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2006 年度 実績報告書

回転角センサー体型MEMS光スキャナ

研究課題

研究課題/領域番号 17040003
研究機関東北大学

研究代表者

佐々木 実  東北大学, 大学院工学研究科, 助教授 (70282100)

研究分担者 羽根 一博  東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (50164893)
金森 義明  東北大学, 大学院工学研究科, 助手 (10333858)
キーワードマイクロ・ナノデバイス / マイクロマシン / 光スイッチ / 計測工学 / アクチュエータ
研究概要

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。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (6件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Micromirror with parallel two rotation axes for external cavity diode laser2007

    • 著者名/発表者名
      Masahiro ISHIMORI
    • 雑誌名

      IEICE Transaction on Electronics E90-C・1

      ページ: 72-77

  • [雑誌論文] Tunable vertical comb for driving micromirror realized by bending device wafer2007

    • 著者名/発表者名
      Minoru SASAKI
    • 雑誌名

      IEICE Transaction on Electronics E90-C・1

      ページ: 147-148

  • [雑誌論文] Performance of Tense Thin Film Torsion Bar for Large-Rotation and Low-Voltage Driving of Micromirror2007

    • 著者名/発表者名
      Minoru Sasaki
    • 雑誌名

      IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics 13(印刷中)

  • [雑誌論文] 分割した櫛歯電極型静電駆動アクチュエータ2006

    • 著者名/発表者名
      佐々木実
    • 雑誌名

      電気学会論文誌E 126-E・4

      ページ: 168-169

  • [雑誌論文] Piezoresistive Rotation Angle Sensor Integrated in Micromirror2006

    • 著者名/発表者名
      Minoru Sasaki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 45・4B

      ページ: 3789-3793

  • [雑誌論文] Large-Rotation and Low-Voltage Driving of Micromirror Realized by Tense Thin Film Torsion Bar2006

    • 著者名/発表者名
      Minoru Sasaki
    • 雑誌名

      IEEE Photonics Technology Letters 18・15

      ページ: 1573-1575

  • [図書] ナノオプティクス・ナノフォトニクスのすべて-ナノ光技術の基礎から実用まで- 9.MEMSデバイスと集積化2006

    • 著者名/発表者名
      佐々木実
    • 総ページ数
      352
    • 出版者
      フロンティア出版
  • [産業財産権] マイクロミラーデバイス及びマイクロミラーデバイスを利用した装置2006

    • 発明者名
      佐々木実, 羽根一博
    • 権利者名
      東北大学
    • 産業財産権番号
      特願2006-141324
    • 出願年月日
      2006-05-22

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公開日: 2008-05-08   更新日: 2016-04-21  

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