JP2003262803A - 可動構造体およびこれを用いた偏向ミラー素子と光スイッチ素子と形状可変ミラー - Google Patents
可動構造体およびこれを用いた偏向ミラー素子と光スイッチ素子と形状可変ミラーInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】弾性部材の内部に発生する応力が緩和されると
ともに弾性部材の異常な変形の発生が防止されたマイク
ロマシン素子用の可動構造体を提供する。 【解決手段】光偏向素子は、可動構造体と、これを支持
する基板１３２とを備えている。可動構造体は、内側可
動板１１２と、内側可動板１１２を取り囲む外側可動板
１１６と、内側可動板１１２と外側可動板１１６を連結
する一対のねじりバネ１１４と、外側可動板１１６の外
側に位置する一対の支持体１２０と、外側可動板１１６
と支持体１２０を連結する一対のねじりバネ１１８とで
構成されている。内側ねじりバネ１１４と外側ねじりバ
ネ１１８は共に少なくとも部分的にメッシュ構造を有し
ている。例えば、内側ねじりバネ１１４と外側ねじりバ
ネ１１８は、その全体がメッシュ構造で構成されてい
る。あるいは、内側ねじりバネ１１４と外側ねじりバネ
１１８は、部分的にメッシュ構造を有している。
ともに弾性部材の異常な変形の発生が防止されたマイク
ロマシン素子用の可動構造体を提供する。 【解決手段】光偏向素子は、可動構造体と、これを支持
する基板１３２とを備えている。可動構造体は、内側可
動板１１２と、内側可動板１１２を取り囲む外側可動板
１１６と、内側可動板１１２と外側可動板１１６を連結
する一対のねじりバネ１１４と、外側可動板１１６の外
側に位置する一対の支持体１２０と、外側可動板１１６
と支持体１２０を連結する一対のねじりバネ１１８とで
構成されている。内側ねじりバネ１１４と外側ねじりバ
ネ１１８は共に少なくとも部分的にメッシュ構造を有し
ている。例えば、内側ねじりバネ１１４と外側ねじりバ
ネ１１８は、その全体がメッシュ構造で構成されてい
る。あるいは、内側ねじりバネ１１４と外側ねじりバネ
１１８は、部分的にメッシュ構造を有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、支持体に対して移
動し得る可動体を有する可動構造体に関し、特にマイク
ロマシン製造プロセス等によって作製される可動構造体
に関する。
動し得る可動体を有する可動構造体に関し、特にマイク
ロマシン製造プロセス等によって作製される可動構造体
に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロマシン素子においては、一対の
バネによって支持された可動体を有する可動構造体がし
ばしば使用される。この可動構造体が図１０に示され
る。可動構造体５００は、図１０に示されるように、可
動体５１２と、支持体５１６と、可動体５１２と支持体
５１６を連結するバネ５１４とで構成されている。可動
体５１２は、バネ５１４の変形により、支持体５１６に
対して移動し得る。
バネによって支持された可動体を有する可動構造体がし
ばしば使用される。この可動構造体が図１０に示され
る。可動構造体５００は、図１０に示されるように、可
動体５１２と、支持体５１６と、可動体５１２と支持体
５１６を連結するバネ５１４とで構成されている。可動
体５１２は、バネ５１４の変形により、支持体５１６に
対して移動し得る。
【０００３】この可動構造体５００では、可動体５１２
はそこから両側に延びる一対のバネ５１４によって支持
されている。このためバネ５１４は少なくとも部分的に
変形しなければならない。つまりバネ５１４はその一部
あるいは全体が変形しなければならない。バネ５１４の
変形は時にその内部に局所的に過大な応力を発生させ
る。過大な応力の発生は、マイクロマシン素子の駆動効
率を低下させたり、マイクロマシン素子の駆動特性の非
線形性を増大させたりする。
はそこから両側に延びる一対のバネ５１４によって支持
されている。このためバネ５１４は少なくとも部分的に
変形しなければならない。つまりバネ５１４はその一部
あるいは全体が変形しなければならない。バネ５１４の
変形は時にその内部に局所的に過大な応力を発生させ
る。過大な応力の発生は、マイクロマシン素子の駆動効
率を低下させたり、マイクロマシン素子の駆動特性の非
線形性を増大させたりする。
【０００４】過大な応力の発生は、バネ５１４のヤング
率を低下させることによって、例えばバネ５１４を細く
薄くすることによって避けられ得る。しかし、このよう
な細く薄くバネは、不所望なことに、マイクロマシン素
子の衝撃耐性を著しく低下させる。
率を低下させることによって、例えばバネ５１４を細く
薄くすることによって避けられ得る。しかし、このよう
な細く薄くバネは、不所望なことに、マイクロマシン素
子の衝撃耐性を著しく低下させる。
【０００５】バネ内部の過大な応力の発生を避けつつマ
イクロマシン素子の衝撃耐性を維持するために、屈曲構
造バネを用いた可動構造体が知られている。このような
可動構造体を用いた偏向ミラー素子が図１１に示され
る。図１１に示されるように、偏向ミラー素子６００
は、可動構造体と、これを支持する基板６３２とを備え
ている。可動構造体は、反射面を有する内側可動板６１
２と、内側可動板６１２を取り囲む外側可動板６１６
と、内側可動板６１２と外側可動板６１６を連結する一
対の屈曲構造バネ６１４と、外側可動板６１６の外側に
位置する一対の支持体６２０と、外側可動板６１６と支
持体６２０を連結する一対の屈曲構造バネ６１８とで構
成されている。
イクロマシン素子の衝撃耐性を維持するために、屈曲構
造バネを用いた可動構造体が知られている。このような
可動構造体を用いた偏向ミラー素子が図１１に示され
る。図１１に示されるように、偏向ミラー素子６００
は、可動構造体と、これを支持する基板６３２とを備え
ている。可動構造体は、反射面を有する内側可動板６１
２と、内側可動板６１２を取り囲む外側可動板６１６
と、内側可動板６１２と外側可動板６１６を連結する一
対の屈曲構造バネ６１４と、外側可動板６１６の外側に
位置する一対の支持体６２０と、外側可動板６１６と支
持体６２０を連結する一対の屈曲構造バネ６１８とで構
成されている。
【０００６】支持体６２０は基板６３２に固定さてお
り、基板６３２は、内側可動板６１２に対向する一対の
内側駆動電極６３４と、外側可動板６１６に対向する一
対の外側駆動電極６３６とを有している。
り、基板６３２は、内側可動板６１２に対向する一対の
内側駆動電極６３４と、外側可動板６１６に対向する一
対の外側駆動電極６３６とを有している。
【０００７】この偏向ミラー素子では、内側可動板６１
２と駆動電極６３４の間に適当な電位差を与えることに
よりそれらの間に発生する静電引力によって、内側可動
板６１２が軸Ｌ1の周りに回転される。また、外側可動
板６１６と駆動電極６３６の間に適当な電位差を与える
ことによりそれらの間に発生する静電引力によって、外
側可動板６１６が内側可動板６１２と一緒に軸Ｌ2の周
りに回転される。これにより、内側可動板６１２の向き
が任意に調整され得る。
２と駆動電極６３４の間に適当な電位差を与えることに
よりそれらの間に発生する静電引力によって、内側可動
板６１２が軸Ｌ1の周りに回転される。また、外側可動
板６１６と駆動電極６３６の間に適当な電位差を与える
ことによりそれらの間に発生する静電引力によって、外
側可動板６１６が内側可動板６１２と一緒に軸Ｌ2の周
りに回転される。これにより、内側可動板６１２の向き
が任意に調整され得る。
【０００８】可動板６１２の回転は、屈曲構造バネ６１
４と６１８にその軸に沿った引っ張りの力を与える。こ
の引っ張りの力に対して、屈曲構造バネ６１４と６１８
は曲げ変形を起こす。従って、屈曲構造バネ６１４と６
１８の内部に発生する応力が低減される。つまり、屈曲
構造バネ６１４と６１８は、その内部に発生する応力を
緩和する。これにより、駆動効率の向上や駆動特性の非
線形性の低減が実現されている。
４と６１８にその軸に沿った引っ張りの力を与える。こ
の引っ張りの力に対して、屈曲構造バネ６１４と６１８
は曲げ変形を起こす。従って、屈曲構造バネ６１４と６
１８の内部に発生する応力が低減される。つまり、屈曲
構造バネ６１４と６１８は、その内部に発生する応力を
緩和する。これにより、駆動効率の向上や駆動特性の非
線形性の低減が実現されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな屈曲構造バネを有するマイクロマシン素子（偏向ミ
ラー素子）では、これが衝撃を受けた際に、屈曲構造バ
ネの異常な変形が発生することがある。例えば、図１２
に示されるように、屈曲構造バネ６５０の一部が張り付
いて離れなくなる（スティッキングが発生する）ことが
ある。あるいは、図１３に示されるように、屈曲構造バ
ネ６５０が支持体あるいは可動体に相当する支持部６５
２に乗り上げて元の状態に戻らなくなることがある。
うな屈曲構造バネを有するマイクロマシン素子（偏向ミ
ラー素子）では、これが衝撃を受けた際に、屈曲構造バ
ネの異常な変形が発生することがある。例えば、図１２
に示されるように、屈曲構造バネ６５０の一部が張り付
いて離れなくなる（スティッキングが発生する）ことが
ある。あるいは、図１３に示されるように、屈曲構造バ
ネ６５０が支持体あるいは可動体に相当する支持部６５
２に乗り上げて元の状態に戻らなくなることがある。
【００１０】本発明は、このような実状を考慮して成さ
れたものであり、その目的は、バネ内部の過大な応力の
発生を避けることにより駆動効率の向上や駆動特性の非
線形性の低減を図りながらもマイクロマシン素子の衝撃
耐性の低下たとえばバネの異常な変形の発生が防止され
たマイクロマシン素子用の可動構造体を提供することで
ある。
れたものであり、その目的は、バネ内部の過大な応力の
発生を避けることにより駆動効率の向上や駆動特性の非
線形性の低減を図りながらもマイクロマシン素子の衝撃
耐性の低下たとえばバネの異常な変形の発生が防止され
たマイクロマシン素子用の可動構造体を提供することで
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明はひとつにはマイ
クロマシン素子用の可動構造体であり、可動体と、可動
体から両側に延びている少なくとも一対の弾性部材と、
弾性部材を介して可動体を支持している支持体とを備え
ており、各弾性部材はメッシュ構造を有しており、支持
体と可動体は弾性部材を介して連結されている。
クロマシン素子用の可動構造体であり、可動体と、可動
体から両側に延びている少なくとも一対の弾性部材と、
弾性部材を介して可動体を支持している支持体とを備え
ており、各弾性部材はメッシュ構造を有しており、支持
体と可動体は弾性部材を介して連結されている。
【００１２】本発明はひとつには偏向ミラー素子であ
り、前述の可動構造体と、可動体に形成された光ビーム
を反射するための反射面と、可動板の向きを変えるため
の駆動手段とを備えており、可動板の向きの変更に応じ
て反射面で反射された光ビームの方向が変えられる。
り、前述の可動構造体と、可動体に形成された光ビーム
を反射するための反射面と、可動板の向きを変えるため
の駆動手段とを備えており、可動板の向きの変更に応じ
て反射面で反射された光ビームの方向が変えられる。
【００１３】本発明はひとつには光スイッチ素子であ
り、前述の可動構造体と、可動体に固定された光ビーム
を反射するためのミラーと、可動体を移動させる駆動手
段とを備えており、可動体の移動によりミラーが光ビー
ムの光路に挿入あるいは光路から退避されることによっ
て光ビームの方向が切り換えられる。
り、前述の可動構造体と、可動体に固定された光ビーム
を反射するためのミラーと、可動体を移動させる駆動手
段とを備えており、可動体の移動によりミラーが光ビー
ムの光路に挿入あるいは光路から退避されることによっ
て光ビームの方向が切り換えられる。
【００１４】本発明はひとつには形状可変ミラーであ
り、前述の可動構造体であって、しかも可動体が変形可
能な弾性膜から作られている可動構造体と、可動体に形
成された反射面と、可動体を変形させる駆動手段を備え
ており、可動体の変形によって反射面の形状が変えられ
る。
り、前述の可動構造体であって、しかも可動体が変形可
能な弾性膜から作られている可動構造体と、可動体に形
成された反射面と、可動体を変形させる駆動手段を備え
ており、可動体の変形によって反射面の形状が変えられ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。
の実施の形態について説明する。
【００１６】第一実施形態
本発明の第一実施形態として、本発明による可動構造体
を有する光偏向素子が図１に示される。
を有する光偏向素子が図１に示される。
【００１７】光偏向素子は、可動構造体と、これを支持
する基板１３２とを備えている。可動構造体は、内側可
動板１１２と、内側可動板１１２を取り囲む外側可動板
１１６と、内側可動板１１２と外側可動板１１６を連結
する一対のねじりバネ１１４と、外側可動板１１６の外
側に位置する一対の支持体１２０と、外側可動板１１６
と支持体１２０を連結する一対のねじりバネ１１８とで
構成されている。
する基板１３２とを備えている。可動構造体は、内側可
動板１１２と、内側可動板１１２を取り囲む外側可動板
１１６と、内側可動板１１２と外側可動板１１６を連結
する一対のねじりバネ１１４と、外側可動板１１６の外
側に位置する一対の支持体１２０と、外側可動板１１６
と支持体１２０を連結する一対のねじりバネ１１８とで
構成されている。
【００１８】内側ねじりバネ１１４と外側ねじりバネ１
１８は共に少なくとも部分的にメッシュ構造を有してい
る。例えば、内側ねじりバネ１１４と外側ねじりバネ１
１８は、図２に示されるように、その全体がメッシュ構
造１５０で構成されている。あるいは、内側ねじりバネ
１１４と外側ねじりバネ１１８は、図３に示されるよう
に、部分的にメッシュ構造１５０を有している。つま
り、内側ねじりバネ１１４と外側ねじりバネ１１８は、
メッシュ構造１５０と板状部１６０とを有している。
１８は共に少なくとも部分的にメッシュ構造を有してい
る。例えば、内側ねじりバネ１１４と外側ねじりバネ１
１８は、図２に示されるように、その全体がメッシュ構
造１５０で構成されている。あるいは、内側ねじりバネ
１１４と外側ねじりバネ１１８は、図３に示されるよう
に、部分的にメッシュ構造１５０を有している。つま
り、内側ねじりバネ１１４と外側ねじりバネ１１８は、
メッシュ構造１５０と板状部１６０とを有している。
【００１９】図１に示されるように、内側ねじりバネ１
１４は軸Ｌ1に沿って延び、外側ねじりバネ１１８は軸
Ｌ2に沿って延びており、軸Ｌ1と軸Ｌ2は互いに直交し
ている。内側可動板１１２は、一対のねじりバネ１１４
のねじり変形により、外側可動板１１６に対して軸Ｌ1
の周りに回転し得る。また、外側可動板１１６は、一対
のねじりバネ１１８のねじり変形により、内側可動板１
１２と共に支持体１２０に対して軸Ｌ2の周りに回転し
得る。
１４は軸Ｌ1に沿って延び、外側ねじりバネ１１８は軸
Ｌ2に沿って延びており、軸Ｌ1と軸Ｌ2は互いに直交し
ている。内側可動板１１２は、一対のねじりバネ１１４
のねじり変形により、外側可動板１１６に対して軸Ｌ1
の周りに回転し得る。また、外側可動板１１６は、一対
のねじりバネ１１８のねじり変形により、内側可動板１
１２と共に支持体１２０に対して軸Ｌ2の周りに回転し
得る。
【００２０】従って、内側可動板１１２は、その可動範
囲内において、支持体１２０に対して任意の方向を向き
得る。内側可動板１１２はそのおもて面（図１に見える
面）に光を反射するための反射面１２２を有している。
内側可動板１１２の反射面への入射光ビームは、内側可
動板１１２の向きに応じた方向に反射される。
囲内において、支持体１２０に対して任意の方向を向き
得る。内側可動板１１２はそのおもて面（図１に見える
面）に光を反射するための反射面１２２を有している。
内側可動板１１２の反射面への入射光ビームは、内側可
動板１１２の向きに応じた方向に反射される。
【００２１】支持体１２０は基板１３２に固定されてい
る。基板１３２は、内側可動板１１２に対向する一対の
内側駆動電極１３４と、外側可動板１１６に対向する一
対の外側駆動電極１３６とを有している。一対の内側駆
動電極１３４は、内側ねじりバネ１１４が延びている軸
Ｌ1の両側に位置し、一対の外側駆動電極１３６は、外
側ねじりバネが延びている軸Ｌ2の両側に位置してい
る。
る。基板１３２は、内側可動板１１２に対向する一対の
内側駆動電極１３４と、外側可動板１１６に対向する一
対の外側駆動電極１３６とを有している。一対の内側駆
動電極１３４は、内側ねじりバネ１１４が延びている軸
Ｌ1の両側に位置し、一対の外側駆動電極１３６は、外
側ねじりバネが延びている軸Ｌ2の両側に位置してい
る。
【００２２】内側可動板１１２は、内側可動板１１２と
一対の内側駆動電極１３４の各々との間に適当な電位差
を与えることにより、支持体１２０に対して軸Ｌ1周り
に回転される。同様に、外側可動板１１６は、外側可動
板１１６と一対の外側駆動電極１３６の各々との間に適
当な電位差を与えることにより、支持体１２０に対して
軸Ｌ2周りに回転される。
一対の内側駆動電極１３４の各々との間に適当な電位差
を与えることにより、支持体１２０に対して軸Ｌ1周り
に回転される。同様に、外側可動板１１６は、外側可動
板１１６と一対の外側駆動電極１３６の各々との間に適
当な電位差を与えることにより、支持体１２０に対して
軸Ｌ2周りに回転される。
【００２３】例えば、内側可動板１１２を接地電位に保
ち、内側駆動電極１３４の一方に一定電圧を印加するこ
とによって、内側可動板１１２は一定の角度傾けられ
る。内側可動板１１２の傾きは、内側駆動電極１３４に
印加する一定電圧の大きさを変えることで調整され得
る。同様に、外側可動板１１６も、外側可動板１１６を
接地電位に保ち、外側駆動電極１３６の一方に一定電圧
を印加することによって一定の角度傾けられる。外側可
動板１１６の傾きは、外側駆動電極１３６に印加する一
定電圧の大きさを変えることで調整され得る。
ち、内側駆動電極１３４の一方に一定電圧を印加するこ
とによって、内側可動板１１２は一定の角度傾けられ
る。内側可動板１１２の傾きは、内側駆動電極１３４に
印加する一定電圧の大きさを変えることで調整され得
る。同様に、外側可動板１１６も、外側可動板１１６を
接地電位に保ち、外側駆動電極１３６の一方に一定電圧
を印加することによって一定の角度傾けられる。外側可
動板１１６の傾きは、外側駆動電極１３６に印加する一
定電圧の大きさを変えることで調整され得る。
【００２４】これにより、内側可動板１１２は、その可
動範囲内において、支持体１２０に対して任意の方向に
向けられ得る。その結果、内側可動板１１２で反射され
た光ビームは、その方向が内側可動板１１２の向きに従
って調整され得る。
動範囲内において、支持体１２０に対して任意の方向に
向けられ得る。その結果、内側可動板１１２で反射され
た光ビームは、その方向が内側可動板１１２の向きに従
って調整され得る。
【００２５】あるいは、内側可動板１１２を接地電位に
保ち、一対の内側駆動電極１３４の間に交流電圧を印加
することによって、内側可動板１１２は揺動される。そ
の振れ角と振動数は、それぞれ、内側駆動電極１３４に
印加する交流電圧の振幅と周波数を変えることで調整さ
れ得る。同様に、外側可動板１１６も、外側可動板１１
６を接地電位に保ち、一対の外側駆動電極１３６の間に
交流電圧を印加することによって揺動され得る。その振
れ角と振動数は、それぞれ、外側駆動電極に印加する交
流電圧の振幅と周波数を変えることで調整され得る。
保ち、一対の内側駆動電極１３４の間に交流電圧を印加
することによって、内側可動板１１２は揺動される。そ
の振れ角と振動数は、それぞれ、内側駆動電極１３４に
印加する交流電圧の振幅と周波数を変えることで調整さ
れ得る。同様に、外側可動板１１６も、外側可動板１１
６を接地電位に保ち、一対の外側駆動電極１３６の間に
交流電圧を印加することによって揺動され得る。その振
れ角と振動数は、それぞれ、外側駆動電極に印加する交
流電圧の振幅と周波数を変えることで調整され得る。
【００２６】これにより、内側可動板１１２は、その可
動範囲内において、支持体１２０に対して二次元的に揺
動され得る。つまり、内側可動板１１２は軸Ｌ1と軸Ｌ2
の周りに独立に任意の振れ角と任意の振動数で揺動され
得る。その結果、内側可動板１１２で反射される光ビー
ムは、内側可動板１１２の揺動に従って二次元的に走査
され得る。
動範囲内において、支持体１２０に対して二次元的に揺
動され得る。つまり、内側可動板１１２は軸Ｌ1と軸Ｌ2
の周りに独立に任意の振れ角と任意の振動数で揺動され
得る。その結果、内側可動板１１２で反射される光ビー
ムは、内側可動板１１２の揺動に従って二次元的に走査
され得る。
【００２７】前述したように、内側ねじりバネ１１４と
外側ねじりバネ１１８はメッシュ構造１５０を有してい
る。メッシュ構造１５０は、図２と図３に示されるよう
に、矩形あるいは菱形の多数の要素構造１５２で構成さ
れている。各要素構造１５２は、図４に模式的に示され
るように、互いに矩形に連結された四本の弾性部材１５
４で構成されている。
外側ねじりバネ１１８はメッシュ構造１５０を有してい
る。メッシュ構造１５０は、図２と図３に示されるよう
に、矩形あるいは菱形の多数の要素構造１５２で構成さ
れている。各要素構造１５２は、図４に模式的に示され
るように、互いに矩形に連結された四本の弾性部材１５
４で構成されている。
【００２８】ねじりバネ１１４と１１８は、可動板１１
２と１１６の回転によって、図４に矢印１５６で示され
るように、それらの軸Ｌ1とＬ2に沿った引っ張りの力を
受ける。メッシュ構造１５０を構成している要素構造１
５２は、このような引っ張りの力によって、その形状す
なわち矩形あるいは菱形が軸方向に引き延ばされるよう
に変形する。この変形は、要素構造１５２を構成してい
る四本の弾性部材１５４の連結部において、弾性部材１
５４の角度が変わる曲げ変形による。従って、ねじりバ
ネ１１４と１１８の内部に発生する応力が低く抑えられ
る。
２と１１６の回転によって、図４に矢印１５６で示され
るように、それらの軸Ｌ1とＬ2に沿った引っ張りの力を
受ける。メッシュ構造１５０を構成している要素構造１
５２は、このような引っ張りの力によって、その形状す
なわち矩形あるいは菱形が軸方向に引き延ばされるよう
に変形する。この変形は、要素構造１５２を構成してい
る四本の弾性部材１５４の連結部において、弾性部材１
５４の角度が変わる曲げ変形による。従って、ねじりバ
ネ１１４と１１８の内部に発生する応力が低く抑えられ
る。
【００２９】メッシュ構造１５０の要素構造１５２は互
いに離れることはないので、光偏向素子が衝撃を受けた
場合においても、メッシュ構造１５０の要素構造１５２
のスティッキングや、メッシュ構造１５０の要素構造１
５２の可動板や支持体への乗り上げなどは生じない。つ
まり、ねじりバネ１１４と１１８の異常変形は発生しな
い。
いに離れることはないので、光偏向素子が衝撃を受けた
場合においても、メッシュ構造１５０の要素構造１５２
のスティッキングや、メッシュ構造１５０の要素構造１
５２の可動板や支持体への乗り上げなどは生じない。つ
まり、ねじりバネ１１４と１１８の異常変形は発生しな
い。
【００３０】従って、本実施形態の光偏向素子では、衝
撃耐性を維持しながらも駆動効率の向上と駆動特性の非
線形性の低減が達成されている。
撃耐性を維持しながらも駆動効率の向上と駆動特性の非
線形性の低減が達成されている。
【００３１】本実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範
囲内において、様々な変形が可能である。
囲内において、様々な変形が可能である。
【００３２】ねじりバネ１１４と１１８のメッシュ構造
１５０の要素構造１５２は、実施形態では矩形あるいは
菱形であるが、これに限定されるものではなく、他の多
角形あるいは円や楕円など、他の任意の形状であっても
よい。メッシュ構造は、実施形態では一種類の要素構造
から成っているが、大きさや形状の異なる複数種類の要
素構造を含んでいてもよい。
１５０の要素構造１５２は、実施形態では矩形あるいは
菱形であるが、これに限定されるものではなく、他の多
角形あるいは円や楕円など、他の任意の形状であっても
よい。メッシュ構造は、実施形態では一種類の要素構造
から成っているが、大きさや形状の異なる複数種類の要
素構造を含んでいてもよい。
【００３３】ねじりバネの材料には、シリコンや炭化シ
リコン等の半導体材料、ポリイミド樹脂やシリコーン樹
脂やフッ素樹脂やパリレン等の有機絶縁材料、酸化シリ
コンや窒化シリコン等の無機絶縁材料、アルミやリン青
銅などの金属材料など、あらゆる弾性材料が適用可能で
ある。ねじりバネ１１４と１１８が絶縁性の材料で構成
される場合、ねじりバネ１１４と１１８の表面または内
部に、可動板１１２と１１６への電気的接続のための配
線が形成されてもよい。
リコン等の半導体材料、ポリイミド樹脂やシリコーン樹
脂やフッ素樹脂やパリレン等の有機絶縁材料、酸化シリ
コンや窒化シリコン等の無機絶縁材料、アルミやリン青
銅などの金属材料など、あらゆる弾性材料が適用可能で
ある。ねじりバネ１１４と１１８が絶縁性の材料で構成
される場合、ねじりバネ１１４と１１８の表面または内
部に、可動板１１２と１１６への電気的接続のための配
線が形成されてもよい。
【００３４】実施形態では、内側ねじりバネ１１４も外
側ねじりバネ１１８も共にメッシュ構造を有している
が、一方のねじりバネ、例えば内側ねじりバネ１１４だ
けがメッシュ構造を有していてもよい。
側ねじりバネ１１８も共にメッシュ構造を有している
が、一方のねじりバネ、例えば内側ねじりバネ１１４だ
けがメッシュ構造を有していてもよい。
【００３５】特開２０００−３３００６７号は、可動板
を支持する一対のねじりバネ構造を有し、各ねじりバネ
構造が二枚のねじりバネで構成されている可動構造体を
開示している。本発明は、このようなねじりバネ構造の
ねじりバネに適用されてもよい。つまり、図５に示され
るように、可動構造体は、可動板１７２と支持体１７４
を連結する一対のねじりバネ構造１８０を有し、ねじり
バネ構造１８０は二枚のねじりバネ１８２で構成されて
おり、ねじりバネ１８２がメッシュ構造を有していても
よい。
を支持する一対のねじりバネ構造を有し、各ねじりバネ
構造が二枚のねじりバネで構成されている可動構造体を
開示している。本発明は、このようなねじりバネ構造の
ねじりバネに適用されてもよい。つまり、図５に示され
るように、可動構造体は、可動板１７２と支持体１７４
を連結する一対のねじりバネ構造１８０を有し、ねじり
バネ構造１８０は二枚のねじりバネ１８２で構成されて
おり、ねじりバネ１８２がメッシュ構造を有していても
よい。
【００３６】第二実施形態
本発明の第二実施形態として、本発明による可動構造体
を有する光スイッチ素子が図６に示される。
を有する光スイッチ素子が図６に示される。
【００３７】光スイッチ素子２００は、可動構造体と、
これを支持する基板２３２とを備えている。可動構造体
は、矩形の可動板２１２と、可動板２１２の各辺に対応
して可動板２１２の周囲に位置する四つの支持体２１６
と、可動板２１２の各辺と支持体２１６の各々を連結す
る四つの支持バネ２１４とで構成されている。
これを支持する基板２３２とを備えている。可動構造体
は、矩形の可動板２１２と、可動板２１２の各辺に対応
して可動板２１２の周囲に位置する四つの支持体２１６
と、可動板２１２の各辺と支持体２１６の各々を連結す
る四つの支持バネ２１４とで構成されている。
【００３８】支持バネ２１４は少なくとも部分的にメッ
シュ構造を有している。例えば、支持バネ２１４は、図
２に示されるように、その全体がメッシュ構造１５０で
構成されている。あるいは、支持バネ２１４は、図３に
示されるように、部分的にメッシュ構造１５０を有して
いる。つまり、支持バネ２１４は、メッシュ構造１５０
と板状部１６０とを有している。
シュ構造を有している。例えば、支持バネ２１４は、図
２に示されるように、その全体がメッシュ構造１５０で
構成されている。あるいは、支持バネ２１４は、図３に
示されるように、部分的にメッシュ構造１５０を有して
いる。つまり、支持バネ２１４は、メッシュ構造１５０
と板状部１６０とを有している。
【００３９】可動板２１２は、支持バネ２１４のたわみ
変形により、基板２３２に近づくように移動し得る。可
動板２１２は、そのおもて面（図６に見える面）に、光
を反射するためのミラー２１８が固定されている。
変形により、基板２３２に近づくように移動し得る。可
動板２１２は、そのおもて面（図６に見える面）に、光
を反射するためのミラー２１８が固定されている。
【００４０】支持体２１６は基板２３２に固定されてい
る。基板２３２は、可動板２１２に対向する駆動電極２
３４を有している。可動板２１２は、可動板２１２と駆
動電極２３４の間に適当な電位差を与えることにより、
基板２３２に近づけられる。例えば、可動板２１２を接
地電位に保ち、駆動電極２３４に電圧を印加すると、可
動板２１２が基板２３２に接近する。また、電圧の印加
を停止すると、支持バネ２１４の反発力によって可動板
２１２が元の位置に戻る。これにより、可動板２１２に
固定されたミラー２１８は、駆動電極２３４への電圧印
加に応じて基板２３２に対して近づき、駆動電極２３４
への電圧印加停止に応じて基板２３２から離れる。
る。基板２３２は、可動板２１２に対向する駆動電極２
３４を有している。可動板２１２は、可動板２１２と駆
動電極２３４の間に適当な電位差を与えることにより、
基板２３２に近づけられる。例えば、可動板２１２を接
地電位に保ち、駆動電極２３４に電圧を印加すると、可
動板２１２が基板２３２に接近する。また、電圧の印加
を停止すると、支持バネ２１４の反発力によって可動板
２１２が元の位置に戻る。これにより、可動板２１２に
固定されたミラー２１８は、駆動電極２３４への電圧印
加に応じて基板２３２に対して近づき、駆動電極２３４
への電圧印加停止に応じて基板２３２から離れる。
【００４１】光スイッチ素子２００は、三本の光ファイ
バー２５２と２５４と２５６の間に配置される。三本の
光ファイバー２５２と２５４と２５６の端部の軸は共に
同一平面上に位置し、光ファイバー２５２と光ファイバ
ー２５４の端部の軸は同一直線上に位置し、光ファイバ
ー２５６の端部の軸はその直線に直交する直線上に位置
している。
バー２５２と２５４と２５６の間に配置される。三本の
光ファイバー２５２と２５４と２５６の端部の軸は共に
同一平面上に位置し、光ファイバー２５２と光ファイバ
ー２５４の端部の軸は同一直線上に位置し、光ファイバ
ー２５６の端部の軸はその直線に直交する直線上に位置
している。
【００４２】ミラー２１８は光を反射するための反射面
２２０を有している。反射面２２０は、三本の光ファイ
バー２５２と２５４と２５６の端部の軸が位置する平面
に対して直交し、光ファイバー２５２と光ファイバー２
５４の端部の軸が位置する直線に対して４５度の傾きを
有している。
２２０を有している。反射面２２０は、三本の光ファイ
バー２５２と２５４と２５６の端部の軸が位置する平面
に対して直交し、光ファイバー２５２と光ファイバー２
５４の端部の軸が位置する直線に対して４５度の傾きを
有している。
【００４３】三本の光ファイバー２５２と２５４と２５
６、例えば、光ファイバー２５２が出力用であり、他の
二本の光ファイバー２５４と２５６が入力用であり、光
ファイバー２５２から出力された光が、光スイッチ素子
２００によって、二本の光ファイバー２５４と２５６の
いずれか一方に選択的に入力される。
６、例えば、光ファイバー２５２が出力用であり、他の
二本の光ファイバー２５４と２５６が入力用であり、光
ファイバー２５２から出力された光が、光スイッチ素子
２００によって、二本の光ファイバー２５４と２５６の
いずれか一方に選択的に入力される。
【００４４】光スイッチ素子２００は、非駆動時すなわ
ち駆動電極２３４に電圧が印加されていない状態におい
て、ミラー２１８が光ファイバー２５２と光ファイバー
２５４の間に位置し、光ファイバー２５２からの光ビー
ムを光ファイバー２５６に向けて反射するように配置さ
れる。この状態では、光ファイバー２５２から射出され
た光ビームは、ミラー２１８の反射面２２０で反射され
て、光ファイバー２５６に入射する。
ち駆動電極２３４に電圧が印加されていない状態におい
て、ミラー２１８が光ファイバー２５２と光ファイバー
２５４の間に位置し、光ファイバー２５２からの光ビー
ムを光ファイバー２５６に向けて反射するように配置さ
れる。この状態では、光ファイバー２５２から射出され
た光ビームは、ミラー２１８の反射面２２０で反射され
て、光ファイバー２５６に入射する。
【００４５】駆動電極２３４に電圧が印加されると、可
動板２１２は基板２３２に接近する。これにより、ミラ
ー２１８は、光ファイバー２５２と光ファイバー２５４
の端部の軸が位置する直線から外れる。言い換えれば、
ミラー２１８が、光ファイバー２５２から射出される光
ビームの光路から退避される。光スイッチ素子２００の
駆動時すなわち駆動電極２３４に電圧が印加された状態
においては、光ファイバー２５２から射出された光ビー
ムは、そのまま直進して、光ファイバー２５４に入射す
る。
動板２１２は基板２３２に接近する。これにより、ミラ
ー２１８は、光ファイバー２５２と光ファイバー２５４
の端部の軸が位置する直線から外れる。言い換えれば、
ミラー２１８が、光ファイバー２５２から射出される光
ビームの光路から退避される。光スイッチ素子２００の
駆動時すなわち駆動電極２３４に電圧が印加された状態
においては、光ファイバー２５２から射出された光ビー
ムは、そのまま直進して、光ファイバー２５４に入射す
る。
【００４６】駆動電極２３４への電圧印加が停止される
と、可動板２１２は支持バネ２１４の反発力によって基
板２３２から離れて元の位置に戻る。これにより、ミラ
ー２１８は、光ファイバー２５２と光ファイバー２５４
の端部の軸が位置する直線上に戻る。つまり、ミラー２
１８は、光ファイバー２５２から射出される光ビームの
光路に挿入される。
と、可動板２１２は支持バネ２１４の反発力によって基
板２３２から離れて元の位置に戻る。これにより、ミラ
ー２１８は、光ファイバー２５２と光ファイバー２５４
の端部の軸が位置する直線上に戻る。つまり、ミラー２
１８は、光ファイバー２５２から射出される光ビームの
光路に挿入される。
【００４７】支持バネ２１４は、第一実施形態のねじり
バネ１１４と１１８と同様、図２と図３に示されるメッ
シュ構造１５０を有している。メッシュ構造１５０の要
素構造１５２は互いに離れることはないので、光スイッ
チ素子２００が衝撃を受けた場合も、メッシュ構造１５
０の要素構造１５２のスティッキングや、メッシュ構造
１５０の要素構造１５２の可動板や支持体への乗り上げ
などは生じない。つまり、支持バネ２１４の異常変形は
発生しない。
バネ１１４と１１８と同様、図２と図３に示されるメッ
シュ構造１５０を有している。メッシュ構造１５０の要
素構造１５２は互いに離れることはないので、光スイッ
チ素子２００が衝撃を受けた場合も、メッシュ構造１５
０の要素構造１５２のスティッキングや、メッシュ構造
１５０の要素構造１５２の可動板や支持体への乗り上げ
などは生じない。つまり、支持バネ２１４の異常変形は
発生しない。
【００４８】従って、本実施形態の光スイッチ素子２０
０では、衝撃耐性を維持しながらも駆動効率の向上と駆
動特性の非線形性の低減が達成されている。
０では、衝撃耐性を維持しながらも駆動効率の向上と駆
動特性の非線形性の低減が達成されている。
【００４９】本実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範
囲内において、様々な変形が可能である。
囲内において、様々な変形が可能である。
【００５０】支持バネのメッシュ構造の要素構造は、実
施形態では菱形であるが、これに限定されるものではな
く、他の多角形あるいは円や楕円など、他の任意の形状
であってもよい。メッシュ構造は、実施形態では一種類
の要素構造から成っているが、大きさや形状の異なる複
数種類の要素構造を含んでいてもよい。
施形態では菱形であるが、これに限定されるものではな
く、他の多角形あるいは円や楕円など、他の任意の形状
であってもよい。メッシュ構造は、実施形態では一種類
の要素構造から成っているが、大きさや形状の異なる複
数種類の要素構造を含んでいてもよい。
【００５１】支持バネの材料には、シリコンや炭化シリ
コン等の半導体材料、ポリイミド樹脂やシリコーン樹脂
やフッ素樹脂やパリレン等の有機絶縁材料、酸化シリコ
ンや窒化シリコン等の無機絶縁材料、アルミやリン青銅
などの金属材料など、あらゆる弾性材料が適用可能であ
る。支持バネが絶縁性の材料で構成される場合、支持バ
ネの表面または内部に、可動板への電気的接続のための
配線が形成されてもよい。
コン等の半導体材料、ポリイミド樹脂やシリコーン樹脂
やフッ素樹脂やパリレン等の有機絶縁材料、酸化シリコ
ンや窒化シリコン等の無機絶縁材料、アルミやリン青銅
などの金属材料など、あらゆる弾性材料が適用可能であ
る。支持バネが絶縁性の材料で構成される場合、支持バ
ネの表面または内部に、可動板への電気的接続のための
配線が形成されてもよい。
【００５２】第三実施形態
本発明の第三実施形態として、本発明による可動構造体
を有する形状可変ミラーが図７に示される。
を有する形状可変ミラーが図７に示される。
【００５３】形状可変ミラー３００は、可動構造体と、
これを支持する基板３３２とを備えている。可動構造体
は、反射面を有する変形可能な弾性膜３１２と、弾性膜
３１２の両側に位置する一対の支持体３１６と、弾性膜
３１２と支持体３１６とを連結している一対の支持バネ
３１４とで構成されている。
これを支持する基板３３２とを備えている。可動構造体
は、反射面を有する変形可能な弾性膜３１２と、弾性膜
３１２の両側に位置する一対の支持体３１６と、弾性膜
３１２と支持体３１６とを連結している一対の支持バネ
３１４とで構成されている。
【００５４】支持バネ３１４は少なくとも部分的にメッ
シュ構造を有している。例えば、支持バネ３１４は、図
２に示されるように、その全体がメッシュ構造１５０で
構成されている。あるいは、支持バネ３１４は、図３に
示されるように、部分的にメッシュ構造１５０を有して
いる。つまり、支持バネ３１４は、メッシュ構造１５０
と板状部１６０とを有している。
シュ構造を有している。例えば、支持バネ３１４は、図
２に示されるように、その全体がメッシュ構造１５０で
構成されている。あるいは、支持バネ３１４は、図３に
示されるように、部分的にメッシュ構造１５０を有して
いる。つまり、支持バネ３１４は、メッシュ構造１５０
と板状部１６０とを有している。
【００５５】基板３３２は、弾性膜３１２に対向してい
る複数の電極３３４を有している。弾性膜３１２には、
そのおもて面（図７に見える面）に金属膜３１８が形成
されている。この金属膜３１８は、光を反射するための
反射面として機能するとともに、基板３３２の電極３３
４に対する対向電極として機能している。
る複数の電極３３４を有している。弾性膜３１２には、
そのおもて面（図７に見える面）に金属膜３１８が形成
されている。この金属膜３１８は、光を反射するための
反射面として機能するとともに、基板３３２の電極３３
４に対する対向電極として機能している。
【００５６】金属膜３１８を接地電位に保ちつつ、電極
３３４に電圧を印加すると、静電引力によって弾性膜３
１２が電極３３４に引き寄せられる。これにより、弾性
膜３１２の反射面の形状を変更し得る。さらに、複数の
電極３３４の各々に対して独立に適当な電圧を印加する
ことによって、弾性膜３１２の反射面の形状を一次元的
にほぼ任意に変更し得る。
３３４に電圧を印加すると、静電引力によって弾性膜３
１２が電極３３４に引き寄せられる。これにより、弾性
膜３１２の反射面の形状を変更し得る。さらに、複数の
電極３３４の各々に対して独立に適当な電圧を印加する
ことによって、弾性膜３１２の反射面の形状を一次元的
にほぼ任意に変更し得る。
【００５７】支持バネ３１４は、第一実施形態のねじり
バネ１１４と１１８と同様、図２と図３に示されるメッ
シュ構造１５０を有している。メッシュ構造１５０の要
素構造１５２は互いに離れることはないので、形状可変
ミラー３００が衝撃を受けた場合も、メッシュ構造１５
０の要素構造１５２のスティッキングや、メッシュ構造
１５０の要素構造１５２の弾性膜や支持体への乗り上げ
などは生じない。つまり、支持バネ３１４の異常変形は
発生しない。
バネ１１４と１１８と同様、図２と図３に示されるメッ
シュ構造１５０を有している。メッシュ構造１５０の要
素構造１５２は互いに離れることはないので、形状可変
ミラー３００が衝撃を受けた場合も、メッシュ構造１５
０の要素構造１５２のスティッキングや、メッシュ構造
１５０の要素構造１５２の弾性膜や支持体への乗り上げ
などは生じない。つまり、支持バネ３１４の異常変形は
発生しない。
【００５８】従って、本実施形態の形状可変ミラー３０
０では、衝撃耐性を維持しながらも駆動効率の向上と駆
動特性の非線形性の低減が達成されている。
０では、衝撃耐性を維持しながらも駆動効率の向上と駆
動特性の非線形性の低減が達成されている。
【００５９】本実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範
囲内において、様々な変形が可能である。
囲内において、様々な変形が可能である。
【００６０】支持バネのメッシュ構造の要素構造は、実
施形態では菱形であるが、これに限定されるものではな
く、他の多角形あるいは円や楕円など、他の任意の形状
であってもよい。メッシュ構造は、実施形態では一種類
の要素構造から成っているが、大きさや形状の異なる複
数種類の要素構造を含んでいてもよい。
施形態では菱形であるが、これに限定されるものではな
く、他の多角形あるいは円や楕円など、他の任意の形状
であってもよい。メッシュ構造は、実施形態では一種類
の要素構造から成っているが、大きさや形状の異なる複
数種類の要素構造を含んでいてもよい。
【００６１】支持バネの材料には、シリコンや炭化シリ
コン等の半導体材料、ポリイミド樹脂やシリコーン樹脂
やフッ素樹脂やパリレン等の有機絶縁材料、酸化シリコ
ンや窒化シリコン等の無機絶縁材料、アルミやリン青銅
などの金属材料など、あらゆる弾性材料が適用可能であ
る。支持バネが絶縁性の材料で構成される場合、支持バ
ネの表面または内部に、可動板との電気的接続のための
配線が形成されてもよい。
コン等の半導体材料、ポリイミド樹脂やシリコーン樹脂
やフッ素樹脂やパリレン等の有機絶縁材料、酸化シリコ
ンや窒化シリコン等の無機絶縁材料、アルミやリン青銅
などの金属材料など、あらゆる弾性材料が適用可能であ
る。支持バネが絶縁性の材料で構成される場合、支持バ
ネの表面または内部に、可動板との電気的接続のための
配線が形成されてもよい。
【００６２】本実施形態の形状可変ミラー３００では、
弾性膜３１２は、対向する二辺から延びたメッシュ構造
の一対の支持バネ３１４のみを介して支持体３１６と連
結されているが、弾性膜と支持体の連結構造はこれに限
定されるものではなく、様々に変更されてもよい。
弾性膜３１２は、対向する二辺から延びたメッシュ構造
の一対の支持バネ３１４のみを介して支持体３１６と連
結されているが、弾性膜と支持体の連結構造はこれに限
定されるものではなく、様々に変更されてもよい。
【００６３】弾性膜と支持体の異なる連結構造による本
実施形態の形状可変ミラーの変形例が図８に示される。
図８において、図６の部材と同じ部材は同一の参照符号
で示されている。
実施形態の形状可変ミラーの変形例が図８に示される。
図８において、図６の部材と同じ部材は同一の参照符号
で示されている。
【００６４】本変形例の形状可変ミラー３００Ａでは、
可動構造体は、図８に示されるように、反射面の形成さ
れた変形可能な弾性膜３５２と、弾性膜３５２を取り囲
む支持枠３５６と、弾性膜３５２と支持枠３５６を連結
するメッシュ構造の一対の支持バネ３５４とを有し、弾
性膜３５２は、対向する二辺が支持枠３５６に直接連結
されており、弾性膜３５２の他の二辺がメッシュ構造の
支持バネ３５４を介して支持枠３５６と連結されてい
る。
可動構造体は、図８に示されるように、反射面の形成さ
れた変形可能な弾性膜３５２と、弾性膜３５２を取り囲
む支持枠３５６と、弾性膜３５２と支持枠３５６を連結
するメッシュ構造の一対の支持バネ３５４とを有し、弾
性膜３５２は、対向する二辺が支持枠３５６に直接連結
されており、弾性膜３５２の他の二辺がメッシュ構造の
支持バネ３５４を介して支持枠３５６と連結されてい
る。
【００６５】本変形例の形状可変ミラー３００Ａでは、
本実施形態の形状可変ミラー３００に比べて駆動効率や
線形性の点で劣るが、反射面の平坦度が向上されるとい
う利点を有している。
本実施形態の形状可変ミラー３００に比べて駆動効率や
線形性の点で劣るが、反射面の平坦度が向上されるとい
う利点を有している。
【００６６】弾性膜と支持体の異なる連結構造による本
実施形態の形状可変ミラーの別の変形例が図９に示され
る。図９において、図６の部材と同じ部材は同一の参照
符号で示されている。
実施形態の形状可変ミラーの別の変形例が図９に示され
る。図９において、図６の部材と同じ部材は同一の参照
符号で示されている。
【００６７】本変形例の形状可変ミラー３００Ｂでは、
可動構造体は、図９に示されるように、反射面の形成さ
れた変形可能な弾性膜３７２と、弾性膜３７２を取り囲
む支持枠３７６と、弾性膜３７２と支持枠３７６を連結
するメッシュ構造の支持バネ３７４とを有し、支持バネ
３７４は、弾性膜３７２の四辺と支持枠３７６の四辺と
を連結している。
可動構造体は、図９に示されるように、反射面の形成さ
れた変形可能な弾性膜３７２と、弾性膜３７２を取り囲
む支持枠３７６と、弾性膜３７２と支持枠３７６を連結
するメッシュ構造の支持バネ３７４とを有し、支持バネ
３７４は、弾性膜３７２の四辺と支持枠３７６の四辺と
を連結している。
【００６８】本変形例の形状可変ミラー３００Ｂでは、
本実施形態の形状可変ミラー３００の利点に加えて、本
実施形態の形状可変ミラー３００に比べて反射面の平坦
度が向上されるという利点を有している。
本実施形態の形状可変ミラー３００の利点に加えて、本
実施形態の形状可変ミラー３００に比べて反射面の平坦
度が向上されるという利点を有している。
【００６９】本発明に基づくメッシュ構造のバネによる
可動体の支持は、静的に駆動される素子の他に、動的な
非共振駆動あるいは共振駆動等、あらゆる駆動方式の素
子に適用されてもよい。また、上述した実施形態におい
ては、静電駆動方式の素子を例示したが、素子の駆動方
式はこれに限定されるものではなく、電磁駆動や電熱駆
動など、他の任意の方式によって駆動される素子に適用
されてもよい。
可動体の支持は、静的に駆動される素子の他に、動的な
非共振駆動あるいは共振駆動等、あらゆる駆動方式の素
子に適用されてもよい。また、上述した実施形態におい
ては、静電駆動方式の素子を例示したが、素子の駆動方
式はこれに限定されるものではなく、電磁駆動や電熱駆
動など、他の任意の方式によって駆動される素子に適用
されてもよい。
【００７０】これまで、図面を参照しながら本発明の実
施の形態を述べたが、本発明は、これらの実施の形態に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて様々な変形や変更が施されてもよい。
施の形態を述べたが、本発明は、これらの実施の形態に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて様々な変形や変更が施されてもよい。
【００７１】
【発明の効果】本発明の可動構造体によれば、弾性部材
がメッシュ構造を有しているので、弾性部材の内部に発
生する応力が緩和されるとともに、弾性部材の異常な変
形の発生が防止される。これにより、駆動効率の向上や
駆動特性の非線形性の低減を図りながらもマイクロマシ
ン素子の衝撃耐性の低下が防止されたマイクロマシン素
子用の可動構造体が提供される。
がメッシュ構造を有しているので、弾性部材の内部に発
生する応力が緩和されるとともに、弾性部材の異常な変
形の発生が防止される。これにより、駆動効率の向上や
駆動特性の非線形性の低減を図りながらもマイクロマシ
ン素子の衝撃耐性の低下が防止されたマイクロマシン素
子用の可動構造体が提供される。
【図１】本発明の第一実施形態として、本発明による可
動構造体を有する光偏向素子を示している。
動構造体を有する光偏向素子を示している。
【図２】図１の可動構造体のねじりバネの一例であっ
て、その全体がメッシュ構造で構成されているねじりバ
ネを示している。
て、その全体がメッシュ構造で構成されているねじりバ
ネを示している。
【図３】図１の可動構造体のねじりバネの別の一例であ
って、メッシュ構造を部分的に有しているねじりバネを
示している。
って、メッシュ構造を部分的に有しているねじりバネを
示している。
【図４】ねじりバネが受ける引っ張りの力に対して生じ
る、メッシュ構造を構成している要素構造の変形の様子
を模式的に示している。
る、メッシュ構造を構成している要素構造の変形の様子
を模式的に示している。
【図５】本発明を適用可能な特殊な可動構造体であり、
可動板を支持する一対のねじりバネ構造を有し、各ねじ
りバネ構造が二枚のねじりバネで構成されている可動構
造体を示している。
可動板を支持する一対のねじりバネ構造を有し、各ねじ
りバネ構造が二枚のねじりバネで構成されている可動構
造体を示している。
【図６】本発明の第二実施形態として、本発明による可
動構造体を有する光スイッチ素子を示している。
動構造体を有する光スイッチ素子を示している。
【図７】本発明の第三実施形態として、本発明による可
動構造体を有する形状可変ミラーを示している。
動構造体を有する形状可変ミラーを示している。
【図８】第三実施形態の形状可変ミラーの変形例を示し
ている。
ている。
【図９】第三実施形態の形状可変ミラーの別の変形例を
示している。
示している。
【図１０】マイクロマシン素子においてしばしば使用さ
れる可動構造体を示している。
れる可動構造体を示している。
【図１１】屈曲構造バネを有する可動構造体を用いた偏
向ミラー素子を示している。
向ミラー素子を示している。
【図１２】図１１の可動構造体の屈曲構造バネの一部が
張り付いて離れなくなった様子を示している。
張り付いて離れなくなった様子を示している。
【図１３】図１１の可動構造体の屈曲構造バネが支持体
あるいは可動体に相当する支持部に乗り上げて元の状態
に戻らなくなった様子を示している。
あるいは可動体に相当する支持部に乗り上げて元の状態
に戻らなくなった様子を示している。
１１２ 内側可動板
１１４ バネ
１１６ 外側可動板
１１８ バネ
１２０ 支持体
１２２ 反射面
１３２ 基板
１３４ 内側駆動電極
１３６ 外側駆動電極
１５０ メッシュ構造
Claims (9)
- 【請求項１】 可動体と、 可動体から両側に延びている少なくとも一対の弾性部材
と、 弾性部材を介して可動体を支持している支持体とを備え
ており、各弾性部材はメッシュ構造を有しており、支持
体と可動体は弾性部材を介して連結されている、可動構
造体。 - 【請求項２】 支持体と可動体と弾性部材は半導体製造
プロセスによって製造されている、請求項１に記載の可
動構造体。 - 【請求項３】 支持体と可動体はシリコン基板から作ら
れている、請求項２に記載の可動構造体。 - 【請求項４】 弾性部材は有機絶縁材料から作られてい
る、請求項２に記載の可動構造体。 - 【請求項５】 可動体は変形可能な弾性膜から作られて
いる、請求項２に記載の可動構造体。 - 【請求項６】 可動体は部分的に支持体に直接接続され
ている、請求項５に記載の可動構造体。 - 【請求項７】 偏向ミラー素子であって、 請求項１〜請求項４のいずれかひとつに記載の可動構造
体と、 可動体に形成された光ビームを反射するための反射面
と、 可動板の向きを変えるための駆動手段とを備えており、
可動板の向きの変更に応じて反射面で反射された光ビー
ムの方向が変えられる、偏向ミラー素子。 - 【請求項８】 光スイッチ素子であって、 請求項１〜請求項６のいずれかひとつに記載の可動構造
体と、 可動体に固定された光ビームを反射するためのミラー
と、 可動体を移動させる駆動手段とを備えており、可動体の
移動によりミラーが光ビームの光路に挿入あるいは光路
から退避されることによって光ビームの方向が切り換え
られる、光スイッチ素子。 - 【請求項９】 形状可変ミラーであって、 請求項５または請求項６に記載の可動構造体と、 可動体に形成された反射面と、 可動体を変形させる駆動手段を備えており、可動体の変
形によって反射面の形状が変えられる、形状可変ミラ
ー。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002062457A JP2003262803A (ja) | 2002-03-07 | 2002-03-07 | 可動構造体およびこれを用いた偏向ミラー素子と光スイッチ素子と形状可変ミラー |
| US10/247,465 US6882455B2 (en) | 2001-09-19 | 2002-09-19 | Movable structure, and deflection mirror element, optical switch element and shape variable mirror including the movable structure |
| US11/070,141 US7054048B2 (en) | 2001-09-19 | 2005-03-02 | Shape variable mirror |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002062457A JP2003262803A (ja) | 2002-03-07 | 2002-03-07 | 可動構造体およびこれを用いた偏向ミラー素子と光スイッチ素子と形状可変ミラー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003262803A true JP2003262803A (ja) | 2003-09-19 |
| JP2003262803A5 JP2003262803A5 (ja) | 2005-08-25 |
Family
ID=29196220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002062457A Pending JP2003262803A (ja) | 2001-09-19 | 2002-03-07 | 可動構造体およびこれを用いた偏向ミラー素子と光スイッチ素子と形状可変ミラー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003262803A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005119337A1 (ja) * | 2004-06-03 | 2005-12-15 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | ミラー駆動装置およびそれを備えた網膜走査型ディスプレイ |
| US7573628B2 (en) | 2006-03-29 | 2009-08-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Actuator comprising mechanic filter |
| KR100973706B1 (ko) * | 2008-01-14 | 2010-08-04 | 주식회사 바른전자 | 미세구조물의 잔류 응력 시험 패턴 |
| US8169075B2 (en) | 2008-03-19 | 2012-05-01 | Fujitsu Limited | Electronic part with affixed MEMS |
| JP2014198363A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-23 | 日本信号株式会社 | プレーナ型アクチュエータ |
| US9151948B2 (en) | 2012-03-29 | 2015-10-06 | Mitsubishi Electric Corporation | Curvature variable mirror, curvature variable unit, and manufacturing method of curvature variable mirror |
| US9664894B2 (en) | 2012-11-13 | 2017-05-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Micro optical switch device, image display apparatus including the same, and method of manufacturing the micro optical switch device |
| JP2018022812A (ja) * | 2016-08-05 | 2018-02-08 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 電子デバイス及びその製造方法 |
-
2002
- 2002-03-07 JP JP2002062457A patent/JP2003262803A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005119337A1 (ja) * | 2004-06-03 | 2005-12-15 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | ミラー駆動装置およびそれを備えた網膜走査型ディスプレイ |
| US7554715B2 (en) | 2004-06-03 | 2009-06-30 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Mirror driver using diametrically opposed mechanical beams with mirror inbetween and retinal scanning display using the same |
| US7573628B2 (en) | 2006-03-29 | 2009-08-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Actuator comprising mechanic filter |
| KR100973706B1 (ko) * | 2008-01-14 | 2010-08-04 | 주식회사 바른전자 | 미세구조물의 잔류 응력 시험 패턴 |
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| JP2018022812A (ja) * | 2016-08-05 | 2018-02-08 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 電子デバイス及びその製造方法 |
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