(57)【要約】      （修正有）【課題】一対の電極のみを用いて揺動部材の揺動周波数及び機械的共振周波数を個別に制御可能な静電容量型ＭＥＭＳアクチュエータを提供する。【解決手段】ＭＥＭＳアクチュエータ１００は、基板に対して揺動可能に支持された揺動部材と、当該揺動部材を静電力を利用して揺動駆動するための一対の電極とを具備するＭＥＭＳデバイス１と、ＭＥＭＳデバイス１が具備する前記一対の電極間に電圧を印加する電源回路２とを具備する。電源回路２は、直流バイアス電圧を重畳した交流電圧を前記一対の電極間に印加すると共に、前記重畳する直流バイアス電圧を変更可能に構成されている。【選択図】図１
2006320963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して揺動可能に支持された揺動部材と、当該揺動部材を静電力を利用して揺動駆動するための一対の電極とを具備するＭＥＭＳデバイスと、
前記ＭＥＭＳデバイスが具備する前記一対の電極間に電圧を印加する電源回路とを具備する静電容量型ＭＥＭＳアクチュエータであって、
前記電源回路は、直流バイアス電圧を重畳した交流電圧を前記一対の電極間に印加すると共に、前記重畳する直流バイアス電圧を変更可能に構成されていることを特徴とする静電容量型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項２】
前記ＭＥＭＳデバイスは、気密容器内に収納されており、
前記気密容器内の気圧が５０Ｐａ以上０．１ＭＰａ以下に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項３】
前記電源回路から印加される交流電圧の周波数は一定値に設定され、
前記揺動部材の揺動駆動を開始する際には、前記揺動部材の機械的共振周波数が、前記交流電圧の周波数の１／２よりも低くなるように、前記直流バイアス電圧が設定される一方、
前記揺動部材の揺動駆動を開始した後には、前記揺動部材の機械的共振周波数が、前記交流電圧の周波数の１／２よりも低くなるように、且つ、前記揺動駆動を開始した際の前記揺動部材の機械的共振周波数よりも高くなるように、前記直流バイアス電圧が定められることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電容量型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電圧を印加することによって生じる静電力を用いてマイクロミラー等の揺動部材を揺動させるように構成された静電容量型ＭＥＭＳアクチュエータに関し、特に一対の電極のみを用いて揺動部材の揺動周波数及び機械的共振周波数を個別に制御可能とすることにより、ＭＥＭＳデバイスの小型化と低コスト化を実現可能とした静電容量型ＭＥＭＳアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザを用いたプリンタ、複写機、プロジェクタ等に使用されるレーザ光走査装置など各種装置の小型化が要請されている。斯かる装置の小型化の要請により、シリコンなどの半導体製造プロセス等における技術を応用して種々の機械要素の小型化を実現するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて作製されるマイクロミラースキャナ等のＭＥＭＳデバイスが種々提案されている。
【０００３】
例えばマイクロミラースキャナには、シリコン基材にＭＥＭＳ技術を用いて、サスペンションビームによって揺動可能に支持されたマイクロミラーや、マイクロミラーを揺動駆動するための交流電圧が印加される電極などが形成されており、前記電極間に交流電圧を印加することによって生じる静電力によってマイクロミラーが揺動するように構成されている。そして、マイクロミラーの固有振動数（機械的共振周波数）と略一致する周波数（揺動周波数）の交流電圧を印加することにより生じる共振現象によって、小さな駆動力でも大きなマイクロミラーの振れ角（揺動する角度範囲）を得ることを可能としている。
【０００４】
ここで、マイクロミラーの機械的共振周波数は、マイクロミラーの駆動環境（温度等）や製作環境（加工誤差等）によって変動することが知られている。そして、マイクロミラーの揺動周波数を一定とした場合（電極間に印加する交流電圧の周波数を一定とした場合）には、上記のような環境要因によって機械的共振周波数が変動することにより、マイクロミラーの振れ角が変動してしまうという問題がある。マイクロミラーの振れ角が変動すれば、マイクロミラーに向けて照射したレーザ光の反射光が走査される範囲が変動することになる結果、レーザプリンタ等の走査範囲が変動してしまうという問題が生じる。このような問題を解決するために、マイクロミラーの機械的共振周波数を調整可能に構成することが望まれている。
【０００５】
そこで、マイクロミラーの機械的共振周波数を電気的に調整する手段として、マイクロミラーの振れ角制御用（揺動周波数制御用）の一対の電極に加えて、機械的共振周波数制御用の一対の電極を新たに設け、各電極対に印加する電圧を個別に制御することにより、各種環境要因による機械的共振周波数の変動の影響を低減することが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００２−３１１３７６号公報
【特許文献２】特開２００４−１７７９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び２で提案されている手段は、上記のようにマイクロミラーの振れ角制御用の一対の電極に加えて、機械的共振周波数制御用の一対の電極を新たに設ける必要があるため、必然的にデバイスの小型化を図る上での制約が生じる他、コストが増大するという問題がある。
【０００７】
一方、機械的共振周波数制御用の一対の電極を新たに設けることなく、マイクロミラーの機械的共振周波数の変動に応じて、当該変動後の機械的共振周波数と略一致するようにマイクロミラーの揺動周波数を調整する（振れ角制御用の一対の電極間に印加する交流電圧の周波数を調整する）方法も考えられる。しかしながら、一定の周波数でレーザ光を走査することが要求されるレーザプリンタのような用途に対しては、上記のようにマイクロミラーの機械的共振周波数の変動に応じて揺動周波数を調整する（変更する）方法を採用することはできない。また、仮に揺動周波数を変更することが許容される用途に適用する場合であっても、揺動周波数を安定した状態で変更するためには、互いに周波数の異なるクロックを発生する複数のクロック発生回路等を設ける必要があり、コストが増大するという問題が生じる。
【０００８】
以上に説明した従来技術の問題は、マイクロミラースキャナに限るものではなく、揺動部材を具備する各種の静電容量型ＭＥＭＳデバイスに共通するものである。
【０００９】
本発明は、斯かる従来技術の問題を解決するべくなされたものであり、一対の電極のみを用いて揺動部材の揺動周波数及び機械的共振周波数を個別に制御可能な静電容量型ＭＥＭＳアクチュエータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
斯かる課題を解決するべく、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、静電容量型ＭＥＭＳデバイスが具備する揺動部材の振れ角制御用（揺動周波数制御用）の一対の電極間に印加する交流電圧に直流バイアス電圧を重畳し、当該重畳する直流バイアス電圧の値を適宜調整すれば、必要とされる揺動部材の揺動周波数を一定としたままで機械的共振周波数を調整可能である（直流バイアス電圧を高めれば機械的共振周波数を高められる）ことを見出した。本発明は、斯かる発明者らの知見に基づき完成されたものである。
【００１１】
すなわち、本発明は、基板に対して揺動可能に支持された揺動部材と、当該揺動部材を静電力を利用して揺動駆動するための一対の電極とを具備するＭＥＭＳデバイスと、前記ＭＥＭＳデバイスが具備する前記一対の電極間に電圧を印加する電源回路とを具備する静電容量型ＭＥＭＳアクチュエータであって、前記電源回路は、直流バイアス電圧を重畳した交流電圧を前記一対の電極間に印加すると共に、前記重畳する直流バイアス電圧を変更可能に構成されていることを特徴とする静電容量型ＭＥＭＳアクチュエータを提供するものである。
【００１２】
斯かる発明によれば、一対の電極間に印加する交流電圧の周波数を調整することにより揺動部材の揺動周波数を、直流バイアス電圧を調整することにより揺動部材の機械的共振周波数を、それぞれ個別に制御可能である。従って、印加する交流電圧の周波数を例えば、レーザプリンタ等で必要とされる走査周波数に対応した一定の周波数に設定する一方、直流バイアス電圧を適宜変更して、前記設定した揺動周波数と略一致するように機械的共振周波数を調整することにより、大きな揺動部材の振れ角を得ることが可能である。本発明によれば、一対の電極しか必要としないため、ＭＥＭＳデバイス、ひいてはＭＥＭＳアクチュエータの小型化と低コスト化を実現可能である。
【００１３】
なお、前記電源回路から前記一対の電極間に印加する交流電圧の交流成分の振幅は、できるだけ小さくすることが、揺動部材の機械的共振周波数の制御範囲（直流バイアス電圧の制御範囲）を大きくすることができて好ましい。ただし、前記交流電圧の交流成分の振幅が０では揺動部材を揺動させることができないため、揺動を開始させることができる程度の振幅は必要である。以上の観点より、前記交流電圧の交流成分の振幅は、直流バイアス電圧の０．１倍以上２倍以下（より好ましくは０．１倍以上１倍以下）に設定することが好ましい。
【００１４】
ここで、ＭＥＭＳデバイスは、外界からの影響を低減して長寿命化を図るために、気密容器内に収納するのが一般的とされている。本発明の発明者らが鋭意検討したところ、ＭＥＭＳデバイスを気密容器内に収納した場合、その気密容器内の気圧に応じて、直流バイアス電圧の変更量と揺動部材の機械的共振周波数の変化量との関係が変化することを見出した。これは、気密容器内の気圧に応じて（気密容器内に封入されている気体の密度に応じて）、気密容器内の誘電率が変化するためであると考えられる。具体的には、気密容器内の気圧を高めた方が誘電率が大きくなるため、同じ直流バイアス電圧の変更量であっても、気密容器内の気圧が低い場合に比べて揺動部材の機械的共振周波数の変化量を大きくできることを見出した。その一方で、気密容器内の気圧を高くし過ぎると、気密容器内に封入された気体の抵抗によって揺動部材の振れ角が小さくなってしまう。すなわち、揺動部材の機械的共振周波数の制御可能量及び振れ角の双方の観点より、気密容器内の気圧には好ましい範囲が存在することになる。
【００１５】
本発明の発明者らは、気密容器内の気圧を種々変更して実験を繰り返した結果、最適な気圧の範囲を見出した。すなわち、好ましくは、前記ＭＥＭＳデバイスは、気密容器内に収納されており、前記気密容器内の気圧が５０Ｐａ以上０．１ＭＰａ以下に設定される。
【００１６】
斯かる好ましい構成によれば、気密容器内の気圧を５０Ｐａ以上とすることにより、直流バイアス電圧の変更量に対して十分な機械的共振周波数の変化量を得ることができると共に、気密容器内の気圧を０．１ＭＰａ以下とすることにより、十分に大きな振れ角を得ることが可能である。
【００１７】
なお、気密容器内に封入する気体としては、ヘリウムなど、乾燥空気よりも質量の軽い気体を用いることが好ましい。これは、質量の軽い気体を用いた方が揺動部材に加わる粘性抵抗を低減することができ、十分に大きな振れ角を得ることができるからである。
【００１８】
また、従来より、揺動部材の揺動駆動を開始する際には、揺動部材の機械的共振周波数よりも十分に高い周波数の交流電圧を印加する一方、揺動駆動を開始した後には、印加する交流電圧の周波数の１／２を前記機械的共振周波数よりも若干高い程度に低下させれば、揺動部材の振れ角を大きくできることが知られている。しかしながら、従来のＭＥＭＳアクチュエータで上記駆動方法を実現するには、揺動部材の振れ角制御用（揺動周波数制御用）の電極間に、揺動駆動開始時と開始後とで異なる周波数の交流電圧を印加しなければならないため、複数のクロック発生回路等を設ける必要があり、コストが増大するという問題が生じる。
【００１９】
しかしながら、本発明に係るＭＥＭＳアクチュエータによれば、直流バイアス電圧を調整することにより揺動部材の機械的共振周波数を制御可能であるため、交流電圧の周波数を変更せずに機械的共振周波数の方を変更することにより、上記駆動方法と同様の作用効果を奏することが可能である。
【００２０】
すなわち、好ましくは、前記電源回路から印加される交流電圧の周波数は一定値に設定され、前記揺動部材の揺動駆動を開始する際には、前記揺動部材の機械的共振周波数が、前記交流電圧の周波数の１／２よりも低くなるように、前記直流バイアス電圧が設定される一方、前記揺動部材の揺動駆動を開始した後には、前記前記揺動部材の機械的共振周波数が、前記交流電圧の周波数の１／２よりも低くなるように、且つ、前記揺動駆動を開始した際の前記揺動部材の機械的共振周波数よりも高くなるように、前記直流バイアス電圧が定められる。
【００２１】
斯かる好ましい構成によれば、揺動駆動を開始する際及び開始後の直流バイアス電圧を調整するだけで、揺動部材の機械的共振周波数を制御して交流電圧の周波数の約１／２に近づけることで揺動部材の振れ角を容易に大きくすることが可能である。
【００２２】
なお、揺動駆動開始の際の直流バイアス電圧を設定してから高めるまで（定常駆動状態の直流バイアス電圧に高めるまで）の遷移時間は、０．２秒以上とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るＭＥＭＳアクチュエータによれば、一対の電極のみを用いて揺動部材の揺動周波数及び機械的共振周波数を個別に制御可能であるため、ＭＥＭＳデバイスの小型化と低コスト化を実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る静電容量型ＭＥＭＳアクチュエータについて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳアクチュエータの電気的な概略構成を示すブロック図である。図２は、図１に示すＭＥＭＳデバイスが気密容器内に収納された状態を概略的に示す斜視図である。図３は、図２に示すＭＥＭＳデバイスの概略構成を示す分解斜視図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態に係るＭＥＭＳアクチュエータ１００は、静電容量型ＭＥＭＳデバイス１と、後述するようにＭＥＭＳデバイス１が具備する一対の電極間に電圧を印加する電源回路２とを備えている。また、本実施形態に係るＭＥＭＳアクチュエータ１００は、好ましい構成として、ＭＥＭＳデバイス１の近傍に配置された温度センサ３を備えている。
【００２６】
図２に示すように、本実施形態に係るＭＥＭＳデバイス１は、好ましい構成として、気密容器４内に収納されている。より具体的には、ＭＥＭＳデバイス１が基台５に取り付けられると共に、気密容器４がＭＥＭＳデバイス１を内部に収納するように基台５に取り付けられている。なお、ＭＥＭＳデバイス１がマイクロミラースキャナーである場合には、光をＭＥＭＳデバイス１に入射すると共に、ＭＥＭＳデバイス１で反射した光を外部に取り出す必要があることから、気密容器４には適宜の箇所に光透過窓４Ａが設けられる。
【００２７】
図３に示すように、本実施形態に係るＭＥＭＳデバイス１は、シリコン材から形成された上層基板１Ａと絶縁材料（例えばガラス材）から形成された下層基板１Ｂとが上下に積層された構造を有している（図３は、上層基板１Ａと下層基板１Ｂとを分離した状態を示すが、実際には両者は積層されている）。なお、本実施形態に係るＭＥＭＳデバイス１は、エッチングや成膜など公知のＭＥＭＳ技術を適用することにより当業者であれば容易に作製することが可能であるため、その具体的な製造方法については説明を省略する。
【００２８】
上層基板１Ａには、中央に楕円状の揺動部材（本実施形態ではマイクロミラー）１１が形成されていると共に、その揺動軸（図３に示すＸ軸）方向両端部に、それぞれ接続部１２を介してサスペンションビーム１３Ａ、１３Ｂが形成されており、揺動部材１１はサスペンションビーム１３Ａ、１３Ｂによって揺動軸周りに揺動可能に支持されている。
【００２９】
サスペンショビーム１３Ａ、１３Ｂの揺動軸方向端部（揺動部材１１に接続されている側と反対側の端部）は、ヒンジ１５Ａ、１５Ｄを介して、アンカーとなる接着パッド１４Ａ、１４Ｂにそれぞれ接続されている。また、サスペンショビーム１３Ａには、接着パッド１４Ｃと、ヒンジ１５Ｂとが形成されており、ヒンジ１５Ｂが接着パッド１４Ｃに接続されている。同様にして、サスペンショビーム１３Ｂには、接着パッド１４Ｄと、ヒンジ１５Ｃとが形成されており、ヒンジ１５Ｃが接着パッド１４Ｄに接続されている。
【００３０】
また、サスペンションビーム１３Ａ、１３Ｂの揺動軸と直交する軸（図３に示すＹ軸）方向の端部には、電極としてＹ軸方向に延びる揺動櫛歯１８Ａ、１８Ｂが形成されており、上層基板１Ａの本体１９に形成された電極としてのＹ軸方向に延びる固定櫛歯１９Ａ、１９Ｂと揺動軸方向に沿って交互に配置されている。これら揺動櫛歯１８Ａ、１８Ｂと固定櫛歯１９Ａ、１９Ｂとの組合せが、本発明における一対の電極に相当する。以下、適宜、揺動櫛歯１８Ａ、１８Ｂと固定櫛歯１９Ａ、１９Ｂとの組合せを「一対の電極１８、１９」と称する。
【００３１】
一方、下層基板１Ｂには、上層基板１Ａに形成された揺動部材１１とサスペンションビーム１３Ａ、１３Ｂとを揺動軸周りに揺動可能とするべく、揺動部材１１に対応する位置に楕円形の掘り込み領域１６が形成され、サスペンションビーム１３Ａ、１３Ｂに対応する位置に矩形の掘り込み領域１６Ａ、１６Ｂが形成されている。また、下層基板１Ｂには、上層基板１Ａと下層基板１Ｂとが積層された状態で上層基板１Ａに形成された接着パッド１４Ｃ、１４Ｄの裏面をそれぞれ固着するべく、固定用パッド１７Ａ、１７Ｂが形成されている。また、接着パッド１４Ａ、１４Ｂの裏面は、下層基板１Ｂの周壁に固着される。
【００３２】
以上に説明した構成を有するＭＥＭＳデバイス１において、揺動櫛歯１８Ａ、１８Ｂと固定櫛歯１９Ａ、１９Ｂとの間に電源回路２（図１参照）から交流電圧を印加すれば、揺動櫛歯１８Ａ、１８Ｂと固定櫛歯１９Ａ、１９Ｂとの間に静電力が作用し、これにより揺動部材１１は、接着パッド１４Ａ〜１４Ｄを固定端とし、ヒンジ１５Ａ〜１５Ｄの弾性力に抗しながら揺動軸周りに揺動することになる。
【００３３】
電源回路２は、直流バイアス電圧を重畳した交流電圧を一対の電極１８、１９間に印加すると共に、前記重畳する直流バイアス電圧を変更可能に構成されている。具体的には、図１に示すように、本実施形態に係る電源回路２は、押釦スイッチ（図示せず）等から揺動駆動開始信号が入力されることにより所定の一定周波数のクロック電圧を発生する駆動クロック発生回路２１と、駆動クロック発生回路２１から出力されたクロック電圧に直流バイアス電圧を重畳するための第１直流バイアス重畳回路２２及び第２直流バイアス重畳回路２３とを備えている。そして、駆動クロック発生回路２１から出力されたクロック電圧は、第１直流バイアス重畳回路２２及び第２直流バイアス重畳回路２３の双方に入力され、それぞれ異なる値の直流バイアス電圧が重畳されるように構成されている。
【００３４】
図４は、第１直流バイアス重畳回路２２又は第２直流バイアス重畳回路２３から出力される交流電圧の波形を模式的に示す図である。図４に示すように、第１直流バイアス重畳回路２２又は第２直流バイアス重畳回路２３からは、一定周波数ｆのクロック電圧に直流バイアス電圧Ｖが重畳された交流電圧が出力されることになる。
【００３５】
また、図５は、重畳する直流バイアス電圧の値を変更することにより揺動部材１１の機械的共振周波数が変化する様子を模式的に示す説明図である。図５に示すように、周波数ｆのクロック電圧に重畳する直流バイアス電圧（図４の電圧Ｖ）を高めれば、揺動部材１１の機械的共振周波数特性は周波数の高い方向にシフトし、機械的共振周波数（最大の振れ角が得られる共振周波数）がｆ０からｆ１に高まることになる。逆に直流バイアス電圧を低下させれば、機械的共振周波数がｆ１からｆ０に低下することになる。
【００３６】
図１に示すように、本実施形態に係る電源回路２は、好ましい構成として、タイマー回路２４と、スイッチ回路２５と、アナログ出力回路２６とを備えている。前述した駆動クロック発生回路２１に入力される揺動駆動開始信号は、タイマー回路２４にも入力される。タイマー回路２４は、揺動駆動開始信号が入力された直後には、第１直流バイアス重畳回路２２からの出力信号（第１直流バイアス重畳回路２２によって直流バイアス電圧が重畳された交流電圧）がアナログ出力回路２６に出力されるようにスイッチ回路２５を切り替える一方、予め設定された所定時間（例えば０．２秒以上）経過後には、第２直流バイアス重畳回路２３からの出力信号（第２直流バイアス重畳回路２３によって直流バイアス電圧が重畳された交流電圧）がアナログ出力回路２６に出力されるようにスイッチ回路２５を切り替える。そして、アナログ出力回路２６は、スイッチ回路２５の切り替え動作に従って、第１直流バイアス重畳回路２２又は第２直流バイアス重畳回路２３からの出力信号をＭＥＭＳデバイス１の一対の電極１８、１９間に印加する。
【００３７】
より具体的に説明すれば、第１直流バイアス重畳回路２２では、揺動部材１１の機械的共振周波数（図５のｆ０）がクロック電圧の周波数の１／２（図５のｆ／２）よりも低くなるように、直流バイアス電圧が設定されている。一方、第２直流バイアス重畳回路２３では、揺動部材１１の機械的共振周波数（図５のｆ１）がクロック電圧の周波数の１／２（図５のｆ／２）よりも低くなるように、且つ、第１直流バイアス重畳回路２２で重畳されるバイアス電圧によって決まる揺動部材１１の機械的共振周波数（図５のｆ０）よりも高くなるように、直流バイアス電圧が設定されている。
【００３８】
以上に説明した好ましい構成により、揺動部材１１の揺動駆動を開始する際には、揺動部材１１の機械的共振周波数ｆ０よりも十分に高い周波数ｆである第１直流バイアス重畳回路２２の出力信号をＭＥＭＳデバイスの一対の電極１８、１９間に印加する一方、揺動駆動を開始した後の定常駆動状態では、揺動部材１１の機械的共振周波数ｆ１の２倍よりも若干高い周波数ｆである第２直流バイアス重畳回路２３の出力信号をＭＥＭＳデバイスの一対の電極１８、１９間に印加することになり、揺動部材１１の振れ角を大きくすることが可能である。
【００３９】
また、図１に示すように、本実施形態に係る電源回路２は、好ましい構成として、温度センサ３で測定したＭＥＭＳデバイス近傍１の雰囲気温度を、当該測定温度に応じた直流電圧に変換する温度−直流電圧変換回路２７を備えている。また、第２直流バイアス重畳回路２３は、温度−直流電圧変換回路２７から出力される直流電圧の値に応じて、重畳するべき直流バイアス電圧を変更するように構成されている（温度−直流電圧変換回路２７から出力される直流電圧と、重畳する直流バイアス電圧との対応関係が設定されている）。そして、第２直流バイアス重畳回路２３は、駆動クロック発生回路２１から出力されたクロック電圧に、温度−直流電圧変換回路２７から出力される直流電圧の値に応じた（ＭＥＭＳデバイス近傍１の雰囲気温度に応じた）直流バイアス電圧を重畳する。すなわち、温度が変化することによっても、揺動部材１１の機械的共振周波数は変化し、これにより揺動部材１１の振れ角が変化するため、前述のように第２直流バイアス重畳回路２３から出力される交流電圧の周波数ｆの１／２が揺動部材１１の機械的共振周波数ｆ１よりも若干高くなる状態を維持できるように、第２直流バイアス重畳回路２３は、重畳するべき直流バイアス電圧を変更する。斯かる好ましい構成により、仮に揺動部材１１の温度変化が生じたとしても、一定の振れ角で揺動させることが可能である。
【００４０】
図６は、以上に説明した本実施形態に係るＭＥＭＳアクチュエータ１００において、第２直流バイアス重畳回路２３で重畳する直流バイアス電圧を種々変更して試験した場合における、直流バイアス電圧と揺動部材１１の機械的共振周波数との関係の一例を示すグラフである。なお、図６では、前述した気密容器４内の気圧を４０Ｐａに設定した場合と、０．１ＭＰａ（大気圧）に設定した場合の結果を示している。また、揺動部材（本実施形態ではマイクロミラー）１１の機械的共振周波数を測定するに際しては、振動台とＰＳＤ（Position Sensitive Detector）とを用いた。具体的には、周波数可変の振動台に揺動部材１１を取り付け、各種の直流バイアス電圧を予め印加した状態で種々の周波数で揺動部材１１を揺動させながら当該揺動部材１１に対してレーザ光を照射し、その反射光の位置をＰＳＤで検出して、反射光の振動幅が最も大きくなった周波数を揺動部材１１の機械的共振周波数とした。図６に示すように、直流バイアス電圧を高めることにより、いずれの気圧であっても、揺動部材１１の機械的共振周波数を高められることが分かる。ただし、気密容器４内の気圧を０．１ＭＰａに設定した場合の方が、直流バイアス電圧の変更量に対して十分な機械的共振周波数の変化量を得ることができた。なお、図６には示していないが、気密容器４内の気圧をおよそ５０Ｐａ以上とすれば、気密容器４内の誘電率が大きくなり、直流バイアス電圧の変更量に対して十分な機械的共振周波数の変化量を得ることが分かった。
【００４１】
図７は、本実施形態に係るＭＥＭＳアクチュエータ１００において、第２直流バイアス重畳回路２３で直流バイアス電圧を重畳された交流電圧の最大値を７０Ｖに固定する一方、気密容器４内の気圧を種々変更して試験した場合における、気密容器内の気圧と揺動部材１１の振れ角との関係の一例を示すグラフである。図７に示すように、気密容器４内の気圧を高めることにより、振れ角は低下したものの、０．１ＭＰａまでの範囲であれば、実用上何ら問題のない振れ角を得ることが可能であった。
【００４２】
以上に説明した結果より、気密容器４内の気圧は、５０Ｐａ以上０．１ＭＰａ以下に設定するのが好ましいことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳアクチュエータの電気的な概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示すＭＥＭＳデバイスが気密容器内に収納された状態を概略的に示す斜視図である。
【図３】図３は、図２に示すＭＥＭＳデバイスの概略構成を示す分解斜視図である。
【図４】図４は、図１に示す電源回路の第１直流バイアス重畳回路又は第２直流バイアス重畳回路から出力される交流電圧の波形を模式的に示す図である。
【図５】図５は、図１に示す電源回路の第１直流バイアス重畳回路又は第２直流バイアス重畳回路で重畳する直流バイアス電圧の値を変更することにより揺動部材の機械的共振周波数が変化する様子を模式的に示す説明図である。
【図６】図６は、図１に示すＭＥＭＳアクチュエータにおいて、第２直流バイアス重畳回路で重畳する直流バイアス電圧を種々変更して試験した場合における、直流バイアス電圧と揺動部材の機械的共振周波数との関係の一例を示すグラフである。
【図７】図７は、図１に示すＭＥＭＳアクチュエータにおいて、第２直流バイアス重畳回路で重畳する直流バイアス電圧を固定する一方、図２に示す気密容器内の気圧を種々変更して試験した場合における、気密容器内の気圧と揺動部材の振れ角との関係の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１・・・ＭＥＭＳデバイス
２・・・電源回路
３・・・温度センサ
１００・・・ＭＥＭＳアクチュエータ  
【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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