(57)【要約】【課題】  駆動力が小さい光学装置を提供すること。【解決手段】  光学装置２では、副アクチュエータ９２に電圧を印加し、ついで第１主アクチュエータ９０に電圧を印加する。副アクチュエータ９２は支持部１６から離れているためにトルクが大きい。副アクチュエータ９２に電圧を印加すると、可動ミラー３０の半円部３４が基板１０に接近する。これに伴って第１主アクチュエータ９０の電極間距離が小さくなる。第１主アクチュエータ９０に電圧を印加すると、可動ミラー３０の長方形部３２のＤ３側が基板１０に接近する。電極間距離を小さくしてから第１主アクチュエータ９０に電圧を印加することによって、第１主アクチュエータ９０が可動ミラー３０を傾動させるために必要な吸引力を発生するための駆動電圧を低減することができる。【選択図】図１
2010054627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームの反射方向を変える光学装置であり、
基板と支持部と可動ミラーと第１主アクチュエータと副アクチュエータを備えており、
前記支持部は、前記基板から上方に伸びており、
前記可動ミラーは、前記支持部に連なっており、前記基板から間隙を隔てた高さで前記基板に対向して伸びており、前記基板と反対側の面に反射面が形成されており、前記基板に垂直な主傾動面内で前記基板に対して傾動可能であり、前記主傾動面に交差するとともに前記基板に垂直な副傾動面内でも前記基板に対して傾動可能であり、
前記第１主アクチュエータは、前記主傾動面が前記基板に交差する直線に沿って前記支持部から伸びる方向を第１方向としたときに、前記第１方向が伸びている側の前記基板と前記可動ミラーの間に形成されており、前記可動ミラーの前記第１方向側の端部を前記基板に向けて接近させる吸引力を与え、
前記副アクチュエータは、前記副傾動面が前記基板に交差する直線に沿って前記支持部から伸びる方向を副傾動方向としたときに、前記副傾動方向が伸びている側の前記基板と前記可動ミラーの間に形成されており、前記可動ミラーの前記副傾動方向の端部を前記基板に向けて接近させる吸引力を与え、
前記副アクチュエータが動作して前記副アクチュエータの配置位置において前記可動ミラーと前記基板間の距離が接近すると、前記第１主アクチュエータの配置位置における前記可動ミラーと前記基板間の距離が接近する関係にあることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記支持部から前記第１主アクチュエータまでの距離よりも前記支持部から前記副アクチュエータまでの距離が長く、
前記副アクチュエータが先に動作し、ついで前記第１主アクチュエータが動作することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
第２主アクチュエータが付加されており、
前記第２主アクチュエータは、前記第１方向と逆向きである第２方向が伸びている側の前記基板と前記可動ミラーの間に形成されており、前記可動ミラーの前記第２方向側の端部を前記基板に向けて接近させる吸引力を与え、
前記第１方向で前記基板と前記可動ミラーが接近している状態から前記第２方向で前記基板と前記可動ミラーが接近している状態に切換える際には、前記副アクチュエータを先に動作させ、ついで第２主アクチュエータを動作させ、
前記第２方向で前記基板と前記可動ミラーが接近している状態から前記第１方向で前記基板と前記可動ミラーが接近している状態に切換える際には、前記副アクチュエータを先に動作させ、ついで第１主アクチュエータを動作させることを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記第１主アクチュエータと前記副アクチュエータの間に、追加の副アクチュエータが配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項５】
前記第１主アクチュエータと前記第２主アクチュエータの間に、複数個の副アクチュエータが配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光学装置。
【請求項６】
前記可動ミラーは、前記支持部に可動梁を介して連結されている下層と、その下層に連結されている上層を備えており、その上層の上面に前記反射面が形成されており、前記反射面が前記支持部の上部を覆っていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項７】
前記第１主アクチュエータと前記副アクチュエータの両者が先に動作し、ついで前記第１主アクチュエータのみが動作することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームの反射方向を変える光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されている光学装置は、基板と、可動ミラーと、可動ミラーを基板に対して傾動可能に支持しているヒンジを備えている。ヒンジから一方側に伸びている側の可動ミラーの下面に第１電極が形成されており、ヒンジから他方側に伸びている側の可動ミラーの下面に第２電極が形成されている。可動ミラー側の第１電極に対向する範囲の基板の表面に基板側の第１電極が形成されており、可動ミラーの第２電極に対向する範囲の基板の表面に基板側の第２電極が形成されている。可動ミラー側の第１電極と基板側の第１電極によって第１電極対が形成されており、可動ミラー側の第２電極と基板側の第２電極によって第２電極対が形成されている。第１電極対と第２電極対は、ヒンジを挟んだ位置に配置されている。
第１電極対に電圧を印加すれば、第１電極対が配置されている側において可動ミラーが基板に接近する。第２電極対に電圧を印加すれば、第２電極対が配置されている側において可動ミラーが基板に接近する。すなわち、特許文献１に開示されている光学装置は、可動ミラーを２方向に傾動させることができる。可動ミラーの傾動方向を変えることで、光ビームの進行方向を変えることができる。
【特許文献１】特開平５-１９６８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
高コントラストで明るい投射像を得たいという要求がある。このために、可動ミラーを大きく傾動させて光ビームの進行方向を大きく変えたいという要求がある。基板と可動ミラーとの距離（ギャップと呼ぶ）を大きくすることによって、可動ミラーを基板に対して大きく傾動させることができる。
【０００４】
しかしながら、ギャップを大きくすると可動ミラーと基板との間の電極間距離も大きくなる。電極間距離が大きくなると、同じ大きさの電圧を印加したときに発生する吸引力が小さくなる。即ち、可動ミラーを傾動させるのに必要な吸引力を得るための駆動力（例えば駆動電圧）が大きくなってしまう。特許文献１の光学装置は、ギャップを大きくした場合に大きな駆動力が必要となる点で不満を残している。
【０００５】
本発明では、駆動力が小さくてすむ光学装置を提供する。特に、ギャップを大きくしても駆動力の増加を抑制することができる光学装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に開示されている技術は、光ビームの反射方向を変える光学装置に関する。この光学装置は、基板と支持部と可動ミラーと第１主アクチュエータと副アクチュエータを備えている。支持部は、基板から上方に伸びている。可動ミラーは、支持部に連なっており、基板から間隙を隔てた高さで基板に対向して伸びている。可動ミラーの基板と反対側の面に反射面が形成されている。可動ミラーは、基板に垂直な主傾動面内で基板に対して傾動可能である。可動ミラーは、主傾動面に交差するとともに基板に垂直な副傾動面内でも基板に対して傾動可能である。
【０００７】
主傾動面が基板に交差する直線に沿って支持部から伸びている方向を第１方向とすると、第１主アクチュエータは、第１方向が伸びている側の基板と可動ミラーの間に形成されている。第１主アクチュエータは、第１主アクチュエータが配置されている位置において、可動ミラーを基板に向けて接近させる吸引力を与える。すなわち、可動ミラーの第１方向側の端部を基板に向けて接近させる吸引力を与える。副傾動面が基板に交差する直線に沿って支持部から伸びている方向を副傾動方向とすると、副アクチュエータは、副傾動方向が伸びている側の基板と可動ミラーの間に形成されている。副アクチュエータは、副アクチュエータが配置されている位置において、可動ミラーを基板に向けて接近させる吸引力を与える。すなわち、可動ミラーの副傾動方向側の端部を基板に向けて接近させる吸引力を与える。
本発明では、副アクチュエータが動作して副アクチュエータが配置されている位置において可動ミラーと基板間の距離が接近すると、第１主アクチュエータが配置されている位置における可動ミラーと基板間の距離が接近する関係におかれている。
【０００８】
この構成によると、副アクチュエータによって第１主アクチュエータが配置されている位置における可動ミラーと基板間の距離を接近させてから、第１主アクチュエータによって第１主アクチュエータが配置されている位置の可動ミラーを基板に接近させることができる。
副アクチュエータによって第１主アクチュエータが配置されている位置における可動ミラーと基板間の距離を接近させるまでの間、第１主アクチュエータをも動作させる駆動方式もあれば、第１主アクチュエータを動作させない駆動方式もある。前者の駆動方式によると、副アクチュエータと第１主アクチュエータの双方によって第１主アクチュエータが配置されている位置における可動ミラーと基板間の距離を接近させる。その後に第１主アクチュエータのみで可動ミラーを基板に接近させる。第１主アクチュエータのみで可動ミラーを基板に吸引しはじめる段階では、第１主アクチュエータの電極間距離がすでに減少しているので、小さな駆動電圧で大きな吸引力を得ることができる。
【０００９】
後者の駆動方式でも、第１主アクチュエータで可動ミラーを基板に吸引しはじめる段階では、第１主アクチュエータの電極間距離が減少しているので、小さな駆動電圧で大きな吸引力を得ることができる。後者の駆動方式の場合、副アクチュエータに必要とされる駆動電圧が高ければ、技術的には有用でない。しかしながら、副アクチュエータによる可動ミラーの傾動によって光ビームの反射方向を変えるのでなく、第１主アクチュエータによる可動ミラーの傾動によって光ビームの反射方向を変えるのであれば、副アクチュエータによる傾動角度は、第１主アクチュエータによる傾動角度よりも小さくてよい。傾動角度が小さくてよければ、電極間距離を元々小さくしておくことができる。電極間距離を小さくしておくことによって小さな駆動電圧で大きな吸引力を得ることができる。あるいは、支持部から離れた位置に第２アクチュエータを配置することによって大きなトルクを発生させることができる。
【００１０】
上記の光学装置によると、副アクチュエータを利用することによって、小さな駆動力で第１主アクチュエータが配置されている側において可動ミラーを大きく傾動させることができ、光ビームの反射角を大きく変えることができる。
上記では、アクチュエータを電極対で構成する場合を説明したが、その他のアクチュエータであってもよい。例えばコイルに生じるローレンツ力を利用するアクチュエータであってもよい。この場合も、可動ミラーと基板間の距離が接近しているほど、大きな吸引力を発揮する。
【００１１】
本発明の光学装置では、副アクチュエータを利用することによって、第１主アクチュエータによって可動ミラーを大きく傾動させるのに必要な駆動力（例えば駆動電圧）を低減することができる。駆動前の第１主アクチュエータのギャップ（即ち可動ミラーと基板間の距離）が大きくなっても、必要な駆動力が増加することを抑制することができる。
【００１２】
支持部から第１主アクチュエータまでの距離よりも支持部から副アクチュエータまでの距離が長いことが好ましい。この構成によると、第１主アクチュエータの吸引力と副アクチュエータの吸引力が同じであっても、第１主アクチュエータが可動ミラーを傾動させるトルクよりも副アクチュエータが可動ミラーを傾動させるトルクを増大させることができる。副アクチュエータの吸引力が小さくても、可動ミラーを副アクチュエータ側に傾動させ、そのことによって第１主アクチュエータの配置位置における可動ミラーと基板間の距離を接近させることができる。第１主アクチュエータの配置位置における可動ミラーと基板間の距離を接近させるのに必要な副アクチュエータによる吸引力が小さくて済み、副アクチュエータに必要な駆動力を低減することができる。最初に副アクチュエータを駆動し、ついで第１主アクチュエータを駆動する方式を採用する場合には、支持部から第１主アクチュエータまでの距離よりも支持部から副アクチュエータまでの距離を長くするのが有効である。
【００１３】
第１方向と逆向きに伸びている第２方向に、第２主アクチュエータが付加されていてもよい。第２主アクチュエータは、第２方向が伸びている側の基板と可動ミラーの間に形成されており、第２方向側の可動ミラーの端部を基板に向けて接近させる吸引力を与える。
第１方向で基板と可動ミラーが接近している状態から第２方向で基板と可動ミラーが接近している状態に切換える際には、副アクチュエータを先に動作させ、ついで第２主アクチュエータを動作させる。第２方向で基板と可動ミラーが接近している状態から第１方向で基板と可動ミラーが接近している状態に切換える際には、副アクチュエータを先に動作させ、ついで第１主アクチュエータを動作させる。
【００１４】
この構成によると、副アクチュエータが吸引力を発生したときに、第１主アクチュエータが配置されている部分（第１部分と呼ぶ）の可動ミラーと、第２主アクチュエータが配置されている部分（第２部分と呼ぶ）の可動ミラーの両方を、基板に接近させることができる。このために、副アクチュエータについで第１主アクチュエータを動作させる場合には、第１部分の可動ミラーを基板に吸引するために第１主アクチュエータに加える必要がある駆動力を低減することができる。副アクチュエータについで第２主アクチュエータを動作させる場合には、第２部分の可動ミラーを基板に吸引するために第２主アクチュエータに加える必要がある駆動力を低減することができる。
【００１５】
第１主アクチュエータが吸引力を発生したときに、副アクチュエータが配置されている部分（中間部分）の可動ミラーが基板に接近してもよい。この場合、第１主アクチュエータを動作させてから副アクチュエータを動作させることによって、副アクチュエータによって中間部分を基板に接近させる吸引力を発生させるのに必要な駆動力を低減することができる。また、第２主アクチュエータが吸引力を発生したときに、中間部分の可動ミラーが基板に接近してもよい。この場合、第２主アクチュエータを動作させてから副アクチュエータを動作させることによって、副アクチュエータによって中間部分を基板に接近させる吸引力を発生させるために必要な駆動力を低減することができる。
【００１６】
本光学装置は、可動ミラーの傾動角によって光ビームをレンズに入射するか否かを切換えるといった利用の仕方をする。例えば、可動ミラーの第１部分（第１主アクチュエータが配置されている部分）が基板に接近したときの反射ビームをレンズに入射し、可動ミラーの第２部分（第２主アクチュエータが配置されている部分）が基板に接近したときの反射ビームをレンズに入射しないようにする。可動ミラーを第１方向と第２方向に傾斜させることによって、可動ミラーを大きく傾動させることができる。光ビームの反射方向を大きく変えることができる。大口径レンズを利用して高コントラストで明るい画像を得ることができる。
【００１７】
第１主アクチュエータと副アクチュエータの間に、追加の副アクチュエータが配置されていてもよい。この場合、副アクチュエータが先に動作し、ついで追加の副アクチュエータが動作し、ついで第１主アクチュエータが動作することが好ましい。
副アクチュエータが動作し、ついで追加の副アクチュエータが動作し、ついで第１主アクチュエータが動作すると、可動ミラーが円滑に旋回する。
【００１８】
第１主アクチュエータと第２主アクチュエータの間に、複数個の副アクチュエータが配置されていてもよい。この場合、可動ミラーの第１部分が基板に接近している状態から可動ミラーの第２部分が基板に接近している状態に切換える場合には、第１主アクチュエータに最も近い位置に配置されている副アクチュエータから第２主アクチュエータに最も近い位置に配置されている副アクチュエータに向けて順番に副アクチュエータを動作させることが好ましい。可動ミラーの第２部分が基板に接近している状態から可動ミラーの第１部分が基板に接近している状態に切換える場合には、上記の逆の順番で副アクチュエータを動作させることが好ましい。
これによって、可動ミラーを滑らかに旋回させることができる。可動ミラーを旋回させる際に可動ミラーにかかる負荷を軽減することができる。可動ミラーの耐久性を向上させることができる。
【００１９】
可動ミラーは、支持部に梁を介して連結されている下層と、その下層に連結されている上層を備えていてもよい。その上層の上面に反射面が形成されており、その反射面が支持部の上部を覆っていることが好ましい。この場合、第１主アクチュエータ及び副アクチュエータは、下層と基板との間に吸引力を発生させる。上層は下層の傾動に伴って傾動する。
支持部の近傍には可動梁が位置している。このために、下層の上面に反射面が直接的に形成される場合、支持部の近傍では光ビームを反射することができない。反射面を備える上層で支持部の上部を覆うと、反射面の開口率（反射面の面積／光学装置の占有面積）を向上させることができる
【００２０】
第１主アクチュエータと副アクチュエータの両者が先に動作し、ついで第１主アクチュエータのみが動作してもよい。この構成によると、第１主アクチュエータと副アクチュエータが動作することによって可動ミラーの第１部分における可動ミラーと基板間の距離が接近する。可動ミラーの第１部分と基板間の距離を接近させてから第１主アクチュエータのみの吸引力を利用する。可動ミラーの第１部分を基板に吸引してから第１主アクチュエータの吸引力のみを利用する状態に移行することから、第１主アクチュエータの吸引力のみで可動ミラーの第１部分を基板に吸引することができる。
【００２１】
第１主アクチュエータと副アクチュエータの両者を駆動すれば、第１主アクチュエータが発生する主吸引力と副アクチュエータが発生する副吸引力のそれぞれの大きさが小さくても、可動ミラーを傾動させるために必要な吸引力を得ることができる。副アクチュエータが必要とされる副吸引力を発生させるために必要な駆動力を低減することができる。また第１主アクチュエータが必要とされる主吸引力を発生させるために必要な駆動力を低減することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、小さな駆動力で可動ミラーを大きく傾動させることができる。その利点が様々なアプリケーションで有用であり、例えば、コントラストの高い明るい映像を提供するとともに消費電力が小さいプロジェクターを実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
副アクチュエータが先に動作し、ついで第１主アクチュエータが動作する駆動方式を採用する場合、副アクチュエータが吸引力（副吸引力）の発生を停止するタイミングについては特に限定されない。副吸引力によって基板に近づいた可動ミラーの第１部分が基板から離れないうちに、第１主アクチュエータ（あるいは第２主アクチュエータ）による吸引力（主吸引力）を発生させることが好ましい。このためには、副吸引力の発生を停止する前に主吸引力を発生させることが好ましい。すなわち、主吸引力を発生させた後に副吸引力を停止させてもよい。あるいは、副吸引力を停止すると同時に主吸引力を発生させてもよい。
また、光学装置は制御部を備えていることが好ましい。この制御部によって主吸引力と副吸引力を発生ないし消滅させるタイミングを制御してもよい。
【００２４】
可動ミラーの構成については特に限定されない。可動ミラーは、例えば幅の細い可動梁を介して支持部に連結されていてもよい。この場合、細い可動梁が屈曲ないし捩れ、これに伴って可動ミラーが傾動する。あるいは、可動ミラーが剛性の低い膜で構成されており、可動ミラー自体が屈曲して基板に対して傾動してもよい。
【００２５】
可動梁の構成については特に限定されない。例えば、曲げ梁であってもよいし、捻じり梁であってもよいし、曲げ梁と捻じり梁を組合せたものであってもよい。なお、ここでいう屈曲という用語は最も広義に解釈されるべき概念である。屈曲点が１点以上存在していればよく、屈曲点が無限に存在して全体として湾曲することをも含む概念である。
【００２６】
可動ミラーの反射面の形成方法については特に限定されない。反射面は、例えばポリシリコン層の上面（即ち、基板と反対側の面）に金属膜を形成させたものであってもよい。あるいは可動ミラー自体の上面を反射面としてもよい。
【００２７】
可動ミラーの形状については特に限定されないが、副アクチュエータが副吸引力を発生する部分の形状が、半円又は多角形のように丸くなっていることが好ましい。例えば、長方形と半円を組み合わせた形状であり、長方形の一辺に半円の直径を連続させた形状であってもよい。長方形の部分に主吸引力を発生させ、半円の部分に副吸引力を発生させてもよい。
【００２８】
この構成によると、可動ミラーの中間部分が基板に近づいている状態から第１部分が基板に近づいている状態に向けて、可動ミラーを滑らかに旋回させることができる。逆に、可動ミラーの第１部分が基板に近づいている状態から中間部分が基板に近づいている状態に向けて、可動ミラーを滑らかに旋回させることができる。同様に、可動ミラーの中間部分が基板に近づいている状態から第２部分が基板に近づいている状態に向けて、可動ミラーを滑らかに旋回させることができる。逆に、可動ミラーの第２部分が基板に近づいている状態から中間部分が基板に近づいている状態に向けて、可動ミラーを滑らかに旋回させることができる。すなわち、可動ミラーの第１部分が基板に近づいている状態から第２部分が基板に近づいている状態に向けて、可動ミラーを滑らかに旋回させることができ、可動ミラーの第２部分が基板に近づいている状態から第１部分が基板に近づいている状態に向けて、可動ミラーを滑らかに旋回させることができる。
【００２９】
第１主アクチュエータ及び副アクチュエータの構成については特に限定されない。例えば可動ミラー側の電極と基板側の電極との間に電位差を発生させ、静電引力を発生させてもよい。この場合、可動ミラーの全体が導電性であり（例えば可動ミラーが不純物拡散されたポリシリコンで形成されており）、可動ミラーの全体が可動ミラー側の共通電極となっていることが好ましい。その場合には、可動ミラーのうちの基板に向けて接近させたい部分に向かい合う範囲の基板側の上面に、基板側の個別電極を形成することが好ましい。基板側の電極の構成については特に限定されない。例えば基板が単結晶シリコンで形成されており、基板自身の上層に不純物を拡散させることによって基板側の電極を形成してもよい。あるいは、基板の上面に不純物拡散されたポリシリコン膜を形成させてもよい。可動ミラーをアースに接地し、基板側の個別電極を帯電させることによって、帯電させた基板側の個別電極と、それに向かい合う範囲の可動ミラーとの間に静電引力を発生させることができる。また、可動ミラーと基板にコイル対を形成し、コイル対に電流を流すことによってローレンツ力を発生させてもよい。
【００３０】
第２主アクチュエータが配置されている場合に、第２方向の位置については特に限定されない。第２方向は副傾動方向を挟んで第１方向の反対側に存在していればよい。第２方向は第１方向の正反対であってもよい。あるいは、第２方向が第１方向と鈍角を形成してもよい。
【００３１】
複数個の副アクチュエータが存在している場合に、その個数については特に限定されない。副アクチュエータの個数が多いほど、可動ミラーを滑らかに旋回させることができる。
【００３２】
可動ミラーが下層と上層を備えている場合、上層の構成については特に限定されない。上層の下面が下層の上面に密着していてもよい。あるいは、下層から上方に延びる支持部を介して上層が連結されていてもよい。この場合、上層が下層と間隔を隔てた高さで伸びていてもよい。
【００３３】
また、本明細書で提供する光学装置を１つの光学素子として、複数の光学素子を１次元又は２次元に配列してもよい。この場合、複数の光学素子を隙間なく配列させることが好ましい。このために、例えば可動ミラーの所定の部分が隣接する可動ミラーの別の部分に挿入できる形状であってもよい。あるいは、可動ミラーの一辺が隣接する可動ミラーの一辺に並列する形状であってもよい。可動ミラーの形状を工夫することによって光学素子を隙間なく配列することができる。反射面の開口率（反射面の面積／光学装置の占有面積）を向上させることができる。高コントラストで明るい画像を得ることができる。
【００３４】
以下に説明する実施例の主要な特徴を整理しておく。
（特徴１）基板は単結晶シリコンで形成されている。可動ミラーは不純物拡散されたポリシリコンで形成されている。
（特徴２）第１アクチュエータは基板側に配置された第１主電極と可動ミラーで構成されている。第２アクチュエータは基板側に配置された第２主電極と可動ミラーで構成されている。副アクチュエータは基板側に配置された副電極と可動ミラーで構成されている。
（特徴３）基板側の各電極に電圧を印加するタイミングは、制御回路によって制御されている。
【実施例】
【００３５】
（第１実施例）
図面を参照して実施例を説明する。図１は光学装置２の斜視図を示す。図２は光学装置２の平面図を示す。光学装置２は、基板１０と、支持部１６と、可動ミラー３０と、基板１０側の第１主電極７０と、基板１０側の第２主電極７４と、基板１０側の副電極７２と、制御回路８０を備えている。矢印Ｄ１は光学装置２の右側を示し、矢印Ｄ２は光学装置２の左側を示す。矢印Ｄ３，Ｄ４は、基板１０に平行な面内で矢印Ｄ１，Ｄ２に直交している。矢印Ｄ３は手前側を示し、矢印Ｄ４は奥側を示している。
【００３６】
基板１０から上方に支持部１６が伸びている。支持部１６は、後述する可動ミラー３０の貫通孔１４に向けて伸びている。なお、図１では分かりやすくするために基板１０と可動ミラー３０との距離を実際よりも大きくして（即ち、支持部１６の長さを長くして）示している。支持部１６と可動ミラー３０との位置関係については後で詳しく説明する。
【００３７】
可動ミラー３０は、板状部１２と、貫通孔１４と、梁１８ａ，１８ｂと、反射膜２８を備えている。板状部１２は、長方形部３２と、半円部３４を組み合わせた形状である。長方形部３２のＤ１側に半円部３４が連続している。長方形部３２のＤ３−Ｄ４方向の幅と、半円部３４の直径は同一である。長方形部３２と半円部３４は一体である。長方形部３２のＤ１−Ｄ２方向の幅はＬ２である。半円部３４の半径はＬ４である。
【００３８】
板状部１２の長方形部３２に高さ方向に貫通する貫通孔１４が形成されている。梁１８ａ，１８ｂはＤ１−Ｄ２方向に同一直線上に伸びている。梁１８ａ，１８ｂは貫通孔１４を通過して支持部１６と板状部１２を連結している。梁１８ａのＤ２側の端部は支持部１６の上端に連結しており、その端部からＤ１側に伸びている。梁１８ｂのＤ１側の端部は支持部１６の上端に連結しており、その端部からＤ２側に伸びている。板状部１２は、貫通孔１４のＤ１側の端部において梁１８ａのＤ１側の端部に連結している。板状部１２は貫通孔１４のＤ２側の端部において梁１８ｂのＤ２側の端部に連結している。
【００３９】
梁１８ａ，１８ｂは、曲げることもできれば、捩じることもできる。梁１８ａ，１８ｂを捩じることによって、可動ミラー３０は主傾動面ｄ内で傾動することができる。主傾動面ｄは、基板１０の表面に直交しており、Ｄ３−Ｄ４方向に伸びている。梁１８ａ，１８ｂを曲げることによって、可動ミラー３０は副傾動面ｅ内で傾動することができる。副傾動面ｅは、基板１０の表面に直交しており、Ｄ１−Ｄ２方向に伸びている。主傾動面ｄと副傾動面ｅは、直交している。
【００４０】
図１において、矢印ａは、支持部１６から主傾動面ｄと基板１０が交差する直線に沿って伸びる第１方向を示している。矢印ｂは、第１方向から逆向きに伸びる第２方向を示している。矢印ｃは、支持部１６から副傾動面ｅと基板１０が交差する直線に沿って伸びる副傾動方向を示している。
可動ミラー３０は不純物拡散されたポリシリコンで形成されているため、導電性を有している。可動ミラー３０はアースに接地されている。板状部１２の表面上に反射膜２８が形成されている。反射膜２８を形成させる方法については特に限定されない。反射膜２８は、例えばアルミニウム膜であってもよい。
【００４１】
可動ミラー３０における第１方向ａが伸びている側の端部の近傍（即ち長方形部３２のＤ３側）が部分２０である。可動ミラー３０における第２方向ｂが伸びている側の端部の近傍（即ち長方形部３２のＤ４側）が部分２４である。可動ミラー３０における副傾動方向ｃが伸びている側の端部の近傍（即ち半円部３４）が部分７４である。
【００４２】
基板１０の上面に第１主電極７０と、第２主電極７４と、副電極７２（以下ではまとめて電極７０〜７４と示す）が形成されている。第１主電極７０は、可動ミラー３０の部分２０に対向する位置に形成されている。第２主電極７４は、可動ミラー３０の部分２４に対向する位置に形成されている。副電極７２は、可動ミラー３０の部分２２に対向する位置に形成されている。
電極７０〜７４は不純物拡散されたポリシリコンで形成されている。なお、電極７０〜７４の構成については特に限定されない。例えば、電極７０〜７４は単結晶シリコンで形成された基板１０の上層に不純物を拡散させることによって形成されてもよい。
【００４３】
可動ミラー３０の部分２０と第１主電極７０とで第１主アクチュエータ９０を構成している。第１主アクチュエータ９０は、部分２０を基板１０に接近させる吸引力を発揮する。可動ミラー３０の部分２４と第２主電極７４とで第２主アクチュエータ９４を構成している。第２主アクチュエータ９４は、部分２４を基板１０に接近させる吸引力を発揮する可動ミラー３０の部分２２と副電極７２とで副アクチュエータ９２を構成している。副アクチュエータ９２は、部分２２を基板１０に接近させる吸引力を発揮する。
なお、部分２０，２２，２４は一体であり同一の電位を有している。このために、基板１０側の電極７０〜７４のいずれに電圧を印加するかを制御することによって、いずれのアクチュエータに吸引力を発生させるかを制御することができる。
【００４４】
電極７０〜７４は、制御回路８０に接続されている。制御回路８０を利用して電極７０〜７４に電圧を印加することによって、電極７０〜７４を帯電させることができる。可動ミラー３０はアースに接地されているために、可動ミラーと基板１０側の帯電した電極との間に電位差が生じ、吸引力が発生する。電極７０を帯電させることによって、可動ミラー３０のＤ３側の端部を基板１０に向けて吸引する吸引力を発生させることができる。電極７４を帯電させることによって、可動ミラー３０のＤ４側の端部を基板１０に向けて吸引する吸引力を発生させることができる。電極７２を帯電させることによって、可動ミラー３０のＤ１側の端部を基板１０に向けて吸引する吸引力を発生させることができる。制御回路８０は、各電極７０〜７４に印加するタイミングを制御する。各電極７０〜７４に電圧を印加するタイミングについては後で詳しく説明する。
【００４５】
光学装置２は、第１主電極７０に電圧を印加して第１方向ａ側に傾動した可動ミラー３０で反射した光ビームをレンズに入射させ、第２主電極７４に電圧を印加して第２方向ｂ側に傾動した可動ミラー３０で反射した光ビームをレンズに入射させないといった利用方法を用いる。
【００４６】
支持部１６と可動ミラー３０との位置関係について説明する。支持部１６を通ってＤ１−Ｄ２方向に伸びる仮想線（副傾動方向ｃ）を軸として光学装置２は線対称である。このために光学装置２のＤ３側についてのみ説明する。光学装置２のＤ４側はＤ３側と同様である。
支持部１６から部分２０のＤ３側の端部までの距離がＬ６であるとする。支持部１６から部分２２のＤ１側の端部までの距離がＬ８であるとする。支持部１６は、Ｌ８がＬ６よりも大きくなる位置に配置されている。このために、第１主アクチュエータ９０による吸引力と、副アクチュエータ９２による吸引力が同じであれば、可動ミラー３０のＤ１側の端部を基板１０に近づけるトルクは、可動ミラー３０のＤ３側の端部を基板１０に近づけるトルクよりも大きい。逆にいうと、可動ミラー３０のＤ１側の端部を基板１０に近づけるために必要な吸引力は、可動ミラー３０のＤ３側の端部を基板１０に近づけるために必要な吸引力よりも小さくてすむ。すなわち、可動ミラー３０のＤ１側の端部を基板１０に近づけるために必要な吸引力を得るために副アクチュエータ９２の副電極７２に印加する必要のある駆動電圧は、可動ミラー３０のＤ３側の端部を基板１０に近づけるために必要な吸引力を得るために第１主アクチュエータ９０の第１主電極７０に印加する必要のある駆動電圧よりも小さくてすむ。
【００４７】
図３〜図５を用いて光学装置２の動作を説明する。図３は、副アクチュエータ９２の副電極７２に駆動電圧を印加したときの光学装置２の状態を示す。図３（Ａ）は、図２のIIIＡ方向から見た図であり、図３（Ｂ）は図２のIIIＢ方向から見た図である。以下の図の（Ａ），（Ｂ）についても同様である。なお、図３〜５では支持部１６近傍の構成を簡単に示している。以下の図についても同様である。
【００４８】
副電極７２に駆動電圧を印加すると、可動ミラー３０の部分２２と基板１０間の距離が接近する。すなわち、可動ミラー３０は、副傾動面ｅ内で傾動し、Ｄ１側の端部が基板１０に接近する方向に傾動する。具体的にいうと、梁１８ａのＤ１側の端部が基板１０に近づく方向に湾曲し、梁１８ｂのＤ２側の端部が基板１０から離反する方向に湾曲することによって、可動ミラー３０のＤ１側の端部が基板１０に接近する方向に傾動する。
基板１０から支持部１６の上端までの距離はＬ１０である。即ち、電圧を印加していないときの第１主アクチュエータ９０と第２主アクチュエータ９４と副アクチュエータ９２の電極間距離はそれぞれＬ１０である。電極間距離がＬ１０である状態で、第１主電極７０と第２主電極７４と副電極７２を帯電させると、第１主アクチュエータ９０と第２主アクチュエータ９４と副アクチュエータ９２で得られる吸引力は等しい。ここでは、それをＦ１とする。
【００４９】
前記したように、支持部１６から部分２０のＤ３側の端部までの距離はＬ６であり、支持部１６から部分２２のＤ１側の端部までの距離はＬ８である。
この場合、第１主アクチュエータ９０によって可動ミラー３０を基板１０に対して傾動させるトルクはＬ６×Ｆ１であり、副アクチュエータ９２によって可動ミラー３０を基板１０に対して傾動させるトルクはＬ８×Ｆ１である。後者は前者よりも大きい。
本実施例では、Ｌ８×Ｆ１のトルクが得られれば、梁１８ａ、１８ｂをまげて可動ミラー３０の部分２２を基板１０に近づけることができる関係に設定されている。距離Ｌ８の値が、上記関係を実現する範囲に設定されている。
その一方において、Ｌ６×Ｆ１のトルクでは、梁１８ａ、１８ｂを捩じって可動ミラー３０の部分２０を基板１０に近づけることができない関係に設定されている。吸引力Ｆ１の値が、梁１８ａ、１８ｂを捩じることができない程度に小さく設定されている。すなわち、第１主アクチュエータ９０の電極間距離がＬ１０であれば、第１主アクチュエータ９０で発生する吸引力Ｆ１が、梁１８ａ、１８ｂを捩じることができないほど小さな吸引力にしかならない駆動電圧に設定されている。
【００５０】
要約すると、駆動電圧は、
(１)  距離Ｌ８が長いので、梁１８ａ、１８ｂをまげて可動ミラー３０の部分２２を基板１０に近づけるトルクを発生させるが、(２)梁１８ａ、１８ｂを捩じって可動ミラー３０の部分２０を基板１０に近づけるトルクが得られないほど小さな駆動電圧に設定されている。第１主アクチュエータ９０の電極間距離がＬ１０であれば、第１主アクチュエータ９０の電極７０に駆動電圧を印加しても、可動ミラー３０の部分２０を基板１０に近づけるだけのトルクが得られないほど小さな駆動電圧に設定されている。
本実施例では、副アクチュエータ９２の電極７２に駆動電圧を印加して可動ミラー３０の部分２２が基板１０に接近する方向に傾動すると、図３（Ａ）に示すように、可動ミラー３０の部分２０と基板１０の間隔がＬ１２に減少する。Ｌ１２＜Ｌ１０である。
【００５１】
電極対における電極間距離が減少すれば、基板１０側の電極７０〜７４に同一駆動電圧を印加しても、電極対の間に生じる吸引力は増大する。すなわち、電極間距離がＬ１０であるときの電極７０に駆動電圧を印加したときに生じる吸引力がＦ１であるのに対し、電極間距離がＬ１２あるときの電極７０に同一駆動電圧を印加したときに生じる吸引力がＦ２であるとすれば、Ｆ２＞Ｆ１の関係が得られる。
本実施例では、(３) Ｌ６×Ｆ２のトルクが得られれば、梁１８ａ、１８ｂを捩じって可動ミラー３０の部分２０を基板１０に近づけることができる関係に設定されている。すなわち駆動電圧は、電極間距離がＬ１０であれば梁１８ａ、１８ｂを捩じって可動ミラー３０の部分２０を基板１０に近づけることができないが、電極間距離がＬ１２に減少していれば梁１８ａ、１８ｂを捩じって可動ミラー３０の部分２０を基板１０に近づけることができる関係に設定されている。
【００５２】
なお、副アクチュエータ９２の副電極７２に印加したときに、可動ミラー３０は基板１０に当接するまで傾動してもよいし、当接しなくてもよい。可動ミラー３０が基板１０に当接したときに電気回路が短絡することを禁止するために、可動ミラー３０と基板１０が当接する部分の少なくともいずれか一方側に絶縁体が形成されていてもよい。可動ミラーの他の端部が傾動する場合についても同様である。第１主アクチュエータ９０と第２主アクチュエータ９４についても同様である。
【００５３】
図４は、副電極７２に駆動電圧を印加し、ついで第１主電極７０に駆動電圧を印加したときの光学装置２の状態を示す。上記の順序で駆動電圧を印加すると、可動ミラー３０の部分２０が基板１０に近づく方向に傾動する。可動ミラー３０は、図４に示す状態に傾動したときに、反射膜２８で光ビーム４０を反射する。光ビーム４０の進行方向を方向４２に変えることができる。
【００５４】
図５は、副電極７２に駆動電圧を印加し、ついで第２主電極７４に駆動電圧を印加したときの光学装置２の状態を示す。上記の順序で駆動電圧を印加すると、可動ミラー３０の部分２４が基板１０に近づく方向に傾動する。上記のように傾動する際の動作は図４の場合と同様であるので、重複説明を省略する。可動ミラー３０は、図５に示す状態に傾動したときに反射膜２８で光ビーム４０を反射する。光ビーム４０の進行方向を方向４４に変えることができる。光学装置２では、可動ミラー３０を、図４に示す側に傾動させる状態と、図５に示す側に傾動させる状態を切換えることができ、光ビーム４０の反射方向を方向４２から方向４４に向けて大きく変えることができる。
【００５５】
電極７０〜７４のそれぞれに駆動電圧を印加するタイミングについて説明する。このタイミングは制御回路８０によって制御される。
電極７０〜７４のいずれにも駆動電圧を印加しなければ、梁１８ａ，１８ｂが自然形状を取り、可動ミラー３０は基板１０に平行に伸びている。
この状態で、可動ミラー３０のＤ３側の端部を基板１０に接近させる場合には、最初に副電極７２に駆動電圧を印加し、ついで第１主電極７０に駆動電圧を印加する。この場合、副電極７２に駆動電圧を印加することで可動ミラー３０は図３の姿勢に傾動し、ついで第１主電極７０に駆動電圧を印加することで可動ミラー３０は図４の姿勢に傾動する。可動ミラー３０が図３の姿勢から図４の姿勢に変化する際に、基板１０と接触する可動ミラー３０上の点が移動する。すなわち、半円部３４のＤ１側の端部が基板１０に接触していた状態から、接触点が半円部３４の周に沿って移動し、最終的には長方形部３２のＤ３側の辺が基板１０に接触する状態となる。この間に可動ミラー３０は旋回する。可動ミラー３０は円滑に旋回する。
【００５６】
可動ミラー３０が基板１０に平行に伸びている状態から可動ミラー３０のＤ４側の端部を基板１０に接近させる場合には、最初に副電極７２に駆動電圧を印加し、ついで第２主電極７４に駆動電圧を印加する。この場合、副電極７２に駆動電圧を印加することで可動ミラー３０は図３の姿勢に傾動し、ついで第２主電極７４に駆動電圧を印加することで可動ミラー３０は図５の姿勢に傾動する。可動ミラー３０が図３の姿勢から図５の姿勢に変化する際に、基板１０と接触する可動ミラー３０上の点が移動する。すなわち、半円部３４のＤ１側の端部が基板１０に接触していた状態から、接触点が半円部３４の周に沿って移動し、最終的には長方形部３２のＤ４側の辺が基板１０に接触する状態となる。この間に可動ミラー３０は旋回する。可動ミラー３０は円滑に旋回する。
【００５７】
図４の姿勢から図５の姿勢に変化させる際には、一時的に副電極７２に駆動電圧を印加し、ついで第２主電極７４に駆動電圧を印加する。この場合、副電極７２に駆動電圧を印加することで可動ミラー３０は図３の姿勢に傾動し、ついで第２主電極７４に駆動電圧を印加することで可動ミラー３０は図５の姿勢に傾動する。可動ミラー３０が図４の姿勢から図３の姿勢に変化する際に、基板１０と接触する可動ミラー３０上の点が移動する。すなわち、長方形部３２のＤ３側の辺が基板１０に接触していた状態から半円部３４の周上の一点で接触する状態に移行し、半円部３４のＤ１側の端部が基板１０に接触する状態に移行する。可動ミラー３０が図３の姿勢から図５の姿勢に変化する際にも、接触点が半円部３４の周上を移動し続ける。最終的には長方形部３２のＤ４側の辺が基板１０に接触する状態となる。この間に可動ミラー３０は旋回する。可動ミラー３０は円滑に旋回する。
【００５８】
図５の姿勢から図４の姿勢に変化させる際には、一時的に副電極７２に駆動電圧を印加し、ついで第１主電極７０に駆動電圧を印加する。この場合、副電極７２に駆動電圧を印加することで可動ミラー３０は図３の姿勢に傾動し、ついで第１主電極７０に駆動電圧を印加することで可動ミラー３０は図４の姿勢に傾動する。可動ミラー３０が図５の姿勢から図３の姿勢に変化する際に、基板１０と接触する可動ミラー３０上の点が移動する。すなわち、長方形部３２のＤ４側の辺が基板１０に接触していた状態から半円部３４の周上の一点で接触する状態に移行し、半円部３４のＤ１側の端部が基板１０に接触する状態に移行する。可動ミラー３０が図３の姿勢から図４の姿勢に変化する際にも、接触点が半円部３４の周上を移動し続ける。最終的には長方形部３２のＤ３側の辺が基板１０に接触する状態となる。この間に可動ミラー３０は旋回する。可動ミラー３０は円滑に旋回する。
【００５９】
なお、電極７０〜７４へ駆動電圧を印加するのを停止するタイミングについては特に限定されない。
例えば、図４の姿勢から図５の姿勢に変化させる際には、副電極７２に駆動電圧を印加し始めるタイミングの前後に第１主電極７０に駆動電圧を印加するのを停止する。また、第２主電極７４に駆動電圧を印加し始めるタイミングの前後に副電極７２に駆動電圧を印加するのを停止する。逆に図５の姿勢から図４の姿勢に変化させる際には、副電極７２に駆動電圧を印加し始めるタイミングの前後に第２主電極７４に駆動電圧を印加するのを停止する。また、第１主電極７０に駆動電圧を印加し始めるタイミングの前後に副電極７２に駆動電圧を印加するのを停止する。
駆動電圧を印加している電極を切換える場合、わずかな時間だけ両方の電極に駆動電圧を印加することが好ましい。駆動電圧を両方の電極に印加するオーバーラップ期間を設けると、電極の切換えに際して可動ミラー３０が基板１０から離反することが無く、可動ミラー３０が円滑に旋回する。
【００６０】
本実施例の光学装置２では、可動ミラー３０に大きなトルクをかけられる位置に副アクチュエータ９２を形成している。副アクチュエータ９２を利用することによって、第１主アクチュエータ９０や第２主アクチュエータ９４が動作する際の電極間距離を小さくすることができる。第１主電極７０と第２主電極７４に可動ミラー３０を傾動させるのに必要な吸引力を発生させるために印加する必要のある駆動電圧を低減することができる。
【００６１】
（第２実施例）
図６は、第２実施例の光学装置３を示す。光学装置３は、副アクチュエータの構成が第１実施例の光学装置２と異なっている。光学装置２と同様の部分については重複説明を省略する。以下の実施例でも同様である。
可動ミラー３０の半円部３４のＤ３側が部分２２ａであり、Ｄ４側が部分２２ｂである。部分２２ａと向かいあう位置の基板１０の上面に第１副電極７２ａが形成されている。部分２２ｂと向かいあう位置の基板１０の上面に第２副電極７２ｂが形成されている。第１副アクチュエータ９２ａは部分２２ａと第１副電極７２ａで構成されている。第２副アクチュエータ９２Ｂは部分２２ｂと第１副電極７２ｂで構成されている。
【００６２】
図７は第１副電極７２ａに駆動電圧を印加したときの光学装置３の状態を示す。図７（Ａ）は図６のVIIＡ方向から見た図である。図７（Ｂ）は図６のVIIＢ方向から見た図である。以下の図の（Ａ），（Ｂ）についても同様である。図６において、参照番号２３は、半円部３４のＤ１側の端部を示し、参照番号２５は、半円部３４のＤ１側の端部２３とＤ３側の端部の中点を示し、参照番号２７は、半円部３４のＤ１側の端部２３とＤ４側の端部の中点を示している。
第１副電極７２ａに駆動電圧を印加すると、半円部３４の中点２５の近傍が基板１０に接近する。このとき、長方形部３２のＤ３側の端部もまた基板１０に接近する。半円部３４の中点２５を基板１０に近づけることによって、第１主アクチュエータ９０（部分２０，第１主電極７０）の電極間距離をＬ１２ａまで小さくすることができる。
【００６３】
可動ミラー３０ａが基板１０に平行である状態から、可動ミラー３０ａのＤ３側の端部が基板１０に接近している状態（図４参照）に切換える際には、第１副電極７２ａに駆動電圧を印加し、ついで、第１主電極７０に駆動電圧を印加する。
第１副アクチュエータ９２ａは支持部１６からの距離が大きな位置に配置されているので、小さな吸引力でも大きなトルクを可動ミラー３０にかけることができ、半円部３４の中点２５の近傍を基板１０に接近させることができる。第１副アクチュエータ９２ａによって第１主アクチュエータ９０の電極間距離がＬ１２ａまで減少した時点で、第１主電極７０に駆動電圧を印加する。第１主アクチュエータ９０では、小さな駆動電圧で大きな吸引力を得ることができ、可動ミラー３０ａのＤ３側の端部が基板１０に接近している状態（図４参照）に切換えることができる。可動ミラー３０ａが基板１０に平行であるときに第１主電極７０に印加しても可動ミラー３０の部分２０を基板１０に吸引できないほど小さな駆動電圧であっても、第１副アクチュエータ９２ａを利用することによって、可動ミラー３０の部分２０を基板１０に吸引することができる。
【００６４】
図８は第２副電極７２ｂに駆動電圧を印加したときの光学装置３の状態を示す。第２副電極７２ｂに駆動電圧を印加すると、半円部３４の中点２７の近傍が基板１０に接近する。このとき、長方形部３２のＤ４側の端部もまた基板１０に接近する。半円部３４の中点２７を基板１０に近づけることによって、第２主アクチュエータ９４の電極間距離をＬ１２ａまで小さくすることができる。
【００６５】
可動ミラー３０が基板１０に平行である状態から、可動ミラー３０ａのＤ４側の端部が基板１０に接近している状態（図５参照）に切換える際には、第２副電極７２ｂに駆動電圧を印加し、ついで、第２主電極７４に駆動電圧を印加する。
第２副アクチュエータ９２ｂは支持部１６からの距離が大きな位置に配置されているので、小さな吸引力でも大きなトルクを可動ミラー３０にかけることができ、半円部３４の中点２７の近傍を基板１０に接近させることができる。第２副アクチュエータ９２ｂによって第２主アクチュエータ９４の電極間距離がＬ１２ａまで減少した時点で、第２主電極７４に駆動電圧を印加する。第２主電極７４では、小さな駆動電圧で大きな吸引力を得ることができ、可動ミラー３０ａの部分２４が基板１０に接近している状態（図５参照）に切換えることができる。可動ミラー３０が基板１０に平行であるときに第２主電極７４に印加しても可動ミラー３０の部分２４を基板１０に吸引できないほど小さな駆動電圧であっても、第２副アクチュエータ９２ｂを利用することによって、可動ミラー３０の部分２４を基板１０に吸引することができる。
【００６６】
可動ミラー３０ａのＤ３側の端部が基板１０に接近している状態（図４参照）から可動ミラー３０のＤ４側の端部が基板１０に接近している状態（図５参照）に切換える際には、第１副電極７２ａに駆動電圧を印加し、ついで第２副電極７２ｂに駆動電圧を印加し、ついで第２主電極７４に駆動電圧を印加する。図５の状態から図４の状態に切換える際には、第２副電極７２ｂに駆動電圧を印加し、ついで第１副電極７２ａに駆動電圧を印加し、ついで第１主電極７０に駆動電圧を印加する。
【００６７】
第１主アクチュエータ９０と第２主アクチュエータ９４の間に複数の副アクチュエータを配置することによって、図４の状態と図５の状態との間で、可動ミラー３０ａを滑らかに旋回させることができる。可動ミラー３０ａを旋回させるときに、梁１８ａ，１８ｂにかかる負荷を低減させることができる。光学装置３の耐久性を向上させることができる。
【００６８】
（第３実施例）
図９は、第３実施例の光学装置４を示す。光学装置４は、副アクチュエータの構成が第１実施例の光学装置２と異なっている。基板１０の上面における半円部３４に対向する位置に副電極７２ｃ〜７２ｅが形成されている。光学装置４の副アクチュエータでは、副電極７２ｃ〜７２ｅの各々に電圧を印加することによって、可動ミラー３０と基板１０との間に吸引力を発生させることができる。
【００６９】
各電極に電圧を印加していない状態から可動ミラー３０ｂを図４に示す状態に変位させる場合には、まず副電極７２ｄに駆動電圧を印加し、ついで副電極７２ｃに駆動電圧を印加し、ついで第１主電極７０に駆動電圧を印加する。
副電極７２ｄと第１主電極７０との間に副電極７２ｃを配置することによって、半円部３４のＤ１側の端部が基板１０に近づいている状態（副電極７２ｄに駆動電圧を印加している状態）と図４の状態との間で可動ミラー３０ｂを滑らかに変位させることができる。可動ミラー３０ｂを旋回させるときに、梁１８ａ，１８ｂにかかる負荷を低減させることができる。光学装置３の耐久性を向上させることができる。
【００７０】
各電極に電圧を印加していない状態から図５に示す状態に可動ミラー３０ｂを変位させる場合には、まず副電極７２ｄに駆動電圧を印加し、ついで副電極７２ｅに駆動電圧を印加し、ついで第２主電極７４に駆動電圧を印加する。副電極７２ｄと第２主電極７４との間に副電極７２ｅを配置することによって、半円部３４のＤ１側の端部が基板１０に近づいている状態（副電極７２ｄに駆動電圧を印加している状態）と図５の状態との間で可動ミラー３０ｂを滑らかに変位させることができる。可動ミラー３０ｂを旋回させるときに、梁１８ａ，１８ｂにかかる負荷を低減させることができる。光学装置３の耐久性を向上させることができる。
【００７１】
（第４実施例）
図１０は、第４実施例の光学装置５を示す。光学装置５は、副アクチュエータの構成が第１実施例の光学装置２と異なっている。基板１０の副電極７２ｆは基板１０の第１主電極７０ａと第２主電極７４ａの間に形成されている。第１主電極７０ａと第２主電極７４ａと副電極７２ｆの各々に電圧を印加することによって、可動ミラー３０ｃと基板１０との間に吸引力を発生させることができる。
支持部１６から可動ミラー３０ｃにおける第１主電極７０ａに対向する部分２０ａのＤ３側の端部までの距離はＬ６ａである。支持部１６から可動ミラー３０ｃにおける副電極７２ｆに対向する部分２２ｆのＤ１側の端部までの距離はＬ８ａである。支持部１６から可動ミラー３０ｃにおける第２主電極７４ａに対向する部分２４ａのＤ４側の端部までの距離は支持部１６から部分２０ａのＤ３側の端部までの距離と同じＬ６ａである。
第１実施例で説明したようにＬ８ａはＬ６ａよりも大きい方が好ましいが、特に限定されない。第４実施例の光学装置５では、Ｌ８ａがＬ６ａよりも小さい。従って、同じ大きさの吸引力を発生させたときに、副アクチュエータ９２ｆの方が第１主アクチュエータ９０ａや第２主アクチュエータ９４ａよりも可動ミラー３０ｃに大きなトルクをかけられるという関係になっていない。
【００７２】
可動ミラー３０ｃの部分２０ａを基板１０に近づけている状態（図４参照）から可動ミラー３０ｃの部分２４ａを基板１０に近づけている状態（図５参照）に変位させる場合について説明する。
図４の状態から図５の状態に変位させる場合、一時的に副電極７２ｆに駆動電圧を印加し、ついで第２主電極７４ａに駆動電圧を印加する。図４の状態のときに副アクチュエータ９２ｆの電極間距離も縮められている。このために、副電極７２ｆに印加する駆動電圧が小さくても、副アクチュエータ９２ｆが十分な吸引力を発生させるために、可動ミラー３０が基板１０から離反することがない。副アクチュエータ９２ｆが吸引力を発生して可動ミラー３０ｃを傾動させることによって、第２主アクチュエータ９４ａの電極間距離を小さくすることができる。この状態で第２主電極７４ａに駆動電圧をかけるので、駆動電圧が低くても、第２主アクチュエータ９４ａは、可動ミラー３０ｃの部分２４ａを基板１０に近づけるのに必要な吸引力を発生する。可動ミラー３０ｃの駆動電圧を低減することができる。
【００７３】
図５の状態から図４の状態に変位させる場合も、一時的に副電極７２ｆに駆動電圧を印加し、ついで第１主電極７０ａに駆動電圧を印加する。図５の状態のときに副アクチュエータ９２ｆの電極間距離も縮められている。このために、副電極７２ｆに印加する駆動電圧が低くても、副アクチュエータ９２ｆが十分な吸引力を発生させるために、可動ミラー３０が基板１０から離反することがない。副アクチュエータ９２ｆが吸引力を発生させて可動ミラー３０ｃを傾動させることによって、第１主アクチュエータ９０ａでの電極間距離を小さくすることができる。この状態で第１主電極７０ａに駆動電圧をかけるので、駆動電圧が小さくても、第１主アクチュエータ９０ａは、可動ミラー３０ｃの部分２０ａを基板１０に近づけるのに必要な吸引力を発生する。可動ミラー３０ｃの駆動電圧を低減することができる。
【００７４】
可動ミラー３０ｃを基板１０に平行に伸びている状態から傾動させる場合、第１主電極７０ａと副電極７２ｆの両者に駆動電圧を印加する。あるいは、第２主電極７４ａと副電極７２ｆの両者に駆動電圧を印加する。前者の場合、第１主アクチュエータ９０ａだけの吸引力では可動ミラーの部分２０ａを吸引できず、副アクチュエータ９２ｆだけの吸引力では可動ミラーの部分２２ｆを吸引できないほどに小さい駆動電圧であっても、両方の吸引力を同時に発生させると、半円部の中点２５の近傍を基板１０に向けて吸引することができる。可動ミラー３０ｃを一旦基板１０に向けて吸引できれば、その後は、電極間距離が短い状態を維持しながら、図４の状態と図５の状態の間で切換えることができる。
【００７５】
可動ミラー３０ｃを基板１０に平行に伸びている状態から第２主電極７４ａと副電極７２ｆの両者に駆動電圧を印加する場合、第２主アクチュエータ９４ａだけの吸引力では可動ミラーの部分２４ａを吸引できず、副アクチュエータ９２ｆだけの吸引力では可動ミラーの部分２２ｆを吸引できないほどに低い駆動電圧であっても、両方の吸引力を同時に発生させると、半円部の中点２７の近傍を基板１０に向けて吸引することができる。可動ミラー３０ｃを一旦基板１０に向けて吸引できれば、その後は、電極間距離が短い状態を維持しながら、図４の状態と図５の状態の間で切換えることができる。
【００７６】
（第５実施例）
図１１は、第５実施例の光学装置６を示す。光学装置６では、可動ミラー３０ｄに１つの主電極７０ｂと１つの副電極７２ｇが存在している。可動ミラー３０ｄにおいて主電極７０ｂに対向する部分が２０ｂである。可動ミラー３０ｄにおいて副電極７２ｇに対向する部分が２２ｇである。支持部１６と部分２０ｂのＤ３側の端部との間の距離がＬ６ｂである。支持部１６と部分２２ｇのＤ１側の端部との間の距離がＬ８ｂである。Ｌ８ｂはＬ６ｂよりも大きい。光学装置６では、副電極７２ｇに電圧を印加し、ついで主電極７０ｂに電圧を印加する。先に副電極７２ｇに印加して可動ミラー３０ｄの部分２２ｇを基板１０に近づけると、主アクチュエータ９０ｂの電極間距離を小さくすることができる。これによって、部分２０ｂを基板１０に近づけるために必要な吸引力を発生させるための駆動電圧を低減することができる。
光学装置６は、可動ミラー３０ｄが基板１０に対して平行に伸びている状態と、可動ミラー３０ｄの部分２０ｂが基板１０に接近している状態との間で切換え可能であり、光ビームの反射方向を大きく変えることができる。可動ミラー３０ｄが基板１０に対して平行に伸びている状態での主アクチュエータ９０ｂの電極間距離が大きくても（従って可動ミラー３０ｄを大きく傾動させることができる）、副アクチュエータ９２ｇを利用するために、小さな駆動電圧によって可動ミラー３０ｄの部分２０ｂが基板１０に接近している状態に切換えることができる。
【００７７】
（第６実施例）
図１２は、第６実施例の光学装置７を示す。基板１０には１つの主電極７０ｃと１つの副電極７２ｈが形成されている。可動ミラー３０ｅにおいて主電極７０ｃに対向する部分が２０ｃである。可動ミラー３０ｅにおいて副電極７２ｈに対向する部分が２２ｈである。支持部１６と部分２０ｃのＤ３側の端部との間の距離はＬ６ｃである。支持部１６と部分２０ｅのＤ１側の端部との間の距離はＬ８ｃである。Ｌ８ｃはＬ６ｃよりも大きいことが好ましいが、特に限定されない。第６実施例の光学装置７では、Ｌ８ｃはＬ６ｃと同一である。
【００７８】
この場合、主電極７０ｃと副電極７２ｈの両者に駆動電圧を同時に印加し、ついで主電極７０ｃのみに駆動電圧を印加する。最初に主電極７０ｃと副電極７２ｈの両者に駆動電圧を同時に印加することによって、円弧の中点２５が基板１０に接近する。その後は、主電極７０ｃのみに駆動電圧を印加するので、可動ミラー３０ｅのＤ３側の端部が基板１０に接近する。
可動ミラー３０ｅを基板１０に平行に伸びている状態から傾動させる場合、主電極７０ｃと副電極７２ｈの両者に駆動電圧を印加する。主アクチュエータ９０ｃだけの吸引力では可動ミラー３０ｅの部分２０ｃを吸引できず、副アクチュエータ９２ｈだけの吸引力では可動ミラー３０ｅの部分２２ｈを吸引できないほどに低い駆動電圧であっても、両方の吸引力を同時に発生させると、半円部の中点２５の近傍を基板１０に向けて吸引することができる。可動ミラー３０ｃを一旦基板１０に向けて吸引できれば、その後は、主アクチュエータ９０ｃのみで可動ミラー３０ｅの部分２０ｃを基板１０に接近させることができる。
【００７９】
光学装置７は、可動ミラー３０ｅが基板１０に対して平行に伸びている状態と、可動ミラー３０ｅの部分２０ｃが基板１０に接近している状態との間で切換え可能であり、光ビームの反射方向を大きく変えることができる。可動ミラー３０ｅが基板１０に対して平行に伸びている状態での主アクチュエータ９０ｃの電極間距離が大きくても（従って可動ミラー３０ｅを大きく傾動させることができる）、副アクチュエータ９２ｈを利用するために、小さな駆動電圧によって可動ミラー３０ｅの部分２０ｃが基板１０に接近している状態に切換えることができる。
【００８０】
（第７実施例）
図１３は、第７実施例の光学装置８を示す。光学装置８は、可動ミラーが上層と下層に分かれている点が光学装置２と異なっている。光学装置８は、下層５０と支持部５２と上層５４を備えている。下層５０は不純物拡散されたポリシリコンで形成されており、導電性を有している。下層５０はアースに接地されている。基板１０側の電極の構成は第１実施例の光学装置２と同様であるために重複説明を省略する。下層５０と基板１０との間に吸引力を発生させることができる。
【００８１】
支持部５２は下層５０の上面から上方に伸びている。支持部５２は支持部１６のＤ１側とＤ２側にそれぞれ存在している。なお、支持部５２の構成については特に限定されない。支持部５２の上端に上層５４が連結している。上層５４の上面に反射膜５６が形成されている。上層５４は支持部１６の近傍を含む下層５０の全体を覆っている。上層５４と下層５０のＤ１−Ｄ２方向の幅は同一である。上層５４と下層５０のＤ３−Ｄ４方向の幅は同一である。上層５４は略長方形状を有している。このために、上層５４は下層５０よりも面積が大きい。上層５４によって下層５０よりも広い範囲を覆うことができる。これによって、反射面の開口率（反射膜５６の面積／光学装置８の占有面積）を増加させることができる。高コントラストな画像を得ることができる。
【００８２】
（第８実施例）
図１４は第８実施例の光学装置の支持部近傍の平面図を示す。可動ミラー３０は、図１４に示すような支持構造（２重ジンバル構造と呼ぶ）によって支持されてもよい。図１４では物質が存在する部分をハッチで示し、空間を白抜きで示す。
この支持構造では、内枠１７を利用する。Ｄ１−Ｄ２方向に伸びている梁１８ｃ，１８ｄが支持部１６ａと内枠１７を連結している。Ｄ３−Ｄ４方向に伸びている梁１８ｅ，１８ｆが内枠１７と可動ミラー３０を連結している。
梁１８ｃ，１８ｄが捩じれると可動ミラー３０はＤ３−Ｄ４方向に傾動する。梁１８ｅ，１８ｆが捩じれると可動ミラー３０はＤ１−Ｄ２方向に傾動する。
可動ミラー３０は、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４方向のいずれの方向にも、柔軟に傾動することができる。可動ミラー３０を傾動させるために必要な吸引力を小さくすることができ、駆動電圧を小さくすることができる。
【００８３】
（第９実施例）
図１５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）（以下ではまとめて図１５と示す）は可動ミラーの平面図を示す。なお、支持部１６近傍の部分を省略して示している。
図１５に示すミラー形状は、複数の光学装置を２次元的に配列させるときに効果的である。図１５(Ａ)では、凸部６０を隣接する光学装置の可動ミラーの凹部６２に挿入することができる。図１５（Ｂ）では、凸部６４を隣接する光学装置の可動ミラーの凹部７０に挿入することができ、凸部６６を隣接する別の光学装置の可動ミラーの凹部６８に挿入することができる。図１５（Ｃ）では、六角形の一辺が、隣接する光学装置の可動ミラーの一辺に接するように配列することができる。
可動ミラーの形状を図１５に示すような形状にすることによって、複数の光学装置を隙間なく配列することができる。反射面の開口率（反射面の面積／光学装置の占有面積）を向上させることができ、高コントラストで明るい画像を得ることができる。
【００８４】
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。
【００８５】
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合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合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】
【００８６】
【図１】第１実施例の光学装置の斜視図を示す。
【図２】第１実施例の光学装置の平面図を示す。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は、第１実施例の光学装置の動作原理を模式的に示す。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は、第１実施例の光学装置の動作原理を模式的に示す。
【図５】（Ａ），（Ｂ）は、第１実施例の光学装置の動作原理を模式的に示す。
【図６】第２実施例の光学装置の平面図を示す。
【図７】（Ａ），（Ｂ）は、第２実施例の光学装置の動作原理を模式的に示す。
【図８】（Ａ），（Ｂ）は、第２実施例の光学装置の動作原理を模式的に示す。
【図９】第３実施例の光学装置の平面図を示す。
【図１０】第４実施例の光学装置の平面図を示す。
【図１１】第５実施例の光学装置の平面図を示す。
【図１２】第６実施例の光学装置の平面図を示す。
【図１３】第７実施例の光学装置の斜視図を示す。
【図１４】第８実施例の光学装置の支持部近傍の構成を示す。
【図１５】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、それぞれ第９実施例の光学装置の可動ミラーの形状を示す。
【符号の説明】
【００８７】
２：光学装置
１０；基板
１２：板状部
１６：支持部
７０：第１主電極
７２：副電極
７４：第２主電極
２８：反射膜
３０：可動ミラー
３２：長方形部
３４：半円部
９０：第１主アクチュエータ
９２：副アクチュエータ
９４：第２主アクチュエータ
Ｄ１：光学装置２の右方向
Ｄ２：光学装置２の左方向
Ｄ３：光学装置２の手前方向
Ｄ４：光学装置２の奥方向
【図１】
2010054627.tif 000003
【図２】
2010054627.tif 000004
【図３】
2010054627.tif 000005
【図４】
2010054627.tif 000006
【図５】
2010054627.tif 000007
【図６】
2010054627.tif 000008
【図７】
2010054627.tif 000009
【図８】
2010054627.tif 000010
【図９】
2010054627.tif 000011
【図１０】
2010054627.tif 000012
【図１１】
2010054627.tif 000013
【図１２】
2010054627.tif 000014
【図１３】
2010054627.tif 000015
【図１４】
2010054627.tif 000016
【図１５】
2010054627.tif 000017