JPH09159939A - 戻り光制御装置 - Google Patents
戻り光制御装置Info
- Publication number
- JPH09159939A JPH09159939A JP32432495A JP32432495A JPH09159939A JP H09159939 A JPH09159939 A JP H09159939A JP 32432495 A JP32432495 A JP 32432495A JP 32432495 A JP32432495 A JP 32432495A JP H09159939 A JPH09159939 A JP H09159939A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror surface
- drive mechanism
- electrostatic drive
- fiber
- light control
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ピエゾ駆動光学ミラーが持つ個別部品構成に
よる素子の大型化、非量産性、非経済性、高速駆動の制
限等の欠点を解決し、小型・安価・高性能な戻り光制御
装置を大量に供給する。 【解決手段】 アンカー６から伸びた一対以上の梁５に
より支えられた導体または半導体から成る鏡面３を持つ
可動部４と、前記アンカー６と一体化した導体または半
導体から成る櫛形電極対８と、前端にレンズ作用を有す
る先球ファイバ１１と、同先球ファイバ１１を固定する
Ｖ溝１０ａとから成り、前記可動部４と櫛形電極対８と
Ｖ溝１０ａとが同一基板１０上に形成され、前記先球フ
ァイバ１１をレンズ作用により形成されるビームウェス
ト位置に前記可動部４の鏡面３が位置するように配置し
た。
よる素子の大型化、非量産性、非経済性、高速駆動の制
限等の欠点を解決し、小型・安価・高性能な戻り光制御
装置を大量に供給する。 【解決手段】 アンカー６から伸びた一対以上の梁５に
より支えられた導体または半導体から成る鏡面３を持つ
可動部４と、前記アンカー６と一体化した導体または半
導体から成る櫛形電極対８と、前端にレンズ作用を有す
る先球ファイバ１１と、同先球ファイバ１１を固定する
Ｖ溝１０ａとから成り、前記可動部４と櫛形電極対８と
Ｖ溝１０ａとが同一基板１０上に形成され、前記先球フ
ァイバ１１をレンズ作用により形成されるビームウェス
ト位置に前記可動部４の鏡面３が位置するように配置し
た。
Description
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は光通信、光計測などのシ
ステムに供する光波制御デバイスに関するものである。
ステムに供する光波制御デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種装置の可動ミラーとしては、図５
に示すように、ピエゾアクチュエータ１００にミラー１
０１を付与したものがあげられる。そして、本装置は、
光ファイバ１０２及び微小レンズ１０３も含めて光学定
盤１０４上に全て個別部品で組み合わされている。
に示すように、ピエゾアクチュエータ１００にミラー１
０１を付与したものがあげられる。そして、本装置は、
光ファイバ１０２及び微小レンズ１０３も含めて光学定
盤１０４上に全て個別部品で組み合わされている。
【０００３】
【発明の属する分野】ところが、従来装置は全て個別部
品の組み合わせなので、素子体積が大きくなると同時に
大きさから決まる機械的共振周波数がピエゾミラーの駆
動速度を制限している。さらに個別部品構成は素子の量
産性、経済性を損なう。また、ピエゾの駆動電源として
大出力な電源が必要であり、さらにピエゾ自身の本質的
な駆動特性としてヒステリシスを有するため、サブミク
ロン未満の駆動精度を得るためにはクローズループ制御
によるコントロール回路が必須であった。
品の組み合わせなので、素子体積が大きくなると同時に
大きさから決まる機械的共振周波数がピエゾミラーの駆
動速度を制限している。さらに個別部品構成は素子の量
産性、経済性を損なう。また、ピエゾの駆動電源として
大出力な電源が必要であり、さらにピエゾ自身の本質的
な駆動特性としてヒステリシスを有するため、サブミク
ロン未満の駆動精度を得るためにはクローズループ制御
によるコントロール回路が必須であった。
【０００４】そこで、本発明は従来のピエゾ駆動光学ミ
ラーが持つ個別部品構成による素子の大型化、非量産
性、非経済性、高速駆動の制限等の欠点を解決し、小型
・安価・高性能な戻り光制御装置を大量に供給すること
を目的とする。
ラーが持つ個別部品構成による素子の大型化、非量産
性、非経済性、高速駆動の制限等の欠点を解決し、小型
・安価・高性能な戻り光制御装置を大量に供給すること
を目的とする。
【０００５】
【課題解決のための手段】上記目的を達成するために、
本発明に係る戻り光制御装置は、固定部から伸びた一対
以上の梁により支えられた導体または半導体から成る鏡
面を持つ可動構造体と、前記固定部と一体化した導体ま
たは半導体から成る静電駆動機構と、前端にレンズ作用
を有する光ファイバと、同光ファイバを固定するファイ
バガイド溝とから成り、前記鏡面を持つ可動構造体と静
電駆動機構とファイバガイド溝とが同一基板上に形成さ
れ、前記光ファイバをレンズ作用により形成されるビー
ムウェスト位置に前記可動構造体の鏡面が位置するよう
に配置したことを特徴とする。
本発明に係る戻り光制御装置は、固定部から伸びた一対
以上の梁により支えられた導体または半導体から成る鏡
面を持つ可動構造体と、前記固定部と一体化した導体ま
たは半導体から成る静電駆動機構と、前端にレンズ作用
を有する光ファイバと、同光ファイバを固定するファイ
バガイド溝とから成り、前記鏡面を持つ可動構造体と静
電駆動機構とファイバガイド溝とが同一基板上に形成さ
れ、前記光ファイバをレンズ作用により形成されるビー
ムウェスト位置に前記可動構造体の鏡面が位置するよう
に配置したことを特徴とする。
【０００６】また、前記静電駆動機構が櫛形静電駆動ア
クチュエータであることを特徴とする。また、前記静電
駆動機構が静電容量変位センサを内蔵していることを特
徴とする。また、前記可動構造体と静電駆動機構とが金
属めっきにより形成されたことを特徴とする。
クチュエータであることを特徴とする。また、前記静電
駆動機構が静電容量変位センサを内蔵していることを特
徴とする。また、前記可動構造体と静電駆動機構とが金
属めっきにより形成されたことを特徴とする。
【０００７】〔作用〕マイクロマシニング技術により、
ミラーと静電駆動機構とを一体形成することにより、素
子自体が大幅に小形化され、フォトリソ工程で同一基板
上に多数のミラーと静電駆動部が一括生産できるので、
従来技術に比べ工程が著しく削減され、素子の量産性、
経済性の大幅な向上が得られる。またアクチュエータの
超小形化による低電力、高速駆動が得られる。また、静
電駆動は原理的にヒステリシスを持たないため制御性に
も優れる。
ミラーと静電駆動機構とを一体形成することにより、素
子自体が大幅に小形化され、フォトリソ工程で同一基板
上に多数のミラーと静電駆動部が一括生産できるので、
従来技術に比べ工程が著しく削減され、素子の量産性、
経済性の大幅な向上が得られる。またアクチュエータの
超小形化による低電力、高速駆動が得られる。また、静
電駆動は原理的にヒステリシスを持たないため制御性に
も優れる。
【０００８】
〔実施例〕本発明の実施例概要を図１に示す。図示のよ
うに、マイクロアクチュエータ１がマイクロマシニング
技術により作製するのでそのサイズが大幅に小形化さ
れ、例えば、１ｃｍ以下のパッケージ２にモジュール化
できる。パッケージ２の中のデバイス詳細図を同図に示
す。
うに、マイクロアクチュエータ１がマイクロマシニング
技術により作製するのでそのサイズが大幅に小形化さ
れ、例えば、１ｃｍ以下のパッケージ２にモジュール化
できる。パッケージ２の中のデバイス詳細図を同図に示
す。
【０００９】これによれば、Ｓｉ（ケイ素）からなる基
板１０上に鏡面３となる側面を持つ可動構造体（可動
部）４が梁５を介して基板１０に固定されたブロックで
あるアンカー６につながって支持されている。この時、
梁５はバネの役割を果たす。また、可動構造体４の鏡面
３と反対側の例えば櫛形形状をした側面は、これと対向
した固定電極７の櫛形側面とによってコンデンサ（櫛形
電極対）８が形成されている。これらの構造体は基板１
０上に絶縁膜を介して作製する。
板１０上に鏡面３となる側面を持つ可動構造体（可動
部）４が梁５を介して基板１０に固定されたブロックで
あるアンカー６につながって支持されている。この時、
梁５はバネの役割を果たす。また、可動構造体４の鏡面
３と反対側の例えば櫛形形状をした側面は、これと対向
した固定電極７の櫛形側面とによってコンデンサ（櫛形
電極対）８が形成されている。これらの構造体は基板１
０上に絶縁膜を介して作製する。
【００１０】このように構成されるため、前記固定電極
７と可動部４との間に電圧を印加することにより、可動
部４の鏡面３と反対側の側面と、固定電極７の側面との
間に静電引力が生じ、可動部４を支持する梁５が静電引
力によりたわみ、可動部４は固定電極７側に変位すると
同時に鏡面３が基板１０上のＶ溝１０ａに挿入された先
球ファイバ１１のファイバ光軸方向に駆動し、該静電力
とバネ力との釣り合う位置で止まる。
７と可動部４との間に電圧を印加することにより、可動
部４の鏡面３と反対側の側面と、固定電極７の側面との
間に静電引力が生じ、可動部４を支持する梁５が静電引
力によりたわみ、可動部４は固定電極７側に変位すると
同時に鏡面３が基板１０上のＶ溝１０ａに挿入された先
球ファイバ１１のファイバ光軸方向に駆動し、該静電力
とバネ力との釣り合う位置で止まる。
【００１１】従って、先球ファイバ１１への反射光路長
あるいは等価的な反射率の制御が行える。尚、Ｖ溝１０
ａからなるファイバーガイド溝に挿入された先球ファイ
バ１１は、可動部４の鏡面３に光軸が垂直でかつビーム
ウェストが鏡面３近傍になるように配置され、例えば紫
外線硬化樹脂などにより固定されている。
あるいは等価的な反射率の制御が行える。尚、Ｖ溝１０
ａからなるファイバーガイド溝に挿入された先球ファイ
バ１１は、可動部４の鏡面３に光軸が垂直でかつビーム
ウェストが鏡面３近傍になるように配置され、例えば紫
外線硬化樹脂などにより固定されている。
【００１２】前記静電駆動機構としては、例えば図２に
示すようなものがある。これによれば、いずれも静電駆
動機能を有するコンデンサ部が互いに対向する櫛形電極
対８構造となっている。図２の（ａ）は、静電力発生部
を前後に配したもので鏡面３の移動方向を梁５に垂直な
両側に駆動できるとともに同時に駆動範囲も一方向に比
べ大きくとれるタイプである。図２の（ｂ）は、片側だ
けに静電駆動機構を配した例で構造が簡便になる。
示すようなものがある。これによれば、いずれも静電駆
動機能を有するコンデンサ部が互いに対向する櫛形電極
対８構造となっている。図２の（ａ）は、静電力発生部
を前後に配したもので鏡面３の移動方向を梁５に垂直な
両側に駆動できるとともに同時に駆動範囲も一方向に比
べ大きくとれるタイプである。図２の（ｂ）は、片側だ
けに静電駆動機構を配した例で構造が簡便になる。
【００１３】図３はさらに別の実施例である。例えば梁
５に対して鏡面３に近い側に駆動機構を配置し、梁５に
対して鏡面３の反対側に変位検出用のコンデンサ２０が
形成されている。図３の（ａ）の場合は、変位検出用コ
ンデンサ２０が変位方向に対して垂直な平板電極構造と
なっており、アクチュエータ変位に反比例した容量変化
を利用して変位を検出する。一方、図３の（ｂ）の場合
は、変位検出用コンデンサ２０が変位に対して平行な平
板電極構造となっており、変位に比例した容量変化を利
用し変位を検出する。この場合、図では一対のコンデン
サであるが、複数対にして櫛形電極とすることにより、
容量検出感度を向上できることは言うまでもない。
５に対して鏡面３に近い側に駆動機構を配置し、梁５に
対して鏡面３の反対側に変位検出用のコンデンサ２０が
形成されている。図３の（ａ）の場合は、変位検出用コ
ンデンサ２０が変位方向に対して垂直な平板電極構造と
なっており、アクチュエータ変位に反比例した容量変化
を利用して変位を検出する。一方、図３の（ｂ）の場合
は、変位検出用コンデンサ２０が変位に対して平行な平
板電極構造となっており、変位に比例した容量変化を利
用し変位を検出する。この場合、図では一対のコンデン
サであるが、複数対にして櫛形電極とすることにより、
容量検出感度を向上できることは言うまでもない。
【００１４】尚、上記実施例における可動部４の梁５に
おいて、真直梁だけでなく、２段以上の多段に折れ曲が
った梁を使用できることは言うまでもない。
おいて、真直梁だけでなく、２段以上の多段に折れ曲が
った梁を使用できることは言うまでもない。
【００１５】次に、本装置の作製方法を図４に示す。ま
ず、Ｓｉ基板１０上に絶縁膜１２を例えば熱酸化あるい
は低圧ＣＶＤ（化学蒸着法）により形成後、ファイバガ
イドのパターンを形成する〔図４の（ａ）参照〕。その
後、犠牲層１３を後で可動部が形成されるべき場所に形
成する。この犠牲層１３は構造体作製後、除去し、可動
部が基板１０に対して動けるようにするための層であ
る。
ず、Ｓｉ基板１０上に絶縁膜１２を例えば熱酸化あるい
は低圧ＣＶＤ（化学蒸着法）により形成後、ファイバガ
イドのパターンを形成する〔図４の（ａ）参照〕。その
後、犠牲層１３を後で可動部が形成されるべき場所に形
成する。この犠牲層１３は構造体作製後、除去し、可動
部が基板１０に対して動けるようにするための層であ
る。
【００１６】次に、例えば金属めっきで構造体を作製す
る場合は、めっき下地層１４となる導電膜を蒸着する
〔図４の（ｂ）参照〕。そして、その上にめっきの鋳型
１５を例えばレジストなどで形成後〔図４の（ｃ）参
照〕、構造体となるめっき金属（例えばＮｉ）１６を鋳
型内にめっき充填する〔図４の（ｄ）参照〕。
る場合は、めっき下地層１４となる導電膜を蒸着する
〔図４の（ｂ）参照〕。そして、その上にめっきの鋳型
１５を例えばレジストなどで形成後〔図４の（ｃ）参
照〕、構造体となるめっき金属（例えばＮｉ）１６を鋳
型内にめっき充填する〔図４の（ｄ）参照〕。
【００１７】その後、めっきの鋳型１５を除去し、構造
体のない部分のめっき下地層１４をイオンビームスパッ
タエッチングにより除去し、さらに犠牲層１３を除去し
て基板１０から浮いた可動部とアンカー部と固定電極部
からなる静電駆動のマイクロアクチュエータ１が作製さ
れる〔図４の（ｅ）参照〕。次に、ＫＯＨなどのアルカ
リ溶液による異方性エッチングによりファイバガイド溝
としてのＶ溝１０ａを形成後、最後に先球ファイバ１１
をＵＶ硬化樹脂などでＶ溝１０ａに固定する。
体のない部分のめっき下地層１４をイオンビームスパッ
タエッチングにより除去し、さらに犠牲層１３を除去し
て基板１０から浮いた可動部とアンカー部と固定電極部
からなる静電駆動のマイクロアクチュエータ１が作製さ
れる〔図４の（ｅ）参照〕。次に、ＫＯＨなどのアルカ
リ溶液による異方性エッチングによりファイバガイド溝
としてのＶ溝１０ａを形成後、最後に先球ファイバ１１
をＵＶ硬化樹脂などでＶ溝１０ａに固定する。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、鏡面と
静電駆動機構とを同一基板上にモノリシックに形成して
いるため、個別部品の組立が不要で、素子の量産性、経
済性の大幅な向上が得られるという効果がある。またア
クチュエータが非常に小形であるため高速駆動が可能で
素子の高周波化が得られる効果がある。また、アクチュ
エータの駆動電力が少ないため、装置全体の省力化が図
れると共に、静電力を用いているたのでヒステリシスも
なく高精度な戻り光制御装置が実現できる効果がある。
静電駆動機構とを同一基板上にモノリシックに形成して
いるため、個別部品の組立が不要で、素子の量産性、経
済性の大幅な向上が得られるという効果がある。またア
クチュエータが非常に小形であるため高速駆動が可能で
素子の高周波化が得られる効果がある。また、アクチュ
エータの駆動電力が少ないため、装置全体の省力化が図
れると共に、静電力を用いているたのでヒステリシスも
なく高精度な戻り光制御装置が実現できる効果がある。
【図１】本発明に係る戻り光制御装置の一実施例を示す
概要斜視図である。
概要斜視図である。
【図２】同じく静電駆動機構の詳細説明図である。
【図３】同じく静電容量変位センサ内蔵の静電駆動機構
の詳細説明図である。
の詳細説明図である。
【図４】同じく素子の作製手順を示す図である。
【図５】従来の可動ミラーの説明図である。
１ マイクロアクチュエータ ２ パッケージ ３ 鏡面 ４ 可動部 ５ 梁 ６ アンカー ７ 固定電極 ８ 櫛形電極対（コンデンサ） １０ 基板 １０ａ Ｖ溝 １１ 先球ファイバー
Claims (4)
- 【請求項１】 固定部から伸びた一対以上の梁により支
えられた導体または半導体から成る鏡面を持つ可動構造
体と、前記固定部と一体化した導体または半導体から成
る静電駆動機構と、前端にレンズ作用を有する光ファイ
バと、同光ファイバを固定するファイバガイド溝とから
成り、前記鏡面を持つ可動構造体と静電駆動機構とファ
イバガイド溝とが同一基板上に形成され、前記光ファイ
バをレンズ作用により形成されるビームウェスト位置に
前記可動構造体の鏡面が位置するように配置したことを
特徴とする戻り光制御装置。 - 【請求項２】 請求項１において静電駆動機構が櫛形静
電駆動アクチュエータであることを特徴とする戻り光制
御装置。 - 【請求項３】 請求項１において静電駆動機構が静電容
量変位センサを内蔵していることを特徴とする戻り光制
御装置。 - 【請求項４】 請求項１において可動構造体と静電駆動
機構とが金属めっきにより形成されたことを特徴とする
戻り光制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32432495A JPH09159939A (ja) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | 戻り光制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32432495A JPH09159939A (ja) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | 戻り光制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09159939A true JPH09159939A (ja) | 1997-06-20 |
Family
ID=18164526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32432495A Withdrawn JPH09159939A (ja) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | 戻り光制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09159939A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001050585A1 (en) * | 2000-01-05 | 2001-07-12 | Iolon, Inc. | Tiltable electrostatic microactuator and method for using same |
| WO2004041710A1 (ja) * | 2002-11-06 | 2004-05-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 変位検出機能を備えたマイクロアクチュエータ、および当該マイクロアクチュエータを備えた可変形ミラー |
| US6894420B2 (en) * | 2002-03-14 | 2005-05-17 | Memx, Inc. | Non-linear actuator suspension for microelectromechanical systems |
| CN100405122C (zh) * | 2002-11-06 | 2008-07-23 | 松下电器产业株式会社 | 带有位移检测功能的微执行器 |
| JP2013522600A (ja) * | 2010-03-09 | 2013-06-13 | シーウェア システムズ | 光学干渉計におけるミラー位置を決定する技法 |
| JP2015527936A (ja) * | 2012-06-13 | 2015-09-24 | パーデュー・リサーチ・ファウンデーションＰｕｒｄｕｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ | マイクロ電気機械システムおよびマイクロ電気機械システムの使用 |
| WO2015146145A1 (ja) * | 2014-03-28 | 2015-10-01 | 住友精密工業株式会社 | 駆動装置 |
| WO2015146146A1 (ja) * | 2014-03-28 | 2015-10-01 | 住友精密工業株式会社 | 駆動装置 |
-
1995
- 1995-12-13 JP JP32432495A patent/JPH09159939A/ja not_active Withdrawn
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6333584B1 (en) | 2000-01-05 | 2001-12-25 | Iolon, Inc. | Tiltable electrostatic microactuator and method for using same |
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| US7368846B2 (en) | 2002-11-06 | 2008-05-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Microactuator with displacement sensing function and deformable mirror including the microactuator |
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| US7635939B2 (en) | 2002-11-06 | 2009-12-22 | Panasonic Corporation | Microactuator with displacement sensing function and deformable mirror including the microactuator |
| JP2013522600A (ja) * | 2010-03-09 | 2013-06-13 | シーウェア システムズ | 光学干渉計におけるミラー位置を決定する技法 |
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| US10411182B2 (en) | 2014-03-28 | 2019-09-10 | Sumitomo Precision Products Co., Ltd. | Drive apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030304 |