JP2005258081A - Electrode structure and optical device - Google Patents
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Abstract
【課題】 構造体のサイズ制限があっても、可動電極の可動範囲を大きくすることができる電極構造体及び光デバイスを提供する。
【解決手段】 電極構造体2は基板3を有し、この基板3上には、固定電極4と可動電極5とが設けられている。固定電極4は、基板3の上面に固定された電極基部6と、基板3に対して電極基部6の上面6aに固定され、可動電極5側に延在するように櫛歯状に形成された補助電極部7とを有している。可動電極5は、固定電極4の電極基部6と対向するように基板3の上面に固定された電極基部8と、基板3に対して電極基部8の上面8aに固定され、固定電極4側に延在するように櫛歯状に形成された補助電極部9とを有している。補助電極部9を形成する各歯は、固定電極4の補助電極部7に対して位置が異なるように配列されている。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode structure and an optical device capable of increasing a movable range of a movable electrode even if the size of the structure is limited.
An electrode structure includes a substrate, and a fixed electrode and a movable electrode are provided on the substrate. The fixed electrode 4 is fixed to the upper surface 6a of the electrode base 6 with respect to the substrate 3 and the electrode base 6 fixed to the upper surface of the substrate 3, and is formed in a comb shape so as to extend to the movable electrode 5 side. And an auxiliary electrode portion 7. The movable electrode 5 is fixed to the upper surface 8a of the electrode base 8 with respect to the substrate 3 and the electrode base 8 fixed to the upper surface of the substrate 3 so as to be opposed to the electrode base 6 of the fixed electrode 4, and on the fixed electrode 4 side. And an auxiliary electrode portion 9 formed in a comb shape so as to extend. The teeth forming the auxiliary electrode portion 9 are arranged so that the positions thereof are different from the auxiliary electrode portion 7 of the fixed electrode 4.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、固定電極と可動電極とを備えた電極構造体及び光デバイスに関するものである。 The present invention relates to an electrode structure including a fixed electrode and a movable electrode, and an optical device.
固定電極と可動電極とを有する電極構造体を備えた光デバイスとしては、例えば特許文献1に記載されているものが知られている。この電極構造体は、可動板に固定された可動櫛歯電極と、可動櫛歯電極と対向配置された固定櫛歯電極とを備え、可動櫛歯電極と固定櫛歯電極との間に電圧を印加して静電力を発生させることにより、可動櫛歯電極を固定櫛歯電極側に動かして、可動板を変位させるものである。
しかしながら、上記従来技術においては、可動櫛歯電極の櫛歯が固定櫛歯電極の基部に当たる位置までしか可動櫛歯電極を駆動できない。このため、例えばデバイスの関係上、電極構造体の配列ピッチを狭くする必要があり、電極構造体のサイズが制限されているような場合には、可動櫛歯電極の可動範囲が狭くなってしまう。 However, in the above prior art, the movable comb electrode can be driven only to the position where the comb teeth of the movable comb electrode hit the base of the fixed comb electrode. For this reason, for example, in terms of devices, it is necessary to narrow the arrangement pitch of the electrode structures. When the size of the electrode structures is limited, the movable range of the movable comb electrode is narrowed. .
本発明の目的は、構造体のサイズ制限があっても、可動電極の可動範囲を大きくすることができる電極構造体及び光デバイスを提供することである。 An object of the present invention is to provide an electrode structure and an optical device that can increase the movable range of the movable electrode even if the size of the structure is limited.
本発明は、固定電極と可動電極とを有する電極構造体であって、固定電極は、第1電極基部と、第1電極基部における可動電極と対向する側の面とは異なる面に固定され、可動電極側に延在する部分をもった第1補助電極部とを有し、可動電極は、第1電極基部と対向するように配置された第2電極基部と、第2電極基部における固定電極と対向する側の面とは異なる面に固定され、固定電極側に延在する部分をもった第2補助電極部とを有することを特徴とするものである。 The present invention is an electrode structure having a fixed electrode and a movable electrode, the fixed electrode is fixed to a surface different from the first electrode base and the surface of the first electrode base facing the movable electrode, A first auxiliary electrode portion having a portion extending toward the movable electrode, the movable electrode including a second electrode base disposed to face the first electrode base, and a fixed electrode in the second electrode base And a second auxiliary electrode portion fixed to a surface different from the surface on the opposite side and having a portion extending to the fixed electrode side.
このように構成することにより、固定電極と可動電極との間に電圧を印加して、両者間に生じる静電気力により可動電極を固定電極側に駆動させたときに、可動電極の第2電極補助部が固定電極の第1電極基部を越える位置まで移動可能となる。これにより、電極構造体の幅方向(固定電極と可動電極との並設方向)のサイズが制限されている場合であっても、可動電極の可動範囲を大きくすることができる。また、そのことから、固定電極と可動電極との間に電圧を印加しない初期状態において、固定電極の第1電極補助部と可動電極の第2電極補助部とのオーバーラップ量を大きくとることができる。この場合には、所定の印加電圧に対する可動電極の駆動力が大きくなるので、初期印加電圧を低く抑えることができる。 With this configuration, when a voltage is applied between the fixed electrode and the movable electrode and the movable electrode is driven to the fixed electrode side by electrostatic force generated between the two, the second electrode auxiliary of the movable electrode The portion can move to a position beyond the first electrode base of the fixed electrode. Thereby, even if it is a case where the size of the width direction (parallel arrangement direction of a fixed electrode and a movable electrode) of an electrode structure is restricted, the movable range of a movable electrode can be enlarged. In addition, for this reason, in the initial state in which no voltage is applied between the fixed electrode and the movable electrode, the overlap amount between the first electrode auxiliary portion of the fixed electrode and the second electrode auxiliary portion of the movable electrode can be increased. it can. In this case, since the driving force of the movable electrode with respect to the predetermined applied voltage is increased, the initial applied voltage can be kept low.
好ましくは、固定電極を少なくとも2つ有し、2つの固定電極は、可動電極を挟んで対向配置されている。この場合には、可動電極にミラー等の光部品を結合させたときに、可動電極を2つの固定電極に対してそれぞれ動かすことで、光部品を両側に移動させることができる。 Preferably, at least two fixed electrodes are provided, and the two fixed electrodes are arranged to face each other with the movable electrode interposed therebetween. In this case, when an optical component such as a mirror is coupled to the movable electrode, the optical component can be moved to both sides by moving the movable electrode with respect to the two fixed electrodes.
また、可動電極を少なくとも2つ有し、2つの可動電極は、固定電極を挟んで対向配置されている構成であっても良い。この場合には、例えば1枚のミラー等の光部品を2つの可動電極に結合させたときに、2つの可動電極を固定電極に対して動かすことで、光部品を変形させることができる。 Further, at least two movable electrodes may be provided, and the two movable electrodes may be arranged to face each other with the fixed electrode interposed therebetween. In this case, for example, when an optical component such as a single mirror is coupled to two movable electrodes, the optical component can be deformed by moving the two movable electrodes with respect to the fixed electrode.
この場合、2つの可動電極のいずれか一方の第2補助電極部は、2つの可動電極の他方の第2補助電極部に対して配列位置が異なっていることが好ましい。これにより、2つの可動電極の第2電極補助部同士が接触することが確実に防止されるため、各可動電極同士が電気的につながることは無い。 In this case, it is preferable that the arrangement position of the second auxiliary electrode portion of either one of the two movable electrodes is different from that of the other second auxiliary electrode portion of the two movable electrodes. This reliably prevents the second electrode auxiliary portions of the two movable electrodes from contacting each other, so that the movable electrodes are not electrically connected to each other.
また、好ましくは、第1補助電極部及び第2補助電極部は、いずれも櫛歯状に形成されている。これにより、固定電極と可動電極との間に電圧を印加したときに、両者間に生じる静電気力が大きくなるため、可動電極の駆動力を上げることができる。 Preferably, both the first auxiliary electrode portion and the second auxiliary electrode portion are formed in a comb shape. As a result, when a voltage is applied between the fixed electrode and the movable electrode, the electrostatic force generated between the fixed electrode and the movable electrode increases, so that the driving force of the movable electrode can be increased.
固定電極は少なくとも2つ有し、2つの固定電極は、可動電極を挟んで対向配置されている構成では、第1補助電極部は櫛歯状に形成され、第2補助電極部はジグザグ状に形成されていても良い。この場合には、固定電極と可動電極との間に電圧を印加したときに、両者間に生じる静電気力が大きくなるため、可動電極の駆動力を上げることができる。 In the configuration in which there are at least two fixed electrodes and the two fixed electrodes are arranged opposite to each other with the movable electrode interposed therebetween, the first auxiliary electrode portion is formed in a comb-like shape, and the second auxiliary electrode portion is formed in a zigzag shape. It may be formed. In this case, when a voltage is applied between the fixed electrode and the movable electrode, the electrostatic force generated between the fixed electrode and the movable electrode increases, so that the driving force of the movable electrode can be increased.
可動電極は少なくとも2つ有し、2つの可動電極は、固定電極を挟んで対向配置されている構成では、第1補助電極部はジグザグ状に形成され、第2補助電極部は櫛歯状に形成されていても良い。この場合には、固定電極の第1補助電極部はジグザグ状に形成されているので、2つの可動電極の第2電極補助部同士が接触することが確実に防止される。また、固定電極と可動電極との間に電圧を印加したときに、両者間に生じる静電気力が大きくなるため、可動電極の駆動力を上げることができる。 In the configuration in which there are at least two movable electrodes and the two movable electrodes are arranged opposite to each other with the fixed electrode interposed therebetween, the first auxiliary electrode portion is formed in a zigzag shape, and the second auxiliary electrode portion is formed in a comb-tooth shape. It may be formed. In this case, since the first auxiliary electrode portion of the fixed electrode is formed in a zigzag shape, the second electrode auxiliary portions of the two movable electrodes are reliably prevented from contacting each other. In addition, when a voltage is applied between the fixed electrode and the movable electrode, the electrostatic force generated between the fixed electrode and the movable electrode increases, so that the driving force of the movable electrode can be increased.
さらに、好ましくは、第1電極基部及び第2電極基部は、基板上に設けられており、第1補助電極部は第1電極基部の上面に固定され、第2補助電極部は第2電極基部の上面に固定されている。この場合には、電極構造体の製作が容易に行える。 More preferably, the first electrode base and the second electrode base are provided on the substrate, the first auxiliary electrode is fixed to the upper surface of the first electrode base, and the second auxiliary electrode is the second electrode base. It is fixed to the upper surface of the. In this case, the electrode structure can be easily manufactured.
本発明の光デバイスは、上記の電極構造体と、第2電極基部に結合された光部品とを備えることを特徴とするものである。 The optical device of the present invention is characterized by comprising the above electrode structure and an optical component coupled to the second electrode base.
このように上記の電極構造体を設けることにより、上述したように、電極構造体の幅方向のサイズが制限されている場合であっても、可動電極の可動範囲を大きくすることができる。また、電極構造体の初期状態において、固定電極の第1補助電極部と可動電極の第2補助電極部とのオーバーラップ量を大きくとれるので、初期印加電圧を低く抑えることができる。 By providing the electrode structure as described above, the movable range of the movable electrode can be increased even when the size in the width direction of the electrode structure is limited as described above. In the initial state of the electrode structure, the amount of overlap between the first auxiliary electrode portion of the fixed electrode and the second auxiliary electrode portion of the movable electrode can be increased, so that the initial applied voltage can be kept low.
本発明によれば、電極構造体のサイズ制限に拘らず、可動電極の可動範囲を増大させることができる。また、電極構造体の初期状態において、固定電極の第1補助電極部と可動電極の第2補助電極部とのオーバーラップ量が大きくとれるので、固定電極と可動電極との間に印加する電圧を低くして、省電力化を図ることができる。 According to the present invention, the movable range of the movable electrode can be increased regardless of the size limit of the electrode structure. Also, in the initial state of the electrode structure, the amount of overlap between the first auxiliary electrode portion of the fixed electrode and the second auxiliary electrode portion of the movable electrode can be increased, so that the voltage applied between the fixed electrode and the movable electrode can be It is possible to reduce the power consumption.
以下、本発明に係わる電極構造体及び光デバイスの好適な実施形態について図面を参照して説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an electrode structure and an optical device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係わる電極構造体の第1の実施形態を備えた静電アクチュエータを示す斜視図である。同図において、静電アクチュエータ1は、微小電子機械システム(MEMS)技術を用いて製作されたものであり、電極構造体2を備えている。電極構造体2は基板3を有し、この基板3上には、固定電極4と可動電極5とが設けられている。
FIG. 1 is a perspective view showing an electrostatic actuator provided with a first embodiment of an electrode structure according to the present invention. In the figure, an electrostatic actuator 1 is manufactured using a micro electro mechanical system (MEMS) technique and includes an electrode structure 2. The electrode structure 2 has a
固定電極4は、基板3の上面に固定された直方体状の電極基部6と、基板3に対して電極基部6の上面6aに固定され、可動電極5側に延在するように櫛歯状に形成された補助電極部7とを有している。補助電極部7を形成する各歯は、矩形状を有し、電極基部6の延在方向に等ピッチで配列されている。
The fixed electrode 4 has a rectangular
可動電極5は、固定電極4の電極基部6と対向するように基板3の上面に固定された直方体状の電極基部8と、基板3に対して電極基部8の上面8aに固定され、固定電極4側に延在するように櫛歯状に形成された補助電極部9とを有している。補助電極部9を形成する各歯は、矩形状を有し、固定電極4の補助電極部7に対して位置が異なるように等ピッチで配列されている。これにより、可動電極5が動いたときに、補助電極部9が補助電極部7に接触することを防止できる。電極基部8の一端には、光を反射させる光部品であるミラー10が結合されている。
The
ここで、固定電極4は、電極基部6の下面の大部分がSiO2層(図示せず)を介して基板3の上面に固定されている。これにより、固定電極4が基板3に対して動くことはない。一方、可動電極5は、電極基部8の一端部(ミラー10と反対側の端部)の下面がSiO2層(図示せず)を介して基板3の上面に固定されている。これにより、固定電極4と可動電極5との間に電圧をかけると、可動電極5は、電極基部8の一端部を支点として動くようになる。
Here, in the fixed electrode 4, most of the lower surface of the
このような固定電極4及び可動電極5において、櫛歯状の補助電極部7,9を設けることにより、強い静電駆動力を得ることができる。また、電極基部6,8の高さをHm、補助電極部7,9の高さをHtとしたときに、
Hm≧Ht/2
が成り立つのが望ましい。これにより、電極構造体2として十分な剛性を保つことができる。
In the fixed electrode 4 and the
H m ≧ H t / 2
It is desirable that Thereby, sufficient rigidity as the electrode structure 2 can be maintained.
固定電極4の電極基部6と可動電極5の電極基部8との間には、電圧源11が接続されている。この電圧源11により電圧を印加しない初期状態では、固定電極4の補助電極部7を形成する各歯の先端部と可動電極5の補助電極部9を形成する各歯の先端部とがオーバーラップしている。電圧源11により固定電極4に電圧を印加すると、固定電極4と可動電極5との間に静電気力が発生し、この静電気力によって可動電極5が固定電極4に引き寄せられて撓み、これに伴ってミラー10が固定電極4側に移動する(図中の破線参照)。
A
なお、ここでは、電極構造体2の幅方向(固定電極4と可動電極5の並設方向)をx方向、電極基部6,8の延在方向をy方向、電極構造体2の高さ方向をz方向とする。
Here, the width direction of the electrode structure 2 (the direction in which the fixed electrode 4 and the
図2は、比較例として従来一般の静電アクチュエータの一つを示したものである。同図において、静電アクチュエータ100の電極構造体101は、固定電極102と可動電極103とを有している。
FIG. 2 shows one conventional electrostatic actuator as a comparative example. In the figure, an
固定電極102は、基板3の上面に固定された電極基部104と、この電極基部104における可動電極103と対向する側面104aに固定された櫛歯状の補助電極部105とを有している。可動電極103は、電極基部104と対向するように基板3の上面に固定された電極基部106と、この電極基部106における固定電極103と対向する側面106aに固定された櫛歯状の補助電極部107とを有している。
The fixed
このような電極構造体101において、電圧源11により固定電極102に電圧を印加すると、固定電極102と可動電極103との間には、図3に示すような静電容量C1,C2が発生する。静電容量C1は、補助電極部105と電極基部106との間、補助電極部107と電極基部104との間にそれぞれ発生する。静電容量C2は、補助電極部105,107間に発生する。
In such an
ここで、補助電極部107がx方向に動く量をx(変数)とし、補助電極部105と電極基部106との初期ギャップ、補助電極部107と電極基部104との初期ギャップをsとし、補助電極部105,107を形成する歯の厚さをwとし、補助電極部105,107を形成する歯の長さをlとし、補助電極部105,107の高さをhとし、補助電極部105,107間のギャップをgとしたときに、静電容量C1,C2は下記式で表される。
上記式から、補助電極部105,107同士のオーバーラップ量(式2の分子に相当)が、固定電極102と可動電極103との間に生じる静電容量に影響するのが分かる。
From the above formula, it can be seen that the amount of overlap between the
ところで、電極構造体101では、固定電極102の補助電極部105が電極基部104の側面104aに固定され、可動電極103の補助電極部107が電極基部106の側面106aに固定されているので、可動電極103をx方向に駆動するときには、補助電極部107が電極基部104の側面104aに当たる位置までしか可動電極103を動かすことができない。このため、静電アクチュエータの狭ピッチ化等の観点から、静電アクチュエータ100の幅方向(x方向)の寸法が限られているような場合には、可動電極102の可動範囲が小さいものとなってしまう。
By the way, in the
また、上記式2から分かるように、補助電極部105,107同士のオーバーラップ面積が可動電極102の駆動力と大きく関係するが、上記のように可動電極103の可動範囲の制約があることから、電圧を印加しない初期状態において補助電極部105,107同士のオーバーラップ面積を大きくとれない。このため、可動電極103の初期駆動力を十分に得るためには、初期の印加電圧を高くする必要があり、結果的に消費電力が増大してしまう。
Further, as can be seen from the above equation 2, the overlap area between the
これに対し、本実施形態の電極構造体2では、固定電極4の補助電極部7を電極基部6の上面6aに固定し、可動電極5の補助電極部9を電極基部8の上面8aに固定する構成としたので、補助電極部9の先端部が電極基部6を通り過ぎる位置まで可動電極5を動かすことが可能となる。これにより、静電アクチュエータ1の幅方向の寸法が限られている場合であっても、可動電極5の可動範囲を大きくすることができる。
On the other hand, in the electrode structure 2 of the present embodiment, the
また、そのような可動電極5の可動範囲の制約が無くなるため、電極構造体2の初期状態において補助電極部7,9同士のオーバーラップ量を大きくとることができる。この場合には、所定の印加電圧に対する可動電極5の駆動力(固定電極4と可動電極5との間に生じる静電力)が大きくなるので、固定電極4に印加する初期電圧を低くしても、可動電極5を所望量だけ動かすことができる。これにより、消費電力の増大を抑えることが可能となる。
Further, since there is no restriction on the movable range of the
さらに、補助電極部7は電極基部6の上面6aに固定され、補助電極部9は電極基部8の上面8aに固定されているので、固定電極4に電圧を印加したときには、固定電極4と可動電極5との間には、上記式1の静電容量C1は発生せずに上記式2の静電容量C2のみが発生する。従って、印加電圧と可動電極5の駆動力との関係がリニアになるため、可動電極5が安定して動作するようになる。
Furthermore, since the
図4は、上記の静電アクチュエータ1を備えた光デバイスの一例を示す構成図である。同図において、光デバイス20は、例えば1×2型の光スイッチである。
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating an example of an optical device including the electrostatic actuator 1 described above. In the figure, the
光スイッチ20は、平面型光導波路21と、この平面型光導波路21上に配置された上記の静電アクチュエータ1とを備えている。平面型光導波路21は、溝部22と、この溝部22とつながるように形成された光導波路コア23A〜23Dとを有している。静電アクチュエータ1は、溝部22内にミラー10が入り込むように、図1に示す状態からひっくり返して平面型光導波路21の上面に固定されている。なお、図4では、電極構造体2の基板3は省略している。
The
このような光スイッチ20において、静電アクチュエータ1の初期状態では、可動電極5の電極基部8がまっすぐ延びている。この状態では、光導波路コア23Aから出射された光は、ミラー10で反射して光導波路コア23Bに入射される。一方、電圧源11により固定電極4に所定の電圧を印加すると、固定電極4と可動電極5との間に生じる静電気力によって可動電極5が固定電極4側に撓み、ミラー10が固定電極4側に移動する。この状態では、光導波路コア23Aから出射された光は、溝部22内を通って、反対側の光導波路コア23Cに入射される。
In such an
なお、本実施形態の静電アクチュエータ1は、上記のような光スイッチの他に、光可変減衰器等にも適用することができる。 The electrostatic actuator 1 according to the present embodiment can be applied to an optical variable attenuator or the like in addition to the optical switch as described above.
図5は、本発明に係わる電極構造体の第2の実施形態を備えた静電アクチュエータを示す斜視図である。図中、第1の実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 5 is a perspective view showing an electrostatic actuator provided with the second embodiment of the electrode structure according to the present invention. In the figure, the same or equivalent members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
同図において、静電アクチュエータ30は電極構造体31を備え、この電極構造体31は、基板3上に固定された固定電極32A,32B及び可動電極33を有している。固定電極32A,32B同士は、可動電極33を挟んで対向配置されている。
In the figure, the
固定電極32A,32Bは、基板3の上面に固定された電極基部34と、この電極基部34の上面34aに固定され、可動電極33側に延在するように櫛歯状に形成された補助電極部35とを有している。
The fixed
可動電極33は、固定電極32A,32Bの電極基部34と対向するように基板3の上面に固定された電極基部36と、この電極基部36の上面36aに固定され、固定電極32A,32B側に延在するように櫛歯状に形成された補助電極部37とを有している。電極基部36の一端には、ミラー10が結合されている。補助電極部37を形成する各歯は、補助電極部35を形成する各歯に対して位置が異なるように等ピッチで配列されている。
The
固定電極32A,32Bの電極基部34と可動電極33の電極基部36との間には、電圧源38A,38Bがそれぞれ接続されている。この電圧源38A,38Bにより電圧を印加しない初期状態では、固定電極32A,32Bの補助電極部35を形成する各歯の先端部と可動電極33の補助電極部37を形成する各歯の両端部とがオーバーラップしている。
このような静電アクチュエータ30において、電圧源38Aにより固定電極32Aに電圧を印加すると、固定電極32Aと可動電極33との間に生じた静電気力によって可動電極33が固定電極32Aに引き寄せられて撓み、これに伴ってミラー10が固定電極32A側に移動する。一方、電圧源38Bにより固定電極32Bに電圧を印加すると、固定電極32Bと可動電極33との間に生じた静電気力によって可動電極33が固定電極32Bに引き寄せられて撓み、これに伴ってミラー10が固定電極32B側に移動する。このようにミラー10を両側に移動させることができる。
In such an
図6は、本発明に係わる電極構造体の第3の実施形態を備えた静電アクチュエータを示す斜視図である。図中、第1及び第2の実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 6 is a perspective view showing an electrostatic actuator provided with a third embodiment of an electrode structure according to the present invention. In the figure, the same or equivalent members as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
同図において、静電アクチュエータ40は電極構造体41を備え、この電極構造体41は、基板3上に固定された固定電極42及び可動電極43A,43Bを有している。可動電極43A,43B同士は、固定電極42を挟んで対向配置されている。
In the figure, the
固定電極42は、基板3の上面に固定された電極基部44と、この電極基部44の上面44aに固定され、可動電極43A,43B側に延在するように櫛歯状に形成された補助電極部45とを有している。
The fixed
可動電極43A,43Bは、固定電極42の電極基部44と対向するように基板3の上面に固定された電極基部46と、この電極基部46の上面46aに固定され、固定電極42側に延在するように櫛歯状に形成された補助電極部47とを有している。可動電極43A,43Bの各電極基部46には、ミラー48の両端部が結合されている。補助電極部47を形成する各歯は、補助電極部45を形成する各歯に対して位置が異なるように等ピッチで配列されている。
The
このような静電アクチュエータ40において、電圧源38A,38Bにより固定電極44に電圧を印加すると、固定電極42と可動電極43A,43Bとの間に生じた静電気力によって可動電極43A,43Bが固定電極42に引き寄せられて撓む。その結果、ミラー48が平らな状態から湾曲状に変形するようになる。従って、静電アクチュエータ40を、例えば分散補償器等に適用することができる。
In such an
図7は、本発明に係わる電極構造体の第4の実施形態を備えた静電アクチュエータを示す斜視図である。図中、第3の実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 7 is a perspective view showing an electrostatic actuator provided with a fourth embodiment of an electrode structure according to the present invention. In the figure, the same or equivalent members as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
同図において、静電アクチュエータ50は電極構造体51を備え、この電極構造体51は、第3の実施形態における可動電極43A,43Bに代えて、可動電極52A,52Bを有している。
In the figure, the
可動電極52Aは、電極基部46の上面46aに固定された櫛歯状の補助電極部53Aを有し、可動電極52Bは、電極基部46の上面46aに固定された櫛歯状の補助電極部53Bを有している。補助電極部53Aを形成する各歯は、補助電極部53Bを形成する各歯に対して配列位置が異なっている。つまり、補助電極部53A,53Bを形成する各歯は、固定電極42の補助電極部45を形成する各歯に対して互い違いに配列されている。このとき、補助電極部53A,53Bを形成する各歯の配列ピッチは、補助電極部45を形成する各歯の配列ピッチの2倍以上となっている。
The
このように構成することにより、可動電極52A,52Bを固定電極42側に動かしたときに、補助電極部53A,53B同士が接触することは無い。従って、固定電極42の電極基部44と可動電極52A,52Bの電極基部46との距離を長くしなくても、可動電極52A,52B同士が電気的に接続されることを防止できる。
With this configuration, when the
図8は、本発明に係わる電極構造体の第5の実施形態を備えた静電アクチュエータを示す斜視図である。図中、第4の実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 8 is a perspective view showing an electrostatic actuator provided with a fifth embodiment of an electrode structure according to the present invention. In the figure, the same or equivalent members as those in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
同図において、静電アクチュエータ60は電極構造体61を備え、この電極構造体61は、第4の実施形態における固定電極42に代えて、固定電極62を有している。固定電極62は、電極基部44の上面44aに固定され、可動電極52A,52B側に延在する部分をもつようにジグザグ状に形成された補助電極部63を有している。補助電極部53A,53Bを形成する各歯は、補助電極部63に互い違いに挟まれるように構成されている。
In the figure, the
このように固定電極62の補助電極部63をジグザグ状とすることにより、電圧源38A,38Bにより固定電極62に電圧を印加したときは、固定電極62と可動電極52A,52Bとの間には、y方向の静電容量C2(図3参照)だけでなく、x方向の静電容量C1(図3参照)も発生することになる。従って、可動電極52A,52Bの駆動力を増大させることができる。
In this way, by forming the
図9は、本発明に係わる電極構造体の第6の実施形態を備えた静電アクチュエータを示す斜視図である。図中、第2の実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 9 is a perspective view showing an electrostatic actuator provided with a sixth embodiment of an electrode structure according to the present invention. In the figure, the same or equivalent members as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
同図において、静電アクチュエータ70は電極構造体71を備え、この電極構造体71は、基板3上に固定された固定電極72A,72B及び可動電極73を有している。固定電極72A,72B同士は、可動電極73を挟んで対向配置されている。
In the figure, the
固定電極72A,72Bは、各電極基部34の上面34aに固定された櫛歯状の補助電極部74A,74Bをそれぞれ有している。補助電極部74Aを形成する各歯と補助電極部74Bを形成する各歯とは、第4の実施形態における補助電極部53A,53Bと同様に、配列位置が異なっている。
The fixed
可動電極73は、電極基部36の上面36aに固定され、固定電極72A,72B側に延在する部分をもつようにジグザグ状に形成された補助電極部75を有している。補助電極部74A,74Bを形成する各歯は、補助電極部75に互い違いに挟まれるように構成されている。これにより、可動電極73の駆動力を増大させつつ、ミラー10を両側に移動させることができる。
The
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、固定電極及び可動電極の補助電極部を電極基部の上面に固定する構成としたが、固定電極の補助電極部を電極基部における可動電極と対向する側の面とは異なる面に固定し、可動電極の補助電極部を電極基部における固定電極と対向する側の面とは異なる面に固定する構成であればよい。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the fixed electrode and the auxiliary electrode portion of the movable electrode are fixed to the upper surface of the electrode base, but the auxiliary electrode portion of the fixed electrode is different from the surface of the electrode base on the side facing the movable electrode. The auxiliary electrode portion of the movable electrode may be fixed to a surface different from the surface on the side facing the fixed electrode in the electrode base.
2…電極構造体、3…基板、4…固定電極、5…可動電極、6…電極基部(第1電極基部)、6a…上面、7…補助電極部(第1補助電極部)、8…電極基部(第2電極基部)、8a…上面、9…補助電極部(第2補助電極部)、10…ミラー(光部品)、20…光スイッチ(光デバイス)、31…電極構造体、32A,32B…固定電極、33…可動電極、34…電極基部(第1電極基部)、34a…上面、35…補助電極部(第1補助電極部)、36…電極基部(第2電極基部)、36a…上面、37…補助電極部(第2補助電極部)、41…電極構造体、42…固定電極、43A,43B…可動電極、44…電極基部(第1電極基部)、44a…上面、45…補助電極部(第1補助電極部)、46…電極基部(第2電極基部)、46a…上面、47…補助電極部(第2補助電極部)、48…ミラー(光部品)、51…電極構造体、52A,52B…可動電極、53A,53B…補助電極部(第2補助電極部)、61…電極構造体、62…固定電極、63…補助電極部(第1補助電極部)、71…電極構造体、72A,72B…固定電極、73…可動電極、74A,74B…補助電極部(第1補助電極部)、75…補助電極部(第2補助電極部)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Electrode structure, 3 ... Board | substrate, 4 ... Fixed electrode, 5 ... Movable electrode, 6 ... Electrode base (1st electrode base), 6a ... Upper surface, 7 ... Auxiliary electrode part (1st auxiliary electrode part), 8 ... Electrode base (second electrode base), 8a ... upper surface, 9 ... auxiliary electrode part (second auxiliary electrode part), 10 ... mirror (optical component), 20 ... optical switch (optical device), 31 ... electrode structure, 32A , 32B ... fixed electrode, 33 ... movable electrode, 34 ... electrode base (first electrode base), 34a ... upper surface, 35 ... auxiliary electrode part (first auxiliary electrode part), 36 ... electrode base (second electrode base), 36a ... upper surface, 37 ... auxiliary electrode portion (second auxiliary electrode portion), 41 ... electrode structure, 42 ... fixed electrode, 43A, 43B ... movable electrode, 44 ... electrode base (first electrode base), 44a ... upper surface, 45 ... auxiliary electrode part (first auxiliary electrode part), 46 ... electrode base part (second electrode base part), 46a Upper surface, 47 ... auxiliary electrode part (second auxiliary electrode part), 48 ... mirror (optical component), 51 ... electrode structure, 52A, 52B ... movable electrode, 53A, 53B ... auxiliary electrode part (second auxiliary electrode part) , 61 ... Electrode structure, 62 ... Fixed electrode, 63 ... Auxiliary electrode part (first auxiliary electrode part), 71 ... Electrode structure, 72A, 72B ... Fixed electrode, 73 ... Movable electrode, 74A, 74B ... Auxiliary electrode part (First auxiliary electrode portion), 75... Auxiliary electrode portion (second auxiliary electrode portion).
Claims (9)
前記固定電極は、第1電極基部と、前記第1電極基部における前記可動電極と対向する側の面とは異なる面に固定され、前記可動電極側に延在する部分をもった第1補助電極部とを有し、
前記可動電極は、前記第1電極基部と対向するように配置された第2電極基部と、前記第2電極基部における前記固定電極と対向する側の面とは異なる面に固定され、前記固定電極側に延在する部分をもった第2補助電極部とを有することを特徴とする電極構造体。 An electrode structure having a fixed electrode and a movable electrode,
The fixed electrode is fixed to a first electrode base and a surface different from a surface of the first electrode base opposite to the movable electrode, and a first auxiliary electrode having a portion extending to the movable electrode side And
The movable electrode is fixed to a surface different from a surface of the second electrode base that is disposed to face the first electrode base and a surface of the second electrode base that faces the fixed electrode, and the fixed electrode An electrode structure comprising: a second auxiliary electrode portion having a portion extending to the side.
前記第1補助電極部は前記第1電極基部の上面に固定され、前記第2補助電極部は前記第2電極基部の上面に固定されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項記載の電極構造体。 The first electrode base and the second electrode base are provided on a substrate,
The said 1st auxiliary electrode part is fixed to the upper surface of the said 1st electrode base, The said 2nd auxiliary electrode part is fixed to the upper surface of the said 2nd electrode base, The any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned. The electrode structure according to one item.
前記第2電極基部に結合された光部品とを備えることを特徴とする光デバイス。
The electrode structure according to any one of claims 1 to 8,
An optical device comprising: an optical component coupled to the second electrode base.
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