JP2000314846A - 振動体装置及びその作動方法 - Google Patents
振動体装置及びその作動方法Info
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- JP2000314846A JP2000314846A JP11124407A JP12440799A JP2000314846A JP 2000314846 A JP2000314846 A JP 2000314846A JP 11124407 A JP11124407 A JP 11124407A JP 12440799 A JP12440799 A JP 12440799A JP 2000314846 A JP2000314846 A JP 2000314846A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクロミラーが空気の粘性によって駆動力
を減衰されることなく、また、マイクロミラーが支持体
に貼り付くことがないような振動体装置及びその作動方
法を提供すること。 【解決手段】 ミラー４を支持する振動体５に対向する
基板２の面に貫通孔８を設けて空間２５と外部とを連通
する。更に振動体５の振動による空間２５内の圧縮空気
に対しては、振動体５の動作に相関して動作するメッシ
ュ電極１４及びバタフライバルブ１５を設て空間２５内
の圧縮空気を制御し、振動体５の貼り付きに対しては、
貫通孔８から気流を空間２５内へ導入し、貼り付きを防
止する。
を減衰されることなく、また、マイクロミラーが支持体
に貼り付くことがないような振動体装置及びその作動方
法を提供すること。 【解決手段】 ミラー４を支持する振動体５に対向する
基板２の面に貫通孔８を設けて空間２５と外部とを連通
する。更に振動体５の振動による空間２５内の圧縮空気
に対しては、振動体５の動作に相関して動作するメッシ
ュ電極１４及びバタフライバルブ１５を設て空間２５内
の圧縮空気を制御し、振動体５の貼り付きに対しては、
貫通孔８から気流を空間２５内へ導入し、貼り付きを防
止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、光ディス
クに記録された情報を読み取るために、光反射面を介し
て光を光ディスクの記録部に導く振動体装置及びその作
動方法に関するものである。
クに記録された情報を読み取るために、光反射面を介し
て光を光ディスクの記録部に導く振動体装置及びその作
動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】情報通信及びその処理技術の進歩はめざ
ましく、個人が簡単に映像などの大容量情報を扱うこと
が可能となるに伴れ、情報の記録手段に対する高密度化
の要求が高く、この要求に応える記録媒体として光ディ
スクはＤＶＤ（Digital Versatile Disk) で代表される
ように、大容量の情報の記録が可能であり普及してい
る。
ましく、個人が簡単に映像などの大容量情報を扱うこと
が可能となるに伴れ、情報の記録手段に対する高密度化
の要求が高く、この要求に応える記録媒体として光ディ
スクはＤＶＤ（Digital Versatile Disk) で代表される
ように、大容量の情報の記録が可能であり普及してい
る。
【０００３】このような高密度光ディスク装置では、情
報トラックの間隔がサブミクロンのオーダーまで小さく
なり、記録、再生用光学スポットは数ｎｍの高い位置決
め精度が要求される。
報トラックの間隔がサブミクロンのオーダーまで小さく
なり、記録、再生用光学スポットは数ｎｍの高い位置決
め精度が要求される。
【０００４】光ディスク装置の光学スポット位置決めの
一つであり、光ディスク上のトラックを横断するラジア
ル方向の位置決めは、光ディスクの記録情報を読み取る
ために、光反射面を有する振動体を介して光を記録部に
導くものであるが、振動体が空気の粘性によって駆動力
を減衰され易い。
一つであり、光ディスク上のトラックを横断するラジア
ル方向の位置決めは、光ディスクの記録情報を読み取る
ために、光反射面を有する振動体を介して光を記録部に
導くものであるが、振動体が空気の粘性によって駆動力
を減衰され易い。
【０００５】このような駆動力の減衰防止対策として、
従来は、振動体を真空中に封じ込めたり、振動体近傍の
壁に溝を切ったりする（例えば、映像メディア学会誌Vo
l.52,No.10,pp.1507〜1512(1998)参照) ことが行われて
きた。
従来は、振動体を真空中に封じ込めたり、振動体近傍の
壁に溝を切ったりする（例えば、映像メディア学会誌Vo
l.52,No.10,pp.1507〜1512(1998)参照) ことが行われて
きた。
【０００６】また、振動体が対向する電極に貼り付く現
象を防止する方法として、振動体の貼り付きが起き得る
部分にばねを取りつけ、このばねの反発力で貼り付きを
防ぐ方法が取られてきた。
象を防止する方法として、振動体の貼り付きが起き得る
部分にばねを取りつけ、このばねの反発力で貼り付きを
防ぐ方法が取られてきた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た振動体を真空中に封じ込める方法では、封じ込めた空
間の真空度が脱ガス効果によって劣化するのを防止する
ために、ゲッタリング（吸着）材を設置したりしてい
た。しかし、この方法では、限られた空間に大きな容量
のゲッタリング材を設置する必要があるのと、ゲッタリ
ング材の能力には限度があるため、高い真空度を保持し
続けるのは困難であった。
た振動体を真空中に封じ込める方法では、封じ込めた空
間の真空度が脱ガス効果によって劣化するのを防止する
ために、ゲッタリング（吸着）材を設置したりしてい
た。しかし、この方法では、限られた空間に大きな容量
のゲッタリング材を設置する必要があるのと、ゲッタリ
ング材の能力には限度があるため、高い真空度を保持し
続けるのは困難であった。
【０００８】また、振動体近傍の壁に溝を切る方法でも
一定の効果は得られるものの、高い周波数で振動させる
ときには十分な効果は得られ難い。
一定の効果は得られるものの、高い周波数で振動させる
ときには十分な効果は得られ難い。
【０００９】また、振動体の貼り付き防止用のばねは、
その製造工程が極めて複雑であり、製品のコスト高を招
く要因となる。
その製造工程が極めて複雑であり、製品のコスト高を招
く要因となる。
【００１０】そこで本発明の目的は、振動体が空気の粘
性によって駆動力を減衰されることなく、また、振動体
が支持体に貼り付くことのない振動体装置及びその作動
方法を提供することにある。
性によって駆動力を減衰されることなく、また、振動体
が支持体に貼り付くことのない振動体装置及びその作動
方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、振動体
と、この振動体を内空間に面して支持する支持体とから
なり、前記内空間を介して前記振動体に対向した前記支
持体の壁部を貫通して前記内空間と外部とを連通させる
貫通孔が設けられている振動体装置（以下、本発明の振
動体装置と称する。）に係るものである。
と、この振動体を内空間に面して支持する支持体とから
なり、前記内空間を介して前記振動体に対向した前記支
持体の壁部を貫通して前記内空間と外部とを連通させる
貫通孔が設けられている振動体装置（以下、本発明の振
動体装置と称する。）に係るものである。
【００１２】本発明の振動体装置によれば、前記支持体
の壁部に内空間と外部とを連通する貫通孔が設けられて
いるので、前記内空間又は外部から空気の如き流体を流
出入させることができる。従って、前記振動体の振動に
応じて動作する空気の排出制御手段を設ければ、この振
動体の振動によって内空間で空気が圧縮されることがな
く、振動体が圧縮された空気によって振動が抑制される
ことを防止することができる。また、前記貫通孔を介し
て前記空間内へ気流を導入することによって、前記振動
体の非作動時に、この振動体が前記支持体に貼りつく如
き現象を防止することができる。
の壁部に内空間と外部とを連通する貫通孔が設けられて
いるので、前記内空間又は外部から空気の如き流体を流
出入させることができる。従って、前記振動体の振動に
応じて動作する空気の排出制御手段を設ければ、この振
動体の振動によって内空間で空気が圧縮されることがな
く、振動体が圧縮された空気によって振動が抑制される
ことを防止することができる。また、前記貫通孔を介し
て前記空間内へ気流を導入することによって、前記振動
体の非作動時に、この振動体が前記支持体に貼りつく如
き現象を防止することができる。
【００１３】また、本発明は、振動体と、この振動体を
内空間に面して支持する支持体とからなり、前記内空間
を介して前記振動体に対向した前記支持体の壁部を貫通
して前記内空間と外部とを連通させる貫通孔が設けられ
ている振動体装置を作動させる際に、前記振動体の振動
時に前記内空間に生じる流体圧を前記貫通孔から外部へ
放出する、振動体装置の作動方法（以下、本発明の作動
方法と称する。）に係るものである。
内空間に面して支持する支持体とからなり、前記内空間
を介して前記振動体に対向した前記支持体の壁部を貫通
して前記内空間と外部とを連通させる貫通孔が設けられ
ている振動体装置を作動させる際に、前記振動体の振動
時に前記内空間に生じる流体圧を前記貫通孔から外部へ
放出する、振動体装置の作動方法（以下、本発明の作動
方法と称する。）に係るものである。
【００１４】本発明の作動方法によれば、前記振動体の
振動時に前記内空間に生じる流体圧を貫通孔から外部へ
放出するので、上記した振動体装置と同様の効果が奏せ
られる作動方法を提供することができる。
振動時に前記内空間に生じる流体圧を貫通孔から外部へ
放出するので、上記した振動体装置と同様の効果が奏せ
られる作動方法を提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面を参照しながら説明する。
態を図面を参照しながら説明する。
【００１６】上記した本発明の振動体装置及び作動方法
においては、図１に示すように、前記内空間２５に面す
る位置において前記振動体５と前記壁部２とに対向電極
６、７が設けられ、これらの電極間に印加する電圧によ
る静電力に応じて前記振動体５が振動するように構成す
ることが望ましい。
においては、図１に示すように、前記内空間２５に面す
る位置において前記振動体５と前記壁部２とに対向電極
６、７が設けられ、これらの電極間に印加する電圧によ
る静電力に応じて前記振動体５が振動するように構成す
ることが望ましい。
【００１７】そして、図示の如く前記振動体５が前記支
持体１にビーム部３によって連結され、このビーム部３
を軸にして回動し、前記振動を行うことが望ましい。
持体１にビーム部３によって連結され、このビーム部３
を軸にして回動し、前記振動を行うことが望ましい。
【００１８】この場合、図１（ｃ）に示すように前記壁
部２側の前記電極７が複数（例えば２つ）に分割され、
これらの電極７ａ、７ｂのそれぞれに電位が印加され前
記振動体５側の前記電極６が共通電極として用いられる
ことが望ましい。
部２側の前記電極７が複数（例えば２つ）に分割され、
これらの電極７ａ、７ｂのそれぞれに電位が印加され前
記振動体５側の前記電極６が共通電極として用いられる
ことが望ましい。
【００１９】更に、図３に示すように、前記貫通孔８
に、流体の流動性を制御する制御手段が設けられ、この
制御手段が、バタフライバルブ１５からなっていること
が望ましい。
に、流体の流動性を制御する制御手段が設けられ、この
制御手段が、バタフライバルブ１５からなっていること
が望ましい。
【００２０】また、図３（ａ）及び（ｃ）に示すように
前記バタフライバルブ１５に電極１６としてのアルミニ
ウム膜が設けられ、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように
これに対向して設けられた多孔電極１４との間に所定の
電位が印加されることにより、前記バタフライバルブ１
５が回動し、流体通過領域が制御されることが望まし
い。
前記バタフライバルブ１５に電極１６としてのアルミニ
ウム膜が設けられ、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように
これに対向して設けられた多孔電極１４との間に所定の
電位が印加されることにより、前記バタフライバルブ１
５が回動し、流体通過領域が制御されることが望まし
い。
【００２１】そして、前記振動体５の振動に相関させて
図３に示したバタフライバルブ１５及び多孔電極１４か
らなる前記制御手段が動作することが望ましい。
図３に示したバタフライバルブ１５及び多孔電極１４か
らなる前記制御手段が動作することが望ましい。
【００２２】また、図４に示すように前記貫通孔８から
前記内空間２５へ流体を導入し、前記壁部２に振動体５
が貼りついた場合にはこの振動体を復帰させたり、貼り
つきを防止することができる。流体の導入方法として
は、例えばファンを用いてもよく、また、例えばディス
クの回転によるスライダーの浮上に伴う空気流の取り込
みによってもよい。
前記内空間２５へ流体を導入し、前記壁部２に振動体５
が貼りついた場合にはこの振動体を復帰させたり、貼り
つきを防止することができる。流体の導入方法として
は、例えばファンを用いてもよく、また、例えばディス
クの回転によるスライダーの浮上に伴う空気流の取り込
みによってもよい。
【００２３】上記のように構成することにより、前記内
空間２５とは反対側の前記振動体５の面が光反射面４で
あり、この光反射面４に入射する光が前記振動体５の振
動により進路変更する良好なマイクロミラーを実現する
ことができる。
空間２５とは反対側の前記振動体５の面が光反射面４で
あり、この光反射面４に入射する光が前記振動体５の振
動により進路変更する良好なマイクロミラーを実現する
ことができる。
【００２４】以下、本発明の好ましい実施の形態を更に
詳細に説明する。図１は第１の実施の形態によるマイク
ロミラー（以下、ミラーと称することがある。）に振動
の制御機構を示すマイクロミラー装置２８の断面図であ
る。
詳細に説明する。図１は第１の実施の形態によるマイク
ロミラー（以下、ミラーと称することがある。）に振動
の制御機構を示すマイクロミラー装置２８の断面図であ
る。
【００２５】シリコンからなる基板１及び２は接合面２
ａで陽極接合（Ｓｉとガラス（Ｎａを含む）を密着さ
せ、高温、高電圧の印加によりＮａのＳｉへの拡散を促
して接着させる）する。ミラー本体５の振動は図１
（ｃ）に示すように、ミラー本体５のビーム３方向を境
に２分された下部電極７と上部電極６間の静電気力によ
り誘起され、ビーム３の捻れ振動として実現される。ミ
ラー本体５はビーム３により基板１に接続する。なお、
図１（ａ）は図１（ｂ）（ｃ）のａ−ａ線に対応する断
面図である。
ａで陽極接合（Ｓｉとガラス（Ｎａを含む）を密着さ
せ、高温、高電圧の印加によりＮａのＳｉへの拡散を促
して接着させる）する。ミラー本体５の振動は図１
（ｃ）に示すように、ミラー本体５のビーム３方向を境
に２分された下部電極７と上部電極６間の静電気力によ
り誘起され、ビーム３の捻れ振動として実現される。ミ
ラー本体５はビーム３により基板１に接続する。なお、
図１（ａ）は図１（ｂ）（ｃ）のａ−ａ線に対応する断
面図である。
【００２６】ミラー本体５のミラーとしての機能は、ミ
ラー本体５の表面にＡｕの蒸着で形成したミラー４に光
が反射されることにより実現される。また、上部電極６
への電圧印加はコンタクトホール９ａを経由し、配線２
０を介して行われ、下部電極７への電圧印加はコンタク
トホール９ｂを経由し、配線２１を介して行われる。
ラー本体５の表面にＡｕの蒸着で形成したミラー４に光
が反射されることにより実現される。また、上部電極６
への電圧印加はコンタクトホール９ａを経由し、配線２
０を介して行われ、下部電極７への電圧印加はコンタク
トホール９ｂを経由し、配線２１を介して行われる。
【００２７】ミラー本体５の振動はビーム３を軸とした
回動であるので、上部電極６と下部電極７との間の極め
て限られた空間２５内での振動となる。従って、ミラー
本体５が振動する場合は、この空間２５において空気に
より振動がダンピングされることに加えて、ミラーの振
動でこの限られた空間２５に空気が圧縮されるため、ミ
ラーの振動が抑制され易くなる。この現象は、ミラーの
振動数が高周波になればなるほど、顕著に現れ、この圧
縮された空気の影響は無視できない。
回動であるので、上部電極６と下部電極７との間の極め
て限られた空間２５内での振動となる。従って、ミラー
本体５が振動する場合は、この空間２５において空気に
より振動がダンピングされることに加えて、ミラーの振
動でこの限られた空間２５に空気が圧縮されるため、ミ
ラーの振動が抑制され易くなる。この現象は、ミラーの
振動数が高周波になればなるほど、顕著に現れ、この圧
縮された空気の影響は無視できない。
【００２８】従って、図１（ａ）及び（ｃ）に示すよう
に、上記空間２５に位置する部分の基板２に圧縮される
空気の逃げ道として貫通孔８の群を設けることにより、
この貫通孔８から矢印で示すように圧縮空気を外部に逃
がしてミラーの振動が抑制されることを防止する。これ
により、ミラー本体５はより優れた振動特性を示すこと
ができる。
に、上記空間２５に位置する部分の基板２に圧縮される
空気の逃げ道として貫通孔８の群を設けることにより、
この貫通孔８から矢印で示すように圧縮空気を外部に逃
がしてミラーの振動が抑制されることを防止する。これ
により、ミラー本体５はより優れた振動特性を示すこと
ができる。
【００２９】図２は、第２の実施の形態によるマイクロ
ミラーの振動の制御機構を示すマイクロミラー装置２９
の断面図である。
ミラーの振動の制御機構を示すマイクロミラー装置２９
の断面図である。
【００３０】本実施の形態は、上記した第１の実施の形
態における基板２の外側に、シリコンからなる接合した
基板１０、１２を延設してこの基板１０、１２に貫通孔
８を延設し、貫通孔８の延設部に空気の流れを制御する
ためのメッシュ電極１４及びバタフライバルブ１５を設
ける。
態における基板２の外側に、シリコンからなる接合した
基板１０、１２を延設してこの基板１０、１２に貫通孔
８を延設し、貫通孔８の延設部に空気の流れを制御する
ためのメッシュ電極１４及びバタフライバルブ１５を設
ける。
【００３１】図３に、延設部のみを模式的に拡大図示す
る。従って、図示省略した図２における基板２は、図３
に示した基板１２の上方に位置する。そして、この基板
１０と１２とは接合面１１にスパッタしたガラスを利用
して陽極接合する。
る。従って、図示省略した図２における基板２は、図３
に示した基板１２の上方に位置する。そして、この基板
１０と１２とは接合面１１にスパッタしたガラスを利用
して陽極接合する。
【００３２】既述したように空間２５内において圧縮さ
れた空気は、貫通孔８を矢印方向に流れる。バタフライ
バルブ１５は回動軸１７が図示省略した軸受けによって
基板１０に接続され、また、回動軸１７の周囲には図示
省略したコイルを設けて基板１０とバタフライバルブ１
５を接続し、回動するバタフライバルブ１５に回動に対
する復元力を与える。また、バタフライバルブ１５の後
述するメッシュ電極に対向する面１６には、Ａｌ（アル
ミニウム）膜を蒸着する。
れた空気は、貫通孔８を矢印方向に流れる。バタフライ
バルブ１５は回動軸１７が図示省略した軸受けによって
基板１０に接続され、また、回動軸１７の周囲には図示
省略したコイルを設けて基板１０とバタフライバルブ１
５を接続し、回動するバタフライバルブ１５に回動に対
する復元力を与える。また、バタフライバルブ１５の後
述するメッシュ電極に対向する面１６には、Ａｌ（アル
ミニウム）膜を蒸着する。
【００３３】図３（ｂ）に示すように、メッシュ電極１
４は、部分的に空気の通過性を有し、図示の如く、直径
方向に設けた配線１８ａ、１８ｂを境に半分ずつが電気
的に互いに絶縁された２つの電極を構成している。そし
て、このメッシュ電極１４のバタフライバルブ１５に対
向する面にはＡｌ膜を蒸着し、それぞれ配線１８ａ、１
８ｂで外部に接続する。
４は、部分的に空気の通過性を有し、図示の如く、直径
方向に設けた配線１８ａ、１８ｂを境に半分ずつが電気
的に互いに絶縁された２つの電極を構成している。そし
て、このメッシュ電極１４のバタフライバルブ１５に対
向する面にはＡｌ膜を蒸着し、それぞれ配線１８ａ、１
８ｂで外部に接続する。
【００３４】このバタフライバルブ１５とメッシュ電極
１４は対向して設置するため、メッシュ電極１４の両電
極に対して交互に電圧を印加することにより、バタフラ
イバルブ１５との間に生じる静電力が変化し、これによ
りバタフライバルブ１５を回動軸１７を中心として回動
させることができる。これにより、貫通孔８を通る空気
の流れをメッシュ電極１４への印加電圧によってコント
ロールすることができる。
１４は対向して設置するため、メッシュ電極１４の両電
極に対して交互に電圧を印加することにより、バタフラ
イバルブ１５との間に生じる静電力が変化し、これによ
りバタフライバルブ１５を回動軸１７を中心として回動
させることができる。これにより、貫通孔８を通る空気
の流れをメッシュ電極１４への印加電圧によってコント
ロールすることができる。
【００３５】従って、ミラー本体５の振動で圧縮された
空間２５内の空気が、貫通孔８を通り抜けるタイミング
とバタフライバルブ１５の動作を関連づけることでミラ
ー本体５の振動を助け、または積極的に振動にブレーキ
をかけることもできる。
空間２５内の空気が、貫通孔８を通り抜けるタイミング
とバタフライバルブ１５の動作を関連づけることでミラ
ー本体５の振動を助け、または積極的に振動にブレーキ
をかけることもできる。
【００３６】図４は、第３の実施の形態によるマイクロ
ミラー３０の貼り付き防止を示す断面図（図１（ｂ）の
IV−IV線断面に対応）である。
ミラー３０の貼り付き防止を示す断面図（図１（ｂ）の
IV−IV線断面に対応）である。
【００３７】マイクロミラーは、ミラー本体５の電極６
が静電気や分子間力などの影響で対向する電極７のある
基板面に貼り付いてしまうことがある。即ち、ミラー本
体５の振動は上部電極６と下部電極７とに電圧を印加す
ることによる静電引力で実現されている。特にミラー本
体５のサイズが微細な場合は、電極に電圧が印加されて
いない場合でも、残留した静電気力や分子間力などの影
響でミラー本体５の電極６が基板２に貼り付くことがあ
る。
が静電気や分子間力などの影響で対向する電極７のある
基板面に貼り付いてしまうことがある。即ち、ミラー本
体５の振動は上部電極６と下部電極７とに電圧を印加す
ることによる静電引力で実現されている。特にミラー本
体５のサイズが微細な場合は、電極に電圧が印加されて
いない場合でも、残留した静電気力や分子間力などの影
響でミラー本体５の電極６が基板２に貼り付くことがあ
る。
【００３８】従来はこの対策として、ミラー本体５の下
部に板ばねを設け、その反発力を利用することにより防
止していた。しかし、この板ばねの製作は難しく高い経
費を要していた。
部に板ばねを設け、その反発力を利用することにより防
止していた。しかし、この板ばねの製作は難しく高い経
費を要していた。
【００３９】しかし、本実施の形態においては、ミラー
本体５の配置によって形成される空間２５に位置する基
板２に貫通孔８を設けることにより、この貫通孔８を介
して外部から、矢印で示す如く、気流２６を導入するこ
とができる。従ってこの気流によりミラー本体５は下側
からの力を受け、電極へ電圧印加がされていない場合は
ミラー本体５は基板２の面に並行に留まる。これによ
り、貼り付きを防止することができる。
本体５の配置によって形成される空間２５に位置する基
板２に貫通孔８を設けることにより、この貫通孔８を介
して外部から、矢印で示す如く、気流２６を導入するこ
とができる。従ってこの気流によりミラー本体５は下側
からの力を受け、電極へ電圧印加がされていない場合は
ミラー本体５は基板２の面に並行に留まる。これによ
り、貼り付きを防止することができる。
【００４０】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００４１】上記した本発明の好ましい実施の形態に従
いマイクロミラー装置を作製した。
いマイクロミラー装置を作製した。
【００４２】＜実施例１＞図１は、上記した第１の実施
の形態に基づくマイクロミラー装置２８を示し、図１
（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）のｃ
−ｃ線断面図である。
の形態に基づくマイクロミラー装置２８を示し、図１
（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）のｃ
−ｃ線断面図である。
【００４３】このマイクロミラー装置２８は、基板１と
基板２とを接合面２ａにガラスをスパッタして陽極接合
法で接合した。基板１、２の厚みはそれぞれ３００μｍ
に形成した。
基板２とを接合面２ａにガラスをスパッタして陽極接合
法で接合した。基板１、２の厚みはそれぞれ３００μｍ
に形成した。
【００４４】シリコンからなるミラー本体５は、厚さ２
０μｍ、長さ５０μｍ、幅２０μｍのシリコン製ビーム
３で基板１に接続している。ミラー本体５の寸法は、５
００μｍ角である。そして、基板１、２には、それぞれ
上部電極６と下部電極７を半導体用プロセスを利用して
作製した。
０μｍ、長さ５０μｍ、幅２０μｍのシリコン製ビーム
３で基板１に接続している。ミラー本体５の寸法は、５
００μｍ角である。そして、基板１、２には、それぞれ
上部電極６と下部電極７を半導体用プロセスを利用して
作製した。
【００４５】下部電極７は、図１（ｃ）に示すように、
ミラー本体５のビーム方向を境に２分した電極に形成し
た。従ってミラー本体５の振動は、下部電極７と上部電
極６の静電気力により誘起され、ビーム３の捻れ振動と
して動作する。これら電極間に電圧が印加されない状態
では、この両電極は平行を呈し、上下電極間の間隔は２
０μｍである。そして、電極６、７への電圧印加はコン
タクトホール９ａ、９ｂを通して行う。
ミラー本体５のビーム方向を境に２分した電極に形成し
た。従ってミラー本体５の振動は、下部電極７と上部電
極６の静電気力により誘起され、ビーム３の捻れ振動と
して動作する。これら電極間に電圧が印加されない状態
では、この両電極は平行を呈し、上下電極間の間隔は２
０μｍである。そして、電極６、７への電圧印加はコン
タクトホール９ａ、９ｂを通して行う。
【００４６】ミラー本体５の上面（ミラー面）にはＡｕ
を２００μｍ角に蒸着してミラー４を形成した。このミ
ラー４面で外部から入射した光を反射することによりミ
ラーとしての働きを実現させた。また、ミラー本体５の
振動はビーム３を軸として最大５０ｋＨｚ程度の振動数
で実現できる。この時、ミラー本体５の上部電極６と下
部電極７との間隔は２０μｍしかないため、ミラー本体
５の振動は空間２５で空気抵抗により抑制されるだけで
なく、ミラー本体５が下方向に押した空気の流れが下部
電極７の面で圧縮されることによっても振動を抑制され
る。
を２００μｍ角に蒸着してミラー４を形成した。このミ
ラー４面で外部から入射した光を反射することによりミ
ラーとしての働きを実現させた。また、ミラー本体５の
振動はビーム３を軸として最大５０ｋＨｚ程度の振動数
で実現できる。この時、ミラー本体５の上部電極６と下
部電極７との間隔は２０μｍしかないため、ミラー本体
５の振動は空間２５で空気抵抗により抑制されるだけで
なく、ミラー本体５が下方向に押した空気の流れが下部
電極７の面で圧縮されることによっても振動を抑制され
る。
【００４７】しかし、図１に示すように、この圧縮され
た空気を、基板２に設けた外部に通じる貫通孔８から逃
がすことにより振動が抑制されることを防止した。具体
的には、基板２の底面に１５μｍφの貫通孔８をドライ
エッチング法により約５００箇所に形成した。この貫通
孔８は、図３（ｃ）に示すように下部電極７の分断領域
に集中的に配置したが、下部電極７の中にも設けた。し
かし、図１（ｃ）には貫通孔８は簡略図示してある。
た空気を、基板２に設けた外部に通じる貫通孔８から逃
がすことにより振動が抑制されることを防止した。具体
的には、基板２の底面に１５μｍφの貫通孔８をドライ
エッチング法により約５００箇所に形成した。この貫通
孔８は、図３（ｃ）に示すように下部電極７の分断領域
に集中的に配置したが、下部電極７の中にも設けた。し
かし、図１（ｃ）には貫通孔８は簡略図示してある。
【００４８】本実施例によれば、貫通孔８の設置により
空間２５と外部とが常に連通されているので、空間２５
内に空気が圧縮されるような現象が生じないため、マイ
クロミラーは良好な振動特性を示すことができる。
空間２５と外部とが常に連通されているので、空間２５
内に空気が圧縮されるような現象が生じないため、マイ
クロミラーは良好な振動特性を示すことができる。
【００４９】＜実施例２＞図２及び図３は、上記した第
２の実施の形態に基づくマイクロミラー装置２９を示
し、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems) 技
術を用いて形成した。
２の実施の形態に基づくマイクロミラー装置２９を示
し、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems) 技
術を用いて形成した。
【００５０】図２に示すように、上記した実施例１と同
様な基板構成において、基板１０及び１２を基板２に延
設し、貫通孔８もこの基板１０、１２に延設した。な
お、基板２と基板１２とは陽極接合し、基板１０と１２
とは接合面１１で陽極接合した。
様な基板構成において、基板１０及び１２を基板２に延
設し、貫通孔８もこの基板１０、１２に延設した。な
お、基板２と基板１２とは陽極接合し、基板１０と１２
とは接合面１１で陽極接合した。
【００５１】延設した一方の基板１０の板厚は１００μ
ｍ、他方の基板１２の板厚は２００μｍであり、基板２
の板厚は２００μｍである。なお、ミラー４の寸法は２
ｍｍ角であり、実施例１と同様にミラー本体５を支持し
ているビーム３の捻れ運動によって振動する。図３は、
この延設部の構造を模式的に示す図である。
ｍ、他方の基板１２の板厚は２００μｍであり、基板２
の板厚は２００μｍである。なお、ミラー４の寸法は２
ｍｍ角であり、実施例１と同様にミラー本体５を支持し
ているビーム３の捻れ運動によって振動する。図３は、
この延設部の構造を模式的に示す図である。
【００５２】図２に示すように、この貫通孔８の先端部
内には微細なバタフライバルブ１５とメッシュ電極１４
を対向して設置した。図３（ｂ）に示すように、バタフ
ライバルブ１５の直径Ｄ2 は９５μｍで、基板１０に設
けた軸受け（図示省略）に軸１７を軸着した。軸１７の
周囲には、図示省略したコイルを設け、バタフライバル
ブ１５に回動に対する復元力を与えている。また、バタ
フライバルブ１５のメッシュ電極１４と対向する面には
Ａｌ膜１６を成膜し、軸１７介して電気的に接地した。
内には微細なバタフライバルブ１５とメッシュ電極１４
を対向して設置した。図３（ｂ）に示すように、バタフ
ライバルブ１５の直径Ｄ2 は９５μｍで、基板１０に設
けた軸受け（図示省略）に軸１７を軸着した。軸１７の
周囲には、図示省略したコイルを設け、バタフライバル
ブ１５に回動に対する復元力を与えている。また、バタ
フライバルブ１５のメッシュ電極１４と対向する面には
Ａｌ膜１６を成膜し、軸１７介して電気的に接地した。
【００５３】メッシュ電極１４は、直径Ｄ1 が１００μ
ｍで円周部を基板１２に固定した。このメッシュ電極１
４の、流体を通す開口部分の割合は、全面積の４０％で
ある。そして、メッシュ電極１４のバタフライバルブ１
５との対向面にはＡｌ膜を蒸着し、中央部に絶縁帯を設
け、この絶縁帯を挟む両側にそれぞれ電圧をかけられる
ように独立の電極として形成し、それぞれの配線１８
ａ、１８ｂで外部に接続した。
ｍで円周部を基板１２に固定した。このメッシュ電極１
４の、流体を通す開口部分の割合は、全面積の４０％で
ある。そして、メッシュ電極１４のバタフライバルブ１
５との対向面にはＡｌ膜を蒸着し、中央部に絶縁帯を設
け、この絶縁帯を挟む両側にそれぞれ電圧をかけられる
ように独立の電極として形成し、それぞれの配線１８
ａ、１８ｂで外部に接続した。
【００５４】このバタフライバルブ１５及びメッシュ電
極１４は、それぞれの基板１０と１２とに予め設置後
に、基板１０と１２とを陽極接合して対向する位置に設
置した。メッシュ電極１４とバタフライバルブ１５との
間隔は３０μｍである。
極１４は、それぞれの基板１０と１２とに予め設置後
に、基板１０と１２とを陽極接合して対向する位置に設
置した。メッシュ電極１４とバタフライバルブ１５との
間隔は３０μｍである。
【００５５】これにより、メッシュ電極１４の各電極に
交互に電圧を印加することによって、バタフライバルブ
１５を図示省略したコイルの復元力に抗するかたちで回
動させることができた。この時の、バタフライバルブ１
５の最大変位角は定常状態に対して、±３０°であっ
た。このように通気孔８ａに形成したバタフライバルブ
１５及びメッシュ電極１４は合計１８０組作製し実用化
した。
交互に電圧を印加することによって、バタフライバルブ
１５を図示省略したコイルの復元力に抗するかたちで回
動させることができた。この時の、バタフライバルブ１
５の最大変位角は定常状態に対して、±３０°であっ
た。このように通気孔８ａに形成したバタフライバルブ
１５及びメッシュ電極１４は合計１８０組作製し実用化
した。
【００５６】このバタフライバルブ１５の動作は、独立
して動作することが可能であるが、ミラーの動作と関連
づけることで有効な働きを示す。
して動作することが可能であるが、ミラーの動作と関連
づけることで有効な働きを示す。
【００５７】即ち、ミラー本体５の振動に応じて貫通孔
８内を圧縮空気が周期的に流れるが、圧縮空気が流れて
きた時にバタフライバルブ１５を開くとミラー本体５の
振動が助長され、逆に、圧縮空気が流れてきた時にバタ
フライバルブ１５を閉じるとミラー本体５の振動にブレ
ーキがかかる。従って、ミラー本体５とバタフライバル
ブ１５の動作に関連を持たせればミラー本体５の振動の
制御性を向上させることができる。
８内を圧縮空気が周期的に流れるが、圧縮空気が流れて
きた時にバタフライバルブ１５を開くとミラー本体５の
振動が助長され、逆に、圧縮空気が流れてきた時にバタ
フライバルブ１５を閉じるとミラー本体５の振動にブレ
ーキがかかる。従って、ミラー本体５とバタフライバル
ブ１５の動作に関連を持たせればミラー本体５の振動の
制御性を向上させることができる。
【００５８】従って、上記した如く、上部電極６と下部
電極７との間の狭い２０μｍの間隙の空間２５におい
て、ミラー本体５の振動は空間２５内で空気抵抗により
振動が抑制されるだけでなく、ミラー本体５が下方向に
押した空気の流れが、下部電極７の面で圧縮されること
によっても振動が抑制されることを、基板２に延設した
通気孔８内のメッシュ電極１４及びバタフライバルブ１
５を経由し、圧縮空気を外部に逃がすことにより防止す
ることができた。
電極７との間の狭い２０μｍの間隙の空間２５におい
て、ミラー本体５の振動は空間２５内で空気抵抗により
振動が抑制されるだけでなく、ミラー本体５が下方向に
押した空気の流れが、下部電極７の面で圧縮されること
によっても振動が抑制されることを、基板２に延設した
通気孔８内のメッシュ電極１４及びバタフライバルブ１
５を経由し、圧縮空気を外部に逃がすことにより防止す
ることができた。
【００５９】本実施例によれば、下部電極７と上部電極
６間の静電気力に誘起されて動作するミラー本体５の振
動に相関して、バタフライバルブ１５がメッシュ電極１
４への印加電圧によって動作し、ミラー本体５によって
圧縮された空間２５内の圧縮空気を通気孔８から外部に
放出するので、圧縮空気によってミラー本体５の振動が
抑制されることを防止することができる。
６間の静電気力に誘起されて動作するミラー本体５の振
動に相関して、バタフライバルブ１５がメッシュ電極１
４への印加電圧によって動作し、ミラー本体５によって
圧縮された空間２５内の圧縮空気を通気孔８から外部に
放出するので、圧縮空気によってミラー本体５の振動が
抑制されることを防止することができる。
【００６０】＜実施例３＞図４は、上記した第３の実施
の形態に基づくマイクロミラー装置３０の貼り付き状態
を示す断面図である。
の形態に基づくマイクロミラー装置３０の貼り付き状態
を示す断面図である。
【００６１】本実施例の基本的な構成は上記した第１の
実施例と同様である。即ち、本実施例のマイクロミラー
装置３０は、シリコン製の基板３１に対して実施例１と
同様に接合面にガラスをスパッタした基板３２とを陽極
接合法で接合している。基板３１、３２の厚みはそれぞ
れ１００μｍである。ミラー本体５は、厚さ２μｍ、長
さ５μｍ、幅２μｍのシリコン製ビーム３で基板３１に
接続している。ミラー本体５の一方の面には、Ａｕを２
００ｎｍ蒸着してミラー４を形成している。ミラー本体
５の寸法は、５０μｍ角である。
実施例と同様である。即ち、本実施例のマイクロミラー
装置３０は、シリコン製の基板３１に対して実施例１と
同様に接合面にガラスをスパッタした基板３２とを陽極
接合法で接合している。基板３１、３２の厚みはそれぞ
れ１００μｍである。ミラー本体５は、厚さ２μｍ、長
さ５μｍ、幅２μｍのシリコン製ビーム３で基板３１に
接続している。ミラー本体５の一方の面には、Ａｕを２
００ｎｍ蒸着してミラー４を形成している。ミラー本体
５の寸法は、５０μｍ角である。
【００６２】基板３１、３２には、それぞれ上部電極６
と下部電極７を半導体プロセスを用いて作製し、ミラー
本体５の振動は、下部電極７と上部電極６の静電気力に
より誘起され、ビーム３の捻れ振動として実現した。こ
れら電極間に電圧が印加されない状態では、両電極６と
７は平行であり、電極間の間隔は１０μｍである。
と下部電極７を半導体プロセスを用いて作製し、ミラー
本体５の振動は、下部電極７と上部電極６の静電気力に
より誘起され、ビーム３の捻れ振動として実現した。こ
れら電極間に電圧が印加されない状態では、両電極６と
７は平行であり、電極間の間隔は１０μｍである。
【００６３】基板３２の底面部に直径５μｍφの貫通孔
８をドライエッチング法で５０箇所に形成した。そし
て、この貫通孔３８を通して矢印の如く、外部から気流
２６を導入した。導入する気流は、ディスクの回転によ
るスライダーの浮上に伴う空気の流れを利用した。導入
した気流の風速・風量の最適値の計測は困難であるの
で、ミラー本体５を動作させるのに必要な電圧値が実用
的なレベルに留まる範囲内で調節して決定した。
８をドライエッチング法で５０箇所に形成した。そし
て、この貫通孔３８を通して矢印の如く、外部から気流
２６を導入した。導入する気流は、ディスクの回転によ
るスライダーの浮上に伴う空気の流れを利用した。導入
した気流の風速・風量の最適値の計測は困難であるの
で、ミラー本体５を動作させるのに必要な電圧値が実用
的なレベルに留まる範囲内で調節して決定した。
【００６４】上記の操作により、ミラー本体５は常時、
上方向への圧力を受けるため、ミラー本体５が静電気や
分子間力などの影響で対向電極のある平面に貼り付いた
ままになってしまう図４に示すような現象を防止するこ
とができた。しかも、構造も簡単であるので容易に実施
し易い。
上方向への圧力を受けるため、ミラー本体５が静電気や
分子間力などの影響で対向電極のある平面に貼り付いた
ままになってしまう図４に示すような現象を防止するこ
とができた。しかも、構造も簡単であるので容易に実施
し易い。
【００６５】本実施例によれば、ミラー本体５に対向す
る基板３２の面に貫通孔３８を設け、この貫通孔３８を
通して所定圧力の気流２６をミラー本体５に吹きつける
ことによって、ミラー本体５が下部電極７側の面に貼り
付くのを防止するので経費的にも安く実施することがで
きる。
る基板３２の面に貫通孔３８を設け、この貫通孔３８を
通して所定圧力の気流２６をミラー本体５に吹きつける
ことによって、ミラー本体５が下部電極７側の面に貼り
付くのを防止するので経費的にも安く実施することがで
きる。
【００６６】上述した各実施例は、本発明の技術的思想
に基づいて変形が可能である。
に基づいて変形が可能である。
【００６７】例えば、上記した各マイクロミラー装置の
各部の寸法、材質、構造等は、実施例の主旨を逸脱しな
い限り変更が可能である。従って、貫通孔は底面だけに
限らず、側面部などにも設置が可能である。
各部の寸法、材質、構造等は、実施例の主旨を逸脱しな
い限り変更が可能である。従って、貫通孔は底面だけに
限らず、側面部などにも設置が可能である。
【００６８】また、マイクロミラー装置全体を減圧下に
保持する場合にも有効に適用することができる。
保持する場合にも有効に適用することができる。
【００６９】また、上記したマイクロミラー装置は、光
ディスクに限らず、その他の光学系に適用することがで
きる。
ディスクに限らず、その他の光学系に適用することがで
きる。
【００７０】
【発明の作用効果】上述した如く、本発明は、振動体
と、この振動体を内空間に面して支持する支持体とから
なり、前記内空間を介して前記振動体に対向した前記支
持体の壁部を貫通して前記内空間と外部とを連通させる
貫通孔が設けられているので、前記内空間又は外部から
空気の如き流体を流出入させることができる。従って、
前記振動体の振動に応じて動作する空気の排出制御手段
を設ければ、この振動体の振動によって内空間で空気が
圧縮されることがなく、振動体が圧縮された空気によっ
て振動が抑制されることを防止することができる。ま
た、前記貫通孔を介して前記内空間へ気流を導入させる
ことによって、前記振動体の非作動時に、この振動体が
前記支持体に貼りつく如き現象を防止することができ
る。
と、この振動体を内空間に面して支持する支持体とから
なり、前記内空間を介して前記振動体に対向した前記支
持体の壁部を貫通して前記内空間と外部とを連通させる
貫通孔が設けられているので、前記内空間又は外部から
空気の如き流体を流出入させることができる。従って、
前記振動体の振動に応じて動作する空気の排出制御手段
を設ければ、この振動体の振動によって内空間で空気が
圧縮されることがなく、振動体が圧縮された空気によっ
て振動が抑制されることを防止することができる。ま
た、前記貫通孔を介して前記内空間へ気流を導入させる
ことによって、前記振動体の非作動時に、この振動体が
前記支持体に貼りつく如き現象を防止することができ
る。
【図１】本発明の実施例１によるマイクロミラー装置を
示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は
（ａ）のｃ−ｃ線断面図である。
示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は
（ａ）のｃ−ｃ線断面図である。
【図２】同、実施例２によるマイクロミラー装置を示す
断面図である。
断面図である。
【図３】図２における貫通孔先端の１つを示す模式図で
ある。
ある。
【図４】本発明の実施例３によるマイクロミラー装置の
貼り付き現象を示す断面図（図１（ｂ）のIV−IV線断面
相当）である。
貼り付き現象を示す断面図（図１（ｂ）のIV−IV線断面
相当）である。
１、２、１０、１２、３１、３２…基板、２ａ、１１…
接合面、３…ビーム、４…ミラー（反射面）、５…ミラ
ー本体（振動体）、６…上部電極、７…下部電極、８…
貫通孔、９ａ、９ｂ…コンタクトホール、 １３…凹
部、１４…メッシュ電極、１５…バタフライバルブ、１
６…バルブ面、１７…回動軸、１８ａ、１８ｂ…配線、
１９ａ、１９ｂ…電極、２０、２１…配線、２５…空
間、２６…空気の流れ、２８、２９、３０…マイクロミ
ラー装置（振動体装置）
接合面、３…ビーム、４…ミラー（反射面）、５…ミラ
ー本体（振動体）、６…上部電極、７…下部電極、８…
貫通孔、９ａ、９ｂ…コンタクトホール、 １３…凹
部、１４…メッシュ電極、１５…バタフライバルブ、１
６…バルブ面、１７…回動軸、１８ａ、１８ｂ…配線、
１９ａ、１９ｂ…電極、２０、２１…配線、２５…空
間、２６…空気の流れ、２８、２９、３０…マイクロミ
ラー装置（振動体装置）
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｎ 1/10 Ｈ０２Ｎ 1/10 Ｆターム(参考） 2H041 AA03 AA13 AB14 AC06 AZ01 AZ08 2H045 AB06 AB10 AB16 AB18 AB72 DA32 5D118 AA13 BA01 CA11 DB05 DC04 FB02 FB12 FC03 5D119 AA11 BA01 JA48 JC06
Claims (21)
- 【請求項１】 振動体と、この振動体を内空間に面して
支持する支持体とからなり、前記内空間を介して前記振
動体に対向した前記支持体の壁部を貫通して前記内空間
と外部とを連通させる貫通孔が設けられている振動体装
置。 - 【請求項２】 前記内空間に面する位置において前記振
動体と前記壁部とに対向電極が設けられ、これらの電極
間に印加する電圧による静電力に応じて前記振動体が振
動するように構成した、請求項１に記載した振動体装
置。 - 【請求項３】 前記振動体が前記支持体にビーム部によ
って連結され、このビーム部を軸にして回動し、前記振
動を行う、請求項２に記載した振動体装置。 - 【請求項４】 前記壁部側の前記電極が複数に分割さ
れ、これらの電極のそれぞれに電位が印加され前記振動
体側の前記電極が共通電極として用いられる、請求項２
に記載した振動体装置。 - 【請求項５】 前記貫通孔に、流体の流動性を制御する
制御手段が設けられている、請求項１に記載した振動体
装置。 - 【請求項６】 前記制御手段が、バタフライバルブから
なっている、請求項５に記載した振動体装置。 - 【請求項７】 前記バタフライバルブに電極が設けら
れ、これに対向して設けられた多孔電極との間に所定の
電位が印加されることにより、前記バタフライバルブが
回動し、流体通過領域が制御される、請求項６に記載し
た振動体装置。 - 【請求項８】 前記振動体の振動に相関させて前記制御
手段が動作する、請求項５に記載した振動体装置。 - 【請求項９】 前記内空間とは反対側の前記振動体の面
が光反射面であり、この光反射面に入射する光が前記振
動体の振動により進路変更する、請求項１に記載した振
動体装置。 - 【請求項１０】 前記振動体がマイクロミラーとして構
成される、請求項９に記載した振動体装置。 - 【請求項１１】 振動体と、この振動体を内空間に面し
て支持する支持体とからなり、前記内空間を介して前記
振動体に対向した前記支持体の壁部を貫通して前記内空
間と外部とを連通させる貫通孔が設けられている振動体
装置を作動させる際に、前記振動体の振動時に前記内空
間に生じる流体圧を前記貫通孔から外部へ放出する、振
動体装置の作動方法。 - 【請求項１２】 前記内空間に面する位置において前記
振動体と前記壁部とに対向電極を設け、これらの電極間
に電圧を印加し、これによって生じる静電力に応じて前
記振動体を振動させる、請求項１１に記載した振動体装
置の作動方法。 - 【請求項１３】 前記振動体を前記支持体にビーム部に
よって連結し、このビーム部を軸にして回動させ、前記
振動を行う、請求項１２に記載した振動体装置の作動方
法。 - 【請求項１４】 前記壁部側の前記電極を複数に分割
し、これらの電極のそれぞれに電位を印加し、前記振動
体側の前記電極を共通電極として用いる、請求項１２に
記載した振動体装置の作動方法。 - 【請求項１５】 前記貫通孔に、流体の流動性を制御す
る制御手段を設ける、請求項１１に記載した振動体装置
の作動方法。 - 【請求項１６】 前記制御手段を、バタフライバルブで
形成する、請求項１５に記載した振動体装置の作動方
法。 - 【請求項１７】 前記バタフライバルブに電極を設け、
これに対向して設けた多孔電極との間に所定の電位を印
加することにより、前記バタフライバルブを回動させ、
流体通過領域を制御する、請求項１６に記載した振動体
装置の作動方法。 - 【請求項１８】 前記振動体の振動に相関させて前記制
御手段を動作させる、請求項１５に記載した振動体装置
の作動方法。 - 【請求項１９】 前記貫通孔から前記内空間へ流体を導
入し、前記壁部に貼りついた前記振動体を復帰させる、
請求項１１に記載した振動体装置の作動方法。 - 【請求項２０】 前記内空間とは反対側の前記振動体の
面を光反射面とし、この光反射面に入射する光を前記振
動体の振動により進路変更する、請求項１１に記載した
振動体装置の作動方法。 - 【請求項２１】 前記振動体をマイクロミラーとして構
成する、請求項２０に記載した振動体装置の作動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12440799A JP4362886B2 (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 振動体装置及びその作動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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