DE102006061762A1 - Mikrospiegel und Mikrospiegelvorrichtung - Google Patents
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- B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
- B81B2201/04—Optical MEMS
- B81B2201/042—Micromirrors, not used as optical switches
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Mikrospiegel und eine Mikrospiegelvorrichtung, die ausgebildet sind, einen Spiegel über eine elektrostatische Anziehung zwischen benachbarten Elektroden fein zu verkippen.
- Mit Entwicklung mikro-elektromechanischer Systeme, kurz MEMS, haben in jüngerer Vergangenheit verschiedenartige Mikrovorrichtungen praktische Anwendung gefunden. Ein Beispiel für solche Mikrovorrichtungen ist ein Mikrospiegel, der beispielsweise als Abtaster für ein Strichcode-Lesegerät, einen Laserdrucker, etc. verwendbar ist.
- In der
US 5959760 sind verschiedene Arten von Mikrospiegeln offenbart. Ein in der genannten Veröffentlichung beschriebener Mikrospiegel arbeitet mit einem elektrostatischen Antrieb. Dieser ist ausgebildet, einen Spiegel über elektrostatische Anziehung, die zwischen Elektroden wirkt, fein zu verkippen. Ein in derUS 5959760 beschriebenes erstes Beispiel eines Mikrospiegels ist ausgebildet, bewegliche Elektroden auf beiden Seiten des Spiegels anzuordnen und feste Elektroden an die beiden Spiegelseiten angrenzend anzuordnen. - In diesem ersten Beispiel befinden sich die beiden festen Elektroden etwas oberhalb des Spiegels, d. h. oberhalb der beweglichen Elektroden. Um den Spiegel zu verkippen, wird zunächst nur an eine bewegliche Elektrode auf einer Seite des Spiegels eine Spannung angelegt. Dabei sammeln sich elektrische Ladungen entgegengesetzter Polarität an einer Fläche der mit der Spannung versorgten beweglichen Elektrode bzw. auf einer Fläche einer benachbarten festen Elektrode. So wirkt eine elektrostatische Anziehung zwischen diesen Flächen der beweglichen und der festen Elektrode. Die bewegliche Elektrode wird dann in Richtung der festen Elektrode gezogen, wodurch der Spiegel verkippt wird. Wird eine Spannung an die andere bewegliche Elektrode angelegt, so kippt der Spiegel in eine Richtung, die der vorstehend genannten Kipprichtung entgegengesetzt ist. Indem abwechselnd Spannungen an eine der beweglichen Elektroden angelegt wird, schwingt der Spiegel. Ein in der
US 5959760 beschriebenes fünftes Beispiel eines Mikrospiegels ist so ausgebildet, dass eine von zwei festen Elektroden etwas oberhalb eines Spiegels und die andere feste Elektrode etwas unterhalb des Spiegels angeordnet ist. Indem gleichzeitig an beiden festen Elektroden, die den Seiten des Spiegels benachbart sind, eine Spannung angelegt wird, tritt eine elektrostatische Anziehung sowohl in einem Bereich zwischen der einen festen Elektrode und der einen beweglichen Elektrode als auch in dem Bereich zwischen der anderen festen Elektrode und der anderen beweglichen Elektrode auf, wodurch der Spiegel in diesen beiden Bereichen in die gleiche Richtung gedreht wird. In diesem fünften Beispiel wird also eine Antriebskraft erzielt, die der doppelten elektrostatischen Anziehung in dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht. - Ein in der
US 5959760 beschriebenes sechstes Beispiel eines Mikrospiegels ist so ausgebildet, dass an jeder Spiegelseite ein Paar feste Elektroden so angeordnet ist, dass sich die jeweilige Spiegelseite in einem Zwischenraum zwischen diesen beiden festen Elektroden befindet. Indem in dem fünften Beispiel eine Spannung an die festen Elektroden angelegt wird, kann der Spiegel mit einer elektrostatischen Anziehung angetrieben werden, die das Zweifache der in dem Mikrospiegel nach erstem Beispiel erzeugten elektrostatischen Anziehung entspricht. Es kann auch eine elektrostatische Anziehung erzeugt werden, die den Spiegel in entgegengesetzte Richtungen dreht. Außerdem kann in diesem sechsten Beispiel der Spiegel um einen größeren Winkel als in den anderen Beispielen verkippt werden. - Bei einem solchen Mikrospiegel ist es wünschenswert, einen ausreichend großen Kippwinkel und eine ausreichend starke Antriebskraft sicherzustellen. Wie oben beschrieben, ist der Mikrospiegel nach erstem Beispiel der
US 5959760 im Stande, eine elektrostatische Anziehung zu erzeugen, die eine Kippung des Spiegels in entgegengesetzte Drehrichtungen ermöglicht. In diesem ersten Beispiel kann demnach ein vergleichsweise großer Kippwinkel des Spiegels erzielt werden. Jedoch hat der Mikrospiegel nach erstem Beispiel den Nachteil, dass die wirkende Antriebskraft nicht besonders stark ist, da der Mikrospiegel die elektrostatische Anziehung nur an einer Spiegelseite erzeugt. - Da die elektrostatische Anziehung nur an einer Spiegelseite erzeugt wird, sind in diesem Mikrospiegel die strukturellen Komponenten, z. B. ein Dreh- oder Torsionsstab, ungleichgewichtig belastet. Eine solche ungleichgewichtige Belastung kann dazu führen, dass sich die strukturelle Komponente in einer nicht erwarteten Richtung verformt, was die Haltbarkeit dieser Komponente beeinträchtigt. Da eine ungleichgewichtige Belastung außerdem zu einem Energieverlust führt, ist die Effizienz, mit der die elektrostatische Anziehung in die Drehung des Spiegels umgesetzt wird, herabgesetzt.
- Wie oben beschrieben, ist der Mikrospiegel nach fünftem Beispiel der
US 5959760 so ausgebildet, dass die elektrostatische Anziehung an beiden Spiegelseiten erzeugt wird, um den Spiegel an den beiden Spiegelseiten in die gleiche Richtung zu drehen. In dem fünften Ausführungsbeispiel wird deshalb eine vergleichsweise starke Antriebskraft erzielt. Da außerdem die elektrostatische Anziehung in diesem Fall auf eine strukturelle Komponente, z. B. einen Torsionsstab, symmetrisch wirkt, wird die Komponente nicht ungleichgewichtig belastet. Zumindest wird eine ungleichgewichtige Belastung verringert. - Jedoch hat der Mikrospiegel nach fünftem Beispiel den Nachteil, dass er nur in eine Richtung gedreht werden kann und somit ein vergleichsweise großer Kippwinkel des Spiegels nicht erzielt werden kann.
- Dagegen ist bei dem Mikrospiegel nach sechstem Beispiel der
US 5959760 der Kippwinkel des Spiegels vergleichsweise groß und die Antriebskraft vergleichsweise stark. Da jedoch die festen Elektroden oberhalb und unterhalb der beweglichen Elektrode angeordnet werden müssen, wird der Aufbau dieses Mikrospiegels vergleichsweise kompliziert. Dadurch wird die Effizienz, mit der die Mikrospiegel hergestellt werden, herabgesetzt, d. h. die Ausbeute an Mikrospiegel reduziert oder die Bearbeitungszeit bei der Herstellung der Mikrospiegel verlängert. - Die Erfindung sieht einen Mikrospiegel und eine Mikrospiegelvorrichtung vor, die so ausgebildet sind, dass sie einen vergleichsweise großen Kippwinkel des Mikrospiegels und eine ausreichend starke Antriebskraft zum Bewegen des Mikrospiegels ermöglichen und dabei einfach aufgebaut sind.
- Die Erfindung erreicht dies durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Mit dem Mikrospiegel und der Mikrospiegelvorrichtung nach den unabhängigen Ansprüchen ist es möglich, eine elektrostatische Anziehung zu erzeugen, um den Spiegel in einer normalen Drehrichtung und in einer entgegengesetzten Drehrichtung zu kippen. Dabei ist die Zahl an Elektroden verringert und der Aufbau des Mikrospiegels vereinfacht. Es kann ein ausreichend großer Kippwinkel des Spiegels sichergestellt werden. Da es dieser Aufbau zudem ermöglicht, eine elektrostatische Anziehung zu erzeugen, die auf die entgegengesetzten Seiten des Spiegels wirkt, ist eine ausreichend starke Kraft für den Antrieb des Spiegels sichergestellt.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 eine Draufsicht auf einen Mikrospiegel nach einem ersten Ausführungsbeispiel; -
2A einen Querschnitt durch den Mikrospiegel längs der in1 gezeigten Linie A'-A'; -
2B einen Querschnitt durch den Mikrospiegel längs der in1 gezeigten Linie B'-B'; -
3A einen Querschnitt durch den Mikrospiegel längs der in1 gezeigten Linie A'-A' in einem Zustand, in dem der Spiegel in entgegengesetzte Drehrichtung verkippt ist; -
3B einen Querschnitt durch den Mikrospiegel längs der in1 gezeigten Linie B'-B' in einem Zustand, in dem der Spiegel in die normale Drehrichtung verkippt ist; -
4 eine Draufsicht auf einen Mikrospiegel nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. - Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
- Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
- Erstes Ausführungsbeispiel
-
1 zeigt einen Mikrospiegel100 nach erstem Ausführungsbeispiel in der Draufsicht.2A zeigt einen Querschnitt durch den Mikrospiegel100 längs der in1 gezeigten Linie A'-A'.2B zeigt einen Querschnitt durch den Mikrospiegel100 längs der in1 gezeigten Linie B'-B'. Der Mikrospiegel100 kann in verschiedenartigen Vorrichtungen wie einem Strichcode-Lesegerät oder einem Laserdrucker verwendet werden. In diesen Vorrichtungen ist der Mikrospiegel100 auf einem Trägersub strat angebracht. In den1 ,2A und2B ist jeweils ein kartesisches Koordinatensystem definiert. - Der Mikrospiegel
100 enthält einen Spiegel1 , mehrere bewegliche, kammförmige Zähne2a ,2b ,3a und3b , Torsionsstäbe4a und4b sowie Rahmenteile5a und5b . Diese strukturellen Komponenten können beispielsweise auf einem leitfähigen Siliziumeinzelsubstrat ausgebildet werden. Dies bedeutet, dass die strukturellen Komponenten in einer einstückigen Struktur integriert sind. In den1 ,2A und2B sind Teile der beweglichen, kammförmigen Zähne zur Verdeutlichung schraffiert dargestellt. Diese Schraffur ist jedoch nicht dafür vorgesehen, Eigenschaften wie Größe, Form oder Farbe der mit ihr gekennzeichneten Teile zu definieren. - Auf eine Fläche des Spiegels
1 ist ein Metallfilm aufgedampft. Die Fläche, auf die der Metallfilm aufgedampft ist, liegt in der X-Y-Ebene und wird im Folgenden auch als Reflexionsfläche bezeichnet. Ist der Mikrospiegel100 an einer der oben genannten Vorrichtungen montiert, so fällt ein Strahl, der der Abtastung eines Objektes dient, auf die Reflexionsfläche des Spiegels1 . Der auf die Reflexionsfläche fallende Strahl wird an dieser ohne wesentliche Abschwächung in eine vorbestimmte Richtung reflektiert. Diese vorbestimmte Richtung, d. h. die Richtung, in der sich der reflektierte Strahl ausbreitet, ändert sich in Abhängigkeit des Kippwinkels des Spiegels1 . - In
1 ist der Spiegel1 in rechteckiger Form dargestellt. Der Spiegel1 kann jedoch auch eine andere Form, z. B. die Form eines Kreises oder einer Ellipse, aufweisen. - Die beweglichen, kammförmigen Zähne
2a ,2b ,3a und3b stehen von den in Richtung der Y-Achse verlaufenden Seiten des Spiegels1 nach außen ab. Dabei sind die Zähne2a und3a auf entgegengesetzten Seiten der mit O bezeichneten Drehachse des Spiegels1 angeordnet. Entsprechend sind die Zähne2b und3b auf entgegengesetzten Seiten der Drehachse O des Spiegels1 angeordnet. Die Drehachse O fällt mit der Mittelachse des Spiegels1 zusammen. Sie liegt parallel zu den längs der Y-Achse verlaufenden Seiten des Spiegels1 und senkrecht zu den längs der X-Achse verlaufenden anderen Seiten des Spiegels1 . - Die beweglichen Zähne
2a ,2b ,3a und3b sind in vorbestimmten Abständen voneinander angeordnet und haben gleiche Form und Größe. Dadurch weist der Spiegel1 während einer normalen Drehung und während einer hierzu entgegengesetzten Drehung eine weitgehend gleiche Kippeigenschaft auf. Mit dem Begriff "Kippeigenschaft" ist eine Eigenschaft gemeint, die die Beziehung zwischen dem Kippwinkel des Spiegels1 und einer an dem Mikrospiegel100 angelegten Spannung darstellt. Die Kippeigenschaft kann beispielsweise durch eine Gleichung oder einen Graphen dargestellt werden. Sind die Kippeigenschaften des Spiegels1 in der normalen Drehung und in der entgegengesetzten Drehung gleich, so ist die Kippbewegung des Spiegels1 während der normalen Drehung symmetrisch zur Kippbewegung während der entgegengesetzten Drehung bezogen auf die in1 gezeigte Spiegelstellung, bei der keine Spannung an den Spiegel1 angelegt ist, unter der Voraussetzung, dass in der normalen und der entgegengesetzten Drehung eine Spannung mit konstanter Frequenz und Amplitude an den Spiegel1 angelegt wird. - Ist eine Symmetrie zwischen der Kippbewegung des Spiegels
1 in der normalen Drehung und in der entgegengesetzten Drehung nicht erforder lich, so können die kammförmigen Zähne auch so ausgebildet sein, dass sie ungleiche Abstände voneinander und unterschiedliche Größen aufweisen. - Die Torsionsstäbe
4a und4b sind in Richtung der Y-Achse langgestreckt und stehen von gegenüberliegenden Seiten des rechteckförmigen Spiegels1 ab. Die Torsionsstäbe4a und4b sind jeweils als Rundstab ausgebildet, dessen Mittelachse mit der Drehachse O zusammenfällt. Sie haben die Eigenschaft, durch eine äußere Kraft vergleichsweise einfach verdreht zu werden. Werden die Torsionsstäbe4a und4b verdreht, so kippt der Spiegel1 in der X-Z-Ebene. Der Kippwinkel des Spiegels1 variiert abhängig davon, wie stark der jeweilige Torsionsstab4a ,4b verdreht wird, d. h. wie stark die auf ihn wirkende äußere Kraft ist. Die Torsionsstäbe4a und4b sind jeweils mit einem Ende mit Rahmenteilen5a und5b verbunden. Somit sind die Torsionsstäbe4a und4b einstückig mit den Rahmenteilen5a und5b ausgebildet. - Die Rahmenteile
5a und5b sind in Richtung der X-Achse langgestreckt und an dem Trägersubstrat befestigt. Die Rahmenteile5a und5b sind auf entgegengesetzten Seiten des Spiegels1 ausgebildet. Der Spiegel1 , die Torsionsstäbe4a und4b und die Rahmenteile5a und5b sind an dem Trägersubstrat gehalten. - Im Folgenden werden die anderen Teile des Mikrospiegels
100 beschrieben. Zusätzlich zu den oben beschriebenen strukturellen Komponenten umfasst der Mikrospiegel100 einen Rahmenteil11 und mehrere feste, kammförmige Zähne11a und11b . Der Rahmenteil11 und die festen Zähne11a und11b sind gegenüber den vorstehend beschriebenen strukturellen Komponenten einschließlich der Rahmenteile5a und5b isoliert. Auch die festen Zähne12a und12b sind gegeneinander isoliert. - Die längere Seite des Rahmenteils
11 erstreckt sich in Richtung der Y-Achse. Der Rahmenteil11 ist an dem Trägersubstrat befestigt. Die Zähne11a und11b stehen von einer Seite des Rahmenteils11 ab, die sich in Richtung der Y-Achse erstreckt. Die festen Zähne sind so angeordnet, dass sie vorbestimmte Abstände voneinander haben, die gleich denen der ihnen benachbarten beweglichen Zähne2a ,2b sind. Die festen Zähne11a und11b haben gleiche Form und Größe. In der Draufsicht nach1 sind die festen Zähne11a und11b so angeordnet, dass sich ein beweglicher Zahn zwischen zwei benachbarten festen Zähnen befindet oder dass sich ein fester Zahn zwischen zwei benachbarten beweglichen Zähnen befindet. Die Abstände zwischen den festen Zähnen und den zugehörigen beweglichen Zähnen sind so im Wesentlichen gleich. Außerdem sind die Bereiche, in denen die festen Zähne und die ihnen benachbarten beweglichen Zähne in der quergeschnittenen Seitenansicht nach den3A und3B einander überlappen (d. h. Bereiche, die durch die einander gegenüberliegenden Flächen der festen Zähne und der ihnen benachbarten beweglichen Zähne gebildet sind), im Wesentlichen gleich, wenn der Spiegel1 verkippt wird. - Ist eine Symmetrie zwischen der Kippbewegung des Spiegels
1 in der normalen Drehung und der entgegengesetzten Drehung nicht erforderlich, so können die festen Zähne11a und11b auch ungleiche Abstände voneinander und unterschiedliche Größen aufweisen. - Der Mikrospiegel
100 hat einen Rahmenteil12 und mehrere feste, kammförmige Zähne12a und12b . Auch diese strukturellen Komponenten können einstückig mit dem leitfähigen Siliziumeinzelsubstrat ausgebildet sein. Der Rahmenteil12 und die festen Zähne12a und12b sind von den oben genannten strukturellen Komponenten einschließlich der Rahmenteile5a und5b isoliert. Auch sind die festen Zähne12a und12b selbst voneinander isoliert. - Die längere Seite des Rahmenteils
12 erstreckt sich in Richtung der Y-Achse. Der Rahmenteil12 ist auf der dem Rahmenteil11 abgewandten Seite des Spiegels1 angeordnet. Der Rahmenteil12 ist an dem Trägersubstrat befestigt. Die festen Zähne12a und12b stehen von einer Seite des Rahmenteils12 ab, die sich längs der Y-Achse erstreckt. Die strukturellen Eigenschaften der festen Zähne12a und12b , z. B. die Abstände voneinander, die Form, die Größe und die Positionen, werden nach den gleichen Erwägungen festgelegt, wie dies oben für die festen Zähne11a und11b beschrieben wurde. Dementsprechend sind die Bereiche, in denen die festen Zähne12a ,12b und die ihnen benachbarten beweglichen Zähne beim Kippen des Spiegels1 in der seitlichen Querschnittsansicht einander überlappen (d. h. die durch die einander gegenüberliegenden Flächen der festen Zähne und der ihnen benachbarten beweglichen Zähne gebildet sind), im Wesentlichen gleich. - Im Folgenden wird beschrieben, wie die beweglichen Zähne und die festen Zähne zueinander angeordnet sind. Nur um diese Relativanordnung zu veranschaulichen, sind in
1 Bereiche A und B in dem Mikrospiegel100 definiert. Wie in2A gezeigt, befinden sich in dem Bereich A die festen Zähne11a oberhalb der ihnen benachbarten beweglichen Zähne2a . Auf der Seite des Rahmenteils12 befinden sich die festen Zähne12a unterhalb der ihnen benachbarten beweglichen Zähne3a . - Wie in
2B gezeigt, befinden sich in dem Bereich B die festen Zähne11b unterhalb der ihnen benachbarten beweglichen Zähne2b . Auf der Seite des Rahmenteils12 befinden sich die festen Zähne12b oberhalb der ihnen benachbarten beweglichen Zähne3b . In der in den2A und2B gezeigten Seitenansicht überlappen die festen Zähne und die ihnen benachbarten beweglichen Zähne einander nicht, wenn sich der Spiegel1 in seiner Normalstellung befindet, d. h. nicht verkippt ist. - Der Mikrospiegel
100 ist so ausgebildet, dass sich die beweglichen Zähne2b ,3a und die festen Zähnen11a ,12b auf gleicher Höhe befinden und dass sich die beweglichen Zähne2a ,3b und die festen Zähne11b ,12a auf gleicher Höhe befinden. Außerdem befinden sich der Spiegel1 , die Rahmenteile5a ,5b ,11 und12 auf gleicher Höhe. Durch diesen Aufbau kann die Dicke des Mikrospiegels100 verringert werden. - Da der Spiegel
1 und die Rahmenteile5a ,5b ,11 und12 aus dem Siliziumsubstrat konstanter Dicke bestehen und die beweglichen und festen Zähne wie oben beschrieben angeordnet sind, ist die Dicke des gesamten Mikrospiegels100 gleich der Dicke des Spiegels1 . - Im Folgenden wird die Funktionsweise des Mikrospiegels
100 beschrieben.3A zeigt einen Querschnitt durch den Mikrospiegel100 längs der in1 gezeigten Linie A'-A' in einem Zustand, in dem der Spiegel1 in eine entgegengesetzte Drehrichtung verkippt ist.3B zeigt einen Querschnitt durch den Mikrospiegel100 längs der in1 gezeigten Linie B'-B' in einem Zustand, in dem der Spiegel1 in eine normale Drehrichtung verkippt ist. Der Mikrospiegel100 ist mit einer Spannungsversorgungseinheit zur Erzeugung der Antriebsspannung elektrisch verbunden und bildet mit dieser einen Schaltkreis. - Um den Spiegel
1 in die in3A gezeigte entgegengesetzte Drehrichtung zu kippen, erzeugt die Spannungsversorgungseinheit eine vorbestimmte Spannung zwischen dem beweglichen Zahn2a und dem festen Zahn11a . Die gleiche Spannung erzeugt die Spannungsversorgungseinheit auch zwischen dem beweglichen Zahn3a und dem festen Zahn12a . In diesem Fall wird beispielsweise der feste Zahn11a auf einer Spannung V1, der bewegliche Zahn2a auf Erdpotential, der feste Zahn12a auf der Spannung V1 und der bewegliche Zahn3a wiederum auf Erdpotential gehalten. - Demzufolge wirkt eine elektrostatische Anziehung zwischen dem festen Zahn
11a und dem beweglichen Zahn2a und eine elektrostatische Anziehung zwischen dem festen Zahn12a und dem beweglichen Zahn3a . Durch die elektrostatische Anziehung wird der bewegliche Zahn2a nach oben in Richtung des festen Zahns11a und der bewegliche Zahn3a nach unten in Richtung des festen Zahns12a gezogen. Dies bedeutet, dass auf der Seite des Rahmenteils11 auf den Spiegel1 eine Kraft wirkt, die diesen nach oben bewegt, während auf der Seite des Rahmenteils12 auf den Spiegel1 eine Kraft wirkt, die diesen nach unten bewegt. - Wie oben beschrieben, ist der Spiegel
1 durch die Torsionsstäbe4a und4b frei drehbar gelagert. Die oben beschriebene elektrostatische Anziehung verdreht die Torsionsstäbe4a und4b . Diese Verdrehung der Torsionsstäbe4a und4b führt zu einer Drehbewegung des Spiegels1 . Dadurch kippt der Spiegel1 um die Drehachse O in der X-Z-Ebene in die entgegengesetzte Drehrichtung. - Um den Spiegel
1 , wie in3B gezeigt, in die normale Drehrichtung zu kippen, legt die Spannungsversorgungseinheit zwischen dem beweglichen Zahn2b und dem festen Zahn11b eine vorbestimmte Spannung an. Die gleiche Spannung legt die Versorgungseinheit auch zwischen dem beweglichen Zahn3b und dem festen Zahn12b an. In diesem Beispiel wird der feste Zahn11b auf einer Spannung V2, der bewegliche Zahn2b auf Erdpotential, der feste Zahn12b auf der Spannung V2 und der bewegliche Zahn3b auf Erdpotential gehalten. - Dadurch wirkt eine elektrostatische Anziehung zwischen dem festen Zahn
11b und dem beweglichen Zahn2b sowie eine elektrostatische Anziehung zwischen dem festen Zahn12b und dem beweglichen Zahn3b . Durch diese elektrostatische Anziehung wird der bewegliche Zahn2b nach unten in Richtung des festen Zahns11b und der bewegliche Zahn3b nach oben in Richtung des festen Zahns12b gezogen. Dies bedeutet, dass auf der Seite des Rahmenteils11 eine Kraft auf den Spiegel1 wirkt, die diesen nach unten bewegt, während auf der Seite des Rahmenteils12 eine Kraft auf den Spiegel1 wirkt, die diesen nach oben bewegt. - Die elektrostatische Anziehung bewegt den Spiegel
1 so, dass dieser in der normalen Drehrichtung um die Drehachse O gedreht wird. Dadurch kippt der Spiegel1 in der X-Z-Ebene um die Drehachse O in die normale Drehrichtung. - Wie in dem Beispiel nach
3A gezeigt, tragen sowohl die elektrostatische Anziehung, die den Spiegel1 auf der Seite des Rahmenteils11 nach oben bewegt, als auch die elektrostatische Anziehung, die den Spiegel1 auf der Seite des Rahmenteils12 nach unten bewegt, dazu bei, den Spiegel1 in entgegengesetzter Drehrichtung zu drehen. Wie das Beispiel nach -
3B zeigt, tragen sowohl die elektrostatische Anziehung, die den Spiegel1 auf der Seite des Rahmenteils11 nach unten bewegt, als auch die elektrostatische Anziehung, die den Spiegel1 auf der Seite des Rahmenteils12 nach oben bewegt, dazu bei, den Spiegel1 in der normalen Drehrichtung zu drehen. - Dies bedeutet, dass auf beiden Seiten des Spiegels
1 Kräfte auf diesen wirken, die den Spiegel1 in die gleiche Drehrichtung drehen. Dadurch kann der Spiegel1 mit einer ausreichend starken Antriebskraft gedreht werden. Indem eine ausreichend starke Antriebskraft sichergestellt ist, können Stabilität und Ansprechgeschwindigkeit der Drehbewegung des Spiegels1 erhöht werden. Wenn zwischen den beweglichen Zähnen und den festen Zähnen eine elektrostatische Anziehung bewirkt wird, wirken Kräfte mit symmetrischen Kraftvektoren, d. h. Vektoren gleicher skalarer Größe und entgegengesetzter Richtung, in Positionen, die bezüglich der Drehachse O auf dem Spiegel1 symmetrisch liegen. - Dadurch kann eine ungleichgewichtige Belastung der strukturellen Komponenten, insbesondere der Torsionsstäbe
4a und4b des Mikrospiegels100 vermieden werden. Insbesondere können Kräfte reduziert werden, die auf den Mikrospiegel100 so wirken, dass dessen strukturelle Komponenten in nicht beabsichtigte Richtungen verformt werden. Die Haltbarkeit des Mikrospiegels100 kann so verbessert werden. Auch wird der Energieverlust reduziert. Die elektrostatische Anziehung wird somit effektiv in die Drehbewegung des Spiegels1 umgesetzt. Der Mikrospiegel100 kann so mit einer geringeren Antriebsspannung für den Spiegel1 und damit mit geringerem Energieverbrauch betrieben werden. - Wie oben beschrieben, ist der Mikrospiegel
100 so ausgebildet, dass der Spiegel1 bezüglich der Normalstellung, die dadurch definiert ist, dass keine Spannung an den Mikrospiegel100 angelegt wird, sowohl in die normale Drehrichtung als auch in die entgegengesetzte Drehrichtung bewegt werden kann (vergl.1 ). Diese Ausgestaltung des Mikrospiegels100 ermöglicht einen vergleichsweise großen Kippwinkel. Außerdem ist sichergestellt, dass die Kippwinkel in normaler Drehrichtung als auch in entgegengesetzter Drehrichtung identisch sind. Der Spiegel1 ist somit im Hinblick auf die Kippbewegung symmetrisch ausgebildet. - Der in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene Mikrospiegel
100 vereinfacht auch den Entwurf eines optischen Systems in einer Vorrichtung, in der der Mikrospiegel100 anzubringen ist. Da der Mikrospiegel100 im Hinblick auf die Kippbewegung bezüglich der Normalstellung des Spiegels1 symmetrisch ist, kann auch das optische System im Hinblick auf den Abtastbereich eines durch den Spiegel abgelenkten Strahls symmetrisch ausgebildet werden. - Zweites Ausführungsbeispiel
- Im Folgenden wird ein Mikrospiegel nach einem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.
4 zeigt einen Mikrospiegel200 nach zweitem Ausführungsbeispiel in der Draufsicht. Wie oben für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben, ist der Mikrospiegel100 eine Abtastvorrichtung, der durch eine Drehbewegung um eine einzige Achse eine Abtastung mit einem Strahl vornimmt. Dagegen ist der Mikrospiegel200 nach zweitem Ausführungsbeispiel eine Abtastvorrichtung, die durch eine Drehbewegung um zwei Achsen eine Abtastung mit einem Strahl vornimmt. In4 sind diejenigen Elemente, die im Wesentlichen gleich denen des ersten Ausführungsbeispiels sind, mit den in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Bezugszeichen versehen. Diese Elemente werden im Folgenden nicht noch einmal beschrieben. - Der Mikrospiegel
200 hat einen Spiegel1 , mehrere bewegliche, kammförmige Zähne2a ,2b ,3a und3b , Torsionsstäbe4a und4b , Rahmenteile5a ,5b ,11 und12 sowie mehrere feste, kammförmige Zähne11a ,11b ,12a und12b . Wie der Mikrospiegel100 wird auch der Mikrospiegel200 von einer Spannungsquelle mit einer Antriebsspannung versorgt. Der Spiegel1 des Mikrospiegels200 dreht sich in der X-Z-Ebene um eine Drehachse O1 (entsprechend der Drehachse O in dem ersten Ausführungsbeispiel). Mit diesem Aufbau wird in dem Mikrospiegel200 eine Abtastung um eine Achse realisiert. - Um eine Abtastung durch eine Drehbewegung um zwei Achsen zu erzielen, hat der Mikrospiegel
200 bewegliche, kammförmige Zähne6c ,6d ,7c und7d , Torsionsstäbe13c und13d , Rahmenteile14c ,14d ,21 und22 sowie mehrere feste, kammförmige Zähne21c ,21d ,22c und22d . - Die beweglichen Zähne
6c ,6d ,7c und7d stehen von Seiten der Rahmenteile5a und5b , die sich längs der X-Achse erstrecken, nach außen ab. Die beweglichen Zähne6c und die beweglichen Zähne7c sind bezüglich einer Drehachse O2 auf entgegengesetzten Seiten angeordnet. Entsprechend sind die beweglichen Zähne6d und die beweglichen Zähne7d bezüglich der Drehachse O2 auf entgegengesetzten Seiten angeordnet. Diese beweglichen Zähne sind so ausgebildet, dass sie gleiche Abstände voneinander haben sowie gleiche Form und Größe aufweisen. Die Drehachse O2 entspricht einer Linie, die durch den Mittelpunkt des Spiegels1 läuft und die Drehachse O1 senkrecht schneidet. Die Drehachse O2 verläuft parallel zu zwei Seiten des Spiegels1 längs der X-Achse und schneidet die beiden anderen Seiten des Spiegels1 . - Die Torsionsstäbe
13c und13d sind längs der X-Achse langgestreckt und stehen von den Seiten der Rahmenteile11 und12 , die sich längs der Y-Achse erstrecken, nach außen ab. Die Torsionsstäbe13c und13d sind jeweils als Rundstab ausgebildet, dessen Mittelachse mit der Drehachse O2 zusammenfällt. Die Torsionsstäbe13c und13d haben die gleiche Eigenschaft wie die Torsionsstäbe4a und4b . Die Torsionsstäbe13c und13d sind durch eine äußere Kraft leicht verdrehbar. Werden die Torsionsstäbe13c und13d verdreht, so kippt der Spiegel1 in der X-Z-Ebene. Die Enden der Torsionsstäbe13c und13d sind mit den Rahmenteilen14c bzw.14d so verbunden, dass sie integral oder einstückig mit den Rahmenteilen14c bzw.14d ausgebildet sind. - Die Rahmenteile
14c und14d sind längs der Y-Achse langgestreckt und an dem Trägersubstrat gehalten. Die Rahmenteile14c und14d sind bezüglich der Drehachse O1 auf entgegengesetzten Seiten angeordnet. Die vorstehend beschriebenen strukturellen Komponenten werden über die Rahmenteile14c und14d an dem Trägersubstrat gehalten. - Die Rahmenteile
21 ,22 sind längs der X-Achse langgestreckt und an dem Trägersubstrat gehalten. Die Rahmenteile21 ,22 sind gegenüber den vorstehend genannten strukturellen Komponenten einschließlich der Rahmenteile14c ,14d isoliert. Die Rahmenteile21 und22 sind auch gegeneinander isoliert. Die festen Zähne22c und22d sind ebenfalls gegeneinander isoliert. - Die festen Zähne
21c und21d stehen von einer Seite des Rahmenteils22 , die längs der X-Achse verläuft, nach innen. Diese festen Zähne sind dabei so angeordnet, dass sie die gleichen Abstände voneinander haben wie die benachbarten beweglichen Zähne6c ,6d ,7c und7d . Die festen Zähne21c ,21d ,22c und22d haben gleiche Form und Größe. - Die festen Zähne
21c ,21d ,22c ,22d sind so angeordnet, dass jeweils ein beweglicher Zahn in der Lücke zwischen benachbarten festen Zähnen aufgenommen ist oder dass jeweils ein fester Zahn in der Lücke zwischen benachbarten beweglichen Zähnen6c ,6d ,7c und7d aufgenommen ist. Dementsprechend sind die Lücken, die zwischen den festen Zähnen ausgebildet sind, und die Lücken, die zwischen den beweglichen Zähnen ausgebildet sind, im Wesentlichen gleich. - Im Folgenden wird beschrieben, wie die beweglichen Zähne und die festen Zähne zueinander angeordnet sind. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel weisen benachbarte der beweglichen und festen Zähne in dem Mikrospiegel
200 unterschiedliche Höhen auf. Die in4 diesbezüglich definierten Bereiche C und D dienen lediglich der Erläuterung. - In dem Bereich C sind die festen Zähne
21c unterhalb der benachbarten beweglichen Zähne6c angeordnet. Auf der Seite des Rahmenteils22 sind die festen Zähne22c oberhalb der benachbarten beweglichen Zähne7c angeordnet. - In dem Bereich D sind die festen Zähne
21d oberhalb der benachbarten beweglichen Zähne6d angeordnet. Auf der Seite des Rahmenteils22 sind die festen Zähne22d unterhalb der benachbarten beweglichen Zähne7d angeordnet. - Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel sind die beweglichen Zähne
2b und3a sowie die festen Zähne11a und12b auf gleicher Höhe angeordnet. Auf der Höhe, auf der die Zähne2b ,3a ,11a und12b angeordnet sind, befinden sich auch die beweglichen Zähne6c und7d sowie die festen Zähne21d und22c (in4 Zähne ohne Schraffur). - Ferner sind die beweglichen Zähne
2a und3b sowie die festen Zähne11b und12a auf gleicher Höhe angeordnet. Auf der Höhe, auf der sich die Zähne2a ,3b ,11b und12a befinden, sind auch die beweglichen Zähne6d und7c sowie die festen Zähne21c und22d angeordnet (in4 Zähne mit Schraffur). Durch diesen Aufbau können der Spiegel1 , die Rahmenteile5a ,5b ,11 ,12 ,14c ,14d ,21 und22 auf gleicher Höhe angeordnet werden. Die Gesamtdicke des Mikrospiegels200 kann so verringert werden. - Im Folgenden wird die Funktionsweise des Mikrospiegels
200 beschrieben. Der Mikrospiegel200 ist mit einer Spannungsversorgungseinheit, welche die benötigte Antriebsspannung liefert, elektrisch verbunden und bildet mit dieser einen Schaltkreis. Um den Spiegel in normaler Drehrichtung oder entgegengesetzter Drehrichtung in der X-Z-Ebene um die Drehachse O1 zu drehen, wird ähnlich wie in dem ersten Ausführungsbeispiel von der Spannungsversorgungseinheit eine vorbestimmte Spannung zwischen den beweglichen Zähnen (2a oder2b ) und den festen Zähnen (11a oder11b ) und zwischen den beweglichen Zähnen (3a oder3b ) und den festen Zähnen (12a oder12b ) angelegt. - Um den Spiegel in entgegengesetzter Drehrichtung in der Y-Z-Ebene um die Drehachse O2 zu drehen, legt die Spannungsversorgungseinheit eine vorbestimmte Spannung zwischen den beweglichen Zähnen
6c und den festen Zähnen21c und die gleiche Spannung zwischen den beweglichen Zähnen7c und den festen Zähnen22c an. Demzufolge wirkt zwischen den beweglichen Zähnen6c und den festen Zähnen21c sowie zwischen den beweglichen Zähnen7c und den festen Zähnen22c eine elektrostatische Anziehung. In diesem Fall wirkt eine Kraft, die den Spiegel1 nach unten zieht, auf der Seite des Rahmenteils21 auf den Spiegel1 , während eine Kraft, die den Spiegel nach oben zieht, auf der Seite des Rahmenteils22 auf den Spiegel1 wirkt. Der Spiegel1 wird so in der Y-Z-Ebene in entgegengesetzter Drehrichtung verkippt. - Um den Spiegel
1 in normaler Drehrichtung um die Drehachse O2 in der Y-Z-Ebene zu drehen, legt die Spannungsversorgungseinheit zwischen den beweglichen Zähnen6d und den festen Zähnen21d eine vorbestimmte Spannung an. Die gleiche Spannung wird auch zwischen den beweglichen Zähnen7d und den festen Zähnen22d angelegt. Demzufolge wirkt eine elektrostatische Anziehung zwischen den beweglichen Zähnen6d und den festen Zähnen21d und zwischen den beweglichen Zähnen7d und den festen Zähnen22d . In diesem Fall wirkt eine Kraft, die den Spiegel1 nach oben zieht, auf der Seite des Rahmenteils21 auf den Spiegel1 , während eine Kraft, die den Spiegel1 nach unten zieht, auf der Seite des Rahmenteils22 auf den Spiegel1 wirkt. Der Spiegel1 wird so in der Y-Z-Ebene in normaler Drehrichtung verkippt. - Indem auf diese Weise eine Spannung zwischen den beweglichen Zähnen und den festen Zähnen angelegt wird, kann der Spiegel
1 in normaler oder entegegengesetzter Drehrichtung verkippt werden. Der Spiegel1 kann also in dem Mikrospiegel200 um zwei Achsen verkippt werden. Der Mikrospiegel200 ist demnach im Stande, eine zweiachsige Abtastung vorzunehmen. - Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. So sind auch andere Ausführungsformen möglich. So kann beispielsweise eine andere Zahl an kammförmigen Zähnen in dem Mikrospiegel verwendet werden.
- In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die kammförmigen Zähne so angeordnet, dass sie in zwei oder vier Bereiche gruppiert sind. Die kammförmigen Zähne können jedoch in anderer Weise angeordnet werden. So können die kammförmigen Zähne auch in Bereiche gruppiert werden, die feiner unterteilt sind. In diesem Fall können zwei Typen von Bereichen gleichmäßig angeordnet werden. Dabei dient ein Typ dazu, den Spiegel in normaler Drehrichtung zu bewegen, während der andere Typ dazu dient, den Mikrospiegel in entgegengesetzter Richtung zu drehen. Die Drehbewegung des Spiegels kann so weiter stabilisiert und der Energieverlust verringert werden.
Claims (11)
- Mikrospiegel (
100 ), umfassend: – eine Halteeinheit (5a ,5b ,11 ,12 ); – einen Spiegel (1 ), der an der Halteeinheit (5a ,5b ,11 ,12 ) so gehalten ist, dass er um eine Spiegeldrehachse (O) schwenkbar ist; – eine erste feste Elektrodengruppe (11a ,11b ) mit mehreren Elektroden, die an der Halteeinheit (5a ,5b ,11 ,12 ) befestigt sind; – eine zweite feste Elektrodengruppe (12a ,12b ) mit mehreren Elektroden, die an der Halteeinheit (5a ,5b ,11 ,12 ) befestigt sind; – eine erste bewegliche Elektrodengruppe (2a ,2b ) mit mehreren Elektroden, die an dem Spiegel (1 ) befestigt und der ersten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ) benachbart sind; und – eine zweite bewegliche Elektrodengruppe (3a ,3b ) mit mehreren Elektroden, die an dem Spiegel (1 ) befestigt und der zweiten festen Elektrodengruppe (12a ,12b ) benachbart sind; wobei – die erste (11a ,11b ) und die zweite feste Elektrodengruppe (12a ,12b ) auf entgegengesetzten Seiten der Spiegeldrehachse (O) angeordnet sind, – die erste bewegliche Elektrodengruppe (2a ,2b ) mindestens eine Elektrode (2b ), die oberhalb einer ihr benachbarten Elektrode (11b ) der ersten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ) angeordnet ist, und mindestens eine Elektrode (2a ) enthält, die unterhalb einer ihr benachbarten Elektrode (11a ) der ersten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ) angeordnet ist, und – die zweite bewegliche Elektrodengruppe (3a ,3b ) mindestens eine Elektrode (3a ), die oberhalb einer ihr benachbarten Elektrode (12a ) der zweiten festen Elektrodengruppe (12a ,12b ) angeordnet ist, und mindestens eine Elektrode (3b ) enthält, die unterhalb einer ihr benachbarten Elektrode (12b ) der zweiten festen Elektrodengruppe (12a ,12b ) angeordnet ist. - Mikrospiegel (
100 ) nach Anspruch 1, bei dem die Summe aus der Zahl an Elektroden (2b ,3a ) in der ersten und der zweiten beweglichen Elektrodengruppe (2a ,2b ,3a ,3b ), die oberhalb der jeweils benachbarten Elektroden (11b ,12a ) der ersten und der zweiten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ,12a ,12b ) angeordnet sind, und aus der Zahl an Elektroden (11a ,12b ) in der ersten und der zweiten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ,12a ,12b ), die oberhalb der jeweils benachbarten Elektroden (2a ,3b ) der ersten und der zweiten beweglichen Elektrodengruppe (2a ,2b ,3a ,3b ) angeordnet sind, gleich ist der Summe aus der Zahl an Elektroden (2a ,3b ) in der ersten und der zweiten beweglichen Elektrodengruppe (2a ,2b ,3a ,3b ), die unterhalb der jeweils benachbarten Elektroden (11a ,12b ) der ersten und der zweiten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ,12a ,12b ) angeordnet sind, und aus der Zahl an Elektroden (11b ,12a ) in der ersten und der zweiten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ,12a ,12b ), die unterhalb der jeweils benachbarten Elektroden (2b ,3a ) der ersten und der zweiten beweglichen Elektrodengruppe (2a ,2b ,3a ,3b ) angeordnet sind. - Mikrospiegel (
100 ) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem, falls eine erste Elektrode (2a ) in der ersten und der zweiten beweglichen Elektrodengruppe (2a ,2b ,3a ,3b ) unterhalb einer dieser ersten Elektrode (2a ) benachbarten Elektrode (11a ) der ersten und der zweiten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ,12a ,12b ) angeordnet ist, eine zweite Elektrode (3a ), die eine Elektrode der ersten und der zweiten beweglichen Elektrodengruppe (2a ,2b ,3a ,3b ) ist und bezüglich der Spiegeldrehachse (O) entgegengesetzt zu der ersten Elektrode (2a ) angeordnet ist, oberhalb einer Elektrode (12a ) der ersten und der zweiten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ,12a ,12b ) angeordnet ist, die der zweiten Elektrode (3a ) benachbart ist. - Mikrospiegel (
100 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die mindestens eine Elektrode (2b ) der ersten beweglichen Elektrodengruppe (2a ,2b ), die oberhalb der benachbarten Elektrode (11b ) der ersten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ) angeordnet ist, und die mindestens eine Elektrode (3a ) der zweiten beweglichen Elektrodengruppe (3a ,3b ), die oberhalb der benachbarten Elektrode (12a ) der zweiten festen Elektrodengruppe (12a ,12b ) angeordnet ist, auf gleicher Höhe angeordnet sind. - Mikrospiegel (
100 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei die mindestens eine Elektrode (2a ) der ersten beweglichen Elektrodengruppe (2a ,2b ), die unterhalb der benachbarten Elektrode (11a ) der ersten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ) angeordnet ist, und die mindestens eine Elektrode (3b ) der zweiten beweglichen Elektrodengruppe (3a ,3b ), die unterhalb der benachbarten Elektrode (12b ) der zweiten festen Elektrodengruppe (12a ,12b ) angeordnet ist, auf gleicher Höhe angeordnet sind. - Mikrospiegelvorrichtung, umfassend: – einen Mikrospiegel (
100 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und – eine Spannungsversorgungseinheit, die den Mikrospiegel (100 ) mit einer Spannung versorgt, – wobei zum Drehen des Spiegels (1 ) in eine normale Drehrichtung die Spannungsversorgungseinheit vorbestimmte Elektroden, die aus der ersten und der zweiten beweglichen Elektrodengruppe (2a ,2b ,3a ,3b ) und der ersten und der zweiten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ,12a ,12b ) ausgewählt sind, so mit einer Spannung versorgt, dass eine elektrostatische Anziehung zwischen der ersten beweglichen Elektrodengruppe (2a ,2b ) und der ersten festen Elektrodengruppe (3a ,3b ) in einer ersten Richtung wirkt, während eine elektrostatische Anziehung zwischen der zweiten beweglichen Elektrodengruppe (3a ,3b ) und der zweiten festen Elektrodengruppe (12a ,12b ) in einer zweiten Richtung wirkt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. - Mikrospiegelvorrichtung nach Anspruch 6, bei der zum Drehen des Spiegels (
1 ) in eine entgegengesetzte Drehrichtung die Spannungsversorgungseinheit Elektroden der ersten und der zweiten beweglichen Elektrodengruppe (2a ,2b ) und der ersten und der zweiten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ), die andere Elektroden als die genannten vorbestimmten Elektroden sind, so mit einer Spannung versorgt, dass eine elektrostatische Anziehung zwischen der ersten beweglichen Elektrodengruppe (2a ,2b ) und der ersten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ) in der zweiten Richtung wirkt, während eine elektrostatische Anziehung zwischen der zweiten beweglichen Elektrodengruppe (3a ,3b ) und der zweiten festen Elektrodengruppe (12a ,12b ) in der ersten Richtung wirkt. - Mikrospiegel (
100 ), umfassend: – eine Halteeinheit (5a ,5b ,11 ,12 ); – einen Spiegel (1 ), der so an der Halteeinheit (5a ,5b ,11 ,12 ) gehalten ist, dass er um eine Spiegeldrehachse (O) schwenkbar ist; – eine erste feste Elektrodengruppe (11a ,11b ) mit mehreren Elektroden, die an der Halteeinheit (5a ,5b ,11 ,12 ) befestigt sind; – eine zweite feste Elektrodengruppe (12a ,12b ) mit mehreren Elektroden, die an der Halteeinheit (5a ,5b ,11 ,12 ) befestigt sind; – eine erste bewegliche Elektrodengruppe (2a ,2b ,3a ,3b ) mit mehreren Elektroden, die an dem Spiegel (1 ) befestigt und der ersten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ) benachbart sind; und – eine zweite bewegliche Elektrodengruppe (3a ,3b ) mit mehreren Elektroden, die an dem Spiegel (1 ) befestigt und der zweiten festen Elektrodengruppe (12a ,12b ) benachbart sind; wobei – die erste und die zweite feste Elektrodengruppe (11a ,11b ,12a ,12b ) auf entgegengesetzten Seiten der Spiegeldrehachse (O1) angeordnet sind, – mindestens eine der ersten und der zweiten beweglichen Elektrodengruppe (2a ,2b ,3a ,3b ) eine Elektrode erster Art (2b ,3a ) und eine Elektrode zweiter Art (2a ,3b ) enthält, wobei die Elektrode erster Art (2b ,3a ) oberhalb einer ihr benachbarten Elektrode (11b ,12a ) der ersten und der zweiten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ,12a ,12b ) angeordnet ist und die Elektrode zweiter Art (2a ,3b ) unterhalb einer ihr benachbarten Elektrode (11a ,12b ) der ersten und der zweiten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ,12a ,12b ) angeordnet ist, und – in mindestens einer der beiden beweglichen Elektrodengruppen (2a ,2b ,3a ,3b ) die Elektrode erster Art und die Elektrode zweiter Art in einer gemischten Anordnung vorliegen. - Mikrospiegelvorrichtung, umfassend: – einen Mikrospiegel (
100 ) nach Anspruch 8; und – eine Spannungsversorgungseinheit, die den Mikrospiegel (100 ) mit einer Antriebsspannung versorgt, – wobei zum Drehen des Spiegels (1 ) in eine normale Drehrichtung die Spannungsversorgungseinheit vorbestimmte Elektroden, die aus der ersten und der zweiten beweglichen Elektrodengruppe (2a ,2b ,3a ,3b ) und der ersten und der zweiten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ,12a ,12b ) ausgewählt sind, so mit einer Antriebsspannung versorgt, dass eine elektrostatische Anziehung zwischen der ersten beweglichen Elektrodengruppe (2a ,2b ) und der ersten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ) in einer ersten Richtung wirkt, während eine elektrostatische Anziehung zwischen der zweiten beweglichen Elektrodengruppe (3a ,3b ) und der zweiten festen Elektrodengruppe (12a ,12b ) in einer zweiten Richtung wirkt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. - Mikrospiegelvorrichtung nach Anspruch 9, bei der zum Drehen des Spiegels (
1 ) in eine entgegengesetzte Drehrichtung die Spannungsversorgungseinheit Elektroden der ersten und der zweiten beweglichen Elektrodengruppe (2a ,2b ,3a ,3b ) und der ersten und der zweiten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ,12a ,12b ), die andere Elektroden als die genannten vorbestimmten Elektroden sind, so mit einer Antriebsspannung versorgt, dass eine elektrostatische Anziehung zwischen der ersten beweglichen Elektrodengruppe (2a ,2b ) und der ersten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ) in der zweiten Richtung wirkt, während eine elektrostatische Anziehung zwischen der zweiten beweglichen Elektrodengruppe (3a ,3b ) und der zweiten festen Elektrodengruppe (12a ,12b ) in der ersten Richtung wirkt. - Mikrospiegel (
200 ), umfassend: – eine Mikrospiegeleinheit; und – eine Trägereinheit (14c ,14d ,21 ,22 ), die die Mikrospiegeleinheit hält, wobei – die Mikrospiegeleinheit umfasst: – eine Halteeinheit (5a ,5b ,11 ,12 ); – einen Spiegel (1 ), der an der Halteeinheit (5a ,5b ,11 ,12 ) so gehalten ist, dass er um eine erste Spiegeldrehachse (O1) schwenkbar ist; – eine erste feste Elektrodengruppe (11a ,11b ) mit mehreren Elektroden, die an der Halteeinheit (5a ,5b ,11 ,12 ) befestigt sind; – eine zweite feste Elektrodengruppe (12a ,12b ) mit mehreren Elektroden, die an der Halteeinheit (5a ,5b ,11 ,12 ) befestigt sind; – eine erste bewegliche Elektrodengruppe (2a ,2b ) mit mehreren Elektroden, die an dem Spiegel (1 ) befestigt und der ersten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ) benachbart sind; und – eine zweite bewegliche Elektrodengruppe (3a ,3b ) mit mehreren Elektroden, die an dem Spiegel (1 ) befestigt und der zweiten festen Elektrodengruppe (12a ,12b ) benachbart sind; wobei – die erste und die zweite feste Elektrodengruppe (11a ,11b ,12a ,12b ) auf entgegengesetzten Seiten der ersten Spiegeldrehachse (O1) angeordnet sind, – die erste bewegliche Elektrodengruppe (2a ,2b ) mindestens eine Elektrode (2b ), die oberhalb einer ihr benachbarten Elektrode (11a ) der ersten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ) angeordnet ist, und mindestens eine Elektrode (2a ) enthält, die unterhalb einer ihr benachbarten Elektrode (11a ) der ersten festen Elektrodengruppe (11a ,11b ) angeordnet ist, – die zweite bewegliche Elektrodengruppe (3a ,3b ) mindestens eine Elektrode (3a ), die oberhalb einer ihr benachbarten Elektrode (12a ) der zweiten festen Elektrodengruppe (12a ,12b ) angeordnet ist, und mindestens eine Elektrode (3b ) enthält, die unterhalb einer ihr benachbarten Elektrode (12b ) der zweiten festen Elektrodengruppe (12a ,12b ) angeordnet ist, – die Mikrospiegeleinheit an der Trägereinheit (14c ,14d ,21 ,22 ) so gehalten ist, dass sie um eine zweite Spiegeldrehachse (O2) schwenkbar ist; und – der Mikrospiegel (1 ) ferner umfasst: – eine dritte feste Elektrodengruppe (21c ,21d ) mit mehreren Elektroden, die an der Trägereinheit (14c ,14d ,21 ,22 ) befestigt sind; – eine vierte feste Elektrodengruppe (22c ,22d ) mit mehreren Elektroden, die an der Trägereinheit (14c ,14d ,21 ,22 ) befestigt sind; – eine dritte bewegliche Elektrodengruppe (6c ,6d ) mit mehreren Elektroden, die an der Halteeinheit (5a ,5b ,11 ,12 ) der Mikrospiegeleinheit befestigt und der dritten festen Elektrodengruppe (21c ,21d ) benachbart sind; und – eine vierte bewegliche Elektrodengruppe (7c ,7d ) mit mehreren Elektroden, die an der Halteeinheit (5a ,5b ,11 ,12 ) der Mikrospiegeleinheit befestigt und der vierten festen Elektrodengruppe (22c ,22d ) benachbart sind; wobei – die dritte und die vierte feste Elektrodengruppe (21c ,21d ,22c ,22d ) auf entgegengesetzten Seiten der zweiten Spiegeldrehachse (O2) angeordnet sind, – die dritte bewegliche Elektrodengruppe (6c ,6d ) mindestens eine Elektrode (6c ), die oberhalb einer ihr benachbarten Elektrode (21c ) der dritten festen Elektrodengruppe (21c ,21d ) angeordnet ist, und mindestens eine Elektrode (6d ) enthält, die unterhalb einer ihr benachbarten Elektrode (21d ) der dritten festen Elektrodengruppe (21c ,21d ) angeordnet ist, und – die vierte bewegliche Elektrodengruppe (7c ,7d ) mindestens eine Elektrode (7d ), die oberhalb einer ihr benachbarten Elektrode (22d ) der vierten festen Elektrodengruppe (22c ,22d ) angeordnet ist, und mindestens eine Elektrode (7c ) enthält, die unterhalb einer ihr benachbarten Elektrode (22c ) der vierten festen Elektrodengruppe (22c ,22d ) angeordnet ist.
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: TOHOKU UNIVERSITY, SENDAI, MIYAGI, JP Owner name: HOYA CORP., TOKIO/TOKYO, JP |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: SCHAUMBURG, THOENES, THURN, LANDSKRON, ECKERT, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: PENTAX RICOH IMAGING COMPANY, LTD., JP Free format text: FORMER OWNERS: HOYA CORP., TOKYO, JP; TOHOKU UNIVERSITY, SENDAI-SHI, MIYAGI, JP Effective date: 20120529 Owner name: TOHOKU UNIVERSITY, SENDAI-SHI, JP Free format text: FORMER OWNERS: HOYA CORP., TOKYO, JP; TOHOKU UNIVERSITY, SENDAI-SHI, MIYAGI, JP Effective date: 20120529 Owner name: PENTAX RICOH IMAGING COMPANY, LTD., JP Free format text: FORMER OWNER: HOYA CORP., TOHOKU UNIVERSITY, , JP Effective date: 20120529 Owner name: TOHOKU UNIVERSITY, SENDAI-SHI, JP Free format text: FORMER OWNER: HOYA CORP., TOHOKU UNIVERSITY, , JP Effective date: 20120529 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENTANWAELTE SCHAUMBURG, THOENES, THURN, LAN, DE Effective date: 20120529 |
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R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |
Effective date: 20140527 |