(57)【要約】【課題】ミラー部が大型化した際もミラー部を安定的に動作させると共に共振周波数の設計が容易なマイクロミラー素子を提供する。【解決手段】撓みバネ部４が、ミラー部２の回転中心Ｏに対し対称な２点においてミラー部２の側壁部を保持する。これにより、ミラー部２の横ぶれを防ぎ、ミラー部２が大型化した際もミラー部２を安定的に動作させることができる。また、ミラー部２の大きさに関係なく、撓みバネ部４の長さＬを変えることにより共振周波数ｆ０を容易に調整できるので、共振周波数ｆ０の設計が容易となる。【選択図】図１
2007058105.tif 000002
【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を備え、
前記連結部は、撓みバネにより構成され、前記ミラー部の回転中心に対し対称な２点においてミラー部の側壁部を保持す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、
前記連結部は重畳構造を有す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を備えることを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項４】
請求項３に記載のマイクロミラー素子であって、
前記ミラー部が揺動した際にミラー部側の櫛歯電極とフレーム部側の櫛歯電極とが接触することを抑制するガイド部を備えることを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項５】
請求項３又は請求項４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６】
請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１項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７】
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を備え、
前記連結部は、撓みバネにより構成され、前記可動部の回転中心に対し対称な２点において可動部の側壁部を保持す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を備え、連結部の形状をハの字型形状にすることにより、ミラー面の法線まわりの回転を抑制する構成となっている（特許文献１を参照）。そしてこのような構成によれば、ミラー部の横ぶれを防ぎ、ミラー部を安定的に動作させることが可能になる。
【特許文献１】特開２００３−１５０６４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、上述の通り、連結部の形状がハの字型形状になっているために、ミラー部が大型化した際、ミラー面の法線まわりのトルクを吸収することができなくなり、この結果、ミラー部を安定的に動作させることができなくなる。また一般に、ミラー部が大型化した際は、ミラー部の慣性モーメントが増大するために共振周波数が減少する。従って、共振周波数を一定に保つためには、連結部のバネ定数を小さくする、すなわち連結部の幅又は厚みを薄くしなければならないが、従来の連結部の構造によれば、連結部の幅又は厚みを薄くすることは難しい。
【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、ミラー部（可動部）が大型化した際もミラー部（可動部）を安定的に動作させると共に共振周波数の設計が容易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、連結部は、撓みバネにより構成され、ミラー部（可動部）の回転中心に対し対称な２点においてミラー部（可動部）の側壁部を保持する。
【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、連結部は撓みバネにより構成されているので、ミラー部（可動部）の大きさに関係なく、撓みバネの長さを変えることにより共振周波数を容易に調整でき、共振周波数の設計が容易となる。また、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、連結部はミラー部（可動部）の回転中心に対し対称な２点においてミラー部（可動部）の側壁部を保持するので、ミラー部（可動部）の横ぶれを防ぎ、ミラー部（可動部）が大型化した際もミラー部（可動部）を安定的に動作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とを備え、撓みバネ部４はミラー部２の回転中心Ｏに対し対称な２点においてミラー部２の側壁部を保持している。
【０００９】
また、このマイクロミラー素子１では、撓みバネ部４と接続していないミラー部２の側壁部分とこの側壁部分と対向するフレーム部３の側壁部分とには櫛歯電極５が互いに噛み合うように設けられている。そして、給電電極６を介してフレーム部３側の櫛歯電極５に電圧を印加し、ミラー部２側の櫛歯電極５とフレーム部３側の櫛歯電極５との間に静電力を生じさせることにより、ミラー部２を揺動させることができる。
【００１０】
なお、本実施形態では、ミラー部２は、撓みバネ部４を介してＧＮＤ電極７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６とＧＮＤ電極７間には絶縁部８が形成され、給電電極６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。また、ミラー部２を揺動させた際にミラー部２側の櫛歯電極５とフレーム部３側の櫛歯電極５とが接触（横ぶれ）しないように、図２に示すように、フレーム３にはミラー部２の揺動範囲を規制する突起状のガイド部９が設けられている。
【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は、撓みバネ部４がミラー部２の回転中心Ｏに対し対称な２点においてミラー部２の側壁部を保持する構造となっているので、ミラー部２の横ぶれを防ぎ、ミラー部２が大型化した際もミラー部２を安定的に動作させることができる。
【００１３】
また一般に、撓みバネの共振周波数ｆ０及び慣性モーメントｉはそれぞれ以下の数式１及び数式２のように表されるので、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、撓みバネ部４の長さＬを変えることにより共振周波数ｆ０を容易に調整できるので、共振周波数ｆ０の設計が容易となる。
【数１】
2007058105.tif 000003
【数２】
2007058105.tif 000004
【００１４】
なお、上記実施形態において、撓みバネ部４の構造を図３に示すように重畳構造にしてもよい。このような構成によれば、撓みバネ部４の重畳回数を調整することによりバネ定数Ｋを調整することができるので、共振周波数ｆ０の設計がより容易となる。また、図４に示すように、ミラー部２と対向する基板１０を設け、基板１０のミラー部２との対向面側に電極１１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５に示すように、フレーム部３の外周部に追加フレーム部１２を設け、フレーム部３と追加フレーム部１２とをバネ部１３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。
【００１５】
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】
【００１６】
【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】本発明の実施形態となるガイド部の構成を示す模式図である。
【図３】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４】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。
【符号の説明】
【００１７】
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
１０：基板
１１：電極
１２：追加フレーム部
１３：バネ部
【図１】
2007058105.tif 000005
【図２】
2007058105.tif 000006
【図３】
2007058105.tif 000007
【図４】
2007058105.tif 000008
【図５】
2007058105.tif 000009