JP2004053839A - Light switching device - Google Patents

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JP2004053839A
JP2004053839A JP2002209970A JP2002209970A JP2004053839A JP 2004053839 A JP2004053839 A JP 2004053839A JP 2002209970 A JP2002209970 A JP 2002209970A JP 2002209970 A JP2002209970 A JP 2002209970A JP 2004053839 A JP2004053839 A JP 2004053839A
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movable
electrode
fixed
electrodes
direction
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JP2002209970A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Kobayashi
Masaya Tamura
Kaneo Yachi
小林 真司
田村 昌弥
矢地 兼雄
Original Assignee
Murata Mfg Co Ltd
株式会社村田製作所
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a voltage which is applied among movable electrodes and fixed electrodes to be set at a low voltage value and to miniaturize the whole body of a light switching device and to raise the reliability of the device by stabilizing switching operations of rays of light. <P>SOLUTION: A mirror part 13 for switching rays of light is formed at a movable body 12 which is made to be able be displaced on a substrate 11. The movable body 12 is supported by movable supporting beams 14, 16 which prolong to both sides of the left side and the right side. The movable supporting beams 14, 16 are arranged by being inclined obliquely with respect to the movable body 12 and they are formed as movable electrodes 15, 17. Fixed electrodes 18, 19, 22, 23 which are opposed to these movable electrodes 15, 17 with each other while holding them from both sides of the displacement direction of the body 12 are arranged respectively at both sides of the left side and the right side of the body 12. The fixed electrodes 18 and 19 and the fixed electrodes 22 and 23 are formed respectively in shape forming roughly chevron shape so that an inter-electrode distance becomes smaller gradually as the distance is away farther from the body 12. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、例えばミラー等を用いて光の進路を切換える構成とした光スイッチ装置に関し、特に、電極間の静電力を用いて光の切換動作を行うようにした光スイッチ装置に関する。 The present invention, for example, relates to an optical switching device having a configuration for switching the path of light by using a mirror or the like, in particular, to an optical switch device in which to perform the switching operation of the light using an electrostatic force between electrodes.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
一般に、マイクロマシニング技術を用いることによって基板上に各種の微小な静電アクチュエータを形成し、この静電アクチュエータにより光の進路を切換える構成とした光スイッチ装置は知られている。 In general, to form a variety of small electrostatic actuator on a substrate by using the micromachining technology, optical switching devices are known in which a configuration for switching the path of light by the electrostatic actuator.
【0003】 [0003]
そこで、この種の従来技術による光スイッチ装置について、図6ないし図8を参照して説明する。 Accordingly, the optical switching device according to the prior art of this kind will be described with reference to FIGS.
【0004】 [0004]
図中、1は光スイッチ装置のベースとなる基板を示し、該基板1は、例えばガラス材料によって数ミリ程度の大きさをもって四角形状に形成されている。 In the figure, 1 denotes a substrate serving as a base of the optical switching device, the substrate 1 is formed in a square shape with a size of several millimeters, for example, by a glass material. そして、基板1は平坦な表面を有し、後述の可動体2は基板1の表面に沿って矢示A,B方向に進退されるものである。 Then, the substrate 1 has a flat surface, the movable member 2 described below is intended to be advanced and retracted along the surface of the substrate 1 arrow A, the B direction.
【0005】 [0005]
2は基板1上に設けられた可動体で、該可動体2は、基板1の表面に沿って前進,後退方向(図6中に示す矢示A,B方向)に延びる細長棒状体として形成されている。 2 is a movable member provided on the substrate 1 formed, movable body 2 is advanced along the surface of the substrate 1, backward (arrow A shown in FIG. 6, B direction) as elongated rod-like body extending It is. そして、可動体2の一端側には、後述する光学装置7の切換えを行う光切換部としてのミラー部3が設けられ、該ミラー部3の表面は、金属膜をメッキ、蒸着、スパッタ等の手段を用いて成膜し、鏡面仕上げされている。 Then, one end side of the movable body 2 is provided with a mirror portion 3 as a light switching unit for switching the optical device 7 to be described later, the surface of the mirror portion 3, the plated metal film, vapor deposition, sputtering, etc. was formed by using the means, it is mirror-finished.
【0006】 [0006]
4は可動体2の他端側に弾性変形可能に設けられた支持梁で、該支持梁4は、長さ方向の両端側が基板1上に固定される固定部4A,4Aとなり、支持梁4の長さ方向中間部には可動体2の他端側が一体形成されている。 4 is a supporting beam which is provided to be elastically deformed in the other end of the movable member 2, the support beams 4, the fixed part 4A which both ends in the longitudinal direction is fixed on the substrate 1, 4A, and the supporting beams 4 the length direction intermediate portion second end side of the movable member 2 are integrally formed. そして、支持梁4は、基板1に対し可動体2を片持ち状態で支え、可動体2が矢示A,B方向に変位するのを許すものである。 The supporting beams 4 support the movable body 2 in a cantilever state with respect to the substrate 1, in which the movable body 2 allowing the displacement arrow A, the B direction.
【0007】 [0007]
ここで、可動体2(ミラー部3を含む)および支持梁4は、後述の可動電極5、固定電極6と共に、例えば単結晶または多結晶のシリコン材料を用いてエッチング加工(マイクロマシニング技術)等を施すことにより形成され、これらは可動電極5と固定電極6との間で静電引力を発生させる静電アクチュエータを構成するものである。 Here, the movable body 2 (including the mirror portion 3) and the support beam 4, the movable electrode 5 will be described later, together with the fixed electrode 6, for example, an etching process using a single crystal or polycrystalline silicon material (micromachining techniques), etc. it is formed by be subjected, which are intended to constitute an electrostatic actuator that generates an electrostatic attraction between the movable electrode 5 and the fixed electrode 6.
【0008】 [0008]
5,5は可動体2の前,後方向と交差する左,右両側に一体形成された可動電極、6,6は該各可動電極5と対向配置された固定電極を示し、これらの可動電極5、固定電極6は、櫛歯型電極からなり、電圧が印加されたときには両者の間に静電引力が発生するものである。 5,5 front of the movable member 2, the left intersecting the backward direction, the movable electrode integrally formed on the right sides, 6,6 indicates a fixed electrode arranged opposite to the respective movable electrodes 5, these movable electrodes 5, the fixed electrode 6 is made of interdigitated electrodes, in which electrostatic attraction is generated between the two when a voltage is applied.
【0009】 [0009]
そして、可動体2は、可動電極5と固定電極6との間に発生する静電引力により支持梁4を弾性的に撓み変形させ、矢示A方向(前進方向)に駆動される。 Then, the movable member 2 is resiliently deflected to deform the supporting beams 4 by electrostatic attraction generated between the movable electrode 5 and the fixed electrode 6 is driven in the arrow A direction (forward direction). また、可動体2は、可動電極5、固定電極6に対する電圧印加(通電)を解除したときに、支持梁4の弾性復元力により矢示B方向(後退方向)に変位するものである。 Further, the movable member 2, the movable electrode 5, when releasing the voltage application (energized) for a fixed electrode 6 are those displaced in the direction of arrow B (backward direction) by the elastic restoring force of the supporting beams 4.
【0010】 [0010]
7は基板1上に設けられた光学装置で、該光学装置7は、発光部7A,7Bと受光部7C,7Dとからなり、これらの発光部7A,7Bと受光部7C,7Dにはそれぞれ光ファイバ(図示せず)等が接続されている。 7 is an optical device provided on the substrate 1, the optical device 7, the light emitting portion 7A, 7B and the light receiving portion 7C, consists of a 7D, the light-emitting portion 7A, 7B and the light receiving portion 7C, the 7D respectively an optical fiber (not shown) is connected. そして、発光部7Aは受光部7Cに向けて矢示C方向に光ビームを発射し、発光部7Bは受光部7Dに向けて矢示D方向に光ビームを発射するものである。 The light-emitting portion 7A is a light beam emitted in the direction indicated by the arrow C toward the light receiving portion 7C, the light emitting portion 7B is for emitting light beams in the arrow D direction toward the light receiving portion 7D.
【0011】 [0011]
この場合、発光部7A,7Bと受光部7C,7Dとは、矢示C,D方向の光ビームが約90度の角度で交差する方向に配置されている。 In this case, the light-emitting portion 7A, 7B and the light receiving portion 7C, and 7D, arrows C, D directions of the light beam is arranged in a direction intersecting at an angle of approximately 90 degrees. そして、可動体2が図6、図7に示す位置にあるときには、発光部7A,7Bから発射された光ビームに対してミラー部3が後退した位置に留まるので、矢示C,D方向の光ビームは受光部7C,7Dで受光される。 Then, when the movable member 2 6, in the position shown in FIG. 7, the light emitting portion 7A, since the mirror unit 3 with respect to the light beam emitted from 7B remains in a position retracted, the arrow C, the D direction the light beam is received receiving section 7C, in 7D.
【0012】 [0012]
一方、可動体2が矢示A方向に変位してミラー部3が図8に示す位置まで進出したときには、発光部7A,7Bから発射された光ビームがミラー部3によって反射される。 On the other hand, the movable body 2 mirror portion 3 is displaced in the arrow A direction when advanced to the position shown in FIG. 8, the light emitting portion 7A, the light beam emitted from 7B is reflected by the mirror portion 3. これにより、発光部7Aから発射された光ビームは、矢示C方向から矢示D′方向へと光の進路が切換えられ、受光部7Dによって受光される。 Thus, the light beam emitted from the light emitting unit 7A, the path of light is switched from the arrow C direction to arrow D 'direction, it is received by the light receiving portion 7D.
【0013】 [0013]
また、発光部7Bから発射された光ビームは、ミラー部3で反射されることにより矢示D方向から矢示C′方向へと光の進路が切換えられ、受光部7Cによって受光されるものである。 Further, the light beam emitted from the light emitting portion 7B is the path of the light is switched from the arrow D direction to the arrow C 'direction by being reflected by the mirror portion 3, intended to be received by the light receiving section 7C is there.
【0014】 [0014]
従来技術による光スイッチ装置は、上述の如き構成を有するもので、次に、そのスイッチング動作について説明する。 Prior art optical switching device has the above-described configuration, it will be described the switching operation.
【0015】 [0015]
まず、可動電極5と固定電極6との間に電圧を印加するまでは、可動体2が図6に示す後退位置にあり、ミラー部3は矢示C,D方向の光ビームから矢示B方向に後退した位置に留まる。 First, until a voltage is applied between the movable electrode 5 and the fixed electrode 6, in a retracted position where the movable member 2 shown in FIG. 6, the mirror portion 3 is indicated by the arrow C, arrow B from D direction of the light beam It remains in a retracted position in the direction.
【0016】 [0016]
そして、発光部7A,7Bから発射された矢示C,D方向の光ビームは受光部7C,7Dで受光され、このときには発光部7Aと受光部7Cとの間で光通信等が行われると共に、発光部7Bと受光部7Dとの間で光通信等が行われる。 The light-emitting portion 7A, arrows fired from 7B C, light beam D direction is received receiving section 7C, in 7D, with optical communication between the light receiving portion 7C and the light-emitting portion 7A is performed in this case , optical communication between the light emitting portion 7B and the light receiving portion 7D is performed.
【0017】 [0017]
次に、可動電極5と固定電極6との間に、例えば数10ボルトの電圧を印加すると、可動電極5と固定電極6との間に静電引力が発生し、この静電引力によって可動電極5が固定電極6側に吸引され、可動体2は支持梁4を弾性的に撓み変形させつつ矢示A方向に駆動される。 Then, between the movable electrode 5 and the fixed electrode 6, for example, applying a voltage of several ten volts, an electrostatic attraction is generated between the movable electrode 5 and the fixed electrode 6, the movable electrode by electrostatic attraction 5 is attracted to the fixed electrode 6 side, the movable member 2 is driven support beam 4 while deforming elastically deflectable in the arrow a direction.
【0018】 [0018]
そして、可動体2が矢示A方向に変位してミラー部3が図8に示す矢示A方向の前進位置まで進出したときには、発光部7Aからの光ビームがミラー部3により反射されるため、このときの光ビームは矢示D′方向へと進路が切換えられ、発光部7Aと受光部7Dとの間で光通信等が行われる。 Then, when the movable body 2 mirror portion 3 is displaced in the arrow A direction is advanced to the advanced position in the direction of arrow A shown in FIG. 8, the light beam from the light emitting portion 7A is reflected by the mirror portion 3 the light beam in this case is route is switched to the arrow D 'direction, optical communication between the light emitting portion 7A and the light receiving portion 7D is performed. また、発光部7Bからの光ビームは、ミラー部3で反射されることにより矢示C′方向へと進路が切換えられ、発光部7Bと受光部7Cとの間で光通信等が行われる。 Further, the light beams from the light emitting portion 7B is switched is route to the arrow C 'direction by being reflected by the mirror portion 3, optical communication between the light emitting portion 7B and the light receiving portion 7C is performed.
【0019】 [0019]
次に、この状態で電極5,6間の電圧印加(通電)を解除すると、前述した静電引力が失効し可動体2は支持梁4の弾性復元力により矢示B方向に変位する。 Next, when releasing the application of voltage between the electrodes 5 and 6 in this state (energized), the movable body 2 revoked electrostatic attraction described above is displaced in the direction of arrow B by an elastic restoring force of the supporting beams 4. これにより、可動体2が図6中に示す後退位置に復帰し、ミラー部3は矢示C,D方向の光ビームから矢示B方向に後退した位置に戻るので、発光部7Aと受光部7Cとの間、発光部7Bと受光部7Dとの間で再び光通信等が行われるものである。 Thus, the movable body 2 is returned to the retracted position shown in FIG. 6, the mirror portion 3 is indicated by the arrow C, since the return to the position retracted from the D direction of the light beam in the direction of arrow B, the light-emitting portion 7A and the light receiving portion between 7C, in which again the optical communication or the like is performed between the light emitting portion 7B and the light receiving portion 7D.
【0020】 [0020]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
ところで、上述した従来技術では、発光部7A,7Bと受光部7C,7Dとの間で光ビームの切換動作(スイッチング動作)を安定して行うために、ミラー部3を光のビーム径よりも大きく(例えば、矢示A方向に50〜100μm程度)変位させることが要求される。 Incidentally, in the prior art described above, the light-emitting portion 7A, 7B and the light receiving portion 7C, the light beam of the switching operation between the 7D for performing (switching operation) in a stable manner, than the beam diameter of the mirror portion 3 Light large (e.g., about 50~100μm the arrow a direction) to displace is required.
【0021】 [0021]
そして、このためには図6に示す可動電極5と固定電極6との間の電極間距離Lを、例えば50〜100μm以上の寸法に形成する必要が生じる。 Then, the inter-electrode distance L between the Thus the movable electrode 5 shown in FIG. 6 and the fixed electrode 6, for example, is necessary to form the above dimensions 50~100μm occur. しかし、この状態で可動体2を矢示A,B方向に例えば50μm程度変位させるためには、可動電極5と固定電極6との間に印加する電圧を、例えば数10ボルトまで昇圧しなければならない。 However, arrow A movable member 2 in this state, in order to in the B direction, for example 50μm about displacement, the voltage applied between the movable electrode 5 and the fixed electrode 6, to be boosted for example up to several 10 volts not not.
【0022】 [0022]
このために従来技術では、例えば10ボルト程度の電源電圧を昇圧回路等を用いて数10ボルトまで昇圧するようにしており、昇圧回路等を付加することにより回路構成が複雑化し、製造コストが嵩むばかりでなく、全体を小型化しコンパクトに形成することが難しいという問題がある。 For this reason, in the prior art, for example, 10 volts of the power supply voltage has to be increased to several tens of volts with a step-up circuit, the circuit configuration is complicated by adding a booster circuit or the like, increase manufacturing costs not only, it is difficult to form a compact miniaturized overall.
【0023】 [0023]
また、印加電圧を下げるためには可動電極5と固定電極6との櫛歯電極数を増加させる等の対策が考えられる。 Further, in order to lower the applied voltage is considered to take measures such as increasing the number of comb electrodes of the movable electrode 5 and the fixed electrode 6. しかし、可動電極5と固定電極6との櫛歯電極数を増加するためには、可動電極5と固定電極6をさらに大なる寸法で形成しなければならず、これに伴って基板1の面積も大きくする必要が生じるので、装置全体が大型化するという問題がある。 However, in order to increase the comb electrodes speed between the fixed electrode 6 movable electrode 5 must be formed in further large becomes dimensions as movable electrode 5 the stationary electrode 6, the area of ​​the substrate 1 along with this since must also increase occurs, there is a problem that the entire apparatus becomes large.
【0024】 [0024]
一方、例えば米国特許第6,303,885号等では、可動体を変位可能に支持する梁を弾性体からなるバックリングにより構成し、電極間の静電力により可動体を変位させて静電力を解除した後にも、この変位状態をバックリングの弾性力で維持できるようにした2つの安定位置をもつ小型スイッチ装置が提案されている。 On the other hand, for example, in such U.S. Pat. No. 6,303,885, the beam displaceably supports the movable member constituted by a back ring of elastic material, the electrostatic force by displacing the movable member by an electrostatic force between electrodes after releasing even a small switch devices have been proposed with two stable positions to be able maintain this displacement state by the elastic force of the buckling.
【0025】 [0025]
しかし、このスイッチ装置では、バックリングを2つの安定位置間で変位させるのに大きな静電力が必要となり、これによって高い印加電圧が要求されるために、昇圧回路等の回路構成が複雑化し、製造コストが嵩むばかりでなく、全体を小型化しコンパクトに形成することが難しいという問題がある。 However, in this switching device, a large electrostatic buckling to displace between the two stable positions is required, in order to thereby high applied voltage is required, the circuit configurations such as the booster circuit becomes complicated, manufacturing costly not only, it is difficult to form a compact miniaturized overall.
【0026】 [0026]
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、可動電極と固定電極とに印加する電圧を低い電圧に設定できると共に、全体を小型化でき、光の切換動作を安定させ信頼性を向上することができるようにした光スイッチ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems in the conventional technology, an object of the present invention, with the voltage applied to the fixed electrode and the movable electrode can be set to a low voltage, can reduce the size of the whole, of the optical switching operation the invention is to provide an optical switch device which can be stabilize improve reliability.
【0027】 [0027]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
上述した課題を解決するために、請求項1の発明による光スイッチ装置は、光の進路に対して前進,後退することにより光の切換動作を行う可動体と、該可動体を前,後方向に変位可能に支持する可動支持梁により構成され、該可動体の変位方向に対し交差する左,右方向に伸長して設けられた可動電極と、前記可動体の変位方向の両側から該可動電極を挟んで互いに対向して設けられ、該可動電極との間に発生する静電力で該可動電極を駆動することにより前記可動体を前,後方向に変位させる一対の固定電極とからなり、該一対の固定電極は、前記可動電極を挟んだ電極間距離が前記可動体に近い位置で最も大きく前記可動体から離れるに従って漸次小さくなるように配置してなる構成を採用している。 To solve the problems described above, an optical switch device according to the invention of claim 1, advance to light the path, and a movable body to perform the switching operation of the light by retracting, before the movable body, backward displaceably constructed by a movable support beam for supporting the left intersecting with respect to the displacement direction of the movable body, and a movable electrode provided to extend in the right direction, the movable electrode from both sides of the displacement direction of the movable body across disposed opposite to each other, before the movable body by driving the movable electrode by an electrostatic force generated between the movable electrode consists of a pair of fixed electrodes for displacing the rear direction, the a pair of fixed electrodes adopts a configuration in which the distance between the electrodes sandwiching the movable electrode is arranged so as to gradually become smaller with distance from the largest said movable member at a position closer to the movable body.
【0028】 [0028]
このように構成することにより、一対の固定電極のうちいずれか一方の固定電極と可動電極との間に電圧を印加すると、これらの電極間に静電力を発生させて可動電極を駆動することができ、これによって可動体を光の進路に対し進退させる前,後方向に変位させ、光の切換動作を行うことができる。 With this configuration, when a voltage is applied between one of the fixed electrode and the movable electrode of the pair of fixed electrodes, that by generating an electrostatic force between the electrodes for driving the movable electrode can, whereby prior to advancing and retracting the movable body with respect to light path, is displaced in the backward direction, it is possible to perform the switching operation of the light. また、一対の固定電極は可動電極を挟んだ電極間距離が、可動体に近い方の端部で大きく、可動体から離れるに従って漸次小さくなる配置であるため、固定電極と可動電極との間には、まず可動体から離れた方の端部に大きな静電力を発生でき、この静電力により可動電極を固定電極に近付けるように駆動できる。 The pair of fixed electrodes is the distance between sandwiching the movable electrode electrodes, larger at the end closer to the movable body, since it is gradually decreased disposed farther from the movable member, between the fixed electrode and the movable electrode is first able to generate large electrostatic force on the end facing away from the movable body can be driven so as to approach the movable electrode to the fixed electrode by the electrostatic force. これにより、可動体に近い方の端部側でも可動電極を固定電極に近付けるように駆動できるので、低い印加電圧でも可動体の変位量を大きくすることができ、該可動体を光の進路に対し十分な変位量をもって進退させることができる。 Thus, can be driven so as to be closer to the movable electrode to the fixed electrode towards the end side near to the movable body, also it is possible to increase the amount of displacement of the movable member at a low applied voltage, the movable body in the path of light it can be advanced and retracted with sufficient displacement amount against.
【0029】 [0029]
また、請求項2の発明によると、可動電極を構成する可動支持梁は、一対の固定電極のうちいずれか一方の固定電極に沿って斜めに傾けて伸長する構成としている。 Further, according to the invention of claim 2, the movable support beams which constitute the movable electrode has a structure that extends obliquely inclined along either one of the fixed electrode of the pair of fixed electrodes.
【0030】 [0030]
これにより、可動電極を構成する可動支持梁には一対の固定電極間で斜めに揺動するような駆動力(静電力)を与えることができ、可動支持梁を揺動方向の一側と他側とに選択的に保持しつつ、可動体を光の進路に対する前進位置と後退位置との2位置で安定して保持することができる。 Thus, the movable support beam constituting the movable electrode can give driving force that swings obliquely between a pair of fixed electrodes (electrostatic force), one side of the swinging direction of the movable support beam and the other while selectively retained to the side, it is possible to stably hold the movable member in two positions between the advanced position and a retracted position relative to the light of the course.
【0031】 [0031]
また、請求項3の発明によると、可動電極を構成する可動支持梁は、可動体に連結される一方の端部を弾性変形可能な連結部とし、前記可動体から離れた他方の端部を固定端とする構成としている。 Further, according to the invention of claim 3, the movable support beams which constitute the movable electrode, and one end portion coupled to the movable body and elastically deformable coupling portion, the other end remote from said movable member It is configured to be a fixed end.
【0032】 [0032]
この場合には、可動支持梁が一対の固定電極間で斜めに揺動するときに、可動支持梁の連結部は、揺動方向の中間位置で弾性変形が最大となり、この弾性変形量が揺動方向の一側と他側とで小さくなるように形成することによって、可動支持梁を揺動方向の一側と他側とに選択的に保持することができ、可動支持梁(可動体)に2つの安定位置を与えることができる。 In this case, when the movable support beam is swung obliquely between a pair of fixed electrodes, connecting portions of the movable support beam, the elastic deformation becomes maximum at an intermediate position of the swing direction, the amount of the elastic deformation Yura by forming to be smaller at the one side and the other side of the moving direction, it is possible to selectively holding the movable support beam on the one side and the other side of the swinging direction, the movable support beam (movable member) it can provide two stable positions on.
【0033】 [0033]
さらに、請求項4の発明によると、可動支持梁は可動体を基板の表面から離間した状態に連結部を介して保持し、前記可動支持梁の固定端は前記基板上に固定して設ける構成としている。 Furthermore, according to the invention of claim 4, the movable support beam is held via the connecting portion in a state of being separated a movable body from the surface of the substrate, the fixed end of the movable support beam provided fixed on the substrate structure It is set to.
【0034】 [0034]
これにより、可動体を可動支持梁を介して基板上に変位可能に配置することができ、可動体を基板の表面に沿ってほぼ平行に変位させつつ、この可動体を光の進路に対し十分な変位量をもって進退させるように駆動できる。 This makes it possible to displaceably arranged a movable body onto a substrate through a movable support beam, while substantially parallel displaced along the movable member on the surface of the substrate, enough of this movable member with respect to light path It can be driven to advance and retreat with a Do displacement. また、これらの可動体、可動支持梁(可動電極)および一対の固定電極は、例えばシリコン材料にエッチング処理を施すことによってそれぞれ容易に加工でき、任意な形状に形成することができる。 These movable member, the movable support beam (movable electrode) and a pair of fixed electrodes, for example the silicon material can be easily processed respectively by the etching process is performed, it can be formed into any shape.
【0035】 [0035]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下、本発明による実施の形態による光スイッチ装置を添付図面に従って詳細に説明する。 Hereinafter, detailed description of the optical switch device according to an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. なお、本実施の形態では、前述した従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。 In the present embodiment, the same reference numerals to the same components prior art and described above, and description thereof is omitted.
【0036】 [0036]
ここで、図1ないし図3は本発明の第1の実施の形態を示している。 Here, FIGS. 1 to 3 show a first embodiment of the present invention. 図中、11は光スイッチ装置のベースとなる基板で、該基板11は、従来技術で述べた基板1とほぼ同様に構成され、ガラス材料等を用いて数ミリ程度の大きさの四角形状に形成されている。 In the figure, 11 is a substrate serving as a base of the optical switch device, the substrate 11 is substantially the same configuration as the substrate 1 described in the prior art, such as the magnitude square of several millimeters using a glass material It is formed.
【0037】 [0037]
12は基板11上に設けられた可動体で、該可動体12は、基板11の表面に沿って前進,後退方向(図1中に示す矢示A,B方向)に延びる細長棒状体として形成され、その一端側には従来技術で述べたミラー部3とほぼ同様に、光の進路に対して進退されるミラー部13が設けられている。 12 is a movable member provided on the substrate 11, movable body 12 is advanced along the surface of the substrate 11, formed as an elongate rod-like body extending in a backward direction (arrow A, B direction shown in FIG. 1) It is, substantially similar to the mirror portion 3 described in the prior art to one end technology, the mirror unit 13 which is forward and backward relative to the light path is provided.
【0038】 [0038]
しかし、この場合の可動体12は、後述する複数の可動支持梁14,16を用いて、例えば4点で変位可能に支持されることにより、ミラー部13と反対側の他端側が自由端となって形成されている。 However, the movable member 12 in this case, by using a plurality of movable support beams 14, 16 to be described later, for example by being displaceably supported at four points, the mirror portion 13 and the opposite side of the other end free end going on is formed. なお、可動体12は、後述する可動支持梁14,16の本数を増やすことにより、例えば6点以上で変位可能に支持してもよく、これによって後述の静電引力を増大できるものである。 The movable member 12, by increasing the number of the movable support beam 14, 16 to be described later, for example, may be displaceably supported in 6 points or more, thereby it is intended to be increased electrostatic attraction to be described later.
【0039】 [0039]
そして、可動体12(ミラー部13を含む)および各可動支持梁14,16等は、後述の固定電極18,19,22,23と共に、例えば単結晶または多結晶のシリコン材料を用いてマイクロマシニング技術によるエッチング加工等を施すことにより形成されている。 The micro-machining movable body 12 (including the mirror 13) and the movable support beam 14, 16, etc., are used with the fixed electrode 18,19,22,23 described later, for example, a monocrystalline or polycrystalline silicon material It is formed by etching processing or the like by techniques.
【0040】 [0040]
14,14は可動体12の左,右両側に設けられた第1の可動支持梁で、該各可動支持梁14は、可動体12が変位する前,後方向(矢示A,B方向)に対し交差する左,右方向で、後述する一対の固定電極18,19のうち例えば固定電極18に沿って斜めに傾いて伸長するように形成され、図1に例示する如く可動体12と垂直に交差する左,右方向へと伸長した基準線E−Eに対し傾き角θ分だけ斜めに傾いて配置されている。 14, 14 left of the movable member 12, a first movable support beams provided on the right sides, respective movable support beam 14, before the movable member 12 is displaced, backward (arrow A, B direction) crossing to the left, the right direction, are formed so as to extend obliquely inclined within for example along the fixed electrode 18 of the pair of fixed electrodes 18 and 19 to be described later, vertically movable member 12 as illustrated in FIG. 1 are arranged obliquely inclined by the inclination angle θ min with respect to the reference line E-E of the left crossing, it extends to the right direction on.
【0041】 [0041]
ここで、可動支持梁14の一方の端部は、例えば略U字状またはコ字状に屈曲して形成された連結部14Aとなり、該連結部14Aは、ミラー部13から矢示B方向に予め決められた寸法だけ離れた位置で可動支持梁14を可動体12に一体に連結している。 Here, one end of the movable support beam 14, for example, substantially U-shaped or U-shaped in form by bending the connecting portion 14A, and the said connecting portion 14A is from the mirror unit 13 in the direction of arrow B It is integrally connected to the movable support beam 14 to the movable body 12 at a position spaced by a predetermined dimension.
【0042】 [0042]
そして、この連結部14Aは、後述の可動電極15と固定電極18,19との間に発生する静電引力等の外力により容易に弾性変形し、可動支持梁14が固定電極18,19間で基準線E−Eの前,後に、例えば傾き角θの2倍に相当する揺動角(2×θ)をもって揺動するのを許すものである。 Then, the connecting portion 14A is easily elastically deformed by an external force of electrostatic attraction or the like generated between the fixed electrodes 18 and 19 and the movable electrode 15 described later, the movable support beam 14 between the fixed electrodes 18 and 19 Previous reference line E-E, after, for example, those that allow to swing with a swing angle corresponding to twice the inclination angle θ (2 × θ).
【0043】 [0043]
また、可動支持梁14の他方の端部(可動体12から離れた端部)は、基板11上に固定して設けられる固定端としての固定部14Bとなっている。 The other end (the end remote from the movable member 12) of the movable support beam 14 has a fixed portion 14B of the fixed end arranged fixed on the substrate 11. そして、左,右の可動支持梁14,14は、図2に示すように基板11上に可動体12を隙間S(例えば、数μm程度)をもって浮かした状態で、該可動体12を左,右両側から矢示A,B方向に変位可能に支持しているものである。 Then, the left, the movable support beams 14, 14 of the right, the movable member 12 clearance S (e.g., about several [mu] m) as on the substrate 11 shown in FIG. 2 in a state where the floated with, left movable body 12, those that are displaceably supported on the right sides arrow a, the B direction.
【0044】 [0044]
そして、可動支持梁14は、後述の如く固定部14Bを中心として前,後(例えば、矢示A,B方向)に揺動するときに、揺動方向の一側(図1に示す位置)と揺動方向の他側(図3に示す位置)において連結部14Aの弾性変形量が最も小さくなり、揺動方向の中間位置(例えば、基準線E−Eに対応した位置)では連結部14Aの弾性変形量がほぼ最大となるものである。 The movable support beam 14, the front around the fixed part 14B as described below, after (e.g., arrows A, B direction) when swung, one side of the swing direction (the position shown in FIG. 1) other side of the swinging direction elastic deformation of the connecting portion 14A at (the position shown in FIG. 3) is the smallest, the middle position in the oscillation direction (e.g., corresponding to the reference line E-E position), the connecting portion 14A amount of elastic deformation in which almost the maximum.
【0045】 [0045]
このため、可動支持梁14は、連結部14Aが大きく弾性変形する揺動方向の中間位置で留まることはなく、連結部14Aの弾性変形量がほぼ最小となる揺動方向の一側と他側とのいずれか一方に選択的に位置保持されるようになる。 Therefore, the movable support beam 14 is not to remain at the intermediate position of the swing direction connecting portion 14A is larger elastic deformation, one side and the other side of the swinging direction elastic deformation of the connecting portion 14A is substantially minimized It comes to be selectively positioned retained in one of the. これによって可動支持梁14には、可動体12の前進位置と後退位置に対応する2つの安定した保持位置が与えられるものである。 This movable support beam 14 by one in which stable holding position of two corresponding to the advanced position and a retracted position of the movable member 12 is provided.
【0046】 [0046]
15,15は可動支持梁14,14にそれぞれ形成された第1の可動電極で、該各可動電極15は、例えば可動支持梁14の連結部14Aと固定部14Bとの間に位置してほぼ直線状に延びる可動支持梁14の主要部分により構成されている。 15 and 15 in the first movable electrode formed on the movable support beam 14 and 14, respective movable electrode 15, for example approximately located between the coupling portion 14A of the movable support beam 14 and the fixed portion 14B It is constituted by the major part of the movable support beam 14 extending straight. そして、可動電極15は、後述の固定電極18,19との間で対向電極を構成し、対向面積に対応した静電力を後述の如く発生するものである。 Then, the movable electrode 15 constitutes the counter electrode between the fixed electrodes 18 and 19 described later, in which the electrostatic force corresponding to the opposing areas generated as described later.
【0047】 [0047]
16,16は可動体12の左,右両側に設けられた第2の可動支持梁で、該第2の可動支持梁16は、第1の可動支持梁14とほぼ同様に構成され、連結部16Aと固定部16Bとを有している。 16, 16 left of the movable member 12, the second movable support beams provided on the right sides, the movable supporting beam 16 of the second is substantially the same configuration as the first movable support beam 14, the connecting portion and a 16A and a fixed portion 16B. しかし、これらの第2の可動支持梁16,16は、可動体12の長さ方向(前,後方向)で第1の可動支持梁14,14から離れた位置に配設されている。 However, these second movable support beams 16 and 16, the length direction of the movable body 12 (front and rear direction) is disposed at a position apart from the first movable support beams 14, 14.
【0048】 [0048]
そして、これらの第2の可動支持梁16,16は、前,後方向に離れた第1の可動支持梁14,14と共に可動体12を左,右両側から合計4点で変位可能に支持し、基板11の表面に沿って棒状に延びた可動体12が矢示A,B方向に安定して変位するのを補償している。 Then, these second movable support beams 16 and 16, before the movable member 12 left and displaceably supported on the right sides for a total of 4 points with a first movable support beams 14, 14 spaced rearwardly , the movable body 12 extending in a bar shape along the surface of the substrate 11 is compensated for to stably displaced arrow a, the B direction.
【0049】 [0049]
17,17は可動支持梁16,16にそれぞれ形成された第2の可動電極で、該各可動電極17は、例えば可動支持梁16の連結部16Aと固定部16Bとの間に位置してほぼ直線状に延びる可動支持梁16の主要部分により構成されている。 17 and 17 in the second movable electrode formed on the movable support beam 16, 16, respective movable electrode 17, for example approximately located between the coupling portion 16A of the movable support beam 16 and the fixing portion 16B It is constituted by the major part of the movable supporting beam 16 extending straight. そして、可動電極17は、後述の固定電極22,23との間で対向電極を構成し、対向面積に対応した静電力を後述の如く発生するものである。 Then, the movable electrode 17 constitutes a counter electrode with the fixed electrodes 22 and 23 described later, in which the electrostatic force corresponding to the opposing areas generated as described later.
【0050】 [0050]
18,19は第1の可動電極15と対向電極を構成する第1の固定電極で、該第1の固定電極18,19は、図1、図3に示す如く基板11上に設けられ、可動体12の変位方向である矢示A,B方向(前,後方向)の両側から可動支持梁14(可動電極15)を挟むように互いに対向配置されている。 18 and 19 in the first fixed electrodes constituting the first movable electrode 15 and the counter electrode, the first fixed electrode 18 and 19, FIG. 1, provided on the substrate 11 as shown in FIG. 3, the movable the displacement direction of the body 12 arrow a, B direction (front and rear direction) are mutually opposed so as to sandwich the movable support beam 14 (movable electrode 15) from both sides of the.
【0051】 [0051]
そして、これらの固定電極18,19は、前記基準線E−Eに対して可動支持梁14の傾き角θにほぼ対応する角度分だけそれぞれ斜めに傾いて配設され、固定電極18,19間の電極間距離は、可動体12に近い方の一方の端部18A,19A側で最大となり、可動体12から離れた他方の端部18B,19B側で最小となっている。 Then, these fixed electrodes 18 and 19 is arranged obliquely inclined approximately corresponding angle amount corresponding respectively to the inclination angle θ of the movable support beam 14 with respect to the reference line E-E, while the fixed electrodes 18 and 19 the distance between the electrodes of the one end portion 18A closer to the movable member 12, maximum at 19A side, the other end 18B remote from the movable member 12, and has a minimum at 19B side.
【0052】 [0052]
即ち、固定電極18,19は、図1に示す基準線E−Eに対してほぼ対称となる略「ハ」の字形状に形成され、可動電極15を挟んで互いに対向する固定電極18,19の電極間距離が、可動体12から左,右方向に離れるに従って漸次小さくなるように配置されている。 In other words, the fixed electrodes 18 and 19 is formed in a shape of substantially "C" which is substantially symmetrical with respect to the reference line E-E shown in FIG. 1, the fixed electrodes 18 and 19 facing each other across the movable electrode 15 distance between the electrodes is arranged so as gradually lowered as it is away from the movable body 12 left and right.
【0053】 [0053]
また、固定電極18は、図1に示す状態で可動電極15と共に平行平板型の電極として形成され、可動電極15と固定電極18との間の間隔は、例えば0.5〜10μm程度の大きさに後述のストッパ20を介して設定されるものである。 The fixed electrode 18 is formed as an electrode of a parallel plate with the movable electrode 15 in the state shown in FIG. 1, the distance between the movable electrode 15 and the fixed electrode 18, for example, about 0.5~10μm size in and is set via the stopper 20 to be described later. なお、これらの可動電極15と固定電極18,19は、平行平板型の電極構造に限るものではなく、例えば従来技術で述べた可動電極5、固定電極6と同様に櫛歯型電極として形成してもよいものである。 Note that these movable electrodes 15 and the fixed electrodes 18 and 19 is not limited to the parallel plate type electrode structure, for example, the movable electrode 5 described in the prior art, likewise formed as interdigitated electrode and the fixed electrode 6 and those may be.
【0054】 [0054]
ここで、可動電極15と固定電極18,19は、例えば10ボルト以下の電圧が外部から印加されると、両者の間に静電引力が発生する。 Here, the fixed electrodes 18 and 19 and the movable electrode 15, for example, 10 volts or less voltage when externally applied, the electrostatic attractive force is generated between them. そして、電極15,19間に電圧を印加したときには、両者の間の間隔が最も狭い固定電極19の端部19B側と可動電極15との間に大きな静電引力が発生する。 Then, when a voltage is applied between the electrodes 15 and 19, a large electrostatic attraction between the end portion 19B side and the movable electrode 15 intervals narrowest fixed electrode 19 therebetween occurs.
【0055】 [0055]
これにより、可動支持梁14は固定電極19の端部19B側に引付けられるように固定部14Bを中心として矢示A方向に揺動される。 Thus, the movable support beam 14 is swung in the arrow A direction around the fixed part 14B so as to be attracted to the end portion 19B side of the fixed electrode 19. そして、この揺動に応じて可動電極15は固定電極19との対向面積が漸次増大されるため、電極15,19間の静電引力が漸次増加する。 Then, the movable electrode 15 in response to the swing because the opposing area between the fixed electrode 19 is gradually increased, the electrostatic attraction between the electrodes 15 and 19 increases gradually. これによって、可動支持梁14は、図3に示すように固定電極19とほぼ正対する位置まで矢示A方向に揺動(駆動)される。 Thus, the movable support beam 14 is swung (driven) in the direction of arrow A to approximately position facing the fixed electrode 19 as shown in FIG.
【0056】 [0056]
このように、可動支持梁14が一対の固定電極18,19間で矢示A方向に揺動するときには、可動支持梁14の連結部14Aが揺動方向の中間位置(例えば、基準線E−Eに対応した位置)で弾性的に最も大きく撓み変形し、可動支持梁14が図3に示す如く固定電極19とほぼ正対する位置まで揺動したときには、連結部14Aの撓み量(弾性変形量)が小さくなる。 Thus, when the movable support beam 14 swings the arrow A direction between the pair of fixed electrodes 18 and 19, the connecting portion 14A of the movable support beam 14 is an intermediate position in the oscillation direction (e.g., the reference line E- flexurally deformed largest elastically in position) corresponding to E, when the movable support beam 14 swings to approximately position facing the fixed electrode 19 as shown in FIG. 3, the amount of deflection of the connecting portion 14A (elastic deformation amount ) becomes smaller.
【0057】 [0057]
このため、図3に示す可動支持梁14の揺動位置で可動電極15、固定電極19間への電圧印加(通電)を解除したとしても、可動支持梁14は、矢示B方向に戻るような弾性復元力を発生することはなく、図3に示す位置に安定した状態で保持されるものである。 Therefore, the movable electrode 15 at the rocking position of the movable support beam 14 shown in FIG. 3, even when canceling a voltage application between the fixed electrode 19 (energized), the movable support beam 14, to return to the direction of arrow B an elastic restoring force is not able to generate, is intended to be held in a stable state to the position shown in FIG.
【0058】 [0058]
また、図3に示す状態で可動電極15と固定電極18との間に電圧を印加したときには、両者の間の間隔が最も狭い固定電極18の端部18B側と可動電極15との間に大きな静電引力が発生し、可動支持梁14は固定電極18の端部18B側に引付けられるように固定部14Bを中心として矢示B方向に揺動されるものである。 Also, large between the movable electrode 15 in the state shown in FIG. 3 when a voltage is applied between the fixed electrode 18, the end portion 18B side and the movable electrode 15 of the narrowest fixed spacing therebetween electrodes 18 electrostatic attraction is generated, in which the movable support beam 14 is swung in the direction of arrow B around the fixed part 14B so as to be attracted to the end portion 18B side of the fixed electrode 18.
【0059】 [0059]
そして、この場合も可動電極15は固定電極18との対向面積が揺動に応じて漸次増大されるため、電極15,18間の静電引力が漸次増加するようになり、これによって、可動支持梁14は、図1に示す如く固定電極18とほぼ正対する位置まで矢示B方向に揺動(駆動)される。 Then, the movable electrode 15 is also in this case looks like opposing area between the fixed electrode 18 for gradually be increased in accordance with the swinging, electrostatic attraction between the electrodes 15 and 18 is gradually increased, whereby the movable support beam 14 is swung (driven) in the direction of arrow B to approximately position facing the fixed electrode 18 as shown in FIG.
【0060】 [0060]
そして、可動支持梁14の連結部14Aは、揺動方向の一側(例えば、図1に示す位置)と揺動方向の他側(例えば、図3に示す位置)とで弾性変形量が最も小さくなるため、可動支持梁14を揺動方向の一側と他側とに選択的に保持することができ、可動支持梁14(可動体12)に2つの安定した保持位置を与えることができるものである。 The connection portion 14A of the movable support beam 14, one side of the swinging direction (e.g., FIG. 1 shows the position) and the other side of the swinging direction (e.g., the position shown in FIG. 3) is the de elastic deformation most since smaller, it is possible to selectively holding the movable support beam 14 on the one side and the other side of the swinging direction, can provide two stable retaining position the movable support beam 14 (movable member 12) it is intended.
【0061】 [0061]
20,20,…は基板11上に設けられた変位規制部としてのストッパで、これらのストッパ20は、図1に示すように固定電極18に近接した位置に配置され、可動支持梁14の揺動を規制するものである。 20, 20, ... in the stopper as a displacement restricting portion provided on the substrate 11, these stoppers 20 are disposed at a position close to the fixed electrode 18 as shown in FIG. 1, the rocking of the movable support beam 14 it is intended to regulate the motion. そして、ストッパ20は、図1に示す如く可動支持梁14に当接することにより、可動電極15が固定電極18に接触して電気的に短絡(ショート)するのを防ぐものである。 Then, the stopper 20 can abut against the movable support beam 14 as shown in FIG. 1, the movable electrode 15 is one that prevents the electrically shorted by contact with the fixed electrode 18 (short).
【0062】 [0062]
21,21,…は基板11上に設けられた他の変位規制部としてのストッパで、これらのストッパ21は、図3に示す如く固定電極19に近接した位置に配置され、可動支持梁14の揺動を規制するものである。 21, 21, the stopper as another displacement restricting portion provided on the substrate 11, these stoppers 21 are disposed at a position close to the fixed electrode 19 as shown in FIG. 3, the movable support beam 14 it is intended to regulate the swing. そして、ストッパ21は、図3に示すように可動支持梁14に当接することにより、可動電極15が固定電極19に接触して電気的に短絡(ショート)するのを防ぐものである。 Then, the stopper 21, by contacting the movable support beam 14 as shown in FIG. 3, the movable electrode 15 is one that prevents the electrically shorted by contact with the fixed electrode 19 (short).
【0063】 [0063]
22,23は第2の可動電極17と対向電極を構成する第2の固定電極で、該第2の固定電極22,23は、前述した第1の固定電極18,19とほぼ同様に構成され、可動体12の変位方向である矢示A,B方向(前,後方向)の両側から可動支持梁16(可動電極17)を挟むように互いに対向して基板11上に設けられている。 22 and 23 in the second fixed electrodes constituting the second movable electrode 17 and the counter electrode, the fixed electrodes 22 and 23 of the second is configured substantially the same as that of the first fixed electrodes 18 and 19 described above , arrow a is the displacement direction of the movable body 12, B direction (front and rear direction) is provided on the substrate 11 to face each other so as to sandwich the movable supporting beam 16 from both sides of the (movable electrode 17).
【0064】 [0064]
そして、これらの固定電極22,23は、前述した第1の固定電極18,19と同様に可動支持梁14(可動支持梁16)の傾き角θにほぼ対応する角度分だけそれぞれ斜めに傾いて配設され、固定電極22,23間の電極間距離は、可動体12に近い方の一方の端部22A,23A側で最大となり、可動体12から離れた他方の端部22B,23B側で最小となっている。 Then, these fixed electrodes 22 and 23, inclined to each angle component obliquely substantially corresponding to the inclination angle θ of the first fixed electrodes 18 and 19 similarly to the movable support beam 14 described above (the movable support beam 16) is arranged, the distance between the electrodes between the fixed electrodes 22 and 23, one end portion 22A closer to the movable member 12, maximum at 23A side, the other end 22B remote from the movable member 12, with 23B side It has become a minimum.
【0065】 [0065]
この場合、固定電極22は、図1に示す状態で可動電極17と共に平行平板型の電極として形成され、可動電極17と固定電極22との間の間隔は、例えば0.5〜10μm程度の大きさに後述のストッパ24を介して設定されるものである。 In this case, the fixed electrode 22 is formed as an electrode of a parallel plate with the movable electrode 17 in the state shown in FIG. 1, the distance between the movable electrode 17 and the fixed electrode 22, for example, about 0.5~10μm size it is intended to be set via the stopper 24 to be described later in the. なお、これらの可動電極17と固定電極22,23は、平行平板型の電極構造に限るものではなく、例えば従来技術で述べた可動電極5、固定電極6と同様に櫛歯型電極として形成してもよいものである。 Note that these movable electrodes 17 and the fixed electrodes 22 and 23 is not limited to the parallel plate type electrode structure, for example, the movable electrode 5 described in the prior art, likewise formed as interdigitated electrode and the fixed electrode 6 and those may be.
【0066】 [0066]
そして、固定電極22,23間に配置された可動支持梁16についても、連結部16Aの弾性変形量が、揺動方向の一側(例えば、図1に示す位置)と揺動方向の他側(例えば、図3に示す位置)とで最も小さくなるため、可動支持梁16を揺動方向の一側と他側とに選択的に保持することができ、可動支持梁16(可動体12)に2つの安定した保持位置を与えることができるものである。 Then, the movable support beam 16 which is also disposed between the fixed electrodes 22 and 23, the elastic deformation of the coupling portion 16A is, one side of the swinging direction (e.g., the position shown in FIG. 1) and the other side of the swinging direction (e.g., the position shown in FIG. 3) to become smallest and can be selectively holding the movable supporting beam 16 on the one side and the other side of the swinging direction, the movable supporting beam 16 (movable member 12) those which can provide two stable retaining position to.
【0067】 [0067]
24,24,…は基板11上に設けられた変位規制部としてのストッパで、これらのストッパ24は、図1に示すように固定電極22に近接した位置に配置され、可動支持梁16の揺動を規制するものである。 24, 24, ... in the stopper as a displacement restricting portion provided on the substrate 11, these stoppers 24 are disposed at a position close to the fixed electrode 22 as shown in FIG. 1, the rocking of the movable support beam 16 it is intended to regulate the motion. そして、ストッパ24は、図1に示す如く可動支持梁16に当接することにより、可動電極17が固定電極22に接触して電気的に短絡(ショート)するのを防ぐものである。 Then, the stopper 24, by contacting the movable supporting beam 16 as shown in FIG. 1, in which it is movable electrode 17 contacts the fixed electrode 22 prevented from electrically short-circuited.
【0068】 [0068]
25,25,…は基板11上に設けられた他の変位規制部としてのストッパで、これらのストッパ25は、図3に示す如く固定電極23に近接した位置に配置され、可動支持梁16の揺動を規制するものである。 25, 25 ... in the stopper as another displacement restricting portion provided on the substrate 11, these stoppers 25 are disposed at a position close to the fixed electrode 23 as shown in FIG. 3, the movable support beams 16 it is intended to regulate the swing. そして、ストッパ25は、図3に示すように可動支持梁16に当接することにより、可動電極17が固定電極23に接触して電気的に短絡(ショート)するのを防ぐものである。 Then, the stopper 25, by contacting the movable support beam 16 as shown in FIG. 3, in which it is movable electrode 17 contacts the fixed electrode 23 prevented from electrically short-circuited.
【0069】 [0069]
本実施の形態による光スイッチ装置は、上述の如き構成を有するもので、次にそのスイッチング動作について説明する。 Optical switching device according to this embodiment has the above-described configuration, will now switching operation thereof will be described.
【0070】 [0070]
まず、図1に示す初期状態では、全ての電圧印加を停止(解除)することにより、第1,第2の可動支持梁14,16が固定電極18,22に微小隙間を介して対向し、それぞれのストッパ20,24に当接した状態で安定した保持位置に留まるようになり、これにより可動体12は矢示B方向の後退位置(ストロークエンド)に保持される。 First, in the initial state shown in FIG. 1, by stopping all the voltage application (release), first, second movable support beams 14, 16 face each other with a small gap to the fixed electrode 18, 22, will remain in a stable holding position in each state in which the stopper 20, 24 in abutting, this movable member 12 by is held in retracted position in the direction of arrow B (stroke end).
【0071】 [0071]
そして、可動体12が図1に示す後退位置にあるときには、ミラー部13も矢示B方向に後退した位置に留まるので、図7に例示したように発光部7A,7Bから発射された矢示C,D方向の光ビームは受光部7C,7Dで受光され、このときには発光部7Aと受光部7Cとの間で光通信等が行われると共に、発光部7Bと受光部7Dとの間で光通信等が行われる。 Then, the movable body 12 when in the retracted position shown in FIG. 1, since the mirror unit 13 also remain in the position retracted in the direction of arrow B, which is emitted from the light emitting portion 7A, 7B as illustrated in FIG arrow C, light beam D direction is received receiving section 7C, in 7D, with optical communication between the light receiving portion 7C and the light-emitting portion 7A in this case is carried out, the light between the light emitting portion 7B and the light receiving portion 7D communication or the like is performed.
【0072】 [0072]
次に、可動体12を矢示A方向に前進させるときには、各可動支持梁14,16の可動電極15,17と固定電極19,23との間に、例えば10ボルト以下の電圧を印加する。 Then, when advancing the movable member 12 in the arrow A direction, between the movable electrodes 15, 17 of each movable support beams 14, 16 and the fixed electrode 19 and 23, it applies a voltage less than for example 10 volts. これにより、第1の可動電極15と固定電極19との間に静電引力が発生し、可動電極15が固定電極19側に吸引される。 Thereby, the electrostatic attraction between the fixed electrode 19 and the first movable electrode 15 is generated, the movable electrode 15 is attracted to the fixed electrode 19 side. また、第2の可動電極17と固定電極23との間にも静電引力が発生し、可動電極17が固定電極23側に吸引される。 The second occurred electrostatic attraction also between the movable electrode 17 and the fixed electrode 23, the movable electrode 17 is attracted to the fixed electrode 23 side.
【0073】 [0073]
そして、第1の可動電極15と固定電極19との間では、両者の間の間隔が最も狭い固定電極19の端部19B側と可動電極15との間に最も大きな静電引力が発生することにより、第1の可動支持梁14が固定電極19の端部19B側に引付けられるように固定部14Bを中心として矢示A方向に揺動され、この揺動に応じて第1の可動電極15は固定電極19との対向面積が漸次増大される。 Then, between the first movable electrode 15 and the fixed electrode 19, the greatest electrostatic attraction between the end portion 19B side and the movable electrode 15 intervals narrowest fixed electrode 19 therebetween occurs accordingly, the first movable support beam 14 is swung in the arrow a direction around the fixed part 14B so as to be attracted to the end portion 19B side of the fixed electrode 19, the first movable electrode in accordance with the swing 15 opposing area between the fixed electrode 19 is increased gradually.
【0074】 [0074]
このため、これらの電極15,19間では静電引力が漸次増加することによって、第1の可動支持梁14は、図3に示す如く固定電極19とほぼ正対する位置まで矢示A方向に揺動(駆動)される。 Thus, by the electrostatic attraction is increased gradually in between the electrodes 15 and 19, the first movable support beam 14, rocking in the direction of arrow A to approximately position facing the fixed electrode 19 as shown in FIG. 3 It is moving (drive). そして、第1の可動支持梁14がストッパ21に当接する位置まで揺動したときに、連結部14Aの弾性変形量がほぼ最小となる。 When the first movable support beam 14 swings to a position where it comes into contact with the stopper 21, the elastic deformation of the connecting portion 14A is substantially minimized.
【0075】 [0075]
また、第2の可動電極17と固定電極23との間でも、両者の間の間隔が最も狭い固定電極23の端部23B側と可動電極17との間に最も大きな静電引力が発生することにより、第2の可動支持梁16が固定電極23の端部23B側に引付けられるように固定部16Bを中心として矢示A方向に揺動され、この揺動に応じて第2の可動電極17は固定電極23との対向面積が漸次増大される。 Also, between the second movable electrode 17 and the fixed electrode 23, the greatest electrostatic attraction between the end portion 23B side and the movable electrode 17 intervals narrowest fixed electrode 23 therebetween occurs accordingly, the second movable support beams 16 is swung in the arrow a direction around the fixed part 16B so as to be attracted to the end portion 23B side of the fixed electrode 23, the second movable electrode in accordance with the swing 17 opposing area between the fixed electrode 23 is increased gradually.
【0076】 [0076]
このため、これらの電極17,23間では静電引力が漸次増加することによって、第2の可動支持梁16は、図3に示す如く固定電極23とほぼ正対する位置まで矢示A方向に揺動(駆動)される。 Thus, by the electrostatic attraction is increased gradually in between the electrodes 17 and 23, the second movable support beams 16, rocking in the direction of arrow A to approximately position facing the fixed electrode 23 as shown in FIG. 3 It is moving (drive). そして、第2の可動支持梁16がストッパ25に当接する位置まで揺動したときに、連結部16Aの弾性変形量がほぼ最小となる。 Then, when the second movable support beam 16 swings to a position where the contact with the stopper 25, the elastic deformation of the connecting portion 16A is substantially minimized.
【0077】 [0077]
この結果、図3に示す第1,第2の可動支持梁14、16の揺動位置で可動電極15、17と固定電極19,23とに対する電圧印加を解除したとしても、第1,第2の可動支持梁14,16は、矢示B方向に戻るような弾性復元力を発生することはなく、図3に示す位置に安定した状態で保持される。 As a result, first shown in FIG. 3, even when releasing the voltage application to the movable electrode 15, 17 and the fixed electrode 19, 23 in the swing position of the second movable support beams 14 and 16, first, second movable support beams 14, 16 is not able to generate an elastic restoring force that returns to the direction of arrow B, are held in a stable state to the position shown in FIG.
【0078】 [0078]
そして、このときには可動体12が図3に示す矢示A方向に前進位置に保持され、ミラー部13が矢示A方向のストロークエンドまで進出するため、図8に例示した如く発光部7A,7Bからの光ビームが矢示D′,C′方向に反射され、このときには発光部7Aと受光部7Dとの間で光通信等が行われると共に、発光部7Bと受光部7Cとの間でも光通信等が行われる。 Then, the movable member 12 at this time is held at the forward position in the direction of arrow A shown in FIG. 3, since the mirror unit 13 moves forward to the stroke end of the arrow A direction, as the light-emitting portion 7A illustrated in FIG. 8, 7B light beams from the is reflected in arrow D ', C' direction, the optical communication between the light receiving portion 7D and the light-emitting portion 7A in this case is carried out, light is also between the light emitting portion 7B and the light receiving portion 7C communication or the like is performed.
【0079】 [0079]
一方、可動体12を図1に示す初期位置(後退位置)に戻すときには、第1の可動支持梁14側で電極15,18間に電圧を印加し、第2の可動支持梁16側では電極17,22間に電圧を印加する。 On the other hand, when the movable member 12 to return to the initial position (retracted position) shown in FIG. 1, a voltage applied to between the electrodes 15 and 18 in the first movable support beam 14 side, the second movable support beam 16 side electrode a voltage is applied between 17 and 22.
【0080】 [0080]
そして、これらの電極15,18間と電極17,22間とにそれぞれ発生する静電引力により、可動電極15,17を固定電極18,22側に向けて矢示B方向に揺動させ、このときの可動支持梁14,16の揺動に応じて可動体12を矢示B方向に変位(後退)させる。 Then, by electrostatic attractive force generated respectively and between the electrodes 15, 18 between the electrodes 17 and 22, is swung in the direction of arrow B toward the movable electrode 15, 17 to the fixed electrode 18, 22 side, the It causes displacement (retreat) in the direction of arrow B of the movable member 12 in response to the swinging of the movable support beams 14, 16 of the time.
【0081】 [0081]
これにより、ミラー部13が矢示B方向に後退した位置に戻るので、再び図7に例示したように発光部7Aと受光部7Cとの間、発光部7Bと受光部7Dとの間でそれぞれ光通信等を行うことができる。 Thus, the mirror 13 returns to the retracted position in the direction of arrow B, between the light-emitting portion 7A and the light receiving portion 7C as illustrated in FIG. 7 again, each between the light emitting portion 7B and the light receiving portion 7D it is possible to perform the optical communication and the like.
【0082】 [0082]
かくして、本実施の形態による光スイッチ装置は、可動体12の左,右両側にそれぞれ前,後に離間して配置する第1,第2の可動支持梁14,16を、傾き角θ分だけ予め斜めに傾けて設けると共に、これらの可動支持梁14,16により可動電極15,17を形成する構成としている。 Thus, optical switching device according to this embodiment, the left movable body 12, first to spaced front, after each right sides, the second movable support beams 14 and 16, previously only tilt angle θ min provided with inclined obliquely, and configured to form the movable electrode 15 and 17 by these movable support beams 14, 16.
【0083】 [0083]
そして、これらの可動電極15(17)を可動体12の変位方向両側から挟んで互いに対向する固定電極18,19(22,23)は、可動体12の左,右両側に位置し、その電極間距離が可動体12から離れるに従って漸次小さくなるようにそれぞれ略「ハ」の字状をなす形状に形成している。 Then, across these movable electrodes 15 (17) from the displacement direction on both sides of the movable member 12 fixed electrodes 18 and 19 facing each other (22, 23), the left movable member 12, located in the right sides, the electrodes during distance is formed in a shape that forms a gradually becomes smaller so that each substantially shaped "c" the distance from the movable body 12.
【0084】 [0084]
これにより、例えば可動電極15と固定電極18,19との間には、電圧印加時に、まず可動体12から離れた方の端部18B,19B側に大きな静電力を発生でき、この静電力により可動電極15を固定電極18,19の端部18B,19B側に近付けるように揺動(駆動)できる。 Thus, for example, between the fixed electrodes 18 and 19 and the movable electrode 15, when a voltage is applied, the end portion 18B of the first facing away from the movable member 12, can generate a large electrostatic force 19B side by the electrostatic force end portion 18B of the fixed electrodes 18 and 19 the movable electrode 15 can swing (driving) so as to approach the 19B side.
【0085】 [0085]
この結果、可動電極15と固定電極18,19との対向面積を、可動支持梁14の揺動に応じて漸次大きくできると共に、これに応じて可動電極15と固定電極18,19との間の静電引力を漸次増大することができ、可動体12に近い方の端部18A,19A側でも可動電極15を固定電極18,19に近付けるように駆動できる。 As a result, the opposing area between the movable electrode 15 and the fixed electrodes 18 and 19, it is possible to gradually increase in accordance with the swinging of the movable support beam 14, between the fixed electrodes 18 and 19 and the movable electrode 15 in accordance with this You can gradually increase the electrostatic attractive force, the end portion 18A closer to the movable body 12 can be driven so as to approach the fixed electrodes 18 and 19 of the movable electrode 15 at 19A side.
【0086】 [0086]
また、例えば可動電極17と固定電極22,23との間でも、可動支持梁16の揺動に応じて対向面積を漸次大きくできると共に、これに応じて可動電極17と固定電極22,23との間の静電引力を漸次増大することができ、可動体12に近い方の端部22A,23A側でも可動電極15を固定電極18,19に近付けるように駆動できる。 Also, even between the movable electrode 17 and the fixed electrodes 22 and 23, gradually along with possible to increase the facing area in accordance with the swinging of the movable support beam 16, the fixed electrodes 22 and 23 and the movable electrode 17 in accordance with this can gradually increase the electrostatic attraction between the ends 22A closer to the movable body 12 can be driven so as to approach the fixed electrodes 18 and 19 of the movable electrode 15 at 23A side.
【0087】 [0087]
これにより、可動体12の変位量を大きくすることができ、該可動体12を光の進路に対し十分な変位量をもって矢示A,B方向に進退させることができる。 Thus, it is possible to increase the displacement of the movable member 12, it can be advanced and retracted the movable body 12 with sufficient amount of displacement of arrow A, the B direction to the light path. また、このときに可動電極15(17)と固定電極18,19(22,23)との間に印加する電圧を、例えば10ボルト以下まで下げることができ、従来技術で述べたように高い電圧を印加する必要がなくなり、電源側の回路構成等を簡略化することができる。 Further, the voltage applied between the fixed electrodes 18 and 19 the movable electrode 15 (17) at this time (22, 23), for example, can be lowered to 10 volts or less, as described in the prior art high voltage it is not necessary to apply a, it is possible to simplify the circuit configuration of the power supply side.
【0088】 [0088]
そして、可動体12を矢示A,B方向のストロークエンドとなる前進位置と後退位置とに位置保持するときには、全ての電圧印加を解除し、可動電極15(17)と固定電極18,19(22,23)との間の静電引力を失効させた場合でも、ミラー部13を矢示A,B方向に大きく進退させたいずれか一方の状態に、位置保持することができ、図7、図8に例示した発光部7A,7Bと受光部7C,7Dとの間における光ビームの切換動作を、給電停止時にも安定して行うことができる。 Then, when the position holding the arrow a movable member 12 A, and an advanced position where the B direction of the stroke end and the retracted position, to release all of the voltage applied, the movable electrode 15 (17) and the fixed electrodes 18 and 19 ( even when allowed to revoke an electrostatic attraction between the 22 and 23), the mirror unit 13 arrow a, the one of the state of being largely moved in the B direction, it is possible to position holding, 7, illustrated emitting portion 7A in FIG. 8, 7B and the light receiving portion 7C, the switching operation of the light beam between the 7D, can be carried out stably even when the power supply stop.
【0089】 [0089]
従って、本実施の形態によれば、可動電極15(17)と固定電極18,19(22,23)との間に印加する電圧を10ボルト以下の低い電圧に設定でき、小電力化、省エネルギ化を図ることができると共に、光ビームの切換えを安定して行うことができる。 Therefore, according to this embodiment, it can set the voltage to be applied to the following low voltage 10 volts between the movable electrode 15 and (17) and the fixed electrodes 18 and 19 (22 and 23), low power consumption, savings it is possible to reduce the energy of the switching of the light beam can be stably performed.
【0090】 [0090]
そして、上記構成を採用することにより、可動電極15,17および固定電極18,19,22,23等の電極構造を大型化することなく、全体を小型化することができ、光スイッチ装置としての信頼性を確実に向上できる。 By adopting the above configuration, without increasing the size of the electrode structure, such as movable electrodes 15, 17 and the fixed electrode 18,19,22,23, it can be miniaturized overall, as an optical switch device the reliability can be reliably improved.
【0091】 [0091]
また、可動体12、可動支持梁14,16(可動電極15,17)および固定電極18,19,22,23等を、単結晶または多結晶のシリコン材料を用いて形成している。 Further, the movable member 12, the movable support beam 14, 16 (movable electrode 15, 17) and the fixed electrode 18,19,22,23, etc., are formed using a single crystal or polycrystalline silicon material.
【0092】 [0092]
このため、このシリコン材料にマイクロマシニング技術によるエッチング処理等を施すことによって、可動体12、可動支持梁14,16(可動電極15,17)および固定電極18,19,22,23等をそれぞれ微細に加工して成形でき、当該光スイッチ装置を数ミリ程度の大きさをもって小型の装置として形成することができる。 Therefore, by performing etching treatment by micromachining techniques in the silicon material, the movable member 12, the movable support beams 14, 16 (movable electrode 15, 17) and the other fixed electrode 18,19,22,23 respectively fine processed to be molded, it is possible to the optical switch device with a size of several millimeters to form a compact device.
【0093】 [0093]
次に、図4は本発明の第2の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、可動体の左,右両側に延びる可動支持梁を予め湾曲させて形成すると共に、該可動支持梁を前,後方向両側から挟んで対向する一対の固定電極も、可動支持梁に対応して互いに逆向きに反るように湾曲させて形成する構成としたことにある。 Next, FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention, features of this embodiment, the left movable body, so as to form in advance by bending the movable support beam extending in the right sides, the movable support before the beam, a pair of fixed electrodes opposed to each other from the rear opposite sides also lies in the a configuration corresponds to the movable support beam is formed by bending so as to warp in the directions opposite to each other.
【0094】 [0094]
なお、本実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。 In the present embodiment, the same reference numerals to the same components as the first embodiment described above, and description thereof is omitted.
【0095】 [0095]
図中、31,31は可動体12の左,右両側に設けられた第1の可動支持梁を示し、該各可動支持梁31は、第1の実施の形態で述べた可動支持梁14とほぼ同様に構成され、連結部31Aおよび固定部31Bを有している。 In the figure, 31 is left of the movable body 12 shows a first movable support beams provided on the right sides, respective movable support beam 31 includes a movable support beam 14 described in the first embodiment is configured substantially the same manner, and a connecting portion 31A and the fixed portion 31B. そして、第1の可動支持梁31は、連結部31Aと固定部31Bとの間に位置しほぼ直線状に延びる主要部分が第1の可動電極32を構成している。 The first movable support beam 31, the main portion extending substantially linearly positioned between the coupling portion 31A and the fixing portion 31B constitute a first movable electrode 32.
【0096】 [0096]
しかし、この場合の可動支持梁31は、可動体12と垂直に交わる基準線E−Eに対し予め斜めに湾曲して形成されている。 However, the movable supporting beam 31 in this case is formed to be curved in advance obliquely with respect to the reference line E-E that intersects perpendicularly with the movable member 12. これにより可動電極32は、後述する固定電極35,36との対向面積が斜めに湾曲した分だけ拡大され、これに応じて静電引力を大きくできるものである。 Thus the movable electrode 32 is enlarged by the amount opposing area between the fixed electrodes 35 and 36 to be described later is curved obliquely, but can be increased electrostatic attraction accordingly.
【0097】 [0097]
33,33は可動体12の左,右両側に設けられた第2の可動支持梁で、該第2の可動支持梁33は、第1の可動支持梁31とほぼ同様に斜めに湾曲して形成され、連結部33Aと固定部33Bとを有している。 33, 33 left of the movable member 12, the second movable support beams provided on the right sides, the movable supporting beam 33 of said second, curved obliquely substantially similar to the first movable support beam 31 It is formed, and a a connecting portion 33A and a fixed portion 33B. そして、第2の可動支持梁33は、連結部33Aと固定部33Bとの間に位置しほぼ直線状に延びる主要部分が第2の可動電極34を構成している。 Then, the second movable support beam 33, the main portion extending substantially linearly positioned between the coupling portion 33A and the fixing portion 33B constitutes the second movable electrode 34.
【0098】 [0098]
しかし、これらの第2の可動支持梁33,33は、可動体12の長さ方向(前,後方向)で第1の可動支持梁31,31から離れた位置に配設されている。 However, these second movable support beams 33 and 33, longitudinal (front and rear direction) of the movable member 12 is disposed at a position apart from the first movable support beams 31, 31. そして、これらの第2の可動支持梁33,33は、前,後方向に離れた第1の可動支持梁31,31と共に可動体12を左,右両側から合計4点で変位可能に支持しているものである。 Then, these second movable support beams 33 and 33, before the movable member 12 left and displaceably supported on the right sides for a total of 4 points with a first movable support beams 31, 31 spaced rearwardly and those are.
【0099】 [0099]
35,36は第1の可動電極32と対向電極を構成する第1の固定電極で、該第1の固定電極35,36は、第1の実施の形態で述べた固定電極18,19とほぼ同様に構成され、可動体12の変位方向である矢示A,B方向(前,後方向)の両側から可動支持梁31(可動電極32)を挟むように互いに対向配置されている。 35 and 36 in the first fixed electrodes constituting the first movable electrode 32 and the counter electrode, the first fixed electrodes 35 and 36, substantially a fixed electrode 18, 19 described in the first embodiment Similarly configured, arrow a, B direction (front and rear direction) are mutually opposed so as to sandwich the movable supporting beam 31 (movable electrode 32) from both sides of the displacement direction of the movable member 12.
【0100】 [0100]
しかし、これらの固定電極35,36は、基準線E−Eを中心にして互いに逆向きに反返るように斜めに湾曲して形成され、その曲率は可動支持梁32の曲率にほぼ対応している。 However, these fixed electrodes 35 and 36 are formed around the reference line E-E curved obliquely so warped in opposite directions, the curvature corresponds approximately to the curvature of the movable support beam 32 there. そして、固定電極35,36間の電極間距離は、可動体12に近い方の一方の端部35A,36A側で最大となり、可動体12から離れた他方の端部35B,36B側で最小となっているものである。 Then, the inter-electrode distance between the fixed electrodes 35 and 36, one end portion 35A closer to the movable member 12, maximum at 36A side, the other end 35B remote from the movable member 12, and the minimum 36B side it is those that are made by.
【0101】 [0101]
37,37,…は基板11上に設けられた変位規制部としてのストッパで、これらのストッパ37は、固定電極35に近接した位置に配置され、可動支持梁31の揺動を規制するものである。 37, ... in the stopper as a displacement restricting portion provided on the substrate 11, these stoppers 37 are disposed at a position close to the fixed electrode 35, restricts the swinging of the movable support beam 31 is there. そして、ストッパ37は、図4に示す如く可動支持梁31に当接することにより、可動電極32が固定電極35に接触して電気的に短絡(ショート)するのを防ぐものである。 Then, the stopper 37, by contacting the movable supporting beam 31 as shown in FIG. 4, in which the movable electrode 32 contacts the fixed electrode 35 prevented from electrically short-circuited.
【0102】 [0102]
38,38,…は基板11上に設けられた他の変位規制部としてのストッパで、これらのストッパ38は、固定電極36に近接した位置に配置され、可動支持梁31の揺動を規制することにより、可動電極32が固定電極36に接触して電気的に短絡(ショート)するのを防ぐものである。 38, ... in the stopper as another displacement restricting portion provided on the substrate 11, these stoppers 38 are disposed at a position close to the fixed electrode 36, to restrict the swinging of the movable support beam 31 it the one in which the movable electrode 32 is prevented from electrically short contact with the fixed electrode 36 (short).
【0103】 [0103]
39,40は第2の可動電極34と対向電極を構成する第2の固定電極で、該第2の固定電極39,40は、前述した第1の固定電極35,36とほぼ同様に構成され、可動体12の変位方向である矢示A,B方向(前,後方向)の両側から可動支持梁33(可動電極34)を挟むように互いに対向して基板11上に設けられている。 39 and 40 in the second fixed electrodes constituting the second movable electrode 34 and the counter electrode, the fixed electrode 39, 40 of the second is configured substantially the same as that of the first fixed electrodes 35 and 36 described above , arrow a is the displacement direction of the movable body 12, B direction (front and rear direction) is provided on the substrate 11 to face each other so as to sandwich the movable supporting beam 33 from both sides of the (movable electrode 34).
【0104】 [0104]
そして、これらの固定電極39,40は、前述した第1の固定電極35,36と同様に可動支持梁31(可動支持梁33)にほぼ対応する曲率でそれぞれ逆向きに斜めに湾曲して形成され、固定電極39,40間の電極間距離は、可動体12に近い方の一方の端部39A,40A側で最大となり、可動体12から離れた他方の端部39B,40B側で最小となっている。 Then, these fixed electrodes 39 and 40, curved in obliquely substantially correspond to reverse in curvature in the first similarly movable support and the fixed electrodes 35 and 36 beam 31 described above (the movable support beam 33) is, inter-electrode distance between the fixed electrode 39 and 40, one end portion 39A closer to the movable member 12, becomes maximum at 40A side, the other end 39B remote from the movable member 12, and the minimum 40B side going on.
【0105】 [0105]
41,41,…は基板11上に設けられた変位規制部としてのストッパで、これらのストッパ41は、固定電極39に近接した位置に配置され、可動支持梁33の揺動を規制するものである。 41, 41 in the stopper as a displacement restricting portion provided on the substrate 11, these stoppers 41 are disposed at a position close to the fixed electrode 39, restricts the swinging of the movable support beam 33 is there. そして、ストッパ41は、図4に示す如く可動支持梁33に当接することにより、可動電極34が固定電極39に接触して電気的に短絡(ショート)するのを防ぐものである。 Then, the stopper 41, by contacting the movable supporting beam 33 as shown in FIG. 4, in which the movable electrode 34 contacts the fixed electrode 39 prevented from electrically short-circuited.
【0106】 [0106]
42,42,…は基板11上に設けられた他の変位規制部としてのストッパで、これらのストッパ42は、固定電極40に近接した位置に配置され、可動支持梁33の揺動を規制することにより、可動電極34が固定電極40に接触して電気的に短絡(ショート)するのを防ぐものである。 42, ... in the stopper as another displacement restricting portion provided on the substrate 11, these stoppers 42 are disposed at a position close to the fixed electrode 40, to restrict the swinging of the movable support beam 33 it the one in which the movable electrode 34 is prevented from electrically short contact with the fixed electrode 40 (short).
【0107】 [0107]
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前述した第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。 Thus, even in thus configured present embodiment, it is possible to obtain substantially the same operational effects as the first embodiment described above.
【0108】 [0108]
しかし、本実施の形態では、第1,第2の可動支持梁31,33を予め斜めに湾曲させて形成すると共に、これに対向する第1,第2の固定電極35,36,39,40についても、可動支持梁31,33にほぼ対応して斜めに湾曲させる構成としている。 However, in the present embodiment, first, with the second movable support beams 31, 33 is previously bent obliquely formed, first, second fixed electrode opposed thereto 35,36,39,40 for even has a configuration which is curved obliquely substantially corresponding to the movable support beam 31, 33.
【0109】 [0109]
このため、図4に示す初期状態(可動体12の後退位置)から可動支持梁31,33の可動電極32,34と固定電極36,40との間に電圧を印加したときに、例えば第1の可動電極32と固定電極36との間では、両者の間隔が最も狭い固定電極36の端部36B側と可動電極32との間に、より大きな静電引力を発生することができ、第1の可動支持梁31が固定電極36の端部36B側に固定部31Bを中心として矢示A方向に揺動される初期変位の静電引力を確実に増大できる。 Therefore, when a voltage is applied between the movable electrode 32 and the fixed electrode 36, 40 of the movable support beam 31 and 33 from (retracted position of the movable member 12) the initial state shown in FIG. 4, for example, the first between movable electrode 32 and the fixed electrode 36, between both spacing of the end portion 36B side and the movable electrode 32 of the narrowest fixed electrode 36, it is possible to generate a larger electrostatic attractive force, the first initial displacement of electrostatic attraction movable support beam 31 is swung in the direction of arrow a to the end portion 36B side around the fixing portion 31B of the stationary electrode 36 of the can be increased reliably.
【0110】 [0110]
また、例えば第2の可動電極34と固定電極40との間でも、両者の間隔が最も狭い固定電極40の端部40B側と可動電極34との間に、より大きな静電引力を発生することができ、第2の可動支持梁33が固定電極40の端部40B側に固定部33Bを中心として矢示A方向に揺動される初期変位の静電引力を確実に増大できる。 Also, even between the second movable electrode 34 and the fixed electrode 40, that between both spacing of the end portion 40B side and the movable electrode 34 of the narrowest fixed electrode 40, to generate a larger electrostatic attraction can be can be increased a second initial displacement of electrostatic attraction movable support beam 33 is swung in the arrow a direction around the fixed part 33B to the end portion 40B of the fixed electrode 40 reliably.
【0111】 [0111]
従って、本実施の形態では、第1,第2の可動支持梁31,33および固定電極35,36,39,40を斜めに湾曲させた形状に形成することにより、初期変位に対する静電引力を効果的に増大でき、可動体12の変位量を確実に大きくすることができる。 Thus, in this embodiment, by forming the first, the shape obtained by bending the second movable support beams 31, 33 and the fixed electrode 35,36,39,40 obliquely, the electrostatic attraction to the initial displacement can be effectively increased, the amount of displacement of the movable member 12 can be reliably increased.
【0112】 [0112]
次に、図5は本発明の第3の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、可動支持梁の連結部を、可動体の左,右両側から略コ字状をなして突出する形状に形成したことにある。 Next, FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention, features of this embodiment, the connecting portion of the movable support beam, and the left of the movable body, the right sides a substantially U-shaped projecting It lies in the formed shape.
【0113】 [0113]
なお、本実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。 In the present embodiment, the same reference numerals to the same components as the first embodiment described above, and description thereof is omitted.
【0114】 [0114]
図中、51,51は可動体12の左,右両側に設けられた第1の可動支持梁を示し、該各可動支持梁51は、第1の実施の形態で述べた可動支持梁14とほぼ同様に構成され、連結部51Aおよび固定部51Bを有している。 In the figure, 51 is left of the movable body 12 shows a first movable support beams provided on the right sides, respective movable support beam 51 includes a movable support beam 14 described in the first embodiment is configured substantially the same manner, and a connecting portion 51A and the fixed portion 51B. そして、第1の可動支持梁51は、連結部51Aと固定部51Bとの間に位置しほぼ直線状に延びる主要部分が第1の可動電極52を構成している。 Then, the first movable support beam 51, the main portion extending substantially linearly positioned between the coupling portion 51A and the fixing portion 51B constitute a first movable electrode 52.
【0115】 [0115]
しかし、この場合の可動支持梁51は、可動体12に対する連結部51Aが可動体12の左,右両側から、略コ字状または略U字状をなして外向きに突出する形状に形成されている点で異なるものである。 However, the movable supporting beam 51 in this case, left connecting portion 51A is of the movable body 12 relative to the movable body 12, the right sides, is formed in a shape protruding outwardly form the substantially U-shaped or substantially U-shaped in terms are different.
【0116】 [0116]
そして、可動支持梁51の連結部51Aは、可動支持梁51が一対の固定電極18,19間で矢示A方向または矢示B方向に揺動するときに、揺動方向の中間位置(例えば、基準線E−Eに対応した位置)で弾性的に最も大きく撓み変形し、可動支持梁51が固定電極18,19とほぼ正対する位置まで揺動したときには、連結部51Aの撓み量(弾性変形量)が小さくなるものである。 The connection portion 51A of the movable support beam 51, when the movable support beam 51 is swung in the direction of arrow A or arrow B direction between the pair of fixed electrodes 18 and 19, an intermediate position in the oscillation direction (e.g. , the reference line E-E in position) resiliently largest flexural deformation in the corresponding, when the movable support beam 51 swings to approximately position facing the fixed electrode 18 and 19, the deflection amount of the connecting portion 51A (elastic deformation amount) in which is reduced.
【0117】 [0117]
53,53は可動体12の左,右両側に設けられた第2の可動支持梁で、該第2の可動支持梁53は、第1の可動支持梁51とほぼ同様に構成され、連結部53Aと固定部53Bとを有している。 53, 53 left of the movable member 12, the second movable support beams provided on the right sides, the movable supporting beam 53 of the second is substantially the same configuration as the first movable support beam 51, the connecting portion and a 53A and a fixed portion 53B. そして、第2の可動支持梁53は、連結部53Aと固定部53Bとの間に位置しほぼ直線状に延びる主要部分が第2の可動電極54を構成している。 Then, the second movable support beam 53, the main portion extending substantially linearly positioned between the coupling portion 53A and the fixing portion 53B constitutes the second movable electrode 54.
【0118】 [0118]
そして、この場合でも、可動支持梁53の連結部53Aが、可動体12の左,右両側から略コ字状または略U字状をなして外向きに突出する形状に形成され、これらの連結部53Aは、可動支持梁53の揺動に応じて弾性的に撓み変形するものである。 Then, even in this case, the connecting portion 53A of the movable support beam 53, the left movable member 12, is formed in a shape protruding outwardly a substantially U-shaped or substantially U-shaped right sides, connecting these part 53A is for elastically bending deformation in accordance with the swinging of the movable support beam 53.
【0119】 [0119]
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前述した第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができ、小電力化、省エネルギ化を図ることができる。 Thus, even in thus configured present embodiment, it is possible to obtain substantially the same operational effects as the first embodiment described above, a small power consumption, it is possible to save energy.
【0120】 [0120]
なお、前記第2の実施の形態で用いた可動支持梁31,33についても、第3の実施の形態で述べた図5に示す可動支持梁51,53の連結部51A,53Aとほぼ同様に、可動体12の左,右両側から略コ字状または略U字状をなして外向きに突出する形状の連結部を採用してもよい。 Incidentally, the for the second movable support beams 31, 33 used in the embodiment, the connecting portion 51A of the movable support beam 51, 53 shown in FIG. 5 described in the third embodiment, substantially the same manner as 53A left of the movable body 12, it may be adopted connecting portion having a shape that protrudes outwardly into a substantially U-shaped or substantially U-shaped right sides.
【0121】 [0121]
また、前記第1の実施の形態では、基板11上に設けた変位規制部としての各ストッパ20,21,24,25により可動支持梁14,16の揺動範囲を規制し、可動電極15,17と固定電極18,19,22,23との電気的な短絡を防止するものとして説明した。 Further, in the first embodiment, to restrict the swinging range of the movable support beam 14 and 16 by the stoppers 20,21,24,25 as displacement restricting portion provided on the substrate 11, the movable electrode 15, It has been described as to prevent electrical short circuit between 17 and the fixed electrode 18,19,22,23.
【0122】 [0122]
しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば可動電極15,17と固定電極18,19,22,23との対向面のうちいずれか一方の面側に部分的に絶縁被膜を形成し、これらの絶縁被膜により可動電極15,17と固定電極18,19,22,23との電気的な短絡を防止する構成としてもよく、これによってストッパ20,21,24,25を廃止してもよいものである。 However, the present invention is not limited thereto, for example, partially forming an insulating film on one surface one of the opposing surfaces of the movable electrode 15, 17 and the fixed electrode 18,19,22,23, may be configured to prevent electrical short circuit between the movable electrode 15, 17 and the fixed electrode 18,19,22,23 these insulating coating, thereby either abolished stopper 20,21,24,25 it is intended. そして、この点は第2,第3の実施の形態についても同様である。 And. This also applies for the second and third embodiments.
【0123】 [0123]
さらに、前記各実施の形態においては、可動体12の一端側にミラー部13を形成し、発光部7A,7Bと受光部7C,7Dとの間で光ビームの進路をミラー部13により反射させて切換える場合を例に挙げて説明した。 Further, in the above each embodiment, the mirror portion 13 is formed at one end of the movable member 12, is reflected by the mirror 13 to path of light beam between the light emitting portion 7A, 7B and the light receiving portion 7C, 7D the case where switching Te has been described as an example.
【0124】 [0124]
しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばミラー部13の位置に遮光板等のシャッタを光切換部として設け、光の光路をON,OFFさせる光シャッタ等のスイッチ装置に適用してもよいものである。 However, the present invention is not limited thereto, for example, provided as an optical switching unit the shutter of the light shielding plate or the like to the position of the mirror unit 13, ON the optical path of the light may be applied to a switching device such as an optical shutter to OFF it is a good thing.
【0125】 [0125]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
以上詳述した通り、請求項1に記載の発明によれば、光の進路に対して前進,後退することにより光の切換動作を行う可動体と、該可動体を変位可能に支持する可動支持梁により構成され該可動体に対して左,右方向に延びる可動電極と、前記可動体の変位方向の両側から該可動電極を挟んで互いに対向して設けられ該可動電極との間に発生する静電力で該可動電極を駆動する一対の固定電極とを備え、該一対の固定電極は前記可動電極を挟んだ電極間距離が前記可動体から離れるに従って漸次小さくなるように構成しているので、固定電極と可動電極との間には電圧印加時に、まず可動体から離れた方の端部に大きな静電力を発生でき、この静電力により可動電極を固定電極に近付けるように駆動しつつ、両者の対向面積を漸次増大させ、 As described in detail above, according to the invention of claim 1, advance to light the path, and a movable body to perform the switching operation of the light by retracting the movable supporting displaceably supports the movable body left relative movable body is constituted by a beam, generated between the movable electrodes extending in the right direction, the movable electrode is provided on both sides of the displacement direction of the movable member to face each other across the movable electrode and a pair of fixed electrodes for driving the movable electrode by electrostatic force, since the pair of fixed electrodes are configured to be gradually smaller as the distance between the electrodes sandwiching the movable electrode is separated from the movable body, when a voltage is applied between the fixed electrode and the movable electrode, firstly it can generate large electrostatic force on the end facing away from the movable member, while the drive to bring the movable electrode to the fixed electrode by the electrostatic force, both gradually increasing the opposing area, 動体に近い方の端部側でも可動電極を固定電極に近付けるように駆動できる。 It can be driven even to approach the movable electrode to the fixed electrode in the closer end of the the body.
【0126】 [0126]
従って、可動体の変位量を確実に大きくすることができ、該可動体を光の進路に対し十分な変位量をもって前,後方向へと進退させることができる。 Therefore, it is possible to reliably increase the displacement amount of the movable member, before with sufficient displacement amount movable body with respect to light path, it can be advanced and retracted to the rear direction. また、可動電極と固定電極との間に印加する電圧を低い電圧に設定でき、全体を小型化できると共に、光の切換動作を安定させ信頼性を向上することができる。 Further, the voltage applied between the movable electrode and the fixed electrode can be set to a low voltage, it is possible reduce the size of the whole, the switching operation of light is stabilized can be improved reliability.
【0127】 [0127]
また、請求項2に記載の発明は、可動電極を構成する可動支持梁を、一対の固定電極のうちいずれか一方の固定電極に沿って斜めに傾いて伸長するように形成する構成としているので、可動電極を構成する可動支持梁には一対の固定電極間で斜めに揺動するような駆動力(静電力)を与えることができ、可動支持梁を揺動方向の一側と他側とに選択的に保持しつつ、可動体を光の進路に対する前進位置と後退位置との2位置で安定して保持することができる。 Further, the invention according to claim 2, the movable support beam which forms a movable electrode, since the configuration is formed so as to extend obliquely inclined along either one of the fixed electrode of the pair of fixed electrodes , the movable support beam constituting the movable electrode can give driving force that swings obliquely between a pair of fixed electrodes (electrostatic force), and one side of the movable support beam in the oscillation direction and the other side selectively while retaining, it can be held stably the movable body at two positions between the advanced position and a retracted position relative to the light of the path to the. これにより、電圧印加を停止(解除)したときにも、可動体を前進位置と後退位置とのいずれか一方の位置に選択的に位置保持することができる。 Accordingly, even when stopping the voltage application (release), it can be selectively positioned retained in one position and an advanced position and a retracted position of the movable body.
【0128】 [0128]
また、請求項3に記載の発明によると、可動電極を構成する可動支持梁は、可動体に連結される一方の端部を弾性変形可能な連結部とし、前記可動体から離れた他方の端部を固定端とする構成としているから、可動支持梁が一対の固定電極間で斜めに揺動するときに、可動支持梁の連結部は、揺動方向の中間位置で弾性変形が最大となり、この弾性変形量が揺動方向の一側と他側とで小さくなるように形成することによって、可動支持梁を揺動方向の一側と他側とに選択的に位置保持することができ、可動支持梁(可動体)に2つの安定位置を与えることができる。 Further, according to the invention of claim 3, the movable support beams which constitute the movable electrode, the one end portion coupled to the movable body and elastically deformable coupling portion, the other end remote from said movable member since the parts are configured to be a fixed end, when the movable support beam is swung obliquely between a pair of fixed electrodes, connecting portions of the movable support beam, the elastic deformation becomes maximum at an intermediate position in the oscillation direction, by weight the elastic deformation is formed to be smaller in the one side and the other side of the swinging direction, it is possible to selectively position retaining the movable support beam on the one side and the other side of the swinging direction, it can provide two stable positions to the movable support beam (movable member).
【0129】 [0129]
さらに、請求項4に記載の発明によると、可動支持梁は可動体を基板の表面から離間した状態に連結部を介して保持し、前記可動支持梁の固定端は前記基板上に固定して設ける構成としているので、可動体を可動支持梁を介して基板上に変位可能に配置することができ、可動体を基板の表面に沿ってほぼ平行に変位させつつ、この可動体を光の進路に対し十分な変位量をもって進退させるように駆動することができる。 Furthermore, according to the invention described in claim 4, the movable support beam is held via the connecting portion in a state of being separated a movable body from the surface of the substrate, the fixed end of the movable support beam is fixed on the substrate since a configuration is provided, it is possible to the movable body via the movable support beam displaceably disposed on the substrate, while substantially parallel displaced along the movable member on the surface of the substrate, the movable member of the optical path it can be driven so as to advance and retreat with sufficient displacement to.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本発明の第1の実施の形態による光スイッチ装置を示す平面図である。 1 is a plan view of an optical switch device according to the first embodiment of the present invention.
【図2】第1の可動支持梁と可動体等とを図1中の矢示II−II方向からみた断面図である。 2 is a cross-sectional view of the first movable support beam and the movable body such as the arrow II-II direction in FIG.
【図3】可動体を前進位置に変位させた状態を示す図1とほぼ同様の平面図である。 3 is substantially the same plan view as FIG. 1 showing a state of displacing the movable body in the forward position.
【図4】第2の実施の形態による光スイッチ装置を示す平面図である。 4 is a plan view showing an optical switching device according to the second embodiment.
【図5】第3の実施の形態による光スイッチ装置を示す平面図である。 5 is a plan view of an optical switch device according to a third embodiment.
【図6】従来技術による光スイッチ装置を示す平面図である。 6 is a plan view of an optical switch device according to the prior art.
【図7】図6中の光学装置等を拡大して示す平面図である。 7 is an enlarged plan view showing the optical device or the like in FIG.
【図8】ミラー部により光ビームの進路を切換えた状態を示す図7と同様の平面図である。 8 is a plan view similar to Figure 7 showing a state in which switching the path of the light beam by the mirror unit.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
7 光学装置7A,7B 発光部7C,7D 受光部11 基板12 可動体13 ミラー部(光切換部) 7 optical device 7A, 7B emitting portion 7C, 7D receiving portion 11 substrate 12 movable body 13 mirror (light switching unit)
14,31,51 第1の可動支持梁14A,16A,31A,33A,51A,53A 連結部14B,16B,31B,33B,51B,53B 固定部(固定端) 14,31,51 The first movable support beams 14A, 16A, 31A, 33A, 51A, 53A connecting portions 14B, 16B, 31B, 33B, 51B, 53B fixed portion (fixed end)
15,32,52 第1の可動電極16,33,53 第2の可動支持梁17,34,54 第2の可動電極18,19,35,36 第1の固定電極20,21,24,25,37,38,41,42 ストッパ22,23,39,40 第2の固定電極 15,32,52 The first movable electrode 16,33,53 second movable support beams 17,34,54 second movable electrode 18,19,35,36 first fixed electrode 20,21,24,25 , 37,38,41,42 stopper 22,23,39,40 second fixed electrodes

Claims (4)

  1. 光の進路に対して前進,後退することにより光の切換動作を行う可動体と、 Advanced relative to the path of light, and a movable body to perform a switching operation of the light by retracting,
    該可動体を前,後方向に変位可能に支持する可動支持梁により構成され、該可動体の変位方向に対し交差する左,右方向に伸長して設けられた可動電極と、 Before the movable body is constituted by a movable support beam that displaceably supported in the rear direction, and the left, a movable electrode provided extending in the right direction intersecting with respect to the displacement direction of the movable body,
    前記可動体の変位方向の両側から該可動電極を挟んで互いに対向して設けられ、該可動電極との間に発生する静電力で該可動電極を駆動することにより前記可動体を前,後方向に変位させる一対の固定電極とからなり、 Wherein across the movable electrode from both sides of the displacement direction of the movable member provided opposite to each other, before the movable body by driving the movable electrode by an electrostatic force generated between the movable electrode, backward It consists of a pair of fixed electrodes for displacing the,
    該一対の固定電極は、前記可動電極を挟んだ電極間距離が前記可動体に近い位置で最も大きく前記可動体から離れるに従って漸次小さくなるように配置する構成としてなる光スイッチ装置。 The pair of fixed electrodes, the optical switch device comprising a structure in which the distance between the electrodes sandwiching the movable electrode is arranged so gradually decreases with distance from the largest said movable member at a position closer to the movable body.
  2. 前記可動電極を構成する可動支持梁は、前記一対の固定電極のうちいずれか一方の固定電極に沿って斜めに傾けて伸長する構成としてなる請求項1に記載の光スイッチ装置。 Movable support beams constituting the movable electrode, an optical switching device according to claim 1 comprising a structure that extends obliquely inclined along either one of the fixed electrode of the pair of fixed electrodes.
  3. 前記可動電極を構成する可動支持梁は、前記可動体に連結される一方の端部を弾性変形可能な連結部とし、前記可動体から離れた他方の端部を固定端とする構成としてなる請求項1または2に記載の光スイッチ装置。 Movable support beams constituting the movable electrode, an end portion of one which is connected to the movable body and elastically deformable coupling portion comprises a configuration in which a fixed end and the other end remote from said movable body according the optical switch apparatus according to claim 1 or 2.
  4. 前記可動支持梁は前記可動体を基板の表面から離間した状態に前記連結部を介して保持し、前記可動支持梁の固定端は前記基板上に固定して設ける構成としてなる請求項3に記載の光スイッチ装置。 Said movable support beam is held via the connecting portion in a state spaced said movable body from the surface of the substrate, the fixed end of the movable support beam according to claim 3 comprising a configuration in which fixed on the substrate optical switch device.
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