(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の可動ミラーを備えるＭＥＭＳデバイスの平面ミラーとしての少なくとも１つの可動ミラーの動きを、該ＭＥＭＳデバイスの容量の時間的変化に基づいてモニタするモニタ方法において、
（ａ）上記少なくとも１つの可動ミラーを動かすために前記可動ミラーの複数個の回転子フィンガと夫々が前記複数個の回転子フィンガに対向し前記回転子フィンガとの間にオーバーラップ領域を有する複数個の固定子フィンガとの間に少なくとも１個の駆動パルスを印加することに加えて、前記ＭＥＭＳデバイスに印加する基準電圧とは異なるレベルの直流電圧を前記回転子フィンガと前記固定子フィンガとの間に印加するステップと、
（ｂ）上記少なくとも１つの可動ミラーの動きに関連した容量の変化に比例する電流を前記駆動パルスが存在しない間に測定するステップと、
（ｃ）上記測定電流に基づいて、上記少なくとも１つの可動ミラーの動きをモニタするステップと、
を有しているモニタ方法。
【請求項２】
前記少なくとも１個の駆動パルスは一連の周期的な駆動パルスであって、上記容量の変化を全サイクルに亘って測定できるように、該一連の周期的なパルスの内の少なくとも１個のパルスを削除させる請求項１記載のモニタ方法。
【請求項３】
上記少なくとも１つの可動ミラーのモニタした動きに基づいて、該少なくとも１つの可動ミラーの位置を判定するステップを更に有する請求項１又は２記載のモニタ方法。
【請求項４】
上記少なくとも１つの可動ミラーの最大偏向角を計算するステップを更に有する請求項１乃至３の内のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
上記可動ミラーが回転する方向を判定するステップを更に有する請求項１乃至４の内のいずれか１項に記載のモニタ方法。
【請求項６】
平面ミラーとしての少なくとも１つの可動ミラーを備え、該少なくとも１つの可動ミラーの動きを、その容量の時間的変化に基づいてモニタするＭＥＭＳデバイスにおいて、
上記少なくとも１つの可動ミラーを動かすために前記可動ミラーの複数個の回転子フィンガと夫々が前記複数個の回転子フィンガに対向し前記回転子フィンガとの間にオーバーラップ領域を有する複数個の固定子フィンガとの間に少なくとも１個の駆動パルスを印加することに加えて、前記ＭＥＭＳデバイスに印加する基準電圧とは異なるレベルの直流電圧を前記回転子フィンガと前記固定子フィンガとの間に印加する電圧源手段と、
上記少なくとも１つの可動ミラーの動きに関連した容量の変化に比例する電流を前記駆動パルスが存在しない間に測定する電流測定手段と、
上記電流測定に基づいて上記少なくとも１つの可動ミラーの動きをモニタするプロセッサと、
を備えているＭＥＭＳデバイス。
【請求項７】
前記少なくとも１個の駆動パルスは一連の周期的な駆動パルスであって、上記容量の変化を全サイクルに亘って測定できるように、前記プロセッサが該一連の周期的なパルスの内の少なくとも１個のパルスを削除させる請求項６記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項８】
上記少なくとも１つの可動ミラーのモニタした動きに基づいて、該プロセッサが該少なくとも１つの可動ミラーの位置を判定する請求項６又は７記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項９】
上記少なくとも１つの可動ミラーのモニタした動きに基づいて、該プロセッサが該少なくとも１つの可動ミラーの動きの方向が変化したときを確定する請求項６乃至８の内のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項１０】
該プロセッサが上記少なくとも１つの可動ミラーの最大偏向角を計算する請求項６乃至９の内のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームを走査又は偏向する光学系（optical systems）に関し、特に、可動反射素子（moving reflective elements）、例えば振動ミラー（oscillating mirrors）を備えるＭＥＭＳ／ＭＯＥＭＳデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ある装置、例えばウェーハ欠陥スキャナ、レーザプリンタ、文書スキャナ、プロジェクタ等は、細い平行レーザビーム（narrow collimated laser beam）を用いて、通常、平面上を直線パスに沿って走査する。この目的のための代表的な光走査装置は、レーザビームを偏向させるために、傾斜平面ミラー（tilting flat mirror）を採用している。傾斜マイクロミラー（tilting micro-mirror）は、多くの微小電子機械システム（Micro Electro Mechanical Systems：以下、ＭＥＭＳという。）デバイス及び／又は微小光電子機械システム（Micro Opto Electro Mechanical Systems：以下、ＭＯＥＭＳという。）デバイスの中心的な素子として機能する。読取装置（reader）に便利なこれらのデバイス（すなわちＭＥＭＳ及び／又はＭＯＥＭＳ）は、以下、明細書及び請求項範囲を通して、「ＭＥＭＳ」デバイスと呼ぶ。これらのＭＥＭＳデバイスの多くは、２種類の静電容量ミラー（electro-statically mirrors）を備える。
・平面ミラー（In-plane mirrors）：この種類のミラーは、通常、その共振周波数で駆動され、これらの平面ミラーの固定子と回転子は、同じ層にあり、平面ミラーの駆動パルスは、通常、矩形波信号（rectangular type signal）である（これらの平面ミラーは、共振ミラーとしても知られている）。
・スタガミラ−（Staggered mirrors）：この種類のミラーは、通常、２つの異なる層を備え、１つの層は、回転子を備え、他の層は、固定子を備える。場合によっては、固定子又は回転子は、製造後には、永久的に傾けられており、１つの層だけが、固定子及び回転子に用いられる。スタガミラーは、それらの共振周波数、又はＤＣを含む共振周波数よりも低い周波数で動作することができる（これらのスタガミラーは、また、線形ミラーとしても知られている）。
【０００３】
殆どのＭＥＭＳデバイスでは、ミラーの位置に関するデータは、非常に正確でなければならない。しかしながら、駆動電圧タイミング（actuation voltage timing）についての情報は、通常、正確な位置を測定できるようにするには不十分である。多くの場合、例えばＭＥＭＳミラーが画素未満の高い精度を必要とする投写のアプリケーション（projecting applications）では、温度変化、レーザ出力光変化及び他の要因は、許容できない全体的な誤差の原因となる。したがって、ビデオ規格、特に、１走査線当たり数百ビットを用いる高解像度では、ミラー位置の精度は重要である。
【０００４】
ミラーの位置をモニタする技術的に知られた幾つかの方法があり、それらの幾つかは、静電フィンガ（electrostatic fingers）に基づいて、ミラー位置の指標（indicator）を導出する。ミラーの各位置は、静電フィンガ間に生じる異なる容量によって得られ、したがって、容量を正確に測定できる場合には、ミラー位置に関する情報を得ることができる。以下の試みは、ミラー位置をモニタするためにシステム容量（system capacitance）を利用している。
【０００５】
米国特許公開公報第２００３／１７４３７６号には、ＭＥＭＳデバイス内のミラーの位置を制御する制御装置が開示されている。この公開公報では、ミラーの位置を検出するために、ミラーの絶対容量を用いている。この公開公報に説明されている方法によると、ＭＥＭＳミラーデバイス（MEMS mirror device）は、基板上に搭載されており、基板は、軸の周りを枢軸的に可動するマイクロミラーと、マイクロミラー上の第１の導電層と、基板上の第２の導電層とを備え、第１及び第２の導電層は、ミラーの位置を測定するコンデンサを形成している。この公開公報によると、制御は、マイクロミラーの絶対位相を測定することによって得られる絶対位相の制御である。しかしながら、問題を解決するために、このパラメータを測定することは、幾つかの理由の中の寄生容量が含まれているという理由のために、全く不十分であることが分かっている。
【０００６】
米国特許公開公報第２００８／１８０５１６号には、ＭＥＭＳミラーデバイスが開示されており、ＭＥＭＳミラーデバイスは、ＣＭＯＳ基板と、１対の電極と、基板及び電極上で可動する反射ミラーを備える。電極に印加される電圧は、ミラーの端が基板に吸引される静電力を発生する。この公開公報によると、ミラーの位置は、ミラー端間の容量の変化を検出し、２つの対向パッド電極（two antipodal electrodes）間の微分キャパシタンス（differential capacitance）を検出することによって、検出及び制御することができる。
【０００７】
上述の方法は、絶対容量を測定しているが、まだ、システム固有の寄生容量のために、ミラー位置に関する信頼性が高く正確な情報を提供することができない。さらに、ミラーを駆動する電気的サークル（electric circle）の性質のために、上述の方法のどれも、走査サイクル全体を通して容量を測定することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ＭＥＭＳデバイス内のミラーの位置を正確にモニタする装置及び方法を提供することである。
【０００９】
本発明のもう１つの目的は、ＭＥＭＳデバイスの容量の変化を時間軸上で測定する装置及び方法を提供することである。
【００１０】
本発明の更にもう１つの目的は、ＭＥＭＳデバイスの容量の変化を、走査サイクル全体を通して連続的に測定する装置及び方法を提供することである。
【００１１】
本発明の更に別の目的は、ＭＥＭＳデバイス内の平面ミラー（in-plain mirrors）の最大偏向角を測定する方法を提供することである。
【００１２】
本発明の更にもう１つの目的は、ＭＥＭＳデバイスの平面ミラーに関連した１８０°を超える曖昧さの問題（180° < ambiguity problem）に対する十分な解決方法を提供することである。
【００１３】
本発明の更に別の目的は、スタガ構成（in a staggered configuration）の少なくとも１つの可動ミラー（moving mirror）の動きを、ミラーの共振周波数（mirror resonance frequency）の複数のリップルを識別することによって、モニタする方法を提供することである。
【００１４】
他の発明の他の目的は、発明の詳細な説明によって明らかになる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一特徴として、本発明は、１つ以上の可動ミラーを備えるＭＥＭＳデバイスの少なくとも１つの可動ミラーの動きを、ＭＥＭＳデバイスの容量の変化に基づいてモニタするモニタ方法を提供する。このモニタ方法は、少なくとも１つの可動ミラーが平面ミラーである場合、少なくとも１つの可動ミラーを動かすために必要な駆動電圧に加えて、直流電圧をＭＥＭＳデバイスに印加するステップと、少なくとも１つの可動ミラーの動きに関連した容量の変化に比例する電流を測定するステップと、測定電流に基づいて、少なくとも１つの可動ミラーの動きをモニタするステップとを有する。また、このモニタ方法は、少なくとも１つの可動ミラーがスタガミラーである場合、少なくとも１つの可動ミラーの動きに関連した電流を測定するステップと、測定電流において、ＭＥＭＳデバイスの容量の時間的な変化に関連した複数のリップルを識別するステップと、識別された複数のリップルに基づいて、少なくとも１つの可動ミラーの動きをモニタするステップとを有する。
【００１６】
他の実施の形態では、少なくとも１つの平面ミラーの駆動電圧は、一連の周期的な信号であって、容量の変化を全サイクルに亘って測定できるように、一連の周期的な信号のうちの少なくとも１つの信号を無くしている（missed）。
【００１７】
他の実施の形態では、少なくとも１つの可動ミラーがスタガミラーである場合、このモニタ方法は、少なくとも１つの可動ミラーの動きにおいて不要な発振を防止するように、識別された複数のリップルのうちの１つをオフセット（完全に消去（eradicate））するために必要な少なくとも１つの反対の信号（すなわち打消信号）を設定するステップを更に有する。
【００１８】
ここで用いられる「少なくとも１つの反対の信号を設定する」用語は、測定されたリップルをオフセット（完全に消去（eradicate））するために必要な電流／電圧の値を設定するために、最小化アルゴリズムを用いることも含んでいる。
【００１９】
他の実施の形態では、このモニタ方法は、少なくとも１つの可動ミラーのモニタした動きに基づいて、少なくとも１つの可動ミラーの位置を判定するステップを更に有する。
【００２０】
他の実施の形態では、少なくとも１つの可動ミラーが平面ミラーである場合、このモニタ方法は、少なくとも１つの可動ミラーの最大偏向角を計算するステップを更に有する。
【００２１】
他の実施の形態では、少なくとも１つの可動ミラーが平面ミラーである場合、このモニタ方法は、平面ミラーが回転する方向を判定するステップ更に有する。
【００２２】
他の実施の形態では、少なくとも１つの可動ミラーがスタガミラーである場合、このモニタ方法は、スタガミラーがその固有周波数で回転することを防止するステップ更に有する。
【００２３】
本発明の他の特徴として、本発明は、少なくとも１つの可動ミラーを備え、少なくとも１つの可動ミラーの動きを、その容量の時間的な変化に基づいてモニタするＭＥＭＳデバイスを提供する。このＭＥＭＳデバイスは、少なくとも１つの可動ミラーを動かすために必要な駆動電圧を供給する電圧源手段と、少なくとも１つの可動ミラーの動きに関係する容量の変化に関連した電流を測定する電流測定手段と、電流測定に基づいて、少なくとも１つの可動ミラーの動きをモニタするプロセッサとを備える。少なくとも１つの可動ミラーが平面ミラーである場合、電圧源手段は、駆動電圧に加えて、直流電圧をＭＥＭＳデバイスに印加し、電流測定手段は、容量の変化に比例するとともに、直流電圧に関連した電流を測定する。少なくとも１つの可動ミラーがスタガミラーである場合、このＭＥＭＳデバイスは、測定電流において、ＭＥＭＳデバイスの容量の時間的な変化に関連した複数のリップルを識別する手段を更に備える。プロセッサは、識別された複数のリップルに基づいて、少なくとも１つの可動ミラーの動きをモニタする。
【００２４】
他の実施の形態では、少なくとも１つの可動ミラーは平面ミラーである場合、平面ミラーの駆動電圧は、一連の周期的な信号であって、容量の変化を全サイクルに亘って測定できるように、一連の周期的な信号のうちの少なくとも１つの信号が無い。
【００２５】
他の実施の形態では、プロセッサは、少なくとも１つの可動ミラーのモニタした動きに基づいて、少なくとも１つの可動ミラーの位置を判定する。
【００２６】
他の実施の形態では、プロセッサは、少なくとも１つの可動ミラーのモニタした動きに基づいて、少なくとも１つの可動ミラーの動きの方向が変化したときを確定する。
【００２７】
他の実施の形態では、少なくとも１つの可動ミラーが平面ミラーである場合、プロセッサは、少なくとも１つの可動ミラーの最大偏向角を計算する。
【００２８】
他の実施の形態では、少なくとも１つの可動ミラーがスタガミラーである場合、プロセッサは、スタガミラーがその固有周波数で回転することを防止する。
【００２９】
他の実施の形態では、少なくとも１つの可動ミラーがスタガミラーである場合、プロセッサは、識別された複数のリップルのうちの１つをオフセットするために必要な少なくとも１つの反対の信号を設定する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ＭＥＭＳミラー装置の平面図である。
【図２】平面ミラーに印加する電圧を時間軸上で示す波形図である。
【図３】（Ａ）は、従来のハードウェアの構成を示す回路図であり、（Ｂ）は、ハードウェアの変更の考えられるオプションの１つを示す回路図である。
【図４】（Ａ）は、全サイクルに亘って駆動パルスが存在する場合の測定結果を示す図であり、（Ｂ）は、容量測定を全サイクルに亘って可能にする本発明の一実施の形態であって、高い電圧パルスを、測定の比較的高い割合で反復的に無くして、全サイクルで測定できるように、駆動パルスを時々無くした本発明に基づく測定結果を示す図である。
【図５】図４Ｂに示す実施の形態に基づく平面ミラーに印加する電圧を示す波形図である。
【図６】ミラーの最大偏向角を測定する方法を示す図である。
【図７】（Ａ）は、従来の典型的な平面ミラーの側面図であり、（Ｂ）は、１８０°を超える曖昧さの問題を解決した平面ミラーの側面図であり、（Ｃ）は、１８０°を超える曖昧さの問題を解決した他の平面ミラーの側面図である。
【図８】（Ａ）は、平面ミラーに関する幾つかの実施の形態に関連したシミュレーションの結果を示す図であり、（Ｂ）は、図８Ａに示す本発明の同じ実施の形態の実際の結果を示す図であり、（Ｃ）は、図７Ｂに示す新たな導電板の計算された容量を示す図である。
【図９】スタガミラーデバイスの平面図及び側面図である。
【図１０】スタガミラーの典型的な共振「リップル」を示す図である。
【図１１】本発明で提案する方法を実行する１つの選択肢を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明をより良く理解できるように、図面を参照して、実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
【００３２】
本発明の様々な特徴をより良く理解するために、以下のことを考察する。パラメータの基本的な定義を用いることによって、方程式（１）が簡単に導出される。
Ｉ（ｔ）＝ｄＱ／ｄｔ＝ｄ（ＣＶ）／ｄｔ＝Ｃ・ｄＶ／ｄｔ＋Ｖ・ｄＣ／ｄｔ
・・・（１）
ここで、
Ｉは、電流であり、
Ｑは、電荷であり
Ｃは、容量であり、
Ｖは、電圧である。
【００３３】
古典的な場合、容量は、時間の経過に拘わらず一定であり、したがって、上述の方程式（１）は、以下の方程式（２）のように変形することができる。
Ｉ（ｔ）＝Ｃ・ｄＶ／ｄｔ・・・（２）
【００３４】
しかしながら、本発明の好ましい一実施の形態では、時間的に一定の電圧を装置に印加したときの容量の変化に興味がある。この場合、方程式（１）は、以下の方程式（３）ように変形することができる。
Ｉ（ｔ）＝ｄ（ＣＶ）／ｄｔ＝Ｖ・ｄＣ／ｄｔ・・・（３）
【００３５】
この場合、電流は、時間による容量の変化を示している。ここで、容量が固定成分Ｃｆと、可変成分Ｃｖとからなるとする。
Ｃ＝Ｃｆ＋Ｃｖ・・・（４）
【００３６】
容量の変化だけを測定するときには、固定成分Ｃｆに関連した寄生容量は検出されず、したがって、
Ｉ（ｔ）＝Ｖ・ｄＣｖ／ｄｔ・・・（５）
となる。
【００３７】
上述したように、多くのＭＥＭＳデバイスは、平面ミラー（in-plane mirrors）又はスタガミラー（staggered mirrors）を備える。以下の説明は、これらの２種類のミラーに関するものであり、本発明に係る方法をこれらのミラーの種類毎に実施する際の違いの要点を説明する。
【００３８】
平面ミラー
図１は、本発明に基づく平面ミラーの平面図である。デバイス１００は、２種類の「フィンガ（fingers）」、すなわち傾斜ミラー（tilting mirror）に接続された回転子フィンガ（rotor fingers）１１０と、ＭＥＭＳ構造体（MEMS structure）に接続された固定子フィンガ（stator fingers）１２０と、可動ＭＥＭＳ部（movable MEMS part）が動くことを可能にするトーションバネ１３０とを備える（両方の種類のフィンガ１１０、１２０は、同じ平面に存在する）。
【００３９】
一定の電圧をデバイス１００に印加する。図２は、平面ミラーに印加する電圧の時間軸上のプロファイルを示す図である。この図２には、典型的な従来のデバイスに印加する一定電圧の基準レベル（base level）２１０を示しており、また、駆動パルスを形成する矩形波信号（rectangular signals）２２０、２２０’、２２０’’を示している。また、本発明では、容量変化を本発明に基づいて測定できるようにする比較的小さな固定の直流電圧２３０を、デバイス１００に更に印加する。小さな固定の直流電圧２３０は、正であっても、負であってもよく、好ましくは、ミラー動作に対する影響が無視できるように、選択する。なお、小さな固定の直流電圧２３０は、容量変化に起因して流れる電流の測定を可能にするためのものである。
【００４０】
図３は、電流を測定することを可能にする具体的な回路を示す回路図である（「回転子」と「固定子」は、交換可能である）。図３Ａは、元のハードウエアを示す回路図であり、図３Ｂは、容量変化を高い駆動信号が存在しない時間軸窓（time windows）内において測定することを可能にするハードウエアの変更の考えられるオプションの１つを示す回路図である。
【００４１】
平面ミラーの動きは、通常、周期的な矩形波信号である駆動パルスによって駆動される。高い電圧信号により、オペアンプを飽和レベルまで駆動し、その後、容量測定を行う。したがって、容量の変化部分だけを、測定することができ、この状態を、図４Ａに示し、この図４Ａには、容量、特に容量変化を測定することができないブランクタイムセグメント（blank time segments）４１０、４１０’、４１０’’を示している。図４Ｂは、全サイクル中の容量変化をカバーする本発明の解決方法を示す図である。本発明の一実施の形態では、１つの駆動パルスを随時削除し、これによって、完全な容量変化曲線サイクル（complete capacitance change curve cycle）を測定することを可能にしている。この図４Ｂには、容量変化が測定されないブランクタイムセグメント４２０、４２０’’と、駆動パルスが削除され、容量変化が測定されるタイムセグメント（time segment）４２０’とを示している。走査精度が重要でない期間中、例えばプロジェクタのアプリケーション（projecting applications）では、特に、２×１Ｄの走査ミラー（scanning mirror）の垂直帰線期間（vertical retrace time）中に、駆動パルスを削除することが都合が良い。
【００４２】
図５は、デバイス１００に印加することによって得られる電圧プロファイルを示す図である。ここで再び、図５には、デバイス１００に印加する基準電圧（base voltage）５１０を示しており、また、本発明に基づいて容量変化を測定するために、デバイス１００に印加する更なる一定の電圧（additional constant voltage）５２０を示している。駆動パルス（矩形波信号）５３０、５３０’’は、ミラーを動かす駆動パルスの具体例であるが、図２において必要な変更を加えた類似したプロファイルとは対照的に、今度は、駆動パルス５３０、５３０’’間には、駆動パルス５３０’が存在しない。なお、より良い信号対雑音比を達成するために、希釈期間（dilution period、すなわち、先行駆動パルス５３０から、ミッシングパルス（missing pulse）５３０’を印加しなければならなかった時間を伸ばした、ミッシングパルス５３０’に後続する駆動パルス５３０’’までの期間）中に、高い直流電圧を印加することが可能である。高い直流電圧を印加する期間が１周期（one period）に基本的に等しい場合、その影響は、エネルギ保存の法則によって、無視することができる。しかしながら、方程式（５）の電流Ｉは、印加電圧（Ｖ）に比例するので、非常に大きくなる。
【００４３】
容量変化を示すデータは、様々な用途に提供される。例えば、ミラーが実際に回転しているかどうかを判定するために、正確なクロスオーバ時刻（crossover time）、すなわちミラーが面に平行になった時刻を測定する（これは、レーザビームが非可動ミラー（non―moving mirror）によって反射されたときの眼の損傷を避けるための安全性の理由から、重要である）。その時点で、容量は、その最大値であり、補償することができる短いタイミングオフセットは別として、容量変化は、この時点で零に等しい。発明の他の実施の形態にでは、容量変化によって、ミラーの最大偏向角を測定することができる。容量の変化は、図６に例示するような発生電流（produced current、大きいほど、偏向角も大きい）に基づいて、あるいは、駆動パルスとクロスオーバ時刻の距離に基づいて、測定することができる。
【００４４】
平面ミラーには、通常、完全な対称性が存在するので、ミラーが上方に又は下方に動いているのかを判定することは、通常、不可能である。この問題は、通常、「１８０°を超える曖昧さ（180°< ambiguity）」と呼ばれる。ある理由で、ミラーは、一方向に動き始めるが、他の理由で、ミラーは、反対方向に動き始めることができる。図７Ａは、代表的な平面ミラーの側面図であり、平面ミラーは、平面ミラーのベースを構成する支持フレーム（holding frame）７１０と、絶縁層７２０と、回転子７３０と、固定子７５０と、回転子７３０と固定子７５０との間のオーバラップ領域（overlapping area）７４０とを備える。この「１８０°を超える曖昧さ」の問題に対する幾つかの解決方法は、技術的に知られている。代表的な（しかしながら、高価な）解決方法は、曖昧さの問題を解決するために、光検出器を追加することである。曖昧さの問題を解決できる他の解決方法は、出願人の国際公開第２０１０／００１３８８号に記載の如く、マイクロホンを追加することである。本発明は、対称性を壊す幾つかの選択肢（several symmetry breaking options）を提供しており、これらの選択肢は、ＭＥＭＳデバイスに適用したときに、容量変化に基づいて、ミラーの動きの方向（movement direction）の変化を判定することができる。以下の実施の形態は、１８０°を超える曖昧さの問題を解決するものであるが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、ＭＥＭＳ／ＭＯＥＭＳデバイスの容量変化を測定することに基づいた他の解決方法は、本発明の範囲に含まれる。
【００４５】
図７Ｂは、導電板（conductor plating）を追加することによって、共振子ミラー（resonator mirror）の固有の対称性を壊すことを示している。図７Ｂに示すように、共振子ミラーは、絶縁板（insulation plating）７６０と、絶縁板７６０上に配置された導電板７７０とを備える。図７Ｃは、支持フレーム７１０の片側７８０を変形することによって、共振子ミラーの固有の対称性を壊すことを示している。いずれの場合も、容量を検出する更なる検出器を用いることによって、ミラーの動きの方向の検出を可能にしている。なお、受動的な容量検出（passive capacitance detection）の代わりに、能動的な駆動電圧（active actuation voltage）を導入することによって、ミラーが常に正しい方向に回転を開始することを保証することができる。
【００４６】
図８は、上述した平面ミラーに関する本発明の幾つかの実施の形態に関連したシミュレーション結果と実際の結果を示す図である。図８Ａは、シミュレーションされた検出器信号（検出器の電流）を示す図である。このシミュレーションにおいて、簡単に同一とみなすことができる２つの基準点（reference points）８１０、８２０を有する完全な容量変化曲線サイクルを観察することができる（完全な容量変化曲線サイクルを測定することについては、図４を参照して、既に詳細に説明している）。図８Ｂは、完全な容量変化曲線を得るために、希釈法（dilution method）が適用された実際の結果を示す図である。ブランクタイムセグメント８３０、８３２、８３４、８３６、８３８は、測定を行わない電圧パルスに関係するものであり、時点８１０’、８２０’は、図８Ａの基準点８１０、８２０対応するものであり、駆動パルスが削除され、測定が行われる時点である。図８Ｃは、図７Ｂの新な導電板（conductive layer）７７０の容量を、有限要素方法を用いて計算した値（ｐｆ）を示している。
【００４７】
スタガミラー
図９Ａは、本発明に基づくスタガミラーデバイスの平面図である。スタガミラーデバイスは、２種類の「フィンガ」、すなわち、ＭＥＭＳハンドル（MEMS handle）９１０に接続された固定子フィンガ９４０と、傾斜ミラー９５０及びアンクル（ankle）９２０に接続された回転子フィンガ９３０とを備える。図９Ｂは、「フィンガ」がスタガになっている、すなわち同じ平面上にないという事実をより良く示すための同じスタガミラーデバイスの側面図である。
【００４８】
スタガミラーは、非正弦波動作を必要とする用途、例えば鋸歯状波動作が望ましいプロジェクタ装置の垂直走査のために用いられる。この目的のために、駆動電圧は、通常、ミラーを所定の経路に従って動かすために必要な特性によって、連続波（continuous）である。しかしながら、ミラーがその固有周波数（natural frequency）で（僅かに）回転することを防止するために、動的制御（dynamic control）が必要である。方程式（１）から明らかなように、測定電流は、容量の時間的変化と、電圧の時間的変化とに依存する。
Ｉ（ｔ）＝ｄＱ／ｄｔ＝ｄ（ＣＶ）／ｄｔ＝Ｃ・ｄＶ／ｄｔ＋Ｖ・ｄＣ／ｄｔ
・・・（１）
【００４９】
しかしながら、スタガミラー場合、駆動電圧は、通常、連続波であり、平面ミラーの場合のように一定電圧に置き換えることはできない。ところで、駆動電圧は、既知であり、理論的には、ミラーの共振周波数（mirror resonance frequency）の「リップル」を含んでおらず、したがって、ミラーの共振周波数のあらゆる「リップル」は、容量変化による発振（capacitance change oscillations）に起因しているものとすることができ、すなわち、容量測定におけるリップルは、ミラーの高Ｑ（低い制動係数（low damping factor））のために発生する。
【００５０】
したがって、動的制御は、ミラーがその固有周波数で（僅かに）回転することを防止するために必要である。
【００５１】
上述したように、測定できる電流は、以下の通りである。
Ｉ（ｔ）＝ｄ（ＣＶ）／ｄｔ
【００５２】
しかしながら、スタガミラーの場合、駆動電圧は、連続波であり、平面ミラーの場合のように一定電圧に置き換えることはできない。なお、駆動電圧は、既知であり、通常は理論的に、ミラーの共振周波数（mirror resonance frequency）の「リップル」を含んでいない。したがって、ミラーの共振周波数のあらゆる「リップル」電流は、容量変化による発振、すなわちミラーの機械的振動（mirror mechanical oscillations）に起因する。
【００５３】
図１０は、上述した図３Ｂに示す回路に類似した回路によって測定される、スタガミラーの典型的な共振「リップル」を示す図である。発振が、明らかに測定されており（１０００は、軌跡の開始を示す）、機械損（mechanical losses）による発振の時間的減衰を観測することができる。本発明の好ましい実施の形態に基づいて、発振は、測定値（measurement metrics、例えばｐ―ｐ値又は離散フーリエ変換（ＤＦＴ）値）をとり入れて、そして、フライバック期間中に反対の信号（counter signals）を印加して、リップルを完全に消去（eradicating）することによって、動的に制御される（すなわち、完全に停止される（eradicated））。他の打消信号（cancelling signals）及び／又は最小化アルゴリズム、例えばアーリレイトゲートアルゴリズム（early-late gate algorithm）又はあらゆる他の制御方法を適用することによって、完全に消去することができる。
【００５４】
図１１は、本発明で提案する方法を実行する１つの選択肢を説明するフローチャートである。電流測定値は、ｄ（ＣＶ）／ｄｔであり、離散フーリエ変換器１１１０は、測定値を処理し、アーリレイトゲート機構１１２０は、リップルを識別する。そして、反対の信号が駆動回路１１３０に、好ましくはフライバック期間中に印加され、駆動回路１１３０は、ミラーのリップルを打ち消す。
【００５５】
リップルを最小にするために、打消信号（counter-acting signal）が導入され、２つの測定が行われる。第１の測定は、打消信号の電流値を測定することであり、一方、第２の測定は、僅かに変更された変更値を測定することである。第１の測定の測定結果（metrics result）は、第２の測定の測定結果と比較される。第２の測定の測定結果がより小さい（リップルがより少ない）場合、第２の打消信号がより良いと考えられる。そして、プロジェクタ装置（system）は、第２の信号を基準信号として採用し、変更を行う毎に同じ傾向を示している間、上述の処理を反復して続ける。
【００５６】
一方、第２の測定の測定結果がより大きい（すなわちリップルがより多い）場合、選択した変更は、状態を悪化させると考えられ、プロジェクタ装置は、この場合、同じ元の状態に止まって、逆の変更傾向を示す打消信号を印加する。
【００５７】
なお、要求される結果を得るために用いられるアルゴリズムは、２つ以上の変更要素（modification dimensions）、例えば打消信号の振幅と位相とを有する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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