マイクロ揺動素子およびマイクロ揺動素子駆動方法
【課題】マイクロ揺動素子について、可動部における回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現すること。
【解決手段】本発明のマイクロ揺動素子Ｘ３は、可動部３１０と、フレーム３２０と、可動部３１０およびフレーム３２０を連結し、且つ、フレーム３２０に対する可動部３１０の回転動作における回転軸心Ａ３を規定する、連結部３３０と、回転軸心Ａ３から相対的に遠い箇所に回転動作の駆動力を発生させるための駆動機構３４０，３５０と、回転軸心Ａ３に相対的に近い箇所に回転動作の駆動力を発生させるための駆動機構３６０，３７０とを備える。
【解決手段】本発明のマイクロ揺動素子Ｘ３は、可動部３１０と、フレーム３２０と、可動部３１０およびフレーム３２０を連結し、且つ、フレーム３２０に対する可動部３１０の回転動作における回転軸心Ａ３を規定する、連結部３３０と、回転軸心Ａ３から相対的に遠い箇所に回転動作の駆動力を発生させるための駆動機構３４０，３５０と、回転軸心Ａ３に相対的に近い箇所に回転動作の駆動力を発生させるための駆動機構３６０，３７０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転変位可能な可動部を有する例えばマイクロミラー素子などのマイクロ揺動素子およびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な技術分野において、マイクロマシニング技術により形成される微小構造を有する素子の応用化が図られている。例えば光通信技術の分野においては、光反射機能を有する微小なマイクロミラー素子が注目されている。
【０００３】
光通信においては、光ファイバを媒体として光信号が伝送され、また、光信号の伝送経路を或るファイバから他のファイバへと切換えるべく、一般に、いわゆる光スイッチング装置が使用される。良好な光通信を達成するうえで光スイッチング装置に求められる特性としては、切換え動作における、大容量性、高速性、高信頼性などが挙げられる。これらの観点より、光スイッチング装置としては、マイクロマシニング技術により作製されるマイクロミラー素子を組み込んだものに対する期待が高まっている。マイクロミラー素子によると、光スイッチング装置における入力側の光伝送路と出力側の光伝送路との間で、光信号を電気信号に変換せずに光信号のままでスイッチング処理を行うことができ、上掲の特性を得るうえで好適だからである。
【０００４】
マイクロミラー素子は、光を反射するためのミラー面を備え、当該ミラー面の揺動により光の反射方向を変化させることができる。ミラー面を揺動するうえで静電力を利用する静電駆動型のマイクロミラー素子が、多くの装置で採用されている。静電駆動型マイクロミラー素子は、いわゆる表面マイクロマシニング技術により製造されるマイクロミラー素子と、いわゆるバルクマイクロマシニング技術により製造されるマイクロミラー素子とに、大きく２つに類別することができる。
【０００５】
表面マイクロマシニング技術では、基板上において、各構成部位に対応する材料薄膜を所望のパターンに加工し、このようなパターンを順次積層することにより、支持体、ミラー面および電極部など、素子を構成する各部位や、後に除去される犠牲層を形成する。一方、バルクマイクロマシニング技術では、材料基板自体をエッチングすることにより支持体やミラー部などを所望の形状に成形し、必要に応じてミラー面や電極を薄膜形成する。バルクマイクロマシニング技術については、例えば下記の特許文献１〜３に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１９０００７号公報
【特許文献２】特開平１０−２７０７１４号公報
【特許文献３】特開平２０００−３１５０２号公報
【０００７】
マイクロミラー素子に要求される技術的事項の一つとして、光反射を担うミラー面の平面度が高いことが挙げられる。しかしながら、表面マイクロマシニング技術によると、最終的に形成されるミラー面が薄いためにミラー面が湾曲し易く、従って、広面積のミラー面において高い平面度を達成するのが困難である。これに対し、バルクマイクロマシニング技術によると、相対的に分厚い材料基板自体をエッチング技術により削り込んでミラー部を構成して当該ミラー部上にミラー面を設けるため、広面積のミラー面であっても、その剛性を確保することができる。その結果、充分に高い光学的平面度を有するミラー面を形成することが可能である。
【０００８】
図４３および図４４は、バルクマイクロマシニング技術によって作製される従来の静電駆動型マイクロミラー素子Ｘ８を表す。図４３は、マイクロミラー素子Ｘ８の分解斜視図であり、図４４は、組み立てられた状態のマイクロミラー素子Ｘ８における図４３の線XXXXIV−XXXXIVに沿った断面図である。
【０００９】
マイクロミラー素子Ｘ８は、ミラー基板８０とベース基板８６とが積層する構造を有する。ミラー基板８０は、ミラー部８１と、フレーム８２と、これらを連結する一対のトーションバー８３とからなる。導電性を有するシリコン基板などの所定の材料基板に対して、その片面側からエッチングを施すことにより、ミラー基板８０におけるミラー部８１、フレーム８２、および一対のトーションバー８３の外郭形状を成形することができる。ミラー部８１の表面には、ミラー面８４が設けられている。ミラー部８１の裏面には、一対の電極８５ａ，８５ｂが設けられている。一対のトーションバー８３は、ミラー部８１の後述の回転動作における軸心Ａ８を規定する。ベース基板８６には、ミラー部８１の電極８５ａに対向する電極８７ａ、および、電極８５ｂに対向する電極８７ｂが、設けられている。
【００１０】
マイクロミラー素子Ｘ８においては、ミラー基板８０のフレーム８２に電位を付与すると、フレーム８２と同一の導体材料により一体的に成形されている一対のトーションバー８３およびミラー部８１を介して、電極８５ａおよび電極８５ｂに電位が伝達される。したがって、フレーム８２に所定の電位を付与することにより、電極８５ａ，８５ｂを例えば正に帯電させることができる。この状態において、ベース基板８６の電極８７ａを負に帯電させると、電極８５ａと電極８７ａの間に静電引力が発生し、ミラー部８１は、一対のトーションバー８３を捩りながら、図４４に示すように矢印Ｍ８の方向に回転する。ミラー部８１は、電極間の静電引力と各トーションバー８３の捩り抵抗力の総和とが釣合う角度まで揺動し得る。これに代えて、ミラー部８１の電極８５ａ，８５ｂを正に帯電させた状態で電極８７ｂを負に帯電させると、電極８５ｂと電極８７ｂの間に静電引力が発生し、ミラー部８１は、矢印Ｍ８とは反対の方向に回転する。以上のようなミラー部８１の揺動駆動により、ミラー面８４により反射される光の反射方向を切り換えることができる。
【００１１】
マイクロミラー素子Ｘ８において、ミラー部８１の回転変位について大角度を達成するためには、ミラー基板８０とベース基板８６の機械的接触を回避すべく、当該ミラー基板８０とベース基板８６の間隔を充分に確保する必要がある。しかしながら、電極８５ａ，８７ａ間や電極８５ｂ，８７ｂ間に生ずる静電力は、電極間距離が増大するほど低下する傾向にあるため、ミラー基板８０とベース基板８６の間隔を充分に確保したうえでミラー部８１を適切に駆動するためには、各電極対間に対して印加すべき駆動電圧を相当程度にまで増大しなければならない。駆動電圧の増大は、素子の構成上、或は小電力化の観点から、好ましくない場合が多い。
【００１２】
図４５は、バルクマイクロマシニング技術によって作製される従来の他のマイクロミラー素子Ｘ９の一部省略斜視図である。マイクロミラー素子Ｘ９は、上面にミラー面９４が設けられたミラー部９１と、フレーム９２（一部省略）と、これらを連結する一対のトーションバー９３とを有する。ミラー部９１には、その一対の端部に櫛歯電極９１ａ，９１ｂが形成されている。フレーム９２には、櫛歯電極９１ａ，９１ｂに対応して、内方に延びる一対の櫛歯電極９２ａ，９２ｂが形成されている。一対のトーションバー９３は、フレーム９２に対するミラー部９１の回転動作の軸心Ａ９を規定している。
【００１３】
このような構成のマイクロミラー素子Ｘ９においては、静電力を発生させるために近接して設けられた一組の櫛歯電極、例えば櫛歯電極９１ａおよび櫛歯電極９２ａは、電圧非印加時には、図４６（ａ）に示すように、２段に分れた配向をとる。一方、所定電圧印加
時には、図４６（ｂ）に示すように、櫛歯電極９１ａが櫛歯電極９２ａに引き込まれ、これによりミラー部９１が回転する。より具体的には、例えば、櫛歯電極９１ａを正に帯電させ、櫛歯電極９２ａを負に帯電させると、ミラー部９１が、一対のトーションバー９３を捩りながら軸心Ａ９まわりに回転する。このようなミラー部９１の揺動駆動により、ミラー部９１上に設けられたミラー面９４により反射される光の反射方向を切り換えることができる。櫛歯電極対によるこのような駆動に要求される駆動電圧は、上述のマイクロミラー素子Ｘ８における平板電極対による駆動に要求される駆動電圧よりも、低い傾向にあることが知られている。
【００１４】
図４７は、マイクロミラー素子Ｘ９の製造方法を表す。図４７においては、図４５に示すミラー部９１の一部、フレーム９２、トーションバー９３、および一組の櫛歯電極９１ａ，９２ａの一部の形成過程を、一の断面の変化として表す。当該一の断面は、加工が施される材料基板（ウエハ）における単一のマイクロスイッチング素子形成区画に含まれる複数の断面を、モデル化して連続断面として表したものである。
【００１５】
マイクロミラー素子Ｘ９の製造方法においては、まず、図４７（ａ）に示すようなウエハＳ９を用意する。ウエハＳ９は、いわゆるＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウエハであり、シリコン層９０１と、シリコン層９０２と、これらの間の絶縁層９０３とからなる積層構造を有する。次に、図４７（ｂ）に示すように、シリコン層９０１に対して所定のマスクを介して異方性エッチング処理を行うことにより、シリコン層９０１において成形されるべき構造部（ミラー部９１、フレーム９２の一部、トーションバー９３、櫛歯電極９１ａ）を形成する。次に、図４７（ｃ）に示すように、シリコン層９０２に対して所定のマスクを介して異方性エッチング処理を行うことにより、シリコン層９０２において成形されるべき構造部（フレーム９２の一部、櫛歯電極９２ａ）を形成する。次に、図４７（ｄ）に示すように、絶縁層９０３に対して等方性エッチングを行うことにより、絶縁層９０３において露出する箇所を除去する。このようにして、ミラー部９１、フレーム９２、トーションバー９３、および一組の櫛歯電極９１ａ，９２ａが形成される。他組の櫛歯電極９１ｂ，９２ｂも櫛歯電極９１ａ，９１ｂと同様にして形成される。
【００１６】
マイクロミラー素子Ｘ９では、ミラー部９１の回転動作に伴って櫛歯電極９１ａ，９１ｂが変位するため、櫛歯電極９１ａ，９１ｂは、ミラー部９１の所望の傾斜角度に見合った充分な厚さを有する必要がある。そのため、マイクロミラー素子Ｘ９のミラー部９１の回転変位について大角度を達成するためには、回転動作方向において櫛歯電極９１ａ，９１ｂを長く設計し、駆動電極のストローク（適切に駆動力を発生し得る限りにおいて許容される、回転動作方向における電極対の相対的な可動範囲）を充分な長さに確保する必要がある。長いストロークを確保するためには、上述の製造方法において、必要なストローク長に応じた分厚いシリコン層９０１，９０２を有する材料基板Ｓ９に対して加工を施す必要がある。しかしながら、各電極歯の幅が相当程度に小さい櫛歯電極９１ａ，９１ｂを、充分に分厚いシリコン層９０１，９０２に対してエッチング等の加工を施すことによって高精度に形成するのは、困難な傾向にある。
【００１７】
加えて、マイクロミラー素子Ｘ９では、ミラー部９１が櫛歯電極９１ａ，９１ｂと同一の厚さに形成されるので、回転動作方向において長い櫛歯電極９１ａ，９１ｂの形成は、分厚いミラー部９１の形成を必然的に伴ってしまう。ミラー部９１が分厚いほど、ミラー部９１の質量、従ってそのイナーシャは、大きい。その結果、ミラー部９１の回転動作について、所望される速さでの駆動を達成できない場合が生ずる。
【００１８】
このように、従来のマイクロミラー素子Ｘ９においては、ミラー部９１について、回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに困難性を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、可動部における回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに適したマイクロ揺動素子およびマイクロ揺動素子駆動方法を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の第１の側面によるとマイクロ揺動素子が提供される。このマイクロ揺動素子は、可動主部と、第１および第２フレームと、可動主部および第１フレームを連結し且つ当該第１フレームに対する当該可動主部の第１回転動作における第１回転軸心を規定する第１連結部と、第１および第２フレームを連結し且つ当該第２フレームに対する当該第１フレームおよび可動主部の第２回転動作における第２回転軸心を規定する第２連結部と、第１回転動作の駆動力を発生させるための第１駆動機構と、第２回転動作の駆動力を発生させるための第２駆動機構と、を備える。本素子では、第１回転軸心および第２回転軸心は直交していない。第１駆動機構は例えば一組の櫛歯電極よりなり、この場合、一方の櫛歯電極は可動主部に対して一体的に設けられており、他方の櫛歯電極は第１フレームに対して一体的に設けられている。また、第２駆動機構は例えば一組の櫛歯電極よりなり、この場合、一方の櫛歯電極は第１フレームに対して一体的に設けられており、他方の櫛歯電極は第２フレームに対して一体的に設けられている。
【００２１】
このような構成のマイクロ揺動素子においては、可動主部の第１回転動作および第２回転動作には共通の変位成分が含まれる。すなわち、当該共通変位成分における総変位量は、第１回転動作に由来する変位量と、第２回転動作に由来する変位量との、和に相当する。したがって、共通変位成分については、第１および第２駆動機構の各ストロークが重畳的に寄与して長いストロークが確保されることとなる。例えば、第１回転軸心および第２回転軸心が一致する場合には、第１回転動作の変位成分と第２回転動作の変位成分とは全て一致し、可動主部の回転変位量の全てが第１回転動作の変位量と第２回転動作の変位量との和に相当し、その結果、可動主部の回転変位については、第１および第２駆動機構の各ストロークよりも実効的に長いストロークが確保される。２種類の駆動機構のストロークの重畳的寄与により実効的な長ストロークが確保されるので、例えば一組の櫛歯電極よりなる各駆動機構について比較的薄く（回転動作方向において比較的短く）形成することができる。そのため、駆動機構の厚さが反映された厚さで形成される傾向にある可動部（可動主部および第１フレーム）についても、比較的薄く形成することができる。薄い可動部ほど、軽量であり、高い動作速度を実現するのに好適である。このように、本発明の第１の側面のマイクロ揺動素子は、可動主部について回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに適しているのである。
【００２２】
本発明の第１の側面において、好ましくは、第１連結部は、可動主部に近接するほど幅太な空隙部を有する。これと共に、又は、これに代えて、第２連結部は、第１フレームに接近するほど幅太な空隙部を有していてもよい。このような構成は、所望の回転変位に例えば直交する不要な変位成分を低減するうえで、好適である。
【００２３】
本発明の第２の側面によると他のマイクロ揺動素子が提供される。このマイクロ揺動素子は、可動部と、フレームと、可動部およびフレームを連結し且つ当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、回転軸心から相対的に遠い箇所にて回転動作の駆動力を発生させるための第１駆動機構と、回転軸心に相対的に近い箇所にて回転動作の駆動力を発生させるための第２駆動機構と、を備える。第１駆動機構は例えば一組の櫛歯電極よりなり、この場合、一方の櫛歯電極は可動部に対して一体的に設けられており、他方の櫛歯電極はフレームに対して一体的に設けられている。また、第２櫛歯電極も例えば一組の櫛歯電極よりなり、この場合、一方の櫛歯電極は可動部に対し
て一体的に設けられており、他方の櫛歯電極はフレームに対して一体的に設けられている。
【００２４】
このような構成のマイクロ揺動素子においては、可動部の回転動作の駆動力としてより大きな回転トルクを発生させるうえでは、第１駆動機構は第２駆動機構より適しており、且つ、より長いストロークを確保するうえでは第２駆動機構は第１駆動機構より適している。本発明の第２の側面のマイクロ揺動素子では、２種類の駆動機構のこのような特長を有効に活用することにより、可動部について良好な回転動作を実現することができる。例えば、可動部の変位量が小角度範囲内にある場合には、主に第１駆動機構に頼って大きな回転トルクを発生させることができ、大角度範囲にある場合には、第２駆動機構の相対的に長いストロークにわたって当該第２駆動機構により所定の回転トルクを持続させることができる。大きな回転トルクの発生に適した駆動機構と大きなストロークを確保するのに適した駆動機構とを併せて具備する本マイクロ揺動素子においては、各駆動機構における各櫛歯電極を過度に厚くせずとも、実効的な長ストロークを確保することが可能である。したがって、本発明の第２の側面のマイクロ揺動素子は、可動部における回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに適しているのである。
【００２５】
本発明の第１および第２の側面において、好ましくは、第１駆動機構および第２駆動機構は、共通の制御下で作動可能に構成されている。この場合、第１駆動機構および第２駆動機構は、電気的に並列に接続されているのが好ましい。第１駆動機構および第２駆動機構は、或は、電気的に分離され、相互に独立した制御下で作動可能に構成されていてもよい。
【００２６】
本発明の第３の側面によると他のマイクロ揺動素子が提供される。このマイクロ揺動素子は、可動部と、フレームと、可動部およびフレームを連結し且つ当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、回転軸心までの距離が連続的に変化する箇所にわたって回転動作の駆動力を発生させるための駆動機構と、を備える。駆動機構は例えば一組の櫛歯電極よりなり、この場合、一方の櫛歯電極は可動部に対して一体的に設けられており、他方の櫛歯電極はフレームに対して一体的に設けられている。
【００２７】
このような構成のマイクロ揺動素子では、単一の駆動機構に、第２の側面における第１および第２駆動機構が包含されている。したがって、本発明の第３の側面によると、第２の側面に関して上述したのと同様の効果が奏される。加えて、第３の側面によると、単一駆動機構内にて発生される回転トルクは、所定の回転動作範囲にわたって連続的に緩やかに変化する傾向にある。このような特長は、可動部について良好な回転駆動を達成するうえで好適である。
【００２８】
本発明の第４の側面によると他のマイクロ揺動素子が提供される。このマイクロ揺動素子は、可動部と、フレームと、可動部およびフレームを連結し且つ当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を含む駆動機構と、を備える。第１櫛歯電極および／または第２櫛歯電極は、電気的に分離され且つ回転動作の方向に並列する第１導体部および第２導体部、を含む電極歯を有する。例えば、第１櫛歯電極は可動部に対して一体的に設けられており、第２櫛歯電極はフレームに対して一体的に設けられている。
【００２９】
本素子において、第１櫛歯電極および／または第２櫛歯電極の第１導体部および第２導体部は、可動部の回転動作方向に並列している。このような構成は、当該櫛歯電極対について、大きな相対的可動範囲すなわち長いストロークを確保するうえで好適である。また、単一の櫛歯電極に含まれる第１導体部および第２導体部については、互いに電気的に分
離しているため、印加電圧を独立に制御することが可能である。このような第１および第２導体部を櫛歯電極対の少なくとも一方に有する本揺動素子は、可動部について回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに適している。
【００３０】
本発明の第５の側面によると他のマイクロ揺動素子が提供される。このマイクロ揺動素子は、可動部と、フレームと、可動部およびフレームを連結し且つ当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を含む駆動機構と、を備える。第１櫛歯電極は、電気的に接続され且つ回転動作の方向に並列する第１導体部および第２導体部、を含む電極歯を有する。第２櫛歯電極は、非駆動時には第１導体部に対向し且つ第２導体部に対向しない第３導体部、を含む電極歯を有する。例えば、第２櫛歯電極は可動部に対して一体的に設けられており、第１櫛歯電極はフレームに対して一体的に設けられている。
【００３１】
本素子においては、第２櫛歯電極の第３導体部との間で静電引力を生じ得る第１櫛歯電極の第１導体部および第２導体部は、可動部の回転動作方向に並列している。このような構成は、当該櫛歯電極対について、大きな相対的可動範囲すなわち長いストロークを確保するうえで好適である。また、第２櫛歯電極（第３導体部）がフレームに対して一体的に設けられており、且つ、第１櫛歯電極が可動部に対して一体的に設けられている場合、第２櫛歯電極（第３導体部）について比較的薄く（回転動作方向において比較的短く）形成することができるため、第２櫛歯電極（第３導体部）の厚さが反映された厚さで形成される傾向にある可動部についても、比較的薄く形成することができる。薄い可動部ほど、軽量であり、高い動作速度を実現するのに好適である。このような櫛歯電極対を有する本揺動素子は、可動部について回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに適している。
【００３２】
本発明の第５の側面において、好ましくは、第１導体部および第３導体部は、回転動作方向における長さが異なる。
【００３３】
本発明の第１から第５の側面において、好ましくは、駆動機構を構成する一組の櫛歯電極の少なくとも一方は、基部と、当該基部から延出する電極歯とを有し、当該電極歯は、基部側の端部にかけて幅または厚さの漸増する部位を有する。或は、好ましくは、駆動機構を構成する一組の櫛歯電極の少なくとも一方は、基部と、当該基部から延出する電極歯とを有し、当該電極歯は、他方の櫛歯電極に接近するにつれて幅が漸増する部位を有する。
【００３４】
本発明の第２から第５の側面において、好ましくは、連結部は、可動部に近接するほど幅太な空隙部を有する。このような構成は、所望の回転変位に例えば直交する不要な変位成分を低減するうえで好適である。
【００３５】
本発明の第６の側面によるとマイクロ揺動素子駆動方法が提供される。本方法により駆動されるマイクロ揺動素子は、可動部と、フレームと、当該可動部およびフレームを連結して当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、を備える。第１櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第１導体部および第２導体部、を含む電極歯を有する。このような第１櫛歯電極は、例えばフレームに対して一体的に設けられている。第２櫛歯電極は、非駆動時には第１導体部に対向し且つ第２導体部に対向しない第３導体部、を含む電極歯を有する。このような第２櫛歯電極は、例えば可動部に対して一体的に設けられている。本方法は、第２導体部および第３導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第１工程と、第１工程の後に、第１導体部および第３導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向とは
反対の第２方向に回転動作させるための第２工程と、を含む。
【００３６】
本方法においては、第２櫛歯電極の第３導体部との間で静電引力を生じ得る第１櫛歯電極の第１導体部および第２導体部は、可動部の回転動作方向に並列している。したがって、本方法は、当該櫛歯電極対について、大きな相対的可動範囲すなわち長いストロークを確保するうえで好適である。また、本方法における第１および第２櫛歯電極においては、第１方向への回転動作のために駆動力が発生されるとともに、第１方向とは反対の第２方向への回転動作のためにも駆動力が発生される。一組の櫛歯電極において両方向への駆動力を生ずる本方法は、両方向への回転動作について高い動作速度を達成するうえで好適である。このように、本発明の第６の側面に係る駆動方法は、回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するうえで好適である。加えて、本方法によると、本発明の例えば第４の側面に係るマイクロ揺動素子を適切に駆動することができる。
【００３７】
本発明の第６の側面において、好ましくは、駆動対象のマイクロ揺動素子は、回転動作の駆動力を発生させるための第３櫛歯電極および第４櫛歯電極を更に備える。第３櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第４導体部および第５導体部、を含む電極歯を有する。このような第３櫛歯電極は、例えばフレームに対して一体的に設けられている。第３櫛歯電極および上述の第１櫛歯電極は、可動部の回転軸心について例えば対称的に配設されている。また、第４櫛歯電極は、非駆動時には第４導体部に対向し且つ第５導体部に対向しない第６導体部、を含む電極歯を有する。このような第４櫛歯電極は、例えば可動部に対して一体的に設けられている。第４櫛歯電極および上述の第２櫛歯電極は、可動部の回転軸心について例えば対称的に配設されている。マイクロ揺動素子がこのような構成を具備する場合において、第６の側面の駆動方法は、好ましくは、第２工程の後に、第５導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第３工程と、第３工程の後に、第４導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第４工程と、を更に含む。
【００３８】
本発明の第６の側面において、好ましくは、第２工程では、第４導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させる。好ましくは、第４工程では、第１導体部および第３導体部の間に静電引力を発生させる。また、好ましくは、第１、第２、第３、および第４工程は、各々、回転動作における４分の１周期に相当する期間行なわれる。
【００３９】
本発明の第７の側面によると他のマイクロ揺動素子駆動方法が提供される。本方法により駆動されるマイクロ揺動素子は、可動部と、フレームと、当該可動部およびフレームを連結して当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、当該第１および第２櫛歯電極よりも回転軸心に近い箇所にて回転動作の駆動力を発生させるための第３櫛歯電極および第４櫛歯電極と、を備える。第１および第３櫛歯電極は、例えばフレームに対して一体的に設けられている。第２および第４櫛歯電極は、例えば可動部に対して一体的に設けられている。本方法は、第１櫛歯電極および第２櫛歯電極の間に静電引力を発生させるとともに第３櫛歯電極および第４櫛歯電極の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第１工程と、第３櫛歯電極および第４櫛歯電極の間に、第１工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第２工程と、を含む。
【００４０】
本方法によると、本発明の第２の側面に係るマイクロ揺動素子を適切に駆動することができ、回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現することが可能である。
【００４１】
本発明の第７の側面の駆動方法は、好ましくは、第２工程の後に、第１櫛歯電極および
第２櫛歯電極の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向とは反対の第２方向に回転動作させるための第３工程を更に含む。好ましくは、第１工程および第３工程は、併せて、回転動作における４分の１周期に相当する期間行なわれる。
【００４２】
本発明の第７の側面において、好ましくは、駆動対象のマイクロ揺動素子は、回転動作の駆動力を発生させるための第５櫛歯電極および第６櫛歯電極と、当該第５および第６櫛歯電極よりも回転軸心に近い箇所にて回転動作の駆動力を発生させるための第７櫛歯電極および第８櫛歯電極と、を更に備える。第５および第７櫛歯電極は、例えばフレームに対して一体的に設けられている。第６および第８櫛歯電極は、例えば可動部に対して一体的に設けられている。また、第５櫛歯電極および上述の第１櫛歯電極、第６櫛歯電極および上述の第２櫛歯電極、第７櫛歯電極および上述の第３櫛歯電極、第８櫛歯電極および上述の第４櫛歯電極は、各々、可動部の回転軸心について例えば対称的に配設されている。マイクロ揺動素子がこのような構成を具備する場合において、第７の側面の駆動方法は、好ましくは、第３工程の後に、第５櫛歯電極および第６櫛歯電極の間に静電引力を発生させるとともに第７櫛歯電極および第８櫛歯電極の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第４工程と、第７櫛歯電極および第８櫛歯電極の間に、第４工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第５工程と、を更に含む。
【００４３】
本発明の第７の側面の駆動方法は、好ましくは、第５工程の後に、第５櫛歯電極および第６櫛歯電極の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第６工程を更に含む。好ましくは、第５工程および第６工程は、併せて、回転動作における４分の１周期に相当する期間行なわれる。
【００４４】
本発明の第８の側面によると他のマイクロ揺動素子駆動方法が提供される。本方法により駆動されるマイクロ揺動素子は、可動部と、フレームと、当該可動部およびフレームを連結して当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、当該第１および第２櫛歯電極よりも回転軸心に近い箇所にて回転動作の駆動力を発生させるための第３櫛歯電極および第４櫛歯電極と、を備える。第１櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第１導体部および第２導体部、を含む電極歯を有する。第２櫛歯電極は、非駆動時には第１導体部に対向し且つ第２導体部に対向しない第３導体部、を含む電極歯を有する。第３櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第４導体部および第５導体部、を含む電極歯を有する。第４櫛歯電極は、非駆動時には第４導体部に対向し且つ第５導体部に対向しない第６導体部、を含む電極歯を有する。第１および第３櫛歯電極は、例えばフレームに対して一体的に設けられており、第２および第４櫛歯電極は、例えば可動部に対して一体的に設けられている。本方法は、第２導体部および第３導体部の間に静電引力を発生させるとともに第５導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第１工程と、第５導体部および第６導体部の間に、第１工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第２工程と、を含む。
【００４５】
このような構成は、上述の第６および第７の側面に係る構成を実質的に併有する。したがって、本発明の第８の側面によると、本発明の第２の側面に係るマイクロ揺動素子を駆動するに際し、可動部について回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現することが可能である。
【００４６】
本発明の第８の側面の駆動方法は、第２工程の後に、第１導体部および第３導体部の間、第２導体部および第３導体部の間、並びに、第４導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向とは反対の第２方向に回転動作させるため
の第３工程と、第１導体部および第３導体部、並びに、第４導体部および第６導体部の間に、第３工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第４工程と、を更に含む。
【００４７】
本発明の第８の側面において、好ましくは、駆動対象のマイクロ揺動素子は、回転動作の駆動力を発生させるための第５櫛歯電極および第６櫛歯電極と、当該第５および第６櫛歯電極よりも回転軸心に近い箇所にて回転動作の駆動力を発生させるための第７櫛歯電極および第８櫛歯電極と、を備える。第５櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第７導体部および第８導体部、を含む電極歯を有する。第６櫛歯電極は、非駆動時には第７導体部に対向し且つ第８導体部に対向しない第９導体部、を含む電極歯を有する。第７櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第１０導体部および第１１導体部、を含む電極歯を有する。第８櫛歯電極は、非駆動時には第１０導体部に対向し且つ第１１導体部に対向しない第１２導体部、を含む電極歯を有する。第５および第７櫛歯電極は、例えばフレームに対して一体的に設けられており、第６および第８櫛歯電極は、例えば可動部に対して一体的に設けられている。また、第５櫛歯電極および上述の第１櫛歯電極、第６櫛歯電極および上述の第２櫛歯電極、第７櫛歯電極および上述の第３櫛歯電極、第８櫛歯電極および上述の第４櫛歯電極は、各々、可動部の回転軸心について例えば対称的に配設されている。マイクロ揺動素子がこのような構成を具備する場合において、第８の側面の駆動方法は、第４工程の後に、第８導体部および第９導体部の間に静電引力を発生させるとともに第１１導体部および第１２導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第５工程と、第１１導体部および第１２導体部の間に、第５工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第６工程と、第６工程の後に、第７導体部および第９導体部の間、第８導体部および第９導体部の間、並びに、第１０導体部および第１２導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第７工程と、第７導体部および第９導体部、並びに、第１０導体部および第１２導体部の間に、第７工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第８工程と、を更に含む。
【００４８】
本発明の第８の側面において、好ましくは、第３工程および第４工程では、第７導体部および第９導体部の間、並びに、第１０導体部および第１２導体部の間に静電引力を発生させる。好ましくは、第７工程および第８工程では、第１導体部および第３導体部の間、並びに、第４導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
図１〜図７は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロミラー素子Ｘ１を表す。図１は、マイクロミラー素子Ｘ１の平面図であり、図２は、図１の線II−IIに沿った断面図である。また、図３〜図７は、各々、図１の線III−III、線IV−IV、線V−V、線VI−VI、および線VII−VIIに沿った断面図である。
【００５０】
マイクロミラー素子Ｘ１は、ミラー部１１０と、内フレーム１２０と、外フレーム１３０と、一対の連結部１４０と、一対の連結部１５０と、各々２つの駆動機構１６０，１７０，１８０，１９０とを備える。また、マイクロミラー素子Ｘ１は、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、いわゆるＳＯＩ（silicon on insulator）基板である材料基板に対して加工を施すことによって製造されたものである。当該材料基板は、例えば、第１および第２シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。図の明確化の観点より、図１においては、第１シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位（後述のミラー面１１１は除く）について、斜線ハッチングを付して表す。
【００５１】
ミラー部１１０は、主に第１シリコン層において成形された部位であり、その表面に、光反射機能を有するミラー面１１１を有する。ミラー面１１１は、第１シリコン層上に成膜されたＣｒ層およびその上のＡｒ層よりなる積層構造を有する。このようなミラー部１１１は、本発明における可動主部を構成する。
【００５２】
内フレーム１２０は、主に第１シリコン層において成形された部位であり、ミラー部１１０を囲む形態を有する。このような内フレーム１２０と上述のミラー部１１０とは、本発明における可動部を構成する。外フレーム１３０は、主に第１シリコン層から成形された部位であり、内フレーム１２０を囲む形態を有する。
【００５３】
一対の連結部１４０は、第１シリコン層において成形された部位であり、各々２本のトーションバー１４１よりなる。各トーションバー１４１は、ミラー部１１０および内フレーム１２０に接続してこれらを連結している。各連結部１４０の２本のトーションバー１４１の間隔は、内フレーム１２０の側からミラー部１１０の側にかけて次第に広くなっている。このような一対の連結部１４０は、内フレーム１２０に対するミラー部１１０の回転動作の回転軸心Ａ１を規定する。内フレーム１２０の側からミラー部１１０の側にかけて間隔が漸増する２本のトーションバー１４１よりなる連結部１４０は、ミラー部１１０の回転動作における不要な変位成分を防止するのに好適である。また、連結部１４０については、２本のトーションバー１４１を介して、内フレーム１２０からミラー部１１０に対して２つの異なる電位を付与できるように構成することが可能である。
【００５４】
一対の連結部１５０は、第１シリコン層において成形された部位であり、各々２本のトーションバー１５１よりなる。各トーションバー１５１は、内フレーム１２０および外フレーム１３０に接続してこれらを連結している。各連結部１５０の２本のトーションバー１５１の間隔は、外フレーム１３０の側から内フレーム１２０の側にかけて次第に広くなっている。このような一対の連結部１５０が規定する、内フレーム１２０およびこれに伴うミラー部１１０の外フレーム１３０に対する回転動作の回転軸心は、回転軸心Ａ１に一致する。すなわち、一対の連結部１４０および一対の連結部１５０は、各々の規定する回転軸心が一致するように配設されている。外フレーム１３０の側から内フレーム１２０の側にかけて間隔が漸増する２本のトーションバー１５１よりなる連結部１５０は、内フレーム１２０ないしミラー部１１０の回転動作における不要な変位成分を防止するのに好適である。また、連結部１５０においては、２本のトーションバー１５１を介して、外フレーム１３０から内フレーム１２０に対して２つの異なる電位を付与できるように構成することが可能である。
【００５５】
２つの駆動機構１６０は、ミラー部１１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極１６１および櫛歯電極１６５を有する。櫛歯電極１６１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部１１０に固定された基部１６２、および、当該基部１６２から延出する複数の電極歯１６３を有する。櫛歯電極１６５は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、内フレーム１２０に固定されて内方に延出する基部１６６、および、当該基部１６６から延出する複数の電極歯１６７を有する。櫛歯電極１６１，１６５は、本素子の非回転駆動時には、図２（ａ）および図３（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極１６１，１６５は、回転駆動時において互いに当接しないよう、それらの電極歯１６３，１６７が位置ずれした態様で配されている。
【００５６】
２つの駆動機構１７０は、ミラー部１１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極１７１および櫛歯電極１７５を有する。櫛歯電極１７１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部１１０に固定された基部１７２、および、当該基部１７２から延出する複数の電極歯１７３を有する。櫛歯電極１７５は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、内フレーム１２０に固定されて内方に延出する基部１７６、および、
当該基部１７６から延出する複数の電極歯１７７を有する。櫛歯電極１７１，１７５は、本素子の非回転駆動時には、図２（ａ）および図４（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極１７１，１７５は、回転駆動時において互いに当接しないよう、それらの電極歯１７３，１７７が位置ずれした態様で配されている。
【００５７】
２つの駆動機構１８０は、ミラー部１１０および内フレーム１２０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極１８１および櫛歯電極１８５を有する。櫛歯電極１８１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、内フレーム１２０に固定されて外方に延出する基部１８２、および、当該基部１８２から延出する複数の電極歯１８３を有する。櫛歯電極１８５は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、外フレーム１３０に固定されて内方に延出する基部１８６、および、当該基部１８６から延出する複数の電極歯１８７を有する。櫛歯電極１８１，１８５は、本素子の非回転駆動時には、図５（ａ）および図６（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極１８１，１８５は、回転駆動時において互いに当接しないよう、それらの電極歯１８３，１８７が位置ずれした態様で配されている。
【００５８】
２つの駆動機構１９０は、ミラー部１１０および内フレーム１２０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極１９１および櫛歯電極１９５を有する。櫛歯電極１９１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、内フレーム１２０に固定されて外方に延出する基部１９２、および、当該基部１９２から延出する複数の電極歯１９３を有する。櫛歯電極１９５は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、外フレーム１３０に固定されて内方に延出する基部１９６、および、当該基部１９６から延出する複数の電極歯１９７を有する。櫛歯電極１９１，１９５は、本素子の非回転駆動時には、図５（ａ）および図７（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極１９１，１９５は、回転駆動時において互いに当接しないよう、それらの電極歯１９３，１９７が位置ずれした態様で配されている。
【００５９】
マイクロミラー素子Ｘ１は、上述のように、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、多層構造を有する材料基板に加工を施すことによって製造されたものである。また、当該材料基板は、上述のように、本実施形態では第１および第２シリコン層およびこれらの間の絶縁層よりなる積層構造を有する。
【００６０】
マイクロミラー素子Ｘ１の製造においては、具体的には、ミラー部１１０に対応する箇所を覆うエッチングマスク、内フレーム１２０に対応する箇所を覆うエッチングマスク、外フレーム１３０に対応する箇所を覆うエッチングマスク、一対の連結部１４０に対応する箇所を覆うエッチングマスク、一対の連結部１５０に対応する箇所を覆うエッチングマスク、および駆動機構１６０，１７０，１８０，１９０の各々に対応する個所を覆うエッチングマスクを、適宜用いたエッチング処理を所定のタイミングで材料基板に施すことにより、各シリコン層を加工する。エッチング手法としては、Ｄｅｅｐ ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法によるドライエッチングや、ＫＯＨなどのウエットエッチングなどを利
用することができる。絶縁層における不要な部位は、適宜エッチング除去される。このようにして、第１および第２シリコン層ならびに絶縁層を有する材料基板において、マイクロミラー素子Ｘ１の各部位が、形成されることとなる。本発明では、マイクロミラー素子Ｘ１の製造に際して、他の積層構造を有する材料基板を採用してもよい。
【００６１】
マイクロミラー素子Ｘ１においては、櫛歯電極１６１，１６５，１７１，１７５，１８１，１８５，１９１，１９５の各々に対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、ミラー部１１０を回転軸心Ａ１まわりに回転動作させることができる。
【００６２】
駆動機構１８０の櫛歯電極１８１，１８５に所定の電位を付与することにより櫛歯電極
１８１，１８５間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極１８１は櫛歯電極１８５に引きこまれ、両電極は、例えば図５（ｂ）および図６（ｂ）に示す配向をとる。これにより、内フレーム１２０およびこれに伴うミラー部１１０は、外フレーム１３０に対して回転軸心Ａ１まわりに回転動作することとなる。当該回転動作における回転変位量は、付与電位を調整することにより、調節することができる。
【００６３】
櫛歯電極１８１，１８５が図５（ｂ）および図６（ｂ）に示す配向をとる状態において、駆動機構１６０の櫛歯電極１６１，１６５に所定の電位を付与することにより櫛歯電極１６１，１６５間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極１６１は櫛歯電極１６５に引きこまれ、両電極は例えば図２（ｂ）および図３（ｂ）に示す配向をとる。これにより、ミラー部１１０は、内フレーム１２０に対して回転軸心Ａ１まわりに回転動作することとなる。当該回転動作における回転変位量は、付与電位を調整することにより、調節することができる。
【００６４】
ミラー部１１０の総変位量は、上述の２種の回転変位における変位量の総和に相当する。回転軸心Ａ１まわりの逆側へのミラー部１１０の回転動作については、駆動機構１８０に関して上述したのと同様に駆動機構１９０にて所望の静電引力を発生させるとともに、駆動機構１６０に関して上述したのと同様に駆動機構１７０にて所望の静電引力を発生させることにより、例えば図２（ｃ）、図４（ｂ）、図５（ｃ）、および図７（ｂ）に示すように、達成することができる。以上のようなミラー部１１０の揺動駆動により、ミラー部１１０上に設けられたミラー面１１１により反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。
【００６５】
図８は、マイクロミラー素子Ｘ１の駆動態様の一例を表す。図８（ａ）は、駆動機構１６０の櫛歯電極１６５および駆動機構１８０の櫛歯電極１８５に印加される電圧の時間変化を表す。図８（ｂ）は、駆動機構１７０の櫛歯電極１７５および駆動機構１９０の櫛歯電極１９５に印加される電圧の時間変化を表す。図８（ａ）のグラフおよび図８（ｂ）のグラフの各々においては、横軸にて時間（ｔ）を表し、縦軸にて印加電圧（ｖ）を表す。本駆動態様においては、櫛歯電極１６１，１７１，１８１，１９１はグランド接続されている。また、図８（ｃ）は、本駆動態様におけるミラー部１１０の回転角度の時間変化を表す。図８（ｃ）のグラフでは、横軸にて時間（ｔ）を表し、縦軸にて回転角度（θ）を表す。
【００６６】
本駆動態様においては、まず、時間Ｔ0にて初期状態（ミラー部１１０の回転角度が０
°）にあるマイクロミラー素子Ｘ１の各櫛歯電極１６５，１８５に対し、時間Ｔ1にてミ
ラー部１１０の回転変位が最大回転角度θ1に至るように、時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間、図８
（ａ）に示すように所定の電圧Ｖ1が印加される。時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間、櫛歯電極１６
１，１６５間および櫛歯電極１８１，１８５間には静電引力が生じてミラー部１１０の回転角度は第１方向に増大し続ける。時間Ｔ1では、駆動機構１６０は例えば図２（ｂ）お
よび図３（ｂ）に示す配向をとり、駆動機構１８０は例えば図５（ｂ）および図６（ｂ）に示す配向をとり、回転角度は図８（ｃ）に示すようにθ1に至る。このとき、連結部１
４０，１５０には所定の捩れ応力が生じている。
【００６７】
次に、時間Ｔ1にて各櫛歯電極１６５，１８５に対する印加電圧が実質的に０Ｖとされ
る。この後、時間Ｔ1〜時間Ｔ2の間、連結部１４０，１５０の捩れ応力が復元力として作用して回転角度は減少し続ける。時間Ｔ2では、駆動機構１６０，１７０は図２（ａ）、
図３（ａ）および図４（ａ）に示す配向をとり、駆動機構１８０，１９０は図５（ａ）、図６（ａ）および図７（ａ）に示す配向をとり、回転角度は図８（ｃ）に示すように０°に至る。
【００６８】
次に、時間ｔ3にてミラー部１１０の回転変位が最大回転角度θ2に至るように、時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間、各櫛歯電極１７５，１９５に対して図８（ｂ）に示すように所定の電圧Ｖ2が印加される。時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間、櫛歯電極１７１，１７５間および櫛歯電極１
９１，１９５間には静電引力が生じてミラー部１１０の回転角度は、第１方向とは反対の第２方向に増大し続ける。時間Ｔ3では、駆動機構１７０は例えば図２（ｃ）および図４
（ｂ）に示す配向をとり、駆動機構１９０は例えば図５（ｃ）および図７（ｂ）に示す配向をとり、回転角度は図８（ｃ）に示すようにθ2に至る。このとき、連結部１４０，１
５０には所定の捩れ応力が生じている。
【００６９】
次に、時間Ｔ3にて各櫛歯電極１７５，１９５に対する印加電圧が実質的に０Ｖとされ
る。この後、時間Ｔ3〜時間Ｔ4の間、連結部１４０，１５０の捩れ応力が復元力として作用して回転角度は減少し続ける。時間Ｔ4では、駆動機構１６０，１７０は図２（ａ）、
図３（ａ）および図４（ａ）に示す配向をとり、駆動機構１８０，１９０は図５（ａ）、図６（ａ）および図７（ａ）に示す配向をとり、回転角度は図８（ｃ）に示すように０°に至る。時間Ｔ0から時間Ｔ4にわたる以上のような一連の動作が、必要に応じて繰り返される。
【００７０】
本駆動態様においては、好ましくは、電圧Ｖ1および電圧Ｖ2は同一であって回転角度θ1の絶対値は回転角度θ2の絶対値と同一である。また、時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間、時間Ｔ1
〜時間Ｔ2の間、時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間、および時間Ｔ3〜時間Ｔ4の間は、好ましくは、
同一の長さに設定されて、各々、ミラー部１１０の揺動動作の４分の１周期とされる。以上のようにして、マイクロミラー素子Ｘ１のミラー部１１０について周期的な回転動作を達成することができる。
【００７１】
マイクロミラー素子Ｘ１においては、駆動機構１８０のストロークと駆動機構１６０のストロークとが、または、駆動機構１９０のストロークと駆動機構１７０のストロークとが、重畳的に寄与して長いストロークが確保される。２種類の駆動機構のストロークの重畳的寄与により実効的な長ストロークが確保されるので、例えば一組の櫛歯電極よりなる各駆動機構について比較的薄く（回転動作方向において比較的短く）形成することができる。そのため、駆動機構の厚さが反映された厚さで形成される傾向にある可動部（ミラー部１１０および内フレーム１２０）についても、比較的に薄く形成することができる。薄い可動部ほど、軽量であり、高い動作速度を実現するのに好適である。このように、マイクロミラー素子Ｘ１は、ミラー部１１０について、回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに適している。
【００７２】
マイクロミラー素子Ｘ１においては、駆動機構１６０と駆動機構１８０とを電気的に並列に配し、且つ、駆動機構１７０と駆動機構１９０とを電気的に並列に配することにより、回転駆動制御の簡素化を図ることができる。例えば、２つの駆動機構１６０の各櫛歯電極１６１と２つの駆動機構１８０の各櫛歯電極１８１とを電気的に並列に配し、且つ、２つの駆動機構１６０の各櫛歯電極１６５と２つの駆動機構１８０の各櫛歯電極１８５とを電気的に並列に配する場合、回転駆動時において、全ての櫛歯電極１６１，１８１には同時に同一の電位が付与されることとなり、且つ、全ての櫛歯電極１６５，１８５には同時に同一の電位が付与されることとなり、駆動機構１６０，１８０についての制御を共通化することができる。また、２つの駆動機構１７０の各櫛歯電極１７１と２つの駆動機構１９０の各櫛歯電極１９１とを電気的に並列に配し、且つ、２つの駆動機構１７０の各櫛歯電極１７５と２つの駆動機構１９０の各櫛歯電極１９５とを電気的に並列に配する場合、回転駆動時において、全ての櫛歯電極１７１，１９１には同時に同一の電位が付与されることとなり、且つ、全ての櫛歯電極１７５，１９５には同時に同一の電位が付与されることとなり、駆動機構１７０，１９０についての制御を共通化することができる。
【００７３】
駆動機構１６０，１７０により達成し得る内フレーム１２０に対するミラー部１１０の相対的な最大回転変位角度と、駆動機構１８０，１９０により達成し得る外フレーム１３０に対する内フレーム１２０の相対的な最大回転変位角度とが、等しく設定されている設計において、駆動機構１６０，１８０の制御を例えば上述のように共通化し且つ駆動機構１７０，１９０の制御を例えば上述のように共通化する場合、連結部１４０，１５０の捩りバネ定数を各々ｋ1，ｋ2とし、駆動機構１６０，１７０および駆動機構１８０，１９０により発生される回転トルクを各々Ｔ1，Ｔ2とすると、下記式（１）の条件を満たす場合に最も効率よくこれら駆動機構を制御することができる。一方、駆動機構１６０，１７０により達成し得る内フレーム１２０に対するミラー部１１０の相対的な最大回転変位角度と、駆動機構１８０，１９０により達成し得る外フレーム１３０に対する内フレーム１２０の相対的な最大回転変位角度との比が、１：ａに設定されている設計において、駆動機構１６０，１８０の制御を例えば上述のように共通化し且つ駆動機構１７０，１９０の制御を例えば上述のように共通化する場合、連結部１４０，１５０の捩りバネ定数を各々ｋ1，ｋ2とし、駆動機構１６０，１７０および駆動機構１８０，１９０により発生される回転トルクを各々Ｔ1，Ｔ2とすると、下記式（２）の条件を満たす場合に最も効率よくこれら駆動機構を制御することができる。また、ミラー部１１０および内フレーム１２０のイナーシャを各々Ｉ1，Ｉ2とすると、マイクロミラー素子Ｘ１においては、ｋ1／Ｉ1とｋ2
／（Ｉ1＋Ｉ2）の値は一致しているのが望ましい。
【００７４】
【数１】
【００７５】
マイクロミラー素子Ｘ１においては、駆動機構１６０と駆動機構１８０とを電気的に分離して配し、且つ、駆動機構１７０と駆動機構１９０とを電気的に分離して配することにより、回転駆動制御の高精度化を図ることができる。このような構成によると、各駆動機構１６０，１７０，１８０，１９０ごとに発生させる駆動力ないし回転トルクを独立に調整することにより、回転軸心Ａ１まわりの２種類の回転動作を独立に制御することができる。この場合においても、式（１）または式（２）で規定される条件を満たすのが好ましい。
【００７６】
図９〜図１５は、本発明の第２の実施形態に係るマイクロミラー素子Ｘ２を表す。図９は、マイクロミラー素子Ｘ２の平面図であり、図１０は、図９の線X−Xに沿った断面図である。また、図１１〜図１５は、各々、図９の線XI−XI、線XII−XII、線XIII−XIII、線XIV−XIV、および線XV−XVに沿った断面図である。
【００７７】
マイクロミラー素子Ｘ２は、ミラー部１１０と、内フレーム１２０と、外フレーム１３０と、一対の連結部１４０と、一対の連結部１５０と、各々２つの駆動機構２６０，２７０，２８０，２９０とを備える。マイクロミラーＸ２は、駆動機構１６０，１７０，１８０，１９０に代えて駆動機構２６０，２７０，２８０，２９０を具備する点において、マイクロミラー素子Ｘ１と異なる。また、マイクロミラー素子Ｘ２は、マイクロミラー素子Ｘ１と同様に、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、ＳＯＩ基板である材料基板に対して加工を施すことによって製造されたものである。当該材料基板は、例えば、第１および第２シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。図の明確化の観点より、図９においては、第１シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位（ミラー面１１１は除く）について、斜線ハッチングを付して表す。
【００７８】
マイクロミラー素子Ｘ２の有する２つの駆動機構２６０は、ミラー部１１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極２６１および櫛歯電極２６５を有する。櫛歯電極２６１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部１１０に固定された基部２６２、および、当該基部２６２から延出する複数の電極歯２６３を有する。櫛歯電極２６５は、導体部２６５ａ、導体部２６５ｂ、およびこれらを電気的に分離するための絶縁部２６５ｃからなる積層構造を有し、内フレーム１２０に固定されて内方に延出する基部２６６、および、当該基部２６６から延出する複数の電極歯２６７を有する。導体部２６５ａ，２６５ｂは、各々、第１および第２シリコン層に由来する部位である。櫛歯電極２６１と櫛歯電極２６５の導体部２６５ｂとは、本素子の非回転駆動時には、図１０（ａ）および図１１（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極２６１，２６５は、互いに当接しないよう、それらの電極歯２６３，２６７が位置ずれした態様で配されている。
【００７９】
２つの駆動機構２７０は、ミラー部１１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極２７１および櫛歯電極２７５を有する。櫛歯電極２７１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部１１０に固定された基部２７２、および、当該基部２７２から延出する複数の電極歯２７３を有する。櫛歯電極２７５は、導体部２７５ａ、導体部２７５ｂ、およびこれらを電気的に分離するための絶縁部２７５ｃからなる積層構造を有し、内フレーム１２０に固定されて内方に延出する基部２７６、および、当該基部２７６から延出する複数の電極歯２７７を有する。導体部２７５ａ，２７５ｂは、各々、第１および第２シリコン層に由来する部位である。櫛歯電極２７１と櫛歯電極２７５の導体部２７５ｂとは、本素子の非回転駆動時には、図１０（ａ）および図１２（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極２７１，２７５は、互いに当接しないよう、それらの電極歯２７３，２７７が位置ずれした態様で配されている。
【００８０】
２つの駆動機構２８０は、ミラー部１１０および内フレーム１２０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極２８１および櫛歯電極２８５を有する。櫛歯電極２８１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、内フレーム１２０に固定された基部２８２、および、当該基部２８２から延出する複数の電極歯２８３を有する。櫛歯電極２８５は、導体部２８５ａ、導体部２８５ｂ、およびこれらを電気的に分離するための絶縁部２８５ｃからなる積層構造を有し、外フレーム１３０に固定されて内方に延出する基部２８６、および、当該基部２８６から延出する複数の電極歯２８７を有する。導体部２８５ａ，２８５ｂは、各々、第１および第２シリコン層に由来する部位である。櫛歯電極２８１と櫛歯電極２８５の導体部２８５ｂとは、本素子の非回転駆動時には、図１３（ａ）および図１４（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極２８１，２８５は、互いに当接しないよう、それらの電極歯２８３，２８７が位置ずれした態様で配されている。
【００８１】
２つの駆動機構２９０は、ミラー部１１０および内フレーム１２０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極２９１および櫛歯電極２９５を有する。櫛歯電極２９１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、内フレーム１２０に固定された基部２９２、および、当該基部２９２から延出する複数の電極歯２９３を有する。櫛歯電極２９５は、導体部２９５ａ、導体部２９５ｂ、およびこれらを電気的に分離するための絶縁部２９５ｃからなる積層構造を有し、外フレーム１３０に固定されて内方に延出する基部２９６、および、当該基部２９６から延出する複数の電極歯２９７を有する。導体部２９５ａ，２９５ｂは、各々、第１および第２シリコン層に由来する部位である。櫛歯電極２９１と櫛歯電極２９５の導体部２９５ｂとは、本素子の非回転駆動時には、図１３（ａ）および図１５（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極２９１，２９５は、互いに当接しないよう、それらの電極歯２９３，２９７が位置ずれした態様で配されている。
【００８２】
マイクロミラー素子Ｘ２においては、櫛歯電極２６１，２７１，２８１，２９１、櫛歯電極２６５の導体部２６５ａ，２６５ｂ、櫛歯電極２７５の導体部２７５ａ，２７５ｂ、櫛歯電極２８５の導体部２８５ａ，２８５ｂ、および櫛歯電極２９５の導体部２９５ａ，２９５ｂの各々に対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、ミラー部１１０を回転軸心Ａ１まわりに回転動作させることができる。
【００８３】
図１６は、マイクロミラー素子Ｘ２の駆動態様の一例を表す。図１６（ａ）は、駆動機構２６０の櫛歯電極２６５の導体部２６５ｂおよび駆動機構２８０の櫛歯電極２８５の導体部２８５ｂに印加される電圧の時間変化を表す。図１６（ｂ）は、駆動機構２７０の櫛歯電極２７５の導体部２７５ｂおよび駆動機構２９０の櫛歯電極２９５の導体部２９５ｂに印加される電圧の時間変化を表す。図１６（ｃ）は、駆動機構２６０の櫛歯電極２６５の導体部２６５ａ、駆動機構２７０の櫛歯電極２７５の導体部２７５ａ、駆動機構２８０の櫛歯電極２８５の導体部２８５ａ、および駆動機構２９０の櫛歯電極２９５の導体部２９５ａに印加される電圧の時間変化を表す。図１６（ａ）〜図１６（ｃ）のグラフの各々においては、横軸にて時間（ｔ）を表し、縦軸にて印加電圧（ｖ）を表す。本駆動態様においては、櫛歯電極２６１，２７１，２８１，２９１はグランド接続されている。また、図１６（ｄ）は、本駆動態様におけるミラー部１１０の回転角度の時間変化を表す。図１６（ｄ）のグラフでは、横軸にて時間（ｔ）を表し、縦軸にて回転角度（θ）を表す。
【００８４】
本駆動態様においては、まず、時間Ｔ0にて初期状態（ミラー部１１０の回転角度が０
°）にあるマイクロミラー素子Ｘ２の櫛歯電極２６５，２８５の導体部２６５ｂ，２８５ｂに対し、時間ｔ1にてミラー部１１０の回転変位が最大回転角度θ1に至るように、時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間、図１６（ａ）に示すように所定の電圧Ｖ1が印加される。時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間、櫛歯電極２６１と導体部２６５ｂの間および櫛歯電極２８１と導体部２８５
ｂの間には静電引力が生じてミラー部１１０の回転角度は第１方向に増大し続ける。時間Ｔ1では、駆動機構２６０は例えば図１０（ｂ）および図１１（ｂ）に示す配向をとり、
駆動機構２８０は例えば図１３（ｂ）および図１４（ｂ）に示す配向をとり、回転角度は図１６（ｄ）に示すようにθ1に至る。このとき、連結部１４０，１５０には所定の捩れ
応力が生じている。
【００８５】
次に、時間Ｔ1〜時間Ｔ2の間、各導体部２６５ｂ，２８５ｂに対する印加電圧は実質的に０Ｖとされ、各導体部２６５ａ，２７５ａ，２８５ａ，２９５ａに対して図１６（ｂ）に示すように所定の電圧Ｖ2が印加される。この間、連結部２１４０，１５０の捩れ応力
が復元力として作用するのに加え、櫛歯電極２６１と導体部２６５ｂの間、櫛歯電極２７１と導体部２７５ｂの間、櫛歯電極２８１と導体部２８５ｂの間、および櫛歯電極２９１と導体部２９５ｂの間には静電引力が生じ、ミラー部１１０の回転角度は減少し続ける。時間Ｔ2では、駆動機構２６０，２７０は図１０（ａ）、図１１（ａ）および図１２（ａ
）に示す配向をとり、駆動機構２８０，２９０は図１３（ａ）、図１４（ａ）および図１５（ａ）に示す配向をとり、回転角度は図１６（ｄ）に示すように０°に至る。
【００８６】
次に、時間ｔ3にてミラー部１１０の回転変位が最大回転角度θ2に至るように、時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間、各導体部２７５ｂ，２９５ｂに対して図１６（ｂ）に示すように所定の電圧Ｖ3が印加され、各導体部２６５ａ，２７５ａ、２８５ａ，２９５ａに対する印加電
圧は実質的に０Ｖとされる。時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間、櫛歯電極２７１と導体部２７５ｂの間および櫛歯電極２９１と導体部２９５ｂの間には静電引力が生じてミラー部１１０の回転角度は第１方向とは反対の第２方向に増大し続ける。時間Ｔ3では、駆動機構２７０は
例えば図１０（ｃ）および図１２（ｂ）に示す配向をとり、駆動機構２９０は例えば図１３（ｃ）および図１５（ｂ）に示す配向をとり、回転角度は図１６（ｄ）に示すようにθ2に至る。このとき、連結部１４０，１５０には所定の捩れ応力が生じている。
【００８７】
次に、時間Ｔ3〜時間Ｔ4の間、各導体部２７５ｂ，２９５ｂに対する印加電圧は実質的に０Ｖとされ、各導体部２６５ａ，２７５ａ，２８５ａ，２９５ａに対して図１６（ｃ）に示すように所定の電圧Ｖ4が印加される。この間、連結部１４０，１５０の捩れ応力が
復元力として作用するのに加え、櫛歯電極２６１と導体部２６５ｂの間、櫛歯電極２７１と導体部２７５ｂの間、櫛歯電極２８１と導体部２８５ｂの間、および櫛歯電極２９１と導体部２９５ｂの間には静電引力が生じ、ミラー部１１０の回転角度は減少し続ける。時間Ｔ4では、駆動機構２６０，２７０は図１０（ａ）、図１１（ａ）および図１２（ａ）
に示す配向をとり、駆動機構２８０，２９０は図１３（ａ）、図１４（ａ）および図１５（ａ）に示す配向をとり、回転角度は図１６（ｄ）に示すように０°に至る。時間Ｔ0か
ら時間Ｔ4にわたる以上のような一連の動作が、必要に応じて繰り返される。
【００８８】
本駆動態様においては、好ましくは、電圧Ｖ1および電圧Ｖ3は同一であり、電圧Ｖ2お
よび電圧Ｖ4は同一であり、回転角度θ1の絶対値は回転角度θ2の絶対値と同一である。
また、好ましくは、電圧Ｖ2，Ｖ4は電圧Ｖ1，Ｖ3より小さい。更に、好ましくは、時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間、時間Ｔ1〜時間Ｔ2の間、時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間、および時間Ｔ3〜時間
Ｔ4の間は、好ましくは、同一の長さに設定されて、各々、ミラー部１１０の回転動作の
４分の１周期とされる。以上のようにして、マイクロミラー素子Ｘ２のミラー部１１０について周期的な回転動作を達成することができる。
【００８９】
マイクロミラー素子Ｘ２においては、駆動機構２８０のストロークと駆動機構２６０のストロークとが、または、駆動機構２９０のストロークと駆動機構２７０のストロークとが、重畳的に寄与して長いストロークが確保される。２種類の駆動機構のストロークの重畳的寄与により実効的な長ストロークが確保されるので、例えば一組の櫛歯電極よりなる各駆動機構について比較的薄く（回転動作方向において比較的短く）形成することができる。そのため、駆動機構の厚さが反映された厚さで形成される傾向にある可動部（ミラー部１１０および内フレーム１２０）についても、比較的に薄く形成することができる。薄い可動部ほど、軽量であり、高い動作速度を実現するのに好適である。このように、マイクロミラー素子Ｘ２は、ミラー部１１０について、回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに適している。
【００９０】
マイクロミラー素子Ｘ２においては、駆動機構２６０と駆動機構２８０とを電気的に並列に配し、且つ、駆動機構２７０と駆動機構２９０とを電気的に並列に配することにより、回転駆動制御の簡素化を図ることができる。例えば、各櫛歯電極２６１と各櫛歯電極２８１とを電気的に並列に配し、各櫛歯電極２６５の導体部２６５ａと各櫛歯電極２８５の導体部２８５ａとを電気的に並列に配し、且つ、各櫛歯電極２６５の導体部２６５ｂと各櫛歯電極２８５の導体部２８５ｂとを電気的に並列に配する場合、回転駆動時において、全ての櫛歯電極２６１，２８１には同時に同一の電位が付与されることとなり、全ての導体部２６５ａ，２８５ａには同時に同一の電位が付与されることとなり、全ての導体部２６５ｂ，２８５ｂには同時に同一の電位が付与されることとなり、駆動機構２６０，２８０についての制御を共通化することができる。また、各櫛歯電極２７１と各櫛歯電極２９１とを電気的に並列に配し、各櫛歯電極２７５の導体部２７５ａと各櫛歯電極２９５の導体部２９５ａとを電気的に並列に配し、且つ、各櫛歯電極２７５の導体部２７５ｂと各櫛歯電極２９５の導体部２９５ｂとを電気的に並列に配する場合、回転駆動時において、全ての櫛歯電極２７１，２９１には同時に同一の電位が付与されることとなり、全ての導体部２７５ａ，２９５ａには同時に同一の電位が付与されることとなり、全ての導体部２７５ｂ，２９５ｂには同時に同一の電位が付与されることとなり、駆動機構２７０，２９０についての制御を共通化することができる。
【００９１】
駆動機構２６０，２７０により達成し得る内フレーム１２０に対するミラー部１１０の
相対的な最大回転変位角度と、駆動機構２８０，２９０により達成し得る外フレーム１３０に対する内フレーム１２０の相対的な最大回転変位角度とが、等しく設定されている設計において、駆動機構２６０，２８０の制御を例えば上述のように共通化し且つ駆動機構２７０，２９０の制御を例えば上述のように共通化する場合、連結部１４０，１５０の捩りバネ定数を各々ｋ1，ｋ2とし、駆動機構２６０，２７０および駆動機構２８０，２９０により発生される回転トルクを各々Ｔ1，Ｔ2とすると、上記式（１）の条件を満たす場合に最も効率よくこれら駆動機構を制御することができる。一方、駆動機構２６０，２７０により達成し得る内フレーム１２０に対するミラー部１１０の相対的な最大回転変位角度と、駆動機構２８０，２９０により達成し得る外フレーム１３０に対する内フレーム１２０の相対的な最大回転変位角度との比が、１：ａに設定されている設計において、駆動機構２６０，２８０の制御を例えば上述のように共通化し且つ駆動機構２７０，２９０の制御を例えば上述のように共通化する場合、連結部１４０，１５０の捩りバネ定数を各々ｋ1，ｋ2とし、駆動機構２６０，２７０および駆動機構２８０，２９０により発生される回転トルクを各々Ｔ1，Ｔ2とすると、上記式（２）の条件を満たす場合に最も効率よくこれら駆動機構を制御することができる。
【００９２】
図１７〜図２４は、本発明の第３の実施形態に係るマイクロミラー素子Ｘ３を表す。図１７は、マイクロミラー素子Ｘ３の平面図であり、図１８〜図２０は、図１７の線XVIII
−XVIIIに沿った断面図である。また、図２１〜図２４は、各々、図１７の線XXI−XXI、
線XXII−XXII、線XXIII−XXIII、および線XXIV−XXIVに沿った断面図である。
【００９３】
マイクロミラー素子Ｘ３は、ミラー部３１０と、フレーム３２０と、一対の連結部３３０と、各々２つの駆動機構３４０，３５０，３６０，３７０とを備える。また、マイクロミラー素子Ｘ３は、マイクロミラー素子Ｘ１と同様に、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、ＳＯＩ基板である所定の積層構造を有する材料基板に対して加工を施すことによって製造されたものである。当該材料基板は、例えば、第１および第２シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。図の明確化の観点より、図１７においては、第１シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位（ミラー面３１１は除く）について、斜線ハッチングを付して表す。
【００９４】
ミラー部３１０は、主に第１シリコン層において成形された部位であり、その表面には、光反射機能を有するミラー面３１１を有する。ミラー面３１１は、第１シリコン層上に成膜されたＣｒ層およびその上のＡｒ層よりなる積層構造を有する。このようなミラー部３１０は、本発明における可動部を構成する。フレーム３２０は、主に第１シリコン層において成形された部位であり、ミラー部３１０を囲む形態を有する。
【００９５】
一対の連結部３３０は、第１シリコン層において成形された部位であり、各々２本のトーションバー３３１よりなる。各トーションバー３３１は、ミラー部３１０およびフレーム３２０に接続してこれらを連結している。各連結部３３０の２本のトーションバー３３１の間隔は、フレーム３２０の側からミラー部３１０の側にかけて次第に広くなっている。このような一対の連結部３３０は、フレーム３２０に対するミラー部３１０の回転動作の回転軸心Ａ３を規定する。フレーム３２０の側からミラー部３１０の側にかけて間隔が漸増する２本のトーションバー３３１よりなる連結部３３０は、ミラー部３１０の回転動作における不要な変位成分を防止するのに好適である。また、連結部３３０については、２本のトーションバー３３１を介して、フレーム３２０からミラー部３１０に対して２つの異なる電位を付与できるように構成することが可能である。
【００９６】
２つの駆動機構３４０は、ミラー部３１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極３４１および櫛歯電極３４５を有する。櫛歯電極３４１は、主に第１シリコン層に
由来する部位であり、ミラー部３１０に固定された基部３４２、および、当該基部３４２から延出する複数の電極歯３４３を有する。櫛歯電極３４５は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、フレーム３２０に固定されて内方に延出する基部３４６、および、当該基部３４６から延出する複数の電極歯３４７を有する。櫛歯電極３４１，３４５は、本素子の非回転駆動時には、図１８および図２１（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極３４１，３４５は、回転駆動時において互いに当接しないよう、それらの電極歯３４３，３４７が位置ずれした態様で配されている。
【００９７】
２つの駆動機構３５０は、ミラー部３１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極３５１および櫛歯電極３５５を有する。櫛歯電極３５１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部３１０に固定された基部３５２、および、当該基部３５２から延出する複数の電極歯３５３を有する。櫛歯電極３５５は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、フレーム３２０に固定されて内方に延出する基部３５６、および、当該基部３５６から延出する複数の電極歯３５７を有する。櫛歯電極３５１，３５５は、本素子の非回転駆動時には、図１８および図２２（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極３５１，３５５は、回転駆動時において互いに当接しないよう、それらの電極歯３５３，３５７が位置ずれした態様で配されている。
【００９８】
２つの駆動機構３６０は、ミラー部３１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極３６１および櫛歯電極３６５を有する。櫛歯電極３６１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部３１０に固定された基部３６２、および、当該基部３６２から延出する複数の電極歯３６３を有する。櫛歯電極３６５は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、フレーム３２０に固定されて内方に延出する基部３６６、および、当該基部３６６から延出する複数の電極歯３６７を有する。櫛歯電極３６１，３６５は、本素子の非回転駆動時には、図１８および図２３（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極３６１，３６５は、回転駆動時において互いに当接しないよう、それらの電極歯３６３，３６７が位置ずれした態様で配されている。
【００９９】
２つの駆動機構３７０は、ミラー部３１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極３７１および櫛歯電極３７５を有する。櫛歯電極３７１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部３１０に固定された基部３７２、および、当該基部３７２から延出する複数の電極歯３７３を有する。櫛歯電極３７５は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、フレーム３２０に固定されて内方に延出する基部３７６、および、当該基部３７６から延出する複数の電極歯３７７を有する。櫛歯電極３７１，３７５は、本素子の非回転駆動時には、図１８および図２４（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極３７１，３７５は、回転駆動時において互いに当接しないよう、それらの電極歯３７３，３７７が位置ずれした態様で配されている。
【０１００】
マイクロミラー素子Ｘ３においては、櫛歯電極３４１，３４５，３５１，３５５，３６１，３６５，３７１，３７５の各々に対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、ミラー部３１０を回転軸心Ａ３まわりに回転動作させることができる。
【０１０１】
例えば、駆動機構３４０の櫛歯電極３４１，３４５に所定の電位を付与することにより櫛歯電極３４１，３４５間に所望の静電引力を発生させ、且つ、駆動機構３６０の櫛歯電極３６１，３６５に所定の電位を付与することにより櫛歯電極３６１，３６５間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極３４１は櫛歯電極３４５に引きこまれ、且つ、櫛歯電極３６１は櫛歯電極３６５に引きこまれ、駆動機構３４０,３６０は、例えば図１９（ａ
）、図２１（ｂ）、および図２３（ｂ）に示す配向をとる。これにより、ミラー部３１０は、フレーム３２０に対して回転軸心Ａ３まわりに回転動作することとなる。当該回転動作における回転変位量は、付与電位を調整することにより、調節することができる。回転
軸心Ａ３まわりの逆側へのミラー部３１０の回転駆動については、駆動機構３４０，３６０に関して上述したのと同様に駆動機構３５０，３７０にて所望の静電引力を発生させることにより、例えば図２０（ａ）、図２２（ｂ）、および図２４（ｂ）に示すように達成することができる。このようなミラー部３１０の２方向への回転駆動により、ミラー部３１０上に設けられたミラー面３１１により反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。
【０１０２】
図２５は、マイクロミラー素子Ｘ３の駆動態様の一例を表す。図２５（ａ）は、駆動機構３４０の櫛歯電極３４５に印加される電圧の時間変化を表す。図２５（ｂ）は、駆動機構３６０の櫛歯電極３６５に印加される電圧の時間変化を表す。図２５（ｃ）は、駆動機構３５０の櫛歯電極３５５に印加される電圧の時間変化を表す。図２５（ｄ）は、駆動機構３７０の櫛歯電極３７５に印加される電圧の時間変化を表す。図２５（ａ）〜２５（ｄ）のグラフの各々においては、横軸にて時間（ｔ）を表し、縦軸にて印加電圧（ｖ）を表す。本駆動態様においては、櫛歯電極３４１，３５１，３６１，３７１はグランド接続されている。また、図２５（ｅ）は、本駆動態様におけるミラー部３１０の回転角度の時間変化を表す。図２５（ｅ）のグラフでは、横軸にて時間（ｔ）を表し、縦軸にて回転角度（θ）を表す。
【０１０３】
本駆動態様においては、まず、時間ｔ0にて初期状態（回転角度が０°）にあるミラー
部３１０の回転変位が時間ｔ2にて最大回転角度θ1に至るように、時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間、櫛歯電極３４５に対して図２５（ａ）に示すように所定の電圧Ｖ1が印加されるととも
に、時間Ｔ0〜時間Ｔ2の間、櫛歯電極３６５に対して図２５（ｂ）に示すように所定の電圧Ｖ2が印加される。時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間、櫛歯電極３４１，３４５間および櫛歯電極
３６１，３６５間には静電引力が生じてミラー部３１０の回転角度は第１方向に増大し続け、時間Ｔ1では、駆動機構３４０，３６０は例えば図１９（ａ）、図２１（ｂ）、およ
び図２３（ｂ）に示す配向をとる。第１方向とは反対の第２方向への駆動力（駆動トルク）が駆動機構３４０にて生じ得る回転変位（例えばθ1’）に至る以前である時間Ｔ1にて、櫛歯電極３４５に対する電圧印加は実質的に０Ｖとされる。そして、時間Ｔ1〜時間Ｔ2の間、櫛歯電極３６１，３６５間には引き続き静電引力が生じてミラー部３１０の回転角度は第１方向に増大し続ける。時間Ｔ2では、駆動機構３４０，３６０は例えば図１９（
ｂ）、図２１（ｃ）、および図２３（ｃ）に示す配向をとり、回転角度は図２５（ｅ）に示すようにθ1に至る。このとき、連結部３３０には所定の捩れ応力が生じている。
【０１０４】
次に、時間Ｔ2にて各櫛歯電極３６５に対する印加電圧が実質的に０Ｖとされる。この
後、時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間、連結部３３０の捩れ応力が復元力として作用して回転角度は減少し続ける。時間Ｔ3では、回転角度は図２５（ｅ）に示すように０°に至る。
【０１０５】
次に、ミラー部３１０の回転変位が時間ｔ5にて最大回転角度θ2に至るように、時間Ｔ3〜時間Ｔ4の間、櫛歯電極３５５に対して図２５（ｃ）に示すように所定の電圧Ｖ3が印
加されるとともに、時間Ｔ3〜時間Ｔ5の間、櫛歯電極３７５に対して図２５（ｄ）に示すように所定の電圧Ｖ4が印加される。時間Ｔ3〜時間Ｔ4の間、櫛歯電極３５１，３５５間
および櫛歯電極３７１，３７５間には静電引力が生じてミラー部３１０の回転角度は第２方向に増大し続け、時間Ｔ4では、駆動機構３５０，３７０は例えば図２０（ａ）、図２
２（ｂ）、および図２４（ｂ）に示す配向をとる。第２方向とは反対の第１方向への駆動力（駆動トルク）が駆動機構３５０にて生じ得る回転変位（例えばθ2’）に至る以前で
ある時間Ｔ4にて、櫛歯電極３５５に対する電圧印加は実質的に０Ｖとされる。そして、
時間Ｔ4〜時間Ｔ5の間、櫛歯電極３７１，３７５間には引き続き静電引力が生じてミラー部３１０の回転角度は第２方向に増大し続ける。時間Ｔ5では、駆動機構３５０，３７０
は例えば図２０（ｂ）、図２２（ｃ）および図２４（ｃ）に示す配向をとり、回転角度は図２５（ｅ）に示すようにθ2に至る。このとき、連結部３３０には所定の捩れ応力が生
じている。
【０１０６】
次に、時間Ｔ5にて各櫛歯電極３７５に対する印加電圧が実質的に０Ｖとされる。この
後、時間Ｔ5〜時間Ｔ6の間、連結部３３０の捩れ応力が復元力として作用して回転角度は減少し続ける。時間Ｔ6では、回転角度は図２５（ｅ）に示すように０°に至る。時間Ｔ0から時間Ｔ6にわたる以上のような一連の動作が、必要に応じて繰り返される。
【０１０７】
本駆動態様においては、好ましくは、電圧Ｖ1および電圧Ｖ3は同一であり且つ電圧Ｖ2
および電圧Ｖ4は同一であって、回転角度θ1の絶対値は回転角度θ2の絶対値と同一であ
る。また、時間Ｔ0〜時間Ｔ2の間、時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間、時間Ｔ3〜時間Ｔ5の間、および時間Ｔ5〜時間Ｔ6の間は、好ましくは、同一の長さに設定されて、各々、ミラー部３１０の回転動作の４分の１周期とされる。以上のようにして、マイクロミラー素子Ｘ３のミラー部３１０について周期的な回転動作を達成することができる。
【０１０８】
図２６は、マイクロミラー素子Ｘ３の駆動態様の他の例を表す。図２６（ａ）は、駆動機構３４０の櫛歯電極３４５に印加される電圧の時間変化を表す。図２６（ｂ）は、駆動機構３６０の櫛歯電極３６５に印加される電圧の時間変化を表す。図２６（ｃ）は、駆動機構３５０の櫛歯電極３５５に印加される電圧の時間変化を表す。図２６（ｄ）は、駆動機構３７０の櫛歯電極３７５に印加される電圧の時間変化を表す。図２６（ａ）〜２６（ｄ）のグラフの各々においては、横軸にて時間（ｔ）を表し、縦軸にて印加電圧（ｖ）を表す。本駆動態様においては、櫛歯電極３４１，３５１，３６１，３７１はグランド接続されている。また、図２６（ｅ）は、本駆動態様におけるミラー部３１０の回転角度の時間変化を表す。図２６（ｅ）のグラフでは、横軸にて時間（ｔ）を表し、縦軸にて回転角度（θ）を表す。本駆動態様は、櫛歯電極３４５，３５５について更なる電圧印加期間が存在する点において、図２５を参照して上述した駆動態様と異なる。
【０１０９】
本駆動態様では、図２６（ａ）に示すように、時間Ｔ2〜時間Ｔ2'の間、櫛歯電極３４
５に所定の電圧Ｖ5が印加される。この間、連結部３３０の捩れ応力が復元力として作用
するのに加え、櫛歯電極３４１，３４５間には第２方向への駆動力として静電引力が生じ、ミラー部３１０の回転角度は減少し続ける。時間Ｔ2'では、駆動機構３４０，３６０は例えば図１９（ａ）、図２１（ｂ）、および図２３（ｂ）に示す配向をとる。第２方向とは反対の第１方向への駆動力（駆動トルク）が駆動機構３４０にて生じ得る回転変位（例えばθ1’）に至る以前である時間Ｔ2'にて、櫛歯電極３４５に対する電圧印加は実質的
に０Ｖとされる。
【０１１０】
また、本駆動態様では、図２６（ｃ）に示すように、時間Ｔ5〜時間Ｔ5'の間、櫛歯電
極３５５に所定の電圧Ｖ6が印加される。この間、連結部３３０の捩れ応力が復元力とし
て作用するのに加え、櫛歯電極３５１，３５５間には第１方向への駆動力として静電引力が生じ、ミラー部３１０の回転角度は減少し続ける。時間Ｔ5'では、駆動機構３５０，３７０は例えば図２０（ｂ）、図２２（ｂ）、および図２４（ｂ）に示す配向をとる。第１方向とは反対の第２方向への駆動力（駆動トルク）が駆動機構３５０にて生じ得る回転変位（例えばθ2’）に至る以前である時間Ｔ5'にて、櫛歯電極３５５に対する電圧印加は
実質的に０Ｖとされる。
【０１１１】
本駆動態様においては、好ましくは、電圧Ｖ1および電圧Ｖ5は同一であり、電圧Ｖ3お
よび電圧Ｖ6は同一である。また、時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間と時間Ｔ2〜時間Ｔ2'の間との和、並びに、時間Ｔ3〜時間Ｔ4の間と時間Ｔ5〜時間Ｔ5'の間との和は、各々、好ましくは
、ミラー部３１０の回転動作の４分の１周期とされる。以上のようにして、マイクロミラー素子Ｘ３のミラー部３１０について周期的な回転動作を達成することができる。
【０１１２】
マイクロミラー素子Ｘ３においては、ミラー部３１０の回転動作における回転軸心Ａ３に対し、駆動機構３４０，３５０は相対的に遠くに配設され、駆動機構３６０，３７０は相対的に近くに配設されている。このような構成においては、駆動機構３４０，３５０は、大きな回転トルクを発生するうえで駆動機構３６０，３７０より適している。例えば、駆動機構３４０，３５０と駆動機構３６０，３７０の寸法設計が同一である場合、これらに同一の電圧を印加すると、駆動機構３４０，３５０では、回転軸心Ａ３からの距離がより遠いために駆動機３６０，３７０よりも大きな回転トルクが発生する。また、駆動機構３６０，３７０は、大きなストロークを確保するうえで駆動機構３４０，３５０より適している。例えば、駆動機構３４０，３５０と駆動機構３６０，３７０の寸法設計が同一である場合、駆動機構３６０，３７０は、駆動機構３４０，３５０よりも、より大きな回転変位量（回転角度）にわたるストロークを有する。大きな回転トルクの発生に適した駆動機構３４０，３５０と大きなストロークを確保するのに適した駆動機構３６０，３７０とを併せて具備するマイクロミラー素子Ｘ３においては、各駆動機構における各櫛歯電極を過度に厚くせずとも、実効的な長ストロークを確保することが可能である。このようなマイクロミラー素子Ｘ３は、ミラー部３１０について、回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに適している。
【０１１３】
このようなマイクロミラー素子Ｘ３においては、駆動機構３４０，３５０および駆動機構３６０，３７０の各々の特長を有効活用すべく、駆動機構３４０，３５０および駆動機構３６０，３７０を電気的に分離して各々に独立に制御するのが好ましい。例えば、ミラー部３１０の変位量が小角度範囲においては主に駆動機構３４０，３５０に頼って大きな回転トルクを発生させ、大角度範囲においては、駆動機構３６０，３７０の相対的に長いストロークにわたって当該駆動機構３６０，３７０により所定の回転トルクを持続させることができる。
【０１１４】
また、マイクロミラー素子Ｘ３においては、駆動機構３６０，３７０の各櫛歯電極の電場発生面積を所望の程度にまで大きくすることにより、当該駆動機構３６０，３７０により発生される回転トルクと、駆動機構３４０，３５０により発生される回転トルクとの差を小さく設定してもよい。或は、回転軸心Ａ３から更に遠い箇所にて駆動力を発生するための駆動機構を複数種類追加してもよい。これらの構成を採用することにより、マイクロミラー素子Ｘ３における所定の特性を向上できる場合がある。
【０１１５】
加えて、マイクロミラー素子Ｘ３においては、ミラー部３１０を高精度に回転駆動すべく、ミラー部３１０の回転変位量（回転角度）を検出するための手段を設けるのが好ましい。当該検出手段としては、例えば、ミラー部３１０の上面または下面での光反射を利用する光学的な手法、櫛歯電極やミラー部３１０の下面において静電容量値を計測する手法、或は、連結部３３０ないしトーションバー３３１の歪みをピエゾ抵抗などの歪みゲージを用いて計測する手法を、採用することができる。
【０１１６】
図２７〜図３４は、本発明の第４の実施形態に係るマイクロミラー素子Ｘ４を表す。図２７は、マイクロミラー素子Ｘ４の平面図であり、図２８〜図３０は、図２７の線XXVIII−XXVIIIに沿った断面図である。また、図３１〜図３４は、各々、図２７の線XXXI−XXXI、線XXXII−XXXII、線XXXIII−XXXIII、および線XXXIV−XXXIVに沿った断面図である。
【０１１７】
マイクロミラー素子Ｘ４は、ミラー部３１０と、フレーム３２０と、一対の連結部３３０と、各々２つの駆動機構４４０，４５０，４６０，４７０とを備える。マイクロミラー素子Ｘ４は、駆動機構３４０，３５０，３６０，３７０に代えて駆動機構４４０，４５０，４６０，４７０を具備する点において、マイクロミラー素子Ｘ３と異なる。また、マイクロミラー素子Ｘ４は、マイクロミラー素子Ｘ１と同様に、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、ＳＯＩ基板である所定の積層構造を有する材料基板に対し
て加工を施すことによって製造されたものである。当該材料基板は、例えば、第１および第２シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。図の明確化の観点より、図２７においては、第１シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位（ミラー面３１１は除く）について、斜線ハッチングを付して表す。
【０１１８】
マイクロミラー素子Ｘ４の有する２つの駆動機構４４０は、ミラー部３１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極４４１および櫛歯電極４４５を有する。櫛歯電極４４１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部３１０に固定された基部４４２、および、当該基部４４２から延出する複数の電極歯４４３を有する。櫛歯電極４４５は、導体部４４５ａ、導体部４４５ｂ、およびこれらを電気的に分離するための絶縁部４４５ｃからなる積層構造を有し、フレーム３２０に固定されて内方に延出する基部４４６、および、当該基部４４６から延出する複数の電極歯４４７を有する。導体部４４５ａ，４４５ｂは、各々、第１および第２シリコン層に由来する部位である。櫛歯電極４４１と櫛歯電極４４５の導体部４４５ｂとは、本素子の非回転駆動時には、図２８および図３１（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極４４１，４４５は、互いに当接しないよう、それらの電極歯４４３，４４７が位置ずれした態様で配されている。
【０１１９】
２つの駆動機構４５０は、ミラー部３１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極４５１および櫛歯電極４５５を有する。櫛歯電極４５１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部３１０に固定された基部４５２、および、当該基部４５２から延出する複数の電極歯４５３を有する。櫛歯電極４５５は、導体部４５５ａ、導体部４５５ｂ、およびこれらを電気的に分離するための絶縁部４５５ｃからなる積層構造を有し、フレーム３２０に固定されて内方に延出する基部４５６、および、当該基部４５６から延出する複数の電極歯４５７を有する。導体部４５５ａ，４５５ｂは、各々、第１および第２シリコン層に由来する部位である。櫛歯電極４５１と櫛歯電極４５５の導体部４５５ｂとは、本素子の非回転駆動時には、図２８および図３２（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極４５１，４５５は、互いに当接しないよう、それらの電極歯４５３，４５７が位置ずれした態様で配されている。
【０１２０】
２つの駆動機構４６０は、ミラー部３１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極４６１および櫛歯電極４６５を有する。櫛歯電極４６１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部３１０に固定された基部４６２、および、当該基部４６２から延出する複数の電極歯４６３を有する。櫛歯電極４６５は、導体部４６５ａ、導体部４６５ｂ、およびこれらを電気的に分離するための絶縁部４６５ｃからなる積層構造を有し、フレーム３２０に固定されて内方に延出する基部４６６、および、当該基部４６６から延出する複数の電極歯４６７を有する。導体部４６５ａ，４６５ｂは、各々、第１および第２シリコン層に由来する部位である。櫛歯電極４６１と櫛歯電極４６５の導体部４６５ｂとは、本素子の非回転駆動時には、図２８および図３３（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極４６１，４６５は、互いに当接しないよう、それらの電極歯４６３，４６７が位置ずれした態様で配されている。
【０１２１】
２つの駆動機構４７０は、ミラー部３１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極４７１および櫛歯電極４７５を有する。櫛歯電極４７１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、フレーム３２０に固定された基部４７２、および、当該基部４７２から延出する複数の電極歯４７３を有する。櫛歯電極４７５は、導体部４７５ａ、導体部４７５ｂ、およびこれらを電気的に分離するための絶縁部４７５ｃからなる積層構造を有し、フレーム３２０に固定されて内方に延出する基部４７６、および、当該基部４７６から延出する複数の電極歯４７７を有する。導体部４７５ａ，４７５ｂは、各々、第１およ
び第２シリコン層に由来する部位である。櫛歯電極４７１と櫛歯電極４７５の導体部４７５ｂとは、本素子の非回転駆動時には、図２８および図３４（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極４７１，４７５は、互いに当接しないよう、それらの電極歯４７３，４７７が位置ずれした態様で配されている。
【０１２２】
マイクロミラー素子Ｘ４においては、櫛歯電極４４１，４５１，４６１，４７１、櫛歯電極４４５の導体部４４５ａ，４４５ｂ、櫛歯電極４５５の導体部４５５ａ，４５５ｂ、櫛歯電極４６５の導体部４６５ａ，４６５ｂ、および櫛歯電極４７５の導体部４７５ａ，４７５ｂの各々に対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、ミラー部３１０を回転軸心Ａ３まわりに回転動作させることができる。
【０１２３】
図３５は、マイクロミラー素子Ｘ４の駆動態様の一例を表す。図３５（ａ）は、駆動機構４４０の櫛歯電極４４５の導体部４４５ｂに印加される電圧の時間変化を表す。図３５（ｂ）は、駆動機構４６０の櫛歯電極４６５の導体部４６５ｂに印加される電圧の時間変化を表す。図３５（ｃ）は、駆動機構４５０の櫛歯電極４５５の導体部４５５ｂに印加される電圧の時間変化を表す。図３５（ｄ）は、駆動機構４７０の櫛歯電極４７５の導体部４７５ｂに印加される電圧の時間変化を表す。図３５（ｅ）は、駆動機構４４０の櫛歯電極４４５の導体部４４５ａ、駆動機構４５０の櫛歯電極４５５の導体部４５５ａ、駆動機構４６０の櫛歯電極４６５の導体部４６５ａ、および駆動機構４７０の櫛歯電極４７５の導体部４７５ａに印加される電圧の時間変化を表す。図３５（ａ）〜３５（ｅ）のグラフの各々においては、横軸にて時間（ｔ）を表し、縦軸にて印加電圧（ｖ）を表す。本駆動態様においては、櫛歯電極４４１，４５１，４６１，４７１はグランド接続されている。また、図３５（ｆ）は、本駆動態様におけるミラー部３１０の回転角度の時間変化を表す。図３５（ｆ）のグラフでは、横軸にて時間（ｔ）を表し、縦軸にて回転角度（θ）を表す。
【０１２４】
本駆動態様においては、まず、時間ｔ0にて初期状態（回転角度が０°）にあるミラー
部３１０の回転変位が時間ｔ2にて最大回転角度θ1に至るように、時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間、導体部４４５ｂに対して図３５（ａ）に示すように所定の電圧Ｖ1が印加されるととも
に、時間Ｔ0〜時間Ｔ2の間、導体部４６５ｂに対して図３５（ｂ）に示すように所定の電圧Ｖ2が印加される。時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間、櫛歯電極４４１と導体部４４５ｂの間およ
び櫛歯電極４６１と導体部４６５ｂの間には静電引力が生じてミラー部３１０の回転角度は第１方向に増大し続け、時間Ｔ1では、駆動機構４４０，４６０は例えば図２９（ａ）
、図３１（ｂ）、および図３３（ｂ）に示す配向をとる。第１方向とは反対の第２方向への駆動力（駆動トルク）が駆動機構４４０にて生じ得る回転変位（例えばθ1’）に至る
以前である時間Ｔ1にて、導体部４４５ｂに対する電圧印加は実質的に０Ｖとされる。そ
して、時間Ｔ1〜時間Ｔ2の間、櫛歯電極４６１と導体部４６５ｂの間には引き続き静電引力が生じてミラー部３１０の回転角度は第１方向に増大し続ける。時間Ｔ2では、駆動機
構４４０，４６０は例えば図２９（ｂ）、図３１（ｃ）、および図３３（ｃ）に示す配向をとり、回転角度は図３５（ｆ）に示すようにθ1に至る。このとき、連結部３３０には
所定の捩れ応力が生じている。
【０１２５】
次に、時間ｔ4にて回転角度が０°に至るように、時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間、導体部４４
５ｂに対して所定の電圧Ｖ3が印加されるとともに、時間Ｔ2〜時間Ｔ4の間、図３５（ｅ
）に示すように、導体部４４５ａ，４５５ａ，４６５ａ，４７５ａに対して所定の電圧Ｖ4が印加される。また、時間Ｔ2〜時間Ｔ4の間、導体部４６５ｂに対する印加電圧は実質
的に０Ｖとされる。時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間、連結部３３０の捩れ応力が復元力として作用するのに加え、櫛歯電極４４１と櫛歯電極４４５（導体部４４５ａ，４４５ｂ）には第２方向への駆動力として静電引力が生じ、且つ、櫛歯電極４５１と導体部４５５ａの間、櫛歯電極４６１と導体部４６５ａの間、および櫛歯電極４７１と導体部４７５ａの間にも、
第２方向への駆動力として静電引力が生じ、ミラー部３１０の回転角度は減少し続ける。時間Ｔ3では、駆動機構４４０，４６０は例えば図２９（ａ）、図３１（ｂ）および図３
３（ｂ）に示す配向をとる。第２方向とは反対の第１方向への駆動力（駆動トルク）が駆動機構４４０にて生じ得る回転変位（例えばθ1’）に至る以前である時間Ｔ3にて、導体部４４５ｂに対する電圧印加は実質的に０Ｖとされる。そして、時間Ｔ3〜時間Ｔ4の間、櫛歯電極４４１と導体部４４５ａの間、櫛歯電極４５１と導体部４５５ａの間、櫛歯電極４６１と導体部４６５ａの間、および櫛歯電極４７１と導体部４７５ａの間には引き続き静電引力が生じてミラー部３１０の回転角度は減少し続ける。時間Ｔ4では、回転角度は
図３５（ｆ）に示すように０°に至る。
【０１２６】
次に、ミラー部３１０の回転変位が時間ｔ6にて最大回転角度θ2に至るように、時間Ｔ4〜時間Ｔ5の間、導体部４５５ｂに対して図３５（ｄ）に示すように所定の電圧Ｖ5が印
加されるとともに、時間Ｔ4〜時間Ｔ6の間、導体部４７５ｂに対して図３５（ｄ）に示すように所定の電圧Ｖ6が印加される。時間Ｔ4〜時間Ｔ5の間、櫛歯電極４５１と導体部４
５５ｂの間および櫛歯電極４７１と導体部４７５ｂの間には静電引力が生じてミラー部３１０の回転角度は第２方向に増大し続け、時間Ｔ5では、駆動機構４５０，４７０は例え
ば図３０（ａ）、図３２（ｂ）、および図３４（ｂ）に示す配向をとる。第２方向とは反対の第１方向への駆動力（駆動トルク）が駆動機構４５０にて生じ得る回転変位（例えばθ2’）に至る以前である時間Ｔ5にて、導体部４５５ｂに対する電圧印加は実質的に０Ｖとされる。そして、時間Ｔ5〜時間Ｔ6の間、櫛歯電極４７１と導体部４７５ｂの間には引き続き静電引力が生じてミラー部３１０の回転角度は第２方向に増大し続ける。時間Ｔ6
では、駆動機構４５０，４７０は例えば図３０（ｂ）、図３２（ｃ）、および図３４（ｃ）に示す配向をとり、回転角度は図３５（ｆ）に示すようにθ2に至る。このとき、連結
部３３０には所定の捩れ応力が生じている。
【０１２７】
次に、時間ｔ8にて回転角度が０°に至るように、時間Ｔ6〜時間Ｔ7の間、導体部４５
５ｂに対して図３５（ｃ）に示すように所定の電圧Ｖ7が印加されるとともに、時間Ｔ6〜時間Ｔ8の間、図３５（ｅ）に示すように、導体部４４５ａ，４５５ａ，４６５ａ，４７
５ａに対して所定の電圧Ｖ8が印加される。また、時間Ｔ6〜時間Ｔ8の間、導体部４７５
ｂに対する印加電圧は実質的に０Ｖとされる。時間Ｔ6〜時間Ｔ7の間、連結部３３０の捩れ応力が復元力として作用するのに加え、櫛歯電極４５１と櫛歯電極４５５（導体部４４５ａ，４４５ｂ）には第１方向への駆動力として静電引力が生じ、且つ、櫛歯電極４４１と導体部４４５ａの間、櫛歯電極４６１と導体部４６５ａの間、および櫛歯電極４７１と導体部４７５ａの間にも、第１方向への駆動力として静電引力が生じ、ミラー部３１０の回転角度は減少し続ける。時間Ｔ7では、駆動機構４５０，４７０は例えば図３０（ａ）
、図３２（ｂ）、および図３４（ｂ）に示す配向をとる。第１方向とは反対の第２方向への駆動力（駆動トルク）が駆動機構４５０にて生じ得る回転変位（例えばθ2’）に至る
以前である時間Ｔ7にて、導体部４５５ｂに対する電圧印加は実質的に０Ｖとされる。そ
して、時間Ｔ7〜時間Ｔ8の間、櫛歯電極４４１と導体部４４５ａの間、櫛歯電極４５１と導体部４５５ａの間、櫛歯電極４６１と導体部４６５ａの間、および櫛歯電極４７１と導体部４７５ａの間には引き続き静電引力が生じてミラー部３１０の回転角度は減少し続ける。時間Ｔ8では、回転角度は図３５（ｆ）に示すように０°に至る。時間Ｔ0から時間Ｔ8にわたる以上のような一連の動作が、必要に応じて繰り返される。
【０１２８】
本駆動態様においては、好ましくは、電圧Ｖ1および電圧Ｖ3は同一であり且つ電圧Ｖ5
および電圧Ｖ7は同一であって、回転角度θ1の絶対値は回転角度θ2の絶対値と同一であ
る。好ましくは、時間Ｔ0〜時間Ｔ2の間、時間Ｔ2〜時間Ｔ4の間、時間Ｔ4〜時間Ｔ6の間、および時間Ｔ6〜時間Ｔ8の間は、同一の長さに設定されて、各々、ミラー部３１０の回転動作の４分の１周期とされる。また、時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間と時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間との和、並びに、時間Ｔ4〜時間Ｔ5の間と時間Ｔ6〜時間Ｔ7の間との和は、各々、好ましく
は、ミラー部３１０の回転動作の４分の１周期とされる。以上のようにして、マイクロミラー素子Ｘ４のミラー部３１０について周期的な回転動作を達成することができる。
【０１２９】
マイクロミラー素子Ｘ４においては、ミラー部３１０の回転動作における回転軸心Ａ３に対し、駆動機構４４０，４５０は相対的に遠くに配設され、駆動機構４６０，４７０は相対的に近くに配設されている。このような構成においては、駆動機構４４０，４５０は、駆動機構３４０，３５０に関して上述したのと同様に、大きな回転トルクを発生するうえで駆動機構４６０，４７０より適している。また、駆動機構４６０，４７０は、駆動機構３６０，３７０に関して上述したのと同様に、大きなストロークを確保するうえで駆動機構４４０，４５０より適している。大きな回転トルクの発生に適した駆動機構４４０，４５０と大きなストロークを確保するのに適した駆動機構４６０，４７０とを併せて具備するマイクロミラー素子Ｘ４においては、マイクロミラー素子Ｘ３に関して上述したのと同様に、各駆動機構における各櫛歯電極を過度に厚くせずとも、実効的な長ストロークを確保することが可能である。このようなマイクロミラー素子Ｘ４は、ミラー部３１０について、回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに適している。
【０１３０】
また、マイクロミラー素子Ｘ４においては、マイクロミラー素子Ｘ３に関して上述したのと同様に、ミラー部３１０を高精度に回転駆動すべく、ミラー部３１０の回転変位量（回転角度）を検出するための手段を設けるのが好ましい。
【０１３１】
図３６〜図４０は、本発明の第５の実施形態に係るマイクロミラー素子Ｘ５を表す。図３６は、マイクロミラー素子Ｘ５の平面図であり、図３７は、図３６の線XXXVII−XXXVIIに沿った断面図である。また、図３８〜図４０は、各々、図３６の線XXXVIII−XXXVIII、線XXXIX−XXXIX、および線XXXX−XXXXに沿った断面図である。
【０１３２】
マイクロミラー素子Ｘ５は、ミラー部５１０と、フレーム５２０と、一対の連結部５３０と、各々２つの駆動機構５４０，５５０とを備える。また、マイクロミラー素子Ｘ５は、マイクロミラー素子Ｘ１と同様に、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、ＳＯＩ基板である所定の積層構造を有する材料基板に対して加工を施すことによって製造されたものである。当該材料基板は、例えば、第１および第２シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。図の明確化の観点より、図３６においては、第１シリコン層に由来して絶縁層より手前に位置する部位（後述のミラー面５１１は除く）について、斜線ハッチングを付して表す。
【０１３３】
ミラー部５１０は、主に第１シリコン層において成形された部位であり、その表面には、光反射機能を有するミラー面５１１を有する。ミラー面５１１は、第１シリコン層上に成膜されたＣｒ層およびその上のＡｒ層よりなる積層構造を有する。このようなミラー部５１０は、本発明における可動部を構成する。フレーム５２０は、主に第１シリコン層において成形された部位であり、ミラー部５１０を囲む形態を有する。
【０１３４】
一対の連結部５３０は、第１シリコン層において成形された部位であり、各々２本のトーションバー５３１よりなる。各トーションバー５３１は、ミラー部５１０およびフレーム５２０に接続してこれらを連結している。各連結部５３０の２本のトーションバー５３１の間隔は、フレーム５２０の側からミラー部５１０の側にかけて次第に広くなっている。このような一対の連結部５３０は、フレーム５２０に対するミラー部５１０の回転動作の回転軸心Ａ５を規定する。フレーム５２０の側からミラー部５１０の側にかけて間隔が漸増する２本のトーションバー５３１よりなる連結部５３０は、ミラー部５１０の回転動作における不要な変位成分を防止するのに好適である。また、連結部５３０については、２本のトーションバー５３１を介して、フレーム５２０からミラー部５１０に対して２つ
の異なる電位を付与できるように構成することが可能である。
【０１３５】
２つの駆動機構５４０は、ミラー部５１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極５４１および櫛歯電極５４５を有する。櫛歯電極５４１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部５１０に固定された基部５４２および複数の電極歯５４３を有する。基部５４１は、ミラー部５１０から遠ざかるにつれて回転軸心Ａ５に近接するように延びている。このような基部５４１から、実質的に同一の長さの複数の電極歯５４３が回転軸心Ａ５に直交する方向に延びている。一方、櫛歯電極５４５は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、フレーム５２０に固定されて内方に延出する基部５４６および複数の電極歯５４７を有する。基部５４６は、ミラー部５１０に近付くにつれて回転軸心Ａ５から遠ざかるように延びている。このような基部５４６から、実質的に同一の長さの複数の電極歯５４７が回転軸心Ａ５に直交する方向に延びている。櫛歯電極５４１および櫛歯電極５４５は、本素子の非回転駆動時には、図３７（ａ）、図３８（ａ）、および図３９（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極５４１，５４５は、互いに当接しないよう、それらの電極歯５４３，５４７が位置ずれした態様で配されている。
【０１３６】
２つの駆動機構５５０は、ミラー部５１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極５５１および櫛歯電極５５５を有する。櫛歯電極５５１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部５１０に固定された基部５５２および複数の電極歯５５３を有する。基部５５１は、ミラー部５１０から遠ざかるにつれて回転軸心Ａ５に近接するように延びている。このような基部５５１から、実質的に同一の長さの複数の電極歯５５３が回転軸心Ａ５に直交する方向に延びている。一方、櫛歯電極５５５は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、フレーム５２０に固定されて内方に延出する基部５５６および複数の電極歯５５７を有する。基部５５６は、ミラー部５１０に近付くにつれて回転軸心Ａ５から遠ざかるように延びている。このような基部５５６から、実質的に同一の長さの複数の電極歯５５７が回転軸心Ａ５に直交する方向に延びている。櫛歯電極５５１および櫛歯電極５５５は、本素子の非回転駆動時には、図３７（ａ）、図３８（ａ）、および図４０（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極５５１，５５５は、互いに当接しないよう、それらの電極歯５５３，５５７が位置ずれした態様で配されている。
【０１３７】
マイクロミラー素子Ｘ５においては、櫛歯電極５４１，５４５，５５１，５５５の各々に対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、ミラー部５１０を回転軸心Ａ５まわりに回転動作させることができる。
【０１３８】
例えば、駆動機構５４０の櫛歯電極５４１，５４５に所定の電位を付与することにより櫛歯電極５４１，５４５間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極５４１は櫛歯電極５４５に引きこまれ、両電極は例えば図３７（ｂ）、図３８（ｂ）、および図３９（ｂ）に示す配向をとる。これにより、ミラー部５１０は、フレーム５２０に対して回転軸心Ａ５まわりに回転動作することとなる。当該回転動作における回転変位量は、付与電位を調整することにより、調節することができる。回転軸心Ａ５まわりの逆側へのミラー部５１０の回転駆動については、駆動機構５４０に関して上述したのと同様に駆動機構５５０にて所望の静電引力を発生させることにより達成することができる。このようなミラー部５１０の２方向への回転駆動により、ミラー部５１０上に設けられたミラー面５１１により反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。
【０１３９】
マイクロミラー素子Ｘ５では、駆動機構５４０において最も近くに対置する電極歯５４３，５４７によるストローク、および、駆動機構５５０において最も近くに対置する電極歯５５３，５５７によるストロークは、電極歯並列方向にわたって連続的に変化する。具
体的には、最も近くに対置する電極歯５４３，５４７によるストローク、および、最も近くに対置する電極歯５５３，５５７によるストロークは、ミラー部５１０の側からフレーム５２０の側にかけて次第に増大する。したがって、マイクロミラー素子Ｘ５においては、駆動機構５４０，５５０における櫛歯電極５４１，５４５，５５１，５５５を過度に厚くせずとも、実効的な長ストロークを確保することが可能である。このようなマイクロミラー素子Ｘ５は、ミラー部５１０について、回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに適している。
【０１４０】
加えて、マイクロミラー素子Ｘ５では、駆動機構５４０において最も近くに対置する電極歯５４３，５４７間に発生する回転トルク、および、駆動機構５５０において最も近くに対置する電極歯５５３，５５７間に発生する回転トルクは、電極歯並列方向にわたって連続的に変化する。具体的には、最も近くに対置する電極歯５４３，５４７間に発生する回転トルク、および、最も近くに対置する電極歯５５３，５５７間に発生する回転トルクは、フレーム５２０の側からミラー部５１０の側にかけて次第に増大する。したがって、マイクロミラー素子Ｘ５では、ミラー部５１０の比較的広い回転動作範囲において急激なトルク変動が生ずるのを回避することができる。
【０１４１】
図４１および図４２は、マイクロミラー素子Ｘ１，Ｘ３，Ｘ５の各駆動機構を構成する櫛歯電極の変形例を表す。図４１（ａ）〜図４１（ｄ）は、各変形例における電極歯の縦断面を表し、図４２（ａ）および図４２（ｂ）は、各々、変形例の部分平面図である。
【０１４２】
図４１（ａ）に示す変形例では、固定櫛歯電極が電極歯７１を有し、可動櫛歯電極が電極歯７１’を有する。電極歯７１および電極歯７１’は、素子の非駆動時において、櫛歯電極の厚み方向において部分的に重なる。ここで固定櫛歯電極とは、例えば、マイクロミラー素子Ｘ１においては櫛歯電極１６５，１７５，１８５，１９５に相当し、マイクロミラー素子Ｘ３においては櫛歯電極３４５，３５５，３６５，３７５に相当し、マイクロミラー素子Ｘ５においては櫛歯電極５４５，５５５に相当するものとする。一方、可動櫛歯電極とは、マイクロミラー素子Ｘ１においては櫛歯電極１６１，１７１，１８１，１９１に相当し、マイクロミラー素子Ｘ３においては櫛歯電極３４１，３５１，３６１，３７１に相当し、マイクロミラー素子Ｘ５においては櫛歯電極５４１，５５１に相当するものとする。後述の他の変形例についても同様である。本変形例では、電極歯７１は、導体部７１ａ，７１ｂとこれらの間の絶縁部７１ｃとからなる積層構造を有する。電極歯７１において、導体部７１ａ，７１ｂは電気的に接続しておく。このような構成においては、非回転駆動時において電極歯７１と電極歯７１’とが既に部分的な重なりを有するので、０°前後の微小な回転角度範囲での回転トルクの急激な変化を低減することができる。
【０１４３】
図４１（ｂ）に示す変形例では、可動櫛歯電極が電極歯７２を有し、固定櫛歯電極が電極歯７２’を有する。電極歯７２および電極歯７２’は、素子の非駆動時において、櫛歯電極の厚み方向において部分的に重なる。電極歯７２は、導体部７２ａ，７２ｂとこれらの間の絶縁部７２ｃとからなる積層構造を有する。電極歯７２において、導体部７２ａ，７２ｂは電気的に接続しておく。このような構成においては、非回転駆動時において電極歯７２と電極歯７２’とが既に部分的な重なりを有するので、０°前後の微小な回転角度範囲での回転トルクの急激な変化を低減することができる。
【０１４４】
図４１（ｃ）に示す変形例では、固定櫛歯電極が電極歯７３を有し、可動櫛歯電極が電極歯７３’を有する。電極歯７３および電極歯７３’は、素子の非駆動時において、櫛歯電極の厚み方向において部分的に重なる。両電極歯７３，７３’は、各々、一様な導体部よりなる。このような構成においては、非回転駆動時において電極歯７３と電極歯７３’とが既に部分的な重なりを有するので、０°前後の微小な回転角度範囲での回転トルクの急激な変化を低減することができる。
【０１４５】
図４１（ｄ）に示す変形例では、固定櫛歯電極が電極歯７４を有し、可動櫛歯電極が電極歯７４’を有する。非回転駆動時に下位に位置する電極歯７４は、下方から上方にかけて次第に太くなるよう設計されており、非回転駆動時に上位に位置する電極歯７４’は、上方から下方にかけて次第に太くなるよう設計されている。このような構成によると、０°前後での微小な回転角度範囲での回転トルクの急激な変化を低減したり、大角度における回転トルクを低減することにより、櫛歯電極が抜けた後（ストロークを逸脱した後）の容量変動を低減することができる。また、本構成によると、各電極歯の曲げ強度を向上することもできる。
【０１４６】
図４２（ａ）に示す変形例では、最外電極歯７５が他の電極歯よりも厚く設定されている。一組の櫛歯電極よりなる駆動機構における最外電極歯には、電圧印加時に駆動機構内方に向かって大きな曲げ静電力が作用するが、本構成によると、当該静電力により最外電極歯７５が不当に曲げられるのを防止することができる。
【０１４７】
図４２（ｂ）に示す変形例では、基部７６から延出する各電極歯７７について、自由端から基端にかけて次第に太くなるよう設計されている。このような構成によると、電極歯７７の曲げ強度を適切に向上することができる。
【０１４８】
以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列挙する。
【０１４９】
（付記１）可動主部と、
第１フレームおよび第２フレームと、
前記可動主部および前記第１フレームを連結し、且つ、当該第１フレームに対する当該可動主部の第１回転動作における第１回転軸心を規定する、第１連結部と、
前記第１フレームおよび前記第２フレームを連結し、且つ、当該第２フレームに対する当該第１フレームおよび前記可動主部の第２回転動作における第２回転軸心を規定する、第２連結部と、
前記第１回転動作の駆動力を発生させるための第１駆動機構と、
前記第２回転動作の駆動力を発生させるための第２駆動機構と、を備え、
前記第１回転軸心および前記第２回転軸心は直交していない、マイクロ揺動素子。
（付記２）可動部と、
フレームと、
前記可動部および前記フレームを連結し、且つ、当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する、連結部と、
前記回転軸心から相対的に遠い箇所に前記回転動作の駆動力を発生させるための第１駆動機構と、
前記回転軸心に相対的に近い箇所に前記回転動作の駆動力を発生させるための第２駆動機構と、を備える、マイクロ揺動素子。
（付記３）前記第１駆動機構および／または前記第２駆動機構は、一組の櫛歯電極を含む、付記１または２に記載のマイクロ揺動素子。
（付記４）前記第１駆動機構および前記第２駆動機構は、共通の制御下で作動可能に構成されている、付記１から３のいずれか１つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記５）前記第１駆動機構および前記第２駆動機構は、電気的に並列に接続されている、付記４に記載のマイクロ揺動素子。
（付記６）前記第１駆動機構および前記第２駆動機構は、電気的に分離され、相互に独立した制御下で作動可能に構成されている、付記１から３のいずれか１つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記７）可動部と、
フレームと、
前記可動部および前記フレームを連結し、且つ、当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する、連結部と、
前記回転軸心までの距離が連続的に変化する箇所にわたって前記回転動作の駆動力を発生させるための駆動機構と、を備える、マイクロ揺動素子。
（付記８）可動部と、
フレームと、
前記可動部および前記フレームを連結し、且つ、当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、
前記回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を含む駆動機構と、を備え、
前記第１櫛歯電極および／または前記第２櫛歯電極は、電気的に分離された第１導体部および第２導体部ならびに当該第１および第２導体部の間の絶縁部が前記回転動作の方向に積層された構造を有する電極歯を備える、マイクロ揺動素子。
（付記９）可動部と、
フレームと、
前記可動部および前記フレームを連結し、且つ、当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、
前記回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を含む駆動機構と、を備え、
前記第１櫛歯電極は、電気的に接続された第１導体部および第２導体部ならびに当該第１および第２導体部の間の絶縁部が前記回転動作の方向に積層された構造を有する電極歯を備え、
前記第２櫛歯電極は、非駆動時には前記第１導体部に対向し且つ前記第２導体部に対向しない第３導体部からなる電極歯を備える、マイクロ揺動素子。
（付記１０）第１導体部および第３導体部は、回転動作方向における長さが異なる、付記９に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１１）一組の櫛歯電極の少なくとも一方は、基部と、当該基部から延出する電極歯とを有し、当該電極歯は、基部側の端部にかけて幅または厚さの漸増する部位を有する、付記３および８から１０のいずれか１つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記１２）一組の櫛歯電極の少なくとも一方は、基部と、当該基部から延出する電極歯とを有し、当該電極歯は、他方の櫛歯電極に接近するにつれて幅が漸増する部位を有する、付記３および８から１１のいずれか１つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記１３）第１連結部は、可動主部に近接するほど幅太な空隙部を有し、これと共に又はこれに代えて、第２連結部は、第１フレームに接近するほど幅太な空隙部を有する、付記１に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１４）連結部は、可動部に近接するほど幅太な空隙部を有する、付記２および７から１０のいずれか１つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記１５）可動部と、フレームと、当該可動部およびフレームを連結して当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、を備え、
第１櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第１導体部および第２導体部を含む電極歯を有し、
第２櫛歯電極は、非駆動時には第１導体部に対向し且つ第２導体部に対向しない第３導体部を含む電極歯を有する、マイクロ揺動素子を駆動するための方法であって、
第２導体部および第３導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第１工程と、
第１工程の後に、第１導体部および第３導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向とは反対の第２方向に回転動作させるための第２工程と、を含む、マイクロ揺動素子駆動方法。
（付記１６）マイクロ揺動素子は、回転動作の駆動力を発生させるための第３櫛歯電極および第４櫛歯電極を更に備え、
第３櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第４導体部および第５導体部を含む電極歯を有し、
第４櫛歯電極は、非駆動時には第４導体部に対向し且つ第５導体部に対向しない第６導体部を含む電極歯を有し、
第２工程の後に、第５導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第３工程と、
第３工程の後に、第４導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第４工程と、を更に含む、付記１５に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記１７）第２工程では、第４導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させる、付記１６に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記１８）第４工程では、第１導体部および第３導体部の間に静電引力を発生させる、付記１６または１７に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記１９）第１、第２、第３、および第４工程は、各々、回転動作における４分の１周期に相当する期間行なわれる、付記１６から１８のいずれか１つに記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記２０）可動部と、フレームと、当該可動部およびフレームを連結して当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、当該第１および第２櫛歯電極よりも回転軸心に近い箇所にて回転動作の駆動力を発生させるための第３櫛歯電極および第４櫛歯電極と、を備えるマイクロ揺動素子を駆動するための方法であって、
第１櫛歯電極および第２櫛歯電極の間に静電引力を発生させるとともに第３櫛歯電極および第４櫛歯電極の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第１工程と、
第３櫛歯電極および第４櫛歯電極の間に、第１工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第２工程と、を含むマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記２１）第２工程の後に、第１櫛歯電極および第２櫛歯電極の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向とは反対の第２方向に回転動作させるための第３工程を更に含む、付記２０に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記２２）第１工程および第３工程は、併せて、回転動作における４分の１周期に相当する期間行なわれる、付記２１に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記２３）マイクロ揺動素子は、回転動作の駆動力を発生させるための第５櫛歯電極および第６櫛歯電極と、当該第５および第６櫛歯電極よりも回転軸心に近い箇所にて回転動作の駆動力を発生させるための第７櫛歯電極および第８櫛歯電極と、を更に備え、
第３工程の後に、第５櫛歯電極および第６櫛歯電極の間に静電引力を発生させるとともに第７櫛歯電極および第８櫛歯電極の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第４工程と、
第７櫛歯電極および第８櫛歯電極の間に、第４工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第５工程と、を更に含む、付記２０から２２のいずれか１つに記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記２４）第５工程の後に、第５櫛歯電極および第６櫛歯電極の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第６工程を更に含む、付記２３に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記２５）第５工程および第６工程は、併せて、回転動作における４分の１周期に相当する期間行なわれる、付記２４に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記２６）可動部と、フレームと、当該可動部およびフレームを連結して当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、回転動作の駆動力
を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、当該第１および第２櫛歯電極よりも回転軸心に近い箇所にて回転動作の駆動力を発生させるための第３櫛歯電極および第４櫛歯電極と、を備え、
第１櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第１導体部および第２導体部を含む電極歯を有し、
第２櫛歯電極は、非駆動時には第１導体部に対向し且つ第２導体部に対向しない第３導体部を含む電極歯を有し、
第３櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第４導体部および第５導体部を含む電極歯を有し、
第４櫛歯電極は、非駆動時には第４導体部に対向し且つ第５導体部に対向しない第６導体部を含む電極歯を有する、マイクロ揺動素子を駆動するための方法であって、
第２導体部および第３導体部の間に静電引力を発生させるとともに第５導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第１工程と、
第５導体部および第６導体部の間に、第１工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第２工程と、を含む、マイクロ揺動素子駆動方法。
（付記２７）第２工程の後に、第１導体部および第３導体部の間、第２導体部および第３導体部の間、並びに、第４導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向とは反対の第２方向に回転動作させるための第３工程と、
第１導体部および第３導体部、並びに、第４導体部および第６導体部の間に、第３工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第４工程と、を更に含む、付記２６に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記２８）マイクロ揺動素子は、回転動作の駆動力を発生させるための第５櫛歯電極および第６櫛歯電極と、当該第５および第６櫛歯電極よりも回転軸心に近い箇所にて回転動作の駆動力を発生させるための第７櫛歯電極および第８櫛歯電極と、
第５櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第７導体部および第８導体部を含む電極歯を有し、
第６櫛歯電極は、非駆動時には第７導体部に対向し且つ第８導体部に対向しない第９導体部を含む電極歯を有し、
第７櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第１０導体部および第１１導体部を含む電極歯を有し、
第８櫛歯電極は、非駆動時には第１０導体部に対向し且つ第１１導体部に対向しない第１２導体部を含む電極歯を有し、
第４工程の後に、第８導体部および第９導体部の間に静電引力を発生させるとともに第１１導体部および第１２導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第５工程と、
第１１導体部および第１２導体部の間に、第５工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第６工程と、
第６工程の後に、第７導体部および第９導体部の間、第８導体部および第９導体部の間、並びに、第１０導体部および第１２導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第７工程と、
第７導体部および第９導体部、並びに、第１０導体部および第１２導体部の間に、第７工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第８工程と、を更に含む、付記２７に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記２９）第３工程および第４工程では、第７導体部および第９導体部の間、並びに、第１０導体部および第１２導体部の間に静電引力を発生させる、付記２８に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記３０）第７工程および第８工程では、第１導体部および第３導体部の間、並びに、第４導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させる、付記２８または２９に記載の
マイクロ揺動素子駆動方法。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマイクロミラー素子の平面図である。
【図２】図１の線II−IIに沿った断面図である。
【図３】図１の線III−IIIに沿った断面図である。
【図４】図１の線IV−IVに沿った断面図である。
【図５】図１の線V−Vに沿った断面図である。
【図６】図１の線VI−VIに沿った断面図である。
【図７】図１の線VII−VIIに沿った断面図である。
【図８】図１のマイクロミラー素子の駆動態様の一例を表す。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るマイクロミラー素子の平面図である。
【図１０】図９の線X−Xに沿った断面図である。
【図１１】図９の線XI−XIに沿った断面図である。
【図１２】図９の線XII−XIIに沿った断面図である。
【図１３】図９の線XIII−XIIIに沿った断面図である。
【図１４】図９の線XIV−XIVに沿った断面図である。
【図１５】図９の線XV−XVに沿った断面図である。
【図１６】図９のマイクロミラー素子の駆動態様の一例を表す。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係るマイクロミラー素子の平面図である。
【図１８】図１７の線XVIII−XVIIIに沿った断面図である。
【図１９】図１７のマイクロミラー素子の駆動時における線XVIII−XVIIIに沿った断面図である。
【図２０】図１７のマイクロミラー素子の駆動時における線XVIII−XVIIIに沿った他の断面図である。
【図２１】図１７の線XXI−XXIに沿った断面図である。
【図２２】図１７の線XXII−XXIIに沿った断面図である。
【図２３】図１７の線XXIII−XXIIIに沿った断面図である。
【図２４】図１７の線XXIV−XXIVに沿った断面図である。
【図２５】図１７のマイクロミラー素子の駆動態様の一例を表す。
【図２６】図１７のマイクロミラー素子の駆動態様の他の例を表す。
【図２７】本発明の第４の実施形態に係るマイクロミラー素子の平面図である。
【図２８】図２７の線XXVIII−XVIIIに沿った断面図である。
【図２９】図２７のマイクロミラー素子の駆動時における線XXVIII−XXVIIIに沿った断面図である。
【図３０】図２７のマイクロミラー素子の駆動時における線XXVIII−XXVIIIに沿った他の断面図である。
【図３１】図２７の線XXXI−XXXIに沿った断面図である。
【図３２】図２７の線XXXII−XXXIIに沿った断面図である。
【図３３】図２７の線XXXIII−XXXIIIに沿った断面図である。
【図３４】図２７の線XXXIV−XXXIVに沿った断面図である。
【図３５】図２７のマイクロミラー素子の駆動態様の一例を表す。
【図３６】本発明の第５の実施形態に係るマイクロミラー素子の平面図である。
【図３７】図３６の線XXXVII−XXXVIIに沿った断面図である。
【図３８】図３６の線XXXVIII−XXXVIIIに沿った断面図である。
【図３９】図３６の線XXXIX−XXXIXに沿った断面図である。
【図４０】図３６の線XXXX−XXXXに沿った断面図である。
【図４１】櫛歯電極の変形例を表す。
【図４２】櫛歯電極の他の変形例を表す。
【図４３】従来のマイクロミラー素子の分解斜視図である。
【図４４】組み立てられた状態における図４３のマイクロミラー素子の線XXXXIV−XXXXIVに沿った断面図である。
【図４５】従来の他のマイクロミラー素子の一部省略斜視図である。
【図４６】一組の櫛歯電極の配向を表す。
【図４７】図４５に示すマイクロミラー素子の製造方法における一部の工程を表す。
【符号の説明】
【０１５１】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５，Ｘ８，Ｘ９ マイクロミラー素子
１１０，３１０，５１０ ミラー部
１２０ 内フレーム
１３０ 外フレーム
３２０，５２０ フレーム
１４０，１５０，３３０，５３０ 連結部
１６０，１７０，１８０，１９０， 駆動機構
１６１，１６５，１７１，１７５，１８１，１８５，１９１，１９５ 櫛歯電極
２６０，２７０，２８０，２９０， 駆動機構
２６１，２６５，２７１，２７５，２８１，２８５，２９１，２９５ 櫛歯電極
３４０，３５０，３６０，３７０， 駆動機構
３４１，３４５，３５１，３５５，３６１，３６５，３７１，３７５ 櫛歯電極
５４０，５５０ 駆動機構
５４１，５４５，５５１，５５５ 櫛歯電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転変位可能な可動部を有する例えばマイクロミラー素子などのマイクロ揺動素子およびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な技術分野において、マイクロマシニング技術により形成される微小構造を有する素子の応用化が図られている。例えば光通信技術の分野においては、光反射機能を有する微小なマイクロミラー素子が注目されている。
【０００３】
光通信においては、光ファイバを媒体として光信号が伝送され、また、光信号の伝送経路を或るファイバから他のファイバへと切換えるべく、一般に、いわゆる光スイッチング装置が使用される。良好な光通信を達成するうえで光スイッチング装置に求められる特性としては、切換え動作における、大容量性、高速性、高信頼性などが挙げられる。これらの観点より、光スイッチング装置としては、マイクロマシニング技術により作製されるマイクロミラー素子を組み込んだものに対する期待が高まっている。マイクロミラー素子によると、光スイッチング装置における入力側の光伝送路と出力側の光伝送路との間で、光信号を電気信号に変換せずに光信号のままでスイッチング処理を行うことができ、上掲の特性を得るうえで好適だからである。
【０００４】
マイクロミラー素子は、光を反射するためのミラー面を備え、当該ミラー面の揺動により光の反射方向を変化させることができる。ミラー面を揺動するうえで静電力を利用する静電駆動型のマイクロミラー素子が、多くの装置で採用されている。静電駆動型マイクロミラー素子は、いわゆる表面マイクロマシニング技術により製造されるマイクロミラー素子と、いわゆるバルクマイクロマシニング技術により製造されるマイクロミラー素子とに、大きく２つに類別することができる。
【０００５】
表面マイクロマシニング技術では、基板上において、各構成部位に対応する材料薄膜を所望のパターンに加工し、このようなパターンを順次積層することにより、支持体、ミラー面および電極部など、素子を構成する各部位や、後に除去される犠牲層を形成する。一方、バルクマイクロマシニング技術では、材料基板自体をエッチングすることにより支持体やミラー部などを所望の形状に成形し、必要に応じてミラー面や電極を薄膜形成する。バルクマイクロマシニング技術については、例えば下記の特許文献１〜３に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１９０００７号公報
【特許文献２】特開平１０−２７０７１４号公報
【特許文献３】特開平２０００−３１５０２号公報
【０００７】
マイクロミラー素子に要求される技術的事項の一つとして、光反射を担うミラー面の平面度が高いことが挙げられる。しかしながら、表面マイクロマシニング技術によると、最終的に形成されるミラー面が薄いためにミラー面が湾曲し易く、従って、広面積のミラー面において高い平面度を達成するのが困難である。これに対し、バルクマイクロマシニング技術によると、相対的に分厚い材料基板自体をエッチング技術により削り込んでミラー部を構成して当該ミラー部上にミラー面を設けるため、広面積のミラー面であっても、その剛性を確保することができる。その結果、充分に高い光学的平面度を有するミラー面を形成することが可能である。
【０００８】
図４３および図４４は、バルクマイクロマシニング技術によって作製される従来の静電駆動型マイクロミラー素子Ｘ８を表す。図４３は、マイクロミラー素子Ｘ８の分解斜視図であり、図４４は、組み立てられた状態のマイクロミラー素子Ｘ８における図４３の線XXXXIV−XXXXIVに沿った断面図である。
【０００９】
マイクロミラー素子Ｘ８は、ミラー基板８０とベース基板８６とが積層する構造を有する。ミラー基板８０は、ミラー部８１と、フレーム８２と、これらを連結する一対のトーションバー８３とからなる。導電性を有するシリコン基板などの所定の材料基板に対して、その片面側からエッチングを施すことにより、ミラー基板８０におけるミラー部８１、フレーム８２、および一対のトーションバー８３の外郭形状を成形することができる。ミラー部８１の表面には、ミラー面８４が設けられている。ミラー部８１の裏面には、一対の電極８５ａ，８５ｂが設けられている。一対のトーションバー８３は、ミラー部８１の後述の回転動作における軸心Ａ８を規定する。ベース基板８６には、ミラー部８１の電極８５ａに対向する電極８７ａ、および、電極８５ｂに対向する電極８７ｂが、設けられている。
【００１０】
マイクロミラー素子Ｘ８においては、ミラー基板８０のフレーム８２に電位を付与すると、フレーム８２と同一の導体材料により一体的に成形されている一対のトーションバー８３およびミラー部８１を介して、電極８５ａおよび電極８５ｂに電位が伝達される。したがって、フレーム８２に所定の電位を付与することにより、電極８５ａ，８５ｂを例えば正に帯電させることができる。この状態において、ベース基板８６の電極８７ａを負に帯電させると、電極８５ａと電極８７ａの間に静電引力が発生し、ミラー部８１は、一対のトーションバー８３を捩りながら、図４４に示すように矢印Ｍ８の方向に回転する。ミラー部８１は、電極間の静電引力と各トーションバー８３の捩り抵抗力の総和とが釣合う角度まで揺動し得る。これに代えて、ミラー部８１の電極８５ａ，８５ｂを正に帯電させた状態で電極８７ｂを負に帯電させると、電極８５ｂと電極８７ｂの間に静電引力が発生し、ミラー部８１は、矢印Ｍ８とは反対の方向に回転する。以上のようなミラー部８１の揺動駆動により、ミラー面８４により反射される光の反射方向を切り換えることができる。
【００１１】
マイクロミラー素子Ｘ８において、ミラー部８１の回転変位について大角度を達成するためには、ミラー基板８０とベース基板８６の機械的接触を回避すべく、当該ミラー基板８０とベース基板８６の間隔を充分に確保する必要がある。しかしながら、電極８５ａ，８７ａ間や電極８５ｂ，８７ｂ間に生ずる静電力は、電極間距離が増大するほど低下する傾向にあるため、ミラー基板８０とベース基板８６の間隔を充分に確保したうえでミラー部８１を適切に駆動するためには、各電極対間に対して印加すべき駆動電圧を相当程度にまで増大しなければならない。駆動電圧の増大は、素子の構成上、或は小電力化の観点から、好ましくない場合が多い。
【００１２】
図４５は、バルクマイクロマシニング技術によって作製される従来の他のマイクロミラー素子Ｘ９の一部省略斜視図である。マイクロミラー素子Ｘ９は、上面にミラー面９４が設けられたミラー部９１と、フレーム９２（一部省略）と、これらを連結する一対のトーションバー９３とを有する。ミラー部９１には、その一対の端部に櫛歯電極９１ａ，９１ｂが形成されている。フレーム９２には、櫛歯電極９１ａ，９１ｂに対応して、内方に延びる一対の櫛歯電極９２ａ，９２ｂが形成されている。一対のトーションバー９３は、フレーム９２に対するミラー部９１の回転動作の軸心Ａ９を規定している。
【００１３】
このような構成のマイクロミラー素子Ｘ９においては、静電力を発生させるために近接して設けられた一組の櫛歯電極、例えば櫛歯電極９１ａおよび櫛歯電極９２ａは、電圧非印加時には、図４６（ａ）に示すように、２段に分れた配向をとる。一方、所定電圧印加
時には、図４６（ｂ）に示すように、櫛歯電極９１ａが櫛歯電極９２ａに引き込まれ、これによりミラー部９１が回転する。より具体的には、例えば、櫛歯電極９１ａを正に帯電させ、櫛歯電極９２ａを負に帯電させると、ミラー部９１が、一対のトーションバー９３を捩りながら軸心Ａ９まわりに回転する。このようなミラー部９１の揺動駆動により、ミラー部９１上に設けられたミラー面９４により反射される光の反射方向を切り換えることができる。櫛歯電極対によるこのような駆動に要求される駆動電圧は、上述のマイクロミラー素子Ｘ８における平板電極対による駆動に要求される駆動電圧よりも、低い傾向にあることが知られている。
【００１４】
図４７は、マイクロミラー素子Ｘ９の製造方法を表す。図４７においては、図４５に示すミラー部９１の一部、フレーム９２、トーションバー９３、および一組の櫛歯電極９１ａ，９２ａの一部の形成過程を、一の断面の変化として表す。当該一の断面は、加工が施される材料基板（ウエハ）における単一のマイクロスイッチング素子形成区画に含まれる複数の断面を、モデル化して連続断面として表したものである。
【００１５】
マイクロミラー素子Ｘ９の製造方法においては、まず、図４７（ａ）に示すようなウエハＳ９を用意する。ウエハＳ９は、いわゆるＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウエハであり、シリコン層９０１と、シリコン層９０２と、これらの間の絶縁層９０３とからなる積層構造を有する。次に、図４７（ｂ）に示すように、シリコン層９０１に対して所定のマスクを介して異方性エッチング処理を行うことにより、シリコン層９０１において成形されるべき構造部（ミラー部９１、フレーム９２の一部、トーションバー９３、櫛歯電極９１ａ）を形成する。次に、図４７（ｃ）に示すように、シリコン層９０２に対して所定のマスクを介して異方性エッチング処理を行うことにより、シリコン層９０２において成形されるべき構造部（フレーム９２の一部、櫛歯電極９２ａ）を形成する。次に、図４７（ｄ）に示すように、絶縁層９０３に対して等方性エッチングを行うことにより、絶縁層９０３において露出する箇所を除去する。このようにして、ミラー部９１、フレーム９２、トーションバー９３、および一組の櫛歯電極９１ａ，９２ａが形成される。他組の櫛歯電極９１ｂ，９２ｂも櫛歯電極９１ａ，９１ｂと同様にして形成される。
【００１６】
マイクロミラー素子Ｘ９では、ミラー部９１の回転動作に伴って櫛歯電極９１ａ，９１ｂが変位するため、櫛歯電極９１ａ，９１ｂは、ミラー部９１の所望の傾斜角度に見合った充分な厚さを有する必要がある。そのため、マイクロミラー素子Ｘ９のミラー部９１の回転変位について大角度を達成するためには、回転動作方向において櫛歯電極９１ａ，９１ｂを長く設計し、駆動電極のストローク（適切に駆動力を発生し得る限りにおいて許容される、回転動作方向における電極対の相対的な可動範囲）を充分な長さに確保する必要がある。長いストロークを確保するためには、上述の製造方法において、必要なストローク長に応じた分厚いシリコン層９０１，９０２を有する材料基板Ｓ９に対して加工を施す必要がある。しかしながら、各電極歯の幅が相当程度に小さい櫛歯電極９１ａ，９１ｂを、充分に分厚いシリコン層９０１，９０２に対してエッチング等の加工を施すことによって高精度に形成するのは、困難な傾向にある。
【００１７】
加えて、マイクロミラー素子Ｘ９では、ミラー部９１が櫛歯電極９１ａ，９１ｂと同一の厚さに形成されるので、回転動作方向において長い櫛歯電極９１ａ，９１ｂの形成は、分厚いミラー部９１の形成を必然的に伴ってしまう。ミラー部９１が分厚いほど、ミラー部９１の質量、従ってそのイナーシャは、大きい。その結果、ミラー部９１の回転動作について、所望される速さでの駆動を達成できない場合が生ずる。
【００１８】
このように、従来のマイクロミラー素子Ｘ９においては、ミラー部９１について、回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに困難性を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、可動部における回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに適したマイクロ揺動素子およびマイクロ揺動素子駆動方法を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の第１の側面によるとマイクロ揺動素子が提供される。このマイクロ揺動素子は、可動主部と、第１および第２フレームと、可動主部および第１フレームを連結し且つ当該第１フレームに対する当該可動主部の第１回転動作における第１回転軸心を規定する第１連結部と、第１および第２フレームを連結し且つ当該第２フレームに対する当該第１フレームおよび可動主部の第２回転動作における第２回転軸心を規定する第２連結部と、第１回転動作の駆動力を発生させるための第１駆動機構と、第２回転動作の駆動力を発生させるための第２駆動機構と、を備える。本素子では、第１回転軸心および第２回転軸心は直交していない。第１駆動機構は例えば一組の櫛歯電極よりなり、この場合、一方の櫛歯電極は可動主部に対して一体的に設けられており、他方の櫛歯電極は第１フレームに対して一体的に設けられている。また、第２駆動機構は例えば一組の櫛歯電極よりなり、この場合、一方の櫛歯電極は第１フレームに対して一体的に設けられており、他方の櫛歯電極は第２フレームに対して一体的に設けられている。
【００２１】
このような構成のマイクロ揺動素子においては、可動主部の第１回転動作および第２回転動作には共通の変位成分が含まれる。すなわち、当該共通変位成分における総変位量は、第１回転動作に由来する変位量と、第２回転動作に由来する変位量との、和に相当する。したがって、共通変位成分については、第１および第２駆動機構の各ストロークが重畳的に寄与して長いストロークが確保されることとなる。例えば、第１回転軸心および第２回転軸心が一致する場合には、第１回転動作の変位成分と第２回転動作の変位成分とは全て一致し、可動主部の回転変位量の全てが第１回転動作の変位量と第２回転動作の変位量との和に相当し、その結果、可動主部の回転変位については、第１および第２駆動機構の各ストロークよりも実効的に長いストロークが確保される。２種類の駆動機構のストロークの重畳的寄与により実効的な長ストロークが確保されるので、例えば一組の櫛歯電極よりなる各駆動機構について比較的薄く（回転動作方向において比較的短く）形成することができる。そのため、駆動機構の厚さが反映された厚さで形成される傾向にある可動部（可動主部および第１フレーム）についても、比較的薄く形成することができる。薄い可動部ほど、軽量であり、高い動作速度を実現するのに好適である。このように、本発明の第１の側面のマイクロ揺動素子は、可動主部について回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに適しているのである。
【００２２】
本発明の第１の側面において、好ましくは、第１連結部は、可動主部に近接するほど幅太な空隙部を有する。これと共に、又は、これに代えて、第２連結部は、第１フレームに接近するほど幅太な空隙部を有していてもよい。このような構成は、所望の回転変位に例えば直交する不要な変位成分を低減するうえで、好適である。
【００２３】
本発明の第２の側面によると他のマイクロ揺動素子が提供される。このマイクロ揺動素子は、可動部と、フレームと、可動部およびフレームを連結し且つ当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、回転軸心から相対的に遠い箇所にて回転動作の駆動力を発生させるための第１駆動機構と、回転軸心に相対的に近い箇所にて回転動作の駆動力を発生させるための第２駆動機構と、を備える。第１駆動機構は例えば一組の櫛歯電極よりなり、この場合、一方の櫛歯電極は可動部に対して一体的に設けられており、他方の櫛歯電極はフレームに対して一体的に設けられている。また、第２櫛歯電極も例えば一組の櫛歯電極よりなり、この場合、一方の櫛歯電極は可動部に対し
て一体的に設けられており、他方の櫛歯電極はフレームに対して一体的に設けられている。
【００２４】
このような構成のマイクロ揺動素子においては、可動部の回転動作の駆動力としてより大きな回転トルクを発生させるうえでは、第１駆動機構は第２駆動機構より適しており、且つ、より長いストロークを確保するうえでは第２駆動機構は第１駆動機構より適している。本発明の第２の側面のマイクロ揺動素子では、２種類の駆動機構のこのような特長を有効に活用することにより、可動部について良好な回転動作を実現することができる。例えば、可動部の変位量が小角度範囲内にある場合には、主に第１駆動機構に頼って大きな回転トルクを発生させることができ、大角度範囲にある場合には、第２駆動機構の相対的に長いストロークにわたって当該第２駆動機構により所定の回転トルクを持続させることができる。大きな回転トルクの発生に適した駆動機構と大きなストロークを確保するのに適した駆動機構とを併せて具備する本マイクロ揺動素子においては、各駆動機構における各櫛歯電極を過度に厚くせずとも、実効的な長ストロークを確保することが可能である。したがって、本発明の第２の側面のマイクロ揺動素子は、可動部における回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに適しているのである。
【００２５】
本発明の第１および第２の側面において、好ましくは、第１駆動機構および第２駆動機構は、共通の制御下で作動可能に構成されている。この場合、第１駆動機構および第２駆動機構は、電気的に並列に接続されているのが好ましい。第１駆動機構および第２駆動機構は、或は、電気的に分離され、相互に独立した制御下で作動可能に構成されていてもよい。
【００２６】
本発明の第３の側面によると他のマイクロ揺動素子が提供される。このマイクロ揺動素子は、可動部と、フレームと、可動部およびフレームを連結し且つ当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、回転軸心までの距離が連続的に変化する箇所にわたって回転動作の駆動力を発生させるための駆動機構と、を備える。駆動機構は例えば一組の櫛歯電極よりなり、この場合、一方の櫛歯電極は可動部に対して一体的に設けられており、他方の櫛歯電極はフレームに対して一体的に設けられている。
【００２７】
このような構成のマイクロ揺動素子では、単一の駆動機構に、第２の側面における第１および第２駆動機構が包含されている。したがって、本発明の第３の側面によると、第２の側面に関して上述したのと同様の効果が奏される。加えて、第３の側面によると、単一駆動機構内にて発生される回転トルクは、所定の回転動作範囲にわたって連続的に緩やかに変化する傾向にある。このような特長は、可動部について良好な回転駆動を達成するうえで好適である。
【００２８】
本発明の第４の側面によると他のマイクロ揺動素子が提供される。このマイクロ揺動素子は、可動部と、フレームと、可動部およびフレームを連結し且つ当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を含む駆動機構と、を備える。第１櫛歯電極および／または第２櫛歯電極は、電気的に分離され且つ回転動作の方向に並列する第１導体部および第２導体部、を含む電極歯を有する。例えば、第１櫛歯電極は可動部に対して一体的に設けられており、第２櫛歯電極はフレームに対して一体的に設けられている。
【００２９】
本素子において、第１櫛歯電極および／または第２櫛歯電極の第１導体部および第２導体部は、可動部の回転動作方向に並列している。このような構成は、当該櫛歯電極対について、大きな相対的可動範囲すなわち長いストロークを確保するうえで好適である。また、単一の櫛歯電極に含まれる第１導体部および第２導体部については、互いに電気的に分
離しているため、印加電圧を独立に制御することが可能である。このような第１および第２導体部を櫛歯電極対の少なくとも一方に有する本揺動素子は、可動部について回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに適している。
【００３０】
本発明の第５の側面によると他のマイクロ揺動素子が提供される。このマイクロ揺動素子は、可動部と、フレームと、可動部およびフレームを連結し且つ当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を含む駆動機構と、を備える。第１櫛歯電極は、電気的に接続され且つ回転動作の方向に並列する第１導体部および第２導体部、を含む電極歯を有する。第２櫛歯電極は、非駆動時には第１導体部に対向し且つ第２導体部に対向しない第３導体部、を含む電極歯を有する。例えば、第２櫛歯電極は可動部に対して一体的に設けられており、第１櫛歯電極はフレームに対して一体的に設けられている。
【００３１】
本素子においては、第２櫛歯電極の第３導体部との間で静電引力を生じ得る第１櫛歯電極の第１導体部および第２導体部は、可動部の回転動作方向に並列している。このような構成は、当該櫛歯電極対について、大きな相対的可動範囲すなわち長いストロークを確保するうえで好適である。また、第２櫛歯電極（第３導体部）がフレームに対して一体的に設けられており、且つ、第１櫛歯電極が可動部に対して一体的に設けられている場合、第２櫛歯電極（第３導体部）について比較的薄く（回転動作方向において比較的短く）形成することができるため、第２櫛歯電極（第３導体部）の厚さが反映された厚さで形成される傾向にある可動部についても、比較的薄く形成することができる。薄い可動部ほど、軽量であり、高い動作速度を実現するのに好適である。このような櫛歯電極対を有する本揺動素子は、可動部について回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに適している。
【００３２】
本発明の第５の側面において、好ましくは、第１導体部および第３導体部は、回転動作方向における長さが異なる。
【００３３】
本発明の第１から第５の側面において、好ましくは、駆動機構を構成する一組の櫛歯電極の少なくとも一方は、基部と、当該基部から延出する電極歯とを有し、当該電極歯は、基部側の端部にかけて幅または厚さの漸増する部位を有する。或は、好ましくは、駆動機構を構成する一組の櫛歯電極の少なくとも一方は、基部と、当該基部から延出する電極歯とを有し、当該電極歯は、他方の櫛歯電極に接近するにつれて幅が漸増する部位を有する。
【００３４】
本発明の第２から第５の側面において、好ましくは、連結部は、可動部に近接するほど幅太な空隙部を有する。このような構成は、所望の回転変位に例えば直交する不要な変位成分を低減するうえで好適である。
【００３５】
本発明の第６の側面によるとマイクロ揺動素子駆動方法が提供される。本方法により駆動されるマイクロ揺動素子は、可動部と、フレームと、当該可動部およびフレームを連結して当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、を備える。第１櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第１導体部および第２導体部、を含む電極歯を有する。このような第１櫛歯電極は、例えばフレームに対して一体的に設けられている。第２櫛歯電極は、非駆動時には第１導体部に対向し且つ第２導体部に対向しない第３導体部、を含む電極歯を有する。このような第２櫛歯電極は、例えば可動部に対して一体的に設けられている。本方法は、第２導体部および第３導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第１工程と、第１工程の後に、第１導体部および第３導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向とは
反対の第２方向に回転動作させるための第２工程と、を含む。
【００３６】
本方法においては、第２櫛歯電極の第３導体部との間で静電引力を生じ得る第１櫛歯電極の第１導体部および第２導体部は、可動部の回転動作方向に並列している。したがって、本方法は、当該櫛歯電極対について、大きな相対的可動範囲すなわち長いストロークを確保するうえで好適である。また、本方法における第１および第２櫛歯電極においては、第１方向への回転動作のために駆動力が発生されるとともに、第１方向とは反対の第２方向への回転動作のためにも駆動力が発生される。一組の櫛歯電極において両方向への駆動力を生ずる本方法は、両方向への回転動作について高い動作速度を達成するうえで好適である。このように、本発明の第６の側面に係る駆動方法は、回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するうえで好適である。加えて、本方法によると、本発明の例えば第４の側面に係るマイクロ揺動素子を適切に駆動することができる。
【００３７】
本発明の第６の側面において、好ましくは、駆動対象のマイクロ揺動素子は、回転動作の駆動力を発生させるための第３櫛歯電極および第４櫛歯電極を更に備える。第３櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第４導体部および第５導体部、を含む電極歯を有する。このような第３櫛歯電極は、例えばフレームに対して一体的に設けられている。第３櫛歯電極および上述の第１櫛歯電極は、可動部の回転軸心について例えば対称的に配設されている。また、第４櫛歯電極は、非駆動時には第４導体部に対向し且つ第５導体部に対向しない第６導体部、を含む電極歯を有する。このような第４櫛歯電極は、例えば可動部に対して一体的に設けられている。第４櫛歯電極および上述の第２櫛歯電極は、可動部の回転軸心について例えば対称的に配設されている。マイクロ揺動素子がこのような構成を具備する場合において、第６の側面の駆動方法は、好ましくは、第２工程の後に、第５導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第３工程と、第３工程の後に、第４導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第４工程と、を更に含む。
【００３８】
本発明の第６の側面において、好ましくは、第２工程では、第４導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させる。好ましくは、第４工程では、第１導体部および第３導体部の間に静電引力を発生させる。また、好ましくは、第１、第２、第３、および第４工程は、各々、回転動作における４分の１周期に相当する期間行なわれる。
【００３９】
本発明の第７の側面によると他のマイクロ揺動素子駆動方法が提供される。本方法により駆動されるマイクロ揺動素子は、可動部と、フレームと、当該可動部およびフレームを連結して当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、当該第１および第２櫛歯電極よりも回転軸心に近い箇所にて回転動作の駆動力を発生させるための第３櫛歯電極および第４櫛歯電極と、を備える。第１および第３櫛歯電極は、例えばフレームに対して一体的に設けられている。第２および第４櫛歯電極は、例えば可動部に対して一体的に設けられている。本方法は、第１櫛歯電極および第２櫛歯電極の間に静電引力を発生させるとともに第３櫛歯電極および第４櫛歯電極の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第１工程と、第３櫛歯電極および第４櫛歯電極の間に、第１工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第２工程と、を含む。
【００４０】
本方法によると、本発明の第２の側面に係るマイクロ揺動素子を適切に駆動することができ、回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現することが可能である。
【００４１】
本発明の第７の側面の駆動方法は、好ましくは、第２工程の後に、第１櫛歯電極および
第２櫛歯電極の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向とは反対の第２方向に回転動作させるための第３工程を更に含む。好ましくは、第１工程および第３工程は、併せて、回転動作における４分の１周期に相当する期間行なわれる。
【００４２】
本発明の第７の側面において、好ましくは、駆動対象のマイクロ揺動素子は、回転動作の駆動力を発生させるための第５櫛歯電極および第６櫛歯電極と、当該第５および第６櫛歯電極よりも回転軸心に近い箇所にて回転動作の駆動力を発生させるための第７櫛歯電極および第８櫛歯電極と、を更に備える。第５および第７櫛歯電極は、例えばフレームに対して一体的に設けられている。第６および第８櫛歯電極は、例えば可動部に対して一体的に設けられている。また、第５櫛歯電極および上述の第１櫛歯電極、第６櫛歯電極および上述の第２櫛歯電極、第７櫛歯電極および上述の第３櫛歯電極、第８櫛歯電極および上述の第４櫛歯電極は、各々、可動部の回転軸心について例えば対称的に配設されている。マイクロ揺動素子がこのような構成を具備する場合において、第７の側面の駆動方法は、好ましくは、第３工程の後に、第５櫛歯電極および第６櫛歯電極の間に静電引力を発生させるとともに第７櫛歯電極および第８櫛歯電極の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第４工程と、第７櫛歯電極および第８櫛歯電極の間に、第４工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第５工程と、を更に含む。
【００４３】
本発明の第７の側面の駆動方法は、好ましくは、第５工程の後に、第５櫛歯電極および第６櫛歯電極の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第６工程を更に含む。好ましくは、第５工程および第６工程は、併せて、回転動作における４分の１周期に相当する期間行なわれる。
【００４４】
本発明の第８の側面によると他のマイクロ揺動素子駆動方法が提供される。本方法により駆動されるマイクロ揺動素子は、可動部と、フレームと、当該可動部およびフレームを連結して当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、当該第１および第２櫛歯電極よりも回転軸心に近い箇所にて回転動作の駆動力を発生させるための第３櫛歯電極および第４櫛歯電極と、を備える。第１櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第１導体部および第２導体部、を含む電極歯を有する。第２櫛歯電極は、非駆動時には第１導体部に対向し且つ第２導体部に対向しない第３導体部、を含む電極歯を有する。第３櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第４導体部および第５導体部、を含む電極歯を有する。第４櫛歯電極は、非駆動時には第４導体部に対向し且つ第５導体部に対向しない第６導体部、を含む電極歯を有する。第１および第３櫛歯電極は、例えばフレームに対して一体的に設けられており、第２および第４櫛歯電極は、例えば可動部に対して一体的に設けられている。本方法は、第２導体部および第３導体部の間に静電引力を発生させるとともに第５導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第１工程と、第５導体部および第６導体部の間に、第１工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第２工程と、を含む。
【００４５】
このような構成は、上述の第６および第７の側面に係る構成を実質的に併有する。したがって、本発明の第８の側面によると、本発明の第２の側面に係るマイクロ揺動素子を駆動するに際し、可動部について回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現することが可能である。
【００４６】
本発明の第８の側面の駆動方法は、第２工程の後に、第１導体部および第３導体部の間、第２導体部および第３導体部の間、並びに、第４導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向とは反対の第２方向に回転動作させるため
の第３工程と、第１導体部および第３導体部、並びに、第４導体部および第６導体部の間に、第３工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第４工程と、を更に含む。
【００４７】
本発明の第８の側面において、好ましくは、駆動対象のマイクロ揺動素子は、回転動作の駆動力を発生させるための第５櫛歯電極および第６櫛歯電極と、当該第５および第６櫛歯電極よりも回転軸心に近い箇所にて回転動作の駆動力を発生させるための第７櫛歯電極および第８櫛歯電極と、を備える。第５櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第７導体部および第８導体部、を含む電極歯を有する。第６櫛歯電極は、非駆動時には第７導体部に対向し且つ第８導体部に対向しない第９導体部、を含む電極歯を有する。第７櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第１０導体部および第１１導体部、を含む電極歯を有する。第８櫛歯電極は、非駆動時には第１０導体部に対向し且つ第１１導体部に対向しない第１２導体部、を含む電極歯を有する。第５および第７櫛歯電極は、例えばフレームに対して一体的に設けられており、第６および第８櫛歯電極は、例えば可動部に対して一体的に設けられている。また、第５櫛歯電極および上述の第１櫛歯電極、第６櫛歯電極および上述の第２櫛歯電極、第７櫛歯電極および上述の第３櫛歯電極、第８櫛歯電極および上述の第４櫛歯電極は、各々、可動部の回転軸心について例えば対称的に配設されている。マイクロ揺動素子がこのような構成を具備する場合において、第８の側面の駆動方法は、第４工程の後に、第８導体部および第９導体部の間に静電引力を発生させるとともに第１１導体部および第１２導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第５工程と、第１１導体部および第１２導体部の間に、第５工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第６工程と、第６工程の後に、第７導体部および第９導体部の間、第８導体部および第９導体部の間、並びに、第１０導体部および第１２導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第７工程と、第７導体部および第９導体部、並びに、第１０導体部および第１２導体部の間に、第７工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第８工程と、を更に含む。
【００４８】
本発明の第８の側面において、好ましくは、第３工程および第４工程では、第７導体部および第９導体部の間、並びに、第１０導体部および第１２導体部の間に静電引力を発生させる。好ましくは、第７工程および第８工程では、第１導体部および第３導体部の間、並びに、第４導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
図１〜図７は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロミラー素子Ｘ１を表す。図１は、マイクロミラー素子Ｘ１の平面図であり、図２は、図１の線II−IIに沿った断面図である。また、図３〜図７は、各々、図１の線III−III、線IV−IV、線V−V、線VI−VI、および線VII−VIIに沿った断面図である。
【００５０】
マイクロミラー素子Ｘ１は、ミラー部１１０と、内フレーム１２０と、外フレーム１３０と、一対の連結部１４０と、一対の連結部１５０と、各々２つの駆動機構１６０，１７０，１８０，１９０とを備える。また、マイクロミラー素子Ｘ１は、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、いわゆるＳＯＩ（silicon on insulator）基板である材料基板に対して加工を施すことによって製造されたものである。当該材料基板は、例えば、第１および第２シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。図の明確化の観点より、図１においては、第１シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位（後述のミラー面１１１は除く）について、斜線ハッチングを付して表す。
【００５１】
ミラー部１１０は、主に第１シリコン層において成形された部位であり、その表面に、光反射機能を有するミラー面１１１を有する。ミラー面１１１は、第１シリコン層上に成膜されたＣｒ層およびその上のＡｒ層よりなる積層構造を有する。このようなミラー部１１１は、本発明における可動主部を構成する。
【００５２】
内フレーム１２０は、主に第１シリコン層において成形された部位であり、ミラー部１１０を囲む形態を有する。このような内フレーム１２０と上述のミラー部１１０とは、本発明における可動部を構成する。外フレーム１３０は、主に第１シリコン層から成形された部位であり、内フレーム１２０を囲む形態を有する。
【００５３】
一対の連結部１４０は、第１シリコン層において成形された部位であり、各々２本のトーションバー１４１よりなる。各トーションバー１４１は、ミラー部１１０および内フレーム１２０に接続してこれらを連結している。各連結部１４０の２本のトーションバー１４１の間隔は、内フレーム１２０の側からミラー部１１０の側にかけて次第に広くなっている。このような一対の連結部１４０は、内フレーム１２０に対するミラー部１１０の回転動作の回転軸心Ａ１を規定する。内フレーム１２０の側からミラー部１１０の側にかけて間隔が漸増する２本のトーションバー１４１よりなる連結部１４０は、ミラー部１１０の回転動作における不要な変位成分を防止するのに好適である。また、連結部１４０については、２本のトーションバー１４１を介して、内フレーム１２０からミラー部１１０に対して２つの異なる電位を付与できるように構成することが可能である。
【００５４】
一対の連結部１５０は、第１シリコン層において成形された部位であり、各々２本のトーションバー１５１よりなる。各トーションバー１５１は、内フレーム１２０および外フレーム１３０に接続してこれらを連結している。各連結部１５０の２本のトーションバー１５１の間隔は、外フレーム１３０の側から内フレーム１２０の側にかけて次第に広くなっている。このような一対の連結部１５０が規定する、内フレーム１２０およびこれに伴うミラー部１１０の外フレーム１３０に対する回転動作の回転軸心は、回転軸心Ａ１に一致する。すなわち、一対の連結部１４０および一対の連結部１５０は、各々の規定する回転軸心が一致するように配設されている。外フレーム１３０の側から内フレーム１２０の側にかけて間隔が漸増する２本のトーションバー１５１よりなる連結部１５０は、内フレーム１２０ないしミラー部１１０の回転動作における不要な変位成分を防止するのに好適である。また、連結部１５０においては、２本のトーションバー１５１を介して、外フレーム１３０から内フレーム１２０に対して２つの異なる電位を付与できるように構成することが可能である。
【００５５】
２つの駆動機構１６０は、ミラー部１１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極１６１および櫛歯電極１６５を有する。櫛歯電極１６１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部１１０に固定された基部１６２、および、当該基部１６２から延出する複数の電極歯１６３を有する。櫛歯電極１６５は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、内フレーム１２０に固定されて内方に延出する基部１６６、および、当該基部１６６から延出する複数の電極歯１６７を有する。櫛歯電極１６１，１６５は、本素子の非回転駆動時には、図２（ａ）および図３（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極１６１，１６５は、回転駆動時において互いに当接しないよう、それらの電極歯１６３，１６７が位置ずれした態様で配されている。
【００５６】
２つの駆動機構１７０は、ミラー部１１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極１７１および櫛歯電極１７５を有する。櫛歯電極１７１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部１１０に固定された基部１７２、および、当該基部１７２から延出する複数の電極歯１７３を有する。櫛歯電極１７５は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、内フレーム１２０に固定されて内方に延出する基部１７６、および、
当該基部１７６から延出する複数の電極歯１７７を有する。櫛歯電極１７１，１７５は、本素子の非回転駆動時には、図２（ａ）および図４（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極１７１，１７５は、回転駆動時において互いに当接しないよう、それらの電極歯１７３，１７７が位置ずれした態様で配されている。
【００５７】
２つの駆動機構１８０は、ミラー部１１０および内フレーム１２０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極１８１および櫛歯電極１８５を有する。櫛歯電極１８１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、内フレーム１２０に固定されて外方に延出する基部１８２、および、当該基部１８２から延出する複数の電極歯１８３を有する。櫛歯電極１８５は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、外フレーム１３０に固定されて内方に延出する基部１８６、および、当該基部１８６から延出する複数の電極歯１８７を有する。櫛歯電極１８１，１８５は、本素子の非回転駆動時には、図５（ａ）および図６（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極１８１，１８５は、回転駆動時において互いに当接しないよう、それらの電極歯１８３，１８７が位置ずれした態様で配されている。
【００５８】
２つの駆動機構１９０は、ミラー部１１０および内フレーム１２０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極１９１および櫛歯電極１９５を有する。櫛歯電極１９１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、内フレーム１２０に固定されて外方に延出する基部１９２、および、当該基部１９２から延出する複数の電極歯１９３を有する。櫛歯電極１９５は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、外フレーム１３０に固定されて内方に延出する基部１９６、および、当該基部１９６から延出する複数の電極歯１９７を有する。櫛歯電極１９１，１９５は、本素子の非回転駆動時には、図５（ａ）および図７（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極１９１，１９５は、回転駆動時において互いに当接しないよう、それらの電極歯１９３，１９７が位置ずれした態様で配されている。
【００５９】
マイクロミラー素子Ｘ１は、上述のように、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、多層構造を有する材料基板に加工を施すことによって製造されたものである。また、当該材料基板は、上述のように、本実施形態では第１および第２シリコン層およびこれらの間の絶縁層よりなる積層構造を有する。
【００６０】
マイクロミラー素子Ｘ１の製造においては、具体的には、ミラー部１１０に対応する箇所を覆うエッチングマスク、内フレーム１２０に対応する箇所を覆うエッチングマスク、外フレーム１３０に対応する箇所を覆うエッチングマスク、一対の連結部１４０に対応する箇所を覆うエッチングマスク、一対の連結部１５０に対応する箇所を覆うエッチングマスク、および駆動機構１６０，１７０，１８０，１９０の各々に対応する個所を覆うエッチングマスクを、適宜用いたエッチング処理を所定のタイミングで材料基板に施すことにより、各シリコン層を加工する。エッチング手法としては、Ｄｅｅｐ ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法によるドライエッチングや、ＫＯＨなどのウエットエッチングなどを利
用することができる。絶縁層における不要な部位は、適宜エッチング除去される。このようにして、第１および第２シリコン層ならびに絶縁層を有する材料基板において、マイクロミラー素子Ｘ１の各部位が、形成されることとなる。本発明では、マイクロミラー素子Ｘ１の製造に際して、他の積層構造を有する材料基板を採用してもよい。
【００６１】
マイクロミラー素子Ｘ１においては、櫛歯電極１６１，１６５，１７１，１７５，１８１，１８５，１９１，１９５の各々に対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、ミラー部１１０を回転軸心Ａ１まわりに回転動作させることができる。
【００６２】
駆動機構１８０の櫛歯電極１８１，１８５に所定の電位を付与することにより櫛歯電極
１８１，１８５間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極１８１は櫛歯電極１８５に引きこまれ、両電極は、例えば図５（ｂ）および図６（ｂ）に示す配向をとる。これにより、内フレーム１２０およびこれに伴うミラー部１１０は、外フレーム１３０に対して回転軸心Ａ１まわりに回転動作することとなる。当該回転動作における回転変位量は、付与電位を調整することにより、調節することができる。
【００６３】
櫛歯電極１８１，１８５が図５（ｂ）および図６（ｂ）に示す配向をとる状態において、駆動機構１６０の櫛歯電極１６１，１６５に所定の電位を付与することにより櫛歯電極１６１，１６５間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極１６１は櫛歯電極１６５に引きこまれ、両電極は例えば図２（ｂ）および図３（ｂ）に示す配向をとる。これにより、ミラー部１１０は、内フレーム１２０に対して回転軸心Ａ１まわりに回転動作することとなる。当該回転動作における回転変位量は、付与電位を調整することにより、調節することができる。
【００６４】
ミラー部１１０の総変位量は、上述の２種の回転変位における変位量の総和に相当する。回転軸心Ａ１まわりの逆側へのミラー部１１０の回転動作については、駆動機構１８０に関して上述したのと同様に駆動機構１９０にて所望の静電引力を発生させるとともに、駆動機構１６０に関して上述したのと同様に駆動機構１７０にて所望の静電引力を発生させることにより、例えば図２（ｃ）、図４（ｂ）、図５（ｃ）、および図７（ｂ）に示すように、達成することができる。以上のようなミラー部１１０の揺動駆動により、ミラー部１１０上に設けられたミラー面１１１により反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。
【００６５】
図８は、マイクロミラー素子Ｘ１の駆動態様の一例を表す。図８（ａ）は、駆動機構１６０の櫛歯電極１６５および駆動機構１８０の櫛歯電極１８５に印加される電圧の時間変化を表す。図８（ｂ）は、駆動機構１７０の櫛歯電極１７５および駆動機構１９０の櫛歯電極１９５に印加される電圧の時間変化を表す。図８（ａ）のグラフおよび図８（ｂ）のグラフの各々においては、横軸にて時間（ｔ）を表し、縦軸にて印加電圧（ｖ）を表す。本駆動態様においては、櫛歯電極１６１，１７１，１８１，１９１はグランド接続されている。また、図８（ｃ）は、本駆動態様におけるミラー部１１０の回転角度の時間変化を表す。図８（ｃ）のグラフでは、横軸にて時間（ｔ）を表し、縦軸にて回転角度（θ）を表す。
【００６６】
本駆動態様においては、まず、時間Ｔ0にて初期状態（ミラー部１１０の回転角度が０
°）にあるマイクロミラー素子Ｘ１の各櫛歯電極１６５，１８５に対し、時間Ｔ1にてミ
ラー部１１０の回転変位が最大回転角度θ1に至るように、時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間、図８
（ａ）に示すように所定の電圧Ｖ1が印加される。時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間、櫛歯電極１６
１，１６５間および櫛歯電極１８１，１８５間には静電引力が生じてミラー部１１０の回転角度は第１方向に増大し続ける。時間Ｔ1では、駆動機構１６０は例えば図２（ｂ）お
よび図３（ｂ）に示す配向をとり、駆動機構１８０は例えば図５（ｂ）および図６（ｂ）に示す配向をとり、回転角度は図８（ｃ）に示すようにθ1に至る。このとき、連結部１
４０，１５０には所定の捩れ応力が生じている。
【００６７】
次に、時間Ｔ1にて各櫛歯電極１６５，１８５に対する印加電圧が実質的に０Ｖとされ
る。この後、時間Ｔ1〜時間Ｔ2の間、連結部１４０，１５０の捩れ応力が復元力として作用して回転角度は減少し続ける。時間Ｔ2では、駆動機構１６０，１７０は図２（ａ）、
図３（ａ）および図４（ａ）に示す配向をとり、駆動機構１８０，１９０は図５（ａ）、図６（ａ）および図７（ａ）に示す配向をとり、回転角度は図８（ｃ）に示すように０°に至る。
【００６８】
次に、時間ｔ3にてミラー部１１０の回転変位が最大回転角度θ2に至るように、時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間、各櫛歯電極１７５，１９５に対して図８（ｂ）に示すように所定の電圧Ｖ2が印加される。時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間、櫛歯電極１７１，１７５間および櫛歯電極１
９１，１９５間には静電引力が生じてミラー部１１０の回転角度は、第１方向とは反対の第２方向に増大し続ける。時間Ｔ3では、駆動機構１７０は例えば図２（ｃ）および図４
（ｂ）に示す配向をとり、駆動機構１９０は例えば図５（ｃ）および図７（ｂ）に示す配向をとり、回転角度は図８（ｃ）に示すようにθ2に至る。このとき、連結部１４０，１
５０には所定の捩れ応力が生じている。
【００６９】
次に、時間Ｔ3にて各櫛歯電極１７５，１９５に対する印加電圧が実質的に０Ｖとされ
る。この後、時間Ｔ3〜時間Ｔ4の間、連結部１４０，１５０の捩れ応力が復元力として作用して回転角度は減少し続ける。時間Ｔ4では、駆動機構１６０，１７０は図２（ａ）、
図３（ａ）および図４（ａ）に示す配向をとり、駆動機構１８０，１９０は図５（ａ）、図６（ａ）および図７（ａ）に示す配向をとり、回転角度は図８（ｃ）に示すように０°に至る。時間Ｔ0から時間Ｔ4にわたる以上のような一連の動作が、必要に応じて繰り返される。
【００７０】
本駆動態様においては、好ましくは、電圧Ｖ1および電圧Ｖ2は同一であって回転角度θ1の絶対値は回転角度θ2の絶対値と同一である。また、時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間、時間Ｔ1
〜時間Ｔ2の間、時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間、および時間Ｔ3〜時間Ｔ4の間は、好ましくは、
同一の長さに設定されて、各々、ミラー部１１０の揺動動作の４分の１周期とされる。以上のようにして、マイクロミラー素子Ｘ１のミラー部１１０について周期的な回転動作を達成することができる。
【００７１】
マイクロミラー素子Ｘ１においては、駆動機構１８０のストロークと駆動機構１６０のストロークとが、または、駆動機構１９０のストロークと駆動機構１７０のストロークとが、重畳的に寄与して長いストロークが確保される。２種類の駆動機構のストロークの重畳的寄与により実効的な長ストロークが確保されるので、例えば一組の櫛歯電極よりなる各駆動機構について比較的薄く（回転動作方向において比較的短く）形成することができる。そのため、駆動機構の厚さが反映された厚さで形成される傾向にある可動部（ミラー部１１０および内フレーム１２０）についても、比較的に薄く形成することができる。薄い可動部ほど、軽量であり、高い動作速度を実現するのに好適である。このように、マイクロミラー素子Ｘ１は、ミラー部１１０について、回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに適している。
【００７２】
マイクロミラー素子Ｘ１においては、駆動機構１６０と駆動機構１８０とを電気的に並列に配し、且つ、駆動機構１７０と駆動機構１９０とを電気的に並列に配することにより、回転駆動制御の簡素化を図ることができる。例えば、２つの駆動機構１６０の各櫛歯電極１６１と２つの駆動機構１８０の各櫛歯電極１８１とを電気的に並列に配し、且つ、２つの駆動機構１６０の各櫛歯電極１６５と２つの駆動機構１８０の各櫛歯電極１８５とを電気的に並列に配する場合、回転駆動時において、全ての櫛歯電極１６１，１８１には同時に同一の電位が付与されることとなり、且つ、全ての櫛歯電極１６５，１８５には同時に同一の電位が付与されることとなり、駆動機構１６０，１８０についての制御を共通化することができる。また、２つの駆動機構１７０の各櫛歯電極１７１と２つの駆動機構１９０の各櫛歯電極１９１とを電気的に並列に配し、且つ、２つの駆動機構１７０の各櫛歯電極１７５と２つの駆動機構１９０の各櫛歯電極１９５とを電気的に並列に配する場合、回転駆動時において、全ての櫛歯電極１７１，１９１には同時に同一の電位が付与されることとなり、且つ、全ての櫛歯電極１７５，１９５には同時に同一の電位が付与されることとなり、駆動機構１７０，１９０についての制御を共通化することができる。
【００７３】
駆動機構１６０，１７０により達成し得る内フレーム１２０に対するミラー部１１０の相対的な最大回転変位角度と、駆動機構１８０，１９０により達成し得る外フレーム１３０に対する内フレーム１２０の相対的な最大回転変位角度とが、等しく設定されている設計において、駆動機構１６０，１８０の制御を例えば上述のように共通化し且つ駆動機構１７０，１９０の制御を例えば上述のように共通化する場合、連結部１４０，１５０の捩りバネ定数を各々ｋ1，ｋ2とし、駆動機構１６０，１７０および駆動機構１８０，１９０により発生される回転トルクを各々Ｔ1，Ｔ2とすると、下記式（１）の条件を満たす場合に最も効率よくこれら駆動機構を制御することができる。一方、駆動機構１６０，１７０により達成し得る内フレーム１２０に対するミラー部１１０の相対的な最大回転変位角度と、駆動機構１８０，１９０により達成し得る外フレーム１３０に対する内フレーム１２０の相対的な最大回転変位角度との比が、１：ａに設定されている設計において、駆動機構１６０，１８０の制御を例えば上述のように共通化し且つ駆動機構１７０，１９０の制御を例えば上述のように共通化する場合、連結部１４０，１５０の捩りバネ定数を各々ｋ1，ｋ2とし、駆動機構１６０，１７０および駆動機構１８０，１９０により発生される回転トルクを各々Ｔ1，Ｔ2とすると、下記式（２）の条件を満たす場合に最も効率よくこれら駆動機構を制御することができる。また、ミラー部１１０および内フレーム１２０のイナーシャを各々Ｉ1，Ｉ2とすると、マイクロミラー素子Ｘ１においては、ｋ1／Ｉ1とｋ2
／（Ｉ1＋Ｉ2）の値は一致しているのが望ましい。
【００７４】
【数１】
【００７５】
マイクロミラー素子Ｘ１においては、駆動機構１６０と駆動機構１８０とを電気的に分離して配し、且つ、駆動機構１７０と駆動機構１９０とを電気的に分離して配することにより、回転駆動制御の高精度化を図ることができる。このような構成によると、各駆動機構１６０，１７０，１８０，１９０ごとに発生させる駆動力ないし回転トルクを独立に調整することにより、回転軸心Ａ１まわりの２種類の回転動作を独立に制御することができる。この場合においても、式（１）または式（２）で規定される条件を満たすのが好ましい。
【００７６】
図９〜図１５は、本発明の第２の実施形態に係るマイクロミラー素子Ｘ２を表す。図９は、マイクロミラー素子Ｘ２の平面図であり、図１０は、図９の線X−Xに沿った断面図である。また、図１１〜図１５は、各々、図９の線XI−XI、線XII−XII、線XIII−XIII、線XIV−XIV、および線XV−XVに沿った断面図である。
【００７７】
マイクロミラー素子Ｘ２は、ミラー部１１０と、内フレーム１２０と、外フレーム１３０と、一対の連結部１４０と、一対の連結部１５０と、各々２つの駆動機構２６０，２７０，２８０，２９０とを備える。マイクロミラーＸ２は、駆動機構１６０，１７０，１８０，１９０に代えて駆動機構２６０，２７０，２８０，２９０を具備する点において、マイクロミラー素子Ｘ１と異なる。また、マイクロミラー素子Ｘ２は、マイクロミラー素子Ｘ１と同様に、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、ＳＯＩ基板である材料基板に対して加工を施すことによって製造されたものである。当該材料基板は、例えば、第１および第２シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。図の明確化の観点より、図９においては、第１シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位（ミラー面１１１は除く）について、斜線ハッチングを付して表す。
【００７８】
マイクロミラー素子Ｘ２の有する２つの駆動機構２６０は、ミラー部１１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極２６１および櫛歯電極２６５を有する。櫛歯電極２６１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部１１０に固定された基部２６２、および、当該基部２６２から延出する複数の電極歯２６３を有する。櫛歯電極２６５は、導体部２６５ａ、導体部２６５ｂ、およびこれらを電気的に分離するための絶縁部２６５ｃからなる積層構造を有し、内フレーム１２０に固定されて内方に延出する基部２６６、および、当該基部２６６から延出する複数の電極歯２６７を有する。導体部２６５ａ，２６５ｂは、各々、第１および第２シリコン層に由来する部位である。櫛歯電極２６１と櫛歯電極２６５の導体部２６５ｂとは、本素子の非回転駆動時には、図１０（ａ）および図１１（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極２６１，２６５は、互いに当接しないよう、それらの電極歯２６３，２６７が位置ずれした態様で配されている。
【００７９】
２つの駆動機構２７０は、ミラー部１１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極２７１および櫛歯電極２７５を有する。櫛歯電極２７１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部１１０に固定された基部２７２、および、当該基部２７２から延出する複数の電極歯２７３を有する。櫛歯電極２７５は、導体部２７５ａ、導体部２７５ｂ、およびこれらを電気的に分離するための絶縁部２７５ｃからなる積層構造を有し、内フレーム１２０に固定されて内方に延出する基部２７６、および、当該基部２７６から延出する複数の電極歯２７７を有する。導体部２７５ａ，２７５ｂは、各々、第１および第２シリコン層に由来する部位である。櫛歯電極２７１と櫛歯電極２７５の導体部２７５ｂとは、本素子の非回転駆動時には、図１０（ａ）および図１２（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極２７１，２７５は、互いに当接しないよう、それらの電極歯２７３，２７７が位置ずれした態様で配されている。
【００８０】
２つの駆動機構２８０は、ミラー部１１０および内フレーム１２０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極２８１および櫛歯電極２８５を有する。櫛歯電極２８１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、内フレーム１２０に固定された基部２８２、および、当該基部２８２から延出する複数の電極歯２８３を有する。櫛歯電極２８５は、導体部２８５ａ、導体部２８５ｂ、およびこれらを電気的に分離するための絶縁部２８５ｃからなる積層構造を有し、外フレーム１３０に固定されて内方に延出する基部２８６、および、当該基部２８６から延出する複数の電極歯２８７を有する。導体部２８５ａ，２８５ｂは、各々、第１および第２シリコン層に由来する部位である。櫛歯電極２８１と櫛歯電極２８５の導体部２８５ｂとは、本素子の非回転駆動時には、図１３（ａ）および図１４（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極２８１，２８５は、互いに当接しないよう、それらの電極歯２８３，２８７が位置ずれした態様で配されている。
【００８１】
２つの駆動機構２９０は、ミラー部１１０および内フレーム１２０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極２９１および櫛歯電極２９５を有する。櫛歯電極２９１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、内フレーム１２０に固定された基部２９２、および、当該基部２９２から延出する複数の電極歯２９３を有する。櫛歯電極２９５は、導体部２９５ａ、導体部２９５ｂ、およびこれらを電気的に分離するための絶縁部２９５ｃからなる積層構造を有し、外フレーム１３０に固定されて内方に延出する基部２９６、および、当該基部２９６から延出する複数の電極歯２９７を有する。導体部２９５ａ，２９５ｂは、各々、第１および第２シリコン層に由来する部位である。櫛歯電極２９１と櫛歯電極２９５の導体部２９５ｂとは、本素子の非回転駆動時には、図１３（ａ）および図１５（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極２９１，２９５は、互いに当接しないよう、それらの電極歯２９３，２９７が位置ずれした態様で配されている。
【００８２】
マイクロミラー素子Ｘ２においては、櫛歯電極２６１，２７１，２８１，２９１、櫛歯電極２６５の導体部２６５ａ，２６５ｂ、櫛歯電極２７５の導体部２７５ａ，２７５ｂ、櫛歯電極２８５の導体部２８５ａ，２８５ｂ、および櫛歯電極２９５の導体部２９５ａ，２９５ｂの各々に対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、ミラー部１１０を回転軸心Ａ１まわりに回転動作させることができる。
【００８３】
図１６は、マイクロミラー素子Ｘ２の駆動態様の一例を表す。図１６（ａ）は、駆動機構２６０の櫛歯電極２６５の導体部２６５ｂおよび駆動機構２８０の櫛歯電極２８５の導体部２８５ｂに印加される電圧の時間変化を表す。図１６（ｂ）は、駆動機構２７０の櫛歯電極２７５の導体部２７５ｂおよび駆動機構２９０の櫛歯電極２９５の導体部２９５ｂに印加される電圧の時間変化を表す。図１６（ｃ）は、駆動機構２６０の櫛歯電極２６５の導体部２６５ａ、駆動機構２７０の櫛歯電極２７５の導体部２７５ａ、駆動機構２８０の櫛歯電極２８５の導体部２８５ａ、および駆動機構２９０の櫛歯電極２９５の導体部２９５ａに印加される電圧の時間変化を表す。図１６（ａ）〜図１６（ｃ）のグラフの各々においては、横軸にて時間（ｔ）を表し、縦軸にて印加電圧（ｖ）を表す。本駆動態様においては、櫛歯電極２６１，２７１，２８１，２９１はグランド接続されている。また、図１６（ｄ）は、本駆動態様におけるミラー部１１０の回転角度の時間変化を表す。図１６（ｄ）のグラフでは、横軸にて時間（ｔ）を表し、縦軸にて回転角度（θ）を表す。
【００８４】
本駆動態様においては、まず、時間Ｔ0にて初期状態（ミラー部１１０の回転角度が０
°）にあるマイクロミラー素子Ｘ２の櫛歯電極２６５，２８５の導体部２６５ｂ，２８５ｂに対し、時間ｔ1にてミラー部１１０の回転変位が最大回転角度θ1に至るように、時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間、図１６（ａ）に示すように所定の電圧Ｖ1が印加される。時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間、櫛歯電極２６１と導体部２６５ｂの間および櫛歯電極２８１と導体部２８５
ｂの間には静電引力が生じてミラー部１１０の回転角度は第１方向に増大し続ける。時間Ｔ1では、駆動機構２６０は例えば図１０（ｂ）および図１１（ｂ）に示す配向をとり、
駆動機構２８０は例えば図１３（ｂ）および図１４（ｂ）に示す配向をとり、回転角度は図１６（ｄ）に示すようにθ1に至る。このとき、連結部１４０，１５０には所定の捩れ
応力が生じている。
【００８５】
次に、時間Ｔ1〜時間Ｔ2の間、各導体部２６５ｂ，２８５ｂに対する印加電圧は実質的に０Ｖとされ、各導体部２６５ａ，２７５ａ，２８５ａ，２９５ａに対して図１６（ｂ）に示すように所定の電圧Ｖ2が印加される。この間、連結部２１４０，１５０の捩れ応力
が復元力として作用するのに加え、櫛歯電極２６１と導体部２６５ｂの間、櫛歯電極２７１と導体部２７５ｂの間、櫛歯電極２８１と導体部２８５ｂの間、および櫛歯電極２９１と導体部２９５ｂの間には静電引力が生じ、ミラー部１１０の回転角度は減少し続ける。時間Ｔ2では、駆動機構２６０，２７０は図１０（ａ）、図１１（ａ）および図１２（ａ
）に示す配向をとり、駆動機構２８０，２９０は図１３（ａ）、図１４（ａ）および図１５（ａ）に示す配向をとり、回転角度は図１６（ｄ）に示すように０°に至る。
【００８６】
次に、時間ｔ3にてミラー部１１０の回転変位が最大回転角度θ2に至るように、時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間、各導体部２７５ｂ，２９５ｂに対して図１６（ｂ）に示すように所定の電圧Ｖ3が印加され、各導体部２６５ａ，２７５ａ、２８５ａ，２９５ａに対する印加電
圧は実質的に０Ｖとされる。時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間、櫛歯電極２７１と導体部２７５ｂの間および櫛歯電極２９１と導体部２９５ｂの間には静電引力が生じてミラー部１１０の回転角度は第１方向とは反対の第２方向に増大し続ける。時間Ｔ3では、駆動機構２７０は
例えば図１０（ｃ）および図１２（ｂ）に示す配向をとり、駆動機構２９０は例えば図１３（ｃ）および図１５（ｂ）に示す配向をとり、回転角度は図１６（ｄ）に示すようにθ2に至る。このとき、連結部１４０，１５０には所定の捩れ応力が生じている。
【００８７】
次に、時間Ｔ3〜時間Ｔ4の間、各導体部２７５ｂ，２９５ｂに対する印加電圧は実質的に０Ｖとされ、各導体部２６５ａ，２７５ａ，２８５ａ，２９５ａに対して図１６（ｃ）に示すように所定の電圧Ｖ4が印加される。この間、連結部１４０，１５０の捩れ応力が
復元力として作用するのに加え、櫛歯電極２６１と導体部２６５ｂの間、櫛歯電極２７１と導体部２７５ｂの間、櫛歯電極２８１と導体部２８５ｂの間、および櫛歯電極２９１と導体部２９５ｂの間には静電引力が生じ、ミラー部１１０の回転角度は減少し続ける。時間Ｔ4では、駆動機構２６０，２７０は図１０（ａ）、図１１（ａ）および図１２（ａ）
に示す配向をとり、駆動機構２８０，２９０は図１３（ａ）、図１４（ａ）および図１５（ａ）に示す配向をとり、回転角度は図１６（ｄ）に示すように０°に至る。時間Ｔ0か
ら時間Ｔ4にわたる以上のような一連の動作が、必要に応じて繰り返される。
【００８８】
本駆動態様においては、好ましくは、電圧Ｖ1および電圧Ｖ3は同一であり、電圧Ｖ2お
よび電圧Ｖ4は同一であり、回転角度θ1の絶対値は回転角度θ2の絶対値と同一である。
また、好ましくは、電圧Ｖ2，Ｖ4は電圧Ｖ1，Ｖ3より小さい。更に、好ましくは、時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間、時間Ｔ1〜時間Ｔ2の間、時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間、および時間Ｔ3〜時間
Ｔ4の間は、好ましくは、同一の長さに設定されて、各々、ミラー部１１０の回転動作の
４分の１周期とされる。以上のようにして、マイクロミラー素子Ｘ２のミラー部１１０について周期的な回転動作を達成することができる。
【００８９】
マイクロミラー素子Ｘ２においては、駆動機構２８０のストロークと駆動機構２６０のストロークとが、または、駆動機構２９０のストロークと駆動機構２７０のストロークとが、重畳的に寄与して長いストロークが確保される。２種類の駆動機構のストロークの重畳的寄与により実効的な長ストロークが確保されるので、例えば一組の櫛歯電極よりなる各駆動機構について比較的薄く（回転動作方向において比較的短く）形成することができる。そのため、駆動機構の厚さが反映された厚さで形成される傾向にある可動部（ミラー部１１０および内フレーム１２０）についても、比較的に薄く形成することができる。薄い可動部ほど、軽量であり、高い動作速度を実現するのに好適である。このように、マイクロミラー素子Ｘ２は、ミラー部１１０について、回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに適している。
【００９０】
マイクロミラー素子Ｘ２においては、駆動機構２６０と駆動機構２８０とを電気的に並列に配し、且つ、駆動機構２７０と駆動機構２９０とを電気的に並列に配することにより、回転駆動制御の簡素化を図ることができる。例えば、各櫛歯電極２６１と各櫛歯電極２８１とを電気的に並列に配し、各櫛歯電極２６５の導体部２６５ａと各櫛歯電極２８５の導体部２８５ａとを電気的に並列に配し、且つ、各櫛歯電極２６５の導体部２６５ｂと各櫛歯電極２８５の導体部２８５ｂとを電気的に並列に配する場合、回転駆動時において、全ての櫛歯電極２６１，２８１には同時に同一の電位が付与されることとなり、全ての導体部２６５ａ，２８５ａには同時に同一の電位が付与されることとなり、全ての導体部２６５ｂ，２８５ｂには同時に同一の電位が付与されることとなり、駆動機構２６０，２８０についての制御を共通化することができる。また、各櫛歯電極２７１と各櫛歯電極２９１とを電気的に並列に配し、各櫛歯電極２７５の導体部２７５ａと各櫛歯電極２９５の導体部２９５ａとを電気的に並列に配し、且つ、各櫛歯電極２７５の導体部２７５ｂと各櫛歯電極２９５の導体部２９５ｂとを電気的に並列に配する場合、回転駆動時において、全ての櫛歯電極２７１，２９１には同時に同一の電位が付与されることとなり、全ての導体部２７５ａ，２９５ａには同時に同一の電位が付与されることとなり、全ての導体部２７５ｂ，２９５ｂには同時に同一の電位が付与されることとなり、駆動機構２７０，２９０についての制御を共通化することができる。
【００９１】
駆動機構２６０，２７０により達成し得る内フレーム１２０に対するミラー部１１０の
相対的な最大回転変位角度と、駆動機構２８０，２９０により達成し得る外フレーム１３０に対する内フレーム１２０の相対的な最大回転変位角度とが、等しく設定されている設計において、駆動機構２６０，２８０の制御を例えば上述のように共通化し且つ駆動機構２７０，２９０の制御を例えば上述のように共通化する場合、連結部１４０，１５０の捩りバネ定数を各々ｋ1，ｋ2とし、駆動機構２６０，２７０および駆動機構２８０，２９０により発生される回転トルクを各々Ｔ1，Ｔ2とすると、上記式（１）の条件を満たす場合に最も効率よくこれら駆動機構を制御することができる。一方、駆動機構２６０，２７０により達成し得る内フレーム１２０に対するミラー部１１０の相対的な最大回転変位角度と、駆動機構２８０，２９０により達成し得る外フレーム１３０に対する内フレーム１２０の相対的な最大回転変位角度との比が、１：ａに設定されている設計において、駆動機構２６０，２８０の制御を例えば上述のように共通化し且つ駆動機構２７０，２９０の制御を例えば上述のように共通化する場合、連結部１４０，１５０の捩りバネ定数を各々ｋ1，ｋ2とし、駆動機構２６０，２７０および駆動機構２８０，２９０により発生される回転トルクを各々Ｔ1，Ｔ2とすると、上記式（２）の条件を満たす場合に最も効率よくこれら駆動機構を制御することができる。
【００９２】
図１７〜図２４は、本発明の第３の実施形態に係るマイクロミラー素子Ｘ３を表す。図１７は、マイクロミラー素子Ｘ３の平面図であり、図１８〜図２０は、図１７の線XVIII
−XVIIIに沿った断面図である。また、図２１〜図２４は、各々、図１７の線XXI−XXI、
線XXII−XXII、線XXIII−XXIII、および線XXIV−XXIVに沿った断面図である。
【００９３】
マイクロミラー素子Ｘ３は、ミラー部３１０と、フレーム３２０と、一対の連結部３３０と、各々２つの駆動機構３４０，３５０，３６０，３７０とを備える。また、マイクロミラー素子Ｘ３は、マイクロミラー素子Ｘ１と同様に、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、ＳＯＩ基板である所定の積層構造を有する材料基板に対して加工を施すことによって製造されたものである。当該材料基板は、例えば、第１および第２シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。図の明確化の観点より、図１７においては、第１シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位（ミラー面３１１は除く）について、斜線ハッチングを付して表す。
【００９４】
ミラー部３１０は、主に第１シリコン層において成形された部位であり、その表面には、光反射機能を有するミラー面３１１を有する。ミラー面３１１は、第１シリコン層上に成膜されたＣｒ層およびその上のＡｒ層よりなる積層構造を有する。このようなミラー部３１０は、本発明における可動部を構成する。フレーム３２０は、主に第１シリコン層において成形された部位であり、ミラー部３１０を囲む形態を有する。
【００９５】
一対の連結部３３０は、第１シリコン層において成形された部位であり、各々２本のトーションバー３３１よりなる。各トーションバー３３１は、ミラー部３１０およびフレーム３２０に接続してこれらを連結している。各連結部３３０の２本のトーションバー３３１の間隔は、フレーム３２０の側からミラー部３１０の側にかけて次第に広くなっている。このような一対の連結部３３０は、フレーム３２０に対するミラー部３１０の回転動作の回転軸心Ａ３を規定する。フレーム３２０の側からミラー部３１０の側にかけて間隔が漸増する２本のトーションバー３３１よりなる連結部３３０は、ミラー部３１０の回転動作における不要な変位成分を防止するのに好適である。また、連結部３３０については、２本のトーションバー３３１を介して、フレーム３２０からミラー部３１０に対して２つの異なる電位を付与できるように構成することが可能である。
【００９６】
２つの駆動機構３４０は、ミラー部３１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極３４１および櫛歯電極３４５を有する。櫛歯電極３４１は、主に第１シリコン層に
由来する部位であり、ミラー部３１０に固定された基部３４２、および、当該基部３４２から延出する複数の電極歯３４３を有する。櫛歯電極３４５は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、フレーム３２０に固定されて内方に延出する基部３４６、および、当該基部３４６から延出する複数の電極歯３４７を有する。櫛歯電極３４１，３４５は、本素子の非回転駆動時には、図１８および図２１（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極３４１，３４５は、回転駆動時において互いに当接しないよう、それらの電極歯３４３，３４７が位置ずれした態様で配されている。
【００９７】
２つの駆動機構３５０は、ミラー部３１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極３５１および櫛歯電極３５５を有する。櫛歯電極３５１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部３１０に固定された基部３５２、および、当該基部３５２から延出する複数の電極歯３５３を有する。櫛歯電極３５５は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、フレーム３２０に固定されて内方に延出する基部３５６、および、当該基部３５６から延出する複数の電極歯３５７を有する。櫛歯電極３５１，３５５は、本素子の非回転駆動時には、図１８および図２２（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極３５１，３５５は、回転駆動時において互いに当接しないよう、それらの電極歯３５３，３５７が位置ずれした態様で配されている。
【００９８】
２つの駆動機構３６０は、ミラー部３１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極３６１および櫛歯電極３６５を有する。櫛歯電極３６１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部３１０に固定された基部３６２、および、当該基部３６２から延出する複数の電極歯３６３を有する。櫛歯電極３６５は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、フレーム３２０に固定されて内方に延出する基部３６６、および、当該基部３６６から延出する複数の電極歯３６７を有する。櫛歯電極３６１，３６５は、本素子の非回転駆動時には、図１８および図２３（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極３６１，３６５は、回転駆動時において互いに当接しないよう、それらの電極歯３６３，３６７が位置ずれした態様で配されている。
【００９９】
２つの駆動機構３７０は、ミラー部３１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極３７１および櫛歯電極３７５を有する。櫛歯電極３７１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部３１０に固定された基部３７２、および、当該基部３７２から延出する複数の電極歯３７３を有する。櫛歯電極３７５は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、フレーム３２０に固定されて内方に延出する基部３７６、および、当該基部３７６から延出する複数の電極歯３７７を有する。櫛歯電極３７１，３７５は、本素子の非回転駆動時には、図１８および図２４（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極３７１，３７５は、回転駆動時において互いに当接しないよう、それらの電極歯３７３，３７７が位置ずれした態様で配されている。
【０１００】
マイクロミラー素子Ｘ３においては、櫛歯電極３４１，３４５，３５１，３５５，３６１，３６５，３７１，３７５の各々に対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、ミラー部３１０を回転軸心Ａ３まわりに回転動作させることができる。
【０１０１】
例えば、駆動機構３４０の櫛歯電極３４１，３４５に所定の電位を付与することにより櫛歯電極３４１，３４５間に所望の静電引力を発生させ、且つ、駆動機構３６０の櫛歯電極３６１，３６５に所定の電位を付与することにより櫛歯電極３６１，３６５間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極３４１は櫛歯電極３４５に引きこまれ、且つ、櫛歯電極３６１は櫛歯電極３６５に引きこまれ、駆動機構３４０,３６０は、例えば図１９（ａ
）、図２１（ｂ）、および図２３（ｂ）に示す配向をとる。これにより、ミラー部３１０は、フレーム３２０に対して回転軸心Ａ３まわりに回転動作することとなる。当該回転動作における回転変位量は、付与電位を調整することにより、調節することができる。回転
軸心Ａ３まわりの逆側へのミラー部３１０の回転駆動については、駆動機構３４０，３６０に関して上述したのと同様に駆動機構３５０，３７０にて所望の静電引力を発生させることにより、例えば図２０（ａ）、図２２（ｂ）、および図２４（ｂ）に示すように達成することができる。このようなミラー部３１０の２方向への回転駆動により、ミラー部３１０上に設けられたミラー面３１１により反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。
【０１０２】
図２５は、マイクロミラー素子Ｘ３の駆動態様の一例を表す。図２５（ａ）は、駆動機構３４０の櫛歯電極３４５に印加される電圧の時間変化を表す。図２５（ｂ）は、駆動機構３６０の櫛歯電極３６５に印加される電圧の時間変化を表す。図２５（ｃ）は、駆動機構３５０の櫛歯電極３５５に印加される電圧の時間変化を表す。図２５（ｄ）は、駆動機構３７０の櫛歯電極３７５に印加される電圧の時間変化を表す。図２５（ａ）〜２５（ｄ）のグラフの各々においては、横軸にて時間（ｔ）を表し、縦軸にて印加電圧（ｖ）を表す。本駆動態様においては、櫛歯電極３４１，３５１，３６１，３７１はグランド接続されている。また、図２５（ｅ）は、本駆動態様におけるミラー部３１０の回転角度の時間変化を表す。図２５（ｅ）のグラフでは、横軸にて時間（ｔ）を表し、縦軸にて回転角度（θ）を表す。
【０１０３】
本駆動態様においては、まず、時間ｔ0にて初期状態（回転角度が０°）にあるミラー
部３１０の回転変位が時間ｔ2にて最大回転角度θ1に至るように、時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間、櫛歯電極３４５に対して図２５（ａ）に示すように所定の電圧Ｖ1が印加されるととも
に、時間Ｔ0〜時間Ｔ2の間、櫛歯電極３６５に対して図２５（ｂ）に示すように所定の電圧Ｖ2が印加される。時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間、櫛歯電極３４１，３４５間および櫛歯電極
３６１，３６５間には静電引力が生じてミラー部３１０の回転角度は第１方向に増大し続け、時間Ｔ1では、駆動機構３４０，３６０は例えば図１９（ａ）、図２１（ｂ）、およ
び図２３（ｂ）に示す配向をとる。第１方向とは反対の第２方向への駆動力（駆動トルク）が駆動機構３４０にて生じ得る回転変位（例えばθ1’）に至る以前である時間Ｔ1にて、櫛歯電極３４５に対する電圧印加は実質的に０Ｖとされる。そして、時間Ｔ1〜時間Ｔ2の間、櫛歯電極３６１，３６５間には引き続き静電引力が生じてミラー部３１０の回転角度は第１方向に増大し続ける。時間Ｔ2では、駆動機構３４０，３６０は例えば図１９（
ｂ）、図２１（ｃ）、および図２３（ｃ）に示す配向をとり、回転角度は図２５（ｅ）に示すようにθ1に至る。このとき、連結部３３０には所定の捩れ応力が生じている。
【０１０４】
次に、時間Ｔ2にて各櫛歯電極３６５に対する印加電圧が実質的に０Ｖとされる。この
後、時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間、連結部３３０の捩れ応力が復元力として作用して回転角度は減少し続ける。時間Ｔ3では、回転角度は図２５（ｅ）に示すように０°に至る。
【０１０５】
次に、ミラー部３１０の回転変位が時間ｔ5にて最大回転角度θ2に至るように、時間Ｔ3〜時間Ｔ4の間、櫛歯電極３５５に対して図２５（ｃ）に示すように所定の電圧Ｖ3が印
加されるとともに、時間Ｔ3〜時間Ｔ5の間、櫛歯電極３７５に対して図２５（ｄ）に示すように所定の電圧Ｖ4が印加される。時間Ｔ3〜時間Ｔ4の間、櫛歯電極３５１，３５５間
および櫛歯電極３７１，３７５間には静電引力が生じてミラー部３１０の回転角度は第２方向に増大し続け、時間Ｔ4では、駆動機構３５０，３７０は例えば図２０（ａ）、図２
２（ｂ）、および図２４（ｂ）に示す配向をとる。第２方向とは反対の第１方向への駆動力（駆動トルク）が駆動機構３５０にて生じ得る回転変位（例えばθ2’）に至る以前で
ある時間Ｔ4にて、櫛歯電極３５５に対する電圧印加は実質的に０Ｖとされる。そして、
時間Ｔ4〜時間Ｔ5の間、櫛歯電極３７１，３７５間には引き続き静電引力が生じてミラー部３１０の回転角度は第２方向に増大し続ける。時間Ｔ5では、駆動機構３５０，３７０
は例えば図２０（ｂ）、図２２（ｃ）および図２４（ｃ）に示す配向をとり、回転角度は図２５（ｅ）に示すようにθ2に至る。このとき、連結部３３０には所定の捩れ応力が生
じている。
【０１０６】
次に、時間Ｔ5にて各櫛歯電極３７５に対する印加電圧が実質的に０Ｖとされる。この
後、時間Ｔ5〜時間Ｔ6の間、連結部３３０の捩れ応力が復元力として作用して回転角度は減少し続ける。時間Ｔ6では、回転角度は図２５（ｅ）に示すように０°に至る。時間Ｔ0から時間Ｔ6にわたる以上のような一連の動作が、必要に応じて繰り返される。
【０１０７】
本駆動態様においては、好ましくは、電圧Ｖ1および電圧Ｖ3は同一であり且つ電圧Ｖ2
および電圧Ｖ4は同一であって、回転角度θ1の絶対値は回転角度θ2の絶対値と同一であ
る。また、時間Ｔ0〜時間Ｔ2の間、時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間、時間Ｔ3〜時間Ｔ5の間、および時間Ｔ5〜時間Ｔ6の間は、好ましくは、同一の長さに設定されて、各々、ミラー部３１０の回転動作の４分の１周期とされる。以上のようにして、マイクロミラー素子Ｘ３のミラー部３１０について周期的な回転動作を達成することができる。
【０１０８】
図２６は、マイクロミラー素子Ｘ３の駆動態様の他の例を表す。図２６（ａ）は、駆動機構３４０の櫛歯電極３４５に印加される電圧の時間変化を表す。図２６（ｂ）は、駆動機構３６０の櫛歯電極３６５に印加される電圧の時間変化を表す。図２６（ｃ）は、駆動機構３５０の櫛歯電極３５５に印加される電圧の時間変化を表す。図２６（ｄ）は、駆動機構３７０の櫛歯電極３７５に印加される電圧の時間変化を表す。図２６（ａ）〜２６（ｄ）のグラフの各々においては、横軸にて時間（ｔ）を表し、縦軸にて印加電圧（ｖ）を表す。本駆動態様においては、櫛歯電極３４１，３５１，３６１，３７１はグランド接続されている。また、図２６（ｅ）は、本駆動態様におけるミラー部３１０の回転角度の時間変化を表す。図２６（ｅ）のグラフでは、横軸にて時間（ｔ）を表し、縦軸にて回転角度（θ）を表す。本駆動態様は、櫛歯電極３４５，３５５について更なる電圧印加期間が存在する点において、図２５を参照して上述した駆動態様と異なる。
【０１０９】
本駆動態様では、図２６（ａ）に示すように、時間Ｔ2〜時間Ｔ2'の間、櫛歯電極３４
５に所定の電圧Ｖ5が印加される。この間、連結部３３０の捩れ応力が復元力として作用
するのに加え、櫛歯電極３４１，３４５間には第２方向への駆動力として静電引力が生じ、ミラー部３１０の回転角度は減少し続ける。時間Ｔ2'では、駆動機構３４０，３６０は例えば図１９（ａ）、図２１（ｂ）、および図２３（ｂ）に示す配向をとる。第２方向とは反対の第１方向への駆動力（駆動トルク）が駆動機構３４０にて生じ得る回転変位（例えばθ1’）に至る以前である時間Ｔ2'にて、櫛歯電極３４５に対する電圧印加は実質的
に０Ｖとされる。
【０１１０】
また、本駆動態様では、図２６（ｃ）に示すように、時間Ｔ5〜時間Ｔ5'の間、櫛歯電
極３５５に所定の電圧Ｖ6が印加される。この間、連結部３３０の捩れ応力が復元力とし
て作用するのに加え、櫛歯電極３５１，３５５間には第１方向への駆動力として静電引力が生じ、ミラー部３１０の回転角度は減少し続ける。時間Ｔ5'では、駆動機構３５０，３７０は例えば図２０（ｂ）、図２２（ｂ）、および図２４（ｂ）に示す配向をとる。第１方向とは反対の第２方向への駆動力（駆動トルク）が駆動機構３５０にて生じ得る回転変位（例えばθ2’）に至る以前である時間Ｔ5'にて、櫛歯電極３５５に対する電圧印加は
実質的に０Ｖとされる。
【０１１１】
本駆動態様においては、好ましくは、電圧Ｖ1および電圧Ｖ5は同一であり、電圧Ｖ3お
よび電圧Ｖ6は同一である。また、時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間と時間Ｔ2〜時間Ｔ2'の間との和、並びに、時間Ｔ3〜時間Ｔ4の間と時間Ｔ5〜時間Ｔ5'の間との和は、各々、好ましくは
、ミラー部３１０の回転動作の４分の１周期とされる。以上のようにして、マイクロミラー素子Ｘ３のミラー部３１０について周期的な回転動作を達成することができる。
【０１１２】
マイクロミラー素子Ｘ３においては、ミラー部３１０の回転動作における回転軸心Ａ３に対し、駆動機構３４０，３５０は相対的に遠くに配設され、駆動機構３６０，３７０は相対的に近くに配設されている。このような構成においては、駆動機構３４０，３５０は、大きな回転トルクを発生するうえで駆動機構３６０，３７０より適している。例えば、駆動機構３４０，３５０と駆動機構３６０，３７０の寸法設計が同一である場合、これらに同一の電圧を印加すると、駆動機構３４０，３５０では、回転軸心Ａ３からの距離がより遠いために駆動機３６０，３７０よりも大きな回転トルクが発生する。また、駆動機構３６０，３７０は、大きなストロークを確保するうえで駆動機構３４０，３５０より適している。例えば、駆動機構３４０，３５０と駆動機構３６０，３７０の寸法設計が同一である場合、駆動機構３６０，３７０は、駆動機構３４０，３５０よりも、より大きな回転変位量（回転角度）にわたるストロークを有する。大きな回転トルクの発生に適した駆動機構３４０，３５０と大きなストロークを確保するのに適した駆動機構３６０，３７０とを併せて具備するマイクロミラー素子Ｘ３においては、各駆動機構における各櫛歯電極を過度に厚くせずとも、実効的な長ストロークを確保することが可能である。このようなマイクロミラー素子Ｘ３は、ミラー部３１０について、回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに適している。
【０１１３】
このようなマイクロミラー素子Ｘ３においては、駆動機構３４０，３５０および駆動機構３６０，３７０の各々の特長を有効活用すべく、駆動機構３４０，３５０および駆動機構３６０，３７０を電気的に分離して各々に独立に制御するのが好ましい。例えば、ミラー部３１０の変位量が小角度範囲においては主に駆動機構３４０，３５０に頼って大きな回転トルクを発生させ、大角度範囲においては、駆動機構３６０，３７０の相対的に長いストロークにわたって当該駆動機構３６０，３７０により所定の回転トルクを持続させることができる。
【０１１４】
また、マイクロミラー素子Ｘ３においては、駆動機構３６０，３７０の各櫛歯電極の電場発生面積を所望の程度にまで大きくすることにより、当該駆動機構３６０，３７０により発生される回転トルクと、駆動機構３４０，３５０により発生される回転トルクとの差を小さく設定してもよい。或は、回転軸心Ａ３から更に遠い箇所にて駆動力を発生するための駆動機構を複数種類追加してもよい。これらの構成を採用することにより、マイクロミラー素子Ｘ３における所定の特性を向上できる場合がある。
【０１１５】
加えて、マイクロミラー素子Ｘ３においては、ミラー部３１０を高精度に回転駆動すべく、ミラー部３１０の回転変位量（回転角度）を検出するための手段を設けるのが好ましい。当該検出手段としては、例えば、ミラー部３１０の上面または下面での光反射を利用する光学的な手法、櫛歯電極やミラー部３１０の下面において静電容量値を計測する手法、或は、連結部３３０ないしトーションバー３３１の歪みをピエゾ抵抗などの歪みゲージを用いて計測する手法を、採用することができる。
【０１１６】
図２７〜図３４は、本発明の第４の実施形態に係るマイクロミラー素子Ｘ４を表す。図２７は、マイクロミラー素子Ｘ４の平面図であり、図２８〜図３０は、図２７の線XXVIII−XXVIIIに沿った断面図である。また、図３１〜図３４は、各々、図２７の線XXXI−XXXI、線XXXII−XXXII、線XXXIII−XXXIII、および線XXXIV−XXXIVに沿った断面図である。
【０１１７】
マイクロミラー素子Ｘ４は、ミラー部３１０と、フレーム３２０と、一対の連結部３３０と、各々２つの駆動機構４４０，４５０，４６０，４７０とを備える。マイクロミラー素子Ｘ４は、駆動機構３４０，３５０，３６０，３７０に代えて駆動機構４４０，４５０，４６０，４７０を具備する点において、マイクロミラー素子Ｘ３と異なる。また、マイクロミラー素子Ｘ４は、マイクロミラー素子Ｘ１と同様に、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、ＳＯＩ基板である所定の積層構造を有する材料基板に対し
て加工を施すことによって製造されたものである。当該材料基板は、例えば、第１および第２シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。図の明確化の観点より、図２７においては、第１シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位（ミラー面３１１は除く）について、斜線ハッチングを付して表す。
【０１１８】
マイクロミラー素子Ｘ４の有する２つの駆動機構４４０は、ミラー部３１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極４４１および櫛歯電極４４５を有する。櫛歯電極４４１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部３１０に固定された基部４４２、および、当該基部４４２から延出する複数の電極歯４４３を有する。櫛歯電極４４５は、導体部４４５ａ、導体部４４５ｂ、およびこれらを電気的に分離するための絶縁部４４５ｃからなる積層構造を有し、フレーム３２０に固定されて内方に延出する基部４４６、および、当該基部４４６から延出する複数の電極歯４４７を有する。導体部４４５ａ，４４５ｂは、各々、第１および第２シリコン層に由来する部位である。櫛歯電極４４１と櫛歯電極４４５の導体部４４５ｂとは、本素子の非回転駆動時には、図２８および図３１（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極４４１，４４５は、互いに当接しないよう、それらの電極歯４４３，４４７が位置ずれした態様で配されている。
【０１１９】
２つの駆動機構４５０は、ミラー部３１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極４５１および櫛歯電極４５５を有する。櫛歯電極４５１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部３１０に固定された基部４５２、および、当該基部４５２から延出する複数の電極歯４５３を有する。櫛歯電極４５５は、導体部４５５ａ、導体部４５５ｂ、およびこれらを電気的に分離するための絶縁部４５５ｃからなる積層構造を有し、フレーム３２０に固定されて内方に延出する基部４５６、および、当該基部４５６から延出する複数の電極歯４５７を有する。導体部４５５ａ，４５５ｂは、各々、第１および第２シリコン層に由来する部位である。櫛歯電極４５１と櫛歯電極４５５の導体部４５５ｂとは、本素子の非回転駆動時には、図２８および図３２（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極４５１，４５５は、互いに当接しないよう、それらの電極歯４５３，４５７が位置ずれした態様で配されている。
【０１２０】
２つの駆動機構４６０は、ミラー部３１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極４６１および櫛歯電極４６５を有する。櫛歯電極４６１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部３１０に固定された基部４６２、および、当該基部４６２から延出する複数の電極歯４６３を有する。櫛歯電極４６５は、導体部４６５ａ、導体部４６５ｂ、およびこれらを電気的に分離するための絶縁部４６５ｃからなる積層構造を有し、フレーム３２０に固定されて内方に延出する基部４６６、および、当該基部４６６から延出する複数の電極歯４６７を有する。導体部４６５ａ，４６５ｂは、各々、第１および第２シリコン層に由来する部位である。櫛歯電極４６１と櫛歯電極４６５の導体部４６５ｂとは、本素子の非回転駆動時には、図２８および図３３（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極４６１，４６５は、互いに当接しないよう、それらの電極歯４６３，４６７が位置ずれした態様で配されている。
【０１２１】
２つの駆動機構４７０は、ミラー部３１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極４７１および櫛歯電極４７５を有する。櫛歯電極４７１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、フレーム３２０に固定された基部４７２、および、当該基部４７２から延出する複数の電極歯４７３を有する。櫛歯電極４７５は、導体部４７５ａ、導体部４７５ｂ、およびこれらを電気的に分離するための絶縁部４７５ｃからなる積層構造を有し、フレーム３２０に固定されて内方に延出する基部４７６、および、当該基部４７６から延出する複数の電極歯４７７を有する。導体部４７５ａ，４７５ｂは、各々、第１およ
び第２シリコン層に由来する部位である。櫛歯電極４７１と櫛歯電極４７５の導体部４７５ｂとは、本素子の非回転駆動時には、図２８および図３４（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極４７１，４７５は、互いに当接しないよう、それらの電極歯４７３，４７７が位置ずれした態様で配されている。
【０１２２】
マイクロミラー素子Ｘ４においては、櫛歯電極４４１，４５１，４６１，４７１、櫛歯電極４４５の導体部４４５ａ，４４５ｂ、櫛歯電極４５５の導体部４５５ａ，４５５ｂ、櫛歯電極４６５の導体部４６５ａ，４６５ｂ、および櫛歯電極４７５の導体部４７５ａ，４７５ｂの各々に対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、ミラー部３１０を回転軸心Ａ３まわりに回転動作させることができる。
【０１２３】
図３５は、マイクロミラー素子Ｘ４の駆動態様の一例を表す。図３５（ａ）は、駆動機構４４０の櫛歯電極４４５の導体部４４５ｂに印加される電圧の時間変化を表す。図３５（ｂ）は、駆動機構４６０の櫛歯電極４６５の導体部４６５ｂに印加される電圧の時間変化を表す。図３５（ｃ）は、駆動機構４５０の櫛歯電極４５５の導体部４５５ｂに印加される電圧の時間変化を表す。図３５（ｄ）は、駆動機構４７０の櫛歯電極４７５の導体部４７５ｂに印加される電圧の時間変化を表す。図３５（ｅ）は、駆動機構４４０の櫛歯電極４４５の導体部４４５ａ、駆動機構４５０の櫛歯電極４５５の導体部４５５ａ、駆動機構４６０の櫛歯電極４６５の導体部４６５ａ、および駆動機構４７０の櫛歯電極４７５の導体部４７５ａに印加される電圧の時間変化を表す。図３５（ａ）〜３５（ｅ）のグラフの各々においては、横軸にて時間（ｔ）を表し、縦軸にて印加電圧（ｖ）を表す。本駆動態様においては、櫛歯電極４４１，４５１，４６１，４７１はグランド接続されている。また、図３５（ｆ）は、本駆動態様におけるミラー部３１０の回転角度の時間変化を表す。図３５（ｆ）のグラフでは、横軸にて時間（ｔ）を表し、縦軸にて回転角度（θ）を表す。
【０１２４】
本駆動態様においては、まず、時間ｔ0にて初期状態（回転角度が０°）にあるミラー
部３１０の回転変位が時間ｔ2にて最大回転角度θ1に至るように、時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間、導体部４４５ｂに対して図３５（ａ）に示すように所定の電圧Ｖ1が印加されるととも
に、時間Ｔ0〜時間Ｔ2の間、導体部４６５ｂに対して図３５（ｂ）に示すように所定の電圧Ｖ2が印加される。時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間、櫛歯電極４４１と導体部４４５ｂの間およ
び櫛歯電極４６１と導体部４６５ｂの間には静電引力が生じてミラー部３１０の回転角度は第１方向に増大し続け、時間Ｔ1では、駆動機構４４０，４６０は例えば図２９（ａ）
、図３１（ｂ）、および図３３（ｂ）に示す配向をとる。第１方向とは反対の第２方向への駆動力（駆動トルク）が駆動機構４４０にて生じ得る回転変位（例えばθ1’）に至る
以前である時間Ｔ1にて、導体部４４５ｂに対する電圧印加は実質的に０Ｖとされる。そ
して、時間Ｔ1〜時間Ｔ2の間、櫛歯電極４６１と導体部４６５ｂの間には引き続き静電引力が生じてミラー部３１０の回転角度は第１方向に増大し続ける。時間Ｔ2では、駆動機
構４４０，４６０は例えば図２９（ｂ）、図３１（ｃ）、および図３３（ｃ）に示す配向をとり、回転角度は図３５（ｆ）に示すようにθ1に至る。このとき、連結部３３０には
所定の捩れ応力が生じている。
【０１２５】
次に、時間ｔ4にて回転角度が０°に至るように、時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間、導体部４４
５ｂに対して所定の電圧Ｖ3が印加されるとともに、時間Ｔ2〜時間Ｔ4の間、図３５（ｅ
）に示すように、導体部４４５ａ，４５５ａ，４６５ａ，４７５ａに対して所定の電圧Ｖ4が印加される。また、時間Ｔ2〜時間Ｔ4の間、導体部４６５ｂに対する印加電圧は実質
的に０Ｖとされる。時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間、連結部３３０の捩れ応力が復元力として作用するのに加え、櫛歯電極４４１と櫛歯電極４４５（導体部４４５ａ，４４５ｂ）には第２方向への駆動力として静電引力が生じ、且つ、櫛歯電極４５１と導体部４５５ａの間、櫛歯電極４６１と導体部４６５ａの間、および櫛歯電極４７１と導体部４７５ａの間にも、
第２方向への駆動力として静電引力が生じ、ミラー部３１０の回転角度は減少し続ける。時間Ｔ3では、駆動機構４４０，４６０は例えば図２９（ａ）、図３１（ｂ）および図３
３（ｂ）に示す配向をとる。第２方向とは反対の第１方向への駆動力（駆動トルク）が駆動機構４４０にて生じ得る回転変位（例えばθ1’）に至る以前である時間Ｔ3にて、導体部４４５ｂに対する電圧印加は実質的に０Ｖとされる。そして、時間Ｔ3〜時間Ｔ4の間、櫛歯電極４４１と導体部４４５ａの間、櫛歯電極４５１と導体部４５５ａの間、櫛歯電極４６１と導体部４６５ａの間、および櫛歯電極４７１と導体部４７５ａの間には引き続き静電引力が生じてミラー部３１０の回転角度は減少し続ける。時間Ｔ4では、回転角度は
図３５（ｆ）に示すように０°に至る。
【０１２６】
次に、ミラー部３１０の回転変位が時間ｔ6にて最大回転角度θ2に至るように、時間Ｔ4〜時間Ｔ5の間、導体部４５５ｂに対して図３５（ｄ）に示すように所定の電圧Ｖ5が印
加されるとともに、時間Ｔ4〜時間Ｔ6の間、導体部４７５ｂに対して図３５（ｄ）に示すように所定の電圧Ｖ6が印加される。時間Ｔ4〜時間Ｔ5の間、櫛歯電極４５１と導体部４
５５ｂの間および櫛歯電極４７１と導体部４７５ｂの間には静電引力が生じてミラー部３１０の回転角度は第２方向に増大し続け、時間Ｔ5では、駆動機構４５０，４７０は例え
ば図３０（ａ）、図３２（ｂ）、および図３４（ｂ）に示す配向をとる。第２方向とは反対の第１方向への駆動力（駆動トルク）が駆動機構４５０にて生じ得る回転変位（例えばθ2’）に至る以前である時間Ｔ5にて、導体部４５５ｂに対する電圧印加は実質的に０Ｖとされる。そして、時間Ｔ5〜時間Ｔ6の間、櫛歯電極４７１と導体部４７５ｂの間には引き続き静電引力が生じてミラー部３１０の回転角度は第２方向に増大し続ける。時間Ｔ6
では、駆動機構４５０，４７０は例えば図３０（ｂ）、図３２（ｃ）、および図３４（ｃ）に示す配向をとり、回転角度は図３５（ｆ）に示すようにθ2に至る。このとき、連結
部３３０には所定の捩れ応力が生じている。
【０１２７】
次に、時間ｔ8にて回転角度が０°に至るように、時間Ｔ6〜時間Ｔ7の間、導体部４５
５ｂに対して図３５（ｃ）に示すように所定の電圧Ｖ7が印加されるとともに、時間Ｔ6〜時間Ｔ8の間、図３５（ｅ）に示すように、導体部４４５ａ，４５５ａ，４６５ａ，４７
５ａに対して所定の電圧Ｖ8が印加される。また、時間Ｔ6〜時間Ｔ8の間、導体部４７５
ｂに対する印加電圧は実質的に０Ｖとされる。時間Ｔ6〜時間Ｔ7の間、連結部３３０の捩れ応力が復元力として作用するのに加え、櫛歯電極４５１と櫛歯電極４５５（導体部４４５ａ，４４５ｂ）には第１方向への駆動力として静電引力が生じ、且つ、櫛歯電極４４１と導体部４４５ａの間、櫛歯電極４６１と導体部４６５ａの間、および櫛歯電極４７１と導体部４７５ａの間にも、第１方向への駆動力として静電引力が生じ、ミラー部３１０の回転角度は減少し続ける。時間Ｔ7では、駆動機構４５０，４７０は例えば図３０（ａ）
、図３２（ｂ）、および図３４（ｂ）に示す配向をとる。第１方向とは反対の第２方向への駆動力（駆動トルク）が駆動機構４５０にて生じ得る回転変位（例えばθ2’）に至る
以前である時間Ｔ7にて、導体部４５５ｂに対する電圧印加は実質的に０Ｖとされる。そ
して、時間Ｔ7〜時間Ｔ8の間、櫛歯電極４４１と導体部４４５ａの間、櫛歯電極４５１と導体部４５５ａの間、櫛歯電極４６１と導体部４６５ａの間、および櫛歯電極４７１と導体部４７５ａの間には引き続き静電引力が生じてミラー部３１０の回転角度は減少し続ける。時間Ｔ8では、回転角度は図３５（ｆ）に示すように０°に至る。時間Ｔ0から時間Ｔ8にわたる以上のような一連の動作が、必要に応じて繰り返される。
【０１２８】
本駆動態様においては、好ましくは、電圧Ｖ1および電圧Ｖ3は同一であり且つ電圧Ｖ5
および電圧Ｖ7は同一であって、回転角度θ1の絶対値は回転角度θ2の絶対値と同一であ
る。好ましくは、時間Ｔ0〜時間Ｔ2の間、時間Ｔ2〜時間Ｔ4の間、時間Ｔ4〜時間Ｔ6の間、および時間Ｔ6〜時間Ｔ8の間は、同一の長さに設定されて、各々、ミラー部３１０の回転動作の４分の１周期とされる。また、時間Ｔ0〜時間Ｔ1の間と時間Ｔ2〜時間Ｔ3の間との和、並びに、時間Ｔ4〜時間Ｔ5の間と時間Ｔ6〜時間Ｔ7の間との和は、各々、好ましく
は、ミラー部３１０の回転動作の４分の１周期とされる。以上のようにして、マイクロミラー素子Ｘ４のミラー部３１０について周期的な回転動作を達成することができる。
【０１２９】
マイクロミラー素子Ｘ４においては、ミラー部３１０の回転動作における回転軸心Ａ３に対し、駆動機構４４０，４５０は相対的に遠くに配設され、駆動機構４６０，４７０は相対的に近くに配設されている。このような構成においては、駆動機構４４０，４５０は、駆動機構３４０，３５０に関して上述したのと同様に、大きな回転トルクを発生するうえで駆動機構４６０，４７０より適している。また、駆動機構４６０，４７０は、駆動機構３６０，３７０に関して上述したのと同様に、大きなストロークを確保するうえで駆動機構４４０，４５０より適している。大きな回転トルクの発生に適した駆動機構４４０，４５０と大きなストロークを確保するのに適した駆動機構４６０，４７０とを併せて具備するマイクロミラー素子Ｘ４においては、マイクロミラー素子Ｘ３に関して上述したのと同様に、各駆動機構における各櫛歯電極を過度に厚くせずとも、実効的な長ストロークを確保することが可能である。このようなマイクロミラー素子Ｘ４は、ミラー部３１０について、回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに適している。
【０１３０】
また、マイクロミラー素子Ｘ４においては、マイクロミラー素子Ｘ３に関して上述したのと同様に、ミラー部３１０を高精度に回転駆動すべく、ミラー部３１０の回転変位量（回転角度）を検出するための手段を設けるのが好ましい。
【０１３１】
図３６〜図４０は、本発明の第５の実施形態に係るマイクロミラー素子Ｘ５を表す。図３６は、マイクロミラー素子Ｘ５の平面図であり、図３７は、図３６の線XXXVII−XXXVIIに沿った断面図である。また、図３８〜図４０は、各々、図３６の線XXXVIII−XXXVIII、線XXXIX−XXXIX、および線XXXX−XXXXに沿った断面図である。
【０１３２】
マイクロミラー素子Ｘ５は、ミラー部５１０と、フレーム５２０と、一対の連結部５３０と、各々２つの駆動機構５４０，５５０とを備える。また、マイクロミラー素子Ｘ５は、マイクロミラー素子Ｘ１と同様に、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、ＳＯＩ基板である所定の積層構造を有する材料基板に対して加工を施すことによって製造されたものである。当該材料基板は、例えば、第１および第２シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。図の明確化の観点より、図３６においては、第１シリコン層に由来して絶縁層より手前に位置する部位（後述のミラー面５１１は除く）について、斜線ハッチングを付して表す。
【０１３３】
ミラー部５１０は、主に第１シリコン層において成形された部位であり、その表面には、光反射機能を有するミラー面５１１を有する。ミラー面５１１は、第１シリコン層上に成膜されたＣｒ層およびその上のＡｒ層よりなる積層構造を有する。このようなミラー部５１０は、本発明における可動部を構成する。フレーム５２０は、主に第１シリコン層において成形された部位であり、ミラー部５１０を囲む形態を有する。
【０１３４】
一対の連結部５３０は、第１シリコン層において成形された部位であり、各々２本のトーションバー５３１よりなる。各トーションバー５３１は、ミラー部５１０およびフレーム５２０に接続してこれらを連結している。各連結部５３０の２本のトーションバー５３１の間隔は、フレーム５２０の側からミラー部５１０の側にかけて次第に広くなっている。このような一対の連結部５３０は、フレーム５２０に対するミラー部５１０の回転動作の回転軸心Ａ５を規定する。フレーム５２０の側からミラー部５１０の側にかけて間隔が漸増する２本のトーションバー５３１よりなる連結部５３０は、ミラー部５１０の回転動作における不要な変位成分を防止するのに好適である。また、連結部５３０については、２本のトーションバー５３１を介して、フレーム５２０からミラー部５１０に対して２つ
の異なる電位を付与できるように構成することが可能である。
【０１３５】
２つの駆動機構５４０は、ミラー部５１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極５４１および櫛歯電極５４５を有する。櫛歯電極５４１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部５１０に固定された基部５４２および複数の電極歯５４３を有する。基部５４１は、ミラー部５１０から遠ざかるにつれて回転軸心Ａ５に近接するように延びている。このような基部５４１から、実質的に同一の長さの複数の電極歯５４３が回転軸心Ａ５に直交する方向に延びている。一方、櫛歯電極５４５は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、フレーム５２０に固定されて内方に延出する基部５４６および複数の電極歯５４７を有する。基部５４６は、ミラー部５１０に近付くにつれて回転軸心Ａ５から遠ざかるように延びている。このような基部５４６から、実質的に同一の長さの複数の電極歯５４７が回転軸心Ａ５に直交する方向に延びている。櫛歯電極５４１および櫛歯電極５４５は、本素子の非回転駆動時には、図３７（ａ）、図３８（ａ）、および図３９（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極５４１，５４５は、互いに当接しないよう、それらの電極歯５４３，５４７が位置ずれした態様で配されている。
【０１３６】
２つの駆動機構５５０は、ミラー部５１０を介して対称的に配設されており、各々、櫛歯電極５５１および櫛歯電極５５５を有する。櫛歯電極５５１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー部５１０に固定された基部５５２および複数の電極歯５５３を有する。基部５５１は、ミラー部５１０から遠ざかるにつれて回転軸心Ａ５に近接するように延びている。このような基部５５１から、実質的に同一の長さの複数の電極歯５５３が回転軸心Ａ５に直交する方向に延びている。一方、櫛歯電極５５５は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、フレーム５２０に固定されて内方に延出する基部５５６および複数の電極歯５５７を有する。基部５５６は、ミラー部５１０に近付くにつれて回転軸心Ａ５から遠ざかるように延びている。このような基部５５６から、実質的に同一の長さの複数の電極歯５５７が回転軸心Ａ５に直交する方向に延びている。櫛歯電極５５１および櫛歯電極５５５は、本素子の非回転駆動時には、図３７（ａ）、図３８（ａ）、および図４０（ａ）に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極５５１，５５５は、互いに当接しないよう、それらの電極歯５５３，５５７が位置ずれした態様で配されている。
【０１３７】
マイクロミラー素子Ｘ５においては、櫛歯電極５４１，５４５，５５１，５５５の各々に対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、ミラー部５１０を回転軸心Ａ５まわりに回転動作させることができる。
【０１３８】
例えば、駆動機構５４０の櫛歯電極５４１，５４５に所定の電位を付与することにより櫛歯電極５４１，５４５間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極５４１は櫛歯電極５４５に引きこまれ、両電極は例えば図３７（ｂ）、図３８（ｂ）、および図３９（ｂ）に示す配向をとる。これにより、ミラー部５１０は、フレーム５２０に対して回転軸心Ａ５まわりに回転動作することとなる。当該回転動作における回転変位量は、付与電位を調整することにより、調節することができる。回転軸心Ａ５まわりの逆側へのミラー部５１０の回転駆動については、駆動機構５４０に関して上述したのと同様に駆動機構５５０にて所望の静電引力を発生させることにより達成することができる。このようなミラー部５１０の２方向への回転駆動により、ミラー部５１０上に設けられたミラー面５１１により反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。
【０１３９】
マイクロミラー素子Ｘ５では、駆動機構５４０において最も近くに対置する電極歯５４３，５４７によるストローク、および、駆動機構５５０において最も近くに対置する電極歯５５３，５５７によるストロークは、電極歯並列方向にわたって連続的に変化する。具
体的には、最も近くに対置する電極歯５４３，５４７によるストローク、および、最も近くに対置する電極歯５５３，５５７によるストロークは、ミラー部５１０の側からフレーム５２０の側にかけて次第に増大する。したがって、マイクロミラー素子Ｘ５においては、駆動機構５４０，５５０における櫛歯電極５４１，５４５，５５１，５５５を過度に厚くせずとも、実効的な長ストロークを確保することが可能である。このようなマイクロミラー素子Ｘ５は、ミラー部５１０について、回転変位量の大きな回転動作を高い動作速度で実現するのに適している。
【０１４０】
加えて、マイクロミラー素子Ｘ５では、駆動機構５４０において最も近くに対置する電極歯５４３，５４７間に発生する回転トルク、および、駆動機構５５０において最も近くに対置する電極歯５５３，５５７間に発生する回転トルクは、電極歯並列方向にわたって連続的に変化する。具体的には、最も近くに対置する電極歯５４３，５４７間に発生する回転トルク、および、最も近くに対置する電極歯５５３，５５７間に発生する回転トルクは、フレーム５２０の側からミラー部５１０の側にかけて次第に増大する。したがって、マイクロミラー素子Ｘ５では、ミラー部５１０の比較的広い回転動作範囲において急激なトルク変動が生ずるのを回避することができる。
【０１４１】
図４１および図４２は、マイクロミラー素子Ｘ１，Ｘ３，Ｘ５の各駆動機構を構成する櫛歯電極の変形例を表す。図４１（ａ）〜図４１（ｄ）は、各変形例における電極歯の縦断面を表し、図４２（ａ）および図４２（ｂ）は、各々、変形例の部分平面図である。
【０１４２】
図４１（ａ）に示す変形例では、固定櫛歯電極が電極歯７１を有し、可動櫛歯電極が電極歯７１’を有する。電極歯７１および電極歯７１’は、素子の非駆動時において、櫛歯電極の厚み方向において部分的に重なる。ここで固定櫛歯電極とは、例えば、マイクロミラー素子Ｘ１においては櫛歯電極１６５，１７５，１８５，１９５に相当し、マイクロミラー素子Ｘ３においては櫛歯電極３４５，３５５，３６５，３７５に相当し、マイクロミラー素子Ｘ５においては櫛歯電極５４５，５５５に相当するものとする。一方、可動櫛歯電極とは、マイクロミラー素子Ｘ１においては櫛歯電極１６１，１７１，１８１，１９１に相当し、マイクロミラー素子Ｘ３においては櫛歯電極３４１，３５１，３６１，３７１に相当し、マイクロミラー素子Ｘ５においては櫛歯電極５４１，５５１に相当するものとする。後述の他の変形例についても同様である。本変形例では、電極歯７１は、導体部７１ａ，７１ｂとこれらの間の絶縁部７１ｃとからなる積層構造を有する。電極歯７１において、導体部７１ａ，７１ｂは電気的に接続しておく。このような構成においては、非回転駆動時において電極歯７１と電極歯７１’とが既に部分的な重なりを有するので、０°前後の微小な回転角度範囲での回転トルクの急激な変化を低減することができる。
【０１４３】
図４１（ｂ）に示す変形例では、可動櫛歯電極が電極歯７２を有し、固定櫛歯電極が電極歯７２’を有する。電極歯７２および電極歯７２’は、素子の非駆動時において、櫛歯電極の厚み方向において部分的に重なる。電極歯７２は、導体部７２ａ，７２ｂとこれらの間の絶縁部７２ｃとからなる積層構造を有する。電極歯７２において、導体部７２ａ，７２ｂは電気的に接続しておく。このような構成においては、非回転駆動時において電極歯７２と電極歯７２’とが既に部分的な重なりを有するので、０°前後の微小な回転角度範囲での回転トルクの急激な変化を低減することができる。
【０１４４】
図４１（ｃ）に示す変形例では、固定櫛歯電極が電極歯７３を有し、可動櫛歯電極が電極歯７３’を有する。電極歯７３および電極歯７３’は、素子の非駆動時において、櫛歯電極の厚み方向において部分的に重なる。両電極歯７３，７３’は、各々、一様な導体部よりなる。このような構成においては、非回転駆動時において電極歯７３と電極歯７３’とが既に部分的な重なりを有するので、０°前後の微小な回転角度範囲での回転トルクの急激な変化を低減することができる。
【０１４５】
図４１（ｄ）に示す変形例では、固定櫛歯電極が電極歯７４を有し、可動櫛歯電極が電極歯７４’を有する。非回転駆動時に下位に位置する電極歯７４は、下方から上方にかけて次第に太くなるよう設計されており、非回転駆動時に上位に位置する電極歯７４’は、上方から下方にかけて次第に太くなるよう設計されている。このような構成によると、０°前後での微小な回転角度範囲での回転トルクの急激な変化を低減したり、大角度における回転トルクを低減することにより、櫛歯電極が抜けた後（ストロークを逸脱した後）の容量変動を低減することができる。また、本構成によると、各電極歯の曲げ強度を向上することもできる。
【０１４６】
図４２（ａ）に示す変形例では、最外電極歯７５が他の電極歯よりも厚く設定されている。一組の櫛歯電極よりなる駆動機構における最外電極歯には、電圧印加時に駆動機構内方に向かって大きな曲げ静電力が作用するが、本構成によると、当該静電力により最外電極歯７５が不当に曲げられるのを防止することができる。
【０１４７】
図４２（ｂ）に示す変形例では、基部７６から延出する各電極歯７７について、自由端から基端にかけて次第に太くなるよう設計されている。このような構成によると、電極歯７７の曲げ強度を適切に向上することができる。
【０１４８】
以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列挙する。
【０１４９】
（付記１）可動主部と、
第１フレームおよび第２フレームと、
前記可動主部および前記第１フレームを連結し、且つ、当該第１フレームに対する当該可動主部の第１回転動作における第１回転軸心を規定する、第１連結部と、
前記第１フレームおよび前記第２フレームを連結し、且つ、当該第２フレームに対する当該第１フレームおよび前記可動主部の第２回転動作における第２回転軸心を規定する、第２連結部と、
前記第１回転動作の駆動力を発生させるための第１駆動機構と、
前記第２回転動作の駆動力を発生させるための第２駆動機構と、を備え、
前記第１回転軸心および前記第２回転軸心は直交していない、マイクロ揺動素子。
（付記２）可動部と、
フレームと、
前記可動部および前記フレームを連結し、且つ、当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する、連結部と、
前記回転軸心から相対的に遠い箇所に前記回転動作の駆動力を発生させるための第１駆動機構と、
前記回転軸心に相対的に近い箇所に前記回転動作の駆動力を発生させるための第２駆動機構と、を備える、マイクロ揺動素子。
（付記３）前記第１駆動機構および／または前記第２駆動機構は、一組の櫛歯電極を含む、付記１または２に記載のマイクロ揺動素子。
（付記４）前記第１駆動機構および前記第２駆動機構は、共通の制御下で作動可能に構成されている、付記１から３のいずれか１つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記５）前記第１駆動機構および前記第２駆動機構は、電気的に並列に接続されている、付記４に記載のマイクロ揺動素子。
（付記６）前記第１駆動機構および前記第２駆動機構は、電気的に分離され、相互に独立した制御下で作動可能に構成されている、付記１から３のいずれか１つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記７）可動部と、
フレームと、
前記可動部および前記フレームを連結し、且つ、当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する、連結部と、
前記回転軸心までの距離が連続的に変化する箇所にわたって前記回転動作の駆動力を発生させるための駆動機構と、を備える、マイクロ揺動素子。
（付記８）可動部と、
フレームと、
前記可動部および前記フレームを連結し、且つ、当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、
前記回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を含む駆動機構と、を備え、
前記第１櫛歯電極および／または前記第２櫛歯電極は、電気的に分離された第１導体部および第２導体部ならびに当該第１および第２導体部の間の絶縁部が前記回転動作の方向に積層された構造を有する電極歯を備える、マイクロ揺動素子。
（付記９）可動部と、
フレームと、
前記可動部および前記フレームを連結し、且つ、当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、
前記回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を含む駆動機構と、を備え、
前記第１櫛歯電極は、電気的に接続された第１導体部および第２導体部ならびに当該第１および第２導体部の間の絶縁部が前記回転動作の方向に積層された構造を有する電極歯を備え、
前記第２櫛歯電極は、非駆動時には前記第１導体部に対向し且つ前記第２導体部に対向しない第３導体部からなる電極歯を備える、マイクロ揺動素子。
（付記１０）第１導体部および第３導体部は、回転動作方向における長さが異なる、付記９に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１１）一組の櫛歯電極の少なくとも一方は、基部と、当該基部から延出する電極歯とを有し、当該電極歯は、基部側の端部にかけて幅または厚さの漸増する部位を有する、付記３および８から１０のいずれか１つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記１２）一組の櫛歯電極の少なくとも一方は、基部と、当該基部から延出する電極歯とを有し、当該電極歯は、他方の櫛歯電極に接近するにつれて幅が漸増する部位を有する、付記３および８から１１のいずれか１つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記１３）第１連結部は、可動主部に近接するほど幅太な空隙部を有し、これと共に又はこれに代えて、第２連結部は、第１フレームに接近するほど幅太な空隙部を有する、付記１に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１４）連結部は、可動部に近接するほど幅太な空隙部を有する、付記２および７から１０のいずれか１つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記１５）可動部と、フレームと、当該可動部およびフレームを連結して当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、を備え、
第１櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第１導体部および第２導体部を含む電極歯を有し、
第２櫛歯電極は、非駆動時には第１導体部に対向し且つ第２導体部に対向しない第３導体部を含む電極歯を有する、マイクロ揺動素子を駆動するための方法であって、
第２導体部および第３導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第１工程と、
第１工程の後に、第１導体部および第３導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向とは反対の第２方向に回転動作させるための第２工程と、を含む、マイクロ揺動素子駆動方法。
（付記１６）マイクロ揺動素子は、回転動作の駆動力を発生させるための第３櫛歯電極および第４櫛歯電極を更に備え、
第３櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第４導体部および第５導体部を含む電極歯を有し、
第４櫛歯電極は、非駆動時には第４導体部に対向し且つ第５導体部に対向しない第６導体部を含む電極歯を有し、
第２工程の後に、第５導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第３工程と、
第３工程の後に、第４導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第４工程と、を更に含む、付記１５に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記１７）第２工程では、第４導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させる、付記１６に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記１８）第４工程では、第１導体部および第３導体部の間に静電引力を発生させる、付記１６または１７に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記１９）第１、第２、第３、および第４工程は、各々、回転動作における４分の１周期に相当する期間行なわれる、付記１６から１８のいずれか１つに記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記２０）可動部と、フレームと、当該可動部およびフレームを連結して当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、当該第１および第２櫛歯電極よりも回転軸心に近い箇所にて回転動作の駆動力を発生させるための第３櫛歯電極および第４櫛歯電極と、を備えるマイクロ揺動素子を駆動するための方法であって、
第１櫛歯電極および第２櫛歯電極の間に静電引力を発生させるとともに第３櫛歯電極および第４櫛歯電極の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第１工程と、
第３櫛歯電極および第４櫛歯電極の間に、第１工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第２工程と、を含むマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記２１）第２工程の後に、第１櫛歯電極および第２櫛歯電極の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向とは反対の第２方向に回転動作させるための第３工程を更に含む、付記２０に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記２２）第１工程および第３工程は、併せて、回転動作における４分の１周期に相当する期間行なわれる、付記２１に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記２３）マイクロ揺動素子は、回転動作の駆動力を発生させるための第５櫛歯電極および第６櫛歯電極と、当該第５および第６櫛歯電極よりも回転軸心に近い箇所にて回転動作の駆動力を発生させるための第７櫛歯電極および第８櫛歯電極と、を更に備え、
第３工程の後に、第５櫛歯電極および第６櫛歯電極の間に静電引力を発生させるとともに第７櫛歯電極および第８櫛歯電極の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第４工程と、
第７櫛歯電極および第８櫛歯電極の間に、第４工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第５工程と、を更に含む、付記２０から２２のいずれか１つに記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記２４）第５工程の後に、第５櫛歯電極および第６櫛歯電極の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第６工程を更に含む、付記２３に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記２５）第５工程および第６工程は、併せて、回転動作における４分の１周期に相当する期間行なわれる、付記２４に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記２６）可動部と、フレームと、当該可動部およびフレームを連結して当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、回転動作の駆動力
を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、当該第１および第２櫛歯電極よりも回転軸心に近い箇所にて回転動作の駆動力を発生させるための第３櫛歯電極および第４櫛歯電極と、を備え、
第１櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第１導体部および第２導体部を含む電極歯を有し、
第２櫛歯電極は、非駆動時には第１導体部に対向し且つ第２導体部に対向しない第３導体部を含む電極歯を有し、
第３櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第４導体部および第５導体部を含む電極歯を有し、
第４櫛歯電極は、非駆動時には第４導体部に対向し且つ第５導体部に対向しない第６導体部を含む電極歯を有する、マイクロ揺動素子を駆動するための方法であって、
第２導体部および第３導体部の間に静電引力を発生させるとともに第５導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第１工程と、
第５導体部および第６導体部の間に、第１工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第２工程と、を含む、マイクロ揺動素子駆動方法。
（付記２７）第２工程の後に、第１導体部および第３導体部の間、第２導体部および第３導体部の間、並びに、第４導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向とは反対の第２方向に回転動作させるための第３工程と、
第１導体部および第３導体部、並びに、第４導体部および第６導体部の間に、第３工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第４工程と、を更に含む、付記２６に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記２８）マイクロ揺動素子は、回転動作の駆動力を発生させるための第５櫛歯電極および第６櫛歯電極と、当該第５および第６櫛歯電極よりも回転軸心に近い箇所にて回転動作の駆動力を発生させるための第７櫛歯電極および第８櫛歯電極と、
第５櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第７導体部および第８導体部を含む電極歯を有し、
第６櫛歯電極は、非駆動時には第７導体部に対向し且つ第８導体部に対向しない第９導体部を含む電極歯を有し、
第７櫛歯電極は、回転動作の方向に並列する第１０導体部および第１１導体部を含む電極歯を有し、
第８櫛歯電極は、非駆動時には第１０導体部に対向し且つ第１１導体部に対向しない第１２導体部を含む電極歯を有し、
第４工程の後に、第８導体部および第９導体部の間に静電引力を発生させるとともに第１１導体部および第１２導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第５工程と、
第１１導体部および第１２導体部の間に、第５工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第２方向に回転動作させるための第６工程と、
第６工程の後に、第７導体部および第９導体部の間、第８導体部および第９導体部の間、並びに、第１０導体部および第１２導体部の間に静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第７工程と、
第７導体部および第９導体部、並びに、第１０導体部および第１２導体部の間に、第７工程から引き続き静電引力を発生させることにより、可動部を第１方向に回転動作させるための第８工程と、を更に含む、付記２７に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記２９）第３工程および第４工程では、第７導体部および第９導体部の間、並びに、第１０導体部および第１２導体部の間に静電引力を発生させる、付記２８に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
（付記３０）第７工程および第８工程では、第１導体部および第３導体部の間、並びに、第４導体部および第６導体部の間に静電引力を発生させる、付記２８または２９に記載の
マイクロ揺動素子駆動方法。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマイクロミラー素子の平面図である。
【図２】図１の線II−IIに沿った断面図である。
【図３】図１の線III−IIIに沿った断面図である。
【図４】図１の線IV−IVに沿った断面図である。
【図５】図１の線V−Vに沿った断面図である。
【図６】図１の線VI−VIに沿った断面図である。
【図７】図１の線VII−VIIに沿った断面図である。
【図８】図１のマイクロミラー素子の駆動態様の一例を表す。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るマイクロミラー素子の平面図である。
【図１０】図９の線X−Xに沿った断面図である。
【図１１】図９の線XI−XIに沿った断面図である。
【図１２】図９の線XII−XIIに沿った断面図である。
【図１３】図９の線XIII−XIIIに沿った断面図である。
【図１４】図９の線XIV−XIVに沿った断面図である。
【図１５】図９の線XV−XVに沿った断面図である。
【図１６】図９のマイクロミラー素子の駆動態様の一例を表す。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係るマイクロミラー素子の平面図である。
【図１８】図１７の線XVIII−XVIIIに沿った断面図である。
【図１９】図１７のマイクロミラー素子の駆動時における線XVIII−XVIIIに沿った断面図である。
【図２０】図１７のマイクロミラー素子の駆動時における線XVIII−XVIIIに沿った他の断面図である。
【図２１】図１７の線XXI−XXIに沿った断面図である。
【図２２】図１７の線XXII−XXIIに沿った断面図である。
【図２３】図１７の線XXIII−XXIIIに沿った断面図である。
【図２４】図１７の線XXIV−XXIVに沿った断面図である。
【図２５】図１７のマイクロミラー素子の駆動態様の一例を表す。
【図２６】図１７のマイクロミラー素子の駆動態様の他の例を表す。
【図２７】本発明の第４の実施形態に係るマイクロミラー素子の平面図である。
【図２８】図２７の線XXVIII−XVIIIに沿った断面図である。
【図２９】図２７のマイクロミラー素子の駆動時における線XXVIII−XXVIIIに沿った断面図である。
【図３０】図２７のマイクロミラー素子の駆動時における線XXVIII−XXVIIIに沿った他の断面図である。
【図３１】図２７の線XXXI−XXXIに沿った断面図である。
【図３２】図２７の線XXXII−XXXIIに沿った断面図である。
【図３３】図２７の線XXXIII−XXXIIIに沿った断面図である。
【図３４】図２７の線XXXIV−XXXIVに沿った断面図である。
【図３５】図２７のマイクロミラー素子の駆動態様の一例を表す。
【図３６】本発明の第５の実施形態に係るマイクロミラー素子の平面図である。
【図３７】図３６の線XXXVII−XXXVIIに沿った断面図である。
【図３８】図３６の線XXXVIII−XXXVIIIに沿った断面図である。
【図３９】図３６の線XXXIX−XXXIXに沿った断面図である。
【図４０】図３６の線XXXX−XXXXに沿った断面図である。
【図４１】櫛歯電極の変形例を表す。
【図４２】櫛歯電極の他の変形例を表す。
【図４３】従来のマイクロミラー素子の分解斜視図である。
【図４４】組み立てられた状態における図４３のマイクロミラー素子の線XXXXIV−XXXXIVに沿った断面図である。
【図４５】従来の他のマイクロミラー素子の一部省略斜視図である。
【図４６】一組の櫛歯電極の配向を表す。
【図４７】図４５に示すマイクロミラー素子の製造方法における一部の工程を表す。
【符号の説明】
【０１５１】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５，Ｘ８，Ｘ９ マイクロミラー素子
１１０，３１０，５１０ ミラー部
１２０ 内フレーム
１３０ 外フレーム
３２０，５２０ フレーム
１４０，１５０，３３０，５３０ 連結部
１６０，１７０，１８０，１９０， 駆動機構
１６１，１６５，１７１，１７５，１８１，１８５，１９１，１９５ 櫛歯電極
２６０，２７０，２８０，２９０， 駆動機構
２６１，２６５，２７１，２７５，２８１，２８５，２９１，２９５ 櫛歯電極
３４０，３５０，３６０，３７０， 駆動機構
３４１，３４５，３５１，３５５，３６１，３６５，３７１，３７５ 櫛歯電極
５４０，５５０ 駆動機構
５４１，５４５，５５１，５５５ 櫛歯電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部と、
フレームと、
前記可動部および前記フレームを連結し、且つ、当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する、連結部と、
前記回転軸心から相対的に遠い箇所に前記回転動作の駆動力を発生させるための第１駆動機構と、
前記回転軸心に相対的に近い箇所に前記回転動作の駆動力を発生させるための第２駆動機構と、を備える、マイクロ揺動素子。
【請求項２】
可動部と、
フレームと、
前記可動部および前記フレームを連結し、且つ、当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する、連結部と、
前記回転軸心までの距離が連続的に変化する箇所にわたって前記回転動作の駆動力を発生させるための駆動機構と、を備える、マイクロ揺動素子。
【請求項３】
可動部と、
フレームと、
前記可動部および前記フレームを連結し、且つ、当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、
前記回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を含む駆動機構と、を備え、
前記第１櫛歯電極および／または前記第２櫛歯電極は、電気的に分離され且つ前記回転動作の方向に並列する第１導体部および第２導体部を含む電極歯を有する、マイクロ揺動素子。
【請求項４】
可動部と、
フレームと、
前記可動部および前記フレームを連結し、且つ、当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、
前記回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を含む駆動機構と、を備え、
前記第１櫛歯電極は、電気的に接続され且つ前記回転動作の方向に並列する第１導体部および第２導体部を含む電極歯を有し、
前記第２櫛歯電極は、非駆動時には前記第１導体部に対向し且つ前記第２導体部に対向しない第３導体部を含む電極歯を有する、マイクロ揺動素子。
【請求項５】
可動部と、フレームと、当該可動部およびフレームを連結して当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、前記回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、を備え、
前記第１櫛歯電極は、前記回転動作の方向に並列する第１導体部および第２導体部を含む電極歯を有し、
前記第２櫛歯電極は、非駆動時には前記第１導体部に対向し且つ前記第２導体部に対向しない第３導体部を含む電極歯を有する、マイクロ揺動素子を駆動するための方法であって、
前記第２導体部および前記第３導体部の間に静電引力を発生させることにより、前記可動部を第１方向に回転動作させるための第１工程と、
前記第１工程の後に、前記第１導体部および前記第３導体部の間に静電引力を発生させることにより、前記可動部を前記第１方向とは反対の第２方向に回転動作させるための第２工程と、を含む、マイクロ揺動素子駆動方法。
【請求項６】
前記マイクロ揺動素子は、前記回転動作の駆動力を発生させるための第３櫛歯電極および第４櫛歯電極を更に備え、
前記第３櫛歯電極は、前記回転動作の方向に並列する第４導体部および第５導体部を含む電極歯を有し、
前記第４櫛歯電極は、非駆動時には前記第４導体部に対向し且つ前記第５導体部に対向しない第６導体部を含む電極歯を有し、
前記第２工程の後に、前記第５導体部および前記第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、前記可動部を前記第２方向に回転動作させるための第３工程と、
前記第３工程の後に、前記第４導体部および前記第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、前記可動部を前記第１方向に回転動作させるための第４工程と、を更に含む、請求項５に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
【請求項７】
可動部と、フレームと、当該可動部およびフレームを連結して当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、前記回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、当該第１および第２櫛歯電極よりも前記回転軸心に近い箇所にて前記回転動作の駆動力を発生させるための第３櫛歯電極および第４櫛歯電極と、を備えるマイクロ揺動素子を駆動するための方法であって、
前記第１櫛歯電極および第２櫛歯電極の間に静電引力を発生させるとともに前記第３櫛歯電極および前記第４櫛歯電極の間に静電引力を発生させることにより、前記可動部を第１方向に回転動作させるための第１工程と、
前記第３櫛歯電極および前記第４櫛歯電極の間に、前記第１工程から引き続き静電引力を発生させることにより、前記可動部を前記第１方向に回転動作させるための第２工程と、を含むマイクロ揺動素子駆動方法。
【請求項８】
前記第２工程の後に、前記第１櫛歯電極および前記第２櫛歯電極の間に静電引力を発生させることにより、前記可動部を前記第１方向とは反対の第２方向に回転動作させるための第３工程を更に含む、請求項７に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
【請求項９】
可動部と、フレームと、当該可動部およびフレームを連結して当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、前記回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、当該第１および第２櫛歯電極よりも前記回転軸心に近い箇所にて前記回転動作の駆動力を発生させるための第３櫛歯電極および第４櫛歯電極と、を備え、
前記第１櫛歯電極は、前記回転動作の方向に並列する第１導体部および第２導体部を含む電極歯を有し、
前記第２櫛歯電極は、非駆動時には前記第１導体部に対向し且つ前記第２導体部に対向
しない第３導体部を含む電極歯を有し、
前記第３櫛歯電極は、前記回転動作の方向に並列する第４導体部および第５導体部を含む電極歯を有し、
前記第４櫛歯電極は、非駆動時には前記第４導体部に対向し且つ前記第５導体部に対向しない第６導体部を含む電極歯を有する、マイクロ揺動素子を駆動するための方法であって、
前記第２導体部および前記第３導体部の間に静電引力を発生させるとともに前記第５導体部および前記第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、前記可動部を第１方向に回転動作させるための第１工程と、
前記第５導体部および前記第６導体部の間に、前記第１工程から引き続き静電引力を発生させることにより、前記可動部を前記第１方向に回転動作させるための第２工程と、を含む、マイクロ揺動素子駆動方法。
【請求項１】
可動部と、
フレームと、
前記可動部および前記フレームを連結し、且つ、当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する、連結部と、
前記回転軸心から相対的に遠い箇所に前記回転動作の駆動力を発生させるための第１駆動機構と、
前記回転軸心に相対的に近い箇所に前記回転動作の駆動力を発生させるための第２駆動機構と、を備える、マイクロ揺動素子。
【請求項２】
可動部と、
フレームと、
前記可動部および前記フレームを連結し、且つ、当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する、連結部と、
前記回転軸心までの距離が連続的に変化する箇所にわたって前記回転動作の駆動力を発生させるための駆動機構と、を備える、マイクロ揺動素子。
【請求項３】
可動部と、
フレームと、
前記可動部および前記フレームを連結し、且つ、当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、
前記回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を含む駆動機構と、を備え、
前記第１櫛歯電極および／または前記第２櫛歯電極は、電気的に分離され且つ前記回転動作の方向に並列する第１導体部および第２導体部を含む電極歯を有する、マイクロ揺動素子。
【請求項４】
可動部と、
フレームと、
前記可動部および前記フレームを連結し、且つ、当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、
前記回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を含む駆動機構と、を備え、
前記第１櫛歯電極は、電気的に接続され且つ前記回転動作の方向に並列する第１導体部および第２導体部を含む電極歯を有し、
前記第２櫛歯電極は、非駆動時には前記第１導体部に対向し且つ前記第２導体部に対向しない第３導体部を含む電極歯を有する、マイクロ揺動素子。
【請求項５】
可動部と、フレームと、当該可動部およびフレームを連結して当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、前記回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、を備え、
前記第１櫛歯電極は、前記回転動作の方向に並列する第１導体部および第２導体部を含む電極歯を有し、
前記第２櫛歯電極は、非駆動時には前記第１導体部に対向し且つ前記第２導体部に対向しない第３導体部を含む電極歯を有する、マイクロ揺動素子を駆動するための方法であって、
前記第２導体部および前記第３導体部の間に静電引力を発生させることにより、前記可動部を第１方向に回転動作させるための第１工程と、
前記第１工程の後に、前記第１導体部および前記第３導体部の間に静電引力を発生させることにより、前記可動部を前記第１方向とは反対の第２方向に回転動作させるための第２工程と、を含む、マイクロ揺動素子駆動方法。
【請求項６】
前記マイクロ揺動素子は、前記回転動作の駆動力を発生させるための第３櫛歯電極および第４櫛歯電極を更に備え、
前記第３櫛歯電極は、前記回転動作の方向に並列する第４導体部および第５導体部を含む電極歯を有し、
前記第４櫛歯電極は、非駆動時には前記第４導体部に対向し且つ前記第５導体部に対向しない第６導体部を含む電極歯を有し、
前記第２工程の後に、前記第５導体部および前記第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、前記可動部を前記第２方向に回転動作させるための第３工程と、
前記第３工程の後に、前記第４導体部および前記第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、前記可動部を前記第１方向に回転動作させるための第４工程と、を更に含む、請求項５に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
【請求項７】
可動部と、フレームと、当該可動部およびフレームを連結して当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、前記回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、当該第１および第２櫛歯電極よりも前記回転軸心に近い箇所にて前記回転動作の駆動力を発生させるための第３櫛歯電極および第４櫛歯電極と、を備えるマイクロ揺動素子を駆動するための方法であって、
前記第１櫛歯電極および第２櫛歯電極の間に静電引力を発生させるとともに前記第３櫛歯電極および前記第４櫛歯電極の間に静電引力を発生させることにより、前記可動部を第１方向に回転動作させるための第１工程と、
前記第３櫛歯電極および前記第４櫛歯電極の間に、前記第１工程から引き続き静電引力を発生させることにより、前記可動部を前記第１方向に回転動作させるための第２工程と、を含むマイクロ揺動素子駆動方法。
【請求項８】
前記第２工程の後に、前記第１櫛歯電極および前記第２櫛歯電極の間に静電引力を発生させることにより、前記可動部を前記第１方向とは反対の第２方向に回転動作させるための第３工程を更に含む、請求項７に記載のマイクロ揺動素子駆動方法。
【請求項９】
可動部と、フレームと、当該可動部およびフレームを連結して当該フレームに対する当該可動部の回転動作における回転軸心を規定する連結部と、前記回転動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、当該第１および第２櫛歯電極よりも前記回転軸心に近い箇所にて前記回転動作の駆動力を発生させるための第３櫛歯電極および第４櫛歯電極と、を備え、
前記第１櫛歯電極は、前記回転動作の方向に並列する第１導体部および第２導体部を含む電極歯を有し、
前記第２櫛歯電極は、非駆動時には前記第１導体部に対向し且つ前記第２導体部に対向
しない第３導体部を含む電極歯を有し、
前記第３櫛歯電極は、前記回転動作の方向に並列する第４導体部および第５導体部を含む電極歯を有し、
前記第４櫛歯電極は、非駆動時には前記第４導体部に対向し且つ前記第５導体部に対向しない第６導体部を含む電極歯を有する、マイクロ揺動素子を駆動するための方法であって、
前記第２導体部および前記第３導体部の間に静電引力を発生させるとともに前記第５導体部および前記第６導体部の間に静電引力を発生させることにより、前記可動部を第１方向に回転動作させるための第１工程と、
前記第５導体部および前記第６導体部の間に、前記第１工程から引き続き静電引力を発生させることにより、前記可動部を前記第１方向に回転動作させるための第２工程と、を含む、マイクロ揺動素子駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【公開番号】特開２００８−２６２２１３（Ｐ２００８−２６２２１３Ａ）
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３０６９２（Ｐ２００８−１３０６９２）
【出願日】平成２０年５月１９日（２００８．５．１９）
【分割の表示】特願２００４−１４４０（Ｐ２００４−１４４０）の分割
【原出願日】平成１６年１月６日（２００４．１．６）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１９日（２００８．５．１９）
【分割の表示】特願２００４−１４４０（Ｐ２００４−１４４０）の分割
【原出願日】平成１６年１月６日（２００４．１．６）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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