(57)【要約】【課題】ミラーの表面金属膜に入射した光によって表面金属膜と平板部が加熱されて湾曲することを防止する。【解決手段】一方の可撓ビーム１０ｂにｎ型の半導体７６ｄを配置し、他方の可撓ビーム１０ａにｐ型の半導体７６ａを配置する。ｎ型の半導体７６ｄとｐ型の半導体７６ａの間で通電すると、平板部８と基板４の間で熱が移送される。すなわちペルチェ素子９０が形成される。ペルチェ素子９０への通電方向によって平板部８と基板４の間での熱の移送方向が決定される。表面金属膜１６等が加熱されれば冷却し、冷却されれば加熱することができる。表面金属膜１６の温度を調整して表面金属膜１６と平板部８が湾曲することを防止できる。【選択図】図４
2010139546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して反射面が揺動可能なミラーであり、
基板と可撓ビームと平板部と表面金属膜を備えており、
平板部は可撓ビームによって基板から間隙を隔てた位置において基板に対して揺動可能に支持されており、
平板部のうちの基板と反対側の表面に反射面を提供する表面金属膜が形成されており、
基板から可撓ビームを経て平板部に至るルートに沿って、通電すると平板部と基板の間で熱を移送するペルチェ素子が形成されていることを特徴とするミラー。
【請求項２】
一対の可撓ビームが基板と平板部を接合しており、
平板部のうちの基板側の表面に裏面金属膜が形成されており、
一方の可撓ビームにｎ型の導電体が配置されており、他方の可撓ビームにｐ型の導電体が配置されており、
ｎ型の導電体とｐ型の導電体が裏面金属膜で電気的に接続されてペルチェ素子が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のミラー。
【請求項３】
一対の可撓ビームに熱電対を構成する一対の導電体がさらに配置されていることを特徴とする請求項２に記載のミラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に対して反射面が揺動可能なミラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
映像を投影する映像投影装置（例えばプロジェクタ−）のなかには、多数のミラーによって構成されているものがある。多数のミラーからの反射光をスクリーンに向けて投影する。個々のミラーは基板に対して揺動可能となっている。個々のミラーの揺動角度を制御することによって、ミラーごとに、スクリーンに向けて光を反射するか、スクリーン外に向けて光を反射するかを切換えることができる。個々のミラーの揺動角度を制御することによって、スクリーンに所望の映像パターンを表示することができる。
反射面が基板に対して揺動可能なミラーの利用範囲は、映像投影装置に限られず、各種のセンサに利用されることもある。
【０００３】
反射面が基板に対して揺動可能なミラーを製造する際には、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems、シリコン基板、ガラス基板、有機材料等から、半導体集積回路作製技術を用いて作製される構造体）が多用される。ＭＥＭＳを利用すると、多数の微小なミラー群を一挙に作成することができる。
【０００４】
反射面が基板に対して揺動可能なミラーを製造する際には、基板と可撓ビームと平板部を備えているＭＥＭＳが多用される。ＭＥＭＳに用いられるシリコン基板、ガラス基板、有機材料などの反射率が相対的に低いことから、平板部のうちの基板と反対側の表面に表面金属膜を形成し、その表面金属膜によって反射面を提供する構造が多用される。
この構造のミラーは、基板側に基板側電極を形成する。基板側電極に平板部と異なる電圧を加えると、基板側電極が基板側電極に向い合う範囲の平板部を静電引力によって吸引する。この吸引力によって、平板部が基板に対して揺動する。可撓ビームは柔軟であることから、平板部が基板に対して揺動するのを許容する。
【０００５】
可撓ビームによって平板部を支持する構造は様々であり、ほぼ矩形の平板部の対称軸に沿って伸びる一対の可撓ビームによって平板部を基板に対して支持する場合もある。この場合には、一対の可撓ビームが捩じれることによって平板部が揺動する。あるいは可撓ビームが撓むことによって平板部が揺動する構造も知られている。平板部を支持する可撓ビームの本数は２本に限られない。１本の可撓ビームで平板部を支持する構造も知られている。
【０００６】
ミラーをプロジェクターに利用する場合、ミラーに光が入射する。表面金属膜に入射した光の一部は熱に変わってミラーを加熱する。一般に、表面金属膜の熱膨張率が平板部の熱膨張率に比べて大きいために、ミラーが加熱すると平板部と表面金属膜が表面側に凸に湾曲する。このために、ミラーで反射された光が発散してしまう。また、ミラーの雰囲気温度が変化した場合にも、平板部と表面金属膜が湾曲する。ミラーの周囲が高温になれば表面金属膜は表面側に凸に湾曲し、低温になれば表面金属膜は表面側に凹に湾曲する。いずれにしても、表面金属膜の平面度が損なわれる。
【０００７】
特許文献１に熱伝導率の高い物質で平板部を被覆することによって、ミラーに入射した光によって発生した熱を放散するミラーが開示されている。特許文献２に、振動する平板部の周囲を冷却する冷却装置を備えたＭＥＭＳが開示されている
【特許文献１】特開２００７−２７１９０９号公報
【特許文献２】特開２００８−３２５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の技術では、熱伝導率の高い物質を利用することで、表面金属膜が過熱されるのを防止する。表面金属膜が過熱されなければ表面金属膜が大きく湾曲するのを防止できる。しかしながら表面金属膜から基板に向けて伝熱することで表面金属膜が過熱されることを防止する方式なので、表面金属膜が加熱されること自体は防止できず、表面金属膜が湾曲すること自体は避けられない。また表面金属膜から基板に向けて伝熱する方式なので、雰囲気温度が変化すれば、表面金属膜の熱膨張率と平板部の熱膨張率の差異によって表面金属膜と平板部が湾曲することを防止できない。
【０００９】
特許文献２の技術では、積極的に冷却することから、平板部が加熱されることを防止できる。また雰囲気温度の変化に抗して平板部の温度を一定温度に維持することもできる。しかしながら、特許文献２の技術では、冷却装置と平板部の間に空気が介在しており、空気を冷却することによって平板部の温度を一定温度に維持する。空気を介して冷却することから、応答時間が遅い。平板部で発生する熱量が時間に対して変化する場合には、平板部の温度を一定温度に維持することができない。
【００１０】
本発明では、加熱冷却機構を組み込んだミラーを提供する。本発明では、加熱冷却機構と平板部の間に空気が存在せず、固体の熱伝導によって平板部が加熱冷却されるミラーを提供する。本発明では、平板部が加熱して表面に向けて凸に湾曲すれば、平板部から基板に向けて熱を移送することで平板部を平坦に維持する。本発明では、平板部が冷却されて裏面に向けて凸に湾曲すれば（表面からみれば凹に湾曲している）、基板から平板部に向けて熱を移送することで平板部を平坦に維持する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のミラーは、基板に対して反射面が揺動可能なミラーであり、基板と可撓ビームと平板部と表面金属膜を備えている。平板部は可撓ビームによって基板から間隙を隔てた位置において基板に対して揺動可能に支持されている。平板部のうちの基板と反対側の表面には反射面を提供する表面金属膜が形成されている。
本発明のミラーでは、基板から可撓ビームを経て平板部に至るルートに沿って、通電すると平板部と基板の間で熱を移送するペルチェ素子が形成されている。
ペルチェ素子は、通電方向によって熱の移送方向を変える。平板部が加熱して表面に向けて凸に湾曲する場合には、平板部から基板に向けて熱を移送する方向に通電することで平板部が冷却され、平板部が平坦に維持される。平板部が冷却されて裏面に向けて凸に湾曲する場合には、基板から平板部に向けて熱を移送する方向に通電することで平板部が加熱され、平板部が平坦に維持される。本発明では、加熱冷却機構と平板部の間に空気が介在せず、温度変化の応答速度が速い。平板部に加わる熱量が時間的に変化する場合でも、平板部の温度変化を防止し、平板部が湾曲することを防止できる。反射面の平面度が高いミラーが提供される。
【００１２】
可撓ビームの本数は限定されない。１本の可撓ビームで平板部が支持されている場合でも、通電すると平板部と基板の間で熱を移送するペルチェ素子を形成することができる。例えば一本の可撓ビームを左右の中央線で絶縁し、例えば左半分をｎ型の半導体で形成するとともに右半分をｐ型の半導体で形成する。ｎ型の半導体には基板から平板部に向けて電流が流れるとともにｐ型の半導体には平板部から基板に向けて電流が流れる向きに通電すれば、平板部から基板に向けて熱を移送して平板部を冷却することができる。
【００１３】
一対の可撓ビームで平板部を支持している場合には、一方の可撓ビームにｎ型の導電体を配置し、他方の可撓ビームにｐ型の導電体を配置することが好ましい。平板部自体を導体で構成してもよいが、平板部のうちの基板側の表面（裏面ということにする）に裏面金属膜を形成してもよい。この場合、平板部は絶縁体で形成されていてもよいし、絶縁膜で被覆されていてもよい。裏面金属膜を利用すると、ｎ型の導電体とｐ型の導電体を裏面金属膜で電気的に接続することができ、ｎ型の導電体と裏面金属膜とｐ型の導電体によってペルチェ素子を形成することができる。
ここで、ｎ型の導電体という場合、ｎ型の半導体であってもよいし、ｎ型の金属であってもよい。ｐ型の場合も同様である。
この場合、一方の可撓ビームから裏面金属膜を経由して他方の可撓ビームに向けて流れる方向に通電することで、両方のビームで平板部から基板に向けて熱を移送し、平板部を冷却する状態を作り出すことができる。逆に、他方の可撓ビームから裏面金属膜を経由して一方の可撓ビームに向けて流れる方向に通電することで、両方のビームで基板から平板部に向けて熱を移送し、平板部を加熱する状態を作り出すことができる。
【００１４】
ペルチェ素子を制御する際には、雰囲気温度を検知して通電方向と通電量を制御することもできるし、反射したビームの発散度等を検出して通電方向と通電量を制御することもできる。従って、ミラーに温度検出機構を設けることが不可欠ではないが、ミラー温度を検出する温度検出機構を設けることが好ましい。この場合、一対の可撓ビームに、熱電対を構成する一対の導電体を付加して配置することが好ましい。例えば、一方の可撓ビームにｎ型の導電体を配置し（ペルチェ素子を構成するｎ型の導電体と別であり、両者は絶縁されている）、他方の可撓ビームにｐ型の導電体（ペルチェ素子を構成するｐ型の導電体と別であり、両者は絶縁されている）を配置することが好ましい。あるいは、一方の可撓ビームにｐ型の導電体を配置し、他方の可撓ビームにｎ型の導電体を配置して熱電対を構成してもよい。ｐ型の導電体とｎ型の導電体の間を裏面金属膜で接続してもよい。
この場合、平板部の温度に対応する電圧が熱電対に発生する。熱電対に発生する電圧から平板部の温度を検知し、ペルチェ素子を制御し、平板部が加熱されていれば冷却し、平板部が冷却されていれば加熱することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のミラーによると、ペルチェ素子によって能動的に平板部と表面金属膜の温度を調温することができる。しかも、ペルチェ素子によって平板部からの熱の移送または平板部への熱の移送が行われ、平板部の温度が迅速に調温される。平板部に加わる熱量が時間に対して変化する場合にも、平板部の温度を一定温度に調温し続けることができ、表面金属膜を平面に維持することができる。ミラーで反射した光ビームの広がり角度を一定に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
下記に説明する実施例の主要な特徴を最初に列記する。
（特徴１）基板と可撓ビームと平板部をシリコン基板から作成したＭＥＭＳで構成する。
（特徴２）平板部は左右対称軸を備えており、その左右対称軸に沿って一対の可撓ビームが配置されている。
（特徴３）一方の可撓ビームにはｐ型シリコンが配置されており、他方の可撓ビームにはｎ型シリコンが配置されている。
（特徴４）一方の可撓ビームに配置されているｐ型シリコンと、他方の可撓ビームに配置されているｎ型シリコンは、基板から絶縁されている。
（特徴５）平板部の裏面に形成されている裏面金属膜が、ｐ型シリコンとｎ型シリコンを電気的に接続している。
（特徴６）平板部が導電体で形成されており、平板部がｐ型シリコンとｎ型シリコンを電気的に接続している。
（特徴７）表面金属膜が平板部に加える熱応力と、裏面金属膜が平板部に加える熱応力がほぼ等しく調整されている。
（特徴８)平板部の温度を検知する温度検知機構が形成されており、その検出端子が基板に形成されている。
（特徴９）温度検知機構が、熱電対で構成されている。
（特徴１０）ｐ型シリコンとｎ型シリコンの間に、電圧を調整できる電源を使用する。
（特徴１１）ｐ型シリコンとｎ型シリコンの間に、通電方向を切換えられる電源を使用する。
【実施例】
【００１７】
（第１実施例）
図１は、第１実施例のミラーを模式的に示す斜視図である。ミラー２は、基板４と、平板部８と、一対の可撓ビーム１０ａ，１０ｂと、第１基板側電極１２と、第２基板側電極１４と、表面金属膜１６と、裏面金属膜１８等により構成されている。
図１は、図示の明瞭化のために、可動ビーム１０ａ，１０ｂが基板４から離脱した状態を示している。実際には、ポイントａの点がポイントｂの位置にあり、ポイントｃの点がポイントｄの位置にあり、ポイントｅの点がポイントｆの位置にある。また図示の明瞭化のために、各部材の厚みが誇張して図示されている。
【００１８】
基板４には、平板部８の周囲を一巡するフレーム部４ａが形成されている。フレーム部４ａは、基板４の一部である。
一対の可撓ビーム１０ａ，１０ｂは、フレーム部４ａと平板部８を接合している。平板部８は、一対の可撓ビーム１０ａ，１０ｂによって、基板４から間隙を隔てた位置に支持されている。一対の可撓ビーム１０ａ，１０ｂはしなやかであり、ねじれ変形することができる。一対の可撓ビーム１０ａ，１０ｂは、一対の可撓ビーム１０ａ，１０ｂの延長軸Ａの周りに平板部８が揺動することを許容する。
平板部８の表面（すなわち基板４と反対側の面）に、表面金属膜１６が形成されている。表面金属膜１６はアルミ合金であり、表面の反射率が高い。表面金属膜１６の表面は、ミラー２の反射面として利用される。
平板部８の裏面（すなわち基板４側の面）に、裏面金属膜１８が形成されている。裏面金属膜１８は鉄系合金である。
【００１９】
平板部８はシリコン材料で形成されており、熱膨張率が相対的に小さい。表面金属膜１６と裏面金属膜１８は金属で形成されており、熱膨張率が相対的に大きい。平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８は、常温で平面となっている。ミラー２が加熱されると、表面金属膜１６が平板部８の上面に引張応力を加える。同時に、裏面金属膜１８が平板部８の下面に引張応力を加える。表面金属膜１６が平板部８の上面に加える引張応力と、裏面金属膜１８が平板部８の下面に加える引張応力はほぼ等しい。従って、平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８の温度が常温から変化しても、平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８は平面を維持しやすい。
【００２０】
本実施例では、後記するように、基板４（具体的にはそのうちのフレーム部４ａ）から可撓ビーム１０ａ，１０ｂを経て平板部８に至るルートに沿って、通電すると平板部８とフレーム部４ａの間で熱を移送するペルチェ素子９０（図２）が形成されており、平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８が常温に維持される。平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８の温度変化が小さく抑えられることと、平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８が湾曲しづらいことがあいまって、表面金属膜１６の表面（反射面）は、正確な平面に維持される。
【００２１】
図２は、図１のII―II線の断面図である。図示の明瞭化のために、膜の厚みが誇張して表示されている。基板４は、単結晶シリコンより成る。参照番号７０は、基板４の裏面を覆う保護膜であり、二酸化シリコンより成る。参照番号７２は、基板４の表面を覆う保護膜であり、二酸化シリコンより成る。第１基板側電極１２と、第２基板側電極１４は、保護膜７２内に埋め込まれている。二酸化シリコンの膜７０、７２は、絶縁膜である。
フレーム部４ａは、単結晶シリコンより成る。フレーム部４ａは基板４の一部である。フレーム部４ａは、基板４の表面から上方に伸びている。
【００２２】
平板部８と可撓ビーム１０ａ，１０ｂは、シリコン層７６の表面にシリコン層８０が積層された積層構造で構成されている。参照番号７４はシリコン層７６の裏面を覆う保護膜であり、二酸化シリコンより成る。参照番号７８はシリコン層７６の表面とシリコン層８０の裏面を覆う保護膜であり、シリコン層７６とシリコン層８０を接合しているとともに、シリコン層７６とシリコン層８０を絶縁している。保護膜７８は、二酸化シリコンより成る。参照番号８２はシリコン層８０の表面を覆う保護膜であり、二酸化シリコンより成る。二酸化シリコンの膜７４，７８，８２は、絶縁膜である。
【００２３】
表面金属膜１６は、平板部８の表面（正確には保護膜８２の表面）に密着している。裏面金属膜１８は、平板部８の裏面（正確にはシリコン層７６の裏面）に密着している。裏面金属膜１８は、保護膜７４によって被覆されている。
【００２４】
図１に示すように、基板４の表面には基板側電極１２，１４が形成されている。基板側電極１２は、平板部８の揺動中心軸Ａよりも一方側の平板部８に向い合う位置に形成されている。基板側電極１４は、平板部８の揺動中心軸Ａよりも他方側の平板部８に向い合う位置に形成されている。図２に示すように、基板側電極１２，１４は保護膜７２によって被覆されている。
【００２５】
図１に示すように、可撓ビーム１０ａ，１０ｂは、ほぼ正方形の平板部８の左右対称軸Ａに沿って、平板部８の両サイドに伸びており、フレーム部４ａに一体化している。可撓ビーム１０ａ，１０ｂと平板部８は同一の積層構造で構成されており、一体化している。平板部８の周囲のうち、可撓ビーム１０ａ，１０ｂを形成する範囲以外の部分のシリコン材料を除去することで、平板部８とフレーム部４ａに分離される。同時に、可撓ビーム１０ａ，１０ｂが形成される。なお、基板４と平板部８の間に犠牲層を形成しておき、その犠牲層を除去することによって基板４と平板部８の間に間隙を形成することができる。平板部８は可撓ビーム１０ａ，１０ｂによって基板４から間隙を隔てた位置において基板４に対して揺動可能に支持されている。
【００２６】
シリコン層８０はフレーム部４ａに電気的に導通している。フレーム部４ａと基板４は、不純物を高濃度に含む単結晶シリコン層で形成されており、基板４は接地されている。シリコン層８０は、接地電圧に維持される。
シリコン層７６は、電気的抵抗が高い。図２に示すように、可撓ビーム１０ｂを形成する範囲のシリコン層７６ｄにはｎ型の不純物が添加され、ｎ型の半導体となっている。また、可撓ビーム１０ａを形成する範囲のシリコン層７６ａにはｐ型の不純物が添加され、ｐ型の半導体となっている。
【００２７】
図１に示すように、一方の可撓ビーム１０ｂに配置されているｎ型の半導体７６ｄは、保護膜７４，７８等によって、フレーム部４ａおよびシリコン層８０から絶縁されている。同様に、他方の可撓ビーム１０ａに配置されているｐ型の半導体７６ａは、保護膜７４，７８等によって、フレーム部４ａおよびシリコン層８０から絶縁されている。ｎ型の半導体７６ｄとｐ型の半導体７６ａのそれぞれには、接地電圧とは異なる電圧を印加することができる。
【００２８】
ｎ型化されている範囲７６ｄと、ｐ型化されている範囲７６ａ以外の範囲のシリコン層７６ｂは高抵抗である。裏面金属膜１８は、ｎ型の半導体７６ｄと、ｐ型の半導体７６ａに跨る範囲に形成されており、ｎ型の半導体７６ｄとｐ型の半導体７６ａは導通している。
【００２９】
図２に示すように、参照番号９２は電源であり、スイッチ９４を閉じると、ｎ型の半導体７６ｄに正の電圧を印加し、ｐ型の半導体７６ａに負の電圧を印加することができる。すると、ｎ型の半導体７６ｄから裏面金属膜１８を介してｐ型の半導体７６ａに向けて電流が流れる。この時に、ｎ型の半導体７６ｄでもｐ型の半導体７６ａでも、平板部８からフレーム部４ａ（基板４の一部）に向けて熱が移送される。すなわち、ｎ型の半導体７６ｄと裏面金属膜１８とｐ型の半導体７６ａによって、ペルチュ素子９０が形成される。スイッチ９４を閉じるとペルチェ素子９０によって平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８が冷却される。平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８が加熱される場合には、スイッチ９４を閉じることによって平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８が冷却され、平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８が加熱されないようにすることができる。
表面金属膜１６を照射する光によって表面金属膜１６等が加熱されるような場合には、スイッチ９４を閉じる。するとペルチェ素子９０によって平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８が冷却され、平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８が加熱されないようにすることができる。表面金属膜１６の表面を常に平面に維持することができる。
【００３０】
図３は、図１のIII−III線の断面図である。一方の基板側電極１２に正電圧を印加した状態を示している。基板側電極１２に正電圧を印加すると、裏面金属膜１８と基板側電極１２の間に一定の電位差が発生する。そのため、裏面金属膜１８と基板側電極１２の間に吸引力が作用し、平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８は図３の時計回転方向に揺動する。
スイッチ９４が開放されていると、裏面金属膜１８は接地電圧に等しい。スイッチ９４を閉じると、裏面金属膜１８の電圧は上昇する。この電圧上昇分をΔＶボルトとする。スイッチ９４が開放されている状態で平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８を時計回転方向に揺動させるときには、基板側電極１２にＶ１ボルトを加える。スイッチ９４を閉じた状態で平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８を時計回転方向に揺動させるときには、基板側電極１２にＶ１＋ΔＶボルトを加える。このようにすると、スイッチ９４を開けていても閉じていても、基板側電極１２と裏面金属膜１８との間にＶ１ボルトの電位差が発生する。従って基板側電極１２と裏面金属膜1８の間の電位差は、スイッチ９４を閉じていても開けていても、一定に保たれる。基板側電極１２にスイッチ９４の開閉状態に依存した電圧を印加することによって、スイッチ９４の開閉状態と無関係に、一定の吸引力を発生させることができる。すなわち、ペルチェ素子９０によって平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８を冷却しているか否かとは無関係に、平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８を図３の時計回転方向に揺動させることができる。
同様に、他方の基板側電極１４に印加する電圧をスイッチ９４の開閉状態に合わせて切換えると、スイッチ９４の開閉状態にかかわらずに常に一定の電位差を裏面金属膜１８と基板側電極１４の間で維持することができる。スイッチ９４を開けていても閉じていても、すなわちペルチェ素子９０で熱を移送しているか否かとは無関係に、表面金属膜１６を反時計回転方向に揺動させることができる。
図３の参照番号９８は、基板側電極１４に印加する電圧の時間に対する変化パターンの一例を示し、参照番号９９は、基板側電極１２に印加する電圧の時間に対する変化パターンの一例を示している。図示されているように、基板側電極１２，１４のうちの一方にのみ正電圧を印加し、正電圧をかけた基板側電極と反対側の基板側電極に印加する電圧を接地電圧に維持する様子を示している。このように駆動すると、表面金属膜１６は、時計回転方向に揺動した状態と反時計回転方向に回転した状態に交互に繰り返す。正電圧印加中の電圧をスイッチ９４の開閉に同期して調整すると、平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８の積層体の揺動動作とは独立して、ペルチェ素子９０によって、平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８の積層体から熱を奪ったり、奪わなかったりする状態を切換えることができる。
【００３１】
（第２実施例）
図４は、第２実施例のミラー２を平板部８の揺動中心Ａに沿って切った断面図である。図２と同一部分には、同じ参照番号を与えることで重複説明を省略する。
【００３２】
参照番号１９２と１９４は、連動スイッチを示している。スイッチ１９２が、図４の実線で示すように閉じられていると、スイッチ１９４も図４の実線で示すように閉じられる。逆にスイッチ１９２が、図４の破線で示すように閉じられると、スイッチ１９４も図４の破線で示すように閉じられる。スイッチ１９２とスイッチ１９４は、別個独立に作動することができない。
【００３３】
例えば、スイッチ１９２，１９４を図４の実線で示すように閉じると、ｎ型の半導体７６ｄに正の電圧が印加され、ｐ型の半導体７６ａに負の電圧が印加される。ｎ型の半導体７６ｄから裏面金属膜１８を介してｐ型の半導体７６ａに向けて電流が流れる。その時、ｎ型の半導体７６ｄでもｐ型の半導体７６ａでも、平板部８からフレーム部４ａに向けて熱が移送される。すなわち、ｎ型の半導体７６ｄと裏面金属膜１８とｐ型の半導体７６ａによって、ペルチェ素子９０が形成される。スイッチ１９２，１９４を図４の実線で示すように閉じると、ペルチェ素子９０によって平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８が冷却される。平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８が加熱される場合には、スイッチ１９２，１９４を図４の実線で示すように閉じることによって、平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８が冷却され、平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８の加熱を防ぐことができる。
表面金属膜１６を照射する光によって表面金属膜１６等が加熱されるような場合には、スイッチ１９２，１９４を図４の実線で示すように閉じる。すると、ペルチェ素子９０によって平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８が冷却される。平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８が加熱されないようにすることができる。表面金属膜１６の表面を平坦に維持することができる。
【００３４】
逆に、スイッチ１９２，１９４を図４の破線で示すように閉じると、ｐ型の半導体７６ａに正の電圧が印加され、ｎ型の半導体７６ｄに負の電圧が印加される。ｐ型の半導体７６ａから裏面金属膜１８を介してｎ型の半導体７６ｄに向けて電流が流れる。前記したスイッチ１９２，１９４を図４の実線で示すように閉じる場合とは、通電方向が逆になる。その時、ｎ型の半導体７６ｄでもｐ型の半導体７６ａでも、フレーム部４ａから平板部８に向けて熱が移送される。すなわち、ｎ型の半導体７６ｄとｐ型の半導体７６ａによって、ペルチェ素子９０が形成される。スイッチ１９２，１９４を図４の破線で示すように閉じると、ペルチェ素子９０によって平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８が加熱される。平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８が冷却される場合には、スイッチ１９２，１９４を図４の破線で示すように閉じることによって平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８が加熱され、平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８が冷却されることを防ぐことができる。
雰囲気温度の低下などによって表面金属膜１６等が冷却されるような場合には、スイッチ１９２，１９４を図４の破線で示すように閉じる。すると、ペルチェ素子９０によって平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８が加熱される。平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８が冷却されないようにすることができる。表面金属膜１６の表面を平坦に維持することができる。
【００３５】
ペルチェ素子９０は、ｎ型の半導体７６ｄからｐ型の半導体７６ａに向けて通電すると平板部８からフレーム部４ａに向けて熱を移送し、逆方向に通電するとフレーム部４ａから平板部８へ向けて熱を移送する。ペルチェ素子９０は、通電方向によって熱の移送方向が決定され、平板部８と表面金属膜１６の温度を調温することができる。熱の移送方向を変化させることができるために、表面金属膜１６の表面を常に平坦に維持することができる。
【００３６】
本実施例の場合も、基板側電極に加える電圧をスイッチ１９２，１９４の状態に同期して切換えることで、基板側電極と裏面金属膜１８の間の電位差を一定に維持する。ミラーの揺動動作とミラーの冷却を独立に制御することができ、ミラーの揺動動作とミラーの加熱を独立に制御することができる。
第１・第２実施例では、裏面金属膜１８を利用している。これに代えて、ｎ型の半導体領域７６ｄとｐ型の半導体領域７６ａの間に位置するシリコン材料７６ｂを導体化してもよい。ペルチェ素子９０によって調温することから、表面金属膜１６が平板部８に与える熱応力を相殺する。裏面金属膜１８を省略することができる。また裏面金属膜１８に代えて金属配線を用いてもよい。
【００３７】
（第３実施例）
図５は、第３実施例のミラー２でのペルチェ素子９０と熱電対１２０の関係を示す模式図である。第３実施例は、第１実施例に、連動スイッチであるスイッチ１９２，１９４と熱電対１２０を付加したものである。図２と同一部分には、同じ参照番号を与えることで重複説明を省略する。参照番号６０ａは、単結晶シリコンにｐ型の不純物が添加されており，ｐ型の半導体である。参照番号６０ｂは、単結晶シリコンにｎ型の不純物が添加されており、ｎ型の半導体である。ｐ型の半導体６０ａは可撓ビーム１０ａ（図１）に配置にされ、ｎ型の半導体６０ｂは可撓ビーム１０ｂ（図１）に配置されている。ｎ型の半導体６０ｂとｐ型の半導体６０ａは裏面金属膜１８と接しており、電気的に導通している。ｎ型の半導体６０ｂとｐ型の半導体６０ａは、裏面金属膜１８と接している部分以外は絶縁膜で覆われている。ｎ型の半導体６０ｂとｐ型の半導体６０ａは、裏面金属膜１８のみと導通している。
【００３８】
スイッチ１９２が、図５の実線で示すように閉じられていると、スイッチ１９４も図５の実線で示すように閉じられる。逆にスイッチ１９２が、図５の破線で示すように閉じられていると、スイッチ１９４も図５の破線で示すように閉じられる。スイッチ１９２とスイッチ１９４は、連動して作動する。図５の実線で示すようにスイッチ１９２，１９４を閉じると、ｎ型の半導体７６ｄに正電圧が印加され、ｐ型の半導体７６ａに負電圧が印加される。電流は、ｎ型の半導体７６ｄから裏面金属膜１８を介してｐ型の半導体７６ａの方向へ流れていくために、熱は平板部８からフレーム部４ａ方向へ移送される。スイッチ１９２，１９４を図５の破線で示すように閉じると、電流はｐ型の半導体７６ａから裏面金属膜１８を介してｎ型の半導体７６ｄの方向へ流れていくために、熱はフレーム部４ａから平板部８の方向へ移送される。ｎ型の半導体７６ｄと裏面金属膜１８とｐ型の半導体７６ａによって、ペルチェ素子９０が形成される。ペルチェ素子９０は通電方向によって熱の移送方向を決めることができる。
【００３９】
表面金属膜１６が加熱される場合、ｎ型の半導体６０ｂとｐ型の半導体６０ａの裏面金属膜１８と接する側が加熱される。ｎ型の半導体６０ｂとｐ型の半導体６０ａで、裏面金属膜１８と接する側の温度が相対的に高温になり、フレーム部４ａと接合する側では相対的に低温になる。ｎ型の半導体６０ｂの両端で温度差が生じ、ｐ型の半導体６０ａの両端でも温度差が生じる。その生じた温度差に応じた電圧が発生する。すなわちｎ型の半導体６０ｂと裏面金属膜１８とｐ型の半導体６０ａによって、熱電対が形成される。発生した電圧を電圧計２００で測定することで、平板部８の温度がわかる。
電圧計２００で得られた電圧によって平板部８が加熱されていることがわかれば、スイッチ１９２とスイッチ１９４が制御され、図５の実線で示すように閉じられる。前記したように、スイッチ１９２，１９４を実線のように閉じると、ペルチェ効果によって平板部８からフレーム部４ａの方向へ熱が移送され、平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８は冷却される。表面金属膜１６を平面に維持することができる。
【００４０】
逆に、表面金属膜１６が冷却される場合、ｎ型の半導体６０ｂとｐ型の半導体６０ａの裏面金属膜１８と接する側が冷却される。ｎ型の半導体６０ｂとｐ型の半導体６０ａで、裏面金属膜１８と接する側の温度が相対的に低温になり、フレーム部４ａと接合する側では相対的に高温になる。ｎ型の半導体６０ｂの両端で温度差が生じ、ｐ型の半導体６０ａの両端でも温度差が生じる。その生じた温度差に応じた電圧が発生する。すなわちｎ型の半導体６０ｂと裏面金属膜１８とｐ型の半導体６０ａによって、熱電対が形成される。発生した電圧を電圧計２００で測定することで、平板部８の温度がわかる。
電圧計２００で得られた電圧によって平板部８が冷却されていることがわかれば、スイッチ１９２とスイッチ１９４が制御され、図５の破線に示すように閉じられる。前記したように、スイッチ１９２，１９４を破線のように閉じると、ペルチェ効果によってフレーム部４ａから平板部８の方向へ熱が移送され、平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８は加熱される。表面金属膜１６を平面に維持することができる。
【００４１】
熱電対１２０で発生した電圧を電圧計２００で測定することによって、平板部８の温度が検知され、ペルチェ素子９０での通電方向を制御することができる。表面金属膜１６が加熱されても冷却されても、ペルチェ素子９０によって表面金属膜１６の温度を一定に保つことができるために、表面金属膜１６を平面に維持することができる。
【００４２】
さらに熱電対１２０で発生した電圧を電圧計２００で測定することによって、ペルチェ素子９０での通電方向を制御するとともに、ペルチェ素子９０に印加する電圧をも変えることができる。ペルチェ素子９０に印加する電圧を変化させると、ペルチェ素子９０の通電量が変化し、平板部８とフレーム部４ａの間での熱の移送量を調節することが可能である。
例えば、スイッチ１９２とスイッチ１９４を図５の実線に示すように閉じて平板部８を冷却している間に熱電対１２０によって測定される温度が平板部８の加熱状態を示す場合、電圧を調整可能な電源１９９を用いていれば、電源電圧を上昇させることができる。するとより多くの熱が平板部８からフレーム部４ａの方向に移送され、平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８をより強く冷却することができる。逆に、スイッチ１９２とスイッチ１９４を図５の破線に示すように閉じて平板部８を加熱している間に熱電対１２０によって測定される温度が平板部８の冷却状態を示す場合、電圧を調整可能な電源１９９を用いていれば、電源電圧を上昇させることができる。するとより多くの熱がフレーム部４ａから平板部８の方向に移送され、平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８をより強く加熱することができる。
熱電対１２０によって表面金属膜１６の温度がわかるために、ペルチェ素子９０によって正確に温度を制御することができる。表面金属膜１６の温度が時間的に変化する場合でも、ペルチェ素子９０によってフレーム部４ａと平板部８の間での熱の移送方向と移動量を調整することができ、迅速に表面金属膜１６の温度を調整することができる。表面金属膜１６は常にフラットに維持される。
本実施例では、熱電対１２０をｎ型の半導体６０ｂとｐ型の半導体６０ａの一対の導電体で構成している。しかしながら、熱電対１２０は、ゼーベック係数の高い金属の組み合わせによって構成することもできる。
【００４３】
本実施例での平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８の揺動動作は、上記した第２実施例と同様に制御される。さらに、本実施例では、熱電対１２０で測定される平板部８の温度によって、電源電圧が変化する。電源電圧が変化すると、裏面金属膜１８にかかる電圧も変化する。その変化する電源電圧に対応した正電圧を一方の基板側電極に印加し、他方の基板側電極を接地電圧に維持すると、裏面金属膜１８にかかる電圧とは無関係に平板部８は揺動する。
【００４４】
表面金属膜１６を揺動させることとは独立して、熱電対１２０で検知した温度をもとに、ペルチェ素子９０によって平板部８と表面金属膜１６と裏面金属膜１８の積層体とフレーム部６の間で熱を移送することとが可能である。表面金属膜１６を揺動させるながら金属表面膜１６の温度を厳密に調節できる。表面金属膜１６を平坦に維持することができる。
【００４５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００４６】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第1実施例のミラーを模式的に示す斜視図である。
【図２】第１実施例のミラーの断面図である。
【図３】第１実施例のミラーの断面図である。
【図４】第２実施例のミラーの断面図である。
【図５】第３実施例のミラーの裏面金属膜と可撓ビームの一部を示した模式図である。
【符号の説明】
【００４８】
２  ミラー
４  基板
４ａ  フレーム部
８  平板部
１０ａ  可撓ビーム
１０ｂ  可撓ビーム
１２  基板側電極
１４  基板側電極
１６  表面金属膜
１８  裏面金属膜
６０ａ  ｐ型の半導体
６０ｂ  ｎ型の半導体
７０  保護膜
７２  保護膜
７４  保護膜
７６  シリコン層
７６ａ  ｐ型の半導体  
７６ｂ  シリコン層
７６ｄ  ｎ型の半導体
７８  保護膜
８０  シリコン層
８２  保護膜
９０  ペルチェ素子
９２  電源
９４  スイッチ
９８  電圧の変動パターン
９９  電圧の変動パターン
１２０  熱電対
１９２  スイッチ
１９４  スイッチ
１９９  電源
２００  電圧器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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