(57)【要約】      （修正有）【課題】全寿命に亘って高い精度の駆動制御が可能なＭＥＭＳ装置を提供する。【解決手段】ＭＥＭＳ装置（１００）は、基板（１０１）上に配置され、少なくとも１つのマイクロミラー（１０２）を有し、少なくとも１つの軸を中心に静止ポジションから旋回可能であるマイクロミラー装置（１１２）と、基板上に配置された少なくとも１つの第１のストッパ（１０３，１０４）と、電流（Ｉ）の印加によってマイクロミラー装置を旋回させるアクチュエータ装置と、電流に対する旋回位置依存性を測定する測定装置と、停止ポジションにて電流変化時に旋回位置が変化し、及び／又は、電流変化時に旋回位置が所定の値だけ変化することを測定装置が測定した場合に最大旋回角度に旋回され、第１のストッパへの接触を識別する識別装置と、旋回位置依存性と停止ポジションと最大旋回角度とに基づいて電流に対する旋回角度（α）の依存性を計算する計算装置とを備える。【選択図】図１
2017138589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＥＭＳ装置（１００；５００）であって、
基板（１０１）と、
前記基板（１０１）上に配置されているマイクロミラー装置（１１２）であって、少なくとも１つのマイクロミラー（１０２）を有し、かつ、少なくとも１つの軸（２０１）を中心に静止ポジションから旋回角度（α）に亘って旋回可能であるマイクロミラー装置（１１２）と、
前記基板（１０１）上に配置されている少なくとも１つの第１のストッパ（１０３，１０４）と、
電流（Ｉ）の印加によって、前記マイクロミラー装置（１１２）を旋回させるように構成されているアクチュエータ装置（２０３）と、
前記アクチュエータ装置（２０３）によって印加された前記電流（Ｉ）を測定し、かつ、前記印加された電流（Ｉ）に対する前記マイクロミラー装置（１１２）の旋回位置の依存性を測定するように構成されている測定装置（２０４）と、
前記マイクロミラー装置（１１２）の停止ポジションを識別するように構成されている識別装置（２０５）であって、当該停止ポジションにおいて、前記印加された電流（Ｉ）の変化時に前記マイクロミラー装置（１１２）の前記旋回位置の変化が生じないこと、及び／又は、前記印加された電流（Ｉ）の変化時に前記マイクロミラー装置（１１２）の前記旋回位置の変化が少なくとも所定の値だけ変化することを前記測定装置（２０４）が測定した場合に、前記マイクロミラー装置（１１２）は最大旋回角度（αｍａｘ）に亘って旋回されており、かつ、少なくとも１つの第１のストッパ（１０３，１０４）に接触している、識別装置（２０５）と、
前記印加された電流（Ｉ）に対する前記旋回角度（α）の依存性を、前記測定装置（２０４）によって測定された、前記印加された電流（Ｉ）に対する前記マイクロミラー装置（１１２）の前記旋回位置の前記依存性と、前記識別装置（２０５）によって識別された前記停止ポジションと、前記停止ポジションにおける既知の最大旋回角度（αｍａｘ）とに基づいて計算するように構成されている計算装置（２０６）と、
を備えていることを特徴とするＭＥＭＳ装置（１００；５００）。
【請求項２】
前記マイクロミラー装置（１１２）は、少なくとも２つのバネ部材（２０２ａ，２０２ｂ）を介して前記基板（１０１）と接続されており、
第１のバネ部材（２０２ａ）上に、第１のホイートストンハーフブリッジ（３０５）が配置されており、
第２のバネ部材（２０２ｂ）上に、第２のホイートストンハーフブリッジ（３０６）が配置されており、
前記第１のホイートストンハーフブリッジ（３０５）と前記第２のホイートストンハーフブリッジ（３０６）とが接続されて、１つのホイートストンフルブリッジ（４０３）を構成し、
前記測定装置（２０４）は、前記ホイートストンフルブリッジ（４０３）に印加されている電圧を測定することによって、前記印加されている電流（Ｉ）に対する前記マイクロミラー装置（１１２）の前記旋回位置の前記依存性を測定するように構成されている、請求項１に記載のＭＥＭＳ装置（１００；５００）。
【請求項３】
前記マイクロミラー装置（１１２）は、保持装置（１１１）を有している、請求項１又は２に記載のＭＥＭＳ装置（１００；５００）。
【請求項４】
前記マイクロミラー装置（１１２）が最大旋回角度（αｍａｘ）に亘って旋回されている場合に、前記保持装置（１１１）は、少なくとも１つの第１のストッパ（１０４）に接触している、請求項３に記載のＭＥＭＳ装置（１００；５００）。
【請求項５】
前記保持装置（１１１）は、少なくとも１つの第２のストッパ（１０５）を有しており、
前記マイクロミラー装置（１１２）が最大旋回角度（αｍａｘ）に亘って旋回されている場合に、前記保持装置（１１１）の少なくとも１つの第２のストッパ（１０５）は、少なくとも１つの第１のストッパ（１０３，１０４）に接触している、請求項３に記載のＭＥＭＳ装置（１００；５００）。
【請求項６】
前記停止ポジションにおける前記最大旋回角度（αｍａｘ）を測定するように構成されている角度測定装置（８０１）を備えている、請求項１に記載のＭＥＭＳ装置（１００；５００）。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ装置（１００；５００）の動作方法であって、
前記アクチュエータ装置（２０３）によって、前記マイクロミラー装置（１１２）を、電流（Ｉ）の印加によって旋回させるステップ（Ｓ１）と、
前記測定装置（２０４）によって、前記アクチュエータ装置（２０３）によって印加された電流（Ｉ）を測定するステップ（Ｓ２）と、
前記測定装置（２０４）によって、前記印加された電流（Ｉ）に対する前記マイクロミラー装置（１１２）の旋回位置の依存性を測定するステップ（Ｓ３）と、
前記印加された電流（Ｉ）の変化時に前記マイクロミラー装置（１１２）の前記旋回位置の変化が生じないこと、及び／又は、前記印加された電流（Ｉ）の変化時に前記マイクロミラー装置（１１２）の前記旋回位置の変化が少なくとも所定の値だけ変化したことが測定されると直ちに、前記識別装置（２０５）によって前記マイクロミラー装置（１１２）の停止ポジションを識別するステップ（Ｓ４）と、
前記測定装置（２０４）によって測定された、前記印加された電流（Ｉ）に対する前記マイクロミラー装置（１１２）の前記旋回位置の依存性と、前記識別装置（２０５）によって識別された前記停止ポジションと、前記停止ポジションにおける既知の最大旋回角度（αｍａｘ）とに基づいて、前記計算装置（２０６）によって、前記印加された電流（Ｉ）に対する前記旋回角度（α）の依存性を計算するステップ（Ｓ５）と、
を有していることを特徴とする、ＭＥＭＳ装置（１００；５００）の動作方法。
【請求項８】
さらに、前記印加された電流（Ｉ）に対する前記旋回角度（α）の計算された前記依存性に基づいて、前記アクチュエータ装置（２０３）によって、前記マイクロミラー装置（１１２）を固定の旋回角度（α）に亘って、電流（Ｉ）の印加によって旋回させるステップ（Ｓ６）を有している、請求項７に記載の動作方法。
【請求項９】
さらに、前記角度測定装置（８０１）によって、前記停止ポジションにおける前記最大旋回角度（αｍａｘ）を測定するステップ（Ｓ５ａ）を有している、請求項７又は８に記載の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ装置及びＭＥＭＳ装置の動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術
車両用のアダプティブヘッドライトシステムでは、マイクロミラー及び相応するＭＥＭＳアクチュエータが、水平光分布のために使用可能である。国際公開第２０１２／０８９３８７号（WO2012/089387 A1）から、例えば、磁気によって駆動可能なマイクロミラーが既知である。このマイクロミラーは、ここで、バネによって回転可能に支承され、反対の回転方向において通電される２つの導体ループによって回転される。これらの導体ループは、外部磁界によって偏向される。ここで、このミラーの偏向はストッパ構造によって制限可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０８９３８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マイクロミラーの正確な制御のために、導体ループに印加された駆動電流と、対応する回転角度との間の関係を正確に知ることが必要である。しかし、このような関係は、時間の経過において、種々の原因に基づいて変化し得る。これは例えば、外部磁界を形成する磁石の部分的な消磁時に変化し得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の開示
第１の態様では、本発明は、請求項１の特徴部分に記載された構成を有するＭＥＭＳ装置を実現する。
【０００６】
従って、本発明は、基板と、基板上に配置されているマイクロミラー装置であって、少なくとも１つのマイクロミラーを有し、かつ、少なくとも１つの軸を中心に静止ポジションから、ある旋回角度に亘って旋回可能であるマイクロミラー装置と、を備えるＭＥＭＳ装置を実現する。当該ＭＥＭＳ装置は、さらに、少なくとも１つの、基板上に配置されている第１のストッパと、電流を印加することによって、マイクロミラー装置を旋回させるように構成されているアクチュエータ装置と、を含んでいる。ＭＥＭＳ装置はさらに、アクチュエータ装置によって印加された電流を測定し、かつ、印加された電流に対するマイクロミラー装置の旋回位置の依存性を測定するように構成されている測定装置を備えている。また、識別装置が備えられており、当該識別装置は、マイクロミラー装置の停止ポジションを識別するように構成されている。ここでは、印加される電流の変化時にマイクロミラー装置の旋回位置の変化が生じないこと、及び／又は、印加される電流の変化時にマイクロミラー装置の旋回位置の変化が少なくとも所定の値だけ若しくは所定の割合だけ変化することを測定装置が測定した場合に、マイクロミラー装置が最大旋回角度に亘って旋回されており、かつ、少なくとも１つの第１のストッパに接触している。また、計算装置が備えられており、当該計算装置は、印加された電流に対する旋回角度の依存性を計算するように構成されている。この計算は、測定装置によって測定された、印加された電流に対するマイクロミラー装置の旋回位置の依存性と、識別装置によって識別された停止ポジションと、停止ポジションにおける既知の最大旋回角度とに基づいて行われる。
【０００７】
別の態様では、本発明は、請求項７の特徴部分に記載された構成を有する、ＭＥＭＳ装置の動作方法を実現する。
【０００８】
従って、本発明は、アクチュエータ装置によって電流を印加することによってマイクロミラー装置を旋回させる第１のステップを有する、ＭＥＭＳ装置の動作方法を実現する。測定装置は、アクチュエータ装置によって印加された電流を測定する。測定装置は、さらに、印加された電流に対するマイクロミラー装置の旋回位置の依存性を測定する。印加される電流の変化時にマイクロミラー装置の旋回位置の変化が生じないこと、及び／又は、印加される電流の変化時にマイクロミラー装置の旋回位置の変化が少なくとも所定の値だけ若しくは所定の割合だけ変化したことが測定されると直ちに、識別装置は、マイクロミラー装置の停止ポジションを識別する。計算装置は、印加された電流に対する旋回角度の依存性を、測定装置によって測定された、印加された電流に対するマイクロミラー装置の旋回位置の依存性と、識別装置によって識別された停止ポジションと、停止ポジションにおける既知の最大旋回角度とに基づいて計算する。
【０００９】
有利な発展形態は、各従属請求項に記載されている。
【００１０】
発明の利点
本発明のＭＥＭＳ装置は、第１のストッパによって、マイクロミラー装置の十分に規定された停止ポジションが得られる、という利点を有している。この停止ポジションにおける最大旋回角度は、例えば、事前の光学的な測定によって既知である。従って、停止ポジションを、特定の旋回角度に亘る角度偏向を正確に特定するための基準ポジションとして入手することができる。測定装置は、絶対尺度、即ち、旋回位置と旋回角度との間の関係を特定せずに、電流に対するマイクロミラー装置の旋回位置の依存性を測定することができ、旋回位置と旋回角度との間のこの関係は、計算装置によって、既知の最大旋回角度に基づいて提供可能である。このために、例えば、規則的な間隔で、例えばＭＥＭＳ装置の起動時に、はじめにマイクロミラー装置を停止ポジションまで動かし、次に、計算装置が、印加された電流に対する旋回角度の依存性を計算することが可能である。次に、通常の動作状態において、任意の旋回角度に対して、アクチュエータ装置によるマイクロミラー装置の制御を、印加された電流に対する旋回角度のこの計算された依存性に基づいて実行することができる。
【００１１】
これによってＭＥＭＳ装置は、印加される外部磁界を正確に知る必要がない、という利点を有する。外部磁石の磁化の変化に基づく場合のように、印加された電流に対する旋回角度の依存性が時間の経過とともに変化する場合には、計算装置によって、印加された電流に対する旋回角度の依存性を再計算することができる。これによって、任意の旋回角度への、マイクロミラー装置の駆動制御の高い精度が、ＭＥＭＳ装置の全寿命に亘って得られる。これによって、旋回角度の正確な調節を必要とする、影響を受けやすい方法に対してもＭＥＭＳ装置を使用することが可能になる。ＭＥＭＳ装置は、特に、レーザ画像プロジェクター又は車両用ヘッドライトに対して使用可能である。
【００１２】
ＭＥＭＳ装置の有利な発展形態では、マイクロミラー装置は、少なくとも２つのバネ部材を介して基板と接続されている。第１のバネ部材上には第１のホイートストンハーフブリッジが配置されており、第２のバネ部材上には第２のホイートストンハーフブリッジが配置されている。第１のホイートストンハーフブリッジと第２のホイートストンハーフブリッジとが接続されて、１つのホイートストンフルブリッジを構成する。測定装置は、このホイートストンフルブリッジに印加された電圧を測定することによって、印加された電流に対するマイクロミラー装置の旋回位置の依存性を測定するように構成されている。ホイートストンフルブリッジに印加された電圧を測定することによって、印加された電流に対するマイクロミラー装置の旋回位置の依存性を正確に特定することができる。
【００１３】
ＭＥＭＳ装置の有利な発展形態では、マイクロミラー装置は、保持装置を有している。
【００１４】
ＭＥＭＳ装置の有利な発展形態では、マイクロミラー装置が最大旋回角度に亘って旋回されている場合に、保持装置は、少なくとも１つの第１のストッパに接触する。
【００１５】
ＭＥＭＳ装置の有利な発展形態では、保持装置は、少なくとも１つの第２のストッパを有しており、マイクロミラー装置が最大旋回角度に亘って旋回されている場合に、保持装置の少なくとも１つの第２のストッパが、少なくとも１つの第１のストッパに接触する。
【００１６】
有利な発展形態では、ＭＥＭＳ装置は、停止ポジションにおける最大旋回角度を測定するように構成されている角度測定装置を含んでいる。
【００１７】
有利な発展形態では、動作方法は、電流の印加によって、アクチュエータ装置によってマイクロミラー装置を固定の旋回角度に亘って旋回させることを含む。これは、印加された電流に対する旋回角度の計算された依存性に基づいて行われる。
【００１８】
有利な発展形態では、動作方法は、角度測定装置による、停止ポジションにおける最大旋回角度の測定を含む。この最大旋回角度は、例えば、ＭＥＭＳ装置の製造時に光学的に測定可能なので、既知である。これによって、計算装置は、印加された電流に対する旋回角度の正確な依存性を計算することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に即したＭＥＭＳ装置の概略的な横断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態に即したＭＥＭＳ装置の概略的な平面図。
【図３】第１の実施形態に即したＭＥＭＳ装置の詳細図。
【図４】第１の実施形態に即したホイートストンフルブリッジの回路図。
【図５】印加された電流に対するマイクロミラー装置の旋回位置の依存性。
【図６】本発明の第１の実施形態の概略的な横断面図。
【図７】本発明の第１の実施形態の概略的な横断面図。
【図８】本発明の第２の実施形態に即したＭＥＭＳ装置の概略的な横断面図。
【図９】印加された電流に対する旋回角度の依存性。
【図１０】ＭＥＭＳ装置の動作方法を説明するためのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
全ての図面では、同一又は機能的に同等の部材及び装置には、そうでないことが記載されていない限り、同一の参照符号が付けられている。ステップの番号付けは、分かり易くするためのものであり、そうでないことが記載されていない限り、特に、特定の時間的な順序を示唆するものではない。特に、複数のステップを同時に実行することもできる。
【００２１】
実施例の説明
図１は、本発明の第１の実施形態のＭＥＭＳ装置１００の概略的な横断面図を示しており、図２は、ＭＥＭＳ装置１００の概略的な平面図を示している。ここで図１は、軸Ａ−Ａに沿った横断面図である。
【００２２】
ＭＥＭＳ装置１００は、キャビティ１１８を備えた基板１０１、有利には、半導体基板を含んでいる。この基板は、例えばシリコンから成る。基板１０１には、第１のバネ部材２０２ａ及び第２のバネ部材２０２ｂを用いて、マイクロミラー装置１１２がキャビティ１１８内に配置されている。第１のバネ部材２０２ａ及び第２のバネ部材２０２ｂは、特にねじりバネであってよい。マイクロミラー装置１１２は、ここでは、回転軸２０１を中心に旋回可能である。マイクロミラー装置１１２は、例えばシリコンから成る保持装置１１１を有している。保持装置１１１上には、マイクロミラー１０２が配置されている。
【００２３】
基板１０１上には、マイクロミラー１１２の下方に、下方の第１のストッパ１０４が位置している。基板１０１は、ここでは、マイクロミラー装置１１２を包囲している。ここで、マイクロミラー装置１１２の上方には、開口部が形成されている。従って、基板１０１の上方の領域には、上方の第１のストッパ１０３が形成されている。
【００２４】
さらに、保持装置１１１上には、マイクロミラー１０２を中心に、４つの、第２のストッパ１０５が配置されている。これらの第２のストッパ１０５は、特に、トレンチエッチングによって形成可能である。上方の第１のストッパ１０３によって規定されている開口部の縁部領域１０９の幅ｄ１は、ここでは、これに対して平行に測定される、マイクロミラー装置１１２の幅ｄ２よりも狭い。従って、第２のストッパ１０５は、平面図では、上方の第１のストッパ１０３によって部分的に覆われている。
【００２５】
図１では、第１の軸１１０が基板１０１に対して平行に記入されており、第２の軸１０６が第１の軸１１０及び回転軸２０１に対して垂直に記入されている。ここで、第１の軸１１０と、第２の軸１０６と、回転軸２０１とは、保持装置１１１の点１０８において、交差している。図１に示された状況では、マイクロミラー装置１１２は静止ポジションにある。即ち、保持装置１１１に対して平行な、第１の軸１１０と第３の軸１０７との間の旋回角度αは、ここでは０°である。
【００２６】
基板１０１の下方、即ち、基板１０１の、マイクロミラー装置１１２とは反対側の面には、磁石１１５と磁束プレート１１６とが位置している。磁束プレート１１６は、Ｕ字状に、磁石１１５の周囲に配置されており、磁束を導く材料から成る。マイクロミラー装置１１２の下面には、保持装置１１１に、長方形の第１の導体ループ１１３と、長方形の第２の導体ループ１１４とが配置されている。第１の導体ループ１１３は、ここでは、回転軸２０１に対して平行な導体部分１１３ａ及び１１３ｂを有しており、第２の導体ループ１１４は、回転軸２０１に対して平行な導体部分１１４ａ及び１１４ｂを有している。第１の導体ループ１１３と第２の導体ループ１１４とは、ここでは、回転軸２０１を基準にして、保持装置１１１の異なる面上に位置している。
【００２７】
アクチュエータ装置２０３は、電流強度又は電流Ｉを第１の導体ループ１１３又は第２の導体ループ１１４に、逆方向に、即ち、相反する回転方向で印加するように構成されている。磁石１１５によって生成された磁力線１１７が、例として示されている。電流Ｉをアクチュエータ装置２０３によって、第１の導体ループ１１３及び第２の導体ループ１１４に印加する際に、各ローレンツ力によって、力が、マイクロミラー装置１１２に作用する。電流Ｉの反対の回転方向によって、ローレンツ力は、第１の導体ループ１１３と第２の導体ループ１１４とに反対方向に作用する。従って、ねじりモーメントが形成され、マイクロミラー装置１１２は、回転軸２０１を中心に旋回させられる。
【００２８】
図３に示されているように、第１のバネ部材２０２ａ上には、第１のホイートストンハーフブリッジ３０５が配置されている。これは、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２とを含んでいる。第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２との間には、電圧源３０１が接続されている。この電圧源３０１は、供給電圧Ｕ０を供給する。第２のバネ部材２０２ｂには、第２のホイートストンハーフブリッジ３０６が配置されている。これは、第３の抵抗Ｒ３と第４の抵抗Ｒ４とを含んでおり、この第３の抵抗Ｒ３と第４の抵抗Ｒ４との間には、アース３０２が接続されている。第１のホイートストンハーフブリッジ３０５の第１の終端部３０３ａは、第２のホイートストンハーフブリッジ３０６の第１の終端部３０３ｂと接続されている。ここで、第１の電圧測定機器４０１が、第１の電圧Ｕ１を測定する。さらに、第１のホイートストンハーフブリッジ３０５の第２の終端部３０４ａは、第２のホイートストンハーフブリッジ３０６の第２の終端部３０４ｂと接続されている。ここで、第２の電圧測定機器４０２が、第２の電圧Ｕ２を測定する。第１のホイートストンハーフブリッジ３０５と第２のホイートストンハーフブリッジ３０６とで、ホイートストンフルブリッジ４０３を構成する。対応する回路図が、図４に示されている。
【００２９】
ＭＥＭＳ装置１００は、さらに、測定装置２０４を有している。これは、アクチュエータ装置２０３によって印加された電流Ｉを測定するように構成されている。測定装置２０４はさらに、第１の電圧測定機器４０１及び第２の電圧測定機器４０２と結合されている。測定装置２０４は、印加された電流Ｉに対するマイクロミラー装置１１２の旋回位置の依存性を測定するように構成されている。マイクロミラー装置１１２の「旋回位置」として、ここでは、マイクロミラー装置１１２の旋回角度αに比例するパラメータが理解される。しかし、旋回位置を旋回角度αに計算し直すためのスケール係数は、予め知られてはいない。
【００３０】
マイクロミラー装置１１２の旋回位置の変化時には、第１のバネ部材２０２ａ及び第２のバネ部材２０２ｂが、回転軸２０１を中心に旋回される。第１のバネ部材２０２ａ及び第２のバネ部材２０２ｂは、マイクロミラー装置１１２の旋回時には、機械的な負荷の影響を受ける。これによって、第１乃至第４の抵抗Ｒ１乃至Ｒ４の抵抗値が変化する。結果として、第１の電圧測定機器４０１によって測定された第１の電圧Ｕ１と、第２の電圧測定機器４０２によって測定された第２の電圧Ｕ２との比率、即ち、商β＝Ｕ１／Ｕ２の比率が変化する。従って、この商βは、マイクロミラー装置１１２の旋回位置に相当する。測定装置２０４は、印加される電流Ｉの変化時のマイクロミラー装置１１２の旋回位置の変化を、印加される電流Ｉの変化時の商βの変化を計算することによって計算するように構成されている。従って、測定装置２０４は、電流Ｉに対する商βの依存性を測定するように構成されている。測定装置２０４は、このために、第１の電圧測定機器４０１によって測定された第１の電圧Ｕ１と、第２の電圧測定機器４０２によって測定された第２の電圧Ｕ２と、測定装置２０４によって測定された、印加された電流Ｉとを用いる。
【００３１】
図５には、例として、電流Ｉに対する商βの依存性のダイヤグラムが示されている。最大電流強度Ｉｍａｘまで、電流Ｉに伴って商βが線形的に上昇することが見て取れる。この線形領域では、マイクロミラー装置１１２は、図６に示されているように、旋回角度α＞０によって示されているポジションにある。
【００３２】
図７には、マイクロミラー装置１１２の停止ポジションが示されている。保持装置１１１は、下方の第１のストッパ１０４に接触し、同時に、２つの第２のストッパ１０５が、上方の第１のストッパ１０３に接触している。マイクロミラー装置１１２は、ここで、最大旋回角度αｍａｘに亘って旋回されている。ここで、さらなる旋回は、第１のストッパ１０３及び１０４によって阻止される。「停止ポジション」とは、即ち、第１のストッパ１０３及び１０４によってマイクロミラー装置１１２がそれ以上さらに旋回することができない、マイクロミラー装置１１２のポジションであると理解されたい。
【００３３】
本発明は、これに限定されるものではない。従って、下方の第１のストッパ１０４のみ又は上方の第１のストッパ１０３のみが設けられていてもよく、即ち、マイクロミラー装置１１２は、下方の第１のストッパ１０４とのみ又は上方の第１のストッパ１０３とのみ接触するものとしてもよい。
【００３４】
図５に示された、印加された電流Ｉに対するマイクロミラー装置１１２の旋回位置の依存性においては、停止ポジションは次のような形で現れる。即ち、印加された最大電流強度Ｉｍａｘの上方で、マイクロミラー装置１１２の旋回位置、即ち、商βが一定のままである、という形で現れる。しかし、図５に示された関係から、印加された電流Ｉに対する旋回角度αの依存性は、まだ計算されない。なぜなら、旋回位置の関係、即ち、商βと旋回角度αとの間の比例定数が不明だからである。
【００３５】
ＭＥＭＳ装置１００はさらに、識別装置２０５を含んでいる。これは、マイクロミラー装置１１２の停止ポジションを識別するように構成されている。識別装置２０５は、ここで、測定装置によって測定された、電流Ｉに対する旋回位置の依存性に基づいて、印加される電流Ｉの変化時に、マイクロミラー装置１１２の旋回位置の変化がもはや生じないことを識別する。換言すれば、識別装置２０５は、最大電流強度Ｉｍａｘを超える電流Ｉに対して、商βが一定のままであることを識別する。商βが一定のままである場合に、マイクロミラー装置１１２の停止ポジションを識別するように、識別装置２０５は構成されている。
【００３６】
しかし、印加された電流Ｉに伴う商βの変化率が、少なくとも所定の割合、例えば１０％、２０％又は３０％だけ低下した場合に、マイクロミラー装置１１２の停止ポジションを識別するように、識別装置２０５が構成されていてもよい。換言すれば、識別装置２０５は、Ｉｍａｘの上方の電流に対して、印加された電流Ｉの関数である商βの上昇が、少なくとも所定の割合だけ、０乃至Ｉｍａｘの間の電流Ｉに対する商βの線形上昇よりも小さいことを識別し、これによって、停止ポジションを識別する。
【００３７】
識別装置２０５は、最大電流強度Ｉｍａｘと、最大旋回位置、即ち、最大商βｍａｘとを計算する。
【００３８】
ＭＥＭＳ装置１００は、印加された電流Ｉに対する旋回角度αの依存性を計算するように構成されている計算装置２０６を含んでいる。計算装置２０６は、このために、測定装置２０４によって測定された、印加された電流Ｉに対するマイクロミラー装置１１２の旋回位置の依存性と、識別装置２０５によって識別された停止ポジションと、停止ポジションにおける既知の最大旋回角度αｍａｘとを用いる。最大旋回角度αｍａｘは、ここでは所定の既知の値であり得る。これは例えば、計算装置２０６の記憶装置上に格納されている。最大旋回角度αｍａｘが、ＭＥＭＳ装置１００に依存して、製造者によって既に、既知のパラメータとして提供されていてもよい。
【００３９】
図９には、計算装置２０６によって計算された、印加された電流Ｉに対する旋回角度αの依存性が示されている。計算装置２０６はここでは、印加された電流Ｉに対するマイクロミラー装置１１２の商βの依存性を用いる。計算装置２０６はここで、電流Ｉに対する旋回角度αの依存性を、電流Ｉに対する商βの依存性に比例して計算する。縦座標は、計算装置２０６によってリスケールされる。ここで、１乃至βｍａｘの商βは、０乃至αｍａｘの旋回角度αに相当する。
【００４０】
図８に示されているように、第２の実施形態では、ＭＥＭＳ装置５００は、任意の角度測定装置８０１を含んでいる。これは、停止ポジションにおける最大旋回角度αｍａｘを測定するように構成されている。ここでは、十分に大きい電流Ｉを印加することによって、アクチュエータ装置２０３によって、マイクロミラー装置１１２が停止ポジションに旋回させられる。送信装置８０１ａによって、光信号８０２が、第２の軸１０６に対して垂直に、マイクロミラー装置１１２へと放射される。マイクロミラー１０２によって反射された光信号８０２は、受信装置８０１ｂによって受信され、受信装置８０１ｂと送信装置８０１ａとの距離、及び、送信装置８０１ａ又は受信装置８０１ｂとマイクロミラー装置１１２との距離を測定することによって、最大旋回角度αｍａｘが計算される。この計算された最大旋回角度αｍａｘは、次に、計算装置２０６に提供される。
【００４１】
図１０には、ＭＥＭＳ装置の動作方法を説明するフローチャート、特に、上述した実施形態において記載された複数のＭＥＭＳ装置のうちの１つの動作方法を説明するフローチャートが示されている。第１のステップＳ１では、ここで、マイクロミラー装置１１２は、電流Ｉの印加によって、アクチュエータ装置２０３によって旋回させられる。測定装置２０４は、第２のステップＳ２において、アクチュエータ装置２０３によって印加された電流Ｉを測定する。測定装置２０４は、さらに、第３のステップＳ３において、印加された電流Ｉに対するマイクロミラー装置１１２の旋回位置の依存性を測定する。測定装置２０４は、特に、印加された電流Ｉへの、ホイートストンフルブリッジ４０３の第２の電圧Ｕ２に対する第１の電圧Ｕ１の商βの、図５に示された依存性を測定することができる。特に、測定装置２０４は、印加される電流Ｉの変化時の旋回位置の変化を測定する。
【００４２】
第４のステップＳ４では、識別装置２０５は、印加される電流Ｉの変化時に、マイクロミラー装置１１２の旋回位置の変化がもはや生じないことが測定されると直ちに、マイクロミラー装置１１２の停止ポジションを識別する。これは図５における、最大電流強度Ｉｍａｘの場合である。しかし、識別装置２０５が、印加される電流Ｉに伴った旋回位置の変化率が、少なくとも所定の割合だけ低下した場合に、マイクロミラー装置１１２の停止ポジションを識別してもよい。
【００４３】
第５のステップＳ５では、計算装置２０６は、印加された電流Ｉに対する旋回角度αの依存性を計算する。この計算は、測定装置２０４によって測定された、印加された電流Ｉに対するマイクロミラー装置１１２の旋回位置の依存性と、識別装置２０５によって識別された停止ポジションと、停止ポジションにおける既知の最大旋回角度αｍａｘとに基づいて行われる。
【００４４】
任意のステップＳ５ａでは、停止ポジションにおける最大旋回角度αｍａｘが角度測定装置８０１によって、図８に示されているように、予め測定され得る。
【００４５】
さらに、任意のステップＳ６では、アクチュエータ装置２０３が、印加された電流Ｉに対する旋回角度αの計算された依存性に基づいて、対応する電流Ｉを印加することによって、アクチュエータ装置２０３が、マイクロミラー装置１１２を固定の旋回角度αに亘って旋回させることができる。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年4月4日(2017.4.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＥＭＳ装置（１００；５００）であって、
基板（１０１）と、
前記基板（１０１）上に配置されているマイクロミラー装置（１１２）であって、少なくとも１つのマイクロミラー（１０２）を有し、かつ、少なくとも１つの軸（２０１）を中心に静止ポジションから旋回角度（α）に亘って旋回可能であるマイクロミラー装置（１１２）と、
前記基板（１０１）上に配置されている少なくとも１つの第１のストッパ（１０３，１０４）と、
電流（Ｉ）の印加によって、前記マイクロミラー装置（１１２）を旋回させるように構成されているアクチュエータ装置（２０３）と、
前記アクチュエータ装置（２０３）によって印加された前記電流（Ｉ）を測定し、かつ、前記印加された電流（Ｉ）に対する前記マイクロミラー装置（１１２）の旋回位置の依存性を測定するように構成されている測定装置（２０４）と、
前記マイクロミラー装置（１１２）の停止ポジションを識別するように構成されている識別装置（２０５）であって、当該停止ポジションにおいて、前記印加された電流（Ｉ）の変化時に前記マイクロミラー装置（１１２）の前記旋回位置の変化が生じないこと、又は、前記印加された電流（Ｉ）の変化時に前記マイクロミラー装置（１１２）の前記旋回位置の変化率が少なくとも所定の値だけ変化することを前記測定装置（２０４）が測定した場合に、前記マイクロミラー装置（１１２）は最大旋回角度（αｍａｘ）に亘って旋回されており、かつ、少なくとも１つの第１のストッパ（１０３，１０４）に接触している、識別装置（２０５）と、
前記印加された電流（Ｉ）に対する前記旋回角度（α）の依存性を、前記測定装置（２０４）によって測定された、前記印加された電流（Ｉ）に対する前記マイクロミラー装置（１１２）の前記旋回位置の前記依存性と、前記識別装置（２０５）によって識別された前記停止ポジションと、前記停止ポジションにおける既知の最大旋回角度（αｍａｘ）とに基づいて計算するように構成されている計算装置（２０６）と、
を備えていることを特徴とするＭＥＭＳ装置（１００；５００）。
【請求項２】
前記マイクロミラー装置（１１２）は、少なくとも２つのバネ部材（２０２ａ，２０２ｂ）を介して前記基板（１０１）と接続されており、
第１のバネ部材（２０２ａ）上に、第１のホイートストンハーフブリッジ（３０５）が配置されており、
第２のバネ部材（２０２ｂ）上に、第２のホイートストンハーフブリッジ（３０６）が配置されており、
前記第１のホイートストンハーフブリッジ（３０５）と前記第２のホイートストンハーフブリッジ（３０６）とが接続されて、１つのホイートストンフルブリッジ（４０３）を構成し、
前記測定装置（２０４）は、前記ホイートストンフルブリッジ（４０３）に印加されている電圧を測定することによって、前記印加されている電流（Ｉ）に対する前記マイクロミラー装置（１１２）の前記旋回位置の前記依存性を測定するように構成されている、請求項１に記載のＭＥＭＳ装置（１００；５００）。
【請求項３】
前記マイクロミラー装置（１１２）は、保持装置（１１１）を有している、請求項１又は２に記載のＭＥＭＳ装置（１００；５００）。
【請求項４】
前記マイクロミラー装置（１１２）が最大旋回角度（αｍａｘ）に亘って旋回されている場合に、前記保持装置（１１１）は、前記少なくとも１つの第１のストッパ（１０４）に接触している、請求項３に記載のＭＥＭＳ装置（１００；５００）。
【請求項５】
前記保持装置（１１１）は、少なくとも１つの第２のストッパ（１０５）を有しており、
前記マイクロミラー装置（１１２）が最大旋回角度（αｍａｘ）に亘って旋回されている場合に、前記保持装置（１１１）の前記少なくとも１つの第２のストッパ（１０５）は、前記少なくとも１つの第１のストッパ（１０３，１０４）に接触している、請求項３に記載のＭＥＭＳ装置（１００；５００）。
【請求項６】
前記停止ポジションにおける前記最大旋回角度（αｍａｘ）を測定するように構成されている角度測定装置（８０１）を備えている、請求項１に記載のＭＥＭＳ装置（１００；５００）。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ装置（１００；５００）の動作方法であって、
前記アクチュエータ装置（２０３）によって、前記マイクロミラー装置（１１２）を、電流（Ｉ）の印加によって旋回させるステップ（Ｓ１）と、
前記測定装置（２０４）によって、前記アクチュエータ装置（２０３）によって印加された電流（Ｉ）を測定するステップ（Ｓ２）と、
前記測定装置（２０４）によって、前記印加された電流（Ｉ）に対する前記マイクロミラー装置（１１２）の旋回位置の依存性を測定するステップ（Ｓ３）と、
前記印加された電流（Ｉ）の変化時に前記マイクロミラー装置（１１２）の前記旋回位置の変化が生じないこと、又は、前記印加された電流（Ｉ）の変化時に前記マイクロミラー装置（１１２）の前記旋回位置の変化率が少なくとも所定の値だけ変化したことが測定されると直ちに、前記識別装置（２０５）によって前記マイクロミラー装置（１１２）の停止ポジションを識別するステップ（Ｓ４）と、
前記測定装置（２０４）によって測定された、前記印加された電流（Ｉ）に対する前記マイクロミラー装置（１１２）の前記旋回位置の依存性と、前記識別装置（２０５）によって識別された前記停止ポジションと、前記停止ポジションにおける既知の最大旋回角度（αｍａｘ）とに基づいて、前記計算装置（２０６）によって、前記印加された電流（Ｉ）に対する前記旋回角度（α）の依存性を計算するステップ（Ｓ５）と、
を有していることを特徴とする、ＭＥＭＳ装置（１００；５００）の動作方法。
【請求項８】
さらに、前記印加された電流（Ｉ）に対する前記旋回角度（α）の計算された前記依存性に基づいて、前記アクチュエータ装置（２０３）によって、前記マイクロミラー装置（１１２）を固定の旋回角度（α）に亘って、電流（Ｉ）の印加によって旋回させるステップ（Ｓ６）を有している、請求項７に記載の動作方法。
【請求項９】
さらに、前記角度測定装置（８０１）によって、前記停止ポジションにおける前記最大旋回角度（αｍａｘ）を測定するステップ（Ｓ５ａ）を有している、請求項７又は８に記載の動作方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
基板１０１上には、マイクロミラー装置１１２の下方に、下方の第１のストッパ１０４が位置している。基板１０１は、ここでは、マイクロミラー装置１１２を包囲している。ここで、マイクロミラー装置１１２の上方には、開口部が形成されている。従って、基板１０１の上方の領域には、上方の第１のストッパ１０３が形成されている。
【外国語明細書】
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