回転角センサー体型MEMS光スキャナ

旋转角度传感器型MEMS光学扫描仪

基本信息

批准号：
17040003
负责人：
佐々木実
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

改良した光スキャナを完成した。主たる改良は、静電アクチュエータとして駆動しながら、センサ信号が得られるようにしたこと、センサの高精度化のために電気的絶縁を施した点である。通常、アクチュエータはシリコン酸化膜のエッチングによってリリースするのに対して、センサの保護膜には酸化膜が良いという互いに相反する構造を用意する必要がある。製作プロセスは、この点に配慮した。一体形成した回転角センサがアクチュエータの動作を妨げることなく動作できることを示した。静電アクチュエータを駆動(90Vで〜1゜)しながら、同時にセンサ信号を得た。ミラー回転角を光学的な手法で測定しつつ、センサ信号と比較した。SNの差はあるものの、ミラー回転角とほぼ同形のセンサ信号が得られた。マイクロミラーに集積化させたセンサによって、ミラーの静電駆動に追従した信号を示したのは、世界初である。センサに流すバイアス電流がトーションバーを加熱し、ミラーの動作に悪影響を及ぼすのではないかと指摘されてきた。センサに加えるバイアス電流を、光スキャナの共振周波数(〜14kHz)よりも高い周波数で変調すると、ミラーの変動が抑えられることも分かった。センサ信号を詳しく調べると、0-1゜のミラー回転4往復分のセンサ信号はほぼ重なりヒステリシスが少ないことが伺えた。現在はSNが十分でないため、近似曲線を利用して、ヒステリシスを評価した。結果、全ての往復で2%以内に収まっていることが分かった。電圧をオープンループで印加した駆動方法においてはヒステリシスが4%あった。少なくとも、センサ信号を利用してミラーを動作させた方がヒステリシスは少なくできると言える。今後は、更に信号の質を向上させる。電流変調を行う電気回路が十分高周波にできないことも、問題になっている。デバイスそのものと同じく改良の余地がある。

改进的轻扫描仪已完成。主要的改进是，在作为静电执行器驾驶时，获得了传感器信号，并将电绝缘涂在传感器的高精度上。通常，执行器是通过蚀刻氧化硅膜来释放的，而传感器的保护膜需要具有具有良好氧化物膜的矛盾结构。在这方面考虑了生产过程。据表明，集成的旋转角传感器可以在不阻碍执行器的运动的情况下运行。同时，在驱动静电执行器（90V）时获得了传感器信号。在用光学方法测量镜面旋转角的同时，将其与传感器信号进行了比较。尽管SN的差异差异，但获得了与镜面旋转角度几乎相同形状的传感器信号。这是世界上第一个信号，遵循镜像的静电驾驶，传感器集成到微镜中。已经指出，流过传感器的偏置电流可能会加热扭转杆并不利地影响镜子的操作。还发现，如果将偏置电流应用于传感器的频率比光学扫描仪的谐振频率（〜14kHz）更高，则可以降低镜像的波动。根据传感器信号的详细信息，用于0-1的4个圆形旅行的传感器信号几乎重叠，几乎没有磁滞。目前，由于SN还不够，因此使用近似曲线评估滞后。结果，发现所有圆旅行都在2％以内。在开放环的电压驱动方法中，磁滞为4％。至少可以说，通过使用传感器信号操作镜像可以使用较少的滞后。将来，信号的质量将得到进一步提高。执行电流调制的电路不能足够高的频率，这也是一个问题。设备本身有改进的空间。