(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロメカニカル素子（５２）において、
ミラー素子（１０）の第１の外面（１２）上に反射面（１２ａ，５４）を備えたミラー素子（１０）を有し、該ミラー素子（１０）は、前記第１の外面（１２）とは反対方向に向けられている前記ミラー素子（１０）の第２の外面（１４）上の第１の電極面（１４ａ）に第１の電位が印加されるように構成されており、
対向電極（２０）を有し、該対向電極（２０）は前記ミラー素子（１０）の前記第２の外面（１４）の隣に配置されており、該対向電極（２０）の第２の電極面（２２ａ）に第２の電位が印加されるように構成されており、
電圧制御装置（２４）を有し、該電圧制御装置（２４）は第１のコンタクト素子（２６）を介して前記ミラー素子（１０）の前記第１の電極面（１４ａ）と接続されており、第２のコンタクト素子（２８）を介して前記対向電極（２０）の前記第２の電極面（２２ａ）に接続されており、且つ、前記電圧制御装置（２４）によって、時間的に変化する電圧信号を前記第１の電極面（１４ａ）と前記第２の電極面（２２ａ）との間に印加するよう構成されており、
前記ミラー素子（１０）は該ミラー素子（１０）を少なくとも部分的に縁取っている少なくとも１つのダイヤフラム（１６）を介して保持部（１８）と接続されており、
前記対向電極（２０）は、前記第２の電極面（２２ａ）が前記第１の電極面（１４ａ）と対向して配置されるよう前記保持部（１８）に結合されている
ことを特徴とする、マイクロメカニカル素子（５２）。
【請求項２】
前記ミラー素子（１０）は前記対向電極（２０）に関して、前記第１の電極面（１４ａ）と前記第２の電極面（２２ａ）との間に印加される前記時間的に変化する電圧信号によって、前記反射面（１２ａ，５４）に対して垂直な方向において調整される、請求項１記載のマイクロメカニカル素子（５２）。
【請求項３】
前記ミラー素子（１０）は前記対向電極（２０）に関して、前記第１の電極面（１４ａ）と前記第２の電極面（２２ａ）との間に印加される前記時間的に変化する電圧信号によって、共振的な振動運動状態に移行される、請求項１または２記載のマイクロメカニカル素子（５２）。
【請求項４】
前記ミラー素子（１０）は、研磨されたプレート電極、または前記第１の外面（１２）における反射面（１２ａ）としての反射性コーティング部を有するプレート電極の内の少なくとも１つである、請求項１から３までのいずれか１項記載のマイクロメカニカル素子（５２）。
【請求項５】
前記電圧制御装置（２４）は、該電圧制御装置（２４）によって、前記時間的に変化する電圧信号として１００ｋＨｚ〜１ＧＨｚの範囲の周波数を有する交流電圧を前記第１の電極面（１４ａ）と前記第２の電極面（２２ａ）との間に印加するよう構成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のマイクロメカニカル素子（５２）。
【請求項６】
光偏向装置（５０）において、
請求項１から５までのいずれか１項記載のマイクロメカニカル素子（５２）と、
少なくとも１つの回転軸（６６）について調整されるミラー面（６２）とを有し、該ミラー面（６２）は前記マイクロメカニカル素子（５２）の反射面（１２ａ，５４）において反射された光線（６８）が前記ミラー面（６２）に入射するよう配置されていることを特徴とする、光偏向装置（５０）。
【請求項７】
マイクロメカニカル素子（５２）の製造方法において、
ミラー素子（１０）の第１の外面（１２）上に反射面（１２ａ，５４）を備えたミラー素子（１０）を形成し、前記第１の外面（１２）とは反対方向に向けられている前記ミラー素子（１０）の第２の外面（１４）上に第１の電極面（１４ａ）を形成するステップ（Ｓ１）と、
第２の電極面（２２ａ）を備えた対向電極（２０）を前記ミラー素子（１０）の前記第２の外面（１４）の隣に配置するステップ（Ｓ２）と、
電圧制御装置（２４）によって、マイクロメカニカル素子（５２）の動作時に、時間的に変化する電圧信号を前記第１の電極面（１４ａ）と前記第２の電極面（２２ａ）との間に印加する電圧制御装置（２４）を形成し、該電圧制御装置（２４）を、第１のコンタクト素子（２６）を介して前記ミラー素子（１０）の前記第１の電極面（１４ａ）に接続し、第２のコンタクト素子（２８）を介して前記対向電極（２０）の前記第２の電極面（２２ａ）に接続するステップ（Ｓ３）とを有し、
ただし、前記ミラー素子（１０）を形成するステップは、
半導体または金属の層（３２）において前記ミラー素子の領域を少なくとも部分的に縁取るダイヤフラム（１６）を形成するように、かつ、当該ダイヤフラム（１６）により、当該ミラー素子の領域と、該ミラー素子の領域を少なくとも部分的に縁取る保持部領域（１８）とが分かれるように、前記半導体または金属の層（３２）に前記ダイヤフラム（１６）を形成するための少なくとも１つの分割溝（３０）を形成するステップ（Ｓ１１）
を有し、
前記対向電極（２０）は、前記第２の電極面（２２ａ）が前記第１の電極面（１４ａ）と対向して配置されるように前記保持部領域（１８）に結合されることを特徴とする、マイクロメカニカル素子（５２）の製造方法。
【請求項８】
前記対向電極（２０）を前記ミラー素子（１０）の前記第２の外面（１４）の隣に配置するために、前記第２の電極面（２２ａ）が前記第１の電極面（１４ａ）と対向して配置されるように前記対向電極（２０）を前記保持部領域に接続する、請求項７記載の製造方法。
【請求項９】
光偏向装置（５０）の製造方法において、
請求項７または８記載のマイクロメカニカル素子（５２）を製造するステップと、
前記マイクロメカニカル素子（５２）を光偏向装置（５０）のケーシング（５１）内に配置するステップ（Ｓ４）と、
少なくとも１つの回転軸（６６）について調整されるミラー面（６２）を、前記マイクロメカニカル素子（５２）の反射面（１２ａ，５４）において反射された光線（６８）が前記ミラー面（６２）に入射するよう光偏向装置（５０）のケーシング（５１）内に配置するステップとを有することを特徴とする、光偏向装置（５０）の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロメカニカル素子に関する。また本発明は、光偏向装置に関する。さらに本発明は、マイクロメカニカル素子の製造方法および光偏向装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばプロジェクタまたは表示装置のような光偏向装置は通常、少なくとも１つの回転軸について調整可能な少なくとも１つのミラーを有する。ミラーを調整するために構成されているアクチュエータまたはモータを用いて少なくとも１つの回転軸についてミラーを調整することにより、像が投影面に投影されるように光線を投影面に向かって偏向させることができる。この種の光偏向装置は、例えばDE 199 61 572 C2に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】DE 199 61 572 C2
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術においては、ミラー表面の個々の点に由来する球面波間に時間的に一定の位相差が存在することによって、例えばレーザを用いて投影される像内に不所望な強度最大値および／または強度最小値（スペックル）が発生することが問題である。したがって本発明の課題は、そのような像内の不所望な強度最大値および／または強度最小値（スペックル）の発生を回避することができるマイクロメカニカル素子を提供することである。
【０００５】
さらには、そのようなマイクロメカニカル素子を備えた光偏向装置、またマイクロメカニカル素子の製造方法および光偏向装置の製造方法が提供されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
マイクロメカニカル素子に関する課題は、マイクロメカニカル素子が、第１の外面上に反射面を備えたミラー素子と、対向電極と、電圧制御装置とを有し、ミラー素子は、第１の外面とは反対方向に向けられているミラー素子の第２の外面上の第１の電極面に第１の電位が印加されるように構成されており、対向電極はミラー素子の第２の外面の近傍に配置されており、該対向電極の第２の電極面に第２の電位が印加されるように構成されており、電圧制御装置は第１のコンタクト素子を介してミラー素子の第１の電極面と接続されており、第２のコンタクト素子を介して対向電極の第２の電極面に接続されており、且つ、時間的に変化する電圧信号を第１の電極面と第２の電極面との間に印加するよう構成されている、ことによって解決される。
【０００７】
光偏向装置に関する課題は、光偏向装置が、請求項１から７までのいずれか１項記載のマイクロメカニカル素子と、少なくとも１つの回転軸について調整されるミラー面とを有し、該ミラー面はマイクロメカニカル素子の反射面において反射された光線が入射するよう配置されていることによって解決される。
【０００８】
マイクロメカニカル素子の製造方法に関する課題は、製造方法が、第１の外面上に反射面を備えたミラー素子を形成し、第１の外面とは反対方向に向けられているミラー素子の第２の外面上に第１の電極面を形成するステップと、第２の電極面を備えた対向電極をミラー素子の第２の外面の近傍に配置するステップと、マイクロメカニカル素子の動作時に時間的に変化する電圧信号を第１の電極面と第２の電極面との間に印加する電圧制御装置を形成し、該電圧制御装置を、第１のコンタクト素子を介してミラー素子の第１の電極面に接続し、第２のコンタクト素子を介して対向電極の第２の電極面に接続するステップとを有することによって解決される。
【０００９】
光偏向装置の製造方法に関する課題は、製造方法が、請求項９から１１までのいずれか１項記載のマイクロメカニカル素子を製造するステップと、マイクロメカニカル素子を光偏向装置のケーシング内に配置するステップと、少なくとも１つの回転軸について調整されるミラー面を、マイクロメカニカル素子の反射面において反射された光線がミラー面に入射するよう光偏向装置のケーシング内に配置するステップとを有することによって解決される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、ミラー表面の個々の点に由来する球面波間に時間的に一定の位相差が存在しないようにすることによって、例えばレーザを用いて投影される像内の不所望な強度最大値および／または強度最小値（スペックル）を回避できるという認識を基礎としている。ミラー表面に由来する球面波間の時間的に変化する位相差を、ミラー表面において偏向される光線のコヒーレンスを妨害することによって実現できる。
【００１１】
このことは、ミラー表面自体が運動状態に移行される、および／または、ミラー表面において偏向される光線がミラー表面への入射前および／または入射後に可動の反射面において偏向されることによって簡単に実現することができる。このことは、本明細書において説明するマイクロメカニカル素子または光偏向装置によって簡単に実施することができる。さらに本発明は、適切なマイクロメカニカル素子または光偏向装置の簡単で廉価な製造を実現する。
【００１２】
有利な実施形態において、ミラー素子を対向電極に関して、第１の電極面と第２の電極面との間に印加される、時間的に変化する電圧信号によって反射面に対して垂直な方向において調整することができる。ミラー素子を反射面に対して垂直な方向において調整することができるので、コヒーレントな光線が偏向される反射角がミラー素子の所望の調整運動によって変更されることは殆どない。したがって、ミラー素子の反射面に入射したコヒーレントな光線の位相の変調をマイクロメカニカル素子によって簡単且つ確実に実施することができる。
【００１３】
殊に、ミラー素子を対向電極に関して、第１の電極面と第２の電極面との間に印加される、時間的に変化する電圧信号によって共振的な振動運動状態に移行させることができる。したがって、マイクロメカニカル素子の信頼性の高い動作が僅かなエネルギ消費で既に保証されている。
【００１４】
別の有利な実施形態において、ミラー素子は研磨されたプレート電極および／または第１の外面における反射面としての反射性のコーティング部を有するプレート電極である。プレート電極とは、ミラー素子の最大厚さが第１の外面および／または第２の外面の最大拡張部よりも小さいミラー素子の形状と解される。プレート電極として構成されているミラー素子を僅かなコストで製造することができる。
【００１５】
有利には、ミラー素子がこのミラー素子を少なくとも部分的に縁取っている少なくとも１つのダイヤフラムを介して保持部と接続されている。この場合、ミラー素子を印加される電圧信号によって所望の調整領域にわたり調整することができる。有利には、反射面を共振的な振動状態に移行することができる。付加的に、少なくとも１つのダイヤフラムの最大厚さおよび張り幅を介して、ミラー素子の振動運動の有利な固有周波数を規定することができる。
【００１６】
さらに、第２の電極面が第１の電極面と対向して配置されているように、対向電極を保持部に結合させることができる。有利には、第２の電極面が第１の電極面に対して比較的小さい間隔、例えば０．５〜５μｍの間隔をおいて配置されている。この場合、印加される電圧が比較的低くても、対向電極および／または保持部に関するミラー素子の所望の調整運動が既に行われる。
【００１７】
有利には、電圧制御装置は以下のように構成されている。つまり、電圧制御装置は、時間的に変化する電圧信号として１００ｋＨｚ〜１ＧＨｚの範囲の周波数を有する交流電圧を第１の電極面と第２の電極面との間に印加できるように構成されている。有利には、１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲にある周波数を有する交流電圧を印加することができる。このようにして、ミラー素子を有利な共振的な振動運動状態に移行させることができる。
【００１８】
上記の利点はこの種の光偏向装置においても保証されている。
【００１９】
同様に、上述の利点は相応の製造方法においても保証されている。殊に、ミラー素子の形成は以下のステップを含むことができる：半導体層および／または金属層内に少なくとも１つの分割溝を形成するステップ。この分割溝は、ミラー素子領域およびこのミラー素子領域を少なくとも部分的に縁取っている保持部領域が半導体層および／または金属層の構造化により作り出され、ミラー素子領域がこのミラー素子領域を少なくとも部分的に縁取っているダイヤフラムを介して保持部領域と接続されるように形成される。したがって、例えば付加的な酸化ステップを実施して、ミラー素子領域からミラー素子を構造化することは容易に実施可能である。さらには、保持部へのミラー素子の煩雑な配置は省略される。したがって、本明細書において説明する製造方法を迅速且つ容易に実施することができる。製造方法の有利な実施形態においては、半導体層および／または金属層のエッチングにより分割溝が形成される。半導体層および／または金属層がシリコンから成るものである限り、第１の電極面と第２の電極面の間隔を酸化ステップによって簡単に規定することができる。第１の電極面を所期のような酸化によって、同一方向に配向されている保持部領域の上面に関して後退させることができる、ないしは下げることができる。
【００２０】
さらに、ミラー素子の第２の外面の近傍に対向電極を配置するために、第２の電極面が第１の電極面と対向して配置されるように対向電極を保持部領域に接続させることができる。したがって、２つの電極面間には有利な小さい間隔が存在していることが簡単に保証されている。２つの電極面間の殊に有利な間隔を、対向電極を接続する前に、少なくとも１つの分割溝を縁取っているミラー素子領域の表面が酸化によって、同一方向に配向されている保持部領域の上面に比べて後退されることによって実現することができる。
【００２１】
上記の利点は光偏向装置のための相応の製造方法においても得られる。
【００２２】
以下では本発明のさらなる特徴および利点を図面に基づき説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】マイクロメカニカル素子の実施形態の概略図を示す。
【図１Ｂ】マイクロメカニカル素子の部分図を示す。
【図２】光偏向装置の実施形態の概略図を示す。
【図３】製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１Ａおよび図１Ｂは、マイクロメカニカル素子の実施形態の概略図および部分図を示す。
【００２５】
図１Ａに概略的に示されているマイクロメカニカル素子は、第１の外面１２と、この第１の外面１２とは反対方向に向けられている第２の外面１４とを備えたミラー素子１０を有する。ミラー素子１０（付設部）は、第１の外面１２および／または第２の外面１４の最大拡張部よりも小さい最大厚さｄｓを有することができる。ミラー素子１０は有利には、第２の外面１４が第１の外面１２の向かい側に位置するように成形されている。ミラー素子１０は第１の外面１２および／または第２の外面１４において０．５ｍｍ2の最小面積を有することができる。有利には、第１の外面１２および／または第２の外面１４は０．５ｍｍ2〜５ｍｍ2、殊に１ｍｍ2〜２ｍｍ2の面積を有する。しかしながら、本明細書において説明するミラー素子１０は特定の形状に限定されるものではない。
【００２６】
第１の外面１２上には反射面１２ａが形成されている。有利には、反射面１２ａは第１の外面１２全体を覆う。第１の外面１２上に反射面１２ａを形成するために、第１の外面１２の少なくとも一部の面を研磨することができる、および／または、反射性のコーティングで覆うことができる。有利には、反射面１２ａは平坦である。しかしながら、反射面１２ａが凸状の湾曲部および／または凹状の湾曲部を有するようにミラー素子１０を成形することができる。
【００２７】
第２の外面１４上には第１の電極面１４ａが形成されており、この第１の電極面１４ａに第１の電位を印加することができる。殊に、ミラー素子１０の第２の外面全体を第１の電極面１４ａとして使用できるようにミラー素子１０を構成することができる。例えば、ミラー素子１０を完全に導電性材料から形成するか、導電性材料をミラー素子１０上に被着することによって、第２の外面１４を部分的または完全に覆う第１の電極面１４ａを形成することができる。
【００２８】
ミラー素子１０を、例えば、研磨されたプレート電極として、および／または、第１の外面１２上の反射面１２ａとしての反射性コーティング部を有するプレート電極として形成することができる。プレート電極は角張った縁部および／または丸みのある縁部を有することができる。
【００２９】
図示されているマイクロメカニカル素子においては、ミラー素子１０がこのミラー素子１０を少なくとも部分的に縁取っている少なくとも１つのダイヤフラム１６を介して保持部１８と接続されている。有利には、少なくとも１つのダイヤフラム１６は第１の外面１２において、または第１の外面の近傍においてミラー素子１０と接触している。少なくとも１つのダイヤフラム１６は有利には、反射面１２ａに対して垂直な方向において最大厚さｄｍを有する。この最大厚さｄｍは反射面１２ａに対して垂直な方向におけるミラー素子１０の最大厚さｄｓよりも小さい。少なくとも１つのダイヤフラム１６の最大厚さｄｍは、例えば、ミラー素子１０の最大厚さｄｓの半分の厚さより小さくてもよい。殊に、少なくとも１つのダイヤフラム１６の最大厚さｄｍは、ミラー素子１０の最大厚さｄｓの１／４の厚さより小さくてもよい。少なくとも１つのダイヤフラム１６のこのような最大厚さｄｍでは、ミラー素子１０の位置を保持部１８に関して、先ず比較的大きい力を加えて調整できることが保証されている。これによって、ダイヤフラム１６の撓みを用いたミラー素子１０の振動運動の比較的高い固有周波数を実現することができる。
【００３０】
ミラー素子１０および少なくとも１つのダイヤフラム１６からなるユニットの形状を、ミラー素子１０が付設部状の硬化部として少なくとも１つのダイヤフラム１６から突出している形状と表すこともできる。有利には、付設部状の硬化部は少なくとも１つのダイヤフラム１６の中心に配置されている。付設部状の硬化部は第１の外面１２上で有利には最小面積を有し、この最小面積は、ミラー素子１０を用いて偏向された光線、例えばレーザビームの面積以上の大きさを有する。
【００３１】
図示されているマイクロメカニカル素子は対向電極２０を有し、この対向電極２０はミラー素子１０の第２の外面１４の近傍に配置されている。対向電極２０は、第２の電位が対向電極２０の第２の電極面２２ａに印加されるように構成されている。図示されている実施形態においては、第２の電極面２２ａが第１の電極面１４ａに対向している対向電極２０の内面２２上に位置するように、対向電極２０は保持部１８に固く結合されている。
【００３２】
第２の外面１４と内面２２の間隔ｇ、もしくは第１の電極面１４ａと第２の電極面２２ａの間隔は５μｍよりも小さくてよい。殊に、間隔ｇは２μｍよりも小さくてよい。有利には、間隔ｇは１μｍよりも小さい。このような小さい間隔ｇの利点を以下においてさらに詳細に説明する。
【００３３】
マイクロメカニカル素子はさらに電圧制御装置２４を有する。電圧制御装置２４は第１のコンタクト素子２６を介してミラー素子１０の第１の電極面１４ａに接続されている。同様に、電圧制御装置２４は第２のコンタクト素子２８を介して対向電極２０の第２の電極面２２ａに接続されている。第１のコンタクト素子２６および／または第２のコンタクト素子２８は例えば、線路、導電性のコーティング部および／または導電性の埋め込み層を含むことができる。
【００３４】
電圧制御装置２４は、第１のコンタクト素子２６および第２のコンタクト素子２８を介して時間的に変化する電圧信号を第１の電極面１４ａと第２の電極面２２ａとの間に印加できるように構成されている。第１の電極面１４ａと第２の電極面２２ａとの間に印加される、時間的に変化する電圧信号によって、ミラー素子１０を対向電極２０に関して、もしくは保持部１８に関して調整することができる。ミラー素子１０は有利には、第１の電極面１４ａと第２の電極面２２ａとの間に印加される、時間的に変化する電圧信号によって反射面１２ａに対して垂直な方向において調整される。ミラー素子１０を振動運動状態に移行させるために、電圧信号として１００ｋＨｚ〜１ＧＨｚの範囲の周波数を有する交流電圧／電界を電圧制御装置２４により第１の電極面１４ａと第２の電極面２２ａとの間に印加することができる。
【００３５】
２つの電極面１４ａおよび２２ａから形成されるコンデンサのキャパシタンスＣに関しては次式が当てはまる：
【数１】
0005623176.tif 000002
ここで、Ａは２つの電極面１４ａおよび２２ａの最小面積である。
【００３６】
したがって、電圧信号を印加した結果生じる、ミラー素子１０を調整するための力に関しては次式が得られる：
【数２】
0005623176.tif 000003
ここで、Ｖは印加される電圧である。
【００３７】
図１Ｂから見て取れるように、保持部１８ないし対向電極２０に関して調整されるミラー素子１０は殆ど変形されない。したがってミラー素子１０の調整は、殆ど少なくとも１つの（図１Ｂには図示していない）ダイヤフラム１６の撓みによってのみ行われる。したがって殊に、強度分布Ｉを介して概略的に表されているレーザスポットが生じるミラー素子１０（付設部）の領域では、反射面１２ａの反射率はミラー素子１０の調整による影響は受けない。
【００３８】
従来の（レーザ）プロジェクタを用いて投影面に像を投影する場合、投影された像に不所望な強度最大値および／または強度最小値が生じることが多い。投影された像の光学的な品質に殆どの場合は悪影響を及ぼす、この不所望な強度最大値および／または強度最小値はスペックル、スペックルパターンまたは粒状班（granulation）とも称される。通常の場合、投影された像におけるスペックルの発生は、投影面ないしミラー表面が平坦でないことによるコヒーレントな（レーザ）光の干渉に起因するものとみなされる。
【００３９】
この問題はマイクロメカニカル素子を用いて回避することができる。ミラー素子１０の運動によって、反射面１２ａにおいて偏向されるコヒーレントな光線、例えばレーザ光の位相が変調される。このことは、ミラー表面において偏向された光線のコヒーレンスが妨害されると言うこともできる。このようにして、凹凸のある投影面の個々の点に由来する球面波間で時間的に一定の位相差が存在することを回避することができる。したがって不所望なスペックルの発生をミラー素子１０の運動によって回避することができる。
【００４０】
ミラー素子１０は殊に時間的に変化する電圧信号によって共振的な振動運動（固有振動）状態に移行される。ミラー素子１０の有利な固有振動を、１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲の周波数を有する交流電圧／電界が時間的に変化する電圧信号として第１の電極面１４ａと第２の電極面２２ａとの間に印加されることによって、および／または、ミラー素子１０が少なくとも１つのダイヤフラム１６の中心に配置されることによって確実に実現することができる。第２の外面１４と内面２２の間隔ｇ、もしくは第１の電極面１４ａと第２の電極面２２ａの間隔ｇが２μｍを下回る程小さい場合には、比較的小さい振幅を有する電圧信号において既に、ミラー素子１０を所望のように調整するための十分に大きい力が保証されている。このようにして、ミラー素子１０を少なくとも０．５μｍの振幅でもって、第１の外面１２および／または第２の外面１４に対して垂直の方向において振動運動状態に移行させることができる。この種の振幅は、反射面１２ａにおいて反射される光線の１８０°までの位相シフトを実現するには十分である。このようにしてスペックルの発生を確実に回避することができる。
【００４１】
ミラー素子１０から保持部１８までの少なくとも１つのダイヤフラム１６の張り幅、少なくとも１つのダイヤフラム１６の最大厚さｄｍおよび／または付設部の形状（高さおよび幅）を介して、反射面１２ａに対して垂直な方向においてミラー素子１０の振動運動の共振周波数を保持部１８に関して制御することができる。したがって、少なくとも１つのダイヤフラム１６の相応の構成を介して共振周波数の有利な範囲を実現することができる。
【００４２】
有利には、少なくとも１つのダイヤフラム１６は保持部１８およびミラー素子１０と一体的に構成されている。少なくとも１つのダイヤフラム１６と保持部１８とミラー素子１０とからなるユニットを、少なくとも１つの（一貫していない）分割溝３０が半導体層および／または金属層３２内に形成されることによって簡単に製造することができる。有利には、少なくとも１つの分割溝３０によって、ミラー素子領域と、このミラー素子領域を少なくとも部分的に縁取っている保持部領域とが半導体層および／または金属層３２から作り出される。同時に、少なくとも１つのダイヤフラム１６が第１の外面１２と少なくとも１つの分割溝３０の底部との間の領域に形成される。少なくとも１つの分割溝３０の深さｔによって、少なくとも１つのダイヤフラム１６の最大厚さｄｍを規定することができる。少なくとも１つの分割溝３０の幅ｂを介して、保持部１８からミラー素子１０までの少なくとも１つのダイヤフラム１６の張り幅を規定することができる。マイクロメカニカル素子を製造するための方法のさらなる実施の可能性については図３を参照しながら説明する。
【００４３】
１つの実施形態においては、上記において説明したマイクロメカニカル素子に、ミラー素子１０および対向電極２０を少なくとも１つの回転軸について調整するよう構成されているアクチュエータを備えさせることができる。したがってマイクロメカニカル素子を、時間的に変化する方向に光線を所期のように偏向させるために使用することもできる。
【００４４】
図２は、光偏向装置の実施形態の概略図を示す。
【００４５】
図２に概略的に示されている光偏向装置５０の例としては、投影面に像を投影するためのプロジェクタおよび／または表示装置が考えられる。しかしながら以下において説明する光偏向装置５０はプロジェクタおよび／または表示装置として構成されたものに限定されるものではない。例えば、光偏向装置５０を検査すべき面のスキャニングに用いるスキャナおよび／または光信号伝送装置として構成することもできる。
【００４６】
光偏向装置５０はそのケーシング５１内に、図１Ａおよび図１Ｂに示した実施形態に相応するマイクロメカニカル素子５２を有する。マイクロメカニカル素子５２の反射面５４を、（図示していない）ミラー素子の２つの電極面と（図示していない）対向電極との間に時間的に変化する電圧信号が印加されることによって調整することができる。有利には、反射面５４をこの反射面５４に対して垂直な方向において調整することができる。このことは矢印５６によって示唆されている。有利には、反射面５４を共振的な振動運動状態に移行させることができる。このようにして、反射面５４の調整運動の大きい振幅を僅かなエネルギコストで達成することができる。
【００４７】
マイクロメカニカル素子５２は反射面５４に配向された光線５８の位相の変調に適している。光線５８はコヒーレンスな光線、例えばレーザビームでよい。光線５８を放射するために、光偏向装置５０はそのケーシング５１内に光源６０、例えばレーザを有することができる。光源６０の代わりに、光偏向装置５０は入光窓を有することもでき、この入光窓を介して入射する光線は反射面５４に当たる。
【００４８】
光偏向装置５０は少なくとも１つのミラー面６２を有し、このミラー面６２をアクチュエータ６４によって少なくとも１つの回転軸６６について調整することができる。有利には、ミラー面６２をアクチュエータ６４によって、相互に垂直に配向されている２つの回転軸について調整することができる。アクチュエータ６４は静電的な駆動部および／または磁気的な駆動部および／または圧電性の駆動部を含むことができる。光偏向装置５０は特定の構成のアクチュエータ６４に制限されるものではない。
【００４９】
ミラー面６２はマイクロメカニカル素子５２に関して、反射面５４において反射された光線６８がミラー面６２に入射するよう配置されている。少なくとも１つの回転軸６６についてのミラー６２の調整によって、光線７２はミラー面６２から光放出窓７０を通過し（図示していない）投影面の所望の入光点へと配向される。マイクロメカニカル素子５２を用いて実施される光線６８および７２の位相の変調によって、投影された像におけるスペックルの発生を回避することができる。したがって、光偏向装置５０におけるマイクロメカニカル素子５２の使用はスペックルを回避するための確実な手段を表す。さらに本明細書において説明する光偏向装置５０では、ミラー面６２が少なくとも１つの回転軸６６についての少なくとも１つの回転運動に加えて、変調に適した反射面５４の振動運動を実施することができるミラー装置は必要とされない。したがって光偏向装置５０を廉価に製造することができる。
【００５０】
図３は、製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートを示す。
【００５１】
ステップＳ１においては、ミラー素子の第１の外面上に反射面を備えたミラー素子が形成される。さらには、第１の外面とは反対方向に向けられているミラー素子の第２の外面に第１の電極面が形成される。
【００５２】
有利には、ステップＳ１はサブステップＳ１１を有し、このサブステップＳ１１においては少なくとも１つの分割溝が半導体層および／または金属層内に形成される。この少なくとも１つの分割溝の形成は、ミラー素子領域と、このミラー素子領域を少なくとも部分的に縁取っている保持部領域とが半導体層および／または金属層３２の構造化により作り出されるように行われる。そのような構造化の際に、ミラー素子領域はこのミラー素子領域を少なくとも部分的に縁取っている少なくとも１つのダイヤフラムを介して保持部と接続される。少なくとも１つの分割溝の深さおよび幅を介して、少なくとも１つのダイヤフラムの最大厚さ、および／または、ミラー素子領域から保持部領域までの少なくとも１つのダイヤフラムの張り幅を規定することができる。
【００５３】
例えば、半導体層および／または金属層のエッチングにより少なくとも１つの分割溝を形成することができる。エッチングにより形成される少なくとも１つの分割溝の幅および位置を、半導体層および／または金属層の第１の外面とは反対方向に向けられている上面に構造化された保護層が形成されることによって規定できる。保護層の構造化を例えばリソグラフィ法によって行うことができる。
【００５４】
ステップＳ１の別の任意のサブステップＳ１２においては、少なくとも１つの分割溝を縁取っているミラー素子領域の上面を、同一方向に配向されている保持部領域の上面に比べて後退させることができる。有利には、少なくとも１つの分割溝を縁取っているミラー素子領域の上面の後退は、所期のように、酸化ならびに酸化された材料の後続の除去によって０．５〜３μｍの間の所望の差だけが生じるように行われる。殊に、ミラー素子領域の上面の酸化を、保持部領域の上面が保護層によって覆われている間に行うことができる。保持部領域の上面は酸化されないので、半導体層および／または金属層はこの領域においてその本来の厚さを有している。したがって酸化物を選択的に除去した後には、保持部領域に比べて下げられたミラー素子領域が残り、これによって２つの電極面の間隔が規定される。
【００５５】
さらにステップＳ１は、ミラー素子の第１の外面の少なくとも一部の面を研磨する、および／または、第１の外面に反射層を被着するサブステップＳ１３を有することができる。
【００５６】
半導体層および／または金属層が非導電性の材料から構成される場合、ステップＳ１の任意のサブステップＳ１４においては、導電性の材料が第１の電極面を形成するために析出される。考えられるサブステップＳ１１〜Ｓ１４の実施は、各ステップを表す番号によって規定した順序に制限されるものではない。
【００５７】
さらなるステップＳ２においては、第２の電極面を備えた対向電極がミラー素子の第２の外面の近傍に配置される。有利には、ミラー素子の第２の外面の近傍への対向電極の配置は、保持部領域の表面の一部への対向電極の結合によって行われる。このようにして、第２の電極面が第１の電極面に対向して配置されることが保証されている。したがって、第２の電極面を第１の電極面に対して有利な小さい間隔をおいて簡単なやり方で配置することができる。
【００５８】
ステップＳ３においては、電圧制御装置が形成される。電圧制御装置は第１のコンタクト素子を介してミラー素子の第１の電極面に接続される。さらに、電圧制御装置は第２のコンタクト素子を介して対向電極の第２の電極面に接続される。電圧制御装置の形成は、完成したマイクロメカニカル素子の動作時に、第１の電極面と第２の電極面との間に時間的に変化する電圧信号が印加されるように行われる。有利な実施形態においては、電圧制御装置が以下のように構成される。つまり、電圧制御装置は、時間的に変化する電圧信号として１００ｋＨｚ〜１ＧＨｚ、殊に１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲にある周波数を有する交流電圧を第１の電極面と第２の電極面との間に印加できるように構成される。ステップＳ３を前述の一連のステップＳ１およびＳ２の任意の位置で実施することができる。
【００５９】
選択的なステップＳ４においては、マイクロメカニカル素子を光偏向装置のケーシング内に、少なくとも１つの回転軸について調整可能なミラー面と共に配置することができる。マイクロメカニカル素子および光偏向装置は、マイクロメカニカル素子の反射面において反射された光線がミラー面に入射するように相互に配置される。ステップＳ１〜Ｓ３において製造されたマイクロメカニカル素子は比較的小さい構造を有することができる。したがってステップＳ４を容易に実施することができる。
【図１Ａ】
0005623176.tif 000004
【図１Ｂ】
0005623176.tif 000005
【図２】
0005623176.tif 000006
【図３】
0005623176.tif 000007