CN1708449A - 带有位移检测功能的微执行器及包括该微执行器的可变形反射镜 - Google Patents

Abstract

在本发明中，对静电驱动执行器等的可动元件(Ai)赋予驱动信号，使其发生位移的同时，由位移检测部(6)检测其位移，校正部(15)通过自我校正驱动信号和位移之间的关系，对执行器特性随长时间的变化和环境变化进行修正。转换部(7)通过将1个位移检测部和多个可动元件(Ai)选择性地连接，能够削减用于位移检测的电路。

Description

带有位移检测功能的微执行器及包括该微执行器的可变形反射镜

技术领域

本发明涉及带有位移检测功能的微执行器以及包括该微执行器的可变形反射镜(deformabl mirror)。另外，涉及采用了这样的微执行器的各种设备。

背景技术

根据采用了半导体工艺的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微电子机械系统)技术，开发了各种各样的微执行器。根据MEMS技术，因为能够同时一体形成多个执行器和驱动电路等，所以活用了此特性的应用被期待。在衬底上排列了多个微小反射镜的可变形反射镜也是其中之一。可变形反射镜被应用于将光的波面象差有效地修正的补偿光学装置、显示器以及光通信等的各种装置中。

关于可变形反射镜的位移量的控制，以往周知采用下述的2种方法。

一种是开环控制，是施加多段的驱动电压，控制反射镜的位移量的方法(例如，R.W.Corrigan，D.T.Amm和C.S.Gudeman“发射显示器的光栅亮度值技术”，在国际显示器工厂会议发表，日本神户，1998年12月9日，论文号LAD5-1)。在该文献中，可变形反射镜作为通过反射镜位移量控制折射光量的折射点阵被使用，多段地开环控制可变形反射镜的位移量。在该文献中，记载了在事先的制造工艺中通过实验，测量多点驱动电压和衍射光量之间的关系，将此插入做成变换表，对可变形反射镜的每种特性的零散进行修正的技术。

另外一种方法是利用了外部传感器的闭环控制，例如，在补偿光学装置中，利用波面传感器，从检测的误差信号生成可变形反射镜的控制信号，进行闭环控制。(例如，J.A.Perreault，T.G.Bifano等.“采用微电子机械可变形反射镜的适应光学校正”，光学工程，Vol.41，No.3，pp.561-566(2002.3))。

另外，在微传感器领域，以下的技术是周知的。在压力传感器中，具有通过静电电容的变化，检测由外部压力带来隔膜(diaphragm)的变形的传感器。(例如，S.B.Crary，W.G.Baer等，“高性能硅压力传感器的数字补偿”，传感器和执行器，A21-A23，pp.70-72(1990))。在该文献中，记载了在多种温度条件下，预先通过实验，求出压力和传感器输出的关系，将近似于这些关系的校正多项式存储在存储器中的构成。

另外，也存在消除外部压力这样通过其它的电极产生静电力，使隔膜的变形实质为零这样进行控制，由该静电力的大小求出外部压力的平衡压力(Force Balanced)型的压力传感器。(例如，B.P.Gogoi，C.C.Wang，C.H.Mastrangelo，“平衡力微设备压力传感器”，IEEE电子设备学报，Vol.48，No.8，pp.1575-1584(2001.8))。

在角速度传感器中，存在以来自外部的角速度发生的科里奥利力(Coriolis force)，通过静电电容变化检测可动元件位移的量的传感器。(例如，T.Juneau，A.P.Pisano，J.H.Smith，“微设备速度回旋装置的双轴操作”，传感器’97，1997固态传感器和执行器国际会议，芝加哥，6月16-19，pp.883-886)。在该文献中，记载了根据可变动元件的初始位置偏差修正零点漂移的构成。

但是，在上述这样的微执行器中，存在以下的问题。

在制造工艺中做成变换表进行开环控制的传感器，其变换表的数据采集繁杂、而且对随长时间的变化或者环境变化等的对应存在限度。例如，为了取得驱动电压和衍射光量的关系，实际上对于来自外部的光，对每1个像素测量光量是必要的，需要专用的测量装置的同时，光点的位置吻合等的操作很多，数据采集是极其繁杂的。另外，能够进行测量的只是在制造工艺的初期的特性，在实际安装到装置中的状态下，监视活动部的位移量是不可能的。因此，即使当随着长时间变化和温度等的环境变化，执行器特性有变化，也不能进行与此对应的修正。

利用波面传感器等的外部传感器进行闭环控制的传感器，首先作为其第1个问题，控制的构成昂贵。为了进行稳定的闭环控制，波面传感器的检测点数需要比可变形反射镜的执行器数多，例如，在Shack-Hartmann型波面传感器中，一般，检测点数需要在执行器数的大约2倍以上。因此，为了进行闭环控制，需要比较高分辨率的传感器，另外，也需要使波面传感器的各个检测点和可变形反射镜的各个驱动点精密地对应的位置调整。进一步，从多个检测信号进行波面再构成等的运算，生成各个驱动点的控制信号的控制电路也是需要比较高的精度、大规模的电路。另外，作为第2个问题是由波面传感器带来的光量损失大这一点。由于波面传感器使用作为波面的修正对象的光束的一部分检测波面，这是光量的损失原因。由于闭环控制波面的检测点数增加，在各个检测点，如果想要确保一定的传感器感应灵敏度(S/N)，由于波面传感器的大光量损失就会产生。

另外，在压力传感器和角速度传感器等的微传感器中，存在下述这样的构成上的特征和由其带来的问题。首先，第1，在前述的文献中记载的微传感器只是对1个可变动元件进行位移检测和控制，但当象可变形反射镜这样需要同时驱动多个执行器的情况下，如果对各个执行器进行闭环控制，存在为此电路规模变得极大这样的问题。即为了位移检测的检测信号发生器、放大器、A/D变换器、控制电路等的各个电路需要与执行器有相同的数量，特别是当执行器数多的情况下，存在电路规模变大，芯片全体的成本增高这样的问题。

作为第2个问题，没有记载测量驱动信号和位移的关系进行自我校正的构成，将以往的技术用于使执行器的位移精度提高的用途是困难的。虽然压力传感器和角速度传感器也包括通过外部赋予的力，将位移的可动元件和此可动元件的位移变换为传感器输出的构成，但此变换时的对应是利用了预先在存储器中存储的关系，除了零点的漂移修正以外，可动元件的位移和输出的对应关系是被固定的。由于零点漂移修正是对可动元件没有位移的状态的偏移量进行修正的，所以这与驱动信号和位移的关系从本质上说是没有关系的。即，例如，即使存在由于重复疲劳的弹性常数变化等这样的机械特性的随时间变化，也不能对其进行修正。

即，对执行器赋予位移的同时，对其驱动信号和位移的关系进行自我校正的构成在任何文献中都没有记载，对于随长时间变化和各种环境变化，在大的范围内补偿变化的执行器特性是困难的。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种以简单的构成、对于随长时间变化或者环境变化的特性零散进行修正，进行高可靠性的位置控制的微执行器以及可变形反射镜。

本发明的微执行器，包括：衬底；可动元件，其被可位移地支撑在所述衬底上；驱动部，其输出用于让所述可动元件位移的驱动信号；变换部，其保持所述可动元件的位移和所述驱动信号之间的对应关系；位移检测部，其检测在赋予了所述驱动信号状态下的所述可动元件的位移；和校正部，其利用所述驱动信号和所述位移检测部的输出校正所述变换部保持的对应关系。

在优选实施方式中，所述可动元件是静电型的可动元件，包括在所述衬底上固定的固定电极和与所述固定电极相面对的活动电极；所述位移检测部根据所述固定电极和所述活动电极间的静电电容的变化，检测所述可动元件的位移。

在优选实施方式中，所述驱动部将所述可动元件的1次共振频率附近或者其以下的低频信号作为所述驱动信号输出；所述位移检测部将所述可动元件的1次共振频率以上的高频信号重叠在所述驱动信号上。

在优选实施方式中，所述驱动部将实质上的DC电压作为所述驱动信号输出。

在优选实施方式中，所述驱动部将多段的所述DC电压作为所述驱动信号输出；所述位移检测部在所述多段的各段中检测所述可动元件的位移；所述校正部将所述各段的DC电压和所述位移检测部的输出以规定形式的近似函数近似。

在优选实施方式中，所述驱动部将具有多段频率的低频信号作为所述驱动信号输出；所述位移检测部检测加振的所述可动元件的位移；所述校正部将所述驱动信号和位移检测部的输出相对应，计算所述可动元件的振幅响应或者相位响应。

在优选实施方式中，所述驱动部将所述可动元件的1次共振频率附近的低频信号作为所述驱动信号多段输出；所述位移检测部在所述多段的各段中检测加振的所述可动元件的位移；所述校正部使所述驱动信号和位移检测部的输出相对应，提取所述可动元件的1次共振频率。

在优选实施方式中，当增大设定所述驱动信号的振幅时，减小设定所述位移检测部产生的所述高频信号的振幅。

在优选实施方式中，所述可动元件的所述活动电极包括按规定的轴大致对称的第1导电性部分以及第2导电性部分，以所述轴为中心能自由倾斜活动地被支撑，并且，所述固定电极包括与所述活动电极的第1导电性部分通过间隙相面对的第1电极和与所述活动电极的第2导电性部分通过间隙相面对的第2电极；所述驱动部在所述第1导电性部分和所述第1电极之间、或者在所述第2导电性部分和所述第2电极之间施加所述驱动信号；所述位移检测部在所述第1电极上施加第1高频信号，在所述第2电极上施加和所述第1高频信号相同振幅且相位相反的第2高频信号，检测将所述第1导电性部分和所述第2导电性部分电连接的端子的电压。

在优选实施方式中，所述变换部产生和所述可动元件的位移相对应的电压指令值；所述驱动部包括输出对应于所述电压指令值的所述驱动信号的DA转换器；所述校正部校正所述电压指令值和所述可动元件的位移之间的对应关系。

在优选实施方式中，所述DA转换部具有非线性特性，所述驱动信号的值越大，越减少设定与所述电压指令值对应的所述驱动信号的增加量。

在优选实施方式中，所述校正部以1阶函数近似所述电压指令值和所述可动元件的位移之间的对应关系。

在优选实施方式中，在电源启动时让所述校正部动作。

在优选实施方式中，包括温度检测部，当所述温度检测部检测出规定值以上的温度变化时，让所述校正部动作。

在优选实施方式中，包括异常判断部，其在所述位移检测部的输出超过规定范围时，判断所述可动元件或者所述位移检测部的异常。

在优选实施方式中，当所述异常判断部判断为异常时，禁止由所述校正部的所述对应关系的更新。

再有，本发明的微执行器，包括：衬底；可动元件，其被可位移地支撑在所述衬底上；驱动部，其输出用于让所述可动元件位移的驱动信号；位移检测部，其检测所述可动元件的位移；和切换部，其选择性地连接所述驱动部以及/或者所述位移检测部和所述多个可动元件的各个。

在优选实施方式中，所述切换部一边以时间序列切换所述位移检测部的位移检测对象，一边检测各个所述可动元件的位移。

在优选实施方式中，包括闭环控制部，其利用所述位移检测部的输出，闭环控制所述驱动部的输出。

在优选实施方式中，进一步包括开环控制所述驱动部的输出的开环控制部，以时间序列切换所述闭环控制部和所述开环控制部，进行所述可动元件的控制。

在优选实施方式中，所述开环控制部包括保存通过所述闭环控制部控制的所述驱动部的输出的保存部。

在优选实施方式中，所述可动元件被设置成能积累对应于所述驱动信号的电荷；所述切换部将所述可动元件和所述闭环控制部相连的第1状态切换为将所述可动元件作为高阻抗保持所述电荷的第2状态。

在优选实施方式中，包括测量关于各个所述可动元件和所述闭环控制部相连的时间值的计数器和检测所述闭环控制的收敛的收敛检测部；即使来自所述计数器的输出超过规定的上限值，所述收敛检测部也没有检测到所述收敛的情况下，所述切换部切断所述可动元件和所述闭环控制部的连接。

在优选实施方式中，关于所述可动元件和所述闭环控制部连接的时间值是所述闭环控制部的循环次数。

在优选实施方式中，所述收敛检测部检测到所述收敛，所述切换部在所述闭环控制部的连接点切换为下一个可动元件的时刻，当所述计数器的输出没达到所述上限值的情况下，根据所述计数器的输出，变更下一个可动元件的上限值。

在优选实施方式中，所述切换部将所述多个可动元件之中的至少2个以上同时和所述位移检测部相连。

在优选实施方式中，将与所述高频信号的振幅值同等以上大小的偏置电压施加到所述固定电极和所述活动电极的双方上。

本发明的另一微执行器，包括：衬底；可动元件，其被可位移地支撑在所述衬底上；驱动部，其输出用于让所述可动元件位移的驱动信号；位移检测部，其检测所述可动元件的位移；切换部，其被设置在连接所述驱动部以及/或者所述位移检测部和所述可动元件之间的布线通路中，在连接所述布线通路的状态和切断的状态之间进行切换；校正部，其利用在连接了所述布线通路的状态下得到的所述位移检测部的第1输出和在切断了所述布线通路的状态下得到的所述位移检测部的第2输出，进行修正。

本发明的又一微执行器，包括：衬底；可动元件，其被可位移地支撑在所述衬底上；驱动部，其输出用于让所述可动元件位移的驱动信号；位移检测部，其检测在赋予了所述驱动信号状态下的所述可动元件的位移。所述可动元件包括在所述衬底上固定的固定电极和与所述固定电极相面对的活动电极；所述活动电极包括按照规定的轴大致对称的第1导电性部分以及第2导电性部分，以所述轴为中心能自由倾斜活动地被支撑；所述固定电极包括与所述活动电极的第1导电性部分通过间隙相面对的第1电极和与所述活动电极的第2导电性部分通过间隙相面对的第2电极；所述驱动部产生在所述第1电极施加的第1驱动信号和具有与所述第1驱动信号不同的大小且在所述第2电极施加的第2驱动信号。所述位移检测部包括：输出所述可动元件的1次共振频率以上的高频信号的高频信号产生部、在第1端子与所述第1电极相连的第1负载阻抗元件、在第2端子与所述第2电极相连的第2负载阻抗元件、连接所述第1端子和所述第2端子的高频检测部，在与所述第1负载阻抗元件的所述第1端子相反一侧的端子上施加重叠了所述高频信号的所述第1驱动信号，在与所述第2负载阻抗元件的所述第2端子相反一侧的端子上施加重叠了所述高频信号的所述第2驱动信号。所述高频检测部通过比较在所述第1端子和所述第2端子间的所述高频信号的相位和/或者振幅，检测所述可动元件的位移。

本发明的可变形反射镜，包括上述任一项的微执行器；在所述可动元件的至少一部分形成光反射区域。

本发明的装置，包括上述任一项的微执行器。

本发明的驱动方法，用于驱动具有可动元件的微执行器，包括：输出用于让所述可动元件位移的驱动信号的步骤；保持所述可动元件的位移和所述驱动信号之间的对应关系的步骤；检测在赋予所述驱动信号的状态下的所述可动元件的位移的步骤；利用所述驱动信号和所述位移检测部的输出，校正所述对应关系的步骤。

附图说明

图1是在本发明的实施方式1中微执行器的概略构成图。

图2是在本发明的实施方式1中微执行器的驱动电路的概略构成图。

图3是在本发明的实施方式1中校正动作程序的流程图。

图4是在本发明的实施方式2中微执行器的概略构成图。

图5是在本发明的实施方式2中间歇闭环控制程序的流程图。

图6是在本发明的实施方式3中微执行器的概略构成图。

图7是在本发明的实施方式3中间歇闭环控制程序的流程图。

图8是在本发明的实施方式4中微执行器的分解立体图。

图9是在本发明的实施方式4中驱动电路100a的概略构成图。

图10是在本发明的实施方式4中校正动作程序的流程图。

图11(a)以及(b)是表示在某一个可动元件中电压指令值D和位移的对应关系的曲线图。

图12是在本发明的实施方式5中微执行器的概略构成图。

图13是在本发明的实施方式6中微执行器的概略构成图。

图14(a)表示在本发明的实施方式6中非线性DA转换器176的概略构成，图14(b)是为了说明在其校正部178中电压指令值D和位移Z的对应关系的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图的同时说明本发明的实施方式。

(实施方式1)

首先，参照图1～3，说明根据本发明的微执行器的第1实施方式。本实施方式的微执行器是进行倾斜活动动作的静电执行器。这样的微执行器是例如采用半导体制造工艺技术制作得到的。本实施方式的微执行器被适用于对光的反射方向进行多段控制的可变形反射镜中。

首先参照图1。图1是本实施方式中微执行器的概略构成图。在图1中，在作为硅晶片的衬底1上设置驱动电路2，在其上设置了30μm以上厚度的绝缘层3。在绝缘层3上，构成由n个(n为2以上的整数)可动元件A1～An构成的活动部4。活动部4的可动元件A1～An相互具有相同的构成，此处，以第i(i为1以上n以下的整数)个可动元件Ai为例进行说明。可动元件Ai包括：2个固定电极E_Li、E_Ri、在与这些固定电极E_Li、E_Ri相面对的位置设置的活动电极Yi、自由倾斜活动地支撑此活动电极Yi的一对导电性的支架Pi。

可动元件Ai以支架Pi为中心呈左右对称的形状。活动电极Yi具有第1导电性部分Y_Li以及第2导电性部分Y_Ri。第1导电性部分Y_Li通过间隙和第1电极E_Li相对，第2导电性部分Y_Ri通过间隙和第2电极E_Ri相对。活动电极Yi的表面作为反射光的反射镜发挥功能。

如果在第1电极E_Li和活动电极Yi之间，另外，第2电极E_Ri和活动电极Yi之间赋予电位差，根据静电力，活动电极Yi进行向左转或者向右转的倾斜活动。其结果，通过活动电极Yi的表面被反射的光的朝向发生改变。通过调节电位差的大小，能够控制活动电极Yi的倾斜角度。

此处，由第1电极E_Li、活动电极Yi的第1导电性部分Y_Li形成的电容的电容为C_Li、由第2电极E_Ri、活动电极Yi的第2导电性部分Y_Ri形成的电容器的电容为C_Ri。此时，在活动电极Yi为水平姿势的初始状态下，C_Li＝C_Ri的关系大致成立。

电容器C_Li、C_Ri的大小分别根据活动电极Yi的倾斜活动位移，向反方向增减。在本实施方式中，通过检测电容器C_Li、C_Ri的大小的变化，能够检测出活动电极Yi的位移。

端子T_Li、T_Ri以及T_Pi分别与固定电极E_Li、E_Ri以及支柱Pi相连。这些端子作为贯通绝缘层3的过孔，和驱动电路2相连。

接着参照图2说明驱动电路2的详细。图2是在本实施方式中微执行器的驱动电路的概略构成图。

驱动电路2包括控制全体的控制部5、检测出各个可动元件Ai的位移的位移检测部6以及选择成为位移检测部6的测量对象的可动元件的切换部7。

控制部5包括：I/F部10、目标位移设定部11、变换部12、电压指令部13、位移检测控制部14、校正部15、第1驱动电压产生部20、第2驱动电压产生部22。在本实施方式中，电压指令部13、第1驱动电压产生部20以及第2驱动电压产生部22构成“驱动部”。

I/F部10与外部之间进行关于控制的命令以及数据的交换。

目标位移设定部11基于从I/F部10的输出，决定可动元件A1～An的各目标位移。

变换部12将可动元件A1～An的各目标位移变换为关于驱动电压的目标数据。在变换部12中，各可动元件A1～An的驱动电压和位移的对应关系作为变换表被保存。各可动元件A1～An的特性零散在此被修正。

电压指令部13在进行各可动元件A1～An的控制时，基于从变换部12的输出，输出为了使可动元件A1～An位移的电压指令值D(V_L1)～D(V_Ln)、D(V_R1)～D(V_Rn)。电压指令值D(V_L1)～D(V_Ln)、D(V_R1)～D(V_Rn)是和对固定电极用端子T_L1～T_Ln、T_R1～T_Rn施加的驱动电压V_L1～V_Ln、V_R1～V_Rn分别对应的。另外电压指令部13当检测出可动元件Ai的位移时，使对固定电极用端子T_Li、T_Ri施加的驱动电压的DC成分V_L、V_R的差动部分V_L-V_R的值在某一个规定的时间变化这样，使电压指令值D(V_L)～D(V_R)产生变化。作为此做法的一例，此处采用将V_L，或者V_R中的一个设定为0V，使另一个从0V开始以规定的电压单位进行增加的方法。关于电压指令部13产生的V_L、V_R的控制值及其变化的时间，是基于位移检测控制部14的输出进行控制的。

位移检测控制部14对电压指令部13进行为了使电压指令值D(V_L)、D(V_R)变化的指令。另外，使位移检测部6的晶体管26导通，使其保持规定的时间，除去检测信号Vout的偏移。由此，通过使电压指令值D(V_L)、D(V_R)变化，能够清除产生的检测信号Vout的变动。

校正部15接收电压指令部13输出的电压指令值D(V_L)、D(V_R)和位移检测部6输出的可动元件Ai的位移的检测结果，做成电压指令值D(V_L)、D(V_R)和位移的对应关系。这些关系通过与规定形式的近似曲线拟合，除去测量误差，以被插值的形式在变换部12的变换表中被保存。

第1驱动电压产生部20基于来自电压指令部13的电压指令值D(V_L)，产生DC电压V_L。第2驱动电压产生部22基于来自电压指令部13的电压指令值D(V_R)，产生DC电压V_R。

位移检测部6包括：第1高频信号产生部21、第2高频信号产生部23、运算放大器24、电容器25、晶体管26、放大器27、AD变换器28。

第1高频信号产生部21产生振幅V_A、频率f的AC电压。频率f取100kHz～1MHz的范围内的规定值，这是比可动元件Ai的1次共振频率f0(1～10kHz)还要大的值。第1驱动电压产生部20和第1高频信号产生部21串联连接，作为两者的和，得到第1输出电压V_L+V_Asin(2πft)。

第1高频信号产生部23产生和第1高频信号产生部21相同振幅V_A、频率f、相位180。不同的AC电压。第2驱动电压产生部22和第2高频信号产生部23串联连接，作为两者的和，得到第2输出电压V_R-V_Asin(2πft)。

当由切换部7选择和可动元件Ai连接的情况下，第1以及第2输出电压V_L+V_Asin(2πft)、V_R-V_Asin(2πft)分别被输入端子T_Li、T_Ri，从端子Tpi的输出被输入运算放大器24。由运算放大器24和电容Cf的电容器25形成的电路的输出Vout以(式1)表示，由于右边的第2项是根据驱动电压V_L、V_R的变化ΔV_L、ΔV_R的偏移，所以如已叙述的那样，如果在检测之前使MOS晶体管26导通，将此除去，能精度良好地得到用于检测静电电容变化C_Ri-C_Li的信号。

(式1)

Vout＝((C_Ri-C_Li)/Cf)·V_Asin(2πft)+(C_RiΔV_R-C_LiΔV_L)/Cf

输出Vout由放大器27放大，在AD变换部28被变换为数字数据，向校正部15输出。

切换部7对于可动元件A1～An的各个，在进行驱动控制的驱动模式和进行位移检测的检测模式之间进行转换。在图中可动元件Ai被设定为检测模式，如已经说明的那样，和位移检测部6相连，研究其响应特性。另外，在图中可动元件Ai+1被设定为驱动模式，固定电极用端子T_Li+1、T_Ri+1分别被施加由电压指令部13指令的电压，另外，活动电极用端子T_pi+1与接地电位相连，被驱动到目标位置。

对于以上这样构成的微执行器的动作，参照图3进行说明。图3是在本实施方式中微执行器的校正动作程序的流程图。

装置启动时和/或者图中未表示的温度传感器检测到规定值以上的温度变化时，或者内置的定时器从上次的变换数据更新时开始计数到规定时间以上的动作时间等的情况下，本实施方式的微执行器更新保存在变换部12中的可动元件A1～An的变换表。

首先，使i＝1(步骤30)，作为进行位移检测的可动元件Ai，第1个可动元件A1被选择。切换部7将可动元件Ai与位移检测部6相连(步骤31)。此时，Ai以外的全部可动元件和位移检测部6的连接被切断。

在位移检测中，电压指令部13使输出的电压指令值D(V_L)、D(V_R)变化，使第1驱动电压产生部20的输出电压V_L和第2驱动电压产生部20的输出电压V_R多段输出的同时，在各段进行可动元件Ai的位移检测。具体地说，首先设定V_R为0V(步骤32)，使V_L从0V开始至最大电压Vmax为止阶段性地增加，在各电压段测量可动元件Ai的位移。

测量的位移数据和各个V_L值同时被存储在校正部15中(步骤33)。接着，V_L为0V(步骤34)，使V_R从0V开始至最大电压Vmax为止阶段性地增加，在各电压段测量可动元件Ai的位移。测量的位移数据和各个V_R值同时被存储在校正部15中(步骤35)。如果测量结束，校正部15将电压差V_L-V_R和位移数据以规定的近似函数拟合，计算近似函数的各项的系数以及相关值(步骤36)。

对此近似函数的各项的系数以及相关值，预先被判断为正常值的范围被设定，判断得到的这些值是否是在此正常范围内(步骤37)。当不在正常范围内的情况下，判断在测量结果中产生了误差(步骤38)，误差处理的内容根据系数以及相关值的值而不同，仅与正常范围有微小偏离的情况下，进行再测量，例如，当不依赖V_L，和V_R的电压值，可动元件Ai几乎没有位移的情况下，判断可动元件或者位移检测部6出现了故障，进行出错显示，禁止变换表的重写。

当在正常范围内的情况下，判断测量结果有效，更新变换表(步骤39)，进行下一个可动元件的测量(步骤40)。如果第n个可动元件An的测量结束，变换表的做成程序结束。

如果变换表的做成结束，微执行器转移到利用了此表的控制动作。切换部7使全部的可动元件A1～An处于进行驱动控制的驱动模式。

在本实施方式中的可动元件的控制是开环控制，如果由目标位移设定部11设定各个可动元件A1～An的目标位移，由变换部12变换为关于驱动电压的目标数据，施加由电压指令部13指令的驱动电压，可动元件A1～An被控制为期望的样子。

根据以上说明的本实施方式的微执行器，因为包括了自我检测通过自身驱动力得到的位移量的构成，所以不需要外部的位移测量器、不需要关于位置吻合等设定的繁杂操作，能极其简单地做成修正个别可动元件的特性零散的变换表。

另外，因为可以在组装到装置中的状态下测量，所以也能够和随长时间变化和温度等的环境变化带来的可动元件特性的变化相对应。

进一步，因为切换部7是使1个位移检测部6和多个可动元件转换巡回的同时进行位移检测的，所以即使是包括多个可动元件的执行器，也能使用于位移检测的检测信号产生器、放大器、A/D变换器等的数量大幅地减少，能削减电路规模、削减芯片成本。

还有，在本实施方式中，对驱动电压产生部20和高频信号产生部21分别构成、连接的例子进行了说明，但也可以是两部分由1个DA变换器构成，将来自电压指令部13的控制信号以频率f调制，得到V_L+V_Asin(2πft)的输出。另外，AC电压的波形不是正弦波，而是矩形波也可以。对于驱动电压产生部22和高频信号产生部23也是同样的。这样做，位移检测用的信号产生电路的多个和驱动控制用的电路共同使用，能够谋求电路全体的简约化。

另外，对于电压指令部13只将DC电压成分V_L、V_R作为可变的例子进行了说明，但也能使AC电压成分的振幅V_A可变。特别是当电位差的V_L-V_R绝对值大时，如果使振幅V_A变小，具有以下的2种效果。第1，抑制由于AC电压成分对可动元件位移的影响的同时，能使检测灵敏度增加。当电位差的V_L-V_R绝对值小时，由于可动元件Ai的位移小，静电电容的变化C_Li-C_Ri也小，所以检测信号Vout的振幅小，不容易得到S/N比，另一方面，由于AC电压成分在可动元件Ai处产生的吸力在固定电极E_Li一侧和E_Ri一侧几乎相互抵消，所以对可动元件的位移的影响小。电位差的V_L-V_R绝对值大时，表示与此相反的特性。即如果电位差的V_L-V_R绝对值小时，使振幅V_A变大，电位差的V_L-V_R绝对值大时，使振幅V_A变小，能够抑制由于AC电压成分对可动元件位移的影响的同时，能使检测灵敏度增加。第2，对于相同的电源电压，能较宽地取得可动元件的测量可能的位移的范围。可动元件的测量可能的位移的范围由DC电压的设定范围决定，这是从全体电压中除去了AC电压成分之后的电压。驱动电压V_L或者V_R的绝对值大时，通过使振幅V_A小，对于相同的电源电压，能够扩大可动元件测量可能的位移的范围。

另外，在本实施例中，位移检测部6作为1个通道进行了说明，也可以构成为：位移检测部6包括多个通道，全部可动元件A1～An也被分割为多个块，位移检测部6的各个通道巡回检查各个块内部。

另外，在本实施例中，可动元件是一个一个地与位移检测部6相连的，但也可以是多个可动元件同时和1个位移检测部6相连。此种情况下，各个可动元件的零散被平均，测量全体特性的变化的情况下，能够进行精度良好的测量。对于温度特性变化等的环境变化，全体可动元件具有几乎一定的倾斜方向的特性变化的情况下，这样得到的全体的修正数据与个别可动元件的变换数据相加即可。

另外，在本实施例中，驱动信号取了DC信号，但不限定于此，作为能对可动元件赋予期望的位移的驱动信号，赋予可动元件的1次共振频率以下的低频驱动信号，通过由位移检测部6测量可动元件的振幅和相位，也能够测量可动元件的响应特性。另外，通过使驱动信号的频率在可动元件的1次共振频率附近漂移，搜索共振点，也能够测量可动元件的共振频率自身，由此也能够精度良好地测量可动元件的响应特性。校正部15从这些响应特性算出可动元件的电压一位移特性，能够保存在变换部12，以便利用。通过对关于可动元件的1次共振频率f0和倾斜活动的弹性常数k，利用f0与k的平方根成比例这样的关系，检测1次共振频率f0的变化，也能静态地校正驱动电压和位移的关系。

另外，在本实施方式中，对可动元件采用静电型可动元件、位移检测部6的位移检测方式采用静电电容检测方式进行了说明，但本发明并非限定于此，例如，可动元件采用压电元件，位移检测方式利用此压电效果也可以。

(实施方式2)

参照图4～5，说明根据本发明的微执行器的第2实施方式。图4是在本实施方式中微执行器的概略构成图。

本实施方式的微执行器对于活动部4、位移检测部6、切换部7、I/F部10、目标位移设定部11、位移检测控制部14，具有和在实施方式1中说明的构成同样的构成。和实施方式1不同的部分是控制部50的构成。在本实施方式中，控制部50利用位移检测部6的输出，对可动元件A1～An进行间歇性的闭环控制。

控制部50包括电压指令部51，电压指令部51包括伺服控制部52和电压值保持部53。

伺服控制部52将目标位移设定部11和位移检测部6的差作为误差信号ε输入，包括为了保持期望的控制特性的PID控制器，作为此控制输出，赋予电压值V_L、V_R的指令值，对于所选择的可动元件Ai进行闭环控制。另外，伺服控制部52当误差信号ε的值以及其时间微分值在规定值以下的情况下，判断上述的控制收敛，结束对可动元件Ai的闭环控制，切换到开环控制的同时，对于下一个可动元件Ai+1进行闭环控制。更详细地，如果判断了控制收敛，伺服控制部52在此时刻将电压值V_L、V_R的指令值输出到电压值保持部53。电压值保持部53将此电压值V_L、V_R的指令值作为对于可动元件Ai的指令值V_Li、V_Ri保持，直到下次再从伺服控制部52输入对于可动元件Ai的新的指令值为止，输出此指令值。切换部7将可动元件Ai的连接点从位移检测部6切换为电压值保持部53，将可动元件Ai+1的连接点从电压值保持部53切换为位移检测部6。

对于以上这样构成的微执行器的动作，参照图5进行说明。图5是在本实施方式中微执行器的间歇闭环控制程序的流程图。

首先，使i＝1(步骤60)，作为进行闭环控制的可动元件选择第1个可动元件A1。切换部7将可动元件Ai与位移检测部6相连(步骤61)。此时，Ai之外的全部可动元件和电压值保持部53相连，基于此输出值被开环控制。

可动元件Ai的控制电压值V_L、V_R的初始值采用电压值保持部53上次保持的V_Li、V_Ri值(步骤62)。位移检测部6检测可动元件Ai的位移，以让此检测位移量和目标位移设定部11输出的目标位移量一致的方式，对伺服控制部52进行闭环控制(步骤63)。

当检测位移量和目标位移量的误差信号ε的绝对值为规定值α，而且误差信号ε的时间微分值

的绝对值在规定值β以下的情况下，伺服控制部52判断控制收敛(步骤64)，伺服控制部52在此时刻将电压值V_L、V_R的指令值向电压值保持部53输出。电压值保持部53将此电压值V_L、V_R，的指令值作为对于可动元件Ai的指令值V_Li、V_Ri保持(步骤65)。另外，切换部7将可动元件Ai的连接点从位移检测部6切换为电压值保持部53(步骤66)。由此，对于可动元件Ai从闭环控制向开环控制的切换结束，移到下一个可动元件Ai+1的闭环控制(步骤67)。如果第n个可动元件An的闭环控制结束(步骤68)，间歇闭环控制程序执行一次循环。

此间歇闭环控制程序至少在目标位移设定部11的输出值被更新的情况下必须被执行，可动元件A1～An被控制为所期望的样子。或者通常定期地执行此程序也可以。

根据以上说明这样的本实施方式的微执行器，切换部7将1个位移检测部6以及伺服控制部52切换为多个可动元件，使其巡回的同时进行闭环控制，因为控制收敛的可动元件进行保持此状态的开环控制，所以即使是包括多个可动元件的执行器，也能够使为了进行位移检测的检测信号产生器、放大器、A/D转换器等的数量减少，能削减电路规模、削减芯片成本。

(实施方式3)

参照图6～7，说明根据本发明的微执行器的第3实施方式。图6是在本实施方式中微执行器的概略构成图。

本实施方式的微执行器，对于活动部4、I/F部10、目标位移设定部11、位移检测控制部14、第1驱动电压产生部20、第1高频信号产生部21、第2驱动电压产生部22、第2高频信号产生部23、运算放大器24、电容器25、MOS晶体管26、放大器27、AD变换器28，具有和在实施方式2中说明的构成同样的构成。

和实施方式2不同的部分是切换部70、位移检测部71、控制部75的构成。在本实施方式中，对于位移检测部71，添加只从位移检测信号中提取出频率f的信号的构成，能减轻由于(式1)的右边第2项所示的驱动电压V_L、V_R的变化

带来的偏移，提高闭环控制的精度。另外，通过采用由伺服控制部77的闭环控制收敛后，切换部79切断和可动元件Ai的连接，将端子T_Li、T_Ri、T_Pi作为高阻抗保持在电极间累积的电荷的构成，不保持电压值保持部，进行简单的间歇闭环控制。

在切换部70中配置了与可动元件A1～An的各个对应的开关S1～Sn。开关Si和可动元件Ai的各个端子T_Li、T_Ri、T_Pi相连，使开关接通的情况下，使各端子分别和包括位移检测部71的驱动电路相连，使开关断开的情况下，使各端子为浮置状态。各个端子的接通、断开的切换是一齐进行。

在位移检测部71中，除了实施方式2的构成，还包括振荡器72、乘法运算器73、低通滤波器74。振荡器72产生和第1高频信号产生部21具有相同频率f的AC信号。另外，振荡器72产生的AC信号的相位被设定为和第1高频信号产生部21产生的电压的相位相同。乘法运算部73将放大器27的输出和振荡器72的输出相乘。由此，只提取出放大器27的输出成分之中频率f的信号成分，与此频率f的信号成分的振福成比例的DC电压被输出。来自乘法运算器73的输出由低通滤波器74滤波后，由AD变换器28进行AD变换。由此，由闭环控制时的驱动电压V_L、V_R的变化 产生的漂移电压被降低，位移检测精度提高。

控制部75包括电压指令部76，电压指令部76包括伺服控制部77。

伺服控制部77将目标位移设定部11和位移检测部71的差作为误差信号ε输入，作为此控制输出、赋予电压值V_L、V_R的指令值，对于选择的可动元件Ai进行闭环控制。

另外，控制部75包括时钟计数器(未图示)，将切换部70的开关Si为接通的时刻作为起点，测量各个可动元件Ai和伺服控制部77相连的时间。

对各个可动元件Ai的闭环控制分配的时间设定上限值τ。误差信号ε的值以及其时间微分值为规定值以下，控制收敛，另外如果闭环控制所需要的时间达到上限值τ以上，控制部75结束对于可动元件Ai的闭环控制。上限值τ在通常的状态下，被设定为控制收敛所需要的充分的值。上限值τ是固定值也可以，使其反映至收敛为止的可动元件的控制所经历的时间那样进行决定也可以。例如，对前1个可动元件Ai-1的上限值τ，实际收敛时间ti-1小的情况下，使其剩余时间τ-ti-1的全部或者一部分转入可动元件Ai的上限值τ中再追加也可以。

由伺服控制部77对可动元件Ai的闭环控制结束的同时，切换部70使开关Si断开，使端子T_Li、T_Ri、T_Pi为浮置状态。由此，可动元件Ai形成的电容中C_Li、C_Ri中积累的电荷量在由泄漏电流引起的消失量在十分短的时间内被保持为一定，可动元件Ai的位移被保持为闭环控制结束时的状态。

切换部70使下一个开关Si+1为接通，控制部75对于可动元件Ai+1进行闭环控制。这样使可动元件的闭环控制按照时间序列依次进行。如果最后的可动元件An的闭环控制结束，再次返回到最初的可动元件A1，进行第2周期的闭环控制。将此周期的的周期时间称为帧周期时间。帧周期时间是由对微执行器求得的响应性能条件、为使由于电容器C_Li、C_Ri中累积的电荷量的泄漏电流的消失十分小的条件决定的。对各个可动元件Ai，分配的时间的上限值τ被设定满足此帧周期时间应当满足的条件。例如，上限值τ作为固定值的情况下，n·τ成为帧周期时间。但是，特别是当闭环控制以数字控制进行的情况下，代之以对上限值τ和经过时间的比较，是通过实际地测量时间进行的，也可以是对闭环控制的循环次数进行计数，和循环次数的上限值比较进行管理。循环次数管理也间接地管理时间，这点在本质上也包含在时间管理中，能够更加简化管理过程。

对于以上这样构成的微执行器的动作，参照图7进行说明。图7是本实施方式中微执行器的间歇闭环控制程序的流程图。

首先，设定上限值τ为初始值τ0(步骤80)。初始值τ0是帧周期时间的1/n的值，是预先保存在ROM中的值。接着，使i＝1，作为进行闭环控制的可动元件Ai，选择第1个可动元件A1(步骤81)。

接着，切换部70使开关Si为接通，使可动元件Ai和位移检测部71相连(步骤82)。此时，Ai以外的全部可动元件开关为断开。

可动元件Ai的控制电压值V_L、V_R的初始值设定为将目标位移设定部11的输出在变换部12变换做成的值(步骤83)。位移检测部71检测可动元件Ai的位移，以让此检测位移量和目标位移设定部11输出的目标位移量一致的方式，伺服控制部77进行闭环控制(步骤84)。

检测位移量和目标位移量的误差信号ε的绝对值为规定值α，而且误差信号ε的时间微分值 的绝对值为规定值β以下的情况下，伺服控制部77判断控制收敛(步骤85)，当没判断为收敛的情况下，进一步比较经过时间ti和上限值τ，如果ti＜τ，则继续闭环处理(步骤86)。

当判断为收敛和经过时间ti在上限值以上的情况下，由伺服控制部77对可动元件Ai的闭环控制结束，切换部70使开关Si为断开，使端子T_Li、T_Ri、T_Pi为浮置状态(步骤87)。

接着，将剩余时间(τ-ti-1)乘以系数α，转入对下一个可动元件的闭环处理时间的上限值τ(步骤88)。系数α是满足0＜α＜1的值，能防止剩余时间无限制地被转入积累。更优选的是，系数α是满足0＜α＜exp(-1/N)的值，将1个帧周期时间以前的剩余时间的转入结果的影响度抑制在规定值(1/e)以下。

接着，将i的值作为增量，移到可动元件Ai+1的闭环控制(步骤89)。这样依次切换可动元件的同时进行闭环控制，如果一次第n个可动元件An的闭环控制结束，作为第2次，开始第1个可动元件An的闭环控制(步骤90)。

根据以上说明的本实施方式的微执行器，由于作为由伺服控制器77的闭环控制结束后，切换部70切断和可动元件Ai的连接，使端子T_Li、T_Ri、T_Pi作为高阻抗，保持在电极间累积的电荷的构成，所以能以简单的构成进行巡回多个可动元件的间歇性的闭环控制。

另外，由于对各个可动元件的闭环控制分配的时间设定了上限值τ，不依赖于闭环控制的收敛结果，能够确保作为微执行器的帧周期时间。

另外，由于使此上限值τ能反映至此为止的可动元件的控制所经历的时间这样决定的，所以能使帧周期时间的确保和闭环控制精度的提高并存。

(实施方式4)

参照图8～10，说明根据本发明的微执行器的第4实施方式。本实施方式的微执行器是进行上下动作和2轴倾斜动作的静电执行器，能适用于补偿光学用的可变形反射镜中。

图8是在本实施方式中的微执行器的分解立体图。此处图示了1个微小反射镜单元的放大图。1个微小反射镜单元是由相互独立被驱动的3组可动元件赋予3自由度的位移，由此，上下动作和2轴的倾斜动作都是可能的。各个可动元件包括轭和固定电极对。

微小反射镜单元为32个×32个、总数为1024个，被2维阵列化。由轭和固定电极对构成的可动元件的总数是其3倍的3072个。

在衬底100上形成驱动电路100a，在其上形成绝缘层101。在绝缘层101上形成底部102以及3对固定电极103～105。底部102以及固定电极103～105是由铝(Al)或者多晶硅等的导电膜图案化形成的。固定电极103包括能相互独立地设定电压的第1电极103L以及第2电极103R。固定电极104、105也同样地分别包括第1电极104L、105L以及第2电极104R、105R。

第1电极103L～105L以及第2电极103R～105R分别通过在绝缘层101上形成的过孔(未图示)与在衬底100上形成的驱动电路100a相连。驱动电路100a能将在0～30V范围内分别独立的电压施加到第1电极103L～105L以及第2电极103R～105R上。此施加的电压例如能作为12位的多段值进行设定。

3个轭107～109分别由一对铰链106组装，进一步设置为了将这些轭107～109与微小反射镜110连结的中间连结构件111。铰链106和底部102接合为一体，在电气上是导通的。各个底部102通过在绝缘层101上形成的过孔(未图示)与驱动电路100a相连。相邻的底部102之间在电气上是相互分离的，分别独立与驱动电路100a相连。

轭107～109和对应的固定电极103～105相对，分别作为活动电极发挥功能。轭107～109是通过铝(Al)或者多晶硅等的导电性部件图案化形成的，和底部102导通，设定为接地电压。轭107～109分别包括位于与第1电极103L～105L以及第2电极103R～105R相面对的第1部分107L～109L以及第2部分107R～109R。轭107～109互相具有相同的形状，在没有特别声明的情况下，对于1个轭的说明内容也同样适用于其他的轭。

轭108以转轴A1为中心能自由转动地被支撑，轭107、109以转轴A2为中心能自由转动地被支撑。如果与转轴A1(或者A2)垂直的方向作为x，在x方向相邻的可动元件的间距间隔为p，转轴A1和转轴A2被设置在相互只在x方向上相隔半个间隔量(＝p/2)的位置。像这样，在y方向相邻的轭之间，转轴相互在x方向相隔半个间隔、被配置为相互相间的样子。支撑轭107的铰链106被设置在轭108相邻的轭108’之间的空隙处。

当对第1电极103L施加驱动电压的情况下，轭107的第1部分107L被吸引到第1电极103L一侧。与此相对，当对第2电极103R施加驱动电压的情况下，第2部分107R被吸引到第2电极103R一侧。这样，以转轴A为中心，对于CW(顺时针)方向、CCW(逆时针)方向的任何一个方向，都能选择性地施加转动力。

在第1部分107L的终端附近的驱动点107c(用斜线表示)上，轭107和中间连结部件111的突起111a结合。另外，在驱动点107c的附近设置了贯穿轭107的槽孔107d。

中间连结部件111包括3个突起111a～111c。突起111a和轭107的驱动点107c相连，突起111b和轭108的驱动点108c相连，突起111c和轭109的驱动点109c相连。因此，如果使轭107～109各自转动驱动，突起111a～111c的位移能被独立地控制，由此中间连结部件111的姿势被决定。在突起111a～111c附近设置贯通中间连结部件111的槽孔113a～113c。

微小反射镜110通过突起114和中间连结部件111的斜线部分112结合。由于微小反射镜110和中间连结部件111结合为一体，所以微小反射镜110的姿势是由中间连结部件111的姿势决定的。在x方向相邻的微小反射镜110的间距间隔p为100μm，反射镜长度L为98μm。

通过独立地控制对第1电极103L～105L、第2电极103R～105R的驱动电压，微小反射镜110对z方向的位移、x轴外围的倾斜、y轴外围的倾斜，在正负两个方向上被驱动。

接着参照图9说明驱动电路100a的详细。图9是在本实施方式中微执行器的驱动电路100a的概略构成图。作为由轭和2个固定电极构成的各个可动元件Ai，j也一同被记载。下标i和j表示可动元件的2维阵列中各自的行和列的号数。因为由3个可动元件构成1个微小反射镜单元，所以使j的值以每3个作为划分单位与1个微小反射镜对应。例如，A1，1～A1，3是为了使相同的微小反射镜动作的3个可动元件。因为微小反射镜单元是32个×32个的阵列，所以i是1～32为止的自然数，j是1～96为止的自然数。

各个可动元件Ai，j连接了6个开关用的MOS晶体管。这些MOS晶体管是增强型的，如果使栅电压为H则为导通，如果为L则为截止。为了通过各个MOS晶体管使电压损失减小，栅电压采用通过升压电路(图中未表示)进行升压的电压。

这些之中，下方的3个MOS晶体管被用于对可动元件Ai，j进行开环控制时，如果使驱动用字线WDi为H，则驱动用位线BDj_L、BDj_R、BDj_P分别和可动元件Ai，j的第1电极、第2电极、轭相连。

另外，上方的3个MOS晶体管被用于检测可动元件Ai，j的位移，校正电压和位移的关系时，如果使检测用字线WSi为H，则检测用位线BSj_L、BSj_R、BSj_P分别和可动元件Ai，j的第1电极、第2电极、轭相连。

驱动用字线WD1～WD32、检测用字线WS1～WS32和行解码器120相连，只有根据来自切换控制部121的地址信号Adr1所选择的字线被置为H。行解码器120采用多路复用器构成。

首先，按照开环控制动作时的信号流向继续对构成说明。

I/F部122和外部进行关于控制的命令以及数据的交换。在从外部输入的数据中包含关于可变形反射镜应当形成的波面形状的数据。此波面形状数据作为例如xy平面内的各个坐标位置中向z方向的位移数据、或者作为根据Zernike多项式的波面模型系数数据被赋予。这些数据也可以是为了减轻传送负载压缩传送的。考虑有将波面形状以帧单独压缩的帧内压缩方式、取得和前一时间的波面形状的差分值的帧间压缩方式、将根据两种方式压缩的数据以每次按规定张数交互传送的方式。或者在更简单的构成中，从预先登录的多种波面形状中，选取所期望的波面形状也可以。此种情况下，从外部输入的数据是波面形状的登录号码。

目标位移设定部123基于来自I/F部122的输出，产生赋予各个可动元件Ai，j的目标位移的目标位移数据Zi，j。各目标位移数据Zi，j是具有表示i、j的号码的12位部和将目标位移的大小以-128～127为止的256段表示的8位部的共计20位的数据。目标位移设定部123首先增加j的值的同时，将各个目标位移数据Zi，j一个一个地输出到变换部124。如果j的值达到最大值96则增加i。即输出的目标位移数据的顺序号为Z_1，1、Z_1，2、…、Z_1，96、Z_2，1、Z_2，2、…。

变换部124包括如果将目标位移数据Zi，j作为地址赋予，输出与此对应的电压指令数据Di，j的变换表。电压指令数据Di，j是赋予-1024～1023为止的2048段的值的11位数据，最高位表示正负。即最高位表示作为驱动可动元件Ai，j的固定电极的第1电极、第2电极之中的一个。此变换表在校正部134做成，保存在变换部124内的可重写存储器中。电压指令数据Di，j被一位一位地赋予移位寄存器125。如果对移位寄存器125的电压指令数据Di，j的传送结束，接着立即传送下一个可动元件Ai，j+1的电压指令数据Di，j+1。

移位寄存器125将从变换部124传送来的电压指令数据Di，j一位一位地依次传送。在与可动元件Ai，1～Ai，96对应的电压指令数据Di，1～Di，96为止的传送结束的时刻，从切换控制部121向锁存器126赋予选通脉冲信号Stb，在此时间，移位寄存器125内的电压指令数据Di，1～Di，96被一齐保存在锁存器126中。移位寄存器125的传送速度为16.9MHz，11位×96个的数据以62.5μs被传送。在锁存器126中的数据被传送后，移位寄存器125即刻传送下一行的可动元件Ai+1，1～Ai+1，96的数据。即，锁存器126以约62.5μs周期接收选通脉冲信号Stb，此约62.5μs相当于向可动元件Ai，1～Ai，96施加电压的时间。

在锁存器126中保存的电压指令数据Di，1～Di，96是通过96个DA转换器127以及开关128的各个，变换为向各个可动元件Ai，j的固定电极施加的驱动电压。此处，以和可动元件Ai，1对应的DA转换器127a和开关128a为例进行说明，其他的95个DA转换器以及开关也具有同样的构成。

DA转换器127a是输入11位的电压指令数据Di，1的低10位，输出对应于0～30V范围大小的驱动电压的10位DA转换器。

开关128a输入11位的电压指令数据Di，1的最高位，如果此最高位的值为0，将驱动用位线BD_1L和接地电位相连，将驱动用位线BD_1R和DA转换器127a的输出相连。另外，如果最高位的值为1，将驱动用位线BD_1L和DA转换器127a的输出相连，将驱动用位线BD_1R和接地电位相连。由此，可动元件Ai，1的目标位移为正值的情况下，DA转换器127a的输出与第2电极侧相连，为负值的情况下，和第1电极侧相连，可动元件向正负方向倾斜活动控制成为可能。

这样，对于96对的全部驱动用位线BD_1L、BD_1R，开关128选择任何一方施加来自各个DA转换器127的驱动电压。

与此同时，切换控制部121对行解码器120赋予只使第i行的驱动用字线WDi为H这样的地址信号Adr1。如果驱动用字线WDi为H，则可动元件Ai，1～Ai，96分别和驱动用位线BD_1L、BD_1R、BD_1P导通，成为进行对应于目标位移量的开环控制。如已经说明的那样，对可动元件Ai，1～Ai，96施加驱动电压的时间为62.5μs。另一方面，可动元件Ai，j的1次共振频率为70～100kHz，取其倒数，求出的响应时间为10～14μs左右。这样，由于对可动元件施加驱动电压的时间设定为比可动元件的响应时间还要十分大的值，直到可动元件的位移十分稳定的状态为止，持续施加驱动电压是可能的。由此，防止随着驱动电压施加结束后的可动元件的位移电极间电压变动的发生，提高在开环控制中的可动元件的位移精度。

在开环控制时，这样以62.5μs为周期，增加i的值，赋予各行的可动元件Ai，1～Ai，96所期望的位移。32行全部的可动元件进行开环控制所需要的时间为2ms，这成为帧周期时间。

接着，沿着校正动作时的信号的流向继续对构成说明。校正动作是在电源启动时等进行、其基本的校正动作的流程和在实施方式1中说明的同样。和实施方式1的主要区别在于除去由于布线的寄生电容等的漂移，提高位置检测精度，和DA转换器131的输出电压以及对位移检测部133的差动输入施加偏置电压V_A不需要负的输出。

电压指令部130产生2通道的电压指令值，将此以1～10MHz左右的频率切换的同时，将各自的通道输出赋予DA转换器131a、131b。由此，DA转换部131a将输出电压V_L+V_A(1+sin(2πft))输出，DA转换器131b将输出电压V_R+V_A(1-sin(2πft))输出。实际上，此振幅V_A、频率f的AC电压成分的波形，与正弦波相比，矩形波更好。在校正动作时，电压指令部130基本使V_A的值为一定，使成为驱动电压V_L、V_R之中的一个为0V，使另一个多段变化。这是在实施方式1中说明的构成上添加偏置电压V_A的构成，DA转换器131a、131b的输出电压通常为正值。

切换部132根据切换控制部121的地址信号Adr2，将第i列的检测用位线BSj_L、BSj_R、BSj_P分别和DA转换器131a、131b、位移检测部133相连。

另外，行解码器120根据切换控制部121的地址信号Adr1，使第i行的检测用字线WS_i为H。由此，检测用位线BSj_L、BSj_R、BSj_P分别和可动元件Ai，j的第1电极、第2电极、轭相连。这样，选择的1个可动元件Ai，j的第1电极、第2电极、轭分别和DA转换器131a、131b、位移检测部133相连。

位移检测部133的基本构成和在实施方式3中说明的位移检测部71相同，但采用在最初的差分放大器133a的正输入采用施加偏置电压V_A的构成。由此，补偿由DA转换器131赋予的偏置电压V_A，使可动元件Ai，j的第1电极、第2电极、轭间的各电位差的关系保持和开环控制时一样，防止校正精度的下降。

校正部134输入电压指令部130输出的电压指令值和位移检测部133输出的可动元件Ai，j的位移检测结果，做成电压指令值和位移的对应关系。这些对应关系通过规定形式的近似曲线拟合除去测量误差，以插值的形式被保存在变换部124的变换表中。

对于以上这样构成的微执行器的动作参照图10进行说明。图10是在本实施方式中的微执行器的校正动作程序的流程图。

首先，设定j＝1(步骤140)，切换部132将第j列的检测用位线BSj_L、BSj_R、BSj_P分别和DA转换器131a、131b、位移检测部133相连(步骤141)。接着，设定i＝1(步骤142)，将可动元件Ai，j选择为位移检测的对象。电压指令部130将电压指令值D设定为最小值Dmin(步骤143)。此时，驱动电压V_R、V_L的大小设定为V_R＝0V、V_L＝30V，两者的差V_R-V_L为最低电压(-30V)。在以后的说明中，电压指令值D为负值的情况下，使V_R＝0V，V_L设定为正值，D为正的情况下使V_L＝0V，V_R设定为正值。用于位移检测的高频信号与此重叠的原因正如已经说明的那样。

在可动元件Ai，j的位移检测之前，切换控制部121将全部的检测用位线WS1～WS32设定为L，使全部可动元件A1，j～A32，j和检测用位线BSj_L、BSj_R、BSj_P的连接断开(步骤144)。此时的位移检测部133的输出，校正部134将其作为偏移值Z0(D)存储(步骤145)。因为与可动元件的连接被切断，偏移值Z0(D)表示由于布线的寄生电容和驱动电压的影响等带来的误差成分。还有，此步骤144、145的操作只在i＝1的情况下进行。

接着，使检测用位线WSi为H，可动元件Ai，j与检测用位线BSj_L、BSj_R、BSj_P相连(步骤146)。此时的位移检测部133的输出作为校正部134修正前的位移Z’(D)存储(步骤147)。校正部134从修正前的位移Z’(D)和偏移值Z0(D)计算出修正后的位移Z(D)并存储(步骤148)。一般地，使Z(D)＝Z’(D)-Z0(D)即可，但例如利用通过实验得到的其他的修正公式进行偏移修正也可以。

接着，使电压指令值D只增加规定值(步骤149)，直到D达到最大值Dmax为止(步骤150)，重复位移Z(D)的测量。由此，在校正部134中积累了对于多段D值的位移Z(D)的测量结果。校正部134将此与规定的近似函数拟合除去测量误差，进一步利用此近似函数进行插入的同时，求出与8位的位移Z的各个值对应的11位的电压指令值D。通过在其上加上表示可动元件Ai，j的号数的12位数据，对于可动元件Ai，j的位移和电压指令值D的变换表就做成了(步骤151)。

接着，使i增加(步骤152)，对于同样的第j列的32个可动元件A1，j～A32，j同样地做成位移Z和电压指令值D的变换表(步骤153)。

接着，使j增加(步骤154)，对于96列的可动元件的全部同样做成位移Z和电压指令值D的变换表(步骤155)。

图11(a)以及(b)是表示某一个可动元件中电压指令值D和位移的对应关系的曲线图。图11(a)描述关于偏移修正的数据。图中×标记表示的数据点是测量的偏移值Z0(D)，Δ标记描述的数据点是测量的修正前的位移Z’(D)。○标记表示的数据点是利用Z(D)＝Z’(D)-Z0(D)的关系计算的修正后的位移Z(D)。

此处使电压指令值D以13段变化的同时，求出对应于各个电压指令值D的位移Z(D)。电压指令值(D)各段的增量不是一定。对于电压指令值D的位移Z’(D)的变化量，越接近Dmax以及Dmin电压指令值D越大。因此，电压指令值D越接近Dmax以及Dmin其增量越小。这样，通过考虑电压指令值D和位移Z’(D)之间存在的非线性的关系，决定电压指令值D的增量，能使位移Z’(D)的增量大致一定。

在图11(b)中，用实线表示以近似函数拟合的偏移修正后的位移Z(D)。此处使用的近似函数是2阶函数Z(D)＝αD²+βD+γ。在D＞0的象限以及D＜0的象限的各个中，求出使拟合误差为最小的α、β、γ的系数值。在图11(b)中，为便于参考也表示了虚线表示的校正前的电压指令值D和位移Z的对应关系。

如以上说明的那样，利用将可动元件Ai，j和检测用位线BSj_L、BSj_R、BSj_P等的布线相连的状态下得到的位移Z和将可动元件Ai，j从这些布线分离的状态下得到的偏移值ZO进行修正。因此，能够去除由于布线的寄生电容等引起的偏移的影响，提高可动元件Ai，j的位置检测精度。

还有，在本实施方式中，一个一个地切换连接的同时，进行了可动元件的位移检测，但也可以包括多对相当于电压指令部130、DA转换器131a、131b以及位移检测部133的构成，同时进行多个可动元件的位移检测。特别是，同时驱动属于1个微小反射镜单元的3个可动元件，分别检测此时各个可动元件的位移进行校正和由于可动元件间的驱动力的传达产生干扰的位移的情况下也能够进行补偿这些的控制。此种情况下，校正部134做成的变换表，如果赋予具有例如可动元件A1，1的位移(Z1，1)、A1，2的位移(Z1，2)、A1，3的位移(Z1，3)这样的3个信息的地址，则变为向可动元件A1，1的电压指令值D1，1被输出。对于电压指令值D1，1，如果位移Z1，2、Z1，3带来的影响比较小，位移Z1，2、Z1，3只采用高位即可。

(实施方式5)

参照图12，说明根据本发明的微执行器的第5实施方式。图12是本实施方式中微执行器的概略构成图。

本实施方式的微执行器的控制部75和实施方式3的微执行器中的控制部75具有相同的构成。本实施方式的微执行器和实施方式3的微执行器的不同部分是活动部160、切换部161以及位移检测部162的构成。以下，说明这些构成。

在本实施方式中，用于位移检测的活动部160以及切换部161的布线构成被简化。活动部160的活动电极Y_Li不与切换部161相连，全部接地。因此，切换部161的各个开关Si虽然包括与固定电极E_Li相连的开关和与固定电极E_Ri相连的开关的2个开关，但与活动电极Y_Li相连的开关被省略。

位移检测部162如图12所示，包括：高频信号产生部21、负载电阻163L、163R、隔离器164L、164R、高通滤波器165L、165R、高频相位差检测部166以及AD变换部167。

负载电阻163L的一端被称为“第1端子T_L”，此第1端子T_L，通过切换部161的开关Si和可动元件Ai的固定电极E_Li相连。负载电阻163L的另一端上施加了来自第1驱动电压产生部20的驱动信号V_L，和来自高频信号产生部21的高频信号V_Asin(2πft)的和信号V_L+V_Asin(2πft)。

同样地，负载电阻163R的一端被称为“第2端子T_R”，此第2端子T_R通过切换部161的开关Si和可动元件Ai的固定电极E_Ri相连。负载电阻163R的另一端上施加了来自第2驱动电压产生部22的驱动信号V_R和来自高频信号产生部21的高频信号V_Asin(2πft)的和信号V_R+V_Asin(2πft)。

对于负载电阻163L、163R的高频信号V_Asin(2πft)的阻抗Z₀互相是相同的。此处，此阻抗Z₀是不包括虚部的纯电阻，而且是采用了包括第1驱动电压产生部20以及第2驱动电压产生部22的内部电阻的值。

阻抗Z₀的大小是如果可动元件Ai没有位移的情况下的电容器C_Li、C_Ri的各静电电容为C，满足0.5＜2πfCZ₀＜2这样被选择的。例如，当C为10fF的情况下，使f为100MHz、Z₀为160kΩ这样被设定的。如果在这样的范围内设定阻抗Z₀，位移检测灵敏度几乎接近最大。

隔离器164L、164R分别和第1端子T_L，、第2端子T_R相连，进行阻抗变换。隔离器164L、164R由采用了运算器的电压跟随器构成。隔离器164L、164R的输出分别经由高通滤波器165L、165R输入高频相位差检测部166。高通滤波器165L、165R对于频率f的高频成分具有充分的通过性，对于驱动信号V_L、V_R包含的低频成分具有充分的阻断性。

高频相位差检测部166检测输入的2个高频信号的相位差，输出对应于此相位差的信号。高频相位差检测部166的输出由AD变换部167变换为数字数据。此数字数据成为表示电容器C_Li、C_Ri的电容差即表示可动元件Ai的位移量的数据。

这些隔离器164L、164R、高通滤波器16L、165R、高频相位差检测部166、AD变换部167在本发明的微执行器中作为“高频检测部”发挥功能。

如果根据来自控制部75的指令，使来自第1驱动电压产生部20的驱动信号V_L，和来自第2驱动电压产生部22的驱动信号V_R的振幅不同，可动元件Ai位移。根据随之产生的电容器C_Li、C_Ri的电容差，在上述的第1端子T_L和第2端子T_R之间产生频率f的高频成分的相位差。因此，即使活动电极Y_Li不是个别地和位移检测部162相连，位移的检测也是可能的。

还有，驱动信号具有可动元件Ai的1次共振频率以下的频率。在本实施方式中采用的驱动信号是直流电压。即，本字中驱动信号的大小意味着电压值。高频信号具有可动元件Ai的1次共振频率以上的频率。

根据以上说明的本实施方式的微执行器，位移检测部162包括：高频信号产生部21、第1端子T_L中与第1电极E_Li相连的第1负载电阻163L、第2端子T_R中与第2电极E_Ri相连的第2负载电阻163R、与第1端子T_L，以及第2端子T_R相连的高频检测部164～167。在第1负载电阻163L的另一端施加在第1驱动信号V_L上重叠高频信号V_Asin(2πft)生成的第1个和信号V_L+V_Asin(2πft)，在第2负载电阻163R的另一端施加在与第1驱动信号V_L具有不同大小的第2驱动信号V_R上重叠高频信号V_Asin(2πft)生成的第2个和信号V_R+V_Asin(2πft)，由于高频检测部164～167是在第1端子V_L和第2端子V_R之间检测高频信号的相位差这样的构成，所以没有必要使活动电极Y_i一个一个地和位移检测部162相连，能大幅地简化活动部160和切换部161的布线构成。

进一步根据本实施方式的构成，高频信号产生部21的数量也是只有1个即可，能够省略使相位翻转的第2高频信号产生部23。

另外，虽然本实施方式的负载电阻163L、163R的阻抗是固定的，但负载电阻163L、163R的任何一个例如负载电阻163L的阻抗是可变的也可以。此种情况下，通过使端子T_L和端子T_R之间的差动电压的频率f的成分为0这样调整负载电阻163L的阻抗，也能够检测电容器C_Li、C_Ri的电容差。

此处，虽然负载电阻163L、163R是由没有虚部的纯电阻构成的，但本发明并非限定于此。采用线圈和电容等单独或者和电阻组合，使阻抗值具有虚部这样也可以。特别是，如果利用共振电路结构，能够大幅提高相位检测灵敏度。

本发明中的微执行器中“负载阻抗元件”在本实施方式中不限定于“负载电阻”，也包括含有上述的线圈和电容的负载阻抗。

代替检测输入的2个高频信号的相位差的高频相位差检测部166，也可以采用检测输入的2个高频信号的振幅差或者振幅比的构成。本发明的微执行器中“高频检测部”也可以是比较输入的2个高频信号的相位以及/或者振幅的任意的构成。

还有，对于本实施方式的位移检测部162的电路构成和一般的阻抗桥电路等的差异再次补充说明。位移检测部162的电路构成的特征是只对高频信号对称，而且，对低频信号非对称。即在阻抗桥电路内构成的第1驱动电压产生部20和第2驱动电压产生部22能够产生相互不同的驱动电压。对于这样的低频信号通过具有非对称的电路构成，使可动元件Ai的活动电极位移的同时，检测其位移量成为可能。另一方面，因为对于高频信号是采用对称的电路构成，所以利用端子T_L和端子T_R的差动信号，能够精度良好地检测电容器C_Li、C_Ri的微小电容差。

(实施方是6)

参照图13以及图14说明根据本发明的微执行器的第6实施方式。图13是在本实施方式中的微执行器的概略构成图。

本实施方式的微执行器中可动元件Ai，j、I/F部122以及目标位移设定部123具有和实施方式4的微执行器中的构成同样的构成。另外，位移检测部170是将实施方式5的微执行器中的位移检测部162并列多个的构成。

本实施方式的构成和实施方式4、5的构成不同的部分是在将电压指令值Di，j变换为驱动电压V_i，j，L、V_i，j，R时采用非线性DA转换器176，补偿驱动电压V_i，j，L、V_i，j，R和可动元件的位移的非线性，使电压指令值Di，j和可动元件的位移的关系大致为线性。由此，不仅能够减少为了得到位移的分辨率所必要的电压指令值Di，j的位数，还能够大幅减少校正部178以近似函数拟合电压指令值Di，j和可动元件的对应关系时的运算量。

各个可动元件Ai，j中连接了2个开关用的MOS晶体管，如果使字线Wi为H，则位线Bj_L、Bj_R分别和可动元件Ai，j的第1电极、第2电极导通。

字线W1～W32和行解码器171相连，只有根据来自切换控制部172的地址信号Adr1选择的字线为H。

变换部173、移位寄存器174、锁存器175除了处理的电压指令值Di，j的位数为9位以外，和在实施方式4中说明的变换部124、移位寄存器125、锁存器126相同。因为变换部124、移位寄存器125、锁存器126处理的电压指令值为11位，所以在本实施方式中与此相比，是有2位精度较粗的构成，但由于通过采用后述的非线性DA转换器176使电压指令值Di，j和可动元件的位移的关系大致为线性，所以作为可动元件的位移的分辨率能得到同样的结果。根据9位的电压指令值Di，j的最高位的值，表示可动元件Ai，j被驱动的固定电极是第1电极、第2电极的哪一个，这点也和在实施方式4中说明的内容相同。移位寄存器171的传送速度为13.8MHz，9位×96个的数据以62.5μs传送。

在锁存器175中保存的电压指令值Di，1～Di，96通过96个非线性DA转换器176被变换为在各个可动元件Ai，j的各个固定电极上施加的驱动电压V_i，j，L、V_i，j，R。非线性DA转换器176向根据各个电压指令值Di，j的最高位选择的位线Bj_L、Bj_R的任意一个输出和各电压指令值Di，j的低8位的值对应的驱动电压。此低8位的值和驱动电压的大小中赋予某一种规定的非线性的对应关系。此非线性的对应关系被设定为刚好补偿驱动电压和可动元件的位移的非线性，以使电压指令值Di，j和可动元件的位移的关系为线性的方式设置。对于此非线性DA转换器176的详细后面叙述。

行解码器171如果只使第i行的字线Wi为H，各个可动元件Ai，j和位线B_iL、B_iR导通，根据电压指令值Di，j，可动元件Ai，j的位移被开环控制。

在校正动作时，将此电压指令值Di，j多段切换的同时，由位移检测部170进行位移检测。位移检测部170的输出被输入校正部178，和电压指令值Di，j相对应，做成修正表。此动作和包括偏移修正的、在实施方式4中说明的动作基本相同。和实施方式4的不同在于当以近似函数拟合时，使用1阶函数D(Z)＝αZ+β。

以下，利用图14说明非线性DA转换器176的构成和校正部178的1阶函数近似动作。

图14(a)是非线性DA转换器176的概略构成图。此处以1个非线性DA转换器176a为例进行说明，其他的95个也具有同样的构成。还有，为了简化，省略了表示和可动元件的对应关系的Di，j的下标i，j等，电压指令值以D、在第1电极以及第2电极输出的驱动电压以V_L、V_R、位线以B_L、B_R描述。

非线性DA转换器176采用使串联连接的电阻R1～Rn-1两端的电位分别为最低电位V1和最高电位Vn，产生包含通过电阻分压得到的中间电压的n值的电压V1～Vn。然后，通过选择器180适当选择此n值电位V1～Vn中的任意一个输出的构成。此处，最低电位V1为接地电位。另外，由于非线性DA转换器176a的位精度为8位，所以n的值为256。

选择器180输入9位的电压指令值，将与此对应的驱动电压V_L、V_R分别输出到位线B_L、B_R。如果电压指令值D的最高位为0，驱动电压V_L选择最低电位V1，驱动电压V_R选择与电压指令值D的低8位对应的V1～Vn的任何一个电位。另外，如果最高位为1，驱动电压V_L选择与电压指令值D的低8位对应的V1～Vn的任何一个电位，驱动电压V_R选择最低电位V1。在以后的说明中，定义电压指令值D的符号在电压指令值D的最高位为0的情况下为正，最高位为1的情况下为负。另外，定义驱动电压V为V＝V_R-V_L，和电压指令值D同样地赋予正负的符号。

设定电阻R1～Rn-1的电阻值包括至少互不相同的值，通过适当地设定此电阻值，能够实现任意的非线性。更具体地说，将与最低电位V1相连的端子最接近一侧的电阻称为R1，以下按顺序称为R2、R3、…Rn-1，使其电阻值具有R1＞R2＞R3＞…＞Rn-1这样的按顺序号变小这样的关系。通过进行这样的设定，进行电位Vi(I＝2～n)的值越大的情况下，电位的增加Vi-Vi-1越变小这样的设定。即以驱动电压V的绝对值越大，对于电压指令值D的增加驱动电压V的增加量变得越小的方式进行设置。

由于在驱动电压V和可动元件的位移Z之间存在驱动电压V的绝对值越大，对于驱动电压的增加位移Z的增加量变大的关系，通过赋予上述这样的DA转换器176的非线性特性，能够补偿可动元件的驱动电压V和位移Z的非线性特性，能使电压指令值D和可动元件的位移Z’的关系接近线性。

更优选的是以使电压指令值D和驱动电压V的函数V(D)满足|V|＝k·|D|^1/2(k为常数)的关系的方式，设定电阻R1～Rn的电阻值。

图14(b)是为了说明在校正部178中电压指令值D和位移Z的对应关系的曲线图。

在图14(b)中右上部的曲线(A)表示非线性DA转换器176的电压指令值D和驱动电压V的特性函数V(D)。正如已经说明的那样，赋予|V|＝k·|D|^1/2(k为常数)的关系。更正确地，设定满足当电压指令值D为正值的情况下，V＝k·D^1/2，电压指令值D为负值的情况下，V＝-k·(-D)^1/2，这样的非线性关系。因为此特性是通过非线性DA转换器176的电阻R1～Rn-1决定的，所以是不能通过外部的操作改变的固定的关系。

在图14(b)中左上部的曲线(B)中，用实线表示了某一个可动元件A1的驱动电压V和位移Z的特性函数Z1(V)。另外，另外的可动元件A2的驱动电压V和位移Z的特性函数Z2(V)用虚线表示。此可动元件A1和A2的不同不只是各个可动元件的特性零散，还包括在同一个可动元件中，由于随长时间变化和环境条件的不同带来的特性变化。在此图中，虽然只描画了2个不同的特性函数，但实际上存在更多的特性函数。由于此特性也是由可动元件的状态决定的，所以也是不能通过外部的操作改变的固定的关系。

在图14(b)中左下方的曲线(C)中，由于校正了此可动元件A1、A2的特性，所以描画了校正部178做成的校正函数D1(Z)、D2(Z)。校正函数D1(Z)是表示可动元件A1的位移Z和电压指令值D的关系，在图中用实线表示。校正函数D2(Z)是表示可动元件A2的位移Z和电压指令值D的关系，在图中用虚线表示。这些校正函数D1(Z)、D2(Z)成为能根据校正动作任意地更新设定的关系。

对在校正动作中，多段改变电压指令值D的同时，检测位移Z，从此结果做成校正函数D(Z)为止的过程进行说明。

首先，如在图14(b)的曲线A中用5个圆点模式地描画的那样，选择5段的电压指令值D。根据非线性DA转换器176的特性函数V(D)，输出5段的驱动电压V。

接着，在图14(b)的曲线B中，根据此驱动电压D，可动元件A1采用在特性函数Z1(V)上用5个圆点表示的位移Z。同样地，可动元件A2采用在特性函数Z2(V)上用5个三角表示的位移Z。这些位移Z的大小通过位移检测部170被检测。

接着，在图14(b)的曲线C中，由位移检测部170检测的位移Z和电压指令值D的关系被与校正函数D(Z)匹配。

因为通过非线性DA转换器176的非线性特性V(D)补偿可动元件的非线性特性Z1(V)、Z2(V)，所以校正函数D1(Z)、D2(Z)几乎接近线性，进行采用1阶函数作为近似函数的拟合是可能的。因此，不只是单纯地降低了近似函数的阶数，也没有必要根据电压指令值D和位移Z的正负对近似函数分象限适用，能够在全部象限进行统一的操作，能使拟合的运算极其简单地进行。

另外，作为近似函数采用1阶函数的情况下，将电压指令值D作为位移Z的函数D(Z)直接地进行表示，特别不容易使精度下降。此函数D(Z)的描述和其逆函数描述Z(D)相比，在对将目标位移Z变换为电压指令值D时必要的变换部173的适应性上也是优良的，关于变换表的做成等的变换的操作能更简单地进行。

还有，校正函数D1(Z)、D2(Z)的任何一个都表现出近于线性的特性并不一定在数学上是当然的。这样的线性化精度良好地进行的理由之一是因为可动元件的特性函数Z1(V)、Z2(V)不是取任意的形状，而是具有某一种倾向的变化的性质。此倾向是指不依赖于V的值，Z1(V)表示接近于Z2(V)的某一常数倍的值，这是可动元件的特性函数Z(V)变化的主要原因，是带来可动元件的铰链106的弹性常数的变化的某种原因。这样可动元件的铰链106具有线性的恢复力，在驱动力和恢复力相互抵消决定位移量的系统中，使非线性DA转换器176具有非线性，补偿驱动力和位移的非线性，所以能够得到目标位移Z和电压指令值D之间的线性的精度，如已经说明那样，能通过简单的运算，高精度地计算出校正函数D(Z)。

根据本实施方式的微执行器，包括将电压指令值D非线性地变换为驱动电压D的非线性DA转换器176，驱动电压V的值越大，通过减小设置对应于电压指令值D的增加量的驱动信号V的增加量，补偿驱动电压V和可动元件的位移Z的非线性，能使电压指令值D和可动元件的位移Z的关系接近于线性。由此，减少为了得到位移的分辨率所必要的电压指令值D的位数成为可能，能够进行电路规模和数据传送速率的削减。

另外，由于校正部178将电压指令值D和可动元件的位移Z的对应关系以1阶函数的校正函数D(Z)近似，也没有必要根据电压指令值D和位移Z的正负对近似函数分象限适用，能够在全部象限进行统一的操作的同时，将电压指令值D作为位移Z的函数D(Z)直接地表示是可能的，能够大幅地减少校正运算量。

如以上说明的那样，根据本发明，根据驱动部输出的驱动信号使可动元件位移的同时，通过位移检测部检测其位移，由于校正部校正位移和驱动信号的对应关系，所以不需要外部的位移测量器，能极其简单地检测个别可动元件的位移的同时，能和随长时间变化和温度等的环境变化带来的可动元件特性的变化相对应。

另外，由于切换部使驱动部以及/或者位移检测部和多个可动元件的各个选择性地连接，所以即使是包括了多个可动元件的微执行器，也能够削减用于位移检测的电路，能降低芯片的成本。

另外，通过将具有这样的自己位移检测功能的微执行器用于可变形反射镜，能以简单的构成、进行对随长时间变化、环境变化的可靠性高的、光量损失小的光控制。

(在工业上应用的可能性)

本发明的微执行器不只是应用于可变形反射镜，还能适用于继电器开关和可调谐电容器等高频电路用途，或者微型泵等的流体用途的各种用途。

Claims (32)

1、一种微执行器，其特征在于，包括：

衬底；

可动元件，其被可位移地支撑在所述衬底上；

驱动部，其输出用于让所述可动元件位移的驱动信号；

变换部，其保持所述可动元件的位移和所述驱动信号之间的对应关系；

位移检测部，其检测在赋予了所述驱动信号状态下的所述可动元件的位移；和

校正部，其利用所述驱动信号和所述位移检测部的输出校正所述变换部保持的对应关系。

2、根据权利要求1所述的微执行器，其特征在于，

所述可动元件是静电型的可动元件，包括在所述衬底上固定的固定电极和与所述固定电极相面对的活动电极；

所述位移检测部根据所述固定电极和所述活动电极间的静电电容的变化，检测所述可动元件的位移。

3、根据权利要求1或者2所述的微执行器，其特征在于，

所述驱动部将所述可动元件的1次共振频率附近或者其以下的低频信号作为所述驱动信号输出；

所述位移检测部将所述可动元件的1次共振频率以上的高频信号重叠在所述驱动信号上。

4、根据权利要求3所述的微执行器，其特征在于，

所述驱动部将实质上的DC电压作为所述驱动信号输出。

5、根据权利要求4所述的微执行器，其特征在于，

所述驱动部将多段的所述DC电压作为所述驱动信号输出；

所述位移检测部在所述多段的各段中检测所述可动元件的位移；

所述校正部将所述各段的DC电压和所述位移检测部的输出以规定形式的近似函数近似。

6、根据权利要求3所述的微执行器，其特征在于，

所述驱动部将具有多段频率的低频信号作为所述驱动信号输出；

所述位移检测部检测加振的所述可动元件的位移；

所述校正部将所述驱动信号和位移检测部的输出相对应，计算所述可动元件的振幅响应或者相位响应。

7、根据权利要求3或者6所述的微执行器，其特征在于，

所述驱动部将所述可动元件的1次共振频率附近的低频信号作为所述驱动信号多段输出；

所述位移检测部在所述多段的各段中检测加振的所述可动元件的位移；

所述校正部使所述驱动信号和位移检测部的输出相对应，提取所述可动元件的1次共振频率。

8、根据权利要求3～7中任一项所述的微执行器，其特征在于，

当增大设定所述驱动信号的振幅时，减小设定所述位移检测部产生的所述高频信号的振幅。

9、根据权利要求2～8中任一项所述的微执行器，其特征在于，

所述可动元件的所述活动电极包括按规定的轴大致对称的第1导电性部分以及第2导电性部分，以所述轴为中心能自由倾斜活动地被支撑，并且，

所述固定电极包括与所述活动电极的第1导电性部分通过间隙相面对的第1电极和与所述活动电极的第2导电性部分通过间隙相面对的第2电极；

所述驱动部在所述第1导电性部分和所述第1电极之间、或者在所述第2导电性部分和所述第2电极之间施加所述驱动信号；

所述位移检测部在所述第1电极上施加第1高频信号，在所述第2电极上施加和所述第1高频信号相同振幅且相位相反的第2高频信号，检测将所述第1导电性部分和所述第2导电性部分电连接的端子的电压。

10、根据权利要求1～9中任一项所述的微执行器，其特征在于，

所述变换部产生和所述可动元件的位移相对应的电压指令值；

所述驱动部包括输出对应于所述电压指令值的所述驱动信号的DA转换器；

所述校正部校正所述电压指令值和所述可动元件的位移之间的对应关系。

11、根据权利要求10所述的微执行器，其特征在于，

所述DA转换部具有非线性特性，所述驱动信号的值越大，越减少设定与所述电压指令值对应的所述驱动信号的增加量。

12、根据权利要求11所述的微执行器，其特征在于，

所述校正部以1阶函数近似所述电压指令值和所述可动元件的位移之间的对应关系。

13、根据权利要求1～12中任一项所述的微执行器，其特征在于，

在电源启动时让所述校正部动作。

14、根据权利要求1～13中任一项所述的微执行器，其特征在于，

包括温度检测部，当所述温度检测部检测出规定值以上的温度变化时，让所述校正部动作。

15、根据权利要求1～14中任一项所述的微执行器，其特征在于，

包括异常判断部，其在所述位移检测部的输出超过规定范围时，判断所述可动元件或者所述位移检测部的异常。

16、根据权利要求15所述的微执行器，其特征在于，

当所述异常判断部判断为异常时，禁止由所述校正部的所述对应关系的更新。

17、一种微执行器，其特征在于，包括：

衬底；

可动元件，其被可位移地支撑在所述衬底上；

驱动部，其输出用于让所述可动元件位移的驱动信号；

位移检测部，其检测所述可动元件的位移；和

切换部，其选择性地连接所述驱动部以及/或者所述位移检测部和所述多个可动元件的各个。

18、根据权利要求17所述的微执行器，其特征在于，

所述切换部一边以时间序列切换所述位移检测部的位移检测对象，一边检测各个所述可动元件的位移。

19、根据权利要求17或者18所述的微执行器，其特征在于，

包括闭环控制部，其利用所述位移检测部的输出，闭环控制所述驱动部的输出。

20、根据权利要求19所述的微执行器，其特征在于，

进一步包括开环控制所述驱动部的输出的开环控制部，以时间序列切换所述闭环控制部和所述开环控制部，进行所述可动元件的控制。

21、根据权利要求20所述的微执行器，其特征在于，

所述开环控制部包括保存通过所述闭环控制部控制的所述驱动部的输出的保存部。

22、根据权利要求19所述的微执行器，其特征在于，

所述可动元件被设置成能积累对应于所述驱动信号的电荷；

所述切换部将所述可动元件和所述闭环控制部相连的第1状态切换为将所述可动元件作为高阻抗保持所述电荷的第2状态。

23、根据权利要求19～22中任一项所述的微执行器，其特征在于，

包括测量关于各个所述可动元件和所述闭环控制部相连的时间值的计数器和检测所述闭环控制的收敛的收敛检测部；

即使来自所述计数器的输出超过规定的上限值，所述收敛检测部也没有检测到所述收敛的情况下，所述切换部切断所述可动元件和所述闭环控制部的连接。

24、根据权利要求23所述的微执行器，其特征在于，

关于所述可动元件和所述闭环控制部连接的时间值是所述闭环控制部的循环次数。

25、根据权利要求23所述的微执行器，其特征在于，

所述收敛检测部检测到所述收敛，所述切换部在所述闭环控制部的连接点切换为下一个可动元件的时刻，当所述计数器的输出没达到所述上限值的情况下，根据所述计数器的输出，变更下一个可动元件的上限值。

26、根据权利要求17～25中任一项所述的微执行器，其特征在于，

所述切换部将所述多个可动元件之中的至少2个以上同时和所述位移检测部相连。

27、根据权利要求3～16中任一项所述的微执行器，其特征在于，

将与所述高频信号的振幅值同等以上大小的偏置电压施加到所述固定电极和所述活动电极的双方上。

28、根据权利要求1所述的微执行器，其特征在于，

包括切换部，其被设置在连接所述驱动部以及/或者所述位移检测部和所述可动元件之间的布线通路中，在连接所述布线通路的状态和切断的状态之间进行切换；

所述校正部利用在连接了所述布线通路的状态下得到的所述位移检测部的第1输出和在切断了所述布线通路的状态下得到的所述位移检测部的第2输出，进行修正。

29、根据权利要求1所述的微执行器，其特征在于，

所述可动元件包括在所述衬底上固定的固定电极和与所述固定电极相面对的活动电极；

所述活动电极包括按照规定的轴大致对称的第1导电性部分以及第2导电性部分，以所述轴为中心能自由倾斜活动地被支撑；

所述固定电极包括与所述活动电极的第1导电性部分通过间隙相面对的第1电极和与所述活动电极的第2导电性部分通过间隙相面对的第2电极；

所述驱动部产生在所述第1电极施加的第1驱动信号和具有与所述第1驱动信号不同的大小且在所述第2电极施加的第2驱动信号；

所述位移检测部包括：输出所述可动元件的1次共振频率以上的高频信号的高频信号产生部、在第1端子与所述第1电极相连的第1负载阻抗元件、在第2端子与所述第2电极相连的第2负载阻抗元件、连接所述第1端子和所述第2端子的高频检测部，在与所述第1负载阻抗元件的所述第1端子相反一侧的端子上施加重叠了所述高频信号的所述第1驱动信号，在与所述第2负载阻抗元件的所述第2端子相反一侧的端子上施加重叠了所述高频信号的所述第2驱动信号；

所述高频检测部通过比较在所述第1端子和所述第2端子间的所述高频信号的相位和/或者振幅，检测所述可动元件的位移。

30、一种可变形反射镜，其特征在于，

包括权利要求1～29中任一项所述的微执行器；

在所述可动元件的至少一部分形成光反射区域。

31、一种装置，其特征在于，

包括权利要求1～29中任一项所述的微执行器。

32、一种驱动方法，用于驱动具有可动元件的微执行器，其特征在于，包括：

输出用于让所述可动元件位移的驱动信号的步骤；

保持所述可动元件的位移和所述驱动信号之间的对应关系的步骤；

检测在赋予所述驱动信号的状态下的所述可动元件的位移的步骤；

利用所述驱动信号和所述位移检测部的输出，校正所述对应关系的步骤。

Images