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。

改进的光学扫描仪已完成。主要的改进是，可以在以静电执行器驱动时获得传感器信号，并应用电绝缘层以提高传感器的准确性。通常，执行器是通过蚀刻氧化硅膜来释放的，而传感器的保护膜要求将氧化物膜相互反对。这是在生产过程中考虑的。已经表明，整合形成的旋转角传感器可以在不阻碍执行器的操作的情况下运行。传感器信号是在驱动静电执行器时同时获得的（在90V时〜1°）。使用光学技术测量镜面旋转角，并与传感器信号进行比较。尽管SN存在差异，但获得了传感器信号，该信号与镜面旋转角度大致相同。这是世界第一次集成到微龙的传感器显示出镜像静电驱动器的信号。已经指出，流过传感器的偏置电流可能会加热扭转杆，并对镜子的操作产生负面影响。还发现，调节施加到传感器的偏置电流的频率高于光学扫描仪（〜14kHz）的谐振频率可降低镜子中的波动。对传感器信号的详细检查表明，0-1°镜面旋转的四个圆形旅行的传感器信号几乎重叠，几乎没有磁滞。当前，SN还不够，因此使用近似曲线评估了滞后。结果，发现所有圆旅行都在2％以内。在开放环中施加电压的驱动方法具有4％的磁滞。至少可以说，可以通过使用传感器信号操作镜像来减少磁滞。将来，我们将进一步提高信号的质量。这也是一个问题，即执行电流调制的电路无法达到足够高的频率。就像设备本身一样，还有改进的余地。