JP2002510059A - Optical microswitch having electrostatic microactuator and method of using the same - Google Patents

Optical microswitch having electrostatic microactuator and method of using the same

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JP2002510059A JP2000540614A JP2000540614A JP2002510059A JP 2002510059 A JP2002510059 A JP 2002510059A JP 2000540614 A JP2000540614 A JP 2000540614A JP 2000540614 A JP2000540614 A JP 2000540614A JP 2002510059 A JP2002510059 A JP 2002510059A
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comb drive
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optical
mirror
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ジョン エイチ ジャーマン
ジョン ディー グレード
ジョセフ ディー ドレイク
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    • G02B6/3584Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details constructional details of an associated actuator having a MEMS construction, i.e. constructed using semiconductor technology such as etching

Abstract

(57)【要約】 レーザ光線を受け取るために適合された入口ポート(150)および複数の出口ポート(151)を有する本体(213)を具備した、経路に沿って伸びるレーザ光線と共に使用するための光マイクロスイッチ(104)。複数のマイクロモータ(180a,180b)に結合された複数のミラー(103)が、上記本体に設けられている。マイクロモータは、ミラーをレーザ光線の経路外の第一の位置からレーザ光線の経路の中の第二の位置へと選択的に動かして、レーザ光線を出口ポートの一つへと向ける。夫々のマイクロモータは、夫々のミラーを第一および第二の位置の一方へ動かすために、少なくとも一つの静電駆動される櫛型アセンブリーをその中に有している。コントローラが電気的にマイクロモータに結合され、マイクロモータに制御信号を与える。 (57) Abstract: For use with a laser beam extending along a path, comprising a body (213) having an inlet port (150) and a plurality of outlet ports (151) adapted to receive a laser beam. Optical microswitch (104). A plurality of mirrors (103) coupled to the plurality of micromotors (180a, 180b) are provided on the body. The micromotor selectively moves the mirror from a first position out of the path of the laser beam to a second position in the path of the laser beam to direct the laser beam to one of the exit ports. Each micromotor has at least one electrostatically driven comb assembly therein for moving each mirror to one of the first and second positions. A controller is electrically coupled to the micromotor and provides control signals to the micromotor.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の範囲】[Scope of the Invention]

本発明は一般的に光スイッチに関し、特に、複数の可動ミラーを有する光スイ
ッチに関する。
The present invention relates generally to optical switches, and more particularly, to optical switches having a plurality of movable mirrors.

【0002】[0002]

【発明の背景】BACKGROUND OF THE INVENTION

一つの光ファイバからもう一つの光ファイバに光を切り換え、または自由空間
の光線を一以上の光ファイバへ切り換える、特に遠隔通信およびデジタルデータ
通信網のためのスイッチに大きな興味がもたれている。1×2、1×n、およびn×n
(ここでnは2〜約64の数である)を含む種々のスイッチ構成に関心がもたれてい
る。従来のスイッチには、光電気効果および電気機械的アクチュエータを含む種
々の原理が利用されており、現在ではこれら技術を使用した作動スイッチが商業
的に入手可能である。これら従来のスイッチは非常に高価であり、且つかなり大
きい。
There is great interest in switches for switching light from one optical fiber to another, or for switching light beams in free space to one or more optical fibers, especially for telecommunications and digital data networks. 1 × 2, 1 × n, and n × n
Various switch configurations are of interest, including where n is a number from 2 to about 64. Conventional switches utilize a variety of principles, including the opto-electric effect and electromechanical actuators, and actuation switches using these techniques are now commercially available. These conventional switches are very expensive and quite large.

【0003】 従来技術の1×nの電気機械的光ファイバスイッチでは、典型的には入力側ファ
イバを移動させて所望の出力側ファイバと連通させるか、または一つのミラーを
動かして入力光を所望の出力側ファイバと結合させるか、或いは反射光学素子を
所望の結合が得られるまで動かしている。典型的には平行化(コリメーティング
)レンズが各光ファイバに配置され、平行化された光線が電気機械的アクチュエ
ータによってスイッチされる。このようなスイッチの一例は、Minowa et al.に よる米国特許第4,322,126号に記載されており、ここでは、入力側および出力側 の光ファイバの間でプリズム様構造体が移動される。一つのミラーを並進させて
、平行化された光線を複数の出力側ファイバの中に偏向させる別の従来技術のア
プローチが、Riza et al.による米国特許第5,208,880号に記載されている。米国
特許第5,647,030号に記載されているように、種々のアプローチにおいて、光を 複数の出力側ファイバに結合するために一つの回転するミラーが使用されている
In prior art 1 × n electromechanical fiber optic switches, the input fiber is typically moved to communicate with the desired output fiber, or one mirror is moved to provide the desired input light. Or the reflective optical element is moved until the desired coupling is obtained. Typically, a collimating lens is placed on each optical fiber and the collimated light beam is switched by an electromechanical actuator. One example of such a switch is described in U.S. Pat. No. 4,322,126 to Minowa et al., In which a prism-like structure is moved between input and output optical fibers. Another prior art approach to translate one mirror and deflect a collimated beam into a plurality of output fibers is described in US Pat. No. 5,208,880 to Riza et al. As described in U.S. Pat. No. 5,647,030, various approaches use a single rotating mirror to couple light to a plurality of output fibers.

【0004】 従来技術の電気機械的アクチュエータは大きく且つ高価であるため、従来技術
のアプローチの殆どは、一つの電気機械的アクチュエータ(線形アクチュエータ
または角度アクチュエータ)を使用して入力光線を偏向させている。この一つの
電気機械的アクチュエータは、光を出力側ファイバに正確に結合するために、典
型的にはミラーの位置を正確に制御する機構を有している。また、このミラーの
正確な位置決めによって、特に出力側ファイバの数が2よりも大きいときには、 従来技術のアクチュエータの大きさおよびコストが増大し、この場合、必要な位
置解像度を達成するための簡単な方法は容易に入手可能ではない。
Because prior art electromechanical actuators are large and expensive, most prior art approaches use a single electromechanical actuator (linear or angular) to deflect the input beam. . This one electromechanical actuator typically has a mechanism to precisely control the position of the mirror to accurately couple the light to the output fiber. This precise positioning of the mirror also increases the size and cost of prior art actuators, especially when the number of output fibers is greater than two, in which case the simplest approach to achieve the required position resolution is achieved. The method is not readily available.

【0005】 従来技術の光スイッチの殆どは、使用する光の波長が典型的には1.5ミクロン または1.3ミクロンの赤外領域にあるような、遠隔通信用途に使用するために設 計される。また、従来技術のスイッチの多くは、所謂多重モードの光ファイバと
共に使用するために設計されており、これは特に赤外領域で使用するため、光を
運ぶ比較的大きな中心コアを有している。高い光学的結合を達成するために必要
な位置精度は、光ファイバの中心コアの直径の1/5のオーダーである。赤外領域 で使用するための殆どの多重モードファイバは、結合におけて必要とされる位置
精度が従来技術を使用して達成できる約10ミクロン以内であるに過ぎないように
、約50ミクロンのコア直径を有している。
[0005] Most of the prior art optical switches are designed for use in telecommunications applications where the wavelength of light used is typically in the infrared region of 1.5 or 1.3 microns. Also, many of the prior art switches are designed for use with so-called multimode optical fibers, which have a relatively large central core carrying light, especially for use in the infrared region. . The positional accuracy required to achieve high optical coupling is on the order of one-fifth of the diameter of the central core of the optical fiber. Most multi-mode fibers for use in the infrared region have a size of about 50 microns, so that the positional accuracy required for coupling is only within about 10 microns that can be achieved using conventional techniques. It has a core diameter.

【0006】 多くの光学系では、より大きな光バンド幅を達成できる所謂単一モードの光フ
ァイバを使用することが望ましい。これらのファイバのコア直径は、赤外光での
使用については約8ミクロンであり、赤色光での使用については約4μである。従
って、これらのシステムにおいて必要な位置精度は1ミクロン未満に低下し、こ れは従来技術における多重モード光スイッチの場合の約10倍以上小さい。
In many optical systems, it is desirable to use so-called single mode optical fibers that can achieve a larger optical bandwidth. The core diameter of these fibers is about 8 microns for use with infrared light and about 4μ for use with red light. Thus, the required positional accuracy in these systems is reduced to less than 1 micron, which is about 10 times less than in prior art multimode optical switches.

【0007】 種々の検知および駆動用途のために、シリコン集積回路プロセス技術を使用し
て製造された微細構造が開発されている。これらおよび他の様とにおける従来技
術の実施と比較して、微細構造はコスト、信頼性および特性における利点を提供
する。集積化されたアクチュエータ、即ち、アクチュエータが機械的構造と同時
に製造される微細構造は、コスト、信頼性および組立体の場合の観点から有利で
ある。
[0007] Microstructures manufactured using silicon integrated circuit process technology have been developed for various sensing and driving applications. Compared to prior art implementations in these and other ways, microstructures offer advantages in cost, reliability and properties. Integrated actuators, ie microstructures in which the actuator is manufactured simultaneously with the mechanical structure, are advantageous from a cost, reliability and assembly point of view.

【0008】 微細構造のための集積化されたアクチュエータとして、静電的、電磁気的、熱
的および熱空気圧的方法を含む種々の駆動方法が使用されてきた。熱的技術は大
きな力を与えるが、応答時間は比較的遅い傾向がある。電磁気技術は、平坦構造
の中に充分な巻回数を持った集積コイルを提供することの困難性、および所望の
磁界を生じるために必要な高電流により生じる高い電力消失によって複雑になる
。静電駆動は、電極間のギャップが減少するに伴って力が増大するので、小サイ
ズ規模については魅力的になる。静電素子により消失される電力は低下する傾向
にあり、また動作速度は、通常は該構造の機械的応答性によってのみ制限される
[0008] Various driving methods have been used as integrated actuators for microstructures, including electrostatic, electromagnetic, thermal and thermopneumatic methods. Thermal techniques provide great power, but response times tend to be relatively slow. Electromagnetic technology is complicated by the difficulty of providing an integrated coil with sufficient turns in a planar structure and the high power dissipation caused by the high currents required to produce the desired magnetic field. Electrostatic drive is attractive on small size scales as the force increases as the gap between the electrodes decreases. The power dissipated by electrostatic elements tends to decrease, and the speed of operation is usually limited only by the mechanical responsiveness of the structure.

【0009】 従来技術の静電アクチュエータにおける駆動力は、典型的には二つのタイプの
駆動電極(所謂櫛型駆動フィンガまたは平行プレート)のうちの一方のみを使用
して形成される。平行プレートキャパシタは、駆動電圧の二乗に比例し且つプレ
ート間のギャップの二乗に反比例する力を発生する。ギャップが大きいと、静電
気力がアクチュエータ支持体の復帰するバネ力に打ち克つことができず、また静
電気力が線形の復帰力を凌駕するときは、ギャップが初期ギャップの約2/3未満 ではアクチュエータが不安定になるので、この挙動はかかるアクチュエータの運
動の有用な範囲を制限する。実際の微細構造素子については、平行プレートアク
チュエータの運動の有用な範囲は10ミクロン未満である。Tang et al.による米 国特許第5,025,346号に記載されている櫛型駆動アクチュエータは、互いに入り 込んだ一連の電極を特徴とし、そのキャパシタンスを用いて、櫛型フィンガの長
さに概ね等しい運動範囲(これは100ミクロンよりも大きくできる)に亘って相 対的に一定の運動力を与える。各フィンガから利用可能な力は比較的小さいので
、実際の櫛型駆動アクチュエータは、微細構造装置のために充分な力を生じるよ
うに、典型的には10〜20のフィンガを有する。
[0009] The drive force in prior art electrostatic actuators is typically formed using only one of two types of drive electrodes (so-called comb drive fingers or parallel plates). Parallel plate capacitors produce a force that is proportional to the square of the drive voltage and inversely proportional to the square of the gap between the plates. If the gap is too large, the electrostatic force cannot overcome the returning spring force of the actuator support, and if the electrostatic force exceeds the linear return force, the actuator will not work if the gap is less than about 2/3 of the initial gap. This behavior limits the useful range of motion of such an actuator, since it becomes unstable. For practical microstructured devices, the useful range of motion of the parallel plate actuator is less than 10 microns. The comb drive actuator described in U.S. Pat. No. 5,025,346 to Tang et al. Features a series of interdigitated electrodes whose capacitance is used to provide a range of motion approximately equal to the length of the comb fingers. (Which can be greater than 100 microns) to provide a relatively constant motor force. Since the force available from each finger is relatively small, a real comb drive actuator will typically have 10-20 fingers to produce sufficient force for the microstructure device.

【0010】 従来の櫛型駆動装置の重大な困難性は、該装置の最大運動が、所謂電気機械的
な横方向の不安定性により制限されることである。理想的な場合は、各フィンガ
に対するこの横方向の力が正確にバランスされるが、フィンガが正確にギャップ
の中心を下方に移動するように拘束されなければ、これらの電極によって側方へ
の力が発生するであろう。前方に移動する力は増大する偏向によって略拘束され
るのに対して、側方への力は側方への偏向に伴って迅速に増大する。側方変位に
関する側方への力の微分が横方向の機械的バネ定数よりも大きいときに、不安定
性が生じる。この微分値がモータ支持構造の側方バネ定数を越えると、櫛型ドラ
イブは側方にスナップし、駆動電極をショートさせて、アクチュエータの前方へ
の運動を中断する。従来技術の装置のこの挙動は、J. Micromech. Microeng. 6(
11996) pp. 320-329における「大きな変位のための櫛型駆動アクチュエータ」と
題するLegtenberg、GrocneveldおよびElwenspoekによる論文に記載されている。
それらの設計は、約40ミクロンの最大変位を有する。Legtenbergの論文における
この設計技術は、従来の櫛型駆動アクチュエータについての最大変位を記載して
いるが、実質的により大きな偏向を持った設計は記載していない。
A significant difficulty of conventional comb drives is that the maximum movement of the device is limited by so-called electromechanical lateral instability. In the ideal case, this lateral force on each finger would be exactly balanced, but unless these fingers were constrained to move down the center of the gap exactly, the lateral forces would be applied by these electrodes. Will occur. The forward moving force is substantially constrained by the increasing deflection, while the lateral force increases rapidly with the lateral deflection. Instability occurs when the lateral force derivative with respect to lateral displacement is greater than the lateral mechanical spring constant. When this derivative exceeds the lateral spring constant of the motor support structure, the comb drive snaps laterally, shorting out the drive electrodes and interrupting the forward movement of the actuator. This behavior of prior art devices is described in J. Micromech. Microeng.
11996), pp. 320-329, in a paper by Legenberg, Grocneveld and Elwenspoek entitled "Comb Drive Actuator for Large Displacements".
Those designs have a maximum displacement of about 40 microns. This design technique in Legtenberg's paper describes the maximum displacement for a conventional comb drive actuator, but does not describe a design with substantially greater deflection.

【0011】 初期の櫛型駆動アクチュエータは、所謂表面微細加工プロセスによって与えら
れる多結晶シリコン層を使用して、櫛型フィンガおよび可動の横方向に駆動され
る素子を製造していた。この多結晶シリコンは、典型的には1〜2ミクロンの厚さ
であった。これら装置の横方向構造のサイズは材料の厚さに匹敵するから、面外
への偏向に対する当該部分の剛性は非常に低かった。ディープ・リアクティブイ
オンエッチング(DRIE)の出現によって、100ミクロンの典型的な厚さの単結晶 シリコン中に同様の構造を製造することが可能になった。DRIEは、Klassen、Pet
ersen、Noworolski、Logan、Maluf、Brown、Storment、McCulllyおよびKovacsに
よる「シリコン融着接合およびディープ・リアクティブイオンエッチング:微細
構造のための新技術」と題する論文(Proceedings Of Transducers, '95(1995),
pp.556-559)に記載されている。これらのより厚い構造は、より大きい垂直方 向の電極領域および面外偏向に対する実質的により高い剛性を提供することがで
きる。最近、櫛型ドライブ構造の厚さを増大して面外剛性を増大するために、よ
り厚い表面微細加工された多結晶シリコン、またはフォトリソグラフィーで形成
されたモールドの中に作られたメッキ金属構造を含む他の製造技術が使用されて
いる。これらの製造技術自身は、従来技術の櫛型ドライブ構造を改善するために
は未だ使用されていない。
[0011] Early comb drive actuators used a polycrystalline silicon layer provided by a so-called surface micromachining process to produce comb fingers and movable laterally driven elements. The polycrystalline silicon was typically 1-2 microns thick. Since the size of the lateral structures of these devices was comparable to the thickness of the material, the stiffness of the parts against out-of-plane deflection was very low. With the advent of deep reactive ion etching (DRIE), it has been possible to fabricate similar structures in single-crystal silicon with a typical thickness of 100 microns. DRIE, Klassen, Pet
A paper entitled "Silicon Fusion Bonding and Deep Reactive Ion Etching: New Technologies for Microstructures" by Ersen, Noworolski, Logan, Maluf, Brown, Storment, McCullly and Kovacs (Proceedings Of Transducers, '95 (1995) ,
pp. 556-559). These thicker structures can provide greater vertical electrode area and substantially higher stiffness against out-of-plane deflection. Recently, thicker surface micromachined polycrystalline silicon or plated metal structures made in photolithographically formed molds to increase the thickness of the comb drive structure and increase out-of-plane stiffness Other manufacturing techniques have been used, including These manufacturing techniques themselves have not yet been used to improve the prior art comb drive structures.

【0012】 一般に、本発明の目的は、上記の欠点を克服する光マイクロスイッチを提供す
ることである。
In general, it is an object of the present invention to provide an optical microswitch that overcomes the above disadvantages.

【0013】 本発明のもう一つの目的は、少なくとも一つの櫛型駆動組立体をその中に有す
る少なくとも一つの静電マイクロアクチュエータを利用した、上記特徴の光マイ
クロスイッチを提供することである。
Another object of the present invention is to provide an optical microswitch of the above character, utilizing at least one electrostatic microactuator having at least one comb drive assembly therein.

【0014】 本発明のもう一つの目的は、静電マイクロアクチュエータの櫛型駆動組立体に
おける横方向の力の不安定性を最小限にした、上記特徴の光マイクロスイッチを
提供することである。
It is another object of the present invention to provide an optical microswitch of the above character which minimizes lateral force instability in the comb drive assembly of the electrostatic microactuator.

【0015】 本発明のもう一つの目的は、静電マイクロスイッチを外部装置に取り付けまた
は結合するための手段を設けた、上記特徴の光マイクロスイッチを提供すること
である。
[0015] Another object of the present invention is to provide an optical microswitch of the above characteristics, provided with means for attaching or coupling the electrostatic microswitch to an external device.

【0016】 本発明のもう一つの目的は、静電マイクロアクチュエータにおける櫛型駆動組
立体の共鳴特性を利用して大きな偏向を達成する、上記特徴の光マイクロスイッ
チを提供することである。
Another object of the present invention is to provide an optical microswitch of the above-described feature, which achieves large deflection by utilizing the resonance characteristics of a comb drive assembly in an electrostatic microactuator.

【0017】 本発明のもう一つの目的は、複数の静電マイクロアクチュエータを少なくとも
当該イクロスイッチの半分に沿って配列した、上記特徴の光マイクロスイッチを
提供することである。
[0017] Another object of the present invention is to provide an optical microswitch having the above characteristics, in which a plurality of electrostatic microactuators are arranged along at least half of the microswitch.

【0018】 本発明のもう一つの目的は、光磁気データ保存システムに使用するための、上
記特徴の光マイクロスイッチを提供することである。
It is another object of the present invention to provide an optical microswitch of the above character for use in a magneto-optical data storage system.

【0019】[0019]

【発明の概要】Summary of the Invention

本発明は、偏向の大きい高速マイクロアクチュエータを利用した光スイッチ等
を提供する。この光スイッチは、光磁気データ保存システム、遠隔通信システム
またはデータ送信システムのような種々のシステムに使用することができる。当
該マイクロアクチュエータは、サスペンジョン、櫛型駆動素子、ダイナミックな
電気駆動制御、積極的な位置停止、および位置検出の設計における改良を提供す
る。このマイクロアクチュエータは、種々の設計または種々の他の用途、例えば
、横方向共振器、力平衡振動加速度系、またはミニチュアグリッパの光スイッチ
において使用することができる。高い面外剛性および/または大きな電極領域を
使用して、大きな力および変位を発生する微細構造を作製することができる。
The present invention provides an optical switch and the like using a high-speed microactuator having large deflection. The optical switch can be used in various systems such as a magneto-optical data storage system, a telecommunications system or a data transmission system. The microactuator provides improvements in the design of suspension, comb drive elements, dynamic electric drive control, aggressive position stopping, and position sensing. The microactuator can be used in various designs or various other applications, such as in lateral resonators, force-balanced vibration acceleration systems, or miniature gripper optical switches. High out-of-plane stiffness and / or large electrode area can be used to create microstructures that generate large forces and displacements.

【0020】 ここで図面を参照すると、図1は、光磁気(magneto-optical)(MO)デー タ記録記憶装置及び検索システムの基本的な要素のいくつかを示す平面図である
。本発明が有用である機能的システムの基本的な要素のいくつかを示すことを目
的とするため、この図及び図2乃至4には、特定の詳細がほとんど記載されてい
ない。本発明は、一つの特定のMOデータ記憶装置システムのみにおける使用に
限定されず、及び以下で記載されているとおり、MOデータ記憶装置システムに
は限定されずに、電気通信又は他のシステムにおいて使用されることができる。
Referring now to the drawings, FIG. 1 is a plan view showing some of the basic elements of a magneto-optical (MO) data recording and storage device and search system. Few specific details are set forth in this figure and FIGS. 2-4 because they are intended to illustrate some of the basic elements of a functional system in which the present invention is useful. The present invention is not limited to use in only one particular MO data storage system, and as described below, is not limited to MO data storage systems, but is used in telecommunications or other systems. Can be done.

【0021】 図1を参照すると、システム95は、その詳細は以下で記載され、複数の「N
」のMOディスク107との使用に適応される一組の浮動ヘッド(flying heads
)106を含む。好ましい実施形態において、Nは6に等しく、及び複数の6の
ディスク107は、積み重ね(図示されていない)て供給される。ディスク10
7の各々は両面性を有し、第一及び第二の反対側の平面108を具備する。一の
浮遊ヘッド106は、各MOディスク表面108に対して供給される。ヘッド1
06は、MOディスク107の表面の上に配置されるサスペンション130及び
アクチュエータ・アーム(actuator arm)105によって、回転アクチュエータ
磁石(rotary actuator magnet)及びコイル組立体(coil assembly)120に 結合される。操作時には、MOディスク107は、浮遊ヘッド106と回転ディ
スクとの間に空気力学的揚力を生成するためのスピンドル・モータ(spindle mo
tor)(図示されていない)によって回転される。これは各浮遊MOヘッド10 6を、各MOディスクのデータ記録表面の上に、浮遊状態で維持する。揚力は、
サスペンション130によって供給される同等の及び反対向きのばね力によって
対抗される。非操作中は、各浮遊MOヘッドは、MOディスク107の表面から
離れて、通常はディスク表面に隣接するランプ(ramp)(図示されていない)に
、静的に記憶装置状態で維持される。前記ヘッドが非データ記憶領域におけるデ
ィスクの表面上に着地する(landed)ことは当然可能である;しかしながら、そ
のようなアプローチは最適なアプローチではないであろう。
Referring to FIG. 1, a system 95 is described in detail below and includes a plurality of “N
"Set of flying heads adapted for use with the MO disk 107"
) 106. In a preferred embodiment, N is equal to six, and a plurality of six disks 107 are supplied in a stack (not shown). Disk 10
Each of the seven is bilateral and comprises first and second opposite planes 108. One floating head 106 is provided for each MO disk surface 108. Head 1
06 is coupled to a rotary actuator magnet and a coil assembly 120 by a suspension 130 and an actuator arm 105 located on the surface of the MO disk 107. In operation, the MO disk 107 includes a spindle motor for generating aerodynamic lift between the floating head 106 and the rotating disk.
tor) (not shown). This keeps each floating MO head 106 floating above the data recording surface of each MO disk. Lift is
Countered by equal and opposite spring forces provided by suspension 130. During non-operation, each floating MO head is maintained in a static storage state away from the surface of the MO disk 107, typically at a ramp (not shown) adjacent to the disk surface. It is of course possible for the head to land on the surface of the disk in the non-data storage area; however, such an approach would not be the optimal approach.

【0022】 システム95はさらに、レーザ光学組立体96、少なくとも一つの入力光を搬
送するエレメント又は光ファイバ98によって組立体96に結合された光スイッ
チ又はマイクロスイッチ104、及び複数の組の単一モード偏光維持(polariza
tion maintaining)(PM)光ファイバ97を含む。典型的な実施形態において
、単一モードPM光ファイバ又は出力光を搬送する要素97の各組は、前記組の
アクチュエータ・アーム105及びサスペンション130の個別の一つを通して
、前記組の浮遊MOヘッド106の個別の一つに結合される。従って、少なくと
も6組の二つのPM光ファイバ97がそれぞれ、一端部において光スイッチ10
4に光学的に結合される。前記組のPM光ファイバ97の各々は、他方の一端部
において一組の二つの浮遊MOヘッド106に結合される。典型例にすぎない数
のPM光ファイバが図面に記載されていることが理解される。コントローラ11
1は、電気的な命令信号を光スイッチに供給するためのワイヤ112の手段によ
って、光スイッチ104に電気的に結合される。コントローラ111は、あらゆ
る従来の種類でよく、及び一つ以上の制御信号を受信するための入力、アクチュ
エータ及び後述の櫛型駆動組立体(comb drive assembly)の各々に対する一連 の増幅器及び電圧生成器、櫛型駆動組立体の位置を感知するための任意のメカニ
ズム及び出力信号を転送するための出力を含む。
The system 95 further includes a laser optics assembly 96, an optical switch or microswitch 104 coupled to the assembly 96 by at least one input light carrying element or optical fiber 98, and a plurality of sets of single mode Polarization maintenance
(PM) optical fiber 97 is included. In an exemplary embodiment, each set of single-mode PM optical fibers or elements 97 carrying output light is passed through a separate one of the set of actuator arms 105 and suspension 130 to the set of floating MO heads 106. Are combined into a separate one. Therefore, at least six sets of two PM optical fibers 97 are each provided at one end with the optical switch 10.
4 optically coupled. Each of the sets of PM optical fibers 97 is coupled to a set of two floating MO heads 106 at the other end. It will be appreciated that only a typical number of PM optical fibers are shown in the figures. Controller 11
1 is electrically coupled to the optical switch 104 by means of wires 112 for providing an electrical command signal to the optical switch. The controller 111 may be of any conventional type, and include a series of amplifiers and voltage generators for each of the inputs, actuators and comb drive assemblies described below, for receiving one or more control signals, Includes an optional mechanism for sensing the position of the comb drive assembly and an output for transferring the output signal.

【0023】 図2は、図1に記載の光磁気データ記憶装置及び検索システムのレーザ光学組
立体96を示す図である。これから図2及び3に関して説明されるとおり、各デ
ィスク107の表面上で情報を読み取り及び記録することは、光出力が正確にデ
ィスクの表面上に画像化されるために、レーザの出力を光ファイバを通して浮遊
ヘッドに搬送することと、及びディスク表面の近くの浮遊ヘッド106にサポー
トされているコイルを利用して、磁界を生成することの両方が必要となる。図2
及び3の記載は、光源及び磁界をディスク表面上のデータに選択的にアクセスす
るために供給する理由を、簡潔に要約する。図2において、レーザ光学組立体9
6は、可視又は紫外線に近い周波の領域で動作し、及び前記組のMOディスク1
07を使用して読み取り及び書き込むために十分な光パワー(optical power) を放出する直線偏光ダイオード・レーザ光源(linearly polarized diode laser
source)231を含むように記載されている。第一の実施形態において、レー ザ・ダイオード光源は、RF変調レーザ光源(RF modulated laser source)で もよい。第二の実施形態において、直線偏光レーザ光源231は、分散フィード
−バック(distributed feed-back(DFB))レーザ光源でもよい。典型的な 実施形態においては、直線偏光レーザ光源231は、635乃至685ナノメー
トルの範囲内で動作するために選択される;しかしながら他の波長のレーザ光源
でも使用することができる。レーザ光学組立体96はさらに:コリメーティング
・レンズ(collimating lens)234、低波長分散漏洩ビーム・スプリッタ(lo
w wavelength dispersion leaky beam splitter)232、及び結合レンズ23 3を含む。レーザ光学組立体96は、(直線偏光レーザ光源231から)直線偏
光レーザ光線191(図1に記載)を光スイッチ104に誘導する。レーザ光学
組立体96はさらに:四分の一波長プレート238、ミラー235、偏光ビーム
・スプリッタ239及び一組のフォトダイオード又は検出器236を含む。第一
の実施形態において、MOディスク107の表面108によって反射される直線
偏光レーザ光線192(図1に記載)は、光スイッチ104によって結合レンズ
233に誘導され、及び漏洩ビーム・スプリッタ232によって:四分の一波長
プレート238、ミラー235、及び偏光ビーム・スプリッタ239を具備する
差動検出器へと転送される。第二の実施形態において、光絶縁体297がレーザ
光源231とコリメーティング・レンズ234との間に含まれる。当業界では充
分に確立されているように、この種類の差動検出方法は、反射されたレーザ光線
192の二つの直交偏光成分における光パワーを計測し、差動信号は、前記組の
MOディスク107の一つの表面において、カー効果によって誘発される偏光回
転の高感度の計測法である。両方の実施形態において、検出器236による変換
の後に、差動信号は差動変調器237によって信号294としての出力のために
処理される。出レーザ光線191を誘導し、及び反射レーザ光線192を検出す
るための他の技術が、当業界において公知であるように、本発明は、光学素子及
び光源の前述の配置に限定されるものではない。
FIG. 2 is a diagram illustrating the laser optical assembly 96 of the magneto-optical data storage and retrieval system of FIG. Reading and recording information on the surface of each disk 107, as will now be described with respect to FIGS. 2 and 3, requires the output of the laser to be optical fiber To generate a magnetic field using the coils supported by the floating head 106 near the disk surface. FIG.
And 3 briefly summarize the reasons for providing a light source and a magnetic field to selectively access data on the disk surface. In FIG. 2, the laser optical assembly 9
6 operates in the visible or near-ultraviolet frequency range, and the set of MO disks 1
07 using a linearly polarized diode laser source that emits sufficient optical power to read and write
source) 231 is described. In a first embodiment, the laser diode light source may be an RF modulated laser source. In the second embodiment, the linearly polarized laser light source 231 may be a distributed feed-back (DFB) laser light source. In an exemplary embodiment, linearly polarized laser light source 231 is selected to operate in the range of 635-685 nanometers; however, laser light sources of other wavelengths can be used. The laser optics assembly 96 further includes: a collimating lens 234, a low chromatic dispersion leaky beam splitter (lo).
w wavelength dispersion leaky beam splitter) 232 and a coupling lens 233. Laser optics assembly 96 directs linearly polarized laser beam 191 (shown in FIG. 1) to optical switch 104 (from linearly polarized laser light source 231). The laser optics assembly 96 further includes: a quarter wave plate 238, a mirror 235, a polarizing beam splitter 239, and a set of photodiodes or detectors 236. In the first embodiment, the linearly polarized laser beam 192 (described in FIG. 1) reflected by the surface 108 of the MO disk 107 is directed to the coupling lens 233 by the optical switch 104 and by the leaky beam splitter 232: The light is forwarded to a differential detector comprising a half-wave plate 238, a mirror 235, and a polarizing beam splitter 239. In a second embodiment, an optical insulator 297 is included between the laser light source 231 and the collimating lens 234. As is well established in the art, this type of differential detection method measures the optical power in the two orthogonal polarization components of the reflected laser beam 192, and the differential signal is A sensitive measure of the polarization rotation induced by the Kerr effect on one surface of 107. In both embodiments, after conversion by detector 236, the differential signal is processed by differential modulator 237 for output as signal 294. As other techniques for directing the outgoing laser beam 191 and detecting the reflected laser beam 192 are known in the art, the present invention is not limited to the above arrangement of optical elements and light sources. Absent.

【0024】 図3は、DFBレーザ光源の使用を含む代表的な光路を示す図である。好まし
い実施形態において、代表的な光路は図3において:光スイッチ104、前記組
の単一モードPM光ファイバ97の一つ、及び前記組の浮遊MOヘッド106の
一つを含むように記載されている。光スイッチ104は、より充分に以下で記載
されるとおり、個別の単一モードPM光ファイバ97の個別の近接する一端部に
入るように、出レーザ光線191を(レーザ光線231を参照して)誘導するた
めに充分な程度の選択性を供給する。出レーザ光線191はさらに、浮遊MOヘ
ッド106を通過して、個別のMOディスク107の各表面108の下に存在す
る記録/記憶装置層349へと進むようにするために、個別の遠位の端部を出る
ために単一モードPM光ファイバ97によって誘導される。
FIG. 3 is a diagram illustrating an exemplary optical path including the use of a DFB laser light source. In a preferred embodiment, an exemplary optical path is described in FIG. 3 to include: an optical switch 104, one of the set of single-mode PM optical fibers 97, and one of the set of floating MO heads 106. I have. Optical switch 104 directs outgoing laser beam 191 (see laser beam 231) to enter an individual adjacent end of individual single-mode PM optical fiber 97, as described more fully below. Provides a sufficient degree of selectivity to guide. The outgoing laser beam 191 further passes through the floating MO head 106 to separate recording / storage layers 349 underneath each surface 108 of the individual MO disk 107 to provide a separate distal beam. Guided by a single mode PM optical fiber 97 to exit the end.

【0025】 出レーザ光線191は、あらゆる適切なレーザ光源によって供給され、及び好
ましくは分散フィード−バック(DFB)レーザ光源である直線偏光レーザ光源
231によって供給される。情報を書き込む間、出レーザ光線191は、対象と
なる選択された箇所を、記録/記憶装置層349のほぼキュリー温度まで加熱す
ることによって、記録/記憶装置層349の保磁力を低下させるために、光スイ
ッチ104によってMOディスク107へと選択的に誘導される。好ましくは、
出レーザ光線191の光強度は一定に維持される一方で、MOディスク107に
垂直な「上(up)」又は「下(down)」磁気領域のパターンを定義するために、
経時変化垂直バイアス磁界が使用される。この技術は、磁界変調(magnetic fie
ld modulation, MFM)として公知である。その後、対象となる選択された箇 所340が冷えると、情報は、個別の回転ディスク(spinning disc)107の 記録/記憶装置層349の中でコード化される。
The outgoing laser beam 191 is provided by any suitable laser light source, and is preferably provided by a linearly polarized laser light source 231, which is preferably a distributed feedback (DFB) laser light source. While writing information, the outgoing laser beam 191 is used to reduce the coercivity of the recording / storage layer 349 by heating the selected location of interest to approximately the Curie temperature of the recording / storage layer 349. , The optical switch 104 is selectively guided to the MO disk 107. Preferably,
In order to define a pattern of “up” or “down” magnetic regions perpendicular to the MO disk 107, while the light intensity of the outgoing laser beam 191 is kept constant,
An aging vertical bias field is used. This technology uses magnetic field modulation (magnetic fie
ld modulation, MFM). Thereafter, as the selected location of interest 340 cools, the information is encoded in the recording / storage layer 349 of the individual spinning disc 107.

【0026】 情報の読み出しの間、(書き込みと比較して低い強度の)出レーザ光線191
は、あらゆる任意の対象箇所340においてでも、カー効果によって(記録/記
憶装置層349からの出レーザ光線191の反射において)反射されたレーザ光
線192は、対象となる箇所340の磁界極性に依存する時計方向又は反時計方
向363のいずれかの回転した偏光を有する。
During the reading of information, the outgoing laser beam 191 (of lower intensity compared to writing)
Indicates that at any given target location 340, the reflected laser beam 192 (in the reflection of the outgoing laser beam 191 from the recording / storage device layer 349) depends on the magnetic field polarity of the target location 340 It has a rotated polarization of either clockwise or counterclockwise 363.

【0027】 上述の光路は、性質上両方向である。従って、反射したレーザ光線192は、
浮遊MOヘッド106を通って受信され、単一モードPM光ファイバ97の遠位
端部に入る。反射レーザ光線192は、その遠位端部で出るために、単一モード
PM光ファイバ97に沿って伝わり、及び転送のための光スイッチ104によっ
て、信号294への次の変換のためのレーザ光学組立体96に選択的に誘導され
る。
The optical paths described above are bidirectional in nature. Therefore, the reflected laser beam 192 is
It is received through the floating MO head 106 and enters the distal end of the single mode PM optical fiber 97. The reflected laser beam 192 travels along the single-mode PM optical fiber 97 to exit at its distal end, and is switched by the optical switch 104 for transmission by the laser optics for subsequent conversion to a signal 294. It is selectively guided to an assembly 96.

【0028】 図4a乃至4gは、光磁気データ記憶装置の浮遊光磁気ヘッドを、透視図、横
断面図、拡張断面図、側面図、正面図、底面図及び背面図でそれぞれ示す図であ
る。図4aにおいて、浮遊MOヘッド106は、前記組のMOディスク107の
一つの記録/記憶装置層349の上での使用のために示されている。浮遊MOヘ
ッド106は:スライダ・ボディ(slider body)444、エア−ベアリング表 面(air-bearing surface)447、四分の一波長板(図示されていない)、反 射基板400、対物光学系(objective optics)446、磁気コイル460、及
びヨーク(yoke)462を含む。スライダ・ボディ444は、対物光学系446
と、単一モードPM光ファイバ97と、及び反射基板400との間の対物距離を
収容する寸法である。反射基板400は、出レーザ光線191及び192を記録
/記憶装置層349へと、及び記録/記憶装置349から誘導するように調整さ
れた反射表面を含んでもよい。スライダ・ボディ444は、業界基準の「ミニ」
、「ミクロ」、「ナノ」、又は「ピコ」スライダを含んでもよいが、代替的な寸
法のスライダ・ボディ444も、(浮遊MOヘッド106とともに使用される要
素の前述の寸法上の制約によって決定されるとおりに)使用されてもよい。従っ
て好ましい実施形態においては、スライダ・ボディ444は、ミニ・スライダ高
(889マイクロメートル)及びナノ・スライダ(1600×2032マイクロ
メートル)のそれに対応する平面上面領域を具備する。
FIGS. 4 a to 4 g show a floating magneto-optical head of the magneto-optical data storage device in a perspective view, a cross-sectional view, an expanded cross-sectional view, a side view, a front view, a bottom view, and a rear view, respectively. In FIG. 4a, the floating MO head 106 is shown for use on one recording / storage layer 349 of the set of MO disks 107. The floating MO head 106 includes: a slider body 444, an air-bearing surface 447, a quarter wave plate (not shown), a reflective substrate 400, and an objective optical system (not shown). objective optics 446, magnetic coil 460, and yoke 462. The slider body 444 includes an objective optical system 446.
And the single-mode PM optical fiber 97 and the reflecting substrate 400. The reflective substrate 400 may include a reflective surface tuned to direct the outgoing laser beams 191 and 192 to and from the recording / storage layer 349. The slider body 444 is an industry standard "mini"
, "Micro", "nano", or "pico" sliders, but alternative sized slider bodies 444 may also be used (determined by the aforementioned dimensional constraints of the elements used with the floating MO head 106). May be used). Thus, in a preferred embodiment, the slider body 444 has a planar top surface area corresponding to a mini-slider height (889 micrometers) and a nano-slider (1600 x 2032 micrometers).

【0029】 単一モードPM光ファイバ97は、軸カットアウト(axial cutout)443に
沿ってスライダ・ボディ444に結合され、及び対物光学系446は、垂直角カ
ットアウト(vertical corner cutout)411に沿ってスライダ・ボディ444
に結合される。好ましい実施形態においては、軸カットアウト443は、スライ
ダ・ボディの周囲に配置され、及び垂直カットアウト411は、スライダ・ボデ
ィ444の角に配置されるが、軸カットアウト443及び垂直カットアウト41
1は、浮遊MOヘッド106の他の位置に、例えば周辺と中心軸との間、又は代
替的には中心軸それ自身に沿って配置されてもよい。光ファイバ97及び対物光
学系446を中心軸に沿わせる以外に配置することは、大量の光磁気ヘッド10
6の中心及びその揚力に影響を及ぼすように機能するかもしれない。従って、サ
スペンションへの浮遊MOヘッド106の接続点は、大量の光磁気ヘッド106
の中心における、中心からずれた変化を補うための調整を必要とするかもしれな
い。好ましくは、カットアウト443及び411は、チャネル、V字溝、又は単
一モード光ファイバ97及び対物光学系446を浮遊MOヘッド106に結合し
、及び調整するためのあらゆる他の適切な手段として設計されてもよい。好まし
い実施形態において、レーザ光線191及び192は:単一モードPM光ファイ
バ97、反射基板400、四分の一波長板493、及び対物光学系446を含む
光路を(MOディスク107の記録/記憶装置層349へ、及びMOディスク1
07の記録/記憶装置層349から)横断する。好ましい実施形態において、単
一モードPM光ファイバ97及び対物光学系446は、対象箇所340(図3参
照)の中の出レーザ・ビーム191の焦点を、集束光スポット(focused optica
l spot)448として達成するために、それらの個別のカットアウトの中に配置
される。単一モードPM光ファイバ97及び対物光学系446は、その後、紫外
線硬化エポキシ又は類似の接着剤を使用することによって適切な場所に固定され
てもよい。
The single mode PM optical fiber 97 is coupled to the slider body 444 along an axial cutout 443, and the objective 446 is along a vertical corner cutout 411. Slider body 444
Is combined with In a preferred embodiment, the axis cutout 443 is located around the slider body and the vertical cutout 411 is located at the corner of the slider body 444, but the axis cutout 443 and the vertical cutout 41 are located at the corners of the slider body 444.
1 may be located at other locations on the floating MO head 106, for example, between the periphery and the central axis, or alternatively along the central axis itself. Arranging the optical fiber 97 and the objective optical system 446 other than along the central axis requires a large amount of the magneto-optical head 10.
6 may function to affect the center and its lift. Therefore, the connection point of the floating MO head 106 to the suspension is
May need to be adjusted to compensate for off-center changes in the center of the. Preferably, cutouts 443 and 411 are designed as channels, V-grooves, or any other suitable means for coupling and adjusting single mode optical fiber 97 and objective optics 446 to floating MO head 106. May be done. In a preferred embodiment, the laser beams 191 and 192 are: To layer 349 and MO disk 1
07 recording / storage layer 349). In a preferred embodiment, the single-mode PM optical fiber 97 and objective 446 focus the outgoing laser beam 191 in the target location 340 (see FIG. 3) to a focused optic spot.
(spot) 448 are placed in their individual cutouts. The single-mode PM optical fiber 97 and objective optics 446 may then be secured in place by using an ultraviolet-cured epoxy or similar adhesive.

【0030】 本発明に関して、特に図4c及び4bに注意が向けられる。これら二つの図は
、決められた大きさの光箇所448を、ディスクの表面349の上に集束せるた
めに使用される対物光学系446を示す。前記箇所は、浮遊MOヘッド106の
空気力学的浮遊特性(aerodynamic flying qualities)を干渉することなく、サ
ポート構造461に組み込まれ、及び浮遊MOヘッドの底部又は対物光学系の表
面上又はその近くに搭載されるヨーク462及び薄型(low profile)磁気コイ ル460を通して集束される。
With respect to the present invention, attention is specifically directed to FIGS. 4c and 4b. These two figures show the objective 446 used to focus a spot of light 448 of defined size onto the surface 349 of the disk. The location is incorporated into the support structure 461 without interfering with the aerodynamic flying qualities of the floating MO head 106 and mounted on or near the bottom of the floating MO head or the surface of the objective. Through a yoke 462 and a low profile magnetic coil 460.

【0031】 本発明の光スイッチ又はマイクロスイッチは、光ミラーを変換する(translat
e)ためにマイクロアクチュエータを利用する。前記マイクロスイッチ又は他の アプリケーションにおけるマイクロアクチュエータの各々は、アクチュエータに
動力を供給するために、少なくとも一組の向かい合った櫛型駆動部材を含む。マ
イクロスイッチ104等の光マイクロスイッチにおける使用のための、いくらか
単純化された横櫛型駆動アクチュエータ又はマイクロアクチュエータ101は、
アクチュエータ101の上面図を示す図5に記載されている。アクチュエータ1
01のシャトル(shuttle)109は、連動するように互いに接続された第一の 及び第二の可動電極組立体(movable electrode assemblies)208、209を
含む。アクチュエータ101はさらに、第一の及び第二の個別の固定組立体21
0、230を含む。前記組立体は、アチュクエータ101の縦の中心線に対して
垂直に伸長し、及び前記中心線に集められる。第一の可動組立体208は、その
各々が組立体208、209の移動方向に対して垂直に伸長する第一の、第二の
、及び第三の櫛型駆動部材208a、208b、208cを具備する。第二の可
動組立体209は、その各々が組立体208、209の移動方向に対して垂直に
伸長する第一の、第二の、及び第三の櫛型駆動部材209a、209b、209
cを具備する。アクチュエータ101及び可動組立体208、209及びそれの
固定組立体210、230は、薄い、単結晶シリコン層が、一定の区域における
基板2123に融合接続されており、及び可動組立体208、209及び固定組
立体210、230を形成するためにエッチングされているDRIE等のあらゆ
る適切な手段によって、シリコン・ウェーハから作られている。単結晶シリコン
層は、厚い二酸化ケイ素層によって、基板213から電気的に隔離される。その
ように、可動電極組立体208、209は、固定電極組立体210、230から
電気的に隔離される。他の製造技術は、局所化された犠牲層(localized sacrif
icial layers)に対する絶縁基板上での、金属構造の高アスペクト比のめっきを
含む。そのような処理は、米国特許第5,450,751号、プティ及びエディ
による「振動ジャイロスコープのためのマイクロストラクチャ」に記載されてい
る。その結果としての構造は、比較的狭く及び長い吊り下げばね構造、基板への
固定接続点、及び前記構造への電気的接続をする能力を含む。代替的には、所望
の構造は、例えば注入二酸化ケイ素の限局化された犠牲層に対する例えばポリシ
リコンの比較的厚い層の堆積、パターン形成、及びエッチングによって製造され
ることができる。前記処理の一例は、1995年10月SPIE会報(Proceedi
ngs)第2642巻「マイクロマシン加工装置及びコンポーネント(Micromachin
ed Devices and Components)」の84頁乃至94頁における、Bウェンクら「 フォース・フィードバック操作を伴う厚いポリシリコン−ベースの表面のマクロ
マシン加工された容量性加速度計(Thick Polysilicon Based Surface Micromac
hined Capacitive Accelerometer with Force Feedback Operation)」に記載さ
れている。
The optical switch or microswitch of the present invention converts an optical mirror (translat
e) Use a microactuator for: Each of the microactuators in the microswitch or other application includes at least one pair of opposing comb drive members to power the actuator. A somewhat simplified transverse comb drive actuator or microactuator 101 for use in an optical microswitch, such as microswitch 104, comprises:
FIG. 5 shows a top view of the actuator 101. Actuator 1
01 shuttle 109 includes first and second movable electrode assemblies 208, 209 operatively connected to each other. The actuator 101 further comprises a first and a second individual locking assembly 21.
0, 230. The assembly extends perpendicular to the longitudinal centerline of the actuator 101 and is centered at the centerline. The first movable assembly 208 includes first, second, and third comb drive members 208a, 208b, 208c, each of which extends perpendicular to the direction of movement of the assembly 208, 209. I do. The second movable assemblies 209 include first, second, and third comb-shaped driving members 209a, 209b, 209 each extending perpendicular to the direction of movement of the assemblies 208, 209.
c. The actuator 101 and the movable assemblies 208, 209 and their fixed assemblies 210, 230 have a thin, monocrystalline silicon layer fused to the substrate 2123 in a certain area, and the movable assemblies 208, 209 and the fixed It is made from a silicon wafer by any suitable means, such as DRIE, which has been etched to form the assemblies 210, 230. The single crystal silicon layer is electrically isolated from the substrate 213 by a thick silicon dioxide layer. As such, the movable electrode assemblies 208, 209 are electrically isolated from the fixed electrode assemblies 210, 230. Other fabrication techniques include localized sacrifice layers.
Includes high aspect ratio plating of metal structures on insulating substrates for icial layers). Such a process is described in U.S. Pat. No. 5,450,751, "Microstructures for Vibrating Gyroscopes," by Petty and Eddy. The resulting structure includes relatively narrow and long hanging spring structures, fixed connection points to the substrate, and the ability to make electrical connections to the structure. Alternatively, the desired structure can be fabricated by depositing, patterning, and etching a relatively thick layer of, for example, polysilicon on a localized sacrificial layer of, for example, implanted silicon dioxide. An example of the processing is described in the October 1995 SPIE Bulletin (Proceedi
ngs) Vol. 2642 "Micromachining Equipment and Components (Micromachin)
ed Devices and Components, pp. 84-94, B. Wenk et al., "Thick Polysilicon Based Surface Micromacs with Thick Polysilicon-Based Surfaces with Force Feedback Manipulation.
hined Capacitive Accelerometer with Force Feedback Operation).

【0032】 可動電極組立体208、209は、移動方向に縦に伸長する硬質で、伸ばされ
たフレーム部材又はコネクタ・バー216によって相互接続されている。第一の
可動電極組立体208は、縦方向に離れた位置におけるコネクタ・バー216の
一端部に接続され、及び第二の可動電極組立体209は、縦方向に離れた位置に
おけるコネクタ・バー216の反対の又は他の一端部に接続される。伸長部21
8及びブラケット・メンバ又はブラケット219は、ミラー103をシャトル1
09に及びゆえに可動電極組立体208、209に固定して接続するためのアク
チュエータ101の接続手段の中に含まれる。ブラケット219及びゆえにミラ
ー103は、シャトル109及び可動電極組立体208、209の移動の方向へ
傾斜している。
The movable electrode assemblies 208, 209 are interconnected by rigid, elongated frame members or connector bars 216 that extend longitudinally in the direction of movement. The first movable electrode assembly 208 is connected to one end of the connector bar 216 at a vertically spaced position, and the second movable electrode assembly 209 is connected to the connector bar 216 at a vertically spaced position. To the opposite or other end. Extension unit 21
8 and the bracket member or bracket 219 connect the mirror 103 to the shuttle 1
09 and thus included in the connection means of the actuator 101 for fixed connection to the movable electrode assemblies 208, 209. The bracket 219 and thus the mirror 103 is inclined in the direction of movement of the shuttle 109 and the movable electrode assemblies 208,209.

【0033】 櫛型駆動部材208a、208b、208c、209a、209b、209c
の各々は、一端部でコネクタ・バー216へと接続され、及びアクチュエータを
横切ったバーから垂直に伸長するバー又はビーム221を有する。各バー221
は、200乃至2000ミクロンの範囲、好ましくは700乃至1200ミクロ
ンの範囲、及びより好ましくはおよそ800ミクロンであって、個別の櫛型駆動
部材の長さを定義する長さを有する。移動の方向に平行に伸長する同じ長さの複
数の又は一連の櫛型部材又はフィンガ211が、各バー221に固定される。フ
ィンガ211は、各櫛型駆動バー221の長さに沿って均等に間隔をおいて配置
され、及び各々が、5乃至200ミクロンの範囲、好ましくは60乃至130ミ
クロンの範囲、及びより好ましくはおよそ90ミクロンの長さを有する。フィン
ガ211は、3乃至25ミクロンの範囲、好ましくは6乃至15ミクロンの範囲
及びより好ましくはおよそ10ミクロンの距離に離れて配置される。櫛型駆動部
材208a、208b、208cの櫛型フィンガ211は、アクチュエータに結
合されたミラー103に向かって伸長する一方で、櫛型駆動部材209a、20
9b、209cの櫛型フィンガ211はミラーから離れた方に伸びる。
The comb-shaped driving members 208a, 208b, 208c, 209a, 209b, 209c
Have a bar or beam 221 connected at one end to the connector bar 216 and extending vertically from the bar across the actuator. Each bar 221
Has a length in the range of 200 to 2000 microns, preferably in the range of 700 to 1200 microns, and more preferably around 800 microns, defining the length of the individual comb drive members. A plurality or series of comb members or fingers 211 of the same length extending parallel to the direction of movement are fixed to each bar 221. The fingers 211 are evenly spaced along the length of each comb drive bar 221 and each has a range of 5 to 200 microns, preferably 60 to 130 microns, and more preferably approximately It has a length of 90 microns. The fingers 211 are spaced apart in the range of 3 to 25 microns, preferably in the range of 6 to 15 microns, and more preferably in the range of approximately 10 microns. The comb fingers 211 of the comb drive members 208a, 208b, 208c extend toward the mirror 103 coupled to the actuator, while the comb drive members 209a, 209 extend.
The comb fingers 211 of 9b and 209c extend away from the mirror.

【0034】 第一の固定された電極組立体210は、第一の、第二の、及び第三の櫛型駆動
部材210a、210b、210cを具備し、及び第二の固定された電極組立体
230は、第一の、第二の、及び第三の櫛型駆動部材230a、230b、23
0cを具備し、前記櫛型駆動部材の各々は、可動電極組立体208、209の移
動方向の垂直方向に伸長する。櫛型駆動部材210a、210b、210c、2
30a、230b、230cの各々は、基板213の上に搭載され、及びアクチ
ュエータ101を横切って伸長するバー又はビーム222を有する。各バー22
2は、個別の櫛型駆動部材の長さを定義するバー221の長さに類似した長さを
有する。大きさ及び形状において櫛型駆動フィンガ211と実質的に同一である
複数の又は一連の櫛型部材又はフィンガ212は、バー222の長さに沿って間
隔をあけて、櫛型駆動バー222に固定される。櫛型駆動部材210a、210
b、210cの櫛型フィンガ212は、ミラー103から離れて伸長し、及び櫛
型駆動部材208a、208b、208cの櫛型駆動フィンガ211と向かい合
う一方で、櫛型駆動部材メンバ230a、230b、230cの櫛型フィンガ2
12は、ミラーに向かって伸長し、及び櫛型駆動部材209a、209b、20
9cの櫛型駆動フィンガ211と向かい合う。
The first fixed electrode assembly 210 includes first, second, and third comb drive members 210a, 210b, 210c, and a second fixed electrode assembly. 230 is the first, second, and third comb-shaped driving members 230a, 230b, 23
0c, and each of the comb-shaped driving members extends in a direction perpendicular to the moving direction of the movable electrode assemblies 208, 209. Comb driving members 210a, 210b, 210c, 2
Each of 30a, 230b, 230c has a bar or beam 222 mounted on the substrate 213 and extending across the actuator 101. Each bar 22
2 has a length similar to the length of the bar 221 which defines the length of the individual comb drive members. A plurality or series of comb members or fingers 212 that are substantially identical in size and shape to the comb drive fingers 211 are secured to the comb drive bar 222 at intervals along the length of the bar 222. Is done. Comb-shaped driving members 210a, 210
b, 210c extend away from the mirror 103 and face the comb drive fingers 211 of the comb drive members 208a, 208b, 208c while the comb drive member members 230a, 230b, 230c Comb finger 2
12 extend toward the mirror and comb drive members 209a, 209b, 20
Facing the comb-shaped driving finger 211 of 9c.

【0035】 櫛型駆動フィンガ211は、フィンガ212の中で交互配置的に配置可能であ
る。アクチュエータ101の各向かい合った組の櫛型駆動部材は、静電駆動の(
electrostatically-driven)櫛型駆動手段又は組立体を形成する。各前記櫛型駆
動組立体の櫛型駆動部材208a、208b、208c、209a、209b、
及び209cは、櫛型駆動部材208a、210a、208b、210b、及び
208c、210cに関して図6に記載されたように、個別の櫛型駆動フィンガ
が互いに離れて配置されている第一の位置と、櫛型駆動部材208a、210a
、208b、210b、208c、210c、209a、230a、209b、
230b及び209c、230cに関して図5に記載されたように、電圧電位が
それらの間に適用される場合に、櫛型駆動フィンガ211、212は互いにかみ
合っていないが、静電的に接触している第二の位置と、及び櫛型駆動部材208
a、210a、208b、210b、及び208c、210cに関して図7に記
載されたように、個別の櫛型駆動フィンガが、互いに関してかみ合い、かつ静電
的にも接触している第三の位置との間で、個別の櫛型駆動部材210a、210
b、210c、230a、230b、及び230cに比較して可動である。櫛型
駆動フィンガ211、212の空いている端部(free ends)は、向かい合う櫛 型駆動メンバが第二の位置にある場合に、シャトル109の移動の方向に対して
垂直に伸長するラインに実質的に沿って終わる。フィンガ211、212の間の
間隔は、アクチュエータ101に対して最大限に許される駆動電圧において、最
大限の偏向(deflection)に対する横方向の安定性を確保するために選択される
The comb-shaped driving fingers 211 can be arranged alternately in the fingers 212. The opposing set of comb-shaped driving members of the actuator 101 is an electrostatically driven (
forming an electrostatically-driven comb drive means or assembly. The comb drive members 208a, 208b, 208c, 209a, 209b,
And 209c includes a first position in which the individual comb drive fingers are spaced apart from each other as described in FIG. 6 for the comb drive members 208a, 210a, 208b, 210b, and 208c, 210c. Comb driving members 208a, 210a
, 208b, 210b, 208c, 210c, 209a, 230a, 209b,
As described in FIG. 5 with respect to 230b and 209c, 230c, when voltage potentials are applied therebetween, the comb drive fingers 211, 212 are not meshed with each other but are in electrostatic contact Second position and comb drive member 208
a, 210a, 208b, 210b, and 208c, 210c, as shown in FIG. 7, the individual comb drive fingers are in mesh with each other and with the third position in electrostatic contact. Between the individual comb drive members 210a, 210
b, 210c, 230a, 230b, and 230c. The free ends of the comb drive fingers 211, 212 substantially correspond to lines extending perpendicular to the direction of movement of the shuttle 109 when the opposing comb drive members are in the second position. Ends along the line. The spacing between the fingers 211, 212 is selected to ensure maximum lateral stability to maximum deflection at the maximum allowable drive voltage for the actuator 101.

【0036】 固定された組立体210、230は、それぞれ基板213に固定して接続され
、及び第一の櫛型駆動部材208、210が離れた位置に配置され及び第二の櫛
型駆動部材209、230が互いにかみ合った位置にある図6に記載された第一
の又は引き込まれた位置と、及び第一の櫛型駆動部材208、210が互いにか
み合った位置にあり及び第二の櫛型駆動部材209、230が離れた位置にある
図7に記載された第二の又は伸長された位置との間で、第一の及び第二の可動電
極組立体208、209を動かすために使用される。
The fixed assemblies 210, 230 are fixedly connected to the substrate 213, respectively, and the first comb-shaped driving members 208, 210 are arranged at separate positions, and the second comb-shaped driving members 209 are formed. , 230 in the intermeshing position, and the first or retracted position described in FIG. 6, and the first comb drive members 208, 210 in the intermeshing position and the second comb drive The members 209, 230 are used to move the first and second movable electrode assemblies 208, 209 between the remote or second or extended positions described in FIG. .

【0037】 シャトル109及び可動電極組立体208、209は、電極組立体208、2
09の各端部に配置された一組のばね又は折りたたまれカンチレバー・ビーム2
14、217によって、基板213の上に吊り下げられる。ばね214は、アク
チュエータ101の一端部にある第一の櫛型駆動部材208aから離れて配置さ
れ、及びばね217は、アクチュエータ101の反対の一端部にある第二の櫛型
駆動部材209cから離れて配置される。各組のばね214、217は、弛緩位
置にある場合に、移動の方向に対して垂直に伸長する第一の及び第二の離れて配
置されたばね部224、225を含み、及び折りたたまれた部分245(図5参
照)によって一端部において接続される。ばね部又はビーム224、225は、
離れた関係において、櫛型駆動バー221、222の実質的に完全な長さに沿っ
て伸長し、及び櫛型駆動バーに平行である。ばね部224、225は、それぞれ
同一の断面を有し、それは実質的に長方形である。硬質サポート又は伸長サポー
ト・バー131の一端は、ばね214、217の各々の折りたたみ部245に接
続される。ばね214、217の各々の第一の端部342は、基板213に接続
される一方で、ばね214、217の第二の端部244は、コネクタ・バー21
6と向かい合った櫛型駆動部材208a、209bに対して、櫛型駆動バー22
1の個別の端部に接続される。
The shuttle 109 and the movable electrode assemblies 208, 209
09, a set of springs or folded cantilever beams 2 located at each end of
14 and 217, it is suspended above the substrate 213. Spring 214 is located away from first comb drive member 208a at one end of actuator 101, and spring 217 is located away from second comb drive member 209c at the opposite end of actuator 101. Be placed. Each set of springs 214, 217 includes first and second spaced apart spring portions 224, 225 that extend perpendicular to the direction of movement when in the relaxed position, and the folded portion 245 (see FIG. 5) at one end. The spring portions or beams 224, 225
In spaced relation, they extend along substantially the full length of the comb drive bars 221, 222 and are parallel to the comb drive bars. The spring portions 224, 225 each have the same cross-section, which is substantially rectangular. One end of the rigid support or extension support bar 131 is connected to a fold 245 of each of the springs 214,217. A first end 342 of each of the springs 214, 217 is connected to the substrate 213, while a second end 244 of the springs 214, 217 is connected to the connector bar 21.
The comb-shaped driving bars 22a and 209b facing the comb-shaped driving bar 22
Connected to one individual end.

【0038】 アクチュエータ101の吊り下げられた部分は、高アスペクト比の技術を使用
して設計され、及び可動電極組立体208、209、シャトル109、ばね21
4、217、及び硬質サポート131を含み、及び基板213の平面から計測さ
れた、20乃至300ミクロンの範囲、好ましくは60乃至150ミクロンの範
囲、及びより好ましくはおよそ80ミクロンの高さを有する。
The suspended portion of the actuator 101 is designed using high aspect ratio technology, and the movable electrode assemblies 208, 209, shuttle 109, spring 21
4, 217, and a rigid support 131, and has a height measured from the plane of the substrate 213 in the range of 20 to 300 microns, preferably in the range of 60 to 150 microns, and more preferably about 80 microns.

【0039】 コントローラ111が電気的に可動電極組立体208、209及び固定電極組
立体210、230に結合されることができるようにするための電気コネクタ手
段は、アクチュエータ101に含まれる。特定すると、電気パッド240、24
1、242の形態である電気コネクタ手段が供給される。電気パッド242は、
リード又はトレース271の形態であるリード手段によって第一の及び第二の可
動電極組立体208、209に電気的に結合される。電気パッド240、241
は、リード又はトレース272、273の形態である個別のリード手段によって
、第一の固定電極組立体210及び第二の固定電極組立体230に電気的に結合
される。
An electrical connector means for enabling the controller 111 to be electrically coupled to the movable electrode assemblies 208, 209 and the fixed electrode assemblies 210, 230 is included in the actuator 101. Specifically, the electrical pads 240, 24
Electrical connector means in the form of 1,242 are provided. The electric pad 242 is
Electrically coupled to the first and second movable electrode assemblies 208, 209 by lead means in the form of leads or traces 271. Electric pads 240, 241
Are electrically coupled to the first fixed electrode assembly 210 and the second fixed electrode assembly 230 by separate lead means in the form of leads or traces 272,273.

【0040】 本発明において、ばねは好ましくは横対前方のばね定数の高い比率(a high r
atio of lateral to forward spring constant)を示す。従来技術において、こ
れは、対称的な可動電極部(アメリカ合衆国特許第5,025,346号の図1
を参照)の四つの隅に配置された、四つの向かい合ったばね、又は折りたたまれ
たカンチレバー・ビームを使用することによって達成される。しかしながら、こ
の従来技術においては、可動電極部が偏向すると、ばねの横剛性が劇的に減少す
る。
In the present invention, the spring preferably has a high ratio of lateral to forward spring constant (a high r).
ratio of lateral to forward spring constant). In the prior art, this is a symmetric movable electrode section (FIG. 1 of US Pat. No. 5,025,346).
This is accomplished by using four opposed springs, or folded cantilever beams, located at the four corners of the beam. However, in this prior art, when the movable electrode section deflects, the lateral stiffness of the spring decreases dramatically.

【0041】 本発明は、従来技術のアクチュエータの設計の双方向対称及び四つのばねは必
要でないことを特定する。反対に、本発明は、たった二つのばね又は折りたたま
れたカンチレバー・ビーム214、217を含み、それらは第一の端部243に
おいて基板213に結合され、及び第二の端部244において可動電極組立体2
08、209に結合される。ばねは、それらの間から伸びる吊り下げ硬質サポー
ト131によって、それらの折りたたみ部245において接続される。前述の構
造は、DRIE等の高アスペクト比技術を使用して、製造されるように設計され
、それらが従来技術よりも高い高さ又は側面(profile)で設計されることがで きるようにする。ばね部224、225の明らかに高い高さ及び長方形断面によ
って、ばね214、217は、増加した面外剛性、すなわち従来技術のそれに対
して、基板213の面からはずれた剛性を示すことができる。前記の面外剛性は
、可動電極組立体が、ばね214、217の端部243においてのみ基板213
に固定されるにもかかわらず、固定電極組立体210、230の面からはずれて
、可動電極組立体208、209の好ましくない折れ曲がりを防止するように機
能する。
The present invention specifies that bidirectional symmetry and four springs in prior art actuator designs are not required. Conversely, the present invention includes only two springs or folded cantilever beams 214, 217, which are coupled to a substrate 213 at a first end 243 and a movable electrode set at a second end 244. 3D
08, 209. The springs are connected at their folds 245 by suspended rigid supports 131 extending between them. The foregoing structures are designed to be manufactured using high aspect ratio techniques such as DRIE, allowing them to be designed at a higher height or profile than the prior art. . The apparent high height and rectangular cross section of the spring portions 224, 225 allow the springs 214, 217 to exhibit increased out-of-plane stiffness, i.e., stiffness out of the plane of the substrate 213, as compared to that of the prior art. The out-of-plane stiffness is such that the movable electrode assembly can only
Despite being fixed to the movable electrode assembly 210, 230, the movable electrode assembly 208, 209 functions to prevent undesired bending of the movable electrode assembly 208, 209.

【0042】 アクチュエータ101は、シャトルの前方及び後方への動きを制約するための
、及びコントローラ111がシャトル109の位置を監視できるようにし、及び
特定的にはシャトルが図6に記載の完全に引き込まれた位置にあるか、又は図7
に記載の完全に伸長された位置にあるかを監視することができるようにするため
の手段を有する。メカニカル・ストップ(mechanical stop)261は、基板上 に固定して形成され、及び伸長部218上に供給される第一の又は前方リミッタ
262と第二の又は後方リミッタ263との間に配置される。シャトル109の
前方への動きは、ストップ261が前方リミッタ262にかみ合うことによって
制限され、及びシャトル109の後方への動きは、ストップが後方リミッタ26
3とかみ合うことによって制限される。ストップ261は、基板213上に形成
されたリード又はトレース274の手段によって、これも基板213上に形成さ
れた電気パッド264に電気的に結合される。パッド264によって、ストップ
261は、コントローラ111に電気的に接続されることができる。ストップ2
61のリミッタ262又は263の一つとのかみ合いは、パッド264とパッド
242との間の電気回路を閉じる。
Actuators 101 are provided to constrain the forward and backward movement of the shuttle, and to allow controller 111 to monitor the position of shuttle 109, and specifically, to allow the shuttle to fully retract as described in FIG. In the position shown in FIG.
Means for monitoring whether or not it is in the fully extended position described in (1). A mechanical stop 261 is fixedly formed on the substrate and is disposed between a first or front limiter 262 and a second or rear limiter 263 provided on an extension 218. . The forward movement of the shuttle 109 is limited by the stop 261 engaging the front limiter 262, and the backward movement of the shuttle 109 is limited by the stop 261 engaging the front limiter 262.
Limited by engaging with 3. Stop 261 is electrically coupled to electrical pads 264 also formed on substrate 213 by means of leads or traces 274 formed on substrate 213. With the pad 264, the stop 261 can be electrically connected to the controller 111. Stop 2
The engagement of one of the 61 limiters 262 or 263 closes the electrical circuit between pad 264 and pad 242.

【0043】 本発明のアクチュエータ101を操作する一つの方法において、可動電極組立
体208、209及び、それゆえに図6に記載の引き込まれた位置と図7に記載
の伸長された位置との間のアクチュエータ101の伸長部218及び関連するミ
ラー103を静的に偏向させるために、電気パッド242に適用される電位と比
較した電圧は、コントローラ111によって、アクチュエータ101における一
組の個別の電気パッド240又は241を通して、固定電極組立体219又は2
30の櫛型フィンガ212に選択的に適用されてもよい。かみ合っている櫛型駆
動部材の間の静電吸引力は、互いの入り込み通して、ほぼ一定である。
In one method of operating the actuator 101 of the present invention, the movable electrode assemblies 208, 209 and therefore between the retracted position shown in FIG. 6 and the extended position shown in FIG. To statically deflect the extension 218 of the actuator 101 and the associated mirror 103, the voltage compared to the potential applied to the electrical pad 242 is controlled by the controller 111 to a set of individual electrical pads 240 or 241 through the fixed electrode assembly 219 or 2
The 30 comb fingers 212 may be selectively applied. The electrostatic attraction between the interlocking comb drive members is substantially constant through each other.

【0044】 伸長された状態は、ミラー103が前方リミッタ262に対して伸長された部
分に向かって振動するように、固定電極組立体230上に一定の電圧を放出する
ことによって、アクチュエータ101において達成されてもよい。ミラー103
は、その後一定電圧を他の固定電極組立体210に加えることによって、伸長さ
れた位置293で保持される。その後、ミラー103は、固定電極組立体210
上から一定電圧を除去することによって、及び固定電極組立体230に固定電圧
を再度加えることによって引き込まれてもよい。
The extended state is achieved at the actuator 101 by emitting a constant voltage on the fixed electrode assembly 230 such that the mirror 103 oscillates toward the extended portion relative to the front limiter 262. May be done. Mirror 103
Is then held in the extended position 293 by applying a constant voltage to the other fixed electrode assembly 210. Thereafter, the mirror 103 is moved to the fixed electrode assembly 210.
It may be drawn in by removing a constant voltage from above and by re-applying a fixed voltage to the fixed electrode assembly 230.

【0045】 シャトル109の各半分の行程の間、前記シャトルは最初にばね214、21
7によってその偏向した位置から、図5に記載のその弛緩した位置へと引き戻さ
れ、及びその後電極組立体208、210又は209、230のいずれかの間で
、協力的静電的かみ合いによって、その他の偏向した位置へと引っ張られる。
During each half-stroke of the shuttle 109, the shuttle first engages the springs 214, 21
7, from its deflected position to its relaxed position as described in FIG. To its deflected position.

【0046】 横櫛型アクチュエータ101の動作は:ばね214、217の前方及び側面の
剛性及び櫛型駆動フィンガ211、212の相対寸法を含む、多くの要素に依存
する。アクチュエータ101許可される駆動電圧及び大きさと、その結果のミラ
ー103の移動及びスイッチ速度との間には、動作調整が存在する。低駆動電圧
で大きな偏向を達成するための従来の方法は、最大の前方力を生成するために電
極の間の間隔を最小限にし、及び大きな前方移動を生み出すために、低い前方剛
性を有するバネを使用することであった。このアプローチは、通常は低い面外剛
性が大きな駆動電圧の使用を防止する薄いポリシリコン・アクチュエータのため
に使用される。しかしながらこれらの設計は、比較的厚い構造が使用される場合
は、最適ではない。各フィンガの前方力は、電極の間の間隔が減らされる場合に
増えるが、横の力はより迅速に増加する。大きな偏向又は高い力のいずれかのた
めの高速アクチュエータを設計する場合、好ましい設計アプローチは、構造によ
ってサポートされることができる最大電圧を決定し、及びそれから前記最大限の
電圧において、最小限の横の不安定性という結果を生む電極間隔を選択すること
である。アクチュエータの最大の移動及び速度は、ばね剛性及び移動要素の集ま
りによって定義される。
The operation of the horizontal comb actuator 101 depends on a number of factors, including: the stiffness of the front and side of the springs 214, 217 and the relative dimensions of the comb drive fingers 211, 212. There is a motion adjustment between the allowed drive voltage and magnitude of the actuator 101 and the resulting movement and switching speed of the mirror 103. Conventional methods for achieving large deflections at low drive voltages include minimizing the spacing between the electrodes to create maximum forward force, and springs with low forward stiffness to create large forward movements. Was to use. This approach is typically used for thin polysilicon actuators where low out-of-plane stiffness prevents the use of large drive voltages. However, these designs are not optimal when relatively thick structures are used. The forward force of each finger increases as the spacing between the electrodes is reduced, but the lateral force increases more quickly. When designing high speed actuators for either large deflections or high forces, a preferred design approach determines the maximum voltage that can be supported by the structure, and then at the maximum voltage, Is to select the electrode spacing that results in instability of the electrodes. The maximum movement and speed of the actuator is defined by the spring stiffness and the set of moving elements.

【0047】 本発明は、前述の問題を鑑みる一方で、アクチュエータの寸法及び光マイクロ
スイッチ104上でアクチュエータによって占められる間隔を最小化もする。従
来技術において、櫛型フィンガは、マイクロスイッチ104の中心軸に比較した
平行な動き、すなわちアクチュエータ101の移動方向に対して垂直である動き
を防止するために充分な抑制はされておらず、フィンガの間に生成される充分な
側方(面)力によって、可動電極組立体が伸長された又は引き込まれた位置に向
かって続くよりもむしろ、側方に向かってはまる。この不安定性は、側方移動に
関する側方力の派生物が、ばねの横のメカニカルばね定数(lateral mechanical
spring constant of the springs)よりも大きい場合に発生する。
The present invention, while taking into account the aforementioned problems, also minimizes the size of the actuator and the space occupied by the actuator on the optical microswitch 104. In the prior art, the comb fingers are not sufficiently suppressed to prevent movement parallel to the central axis of the microswitch 104, ie, movement perpendicular to the direction of movement of the actuator 101. Due to the sufficient lateral (surface) force generated during, the movable electrode assembly snaps laterally rather than continuing toward the extended or retracted position. This instability is due to the fact that the derivative of the lateral force on the lateral movement is that the lateral mechanical spring constant of the spring
Occurs when it is larger than the spring constant of the springs).

【0048】 ばね部又はビーム状部材224、225は、櫛型駆動バー221、222より
長くても短くてもよい。より特定的には、ばね部224、225は、200乃至
2000ミクロンの範囲、好ましくは800乃至1200ミクロンの範囲の長さ
と、及び3.5乃至5.5ミクロンの範囲、好ましくは3.75乃至4.25ミ
クロンの範囲の幅とを有する。図5に記載のばね部224、225は、アクチュ
エータ101の櫛型駆動バー221、222の長さと少なくとも等しい長さを有
する。アクチュエータ101は、およそ800ミクロンの長さ、およそ2500
ミクロンの幅及びおよそ80ミクロンの高さを有する。
The spring or beam members 224, 225 may be longer or shorter than the comb drive bars 221, 222. More specifically, the spring portions 224, 225 have a length in the range of 200-2000 microns, preferably in the range of 800-1200 microns, and in the range of 3.5-5.5 microns, preferably in the range of 3.75-200 microns. And a width in the range of 4.25 microns. The spring portions 224, 225 shown in FIG. The actuator 101 is approximately 800 microns long, approximately 2500
It has a width of microns and a height of approximately 80 microns.

【0049】 図5に、ビーム状部材及びビーム224、225の各々が、シャトル109の
移動方向に対して垂直の方向に直線的に伸長する偏向していない又は弛緩した状
態で、ビーム又はばね214、217が記載されている。ビーム224、225
は、個別のミラー103が引き込まれた位置にある場合、電極組立体209の移
動の一つの方向に向かって、図6に記載された第一の偏向した位置へとそれぞれ
が動くことができる。ビーム214、217はまた、個別のミラー103が伸長
された状態にある場合、電極組立体209の移動の反対の方向に向かって、図7
に記載の第二の偏向した位置へと動くことができる。ビーム214、217は、
各々が個別の第一の及び第二の偏向した位置にある場合、非直線的な又は折りた
たまれた位置にある。より特定的には、各ビーム224、225の反対の端部は
、反対の方向に動かされ、個別のばね214、217が直線的又は弛緩位置から
偏向した又は湾曲した位置へと動かされる場合に、前記各方向は、シャトル10
9の移動方向に対して平行である。ビーム又はばね214、217の最大側方剛
性、すなわちシャトル109の移動の方向に対して垂直方向の剛性は、図2及び
3にそれぞれ記載された引き込まれた位置及び伸長された位置の中間で、図5に
記載のそれらの偏向していない又は弛緩した位置にあるばねで発生する。
In FIG. 5, each of the beam or springs 214 is shown in an undeflected or relaxed state in which each of the beam members and beams 224, 225 extend linearly in a direction perpendicular to the direction of movement of the shuttle 109. , 217 are described. Beams 224, 225
Can move in one direction of movement of the electrode assembly 209 to the first deflected position described in FIG. 6 when the individual mirrors 103 are in the retracted position. Beams 214, 217 are also directed in the opposite direction of movement of electrode assembly 209 when the individual mirror 103 is in the extended state, FIG.
To a second deflected position. Beams 214 and 217 are
When each is in a separate first and second deflected position, it is in a non-linear or collapsed position. More specifically, the opposite end of each beam 224, 225 is moved in the opposite direction, when individual springs 214, 217 are moved from a straight or relaxed position to a deflected or curved position. , Each direction is the shuttle 10
9 is parallel to the moving direction. The maximum lateral stiffness of the beams or springs 214, 217, ie, the stiffness perpendicular to the direction of movement of the shuttle 109, is between the retracted and extended positions described in FIGS. 2 and 3, respectively. Occurs with springs in their undeflected or relaxed positions as described in FIG.

【0050】 トラス・フレーム(trussed frame)216を具備するシャトル190はさら に、横のロード及び湾曲に対するアクチュエータ101の全体的な剛性を向上さ
せ、及び合計のシャトル109を低減させる。本発明の固有の剛性は、アクチュ
エータ101が従来技術で使用されていたような双方向対称性を伴って設計され
る必要性を排除し、アクチュエータ101の幅がおよそ半分に低減されることを
許す。低減された幅で、一組のアクチュエータ101は、より多くのアクチュエ
ータが任意の長さのレーザ光線191に対するマイクロスイッチで許可できるよ
うにするために、マイクロスイッチ104においてより互いに密接してパック(
be packed)されてもよい。
The shuttle 190 with the trussed frame 216 further increases the overall stiffness of the actuator 101 against lateral loads and bends, and reduces the total shuttle 109. The inherent stiffness of the present invention eliminates the need for the actuator 101 to be designed with bi-directional symmetry as used in the prior art, allowing the width of the actuator 101 to be reduced by approximately half. . With a reduced width, the set of actuators 101 packs closer together at the microswitch 104 to allow more actuators to be enabled at the microswitch for the laser beam 191 of any length.
be packed).

【0051】 アクチュエータの動作を向上させるための追加の特徴を含む本発明のアクチュ
エータのさらなる実施形態は、図8に記載されている。類似の参照番号が図8に
記載のアクチュエータ101及びアクチュエータ108における類似のコンポー
ネントを記載するのに使用されてきた。アクチュエータ180は、ばね214に
関して図4及び5に記載され、ビーム部のエッチング及び所望の長方形断面さえ
も確保するために、各ばね又はビーム部224、225に沿って供給される、第
一の及び第二の犠牲バー246及び247を含む。犠牲バーの各々は、隣接する
ビーム部の高さに近い高さを有し、及びビーム部の各側面に沿って狭いスロット
248を供給する。ビーム部と個別の犠牲バーとの間の間隔、つまり各スロット
248の幅は、装置における最小の腐食された機能に匹敵する。アクチュエータ
180において、ビーム部と犠牲バーの各々との間の間隔は、およそ8ミクロン
である。犠牲バー246、247は、側面226、227の逆行エッチング(re
trograde etching)を制限することによって、平行かつ平面の側面226、22
7の形成を促進する。より特定的には、スロット248の狭い幅は、スロットに
平行な方向へ移動する以外のイオンが、スロットに入り、および側面226、2
27のエッチングに関与することを阻止する。
A further embodiment of the actuator of the present invention, including additional features for improving the operation of the actuator, is described in FIG. Similar reference numbers have been used to describe similar components in actuator 101 and actuator 108 shown in FIG. Actuator 180 is described in FIGS. 4 and 5 with respect to spring 214, and is provided along each spring or beam portion 224, 225 to ensure etching of the beam portion and even the desired rectangular cross-section. Second sacrificial bars 246 and 247 are included. Each of the sacrificial bars has a height near the height of the adjacent beam portion and provides a narrow slot 248 along each side of the beam portion. The spacing between the beam portions and the individual sacrificial bars, ie, the width of each slot 248, is comparable to a minimally corroded feature in the device. In the actuator 180, the spacing between the beam portion and each of the sacrificial bars is approximately 8 microns. The sacrificial bars 246 and 247 are formed by the reverse etching (re
By limiting trograde etching, the parallel and planar sides 226, 22
Promote the formation of 7. More specifically, the narrow width of the slot 248 is such that ions other than traveling in a direction parallel to the slot, enter the slot and
27 is prevented from participating in the etching.

【0052】 アクチュエータ180の動作の典型的な方法において、アクチュエータ101
の第一の及び第二の可動電極組立体208、209は、最初は静的であり、図8
に記載の伸長された位置と引き込まれた位置との中間にある。伸長された位置に
おいて、伸長部218は前方リミッタ262に隣接し、及び第一の及び第二の可
動電極組立体208、209は、少なくとも一つ及び図8に記載のとおり、基板
213に接続された複数の三つの第一の固定ストップ293に対して隣接する。
ストップ293は、櫛型駆動部材208a、208b、及び208cの各々に対
して供給される。ストップ261は、伸長部218に接続された前方リミッタ2
61にかみ合う。引き込まれた位置において、伸長部218は、後方リミッタ2
63に隣接し、及び第一の及び第二の可動電極組立体208、209は、少なく
とも一つ及び図8に記載のとおり、基板213に接続された複数の三つの第二の
固定されたストップ292に隣接する。ストップ292は、櫛型駆動部材209
a、209b、209cの各々に対して供給される。ストップ261は、伸長部
218に接続された後方リミッタ263にかみ合う。ストップ292、293は
、光マイクロスイッチ104におけるミラー103の位置での反復性を促進する
In a typical method of operation of actuator 180, actuator 101
The first and second movable electrode assemblies 208, 209 of FIG.
Between the extended position and the retracted position. In the extended position, the extension 218 is adjacent to the front limiter 262, and the first and second movable electrode assemblies 208, 209 are connected to at least one and the substrate 213 as described in FIG. Adjacent to a plurality of three first fixed stops 293.
A stop 293 is provided for each of the comb drive members 208a, 208b, and 208c. Stop 261 is connected to front limiter 2 connected to extension 218.
Engage with 61. In the retracted position, the extension 218 is connected to the rear limiter 2.
Adjacent to the first and second movable electrode assemblies 208, 209, at least one and a plurality of three second fixed stops connected to the substrate 213 as described in FIG. 292. The stop 292 is connected to the comb-shaped driving member 209.
a, 209b, and 209c. Stop 261 engages a rear limiter 263 connected to extension 218. Stops 292, 293 promote repeatability at the position of mirror 103 in optical microswitch 104.

【0053】 アクチュエータ101及び180は、論文「シリコン融合接続及び深反応イオ
ン・エッチング;マイクロストラクチャのための新しい技術」クラッセン、ピー
ターセン、ノウォロイスキ、ローガン、マイフ、ブラウン、ストーメント、マッ
クリー、及びコバックス著、(1995年)トランスデューサの会報’95の5
56乃至559頁に記載のそれと類似した処理を使用して製造され、それによれ
ば、底部シリコン・ウェーハ又は基板213における浅いくぼみによって、吊り
下げられた又は可動のばね214、217、櫛型駆動部材208、209等の生
成が可能になる。図9に記載のとおり、5乃至50ミクロン、より好ましくは1
0ミクロンの深さを有する浅いくぼみ170は、移動構造が好ましい区域におけ
る底部ウェーハ又は基板213にエッチングされる。第二の又は上部ウェーハ1
73は、0.1乃至2.0ミクロンの間の厚さ、より好ましくはおよそ1.0ミ
クロンの厚さのある二酸化ケイ素の層を使用して、基板213に融合接続される
。上部ウェーハ173は、所望の厚さになるまで重ねられ、及び研磨されてもよ
い。金属層174は、電気パッド240、241、242、264、視覚インジ
ケータ(visual indicator)等における使用のために、上部ウェーハの上表面1
76上に生成される。最後に、上部ウェーハ173は、所望の高アスペクト比構
造を達成するために、ディープ・リアクティブ・イオン・エッチング技術を使用
してエッチングされる。最後のDRIEシリコン・エッチングは、存在する二酸
化ケイ素の層171で終了し、及び層171が存在しない基板213へとエッチ
ングを継続する。この処理は、基板213の上に吊り下げられ、及び浅いくぼみ
170の厚さを有する空間172によって、基板から電気的に隔離されるばね2
14、217、可動電極組立体208、209、硬質サポート131及びコネク
タ・トラス216(connector truss)等の可動単結晶シリコン構造を生成する 。リード手段286、287、及びストップ292、292等の追加の構造は、
基板213に固定して接続されるが、二酸化ケイ素層171によって基板から、
及び空間175によって周辺機能から電気的に隔離される。
Actuators 101 and 180 are described in the paper “Silicon Fusion Connections and Deep Reactive Ion Etching; New Technologies for Microstructures” by Klassen, Petersen, Nowowski, Logan, Miff, Brown, Storment, McCrees, and Kovacs. , (1995) Transducer Bulletin '95 -5
Manufactured using a process similar to that described on pages 56-559, whereby suspended or movable springs 214, 217, comb drive members are provided by shallow recesses in the bottom silicon wafer or substrate 213. 208, 209, etc. can be generated. As shown in FIG. 9, 5 to 50 microns, more preferably 1 to 50 microns
A shallow depression 170 having a depth of 0 microns is etched into the bottom wafer or substrate 213 in the area where the moving structure is preferred. Second or top wafer 1
73 is fused to substrate 213 using a layer of silicon dioxide having a thickness between 0.1 and 2.0 microns, more preferably around 1.0 micron. Upper wafer 173 may be stacked and polished to a desired thickness. The metal layer 174 is provided on the upper surface 1 of the upper wafer for use in electrical pads 240, 241, 242, 264, visual indicators, and the like.
76 is generated. Finally, top wafer 173 is etched using a deep reactive ion etching technique to achieve the desired high aspect ratio structure. The final DRIE silicon etch ends with a layer 171 of silicon dioxide present and continues etching to substrate 213 where layer 171 is not present. The process includes a spring 2 suspended above the substrate 213 and electrically isolated from the substrate by a space 172 having a thickness of the shallow recess 170.
14, 217, movable electrode assemblies 208, 209, rigid supports 131, and movable single crystal silicon structures such as connector truss 216. Additional structures such as lead means 286, 287 and stops 292, 292
It is fixedly connected to the substrate 213, but from the substrate by the silicon dioxide layer 171:
And the space 175 is electrically isolated from peripheral functions.

【0054】 スイッチ等のいくつかのアプリケーションにおいて、ミラー103の位置の独
立した確認は重要である。アクチュエータ180におけるミラー103が、伸長
された位置にある場合、可動電極部208の前方リミッタ262は、ストップ2
61とかみ合い及び電気的に接触する。ストップ261は、リード274によっ
て電気パッド264に電気的に結合され、電気パッド264はコントローラ11
1に電気的に結合されることができる。同様に、ミラー103が引き込まれた位
置に保持されている場合、後方リミッタ263は、ストップ261とかみ合い及
び電気的に接触しており、こうしてリード274によって電気パッド264に電
気的に結合される。このように、可動電極組立体208、シャトル109及びミ
ラー103の位置は、マイクロスイッチ104の状態を確認及び/又は監視する
ために、コントローラ111によって電気的に感知されることができる。リミッ
タ262、263、及びストップ261、292、293は、アクチュエータ1
80の移動阻止手段に含まれる。
In some applications, such as switches, independent verification of the position of the mirror 103 is important. When the mirror 103 in the actuator 180 is in the extended position, the front limiter 262 of the movable electrode unit 208
61 and makes electrical contact. Stop 261 is electrically coupled to electrical pad 264 by lead 274 and electrical pad 264 is connected to controller 11.
1 can be electrically coupled. Similarly, when the mirror 103 is held in the retracted position, the rear limiter 263 is in mesh and electrical contact with the stop 261, and is thus electrically coupled to the electrical pad 264 by the lead 274. In this way, the positions of the movable electrode assembly 208, the shuttle 109, and the mirror 103 can be electrically sensed by the controller 111 to confirm and / or monitor the status of the microswitch 104. The limiters 262, 263 and the stops 261, 292, 293 are connected to the actuator 1
80 are included in the movement inhibiting means.

【0055】 シャトル109及び可動電極組立体208、209の位置を監視するための他
の手段は、本発明のアクチュエータに供給されることができる。例えば、コント
ローラ111は、可動櫛型駆動部材208a、208b、208c及び209a
、209b、209cの位置を、可動櫛型駆動部材と、協力的に互いにかみ合っ
ている固定櫛型駆動部材210a、210b、210c、230a、230b、
230cの櫛型駆動フィンガ212との間の容量(capacitance)を計測するた めのコントローラに含まれる従来のアルゴリズムの手段によって、決定すること
ができる。例えば、櫛型駆動部材へのドライブ信号から分離された信号は、コン
トローラ111によって前記容量を計測するためのアクチュエータに転送される
ことができる。そのような方法は、上述の移動阻止手段等の電極の間に物理的な
接触を必要としない。代替的に、一つ以上のばね部又はサスペンション224、
225の第一の及び第二の反対側の垂直側面に沿ったシリコン素材を、ばね部に
おいてピエゾ抵抗(piezoresistor)を生成するために、アクチュエータの形成 の間に注入されることができる。ピエゾ抵抗の電気抵抗における変化は、ばね2
14、217の偏向の間のサスペンション224、225のひずみの変化に対応
して、基板213及び固定電極組立体210、230と比較したシャトル109
及びミラー103の位置を決定するために、コントローラ111に供給される従
来のアルゴリズムによって計測されることができる。
Other means for monitoring the position of the shuttle 109 and the movable electrode assemblies 208, 209 can be provided to the actuator of the present invention. For example, the controller 111 controls the movable comb driving members 208a, 208b, 208c, and 209a.
, 209b, 209c, the fixed comb drive members 210a, 210b, 210c, 230a, 230b, cooperating with each other with the movable comb drive members.
This can be determined by means of conventional algorithms included in the controller to measure the capacitance between the 230c and the comb drive finger 212. For example, the signal separated from the drive signal to the comb drive member can be transferred by the controller 111 to an actuator for measuring the capacitance. Such a method does not require physical contact between the electrodes, such as the above-described movement inhibiting means. Alternatively, one or more springs or suspensions 224,
Silicon material along the first and second opposite vertical sides of 225 can be injected during the formation of the actuator to create a piezoresistor at the spring portion. The change in the electrical resistance of the piezoresistor is
Shuttle 109 compared to substrate 213 and fixed electrode assemblies 210, 230 in response to changes in the strain of suspensions 224, 225 during deflection of 14, 217.
And can be measured by a conventional algorithm supplied to controller 111 to determine the position of mirror 103.

【0056】 アクチュエータ601は、図11に記載の本発明のアクチュエータのさらなる
実施形態であり、実質的にアクチュエータ101と類似しており、類似の参照番
号のが、アクチュエータ101及び601の類似のコンポーネントを記載するた
めに使用されてきた。アクチュエータ101におけるように、アクチュエータ6
01は、連動して動くように互いに接続された第一の並びに第二の可動電極組立
体208、209及び第一の並びに第二の個別の固定電極組立体210、230
を含む。電極組立体208、209、210、230は、アクチュエータの縦方
向の中心線に対して垂直に伸長し、及び前記中心線に集められる。アクチュエー
タ601は、第一の可動組立体208が、組立体208、209の移動方向に対
して垂直に伸長する第一の櫛型駆動部材208aのみを具備する点で、アクチュ
エータ101とは異なる。第二の可動組立体209は、組立体208、209の
移動方向に対して垂直に伸長する第一の櫛型駆動部材209aのみを具備する。
アクチュエータ601が、単一の櫛型駆動部材208a、209aのみを具備す
る一方で、アクチュエータ101は、櫛型駆動部材208a、208b、208
c、209a、209b、209cを含むので、アクチュエータ101は、アク
チュエータ601のおよそ3倍の動力を供給する。アクチュエータ601のため
のサスペンションの設計は、所望の偏向を達成するために、この動力の低減を考
慮しなければならない。単一の組の櫛型駆動組立体208、209の使用は、後
述されるように、よりコンパクトな光マイクロスイッチを考慮するであろうアク
チュエータ601の合計の長さを低減させる。
Actuator 601 is a further embodiment of the actuator of the present invention described in FIG. 11, and is substantially similar to actuator 101, with like reference numbers identifying similar components of actuators 101 and 601. It has been used to describe. Actuator 6 as in actuator 101
01 includes first and second movable electrode assemblies 208, 209 and first and second individual fixed electrode assemblies 210, 230 connected together to move in unison.
including. The electrode assemblies 208, 209, 210, 230 extend perpendicular to the longitudinal centerline of the actuator and are centered at said centerline. The actuator 601 differs from the actuator 101 in that the first movable assembly 208 includes only a first comb-shaped driving member 208a that extends perpendicular to the moving direction of the assemblies 208 and 209. The second movable assembly 209 includes only the first comb-shaped driving member 209a extending perpendicularly to the moving direction of the assemblies 208 and 209.
Actuator 601 includes only single comb drive members 208a, 209a, while actuator 101 includes comb drive members 208a, 208b, 208
c, 209a, 209b, 209c, the actuator 101 supplies approximately three times as much power as the actuator 601. The design of the suspension for actuator 601 must account for this reduction in power to achieve the desired deflection. The use of a single set of comb drive assemblies 208, 209 reduces the total length of the actuator 601 that will allow for a more compact optical microswitch, as described below.

【0057】 本発明に従って製造された光スイッチ104の第一の実施形態の上面図が、図
12に記載されている。スイッチ104は、およそ500ミクロンの厚さを有す
るシリコン・ウェーハ又は基板213によって搬送される少なくとも一つ及び図
示されたとおり一連の又は複数の12の横櫛型駆動アクチュエータ180を具備
するマイクロチップ100の形態の実質的に平面の組立体又は装置を含む。静電
駆動アクチュエータ又はモータ180の各々は、基板又は本体部213に比較し
て縦に配置されたミラー103に結合されたシャトル手段又はシャトル109を
有する。入力ファイバ98によって搬送されるレーザ光線191は、スイッチ1
04の入力又は流入ポート150を通して及びコリメーティング・レンズ102
を通して、スイッチ104の中心縦軸113を下る光路に留まる前に、誘導され
る。光スイッチ104とともに使用するための典型的なレーザ光線191、19
2は、およそ100乃至200ミクロンの範囲の直径を有することができる。図
12に記載されたとおり、入力ファイバ98の外装は、入力ポート150におい
て除去され、及び被覆されたファイバ98はその後そこに形成された流入溝15
6に沿ってマイクロチップ100へと伸長する。コリメーティング・レンズ10
2は、ファイバ98の端部の近くに配置される。図12に記載の好ましい実施形
態において、レンズ102は、従来のミニチュア級の屈折率分布型コリメーティ
ング・レンズ(miniature graded index collimating lens)である。代替的に は、レンズ102は、従来のミニチュア成形レンズ又は従来のボール・レンズ(
ball lens)でもよく、及び本発明の範囲内である。ファイバ98の端部は、コ リメーティング・レンズ102の焦点に置かれるように、スイッチ104に配置
される。レンズ102は、マイクロチップ100の主通路又はホール(hall)1
57へとビームが入る前に、ビーム191を平行化するように機能する。ホール
157への入り口にレンズ102を有しない光スイッチ104が供給されること
ができるということは、理解されるべきである。さらに、平行化された入力レー
ザ・ビーム191は、空いている空間を通って、つまり流入ファイバ98を使用
せずに、入力ポート150に誘導されることができ、本発明の範囲内である。
A top view of a first embodiment of an optical switch 104 made according to the present invention is shown in FIG. The switch 104 is a microchip 100 comprising at least one and a series or plurality of twelve transverse comb drive actuators 180 as shown, carried by a silicon wafer or substrate 213 having a thickness of approximately 500 microns. A substantially planar assembly or device in form. Each of the electrostatically driven actuators or motors 180 has a shuttle means or shuttle 109 coupled to the mirror 103 which is disposed vertically relative to the substrate or body 213. The laser beam 191 carried by the input fiber 98 is
04 through the input or input port 150 and the collimating lens 102
Through the switch 104 before staying in the optical path down the central longitudinal axis 113 of the switch 104. Typical laser beams 191, 19 for use with optical switch 104
2 can have a diameter in the range of approximately 100 to 200 microns. As described in FIG. 12, the sheath of the input fiber 98 is removed at the input port 150, and the coated fiber 98 is then removed from the inflow channel 15 formed therein.
It extends to the microchip 100 along 6. Collimating lens 10
2 is located near the end of the fiber 98. In the preferred embodiment shown in FIG. 12, lens 102 is a conventional miniature graded index collimating lens. Alternatively, lens 102 may be a conventional miniature molded lens or a conventional ball lens (
ball lens) and are within the scope of the present invention. The end of the fiber 98 is located on the switch 104 so as to be focused on the collimating lens 102. The lens 102 is provided in the main passage or hall 1 of the microchip 100.
Before the beam enters 57, it functions to collimate beam 191. It should be understood that an optical switch 104 without the lens 102 can be provided at the entrance to the hole 157. Further, the collimated input laser beam 191 can be directed to the input port 150 through the open space, ie, without using the input fiber 98, and is within the scope of the present invention.

【0058】 図12においてアクチュエータ又はマイクロモータ180は、伸長した位置と
引き込まれた位置の間の中間にある、静止位置又はホーム・ポジション(home p
osition)において製造されたように図示されている。アクチュエータ180は 、マイクロチップ100の中心縦軸113から離れて配置された及び平行な第一
の想像線に沿って離れて配置された第一の組の又は複数の6つのアクチュエータ
180aと、及びマイクロチップ100の中心軸113から離れて配置された及
び平行な第二の想像線に沿って離れて配置された第二の組の又は複数の6つのア
クチュエータ180bとに分けられる。アクチュエータ180a及び180bは
、中心軸113の向かい合った側面に配置され、互いに向かい合う。アクチュエ
ータ180のミラー103は、軸113に比較して45度の角度に各々が傾斜し
ており、及び通常は入力ポート150と向き合う。ビーム191が中心軸に対し
て垂直の第一の方向に及び装置の右側に向かって伸長するように、第一のアクチ
ュエータ180aのミラー103は、ビーム191を90度の角度に誘導するよ
う機能する。ビーム191が中心軸に対して垂直の第二の方向に及び装置の左側
に向かって伸長するように、第二のアクチュエータ180bのミラー103は、
ビーム191を90度の角度で誘導するよう機能する。このように第一のアクチ
ュエータ180aのミラー103は、ビーム191を第二のアクチュエータ18
0bのミラーから反対の方向に誘導する。
In FIG. 12, the actuator or micromotor 180 is in a rest position or home position, intermediate between the extended and retracted positions.
osition). Actuator 180 comprises a first set or plurality of six actuators 180a spaced apart from a central longitudinal axis 113 of microchip 100 and spaced along a parallel first imaginary line; It is divided into a second set or plurality of six actuators 180b located away from the central axis 113 of the chip 100 and spaced along a parallel second imaginary line. The actuators 180a and 180b are arranged on opposite sides of the central axis 113 and face each other. The mirrors 103 of the actuators 180 are each inclined at an angle of 45 degrees relative to the axis 113 and typically face the input port 150. The mirror 103 of the first actuator 180a functions to steer the beam 191 to a 90 degree angle so that the beam 191 extends in a first direction perpendicular to the central axis and toward the right side of the device. . The mirror 103 of the second actuator 180b is arranged such that the beam 191 extends in a second direction perpendicular to the central axis and towards the left side of the device.
It functions to steer the beam 191 at an angle of 90 degrees. As described above, the mirror 103 of the first actuator 180a transmits the beam 191 to the second actuator 18a.
Guide in the opposite direction from mirror 0b.

【0059】 第一のアクチュエータ180aのミラー103と調整をした第一の複数の6つ
の出力又は流出ポート151は、マイクロチップ100の右側面に供給され、及
び第二のアクチュエータ180aのミラー103と調整をした第二の複数の6つ
の出力ポート151は、マイクロチップ100の左側面に供給される。流出溝1
61は、個別の出力ファイバ97をミラー103に近い位置に搬送するために、
各ポート151からホール157へと内側に向かって伸長する。各ファイバ97
に対する外装(図示されていない)は、流出ポート151で開始する。互いに及
び/又は光スイッチの軸と比較して他の傾斜を有するミラーが供給されることが
できることは、理解されるべきである。レンズ102は、ミラー103と、ビー
ム191をファイバ97へと集束させるための個別の出力ファイバ97のエント
リ面との間に配置される。光スイッチ104は、単一モードPM光ファイバ97
に結合されるように図示されているが、スイッチ104は、あらゆる適切な光フ
ァイバに結合されることができ、及び本発明の範囲内である。
A first plurality of six output or outflow ports 151 coordinated with the mirror 103 of the first actuator 180 a are supplied to the right side of the microchip 100 and coordinated with the mirror 103 of the second actuator 180 a. The second plurality of six output ports 151 are supplied to the left side surface of the microchip 100. Outflow ditch 1
61 is for transporting the individual output fiber 97 to a position close to the mirror 103,
Each port 151 extends inward to a hole 157. Each fiber 97
(Not shown) starts at the outflow port 151. It should be understood that mirrors having other inclinations relative to each other and / or to the axis of the optical switch can be provided. The lens 102 is located between the mirror 103 and the entry surface of a separate output fiber 97 for focusing the beam 191 onto the fiber 97. The optical switch 104 is a single mode PM optical fiber 97
Although shown as coupled to, the switch 104 can be coupled to any suitable optical fiber and is within the scope of the invention.

【0060】 一組のレンズ102は、ホール157の中心又は中間において、縦軸113に
沿って直列に配置される。第一の又は上部レンズ102は、出力ファイバ97に
隣接したレンズ102のおよそ4ミリメートル下に配置され、レーザ光線19を
再集束するために機能する。ホール157の中間にある第二の又は下部レンズ1
02は、レンズ102を上方へ抜けるビーム191の焦点の二倍に間隔をあけら
れ、及びホール157の下半分において縦軸113に沿って移動するために、レ
ーザ光線191を再び平行にするために機能する。
The set of lenses 102 is arranged in series along the longitudinal axis 113 at the center or middle of the hole 157. The first or top lens 102 is located approximately 4 mm below the lens 102 adjacent the output fiber 97 and serves to refocus the laser beam 19. Second or lower lens 1 in the middle of hole 157
02 is spaced at twice the focal point of the beam 191 exiting the lens 102 upwards and to re-parallelize the laser beam 191 to travel along the longitudinal axis 113 in the lower half of the hole 157 Function.

【0061】 図13に記載のとおり、動作中、コントローラ111の制御下にある一つの特
定のミラー103aは、個別のアクチュエータ180bによってビーム191の
光路の位置へと完全に伸長される一方で、コントローラ111の制御下にある残
りのミラー103bは、ビーム191の光路からはずれた位置へと完全に引き込
まれる。ビーム191は、特定の伸長されたミラー103aから反射し、及び選
択的にミラー103aによって個別の出力ポート151およびそれに結合された
出力ファイバ97に誘導される。ビーム191は、出力ポート151を抜けて、
及び空いている空間を通って、又は代替的には、第二の光ファイバ及び/又はレ
ンズ97によって、目的地へと誘導されてもよい。ビーム192は、出力ポート
151のいずれか一つから入力ポート150へと誘導されてもよい。前述の実施
形態において、ミラー103の各々は、その完全に引き込まれた位置と完全に伸
長された位置との間の、少なくともビーム191の幅だけ移動させられるべきで
あることが理解されるであろう。光スイッチ104とともに使用されるための典
型的なレーザ光線191は、およそ100乃至200ミクロンの範囲の直径を有
することができ、少なくともアクチュエータ180によるミラー103のこの大
きな直線的移動を必要とする。上述のとおり、従来技術のアクチュエータは、典
型的には、適切なスイッチ速度でたった40ミクロンの移動しか供給することが
できない。
As shown in FIG. 13, during operation, one particular mirror 103 a under the control of the controller 111 is completely extended by the individual actuator 180 b to the position of the optical path of the beam 191 while the controller The remaining mirror 103b under the control of 111 is completely retracted to a position off the optical path of the beam 191. Beam 191 reflects from a particular elongated mirror 103a and is optionally directed by mirror 103a to a separate output port 151 and output fiber 97 coupled thereto. Beam 191 passes through output port 151,
And through an open space or, alternatively, by a second optical fiber and / or lens 97 to the destination. Beam 192 may be directed from any one of output ports 151 to input port 150. In the foregoing embodiment, it is understood that each of the mirrors 103 should be moved by at least the width of the beam 191 between its fully retracted position and the fully extended position. Would. A typical laser beam 191 for use with the optical switch 104 can have a diameter in the range of approximately 100-200 microns, requiring at least this large linear movement of the mirror 103 by the actuator 180. As mentioned above, prior art actuators can typically provide only 40 microns of travel at the appropriate switch speed.

【0062】 本発明はミラー103を使用して、ビーム191を入力ポート150と特定の
出力ポート151との間に結合するので、使用されるミラーの質は重要である。
吸収、拡散及び焦点のぼかしによる光的損失を最小限にするために、ミラー10
3の表面は、反射性を有し、滑らかで及び平面でなければならない。それほど重
要でないアプリケーションに対して、ミラー103は、装置の製造の間、エッチ
ングされた表面の垂直壁として、適切な場所に形成されることができる。ミラー
103は、大変薄いシリコン・ウェーハから独立して製造され、アクチュエータ
601に関して図10に記載されているとおり、後で調節され、及びニュージャ
ージー州、ニュー・ブランズウィックにあるノーランド・プロダクツ株式会社に
よって販売されている紫外線硬化開始接着剤である、ノーランドNEA123M
等のあらゆる適切な接着剤688によって伸長部218上のブラケット219に
接着されてもよい。ミラー103は、クロム又はあらゆる他の適切な素材からつ
くられている薄い接着層693によって、ウェーハ691に接続されている金等
のあらゆる適切な反射性金属製の層692を有する薄いシリコン・ウェーハ69
1から作られていてもよい。層692のための他の適切な反射性素材は、アルミ
ニウム及び銀を含み、及び接着層693のための他の適切な素材は、チタンを含
む。シリコン・ウェーハ691は、20乃至300ミクロンの範囲の厚さ、好ま
しくはおよそ80ミクロンの厚さを有し、反射層は、0.05乃至0.30ミク
ロンの範囲の厚さ、好ましくはおよそ0.15ミクロンの厚さを有する。接着層
は、およそ0.005ミクロンの厚さを有する。金属層は、室温でのそれらの残
留内部応力を最小化する方法で配置されてもよい。シリコンの厚さの対金属の厚
さの大きな比率も、被膜層およびシリコンの異なる熱膨張率によって生じるミラ
ーの湾曲を最小限にする。その結果のミラーは、金又は他の反射性金属の高い反
射性及び研磨されたシリコンの低い表面粗度並びに高い平面性を特徴とする。
Since the present invention uses mirror 103 to couple beam 191 between input port 150 and a particular output port 151, the quality of the mirror used is important.
To minimize optical loss due to absorption, diffusion and defocus, the mirror 10
The surface of 3 must be reflective, smooth and flat. For less critical applications, the mirror 103 can be formed in place as a vertical wall on an etched surface during device fabrication. Mirror 103 is manufactured independently from a very thin silicon wafer, adjusted later as described in FIG. 10 for actuator 601, and sold by Norland Products, Inc. of New Brunswick, NJ Norland NEA123M, a UV-curing initiation adhesive
Etc. may be adhered to bracket 219 on extension 218 by any suitable adhesive 688. Mirror 103 is a thin silicon wafer 69 having a layer 692 of any suitable reflective metal, such as gold, connected to wafer 691 by a thin adhesive layer 693 made of chrome or any other suitable material.
It may be made from one. Other suitable reflective materials for layer 692 include aluminum and silver, and other suitable materials for adhesive layer 693 include titanium. The silicon wafer 691 has a thickness in the range of 20-300 microns, preferably around 80 microns, and the reflective layer has a thickness in the range of 0.05-0.30 microns, preferably around 0-300 microns. .15 microns thick. The adhesive layer has a thickness of approximately 0.005 microns. The metal layers may be disposed in a manner that minimizes their residual internal stress at room temperature. The large ratio of silicon thickness to metal thickness also minimizes the curvature of the mirror caused by the different thermal expansion coefficients of the coating layer and silicon. The resulting mirror is characterized by high reflectivity of gold or other reflective metals and low surface roughness of polished silicon and high flatness.

【0063】 他の層又は被膜は、ミラー103の反射性を向上させるために、反射層692
の上に任意に配置されてもよい。図10に記載のミラー103において、複数の
誘電体ペアー(pair)696が、反射層の上部に配置されていた。各ペアー69
6は、比較的低い屈折率の層698の上に配置された比較的高い屈折率の層69
7を具備する。ミラー103がマイクロスイッチ180等の光マイクロスイッチ
において使用される場合、層697及び698はそれぞれ、レーザ・ビーム19
1、192の波長の四分の一と同等の厚さを有する。層697に適切な素材は、
酸化セリウム及び酸化チタンを含む一方で、層698に適切な素材は、フッ化マ
グネシウム及び二酸化ケイ素を含む。
Other layers or coatings may be used to improve the reflectivity of the mirror 103.
May be arbitrarily arranged on the top. In the mirror 103 shown in FIG. 10, a plurality of dielectric pairs 696 are disposed on the reflective layer. Each pair 69
6 is a relatively high refractive index layer 69 disposed over a relatively low refractive index layer 698.
7 is provided. If mirror 103 is used in an optical microswitch, such as microswitch 180, layers 697 and 698 each include laser beam 19
It has a thickness equivalent to one quarter of the 1,192 wavelength. Suitable materials for layer 697 include:
Suitable materials for layer 698, while including cerium oxide and titanium oxide, include magnesium fluoride and silicon dioxide.

【0064】 マイクロアクチュエータの他の配置を有する本発明の光スイッチは、入力ファ
イバ98によってスイッチへと誘導されたレーザ光線191を選択的に再誘導す
るために供給されることができる。図14に図示された光マイクロスイッチ83
0は、スイッチ104に関して上述されているようなあらゆる適切な手段によっ
て作られるマイクロチップ831から形成される。類似の参照番号を使用して、
マイクロスイッチ104及び830の類似のコンポーネントを記載してきた。光
スイッチ830は、流入ファイバ98に結合された流入ポート832及びスイッ
チ830の一側面に沿って離れて配置され及び個別の出力ファイバ97に結合さ
れた複数の出口又は流出ポート833を含む。中心縦軸836は、流入ポート8
32に平行に、及びスイッチ830の中心通路又はホール837に沿って流出ポ
ート833に対して垂直に伸長する。第一の複数の8つのアクチュエータ又はマ
イクロアクチュエータ180aは、光スイッチ830の中心軸836に対して平
行に伸長し及びそこから離れて配置された第一の想像線に沿って、縦に離れて配
置される。第二の複数の4つのアクチュエータ又はマイクロアクチュエータ18
0bは、軸836に対して平行に伸長し及びそこから離れて配置された第二の想
像線に沿って、縦に離れて配置される。縦軸836は、第一の組のアクチュエー
タ180aと第二の組のアクチュエータ180bとの間に伸長する。この方法で
、アクチュエータ又はマイクロモータ180aは、アクチュエータ又はマイクロ
アクチュエータ180bと向かい合う。
An optical switch of the present invention having another arrangement of microactuators can be provided to selectively redirect the laser beam 191 guided by the input fiber 98 to the switch. The optical microswitch 83 shown in FIG.
The 0 is formed from a microchip 831 made by any suitable means as described above for switch 104. Using similar reference numbers,
Similar components of microswitches 104 and 830 have been described. The optical switch 830 includes an input port 832 coupled to the input fiber 98 and a plurality of output or output ports 833 spaced along one side of the switch 830 and coupled to individual output fibers 97. The central longitudinal axis 836 is the inflow port 8
32 and perpendicular to the outflow port 833 along the central passage or hole 837 of the switch 830. The first plurality of eight actuators or microactuators 180a extend parallel to the central axis 836 of the optical switch 830 and are longitudinally spaced along a first imaginary line spaced therefrom. Is done. A second plurality of four actuators or microactuators 18
Ob is spaced longitudinally along a second imaginary line extending parallel to and spaced from axis 836. The longitudinal axis 836 extends between the first set of actuators 180a and the second set of actuators 180b. In this manner, the actuator or micromotor 180a faces the actuator or microactuator 180b.

【0065】 アクチュエータ180aは、ブラケット219aに搭載されたミラー103a
を含み、及びアクチュエータ180bは、ブラケット219bに搭載されたミラ
ー103bを含み、ミラー103a、103bの各々は、実質的に上述のミラー
103に類似している。ミラー103a、103bの各々は、通常は入力ポート
832に向き合う。レンズ102は、各ミラーと、光ファイバ97を個別の流出
ポート833へと搬送するための溝838との間に配置される。ミラー103a
、103bはそれぞれ、90度の角度でそこに当たるレーザ光線191を再誘導
するように、縦軸836に比較して45度の角度にそれぞれ傾斜している。アク
チュエータ180aの各々におけるブラケット219aは、そこに搭載されたミ
ラー103aが、アクチュエータ180aに比較して前向きの方向にレーザ光線
191を偏向させるように形成される。アクチュエータ180bの各々における
ブラケット219bは、そこに搭載されたミラー103bが、アクチュエータ1
80bに向かう方向へレーザ光線191を偏向させるように形成される。そのよ
うに、レーザ光線191が、常に光スイッチ830の一側面から出るように、ミ
ラー103a、103bはすべて、複数の平行した方向に、従って単一の方向に
、レーザ光線191を偏向する。
The actuator 180a includes a mirror 103a mounted on a bracket 219a.
And the actuator 180b includes a mirror 103b mounted on a bracket 219b, each of the mirrors 103a, 103b being substantially similar to the mirror 103 described above. Each of the mirrors 103a, 103b typically faces an input port 832. The lens 102 is located between each mirror and a groove 838 for transporting the optical fiber 97 to a separate outflow port 833. Mirror 103a
, 103b are each inclined at an angle of 45 degrees relative to the longitudinal axis 836 so as to redirect the laser beam 191 impinging thereon at an angle of 90 degrees. The bracket 219a in each of the actuators 180a is formed such that the mirror 103a mounted thereon deflects the laser beam 191 in a forward direction compared to the actuator 180a. The bracket 219b in each of the actuators 180b has a mirror 103b mounted on the bracket 219b.
It is formed to deflect the laser beam 191 in the direction toward 80b. As such, the mirrors 103a, 103b all deflect the laser beam 191 in a plurality of parallel directions, and thus in a single direction, such that the laser beam 191 always exits one side of the optical switch 830.

【0066】 マイクロアクチュエータ180aは、マイクロチップ831の第一の想像線に
沿って、四組の背中合わせの対で配置される。そのように、アクチュエータ18
0aの各隣接する対の伸長部218a、ブラケット219a、及びミラー103
aは、前記アクチュエータ180aの隣接面に沿って供給される。マイクロチッ
プ831におけるアクチュエータ180aのこの配置によって、二つの最後尾の
ミラー103aは、マイクロスイッチの中のレーザ光線191、192の光路長
を低減させるように、マイクロスイッチ830の中心により近く配置されること
ができる。その結果、入力コリメーティング・レンズ102は、マイクロスイッ
チ830のさらに内側に配置されることができる。アクチュエータ180aの背
中合わせの配置によって、二つの中心レンズ102が、中心の二つのアクチュエ
ータ180aの前に配置されることもでき、レーザ光線191、192の光路長
をさらに低減させることができる。
The microactuators 180 a are arranged in four back-to-back pairs along a first imaginary line of the microchip 831. As such, the actuator 18
0a of each adjacent pair of extensions 218a, brackets 219a, and mirror 103
a is supplied along the adjacent surface of the actuator 180a. With this arrangement of the actuator 180a in the microchip 831, the two last mirrors 103a are positioned closer to the center of the microswitch 830 so as to reduce the optical path length of the laser beams 191 and 192 in the microswitch. Can be. As a result, the input collimating lens 102 can be located further inside the microswitch 830. Due to the back-to-back arrangement of the actuators 180a, the two center lenses 102 can also be arranged in front of the two center actuators 180a, further reducing the optical path length of the laser beams 191 and 192.

【0067】 入力レーザ光線191は、コントローラ111によって選択されたミラー10
3a、103bにかみ合うまで、中心縦軸836に沿って流入ポート832から
移動する。第一のアクチュエータ180aのミラー103a及びシャトル109
は、ミラー103がレーザ光線191の光路からはずれている第一の又は引き込
まれた位置から、レーザ光線が個別の流出ポート833を通って誘導されるよう
に、ミラーの反射表面がレーザ光線の光路に配置されている第二の又は伸長され
た位置へと動くことができる。第二のアクチュエータ180bのミラー103b
及びシャトル109は、ミラー103bがレーザ光線191の光路からはずれて
いる第一の又は引き込まれた位置から、ミラーの反射表面がレーザ光線191の
光路に配置されている第二の又は伸長された位置へと動くことができる。
The input laser beam 191 is transmitted to the mirror 10 selected by the controller 111.
It moves from the inflow port 832 along the central longitudinal axis 836 until it engages 3a, 103b. Mirror 103a of first actuator 180a and shuttle 109
The reflective surface of the mirror is such that the mirror 103 is guided through a separate outflow port 833 from a first or retracted position where the mirror 103 is offset from the optical path of the laser beam 191. Can be moved to a second or extended position located at Mirror 103b of second actuator 180b
And the shuttle 109 moves from a first or retracted position where the mirror 103b is out of the optical path of the laser beam 191 to a second or extended position where the reflective surface of the mirror is located in the optical path of the laser beam 191. Can move to

【0068】 各アクチュエータ180bの伸長部218及びブラケット219は、ミラー1
03bがその引き込まれ位置又は通路からはずれた位置にいる場合に、レーザ光
線191の通路からはずれるように構築される。入力レーザ光線191に比較し
たミラー103b及びブラケット219bの調整によって、ミラー103b及び
ブラケット219がレーザ光線191の光路からはずれるように引き込むために
、アクチュエータ180bは、アクチュエータ180aよりも長い移動又は偏向
を必要とする。例えば、図13に記載のアクチュエータ180bは、アクチュエ
ータ180aに比較して50ミクロンの追加の偏向を必要とする。このように、
アクチュエータ180bの櫛型駆動組立体における櫛型駆動フィンガ211、2
12は、アクチュエータ180aにおける対応するコンポーネントよりも長い。
寸法を上げることは、アクチュエータ180bに対するより大きな駆動電圧を必
要とする。光スイッチ830から外側への複数の平行した方向へのレーザ光線1
91の方向、つまり単一の方向は、スイッチ830が配置されている光データ記
憶装置システム95の複雑性を低減する。
The extension 218 and the bracket 219 of each actuator 180 b
It is constructed so that when 03b is in its retracted position or out of the way, it deviates from the path of the laser beam 191. Actuator 180b requires longer movement or deflection than actuator 180a in order to retract mirror 103b and bracket 219 out of the optical path of laser beam 191 by adjusting mirror 103b and bracket 219b relative to input laser beam 191. I do. For example, the actuator 180b illustrated in FIG. 13 requires an additional deflection of 50 microns as compared to the actuator 180a. in this way,
Comb driving fingers 211, 2 in the comb driving assembly of actuator 180b
12 is longer than the corresponding component in actuator 180a.
Increasing the dimensions requires a greater drive voltage for actuator 180b. Laser beam 1 in a plurality of parallel directions outward from optical switch 830
The direction 91, a single direction, reduces the complexity of the optical data storage system 95 in which the switch 830 is located.

【0069】 入力レーザ光線191を、外側に向かって光スイッチの位置側面から単一の方
向に、選択的に誘導する他の光スイッチは、図15に図示されている。そこに記
載されている光マイクロスイッチ851は、光マイクロスイッチ104及び83
0との類似点を有しており、類似の参照番号を使用して、マイクロスイッチ10
4、830及び851の類似のコンポーネントを記載してきた。伸長された光ス
イッチ851は、その一端部に流入ポート853を、及びその一側面に離れて配
置された複数の12の流出ポート854を有するマイクロチップ852から形成
される。縦軸856は、流入ポート853に平行に、及び光スイッチ851の通
路又はホール857に沿って、流出ポート854に対して垂直に伸長する。スイ
ッチ851は、ビーム191がホール857を通って上方に移動する場合に、レ
ーザ光線191を再集束し及び再平行化させるためのホール857の中に配置さ
れた2組のレンズ対102を有する。2組のレンズ対102は、前記ホールをそ
れぞれおよそ4ミリメータの長さの三つの部分に分ける。
Another optical switch that selectively directs the incoming laser beam 191 outward in a single direction from the location side of the optical switch is illustrated in FIG. The optical microswitch 851 described therein includes the optical microswitches 104 and 83.
0, and using similar reference numbers, the microswitch 10
4, 830 and 851 similar components have been described. The extended optical switch 851 is formed from a microchip 852 having an inflow port 853 at one end and a plurality of twelve outflow ports 854 spaced apart on one side. The longitudinal axis 856 extends parallel to the inflow port 853 and along the path or hole 857 of the optical switch 851 and perpendicular to the outflow port 854. The switch 851 has two lens pairs 102 disposed in the hole 857 for refocusing and recollimating the laser beam 191 as the beam 191 moves upward through the hole 857. The two lens pairs 102 divide the hole into three portions, each approximately 4 millimeters in length.

【0070】 複数の12のアクチュエータ180は、縦軸859に平行に伸長し及びそこか
ら離れて配置される想像線に沿って、縦に離れて配置される。アクチュエータ1
80はそれぞれ、レーザ光線191を90度の角度で再誘導するように、縦軸8
56に比較して45度の角度に傾斜したミラー103を有する。各アクチュエー
タ180のミラー103は、ブラケット219に搭載され、及びこうしてアクチ
ュエータ180の後端部に隣接して配置された個別の流出ポート854を通って
、アクチュエータ180に戻るようにレーザ光線191を誘導する。流入光ファ
イバ98は、流入ポート853に結合され、及び流出光ファイバ97は、各流出
ポート854に結合される。レンズ102は、各ミラーと光ファイバ97を各流
出ポート854に搬送するための溝858との間に配置される。ミラー103は
、ミラー103がレーザ・ビーム191の光路からはずれている第一の又は引き
込まれた位置と、ミラー103がレーザ・ビーム191の光路にある第二の又は
伸長された位置との間で、個別のアクチュエータ180のシャトル109によっ
て、それぞれ動くことができる。光スイッチ830は、アクチュエータの前方に
レーザ光線191を誘導するためのアクチュエータ180を供給されることがで
き、本発明の範囲内である。光スイッチ851の設計は、基板213の表面区域
の使用において、効果的である。
A plurality of twelve actuators 180 are spaced vertically along an imaginary line that extends parallel to and away from the longitudinal axis 859. Actuator 1
Each 80 has a vertical axis 8 to redirect the laser beam 191 at an angle of 90 degrees.
It has a mirror 103 inclined at an angle of 45 degrees compared to 56. The mirror 103 of each actuator 180 is mounted on a bracket 219 and thus directs the laser beam 191 back to the actuator 180 through a separate outflow port 854 located adjacent the rear end of the actuator 180. . Inflow optical fiber 98 is coupled to inflow port 853 and outflow optical fiber 97 is coupled to each outflow port 854. The lens 102 is disposed between each mirror and a groove 858 for transporting the optical fiber 97 to each outflow port 854. Mirror 103 moves between a first or retracted position where mirror 103 is out of the optical path of laser beam 191 and a second or extended position where mirror 103 is in the optical path of laser beam 191. , Each of which can be moved by a shuttle 109 of an individual actuator 180. The optical switch 830 can be provided with an actuator 180 for directing a laser beam 191 in front of the actuator, and is within the scope of the present invention. The design of the optical switch 851 is effective in using the surface area of the substrate 213.

【0071】 出レーザ光線191が、光スイッチの単一の側面のみから出る、本発明の光ス
イッチのさらなる実施形態は、図16に図示されている。そこに記載された光ス
イッチ901は、マイクロチップ902に一側面上の入力ファイバ98に結合さ
れた単一の入力ポート903を有するマイクロチップ902から形成される。溝
906は、入力ファイバ98を流入ポート903から搬送するために、マイクロ
チップ902に供給される。PM光ファイバ97に結合された複数の12の流出
ポート904は、マイクロチップ902の、入力ポート903と同じ側面に離れ
て配置される。
A further embodiment of the optical switch of the present invention, where the outgoing laser beam 191 emerges from only a single side of the optical switch, is illustrated in FIG. The optical switch 901 described therein is formed from a microchip 902 having a single input port 903 coupled to an input fiber 98 on one side of the microchip 902. Groove 906 is provided to microchip 902 to carry input fiber 98 from inflow port 903. The twelve outflow ports 904 coupled to the PM optical fiber 97 are spaced apart on the same side of the microchip 902 as the input ports 903.

【0072】 第一の及び第二の方向性ミラー907、908は、上述のミラー103に実質
的に類似しており、それぞれマイクロチップ902の下方に伸びる通路もしくは
ホール911又は上方に伸びる通路もしくはホール912に沿って、代替的にレ
ーザ光線191を誘導するための光スイッチ901の手段の中に含まれる。ホー
ル911、912は、個別の縦軸913、914に沿って伸長し、それらは互い
に離れて配置され、及び互いに並びにマイクロチップ902の側面に平行に伸長
する。ミラー907、908は、それぞれ軸913、914と比較して45度の
角度に傾斜し、及び各々は通常流入ポート903と向かい合う。横軸916は、
流入ポート903から、マイクロチップ902を横切り、軸913、914に垂
直に伸長する。
The first and second directional mirrors 907 and 908 are substantially similar to the mirror 103 described above, and each have a passage or hole 911 extending below or extending above the microchip 902. Along 912, is alternatively included in the means of the optical switch 901 for directing the laser beam 191. The holes 911, 912 extend along individual longitudinal axes 913, 914, they are spaced apart from each other and extend parallel to each other and to the sides of the microchip 902. The mirrors 907, 908 are tilted at an angle of 45 degrees compared to the axes 913, 914, respectively, and each typically faces the inlet port 903. The horizontal axis 916 is
From the inflow port 903, it extends across the microchip 902 and perpendicular to the axes 913, 914.

【0073】 第一の方向性ミラー907は、アクチュエータ601に接続され、ミラー90
7が横軸916に沿って伸びるレーザ光線の光路からはずれた上方の位置にいる
第一の又は引き込まれた位置と、及びミラー907がレーザ光線191の光路の
中の下方の位置にある第二の又は伸長した位置から、光スイッチ901の中で上
方に及び下方に動くことができ、及びビーム191が、スイッチの第一の縦軸9
13に沿って伸びる第一の光路に沿って下方に伸長するように、90度の角度で
レーザ光線を偏向させるように機能する。
The first directional mirror 907 is connected to the actuator 601 and
A first or retracted position in which the laser beam 7 extends out of the optical path of the laser beam extending along the horizontal axis 916, and a second position in which the mirror 907 is in a lower position in the optical path of the laser beam 191. From the extended or extended position in the optical switch 901 can be moved up and down, and the beam 191 is moved to the first longitudinal axis 9 of the switch.
It functions to deflect the laser beam at an angle of 90 degrees so as to extend downward along a first optical path extending along 13.

【0074】 第二の方向性ミラー908は、第一のミラー907の後ろに配置され、及びマ
イクロチップ902からエッチングされたブラケット917によって、マイクロ
チップ902に固定して搭載される。入力レーザ光線191は、第一のミラー9
07がその引き込まれた位置にある場合に、ミラー908とかみ合う。第二のミ
ラー908は、ビームがマイクロチップ902の第二の縦軸に沿った第二の光路
に沿って移動するように、90度の角度で上方にビーム191を誘導するように
機能する。
The second directional mirror 908 is disposed behind the first mirror 907 and is fixedly mounted on the microchip 902 by a bracket 917 etched from the microchip 902. The input laser beam 191 is
When 07 is in its retracted position, it engages with the mirror 908. The second mirror 908 functions to direct the beam 191 upward at a 90 degree angle such that the beam travels along a second optical path along a second longitudinal axis of the microchip 902.

【0075】 複数の第一のアクチュエータ180aは、第一の縦軸913に平行に伸びる第
一の想像線に沿って縦に離れて配置され、及び少なくとも一つの第二のアクチュ
エータ及び図示された単一のアクチュエータ180bは、これも縦軸913に平
行に伸びる第二の想像線に配置される。四つのアクチュエータ180aは、実質
的に第二のアクチュエータ180bと向かい合っており、及び縦軸913は、ア
クチュエータ180aとアクチュエータ180bとの間に伸長する。第一のアク
チュエータ180aは、下部ホールの上から下まで順番に第一の想像線に沿って
縦に離れて配置された四つのアクチュエータ841、842、843、及び84
4を含む。アクチュエータ841、842は、それの伸長部218がアクチュエ
ータ841、842の隣接した側面に沿って、互いに平行に伸長するように、第
一の想像線に沿って隣り合わせに配置される。アクチュエータ843、844は
同様に、それの伸長部218がアクチュエータ843、844の隣接する側面に
沿って互いに平行に伸長するように、第一の想像線に沿って隣り合わせに配置さ
れる。
A plurality of first actuators 180 a are vertically spaced apart along a first imaginary line extending parallel to the first longitudinal axis 913, and at least one second actuator and the illustrated single One actuator 180b is located at a second imaginary line, which also extends parallel to the longitudinal axis 913. The four actuators 180a are substantially opposite the second actuator 180b, and the longitudinal axis 913 extends between the actuators 180a and 180b. The first actuator 180a includes four actuators 841, 842, 843, and 84, which are vertically separated from each other along the first imaginary line in order from the top to the bottom of the lower hole.
4 inclusive. The actuators 841, 842 are positioned side-by-side along a first imaginary line such that their extensions 218 extend parallel to one another along adjacent sides of the actuators 841, 842. Actuators 843, 844 are also arranged side by side along a first imaginary line such that their extensions 218 extend parallel to one another along adjacent sides of actuators 843, 844.

【0076】 複数の第三のアクチュエータ180cは、第二の縦軸914に平行に伸長する
第三の想像線に沿って、縦に離れて配置され、及び少なくとも一つの第四のアク
チュエータ及び図示された単一のアクチュエータ180dが、これもまた第二の
縦軸914に平行に伸長する第四の想像線上に配置される。通常は、第一の及び
第二のアクチュエータ又はマイクロアクチュエータ180a及び180bは、マ
イクロチップ902の半分に置かれるように、横軸916の一つの側面に配置さ
れ、及び第三の及び第四のアクチュエータ又はマイクロアクチュエータ180c
及び180dは、マイクロチップ902の他の半分に置かれるように、横軸91
6の他方の側面に配置される。より特定的には、上部縦軸914についてのアク
チュエータの配置は、下部縦軸913についてのアクチュエータの配置の鏡像で
ある。そのように、四つのアクチュエータ180cは、実質的に第四のアクチュ
エータ180dと向かい合っており、及び縦軸914は、アクチュエータ180
cとアクチュエータ180dとの間に伸長する。第三のアクチュエータ180c
の第四のアクチュエータ841乃至844は、上部ホール912の下から上に順
番に、第三の想像線に沿って、縦に離れて配置される。
A plurality of third actuators 180 c are vertically spaced apart along a third imaginary line extending parallel to the second longitudinal axis 914, and at least one fourth actuator A single actuator 180d is positioned on a fourth imaginary line, which also extends parallel to the second longitudinal axis 914. Typically, the first and second actuators or microactuators 180a and 180b are located on one side of the abscissa 916 so as to rest on half of the microchip 902, and the third and fourth actuators Or microactuator 180c
And 180d are placed on the horizontal axis 91 so as to be placed on the other half of the microchip 902.
6 on the other side. More specifically, the actuator placement about the upper vertical axis 914 is a mirror image of the actuator placement about the lower vertical axis 913. As such, the four actuators 180c are substantially opposite the fourth actuator 180d, and the longitudinal axis 914 is
c and between the actuator 180d. Third actuator 180c
The fourth actuators 841 to 844 are arranged vertically in order from the bottom of the upper hole 912 and along the third imaginary line.

【0077】 アクチュエータ180a乃至180dはそれぞれ、第一の方向性ミラー907
によって第三の及び第四のアクチュエータ180c、180dへ、又は第二の方
向性ミラー908によって第一の及び第二のアクチュエータ180a、180b
へと再誘導され又は偏向されるような、レーザ光線191の光路からはずれた第
一の又は引き込まれた位置と、及びミラー103の反射表面が、レーザ・ビーム
191の光路に配置されている第二の又は伸長された位置との間で動くことがで
きるミラー103を有する。前記ミラー103はそれぞれ、通常は方向性ミラー
907、908と向き合っており、及び前記縦軸と比較して90度の角度でレー
ザ光線191を偏向させることによって誘導するために、それらの個別の第一の
縦軸913又は第二の縦軸914と比較して45度の角度にそれぞれ傾斜してい
る。より特定的には、ミラーの各々は、光マイクロスイッチ901の一側面の個
別の流出ポート904を通って、単一の方向にレーザ光線191を選択的に誘導
するために、ある角度に傾斜している。偏向されたレーザ光線は、それからレー
ザ光線を出力ファイバ97の一つに発射するコリメーティング・レンズ102に
よって受け取られる。溝927は、光ファイバ97を個別の流出ポート904へ
と搬送するために、マイクロチップ902に供給される。
The actuators 180 a to 180 d are respectively connected to the first directional mirror 907
To the third and fourth actuators 180c, 180d, or by the second directional mirror 908 to the first and second actuators 180a, 180b.
A first or retracted position out of the path of the laser beam 191 such that it is redirected or deflected to the second position, and the reflecting surface of the mirror 103 is located in the path of the laser beam 191. It has a mirror 103 that can move between two or extended positions. Each of the mirrors 103 is normally opposed to a directional mirror 907, 908, and their respective first to direct by deflecting the laser beam 191 at an angle of 90 degrees compared to the longitudinal axis. In comparison with the one vertical axis 913 or the second vertical axis 914, they are inclined at an angle of 45 degrees. More specifically, each of the mirrors is angled at an angle to selectively direct laser beam 191 in a single direction through a separate outflow port 904 on one side of optical microswitch 901. ing. The deflected laser beam is received by a collimating lens 102 which then launches the laser beam onto one of the output fibers 97. Groove 927 is provided to microchip 902 for transporting optical fiber 97 to a separate outflow port 904.

【0078】 上述のとおり、マイクロアクチュエータ180a及び180cは、光マイクロ
スイッチ830のマイクロアクチュエータ180aと同じ方法で、個別のホール
911、912に沿って、2組の背中合わせの対でそれぞれ配置される。マイク
ロチップ902におけるアクチュエータ180a、180cのこの配置によって
、マイクロスイッチ901におけるレーザ光線191、192の光路長を低減さ
せ、そうしてスイッチ901の結合効率が向上するように、下部及び上部ホール
におけるアクチュエータ844のミラー103は、個別の方向性ミラー907、
908のより近くに配置されることができる。アクチュエータ180a、180
cの背中合わせの配置はまた、アクチュエータ601がアクチュエータ841の
前に配置されることができるようにし、さらにマイクロスイッチ901の中のレ
ーザ光線191、192の光路長を低減することもできる。
As described above, the microactuators 180 a and 180 c are arranged in two sets of back-to-back pairs along individual holes 911 and 912, respectively, in the same manner as the microactuator 180 a of the optical microswitch 830. This arrangement of the actuators 180a, 180c in the microchip 902 reduces the optical path length of the laser beams 191 and 192 in the microswitch 901 so that the coupling efficiency of the switch 901 is improved so that the actuators 844 in the lower and upper holes are reduced. Mirror 103 is a separate directional mirror 907,
908 can be located closer. Actuators 180a, 180
The back-to-back arrangement of c also allows the actuator 601 to be placed in front of the actuator 841, and can also reduce the optical path length of the laser beams 191 and 192 in the microswitch 901.

【0079】 ミラー931は、下部ホール911の下端部において、マイクロチップ902
からエッチングされたブラケット932の手段によって、マイクロチップ902
に固定して搭載される。ミラー931は、第一の及び第二のアクチュエータ18
0a、180bのミラー103の下に、及び最下部のアクチュエータ180aの
前に配置される。ミラー931は、縦軸913に比較して45度の角度に傾斜し
ている。第一の及び第二のアクチュエータ180a、180bのミラー103が
それぞれ引き込まれた位置にある場合、レーザ光線191は、第一のアクチュエ
ータ180aから離れる方向に、コリメーティング・レンズ102を通って、出
力ポート904を通って伸びる出力ファイバ97へと移動するように、90度の
角度で、ミラー931によって偏向される。類似のミラー943は、第三のアク
チュエータ180cの前の上部ホール912の最上部で、ブラケット944によ
ってマイクロチップ902に固定して搭載される。ミラー943は、実質的にミ
ラー931と同じ方法で動作し、及び第一の及び第二のアクチュエータ180c
、180dのミラー103がそれぞれ引き込まれた位置にある場合、個別の出力
ポート904を通ってレーザ光線191を偏向させるように機能する。レーザ光
線191が、常に光マイクロスイッチ901の一側面から出るように、ミラー1
03、931及び943は、複数の平行した方向に、つまり単一の方向にレーザ
光線を偏向させる。さらにアクチュエータ及びそれに付随する可動ミラーの代わ
りに、固定して搭載されたミラー931、943を利用することによって、ホー
ル911、912の長さ及びレーザ光線191、192の光路長をさらに低減さ
せる。理解されるとおり、光スイッチ901は、レーザ光線191を12の出力
ファイバ97の一つへと選択的に誘導するために利用されることができる。
The mirror 931 has a microchip 902 at the lower end of the lower hole 911.
Microchip 902 by means of bracket 932 etched from
It is fixed and mounted. The mirror 931 is connected to the first and second actuators 18.
0a, 180b under the mirror 103 and in front of the lowermost actuator 180a. The mirror 931 is inclined at an angle of 45 degrees compared to the vertical axis 913. When the mirrors 103 of the first and second actuators 180a, 180b are in the retracted positions, respectively, the laser beam 191 passes through the collimating lens 102 in a direction away from the first actuator 180a. It is deflected by mirror 931 at an angle of 90 degrees to travel to output fiber 97 extending through port 904. A similar mirror 943 is fixedly mounted on the microchip 902 by a bracket 944 at the top of the upper hole 912 in front of the third actuator 180c. Mirror 943 operates in substantially the same manner as mirror 931 and includes first and second actuators 180c
, 180d function to deflect the laser beam 191 through a separate output port 904 when each is in the retracted position. Mirror 1 so that laser beam 191 always exits one side of optical microswitch 901.
03, 931 and 943 deflect the laser beam in a plurality of parallel directions, ie in a single direction. In addition, the length of the holes 911, 912 and the optical path length of the laser beams 191, 192 are further reduced by using fixedly mounted mirrors 931, 943 instead of the actuator and its associated movable mirror. As will be appreciated, the optical switch 901 can be utilized to selectively direct the laser beam 191 to one of the twelve output fibers 97.

【0080】 光マイクロスイッチ901は、レーザ光線191又はレーザ光線192が光ス
イッチを通って移動しなければならない最大の光路長を低減させることについて
、効果的である。方向性ミラー907、908は、それぞれがスイッチ104の
ホール157、スイッチ830のホール837、及びスイッチ851のホール8
57よりも、長さにおいて短いホール911、912の一つを通ってレーザ光線
191を偏向する。前記低減された光路長は、スイッチ901の結合効率を向上
させる。本発明の光スイッチの他の実施形態は、レーザ光線191、192の最
大移動光路を最小化させるために、さらに細分化したアクチュエータを有して供
給されることができる。
Optical microswitch 901 is effective in reducing the maximum optical path length that laser beam 191 or laser beam 192 must travel through the optical switch. The directional mirrors 907 and 908 are respectively provided with a hole 157 of the switch 104, a hole 837 of the switch 830, and a hole 8 of the switch 851.
The laser beam 191 is deflected through one of the holes 911 and 912 which is shorter in length than 57. The reduced optical path length improves the coupling efficiency of the switch 901. Other embodiments of the optical switch of the present invention can be provided with further subdivided actuators to minimize the maximum travel path of the laser beams 191 and 192.

【0081】 上述のスイッチのいずれかに類似した光マイクロスイッチは、光スイッチのマ
イクロチップに統合された、上述のレーザ光学組立体96に類似した光学組立体
を有して、供給されることができる。図17に図示された光マイクロスイッチ1
051は、スイッチ104に関して上述されたようなあらゆる適切な方法から作
られたマイクロチップ1052から形成される。マイクロスイッチ1051は、
上述のスイッチ104及び830と類似点を有しており、類似の参照番号を使用
して、スイッチ104、830及び1051の類似のコンポーネントを記載して
きた。マイクロスイッチ1051は、流入ポート1053及びスイッチ1051
の両方の側面に沿って離れて配置された複数の出口又は流出ポート1054を含
む。流出ポート1054は、個別の出力ファイバ97に結合され、その一部が図
17に記載されている。出力ファイバ97の各々は、個別の流出ポート1054
を通って、マイクロチップ1052に供給されている通路又は溝1056へと伸
長する。中心縦軸1061は、流入ポート1053から、マイクロチップ105
2の中心を通って縦に伸長する中心通路又はホール1062に沿って伸長する。
An optical microswitch similar to any of the switches described above may be supplied with an optical assembly similar to the laser optics assembly 96 described above, integrated into the microchip of the optical switch. it can. Optical micro switch 1 shown in FIG.
051 is formed from a microchip 1052 made from any suitable method as described above for switch 104. The micro switch 1051 is
It has similarities to switches 104 and 830 described above, and similar reference numbers have been used to describe similar components of switches 104, 830, and 1051. The micro switch 1051 includes an inflow port 1053 and a switch 1051.
A plurality of outlets or outflow ports 1054 spaced apart along both sides. The outflow port 1054 is coupled to a separate output fiber 97, a portion of which is described in FIG. Each of the output fibers 97 has a separate outflow port 1054
Through to a passage or groove 1056 that is provided to the microchip 1052. The center vertical axis 1061 is connected to the microchip 105 from the inflow port 1053.
Along a central passage or hole 1062 that extends longitudinally through the center of the second.

【0082】 第一の複数のアクチュエータ又はマイクロアクチュエータ180aは、中心軸
1061と平行に伸長し及びそこから離れて配置された第一の想像線に沿って、
縦に離れて配置されている。第二の複数のアクチュエータ又はマイクロアクチュ
エータ180bは、軸1061と平行に伸長し及びそれから離れて配置される第
二の想像線に沿って、縦に離れて配置されている。中心縦軸1061は、第一の
アクチュエータ180aと第二のアクチュエータ180bとの間に伸長し、その
ようにして、第一のアクチュエータ180aは、縦軸1061と比較して第二の
アクチュエータ180bと向かい合う。単一の又はあらゆる複数のアクチュエー
タ180が供給されることができるが、5つの第一のアクチュエータ180a及
び6つの第二のアクチュエータ180bが、スイッチ1051に供給される。
A first plurality of actuators or microactuators 180a extend parallel to the central axis 1061 and along a first imaginary line located away therefrom,
They are arranged vertically apart. A second plurality of actuators or microactuators 180b are spaced longitudinally along a second imaginary line extending parallel to and spaced apart from axis 1061. Central longitudinal axis 1061 extends between first actuator 180a and second actuator 180b, such that first actuator 180a faces second actuator 180b as compared to longitudinal axis 1061. . Single or any plurality of actuators 180 can be provided, but five first actuators 180a and six second actuators 180b are provided to switch 1051.

【0083】 第1群のアクチュエータ180aと第2群のアクチュエータ180bは、各々
、ブラケット219上に取り付けたミラー103を包含する。ミラー103は、
各々、ほぼ入口1053に対面するように長手軸線1061に対して45度の角
度で傾き、軸線1061に対して90度の角度でレーザ光線191を導くように
なっている。再方向付けされたレーザ光線191は、各ミラー103からアクチ
ュエータ180の前方へ延びている経路に沿って反射し、それぞれの出口105
4を出る。ミラー103は、各々、それぞれのアクチュエータ180のシャトル
109によって、ミラーがレーザ光線191の経路から外れる第1位置すなわち
後退位置と、ミラーが入口1053から延びているレーザ光線の経路内に位置す
る第2位置すなわち突出位置との間で移動させることができる。ミラー1067
は、ホール1062のトップでブラケット1068によってマイクロチップ11
02にしっかりと取り付けてある。ミラー1067は、第1、第2のアクチュエ
ータ180a、180bのミラー103の各々が後退位置にあるときに、それぞ
れの出口1054を通してレーザ光線191を偏向させるように作用する。ミラ
ー1067は、光スイッチ1051で1つのアクチュエータを必要とすることを
排除し、そうすることよって、スイッチ1051およびそれを通して伝わるレー
ザ光線の平行経路の複雑さを低減することができる。
The first group of actuators 180 a and the second group of actuators 180 b each include a mirror 103 mounted on a bracket 219. The mirror 103
Each is inclined at an angle of 45 degrees with respect to the longitudinal axis 1061 so as to substantially face the entrance 1053, and guides the laser beam 191 at an angle of 90 degrees with respect to the axis 1061. The re-directed laser beam 191 reflects from each mirror 103 along a path extending forward of the actuator 180 and a respective exit 105
Exit 4 The mirrors 103 are each moved by the shuttle 109 of the respective actuator 180 to a first or retracted position where the mirrors deviate from the path of the laser beam 191 and a second position where the mirrors are positioned in the path of the laser beam extending from the entrance 1053. It can be moved between a position, ie a projecting position. Mirror 1067
The microchip 11 by the bracket 1068 at the top of the hole 1062
02 is firmly attached. Mirrors 1067 operate to deflect laser beam 191 through respective outlets 1054 when each of mirrors 103 of first and second actuators 180a, 180b is in the retracted position. The mirror 1067 eliminates the need for a single actuator in the optical switch 1051, thereby reducing the complexity of the switch 1051 and the parallel path of the laser beam traveling therethrough.

【0084】 レーザ・マイクロ光学素子組立体1071を包含するレーザ・マイクロ光学素
子手段が、入口1053の前方、マイクロチップ1052の底で基板213に取
り付けてある。レーザ-光学組立体96と同様のマイクロ光学素子組立体107 1は、一次偏光レーザ源231および合焦レンズ(図示せず)からレーザ光線を
受け取る、コリメート用光学素子234にほぼ類似したコリメート用光学素子レ
ンズ1072を包含する。組立体1071は、さらに、上記のビーム・スプリッ
タ232にほぼ類似した低波長分散漏洩型ビーム・スプリッタ1073を包含す
る。組立体1071は、上記の四分の一波長板238にほぼ類似した四分の一波
長板1083と、オプションの二分の一波長板1084と、偏光用ビーム・スプ
リッタ1086と、光検出器1087とを有する。光検出器1087は、受け取
った光信号を電気信号に変換する。マイクロ光素子組立体1071の各構成要素
は、任意適当な手段によって基板213に取り付けてあってもよい。たとえば、
コリメート用光学素子レンズ1072のためのレセプタクル1088のようなく
ぼみまたはレセプタクルを基板213に設け、組立体1071の各構成要素を受
け入れるようにしてもよく、このとき、構成要素は、任意適当な手段(たとえば
、接着剤および/またはばね1089)によってそれぞれのくぼみ内に固定され
る。複数の溝1091がマイクロチップ1052に設けてあり、マイクロ光学素
子組立体1071を通してレーザ光線が伝わるのを容易にしている。
A laser micro-optical element means including a laser micro-optical element assembly 1071 is mounted on the substrate 213 in front of the entrance 1053 and at the bottom of the microchip 1052. A micro-optics assembly 1071, similar to laser-optics assembly 96, receives a laser beam from a primary polarized laser source 231 and a focusing lens (not shown) and is substantially similar to collimating optics 234. And an element lens 1072. Assembly 1071 further includes a low chromatic dispersion leaky beam splitter 1073 substantially similar to beam splitter 232 described above. The assembly 1071 includes a quarter-wave plate 1083 substantially similar to the above-described quarter-wave plate 238, an optional half-wave plate 1084, a polarizing beam splitter 1086, and a photodetector 1087. Having. The photodetector 1087 converts the received optical signal into an electric signal. Each component of the micro optical element assembly 1071 may be attached to the substrate 213 by any appropriate means. For example,
A recess or receptacle, such as a receptacle 1088 for the collimating optics lens 1072, may be provided on the substrate 213 to receive each component of the assembly 1071, wherein the components may be provided by any suitable means ( For example, it is fixed in each recess by an adhesive and / or a spring 1089). A plurality of grooves 1091 are provided in the microchip 1052 to facilitate transmission of the laser beam through the micro-optical element assembly 1071.

【0085】 この技術分野では充分に確立されているように、波長板1083、1084、
偏光用ビーム・スプリッタ1086および検出器1087からなる差分検出機構
は、反射レーザ光線192の、入力光線191に対する2つの直交する偏光成分
におけるオプティカルパワーを測定する。差分信号は、MOディスク1074のそ
れぞれの表面108でカー効果によって感度のよい偏光回転測定値である。この
差分信号は、電気信号として出力するために差動増幅器237によって処理して
もよい。
As is well established in the art, wave plates 1083, 1084,
A difference detection mechanism comprising a polarizing beam splitter 1086 and a detector 1087 measures the optical power of the reflected laser beam 192 in two orthogonal polarization components with respect to the input beam 191. The difference signal is a polarization rotation measurement that is sensitive to the Kerr effect at each surface 108 of the MO disk 1074. This difference signal may be processed by the differential amplifier 237 for output as an electrical signal.

【0086】 マイクロチップ1052上にマイクロ光学素子組立体1071を設けることに
よって、スイッチ1051のレンズ102、ミラー103および他の光学構成要
素に対する組立体1071の位置合せが簡単になる。基板213上でマイクロ光
学素子組立体1071の構成要素を位置合わせするために設けた基板213のく
ぼみその他の構成部分は、精密にDRIEエッチングしてもよい。
Providing the micro-optical element assembly 1071 on the microchip 1052 simplifies alignment of the assembly 1071 with the lens 102, mirror 103 and other optical components of the switch 1051. The depressions and other components of the substrate 213 provided for aligning the components of the micro-optical element assembly 1071 on the substrate 213 may be precisely DRIE-etched.

【0087】 組立体1071に類似するマイクロ光学素子組立体を他のスイッチに設けても
よく、それも本発明の範囲内にある。たとえば、このような組立体を、図16に
示す光マイクロスイッチ901のマイクロチップ902上に設けてもよい。マイ
クロチップ1097から形成された、マイクロスイッチ901とほぼ同一の光マ
イクロスイッチ1096が図18に示してある。ここで、同様な参照符号を図1
8で用いており、光マイクロスイッチ901および1096の同様の構成要素を
示している。マイクロ光学素子組立体1071は、第2、第4のアクチュエータ
180b、180dの間、第1方向性ミラー907に連結した方向性マイクロア
クチュエータ601の前方でマイクロチップ1097に取り付けてある。
A micro-optical element assembly similar to the assembly 1071 may be provided on other switches, and is also within the scope of the present invention. For example, such an assembly may be provided on the microchip 902 of the optical microswitch 901 shown in FIG. An optical microswitch 1096, formed from microchip 1097, which is substantially identical to microswitch 901 is shown in FIG. Here, similar reference numerals are used in FIG.
8 and show similar components of optical microswitches 901 and 1096. The micro-optical element assembly 1071 is mounted on the microchip 1097 between the second and fourth actuators 180b, 180d and in front of the directional micro-actuator 601 connected to the first directional mirror 907.

【0088】 光マイクロスイッチ1096は、マイクロチップ1097の同じ側から各々出
ている出力ファイバ97を備え、マイクロチップ1097上のマイクロ光学素子
組立体1071を包含すると有利である。マイクロスイッチ1096の2ホール
設計およびホールの各々におけるミラー103の接近したパッキングにより、ス
イッチ1096のカップリング効率が向上する。
The optical microswitch 1096 comprises output fibers 97 each exiting from the same side of the microchip 1097 and advantageously includes a micro-optical element assembly 1071 on the microchip 1097. The two-hole design of the microswitch 1096 and the close packing of the mirror 103 in each of the holes improves the coupling efficiency of the switch 1096.

【0089】 組立体1071と同様のマイクロ光学素子組立体を有する別の光マイクロスイ
ッチが図19に示してある。光マイクロスイッチ1101は、光マイクロスイッ
チ104に関して先に説明したような任意適当な手段から作ったマイクロチップ
1102から形成され、そして、多くの点で光マイクロスイッチ901および1
096に類似している。上記のミラー103に類似した第1、第2の方向性ミラ
ー1106、1107が、光スイッチ1101の手段または組立体内に設けてあ
り、レーザ光線191を、交互に、マイクロチップ1102の下方へ延びる通路
すなわちホール1111に沿って送ったり、上方へ延びる通路すなわちホール1
112に沿って送ったりするようになっている。ホール1111、1112は、
それぞれの長手軸線1113、1114に沿って延びている。これらの長手軸線
は、互いからおよびマイクロチップ1102の側面から平行に隔たって延びてい
る。ミラー1106、1107は、各々、それぞれの軸線1113、1114に
対して45度の角度で傾いている。横方向軸線1116が、マイクロチップ11
02の中心を横切って軸線1113、1114に対して直角に延びている。第1
の方向性ミラー1106が、アクチュエータ601に取り付けてあり、アクチュ
エータ901における第1の方向性ミラー907とほぼ同じ要領で作動する。第
1の方向性ミラー1106がその後退位置にあるとき、入力レーザ光線191が
、アクチュエータ901の第2の方向性ミラー908とほぼ同様に、第2の方向
性ミラー1107に入射する。第2の方向性ミラー1107は、マイクロチップ
1102からエッチングされたブラケット1117によってマイクロチップ11
02にしっかりと装着され、第2の方向性ミラー908と同じ要領で作動してレ
ーザ光線191を90度の角度に方向付け、レーザ光線がマイクロチップ110
2の第2長手軸線1114に沿った第2の経路に沿って伝わるようにしている。
Another optical microswitch having a micro-optical element assembly similar to assembly 1071 is shown in FIG. Optical microswitch 1101 is formed from microchip 1102 made from any suitable means as described above with respect to optical microswitch 104, and in many respects optical microswitches 901 and 901.
096. First and second directional mirrors 1106, 1107, similar to mirror 103 described above, are provided within the means or assembly of optical switch 1101, and pass laser beam 191 alternately down microchip 1102. That is, the passage along the hole 1111 or the passage extending upward, that is, the hole 1
It is sent along 112. Holes 1111 and 1112 are
Along each longitudinal axis 1113, 1114. These longitudinal axes extend parallel to each other and from the sides of the microchip 1102. The mirrors 1106, 1107 are each inclined at an angle of 45 degrees with respect to the respective axis 1113, 1114. The horizontal axis 1116 is
It extends at right angles to the axes 1113, 1114 across the center of 02. First
Directional mirror 1106 is attached to actuator 601 and operates in much the same way as first directional mirror 907 in actuator 901. When the first directional mirror 1106 is in the retracted position, the input laser beam 191 impinges on the second directional mirror 1107, much like the second directional mirror 908 of the actuator 901. The second directional mirror 1107 is mounted on the microchip 11 by a bracket 1117 etched from the microchip 1102.
02 and operates in the same manner as the second directional mirror 908 to direct the laser beam 191 at a 90 degree angle,
2 along a second path along the second longitudinal axis 1114.

【0090】 複数の第1アクチュエータ601aが下方の長手軸線1113の片側に沿って
配置してあり、そして、複数の第2アクチュエータ601bがこの軸線1113
の反対側に沿って配置してあり、第1の方向性ミラー1106によって偏向され
たレーザ光線191が第1、第2のアクチュエータ601a、601b間を移動
するようにしてある。したがって、第1、第2のアクチュエータ601a、60
1bは長手軸線1113を挟んで対向する。より具体的には、第1のアクチュエ
ータ601aは、軸線1113に沿って長手方向に隔たった複数のアクチュエー
タを包含する。図示のように、第1アクチュエータ601aは、長手軸線111
3に沿って長手方向に隔たった第1、第2のセットのアクチュエータを包含する
。各アクチュエータ対1123は、長手軸線1113に対して直角に延びる仮想
線に沿って横並びに配置した第1、第2のアクチュエータ1123a、1123
bを包含する。第1のアクチュエータ1123aは、軸線1113に対して第2
のアクチュエータ1123bの後に配置してある。この状態で、第2アクチュエ
ータ1123bの延長部218がアクチュエータ1123aと並んでアクチュエ
ータ1123bの前方へ延び、第1アクチュエータ1123aの延長部218の
終了ポイントにほぼ等しいポイントで終わっている。
A plurality of first actuators 601a are disposed along one side of the lower longitudinal axis 1113, and a plurality of second actuators 601b are disposed along this axis 1113.
The laser beam 191 deflected by the first directional mirror 1106 moves between the first and second actuators 601a and 601b. Therefore, the first and second actuators 601a, 60
1b is opposed across the longitudinal axis 1113. More specifically, first actuator 601a includes a plurality of actuators spaced longitudinally along axis 1113. As shown, the first actuator 601a has a longitudinal axis 111
First and second sets of actuators longitudinally spaced along three. Each actuator pair 1123 includes first and second actuators 1123a, 1123 arranged side by side along an imaginary line extending perpendicular to the longitudinal axis 1113.
b. The first actuator 1123a has a second
Is disposed after the actuator 1123b. In this state, the extension 218 of the second actuator 1123b extends forward of the actuator 1123b alongside the actuator 1123a and ends at a point substantially equal to the end point of the extension 218 of the first actuator 1123a.

【0091】 第1、第2のアクチュエータ1123a、1123bのミラー103は、互い
に近接した状態で軸線1113に沿った長手方向に隔たった位置に配置してある
。第1、第2のアクチュエータ1123a、1123b各々のミラー103は、
アクチュエータによって、レーザ光線191の経路から外れた第1位置すなわち
後退位置からミラー103がレーザ光線191の経路に位置する第2位置すなわ
ち突出位置まで移動することができる。ブラケット219は、各々、軸線111
3に対して45度の角度で傾いており、レーザ光線191を90度の角度で導く
ようになっている。偏向レーザ光線は、アクチュエータの前方へ伝わり、コリメ
ート用レンズ102で受け取られ、このコリメート用レンズ102がレーザ光線
191を出力ファイバ97の1つに発射する。通路1126が、出力ファイバ9
7を受け入れるようにマイクロチップ1102に設けてある。通路1126は、
マイクロチップ1102の側面に設けた出口1127まで延びている。第1アク
チュエータ601aの第2アクチュエータ対1123は、第1アクチュエータ6
01aの第1アクチュエータ対1123の下方に位置している。
The mirrors 103 of the first and second actuators 1123a and 1123b are arranged at positions separated from each other in the longitudinal direction along the axis 1113 in a state of being close to each other. The mirror 103 of each of the first and second actuators 1123a and 1123b is
The actuator allows the mirror 103 to move from a first position deviating from the path of the laser beam 191, ie, a retracted position, to a second position, ie, a protruding position, located on the path of the laser beam 191. The brackets 219 each have an axis 111
The laser beam 191 is inclined at an angle of 45 degrees with respect to 3 so as to guide the laser beam 191 at an angle of 90 degrees. The deflected laser beam travels forward of the actuator and is received by a collimating lens 102, which launches a laser beam 191 onto one of the output fibers 97. The passage 1126 is connected to the output fiber 9
7 is provided on the microchip 1102. Passageway 1126 is
It extends to an outlet 1127 provided on the side surface of the microchip 1102. The second actuator pair 1123 of the first actuator 601a is connected to the first actuator 6
01a is located below the first actuator pair 1123 of FIG.

【0092】 第2アクチュエータ601bは、単一のアクチュエータ対1123を包含し、
このアクチュエータ対は、第1アクチュエータ601aの上方アクチュエータ対
1123に関するコリメート用レンズ102と第1アクチュエータ601aの下
方アクチュエータ対1123に関するコリメート用レンズとの間に位置している
。一対のコリメート用レンズ102は、第2アクチュエータ601bのミラー1
03の反対側に配置してあり、それぞれの出力ファイバ97にそれぞれのレーザ
光線191を発射するようになっている。これらのファイバ97は、第1アクチ
ュエータ601aに対応する出口1127からそれぞれの通路1126を通って
マイクロチップ1102の反対側に設けたそれぞれの出口1117まで延びてい
る。ミラー1131は、マイクロチップ1102からエッチングされたブラケッ
ト1132によってマイクロチップ1102にしっかり取り付けてある。ミラー
1131は、第1、第2のアクチュエータ601a、601bのミラー103の
下方、第1アクチュエータ601aの下方アクチュエータ対1123の前方で下
方ホール1111の端に配置してある。ミラー1131は、長手軸線1113に
対して45度の角度で傾いている。第1、第2のアクチュエータ601a、60
1bのミラー103が各々後退位置にあるとき、レーザ光線191は、ミラー1
131によって90度の角度で偏向され、第1アクチュエータ601aから離れ
てコリメート用レンズ102を通り、出口1127を貫通している出力ファイバ
97内へ向かう方向に移動する。
[0092] The second actuator 601b includes a single actuator pair 1123,
This actuator pair is located between the collimating lens 102 for the upper actuator pair 1123 of the first actuator 601a and the collimating lens for the lower actuator pair 1123 of the first actuator 601a. The pair of collimating lenses 102 is a mirror 1 of the second actuator 601b.
The laser beam 191 is emitted to each output fiber 97 on the opposite side of the optical fiber. These fibers 97 extend from outlets 1127 corresponding to the first actuator 601a through respective passages 1126 to respective outlets 1117 provided on the opposite side of the microchip 1102. The mirror 1131 is firmly attached to the microchip 1102 by a bracket 1132 etched from the microchip 1102. The mirror 1131 is disposed below the mirror 103 of the first and second actuators 601a and 601b, in front of the lower actuator pair 1123 of the first actuator 601a, at the end of the lower hole 1111. The mirror 1131 is inclined at an angle of 45 degrees with respect to the longitudinal axis 1113. First and second actuators 601a, 60
When the mirrors 1b are in the retracted positions, the laser beam 191
The beam is deflected at an angle of 90 degrees by 131, moves away from the first actuator 601 a, passes through the collimating lens 102, and moves into the output fiber 97 passing through the outlet 1127.

【0093】 複数の第3アクチュエータ601cが、上方長手軸線1114の片側で第1ア
クチュエータ601a上方に位置し、複数の第4アクチュエータ601dが上方
長手軸線1114の反対側で第2アクチュエータ601b上方に配置してある。
第3、第4のアクチュエータ601c、601dは、各々、第1、第2のマイク
ロアクチュエータ1123a、1123bを有する単一のアクチュエータ対また
はマイクロアクチュエータ対1123を包含する。第2の方向性ミラー1107
によって偏向されたレーザ光線191は、第3、第4のアクチュエータ601c
、601d間を通る。この状態では、第3、第4のアクチュエータ601c、6
01dは上方長手軸線1114を挟んで対向している。ミラー1143は、ホー
ル1111のトップ、第3アクチュエータ601cの前方でブラケット1144
によってマイクロチップ1102にしっかりと取り付けられている。ミラー11
43は、ミラー1131とほぼ同じ要領で作動し、第1、第2のアクチュエータ
601c、601dのミラー103が各々後退位置にあるとき、レーザ光線19
1をそれぞれの出口1127を通して偏向させるように作用する。明らかなよう
に、光スイッチ1101を利用して12個の出力ファイバ97のうちの1つにレ
ーザ光線191を選択的に向けるようにしてもよい。
A plurality of third actuators 601c are located above the first actuator 601a on one side of the upper longitudinal axis 1114, and a plurality of fourth actuators 601d are located above the second actuator 601b on the opposite side of the upper longitudinal axis 1114. It is.
The third and fourth actuators 601c, 601d each include a single actuator pair or microactuator pair 1123 having first and second microactuators 1123a, 1123b. Second directional mirror 1107
The laser beam 191 deflected by the third and fourth actuators 601c
, 601d. In this state, the third and fourth actuators 601c and 601c
01d faces each other with the upper longitudinal axis 1114 interposed therebetween. The mirror 1143 is located at the top of the hole 1111 and in front of the third actuator 601c.
To the microchip 1102. Mirror 11
43 operates in substantially the same manner as the mirror 1131. When the mirrors 103 of the first and second actuators 601c and 601d are at the retracted positions, respectively, the laser beam 19
1 acts to deflect through respective outlets 1127. As will be appreciated, the optical switch 1101 may be used to selectively direct the laser beam 191 to one of the twelve output fibers 97.

【0094】 マイクロ光学素子組立体1071が、第1、第3のアクチュエータ601a、
601c間、第1方向性ミラー1106に連結したアクチュエータ601の前方
でマイクロチップ1102上に装着してある。光スイッチ1101上にマイクロ
光学素子組立体1071を設けることは、光スイッチ1051に関して先に述べ
たと同じ理由で有利である。ここで、マイクロスイッチ1101のような光マイ
クロスイッチをマイクロ光学素子組立体1071なしに設けることができ、それ
も本発明の範囲内にあるということは了解されたい。
The micro optical element assembly 1071 includes first and third actuators 601a,
It is mounted on the microchip 1102 in front of the actuator 601 connected to the first directional mirror 1106 between 601c. Providing the micro-optical element assembly 1071 on the optical switch 1101 is advantageous for the same reasons as described above with respect to the optical switch 1051. Here, it should be understood that an optical microswitch, such as microswitch 1101, can be provided without micro-optics assembly 1071 and still be within the scope of the present invention.

【0095】 光マイクロスイッチ1101のアクチュエータ対1123によって、上下のホ
ール1111、1112の各々におけるミラー103をそれぞれの軸線1113
、1114に沿って長手方向に相互に接近させた配置し、レーザ光線191、1
92の平行経路を減らすことができる。それぞれのホール1111、1112の
端でしっかり取り付けたミラー1131、1143は、光スイッチ1101にお
ける2つのマイクロアクチュエータの必要性をなくす。したがって、ミラー11
31、1143も、スイッチ1101を通って伝わるレーザ光線の平行経路を減
らすことになる。
The mirrors 103 in each of the upper and lower holes 1111 and 1112 are moved to the respective axes 1113 by the actuator pair 1123 of the optical microswitch 1101.
, 1114 are arranged longitudinally close to one another and the laser beams 191, 1
92 parallel paths can be reduced. Mirrors 1131, 1143 mounted tightly at the end of each hole 1111, 1112 obviate the need for two micro-actuators in optical switch 1101. Therefore, mirror 11
31, 1143 will also reduce the parallel path of the laser beam traveling through switch 1101.

【0096】 ここで、上記のマイクロアクチュエータ101、180、601に加えて、多
種多様なマイクロアクチュエータが本発明の光スイッチと共に使用できることは
了解されたい。たとえば、本発明のマイクロアクチュエータの他の実施例が図2
0に示してあり、これを本発明の光マイクロスイッチのうち任意のものと一緒に
使用することができる。この図に示すアクチュエータ301は、アクチュエータ
180とほぼ同様である。アクチュエータ301における第1の可動電極組立体
208は、第1、第2の櫛型駆動部材208a、208bのみを備え、第2の可
動電極組立体209は、第1、第2の櫛型駆動部材209a、209bのみを備
える。アクチュエータ301における第1の固定電極組立体210は、第1、第
2の櫛型駆動部材210a、210bのみを備え、そして、第2の固定電極組立
体230は、第1、第2の櫛型駆動部材230a、230bのみを備える。アク
チュエータ301は、さらに、固定櫛型駆動部材210a、230bの櫛型駆動
バー222の垂直で平らな表面に連結した2セットの細長い容量性クランピング
電極すなわちクランプ420と、可動櫛型駆動部材208b、209aの櫛型駆
動バー221の垂直で平らな表面に取り付けた1セットの対向する容量性クラン
ピング電極すなわちクランプ222とを包含する。櫛型駆動部材210aの背面
にある電極またはクランプ420と、櫛型駆動部材208bの背面にある電極ま
たはクランプ421は、櫛型駆動部材208a、208bの櫛型駆動フィンガ2
11と櫛型駆動部材210a、210bのフィンガ212が互いに入り込んだ状
態にあるときに生じる離間位置と、櫛型駆動部材208a、208bの櫛型駆動
フィンガ211と櫛型駆動部材210a、210bのフィンガ212が互いに隔
たっているときに生じる、前記クランプ420、421が互いに接近している位
置との間で移動することができる。同様に、櫛型駆動部材230bの背面にある
電極またはクランプ420および櫛型駆動部材209aの背面にある電極または
クランプ421は、櫛型駆動部材208a、208bの櫛型駆動フィンガ211
と櫛型駆動部材210a、210bのフィンガ212が互いに入り込んだ状態に
ある時に生じる離間位置と、櫛型駆動部材208a、208bの櫛型駆動フィン
ガ211と櫛型駆動部材210a、210bのフィンガ212が互いに隔たって
いるときに生じる、前記クランプ420、421が互いに接近している位置との
間で移動することができる。互いに接近しているときには、クランプ420、4
21は約5ミクロン隔たっていると好ましい。
It should be understood that a wide variety of microactuators in addition to the microactuators 101, 180, 601 described above can be used with the optical switch of the present invention. For example, another embodiment of the microactuator of the present invention is shown in FIG.
0, which can be used with any of the optical microswitches of the present invention. The actuator 301 shown in this figure is almost the same as the actuator 180. The first movable electrode assembly 208 of the actuator 301 includes only the first and second comb-shaped driving members 208a and 208b, and the second movable electrode assembly 209 includes the first and second comb-shaped driving members. Only 209a and 209b are provided. The first fixed electrode assembly 210 in the actuator 301 includes only first and second comb-shaped driving members 210a and 210b, and the second fixed electrode assembly 230 includes the first and second comb-shaped driving members. Only the driving members 230a and 230b are provided. The actuator 301 further includes two sets of elongated capacitive clamping electrodes or clamps 420 coupled to the vertical flat surface of the comb drive bar 222 of the fixed comb drive members 210a, 230b, and a movable comb drive member 208b, 209a includes a set of opposing capacitive clamping electrodes or clamps 222 mounted on the vertical flat surface of the comb drive bar 221 of FIG. The electrode or clamp 420 on the back of the comb drive member 210a and the electrode or clamp 421 on the back of the comb drive member 208b are connected to the comb drive finger 2 of the comb drive members 208a and 208b.
11 and the fingers 212 of the comb-shaped driving members 210a and 210b are separated from each other when the fingers 212 of the comb-shaped driving members 210a and 210b are inserted into each other. Can be moved between positions where the clamps 420, 421 are close to each other, which occurs when the clamps are separated from each other. Similarly, the electrode or clamp 420 on the back of the comb drive member 230b and the electrode or clamp 421 on the back of the comb drive member 209a are connected to the comb drive fingers 211 of the comb drive members 208a and 208b.
When the fingers 212 of the comb-shaped driving members 210a and 210b are in the state of being inserted into each other, the separated position, and the fingers 212 of the comb-shaped driving members 211a and 210b The clamps 420, 421, which can occur when separated, can move between positions closer to each other. When approaching each other, the clamps 420, 4
Preferably, 21 are about 5 microns apart.

【0097】 アクチュエータ301の移動止め手段およびミラー監視手段は、止め261お
よびリミッタ262、263を包含していない。その代わりに、アクチュエータ
301は、ブラケット219と係合してシャトル109の後方移動を制限する後
方止め292と、ブラケット219と係合してシャトル109の前方移動を制限
する前方止め293とを備えている。後方止め292は、リードまたはトレース
302によって電気パッド298に電気的に接続し、前方止め293は、リード
またはトレース303によって電気パッド299に電気的に接続している。パッ
ド298、299は、コントローラ111に電気的に接続していて、後退位置、
突出位置にあるシャトル109を監視することができる。付加的な後方止め29
2および前方止め293が、209a、第2櫛型駆動部材208bおよび第1櫛
型駆動部材の各端に設けてある。
The movement stopping means and the mirror monitoring means of the actuator 301 do not include the stop 261 and the limiters 262 and 263. Instead, the actuator 301 includes a rear stop 292 that engages with the bracket 219 to limit the backward movement of the shuttle 109 and a front stop 293 that engages with the bracket 219 to limit the forward movement of the shuttle 109. I have. Rear stop 292 is electrically connected to electrical pad 298 by lead or trace 302 and front stop 293 is electrically connected to electrical pad 299 by lead or trace 303. The pads 298, 299 are electrically connected to the controller 111,
The shuttle 109 in the protruding position can be monitored. Additional rear stop 29
2 and a front stop 293 are provided at each end of the 209a, the second comb drive member 208b, and the first comb drive member.

【0098】 アクチュエータ301の操作方法においては、アクチュエータのスタートアッ
プ時にパルス化した電圧をコントローラ111によって第1、第2の固定電極組
立体210、230に交互に印加し、第1、第2の可動電極組立体208、20
9を共振させ、シャトル109の最大振動性変位を達成する。コントローラ11
1は、電極組立体208の半ストローク中に対向した櫛型駆動部材間にこのよう
なパルス化電圧電位を印加し、これらの対向した櫛型駆動部材が互いに向かって
移動し、これら対向した櫛型駆動部材の櫛型駆動フィンガ211、212をそれ
らの第3の、すなわち、完全に互いに入り込んだ位置へ押圧する普通の手段を包
含する。好ましい共振レベルでは、パッド240を介して第1固定櫛型駆動部材
210a上のクランプ420と、パッド242を介して第2可動櫛型駆動部材2
08b上のクランプ421との間に安定した電圧を印加し、電極組立体208、
209をそれらの後退位置へ移動させると共に、ミラー103を後退位置に保持
する。
In the method of operating the actuator 301, a pulsed voltage is applied to the first and second fixed electrode assemblies 210 and 230 by the controller 111 alternately at the start-up of the actuator, and the first and second movable electrodes are applied. Assemblies 208, 20
9 to resonate to achieve the maximum oscillatory displacement of shuttle 109. Controller 11
1 applies such a pulsed voltage potential between the opposing comb-shaped driving members during a half stroke of the electrode assembly 208, the opposing comb-shaped driving members move toward each other, and It includes the usual means of pressing the comb drive fingers 211, 212 of the mold drive members to their third, ie, completely interdigitated, position. At a preferred resonance level, the clamp 420 on the first fixed comb drive member 210a via the pad 240 and the second movable comb drive member 2 via the pad 242
08b with a stable voltage between the clamp 421 and the electrode assembly 208,
209 are moved to their retracted position, and the mirror 103 is held at the retracted position.

【0099】 ミラー103を突出位置に保持しようとしているときには、櫛型駆動部材21
0a、208b間の電圧をまず解放する。すると、第1、第2の可動電極組立体
208、209が、ばね214の前方押圧力の下に、ミラー103が突出位置に
ある第2位置に向かって揺動する。次に、電圧パルスを第1、第2の櫛型駆動部
材210a、210bの櫛型駆動フィンガ212に印加し、第1、第2の櫛型駆
動部材208a、208b組立体の櫛型駆動フィンガ211を互いに向かって引
き寄せ、可動電極組立体208、209のクランプ421を固定電極組立体21
0、230のクランプ420に向かって移動させる。次いで、安定電圧を、パッ
ド241を介して固定櫛型駆動部材230b上のクランプ420と、パッド24
2を介して可動櫛型駆動部材209a上の対向したクランプ421との間に印加
し、可動電極組立体208、209およびミラー103を止め293に当接する
突出位置に保持する。これらの機械的な止め292、293は、突出、後退位置
を定め、可動電極組立体208、209上のクランプ421が固定電極組立体2
10、230上のクランプ420に接触するのを防ぐと好ましい。
When the mirror 103 is to be held at the projecting position, the comb-shaped driving member 21
First, the voltage between 0a and 208b is released. Then, the first and second movable electrode assemblies 208 and 209 swing toward the second position where the mirror 103 is in the protruding position under the forward pressing force of the spring 214. Next, a voltage pulse is applied to the comb driving fingers 212 of the first and second comb driving members 210a and 210b, and the comb driving fingers 211 of the first and second comb driving members 208a and 208b are assembled. Are attracted toward each other, and the clamps 421 of the movable electrode assemblies 208 and 209 are attached to the fixed electrode assembly 21.
0, 230 towards the clamp 420. Next, the stable voltage is applied to the clamp 420 on the fixed comb driving member 230 b via the pad 241 and the pad 24.
The voltage is applied between the clamp 421 on the movable comb drive member 209 a through the movable electrode drive member 209 a to hold the movable electrode assemblies 208 and 209 and the mirror 103 in the protruding position in contact with the stopper 293. These mechanical stops 292, 293 define protruding and retracting positions, and clamps 421 on the movable electrode assemblies 208, 209 are fixed to the fixed electrode assembly 2.
It is preferable to prevent contact with clamp 420 on 10, 230.

【0100】 以下、本発明のアクチュエータを始動させ、作動させる代替方法を、マイクロ
アクチュエータ301に関して説明する。図21の2つのグラフの底部に示す入
力駆動電圧は、図21の頂部グラフに示すシャトル109に移動を生じさせるよ
うにコントローラ111によって提供される。始めに、45ボルトの5つのパル
スがコントローラ111によって電気パッド240を介して第1、第2の戻り櫛
型駆動部材230a、230bに印加され、アクチュエータまたはマイクロモー
タ101を100ミクロンまで増大する振幅で振動させる。電気パッド241、
242は、このスタートアップ作業中、0ボルトで一定に保持される。これら4
5ボルト・パルスの最終パルスの直後、45ボルトを第1、第2の櫛型駆動部材
210a、210bに印加する。その結果、第1の櫛型部材210a上のクラン
プまたはクランピング電極420と、第2の櫛型駆動部材208b上のクランプ
またはクランピング電極421との間の静電力が、図20に示す静止位置からほ
ぼ100ミクロンの後退位置にシャトル109を保持するように作用する。クラ
ンプ420、421は、シャトル109の完全後退位置で約5ミクロン隔たって
おり、印加電圧がこの後退位置にシャトル109を保持するように作用する。ひ
とたび45ボルトが第1の固定電極組立体210に印加されたならば、可動電極
組立体208の櫛型駆動フィンガ211および固定電極組立体210の櫛型駆動
フィンガ212がほぼ100ミクロン離れ、それらの間にはなんら吸引力が作用
しない。
In the following, an alternative method of starting and operating the actuator of the present invention will be described with respect to the microactuator 301. The input drive voltage shown at the bottom of the two graphs in FIG. 21 is provided by controller 111 to cause movement of shuttle 109 shown in the top graph of FIG. Initially, five pulses of 45 volts are applied by controller 111 to first and second return comb drive members 230a, 230b via electrical pads 240, causing the actuator or micromotor 101 to increase in amplitude to 100 microns. Vibrate. Electric pad 241,
242 is held constant at 0 volts during this startup operation. These four
Immediately after the last 5 volt pulse, 45 volts is applied to the first and second comb drive members 210a, 210b. As a result, the electrostatic force between the clamp or clamping electrode 420 on the first comb-shaped member 210a and the clamp or clamping electrode 421 on the second comb-shaped driving member 208b is reduced to the static position shown in FIG. Acts to hold shuttle 109 in a retracted position approximately 100 microns from the shuttle. The clamps 420, 421 are approximately 5 microns apart in the fully retracted position of the shuttle 109, and the applied voltage acts to hold the shuttle 109 in this retracted position. Once 45 volts are applied to the first fixed electrode assembly 210, the comb drive fingers 211 of the movable electrode assembly 208 and the comb drive fingers 212 of the fixed electrode assembly 210 are separated by approximately 100 microns. No suction force acts between them.

【0101】 図21でわかるように、固定電極組立体210に印加された45ボルトは、約
11ミリ秒で解放される。その後、シャトル109がその突出位置に向かって揺
動し始めるにつれて、45ボルトの短いパルスが固定電極組立体210に印加さ
れる。このとき、クランプ電極420、421は充分に隔たっており、なんら静
電力がそれらの間に作用しない。その代わりに、組立体210に対するパルス化
電圧が、電極組立体208の櫛型駆動フィンガ211を電極組立体210の対向
した櫛型駆動フィンガ212に押圧するように作用する。パルス化電圧は、半分
ストローク中に生じるエネルギ損失を補い、したがって、シャトル109をその
完全突出位置に揺動させる。このとき、45ボルトの電位が第2の固定電極組立
体230に印加され、第2櫛型駆動部材230bの背面に設けたクランプ420
と、第2櫛型駆動部材209bの背面に配置した対向したクランプ421の間に
静電力を与える。これらの力は、シャトル109をその突出位置に保持する。ほ
ぼ12ミリ秒で、シャトルはその突出位置から解放され、その後、45ボルトの
パルスが第2固定電極組立体230に印加され、対向した第2の可動電極組立体
209、したがって、シャトル109を後退位置へ押圧し、次いで、第1固定電
極組立体210に印加された45ボルトによってシャトルが保持される。ここで
、スタートアップ発振中、パルス化電圧が、種々の構成において第1固定電極組
立体210および/または第2固定電極組立体230の一方または両方に順次に
印加され、シャトル109に共振を発生させ得るということは了解されたい。さ
らに、ここで、方形以外の形の駆動電圧を、コントローラ111によって本発明
のアクチュエータに与えてそれらを作動させ得るということは了解されたい。
As can be seen in FIG. 21, 45 volts applied to fixed electrode assembly 210 is released in about 11 milliseconds. Thereafter, a short pulse of 45 volts is applied to the fixed electrode assembly 210 as the shuttle 109 begins to swing toward its extended position. At this time, the clamp electrodes 420 and 421 are sufficiently separated, and no electrostatic force acts between them. Instead, the pulsed voltage on the assembly 210 acts to press the comb drive fingers 211 of the electrode assembly 208 against the opposing comb drive fingers 212 of the electrode assembly 210. The pulsed voltage compensates for the energy loss that occurs during the half stroke, thus causing the shuttle 109 to swing to its fully extended position. At this time, a potential of 45 volts is applied to the second fixed electrode assembly 230, and the clamp 420 provided on the rear surface of the second comb-shaped driving member 230b is provided.
And an electrostatic force is applied between the opposed clamps 421 arranged on the back surface of the second comb-shaped driving member 209b. These forces hold the shuttle 109 in its extended position. At approximately 12 milliseconds, the shuttle is released from its extended position, after which a 45 volt pulse is applied to the second fixed electrode assembly 230 to retract the opposing second movable electrode assembly 209, and thus the shuttle 109. Press into position, and then the shuttle is held by 45 volts applied to the first fixed electrode assembly 210. Here, during a start-up oscillation, a pulsed voltage is sequentially applied to one or both of the first fixed electrode assembly 210 and / or the second fixed electrode assembly 230 in various configurations, causing the shuttle 109 to resonate. I understand that you can get it. Further, it should be appreciated that drive voltages other than square may be provided by the controller 111 to the actuators of the present invention to activate them.

【0102】 上述したように、アクチュエータ301はDRIE技術を使用して設計される。そ
れにより、従来技術における同様の構造よりも、種々の構造をより高く、そして
、垂直表面積をより大きくすることができる。したがって、クランプ420、4
21は、より大きい垂直表面積の固定電極組立体210、230および可動電極
組立体208、209を包含し、したがって、クランプ間の任意所与の距離に対
して、対向したクランプ420、421間に、従来技術よりも大きい吸引力を生
成することができる。
As described above, the actuator 301 is designed using the DRIE technique. Thereby, various structures can be higher and the vertical surface area can be higher than similar structures in the prior art. Therefore, the clamps 420, 4
21 includes a larger vertical surface area fixed electrode assembly 210, 230 and a movable electrode assembly 208, 209, and thus, for any given distance between the clamps, between the opposing clamps 420, 421. It is possible to generate a larger suction force than the prior art.

【0103】 クランプ420、421が可動電極組立体208、209をそれらの完全に偏
向させられた位置に保持するために固定電極組立体210、230に印加される
必要のある電圧は、櫛型駆動フィンガ211、212の相互係合を利用して可動
電極組立体208、209をそれらの完全に偏向させられた位置に保持する場合
に固定電極組立体に印加される必要のある電圧よりほぼ4倍小さい。あるいは、
完全電圧をより少ない櫛型駆動フィンガまたは歯211、212に印加して同じ
締め付け力を得てもよい。
The voltage that needs to be applied to the fixed electrode assemblies 210, 230 in order for the clamps 420, 421 to hold the movable electrode assemblies 208, 209 in their fully deflected position is a comb drive Approximately four times the voltage that would need to be applied to the fixed electrode assembly to hold the movable electrode assemblies 208, 209 in their fully deflected position using the interengagement of the fingers 211, 212. small. Or,
A full voltage may be applied to fewer comb drive fingers or teeth 211, 212 to obtain the same clamping force.

【0104】 アクチュエータ301において、電極またはクランピング電極420、421
は、各々、櫛型駆動バーに対して直角に延び、櫛型駆動バーの全長に沿って隔た
った複数の小さいフィンガ状延長部分422を包含する。延長部分422は、3
〜25ミクロンまでの長さを有し、好ましくは、5〜15ミクロン、より好まし
くはほぼ13ミクロンの長さを有する。電極420、421が互い近接している
とき、延長部分または歯218は少なくとも部分的に互いに嵌まり込み、フィン
ガ状電極420、421間の吸引力が適用される表面積を増大させるように作用
する。クランプ420、421は、延長部分422を持たず、平らであってもよ
い。すなわち、他の形態を持っていてもよく、これも本発明の範囲内である。
In the actuator 301, the electrodes or clamping electrodes 420, 421
Each include a plurality of small finger-like extensions 422 extending at right angles to the comb drive bar and spaced along the entire length of the comb drive bar. Extension 422 is 3
It has a length of up to 2525 microns, preferably 5 to 15 microns, more preferably approximately 13 microns. When the electrodes 420, 421 are in close proximity to each other, the extensions or teeth 218 will at least partially engage each other and act to increase the surface area to which the suction between the finger-like electrodes 420, 421 is applied. Clamps 420, 421 do not have extensions 422 and may be flat. That is, it may have other forms, which are also within the scope of the present invention.

【0105】 可動電極組立体208bがそれぞれの櫛型駆動部材210a、208bのクラ
ンプ420、421によって後退位置から解放されたならば、可動電極組立体2
08、209は静止位置の前後に揺動し、このときの振幅は、アクチュエータ1
01が14のQを有するとき、半サイクル毎に10%減少する。したがって、電 極組立体208、209の初期後退距離が静止位置から100ミクロンであると
き、対向しているクランプ電極421、420は、それらの間に充分な吸引力を
与え、付加的な作業が可動電極組立体209および固定電極組立体230の静電
気相互作用によってシステム上で実施されない限り、突出位置へ向かう90ミク
ロン可動域のピークで可動電極組立体208、209を捕獲しなければならない
When the movable electrode assembly 208b is released from the retracted position by the clamps 420, 421 of the respective comb-shaped driving members 210a, 208b, the movable electrode assembly 2
08 and 209 oscillate before and after the rest position.
When 01 has a Q of 14, it decreases by 10% every half cycle. Thus, when the initial retraction distance of the electrode assemblies 208, 209 is 100 microns from the rest position, the opposing clamp electrodes 421, 420 provide sufficient attraction between them and additional work is required. Unless implemented on the system by the electrostatic interaction of the movable electrode assembly 209 and the fixed electrode assembly 230, the mobile electrode assembly 208, 209 must be captured at the peak of the 90 micron excursion towards the extended position.

【0106】 図22に示す他のマイクロアクチュエータ実施例においては、アクチュエータ
501は、シリコン・ウェーハから形成されている。このアクチュエータは、静
的非偏向状態にあるときに非直線、すなわち、「曲げられた」状態にあるように
設計したばね214、217を有する。アクチュエータ501は、アクチュエー
タ101、180、301とほぼ同じであり、同様の参照符号を用いてアクチュ
エータ101、180、301、501の同様の構成要素を説明する。アクチュ
エータ501における各ばね214、217のばね部分224、225は、シャ
トル109がその後退位置と突出位置との中間の静的状態にあるとき、互いに向
かって曲がる。本実施例においては、シャトル109がそのホーム位置からその
後退位置へ移動し、第2可動電極組立体209および第2固定電極組立体230
の櫛型フィンガ211、212が静電気的に係合し、その後オーバーラップする
と、ばね217はその予め湾曲したホーム位置から直線位置へまっすぐになる。
同様に、シャトルがそのホーム位置からその突出位置へ移動し、第1可動電極組
立体208および第1固定電極組立体210の櫛型フィンガ211、212が係
合し、その後オーバーラップすると、ばね214はその予屈曲ホーム位置から直
線位置へまっすぐになる。いずれの場合も、それぞれのばねのばね部分224、
225の側方剛性は、これらのばね部分がこのような方向において直線となるに
つれて、それぞれの櫛型駆動フィンガ211に対して直角の方向において増大す
る。こうして、それぞれのばねの側方剛性およびこれらの櫛型駆動フィンガ21
1上へばねによって加えられる側方復元力は、各々、櫛型駆動フィンガ211、
212間のオーバーラップ量の関数として増大する。こうして、ばね214、2
17は、櫛型駆動フィンガ211、212が互いに入り込むにつれて、作動中の
櫛型駆動組立体の櫛型駆動フィンガ211を隣り合った櫛型駆動フィンガ211
間の安定位置へ押圧するように作用する。ばね214、217は一方向へ偏向さ
せられたときにまっすぐになるが、シャトル109が逆方向に移動するとき、ば
ね部分224、225は、それらの静的位置から互いに向かってさらに曲げられ
ることになる。
In another microactuator embodiment shown in FIG. 22, the actuator 501 is formed from a silicon wafer. The actuator has springs 214, 217 designed to be non-linear, ie, "bent" when in a static, non-deflecting state. Actuator 501 is substantially the same as actuators 101, 180, 301, and like reference numerals are used to describe like components of actuators 101, 180, 301, 501. The spring portions 224, 225 of each spring 214, 217 in the actuator 501 bend toward each other when the shuttle 109 is in a static state intermediate the retracted and extended positions. In this embodiment, the shuttle 109 moves from its home position to its retracted position, and the second movable electrode assembly 209 and the second fixed electrode assembly 230
When the comb fingers 211, 212 of the first pair electrostatically engage and then overlap, the spring 217 straightens from its pre-curved home position to a linear position.
Similarly, when the shuttle moves from its home position to its extended position and the comb fingers 211, 212 of the first movable electrode assembly 208 and the first fixed electrode assembly 210 engage and subsequently overlap, the spring 214 Is straight from its pre-bent home position to a straight position. In each case, the spring portion 224 of each spring,
The lateral stiffness of 225 increases in a direction perpendicular to the respective comb drive fingers 211 as the spring portions are straight in such a direction. Thus, the lateral stiffness of each spring and these comb drive fingers 21
1, the lateral restoring force exerted by the spring on the comb drive fingers 211,
It increases as a function of the amount of overlap between 212. Thus, the springs 214, 2
17, the comb drive fingers 211, 212 of the active comb drive assembly as the comb drive fingers 211, 212 enter each other;
Acts to press to a stable position between them. The springs 214, 217 will straighten when deflected in one direction, but when the shuttle 109 moves in the opposite direction, the spring portions 224, 225 will be further bent from their static position toward each other. Become.

【0107】 寸法、構成でばね214、217にほぼ類似した第2セットのばね561、5
62がアクチュエータ501に設けてある。ばね561、562の各々は、その
第1端563のところで基板213に連結され、その第2端564のところで可
動電極組立体208、209に連結されている。各セットのばね561、562
は、折り曲げ部分568によって結合された第1、第2の平行に隔たったばね部
分566、567を包含する。ばね561、562は、剛性支持体131に対し
て平行に延びている吊り下げ式剛性支持体569によって折り曲げ部分568の
ところで連結している。支持体131、569は、図22に示すように相互にし
っかりと連結してある。ばね561、562は、弛緩位置にあるとき、電極組立
体208、209の移動方向にたいしてほぼ直角に延びる。より具体的には、図
22に示すように、シャトル109がその後退位置とその突出位置との中間の静
的状態にあるとき、ばね部分566、567は互いから離れるように曲がる。第
1可動電極組立体208および第1固定電極組立体210の櫛型フィンガ211
、212のオーバーラップ量が増大し、シャトル109がその突出位置へ移動す
るとき、ばね562は直線位置へまっすぐになるように設計してある。同様に、
第2可動電極組立体209および第2固定電極組立体230の櫛型フィンガ21
1、212のオーバーラップ量が増大し、シャトル109がその後退位置へ移動
したとき、ばね561は直線位置へまっすぐになるように設計してある。ばね5
61、562は一方向へ偏向されたときにまっすぐになるが、シャトル109が
逆方向に移動するときには、ばね部分566、567はそれらの静的位置からさ
らに互いから離れるように曲がることになる。ばね561、562は、ばね21
4、217に関して先に説明したと同じ要領で作動する。
A second set of springs 561, 5, substantially similar in size and configuration to springs 214, 217
62 is provided on the actuator 501. Each of the springs 561, 562 is connected at its first end 563 to the substrate 213 and at its second end 564 to the movable electrode assembly 208, 209. Spring 561, 562 of each set
Includes first and second parallel spaced apart spring portions 566, 567 joined by a folded portion 568. The springs 561, 562 are connected at a bent portion 568 by a suspended rigid support 569 extending parallel to the rigid support 131. The supports 131, 569 are firmly connected to each other as shown in FIG. The springs 561, 562, when in the relaxed position, extend substantially perpendicular to the direction of movement of the electrode assemblies 208, 209. More specifically, when the shuttle 109 is in a static state intermediate the retracted position and its extended position, as shown in FIG. 22, the spring portions 566, 567 bend away from each other. Comb fingers 211 of first movable electrode assembly 208 and first fixed electrode assembly 210
, 212 are increased so that as the shuttle 109 moves to its extended position, the spring 562 is designed to straighten to a linear position. Similarly,
Comb fingers 21 of second movable electrode assembly 209 and second fixed electrode assembly 230
The spring 561 is designed to straighten to a linear position when the amount of overlap of 1,212 increases and the shuttle 109 moves to the retracted position. Spring 5
61 and 562 are straightened when deflected in one direction, but when shuttle 109 moves in the opposite direction, spring portions 566 and 567 will bend further away from their static position and away from each other. The springs 561 and 562 are
4,217 operate in the same manner as described above.

【0108】 この4ばね式実施例においては、アクチュエータ501の各端で1つの曲がっ
たばね対214または561および217または562がまっすぐであると好ま
しく、他の曲がったばね対が可動電極組立体208、209の各屈曲端で曲げら
れると好ましい。2つの曲がったばねアクチュエータ101と同じ前方剛性を維
持するために、アクチュエータ501におけるばね214、217、561、5
62の長さは26%だけ増してある。
In this four-spring embodiment, one bent spring pair 214 or 561 and 217 or 562 at each end of the actuator 501 is preferably straight and the other bent spring pairs are movable electrode assemblies 208, 209. Is preferably bent at each of the bent ends. To maintain the same forward stiffness as the two bent spring actuators 101, the springs 214, 217, 561, 5
The length of 62 has been increased by 26%.

【0109】 図23は、ばねの撓みに対するアクチュエータ501の4ばね214、217
、561、562設計ような4ばね設計についての総合側方安定性の関係を示す
グラフである。図23に示す側方安定性とは、総合側方剛性対総合側方静電力の
導関数の比をいう。図23のグラフにおいて、1未満の側方安定性値は不安定で
あり、1より大きい側方安定性値は安定である。図23における「ストレイト・
ビーム」ラインは、上記のアクチュエータ101におけるばね214、217の
ようなビームを示す。図23における「予め湾曲したビーム」ラインは、アクチ
ュエータ501におけるばね214、217、561、562のようなビームを
指す。ばね214、217、561、562は、すべての位置で側方安定性を最
大にする位置でまっすぐであるように設計してある。側方安定性がいつでも少な
くとも10の値を有すると好ましい。アクチュエータ501において、各個々の
ばね214、217、561、562は、43ミクロンの初期曲がりを有する。
すなわち、各ばね部分224、225、566、567の可動端はばね部分が移
動方向に対して直角な直線位置にある位置から43ミクロンであり、図23に記
載したグラフで示すように最小側方安定性を10まで上げる。アクチュエータ5
01は、ミラー103を、後退位置と突出位置との中間にあるホーム位置すなわ
ち弛緩位置から100ミクロンの距離偏向させるのに154ボルト必要である。
図23でわかるように、ばね214、217、561、562は、ミラー103
がそのホーム位置からほぼ90ミクロン移動したときに、ほぼ100の側方安定
性を与え、ミラーのこの位置で、ばね部分243、244、566、567はま
っすぐである。
FIG. 23 shows the four springs 214, 217 of the actuator 501 for the deflection of the springs.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between overall lateral stability for a four-spring design, such as the 561, 562, and 562 designs. The lateral stability shown in FIG. 23 refers to the ratio of the derivative of the total lateral stiffness to the derivative of the total lateral electrostatic force. In the graph of FIG. 23, lateral stability values less than 1 are unstable, and lateral stability values greater than 1 are stable. "Straight
The “beam” line indicates a beam such as the springs 214, 217 in the actuator 101 described above. The “pre-curved beam” line in FIG. 23 refers to a beam such as springs 214, 217, 561, 562 in the actuator 501. The springs 214, 217, 561, 562 are designed to be straight in all positions to maximize lateral stability. It is preferred that the lateral stability always has a value of at least 10. In the actuator 501, each individual spring 214, 217, 561, 562 has an initial bend of 43 microns.
That is, the movable end of each spring portion 224, 225, 566, 567 is 43 microns from the position where the spring portion is in a linear position perpendicular to the direction of movement, and as shown in the graph shown in FIG. Increase stability to 10. Actuator 5
01 requires 154 volts to deflect mirror 103 a distance of 100 microns from the home or relaxed position between the retracted and extended positions.
As can be seen in FIG. 23, the springs 214, 217, 561, 562
Provides approximately 100 lateral stability when the lens has moved approximately 90 microns from its home position, at which point the spring portions 243, 244, 566, 567 are straight.

【0110】 アクチュエータ501は、上記のアクチュエータ101、180、301の作
動と同様の方法で作動することができる。ばね214、217、561、562
によって与えられる安定化側方力は、互いに入り込んでいる櫛型駆動フィンガ2
11、212間に生じる静電気側方力よりも、櫛型駆動部材208、209の側
方撓みでより迅速に増大する。図23に示す例において、安定化側方力は、静電
気側方力よりも、側方撓みで少なくとも10倍速く増大する。
The actuator 501 can operate in a manner similar to the operation of the actuators 101, 180, 301 described above. Springs 214, 217, 561, 562
The stabilizing lateral force provided by the comb drive fingers 2
It increases more rapidly due to the lateral deflection of the comb-shaped driving members 208 and 209 than the electrostatic lateral force generated between 11 and 212. In the example shown in FIG. 23, the stabilizing lateral force increases at least 10 times faster in lateral deflection than the electrostatic lateral force.

【0111】 アクチュエータまたはモータ501の好ましい作動方法では、任意特定の半ス
トローク中にパルス化電圧を作動中の櫛型駆動組立体に印加する。すなわち、こ
の櫛型駆動組立体の櫛型駆動フィンガ211、212は、それらが、たとえば図
22に示すように、部分的に電気的に係合した第2位置にあり、より好ましくは
、電気的にまったく裸で係合したときに、この半ストローク中に互いに入り込ん
だ状態になる。所与の電圧に対する櫛型駆動フィンガ間の側方不安定力はフィン
ガの係合量と比例するので、櫛型駆動フィンガ211、212の第2、第3の位
置間の第1係合部分中、好ましくは櫛型駆動フィンガが第3位置で完全に係合す
る前、より好ましくは、櫛型駆動フィンガ211、212が0〜25%の係合状
態へ移動する間に、電圧が印加されたときに、側方不安定力が最小限に抑えられ
得る。
The preferred method of actuation of the actuator or motor 501 applies a pulsed voltage to the active comb drive assembly during any particular half-stroke. That is, the comb drive fingers 211, 212 of this comb drive assembly are in a second position where they are partially electrically engaged, as shown, for example, in FIG. When they are completely barely engaged with each other, they enter each other during this half stroke. Since the lateral instability between the comb drive fingers for a given voltage is proportional to the amount of engagement of the fingers, during the first engagement portion between the second and third positions of the comb drive fingers 211, 212 Preferably, the voltage is applied before the comb drive fingers are fully engaged in the third position, more preferably, while the comb drive fingers 211, 212 move to 0-25% engagement. Sometimes lateral instability can be minimized.

【0112】 前方あるいは突出移動制限手段すなわちリミッタ571および後方あるいは後
退移動制限手段すなわちリミッタ572が可動電極組立体208、209の延長
部分218上に設けてあり、電極組立体208、209がそれらの突出、後退位
置にあるときに固定止め573と係合するようになっている。止め573はパッ
ド264、したがって、コントローラ111に電気的に接続してあり、コントロ
ーラがアクチュエータ501の位置、したがって、スイッチ104の状態を監視
できるようになっている。ここで、アクチュエータ501が、アクチュエータ3
01について開示したタイプのクランプ420、421や、アクチュエータ10
1、180、301に関して先に説明した他の特徴を備えていてもよく、これも
本発明の範囲内にあることは了解されたい。
A forward or protruding movement restricting means or limiter 571 and a rear or retreating moving restricting means or limiter 572 are provided on the extension 218 of the movable electrode assemblies 208 and 209, and the electrode assemblies 208 and 209 are protruded from them. , Engages with the fixing stop 573 when in the retracted position. The stop 573 is electrically connected to the pad 264 and thus to the controller 111 so that the controller can monitor the position of the actuator 501 and thus the state of the switch 104. Here, the actuator 501 is the actuator 3
01, clamps 420 and 421 of the type disclosed
It should be understood that other features described above with respect to 1, 180, 301 may be provided and are also within the scope of the present invention.

【0113】 図24は、本発明のアクチュエータの他の実施例を示す。この好ましい実施例
においては、アクチュエータ602が設けてあり、これは単一の可動電極組立体
208を吸引するのに用いる単一の固定電極組立体210を有する。アクチュエ
ータ602は、上記のアクチュエータ101、501との類似点を有し、同様の
参照符号を用いてアクチュエータ101、501、602の同様の構成要素を説
明する。可動電極組立体208は第1の櫛型駆動部材208aのみからなり、固
定電極組立体210は第1の櫛型駆動部材210aのみからなる。アクチュエー
タ501に関して図22に示すばね214、562のみが設けてある。ばね21
4、562は、上記の支持体131、569とほぼ同様の吊り下げ式剛性支持体
606によって相互連結してある。アクチュエータ602の単一固定電極設計は
、ミラー103の突出位置においてのみ側方不安定性を呈する。その理由は、固
定、可動電極組立体210、208の櫛型駆動フィンガ211、212間のバッ
クリング側方力が、電極組立体208がこの方向に動かされ、櫛型駆動フィンガ
211、212が互いに入り込んだときにのみ発生するからである。その結果、
可動電極組立体208が突出位置にあるときにのみまっすぐになる予屈曲ばね2
14、562が必要である。クランプ電極420が櫛型駆動部材210aの櫛型
駆動バー222上に設けてあり、対向するクランプ421が電極組立体208の
移動の方向に対して直角に延びており、トラス・フレーム部分216によって櫛
型駆動部材208aにしっかりと連結してある。アクチュエータ602の可動部
材すなわちシャトル607は、第1櫛型駆動部材208a、クランプ電極421
、トラス216、延長部分218およびブラケット219を包含する。
FIG. 24 shows another embodiment of the actuator of the present invention. In this preferred embodiment, an actuator 602 is provided, which has a single fixed electrode assembly 210 used to attract a single movable electrode assembly 208. The actuator 602 has similarities to the actuators 101, 501 described above, and the same reference numerals will be used to describe the same components of the actuators 101, 501, 602. The movable electrode assembly 208 includes only the first comb driving member 208a, and the fixed electrode assembly 210 includes only the first comb driving member 210a. For the actuator 501, only the springs 214 and 562 shown in FIG. 22 are provided. Spring 21
4 and 562 are interconnected by a suspended rigid support 606 substantially similar to the supports 131 and 569 described above. The single fixed electrode design of the actuator 602 exhibits lateral instability only at the projecting position of the mirror 103. The reason is that the buckling lateral force between the comb-shaped driving fingers 211 and 212 of the fixed and movable electrode assemblies 210 and 208 causes the electrode assembly 208 to move in this direction, and the comb-shaped driving fingers 211 and 212 This is because it occurs only when entering. as a result,
Pre-bend spring 2 that is straightened only when movable electrode assembly 208 is in the protruding position
14,562 are required. A clamp electrode 420 is provided on the comb drive bar 222 of the comb drive member 210a, and an opposing clamp 421 extends at right angles to the direction of movement of the electrode assembly 208, and the truss frame portion 216 It is firmly connected to the mold driving member 208a. The movable member of the actuator 602, that is, the shuttle 607 includes the first comb-shaped driving member 208a and the clamp electrode 421.
, Truss 216, extension 218 and bracket 219.

【0114】 図24に示すアクチュエータ602の実施例においては、ばね214、562
が46ミクロンだけ予め屈曲させられている。くし歯間の分離距離は18ミクロ
ンであると好ましい。クランプ420、421の平坦面は、好ましくは、長さ8
00ミクロン、高さ80ミクロンである。クランピング電極421が後方止め2
92に係合し、後方止め680が止め682と係合したとき、クランプ420、
421は5ミクロン離れている。クランプ420、421が図24では平坦であ
るように示してあるが、図20に示すように、延長部分422も包含し得ること
は了解されたい。
In the embodiment of the actuator 602 shown in FIG.
Are pre-bent by 46 microns. Preferably, the separation distance between the comb teeth is 18 microns. The flat surfaces of the clamps 420, 421 preferably have a length of 8 mm.
00 microns, 80 microns high. Clamping electrode 421 is back stop 2
92 and the rear stop 680 engages the stop 682 when the clamp 420,
421 are 5 microns apart. Although clamps 420, 421 are shown as flat in FIG. 24, it should be understood that extensions 422 may also be included, as shown in FIG.

【0115】 図20のアクチュエータ301とは対照的に、図24のアクチュエータ602
は、突出変位量が後退変位量よりも幾分大きい非対称設計を使用する。たとえば
、図24に示すアクチュエータ602は、112ミクロンの距離突出し、100
ミクロンの距離後退する。最初に、電圧が固定電極210に印加され、櫛型駆動
フィンガ212、211の静電気吸引力の下に可動電極部分208を突出位置へ
偏向し、そこに保持する。切り替え動作中(レーザ光線191の経路から外れる
ようにミラー103を後退させたい場合)、固定電極組立体210上の静的電圧
が解放され、可動電極組立体208およびシャトル607が、クランプ420、
421間の静電気力によって保持される後退位置に向かって揺動する。ばね21
4、562は、その突出位置から後方へ揺動する間に、シャトル607上へ初期
機械的後退力を加える。可動電極組立体209が静止位置から112ミクロンの
突出位置に保持され、次いで解放される図24に示すアクチュエータ602の実
施例において、組立体209は、そのホーム位置を過ぎて後退位置に向かって1
00ミクロン揺動し、クランプ420によって捕獲されることになる。
In contrast to the actuator 301 of FIG. 20, the actuator 602 of FIG.
Uses an asymmetric design where the amount of protrusion displacement is somewhat greater than the amount of retraction displacement. For example, the actuator 602 shown in FIG.
Retreat a micron distance. First, a voltage is applied to the fixed electrode 210 to deflect and hold the movable electrode portion 208 to a protruding position under the electrostatic attraction of the comb drive fingers 212, 211 and hold it there. During the switching operation (when it is desired to retract mirror 103 out of the path of laser beam 191), the static voltage on fixed electrode assembly 210 is released, and movable electrode assembly 208 and shuttle 607 release clamp 420,
It swings toward the retracted position held by the electrostatic force between 421. Spring 21
4, 562 exerts an initial mechanical retraction on the shuttle 607 while swinging backward from its extended position. In the embodiment of the actuator 602 shown in FIG. 24 in which the movable electrode assembly 209 is held in a protruding position 112 microns from the rest position and then released, the assembly 209 moves past its home position toward the retracted position by one.
It will rock by 00 microns and be captured by the clamp 420.

【0116】 図25に示すグラフは、偏向の関数としてアクチュエータ602の側方安定性
を表しており、図26に示すグラフは、クランプ電極間の分離距離の関数として
アクチュエータ602におけるクランプ電極420、421の締め付け力を示し
ている。これらのグラフに示すように、アクチュエータ602は、196ボルト
で、20の最小安全マージンをもって、112ミクロンを後方へ偏向する。合理
的なQが、たとえば、14の場合、可動電極部分208は、クランプ420、4 21の牽引力が無くても、後方止め680まで必ず揺動することになる。したが
って、アクチュエータ602の前方突出距離が大きくなり、シャトル607およ
びミラー103を、アクチュエータへの付加的な作業の入力なしに、完全後退位
置まで後方に揺動させることができる。後退位置において、サスペンションまた
はばね214、562は、図26に「要求されるクランプ力」として表する水平
実線で示すように、可動電極部分208へ97μNの引張力を加える。「平行プ
レート・クランプ」として表す点線で図26に示すように、クランプが15ミク
ロンの距離隔たっているときには、この力はクランプ420、421によって克
服され得る。図26からわかるように、クランプが止め680、292によって
5ミクロン隔たって保持されるとき、クランプ420、421の実際の保持力は
900μNである。止め680、292は、クランピング電極420、421間
に望ましくない接触が生じるのを防ぐように作用する。
The graph shown in FIG. 25 shows the lateral stability of the actuator 602 as a function of deflection, and the graph shown in FIG. 26 shows the clamp electrodes 420, 421 in the actuator 602 as a function of the separation distance between the clamp electrodes. Shows the tightening force. As shown in these graphs, actuator 602 deflects 112 microns backwards at 196 volts, with a minimum safety margin of 20. If a reasonable Q is, for example, 14, the movable electrode portion 208 will necessarily swing to the rear stop 680 even without the traction of the clamps 420, 421. Therefore, the forward projection distance of the actuator 602 is increased, and the shuttle 607 and the mirror 103 can be swung rearward to the fully retracted position without inputting additional work to the actuator. In the retracted position, the suspensions or springs 214, 562 apply a 97 μN pulling force to the movable electrode portion 208, as shown by the solid horizontal line represented in FIG. This force can be overcome by the clamps 420, 421 when the clamps are separated by a distance of 15 microns, as shown in FIG. 26 by the dashed line labeled "parallel plate clamp". As can be seen from FIG. 26, when the clamps are held 5 microns apart by stops 680, 292, the actual holding force of clamps 420, 421 is 900 μN. Stops 680, 292 serve to prevent undesirable contact between clamping electrodes 420, 421.

【0117】 上述した好ましい実施例は、片側固定電極設計を使用し、それでもなお、可動
電極組立体208のホーム位置すなわち中間位置からの±100ミクロンの完全
移動範囲を許している。さらに、この好ましい実施例での面積、質量の低減によ
り、コストが低下し、切り替え速度を下げることができる。以下に説明するよう
に、アクチュエータ602の長さを短くすることによって、2つのアクチュエー
タを横並びに配置することができる。
The preferred embodiment described above uses a one-sided fixed electrode design and still allows a full range of ± 100 microns of the movable electrode assembly 208 from its home or intermediate position. Furthermore, the reduction in area and mass in this preferred embodiment can reduce costs and reduce switching speed. As described below, by shortening the length of the actuator 602, two actuators can be arranged side by side.

【0118】 切り替え用途においては、ミラー103の位置を独立して確認できることが重
要である。マイクロアクチュエータ602において、付加的な電極を機械的な止
めに組み入れてもよい。アクチュエータ602におけるミラー103が突出位置
にあるとき、可動電極部分208の前方リミッタ681は止め682と係合し、
電気接触する。止め682は電気パッド687にリード686によって電気的に
接続してあり、この電気パッドは、コントローラ111に電気的に接続すること
ができる。同様に、ミラー103が後退位置に保持されているとき、後方リミッ
タ680が止めと係合し、電気接触する。したがって、可動電極組立体208お
よびミラー103の位置をコントローラ111によって電気的に検知し、アクチ
ュエータ602の状態ならびに1つまたはそれ以上のアクチュエータ602を組
み込んだ任意のスイッチあるいは他の装置の状態を確認することができる。リミ
ッタ680、681および止め682は、アクチュエータ602の移動止め手段
内に含まれる。
In switching applications, it is important that the position of the mirror 103 can be confirmed independently. In microactuator 602, additional electrodes may be incorporated into the mechanical stop. When the mirror 103 in the actuator 602 is in the protruding position, the front limiter 681 of the movable electrode portion 208 engages with the stop 682,
Make electrical contact. Stop 682 is electrically connected to electrical pad 687 by lead 686, which can be electrically connected to controller 111. Similarly, when the mirror 103 is held in the retracted position, the rear limiter 680 engages the stop and makes electrical contact. Accordingly, the position of movable electrode assembly 208 and mirror 103 are electrically sensed by controller 111 to ascertain the status of actuator 602 and any switches or other devices incorporating one or more actuators 602. be able to. Limiters 680, 681 and stop 682 are included in the detent means of actuator 602.

【0119】 図24に示すアクチュエータ602は、協働して相互に係合する2以上のセッ
トの櫛型駆動部材208a、210aを包含するように拡張することができる。
たとえば、アクチュエータ602とほぼ同様の非対称形アクチュエータ603が
図27に示してある。同様の参照符号を用いてアクチュエータ602、603の
同様の構成要素を示している。アクチュエータ603の可動電極組立体208は
、4つの長手方向に隔たった櫛型駆動部材208aを備える。アクチュエータ6
03の固定電極組立体210は、4つの長手方向に隔たった櫛型駆動部材210
aを備える。アクチュエータ603は、4セットの協働クランプ電極420、4
21を備える。電極組立体208、210の数が増えるにつれて、ミラー103
を突出させたり、後退させたりするのに必要な任意の力に対する各セットの電極
組立体208、210の幅、したがって、アクチュエータ603の幅を減らすこ
とができる。したがって、レーザ光線191、192がここに開示したタイプの
光マイクロスイッチの中心より下に移動するときに光学的に平行になったままで
なければならないであろう距離が縮小する。
The actuator 602 shown in FIG. 24 can be expanded to include two or more sets of comb drive members 208a, 210a that cooperate with each other.
For example, an asymmetric actuator 603 substantially similar to actuator 602 is shown in FIG. Like reference numerals are used to indicate like components of actuators 602, 603. The movable electrode assembly 208 of the actuator 603 includes four longitudinally spaced comb-shaped driving members 208a. Actuator 6
03 fixed electrode assembly 210 includes four longitudinally separated comb-shaped driving members 210.
a. The actuator 603 includes four sets of cooperating clamp electrodes 420, 4
21. As the number of electrode assemblies 208, 210 increases, mirror 103
The width of each set of electrode assemblies 208, 210, and thus the width of the actuator 603, can be reduced for any force required to project or retract. Thus, the distance that the laser beams 191 and 192 would have to remain optically parallel when traveling below the center of an optical microswitch of the type disclosed herein is reduced.

【0120】 図22に示すアクチュエータ501の構成要素のうちいくつかを有するが、図
24に示すアクチュエータ602と同様に単一の固定電極組立体および単一の可
動電極組立体だけを有するアクチュエータまたはマイクロアクチュエータ701
が図28〜29に示してある。同様の参照符号を用いてアクチュエータ701、
501、602における同様の構成要素を説明する。アクチュエータ701の可
動電極組立体209は、櫛型駆動部材209aからのみなり、固定電極組立体2
30は、櫛型駆動部材230aのみからなる。アクチュエータ501のカンチレ バー・ビームばね561、217がアクチュエータ701に設けてあり、ばね5
61、217が上記の支持体606とほぼ同様の吊り下げ式剛性支持体711に
よって相互連結してある。アクチュエータ602と同様に、アクチュエータ70
1は、可動電極組立体209の末端位置の1つだけで側方不安定性を呈する。具
体的には、可動電極組立体209がその後退位置へ移動し、櫛型駆動フィンガ2
11、212が互いに入り込んだ状態になったときにのみ、可動電極組立体20
9の櫛型駆動フィンガ211と固定電極組立体230の櫛型駆動フィンガ212
との間に側方力が発生する。可動電極組立体209がその後退位置にあるとき、
ばね561、217のそれぞれのばね部分566、567および224、225
がアクチュエータ701の側方向における最大剛性の直線姿勢へまっすぐになる
。クランプ電極420が、固定櫛型駆動部材230aの櫛型駆動バー222上に 設けてある。対向するクランプ421が、移動方向に対して直角に延び、トラス
ト・フレーム部分216によって櫛型駆動部材209aに一端でしっかり連結さ
れる。ばね部分564の第2端すなわち自由端567は、クランプ421の他端
に固着される。アクチュエータ701の可動部材すなわちシャトル712は、第
1櫛型駆動部材209a、クランプ電極421、トラス216、延長部分218
およびブラケット219を包含する。
An actuator or micro that has some of the components of actuator 501 shown in FIG. 22, but has only a single fixed electrode assembly and a single movable electrode assembly similar to actuator 602 shown in FIG. Actuator 701
Are shown in FIGS. Actuators 701,
Similar components in 501 and 602 will be described. The movable electrode assembly 209 of the actuator 701 includes only the comb-shaped driving member 209a, and the fixed electrode assembly 2
Reference numeral 30 includes only the comb drive member 230a. The cantilever beam springs 561 and 217 of the actuator 501 are provided on the actuator 701, and the spring 5
61 and 217 are interconnected by a suspended rigid support 711 substantially similar to the support 606 described above. Like the actuator 602, the actuator 70
1 exhibits lateral instability at only one of the distal positions of the movable electrode assembly 209. Specifically, the movable electrode assembly 209 moves to the retracted position, and
The movable electrode assembly 20 is provided only when
9 comb drive fingers 211 and the comb drive fingers 212 of the fixed electrode assembly 230
And a lateral force is generated. When the movable electrode assembly 209 is in the retracted position,
The respective spring portions 566, 567 and 224, 225 of the springs 561, 217
Is straightened to a linear posture having the maximum rigidity in the lateral direction of the actuator 701. The clamp electrode 420 is provided on the comb drive bar 222 of the fixed comb drive member 230a. An opposing clamp 421 extends perpendicular to the direction of movement and is firmly connected at one end to the comb drive member 209a by the trust frame portion 216. A second or free end 567 of the spring portion 564 is secured to the other end of the clamp 421. The movable member or shuttle 712 of the actuator 701 includes a first comb-shaped driving member 209 a, a clamp electrode 421, a truss 216, and an extension 218.
And a bracket 219.

【0121】 アクチュエータ701は、アクチュエータ602とほぼ同様の要領で作動する
が、ただし、ミラー103を後退位置へ移動させるために協働して相互係合する
櫛型駆動部材209a、230aを利用し、ばね561、217の前方ばね力の
下に突出位置にミラーを移動させる際に可動電極組立体209およびミラー10
3を突出位置に保持するために対向したクランプ420、421を利用する点で
異なる。アクチュエータ701の非対称設計により、前方突出距離より大きい後
退距離を得ることができる。それゆえに、シャトル712がその後退位置から突
出位置へ充分に揺動し、システムに付加的な作業を入力することなく、クランプ
420、421を係合させることができる。
Actuator 701 operates in substantially the same manner as actuator 602, but utilizes comb-shaped driving members 209a, 230a that cooperate and interengage to move mirror 103 to the retracted position. The movable electrode assembly 209 and the mirror 10 move the mirror to the projecting position under the forward spring force of the springs 561 and 217.
3 in that opposed clamps 420, 421 are used to hold 3 in the extended position. Due to the asymmetric design of the actuator 701, a retreat distance greater than the forward protrusion distance can be obtained. Therefore, the shuttle 712 is fully swung from the retracted position to the extended position, and the clamps 420, 421 can be engaged without inputting additional work to the system.

【0122】 図28〜29に示すように、ブラケット219上のミラー103の精密な配置
は、レセプタクル776および矩形のくぼみまたはソケット777をブラケット
219へDRIEエッチングし、ペグ部分778をミラー103に加えることにより
達成することができる。ミラー・ペグ部分778をひとたびソケット777に挿
入したならば、ミラー103は、任意適当な接着手段、たとえば、接着剤688
によってレセプタクル776内の所定位置に接着することができる。ブラケット
は、オプションとして、接着する前に位置合せ状態にミラー103を保持するた
めのエッチングばね部分779を包含し得る。ばね部分779のないミラー組立
体が図22に示してあり、ばね部分779を備えたミラー組立体が図29に示し
てある。
As shown in FIGS. 28-29, precise placement of mirror 103 on bracket 219 involves DRIE etching receptacle 776 and rectangular recess or socket 777 into bracket 219 and adding peg portion 778 to mirror 103. Can be achieved. Once the mirror peg portion 778 has been inserted into the socket 777, the mirror 103 can be mounted using any suitable bonding means, such as an adhesive 688.
Thereby, it can be adhered to a predetermined position in the receptacle 776. The bracket may optionally include an etched spring portion 779 to hold the mirror 103 in alignment before bonding. A mirror assembly without spring portion 779 is shown in FIG. 22, and a mirror assembly with spring portion 779 is shown in FIG.

【0123】 ブラケット219にミラー103を固着する代替手段を設けてもよい。たとえ
ば、アクチュエータ701と同様のシリコン・ウェーハから形成したアクチュエ
ータ801が図30に示してあり、これはアクチュエータ603と同様の電極組
立体の配置を有する。同様の参照符号を用いてアクチュエータ701、801の
同様の構成要素を説明する。アクチュエータ801の可動電極組立体209は、
4つの長手方向に隔たった櫛型駆動部材209aを有する。アクチュエータ80
1の固定電極組立体230は、4つの長手方向に隔たった櫛型駆動部材230a を有する。アクチュエータ801は、4セットの協働するクランプ電極420、
421を備える。アクチュエータ801のブラケット219は、DRIEエッチン
グで形成され、その各端に直立した肩部303を有するレセプタクル802が設
けてある。ミラー103は、接着剤688のような任意適当な接着手段によって
レセプタクル802内に保持される。アクチュエータ801のウェーハからDRIE
エッチングによって形成された吊り下げ式親指状ポスト804の形をした保持手
段または保持部材が接着中にミラー103をレセプタクル802内で位置合わせ
し、保持するように設けてある。ポスト804は、ネック806よって、ウェー
ハ、したがって、基板231の部分805にしっかりと固着される。非対称形ア
クチュエータ801は、アクチュエータの前方突出距離より大きい後退距離を有
する。
An alternative means for fixing the mirror 103 to the bracket 219 may be provided. For example, an actuator 801 formed from a silicon wafer similar to actuator 701 is shown in FIG. 30, which has an electrode assembly arrangement similar to actuator 603. The same components of the actuators 701 and 801 will be described using the same reference numerals. The movable electrode assembly 209 of the actuator 801 includes:
It has four longitudinally separated comb-shaped driving members 209a. Actuator 80
One fixed electrode assembly 230 has four longitudinally separated comb-shaped driving members 230a. Actuator 801 includes four sets of cooperating clamp electrodes 420,
421 is provided. The bracket 219 of the actuator 801 is formed by DRIE etching and has a receptacle 802 having an upright shoulder 303 at each end. Mirror 103 is held in receptacle 802 by any suitable bonding means, such as adhesive 688. DRIE from wafer of actuator 801
A retaining means or retaining member in the form of a hanging thumb post 804 formed by etching is provided to align and retain the mirror 103 within the receptacle 802 during bonding. The post 804 is firmly secured by the neck 806 to the wafer, and thus to the portion 805 of the substrate 231. The asymmetric actuator 801 has a retreat distance greater than the forward protrusion distance of the actuator.

【0124】 アクチュエータ801の作動、使用にあたって、シャトル712は、ばね56
1、217の復元力に抗して後退し、ミラー103をブラケット219上に配置
する。その後、シャトル712が弛緩すると、ミラー103は前方へ突出し、ミ
ラーの反射面がポスト804の自由端と係合する。ばね561、217の復元力
はミラー103にほぼ50μNの力を加える。この力は、基板213の表面に対
して直角にミラーを位置合わせし、接着剤の塗布および硬化中、ミラーを所定位
置に保持するのに充分なものである。ブラケット219に対するミラー103の
このような取り付けの後、ポスト804はポスト804上に設けた縮小幅のネッ
ク806を破砕することによって除去される。
In operating and using the actuator 801, the shuttle 712 is
The mirror 103 is retracted against the restoring force of 1, 217, and the mirror 103 is placed on the bracket 219. Thereafter, when the shuttle 712 relaxes, the mirror 103 projects forward, and the reflecting surface of the mirror engages with the free end of the post 804. The restoring force of the springs 561 and 217 applies a force of approximately 50 μN to the mirror 103. This force is sufficient to align the mirror at right angles to the surface of substrate 213 and hold the mirror in place during the application and curing of the adhesive. After such attachment of the mirror 103 to the bracket 219, the post 804 is removed by crushing the reduced width neck 806 provided on the post 804.

【0125】 本発明のアクチュエータまたはマイクロアクチュエータの他の実施例において
、アクチュエータ951は、完全突出位置と完全後退位置の両方にミラーを機械
的に錠止する作動手段またはアクチュエータ952を備えている(図31参照)
。アクチュエータ951は、アクチュエータ602とほぼ同様であり、同様の参
照符号を用いてアクチュエータ951、602の同様の構成要素を説明する。錠
止機構すなわち二次モータ952は、アクチュエータ951の一次モータとほぼ
同様であり、第1櫛型駆動部材208aおよび第1櫛型駆動部材210aを包含
する。二次モータすなわちラッチ・モータ952は、任意適当な手段によってシ
リコン・ウェーハすなわち基板213上に形成され、第1の、すなわち、後退位
置と第2の、すなわち、突出位置との間でシャトル607の移動方向に対して直
角な方向に移動できるシャトル956を包含する。シャトル956は、細長いフ
レーム部分961の全長に沿って長手方向に隔たった複数の櫛型駆動部材958
から形成された可動電極組立体957を包含する。フレーム部分961は、ラッ
チ・モータ952の移動方向に対して平行に延びている。各櫛型駆動部材958
は、一端でフレーム部分961に固着され、フレーム部分に対して直角に延びる
櫛型駆動バー962を有する。複数の櫛型駆動フィンガ963が、櫛型駆動バー
961の片側から突出し、バー962上で長手方向に隔たって位置している。
In another embodiment of the actuator or microactuator of the present invention, the actuator 951 includes an actuation means or actuator 952 that mechanically locks the mirror in both the fully extended position and the fully retracted position (FIG. See 31)
. Actuator 951 is substantially similar to actuator 602, and like reference numerals are used to describe like components of actuators 951, 602. The locking mechanism or secondary motor 952 is substantially similar to the primary motor of the actuator 951 and includes a first comb drive member 208a and a first comb drive member 210a. A secondary or latch motor 952 is formed on the silicon wafer or substrate 213 by any suitable means and moves the shuttle 607 between a first or retracted position and a second or extended position. Includes a shuttle 956 that can move in a direction perpendicular to the direction of movement. Shuttle 956 includes a plurality of comb drive members 958 longitudinally spaced along the entire length of elongated frame portion 961.
And a movable electrode assembly 957 formed from The frame portion 961 extends parallel to the direction of movement of the latch motor 952. Each comb drive member 958
Has a comb drive bar 962 secured at one end to the frame portion 961 and extending perpendicular to the frame portion. A plurality of comb-shaped driving fingers 963 protrude from one side of the comb-shaped driving bar 961 and are positioned on the bar 962 at a distance in the longitudinal direction.

【0126】 アクチュエータ951の櫛型駆動組立体は、さらに、可動電極組立体957と
協働して相互係合する固定電極組立体966を包含する。固定電極組立体966
は、基板213に取り付けた複数の櫛型駆動部材967を包含する。各櫛型駆動
部材967は、一対の隣接した櫛型駆動部材962の間に介在し、櫛型駆動バー
962に対して平行に配置した櫛型駆動バー968から形成される。複数の櫛型
駆動フィンガ969は、櫛型駆動バー968と一体に形成され、それと協働する
内部係合のために櫛型駆動フィンガ963に向かって延びている。可動、固定電
極組立体957、966は、上述したパッド240〜242と同様のパッド(図示 せず)に電気的に接続してあり、ラッチ・モータ952をコントローラ111に
電気的に接続することができる。
The comb drive assembly of the actuator 951 further includes a fixed electrode assembly 966 that cooperates with the movable electrode assembly 957 to interengage. Fixed electrode assembly 966
Includes a plurality of comb-shaped driving members 967 attached to the substrate 213. Each comb driving member 967 is formed of a comb driving bar 968 interposed between a pair of adjacent comb driving members 962 and arranged in parallel with the comb driving bar 962. A plurality of comb drive fingers 969 are integrally formed with the comb drive bar 968 and extend toward the comb drive finger 963 for internal engagement therewith. The movable and fixed electrode assemblies 957 and 966 are electrically connected to pads (not shown) similar to the pads 240 to 242 described above. it can.

【0127】 シャトル956は、シャトル956の一端に配置したばね部材またはばね97
6およびシャトルの反対端に配置したばね部材またはばね977によって基板2
13上方に吊り下げられている。ばね976、977は、それぞれ、ばね214
、562とほぼ同じである。同様の参照符号を用いてばね976、977、21
4、562の同様の構成要素を説明する。剛性支持体606とほぼ同様の剛性支
持体978が、ばね976、977の折り曲げ端間の延長部分に対して基板21
3上方に吊り下げられている。
The shuttle 956 includes a spring member or spring 97 disposed at one end of the shuttle 956.
6 and a spring member or spring 977 located at the opposite end of the shuttle.
13 is suspended above. The springs 976 and 977 each include a spring 214
, 562. Springs 976, 977, 21 using similar reference numerals
4, 562 similar components will be described. A rigid support 978, substantially similar to rigid support 606, provides a substrate 21 against the extension between the folded ends of springs 976,977.
3 suspended above.

【0128】 協働して相互係合している櫛型駆動部材958、967の櫛型駆動組立体は、
先に説明した櫛型駆動組立体と同じ要領で作動するが、ただし、櫛型駆動部材9
58、967は、櫛型駆動フィンガ963、969の端がシャトル956の移動
方向に対して直角に延びる線内にある位置において櫛型駆動フィンガ963、9
69が互いに隔たっている第1位置すなわち静的位置と、櫛型駆動フィンガ96
3、969が互いに入り込んでいる第2位置との間で移動できる点で異なる。シ
ャトル956は、櫛型駆動部材958、967間の静電気力によって後方に引か
れ、ばね967、977の機械的な力によって前方へ押される。ラッチ・モータ
952は、通常、図31に示すその第1の位置で閉じている。
The comb drive assembly of the comb drive members 958, 967, which are cooperating and interengaging,
It operates in the same manner as the previously described comb drive assembly, except that the comb drive member 9
58, 967 are comb drive fingers 963, 9 at positions where the ends of the comb drive fingers 963, 969 are within a line extending perpendicular to the direction of movement of the shuttle 956.
69 are spaced apart from each other in a first or static position;
3 and 969 can move between the second positions where they enter each other. The shuttle 956 is pulled backward by the electrostatic force between the comb drive members 958 and 967, and is pushed forward by the mechanical force of the springs 967 and 977. Latch motor 952 is normally closed in its first position shown in FIG.

【0129】 シャトル956は、突出位置、後退位置間で移動できるピン982を持つ延長
部分981を有する。ピン982は、通常、その突出位置にある。アクチュエー
タ951のブラケット219は、第1、第2の隔たった止め983、984を備
えており、これらの止めは、シャトル607がその弛緩位置にあるとき、ピン9
82を受け入れるくぼみを形成する。
The shuttle 956 has an extension 981 with a pin 982 that can move between a projecting position and a retracted position. Pin 982 is typically in its extended position. The bracket 219 of the actuator 951 is provided with first and second spaced stops 983, 984, which, when the shuttle 607 is in its relaxed position,
A recess is formed for receiving 82.

【0130】 作動および使用にあたって、ミラー103をその後退位置へ移動させたいとき
には、ラッチ・モータ952を起動し、その結果、櫛型駆動部材958、967
間の静電気力によって、シャトル956を後退させ、ピン982を後方へ引く。
ミラー103が引っ込むにつれて、第2の止め984がピン982のそばを通り
過ぎることができる。次いで、ラッチ・モータ952を停止させ、それによって
、ばね976、977がシャトル956をその通常閉じた位置へ押圧し、この位
置で、ピン982が第2止め984の底端と係合し、ブラケット219、したが
って、ミラー103が突出するのを防ぐ。同様の要領で、ピン982をラッチ・
モータ952によって後退させ、ミラー103を突出させることができる。ラッ
チ・モータ952の停止時、ピン982が突出して第1止め983の頂端と係合
し、ミラー103をその突出位置に錠止する。シャトル956の後退時、ばね9
76、977の各々がその静的屈曲位置からそのまっすぐなすなわち直線位置へ
移動し、これが、可動櫛型駆動フィンガ963が固定櫛型駆動フィンガ969に
互いに入り込んでいるときに、可動櫛型駆動フィンガ963に側方安定化力を与
えるように作用する。
In operation and use, when it is desired to move the mirror 103 to the retracted position, the latch motor 952 is activated, and as a result, the comb driving members 958, 967
The intervening electrostatic force causes the shuttle 956 to retreat and pull the pin 982 backward.
As the mirror 103 retracts, the second stop 984 can pass by the pin 982. The latch motor 952 is then stopped, whereby the springs 976, 977 push the shuttle 956 to its normally closed position, where the pin 982 engages the bottom end of the second stop 984 and 219, thus preventing the mirror 103 from protruding. In the same manner, latch pin 982
The mirror 103 can be retracted by the motor 952 to protrude. When the latch motor 952 is stopped, the pin 982 projects and engages the top end of the first stop 983 to lock the mirror 103 in its extended position. When the shuttle 956 retreats, the spring 9
76, 977 move from their static bending positions to their straight or straight positions, which move the movable comb drive fingers 963 into the fixed comb drive fingers 969, respectively. 963 to provide a lateral stabilizing force.

【0131】 ラッチ・モータ952は、アクチュエータ951に電圧を印加する必要なしに
、ミラー103を、その完全突出位置あるいは完全後退位置に錠止させることが
できる。これは、アクチュエータ951を遠隔通信あるいはネットワーク・シス
テムで利用する場合に有利である。図示の実施例においては、ラッチ・モータ9
52は、200ボルト入力信号を備え、8kHzの周波数を有するときに、4ミ
クロン偏向する。アクチュエータ951が上記タイプのうちいずれのタイプの静
電気クランピング電極も持たないが、このようなクランピング電極がアクチュエ
ータ951を備えてもよく、それも本発明の範囲内にあるということは了解され
たい。
The latch motor 952 can lock the mirror 103 in its fully extended position or fully retracted position without having to apply a voltage to the actuator 951. This is advantageous when the actuator 951 is used in telecommunications or network systems. In the embodiment shown, the latch motor 9
52 has a 200 volt input signal and has a frequency of 8 kHz and deflects 4 microns. It should be understood that although the actuator 951 does not have any of the above types of electrostatic clamping electrodes, such a clamping electrode may include the actuator 951 and still be within the scope of the present invention. .

【0132】 別の実施例では、ミラーをその後退位置に保持する第1セットの静電気クラン
ピング電極と、ミラーをその完全突出位置に保持する第2セットの静電気クラン
ピング電極とを有するアクチュエータを設けることができる。図32に示すアク
チュエータ1001は、上記のアクチュエータ701とほぼ同様であり、同様の
参照符号を用いてアクチュエータ701、1001の同様の構成要素を説明する
。アクチュエータ1001は、可動櫛型駆動部材209aおよび固定櫛型駆動部
材230aを包含する櫛型駆動組立体を有する。可動櫛型駆動部材209aは、 櫛型駆動バー221と、バー221の全長に沿って長手方向に隔たった複数の細
長い櫛型駆動フィンガ1002とを包含する。櫛型駆動フィンガ1002は、各
々、櫛型駆動バー221に固着した近位端1002aと、バー221から離れて
配置した遠位端すなわち自由端とを有する。
In another embodiment, an actuator is provided having a first set of electrostatic clamping electrodes that hold the mirror in a retracted position and a second set of electrostatic clamping electrodes that hold the mirror in its fully extended position. be able to. The actuator 1001 shown in FIG. 32 is almost the same as the actuator 701 described above, and the same reference numerals will be used to describe the same components of the actuators 701 and 1001. The actuator 1001 has a comb drive assembly that includes a movable comb drive member 209a and a fixed comb drive member 230a. The movable comb drive member 209a includes a comb drive bar 221 and a plurality of elongated comb drive fingers 1002 that are longitudinally separated along the entire length of the bar 221. The comb drive fingers 1002 each have a proximal end 1002a secured to the comb drive bar 221 and a distal or free end located away from the bar 221.

【0133】 各櫛型駆動フィンガ1002の近位端1002aは、櫛型駆動フィンガの残部
よりも幅広くなっており、櫛型駆動フィンガが近位端1002aの遠位方向へ細 くなっている。より具体的には、各櫛型駆動フィンガ1002の近位端1002
aは、櫛型駆動フィンガの残部の幅の100%〜300%、好ましくは130%
〜190%、より好ましくはほぼ165%の幅を有する。この幅が広くなった近
位端1002aは、櫛型駆動フィンガの長さの1%〜30%、好ましくは5%〜
15%、より好ましくはほぼ8%の長さを有する。
[0133] The proximal end 1002a of each comb drive finger 1002 is wider than the rest of the comb drive fingers, with the comb drive fingers tapering distally of the proximal end 1002a. More specifically, the proximal end 1002 of each comb drive finger 1002
a is 100% to 300%, preferably 130% of the width of the remaining comb drive finger
It has a width of ~ 190%, more preferably approximately 165%. The widened proximal end 1002a can be 1% to 30%, preferably 5% to 1% of the length of the comb drive finger.
It has a length of 15%, more preferably approximately 8%.

【0134】 固定櫛型駆動部材230aは、櫛型駆動部材209aとほぼ同様のサイズ、形
状を有し、櫛型駆動フィンガ1002とほぼ同様の複数の櫛型駆動フィンガ10
04が形成してある。特に、櫛型駆動フィンガ1004の各々は、近位端100
2aと同じ幅の広くなった近位端1004aと、自由端1002bと同じ幅の狭
くなった遠位端すなわち自由端1004bとを有する。
The fixed comb driving member 230a has substantially the same size and shape as the comb driving member 209a, and has a plurality of comb driving fingers 10 substantially similar to the comb driving finger 1002.
04 is formed. In particular, each of the comb drive fingers 1004 has a proximal end 100
2a has a wider proximal end 1004a and a free end 1002b that has a narrowed distal or free end 1004b.

【0135】 第1のクランプ電極420が、櫛型駆動フィンガ1004と反対側で櫛型駆動
バー222の背面に設けてある。第2のクランプ電極421が、トラス・フレー
ム部分216に対して直角に取り付けてあり、櫛型駆動バー222に対して平行
に延びている。電極420、421の各々は、長手方向に隔たったフィンガ状延
長部分422を備えている。
A first clamp electrode 420 is provided on the back of the comb drive bar 222 on the opposite side of the comb drive finger 1004. A second clamp electrode 421 is mounted at right angles to the truss frame portion 216 and extends parallel to the comb drive bar 222. Each of the electrodes 420,421 has a finger-like extension 422 spaced longitudinally.

【0136】 櫛型駆動部材209a、230aは、櫛型駆動フィンガ1002、1004が
互いに隔たり、クランプ電極420、421が互いに近接している第1位置と、
櫛型駆動フィンガ1002、1004が静電気相互作用を開始しつつあり、その
自由端が櫛型駆動フィンガに対して直角に延びる線に沿って位置する図32に示
す第2位置と、櫛型駆動フィンガ1002、1004が互いに入り込み、1セッ
トの櫛型駆動フィンガの遠位端部が他セットの櫛型駆動フィンガの幅広すなわち
拡大近位端部に近接する第3位置との間で移動できる。より具体的には、櫛型駆
動フィンガの自由端が、櫛型駆動部材209a、230aが第3位置にあるとき
、対向したセットの櫛型駆動フィンガの拡大近位端部缶に延在するということで
ある。
The comb-shaped driving members 209a and 230a have a first position where the comb-shaped driving fingers 1002 and 1004 are separated from each other and the clamp electrodes 420 and 421 are close to each other.
The comb drive fingers 1002, 1004 are beginning to initiate electrostatic interaction, the free end of which is located along a line extending perpendicular to the comb drive fingers, a second position shown in FIG. 1002, 1004 interdigitate to allow the distal end of one set of comb drive fingers to move between a third position proximate the wide or enlarged proximal end of the other set of comb drive fingers. More specifically, the free end of the comb drive finger extends to the enlarged proximal end can of the opposing set of comb drive fingers when the comb drive members 209a, 230a are in the third position. That is.

【0137】 作動および使用にあたって、アクチュエータ1002のスタートアップ手順は
上述した通りである。一般的に、パルス化電圧電位が、コントローラ111によ
って櫛型駆動部材209a、230aを横切って印加され、シャトル712をそ
の共振周波数で振動させる。櫛型駆動部材がその第2位置にあるときにパルス化
信号が印加され、櫛型駆動フィンガ1002、1004間の側方不安定性力を最
小にすると好ましい。静電気式櫛型駆動部材209a、230aによって、シャ
トル712は、後方半ストローク中に、図32に示すその弛緩位置すなわち中間
位置から後退する。ばね217、561の復元力は、シャトル712を前方半ス
トローク中に、その後退位置から突出させる。ひとたびシャトルが図32に示す
その弛緩位置を越えて突出位置へ移動したならば、ばね217、561もシャト
ルを後退させるように作用する。
In operation and use, the startup procedure for actuator 1002 is as described above. Generally, a pulsed voltage potential is applied across the comb drive members 209a, 230a by the controller 111, causing the shuttle 712 to vibrate at its resonant frequency. Preferably, a pulsed signal is applied when the comb drive member is at its second position to minimize the lateral instability force between the comb drive fingers 1002, 1004. The electrostatic comb drive members 209a, 230a cause the shuttle 712 to retract during its rear half stroke from its relaxed or intermediate position shown in FIG. The restoring force of springs 217, 561 causes shuttle 712 to protrude from the retracted position during the forward half-stroke. Once the shuttle has moved to its extended position beyond its relaxed position shown in FIG. 32, springs 217, 561 also act to retract the shuttle.

【0138】 ひとたびシャトル712がその最大振幅に振動したならば、アクチュエータ1
001の第1、第2のセットの静電気クランピング電極を用いてシャトルをその
完全後退位置あるいはその完全突出位置のいずれかに保持することができる。シ
ャトルがその完全後退位置にあるとき、完全に互いに入り込んだ櫛型駆動フィン
ガ1002、1004を横切って電圧電位を印加し、櫛型駆動フィンガの拡大近
位端部1002a、1004aを対向する櫛型駆動フィンガの自由端部1004
b、1002bに関してクランピング電極として作用させることができる。シャ
トル712がその完全突出位置にあるときには、櫛型駆動部材209a、230
aを横切って電圧電位を印加し、シャトル712およびミラー103をそれらの
完全突出位置に保持する静電気吸引力をクランプ420、421間に与えること
ができる。シャトル712がその端位置の1つ付近にあるときに印加されるアク
チュエータ1001のクランピング電極への電圧電位は、その極値の5パーセン
ト内であると好ましい。したがって、完全後退位置、完全突出位置の両方に向か
って100ミクロン撓み、全ストローク長が200ミクロンとなるシャトル71
2の場合、電圧電位は、ストローク移動の最終5ミクロンで、対向クランピング
電極間に印加される。
Once shuttle 712 has oscillated to its maximum amplitude, actuator 1
The first and second sets of electrostatic clamping electrodes of 001 can be used to hold the shuttle in either its fully retracted position or its fully extended position. When the shuttle is in its fully retracted position, a voltage potential is applied across the fully interdigitated comb drive fingers 1002, 1004, with the comb drive fingers 1002a, 1004a facing the enlarged proximal ends 1002a, 1004a. Free end of finger 1004
b, 1002b can act as a clamping electrode. When the shuttle 712 is at its fully extended position, the comb drive members 209a, 230
a can be applied across clamps 420 and 421 to apply a voltage potential across a and hold shuttle 712 and mirror 103 in their fully extended position. The voltage potential applied to the clamping electrode of the actuator 1001 when the shuttle 712 is near one of its end positions is preferably within 5 percent of its extreme value. Therefore, the shuttle 71 deflects 100 microns toward both the fully retracted position and the fully extended position, and has a total stroke length of 200 microns.
In case 2, the voltage potential is applied between the opposing clamping electrodes at the last 5 microns of the stroke movement.

【0139】 櫛型駆動部材の少なくとも1つが長さの変わる櫛型駆動フィンガを有する、本
発明のアクチュエータの他の実施例を設けることができる。図33におけるアク
チュエータ1021がこれを例示している。アクチュエータ1021は、アクチ
ュエータ602、1001とほぼ同様であり、同様の参照符号を用いてアクチュ
エータ602、1001、1021の同様の構成要素を説明する。アクチュエー
タ1021における可動電極組立体209の櫛型駆動部材209aは、櫛型駆動
バー221の全長に沿って長手方向に隔たった複数の細長い櫛型駆動フィンガ1
021を有する。フィンガ1022はは、フィンガの長さが変化する点を除いて
、上記のフィンガ212とほぼ同様である。特に、フィンガ1022は櫛型駆動
バー221を横切って長さが線形に増大する。最も長い櫛型駆動フィンガ102
2は、対向する固定櫛型駆動部材238における各櫛型駆動フィンガ211とほ
ぼ同じ長さである。最も短い櫛型駆動フィンガ1022は、最も長い櫛型駆動フ
ィンガ1022の長さの0%から100%のやや下、好ましくは5%〜50%、
より好ましくはほぼ10%の長さを有する。
Another embodiment of the actuator of the present invention may be provided wherein at least one of the comb drive members has a comb drive finger of varying length. An actuator 1021 in FIG. 33 illustrates this. Actuator 1021 is substantially similar to actuators 602, 1001, and like reference numerals are used to describe like components of actuators 602, 1001, 1021. The comb-shaped driving member 209a of the movable electrode assembly 209 of the actuator 1021 includes a plurality of elongated comb-shaped driving fingers 1 that are longitudinally separated along the entire length of the comb-shaped driving bar 221.
021. Finger 1022 is substantially similar to finger 212 described above, except that the length of the finger varies. In particular, fingers 1022 increase in length linearly across comb drive bar 221. Longest comb drive finger 102
Numeral 2 is substantially the same as the length of each comb-shaped driving finger 211 of the opposed fixed comb-shaped driving member 238. The shortest comb drive finger 1022 is slightly below 0% to 100% of the length of the longest comb drive finger 1022, preferably 5% to 50%,
More preferably it has a length of approximately 10%.

【0140】 シャトル712は、櫛型駆動部材209a、230aが互いに隔たっていてク
ランプ420、421が協働する静電気係合状態にない第1位置から、櫛型駆動
フィンガ211および最長櫛型駆動フィンガ1022が櫛型駆動フィンガに対し
て直角に延びる線に沿って位置する図33に示す第2位置および櫛型駆動フィン
ガ211、1022が完全協働状態で互いに入り込んだ状態にある第3位置へ移
動することができる。
The shuttle 712 moves the comb-shaped driving member 211 and the longest comb-shaped driving finger 1022 from the first position where the comb-shaped driving members 209a and 230a are separated from each other and the clamps 420 and 421 are not in the electrostatically engaged state. Move along a line extending at right angles to the comb drive fingers to a second position shown in FIG. 33 and to a third position in which the comb drive fingers 211, 102 are fully interlocked with each other. be able to.

【0141】 作動および使用にあたって、櫛型駆動フィンガ1022の長さが変化すること
により、静電気吸引力は、最長櫛型駆動フィンガ1022が櫛型駆動フィンガ2
11との協働静電気係合を開始するポイントから、最短櫛型駆動フィンガ102
2が櫛型駆動フィンガ211との協働静電気係合を開始するポイントまでほぼ線
形に増大する。その結果、対向する櫛型駆動フィンガ間の静電気吸引力がばね2
17、561の対向する前方ばね力よりも大きい量まで増大した後、シャトル7
12がさらに撓むことによって、静電気吸引力がさらに増大し、ミラー103を
その完全後退位置へ急速に移動させることになる。櫛型駆動フィンガ1022に
よって許されるより大きい静電気吸引力により、ばね217、561がより大き
い前方ばね力を与え、したがって、アクチュエータ1021の後退頻度を増やす
In operation and use, as the length of the comb-shaped driving finger 1022 changes, the electrostatic attraction force is reduced by the longest comb-shaped driving finger 1022.
From the point at which the cooperative electrostatic engagement with the
2 increases approximately linearly to the point where the cooperative electrostatic engagement with the comb drive finger 211 begins. As a result, the electrostatic attraction between the opposing comb-shaped driving fingers is increased by the spring 2.
After increasing to an amount greater than the opposing forward spring forces of
Further flexing of the 12 further increases the electrostatic attraction, causing the mirror 103 to move rapidly to its fully retracted position. Due to the greater electrostatic attraction allowed by the comb drive fingers 1022, the springs 217, 561 provide a greater forward spring force, thus increasing the frequency of retraction of the actuator 1021.

【0142】 櫛型駆動フィンガ1022の長さが櫛型駆動部材209aの一端から反対端ま
で線形に増大するように示したが、ここで、他形態の種々サイズの櫛型駆動フィ
ンガを設けてもよいことは了解されたい。さらに、対向した櫛型駆動部材230
aの櫛型駆動フィンガ211も種々の長さを有し得るし、これも本発明の範囲内
にあるということは了解されたい。
Although the length of the comb-shaped driving finger 1022 has been shown to increase linearly from one end to the opposite end of the comb-shaped driving member 209a, other types of comb-shaped driving fingers of various sizes may be provided. Please understand the good things. Further, the opposing comb-shaped driving member 230
It should be understood that the comb drive fingers 211 of FIG. a can also have various lengths and are also within the scope of the present invention.

【0143】 本発明のアクチュエータは、より大きい力を与えるためのより大きい構成を備
えてもよい。この点について、アクチュエータ501とほぼ同様で、コネクタ・
トラス216とほぼ同様の中央剛性駆動バー1202を有するマイクロアクチュ
エータ1201を設ける(図34参照)。駆動バー1202は、アクチュエータ
1201の長手中心軸線1203に沿って基板213上方で移動する。同様の参
照符号を用いてアクチュエータ501、1201の同様の構成要素を説明する。
4つの櫛型駆動組立体208、210がアクチュエータ1201内に設けてあり
、駆動バー1202を図34のホーム位置すなわち静止位置から後退位置まで後
退させるようになっており、また、4つの異なった櫛型駆動組立体209、23
0がアクチュエータ1201内に設けてあり、駆動バー1202をその静止位置
から突出位置へ突出させるようになっている。アクチュエータ1201は、その
後退位置に向かって図34で下方へ移動し、その突出位置に向かって上方へ移動
する。
[0143] The actuator of the present invention may be provided with a larger configuration for providing a larger force. This point is almost the same as the actuator 501, and the connector
A microactuator 1201 having a central stiffness drive bar 1202 substantially similar to the truss 216 is provided (see FIG. 34). The drive bar 1202 moves above the substrate 213 along the longitudinal center axis 1203 of the actuator 1201. The same components of the actuators 501 and 1201 will be described using the same reference numerals.
Four comb drive assemblies 208, 210 are provided in the actuator 1201 to retract the drive bar 1202 from the home or rest position of FIG. 34 to the retracted position, and four different combs. Mold drive assemblies 209, 23
0 is provided in the actuator 1201 to cause the drive bar 1202 to protrude from its rest position to the protruding position. The actuator 1201 moves downward in FIG. 34 toward the retracted position, and moves upward toward the projecting position.

【0144】 櫛型駆動組立体208、210は、駆動バー1202の、櫛型駆動組立体20
9、230と反対の側に配置してある。第1可動組立体208は、4つの櫛型駆
動部材208a、208b、208c、208dを有し、これらの櫛型駆動部材
は、可動駆動バー1202と一体に形成してあり、それに対して直角に延びてい
る。第2可動電極組立体209は、4つの櫛型駆動部材209a、209b、2
09c、209dを有し、これらの櫛型駆動部材は、駆動バーと一体に形成して
あり、櫛型駆動部材208a、208b、208c、208dから反対方向に駆
動バーに対して直角に延びている。第1固定電極組立体210は、櫛型駆動部材
208a、208b、208c、208dと協働係合するように基板213上に
取り付けた4つの櫛型駆動部材210a、210b、210c、210dを有し
、第2電極組立体230は、それぞれの櫛型駆動部材209a、209b、20
9c、209dと協働係合するように基板213に取り付けた4つの櫛型駆動部
材230a、230b、230c、230dを有する。
The comb drive assemblies 208, 210 include the comb drive assembly 20 of the drive bar 1202.
9, 230 are located on the opposite side. The first movable assembly 208 has four comb drive members 208a, 208b, 208c, 208d, which are integrally formed with the moveable drive bar 1202 and which are at right angles thereto. Extending. The second movable electrode assembly 209 includes four comb-shaped driving members 209a, 209b,
09c, 209d, and these comb drive members are integrally formed with the drive bar and extend from the comb drive members 208a, 208b, 208c, 208d in opposite directions and at right angles to the drive bar. . The first fixed electrode assembly 210 has four comb drive members 210a, 210b, 210c, 210d mounted on the substrate 213 to cooperate with the comb drive members 208a, 208b, 208c, 208d. , The second electrode assembly 230 includes the respective comb-shaped driving members 209a, 209b, and 20.
There are four comb drive members 230a, 230b, 230c, 230d mounted on the substrate 213 for cooperative engagement with 9c, 209d.

【0145】 アクチュエータ1201は、シリコン・ウェーハから形成され、第1、第2の
ばね214、217を備える。これらのばねは、静的な非偏向状態にあるときに
、非直線であり、したがって、「曲がった」状態になるように設計される。ばね
214、217の各々は、その第1端243で、基板213に連結され、その第
2端244で、シャトル109に連結されている。シャトル109がその後退位
置と突出位置との間の静的状態にあるとき、アクチュエータ1201における各
ばね214、217のばね部分224、225は互い向かって屈曲する。この実
施例において、シャトル109がそのホーム位置からその突出位置へ移動し、第
2可動電極組立体209および第2固定電極組立体230の櫛型フィンガ211
、212が静電気的に係合し、その後オーバーラップしたとき、ばね217はそ
の予屈曲ホーム位置から直線位置へまっすぐになる。同様に、シャトル109が
そのホーム位置からその後退位置へ移動し、第1可動電極組立体208および第
1固定電極組立体210の櫛型フィンガ211、212が係合し、その後オーバ
ーラップすると、ばね214はその予屈曲ホーム位置から直線位置へまっすぐに
なる。いずれの場合でも、このようなばね部分がこのような方向において直線に
なるにつれて、それぞれのばねのばね部分224、225の側方剛性がそれぞれ
の櫛型駆動フィンガ211に対して直角な方向において増大する。それぞれのば
ねの側方剛性およびこのような櫛型駆動フィンガ211にこのようなばねによっ
て加えられる側方復元力は、各々、櫛型駆動フィンガ211、212間のオーバ
ーラップ量の関数として増大する。したがって、このような櫛型駆動フィンガ2
11、212が互いに入り込むにつれて、ばね214、217は、作動中の櫛型
駆動組立体の櫛型駆動フィンガ211を隣り合った櫛型駆動フィンガ212間の
安定位置へ押圧するように作用する。一方向へ偏向させられたとき、ばね214
、217はまっすぐになるが、シャトル109が逆の方向に移動するとき、ばね
部分224、225は互いに向かってさらに屈曲することになる。
The actuator 1201 is formed from a silicon wafer and includes first and second springs 214 and 217. These springs are designed to be non-linear and thus "bent" when in a static, undeflected state. Each of the springs 214, 217 is connected at its first end 243 to the substrate 213 and at its second end 244 to the shuttle 109. When the shuttle 109 is in the static state between the retracted position and the extended position, the spring portions 224, 225 of each spring 214, 217 in the actuator 1201 bend toward each other. In this embodiment, shuttle 109 moves from its home position to its protruding position, and comb fingers 211 of second movable electrode assembly 209 and second fixed electrode assembly 230.
, 212 electrostatically engage and then overlap, the spring 217 straightens from its pre-flexed home position to a linear position. Similarly, when shuttle 109 moves from its home position to its retracted position, and comb fingers 211, 212 of first movable electrode assembly 208 and first fixed electrode assembly 210 engage and subsequently overlap, the spring 109 214 straightens from its pre-bent home position to a linear position. In each case, the lateral stiffness of the spring portions 224, 225 of each spring increases in a direction perpendicular to the respective comb drive finger 211 as such spring portions become straight in such a direction. I do. The lateral stiffness of each spring and the lateral restoring force exerted by such springs on such comb drive fingers 211 increase as a function of the amount of overlap between the comb drive fingers 211, 212, respectively. Therefore, such a comb-shaped driving finger 2
The springs 214, 217 act to urge the comb drive fingers 211 of the active comb drive assembly into a stable position between adjacent comb drive fingers 212 as the 11, 11 enter each other. When biased in one direction, the spring 214
, 217 are straightened, but when the shuttle 109 moves in the opposite direction, the spring portions 224, 225 will bend further towards each other.

【0146】 ばね214、271に寸法、構成がほぼ類似した第2セットの折り曲げカンチ
レバー・ビームまたはばね561、562がアクチュエータ1201に設けてあ
る。ばね561、562の各々は、その第1端563で基板213に連結し、そ
の第2端564でシャトル109に連結している。ばね561、562の各セッ
トは、折り曲げ部分568によって結合された第1、第2の平行に隔たったばね
部分566、567を包含する。弛緩位置において、ばね561、562は電極
組立体208、209の移動方向に対してほぼ直角に延びる。より具体的には、
図34に示すように、シャトル109がその後退位置とその突出位置との間の静
的状態にあるとき、ばね部分566、567は互いから離れるように屈曲する。
第1可動電極組立体208および第1固定電極組立体210の櫛型フィンガ21
1、212のオーバーラップ量が増大し、シャトル109がその後退位置へ移動
したとき、ばね562は、直線位置へまっすぐになるように設計してある。同様
に、第2可動電極組立体209および第2固定電極組立体230の櫛型フィンガ
211、212のオーバーラップ量が増大し、シャトル109が突出位置へ移動
すると、ばね561は直線位置へまっすぐになるように設計してある。一方向へ
偏向させられたときにばね561、562はまっすぐになるが、シャトル109
が逆の方向に移動するとき、ばね部分566、567は互いから離れるようにさ
らに屈曲することになる。ばね561、562は、ばね214、217に関して
上述したと同じ要領で作動する。
A second set of folded cantilever beams or springs 561, 562, similar in size and configuration to springs 214, 271, are provided on actuator 1201. Each of the springs 561, 562 is connected at its first end 563 to the substrate 213 and at its second end 564 to the shuttle 109. Each set of springs 561, 562 includes first and second parallel spaced apart spring portions 566, 567 joined by a folded portion 568. In the relaxed position, the springs 561,562 extend substantially perpendicular to the direction of movement of the electrode assemblies 208,209. More specifically,
As shown in FIG. 34, when the shuttle 109 is in a static state between the retracted position and its extended position, the spring portions 566, 567 bend away from each other.
Comb fingers 21 of first movable electrode assembly 208 and first fixed electrode assembly 210
The spring 562 is designed to straighten to the linear position when the amount of overlap of 1,212 increases and shuttle 109 moves to the retracted position. Similarly, when the amount of overlap between the comb fingers 211 and 212 of the second movable electrode assembly 209 and the second fixed electrode assembly 230 increases and the shuttle 109 moves to the protruding position, the spring 561 moves straight to the linear position. It is designed to be. When biased in one direction, the springs 561 and 562 straighten, but the shuttle 109
Move in the opposite direction, the spring portions 566, 567 will bend further away from each other. Springs 561 and 562 operate in the same manner as described above with respect to springs 214 and 217.

【0147】 ばね217、561は、駆動バー1202の片側で櫛型駆動組立体209、2
30の対向端に配置してあり、ばね214、562は、駆動バー1202の反対
側で櫛型駆動組立体208、210の対向端部に配置してある。ばね214、2
17、561、562の第1端部分243、563は、長手中心軸線1203に
近接して基板213に固着してある。ばね217、561は、それぞれの折り曲
げ部分245、568のところで、間に延びる剛性支持体131とほぼ同様で、
駆動バー1202に平行に延びる吊り下げ式剛性支持体1210によって連結し
てある。ばね214、562は、それぞれの折り曲げ部分245、568のとこ
ろで、間に延びる剛性支持体131とほぼ同様で、駆動バー1202に平行に延
びる吊り下げ式剛性支持体1212によって連結している。アクチュエータ12
01の4ばね式実施例において、アクチュエータ501の各端における1つの屈
曲ばね対214または561および217または562がまっすぐになり、他の
屈曲ばねが、可動電極組立体208、209およびシャトル109の各偏向端の
ところで屈曲することになっていると好ましい。ばね214、217、561、
562およびシャトル109は、上述したように高い平面外剛性を有する。
The springs 217, 561 have a comb drive assembly 209, 2 on one side of the drive bar 1202.
The springs 214, 562 are located at opposite ends of the comb drive assemblies 208, 210 opposite the drive bar 1202. Spring 214, 2
The first end portions 243, 563 of 17, 561, 562 are fixed to the substrate 213 in the vicinity of the central longitudinal axis 1203. The springs 217, 561 are substantially similar to the rigid support 131 extending therebetween at the respective bent portions 245, 568,
Connected by a suspended rigid support 1210 extending parallel to the drive bar 1202. The springs 214, 562 are connected at their respective bent portions 245, 568 by a suspended rigid support 1212 that is substantially similar to the rigid support 131 extending therebetween and extends parallel to the drive bar 1202. Actuator 12
01, one flexion spring pair 214 or 561 and 217 or 562 at each end of the actuator 501 is straightened, and the other flexion spring is moved to each of the movable electrode assemblies 208, 209 and the shuttle 109. Preferably, it is to be bent at the deflection end. Springs 214, 217, 561,
562 and shuttle 109 have high out-of-plane stiffness as described above.

【0148】 アクチュエータ1201は、上述したアクチュエータ501の動作と同様の要
領で作動し得る。駆動バー1202の前端または上端は、適当な対象物に力を加
えたり、動きを与えたりするのに用いる。ばね214、217、561、562
によって与えられる安定化側方力は、互いに入り込んでいる櫛型駆動フィンガ2
11、212間で発生する静電気側方力よりも迅速に、櫛型駆動部材208、2
09の側方撓みと共に増大する。図34に示す例において、安定化側方力は、静
電気側方力の少なくとも10倍速く、側方撓みと共に増大する。駆動バー120
2の両側に櫛型駆動組立体を配置することによって、アクチュエータの長さおよ
び駆動バー1202の長さを増大させることなく、アクチュエータ1201の力
を増大させることができる。
The actuator 1201 can operate in the same manner as the operation of the actuator 501 described above. The front or top end of the drive bar 1202 is used to apply force or impart movement to a suitable object. Springs 214, 217, 561, 562
The stabilizing lateral force provided by the comb drive fingers 2
11 and 212, faster than the electrostatic lateral force generated between the
09 with a lateral deflection of 09. In the example shown in FIG. 34, the stabilizing lateral force is at least 10 times faster than the electrostatic lateral force and increases with lateral deflection. Drive bar 120
By arranging the comb drive assembly on both sides of the two, the force of the actuator 1201 can be increased without increasing the length of the actuator and the length of the drive bar 1202.

【0149】 駆動バー1202の後端には、後方または後退運動制限手段すなわちリミッタ
1216が設けてあり、シャトル109がその後退位置にあるときに基板213
上に装着した固定止め1216と係合するようになっている。ここで、アクチュ
エータ1201が、クランプ420、421の有無に係わらず、先のアクチュエ
ータに関して説明した他の特徴を備えることが可能であり、これも本発明の範囲
内にあるということは了解されたい。
At the rear end of the drive bar 1202, a rearward or backward movement restricting means or limiter 1216 is provided.
It is adapted to engage with a fixed stop 1216 mounted thereon. It should be understood that the actuator 1201, with or without the clamps 420, 421, can have other features described with respect to the previous actuator, and still be within the scope of the present invention.

【0150】 本発明のマイクロアクチュエータを使用する光マイクロスイッチの別実施例が
、図35に概略的に示してある。この光マイクロスイッチ1301は、マイクロ
チップ1302から形成されており、このマイクロチップ1302は、その上に
ある少なくとも1つの入力光搬送要素すなわち光ファイバ98に連結した単一入
力ポート1303を有する。単一モード偏光維持(PM)光ファイバ97のよう
なそれぞれの適当な光学要素に接続した複数の3つの出口1304が、マイクロ
チップ1302の片側に沿って設けてある。ファイバ97、98の一部だけが図
35に示してある。マイクロチップ1302は、入力ファイバ98を受け入れる
ために入力1303で開口するチャネルまたは溝1307と、各出力ファイバ9
7を受け入れるために出口1304でマイクロスイッチ1301側に開口するチ
ャネルまたは溝1308とを備えている。長手軸線1311が、入口1303に
対して平行に、かつ、光スイッチ1301の通路またはホール1312に沿って
出口1304に対して直角に延びている。
Another embodiment of an optical microswitch using the microactuator of the present invention is shown schematically in FIG. The optical microswitch 1301 is formed from a microchip 1302, which has a single input port 1303 coupled to at least one input light carrying element or optical fiber 98 thereon. A plurality of three outlets 1304 are provided along one side of the microchip 1302, each connected to a suitable optical element, such as a single mode polarization maintaining (PM) optical fiber 97. Only some of the fibers 97, 98 are shown in FIG. Microchip 1302 includes a channel or groove 1307 opening at input 1303 to receive input fiber 98, and each output fiber 9
A channel or groove 1308 opening at the outlet 1304 to the side of the microswitch 1301 to receive the 7. A longitudinal axis 1311 extends parallel to the entrance 1303 and perpendicular to the exit 1304 along the path or hole 1312 of the optical switch 1301.

【0151】 複数の2つのアクチュエータ1001が、長手軸線1311から平行に隔たっ
て延びる仮想線に沿った長手方向に隔たった位置に配置してある。第1、第2の
アクチュエータ1001は、各々、長手軸線1311に対して45度の角度で傾
き、入口ファイバ98によって与えられる一次偏光レーザ光線191のような適
当な入力レーザ光線を90度の角度にわたって再方向付けするミラー103を有
する。各アクチュエータ1001のミラー103は、ブラケット219に取り付
けてあり、長手軸線1311に対してアクチュエータ1001の反対側に配置し
たそれぞれの出口1304を通ってアクチュエータ1001の前方へレーザ光線
を方向付ける。ミラー103は、各々、それぞれのアクチュエータ1001のシ
ャトル712によって、ミラー103がレーザ光線191の経路の外にある第1
位置すなわち後退位置と、ミラー103がレーザ光線191の経路にある第2位
置すなわち突出位置との間で移動することができる。固定止め292、293は
、シャトル712の移動を制限し、ミラー103の後退位置、突出位置を決定す
る。ここで、光スイッチ830がアクチュエータ1001を備え、アクチュエー
タに向かって戻るようにレーザ光線191を導くようになっていてもよく、これ
も本発明の範囲内にあるということは了解されたい。
A plurality of two actuators 1001 are arranged at positions separated in the longitudinal direction along an imaginary line extending parallel to and separated from the longitudinal axis 1311. The first and second actuators 1001 each tilt at an angle of 45 degrees with respect to the longitudinal axis 1311 and direct a suitable input laser beam, such as the primary polarized laser beam 191 provided by the entrance fiber 98, over a 90 degree angle. It has a mirror 103 for redirecting. The mirror 103 of each actuator 1001 is mounted on a bracket 219 and directs the laser beam forward of the actuator 1001 through a respective outlet 1304 located on the opposite side of the actuator 1001 with respect to the longitudinal axis 1311. The mirrors 103 are each moved by the shuttle 712 of the respective actuator 1001 so that the mirrors 103 are out of the path of the laser beam 191.
The mirror 103 can move between a position, ie, a retracted position, and a second position, ie, a projected position, in the path of the laser beam 191. The fixing stops 292 and 293 limit the movement of the shuttle 712 and determine the retracted position and the projected position of the mirror 103. It should be understood that the optical switch 830 may include an actuator 1001 and direct the laser beam 191 back toward the actuator, which is also within the scope of the present invention.

【0152】 ミラー103とほぼ同様のミラー1316が、第1、第2のアクチュエータ1
001のミラー103の背後でホール1312のトップにブラケット1317に
よってマイクロチップ1302にしっかりと取り付けてある。ミラー1316は
、ミラー103とほぼ同じ要領で作動し、第1、第2のアクチュエータ1001
のミラー103がそれぞれ後退位置にあるとき、第3の出口1304を通してレ
ーザ光線191を偏向させるように作用する。普通の小型グレーデッドインデッ
クス・コリメート用レンズのような適当なレンズが入口1303の内側に配置し
てあり、各ミラー103、1316とそれぞれの溝1303の入口との間にレン
ズ102が配置してある。マイクロスイッチ1301およびそれのアクチュエー
タ1001は、ここで説明したアクチュエータに関して上述したと同じ要領で基
板213を有するシリコン・ウェーハから形成される。
A mirror 1316 substantially similar to the mirror 103 is provided with the first and second actuators 1.
Behind the mirror 103, the top of the hole 1312 is firmly attached to the microchip 1302 by a bracket 1317. The mirror 1316 operates in substantially the same manner as the mirror 103, and the first and second actuators 1001
When each of the mirrors 103 is in the retracted position, it acts to deflect the laser beam 191 through the third outlet 1304. A suitable lens, such as an ordinary miniature graded index collimating lens, is located inside the entrance 1303, and the lens 102 is located between each mirror 103, 1316 and the entrance of the respective groove 1303. . Microswitch 1301 and its actuator 1001 are formed from a silicon wafer having a substrate 213 in the same manner as described above with respect to the actuator described herein.

【0153】 光マイクロスイッチ1301を、2つの静電マイクロアクチュエータ1001
を利用するものとして説明してきたが、ここで、マイクロスイッチ1301と同
様の1つのスイッチ、または、先に説明したタイプの1つまたは3つ以上のマイ
クロアクチュエータを有する他のスイッチのうち任意のものを設けることができ
、それも本発明の範囲内にあることは了解されたい。
The optical microswitch 1301 is connected to two electrostatic microactuators 1001
, But here one switch similar to microswitch 1301 or any other switch having one or more microactuators of the type described above It is to be understood that can be provided, which is also within the scope of the present invention.

【0154】 先の説明からわかるように、少なくとも1つの櫛型駆動組立体を有する少なく
とも1つの静電マイクロアクチュエータを利用する光スイッチまたはマイクロス
イッチを設けてある。1つの単純な実施例(図示せず)においては、このマイク
ロスイッチは、単一の静電マイクロアクチュエータを備えている。櫛型駆動組立
体における側方不安定力が最小限に抑えられ、櫛型駆動組立体の共振特性を利用
して大きな偏向を達成している。いくつかの実施例において、複数の静電マイク
ロアクチュエータをマイクロスイッチの少なくとも1つのホールに沿って整列配
置している。光スイッチは光磁気のデータ記憶装置において使用することができ
る。
As can be seen from the above description, there is provided an optical switch or microswitch that utilizes at least one electrostatic microactuator having at least one comb drive assembly. In one simple embodiment (not shown), the microswitch comprises a single electrostatic microactuator. Lateral instability in the comb drive assembly is minimized and a large deflection is achieved utilizing the resonance characteristics of the comb drive assembly. In some embodiments, a plurality of electrostatic microactuators are aligned along at least one hole of the microswitch. Optical switches can be used in magneto-optical data storage devices.

【0155】 本発明を櫛型駆動マイクロアクチュエータの特殊な実施例および櫛型駆動マイ
クロアクチュエータを利用する光マイクロスイッチの特殊な実施例に関して説明
してきたが、本発明の範囲は前述の開示からの広範囲にわたる修正、変更、置換
を有する実施例も含むのに充分なものである。特定の実施例の特徴は、他の実施
例と組み合わせることが可能であり、それも本発明の範囲内にあり得る。それに
加えて、上述したクランピング電極、剛性化ばねおよび他の関連した構成要素は
、個々に、または、集合的に、アクチュエータ以外で使用することができる。こ
こに開示したマイクロスイッチは、櫛型駆動組立体を持たないアクチュエータを
使用し得る。それに加えて、ここに開示した任意のマイクロスイッチを広範囲に
わたる他のマイクロアクチュエータと共に使用することができる。上記のすべて
は、光磁気データ記憶・検索システム、または、遠距離通信システムおよびネッ
トワーク・システムを含む広範囲にわたる他のシステムにおいて使用することが
できる。
Although the invention has been described with respect to a particular embodiment of a comb drive microactuator and a particular embodiment of an optical microswitch utilizing a comb drive microactuator, the scope of the invention is broader than the foregoing disclosure. It is sufficient to include embodiments having a wide range of modifications, changes and substitutions. Features of a particular embodiment can be combined with other embodiments and still be within the scope of the invention. In addition, the clamping electrodes, stiffening springs, and other related components described above can be used individually or collectively outside the actuator. The microswitch disclosed herein may use an actuator without a comb drive assembly. In addition, any of the microswitches disclosed herein can be used with a wide range of other microactuators. All of the above can be used in magneto-optical data storage and retrieval systems or a wide variety of other systems, including telecommunications and network systems.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

本明細書の一部をなす添付の図面は多くの例では幾分概略的であるが、本発明
の幾つかの実施例を例示しており、詳細な説明と共に、本発明の原理の説明に資
するものである。
The accompanying drawings, which are a part of this specification, and which are somewhat schematic in many instances, illustrate some embodiments of the invention and, together with the detailed description, serve to explain the principles of the invention. Is a contributor.

【図1】 図1は、本発明の光マイクロスイッチを組み込んだ、光磁気データ保存検索シ
ステムの図である。
FIG. 1 is a diagram of a magneto-optical data storage and retrieval system incorporating an optical microswitch of the present invention.

【図2】 図2は、図1の光磁気データ保存検索システムにおけるレーザ光学機器組立体
の図である。
FIG. 2 is a diagram of a laser optical device assembly in the magneto-optical data storage and retrieval system of FIG. 1;

【図3】 図3は、図1の光磁気データ保存検索システムと共に使用するためのレーザ源
の使用を含む、代表的な光学経路を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an exemplary optical path, including the use of a laser source for use with the magneto-optical data storage and retrieval system of FIG. 1;

【図4】 図4a〜図4gは、図1の光磁気データ保存検索システムの浮上型光磁気ヘッ ドを、それぞれ斜視図、側断面図、拡大断面図、側面図、正面図、底面図および
背面図で示している。
4a to 4g are perspective views, side sectional views, enlarged sectional views, side views, front views, bottom views, and a floating type magneto-optical head of the magneto-optical data storage and retrieval system of FIG. 1, respectively. This is shown in a rear view.

【図5】 図5は、本発明の光マイクロスイッチに使用するための静電マイクロアクチュ
エータの一実施例を示す拡大平面図である。
FIG. 5 is an enlarged plan view showing an embodiment of an electrostatic microactuator used for the optical microswitch of the present invention.

【図6】 図6は、ミラーが後退した(引込んだ)状態にある図5の静電マイクロアクチ
ュエータの平面図である。
FIG. 6 is a plan view of the electrostatic microactuator of FIG. 5 with the mirror retracted (retracted).

【図7】 図7は、ミラーが伸張した状態にある図5の静電マイクロアクチュエータの平
面図である。
FIG. 7 is a plan view of the electrostatic microactuator of FIG. 5 with the mirror extended.

【図8】 図8は、本発明の光マイクロスイッチに使用するための静電マイクロアクチュ
エータのもう一つの実施例の平面図である。
FIG. 8 is a plan view of another embodiment of an electrostatic microactuator for use in the optical microswitch of the present invention.

【図9】 図9は、図8の静電マイクロアクチュエータの、図8における線9−9に沿っ
た断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the electrostatic microactuator of FIG. 8, taken along line 9-9 in FIG.

【図10】 図10は、図8の静電マイクロアクチュエータの、図8における線10−10
に沿った断面図である。
FIG. 10 is a view of the electrostatic microactuator of FIG. 8 taken along line 10-10 in FIG. 8;
FIG.

【図11】 図11は、本発明の光マイクロスイッチに使用する静電マイクロスイッチの更
なる実施例を示す平面図である。
FIG. 11 is a plan view showing a further embodiment of the electrostatic microswitch used for the optical microswitch of the present invention.

【図12】 図12は、製造した状態または動作前の状態にある本発明の光マイクロスイッ
チを示す平面図である。
FIG. 12 is a plan view showing the optical microswitch of the present invention in a manufactured state or a state before operation.

【図13】 図13は、一つのミラーが伸張し、残りのミラーが完全に後退している図12
の光マイクロスイッチの平面図である。
FIG. 13 shows one mirror extended and the other mirror completely retracted.
3 is a plan view of the optical microswitch of FIG.

【図14】 図14は、本発明の光マイクロスイッチの更なる実施例を示す平面図である。FIG. 14 is a plan view showing a further embodiment of the optical microswitch of the present invention.

【図15】 図15は、本発明の光マイクロスイッチのもう一つの実施例を示す平面図であ
る。
FIG. 15 is a plan view showing another embodiment of the optical microswitch of the present invention.

【図16】 図16は、本発明の光マイクロスイッチの更に別の実施例を示す平面図である
FIG. 16 is a plan view showing still another embodiment of the optical microswitch of the present invention.

【図17】 図17は、本発明の光マイクロスイッチの更にもう一つの実施例を示す平面図
である。
FIG. 17 is a plan view showing still another embodiment of the optical microswitch of the present invention.

【図18】 図18は、本発明の光マイクロスイッチの更なる実施例を示す平面図である。FIG. 18 is a plan view showing a further embodiment of the optical microswitch of the present invention.

【図19】 図19は、本発明の光マイクロスイッチの更に別の実施例を示す平面図である
FIG. 19 is a plan view showing still another embodiment of the optical microswitch of the present invention.

【図20】 図20は、本発明の光マイクロスイッチに使用する静電マイクロアクチュエー
タのもう一つの実施例を示す平面図である。
FIG. 20 is a plan view showing another embodiment of the electrostatic microactuator used for the optical microswitch of the present invention.

【図21】 図21は、図20の静電マイクロアクチュエータのシャトルの位置を、特定の
駆動電圧に相関させたグラフを含んでいる。
FIG. 21 includes a graph that correlates the position of the shuttle of the electrostatic microactuator of FIG. 20 with a particular drive voltage.

【図22】 図22は、本発明の光マイクロスイッチに使用する静電マイクロアクチュエー
タのもう一つの実施例を示す平面図である。
FIG. 22 is a plan view showing another embodiment of the electrostatic microactuator used for the optical microswitch of the present invention.

【図23】 図23は、図22の静電マイクロアクチュエータについて、側方剛性の安定性
マージン vs.偏向を示すグラフである。
FIG. 23 is a graph showing the stability margin of lateral rigidity vs. deflection for the electrostatic microactuator of FIG. 22.

【図24】 図24は、本発明の光マイクロスイッチに使用する静電マイクロアクチュエー
タの更に別の実施例を示す平面図である。
FIG. 24 is a plan view showing still another embodiment of the electrostatic microactuator used for the optical microswitch of the present invention.

【図25】 図25は、図24の静電マイクロアクチュエータについて、側方剛性の安定性
マージン vs.偏向を示すグラフである。
FIG. 25 is a graph showing lateral rigidity stability margin vs. deflection for the electrostatic microactuator of FIG. 24.

【図26】 図26は、図24の静電マイクロアクチュエータについて、クランプ力 vs.ク
ランプ電極間隙を示すグラフである。
FIG. 26 is a graph showing clamping force vs. clamping electrode gap for the electrostatic microactuator of FIG. 24.

【図27】 図27は、本発明の光マイクロスイッチに使用する静電マイクロアクチュエー
タのもう一つの実施例を示す平面図である。
FIG. 27 is a plan view showing another embodiment of the electrostatic microactuator used for the optical microswitch of the present invention.

【図28】 図28は、ミラーが取り付けられていない本発明の光マイクロスイッチに使用
する、静電マイクロアクチュエータの更なる実施例を示す平面図である。
FIG. 28 is a plan view showing a further embodiment of the electrostatic microactuator used in the optical microswitch of the present invention without a mirror attached.

【図29】 図29は、ミラーが取り付けられた図28の静電マイクロアクチュエータの平
面図である。
FIG. 29 is a plan view of the electrostatic microactuator of FIG. 28 with a mirror attached.

【図30】 図30は、本発明の光マイクロスイッチに使用する静電マイクロアクチュエー
タのもう一つの実施例を示す平面図である。
FIG. 30 is a plan view showing another embodiment of the electrostatic microactuator used for the optical microswitch of the present invention.

【図31】 図31は、本発明の光マイクロスイッチに使用する静電マイクロアクチュエー
タの更なる実施例を示す平面図である。
FIG. 31 is a plan view showing a further embodiment of the electrostatic microactuator used in the optical microswitch of the present invention.

【図32】 図32は、本発明の光マイクロスイッチに使用する静電マイクロアクチュエー
タの更に別の実施例を示す平面図である。
FIG. 32 is a plan view showing still another embodiment of the electrostatic microactuator used for the optical microswitch of the present invention.

【図33】 図33は、本発明の光マイクロスイッチに使用する静電マイクロアクチュエー
タのもう一つの実施例を示す平面図である。
FIG. 33 is a plan view showing another embodiment of the electrostatic microactuator used for the optical microswitch of the present invention.

【図34】 図34は、本発明の光マイクロスイッチに使用する静電マイクロアクチュエー
タの更にもう一つの実施例を示す平面図である。
FIG. 34 is a plan view showing still another embodiment of the electrostatic microactuator used for the optical microswitch of the present invention.

【図35】 図35は、本発明の光マイクロスイッチのもう一つの実施例を示す平面図であ
る。
FIG. 35 is a plan view showing another embodiment of the optical microswitch of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM ,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE, KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,L T,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX ,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE, SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,U A,UG,US,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 グレード ジョン ディー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94040 マウンテン ヴィュー オーテガ アベニュー 400−#217 (72)発明者 ドレイク ジョセフ ディー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94040 マウンテン ヴィュー オーテガ アベニュー 550−#ビー126 Fターム(参考) 2H041 AA11 AA14 AA16 AB13 AC06 AZ01 AZ05 AZ08 5D090 AA01 BB05 CC02 DD03 FF50 LL02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE , KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZW # 217 (72) Inventor Drake Joseph D. United States of America 94040 Mountain View Ootega Avenue 550- # B126 F-term (reference) 2H041 AA11 AA14 AA16 AB13 AC06 AZ01 AZ05 AZ08 5D090 AA01 BB05 CC02 DD03 FF50 LL02

Claims (46)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 経路に沿って伸びるレーザ光線と共に使用するための光マイ
クロスイッチであって:レーザ光線を受け取るために適合された入口ポートおよ
び複数の出口ポートを有する本体と、該本体に備えられた複数のミラーと、前記
本体に備えられた複数のマイクロモータと、前記複数のミラーを夫々の複数のマ
イクロモータに結合するための取り付け手段とを具備し、前記マイクロモータは
、前記ミラーをレーザ光線の経路外の第一の位置からレーザ光線の経路の中の第
二の位置へと選択的に動かして、レーザ光線を出口ポートの一つに向け、前記マ
イクロモータの夫々は、各ミラーを前記第一および第二の位置の一方へ動かすた
めに少なくとも一つの静電駆動される櫛型組立体をその中に有しており、前記マ
イクロモータに制御信号を与えるために、前記マイクロモータにはコントローラ
が電気的に結合されている光マイクロスイッチ。
An optical microswitch for use with a laser beam extending along a path, comprising: a body having an inlet port and a plurality of outlet ports adapted to receive the laser beam; A plurality of mirrors, a plurality of micromotors provided on the main body, and mounting means for coupling the plurality of mirrors to respective ones of the plurality of micromotors, wherein the micromotors control the mirrors with a laser. Selectively moving the laser beam from a first position outside the beam path to a second position in the laser beam path, and directing the laser beam to one of the exit ports, each of the micromotors directs each mirror. Having at least one electrostatically driven comb assembly therein for moving to one of the first and second positions and providing control signals to the micromotor; An optical microswitch, wherein a controller is electrically coupled to the micromotor to provide.
【請求項2】 複数の光磁気ディスク表面、複数の浮上型ヘッドおよび複数
の出力光搬送素子と組合された請求項1に記載の光マイクロスイッチであって:
前記浮上型ヘッドの夫々は一つの前記光磁気ディスク表面の上を移動可能であり
、また前記出力光搬送素子の一つは前記浮上型ヘッドの夫々に結合されている光
マイクロスイッチ。
2. The optical microswitch of claim 1 in combination with a plurality of magneto-optical disk surfaces, a plurality of flying heads, and a plurality of output light transport elements:
An optical microswitch, wherein each of the floating heads is movable on one of the magneto-optical disk surfaces, and one of the output optical transport elements is coupled to each of the floating heads.
【請求項3】 請求項2に記載の光マイクロスイッチであって:前記複数の
光磁気ディスク表面は光磁気ディスクのスタックを含んでおり、該光磁気ディス
クの夫々が少なくとも一つの光磁気ディスク表面を有している光マイクロスイッ
チ。
3. The magneto-optical switch of claim 2, wherein the plurality of magneto-optical disk surfaces include a stack of magneto-optical disks, each of the magneto-optical disks having at least one magneto-optical disk surface. An optical microswitch having a.
【請求項4】 請求項2に記載の光マイクロスイッチであって:前記レーザ
光線は前記光磁気ディスク表面の一つにより反射されて、偏光回転を有する反射
レーザ光線を生じ、更に、該反射レーザ光線の偏光回転を測定するために前記本
体に設けられた光マイクロ組立体を具備する光マイクロスイッチ。
4. The optical microswitch of claim 2, wherein the laser beam is reflected by one of the magneto-optical disk surfaces to produce a reflected laser beam having a polarization rotation, and further comprising the reflected laser beam. An optical microswitch comprising an optical microassembly provided in the body for measuring polarization rotation of a light beam.
【請求項5】 請求項1に記載の光マイクロスイッチであって:前記複数の
ミラーおよび複数のマイクロモータは、第一の複数のミラーおよび対応するマイ
クロモータ、並びに第二の複数のミラーおよび対応するマイクロモータを含み、
前記レーザ光線の経路は、前記第一の複数のマイクロモータが前記レーザ光線の
経路に関して前記第二の複数のマイクロモータと対向するように、前記第一の複
数のマイクロモータと前記第二の複数のマイクロモータの間で伸びることができ
る光マイクロスイッチ。
5. The optical microswitch of claim 1, wherein the plurality of mirrors and the plurality of micromotors are a first plurality of mirrors and a corresponding micromotor, and a second plurality of mirrors and a corresponding one. Including a micromotor that
The path of the laser beam is such that the first plurality of micromotors and the second plurality of micromotors are opposed to the second plurality of micromotors with respect to the path of the laser beam. Optical micro switch that can extend between micro motors.
【請求項6】 請求項5に記載の光マイクロスイッチであって:前記第一の
複数のミラーおよび対応するマイクロモータは、第一の想像線に沿って直線に配
置されており、前記第二の複数のミラーおよび対応するマイクロモータは、前記
第一の想像線および前記レーザ光線の経路に対して平行に延びる第二の想像線に
沿って直線に配置されている光マイクロスイッチ。
6. The optical microswitch of claim 5, wherein: the first plurality of mirrors and the corresponding micromotor are arranged linearly along a first imaginary line, and wherein the second plurality of mirrors and the corresponding micromotor are linearly arranged along a first imaginary line. A plurality of mirrors and corresponding micromotors are linearly arranged along said first imaginary line and a second imaginary line extending parallel to the path of said laser beam.
【請求項7】 請求項5に記載の光マイクロスイッチであって:前記第一の
複数のマイクロモータは、前記レーザ光線の経路に対して直角に伸びる第一の想
像線に沿って並んで配置された少なくとも二つのマイクロモータを含み、前記第
二の複数のマイクロモータは、前記レーザ光線の経路に対して直角に伸びる第二
の想像線に沿って並んで配置された少なくとも二つのマイクロモータを含む光マ
イクロスイッチ。
7. The optical microswitch of claim 5, wherein the first plurality of micromotors are arranged side by side along a first imaginary line extending perpendicular to the path of the laser beam. And at least two micromotors arranged side by side along a second imaginary line extending at right angles to the path of the laser beam. Including optical microswitch.
【請求項8】 請求項5に記載の光マイクロスイッチであって:前記第一お
よび第二の複数のマイクロモータは、夫々レーザ光線を一つの方向に向けるよう
に傾斜している光マイクロスイッチ。
8. The optical microswitch of claim 5, wherein: the first and second plurality of micromotors are each inclined to direct a laser beam in one direction.
【請求項9】 請求項5に記載の光マイクロスイッチであって:前記複数の
ミラーおよび複数のマイクロモータは、第三の複数のミラーおよび対応するマイ
クロモータ、並びに第四の複数のミラーおよび対応するマイクロモータを含んで
おり、前記レーザ光線の経路は、前記第三の複数のマイクロモータが前記レーザ
光線の経路に関して前記第四の複数のマイクロモータと対向するように、前記第
三の複数のマイクロモータと前記第四の複数のマイクロモータの間で伸びること
ができ;更に、前記第一および第二の複数のマイクロモータの間に伸びる第一の
経路、並びに前記第三および第四の複数のマイクロモータの間に伸びる第二の経
路に沿って前記レーザ光線を選択的に向けるための、追加のミラーおよび対応す
る追加のマイクロモータを含む手段を含んでいる光マイクロスイッチ。
9. The optical microswitch of claim 5, wherein: the plurality of mirrors and the plurality of micromotors are a third plurality of mirrors and a corresponding micromotor, and a fourth plurality of mirrors and a corresponding one. The third plurality of micromotors, such that the third plurality of micromotors are opposed to the fourth plurality of micromotors with respect to the laser beam path. A first path extending between the micromotor and the fourth plurality of micromotors; and a first path extending between the first and second plurality of micromotors; and the third and fourth plurality of micromotors. Additional mirrors and corresponding additional micromotors for selectively directing the laser beam along a second path extending between the micromotors. Optical microswitch including means including.
【請求項10】 請求項9に記載の光マイクロスイッチであって:前記第一
および第二の複数のミラー並びに前記第三および第四の複数のミラーは、前記レ
ーザ光線を一つの方向に向けるように傾斜している光マイクロスイッチ。
10. The optical microswitch of claim 9, wherein the first and second plurality of mirrors and the third and fourth plurality of mirrors direct the laser beam in one direction. Micro switches that are tilted as such.
【請求項11】 請求項1に記載の光マイクロスイッチであって:前記複数
のミラーおよび複数のマイクロモータは、少なくとも一つの第一のミラーおよび
対応する第一のマイクロモータ、並びに少なくとも一つの第二のミラーおよび対
応する第二のマイクロモータを含み、前記レーザ光線の経路は、少なくとも一つ
の第一のマイクロモータが前記レーザ光線の経路に関して少なくとも一つの第二
のマイクロモータと対向するように、少なくとも一つの第一のマイクロモータお
よび少なくとも一つの第二のマイクロモータの間で伸びることができ;また、前
記複数のミラーおよび複数のマイクロモータは更に、少なくとも一つの第三のミ
ラーおよび対応する第三のマイクロモータ、並びに少なくとも一つの第四のミラ
ーおよび対応する第四のマイクロモータを含み、前記レーザ光線の経路は、少な
くとも一つの第三のマイクロモータが前記レーザ光線の経路に関して少なくとも
一つの第四のマイクロモータと対向するように、少なくとも一つの第三のマイク
ロモータおよび少なくとも一つの第四のマイクロモータの間で伸びることができ
;更に、前記少なくとも一つの第一のマイクロモータおよび前記少なくとも一つ
の第二のマイクロモータの間に伸びる第一の経路、並びに前記少なくとも一つの
第三のマイクロモータおよび前記少なくとも一つの第四のマイクロモータの間に
伸びる第二の経路に沿って、前記レーザ光線を選択的に向けるための追加のミラ
ーおよび対応する追加のマイクロモータを含む手段を含んでいる光マイクロスイ
ッチ。
11. The optical microswitch of claim 1, wherein the plurality of mirrors and the plurality of micromotors are at least one first mirror and a corresponding first micromotor, and at least one first micromotor. A second mirror and a corresponding second micromotor, wherein the path of the laser beam is such that at least one first micromotor faces at least one second micromotor with respect to the path of the laser beam; The plurality of mirrors and the plurality of micromotors can further extend between at least one first micromotor and at least one second micromotor; and the at least one third mirror and the corresponding first Three micromotors, and at least one fourth mirror and a corresponding fourth motor. And an at least one third micromotor and at least one third micromotor such that at least one third micromotor faces at least one fourth micromotor with respect to the path of the laser beam. A first path extending between the at least one first micromotor and the at least one second micromotor; and a first path extending between the at least one first micromotor and the at least one second micromotor. Means including an additional mirror and a corresponding additional micromotor for selectively directing the laser beam along a second path extending between a third micromotor and the at least one fourth micromotor. An optical microswitch that includes a.
【請求項12】 請求項1に記載の光マイクロスイッチであって:前記複数
のマイクロモータは、前記レーザ光線の経路に対して直角に伸びる想像線に沿っ
て並んで配置された少なくとも二つのマイクロモータを含む光マイクロスイッチ
12. The optical microswitch according to claim 1, wherein the plurality of micromotors are arranged side by side along an imaginary line extending perpendicular to the path of the laser beam. Optical micro switch including motor.
【請求項13】 請求項1に記載の光マイクロスイッチであって:前記レー
ザビームを複数の平行な方向へ選択的に向けるために、少なくとも12の複数のミ
ラーおよび対応するマイクロモータが設けられている光マイクロスイッチ。
13. The optical microswitch of claim 1, wherein at least twelve mirrors and corresponding micromotors are provided to selectively direct the laser beam in a plurality of parallel directions. Optical micro switch.
【請求項14】 請求項1に記載の光マイクロスイッチであって:夫々のミ
ラーがシリコンの層および該シリコン層に結合された反射材料の層を具備し、前
記シリコンの層が低い粗さおよび高い平坦さを与える光マイクロスイッチ。
14. The optical microswitch of claim 1, wherein each mirror comprises a layer of silicon and a layer of reflective material bonded to the silicon layer, wherein the layer of silicon has low roughness and Optical microswitch that gives high flatness.
【請求項15】 請求項14に記載の光マイクロスイッチであって:夫々の
ミラーが更に、反射性材料の層を覆う少なくとも一対の誘電体層を具備し、該少
なくとも一対の誘電体層は、低誘電率材料の第一の層および高誘電率材料の第二
の層を含む光マイクロスイッチ。
15. The optical microswitch of claim 14, wherein: each mirror further comprises at least a pair of dielectric layers covering the layer of reflective material, wherein the at least one pair of dielectric layers comprises: An optical microswitch comprising a first layer of a low dielectric constant material and a second layer of a high dielectric constant material.
【請求項16】 請求項1に記載の光マイクロスイッチであって:少なくと
も一つの前記マイクロモータは、前記第二の位置での前記対応するミラーの移動
を制限するための移動停止手段を含み、それにより該移動停止手段は光マイクロ
スイッチの動作における反復性を容易にする光マイクロスイッチ。
16. The optical microswitch of claim 1, wherein: at least one of the micromotors includes movement stop means for limiting movement of the corresponding mirror at the second position. The optical microswitch thereby facilitates repetition in the operation of the optical microswitch.
【請求項17】 請求項16に記載の光マイクロスイッチであって:更に、
前記移動停止手段を前記コントローラに電気的に接続するためのリード手段を具
備し、それにより前記移動停止手段は、前記ミラーが前記第二の位置にあるとき
に前記コントローラがモニターすることを可能にする光スイッチ。
17. The optical microswitch of claim 16, further comprising:
A lead means for electrically connecting the movement stop means to the controller, whereby the movement stop means enables the controller to monitor when the mirror is in the second position. Light switch.
【請求項18】 経路に沿って伸びるレーザ光線と共に使用するための光マ
イクロスイッチであって:複数の出口ポートを有する本体と、該本体に備えられ
た複数のミラーと、該ミラーをレーザ光線の経路外の第一の位置からレーザ光線
の経路の中の第二の位置へと選択的に駆動して、前記レーザ光線を出口ポートの
一つに向けるために前記ミラーの夫々に結合された手段と、前記手段に電気的制
御信号を与えるために、前記手段に電気的に結合されたコントローラとを具備す
る光マイクロスイッチ。
18. An optical microswitch for use with a laser beam extending along a path, comprising: a body having a plurality of exit ports, a plurality of mirrors provided on the body, and the mirror being coupled to the laser beam. Means coupled to each of the mirrors for selectively driving the first position out of the path to a second position in the path of the laser beam to direct the laser beam to one of the exit ports An optical microswitch comprising: a controller electrically coupled to the means for providing an electrical control signal to the means.
【請求項19】 複数の光磁気ディスク表面、複数の浮上型ヘッドおよび複
数の出力光搬送素子と組合された請求項18に記載の光マイクロスイッチであっ
て、前記浮上型ヘッドの夫々は一つの前記光磁気ディスク表面の上を移動可能で
あり、また前記出力光搬送素子の一つは前記浮上型ヘッドの夫々に結合されてい
る光マイクロスイッチ。
19. The optical microswitch according to claim 18, wherein said optical microswitch is combined with a plurality of magneto-optical disk surfaces, a plurality of floating heads, and a plurality of output light transport elements. An optical microswitch movable over the surface of the magneto-optical disk and one of the output optical transport elements is coupled to each of the floating heads.
【請求項20】 基板と;第一および第二の櫛型駆動部材を有し、該第一お
よび第二の櫛型駆動部材の夫々には櫛型駆動フィンガが設けられ、且つ第一の駆
動部材は前記基板上に装着される少なくとも一つの櫛型駆動組立体と;第一およ
び第二の離間した梁状バネ部材とを具備する静電マイクロアクチュエータであっ
て:前記少なくとも一つの櫛型駆動組立体は前記第1および第二の梁状バネ部材 の間に配置され、前記第二の櫛型駆動部材は前記基板の上にあり、前記第一およ
び第二のビーム様部材の夫々は、前記第二の櫛型駆動部材を前記基板上に吊設す
るために、前記基板に固定された端部および前記第二の櫛型駆動部材に固定され
た第二の端部を有し、前記第二の櫛型駆動部材は、前記第一および第二の櫛型駆
動部材の櫛型駆動フィンガが離間している第一の位置と、前記第一および第二の
櫛型駆動部材の櫛型駆動フィンガが互いに入り込んでいる第二の位置との間で移
動可能である静電マイクロアクチュエータ。
20. A substrate, comprising: a first and a second comb driving member, each of the first and second comb driving members provided with a comb driving finger; The member is an electrostatic microactuator comprising at least one comb drive assembly mounted on the substrate; and first and second spaced beam spring members: the at least one comb drive. The assembly is disposed between the first and second beam spring members, the second comb drive member is on the substrate, and each of the first and second beam members is In order to suspend the second comb-shaped driving member on the substrate, the second comb-shaped driving member has an end fixed to the substrate and a second end fixed to the second comb-shaped driving member, The second comb-shaped driving member is a comb-shaped driving finger of the first and second comb-shaped driving members. A first position spaced apart, electrostatic microactuator is movable between a second position in which the comb drive fingers of the first and second comb drive member is interdigitated.
【請求項21】 請求項20に記載の静電マイクロアクチュエータであって
:前記第一および第二の梁状バネ部材は、それぞれ前記第二の櫛型駆動部材の移
動方向に対して直行する方向での剛性を有し、前記第一および第二の梁状バネ部
材の夫々は、前記梁状バネ部材が非直線配置にあり且つ前記第二の櫛型駆動部材
が第一の位置にあるときに生じる第一の位置と、前記梁状バネ部材が前記移動の
方向に直交して伸びる直線配置にあり且つ前記第二の櫛型駆動部材が第二の位置
にあるときに生じる第二の位置との間で移動可能であり、それによって前記移動
の方向に直交する方向での前記第一および第二のビーム様部材の剛性は、前記第
二の櫛型駆動部材が前記第二の位置にあるときに最大である静電マイクロアクチ
ュエータ。
21. The electrostatic micro-actuator according to claim 20, wherein the first and second beam-shaped spring members are respectively orthogonal to the moving direction of the second comb-shaped driving member. Each of the first and second beam-shaped spring members has a stiffness when the beam-shaped spring member is in a non-linear arrangement and the second comb-shaped driving member is in a first position. And a second position generated when the beam-shaped spring member is in a linear arrangement extending perpendicular to the direction of movement and the second comb-shaped driving member is at a second position. And the stiffness of the first and second beam-like members in a direction orthogonal to the direction of the movement is such that the second comb drive member is in the second position. The largest electrostatic microactuator at one time.
【請求項22】 請求項20に記載の静電マイクロアクチュエータであって
:前記第二の櫛型駆動部材は、前記第一および第二の梁状バネ部材だけによって
前記基板に固定される静電マイクロアクチュエータ。
22. The electrostatic microactuator according to claim 20, wherein the second comb-shaped driving member is fixed to the substrate only by the first and second beam spring members. Micro actuator.
【請求項23】 請求項20に記載の静電マイクロアクチュエータであって
:前記第二の櫛型駆動部材は前記第一および第二の梁状バネ部材の力の下で前記
第二の位置から前記第一の位置まで移動可能であり、前記マイクロアクチュエー
タには、夫々の櫛型駆動フィンガをもった第一および第二の櫛型駆動部材を有す
る追加の櫛型駆動組立体(ここで、前記追加の櫛型駆動組立体の前記第二の櫛型
駆動部材は、第一の指定された櫛型駆動組立体の櫛型駆動フィンガが離間してい
るときに、前記追加の櫛型駆動組立体の前記櫛型駆動フィンガが互いに入り込ん
でいる位置へ移動可能である)がない静電マイクロアクチュエータ。
23. The electrostatic microactuator according to claim 20, wherein the second comb drive member is moved from the second position under the force of the first and second beam spring members. The microactuator is movable to the first position, and the microactuator includes an additional comb drive assembly having first and second comb drive members with respective comb drive fingers, wherein the The second comb drive member of the additional comb drive assembly may include the additional comb drive assembly when the comb drive fingers of the first designated comb drive assembly are spaced apart. (Which can be moved to a position where the comb-shaped driving fingers are inserted into each other).
【請求項24】 請求項20に記載の静電マイクロアクチュエータであって
:更に、前記第二の櫛型駆動部材の移動方向に直交して伸びる第一および第二の
静電クランプ電極を具備し、前記第一および第二のクランプ電極は、該クランプ
電極が離間し且つ前記第二の櫛型駆動部材が第二の位置にあるときに生じる第一
の位置と、前記クランプ電極が相互に近接し且つ前記第二の櫛型駆動部材が前記
第一の位置にあるときに生じる第二の位置との間で移動可能であり、前記クラン
プ電極は、前記第二の位置で相互に近接して配置された前記クランプ電極の間に
電圧が印加されるときに、前記第二の櫛型駆動部材を前記第一の位置に維持する
ことを容易にする静電マイクロアクチュエータ。
24. The electrostatic micro-actuator according to claim 20, further comprising: first and second electrostatic clamp electrodes extending orthogonally to a moving direction of the second comb-shaped driving member. The first and second clamp electrodes are arranged such that the first and second clamp electrodes are separated from each other, and the first position generated when the second comb-shaped driving member is at the second position; And the second comb-shaped driving member is movable between a second position generated when the second comb-shaped driving member is at the first position, and the clamp electrodes are close to each other at the second position. An electrostatic microactuator that facilitates maintaining the second comb drive member in the first position when a voltage is applied between the disposed clamp electrodes.
【請求項25】 請求項20に記載の静電マイクロアクチュエータであって
:更に、前記第一および第二の梁状バネ部材の間に配置され且つ第一および第二
の櫛型駆動部材を有する一つの追加の櫛型駆動組立体を具備し、前記追加の櫛型
駆動組立体の第一および第二の櫛型駆動部材には櫛型駆動フィンガが設けられ、
前記追加の櫛型駆動組立体の第一の櫛型駆動部材は前記基板に装着され、前記追
加の櫛型駆動組立体の第二の櫛型駆動部材は前記基板の上に配置され且つ前記第
一および第二の梁状バネ部材によって前記基板の上に吊設され、前記追加の櫛型
駆動組立体の第二の櫛型駆動部材は、前記追加の櫛型駆動組立体の第一および第
二の櫛型駆動部材の櫛型駆動フィンガが離間している第一の位置と、前記追加の
櫛型駆動組立体の第一および第二の櫛型駆動部材の櫛型駆動フィンガが互いに入
り込んでいる第二の位置との間で移動可能であり、前記追加の櫛型駆動組立体の
第二の櫛型駆動部材は、前記第一の指定された櫛型駆動組立体が前記第一の位置
にあるときに前記第二の位置にある静電マイクロアクチュエータ。
25. The electrostatic microactuator according to claim 20, further comprising: a first and a second comb-shaped driving member disposed between the first and the second beam spring members. Comprising one additional comb drive assembly, wherein the first and second comb drive members of said additional comb drive assembly are provided with comb drive fingers;
A first comb drive member of the additional comb drive assembly is mounted on the substrate, a second comb drive member of the additional comb drive assembly is disposed on the substrate and the The second comb drive member of the additional comb drive assembly is suspended above the substrate by first and second beam spring members, and the second comb drive member of the additional comb drive assembly is The first position where the comb drive fingers of the two comb drive members are spaced apart, and the comb drive fingers of the first and second comb drive members of the additional comb drive assembly interdigitate. A second comb drive member of the additional comb drive assembly, the second comb drive member of the additional comb drive assembly being located in the first position. The electrostatic micro-actuator in the second position when in the second position.
【請求項26】 請求項25に記載の静電マイクロアクチュエータであって
:更に、前記第二の櫛型駆動部材の移動方向に直交して伸びる静電クランプ電極
の第一および第二の組を具備し、該クランプ電極の第一および第二の組の夫々は
、これらクランプ電極が離間している第一の位置と、これらクランプ電極が相互
に近接している第二の位置との間で移動可能な第一および第二のクランプ電極を
有し、前記第一の組のクランプ電極は、前記第一の指定された櫛型駆動組立体の
前記第二の櫛型駆動部材が前記第一の位置にあるときに相互に近接し、また前記
第二の組のクランプ電極は、前記追加の櫛型駆動組立体の第二の櫛型駆動部材が
前記第一の位置にあるときに相互に近接しており、これにより各組のクランプ電
極は、前記第二の位置で相互に近接している前記クランプ電極の間に電圧が印加
されるときに、前記第二の櫛型駆動部材をそれらの夫々の第一の位置に維持する
ことを容易にする静電マイクロアクチュエータ。
26. The electrostatic microactuator according to claim 25, further comprising: a first and a second set of electrostatic clamp electrodes extending orthogonally to a moving direction of the second comb-shaped driving member. And each of the first and second sets of the clamp electrodes is located between a first position where the clamp electrodes are spaced apart and a second position where the clamp electrodes are close together. The first set of clamp electrodes includes movable first and second clamp electrodes, wherein the first set of clamp electrodes includes a second comb drive member of the first designated comb drive assembly. And the second set of clamp electrodes are in mutual proximity when the second comb drive member of the additional comb drive assembly is in the first position. Close so that each set of clamp electrodes is synchronized at said second position. An electrostatic microactuator that facilitates maintaining the second comb drive members in their respective first positions when a voltage is applied between the clamp electrodes in close proximity to each other.
【請求項27】 請求項20に記載の静電マイクロアクチュエータであって
:更に、前記第二の駆動部材をその第一および第二の位置にロックするために、
通常は閉じているマイクロモータを具備する静電マイクロアクチュエータ。
27. The electrostatic microactuator of claim 20, further comprising: locking the second drive member in its first and second positions.
An electrostatic microactuator with a normally closed micromotor.
【請求項28】 請求項20に記載の静電マイクロアクチュエータであって
:前記第一および第二の櫛型駆動部材の櫛型駆動フィンガは基端部および先端部
を有し、夫々の基端部はある幅を有し、また夫々の先端部は夫々の基端部の幅よ
りも小さい幅を有する静電マイクロアクチュエータ。
28. The electrostatic microactuator of claim 20, wherein: the comb drive fingers of the first and second comb drive members have a proximal end and a distal end, each proximal end. An electrostatic microactuator wherein the portions have a width and each distal end has a width less than a width of each proximal end.
【請求項29】 請求項20に記載の静電マイクロアクチュエータであって
:前記第一および第二の櫛型駆動部材の少なくとも一方の櫛型駆動フィンガは、
変化する長さを有する静電マイクロアクチュエータ。
29. The electrostatic microactuator according to claim 20, wherein: at least one of the first and second comb-shaped driving members has a comb-shaped driving finger.
Electrostatic microactuator with varying length.
【請求項30】 請求項20に記載の静電マイクロアクチュエータであって
:更に、コントローラと、該コントローラに前記移動停止手段を電気的に接続す
るためのリード手段とを具備し、それによって前記移動停止手段はマイクロアク
チュエータの動作における反復性を容易にする静電マイクロアクチュエータ。
30. The electrostatic microactuator according to claim 20, further comprising: a controller; and lead means for electrically connecting the movement stopping means to the controller, whereby the movement is performed. The stopping means is an electrostatic microactuator that facilitates repeatability in the operation of the microactuator.
【請求項31】 請求項30に記載の静電マイクロアクチュエータであって
:更に、コントローラと、該コントローラに前記移動停止手段を電気的に接続す
るためのリード手段とを具備し、それによって前記移動停止手段は、前記第二の
櫛型駆動部材が前記第二の位置にあるときに前記コントローラがモニターするこ
とを可能にする静電マイクロアクチュエータ。
31. The electrostatic microactuator according to claim 30, further comprising: a controller; and lead means for electrically connecting the movement stopping means to the controller, whereby the movement is performed. Stop means is an electrostatic microactuator that enables the controller to monitor when the second comb drive member is in the second position.
【請求項32】 請求項20に記載の静電マイクロアクチュエータであって
:前記第二の櫛型駆動部材の櫛型駆動フィンガは、前記第一および第二の櫛型駆
動部材の櫛型駆動フィンガが離間している第一の位置から、前記櫛型駆動フィン
ガが部分的に互いに入り込んでいる第二の位置へ、また前記櫛型駆動フィンガが
完全に互いに入り込んでいる第三の位置へと半ストロークで移動可能であり;ま
た、コントローラは前記第二の櫛型駆動部材の櫛型駆動フィンガを前記第三の位
置に付勢するために、前記半ストロークの一部のみの際に前記第一および第二の
櫛型駆動部材の間に電圧を与えるための手段を含む静電マイクロアクチュエータ
32. The electrostatic microactuator according to claim 20, wherein: the comb drive fingers of the second comb drive member are the comb drive fingers of the first and second comb drive members. From the first position where are spaced apart to a second position where the comb drive fingers are partially interdigitated, and to a third position where the comb drive fingers are fully interdigitated. Moveable in a stroke; and the controller is adapted to urge the comb drive fingers of the second comb drive member to the third position during only a portion of the half stroke. And a means for applying a voltage between the second comb-shaped driving member and the second comb-shaped driving member.
【請求項33】 請求項32に記載の静電マイクロアクチュエータであって
:前記コントローラは、前記櫛型駆動フィンガが部分的に噛み合っている際で且
つ前記櫛型駆動フィンガが完全に噛み合う前に、前記第一および第二の櫛型駆動
部材の間に電圧を与えるための手段を含む静電マイクロアクチュエータ。
33. The electrostatic microactuator according to claim 32, wherein the controller is configured to: when the comb drive fingers are partially engaged and before the comb drive fingers are fully engaged. An electrostatic microactuator including means for applying a voltage between said first and second comb drive members.
【請求項34】 請求項20に記載の静電アクチュエータであって:更に、
ミラーと、該ミラーを前記少なくとも一つの櫛型駆動組立体に結合するための取
り付け手段とを具備し、該取り付け手段は凹部を設けたブラケット部材を含み、
前記ミラーは、前記ブラケット部材上でのミラーの配列を容易にするように、前
記凹部の中に配置するための掛け釘部分を有する静電アクチュエータ。
34. The electrostatic actuator according to claim 20, further comprising:
A mirror and mounting means for coupling the mirror to the at least one comb drive assembly, the mounting means including a bracket member having a recess;
An electrostatic actuator, wherein the mirror has a dowel portion for placement in the recess to facilitate alignment of the mirror on the bracket member.
【請求項35】 請求項20に記載の静電アクチュエータであって:更に、
ミラーと、該ミラーを前記少なくとも一つの櫛型駆動組立体に結合するための取
り付け手段とを具備し、該取り付け手段は前記ミラーを収容するための容器を設
けたブラケット部材と、前記ミラーを前記容器内に固定するための接着手段と、
固定の際に前記ミラーを前記容器内に保持するために前記基板上に取外し可能に
装着された保持部材とを含む静電アクチュエータ。
35. The electrostatic actuator according to claim 20, further comprising:
A mirror member and a mounting means for coupling the mirror to the at least one comb drive assembly, the mounting means including a bracket member provided with a container for receiving the mirror, and Adhesive means for fixing in the container,
A holding member removably mounted on the substrate to hold the mirror in the container when fixed.
【請求項36】 夫々の櫛型駆動フィンガを備えた第一および第二の櫛型駆
動部材を有し、該第二の櫛型駆動部材は、前記第一および第二の櫛型駆動部材の
櫛型駆動フィンガが離間している第一の位置と、前記第一および第二の櫛型駆動
部材の櫛型フィンガが互いに入り込んでいる第二の位置との間で、前記第一の櫛
型駆動部材に対して移動可能である櫛型駆動組立体を動作させるための方法であ
って:前記第二の櫛型駆動部材を共鳴で振動させて、該第二の櫛型駆動部材を前
記第二の位置に移動させるステップと、前記第二の櫛型ドライブを前記第二の位
置に保持するステップとを具備した方法。
36. A first and second comb drive member having respective comb drive fingers, said second comb drive member comprising a first and a second comb drive member. Between the first position where the comb drive fingers are spaced apart and the second position where the comb fingers of the first and second comb drive members are interdigitated, A method for operating a comb drive assembly movable relative to a drive member, the method comprising: oscillating the second comb drive member at resonance to move the second comb drive member to the first drive member. Moving the second comb drive to the second position; and holding the second comb drive in the second position.
【請求項37】 請求項36に記載の方法であって:前記保持するステップ
は、前記第二の櫛型駆動部材を静電気力によって前記第二の位置に保持すること
を含む方法。
37. The method according to claim 36, wherein the step of holding comprises holding the second comb drive member in the second position by electrostatic force.
【請求項38】 請求項37に記載の方法であって:前記保持するステップ
は、前記第二の櫛型駆動部材を機械的力によって前記第二の位置に保持すること
を含む方法。
38. The method according to claim 37, wherein the holding step comprises holding the second comb drive member in the second position by mechanical force.
【請求項39】 請求項38に記載の方法であって:更に、前記第二の櫛型
駆動部材を前記第二の位置から開放して、前記第二の櫛型駆動部材を前記第一の
位置へと移動させるステップを具備した方法。
39. The method according to claim 38, further comprising: releasing the second comb drive member from the second position to move the second comb drive member to the first comb drive member. Moving to a position.
【請求項40】 基板と;第一および第二の櫛型駆動部材を有し、該第一お
よび第二の櫛型駆動部材の夫々には櫛型駆動フィンガが設けられ、第一の櫛型駆
動部材は前記基板上に装着され、第二の櫛型駆動部材は前記基板の上に重ねられ
る少なくとも一つの櫛型駆動組立体と;前記基板に固定された第一の端部および
前記第二の櫛型駆動部材に固定された第二の端部を有する少なくとも一つの梁状
バネ部材とを具備する静電マイクロアクチュエータであって:前記第二の駆動部
材は、前記第一および第二の櫛型駆動部材の櫛型駆動フィンガが実質的に完全に
は互いに入り込んでいない第一の位置と、前記第一および第二の櫛型駆動部材の
櫛型駆動フィンガが実質的に完全に互いに入り込んでいる第二の位置との間で或
る方向に移動可能であり、前記少なくとも一つの梁状バネ部材は、前記第二の櫛
型駆動部材の移動方向に対して直交する方向での剛性を有し、前記少なくとも一
つの梁状バネ部材が非直線配置にあり且つ前記第二の櫛型駆動部材が第一の位置
にあるときに生じる第一の位置と、前記少なくとも一つの梁状バネ部材が前記移
動の方向に直交して伸びる直線配置にあり且つ前記第二の櫛型駆動部材が第二の
位置にあるときに生じる第二の位置との間で移動可能であり、それによって前記
移動の方向に対して直交する方向での前記少なくとも一つの梁状バネ部材の剛性
は、前記第二の櫛型駆動部材がその第一の位置からその第二の位置へと移動する
に伴って増大する静電マイクロアクチュエータ。
40. A substrate comprising: a substrate; first and second comb-shaped driving members, each of the first and second comb-shaped driving members provided with a comb-shaped driving finger; A drive member is mounted on the substrate, and a second comb drive member is at least one comb drive assembly overlaid on the substrate; a first end secured to the substrate and the second comb drive member. An at least one beam spring member having a second end secured to said comb-shaped drive member, wherein said second drive member comprises said first and second drive members. A first position in which the comb drive fingers of the comb drive member are not substantially completely interdigitated with each other, and a comb drive finger of the first and second comb drive members being substantially completely interdigitated with each other; Is movable in a direction between the second position The at least one beam-shaped spring member has a rigidity in a direction perpendicular to a moving direction of the second comb-shaped driving member, the at least one beam-shaped spring member is in a non-linear arrangement, and A first position generated when the second comb-shaped driving member is at the first position; and a linear arrangement in which the at least one beam-shaped spring member extends perpendicular to the direction of the movement and the second position. The comb drive member is movable to and from a second position that occurs when the comb drive member is in the second position, whereby the at least one beam spring member in a direction orthogonal to the direction of the movement. An electrostatic microactuator wherein the stiffness increases as said second comb drive member moves from said first position to said second position.
【請求項41】 請求項41に記載の静電マイクロアクチュエータであって
:前記第二の櫛型駆動部材は、前記第一および第二の櫛型駆動部材の櫛型駆動フ
ィンガが離間している第一の位置と、前記第一および第二の櫛型駆動部材が実質
的に完全に要りっくんでいる第二の位置との間で或る方向に移動可能である静電
マイクロアクチュエータ。
41. The electrostatic micro-actuator according to claim 41, wherein the second comb-shaped driving member is such that the comb-shaped driving fingers of the first and second comb-shaped driving members are separated. An electrostatic microactuator movable in a direction between a first position and a second position in which said first and second comb drive members are substantially completely integrated.
【請求項42】 請求項41に記載の静電マイクロアクチュエータであって
:更に、前記基板に固定された第一の端部および前記第二の櫛型駆動部材に固定
された第二の端部を有する追加の梁状バネ部材を具備し、該追加の梁状バネ部材
は、前記第二の櫛型駆動部材の移動方向に対して直交する方向での剛性を有し、
且つ前記追加の梁状バネ部材が非直線配置にあり且つ前記第二の櫛型駆動部材が
第一の位置にあるときに生じる第一の位置と、前記追加の梁状バネ部材が前記移
動の方向に直交して伸びる直線配置にあり且つ前記第二の櫛型駆動部材が第二の
位置にあるときに生じる第二の位置との間で移動可能である静電マイクロアクチ
ュエータ。
42. The electrostatic microactuator according to claim 41, further comprising: a first end fixed to the substrate and a second end fixed to the second comb drive member. Comprising an additional beam-shaped spring member having a rigidity in a direction perpendicular to the moving direction of the second comb-shaped driving member,
And a first position generated when the additional beam-shaped spring member is in a non-linear arrangement and the second comb-shaped driving member is at a first position; An electrostatic microactuator that is in a linear arrangement extending perpendicular to the direction and is movable between a second position created when the second comb drive member is in the second position.
【請求項43】 請求項41に記載の静電マイクロアクチュエータであって
:更に、前記第二の櫛型駆動部材の移動方向に直交して伸びる第一および第二の
静電クランプ電極を具備し、前記第一および第二のクランプ電極は、該クランプ
電極が離間し且つ前記第二の櫛型駆動部材が第二の位置にあるときに生じる第一
の位置と、前記クランプ電極が相互に近接し且つ前記第二の櫛型駆動部材が前記
第一の位置にあるときに生じる第二の位置との間で移動可能であり、それによっ
て前記クランプ電極は、前記第二の位置で相互に近接して配置された前記クラン
プ電極の間に電圧が印加されるときに、前記第二の櫛型駆動部材を前記第一の位
置に維持することを容易にする静電マイクロアクチュエータ。
43. The electrostatic microactuator according to claim 41, further comprising: first and second electrostatic clamp electrodes extending perpendicular to a moving direction of the second comb-shaped driving member. The first and second clamp electrodes are arranged such that a first position generated when the clamp electrodes are separated from each other and the second comb-shaped driving member is at a second position, and the clamp electrodes are close to each other. And the second comb drive member is movable between a second position that occurs when the second comb drive member is in the first position, so that the clamp electrodes are close to each other at the second position. An electrostatic micro-actuator that facilitates maintaining the second comb-shaped driving member in the first position when a voltage is applied between the clamp electrodes arranged in a horizontal direction.
【請求項44】 基板と;第一および第二の櫛型駆動部材を有する少なくと
も一つの櫛型駆動組立体であって、前記第一および第二の櫛型駆動部材の夫々に
は櫛型駆動フィンガが設けられ、前記第一の駆動部材は前記基板上に装着され、
また前記第二の櫛型駆動部材は前記基板の上に重ねられると共に、前記第一およ
び第二の櫛型駆動部材の櫛型駆動フィンガが実質的に完全には互いに入り込んで
いない第一の位置と、前記第一および第二の櫛型駆動部材の櫛型駆動フィンガが
実質的に完全に互いに入り込んでいる第二の位置との間で或る方向に移動可能で
ある少なくとも一つの櫛型駆動組立体と;前記基板に固定された第一の端部およ
び前記第二の櫛型駆動部材に固定された第二の端部を有するバネ部材であって、
前記第二の櫛型駆動部材がその第一の位置からその第二の位置へと移動するに伴
って増加する、前記第二の櫛型駆動部材の移動方向に対して直交する方向での剛
性を与えるためのバネ部材とを具備する静電マイクロアクチュエータ。
44. At least one comb drive assembly having a substrate and first and second comb drive members, each of said first and second comb drive members having a comb drive. Fingers are provided, the first drive member is mounted on the substrate,
A first position in which the second comb drive member is overlaid on the substrate and the comb drive fingers of the first and second comb drive members are not substantially completely inserted into each other; And at least one comb drive that is movable in one direction between a second position where the comb drive fingers of the first and second comb drive members are substantially completely interdigitated. An assembly; and a spring member having a first end fixed to the substrate and a second end fixed to the second comb drive member,
The stiffness in a direction perpendicular to the direction of movement of the second comb drive member, which increases as the second comb drive member moves from its first position to its second position. An electrostatic micro-actuator comprising:
【請求項45】 請求項44に記載の静電マイクロアクチュエータであって
:更に、前記第二の櫛型駆動部材を前記第一の位置に静電的に固定するための、
前記第一および第二の櫛型駆動部材から離間した手段を具備する静電マイクロア
クチュエータ。
45. The electrostatic microactuator of claim 44, further comprising: electrostatically securing the second comb drive member to the first position.
An electrostatic microactuator comprising means spaced from said first and second comb drive members.
【請求項46】 請求項45に記載の静電マイクロアクチュエータであって
:前記第二の櫛型駆動部材を前記第一の位置に静電的に固定するための手段は第
一および第二のクランプ電極を含み、該クランプ電極は、これらクランプ電極が
離間し且つ前記第二の櫛型駆動部材が前記第二の位置にあるときに生じる第一の
位置と、これらクランプ電極が層が相互に近接し且つ前記第二の櫛型駆動部材が
前記第一の位置にあるときに生じる第二の位置との間で移動可能な、第一および
第二のクランプ電極を含む静電マイクロアクチュエータ。
46. The electrostatic microactuator according to claim 45, wherein the means for electrostatically securing the second comb drive member to the first position comprises first and second means. A clamping electrode, wherein the clamping electrodes are spaced apart from each other and a first position occurs when the second comb drive member is in the second position; An electrostatic microactuator including first and second clamp electrodes proximate and movable between a second position that occurs when the second comb drive member is in the first position.
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