JP5408817B2 - マイクロミラー素子およびマイクロミラーアレイ - Google Patents
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Description
も特徴的なものが、複数のマイクロミラー素子を高密度に配列したマイクロミラーアレイである。
ラー230は、ミラー連結部221a,221bを通る回動軸(ミラー回動軸)を中心に回動可能とされている。
のパワーを調節することができる。このように、波長選択スイッチは、単に特定の波長の光信号を任意の出力ポートから出力させるのみならず、その光信号のパワーも調節し、最大m波長の光信号全てのパワーを同等にするパワー等価機能も備えている。
以下、図面を参照して、本発明に係る第1の実施の形態について詳細に説明する。
図1,図2に示すように、本実施の形態に係るマイクロミラー素子(ミラー素子)1は、基板やケースなどの互いに平行に配設された一対の支持部11と、この支持部11に一端(以下、固定端という)が接続された可動梁12−1〜12−4と、この可動梁12−1〜12−4の他端(以下、可動端という)に接続されたバネ13−1〜13−4と、このバネ13−1〜13−4を介して可動梁12−1〜12−4の可動端に接続されたミラー14とを備えている。また、可動梁12−1〜12−4の下方に対向配置された電極15−1〜15−4と、隣接する電極15−1〜15−4の間に形成された静電遮断壁16とを備えている。なお、本実施の形態では、ミラー14に光信号が照射される面(ミラー面)の側を上方、ミラー14の裏面側を下方として説明を行う。
次に、本実施の形態に係るマイクロミラー素子1の製造方法について説明する。
次に、本実施の形態に係るマイクロミラー素子1の動作について説明する。
X軸回りミラー14を回動させるには、X軸方向に並設された可動梁の変位を同じに保ったまま、Y軸方向に並設された可動梁の変位を異ならせることにより、実現することができる。言い換えると、X軸方向に並設された電極に印加する電圧を同じに保ったまま、Y軸方向に並設された電極に印加する電圧を異ならせることにより、実現することができる。具体的には、図3に示すように、X軸方向に併設された電極15−1,15−2に印加する電圧VaとVb、および、電極15−3,15−4に印加する電圧VcとVdをそれぞれ等しくし、かつ、ミラー14に所望する回動が生じるように電圧Va(またはVb)と電圧Vc(またはVd)との間に電位差ΔVを与える。これにより、図4(a),(b)に示すように、ミラー14はX軸回りに回動する。
Y軸回りミラー14を回動させるには、Y軸方向に並設された可動梁の変位を同じに保ったまま、X軸方向に並設された可動梁の変位を異ならせることにより、実現することができる。言い換えると、Y軸方向に並設された電極に印加する電圧を同じに保ったまま、X軸方向に並設された電極に印加する電圧を異ならせることにより、実現することができる。具体的には、図3に示すように、Y軸方向に併設された電極15−1,15−4に印加する電圧VaとVd、および、電極15−2,15−3に印加する電圧VbとVcをそれぞれ等しくし、かつ、ミラー14に所望する回動が生じるように電圧Va(またはVd
)と電圧Vb(またはVc)との間に電位差ΔVを与える。これにより、図5(a),(b)に示すように、ミラー14はY軸回りに回動する。
上述したように、X軸およびY軸の制御電圧をVx,Vyと定義した場合、下式(5−1)〜(5−4)に示すように各電極15−1〜15−4に印加する電圧を定義することにより、Vx,Vyの2変数を指定することで、ミラー14のX軸およびY軸を制御することができる。
Vb=Vbias+Vx/2+Vy/2 ・・・(5−2)
Vc=Vbias−Vx/2+Vy/2 ・・・(5−3)
Vd=Vbias−Vx/2−Vy/2 ・・・(5−4)
上述したマイクロミラー素子1をミラー14の短手方向に一列に配列することにより、図6に示すようなマイクロミラーアレイを生成することができる。図6に示すマイクロミラーアレイにおいて、マイクロミラー素子1は、支持部11から構成される互いに平行に配設された一対の支持枠19に沿って、一列に配列されている。隣り合うミラー素子1の間、すなわち、隣り合うミラー素子1の対向する電極15−1〜15−4の間には、静電遮断壁16と同等の構成を有し、グラウンド電圧が印加される静電遮断壁17が設けられている。これにより、隣接するミラー素子1の電極15−1〜15−4からの静電気的な干渉を防ぐことができる。
ができる。
なお、図7(a),(b)に示すように、上述したミラー素子1の可動梁12−1〜12−4と支持部11との間に、バネ部18−1〜18−4を設けるようにしてもよい。このバネ部18−1〜18−4は、それぞれ一対のつづら折り構造を有するバネからなり、一端が可動梁12−1〜12−4の固定端に、他端が支持部11にそれぞれ接続されている。このような構成としても、上述したのと同様の効果を得ることができる。
次に、本発明に係る第2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マイクロミラー素子(ミラー素子)2は、上述した第1の実施とミラーの形状が異なるものである。したがって、本実施の形態において、第1の実施の形態と同等の構成要素については同じ名称付し適宜説明を省略する。
次に、本実施の形態に係るマイクロミラー素子2の動作について説明する。
X軸回りミラー24を回動させるには、ミラー24の長辺側に設けられた可動梁22−1,22−2の変位を同じに保ったまま、短辺側に設けられた可動梁22−1との変位を異ならせることにより、実現することができる。言い換えると、ミラー24の長辺側に設けられた電極25−2,25−3に印加する電圧を同じに保ったまま、これらとミラー24の短辺側に設けられた電極25−1に印加する電圧を異ならせることにより、実現することができる。具体的には、図9に示すように、電極25−2,25−3に印加する電圧VbとVcをそれぞれ等しくし、かつ、ミラー24に所望する回動が生じるように電圧V*aと電圧Vb(またはVc)との間に電位差ΔVを与える。これにより、図10(a),(b)に示すように、ミラー24はX軸回りに回動する。
Y軸回りミラー24を回動させるには、ミラー24の長辺側に設けられた可動梁22−2,22−3の変位を異ならせることにより、実現することができる。言い換えると、ミラー24の長辺側に電極25−2,25−3に印加する電圧を異ならせることにより、実現することができる。具体的には、図9に示すように、ミラー24に所望する回動が生じるように電圧Vbと電圧Vcとの間に電位差ΔVを与える。これにより、図11(a),(b)に示すように、ミラー24はY軸回りに回動する。
上述したように、X軸およびY軸の制御電圧をVx,Vyと定義した場合、下式(10−1)〜(10−3)に示すように各電極25−1〜25−3に印加する電圧を定義することにより、Vx,Vyの2変数を指定することで、ミラー24のX軸およびY軸を制御することができる。
Vb=Vbias−Vx/2+Vy/2 ・・・(5−2)
Vc=Vbias−Vx/2−Vy/2 ・・・(5−3)
上述したマイクロミラー素子2をX軸方向に一列に配列することにより、図12に示すようなマイクロミラーアレイを生成することができる。このマイクロミラーアレイは、マイクロミラー素子2を、支持部21から構成される支持枠29に沿って一列に配列されている。ここで、図6に示したマイクロミラーアレイと大きく異なるのは、ミラー24が台形の形状を有するので、その台形の上底と下底が交互に入れ替わるようにミラー素子2を配列していことである。これにより、ミラー素子2をより高密度に配設することができる。
Claims (6)
- 支持部材と、この支持部材に一端が接続された複数の可動電極と、少なくとも3つの前記可動電極の他端部とバネ部材を介して接続されたミラーとを有する反射部と、
この反射部と離間した面上に前記可動電極と対向して配置された複数の固定電極とを備え、
前記ミラーは、平面視略矩形に形成され、
前記複数の可動電極のうち2つは前記ミラーの第1の辺に接続され、他の少なくとも1つは前記第1の辺と接していない第2の辺に接続され、
前記ミラーの同一の辺に接続される隣接する可動電極にそれぞれ対向して配置された隣接する固定電極の間に配設され、平面視で前記隣接する可動電極の間に位置し、固定電位に接続された静電遮断壁を備える
ことを特徴とするマイクロミラー素子。 - 前記可動電極は、それぞれ別個のバネ部材を介して前記ミラーと接続され、前記バネ部材および前記ミラーとともに当該可動電極の延在方向に沿った同一直線上に位置する
ことを特徴とする請求項1記載のマイクロミラー素子。 - 前記ミラーは、前記第1の辺の長さが、この第1の辺に接続された前記可動電極の前記第1辺に沿った方向の長さの和以上で、かつ、前記第2の辺の長さが、この第2の辺に接続された前記可動電極の前記第2の辺に沿った方向の長さの和以上であることを特徴とする請求項1または2に記載のマイクロミラー素子。
- 前記可動電極は、前記支持部材に一端が接続された可動梁であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のマイクロミラー素子。
- 前記可動電極は、前記支持部材とバネ部材を介して接続された電極部材であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のマイクロミラー素子。
- 対向配置された2つの支持構造体と、
これらの支持構造体に沿って複数配列された請求項1乃至5の何れか1項に記載のマイクロミラー素子と
を備え、
前記マイクロミラー素子の支持部材は、前記支持構造体であることを特徴とするマイクロミラーアレイ。
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