JP5135505B2

JP5135505B2 - 双安定光位相変調装置

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Publication number: JP5135505B2
Application number: JP2009110476A
Authority: JP
Inventors: 歸山敏之
Original assignee: 歸山敏之
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2029-04-30
Also published as: JP2010262008A; US8610997B2; KR20100119485A; US20120069422A1; KR101637578B1

Description

この発明は空間光の位相を高速、且つ高解像度に変調する装置に関するものである。

ＣＤ、ＤＶＤ等従来の光学ディスクはレーザーパルス一個で１ビットの情報を面に線状につなげて記録する縦列データ方式を採用し、例えば青色レーザー光ＤＶＤではディスク当たり数十ギガバイトの記録容量が得られ、一方、将来に向けて例えばレーザーパルス一個で数千ビットのページ情報を体積に記録するホログラフィックデータ記録方式によってディスク当たり数テラバイトの記録容量達成を目標に研究が進められている。

また、位相の揃ったレーザー光の干渉により形成されるホログラムの干渉縞をコンピュータによって計算し、電子制御により表示デバイスに干渉縞を表示させ自然な３次元立体像を表示する電子ホログラフィー方式において、表示デバイスの技術開発に伴いより高品位のシステムが構築できるようになりホログラフィーを応用した動画３次元ディスプレイの研究開発が進展しているが、ホログラムの細かい干渉縞を表示・再現するデバイスには極めて大きな空間帯域幅積が要求される。

ホログラムは振幅変調型と位相変調型に分かれ、位相変調型は透過率や回折効率が振幅変調型を大きく上回る特徴を有する。

数百万画素以上から成るフレームを毎秒一万回以上切り替えことができる光位相変調器は、デジタル情報を光の位相面に変調し光ホログラムによる記録・再生を行なう技術、例えばホログラムデータストレージやホログラフィーを応用する動画３次元ディスプレイ実用化に有用である。

下記の文献において、ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ（ＤＭＤ）のミラー回転動作における双安定化の原理、ミラー駆動方法、ミラー回転ストップ構造、柔らかい薄膜金属梁（スプリングチップ）の撓み、コリニア方式を用いたＨＶＤ（ＨｏｌｏｇｒａｐｈｉｃＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ．）規格に関する内容が参照できる。
Ｋｎｉｐｅ et ａｌ．：Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ５９１２７５８，Ｊｕｎ．１５，１９９９ＤｉＣａｒｌｏｅｔａｌ．：Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ７２５２３９５Ｂ２，Ａｕｇ．７，２００７Ｋａｅｒｉｙａｍａ：Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ２００９／００３４０４３Ａ１，Ｆｅｂ．５．２００９Ｌ．Ｊ．ＨｏｒｎｂｅｃｋａｎｄＷ．Ｅ．Ｎｅｌｓｏｎ：ＯＳＡＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔＳｅｒｉｅｓ，Ｖｏｌ．８，ＳｐａｔｉａｌＬｉｇｈｔＭｏｄｕｌａｔｏｒａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｐｐ．１０７−１１０，１９８８Ｒ．Ｌ．Ｋｎｉｐｅ：ＳＰＩＥＥｕｒｏｐｔｏＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，Ｖｏｌ．２７８３，ｐｐ．１３５−１４５，Ｊｕｎｅ１２−１３，１９９６ｈｔｔｐ：ｗｗｗ．ｅｃｍａ−ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ．ｏｒｇ／ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ／ｓｔａｎｄａｒｄｓ／ｓｔａｎｄａｒｄ．ｈｔｍｌ

光の反射面位置により光位相を変調する方式において、ミクロンサイズの構造にマイクロミラーを一体化した構造体の駆動において光波長より十分短い位置精度で光の反射面位置を制御できる可能性があるが、該構造体システムの駆動において、該構造体の製造工程バラツキ、温度等環境条件において変わる構造材物性、長期信頼性動作による金属疲労等の要因により光波長より十分短い精度でその動作位置精度の再現性を保証することは困難である。

可動構造体の移動を２枚の薄膜金属片持ち梁停止板で挟んだ範囲に限定し、所望の光位相変調量から該停止板間距離を設定し、該構造体を該停止板によって停止させ、且つその位置に電気機械的に保持安定化する。

２枚の薄膜金属片持ち梁停止板により挟み設定する位置の端と端の間を可動構造体が遷移移動する双安定駆動により、該構造体に一体化されるマイクロミラーにより反射される光路長差を該位置の端と端の間の距離によって正確に定めることができ、再現性の良い光位相変調を実現できる。

マイクロミラーを一体化する可動構造体の重量は数マイクログラムであり、２枚の薄膜金属片持ち梁停止板により挟み設定する位置の端と端の間の遷移に要する時間はｕ秒の程度であり、該構造体を平面に配列し光反射板から成るマイクロミラーアレーとすることで反射される２次元光面の位相を高速、且つ高解像度に変調する機能が実現できる。

光の反射面位置により光位相を変調する方式において、ミクロンサイズの構造にマイクロミラーを一体化した構造体の駆動において光波長より十分短い位置精度で光の反射面位置を制御できる可能性がある。

しかし、ミクロンサイズの可動構造体システムの駆動において該構造体の製造工程バラツキ、温度等の環境条件において変わる構造材物性、長期信頼性動作による金属疲労等の要因により光波長より十分短い精度でその動作位置精度の再現性を保証することは困難である。

ミクロンサイズの可動構造体システムが本質的に内包するこの課題に対し解決手段を提供する本発明内容を以下に説明する。

図１に本発明の双安定光位相変調装置１の基本構成断面を示す。

双安定光位相変調装置１は例えばメモリセルを形成したＣＭＯＳシリコン半導体基板上に導電性を有す多層の薄膜金属からモノリシックに形成される立体構造から構成される。

ＣＭＯＳシリコン半導体基板上にミクロンサイズの立体構造を構成する最下層の薄膜金属電極板２を形成しメモリセルからのアドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａを接続し、薄膜金属電極板４を該電極板２の上部空中に位置を合わせ形成しメモリセルからのアドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）３ｂを接続する。

薄膜金属電極板５に上下に撓む薄膜金属梁６、７の一端を接続し、他端を図中の表示から省略されている支持柱に接続し、該電極板５を薄膜金属電極板２に位置合わせし、該電極板５を該電極板２位置と薄膜金属電極板４位置の中間付近の高さの空間に水平に吊る。

薄膜金属電極板５と薄膜金属電極板２の間の空間、及び該電極板５と薄膜金属電極板４の間の空間に該電極板５から下方向、乃至は上方向に各々ほぼ等しい距離離れた高さ位置に、薄膜金属片持ち梁停止板１０、１１の自由端１０ｂ、１１ｂを該電極板５の縁の下面１８ｂ、１９ｂに僅かに重なるように、また薄膜金属片持ち梁停止板１２、１３の自由端１２ｂ、１３ｂを該電極板５の縁の上面１８ａ、１９ａに僅かに重なるように立体配置する。

上下方向に撓む薄膜金属梁６、７で空中に水平に吊られている薄膜金属電極板５の中央に薄膜金属電極板４に接触しない様に建てた支持柱２０により薄膜金属電極兼光反射板２１を接続し一体化した可動構造体２２を形成し、該構造体２２と薄膜金属片持ち梁停止板１０、１１、１２、１３に共通のバイアス電圧Ｖｂ２３を印加し、メモリセルからのアドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａを接続した薄膜金属電極板２と、メモリセルからのアドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）３ｂを接続した該電極板４の間に電位差による静電引力を作用させる。

支持柱２０の高さは、薄膜金属電極板４と薄膜金属電極兼光反射板２１の間に作用する静電引力が薄膜金属電極板４と薄膜金属電極板５との間に作用する静電引力より十分小さくなるように設定する。

アドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａ、アドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）３ｂを印加した状態で小さな値のバイアス電圧Ｖｂ２３を印加した時、薄膜金属電極板５と薄膜金属電極板２との間に作用する静電引力と、薄膜金属電極兼光反射板２１と該電極板５が支持柱２０により一体化した可動構造体２２と薄膜金属電極板４との間に作用する静電引力との合成力が該構造体２２に作用する結果、該構造体２２の該電極板５を吊るす薄膜金属梁６、７が上、乃至は下に撓み該構造体２２は水平を保ち位置を移動し、撓みにより発生する復元力と該静電引力の合成力が釣り合う位置で該構造体２２の該電極板５は静止する。

アドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａ、アドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）３ｂを印加した状態でさらにバイアス電圧Ｖｂ２３を増加していくと、薄膜金属電極板５と薄膜金属電極板２との間に作用する静電引力と薄膜金属電極兼光反射板２１と該電極板５が支持柱２０により一体化した可動構造体２２と薄膜金属電極板４と間に作用する静電引力の合成力がさらに増加し、該構造体２２の該電極板５を吊るす薄膜金属梁６、７の復元力に逆らい該構造体２２が水平を保ちつつ位置を移動する結果、該梁６、７の上、乃至は下への撓み量が増加していき、ついには該電極板５の縁の上面１８ａ、１９ａが、薄膜金属片持ち梁停止板１２，１３の自由端１２ｂ、１３ｂに、乃至は該電極板５の下面１８ｂ、１９ｂが金属片持ち梁停止板１０，１１の自由端１０ｂ、１１ｂに接触し、該電極板５は該梁停止板の自由端により停止し、同時に該構造体２２の薄膜金属電極兼光反射板２１の表面２４も２５ａ、乃至は２５ｂのいずれかの高さ位置において停止する。

このように可動構造体２２と薄膜金属電極板２及び可動構造体２２と薄膜金属電極板４の間に作用する静電引力の合成力は、該構造体２２の薄膜金属電極板５から薄膜金属梁６，７と薄膜金属片持ち梁停止板１０，１１、乃至は薄膜金属片持ち梁停止板１２，１３に配分印加され、静電引力エネルギーの一部は薄膜金属梁６，７及び該梁停止板１０，１１，乃至は該梁停止板１２，１３の撓みエネルギーに変換され蓄積される。

メモリセルからのアドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａとアドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）３ｂ、バイアス電圧Ｖｂ２３の印加条件の組み合わせにより可動構造体２２の薄膜金属電極兼光反射板２１の表面２４が２５ａ、乃至は２５ｂのいずれかの高さ位置で停止する時、該電極兼光反射板２１の表面２４に入射し反射する光の光路長差（位相差）を該表面２４の高さ位置２５ａと２５ｂの間の距離により所望の値となるように設計する。

薄膜金属電極板２にアドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａ、薄膜金属電極板５にアドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）３ｂ、可動構造体２２にバイアス電圧Ｖｂ２３を印加した条件において、可動構造体２２の薄膜金属電極板５から薄膜金属片持ち梁停止板の自由端に作用する応力により該梁停止板の自由端が撓み発生する復元力とその応力とが釣り合い該電極板５が停止し安定状態にある時、該電極板５の安定する位置が該梁停止板の自由端の撓みにより変動する結果、該電極板５に接続される薄膜金属電極兼光反射板２１の表面２４の位置もその変動に連動する。

図２に可動構造体２２に作用する静電引力の方向と大きさの高さ位置依存例を示す。

可動構造体２２の薄膜金属電極板５は薄膜金属電極板２と薄膜金属電極板４の高さの中間に位置し、例えば該電極板２と該電極板５との空間間隔、及び該電極板５と該電極板４との空間間隔を各々約１ｕｍに、また電極板２、及び該電極板４の電極面積を各々８０ｕｍ２と設定し、可動構造体２２に印加するバイアス電圧Ｖｂ２３を２５Ｖに設定、該電極板２にアドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａを５Ｖ、乃至は０Ｖを印加、該電極板４にアドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）３ｂを０Ｖ、乃至は５Ｖを印加した場合に該電極板５の高さ位置において作用する静電引力の関係を可動構造体２２に作用する静電引力軸２６と該電極板５の高さ位置軸２７の二次元図で示している。

可動構造体２２に印加するバイアス電圧Ｖｂ２３を２５Ｖに設定、薄膜金属電極板２に印加するアドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａを５Ｖとし薄膜金属電極板４に印加するアドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）３ｂを０Ｖに設定した場合の関係曲線３３から、薄膜金属片持ち梁停止板１０、１１と薄膜金属片持ち梁停止板１２、１３の高さの中間に相当する高さ位置２８に薄膜金属電極板５が位置する場合に該構造体２２が該電極板４に引かれる方向３１の静電引力は２５ｎＮ前後であり、該位置２８からずれるに従って静電引力は非線型に増加していき、ずれ量が例えば０．５ｕｍの該梁停止板１２，１３の高さに相当する位置２９では該構造体２２が薄膜金属電極板４に引かれる方向３１の静電引力は１３００ｎＮに、また該梁停止板１０，１１の高さに相当する位置３０では該構造体２２が該電極板２に引かれる方向３２の静電引力は９１０ｎＮとなる。

一方、可動構造体２２に印加するバイアス電圧Ｖｂ２３を２５Ｖに設定、薄膜金属電極板２に印加するアドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａを０Ｖとし薄膜金属電極板４に印加するアドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）３ｂを５Ｖに設定した場合の関係曲線３４から、薄膜金属片持ち梁停止板１０、１１と薄膜金属片持ち梁停止板１２、１３の高さの中間に相当する高さ位置２８に薄膜金属電極板５が位置する場合に該構造体２２が該電極板２に引かれる方向３２の静電引力は２５ｎＮ前後であり、該構造体２２の薄膜金属電極板５の位置が該位置２８からずれるに従って静電引力は非線型に増加していき、ずれ量が例えば０．５ｕｍの該梁停止板１２，１３の高さに相当する位置２９では該構造体２２が該電極板４に引かれる方向３１の静電引力は７８０ｎＮに、また該停止板１０，１１の高さに相当する位置３０では該構造体２２が該電極板２に引かれる方向３２の静電引力は１４００ｎＮとなる。

よって、２５Ｖのバイアス電圧Ｖｂ２３を可動構造体２２に印加、メモリセルから５Ｖのアドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａを薄膜金属板２に印加、０Ｖのアドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）３ｂを薄膜金属電極板４に印加した場合の静電引力と薄膜金属電極板５の高さ位置との関係曲線３３と、またその状態においてメモリデータセル内容を書き替えてアドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａを０Ｖにアドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）３ｂを５Ｖに反転した場合の静電引力と該電極板５の高さ位置との関係曲線３４から、該電極板５が薄膜金属片持ち梁停止板１２，１３の高さに相当する位置２９、乃至は該金属片持ち梁停止板１０，１１の高さに相当する位置３０において該構造体２２に作用する静電引力はメモリセルのデータ内容を書き替え反転すると各々約４０パーセント減少することが解かる。

バイアス電圧Ｖｂ２３を可動構造体２２に印加、メモリセルからのアドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａを薄膜金属電極板２に印加、メモリセルからのアドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）３ｂを薄膜金属電極板４に印加し、可動構造体２２の薄膜金属電極板５が薄膜金属片持ち梁停止板１２，１３、乃至は１０，１１の高さ位置で停止状態にあった場合、該アドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａ、Ｖａ（＋）３ｂを切り替え該電極板５から該停止板１２，１３、乃至は１０，１１に加えられる応力が減少した状態においても該電極板５が該停止板１２，１３、乃至は１０，１１の位置に留まるように該電極板５を水平に吊るす薄膜金属梁６、７の梁特性を設計する。

このようにバイアス電圧Ｖｂ２３、メモリセルからのアドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａ、Ｖａ（＋）３ｂの印加を除去すると、静電引力が作用せず可動構造体２２の薄膜金属電極板５を吊るす薄膜金属梁６、７は撓まず該電極板５は薄膜金属電極板２と薄膜金属電極板４の高さの中間位置で水平に静止状態にあるが、バイアス電圧Ｖｂ２３を印加・増加していくと静電引力の作用により今度は薄膜金属片持ち梁停止板１２，１３、乃至は薄膜金属片持ち梁停止板１０，１１の高さ位置がエネルギーポテンシャルの低い安定状態に移っていき、さらに該アドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａ、Ｖａ（＋）３ｂの値が反転しても該電極板５は該停止板１２，１３、乃至は該停止板１０，１１の高さ位置に留まり、該該電極板５を該停止板１２，１３、乃至は該停止板１０，１１の高さ位置に電気機械的に保持できるようになる。

つまり、２５Ｖのバイアス電圧Ｖｂ２３を薄膜金属電極板５に印加、メモリセルからのアドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａ５Ｖを薄膜金属板２に、アドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）３ｂ０Ｖを薄膜金属電極板４に印加し該電極板５が薄膜金属片持ち梁停止板１２，１３の高さ位置に電気機械的に保持された状態でメモリデータを書き込み更新しアドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａ０Ｖを該電極板２に、アドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）３ｂ５Ｖを該電極板４に切り替えても該電極板５は該停止板１２，１３の高さ位置に電気機械的に保持される。

メモリセルのアドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａ０Ｖを薄膜金属電極板２に、該アドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）３ｂ５Ｖを薄膜金属電極板４に、バイアス電圧Ｖｂ２３２５Ｖを可動構造体２２に印加し、該構造体２２の薄膜金属電極板５が薄膜金属片持ち梁停止板１２，１３の位置に電気機械的に保持状態にあって、該構造体２２の機械共振周波数成分を含むリセットパルス（電圧パルス）をバイアス電圧Ｖｂ２３に重畳し該構造体２２を機械共振振動させて、次にバイアス電圧Ｖｂ２３を該アドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）３ｂに等しい５Ｖに設定しバイアス電圧オフの状態とし該構造体２２と該電極板４との間に作用する静電引力を取り除くと、該構造体２２は、撓んだ薄膜金属梁６、７と撓んだ該梁停止板１２，１３から解放される復元力と、該リセットパルスによる該構造体２２の機械共振の振動運動力により、該電極板５と該電極板２との間の５Ｖの電位差により該梁停止板１２、１３の付近において該電極板２に引かれる方向３２に作用する数ｎＮの静電引力加速を受けながら、該梁停止板１２，１３から離陸し薄膜金属片持ち梁停止板１０と１２の高さの中間に相当する高さ位置２８に向けて戻る運動過程に入る。

薄膜金属表面は低接触力層コーティングを施し可動構造体２２の薄膜金属電極板５と薄膜金属片持ち梁停止板１２，１３との間の接触力は低く制御されているが、依然として分子間接触力が存在しており、該構造体に該構造体２２の機械共振周波数成分を含むリセットパルス（電圧パルス）を印加し該構造体２２に機械共振の振動運動力を付与し、該構造体２２の該電極板５の該梁停止板１２，１３からの離陸をより確実なものとする。

一方、メモリセルのデータが書き換えられても内容が同じである場合には、バイアス電圧オフの状態において薄膜金属電極板５に５Ｖ、薄膜金属電極板４に０Ｖが印加された状態であり該電極板５が薄膜金属片持ち梁停止板１２，１３から離陸する場合には、撓んだ薄膜金属梁６、７と撓んだ薄膜金属片持ち梁停止板１２，１３との復元力と可動構造体２２の機械共振周波数成分を含むリセットパルス印加による該構造体２２の機械共振の振動運動力により、該電極板５と該電極板４との間の５Ｖの電位差により該梁停止板１２、１３の付近において該電極板４に引かれる方向３１に作用する３０ｎＮの静電引力制動を受けながら、該梁停止板１２，１３から離陸し薄膜金属片持ち梁停止板１０と１２の高さの中間に相当する高さ位置２８に戻る運動過程に入る。

また、メモリセルのアドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａ５Ｖを薄膜金属電極板２に、該アドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）３ｂ０Ｖを薄膜金属電極板４に、バイアス電圧Ｖｂ２３２５Ｖを可動構造体２２に印加し、該構造体２２の薄膜金属電極板５が薄膜金属片持ち梁停止板１０，１１の位置に電気機械的に保持状態にあって、該構造体２２の機械共振周波数成分を含むリセットパルス（電圧パルス）をバイアス電圧Ｖｂ２３に重畳し該構造体２２を機械共振振動させて、次にバイアス電圧Ｖｂ２３を該アドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａに等しい５Ｖに設定しバイアス電圧オフの状態とし該構造体２２と該電極板２間に作用する静電引力を取り除き、該構造体２２を撓んだ薄膜金属梁６、７と撓んだ該梁停止板１０，１１から解放される復元力と、該リセットパルスによる該構造体２２の機械共振の振動運動力により、該梁停止板１０，１１から離陸し薄膜金属片持ち梁停止板１０と１２の高さの中間に相当する高さ位置２８に向けて戻る運動過程に入れようとする時に、該構造体２２の該電極板５が該梁停止板１０，１１の高さ位置付近において、該構造体２２に該電極板４に引かれる方向３１の数ｎＮの静電引力を作用させておく為、該電極板４と薄膜金属電極板兼光反射板２１の間に作用する静電引力が該電極板４と該電極板５との間に作用する静電引力の、例えば５０％となるように該電極板兼光反射板２１と該電極板５を接続する支持柱２０の高さを設定する。

よって可動構造体２２の薄膜金属電極板５が薄膜金属片持ち梁停止板１２，１３の高さ位置、乃至は１０、１１の高さ位置で保持状態にあって、メモリセルからのアドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａを印加した薄膜金属電極板２とアドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）３ｂを印加した薄膜金属電極板４と、バイアス電圧を該アドレス相補出力電圧に等しい値に設定したバイアス電圧オフ状態の該構造体２２との間の電位差の関係がメモリセルのデータにより決定され、該構造体２２の該電極板５が薄膜金属片持ち梁停止板１０と１２の高さの中間に相当する高さ位置２８に戻ろうとする運動速度に差が生じその状態が差別化され、さらにバイアス電圧オフから数ｕ秒後にバイアス電圧を再印加することにより、該電極板５が薄膜金属片持ち梁停止板１０，１１の高さ位置に相当する高さ位置３０に向かって移動していくか、または該梁停止板１２，１３の高さ位置に相当する高さ位置２９に引き戻されその位置を保持していくかのいずれかの動作過程、乃至は、該電極板５が薄膜金属片持ち梁停止板１２，１３の高さ位置に相当する高さ位置２９に向かって移動していくか、または該梁停止板１０，１１の高さ位置に相当する高さ位置３０に引き戻されその位置を保持していくかのいずれかの動作過程、に入りその動作を完了する。

そして、可動構造体２２の薄膜金属電極板５が新しい保持位置２９、乃至は３０の高さに達し薄膜金属片持ち梁停止板１２，１３、乃至は１０，１１に着地し、該構造体２２の着地時の衝撃による機械振動の過渡応答が減衰する間、例えば１０ｕ秒の間安定化させる。

また、可動構造体２２の薄膜金属電極板５の位置移動、乃至は位置保持の差別化と該構造体２２の該電極板５の位置移動、乃至は位置保持の動作過程に設定するアドレス相補出力電圧は、３．３Ｖや５Ｖの通常アドレス相補出力電圧値から一時的に例えば８Ｖと高く設定し、該位置移動、乃至は位置保持の差別化及び該位置移動、乃至は位置保持動作の特性を改善する。

可動構造体２２の着地時の衝撃による機械振動の過渡応答が減衰し安定化した状態にあって、メモリデータを書き換えても可動構造体２２の薄膜金属電極板５の位置が誤動作により変わってしまうことはなくなるので、次のメモリデータ書きこみサイクルを開始することができる。

しかし、バイアス電圧Ｖｂ２３を印加した状態において、可動構造体２２の薄膜金属電極板５から薄膜金属片持ち梁停止板１０，１１，１２，１３の自由端１０ｂ，１１ｂ，１２ｂ，１３ｂに作用する静電引力により該梁停止板１０，１１，１２，１３が撓み、該電極板５が停止する高さ位置はその撓みに連動し変動するため、該構造体２２の位置移動、乃至は位置保持の双安定動作駆動に適するバイアス電圧と該電極板５に一体化形成されている薄膜金属電極兼光反射板２０の表面２４で反射される光の所望の光路長が得られるバイアス電圧とは一致しないため、該構造体２２の着地時の衝撃による機械振動の過渡応答が減衰し安定状態に入った後にバイアス電圧は光路長を補正する値に設定する。

図３に本発明の双安定光位相変調装置１を駆動する基本シーケンスを示す。

双安定光位相変調装置１を駆動する基本シーケンスはＡ：メモリセルのデータ書きこみ、Ｂ：光路長補正バイアス電圧リセット／アドレス相補出力電圧ハイ、Ｃ：光路長補正バイアス電圧オフ／位置移動、乃至は位置保持の差別化、Ｄ：駆動バイアス電圧印加／位置移動、乃至は位置保持の動作、Ｅ：アドレス相補出力電圧ハイオフ、Ｆ：着地衝撃による機械振動の過渡応答安定化、Ｇ：光路長補正バイアス電圧再印加の７段階から構成される。

双安定光位相スイッチング変調装置１を駆動する基本シーケンス３５はグランドレベル３６に対しバイアス電圧が光路長補正バイアス電圧３７に設定されている状態においてメモリセルのデータ書きこみの後、共鳴パルス３８を該バイアス電圧３７に重畳し可動構造体２２に機械共振振動エネルギーを与えると同時に通常アドレス相補出力電圧３９をハイ状態のアドレス相補出力電圧４０に設定、次に該バイアス電圧３７をアドレス相補出力電圧４０と同じ値のバイアス電圧４１に落としバイアスをオフ状態とした後、駆動バイアス電圧４２を印加し、次にハイ状態のアドレス相補出力電圧４０を通常アドレス相補出力電圧３９に戻し、着地衝撃による機械振動の過渡応答安定化を経て、駆動バイアス電圧４２を光路長補正バイアス電圧３７に戻す。

双安定光位相スイッチング変調装置１を駆動する基本応用シーケンス４３はバイアス電圧リセットにおいてバイアスの極性を反転させる双極性の大きなリセットパルス４４により可動構造体２２に機械共振振動エネルギーを与える点を除き基本シーケンス３５と同じである。

支持柱２０により薄膜金属電極兼光反射板２１を薄膜金属電極板５に一体化形成した可動構造体２２の重量は数マイクログラム程度であり、該構造体２２が静電引力により３０ｃｍ／秒の速度で動作する時、該電極板５が薄膜金属片持ち梁停止板１２，１３の高さに相当する位置２９と薄膜金属片持ち梁停止１０，１１の高さに相当する位置３０と間を例えば１ｕｍに設計した場合に、該位置２９と該位置３０の間遷移は３ｕ秒で完結する。

双安定光位相変調装置１は通常のウェハープロセスラインを使用しシリコンからＣＭＯＳアドレス回路形成、多層金属薄膜構造体形成、パッケージ・アッセンブリ工程から製造することができる。

その構造実施例を以下に説明する。

図４にメモリセルＣＭＯＳ回路が内部に形成されたシリコン半導体基板を示す。

１０数ｕｍ平方角サイズのシリコン半導体基板４５の内部にメモリセル回路を、例えば６トランジスタＣＭＯＳＳＲＡＭにより構成し、ツインウエルＣＭＯＳ、ダブルレベルメタル（ＤＬＭ）配線技術を用い、ＤＬＭＣＭＯＳアドレス回路形成後、厚い酸化膜の堆積、そしてその厚い酸化膜をＣＭＰにより平坦化し多層金属薄膜構造体を形成していく基礎面４６とし、ＣＭＯＳＳＲＡＭメモリセルのアドレス相補出力電圧、バイアス電圧を厚い酸化膜に開けられた接続穴を通じて該基礎面４６に引き出す。

図５に多層金属薄膜構造体を形成していく基礎面４６上に薄膜金属電極板２を形成した構造４７を示す。

薄膜金属電極板２を、例えば膜厚０．３ｕｍ、面積８０ｕｍ＾２で設計しＣＭＯＳＳＲＡＭメモリセルからのアドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａを接続する。

図６に薄膜金属電極板５を空中に水平に吊る構造４８を示す。

例えば膜厚０．４ｕｍ、一辺１１ｕｍ、面積１２０ｕｍ＾２の薄膜金属電極板５が静電引力の作用を受けバランス良く水平を保ち上下に動くことができるように、該電極板５の縁に上下に撓む薄膜金属梁６、７，８，９の各一端を均等に接続し、該梁の各他端を支持柱４９、５０、５１、５２に接続し４本の該梁６、７，８，９で該電極板５を１．３ｕｍ程度の高さの空中に水平に吊る。

薄膜金属梁６、７，８，９を、例えばＡｌ材料で膜厚０．１５ｕｍ、幅１ｕｍ、長さ８ｕｍの梁と等価に設計し、梁一本当たりに１３０ｎＮの応力が加わった時の梁の撓み量を０．６ｕｍ程度となるように制御する。

図７に薄膜金属電極板５の上下の動作範囲を制限する停止構造５３を示す。

支持柱５４に薄膜金属片持ち梁停止板１０，１２の一端を接続し、該梁停止板１０，１２の他端を自由端とし、同様に支持柱５５には薄膜金属片持ち梁停止板１１，１３の一端を接続し、該梁停止板１１，１３の他端を自由端とし、支持柱５６には薄膜金属片持ち梁停止板１４，１６の一端を接続し、該梁停止板１４，１６の他端を自由端とし、支持柱５７には薄膜金属片持ち梁停止板１５，１７の一端を接続し、該梁停止板１５，１７の他端を自由端とする。

図８に薄膜金属電極板５を空中に水平に吊る構造４８と該電極板５の上下の動作範囲を制限する停止構造５３を位置合わせ配置し形成した構造５８を示す。

支持柱５４，５５，５６，５７を薄膜金属電極板５の周りに配置し、該電極板５の高さを支持柱５４、乃至は５５、５６，５７に接続する２枚の薄膜金属片持ち梁停止板１０と１２、乃至は１１と１３、１４と１６、１５と１７の中間の高さに設定し、各支持柱に接続する薄膜金属片持ち梁停止板の自由端が該電極板５の縁に僅かに重なるようにレイアウト配置し、該電極板５の可動範囲を、例えば上方向に０．５ｕｍ、下方向に０．５ｕｍに制限するよう設定する。

図９に薄膜金属電極板５の上下の動作範囲を制限する停止構造・構成の変形例を示す。

薄膜金属電極板５に薄膜金属片持ち梁停止板５９を形成し、該金属片持ち梁５９の高さを支持柱５４に形成した２枚の薄膜金属片持ち梁停止板１０、１２の中間高さに設定し該金属片持ち梁停止板５９の自由端５９ｂが２枚の該梁停止板の自由端１０ｂ、１２ｂと僅かに重なるように配置する。

薄膜金属電極板５が２枚の薄膜金属片持ち梁停止板１０、１２の間を遷移移動し、該梁停止板１０、１２によって保持する場合に該梁停止板１０には常に方向３２の応力が、一方該梁停止板１２には常に方向３１の応力が印加されるが、該電極板５に形成した薄膜金属片持ち梁５９に対しては方向３１と方向３２の両方の応力が交互に印加される。

図１０に構造４７に構造５８を位置合わせ配置し形成した構造６０を示す。

図１１に薄膜金属電極板４の中央に開口部６１を形成した該電極板４を空中に支える構造６２を示す。

薄膜金属電極板４の中央に開口部６１を形成した該電極板４は４本の支持柱６３，６４，６５，６６に接続し、該電極板４の面積を薄膜金属電極板２の面積と等価に設計し，ＣＭＯＳＳＲＡＭメモリセルからのアドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）３ｂを接続する。

例えば膜厚０．４ｕｍの薄膜金属電極板４は薄膜金属電極板５の上部に薄膜金属電極板２と該電極板５の間隔と同じ間隔をとり配置し、該電極板５に対する該電極板４の有効電極面積を該電極板２と該電極板５に対する有効電極面積と等価の８０ｕｍ＾２に設定する。

図１２に構造６０に構造６２を位置合わせ配置し形成した構造６７を示す。

図１３に薄膜金属電極兼光反射板２１と支持柱２０から成る構造６８を示す。

可動構造体２２の薄膜金属電極板５が薄膜金属片持ち梁停止板１０，１１、１４，１５によって保持安定化している時、駆動シーケンス３５、乃至は４３におけるバイアス電圧オフの段階で該電極板５が該梁停止板１０，１１、１４，１５から離陸する時に、該構造体２２に該電極板４から引かれる方向３１に数ｎＮの静電引力が作用しているように、支持柱２０の高さを、薄膜金属電極板４の高さ位置と薄膜金属片持ち梁停止板１０，乃至は１１、１４，１５の高さ位置との距離の３倍と設定し、例えば４．５ｕｍとする。

図１４に構造６７に構造６８を位置合わせ接続し完成した構造６９を示す。

構造６８の支持柱２０は薄膜金属電極板４に接触しないよう該電極板の開口６１の中央を通り、薄膜金属電極板５の中央に接続し、支持柱２０により薄膜金属電極兼光反射板２１と該電極板５が一体化した可動構造体２２が完成し、該構造体２２を吊るす薄膜金属梁６、７、８，９を通じてバイアス電圧Ｖｂ２３を印加する。

例えば膜厚０．４ｕｍ、一辺１５ｕｍ平方角の薄膜金属電極兼光反射板２１は４．５ｕｍ高さの支持柱２０により薄膜金属電極板４の上部２．６ｕｍ高さに設置する。

このように基礎面４６の上に構造４７、構造４８、構造５３、構造５８、構造６０、構造６２、構造６７、構造６８、構造６９と順番に空中構築していくが、実際の製造工程において各機能構造は高さ別の構造要素に分解され基礎面４６の上に下の層から順に有機ポリマーによる犠牲層を利用し積み上げ形成していき全体の構造６９が完成した後に等方性プラズマエッチングによる犠牲層除去工程で立体構造を空間に解放する。

図１５に２種類の安定状態に駆動される双安定光位相変調装置７０を示す。

薄膜金属電極兼光反射板２１が上位置で安定状態にある双安定光位相変調装置７１では可動構造体２２の薄膜金属電極板５上が薄膜金属片持ち梁停止板１２、１３、１６，１７により保持安定化しており、他方、薄膜金属電極兼光反射板２１が下位置で安定状態にある双安定光位相変調装置７２では可動構造体２２の薄膜金属電極板５上が薄膜金属片持ち梁停止板１０、１１、１４，１５により保持安定化している。

２種類の安定状態に駆動される双安定光位相変調装置７０において、薄膜金属電極兼光反射板２１の表面２４が静止・安定する高さ位置２５ａと２５ｂの差距離ｄに
含まれる薄膜金属片持ち梁停止板１０、１１、１４，１５、乃至は１２、１３、１６，１７の応力撓みによる位置移動量とメモリセルのデータ書き替え反転による応力撓み変動による位置変動量の成分は、該電極兼光反射板２１の表面２４から反射される光の光路長と光路長精度に４倍の影響を及ぼす。

例えば、５３２ｎｍ波長光の光路長を１／８波長精度で切り換える要求に対し、可動構造体２２に２５Ｖのバイアス電圧Ｖｂ２３を、薄膜金属電極板２にメモリセルからの５Ｖのアドレス相補出力電圧Ｖａ（−）３ａを、薄膜金属電極板４に０Ｖのアドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）３ｂを印加し、該構造体２２の薄膜金属電極板５が薄膜金属片持ち梁停止板１２，１３の高さ位置で保持安定している状態にあって、メモリセルのデータを反転すると、該構造体２２の該電極板５から該電極板５を保持安定化している４枚の薄膜金属片持ち梁停止板１２，１３，１６，１７には該梁停止板１枚当たり約１００ｎＮの応力減少変動が起こり、その時に該梁停止板１枚当たりの撓み変化量が１／３２波長相当の１７ｎｍ程度となるよう、Ａｌ材料で幅１ｕｍ、長さ４ｕｍ、板厚３００ｎｍの薄膜金属片持ち梁停止板を設計する。

図１６に双安定光位相変調装置のアレー配列７３の例を示す。

ＣＭＯＳ回路シリコン半導体基板７４上に、６４個の双安定光位相変調装置をアレー配列し、動作状態にある該光位相変調装置は薄膜金属電極兼光反射板２１が上位置、乃至は下位置のいずれかの状態にあり、光源からの位相の揃った入射光７５が薄膜金属電極兼光反射板２１が上位置で安定状態にある双安定光位相変調装置７１に角度７６で入射し該電極兼光反射板２１の表面２４で角度７７で反射し反射光７８となり、同様に光源からの入射光７５と位相が揃って並行に進行する入射光７９が薄膜金属電極兼光反射板２１が下位置で安定状態にある双安定光位相変調装置７２に角度８０で入射し該電極兼光反射板２１の表面２４で角度８１で反射し反射光８２となり、該反射光７８と該反射光８２との間に光路長差を生じ、アレー配列面全体から反射される光面は解像度６４で位相変調有り、無しの２状態により変調される。

ミクロンサイズのマイクロミラー構造体アレー素子において光位相を高速、かつ高解像度に切り換え変調する技術はホログラフィーデータストレージ、ホログラフィーを応用する動画３次元ディスプレイ等の光応用技術に適用されていく。

本発明の双安定光位相変調装置１の基本構成断面可動構造体２２に作用する静電引力の方向と大きさの高さ位置依存例本発明の双安定光位相変調装置１を駆動する基本シーケンスメモリセルＣＭＯＳ回路が内部に形成されたシリコン半導体基板多層金属薄膜構造体を形成していく基礎面４６上に薄膜金属電極板２を形成した構造４７薄膜金属電極板５を空中に水平に吊る構造４８薄膜金属電極板５の上下の動作範囲を制限する停止構造５３薄膜金属電極板５を空中に水平に吊る構造４８と該電極板５の上下の動作範囲を制限する停止構造５３を位置合わせ配置し形成した構造５８薄膜金属電極板５の上下の動作範囲を制限する停止構造構成の変形例構造４７に構造５８を位置合わせ配置し形成した構造６０薄膜金属電極板４の中央に開口部６１を形成した該電極板４を空中に支える構造６２構造６０に構造６２を位置合わせ配置し形成した構造６７薄膜金属電極兼光反射板２１と支持柱２０から成る構造６８構造６７に構造６８を位置合わせ接続し完成した全体構造６９２種類の安定状態に駆動される双安定光位相変調装置双安定光位相変調装置のアレー配列７３の例

１双安定光位相変調装置
２薄膜金属電極板
３ａメモリセルからのアドレス相補出力電圧Ｖａ（−）
３ｂメモリセルからのアドレス相補出力電圧Ｖａ（＋）
４薄膜金属電極板
５薄膜金属電極板
６薄膜金属梁
７薄膜金属梁
８薄膜金属梁
９薄膜金属梁
１０薄膜金属片持ち梁停止板
１０ｂ薄膜金属片持ち梁停止板の自由端
１１薄膜金属片持ち梁停止板
１１ｂ薄膜金属片持ち梁停止板の自由端
１２薄膜金属片持ち梁停止板
１２ｂ薄膜金属片持ち梁停止板の自由端
１３薄膜金属片持ち梁停止板
１３ｂ薄膜金属片持ち梁停止板の自由端
１４薄膜金属片持ち梁停止板
１５薄膜金属片持ち梁停止板
１６薄膜金属片持ち梁停止板
１７薄膜金属片持ち梁停止板
１８ａ薄膜金属電極板５の縁の上面
１８ｂ薄膜金属電極板５の縁の下面
１９ａ薄膜金属電極板５の縁の上面
１９ｂ薄膜金属電極板５の縁の下面
２０支持柱
２１薄膜金属電極兼光反射板
２２薄膜金属電極板５上に支持柱２１により薄膜金属板２０を接続し一体化した可動構造体
２３バイアス電圧Ｖｂ
２４薄膜金属電極兼光反射板２１の表面
２５ａ薄膜金属電極兼光反射板２１の表面２４が静止し安定する高さ位置
２５ｂ薄膜金属電極兼光反射板２１の表面２４が静止し安定する高さ位置
２６可動構造体２２に作用する静電引力軸
２７薄膜金属電極板５の高さ位置軸
２８薄膜金属片持ち梁停止板１０と１２の高さの中間に相当する高さ位置
２９薄膜金属片持ち梁停止板１２，乃至は１３の高さに相当する高さ位置
３０薄膜金属片持ち梁停止板１０，乃至は１１の高さに相当する高さ位置
３１薄膜金属電極板４に引かれる方向
３２薄膜金属電極板２に引かれる方向
３３可動構造体２２に作用する静電引力と薄膜金属電極板５の高さ位置との関係曲線
３４メモリセル内容を反転した時の可動構造体２２に作用する静電引力と薄膜金属電極板５の高さ位置との関係曲線
３５双安定光位相変調装置１を駆動する基本シーケンス
３６グランドレベル
３７光路長補正バイアス電圧
３８共鳴パルス
３９通常アドレス相補出力電圧
４０ハイ状態のアドレス相補出力電圧
４１ハイ状態のアドレス相補出力電圧４０と同じ値のバイアス電圧
４２駆動バイアス電圧
４３双安定光位相変調装置１を駆動する基本応用シーケンス
４４双極性のリセットパルス
４５シリコン半導体基板
４６多層金属薄膜構造体を形成していく基礎面
４７構造多層金属薄膜構造体を形成していく基礎面４６上に薄膜金属電極板２を形成した構造
４８薄膜金属電極板５を空中に水平に吊る構造
４９薄膜金属梁６を支持する支持柱
５０薄膜金属梁７を支持する支持柱
５１薄膜金属梁８を支持する支持柱
５２薄膜金属梁９を支持する支持柱
５３構造薄膜金属電極板５の上下の動作範囲を制限する停止構造
５４薄膜金属片持ち梁停止板１０、１２を接続する支持柱
５５薄膜金属片持ち梁停止板１１、１３を接続する支持柱
５６薄膜金属片持ち梁停止板１４、１６を接続する支持柱
５７薄膜金属片持ち梁停止板１５、１７を接続する支持柱
５８薄膜金属電極板５を空中に水平に吊る構造４８と該電極板５の上下の動作範囲を制限する停止構造５３を位置合わせ配置し形成した構造
５９薄膜金属電極板５に形成した薄膜金属片持ち梁停止板
５９ｂ薄膜金属電極板５に形成した薄膜金属片持ち梁停止板の自由端
６０構造４７に構造５８を位置合わせ配置し形成した構造
６１薄膜金属電極板４の中央の開口部
６２薄膜金属電極板４の中央に開口部６１を形成した該電極板４を空中に支える構造
６３薄膜金属電極板４を支える支持柱
６４薄膜金属電極板４を支える支持柱
６５薄膜金属電極板４を支える支持柱
６６薄膜金属電極板４を支える支持柱
６７構造６０に構造６２を位置合わせ配置し形成した構造
６８薄膜金属電極兼光反射板２１と支持柱２０から成る構造
６９構造６７に構造６８を位置合わせ接続し完成した構造
７０２種類の安定状態に駆動される双安定光位相変調器
７１薄膜金属電極兼光反射板２１が上位置で安定状態にある双安定光位相変調装置
７２薄膜金属電極兼光反射板２１が下位置で安定状態にある双安定光位相変調装置
７３双安定光位相変調装置のアレー配列
７４ＣＭＯＳ回路シリコン半導体基板
７５光源からの位相の揃った入射光
７６光源からの入射光７５の入射角度
７７双安定光位相変調装置７１に入射光７５が入射し薄膜金属電極兼光反射板２１で反射する光の反射角
７８双安定光位相変調装置７１に入射光７５が入射し薄膜金属電極兼光反射板２１で反射角７７で反射する光
７９光源からの入射光７５と位相が揃って並行に進行する入射光
８０光源からの入射光７９の入射角度
８１双安定光位相変調装置７２に入射光７９が入射し薄膜金属電極兼光反射板２１で反射する光の反射角
８２双安定光位相変調装置７２に入射光７９が入射し薄膜金属電極兼光反射板２１で反射角８１で反射する光

Claims

基板上に導電性を有す多層の薄膜金属からモノリシックに形成されるミクロンサイズの構造体において、１層目電極板にメモリセルからのアドレス相補出力電圧の一方を供給、５層目電極板に該アドレス相補出力電圧の他方を供給、６層目電極板兼光反射板と３層目電極板を５層目電極板に接触しない様に建てた支持柱により接続一体化した構造体の３層目電極板に上下に撓む梁を接続し、該３層目電極板を１層目電極板と５層目電極板の中間付近の高さ位置の空間に水平に吊り上下に動く可動構造体とし、該３層目電極板の高さ位置を２層目片持ち梁停止板の高さと４層目片持ち梁停止板の高さの中間付近の高さ位置に、且つ２層目片持ち梁停止板の自由端と４層目片持ち梁停止板の自由端を該３層目電極板の縁に僅かに重ねて配置し、該可動構造体と２層目片持ち梁停止板と４層目片持ち梁停止板に共通のバイアス電圧を印可し、該可動構造体と１層目電極板、及び該可動構造体と５層目電極板に働く静電引力の作用により１層目電極板と５層目電極板方向に向けてより低いエネルギーポテンシャル状態を形成し、メモリセルからのアドレス相補出力電圧により該可動構造体の１層目電極板、乃至は５層目電極板のいずれかの方向への移動先を制御し、該可動構造体を移動し該可動構造体に一体化形成の３層目電極板を２層目、乃至は４層目に形成のいずれかの片持ち梁停止板の自由端によって停止し保持安定化させ、該可動構造体を２層目片持ち梁停止板の自由端と４層目片持ち梁停止板の自由端の間を遷移移動させる双安定駆動により、該可動構造体に一体化形成の６層目電極板兼光反射板から反射される光の光路長差（位相差）を制御することを特徴とする双安定光位相変調装置。
［請求項１］に記載の双安定光位相変調装置にあって、３層目電極板の縁に片持ち梁停止板を形成し、該片持ち梁停止板の高さを２層目、４層目に形成の片持ち梁停止板の高さの中間に設定し、３層目電極板の縁に形成の片持ち梁停止板の自由端が２層目片持ち梁停止板の自由端、及び４層目片持ち梁停止板の自由端に僅かに重なるように配置し、３層目電極板の縁に形成の片持ち梁停止板の自由端を２層目片持ち梁停止板の自由端、乃至は４層目片持ち梁停止板の自由端に着地させ、遷移移動する３層目電極板を停止し保持安定化させることを特徴とする双安定光位相変調装置。
［請求項１］に記載の双安定光位相変調装置にあって、片持ち梁停止板の応力撓み特性により、可動構造体に一体化形成される６層目電極板兼光反射板から反射される光の位相変調精度を設定することを特徴とする双安定光位相変調装置。
［請求項１］に記載の双安定光位相変調装置を駆動する駆動シーケンスにあって、Ａ：光路長を補正する共通バイアス電圧印加状態にあってメモリセルのデータを書きこみし、Ｂ：光路長を補正する共通バイアス電圧に共鳴パルスを重畳し可動構造体に機械共振振動エネルギーを与えると同時にアドレス相補出力電圧を昇圧し、乃至は光路長を補正するバイアス電圧の極性を反転させ可動構造体に機械共振振動エネルギーを与えると同時にアドレス相補出力電圧を昇圧し、Ｃ：光路長を補正する共通バイアス電圧を昇圧したアドレス相補出力電圧と同じ値のバイアス電圧に落としバイアスを除去すると同時に２層目片持ち梁停止板か４層目片持ち梁停止板のいずれかの自由端に該可動構造体の３層目電極板が停止している位置から該３層目電極板が２層目片持ち梁停止板と４層目片持ち梁停止板の高さの中間に相当する高さ位置に戻ろうとする運動速度に差が生じることにより該位置からの移動、乃至は該位置を保持するかの状態を差別化し、Ｄ：駆動する共通バイアス電圧の印加と同時に該可動構造体の該３層目電極板が２層目片持ち梁停止板か４層目片持ち梁停止板のいずれかの自由端に停止している位置から相対する４層目片持ち梁停止板か２層目片持ち梁停止板に向かっての位置の移動、乃至は２層目片持ち梁停止板か４層目片持ち梁停止板のいずれかの自由端に停止している位置に引き戻されてその位置を保持する動作過程に入れ、Ｅ：昇圧したアドレス相補出力電圧を通常アドレス相補出力電圧に戻し、Ｆ：６層目電極板兼光反射板と３層目電極板を５層目電極板に接触しない様に建てた支持柱により接続一体化した可動構造体の３層目電極板が、２層目片持ち梁停止板か４層目片持ち梁停止板のいずれかの自由端に着地した時の衝撃により該可動構造体に引き起こされる機械振動の過渡応答を安定化し、Ｇ：光路長を補正する共通バイアス電圧を再印加する７段階から構成される駆動シーケンス。
［請求項１］に記載の双安定光位相変調装置にあって、５層目電極板と２層目片持ち梁停止板間の空間距離の２倍に５層目電極板の厚さを加えた距離以上の高さの支持柱により６層目電極板兼光反射板と３層目電極板を接続し一体化することを特徴とする双安定光位相変調装置。
［請求項１］に記載の双安定光位相変調装置にあって、６層目電極兼光反射板により５層目以下に形成の下部構造を覆い隠すことを特徴とする双安定光位相変調装置。
［請求項１］に記載の双安定光位相変調装置にあって、５層目電極板の中央に開口部を設け該開口部に接触しない様に該開口部中央に支持柱を通し６層目電極板兼光反射板の中央部と３層目電極板の中央部を接続一体化したことを特徴とする双安定光位相変調装置。
［請求項１］に記載の双安定光位相変調装置を平面にアレー配列し光反射板から成るマイクロミラーアレー面を構成し、すべての双安定光位相変調装置を独立に動作させ該マイクロミラーアレー面により反射される２次元光面の光位相を変調する機能を有すことを特徴とする双安定光位相変調装置。