(57)【要約】【課題】櫛歯電極間に予めオフセット変位を設けることなくミラー部を揺動させる。【解決手段】櫛歯電極５によりミラー部２を揺動する際に圧電素子６に電圧を印加することによりミラー部２側とフレーム部３側の櫛歯電極５間にオフセット変位を形成する。これにより、櫛歯電極５間に予めオフセット変位を設けることなくミラー部２を揺動させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを反射することにより光ビームの光路を切り替えるミラー部と、
前記ミラー部の外周部に形成されたフレーム部と、
前記フレーム部に対し前記ミラー部を移動及び位置保持する連結部と、
前記ミラー部の側壁部分と当該側壁部分と対向するフレーム部の側壁部分とに噛み合うように設けられ、電圧が印加されることにより発生する静電力を利用してミラー部を揺動する櫛歯電極とを備え、
前記連結部には、前記櫛歯電極によりミラー部を揺動する際にミラー部側とフレーム部側の櫛歯電極間にオフセット変位を形成する圧電素子が設けられていることを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロミラー素子であって、
前記ミラー部と対向する基板を備え、当該基板の前記ミラー部との対向面側には前記櫛歯電極に電圧を印加するための電極が設けられていることを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のマイクロミラー素子であって、
前記フレーム部の外周部に形成された追加フレーム部を備え、フレーム部と追加フレーム部はバネ部により連結されていることを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項４】
揺動可能な可動部と、
前記可動部の外周部に形成されたフレーム部と、
前記フレーム部に対し前記可動部を移動及び位置保持する連結部と、
前記可動部の側壁部分と当該側壁部分と対向するフレーム部の側壁部分とに噛み合うように設けられ、電圧が印加されることにより発生する静電力を利用して可動部を揺動する櫛歯電極とを備え、
前記連結部には、前記櫛歯電極により可動部を揺動する際に可動部側とフレーム部側の櫛歯電極間にオフセット変位を形成する圧電素子が設けられていることを特徴とする可動構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信分野や光学計測機器分野に適用して好適な光ビームの光路を切り替えるマイクロミラー素子及びマイクロミラー素子やモーションセンサに適用して好適な可動構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロミラー素子は、ミラー面において入射光を所望の角度方向に反射するミラー部と、ミラー部の外周部に形成された略四角形状の枠体からなるフレーム部と、ミラー部をフレーム部に吊り下げ支持する連結部と、ミラー部の側壁部分とこの側壁部分と対向するフレームの側壁部分とに噛み合うように設けられ、電圧が印加されることにより発生する静電力を利用してミラー部を揺動する櫛歯電極とを備える（特許文献１，２参照）。そしてこのような構成によれば、ミラー部を低電力で揺動することが可能となる。
【特許文献１】特開２００４−１３０９９号公報（図１参照）
【特許文献２】特開平９−１０１４７４号公報（図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のマイクロミラー素子では、初期動作時に、ミラー部側の櫛歯電極とフレーム側の櫛歯電極との間にオフセット変位を形成する必要があるが、櫛歯電極間にオフセット変位を形成するための半導体プロセスは難易度が高いためにオフセット変位を形成することは非常に難しい。
【０００４】
本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、その目的は、櫛歯電極間に予めオフセット変位を設けることなくミラー部（可動部）を揺動可能なマイクロミラー素子及び可動構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るマイクロミラー素子及び可動構造では、櫛歯電極によりミラー部（可動部）を揺動する際にミラー部（可動部）側とフレーム部側の櫛歯電極間にオフセット変位を形成する圧電素子が連結部に設けられている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係るマイクロミラー素子及び可動構造によれば、櫛歯電極によりミラー部（可動部）を揺動する際に圧電素子に電圧を印加することによりミラー部（可動部）側とフレーム部側の櫛歯電極間にオフセット変位を形成することができるので、櫛歯電極間に予めオフセット変位を設けることなくミラー部（可動部）を揺動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態となるマイクロミラー素子の構成について説明する。
【０００８】
本発明の実施形態となるマイクロミラー素子１は、図１に示すように、ミラー面において光ビームを所望の角度で反射することにより光ビームの光路を切り替えるミラー部２と、ミラー部２の外周部に形成されたフレーム部３と、フレーム部３に対しミラー部２を移動及び位置保持する撓みバネ部４と、ミラー部２の側壁部分とこの側壁部分と対向するフレーム部３の側壁部分とに噛み合うように設けられ、電圧が印加されることにより発生する静電力を利用してミラー部２を揺動する櫛歯電極５とを備え、撓みバネ部４の表面には圧電素子６が設けられている。
【０００９】
上記圧電素子６は、圧電素子用電極７に電圧が印加されるのに応じて、図２（ａ）に示す状態から図２（ｂ）に示す状態に変形し、ミラー部２側とフレーム部３側の櫛歯電極５間にオフセット変位を形成する。このような構成によれば、初期動作時に櫛歯電極５間に０．５°のオフセット変位を形成することにより、共振時に櫛歯電極５間に約１５°の変位量を形成することができる。なお、図２は図１に示すＡ方向から撓みバネ部４を見た図である。
【００１０】
なお、本実施形態では、ミラー部２を揺動する際、フレーム部３側の櫛歯電極５に給電電極８ａ，８ｂを介して電圧が印加される。また、ミラー部２は、撓みバネ部４を介してＧＮＤ電極９と接続され、接地電位に保たれている。また、フレーム部３の給電電極８ａ，８ｂとＧＮＤ電極９間には絶縁部９が形成され、給電電極８ａ，８ｂに印加された電圧が撓みバネ部４を介してミラー部２に印加されないように構成されている。
【００１１】
また、本実施形態では、ミラー部２のミラー面には、使用する光ビームの波長に応じた金属がコーティングされている。また、本実施形態では、ミラー部２は、光ビームの光路を切り替えるために使用することとするが、ミラー部２の静電容量の変化を検出することによりモーションセンサとしての利用も可能である。
【００１２】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となるマイクロミラー素子１では、撓みバネ部４の表面に圧電素子６を設け、櫛歯電極５を用いてミラー部２（可動コム）を揺動する際に、初期動作（時間Ｔ＝−Ｔ１〜０）として、図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように圧電素子用電極７を介して圧電素子６に電圧を印加することにより、撓みバネ部４を変形させ、ミラー部２側とフレーム部３側の櫛歯電極５間にオフセット変位を形成する。
【００１３】
そして、オフセット変位を形成した後、圧電素子６への電圧印加を停止し、電圧を印加する電極を給電電極８ａと給電電極８ｂとの間で切り替えることにより、電圧を印加する櫛歯電極５を左側の櫛歯電極（固定コム（Ｌ））と右側の櫛歯電極（固定コム（Ｒ）との間で切り替え、ミラー部２を揺動させる（図３（ｂ），（ｃ）及び図４（ｂ），（ｃ）参照）。
【００１４】
すなわち、本発明の実施形態となるマイクロミラー素子１によれば、櫛歯電極５によりミラー部２を揺動する際に圧電素子６に電圧を印加することによりミラー部２側とフレーム部３側の櫛歯電極５間にオフセット変位を形成するので、櫛歯電極５間に予めオフセット変位を設けることなくミラー部２を揺動させることができる。またこの結果、複雑な半導体プロセスを用いることなくマイクロミラー素子を製造できるので、マイクロミラー素子の生産性や歩留まりを向上させることができる。
【００１５】
なお、上記実施形態において、図５に示すように、ミラー部２と対向する基板１１を設け、基板１１のミラー部２との対向面側に電極１２を設けるようにしてもよい。このような構成によれば、電極１１に電圧を印加し、静電力を発生させることにより、初期動作時にミラー部２の揺動を補助したり、ミラー部２の揺動の大きさを大きくしたりすることができる。また、図６に示すように、フレーム部３の外周部に追加フレーム部１３を設け、フレーム部３と追加フレーム部１３とをバネ部１４により連結するようにしてもよい。このような構成によれば、ミラー部２を２軸方向に揺動させることができる。
【００１６】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態となるマイクロミラー素子の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示すＡ方向から見た撓みバネ部と圧電素子の断面図である。
【図３】図１に示すマイクロミラー素子の動作を説明するための模式図である。
【図４】ミラー部を揺動させる際の電圧印加のタイミングチャート図である。
【図５】図１に示すマイクロミラー素子の応用例の構成を示す模式図である。
【図６】図１に示すマイクロミラー素子の応用例の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００１８】
１：マイクロミラー素子
２：ミラー部
３：フレーム部
４：撓みバネ部
５：櫛歯電極
６：給電電極
７：ＧＮＤ電極
８：絶縁部
９：ガイド部
１１：基板
１２：電極
１３：追加フレーム部
１４：バネ部
【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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