(57)【要約】      （修正有）【課題】薄膜ミラーの変形において、リンギングを抑制し静定までの時間を短縮することができるミラー駆動方法及びその方法を適用した可変形状ミラーを提供する。【解決手段】ミラー駆動方法及び可変形状ミラーは、薄膜ミラー１０と該薄膜ミラー１０に対向する複数の固定電極１４との間に順次電圧を印加することにより、前記薄膜ミラー１０を変形駆動させるようになっている。しかも、前記薄膜ミラー１０を密封され且つ減圧されたパッケージ１内に配設した状態で、前記薄膜ミラー１０と前記固定電極１４との間に順次電圧を印加して、前記薄膜ミラー１０を変形駆動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜ミラーと該薄膜ミラーに対向する複数の固定電極との間に順次電圧を印加することにより、前記薄膜ミラーを変形駆動させるミラー駆動方法であって、
前記薄膜ミラーを密封され且つ減圧されたパッケージ内に配設した状態で、前記薄膜ミラーと前記固定電極との間に順次電圧を印加して、前記薄膜ミラーを変形駆動させることを特徴とするミラー駆動方法。
【請求項２】
薄膜ミラーと、前記薄膜ミラーに対向する複数の固定電極と、前記薄膜ミラーと前記複数の固定電極との間に順次電圧を印加する電圧供給部とを有する可変形状ミラーであって、
前記薄膜ミラーを内部の密閉空間内に収容するパッケージと、前記パッケージ内の気圧を減圧するための減圧手段を備え、
前記電圧供給部は、前記減圧手段により前記パッケージ内の気圧を減圧した状態で、前記薄膜ミラーと前記複数の固定電極との間に電圧を順次印加することを特徴とする可変形状ミラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、静電力によって薄膜ミラーを変形駆動させるミラー駆動方法及び可変形状ミラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電力によって薄膜ミラーを変形駆動させる技術としてはＭＥＭＳ（マイクロ電気機械システム）が知られている。このＭＥＭＳの技術を用いたものとしては例えば可変形状ミラーがある。例えば、複数の電極を有する薄膜ミラーをパッケージに密封してなる可変形状ミラーも知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、可変形状ミラーをパッケージ内に密封した構成のみでは、図８(a)，（ｂ）に示したように、可変形状ミラーが静電力により変形させられる際に、空気のダンピングのために可変形状ミラーの高速変形応答が難しいものであった。
【０００４】
この対策としては、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）などのＭＥＭＳでは、気密性封止部材の圧力を調整（減圧）することも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５−２２１５７９号公報
【特許文献２】特開２００５−２６６２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このＭＥＭＳでは、図７(a)，（ｂ）に示したように、可変形状ミラーに電圧を印加していない状態から約１５μm変形させた場合（上）、約１５μm変形させた状態から電圧をＯＦＦにした場合（下）、減圧することにより、立上がり、立下りの応答は大幅に改善されるが、リンギング（ぶれ）が発生するため、それが収まるまで時間がかかってしまう。なお、図７および図８は、図４に示すように、電圧データ通信終了後、可変形状ミラーの全電極に同時に電圧印加した場合の変位応答データである。
【０００６】
そこで、本発明では、薄膜ミラーの変形において、リンギングを抑制し静定までの時間を短縮することができるミラー駆動方法及びその方法を適用した可変形状ミラーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するため、請求項１の発明は、薄膜ミラーと該薄膜ミラーに対向する複数の固定電極との間に順次電圧を印加することにより、前記薄膜ミラーを変形駆動させるミラー駆動方法であって、前記薄膜ミラーを密封され且つ減圧されたパッケージ内に配設した状態で、前記薄膜ミラーと前記固定電極との間に順次電圧を印加して、前記薄膜ミラーを変形駆動させるミラー駆動方法としたことを特徴とする。
【０００８】
また、上述した目的を達成するため、請求項２の発明は、薄膜ミラーと、前記薄膜ミラーに対向する複数の固定電極と、前記薄膜ミラーと前記複数の固定電極との間に順次電圧を印加する電圧供給部とを有する可変形状ミラーであって、前記薄膜ミラーを内部の密閉空間内に収容するパッケージと、前記パッケージ内の気圧を減圧するための減圧手段を備え、前記電圧供給部は、前記減圧手段により前記パッケージ内の気圧を減圧した状態で、前記薄膜ミラーと前記複数の固定電極との間に電圧を順次印加する可変形状ミラーとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この構成によれば、薄膜ミラーが変形駆動される際、薄膜ミラーのリンギングを抑制して、薄膜ミラーが静定までの時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は可変形状ミラーを概略的に示したものである。この可変形状ミラーは、中空で密封されたパッケージ１と、パッケージ１の密封室１ａ内に配設されたミラー組立体２を有する。
【００１２】
このパッケージ１は、筒状のパッケージ本体３と、パッケージ本体３の一端を閉成する板状の端板（前蓋）４を有する。また、パッケージ本体３の他端には、中心側に僅かに突出する環状の内方フランジ３ａが形成されている。そして、端板４には円形の窓穴４ａが形成され、内方フランジ３ａ内には開口３ｂが形成されているなお、開口３ｂは減圧されず、密封室１ａ部分のみ、減圧される。更に、パッケージ１は、周縁部が窓穴４ａに気密に固着された透明な窓ガラス６を有する。更に、内方フランジ３ａの外面には、電気接続するためのＰＣ板５を有し、ＰＣ板５には、図示を省略したコネクタ等により、駆動回路１６と接続されている。
【００１３】
また、ミラー組立体２は、周縁部が内方フランジ３ａの内面に気密に接着固定された電極基板７と、この電極基板７上に配設されたＳＯＩ基板（シリコン基板）８を有する。
【００１４】
このＳＯＩ基板８は、厚肉の環状部９と、環状部９の下端を閉成する薄膜ミラー１０を有する。この薄膜ミラー１０は、エッチング等により環状部９と一体に形成された薄膜変形部（可動薄膜電極部）１０ａと、環状部９内に位置させて薄膜変形部１０ａ上に形成された反射層１０ｂを有する。この反射層１０ｂはアルミニューム等を薄膜変形部１０ａ上に蒸着することにより形成したものである。
【００１５】
更に、ＳＯＩ基板８の環状部９と電極基板７との間にはボール状のスペーサ１１が配設されている。このスペーサ１１は、接着剤１２により環状部９と電極基板７に接着固定されている。
【００１６】
また、電極基板７の環状部９に対向する面には環状の固定電極１３が取り付けられ、この固定電極と環状部９との間には導電性接着剤９ａが介装されている。また、電極基板７の薄膜変形部１０ａに対向する面には多数の固定電極１４が設けられている。この多数の固定電極１４は、図２に示したように六角形状（多角形状）に形成されていると共に、蜂の巣状に微小間隔をおいて整列させられている。
【００１７】
しかも、固定電極１３には電極基板７及びＰＣ板５を貫通する一つの端子１３ａが一体に設けられ、多数の固定電極１４には電極基板７及びＰＣ板５を貫通する端子１４ａが設けられている。この端子１３ａと多数の端子１４ａとの間には、パソコン１５により制御される駆動回路１６によって、後述するように電圧が印加されるようになっている。尚、端子１３ａはアース配線されている。
【００１８】
また、パッケージ本体３には、パイプ１７を介して真空ポンプ等の減圧手段（減圧装置）１８が接続されている。この減圧手段１８により、パッケージ１内は１０Ｐａに減圧されている。他の例として、減圧下にてパッケージ本体３と端板（前蓋）４を溶接することで、パッケージ１内は減圧封止される。この場合、パイプ１７と減圧手段（減圧装置）１８は、不要となる。
【００１９】
また、パソコン１５は、薄膜ミラー１０の電圧データが入力されると、図４のステップＳ１で端子１３ａと多数の端子１４ａとの間に印加する電圧、即ち薄膜変形部１０ａと多数の固定電極１４との間に印加する電圧を計算して、ステップＳ２で計算した電圧を駆動回路１６に通信し、駆動回路１６を制御するようになっている。個々の電極の電圧データを通信しながら、電圧を印加していくようにする。
【００２０】
そして、駆動回路１６は、ステップＳ３で通信された電圧に応じて、端子１３ａと多数の端子１４ａとの間に順次電圧を印加するようになっている。即ち、駆動回路１６は、薄膜変形部１０ａと多数の固定電極１４との間に、図３に数字「１，２，３・・・」で示したような順で螺旋状に外側に電圧を順次印加するようになっている。この電圧の印加は、パッケージ１内が１０Ｐａに減圧された状態で行われる。この電圧の印加により、薄膜ミラー１０は変形させられる。
【００２１】
尚、このように、多数の固定電極１４への電圧の印加は、中央から、順次、外側へと行う方が良い。これは、薄膜ミラータイプの可変形状ミラーでは、周辺が固定されているため、電圧変化に対して中央部ほど変形量が大きいためである。
【００２２】
この駆動方法によると、図５(a)，（ｂ）に示したように減圧下（１０Ｐａ）でもリンギングが抑制でき、電圧データ通信開始から静定までの時間を短縮することができる。また、電圧を変化させる電極チャンネル（固定電極）のみに通信して電圧を印加すれば、さらに効果的である。
【００２３】
尚、固定電極１４は、六角形に限らず、図６に示したように放射状に配列した構成としても良い。また、一例として１０Ｐａのデータを示したが、圧力はこれに限定されない。
【００２４】
以上説明したように、この発明の実施の形態のミラー駆動方法は、薄膜ミラー１０と該薄膜ミラー１０に対向する複数の固定電極１４との間に順次電圧を印加することにより、前記薄膜ミラー１０を変形駆動させるようになっている。しかも、前記薄膜ミラー１０を密封され且つ減圧されたパッケージ１内に配設した状態で、前記薄膜ミラー１０と前記固定電極１４との間に順次電圧を印加して、前記薄膜ミラー１０を変形駆動させるミラー駆動方法としている。
【００２５】
また、この発明の実施の形態の可変形状ミラーは、薄膜ミラー１０と、前記薄膜ミラー１０に対向する複数の固定電極１４と、前記薄膜ミラー１０と前記複数の固定電極１４との間に順次電圧を印加する電圧供給部（駆動回路１６）とを有する。しかも、前記薄膜ミラー１０を内部の密閉空間内に収容するパッケージ１と、前記パッケージ１内の気圧を減圧するための減圧手段１８を備えている。また、前記電圧供給部（駆動回路１６）は、前記減圧手段１８により前記パッケージ１内の気圧を減圧した状態で、前記薄膜ミラー１０と前記複数の固定電極１４との間に電圧を順次印加するようになっている。
【００２６】
この構成によれば、薄膜ミラー１０が変形駆動される際、薄膜ミラー１０のリンギングを抑制して、薄膜ミラー１０が静定までの時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明に係る可変形状ミラーの説明図である。
【図２】図１の固定電極の配列パターンの説明図である。
【図３】図２の固定電極への電圧印加順序の説明図である。
【図４】図１のパソコンによる制御動作の説明のフローチャートである。
【図５】（ａ），（ｂ）は、図１の薄膜ミラーの動作特性線図である。
【図６】図１の固定電極の配列パターンの変形例を示す説明図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は、従来の薄膜ミラーの動作特性線図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は、従来の薄膜ミラーの動作特性線図である。
【符号の説明】
【００２８】
１・・・パッケージ
１０・・・薄膜ミラー
１４・・・固定電極
１６・・・駆動回路（電圧供給部）
１８・・・減圧手段
【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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