MEMS光スキャナ 「ECO SCAN」 | Q&A (ECO SCAN)
MEMS optical scanner ECO SCAN | Q&A (ECO SCAN)
MEMS光スキャナ 「ECO SCAN」 ＞ Q&A (ECO SCAN)MEMS光學掃描器 ECO SCAN ＞ Q&A (ECO SCAN)
- 共振周波数とは何ですか？
- 共振周波数以外の周波数で動かすことは可能ですか？
- 所定の位置でミラーを静止することは可能ですか？
- MEMS光スキャナの駆動方式による長所・短所を教えて下さい。
- ミラーの振幅検出方法を教えて下さい
- ミラーサイズ、共振周波数、振幅の対応可能範囲はどのくらいですか？
- ジッター値を教えて下さい。
- ミラーの面精度はどのくらいですか？
- 反射膜を一般の光学ミラーのようなアルミ、銀、誘電体膜などの他材料に変更することは可能ですか？
- 外形寸法はどこまで小さくすることが可能ですか？
- 耐衝撃性・耐振動性について教えて下さい。
- 温度・湿度範囲はどのくらいですか？
- 寿命はどのくらいですか？
- 取扱上の注意点について教えて下さい。
- 実際に動作させる場合、必要なシステム構成について教えて下さい。
- 1個からでも購入できますか？
- 量産になったらいくらになりますか？
- デバイスの組み付けはどのような環境で行えばよいですか？
- 梱包形態を教えて下さい。
- デバイスを駆動するためには、どのような波形を入力すればよいですか？
- デバイスを輸出することはできますか？
- 駆動による発生音はありますか？
- 何謂共振頻率？
- 是否可以在共振頻率以外的頻率下動作？
- 是否可以透過固定位置使反射鏡靜止？
- MEMS光學掃描儀的驅動方式有何優缺點？
- 請告訴我如何檢測反射鏡的振幅
- 鏡面尺寸、共振頻率、振幅的適用範圍是多少？
- 什麼是抖動值？
- 鏡面的表面精度有多少？
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是否可以像一般光學鏡一樣，將反射膜換成鋁、銀、介電質膜等其他材料？
- 最小的外型尺寸可以有多小？
- 請告知有關耐衝擊性和耐振動性的資訊。
- 溫度/濕度範圍是多少？
- 壽命有多長？
- 請告知使用須知
- 請告知實際操作時，所需的系統組成。
- 可以只購買一件嗎？
- 量產後的所需成本是多少？
- 應該在什麼樣的環境下組裝設備？
- 請告知包裝形式為何。
- 應該輸入什麼樣的波形來驅動設備？
- 可以從裝置中進行輸出嗎？
- 驅動時有發出聲音嗎？
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共振周波数とは何ですか？
全ての物体は最も振動しやすい周波数をもっており、これを共振周波数といいます。ECO SCANはミラーがもつ共振周波数と同じ周期の電流を流すことで「小さな電流」で「大きなミラー振幅」を得ています。
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共振周波数以外の周波数で動かすことは可能ですか？
可能です。但し、共振周波数での駆動に比べ、大きな電流が必要となります。 更に、駆動周波数と共振周波数との差が大きくなると定格振幅が得られなくなります。
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所定の位置でミラーを静止することは可能ですか？
静止することは可能ですが、ステップ応答に対してはオーバーシュートが発生します。 また、共振周波数より低い周波数で駆動する非共振駆動（又はＤＣ駆動）は、過去に実績がありますので、詳細は、別途ご相談下さい。
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MEMS光スキャナの駆動方式による長所・短所を教えて下さい。
以下に比較表を示します。
駆動方式 長所 短所 電磁式 ・駆動電圧が低い（5V以下）
・駆動力が大きい
→大型ミラー、大振幅、非共振駆動への対応に適する・部品数が多い（磁石、ヨーク等）
・保存温度を超えると特性劣化
（高温で磁束密度が低下）
・ミラー反りの制御が難しい
（駆動コイルの膜応力がミラー反りに影響）静電式 ・部品点数が少ない
・LSIプロセスとの整合性良い
・ミラー反りの制御が容易・駆動電圧が高い（～100V）
・駆動力が小さい
→大型ミラー、非共振駆動への対応は難しい
・振幅は櫛歯電極で限定
→大振幅への対応は難しい圧電式
（薄脱タイプ）・部品点数が少ない
・ミラー反りの制御が容易
・近年、高性能な圧電薄膜の形成技術が確立・駆動電圧が高い
・駆動力が小さい
→大型ミラー、非共振駆動への対応難しい（対応する場合は、駆動部サイズ拡大） -
ミラーの振幅検出方法を教えて下さい
「光センサ方式」、「逆起電力方式」、「ピエゾ信号方式」の3つがあります。それぞれの概要は下記のとおりです。
■光センサ方式
反射光を光センサで検出し、反射光の通過時間から振幅を検出する方法
■逆起電力方式
磁界中で揺動するコイルに発生する逆起電力から 振幅を検出する方法
■ピエゾ信号方式
揺動で発生する梁の応力をピエゾ抵抗素子の 抵抗値変化から電気的に振幅を検出する方法 （ピエゾ抵抗素子が組み込まれたECO SCANに限ります） -
ミラーサイズ、共振周波数、振幅の対応可能範囲はどのくらいですか？
それぞれがトレードオフの関係ですが、定性的には次のとおりです。
・ミラーを大きくする：共振周波数が下がり、振幅が小さくなる。
・共振周波数を上げる：ミラーサイズが小さくなり、振幅が小さくなる。
・振幅を大きくする：ミラーサイズが小さくなり、共振周波数が下がる。
参考のため、１次元デバイスの開発実績を下表に示します。ミラーサイズ 共振周波数 振幅（光学角）※1 0.75×0.5mm 33.5kHz ±6度 5×6mm 500Hz ±34度 5×10mm 1.2kHz ±10度 4×4mm 1kHz ±18度 4×4mm 2kHz ±12度 4×4mm 4kHz ±6度 4×4mm 8kHz ±3度 3.5×2.2mm 16kHz ±2度 ※1： 振幅は、ねじれ応力の大きさと安全率も加味して決めています。
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ジッター値を教えて下さい。
ジッター値は、「ECO SCAN」の種類や駆動方法によります。
詳細は各製品の取扱説明書をご参照下さい。
標準品であるESS112-2kの場合、0.4%以下となります。 -
ミラーの面精度はどのくらいですか？
標準品のESS112-2kの場合、PV値(Peak to Valley)で1000nm以下(＠φ3mm)です。 ミラーの構成・反射膜によって変わりますので、詳細は別途ご相談下さい。
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反射膜を一般の光学ミラーのようなアルミ、銀、誘電体膜などの他材料に変更することは可能ですか？
可能です。但し、標準品は、金もしくはアルミミラーとなりますので、 標準以外にミラー材質をご指定の場合は、別途ご相談下さい。
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外形寸法はどこまで小さくすることが可能ですか？
これまでの開発実績で最小のデバイス寸法は2.5×2.5×3.7mmですが、ミラーサイズ等の要求仕様により寸法は異なります。一般的な傾向として、下記に示す仕様のデバイスは小型化が比較的容易です。
・小さいミラー
・高い共振周波数
・小さい振幅 -
耐衝撃性・耐振動性について教えて下さい。
下記の試験を実施して問題無きことを確認しています。過度の振動環境での使用に関しては、別途ご相談下さい。
振動試験：JIS C60068-2-6
・振動周波数：55～500Hz、ピーク加速度：98m/s2、時間：各方向120分(10サイクル)
衝撃試験：JIS C60068-2-27
・パルス波形：正弦半波、ピーク加速度：500m/s2、作用時間：11ms -
温度・湿度範囲はどのくらいですか？
標準品のESS115の場合は下記の通りです。
動作温湿度：0～+60℃、20～80％RH（ただし、絶対湿度36g/m3以下）
保存温湿度：0～+70℃、20～80％RH（ただし、絶対湿度36g/m3以下）
これらの範囲外での使用をお考えの場合は、別途ご相談下さい。 -
寿命はどのくらいですか？
製品寿命を決定する不良モードは、①配線の断線、②共振周波数の変動、③梁の破損が挙げられます。
梁の破損においては、8年以上の稼働実績があります。単結晶シリコンを使用しているため、金属のような疲労現象はなく、長寿命を実現しています。
その他の不良モード含め詳細は、別途お問合せ下さい。 -
取扱上の注意点について教えて下さい。
・強力な磁石を使用しており、ネジやドライバーが磁石に吸い寄せられてミラー部を破損する恐れがあります。
・輸送の際は、磁石により製品同士がくっつき、破損の恐れがありますので、ご注意ください。
・ミラー部がむき出しになっているため、指やピンセット等が接触しないようご注意ください。
・強力なエアーをあてたり、口で吹いたりしないで下さい。
・最大定格など仕様範囲を超えて使用すると、異常発熱、焼損、破損の恐れがあります。 -
実際に動作させる場合、必要なシステム構成について教えて下さい。
標準的なシステム構成については下記をご覧下さい。
→ESS112取扱説明書へ -
1個からでも購入できますか？
ホームページ上にある標準品は、1個から販売しております。
その他のサンプルに関しては、別途お問合せ下さい。 -
量産になったらいくらになりますか？
仕様（ミラーサイズ、周波数等）、ロット等により大きく変化します。
詳しくはお問い合わせ下さい。 -
デバイスの組み付けはどのような環境で行えばよいですか？
ミラー部がむきだしになっていますので、 温度23±5℃、湿度50±20%Rh、気圧880～1034hPa、クリーン度クラス1万を推奨しています。
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梱包形態を教えて下さい。
通常、ボクセル（2枚の伸縮性特殊フィルムで商品を包む緩衝付ハードケース）でご納入します。量産時は、トレーでの納入に変更する場合もあります。
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デバイスを駆動するためには、どのような波形を入力すればよいですか？
共振周波数での駆動の場合、サイン波とパルス波があります。
■サイン波
駆動周波数以外の周波数成分を含まない為、スムーズな駆動が可能です。
但し、波形生成がパルス波に比べやや複雑になります。
■パルス波
波形生成が容易ですが、駆動周波数以外の周波数成分の振動が発生する可能性があります。 -
デバイスを輸出することはできますか？
輸出できます（輸出貿易管理令 別表第1において非該当）。
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駆動による発生音はありますか？
デバイスによりますが、発生音はあります。
標準品の中では、ESS112-4kとESS112-8kが、可聴領域の中でも人間の耳が聞きとりやすい感度のいい周波数帯のため、比較的大きな発生音となります。 -
何謂共振頻率？
所有物體都有一個最有可能振動的頻率，這稱為共振頻率。ECO SCAN透過與反射鏡共振頻率相同周期的電流通過，以「小電流」獲得「大反射鏡振幅」。
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是否可以在共振頻率以外的頻率下動作？
有可能。然而，與以共振頻率驅動相比，需要更大的電流。此外，如果驅動頻率和共振頻率之間的差異變大，則無法獲得額定振幅。
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是否可以透過固定位置使反射鏡靜止？
靜止是可能的，但階躍響應會發生過衝。此外，以低於共振頻率的頻率驅動的非共振驅動（或DC驅動）過去也有過實績，如欲了解詳情，請聯絡我們。
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MEMS光學掃描儀的驅動方式有何優缺點？
以下是一個比較表。
駆動方式 長所 短所 電磁式 · ・駆動電圧が低い（5V以下）
・駆動力が大きい
→大型ミラー、大振幅、非共振駆動への対応に適する· ・零件多（磁鐵、磁軛等）
・超過保管溫度特性會劣化
（磁通密度在高溫下會低下）
・鏡面翹曲難以控制
（驅動線圈膜應力將影響鏡面翹曲）靜電式 · ・零件數量少
・與LSI工序的兼容性佳
・容易控製鏡面翹曲
· ・高驅動電壓（～100V）
・低驅動力
→很難因應大型鏡面和非共振驅動
・振幅受梳狀電極限制
→ 難以處理大型振幅壓電式 （薄型）
(thin film type)・零件數量少
・容易控制鏡面翹曲
・近年來，形成高性能壓電薄膜的技術已經確立・高驅動電壓
・低驅動力
→難以處理大型鏡面和非共振驅動（如果適用，將加大驅動器尺寸） -
請告訴我如何檢測反射鏡的振幅
有「光學感應器方式」、「反電力方式」、「壓電信號方式」”三種。下列提供了各項概述。
■光學感應器方式 一種用光學感應器檢測反射光，並根據反射光的穿透時間檢測振幅的方法
■反電力方式 一種根據在磁場中震盪的線圈中，產生的反電力方式檢測振幅的方法
■壓電信號方式 根據壓阻元件的電阻值變化，以電力方式檢測振盪產生的波束應力振幅的方法（限於壓阻元件內建的ECO SCAN） -
鏡面尺寸、共振頻率、振幅的適用範圍是多少？
每個都是權衡關係，但定性如下所示。
・加大鏡面尺寸：共振頻率降低，振幅減小。
・提高共振頻率：鏡面尺寸變小，振幅變小。
・振幅增大：鏡面尺寸變小，共振頻率降低。
作為參考，下表顯示了一次元設備的開發結果。
鏡面尺寸 共振頻率 振幅(光學角度)*1 0.75×0.5mm 33.5kHz ±6度 5x6mm 500Hz ±34度 5x10mm 1.2kHz ±10度 4x4mm 1kHz ±18度 4x4mm 2kHz ±12度 4x4mm 4kHz ±6度 4x4mm 8kHz ±3度 3.5×2.2mm 16kHz ±2度
* 1: 透過考慮扭轉應力的大小和安全係數來確定振幅。 -
什麼是抖動值？
抖動值取決於「ECO SCAN」的類型和驅動方法。
詳情請參閱各產品的使用說明書。
在標準ESS112-2k的情況下，它是 0.4%以下。 -
鏡面的表面精度有多少？
在標準ESS112-2k的情況下，PV值(Peak to Valley)為 1000nm以下(＠φ3mm)。視鏡面組成和反射膜會有所變化，欲了解詳情，請聯絡我們。
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是否可以像一般光學鏡一樣，將反射膜換成鋁、銀、介電質膜等其他材料？
有可能。但標準品為金鏡或鋁鏡，如果想指定標準以外的鏡面材質，請聯絡我們。
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最小的外型尺寸可以有多小？
迄今為止，我們開發的最小裝置尺寸為2.5 x 2.5 x 3.7mm，但尺寸會根據所需規格（例如鏡面尺寸）而有所不同。總體趨勢是，具有以下規格的裝置相對容易小型化。
・小型鏡面
・高共振頻率
・振幅小 -
請告知有關耐衝擊性和耐振動性的資訊。
已進行以下測試確實沒有問題。過度振動環境中使用的相關事宜，請聯絡我們。
振動試驗：JIS C60068-2-6
・振動頻率：55～500Hz、峰值加速度：98m/s2、時間：各方向120分鐘（10個週期） 衝擊試驗：JIS C60068-2-27
・脈衝波形：半正弦波，峰值加速度：500m/s2，動作時間：11ms -
溫度/濕度範圍是多少？
在標準ESS115的情況下，如下所示。
運作溫度和濕度：0～+60，20～80％RH（絕對濕度36g/m3以下） 存儲溫濕度：0～+70℃，20～80％R（絕對濕度 336g/m3以下）
如果您正在考慮在這些範圍外使用該產品，請聯絡我們。 -
壽命有多長？
決定產品壽命的故障模式包括①接線斷開，②共振頻率的變動，以及③波束斷裂。
我們在修復波數損壞方面擁有超過8年的經驗。由於使用了單晶矽，沒有金屬那樣的疲勞現象，實現了長壽命化。
請聯絡我們了解詳細資訊，包括其他故障模式。 -
請告知使用須知
・使用強力磁鐵，螺絲和螺絲起子可能會被磁鐵吸引，而損壞反射鏡。
・運輸時，產品可能會因磁鐵而相互黏附並損壞，請小心。
・由於鏡面部分暴露在外，請避免手指、鑷子等直接接觸。
・請勿以強風或用嘴吹。
・超出最大額定值等規格範圍使用時，可能會導致異常發熱、燒毀或破損。 -
請告知實際操作時，所需的系統組成。
請參閱下述的標準系統組成。
> ESS122 使用說明書 -
可以只購買一件嗎？
網站上的標準產品從1個單位起銷售。
如需其他樣品，請聯絡我們。 -
量產後的所需成本是多少？
它因規格（反射鏡尺寸、頻率等）、批量等而有很大差異。
如欲進一步了解更多資訊，請洽敝公司。 -
應該在什麼樣的環境下組裝設備？
由於鏡面部分暴露，我們建議溫度為23±5°C，濕度為50±20%RH，氣壓為880～1034hPa，清潔度等級為1萬。
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請告知包裝形式為何。
通常以體素（以兩層特殊彈性薄膜包裹產品的緩衝硬殼）來交付產品。在批量生產期間，我們可能會改為托盤交貨。
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應該輸入什麼樣的波形來驅動設備？
對於以共振頻率驅動，有正弦波和脈衝波。
■ 正弦波 由於不包含驅動頻率以外的頻率成分，因此可以進行平穩的驅動。
然而，波形生成比脈衝波複雜一點。
■ 脈搏波 波形生成很容易，但可能會發生驅動頻率以外的頻率成分的振動。 -
可以從裝置中進行輸出嗎？
可輸出（附表1不適用輸出貿易管制令）。
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驅動時有發出聲音嗎？
雖然不同的裝置會有所不同，但有的會有聲音。 在標準產品中，ESS112-4k和ESS112-8k由於處於人耳容易聽到的敏感頻率範圍，因此產生的聲音相對較大。
