JP4025990B2 - ミラーデバイス、光スイッチ、電子機器およびミラーデバイス駆動方法 - Google Patents
ミラーデバイス、光スイッチ、電子機器およびミラーデバイス駆動方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミラーデバイス、光スイッチ、電子機器およびミラーデバイス駆動方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
ミラーデバイスを駆動する場合、より小さな駆動力でミラーをより大きく駆動することが課題となっている。
【０００３】
このような課題を解決するため、特許文献１では、ミラーの駆動方向の下面に傾斜面を有する対向電極を設け、当該傾斜面の傾斜方向に溝を設けた光走査装置が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３１１９００号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ミラーデバイスを駆動する駆動力については、例えば、クーロン力によって静電駆動する場合、電極間の距離が近いほど駆動力が増し、電極間の距離が遠いほど駆動力が減る距離依存性を有する。
【０００６】
したがって、特許文献１の方式では、傾斜が緩やかな場合には適用可能と思われるが、傾斜角を大きくするほどミラーと対向電極との距離が離れてしまい、より大きな駆動力が必要となり、より小さな駆動力でミラーをより大きく駆動するという課題を適切に解決することはできない。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、より小さな駆動力でミラーをより大きく駆動することが可能なミラーデバイス、光スイッチ、電子機器およびミラーデバイス駆動方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るミラーデバイスは、所定の距離依存性駆動力によって駆動されるミラーを有するミラー基板と、当該ミラー基板を支持する支持基板とを有するミラーデバイスにおいて、
前記ミラー基板は、
前記距離依存性駆動力が作用するとともに、前記ミラーと一体的に形成され、前記ミラーとは異なる位置に設けられる少なくとも１つの第１のミラー側作用部と、
前記距離依存性駆動力が作用するとともに、前記ミラーが駆動される一方向側および当該一方向とは逆の逆方向側の少なくとも一方のミラー端部に設けられる少なくとも１つの第２のミラー側作用部と、
を有し、
前記支持基板は、
前記第１のミラー側作用部との間で前記距離依存性駆動力が作用する少なくとも１つの第１の対向側作用部と、
前記第２のミラー側作用部との間で前記距離依存性駆動力が作用する少なくとも１つの第２の対向側作用部と、
を有し、
前記第１および第２のミラー側作用部並びに前記第１および第２の対向側作用部を、前記距離依存性駆動力の少なくとも一部として吸引力を発生可能に形成し、
前記ミラー基板および前記支持基板の少なくとも一方を、前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部との間隔が、前記第２のミラー側作用部と前記第２の対向側作用部との間隔と比較して狭くなるように形成したことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る光スイッチは、上記ミラーデバイスを有し、前記ミラーの駆動によって光路を切り替えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る電子機器は、上記ミラーデバイスを有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るミラーデバイス駆動方法は、所定の距離依存性駆動力によって駆動されるミラーを有するミラー基板と、当該ミラー基板を支持する支持基板とを有するミラーデバイスを駆動するミラーデバイス駆動方法において、
前記ミラー基板は、
前記距離依存性駆動力が作用するとともに、前記ミラーと一体的に形成され、前記ミラーとは異なる位置に設けられる少なくとも１つの第１のミラー側作用部と、
前記距離依存性駆動力が作用するとともに、前記ミラーが駆動される一方向側および当該一方向とは逆の逆方向側の少なくとも一方のミラー端部に設けられる少なくとも１つの第２のミラー側作用部と、
を有し、
前記支持基板は、
前記第１のミラー側作用部との間で前記距離依存性駆動力が作用する少なくとも１つの第１の対向側作用部と、
前記第２のミラー側作用部との間で前記距離依存性駆動力が作用する少なくとも１つの第２の対向側作用部と、
を有し、
前記ミラー基板および前記支持基板の少なくとも一方は、前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部との間隔が、前記第２のミラー側作用部と前記第２の対向側作用部との間隔と比較して狭くなるように形成され、
前記第１のミラー側作用部は、前記ミラーを回転可能に支持する回転軸上に前記ミラーを挟む形で複数設けられ、
前記ミラーから離れた位置にある前記ミラー側作用部と当該ミラー側作用部の対向位置にある前記第１の対向側作用部から前記ミラー側に向かって前記距離依存性駆動力を発生することにより、前記ミラー基板と当該ミラー基板の対向位置にある前記支持基板との間隔を徐々に狭めることによって前記ミラーと当該ミラーの対向位置にある前記支持基板との間隔を狭め、
前記ミラーと当該ミラーの対向位置にある前記支持基板との間隔が狭まった状態で、前記第２のミラー側作用部と当該第２のミラー側作用部の対向位置にある前記第２の対向側作用部との間に前記距離依存性駆動力を発生することによって前記ミラーを駆動することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、ミラーデバイス等は、距離依存性のある駆動力（例えば、クーロン力、電磁気力等）を用いてミラーを駆動する場合に、ミラーから離れた位置にあるミラー基板と当該ミラー基板の対向位置にある支持基板からミラー側に向かって距離依存性駆動力を発生することにより、ミラー基板と当該ミラー基板の対向位置にある支持基板との間隔を徐々に狭めることによって前記ミラーと当該ミラーの対向位置にある前記支持基板との間隔を狭めることができる。
【００１３】
そして、ミラーデバイス等は、ミラーと当該ミラーの対向位置にある支持基板との間隔が狭まった状態で、ミラーと当該ミラーの対向位置にある支持基板との間に距離依存性駆動力を発生することによってミラーを駆動することができる。
【００１４】
すなわち、ミラーの駆動時は、初期状態と比較してミラーと支持基板との間隔が狭まった状態となっているため、ミラーデバイス等は、より小さな駆動力でミラーを駆動することができる。
【００１５】
また、ミラーを駆動するまでの過程においても、ミラーデバイス等は、ミラーから離れた位置からミラーに向かって徐々にミラー基板と支持基板との間隔を狭めることができるため、より小さな駆動力でミラーを駆動可能な状態にすることができる。
【００１６】
なお、距離依存性駆動力または吸引力を発生する手法としては、例えば、前記距離依存性駆動力としてクーロン力を用いる場合には、前記ミラー側作用部と前記対向側作用部に電位差を生じさせる手法を採用し、前記距離依存性駆動力として電磁気力を用いる場合には、前記ミラー側作用部と前記対向側作用部の極性を逆（例えば、Ｎ極とＳ極）にする手法を採用してもよい。
【００１７】
また、距離依存性駆動力または吸引力を停止する手法としては、例えば、前記距離依存性駆動力としてクーロン力を用いる場合には、前記ミラー側作用部と前記対向側作用部の電位差をなくす手法を採用し、前記距離依存性駆動力として電磁気力を用いる場合には、前記ミラー側作用部と前記対向側作用部の極性を同じ（例えば、Ｎ極とＮ極、Ｓ極とＳ極）にする手法を採用してもよい。
【００１８】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチおよび前記電子機器において、前記第２のミラー側作用部と前記第２の対向側作用部との間で吸引力が作用している状態で、前記ミラー以外の前記ミラー基板を元の位置に復元させるために、前記第１のミラー側作用部および第１の対向側作用部との間で発生している吸引力の発生を停止するように、各ミラー側作用部および各対向側作用部を形成してもよい。
【００１９】
また、前記ミラーデバイス駆動方法において、前記ミラーと当該ミラーの対向位置にある前記支持基板との間隔が狭まった状態で、前記ミラー以外のミラー基板と、当該ミラー基板の対向位置にある前記支持基板との間で発生している前記距離依存性駆動力の発生を停止し、前記ミラーから離れた位置にある前記ミラー基板と当該ミラー基板の対向位置にある前記支持基板との間隔を広げることによって前記ミラーを駆動してもよい。
【００２０】
これによれば、ミラーデバイス等は、ミラーと当該ミラーの対向位置にある支持基板との間隔が狭い状態で、ミラー以外のミラー基板の一部を支持基板から離すことができるため、ミラーをより大きく傾けることができる。
【００２１】
したがって、ミラーデバイス等は、より小さな駆動力でミラーをより大きく駆動することができる。
【００２２】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチおよび前記電子機器において、前記支持基板を、前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部との間隔が、前記第２のミラー側作用部と前記第２の対向側作用部との間隔と比較して狭くなるように階段状に形成してもよい。
【００２３】
これによれば、支持基板を階段状に形成することにより、ミラーデバイス等は、ミラー基板を段階的に支持基板に近づけることができる。
【００２４】
また、ここで、前記ミラーデバイス、前記光スイッチおよび前記電子機器において、例えば、前記ミラー基板を平板状に形成し、各対向側作用部を階段の各段ごとに設けてもよい。
【００２５】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチおよび前記電子機器において、前記第１のミラー側作用部を、前記ミラーの駆動方向と交わる方向に所定の間隔で複数配置し、
前記ミラーから離れた位置にある前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部から前記ミラーから近い位置にある前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部まで順番に吸引力を作用させることによって前記第２のミラー側作用部と前記第２の対向側作用部との間隔を徐々に狭めるために、前記ミラーから離れた位置にある前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部との間隔を、前記ミラーから近い位置にある前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部との間隔と比較して狭く形成してもよい。
【００２６】
これによれば、第１のミラー側作用部と第１の対向側作用部を複数設けることにより、１つだけ設ける場合と比較して、第１のミラー側作用部と第１の対向側作用部との間隔をより狭くし、第２のミラー側作用部と第２の対向側作用部との間隔をより広く設定することが可能となるため、ミラーデバイス等は、より小さな駆動力でミラーをより大きく駆動することが可能となる。
【００２７】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチおよび前記電子機器において、前記ミラー基板は、前記ミラーと一体的に形成され、前記ミラーを回転可能に支持する回転軸部を有し、
前記第１のミラー側作用部を、前記回転軸部の軸線上に前記ミラーを挟む形で複数設けてもよい。
【００２８】
また、前記ミラーデバイス駆動方法において、前記ミラー基板は、前記ミラーを回転駆動可能に支持する回転軸部を有し、
前記ミラーから離れた位置にある前記ミラー基板と当該ミラー基板の対向位置にある前記支持基板との間隔を広げる際に、前記ミラーの一端を前記支持基板に近づけた状態で前記回転軸部を前記支持基板から離すことによって前記ミラーを回転駆動してもよい。
【００２９】
これによれば、ミラーデバイス等は、回転軸部を介してミラーを徐々に支持基板側に近づけ、ミラーが支持基板に接近した状態でミラー以外のミラー基板を支持基板から離すことにより、回転軸部をねじり、ミラーを回転駆動することができる。
【００３０】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチ、前記電子機器および前記ミラーデバイス駆動方法において、前記距離依存性駆動力はクーロン力であってもよい。
【００３１】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチおよび前記電子機器において、前記第１および第２のミラー側作用部並びに前記第１および第２の対向側作用部の少なくとも一方は電極であってもよい。
【００３２】
これによれば、ミラーデバイス等は、クーロン力（静電気力）によって低電圧駆動でもミラーを大きく駆動することができる。また、ミラーデバイス等は、静電駆動方式を採用することにより、ミラーの駆動のために必要となる消費電力と発熱を抑制することができる。
【００３３】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチ、前記電子機器および前記ミラーデバイス駆動方法において、前記ミラー基板は導電性シリコン基板であってもよい。
【００３４】
これによれば、ミラーデバイス等は、導電性シリコン基板を用いることにより、ミラー基板に電極を用いることなく、静電駆動することが可能となる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、ミラーの傾きによって光路を切り替えるミラーデバイスに適用した場合を例に採り、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下の実施形態に示す構成の全てが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００３６】
（実施例）
図１は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの平面図である。また、図２は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの断面図であり、図２（Ａ）は、初期状態のミラーデバイスの断面図であり、図２（Ｂ）は、ミラー１０以外のシリコン基板１をガラス基板２に吸引した状態のミラーデバイスの断面図であり、図２（Ｃ）は、ミラー１０をガラス基板１に吸引した状態のミラーデバイスの断面図であり、図２（Ｄ）は、ミラー１０以外のシリコン基板１をガラス基板２から離した状態のミラーデバイスの断面図である。また、図３は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの斜視図であり、図３（Ａ）は、初期状態のミラーデバイスの斜視図であり、図３（Ｂ）は、ミラー１０以外のシリコン基板１をガラス基板２に吸引した状態のミラーデバイスの斜視図であり、図３（Ｃ）は、ミラー１０をガラス基板１に吸引した状態のミラーデバイスの斜視図であり、図３（Ｄ）は、ミラー１０以外のシリコン基板１をガラス基板２から離した状態のミラーデバイスの斜視図である。
【００３７】
まず、本実施形態のミラーデバイスの構成について説明する。
【００３８】
本実施形態のミラーデバイスは、距離依存性駆動力の一種であるクーロン力によって駆動されるミラー１０を有するミラー基板であるシリコン基板１と、シリコン基板１を支持する支持基板であるガラス基板２とを有する。
【００３９】
また、シリコン基板１の一部は、クーロン力が作用するとともに、ミラー１０と一体的に形成され、回転軸部であるヒンジ１９を介してミラー１０の両側に設けられる第１のミラー側作用部として機能する。
【００４０】
また、ミラー１０の駆動方向にある２つの端部は、それぞれ第２のミラー側作用部として機能する。
【００４１】
また、ガラス基板２は、第１のミラー側作用部との間でクーロン力が作用する第１の対向側作用部として機能する対向側作用部２３、２４と、第２のミラー側作用部との間でクーロン力が作用する第２の対向側作用部として機能する対向側作用部２１、２２とを含んで構成されている。
【００４２】
また、ガラス基板２は、階段状に形成され、第１のミラー側作用部と第１の対向側作用部との間隔が、第２のミラー側作用部と第２の対向側作用部との間隔と比較して狭くなるように形成されている。
【００４３】
すなわち、図２（Ａ）に示すように、シリコン基板１と対向側作用部２３、２４との間隔は、ミラー１０と対向側作用部２１、２２との間隔と比較して狭くなっている。
【００４４】
また、対向側作用部２１〜２４は、電極として形成され、電圧のＯＮ、ＯＦＦの設定が可能である。
【００４５】
すなわち、ミラー側作用部と対向側作用部２１〜２４は、いわゆる平行平板静電アクチュエータとして機能する。これにより、ミラー側作用部と対向側作用部２１〜２４との間には距離依存性のある（距離が遠くなるほど作用が弱くなる）駆動力の一種であるクーロン力（静電気力）が作用する。
【００４６】
なお、このようなミラーデバイスを実現するための材料としては、例えば、以下のものを適用できる。
【００４７】
シリコン基板１としては、例えば、低抵抗（０．１Ω・ｃｍ）シリコン基板等を用い、シリコン基板１の下部に絶縁膜としてＳｉＯ２が被膜され、ガラス基板２としては、例えば、ホウケイ酸ナトリウムガラス等を用い、ミラー１０としては、例えば、シリコン基板１と同材料であってもよく、ミラー１０としてアルミニウム等を用い、ミラー側作用部としてＩＴＯ等の透明電極を用いてもよい。
【００４８】
また、対向側作用部２１〜２４としては、例えば、ＩＴＯ等の透明電極を用いてもよい。
【００４９】
なお、本実施形態のミラーデバイスの製造方法としては、一般的なマイクロマシニング技術を用いて実現でき、例えば、特開平９−１５９９３７号公報に記載された手法を用いてもよい。特に、マイクロマシニング技術を用いることにより、ミラーデバイスを容易に小型化することが可能となる。
【００５０】
次に、本実施形態のミラーデバイスの動作についてフローチャートを用いて説明する。
【００５１】
図４は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの駆動時の動作を示すフローチャートである。
【００５２】
図２（Ａ）および図３（Ａ）に示すように、初期状態では、対向側作用部２１〜２４のすべてがＯＦＦになっている。
【００５３】
初期状態で、ミラーデバイスは、シリコン基板１を駆動する基板駆動用電極である対向側作用部２３、２４に電圧を印加する（ステップＳ１）。
【００５４】
これにより、第１のミラー側作用部と対向側作用部２３、２４との間にクーロン力が発生し、図２（Ｂ）および図３（Ｂ）に示すように、ガラス基板２と密着していないシリコン基板１、ヒンジ１９およびミラー１０がガラス基板２に近づき、第１のミラー側作用部として機能するシリコン基板１の一部と対向側作用部２３、２４とが密着した状態となる。
【００５５】
そして、この状態で、ミラーデバイスは、基板駆動用電極の印加電圧を保持した状態で、ミラー駆動用電極である対向側作用部２１に電圧を印加する（ステップＳ２）。
【００５６】
これにより、第２のミラー側作用部と対向側作用部２１との間にクーロン力が発生し、図２（Ｃ）および図３（Ｃ）に示すように、ガラス基板２と密着していないヒンジ１９およびミラー１０がガラス基板２に近づき、第２のミラー側作用部として機能するミラー１０の端部と対向側作用部２１とが密着した状態となる。
【００５７】
そして、この状態で、ミラーデバイスは、ミラー駆動用電極の印加電圧を保持した状態で、基板駆動用電極である対向側作用部２３、２４の印加電圧をオフにする（ステップＳ３）。
【００５８】
これにより、第２のミラー側作用部と対向側作用部２１との間ではクーロン力が発生したまま、第１のミラー側作用部と対向側作用部２３、２４との間で発生していたクーロン力の発生が停止する。
【００５９】
これにより、図２（Ｄ）および図３（Ｄ）に示すように、第１のミラー側作用部として機能するシリコン基板１がガラス基板２から離れ、ミラー１０の端部が対向側作用部２１に密着したままヒンジ１９がねじられ、ミラー１０が回転駆動した状態となる。
【００６０】
この作用により、図３（Ｄ）に示すように、ミラー１０は、対向側作用部２１側に大きく傾く。
【００６１】
このように、ミラーデバイスは、ミラー１０の駆動方向とは異なる方向に段差を設け、ミラー１０を段階的に対向側作用部２１に近づけ、ミラー１０の端部を対向側作用部２１に密着した状態でヒンジ１９を上に持ち上げることにより、小さな駆動力でミラー１０を大きく傾けることができる。
【００６２】
また、ミラー１０を対向側作用部２１に密着した状態を保持する際に必要となる電圧は、ミラー１０を駆動する際の電圧と比較してより低電圧でよい。
【００６３】
図５は、本実施形態の一例に係る電圧とミラー１０の傾きとの関係を示すグラフである。
【００６４】
図５に示すように、例えば、ミラー１０の最大の傾き度合いが０．６８程度であり、当該傾きを得るために昇圧する場合には７Ｖ程度の電圧でミラー１０を駆動する必要があるが、当該傾きを保持するためには２Ｖ程度の電圧まで降圧してもよい。
【００６５】
以上のように、本実施の形態によれば、ミラーデバイスは、クーロン力を用いてミラーを駆動する場合に、ミラーから離れた位置にあるシリコン基板１と当該シリコン基板１の対向位置にあるガラス基板２からミラー１０側に向かってクーロン力を発生することにより、シリコン基板１と当該シリコン基板１の対向位置にある対向側作用部２３、２４との間隔を徐々に狭めることによってミラー１０とミラー１０の対向位置にある対向側作用部２１、２２との間隔を狭めることができる。
【００６６】
そして、ミラーデバイスは、ミラー１０と対向側作用部２１、２２との間隔が狭まった状態で、ミラー１０と対向側作用部２１との間にクーロン力を発生することによってミラー１０を駆動することができる。
【００６７】
すなわち、ミラー１０の駆動時は、初期状態と比較してミラー１０と対向側作用部２１との間隔が狭まった状態となっているため、ミラーデバイスは、より小さな駆動力でミラー１０を駆動することができる。
【００６８】
また、ミラー１０を駆動するまでの過程においても、ミラーデバイスは、ミラー１０から離れた位置からミラー１０に向かって徐々にシリコン基板１とガラス基板２との間隔を狭めることができるため、より小さな駆動力でミラー１０を駆動可能な状態にすることができる。
【００６９】
また、本実施の形態によれば、ミラーデバイスは、ミラー１０と対向側作用部２１の間隔が狭い状態で、ミラー１０以外のシリコン基板１の一部を対向側作用部２３、２４から上方に持ち上げることができるため、ミラー１０をより大きく傾けることができる。
【００７０】
したがって、ミラーデバイスは、より小さな駆動力でミラー１０をより大きく駆動することができる。
【００７１】
また、ミラーデバイスは、ヒンジ１９を介してミラー１０を回転駆動することにより、ヒンジ１９をねじり、ミラー１０を回転駆動することができる。
【００７２】
また、ミラーデバイスは、クーロン力を用いてミラー１０等を静電駆動するため、消費電力と発熱を低減することができる。
【００７３】
また、ミラー基板を導電性のシリコン基板１として形成することにより、ミラー１０やシリコン基板１に電極を設ける必要はないため、消費電力と発熱をより低減することができる。
【００７４】
（変形例）
以上、本発明を適用した好適な実施の形態について説明してきたが、本発明は上述した実施例に限定されず、種々の変形が可能である。
【００７５】
例えば、上述した実施例では、第１のミラー側作用部と第１の対向側作用部２３、２４は、ミラー１０の両側に１つずつであったが、ミラー１０の両側に複数設け、第１の対向側作用部の個数に応じてガラス基板２の段数を増やしてもよい。
【００７６】
これによれば、第１のミラー側作用部および第１の対向側作用部を複数設けることにより、１つだけ設ける場合と比較して、第１のミラー側作用部と第１の対向側作用部との間隔をより狭くし、第２のミラー側作用部と第２の対向側作用部との間隔をより広く設定することが可能となるため、ミラーデバイスは、より小さな駆動力でミラー１０をより大きく駆動することが可能となる。
【００７７】
また、この場合、ミラーデバイスは、第１のミラー側作用部と第１の対向側作用部の組ごとにクーロン力を付与することが可能となるため、ミラー１０の振れ角を段階的に制御することも可能となる。
【００７８】
さらに、この場合、第１のミラー側作用部と第１の対向側作用部の組ごとにクーロン力の発生を停止することが可能となるため、ミラーデバイスは、一度にミラー１０以外のシリコン基板１を上方に持ち上げるのではなく、ミラー１０から離れた位置にあるシリコン基板１から段階的に上方に持ち上げて元の状態に戻すことが可能となる。これにより、ミラーデバイスは、ミラー１０駆動時のミラー１０への衝撃を低減し、ミラー１０をより安定的に駆動することが可能となる。
【００７９】
また、例えば、上述した実施例では、ミラー１０の両側に静電アクチュエータを設けたが、ミラー１０の片側を固定し、他の片側に静電アクチュエータを設けてもよい。すなわち、いわゆる片持ち梁方式のミラーデバイスに対しても本発明を適用することが可能である。この場合、当該静電アクチュエータの対向位置にのみ電極を設け、当該静電アクチュエータのない片側の対向位置には電極を設ける必要はない。
【００８０】
また、例えば、上述した実施例では、ミラー１０およびミラー側作用部としてシリコン基板１と同材料のものを用いたが、ミラー１０およびミラー側作用部のそれぞれに電極を設け、対向側の対向側作用部２１〜２４ではなく、当該電極に電圧を印加し、電位差を生じさせ、ミラー側作用部で距離依存性駆動力を発生することにより、上述した駆動を行ってもよい。
【００８１】
また、図１に示すように、第２のミラー側作用部と第２の対向側作用部２１、２２をミラー１０の駆動方向の両端部に設けるのではなく、どちらか一方の端部にだけ設けてもよい。ミラー１０の駆動方向の一方の端部に設ける方式を採用した場合であっても、ミラーデバイスはミラー１０を回転駆動することが可能である。
【００８２】
また、上述した実施例では、距離依存性のある駆動力としてクーロン力を用いたが、例えば、電磁気力等を用いてもよい。
【００８３】
例えば、電磁気力を用いる場合には、距離依存性駆動力を発生する際には、ミラー側作用部と対向側作用部の極性を逆（例えば、Ｎ極とＳ極）にする手法を採用してもよく、距離依存性駆動力を停止する際には、ミラー側作用部と対向側作用部の極性を同じ（例えば、Ｎ極とＮ極、Ｓ極とＳ極）にする手法を採用してもよい。
【００８４】
また、本発明に係るミラーデバイスは、ミラーの傾きによって光路を切り替える光スイッチのほか、ルータ、プロジェクタ等の種々の電子機器に実装することが可能である。
【００８５】
さらに、上述した実施例ではいわゆる平行平板の静電アクチュエータ方式を採用したが、シリコン基板１側およびガラス基板２側の少なくとも一方に傾きを設けてもよく、電極の配置されるガラス基板２を階段状ではなく、ミラー１０の位置が最も深いＶ字型に形成してもよい。
【００８６】
また、上述した実施例では、ガラス基板２側を階段状に形成したが、ガラス基板２側を平板状に形成し、シリコン基板１側を階段状に形成してもよい。
【００８７】
さらに、ミラー１０の駆動方法は回転駆動に限定されず、例えば、ミラー１０を上下に駆動してミラー１０の位置によって光路を切り替える駆動方法等に対しても本発明は有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態の一例に係るミラーデバイスの平面図である。
【図２】 本実施形態の一例に係るミラーデバイスの断面図であり、図２（Ａ）は、初期状態のミラーデバイスの断面図であり、図２（Ｂ）は、ミラー以外のシリコン基板をガラス基板に吸引した状態のミラーデバイスの断面図であり、図２（Ｃ）は、ミラーをガラス基板に吸引した状態のミラーデバイスの断面図であり、図２（Ｄ）は、ミラー以外のシリコン基板をガラス基板から離した状態のミラーデバイスの断面図である。
【図３】 本実施形態の一例に係るミラーデバイスの斜視図であり、図３（Ａ）は、初期状態のミラーデバイスの斜視図であり、図３（Ｂ）は、ミラー以外のシリコン基板をガラス基板に吸引した状態のミラーデバイスの斜視図であり、図３（Ｃ）は、ミラーをガラス基板に吸引した状態のミラーデバイスの斜視図であり、図３（Ｄ）は、ミラー以外のシリコン基板をガラス基板から離した状態のミラーデバイスの斜視図である。
【図４】 本実施形態の一例に係るミラーデバイスの駆動時の動作を示すフローチャートである。
【図５】 本実施形態の一例に係る電圧とミラーの傾きとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ シリコン基板（ミラー基板、第１のミラー側作用部）、 ２ ガラス基板（支持基板）、 １０ ミラー（第２のミラー側作用部）、 １９ ヒンジ（回転軸部）、 ２１、２２ 対向側作用部（第２の対向側作用部）、 ２３、２４ 対向側作用部（第１の対向側作用部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミラーデバイス、光スイッチ、電子機器およびミラーデバイス駆動方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
ミラーデバイスを駆動する場合、より小さな駆動力でミラーをより大きく駆動することが課題となっている。
【０００３】
このような課題を解決するため、特許文献１では、ミラーの駆動方向の下面に傾斜面を有する対向電極を設け、当該傾斜面の傾斜方向に溝を設けた光走査装置が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３１１９００号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ミラーデバイスを駆動する駆動力については、例えば、クーロン力によって静電駆動する場合、電極間の距離が近いほど駆動力が増し、電極間の距離が遠いほど駆動力が減る距離依存性を有する。
【０００６】
したがって、特許文献１の方式では、傾斜が緩やかな場合には適用可能と思われるが、傾斜角を大きくするほどミラーと対向電極との距離が離れてしまい、より大きな駆動力が必要となり、より小さな駆動力でミラーをより大きく駆動するという課題を適切に解決することはできない。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、より小さな駆動力でミラーをより大きく駆動することが可能なミラーデバイス、光スイッチ、電子機器およびミラーデバイス駆動方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るミラーデバイスは、所定の距離依存性駆動力によって駆動されるミラーを有するミラー基板と、当該ミラー基板を支持する支持基板とを有するミラーデバイスにおいて、
前記ミラー基板は、
前記距離依存性駆動力が作用するとともに、前記ミラーと一体的に形成され、前記ミラーとは異なる位置に設けられる少なくとも１つの第１のミラー側作用部と、
前記距離依存性駆動力が作用するとともに、前記ミラーが駆動される一方向側および当該一方向とは逆の逆方向側の少なくとも一方のミラー端部に設けられる少なくとも１つの第２のミラー側作用部と、
を有し、
前記支持基板は、
前記第１のミラー側作用部との間で前記距離依存性駆動力が作用する少なくとも１つの第１の対向側作用部と、
前記第２のミラー側作用部との間で前記距離依存性駆動力が作用する少なくとも１つの第２の対向側作用部と、
を有し、
前記第１および第２のミラー側作用部並びに前記第１および第２の対向側作用部を、前記距離依存性駆動力の少なくとも一部として吸引力を発生可能に形成し、
前記ミラー基板および前記支持基板の少なくとも一方を、前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部との間隔が、前記第２のミラー側作用部と前記第２の対向側作用部との間隔と比較して狭くなるように形成したことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る光スイッチは、上記ミラーデバイスを有し、前記ミラーの駆動によって光路を切り替えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る電子機器は、上記ミラーデバイスを有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るミラーデバイス駆動方法は、所定の距離依存性駆動力によって駆動されるミラーを有するミラー基板と、当該ミラー基板を支持する支持基板とを有するミラーデバイスを駆動するミラーデバイス駆動方法において、
前記ミラー基板は、
前記距離依存性駆動力が作用するとともに、前記ミラーと一体的に形成され、前記ミラーとは異なる位置に設けられる少なくとも１つの第１のミラー側作用部と、
前記距離依存性駆動力が作用するとともに、前記ミラーが駆動される一方向側および当該一方向とは逆の逆方向側の少なくとも一方のミラー端部に設けられる少なくとも１つの第２のミラー側作用部と、
を有し、
前記支持基板は、
前記第１のミラー側作用部との間で前記距離依存性駆動力が作用する少なくとも１つの第１の対向側作用部と、
前記第２のミラー側作用部との間で前記距離依存性駆動力が作用する少なくとも１つの第２の対向側作用部と、
を有し、
前記ミラー基板および前記支持基板の少なくとも一方は、前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部との間隔が、前記第２のミラー側作用部と前記第２の対向側作用部との間隔と比較して狭くなるように形成され、
前記第１のミラー側作用部は、前記ミラーを回転可能に支持する回転軸上に前記ミラーを挟む形で複数設けられ、
前記ミラーから離れた位置にある前記ミラー側作用部と当該ミラー側作用部の対向位置にある前記第１の対向側作用部から前記ミラー側に向かって前記距離依存性駆動力を発生することにより、前記ミラー基板と当該ミラー基板の対向位置にある前記支持基板との間隔を徐々に狭めることによって前記ミラーと当該ミラーの対向位置にある前記支持基板との間隔を狭め、
前記ミラーと当該ミラーの対向位置にある前記支持基板との間隔が狭まった状態で、前記第２のミラー側作用部と当該第２のミラー側作用部の対向位置にある前記第２の対向側作用部との間に前記距離依存性駆動力を発生することによって前記ミラーを駆動することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、ミラーデバイス等は、距離依存性のある駆動力（例えば、クーロン力、電磁気力等）を用いてミラーを駆動する場合に、ミラーから離れた位置にあるミラー基板と当該ミラー基板の対向位置にある支持基板からミラー側に向かって距離依存性駆動力を発生することにより、ミラー基板と当該ミラー基板の対向位置にある支持基板との間隔を徐々に狭めることによって前記ミラーと当該ミラーの対向位置にある前記支持基板との間隔を狭めることができる。
【００１３】
そして、ミラーデバイス等は、ミラーと当該ミラーの対向位置にある支持基板との間隔が狭まった状態で、ミラーと当該ミラーの対向位置にある支持基板との間に距離依存性駆動力を発生することによってミラーを駆動することができる。
【００１４】
すなわち、ミラーの駆動時は、初期状態と比較してミラーと支持基板との間隔が狭まった状態となっているため、ミラーデバイス等は、より小さな駆動力でミラーを駆動することができる。
【００１５】
また、ミラーを駆動するまでの過程においても、ミラーデバイス等は、ミラーから離れた位置からミラーに向かって徐々にミラー基板と支持基板との間隔を狭めることができるため、より小さな駆動力でミラーを駆動可能な状態にすることができる。
【００１６】
なお、距離依存性駆動力または吸引力を発生する手法としては、例えば、前記距離依存性駆動力としてクーロン力を用いる場合には、前記ミラー側作用部と前記対向側作用部に電位差を生じさせる手法を採用し、前記距離依存性駆動力として電磁気力を用いる場合には、前記ミラー側作用部と前記対向側作用部の極性を逆（例えば、Ｎ極とＳ極）にする手法を採用してもよい。
【００１７】
また、距離依存性駆動力または吸引力を停止する手法としては、例えば、前記距離依存性駆動力としてクーロン力を用いる場合には、前記ミラー側作用部と前記対向側作用部の電位差をなくす手法を採用し、前記距離依存性駆動力として電磁気力を用いる場合には、前記ミラー側作用部と前記対向側作用部の極性を同じ（例えば、Ｎ極とＮ極、Ｓ極とＳ極）にする手法を採用してもよい。
【００１８】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチおよび前記電子機器において、前記第２のミラー側作用部と前記第２の対向側作用部との間で吸引力が作用している状態で、前記ミラー以外の前記ミラー基板を元の位置に復元させるために、前記第１のミラー側作用部および第１の対向側作用部との間で発生している吸引力の発生を停止するように、各ミラー側作用部および各対向側作用部を形成してもよい。
【００１９】
また、前記ミラーデバイス駆動方法において、前記ミラーと当該ミラーの対向位置にある前記支持基板との間隔が狭まった状態で、前記ミラー以外のミラー基板と、当該ミラー基板の対向位置にある前記支持基板との間で発生している前記距離依存性駆動力の発生を停止し、前記ミラーから離れた位置にある前記ミラー基板と当該ミラー基板の対向位置にある前記支持基板との間隔を広げることによって前記ミラーを駆動してもよい。
【００２０】
これによれば、ミラーデバイス等は、ミラーと当該ミラーの対向位置にある支持基板との間隔が狭い状態で、ミラー以外のミラー基板の一部を支持基板から離すことができるため、ミラーをより大きく傾けることができる。
【００２１】
したがって、ミラーデバイス等は、より小さな駆動力でミラーをより大きく駆動することができる。
【００２２】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチおよび前記電子機器において、前記支持基板を、前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部との間隔が、前記第２のミラー側作用部と前記第２の対向側作用部との間隔と比較して狭くなるように階段状に形成してもよい。
【００２３】
これによれば、支持基板を階段状に形成することにより、ミラーデバイス等は、ミラー基板を段階的に支持基板に近づけることができる。
【００２４】
また、ここで、前記ミラーデバイス、前記光スイッチおよび前記電子機器において、例えば、前記ミラー基板を平板状に形成し、各対向側作用部を階段の各段ごとに設けてもよい。
【００２５】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチおよび前記電子機器において、前記第１のミラー側作用部を、前記ミラーの駆動方向と交わる方向に所定の間隔で複数配置し、
前記ミラーから離れた位置にある前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部から前記ミラーから近い位置にある前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部まで順番に吸引力を作用させることによって前記第２のミラー側作用部と前記第２の対向側作用部との間隔を徐々に狭めるために、前記ミラーから離れた位置にある前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部との間隔を、前記ミラーから近い位置にある前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部との間隔と比較して狭く形成してもよい。
【００２６】
これによれば、第１のミラー側作用部と第１の対向側作用部を複数設けることにより、１つだけ設ける場合と比較して、第１のミラー側作用部と第１の対向側作用部との間隔をより狭くし、第２のミラー側作用部と第２の対向側作用部との間隔をより広く設定することが可能となるため、ミラーデバイス等は、より小さな駆動力でミラーをより大きく駆動することが可能となる。
【００２７】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチおよび前記電子機器において、前記ミラー基板は、前記ミラーと一体的に形成され、前記ミラーを回転可能に支持する回転軸部を有し、
前記第１のミラー側作用部を、前記回転軸部の軸線上に前記ミラーを挟む形で複数設けてもよい。
【００２８】
また、前記ミラーデバイス駆動方法において、前記ミラー基板は、前記ミラーを回転駆動可能に支持する回転軸部を有し、
前記ミラーから離れた位置にある前記ミラー基板と当該ミラー基板の対向位置にある前記支持基板との間隔を広げる際に、前記ミラーの一端を前記支持基板に近づけた状態で前記回転軸部を前記支持基板から離すことによって前記ミラーを回転駆動してもよい。
【００２９】
これによれば、ミラーデバイス等は、回転軸部を介してミラーを徐々に支持基板側に近づけ、ミラーが支持基板に接近した状態でミラー以外のミラー基板を支持基板から離すことにより、回転軸部をねじり、ミラーを回転駆動することができる。
【００３０】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチ、前記電子機器および前記ミラーデバイス駆動方法において、前記距離依存性駆動力はクーロン力であってもよい。
【００３１】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチおよび前記電子機器において、前記第１および第２のミラー側作用部並びに前記第１および第２の対向側作用部の少なくとも一方は電極であってもよい。
【００３２】
これによれば、ミラーデバイス等は、クーロン力（静電気力）によって低電圧駆動でもミラーを大きく駆動することができる。また、ミラーデバイス等は、静電駆動方式を採用することにより、ミラーの駆動のために必要となる消費電力と発熱を抑制することができる。
【００３３】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチ、前記電子機器および前記ミラーデバイス駆動方法において、前記ミラー基板は導電性シリコン基板であってもよい。
【００３４】
これによれば、ミラーデバイス等は、導電性シリコン基板を用いることにより、ミラー基板に電極を用いることなく、静電駆動することが可能となる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、ミラーの傾きによって光路を切り替えるミラーデバイスに適用した場合を例に採り、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下の実施形態に示す構成の全てが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００３６】
（実施例）
図１は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの平面図である。また、図２は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの断面図であり、図２（Ａ）は、初期状態のミラーデバイスの断面図であり、図２（Ｂ）は、ミラー１０以外のシリコン基板１をガラス基板２に吸引した状態のミラーデバイスの断面図であり、図２（Ｃ）は、ミラー１０をガラス基板１に吸引した状態のミラーデバイスの断面図であり、図２（Ｄ）は、ミラー１０以外のシリコン基板１をガラス基板２から離した状態のミラーデバイスの断面図である。また、図３は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの斜視図であり、図３（Ａ）は、初期状態のミラーデバイスの斜視図であり、図３（Ｂ）は、ミラー１０以外のシリコン基板１をガラス基板２に吸引した状態のミラーデバイスの斜視図であり、図３（Ｃ）は、ミラー１０をガラス基板１に吸引した状態のミラーデバイスの斜視図であり、図３（Ｄ）は、ミラー１０以外のシリコン基板１をガラス基板２から離した状態のミラーデバイスの斜視図である。
【００３７】
まず、本実施形態のミラーデバイスの構成について説明する。
【００３８】
本実施形態のミラーデバイスは、距離依存性駆動力の一種であるクーロン力によって駆動されるミラー１０を有するミラー基板であるシリコン基板１と、シリコン基板１を支持する支持基板であるガラス基板２とを有する。
【００３９】
また、シリコン基板１の一部は、クーロン力が作用するとともに、ミラー１０と一体的に形成され、回転軸部であるヒンジ１９を介してミラー１０の両側に設けられる第１のミラー側作用部として機能する。
【００４０】
また、ミラー１０の駆動方向にある２つの端部は、それぞれ第２のミラー側作用部として機能する。
【００４１】
また、ガラス基板２は、第１のミラー側作用部との間でクーロン力が作用する第１の対向側作用部として機能する対向側作用部２３、２４と、第２のミラー側作用部との間でクーロン力が作用する第２の対向側作用部として機能する対向側作用部２１、２２とを含んで構成されている。
【００４２】
また、ガラス基板２は、階段状に形成され、第１のミラー側作用部と第１の対向側作用部との間隔が、第２のミラー側作用部と第２の対向側作用部との間隔と比較して狭くなるように形成されている。
【００４３】
すなわち、図２（Ａ）に示すように、シリコン基板１と対向側作用部２３、２４との間隔は、ミラー１０と対向側作用部２１、２２との間隔と比較して狭くなっている。
【００４４】
また、対向側作用部２１〜２４は、電極として形成され、電圧のＯＮ、ＯＦＦの設定が可能である。
【００４５】
すなわち、ミラー側作用部と対向側作用部２１〜２４は、いわゆる平行平板静電アクチュエータとして機能する。これにより、ミラー側作用部と対向側作用部２１〜２４との間には距離依存性のある（距離が遠くなるほど作用が弱くなる）駆動力の一種であるクーロン力（静電気力）が作用する。
【００４６】
なお、このようなミラーデバイスを実現するための材料としては、例えば、以下のものを適用できる。
【００４７】
シリコン基板１としては、例えば、低抵抗（０．１Ω・ｃｍ）シリコン基板等を用い、シリコン基板１の下部に絶縁膜としてＳｉＯ２が被膜され、ガラス基板２としては、例えば、ホウケイ酸ナトリウムガラス等を用い、ミラー１０としては、例えば、シリコン基板１と同材料であってもよく、ミラー１０としてアルミニウム等を用い、ミラー側作用部としてＩＴＯ等の透明電極を用いてもよい。
【００４８】
また、対向側作用部２１〜２４としては、例えば、ＩＴＯ等の透明電極を用いてもよい。
【００４９】
なお、本実施形態のミラーデバイスの製造方法としては、一般的なマイクロマシニング技術を用いて実現でき、例えば、特開平９−１５９９３７号公報に記載された手法を用いてもよい。特に、マイクロマシニング技術を用いることにより、ミラーデバイスを容易に小型化することが可能となる。
【００５０】
次に、本実施形態のミラーデバイスの動作についてフローチャートを用いて説明する。
【００５１】
図４は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの駆動時の動作を示すフローチャートである。
【００５２】
図２（Ａ）および図３（Ａ）に示すように、初期状態では、対向側作用部２１〜２４のすべてがＯＦＦになっている。
【００５３】
初期状態で、ミラーデバイスは、シリコン基板１を駆動する基板駆動用電極である対向側作用部２３、２４に電圧を印加する（ステップＳ１）。
【００５４】
これにより、第１のミラー側作用部と対向側作用部２３、２４との間にクーロン力が発生し、図２（Ｂ）および図３（Ｂ）に示すように、ガラス基板２と密着していないシリコン基板１、ヒンジ１９およびミラー１０がガラス基板２に近づき、第１のミラー側作用部として機能するシリコン基板１の一部と対向側作用部２３、２４とが密着した状態となる。
【００５５】
そして、この状態で、ミラーデバイスは、基板駆動用電極の印加電圧を保持した状態で、ミラー駆動用電極である対向側作用部２１に電圧を印加する（ステップＳ２）。
【００５６】
これにより、第２のミラー側作用部と対向側作用部２１との間にクーロン力が発生し、図２（Ｃ）および図３（Ｃ）に示すように、ガラス基板２と密着していないヒンジ１９およびミラー１０がガラス基板２に近づき、第２のミラー側作用部として機能するミラー１０の端部と対向側作用部２１とが密着した状態となる。
【００５７】
そして、この状態で、ミラーデバイスは、ミラー駆動用電極の印加電圧を保持した状態で、基板駆動用電極である対向側作用部２３、２４の印加電圧をオフにする（ステップＳ３）。
【００５８】
これにより、第２のミラー側作用部と対向側作用部２１との間ではクーロン力が発生したまま、第１のミラー側作用部と対向側作用部２３、２４との間で発生していたクーロン力の発生が停止する。
【００５９】
これにより、図２（Ｄ）および図３（Ｄ）に示すように、第１のミラー側作用部として機能するシリコン基板１がガラス基板２から離れ、ミラー１０の端部が対向側作用部２１に密着したままヒンジ１９がねじられ、ミラー１０が回転駆動した状態となる。
【００６０】
この作用により、図３（Ｄ）に示すように、ミラー１０は、対向側作用部２１側に大きく傾く。
【００６１】
このように、ミラーデバイスは、ミラー１０の駆動方向とは異なる方向に段差を設け、ミラー１０を段階的に対向側作用部２１に近づけ、ミラー１０の端部を対向側作用部２１に密着した状態でヒンジ１９を上に持ち上げることにより、小さな駆動力でミラー１０を大きく傾けることができる。
【００６２】
また、ミラー１０を対向側作用部２１に密着した状態を保持する際に必要となる電圧は、ミラー１０を駆動する際の電圧と比較してより低電圧でよい。
【００６３】
図５は、本実施形態の一例に係る電圧とミラー１０の傾きとの関係を示すグラフである。
【００６４】
図５に示すように、例えば、ミラー１０の最大の傾き度合いが０．６８程度であり、当該傾きを得るために昇圧する場合には７Ｖ程度の電圧でミラー１０を駆動する必要があるが、当該傾きを保持するためには２Ｖ程度の電圧まで降圧してもよい。
【００６５】
以上のように、本実施の形態によれば、ミラーデバイスは、クーロン力を用いてミラーを駆動する場合に、ミラーから離れた位置にあるシリコン基板１と当該シリコン基板１の対向位置にあるガラス基板２からミラー１０側に向かってクーロン力を発生することにより、シリコン基板１と当該シリコン基板１の対向位置にある対向側作用部２３、２４との間隔を徐々に狭めることによってミラー１０とミラー１０の対向位置にある対向側作用部２１、２２との間隔を狭めることができる。
【００６６】
そして、ミラーデバイスは、ミラー１０と対向側作用部２１、２２との間隔が狭まった状態で、ミラー１０と対向側作用部２１との間にクーロン力を発生することによってミラー１０を駆動することができる。
【００６７】
すなわち、ミラー１０の駆動時は、初期状態と比較してミラー１０と対向側作用部２１との間隔が狭まった状態となっているため、ミラーデバイスは、より小さな駆動力でミラー１０を駆動することができる。
【００６８】
また、ミラー１０を駆動するまでの過程においても、ミラーデバイスは、ミラー１０から離れた位置からミラー１０に向かって徐々にシリコン基板１とガラス基板２との間隔を狭めることができるため、より小さな駆動力でミラー１０を駆動可能な状態にすることができる。
【００６９】
また、本実施の形態によれば、ミラーデバイスは、ミラー１０と対向側作用部２１の間隔が狭い状態で、ミラー１０以外のシリコン基板１の一部を対向側作用部２３、２４から上方に持ち上げることができるため、ミラー１０をより大きく傾けることができる。
【００７０】
したがって、ミラーデバイスは、より小さな駆動力でミラー１０をより大きく駆動することができる。
【００７１】
また、ミラーデバイスは、ヒンジ１９を介してミラー１０を回転駆動することにより、ヒンジ１９をねじり、ミラー１０を回転駆動することができる。
【００７２】
また、ミラーデバイスは、クーロン力を用いてミラー１０等を静電駆動するため、消費電力と発熱を低減することができる。
【００７３】
また、ミラー基板を導電性のシリコン基板１として形成することにより、ミラー１０やシリコン基板１に電極を設ける必要はないため、消費電力と発熱をより低減することができる。
【００７４】
（変形例）
以上、本発明を適用した好適な実施の形態について説明してきたが、本発明は上述した実施例に限定されず、種々の変形が可能である。
【００７５】
例えば、上述した実施例では、第１のミラー側作用部と第１の対向側作用部２３、２４は、ミラー１０の両側に１つずつであったが、ミラー１０の両側に複数設け、第１の対向側作用部の個数に応じてガラス基板２の段数を増やしてもよい。
【００７６】
これによれば、第１のミラー側作用部および第１の対向側作用部を複数設けることにより、１つだけ設ける場合と比較して、第１のミラー側作用部と第１の対向側作用部との間隔をより狭くし、第２のミラー側作用部と第２の対向側作用部との間隔をより広く設定することが可能となるため、ミラーデバイスは、より小さな駆動力でミラー１０をより大きく駆動することが可能となる。
【００７７】
また、この場合、ミラーデバイスは、第１のミラー側作用部と第１の対向側作用部の組ごとにクーロン力を付与することが可能となるため、ミラー１０の振れ角を段階的に制御することも可能となる。
【００７８】
さらに、この場合、第１のミラー側作用部と第１の対向側作用部の組ごとにクーロン力の発生を停止することが可能となるため、ミラーデバイスは、一度にミラー１０以外のシリコン基板１を上方に持ち上げるのではなく、ミラー１０から離れた位置にあるシリコン基板１から段階的に上方に持ち上げて元の状態に戻すことが可能となる。これにより、ミラーデバイスは、ミラー１０駆動時のミラー１０への衝撃を低減し、ミラー１０をより安定的に駆動することが可能となる。
【００７９】
また、例えば、上述した実施例では、ミラー１０の両側に静電アクチュエータを設けたが、ミラー１０の片側を固定し、他の片側に静電アクチュエータを設けてもよい。すなわち、いわゆる片持ち梁方式のミラーデバイスに対しても本発明を適用することが可能である。この場合、当該静電アクチュエータの対向位置にのみ電極を設け、当該静電アクチュエータのない片側の対向位置には電極を設ける必要はない。
【００８０】
また、例えば、上述した実施例では、ミラー１０およびミラー側作用部としてシリコン基板１と同材料のものを用いたが、ミラー１０およびミラー側作用部のそれぞれに電極を設け、対向側の対向側作用部２１〜２４ではなく、当該電極に電圧を印加し、電位差を生じさせ、ミラー側作用部で距離依存性駆動力を発生することにより、上述した駆動を行ってもよい。
【００８１】
また、図１に示すように、第２のミラー側作用部と第２の対向側作用部２１、２２をミラー１０の駆動方向の両端部に設けるのではなく、どちらか一方の端部にだけ設けてもよい。ミラー１０の駆動方向の一方の端部に設ける方式を採用した場合であっても、ミラーデバイスはミラー１０を回転駆動することが可能である。
【００８２】
また、上述した実施例では、距離依存性のある駆動力としてクーロン力を用いたが、例えば、電磁気力等を用いてもよい。
【００８３】
例えば、電磁気力を用いる場合には、距離依存性駆動力を発生する際には、ミラー側作用部と対向側作用部の極性を逆（例えば、Ｎ極とＳ極）にする手法を採用してもよく、距離依存性駆動力を停止する際には、ミラー側作用部と対向側作用部の極性を同じ（例えば、Ｎ極とＮ極、Ｓ極とＳ極）にする手法を採用してもよい。
【００８４】
また、本発明に係るミラーデバイスは、ミラーの傾きによって光路を切り替える光スイッチのほか、ルータ、プロジェクタ等の種々の電子機器に実装することが可能である。
【００８５】
さらに、上述した実施例ではいわゆる平行平板の静電アクチュエータ方式を採用したが、シリコン基板１側およびガラス基板２側の少なくとも一方に傾きを設けてもよく、電極の配置されるガラス基板２を階段状ではなく、ミラー１０の位置が最も深いＶ字型に形成してもよい。
【００８６】
また、上述した実施例では、ガラス基板２側を階段状に形成したが、ガラス基板２側を平板状に形成し、シリコン基板１側を階段状に形成してもよい。
【００８７】
さらに、ミラー１０の駆動方法は回転駆動に限定されず、例えば、ミラー１０を上下に駆動してミラー１０の位置によって光路を切り替える駆動方法等に対しても本発明は有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態の一例に係るミラーデバイスの平面図である。
【図２】 本実施形態の一例に係るミラーデバイスの断面図であり、図２（Ａ）は、初期状態のミラーデバイスの断面図であり、図２（Ｂ）は、ミラー以外のシリコン基板をガラス基板に吸引した状態のミラーデバイスの断面図であり、図２（Ｃ）は、ミラーをガラス基板に吸引した状態のミラーデバイスの断面図であり、図２（Ｄ）は、ミラー以外のシリコン基板をガラス基板から離した状態のミラーデバイスの断面図である。
【図３】 本実施形態の一例に係るミラーデバイスの斜視図であり、図３（Ａ）は、初期状態のミラーデバイスの斜視図であり、図３（Ｂ）は、ミラー以外のシリコン基板をガラス基板に吸引した状態のミラーデバイスの斜視図であり、図３（Ｃ）は、ミラーをガラス基板に吸引した状態のミラーデバイスの斜視図であり、図３（Ｄ）は、ミラー以外のシリコン基板をガラス基板から離した状態のミラーデバイスの斜視図である。
【図４】 本実施形態の一例に係るミラーデバイスの駆動時の動作を示すフローチャートである。
【図５】 本実施形態の一例に係る電圧とミラーの傾きとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ シリコン基板（ミラー基板、第１のミラー側作用部）、 ２ ガラス基板（支持基板）、 １０ ミラー（第２のミラー側作用部）、 １９ ヒンジ（回転軸部）、 ２１、２２ 対向側作用部（第２の対向側作用部）、 ２３、２４ 対向側作用部（第１の対向側作用部）
Claims (9)
- 所定の距離依存性駆動力によって駆動されるミラーを有するミラー基板と、当該ミラー基板を支持する支持基板とを有するミラーデバイスにおいて、
前記ミラー基板は、
前記距離依存性駆動力が作用するとともに、前記ミラーと一体的に形成され、前記ミラーとは異なる位置に設けられる少なくとも１つの第１のミラー側作用部と、
前記距離依存性駆動力が作用するとともに、前記ミラーが駆動される一方向側および当該一方向とは逆の逆方向側の少なくとも一方のミラー端部に設けられる少なくとも１つの第２のミラー側作用部と、
を有し、
前記支持基板は、
前記第１のミラー側作用部との間で前記距離依存性駆動力が作用する少なくとも１つの第１の対向側作用部と、
前記第２のミラー側作用部との間で前記距離依存性駆動力が作用する少なくとも１つの第２の対向側作用部と、
を有し、
前記第１および第２のミラー側作用部並びに前記第１および第２の対向側作用部は、前記距離依存性駆動力の少なくとも一部として吸引力を発生可能に形成され、
前記ミラー基板および前記支持基板の少なくとも一方は、前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部との間隔が、前記第２のミラー側作用部と前記第２の対向側作用部との間隔と比較して狭くなるように形成され、
前記第１のミラー側作用部は、前記ミラーを回転可能に支持する回転軸部の軸線上に前記ミラーを挟む形で複数設けられたことを特徴とするミラーデバイス。 - 請求項１において、
前記第２のミラー側作用部と前記第２の対向側作用部との間で吸引力が作用している状態で、前記ミラー以外の前記ミラー基板を元の位置に復元させるために、前記第１のミラー側作用部および第１の対向側作用部との間で発生している吸引力の発生を停止させるように、各ミラー側作用部および各対向側作用部は形成され、
前記吸引力は、クーロン力による吸引力であって、
前記ミラー側作用部と前記対向側作用部に電位差を生じさせることによって吸引力を発生させ、前記電位差を解除することによって吸引力の発生を停止させることを特徴とするミラーデバイス。 - 請求項１において、
前記第２のミラー側作用部と前記第２の対向側作用部との間で吸引力が作用している状態で、前記ミラー以外の前記ミラー基板を元の位置に復元させるために、前記第１のミラー側作用部および第１の対向側作用部との間で発生している吸引力の発生を停止させるように、各ミラー側作用部および各対向側作用部は形成され、
前記吸引力は、電磁気力による吸引力であって、
前記ミラー側作用部と前記対向側作用部の極性を逆にすることによって吸引力を発生させ、前記極性を同じにすることによって吸引力の発生を停止させることを特徴とするミラーデバイス。 - 請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記支持基板を、前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部との間隔が、前記第２のミラー側作用部と前記第２の対向側作用部との間隔と比較して狭くなるように階段状に形成したことを特徴とするミラーデバイス。 - 請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記第１のミラー側作用部を、前記ミラーの駆動方向と交わる方向に所定の間隔で複数配置し、
前記ミラーから離れた位置にある前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部から前記ミラーから近い位置にある前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部まで順番に吸引力を作用させることによって前記第２のミラー側作用部と前記第２の対向側作用部との間隔を徐々に狭めるために、前記ミラーから離れた位置にある前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部との間隔を、前記ミラーから近い位置にある前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部との間隔と比較して狭く形成したことを特徴とするミラーデバイス。 - 請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記ミラー基板は、前記ミラーと一体的に形成され、前記ミラーを回転可能に支持する前記回転軸部を有することを特徴とするミラーデバイス。 - 請求項１〜６のいずれかに記載のミラーデバイスを有し、前記ミラーの駆動によって光路を切り替えることを特徴とする光スイッチ。
- 請求項１〜６のいずれかに記載のミラーデバイスを有することを特徴とする電子機器。
- 所定の距離依存性駆動力によって駆動されるミラーを有するミラー基板と、当該ミラー基板を支持する支持基板とを有するミラーデバイスを駆動するミラーデバイス駆動方法において、
前記ミラー基板は、
前記距離依存性駆動力が作用するとともに、前記ミラーと一体的に形成され、前記ミラーとは異なる位置に設けられる少なくとも１つの第１のミラー側作用部と、
前記距離依存性駆動力が作用するとともに、前記ミラーが駆動される一方向側および当該一方向とは逆の逆方向側の少なくとも一方のミラー端部に設けられる少なくとも１つの第２のミラー側作用部と、
を有し、
前記支持基板は、
前記第１のミラー側作用部との間で前記距離依存性駆動力が作用する少なくとも１つの第１の対向側作用部と、
前記第２のミラー側作用部との間で前記距離依存性駆動力が作用する少なくとも１つの第２の対向側作用部と、
を有し、
前記ミラー基板および前記支持基板の少なくとも一方は、前記第１のミラー側作用部と前記第１の対向側作用部との間隔が、前記第２のミラー側作用部と前記第２の対向側作用部との間隔と比較して狭くなるように形成され、
前記第１のミラー側作用部は、前記ミラーを回転可能に支持する回転軸部の軸線上に前記ミラーを挟む形で複数設けられ、
前記ミラーから離れた位置にある前記ミラー側作用部と当該ミラー側作用部の対向位置にある前記第１の対向側作用部から前記ミラー側に向かって前記距離依存性駆動力を発生することにより、前記ミラー基板と当該ミラー基板の対向位置にある前記支持基板との間隔を徐々に狭めることによって前記ミラーと当該ミラーの対向位置にある前記支持基板との間隔を狭め、
前記ミラーと当該ミラーの対向位置にある前記支持基板との間隔が狭まった状態で、前記第２のミラー側作用部と当該第２のミラー側作用部の対向位置にある前記第２の対向側作用部との間に前記距離依存性駆動力を発生することによって前記ミラーを駆動することを特徴とするミラーデバイス駆動方法。
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