JPH0815621A - Optical switch - Google Patents

Optical switch

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JPH0815621A
JPH0815621A JP14617894A JP14617894A JPH0815621A JP H0815621 A JPH0815621 A JP H0815621A JP 14617894 A JP14617894 A JP 14617894A JP 14617894 A JP14617894 A JP 14617894A JP H0815621 A JPH0815621 A JP H0815621A
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JP
Japan
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reflecting mirror
optical path
cantilever
upper electrode
optical switch
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Application number
JP14617894A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiji Haneda
聖治 羽田
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce power consumption, to increase an optical path switch speed and to provide sufficient strength by miniaturizing and thinning an optical path switch mechanism part, utilizing an electrostatic force and driving the mechanism part. CONSTITUTION:A recessed part 6 is formed on a silicon substrate 1, and a deflection element of a silicon made cantilever 2 provided with a reflection mirror 3 and an upper electrode 5 are provided on the surface of the recessed part 6. A lower electrode 4 is formed on the bottom surface of the recessed part 6, and an electric charge is imparted between the upper electrode 5 and the lower electrode 4, and the cantilever 2 is fluxed, and by inclining the reflection mirror 3, an optical path of an outgoing beam from the reflection mirror 3 is switched. That is, the deflection element of the cantilever 2 provided with the upper electrode 5 and the reflection mirror 3 is provided with a structure as a capacitor, and when a voltage is applied between the upper electrode 5 and the lower electrode 4, attraction force occurs and the cantilever 2 is flexed, and the angle of the reflection mirror 3 is changed, and the optical path of the outgoing beam is changed. Since the deflection element is miniaturized and light in weight, and is driven by the electrostatic force, thereby, it is operated at high speed, and power consumption is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光スイッチに関するも
ので、詳しくは光スイッチにおける低消費電力化と光路
切替え速度向上を図った光スイッチに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical switch, and more particularly to an optical switch which has low power consumption and improved optical path switching speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光スイッチは、主としてソレノイ
ドなどのアクチュエータを使って光ファイバそのものま
たはプリズムなどの光学部品の位置を変えることにより
光路を切り替える方式のものであった。
2. Description of the Related Art A conventional optical switch is of a type in which an optical path is switched by mainly changing the position of an optical fiber itself or an optical component such as a prism by using an actuator such as a solenoid.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の光スイッチでは、可動部の形状や重量が大きいため、
消費電力が大きい(例えば1W程度)と共に、切替え速
度が遅く(例えば数十m秒)、また取り付け方向によっ
ては動作しない等の問題があった。
However, in this type of optical switch, since the shape and weight of the movable part are large,
There are problems that the power consumption is large (for example, about 1 W), the switching speed is slow (for example, several tens of milliseconds), and it does not operate depending on the mounting direction.

【0004】本発明の目的は、このような点に鑑み、光
路切替え機構部を小型軽量化すると共に静電気力を利用
して機構部を駆動することにより、低消費電力化と光路
切替え速度の高速化を図ると共に実用上十分な強度を有
する光スイッチを提供することにある。
In view of the above points, an object of the present invention is to reduce the size and weight of the optical path switching mechanism portion and drive the mechanism portion by utilizing electrostatic force to reduce the power consumption and the optical path switching speed. Another object of the present invention is to provide an optical switch that has sufficient strength for practical use.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、シリコン基板に凹部が形成され、
この凹部の表面に反射鏡および上部電極を有するシリコ
ン製片持ち梁の偏向素子が設けると共に凹部の底面に下
部電極が形成され、上部電極および下部電極間に電荷を
加えて梁にたわみを生じさせ反射鏡を傾斜させることに
より、反射鏡からの出射光の光路を切り替え得るように
構成したことを特徴とする。また本発明の他の発明は、
上記第1の発明の光スイッチを複数個2次元状に配列
し、各反射鏡で個別に光路を切り替え得るように構成し
たことを特徴とする。
In order to achieve such an object, in the present invention, a recess is formed in a silicon substrate,
A deflection element of a silicon cantilever having a reflecting mirror and an upper electrode is provided on the surface of this recess, and a lower electrode is formed on the bottom of the recess, and an electric charge is applied between the upper electrode and the lower electrode to cause bending of the beam. It is characterized in that the optical path of the light emitted from the reflecting mirror can be switched by inclining the reflecting mirror. Another invention of the present invention is
A plurality of the optical switches according to the first aspect of the present invention are arranged in a two-dimensional array, and each reflecting mirror can individually switch the optical path.

【0006】[0006]

【作用】上部電極と反射鏡付きのシリコン製片持ち梁の
偏向素子は、コンデンサとしての構造を持ち、上部電極
と下部電極の間に電圧を印加すると吸引力が生じ、梁が
たわむ。梁のたわみにより反射鏡の角度が変化し、出射
光の光路が変わる。偏向素子は小型、軽量であり、静電
気により駆動できるため、高速に動作し、消費電力も少
ない。また、実用上十分な機械的強度も有する。
The deflecting element, which is a cantilever made of silicon with an upper electrode and a reflecting mirror, has a structure as a capacitor. When a voltage is applied between the upper electrode and the lower electrode, an attractive force is generated and the beam bends. The deflection of the beam changes the angle of the reflecting mirror, which changes the optical path of the emitted light. Since the deflection element is small and lightweight, and can be driven by static electricity, it operates at high speed and consumes less power. It also has practically sufficient mechanical strength.

【0007】[0007]

【実施例】以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
はじめに本発明の光スイッチを利用した光路切替え装置
について簡単に説明する。図9はその光路切替え装置の
一例を示す簡略構成図である。図において、光ファイバ
出力端41aから出射された光は入力部42を経由して
偏向素子45に入射する。入力部42はコリメートレン
ズ43aおよび集光レンズ44aから構成され、ファイ
バから出射された発散光を偏向素子上に集光させるため
のものである。偏向素子45は光スイッチにおける変形
可能な部分であり、反射鏡付片持ち梁(詳細は後述す
る)である。偏向素子45の表面は反射鏡となってお
り、ここで反射した光は出力1または出力2へ向かう。
出力1、出力2とも集光レンズとコリメートレンズを通
してファイバ入力端41bまたは41cへ入射するよう
になっている。
The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
First, an optical path switching device using the optical switch of the present invention will be briefly described. FIG. 9 is a simplified block diagram showing an example of the optical path switching device. In the figure, the light emitted from the optical fiber output end 41 a enters the deflection element 45 via the input section 42. The input section 42 is composed of a collimator lens 43a and a condenser lens 44a, and is for converging the divergent light emitted from the fiber on the deflecting element. The deflecting element 45 is a deformable portion of the optical switch and is a cantilever beam with a reflecting mirror (details will be described later). The surface of the deflecting element 45 is a reflecting mirror, and the light reflected here goes to the output 1 or the output 2.
Both the output 1 and the output 2 are made to enter the fiber input end 41b or 41c through a condenser lens and a collimator lens.

【0008】この偏向素子はコンデンサの構造を持ち、
電極間に電圧を印加すると梁がたわみ、反射鏡の角度が
変わるようになっている。偏向素子は、コンデンサの放
電時には図10(a)に示すように反射光が出力1側へ
反射するようにたわみ、他方充電時には図10(b)に
示すように出力2側へ反射するようにたわむ。
This deflection element has a capacitor structure,
When a voltage is applied between the electrodes, the beam bends and the angle of the reflecting mirror changes. The deflecting element bends so that the reflected light is reflected to the output 1 side as shown in FIG. 10A when the capacitor is discharged, and is reflected to the output 2 side as shown in FIG. 10B when the capacitor is charged. Bend.

【0009】このような光スイッチの詳細を以下に説明
する。図1は本発明に係る光スイッチの構成を示す斜視
図、図2はその寸法の一例を示す図である。
Details of such an optical switch will be described below. FIG. 1 is a perspective view showing the structure of an optical switch according to the present invention, and FIG. 2 is a view showing an example of its dimensions.

【0010】片持ち梁2は、Si 基板1に異方性エッチ
ングにより形成された窪み状の凹部6の中に選択エピタ
キシャル法と異方性エッチングを利用して作られる。片
持ち梁2の表面の反射鏡3の部分(ほぼ20μm×20
μm)は歪みが生じないように梁の部分(厚さ2μm)
に比べて板厚が厚くなっている(5μm)。反射鏡3は
梁(2本であり、それぞれ5μmの幅を有する)で支持
されており、ねじれに対する安定性を確保した構造とな
っている。
[0010] cantilever 2 is made by using a selective epitaxial method and an anisotropic etching in the S i recesses like recess 6 formed by anisotropic etching to the substrate 1. The portion of the reflecting mirror 3 on the surface of the cantilever 2 (approximately 20 μm × 20
(μm) is the beam part (thickness 2 μm) so that distortion does not occur
The plate thickness is thicker than that of (5 μm). The reflecting mirror 3 is supported by beams (two, each having a width of 5 μm), and has a structure ensuring stability against twisting.

【0011】次に、このような構造の光スイッチの作成
方法について手順を追って説明する。 (1) 基板加工 n形(100)シリコン基板に酸化シリコン(Si2
をマスクとして水酸化カリウム(KOH)水溶液などで
異方性エッチングを行い、梁2を作るための凹部6(上
部の開口部がほぼ50μm×50μm)を形成する。 (2) 下部電極形成 凹部6の底面に対して、例えばモリブデン(Mo)など
で下部電極層をスパッタリング法により形成し、フォト
リソグラフィー法でストライプ状に下部電極4を作る。
Next, a method of making an optical switch having such a structure will be described step by step. (1) substrate etching n-type (100) silicon substrate a silicon oxide (S i O 2)
Is used as a mask to perform anisotropic etching with an aqueous solution of potassium hydroxide (KOH) or the like to form a recess 6 for forming the beam 2 (the upper opening is approximately 50 μm × 50 μm). (2) Lower electrode formation A lower electrode layer is formed on the bottom surface of the recess 6 by sputtering, for example, using molybdenum (Mo), and the lower electrode 4 is formed in a stripe shape by photolithography.

【0012】(3) 犠牲層(p+ 層)の成長 p形不純物(例えばボロンB)を添加しながら空洞部と
なる部分(犠牲層p+)を化学的気相成長法(CVD)
による選択エピタキシャル成長を行い、穴埋めを行う。 (4) 反射鏡用窪みの作成 犠牲層の上にSi2でマスクを作り、例えばヒドラジン
(N24)で反射鏡となる窪みをエッチングする。 (5) 梁(p++)の成長 犠牲層より高濃度のBを添加して、梁となる部分のp++
層の選択エピタキシャル成長を行う。 (6) 犠牲層の除去 不純物濃度によりエッチング速度が異なる性質を持つヒ
ドラジンで異方性エッチングを行い、犠牲層(p+ 層)
を除去する。 (7) 上部電極の形成 最後に反射鏡3となる部分に例えば反射率の高いアルミ
ニウム(Al)をスパッタリングし、フォトリソグラフ
ィー法で上部電極を形成する。
(3) Growth of sacrificial layer (p + layer) While adding a p-type impurity (for example, boron B), a portion (sacrificial layer p + ) to be a cavity is formed by chemical vapor deposition (CVD).
Selective epitaxial growth is performed to fill in the holes. (4) make a mask S i O 2 on the creation sacrificial layer recess for the reflector, etched pits as the reflector, for example, hydrazine (N 2 H 4). (5) Beam (p ++ ) growth By adding a higher concentration of B than the sacrificial layer, p ++ of the beam portion
Selective epitaxial growth of layers is performed. (6) Removal of sacrificial layer The sacrificial layer (p + layer) is anisotropically etched with hydrazine, which has the property that the etching rate varies depending on the impurity concentration.
Is removed. (7) Formation of Upper Electrode Finally, for example, aluminum (Al) having a high reflectance is sputtered on the portion to be the reflection mirror 3, and the upper electrode is formed by the photolithography method.

【0013】このようにして形成された偏向素子の動作
について説明する。偏向素子(反射鏡付き片持ち梁2)
はコンデンサの構造となっているので、上下電極間に電
圧を印加すると梁および反射鏡と基板の間に電荷が蓄積
され、反射鏡3は凹部6の底の方向へ引っばられて梁に
たわみが生じる。このたわみにより反射鏡の角度が変わ
り、反射光の光路を変えることができる。
The operation of the deflecting element thus formed will be described. Deflection element (2 cantilever with reflector)
Since it has a capacitor structure, when a voltage is applied between the upper and lower electrodes, electric charges are accumulated between the beam and the reflecting mirror and the substrate, and the reflecting mirror 3 bends toward the bottom of the recess 6 to bend the beam. Occurs. Due to this deflection, the angle of the reflecting mirror changes, and the optical path of the reflected light can be changed.

【0014】以下反射鏡のたわみおよび傾きについて説
明する。上下電極間に蓄積した電荷Qにより生じる反射
鏡と基板間に生じる吸引力Wは、クーロンの法則から、 W=Q2/(4πε02) ただし、ε0 は真空の誘電率で8.85×10-12 dは反射鏡と基板の間隔 となる。外部電圧Vにより蓄積される電荷Qおよび反射
鏡と基板で形成されるコンデンサの静電容量Cは次式で
与えられる。 Q=CV C=ε0BH/d ただし、Bは反射鏡の幅 Hは反射鏡の長さ
The deflection and inclination of the reflecting mirror will be described below. The attractive force W generated between the reflecting mirror and the substrate due to the charge Q accumulated between the upper and lower electrodes is W = Q 2 / (4πε 0 d 2 ) according to Coulomb's law, where ε 0 is the dielectric constant of the vacuum. 85 × 10 −12 d is the distance between the reflecting mirror and the substrate. The charge Q accumulated by the external voltage V and the electrostatic capacitance C of the capacitor formed by the reflecting mirror and the substrate are given by the following equation. Q = CV C = ε 0 BH / d where B is the width of the reflector and H is the length of the reflector.

【0015】さて、上下電極間に5Vの電圧を印加した
場合の吸引力Wを求めると、 W=ε022/(4πd4) =1.76×10-11 [N] ただし、Vは上下電極間に印加する電圧:5V Sは反射鏡の面積(B×H) となる。
Now, the suction force W when a voltage of 5 V is applied between the upper and lower electrodes is calculated as follows: W = ε 0 V 2 S 2 / (4πd 4 ) = 1.76 × 10 -11 [N] V is the voltage applied between the upper and lower electrodes: 5V S is the area (B × H) of the reflecting mirror.

【0016】梁2の先端部の傾き角θb は、 θb =Fl2/(2EIz2) となる。ここで、Fは先端部に加わる加重、lは梁の長
さである。本発明では梁が2本あるのでF=W/2とな
る。また、Izは梁の断面2次モーメントでIz=bh
3/12(ただし、bは梁の幅、hは梁の厚さ)で与え
られる。Eは弾性係数で、シリコンの場合は約1×10
11[dyn/cm2]である。これらの値を上式に代入する
と、 θb =30゜ となる。
The inclination angle θ b of the tip of the beam 2 is θ b = Fl 2 / (2EIz 2 ). Here, F is the weight applied to the tip portion, and l is the length of the beam. In the present invention, since there are two beams, F = W / 2. Iz is the moment of inertia of area of the beam, and Iz = bh
3/12 (where, b is the beam width, h is the thickness of the beam) is given by. E is the elastic coefficient, which is about 1 × 10 in the case of silicon.
11 [dyn / cm 2 ]. Substituting these values into the above equation yields θ b = 30 °.

【0017】梁の先端部における変位量Ybは次式で与
えられる。 Yb=Fl3/3EIz =7.04×10-6[m] となる。
The displacement amount Yb at the tip of the beam is given by the following equation. Yb = Fl 3 /3EIz=7.04×10 −6 [m].

【0018】以上のように、上下電極間に5Vの電圧を
印加すると、 反射鏡の傾き角θbは、θb=30゜ 反射鏡の先端部の変位量Ym=Yb+L・tan(θ
b)=18.5μm となる。
As described above, when a voltage of 5 V is applied between the upper and lower electrodes, the tilt angle θb of the reflecting mirror is θb = 30 °. The displacement amount Ym = Yb + L · tan (θ
b) = 18.5 μm.

【0019】図3は偏向素子の変形の様子を示す断面図
であり、同図(a)は電極間を短絡する放電時の状態、
同図(b)は5V印加時の状態を示したものである。放
電時は反射鏡3が水平であり、垂直に入射する光を垂直
に反射する。5V印加時は、反射鏡3の先端部が18.
5μm変位し、垂直に入射する光を反射角60゜で反射
する。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing how the deflecting element is deformed. FIG. 3 (a) shows a state during discharge in which the electrodes are short-circuited,
FIG. 6B shows the state when 5 V is applied. At the time of discharge, the reflecting mirror 3 is horizontal and vertically reflects light that is incident vertically. When 5 V is applied, the tip of the reflecting mirror 3 is 18.
The light vertically displaced by 5 μm is reflected at a reflection angle of 60 °.

【0020】このような構造の光スイッチは従来の重量
の大きい可動部に比べて極めて小型軽量であり、より高
速に変形し、光路の切替え速度も高速である。また消費
電力も少なくてすむ。
The optical switch having such a structure is much smaller and lighter than the conventional heavy moving part, is deformed at a higher speed, and the switching speed of the optical path is also higher. It also consumes less power.

【0021】なお、本発明の光スイッチは実施例に限定
されるものではなく、形状や寸法、印加電圧等は本発明
の目的を逸脱しない範囲で適宜変えることができる。
The optical switch of the present invention is not limited to the embodiment, and the shape, dimensions, applied voltage, etc. can be appropriately changed without departing from the object of the present invention.

【0022】次に本発明の光スイッチを利用した反射形
空間光制御素子について説明する。反射形空間光制御素
子は図1に示す光スイッチを2次元状に複数個配列した
光スイッチであり、例えば投射型ディスプレイ等に応用
される。図4は投射ディスプレイの一構成例を示す図で
あり、光源11から出た光は空間光制御素子(この例で
は、液晶パネル)12でON/OFFされ、レンズ群1
3を通してスクリーン14上に画像が形成されるように
構成されたものである。
Next, a reflective spatial light control element using the optical switch of the present invention will be described. The reflective spatial light control element is an optical switch in which a plurality of the optical switches shown in FIG. 1 are two-dimensionally arranged, and is applied to, for example, a projection type display. FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the projection display. Light emitted from the light source 11 is turned on / off by the spatial light control element (a liquid crystal panel in this example) 12, and the lens group 1
An image is formed on the screen 14 through the screen 3.

【0023】しかしながら、空間光制御素子を液晶パネ
ルとした場合はその開口率が低いことや構成部品個々の
透過率が低いことのために、光の利用効率が低く、光量
の大きな光源が必要となり、大きな消費電力や発熱など
の問題を引き起こす。また、Siウェーハ上にマイクロマ
シン技術を使って作成したミラー・アレイを空間光制御
素子とする例もあるが、ミラー部の機械的な強度の不
足、実装工程における作業や実使用状態での強度不足と
いう問題点があった。本発明による反射形空間光制御素
子はこれらの問題を一挙に解決するもので、図1に示す
光スイッチを図5に示すように縦横にマトリックス状に
配置し、上部電極5については横一列の素子ごとに共通
接続し、下部電極4については縦一列の素子ごとに共通
接続してある。投射型ディスプレイに応用した場合、1
素子が1画素に相当し、例えば、640×400ドット
の画面を構成する場合には256000素子を配列する
ことになる。
However, when the spatial light control element is a liquid crystal panel, its light utilization efficiency is low and a light source with a large light quantity is required due to its low aperture ratio and low transmittance of each component. , Causing problems such as large power consumption and heat generation. There is also an example of using a mirror array created by micromachining technology on a Si wafer as a spatial light control element, but the mechanical strength of the mirror part is insufficient, and the strength in the mounting process and in actual use is insufficient. There was a problem. The reflective spatial light control element according to the present invention solves these problems all at once. The optical switches shown in FIG. 1 are arranged in a matrix in the vertical and horizontal directions as shown in FIG. The elements are commonly connected, and the lower electrodes 4 are commonly connected to each element in one column. When applied to a projection display, 1
The element corresponds to one pixel, and for example, in the case of forming a screen of 640 × 400 dots, 256000 elements are arranged.

【0024】この空間光制御素子は液晶ディスプレイな
どの単純マトリックスディスプレイで用いられている線
順次方式で駆動できる。駆動回路の一例を図6に示す。
光スイッチの上下各電極にはそれぞれスイッチを設け、
データ線は5V/GND(GNDはコモンラインの電
位)、選択線は2.5V/GNDにそれぞれ切替えられ
るようになっている。
This spatial light control element can be driven by the line sequential method used in a simple matrix display such as a liquid crystal display. An example of the drive circuit is shown in FIG.
A switch is provided on each of the upper and lower electrodes of the optical switch,
The data line can be switched to 5V / GND (GND is the potential of the common line), and the selection line can be switched to 2.5V / GND.

【0025】表示画素の選択は次の2つの手順で行われ
る。 (1) 表示ラインの選択(選択線の選択) 表示するラインのスイッチをGND側に接続し、表示し
ないラインのスイッチを2.5V側に接続する。 (2) データ線の選択 データ列のスイッチは表示データ(表示するかしないか
を表わすデータ)に応じて5VまたはGNDに切替え
る。
The selection of the display pixel is performed by the following two procedures. (1) Display line selection (selection line selection) Connect the switch of the line to be displayed to the GND side and the switch of the line not to display to the 2.5V side. (2) Selection of data line The switch of the data string is switched to 5V or GND according to the display data (data indicating whether to display or not).

【0026】上記の選択により、表示画素の上下電極間
には5Vが印加され、非表示画素の電極間には2.5V
の電圧が印加されることになる。この時の表示画素、非
表示画素の反射鏡および反射光の様子を図7に示す。こ
のようにして順次選択ラインを操作しながら表示データ
を送ることにより画像データをスクリーン上に投射する
ことができる。
With the above selection, 5V is applied between the upper and lower electrodes of the display pixel and 2.5V is applied between the electrodes of the non-display pixels.
Will be applied. FIG. 7 shows the reflection mirror and the reflected light of the display pixel and the non-display pixel at this time. In this way, the image data can be projected on the screen by sending the display data while sequentially operating the selection line.

【0027】図8に反射形投射ディスプレイの構成の一
例を示す。制御回路24により表示ラインのスイッチ2
2とデータ列のスイッチ23が選択され、空間光制御素
子21が駆動され、光源11からの入射光が反射され
る。表示画素の反射鏡で反射した表示光は投射レンズ系
13(コリメート用レンズと集光用レンズから構成され
る)を通してスクリーン14上に投射される。非表示光
の方は反射角が小さく投射レンズ系13に入射せず、ス
クリーン14に当たらないようにしている。なお、電源
25はスイッチ22,23に5Vおよび2.5V電圧を
供給する。
FIG. 8 shows an example of the structure of the reflection type projection display. Display line switch 2 by control circuit 24
2 and the switch 23 of the data string are selected, the spatial light control element 21 is driven, and the incident light from the light source 11 is reflected. The display light reflected by the reflecting mirror of the display pixel is projected on the screen 14 through the projection lens system 13 (composed of a collimating lens and a condensing lens). The non-display light has a small reflection angle and does not enter the projection lens system 13 so as not to hit the screen 14. The power supply 25 supplies the switches 22 and 23 with 5V and 2.5V.

【0028】このように図1の光スイッチを2次元状に
配列した空間光制御素子は、反射鏡と光スイッチ本体を
シリコンの支持梁で確実に連結したものであるため、素
子形成後の実装や取り付けにおける振動ないし衝撃に対
して強く、実装工程の簡略化および信頼性の向上につな
がる効果がある。
As described above, the spatial light control element in which the optical switches of FIG. 1 are two-dimensionally arranged is formed by surely connecting the reflecting mirror and the optical switch body with the support beam of silicon. It is resistant to vibration or shock during mounting, and has the effect of simplifying the mounting process and improving reliability.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば次の
ような効果を有する光スイッチを容易に実現することが
できる。 (1) 小型、軽量である。 (2) 高速動作が可能である。 (2) 取り付け方向の制限がない。 (3) 消費電力は従来のものに比べて極めて少ない。 (4) 反射鏡部は実用上十分な強度がある。
As described above, according to the present invention, an optical switch having the following effects can be easily realized. (1) Compact and lightweight. (2) High-speed operation is possible. (2) There are no restrictions on the mounting direction. (3) Power consumption is extremely low compared to conventional ones. (4) The reflector part has sufficient strength for practical use.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る光スイッチの一実施例を示す構成
の斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a configuration showing an embodiment of an optical switch according to the present invention.

【図2】本発明の光スイッチの各部の寸法の一例を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of dimensions of each part of the optical switch of the present invention.

【図3】偏向素子の変形の様子を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing how the deflection element is deformed.

【図4】投射ディスプレイの一例を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of a projection display.

【図5】2次元状に配列された光スイッチの一例を示す
構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of optical switches arranged two-dimensionally.

【図6】図5の光スイッチの駆動回路の一例を示す図で
ある。
6 is a diagram showing an example of a drive circuit of the optical switch of FIG.

【図7】図5の光スイッチにおける表示素子と非表示素
子の反射の様子を示す図である。
7A and 7B are diagrams showing a reflection state of a display element and a non-display element in the optical switch of FIG.

【図8】反射形投射ディスプレイの一実施例を示す構成
図である。
FIG. 8 is a configuration diagram showing an embodiment of a reflective projection display.

【図9】光路切替え装置の一例を示す簡略構成図であ
る。
FIG. 9 is a simplified configuration diagram showing an example of an optical path switching device.

【図10】光スイッチの動作を説明するための図であ
る。
FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the optical switch.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 片持ち梁 3 反射鏡 4 下部電極 5 上部電極 6 凹部 11 光源 13 投射レンズ 14 スクリーン 22,23 スイッチ 24 制御回路 25 電源 1 Substrate 2 Cantilever 3 Reflector 4 Lower electrode 5 Upper electrode 6 Recess 11 Light source 13 Projection lens 14 Screen 22, 23 Switch 24 Control circuit 25 Power supply

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シリコン基板に凹部が形成され、前記凹部
の表面に反射鏡および上部電極を有するシリコン製片持
ち梁の偏向素子が設けられると共に前記凹部の底面に下
部電極が形成され、前記上部電極および下部電極間に電
荷を加えて前記梁にたわみを生じさせ前記反射鏡を傾斜
させることにより、反射鏡からの出射光の光路を切り替
え得るように構成したことを特徴とする光スイッチ。
1. A silicon substrate is provided with a concave portion, a surface of the concave portion is provided with a deflecting element of a silicon cantilever having a reflecting mirror and an upper electrode, and a lower electrode is formed on the bottom surface of the concave portion. An optical switch characterized in that an optical path of light emitted from the reflecting mirror can be switched by applying a charge between an electrode and a lower electrode to cause the beam to bend and tilt the reflecting mirror.
【請求項2】シリコン基板に凹部が形成され、前記凹部
の表面に反射鏡および上部電極を有するシリコン製片持
ち梁の偏向素子が設けられると共に前記凹部の底面に下
部電極が形成された光スイッチを複数個2次元状に配列
し、前記上部電極と下部電極間に電荷を加えて前記梁に
たわみを生じさせ前記反射鏡を傾斜させることにより、
各反射鏡からの出射光の光路を個別に切り替え得るよう
に構成したことを特徴とする光スイッチ。
2. An optical switch in which a concave portion is formed in a silicon substrate, a silicon cantilever deflection element having a reflecting mirror and an upper electrode is provided on the surface of the concave portion, and a lower electrode is formed on the bottom surface of the concave portion. By arranging a plurality of two-dimensionally and applying an electric charge between the upper electrode and the lower electrode to cause the beam to bend and tilt the reflecting mirror,
An optical switch characterized in that the optical path of the light emitted from each reflecting mirror can be individually switched.
JP14617894A 1994-06-28 1994-06-28 Optical switch Pending JPH0815621A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10325935A (en) * 1997-05-01 1998-12-08 Rockwell Internatl Corp Integrated optical resonator, optical scanner engine and method for generating scanning light beam suitably used therein
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WO2004101427A1 (en) * 2003-05-15 2004-11-25 Nikon Corporation Micro actuator, optical device, variable optical attenuator, and optical switch
JP2010030021A (en) * 2008-07-31 2010-02-12 Seiko Epson Corp Electronic device and manufacturing method therefor

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