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技術 圧電素子を利用したアクチュエータ及び該アクチュエータの駆動方法

出願人 三星電子株式会社
発明者 鄭永民李慶雨權宰煥蘇亨鐘金弘熙
出願日 2009年9月10日 (11年2ヶ月経過) 出願番号 2009-209158
公開日 2010年3月25日 (10年8ヶ月経過) 公開番号 2010-067341
状態 未査定
技術分野 光ヘッド
主要キーワード 変位エラー 駆動エラー 基準変位 圧電セル 回転空間 弾性材質 ホログラムメディア 発生変位
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年3月25日)のものです。
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図面 (15)

課題

圧電素子を利用したアクチュエータ及び該アクチュエータの駆動方法を提供する。

解決手段

入力された電圧によって変位を起こす少なくとも1つの圧電セルと、圧電セルの変位を知るための少なくとも1つの圧電センサとを含み、マイクロミラーの駆動とセンシングとを具現するアクチュエータである。

概要

背景

最近、ホログラムを利用した情報保存技術が注目を集めている。ホログラムを利用した情報保存法は、情報を光学干渉紋(optical interference pattern)形態で、光に敏感な無機質結晶や、あるいはポリマー材料に保存するのである。光学干渉紋は、干渉性を帯びた2条のレーザビームを利用して形成する。経路を異にする参照光信号光とが互いに干渉して形成される干渉紋が、感光性記録媒体化学的、あるいは物理的な変化を起こして記録される。このように記録された干渉パターンから情報を再生するためには、記録時の光と類似した参照光が、記録媒体に記録された干渉パターンに照射される。これは、干渉パターンによる回折を起こし、これによって信号光が復元されつつ、情報が再生される。

かようなホログラム情報保存技術は、ボリュームホログラフィ(volume holography)を利用し、ページ(page)単位で記録/再生するボリュームホログラフィ方式と、マイクロホログラフィ(micro holography)を利用して単一ビット(single bit)で記録/再生するマイクロホログラフィ方式とがある。ボリュームホログラフィ方式は、大規模な情報を同時に処理するという長所があるが、光学系が非常に精密に調整せねばならないために、一般消費者対象の情報保存装置として商用化し難い。

一方、マイクロホログラフィ方式は、2条の集光された光を焦点で干渉させ、微細な干渉紋を形成し、かような干渉紋を記録媒体の平面上で移動させて多数を記録して記録層を形成し、かような記録層を記録媒体の深さ方向に重畳させて記録することによって、記録媒体上に情報を三次元で記録する方式である。

参照光と信号光との干渉を利用した回折パターンホログラフィ媒体内に記録し、データを保存するホログラフィ情報保存装置で、ホログラムメディアに記録された信号を再生、あるいは新しいデータを記録するにおいて、各参照光及び信号光のメディアに対する入射角度精密制御は、非常に重要である。一般的に、ホログラフィ保存装置は、ガルバノミラーを使用するが、ガルバノミラーは、サイズが大きく、小型光ヘッドに不適である。また、MEMS(micro-electro-mechanical system)ミラーが使われる場合は、MEMSミラーは、静電力を利用するものであるために、駆動力が小さく、駆動周波数共振周波数に制限され、適用範囲が狭いだけではなく、精密度が低い。

概要

圧電素子を利用したアクチュエータ及び該アクチュエータの駆動方法を提供する。入力された電圧によって変位を起こす少なくとも1つの圧電セルと、圧電セルの変位を知るための少なくとも1つの圧電センサとを含み、マイクロミラーの駆動とセンシングとを具現するアクチュエータである。

目的

本発明の一実施形態によれば、圧電素子を利用し、マイクロミラーの駆動とセンシングとを具現するアクチュエータを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

入力された電圧によって変位を起こす少なくとも1つの圧電セルと、前記圧電セルの変位を知るための少なくとも1つの圧電センサと、前記圧電センサからエラー値を検出するエラー検出部と、前記エラー値を利用してフィードバック信号を生成するフィードバック信号生成部とを含む圧電素子を利用したアクチュエータ

請求項2

前記エラー検出部は、PLL回路を含むことを特徴とする請求項1に記載の圧電素子を利用したアクチュエータ。

請求項3

前記エラー検出部は、前記圧電センサの静電容量から圧電セルの変位を知り、前記圧電セルの変位と基準変位とを比較し、エラー値を検出することを特徴とする請求項1に記載の圧電素子を利用したアクチュエータ。

請求項4

前記圧電セルは、内部に複数層電極層が積層された構造を有することを特徴とする請求項1ないし請求項3のうち、いずれか一項に記載の圧電素子を利用したアクチュエータ。

請求項5

前記圧電セルと圧電センサとが二対備わり、圧電セルと圧電センサとが互いに対面するように配されたことを特徴とする請求項1ないし請求項3のうち、いずれか一項に記載の圧電素子を利用したアクチュエータ。

請求項6

前記圧電セルと圧電センサとにわたって搭載されるヒンジ部材と、前記ヒンジ部材上に搭載されるものであって、ミラーを支持するためのポストとを含むことを特徴とする請求項1ないし請求項3のうち、いずれか一項に記載の圧電素子を利用したアクチュエータ。

請求項7

前記ヒンジ部材は、前記ミラーの回転軸に平行したバーと、前記バーから延びた屈曲部とを有することを特徴とする請求項6に記載の圧電素子を利用したアクチュエーター

請求項8

前記圧電セル及び圧電センサとヒンジ部材との間に、支持部材がさらに備わったことを特徴とする請求項6に記載の圧電素子を利用したアクチュエータ。

請求項9

前記ヒンジ部材は、前記支持部材に結合される第1プレートと、前記ポストが載置される第2プレートとをさらに含み、前記バーと屈曲部とが前記第1プレートと第2プレートとの間に備わったことを特徴とする請求項8に記載の圧電素子を利用したアクチュエータ。

請求項10

前記屈曲部は、前記ミラーの回転軸に平行した少なくとも1つの第1部分と、前記ミラーの回転軸に垂直な少なくとも1つの第2部分とを含むことを特徴とする請求項9に記載の圧電素子を利用したアクチュエータ。

請求項11

圧電セルに変位を起こす段階と、前記圧電セルの変位によって連動される圧電センサからエラー値を検出する段階と、前記エラー値からフィードバック信号を生成する段階とを含むアクチュエータの駆動方法

請求項12

前記エラー値を検出する段階は、前記圧電センサの静電容量を検出することを含むことを特徴とする請求項11に記載のアクチュエータの駆動方法。

請求項13

前記エラー値を検出する段階は、前記圧電センサの静電容量から圧電セルの変位を知り、前記圧電セルの変位と基準変位とを比較してエラー値を検出することを含むことを特徴とする請求項12に記載のアクチュエータの駆動方法。

請求項14

前記エラー値を検出する段階は、PLL制御方法を利用することを含む請求項11に記載のアクチュエータの駆動方法。

請求項15

前記圧電セルと圧電センサとの上にヒンジ部材が搭載され、前記圧電セルが変位を起こすとき、ヒンジ部材を介して前記圧電センサが変位を起こすことを特徴とする請求項11ないし請求項14のうち、いずれか一項に記載のアクチュエータの駆動方法。

技術分野

0001

本発明は、圧電素子を利用したアクチュエータ及び該アクチュエータの駆動方法に関する。

背景技術

0002

最近、ホログラムを利用した情報保存技術が注目を集めている。ホログラムを利用した情報保存法は、情報を光学干渉紋(optical interference pattern)形態で、光に敏感な無機質結晶や、あるいはポリマー材料に保存するのである。光学干渉紋は、干渉性を帯びた2条のレーザビームを利用して形成する。経路を異にする参照光信号光とが互いに干渉して形成される干渉紋が、感光性記録媒体化学的、あるいは物理的な変化を起こして記録される。このように記録された干渉パターンから情報を再生するためには、記録時の光と類似した参照光が、記録媒体に記録された干渉パターンに照射される。これは、干渉パターンによる回折を起こし、これによって信号光が復元されつつ、情報が再生される。

0003

かようなホログラム情報保存技術は、ボリュームホログラフィ(volume holography)を利用し、ページ(page)単位で記録/再生するボリュームホログラフィ方式と、マイクロホログラフィ(micro holography)を利用して単一ビット(single bit)で記録/再生するマイクロホログラフィ方式とがある。ボリュームホログラフィ方式は、大規模な情報を同時に処理するという長所があるが、光学系が非常に精密に調整せねばならないために、一般消費者対象の情報保存装置として商用化し難い。

0004

一方、マイクロホログラフィ方式は、2条の集光された光を焦点で干渉させ、微細な干渉紋を形成し、かような干渉紋を記録媒体の平面上で移動させて多数を記録して記録層を形成し、かような記録層を記録媒体の深さ方向に重畳させて記録することによって、記録媒体上に情報を三次元で記録する方式である。

0005

参照光と信号光との干渉を利用した回折パターンホログラフィ媒体内に記録し、データを保存するホログラフィ情報保存装置で、ホログラムメディアに記録された信号を再生、あるいは新しいデータを記録するにおいて、各参照光及び信号光のメディアに対する入射角度精密制御は、非常に重要である。一般的に、ホログラフィ保存装置は、ガルバノミラーを使用するが、ガルバノミラーは、サイズが大きく、小型光ヘッドに不適である。また、MEMS(micro-electro-mechanical system)ミラーが使われる場合は、MEMSミラーは、静電力を利用するものであるために、駆動力が小さく、駆動周波数共振周波数に制限され、適用範囲が狭いだけではなく、精密度が低い。

発明が解決しようとする課題

0006

本発明の一実施形態によれば、圧電素子を利用し、マイクロミラーの駆動とセンシングとを具現するアクチュエータを提供する。

0007

本発明の他の実施形態によれば、圧電素子をセンサとして利用し、アクチュエータを駆動する方法を提供する。

課題を解決するための手段

0008

本発明の一実施形態によれば、入力された電圧によって変位を起こす少なくとも1つの圧電セルと、前記圧電セルの変位を知るための少なくとも1つの圧電センサと、前記圧電センサからエラー値を検出するエラー検出部と、前記エラー値を利用してフィードバック信号を生成するフィードバック信号生成部とを含む圧電素子を利用したアクチュエータを提供する。

0009

本発明の一側面によれば、前記エラー検出部はPLL(phase locked loop)回路を含むことができる。

0010

本発明の他の側面によれば、前記エラー検出部は、前記圧電センサの静電容量から圧電セルの変位を知り、前記圧電セルの変位と基準変位とを比較してエラー値を検出できる。

0011

本発明の他の側面によれば、前記圧電セルは、内部に複数層電極層が積層された構造を有することができる。

0012

本発明の他の側面によれば、前記圧電セルと圧電センサとが二対備わり、圧電セルと圧電センサとが互いに対面するように配されうる。

0013

本発明の他の側面によれば、前記圧電セルと圧電センサとにわたって搭載されるヒンジ部材と、前記ヒンジ部材上に搭載されるものであって、ミラーを支持するためのポストとを含むことができる。

0014

本発明の他の側面によれば、前記ヒンジ部材は、前記ミラーの回転軸に平行したバーと、前記バーから延びた屈曲部とを有する圧電素子を利用できる。

0015

本発明の他の側面によれば、前記圧電セル及び圧電センサとヒンジ部材との間に、支持部材がさらに備わりうる。

0016

本発明の他の側面によれば、前記ヒンジ部材は、前記支持部材に結合される第1プレートと、前記ポストが載置される第2プレートとをさらに含み、前記バーと屈曲部とが前記第1プレートと第2プレートとの間に備わりうる。

0017

本発明の他の側面によれば、前記屈曲部は、前記ミラーの回転軸に平行した少なくとも1つの第1部分と、前記ミラーの回転軸に垂直な少なくとも1つの第2部分とを含むことができる。

0018

本発明の他の側面によれば、圧電セルに変位を起こす段階と、前記圧電セルの変位によって連動される圧電センサからエラー値を検出する段階と、前記エラー値からフィードバック信号を生成する段階とを含むアクチュエータの駆動方法を提供する。

0019

本発明の他の側面によれば、前記エラー値を検出する段階は、前記圧電センサの静電容量を検出することを含むことができる。

0020

本発明の他の側面によれば、前記エラー値を検出する段階は、前記圧電センサの静電容量から圧電セルの変位を知り、前記圧電セルの変位と基準変位とを比較してエラー値を検出することを含むことができる。

0021

本発明の他の側面によれば、前記圧電セルと圧電センサとの上にヒンジ部材が搭載され、前記圧電セルが変位を起こすとき、ヒンジ部材を介して前記圧電センサが変位を起こしうる。

発明の効果

0022

本発明一実施形態によれば、圧電素子をマイクロミラーを、駆動するための圧電セル、ならびに圧電セルの変位を検出するためのセンサとして利用できる。従って、圧電セルの変位を検出するための別途のセンサを具備する必要がないので、構造が簡単である。一方、本発明の一実施形態によるアクチュエータは、例えば、ホログラフィ情報保存装置に適用されうる。

図面の簡単な説明

0023

本発明の一実施形態による圧電素子を利用したアクチュエータを概略的に図示した図である。
本発明の一実施形態による圧電素子を利用したアクチュエータに備わったマイクロミラーディバイスの一例を図示した図である。
図2のII−II’断面図である。
本発明の一実施形態による圧電素子を利用したアクチュエータに備わったヒンジ部材の一例を図示した図である。
本発明の一実施形態によるアクチュエータに備わる圧電セルの製作方法を説明するための図である。
本発明の一実施形態によるアクチュエータに備わる圧電セルの製作方法を説明するための図である。
本発明の一実施形態によるアクチュエータに備わる圧電セルの製作方法を説明するための図である。
本発明の一実施形態によるアクチュエータに備わる圧電セルの製作方法を説明するための図である。
本発明の実施形態によるアクチュエータに備わる積層型圧電セルの例を図示した図である。
本発明の実施形態によるアクチュエータに備わるバルク型圧電セルの例を図示した図である。
本発明の実施形態によるアクチュエータが一軸を中心に駆動される例を図示した図である。
本発明の実施形態によるアクチュエータが一軸を中心に駆動される例を図示した図である。
本発明の実施形態によるアクチュエータが他の軸を中心に駆動される例を図示した図である。
本発明の実施形態によるアクチュエータが他の軸を中心に駆動される例を図示した図である。

実施例

0024

本発明の実施形態による圧電素子を利用したアクチュエータ及びその駆動方法について、添付された図面を参照しつつ詳細に説明する。

0025

本発明の一実施形態によるアクチュエータは、圧電素子を利用してミラー駆動を行うと共に、圧電セルの変位を検出する。

0026

図1は、本発明の実施形態によるアクチュエータを概略的に図示した図である。図1を参照するに、本発明の一実施形態によるアクチュエータは、少なくとも1つの圧電セルと、少なくとも1つの圧電センサとを有する圧電素子10を含むマイクロミラーデバイス1と、前記圧電センサから静電容量を検出するエラー検出部5とを含む。エラー検出部5から検出された静電容量を利用し、フィードバック信号生成部7で変位エラー値を検出し、制御部3で前記エラー値が訂正されるように、圧電セルの変位を制御する。

0027

図2を参照するに、圧電素子10は、マイクロミラーを駆動するためのものであり、一対以上の圧電セルと圧電センサとを具備する。例えば、2対の圧電セルと圧電センサとが備わり、圧電セルと圧電センサとが互いに対面するように配されうる。マイクロミラーデバイス1は、圧電素子10を利用してマイクロミラーを駆動する。

0028

図2は、マイクロミラーデバイス1の一例を図示した図である。マイクロミラーデバイス1は、第1圧電セル10aと、第1圧電セル10aに対面する第1圧電センサ10cと、第2圧電セル10dと、第2圧電セル10dに対面する第2圧電センサ10bとを含む。圧電素子10上には、ヒンジ部材30が搭載され、ヒンジ部材30上にポスト40が備わり、ポスト40上に、マイクロミラー50が支持されている。ヒンジ部材30は、第1圧電セル10a及び第2圧電セル10dの変位によって回転軸として作用し、マイクロミラー50がチルトされる。ヒンジ部材30は、圧電素子10上に直接に(directly)搭載されうる一方、圧電素子10とヒンジ部材30との間に、支持部材20がさらに備わりうる。以下では、支持部材20が備わった構造について説明する。

0029

本発明の実施形態によれば、コンピュータ2は、マイクロミラーのチルト角に対応する圧電セルの基準変位に対するデータと、圧電センサの静電容量変化値に対応する圧電セルの変位データとを含むことができる。かようなデータを利用して圧電センサから検出した静電容量によって、圧電セルの変位エラーを知り、この変位エラーを圧電セルに反映することによって、マイクロミラーを精密に制御できる。コンピュータ2からマイクロミラー50のチルト角に対応する圧電セルの基準変位値が制御部3に入力され、この基準変位値に対応する電圧が、増幅器4を介していずれか1つの圧電セルに入力される。電圧が入力された圧電セルは、変位を起こし、変位を起こした圧電セルに対応する圧電センサがヒンジ部材30を介して力が伝えられ、下降したり上昇する。例えば、第1圧電セル10aに電圧が入力されれば、第1圧電セル10aが変位を起こし、これに対面している第1圧電センサ10cが連動されて変位を起こす。第2圧電セル10dに電圧が入力されれば、第2圧電センサ10bが連動されて変位を起こす。

0030

第1圧電センサ10cまたは第2圧電センサ10bが変位を起こすことによって、圧電センサの静電容量値が変わり、エラー検出部5から静電容量値を検出する。この静電容量値から第1圧電セル10aまたは第2圧電セル10dの変位を知り、変位エラー値を計算する。そして、フィードバック信号生成部7は、この変位エラー値からフィードバック信号を生成して制御部3に伝達する。制御部3は、フィードバック信号を反映して圧電素子を制御する。

0031

一方、他の変形例として、エラー検出部5が、PLL(phase locked loop)回路を含むことができる。PLL回路は、一定のインダクタンス値Lを有するインダクタを具備し、圧電センサの静電容量Cと前記インダクタンスLとを利用し、電気的な共振周波数を得ることができる。このときに得られた共振周波数を、制御変数として利用して圧電素子の動作を制御できる。この場合には、コンピュータ2は、圧電セルの変位に対応する共振周波数のデータを有する。かような制御方法PLL制御法という。

0032

さらに他の変形例として、エラー検出部5が圧電センサの変位によって変わる電圧を検出し、この電圧値からエラーを検出できる。圧電センサは、機械的力が加えられれば電圧が発生するので、この電圧を測定できる。この場合には、コンピュータ2が圧電セルの変位に対応する圧電センサの電圧のデータを有する。本発明の実施形態によれば、圧電素子をセンサとして利用し、マイクロミラーの駆動時にエラー値を検出できる。

0033

次は、マイクロミラーデバイス1の一例について説明する。第1圧電セル10a及び第2圧電セル10dと、第1圧電センサ10b及び第2圧電センサ10cは、それぞれ別途の本体として分離されていたり、または図2に図示されているように、本体部分は、所定ギャップ13で互いに分離されている一方、下面11が互いに連結されている構造で形成されうる。下面11が互いに連結されている構造は、第1圧電セル10a及び第2圧電セル10dと第1圧電センサ10b及び第2圧電センサ10cとが互いに安定的に固定されうるようにしてする。一方、第1圧電セル10a及び第2圧電セル10dと、第1圧電センサ10b及び第2圧電センサ10cとの各側面には、電極15が備わる。

0034

支持部材20は、ヒンジ部材30を支持するためのものであり、前記圧電セルと圧電センサとの個数に対応するように設けられて圧電素子10の上面に搭載される。支持部材20は、第1支持部材ないし第4支持部材20a,20b,20c,20dを含み、それぞれの支持部材が独立的に分離されていたり、または隣接する支持部材間に備わったコネクタ27によって結合されうる。コネクタ27は、支持部材20の移動時に、隣接する支持部材20の運動を妨害しないように、弾性材質で形成される。支持部材は、上部面にグルーブ23を具備し、側面26に突起25を具備する。支持部材20の側面26は、傾斜面によって形成され、突起25は、支持部材ごとに2個ずつ備わりうる。突起25は、ミラー50の回転時に、圧電素子10にミラーが接触することを防止する役割を行う。また、突起25と突起25との間に、支持部材20を圧電素子10に付着するためのエポキシを塗布し、支持部材20を固定させることができる。

0035

前記第1支持部材ないし第4支持部材20a,20b,20c,20dによって囲まれた真ん中の部分は、空き空間21によって形成され、空間21は、ヒンジ部材30が動くことができる空間を提供する。図3を参照するに、支持部材20の厚さがヒンジ部材30の厚さより厚く、ヒンジ部材30の端部が支持部材20のグルーブ23に支持されており、ヒンジ部材30は、空間21上に浮いている。ヒンジ部材30の上部には、ポスト40が装着され、ポスト40によって、マイクロミラー50が支持されている。

0036

図4は、ヒンジ部材30の拡大斜視図である。ヒンジ部材30は、マイクロミラー50の回転軸に平行したバー32と、バー32から延びた屈曲部33とを有する。屈曲部33は、ミラー50の回転軸(X軸またはY軸)と平行した少なくとも1つの第1部分33aと、ミラーの回転軸に垂直な少なくとも1つの第2部分33bとを含む。ミラーの回転軸と平行した第1部分33aは、ツイスティングが起こり、ミラーの回転軸に垂直な第2部分33bは、ベンディング(bending)が起こる。ヒンジ部材が動くとき、ツイスティングされる部分とベンディングされる部分とを介して応力を分散させることによって、精密制御が可能になる。

0037

ヒンジ部材30は、支持部材20のグルーブ23に結合される第1プレート31と、ポスト40が載置される第2プレート35とを含み、第1プレート31と第2プレート35との間に、バー32と屈曲部33とが備わる。屈曲部33は、第1部分33aと第2部分33bとが多いほど、応力を分散させるのに有利であるが、アクチュエータの小型化のためには、第1部分33aと第2部分33bとの個数を制限する必要がある。ミラー50は、ヒンジ部材30の動きによって回転し、図4のX軸またはY軸がミラーの回転軸になる。

0038

図5Aないし図5Dは、圧電素子の製造方法を説明するための図である。図5Aに図示されているように、複数枚成形シート61を製造する。図5Bに図示されているように、内部電極層63を成形シート61に交互に積層させ、熱と圧力とを加えて圧着して積層体62を形成する。そして、図5Cに図示されているように、積層体62の外部に露出された内部電極層63に導電性ペーストを塗布し、電極64を形成する。その後、図5Dに図示されているように、積層体62をダイシング(dicing)やソーカッティング(saw cutting)のような方法で4個のセルに切る。このとき、積層体を底端まで切らずに、下部分66は、互いに連結されている状態になるように残す。これによって、各セル間のギャップ65を一定に維持できる。分離工程と共に、圧電体の寸法を一定にするために、セラミック面の研磨と同じ方法を追加しうる。

0039

図6Aは、積層型圧電素子160を、図6Bは、バルク型圧電素子170を概略的に図示した図である。積層型圧電素子160は、内部に第1電極層161と第2電極層162が交互に積層され、両側面に第1電極163及び第2電極164が備わる。バルク型圧電素子170は、内部に電極層が備わらずに、両側面に第1電極173及び第2電極174が備わる。例えば、積層型圧電素子160は、静電容量を検出してマイクロミラー駆動エラー値を検出するとき、複数対の第1電極層と第2電極層との静電容量が合わさるために静電容量を検出しやすい。

0040

次は、本発明の一実施形態によるアクチュエータの駆動方法について説明する。

0041

図7Aを参照するに、第1圧電セル10aと第2圧電セル10cとのうち、選択的に電圧を印加すれば、印加された電圧によって、第1圧電セル及び第2圧電セルのうち、いずれか一つに変位が発生し、圧電セルの高さが変わる。圧電セルの変位によって、支持部材20の位置が変わり、支持部材20に結合されたヒンジ部材30が変形する。ヒンジ部材30の変形によって、ヒンジ部材30にポスト40を介して支持されたマイクロミラー50が回転される。ここで、マイクロミラー50がヒンジ部材30上に直接結合されず、ポスト40によって支持されることは、ミラー50の回転空間を確保することと共に、ヒンジ部材の変形がマイクロミラーに直接影響を及ぼすことによって、精密制御されないこととを防止するためである。

0042

さらに具体的にアクチュエータを駆動するための方法について説明する。第1圧電セル10a及び第2圧電セル10cの変位によって、マイクロミラー50のチルト角を調節できる。マイクロミラー50のチルト角を精密に制御するために、第1圧電セル10a及び第2圧電セル10cの変位エラーを検出し、このエラー値を利用し、第1圧電セル10a及び第2圧電セル10cの変位を訂正する。一方、圧電素子の平衡度を維持するために、マイクロミラーから反射された光をフォトダイオードで検出した信号を利用し、平衡度を調節できる。

0043

図7A及び図7Bで(から)a,b,c,dは、圧電素子に加えられる電圧を示す。図7Aを参照するに、第1圧電セル10aに(+)電圧を印加すれば、第1圧電セル10aが上昇し、支持部材20(図2)とヒンジ部材30(図2)とを介して、第1圧電セル10aに対面する第1圧電センサ10cが下に押される。従って、第1圧電センサ10cが変位を起こす。このとき、第2圧電セル10dと第2圧電センサ10bは、マイクロミラーの回転軸を支持する役割を果たし、マイクロミラー50がX軸を中心にチルトされる。エラー検出部5では、前記第1圧電センサから静電容量を検出したり、または電圧を検出したり、またはPLL制御方法を利用し、共振周波数を検出できる。ここでは、静電容量を利用してエラーを検出することについて説明する。第1圧電センサ10cが変位を起こせば、静電容量値が変わる。例えば、図6Aに図示された積層型圧電セル160が変位を起こせば、第1電極層161と第2電極層162との間隔が変わる。ところで、静電容量は、第1電極層161と第2電極層162との面積とその間の間隔とに依存する。第1電極層161及び第2電極層162の面積が一定であり、圧電セルの変位によって、第1電極層161及び第2電極層162間の間隔が変わるとき、静電容量が変わる。圧電センサから静電容量値を検出すれば、圧電セルの変位を逆算して知ることができる。このように逆算された圧電セルの変位値と基準変位値とを比較し、圧電セルの変位エラーを計算し、変位エラー値を訂正したフィードバック信号を生成する。ここで、基準変位値は、マイクロミラーのチルト角に対応する圧電セルの変位を示す。図7Bを参照するに、第1圧電セル10aに(−)電圧を印加すれば、第1圧電セル10aが下降し、支持部材20(図2)とヒンジ部材30(図2)とを介して第1圧電セル10aに対面する第1圧電センサ10cが上に上がる。次は、圧電セルの強制変位、圧電セルに加えた力静電容量変化量、圧電センサの発生変位を検出した例を示した表である。

0044

図8Aを参照するに、第2圧電セル10dに(+)電圧を印加すれば、第2圧電セル10dが上昇し、支持部材20とヒンジ部材30とを介して、第2圧電セル10dに対面する第2圧電センサ10bが下に押される。従って、第2圧電センサ10bが変位を起こす。このとき、第1圧電セル10aと第1圧電センサ10cは、マイクロミラーの回転軸を支持する役割を果たし、マイクロミラー50がY軸を中心にチルトされる。図8Bを参照するに、第2圧電セル10dに(−)電圧を印加すれば、第2圧電セル10dが下降し、支持部材20とヒンジ部材30とを介して、第2圧電セル10dに対面する第2圧電センサ10bが上に上がる。エラー検出部は、第2圧電センサ10bの変位によって変わる電圧、静電容量、共振周波数のうち、いずれか一つを検出してエラー値を抽出し、このエラー値からフィードバック信号を生成し、訂正されたチルト角でマイクロミラーを駆動できる。

0045

本発明の一実施形態によれば、圧電素子をマイクロミラーを駆動するための圧電セル、並びに圧電セルの変位を検出するためのセンサとして利用できる。従って、圧電セルの変位を検出するための別途のセンサを具備する必要がないので、構造が簡単である。一方、本発明の一実施形態によるアクチュエータは、例えば、ホログラフィ情報保存装置に適用されうる。

0046

前記実施形態は、例示的なものに過ぎず、当技術分野の当業者ならば、それらから多様な変形及び均等な他実施形態が可能であろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲に記載された発明の技術的思想によって決まるものである。

0047

1マイクロミラーデバイス
2コンピュータ
3 制御部
4増幅器
エラー検出器
7フィードバック信号生成器
10圧電素子
10a 第1圧電セル
10b 第2圧電センサ
10c 第1圧電センサ
10d 第2圧電セル
11 底面
13所定ギャップ
15,64電極
20支持部材
20a 第1支持部材
20b 第2支持部材
20c 第3支持部材
20d 第4支持部材
21空き空間
23グルーブ
25突起
26 側面
27コネクタ
30ヒンジ部材
31 第1プレート
32 バー
33屈曲部
33a 第1部分
33b 第2部分
35 第2プレート
40ポスト
50マイクロミラー
61成形シート
62積層体
63内部電極層
65ギャップ
66 底部分
160積層型圧電素子
161 第1電極層
162 第2電極層
163,173 第1電極
164,174 第2電極
170バルク型圧電素子

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