ状態のとき、可変容量Ｃｓｔｄは、可変容量用電極３００と第２の検出電極２５との間に発生する容量Ｃｓｔｄ２と、容量Ｃｓｔｄ１とを直列に接続した容量Ｃｓｔｄ１・Ｃｓｔｄ２／（Ｃｓｔｄ１＋Ｃｓｔｄ２）となる。つまり、調整信号Ｓｃｔｌにより制御スイッチ３０１をオン状態にすると、可変容量Ｃｓｔｄが増加して、容量Ｃｓの検出感度Ｓが減少する。

以上、説明したように、本実施の形態では、可変容量回路３０を第１の検出電極１５と第２の検出電極２５との間の領域に配置し、可変容量回路３０のディジタル可変容量として第１の検出電極１５と第２の検出電極２５との間に可変容量用電極３００を配置し、制御スイッチ３０１により可変容量用電極３００の電位を制御することで、構造変位検出ユニット２ａによる容量Ｃｓの検出感度Ｓを必要に応じて減少させることが可能となる。したがって、図１９、図２０に示した光スイッチに本実施の形態の技術を適用した場合、第６の実施の形態と同様に、ミラーの姿勢を精度良く制御することができる。また、本実施の形態では、第１の検出電極１５と第２の検出電極２５との間の領域に可変容量回路３０を配置するため、第１〜第７の実施の形態と比べて可変容量回路３０の面積を必要とせず、チップの製造コストを抑制することができる。

［第９の実施の形態］
第８の実施の形態では、可変容量用電極３００と制御スイッチ３０１を１つずつ設けているが、これらを図１７に示すようにそれぞれ複数設けてもよい。本実施の形態の場合、可変容量回路３０は、ｎ個（ｎは２以上の自然数）の可変容量用電極３００と、ｎ個の制御スイッチ３０１と、調整信号Ｓｃｔｌに応じてｎ個の制御スイッチ３０１を個別に制御するスイッチ制御回路３０２とから構成される。各可変容量用電極３００は、個別に制御スイッチ３０１を通して第２の検出電極２５に接続される。これらの可変容量用電極３００は、図２２に示した基板１１中に互いに離間して形成される。

各制御スイッチ３０１を個別に制御するには、調整信号Ｓｃｔｌを多値のアナログ信号信号あるいはディジタル信号にして、スイッチ制御回路３０２が調整信号Ｓｃｔｌの値に応じた制御スイッチ３０１をオン状態にすればよい。
本実施の形態によれば、ｎ個の制御スイッチ３０１を個別にオンオフ制御することにより、可変容量回路３０の可変容量Ｃｓｔｄの値を必要に応じて細かく調整できることになり、構造変位検出ユニット２ａによる容量Ｃｓの検出感度Ｓを細かく調整することができる。

したがって、図１９、図２０に示した光スイッチに本実施の形態の技術を適用し、容量Ｃｓを表す出力信号Ｓｏの値、あるいは出力信号Ｓｏから計算されるミラー（可動部材１２）の傾斜角度に応じて、制御手段（例えば図１９に示した駆動回路１１３）が感度調整部２７に調整信号Ｓｃｔｌの出力すべき値を指示すれば、検出感度Ｓを細かく調整することができる。その結果、第８の実施の形態と比べてミラーの姿勢をより精度良く制御することができる。

［第１０の実施の形態］
第８、第９の実施の形態では、可変容量回路３０の可変容量Ｃｓｔｄの値を離散的に変化させたが、可変容量回路３０にアナログ可変容量を用いることにより、可変容量Ｃｓｔｄの値を連続的に変化させることも可能である。
本実施の形態の可変容量回路３０の具体例を図１８に示す。可変容量回路３０は、図２２に示した基板１１上に形成された感度調整制御電極３０３を有する。第１〜第９の実施の形態では第１の検出電極１５と第２の検出電極２５間の距離が不変であるのに対して、本実施の形態では第１の検出電極１５と第２の検出電極２５間の距離が可変な点が第１〜第９の実施の形態と異なる。

第１の検出電極１５と第２の検出電極２５間の距離を可変にするためには、第１の検出電極１５と感度調整制御電極３０３とを備える基板１１に対して第２の検出電極２５を支える部材を設け、第２の検出電極２５を第１の検出電極１５と離間して配置すればよい。これにより、第１の検出電極１５と第２の検出電極２５との間に可動空間３０４が形成される。

感度調整制御電極３０３に調整信号Ｓｃｔｌを印加すると、感度調整制御電極３０３と第２の検出電極２５との間に静電引力が発生し、この静電引力に見合う分だけ第２の検出電極２５が変位する。この変位により、第１の検出電極１５と第２の検出電極２５との間に発生する容量Ｃｓｔｄが変化する。第８の実施の形態と同様に、調整信号Ｓｃｔｌを印加して可変容量Ｃｓｔｄを増加させると、検出感度Ｓが減少することが分かる。

本実施の形態では、可変容量回路３０の可変容量Ｃｓｔｄの値を離散的に調整する第８、第９の実施の形態に比べて、可変容量Ｃｓｔｄの値を連続的に調整することができるので、容量Ｃｓの検出感度Ｓを連続的に調整することができる。したがって、図１９、図２０に示した光スイッチに本実施の形態の技術を適用した場合、ミラーの傾斜角に応じて検出感度Ｓを連続的に細かく調整することができるので、第８、第９の実施の形態と比べてミラーの姿勢をより精度良く制御することができる。

なお、第１〜第５の実施の形態で説明した可変容量回路２８と、第６、第７の実施の形態で説明した可変容量回路２９と、第８〜第１０の実施の形態で説明した可変容量回路３０とを適宜組み合わせて使用してもよい。
また、第１〜第１０の実施の形態では、ＭＥＭＳ構造の形状を変化させて光の経路を制御する光スイッチ（マイクロミラー）を電子部品装置の例として挙げたが、ＭＥＭＳ構造の形状を変化させて容量を制御する可変容量素子に本発明を適用してもよい。

本発明は、光スイッチや無線回路に代表されるＭＥＭＳデバイスに適用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る電子部品装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における可動構造体と可変電界発生部の具体例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における可動構造体と誘導信号生成部と可変電界発生部の等価回路図である。 本発明の第１の実施の形態の容量情報抽出部における各部の信号波形を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における可変容量回路の具体例を示す回路図である。 本発明の第２の実施の形態に係る電子部品装置における可変電界発生部の可変容量回路の具体例を示す回路図である。 本発明の第３の実施の形態に係る電子部品装置における可変電界発生部の可変容量回路の具体例を示す回路図である。 本発明の第４の実施の形態に係る電子部品装置における可変電界発生部の可変容量回路の具体例を示す回路図である。 本発明の第４の実施の可変容量回路で用いるアナログ可変容量素子の具体例を示す断面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る電子部品装置における可変電界発生部の可変容量回路の具体例を示す回路図である。 本発明の第５の実施の可変容量回路で用いるアナログ可変容量素子の具体例を示す回路図である。 本発明の第６の実施の形態に係る電子部品装置の可変電界発生部の具体例を示す図である。 本発明の第６の実施の形態における可動構造体と誘導信号生成部と可変電界発生部の等価回路図である。 本発明の第８の実施の形態に係る電子部品装置の可変電界発生部の具体例を示す図である。 本発明の第８の実施の形態における可動構造体と誘導信号生成部と可変電界発生部の等価回路図である。 本発明の第８の実施の形態における可変容量回路の具体例を示す回路図である。 本発明の第９の実施の形態に係る電子部品装置における可変電界発生部の可変容量回路の具体例を示す回路図である。 本発明の第１０の実施の形態に係る電子部品装置における可変電界発生部の可変容量回路の具体例を示す回路図である。 従来の光スイッチの構成例を示す断面図である。 図１９の光スイッチのミラー基板の平面図である。 従来の電子部品装置の構成例を示すブロック図である。 図２１の電子部品装置における形状可変構造体の構成を示す断面図である。 図２１の電子部品装置における可動構造体と電界発生部との接続関係及びこれらに生じる容量を示す図である。 図２１の電子部品装置における構造変位検出ユニットの構造変位検出回路の具体例を示すブロック図である。 図２４の誘導信号生成部における各部の信号波形を示す図である。 図２４の誘導信号生成部と容量情報抽出部における各部の信号波形を示す図である。

符号の説明

１…形状可変構造体、２ａ…構造変位検出ユニット、１０…可動構造体、１１…基板、１２…可動部材、１３…制御電極、１４…支柱、１５…第１の検出電極、２１ａ…構造変位検出回路、２２…誘導信号生成部、２３…容量情報抽出部、２４…出力調整部、２５…第２の検出電極、２６…可変電界発生部、２７…感度調整部、２８，２９，３０…可変容量回路。

Claims (7)

1. 入力された制御信号または検出すべき物理量に応じて変位する形状可変構造体と、この形状可変構造体の変位を表す容量を検出する構造変位検出ユニットとを有する電子部品装置において、
   前記形状可変構造体は、その変位に応じて容量が変化する可動構造体を備え、
   前記構造変位検出ユニットは、前記可動構造体に電界を発生させる可変電界発生部と、前記電界発生の基となる誘導信号を前記可変電界発生部に出力する誘導信号生成部と、前記電界の発生によって前記可動構造体の出力端子から出力される容量信号から、前記可動構造体の容量を表す情報信号を抽出する容量情報抽出部と、前記可動構造体の容量から前記容量信号への変換率を調整する調整信号を前記可変電界発生部に出力する感度調整部とを備え、
   前記可動構造体は、前記形状可変構造体の可動部材と、この可動部材と対向して設置された第１の検出電極とから構成され、
   前記可変電界発生部は、前記第１の検出電極と対向して設置された第２の検出電極と、可変容量回路とから構成され、
   前記可変容量回路の第１の端子は前記第２の検出電極に接続され、前記可変容量回路の第２の端子は第１の共通電位もしくは前記第１の検出電極に接続され、前記可変容量回路の制御端子に前記調整信号が入力され、
   前記可変電界発生部は、前記調整信号に応じて前記電界の強度を変化させることを特徴とする電子部品装置。
2. 入力された制御信号または検出すべき物理量に応じて変位する形状可変構造体と、この形状可変構造体の変位を表す容量を検出する構造変位検出ユニットとを有する電子部品装置において、
   前記形状可変構造体は、その変位に応じて容量が変化する可動構造体を備え、
   前記構造変位検出ユニットは、前記可動構造体に電界を発生させる可変電界発生部と、前記電界発生の基となる誘導信号を前記可変電界発生部に出力する誘導信号生成部と、前記電界の発生によって前記可動構造体の出力端子から出力される容量信号から、前記可動構造体の容量を表す情報信号を抽出する容量情報抽出部と、前記可動構造体の容量から前記容量信号への変換率を調整する調整信号を前記可変電界発生部に出力する感度調整部とを備え、
   前記可動構造体は、前記形状可変構造体の可動部材と、この可動部材と対向して設置された第１の検出電極とから構成され、
   前記可変電界発生部は、前記第１の検出電極と対向して設置された第２の検出電極と、可変容量回路とから構成され、
   前記可変容量回路は、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極との間の領域に配置され、前記可変容量回路の制御端子に前記調整信号が入力され、
   前記可変電界発生部は、前記調整信号に応じて前記電界の強度を変化させることを特徴とする電子部品装置。
3. 請求項１に記載の電子部品装置において、
   前記可変容量回路は、容量が離散的に変化するディジタル可変容量で構成され、前記ディジタル可変容量の第１の端子は前記可変容量回路の第１の端子に接続され、前記ディジタル可変容量の制御端子は前記可変容量回路の制御端子に接続されることを特徴とする電子部品装置。
4. 請求項１に記載の電子部品装置において、
   前記可変容量回路は、容量が連続的に変化するアナログ可変容量で構成され、前記アナログ可変容量の第１の端子は前記可変容量回路の第１の端子に接続され、前記アナログ可変容量の制御端子は前記可変容量回路の制御端子に接続されることを特徴とする電子部品装置。
5. 請求項２に記載の電子部品装置において、
   前記可変容量回路は、容量が離散的に変化するディジタル可変容量で構成され、前記ディジタル可変容量の第１の端子は前記第２の検出電極に接続され、前記ディジタル可変容量の制御端子は前記可変容量回路の制御端子に接続されることを特徴とする電子部品装置。
6. 請求項２に記載の電子部品装置において、
   前記可変容量回路は、容量が連続的に変化するアナログ可変容量で構成され、前記アナログ可変容量の制御端子は前記可変容量回路の制御端子に接続されることを特徴とする電子部品装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電子部品装置において、
   前記誘導信号生成部は、前記電界の発生開始を指示する誘導開始信号を出力する誘導開始信号発生部と、前記誘導開始信号に応じて前記誘導信号を出力する電界誘導部とから構成され、
   前記電界誘導部は、所定の電圧を出力する誘導電圧発生回路と、制御端子が前記誘導開始信号発生部の出力端子に接続され、入力端子が前記誘導電圧発生回路の出力端子に接続され、出力端子が前記電界発生部の入力端子に接続され、前記誘導開始信号の出力に応じて閉状態となる制御スイッチとから構成され、
   前記容量情報抽出部は、所定の電位の電位比較基準信号を発生する電位比較基準信号発生部と、前記容量信号と前記電位比較基準信号との電位差を増幅して検出信号として出力する電位比較部と、前記検出信号と前記誘導開始信号との位相差を前記情報信号として抽出する位相比較部とから構成され、
   前記出力調整部は、前記情報信号のパルス幅が有する時間の情報をアナログ電圧に変換する時間−電圧変換回路と、前記アナログ電圧をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路とから構成されることを特徴とする電子部品装置。

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