JP2008241738A - Mirror driving method and deformable mirror - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、静電力によって薄膜ミラーを変形駆動させるミラー駆動方法及び可変形状ミラーに関する。 The present invention relates to a mirror driving method for deforming and driving a thin film mirror by electrostatic force and a deformable mirror.
従来、静電力によって薄膜ミラーを変形駆動させる技術としてはMEMS(マイクロ電気機械システム)が知られている。このMEMSの技術を用いたものとしては例えば可変形状ミラーがある。例えば、複数の電極を有する薄膜ミラーをパッケージに密封してなる可変形状ミラーも知られている(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, MEMS (micro electro mechanical system) is known as a technique for deforming and driving a thin film mirror by electrostatic force. For example, there is a deformable mirror that uses this MEMS technology. For example, a deformable mirror formed by sealing a thin film mirror having a plurality of electrodes in a package is also known (see, for example, Patent Document 1).
しかし、可変形状ミラーをパッケージ内に密封した構成のみでは、図8(a),(b)に示したように、可変形状ミラーが静電力により変形させられる際に、空気のダンピングのために可変形状ミラーの高速変形応答が難しいものであった。 However, with only the configuration in which the deformable mirror is sealed in the package, as shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b), when the deformable mirror is deformed by electrostatic force, it is variable for air damping. The high-speed deformation response of the shape mirror was difficult.
この対策としては、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)などのMEMSでは、気密性封止部材の圧力を調整(減圧)することも知られている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、このMEMSでは、図7(a),(b)に示したように、可変形状ミラーに電圧を印加していない状態から約15μm変形させた場合(上)、約15μm変形させた状態から電圧をOFFにした場合(下)、減圧することにより、立上がり、立下りの応答は大幅に改善されるが、リンギング(ぶれ)が発生するため、それが収まるまで時間がかかってしまう。なお、図7および図8は、図4に示すように、電圧データ通信終了後、可変形状ミラーの全電極に同時に電圧印加した場合の変位応答データである。 However, in this MEMS, as shown in FIGS. 7A and 7B, when the deformable mirror is deformed by about 15 μm from the state where no voltage is applied (top), the deformed state is about 15 μm. When the voltage is turned off (lower), the response of rising and falling is greatly improved by reducing the pressure. However, since ringing occurs, it takes time until it falls. 7 and 8 show displacement response data when voltage is simultaneously applied to all electrodes of the deformable mirror after completion of voltage data communication, as shown in FIG.
そこで、本発明では、薄膜ミラーの変形において、リンギングを抑制し静定までの時間を短縮することができるミラー駆動方法及びその方法を適用した可変形状ミラーを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a mirror driving method capable of suppressing ringing and shortening the time until settling in the deformation of a thin film mirror, and a deformable mirror to which the method is applied.
この目的を達成するため、請求項1の発明は、薄膜ミラーと該薄膜ミラーに対向する複数の固定電極との間に順次電圧を印加することにより、前記薄膜ミラーを変形駆動させるミラー駆動方法であって、前記薄膜ミラーを密封され且つ減圧されたパッケージ内に配設した状態で、前記薄膜ミラーと前記固定電極との間に順次電圧を印加して、前記薄膜ミラーを変形駆動させるミラー駆動方法としたことを特徴とする。
In order to achieve this object, the invention according to
また、上述した目的を達成するため、請求項2の発明は、薄膜ミラーと、前記薄膜ミラーに対向する複数の固定電極と、前記薄膜ミラーと前記複数の固定電極との間に順次電圧を印加する電圧供給部とを有する可変形状ミラーであって、前記薄膜ミラーを内部の密閉空間内に収容するパッケージと、前記パッケージ内の気圧を減圧するための減圧手段を備え、前記電圧供給部は、前記減圧手段により前記パッケージ内の気圧を減圧した状態で、前記薄膜ミラーと前記複数の固定電極との間に電圧を順次印加する可変形状ミラーとしたことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention of
この構成によれば、薄膜ミラーが変形駆動される際、薄膜ミラーのリンギングを抑制して、薄膜ミラーが静定までの時間を短縮することができる。 According to this configuration, when the thin film mirror is driven to be deformed, the ringing of the thin film mirror can be suppressed, and the time until the thin film mirror is stabilized can be shortened.
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は可変形状ミラーを概略的に示したものである。この可変形状ミラーは、中空で密封されたパッケージ1と、パッケージ1の密封室1a内に配設されたミラー組立体2を有する。
FIG. 1 schematically shows a deformable mirror. This deformable mirror has a
このパッケージ1は、筒状のパッケージ本体3と、パッケージ本体3の一端を閉成する板状の端板(前蓋)4を有する。また、パッケージ本体3の他端には、中心側に僅かに突出する環状の内方フランジ3aが形成されている。そして、端板4には円形の窓穴4aが形成され、内方フランジ3a内には開口3bが形成されているなお、開口3bは減圧されず、密封室1a部分のみ、減圧される。更に、パッケージ1は、周縁部が窓穴4aに気密に固着された透明な窓ガラス6を有する。更に、内方フランジ3aの外面には、電気接続するためのPC板5を有し、PC板5には、図示を省略したコネクタ等により、駆動回路16と接続されている。
The
また、ミラー組立体2は、周縁部が内方フランジ3aの内面に気密に接着固定された電極基板7と、この電極基板7上に配設されたSOI基板(シリコン基板)8を有する。
Further, the
このSOI基板8は、厚肉の環状部9と、環状部9の下端を閉成する薄膜ミラー10を有する。この薄膜ミラー10は、エッチング等により環状部9と一体に形成された薄膜変形部(可動薄膜電極部)10aと、環状部9内に位置させて薄膜変形部10a上に形成された反射層10bを有する。この反射層10bはアルミニューム等を薄膜変形部10a上に蒸着することにより形成したものである。
The
更に、SOI基板8の環状部9と電極基板7との間にはボール状のスペーサ11が配設されている。このスペーサ11は、接着剤12により環状部9と電極基板7に接着固定されている。
Further, a ball-
また、電極基板7の環状部9に対向する面には環状の固定電極13が取り付けられ、この固定電極と環状部9との間には導電性接着剤9aが介装されている。また、電極基板7の薄膜変形部10aに対向する面には多数の固定電極14が設けられている。この多数の固定電極14は、図2に示したように六角形状(多角形状)に形成されていると共に、蜂の巣状に微小間隔をおいて整列させられている。
An annular
しかも、固定電極13には電極基板7及びPC板5を貫通する一つの端子13aが一体に設けられ、多数の固定電極14には電極基板7及びPC板5を貫通する端子14aが設けられている。この端子13aと多数の端子14aとの間には、パソコン15により制御される駆動回路16によって、後述するように電圧が印加されるようになっている。尚、端子13aはアース配線されている。
In addition, the
また、パッケージ本体3には、パイプ17を介して真空ポンプ等の減圧手段(減圧装置)18が接続されている。この減圧手段18により、パッケージ1内は10Paに減圧されている。他の例として、減圧下にてパッケージ本体3と端板(前蓋)4を溶接することで、パッケージ1内は減圧封止される。この場合、パイプ17と減圧手段(減圧装置)18は、不要となる。
The
また、パソコン15は、薄膜ミラー10の電圧データが入力されると、図4のステップS1で端子13aと多数の端子14aとの間に印加する電圧、即ち薄膜変形部10aと多数の固定電極14との間に印加する電圧を計算して、ステップS2で計算した電圧を駆動回路16に通信し、駆動回路16を制御するようになっている。個々の電極の電圧データを通信しながら、電圧を印加していくようにする。
When the voltage data of the
そして、駆動回路16は、ステップS3で通信された電圧に応じて、端子13aと多数の端子14aとの間に順次電圧を印加するようになっている。即ち、駆動回路16は、薄膜変形部10aと多数の固定電極14との間に、図3に数字「1,2,3・・・」で示したような順で螺旋状に外側に電圧を順次印加するようになっている。この電圧の印加は、パッケージ1内が10Paに減圧された状態で行われる。この電圧の印加により、薄膜ミラー10は変形させられる。
And the
尚、このように、多数の固定電極14への電圧の印加は、中央から、順次、外側へと行う方が良い。これは、薄膜ミラータイプの可変形状ミラーでは、周辺が固定されているため、電圧変化に対して中央部ほど変形量が大きいためである。
As described above, it is preferable to apply the voltage to the large number of
この駆動方法によると、図5(a),(b)に示したように減圧下(10Pa)でもリンギングが抑制でき、電圧データ通信開始から静定までの時間を短縮することができる。また、電圧を変化させる電極チャンネル(固定電極)のみに通信して電圧を印加すれば、さらに効果的である。 According to this driving method, as shown in FIGS. 5A and 5B, ringing can be suppressed even under reduced pressure (10 Pa), and the time from the start of voltage data communication to the stabilization can be shortened. Further, it is more effective to communicate with only the electrode channel (fixed electrode) for changing the voltage and apply the voltage.
尚、固定電極14は、六角形に限らず、図6に示したように放射状に配列した構成としても良い。また、一例として10Paのデータを示したが、圧力はこれに限定されない。
Note that the
以上説明したように、この発明の実施の形態のミラー駆動方法は、薄膜ミラー10と該薄膜ミラー10に対向する複数の固定電極14との間に順次電圧を印加することにより、前記薄膜ミラー10を変形駆動させるようになっている。しかも、前記薄膜ミラー10を密封され且つ減圧されたパッケージ1内に配設した状態で、前記薄膜ミラー10と前記固定電極14との間に順次電圧を印加して、前記薄膜ミラー10を変形駆動させるミラー駆動方法としている。
As described above, in the mirror driving method according to the embodiment of the present invention, the
また、この発明の実施の形態の可変形状ミラーは、薄膜ミラー10と、前記薄膜ミラー10に対向する複数の固定電極14と、前記薄膜ミラー10と前記複数の固定電極14との間に順次電圧を印加する電圧供給部(駆動回路16)とを有する。しかも、前記薄膜ミラー10を内部の密閉空間内に収容するパッケージ1と、前記パッケージ1内の気圧を減圧するための減圧手段18を備えている。また、前記電圧供給部(駆動回路16)は、前記減圧手段18により前記パッケージ1内の気圧を減圧した状態で、前記薄膜ミラー10と前記複数の固定電極14との間に電圧を順次印加するようになっている。
The deformable mirror according to the embodiment of the present invention includes a
この構成によれば、薄膜ミラー10が変形駆動される際、薄膜ミラー10のリンギングを抑制して、薄膜ミラー10が静定までの時間を短縮することができる。
According to this configuration, when the
1・・・パッケージ
10・・・薄膜ミラー
14・・・固定電極
16・・・駆動回路(電圧供給部)
18・・・減圧手段
DESCRIPTION OF
18 ... Pressure reduction means
Claims (2)
前記薄膜ミラーを密封され且つ減圧されたパッケージ内に配設した状態で、前記薄膜ミラーと前記固定電極との間に順次電圧を印加して、前記薄膜ミラーを変形駆動させることを特徴とするミラー駆動方法。 A mirror driving method for deforming and driving the thin film mirror by sequentially applying a voltage between the thin film mirror and a plurality of fixed electrodes facing the thin film mirror,
A mirror in which the thin film mirror is deformed and driven by sequentially applying a voltage between the thin film mirror and the fixed electrode in a state where the thin film mirror is disposed in a sealed and decompressed package. Driving method.
前記薄膜ミラーを内部の密閉空間内に収容するパッケージと、前記パッケージ内の気圧を減圧するための減圧手段を備え、
前記電圧供給部は、前記減圧手段により前記パッケージ内の気圧を減圧した状態で、前記薄膜ミラーと前記複数の固定電極との間に電圧を順次印加することを特徴とする可変形状ミラー。 A deformable mirror having a thin film mirror, a plurality of fixed electrodes facing the thin film mirror, and a voltage supply unit that sequentially applies a voltage between the thin film mirror and the plurality of fixed electrodes,
A package that accommodates the thin film mirror in an internal sealed space; and a decompression means for decompressing the atmospheric pressure in the package;
The variable shape mirror, wherein the voltage supply unit sequentially applies a voltage between the thin film mirror and the plurality of fixed electrodes in a state where the pressure in the package is reduced by the pressure reducing means.
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|---|---|---|---|---|
| JP2010113358A (en) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Commiss Energ Atom | Membrane deformable optical device having improved actuation |
| EP3028626A1 (en) * | 2014-12-04 | 2016-06-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Deformable mirror, optical system including the deformable mirror, and ophthalmologic apparatus |
| US9448176B2 (en) | 2011-09-29 | 2016-09-20 | Seiko Epson Corporation | Variable wavelength interference filter, optical filter device, optical module, and electronic apparatus |
| CN110297323A (en) * | 2018-03-22 | 2019-10-01 | 三美电机株式会社 | Actuator and light scanning apparatus |
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