JP2012528343A - マイクロマシニング型の構成素子及び該マイクロマシニング型の構成素子の製造方法 - Google Patents

マイクロマシニング型の構成素子及び該マイクロマシニング型の構成素子の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2012528343A
JP2012528343A JP2012512305A JP2012512305A JP2012528343A JP 2012528343 A JP2012528343 A JP 2012528343A JP 2012512305 A JP2012512305 A JP 2012512305A JP 2012512305 A JP2012512305 A JP 2012512305A JP 2012528343 A JP2012528343 A JP 2012528343A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
component
actuator
electrode component
spring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012512305A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5431579B2 (ja
Inventor
ンジカム ンジモンツィー フレデリク
ショック ヴォルフラム
ムホフ イェルク
レスチャン ゾルタン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of JP2012528343A publication Critical patent/JP2012528343A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5431579B2 publication Critical patent/JP5431579B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/0841Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting element being moved or deformed by electrostatic means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0018Structures acting upon the moving or flexible element for transforming energy into mechanical movement or vice versa, i.e. actuators, sensors, generators
    • B81B3/0021Transducers for transforming electrical into mechanical energy or vice versa
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/03Microengines and actuators
    • B81B2201/033Comb drives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/04Optical MEMS
    • B81B2201/042Micromirrors, not used as optical switches
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making

Abstract

本発明は、マイクロマシニング型の構成素子であって、外側のステータ‐電極コンポーネント(28)及び外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)であって、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)が少なくとも1つの外ばね(81)を介してホルダ(55)に結合されており、調節可能な部材(10)が、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)と外側のステータ‐電極コンポーネント(28)との間での第1の電圧の印加を介して第1の回転軸線(12)周りに調節可能である、外側のステータ‐電極コンポーネント(28)及び外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)と、内側のステータ‐電極コンポーネント(30)及び内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(26)であって、内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(26)が、第1のウェブ(50)、及び第1のウェブ(50)に配置された少なくとも1つの電極指(26a,26b)を備え、調節可能な部材(10)が、内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(26)の少なくとも1つの電極指(26a,26b)と内側のステータ‐電極コンポーネント(30)との間での第2の電圧の印加を介して第2の回転軸線(14)周りに調節可能である、内側のステータ‐電極コンポーネント(30)及び内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(26)とを備え、内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(26)が、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)に、第2の回転軸線(14)に沿って配向された中間ばね(52)を介して結合されている、マイクロマシニング型の構成素子に関する。さらに本発明は、マイクロマシニング型の構成素子のための製造方法に関する。

Description

本発明は、請求項1の上位概念部に記載のマイクロマシニング型の構成素子、すなわち、マイクロマシニング型の構成素子であって、ホルダと、調節可能な部材と、外側のステータ‐電極コンポーネント及び外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントであって、該外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントが少なくとも1つの外ばねを介して前記ホルダに結合されており、前記調節可能な部材が、前記ホルダに関して前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントと前記外側のステータ‐電極コンポーネントとの間での第1の電圧の印加を介して第1の回転軸線周りに調節可能であるように、前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントに連結されている、外側のステータ‐電極コンポーネント及び外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントと、内側のステータ‐電極コンポーネント及び内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントであって、該内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントが、第1のウェブ、及び該第1のウェブに配置された少なくとも1つの電極指を備え、該第1のウェブが、前記第1の回転軸線に対して非平行の第2の回転軸線に沿って配向されており、前記調節可能な部材が、前記ホルダに関して前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントの前記少なくとも1つの電極指と前記内側のステータ‐電極コンポーネントとの間での第2の電圧の印加を介して前記第2の回転軸線周りに調節可能であるように、前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントに連結されている、内側のステータ‐電極コンポーネント及び内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントとを備えるマイクロマシニング型の構成素子に関する。さらに本発明は、マイクロマシニング型の構成素子の製造方法、すなわち、マイクロマシニング型の構成素子の製造方法において、以下の工程、すなわち:外側のステータ‐電極コンポーネント及び外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントを形成する工程であって、該外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントが少なくとも1つの外ばねを介して前記マイクロマシニング型の構成素子のホルダに結合されているようにする、外側のステータ‐電極コンポーネント及び外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントを形成する工程と、調節可能な部材を、該調節可能な部材が前記ホルダに関して前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントと前記外側のステータ‐電極コンポーネントとの間での第1の電圧の印加時に第1の回転軸線周りに調節されるように、前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントに連結する工程と、内側のステータ‐電極コンポーネント並びに第1のウェブ及び該第1のウェブに配置される少なくとも1つの電極指を備える内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントを形成する工程であって、前記第1のウェブが、前記第1の回転軸線に対して非平行の第2の回転軸線に沿って配向されるようにする、内側のステータ‐電極コンポーネント並びに第1のウェブ及び該第1のウェブに配置される少なくとも1つの電極指を備える内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントを形成する工程と、前記調節可能な部材を、該調節可能な部材が前記ホルダに関して前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントの前記少なくとも1つの電極指と前記内側のステータ‐電極コンポーネントとの間での第2の電圧の印加時に前記第2の回転軸線周りに調節されるように、前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントに連結する工程とを含む、マイクロマシニング型の構成素子の製造方法に関する。
従来技術
マイクロマシニング型の構成素子は、しばしば、静電式かつ/又は磁気式の駆動装置を有している。駆動装置は、少なくとも1つの調節可能な部材をマイクロマシニング型の構成素子のホルダに関して少なくとも1つの回転軸線周りに調節するために設計されている。この種のマイクロマシニング型の構成素子は、例えばマイクロミラーとして形成可能である。以下に、本願の出願時には未公開のEP08400007.4号のマイクロミラーについて、マイクロマシニング型の構成素子の例として説明する。
図1は、従来慣用のマイクロミラーの概略図である。
図示のマイクロミラーは、調節可能な部材としてミラープレート10を有している。ミラープレート10は、(図示しない)ホルダに関して第1の回転軸線12及び第2の回転軸線14周りに調節可能である。ミラープレート10は、第1の回転軸線12に沿って延びる内ばね16を介して内枠18に結合されている。内枠18の対向する2つの箇所には、第2の回転軸線14に沿って延びるウェブ20が固定されている。両ウェブ20の各々は、内枠18とは逆向きの端部に、それぞれ第2の回転軸線14に沿って延びる外ばね22を介してホルダに結合されている。
付加的に、ウェブ20の各々には、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24及び内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26が配置されている。外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24は、電極指24aを有している。電極指24aは、対応するウェブ20の両側で第2の回転軸線14に対して垂直に延びている。相応に、内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26の電極指26a,26bも、第2の回転軸線14に対して垂直に配向されている。ただし、電極指26aは、第2の回転軸線14の第1の側に配置され、電極指26bは、第2の回転軸線14の第2の側に配置されている。図1に示した例では、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の電極指24aは、一定の長さを有している。内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26の電極指26a,26bの長さは、内枠18からの間隔が増すにつれて減少する。
ホルダには、それぞれ2つの外側のステータ‐電極コンポーネント28及び2つの内側のステータ‐電極コンポーネント30が固定されている。それぞれ1つの外側のステータ‐電極コンポーネント28は、対応する外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24に隣接配置されている。相応に、両内側のステータ‐電極コンポーネント30の各々にも、1つの内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26が割り当てられている。ステータ‐電極コンポーネント28,30の各々は、電極指28a,30a,30bを有している。
図示のマイクロミラーでは、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の電極指24aと、対応する外側のステータ‐電極コンポーネント28の電極指28aとの間に、0でない第1の電圧が印加可能である。第1の電圧が、外側の電極コンポーネント24及び28の、第1の回転軸線12の第1の側に配置された電極指24aと28aとの間で印加されると、ミラープレート10は、第1の回転軸線12周りに第1の回転方向で調節される。相応に、第1の電圧が、外側の電極コンポーネント24及び28の、第1の回転軸線12の第2の側に配置された電極指24aと28aとの間で印加されると、ミラープレート10は、第1の回転軸線12周りに第2の回転方向で回転する。
内側の電極コンポーネント26及び30の電極指26a,26b,30a,30bは、両内側の電極コンポーネント26及び30の、第2の回転軸線14の第1の側に配置された電極指26aと30aとの間でのみ第2の電圧が印加可能であるように接続可能である。これとは無関係に、第2の電圧は、両内側の電極コンポーネント26及び30の、第2の回転軸線14の第2の側に配置された電極指間26bと30bとの間でのみ印加することも可能である。第2の電圧を、第2の回転軸線14の第1の側に配置された電極指26aと30aとの間で印加するか、又は第2の回転軸線14の第2の側に配置された電極指26bと30bとの間で印加するかに基づいて、ミラープレート10は、第2の回転軸線14周りに所定の回転方向で調節される。
図1に示した従来慣用のマイクロミラーの欠点を説明するために、次の図面を参照されたい。
図2A及び図2Bは、図1に示した従来慣用のマイクロミラーの外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントの横断面図である。
図2A及び図2Bの概略図において、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の電極指24aと、外側のステータ‐電極コンポーネント28の電極指28aとの間に、第1の電圧U1=0が作用している。図2Aにおいて、内側の電極コンポーネント26及び30の電極指26aと30aとの間又は電極指26bと30bとの間で印加可能な第2の電圧U2も0である。印加可能な電圧U1及びU2=0の無電圧の状態で、外側の電極コンポーネント24及び28の電極指24aと28aとは、互いに平行に、それぞれ異なる2つの平面内に位置している。これは、無電圧の状態での外側の電極コンポーネント24及び28の電極指26aと28aとの面外(Out‐Of‐Plane)配置とも言う。
これに対して、図2Bは、内側の電極コンポーネント26及び30の、第2の回転軸線14の第1の側に配置される電極指26aと30aとの間で、第2の電圧U2≠0が印加されている状態を示している。看取可能であるように、内側の電極コンポーネント26及び30の(図示しない)電極指26aと30aとの間又は26bと30bとの間での、第2の電圧U2≠0の印加は、第2の回転軸線14周りの外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の電極指24aの変位も惹起する。この変位は、例えば、外側の電極コンポーネント24及び28の、第2の回転軸線14の第1の側に配置された電極指24aと28aとのオーバラップに至らしめる可能性がある一方、外側の電極コンポーネント24及び28の、第2の回転軸線14の第2の側に配置された電極指24aと28aとは、オーバラップしない。図2Bに示すこのような状態において、第1の電圧U1≠0が、外側の電極コンポーネント24及び28の電極指24aと28aとの間で印加されると、印加された第1の電圧U1は、付加的に、第2の回転軸線周りのクロストークトルク(Uebersprech−Drehmoment)を生じる。このクロストークトルクは、しばしば、ミラープレート10の第2の回転軸線14周りの不都合な変位を招く。この変位は、マイクロミラーのクロストーク(Uebersprechen)又はミラープレート10の両回転軸線12,14周りの可能な調節運動間の不都合な結合とも言う。その際、この効果が、印加される第2の電圧U2の上昇にともなって、あるいはミラープレート10が第2の回転軸線14周りに調節される第2のミラー調節角の増大にともなって増大することは欠点である。それゆえ、調節可能な部材の両可能な調節運動間の結合が生じない、冒頭で述べた形式のマイクロマシニング型の構成素子を提供することが望まれる。
発明の開示
本発明は、請求項1記載の特徴を備えるマイクロマシニング型の構成素子、すなわち、マイクロマシニング型の構成素子であって、ホルダと、調節可能な部材と、外側のステータ‐電極コンポーネント及び外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントであって、該外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントが少なくとも1つの外ばねを介して前記ホルダに結合されており、前記調節可能な部材が、前記ホルダに関して前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントと前記外側のステータ‐電極コンポーネントとの間での第1の電圧の印加を介して第1の回転軸線周りに調節可能であるように、前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントに連結されている、外側のステータ‐電極コンポーネント及び外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントと、内側のステータ‐電極コンポーネント及び内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントであって、該内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントが、第1のウェブ、及び該第1のウェブに配置された少なくとも1つの電極指を備え、該第1のウェブが、前記第1の回転軸線に対して非平行の第2の回転軸線に沿って配向されており、前記調節可能な部材が、前記ホルダに関して前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントの前記少なくとも1つの電極指と前記内側のステータ‐電極コンポーネントとの間での第2の電圧の印加を介して前記第2の回転軸線周りに調節可能であるように、前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントに連結されている、内側のステータ‐電極コンポーネント及び内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントと、を備えるマイクロマシニング型の構成素子において、前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントを前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントに結合している、前記第2の回転軸線に沿って配向された中間ばねを備えることを特徴とする、マイクロマシニング型の構成素子を提供する。さらに本発明は、請求項11記載の特徴を備えるマイクロマシニング型の構成素子の製造方法、すなわち、マイクロマシニング型の構成素子の製造方法において、以下の工程、すなわち:外側のステータ‐電極コンポーネント及び外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントを形成する工程であって、該外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントが少なくとも1つの外ばねを介して前記マイクロマシニング型の構成素子のホルダに結合されているようにする、外側のステータ‐電極コンポーネント及び外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントを形成する工程と、調節可能な部材を、該調節可能な部材が前記ホルダに関して前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントと前記外側のステータ‐電極コンポーネントとの間での第1の電圧の印加時に第1の回転軸線周りに調節されるように、前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントに連結する工程と、内側のステータ‐電極コンポーネント並びに第1のウェブ及び該第1のウェブに配置される少なくとも1つの電極指を備える内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントを形成する工程であって、前記第1のウェブが、前記第1の回転軸線に対して非平行の第2の回転軸線に沿って配向されるようにする、内側のステータ‐電極コンポーネント並びに第1のウェブ及び該第1のウェブに配置される少なくとも1つの電極指を備える内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントを形成する工程と、前記調節可能な部材を、該調節可能な部材が前記ホルダに関して前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントの前記少なくとも1つの電極指と前記内側のステータ‐電極コンポーネントとの間での第2の電圧の印加時に前記第2の回転軸線周りに調節されるように、前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントに連結する工程とを含む、マイクロマシニング型の構成素子の製造方法において、前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントを前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントに、前記第2の回転軸線に沿って配向される中間ばねを介して結合する工程を含むことを特徴とする、マイクロマシニング型の構成素子の製造方法を提供する。
外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントと内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントとの間に配置される中間ばねにより、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントが、隣接する内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントの第2の回転軸線周りの調節時に連動しないことが保証されている。これにより、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントは、隣接する内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントの第2の回転軸線周りの回動から切り離されている。これにより、内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントの第2の回転軸線周りの回動は、外側の電極コンポーネント間の、第2の回転軸線に関して非対称的なオーバラップを生じない。それゆえ、外側の電極コンポーネント間での0でない第1の電圧の印加は、上述の従来技術において生じるような、第2の回転軸線周りの明確なクロストークトルクを生じ得ない。これにより、調節可能な部材の両可能な調節運動間の不都合な結合が良好に阻止されていることが保証されている。これにより、本発明は、従来しばしば発生していたクロストークを防止する、簡単かつ安価に実施可能な可能性を提供する。
上述の従来慣用のマイクロミラーとは異なり、本発明により、第1のウェブに沿って内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントの電極指のみが形成されているマイクロマシニング型の構成素子が実現可能である。こうして、調節可能な部材を第2の回転軸線周りに調節するための、調節可能な部材に作用可能なトルクは、第1のウェブの全長に対して明確に増大可能である。これにより、内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントの電極指の多くが、第2の回転軸線に対して比較的小さな間隔を置いて配置されるという欠点は、解消可能である。
さらに、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントは、有利には内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントの第1のウェブ及び/又は第1の回転軸線に対して非平行に配向されている、電極指を備える第2のウェブを有していてよい。この場合、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントの電極指は、第1の回転軸線に対して好ましい大きな間隔を置いて配置されているので、調節可能な部材を第1の回転軸線周りに調節するための高いトルクが実現可能である。付加的に、第1のウェブと第2のウェブとが非平行に配向されている場合、第1の回転軸線及び/又は第2の回転軸線に沿ったマイクロマシニング型の構成素子の拡大を必要とすることなく、より多数の電極指を両ウェブに配置することができる。
電極コンポーネントの電極指の数が比較的多いことにより、比較的大きな力の供給が実現可能である。これにより、このマイクロマシニング型の構成素子により、比較的大きな質量を有する調節可能な部材も調節可能である。付加的に、少なくとも1つの内ばね、少なくとも1つの中間ばね及び/又は少なくとも1つの外ばねのばね剛性は、比較的高く設定可能である。その結果、マイクロマシニング型の構成素子は、比較的頑強に形成可能である。
本発明の有利な態様は、従属請求項に記載される。すなわち、好ましくは、前記中間ばねの前記第2の回転軸線周りのねじりに関する該中間ばねの第1のばね剛性が、前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントの前記第2の回転軸線周りの回動に抗して作用する、前記少なくとも1つの外ばねの第2のばね剛性より低い。好ましくは、前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントが、前記第1のウェブに対して非平行に配向された第2のウェブと、該第2のウェブに配置された少なくとも1つの電極指とを備える。好ましくは、前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントが平板型電極を備える。好ましくは、前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントの、隣接する前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントに面した側に湾入部が設けられており、前記中間ばねが少なくとも部分的に前記湾入部を通って延びている。好ましくは、前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント及び/又は前記外側のステータ‐電極コンポーネントの電極面が、前記第2の回転軸線により、該第2の回転軸線の第1の側に配置された第1の電極面と、該第2の回転軸線の第2の側に配置された第2の電極面とに分割されており、かつ前記第1の電極面が少なくとも1つの第1の線路に、第1の電位が該第1の電極面に印加可能であるように連結されており、かつ前記第2の電極面が少なくとも1つの第2の線路に、前記第1の電位とは異なる第2の電位が該第2の電極面に印加可能であるように連結されている。好ましくは、前記マイクロマシニング型の構成素子が、前記第1の電位を前記第1の電極面に、かつ前記第2の電位を前記第2の電極面に印加するように設計された制御装置を有しており、該制御装置が付加的に、第1の電位と第2の電位との間の差を、前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントの前記少なくとも1つの電極指と前記内側のステータ‐電極コンポーネントとの間で作用する第2の電圧についての情報及び/又は前記内側のステータ‐電極コンポーネントに関する前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネントの前記少なくとも1つの電極指の現在の位置についての情報を考慮の上で決定するように設計されている。好ましくは、前記少なくとも1つの外ばねが、前記第1の回転軸線に対して平行に配向されるばねを備え、該ばねが、蛇行状の揺動ばね、ねじりばね、V字形ばね及び/又は2方で張設された曲げばねとして形成されている。好ましくは、前記少なくとも1つの外ばねが、前記第2の回転軸線に対して平行に配向されるばねを備え、該ばねが、曲げばね及び/又は蛇行状のばねとして形成されている。好ましくは、前記少なくとも1つの外ばねの形状及び/又は前記少なくとも1つの外ばねの懸架点により、前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントが、前記第1の回転軸線及び前記第2の回転軸線に対して垂直に運動可能である。
このマイクロマシニング型の構成素子の利点は、マイクロマシニング型の構成素子の相応の製造方法においても保証されている。
以下に、本発明の別の特徴及び利点について図面を参照しながら説明する。
図1は、従来慣用のマイクロミラーの概略図である。 図2A及び図2Bは、従来慣用のマイクロミラーの概略横断面図である。 図3は、マイクロマシニング型の構成素子の一実施の形態の概略図である。 図4は、マイクロマシニング型の構成素子の一実施の形態の概略図である。 図5は、製造方法の一実施の形態を説明するための層構造の横断面図である。 図6は、マイクロマシニング型の構成素子の一実施の形態の概略図である。 図7は、マイクロマシニング型の構成素子の一実施の形態の概略図である。 図8は、マイクロマシニング型の構成素子の一実施の形態の概略図である。 図9A及び図9Bは、マイクロマシニング型の構成素子の一実施の形態の概略図である。 図10は、マイクロマシニング型の構成素子の一実施の形態の概略図である。 図11は、マイクロマシニング型の構成素子の一実施の形態の概略図である。 図12A及び図12Bは、マイクロマシニング型の構成素子の一実施の形態の概略図である。 図13A及び図13Bは、マイクロマシニング型の構成素子の一実施の形態の概略図である。
本発明の実施の形態
図3は、マイクロマシニング型の構成素子の第1の実施の形態の概略図である。
図示のマイクロマシニング型の構成素子は、マイクロミラーとして形成されている。調節可能な部材あるいは変位可能な部材として、このマイクロマシニング型の構成素子は、ミラープレート10を有している。ミラープレート10のポリッシング及び/又は適当なコーティングを介して、好ましい反射係数を保証可能である。
ただし、マイクロマシニング型の構成素子は、マイクロミラーとしての形成に限定されるものではない。ミラープレート10の代わりに又はミラープレート10に対して付加的に、マイクロマシニング型の構成素子は、別の調節可能な部材を有していてもよい。
ミラープレート10は、第1の回転軸線12及び第2の回転軸線14周りに(図示しない)ホルダに関して調節可能である。第2の回転軸線14は、第1の回転軸線12に対して非平行に配向されている。有利には、第2の回転軸線14は、第1の回転軸線12と直角をなしている。しかし、本明細書で説明するマイクロマシニング型の構成素子は、両回転軸線12及び14相互の垂直の配向に限定されるものではない。以下の説明に基づいて、両回転軸線12及び14が0°〜90°の角度を形成するマイクロマシニング型の構成素子の実施の形態は、当業者であれば容易に把握可能である。
ミラープレート10は、少なくとも1つの内ばね16を介して内枠18に結合されている。内枠18は、カルダンフレームとも呼称可能である。例えば内枠18は、カルダンリングとして形成されている。少なくとも1つの内ばね16は、第1の回転軸線12に沿って配向されたねじりばねであってよい。安定性を改善するために、ミラープレート10は、対向する側に配置された2つの内ばね16を介して内枠18に結合されていてよい。
内枠18には、第1のウェブ50を備える少なくとも1つの内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26が固定されている。第1のウェブ50には、電極指26a及び26bが配置されている。第1のウェブ50は、第2の回転軸線14に沿って配向されている。有利には、マイクロマシニング型の構成素子は、第1の回転軸線12の対向する側に配置されている2つのこの種の内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26を有している。この場合、両アクチュエータ‐電極コンポーネント26の各々は、それぞれ1つの対応する第1のウェブ50に形成されていてよい。有利には、両内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26の各々は、第2の回転軸線14の両側に配置されている、第2の回転軸線14に対して垂直に第2の回転軸線14から離間する方向に延びる複数の電極指26a及び26bを有している。
各々の内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26に隣接して、対応する内側のステータ‐電極コンポーネント30がホルダに固定配置されている。各々の内側のステータ‐電極コンポーネント30は、隣接する内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26の電極指26a及び26bに対応する電極指30a及び30bを有している。内側のステータ‐電極コンポーネント30の電極指30a及び30bの配向は、隣接する内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26の電極指26a及び26bに適合されている。
内側の電極コンポーネント26及び30の電極指26a,26b,30a,30bは、一定の長さを有していてよい。一定の長さの電極指26a,26b,30a,30bを有する本実施の形態の内側の電極コンポーネント26及び30は、内枠18からの間隔が増すにつれて電極指の長さが減少する電極コンポーネントと比較して、より大きな実現可能なトルクの利点を有している。このより大きな実現可能なトルクは、電極指26a及び26bの外れ(Austauchen)が回避されているために、保証されている。内側の電極コンポーネント26及び30の機能については下で詳述する。
第1のウェブ50の、ミラープレート10から離間する方向を向いた各々の端部は、中間ばね52を介して外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24に結合されている。第1のウェブ50と外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24との間に形成される中間ばね52は、第2の回転軸線14に沿って、すなわち第1のウェブ50の長手方向軸線に沿って配向されている。外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24は、第2のウェブ54と、第2のウェブ54に配置される電極指24aとを備えるくし型電極(Kammelektrode)として形成されていてよい。外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24に関する別の実施の形態については後述する。
外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントは、少なくとも1つの外ばねを介して(図示しない)ホルダに結合されている。図示の実施の形態では、各々の外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24は、蛇行状の揺動ばね(Wippfeder)あるいはジグザグばね53として形成された2つの外ばねを介してホルダに結合されている。蛇行状の揺動ばね53の長手方向は、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の第2のウェブ54の長手方向軸線に沿って、かつ第1の回転軸線12に対して平行に延びている。
少なくとも1つの中間ばね52は、中間ばね52の第2の回転軸線14周りのねじりに関して、比較的小さな第1のばね剛性を有している。これに対して、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24をホルダに結合している少なくとも1つの外ばねは、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントの第2の回転軸線14周りの回動に反作用する少なくとも1つの外ばねの第2のばね剛性が、中間ばね52の第1のばね剛性より大きいように形成されている。好ましい大きな第2の(仮想の)ばね剛性は、例えば両蛇行状の揺動ばね53を介して実現可能である。
これにより、既に比較的小さな力で中間ばね52の第2の回転軸線14周りのねじりが実施可能である一方、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の第2の回転軸線14周りの回動を引き起こすためには、比較的大きな力が必要である。
こうして、内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26の第2の回転軸線14周りの回動時、隣接する外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24が連動しないことが保証されている。これは、隣接する内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26の第2の回転軸線14周りの回動からの外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24のデカップリングあるいは切り離しとも呼称可能である。このようなデカップリングあるいは切り離しにより、従来技術において発生する不都合なクロストーク(Uebersprechen)が、本明細書において説明するマイクロマシニング型の構成素子では確実に阻止されている。
有利には、少なくとも1つの外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の第2のウェブ54は、隣接する内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26の、第2の回転軸線14に沿って延びる第1のウェブ50に対して非平行に配向されている。この場合、ウェブ50及び54は、従来技術と比較して、第1の回転軸線12及び/又は第2の回転軸線14に沿ったマイクロマシニング型の構成素子の大きさを拡大させることなく、より長く形成可能である。これにより、マイクロマシニング型の構成素子の好ましい大きさを維持したまま、より多くの数の電極指26a及び26bを少なくとも1つの第1のウェブ50に配置可能かつ/又はより多くの数の電極指24aを少なくとも1つの第2のウェブ54に配置可能である。このことは、第1の回転軸線12及び/又は第2の回転軸線14周りにミラープレート10を調節するための実現可能なトルクを増大させる。第2のウェブ54は、特に第1のウェブ50に対して垂直に配向されていてよい。
比較的高い実現可能なトルクに基づいて、ばね16,52,53は、比較的高い剛性を有するように設計可能である。このことは、マイクロマシニング型の構成素子の有利な頑強性を保証する。付加的に、このことは、ばね16,52,53の製造を容易にする。さらに、ばね16,52,53のばね剛性は、上述の形式で不都合なクロストークが阻止されるように設定可能である。
少なくとも1つの外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の、第2のウェブ54に対して垂直に形成された電極指24aは、第1の回転軸線に対して比較的大きな間隔を有している。このことは、付加的に、第1の回転軸線12周りにミラープレート10を調節するための比較的高いトルクを保証する。それゆえ、外側の電極コンポーネント24及び28の電極指24a,28aの数は、内側の電極コンポーネント26及び30の電極指26a,26b,30a,30bのための十分な設置面を保証するために減少可能である。こうして、第2の回転軸線14周りにミラープレート10を調節するための駆動力は、付加的に増大可能である。
外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の各々には、ホルダに固定されている外側のステータ‐電極コンポーネント28が割り当てられている。外側のステータ‐電極コンポーネント28の各々は、電極指28aを有している。電極指28aの配向及び位置は、対応する外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の電極指24aに対応している。
外側の電極コンポーネント24及び28は、第1の回転軸線12の第1の側にある電極指24aと28aとの間で、0でない第1の電圧が印加可能であると同時に、第1の回転軸線12の第2の側にある電極指24aと28aとの間では、電圧が印加されないことが保証されているように接続可能である。同様に、第1の回転軸線12の第1の側にある電極指24aと28aとの間では、電圧が印加されずに、第1の回転軸線12の第2の側にある電極指24aと28bとの間で、0でない第1の電圧が印加可能である。
さらに、内側の電極コンポーネント26及び30は、第2の回転軸線14の第2の側に配置された電極指26bと30bとの間で、電圧が印加されない一方、第2の回転軸線14の第1の側に配置された電極指26aと30aとの間では、0でない第2の電圧が印加可能であるように接続可能である。付加的に、第2の回転軸線14の第1の側に配置された電極指26aと30aとの間で印加される電圧が0である一方、第2の電圧が、第2の回転軸線14の第2の側に配置された電極指26bと30bとの間で印加可能である。
第1の電圧及び第2の電圧を印加するための適当なコンタクトエレメント(例えば線路)及び(図示しない)制御装置の形成は、当業者であれば図3に基づいて容易に把握可能である。それゆえ、これらのコンポーネントのより詳細な説明は省略する。
無電圧の状態、すなわち、電極コンポーネント24,26,28,30のいずれの間でも、電圧が印加されていない場合、アクチュエータ‐電極コンポーネント24及び26並びにミラープレート10は、有利には1つの共通の初期平面内にある初期位置にある。ステータ‐電極コンポーネント28及び/又は30の電極指28a,30a及び/又は30bは、初期平面の、ホルダから離間する方向を向いた側に配置されていてよい。ステータ‐電極コンポーネント28及び/又は30の電極指28a,30a及び/又は30bは、初期平面とホルダとの間の一平面内に配置されていてもよい。
有利には、ミラープレート10の第1の回転軸線12周りの調節は、共振式に実施される。この場合、制御装置は、第1の電圧として、少なくとも1つの内ばね16の曲げの下、内枠18に関してミラープレート10の振動の固有振動数と同じ周波数を有する電圧信号を提供するために設計されている。こうして、ミラープレート10の質量及び少なくとも1つの内ばね16のばね剛性の適当に設定された値において、適当に、少なくとも1つの内ばね16の曲げの下、内枠18に関する第1の軸線12周りのミラープレート10の共振振動が励起可能である。このことは、ミラー調節角の増大を生じる。例えば、こうして、ミラープレート10が、ホルダに関して第1の回転軸線12周りに12°のミラー調節角で変位可能である一方、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24は、ホルダに関して第1の回転軸線12周りに≪1°の回転角で傾倒するにすぎない。有利には、第1の電圧として、約20kHzの周波数を有する電圧信号が提供される。
図3に示したマイクロマシニング型の構成素子により画像投影が実現可能である。有利には、画像投影は、ライン状の画像形成により実施される。マイクロマシニング型の構成素子の有利な制御時、電圧は、ミラープレート10が20kHzの周波数を有する第1の回転軸線12周りの第1の振動で振動するように設計される。同時にミラープレート10は、60Hzの周波数を有する第2の回転軸線14周りの第2の準静的な運動で運動する。ミラープレート10の第2の準静的な運動は、しばしば、鋸歯形の準静的な運動とも呼称される。この場合、マイクロマシニング型の構成素子は、マイクロスキャナの機能を良好に充足する。
2‐ばね‐2‐質量‐系(Zwei‐Feder‐Zwei‐Masse‐System)である従来慣用のマイクロミラーと比較して、上の段落で説明したマイクロマシニング型の構成素子は、4‐ばね‐4‐質量‐系(Vier‐Federn‐Vier‐Massen‐System)として形成されている。
図示のマイクロマシニング型の構成素子の有利な実施の形態では、すべてのパワートレーン、すなわち、少なくとも1つの外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24及び少なくとも1つの内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26が接地される。この場合、より高い電圧を少なくとも1つの外ばね及び少なくとも1つの中間ばね52を介して導く必要がない。それゆえ、ばね52及び53を介して導かれる線路は、高い電圧に耐えるように形成される必要がない。こうして、ばね52及び53のばね剛性が、高い電圧を印加するために特別に形成されている線路により影響を受けないことが保証されている。
第1の電圧及び第2の電圧を提供するための高い電位は、外部から、ステータ‐電極コンポーネント28及び30に印加される。ステータ‐電極コンポーネント28及び30への印加は、比較的小さな手間で実現可能である。特に、高い電位を印加するために使用される線路は、安価にかつ簡単に製造可能である。
図4は、マイクロマシニング型の構成素子の第2の実施の形態の概略図である。
図示の実施の形態において、図3に示した前述の実施の形態に対して補足的に、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の第2のウェブ54が、2つの結合ウェブ56を介して互いに結合されている。両結合ウェブ56の各々は、第2のウェブ54の、片側において第2の回転軸線14から離間する方向を向いた2つの端部を互いに結合している。こうして、第2のウェブ54及び結合ウェブ56は、中間枠を形成している。有利には、中間枠は、コンポーネント54及び56から長方形に形成されている。
コンポーネント54及び56からなる中間枠は、蛇行状の揺動ばね53として形成された2つの外ばねを介してホルダに結合されている。蛇行状の揺動ばね53の両長手方向軸線は、第1の回転軸線12上に位置している。ホルダは、例えば外枠55として形成されていてよい。有利には、外側のステータ‐電極コンポーネント28の電極指28aが、外枠55の、第2のウェブ54に対して平行に配向された内面に固定されている。しかし、マイクロマシニング型の構成素子は、ホルダのこのような形成に限定されるものではない。
これにより、両外側のステータ‐電極コンポーネント28が、ホルダに固定配置されている一方、内側のステータ‐電極コンポーネント30は、コンポーネント54及び56からなる中間枠に固定されている。これにより、内側のステータ‐電極コンポーネント30は、中間枠とともに外側の電極コンポーネント24及び28により駆動される。中間枠に内側のステータ‐電極コンポーネント30を固定するために、くし型電極として形成される内側のステータ‐電極コンポーネント30のウェブ57は、各々1つの固定ウェブ58により、隣接する結合ウェブ56に結合可能である。
内側のステータ‐電極コンポーネント30の電極指30a,30bに印加される電圧は、蛇行状の揺動ばね53を介して導かれる。付加的に、アクチュエータ‐電極コンポーネント24及び26の電極指24a,26a,26bに印加されるアース電位も、蛇行状の揺動ばね53を介して導かれる。有利には、アース電位は、第1の蛇行状の揺動ばね53を介して導かれ、高電圧信号は、第2の蛇行状の揺動ばね53を介して導かれる。内側のステータ‐電極コンポーネント30の電極指30a又は30bに高い電位を印加するための線路は、コンポーネント57,58を介して導かれてもよい。
蛇行状の揺動ばね53の代わりに、V字形ばね(V‐Feder)が使用されてもよい。この場合、電位は、V字形ばねを介して導くことができる。1つのV字形ばねを介して2つの線路を導くことができ、これにより、2つのV字形ばねを介して計4つの線路を導くことができる。このことは、センサエレメントの制御及び読み取りに関して有利な場合がある。
図5は、製造方法の一実施の形態を説明するための層構造の横断面図である。
部分的にのみ示す製造方法により、例えば、図4に示したマイクロマシニング型の構成素子が製造可能である。図4に示したマイクロマシニング型の構成素子を製造するために実施される工程は、当業者であれば、以下に説明する層構造に基づいて容易に把握可能である。
層構造は、第1の半導体層60と、第1の半導体層60を少なくとも部分的に被覆する絶縁層62と、絶縁層62を被覆する第2の半導体層64とを有している。絶縁層62には、半導体層60及び64の領域を一体に互いに結合する孔が形成されていてよい。第1の半導体層60は、例えばシリコン基板である。埋設された酸化物層(Burried Oxid Layer)とも呼称可能な絶縁層62は、酸化物及び/又はその他の絶縁材料を有していてよい。第2の半導体層64は、特にSOI層(Silicon on Isolator)であってよい。
第1の半導体層60の、絶縁層62とは反対側の背面は、少なくとも部分的に背面層66、有利には酸化物からなる背面層66により被覆される。相応に、第2の半導体層64の外側の表面は、少なくとも部分的に上面層68により被覆される。上面層68は、やはり酸化物を含んでいてよい。
当業者に公知の方法、例えばリソグラフィ法により、貫通した凹部が層66,68内に形成可能である。これにより、前面トレンチを介して第1の凹部70を第2の半導体層64内にエッチングし、背面トレンチを介して第2の凹部72を第1の半導体層60内にエッチングすることが可能である。こうして、図4に示したマイクロマシニング型の構成素子のコンポーネント10〜30及び50〜58が、図示の層構造から構造化可能である。適当なエッチング法、例えばKOHエッチングは、当業者であれば図5に基づいて容易に把握可能である。
ホルダは、例えば、第1の半導体層の材料から、第1の半導体層60の層厚さに等しい高さh1を有して形成されている。ウェブ50,54〜58及びミラープレート10は、孔70,72のエッチングにより、高さh2を有して半導体層60,64及び絶縁層62の領域から形成可能である。有利には、ばね16,52,53は、第2の半導体層64の領域のみから構造化されている。第2の半導体層64の層厚さは、第1の半導体層60の層厚さより小さい。このことは、ばね16,52,53のばね剛性に関する有利な値を保証する。
ステータ‐電極指28a,30a,30bに関して面外の位置でのアクチュエータ‐電極指24a,26a,26bの構造化は、当業者であれば図4及び図5に基づいて容易に把握可能であるので、詳細な説明は省略する。
少なくとも1つの金属層74を上面層68上に有利にはアルミニウムから形成することで、電極指24a,26a,26b,28a,30a,30bに電位を印加するための線路が、簡単かつ安価に製造可能である。
図6は、マイクロマシニング型の構成素子の第3の実施の形態の概略図である。
図示の実施の形態では、内側のステータ‐電極コンポーネントの電極指30a及び30bが、ウェブ57,58を介して、外枠55として形成されたホルダに固定されている。このことは、ウェブ57,58をより頑強に形成することを可能にし、内側のステータ‐電極コンポーネントの電極指30a及び30bを電圧源に接続する線路の設置を容易にする。
さらに、図6を参照しながら説明する実施の形態は、比較的小さな質量が、電極コンポーネント24〜30により生じるトルクを介して動かされるという利点を有している。これにより、電極コンポーネント24〜30における比較的小さな電圧が既に、ミラープレート10の所望の変位を生じる。
付加的に、内側のステータ‐電極コンポーネントのウェブ57に、付加ウェブ80が固定可能である。付加ウェブ80は、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の第2のウェブ54に対して平行に配向されている。付加ウェブ80には、外側のステータ‐電極コンポーネント28の別の電極指28aを形成することができる。この場合、電極指24aは、有利には外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の第2のウェブ54の両側に形成されている。こうして、外側の電極コンポーネント24及び28の電極指24a及び28aの数を増加させることができ、第1の回転軸線12周りにミラープレート10を調節するためのより大きなトルクを実現することができる。ウェブ57,58のコンパクトな形成により、付加ウェブ80に形成された電極指28aに電位を印加するための線路のための十分な設置面が保証されている。
図4に示した前述の実施の形態とは異なり、外ばねは、第2の回転軸線14に対して平行に配向されているウェブ状の曲げばね(Biegefeder)81として形成されている。各々の曲げばね81は、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の第2のウェブ54の端部を、隣接する、外枠55の、第2のウェブ54に対して平行に配向された内面に結合している。この種の外ばねの特性については下で詳述する。少なくとも1つの曲げばね81の代わりに、少なくとも1つの蛇行ばね(Maeanderfeder)が使用されてもよい。
第1の回転軸線12に沿ったマイクロマシニング型の構成素子の大きさは、中間枠が不要であるとともに、曲げばね81が第1の回転軸線12に沿って配向されていないので、比較的小さい。
図7は、マイクロマシニング型の構成素子の第4の実施の形態の概略図である。
前述の実施の形態とは異なり、図7に示したマイクロマシニング型の構成素子では、外ばねが、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の第2のウェブ54の端部を結合ウェブ58に結合するウェブ状の曲げばね81として形成されている。これは、内向きの外ばね/曲げばね81の支持とも呼称可能である。曲げばね81のこの種の配置では、外ばねの長さは、第2の回転軸線14に沿った図示のマイクロマシニング型の構成素子の大きさを拡大することなしに、延長可能である。曲げばね81がより長く形成されていることにより、曲げばね81のばね剛性は、幅が同じであれば、低減可能である。このことは、第1の回転軸線12周りの外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24のより良好な調節可能性を保証する。
図8は、マイクロマシニング型の構成素子の第5の実施の形態の概略図である。
図示のマイクロマシニング型の構成素子では、第1の回転軸線12の片側で協働する外側の電極コンポーネント24及び28は、協働する外側の電極コンポーネント24及び28の、第2の回転軸線14の第1の側に配置された電極指24a‐1と28a‐1との間で、第1の電圧として第1の電圧値が印加可能であり、かつ協働する外側の電極コンポーネント24及び28の、第2の回転軸線14の第2の側に配置された電極指24a‐2と28a‐2との間で、第1の電圧値とは異なる第2の電圧値が、第1の電圧として印加可能である。これは、協働する外側の電極コンポーネント24及び28の少なくとも一方の、電極面として機能する電極指24a又は28aが、第2の回転軸線14により、第2の回転軸線14の第1の側に配置された第1の電極面24a‐1又は28a‐1と、第2の回転軸線の第2の側に配置された第2の電極面24a‐2又は28a‐2とに分割され、第1の電極面24a‐1又は28a‐1が少なくとも1つの(図示しない)第1の線路に、第1の電位が第1の電極面24a‐1又は28a‐1に印加可能であるように連結されており、かつ第2の電極面24a‐2又は28a‐2が少なくとも1つの(図示しない)第2の線路に、第1の電位とは異なる第2の電位が第2の電極面24a‐2又は28a‐2に印加可能であるように連結されているとも言える。有利には、マイクロマシニング型の構成素子は、第1の電位を第1の電極面24a‐1又は28a‐1に、かつ第2の電位を第2の電極面24a‐2又は28a‐2に印加するために設計されている制御装置を有している。
以下に、この種のマイクロマシニング型の構成素子の可能な実施の形態について詳述する。
図示の実施の形態では、各々の外側のステータ‐電極コンポーネント28は、第1の下位コンポーネント82と第2の下位コンポーネント84とに分割されている。第1の下位コンポーネント82は、対応する外側のステータ‐電極コンポーネント28の、第2の回転軸線14の第1の側に配置されている電極指28a‐1を有している。第1の下位コンポーネント82の電極指28a‐1は、外枠55の、第2のウェブ54に対して平行に配向された内面及び/又は付加ウェブ80の外面に配置されていてよい。相応に、外側のステータ‐電極コンポーネント28の、第2の回転軸線14の第2の側に配置された電極指28a‐2は、第2の下位コンポーネント84に割り当てられている。第2の下位コンポーネント84の電極指28a‐2も、外枠55及び/又は付加ウェブ80に固定されていてよい。
第1の下位コンポーネント82の電極指28a‐1には、第1の電位が印加可能である。同時に、第1の電位とは異なる第2の電位が、第2の下位コンポーネント84の電極指28a‐2に印加可能である。外側のステータ‐電極コンポーネント28の両下位コンポーネント82及び84の、電極指28a‐1及び28a‐2の接続のために使用可能な線路は、当業者であれば図8に基づいて容易に把握可能である。それゆえ、詳細な説明は省略する。
少なくとも1つの外側のステータ‐電極コンポーネント28の、下位コンポーネント82及び84への分割は、例えば外枠55として形成されるホルダに、下位コンポーネント82及び84の線路を形成するための十分な設置面が存在するという利点につながる。さらに、ウェブ57及び58のコンパクトな形成によっても、下位コンポーネント82及び84の線路の形成が容易になる。
ただし、マイクロマシニング型の構成素子は、少なくとも1つの外側のステータ‐電極コンポーネント28の、第2の回転軸線14に関する下位コンポーネント82及び84への分割に限定されるものではない。少なくとも1つの分割された外側のステータ‐電極コンポーネント28の代わりに又は補足的に、少なくとも1つの外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24が、第2の回転軸線14の両側に配置された電極指24a‐1と24a‐2とにそれぞれ異なる電位が印加可能であるように分割されてもよい。マイクロマシニング型の構成素子のこの種の形成は、当業者であれば図8に基づいて容易に把握可能であるので、詳細な説明は省略する。
協働する外側の電極コンポーネント24及び28の、第2の回転軸線14の第1の側に配置された電極指24a‐1と28a‐1との間での第1の電圧値の印加と、同じ外側の電極コンポーネント24及び28の、第2の回転軸線14の第2の側に配置された電極指24a‐2と28a‐2との間での、第1の電圧値とは異なる第2の電圧値の印加とにより、第2の回転軸線14周りの付加的なトルクを、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24に作用させることができる。有利な実施の形態において、第1の電圧値及び第2の電圧値は、制御装置により、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24に対する第2の回転軸線14周りの付加的なトルクが、内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26の第2の回転軸線14周りの調節の際に、隣接する内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26により生じる付加トルクを補償するように提供される。このことは、内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26の少なくとも1つの電極指26a又は26bと内側のステータ‐電極コンポーネント30との間で作用する第2の電圧についての情報及び/又は内側のステータ‐電極コンポーネント30に関する内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26の少なくとも1つの電極指26a又は26bの現在の位置についての情報を考慮の上、印加される第1の電位/第1の電圧値と第2の電位/第2の電圧値との間の差を決定するように、制御装置を付加的に設計することにより実現可能である。
こうして、隣接する内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26の第2の回転軸線14周りの調節の際の外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の連動に基づく、従来慣用のマイクロマシニング型の構成素子において発生するクロストークは、回避可能である。これにより、ミラープレート10の両調節運動間の、従来技術において発生する不都合な結合は、ミラープレート10の所望の調節に影響を及ぼさないように阻止可能である。
少なくとも1つの外側の電極コンポーネント24又は28の、両下位コンポーネント82及び84への分割と、第2の回転軸線14の両側にある協働する外側の電極コンポーネント24及び28の電極面24a‐1,24a‐2,28a‐1,28a‐2間のそれぞれ異なる電圧値の印加とは、閉ループ運転でのマイクロマシニング型の構成素子の運転とも呼称可能である。この種の閉ループ運転において、2つの協働する外側の電極コンポーネント24及び28は、電極指24a‐1,24a‐2,28a‐1,28a‐2への第1の電圧の印加を介してミラープレートが第1の回転軸線12周りに調節可能であるように形成されており、電極指24a‐1,24a‐2,28a‐1,28a‐2は、第2の回転軸線14の第1の側に配置された電極指24a‐1と28a‐1との間で第1の電圧値が印加可能であり、かつ第2の回転軸線14の第2の側に配置された電極指24a‐2と28a‐2との間で、第1の電圧値とは異なる第2の電圧値が印加可能であるように分割されている。
マイクロマシニング型の構成素子の、図4及び図6に示した実施の形態も、変化態様において閉ループ運転で運転可能である。閉ループ運転のために適した変化態様は、当業者であれば上の段落に基づいて容易に把握可能であるので、詳細な説明は省略する。
図9A及び図9Bは、マイクロマシニング型の構成素子の第6の実施の形態の概略図である。
図9Aに平面図として示した実施の形態は、外側の電気的なくし型駆動装置(Kammantrieb)の代わりに、外側の電気的な平板型駆動装置(Plattenantrieb)を有している。この場合、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24は、第2の回転軸線14に沿って延びる中間ばね52を介して、隣接する内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26の第1のウェブ50に結合されているアクチュエータ‐平板型電極(Plattenelektrode)86として形成されている。有利には、アクチュエータ‐平板型電極86は、初期位置(無電圧の運転中)において、両回転軸線12,14により規定される一平面に対して平行に配向されている。アクチュエータ‐平板型電極86は、少なくとも1つの外ばねを介して直接又は間接にホルダに結合されている。少なくとも1つの外ばねは、例えば曲げばね81を有していてよい。図示の実施の形態では、2つの曲げばね81が、アクチュエータ‐平板型電極86と、隣接する結合ウェブ58との間で、第2の回転軸線14に対して平行に延びている。当業者であれば、ここに示した図面に基づいて、アクチュエータ‐平板型電極86を直接又は間接にホルダに結合する少なくとも1つの外ばねに関する別の可能な実施の形態も容易に把握可能である。
外側のステータ‐電極コンポーネント28も、少なくとも1つのステータ‐平板型電極88として形成されていてよい。図9Aに示した線A−Aの断面図である図9Bから看取可能であるように、少なくとも1つのステータ‐平板型電極28は、有利には、アクチュエータ‐平板型電極86の初期位置に対して平行に、最小の間隔を置いて配向されている。有利には、平板型電極86,88は、オーバラップ面を有していてよい。オーバラップ面間の間隔は、数マイクロメートルであってよい。このことは、第1の回転軸線12周りにミラープレート10を調節するための比較的大きなトルクを平板型電極86,88の使用により保証する。
図示の実施の形態の変化態様において、協働する外側の電極コンポーネント24及び28の少なくとも一方が、下位コンポーネントに分割されていてよい。この場合、外側の電極コンポーネント24及び28の少なくとも一方が、第1の部分平板型電極を第2の回転軸線14の第1の側に有しており、第2の部分平板型電極を第2の回転軸線14の第2の側に有している。これにより、協働する外側の電極コンポーネント24及び28の、第2の回転軸線14の第1の側に配置された第1の電極面間に、第1の電圧値が印加可能であり、協働する外側の電極コンポーネント24及び28の、第2の回転軸線14の第2の側に配置された第2の電極面間に、第1の電圧値とは異なる第2の電圧値が印加可能である。
こうして、電気的な平板型駆動装置の協働する外側の電極コンポーネント24,28を介して、付加的なトルクを外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24に及ぼすこともできる。この付加的なトルクは、隣接する内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26の第2の回転軸線14周りの調節の際の外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の連動に抗して働く。電気的な平板型駆動装置のこの種の変化態様及び平板型駆動装置の接続のために必要な線路は、当業者であれば、ここに記載した説明に基づいて容易に把握可能である。それゆえ、この種の変化態様についての詳細な説明は省略する。
図10は、マイクロマシニング型の構成素子の第7の実施の形態の概略図である。
クロストーク、すなわち、隣接する内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26の第2の回転軸線周りの調節の際の外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の連動を阻止する可能性は、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24をホルダに結合する少なくとも1つの外ばねの適当な形成及び配置にある。
有利には、第2の回転軸線14周りの中間ばね52のねじりに関する中間ばね52の第1のばね剛性は、第2の回転軸線14周りの外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の回動に抗して作用する、少なくとも1つの外ばねの第2のばね剛性より低い。このことは、外ばね、又は複数の外ばねから構成されるばね懸架装置が、両回転軸線12,14に対して垂直な第1の運動方向に沿った外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の第1の調節運動に関する少なくとも1つの外ばねの第1の曲げ剛性が比較的低いように形成され配置されることにより、簡単に実現可能である。付加的に、第1の運動方向に対して非平行に配向されている第2の運動方向に沿った外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の第2の調節運動に関する外ばね又はばね懸架装置の第2の曲げ剛性が比較的高いと有利である。有利な第1の曲げ剛性及び第2の曲げ剛性を保証するための少なくとも1つの外ばねに関する適当な有利な実施の形態は、先行の図面で既に説明してある。
図10に示したマイクロマシニング型の構成素子では、各々の外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24が、第1の回転軸線12に対して平行に配向された2つのねじりばね90を介して、外枠55として形成されたホルダに結合されている。ねじりばね90は、有利にはウェブ状に形成されている。
外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24を外枠55に両ねじりばね90を介して配置したことにより、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24が、比較的小さな力で、両回転軸線12,14に対して垂直な所望の第1の調節方向で調節されることが保証されている。これに対して、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24を、第1の調節方向に対して非平行の第2の調節方向で動かすためには、比較的大きな力が必要である。このことは、両ねじりばね90が、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の有利な並進運動(両回転軸線12,14に対して垂直)のために設計されているとも言える。この場合、両ねじりばね90は、2方で張設された曲げばねとして協働する。
さらに中間ばね52は、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネントに隣接する端部区分に、貫通した孔を有していてよい。孔は、端部区分を第1の脚片と第2の脚片とに分割している。有利には、端部区分は、両脚片及び両脚片間を延びる結合ウェブがU字形のばね結合部92を形成するように分割されている。
当業者であれば看取可能であるように、説明した実施の形態及び以下に説明する実施の形態の外側の電極コンポーネント24,28は、くし型駆動装置及び/又は平板型駆動装置として形成されていてよい。少なくとも1つの外側の電極コンポーネント24,28の電位を印加するための電極面は、付加的に、第2の回転軸線14に関して分割されていてよい。これらの実施の形態のこの種の変化態様は、先の段落に基づいて容易に把握可能である。
図11は、マイクロマシニング型の構成素子の第8の実施の形態の概略図である。
図示のマイクロマシニング型の構成素子の各々の外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24は、2つのV字形ばね94を介して、外枠55として形成されたホルダに結合されている。有利には、V字形ばね94は、V字形ばね94の対称軸線が第1の回転軸線12に対して平行に延びるように形成されている。こうして、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の2つのV字形ばね94の、X字形のばね配置と呼称可能な配置が、両回転軸線12,14に対して垂直な第1の調節方向に沿った外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の第1の調節運動に関して、比較的低い第1の曲げ剛性を有していることが保証されている。これに対して、第1の調節方向に対して非平行に配向された第2の調節方向のための、X字形のばね配置の第2の曲げ剛性は、比較的高い。これにより、両V字形ばね94からなるX字形のばね配置によっても、クロストーク、すなわち、ミラープレート10の両調節運動間の望ましくない結合は、阻止可能である。さらにV字形ばね94は、U字形のばね結合部96を介して外枠55に結合可能である。
図11に概略的にのみ示した内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26は、隣接する中間ばね52寄りの側に、中間ばね52を少なくとも部分的に包囲する湾入部を有している。これにより、少なくとも中間ばね52の部分区分は、湾入部内を延びている。こうして、中間ばね52は、好ましい長い長さを有しており、これにより、マイクロマシニング型の構成素子が第2の回転軸線14に沿って比較的小さな大きさを有しているにもかかわらず、第2の回転軸線14周りの低いばね剛性及び良好な可撓性を有している。付加的に中間ばね52は、U字形のばね結合部92を介して、隣接する外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24に結合可能である。
図12A及び図12Bは、マイクロマシニング型の構成素子の第9の実施の形態の概略図である。
図12Aの平面図に示したマイクロマシニング型の構成素子は、それぞれ2つの両側で/二方で張設された曲げばね98を介して外枠55に結合されている、2つの外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24を有している。図12Bの拡大図から看取可能であるように、両側で張設された各々の曲げばね98は、ウェブ状の内側区分98aと、U字形のばね結合部として形成されている外側区分98bとを有している。内側区分98aは、隣接する外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24と接触している。外枠55と接触する外側区分98bは、外側区分98bの両脚片の両外面間の平均間隔が、内側区分98aの平均幅より明らかに大きいように形成されている。有利には、両側で張設された両曲げばね98は、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24に、曲げばね98の対称軸線が第1の回転軸線12に対して平行に配向されているように配置されている。
両側で張設された曲げばね98を介して、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の、両回転軸線12,14に対して垂直な所望の並進運動が、高信頼性に実現可能である。
図12A及び図12Bの実施の形態でも、中間ばね52は、U字形のばね結合部92を介して、隣接する外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24に結合されており、少なくとも部分的に、対応する内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント26に形成された湾入部を通って延びている。
図13A及び図13Bは、マイクロマシニング型の構成素子の第10の実施の形態を示している。
図13Aは、蛇行状のばね100の拡大図である。蛇行状のばね100は、少なくとも1つの蛇行部を有している。蛇行状のばね100の複数の曲折部/蛇行部を備える構成は、当業者であれば図13Aに基づいて容易に把握可能である。
蛇行状のばね100は、第1の端部区分102で、例えば外枠55として形成されたホルダに固定可能である。同様に、蛇行状のばね100は、第2の端部区分104で、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24に接触可能である。有利には、蛇行状のばね100は、ホルダ及び/又は外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の少なくとも1つの下位ユニットとともに、半導体材料、例えばシリコンから構造化されている。蛇行状のばね100の製造方法は、当業者であれば図13A及び図13Bに基づいて容易に把握可能であるので、詳細な説明は省略する。
外側の電極コンポーネント24と28との間での電圧の印加は、蛇行状のばね100を初期位置から撓曲位置100aへと撓ませる。
図13Bに側面図で示したマイクロマシニング型の構成素子において看取可能であるように、各々2つの蛇行状のばね100が、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24を外枠55に結合可能である。有利には、蛇行状のばね100の第1の端部区分102は、外枠55の、第1の回転軸線12に対して平行に配向された内面と接触している。第2の端部区分104は、対応する外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の、第2の回転軸線14に対して平行に配向された外面と接触可能である。
外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の両蛇行状のばね100の各々は、対応する外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24と、第2の回転軸線14の他方の側において接触している。蛇行状のばね100の長手方向106は、第2の回転軸線14に対して平行に配向されている。
同じ外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の両蛇行状のばね100の協働により、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の、両回転軸線12,14に対して垂直に配向された第1の調節運動に関して、好ましい低い第1の曲げ剛性を有するばね懸架装置が実現されている。外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の、第1の調節運動に対して非平行に配向されている第2の調節運動に関する、ばね懸架装置の第2の曲げ剛性は、明らかに高い。
要するに、これにより、両蛇行状のばね100の曲げ線は、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の、両回転軸線12,14に対して垂直な並進運動に有利な、クロストークを阻止する総ばね特性を生じる。
外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24が純粋に並進運動する場合、ミラープレート10の実現したい運動を妨げる、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の横方向の運動は生じない。これにより、従来技術において生じる、不都合な横方向の運動に投入される付加的なエネルギ供給は省略される。これにより、本明細書で説明する実施の形態において、最適なエネルギ供給が得られる。
付加的に、生じる静電力は、電極コンポーネント24〜30の面積変化に比例する。外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24が純粋に並進運動する場合、電極指24a及び28aの長さに比例する、外側の電極コンポーネント24と28との間の面積変化が得られる。外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の望ましくない回動時、面積変化は、半分の大きさである。
付加的な横方向の運動成分により、励起運動の使用可能な割合も減少してしまう。さらに、付加的な横方向の運動成分は、ミラープレート10の中心の移動を生じる。中心の移動は、光線がミラープレートの調節運動中ミラープレート10の表面に当たるようにするために、ミラープレート10を大きくすることを必要とする。本明細書に示した実施の形態及び変化態様により、従来技術のこれらの欠点は、回避可能である。
外ばねの形状に対して付加的に、外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント24の純粋な並進運動、すなわち、両回転軸線12,14に対して垂直な運動を実現するために、外ばねの懸架点も変更可能である。本明細書に示した実施の形態のこの種の変更は、当業者であれば図面に基づいて容易に把握可能であるので、詳細な説明は省略する。

Claims (11)

  1. マイクロマシニング型の構成素子であって、
    ホルダ(55)と、
    調節可能な部材(10)と、
    外側のステータ‐電極コンポーネント(28)及び外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)であって、該外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)が少なくとも1つの外ばね(53,81,90,94,98,100)を介して前記ホルダ(55)に結合されており、前記調節可能な部材(10)が、前記ホルダ(55)に関して前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)と前記外側のステータ‐電極コンポーネント(28)との間での第1の電圧の印加を介して第1の回転軸線(12)周りに調節可能であるように、前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)に連結されている、外側のステータ‐電極コンポーネント(28)及び外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)と、
    内側のステータ‐電極コンポーネント(30)及び内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(26)であって、該内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(26)が、第1のウェブ(50)、及び該第1のウェブ(50)に配置された少なくとも1つの電極指(26a,26b)を備え、該第1のウェブ(50)が、前記第1の回転軸線(12)に対して非平行の第2の回転軸線(14)に沿って配向されており、前記調節可能な部材(10)が、前記ホルダ(55)に関して前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(26)の前記少なくとも1つの電極指(26a,26b)と前記内側のステータ‐電極コンポーネント(30)との間での第2の電圧の印加を介して前記第2の回転軸線(14)周りに調節可能であるように、前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(26)に連結されている、内側のステータ‐電極コンポーネント(30)及び内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(26)と、
    を備えるマイクロマシニング型の構成素子において、
    前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(26)を前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)に結合している、前記第2の回転軸線(14)に沿って配向された中間ばね(52)を備えることを特徴とする、マイクロマシニング型の構成素子。
  2. 前記中間ばね(52)の前記第2の回転軸線(14)周りのねじりに関する該中間ばね(52)の第1のばね剛性が、前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)の前記第2の回転軸線(14)周りの回動に抗して作用する、前記少なくとも1つの外ばね(53,81,90,94,98,100)の第2のばね剛性より低い、請求項1記載のマイクロマシニング型の構成素子。
  3. 前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)が、前記第1のウェブ(50)に対して非平行に配向された第2のウェブ(54)と、該第2のウェブ(54)に配置された少なくとも1つの電極指(24a)とを備える、請求項1又は2記載のマイクロマシニング型の構成素子。
  4. 前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)が平板型電極(86)を備える、請求項1から3までのいずれか1項記載のマイクロマシニング型の構成素子。
  5. 前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(26)の、隣接する前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)に面した側に湾入部が設けられており、前記中間ばね(52)が少なくとも部分的に前記湾入部を通って延びている、請求項1から4までのいずれか1項記載のマイクロマシニング型の構成素子。
  6. 前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)及び/又は前記外側のステータ‐電極コンポーネント(28)の電極面(28a‐1,28a‐2)が、前記第2の回転軸線(14)により、該第2の回転軸線(14)の第1の側に配置された第1の電極面(28a‐1)と、該第2の回転軸線(14)の第2の側に配置された第2の電極面(28a‐2)とに分割されており、かつ前記第1の電極面(28‐1)が少なくとも1つの第1の線路に、第1の電位が該第1の電極面(28a‐1)に印加可能であるように連結されており、かつ前記第2の電極面(28a‐2)が少なくとも1つの第2の線路に、前記第1の電位とは異なる第2の電位が該第2の電極面(28a‐2)に印加可能であるように連結されている、請求項1から5までのいずれか1項記載のマイクロマシニング型の構成素子。
  7. 前記マイクロマシニング型の構成素子が、前記第1の電位を前記第1の電極面(28a‐1)に、かつ前記第2の電位を前記第2の電極面(28a‐2)に印加するように設計された制御装置を有しており、該制御装置が付加的に、第1の電位と第2の電位との間の差を、前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(26)の前記少なくとも1つの電極指(26a,26b)と前記内側のステータ‐電極コンポーネント(30)との間で作用する第2の電圧についての情報及び/又は前記内側のステータ‐電極コンポーネント(30)に関する前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(26)の前記少なくとも1つの電極指(26a,26b)の現在の位置についての情報を考慮の上で決定するように設計されている、請求項6記載のマイクロマシニング型の構成素子。
  8. 前記少なくとも1つの外ばね(53,90,94,98)が、前記第1の回転軸線(12)に対して平行に配向されるばね(53,90,94,98)を備え、該ばね(53,90,94,98)が、蛇行状の揺動ばね(53)、ねじりばね(90)、V字形ばね(94)及び/又は2方で張設された曲げばね(98)として形成されている、請求項1から7までのいずれか1項記載のマイクロマシニング型の構成素子。
  9. 前記少なくとも1つの外ばね(81,100)が、前記第2の回転軸線(14)に対して平行に配向されるばねを備え、該ばねが、曲げばね(81)及び/又は蛇行状のばね(100)として形成されている、請求項1から8までのいずれか1項記載のマイクロマシニング型の構成素子。
  10. 前記少なくとも1つの外ばね(53,81,90,94,98,100)の形状及び/又は前記少なくとも1つの外ばね(53,81,90,94,98,100)の懸架点により、前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)が、前記第1の回転軸線(12)及び前記第2の回転軸線(14)に対して垂直に運動可能である、請求項1から9までのいずれか1項記載のマイクロマシニング型の構成素子。
  11. マイクロマシニング型の構成素子の製造方法において、以下の工程、すなわち:
    外側のステータ‐電極コンポーネント(28)及び外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)を形成する工程であって、該外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)が少なくとも1つの外ばね(53,81,90,94,98,100)を介して前記マイクロマシニング型の構成素子のホルダ(55)に結合されているようにする、外側のステータ‐電極コンポーネント(28)及び外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)を形成する工程と、
    調節可能な部材(10)を、該調節可能な部材(10)が前記ホルダ(55)に関して前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)と前記外側のステータ‐電極コンポーネント(28)との間での第1の電圧の印加時に第1の回転軸線(12)周りに調節されるように、前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)に連結する工程と、
    内側のステータ‐電極コンポーネント(30)並びに第1のウェブ(50)及び該第1のウェブ(50)に配置される少なくとも1つの電極指(26a,26b)を備える内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(26)を形成する工程であって、前記第1のウェブ(50)が、前記第1の回転軸線(12)に対して非平行の第2の回転軸線(14)に沿って配向されるようにする、内側のステータ‐電極コンポーネント(30)並びに第1のウェブ(50)及び該第1のウェブ(50)に配置される少なくとも1つの電極指(26a,26b)を備える内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(26)を形成する工程と、
    前記調節可能な部材(10)を、該調節可能な部材(10)が前記ホルダ(55)に関して前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(26)の前記少なくとも1つの電極指(26a,26b)と前記内側のステータ‐電極コンポーネント(30)との間での第2の電圧の印加時に前記第2の回転軸線(14)周りに調節されるように、前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(26)に連結する工程と、
    を含む、マイクロマシニング型の構成素子の製造方法において、
    前記内側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(26)を前記外側のアクチュエータ‐電極コンポーネント(24)に、前記第2の回転軸線(14)に沿って配向される中間ばね(52)を介して結合する工程、
    を含むことを特徴とする、マイクロマシニング型の構成素子の製造方法。
JP2012512305A 2009-05-27 2010-05-18 マイクロマシニング型の構成素子及び該マイクロマシニング型の構成素子の製造方法 Expired - Fee Related JP5431579B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009026507.4 2009-05-27
DE102009026507A DE102009026507A1 (de) 2009-05-27 2009-05-27 Mikromechanisches Bauteil und Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil
PCT/EP2010/056813 WO2010136358A2 (de) 2009-05-27 2010-05-18 Mikromechanisches bauteil und herstellungsverfahren für ein mikromechanisches bauteil

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012528343A true JP2012528343A (ja) 2012-11-12
JP5431579B2 JP5431579B2 (ja) 2014-03-05

Family

ID=43028603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012512305A Expired - Fee Related JP5431579B2 (ja) 2009-05-27 2010-05-18 マイクロマシニング型の構成素子及び該マイクロマシニング型の構成素子の製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20120133242A1 (ja)
EP (1) EP2435353B1 (ja)
JP (1) JP5431579B2 (ja)
KR (1) KR20120024647A (ja)
CN (1) CN102712460B (ja)
DE (1) DE102009026507A1 (ja)
WO (1) WO2010136358A2 (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6503149B1 (ja) * 2017-07-06 2019-04-17 浜松ホトニクス株式会社 光学デバイス及びその製造方法
JP2020504028A (ja) * 2017-01-11 2020-02-06 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツングRobert Bosch Gmbh 振動子を有する微小機械部品、微小機械部品の製造方法、および回転軸線を中心とした変位可能な部品の運動を誘起する方法
US20210132368A1 (en) 2017-07-06 2021-05-06 Hamamatsu Photonics K.K. Optical device
US11187872B2 (en) 2017-07-06 2021-11-30 Hamamatsu Photonics K.K. Optical device
WO2022049954A1 (ja) * 2020-09-04 2022-03-10 富士フイルム株式会社 マイクロミラーデバイス及び光走査装置
US11635613B2 (en) 2017-07-06 2023-04-25 Hamamatsu Photonics K.K. Optical device
US11693230B2 (en) 2017-11-15 2023-07-04 Hamamatsu Photonics K.K. Optical device
US11733509B2 (en) 2017-07-06 2023-08-22 Hamamatsu Photonics K.K. Optical device

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8604663B2 (en) * 2010-11-15 2013-12-10 DigitalOptics Corporation MEMS Motion controlled actuator
ITTO20130031A1 (it) * 2013-01-14 2014-07-15 St Microelectronics Srl Struttura micromeccanica di specchio e relativo procedimento di fabbricazione
JP5873836B2 (ja) 2013-05-31 2016-03-01 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 光偏向器、その製造方法及び光走査装置
DE102013212102A1 (de) * 2013-06-25 2015-01-08 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauteil, Mikrospiegelvorrichtung und Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil
CN105637405B (zh) * 2013-11-07 2018-06-12 住友精密工业株式会社 电子器件的制造方法
DE102014207891A1 (de) * 2014-02-17 2015-08-20 Robert Bosch Gmbh Spiegelanordnung und Projektionseinrichtung
DE102014211027A1 (de) * 2014-06-10 2015-12-17 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauteil und Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil
JP6388262B2 (ja) * 2014-07-31 2018-09-12 船井電機株式会社 スキャナ装置
WO2016020716A1 (en) * 2014-08-04 2016-02-11 Ba-Tis Faez 3-dof mems piston-tube electrostatic microactuator
WO2016080317A1 (ja) * 2014-11-20 2016-05-26 住友精密工業株式会社 光学素子
ITUA20161498A1 (it) 2016-03-09 2017-09-09 St Microelectronics Srl Struttura di rilevamento micromeccanica di un dispositivo sensore mems, in particolare di un giroscopio mems, con migliorate caratteristiche di azionamento
DE102016210479A1 (de) * 2016-06-14 2017-12-14 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauteil für eine Drucksensorvorrichtung
DE102017215276B4 (de) 2017-08-31 2023-02-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Multidirektionale Übersetzungs- und Neigungsplattform unter Verwendung von Biegeaktuatoren als aktive Entität
CN108061966B (zh) * 2017-12-11 2021-01-19 无锡英菲感知技术有限公司 一种兼具平动和转动工作模式的微镜
US20210139314A1 (en) * 2019-11-07 2021-05-13 Innovative Interface Laboratory Corp. Linear actuator
CN114865946B (zh) * 2022-07-07 2022-09-27 上海隐冠半导体技术有限公司 一种微动平台
US20240027746A1 (en) * 2022-07-25 2024-01-25 Ricoh Company, Ltd. Movable device, projection apparatus, head-up display, laser headlamp, head-mounted display, and object recognition apparatus

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007155966A (ja) * 2005-12-02 2007-06-21 Anritsu Corp ミラー装置
JP2007164170A (ja) * 2005-12-15 2007-06-28 Samsung Electronics Co Ltd 2軸駆動スキャナ
JP2007183400A (ja) * 2006-01-06 2007-07-19 Tohoku Univ マイクロミラー、及び、マイクロミラーデバイス
JP2009075587A (ja) * 2007-09-21 2009-04-09 Samsung Electronics Co Ltd 2軸駆動電磁気スキャナー
JP2011521288A (ja) * 2008-05-16 2011-07-21 マイクロビジョン,インク. 誘起共振櫛型駆動スキャナ

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7005775B2 (en) * 2001-05-09 2006-02-28 Chang Feng Wan Microfabricated torsional drive utilizing lateral electrostatic force
JP3987382B2 (ja) * 2002-06-11 2007-10-10 富士通株式会社 マイクロミラー素子およびその製造方法
KR100552687B1 (ko) * 2003-08-22 2006-02-20 삼성전자주식회사 대면적 스테이지를 구비한 2축 액츄에이터
KR100624436B1 (ko) * 2004-10-19 2006-09-15 삼성전자주식회사 2축 액츄에이터 및 그 제조방법
JP4138736B2 (ja) * 2004-12-02 2008-08-27 富士通株式会社 マイクロ揺動素子
CN100381862C (zh) * 2005-03-23 2008-04-16 精工爱普生株式会社 驱动器和具有驱动器的光学装置以及该驱动器的制造方法
JP4124223B2 (ja) * 2005-03-23 2008-07-23 セイコーエプソン株式会社 アクチュエータおよびアクチュエータを有する光学装置及び当該アクチュエータの製造方法
JP4475421B2 (ja) * 2005-12-28 2010-06-09 国立大学法人東北大学 マイクロミラー、及び、マイクロミラーデバイス
US7548011B2 (en) * 2006-05-18 2009-06-16 The Board Of Regents Of The University Of Texas System Systems and methods for improved control of micro-electrical-mechanical system (MEMS) electrostatic actuator
JP5432441B2 (ja) * 2007-07-13 2014-03-05 キヤノン株式会社 揺動体装置、及びそれを用いた光偏向器
JP5470767B2 (ja) * 2008-07-28 2014-04-16 富士通株式会社 マイクロ可動素子製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007155966A (ja) * 2005-12-02 2007-06-21 Anritsu Corp ミラー装置
JP2007164170A (ja) * 2005-12-15 2007-06-28 Samsung Electronics Co Ltd 2軸駆動スキャナ
JP2007183400A (ja) * 2006-01-06 2007-07-19 Tohoku Univ マイクロミラー、及び、マイクロミラーデバイス
JP2009075587A (ja) * 2007-09-21 2009-04-09 Samsung Electronics Co Ltd 2軸駆動電磁気スキャナー
JP2011521288A (ja) * 2008-05-16 2011-07-21 マイクロビジョン,インク. 誘起共振櫛型駆動スキャナ

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020504028A (ja) * 2017-01-11 2020-02-06 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツングRobert Bosch Gmbh 振動子を有する微小機械部品、微小機械部品の製造方法、および回転軸線を中心とした変位可能な部品の運動を誘起する方法
US11681121B2 (en) 2017-07-06 2023-06-20 Hamamatsu Photonics K.K. Optical device
US20210132368A1 (en) 2017-07-06 2021-05-06 Hamamatsu Photonics K.K. Optical device
US11187872B2 (en) 2017-07-06 2021-11-30 Hamamatsu Photonics K.K. Optical device
US11635613B2 (en) 2017-07-06 2023-04-25 Hamamatsu Photonics K.K. Optical device
JP6503149B1 (ja) * 2017-07-06 2019-04-17 浜松ホトニクス株式会社 光学デバイス及びその製造方法
US11733509B2 (en) 2017-07-06 2023-08-22 Hamamatsu Photonics K.K. Optical device
US11740452B2 (en) 2017-07-06 2023-08-29 Hamamatsu Photonics K.K. Optical device
US11693230B2 (en) 2017-11-15 2023-07-04 Hamamatsu Photonics K.K. Optical device
US11906727B2 (en) 2017-11-15 2024-02-20 Hamamatsu Photonics K.K. Optical device production method
US11953675B2 (en) 2017-11-15 2024-04-09 Hamamatsu Photonics K.K. Optical device production method
WO2022049954A1 (ja) * 2020-09-04 2022-03-10 富士フイルム株式会社 マイクロミラーデバイス及び光走査装置
JP7436686B2 (ja) 2020-09-04 2024-02-22 富士フイルム株式会社 マイクロミラーデバイス及び光走査装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120024647A (ko) 2012-03-14
EP2435353A2 (de) 2012-04-04
EP2435353B1 (de) 2014-11-19
US20120133242A1 (en) 2012-05-31
WO2010136358A3 (de) 2013-05-02
DE102009026507A1 (de) 2010-12-02
CN102712460A (zh) 2012-10-03
CN102712460B (zh) 2015-09-02
JP5431579B2 (ja) 2014-03-05
WO2010136358A2 (de) 2010-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5431579B2 (ja) マイクロマシニング型の構成素子及び該マイクロマシニング型の構成素子の製造方法
US8043513B2 (en) Gimbal-less micro-electro-mechanical-system tip-tilt and tip-tilt-piston actuators and a method for forming the same
JP5313666B2 (ja) Mems装置、光制御方法及びミラー形成方法
NL2007554C2 (en) Mems scanning micromirror.
TWI446000B (zh) 微機電系統掃描微鏡
TWI432777B (zh) 具有降低之動態變形的微機電系統掃描微鏡
JP6733709B2 (ja) Mems反射器システム
US20140159827A1 (en) Micromechanical resonator arrangement
US20050269655A1 (en) MEMS scanning mirror with trenched surface and tapered comb teeth for reducing inertia and deformation
KR20080021506A (ko) 마이크로 요동 소자
JP6627911B2 (ja) 圧電回転mems共振器
JP3759598B2 (ja) アクチュエータ
JP2006171349A (ja) アクチュエータ
EP1782117A1 (en) Mems mirror with amplification of mirror rotation angle
TW200535452A (en) Micro-oscillation element
JP4544823B2 (ja) 熱memsアクチュエータの面外作動方法及び熱memsアクチュエータ
US20060166444A1 (en) MEMS scanning mirror with trenched surface and i-beam like cross-section for reducing inertia and deformation
JP2005506909A (ja) 補強面微細加工構造物およびその製造方法
JP2002321197A (ja) マイクロ構造体、マイクロ力学量センサ、マイクロアクチュエータ、マイクロ光偏向器、光走査型ディスプレイ、及びそれらの製造方法
JP2005536753A (ja) ヨーレートセンサ
US10324488B2 (en) Device to convert out-of-plane motion to in-plane motion and/or conversely
TW200925104A (en) MEMS scanning micromirror manufacturing method
JP2006201520A (ja) Memsミラースキャナ
US7821693B1 (en) MEMS mirror with rotation amplification and electromagnetic drive
KR101176698B1 (ko) 양방향 구동 가능한 전열 전자기 회전형 마이크로 액추에이터

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130627

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130805

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131011

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131204

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5431579

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees