(57)【要約】  ミラーアレイ１は、Ｙ軸方向に配列されたミラー１３１と、アクチュエータ１０４と、ミラー１３１を支持する第１ヒンジ１０５とを備えている。第１ヒンジ１０５は、Ｙ軸方向に蛇行する蛇行部１５０を有している。隣り合う２つの第１ヒンジ１０５，１０５において、第１領域Ｒ１では一方の第１ヒンジ１０５の蛇行部１５０が中間線Ｌを越えて他方の第１ヒンジ１０５の方へ、第２領域Ｒ２では他方の第１ヒンジ１０５の蛇行部１５０が中間線Ｌを越えて一方の第１ヒンジ１０５の方へ突出している。
2014156060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の配列方向に配列された複数のミラーと、
前記ミラーを駆動する複数のアクチュエータと、
前記ミラーを支持し、弾性的に変形可能であって、前記配列方向に配列された複数の第１ヒンジとを備え、
前記第１ヒンジは、前記配列方向に蛇行しながら一端部から他端部へ延びる蛇行部を有し、
隣り合う２つの前記第１ヒンジにおいて、
所定の第１領域では、一方の第１ヒンジの前記蛇行部の少なくとも一部が該２つの第１ヒンジの間の中間線を越えて他方の第１ヒンジの方へ突出し、
前記第１領域とは異なる第２領域では、他方の第１ヒンジの前記蛇行部の少なくとも一部が該中間線を越えて一方の第１ヒンジの方へ突出しているミラーアレイ。
【請求項２】
請求項１に記載のミラーアレイにおいて、
ベース部と、
一端部が前記ミラーに連結され、他端部が前記ベース部に連結され、弾性的に変形可能な複数の第２ヒンジとをさらに備え、
前記第１ヒンジは、一端部が前記ミラーに連結され、他端部が前記アクチュエータに連結されているミラーアレイ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のミラーアレイにおいて、
前記隣り合う２つの第１ヒンジは、隣り合う２つの前記ミラーの一方のミラーに連結された第１ヒンジと他方のミラーに連結された第１ヒンジであるミラーアレイ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のミラーアレイにおいて、
前記第１ヒンジは、前記ミラーごとに複数設けられており、
前記隣り合う２つの第１ヒンジは、１つの前記ミラーに設けられた２つの第１ヒンジであるミラーアレイ。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１つに記載のミラーアレイにおいて、
前記ミラーの変位量を検出する検出部をさらに備え、
前記アクチュエータは、前記検出部の検出結果に基づいて制御されるミラーアレイ。
【請求項６】
請求項５に記載のミラーアレイにおいて、
前記検出部は、固定櫛歯電極と、前記ミラーに連結され、該固定櫛歯電極に対向する可動櫛歯電極とを有し、
前記アクチュエータは、前記固定櫛歯電極と前記可動櫛歯電極との間の静電容量に基づいて制御されるミラーアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示した技術は、複数のミラーデバイスを備えたミラーアレイ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、アクチュエータと、ミラーと、アクチュエータとミラーとを連結し、弾性的に変形可能なヒンジとを備えている。このミラーデバイスは、アクチュエータを傾動させることによって、ミラーを傾動させる。このとき、ヒンジは、屈曲したり、アクチュエータとミラーとが並ぶ方向に伸縮したりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２９９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前述のようなヒンジには使用目的に応じて様々な特性が要求される。例えば、大きな剛性が要求されるときもあれば、小さな剛性が要求されるときもある。あるいは、剛性を大きくした方がいいのか、小さくした方がいいのかが方向に応じて異なる場合もある。【０００５】
例えば、前記ミラーデバイスにおいては、ヒンジの一端部と他端部とを結ぶ方向のヒンジの剛性は小さく且つ、該方向と直交する方向（以下、「幅方向」という）のヒンジの剛性は大きいことが好ましい。すなわち、アクチュエータを傾動させてミラーを傾動させるときには、ヒンジは、屈曲する。このとき、ヒンジは、ヒンジの一端部と他端部とを結ぶ方向に伸びる。アクチュエータの傾動を阻害しないためには、アクチュエータとミラーとが並ぶ方向のヒンジの剛性は小さいことが好ましい。その一方で、幅方向のヒンジの剛性まで小さいと、ミラーが幅方向に変位し易くなり、ミラーが周辺の構造体と接触し易くなる。ミラーが周辺の構造体と接触すると、ミラーが破損する虞がある。そのため、幅方向のヒンジの剛性は大きいことが好ましい。【０００６】
ヒンジの材料や太さを変更すれば、ヒンジの剛性を単純に大きくしたり、小さくしたりすることは容易である。しかしながら、ヒンジの剛性に対する要求が方向に応じて異なる場合には、ヒンジの材料や太さを単純に変更する方法ではヒンジの剛性を要求の通りに調整することは難しい。例えば、ヒンジの太さを細くすることによって、ヒンジの一端部と他端部とを結ぶ方向のヒンジの剛性を小さくすることができるとしても、当然ながら、幅方向へのヒンジの剛性も小さくなってしまう。【０００７】
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、所定の方向へのヒンジの剛性をあまり小さくすることなく、別の方向へのヒンジの剛性を小さくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ここに開示されたミラーアレイは、所定の配列方向に配列された複数のミラーと、前記ミラーを駆動する複数のアクチュエータと、前記ミラーを支持し、弾性的に変形可能であって、前記配列方向に配列された複数の第１ヒンジとを備え、前記第１ヒンジは、前記配列方向に蛇行しながら一端部から他端部へ延びる蛇行部を有し、隣り合う２つの前記第１ヒンジにおいて、所定の第１領域では、一方の第１ヒンジの前記蛇行部の少なくとも一部が該２つの第１ヒンジの間の中間線を越えて他方の第１ヒンジの方へ突出し、前記第１領域とは異なる第２領域では、他方の第１ヒンジの前記蛇行部の少なくとも一部が該中間線を越えて一方の第１ヒンジの方へ突出しているものとする。【０００９】
前記の構成によれば、複数の第１ヒンジが所定の配列方向に配列された構成において、隣り合う２つの第１ヒンジは、第１領域では一方の第１ヒンジの蛇行部の少なくとも一部が両者の中間線を越えて他方の第１ヒンジ側へ突出し、第２領域では他方の第１ヒンジの蛇行部の少なくとも一部が該中間線を越えて一方の第１ヒンジ側へ突出している。これにより、配列方向への蛇行部の寸法を拡大することができる。この配列方向は、第１ヒンジの一端部と他端部とを結ぶ方向と交差する方向である。つまり、配列方向への蛇行部の寸法を大きくすることによって、一端部と他端部とを結ぶ方向への第１ヒンジの剛性を低下させることができる。一方、配列方向への蛇行部の寸法を大きくしても、配列方向への第１ヒンジの剛性は、一端部と他端部とを結ぶ方向への剛性ほどは低下しない。【００１０】
また、前記第１ヒンジは、一端部と他端部とを結ぶ方向に伸縮しやすくなるので、ミラーデバイスにおいては、アクチュエータによるミラーの駆動を容易に行うことができる。その一方で、蛇行する方向への第１ヒンジの剛性を大きくすることによって、ミラーが周辺の部材と衝突することを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
前記ミラーアレイによれば、或る方向へのヒンジの剛性をあまり小さくさせることなく、別の方向へのヒンジの剛性を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、ミラーアレイの平面図である。
【図２】図２は、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】図３は、波長選択スイッチの概略図である。
【図４】図４は、第１ヒンジの平面図である。
【図５】図５は、第１ヒンジのヒンジモデルの平面図である。
【図６】図６は、ヒンジモデルの材料物性値を示す表である。
【図７】図７は、Ｙ軸方向寸法ＷとＸ軸方向の剛性Ｋｘとの関係を示すグラフである。
【図８】図８は、Ｙ軸方向寸法ＷとＹ軸方向の剛性Ｋｙとの関係を示すグラフである。
【図９】図９は、凸部の個数ＮとＸ軸方向の剛性Ｋｘとの関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、凸部の個数ＮとＹ軸方向の剛性Ｋｙとの関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、変形例に係るミラーアレイの平面図である。
【図１２】図１２は、変形例１に係る第１ヒンジの平面図である。
【図１３】図１３は、変形例２に係る第１ヒンジの平面図である。
【図１４】図１４は、変形例３に係る第１ヒンジの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
《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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。可動櫛歯電極１０７及び固定櫛歯電極１０８は、検出部の一例である。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
−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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
−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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
−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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
−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、並設された複数の第１ヒンジ１０５，１０５，…の平面図である。図４において、Ｙ軸方向の端部から１番目の第１ヒンジ１０５及びその要素には添字ａを付している。同様に、２番目の第１ヒンジ１０５及びその要素には添字ｂを、３番目の第１ヒンジ１０５及びその要素には添字ｃを付している。ただし、以下の説明においては、全ての第１ヒンジ１０５，１０５，…に共通の説明をする場合等、各第１ヒンジ１０５を区別しない場合には、添字の記載を省略する。
【００５７】
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１０４に連結されている。第２端部１５４は、ミラー１３１に連結されている。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
―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軸方向に隣り合う第１ヒンジ１０５と部分的に重なっている。つまり、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。
【００６３】
まず、Ｙ軸方向に並ぶ１番目の第１ヒンジ１０５ａと２番目の第１ヒンジ１０５ｂとの関係について説明する。
【００６４】
１番目の第１ヒンジ１０５ａにおいては、第１端部１５３ａが第２端部１５４ａよりも長く、蛇行部１５０ａ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１０５ｂにおいては、第２端部１５４ｂが第１端部１５３ｂよりも長く、蛇行部１５０ｂ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１０５ａの蛇行部１５０ａと、２番目の第１ヒンジ１０５ｂの蛇行部１５０ｂとは、Ｘ軸方向位置が異なる。
【００６５】
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１０５ａの第２蛇行部１５２ａは、中間線Ｌを越えて２番目の第１ヒンジ１０５ｂ側に突出している。１番目の第１ヒンジ１０５ａの第２蛇行部１５２ａのＹ軸方向には、２番目の第１ヒンジ１０５ｂの蛇行部１５０ｂが存在しないので、１番目の第１ヒンジ１０５ａの第２蛇行部１５２ａは、中間線Ｌを越えて２番目の第１ヒンジ１０５ｂ側に突出することができる。第２蛇行部１５２ａは、２番目の第１ヒンジ１０５ｂの第２端部１５４ｂの手前まで突出している。
【００６６】
尚、１番目の第１ヒンジ１０５ａは、第１端部１５３ａ及び第２端部１５４ａを通る直線（即ち、Ｘ軸）に対して線対称な形状をしている。すなわち、１番目の第１ヒンジ１０５ａにおいて、第１蛇行部１５１ａは、第１端部１５３ａ及び第２端部１５４ａからＹ軸方向へ第２蛇行部１５２ａとは反対側に突出している。第１蛇行部１５１ａの突出量は、第２蛇行部１５２ａの突出量と略同じである。
【００６７】
また、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１０５ｂの第１蛇行部１５１ｂは、中間線Ｌを越えて１番目の第１ヒンジ１０５ａ側に突出している。２番目の第１ヒンジ１０５ｂの第１蛇行部１５１ｂのＹ軸方向には、１番目の第１ヒンジ１０５ａの蛇行部１５０ａが存在しないので、２番目の第１ヒンジ１０５ｂの第１蛇行部１５１ｂは、中間線Ｌを越えて１番目の第１ヒンジ１０５ａ側に突出することができる。第１蛇行部１５１ｂは、１番目の第１ヒンジ１０５ａの第１端部１５３ａの手前まで突出している。
【００６８】
尚、２番目の第１ヒンジ１０５ｂは、第１端部１５３ｂ及び第２端部１５４ｂを通る直線（即ち、Ｘ軸）に対して線対称な形状をしている。すなわち、２番目の第１ヒンジ１０５ｂにおいて、第２蛇行部１５２ｂは、第１端部１５３ｂ及び第２端部１５４ｂからＹ軸方向へ第１蛇行部１５１ｂとは反対側に突出している。第２蛇行部１５２ｂの突出量は、第１蛇行部１５１ｂの突出量と略同じである。
【００６９】
次に、Ｙ軸方向の端部から２番目の第１ヒンジ１０５ｂと３番目の第１ヒンジ１０５ｃとの関係について説明する。
【００７０】
３番目の第１ヒンジ１０５ｃは、１番目の第１ヒンジ１０５ａと同様の構成をしている。すなわち、３番目の第１ヒンジ１０５ｃにおいては、第１端部１５３ｃが第２端部１５４ｃよりも長く、蛇行部１５０ｃ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。そのため、３番目の第１ヒンジ１０５ｃの蛇行部１５０ｃと、２番目の第１ヒンジ１０５ｂの蛇行部１５０ｂとは、Ｘ軸方向位置が異なる。
【００７１】
そして、第２領域Ｒ２において、２番目の第１ヒンジ１０５ｂの第２蛇行部１５２ｂは、前述の如く、第１蛇行部１５１ｂと同様にＹ軸方向に拡大されており、中間線Ｌを越えて３番目の第１ヒンジ１０５ｃ側に突出している。２番目の第１ヒンジ１０５ｂの第２蛇行部１５２ｂのＹ軸方向には、３番目の第１ヒンジ１０５ｃの蛇行部１５０ｃが存在しないので、２番目の第１ヒンジ１０５ｂの第２蛇行部１５２ｂは、中間線Ｌを越えて３番目の第１ヒンジ１０５ｃ側に突出することができる。第２蛇行部１５２ｂは、３番目の第１ヒンジ１０５ｃの第１端部１５３ｃの手前まで突出している。
【００７２】
また、第１領域Ｒ１において、３番目の第１ヒンジ１０５ｃの第１蛇行部１５１ｃは、中間線Ｌを越えて２番目の第１ヒンジ１０５ｂ側に突出している。３番目の第１ヒンジ１０５ｃの第１蛇行部１５１ｃのＹ軸方向には、２番目の第１ヒンジ１０５ｂの蛇行部１５０ｂが存在しないので、３番目の第１ヒンジ１０５ｃの第１蛇行部１５１ｃは、中間線Ｌを越えて２番目の第１ヒンジ１０５ｂ側に突出することができる。第１蛇行部１５１ｃは、２番目の第１ヒンジ１０５ｂの第２端部１５４ｂの手前まで突出している。
【００７３】
尚、３番目の第１ヒンジ１０５ｃは、第１端部１５３ｃ及び第２端部１５４ｃを通る直線（即ち、Ｘ軸）に対して線対称な形状をしている。すなわち、３番目の第１ヒンジ１０５ｃにおいて、第２蛇行部１５２ｃは、第１端部１５３ｃ及び第２端部１５４ｃからＹ軸方向へ第１蛇行部１５１ｃとは反対側に突出している。第２蛇行部１５２ｃの突出量は、第１蛇行部１５１ｃの突出量と略同じである。
【００７４】
このように、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１０５ａ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１０５ｂ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。
【００７５】
第１ヒンジ１０５のＹ軸方向寸法を拡大すると、Ｙ軸方向に延びる線部（以下、「横線部」という）１５１０の長さが長くなる。横線部１５１０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。
【００７６】
−第１ヒンジの剛性−
以下に第１ヒンジ１０５の剛性について説明する。
【００７７】
第１ヒンジ１０５の剛性を計算するために、図５に示すヒンジモデルＭ１を設定した。
【００７８】
ヒンジモデルＭ１は、第１ヒンジ１０５と同様の構成をしている。詳しくは、ヒンジモデルＭ１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は、８個の第１凸部１５５，１５５，…と７個の第１凹部１５６，１５６，…とを有している。第２蛇行部１５２は、８個の第２凸部１５７，１５７，…と７個の第２凹部１５８，１５８，…とを有している。７個の第１凹部１５６，１５６，…と７個の第２凹部１５８，１５８，…とはそれぞれ、互いに連結されている。
【００７９】
ヒンジモデルＭ１の寸法については、ヒンジ線の幅が３μm、ヒンジ線間の間隔が３μm、ヒンジ線の厚さが１０μm、Ｙ軸方向の全幅が１２０μmである。
【００８０】
ヒンジモデルＭ１の材料は、シリコンであり、図５に示すような結晶方位を設定する。ヒンジモデルＭ１の材料物性値を図６に示す。
【００８１】
Ｘ軸方向については、ヒンジモデルＭ１の一端を固定端とし、ヒンジモデルＭ１の他端に１×１０−５ＮのＸ軸方向の引張り力Ｆｘを作用させる。Ｘ軸方向への変形量をδｘとして、Ｋｘを以下のように定義する。
【００８２】
Ｋｘ＝Ｆｘ／δｘ
となる。Ｋｘは、Ｘ軸方向へのヒンジモデルＭ１のバネ定数に相当する値であり、以下、Ｋｘを「Ｘ軸方向の剛性」と称する。
【００８３】
Ｙ軸方向については、ヒンジモデルＭ１の一端を固定端とし、ヒンジモデルＭ１の他端に１×１０−５ＮのＹ軸方向の引張り力Ｆｙを作用させる。このとき、ヒンジモデルＭ１の他端は、Ｘ軸方向への変位が禁止され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向にのみ変位可能となるように拘束条件が設定されている。Ｙ軸方向への変形量をδｙとして、Ｋｙを以下のように定義する。
【００８４】
Ｋｙ＝Ｆｙ／δｙ
となる。このような拘束条件を設定した理由は、モデルの挙動が実際のミラーデバイス１００における第１ヒンジ１０５の挙動に近似するからである。Ｋｙは、Ｙ軸方向へのヒンジモデルＭ１の剛性に関連した値であり、以下、説明の便宜上、Ｋｙを「Ｙ軸方向の剛性」と称する。
【００８５】
このような条件で、ANSYS Workbench Mechanical バージョン１４．０を使用し、静的構造解析によりＸ軸方向の剛性Ｋｘ及びＹ軸方向の剛性Ｋｙを求めた。
【００８６】
まず、ヒンジモデルＭ１のＹ軸方向寸法Ｗを変更して、Ｙ軸方向寸法Ｗが異なる様々なモデルについてＸ軸方向の剛性Ｋｘ及びＹ軸方向の剛性Ｋｙを求めた。Ｙ軸方向寸法Ｗは、第１蛇行部１５１の横線部１５１０と第２蛇行部１５２の横線部１５１０とを足した寸法に略等しい。その結果を、図７，８に示す。図７は、Ｙ軸方向寸法ＷとＸ軸方向の剛性Ｋｘとの関係を示すグラフである。図８は、Ｙ軸方向寸法ＷとＹ軸方向の剛性Ｋｙとの関係を示すグラフである。
【００８７】
次に、ヒンジモデルＭ１の第１凸部１５５及び第２凸部１５７の各個数Ｎ（以下、「凸部の個数Ｎ」という）を変更して、凸部の個数Ｎが異なるモデルについてＸ軸方向の剛性Ｋｘ及びＹ軸方向の剛性Ｋｙを求めた。その結果を、図９，１０に示す。図９は、凸部の個数ＮとＸ軸方向の剛性Ｋｘとの関係を示すグラフである。図１０は、凸部の個数ＮとＹ軸方向の剛性Ｋｙとの関係を示すグラフである。
【００８８】
まず、Ｙ軸方向寸法Ｗを変化させた場合のＸ軸方向の剛性Ｋｘの変化とＹ軸方向の剛性Ｋｙの変化とを比較する。図７，８によれば、Ｘ軸方向の剛性Ｋｘは、Ｙ軸方向寸法Ｗの逆数の３乗に略比例するのに対し、Ｙ軸方向の剛性Ｋｙは、Ｙ軸方向寸法Ｗの逆数に略比例する。つまり、Ｙ軸方向寸法Ｗを大きくすることは、Ｙ軸方向の剛性Ｋｙを低下させる効果よりもＸ軸方向の剛性Ｋｘを低下させる効果の方が大きい。
【００８９】
次に、凸部の個数Ｎを変化させた場合のＸ軸方向の剛性Ｋｘの変化とＹ軸方向の剛性Ｋｙの変化とを比較する。図９，１０によれば、Ｘ軸方向の剛性Ｋｘは、凸部の個数Ｎの逆数に略比例するのに対し、Ｙ軸方向の剛性Ｋｙは、凸部の個数Ｎの逆数の３乗に略比例する。つまり、凸部の個数Ｎを増やすことは、Ｘ軸方向の剛性Ｋｘを低下させる効果よりもＹ軸方向の剛性Ｋｙを低下させる効果の方が大きい。
【００９０】
さらに、Ｘ軸方向の剛性Ｋｘに与える影響をＹ軸方向寸法Ｗと凸部の個数Ｎとで比較する。図７，９によれば、Ｘ軸方向の剛性Ｋｘは、Ｙ軸方向寸法Ｗの逆数の３乗に略比例し、凸部の個数Ｎの逆数に略比例する。つまり、Ｙ軸方向寸法Ｗを大きくすることの方が、凸部の個数Ｎを増やすことよりも、Ｘ軸方向の剛性Ｋｘを低下させるのに効率的である。
【００９１】
次に、Ｙ軸方向の剛性Ｋｙに与える影響をＹ軸方向寸法Ｗと凸部の個数Ｎとで比較する。図８，１０によれば、Ｙ軸方向の剛性Ｋｙは、Ｙ軸方向寸法Ｗの逆数に略比例し、凸部の個数Ｎの逆数の３乗に略比例する。つまり、Ｙ軸方向寸法Ｗを長くしても、凸部の個数Ｎを増やすことに比べて、Ｙ軸方向の剛性Ｋｙを低下させる効果は小さい。
【００９２】
以上の結果から、凸部の個数Ｎを増やすと、Ｘ軸方向の剛性Ｋｘを低下させることができるものの、Ｙ軸方向の剛性Ｋｙも大きく低下させてしまう。それに対して、Ｙ軸方向寸法Ｗを大きくすると、Ｙ軸方向の剛性Ｋｙをそれほど低下させることなく、Ｘ軸方向の剛性Ｋｘを低下させることができる。
【００９３】
−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。
【００９４】
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。
【００９５】
−まとめ−
ミラーアレイ１は、Ｙ軸方向に配列された複数のミラー１３１，１３１，…と、前記ミラー１３１，１３１，…を駆動する複数のアクチュエータ１０４，１０４，…と、前記ミラー１３１を支持し、弾性的に変形可能であって、Ｙ軸方向に配列された複数の第１ヒンジ１０５，１０５，…とを備え、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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。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。
【００９８】
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。
【００９９】
また、ミラーアレイ１は、ベース部１０２と、一端部が前記ミラー１３１に連結され、他端部が前記ベース部１０２に連結され、弾性的に変形可能な複数の第２ヒンジ１０６とをさらに備え、前記第１ヒンジ１０５は、第２端部１５４が前記ミラー１３１に連結され、第１端部１５３が前記アクチュエータ１０４に連結されている。
【０１００】
この構成によれば、第１ヒンジ１０５は、ミラー１３１のうちアクチュエータ１０４側の部分を支持する。ミラー１３１のうちベース部１０２側の部分は、第２ヒンジ１０６に支持されている。第２ヒンジ１０６は、ベース部１０２に連結されているので、ミラー１３１のうち第２ヒンジ１０６が連結された部分は、ミラー１３１が駆動される際に大きくは変位しない。その一方で、ミラー１３１のうち第１ヒンジ１０５が連結された部分は、アクチュエータ１０４の変動に応じて大きく変位する。その際、第１ヒンジ１０５は、湾曲する。Ｘ軸方向の第１ヒンジ１０５の剛性を小さくすることによって、第１ヒンジ１０５は容易に湾曲することができ、第１ヒンジ１０５がミラー１３１の変位を妨げることを抑制することができる。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。
【０１０１】
前記隣り合う２つの第１ヒンジ１０５，１０５は、隣り合う２つの前記ミラー１３１，１３１の一方のミラー１３１に連結された第１ヒンジ１０５と他方のミラー１３１に連結された第１ヒンジ１０５である。
【０１０２】
ここで、各ミラー１３１の第１ヒンジ１０５のＹ軸方向寸法を拡大する方策としては、各ミラー１３１のＹ軸方向寸法を大きくすることや、隣り合う２つのミラー１３１，１３１のＹ軸方向、即ち、配列方向の間隔を大きくすることが考えられる。しかしながら、各ミラー１３１のＹ軸方向寸法を大きくしたり、ミラー１３１，１３１の配列方向の間隔を大きくしたりすると、ミラーアレイ１の全体的な寸法が大きくなってしまう。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、ミラー１３１，１３１の配列方向の間隔が大きくなると、光のロスが大きくなってしまう。
【０１０３】
それに対し、前記の構成によれば、各ミラー１３１のＹ軸方向寸法を大きくしたり、ミラー１３１，１３１の配列方向の間隔を大きくしたりしなくても、第１ヒンジ１０５のＹ軸方向寸法を拡大することができる。つまり、各ミラー１３１のＹ軸方向寸法やミラー１３１，１３１間の間隔が決められた中で、第１ヒンジ１０５のＹ軸方向寸法を可及的に拡大することができる。
【０１０４】
また、ミラーアレイ１は、前記ミラー１３１の変位量（傾動量）を検出する検出部をさらに備え、前記アクチュエータ１０４は、前記検出部の検出結果に基づいて制御される。
【０１０５】
この構成によれば、ミラー１３１の変位量を精度良く制御することができる。つまり、前記の構成においては、隣り合う２つの第１ヒンジ１０５，１０５は、形状が異なり、ひいては、ヒンジとしての特性が異なる。そのため、アクチュエータ１０４を同じように作動させたとしても、一方の第１ヒンジ１０５に連結されたミラー１３１と他方の第１ヒンジ１０５に連結されたミラー１３１とでは変位量が異なる虞がある。そこで、前記検出部を設け、アクチュエータ１０４を検出部の検出結果に基づいて制御することによって、ミラー１３１の変位量を精度良く制御することができる。
【０１０６】
前記検出部は、固定櫛歯電極１０８と、前記ミラー１３１に連結され、該固定櫛歯電極１０８に対向する可動櫛歯電極１０７とを有し、前記アクチュエータ１０４は、前記固定櫛歯電極１０８と前記可動櫛歯電極１０７との間の静電容量に基づいて制御される。
【０１０７】
前記の構成によれば、ミラー１３１が変位すると、それに伴って可動櫛歯電極１０７が変位し、固定櫛歯電極１０８と可動櫛歯電極１０７との間の静電容量が変化する。つまり、固定櫛歯電極１０８と可動櫛歯電極１０７との間の静電容量を検出することによって、ミラー１３１の変位量を求めることができる。
【０１０８】
−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１１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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
このように構成されたミラーアレイ２０１においては、ミラー１３１ごとに２つの第１ヒンジ１０５，１０５が設けられている。すなわち、１つのミラーデバイス２００内において、２つの第１ヒンジ１０５，１０５が隣り合っている。さらに、複数のミラーデバイス２００，２００，…が配列されているため、一のミラーデバイス２００の第１ヒンジ１０５は、該ミラーデバイス２００に隣り合うミラーデバイス２００の第１ヒンジ１０５と隣り合っている。
【０１３０】
このような構成であっても、隣り合う第１ヒンジ２０５，２０５の構成は、前記ミラーアレイ１と同様である。すなわち、ミラーアレイ２０１においては、第１ヒンジ２０５は、ミラー１３１ごとに複数設けられている。そして、１つのミラー１３１に設けられた、隣り合う２つの第１ヒンジ２０５，２０５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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
つまり、ミラーアレイ１と同様に、Ｙ軸方向の端部から奇数番目の第１ヒンジ２０５の蛇行部２５０とＹ軸方向の端部から偶数番目の第１ヒンジ２０５とは、Ｘ軸方向の位置が互いにずれており、それぞれ蛇行部２５０のＹ軸方向寸法が拡大されている。こうして、第１ヒンジ２０５のＹ軸方向寸法を大きくすることによって、第１ヒンジ２０５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。
【０１３３】
−ヒンジの変形例−
次に、ヒンジの変形例について説明する。図１２は、変形例１に係る、並設された２つの第１ヒンジ３０５，３０５の平面図である。以下、第１ヒンジ３０５のうち、前記第１ヒンジ１０５と異なる部分を中心に説明する。第１ヒンジ３０５の構成については、３００番台の符号を付して説明する。第１ヒンジ１０５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。
【０１３４】
変形例１に係る第１ヒンジ３０５は、蛇行部３５０と、第１端部３５３と、第２端部３５４とを備えている。蛇行部３５０は、並設された第１蛇行部３５１と第２蛇行部３５２とを有する。第１蛇行部３５１の一端部と第２蛇行部３５２の一端部とは、第１端部３５３に連結されている。第１蛇行部３５１の他端部と第２蛇行部３５２の他端部とは、第２端部３５４に連結されている。第１端部３５３は、アクチュエータ（図示省略）に連結されている。第２端部３５４は、ミラー（図示省略）に連結されている。
【０１３５】
第１蛇行部３５１は、交互に配列された複数の第１凸部３５５，３５５，…と複数の第１凹部３５６，３５６，…とを有している。第２蛇行部３５２は、交互に配列された複数の第２凸部３５７，３５７，…と複数の第２凹部３５８，３５８，…とを有している。第１凹部３５６，３５６，…と第２凹部３５８，３５８，…とはそれぞれ、互いに連結されている。第１凹部３５６及び第２凹部３５８のＸ軸方向寸法は、第１凸部３５５及び第２凸部３５７のＸ軸方向寸法よりも広くなっている。
【０１３６】
ここで、隣り合う２つの第１ヒンジ３０５，３０５においては、それぞれの蛇行部３５０，３５０のＸ軸方向位置がずれている。詳しくは、一方の第１ヒンジ３０５の第１凸部３５５及び第２凸部３５７と他方の第１ヒンジ３０５の第１凹部３５６及び第２凹部３５８のＸ軸方向位置が一致し、一方の第１ヒンジ３０５の第１凹部３５６及び第２凹部３５８と他方の第１ヒンジ３０５の第１凸部３５５及び第２凸部３５７のＸ軸方向位置が一致している。そして、所定の第１領域Ｒ１では、一方の第１ヒンジ３０５の第２凸部３５７は、２つの第１ヒンジ３０５，３０５の間の中間線Ｌを越えて、他方の第１ヒンジ３０５の第１凹部３５６の中に入り込んでいる。また、所定の第２領域Ｒ２では、他方の第１ヒンジ３０５の第１凸部３５５は、中間線Ｌを越えて、一方の第１ヒンジ３０５の第２凹部３５８の中に入り込んでいる。
【０１３７】
このような構成であっても、隣り合う２つの第１ヒンジ３０５，３０５において、所定の第１領域Ｒ１では、一方の第１ヒンジ３０５の蛇行部３５０が該２つの第１ヒンジ３０５，３０５の間の中間線Ｌを越えて他方の第１ヒンジ３０５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３０５の蛇行部３５０が該中間線Ｌを越えて一方の第１ヒンジ３０５の方へ突出している構成を実現することができる。
【０１３８】
図１３は、変形例２に係る、並設された２つの第１ヒンジ４０５，４０５の平面図である。以下、第１ヒンジ４０５のうち、前記第１ヒンジ１０５と異なる部分を中心に説明する。第１ヒンジ４０５の構成については、４００番台の符号を付して説明する。第１ヒンジ１０５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。
【０１３９】
変形例２に係る第１ヒンジ４０５は、２つの蛇行部４５０，４５０と、第１端部４５３と、第２端部４５４と、２つの蛇行部４５０，４５０を連結する中間部４５９とを備えている。蛇行部４５０は、ジグザグ状にＹ軸方向に蛇行している。蛇行部４５０は、蛇行部１５０のように、２つの蛇行部の凹部同士が連結された構成とはなっていない。第１ヒンジ４０５においては、第１端部４５３、蛇行部４５０、中間部４５９、蛇行部４５０、第２端部４５４の順に並んでいる。中間部４５９は、第１端部４５３及び第２端部４５４と同様に、Ｘ軸方向に延びる線条で構成されている。
【０１４０】
ここで、隣り合う２つの第１ヒンジ４０５，４０５においては、それぞれの蛇行部４５０，４５０のＸ軸方向位置がずれている。詳しくは、一方の第１ヒンジ４０５の１つ目の蛇行部４５０は、他方の第１ヒンジ４０５の第１端部４５３とＸ軸方向が一致し、２つ目の蛇行部４５０は、他方の第１ヒンジ４０５の中間部４５９とＸ軸方向が一致している。また、他方の第１ヒンジ４０５の１つ目の蛇行部４５０は、一方の第１ヒンジ４０５の中間部４５９とＸ軸方向が一致し、２つ目の蛇行部４５０は、一方の第１ヒンジ４０５の第２端部４５４とＸ軸方向が一致している。そして、所定の第１領域Ｒ１においては、一方の第１ヒンジ４０５の蛇行部４５０，４５０は、２つの第１ヒンジ４０５，４０５の間の中間線Ｌを越えて、他方の第１ヒンジ４０５の方へ突出している。また、所定の第２領域Ｒ２においては、他方の第１ヒンジ４０５の蛇行部４５０，４５０は、中間線Ｌを越えて、一方の第１ヒンジ４０５の方へ突出している。
【０１４１】
図１４は、変形例３に係る、並設された２つの第１ヒンジ５０５，５０５の平面図である。以下、第１ヒンジ５０５のうち、前記第１ヒンジ５０５と異なる部分を中心に説明する。第１ヒンジ５０５の構成については、５００番台の符号を付して説明する。第１ヒンジ１０５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。
【０１４２】
変形例３に係る第１ヒンジ５０５は、蛇行部５５０と、第１端部５５３と、第２端部５５４とを備えている。蛇行部５５０は、並設された第１蛇行部５５１と第２蛇行部５５２とを有する。第１蛇行部５５１の一端部と第２蛇行部５５２の一端部とは、第１端部５５３に連結されている。第１蛇行部５５１の他端部と第２蛇行部５５２の他端部とは、第２端部５５４に連結されている。第１端部５５３は、アクチュエータ（図示省略）に連結されている。第２端部５５４は、ミラー（図示省略）に連結されている。
【０１４３】
第１蛇行部５５１は、交互に配列された複数の第１凸部５５５，５５５，…と複数の第１凹部５５６，５５６，…とを有している。第２蛇行部５５２は、交互に配列された複数の第２凸部５５７，５５７，…と複数の第２凹部５５８，５５８，…とを有している。第１凹部５５６，５５６，…と第２凹部５５８，５５８，…とはそれぞれ、互いに連結されている。
【０１４４】
ここで、隣り合う２つの第１ヒンジ５０５，５０５のうち一方の第１ヒンジ５０５においては、蛇行部５５０のＹ軸方向寸法が第１端部５５３から第２端部５５４に向かって徐々に小さくなっている。他方の第１ヒンジ５０５においては、蛇行部５５０のＹ軸方向寸法が第１端部５５３から第２端部５５４に向かって徐々に大きくなっている。
【０１４５】
そして、一方の第１ヒンジ５０５の第１凸部５５５及び第２凸部５５７のＸ軸方向位置と、他方の第１ヒンジ５０５の第１凸部５５５及び第２凸部５５７のＸ軸方向位置とが一致している。ただし、一方の第１ヒンジ５０５と他方の第１ヒンジ５０５とでは、蛇行部５５０のＹ軸方向寸法の変化の昇降順が逆である。そのため、一方の蛇行部５５０のうちＹ軸方向寸法が大きい部分には、他方の蛇行部５５０のＹ軸方向寸法が小さい部分がＸ軸方向に並んでおり、一方の蛇行部５５０のうちＹ軸方向寸法が小さい部分には、他方の蛇行部５５０のＹ軸方向寸法が大きい部分がＸ軸方向に並んでいる。
【０１４６】
つまり、隣り合う２つの第１ヒンジ５０５，５０５において、第１端部５５３寄りの第１領域Ｒ１では、一方の第１ヒンジ５０５の蛇行部５５０（詳しくは、第２蛇行部５５２）が該２つの第１ヒンジ５０５，５０５の間の中間線Ｌを越えて他方の第１ヒンジ５０５の方へ突出している。ただし、蛇行部５５０の突出量は、第１端部５５３から第２端部５５４に向かって徐々に減少している。第２端部５５４寄りの第２領域Ｒ２では、一方の第１ヒンジ５０５の蛇行部５５０は、中間線Ｌを越えておらず、第１端部５５３から第２端部５５４に向かって徐々に中間線Ｌから離れている。一方、第２端部５５４寄りの第２領域Ｒ２では、他方の第１ヒンジ５０５の蛇行部（詳しくは、第１蛇行部５５１）が該中間線Ｌを越えて一方の第１ヒンジ５０５の方へ突出している。蛇行部５５０の突出量は、第２端部５５４から第１端部５５３に向かって徐々に減少している。第１領域Ｒ１では、他方の第１ヒンジ５０５の蛇行部５５０は、中間線Ｌを越えておらず、Ｘ軸方向において第２端部５５４から第１端部５５３に向かって徐々に中間線Ｌから離れている。
【０１４７】
《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。
【０１４８】
前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【０１４９】
例えば、ミラーアレイは、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。
【０１５０】
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、ミラーデバイス１００，２００は、前記の構成に限られるものではない。アクチュエータ１０４，２０４は、圧電駆動方式であるが、静電駆動方式であってもよい。また、第１ヒンジ１０５〜５０５は、アクチュエータ１０４，２０４とミラー１３１とを連結しているが、これに限られるものではない。第１ヒンジ１０５〜５０５は、ミラー１３１とベース部１０２，２０２とを連結する構成であってもよい。つまり、第１ヒンジ１０５〜５０５は、単に、ミラー１３１を支持する構成であってもよい。
【０１５１】
また、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。ミラーデバイス１００，２００における第１ヒンジ１０５，２０５の個数及び第２ヒンジ１０６，２０６の個数は、前記の個数に限られるものではない。
【０１５２】
第１ヒンジ１０５〜５０５の形状は、前記の構成に限られるものではない。第１ヒンジ１０５，２０５，３０５，５０５は、２つの蛇行部の凹部同士が連結された構成となっているが、これに限られるものではない。例えば、第１ヒンジ１０５，２０５，３０５，５０５は、２つの蛇行部の一部の凹部だけが連結された構成や、２つの蛇行部の全ての凹部が連結されていない構成や、蛇行部４５０のような１つの蛇行部による構成であってもよい。また、蛇行部４５０は、１つの蛇行部による構成でなく、第１ヒンジ１０５のような２つの蛇行部による構成であってもよい。
【０１５３】
前記第２ヒンジ１０６，２０６は、第１ヒンジ１０５〜５０５のような構成であってもよい。その場合、第１ヒンジ１０５〜５０５は、蛇行部が隣り合う第１ヒンジ１０５〜５０５との中間線を越えて突出する構成ではなく、それ以外の構成であってもよい。
【０１５４】
また、前記可動櫛歯電極１０７，２０７Ａ，２０７Ｂ，５０７，６０７Ａ，６０７Ｂ及び固定櫛歯電極１０８，２０８Ａ，２０８Ｂ，５０８，６０８Ａ，６０８Ｂ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５０７，６０７Ａ，６０７Ｂ及び固定櫛歯電極５０８，６０８Ａ，６０８Ｂ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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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】
【０１５７】
以上説明したように、ここに開示された技術は、ミラーアレイについて有用である。
【符号の説明】
【０１５８】
１，２０１    ミラーアレイ
１００，２００    ミラーデバイス
１３１    ミラー
１０４，２０４    アクチュエータ
１０５，２０５，３０５，４０５，５０５    第１ヒンジ
１５０，２５０，３５０，４５０，５５０    蛇行部
１５１，３５１，５５１    第１蛇行部
１５２，３５２，５５２    第２蛇行部
１０６，２０６    第２ヒンジ
１４１，２４１    アクチュエータ本体
１４２，２４２    圧電素子
１０７，５０７    可動櫛歯電極（検出部）
２０７Ａ，６０７Ａ    第１可動櫛歯電極（検出部）
２０７Ｂ，６０７Ｂ    第２可動櫛歯電極（検出部）
１０８，５０８    固定櫛歯電極（検出部）
２０８Ａ，６０８Ａ    第１固定櫛歯電極（検出部）
２０８Ｂ，６０８Ｂ    第２固定櫛歯電極（検出部）
Ｌ    中間線
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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