KR101732185B1

KR101732185B1 - Micro movable structure driving control method of micro electro mechanical system and control apparatus thereof

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Publication number: KR101732185B1
Application number: KR1020100000980A
Authority: KR
Inventors: 도시유끼 가에리야마
Original assignee: 도시유끼 가에리야마
Priority date: 2010-01-06
Filing date: 2010-01-06
Publication date: 2017-05-11
Also published as: KR20110080651A

Abstract

MEMS 소자의 크기는 수 마이크로 미터 내지 수 밀리의 범위에 걸친다. 전자기력, 압전력, 정전력 등으로 구동하는 미소 구조체는 그 질량, 형상, 구조에 기인하는 고유의 기계 공진 특성을 갖는다. 그러나 기계 공진 현상을 피해야만 하는 응용상에서는 약간의 에너지로 기계 공진 현상이 유기되어 그 구조체의 운동은 구동 신호에 의해 제어되어야 하는 운동으로부터 벗어나 그 위치를 정확하게 정할 수 없게 된다.
구동하는 미소 면 구조체의 기계 공진 주파수 특성의 역특성으로 원 구동파에 대하여 가중치 부여 처리를 실시하고 그 주파수 특성의 시간축 상의 파형으로 상기 미소 구조체를 구동함으로써, 그 기계 공진 특성을 상쇄하여 상기 미소 구조체의 실제 동작을 상기 원 구동파의 파형으로 제어한다. 또한 시시각각 변화하는 미소 구조체의 실제 동작 신호를 2회 시간 미분하여 얻어지는 잔류 공진 응답에 의한 성분을 원 구동파에 대하여 상기 가중치 부여 처리를 한 구동 신호로 부귀환하여 새로운 구동 신호로 하고 미소 구조체를 구동함으로써 잔류 공진 응답에 리얼타임으로 제동을 건다.The size of the MEMS device ranges from a few micrometers to several milli-meters. Microstructures driven by electromagnetic force, piezoelectric force, and electrostatic force have inherent mechanical resonance characteristics due to their mass, shape, and structure. However, in applications where mechanical resonance is to be avoided, the mechanical resonance phenomenon is induced with a little energy, so that the movement of the structure can not be precisely determined from the motion that must be controlled by the drive signal.
The mechanical resonance characteristic is canceled by driving the microstructure with the waveform on the time axis of the frequency characteristic by performing weighting processing on the original drive wave by the inverse characteristic of the mechanical resonance frequency characteristic of the driven microstructure structure, Is controlled by the waveform of the original driving wave. In addition, a component due to the residual resonance response obtained by temporally differentiating the actual operation signal of the microstructure changing every moment by two times is fed back to the driving signal subjected to the weighting process to the original driving wave to generate a new driving signal, So that the residual resonance response is braked in real time.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a micro-

본 발명은 전자기력, 정전 인력 등의 장의 힘이나 압전력, 자기 왜곡력, 형상 기억 합금, 열팽창 등의 재료 자체의 성질을 이용하여 구동하는 소형 전자 기계 시스템의 미소 가동 구조체에 있어서 고유의 기계 공진 특성을 갖는 상기 구조체의 구동시의 운동으로부터 기계 공진에 의한 응답을 제거하는 제어 방법과 제어 장치에 관한 것이다. 상기 소형 전자 기계 시스템에는, MEMS(Micro Electro Mechanical System), MOEMS(Micro Opto-Electro Mechanical System) 등이 포함된다.The present invention relates to a micro-moving structure of a small-sized electromechanical system driven by utilizing properties of a material itself such as field force, electromagnetism force, electrostatic attraction force, piezoelectric force, magnetostrictive force, shape memory alloy, thermal expansion, To a control method and a control apparatus for removing a response due to mechanical resonance from a motion at the time of driving the structure. The miniature electromechanical system includes MEMS (Micro Electro Mechanical System), MOEMS (Micro Opto-Electro Mechanical System), and the like.

MEMS 내지 MOEMS와 같은 소형 전자 기계 시스템의 미소 가동 구조체 구동에 있어서는, 구동 신호로부터 상기 구조체의 기계 공진 주파수 영역의 응답 특성을 필터링 기술에 의해 감쇠시켜 상기 구조체의 기계 공진을 억제하고 있다.In driving a minute movable structure of a small electromechanical system such as MEMS or MOEMS, the mechanical resonance of the structure is suppressed by attenuating the response characteristic of the mechanical resonance frequency region of the structure from the drive signal by a filtering technique.

베셀 필터는 주파수에 대하여 위상 회전이 비례 관계를 유지하도록 설계되어 있어, 오버슈트나 링잉 등 파형의 변형은 가능한 한 억제할 수 있다.The Bessel filter is designed so that the phase rotation is proportional to the frequency, so that the distortion of the waveform such as overshoot and ringing can be suppressed as much as possible.

그러나, 구동 신호가 증폭기나 필터 등의 전자 회로를 통과할 때에 반드시 시간 지연 또는 위상 회전을 발생시키기 때문에 구동 신호 파형이 둔해져, 또한 노이즈 성분이 증가한다.However, when the drive signal passes through an electronic circuit such as an amplifier or a filter, a time delay or a phase rotation necessarily occurs, so that the drive signal waveform becomes dull and the noise component increases.

MEMS 내지 MOEMS의 응용 장치는, MEMS 내지 MOEMS 소자의 전기 기계 광학 효과를 그 기능의 기초로 하여 구성된다.Application of MEMS or MOEMS is based on the electromechanical effect of the MEMS or MOEMS element.

MEMS 내지 MOEMS 소자의 기능 단위의 크기는 수 마이크로 미터 내지 수 밀리의 범위에 걸친다. 전자기력, 정전 인력 등의 장의 힘이나 압전력, 자기 왜곡력, 형상 기억 합금, 열팽창 등의 재료 자체의 성질을 이용하여 구동하는 미소한 가동 구조체는, 그 질량, 형상, 구조 등에 기인하는 고유의 기계 공진 특성을 갖는다.The size of the functional unit of the MEMS or MOEMS device ranges from a few micrometers to a few millimeters. A minute movable structure that is driven by using the properties of materials such as the force of a field such as an electromagnetic force and an electrostatic attraction, a piezoelectric force, a magnetostrictive force, a shape memory alloy, and thermal expansion is a unique machine caused by its mass, shape, Resonance characteristics.

MEMS 내지 MOEMS 미소 가동 구조체의 기계 공진 특성을 이용하면, 적은 에너지로 큰 기계 진동 운동이 가능하여, 기계 공진 현상을 적극적으로 이용하는 응용에서는 양호하다.Using the mechanical resonance characteristics of the MEMS to MOEMS micro-moveable structure, it is possible to perform a large mechanical vibration motion with a small energy, which is preferable in applications where the mechanical resonance phenomenon is actively used.

그러나 기계 공진 현상을 피해야만 하는 응용에서는, 약간의 에너지로 기계 공진 현상이 유기되어 응용상의 문제를 발생시킨다.However, in applications where mechanical resonance phenomenon should be avoided, mechanical resonance phenomenon is induced with a little energy, resulting in application problems.

MEMS 내지 MOEMS 미소 가동 구조체에 기계 공진이 유기되면, 그 구조체의 운동은 구동 신호에 의해 제어되어야 하는 운동으로부터 벗어나, 그 위치를 정확하게 정할 수 없게 된다.When the mechanical resonance is induced in the MEMS to the MOEMS micro movable structure, the movement of the structure can not be precisely determined because it deviates from the movement to be controlled by the drive signal.

고유의 기계 공진 특성을 갖는 MEMS 내지 MOEMS 미소 가동 구조체의 구동파를 구성하는 주파수 스펙트럼을, 그 미소 구조체의 기계 공진 스펙트럼의 역특성으로 가중치 부여 처리하고, 상기 가중치 부여 처리된 구동파로 미소 가동 구조체를 구동한다.The frequency spectrum constituting the drive wave of the MEMS or MOEMS micro movable structure having inherent mechanical resonance characteristics is weighted by the inverse characteristic of the mechanical resonance spectrum of the microstructure, and the weighted motion- .

또한, MEMS 내지 MOEMS 미소 가동 구조체의 실제 동작으로부터 실제 동작 신호를 검출하고, 실제 동작 신호로부터 기계 공진 신호 성분을 동정(同定)ㆍ추출하고, 전술한 상기 구동파 신호로 귀환하여 새로운 구동파로 하고 미소 구조체를 구동함으로써, 잔류하는 기계 공진에 리얼타임으로 제동을 걸어 미소 가동 구조체에 대하여 상기 구조체의 실제 동작을 상기 기계 공진 주파수 특성의 역특성으로 가중치 부여하기 전의 원 구동파의 파형으로 구동 특성을 제어한다.Further, it is also possible to detect an actual operation signal from the actual operation of the MEMS or MOEMS minute movable structure, to identify and extract the mechanical resonance signal component from the actual operation signal, return to the above drive wave signal, By driving the structure, braking is applied to the remaining mechanical resonance in real time to control the drive characteristic with the waveform of the original drive wave before weighting the actual operation of the structure with the inverse characteristic of the mechanical resonance frequency characteristic with respect to the minute movable structure do.

고유의 기계 공진 특성을 갖는 MEMS 내지 MOEMS 미소 가동 구조체의 구동파를 구성하는 주파수 스펙트럼을, 그 미소 가동 구조체의 기계 공진 스펙트럼의 역특성으로 가중치 부여하는 처리에 있어서, 상기 구조체의 구동파를 구성하는 각 주파수 스펙트럼 성분의 진폭ㆍ위상은 각각 독립으로 설정한다.In the process of weighting the frequency spectrum constituting the driving wave of the MEMS or MOEMS micro movable structure having inherent mechanical resonance characteristics by the inverse characteristic of the mechanical resonance spectrum of the micro movable structure, The amplitude and phase of each frequency spectrum component are set independently.

구동 신호가 증폭기나 필터 등의 전자 회로를 통과할 때에 발생하는 시간 지연 또는 위상 회전의 결과 발생하는 구동 신호 파형이 둔해져, 노이즈 성분의 증가의 문제를 피할 수 있다.The driving signal waveform resulting from the time delay or the phase rotation occurring when the driving signal passes through the electronic circuit such as the amplifier or the filter becomes dull, and the problem of the increase of the noise component can be avoided.

상기 구동 신호에 의해 미소 가동 구조체를 구동하였을 때, 무시할 수 없는 공진 운동이 미소 가동 구조체의 실제 동작에 잔존하는 경우에, 시시각각 변화하는 미소 구조체의 실제 동작 신호로부터 잔류 공진 응답에 의한 성분을 동정ㆍ추출하여 상기 성분을 구동 신호로 부귀환(負歸還)하여 얻어지는 새로운 구동 신호에 의해 미소 구조체를 구동하여 리얼타임으로 잔류 공진 응답에 제동을 걸어 상기 잔류 공진 응답을 항상 최소화할 수 있다.A component due to the residual resonance response is identified from the actual operation signal of the microstructure changing occasionally when a resonance motion that can not be ignored remains in actual operation of the microstructure when the microstructure is driven by the drive signal. The residual resonance response can be minimized by always braking the residual resonance response in real time by driving the microstructure with a new drive signal obtained by extracting and then negatively returning the component to the drive signal.

도 1은 MEMS 전자기 구동형 미소 구조체의 일 실시 형태를 도시하는 도면.
도 2는 미소 구조체의 구동파와 그 주파수 특성 스펙트럼의 예를 나타내는 도면.
도 3은 미소 구조체 공진 특성의 구동 특성으로의 영향을 나타내는 도면.
도 4는 미소 구조체의 공진 특성을 제어하여 상기 구조체를 구동하는 일 실시 형태를 나타내는 도면.
도 5는 미소 구조체의 잔류 공진 성분을 추출하여 공진에 리얼타임으로 제동을 거는 일 실시 형태를 나타내는 도면.
도 6은 미소 구조체의 실제 동작 신호로부터 잔류 공진 성분을 동정ㆍ추출하는 방법을 나타내는 도면.
도 7은 미소 구조체의 기계 공진을 제어하여 구동하는 수단의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 8은 미소 구조체의 기계 공진을 제어하여 구동하는 수단의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 9는 미소 구조체의 기계 공진을 제어하여 구동하는 수단의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 10은 미소 구조체의 기계 공진을 제어하고 또한 리얼타임으로 공진을 제동하여 구동하는 수단의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 11은 미소 구조체의 기계 공진을 제어하고 또한 리얼타임으로 공진을 제동하여 구동하는 수단의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 12는 미소 구조체의 기계 공진을 제어하고 또한 리얼타임으로 공진을 제동하여 구동하는 수단의 일 실시예를 나타내는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing one embodiment of a MEMS electromagnetic driven type microstructure. Fig.
2 is a diagram showing an example of a drive waveform of a microstructure and its frequency characteristic spectrum.
Fig. 3 is a diagram showing the influence of microstructure resonance characteristics on driving characteristics. Fig.
4 is a view showing an embodiment for driving the structure by controlling the resonance characteristics of the microstructure.
5 is a view showing an embodiment for extracting a residual resonance component of a microstructure and braking resonance in real time.
6 is a diagram showing a method of identifying and extracting a residual resonance component from an actual operation signal of a microstructure;
7 is a view showing one embodiment of means for controlling and driving mechanical resonance of a microstructure.
8 is a view showing an embodiment of means for controlling and driving mechanical resonance of a microstructure.
9 is a view showing one embodiment of means for controlling and driving mechanical resonance of a microstructure.
10 is a view showing an embodiment of means for controlling mechanical resonance of a microstructure and for braking and driving resonance in real time.
11 is a view showing an embodiment of means for controlling mechanical resonance of a microstructure and for braking and driving resonance in real time.
12 is a view showing an embodiment of means for controlling mechanical resonance of a microstructure and for braking and driving resonance in real time.

본 발명은 전자기력, 정전 인력 등의 장의 힘이나 압전력, 형상 기억 합금, 열팽창 등의 재료 자체의 성질을 이용한 원리에 의해 MEMS 내지 MOEMS 미소 가동 구조체를 구동 제어하는 방법과 장치에 관한 것으로, 상기 구조체에 구동력을 부여하는 각종 구동 원리에 특정되지 않고 보편적으로 상기 구동 제어 방법의 적용이 가능하고, 또한 그 효과가 얻어지는 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and apparatus for driving and controlling a MEMS or a MOEMS minute movable structure by a principle using a property of a material itself such as a field force, a piezoelectric force, a shape memory alloy, thermal expansion or the like of an electromagnetic force or an electrostatic attraction, It is possible to apply the drive control method in a universal manner without being specified in various driving principles for imparting a driving force to the driving force control means.

편의상, 도 1에 도시한 전자기력에 의해 구동력을 얻는 전자기 구동형 MEMS 내지 MOEMS 미소 구조체의 예를 기초로, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 설명한다. 판 형상의 미소 구조체(1)의 주위에 전류를 흘리는 코일(2)을 형성하고, 상기 구조체를 얇고 유연한 힌지(4a, 4b)에 의해 지지 기둥(3a, 3b) 사이에 현수하고, 코일의 지지축에 대하여 직각인 방향으로부터 평행 자계(5)를 인가한다.For the sake of convenience, the best mode for carrying out the present invention will be described on the basis of examples of an electromagnetic drive type MEMS or a MOEMS microstructure in which a driving force is obtained by the electromagnetic force shown in Fig. A coil 2 for passing a current around the plate-like microstructure 1 is formed and the structure is suspended between the support columns 3a and 3b by thin and flexible hinges 4a and 4b, A parallel magnetic field (5) is applied from a direction orthogonal to the axis.

상기 미소 구조체(1)의 코일(2)에 전류(6)를 흘리면, 플레밍의 왼손 법칙으로부터 전류와 자계의 양자에 대하여 수직인 방향으로 힘(7a, 7b)이 작용하고, 상기 구조체(1)는 이 힘에 의한 회전력과 힌지의 비틀림에 의한 복원력(8a, 8b)이 평형을 이루는 각도(9)로 경사진다.When a current 6 flows through the coil 2 of the microstructure 1, forces 7a and 7b act in a direction perpendicular to both the current and the magnetic field from the Fleming's left-hand rule, Is inclined at an angle (9) at which the rotational force due to this force and the restoring forces (8a, 8b) due to the twisting of the hinge are in equilibrium.

도 2에, 상기 미소 구조체(1)의 코일(2)에 전류(6)를 흘려 상기 미소 구조체(1)를 구동하는 파형의 실시예로서, 반복 주파수 f(주기 f분의 1초)의 톱니파(10a)와 상기 톱니파(10a)를 푸리에 급수 전개하여 얻어지는 주파수 특성 스펙트럼(10b)을 나타낸다.2 shows an example of a waveform for driving the microstructure 1 by flowing a current 6 through the coil 2 of the microstructure 1. The microstructure 1 has a sawtooth wave with a repetition frequency f And a frequency characteristic spectrum 10b obtained by Fourier series expansion of the sawtooth wave 10a and the sawtooth wave 10a.

톱니파(10a)를 푸리에 급수 전개하여 얻어지는 주파수 특성 스펙트럼(10b)은, 진폭 A₁, 주파수 f의 사인파, 진폭 A₂, 주파수 2f의 사인파,…, 진폭 A_n, 주파수 nf의 사인파,…와 기본 주파수 f의 사인파로부터 시작되어 이산적 사인파 성분이 주파수 간격 f로 고주파수측에 분포하여 구성된다.The frequency characteristic spectrum 10b obtained by expanding the sawtooth wave 10a in the Fourier series is a sine wave having the amplitude A ₁ , the frequency f, the sine wave having the amplitude A ₂ , the frequency 2f, , Amplitude A _n , sine wave with frequency nf, ... And a discrete sine wave component starting from the sine wave of the fundamental frequency f and being distributed on the high frequency side at the frequency interval f.

도 3에, 상기 톱니파(10a)를 푸리에 급수 전개하여 얻어지는 주파수 특성 스펙트럼(10b)과 동일한 이산적 사인파 스펙트럼으로 샘플링 표시되는 기계 공진 주파수 특성(11a)을 갖는 상기 미소 구조체(1)를 톱니파(10a)로 구동한 결과의 주파수 특성 스펙트럼(12a)과, 기계 공진에 의한 과도한 진동이 시간축 상의 응답 특성(12b)에 나타나는 예를 나타낸다.3 shows the microstructure 1 having the mechanical resonance frequency characteristic 11a sampled and displayed in the same discrete sine wave spectrum as that of the frequency characteristic spectrum 10b obtained by expanding the sawtooth wave 10a in the Fourier series, ), And an example in which excessive vibration due to mechanical resonance appears on the time-axis response characteristic 12b.

이러한 기계 공진에 의한 과도한 진동을 상쇄하는 구동 방법을 이하에 설명한다.A driving method for canceling the excessive vibration due to mechanical resonance will be described below.

도 4에, 미소 면 구조체(1)의 원하는 구동 동작을 반복 주파수 f의 톱니파(10a)를 실시예로 하고, 톱니파(10a)를 푸리에 급수 전개하여 얻어지는 주파수 특성 스펙트럼(10b)과 동일한 이산적 사인파 스펙트럼으로 샘플링한 상기 구조체(1)의 기계 공진 주파수 특성(11a)의 역특성(13)으로 상기 톱니파의 주파수 특성 스펙트럼(10b)에 가중치 부여 처리를 실시한 주파수 특성(14b)의 시간축 상에서의 파형(14a)으로 상기 구조체(1)를 구동함으로써, 그 기계 공진 특성을 상쇄하여 상기 구조체(1)에 대하여 공진에 의한 과도한 진동 응답이 없는 시간축 상에서의 구동 동작 특성(10e)과 그 주파수축 상에서의 상기 구조체의 실제 동작을 상기 기계 공진 주파수 특성의 역특성으로 가중치 부여하기 전의 원 구동파의 파형으로 구동 동작 특성(10f)을 얻는 제1 본 발명 내용을 나타낸다.4 shows a case where a desired driving operation of the microstructure structure 1 is performed by using the sawtooth wave 10a at the repetition frequency f as an example and by using the same discrete sine wave as the frequency characteristic spectrum 10b obtained by Fourier series expansion of the sawtooth wave 10a The waveform 13b on the time axis of the frequency characteristic 14b obtained by weighting the frequency characteristic spectrum 10b of the sawtooth with the inverse characteristic 13 of the mechanical resonance frequency characteristic 11a of the structure 1 sampled in the spectrum (1) on the frequency axis by canceling the mechanical resonance characteristics of the structure (1) by driving the structure (1) on the frequency axis by driving the structure (1) The actual operation of the structure is obtained by weighting the actual operation of the structure by the inverse characteristic of the mechanical resonance frequency characteristic. Produce.

미소 구조체(1)로의 상기 구조체의 실제 동작을 상기 기계 공진 주파수 특성의 역특성으로 가중치 부여하기 전의 원 구동파의 파형으로 반복 구동을 직선 성분으로 구성되는 톱니파를 예로 들어 설명하고 있지만, 곡선 성분도 포함하는 임의의 반복 구동파형에 대하여 본 발명 내용은 적응된다.The actual operation of the structure to the microstructure body 1 is described by taking the sawtooth wave composed of the linear component as the repetitive drive with the waveform of the original drive wave before weighting by the inverse characteristic of the mechanical resonance frequency characteristic. The contents of the present invention are applied to any repetitive driving waveform.

미소 구조체의 기계 공진 주파수 특성(11a) 중에 1차 기계 공진 주파수 스펙트럼(11b)과 2차 기계 공진 주파수 스펙트럼(11c)이 존재하는 예를 나타내었지만, 상기 공진 주파수 스펙트럼 대역 폭은 통상 좁고 이 대역에 포함되는 이산적 사인파 성분은 수 개의 정도이다.The first mechanical resonance frequency spectrum 11b and the second mechanical resonance frequency spectrum 11c exist in the mechanical resonance frequency characteristic 11a of the microstructure. However, the resonance frequency spectrum band width is usually narrow, The number of discrete sinusoidal components involved is several degrees.

미소 구조체 고유의 공진 주파수 특성을 구동파의 주파수 간격으로 띄엄띄엄 존재하는 수 개의 사인파로 샘플링할 때에 샘플링 오차가 인입한다.The sampling error is introduced when sampling the resonance frequency characteristic inherent to the microstructure with several sinusoidal waves which are sparsely present at the frequency interval of the driving wave.

한편, 미소 구조체 제조시의 불균일성에 의해 미소 구조체의 공진 특성에 편차를 발생시키는, 온도, 습도 등의 동작 환경 조건에 의해 상기 공진 특성은 영향을 받는다. 또한 구조체의 재료 특성의 경시 변화에 의해서도 상기 공진 특성이 변동하는 등은 전형적 공진 특성으로부터의 어긋남을 야기하는 요인으로 된다.On the other hand, the resonance characteristics are influenced by operating environmental conditions such as temperature and humidity, which cause variations in the resonance characteristics of the microstructure due to nonuniformity in manufacturing the microstructure. Also, the resonance characteristics vary due to changes in the material properties of the structural body with time, and the like causes a deviation from the typical resonance characteristics.

따라서 고유의 기계 공진 특성을 갖는 미소 구조체의 구동파를 구성하는 주파수 스펙트럼을, 그 미소 구조체의 기계 공진 스펙트럼의 역특성으로 일의적으로 가중치 부여 처리한 구동파로 과도한 공진을 상쇄하는 구동을 행한 후에도, 미소 구조체의 실제 동작 중에 잔류 공진 성분이 존재하게 된다.Therefore, even after the frequency spectrum constituting the driving wave of the microstructure having the inherent mechanical resonance characteristics is driven to cancel the excessive resonance by the driving wave uniquely weighted by the inverse characteristic of the mechanical resonance spectrum of the microstructure, The residual resonance component exists in the actual operation of the microstructure.

이 잔류 공진 성분을 감쇠시키기 위해 미소 구조체의 실제 동작으로부터 얻어지는 신호로부터 상기 잔류 공진 성분을 동정ㆍ추출하여 상기 잔류 공진 성분을 구동 신호로 부귀환하여 이 잔류 공진을 리얼타임으로 제동하는 방법은 효과적이며 상기 방법을 이하에 설명한다.A method of identifying and extracting the residual resonance component from a signal obtained from the actual operation of the microstructure to attenuate the residual resonance component and returning the residual resonance component to the drive signal and braking the residual resonance in real time is effective The above method will be described below.

도 1의 미소 구조체 실시예에서는 구동 전류(6)를 흘린 직사각형 코일을 평등 자계 중에 두면, 플레밍의 왼손 법칙에 의해 코일과 자계 사이에 작용하는 힘에 의해 직사각형 코일은 회전 운동하고, 동시에 코일과 쇄교하는 자속이 변화됨으로써 플레밍의 오른손 법칙에 의해 코일 도체에는 자속 변화를 방해하도록 역기전력(10c, 10d)을 발생한다.In the embodiment of the microstructure of Fig. 1, when the rectangular coil through which the driving current 6 is passed is placed in the uniform magnetic field, the rectangular coil is rotated by the force acting between the coil and the magnetic field by the Fleming's left-hand rule, By changing the magnetic flux, the back electromotive force (10c, 10d) is generated in the coil conductor by the Fleming's right-hand rule so as to interfere with the magnetic flux change.

미소 구조체의 실제 동작으로부터 이 역기전력(10c, 10d)을 검출하여 실제 동작 신호로 할 수 있다. 또한, 압전력, 정전력 등의 구동 수단으로 구동되는 미소 구조체에 대해서도 그 실제 동작으로부터 응력 변화, 용량 변화, 광 편향각 변화 등으로부터 실제 동작 신호를 얻는 수단은 존재하지만 그들의 상세를 설명하는 것은 본 발명의 범위는 아니다.It is possible to detect the counter electromotive forces 10c and 10d from the actual operation of the microstructure to obtain an actual operation signal. There is also a means for obtaining an actual operation signal from the actual operation of the microstructure driven by the driving means such as the piezoelectric power or the electrostatic force from the stress variation, the capacitance variation, the optical deflection angle variation, etc. However, It is not the scope of the invention.

도 5에, 시시각각 변화하는 미소 구조체의 실제 동작 신호와 원 구동파 신호로부터 잔류 공진 응답에 의한 성분을 동정ㆍ추출하고, 상기 성분을 구동 신호로 부귀환하여 얻어지는 새로운 구동 신호에 의해 미소 구조체를 구동하고, 리얼타임으로 잔류 공진 응답에 제동을 거는 제2 본 발명 내용을 나타낸다.Fig. 5 is a graph showing the relationship between the actual operation signal of the minute structurally varying microstructure and the component due to the residual resonance response from the original drive signal and extracting the component by driving the microstructure by a new drive signal obtained by feedback- And braking the residual resonance response in real time.

시스템의 타이밍은 동기 신호(15)를 기초로 하여, 원 구동파 또는 그 정보 생성기(16)로부터 원 구동파 또는 그 정보(17)를 기계 공진 주파수 특성의 역특성 가중치 부여 구동파 생성기(18)에 공급하고, 상기 구동파 생성기(18)는 기계 공진 주파수 특성의 역특성 가중치 부여 구동파(19)를 생성한다.The timing of the system is based on the synchronizing signal 15 and the original drive wave or the original drive wave from the information generator 16 or its information 17 is input to the inverse characteristic weighting drive wave generator 18 of the mechanical resonance frequency characteristic, And the drive wave generator 18 generates the inverse characteristic weighting drive wave 19 of the mechanical resonance frequency characteristic.

기계 공진 주파수 특성의 역특성 가중치 부여 구동파(19)는 감산기(20)에서 후술하는 잔류 공진 성분(27)의 부귀환을 합성하여 미소 구조체 구동 신호(28)를 생성하고, 상기 구동 신호는 전력 증폭기(21)로 전류 전력을 증폭하여 미소 구조체(22)를 구동한다.The inverse characteristic weighting drive wave 19 of the mechanical resonance frequency characteristic combines the negative feedback of the residual resonance component 27 to be described later in the subtractor 20 to generate the microstructure drive signal 28, And amplifies the current power to the amplifier 21 to drive the microstructure 22.

미소 구조체(22)의 실제 동작을 프로브(23)로 검지하고, 실제 동작 신호 검출기(24)로 실제 동작 신호를 검출하고, 상기 검출기(24)는 실제 동작 신호(25)를 생성하고, 상기 신호(25)를 잔류 공진 성분 추출기(26)로 보낸다.The actual operation of the microstructure 22 is detected by the probe 23 and the actual operation signal is detected by the actual operation signal detector 24. The detector 24 generates the actual operation signal 25, (25) to the residual resonance component extractor (26).

잔류 공진 성분 추출기(26)는 원 구동파 또는 그 정보(17)와 실제 동작 신호(25)로부터 잔류 공진 성분을 동정ㆍ추출하여 잔류 공진 신호(27)를 생성하고, 상기 신호(27)를 감산기(20)로 보내어 기계 공진 주파수 특성의 역특성 가중치 부여 구동파(19)에 부귀환 합성하여 미소 구조체 구동 신호(28)를 생성한다.The residual resonance component extractor 26 identifies and extracts the residual resonance component from the original drive wave or its information 17 and the actual operation signal 25 to generate the residual resonance signal 27, (20), and performs negative feedback synthesis on the inverse characteristic weighting drive wave (19) of the mechanical resonance frequency characteristic to generate the microstructure drive signal (28).

도 6에 실제 동작 신호로부터 잔류 공진 성분을 동정ㆍ추출하는 방법을 나타낸다.Fig. 6 shows a method for identifying and extracting the residual resonance component from the actual operation signal.

잔류 공진 신호를 포함하는 실제 동작 신호(25)를 잔류 공진 성분 추출기(26)로 보내고, 제1 시간 미분기(29)로 시간 미분 처리를 실시하여 신호(30)를 출력하고, 또한 상기 신호(30)는 제2 시간 미분기(31)로 2회째의 시간 미분 처리를 실시하여 신호(32)를 출력한다.The actual operation signal 25 including the residual resonance signal is sent to the residual resonance component extractor 26 and the time differentiating process is performed by the first time differentiator 29 to output the signal 30 and the signal 30 Performs the second time differentiating process to the second time differentiator 31 and outputs the signal 32. [

사인파를 2회 시간 미분하면 원래의 사인파에 그 각 주파수의 제곱에 부호를 부여한 결과(33)로 되므로, 잔류 공진 성분은 잔류 공진 신호를 포함하는 실제 동작 신호(25)를 2회 시간 미분하여 동정할 수 있다.When the sinusoidal wave is temporally differentiated twice, the sign of the square of each frequency is given to the original sinusoidal wave as a result (33). Thus, the residual resonance component is obtained by time differentiating the actual operation signal 25 including the residual resonance signal twice can do.

주파수 f의 원 구동파를 완만한 곡선 성분을 갖고 구성하는 경우나 구동파와 미소 구조체의 실제 동작 사이나 미소 구조체의 실제 동작과 실제 동작 신호(25) 사이에 비선형성이 존재하는 경우에는, 실제 동작 신호(25)의 2회 시간 미분 결과는 제로로는 되지 않고 이것 등 잔류 공진 성분 이외로부터의 기여도 2회 시간 미분 결과에 포함되어 온다.When there is a nonlinearity between the actual operation of the drive wave and the microstructure or the actual operation of the microstructure and the actual operation signal 25 when the original drive wave of the frequency f is constituted with a gentle curve component, The second time differential result of the signal 25 is not zero and the contribution from other than the residual resonance component is included in the time differential result twice.

그러나, 이것 등 잔류 공진 성분 이외의 성분 주파수는 일반적으로는 잔류 공진 주파수의 수분의 1 이하이며, 2회 시간 미분 후에는 잔류 공진 성분 이외로부터의 성분 기여는 잔류 공진 성분에 의한 기여의 수십분의 1 레벨로 감소한다.However, the frequency of the component other than the residual resonance component, such as this, is generally not more than a fraction of the residual resonance frequency, and after the second time differentiation, the component contribution from the residual resonance component other than the residual resonance component is one- Level.

미분 처리에 의해 증폭되는 불필요 고주파 잡음은, 위상 보상 등의 회로 기술에 의해 고주파 이득을 낮추어 그 영향을 저감시킨다.The unwanted high frequency noise amplified by the differential processing lowers the high frequency gain by a circuit technique such as phase compensation to reduce the influence thereof.

따라서 실제 동작 신호(25)를 2회 시간 미분하는 처리에 의해, 잔류 공진 성분은 효과적으로 동정ㆍ추출할 수 있다.Therefore, the residual resonance component can be effectively identified and extracted by performing the time differentiation of the actual operation signal 25 twice.

2회 시간 미분 후의 신호(32)를 출력 제어기(34)로 보내어 그 진폭, 위상을 조정하고, 고주파 잡음을 제거하고, 출력 게이트 타이밍을 제어하여 잔류 공진 신호(27)를 출력한다.The signal 32 after the time differentiation of two times is sent to the output controller 34 to adjust its amplitude and phase, remove the high-frequency noise, and control the output gate timing to output the residual resonance signal 27.

일련의 처리에 있어서 각 처리 블록의 구동파(17, 19, 25, 27, 28, 30, 32) 상의 시간 진행 타이밍(위상)은 동기 신호(15)를 기준으로 하여 어긋남이 발생하지 않도록 시스템을 구축한다.The time progression timing (phase) on the driving waves 17, 19, 25, 27, 28, 30 and 32 of each processing block in the series of processing is set so that the deviation Build.

<실시예><Examples>

도 7에 미소 구조체의 공진을 제어하여 구동하는 수단의 구체적 실시예 1을 나타낸다.Fig. 7 shows a specific example 1 of means for controlling and driving the resonance of the microstructure.

반복 주파수 f의 원 구동파에 대하여 미소 구조체의 기계 공진 주파수 스펙트럼 대역에 포함되는 이산적 사인파 성분에 대하여 기계 공진 주파수 특성의 역특성으로 가중치 부여를 행하여 새로운 구동 신호를 생성한다.A new drive signal is generated by weighting the discrete sine wave component included in the mechanical resonance frequency spectrum band of the microstructure with the inverse characteristic of the mechanical resonance frequency characteristic with respect to the original drive wave of the repetition frequency f.

동기 신호 발생기(35)로부터 동기 신호(15)를 참조하여, 구동파 생성기(36)로부터 미소 구조체를 구동하는 반복 주파수 f, 진폭 A, 위상 P의 구동파(10a)를 출력한다.The driving wave generator 10 outputs the driving wave 10a having the repetition frequency f, amplitude A and phase P for driving the microstructure body from the driving wave generator 36 with reference to the synchronizing signal 15 from the synchronizing signal generator 35. [

미소 구조체를 구동하는 반복 주파수 f, 진폭 A, 위상 P의 구동파(10a)의 주파수 스펙트럼은 일의적으로 정해지고, 또한 미소 구조체의 기계 공진 주파수 스펙트럼은 미소 구조체 고유의 것이기 때문에, 기계 공진 주파수 특성의 역특성으로 가중치 부여된 주파수 특성(14b)을 실현하기 위한 기계 공진 상쇄 이산적 사인파의 주파수, 진폭, 위상 데이터는 사전에 계산하여 메모리(37)에 기입한다.Since the frequency spectrum of the drive wave 10a having the repetition frequency f, the amplitude A, and the phase P driving the microstructure is uniquely determined and the mechanical resonance frequency spectrum of the microstructure is inherent to the microstructure, Amplitude, and phase data of the mechanical resonance cancellation discrete sine wave for realizing the weighted frequency characteristic 14b by the inverse characteristic of the frequency characteristic, the amplitude and the phase data are written in the memory 37 in advance.

예를 들어 기계 공진 상쇄 이산적 사인파를 3파로 한 경우, 그들의 주파수, 진폭, 위상 데이터를 메모리(37)로부터 사인파 생성기 컨트롤러(38)에 읽어들이고, 상기 컨트롤러(38)는 기계 공진 상쇄 사인파 생성기(39, 41, 43)를 각각 주파수 (N-1)fㆍ진폭 A_N _-1ㆍ위상 P, 주파수 Nfㆍ진폭 A_Nㆍ위상 P, 주파수 (N+1)fㆍ진폭 A_N ₊₁ㆍ위상 P(N: 정수)로 설정하고, 상기 생성기(39, 41, 43)로부터 주파수, 진폭, 위상이 제어된 사인파(40, 42, 44)를 출력한다.Amplitude and phase data are read from the memory 37 to the sine wave generator controller 38 when the mechanical resonance canceling discrete sine wave has three waves, and the controller 38 reads the frequency, amplitude and phase data from the mechanical resonance canceling sine wave generator 39, 41, 43) a respective frequency (N-1) f and the amplitude a and phase P _N _-1, Nf and a frequency amplitude a _N and the phase P, the frequency (N + 1) f and the amplitude a _N and the phase ₊₁ And outputs sine waves 40, 42, and 44 whose frequency, amplitude, and phase are controlled by the generators 39, 41, and 43, respectively.

상기 사인파(40, 42, 44)는 가산기(47)로 가산하여 기계 공진 상쇄 보정 신호(48)를 생성하고 상기 보정 신호(48)를 감산기(49)에 입력하여 원하는 구동파 신호(10a)로부터 감산되어 새로운 구동 신호(14a)를 생성한다.The sinusoidal waves 40, 42 and 44 are added to an adder 47 to generate a mechanical resonance cancellation correction signal 48 and the correction signal 48 is inputted to a subtractor 49 to generate a desired drive wave signal 10a And is then subtracted to generate a new drive signal 14a.

상기 구동 신호(14a)를 전력 증폭기(21)로 증폭하여 미소 구조체(22)를 구동한다.The drive signal 14a is amplified by the power amplifier 21 to drive the microstructure 22. [

도 8에 미소 구조체의 공진을 제어하여 구동하는 수단의 구체적 실시예 2를 나타낸다.Fig. 8 shows a specific example 2 of means for controlling and driving the resonance of the microstructure.

반복 주파수 f의 원 구동파에 대하여 미소 구조체의 기계 공진 주파수 특성의 역특성으로 가중치 부여를 행한 주파수 특성의 주파수 f의 구동파를 m개의 사인파로부터 합성하여 새로운 구동 신호를 생성한다.A driving signal having a frequency f of frequency characteristics obtained by weighting the inverse characteristic of the mechanical resonance frequency characteristic of the microstructure with respect to the original driving wave of the repetition frequency f is synthesized from m sinusoidal waves to generate a new driving signal.

미소 구조체의 구동파(14a)를 실현하는 m개의 이산적 사인파의 주파수, 진폭, 위상 데이터를 사전에 계산하여 메모리(37)에 기입하고, 사인파 생성기 컨트롤러(38)로 사인파 생성기(50, 52, 54,…60,…70)의 주파수, 진폭, 위상을 설정한다.Amplitude and phase data of m discrete sine waves for realizing the drive waveform 14a of the microstructure are written in the memory 37 and the sine wave generators 50, 52, 54, ... 60, ..., 70 are set.

동기 신호 발생기(35)로부터 동기 신호(15)를 m개의 사인파 생성기(50, 52, 54,…60,…70)로 보내고, 각 사인파 생성기는 구동파 주파수 스펙트럼(14b)을 구성하는 주파수, 진폭, 위상이 제어된 이산적 사인파 성분(51, 53, 55,…61,…71)을 생성하고, 상기 이산적 사인파 성분(51, 53, 55,…61,…71)을 가산 연산기(72)로 보내어 모두 가산하여 주파수 f의 구동파(14a)를 생성한다.The synchronous signal generator 35 sends the synchronous signal 15 to m sine wave generators 50, 52, 54, ... 60, ... 70, and each sinusoidal wave generator generates a frequency, amplitude And outputs the discrete sine wave components 51, 53, 55, ..., 61, ..., 71 to the adder 72. The discrete sine wave components 51, And generates a driving wave 14a having a frequency f.

주파수 f의 구동파(14a)를 전력 증폭기(21)로 증폭하여 미소 구조체(22)를 구동한다.The driving wave 14a having the frequency f is amplified by the power amplifier 21 to drive the microstructure 22. [

도 9에 미소 구조체의 공진을 제어하여 구동하는 수단의 구체적 실시예 3을 나타낸다.Fig. 9 shows a specific example 3 of means for controlling and driving the resonance of the microstructure.

반복 주파수 f의 원 구동파의 주파수 특성에 대하여 미소 구조체의 기계 공진 주파수 특성의 역특성으로 가중치 부여를 행하여 얻은 주파수 특성을 구성하는 모든 사인파 스펙트럼의 진폭을 위상, 또는 시간축 상에서 가산 합성한 결과를 시계열로 배열되는 디지털 데이터로서 메모리에 축적하고, 상기 디지털 데이터를 순차 메모리로부터 판독하여 디지털로부터 아날로그로 변환하여 미소 구조체 구동파를 직접 생성한다.The results of addition of the amplitudes of all the sinusoidal spectra constituting the frequency characteristic obtained by weighting by the inverse characteristic of the mechanical resonance frequency characteristic of the microstructure with respect to the frequency characteristic of the circular drive wave of the repetition frequency f on the phase or time axis are expressed as time series And reads out the digital data sequentially from the memory and converts it from digital to analog to directly generate a microstructure drive wave.

사전에 미소 구조체의 기계 공진 주파수 특성의 역특성(13)으로 가중치 부여를 행한 주파수 특성(14b)의 주파수 f의 구동파(14a)의 시간축 상의 순차 변화를 아날로그량으로부터 디지털량으로 AD 변환하여 메모리(37)에 기입한다.A sequential change on the time axis of the frequency f of the frequency characteristic 14b of the drive wave 14a obtained by weighting the inverse characteristic 13 of the mechanical resonance frequency characteristic of the microstructure in advance is converted into an analog quantity from the analog quantity into a digital quantity, (37).

동기 신호 발생기(35)로부터 동기 신호(15)를 컨트롤러(73)로 보내고, 컨트롤러(73)는 메모리(37)와 DA 변환기(74)를 제어하고, 메모리(37)로부터 판독한 데이터를 DA 변환기(74)로 보내어 DA 변환하여 주파수 f의 구동파(14a)를 출력한다.The synchronizing signal generator 35 sends the synchronizing signal 15 to the controller 73. The controller 73 controls the memory 37 and the DA converter 74 and supplies the data read from the memory 37 to the D / And outputs the drive wave 14a having the frequency f.

도 10에 미소 구조체의 공진을 제어하고 또한 시시각각 변화하는 잔류 공진을 리얼타임으로 제동하여 미소 구조체를 구동하는 수단의 구체적 실시예 4를 나타낸다.Fig. 10 shows a specific example 4 of means for controlling the resonance of the microstructure and for braking the residual resonance, which changes momentarily, in real time to drive the microstructure.

반복 주파수 f의 원 구동파에 대하여 미소 구조체의 기계 공진 주파수 스펙트럼 대역에 포함되는 이산적 사인파 성분에 대하여 기계 공진 주파수 특성의 역특성으로 가중치 부여를 행하고, 상기 가중치 부여한 구동 신호에 감산기(20)로 구조체의 실제 동작 신호로부터 추출한 잔류 공진 신호를 부귀환하여 미소 구조체(22)를 구동한다.The discrete sine wave component included in the mechanical resonance frequency spectrum band of the microstructure is weighted by the inverse characteristic of the mechanical resonance frequency characteristic with respect to the original drive wave of the repetition frequency f and the weighted drive signal is supplied to the subtracter 20 The microstructure 22 is driven by returning the residual resonance signal extracted from the actual operation signal of the structure.

도 11에 미소 구조체의 공진을 제어하고 또한 리얼타임으로 공진을 제동하여 미소 구조체를 구동하는 수단의 구체적 실시예 5를 나타낸다.Fig. 11 shows a specific example 5 of means for controlling the resonance of the microstructure and for braking the resonance in real time to drive the microstructure.

반복 주파수 f의 원 구동파에 대하여 미소 구조체의 기계 공진 주파수 특성의 역특성으로 가중치 부여를 행한 주파수 f의 구동파를 m개의 사인파로부터 합성하고, 가중치 부여한 구동 신호에 구조체의 실제 동작 신호로부터 추출한 잔류 공진 신호를 감산기(20)로 부귀환하여 미소 구조체(22)를 구동한다.A drive wave having a frequency f obtained by weighting the inverse characteristic of the mechanical resonance frequency characteristic of the microstructure with respect to the original drive wave of the repetition frequency f is synthesized from m sinusoidal waves and the residual drive signal extracted from the actual operation signal of the structure And the resonance signal is fed back to the subtracter 20 to drive the microstructure 22.

도 12에 미소 구조체의 공진을 제어하고 또한 리얼타임으로 공진을 제동하여 미소 구조체를 구동하는 수단의 구체적 실시예 6을 나타낸다.12 shows a specific example 6 of means for controlling the resonance of the microstructure and for braking the resonance in real time to drive the microstructure.

반복 주파수 f의 원 구동파의 주파수 특성에 대하여 미소 구조체의 기계 공진 주파수 특성의 역특성으로 가중치 부여를 행하여 얻은 주파수 특성을 구성하는 모든 사인파 스펙트럼의 진폭을 위상 또는 시간축 상에서 가산 합성한 결과를 시계열로 배열되는 디지털 데이터로서 메모리에 축적하고, 상기 디지털 데이터를 순차 메모리로부터 판독하여 디지털로부터 아날로그로 변환하고, 상기 구동 신호에 구조체의 실제 동작 신호로부터 추출한 잔류 공진 신호를 감산기(20)로 부귀환하여 미소 구조체(22)를 구동한다.The result of summing the amplitudes of all the sinusoidal spectra constituting the frequency characteristic obtained by weighting the frequency characteristics of the original driving wave of the repetition frequency f by the inverse characteristic of the mechanical resonance frequency characteristic of the microstructure in the phase or time axis, The residual resonance signal extracted from the actual operation signal of the structure is fed back to the subtractor 20 by the feedback of the drive signal to the analog to digital converter The structure 22 is driven.

MEMS 미소 구조체에 광을 반사하는 미러 특성을 부여하여 구성하고, 미소 구조체로부터 공진 진동을 제거하는 본 발명의 구동 제어 방법을 적용하는 장치는, 프로젝션 디스플레이 기기, 화상 센서 기기, 통신 기기를 비롯한 광 응용 기기에 이용된다.An apparatus to which the driving control method of the present invention for applying the mirror characteristic reflecting light to the MEMS microstructure and configured to remove the resonance vibration from the microstructure is applied to an optical device including a projection display device, Used in equipment.

1 : 판 형상의 미소 구조체
2 : 판 형상의 미소 구조체의 주위에 형성된 코일
3a : 미소 구조체를 현수하는 지지 기둥
3b : 미소 구조체를 현수하는 지지 기둥
4a : 미소 구조체를 현수하는 힌지
4b : 미소 구조체를 현수하는 힌지
5 : 미소 구조체에 인가하는 평행 자계
6 : 코일에 흘리는 구동 전류
7a : 전류와 자계에 대하여 수직인 방향으로 작용하는 힘
7b : 전류와 자계에 대하여 수직인 방향으로 작용하는 힘
8a : 힌지의 비틀림에 의한 복원력
8b : 힌지의 비틀림에 의한 복원력
9 : 미소 구조체와 평행 자계가 이루는 각도
10a : 반복 주파수 f의 톱니파
10b : 반복 주파수 f의 톱니파의 주파수 특성 스펙트럼
10c : 코일 도체에 자속 변화를 방해하도록 발생하는 역기전력
10d : 코일 도체에는 자속 변화를 방해하도록 발생하는 역기전력
10e : 시간축 상에서의 구동 동작 특성
10f : 주파수축 상에서의 구동 동작 특성
11a : 미소 구조체의 기계 공진 주파수 특성
11b : 미소 구조체의 1차 기계 공진 주파수 스펙트럼
11c : 미소 구조체의 2차 기계 공진 주파수 스펙트럼
12a : 기계 공진 특성을 갖는 미소 구조체를 톱니파로 구동한 경우의 주파수 특성 스펙트럼
12b : 기계 공진에 의한 과도한 진동이 나타나는 시간축 상의 응답 특성
13 : 미소 구조체의 기계 공진 주파수 특성의 역 기계 공진 특성
14a : 미소 구조체의 기계 공진 주파수 특성의 역특성으로 가중치 부여한 톱니파의 시간축의 특성
14b : 미소 구조체의 기계 공진 주파수 특성의 역특성으로 가중치 부여한 톱니파의 주파수 특성
15 : 동기 신호
16 : 원 구동파 또는 그 정보 생성기
17 : 원 구동파 또는 그 정보
18 : 기계 공진 주파수 특성의 역특성 가중치 부여 구동파 생성기
19 : 기계 공진 주파수 특성의 역특성 가중치 부여 구동파
20, 49 : 감산기
21 : 전력 증폭기
22 : 미소 구조체
23 : 프로브
24 : 실제 동작 신호 검출기
25 : 실제 동작 신호
26 : 잔류 공진 성분 추출기
27 : 잔류 공진 성분
28 : 미소 구조체 구동 신호
29 : 제1 시간 미분기
30 : 1회 시간 미분 처리를 실시한 신호
31 : 제2 시간 미분기
32 : 2회 시간 미분 처리를 실시한 신호
33 : 사인파의 2회 시간 미분 결과
34 : 출력 제어기
35 : 동기 신호 발생기
36 : 구동파 생성기
37 : 메모리
38 : 사인파 생성기 컨트롤러
39, 41, 43, 50, 52, 54, 60, 70 : 사인파 생성기
40, 42, 44 : 주파수, 진폭, 위상이 제어된 사인파
47 : 가산기
48 : 기계 공진 상쇄 보정 신호
51, 53, 55, 61, 71 : 주파수, 진폭, 위상이 제어된 이산적 사인파 성분
72 : 가산 연산기
73 : 컨트롤러
74 : DA 변환기1: Plate-like microstructure
2: coil formed around the plate-like microstructure
3a: Support column supporting the microstructure
3b: supporting column supporting the microstructure
4a: a hinge that suspends the microstructure
4b: a hinge for suspending the microstructure
5: Parallel magnetic field applied to the microstructure
6: Driving current to the coil
7a: force acting in a direction perpendicular to the electric current and magnetic field
7b: force acting in a direction perpendicular to the electric current and the magnetic field
8a: Resilience due to torsion of the hinge
8b: Resilience due to twisting of the hinge
9: Angle between the microstructure and the parallel magnetic field
10a: sawtooth with repetition frequency f
10b: frequency characteristic spectrum of sawtooth with repetition frequency f
10c: a back electromotive force generated so as to interfere with the magnetic flux change in the coil conductor
10d: Back electromotive force generated to interfere with the magnetic flux change in the coil conductor
10e: Characteristics of driving operation on the time axis
10f: Characteristics of driving operation on the frequency axis
11a: Mechanical resonance frequency characteristics of microstructures
11b: primary mechanical resonance frequency spectrum of the microstructure
11c: Secondary mechanical resonant frequency spectrum of the microstructure
12a: Frequency characteristic spectrum when a microstructure having mechanical resonance characteristics is driven by sawtooth wave
12b: Response characteristic on time axis with excessive vibration due to mechanical resonance
13: Inverse Mechanical Resonance Characteristics of Mechanical Resonance Frequency Characteristics of Microstructures
14a: Characteristics of time-axis of sawtooth weighted by inverse characteristic of mechanical resonance frequency characteristic of microstructure
14b: Frequency characteristics of sawtooth wave weighted by inverse characteristics of mechanical resonance frequency characteristics of microstructures
15: Sync signal
16: Circular drive wave or its information generator
17: Circular drive wave or its information
18: Inverse characteristic weighting drive wave generator of machine resonance frequency characteristics
19: Inverse characteristics of machine resonance frequency characteristics Weighting drive wave
20, 49: a subtracter
21: Power amplifier
22: microstructure
23: Probe
24: actual operation signal detector
25: Actual operation signal
26: Residual resonance component extractor
27: Residual resonance component
28: Microstructure drive signal
29: first time differentiator
30: signal subjected to time differentiation processing
31: second time differentiator
32: signal subjected to 2-time time differentiation processing
33: 2 time derivative of sine wave
34: Output controller
35: Synchronization signal generator
36: drive wave generator
37: Memory
38: Sine wave generator controller
39, 41, 43, 50, 52, 54, 60, 70: a sine wave generator
40, 42, 44: frequency, amplitude, phase controlled sine wave
47: adder
48: Mechanical resonance offset correction signal
51, 53, 55, 61, 71: Frequency, amplitude, and phase controlled discrete sine wave components
72: adder
73: Controller
74: DA converter

Claims

A control method for controlling and driving motion of a minute movable structure of a small electro-mechanical system,
The circular drive wave is a periodic function, and the inverse frequency of a sine wave component at each frequency obtained by sampling the mechanical resonance frequency characteristic inherent to the structure at a frequency discrete interval of the discrete sine wave frequency characteristic spectrum To generate a weighted drive wave,
And driving the structure with the weighted drive wave,
Characterized in that the actual operation is controlled in the same manner as the waveform of the original drive wave by synchronizing with the original drive wave by driving the structure by the weighted drive wave, The control method comprising:

The control method according to claim 1, wherein the circular drive wave is a sawtooth wave.

A control method for controlling and driving motion of a minute movable structure of a small electro-mechanical system,
Generating a weighted drive wave by inverse characteristics of mechanical resonance frequency characteristics of the structure having inherent mechanical resonance frequency characteristics,
A step of identifying and extracting a mechanical resonance signal component as a mechanical resonance motion component element obtained by time-differentiating a signal obtained from the actual operation of the structure to the drive wave twice,
There is a step of canceling the mechanical resonance characteristic by feedbacking the mechanical resonance signal component to the driving wave in real time and braking the residual mechanical resonance to control the driving characteristic of the structure to the waveform of the original driving wave Wherein the movement of the micro movable structure of the small electro-mechanical system is controlled and driven.

A control device for controlling and driving motion of a minute movable structure of a small electro-mechanical system,
The circular drive wave is a periodic function, and the inverse frequency of a sine wave component at each frequency obtained by sampling the mechanical resonance frequency characteristic inherent to the structure at a frequency discrete interval of the discrete sine wave frequency characteristic spectrum Of the small-sized electromechanical system, characterized in that the structure is driven by a drive wave to which a weighted sine wave component is multiplied and the actual operation is controlled in the same manner as the waveform of the circular drive wave in synchronism with the circular drive wave And controls the movement of the movable structure.

The control device according to claim 4, wherein the circular drive wave is a sawtooth wave, and controls the motion of the minute movable structure of the small electromechanical system.

A control device for controlling and driving motion of a minute movable structure of a small electro-mechanical system,
A component element obtained by time-differentiating the signal obtained from the actual operation of the structure to the drive wave weighted by the inverse characteristic of the mechanical resonance frequency characteristic of the structure having the inherent mechanical resonance frequency characteristic as the mechanical resonance motion, The extracted mechanical resonance component signal is negatively fed back to the driving wave in real time to cancel mechanical resonance characteristics and to braking the residual mechanical resonance so that the actual operation of the structure is controlled to the waveform of the original driving wave Wherein the control unit controls the movement of the micro movable structure of the small electro-mechanical system.