JP2004101553A

JP2004101553A - ミラーデバイス、光スイッチ、電子機器およびミラーデバイス駆動方法

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Publication number: JP2004101553A
Application number: JP2002259013A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Fujii; 藤井　正寛; Shuji Koeda; 小枝　周史; Ryuichi Kurosawa; 黒沢　龍一
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-04
Also published as: JP4003063B2

Abstract

【課題】より少ない駆動力でミラーをより大きく駆動することが可能なミラーデバイス、光スイッチ、電子機器およびミラーデバイス駆動方法を提供すること。
【解決手段】シリコン基板１に、ミラー１０の駆動方向と交わる方向に所定の間隔で配置され、ミラー１０と一体的に形成される複数のミラー側作用部１３、１４を設け、ガラス基板２に、対向側作用部３３、３４を設け、ミラー１０から離れた位置にあるミラー側作用部１４と対向側作用部３４との間隔を、ミラー１０から近い位置にあるミラー側作用部１３と対向側作用部３３との間隔と比較して狭く形成する。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミラーデバイス、光スイッチ、電子機器およびミラーデバイス駆動方法に関する。
【０００２】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】
ミラーデバイスを駆動する場合、より少ない駆動力でミラーをより大きく駆動することが課題となっている。
【０００３】
このような課題を解決するため、特開２００１−３１１９００号公報では、ミラーの駆動方向の下面に傾斜面を有する対向電極を設け、当該傾斜面の傾斜方向に溝を設けた光走査装置が提案されている。
【０００４】
すなわち、ミラーデバイスを駆動する駆動力については、例えば、クーロン力によって静電駆動する場合、電極間の距離が近いほど駆動力が増し、電極間の距離が遠いほど駆動力が減る距離依存性を有する。
【０００５】
したがって、上記公報の方式では、傾斜が緩やかな場合には適用可能と思われるが、傾斜角を大きくするほどミラーと対向電極との距離が離れてしまい、より大きな駆動力が必要となり、より少ない駆動力でミラーをより大きく駆動するという課題を適切に解決することはできない。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、より少ない駆動力でミラーをより大きく駆動することが可能なミラーデバイス、光スイッチ、電子機器およびミラーデバイス駆動方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るミラーデバイスは、所定の距離依存性駆動力によって駆動されるミラーを有するミラー基板と、当該ミラー基板を支持する支持基板とを有するミラーデバイスにおいて、
前記ミラー基板は、前記ミラーの駆動方向と交わる方向に所定の間隔で配置され、前記ミラーと一体的に形成され、前記距離依存性駆動力が作用する複数のミラー側作用部を有し、
前記支持基板は、前記ミラー側作用部との間で前記距離依存性駆動力が作用する複数の対向側作用部を有し、
前記ミラーから離れた位置にある前記ミラー側作用部と前記対向側作用部との間隔を、前記ミラーから近い位置にある前記ミラー側作用部と前記対向側作用部との間隔と比較して狭く形成し、前記ミラー側作用部および前記対向側作用部の少なくとも一方において前記距離依存性駆動力を発生することによって前記ミラーを駆動することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る光スイッチは、上記ミラーデバイスを有し、前記ミラーの駆動によって光路を切り替えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る電子機器は、上記ミラーデバイスを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るミラーデバイス駆動方法は、所定の距離依存性駆動力によって駆動されるミラーの駆動方向と交わる方向に所定の間隔で配置され、前記ミラーと一体的に形成され、前記距離依存性駆動力が作用する複数のミラー側作用部と、前記ミラー側作用部との間で前記距離依存性駆動力が作用する複数の対向側作用部とを有するミラーデバイスを駆動するミラーデバイス駆動方法において、
前記ミラーから離れた位置にある前記ミラー側作用部と前記対向側作用部との間隔は、前記ミラーから近い位置にある前記ミラー側作用部と前記対向側作用部との間隔と比較して狭く形成され、
前記ミラーから離れた位置にある前記ミラー側作用部と当該ミラー側作用部に対向する前記対向側作用部に対して、前記ミラーから近い位置にある前記ミラー側作用部と当該ミラー側作用部に対向する前記対向側作用部よりも先に前記距離依存性駆動力を付与することによって前記ミラーを段階的に駆動することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るミラーデバイスは、所定の距離依存性駆動力によって駆動されるミラーを有するミラー基板と、当該ミラー基板を支持する支持基板とを有するミラーデバイスにおいて、
前記ミラー基板は、
前記距離依存性駆動力が作用するミラー側作用部を有するミラーと、
前記ミラーの駆動方向と交わる方向に配置され、前記ミラーと一体的に形成される少なくとも１つのミラー側作用部を有し、
前記支持基板は、前記ミラー側作用部との間で前記距離依存性駆動力が作用する複数の対向側作用部を有し、
前記ミラーから離れた位置にある前記ミラー側作用部と前記対向側作用部との間隔を、前記ミラーから近い位置にある前記ミラー側作用部と前記対向側作用部との間隔と比較して狭く形成し、前記ミラー側作用部および前記対向側作用部の少なくとも一方において前記距離依存性駆動力を発生することによって前記ミラーを駆動することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る光スイッチは、上記ミラーデバイスを有し、前記ミラーの駆動によって光路を切り替えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る電子機器は、上記ミラーデバイスを有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係るミラーデバイス駆動方法は、所定の距離依存性駆動力によって駆動されるミラーに設けられ、前記距離依存性駆動力が作用する少なくとも１つのミラー側作用部と、前記ミラーの駆動方向と交わる方向に配置され、前記ミラーと一体的に形成される少なくとも１つのミラー側作用部と、前記ミラー側作用部との間で前記距離依存性駆動力が作用する複数の対向側作用部とを有するミラーデバイスを駆動するミラーデバイス駆動方法において、
前記ミラーから離れた位置にある前記ミラー側作用部と前記対向側作用部との間隔は、前記ミラーから近い位置にある前記ミラー側作用部と前記対向側作用部との間隔と比較して狭く形成され、
前記ミラーから離れた位置にある前記ミラー側作用部と当該ミラー側作用部に対向する前記対向側作用部に対して、前記ミラーから近い位置にある前記ミラー側作用部と当該ミラー側作用部に対向する前記対向側作用部よりも先に前記距離依存性駆動力を付与することによって前記ミラーを段階的に駆動することを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、距離依存性のある駆動力（例えば、クーロン力、電磁気力等）を用いてミラーを駆動する場合に、ミラーから離れた位置にあるミラー側作用部と対向側作用部との間隔を、ミラーから近い位置にあるミラー側作用部と対向側作用部との間隔と比較して狭く形成することにより、ミラーデバイス等は、ミラーから離れた位置にあるミラー側作用部と対向側作用部に対しては、小さな駆動力で駆動力を付与することができる。
【００１６】
そして、ミラーデバイス等は、ミラーから離れた位置にあるミラー側作用部とミラー側作用部に対向する対向側作用部に対して、ミラーから近い位置にあるミラー側作用部と当該ミラー側作用部に対向する対向側作用部よりも先に距離依存性駆動力を付与する。
【００１７】
また、ミラーと複数のミラー側作用部とは一体的に形成されているため、ミラーデバイス等は、１つのミラー側作用部を駆動することによって他のミラー側作用部とミラーも駆動することができる。
【００１８】
これにより、ミラーデバイス等は、初期状態で、最もミラーから離れた位置にあるミラー側作用部とミラー側作用部に対向する対向側作用部に距離依存性駆動力を付与することによって、他のミラー側作用部と対向側作用部との間隔を初期状態よりも狭め、ミラーも少し傾けることができる。
【００１９】
さらに、ミラーデバイス等は、２番目にミラーから離れた位置にあるミラー側作用部とミラー側作用部に対向する対向側作用部に距離依存性駆動力を付与することによって、他のミラー側作用部と対向側作用部との間隔をさらに狭め、ミラーもさらに傾けることができる。
【００２０】
このような手順を繰り返すことにより、ミラーデバイス等は、より少ない駆動力でより大きくミラーを駆動し、ミラーの傾斜角度をより大きくすることができる。
【００２１】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチおよび前記電子機器において、前記ミラー基板は、前記ミラーと一体的に形成され、前記ミラーを回転可能に支持する回転軸部を有し、
前記ミラー側作用部は、前記回転軸部から前記ミラーの回転方向側の端部方向にずれた位置に前記距離依存性駆動力が作用するように、前記回転軸部に設けられていてもよい。
【００２２】
また、前記ミラーデバイス駆動方法において、前記ミラーと一体的に形成され、前記ミラーを回転可能に支持する回転軸部から前記ミラーの回転方向側の端部方向にずれた位置で前記距離依存性駆動力を作用させてもよい。
【００２３】
これによれば、ミラーデバイス等は、ミラーの回転方向側の端部方向にずれた位置で距離依存性駆動力を作用させることにより、ミラーを回転駆動することができる。
【００２４】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチおよび前記電子機器において、前記回転軸部に対して対向する位置に複数の前記ミラー側作用部が設けられていてもよい。
【００２５】
また、前記ミラーデバイス駆動方法において、前記回転軸部に対して対向する位置に複数のミラー側作用部が設けられ、
前記ミラーを一方向に傾けさせる場合は、当該一方向側にある複数のミラー側作用部と当該ミラー側作用部に対向する前記対向側作用部との間に前記距離依存性駆動力を付与し、前記ミラーを他方向に傾けさせる場合は、当該他方向側にあり、前記一方向側にある複数のミラー側作用部と対向する位置にある複数のミラー側作用部と当該ミラー側作用部に対向する前記対向側作用部との間に前記距離依存性駆動力を付与してもよい。
【００２６】
これによれば、ミラーデバイス等は、ミラーを正逆両方向に回転駆動するそれぞれの場合において、少ない駆動力でミラーを駆動することが可能となる。
【００２７】
これにより、ミラーデバイス等は、より少ない駆動力でミラーの振れ角をより大きなものとすることが可能となる。
【００２８】
また、前記ミラーデバイス駆動方法において、前記対向側作用部は、前記ミラー側作用部と対向する位置ごとに設けられ、
前記ミラー側作用部と当該ミラー側作用部に対向する前記対向側作用部ごとに前記距離依存性駆動力を付与してもよい。
【００２９】
これによれば、各ミラー側作用部と対向側作用部との組ごとに距離依存性駆動力を付与することにより、ミラーの振れ角を段階的に制御することが可能となる。
【００３０】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチ、前記電子機器および前記ミラーデバイス駆動方法において、前記距離依存性駆動力はクーロン力であってもよい。
【００３１】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチ、前記電子機器および前記ミラーデバイス駆動方法において、前記ミラー側作用部および前記対向側作用部の少なくとも一方は電極であってもよい。
【００３２】
これによれば、ミラーデバイス等は、クーロン力（静電気力）によって低電圧駆動でもミラーを大きく駆動することができる。また、ミラーデバイス等は、静電駆動方式を採用することにより、ミラーの駆動のために必要となる消費電力と発熱を抑制することができる。
【００３３】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチおよび前記電子機器において、前記ミラー基板は導電性シリコン基板であってもよい。
【００３４】
これによれば、ミラーデバイス等は、導電性シリコン基板を用いることにより、ミラー基板に電極を用いることなく、静電駆動することが可能となる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、ミラーの傾きによって光路を切り替えるミラーデバイスに適用した場合を例に採り、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下の実施形態に示す構成の全てが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００３６】
（第１の実施例）
まず、本実施形態のミラーデバイスの構成について説明する。
【００３７】
図１は、本実施形態の一例に係るミラー１０の動作状態を示す模式図であり、図１（Ａ）はｔ１時点でのミラー１０の動作状態を示す模式図であり、図１（Ｂ）はｔ２時点でのミラー１０の動作状態を示す模式図であり、図１（Ｃ）はｔ３時点でのミラー１０の動作状態を示す模式図である。また、図３は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの斜視図である。また、図４は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの組立分解斜視図である。また、図５は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの平面図である。
【００３８】
図３〜図５に示すように、本実施形態のミラー側基板であるシリコン基板１は、ミラー１０と、ミラー１０を回転可能に支持する回転軸部として機能するヒンジ１９と、ミラー１０の両側に所定間隔で配置され、ヒンジ１９を挟んで対向する位置に１つずつ設けられ、ミラー１０を駆動する８つのミラー側作用部１１〜１８と、共通電極２３とを含んで構成されている。
【００３９】
なお、ミラー１０、ヒンジ１９およびミラー側作用部１１〜１８は、一体的に形成されている。
【００４０】
また、シリコン基板１の下面に陽極接合され、シリコン基板１を支持する支持基板であるガラス基板２は、ミラー側作用部１１〜１８に対向して設けられ、駆動力を発生する対向側作用部として機能する８つの対向側作用部３１〜３８と、対向側作用部３１〜３８に電力を供給するセグメント電極２１、２２と、陽極接合する際にミラー１０がガラス基板２に接合されるのを防ぐための等電位電極２５とを含んで構成されている。
【００４１】
また、シリコン基板１とガラス基板２とを陽極接合する際にはシリコン基板１と等電位電極２５は同電位となるようにミラーデバイスを構成する。なお、等電位電極２５を、ミラー１０を直接駆動する電極として構成してもよい。
【００４２】
また、ミラー側作用部１１〜１８と対向側作用部３１〜３８は、いわゆる平行平板静電アクチュエータとして機能する。これにより、ミラー側作用部１１〜１８と対向側作用部３１〜３８との間には距離依存性のある（距離が遠くなるほど作用が弱くなる）駆動力の一種であるクーロン力（静電気力）が作用する。
【００４３】
なお、このようなミラーデバイスを実現するための材料としては、例えば、以下のものを適用できる。
【００４４】
例えば、シリコン基板１としては、例えば、シリコンにボロンドープ剤を塗布して導電性を付与したもの等を用い、ガラス基板２としては、例えば、ホウケイ酸ナトリウムガラス等を用い、ミラー１０およびミラー側作用部１１〜１８としては、例えば、シリコン基板１と同材料であってもよく、ミラー１０としてアルミニウム等を用い、ミラー側作用部１１〜１８としてＩＴＯ等の透明電極を用いてもよい。
【００４５】
また、セグメント電極２１、２２、対向側作用部３１〜３８としては、例えば、ＩＴＯ等の透明電極を用いてもよく、共通電極２３としては、例えば、プラチナ等を用いてもよく、等電位電極２５としては、例えば、ＩＴＯ、クロム、金等を用いてもよい。
【００４６】
ガラス基板２側に形成するこれらの電極パターンの材料としてＩＴＯを適用することにより、シリコン基板１とガラス基板２の接合後においても、ガラス基板２の外部から透明な電極（ＩＴＯ）を通してガラス基板２内部のアクチュエータを検査することが可能となる。さらに、この場合ＩＴＯは、酸化物電極であるため、耐久性にも優れるといった利点を有する。
【００４７】
なお、本実施形態のミラーデバイスの製造方法としては、一般的なマイクロマシニング技術を用いて実現でき、例えば、特開平９−１５９９３７号公報に記載された手法を用いてもよい。特に、マイクロマシニング技術を用いることにより、ミラーデバイスを容易に小型化することが可能となる。
【００４８】
次に、本実施形態のミラーデバイスの動作原理について説明する。
【００４９】
ここでは、ミラー１０の回転方向（Ｘ方向）の一方の端部側に設けられたミラー側作用部１３、１４と、ミラー側作用部１３、１４と対向する位置のガラス基板２に設けられた対向側作用部３３、３４への電圧印加とミラー１０の駆動との関係について説明する。
【００５０】
図１（Ａ）に示すように、初期状態である時点ｔ１では、Ｇ１（ミラー側作用部１４と対向側作用部３４との間隔）＜Ｇ２（ミラー側作用部１３と対向側作用部３３との間隔）＜Ｇ３（ミラー１０とガラス基板２との間隔）の関係にある。
【００５１】
すなわち、本実施の形態のミラーデバイスは、ミラー１０から離れた位置にあるミラー側作用部１４と対向側作用部３４との間隔を、ミラー１０から近い位置にあるミラー側作用部１３と対向側作用部３４との間隔と比較して狭く形成している。他のミラー側作用部１１、１２、１５〜１８および他の対向側作用部３１、３２、３５〜３８についても同様である。
【００５２】
また、図１（Ａ）に示すように、本実施形態のミラーデバイスは、ミラー１０とガラス基板２との間隔を広く設定している。これにより、ミラー１０をより大きく回転駆動することができる。
【００５３】
さらに、本実施形態のミラーデバイスは、ミラー側作用部１１〜１８およびすべての対向側作用部３１〜３８を、ミラー１０の回転軌跡とは異なる位置に配置しているため、ミラー１０の回転を妨げずにミラー１０を回転駆動することができる。
【００５４】
また、初期状態では、すべてのミラー側作用部１１〜１８およびすべての対向側作用部３１〜３８は、電圧が印加されていない０Ｖになっている。
【００５５】
そして、駆動開始直後の時点ｔ２では、セグメント電極２１、２２は、ミラー１０から離れた位置にあり、かつ、駆動方向（Ｘ方向）側にあるミラー側作用部１１〜１４の対向位置にある対向側作用部３１〜３４に１０Ｖの電圧を印加する。
【００５６】
これにより、例えば、ミラー側作用部１４と対向側作用部３４の間に１０Ｖの電位差が生じ、クーロン力により、ミラー側作用部１４が対向側作用部３４に引きつけられる力（クーロン力）が生じる。
【００５７】
これにより、図１（Ｂ）に示すように、ヒンジ１９がねじられるため、ヒンジ１９と一体的に形成されたミラー１０およびミラー側作用部１１〜１４は駆動方向側に少し傾く。例えば、ミラー側作用部１４と対向側作用部３４の間隔は０になり、ミラー側作用部１３と対向側作用部３３の間隔はＧ４となり、ミラー１０とガラス基板２との間隔はＧ５となる。なお、Ｇ４＜Ｇ２、Ｇ５＜Ｇ３である。
【００５８】
さらに、時点ｔ２後の時点ｔ３において、対向側作用部３１〜３４に１０Ｖの電圧を印加した状態では、ミラー１０から近い位置にあり、かつ、駆動方向側にあるミラー側作用部１２、１３の対向位置にある対向側作用部３２、３３に１０Ｖの電圧が印加された状態になる。
【００５９】
これにより、図１（Ｃ）に示すように、さらにヒンジ１９がねじられるため、ヒンジ１９と一体的に形成されたミラー１０およびミラー側作用部１１〜１４は駆動方向側にさらに傾く。例えば、ミラー側作用部１４と対向側作用部３４の間隔は０のままであり、ミラー側作用部１３と対向側作用部３３の間隔も０となる。
【００６０】
また、ミラー１０は、ガラス基板２の上の等電位電極２５に一端が当接し、ミラー１０とガラス基板２との間隔はＧ５となる。なお、Ｇ６＜Ｇ５＜Ｇ３である。
【００６１】
ここで、初期状態から図１（Ｂ）に示す状態となるまでの過程について、さらに詳細に説明する。
【００６２】
図２は、本実施形態の一例に係るミラーの動作状態を示すＸＺ平面での部分断面図であり、図２（Ａ）はｔ１時点でのミラーの動作状態を示すＸＺ平面での部分断面図であり、図２（Ｂ）はｔ１時点からｔ２時点の間の時点でのミラーの動作状態を示すＸＺ平面での部分断面図であり、図２（Ｃ）はｔ２時点でのミラーの動作状態を示すＸＺ平面での部分断面図である。
【００６３】
時点ｔ１では、図２（Ａ）に示すように、ミラー側作用部１４と対向側作用部３４は共に０Ｖで同電位とされ、初期状態にある。
【００６４】
次に、ミラー側作用部１４を１０Ｖとして、対向側作用部３４との間に１０Ｖの電位差を発生させると、ミラー側作用部１４のヒンジ１９から遠い位置の部位が対向側作用部３４に当接して図２（Ｂ）に示す状態となる。このとき、ヒンジ１９がねじられ、ミラー１０およびミラー側作用部１１〜１４は駆動方向へ回転してわずかに傾く。
【００６５】
さらに、１０Ｖの同じ電圧が印加された状態で、ミラー側作用部１４の全体が対向側作用部３４に吸引され、ミラー側作用部１４の全面が対向側作用部３４に当接し、間隔はＧ１から０となる。この結果、ミラー側作用部１４等の状態は、時点ｔ２での状態を示す図２（Ｃ）のようになる。また、このとき、さらにヒンジ１９はねじられ、ミラー１０およびミラー側作用部１１〜１４は駆動方向へ回転して少し傾く。
【００６６】
同様に、図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示す時点ｔ２から時点ｔ３においても、ミラーデバイスは、同様の遷移過程を適用することにより、上述した動作による状態を同一電圧で連動して実現でき、ミラー１０をより低い駆動電圧で、より大きな回転角度をもって、かつ、正確な角度で動作可能とすることができる。なお、時点ｔ３以降、ミラーデバイスは、例えば、再びミラー側作用部１４と対向側作用部３４を共に０Ｖで同電位とすることにより、初期状態に復帰させることができることは言うまでもない。
【００６７】
以上のように、本実施形態によれば、ミラー１０と一体的に形成され、ミラー１０から離れた位置にあるミラー側作用部１１、１４、１５、１８と対向側作用部３１、３４、３５、３８との間隔を、ミラー１０から近い位置にあるミラー側作用部１２、１３、１６、１７と対向側作用部３２、３３、３６、３７との間隔と比較して狭く形成することにより、より少ない駆動力でより大きなミラー１０の振れ角を実現することができる。
【００６８】
すなわち、初期状態では、ミラー１０とガラス基板２との間隔は広く、そのままミラー１０を傾けるためには大きな駆動力が必要となるが、段差を設け、間隔が狭い電極から徐々に駆動するようにすることにより、徐々にミラー１０とガラス基板２との間隔や電極間の間隔を狭めていくことができる。
【００６９】
また、ミラー１０とミラー側作用部１１〜１８とはヒンジ１９によって接合されているため、ミラーデバイスは、ミラー側作用部１１〜１８をミラー１０の外側から順に静電駆動することにより、徐々にヒンジ１９をねじり、ミラー１０を徐々に回転することができる。
【００７０】
また、このような構成を採用することにより、設計上、ミラー１０とガラス基板２との間隔を広く設定することができる。
【００７１】
したがって、より少ない駆動力でより大きなミラー１０の振れ角を実現することができる。
【００７２】
また、本実施形態のミラーデバイスは、ミラー側作用部１１〜１８と対向側作用部３１〜３８の組ごとに独立してクーロン力を付与するようにすれば、ミラー１０の振れ角を段階的に制御することが可能となる。
【００７３】
また、ミラーデバイスは、クーロン力を用いてミラー１０等を静電駆動するため、消費電力と発熱を低減することができる。
【００７４】
また、ミラー基板を導電性のシリコン基板１として形成することにより、ミラー１０やミラー側作用部１１〜１８に電極を設ける必要はないため、より容易にミラーデバイスを製造することができる上、消費電力と発熱をより低減することができる。
【００７５】
（第２の実施例）
なお、本発明は、第１の実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、第１の実施例では、ミラー１０およびミラー１０の対向位置に等電位電極２５を設けているが、ミラー１０およびミラー１０の対向位置にミラー１０動作用の電極を設けてもよい。
【００７６】
図６は、本実施形態の他の一例に係るミラーデバイスの組立分解斜視図である。また、図７は、本実施形態の他の一例に係るミラーデバイスの平面図である。
【００７７】
本実施例では、ミラー１０の駆動方向（Ｘ方向およびＸ方向の逆方向）の端部のそれぞれに対向側作用部３９、４０を設けている。
【００７８】
ミラー１０を一方向（例えば、図６に示すＸ方向）に傾ける場合は、まず、対向側作用部３１、３４に電圧を印加し、次に、対向側作用部３２、３３に電圧を印加し、最後に、対向側作用部３９に電圧を印加することにより、ミラー１０を一方向に傾けることができる。
【００７９】
また、ミラー１０を他方向（例えば、図６に示すＸ方向の逆方向）に傾ける場合は、まず、対向側作用部３５、３８に電圧を印加し、次に、対向側作用部３６、３７に電圧を印加し、最後に、対向側作用部４０に電圧を印加することにより、ミラー１０を他方向に傾けることができる。
【００８０】
このように、ミラー１０の対向位置に対向側作用部３９、４０を設けた場合であってもミラー１０を段階的に駆動することにより、より少ない駆動力でより大きなミラー１０の振れ角を得ることができる。
【００８１】
（変形例）
また、本発明の適用は、上述した第１および第２の実施例に限定されず、種々の変形が可能である。
【００８２】
例えば、上述した実施例では、ミラー１０の両側に静電アクチュエータを設けたが、ミラー１０の片側を固定し、他の片側に静電アクチュエータを設けてもよい。この場合、当該静電アクチュエータの対向位置にのみ電極を設け、当該静電アクチュエータのない片側の対向位置には電極を設ける必要はない。
【００８３】
また、例えば、上述した実施例では、ミラー１０およびミラー側作用部１１〜１８としてシリコン基板１と同材料のものを用いたが、ミラー１０およびミラー側作用部１１〜１８のそれぞれに電極を設け、対向側の対向側作用部３１〜４０ではなく、当該電極に電圧を印加し、電位差を長じさせ、ミラー側作用部１１〜１８で距離依存性駆動力を発生することにより、上述した段階的な駆動を行ってもよい。
【００８４】
また、電位差は、＋１０Ｖだけでなく、＋２０Ｖ、−１０Ｖ等の種々の電位差を適用可能である。
【００８５】
また、上述した実施例では、距離依存性のある駆動力としてクーロン力を用いたが、例えば、電磁気力等を用いてもよい。
【００８６】
また、本発明に係るミラーデバイスは、ミラーの傾きによって光路を切り替える光スイッチのほか、ルータ、プロジェクタ等の種々の電子機器に実装することが可能である。
【００８７】
さらに、上述した実施例ではいわゆる平行平板の静電アクチュエータ方式を採用したが、シリコン基板１側およびガラス基板２側の少なくとも一方に傾きを設けてもよく、電極の配置されるガラス基板２を階段状ではなく、ミラー１０の位置が最も深い逆Ｖ字型に形成してもよい。
【００８８】
また、上述した実施例では、図１（Ａ）に示すように、２段構成であったが、３段以上の構成としたり、１段構成としてもよい。
【００８９】
また、上述した実施例では、ミラー側作用部１１〜１８をミラー１０の回転方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に配置したが、例えば、ミラー１０の対角線方向等に設けてもよい。
【００９０】
さらに、ミラーの駆動方法は、上述した１軸の回転駆動に限定されず、種々の駆動方法に対して本発明を適用可能である。
【００９１】
例えば、矩形のミラーを手前奥方向と左右方向の２軸で回転駆動する場合、ミラーの外側の対角線方向に所定間隔でミラー側作用部と対向側作用部を設ければよい。
【００９２】
そして、ミラーを手前側に傾ける場合は、左手前位置および右手前位置にあるミラー側作用部と対向側作用部を静電駆動し、ミラーを奥側に傾ける場合は、左奥位置および右奥位置にあるミラー側作用部と対向側作用部を静電駆動し、ミラーを左側に傾ける場合は、左手前位置および左奥位置にあるミラー側作用部と対向側作用部を静電駆動し、ミラーを右側に傾ける場合は、右手前位置および右奥位置にあるミラー側作用部と対向側作用部を静電駆動することにより、ミラーを２軸で回転駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の一例に係るミラーの動作状態を示すＹＺ平面での部分断面図であり、図１（Ａ）はｔ１時点でのミラーの動作状態を示すＹＺ平面での部分断面図であり、図１（Ｂ）はｔ２時点でのミラーの動作状態を示すＹＺ平面での部分断面図であり、図１（Ｃ）はｔ３時点でのミラーの動作状態を示すＹＺ平面での部分断面図である。
【図２】本実施形態の一例に係るミラーの動作状態を示すＸＺ平面での部分断面図であり、図２（Ａ）はｔ１時点でのミラーの動作状態を示すＸＺ平面での部分断面図であり、図２（Ｂ）はｔ１時点からｔ２時点の間の時点でのミラーの動作状態を示すＸＺ平面での部分断面図であり、図２（Ｃ）はｔ２時点でのミラーの動作状態を示すＸＺ平面での部分断面図である。
【図３】本実施形態の一例に係るミラーデバイスの斜視図である。
【図４】本実施形態の一例に係るミラーデバイスの組立分解斜視図である。
【図５】本実施形態の一例に係るミラーデバイスの平面図である。
【図６】本実施形態の他の一例に係るミラーデバイスの組立分解斜視図である。
【図７】本実施形態の他の一例に係るミラーデバイスの平面図である。
【符号の説明】
１　シリコン基板（ミラー基板）、　２　ガラス基板（支持基板）
１０　ミラー、　１１〜１８　ミラー側作用部
１９　ヒンジ（回転軸部）、　２１、２２　セグメント電極
２３　共通電極、　２５　等電位電極、　３１〜４０　対向側作用部

Claims

所定の距離依存性駆動力によって駆動されるミラーを有するミラー基板と、当該ミラー基板を支持する支持基板とを有するミラーデバイスにおいて、
前記ミラー基板は、前記ミラーの駆動方向と交わる方向に所定の間隔で配置され、前記ミラーと一体的に形成され、前記距離依存性駆動力が作用する複数のミラー側作用部を有し、
前記支持基板は、前記ミラー側作用部との間で前記距離依存性駆動力が作用する複数の対向側作用部を有し、
前記ミラーから離れた位置にある前記ミラー側作用部と前記対向側作用部との間隔を、前記ミラーから近い位置にある前記ミラー側作用部と前記対向側作用部との間隔と比較して狭く形成し、前記ミラー側作用部および前記対向側作用部の少なくとも一方において前記距離依存性駆動力を発生することによって前記ミラーを駆動することを特徴とするミラーデバイス。
所定の距離依存性駆動力によって駆動されるミラーを有するミラー基板と、当該ミラー基板を支持する支持基板とを有するミラーデバイスにおいて、
前記ミラー基板は、
前記距離依存性駆動力が作用するミラー側作用部を有するミラーと、
前記ミラーの駆動方向と交わる方向に配置され、前記ミラーと一体的に形成される少なくとも１つのミラー側作用部を有し、
前記支持基板は、前記ミラー側作用部との間で前記距離依存性駆動力が作用する複数の対向側作用部を有し、
前記ミラーから離れた位置にある前記ミラー側作用部と前記対向側作用部との間隔を、前記ミラーから近い位置にある前記ミラー側作用部と前記対向側作用部との間隔と比較して狭く形成し、前記ミラー側作用部および前記対向側作用部の少なくとも一方において前記距離依存性駆動力を発生することによって前記ミラーを駆動することを特徴とするミラーデバイス。
請求項１、２のいずれかにおいて、
前記ミラー基板は、前記ミラーと一体的に形成され、前記ミラーを回転可能に支持する回転軸部を有し、
前記ミラー側作用部は、前記回転軸部から前記ミラーの回転方向側の端部方向にずれた位置に前記距離依存性駆動力が作用するように、前記回転軸部に設けられていることを特徴とするミラーデバイス。
請求項３において、
前記回転軸部に対して対向する位置に複数の前記ミラー側作用部が設けられていることを特徴とするミラーデバイス。
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記距離依存性駆動力はクーロン力であることを特徴とするミラーデバイス。
請求項５において、
前記ミラー側作用部および前記対向側作用部の少なくとも一方は電極であることを特徴とするミラーデバイス。
請求項５、６のいずれかにおいて、
前記ミラー基板は導電性シリコン基板であることを特徴とするミラーデバイス。
請求項１〜７のいずれかに記載のミラーデバイスを有し、前記ミラーの駆動によって光路を切り替えることを特徴とする光スイッチ。
請求項１〜７のいずれかに記載のミラーデバイスを有することを特徴とする電子機器。
所定の距離依存性駆動力によって駆動されるミラーの駆動方向と交わる方向に所定の間隔で配置され、前記ミラーと一体的に形成され、前記距離依存性駆動力が作用する複数のミラー側作用部と、前記ミラー側作用部との間で前記距離依存性駆動力が作用する複数の対向側作用部とを有するミラーデバイスを駆動するミラーデバイス駆動方法において、
前記ミラーから離れた位置にある前記ミラー側作用部と前記対向側作用部との間隔は、前記ミラーから近い位置にある前記ミラー側作用部と前記対向側作用部との間隔と比較して狭く形成され、
前記ミラーから離れた位置にある前記ミラー側作用部と当該ミラー側作用部に対向する前記対向側作用部に対して、前記ミラーから近い位置にある前記ミラー側作用部と当該ミラー側作用部に対向する前記対向側作用部よりも先に前記距離依存性駆動力を付与することによって前記ミラーを段階的に駆動することを特徴とするミラーデバイス駆動方法。
所定の距離依存性駆動力によって駆動されるミラーに設けられ、前記距離依存性駆動力が作用する少なくとも１つのミラー側作用部と、前記ミラーの駆動方向と交わる方向に配置され、前記ミラーと一体的に形成される少なくとも１つのミラー側作用部と、前記ミラー側作用部との間で前記距離依存性駆動力が作用する複数の対向側作用部とを有するミラーデバイスを駆動するミラーデバイス駆動方法において、
前記ミラーから離れた位置にある前記ミラー側作用部と前記対向側作用部との間隔は、前記ミラーから近い位置にある前記ミラー側作用部と前記対向側作用部との間隔と比較して狭く形成され、
前記ミラーから離れた位置にある前記ミラー側作用部と当該ミラー側作用部に対向する前記対向側作用部に対して、前記ミラーから近い位置にある前記ミラー側作用部と当該ミラー側作用部に対向する前記対向側作用部よりも先に前記距離依存性駆動力を付与することによって前記ミラーを段階的に駆動することを特徴とするミラーデバイス駆動方法。
請求項１０、１１のいずれかにおいて、
前記ミラーと一体的に形成され、前記ミラーを回転可能に支持する回転軸部から前記ミラーの回転方向側の端部方向にずれた位置で前記距離依存性駆動力を作用させることを特徴とするミラーデバイス駆動方法。
請求項１２において、
前記回転軸部に対して対向する位置に複数のミラー側作用部が設けられ、
前記ミラーを一方向に傾けさせる場合は、当該一方向側にある複数のミラー側作用部と当該ミラー側作用部に対向する前記対向側作用部との間に前記距離依存性駆動力を付与し、前記ミラーを他方向に傾けさせる場合は、当該他方向側にあり、前記一方向側にある複数のミラー側作用部と対向する位置にある複数のミラー側作用部と当該ミラー側作用部に対向する前記対向側作用部との間に前記距離依存性駆動力を付与することを特徴とするミラーデバイス駆動方法。
請求項１０〜１３のいずれかにおいて、
前記対向側作用部は、前記ミラー側作用部と対向する位置ごとに設けられ、
前記ミラー側作用部と当該ミラー側作用部に対向する前記対向側作用部ごとに前記距離依存性駆動力を付与することを特徴とするミラーデバイス駆動方法。
請求項１０〜１４のいずれかにおいて、
前記距離依存性駆動力はクーロン力であることを特徴とするミラーデバイス駆動方法。
請求項１５において、
前記ミラー側作用部および前記対向側作用部の少なくとも一方は電極であることを特徴とするミラーデバイス駆動方法。