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JPH0769520B2 - 可動部材の取付構造 - Google Patents
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JPH0769520B2 - 可動部材の取付構造 - Google Patents

可動部材の取付構造

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JPH0769520B2
JPH0769520B2 JP61505413A JP50541386A JPH0769520B2 JP H0769520 B2 JPH0769520 B2 JP H0769520B2 JP 61505413 A JP61505413 A JP 61505413A JP 50541386 A JP50541386 A JP 50541386A JP H0769520 B2 JPH0769520 B2 JP H0769520B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は可動部材の取付構造、例えばきわめて小さい光
学ミラー（鏡）の取付構造に関する。本発明は、光回
路、光信号の伝送その他に利用する。
〔背景技術〕
光信号伝送の分野では、光ビームの伝搬方向を所望の偏
向角度に折り曲げ可能であることが重要である。光ビー
ムを偏向させる素子として、電流制御によりその向きが
変化する板（以下「ネジリ板」という）を基板上に設
け、このネジリ板に光学ミラーを固定し、このネジリ板
の向きを利用する素子が提案されている。しかしその構
造は複雑であり、偏向角度を正確に制御することは困難
であった。さらに、ネジリ板の自由度が非常に小さい欠
点があった。
本発明はきわめて小さい光学ミラーに例示される可動部
材の取付け構造を提供し、可動部材の偏向角度を電流に
より正確に制御することができる装置を提供することを
目的とする。
〔発明の開示〕
本発明の取付構造は、少なくとも二つの支持部材と、こ
れらの支持部材の間にそれぞれ接続部材により取り付け
られた可動部材とを備え、少なくとも可動部材と接続部
材とは単結晶材料により形成され、少なくとも二つの支
持部材のひとつから可動部材を経由してそのひとつの支
持部材または他の支持部材に至る経路に一以上の導電路
が形成され、この導電路の抵抗が、駆動電流がこの導電
路に沿って通過することにより接続部材および可動部材
の一以上に熱膨張が発生して可動部材が支持部材に対し
て移動するように設定されたことを特徴とする。
本発明を利用することにより、一以上の接続部材および
可動部材そのものにより可動部材の位置を制御できる。
これにより、構造が簡単になり、偏向角度の正確な制御
が可能となる。本発明はさらに、可動部材がどの方向に
も移動できるように拡張することができる。
本発明は、可動部材が光学ミラーを含む場合に特に有用
であるが、他の応用として、角度を正確に制御する必要
のある回折格子、レーザダイオードその他の素子を可動
部材により支えるために使用することもできる。
支持部材、接続部材および可動部材をすべて一体に形成
することが望ましく、その場合には、典型的には、微細
加工技術を用いて基板をエッチングして製造できる。例
えば、アセンブリをシリコンから製造することができ、
比較的小型にすることができる。これらのことから、製
造コストが比較的安価になる。
非常に簡単な構造として、二つの接続部材により支持部
材の間に可動部材を取り付けることができる。ただし、
一対の接続部材を用いて可動部材をそれぞれ支持部材に
取り付けることが望ましい。それぞれの対の接続部材を
実質的に一直線に配置し、二対を互いに実質的に平行に
配置することが便利である。
光ビームの偏向角度を大きくするために、すべての接続
部材に導電性をもたせることが望ましい。
ひとつの態様として、導電路の少なくとも一部を可動部
材の導電部分により定義することができる。この導電路
を定義する導電部分または可動部材の他の部分の各導電
部分は、導電路の他の部分より高抵抗であることが望ま
しい。
この場合には、可動部材の熱膨張により接続部材が屈曲
し、可動部材がその収納位置と実質的に平行な位置に移
動し、ピストン状の移動を行う。これは、可動部材がレ
ーザ共振器の一端を定義する場合に特に有用である。
導電路の一部を形成する接続部材の抵抗は、導電路の他
の部分に比較して高抵抗である。これを利用することに
より、特に、支持部材の間の活動部材を横切る二以上の
導電路を定義して光ビームの偏向角度を多数の方向に変
化させることができ、柔軟性を高めることができる。
単一の電流源を用い、制御手段により、この電流源を選
択された導電路に接続することが便利である。また、複
数の電流源、例えば各導電路にそれぞれひとつの電流源
を設け、制御手段により、各電流源の導電路に対する接
続状態を制御することもできる。
典型的には、各導電路を定義する支持部材、接続部材お
よび可動部材の部分について、公知の方法によりドープ
またはメタライズを行う。
本発明の取付構造の実施例について添付図面を参照して
以下に説明する。
〔実施例〕
第１図に示した実施例は、通常の微細加工技術または異
方性エッチング技術を用いて、比較的薄い単結晶リシコ
ン基板により作成される。この取付構造は、一対の支持
部材１、２を備え、これらの間に薄い板からなる可動部
材３が取り付けられている。可動部材３は支持部材１、
２の間に接続部材４〜７により取り付けられている。明
らかに、支持部材１、２、接続部材４、７および可動部
材３はすべて一体に形成されている。
ここで、可動部材３は一辺が１ないし数mmの四角形の板
であり、接続部材４〜７はブリッジ形状をなしその長さ
は10ないし100μｍまたはそれ以上である。
二つの支持部材１、２の間には一対の導電路８、９が形
成されている。これらの導電路８、９は、それぞれ対に
なっている接続部材４、５および接続部材６、７にそれ
ぞれドーピングまたはメタライジングを施し、可動部材
３の一部を支持部材１、２の隣接する部分に接続するこ
とにより得られる。導電路８、９の一端は共通の導線10
に接続され、他端はそれぞれ導線11、12に接続される。
導線11、12はスイッチ13で終端される。スイッチ13は電
流源14に接続される。
すべての実施例において、図面内の網目の部分が導電部
分を示すが、これらの部分は場所によりその抵抗値が異
なる。
第１図に示した実施例では、ドーピングまたはメタライ
ジングにより、接続部材４〜７の抵抗値が支持部材１、
２の抵抗値より大きくこれに対して、接続部材４、５お
よび接続部材６、７をそれぞれ接続する板状の可動部材
３の部分は、シリコン板の残りの部分に比較して低抵抗
となっている。
動作時には、スイッチ13を導線11または導線12の一方に
接続し、それぞれ導電路８、９に電流を供給する。接続
部材の抵抗値が比較的高いことから、これらの接続部材
を通過する電流により温度が上昇して接続部材の材質が
膨張し、可動部材３の偏向角度に変化を引き起こす。例
えば導電路８に通電すると、接続部材４、５が膨張し、
導電路９により定義される軸を中心にして可動部材３が
回転する。同様に、導電路９に通電すると、接続部材
６、７が膨張し、導電路８により定義される軸を中心に
して可動部材３が回転する。
図示していないが、この実施例を変形して、導電路８、
９の双方に同時に同じ電流を供給することもできる。そ
の場合には、可動部材３がその収納位置（第１図に示し
た位置）と平行な位置に移動し、ピストン動作を行う。
このような動作は、可動部材３をレーザ共振器の鏡面と
して用いる場合に特に有用である。
どの程度移動するかを明らかにするために、接続部材の
長さが1cmであると仮定する。シリコンの熱線膨張係数
は2.33×10-6℃-1である。したがって、長さ1cmの接続
部材は、温度が100℃上昇すると1.00023cmに伸びる。こ
れにより、可動部材３に隣接している接続部材の終端部
が横方向に約0.021cm移動する。ピストン移動の場合に
は、感度が0.00021cm/℃、すなわち2.1μm/℃である。
偏向角度は、1.23゜である。
偏向方向は、接続部材に不均一のドーピングを行い、接
続部材に抵抗差を設けることにより調節できる。これに
より、回転の中心を導電路の一方により定義される軸か
らずらすことができる。
第２図および第３図は、第１図に示した実施例よりも柔
軟性のある二つの実施例を示す。これらの実施例では、
板状の可動部材３の四つの角がそれぞれ接続部材の対
４、４′〜７、７′により支持部材１、２に取り付けら
れている。接続部材の対４、４′〜７、７′はそれぞれ
別々の電気回路に接続され、これにより、各接続部材の
対を通過する電流を分離して制御することができる。こ
れらの電流をそれぞれI1〜I4で示す。
漂遊電流が可動部材３（シリコン板）に流れないように
するため、接続部材の抵抗値をシリコン材料より小さく
するか、または可動部材３に適当なドーピングを行って
防御領域13を設ける。
四つの電流I1〜I4のそれぞれを別々に制御することによ
り、可動部材３の面内のいずれか所望の軸を中心にし
て、この可動部材３の角度を変化させることができる。
四つのすべての電流を同じ値にすることにより、平行な
ピストン動作が得られる。
一般に、可動部材３に生じた偏向角度を監視できること
が必要である。このためには、可動部材３の四つの辺ま
たは角にそれぞれ容量センサ（図示せず）を一個ずつ配
置する。これらのセンサは、公知の方法により、自動位
置制御のための電気信号を出力する。光検出方法を位置
制御のために使用することもできる。
平行（すなわちピストン）方向の移動だけが必要な場合
には、可動部材３それ自身に導電性をもたせるが、接続
部材４〜７より低抵抗にする。これを第４図に示す。こ
の例では、等しい電流Ｉが接続部材４、６を経由して可
動部材３に流入し、接続部材５、７を経由して可動部材
３から流出する。これにより、可動部材３自身が膨張し
て平行移動が生じる。
〔発明の効果〕
本発明の構造では、きわめて小さい光学的ミラーなどの
部品を電流により回転させその反射光の偏光角度を制御
する装置を得ることができる。
図面の簡単な説明 第１図は第一実施例の概略図であり、導電路と電流源と
の接続を示す。
第２図および第３図はそれぞれ第二実施例および第三実
施例を示す第１図と同様の図であるが、導電路および支
持基板は省略されている。
第４図は第四実施例についての第１図と同様の図である
が、導電路は省略されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ８５２５４６１ (32)優先日 1985年10月16日 (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (31)優先権主張番号 ８５２５４６２ (32)優先日 1985年10月16日 (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (31)優先権主張番号 ８５２６１８９ (32)優先日 1985年10月23日 (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ）

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも二つの支持部材（１、２）と、
    これらの支持部材の間にそれぞれ接続部材（４、５、
    ６、７）により取り付けられた可動部材（３）とを備
    え、 少なくとも上記可動部材と上記接続部材とは単結晶材料
    により形成され、 上記少なくとも二つの支持部材のひとつから上記可動部
    材を経由してそのひとつの支持部材または他の支持部材
    に至る経路に一以上の導電路が形成され、 この導電路の抵抗が、駆動電流がこの導電路に沿って通
    過することにより上記接続部材および上記可動部材の一
    以上に熱膨張が発生して上記可動部材が上記支持部材に
    対して移動するように設定された 可動部材の取付構造。
  2. 【請求項２】可動部材（３）は、一対の接続部材（４、
    ５および６、７）によりそれぞれの支持部材（１、２）
    に取り付けられた構造である請求の範囲第（１）項に記
    載の構造。
  3. 【請求項３】すべての接続部材（４、５、６、７）は導
    電体である請求の範囲第（２）項に記載の構造。
  4. 【請求項４】少なくともひとつの導電路が可動部材
    （３）の導電部分により定義される請求の範囲第（１）
    項ないし第（３）項のいずれかに記載の構造。
  5. 【請求項５】可動部材（３）の導電部分は、導電路の他
    の部分より高抵抗である請求の範囲第（４）項に記載の
    構造。
  6. 【請求項６】導電路の一部を形成する接続部材（４、
    ５、６、７）の抵抗値は、導電路の他の部分より高い請
    求の範囲第（１）項ないし第（５）項のいずれかに記載
    の構造。
  7. 【請求項７】二つの導電路が、支持部材（１、２）の間
    に可動部材を横切って定義される構造である請求の範囲
    第（２）項に記載の構造。
  8. 【請求項８】一対の接続部材（４、５および６、７）の
    それぞれに対して四つの導電路が設けられた請求の範囲
    第（１）項ないし第（６）項のいずれかに記載の構造。
  9. 【請求項９】少なくともひとつの電流源（14）と、この
    電流源から導電路に流れる電流を制御する制御手段（1
    3）とをさらに備えた請求の範囲第（１）項ないし第
    （８）項に記載の構造。
  10. 【請求項１０】支持部材（１、２）、接続部材（４、
    ５、６、７）および可動部材（３）はすべて一体に形成
    された構造である請求の範囲第（１）項ないし第（９）
    項のいずれかに記載の構造。
  11. 【請求項１１】支持部材（１、２）、接続部材（４、
    ５、６、７）および可動部材（３）の導電路を定義する
    部分はドープまたはメタライズされた構造である請求の
    範囲第（１）項ないし第（10）項のいずれかに記載の構
    造。
  12. 【請求項１２】少なくとも可動部材（３）がシリコンに
    より形成された請求の範囲第（１）項ないし第（11）項
    のいずれかに記載の構造。
  13. 【請求項１３】可動部材（３）は光学ミラーを含む請求
    の範囲第（１）項ないし第（10）項のいずれかに記載の
    構造。
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