JP5319411B2 - ミラー装置およびミラーアレイ - Google Patents

Description

本発明は、回動角が可変なミラーを備えた静電駆動型のミラー装置、および、このミラー装置を２次元的に複数配設したミラーアレイに関するものである。

インターネット通信網などにおける基盤となる光ネットワークの分野では、多チャンネル化、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）化および低コスト化を実現する技術として、光ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術が脚光を浴びており、この技術を用いて光スイッチが開発されている（例えば、特許文献１参照）。このＭＥＭＳ型の光スイッチの構成部品として最も特微的なものがミラーアレイであり、ミラーアレイは複数のミラー装置を２次元的にマトリクス状に配設したものである。このミラー素子について、図１０，図１１を参照して説明する。

ミラー装置は、ミラーが形成されたミラー基板（上部基板）２００と、電極が形成された電極基板（下部基板）３００とが平行に配設された構造を有するミラー素子１００と、このミラー素子１００に駆動電圧を供給することによりミラー素子１００の動作を制御する制御装置（図示せず）とから構成される。

ミラー基板２００は、平面視略円形の開口を有する板状の枠部２１０と、平面視略円形の開口を有し、一対のトーションバネ２１１ａ，２１１ｂにより枠部２１０の開口内に配設された可動枠２２０と、一対のトーションバネ２２１ａ，２２１ｂにより可動枠２２０の開口内に配設された平面視略円形のミラー２３０とを有する。枠部２１０、トーションバネ２１１ａ，２１１ｂ，２２１ａ，２２１ｂ、可動枠２２０およびミラー２３０は、例えば単結晶シリコンで一体形成されている。ミラー２３０の表面には例えば３層のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ層が形成されている。

一対のトーションバネ２１１ａ，２１１ｂは、枠部２１０と可動枠２２０とを連結している。可動枠２２０は、一対のトーションバネ２１１ａ，２１１ｂを通る図１０の可動枠回動軸ｘを軸として回動することができる。同様に、一対のトーションバネ２２１ａ，２２１ｂは、可動枠２２０とミラー２３０とを連結している。ミラー２３０は、一対のトーションバネ２２１ａ，２２１ｂを通る図１０のミラー回動軸ｙを軸として回動することができる。可動枠回動軸ｘとミラー回動軸ｙとは、互いに直交している。結果として、ミラー２３０は直交する２軸で回動する。

電極基板３００は、板状の基部３１０と、基部３１０の表面（上面）から突出し、上述したミラー基板２００のミラー２３０と対向する位置に段丘状に形成された突出部３２０を有する。基部３１０と突出部３２０は例えば単結晶シリコンからなる。突出部３２０は基部３１０の上面に形成された角錐台の形状を有する第２テラス３２２と、この第２テラス３２２の上面に形成された角錐台の形状を有する第１テラス３２１と、この第１テラス３２１の上面に形成された柱状の形状を有するピボット３３０とから構成される。このピボット３３０は、第１テラス３２１のほぼ中央に位置するように形成される。これにより、ピボット３３０は、ミラー２３０の中心に対向する位置に配設される。

突出部３２０の四隅とこの四隅に続く基部３１０の上面には、対向するミラー基板２００のミラー２３０と同心円の内側に４つの電極３４０ａ〜３４０ｄが形成されている。また基部３１０の上面には、突出部３２０を挟むように並設された一対の凸部３６０ａ，３６０ｂが形成されている。さらに、基部３１０の上面の突出部３２０と凸部３６０ａおよび凸部３６０ｂとの間の箇所には、それぞれ配線３７０が形成されており、この配線３７０には、引き出し線３４１ａ〜３４１ｄを介して電極３４０ａ〜３４０ｄが接続されている。なお、基部３１０の表面には酸化シリコン等からなる絶縁層３１１が形成されており、この絶縁層３１１の上に電極３４０ａ〜３４０ｄ、引き出し線３４１ａ〜３４１ｄ、配線３７０が形成されている。

このようなミラー装置では、ミラー２３０を接地し、電極３４０ａ〜３４０ｄにそれぞれ正の電圧を与えて、電極３４０ａ〜３４０ｄ間に非対称な電位差を生じさせることにより、ミラー２３０を静電引力で吸引して、ミラー２３０を任意の方向へ回動させている。

特開２００３−０５７５７５号公報

しかしながら、従来のミラー装置では、ミラー２３０の回動の制御を４つの電極３４０ａ〜３４０ｄに個別の電圧を印加することにより行っていたので、例えば、多数のミラー素子を配設したミラーアレイなどにおいて各ミラーの回動を制御するには、多数の電極それぞれに個別の電圧を印加しなければならないので、駆動制御が複雑になっていた。

そこで、本発明は、容易に駆動制御できるミラー装置およびミラーアレイを提供することを目的とする。

上述したような課題を解決するために、本発明に係るミラー装置は、回動可能に支持されたミラーと、このミラーから離間して配置された少なくとも１つの定電圧電極と、ミラーから離間して配置された少なくとも１つの駆動電極と、定電圧電極に一定の電圧を印加するとともに、駆動電極に印加する電圧を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

上記ミラー装置において、定電圧電極は１つ設けられ、駆動電極は２つ設けられるようにしたり、定電圧電極および駆動電極がそれぞれ２つ設けたりするようにしてもよい。

上記ミラー装置において、一定の電圧は、定電圧電極のみに電圧を印加してミラーを回動させたときに、当該ミラーがその回動方向に必要とされている最大の回動角度以上に回動する値であるようにしてもよい。

上記ミラー装置において、定電圧電極および駆動電極に印加する電圧は、ミラーの回動角に依存しないバイアス電圧を含むようにしてもよい。

上記ミラー装置において、定電圧電極と駆動電極は、平面視したとき、ミラーの回動軸に対して略線対称に配置されているようにしてもよい。

また、本発明に係るミラーアレイは、複数のミラー装置を２次元的に配列したミラーアレイであって、ミラー装置は、上記ミラー装置からなり、各ミラー装置の各定電圧電極には、同一の電圧供給源から電圧が印加されることを特徴とするものである。

上記ミラーアレイにおいて、駆動電極は、２次元の平面上におけるミラーの回動軸に対して、より大きな回動角度が必要な側に配設されるようにしてもよい。

本発明によれば、定電圧電極に一定の電圧を印加し、駆動電極に所定の電圧を印加することにより、駆動電極に印加する所定の電圧の値のみを制御することでミラーの駆動を制御することができるので、より容易に駆動制御することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るミラー装置の構成を示す図である。 図２は、ミラーの回動軸と回動方向を説明するための図である。 図３は、駆動電圧とミラーの回動角度との関係を示す図である。 図４Ａは、ミラーと２つの電極とからなるミラー素子の一構成例を示す断面図である。 図４Ｂは、図４Ａのミラー素子における各電極に対する印加電圧とミラーに働く駆動力との関係を示す図である。 図５は、線形性を改善した場合の駆動電圧とミラーの回動角度との関係を示す図である。 図６は、光学装置の構成を模式的に示す図である。 図７は、ミラーアレイにおける最大回動角度が同じ象限となるミラー素子の組み合わせを説明する図である。 図８は、ミラーアレイの各ミラー素子における駆動電極と定電圧電極の配置を示す図である。 図９Ａは、電極の一構成例を示す図である。 図９Ｂは、電極の一構成例を示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態に係るミラー素子の構成を模式的に示す分解斜視図である。 図１１は、本発明の実施の形態に係るミラー素子の構成を模式的に示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態に係るミラー装置は、図１０，図１１を参照して背景技術の欄で説明したミラー装置と、制御装置の構成が異なるものである。したがって、本実施の形態において、背景技術の欄で説明したミラー素子と同等の構成については、同じ名称および符号を付して、適宜説明を省略する。

＜ミラー装置の構成＞
図１に示すように、本実施の形態に係るミラー装置は、制御装置１０と、ミラー素子１００とから構成されている。

制御装置１０は、定電圧印加部１１と、駆動電圧印加部１２とを備えている。

定電圧印加部１１は、高電圧アンプやＤＡコンバータなどの電圧制御用駆動素子からなり、電極３４０ａ，３４０ｂに対して一定の電圧（以下、「固定電圧」という）を印加する。
駆動電圧印加部１２は、高電圧アンプやＤＡコンバータなどの電圧制御用駆動素子または定電圧源からなり、ミラー２３０を回動させる角度に応じて、電極３４０ｃ，３４０ｄに印加する電圧（以下、「駆動電圧」という）を制御する。なお、駆動電圧印加部１２は、駆動電圧を印加する電極毎に設けられる。

ミラー素子１００は、図１０，１１に示すように、ミラーが形成されたミラー基板２００と、電極が形成された電極基板３００とが平行に配設された構造を有する。

ここで、ミラー基板２００と電極基板３００とは、ミラー２３０とこのミラー２３０に対応する電極３４０ａ〜３４０ｄとが対向配置されるように、枠部２１０の下面と凸部３６０ａ，３６０ｂの上面とを接合することにより、図１１に示すようなミラー素子１００を構成する。

また、枠部２１０、トーションバネ２１１ａ，２１１ｂ，２２１ａ，２２１ｂ、可動枠２２０およびミラー２３０は、導電性の材料（本実施の形態では単結晶シリコン）で一体形成されている。
一方、単結晶シリコン等からなる基部３１０の表面には酸化シリコン等からなる絶縁層３１１が形成されており、この絶縁層３１１の上に電極３４０ａ〜３４０ｄ、引き出し線３４１ａ〜３４１ｄ、配線３７０が形成されている。

＜ミラー装置の動作＞
本実施の形態に係るミラー装置は、ミラー２３０を接地し、定電圧印加部１１により電極３４０ａ，３４０ｂに固定電圧を印加し、駆動電圧印加部１２により電極３４０ｃ，３４０ｄに駆動電圧を印加して、電極３４０ａ〜３４０ｄ間に電位差を生じさせることにより、ミラー２３０を静電引力で吸引して、ミラー２３０を任意の方向へ回動させる。

次に、本実施の形態に係るミラー装置と従来のミラー装置との相違点について、より詳細に説明する。
なお、便宜上、以下の説明において、ミラー２３０の２軸の回動軸のうち、図１０，図２に示すｘ軸回りのみの回動を例に説明する。ここで、図２に示すように、ｘ軸を正の方向から見たとき、時計回り方向の回動を＋Ｒｘ、反時計回り方向の回動を−Ｒｘと言う。

図１０からわかるように、電極３４０ａ〜３４０ｄは、ミラー２３０と対向する電極が、ｘ軸またはｙ軸に対して線対称に基部３１０上に配置されている。したがって、ミラー２３０の各軸回りの回動に関係する電極は、各軸に対して線対称に配置されている電極となる。ｘ軸に対しては、電極３４０ａと電極３４０ｃが線対称に配置されているので、これらの電極がｘ軸の回動に関係する。

従来のミラー装置において、＋Ｒｘ方向の回動は、電極３４０ａに駆動電圧を印加し、かつ、電極３４０ｃに駆動電圧を印加しないか、または電極３４０ａよりも低い駆動電圧を印加することにより実現している。このように、従来のミラー装置では、ミラー２３０のｘ軸回りの回動を制御するには、電極３４０ａ，３４０ｃそれぞれの駆動電圧を制御しなければならないので、その駆動電圧を制御するための高電圧アンプやＤＡコンバータ等からなる電圧制御用駆動素子を２つ設けなければならない。

これに対して、本実施の形態では、上述したように電極３４０ｃに対しては固定電圧のみを印加する一方、電極３４０ａに対してはミラー２３０の回動角度に応じた駆動電圧を印加して、電極３４０ａへの駆動電圧のみを制御することによって、ミラー２３０の回動を制御する。したがって、その駆動電圧を制御するための電圧制御用駆動素子、すなわち駆動電圧印加部１２を従来の半分の１つだけ設ければよい。

すなわち、電極３４０ｃに固定電圧を印加すると、ミラー２３０は−Ｒｘ方向に回動する。このような状態において、電極３４０ａの駆動電圧の値を徐々に大きくしていくと、ミラー２３０が＋Ｒｘ方向に回動して行く。電極３４０ａへの駆動電圧が固定電圧と同程度になると、ミラー２３０は、その回動角度が０度となる、すなわちミラー２３０の主表面がミラー基板２００や電極基板３００の主表面と平行な状態となる。電極３４０ａへの駆動電圧をさらに大きくしていくと、ミラー２３０の回動角度は、＋Ｒｘ方向にさらに大きくなってゆく。

このように、本実施の形態では、ミラー２３０のｘ軸回りの回動を制御するのに、電極３４０ａの駆動電圧のみを制御すればよいので、その駆動電圧を制御するための電圧制御用駆動素子、すなわち駆動電圧印加部１２を従来の半分の１つだけ設ければよい。

図３に、従来のミラー装置と本実施の形態のミラー装置の電圧角度特性を示す。この図３は、それぞれのミラー装置において、電極３４０ａに対する駆動電圧を変化させた際のミラー２３０の回動角度を示しており、符号ａが本実施の形態に係るミラー装置、符号ｂが従来のミラー装置である。ここで、本実施の形態に係るミラー装置の固定電圧は９０Ｖに設定している。また、従来のミラー装置の電極３４０ｃに対する駆動電圧は０Ｖに設定している。
なお、以下において、Ｒｘ方向の回動角度を＋θｘ、−Ｒｘ方向の回動角度を−θｘと呼ぶ。また、電極３４０ａに印加する駆動電圧をＶａと呼ぶ。

ｘ軸回りにミラー２３０を回動させる場合、従来のミラー装置では、１つの電極のみに駆動電圧を印加しても、図３の符号ｂに示すように、＋Ｒｘ方向または−Ｒｘ方向の何れか一方にのみ回動させることができるだけで、＋Ｒｘ方向および−Ｒｘ方向の両方の方向にミラー２３０を回動させることはできなかった。これに対して、本実施の形態によれば、図３の符号ａに示すように、１つの電極３４０ｃに印加する駆動電圧のみを制御することによって、ミラー２３０を＋Ｒｘ方向および−Ｒｘ方向の何れの方向にも回動させることができる。

ここで、本実施の形態では、固定電圧として９０Ｖを印加しているが、図３によれば、ミラー２３０を最大３．５度回動させるのに必要となる駆動電圧Ｖａは、符号ａで表される本実施の形態と、符号ｂで表される従来のミラー装置とでは１０Ｖ程度しか差がない。したがって、固定電圧を電極３４０ｃに印加するようにしても、ミラー２３０を最大に傾けるために必要な駆動電圧Ｖａは、従来よりもそれほど増加しないことがわかる。このように駆動電圧が増加しないのは、静電力が距離の二乗に反比例するからである。すなわち、ミラー２３０が＋Ｒｘ方向に回動するにつれて、電極３４０ａとミラー２３０との距離が離れ、電極３４０ｃによる静電引力が小さくなるからである。

また、本実施の形態では、固定電圧を９０Ｖに設定したが、この固定電圧の値は、電極３４０ａを接地して電極３４０ｃのみに電圧を印加したときに得られるミラー角度が、−Ｒｘ方向の回動角度−θｘとして必要となる最大角度以上になるように設定される。このように設定するのは、電極３４０ａの駆動電圧のみでミラー２３０の回動角度を制御するためである。このように設定することにより、電極３４０ａの駆動電圧を０Ｖとすると、−θｘが最大となる。

また、従来のミラー装置では、駆動電圧Ｖａ，Ｖｃはｘ軸回りのミラー２３０の回動角度を決定する制御電圧Ｖｘを用いてあらわすと、下式（１），（２）で表される（＋Ｒｘ方向の回動時）。

Ｖａ＝Ｖｘ ・・・（１）
Ｖｃ＝０ ・・・（２）

このとき、図３に示すように、制御電圧に対するミラー２３０の回動角度の変化量が非線形になっている。したがって、ミラー２３０の回動角度によって制御電圧に対する角度分解能に差が生じるため、制御性が悪い。そこで、従来では、図４Ａに示すように、回動軸ｘに対称な電極３４０ａと電極３４０ｃの制御電圧を図４Ｂに示すように差動的に制御することにより、その線形性を改善している。なお、図４Ｂは、図４Ａに示すように、一対のトーションバネにより回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置され、トーションバネの延在方向に対して線対称に設けられた２つの電極のうち、一方に電圧Ｖ１を、他方に電圧Ｖ２を印加したときの、ミラーの回動軸に対して働く力Ｆと印加電圧との関係を示したものである。

図４Ｂに示すように、Ｖ１印加時とＶ２印加時では、駆動力の働く方向が逆になる。また、Ｖ１とＶ２を差動的に電圧制御すると、Ｖ１とＶ２の増減が反転することになる。そこで、Ｖ１とＶ２を差動的に制御してＶ１とＶ２による駆動力を合わせると、制御電圧Ｖｘと回動角との線形性が良くなることがわかる。
この線形性の改善方法を図１０に示す従来のミラー装置に適用すると、回動軸を挟んで配置された電極３４０ａの駆動電圧Ｖａおよび電極３４０ｃの駆動電圧Ｖｃは、下式（３）、（４）に示すように、基準電圧Ｖｂｉａｓと制御電圧Ｖｘとの差および和で表すことができる。

Ｖａ＝Ｖｂｉａｓ−Ｖｘ ・・・（３）
Ｖｃ＝Ｖｂｉａｓ＋Ｖｘ ・・・（４）

これに対して、本実施の形態では、以下に述べる手法により、駆動電圧に対する回動角度の変化量の線形性を改善することができる。すなわち、本実施の形態においては、電極３４０ａの固定電圧Ｖａおよび電極３４０ｃの駆動電圧Ｖｃは、下式（５）、（６）で表すことができる。

Ｖａ＝Ｖｂｉａｓ＋Ｖｃｏｎｓｔ＝一定 ・・・（５）
Ｖｃ＝Ｖｂｉａｓ＋Ｖｘ ・・・（６）

上式（５）において、Ｖｂｉａｓ、Ｖｃｏｎｓｔはミラー２３０の回動角度に関わらず一定の電圧である。
Ｖｃｏｎｓｔは、制御電圧であるＶｘが０Ｖのときにミラー２３０の回動角度−θｘが必要最大角度になるように設定すればよい。なお、このとき、電極３４０ａにも基準電圧Ｖｂｉａｓが印加された状態である。

ここで、上式（３），（４）を適用した従来のミラー装置と、上式（５），（６）を適用した本実施の形態に係るミラー装置とにおける電圧角度特性を図５に示す。この図５では、Ｖｂｉａｓを６０Ｖ、Ｖｃｏｎｓｔを４０Ｖとしている。また、図５の符号ｃは従来のミラー装置、符号ｄは本実施の形態に係るミラー装置を示している。

図５の符号ｃに示すように、従来のミラー装置では、線形性が改善されていることがわかる。また、符号ｄで示す本実施の形態に係るミラー装置においても、線形性が改善されている。これにより、本実施の形態においては、１つの電極３４０ａのみに駆動電圧を印加することによるミラー２３０の＋Ｒｘ方向および−Ｒｘ方向の両方向への回動の制御を、線形的に行えることがわかる。

なお、上記Ｖｂｉａｓは、制御部１０にメモリ等からなる記憶部を設け、この記憶部に予め記憶させるようにしてもよい。このとき、Ｖｃｏｎｓｔについても同様に上記記憶部に予め記憶させるようにしてもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、少ない数の駆動電極の電圧値を制御することでミラーの駆動を制御することができるので、より容易に駆動制御することができる。

なお、以上の説明においては、便宜上、ミラーを１つの軸回りに回動させる場合について説明したが、ミラーを２つの軸回りにそれぞれ回動させることができることは言うまでもない。この場合、回動軸毎に定電圧電極に印加する電圧を決定した上で、駆動電極のみでミラーの回動角度を制御することができる。

また、本実施の形態において、ミラー素子１００を２次元的に多数配置してミラーアレイを構成した場合、定電圧電極に印加する電圧は、ミラー素子１００毎に変える必要がない。したがって、１つの定電圧印加部１１に、各ミラー素子１００の定電圧電極を並列に接続することにより、装置全体の電圧制御用駆動素子の数量を従来よりも削減することができる。なお、ミラーアレイにおいては、複数のミラー装置をそのまま配列して、ミラー素子１００毎に定電圧印加部１１を設けるようにしてもよいことは言うまでもない。

ところで、上記ミラーアレイにおいて、例えばアレイ中の位置などによりミラー２３０を回動させる主たる方向や回動角度が異なる場合には、定電圧電極と駆動電極の配置をミラー毎に変えた方が望ましい。これは、ミラーの主たる回動方向や回動角に応じて電極の配置を変えることにより、定電圧電極に要求される印加電圧を小さくすることができるからである。ミラーアレイにおける定電圧電極と駆動電極の配置について、図６を参照して説明する。

図６に示す光学装置は、複数の入力ポートを有する入力コリメータアレイ４００と、ミラー素子１００が行方向および列方向に４個ずつ配列されたミラーアレイ５００と、行方向および列方向に４個ずつ受光素子が配列されたアレイ受光部６００とから構成されている。このような光学装置において、入力コリメータアレイ４００の入力ポートから入力された、コリメートされた光信号は、そのミラーアレイ５００のその入力ポートに対応するミラー素子のミラーにより反射され、アレイ受光部６００の何れかの受光素子に入射する。便宜上、図６に示すように、ミラーアレイ５００のミラー素子１００に対して、行方向にａ〜ｄ、列方向に１〜４、アレイ受光部６００の受光素子に対して、行方向にｅ〜ｈ、列方向に５〜８の符号を付して説明する。

例えば、ミラーアレイ５００とアレイ受光部６００のサイズが同一である場合、ａ１のミラー素子１００からの反射光が相対するｅ５の受光素子に到達する光路（以下、「正面パス」と呼ぶ。）を実現する際に、そのａ１のミラー素子１００のミラー２３０の回動角度は０度となる。

ここで、ａ１のミラー素子１００のミラーの回動角が最大となるのは、受光部ｅ５から最も遠い受光部ｈ８に光路を切り替えるときである。同様に、ｂ２のミラー素子１００についても、ミラーの回動角が最大となるのは、受光部ｅ６から最も遠い受光部ｈ８に光路を切り替えるときである。このような場合、横軸をｘ軸回りの回動角θｘ、縦軸をｙ軸回りの回動角θｙとする座標平面において、最大回動角度がその座標平面における第１〜第４象限の何れかに含まれるか組み分けすると、図７に示すようにＡ〜Ｄの４つの領域に分けることができる。すなわち、領域Ａのミラー素子は、ミラーの回動角が最大となるのが、θｘ方向の負の側でθｙ方向の正の側となる。同様に、領域Ｂのミラー素子はθｘ方向の正の側およびθｙ方向の正の側、領域Ｃのミラー装置はθｘ方向の負の側およびθｙ方向の負の側、領域Ｄのミラー装置はθｘ方向の正の側およびθｙ方向の負の側となる。

電極の配置は、定電圧電極に印加する電圧を小さくするためには定電圧電極によって回動する方向の最大回動角は小さいほうが望ましいことから、上記領域毎にミラーの回動角が最大となる方向とは逆方向に定電圧電極を配置すればよい。したがって、この例においては、図８に示すように、Ａ〜Ｄの領域に応じて駆動電極と定電圧電極とを配置することにより、１つの定電圧印加部１１をミラーアレイ５００に含まれるミラー素子１００で共有しつつ、その固定電圧の値を最小にすることができる。具体的には、領域Ａの場合には、ｘ方向の正の側に設けられた電極３４０ｄおよびｙ方向の正の側に設けられた電極３４０ａを定電圧電極、ｘ方向の負の側に設けられた電極３４０ｂおよびｙ方向の負の側に設けられた電極３４０ｃを駆動電極とする。同様に、領域Ｂの場合には、電極３４０ｃ，３４０ｄを定電圧電極、電極３４０ａ，３４０ｂを駆動電極とし、領域Ｃの場合には、電極３４０ａ，３４０ｂを定電圧電極、電極３４０ｃ，３４０ｄを駆動電極とし、領域Ｄの場合には、電極３４０ｂ，３４０ｃを定電圧電極、電極３４０ａ，３４０ｄを駆動電極とする。

上述したように定電圧電極および駆動電極を配置することにより、定電圧電極に要求される印加電圧を小さくすることができる。これにより、例えば、固定電圧の増大に伴って駆動電圧も増大し、ミラー２３０に対して回動方向の駆動以外に電極方向に引き寄せる力が加わり、ミラー２３０と電極間の距離が近くなってプルインと呼ばれる静電引力とバネの復元力の釣り合いが取れない制御不能な状態になるのを防ぐこともできる。

なお、ここではミラーアレイ５００とアレイ受光部６００のサイズが同一である場合について説明したが、そのサイズは同一でなくてもよい。ミラー毎に、正方向（＋θ）および負方向（−θ）における必要回動角のうち小さい方に回動する側に定電圧電極を配置すればよい。

また、本実施の形態では、４つの電極３４０ａ〜３４０ｄを有するミラー素子１００において、そのうち２つの電極を定電圧電極とする場合について説明したが、ミラー素子に設ける電極の数は４つに限定されず、適宜自由に設定することができる。

例えば、図９Ａに示すように、本実施の形態における電極３４０ａ〜３４０ｄのうち、定電圧電極を１つの電極とした３つの電極からなるようにしてもよい。このようにしても、本実施の形態と同等の作用効果を得ることができる。
また、図９Ｂに示すように、それぞれ大きさが等しい３つの電極から構成されるようにしてもよい。この場合、２つの駆動電極と１つの定電圧電極とから構成されるようにするのが望ましい。このような構成にすることにより、角度制御性の向上や最大駆動電圧の低電圧化を期待することができる。
このように、ミラー素子における電極の数量を３つにした場合においても、そのミラー素子でミラーアレイを構成し、ミラー毎に電極の配置を変えることにより、定電圧電極に印加する電圧を低減させることができる。

本発明は、例えば、ＭＥＭＳミラー素子など、複数の電極に電圧を印加することによって静電引力を働かすことにより駆動させる各種素子に適用することができる。

１０…制御部、１１…定電圧印加部、１２…駆動電圧印加部、１００…ミラー素子、４００…入力コリメータアレイ、５００…ミラーアレイ、６００…アレイ受光部。

Claims (7)

1. 回動可能に支持されたミラーと、
   このミラーから離間して配置された少なくとも１つの定電圧電極と、
   前記ミラーから離間して配置された少なくとも１つの駆動電極と、
   前記定電圧電極に一定の電圧を印加するとともに、前記駆動電極に前記ミラーの回動角に応じた電圧を印加する制御手段と
   を備え、
   前記定電圧電極および前記駆動電極に印加する電圧は、ミラーの回動角に依存しないバイアス電圧を含む
   ことを特徴とするミラー装置。
2. 前記定電圧電極は、１つ設けられ、
   前記駆動電極は、２つ設けられる
   ことを特徴とする請求項１記載のミラー装置。
3. 前記定電圧電極および前記駆動電極は、それぞれ２つ設けられる
   ことを特徴とする請求項１記載のミラー装置。
4. 前記一定の電圧は、前記定電圧電極のみに電圧を印加して前記ミラーを回動させたときに、当該ミラーがその回動方向に必要とされている最大の回動角度以上に回動する値である
   ことを特徴とする請求項１−３の何れか１項に記載のミラー装置。
5. 前記定電圧電極と前記駆動電極は、平面視したとき、前記ミラーの回動軸に対して略線対称に配置されている
   ことを特徴とする請求項１−４の何れか１項に記載のミラー装置。
6. 複数のミラー装置を２次元的に配列したミラーアレイであって、
   前記ミラー装置は、請求項１−５の何れか１項に記載にされたミラー装置であり、
   各ミラー装置の各定電圧電極には、同一の電圧供給源から電圧が印加される
   ことを特徴とするミラーアレイ。
7. 前記駆動電極は、前記２次元の平面上における前記ミラーの回動軸に対して、より大きな回動角度が必要な側に配設される
   ことを特徴とする請求項６記載のミラーアレイ。

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