DE102006061762A1

DE102006061762A1 - Mikrospiegel und Mikrospiegelvorrichtung

Info

Publication number: DE102006061762A1
Application number: DE102006061762A
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Sendai Esashi; Naoki Kikuchi
Original assignee: Tohoku University NUC; Pentax Corp
Current assignee: Tohoku University NUC; Ricoh Imaging Co Ltd
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2007-07-05
Also published as: US20070177242A1; JP4475421B2; US7372620B2; JP2007178711A

Abstract

Beschrieben ist ein Mikrospiegel (100) mit einer Halteeinheit (5a, 5b, 11, 12), an der ein Spiegel (1) um eine Spiegeldrehachse (0) schwenkbar gehalten ist, einer ersten festen Elektrodengruppe (11a, 11b) mit mehreren Elektroden, die an der Halteeinheit (5a, 5b, 11, 12) befestigt sind, einer zweiten festen Elektrodengruppe (12a, 12b) mit mehreren Elektroden, die an der Halteeinheit (5a, 5b, 11, 12) befestigt sind, einer der ersten festen Elektrodengruppe (11a, 11b) benachbarten ersten beweglichen Elektrodengruppe (2a, 2b) mit mehreren Elektroden, die an dem Spiegel (1) befestigt sind, und einer der zweiten festen Elektrodengruppe (12a, 12b) benachbarten zweiten beweglichen Elektrodengruppe (3a, 3b) mit mehreren Elektroden, die an dem Spiegel (1) befestigt sind.

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 der US 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 in 1 gezeigten Linie A'-A';
2B einen Querschnitt durch den Mikrospiegel längs der in 1 gezeigten Linie B'-B';
3A einen Querschnitt durch den Mikrospiegel längs der in 1 gezeigten Linie A'-A' in einem Zustand, in dem der Spiegel in entgegengesetzte Drehrichtung verkippt ist;
3B einen Querschnitt durch den Mikrospiegel längs der in 1 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 Mikrospiegel 100 nach erstem Ausführungsbeispiel in der Draufsicht. 2A zeigt einen Querschnitt durch den Mikrospiegel 100 längs der in 1 gezeigten Linie A'-A'. 2B zeigt einen Querschnitt durch den Mikrospiegel 100 längs der in 1 gezeigten Linie B'-B'. Der Mikrospiegel 100 kann in verschiedenartigen Vorrichtungen wie einem Strichcode-Lesegerät oder einem Laserdrucker verwendet werden. In diesen Vorrichtungen ist der Mikrospiegel 100 auf einem Trägersub strat angebracht. In den 1, 2A und 2B ist jeweils ein kartesisches Koordinatensystem definiert.
Der Mikrospiegel 100 enthält einen Spiegel 1, mehrere bewegliche, kammförmige Zähne 2a, 2b, 3a und 3b, Torsionsstäbe 4a und 4b sowie Rahmenteile 5a und 5b. Diese strukturellen Komponenten können beispielsweise auf einem leitfähigen Siliziumeinzelsubstrat ausgebildet werden. Dies bedeutet, dass die strukturellen Komponenten in einer einstückigen Struktur integriert sind. In den 1, 2A und 2B 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 Mikrospiegel 100 an einer der oben genannten Vorrichtungen montiert, so fällt ein Strahl, der der Abtastung eines Objektes dient, auf die Reflexionsfläche des Spiegels 1. 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 Spiegels 1.
In 1 ist der Spiegel 1 in rechteckiger Form dargestellt. Der Spiegel 1 kann jedoch auch eine andere Form, z. B. die Form eines Kreises oder einer Ellipse, aufweisen.
Die beweglichen, kammförmigen Zähne 2a, 2b, 3a und 3b stehen von den in Richtung der Y-Achse verlaufenden Seiten des Spiegels 1 nach außen ab. Dabei sind die Zähne 2a und 3a auf entgegengesetzten Seiten der mit O bezeichneten Drehachse des Spiegels 1 angeordnet. Entsprechend sind die Zähne 2b und 3b auf entgegengesetzten Seiten der Drehachse O des Spiegels 1 angeordnet. Die Drehachse O fällt mit der Mittelachse des Spiegels 1 zusammen. Sie liegt parallel zu den längs der Y-Achse verlaufenden Seiten des Spiegels 1 und senkrecht zu den längs der X-Achse verlaufenden anderen Seiten des Spiegels 1.
Die beweglichen Zähne 2a, 2b, 3a und 3b sind in vorbestimmten Abständen voneinander angeordnet und haben gleiche Form und Größe. Dadurch weist der Spiegel 1 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 Spiegels 1 und einer an dem Mikrospiegel 100 angelegten Spannung darstellt. Die Kippeigenschaft kann beispielsweise durch eine Gleichung oder einen Graphen dargestellt werden. Sind die Kippeigenschaften des Spiegels 1 in der normalen Drehung und in der entgegengesetzten Drehung gleich, so ist die Kippbewegung des Spiegels 1 während der normalen Drehung symmetrisch zur Kippbewegung während der entgegengesetzten Drehung bezogen auf die in 1 gezeigte Spiegelstellung, bei der keine Spannung an den Spiegel 1 angelegt ist, unter der Voraussetzung, dass in der normalen und der entgegengesetzten Drehung eine Spannung mit konstanter Frequenz und Amplitude an den Spiegel 1 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 und 4b sind in Richtung der Y-Achse langgestreckt und stehen von gegenüberliegenden Seiten des rechteckförmigen Spiegels 1 ab. Die Torsionsstäbe 4a und 4b 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 Torsionsstäbe 4a und 4b verdreht, so kippt der Spiegel 1 in der X-Z-Ebene. Der Kippwinkel des Spiegels 1 variiert abhängig davon, wie stark der jeweilige Torsionsstab 4a, 4b verdreht wird, d. h. wie stark die auf ihn wirkende äußere Kraft ist. Die Torsionsstäbe 4a und 4b sind jeweils mit einem Ende mit Rahmenteilen 5a und 5b verbunden. Somit sind die Torsionsstäbe 4a und 4b einstückig mit den Rahmenteilen 5a und 5b ausgebildet.
Die Rahmenteile 5a und 5b sind in Richtung der X-Achse langgestreckt und an dem Trägersubstrat befestigt. Die Rahmenteile 5a und 5b sind auf entgegengesetzten Seiten des Spiegels 1 ausgebildet. Der Spiegel 1, die Torsionsstäbe 4a und 4b und die Rahmenteile 5a und 5b sind an dem Trägersubstrat gehalten.
Im Folgenden werden die anderen Teile des Mikrospiegels 100 beschrieben. Zusätzlich zu den oben beschriebenen strukturellen Komponenten umfasst der Mikrospiegel 100 einen Rahmenteil 11 und mehrere feste, kammförmige Zähne 11a und 11b. Der Rahmenteil 11 und die festen Zähne 11a und 11b sind gegenüber den vorstehend beschriebenen strukturellen Komponenten einschließlich der Rahmenteile 5a und 5b isoliert. Auch die festen Zähne 12a und 12b sind gegeneinander isoliert.
Die längere Seite des Rahmenteils 11 erstreckt sich in Richtung der Y-Achse. Der Rahmenteil 11 ist an dem Trägersubstrat befestigt. Die Zähne 11a und 11b stehen von einer Seite des Rahmenteils 11 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 Zähne 2a, 2b sind. Die festen Zähne 11a und 11b haben gleiche Form und Größe. In der Draufsicht nach 1 sind die festen Zähne 11a und 11b 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 den 3A und 3B 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 Spiegel 1 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 Zähne 11a und 11b auch ungleiche Abstände voneinander und unterschiedliche Größen aufweisen.
Der Mikrospiegel 100 hat einen Rahmenteil 12 und mehrere feste, kammförmige Zähne 12a und 12b. Auch diese strukturellen Komponenten können einstückig mit dem leitfähigen Siliziumeinzelsubstrat ausgebildet sein. Der Rahmenteil 12 und die festen Zähne 12a und 12b sind von den oben genannten strukturellen Komponenten einschließlich der Rahmenteile 5a und 5b isoliert. Auch sind die festen Zähne 12a und 12b selbst voneinander isoliert.
Die längere Seite des Rahmenteils 12 erstreckt sich in Richtung der Y-Achse. Der Rahmenteil 12 ist auf der dem Rahmenteil 11 abgewandten Seite des Spiegels 1 angeordnet. Der Rahmenteil 12 ist an dem Trägersubstrat befestigt. Die festen Zähne 12a und 12b stehen von einer Seite des Rahmenteils 12 ab, die sich längs der Y-Achse erstreckt. Die strukturellen Eigenschaften der festen Zähne 12a und 12b, z. B. die Abstände voneinander, die Form, die Größe und die Positionen, werden nach den gleichen Erwägungen festgelegt, wie dies oben für die festen Zähne 11a und 11b beschrieben wurde. Dementsprechend sind die Bereiche, in denen die festen Zähne 12a, 12b und die ihnen benachbarten beweglichen Zähne beim Kippen des Spiegels 1 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 Mikrospiegel 100 definiert. Wie in 2A gezeigt, befinden sich in dem Bereich A die festen Zähne 11a oberhalb der ihnen benachbarten beweglichen Zähne 2a. Auf der Seite des Rahmenteils 12 befinden sich die festen Zähne 12a unterhalb der ihnen benachbarten beweglichen Zähne 3a.
Wie in 2B gezeigt, befinden sich in dem Bereich B die festen Zähne 11b unterhalb der ihnen benachbarten beweglichen Zähne 2b. Auf der Seite des Rahmenteils 12 befinden sich die festen Zähne 12b oberhalb der ihnen benachbarten beweglichen Zähne 3b. In der in den 2A und 2B gezeigten Seitenansicht überlappen die festen Zähne und die ihnen benachbarten beweglichen Zähne einander nicht, wenn sich der Spiegel 1 in seiner Normalstellung befindet, d. h. nicht verkippt ist.
Der Mikrospiegel 100 ist so ausgebildet, dass sich die beweglichen Zähne 2b, 3a und die festen Zähnen 11a, 12b auf gleicher Höhe befinden und dass sich die beweglichen Zähne 2a, 3b und die festen Zähne 11b, 12a auf gleicher Höhe befinden. Außerdem befinden sich der Spiegel 1, die Rahmenteile 5a, 5b, 11 und 12 auf gleicher Höhe. Durch diesen Aufbau kann die Dicke des Mikrospiegels 100 verringert werden.
Da der Spiegel 1 und die Rahmenteile 5a, 5b, 11 und 12 aus dem Siliziumsubstrat konstanter Dicke bestehen und die beweglichen und festen Zähne wie oben beschrieben angeordnet sind, ist die Dicke des gesamten Mikrospiegels 100 gleich der Dicke des Spiegels 1.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Mikrospiegels 100 beschrieben. 3A zeigt einen Querschnitt durch den Mikrospiegel 100 längs der in 1 gezeigten Linie A'-A' in einem Zustand, in dem der Spiegel 1 in eine entgegengesetzte Drehrichtung verkippt ist. 3B zeigt einen Querschnitt durch den Mikrospiegel 100 längs der in 1 gezeigten Linie B'-B' in einem Zustand, in dem der Spiegel 1 in eine normale Drehrichtung verkippt ist. Der Mikrospiegel 100 ist mit einer Spannungsversorgungseinheit zur Erzeugung der Antriebsspannung elektrisch verbunden und bildet mit dieser einen Schaltkreis.
Um den Spiegel 1 in die in 3A gezeigte entgegengesetzte Drehrichtung zu kippen, erzeugt die Spannungsversorgungseinheit eine vorbestimmte Spannung zwischen dem beweglichen Zahn 2a und dem festen Zahn 11a. Die gleiche Spannung erzeugt die Spannungsversorgungseinheit auch zwischen dem beweglichen Zahn 3a und dem festen Zahn 12a. In diesem Fall wird beispielsweise der feste Zahn 11a auf einer Spannung V₁, der bewegliche Zahn 2a auf Erdpotential, der feste Zahn 12a auf der Spannung V₁ und der bewegliche Zahn 3a wiederum auf Erdpotential gehalten.
Demzufolge wirkt eine elektrostatische Anziehung zwischen dem festen Zahn 11a und dem beweglichen Zahn 2a und eine elektrostatische Anziehung zwischen dem festen Zahn 12a und dem beweglichen Zahn 3a. Durch die elektrostatische Anziehung wird der bewegliche Zahn 2a nach oben in Richtung des festen Zahns 11a und der bewegliche Zahn 3a nach unten in Richtung des festen Zahns 12a gezogen. Dies bedeutet, dass auf der Seite des Rahmenteils 11 auf den Spiegel 1 eine Kraft wirkt, die diesen nach oben bewegt, während auf der Seite des Rahmenteils 12 auf den Spiegel 1 eine Kraft wirkt, die diesen nach unten bewegt.
Wie oben beschrieben, ist der Spiegel 1 durch die Torsionsstäbe 4a und 4b frei drehbar gelagert. Die oben beschriebene elektrostatische Anziehung verdreht die Torsionsstäbe 4a und 4b. Diese Verdrehung der Torsionsstäbe 4a und 4b führt zu einer Drehbewegung des Spiegels 1. Dadurch kippt der Spiegel 1 um die Drehachse O in der X-Z-Ebene in die entgegengesetzte Drehrichtung.
Um den Spiegel 1, wie in 3B gezeigt, in die normale Drehrichtung zu kippen, legt die Spannungsversorgungseinheit zwischen dem beweglichen Zahn 2b und dem festen Zahn 11b eine vorbestimmte Spannung an. Die gleiche Spannung legt die Versorgungseinheit auch zwischen dem beweglichen Zahn 3b und dem festen Zahn 12b an. In diesem Beispiel wird der feste Zahn 11b auf einer Spannung V₂, der bewegliche Zahn 2b auf Erdpotential, der feste Zahn 12b auf der Spannung V₂ und der bewegliche Zahn 3b auf Erdpotential gehalten.
Dadurch wirkt eine elektrostatische Anziehung zwischen dem festen Zahn 11b und dem beweglichen Zahn 2b sowie eine elektrostatische Anziehung zwischen dem festen Zahn 12b und dem beweglichen Zahn 3b. Durch diese elektrostatische Anziehung wird der bewegliche Zahn 2b nach unten in Richtung des festen Zahns 11b und der bewegliche Zahn 3b nach oben in Richtung des festen Zahns 12b gezogen. Dies bedeutet, dass auf der Seite des Rahmenteils 11 eine Kraft auf den Spiegel 1 wirkt, die diesen nach unten bewegt, während auf der Seite des Rahmenteils 12 eine Kraft auf den Spiegel 1 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 Spiegel 1 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 Spiegel 1 auf der Seite des Rahmenteils 11 nach oben bewegt, als auch die elektrostatische Anziehung, die den Spiegel 1 auf der Seite des Rahmenteils 12 nach unten bewegt, dazu bei, den Spiegel 1 in entgegengesetzter Drehrichtung zu drehen. Wie das Beispiel nach
3B zeigt, tragen sowohl die elektrostatische Anziehung, die den Spiegel 1 auf der Seite des Rahmenteils 11 nach unten bewegt, als auch die elektrostatische Anziehung, die den Spiegel 1 auf der Seite des Rahmenteils 12 nach oben bewegt, dazu bei, den Spiegel 1 in der normalen Drehrichtung zu drehen.
Dies bedeutet, dass auf beiden Seiten des Spiegels 1 Kräfte auf diesen wirken, die den Spiegel 1 in die gleiche Drehrichtung drehen. Dadurch kann der Spiegel 1 mit einer ausreichend starken Antriebskraft gedreht werden. Indem eine ausreichend starke Antriebskraft sichergestellt ist, können Stabilität und Ansprechgeschwindigkeit der Drehbewegung des Spiegels 1 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 Spiegel 1 symmetrisch liegen.
Dadurch kann eine ungleichgewichtige Belastung der strukturellen Komponenten, insbesondere der Torsionsstäbe 4a und 4b des Mikrospiegels 100 vermieden werden. Insbesondere können Kräfte reduziert werden, die auf den Mikrospiegel 100 so wirken, dass dessen strukturelle Komponenten in nicht beabsichtigte Richtungen verformt werden. Die Haltbarkeit des Mikrospiegels 100 kann so verbessert werden. Auch wird der Energieverlust reduziert. Die elektrostatische Anziehung wird somit effektiv in die Drehbewegung des Spiegels 1 umgesetzt. Der Mikrospiegel 100 kann so mit einer geringeren Antriebsspannung für den Spiegel 1 und damit mit geringerem Energieverbrauch betrieben werden.
Wie oben beschrieben, ist der Mikrospiegel 100 so ausgebildet, dass der Spiegel 1 bezüglich der Normalstellung, die dadurch definiert ist, dass keine Spannung an den Mikrospiegel 100 angelegt wird, sowohl in die normale Drehrichtung als auch in die entgegengesetzte Drehrichtung bewegt werden kann (vergl. 1). Diese Ausgestaltung des Mikrospiegels 100 ermöglicht einen vergleichsweise großen Kippwinkel. Außerdem ist sichergestellt, dass die Kippwinkel in normaler Drehrichtung als auch in entgegengesetzter Drehrichtung identisch sind. Der Spiegel 1 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 Mikrospiegel 100 anzubringen ist. Da der Mikrospiegel 100 im Hinblick auf die Kippbewegung bezüglich der Normalstellung des Spiegels 1 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 Mikrospiegel 200 nach zweitem Ausführungsbeispiel in der Draufsicht. Wie oben für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben, ist der Mikrospiegel 100 eine Abtastvorrichtung, der durch eine Drehbewegung um eine einzige Achse eine Abtastung mit einem Strahl vornimmt. Dagegen ist der Mikrospiegel 200 nach zweitem Ausführungsbeispiel eine Abtastvorrichtung, die durch eine Drehbewegung um zwei Achsen eine Abtastung mit einem Strahl vornimmt. In 4 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 Spiegel 1, mehrere bewegliche, kammförmige Zähne 2a, 2b, 3a und 3b, Torsionsstäbe 4a und 4b, Rahmenteile 5a, 5b, 11 und 12 sowie mehrere feste, kammförmige Zähne 11a, 11b, 12a und 12b. Wie der Mikrospiegel 100 wird auch der Mikrospiegel 200 von einer Spannungsquelle mit einer Antriebsspannung versorgt. Der Spiegel 1 des Mikrospiegels 200 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 Mikrospiegel 200 eine Abtastung um eine Achse realisiert.
Um eine Abtastung durch eine Drehbewegung um zwei Achsen zu erzielen, hat der Mikrospiegel 200 bewegliche, kammförmige Zähne 6c, 6d, 7c und 7d, Torsionsstäbe 13c und 13d, Rahmenteile 14c, 14d, 21 und 22 sowie mehrere feste, kammförmige Zähne 21c, 21d, 22c und 22d.
Die beweglichen Zähne 6c, 6d, 7c und 7d stehen von Seiten der Rahmenteile 5a und 5b, die sich längs der X-Achse erstrecken, nach außen ab. Die beweglichen Zähne 6c und die beweglichen Zähne 7c sind bezüglich einer Drehachse O₂ auf entgegengesetzten Seiten angeordnet. Entsprechend sind die beweglichen Zähne 6d und die beweglichen Zähne 7d 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 Spiegels 1 läuft und die Drehachse O₁ senkrecht schneidet. Die Drehachse O₂ verläuft parallel zu zwei Seiten des Spiegels 1 längs der X-Achse und schneidet die beiden anderen Seiten des Spiegels 1.
Die Torsionsstäbe 13c und 13d sind längs der X-Achse langgestreckt und stehen von den Seiten der Rahmenteile 11 und 12, die sich längs der Y-Achse erstrecken, nach außen ab. Die Torsionsstäbe 13c und 13d sind jeweils als Rundstab ausgebildet, dessen Mittelachse mit der Drehachse O₂ zusammenfällt. Die Torsionsstäbe 13c und 13d haben die gleiche Eigenschaft wie die Torsionsstäbe 4a und 4b. Die Torsionsstäbe 13c und 13d sind durch eine äußere Kraft leicht verdrehbar. Werden die Torsionsstäbe 13c und 13d verdreht, so kippt der Spiegel 1 in der X-Z-Ebene. Die Enden der Torsionsstäbe 13c und 13d sind mit den Rahmenteilen 14c bzw. 14d so verbunden, dass sie integral oder einstückig mit den Rahmenteilen 14c bzw. 14d ausgebildet sind.
Die Rahmenteile 14c und 14d sind längs der Y-Achse langgestreckt und an dem Trägersubstrat gehalten. Die Rahmenteile 14c und 14d sind bezüglich der Drehachse O₁ auf entgegengesetzten Seiten angeordnet. Die vorstehend beschriebenen strukturellen Komponenten werden über die Rahmenteile 14c und 14d an dem Trägersubstrat gehalten.
Die Rahmenteile 21, 22 sind längs der X-Achse langgestreckt und an dem Trägersubstrat gehalten. Die Rahmenteile 21, 22 sind gegenüber den vorstehend genannten strukturellen Komponenten einschließlich der Rahmenteile 14c, 14d isoliert. Die Rahmenteile 21 und 22 sind auch gegeneinander isoliert. Die festen Zähne 22c und 22d sind ebenfalls gegeneinander isoliert.
Die festen Zähne 21c und 21d stehen von einer Seite des Rahmenteils 22, 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 Zähne 6c, 6d, 7c und 7d. Die festen Zähne 21c, 21d, 22c und 22d 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 Zähnen 6c, 6d, 7c und 7d 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 in 4 diesbezüglich definierten Bereiche C und D dienen lediglich der Erläuterung.
In dem Bereich C sind die festen Zähne 21c unterhalb der benachbarten beweglichen Zähne 6c angeordnet. Auf der Seite des Rahmenteils 22 sind die festen Zähne 22c oberhalb der benachbarten beweglichen Zähne 7c angeordnet.
In dem Bereich D sind die festen Zähne 21d oberhalb der benachbarten beweglichen Zähne 6d angeordnet. Auf der Seite des Rahmenteils 22 sind die festen Zähne 22d unterhalb der benachbarten beweglichen Zähne 7d angeordnet.
Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel sind die beweglichen Zähne 2b und 3a sowie die festen Zähne 11a und 12b auf gleicher Höhe angeordnet. Auf der Höhe, auf der die Zähne 2b, 3a, 11a und 12b angeordnet sind, befinden sich auch die beweglichen Zähne 6c und 7d sowie die festen Zähne 21d und 22c (in 4 Zähne ohne Schraffur).
Ferner sind die beweglichen Zähne 2a und 3b sowie die festen Zähne 11b und 12a auf gleicher Höhe angeordnet. Auf der Höhe, auf der sich die Zähne 2a, 3b, 11b und 12a befinden, sind auch die beweglichen Zähne 6d und 7c sowie die festen Zähne 21c und 22d angeordnet (in 4 Zähne mit Schraffur). Durch diesen Aufbau können der Spiegel 1, die Rahmenteile 5a, 5b, 11, 12, 14c, 14d, 21 und 22 auf gleicher Höhe angeordnet werden. Die Gesamtdicke des Mikrospiegels 200 kann so verringert werden.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Mikrospiegels 200 beschrieben. Der Mikrospiegel 200 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 oder 2b) und den festen Zähnen (11a oder 11b) und zwischen den beweglichen Zähnen (3a oder 3b) und den festen Zähnen (12a oder 12b) 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 Zähnen 21c und die gleiche Spannung zwischen den beweglichen Zähnen 7c und den festen Zähnen 22c an. Demzufolge wirkt zwischen den beweglichen Zähnen 6c und den festen Zähnen 21c sowie zwischen den beweglichen Zähnen 7c und den festen Zähnen 22c eine elektrostatische Anziehung. In diesem Fall wirkt eine Kraft, die den Spiegel 1 nach unten zieht, auf der Seite des Rahmenteils 21 auf den Spiegel 1, während eine Kraft, die den Spiegel nach oben zieht, auf der Seite des Rahmenteils 22 auf den Spiegel 1 wirkt. Der Spiegel 1 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 Zähnen 6d und den festen Zähnen 21d eine vorbestimmte Spannung an. Die gleiche Spannung wird auch zwischen den beweglichen Zähnen 7d und den festen Zähnen 22d angelegt. Demzufolge wirkt eine elektrostatische Anziehung zwischen den beweglichen Zähnen 6d und den festen Zähnen 21d und zwischen den beweglichen Zähnen 7d und den festen Zähnen 22d. In diesem Fall wirkt eine Kraft, die den Spiegel 1 nach oben zieht, auf der Seite des Rahmenteils 21 auf den Spiegel 1, während eine Kraft, die den Spiegel 1 nach unten zieht, auf der Seite des Rahmenteils 22 auf den Spiegel 1 wirkt. Der Spiegel 1 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 Spiegel 1 kann also in dem Mikrospiegel 200 um zwei Achsen verkippt werden. Der Mikrospiegel 200 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

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.