JP2004117836A

JP2004117836A - Mirror device, optical switch, electronic apparatus, and mirror device driving method

Info

Publication number: JP2004117836A
Application number: JP2002281088A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Murata; 村田　昭浩
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】出力用の光を減衰させることなく、ミラーの傾きを調整することが可能なミラーデバイス、光スイッチ、電子機器およびミラーデバイス駆動方法を提供すること。
【解決手段】出力用の光を反射するミラーを有するミラー部１０と、クーロン力を発生することによってミラー部１０を吸引して回転させる回転用電極２１、２２と、クーロン力を発生することによってミラー部１０の位置を保持する位置保持用電極１１、１２と、ミラーの出力用の光の反射面の裏面に設けられた反射部へ向け測定用の光を投射する光投射部３１と、反射部からの反射光を受光する受光部３２と、受光部３２の受光量に基づき、クーロン力を調整するように各電極を制御する制御部３３とをミラーデバイスに設ける。
【選択図】　　　　図１An object of the present invention is to provide a mirror device, an optical switch, an electronic device, and a mirror device driving method capable of adjusting a tilt of a mirror without attenuating output light.
A mirror unit (10) having a mirror for reflecting output light, rotating electrodes (21, 22) for attracting and rotating the mirror unit (10) by generating a Coulomb force, and generating a Coulomb force. Position holding electrodes 11 and 12 for holding the position of the mirror unit 10; a light projecting unit 31 for projecting measurement light toward a reflection unit provided on the back surface of the mirror for reflecting light for output from the mirror; A mirror device is provided with a light receiving unit 32 that receives light reflected from the unit and a control unit 33 that controls each electrode so as to adjust Coulomb force based on the amount of light received by the light receiving unit 32.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミラーデバイス、光スイッチ、電子機器およびミラーデバイス駆動方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
例えば、特許文献１等に記載されているように、クーロン力等を用いて微小ミラーを傾けることによって光路を切り替える種々のミラーデバイスが提案されている。
【０００３】
このようなミラーデバイスにおいては、ミラーの傾きの精度の向上が望まれている。具体的には、例えば、ミラーデバイスを光スイッチとして用いる場合、光をできるだけ減衰させないでスイッチングすることが望まれている。
【０００４】
また、従来は、ミラーの傾きを制御するため、光がミラーによって反射された後に当該光の一部を測定することによってミラーの傾きの制御を行っていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１５９９３７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような手法では、元の光を、出力用の光と、光の光量を測定するための光に分けるための光学部品が必要になる上、出力用の光の光量を減少させてしまうことになる。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、出力用の光を減衰させることなく、ミラーの傾きを調整することが可能なミラーデバイス、光スイッチ、電子機器およびミラーデバイス駆動方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るミラーデバイスは、出力用の光を反射するミラーを有するミラー部と、
当該ミラー部を回転可能に支持する回転軸部と、
前記ミラー部の垂直方向に設けられ、クーロン力を発生可能に形成され、クーロン力を発生することによって前記ミラー部を吸引して回転させる回転用電極と、
前記ミラー部の水平方向であって、かつ、前記ミラー部の回転方向の両端部に対向する位置に設けられ、クーロン力を発生可能に形成され、クーロン力を発生することによって前記ミラー部の位置を保持する位置保持用電極と、
前記ミラーの出力用の光の反射面の裏面に設けられた反射部へ向け測定用の光を投射する光投射部と、
前記反射部からの反射光を受光する受光部と、
当該受光部の受光量に基づき、前記クーロン力を調整するように前記電極を制御する制御部と、
を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る光スイッチは、上記ミラーデバイスを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る電子機器は、上記ミラーデバイスを有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るミラーデバイス駆動方法は、出力用の光を反射する回転可能なミラーを有するミラーデバイスを、クーロン力を用いて回転駆動するミラーデバイス駆動方法において、
前記ミラーの光の反射面の裏面に設けられた反射部へ向け、前記出力用の光の光源とは別の光源から測定用の光を投射し、
当該測定用の光の反射光を受光し、
受光量に基づき、前記ミラーの傾きが適切かどうかを判定し、
適切でない場合、前記クーロン力を調整することによって前記ミラーの傾きを調整することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、ミラーデバイス等は、出力用の光の光源とは別の光源からの測定用の光の反射光を測定することによってミラーの傾きを把握することができるため、出力用の光を減衰させることなく、ミラーの傾きを調整することができる。
【００１３】
また、本発明に係るミラーデバイスは、光を反射するミラーを有するミラー部と、
当該ミラー部を回転可能に支持する回転軸部と、
前記ミラー部の垂直方向に設けられ、クーロン力を発生可能に形成され、クーロン力を発生することによって前記ミラー部を吸引して回転させる回転用電極と、
前記ミラー部の水平方向であって、かつ、前記ミラー部の回転方向の両端部に対向する位置に設けられ、クーロン力を発生可能に形成され、クーロン力を発生することによって前記ミラー部の位置を保持する位置保持用電極と、
前記回転用電極および前記位置保持用電極の少なくとも一方の静電容量を測定する測定部と、
当該静電容量に基づき、前記ミラーの傾きが適切かどうかを判定し、適切でない場合には、前記回転用電極および前記位置保持用電極の少なくとも一方の印加電圧を調整する制御部と、
を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る光スイッチは、上記ミラーデバイスを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る電子機器は、上記ミラーデバイスを有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係るミラーデバイス駆動方法は、出力用の光を反射する回転可能なミラーを有するミラーデバイスを、クーロン力を用いて回転駆動するミラーデバイス駆動方法において、
前記クーロン力を発生した際の静電容量を測定し、
測定値に基づき、前記ミラーの傾きが適切かどうかを判定し、
適切でない場合、前記クーロン力を調整することによって前記ミラーの傾きを調整することを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、ミラーデバイス等は、ミラーとクーロン力を発生する電極等との位置関係によって変化する静電容量を測定することによってミラーの傾きを把握することができるため、出力用の光を減衰させることなく、ミラーの傾きを調整することができる。
【００１８】
また、前記ミラーデバイス駆動方法は、前記ミラーの水平方向であって、かつ、前記ミラーの回転方向の両端部に対向する位置からクーロン力を発生することによって前記ミラーの位置を保持してもよい。
【００１９】
これによれば、ミラーデバイス等は、ミラーを回転する場合だけでなく、ミラーの位置を保持する場合であっても、ミラーを適切な傾きに調整することができる。
【００２０】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチおよび前記電子機器において、前記ミラー部および前記位置保持用電極は、お互いの対向部分が相互に噛み合うように、当該対向部分が、凹凸状に形成されていてもよい。
【００２１】
これによれば、ミラーデバイス等は、ミラー部および位置保持用電極において、お互いの対向部分を平面状に形成した場合と比べ、凹凸状に形成することにより、対向部分の面積が増えるため、ミラーの傾きをより安定させることができる。
【００２２】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチおよび前記電子機器において、前記ミラー部は、導電性シリコン製であってもよい。
【００２３】
また、前記ミラーデバイス駆動方法において、前記ミラーは、導電性シリコン製であってもよい。
【００２４】
これによれば、ミラーデバイス等は、ミラーに電極を設けることなく、吸引用の電極に電圧を印加することにより、クーロン力を発生することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、ミラーデバイスに適用した場合を例に採り、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下の実施形態に示す構成の全てが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２６】
（実施例）
図１は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの状態を示す模式図であり、図１（Ａ）は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの位置保持時の状態を示す模式図であり、図１（Ｂ）は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの回転時の状態を示す模式図である。また、図２は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの平面図である。
【００２７】
本実施形態のミラーデバイスは、出力用の光を反射するミラーを有するミラー部１０と、ミラー部１０を回転可能に支持する回転軸部として機能するヒンジ１９と、ミラー部１０の垂直方向に設けられ、クーロン力を発生可能に形成され、クーロン力を発生することによってミラー部１０を吸引して回転させる回転用電極２１、２２と、ミラー部１０の水平方向であって、かつ、ミラー部１０の回転方向の両端部に対向する位置に設けられ、クーロン力を発生可能に形成され、クーロン力を発生することによってミラー部１０の位置を保持する位置保持用電極１１、１２とを含んで構成されている。
【００２８】
なお、回転用電極２１、２２はミラー部１０を支持するガラス基板２上に設けられている。また、ミラー部１０およびヒンジ１９は、電極１３によって０Ｖの電圧に保持されるが、必ずしも電極１３を設ける必要はない。
【００２９】
さらに、本実施形態のミラーデバイスは、それぞれガラス基板２の外側に設けられる光投射部３１と、受光部３２と、制御部３３とを含んで構成されている。
【００３０】
光投射部３１は、ガラス基板２を介してミラー部１０の裏面の反射部へ向け測定用の光を投射し、受光部３２は、ガラス基板２を介して当該反射部からの測定用の光の反射光を受光し、制御部３３は、受光量に基づき、ミラーの傾きが適切かどうかを判定し、適切でない場合、クーロン力を調整するように位置保持用電極１１、１２および回転用電極２１、２２を制御する。
【００３１】
なお、このようなミラーデバイスを実現するための材料としては、例えば、以下のものを適用できる。
【００３２】
ミラー部１０としては、例えば、シリコンにボロンをドープして導電性を付与した導電性シリコン素材等を用い、ガラス基板２としては、例えば、ホウケイ酸ナトリウムガラス等を用い、ヒンジ１９としては、例えば、ミラー部１０と同材料であってもよく、別の材料であってもよい。
【００３３】
また、位置保持用電極１１、１２および回転用電極２１、２２としては、例えば、ＩＴＯ等の透明電極を用いてもよい。特に、透明電極を用いることにより、光投射部３１は、ガラス基板２だけでなく、回転用電極２１、２２を透過させて光を投射することができる。
【００３４】
また、光投射部３１は、例えば、レーザーダイオード、光ファイバー等を用いて実現でき、コリメートレンズや回折格子を用いてレーザーダイオード等からの光を平行光に変換してもよい。また、受光部３２としては、例えば、フォトダイオード等を用いてもよく、制御部３３としては、例えば、制御用の回路等を用いてもよい。
【００３５】
なお、本実施形態のミラーデバイスの製造方法としては、一般的なマイクロマシニング技術を用いて実現でき、例えば、特開平９−１５９９３７号公報に記載された手法を用いてもよい。特に、マイクロマシニング技術を用いることにより、ミラーデバイスを容易に小型化することが可能となる。
【００３６】
次に、上述したミラーデバイスの各部を用いた処理の流れについて説明する。
【００３７】
図３は、本実施形態の一例に係るミラー駆動時の処理の流れを示すフローチャートである。
【００３８】
本実施の形態では、ミラー部１０の位置保持時には、図１（Ａ）に示すように、ミラーデバイスは、ミラー部１０の水平方向かつ回転方向の両端部に対向する位置にある位置保持用電極１１、１２に５Ｖの電圧を印加し、ミラー部１０および回転用電極２１、２２を０Ｖの電圧に保持する。
【００３９】
これにより、ミラーデバイスは、ミラー部１０を位置保持用電極１１と位置保持用電極１２の両方から吸引することにより、吸引力が相殺され、ミラー部１０を水平方向に対して傾きがない状態で保持することができる。
【００４０】
そして、ミラーデバイスは、図１（Ｂ）に示すように、回転用電極２２に５Ｖの電圧を印加し、ミラー部１０、回転用電極２１および位置保持用電極１１、１２を０Ｖの電圧に保持することにより、ミラー部１０の回転方向の端部を回転用電極２２に吸引し、ヒンジ１９をねじることによってミラー部１０を回転駆動する（ステップＳ１）。
【００４１】
また、光投射部３１は、ミラーの裏面の反射部へ向け測定用の光を投射し（ステップＳ２）、受光部３２は、当該反射部からの測定用の光の反射光を受光する（ステップＳ３）。
【００４２】
そして、制御部３３は、受光量に基づき、ミラーの傾きが適切かどうかを判定する（ステップＳ４）。
【００４３】
また、制御部３３は、ミラーの適切でないと判定した場合、クーロン力を調整するように、回転用吸引部２２の印加電圧を調整する（ステップＳ５）。なお、制御部３３は、ミラーの駆動状態に応じて位置保持用電極１１、１２および回転用電極２１、２２に選択的に電圧を印加することができる。
【００４４】
ミラーデバイスは、以上の処理（ステップＳ１〜Ｓ５）をミラーの傾きが適切になるまで繰り返し実行する。
【００４５】
以上のように、本実施形態によれば、ミラーデバイスは、出力用の光の光源とは別の光源である光投射部３１からの測定用の光の反射光を、受光部３２を用いて測定することによってミラーの傾きを把握することができるため、出力用の光を減衰させることなく、ミラーの傾きを調整することができる。
【００４６】
しかも、本実施形態によれば、ミラーデバイスは、クーロン力を用いることにより、ミラーデバイスは、低消費電力でミラーを駆動することができる。
【００４７】
また、本実施形態によれば、ミラーデバイスは、ミラー部１０の水平方向であって、かつ、ミラー部１０の回転方向の両端部に対向する位置でクーロン力を発生することにより、ミラー部１０を両側から吸引して保持することができるため、ミラーの位置を安定させることができる。また、これにより、ミラーデバイスの耐振動性を向上させることもできる。
【００４８】
（変形例）
また、本発明の適用は、上述した実施例に限定されず、種々の変形が可能である。
【００４９】
例えば、制御部３３は、アナログ的な光パワーの出力だけでなく、デジタル的な光パワーの出力に対しても位置保持用電極１１等を制御することができる。
【００５０】
図４は、本実施形態の一例に係るミラー移動量と光パワーとの関係を示す模式図であり、図４（Ａ）は、アナログ的なミラー移動量と光パワーとの関係を示す模式図であり、図４（Ｂ）は、デジタル的なミラー移動量と光パワーとの関係を示す模式図である。また、図５は、本実施形態の他の一例に係るミラー部２１０を示す模式図である。
【００５１】
例えば、上述した実施例のように、ミラーの反射部が平面状の場合、反射光の出力の変化は図４（Ａ）に示すようにアナログ的なものとなるが、図５に示すミラー部２１０のように、光を反射する平面部と光を透過する凹部が連続して形成されている場合、ミラー部２１０の移動によって反射光の出力の変化は図４（Ｂ）に示すようにデジタル的なものとなる。
【００５２】
このように、制御部３３は、アナログ的な光パワーの出力だけでなく、デジタル的な光パワーの出力に対しても位置保持用電極１１等を制御することができる。
【００５３】
また、上述した実施例では、光投射部３１にレーザーダイオード、受光部３２をフォトダイオードを用い別の部材として形成したが、レーザーダイオードを用いて光投射部３１および受光部３２の両方の機能を有する部材として形成してもよい。
【００５４】
また、上述した実施例では、ミラーデバイスは、測定用の光を投射して受光することによってミラーの傾きを把握したが、例えば、静電容量を測定してミラーの傾きを把握することも可能である。
【００５５】
図６は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの状態を示す模式図であり、図６（Ａ）は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの位置保持時の状態を示す模式図であり、図６（Ｂ）は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの回転時の状態を示す模式図である。
【００５６】
例えば、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、ミラーデバイスに、光投射部３１、受光部３２、制御部３３に代えて、回転用電極２１、２２および位置保持用電極１１、１２の静電容量を測定する測定部３５と、当該静電容量に基づき、ミラーの傾きが適切かどうかを判定し、適切でない場合には、回転用電極２１、２２および位置保持用電極１１、１２の印加電圧を調整する制御部３４を設けてもよい。
【００５７】
静電容量は、回転用電極２１、２２および位置保持用電極１１、１２とミラーが対向する面積によって変化するため、ミラーデバイスは、静電容量を測定することによってミラーの傾きを把握することができる。
【００５８】
このような構成によっても、ミラーデバイスは、ミラーとクーロン力を発生する位置保持用電極１１等との位置関係によって変化する静電容量を測定することによってミラーの傾きを把握することができるため、出力用の光を減衰させることなく、ミラーの傾きを調整することができる。
【００５９】
なお、ミラーデバイスは、位置保持用電極１１、１２、回転用電極２１、２２のすべての静電容量を測定してもよいし、いずれか１つの電極の静電容量を測定してもよい。
【００６０】
また、測定部３５としては、一般的な静電容量測定器（例えば、ＬＣＲメーター等）を用いて実現でき、制御部３４としては、例えば、制御用の回路等を用いて実現できる。
【００６１】
また、ミラー部１０の形状は、矩形に限定されず、矩形以外の形状を採用してもよい。
【００６２】
図７は、本実施形態の他の一例に係るミラーデバイスの平面図である。
【００６３】
例えば、図７に示すように、ミラー部１１０および位置保持用電極１１１、１１２は、お互いの対向部分が相互に噛み合うように、当該対向部分が、凹凸状に形成されていてもよい。
【００６４】
これによれば、ミラーデバイスは、対向部分をいわゆる櫛歯型に形成することにより、ミラー部１１０および位置保持用電極１１１、１１２において、お互いの対向部分を平面状に形成した場合と比べ、凹凸状に形成することにより、対向部分の面積が増えるため、ミラーの傾きをより安定させることができる。
【００６５】
なお、ミラー部１１０を凹凸状に形成する場合、例えば、特開平９−１５９９３７号公報に記載された手法を用い、ミラー部１１０の凹凸部を形成するためのシリコンエッチングを行う際に、ミラー以外の部分をエッチングするのではなく、スリット形状にエッチングすればよい。
【００６６】
また、凹凸状にエッチングすることにより、従来と比較してエッチングする面積が少なくなるため、従来よりもエッチング精度を向上させたり、エッチング剤（エッチング液、ＣＦ４、ＳＦ６等のエッチングガス等）を削減することが可能となる。
【００６７】
なお、凹凸の組み合わせは、櫛歯型の直角でなくてもよく、波型のように円弧状であってもよい。
【００６８】
また、ミラー部１１０の対向部分と、位置保持用電極１１１、１１２の対向部分との間隔は、等間隔に限定されず、例えば、ミラー部１１０の回転方向の間隔が非回転方向の間隔と比べて広くなるように形成してもよい。
【００６９】
これによれば、ミラーデバイスは、ミラーの使用時にはミラーを回転させやすく、かつ、ミラーの位置保持時にはミラーの位置を安定させやすくすることができる。
【００７０】
また、位置保持用電極１１等に印加する電圧は、上述した実施例では、０Ｖ、５Ｖであったが、これらの数値には限定されない。
【００７１】
また、上述した実施例では、クーロン力を用いてミラーの位置を保持したが、例えば、位置保持用電極とミラー部の極性を逆（例えば、Ｓ極とＮ極）にして電磁気力を用いてミラーの位置を保持してもよい。
【００７２】
また、本発明に係るミラーデバイスは、光スイッチのほか、ルータ、プロジェクタ等の種々の電子機器に実装することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の一例に係るミラーデバイスの状態を示す模式図であり、図１（Ａ）は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの位置保持時の状態を示す模式図であり、図１（Ｂ）は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの回転時の状態を示す模式図である。
【図２】本実施形態の一例に係るミラーデバイスの平面図である。
【図３】本実施形態の一例に係るミラー駆動時の処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の一例に係るミラー移動量と光パワーとの関係を示す模式図であり、図４（Ａ）は、アナログ的なミラー移動量と光パワーとの関係を示す模式図であり、図４（Ｂ）は、デジタル的なミラー移動量と光パワーとの関係を示す模式図である。
【図５】本実施形態の他の一例に係るミラー部を示す模式図である。
【図６】本実施形態の一例に係るミラーデバイスの状態を示す模式図であり、図６（Ａ）は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの位置保持時の状態を示す模式図であり、図６（Ｂ）は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの回転時の状態を示す模式図である。
【図７】本実施形態の他の一例に係るミラーデバイスの平面図である。
【符号の説明】
１０、１１０、２１０　ミラー部、　１１、１２、１１１、１１２　位置保持用電極、　１９　ヒンジ（回転軸部）、　２１、２２　回転用電極、　３１　光投射部、　３２　受光部、　３３、３４　制御部、　３５　測定部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a mirror device, an optical switch, an electronic device, and a mirror device driving method.
[0002]
[Background Art]
For example, as described in Patent Literature 1 and the like, various mirror devices that switch an optical path by tilting a micro mirror using Coulomb force or the like have been proposed.
[0003]
In such a mirror device, it is desired to improve the accuracy of the tilt of the mirror. Specifically, for example, when a mirror device is used as an optical switch, it is desired to perform switching without attenuating light as much as possible.
[0004]
Further, conventionally, in order to control the tilt of the mirror, the tilt of the mirror is controlled by measuring a part of the light after the light is reflected by the mirror.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-159937
[Problems to be solved by the invention]
However, such a method requires optical components for separating the original light into light for output and light for measuring the light amount, and also reduces the light amount of the output light. Will be lost.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a mirror device, an optical switch, an electronic device, and a mirror device capable of adjusting a tilt of a mirror without attenuating output light. It is to provide a driving method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a mirror device according to the present invention includes a mirror unit having a mirror that reflects output light,
A rotating shaft that rotatably supports the mirror unit,
A rotating electrode that is provided in the vertical direction of the mirror unit and is formed so as to be able to generate a Coulomb force, and attracts and rotates the mirror unit by generating a Coulomb force;
The mirror section is provided in a horizontal direction, and is provided at a position facing both ends in the rotation direction of the mirror section, and is formed so as to be capable of generating a Coulomb force. The position of the mirror section is generated by generating a Coulomb force. An electrode for holding position,
A light projection unit that projects measurement light toward a reflection unit provided on the back surface of the reflection surface of the output light of the mirror,
A light receiving unit that receives the reflected light from the reflecting unit,
A control unit that controls the electrode to adjust the Coulomb force based on the amount of light received by the light receiving unit,
It is characterized by including.
[0009]
Further, an optical switch according to the present invention includes the above-mentioned mirror device.
[0010]
Further, an electronic apparatus according to the present invention includes the above-mentioned mirror device.
[0011]
Further, the mirror device driving method according to the present invention is a mirror device driving method for driving a mirror device having a rotatable mirror that reflects light for output, using a Coulomb force.
Toward a reflecting portion provided on the back surface of the light reflecting surface of the mirror, project light for measurement from a light source different from the light source for the output light,
Receiving the reflected light of the light for the measurement,
Based on the amount of received light, determine whether the inclination of the mirror is appropriate,
If it is not appropriate, the tilt of the mirror is adjusted by adjusting the Coulomb force.
[0012]
According to the present invention, the mirror device and the like can grasp the inclination of the mirror by measuring the reflected light of the measurement light from a light source different from the light source of the output light, The tilt of the mirror can be adjusted without attenuating the light.
[0013]
Further, the mirror device according to the present invention, a mirror portion having a mirror that reflects light,
A rotating shaft that rotatably supports the mirror unit,
A rotating electrode that is provided in the vertical direction of the mirror unit and is formed so as to be able to generate a Coulomb force, and attracts and rotates the mirror unit by generating a Coulomb force;
The mirror section is provided in a horizontal direction, and is provided at a position facing both ends in the rotation direction of the mirror section, and is formed so as to be capable of generating a Coulomb force. The position of the mirror section is generated by generating a Coulomb force. An electrode for holding position,
A measurement unit that measures the capacitance of at least one of the rotation electrode and the position holding electrode,
Based on the capacitance, determine whether the inclination of the mirror is appropriate, if not, a control unit that adjusts the applied voltage of at least one of the rotation electrode and the position holding electrode,
It is characterized by including.
[0014]
Further, an optical switch according to the present invention includes the above-mentioned mirror device.
[0015]
Further, an electronic apparatus according to the present invention includes the above-mentioned mirror device.
[0016]
Further, the mirror device driving method according to the present invention is a mirror device driving method for driving a mirror device having a rotatable mirror that reflects light for output, using a Coulomb force.
Measure the capacitance when the Coulomb force is generated,
Based on the measured values, determine whether the mirror tilt is appropriate,
If it is not appropriate, the tilt of the mirror is adjusted by adjusting the Coulomb force.
[0017]
According to the present invention, since the mirror device or the like can grasp the inclination of the mirror by measuring the capacitance that changes depending on the positional relationship between the mirror and the electrode or the like that generates Coulomb force, the output light can be grasped. Can be adjusted without attenuating the angle.
[0018]
Further, in the mirror device driving method, the position of the mirror may be maintained by generating a Coulomb force from a position in a horizontal direction of the mirror and opposite to both ends in the rotation direction of the mirror. .
[0019]
According to this, the mirror device or the like can adjust the mirror to an appropriate tilt not only when rotating the mirror but also when holding the position of the mirror.
[0020]
Further, in the mirror device, the optical switch, and the electronic apparatus, the mirror portion and the position holding electrode may be formed in an uneven shape so that the opposing portions mesh with each other. Good.
[0021]
According to this, the mirror device and the like are formed in a concavo-convex shape as compared with the case where the opposing portions of the mirror portion and the position holding electrode are formed in a planar shape, so that the area of the opposing portions increases. Can be stabilized more stably.
[0022]
In the mirror device, the optical switch, and the electronic device, the mirror unit may be made of conductive silicon.
[0023]
In the mirror device driving method, the mirror may be made of conductive silicon.
[0024]
According to this, the mirror device or the like can generate Coulomb force by applying a voltage to the electrode for suction without providing an electrode on the mirror.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings, taking an example in which the present invention is applied to a mirror device. The embodiments described below do not limit the contents of the invention described in the claims. In addition, all of the configurations described in the following embodiments are not necessarily indispensable as means for solving the invention described in the claims.
[0026]
(Example)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a state of a mirror device according to an example of the present embodiment, and FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a state of the mirror device according to an example of the present embodiment when a position is held. FIG. 1B is a schematic diagram illustrating a state of a mirror device according to an example of the present embodiment when rotating. FIG. 2 is a plan view of a mirror device according to an example of the present embodiment.
[0027]
The mirror device of the present embodiment includes a mirror unit 10 having a mirror that reflects light for output, a hinge 19 that functions as a rotation shaft that rotatably supports the mirror unit 10, and a mirror device that is provided in a direction perpendicular to the mirror unit 10. Rotating electrodes 21 and 22 that are formed so as to be capable of generating a Coulomb force and attract and rotate the mirror unit 10 by generating a Coulomb force; And a position holding electrode 11, 12 that is provided at a position facing both ends in the rotation direction of the mirror and that is capable of generating a Coulomb force, and that holds the position of the mirror unit 10 by generating the Coulomb force. Have been.
[0028]
Note that the rotating electrodes 21 and 22 are provided on the glass substrate 2 that supports the mirror unit 10. Further, the mirror section 10 and the hinge 19 are held at a voltage of 0 V by the electrode 13, but the electrode 13 does not always need to be provided.
[0029]
Further, the mirror device according to the present embodiment includes a light projecting unit 31, a light receiving unit 32, and a control unit 33 provided outside the glass substrate 2.
[0030]
The light projection unit 31 projects light for measurement toward the reflection unit on the back surface of the mirror unit 10 via the glass substrate 2, and the light reception unit 32 transmits light for measurement from the reflection unit via the glass substrate 2. The controller 33 determines whether or not the mirror tilt is appropriate based on the amount of received light, and if not, the position holding electrodes 11 and 12 and the rotating electrode so as to adjust the Coulomb force. 21 and 22 are controlled.
[0031]
In addition, as a material for realizing such a mirror device, for example, the following materials can be applied.
[0032]
The mirror portion 10 is made of, for example, a conductive silicon material in which silicon is doped with boron to provide conductivity, the glass substrate 2 is made of, for example, sodium borosilicate glass, and the hinge 19 is made of, for example, , May be the same material as the mirror portion 10, or may be another material.
[0033]
Further, as the position holding electrodes 11 and 12 and the rotating electrodes 21 and 22, for example, a transparent electrode such as ITO may be used. In particular, by using a transparent electrode, the light projection unit 31 can project light not only through the glass substrate 2 but also through the rotation electrodes 21 and 22.
[0034]
The light projection unit 31 can be realized using, for example, a laser diode, an optical fiber, or the like, and may convert light from the laser diode or the like into parallel light using a collimator lens or a diffraction grating. As the light receiving unit 32, for example, a photodiode or the like may be used, and as the control unit 33, for example, a control circuit or the like may be used.
[0035]
The method of manufacturing the mirror device according to the present embodiment can be realized by using a general micromachining technique, and for example, a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-159937 may be used. In particular, by using the micro-machining technology, the size of the mirror device can be easily reduced.
[0036]
Next, a flow of processing using each unit of the above-described mirror device will be described.
[0037]
FIG. 3 is a flowchart illustrating a flow of a process when the mirror is driven according to an example of the present embodiment.
[0038]
In the present embodiment, when the position of the mirror unit 10 is held, as shown in FIG. 1A, the mirror device includes a position holding electrode at a position facing both ends of the mirror unit 10 in the horizontal and rotational directions. A voltage of 5 V is applied to 11 and 12, and the mirror section 10 and the rotating electrodes 21 and 22 are maintained at a voltage of 0V.
[0039]
As a result, the mirror device sucks the mirror unit 10 from both the position holding electrode 11 and the position holding electrode 12, thereby canceling the suction force, and keeping the mirror unit 10 in a state in which the mirror unit 10 is not inclined with respect to the horizontal direction. Can be held.
[0040]
Then, as shown in FIG. 1B, the mirror device applies a voltage of 5 V to the rotating electrode 22 and holds the mirror unit 10, the rotating electrode 21, and the position holding electrodes 11, 12 at a voltage of 0 V. Then, the end of the mirror unit 10 in the rotation direction is attracted to the rotating electrode 22 and the mirror 19 is rotated by twisting the hinge 19 (step S1).
[0041]
The light projection unit 31 projects the measurement light toward the reflection unit on the back surface of the mirror (Step S2), and the light reception unit 32 receives the reflected light of the measurement light from the reflection unit (Step S2). S3).
[0042]
Then, the control unit 33 determines whether the inclination of the mirror is appropriate based on the amount of received light (Step S4).
[0043]
If the controller 33 determines that the mirror is not appropriate, it adjusts the voltage applied to the rotating suction unit 22 so as to adjust the Coulomb force (step S5). The control unit 33 can selectively apply a voltage to the position holding electrodes 11 and 12 and the rotating electrodes 21 and 22 according to the driving state of the mirror.
[0044]
The mirror device repeatedly executes the above processing (steps S1 to S5) until the mirror tilt becomes appropriate.
[0045]
As described above, according to the present embodiment, the mirror device uses the light receiving unit 32 to reflect the reflected light of the measurement light from the light projection unit 31 which is a different light source from the light source of the output light. Since the inclination of the mirror can be grasped by the measurement, the inclination of the mirror can be adjusted without attenuating the output light.
[0046]
In addition, according to the present embodiment, the mirror device can drive the mirror with low power consumption by using the Coulomb force.
[0047]
Further, according to the present embodiment, the mirror device generates the Coulomb force at a position in the horizontal direction of the mirror unit 10 and opposite to both ends of the mirror unit 10 in the rotation direction, so that the mirror unit 10 Can be sucked and held from both sides, so that the position of the mirror can be stabilized. This also improves the vibration resistance of the mirror device.
[0048]
(Modification)
Further, the application of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible.
[0049]
For example, the control unit 33 can control the position holding electrode 11 and the like not only for the output of the analog optical power but also for the output of the digital optical power.
[0050]
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a relationship between a mirror movement amount and optical power according to an example of the present embodiment. FIG. 4A is a schematic diagram illustrating a relationship between an analog mirror movement amount and optical power. FIG. 4B is a schematic diagram showing the relationship between the digital mirror movement amount and the optical power. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a mirror unit 210 according to another example of the present embodiment.
[0051]
For example, when the reflecting portion of the mirror is planar as in the above-described embodiment, the change in the output of the reflected light is analog-like as shown in FIG. In the case where a plane portion that reflects light and a concave portion that transmits light are formed continuously as in 210, the change in the output of reflected light due to the movement of the mirror portion 210 is digital as shown in FIG. It becomes something.
[0052]
As described above, the control unit 33 can control the position holding electrode 11 and the like not only for the output of the analog optical power but also for the output of the digital optical power.
[0053]
Further, in the above-described embodiment, the laser projecting unit 31 and the light receiving unit 32 are formed as separate members using a photodiode. However, both functions of the light projecting unit 31 and the light receiving unit 32 are performed using a laser diode. It may be formed as a member having.
[0054]
Further, in the above-described embodiment, the mirror device grasps the tilt of the mirror by projecting and receiving light for measurement. However, for example, it is also possible to measure the capacitance to grasp the tilt of the mirror. It is.
[0055]
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a state of a mirror device according to an example of the present embodiment, and FIG. 6A is a schematic diagram illustrating a state of the mirror device according to an example of the present embodiment when a position is held. FIG. 6B is a schematic diagram showing a state when the mirror device according to an example of the present embodiment is rotating.
[0056]
For example, as shown in FIG. 6A and FIG. 6B, instead of the light projecting unit 31, the light receiving unit 32, and the control unit 33, the rotating electrodes 21, 22 and the position holding electrode 11 are provided in the mirror device. , 12 and a measuring unit 35 for measuring the capacitance, and based on the capacitance, it is determined whether or not the inclination of the mirror is appropriate. If not, the rotation electrodes 21 and 22 and the position holding electrode 11 are determined. , 12 may be provided with a controller 34 for adjusting the applied voltage.
[0057]
Since the capacitance changes depending on the area where the mirrors face the rotation electrodes 21 and 22 and the position holding electrodes 11 and 12, the mirror device can grasp the inclination of the mirror by measuring the capacitance. it can.
[0058]
Even with such a configuration, the mirror device can grasp the inclination of the mirror by measuring the capacitance that changes depending on the positional relationship between the mirror and the position holding electrode 11 that generates Coulomb force, and so on. The tilt of the mirror can be adjusted without attenuating the output light.
[0059]
The mirror device may measure the capacitance of all of the position holding electrodes 11 and 12 and the rotating electrodes 21 and 22 or may measure the capacitance of any one of the electrodes.
[0060]
The measuring unit 35 can be realized using a general capacitance measuring device (for example, an LCR meter or the like), and the control unit 34 can be realized using, for example, a control circuit or the like.
[0061]
Further, the shape of the mirror unit 10 is not limited to a rectangle, and a shape other than a rectangle may be adopted.
[0062]
FIG. 7 is a plan view of a mirror device according to another example of the present embodiment.
[0063]
For example, as shown in FIG. 7, the mirror portion 110 and the position holding electrodes 111 and 112 may be formed in an uneven shape so that the opposing portions mesh with each other.
[0064]
According to this, the mirror device has an opposing portion formed in a so-called comb shape, so that the mirror portion 110 and the position holding electrodes 111 and 112 have unevenness compared to a case where the opposing portions are formed in a planar shape. By forming the shape, the area of the opposing portion increases, so that the tilt of the mirror can be further stabilized.
[0065]
When the mirror portion 110 is formed in an uneven shape, for example, using a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-159937, when the silicon etching for forming the uneven portion of the mirror portion 110 is performed, other than the mirror, May be etched in a slit shape instead of etching the portion.
[0066]
In addition, since the area to be etched is reduced by etching in a concave and convex shape as compared with the conventional method, the etching accuracy is improved and the etching agent (etching liquid, etching gas such as CF4, SF6, etc.) is reduced. It is possible to do.
[0067]
In addition, the combination of unevenness may not be a right angle of a comb tooth shape, and may be an arc shape like a wave shape.
[0068]
In addition, the interval between the opposing portion of the mirror unit 110 and the opposing portion of the position holding electrodes 111 and 112 is not limited to an equal interval. For example, the interval in the rotation direction of the mirror unit 110 is smaller than the interval in the non-rotation direction. It may be formed to be wider.
[0069]
According to this, the mirror device can easily rotate the mirror when the mirror is used, and can stabilize the position of the mirror when holding the position of the mirror.
[0070]
Further, the voltage applied to the position holding electrode 11 and the like is 0 V and 5 V in the above-described embodiment, but is not limited to these numerical values.
[0071]
Further, in the above-described embodiment, the position of the mirror is held by using the Coulomb force. The position of the mirror may be maintained.
[0072]
Further, the mirror device according to the present invention can be mounted on various electronic devices such as a router and a projector in addition to the optical switch.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a state of a mirror device according to an example of the present embodiment, and FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a state of the mirror device according to an example of the present embodiment when a position is held; FIG. 1B is a schematic diagram showing a state of a mirror device according to an example of the present embodiment when rotating.
FIG. 2 is a plan view of a mirror device according to an example of the embodiment.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a flow of processing when driving a mirror according to an example of the embodiment.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a relationship between a mirror movement amount and optical power according to an example of the present embodiment, and FIG. 4A is a schematic diagram illustrating a relationship between an analog mirror movement amount and optical power; FIG. 4B is a schematic diagram showing the relationship between the digital mirror movement amount and the optical power.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a mirror unit according to another example of the embodiment.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a state of a mirror device according to an example of the embodiment; FIG. 6A is a schematic diagram illustrating a state of the mirror device according to an example of the embodiment when a position is held; FIG. 6B is a schematic diagram showing a state of the mirror device according to an example of the present embodiment when it is rotating.
FIG. 7 is a plan view of a mirror device according to another example of the embodiment.
[Explanation of symbols]
10, 110, 210 mirror part, 11, 12, 111, 112 position holding electrode, 19 hinge (rotation axis part), 21, 22 rotation electrode, 31 light projection part, 32 light reception part, 33, 34 control part, 35 Measuring unit

Claims

A mirror unit having a mirror that reflects light for output,
A rotating shaft that rotatably supports the mirror unit,
A rotating electrode that is provided in the vertical direction of the mirror unit and is formed so as to be able to generate a Coulomb force, and attracts and rotates the mirror unit by generating a Coulomb force;
The mirror section is provided in a horizontal direction, and is provided at a position facing both ends in the rotation direction of the mirror section, and is formed so as to be capable of generating a Coulomb force. The position of the mirror section is generated by generating a Coulomb force. An electrode for holding position,
A light projection unit that projects measurement light toward a reflection unit provided on the back surface of the reflection surface of the output light of the mirror,
A light receiving unit that receives the reflected light from the reflecting unit,
A control unit that controls the electrode to adjust the Coulomb force based on the amount of light received by the light receiving unit,
A mirror device comprising:

A mirror unit having a mirror that reflects light;
A rotating shaft that rotatably supports the mirror unit,
A rotating electrode that is provided in the vertical direction of the mirror unit and is formed so as to be able to generate a Coulomb force, and attracts and rotates the mirror unit by generating a Coulomb force;
The mirror section is provided in a horizontal direction, and is provided at a position facing both ends in the rotation direction of the mirror section, and is formed so as to be capable of generating a Coulomb force. The position of the mirror section is generated by generating a Coulomb force. An electrode for holding position,
A measurement unit that measures the capacitance of at least one of the rotation electrode and the position holding electrode,
Based on the capacitance, determine whether the inclination of the mirror is appropriate, if not, a control unit that adjusts the applied voltage of at least one of the rotation electrode and the position holding electrode,
A mirror device comprising:

In any one of claims 1 and 2,
The mirror device according to claim 1, wherein the mirror section and the position holding electrode are formed in a concavo-convex shape so that the opposing portions mesh with each other.

In any one of claims 1 to 3,
The mirror device, wherein the mirror unit is made of conductive silicon.

An optical switch comprising the mirror device according to claim 1.

An electronic apparatus comprising the mirror device according to claim 1.

A mirror device having a rotatable mirror that reflects light for output, in a mirror device driving method of rotationally driving using Coulomb force,
Toward a reflecting portion provided on the back surface of the light reflecting surface of the mirror, project light for measurement from a light source different from the light source for the output light,
Receiving the reflected light of the light for the measurement,
Based on the amount of received light, determine whether the inclination of the mirror is appropriate,
A mirror device driving method, comprising adjusting the tilt of the mirror by adjusting the Coulomb force if not appropriate.

A mirror device having a rotatable mirror that reflects light for output, in a mirror device driving method of rotationally driving using Coulomb force,
Measure the capacitance when the Coulomb force is generated,
Based on the measured values, determine whether the mirror tilt is appropriate,
A mirror device driving method, comprising adjusting the tilt of the mirror by adjusting the Coulomb force if not appropriate.

In any one of claims 7 and 8,
A mirror device driving method, wherein a position of the mirror is maintained by generating a Coulomb force from a position in the horizontal direction of the mirror and opposite to both ends in the rotation direction of the mirror.