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微型振蕩元件及其驅(qū)動(dòng)方法

文檔序號(hào):5270064閱讀:269來源:國(guó)知局
專利名稱:微型振蕩元件及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種微型振蕩元件,如具有能夠旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的可移動(dòng)部件的微型反射鏡元件,還涉及這種微型振蕩元件的驅(qū)動(dòng)方法。
背景技術(shù)
近年來,人們已經(jīng)試圖在各種技術(shù)領(lǐng)域中使用具有通過微機(jī)械加工技術(shù)形成的極小結(jié)構(gòu)的元件。例如,在光學(xué)通信技術(shù)領(lǐng)域中,注意力已經(jīng)集中在具有光反射功能的非常小的微型反射鏡元件上。
在光學(xué)通信中,通過使用光纖作為媒質(zhì)傳輸光學(xué)信號(hào),此外,通常情況下,為了將光學(xué)信號(hào)的傳輸路徑從一個(gè)纖維轉(zhuǎn)換到另一個(gè)纖維,使用所謂的光學(xué)開關(guān)器件。為了實(shí)現(xiàn)良好的光學(xué)通信而在光學(xué)開關(guān)器件中所需要的特性包括在開關(guān)操作等中的高容量、高速度和高可靠性。從這個(gè)觀點(diǎn)來看,對(duì)于裝有由微機(jī)械加工技術(shù)制造的微型反射鏡元件的光學(xué)開關(guān)器件的期望增加。這是因?yàn)槭褂梦⑿头瓷溏R元件可以在光學(xué)開關(guān)器件的輸入側(cè)光學(xué)傳輸路徑和其輸出側(cè)光學(xué)傳輸路徑之間關(guān)于光學(xué)信號(hào)本身進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理,而不必將光學(xué)信號(hào)變換成電信號(hào),這意味著它適合于獲得上述特性。
微型反射鏡元件設(shè)有用于反射光的鏡面,并且可以改變光被鏡面振蕩反射的方向。在很多器件中使用靜電驅(qū)動(dòng)型微型反射鏡元件,這種靜電驅(qū)動(dòng)型微型反射鏡元件為了使鏡面振蕩而使用靜電力。靜電驅(qū)動(dòng)型微型反射鏡元件可以廣泛地分為兩種類型由所謂的面型微加工技術(shù)制造的微型反射鏡元件,和由所謂的體型微加工技術(shù)制造的微型反射鏡元件。
在面型微加工技術(shù)的情況下,在襯底上形成對(duì)應(yīng)各個(gè)構(gòu)成區(qū)域的薄層材料并將其處理成預(yù)定圖案,并且依次層疊這種圖案,由此形成構(gòu)成元件如支架、鏡面和電極部件的各個(gè)區(qū)域,并且還形成后來將去掉的犧牲層。另一方面,在體型微加工技術(shù)的情況下,通過根據(jù)要求刻蝕襯底的實(shí)際材料、鏡面和在其上形成為薄層的電極而將支架和反射鏡部件等形成為預(yù)定形狀。體型微加工技術(shù)例如在日本專利特許公開No.(平)10-190007、日本專利特許公開No.(平)10-270714和日本專利特許公開No.(平)2000-31502中有介紹。
在微型反射鏡元件中需要的一個(gè)技術(shù)特征是進(jìn)行光反射的鏡面具有高平整度。然而,在面型微加工技術(shù)的情況下,由于最后形成的鏡面很薄,因此鏡面易于彎曲,因而,在具有大表面面積的鏡面中難以實(shí)現(xiàn)高平整度。另一方面,在體型微加工技術(shù)的情況下,反射鏡部件是通過借助刻蝕工藝切割較厚的實(shí)際材料襯底而構(gòu)成的,并且由于鏡面設(shè)置在這個(gè)反射鏡部件上,因此即使鏡面具有大表面面積也可以確保剛性。因而,可以形成具有足夠高光學(xué)平整度的鏡面。
圖43和圖44示出了借助體型微加工技術(shù)制造的常規(guī)靜電驅(qū)動(dòng)型微型反射鏡元件X8。圖43是微型反射鏡元件X8的分解傾斜視圖,圖44是沿著組裝狀態(tài)的微型反射鏡元件X8的圖43中的線XXXXIV-XXXXIV截取的剖面圖。
微型反射鏡元件X8具有如下結(jié)構(gòu)其中反射鏡襯底80和基底襯底86彼此層疊在一起。反射鏡襯底80由反射鏡部件81、框架82和將它們連接在一起的一對(duì)扭桿83構(gòu)成。通過只在預(yù)定材料襯底上從一側(cè)進(jìn)行刻蝕,如具有導(dǎo)電性的硅襯底,可以在反射鏡襯底80上形成反射鏡部件81、框架82和扭桿83的輪廓形狀。鏡面84設(shè)置在反射鏡部件81的表面上。一對(duì)電極85a、85b設(shè)置在反射鏡部件81的后表面上。這對(duì)扭桿83限定用于旋轉(zhuǎn)操作反射鏡部件81的軸A8,如后面所述。在基底襯底86上設(shè)有與反射鏡部件81的電極85a相對(duì)的電極87a、和與電極85b相對(duì)的電極87b。
在該微型反射鏡元件X8中,當(dāng)電位施加于反射鏡部件80的框架82上時(shí),借助由與框架82相同的導(dǎo)電材料以整體方式形成的一對(duì)扭桿83和反射鏡部件81將該電位傳輸給電極85a和電極85b。因而,通過給框架82施加預(yù)定電位,可以使電極85a和85b例如帶正電荷。在這種狀態(tài)下,如果基底襯底86的電極87a帶負(fù)電荷,則在電極85a和電極87a之間產(chǎn)生靜電吸引,因此反射鏡部件81沿箭頭方向M8旋轉(zhuǎn),如圖44所示,而使一對(duì)扭桿83扭曲。反射鏡部件81能夠擺動(dòng),直到它到達(dá)一定角度,在該角度時(shí)電極之間的吸引力與各個(gè)扭桿83的扭曲阻力的總和平衡?;蛘?,如果負(fù)電荷施加于電極87b,而正電荷施加于反射鏡部件81的電極85a、85b,則在電極85b和87b之間產(chǎn)生靜電吸引,因此反射鏡部件81將在與箭頭M8相反的方向旋轉(zhuǎn)。通過像上述那樣驅(qū)動(dòng)反射鏡部件81擺動(dòng),可以轉(zhuǎn)換被鏡面84反射的光的反射方向。
在該微型反射鏡元件X8中,為了實(shí)現(xiàn)反射鏡部件81的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)中的大角度,必須確保反射鏡襯底80和基底襯底86之間的足夠間隙,以便避免反射鏡襯底80和基底襯底86之間的機(jī)械接觸。但是,由于隨著電極之間的距離增加,在電極85a和87a之間或在電極85b和87b之間產(chǎn)生的靜電力趨于下降,因此必須將施加于各個(gè)電極之間的驅(qū)動(dòng)電壓增加到相應(yīng)程度,以便可以適當(dāng)?shù)仳?qū)動(dòng)反射鏡部件81,同時(shí)確保反射鏡襯底80和基底襯底86之間的足夠間隙。在很多情況下,鑒于元件成分或者從減小功耗方面考慮,增加驅(qū)動(dòng)電壓是不希望的。
圖45是另一常規(guī)微型反射鏡元件X9的部分簡(jiǎn)化的斜視圖,該元件是通過體型微加工技術(shù)制造的。微型反射鏡元件X9具有在其上表面上設(shè)有鏡面94的反射鏡部件91、框架92(部分省略)和用于將它們連接在一起的一對(duì)扭桿93。梳齒狀電極91a、91b形成在反射鏡部件91的兩個(gè)相應(yīng)端部。一對(duì)梳齒狀電極92a、92b形成在框架92中,并在對(duì)應(yīng)梳齒狀電極91a、91b的位置沿向內(nèi)方向延伸。一對(duì)扭桿93限定用于相對(duì)于框架92旋轉(zhuǎn)操作反射鏡部件91的軸A9。
在具有這種組成的微型反射鏡元件X9中,在沒有電壓施加于電極時(shí),為了產(chǎn)生靜電力而設(shè)置在相鄰位置的一組梳齒狀電極例如梳齒狀電極91a和梳齒狀電極92a按照兩排方式取向,如圖46A所示。另一方面,當(dāng)施加預(yù)定電壓時(shí),如圖46B所示,梳齒狀電極91a向梳齒狀電極92a內(nèi)部牽引,由此使反射鏡部件91旋轉(zhuǎn)。更具體地說,例如,如果梳齒狀電極91a帶正電荷,并且梳齒狀電極92a帶負(fù)電荷,則反射鏡部件91將圍繞軸A9旋轉(zhuǎn),同時(shí)使一對(duì)扭桿93扭曲。通過用這種方式驅(qū)動(dòng)反射鏡部件91擺動(dòng),可以轉(zhuǎn)換由設(shè)置在反射鏡部件91上的鏡面94反射的光的反射方向。都知道為了驅(qū)動(dòng)一對(duì)這種梳齒狀電極所需要的驅(qū)動(dòng)電壓趨于比驅(qū)動(dòng)一對(duì)平面電極所需要的驅(qū)動(dòng)電壓低,如在上述的微型反射鏡元件X8中。
圖47示出了用于制造微型反射鏡元件X9的方法。在圖47中,通過特殊剖面的變化示出了形成圖45中所示的反射鏡部件91的一部分、框架92、扭桿93以及一組梳齒狀電極91a、92a的一部分的方法。該剖面表示在被包含于該部件中的多個(gè)剖面上模擬的連續(xù)剖面,其中在所述部件中,在被進(jìn)行了各種處理的材料襯底(晶片)上形成單個(gè)微型開關(guān)元件。
在制造微型反射鏡元件X9的方法中,首先,如圖47A所示制備晶片S9。晶片S9是所謂的SOI(絕緣體上硅)晶片,它具有包括硅層901、硅層902和置于這些層之間的絕緣層903的疊層結(jié)構(gòu)。接著,通過在硅層901上的預(yù)定掩模進(jìn)行各向異性刻蝕,如圖47B所示,形成將在硅層901中形成的構(gòu)成部件(反射鏡部件91、一部分框架92、扭桿93和梳齒狀電極91a)。然后,通過在硅層902上的預(yù)定掩模進(jìn)行各向異性刻蝕,如圖47C所示,形成將要形成在硅層902中的構(gòu)成部件(一部分框架92、和梳齒狀電極92a)。接下來,如圖47D所示,通過在絕緣層903上進(jìn)行各向同性刻蝕,去掉硅層903上的露出部分。通過這種方式,形成反射鏡部件91、框架92、扭桿93和一組梳齒狀電極91a、92a。利用與梳齒狀電極91a、91b相同的方式形成另一組梳齒狀電極91b、92b。
在微型反射鏡元件X9中,由于梳齒狀電極91a、91b根據(jù)反射鏡部件91的旋轉(zhuǎn)操作而移動(dòng),因此梳齒狀電極91a、91b必須具有對(duì)應(yīng)反射鏡部件91的傾斜預(yù)定角度的足夠厚度。因此,為了實(shí)現(xiàn)微型反射鏡元件X9的反射鏡部件91的旋轉(zhuǎn)位移的大角度,必須將梳齒狀電極91a、91b設(shè)計(jì)成在旋轉(zhuǎn)操作方向很長(zhǎng),由此確保用于驅(qū)動(dòng)電極的沖程的足夠長(zhǎng)度(該沖程是電極對(duì)在旋轉(zhuǎn)操作方向的允許的相對(duì)移動(dòng)范圍,同時(shí)仍然能夠產(chǎn)生合適的驅(qū)動(dòng)力)。為了確保長(zhǎng)沖程,在上述制造方法中,必須在具有其厚度對(duì)應(yīng)所需沖程長(zhǎng)度的硅層901、902的材料襯底S9上進(jìn)行處理。然而,通過在相對(duì)厚的硅層901、902上進(jìn)行刻蝕工藝等難以高精度地形成梳齒狀電極91a、91b,其中每個(gè)電極齒具有相對(duì)小的寬度。
此外,在微型反射鏡元件X9中,由于反射鏡部件91形成為與梳齒狀電極91a、91b相同的厚度,因此在旋轉(zhuǎn)操作方向較長(zhǎng)的梳齒狀電極91a、91b的形成不可避免地導(dǎo)致厚反射鏡部件91的形成。反射鏡部件91越厚,反射鏡部件91的質(zhì)量越大,因此其慣性越大。因而,可能發(fā)生以下情況其中在驅(qū)動(dòng)反射鏡部件91的旋轉(zhuǎn)操作時(shí)不可能實(shí)現(xiàn)預(yù)定速度。
通過這種方式,在常規(guī)微型反射鏡元件X9中,在高速操作時(shí),為了實(shí)現(xiàn)包括大旋轉(zhuǎn)位移量的反射鏡部件91的旋轉(zhuǎn)操作而存在問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況已經(jīng)提出了本發(fā)明。因此本發(fā)明的目的是提供一種微型振蕩元件和驅(qū)動(dòng)微型振蕩元件的方法,適于在高速操作時(shí)實(shí)現(xiàn)包括大旋轉(zhuǎn)位移量的可移動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)操作。
本發(fā)明的第一方案提供一種微型振蕩元件。這種微型振蕩元件包括可移動(dòng)主部件;第一和第二框架;連接可移動(dòng)主部件和第一框架的第一連接部件,該第一連接部件限定用于可移動(dòng)主部件相對(duì)于第一框架的第一旋轉(zhuǎn)操作的第一旋轉(zhuǎn)軸;連接第一框架和第二框架的第二連接部件,該第二連接部件限定用于第一框架和可移動(dòng)主部件相對(duì)于第二框架的第二旋轉(zhuǎn)操作的第二旋轉(zhuǎn)軸;產(chǎn)生用于第一旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu);和產(chǎn)生用于第二旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。在該元件中,第一旋轉(zhuǎn)軸和第二旋轉(zhuǎn)軸不垂直。第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)例如由一組梳齒狀電極構(gòu)成,其中梳齒狀電極之一相對(duì)于可移動(dòng)主部件以整體方式設(shè)置,另一梳齒狀電極相對(duì)于第一框架以整體方式設(shè)置。而且,第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)例如由一組梳齒狀電極構(gòu)成,其中梳齒狀電極之一相對(duì)于第一框架以整體方式設(shè)置,另一梳齒狀電極相對(duì)于第二框架以整體方式設(shè)置。
在具有這種結(jié)構(gòu)的微型振蕩元件中,可移動(dòng)主部件的第一旋轉(zhuǎn)操作和第二旋轉(zhuǎn)操作包括位移的公共分量。換言之,這些公共位移分量中的總位移量對(duì)應(yīng)源于第一旋轉(zhuǎn)操作的位移量和源于第二旋轉(zhuǎn)操作產(chǎn)生的位移量的總和。因此,在公共位移分量中,第一和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的各個(gè)沖程以互相疊加的方式施加,因此可以確保長(zhǎng)的沖程。例如,如果第一旋轉(zhuǎn)軸和第二旋轉(zhuǎn)軸互相重合,則第一旋轉(zhuǎn)操作的位移分量和第二旋轉(zhuǎn)操作的位移分量將完全一致,并且可移動(dòng)主部件的旋轉(zhuǎn)位移的總量將對(duì)應(yīng)第一旋轉(zhuǎn)操作的位移量和第二旋轉(zhuǎn)操作的位移量的總和,結(jié)果是,可以在可移動(dòng)主部件的旋轉(zhuǎn)位移中保證有效地長(zhǎng)于第一和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的各個(gè)沖程的沖程。由于通過疊加兩種類型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的沖程保證了有效長(zhǎng)的沖程,因此可以將由多組梳齒狀電極構(gòu)成的各個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)形成為例如相對(duì)薄尺寸(在旋轉(zhuǎn)操作方向上的長(zhǎng)度較短)。因此,趨于形成反應(yīng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)厚度的可移動(dòng)部件(可移動(dòng)主部件和第一框架)可以形成為相對(duì)薄尺寸??梢苿?dòng)部件越薄,其重量越輕,因此越適合于實(shí)現(xiàn)高速操作。通過這種方式,根據(jù)本發(fā)明第一方案的微型振蕩元件適合于實(shí)現(xiàn)包括大旋轉(zhuǎn)位移量的可移動(dòng)主部件的旋轉(zhuǎn)操作的高操作速度。
在本發(fā)明的第一方案中,優(yōu)選地,第一連接部件具有隨著靠近可移動(dòng)主部件而變寬的腔部。除此之外,或者代替這一點(diǎn),第二連接部件可具有隨著靠近第一框架而變寬的腔部。這種結(jié)構(gòu)適合于減少例如在垂直于希望的旋轉(zhuǎn)位移的方向上的不希望的位移分量。
本發(fā)明的第二方案提供另一種微型振蕩元件。這種微型振蕩元件包括可移動(dòng)部件;框架;連接可移動(dòng)部件和框架的連接部件,所述連接部件限定用于可移動(dòng)部件相對(duì)于框架的旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)軸;在離旋轉(zhuǎn)軸較遠(yuǎn)的位置且產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu);在離旋轉(zhuǎn)軸較近的位置且產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)例如由一組梳齒狀電極構(gòu)成,其中梳齒狀電極之一相對(duì)于可移動(dòng)部件以整體方式設(shè)置,另一梳齒狀電極相對(duì)于框架以整體方式設(shè)置。此外,第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)里例如由一組梳齒狀電極構(gòu)成,其中梳齒狀電極之一相對(duì)于可移動(dòng)部件以整體方式設(shè)置,另一梳齒狀電極相對(duì)于框架以整體方式設(shè)置。
在具有這種組成的微型振蕩元件中,第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)比第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)更適合于產(chǎn)生較大的旋轉(zhuǎn)扭矩,以便用做可移動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力,并且第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)比第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)更適合確保較長(zhǎng)的沖程。在根據(jù)本發(fā)明第二方案的微型振蕩元件中,通過有效地利用兩種類型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的這些相應(yīng)特性可以實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)部件的良好旋轉(zhuǎn)操作。例如,當(dāng)可移動(dòng)部件的位移量在小角度范圍內(nèi)時(shí),則主要通過第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以產(chǎn)生大旋轉(zhuǎn)扭矩,如果位移量在較大角度范圍內(nèi),則通過第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以在第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的整個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)沖程期間維持預(yù)定旋轉(zhuǎn)扭矩。在設(shè)有適于產(chǎn)生大旋轉(zhuǎn)扭矩的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和適于確保大沖程的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的微型振蕩元件中,即使在不將各個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的各個(gè)梳齒狀電極形成為過分厚的尺寸的情況下,也可以確保有效地大沖程。因此,根據(jù)本發(fā)明第二方案的微型振蕩元件適于實(shí)現(xiàn)用于包括大旋轉(zhuǎn)位移量的可移動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)操作的高操作速度。
在本發(fā)明的第一和第二方案中,優(yōu)選地,第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成能在共同的控制下運(yùn)轉(zhuǎn)。在這種情況下,優(yōu)選地,第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)并聯(lián)電連接。優(yōu)選地,第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成為能在互相獨(dú)立的控制下操作,或者電隔離。
本發(fā)明的第三方案提供另一種微型振蕩元件。這種微型振蕩元件包括可移動(dòng)部件;框架;連接可移動(dòng)部件和框架的連接部件,該連接部件限定用于可移動(dòng)部件相對(duì)于框架的旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)軸;和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),在隨距旋轉(zhuǎn)軸的距離而連續(xù)變化的位置上產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力。例如,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由一組梳齒狀電極構(gòu)成,其中梳齒狀電極之一相對(duì)于可移動(dòng)部件以整體方式設(shè)置,另一梳齒狀電極相對(duì)于框架以整體方式設(shè)置。
在具有這種組成的微型振蕩元件中,本發(fā)明的第二方案的第一和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被包括在單一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)。因此,根據(jù)本發(fā)明的第三方案,實(shí)現(xiàn)了類似于上述本發(fā)明第二方案的有益效果。此外,根據(jù)本發(fā)明的第三方案,在單一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩趨于逐漸改變和連續(xù)貫穿預(yù)定旋轉(zhuǎn)操作的范圍。這種特性適于實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)部件的良好旋轉(zhuǎn)操作。
本發(fā)明的第四方案提供另一種微型振蕩元件。這種微型振蕩元件包括可移動(dòng)部件;框架;連接可移動(dòng)部件和框架的連接部件,該連接部件限定用于可移動(dòng)部件相對(duì)于框架的旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)軸;和產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一梳齒狀電極和第二梳齒狀電極。第一梳齒狀電極和/或第二梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括第一導(dǎo)體部分和第二導(dǎo)體部分,第一和第二導(dǎo)體部分電隔離并且平行于旋轉(zhuǎn)操作方向排成行。例如,第一梳齒狀電極相對(duì)于可移動(dòng)部件以整體方式設(shè)置,第二梳齒狀電極相對(duì)于框架以整體方式設(shè)置。
在這種元件中,第一梳齒狀電極和/或第二梳齒狀電極的第一導(dǎo)體部分和第二導(dǎo)體部分平行于可移動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)操作方向排成行。這種組成適于確保一對(duì)梳齒狀電極較大范圍的移動(dòng),換言之,大沖程。而且,被包含于單一梳齒狀電極中的第一導(dǎo)體部分和第二導(dǎo)體部分互相電隔離,因此可以用獨(dú)立方式控制施加于它們的電壓。在一對(duì)梳齒狀電極的至少其中之一中具有這種第一和第二導(dǎo)體部分的擺動(dòng)元件適于實(shí)現(xiàn)包括大旋轉(zhuǎn)位移量的用于可移動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)操作的高速度操作。
本發(fā)明的第五方案提供又一種微型振蕩元件。這種微型振蕩元件包括可移動(dòng)部件;框架;連接可移動(dòng)部件和框架的連接部件,該連接部件限定用于可移動(dòng)部件相對(duì)于框架的旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)軸;和產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一梳齒狀電極和第二梳齒狀電極。第一梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括電連接并平行于旋轉(zhuǎn)操作方向排成行的第一導(dǎo)體部分和第二導(dǎo)體部分。第二梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括第三導(dǎo)體部分,在該元件不被驅(qū)動(dòng)時(shí),該第三導(dǎo)體部分與第一導(dǎo)體部分相對(duì)并與第二導(dǎo)體部分不相對(duì)。例如,第二梳齒狀電極相對(duì)于可移動(dòng)部件以整體方式設(shè)置,第一梳齒狀電極相對(duì)于框架以整體方式設(shè)置。
在這個(gè)元件中,相對(duì)于第二梳齒狀電極中的第三導(dǎo)體部分產(chǎn)生靜電吸引的第一梳齒狀電極的第一導(dǎo)體部分和第二導(dǎo)體部分平行于可移動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)操作方向排成行。這種結(jié)構(gòu)適于保證一對(duì)梳齒狀電極的較大移動(dòng)范圍,換言之,大沖程。而且,如果第二梳齒狀電極(第三導(dǎo)體部分)相對(duì)于框架以整體方式設(shè)置,并且第一梳齒狀電極相對(duì)于可移動(dòng)部件以整體方式設(shè)置,則第二梳齒狀電極(第三導(dǎo)體部分)可以形成為相對(duì)薄的尺寸(在旋轉(zhuǎn)操作方向較短的尺寸),因此趨于形成為反應(yīng)第二梳齒狀電極(第三導(dǎo)體部分)的厚度的可移動(dòng)部件也可以形成為相對(duì)薄尺寸??梢苿?dòng)部件越薄,其重量越輕,因此它越適于實(shí)現(xiàn)高速操作。通過這種方式,具有這種一對(duì)梳齒狀電極的該微型振蕩元件適于實(shí)現(xiàn)包括大旋轉(zhuǎn)位移量的用于可移動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)操作的高操作速度。
在本發(fā)明的第五方案中,優(yōu)選地,第一道題部分和第三導(dǎo)體部分在旋轉(zhuǎn)操作方向的長(zhǎng)度不同。
在本發(fā)明的第一至第五方案中,優(yōu)選地,構(gòu)成梳齒狀電極的梳齒狀電極組的至少其中之一具有基部和從這個(gè)基部延伸的電極齒,這些電極齒具有向基部側(cè)的端部逐漸增寬或增厚的區(qū)域?;蛘?,優(yōu)選地,構(gòu)成梳齒狀電極的梳齒狀電極組的至少其中之一包括基部和從該基部延伸的電極齒,電極齒具有隨著靠近另一梳齒狀電極而逐漸增寬的區(qū)域。
在根據(jù)本發(fā)明的第二至第五方案中,優(yōu)選地,連接部件具有隨著接近可移動(dòng)部件而變寬的腔部。這種組成適于例如在垂直于期望的旋轉(zhuǎn)位移的方向減少不希望的位移分量。
本發(fā)明的第六方案提供一種驅(qū)動(dòng)微型振蕩元件的方法。通過這種方法驅(qū)動(dòng)的微型振蕩元件包括可移動(dòng)部件;框架;連接可移動(dòng)部件和框架的連接部件,該連接部件限定用于可移動(dòng)部件相對(duì)于框架的旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)軸;和產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第一梳齒狀電極和第二梳齒狀電極。第一梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括平行于旋轉(zhuǎn)操作方向排成行的第一導(dǎo)體部分和第二導(dǎo)體部分。這種第一梳齒狀電極例如相對(duì)于框架以整體方式設(shè)置。第二梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括第三導(dǎo)體部分,在該元件不被驅(qū)動(dòng)時(shí),第三導(dǎo)體部分與第一導(dǎo)體部分相對(duì)并與第二導(dǎo)體部分不相對(duì)。這種第二梳齒狀電極例如相對(duì)于可移動(dòng)部件以整體方式設(shè)置。該方法包括第一步驟,通過在第二導(dǎo)體部分和第三導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使可移動(dòng)部件在第一方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作;和第二步驟,在第一步驟之后,通過在第一導(dǎo)體部分和第三導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使可移動(dòng)部件在第二方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。
在這種方法中,相對(duì)于第二梳齒狀電極的第三導(dǎo)體部分產(chǎn)生靜電吸引的第一梳齒狀電極的第一導(dǎo)體部分和第二導(dǎo)體部分平行于可移動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)操作方向而排成行。因此,這種方法適于確保一對(duì)梳齒狀電極的較大移動(dòng)范圍,換言之,大沖程。而且,在該方法中,在第一和第二梳齒狀電極中,與在第一方向產(chǎn)生的用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的一樣,在與第一方向相反的第二方向也產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力。借助一組梳齒狀電極而在兩個(gè)方向產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的該方法適于實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)操作的高速度操作。通過這種方式,根據(jù)本發(fā)明第六方案的驅(qū)動(dòng)方法適于實(shí)現(xiàn)包括大旋轉(zhuǎn)位移量的用于旋轉(zhuǎn)操作的高速度操作。而且,根據(jù)本方法,例如,可以利用合適的方式驅(qū)動(dòng)根據(jù)本發(fā)明第四方案的微型振蕩元件。
在本發(fā)明的第六方案中,優(yōu)選地,被驅(qū)動(dòng)的微型振蕩元件還包括第三梳齒狀電極和第四梳齒狀電極,產(chǎn)生用于用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力。第三梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒具有平行于旋轉(zhuǎn)操作方向排成行的第四導(dǎo)體部分和第五導(dǎo)體部分。這種第三梳齒狀電極例如相對(duì)于框架以整體方式設(shè)置。第三梳齒狀電極和上述第一梳齒狀電極例如相對(duì)于可移動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)軸以對(duì)稱方式設(shè)置。而且,第四梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括第六導(dǎo)體部分,在該元件不被驅(qū)動(dòng)時(shí),第六導(dǎo)體部分與第四導(dǎo)體部分相對(duì)并且與第五導(dǎo)體部分不相對(duì)。這種第四梳齒狀電極例如相對(duì)于可移動(dòng)部件以整體方式設(shè)置。第四梳齒狀電極和上述第二梳齒狀電極例如相對(duì)于可移動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)軸以對(duì)稱方式設(shè)置。如果該微型振蕩元件具有這種組成,則優(yōu)選地,根據(jù)第六方案的驅(qū)動(dòng)方法還包括第三步驟,在第二步驟之后,通過在第五導(dǎo)體部分和第六導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使可移動(dòng)部件在第二方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作;和第四步驟,在第三步驟之后,通過在第四導(dǎo)體部分和第六導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使可移動(dòng)部件在第一方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。
在本發(fā)明的第六方案中,優(yōu)選地,在第二步驟中,在第四導(dǎo)體部分和第六導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引。優(yōu)選地,在第四步驟中,在第一導(dǎo)體部分和第三導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引。而且,優(yōu)選地,在對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)操作周期的四分之一的時(shí)間期間,分別執(zhí)行第一、第二、第三和第四步驟。
本發(fā)明的第七方案提供另一種微型振蕩元件。由該方法驅(qū)動(dòng)的微型振蕩元件包括可移動(dòng)部件;框架;連接可移動(dòng)部件和框架的連接部件,該連接部件限定用于可移動(dòng)部件相對(duì)于框架的旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)軸;產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第一梳齒狀電極和第二梳齒狀電極;和在比第一和第二梳齒狀電極更靠近旋轉(zhuǎn)軸的位置且產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第三梳齒狀電極和第四梳齒狀電極。例如,第一和第三梳齒狀電極相對(duì)于框架以整體方式設(shè)置。例如,第二和第四梳齒狀電極相對(duì)于可移動(dòng)部件以整體方式設(shè)置。該方法包括第一步驟,通過在第一梳齒狀電極和第二梳齒狀電極之間產(chǎn)生靜電吸引,以及在第三梳齒狀電極和第四梳齒狀電極產(chǎn)生靜電吸引,使可移動(dòng)部件在第一方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作;和第二步驟,在第一步驟之后,通過在第三梳齒狀電極和第四梳齒狀電極之間產(chǎn)生靜電吸引,使可移動(dòng)部件在第一方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。
根據(jù)該方法,可以利用合適方式驅(qū)動(dòng)根據(jù)本發(fā)明第二方案的微型振蕩元件,因此在包括大旋轉(zhuǎn)位移量的旋轉(zhuǎn)操作中可實(shí)現(xiàn)高速度操作。
優(yōu)選地,根據(jù)本發(fā)明第七方案的驅(qū)動(dòng)方法還包括第三步驟,在第二步驟之后,通過在第一導(dǎo)體部分和第二導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使可移動(dòng)部件在與第一方向相反的第二方向旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地,在對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)操作周期的四分之一的時(shí)間期間執(zhí)行第一步驟和第三步驟。
優(yōu)選地,在本發(fā)明的第七方案中,微型振蕩元件還包括產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第五梳齒狀電極和第六梳齒狀電極、以及在比第五和第六梳齒狀電極更靠近旋轉(zhuǎn)軸的位置且產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第七梳齒狀電極和第八梳齒狀電極。第五梳齒狀電極和第七梳齒狀電極例如相對(duì)于框架以整體方式設(shè)置。第六和第八梳齒狀電極例如性對(duì)于可移動(dòng)部件以整體方式設(shè)置。而且,第五梳齒狀電極和上述第一梳齒狀電極、第六梳齒狀電極和上述第二梳齒狀電極、第七梳齒狀電極和上述第三梳齒狀電極以及第八梳齒狀電極和上述第四梳齒狀電極分別例如相對(duì)于可移動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)軸以對(duì)稱方式設(shè)置。如果微型振蕩元件具有這種組成,則優(yōu)選地,根據(jù)本發(fā)明的第七方案的驅(qū)動(dòng)方法還包括在第三步驟之后的第四步驟,通過在第五梳齒狀電極和第六梳齒狀電極之間產(chǎn)生靜電吸引、以及在第七梳齒狀電極和第八梳齒狀電極之間產(chǎn)生靜電吸引,使可移動(dòng)部件在第二方向執(zhí)行旋轉(zhuǎn)操作;和在第四步驟之后的第五步驟,通過在第七梳齒狀電極和第八梳齒狀電極之間產(chǎn)生靜電吸引,使可移動(dòng)部件在第二方向執(zhí)行旋轉(zhuǎn)操作。
優(yōu)選地,根據(jù)本發(fā)明第七方案的驅(qū)動(dòng)方法還包括第六步驟,在第五步驟之后,通過在第五梳齒狀電極和第六梳齒狀電極之間產(chǎn)生靜電吸引,使可移動(dòng)部件在第一方向旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地,在對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)操作周期的四分之一時(shí)間期間執(zhí)行第五步驟和第六步驟。
本發(fā)明的第八方案提供另一種微型振蕩元件的驅(qū)動(dòng)方法。由該方法驅(qū)動(dòng)的該微型振蕩元件包括可移動(dòng)部件;框架;連接可移動(dòng)部件和框架的連接部件,該連接部件限定用于可移動(dòng)部件相對(duì)于框架的旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)軸;產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第一梳齒狀電極和第二梳齒狀電極;和在比第一和第二梳齒狀電極更靠近旋轉(zhuǎn)軸的位置且產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第三梳齒狀電極和第四梳齒狀電極。第一梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括平行于旋轉(zhuǎn)操作方向排成行的第一導(dǎo)體部分和第二導(dǎo)體部分。第二梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括第三導(dǎo)體部分,在該元件不被驅(qū)動(dòng)時(shí),第三導(dǎo)體部分與第一導(dǎo)體部分相對(duì)并且不與第二導(dǎo)體部分相對(duì)。第三梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括平行于旋轉(zhuǎn)操作方向排成行的第四導(dǎo)體部分和第五導(dǎo)體部分。第四梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括第六導(dǎo)體部分,在該元件不被驅(qū)動(dòng)時(shí),第六導(dǎo)體部分與第四導(dǎo)體部分相對(duì)并且不與第五導(dǎo)體部分相對(duì)。第一和第三梳齒狀電極例如相對(duì)于框架以整體方式設(shè)置,第二和第四梳齒狀電極例如相對(duì)于可移動(dòng)部件以整體方式設(shè)置。該方法包括第一步驟,通過在第二導(dǎo)體部分和第三導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,以及在第五導(dǎo)體部分和第六導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使可移動(dòng)部件在第一方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作;和第二步驟,在第一步驟之后,通過在第五導(dǎo)體部分和第六導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使可移動(dòng)部件在第一方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。
這種組成還有效地組合上述根據(jù)本發(fā)明第六和第七方案的組成。因此,根據(jù)本發(fā)明的第八方案,當(dāng)驅(qū)動(dòng)根據(jù)本發(fā)明第二方案的微型振蕩元件時(shí),可以實(shí)現(xiàn)用于包括大旋轉(zhuǎn)位移量的可移動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)操作的高速度操作。
根據(jù)本發(fā)明第八方案的驅(qū)動(dòng)方法還包括第三步驟,在第二步驟之后,通過在第一導(dǎo)體部分和第三導(dǎo)體部分之間、第二導(dǎo)體部分和第三導(dǎo)體部分之間、第四導(dǎo)體部分和第六導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使可移動(dòng)部件在第二方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作;和第四步驟,在第三步驟之后,通過在第一導(dǎo)體部分和第三導(dǎo)體部分之間以及在第四導(dǎo)體部分和第六導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使可移動(dòng)部件在第二方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。
優(yōu)選地,在本發(fā)明的第八方案中,微型振蕩元件包括產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第五梳齒狀電極和第六梳齒狀電極;以及在比第五梳齒狀電極和第六梳齒狀電極更靠近旋轉(zhuǎn)軸的位置且產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第七梳齒狀電極和第八梳齒狀電極。第五梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括平行于旋轉(zhuǎn)操作方向排成行的第七導(dǎo)體部分和第八導(dǎo)體部分。第六梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括第九導(dǎo)體部分,在該元件不被驅(qū)動(dòng)時(shí),第九導(dǎo)體部分與第七導(dǎo)體部分相對(duì)而不與第八導(dǎo)體部分相對(duì)。第七梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括平行于旋轉(zhuǎn)操作方向排成行的第十導(dǎo)體部分和第十一導(dǎo)體部分。第八梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括第十二導(dǎo)體部分,在該元件不被驅(qū)動(dòng)時(shí),第十二導(dǎo)體部分與第十導(dǎo)體部分相對(duì)而不與第十一導(dǎo)體部分相對(duì)。第五和第七梳齒狀電極例如相對(duì)于框架以整體方式設(shè)置,第六和第八梳齒狀電極例如相對(duì)于可移動(dòng)部件以整體方式設(shè)置。而且,第五梳齒狀電極和上述第一梳齒狀電極、第六梳齒狀電極和上述第二梳齒狀電極、第七梳齒狀電極和上述第三梳齒狀電極、以及第八梳齒狀電極和上述第四梳齒狀電極分別例如相對(duì)于可移動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)軸以對(duì)稱方式設(shè)置。如果該微型振蕩元件具有這種組成,則根據(jù)本發(fā)明第八方案的驅(qū)動(dòng)方法還包括第五步驟,在第四步驟之后,通過在第八導(dǎo)體部分和第九導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,以及在第十一導(dǎo)體部分和第十二導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使可移動(dòng)部件在第二方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作;第六步驟,在第五步驟之后,通過在第十一導(dǎo)體部分和第十二導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使可移動(dòng)部件在第二方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作;第七步驟,在第六步驟之后,通過在第七導(dǎo)體部分和第九導(dǎo)體部分之間、第八導(dǎo)體部分和第九導(dǎo)體部分之間、以及第十導(dǎo)體部分和第十一導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使可移動(dòng)部件在第一方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作;和第八步驟,在第七步驟之后,通過在第七導(dǎo)體部分和第九導(dǎo)體部分之間以及在第十導(dǎo)體部分和第十二導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使可移動(dòng)部件在第一方向執(zhí)行旋轉(zhuǎn)操作。
在本發(fā)明的第八方案中,優(yōu)選地,在第三步驟和第四步驟中,在第七導(dǎo)體部分和第九導(dǎo)體部分之間以及在第十導(dǎo)體部分和第十二導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引。在本發(fā)明的第八方案中,優(yōu)選地,在第七步驟和第八步驟中,在第一導(dǎo)體部分和第三導(dǎo)體部分之間以及在第四導(dǎo)體部分和第六導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的微型反射鏡元件的平面圖;圖2A-2C是沿著圖1的線II-II截取的剖面圖;圖3A-3B是沿著圖1的線III-III截取的剖面圖;圖4A-4B是沿著圖1的線IV-IV截取的剖面圖;圖5A-5C是沿著圖1的線V-V截取的剖面圖;圖6A-6B是沿著圖1的線VI-VI截取的剖面圖;圖7A-7B是沿著圖1的線VII-VII截取的剖面圖;圖8A-8C是圖1的微型反射鏡元件的驅(qū)動(dòng)模式的一個(gè)例子;圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的微型反射鏡元件的平面圖;圖10A-10C是沿著圖9的線X-X截取的剖面圖;圖11A-11B是沿著圖9的線XI-XI截取的剖面圖;圖12A-12B是沿著圖9的線XII-XII截取的剖面圖;圖13A-13C是沿著圖9的線XIII-XIII截取的剖面圖;圖14A-14B是沿著圖9的線XIV-XIV截取的剖面圖;圖15A-15B是沿著圖9的線XV-XV截取的剖面圖;
圖16A-16D是圖9的微型反射鏡元件的驅(qū)動(dòng)模式的一個(gè)例子;圖17是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的微型反射鏡元件的平面圖;圖18是沿著圖17的線XVIII-XVIII截取的剖面圖;圖19A-19B是當(dāng)驅(qū)動(dòng)該微型反射鏡元件時(shí)沿著圖17的線XVIII-XVIII截取的剖面圖;圖20A-20B是當(dāng)驅(qū)動(dòng)該微型反射鏡元件時(shí)沿著圖17的線XVIII-XVIII截取的剖面圖;圖21A-21C是沿著圖17的線XXI-XXI截取的剖面圖;圖22A-22C是沿著圖17的線XXII-XXII截取的剖面圖;圖23A-23C是沿著圖17的線XXIII-XXIII截取的剖面圖;圖24A-24C是沿著圖17的線XXIV-XXIV截取的剖面圖;圖25A-25E表示圖17中的微型反射鏡元件的驅(qū)動(dòng)模式的一個(gè)例子;圖26A-26E表示圖17的微型反射鏡元件的驅(qū)動(dòng)模式的另一例子;圖27是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的微型反射鏡元件的平面圖;圖28是沿著圖27的線XXVIII-XXVIII截取的剖面圖;圖29A-29B是當(dāng)驅(qū)動(dòng)該微型反射鏡元件時(shí)沿著圖27的線XXVIII-XXVIII截取的剖面圖;圖30A-30B是當(dāng)驅(qū)動(dòng)該微型反射鏡元件時(shí)沿著圖27的線XXVIII-XXVIII截取的剖面圖;圖31A-31C是沿著圖27的線XXXI-XXXI截取的剖面圖;圖32A-32C是沿著圖27的線XXXII-XXXII截取的剖面圖;圖33A-33C是沿著圖27的線XXXIII-XXXIII截取的剖面圖;圖34A-34C是沿著圖27的線XXXIV-XXXIV截取的剖面圖;圖35A-35F表示圖27中的微型反射鏡元件的驅(qū)動(dòng)模式的一個(gè)例子;圖36是根據(jù)發(fā)明第五實(shí)施例的微型反射鏡元件的平面圖;圖37A-37B是沿著圖36中的線XXXVII-XXXVII截取的剖面圖;圖38A-38B是沿著圖36中的線XXXVIII-XXXVIII截取的剖面圖;圖39A-39B是沿著圖36中的線XXXIX-XXXIX截取的剖面圖;圖40A-40B是沿著圖36中的線XXXX-XXXX截取的剖面圖;圖41A-41D表示梳齒狀電極的修改例;
圖42A-42B表示梳齒狀電極的另一修改例;圖43是常規(guī)微型反射鏡元件的分解斜視圖;圖44是沿著圖43的微型反射鏡元件的線XXXXIV-XXXXIV截取的剖面圖;圖45是另一常規(guī)微型反射鏡元件的部分縮寫的斜視圖;圖46A-46B表示一組梳齒狀電極的取向;和圖47A-47D表示用于制造圖45中的微型反射鏡元件的方法的一部分工藝。
具體實(shí)施例方式
圖1-圖7表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的微型反射鏡元件X1。圖1是微型反射鏡元件X1的平面圖,圖2到是沿著圖1中的線II-II截取的剖面圖,圖3到圖7是分別沿著圖1中的線III-III、IV-IV、V-V、VI-VI和VII-VII截取的剖面圖。
微型反射鏡元件X1包括反射鏡部件110、內(nèi)部框架120、外部框架130、一對(duì)連接部件140、一對(duì)連接部件150和各對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160、170、180、190。此外,微型反射鏡元件X1是利用體型微加工技術(shù)如MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)通過在材料襯底上進(jìn)行處理制造的,其中所述材料襯底是所謂的SOI(絕緣體上硅)襯底。該材料襯底具有層疊結(jié)構(gòu),該層疊結(jié)構(gòu)例如由第一和第二硅層以及位于這些硅層之間的絕緣層構(gòu)成,通過用雜質(zhì)摻雜將規(guī)定導(dǎo)電類型賦予各個(gè)硅層。為了闡明附圖,在圖1中,用斜陰影線標(biāo)記對(duì)在讀者方向突出到絕緣層以外的源于第一硅層的區(qū)域(除了后面將要說明的鏡面111之外)。
反射鏡部件110是主要形成在第一硅層中的區(qū)域,并且在其前表面上包括具有光反射功能的鏡面111。鏡面111具有由形成在第一硅層上的Cr層和形成在Cr層上的Ar層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)。這種鏡面111形成本發(fā)明的主要可移動(dòng)部件。
內(nèi)部框架120是主要形成在第一硅層中的區(qū)域,并處于包圍反射鏡部件110的狀態(tài)。這種內(nèi)部框架120和上述反射鏡部件110構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的可移動(dòng)部件。外部框架130是主要形成在第一硅層中的區(qū)域,并處于它圍繞內(nèi)部框架120的狀態(tài)。
一對(duì)連接部件140是形成在第一硅層中的區(qū)域,并分別由兩個(gè)扭桿141構(gòu)成。各個(gè)扭桿141連接到反射鏡部件110和內(nèi)部框架120,由此將它們連接在一起。每個(gè)連接部件140的兩個(gè)扭桿141之間的間隔從內(nèi)部框架120一側(cè)向反射鏡部件110一側(cè)逐漸增加。一對(duì)這種連接部件140限定了用于反射鏡部件110相對(duì)于內(nèi)部框架120的旋轉(zhuǎn)操作的軸A1。優(yōu)選地,連接部件140各由兩個(gè)扭桿141構(gòu)成,它們之間的間隔從內(nèi)部框架120一側(cè)向反射鏡部件110一側(cè)逐漸增加,并且它們防止了反射鏡部件110的旋轉(zhuǎn)操作中不希望的位移。此外,還可以構(gòu)成連接部件140,以便兩個(gè)不同電位可以經(jīng)過兩個(gè)扭桿141從內(nèi)部框架120施加于反射鏡部件110。
一對(duì)連接部件150是形成在第一硅層中的區(qū)域,并分別由兩個(gè)扭桿151構(gòu)成。各個(gè)扭桿151連接到內(nèi)部框架120和外部框架130,由此將它們連接在一起。各個(gè)連接部件150的兩個(gè)扭桿151之間的間隔從外部框架130一側(cè)向內(nèi)部框架120一側(cè)逐漸增加。內(nèi)部框架120和反射鏡部件110相對(duì)于外部框架130的旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)軸由一對(duì)這種連接部件150限定,并與旋轉(zhuǎn)軸A1一致。換言之,一對(duì)連接部件140和一對(duì)連接部件150如此設(shè)置,以便分別由它們限定的旋轉(zhuǎn)軸互相重合。優(yōu)選地,連接部件150分別由兩個(gè)扭桿151構(gòu)成,它們之間的間隔從外部框架130一側(cè)向內(nèi)部框架120一側(cè)逐漸增加,因此它們防止了內(nèi)部框架120和反射鏡部件110的旋轉(zhuǎn)操作中不希望的位移。此外,還可以構(gòu)成連接部件150,以便兩個(gè)不同電位可以經(jīng)過兩個(gè)扭桿151從外部框架130施加于內(nèi)部框架120。
兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160相對(duì)于反射鏡部件110以對(duì)稱方式設(shè)置,每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括梳齒狀電極161和梳齒狀電極165。梳齒狀電極161是主要源于第一硅層的區(qū)域,并且它具有固定到反射鏡部件110的基部162和從這個(gè)基部162突出的多個(gè)電極齒163。梳齒狀電極165是主要源于第二硅層的區(qū)域,并具有固定到內(nèi)部框架120并沿向內(nèi)方向突出的基部166和從這個(gè)基部166突出的多個(gè)電極齒167。當(dāng)該元件不被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),梳齒狀電極161、165處于互相不同的高度,如圖2A和圖3A所示。而且,梳齒狀電極161、165設(shè)置為以下狀態(tài),即它們的各個(gè)電極齒163、167位于互相偏移的位置,以便在驅(qū)動(dòng)元件旋轉(zhuǎn)時(shí)它們彼此不接觸。
兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)170相對(duì)于反射鏡部件110以對(duì)稱方式設(shè)置,每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括梳齒狀電極171和梳齒狀電極175。梳齒狀電極171是主要源于第一硅層的區(qū)域,并且它具有固定到反射鏡部件110的基部172和從這個(gè)基部172突出的多個(gè)電極齒173。梳齒狀電極175是主要源于第二硅層的區(qū)域,并具有固定到內(nèi)部框架120并沿向內(nèi)方向突出的基部176和從這個(gè)基部176突出的多個(gè)電極齒177。當(dāng)該元件不被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),梳齒狀電極171、175處于互相不同的高度,如圖2A和圖4A所示。而且,梳齒狀電極171、175處于以下狀態(tài),即它們的各個(gè)電極齒173、177位于互相偏移的位置,以便在驅(qū)動(dòng)元件旋轉(zhuǎn)時(shí)它們彼此不接觸。
兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)180相對(duì)于反射鏡部件110和內(nèi)部框架120以對(duì)稱方式設(shè)置,每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括梳齒狀電極181和梳齒狀電極185。梳齒狀電極181是主要源于第一硅層的區(qū)域,并且它具有固定到內(nèi)框架120并沿向內(nèi)方向突出的基部182和從這個(gè)基部182突出的多個(gè)電極齒183。梳齒狀電極185是主要源于第二硅層的區(qū)域,并具有固定到外部框架130并沿向內(nèi)方向突出的基部186和從這個(gè)基部186突出的多個(gè)電極齒187。當(dāng)該元件不被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),梳齒狀電極181、185處于互相不同的高度,如圖5A和圖6A所示。而且,梳齒狀電極181、185設(shè)置為以下狀態(tài),即它們的各個(gè)電極齒183、187位于互相偏移的位置,以便在驅(qū)動(dòng)元件旋轉(zhuǎn)時(shí)它們彼此不接觸。
兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)190相對(duì)于反射鏡部件110和內(nèi)部框架120以對(duì)稱方式設(shè)置,每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括梳齒狀電極191和梳齒狀電極195。梳齒狀電極191是主要源于第一硅層的區(qū)域,并且它具有固定到內(nèi)部框架120并沿向內(nèi)方向突出的基部192和從這個(gè)基部192突出的多個(gè)電極齒193。梳齒狀電極195是主要源于第二硅層的區(qū)域,并具有固定到外部框架130并沿向內(nèi)方向突出的基部196和從這個(gè)基部196突出的多個(gè)電極齒197。當(dāng)該元件不被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),梳齒狀電極191、195處于互相不同的高度,如圖5A和圖7A所示。而且,梳齒狀電極191、195處于以下狀態(tài),即它們的各個(gè)電極齒193、197位于互相偏移的位置,以便在驅(qū)動(dòng)元件旋轉(zhuǎn)時(shí)它們彼此不接觸。
如上所述,微型反射鏡元件X1是借助體型微加工技術(shù)如MEMS技術(shù)通過在具有多層結(jié)構(gòu)的材料襯底上進(jìn)行處理而制造的。而且,如上所述,在本實(shí)施例中,材料襯底具有由第一和第二硅層以及置于它們之間的絕緣層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)。
在微型反射鏡元件X1的制造中,更具體地說,使用覆蓋對(duì)應(yīng)反射鏡部件110的區(qū)域的刻蝕掩模、覆蓋對(duì)應(yīng)內(nèi)部框架120的區(qū)域的刻蝕掩模、覆蓋對(duì)應(yīng)外部框架130的區(qū)域的刻蝕掩模、覆蓋對(duì)應(yīng)一對(duì)連接部件140的區(qū)域的刻蝕掩模、覆蓋對(duì)應(yīng)一對(duì)連接部件150的區(qū)域的刻蝕掩模、覆蓋對(duì)應(yīng)各個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160、170、180、190的區(qū)域的刻蝕掩模,在規(guī)定時(shí)間適當(dāng)?shù)卦诓牧弦r底上進(jìn)行刻蝕來處理各個(gè)硅層。對(duì)于刻蝕技術(shù),可以采用干刻蝕法如深反應(yīng)離子刻蝕(RIE)、或使用KOH的濕刻蝕法等。通過刻蝕適當(dāng)?shù)爻ソ^緣層的不希望的區(qū)域。通過這種方式,在具有第一和第二硅層以及絕緣層的材料襯底上形成微型反射鏡元件X1的各個(gè)區(qū)域。在本發(fā)明中,當(dāng)制造微型反射鏡元件X1時(shí),還可以采用具有不同層疊結(jié)構(gòu)的材料襯底。
在微型反射鏡元件X1中,在需要時(shí),通過給各個(gè)梳齒狀電極161、165、171、175、181、185、191、195施加規(guī)定電位,可以使反射鏡部件110圍繞旋轉(zhuǎn)軸A1旋轉(zhuǎn)。
通過給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)180的梳齒狀電極181、185施加規(guī)定電位,在梳齒狀電極181、185之間產(chǎn)生規(guī)定靜電吸引,由此向梳齒狀電極185內(nèi)部牽引梳齒狀電極181,以至于各個(gè)電極采取例如圖5B和圖6B所示的取向。借此,內(nèi)部框架120和反射鏡部件110圍繞旋轉(zhuǎn)軸A1相對(duì)于外部框架130進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。在這個(gè)旋轉(zhuǎn)操作中進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)位移量可以通過調(diào)整施加電位來控制。
在梳齒狀電極181、185采取圖5B和圖6B所示的取向的狀態(tài)下,如果通過給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160的梳齒狀電極161、165施加規(guī)定電位而在梳齒狀電極161、165之間產(chǎn)生規(guī)定的靜電吸引,則梳齒狀電極161將被向梳齒狀電極165內(nèi)部牽引,并且這兩個(gè)電極將例如采取圖2B和圖3B所示的取向。借此,反射鏡部件110相對(duì)于內(nèi)部框架120圍繞旋轉(zhuǎn)軸A1進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。在這種旋轉(zhuǎn)操作中進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)位移量可以通過調(diào)整施加電位來控制。
反射鏡部件110的總位移量對(duì)應(yīng)由上述兩種類型的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的各個(gè)位移的總和。反射鏡部件110圍繞旋轉(zhuǎn)軸A1沿相反方向的旋轉(zhuǎn)操作可以通過與關(guān)于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)180的上述操作相同的在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)190中產(chǎn)生的規(guī)定的靜電吸引、以及與關(guān)于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160的上述操作相同的在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)170中也產(chǎn)生的規(guī)定的靜電吸引而實(shí)現(xiàn),如圖2C、圖4B、圖5C和圖7B所示。通過用上述方式驅(qū)動(dòng)反射鏡部件110擺動(dòng),可以轉(zhuǎn)換由設(shè)置在反射鏡部件110上的鏡面111反射的光的反射方向。
圖8表示微型反射鏡元件X1的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。圖8A表示施加于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160的梳齒狀電極165和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)180的梳齒狀電極185的電壓隨時(shí)間變化的示意圖。圖8B表示施加于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)170的梳齒狀電極175和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)190的梳齒狀電極195的電壓隨時(shí)間變化的示意圖。在圖8A和圖8B的曲線中,時(shí)間(t)表示在水平軸上,施加的電壓(v)表示在垂直軸上。在本驅(qū)動(dòng)模式中,梳齒狀電極161、171、181和191連接到地。此外,圖8C表示在該驅(qū)動(dòng)模式中反射鏡部件110的旋轉(zhuǎn)角隨時(shí)間變化的曲線圖。在圖8C的曲線中,時(shí)間(t)表示在水平軸上,旋轉(zhuǎn)角(θ)表示在垂直軸上。
在該驅(qū)動(dòng)模式中,首先,在時(shí)間T0和時(shí)間T1之間,給在時(shí)間T0時(shí)處于初始狀態(tài)(其中反射鏡部件110的旋轉(zhuǎn)角為0°)的微型反射鏡元件X1的各個(gè)梳齒狀電極165、185施加規(guī)定電壓V1,如圖8A所示,以便反射鏡部件110的旋轉(zhuǎn)位移在時(shí)間T1達(dá)到最大旋轉(zhuǎn)角θ1。在時(shí)間T0和T1之間,在梳齒狀電極161、165和梳齒狀電極181、185之間產(chǎn)生靜電吸引,并且反射鏡部件110的旋轉(zhuǎn)角在第一方向連續(xù)增加。在時(shí)間T1,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160例如采取圖2B和圖3B所示的取向,并且驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)180例如采取圖5B和圖6B所示的取向,而旋轉(zhuǎn)角達(dá)到θ1,如圖8C所示。在這種情況下,在連接部件140、150中產(chǎn)生規(guī)定扭曲反應(yīng)。
因此,在時(shí)間T1,施加于各梳齒狀電極165、185的電壓基本上設(shè)定為0V。接著,在時(shí)間T1和T2之間,連接部件140、150的扭曲反應(yīng)用作恢復(fù)力,并且旋轉(zhuǎn)角連續(xù)減小。在時(shí)間T2,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160、170采取圖2A、圖3A和圖4A所示的取向,并且驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)180、190采取圖5A、圖6A和圖7A所示的取向,而旋轉(zhuǎn)角達(dá)到0°,如圖8C所示。
因此,在時(shí)間T2和T3之間,給個(gè)梳齒狀電極175施加規(guī)定電壓V2,如圖8B所示,以至于反射鏡部件110的旋轉(zhuǎn)位移在時(shí)間T3達(dá)到最大旋轉(zhuǎn)角θ2。在時(shí)間T2和T3之間,在梳齒狀電極171、175和梳齒狀電極191、195之間產(chǎn)生靜電吸引,并且反射鏡部件110的旋轉(zhuǎn)角在與第一方向相反的第二方向連續(xù)增加。在時(shí)間T3,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)170例如采取圖2C和圖4B所示的取向,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)190例如采取圖5C和圖7B所示的取向,而旋轉(zhuǎn)角達(dá)到θ2,如圖8C所示。在這種情況下,在連接部件140、150中產(chǎn)生規(guī)定扭曲反應(yīng)。
因此,在時(shí)間T3,施加于梳齒狀電極175、195的電壓基本上設(shè)定為0V。接著,在時(shí)間T3和T4之間,連接部件140、150的扭曲反應(yīng)用作恢復(fù)力,并且旋轉(zhuǎn)角連續(xù)減小。在時(shí)間T4,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160、170采取圖2A、圖3A、圖4A所示的取向,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)180、190采取圖5A、圖6A和圖7A所示的取向,而旋轉(zhuǎn)角達(dá)到0°,如圖8C所示。可以根據(jù)需要重復(fù)進(jìn)行從時(shí)間T0到時(shí)間T4的上述操作序列。
在該驅(qū)動(dòng)模式中,優(yōu)選地,電壓V1和V2相同,并且旋轉(zhuǎn)角θ1的絕對(duì)值與旋轉(zhuǎn)角θ2的絕對(duì)值相同。而且,時(shí)間T0和時(shí)間T1之間、時(shí)間T1和時(shí)間T2之間、時(shí)間T2和時(shí)間T3之間以及時(shí)間T3和時(shí)間T4之間的各個(gè)周期優(yōu)選設(shè)定為相同長(zhǎng)度,并且每個(gè)分別構(gòu)成反射鏡部件110的擺動(dòng)操作周期的四分之一。通過這種方式,可以實(shí)現(xiàn)微型反射鏡元件X1的反射鏡部件110的循環(huán)旋轉(zhuǎn)操作。
在微型反射鏡元件X1中,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)180的沖程和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160的沖程,或者驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)190的沖程和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)170的沖程互相疊加,由此確保長(zhǎng)沖程。由于通過兩種類型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的沖程的疊加確保了有效長(zhǎng)沖程,因此可以例如將由梳齒狀電極組形成的各個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)形成為相對(duì)薄的尺寸(在旋轉(zhuǎn)操作方向的長(zhǎng)度較短)。因此,趨于形成為反映驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)厚度的可移動(dòng)部件(反射鏡部件110和內(nèi)部框架120)可以形成為相對(duì)薄尺寸??梢苿?dòng)部件越薄,其重量越輕,因此越適合于實(shí)現(xiàn)高速操作。通過這種方式,微型反射鏡元件X1適合于實(shí)現(xiàn)包括大旋轉(zhuǎn)位移量的用于反射鏡部件110的旋轉(zhuǎn)操作的高速操作。
在微型反射鏡元件X1中,通過電并聯(lián)設(shè)置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)180,和電并聯(lián)設(shè)置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)170和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)190電并聯(lián),可以簡(jiǎn)化對(duì)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)操作德控制。例如,如果兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160的各個(gè)梳齒狀電極161和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)180的梳齒狀電極181設(shè)置為電并聯(lián),并且如果兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160的各個(gè)梳齒狀電極165和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)180的各梳齒狀電極185設(shè)置為電并聯(lián),則當(dāng)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),相同的電位同時(shí)施加于所有梳齒狀電極161、181,并且相同的電位同時(shí)施加于所有梳齒狀電極165、185,因此可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160、180的共同控制。而且,如果兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)170的各個(gè)梳齒狀電極171和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)190的梳齒狀電極191設(shè)置為電并聯(lián),并且如果兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)170的各個(gè)梳齒狀電極175和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)190的梳齒狀電極195設(shè)置為電并聯(lián),則在驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),相同的電位同時(shí)施加于所有梳齒狀電極171、191,并且相同的電位同時(shí)施加于所有梳齒狀電極175、195,因此可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)170、190的共同控制。
在如下設(shè)計(jì)中,其中可通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160、170實(shí)現(xiàn)的反射鏡部件110相對(duì)于內(nèi)部框架120的旋轉(zhuǎn)位移的最大相對(duì)角以及可通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)180、190實(shí)現(xiàn)的內(nèi)部框架120相對(duì)于外部框架130的旋轉(zhuǎn)位移的最大相對(duì)角設(shè)定為相等,如果例如像上述那樣共同控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160、180,并且如果例如像上述那樣共同控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)170、190,則連接部件140、150的扭曲彈性常數(shù)(twisting spring constant)分別為k1和k2,并且通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160、170和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)180、190產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩分別為T1和T2,在滿足下面等式(1)中的條件時(shí)可以以最大效率控制這些驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。另一方面,在如下設(shè)計(jì)中,其中可通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160、170實(shí)現(xiàn)的反射鏡部件110相對(duì)于內(nèi)部框架120的旋轉(zhuǎn)位移的最大相對(duì)角以及可通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)180、190實(shí)現(xiàn)的內(nèi)部框架120相對(duì)于外部框架130的旋轉(zhuǎn)位移的最大相對(duì)角設(shè)定為1∶a,如果例如像上述那樣共同控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160、180,并且如果例如像上述那樣共同控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)170、190,則連接部件140、150的扭曲彈性常數(shù)分別為k1和k2,并且通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160、170和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)180、190產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩分別為T1和T2,在滿足下面等式(2)中的條件時(shí)可以以最大效率控制這些驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。此外,如果反射鏡部件110和內(nèi)部框架120的慣性分別為I1和I2,則優(yōu)選地,在微型反射鏡元件X1中k1/I1和k2/(I1+I2)應(yīng)該相等。
k1/T1=k2/T2(1)a(k1/T1=k2/T2) (2)在微型反射鏡元件X1中,通過設(shè)置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)180為電隔離方式,以及設(shè)置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)170和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)190為電隔離方式,可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)操作的高精度控制。如果采用這種組成,則通過獨(dú)立調(diào)整由各個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160、170、180、190產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力或旋轉(zhuǎn)扭矩,可以獨(dú)立控制圍繞旋轉(zhuǎn)軸A1的兩種旋轉(zhuǎn)操作。在這種情況下,還希望滿足等式(1)或等式(2)中規(guī)定的條件。
圖9到圖15表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的微型反射鏡元件X2。圖9是微型反射鏡元件X2的平面圖,圖10到是沿著圖9中的線X-X截取的剖面圖。此外,圖11-圖15是分別沿著圖9中的線XI-XI、XII-XII、XIII-XIII、XIV-XIV和XV-XV截取的剖面圖。
微型反射鏡元件X2包括反射鏡部件110、內(nèi)部框架120、外部框架130、一對(duì)連接部件140、一對(duì)連接部件150、和各對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)260、270、280、290。微型反射鏡元件X2不同于微型反射鏡元件X1的地方在于它設(shè)有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)260、270、280和290代替驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)160、170、180和190。而且,與微型反射鏡元件X1相同,微型反射鏡元件X2是利用體型微加工技術(shù)如MEMS技術(shù)等通過在材料襯底上進(jìn)行處理制造的,其中所述材料襯底是SOI襯底。該材料襯底具有層疊結(jié)構(gòu),該層疊結(jié)構(gòu)例如由第一和第二硅層以及位于這些硅層之間的絕緣層構(gòu)成,通過用雜質(zhì)摻雜將規(guī)定導(dǎo)電類型賦予各個(gè)硅層。為了闡明附圖,在圖9中,用斜陰影線標(biāo)記在讀者方向突出于絕緣層以外的源于第一硅層的區(qū)域(除了鏡面111之外)。
在微型反射鏡元件X2中設(shè)置的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)260相對(duì)于反射鏡部件110以對(duì)稱方式設(shè)置,每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括梳齒狀電極261和梳齒狀電極265。梳齒狀電極261是主要源于第一硅層的區(qū)域,并且它具有固定到反射鏡部件110上的基部262和從這個(gè)基部262突出的多個(gè)電極齒263。梳齒狀電極265具有由導(dǎo)體部分265a、導(dǎo)體部分265b和用于電隔離這兩個(gè)導(dǎo)體部分的絕緣部分265c構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu),并且還具有固定到內(nèi)部框架120并朝向內(nèi)方向突出的基部266以及從這個(gè)基部266突出的多個(gè)電極齒267。導(dǎo)體部分265a和265b是分別源于第一和第二硅層的區(qū)域。當(dāng)該元件不被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),梳齒狀電極261和梳齒狀電極265的基部265b位于互相不同的高度,如圖10A和圖11A所示。而且,梳齒狀電極261、265處于以下狀態(tài),即它們的各個(gè)電極齒263、267位于互相偏移的位置,以便它們彼此不接觸。
兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)270相對(duì)于反射鏡部件110以對(duì)稱方式設(shè)置,每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括梳齒狀電極271和梳齒狀電極275。梳齒狀電極271是主要源于第一硅層的區(qū)域,并且它具有固定到反射鏡部件110上的基部272和從這個(gè)基部272突出的多個(gè)電極齒273。梳齒狀電極275具有由導(dǎo)體部分275a、導(dǎo)體部分275b和用于電隔離這兩個(gè)導(dǎo)體部分的絕緣部分275c構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu),并且還具有固定到內(nèi)部框架120并朝向內(nèi)方向突出的基部276以及從這個(gè)基部276突出的多個(gè)電極齒277。導(dǎo)體部分275a和275b是分別源于第一和第二硅層的區(qū)域。當(dāng)該元件不被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),梳齒狀電極271和梳齒狀電極275的基部275b位于互相不同的高度,如圖10A和圖12A所示。而且,梳齒狀電極271、275處于以下狀態(tài),以至于它們的各個(gè)電極齒273、277位于互相偏移的位置,以便它們彼此不接觸。
兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)280相對(duì)于反射鏡部件110和內(nèi)部框架120以對(duì)稱方式設(shè)置,每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括梳齒狀電極281和梳齒狀電極285。梳齒狀電極281是主要源于第一硅層的區(qū)域,并且它具有固定到內(nèi)部框架120上的基部282和從這個(gè)基部282突出的多個(gè)電極齒283。梳齒狀電極285具有由導(dǎo)體部分285a、導(dǎo)體部分285b和用于電隔離這兩個(gè)導(dǎo)體部分的絕緣部分285c構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu),還具有固定到外部框架130并在向內(nèi)方向突出的基部286以及從這個(gè)基部286突出的多個(gè)電極齒287。導(dǎo)體部分285a和285b是分別源于第一和第二硅層的區(qū)域。當(dāng)該元件不被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),梳齒狀電極281和梳齒狀電極285的基部285b位于互相不同的高度,如圖13A和圖14A所示。而且,梳齒狀電極281、285處于以下狀態(tài),即它們的各個(gè)電極齒283、287位于互相偏移的位置,以便它們彼此不接觸。
兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)290相對(duì)于反射鏡部件110和內(nèi)部框架120以對(duì)稱方式設(shè)置,每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括梳齒狀電極291和梳齒狀電極295。梳齒狀電極291是主要源于第一硅層的區(qū)域,并且它具有固定到內(nèi)部框架120上的基部292和從這個(gè)基部292突出的多個(gè)電極齒293。梳齒狀電極295具有由導(dǎo)體部分295a、導(dǎo)體部分295b和用于電隔離這兩個(gè)導(dǎo)體部分的絕緣部分295c構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu),還具有固定到外部框架130并在向內(nèi)方向突出的基部296以及從這個(gè)基部296突出的多個(gè)電極齒297。導(dǎo)體部分295a和295b是分別源于第一和第二硅層的區(qū)域。當(dāng)該元件不被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),梳齒狀電極291和梳齒狀電極295的基部295b位于互相不同的高度,如圖13A和圖15A所示。而且,梳齒狀電極291、295處于以下狀態(tài),即它們的各個(gè)電極齒293、297位于互相偏移的位置,以便它們彼此不接觸。
在微型反射鏡元件X2中,在需要時(shí),通過給梳齒狀電極261、271、281和291、梳齒狀電極265的導(dǎo)體部分265a和265b、梳齒狀電極275的導(dǎo)體部分275a和275b、梳齒狀電極285的導(dǎo)體部分285a和285b、梳齒狀電極295的導(dǎo)體部分295a和295b施加規(guī)定電位,可以使反射鏡部件110圍繞旋轉(zhuǎn)軸A1進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。
圖16表示微型反射鏡元件X2的驅(qū)動(dòng)模式的一個(gè)例子。圖16A表示施加于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)260的梳齒狀電極265的導(dǎo)體部分265b和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)280的梳齒狀電極285的導(dǎo)體部分285b的電壓隨時(shí)間變化的示意圖。圖16B表示施加于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)270的梳齒狀電極275的導(dǎo)體部分275b和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)290的梳齒狀電極295的導(dǎo)體部分295b的電壓隨時(shí)間變化的示意圖。圖16C表示施加于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)260的梳齒狀電極265的導(dǎo)體部分265a、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)270的梳齒狀電極275的導(dǎo)體部分275a、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)280的梳齒狀電極285的導(dǎo)體部分285a、和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)290的梳齒狀電極295的導(dǎo)體部分295a的電壓隨時(shí)間變化的示意圖。在圖16A-圖16C的各個(gè)圖中,時(shí)間(t)表示在水平軸上,施加的電壓(v)表示在垂直軸上。在本驅(qū)動(dòng)模式中,梳齒狀電極261、271、281和291連接到地。此外,圖16D表示在該驅(qū)動(dòng)模式中反射鏡部件110的旋轉(zhuǎn)角隨時(shí)間變化的示意圖。在圖16D的曲線圖中,時(shí)間(t)表示在水平軸上,旋轉(zhuǎn)角(θ)表示在垂直軸上。
在該驅(qū)動(dòng)模式中,首先,在時(shí)間T0和時(shí)間T1之間,在時(shí)間T0時(shí)處于初始狀態(tài)下(其中反射鏡部件110的旋轉(zhuǎn)角為0°)給微型反射鏡元件X2的各個(gè)梳齒狀電極265、285的導(dǎo)體部分265b和285b施加規(guī)定電壓V1,如圖16A所示,以便反射鏡部件110的旋轉(zhuǎn)位移在時(shí)間T1達(dá)到最大旋轉(zhuǎn)角θ1。在時(shí)間T0和T1之間,在每個(gè)梳齒狀電極261和導(dǎo)體部分265b之間、以及在每個(gè)梳齒狀電極281和導(dǎo)體部分285b之間產(chǎn)生靜電吸引,并且反射鏡部件110的旋轉(zhuǎn)角在第一方向連續(xù)增加。在時(shí)間T1,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)260例如采取圖10B和圖11B所示的取向,并且驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)280例如采取圖13B和圖14B所示的取向,而旋轉(zhuǎn)角達(dá)到θ1,如圖16D所示。在這種情況下,在連接部件140、150中產(chǎn)生規(guī)定扭曲反應(yīng)。
因此,在時(shí)間T1和T2之間,施加于導(dǎo)體部分265b、285b的電壓基本上設(shè)定為零,并施加規(guī)定電壓V2于各個(gè)導(dǎo)體部分265a、275a、285a和295a,如圖16B所示。在這個(gè)時(shí)間期間,除了用作恢復(fù)力的連接部件140、150的扭曲反應(yīng)之外,在梳齒狀電極261和導(dǎo)體部分265b之間、梳齒狀電極271和導(dǎo)體部分275b之間、梳齒狀電極281和導(dǎo)體部分285b之間、以及梳齒狀電極291和導(dǎo)體部分295b之間產(chǎn)生靜電吸引,因此反射鏡部件110的旋轉(zhuǎn)角連續(xù)減小。在時(shí)間T2,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)260、270采取圖10A、圖11A和圖12A中所示的取向,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)280、290采取圖13A、圖14A和圖15A中所示的取向,而旋轉(zhuǎn)角達(dá)到0°,如圖16D所示。
借此,在時(shí)間T2和T3之間,給各個(gè)導(dǎo)體部分275b、295b施加規(guī)定電壓V3,并且施加于各個(gè)導(dǎo)體部分265a、275a、285a和295a的電壓基本上設(shè)定為0V,如16B所示,以便反射鏡部件110的旋轉(zhuǎn)位移在時(shí)間T3達(dá)到最大旋轉(zhuǎn)角θ2。在時(shí)間T2和T3之間,在每個(gè)梳齒狀電極271和導(dǎo)體部分275b之間、以及在每個(gè)梳齒狀電極291和導(dǎo)體部分295b之間產(chǎn)生靜電吸引,反射鏡部件110的旋轉(zhuǎn)角在與第一方向相反的第二方向連續(xù)增加。在時(shí)間T3,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)270例如采取圖10C和圖12B所示的取向,并且驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)290例如采取圖13C和圖15B所示的取向,而旋轉(zhuǎn)角達(dá)到θ2,如圖16D所示。在這種情況下,在連接部件140、150中產(chǎn)生規(guī)定扭曲反應(yīng)。
接著,在時(shí)間T3和T4之間,施加于導(dǎo)體部分275b、295b的電壓基本上設(shè)定為零,并且施加規(guī)定電壓V4于各個(gè)導(dǎo)體部分265a、275a、285a和295a,如圖16C所示。在這個(gè)時(shí)間期間,除了用作恢復(fù)力的連接部件140、150的扭曲反應(yīng)之外,在梳齒狀電極261和導(dǎo)體部分265b之間、梳齒狀電極271和導(dǎo)體部分275b之間、梳齒狀電極281和導(dǎo)體部分285b之間、以及梳齒狀電極291和導(dǎo)體部分295b之間產(chǎn)生靜電吸引,因此反射鏡部件110的旋轉(zhuǎn)角連續(xù)減小。在時(shí)間T4,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)260、270采取圖10A、圖11A和圖12A中所示的取向,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)280、290采取圖13A、圖14A和圖15A中所示的取向,而旋轉(zhuǎn)角達(dá)到0°,如圖16D所示。根據(jù)需要,重復(fù)進(jìn)行從時(shí)間T0到時(shí)間T4的上述操作序列。
在該驅(qū)動(dòng)模式中,優(yōu)選地,電壓V1和V3相同,電壓V2和V4相同,并且旋轉(zhuǎn)角θ1的絕對(duì)值與旋轉(zhuǎn)角θ2的絕對(duì)值相同。而且,優(yōu)選地,電壓V2和V4小于電壓V1和V3。而且,優(yōu)選地,時(shí)間T0和時(shí)間T1之間、時(shí)間T1和時(shí)間T2之間、時(shí)間T2和時(shí)間T3之間以及時(shí)間T3和時(shí)間T4之間的各個(gè)周期設(shè)定為相同長(zhǎng)度,并且每個(gè)分別構(gòu)成反射鏡部件110的旋轉(zhuǎn)操作周期的四分之一。通過這種方式,可以實(shí)現(xiàn)微型反射鏡元件X2的反射鏡部件110的循環(huán)旋轉(zhuǎn)操作。
在微型反射鏡元件X2中,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)280的沖程和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)260的沖程,或者驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)290的沖程和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)270的沖程互相疊加,由此確保長(zhǎng)沖程。由于通過疊加兩種類型的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的沖程確保了有效長(zhǎng)沖程,因此可以使由梳齒狀電極組形成的各種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)形成為例如相對(duì)薄尺寸(在旋轉(zhuǎn)操作方向形成的長(zhǎng)度較短)。因此,趨于形成為反應(yīng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)厚度的可移動(dòng)部件(反射鏡部件110和內(nèi)部框架120)可以形成為相對(duì)薄尺寸??梢苿?dòng)部件越薄,其重量越輕,就越適合于實(shí)現(xiàn)高速度操作。通過這種方式,微型反射鏡元件X2適于實(shí)現(xiàn)包括大旋轉(zhuǎn)位移量的用于反射鏡部件110的高速旋轉(zhuǎn)操作。
在微型反射鏡元件X2中,通過電并聯(lián)設(shè)置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)260和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)280,和電并聯(lián)設(shè)置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)270和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)290,可以簡(jiǎn)化旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)操作的控制。例如,如果各個(gè)梳齒狀電極261和各個(gè)梳齒狀電極281電并聯(lián)設(shè)置,各個(gè)梳齒狀電極265的導(dǎo)體部分265a和各個(gè)梳齒狀電極285的導(dǎo)體部分285a電并聯(lián)設(shè)置,并且各個(gè)梳齒狀電極265的導(dǎo)體部分265b和各個(gè)梳齒狀電極285的導(dǎo)體部分285b電并聯(lián)設(shè)置,則當(dāng)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),相同的電位將同時(shí)輸送給所有梳齒狀電極261、281,同時(shí)相同的電位將同時(shí)施加于所有導(dǎo)體部分265a、285a,并且相同的電位將同時(shí)施加于所有導(dǎo)體部分265b、285b,因而可以進(jìn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)260、280的共同控制。而且,如果各個(gè)梳齒狀電極271和各個(gè)梳齒狀電極291電并聯(lián)設(shè)置,各個(gè)梳齒狀電極275的導(dǎo)體部分275a和各個(gè)梳齒狀電極295的導(dǎo)體部分295a電并聯(lián)設(shè)置,并且各個(gè)梳齒狀電極275的導(dǎo)體部分275b和各個(gè)梳齒狀電極295的導(dǎo)體部分295b電并聯(lián)設(shè)置,則當(dāng)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),相同的電位將同時(shí)輸送給所有梳齒狀電極271、271,同時(shí)相同的電位將同時(shí)施加于所有導(dǎo)體部分275a、295a,并且相同的電位將同時(shí)施加于所有導(dǎo)體部分275b、295b,因而可以進(jìn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)270、290的共同控制。
在設(shè)計(jì)中,其中可通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)260、270實(shí)現(xiàn)的反射鏡部件110相對(duì)于內(nèi)部框架120的旋轉(zhuǎn)位移的最大相對(duì)角、以及可通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)280、290實(shí)現(xiàn)的內(nèi)部框架120相對(duì)于外部框架130的旋轉(zhuǎn)位移的最大相對(duì)角設(shè)定為相等,如果例如像上述那樣共同控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)260、280,并且如果例如像上述那樣共同控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)270、290,則將連接部件140、150的扭曲彈性常數(shù)分別設(shè)定為k1和k2,并且由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)260、270和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)280、290產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩分別設(shè)定為T1和T2,在滿足上述等式(1)的條件時(shí),可以以最高效率控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。另一方面,在如下設(shè)計(jì)中,其中通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)260、270可實(shí)現(xiàn)的反射鏡部件110相對(duì)于內(nèi)部框架120的旋轉(zhuǎn)位移的最大相對(duì)角與可通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)280、290實(shí)現(xiàn)的內(nèi)部框架120相對(duì)于外部框架130的旋轉(zhuǎn)位移的最大相對(duì)角之間的比設(shè)定為1∶a,如果例如像上述那樣共同控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)260、280,并且如果例如像上述那樣共同控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)270、290,則將連接部件140、150的扭曲彈性常數(shù)分別設(shè)定為k1和k2,并且由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)260、270和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)280、290產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩分別設(shè)定為T1和T2,在滿足上述等式(2)的條件時(shí),可以以最高效率控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
圖17到圖24示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的微型反射鏡元件X3。圖17是微型反射鏡元件X3的平面圖,圖18到圖20是沿著圖17中的線XVIII-XVIII截取的剖面圖,圖21到圖24是分別沿著圖17中的線XXI-XXI、XXII-XXII、XXIII-XXIII、XXIV-XXIV和XV-XV截取的剖面圖。
微型反射鏡元件X3包括反射鏡部件310、框架320、一對(duì)連接部件330、和各對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、350、360、370。而且,與微型反射鏡元件X1相同,微型反射鏡元件X3是利用體型微加工技術(shù)如MEMS技術(shù)等通過在材料襯底上進(jìn)行處理制造的,其中所述材料襯底是具有規(guī)定層疊結(jié)構(gòu)的SOI襯底。材料襯底具有層疊結(jié)構(gòu),例如該層疊結(jié)構(gòu)由第一和第二硅層以及位于這些硅層之間的絕緣層構(gòu)成,通過用雜質(zhì)摻雜將規(guī)定導(dǎo)電類型賦予各個(gè)硅層。為了闡明附圖,在圖17中,用斜陰影線標(biāo)記在讀者方向突出至絕緣層以外的源于第一硅層的區(qū)域(除了鏡面311之外)。
反射鏡部件310是主要形成在第一硅層中的區(qū)域,并且在其前表面上包括具有光反射功能的鏡面311。鏡面311具有由形成在第一硅層上的Cr層和形成在Cr層上的Ar層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)。這種鏡面310形成本發(fā)明的可移動(dòng)部件??蚣?20是主要形成在第一硅層中的區(qū)域,并處于它包圍反射鏡部件310的狀態(tài)。
一對(duì)連接部件330是形成在第一硅層中的區(qū)域,并分別由兩個(gè)扭桿331構(gòu)成。各個(gè)扭桿331連接到反射鏡部件310和框架320,由此將它們連接在一起。各個(gè)連接部件331的兩個(gè)扭桿330之間的間隔從框架320向反射鏡部件310逐漸增加。一對(duì)這種連接部件330限定了用于反射鏡部件310相對(duì)于框架320的旋轉(zhuǎn)操作的軸A3。優(yōu)選地,由兩個(gè)扭桿321構(gòu)成的連接部件330,兩個(gè)扭桿331之間的間隔從框架320向反射鏡部件310逐漸增加,防止了反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)操作中不希望的位移。此外,還可以構(gòu)成連接部件330,使得兩個(gè)不同電位可以經(jīng)過兩個(gè)扭桿331從框架320施加于反射鏡部件310。
兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340相對(duì)于反射鏡部件310以對(duì)稱方式設(shè)置,每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括梳齒狀電極341和梳齒狀電極345。梳齒狀電極341是主要源于第一硅層的區(qū)域,并且它具有固定到反射鏡部件310的基部342和從這個(gè)基部342突出的多個(gè)電極齒343。梳齒狀電極345是主要源于第二硅層的區(qū)域,并具有固定到框架320并在向內(nèi)方向突出的基部346和從這個(gè)基部346突出的多個(gè)電極齒347。當(dāng)該元件不被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),梳齒狀電極341、345處于互相不同的高度,如圖18和圖21A所示。而且,梳齒狀電極341、345處于以下狀態(tài),即它們的各個(gè)電極齒343、347位于互相偏移的位置,以便在驅(qū)動(dòng)元件旋轉(zhuǎn)時(shí)它們彼此不接觸。
兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)350相對(duì)于反射鏡部件310以對(duì)稱方式設(shè)置,每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括梳齒狀電極351和梳齒狀電極355。梳齒狀電極351是主要源于第一硅層的區(qū)域,并且它具有固定到反射鏡部件310的基部352和從這個(gè)基部352突出的多個(gè)電極齒353。梳齒狀電極355是主要源于第二硅層的區(qū)域,并具有固定到框架320并朝向內(nèi)方向突出的基部356和從這個(gè)基部356突出的多個(gè)電極齒357。當(dāng)該元件不被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),梳齒狀電極351、355處于互相不同的高度,如圖18和圖22A所示。而且,梳齒狀電極351、355處于以下狀態(tài),即它們的各個(gè)電極齒353、357位于互相偏移的位置,以便在驅(qū)動(dòng)元件旋轉(zhuǎn)時(shí)它們彼此不接觸。
兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)360相對(duì)于反射鏡部件310以對(duì)稱方式設(shè)置,每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括梳齒狀電極361和梳齒狀電極365。梳齒狀電極361是主要源于第一硅層的區(qū)域,并且它具有固定到反射鏡部件310的基部362和從這個(gè)基部362突出的多個(gè)電極齒363。梳齒狀電極365是主要源于第二硅層的區(qū)域,并具有固定到框架320并在向內(nèi)方向突出的基部366和從這個(gè)基部366突出的多個(gè)電極齒367。當(dāng)該元件不被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),梳齒狀電極361、365處于互相不同的高度,如圖18和圖23A所示。而且,梳齒狀電極361、365處于以下狀態(tài),即它們的各個(gè)電極齒363、367位于互相偏移的位置,以便在驅(qū)動(dòng)元件旋轉(zhuǎn)時(shí)它們彼此不接觸。
兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)370相對(duì)于反射鏡部件310以對(duì)稱方式設(shè)置,每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括梳齒狀電極371和梳齒狀電極375。梳齒狀電極371是主要源于第一硅層的區(qū)域,并且它具有固定到反射鏡部件310的基部372和從這個(gè)基部372突出的多個(gè)電極齒373。梳齒狀電極375是主要源于第二硅層的區(qū)域,并具有固定到框架320并在向內(nèi)方向突出的基部376和從這個(gè)基部376突出的多個(gè)電極齒377。當(dāng)該元件不被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),梳齒狀電極371、375處于互相不同的高度,如圖18和圖24A所示。而且,梳齒狀電極371、375處于以下狀態(tài),即它們的各個(gè)電極齒373、377位于互相偏移的位置,以便在驅(qū)動(dòng)元件旋轉(zhuǎn)時(shí)它們彼此不接觸。
在微型反射鏡元件X3中,在需要時(shí),通過給各個(gè)梳齒狀電極341、345、351、355、361、365、371、375施加規(guī)定電位,可以使反射鏡部件310圍繞旋轉(zhuǎn)軸A3旋轉(zhuǎn)。
例如,通過給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340的梳齒狀電極341、345施加規(guī)定電位,在梳齒狀電極341、345之間產(chǎn)生規(guī)定靜電吸引,通過給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)360的梳齒狀電極361、365施加規(guī)定電位,在梳齒狀電極361、365之間產(chǎn)生規(guī)定靜電吸引,由此分別向梳齒狀電極345內(nèi)部牽引梳齒狀電極341,分別向梳齒狀電極365內(nèi)部牽引梳齒狀電極361,以至于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、360各采取例如圖19A、圖21B和圖23B所示的取向。借此,反射鏡部件310圍繞旋轉(zhuǎn)軸A3相對(duì)于框架320進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。在這個(gè)旋轉(zhuǎn)操作中進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)位移量可以通過調(diào)整施加的電位來管理。反射鏡部件310圍繞旋轉(zhuǎn)軸A3在相反方向的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)可以利用與關(guān)于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、360的上述操作方式相同的方式通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)350、370產(chǎn)生規(guī)定的靜電吸引來實(shí)現(xiàn),如圖20A、圖22B和圖24B所示。通過利用這種方式驅(qū)動(dòng)反射鏡部件310在兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn),可以適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換由設(shè)置在反射鏡部件310上的鏡面311反射的光的反射方向。
圖25表示微型反射鏡元件X3的驅(qū)動(dòng)模式的一個(gè)例子。圖25A表示施加于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340的梳齒狀電極345的電壓隨時(shí)間變化的曲線圖。圖25B表示施加于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)360的梳齒狀電極365的電壓隨時(shí)間變化的曲線圖。圖25C表示施加于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)350的梳齒狀電極355的電壓隨時(shí)間變化的曲線圖。圖25D表示施加于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)370的梳齒狀電極375的電壓隨時(shí)間變化的曲線圖。在圖25A-圖25D的各個(gè)曲線中,時(shí)間(t)表示在水平軸上,施加的電壓(v)表示在垂直軸上。在本驅(qū)動(dòng)模式中,梳齒狀電極341、351、361和371連接到地。此外,圖25E表示在該驅(qū)動(dòng)模式中反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)角隨時(shí)間變化的曲線圖。在圖25E的曲線中,時(shí)間(t)表示在水平軸上,旋轉(zhuǎn)角(θ)表示在垂直軸上。
在該驅(qū)動(dòng)模式中,首先,在時(shí)間T0和時(shí)間T1之間,如圖25A所示,給梳齒狀電極345施加規(guī)定電壓V1,并且在時(shí)間T0和時(shí)間T2之間,如圖25B所示,給梳齒狀電極365施加規(guī)定電壓V2,以便反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)位移在時(shí)間T2達(dá)到最大旋轉(zhuǎn)角θ1,其中在時(shí)間T0時(shí)反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)位移處于初始狀態(tài)下(旋轉(zhuǎn)角為0°)。在時(shí)間T0和T1之間,在梳齒狀電極341、345之間、以及在梳齒狀電極361、365之間產(chǎn)生靜電吸引,并且反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)角在第一方向連續(xù)增加,在時(shí)間T1,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、360例如采取圖19A、圖21B和圖23B所示的取向。在時(shí)間T1,在到達(dá)旋轉(zhuǎn)位移(例如θ1’)的時(shí)間之前,其中所述旋轉(zhuǎn)位移是通過在與第一方向相反的第二方向的驅(qū)動(dòng)力(驅(qū)動(dòng)扭矩)而在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340中產(chǎn)生,施加于梳齒狀電極345的電壓基本上設(shè)定為0V。在時(shí)間T1和T2之間,在梳齒狀電極361、365之間產(chǎn)生靜電吸引,并且反射鏡部件3 10的旋轉(zhuǎn)角在第一方向連續(xù)增加。在時(shí)間T2,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、360例如采取圖19B、圖21C和圖23C所示的取向,并且旋轉(zhuǎn)角達(dá)到θ1,如圖25E所示。在這種情況下,在連接部件330中產(chǎn)生規(guī)定扭曲反應(yīng)。
這樣,在時(shí)間T2,施加于各個(gè)梳齒狀電極365的電壓基本上設(shè)定為0V。接著,在時(shí)間T2和T3之間,連接部件330的扭曲反應(yīng)用作恢復(fù)力,并且旋轉(zhuǎn)角連續(xù)減小。在時(shí)間T3,旋轉(zhuǎn)角達(dá)到0°,如圖25E所示。
然后,在時(shí)間T3和T4之間,給梳齒狀電極355施加規(guī)定電壓V3,如圖25C所示,在時(shí)間T3和T5之間,給梳齒狀電極375施加規(guī)定電壓V4,如圖25D所示,以至于反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)位移在時(shí)間T5達(dá)到最大旋轉(zhuǎn)角θ2。在時(shí)間T3和T4之間,在梳齒狀電極351、355之間以及梳齒狀電極371、375之間產(chǎn)生靜電吸引,并且反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)角在第二方向連續(xù)增加,在時(shí)間T4,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)350、370例如采取圖20A、圖22B和圖24B所示的取向。在時(shí)間T4,在到達(dá)旋轉(zhuǎn)位移(例如θ2’)的時(shí)間之前,其中所述旋轉(zhuǎn)位移是通過在與第二方向相反的第一方向的驅(qū)動(dòng)力(驅(qū)動(dòng)扭矩)而在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)350中產(chǎn)生,施加于梳齒狀電極355的電壓基本上設(shè)定為0V。在時(shí)間T4和T5之間,在梳齒狀電極371、375之間產(chǎn)生靜電吸引,并且反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)角在第二方向連續(xù)增加。在時(shí)間T5,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)350、370例如采取圖20B、圖22C和圖24C所示的取向,并且旋轉(zhuǎn)角達(dá)到θ2,如圖25E所示。在這種情況下,在連接部件330中產(chǎn)生規(guī)定扭曲反應(yīng)。
因此,在時(shí)間T5,施加于各個(gè)梳齒狀電極375的電壓基本上設(shè)定為0V。接著,在時(shí)間T5和T6之間,連接部件330的扭曲反應(yīng)用作恢復(fù)力,并且旋轉(zhuǎn)角連續(xù)較小。在時(shí)間T6,旋轉(zhuǎn)角達(dá)到0°,如圖25E所示。根據(jù)需要重復(fù)進(jìn)行從時(shí)間T0到時(shí)間T6的上述操作序列。
在該驅(qū)動(dòng)模式中,優(yōu)選地,電壓V1和V3相同,電壓V2和V4相同,并且旋轉(zhuǎn)角θ1的絕對(duì)值與旋轉(zhuǎn)角θ2的絕對(duì)值相同。而且,時(shí)間T0和時(shí)間T2之間、時(shí)間T2和時(shí)間T3之間、時(shí)間T3和時(shí)間T5之間以及時(shí)間T5和時(shí)間T6之間的各個(gè)周期設(shè)定為相同長(zhǎng)度,并且每個(gè)分別構(gòu)成反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)操作周期的四分之一。通過這種方式,可以實(shí)現(xiàn)微型反射鏡元件X3的反射鏡部件310的循環(huán)旋轉(zhuǎn)操作。
圖26表示微型反射鏡元件X3的驅(qū)動(dòng)模式的另一個(gè)例子。圖26A表示施加于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340的梳齒狀電極345的電壓隨時(shí)間變化的曲線圖。圖26B表示施加于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)360的梳齒狀電極365的電壓隨時(shí)間變化的曲線圖。圖26C表示施加于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)350的梳齒狀電極355的電壓隨時(shí)間變化的曲線圖。圖26D表示施加于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)370的梳齒狀電極375的電壓隨時(shí)間變化的曲線圖。在圖26A-圖26D的各個(gè)曲線中,時(shí)間(t)表示在水平軸上,施加的電壓(v)表示在垂直軸上。在本驅(qū)動(dòng)模式中,梳齒狀電極341、351、361和371連接到地。此外,圖26E表示在該驅(qū)動(dòng)模式中反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)角隨時(shí)間變化的曲線圖。在圖26E的曲線中,時(shí)間(t)表示在水平軸上,旋轉(zhuǎn)角(θ)表示在垂直軸上。本驅(qū)動(dòng)模式不同于參照?qǐng)D25所述驅(qū)動(dòng)模式的地方在于存在一個(gè)附加周期,在該周期內(nèi)給梳齒狀電極345、355施加電壓。
在該驅(qū)動(dòng)模式中,在時(shí)間T2和時(shí)間T2’之間將規(guī)定電壓V5施加于梳齒狀電極345,如圖26A所示。在這個(gè)階段期間,連接部件330的扭曲力用作恢復(fù)力,除此之外,在梳齒狀電極341、345之間產(chǎn)生靜電吸引,作為第二方向的驅(qū)動(dòng)力,并且反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)角連續(xù)減小。在時(shí)間T2’,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、360例如采取圖19A、圖21B和圖23B所示的取向。在時(shí)間T2’,在到達(dá)旋轉(zhuǎn)位移(例如θ1’)的時(shí)間之前,其中所述旋轉(zhuǎn)位移是通過在與第二方向相反的第一方向的驅(qū)動(dòng)力(驅(qū)動(dòng)扭矩)而在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340中產(chǎn)生,施加于梳齒狀電極345的電壓基本上設(shè)定為0V。
此外,在該驅(qū)動(dòng)模式中,在時(shí)間T5和時(shí)間T5’之間將規(guī)定電壓V6施加于梳齒狀電極355,如圖26C所示。在這個(gè)階段,連接部件330的扭曲力用作恢復(fù)力,除此之外,在梳齒狀電極351、355之間產(chǎn)生靜電吸引,作為第一方向的驅(qū)動(dòng)力,并且反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)角連續(xù)減小。在時(shí)間T5’,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)350、370例如采取圖20B、圖22B和圖24B所示的取向。在時(shí)間T5’,在到達(dá)旋轉(zhuǎn)位移(例如θ2’)的時(shí)間之前,其中所述旋轉(zhuǎn)位移是通過在與第一方向相反的第二方向的驅(qū)動(dòng)力(驅(qū)動(dòng)扭矩)而在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)350中產(chǎn)生,施加于梳齒狀電極355的電壓基本上設(shè)定為0V。
在該驅(qū)動(dòng)模式中,優(yōu)選地,電壓V1和V5相同,電壓V3和V6相同。而且,優(yōu)選地,時(shí)間T0和時(shí)間T1之間以及時(shí)間T2和時(shí)間T2’之間的各時(shí)期之和、以及時(shí)間T3和時(shí)間T4之間與時(shí)間T5和時(shí)間T5’之間的時(shí)期之和,分別構(gòu)成反射鏡部件310旋轉(zhuǎn)操作周期的四分之一。通過這種方式,可以實(shí)現(xiàn)微型反射鏡元件X3的反射鏡部件310的循環(huán)旋轉(zhuǎn)操作。
在微型反射鏡元件X3中,相對(duì)于反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)軸A3,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、350設(shè)置為互相遠(yuǎn)離的位置,并且驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)360、370設(shè)置在互相靠近的位置。在這種結(jié)構(gòu)中,在產(chǎn)生大旋轉(zhuǎn)扭矩時(shí),驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、350比驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)360、370更合適。例如,如果驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、350和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)360、370的尺寸設(shè)計(jì)相等,則當(dāng)相同電壓施加于這些驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí),與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)360、370相比,在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、350中將產(chǎn)生較大的旋轉(zhuǎn)扭矩,因?yàn)轵?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、350位于距離旋轉(zhuǎn)軸A3較遠(yuǎn)的位置上。此外,在保證大沖程時(shí),驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)360、370比驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、350更合適。例如,如果驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、350和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)360、370的尺寸設(shè)計(jì)相等,則驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)360、370具有包括比驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、350更大的旋轉(zhuǎn)位移(旋轉(zhuǎn)角)量的沖程。在設(shè)有適于產(chǎn)生大旋轉(zhuǎn)扭矩的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、350和適于保證大沖程的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)360、370的微型反射鏡元件X3中,即使不將各個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的各個(gè)梳齒狀電極形成為過分厚的尺寸,也可以有效地保證大沖程。通過這種方式,微型反射鏡元件X3適于實(shí)現(xiàn)包括大旋轉(zhuǎn)位移量的用于反射鏡部件310的高速旋轉(zhuǎn)操作。
在這種微型反射鏡部件X3中,優(yōu)選地,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、350和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)360、370電隔離并且分別以獨(dú)立方式控制,以至于可以有效地利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、350和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)360、370的各自的特性。例如,在反射鏡部件310的位移量為小角度范圍內(nèi),可以通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、350產(chǎn)生大旋轉(zhuǎn)扭矩,并且在大角度范圍內(nèi),可以通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)360、370在這些驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)360、370的整個(gè)較長(zhǎng)沖程期間以連續(xù)方式維持規(guī)定旋轉(zhuǎn)扭矩。
此外,在微型反射鏡元件X3中,通過將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)360、370的各個(gè)梳齒狀電極的電場(chǎng)產(chǎn)生表面面積擴(kuò)大為規(guī)定表面面積,可以實(shí)現(xiàn)由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)360、370產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩與由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、350產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩之間的小差值?;蛘撸€可以在距離旋轉(zhuǎn)軸A3更遠(yuǎn)的位置上附加產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)力的多種類型的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。通過采用這些組成,可以提高微型反射鏡元件X3的規(guī)定特性。
此外,在微型反射鏡部件X3中,優(yōu)選地,應(yīng)該設(shè)有用于檢測(cè)反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)位移量(旋轉(zhuǎn)角)的裝置,以便可以以高精度旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)反射鏡部件310。對(duì)于這種檢測(cè)裝置,例如,可以采用利用光在反射鏡部件310的上表面或下表面上反射的光學(xué)裝置,用于測(cè)量在反射鏡部件310的下表面或梳齒狀電極的靜電容量值的裝置,通過壓電電阻變形計(jì)等或者用于測(cè)量連接部件330或扭桿331的變形的裝置。
圖27到圖34表示根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的微型反射鏡元件X4。圖27是微型反射鏡元件X4的平面圖,圖28-圖30是沿著圖27中的線XXVIII-XXVIII截取的剖面圖。此外,圖31-圖34是分別沿著圖27中的線XXXI-XXXI、XXXII-XXXII、XXXIII-XXXIII和XXXIV-XXXIV截取的剖面圖。
微型反射鏡元件X4包括反射鏡部件310、框架320、一對(duì)連接部件330、和各對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)440、450、460、470。該微型反射鏡元件X4不同于微型反射鏡元件X3的地方在于它設(shè)有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)440、450、460和470代替了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、350、360和370。而且,與微型反射鏡元件X1相同,微型反射鏡元件X4是利用體型微加工技術(shù)如MEMS技術(shù)等通過在材料襯底上進(jìn)行處理制造的,其中所述材料襯底是具有規(guī)定層疊結(jié)構(gòu)的SOI襯底。材料襯底具有層疊結(jié)構(gòu),例如該層疊結(jié)構(gòu)由第一和第二硅層以及位于這些硅層之間的絕緣層構(gòu)成,通過用雜質(zhì)摻雜將規(guī)定導(dǎo)電類型賦予各個(gè)硅層。為了闡明附圖,在圖27中,用斜陰影線標(biāo)記朝讀者方向突出在絕緣層以外的源于第一硅層的區(qū)域(除了鏡面311之外)。
設(shè)置在微型反射鏡元件X4中的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)440相對(duì)于反射鏡部件310以對(duì)稱方式設(shè)置,每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括梳齒狀電極441和梳齒狀電極445。梳齒狀電極441是主要源于第一硅層的區(qū)域,并且它具有固定到反射鏡部件310的基部442和從這個(gè)基部442突出的多個(gè)電極齒443。梳齒狀電極445具有由導(dǎo)體部分445a、導(dǎo)體部分445b和用于電隔離兩個(gè)導(dǎo)體部分的絕緣部分445c構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu),并且還具有固定到框架320并在向內(nèi)方向突出的基部446和從這個(gè)基部446突出的多個(gè)電極齒447。導(dǎo)體部分445a、445b是分別源于第一和第二硅層的區(qū)域。當(dāng)元件不被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),梳齒狀電極441和梳齒狀電極445的基部445b位于互相不同的高度,如圖28和圖31A所示。而且,梳齒狀電極441、445處于以下狀態(tài),即它們的各個(gè)電極齒443、447位于互相偏移的位置上,以便它們彼此不接觸。
兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)450相對(duì)于反射鏡部件310以對(duì)稱方式設(shè)置,每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括梳齒狀電極451和梳齒狀電極455。梳齒狀電極451是主要源于第一硅層的區(qū)域,并且它具有固定到反射鏡部件310的基部452和從這個(gè)基部452突出的多個(gè)電極齒453。梳齒狀電極455具有由導(dǎo)體部分455a、導(dǎo)體部分455b和用于電隔離兩個(gè)導(dǎo)體部分的絕緣部分455c構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu),并且還具有固定到框架320并在向內(nèi)方向突出的基部456和從這個(gè)基部456突出的多個(gè)電極齒457。導(dǎo)體部分455a、455b是分別源于第一和第二硅層的區(qū)域。當(dāng)元件不被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),梳齒狀電極451和梳齒狀電極455的基部455b位于互相不同的高度,如圖28和圖32A所示。而且,梳齒狀電極451、455處于以下狀態(tài),即它們的各個(gè)電極齒453、457位于互相偏移的位置上,以便它們彼此不接觸。
兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)460相對(duì)于反射鏡部件310以對(duì)稱方式設(shè)置,每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括梳齒狀電極461和梳齒狀電極465。梳齒狀電極461是主要源于第一硅層的區(qū)域,并且它具有固定到反射鏡部件310的基部462和從這個(gè)基部462突出的多個(gè)電極齒463。梳齒狀電極465具有由導(dǎo)體部分465a、導(dǎo)體部分465b和用于電隔離兩個(gè)導(dǎo)體部分的絕緣部分465c構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu),并且還具有固定到框架320并在向內(nèi)方向突出的基部466和從這個(gè)基部466突出的多個(gè)電極齒467。導(dǎo)體部分465a、465b是分別源于第一和第二硅層的區(qū)域。當(dāng)元件不被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),梳齒狀電極461和梳齒狀電極465的基部465b位于互相不同的高度,如圖28和圖33A所示。而且,梳齒狀電極461、465處于以下狀態(tài),即它們的各個(gè)電極齒463、467位于互相偏移的位置上,以便它們彼此不接觸。
兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)470相對(duì)于反射鏡部件310以對(duì)稱方式設(shè)置,每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括梳齒狀電極471和梳齒狀電極475。梳齒狀電極471是主要源于第一硅層的區(qū)域,并且它具有固定到反射鏡部件310的基部472和從這個(gè)基部472突出的多個(gè)電極齒473。梳齒狀電極475具有由導(dǎo)體部分475a、導(dǎo)體部分475b和用于電隔離兩個(gè)導(dǎo)體部分的絕緣部分475c構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu),并且還具有固定到框架320并在向內(nèi)方向突出的基部476和從這個(gè)基部476突出的多個(gè)電極齒477。導(dǎo)體部分475a、475b是分別源于第一和第二硅層的區(qū)域。當(dāng)元件不被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),梳齒狀電極471和梳齒狀電極475的基部475b位于互相不同的高度,如圖28和圖34A所示。而且,梳齒狀電極471、475處于以下狀態(tài),即它們的各個(gè)電極齒473、477位于互相偏移的位置上,以便它們彼此不接觸。
在微型反射鏡元件X4中,在需要時(shí),通過給梳齒狀電極441、451、461和471、梳齒狀電極445的導(dǎo)體部分445a和445b、梳齒狀電極455的導(dǎo)體部分455a和455b、梳齒狀電極465的導(dǎo)體部分465a和465b、梳齒狀電極475的導(dǎo)體部分475a和475b施加規(guī)定電位,可以使反射鏡部件310圍繞旋轉(zhuǎn)軸A3旋轉(zhuǎn)。
圖35表示微型反射鏡元件X4的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。圖35A表示施加于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)440的梳齒狀電極445的導(dǎo)體部分445b的電壓隨時(shí)間變化的曲線圖。圖35B表示施加于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)460的梳齒狀電極465的導(dǎo)體部分465b的電壓隨時(shí)間變化的曲線圖。圖35C表示施加于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)450的梳齒狀電極455的導(dǎo)體部分455b的電壓隨時(shí)間變化的曲線圖。圖35D表示施加于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)470的梳齒狀電極475的導(dǎo)體部分475b的電壓隨時(shí)間變化的曲線圖。圖35E是表示施加于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)440的梳齒狀電極445的導(dǎo)體部分445a、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)450的梳齒狀電極455的導(dǎo)體部分455a、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)460的梳齒狀電極465的導(dǎo)體部分465a、和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)470的梳齒狀電極475的導(dǎo)體部分475a的電壓隨時(shí)間變化的曲線圖。在圖35A-圖35E的各個(gè)曲線中,時(shí)間(t)表示在水平軸上,施加的電壓(v)表示在垂直軸上。在本驅(qū)動(dòng)模式中,梳齒狀電極441、451、461和471連接到地。此外,圖35F表示在該驅(qū)動(dòng)模式中反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)角隨時(shí)間變化的曲線圖。在圖35F的曲線中,時(shí)間(t)表示在水平軸上,旋轉(zhuǎn)角(θ)表示在垂直軸上。
在該驅(qū)動(dòng)模式中,首先,在時(shí)間T0和時(shí)間T1之間,如圖35A所示,給導(dǎo)體部分445b施加規(guī)定電壓V1,并且在時(shí)間T0和時(shí)間T2之間,如圖35B所示,給導(dǎo)體部分465b施加規(guī)定電壓V2,以便反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)位移在時(shí)間T2達(dá)到最大旋轉(zhuǎn)角θ1,其中在時(shí)間T0時(shí)反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)位移處于初始狀態(tài)(旋轉(zhuǎn)角為0°)。在時(shí)間T0和T1之間,在梳齒狀電極441和導(dǎo)體部分445b之間、以及在梳齒狀電極461和導(dǎo)體部分465b之間產(chǎn)生靜電吸引,并且反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)角在第一方向連續(xù)增加,在時(shí)間T1,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)440、460例如采取圖29A、圖31B和圖33B所示的取向。在時(shí)間T1,在到達(dá)旋轉(zhuǎn)位移(例如θ1’)的時(shí)間之前,其中所述旋轉(zhuǎn)位移是通過在與第一方向相反的第二方向的驅(qū)動(dòng)力(驅(qū)動(dòng)扭矩)而在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)440中產(chǎn)生,施加于導(dǎo)體部分445b的電壓基本上設(shè)定為0V。在時(shí)間T1和T2之間,在梳齒狀電極461和導(dǎo)體部分465b之間產(chǎn)生靜電吸引,并且反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)角在第一方向連續(xù)增加。在時(shí)間T2,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)440、460例如采取圖29B、圖31C和圖33C所示的取向,并且旋轉(zhuǎn)角達(dá)到θ1,如圖35F所示。在這種情況下,在連接部件330中產(chǎn)生規(guī)定扭曲反應(yīng)。
然后,在時(shí)間T2和時(shí)間T3之間給導(dǎo)體部分445b施加規(guī)定電壓V3,在時(shí)間T2和時(shí)間T4之間給導(dǎo)體部分445a、455a、465a、475a施加規(guī)定電壓V4,如圖35E所示,以便旋轉(zhuǎn)角在時(shí)間T4達(dá)到0°。而且,在時(shí)間T2和時(shí)間T4之間,施加于導(dǎo)體部分465b的電壓基本上設(shè)置為0V。在時(shí)間T2和時(shí)間T3之間,除了用作恢復(fù)力的連接部件330的扭曲反應(yīng)之外,在梳齒狀電極441和梳齒狀電極445(導(dǎo)體部分445a和445b)之間產(chǎn)生作為第二方向驅(qū)動(dòng)力的靜電吸引,此外,在梳齒狀電極451和導(dǎo)體部分455a之間、在梳齒狀電極461和導(dǎo)體部分465a之間、以及在梳齒狀電極471和導(dǎo)體部分475a之間也產(chǎn)生靜電吸引力,作為在第二方向的驅(qū)動(dòng)力,由此反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)角連續(xù)減小。在時(shí)間T3,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)440、460采取圖29A、圖31B和圖33B所示的取向。在時(shí)間T3,在到達(dá)旋轉(zhuǎn)位移(例如θ1’)的時(shí)間之前,其中所述旋轉(zhuǎn)位移是通過在與第二方向相反的第一方向的驅(qū)動(dòng)力(驅(qū)動(dòng)扭矩)而在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)440中產(chǎn)生,施加于每個(gè)導(dǎo)體部分445b的電壓基本上設(shè)定為0V。之后,在時(shí)間時(shí)間T3和時(shí)間T4之間,在梳齒狀電極441和導(dǎo)體部分445a之間、在梳齒狀電極451和導(dǎo)體部分455a之間、在梳齒狀電極461和導(dǎo)體部分465a之間、以及在梳齒狀電極471和導(dǎo)體部分475a之間連續(xù)產(chǎn)生靜電吸引力,因此反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)角連續(xù)減小。在時(shí)間T4,旋轉(zhuǎn)角達(dá)到0°,如圖35F所示。
然后,在時(shí)間T4和時(shí)間T5之間給導(dǎo)體部分455b施加規(guī)定電壓V5,如圖35D所示,在時(shí)間T4和時(shí)間T6之間給導(dǎo)體部分475b施加規(guī)定電壓V6,如圖35D所示,以便反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)位移在時(shí)間T6達(dá)到最大旋轉(zhuǎn)角θ2。在時(shí)間T4和時(shí)間T5之間,在梳齒狀電極451和導(dǎo)體部分455b之間以及在梳齒狀電極471和導(dǎo)體部分475b之間產(chǎn)生靜電吸引,并且反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)角在第二方向連續(xù)增加,并且在時(shí)間T5,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)450、470例如采取如圖30A、圖32B和圖34B所示的取向。在時(shí)間T5,在達(dá)到旋轉(zhuǎn)位移(例如θ2’)的時(shí)間之前,其中所述旋轉(zhuǎn)位移可以通過在與第二方向相反的第一方向的驅(qū)動(dòng)力(驅(qū)動(dòng)扭矩)而在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)450中產(chǎn)生,施加于每個(gè)導(dǎo)體部分445b的電壓基本上設(shè)定為0V。在時(shí)間時(shí)間T5和時(shí)間T6之間,在梳齒狀電極471和導(dǎo)體部分475b之間連續(xù)產(chǎn)生靜電吸引力,因此反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)角在第二方向連續(xù)減小。在時(shí)間T6,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)450、470假設(shè)例如為圖30B、圖32C和圖34C所示的取向,旋轉(zhuǎn)角達(dá)到θ2,如圖35F所示。在這種情況下,在連接部件330中產(chǎn)生規(guī)定扭曲反應(yīng)。
因此,在時(shí)間T6和時(shí)間T7之間給導(dǎo)體部分455b施加規(guī)定電壓V7,如圖35C所示,并且在時(shí)間T6和時(shí)間T8之間給導(dǎo)體部分445a、455a、465a和475a施加規(guī)定電壓V8,如圖35E所示,以便旋轉(zhuǎn)角在時(shí)間T8達(dá)到0°。而且,在時(shí)間T6和時(shí)間T8之間施加于導(dǎo)體部分475b的電壓基本上設(shè)定為0V。在時(shí)間T6和時(shí)間T7之間,除了用作恢復(fù)力的連接部件330的扭曲反應(yīng)之外,在梳齒狀電極451和梳齒狀電極455(導(dǎo)體部分455a和455b)之間產(chǎn)生作為第一方向的驅(qū)動(dòng)力的靜電吸引,此外,在梳齒狀電極441和導(dǎo)體部分445a之間、梳齒狀電極461和導(dǎo)體部分465a之間以及梳齒狀電極471和導(dǎo)體部分475a之間產(chǎn)生靜電吸引力,作為第一方向的驅(qū)動(dòng)力,由此反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)角連續(xù)減小。在時(shí)間T7,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)450、470例如采取圖30A、圖32B和圖34B所示的取向。在時(shí)間T7,在達(dá)到旋轉(zhuǎn)位移(例如θ2’)的時(shí)間之前,其中所述旋轉(zhuǎn)位移可以通過在與第一方向相反的第二方向的驅(qū)動(dòng)力(驅(qū)動(dòng)扭矩)而在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)450中產(chǎn)生,施加于每個(gè)導(dǎo)體部分455b的電壓基本上設(shè)定為0V。因此,在時(shí)間T7和時(shí)間T8之間,在梳齒狀電極441和導(dǎo)體部分445a之間、梳齒狀電極451和導(dǎo)體部分455a之間、以及梳齒狀電極461和導(dǎo)體部分465a之間、以及梳齒狀電極471和導(dǎo)體部分475a之間連續(xù)產(chǎn)生靜電吸引力,因此反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)角連續(xù)減小。在時(shí)間T8,旋轉(zhuǎn)角達(dá)到0°,如圖35F所示。可以根據(jù)需要重復(fù)進(jìn)行從時(shí)間T0到時(shí)間T8的上述操作序列。
在該驅(qū)動(dòng)模式中,優(yōu)選地,電壓V1和V3相同,電壓V5和V7相同,并且旋轉(zhuǎn)角θ1的絕對(duì)值與旋轉(zhuǎn)角θ2的絕對(duì)值相同。而且,在時(shí)間T0和時(shí)間T2之間、時(shí)間T2和時(shí)間T4之間、時(shí)間T4和時(shí)間T6之間、時(shí)間T6和時(shí)間T8之間的各個(gè)時(shí)間段優(yōu)選設(shè)定為相同的長(zhǎng)度,它們每個(gè)構(gòu)成反射鏡部件310旋轉(zhuǎn)操作的四分之一。而且,優(yōu)選地,時(shí)間T0和時(shí)間T1之間以及時(shí)間T2和時(shí)間T3之間的各個(gè)時(shí)間段的和、時(shí)間T4和時(shí)間T5之間以及時(shí)間T6和時(shí)間T7之間的各個(gè)時(shí)間段的和,它們每個(gè)分別構(gòu)成反射鏡部件310旋轉(zhuǎn)操作周期的四分之一。通過這種方式,可以實(shí)現(xiàn)微型反射鏡元件X4的反射鏡部件310的循環(huán)旋轉(zhuǎn)操作。
在微型反射鏡元件X4中,相對(duì)于反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)軸A3,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)440、450設(shè)置在互相遠(yuǎn)離的位置,并且驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)360、370設(shè)置在互相靠近的位置。在這種結(jié)構(gòu)中,與前面涉及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)340、350的描述相同,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)440、450比驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)460、470更合適產(chǎn)生大旋轉(zhuǎn)扭矩。而且,與前面涉及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)360、370的描述相同,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)460、470比驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)440、450更適合于保證大沖程。與前面涉及微型反射鏡元件X3的描述相同,在設(shè)有適于產(chǎn)生大旋轉(zhuǎn)扭矩的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)440、450和適于保證大沖程的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)460、470的微型反射鏡元件X4中,即使不將各個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的各個(gè)梳齒狀電極形成為過分厚的尺寸,也可以保證有效的大沖程。通過這種方式,微型反射鏡元件X4適于實(shí)現(xiàn)包括大旋轉(zhuǎn)位移量的用于反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)操作的高速操作。
此外,與前面涉及微型反射鏡元件X3的描述相同,在微型反射鏡元件X4中,優(yōu)選地,應(yīng)該設(shè)有用于檢測(cè)反射鏡部件310的旋轉(zhuǎn)位移量(旋轉(zhuǎn)角)的裝置,以至于可以以高精度旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)反射鏡部件310。
圖36-圖40表示根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的微型反射鏡元件X5。圖36是微型反射鏡元件X5的剖面圖,圖37是沿著圖36中的線XXXVII-XXXVII截取的剖面圖。此外,圖38-圖40是分別沿著圖36中的線XXXIII-XXXIII、XXXIX-XXXIX和XXXX-XXXX截取的剖面圖。
微型反射鏡元件X5包括反射鏡部件510、框架520、一對(duì)連接部件530、和各對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)540、550。而且,與微型反射鏡元件X1相同,微型反射鏡元件X5是利用體型微加工技術(shù)如MEMS技術(shù)等通過在材料襯底上進(jìn)行處理制造的,其中所述材料襯底是具有規(guī)定層疊結(jié)構(gòu)的SOI襯底。材料襯底具有層疊結(jié)構(gòu),例如該層疊結(jié)構(gòu)由第一和第二硅層以及位于這些硅層之間的絕緣層構(gòu)成,通過用雜質(zhì)摻雜將規(guī)定導(dǎo)電類型賦予各個(gè)硅層。為了闡明附圖,在圖36中,用斜陰影線標(biāo)記在絕緣層以外并朝向讀者的源于第一硅層的區(qū)域(除了鏡面511之外)。
反射鏡部件510是主要形成在第一硅層中的區(qū)域,并且它包括在其前面上的具有光反射功能的鏡面511。鏡面511具有由形成在第一硅層上的Cr層和形成在Cr層上的Ar層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)。這種鏡面510形成本發(fā)明的可移動(dòng)部件。框架520是主要形成在第一硅層中的區(qū)域,并處于包圍反射鏡部件510的狀態(tài)。
一對(duì)連接部件530是形成在第一硅層中的區(qū)域,并分別由兩個(gè)扭桿531構(gòu)成。各個(gè)扭桿531連接到反射鏡部件510和框架520,由此將它們連接在一起。各個(gè)連接部件531的兩個(gè)扭桿530之間的間隔從框架520側(cè)向反射鏡部件510側(cè)逐漸增加。這對(duì)連接部件530限定了用于反射鏡部件510相對(duì)于框架520的旋轉(zhuǎn)操作的軸A5。優(yōu)選地,由兩個(gè)扭桿530構(gòu)成的連接部件531,兩個(gè)扭桿531之間的間隔從框架520一側(cè)向反射鏡部件510一側(cè)逐漸增加,防止了反射鏡部件510的旋轉(zhuǎn)操作中不希望的位移。此外,還可以構(gòu)成連接部件530,使得兩個(gè)不同電位可以經(jīng)過兩個(gè)扭桿531從框架520施加于反射鏡部件510。
兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)540相對(duì)于反射鏡部件510以對(duì)稱方式設(shè)置,每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括梳齒狀電極541和梳齒狀電極545。梳齒狀電極541是主要源于第一硅層的區(qū)域,并且它具有固定到反射鏡部件510的基部542和多個(gè)電極齒543?;?41延伸,使得隨著它遠(yuǎn)離反射鏡部件510而逐漸靠近旋轉(zhuǎn)軸A5?;鞠嗤L(zhǎng)度的多個(gè)電極齒543在垂直于旋轉(zhuǎn)軸A5的方向從這個(gè)基部541延伸。梳齒狀電極545是主要源于第二硅層的區(qū)域,并具有固定到框架520并在向內(nèi)方向突出的基部546和多個(gè)電極齒547?;?46延伸,使其隨著逐漸靠近反射鏡部件510而遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸A5。基本相同長(zhǎng)度的多個(gè)電極齒547在垂直于旋轉(zhuǎn)軸A5的方向從這個(gè)基部546延伸。當(dāng)該元件不被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),梳齒狀電極541和梳齒狀電極545處于互相不同的高度,如圖37A、圖38A和圖39A所示。而且,梳齒狀電極541、545設(shè)置成以下狀態(tài),即它們的各個(gè)電極齒543、547位于互相偏移的位置,以便它們彼此不接觸。
兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)550相對(duì)于反射鏡部件510以對(duì)稱方式設(shè)置,每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括梳齒狀電極551和梳齒狀電極555。梳齒狀電極551是主要源于第一硅層的區(qū)域,并且它具有固定到反射鏡部件510的基部552和多個(gè)電極齒553?;?51延伸,使得隨著它遠(yuǎn)離反射鏡部件510而逐漸靠近旋轉(zhuǎn)軸A5。基本相同長(zhǎng)度的多個(gè)電極齒553在垂直于旋轉(zhuǎn)軸A5的方向從這個(gè)基部551延伸。梳齒狀電極555是主要源于第二硅層的區(qū)域,并具有固定到框架520并在向內(nèi)方向突出的基部556和多個(gè)電極齒557?;?56延伸,使其隨著逐漸靠近反射鏡部件510而遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸A5?;鞠嗤L(zhǎng)度的多個(gè)電極齒557在垂直于旋轉(zhuǎn)軸A5的方向從這個(gè)基部556延伸。當(dāng)該元件不被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),梳齒狀電極551和梳齒狀電極555處于互相不同的高度,如圖37A、圖38A和圖39A所示。而且,梳齒狀電極551、555設(shè)置成以下狀態(tài),即它們的各個(gè)電極齒553、557位于互相偏移的位置,以便它們彼此不接觸。
在微型反射鏡元件X5中,在需要時(shí),通過給各個(gè)梳齒狀電極541、545、551、555施加規(guī)定電位,可以使反射鏡部件510圍繞旋轉(zhuǎn)軸A5旋轉(zhuǎn)。
例如,通過給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)540的梳齒狀電極541、545施加規(guī)定電位,在梳齒狀電極541、545之間產(chǎn)生規(guī)定靜電吸引,由此向梳齒狀電極545內(nèi)部牽引梳齒狀電極541,以至于各個(gè)電極采取例如圖37B、圖38B和圖39B所示的取向。借此,反射鏡部件510圍繞旋轉(zhuǎn)軸A5相對(duì)于框架520進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。在這個(gè)旋轉(zhuǎn)操作中進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)位移量可以通過調(diào)整施加的電位來控制。通過在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)550中產(chǎn)生規(guī)定的靜電吸引,可以驅(qū)動(dòng)反射鏡部件510圍繞旋轉(zhuǎn)軸A5在相反方向旋轉(zhuǎn),這與前面關(guān)于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)540的描述相同。通過用這種方式在兩個(gè)方向驅(qū)動(dòng)反射鏡部件510旋轉(zhuǎn),可以適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換由設(shè)置在反射鏡部件510上的鏡面511反射的光的反射方向。
在微型反射鏡元件X5中,基于每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)540中的定位最近的電極齒543、547的沖程以及基于每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)550中的定位最近的電極齒553、557的沖程在平行于電極齒的方向連續(xù)改變。更具體地說,基于定位最近的電極齒543、547的沖程以及基于定位最近的電極齒553、557的沖程從反射鏡部件510一側(cè)向框架520一側(cè)之間增加。因此,在微型反射鏡元件X5中,即使不將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)540、550的梳齒狀電極541、545、551、555形成為過分厚的尺寸也可以確保有效的長(zhǎng)沖程。通過這種方式,微型反射鏡元件X5適于實(shí)現(xiàn)包括大旋轉(zhuǎn)位移量的用于反射鏡部件510的旋轉(zhuǎn)操作的高速操作。
此外,在微型反射鏡元件X5中,在每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)540中定位最近的電極齒543、547之間產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩和在每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)550中定位最近的電極齒553、557之間產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩在平行于電極齒的方向連續(xù)改變。更具體地說,在定位最近的電極齒543、547之間產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩和在定位最近的電極齒553、557之間產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩從框架520一側(cè)向反射鏡部件510一側(cè)逐漸增加。因而,在微型反射鏡元件X5中,可以避免在反射鏡部件510的相對(duì)較寬范圍旋轉(zhuǎn)操作中的扭矩的急劇變化。
圖41和圖42表示構(gòu)成微型反射鏡元件X1、X3和X5的各個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的梳齒狀電極的修改例子。圖41A-圖41D表示根據(jù)各個(gè)修改例的梳齒狀電極的剖面圖,圖42A和圖42B分別是修改例的部分平面圖。
在圖41A中所示的修改中,固定梳齒狀電極具有電極齒71,移動(dòng)梳齒狀電極具有電極齒71’。當(dāng)不驅(qū)動(dòng)該元件時(shí),電極齒71和電極齒71’在梳齒狀電極的厚度方向部分重疊。這里,固定梳齒狀電極例如對(duì)應(yīng)微型反射鏡元件X1中的梳齒狀電極165、175、185、195,或者對(duì)應(yīng)微型反射鏡元件X3中的梳齒狀電極345、355、365、375,或者對(duì)應(yīng)微型反射鏡元件X5中的梳齒狀電極545、555。另一方面,移動(dòng)梳齒狀電極例如對(duì)應(yīng)微型反射鏡元件X1中的梳齒狀電極161、171、181、191,或者對(duì)應(yīng)微型反射鏡元件X3中的梳齒狀電極341、351、361、371,或者對(duì)應(yīng)微型反射鏡元件X5中的梳齒狀電極541、551。下面所述的其它修改例子也與此類似。在本修改例中,電極齒71各具有由導(dǎo)體部分71a和71b以及置于導(dǎo)體部分之間的絕緣部分71c構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)。在電極齒71中,導(dǎo)體部分71a和71b電連接。在這種結(jié)構(gòu)中,由于在不驅(qū)動(dòng)元件旋轉(zhuǎn)時(shí)電極齒71和電極齒71’已經(jīng)部分重疊,因此可以減少在每側(cè)為0°的小旋轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)扭矩的急劇變化。
在圖41B所示的修改中,移動(dòng)梳齒狀電極具有電極齒72,固定梳齒狀電極具有電極齒72’。當(dāng)不驅(qū)動(dòng)該元件時(shí),電極齒72和電極齒72’在梳齒狀電極的厚度方向部分重疊。在該修改例中,梳齒狀電極72具有由導(dǎo)體部分72a、72b以及置于導(dǎo)體部分之間的絕緣部分72c構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)。在電極齒72中,導(dǎo)體部分72a、72b電連接。在這種結(jié)構(gòu)中,由于在不驅(qū)動(dòng)元件旋轉(zhuǎn)時(shí)電極齒72和電極齒72’已經(jīng)部分重疊,因此可以減少在每側(cè)為0°的小旋轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)扭矩的急劇變化。
在圖41C所示的修改中,固定梳齒狀電極具有電極齒73,移動(dòng)梳齒狀電極具有電極齒73’。當(dāng)不驅(qū)動(dòng)該元件時(shí),電極齒73和電極齒73’在梳齒狀電極的厚度方向部分重疊。各個(gè)電極齒73、73’各由均勻的導(dǎo)體部分構(gòu)成。在這種結(jié)構(gòu)中,由于在不驅(qū)動(dòng)元件旋轉(zhuǎn)時(shí)電極齒73和電極齒73’已經(jīng)部分重疊,因此可以減少在每側(cè)為0°度的小旋轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)扭矩的急劇變化。
在圖41D所示的修改中,固定梳齒狀電極具有電極齒74,移動(dòng)梳齒狀電極具有電極齒74’。在不驅(qū)動(dòng)元件旋轉(zhuǎn)時(shí)位于下部位置的電極齒74設(shè)計(jì)成使得它們從其底部向其頂部逐漸變寬,而在不驅(qū)動(dòng)元件旋轉(zhuǎn)時(shí)位于上部位置的電極齒74’設(shè)計(jì)成使得它們從其頂部向底部逐漸變寬。根據(jù)這種組成,通過減少在每側(cè)為0°的小旋轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)扭矩的急劇變化,并且減少了在大角度情況下的旋轉(zhuǎn)扭矩,可以在移開梳齒狀電極之后(脫離沖程之后)減少電容變化。而且,根據(jù)這種組成,還可以增加各個(gè)電極齒的彎曲強(qiáng)度。
在圖42A所示的修改中,最外側(cè)電極齒75設(shè)定為比其它電極齒厚。當(dāng)施加電壓時(shí),由一組梳齒狀電極構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的最外側(cè)電極齒接收在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的向內(nèi)方向作用的大靜電彎曲力,通過這種組成,可以防止由于靜電力而使最外側(cè)電極齒75過分彎曲。
在圖42B所示的修改中,從基部76延伸的各個(gè)電極齒77設(shè)計(jì)成使得它們從其自由端向其基端逐漸變寬。通過這種組成,可以適當(dāng)?shù)靥岣唠姌O齒77的彎曲強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種微型振蕩元件,其中包括可移動(dòng)主部件;第一框架和第二框架;第一連接部件,連接該可移動(dòng)主部件和該第一框架,并且限定用于該可移動(dòng)主部件相對(duì)于該第一框架的第一旋轉(zhuǎn)操作的第一旋轉(zhuǎn)軸;第二連接部件,連接該第一框架和該第二框架,并且限定用于該第一框架和該可移動(dòng)主部件相對(duì)于該第二框架的第二旋轉(zhuǎn)操作的第二旋轉(zhuǎn)軸;第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),產(chǎn)生用于該第一旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力;和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),產(chǎn)生用于該第二旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力;其中該第一旋轉(zhuǎn)軸和該第二旋轉(zhuǎn)軸不垂直。
2.一種微型振蕩元件,其中包括可移動(dòng)主部件;框架;連接部件,連接該可移動(dòng)部件和該框架,并且限定用于該可移動(dòng)部件相對(duì)于該框架的旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)軸;第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),產(chǎn)生用于該旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力,在離該旋轉(zhuǎn)軸較遠(yuǎn)的位置;和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),產(chǎn)生用于該旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力,在離該旋轉(zhuǎn)軸較近的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型振蕩元件,其中該第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和/或該第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一組梳齒狀電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微型振蕩元件,其中該第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和該第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成能在共同控制下運(yùn)轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型振蕩元件,其中該第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和該第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)并聯(lián)電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微型振蕩元件,其中該第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和該第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電隔離,并且被構(gòu)造成能在互相獨(dú)立的控制下運(yùn)轉(zhuǎn)。
7.一種微型振蕩元件,其中包括可移動(dòng)主部件;框架;連接部件,連接該可移動(dòng)部件和該框架,并且限定用于該可移動(dòng)部件相對(duì)于該框架的旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)軸;和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),產(chǎn)生用于該旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力,其隨距該旋轉(zhuǎn)軸的距離而連續(xù)變化。
8.一種微型振蕩元件,其中包括可移動(dòng)主部件;框架;連接部件,連接該可移動(dòng)部件和該框架,并且限定用于該可移動(dòng)部件相對(duì)于該框架的旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)軸;和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),包括第一梳齒狀電極和第二梳齒狀電極,產(chǎn)生用于該旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力;該第一梳齒狀電極和/或該第二梳齒狀電極包括具有如下結(jié)構(gòu)的電極齒,其中在該旋轉(zhuǎn)操作的方向?qū)盈B有電隔離的第一導(dǎo)體部分和第二導(dǎo)體部分、以及置于該第一和第二導(dǎo)體部分之間的絕緣部分。
9.一種驅(qū)動(dòng)微型振蕩元件,其中包括可移動(dòng)主部件;框架;連接部件,連接該可移動(dòng)部件和該框架,并且限定用于該可移動(dòng)部件相對(duì)于該框架的旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)軸;和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),包括第一梳齒狀電極和第二梳齒狀電極,產(chǎn)生用于該旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力;該第一梳齒狀電極包括具有如下結(jié)構(gòu)的電極齒,其中在該旋轉(zhuǎn)操作的方向?qū)盈B有電連接的第一導(dǎo)體部分和第二導(dǎo)體部分、以及置于該第一和第二導(dǎo)體部分之間的絕緣部分;和該第二梳齒狀電極包括由第三導(dǎo)體部分構(gòu)成的電極齒,當(dāng)該元件不被驅(qū)動(dòng)時(shí),該第三導(dǎo)體部分與該第一導(dǎo)體部分相對(duì)并且與該第二導(dǎo)體部分不相對(duì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微型振蕩元件,其中該第一導(dǎo)體部分和該第三導(dǎo)體部分在旋轉(zhuǎn)操作方向上的長(zhǎng)度不同。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微型振蕩元件,其中梳齒狀電極組中至少一個(gè)電極具有基部和從該基部延伸的電極齒,該電極齒具有朝向基部側(cè)的端部逐漸變寬或變厚的區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微型振蕩元件,其中梳齒狀電極組中至少一個(gè)電極具有基部和從該基部延伸的電極齒,該電極齒具有隨著靠近其它梳齒狀電極而逐漸變寬的區(qū)域。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型振蕩元件,其中該第一連接部件具有隨著接近該可移動(dòng)主部件而變寬的腔部,除此之外,或者代替之,該第二連接部件具有隨著接近該框架而變寬的腔部。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微型振蕩元件,其中該連接部件具有隨著接近該可移動(dòng)部件而變寬的空腔。
15.一種用于驅(qū)動(dòng)微型振蕩元件的方法,該元件包括可移動(dòng)部件;框架;連接部件,連接該可移動(dòng)部件和該框架并且限定用于該可移動(dòng)部件相對(duì)于該框架的旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)軸;以及產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第一梳齒狀電極和第二梳齒狀電極;其中該第一梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括平行于旋轉(zhuǎn)操作方向排成行的第一導(dǎo)體部分和第二導(dǎo)體部分;其中該第二梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括第三導(dǎo)體部分,在該元件不被驅(qū)動(dòng)時(shí),該第三導(dǎo)體部分與該第一導(dǎo)體部分相對(duì)并且與該第二導(dǎo)體部分不相對(duì);該驅(qū)動(dòng)方法包括第一步驟,通過在該第二導(dǎo)體部分和該第三導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引使該可移動(dòng)部件在第一方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作;和第二步驟,在該第一步驟之后,通過在該第一導(dǎo)體部分和該第三導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引使該可移動(dòng)部件在與該第一方向相反的第二方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于驅(qū)動(dòng)微型振蕩元件的方法,其中該微型振蕩元件還包括產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第三梳齒狀電極和第四梳齒狀電極;該第三梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括平行于旋轉(zhuǎn)操作方向排成行的第四導(dǎo)體部分和第五導(dǎo)體部分;該第四梳齒狀電極具有包括第六導(dǎo)體部分的電極齒,在該元件不被驅(qū)動(dòng)時(shí),該第六導(dǎo)體部分與該第四導(dǎo)體部分相對(duì)并且與該第五導(dǎo)體部分不相對(duì);該驅(qū)動(dòng)方法還包括第三步驟,在該第二步驟之后,通過在該第五導(dǎo)體部分和該第六導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引使該可移動(dòng)部件在該第二方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作;和第四步驟,在該第三步驟之后,通過在該第四導(dǎo)體部分和該第六導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引使該可移動(dòng)部件在該第一方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于驅(qū)動(dòng)微型振蕩元件的方法,其中在該第二步驟中,在該第四導(dǎo)體部分和該第六導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于驅(qū)動(dòng)微型振蕩元件的方法,其中在該第四步驟中,在該第一導(dǎo)體部分和該第三導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于驅(qū)動(dòng)微型振蕩元件的方法,其中該第一、第二、第三和第四步驟分別在對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)操作周期四分之一的時(shí)間期間執(zhí)行。
20.一種用于驅(qū)動(dòng)微型振蕩元件的方法,該元件包括可移動(dòng)部件;框架;連接部件,連接該可移動(dòng)部件和該框架并且限定用于該可移動(dòng)部件相對(duì)于該框架的旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)軸;產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第一梳齒狀電極和第二梳齒狀電極;以及第三梳齒狀電極和第四梳齒狀電極,產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力且在比該第一和第二梳齒狀電極更靠近該旋轉(zhuǎn)軸的位置;其中該驅(qū)動(dòng)方法包括第一步驟,通過在該第一梳齒狀電極和該第二梳齒狀電極之間產(chǎn)生靜電吸引、以及在該第三梳齒狀電極和該第四梳齒狀電極之間產(chǎn)生靜電吸引,使該可移動(dòng)部件在第一方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作;和第二步驟,在該第一步驟之后,通過在該第三梳齒狀電極和該第四梳齒狀電極之間產(chǎn)生靜電吸引使該可移動(dòng)部件在第一方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的用于驅(qū)動(dòng)微型振蕩元件的方法,其中還包括第三步驟,在該第二步驟之后,通過在該第一導(dǎo)體部分和該第二導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使該可移動(dòng)部件在與該第一方向相反的第二方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的用于驅(qū)動(dòng)微型振蕩元件的方法,其中該第一和第三步驟都在對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)操作周期的四分之一的時(shí)間期間執(zhí)行。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的用于驅(qū)動(dòng)微型振蕩元件的方法,其中該微型振蕩元件還包括產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第五梳齒狀電極和第六梳齒狀電極、以及產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力且在比該第五和第六梳齒狀電極更靠近該旋轉(zhuǎn)軸的位置的第七梳齒狀電極和第八梳齒狀電極;其中該驅(qū)動(dòng)方法還包括第四步驟,在該第三步驟之后,通過在該第五梳齒狀電極和該第六梳齒狀電極之間產(chǎn)生靜電吸引、以及在該第七梳齒狀電極和該第八梳齒狀電極之間產(chǎn)生靜電吸引,使該可移動(dòng)部件在第二方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作;和第五步驟,在該第四步驟之后,通過在該第七梳齒狀電極和該第八梳齒狀電極之間產(chǎn)生靜電吸引,使該可移動(dòng)部件在第二方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的用于驅(qū)動(dòng)微型振蕩元件的方法,其中還包括第六步驟,在該第五步驟之后,通過在該第五梳齒狀電極和該第六梳齒狀電極之間產(chǎn)生靜電吸引,使該可移動(dòng)部件在該第一方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的用于驅(qū)動(dòng)微型振蕩元件的方法,其中該第五步驟和第六步驟都在對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)操作周期的四分之一的時(shí)間期間執(zhí)行。
26.一種用于驅(qū)動(dòng)微型振蕩元件的方法,該元件包括可移動(dòng)部件;框架;連接部件,連接該可移動(dòng)部件和該框架并且限定用于該可移動(dòng)部件相對(duì)于該框架的旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)軸;產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第一梳齒狀電極和第二梳齒狀電極;以及第三梳齒狀電極和第四梳齒狀電極,產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力且在比該第一和第二梳齒狀電極更靠近該旋轉(zhuǎn)軸的位置;該第一梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括平行于旋轉(zhuǎn)操作方向排成行的第一導(dǎo)體部分和第二導(dǎo)體部分;該第二梳齒狀電極具有包括第三導(dǎo)體部分的電極齒,在該元件不被驅(qū)動(dòng)時(shí),該第三導(dǎo)體部分與該第一導(dǎo)體部分相對(duì)并且與該第二導(dǎo)體部分不相對(duì);該第三梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括平行于旋轉(zhuǎn)操作方向排成行的第四導(dǎo)體部分和第五導(dǎo)體部分;和該第四梳齒狀電極具有包括第六導(dǎo)體部分的電極齒,在該元件不被驅(qū)動(dòng)時(shí),該第六導(dǎo)體部分與該第四導(dǎo)體部分相對(duì)并且與該第五導(dǎo)體部分不相對(duì);其中該驅(qū)動(dòng)方法包括第一步驟,通過在該第二導(dǎo)體部分和該第三導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引、以及在該第五導(dǎo)體部分和該第六導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使該可移動(dòng)部件在第一方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作;和第二步驟,在該第一步驟之后,通過在該第五導(dǎo)體部分和該第六導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使該可移動(dòng)部件在第一方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的用于驅(qū)動(dòng)微型振蕩元件的方法,其中還包括第三步驟,在該第二步驟之后,通過在該第一導(dǎo)體部分和該第三導(dǎo)體部分之間、在該第二導(dǎo)體部分和該第三導(dǎo)體部分之間、以及在該第四導(dǎo)體部分和該第六導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使該可移動(dòng)部件在與該第一方向相反的第二方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作;和第四步驟,在該第三步驟之后,通過在該第一導(dǎo)體部分和該第三導(dǎo)體部分之間、以及在該第四導(dǎo)體部分和該第六導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使該可移動(dòng)部件在該第二方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的用于驅(qū)動(dòng)微型振蕩元件的方法,其中該微型振蕩元件還包括產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第五梳齒狀電極和第六梳齒狀電極、以及產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力且在比該第五和第六梳齒狀電極更靠近該旋轉(zhuǎn)軸的位置的第七梳齒狀電極和第八梳齒狀電極;該第五梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括平行于旋轉(zhuǎn)操作方向排成行的第七導(dǎo)體部分和第八導(dǎo)體部分;該第六梳齒狀電極具有包括第九導(dǎo)體部分的電極齒,在該元件不被驅(qū)動(dòng)時(shí),該第九導(dǎo)體部分與該第七導(dǎo)體部分相對(duì)并且與該第八導(dǎo)體部分不相對(duì);該第七梳齒狀電極具有電極齒,該電極齒包括平行于旋轉(zhuǎn)操作方向排成行的第十導(dǎo)體部分和第十一導(dǎo)體部分;和該第八梳齒狀電極具有包括第十二導(dǎo)體部分的電極齒,在該元件不被驅(qū)動(dòng)時(shí),該第十二導(dǎo)體部分與該第十導(dǎo)體部分相對(duì)并且與該第十一導(dǎo)體部分不相對(duì);其中該驅(qū)動(dòng)方法還包括第五步驟,在該第四步驟之后,通過在該第八導(dǎo)體部分和該第九導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引、以及在該第十一導(dǎo)體部分和該第十二導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使該可移動(dòng)部件在第二方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作;第六步驟,在該第五步驟之后,通過在該第十一導(dǎo)體部分和該第十二導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使該可移動(dòng)部件在第二方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作;第七步驟,在該第六步驟之后,通過在該第七導(dǎo)體部分和該第九導(dǎo)體部分之間、在該第八導(dǎo)體部分和該第九導(dǎo)體部分之間、以及在該第十導(dǎo)體部分和該第十二導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使該可移動(dòng)部件在第一方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作;和第八步驟,在該第七步驟之后,通過在該第七導(dǎo)體部分和該第九導(dǎo)體部分之間、以及在該第十導(dǎo)體部分和該第十二導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引,使該可移動(dòng)部件在該第一方向執(zhí)行旋轉(zhuǎn)操作。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的用于驅(qū)動(dòng)微型振蕩元件的方法,其中在該第三步驟和該第四步驟中,在該第七導(dǎo)體部分和該第九導(dǎo)體部分之間、以及在該第十導(dǎo)體部分和該第十二導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的用于驅(qū)動(dòng)微型振蕩元件的方法,其中在該第七步驟和該第八步驟中,在該第一導(dǎo)體部分和該第三導(dǎo)體部分之間、以及在該第四導(dǎo)體部分和該第六導(dǎo)體部分之間產(chǎn)生靜電吸引。
全文摘要
一種微型振蕩元件包括可移動(dòng)主部件;第一框架和第二框架;和第一連接部件,連接該可移動(dòng)主部件和該第一框架,并且限定用于該可移動(dòng)主部件相對(duì)于該第一框架的第一旋轉(zhuǎn)操作的第一旋轉(zhuǎn)軸。該元件還包括第二連接部件,連接該第一框架和該第二框架,并且限定用于該第一框架和該可移動(dòng)主部件相對(duì)于該第二框架的第二旋轉(zhuǎn)操作的第二旋轉(zhuǎn)軸。設(shè)有產(chǎn)生用于該第一旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。設(shè)有產(chǎn)生用于該第二旋轉(zhuǎn)操作的驅(qū)動(dòng)力的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。該第一旋轉(zhuǎn)軸和該第二旋轉(zhuǎn)軸不垂直。
文檔編號(hào)B81B3/00GK1580863SQ200410028718
公開日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2004年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月12日
發(fā)明者壺井修, 高馬悟覺, 奧田久雄, 曾根田弘光, 宓曉宇, 上田知史, 佐脇一平, 中村義孝 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社, 富士通媒體部品株式會(huì)社
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