JP4473210B2

JP4473210B2 - Mirror device

Info

Publication number: JP4473210B2
Application number: JP2005348929A
Authority: JP
Inventors: 良文高橋
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2005-12-02
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2025-12-02
Also published as: JP2007155966A

Description

本発明は、ミラーの角度を変化させてミラーを経由する光の方向等を３次元的に可変するミラー装置において、ミラー変形による特性低下が少なく、簡易な低電圧電源で駆動できるようにするための技術に関する。 The present invention provides a mirror device that three-dimensionally changes the direction of light passing through a mirror by changing the angle of the mirror, so that the characteristic deterioration due to mirror deformation is small and it can be driven by a simple low-voltage power supply. Related to technology.

例えば、光の出射方向を変化させるためのミラー装置として、ミラー本体を一つの軸を中心に回動する構造のものが従来からあり、近年では、半導体基板等に対するエッチング技術により、ミラー本体と、その角度を変化させるための機構とを一体的に且つ小型に形成した所謂ＭＥＭＳ構造のものが種々提案されている（例えば特許文献１）。 For example, as a mirror device for changing the emission direction of light, there has conventionally been a structure that rotates a mirror body about one axis, and in recent years, an etching technique for a semiconductor substrate and the like, Various so-called MEMS structures in which a mechanism for changing the angle is formed integrally and in a small size have been proposed (for example, Patent Document 1).

特開２００４−２９４８２８号公報明細書Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-294828

しかし、上記構造のミラー装置ではビーム方向を２次元的にしか変化させることができない。 However, the mirror device having the above structure can change the beam direction only two-dimensionally.

これを解決する技術として、例えば、図１１に示すＭＥＭＳ構造のファブリペロー型の光フィルタのミラー駆動方法を利用することが考えられる。 As a technique for solving this, for example, it is conceivable to use a mirror driving method of a Fabry-Perot type optical filter having a MEMS structure shown in FIG.

ファブリペロー型の光フィルタは、平行に対向する２つのミラーの距離を変化させることで、ミラー間の距離によって決まる波長の光を選択的に透過させるものである。 The Fabry-Perot type optical filter selectively transmits light having a wavelength determined by the distance between the mirrors by changing the distance between two mirrors facing each other in parallel.

この光フィルタは、透光性を有する第１基板１と第２基板１０とをスペーサ９を挟んで重ね合わせた構造を有しており、第１基板１には、下面側中央に形成された高反射率のＨＲ膜３と、その反対面側に形成された低反射率のＡＲ膜４とにより固定ミラー２が形成されている。また、このＨＲ膜３の外側には複数の電極５が設けられている。 This optical filter has a structure in which a transparent first substrate 1 and a second substrate 10 are overlapped with a spacer 9 interposed therebetween, and is formed on the lower surface side center of the first substrate 1. The fixed mirror 2 is formed by the high reflectivity HR film 3 and the low reflectivity AR film 4 formed on the opposite side. A plurality of electrodes 5 are provided outside the HR film 3.

一方、第２基板１０は導電性を有し、その中央には、外側をエッチング処理により除去されて形成された可動ミラー１２が、可撓性を有する複数のヒンジ１１により上下動可能な状態で支持されている。 On the other hand, the second substrate 10 has conductivity, and a movable mirror 12 formed by removing the outer side by an etching process at the center is movable up and down by a plurality of flexible hinges 11. It is supported.

可動ミラー１２は、第２基板１０の上面側に形成されたＨＲ膜１３とその反対面側に形成されたＡＲ膜１４とにより構成され、第１基板１と第２基板１０とが一体的に重ね合わされたとき、固定ミラー２に対してほぼスペーサ９の厚さ分離れた状態で平行に支持されている。 The movable mirror 12 is composed of an HR film 13 formed on the upper surface side of the second substrate 10 and an AR film 14 formed on the opposite surface side, and the first substrate 1 and the second substrate 10 are integrally formed. When overlaid, the spacer 9 is supported in parallel with the spacer 9 being separated in thickness.

このような構造の光フィルタで、図１１の（ａ）のように、第２基板１０を基準として、第１基板１の各電極５に電圧が印加されていない（Ｖ＝０）の場合、上記したように、可動ミラー１２は固定ミラー２からスペーサ９の厚さ分離れた位置で平行に支持されており、この状態で例えば可動ミラー１２の下面側から広帯域光Ｐ０が入力されると、ミラー間の距離によって決まる波長間隔の光Ｐ１が固定ミラー２側から出射される。 In the optical filter having such a structure, as shown in FIG. 11A, when no voltage is applied to each electrode 5 of the first substrate 1 with respect to the second substrate 10 (V = 0), As described above, the movable mirror 12 is supported in parallel at the position where the thickness of the spacer 9 is separated from the fixed mirror 2, and in this state, for example, when broadband light P0 is input from the lower surface side of the movable mirror 12, Light P1 having a wavelength interval determined by the distance between the mirrors is emitted from the fixed mirror 2 side.

また、図１１の（ｂ）のように、第１基板１の各電極５に絶対値がゼロボルトより大きな電圧Ｖを印加すると、各電極５と可動ミラー１２との間に静電的な引力が生じて、可動ミラー１２が固定ミラー２側に近づき、電圧を印加しない場合に比べて狭い波長間隔の光Ｐ２が固定ミラー２側から出射されることになる。 Further, as shown in FIG. 11B, when a voltage V having an absolute value greater than zero volts is applied to each electrode 5 of the first substrate 1, an electrostatic attractive force is generated between each electrode 5 and the movable mirror 12. As a result, the movable mirror 12 approaches the fixed mirror 2 side, and light P2 having a narrower wavelength interval is emitted from the fixed mirror 2 side than when no voltage is applied.

したがって、電極５に印加する電圧を可変することで、ミラー間を通過する光の波長を変化させることができる。 Therefore, by changing the voltage applied to the electrode 5, the wavelength of light passing between the mirrors can be changed.

なお、上記構造の光フィルタは、例えば次の特許文献２に開示されている。 In addition, the optical filter of the said structure is disclosed by the following patent document 2, for example.

米国特許第６３７３６３２号US Pat. No. 6,373,632

上記構造の光フィルタでは、可動ミラー１２を平行移動するために各電極５に同一電圧を印加しているが、例えば電極５の数が３つの場合で、その２つの電極には同一の電圧を印加し、残り一つの電極に異なる電圧（０でもよい）を印加することで、可動ミラー１２の角度を３次元的に変化させることができ、この技術を用いることでビーム方向の３次元変化が可能なミラー装置を実現できる。 In the optical filter having the above structure, the same voltage is applied to each electrode 5 in order to move the movable mirror 12 in parallel. For example, when the number of the electrodes 5 is three, the same voltage is applied to the two electrodes. By applying a different voltage (may be 0) to the remaining one electrode, the angle of the movable mirror 12 can be changed three-dimensionally. By using this technique, a three-dimensional change in the beam direction can be achieved. Possible mirror device can be realized.

しかしながら、上記構造の光フィルタでは、可動ミラー１２自体に電極５からの力を加えているため、その厚さが薄い場合、可動ミラー１２自体に歪みが発生して、ビーム方向を正しく制御できないという問題があった。 However, in the optical filter having the above structure, since the force from the electrode 5 is applied to the movable mirror 12 itself, if the thickness is small, the movable mirror 12 itself is distorted and the beam direction cannot be controlled correctly. There was a problem.

また、電極５と可動ミラー１２との間に印加した電圧により、可動ミラー１２の角度を変化させているので、大きな角度変化を得るためには、非常に高い直流電圧が必要となり、製造コストが高くなるという問題があった。 Further, since the angle of the movable mirror 12 is changed by the voltage applied between the electrode 5 and the movable mirror 12, a very high DC voltage is required to obtain a large angle change, and the manufacturing cost is reduced. There was a problem of becoming higher.

本発明は、これらの問題を解決し、ミラー変形による特性低下が少なく、簡易な低電圧電源で駆動できるミラー装置を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to solve these problems, and to provide a mirror device that can be driven by a simple low-voltage power source with little deterioration in characteristics due to mirror deformation.

前記目的を達成するために、本発明の請求項１のミラー装置は、
基板（３１）と、
前記基板に形成され、その一面側が高反射率に形成された可動ミラー（３２）と、
前記可動ミラーの角度を変化させるミラー駆動手段とを有するミラー装置において、
前記可動ミラーは、前記基板に形成された穴（３１ａ〜３１ｄ）の内側に配置され、
前記ミラー駆動手段は、
前記可動ミラーの中心から前記基板の外縁に向かう線に直交し、且つ前記穴の外縁の異なるそれぞれの位置から一直線をなすように内方へ延び、長さ方向に捩れ変形自在な一対の軸（４２、４３）と、
前記穴の内部に配置され、前記一対の軸の先端にその外縁が連結されて該一対の軸を中心に回動自在に支持された回動板（４１）と、
前記可動ミラーの外縁から前記回動板の一端側との間を連結する可撓性を有するヒンジ（３５）と、
前記回動板の他端側と前記基板の外縁との間に電圧を印加して、前記回動板に前記軸を中心とする回動力を与えるための電極（４６、４９）とを一組の駆動機構とし、
当該駆動機構が前記可動ミラーの周りに複数組設けられていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the mirror device according to claim 1 of the present invention comprises:
A substrate (31);
A movable mirror (32) formed on the substrate and having one surface formed with high reflectivity;
In a mirror device having mirror driving means for changing the angle of the movable mirror,
The movable mirror is disposed inside holes (31a to 31d) formed in the substrate,
The mirror driving means includes
A pair of shafts that extend inward to form a straight line from different positions on the outer edge of the hole, perpendicular to a line from the center of the movable mirror to the outer edge of the substrate, and are twistable in the longitudinal direction ( 42, 43),
A rotating plate (41) disposed inside the hole, the outer edge of which is connected to the distal ends of the pair of shafts, and is supported rotatably about the pair of shafts;
A flexible hinge (35) for connecting between the outer edge of the movable mirror and one end of the rotating plate;
A pair of electrodes (46, 49) for applying a voltage between the other end of the rotating plate and the outer edge of the substrate to give the rotating plate a rotational force about the axis. Drive mechanism,
A plurality of sets of the driving mechanisms are provided around the movable mirror.

また、本発明の請求項２のミラー装置は、請求項１記載のミラー装置において、
前記可動ミラーの外縁部にスリット（５１Ａ〜５１Ｃ）が形成されていることを特徴としている。 The mirror device according to claim 2 of the present invention is the mirror device according to claim 1,
A slit (51A-51C) is formed in the outer edge part of the said movable mirror, It is characterized by the above-mentioned.

また、本発明の請求項３のミラー装置は、請求項１または請求項２記載のミラー装置において、
前記穴、可動ミラーおよびミラー駆動手段が、前記基板に複数組設けられていることを特徴としている。 The mirror device according to claim 3 of the present invention is the mirror device according to claim 1 or 2,
A plurality of sets of the holes, movable mirrors, and mirror driving means are provided on the substrate.

このように本発明のミラー装置は、可動ミラー自身に直接力を与えずに、回動板に与えた回動力をヒンジを介して可動ミラーに間接的に伝達しているので、可動ミラーに歪みが生じにくく、良好な特性を維持できる。 As described above, the mirror device of the present invention does not directly apply the force to the movable mirror itself, but indirectly transmits the turning force applied to the rotating plate to the movable mirror via the hinge. Is less likely to occur and good characteristics can be maintained.

また、回動板の回動中心を電極側に近づけることで、先端側の移動量を大きくすることができ、低電圧駆動で大きな角度変化を与えることができる。 Further, by bringing the rotation center of the rotation plate closer to the electrode side, the amount of movement on the tip side can be increased, and a large angle change can be given by low voltage driving.

また、可動ミラーの外縁部にスリットを形成したことにより、ＨＲ膜の蒸着等による反りを防止でき、より良好な特性を得ることができる。 In addition, since the slit is formed in the outer edge portion of the movable mirror, it is possible to prevent warpage due to vapor deposition of the HR film and to obtain better characteristics.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図６は、本発明を適用したＭＥＭＳ構造のミラー装置２０の構造を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 6 show a structure of a MEMS mirror device 20 to which the present invention is applied.

これらの図において、ミラー装置２０は、外形が矩形（この例では正方形）で透光性を有する基板３１に一体的に形成されている。 In these drawings, the mirror device 20 is integrally formed on a substrate 31 having a rectangular outer shape (in this example, a square) and having translucency.

基板３１は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなる絶縁層１０１とシリコン（Ｓｉ）からなる導電層１０２とを有する２層構造のＳＯＩ基板（図示せず）に対するエッチング処理および蒸着処理により形成されている。 The substrate 31 is formed by etching and vapor deposition on a two-layer SOI substrate (not shown) having an insulating layer 101 made of silicon oxide (SiO ₂ ) and a conductive layer 102 made of silicon (Si). .

基板３１には、可動ミラー３２および可動ミラー３２を動かすための機構が一体的に形成されている。 The substrate 31 is integrally formed with a movable mirror 32 and a mechanism for moving the movable mirror 32.

即ち、基板３１の中央部には、円形状に形成された円形穴３１ａと、その円形穴３１ａを中心にして基板３１の外縁部まで放射状に且つ長方形状に延びた複数（この例では３つ）の矩形穴３１ｂ〜３１ｄが形成されている。各矩形穴３１ｂ〜３１ｄは、円形穴３１ａの中心に対して１２０度の間隔をあけて形成されている。なお、各穴３１ａ〜３１ｄの形状は任意である。 That is, a circular hole 31a formed in a circular shape is formed at the center of the substrate 31, and a plurality of (three in this example) radially extending to the outer edge of the substrate 31 around the circular hole 31a. ) Rectangular holes 31b to 31d are formed. The rectangular holes 31b to 31d are formed with an interval of 120 degrees with respect to the center of the circular hole 31a. In addition, the shape of each hole 31a-31d is arbitrary.

円形穴３１ａの内側には円形の可動ミラー３２が同心状に配置されている。可動ミラー３２は、エッチング処理により円形に残された導電層１０２と、その表面に円形に蒸着されたＨＲ膜３３とにより構成されている。 A circular movable mirror 32 is concentrically disposed inside the circular hole 31a. The movable mirror 32 includes a conductive layer 102 left in a circular shape by an etching process and an HR film 33 deposited in a circular shape on the surface thereof.

可動ミラー３２の外周には各矩形穴３１ｂ〜３１ｄの方向に延び、長さ方向およびそれと直交する方向に可撓性を有するヒンジ３５Ａ〜３５Ｃの一端側が連結されている。 Extending in the direction of the respective rectangular holes 31b to 31d, one end side of the hinges 35A to 35C having flexibility is connected to the outer periphery of the movable mirror 32 in the length direction and the direction orthogonal thereto.

各ヒンジ３５Ａ〜３５Ｃの他端側は、各矩形穴３１ｂ〜３１ｄの中央部に配置された回動板４１Ａ〜４１Ｃの先端にそれぞれ連結されている。 The other end sides of the hinges 35A to 35C are connected to the tips of the rotation plates 41A to 41C arranged at the central portions of the rectangular holes 31b to 31d, respectively.

各回動板４１Ａ〜４１Ｃは、矩形穴３１ｂ〜３１ｄと中心線が一致する長方形状に形成され、その先端側の中央にヒンジ３５Ａ〜３５Ｃの一端側が連結されている。 Each of the rotating plates 41A to 41C is formed in a rectangular shape whose center line coincides with the rectangular holes 31b to 31d, and one end side of the hinges 35A to 35C is connected to the center of the tip side.

また、各回動板４１Ａ〜４１Ｃの両側縁は、可動ミラー３２の中心から第２基板３１の外縁に向かう線に直交し、且つ矩形穴３１ｂ〜３１ｄの外縁の異なるそれぞれの位置（矩形穴３１ｂ〜３１ｄの両側縁）から一直線をなすように内方へ延び、その長さ方向に捩れ変形自在な一対の軸４２Ａ、４３Ａ、４２Ｂ、４３Ｂ、４２Ｃ、４３Ｃの先端に支持され、各軸４２Ａ〜４２Ｃ、４３Ａ〜４３Ｃを中心に回動できるようになっている。 Further, both side edges of each of the rotating plates 41A to 41C are orthogonal to a line from the center of the movable mirror 32 toward the outer edge of the second substrate 31, and different positions of the outer edges of the rectangular holes 31b to 31d (rectangular holes 31b to 31b). 31d) is supported by the tip of a pair of shafts 42A, 43A, 42B, 43B, 42C, and 43C that extend inward so as to form a straight line and can be torsionally deformed in the length direction. , 43A to 43C can be turned around.

各回動板４１Ａ〜４１Ｃの後端には電極部４５Ａ〜４５Ｃが形成されている。
電極部４５Ａ〜４５Ｃには、矩形穴３１ｂ〜３１ｄの奥端方向へ櫛歯状に間隔をあけて平行に延びた複数本の電極４６が形成されている。なお、ここでは図示する都合上電極４６を３本にしているが、実際にはより多く設けることが望ましく、これは後述の電極４９についても同様である。 Electrode portions 45A to 45C are formed at the rear ends of the rotating plates 41A to 41C.
In the electrode portions 45A to 45C, a plurality of electrodes 46 extending in parallel at intervals in a comb shape toward the back end direction of the rectangular holes 31b to 31d are formed. Here, for convenience of illustration, the number of the electrodes 46 is three, but in reality, it is desirable to provide more, and this is the same for the electrode 49 described later.

一方、基板３１の導電層１０２の表面側で各矩形穴３１ｂ〜３１ｄの奥端部近傍の位置には、絶縁板４７Ａ〜４７Ｃを介して導電性を有する電極板４８Ａ〜４８Ｃが設けられている。 On the other hand, on the surface side of the conductive layer 102 of the substrate 31, electrode plates 48A to 48C having conductivity are provided via insulating plates 47A to 47C at positions near the back end portions of the respective rectangular holes 31b to 31d. .

各電極板４８Ａ〜４８Ｃには、回動板４１Ａ〜４１Ｃの各電極４６の隙間に入り込む幅と間隔で回動板４１Ａ〜４１Ｃ方向に櫛歯状に延びた複数本の電極４９がそれぞれ形成されている。 Each of the electrode plates 48A to 48C is formed with a plurality of electrodes 49 extending in a comb-like shape in the direction of the rotation plates 41A to 41C with a width and interval that enter the gaps of the electrodes 46 of the rotation plates 41A to 41C. ing.

ここで、可動ミラー３２、ヒンジ３５Ａ〜３５Ｃ、回動板４１Ａ〜４１Ｃ、軸４２Ａ〜４２Ｃ、４３Ａ〜４３Ｃおよび電極部４５Ａ〜４５Ｃは、基板３１の導電層１０２で形成されており、電極板４８Ａ〜４８Ｃは、この導電層１０２から絶縁板４７Ａ〜４７Ｃの厚さ分だけ高い位置で絶縁された状態になっている。 Here, the movable mirror 32, the hinges 35A to 35C, the rotating plates 41A to 41C, the shafts 42A to 42C, 43A to 43C, and the electrode portions 45A to 45C are formed of the conductive layer 102 of the substrate 31, and the electrode plate 48A. ˜48C is insulated from the conductive layer 102 at a position higher by the thickness of the insulating plates 47A to 47C.

なお、上記構造のミラー装置２０では、ヒンジ３５Ａ〜３５Ｃ、回動板４１Ａ〜４１Ｃ、軸４２Ａ〜４２Ｃ、４３Ａ〜４３Ｃ、電極部４５Ａ〜４５Ｃ、電極板４８Ａ〜４８Ｃおよび制御回路６０によりミラー駆動手段が構成され、制御回路６０を除く部分が駆動機構となる。 In the mirror device 20 having the above-described structure, the hinges 35A to 35C, the rotating plates 41A to 41C, the shafts 42A to 42C, 43A to 43C, the electrode portions 45A to 45C, the electrode plates 48A to 48C, and the control circuit 60 are used. And the part excluding the control circuit 60 is a drive mechanism.

このように構成されたミラー装置２０では、図３に示しているように、制御回路６０から、基板３１の導電層１０２を基準電位として、各電極板４８Ａ〜４８Ｃに直流電圧Ｖａ〜Ｖｃを印加することで、可動ミラー３２を、指定された方向情報に対応した向きに設定することができる。 In the mirror device 20 configured as described above, as shown in FIG. 3, the control circuit 60 applies the DC voltages Va to Vc to the electrode plates 48A to 48C using the conductive layer 102 of the substrate 31 as a reference potential. As a result, the movable mirror 32 can be set in a direction corresponding to the designated direction information.

即ち、各電極板４８Ａ〜４８Ｃに直流電圧を印加しない場合には、図７の（ａ）に示しているように、可動ミラー３２の反射面は設計上基板３１と平行となっており、この状態で、基板３１と平行な面に対して例えば入射光Ｐ１が角度θ１で入射した場合、反射面から出射される光Ｐ２も基板３１と平行な面と直交し且つ入射光Ｐ１の光路を含む面内で角度θ１で出射される。 That is, when a DC voltage is not applied to each of the electrode plates 48A to 48C, as shown in FIG. 7A, the reflecting surface of the movable mirror 32 is parallel to the substrate 31 by design. In this state, for example, when the incident light P1 is incident on the surface parallel to the substrate 31 at an angle θ1, the light P2 emitted from the reflecting surface is also orthogonal to the surface parallel to the substrate 31 and includes the optical path of the incident light P1. The light is emitted at an angle θ1 in the plane.

そして、例えば、電極板４８Ａ〜４８Ｃのうち、例えば電極板４８Ｂ、４８Ｃに絶対値がゼロボルトより大きい同一電圧を与え、電極板４８Ａに電圧ゼロボルトを与えると、電極板４８Ｂ、４８Ｃの電極４９と回動板４１Ｂ、４１Ｃの電極４６との間に静電的な引力が生じて、図７の（ｂ）のように、回動板４１Ｂ、４１Ｃが、軸４２Ｂ、４２Ｃ、４３Ｂ、４３Ｃを中心に、その先端側が下がる方向（絶縁層１０１方向）に回動する。 For example, among the electrode plates 48A to 48C, when the same voltage having an absolute value greater than zero volts is applied to, for example, the electrode plates 48B and 48C and a voltage of zero volts is applied to the electrode plate 48A, An electrostatic attractive force is generated between the electrodes 46 of the moving plates 41B and 41C, and the rotating plates 41B and 41C are centered on the shafts 42B, 42C, 43B and 43C as shown in FIG. 7B. , It rotates in the direction in which the tip side is lowered (direction of the insulating layer 101).

このため、可動ミラー３２は、図７の（ｃ）のように、入射光Ｐ１の光路を含む面内で角度Δθだけ傾く。このとき、各回動板４１Ａ〜４１Ｃの先端から可動ミラー３２の縁部までの距離は大きくなるが、その間に生じる張力により各ヒンジ３５Ａ〜３５Ｃが伸長するので、可動ミラー３２の角度は円滑に変化し、電極４６、４９の間に生じる引力と、軸４２Ａ〜４２Ｃ、４３Ａ〜４３Ｃ、ヒンジ３５Ａ〜３５Ｃのバネ定数に依存した復帰力とが釣り合った状態で停止する。 Therefore, as shown in FIG. 7C, the movable mirror 32 is inclined by an angle Δθ within a plane including the optical path of the incident light P1. At this time, the distance from the tip of each of the rotating plates 41A to 41C to the edge of the movable mirror 32 increases, but the hinges 35A to 35C extend due to the tension generated therebetween, so the angle of the movable mirror 32 changes smoothly. Then, it stops in a state where the attractive force generated between the electrodes 46 and 49 and the restoring force depending on the spring constants of the shafts 42A to 42C, 43A to 43C and the hinges 35A to 35C are balanced.

このように可動ミラー３２が所定角度Δθ傾くことにより、可動ミラー３２からの出射光Ｐ２は、基板３１の表面に対してθ１＋２Δθの角度で出射されることになる。 As described above, the movable mirror 32 is inclined by the predetermined angle Δθ, so that the outgoing light P2 from the movable mirror 32 is emitted at an angle of θ1 + 2Δθ with respect to the surface of the substrate 31.

この出射光Ｐ２の出射方向は、各電極第４８Ａ〜４８Ｃに印加する電圧を任意に設定することで、所定範囲内で３次元的に任意に変化させることができる。 The emission direction of the emitted light P2 can be arbitrarily changed three-dimensionally within a predetermined range by arbitrarily setting the voltage applied to each of the electrodes 48A to 48C.

なお、図示しないが、各電極板４８Ａ〜４８Ｃにゼロでない同一電圧を印加した場合、回動板４１Ａ〜４１Ｃが同一角度回動するので、可動ミラー３２は基板３１に対して平行な状態で下面側（絶縁層１０１側）へ下降することになる。この場合、出射光Ｐ２の角度は変化しないが、光路は上下方向に平行移動する。 Although not shown, when the same non-zero voltage is applied to each of the electrode plates 48A to 48C, the rotating plates 41A to 41C rotate the same angle, so that the movable mirror 32 is parallel to the substrate 31 in the lower surface. It will descend to the side (insulating layer 101 side). In this case, the angle of the outgoing light P2 does not change, but the optical path translates in the vertical direction.

また、この構造のミラー装置２０では、可動ミラー３２自身に直接力を与えずに、回動板４１Ａ〜４１Ｃに与えた回動力をヒンジ３５Ａ〜３５Ｃを介して可動ミラー３２に伝達しているので、可動ミラー３２に歪みが生じにくく、良好な特性を維持できる。 Further, in the mirror device 20 having this structure, the rotational force applied to the rotating plates 41A to 41C is transmitted to the movable mirror 32 via the hinges 35A to 35C without directly applying force to the movable mirror 32 itself. The movable mirror 32 is hardly distorted, and good characteristics can be maintained.

さらに、回動板４１Ａ〜４１Ｃの回動中心を電極側に近づけることで、先端側の移動量を大きくすることができ、低電圧駆動で大きな角度変化を与えることができる。 Furthermore, by moving the rotation center of the rotation plates 41A to 41C closer to the electrode side, the amount of movement on the tip side can be increased, and a large angle change can be given by low voltage driving.

なお、この実施形態では、可動ミラー３２を、ヒンジ３５Ａ〜３５Ｃを介して３つの回動板４１Ａ〜４１Ｃで３方から支持していたが、可動ミラー３２の周りに、回動板を含む駆動機構を４組以上設けてもよく、また、回動範囲は狭まるが、図８のように、一組だけ回動板を設けずにヒンジ３５Ａの他端側を基板３１に連結してもよい。 In this embodiment, the movable mirror 32 is supported from three directions by the three rotation plates 41A to 41C via the hinges 35A to 35C. However, the drive including the rotation plate around the movable mirror 32. Four or more sets of mechanisms may be provided, and the rotation range is narrowed. However, as shown in FIG. 8, the other end of the hinge 35A may be connected to the substrate 31 without providing a single set of rotation plates. .

また、この実施形態では、各電極板４８Ａ〜４８Ｃを基板３１の表面側に設けていたが、電極板４８を基板３１の反対面に配置してもよい。 In this embodiment, the electrode plates 48 </ b> A to 48 </ b> C are provided on the surface side of the substrate 31, but the electrode plate 48 may be disposed on the opposite surface of the substrate 31.

また、可動ミラー３２の表面に例えばＡｕ等からなるＨＲ膜３３を蒸着した場合に、その外縁部に反りが発生して、平行度が低下する場合があるが、このような場合には、図９に示すように、可動ミラー３２の外縁部にスリット５１Ａ〜５１Ｃを形成することで、ミラーの反りを防止し、より良好な選択特性を得ることができる。 Further, when the HR film 33 made of, for example, Au or the like is deposited on the surface of the movable mirror 32, the outer edge portion may be warped and the parallelism may be lowered. As shown in FIG. 9, by forming the slits 51A to 51C in the outer edge portion of the movable mirror 32, it is possible to prevent the mirror from warping and obtain better selection characteristics.

また、ミラー２２の形状や基板３１の穴３１ａ〜３１ｄの形状については上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。 Further, the shape of the mirror 22 and the shapes of the holes 31a to 31d of the substrate 31 are not limited to the above embodiment, and can be variously modified.

また、図１０に示すミラー装置２０′のように、基板３１の形状を大きくし、穴３１ａ〜３１ｄ、可動ミラー３２およびこれを駆動する機構を複数組設けてアレー化することもできる。このアレー化したミラー装置では、多チャンネル光切り換え装置の切り換え部として利用できる。なお、図１０ではアレー配置を４列４段にしているが、この配置は任意である。 Further, like the mirror device 20 'shown in FIG. 10, the shape of the substrate 31 can be increased, and a plurality of holes 31a to 31d, the movable mirror 32, and a mechanism for driving the holes 31 can be provided to form an array. This arrayed mirror device can be used as a switching unit of a multi-channel light switching device. In FIG. 10, the array arrangement is four rows and four stages, but this arrangement is arbitrary.

本発明の実施形態の斜視図A perspective view of an embodiment of the present invention 実施形態の分解斜視図Exploded perspective view of the embodiment 実施形態の平面図Plan view of the embodiment 実施形態の背面図Back view of the embodiment 図３のＡ１−Ａ２線断面図A1-A2 cross-sectional view of FIG. 図３のＡ３−Ａ４線断面図A3-A4 cross-sectional view of FIG. 実施形態の動作を説明するための概略図Schematic for explaining the operation of the embodiment 実施形態の変形例を示す図The figure which shows the modification of embodiment 可動ミラーの外縁にスリットを設けた例を示す図The figure which shows the example which provided the slit in the outer edge of a movable mirror アレー化した例を示す図Diagram showing an example of an array ビーム方向を３次元的に変化できる機構を有する従来装置の構成および動作を説明するための概略断面図Schematic sectional view for explaining the configuration and operation of a conventional apparatus having a mechanism capable of three-dimensionally changing the beam direction

Explanation of symbols

２０、２０′……ミラー装置、３１……基板、３２……可動ミラー、３３……ＨＲ膜、３５Ａ〜３５Ｃ……ヒンジ、４１Ａ〜４１Ｃ……回動板、４２Ａ〜４２Ｃ、４３Ａ〜４３Ｃ……軸、４５Ａ〜４５Ｃ……電極部、４６……電極、４７Ａ〜４７Ｃ……絶縁板、４８Ａ〜４８Ｃ……電極板、４９……電極、５１Ａ〜５１Ｃ……スリット、６０……制御回路 20, 20 '... mirror device, 31 ... substrate, 32 ... movable mirror, 33 ... HR film, 35A-35C ... hinge, 41A-41C ... rotating plate, 42A-42C, 43A-43C ... ... Axis, 45A to 45C ... Electrode section, 46 ... Electrode, 47A to 47C ... Insulating plate, 48A to 48C ... Electrode plate, 49 ... Electrode, 51A to 51C ... Slit, 60 ... Control circuit

Claims

A substrate (31);
A movable mirror (32) formed on the substrate and having one surface formed with high reflectivity;
In a mirror device having mirror driving means for changing the angle of the movable mirror,
The movable mirror is disposed inside holes (31a to 31d) formed in the substrate,
The mirror driving means includes
A pair of shafts that extend inward to form a straight line from different positions on the outer edge of the hole, perpendicular to a line from the center of the movable mirror to the outer edge of the substrate, and are twistable in the longitudinal direction ( 42, 43),
A rotating plate (41) disposed inside the hole, the outer edge of which is connected to the distal ends of the pair of shafts, and is supported rotatably about the pair of shafts;
A flexible hinge (35) for connecting between the outer edge of the movable mirror and one end of the rotating plate;
A pair of electrodes (46, 49) for applying a voltage between the other end of the rotating plate and the outer edge of the substrate to give the rotating plate a rotational force about the axis. Drive mechanism,
A mirror device, wherein a plurality of sets of the drive mechanisms are provided around the movable mirror.

The mirror device according to claim 1, wherein slits (51A to 51C) are formed in an outer edge portion of the movable mirror.

3. The mirror device according to claim 1, wherein a plurality of sets of the hole, the movable mirror, and the mirror driving means are provided on the substrate.