(57)【要約】【課題】ミラーがアクチュエータとは異なる角度で回転することができるようにするＭＥＭＳミラーデバイスを提供する。【解決手段】微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーデバイスが、（１）ミラー、（２）ミラーの一方の半部に連結された第１の群をなすばね要素、（３）第１の群をなすばね要素に連結された第１のビーム、（４）第１のビームに連結された第１のばね、及び（５）第１のばねに連結された第１の静止パッドを有する。このデバイスは、（６）ミラーのもう一方の半部に並列に連結された第２の群をなすばね要素、（７）第２の群をなすばね要素に連結された第２のビーム、（８）第２のビームに連結された第２のばね、及び（９）第２のばねに連結された第２の静止パッドを更に有する。このデバイスは、第１のビーム及び第２のビームが一斉にミラーを回転させるようにこれらビームを剛性的に相互に連結する第３のビームを更に有する。【選択図】図３
2009514041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーデバイスであって、
ミラーと、
前記ミラーの一方の半部に連結された複数のばね要素と、
（１）前記複数のばね要素によって前記ミラーの前記一方の半部に連結された近位端と（２）前記ミラーの前記一方の半部から遠ざかって延びる遠位端とを有するビーム構造体と、
前記ビーム構造体に連結されたばねと、
前記ばねによって前記ビーム構造体に連結された静止パッドとを備え、
前記複数のばね要素及び前記ばねは、前記ミラーの回転軸線に一致した回転軸線を備えている、
ことを特徴とするＭＥＭＳミラーデバイス。
【請求項２】
前記複数のばね要素は、真っ直ぐな形状のばね、Ｕ字形のばね、及び蛇行形状のばねから成る群から選択されている、
請求項１に記載のＭＥＭＳミラーデバイス。
【請求項３】
前記複数のばね要素は、
真っ直ぐな部分を備え、前記真っ直ぐな部分の第１の端は、前記ミラーの前記一方の半部に連結され、
複数のばね部分を備え、前記ばね部分の第１の端は、前記真っ直ぐな部分の第２の端に連結され、前記ばね部分の第２の端は、前記ビーム構造体に連結され、
前記ばね部分は、真っ直ぐな形状のばね、Ｕ字形のばね、及び蛇行形状のばねから成る群から選択されている、
請求項１に記載のＭＥＭＳミラーデバイス。
【請求項４】
前記複数のばね要素は、
真っ直ぐな第１の部分を備え、前記真っ直ぐな第１の部分の第１の端は、前記ミラーの前記一方の半部に連結され、
複数の第１のばねを備え、前記第１のばねの第１の端は、前記真っ直ぐな第１の部分の第２の端に連結され、前記第１のばねの第２の端は、前記ビーム構造体に連結され、
第２の真っ直ぐな部分を備え、前記第２の真っ直ぐな部分の第１の端は、前記第１の真っ直ぐな部分の前記第２の端から延び、
複数の第２のばねを備え、前記第２のばねの第１の端は、前記第２の真っ直ぐな部分の第２の端に連結され、前記第２のばねの第２の端は、前記ビーム構造体に連結され、
前記第１のばね及び前記第２のばねは、真っ直ぐな形状のばね、Ｕ字形のばね、及び蛇行形状のばねから成る群から選択されている、
請求項１に記載のＭＥＭＳミラーデバイス。
【請求項５】
前記ミラーのもう一方の半部に連結された別の複数のばね要素と、
（１）前記別の複数のばね要素によって前記ミラーの前記もう一方の半部に連結された近位端と（２）前記ミラーの前記もう一方の半部から遠ざかって延びる遠位端とを有する別のビーム構造体と、
前記別のビーム構造体に連結された別のばねと、
前記別のばねによって前記別のビーム構造体に連結された別の静止パッドと、
前記ビーム構造体及び前記別のビーム構造体が一斉に前記ミラーを回転させるよう前記ビーム構造体及び前記別のビーム構造体に剛性的に連結された支持ビーム構造体とを備え、
前記別の複数のばね要素及び前記別のばねは、前記ミラーの前記回転軸線に一致した回転軸線を有する、
請求項１に記載のＭＥＭＳミラーデバイス。
【請求項６】
前記支持ビーム構造体は、前記ビーム構造体及び前記別のビーム構造体から延びるアーチを有する、
請求項５に記載のＭＥＭＳミラーデバイス。
【請求項７】
前記ビーム構造体及び前記別のビーム構造体に剛性的に連結された別の支持ビーム構造体を更に備えている、
請求項５に記載のＭＥＭＳミラーデバイス。
【請求項８】
前記ばね及び前記静止パッドは、前記ビーム構造体内に配置されている、
請求項１に記載のＭＥＭＳミラーデバイス。
【請求項９】
前記ビーム構造体から延びる複数の回転歯と、
別の静止パッドと、
前記別の静止パッドから延びる複数の静止歯とを更に備え、前記静止歯は、前記回転歯と相互に組み合わされている、
請求項１に記載のＭＥＭＳミラーデバイス。
【請求項１０】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーデバイスの作動方法であって、
ミラーの一方の半部を複数のばね要素に連結するステップを備え、
ビーム構造体を前記複数のばね要素によって前記ミラーの前記一方の半部に連結するステップを備え、前記ビーム構造体は、（１）前記複数のばね要素に連結された近位端と（２）前記ミラーの前記一方の半部から遠ざかって延びる遠位端を備え、
前記ビーム構造体をばねに連結するステップを備え、前記複数のばね要素及び前記ばねは、前記ミラーの回転軸線に一致した回転軸線を備え、
静止パッドを前記ばねにより前記ビーム構造体に連結するステップを備え、
前記ビーム構造体を回転させるステップを備え、前記複数のばね要素は、前記ビーム構造体の回転運動を前記ミラーに伝えて前記ミラーが前記ビーム構造体とは異なる角度で回転するようにする、
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記複数のばね要素は、第１の複数のばね要素、第２の複数のばね要素、及び第３の複数のばね要素から成る群から選択され、
前記第１の複数のばね要素は、真っ直ぐな形状のばね、Ｕ字形のばね、及び蛇行形状のばねから成る群から選択され、
前記第２の複数のばね要素は、真っ直ぐな部分を備え、前記真っ直ぐな部分の第１の端は、前記ミラーの前記一方の半部に連結され、前記第２の複数のばね要素は、複数のばね部分を更に備え、前記ばね部分の第１の端は、前記真っ直ぐな部分の第２の端に連結され、前記ばね部分の第２の端は、前記ビーム構造体に連結され、前記ばね部分は、真っ直ぐな形状のばね、Ｕ字形のばね、及び蛇行形状のばねから成る群から選択され、
前記第３の複数のばね要素は、真っ直ぐな第１の部分を備え、前記真っ直ぐな第１の部分の第１の端は、前記ミラーの前記一方の半部に連結され、前記第３の複数のばね要素は、複数の第１のばねを更に備え、前記第１のばねの第１の端は、前記真っ直ぐな第１の部分の第２の端に連結され、前記第１のばねの第２の端は、前記ビーム構造体に連結され、前記第３の複数のばね要素は、第２の真っ直ぐな部分を更に備え、前記第２の真っ直ぐな部分の第１の端は、前記第１の真っ直ぐな部分の前記第２の端から延び、前記第３の複数のばね要素は更に、複数の第２のばねを備え、前記第２のばねの第１の端は、前記第２の真っ直ぐな部分の第２の端に連結され、前記第２のばねの第２の端は、前記ビーム構造体に連結され、前記第１のばね及び前記第２のばねは、真っ直ぐな形状のばね、Ｕ字形のばね、及び蛇行形状のばねから成る群から選択されている、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ビーム構造体を回転させる前記ステップは、
第１の電圧を前記ビーム構造体から延びる複数の回転歯に印加するステップと、
第２の電圧を複数の静止歯に印加するステップとを含み、前記静止歯は、前記回転歯と相互に組み合わされている、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
ミラーのもう一方の半部を別の複数のばね要素に連結するステップを更に備え、
別のビーム構造体を前記別の複数のばね要素によって前記ミラーの前記もう一方の半部に連結するステップを更に備え、
前記別のビーム構造体を別のばねに連結するステップを更に備え前記別の複数のばね要素及び前記別のばねは、前記ミラーの回転軸線に一致した回転軸線を備え、
別の静止パッドを前記別のばねにより前記別のビーム構造体に連結するステップを更に備え、
前記ビーム構造体及び前記別のビーム構造体が一斉に前記ミラーを回転させるよう前記ビーム構造体及び前記別のビーム構造体を支持ビーム構造体に剛性的に連結するステップを更に備えている、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーデバイスであって、
ミラーと、
前記ミラーの第１の半部に連結された第１のばねと、
（１）前記第１のばねによって前記ミラーの前記第１の半部に連結された第１の端と（２）前記ミラーの前記第１の半部から遠ざかって延びる遠位端とを備えた第１のビーム構造体と、
前記第１のビーム構造体に連結された第２のばねと、
前記第２のばねによって前記第１のビーム構造体に連結された第１の静止パッドと、
前記ミラーの第２の半部に連結された第３のばねと、
（１）前記第３のばねによって前記ミラーの前記第２の半部に連結された近位端及び（２）前記ミラーの前記第２の半部から遠ざかって延びる遠位端を備えた第２のビーム構造体と、
前記第２のビーム構造体に連結された第４のばねと、
前記第４のばねによって前記第２のビーム構造体に連結された第２の静止パッドと、
前記第１のビーム構造体及び前記第２のビーム構造体が一斉に前記ミラーを回転させるよう前記第１のビーム構造体及び前記第２のビーム構造体に剛性的に連結された支持ビーム構造体とを備えている、
ことを特徴とするＭＥＭＳミラーデバイス。
【請求項１５】
前記支持ビーム構造体は、前記第１のビーム構造体及び前記第２のビーム構造体から前記ミラー周りに延びるアーチを備えている、
請求項１４に記載のＭＥＭＳミラーデバイス。
【請求項１６】
前記第１のビーム構造体及び前記第２のビーム構造体に剛性的に連結された別の支持ビーム構造体を更に備え、前記支持ビーム構造体は、前記第１のビーム構造体及び前記第２のビーム構造体の第１の側から前記ミラー周りに延びるアーチを備え、前記別の支持ビーム構造体は、前記第１のビーム構造体及び前記第２のビーム構造体の第２の側から前記ミラー周りに延びる第２のアーチを備えている、
請求項１４に記載のＭＥＭＳミラーデバイス。
【請求項１７】
前記第２のばね及び前記第１の静止パッドは、前記第１のビーム構造体内に配置されている、
請求項１４に記載のＭＥＭＳミラーデバイス。
【請求項１８】
前記第１のビーム構造体及び前記第２のビーム構造体から延びる複数の回転歯と、
第３の静止パッドと、
前記第３の静止パッドから延びる複数の静止歯とを更に備え、前記静止歯は、前記回転歯と相互に組み合わされている、
請求項１４に記載のＭＥＭＳミラーデバイス。
【請求項１９】
前記ミラーの前記第１の半部及び前記第１のビーム構造体に連結された第５のばねと、
前記ミラーの前記第２の半部及び前記第２のビーム構造体に連結された第６のばねとを更に備え、前記第１のばね、前記第３のばね、前記第５のばね、及び前記第６のばねは、前記ミラーの回転軸線に一致した回転軸線を有するＵ字形ばねから成る、
請求項１４に記載のＭＥＭＳミラーデバイス。
【請求項２０】
前記第１のばね及び前記第３のばねは各々、第１の複数のばね要素及び第２の複数のばね要素から成る群から選択され、
前記第１の複数のばね要素は、真っ直ぐな部分を備え、前記真っ直ぐな部分の第１の端は、前記ミラーの対応の半部に連結され、前記第１の複数のばね要素は、複数のばね部分を更に備え、前記ばね部分の第１の端は、前記真っ直ぐな部分の第２の端に連結され、前記ばね部分の第２の端は、前記ビーム構造体にそれぞれ連結され、前記ばね部分は、真っ直ぐな形状のばね、Ｕ字形のばね、及び蛇行形状のばねから成る群から選択され、
前記第２の複数のばね要素は、真っ直ぐな第１の部分を備え、前記真っ直ぐな第１の部分の第１の端は、前記ミラーの対応の半部に連結され、前記第２の複数のばね要素は、複数の第１のばねを更に備え、前記第１のばねの第１の端は、前記真っ直ぐな第１の部分の第２の端に連結され、前記第１のばねの第２の端は、前記ビーム構造体にそれぞれ連結され、前記第２の複数のばね要素は、第２の真っ直ぐな部分を更に備え、前記第２の真っ直ぐな部分の第１の端は、前記第１の真っ直ぐな部分の前記第２の端から延び、前記第２の複数のばね要素は更に、複数の第２のばねを備え、前記第２のばねの第１の端は、前記第２の真っ直ぐな部分の第２の端に連結され、前記第２のばねの第２の端は、前記ビーム構造体にそれぞれ連結され、
前記第１のばね及び前記第２のばねは、真っ直ぐな形状のばね、Ｕ字形のばね、及び蛇行形状のばねから成る群から選択されている、
請求項１４に記載のＭＥＭＳミラーデバイス。
【請求項２１】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーデバイスを作動させる方法であって、
ミラーの第１の半部を第１のばねに連結するステップを備え、
第１のビーム構造体を前記第１のばねによって前記ミラーの前記第１の半部に連結するステップを備え、前記第１のビーム構造体は、（１）前記第１のばねに連結された近位端と（２）前記ミラーの前記第１の半部から遠ざかって延びる遠位端とを備え、
前記第１のビーム構造体を第２のばねに連結するステップを備え、
第１の静止パッドを前記第２のばねによって前記第１のビーム構造体に連結するステップを備え、
ミラーの第２の半部を第３のばねに連結するステップを備え、
第２のビーム構造体を前記第３のばねによって前記ミラーの前記第２の半部に連結するステップを備え、前記第２のビーム構造体は、（１）前記第３のばねに連結された近位端と（２）前記ミラーの前記第２の半部から遠ざかって延びる遠位端とを備え、
前記第２のビーム構造体を第４のばねに連結するステップを備え、
第２の静止パッドを前記第４のばねによって前記第２のビーム構造体に連結するステップを備え、
前記第１のビーム構造体及び前記第２のビーム構造体が一斉に前記ミラーを回転させるよう前記第１のビーム構造体及び前記第２のビーム構造体を第３のビーム構造体に剛性的に連結するステップを備え、
前記第１のビーム構造体及び前記第２のビーム構造体を回転させるステップを備え、前記第１のばね及び前記第３のばねは、前記第１のビーム構造体及び前記第２のビーム構造体の回転運動を前記ミラーに伝えて前記ミラーが前記第１のビーム構造体及び前記第２のビーム構造体とは異なる角度で回転するようにする、
ことを特徴とする方法。
【請求項２２】
第５のばねを前記ミラーの前記第１の半部及び前記第１のビーム構造体に連結するステップと、
第６のばねを前記ミラーの前記第２の半部及び前記第２のビーム構造体に連結するステップとを更に備え、前記第１のばね、前記第３のばね、前記第５のばね、及び前記第６のばねは、前記ミラーの回転軸線に一致した回転軸線を有するＵ字形ばねから成る、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１のばね及び前記第３のばねは各々、第１の複数のばね要素及び第２の複数のばね要素から成る群から選択され、
前記第１の複数のばね要素は、真っ直ぐな部分を備え、前記真っ直ぐな部分の第１の端は、前記ミラーの対応の半部に連結され、前記第１の複数のばね要素は、複数のばね部分を更に備え、前記ばね部分の第１の端は、前記真っ直ぐな部分の第２の端に連結され、前記ばね部分の第２の端は、前記ビーム構造体にそれぞれ連結され、前記ばね部分は、真っ直ぐな形状のばね、Ｕ字形のばね、及び蛇行形状のばねから成る群から選択され、
前記第２の複数のばね要素は、真っ直ぐな第１の部分を備え、前記真っ直ぐな第１の部分の第１の端は、前記ミラーの対応の半部に連結され、前記第２の複数のばね要素は、複数の第１のばねを更に備え、前記第１のばねの第１の端は、前記真っ直ぐな第１の部分の第２の端に連結され、前記第１のばねの第２の端は、前記ビーム構造体にそれぞれ連結され、前記第２の複数のばね要素は、第２の真っ直ぐな部分を更に備え、前記第２の真っ直ぐな部分の第１の端は、前記第１の真っ直ぐな部分の前記第２の端から延び、前記第２の複数のばね要素は更に、複数の第２のばねを備え、前記第２のばねの第１の端は、前記第２の真っ直ぐな部分の第２の端に連結され、前記第２のばねの第２の端は、前記ビーム構造体にそれぞれ連結され、前記第１のばね及び前記第２のばねは、真っ直ぐな形状のばね、Ｕ字形のばね、及び蛇行形状のばねから成る群から選択されている、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記ビーム構造体を回転させる前記ステップは、
第１の電圧を前記ビーム構造体から延びる複数の回転歯に印加するステップと、
第２の電圧を複数の静止歯に印加するステップとを含み、前記静止歯は、前記回転歯と相互に組み合わされている、
請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス、特に、ＭＥＭＳ走査ミラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来型ＭＥＭＳミラーデバイス１００を示している。デバイス１００は、剛性ビーム１０８に剛性的に連結された第１の半部を備えたミラー１０２を有する。この場合、ビーム１０８は、捩じり（トーション）ばね１１０によって静止パッド１１２に連結されている。ミラー１０２は、剛性ビーム１１８に剛性的に連結された第２の半部を備えている。この場合、ビーム１１８は、捩じりばね１２０によって静止パッド１１２に連結されている。図示していないが、回転櫛歯が、静止櫛歯と相互に組み合わされるようにビーム１０８，１１８から延びるのが良い。回転櫛歯と静止櫛歯は、ミラー１０２を回転軸線１２２に沿って回転させるアクチュエータを形成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図２は、ミラー１０２の回転を直線振動として表したデバイス１００のモデルを示している。ミラー１０２とビーム１０８，１１８は、これらが互いに剛性的に連結されるので、１つの自由度を有する単一の質量としてモデル化できる。換言すると、ビーム１０８，１１８は、一斉にミラー１０２を振動させる。図１に戻ってこれを参照すると、ミラー１０２の回転角度は、たとえ異なる（例えば、好ましくは大きい）角度が所望される場合があったとしてもビーム１０８，１１８の回転角度に制限される。この結果、ミラーがアクチュエータとは異なる角度で回転することができるようにするＭＥＭＳミラーデバイスが要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施形態では、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーデバイスが、（１）ミラー、（２）ミラーの一方の半部に連結された第１の群をなすばね要素、（３）第１の群をなすばね要素に連結された第１のビーム、（４）第１のビームに連結された第１のばね、及び（５）第１のばねに連結された第１の静止パッドを有する。このデバイスは、（６）ミラーのもう一方の半部に並列に連結された第２の群をなすばね要素、（７）第２の群をなすばね要素に連結された第２のビーム、（８）第２のビームに連結された第２のばね、及び（９）第２のばねに連結された第２の静止パッドを更に有する。このデバイスは、第１のビーム及び第２のビームが一斉にミラーを回転させるようにこれらビームを剛性的に相互に連結する第３のビームを更に有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
互いに異なる図において用いられる同一の参照符号は、類似し又は同一の要素を示している。
以下、ばね及び剛性ビームが回転中に受ける応力の量によりばねは剛性ビームから区別される。回転中、ばねは、潜在的／歪エネルギーの大部分を蓄え、剛性ビームは、ばねと比較して非常に小さな応力を受ける。
【０００６】
図３は、米国特許出願第１０／９１０，３８４号明細書及び同第１１／２０１，６７２号明細書に開示されているような微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーデバイス３００を示している。デバイス３００は、捩じり（トーション）ばね３０４によって剛性ビーム３０８に連結された第１の半部を備えるミラー３０２を有している。ビーム３０８は、捩じり（トーション）ばね３１０によって静止パッド３１２に連結されている。ミラー３０２は、捩じり（トーション）ばね３１４によって剛性ビーム３１８に剛性的に連結された第２の半部を備えている。この場合、ビーム３１８は、捩じりばね３２０によって静止パッド３１２に連結されている。図示していないが、回転櫛歯が、静止櫛歯と相互に組み合わされるようにビーム３０８，３１８から延びるのが良い。回転櫛歯と静止櫛歯は、ミラー３０２を回転軸線３２２に沿って回転させるアクチュエータを形成している。
【０００７】
図４は、ミラー３０２の回転を直線振動として表したデバイス３００のモデルを示している。ビーム３０８，３１８の振動は、ばね３０４，３１４によってミラー３０２に伝えられる。ばね３０４，３１４は、ビーム３０８，３１８の振動を増幅させるようになっていて、ミラー３０２が、ビーム３０８，３１８よりも大きな振幅で振動するようになっている。しかしながら、ビーム３０８，３１８の両端がばねによって互いに連結されているので、これらビームは、多くの自由度を有し、一斉には振動しない場合がある。ビーム３０８，３１８が一斉に振動しない場合、これらビームは、互いに対して働き合う場合があり、それによりミラー３０２の振動を制御することが困難になる。さらに、これらビームは又、軸線３２２回りのミラーの回転に加えて、望ましくないミラーの振動を生じさせる場合がある。
【０００８】
図５は、本発明の一実施形態としてのＭＥＭＳミラーデバイス５００を示している。デバイス５００は、捩じりばね５０４，５０６によって剛性ビーム５０８に並列連結された第１の半部を備えるミラー５０２を有している。この場合、ビーム５０８は、捩じりばね５１０によって静止パッド５１２に連結される。ミラー５０２は、捩じりばね５１４，５１６によって剛性ビーム５１８に並列連結された第２の半部を有する。この場合、ビーム５１８は、捩じりばね５２０によって静止パッド５１２に連結される。ビーム５０８，５１８は、支持ビーム５２３によって互いに剛性的に連結され、したがって、ビーム５０８，５１８は、一斉に回転する。一実施形態では、支持ビーム５２３は、ビーム５０８，５１８からミラー５０２周りに延びるアーチ又は弓形部である。ばね５０４，５０６，５１０，５１４，５１６，５２０は、これらの回転軸線がミラー５０２の回転軸線５２２に沿って整列するよう形成されている。図示していないが、回転櫛歯は、静止櫛歯と相互に組み合わされるようにビーム５０８，５１８から延びるのが良い。回転櫛歯及び静止櫛歯は、ミラー５０２を軸線５２２に沿って回転させるアクチュエータを形成する。
【０００９】
図６は、ミラー５０２の回転を直線振動として表したデバイス５００のモデルを示している。ビーム５０８，５１８は、これらが支持ビーム構造体５２３によって互いに剛性的に連結されているので、単一の自由度を有し、一斉に振動する。ビーム５０８，５１８が一斉に振動すると、ミラー５０２の振動は、制御が容易である。ビーム５０８，５１８の振動は、ばね５０４，５０６，５１４，５１６によってミラー５０２に伝えられる。ばね５０４，５０６，５１４，５１６は、ビーム５０８，５１８の振動を増幅してミラー５０２がビーム５０８，５１８よりも大きな振幅で振動するようになっている。多数のばねがビーム５０８，５１８をミラー５０２に連結しているので、ばねの各々は、ばねの寿命を延ばすためにばね定数が小さなものとして作るのが良い。
【００１０】
図７は、本発明の一実施形態としてのＭＥＭＳミラーデバイス７００を示している。デバイス７００は、捩じりばね７０４，７０６によって剛性ビーム構造体７０８の近位端に並列連結された第１の半部を備えるミラー７０２を有している。一実施形態では、ばね７０４，７０６は、Ｕ字形ばねである。他の実施形態では、ばね７０４，７０６は、真っ直ぐなばね又は蛇行形状のばねであるのが良い。ばね７０４の第１の端は、ミラー７０２から延びる剛性タブ７１１に連結され、これに対し、ばね７０６の第１の端は、ミラー７０２に直接連結されている。ばね７０４，７０６の第２の端は、ビーム構造体７０８に直接連結されている。
【００１１】
次に、ビーム構造体７０８の遠位端は、捩じりばね７１０により静止パッド７１２に連結されている。ビーム構造体７０８は、捩じりばね７２６によって静止パッド７２８に更に連結されており、この場合、ばね７２６と静止パッド７２８の両方は、ビーム構造体７０８に設けられた開口部内に配置されている。一実施形態では、ばね７１０，７２６は、蛇行ばねである。他の実施形態では、ばね７１０，７２６は、真っ直ぐなばねであっても良い。
【００１２】
ミラー７０２は、捩じりばね７１４，７１６によって剛性ビーム構造体７１８の近位端に並列連結された第２の半部を備えている。一実施形態では、ばね７１４，７１６は、Ｕ字形のばねである。他の実施形態では、ばね７１４，７１６は、真っ直ぐなばね又は蛇行形状のばねであるのが良い。ばね７１４の第１の端は、ミラー７０２から延びる剛性タブ７１３に連結され、これに対し、ばね７１６の第１の端は、ミラー７０２に直接連結されている。ばね７１４，７１６の第２の端は、ビーム構造体７１８に直接連結されている。
【００１３】
次に、ビーム構造体７１８の遠位端は、捩じりばね７２０により静止パッド７１２に連結されている。ビーム構造体７１８は、捩じりばね７３６によって静止パッド７３８に更に連結されており、この場合、ばね７３６と静止パッド７３８の両方は、ビーム構造体７１８に設けられた開口部内に配置されている。一実施形態では、ばね７２０，７３６は、蛇行ばねである。他の実施形態では、ばね７２０，７３６は、真っ直ぐなばねであっても良い。
【００１４】
ビーム７０８，７１８は、支持ビーム７２３，７２４によって互いに剛性的に連結されており、したがって、ビーム７０８，７１８は、一斉に回転する。一実施形態では、支持ビーム７２３は、ビーム７０８，７１８の第１の側から（例えば、ミラー７０２の回転軸線７２２の上方で）ミラー７０２周りに延びるアーチであり、支持ビーム７２４は、ビーム７０８，７１８の第２の側からミラー７０２周りに（例えば、回転軸線７２２の下に）延びるアーチである。
【００１５】
ばね７０４，７０６，７１０，７２６，７１４，７１６，７２０，７３６は、これらの回転軸線がミラー７０２の回転軸線７２２に沿って整列するよう形成されている。回転櫛歯７０９が、ビーム構造体７０８から延び、これに対し、回転櫛歯７１９が、ビーム構造体７１８から延びている。回転櫛歯７０９，７１９は、ビーム７０８，７１８の第１の側に向いた状態で静止パッド７４２から延びる静止櫛歯７４４と相互に組み合わされている。回転櫛歯７０９，７１９は、ビーム７０８，７１８の第２の側に向いた状態で静止パッド７４６から延びる静止櫛歯７４８と更に相互に組み合わされている。回転櫛歯及び静止櫛歯は、ミラー７０２を軸線７２２に沿って回転させるアクチュエータを形成する。
【００１６】
各ミラー半部は、２つのばねによってビーム構造体に連結された状態で示されているが、追加のばねを更に用いてミラー半部をビーム構造体に連結しても良い。各ビーム構造体は、２つのばねによって２つの静止パッドに連結された状態で示されているが、追加のばねを更に用いてビーム構造体を追加の静止パッドに連結しても良い。
【００１７】
図８Ａは、本発明の一実施形態としてのＭＥＭＳミラーデバイス８００を示している。デバイス８００は、そのばねを除き、デバイス７００（図７）とほぼ同じである。ミラー７０２は、ばね８０４，８１４によってそれぞれ剛性ビーム構造体７０８，７１８に連結されている。ビーム構造体７０８は、ばね８１０，８２６によってそれぞれ静止パッド７１２，７２８に連結されている。同様に、ビーム構造体７１８は、ばね８２０，８３６によってそれぞれ静止パッド７２１，７３８に連結されている。ばね８０４，８０６，８１０，８２６，８１４，８１６，８２０，８３６は、これらの回転軸線がミラー７０２の回転軸線７２２に沿って整列するよう形成されている。
【００１８】
図８Ｂは、本発明の一実施形態としてのばね８０４の単純化された図である。ばね８０４は、多数のばね要素を含む。具体的に言えば、ばね８０４は、真っ直ぐな部分８５２を有し、この真っ直ぐな部分は、ミラー７０２に連結された第１の端及び部分８５２の互いに反対側に設けられた２つの平行なＵ字形部分８５４，８５６の第１の端に連結された第２の端を備えている。部分８５４，８５６の第２の端は、ビーム構造体７０８に連結されている。他の実施形態では、Ｕ字形部分８５４，８５６に代えて真っ直ぐな形状又は蛇行した形状のばね部分が用いられる。部分８５４，８５６は、これらが回転中に受ける応力に適合するよう部分８５２よりも薄く作られている。理解できるように、部分８５２，８５４は、一緒になって、蛇行形状のばねを形成する。同様に、部分８５２，８５６は、一緒になって、蛇行形状のばねを形成する。このように、ばね８０４は、２つの並列蛇行ばねに類似している。
【００１９】
ばね８１４は、ばね８０４と同一の寸法形状で作られる。一実施形態では、ばね８１０，８２６，８２０，８３６は、ばね８０４と同一の形状のものであるが、これらの寸法は、互いに異なるのがよい。さらに、図８Ａに示すように、これらばねの真っ直ぐな部分８５２の第１の端は、ミラーではなく静止パッドに連結されている。
【００２０】
図９Ａは、本発明の一実施形態としてのＭＥＭＳミラーデバイス９００を示している。デバイス９００は、ばね８０４，８１４に代えてそれぞればね９０４，９１４が設けられている点を除き、デバイス８００とほぼ同じである。ばね９０４，９１４は、これらのばねが各々その追加の真っ直ぐな部分の互いに反対の側に追加のＵ字形部分を有している点を除き、ばね８０４，８１４とほぼ同じである。ばね９０４，８１０，８２６，９１４，８２０，８３６は、これらの回転軸線がミラー７０２の回転軸線７２２に沿って整列するよう形成されている。
【００２１】
図９Ｂは、本発明の一実施形態としてのばね９０４の単純化された図である。ばね９０４は、多数のばね要素を含む。具体的に言えば、ばね９０４は、真っ直ぐな部分９５２を有し、この真っ直ぐな部分は、ミラー７０２に連結された第１の端及び第２の真っ直ぐな部分９５３の第１の端に連結された第２の端を備えている。部分９５３は、これが回転中に受ける応力に適合するよう部分９５２よりも薄く作られている。
【００２２】
部分９５２の第２の端は、部分９５２の互いに反対側に設けられた２つの平行なＵ字形部分９５４，９５６の第１の端に更に連結されている。他の実施形態では、Ｕ字形部分９５４，９５６に代えて後で説明するように真っ直ぐな形状又は蛇行した形状のばね部分を用いても良い。部分９５４，９５６の第２の端は、ビーム構造体７０８に連結されている。部分９５４，９５６は、これらが回転中に受ける応力に適合するよう部分９５２よりも薄く作られている。理解できるように、部分９５２，９５４は、一緒になって、蛇行形状のばねを形成する。同様に、部分９５２，９５６は、一緒になって、蛇行形状のばねを形成する。このように、ばね９０４のこの部分は、２つの並列蛇行ばねに類似している。
【００２３】
部分９５３の第２の端が、部分９５３の互いに反対側に設けられた２つの平行なＵ字形部分９５８，９６０の第１の端に連結されている。他の実施形態では、Ｕ字形部分９５８，９６０に代えて後で説明するように真っ直ぐな形状又は蛇行した形状のばね部分を用いても良い。部分９５８，９６０の第２の端は、ビーム構造体７０８に連結されている。部分９５８，９６０は、これらが回転中に受ける応力に適合するよう部分９５３よりも薄く作られている。理解できるように、部分９５３，９５８は、一緒になって、蛇行形状のばねを形成する。同様に、部分９５３，９６０は、一緒になって、蛇行形状のばねを形成する。このように、ばね９０４のこの部分は、２つの並列蛇行ばねに類似しており、一緒にすると、ばね９０４は、４つの並列蛇行ばねを有する。
【００２４】
ばね９１４は、ばね９０４と同一の寸法形状に作られている。ばね９０４，９１４は、２対のＵ字形部分を備えた状態で示されているが、追加の対をなすＵ字形部分を更に用いても良い。
【００２５】
図９Ｃは、本発明の一実施形態としてのばね９０４に置き換わることができるばね９０４Ｃの単純化された図である。ばね９０４Ｃは、Ｕ字形部分９５４，９５６に代えて、真っ直ぐな部分９５２の第２の端に連結された真っ直ぐな部分９５４Ｃ，９５６Ｃが用いられている点を除き、ばね９０４とほぼ同じである。理解できるように、部分９５２，９５４Ｃは、一緒になって、Ｕ字形ばねを形成する。同様に、部分９５２，９５６Ｃは、一緒になって、Ｕ字形ばねを形成する。このように、ばね９０４Ｃのこの部分は、２つの平行なＵ字形ばねに類似している。
【００２６】
図９Ｄは、本発明の一実施形態としてのばね９０４に置き換わることができるばね９０４Ｄの単純化された図である。ばね９０４Ｄは、Ｕ字形部分９５４，９５６に代えて真っ直ぐな部分９５２の第２の端に連結された蛇行部分９５４Ｄ，９５６Ｄが用いられている点を除き、ばね９０４とほぼ同じである。理解できるように、部分９５２，９５４Ｄは、一緒になって、長い蛇行ばねを形成する。同様に、部分９５２，９５６Ｄは、一緒になって、長い蛇行ばねを形成する。
【００２７】
上述した種々のデバイスでは、デバイスの固有周波数は、回転櫛歯と静止櫛歯との間に定常電圧差を印加することにより調節できる。例えば、回転櫛歯及び静止櫛歯に印加される電圧は、定常電圧であるのが良く、かかる定常電圧は、グラウンド（接地電位）を含む。
【００２８】
上述の種々のデバイスでは、回転櫛歯と静止櫛歯との間に振動電圧差を印加することによりミラーを回転させることができる。例えば、回転櫛歯に印加される第１の電圧は、振動電圧であるのが良く、静止櫛歯に印加される第２の電圧は、定常電圧であるのが良く、或いは逆の関係が成り立つ。定常電圧は、グラウンドであるのが良く又はデバイスの固有周波数を調節するために用いられるオフセットを有しても良い。
【００２９】
開示した実施形態の種々の他の改造例及びこれら実施形態の特徴の組み合わせは、本発明の範囲に含まれる。多くの実施形態が、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲に含まれることが想定される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来型ＭＥＭＳミラーデバイスを示す図である。
【図２】従来型ＭＥＭＳミラーデバイスを示す図である。
【図３】共通譲受人の先の米国特許出願に記載されたＭＥＭＳミラーデバイスを示す図である。
【図４】共通譲受人の先の米国特許出願に記載されたＭＥＭＳミラーデバイスを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態としてのＭＥＭＳミラーデバイスを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態としてのＭＥＭＳミラーデバイスを示す図である。
【図７】本発明の別の実施形態としてのＭＥＭＳミラーデバイスを示す図である。
【図８Ａ】本発明の一実施形態としての１つのばね設計例を備えた図７のＭＥＭＳミラーデバイスを示す図である。
【図８Ｂ】本発明の一実施形態としての別のばね設計例を備えた図７のＭＥＭＳミラーデバイスを示す図である。
【図９Ａ】本発明の一実施形態としての１つのばね設計例を備えた図８ＡのＭＥＭＳミラーデバイスを示す図である。
【図９Ｂ】本発明の一実施形態としての別のばね設計例を備えた図８ＡのＭＥＭＳミラーデバイスを示す図である。
【図９Ｃ】本発明の実施形態としての１つのばね設計例を示す図である。
【図９Ｄ】本発明の実施形態としての別のばね設計例を示す図である。
【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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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【国際調査報告】
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