(57)【要約】【課題】ミラーの傾動を精度良く制御する。【解決手段】ミラーデバイス１００は、ミラー１３１と、圧電素子１４２を有し、ミラー１３１を傾動させるアクチュエータ１０４と、ミラー１３１とアクチュエータ１０４とを連結する第１ヒンジ１０５と、ベース部１０２と、ミラー１３１とベース部１０２とを連結する第２ヒンジ１０６と、ミラー１３１に連結された可動櫛歯電極１０７と、ベース部１０２に固定され、可動櫛歯電極１０７に対向する固定櫛歯電極１０８とを備えている。アクチュエータ１０４は、可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８との間の静電容量に基づいて制御される。可動櫛歯電極１０７は、ミラー１３１において第１ヒンジ１０５よりも第２ヒンジ１０６の近くに設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミラーと、
圧電素子を有し、前記ミラーを傾動させるアクチュエータと、
前記ミラーと前記アクチュエータとを連結する第１ヒンジと、
ベース部と、
前記ミラーと前記ベース部とを連結する第２ヒンジと、
前記ミラーに連結された可動櫛歯電極と、
前記ベース部に固定され、前記可動櫛歯電極に対向する固定櫛歯電極とを備え、
前記アクチュエータは、前記可動櫛歯電極と前記固定櫛歯電極との間の静電容量に基づいて制御され、
前記可動櫛歯電極は、前記ミラーにおいて前記第１ヒンジよりも前記第２ヒンジの近くに設けられているミラーデバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のミラーデバイスにおいて、
前記可動櫛歯電極は、前記ミラーを挟んで前記アクチュエータと反対側に設けられているミラーデバイス。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のミラーデバイスにおいて、
前記第２ヒンジの剛性は、前記第１ヒンジの剛性よりも大きいミラーデバイス。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つに記載のミラーデバイスにおいて、
前記ミラー、前記第２ヒンジ及び前記可動櫛歯電極は、前記ミラー、前記第２ヒンジ、前記可動櫛歯電極の順で並んでいるミラーデバイス。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れか１つに記載のミラーデバイスにおいて、
前記ミラーは、複数設けられ且つ所定の方向に配列されており、
前記アクチュエータ、前記第１ヒンジ、前記第２ヒンジ及び前記可動櫛歯電極は、前記ミラーごとに少なくとも１つずつ設けられ、
前記所定の方向と交差する方向において、前記アクチュエータ、前記第１ヒンジ、前記ミラー、前記第２ヒンジ、前記可動櫛歯電極の順で並んでおり、
前記ミラーは、前記所定の方向と平行な軸周りに傾動するミラーデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示した技術は、ミラーデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、様々なミラーデバイスが知られている。特許文献１に開示されたミラーデバイスは、表面に圧電素子を積層させたアクチュエータと、アクチュエータの先端に連結されたミラーとを備えている。このミラーデバイスは、圧電素子に電圧を印加することによってアクチュエータを湾曲させ、ミラーを傾動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−４６２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような圧電素子を用いたアクチュエータは、ヒステリシスやクリープ現象を有するため、ミラーの傾動量の制御が難しい。
【０００５】
ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ミラーの傾動を精度良く制御することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに開示されたミラーデバイスは、ミラーと、圧電素子を有し、前記ミラーを傾動させるアクチュエータと、前記ミラーと前記アクチュエータとを連結する第１ヒンジと、ベース部と、前記ミラーと前記ベース部とを連結する第２ヒンジと、前記ミラーに連結された可動櫛歯電極と、前記ベース部に固定され、前記可動櫛歯電極に対向する固定櫛歯電極とを備え、前記アクチュエータは、前記可動櫛歯電極と前記固定櫛歯電極との間の静電容量に基づいて制御され、前記可動櫛歯電極は、前記ミラーにおいて前記第１ヒンジよりも前記第２ヒンジの近くに設けられているものとする。
【０００７】
前記の構成によれば、前記ミラーは、前記第１ヒンジを介して前記アクチュエータに連結される一方、前記第２ヒンジを介して前記ベース部に連結されている。そして、アクチュエータを作動させることによって、ミラーのうち第１ヒンジが連結された部分が大きく変位し、ミラーが全体として傾動する。ミラーは、概ね第２ヒンジを中心として傾動する。
【０００８】
ここで、ミラーには可動櫛歯電極が設けられている。また、該可動櫛歯電極に対向して固定櫛歯電極が設けられている。ミラーが傾動すると、それに伴って可動櫛歯電極も変位し、可動櫛歯電極と固定櫛歯電極との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を検出することによって、ミラーの傾動量を検出することができる。つまり、この静電容量に基づいてアクチュエータを制御することによって、ミラーの傾動量を精度良く制御することができる。
【０００９】
それに加えて、可動櫛歯電極を第１ヒンジよりも第２ヒンジの近くに設けることによって、ミラーの傾動量を精度良く検出できる範囲を拡大することができる。
【００１０】
詳しくは、可動櫛歯電極と固定櫛歯電極との間の静電容量は、可動櫛歯電極と固定櫛歯電極とが対向している面積に応じて変化する。可動櫛歯電極の変位量が大きく、可動櫛歯電極が固定櫛歯電極と対向しない状態になると、静電容量は略零になってしまい、静電容量の変化を検出できなくなってしまう。また、可動櫛歯電極と固定櫛歯電極とが対向する方向以外の方向へ電界が広がるフリンジ効果が大きい場合には、可動櫛歯電極が固定櫛歯電極と対向しない状態になっても、静電容量の変化を検出することができる。しかしながら、可動櫛歯電極と固定櫛歯電極とが大きく離れてしまうと、やはり、静電容量の変化を検出できなくなってしまう。可動櫛歯電極と固定櫛歯電極とが複数セット設けられている場合であっても、全ての可動櫛歯電極が固定櫛歯電極と大きく離れてしまうと、静電容量の変化を検出できなくなってしまう。
【００１１】
可動櫛歯電極が第１ヒンジよりも第２ヒンジの近くに設けられているということは、可動櫛歯電極がミラーの傾動の中心の近くに位置することになる。可動櫛歯電極を傾動の中心の近くに設けることによって、ミラーが傾動したときの可動櫛歯電極の変位量を低減することができる。これにより、可動櫛歯電極と固定櫛歯電極との間の静電容量を検出できるミラーの傾動範囲を拡大することができる。その結果、ミラーの傾動量を精度良く検出できる範囲を拡大することができる。
【発明の効果】
【００１２】
前記ミラーデバイスによれば、ミラーの傾動を精度良く制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ミラーアレイの平面図である。
【図２】ミラーアレイの、図１のII−II線における断面図である。
【図３】波長選択スイッチの概略図である。
【図４】第１ヒンジの平面図である。
【図５】変形例に係るミラーアレイの平面図である。
【図６】実施形態２に係るミラーデバイスの平面図である。
【図７】変形例に係るミラーデバイスの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
《実施形態１》
図１は、ミラーアレイ１の平面図を、図２は、ミラーアレイ１の、図１のII−II線における断面図を示す。
【００１６】
ミラーアレイ１は、複数のミラーデバイス１００，１００，…を備えている。複数のミラーデバイス１００，１００，…は、所定のＹ軸方向に一列に配列されている。
【００１７】
ミラーアレイ１は、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板１０９を用いて製造されている（図２参照）。ＳＯＩ基板１０９は、単結晶シリコンで形成された第１シリコン層１９１と、ＳｉＯ２で形成された酸化膜層１９２と、単結晶シリコンで形成された第２シリコン層１９３とがこの順で積層されて構成されている。
【００１８】
ミラーデバイス１００は、ベース部１０２と、ミラー１３１と、ミラー１３１を駆動するアクチュエータ１０４と、ミラー１３１とアクチュエータ１０４とを連結する第１ヒンジ１０５と、ミラー１３１とベース部１０２とを連結する第２ヒンジ１０６と、ミラー１３１に設けられた可動櫛歯電極１０７と、ベース部１０２に設けられた固定櫛歯電極１０８と、参照電極１９４と、制御部１０とを有している。ミラーアレイ１は、いくつかのミラーデバイス１００，１００，…ごとに共通の１つの制御部１０を有している。尚、ミラーアレイ１は、ミラーデバイス１００ごとに１つの制御部１０を有していても、すべてのミラーデバイス１００，１００，…で共通の１つの制御部１０を有していてもよい。
【００１９】
ベース部１０２は、全体の図示は省略するが、概略長方形の枠状に形成されている。ベース部１０２は、第１シリコン層１９１、酸化膜層１９２及び第２シリコン層１９３で形成されている。
【００２０】
ミラー１３１は、平面視長方形の板状に形成されている。ミラー１３１は、ミラー本体１３２と、ミラー本体１３２の表面に積層された鏡面層１３３とを有している。ミラー本体１３２は、第１シリコン層１９１で形成され、鏡面層１３３は、Ａｕ／Ｔｉ膜で形成されている。尚、ミラー本体１３２の裏面にも、鏡面層１３３と同様の鏡面層１３４が積層されている。鏡面層１３４は、ミラー本体１３２の表面において生じる、鏡面層１３３に起因する膜応力をバランスさせる機能を有する。これにより、ミラー本体１３２、ひいては、鏡面層１３３の平面度を向上させることができる。
【００２１】
ここで、ミラー１３１の中心を通り、ミラー１３１とアクチュエータ１０４とが並ぶ方向に延びる軸をＸ軸とする。Ｘ軸は、ミラー１３１の長辺に平行に延びている。ミラー１３１の中心を通り、ミラー１３１の短辺に平行に延びる軸をＹ軸とする。Ｘ軸とＹ軸とは直交している。複数のミラー１３１，１３１，…は、Ｙ軸上に並んでいる。すなわち、複数のミラー１３１，１３１，…の配列方向は、Ｙ軸方向に一致する。Ｘ軸及びＹ軸の両方に直交する軸をＺ軸とする。尚、Ｚ軸方向を上下方向ということがある。その場合、鏡面層１３３の側を上とし、ミラー本体１３２の側を下とする。
【００２２】
アクチュエータ１０４は、ベース部１０２から片持ち状に延び、その先端が第１ヒンジ１０５を介してミラー１３１に連結されている。アクチュエータ１０４は、湾曲することによって、ミラー１３１を傾動させる。詳しくは、アクチュエータ１０４は、基端部がベース部１０２に連結され、ベース部１０２から片持ち状に張り出しているアクチュエータ本体１４１と、アクチュエータ本体１４１の表面に積層された圧電素子１４２とを有している。
【００２３】
アクチュエータ本体１４１は、平面視長方形の板状に形成されている。アクチュエータ本体１４１は、第１シリコン層１９１で形成されている。アクチュエータ本体１４１は、Ｘ軸方向に延びている。アクチュエータ本体１４１の先端部は、第１ヒンジ１０５を介して、ミラー１３１の一方の短辺である第１短辺１３１ａに連結されている。
【００２４】
圧電素子１４２は、アクチュエータ本体１４１の表側（ミラー１３１の鏡面層１３３と同じ側）に設けられている。アクチュエータ本体１４１の表面にはＳｉＯ２層１４６が積層されており、圧電素子１４２は、ＳｉＯ２層１４６上に積層されている。圧電素子１４２は、アクチュエータ本体１４１と同様に、平面視長方形の板状に形成されている。圧電素子１４２は、下部電極１４３と、上部電極１４５と、これらに挟持された圧電体層１４４とを有する。下部電極１４３、圧電体層１４４、上部電極１４５は、ＳｉＯ２層１４６上にこの順で積層されている。圧電素子１４２は、ＳＯＩ基板１０９とは別の部材で形成されている。詳しくは、下部電極１４３は、Ｐｔ／Ｔｉ膜で形成されている。圧電体層１４４は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成されている。上部電極１４５は、Ａｕ／Ｔｉ膜で形成されている。
【００２５】
ベース部１０２には、下部電極１４３と電気的に接続された駆動用端子１２１が設けられている。上部電極１４５と駆動用端子１２１を介して圧電素子１４２に電圧が印加される。
【００２６】
アクチュエータ１０４は、圧電素子１４２に電圧が印加されると、アクチュエータ本体１４１のうち圧電素子１４２が積層された表面が伸縮し、アクチュエータ本体１４１が上下方向に湾曲する。
【００２７】
第１ヒンジ１０５は、２つの部材、即ち、アクチュエータ１０４とミラー１３１とを連結し、弾性的に変形可能に構成されている。第１ヒンジ１０５は、第１シリコン層１９１で形成されている。第１ヒンジ１０５の詳細な構成については後述する。
【００２８】
第２ヒンジ１０６は、２つの部材、即ち、ミラー１３１とベース部１０２とを連結し、弾性的に変形可能に構成されている。第２ヒンジ１０６は、ミラー１３１ごとに２つ設けられている。第２ヒンジ１０６の一端は、ミラー１３１の第２短辺１３１ｂに連結され、他端は、ベース部１０２に連結されている。第２ヒンジ１０６は、全体としてつづら折り状に屈曲している。第２ヒンジ１０６は、第１シリコン層１９１で形成されている。
【００２９】
可動櫛歯電極１０７は、アーム部１７９を介してミラー１３１の第２短辺１３１ｂに片持ち状に設けられている。アーム部１７９は、２つの第２ヒンジ１０６の間をＸ軸方向に延びている。可動櫛歯電極１０７は、３つの電極指１７１，１７１，…を有している。電極指１７１は、第２ヒンジ１０６よりもミラー１３１から離れている。３つの電極指１７１，１７１，…は、互いに平行にＸ軸方向に延びている。可動櫛歯電極１０７及びアーム部１７９は、第１シリコン層１９１で形成されている。尚、電極指１７１の個数は、３つに限られるものではない。
【００３０】
一方、ベース部１０２には、可動櫛歯電極１０７が入り込む凹部１０２ａが形成されている。凹部１０２ａに固定櫛歯電極１０８が設けられている。固定櫛歯電極１０８は、２つの電極指１８１，１８１を有している。２つの電極指１８１，１８１は、互いに平行にＸ軸方向に延びている。各電極指１８１は、可動櫛歯電極１０７の電極指１７１の間に入り込んでいる。つまり、可動櫛歯電極１０７の電極指１７１と固定櫛歯電極１０８の電極指１８１とは互いに対向している。固定櫛歯電極１０８は、第１シリコン層１９１で形成されている。ただし、固定櫛歯電極１０８は、可動櫛歯電極１０７とは電気的に絶縁されている。尚、電極指１８１の個数は、２つに限られるものではない。
【００３１】
ベース部１０２には、可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８との静電容量を検出するための第１検出端子１２２及び第２検出端子１２３が設けられている。
【００３２】
第１検出端子１２２は、ベース部１０２の第１シリコン層１９１のうち可動櫛歯電極１０７と電気的に導通している部分の表面に設けられている。第１検出端子１２２は、複数の可動櫛歯電極１０７，１０７，…で共通であって、１つだけ設けられている。尚、第１検出端子１２２は、ミラーデバイス１００ごとに設けられていてもよい。
【００３３】
第２検出端子１２３は、電極部１２４の表面に設けられている。電極部１２４は、ベース部１０２の第１シリコン層１９１で形成され、ベース部１０２の酸化膜層１９２上においてその周りの部分から孤立し、電気的に絶縁されている。電極部１２４は、固定櫛歯電極１０８が連結されている。第２検出端子１２３及び電極部１２４は、固定櫛歯電極１０８ごとに設けられている。
【００３４】
また、ベース部１０２には、参照電極１９４が設けられている。参照電極１９４は、可動櫛歯電極１０７の電極指１７１に相当する第１電極指１９４ａと固定櫛歯電極１０８の電極指１８１に相当する第２電極指１９４ｂとを有している。第１電極指１９４ａ及び第２電極指１９４ｂは、電極指１７１及び電極指１８１と同様の構成をしている。つまり、第１電極指１９４ａは、３つ設けられ、第２電極指１９４ｂは、２つ設けられている。第２電極指１９４ｂは、第１電極指１９４ａの間に入り込んでいる。つまり、第１電極指１９４ａと第２電極指１９４ｂとは互いに対向している。
【００３５】
参照電極１９４の静電容量は、第１検出端子１２２及び第３検出端子１２５を介して検出される。
【００３６】
第１電極指１９４ａは、ベース部１０２の第１シリコン層１９１のうち第１検出端子１２２が設けられた部分と電気的に導通している。
【００３７】
第３検出端子１２５は、電極部１２６の表面に設けられている。電極部１２６は、電極部１２４と同様の構成をしている。つまり、電極部１２６は、ベース部１０２の第１シリコン層１９１で形成され、ベース部１０２の酸化膜層１９２上においてその周りの部分から孤立し、電気的に絶縁されている。電極部１２６は、第２電極指１９４ｂが連結されている。
【００３８】
尚、ミラー１３１、アクチュエータ１０４、第１ヒンジ１０５、第２ヒンジ１０６、可動櫛歯電極１０７、固定櫛歯電極１０８及び参照電極１９４の下方においては、酸化膜層１９２及び第２シリコン層１９３が除去されている。
【００３９】
また、隣接するミラーデバイス１００，１００の固定櫛歯電極１０８，１０８の間には、隔壁１０２ｂが設けられている。つまり、隣接する凹部１０２ａ，１０２ａは、隔壁１０２ｂにより隔離されている。隔壁１０２ｂは、第１シリコン層１９１、酸化膜層１９２及び第２シリコン層１９３で形成されている。
【００４０】
このように構成されたミラーアレイ１は、ＳＯＩ基板１０９をエッチングしたり、その表面に成膜することにより製造される。例えば、ＳＯＩ基板１０９の表面にＳｉＯ２層１４６を成膜し、ＳｉＯ２層１４６の上に、Ｐｔ／Ｔｉ膜（下部電極１４３）、チタン酸ジルコン酸鉛（圧電体層１４４）及びＡｕ／Ｔｉ膜（上部電極１４５）を順に成膜して、フォトリソグラフィ及びエッチングにより圧電素子１４２を形成する。次に、第１シリコン層１９１をＩＣＰ−ＲＩＥ等の異方性エッチングを行うことによりミラー本体１３２及びアクチュエータ本体１４１等を形成する。続いて、ミラー本体１３２の表面にＡｕ／Ｔｉ膜を成膜して、鏡面層１３３を形成する。その後、圧電素子１４２に所定の電圧を印加して分極処理を施す。
【００４１】
−波長選択スイッチ−
このミラーアレイ１は、例えば、波長選択スイッチ２に組み込まれて使用される。図３に、波長選択スイッチ２の概略図を示す。
【００４２】
波長選択スイッチ２は、１つの入力用光ファイバ２１と、３つの出力用光ファイバ２２〜２４と、光ファイバ２１〜２４に設けられたコリメータ２５と、回折格子で構成された分光器２６と、レンズ２７と、ミラーアレイ１とを備えている。尚、この例では、出力用ファイバは、３本だけであるが、これに限られるものではない。
【００４３】
この波長選択スイッチ２においては、入力用光ファイバ２１を介して、複数の異なる波長の光信号が入力される。この光信号は、コリメータ２５により平行光にされる。平行光となった光信号は、分光器２６によって、所定の数の特定波長の光信号に分波される。分波された光信号は、レンズ２７によって集光され、ミラーアレイ１に入射する。分波される特定波長の個数と、ミラーアレイ１のミラー１３１の個数は対応している。つまり、分波された特定波長の光信号は、それぞれ対応するミラー１３１に入射する。そして、該光信号は、各ミラー１３１により反射し、再びレンズ２７を通って、分光器２６へ入射する。分光器２６は、複数の異なる波長の光信号を合波し、出力用光ファイバ２２〜２４へ出力する。ここで、ミラーアレイ１は、各ミラー１３１を傾動させることによって光信号の反射角度を調整して、対応する光信号がどの出力用光ファイバ２２〜２４へ入力されるのかを切り替える。尚、ミラー１３１の個数の方が分波される特定波長の個数よりも多くてもよい。
【００４４】
−ミラーアレイの動作−
次に、このように構成されたミラーアレイ１の動作について説明する。
【００４５】
アクチュエータ本体１４１には圧電素子１４２が成膜されているため、圧電素子１４２に電圧を印加していない状態においてはアクチュエータ１０４に反り（以下、「初期反り」と称する）が生じている。ミラー１３１は、この初期反りに起因して傾斜している。初期反りは、アクチュエータ１０４ごとにばらつきを有する。そのため、ミラー１３１の傾斜もそれぞれ異なる。
【００４６】
そこで、ミラーアレイ１を動作させる際には、まず圧電素子１４２にバイアス電圧を印加することによって初期反りを調整する。それにより、ミラー１３１，１３１，…の傾斜を均一にする。詳しくは、制御部１０は、上部電極１４５と下部電極１４３とにバイアス電圧を印加する。バイアス電圧の極性が分極処理のときの電圧の極性と同じ場合には、バイアス電圧に応じて圧電体層１４４が収縮する。それに伴い、アクチュエータ本体１４１の圧電素子１４２側の表面が収縮する。その結果、アクチュエータ本体１４１の反り状態が変化する。
【００４７】
アクチュエータ本体１４１の反り状態が変化すると、アクチュエータ本体１４１の先端が変位する。それに伴い、ミラー１３１の第１短辺１３１ａも同様に変位する。ミラー１３１の第２短辺１３１ｂは、第２ヒンジ１０６を介してベース部１０２に連結されているため、ほとんど変位しない。その結果、ミラー１３１は、第２ヒンジ１０６を支点として第１短辺１３１ａの側が変位するように傾動する。
【００４８】
そして、制御部１０は、詳しくは後述する可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８との間の静電容量に基づいてバイアス電圧を調整して、ミラー１３１，１３１，…の傾斜を均一にする。
【００４９】
このように、初期状態においては、圧電素子１４２にバイアス電圧が印加されており、ミラー１３１，１３１，…の傾斜が均一に調整されている。
【００５０】
制御部１０は、この状態から所望のミラーデバイス１００に駆動電圧を印加して、ミラー１３１を個別に制御する。ミラー１３１は、バイアス電圧を印加したときと同様に、駆動電圧に応じて傾動する。すなわち、ミラー１３１は、Ｙ軸に平行であって且つ実質的に第２ヒンジ１０６を通過するＡ軸の周りに傾動する。このとき、第１ヒンジ１０５は、凸状に湾曲し、第２ヒンジ１０６は、凹状に湾曲する。
【００５１】
−ミラーの傾動量の検出−
アクチュエータ１０４を作動させてミラー１３１が傾動すると、それに伴って可動櫛歯電極１０７も傾動する。可動櫛歯電極１０７は、第２ヒンジ１０６を挟んでミラー１３１と反対側に位置するので、例えばミラー１３１が第１短辺１３１ａを上昇させるように傾動すると、可動櫛歯電極１０７は、電極指１７１を下降させるように傾動する。その結果、可動櫛歯電極１０７の電極指１７１と固定櫛歯電極１０８の電極指１８１との対向している部分の面積が変化し、可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８との間の静電容量が変化する。
【００５２】
制御部１０は、可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８との間の静電容量を第１検出端子１２２及び第２検出端子１２３を介して検出している。制御部１０は、圧電素子１４２の印加電圧を静電容量の変化に基づいて調整することによって、ミラー１３１の傾動量を制御する。
【００５３】
このとき、制御部１０は、第１検出端子１２２及び第３検出端子１２５を介して参照電極１９４の静電容量も検出している。制御部１０は、参照電極１９４の静電容量を参照することによって、可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８との間の静電容量の変化をより正確に求めることができる。
【００５４】
ここで、電極指１７１が電極指１８１との対向面積が小さくなると、可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８との間の静電容量が小さくなる。静電容量が零になると、静電容量の変化を検出できないので、ミラー１３１の傾動を検出できなくなってしまう。ここで、本実施形態のように、電極指１７１と電極指１８１との間隔に対する、ＳＯＩ基板１０９の厚み方向への電極指１７１及び電極指１８１の寸法の比が小さい構成においては、電極指１７１と電極指１８１とが対向する方向以外の方向へ電界が広がるフリンジ効果が発生する。そのため、電極指１７１が電極指１８１と対向していなくても、電極指１７１と電極指１８１とが近ければ、電極指１７１と電極指１８１との間に電界が生じ得る。しかし、電極指１７１と電極指１８１とが大きく離れてしまうと、やはり静電容量は零になってしまう。そうなると、ミラー１３１の傾動量を検出できなくなる。換言すると、ミラー１３１の傾動量を精度良く制御できる範囲は、可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８との間の静電容量を検出できる範囲に限られる。
【００５５】
可動櫛歯電極１０７は、第１ヒンジ１０５よりも第２ヒンジ１０６の近くに配置されている。つまり、可動櫛歯電極１０７は、ミラー１３１のＡ軸の近傍に設けられている。そのため、ミラー１３１が傾動するときの可動櫛歯電極１０７の変位量が抑制される。その結果、静電容量を検出可能なミラー１３１の傾動範囲を拡大することができる。つまり、ミラー１３１の傾動量を精度良く制御できるミラー１３１の傾動範囲を拡大することができる。
【００５６】
尚、このような構成においては、水平面（例えば、ベース部１０２の表面）からのミラー１３１の傾動角度が同じであれば、ミラー１３１が下方に傾動している場合であっても上方に傾動している場合であっても静電容量の検出結果は同じになる。そのため、前述のミラーアレイ１の動作においては、ミラー１３１の駆動時にミラー１３１が水平面を跨いで傾動しないようにバイアス電圧及び駆動電圧が設定される。つまり、（ｉ）初期反りによってアクチュエータ１０４が水平面よりも上側に湾曲しており、バイアス電圧によって反りをさらに上方へ調整し、駆動電圧によってアクチュエータ１０４をさらに上方へ湾曲させる場合と、（ii）初期反りによってアクチュエータ１０４が水平面よりも下側に湾曲しており、バイアス電圧によってアクチュエータ１０４を水平面よりも上側へ反らせ、駆動電圧によってアクチュエータ１０４をさらに上方へ湾曲させる場合と、（iii）初期反りによってアクチュエータ１０４が水平面よりも下側に湾曲しており、バイアス電圧によってアクチュエータ１０４を水平面より下側の範囲で上方へ調整し、駆動電圧によってアクチュエータ１０４を水平面より下側の範囲でさらに上方へ湾曲させる場合（すなわち、アクチュエータ１０４が水平面よりも上側へ湾曲することはない）とがある。尚、このようなアクチュエータ１０４の動作は、一例である。
【００５７】
−第１ヒンジの構成−
次に、第１ヒンジ１０５の構成について詳細に説明する。図４は、第１ヒンジ１０５の平面図である。
【００５８】
第１ヒンジ１０５は、蛇行部１５０と、第１端部１５３と、第２端部１５４とを備えている。蛇行部１５０は、並設された第１蛇行部１５１と第２蛇行部１５２とを有する。第１蛇行部１５１と第２蛇行部１５２とは、Ｘ軸に対して線対称な形状をしている。第１蛇行部１５１の一端部と第２蛇行部１５２の一端部とは、第１端部１５３に連結されている。第１蛇行部１５１の他端部と第２蛇行部１５２の他端部とは、第２端部１５４に連結されている。第１端部１５３は、アクチュエータ（図示省略）に連結されている。第２端部１５４は、ミラー（図示省略）に連結されている。
【００５９】
第１蛇行部１５１は、交互に配列された３つの第１凸部１５５，１５５，…と２つの第１凹部１５６，１５６とを有し、ジグザグ状に形成されている。第１蛇行部１５１は、Ｙ軸方向に蛇行しながらＸ軸方向に第１端部１５３から第２端部１５４まで延びている。第１凸部１５５及び第１凹部１５６はそれぞれ、矩形状に形成されている。第１凸部１５５は、Ｙ軸方向外側に延び、直角に２回屈曲して折り返し、Ｙ軸方向内側に延びている。第１凹部１５６は、Ｙ軸方向内側に延び、直角に２回屈曲して折り返し、Ｙ軸方向外側に延びている。
【００６０】
第２蛇行部１５２は、交互に配列された３つの第２凸部１５７，１５７，…と２つの第２凹部１５８，１５８とを有し、ジグザグ状に形成されている。第２蛇行部１５２は、Ｙ軸方向に蛇行しながらＸ軸方向に第１端部１５３から第２端部１５４まで延びている。第２凸部１５７及び第２凹部１５８はそれぞれ、矩形状に形成されている。第２凸部１５７は、Ｙ軸方向外側に延び、直角に２回屈曲して折り返し、Ｙ軸方向内側に延びている。第２凹部１５８は、Ｙ軸方向内側に延び、直角に２回屈曲して折り返し、Ｙ軸方向外側に延びている。
【００６１】
２つの第１凹部１５６，１５６と２つの第２凹部１５８，１５８とはそれぞれ、互いに連結されている。つまり、第１蛇行部１５１と第２蛇行部１５２は、両端部以外に、第１凹部１５６と第２凹部１５８とが連結されている。
【００６２】
換言すると、第１ヒンジ１０５は、Ｘ軸方向に並ぶ複数の環状部と、該環状部を連結する連結部とを有している。環状部は、Ｘ軸方向よりもＹ軸方向に長い形状をしている。
【００６３】
このように、第１蛇行部１５１の第１凹部１５６，１５６，…と第２蛇行部１５２の第２凹部１５８，１５８，…とを互いに連結することによって、Ｘ軸方向の剛性（バネ定数）をほとんど変えることなく、Ｙ軸方向の剛性を増大させることができる。
【００６４】
詳しくは、蛇行部１５０をジグザグ状に蛇行しながらＸ軸方向に延びる形状とすることによって、Ｘ軸方向の剛性を低減することができる。このＸ軸方向の剛性を低減できる効果は、第１凹部１５６，１５６，…と第２凹部１５８，１５８，…とを互いに連結してもほとんど変わらない。
【００６５】
その一方で、第１凹部１５６，１５６，…と第２凹部１５８，１５８，…とを互いに連結することによって、Ｙ軸方向の力が作用したときの第1ヒンジ１０５の変形が制限される。つまり、第１凹部１５６，１５６，…と第２凹部１５８，１５８，…とが連結されていなければ、第１ヒンジ１０５にＹ軸方向の力が作用したときには、各第１凹部１５６とそれに対応する第２凹部１５８とのＸ軸方向位置がずれて、隣り合う第１凸部１５５，１５５の間隔、隣り合う第１凹部１５６，１５６の間隔、隣り合う第２凸部１５７，１５７の間隔、及び隣り合う第２凹部１５８，１５８の間隔が変化する。こうすることで、第１ヒンジ１０５は、Ｙ軸方向に変形する。それに対し、第１凹部１５６，１５６，…と第２凹部１５８，１５８，…とを互いに連結することによって、第１凹部１５６とそれに対応する第２凹部１５８とのＸ軸方向へのずれが防止されるので、隣り合う第１凸部１５５，１５５の間隔等も変化し難くなり、第１ヒンジ１０５全体のＹ軸方向への変形が阻害される。結果として、第１ヒンジ１０５のＹ軸方向の剛性が増大する。
【００６６】
―隣り合う第１ヒンジ同士の関係―
このように構成された第１ヒンジ１０５は、第１端部１５３から第２端部１５４の方を向いて見たときに、Ｙ軸方向に隣り合う別の第１ヒンジ１０５と部分的に重なっている。つまり、図１に示すように、隣り合う２つの第１ヒンジ１０５，１０５において、所定の第１領域Ｒ１では、一方の第１ヒンジ１０５の蛇行部１５０の少なくとも一部が該２つの第１ヒンジ１０５の間の中間線Ｌを越えて他方の第１ヒンジ１０５の方へ突出し、第１領域Ｒ１とは異なる第２領域Ｒ２では、他方の第１ヒンジ１０５の蛇行部１５０の少なくとも一部が該中間線Ｌを越えて一方の第１ヒンジ１０５の方へ突出している。中間線Ｌは、一方の第１ヒンジ１０５と他方の第１ヒンジ１０５との中間においてＸ軸に平行に延びる直線である。
【００６７】
詳しくは、Ｙ軸方向に並ぶ１番目の第１ヒンジ１０５においては、第１端部１５３が第２端部１５４よりも長く、蛇行部１５０がアクチュエータ１０４よりもミラー１３１の近くに設けられている。２番目の第１ヒンジ１０５においては、第２端部１５４が第１端部１５３よりも長く、蛇行部１５０がミラー１３１よりもアクチュエータ１０４の近くに設けられている。こうして、１番目の第１ヒンジ１０５の蛇行部１５０と、２番目の第１ヒンジ１０５の蛇行部１５０とは、Ｘ軸方向位置が異なる。
【００６８】
そして、ミラー寄りの第１領域Ｒ１において、１番目の第１ヒンジ１０５の蛇行部１５０は、中間線Ｌを越えて２番目の第１ヒンジ１０５側に突出している。一方、アクチュエータ寄りの第２領域Ｒ２において、２番目の第１ヒンジ１０５の蛇行部１５０は、中間線Ｌを越えて１番目の第１ヒンジ１０５側に突出している。
【００６９】
Ｙ軸方向の端部から奇数番目の第１ヒンジ１０５は、１番目の第１ヒンジ１０５と同様の構成をしている。一方、Ｙ軸方向の端部から偶数番目の第１ヒンジ１０５は、２番目の第１ヒンジ１０５と同様の構成をしている。そして、奇数番目の第１ヒンジ１０５と偶数番目の第１ヒンジ１０５とでは、蛇行部１５０の位置がＸ軸方向に互いにずれており、蛇行部１５０のＹ軸方向寸法が拡大されている。
【００７０】
第１ヒンジ１０５のＹ軸方向寸法を拡大すると、蛇行部１５０のうちＹ軸方向に延びる線部（以下、「横線部」という）の長さが長くなる。横線部の長さを長くすることによって、第１ヒンジ１０５のＸ軸方向の剛性を小さくすることができる。その一方で、横線部を長くしても、第１ヒンジ１０５のＹ軸方向の剛性はそれほど小さくならない。
【００７１】
−第１ヒンジの剛性と第２ヒンジの剛性−
続いて、第１ヒンジ１０５及び第２ヒンジ１０６の剛性について説明する。
【００７２】
第２ヒンジ１０６の剛性は、第１ヒンジ１０５の剛性よりも大きくなっている。詳しくは、第２ヒンジ１０６のＸ軸方向の剛性は、第１ヒンジ１０５のＸ軸方向の剛性よりも大きい。これにより、ミラー１３１が傾動するときに、可動櫛歯電極１０７がＸ軸方向にずれることを防止することができる。つまり、ベース部１０２の形状は不変なので、アクチュエータ１０４が湾曲してミラー１３１が傾動するためには、第１ヒンジ１０５及び第２ヒンジ１０６がＸ軸方向へ伸びる必要がある。このとき、第２ヒンジ１０６の剛性が第１ヒンジ１０５の剛性よりも小さい場合には、ミラー１３１がアクチュエータ１０４の方へ大きく変位する。すると、可動櫛歯電極１０７もアクチュエータ１０４の方へ変位し、可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８との間の静電容量が変化する。つまり、可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８との間の静電容量が、ミラー１３１の傾動に伴う可動櫛歯電極１０７の傾動以外の原因で変化してしまう。それに対し、第２ヒンジ１０６のＸ軸方向の剛性が第１ヒンジ１０５のＸ軸方向の剛性よりも大きいと、第１ヒンジ１０５の方が第２ヒンジ１０６よりも大きく伸びる。これにより、ミラー１３１の、アクチュエータ１０４の方への変位が抑制される。その結果、ミラー１３１の傾動に伴う可動櫛歯電極１０７の傾動以外の原因による静電容量の変化を抑制することができる。
【００７３】
−まとめ−
したがって、ミラーデバイス１００は、ミラー１３１と、圧電素子１４２を有し、前記ミラー１３１を傾動させるアクチュエータ１０４と、前記ミラー１３１と前記アクチュエータ１０４とを連結する第１ヒンジ１０５と、ベース部１０２と、前記ミラー１３１と前記ベース部１０２とを連結する第２ヒンジ１０６と、前記ミラー１３１に連結された可動櫛歯電極１０７と、前記ベース部１０２に固定され、前記可動櫛歯電極１０７に対向する固定櫛歯電極１０８とを備え、前記アクチュエータ１０４は、前記可動櫛歯電極１０７と前記固定櫛歯電極１０８との間の静電容量に基づいて制御され、前記可動櫛歯電極１０７は、前記ミラー１３１において前記第１ヒンジ１０５よりも前記第２ヒンジ１０６の近くに設けられている。
【００７４】
この構成によれば、ミラー１３１の傾動量を精度良く制御することができる。それに加えて、ミラー１３１の傾動量を精度良く制御できる範囲を拡大することができる。
【００７５】
詳しくは、可動櫛歯電極１０７は、ミラー１３１と一体的に変位するので、可動櫛歯電極１０７と前記固定櫛歯電極１０８との間の静電容量を検出することによってミラー１３１の傾動量を検出することができる。その結果、圧電素子１４２を用いたアクチュエータ１０４にヒステリシスやクリープ現象があったとしても、可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８との間の静電容量を参照することによってミラー１３１の傾動を精度良く制御することができる。
【００７６】
このとき、可動櫛歯電極１０７がミラー１３１の傾動の中心、即ち、Ａ軸から離れていると、ミラー１３１が傾動するときの可動櫛歯電極１０７の変位量が大きくなる。ミラー１３１の傾動に対する可動櫛歯電極１０７の変位量が大きすぎると、可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８との間の静電容量を検出できるミラー１３１の傾動範囲が小さくなる。つまり、ミラー１３１の傾動を精度良く制御できる範囲が狭くなってしまう。つまり、可動櫛歯電極１０７をミラー１３１の傾動の中心となる第２ヒンジ１０６の近傍に配置することによって、ミラー１３１の傾動に対する可動櫛歯電極１０７の変位量を低減することができる。その結果、ミラー１３１の傾動を精度良く制御できる範囲を拡大することができる。
【００７７】
また、可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８とで検出用の電極を構成することによって、静電容量による検出用電極を簡易に形成することができる。詳しくは、可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８とは、同一の第１シリコン層１９１から形成されている。つまり、可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８とを形成した時点で、可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８との間隔が決まる。可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８とを別々に形成した後に両者を組み立てる場合には、組立時に、高精度な位置合わせが必要になる。それに対し、可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８とを同一の基板から形成する場合には、半導体プロセスによって可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８との間隔が高精度に作り込まれる。そのため、静電容量による検出用電極を簡易に形成することができる。
【００７８】
前記可動櫛歯電極１０７は、前記ミラー１３を挟んで前記アクチュエータ１０４と反対側に設けられている。
【００７９】
この構成によれば、アクチュエータ１０４、ミラー１３１、可動櫛歯電極１０７が一列に並べられる。そのため、ミラーデバイス１００をコンパクトに構成することができる。特に、これらが並ぶ方向と直交する方向、即ち、Ｙ軸方向へのミラーデバイス１００のサイズをコンパクトにすることができる。
【００８０】
前記第２ヒンジ１０６の剛性は、前記第１ヒンジ１０５の剛性よりも大きい。
【００８１】
この構成によれば、アクチュエータ１０４が湾曲してミラー１３１が傾動するときに、アクチュエータ１０４とミラー１３１との位置関係の変化に比べて、ミラー１３１とベース部１０２との位置関係はあまり変化しない。そのため、ミラー１３１に連結された可動櫛歯電極１０７とベース部１０２に固定された固定櫛歯電極１０８との位置関係もあまり変化しない。その結果、ミラー１３１の傾動に伴う可動櫛歯電極１０７の傾動以外の原因による、可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８との間の静電容量の変化を可及的に低減することができる。その結果、ミラー１３１の傾動をより正確に制御することができる。
【００８２】
前記ミラー１３１、前記第２ヒンジ１０６及び前記可動櫛歯電極１０７は、前記ミラー１３１、前記第２ヒンジ１０６、前記可動櫛歯電極１０７の順で並んでいる。
【００８３】
この構成によれば、前記ミラー１３１、前記第２ヒンジ１０６及び前記可動櫛歯電極１０７を一列にコンパクトに配置することができる。
【００８４】
前記ミラー１３１は、複数設けられ且つ所定のＹ軸方向に配列されており、前記アクチュエータ１０４、前記第１ヒンジ１０５、前記第２ヒンジ１０６及び前記可動櫛歯電極１０７は、前記ミラー１３１ごとに少なくとも１つずつ設けられ、前記Ｙ軸方向と交差する方向、即ち、Ｘ軸方向において、前記アクチュエータ１０４、前記第１ヒンジ１０５、前記ミラー１３１、前記第２ヒンジ１０６、前記可動櫛歯電極１０７の順で並んでおり、前記ミラー１３１は、前記所定のＹ軸方向と平行なＡ軸周りに傾動する。
【００８５】
この構成によれば、複数のミラー１３１，１３１，…は、Ｙ軸方向に配列される。そして、アクチュエータ１０４、第１ヒンジ１０５、ミラー１３１、第２ヒンジ１０６、可動櫛歯電極１０７をこの順でＸ軸方向に並べて配置することによって、ミラーデバイス１００のＹ軸方向のサイズをコンパクトに構成することができる。ミラーデバイス１００のＹ軸方向にコンパクトに構成することによって、Ｙ軸方向に配列する複数のミラー１３１，１３１，…を密に配置することができる。その結果、ミラーアレイ１をコンパクトに構成することができる。また、ミラーアレイ１を波長選択スイッチ２に適用する場合には、複数のミラー１３１，１３１，…の間隔が大きいと、分波した光信号をミラーアレイ１で反射する際の損失が大きくなる。前記の構成によれば、数のミラー１３１，１３１，…を密に配置することができるので、光信号の損失を低減することができる。
【００８６】
また、隣り合うミラーデバイス１００，１００の固定櫛歯電極１０８，１０８の間には、隔壁１０２ｂが設けられている。つまり、隣り合う固定櫛歯電極１０８，１０８は、隔壁１０２ｂによって隔離されている。
【００８７】
そのため、一方のミラーデバイス１００における可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８との間の電界が、他方のミラーデバイス１００における可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８との間の電界に影響を及ぼすことを防止することができる。これにより、可動櫛歯電極１０７と固定櫛歯電極１０８との間の静電容量を正確に検出することができる。特にミラーデバイス１００では可動櫛歯電極１０７が固定櫛歯電極１０８に対して下方に変位するので、隔壁１０２ｂを固定櫛歯電極１０８よりも下方に設けることがより効果的である。
【００８８】
また、可動櫛歯電極１０７の電極指１７１及び固定櫛歯電極１０８の電極指１８１は、アクチュエータ１０４の長手方向と平行に延びている。
【００８９】
この構成によれば、電極指１７１及び電極指１８１は、アクチュエータ１０４の長手方向、即ち、アクチュエータ１０４が湾曲する際の基準となる軸に直交する方向に延びている。アクチュエータ１０４が湾曲すると、ミラー１３１はアクチュエータ１０４の長手方向に変位する可能性がある。それに伴い、電極指１７１もアクチュエータ１０４の長手方向に変位する可能性がある。ここで、電極指１７１及び電極指１８１がアクチュエータ１０４の長手方向に延びているので、電極指１７１がアクチュエータ１０４の長手方向に変位した際に電極指１７１が電極指１８１に接触することが防止される。
【００９０】
また、前記第１ヒンジ１０５は、交互に配列された複数の第１凸部１５５と複数の第１凹部１５６とによってジグザグ状に形成され、蛇行しながら前記一端部から前記他端部まで延びる第１蛇行部１５１と、交互に配列された複数の第２凸部１５７と複数の第２凹部１５８とによってジグザグ状に形成され、前記第１蛇行部１５１に並設され、蛇行しながら前記一端部から前記他端部まで延びる第２蛇行部１５２とを有し、少なくとも一部の前記第１凹部１５６と少なくとも一部の前記第２凹部１５８とは、互いに連結されている。
【００９１】
この構成によれば、第１蛇行部１５１及び第２蛇行部１５２がジグザグ状に形成され、蛇行しながら一端部から他端部まで延びているので、一端部と他端部とを結ぶ方向、即ち、Ｘ軸方向の第１ヒンジ１０５の剛性を比較的小さくすることができる。Ｘ軸方向の第１ヒンジ１０５の剛性を比較的小さくすることによって、ミラー１３１を変位させる際の第１ヒンジ１０５の変形を容易にすることができる。つまり、ミラー１３１が変位する際には、第１ヒンジ１０５は湾曲する必要がある。Ｘ軸方向の第１ヒンジ１０５の剛性が大きいと、第１ヒンジ１０５がミラー１３１の変位する際の抵抗となる。それに対して、Ｘ軸方向の第１ヒンジ１０５の剛性が小さいと、第１ヒンジ１０５がＸ軸方向に伸縮しやすくなる。第１ヒンジ１０５がＸ方向に伸縮しやすいと、第１ヒンジ１０５の湾曲も容易になる。すなわち、Ｘ軸方向に伸縮しやすくなることは、湾曲し易さにも寄与する。その結果、ミラー１３１を容易に変位させることができる。ひいては、アクチュエータ１０４の駆動電圧を低減することができる。
【００９２】
それに加えて、第１蛇行部１５１の少なくとも一部の第１凹部１５６と第２蛇行部１５２の少なくとも一部の第２凹部１５８とを連結することによって、第１凹部１５６及び第２凹部１５８が自由に変位できる構成と比べて、第１蛇行部１５１及び第２蛇行部１５２が蛇行する方向、即ち、Ｙ軸方向の第１ヒンジ１０５の剛性を比較的大きくすることができる。Ｙ軸方向の第１ヒンジ１０５の剛性を比較的大きくすることによって、ミラー１３１が周辺の部材と衝突することを抑制することができる。
【００９３】
こうして、１つのヒンジにおいて、Ｘ軸方向の剛性を小さくし、Ｙ軸方向の剛性を大きくすることができる。
【００９４】
また、前記第１ヒンジ１０５は、Ｙ軸方向に蛇行しながら前記第１端部１５３から前記第２端部１５４へ延びる蛇行部１５０を有し、隣り合う２つの前記第１ヒンジ１０５，１０５において、所定の第１領域Ｒ１では、一方の第１ヒンジ１０５の前記蛇行部１５０が該２つの第１ヒンジ１０５，１０５の間の中間線Ｌを越えて他方の第１ヒンジ１０５の方へ突出し、前記第１領域Ｒ１とは異なる第２領域Ｒ２では、他方の第１ヒンジ１０５の前記蛇行部１５０が該中間線Ｌを越えて一方の第１ヒンジ１０５の方へ突出している。
【００９５】
この構成によれば、隣り合う２つの第１ヒンジ１０５，１０５の一方の第１ヒンジ１０５の蛇行部１５０（詳しくは、第２蛇行部１５２）は、第１領域Ｒ１において、中間線Ｌを越えて他方の第１ヒンジ１０５の方へ突出し、他方の第１ヒンジ１０５の蛇行部１５０（詳しくは、第１蛇行部１５１）は、第２領域Ｒ２において、中間線Ｌを越えて一方の第１ヒンジ１０５の方へ突出している。つまり、第１端部１５３から第２端部１５４の方を向いて見たときに、隣り合う２つの第１ヒンジ１０５，１０５が互いに部分的に重なっている。これにより、第１ヒンジ１０５のＹ軸方向寸法を拡大することができる。第１ヒンジ１０５のＹ軸方向寸法は、Ｙ軸方向の剛性よりもＸ軸方向の剛性に与える影響が大きい。つまり、第１ヒンジ１０５のＹ軸方向寸法を大きくすることによって、第１ヒンジ１０５のＹ軸方向の剛性をあまり低減することなく、Ｘ軸方向の剛性を効果的に低減することができる。
【００９６】
Ｘ軸方向の第１ヒンジ１０５の剛性を比較的小さくすることによって、ミラー１３１を変位させる際の第１ヒンジ１０５の変形を容易にすることができる。その結果、ミラー１３１を容易に変位させることができ、ひいては、アクチュエータ１０４の駆動電圧を低減することができる。また、Ｙ軸方向の第１ヒンジ１０５の剛性を比較的大きくすることによって、ミラー１３１が周辺の部材と衝突することを抑制することができる。
【００９７】
−ミラーアレイの変形例−
続いて、ミラーアレイ１の変形例について説明する。図４に、ミラーアレイ２０１の平面図を示す。変形例に係るミラーアレイ２０１は、ミラーデバイス２００の構成が前記ミラーデバイス１００と異なる。以下、ミラーアレイ２０１の構成のうち、ミラーアレイ１と異なる部分を中心に説明する。変形例に特有の構成については、２００番台の符号を付して説明する場合がある。ミラーアレイ１と同様の機能を有する構成は、十の位以下の数字及び記号を同じものにしている。
【００９８】
ミラーアレイ２０１は、複数のミラーデバイス２００，２００，…を備えている。ミラーデバイス２００は、ベース部２０２と、ミラー１３１と、ミラー１３１を駆動する２つのアクチュエータ２０４，２０４と、ミラー１３１をアクチュエータ２０４と連結する２つの第１ヒンジ２０５，２０５と、ミラー１３１とベース部２０２とを連結する第２ヒンジ２０６と、ミラー１３１に設けられた第１可動櫛歯電極２０７Ａ及び第２可動櫛歯電極２０７Ｂと、ベース部２０２に設けられた第１固定櫛歯電極２０８Ａ及び第２固定櫛歯電極２０８Ｂと、制御部１０とを有している。ミラーデバイス２００は、２つのアクチュエータ２０４，２０４によりミラー１３１を駆動する。ミラーアレイ２０１は、いくつかのミラーデバイス２００，２００，…ごとに共通の１つの制御部１０を有している。尚、ミラーアレイ２０１は、ミラーデバイス２００ごとに１つの制御部１０を有していても、すべてのミラーデバイス２００，２００，…で共通の１つの制御部１０を有していてもよい。
【００９９】
アクチュエータ２０４の基本的な構成は、実施形態１のアクチュエータ１０４と同じである。アクチュエータ本体２４１の表面に圧電素子２４２が積層されている。
【０１００】
アクチュエータ本体２４１の先端部は、第１ヒンジ２０５を介してミラー１３１に連結されている。２つの第１ヒンジ２０５，２０５はそれぞれ、ミラー１３１の第１短辺１３１ａにおいてＸ軸に対称な位置に連結されている。第１ヒンジ２０５は、並設された２つの蛇行部を有している。各蛇行部は、交互に配列された凸部と凹部とを有している。２つの蛇行部の凹部同士が連結されている。
【０１０１】
ただし、１つのミラーデバイス２００において、２つの第１ヒンジ２０５，２０５が設けられている。一方の第１ヒンジ２０５においては、蛇行部２５０がミラー１３１の近くに設けられている。他方の第１ヒンジ２０５においては、蛇行部２５０がアクチュエータ２０４の近くに設けられている。第１領域Ｒ１では、一方の第１ヒンジ２０５の蛇行部２５０の少なくとも一部が該２つの第１ヒンジ２０５，２０５の間の中間線Ｌを越えて他方の第１ヒンジ２０５の方へ突出し、第２領域Ｒ２では、他方の第１ヒンジ２０５の蛇行部２５０の少なくとも一部が該中間線Ｌを越えて一方の第１ヒンジ２０５の方へ突出している。
【０１０２】
また、隣り合う、一のミラーデバイス２００の第１ヒンジ２０５と別のミラーデバイス２００の第１ヒンジ２０５は、第１領域Ｒ１では、一方の第１ヒンジ２０５の蛇行部２５０の少なくとも一部が該２つの第１ヒンジ２０５，２０５の間の中間線Ｌを越えて他方の第１ヒンジ２０５の方へ突出し、第１領域Ｒ１とは異なる第２領域Ｒ２では、他方の第１ヒンジ２０５の蛇行部２５０の少なくとも一部が該中間線Ｌを越えて一方の第１ヒンジ２０５の方へ突出している。
【０１０３】
第２ヒンジ２０６は、前記第２ヒンジ１０６と同じ構成をしている。ただし、１つのミラーデバイス２００において、１つの第２ヒンジ２０６が設けられている。第２ヒンジ２０６は、ミラー１３１の第２短辺１３１ｂの中央に連結されている。
【０１０４】
第１可動櫛歯電極２０７Ａ及び第２可動櫛歯電極２０７Ｂは、第１アーム部２７９ａ及び第２アーム部２７９ｂを介してミラー１３１の第２短辺１３１ｂに片持ち状に設けられている。第１アーム部２７９ａは、Ｘ軸方向に延びている。第２アーム部２７９ｂは、第１アーム部２７９ａの途中からＹ軸方向に分岐している。
【０１０５】
第１可動櫛歯電極２０７Ａは、２つの第１電極指２７１ａ，２７１ａを有している。第１可動櫛歯電極２０７Ａは、Ｘ軸上に位置している。第１可動櫛歯電極２０７Ａは、第２ヒンジ２０６よりもミラー１３１から離れている。２つの第１電極指２７１ａ，２７１ａは、互いに平行にＹ軸方向に延びている。
【０１０６】
第２可動櫛歯電極２０７Ｂは、２つの第２電極指２７１ｂ，２７１ｂを有している。第２可動櫛歯電極２０７Ｂは、Ｘ軸上ではなく、Ｘ軸からＹ軸方向にオフセットした位置に配置されている。第２可動櫛歯電極２０７Ｂは、Ａ軸上に位置している。２つの第２電極指２７１ｂ，２７１ｂは、互いに平行にＸ軸方向に延びている。
【０１０７】
第１可動櫛歯電極２０７Ａ、第２可動櫛歯電極２０７Ｂ、第１アーム部２７９ａ及び第２アーム部２７９ｂは、第１シリコン層１９１で形成されている。尚、第１電極指２７１ａ及び第２電極指２７１ｂの個数は、２つに限られるものではない。
【０１０８】
一方、ベース部２０２には、第１可動櫛歯電極２０７Ａが入り込む凹部２０２ａが形成されている。凹部２０２ａに第１固定櫛歯電極２０８Ａが設けられている。第１固定櫛歯電極２０８Ａは、２つの第１電極指２８１ａ，２８１ａを有している。２つの第１電極指２８１ａ，２８１ａは、互いに平行にＹ軸方向に延びている。各第１電極指２８１ａは、第１可動櫛歯電極２０７Ａの第１電極指２７１ａの間に入り込んでいる。つまり、第１可動櫛歯電極２０７Ａの第１電極指２７１ａと第１固定櫛歯電極２０８Ａの第１電極指２８１ａとは互いに対向している。
【０１０９】
また、ベース部２０２には、第２固定櫛歯電極２０８Ｂが設けられている。第２固定櫛歯電極２０８Ｂは、２つの第２電極指２８１ｂ，２８１ｂを有している。２つの第２電極指２８１ｂ，２８１ｂは、互いに平行にＸ軸方向に延びている。各第２電極指２８１ｂは、第２可動櫛歯電極２０７Ｂの第２電極指２７１ｂの間に入り込んでいる。つまり、第２可動櫛歯電極２０７Ｂの第２電極指２７１ｂと第２固定櫛歯電極２０８Ｂの第２電極指２８１ｂとは互いに対向している。
【０１１０】
第１固定櫛歯電極２０８Ａ及び第２固定櫛歯電極２０８Ｂは、第１シリコン層１９１で形成されている。ただし、第１固定櫛歯電極２０８Ａ及び第２固定櫛歯電極２０８Ｂは、第１可動櫛歯電極２０７Ａ及び第２可動櫛歯電極２０７Ｂとは電気的に絶縁されている。尚、第１電極指２８１ａ及び第２電極指２８１ｂの個数は、２つに限られるものではない。
【０１１１】
ベース部２０２には、第１検出端子２２２、第２検出端子２２３及び第３検出端子２２４が設けられている。第１検出端子２２２及び第２検出端子２２３を介して第１可動櫛歯電極２０７Ａと第１固定櫛歯電極２０８Ａとの静電容量を検出することができる。第１検出端子２２２及び第３検出端子２２４を介して第２可動櫛歯電極２０７Ｂと第２固定櫛歯電極２０８Ｂとの静電容量を検出することができる。
【０１１２】
第１検出端子２２２は、ベース部２０２の第１シリコン層１９１のうち第１可動櫛歯電極２０７Ａ及び第２可動櫛歯電極２０７Ｂと電気的に導通している部分の表面に設けられている。
【０１１３】
第２検出端子２２３は、第１電極部２２５の表面に設けられている。第１電極部２２５は、ベース部２０２の第１シリコン層１９１で形成され、ベース部２０２の酸化膜層１９２上においてその周りの部分から孤立し、電気的に絶縁されている。第１電極部２２５は、第１固定櫛歯電極２０８Ａが連結されている。
【０１１４】
第３検出端子２２４は、第２電極部２２６の表面に設けられている。第２電極部２２６は、ベース部２０２の第１シリコン層１９１で形成され、ベース部２０２の酸化膜層１９２上においてその周りの部分から孤立し、電気的に絶縁されている。第２電極部２２６は、第２固定櫛歯電極２０８Ｂが連結されている。
【０１１５】
尚、ミラーアレイ２０１には、ミラーアレイ１のような参照電極１９４が設けられていない。ただし、ミラーアレイ２０１においても参照電極を設けてもよい。
【０１１６】
ミラーデバイス２００は、圧電素子２４２へ駆動電圧を印加することによって、アクチュエータ２０４を上方に湾曲させる。これにより、ミラー１３１を傾動させる。このとき、１つのミラー１３１に連結された２つのアクチュエータ２０４，２０４の湾曲量を同じにすることによって、ミラー１３１をＡ軸周りに傾動させることができる。一方、２つのアクチュエータ２０４，２０４の湾曲量をそれぞれ異ならせることによって、ミラー１３１をＸ軸周りに傾動させることができる。
【０１１７】
ミラー１３１が傾動すると、それに伴って第１可動櫛歯電極２０７Ａ及び第２可動櫛歯電極２０７Ｂも傾動する。詳しくは、ミラー１３１がＡ軸周りに傾動すると、第１可動櫛歯電極２０７Ａが上下に変位し、第１可動櫛歯電極２０７Ａと第１固定櫛歯電極２０８Ａとの間の静電容量が変化する。第１可動櫛歯電極２０７Ａと第１固定櫛歯電極２０８Ａとの間の静電容量は、第１検出端子２２２及び第２検出端子２２３を介して検出することができる。圧電素子２４２，２４２の駆動電圧をこの静電容量の変化に基づいて調整することによって、ミラー１３１のＡ軸周りの傾動量を精度良く制御することができる。また、ミラー１３１がＸ軸周りに傾動すると、第２可動櫛歯電極２０７Ｂが上下に変位し、第２可動櫛歯電極２０７Ｂと第２固定櫛歯電極２０８Ｂとの間の静電容量が変化する。第２可動櫛歯電極２０７Ｂと第２固定櫛歯電極２０８Ｂとの間の静電容量は、第１検出端子２２２及び第３検出端子２２４を介して検出することができる。圧電素子２４２，２４２の駆動電圧をこの静電容量の変化に基づいて調整することによって、ミラー１３１のＸ軸周りの傾動量を精度良く制御することができる。
【０１１８】
尚、ミラー１３１がＡ軸回りに傾動するときには、それに伴って第２可動櫛歯電極２０７Ｂも変位するが、第２可動櫛歯電極２０７ＢはＡ軸上に位置するため、第２可動櫛歯電極２０７Ｂと第２固定櫛歯電極２０８Ｂとの間の静電容量の変化は小さい。つまり、第２可動櫛歯電極２０７Ｂと第２固定櫛歯電極２０８Ｂとの間の静電容量は、主にミラー１３１のＸ軸周りの傾動に起因して変化し、ミラー１３１のＡ軸周りの傾動の影響は小さい。また、ミラー１３１がＸ軸周りに傾動するときには、それに伴って第１可動櫛歯電極２０７Ａも変位するが、第１可動櫛歯電極２０７ＡはＸ軸上に位置するため、第１可動櫛歯電極２０７Ａと第１固定櫛歯電極２０８Ａとの間の静電容量の変化は小さい。つまり、第１可動櫛歯電極２０７Ａと第１固定櫛歯電極２０８Ａとの間の静電容量は、主にミラー１３１のＡ軸周りの傾動に起因して変化し、ミラー１３１のＸ軸周りの傾動の影響は小さい。
【０１１９】
ここで、第１可動櫛歯電極２０７Ａは、第１ヒンジ２０５よりも第２ヒンジ２０６の近くに配置されている。つまり、第１可動櫛歯電極２０７Ａは、Ａ軸の近傍に設けられている。そのため、ミラー１３１がＡ軸周りに傾動するときの第１可動櫛歯電極２０７Ａの変位量が抑制される。その結果、第１可動櫛歯電極２０７Ａと第１固定櫛歯電極２０８Ａとの間の静電容量を検出できるミラー１３１の傾動範囲を拡大することができる。つまり、Ａ軸周りのミラー１３１の傾動量を精度良く制御できる範囲を拡大することができる。また、第２可動櫛歯電極２０７Ｂは、Ｘ軸の近傍に設けられている。そのため、ミラー１３１がＸ軸周りに傾動するときの第２可動櫛歯電極２０７Ｂの変位量が抑制される。その結果、第２可動櫛歯電極２０７Ｂと第２固定櫛歯電極２０８Ｂとの間の静電容量を検出できるミラー１３１の傾動範囲を拡大することができる。つまり、Ｘ軸周りのミラー１３１の傾動量を精度良く制御できる範囲を拡大することができる。
【０１２０】
《実施形態２》
次に、実施形態２に係るミラーデバイス３００ついて説明する。図５に、ミラーデバイス３００の平面図を示す。以下、ミラーデバイス３００の構成のうち、実施形態１と異なる部分を中心に説明する。実施形態２に特有の構成については、３００番台の符号を付して説明する場合がある。実施形態１と同様の機能を有する構成は、十の位以下の数字及び記号を同じものにしている。
【０１２１】
ミラーデバイス３００は、例えば、可変光減衰器（ＶＯＡ：Variable Optical Attenuator）に用いられる。ミラーデバイス３００は、ベース部３０２と、ミラー３３１と、ミラー３３１を駆動するアクチュエータ３０４，３０４と、ミラー３３１とアクチュエータ３０４，３０４とを連結する第１ヒンジ３０５と、ミラー３３１とベース部３０２とを連結する第２ヒンジ３０６，３０６と、ミラー３３１に設けられた可動櫛歯電極３０７と、ベース部３０２に設けられた固定櫛歯電極３０８と、制御部（図示省略）とを有している。
【０１２２】
ベース部３０２は、円形の開口を有する枠状に形成されている。
【０１２３】
ミラー３３１は、平面視円形の板状に形成されている。ミラー３３１は、ベース部３０２の円形の開口内に位置している。ベース部３０２とミラー３３１との間には円環状のスペースＳが形成されている。
【０１２４】
ミラー３３１は、２つの第２ヒンジ３０６，３０６を介してベース部３０２に連結されている。ミラー３３１のうち第２ヒンジ３０６，３０６の反対側の部分には第１ヒンジ３０５が設けられている。第１ヒンジ３０５は、並設された２つの蛇行部を有している。各蛇行部は、交互に配列された凸部と凹部とを有している。２つの蛇行部の凹部同士が連結されている。第２ヒンジ３０６は、全体としてつづら折り状に屈曲している。
【０１２５】
アクチュエータ３０４は、アクチュエータ本体３４１と、アクチュエータ本体３４１の表面に積層された圧電素子３４２とを有している。アクチュエータ本体３４１は、ミラー３３１とベース部３０２との間の円環状のスペースＳに沿って略円弧状に延びている。一方のアクチュエータ本体３４１は、第１ヒンジ３０５と一方の第２ヒンジ３０６との間に設けられている。他方のアクチュエータ本体３４１は、第１ヒンジ３０５と他方の第２ヒンジ３０６との間に設けられている。アクチュエータ本体３４１の一端は、第２ヒンジ３０６の近傍においてベース部３０２に連結されている。アクチュエータ本体３４１の他端は、第１ヒンジ３０５に連結されている。圧電素子３４２は、アクチュエータ本体３４１と同様に、略円弧状に形成されている。
【０１２６】
アクチュエータ３０４，３０４及び第２ヒンジ３０６，３０６は、ミラー３３１の中心及び第１ヒンジ３０５を通るＸ軸に対して対称な形状になっている。
【０１２７】
可動櫛歯電極３０７は、ミラー３３１から半径方向外側に延びるアーム部３７９の先端部に設けられている。アーム部３７９は、２つの第２ヒンジ３０６，３０６の間に設けられている。さらに詳しくは、アーム部３７９は、Ｘ軸上に位置している。可動櫛歯電極３０７は、３つの電極指３７１，３７１，…を有している。各電極指３７１は、アーム部３７９に直交するようにアーム部３７９から両側へ延びている。３つの電極指３７１，３７１，…は、互いに平行に且つＸ軸と直交する方向に延びている。尚、電極指３７１の個数は、３つに限られるものではない。
【０１２８】
固定櫛歯電極３０８は、ベース部３０２に設けられている。固定櫛歯電極３０８は、４つの電極指３８１，３８１，…を有している。４つの電極指３８１，３８１，…は、互いに平行に且つＸ軸と直交する方向に延びている。各電極指３８１は、可動櫛歯電極３０７の電極指３７１の間に入り込んでいる。つまり、可動櫛歯電極３０７の電極指３７１と固定櫛歯電極３０８の電極指３８１とは互いに対向している。ただし、固定櫛歯電極３０８は、可動櫛歯電極３０７とは電気的に絶縁されている。
【０１２９】
これら可動櫛歯電極３０７及び固定櫛歯電極３０８は、Ｘ軸上に配置されている。
【０１３０】
図示は省略するが、ベース部３０２には、可動櫛歯電極３０７と固定櫛歯電極３０８との静電容量を検出するための検出端子が設けられている。
【０１３１】
尚、実施形態１と同様に、可動櫛歯電極３０７の電極指３７１に相当する第１電極指と固定櫛歯電極３０８の電極指３８１に相当する第２電極指とを有する参照電極を設けてもよい。
【０１３２】
次に、このように構成されたミラーデバイス３００の動作について説明する。ミラーデバイス３００の制御部が圧電素子３４２，３４２に電圧を印加すると、各アクチュエータ３０４が圧電素子３４２を内側にして湾曲し、アクチュエータ３０４の第１ヒンジ３０５側の端部が上方へ変位する。２つのアクチュエータ３０４，３０４の圧電素子３４２，３４２には同じ大きさの電圧が印加される。その結果、ミラー３３１は、第２ヒンジ３０６，３０６を中心に傾動する。すなわち、ミラー３３１は、Ｘ軸に直交し且つ実質的に第２ヒンジ３０６，３０６を通過するＡ軸の周りに傾動する。
【０１３３】
ミラー３３１が傾動すると、それに伴って、可動櫛歯電極３０７も変位する。その結果、可動櫛歯電極３０７の電極指３７１と固定櫛歯電極３０８の電極指３８１との対向している部分の面積が変化し、可動櫛歯電極３０７と固定櫛歯電極３０８との間の静電容量が変化する。制御部は、可動櫛歯電極３０７と固定櫛歯電極３０８との間の静電容量を検出端子を介して検出し、この静電容量の変化に基づいて圧電素子３４２，３４２の印加電圧を調整する。それにより、制御部は、ミラー３３１の傾動量を精度良く制御する。
【０１３４】
ここで、可動櫛歯電極３０７は、第１ヒンジ３０５よりも第２ヒンジ３０６の近くに設けられている。つまり、可動櫛歯電極３０７は、ミラー３３１が傾動するときの中心となるＡ軸の近傍に位置している。そのため、ミラー３３１がＡ軸周りに傾動するときの可動櫛歯電極３０７の変位量が抑制される。その結果、可動櫛歯電極３０７と固定櫛歯電極３０８との間の静電容量を検出できるミラー３３１の傾動範囲を拡大することができる。つまり、Ａ軸周りのミラー３３１の傾動量を精度良く制御できる範囲を拡大することができる。
【０１３５】
尚、アクチュエータ３０４は、円環状のスペースＳを活用して配置されているため、略円弧状に形成されているが、これに限られるものではない。アクチュエータ３０４は、実施形態１のように長方形状に形成されていてもよい。その場合、実施形態１と同様に、アクチュエータ３０４、第１ヒンジ３０５及びミラー３３１がこの順で略一直線上に並ぶ配置であってもよい。
【０１３６】
−ミラーデバイスの変形例−
続いて、変形例に係るミラーデバイス４００について説明する。図６は、変形例に係るミラーデバイス４００の平面図である。以下、ミラーデバイス４００の構成のうち、ミラーデバイス３００と異なる部分を中心に説明する。変形例に特有の構成については、４００番台の符号を付して説明する場合がある。ミラーデバイス３００と同様の機能を有する構成は、十の位以下の数字及び記号を同じものにしている。
【０１３７】
ミラーデバイス４００は、ベース部４０２と、ミラー３３１と、ミラー３３１を駆動するアクチュエータ４０４，４０４と、ミラー３３１とアクチュエータ４０４，４０４とを連結する第１ヒンジ４０５，４０５と、ミラー３３１とベース部４０２とを連結する第２ヒンジ４０６と、ミラー３３１に設けられた第１可動櫛歯電極４０７Ａ及び第２可動櫛歯電極４０７Ｂと、ベース部４０２に設けられた第１固定櫛歯電極４０８Ａ及び第２固定櫛歯電極４０８Ｂと、制御部（図示省略）とを有している。
【０１３８】
ベース部４０２は、円形の開口を有する枠状に形成されている。
【０１３９】
ミラー３３１は、ミラーデバイス３００のミラー３３１と同じ構成をしている。ミラー３３１は、１つの第２ヒンジ４０６を介してベース部４０２に連結されている。第２ヒンジ４０６は、全体としてつづら折り状に屈曲している。
【０１４０】
アクチュエータ４０４は、アクチュエータ本体４４１と、アクチュエータ本体４４１の表面に積層された圧電素子４４２とを有している。ミラー３３１とベース部４０２との間の円環状のスペースＳをミラー３３１の中心及び第２ヒンジ４０６を通過するＸ軸で２分割したときの一方のスペースに一方のアクチュエータ４０４が配設され、他方のスペースに他方のアクチュエータ４０４が配設されている。アクチュエータ本体４４１は、該スペースに沿って略円弧状に延びている。各アクチュエータ本体４４１の一端は、第２ヒンジ４０６の近傍においてベース部４０２に連結されている。各アクチュエータ本体４４１の他端は、第１ヒンジ４０５を介してミラー３３１に連結されている。圧電素子４４２は、アクチュエータ本体４４１と同様に、略円弧状に形成されている。
【０１４１】
第１ヒンジ４０５は、並設された２つの蛇行部を有している。各蛇行部は、交互に配列された凸部と凹部とを有している。２つの蛇行部の凹部同士が連結されている。
【０１４２】
アクチュエータ４０４，４０４及び第１ヒンジ４０５，４０５は、Ｘ軸に対して対称な形状になっている。
【０１４３】
第１可動櫛歯電極４０７Ａは、第２ヒンジ４０６の近傍においてミラー３３１から延びる第１アーム部４７９ａの先端部に設けられている。第１アーム部４７９ａは、ミラー３３１の外周において第２ヒンジ４０６の近傍であってＸ軸からオフセットした位置に設けられている。第１アーム部４７９ａは、ミラー３３１からＸ軸を平行に延びた後、Ｘ軸の方へ直角に屈曲し、Ｘ軸に到達した地点でＸ軸方向に直角に屈曲している。つまり、第１アーム部４７９ａの先端部は、Ｘ軸上で延びている。第１可動櫛歯電極４０７Ａは、３つの第１電極指４７１ａ，４７１ａ，…を有している。各第１電極指４７１ａは、第１アーム部４７９ａの先端部に直交するように第１アーム部４７９ａの先端部から両側へ延びている。３つの第１電極指４７１ａ，４７１ａ，…は、互いに平行に且つＸ軸と直交する方向に延びている。
【０１４４】
第２可動櫛歯電極４０７Ｂは、第２ヒンジ４０６の近傍においてミラー３３１から延びる第２アーム部４７９ｂの先端部に設けられている。第２アーム部４７９ｂは、第２ヒンジ４０６の近傍においてミラー３３１からＸ軸に平行に延びた後、直角に屈曲してＸ軸と直交する方向に延びている。第２可動櫛歯電極４０７Ｂは、３つの第２電極指４７１ｂ，４７１ｂ，…を有している。各第２電極指４７１ｂは、第２アーム部４７９ｂの先端部に直交するように第２アーム部４７９ｂの先端部から両側へ延びている。３つの第２電極指４７１ｂ，４７１ｂ，…は、互いに平行に且つＸ軸方向に延びている。
【０１４５】
尚、第１電極指４７１ａ及び第２電極指４７１ｂの個数は、３つに限られるものではない。
【０１４６】
第１固定櫛歯電極４０８Ａは、ベース部４０２に設けられている。第１固定櫛歯電極４０８Ａは、４つの第１電極指４８１ａ，４８１ａ，…を有している。４つの第１電極指４８１ａ，４８１ａ，…は、互いに平行に且つＸ軸と直交する方向に延びている。各第１電極指４８１ａは、第１可動櫛歯電極４０７Ａの第１電極指４７１ａの間に入り込んでいる。つまり、第１可動櫛歯電極４０７Ａの第１電極指４７１ａと第１固定櫛歯電極４０８Ａの第１電極指４８１ａとは互いに対向している。ただし、第１固定櫛歯電極４０８Ａは、第１可動櫛歯電極４０７Ａとは電気的に絶縁されている。
【０１４７】
第２固定櫛歯電極４０８Ｂは、ベース部４０２に設けられている。第２固定櫛歯電極４０８Ｂは、４つの第２電極指４８１ｂ，４８１ｂ，…を有している。４つの第２電極指４８１ｂ，４８１ｂ，…は、互いに平行にＸ軸方向に延びている。各第２電極指４８１ｂは、第２可動櫛歯電極４０７Ｂの第２電極指４７１ｂの間に入り込んでいる。つまり、第２可動櫛歯電極４０７Ｂの第２電極指４７１ｂと第２固定櫛歯電極４０８Ｂの第２電極指４８１ｂとは互いに対向している。ただし、第２固定櫛歯電極４０８Ｂは、第２可動櫛歯電極４０７Ｂとは電気的に絶縁されている。
【０１４８】
第１可動櫛歯電極４０７Ａと第１固定櫛歯電極４０８Ａとは、Ｘ軸上に配置されている。第２可動櫛歯電極４０７Ｂと第２固定櫛歯電極４０８Ｂとは、Ｘ軸に直交し且つ実質的に第２ヒンジ４０６を通過するＡ軸上に配置されている。
【０１４９】
図示は省略するが、ベース部４０２には、第１可動櫛歯電極４０７Ａと第１固定櫛歯電極４０８Ａとの静電容量及び第２可動櫛歯電極４０７Ｂと第２固定櫛歯電極４０８Ｂとの静電容量を検出するための検出端子が設けられている。
【０１５０】
次に、このように構成されたミラーデバイス４００の動作について説明する。ミラーデバイス４００の制御部が圧電素子４４２，４４２に電圧を印加すると、各アクチュエータ４０４が圧電素子４４２を内側にして湾曲し、アクチュエータ４０４の第１ヒンジ４０５側の端部が上方へ変位する。２つのアクチュエータ４０４，４０４の圧電素子４４２，４４２に同じ大きさの電圧を印加すると、ミラー３３１は、第２ヒンジ４０６を中心に傾動する。すなわち、ミラー３３１は、Ａ軸の周りに傾動する。一方、２つのアクチュエータ４０４，４０４の圧電素子４４２，４４２にそれぞれ異なる大きさの電圧を印加すると、ミラー３３１は、Ｘ軸周りに傾動する。
【０１５１】
ミラー３３１が傾動すると、それに伴って、第１可動櫛歯電極４０７Ａ及び第２可動櫛歯電極４０７Ｂも変位する。その結果、第１可動櫛歯電極４０７Ａの第１電極指４７１ａと第１固定櫛歯電極４０８Ａの第１電極指４８１ａとの対向している部分の面積が変化し、第１可動櫛歯電極４０７Ａと第１固定櫛歯電極４０８Ａとの間の静電容量が変化する。また、第２可動櫛歯電極４０７Ｂの第２電極指４７１ｂと第２固定櫛歯電極４０８Ｂの第２電極指４８１ｂとの対向している部分の面積が変化し、第２可動櫛歯電極４０７Ｂと第２固定櫛歯電極４０８Ｂとの間の静電容量が変化する。制御部は、第１可動櫛歯電極４０７Ａと第１固定櫛歯電極４０８Ａとの間の静電容量及び第２可動櫛歯電極４０７Ｂと第２固定櫛歯電極４０８Ｂとの間の静電容量を検出端子を介して検出し、この静電容量の変化に基づいて圧電素子４４２，４４２の印加電圧を調整する。それにより、制御部は、ミラー３３１の傾動量を精度良く制御する。
【０１５２】
ここで、第１可動櫛歯電極４０７Ａは、第１ヒンジ４０５よりも第２ヒンジ４０６の近くに設けられている。つまり、第１可動櫛歯電極４０７Ａは、Ａ軸の近傍に位置している。そのため、ミラー３３１がＡ軸周りに傾動するときの第１可動櫛歯電極４０７Ａの変位量が抑制される。その結果、第１可動櫛歯電極４０７Ａと第１固定櫛歯電極４０８Ａとの間の静電容量を検出できるミラー３３１の傾動範囲を拡大することができる。つまり、Ａ軸周りのミラー３３１の傾動量を精度良く制御できる範囲を拡大することができる。また、第２可動櫛歯電極４０７Ｂは、Ｘ軸の近傍に設けられている。そのため、ミラー３３１がＸ軸周りに傾動するときの第２可動櫛歯電極４０７Ｂの変位量が抑制される。その結果、第２可動櫛歯電極４０７Ｂと第２固定櫛歯電極４０８Ｂとの間の静電容量を検出できるミラー３３１の傾動範囲を拡大することができる。つまり、Ｘ軸周りのミラー３３１の傾動量を精度良く制御できる範囲を拡大することができる。
【０１５３】
《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【０１５４】
前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【０１５５】
実施形態１では、複数のミラーデバイスを備えたミラーアレイについて説明したが、これに限られるものではない。ガルバノミラーのように、１つのミラーデバイスで構成された装置であってもよい。例えば、実施形態１のミラーデバイスを用いて、ＶＯＡを構成してもよい。また、ミラーアレイについても、波長選択スイッチに適用する場合に限られず、様々なアプリケーションに組み込むことができる。
【０１５６】
実施形態２では、１つのミラーデバイスについて説明したが、ミラーデバイスを複数配列して、ミラーアレイを構成してもよい。
【０１５７】
また、前記実施形態における形状、寸法、材質は、例示に過ぎず、これらに限られるものではない。例えば、ミラー１３１は、平面視長方形状でなくてもよい。ミラー１３１は、円形や長円形であってもよい。ミラー３３１は、平面視円形でなくてもよい。ミラー３３１は、楕円形や方形状であってもよい。第１ヒンジ１０５，２０５，３０５，４０５の形状や個数は、前記の構成に限られるものではない。第２ヒンジ１０６，２０６，３０６，４０６の形状や個数は、前記の構成に限られるものではない。
【０１５８】
前記第２ヒンジ１０６，２０６，３０６，４０６は、第１ヒンジ１０５，２０５，３０５，４０５と同様に、凸部と凹部とが交互に配列された２つの蛇行部を有し、２つの蛇行部の凹部同士が連結された構成であってもよい。第１ヒンジ１０５，２０５，３０５，４０５は、凸部と凹部とが交互に配列された２つの蛇行部を有し、２つの蛇行部の凹部同士が連結された構成ではなく、それ以外の形状であってもよい。
【０１５９】
また、前記可動櫛歯電極１０７，２０７Ａ，２０７Ｂ，３０７，４０７Ａ，４０７Ｂ及び固定櫛歯電極１０８，２０８Ａ，２０８Ｂ，３０８，４０８Ａ，４０８Ｂの構成は、一例であって、それ以外の構成であってもよい。例えば、可動櫛歯電極１０７，２０７Ａ，２０７Ｂは、ミラー１３１の長辺から延びるアーム部に設けられていてもよい。また、可動櫛歯電極１０７は、第２可動櫛歯電極２０７Ｂのように、第２ヒンジ２０６とＹ軸方向に並ぶ位置に設けられていてもよい。さらに、可動櫛歯電極１０７，２０７Ｂの電極指は、Ｘ軸方向に延びているが、例えば、Ｙ軸方向に延びていてもよい。同様に、可動櫛歯電極２０７Ａの電極指は、Ｙ軸方向に延びているが、例えば、Ｘ軸方向に延びていてもよい。可動櫛歯電極３０７，４０７Ａ，４０７Ｂ及び固定櫛歯電極３０８，４０８Ａ，４０８Ｂについても、その位置や電極指の延びる方向は、任意に設定することができる。
【０１６０】
また、圧電素子は、圧電体層として、ＰＺＴの代わりに非鉛圧電材料であるＫＮＮ（（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３）等を用いてもよい。
【０１６１】
尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
以上説明したように、ここに開示された技術は、ミラーデバイスについて有用である。
【符号の説明】
【０１６３】
１００，２００，３００，４００    ミラーデバイス
１３１，３３１    ミラー
１０４，２０４，３０４，４０４    アクチュエータ
１４１，２４１，３４１，４４１    アクチュエータ本体
１４２，２４２，３４２，４４２    圧電素子
１０７，３０７    可動櫛歯電極
２０７Ａ，４０７Ａ    第１可動櫛歯電極
２０７Ｂ，４０７Ｂ    第２可動櫛歯電極
１０８，３０８    固定櫛歯電極
２０８Ａ，４０８Ａ    第１固定櫛歯電極
２０８Ｂ，４０８Ｂ    第２固定櫛歯電極
【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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【図６】
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【図７】
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