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JP2006524349A - Microelectromechanical system two-dimensional mirror with articulated suspension structure for high fill factor arrays - Google Patents

Microelectromechanical system two-dimensional mirror with articulated suspension structure for high fill factor arrays Download PDF

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JP2006524349A
JP2006524349A JP2006504118A JP2006504118A JP2006524349A JP 2006524349 A JP2006524349 A JP 2006524349A JP 2006504118 A JP2006504118 A JP 2006504118A JP 2006504118 A JP2006504118 A JP 2006504118A JP 2006524349 A JP2006524349 A JP 2006524349A
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JP
Japan
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dimensional
mirror
hinge
articulated
articulated hinge
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006504118A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
マーラ、モーヒウッディーン
デュセリエ、トーマス
ナテュウ、アラン
ピール、デイヴィッド
Original Assignee
メトコネックス カナダ インコーポレイティッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by メトコネックス カナダ インコーポレイティッド filed Critical メトコネックス カナダ インコーポレイティッド
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Abstract

本発明は、微小電気機械システム(MEMS)ミラーデバイスを提供する。当該デバイスは、ミラーを有し、該ミラーは、第一端部に2次元回転連接式ヒンジを有し、かつ該第一端部の反対側の第二端部に1次元回転連接式ヒンジを有する。可動カンチレバーを有し、該可動カンチレバーは、該1次元回転連接式ヒンジを介して該ミラーに接続されている。支持構造体を有し、該支持構造体は、該2次元回転連接式ヒンジを介して該ミラーに接続されており、かつ該可動カンチレバーに接続されている。これによって、該可動カンチレバーの動きにより、第一の回転軸において該ミラーの回転が生じ、そして、該ミラーが該第一の回転軸に対して垂直な第二の捩じり回転軸に関して回転可能でもある。The present invention provides a microelectromechanical system (MEMS) mirror device. The device has a mirror, the mirror has a two-dimensional rotationally articulated hinge at a first end, and a one-dimensional rotationally articulated hinge at a second end opposite the first end. Have. A movable cantilever is provided, and the movable cantilever is connected to the mirror via the one-dimensional rotation articulated hinge. A support structure is included, the support structure being connected to the mirror via the two-dimensional rotationally articulated hinge and connected to the movable cantilever. Thereby, the movement of the movable cantilever causes the mirror to rotate about the first axis of rotation, and the mirror can rotate about a second torsion axis of rotation perpendicular to the first axis of rotation. But there is.

Description

発明の分野
本発明は、高フィルファクターアレイのための、連接式(articulated)サスペンション構造を有する微小電子機械システム2次元ミラーに関する。
The present invention relates to a microelectromechanical system two-dimensional mirror having an articulated suspension structure for high fill factor arrays.

発明の背景
MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System:微小電子機械システム)デバイスは、様々な微細加工プロセス(ほとんどが集積回路の製造方法に由来する)によってデバイスと一緒に加工される電気回路を有する、微小サイズの機械構造体である。微小電子機械システム(MEMS)の分野における開発により、オール光交差接続スイッチ、1×N、N×N光スイッチ、アッテネーターなどにおいて用いられ得る、微小電子機械ミラーおよびミラーアレイの大量生産が可能になる。多くの微小電子機械ミラーアレイがすでに、MEMS製造プロセスおよび技術を用いて作られてきた。これらのアレイは、およそ以下に並べて説明する3つの設計カテゴリーに該当する設計を有する。
BACKGROUND OF THE INVENTION MEMS (Micro-Electro-Mechanical-System) devices have electrical circuits that are processed together with the devices by a variety of microfabrication processes (mostly derived from integrated circuit manufacturing methods). A micro-sized mechanical structure. Developments in the field of microelectromechanical systems (MEMS) enable mass production of microelectromechanical mirrors and mirror arrays that can be used in all-optical cross-connect switches, 1 × N, N × N optical switches, attenuators, etc. . Many microelectromechanical mirror arrays have already been made using MEMS manufacturing processes and techniques. These arrays have designs that fall into three design categories, which are roughly described below.

a)フレームに囲まれたミラーを有する従来の2Dジンバルミラー
従来の2Dジンバルミラーは、MEMS 2D 微小ミラーの最も一般的なタイプの1つである。一例を図6に示す。これは中央ミラー10からなり、該ミラーは、図6に示すように、捩じりヒンジ(torsional hinge)14で外側フレーム12に接続されている。次いで、外側レーム12は、別セットの捩じりヒンジ18で支持構造体16に接続されている。中央ミラー10の下には4つの電極があり、これら電極を作動させてミラーフレームアセンブリの2Dのチルト(tilt)を生じさせることができる。かかるデバイスの1つは、米国特許出願公報番号:US2002/0071169A1(公開日、2002年6月13日)に開示されている。この設計の1つの欠点は、ミラーアレイにおいて、高いフィルファクター(fill factor)(これは、2つの連続したミラー間の間隔、またはアレイにおける全エリアに対するアクティブエリアの割合である)を達成することができないことである。
a) Conventional 2D Gimbal Mirror with Mirrors Surrounded by Frames Conventional 2D gimbal mirrors are one of the most common types of MEMS 2D micromirrors. An example is shown in FIG. This consists of a central mirror 10 which is connected to the outer frame 12 by a torsional hinge 14 as shown in FIG. The outer frame 12 is then connected to the support structure 16 by another set of torsional hinges 18. Below the central mirror 10 are four electrodes that can be actuated to produce a 2D tilt of the mirror frame assembly. One such device is disclosed in U.S. Patent Application Publication No. US2002 / 0071169A1 (publication date, June 13, 2002). One drawback of this design is that it achieves a high fill factor in the mirror array (this is the spacing between two consecutive mirrors, or the ratio of the active area to the total area in the array). It is impossible.

b)隠しヒンジ構造を有する2D/3Dミラー
空間光変調器においてなされた重大な進展により、さまざまなタイプの隠しヒンジ構造を有する多くの2D微小ミラーデバイスが設計されてきた。これらの例示は、米国特許番号5,535,047、米国特許番号5,661,591、米国特許番号:US6,480,320B2に開示されている。
b) 2D / 3D mirrors with hidden hinge structures Due to significant progress made in spatial light modulators, many 2D micromirror devices with various types of hidden hinge structures have been designed. Examples of these are disclosed in US Pat. No. 5,535,047, US Pat. No. 5,661,591, and US Pat. No. 6,480,320B2.

かかるデバイスの一例の概略図を図7に示す。このデバイス構造は高フィルファクターアレイをもたらすことができるが、製造プロセスが非常に複雑である。隠しヒンジ構造を有する空間光変調器およびデジタルミラーデバイスについてのさらなる考察のため、以下を参照する:米国特許番号5,061,049、米国特許番号5,079,545、米国特許番号5,105,369、米国特許番号5,278,652、米国特許番号4,662,746、米国特許番号4,710,732、米国特許番号4,956,619、米国特許番号5,172,262、および米国特許番号5,083,857。   A schematic diagram of an example of such a device is shown in FIG. While this device structure can result in a high fill factor array, the manufacturing process is very complex. For further discussion of spatial light modulators and digital mirror devices with hidden hinge structures, reference is made to: US Pat. No. 5,061,049, US Pat. No. 5,079,545, US Pat. No. 5,105, 369, US Patent No. 5,278,652, US Patent No. 4,662,746, US Patent No. 4,710,732, US Patent No. 4,956,619, US Patent No. 5,172,262, and US Patent Number 5,083,857.

c)単一可動フレキシブルポストに取り付けられた2Dミラー
MEMSチルトプラットフォームの一例は、図8に示すように、フレキシブルポスト30によって支持されている。ポスト30は、基板すなわち支持材料34に形成された、モート32、すなわち、溝の内部に延びている。ポスト30は、単方向性ヒンジとして作動するように十分に長くかつフレキシブルに作られており、曲がることで、ミラー36が2つの自由度で位置決めされるのを可能にし得る。
c) 2D mirror attached to a single movable flexible post An example of a MEMS tilt platform is supported by a flexible post 30 as shown in FIG. The post 30 extends into the moat 32, or groove, formed in the substrate or support material. The post 30 is made sufficiently long and flexible to operate as a unidirectional hinge and can be bent to allow the mirror 36 to be positioned in two degrees of freedom.

この設計のいくつかの欠点は、プロセスの複雑性、ポストフレキシビリティ、ワイヤリング、およびチルト離心(tilt eccentricity)である。かかるデバイスのいくつかは、米国特許番号5,469,302、米国特許出願公報番号US2002/0075554A1に開示されている。   Some disadvantages of this design are process complexity, post flexibility, wiring, and tilt eccentricity. Some such devices are disclosed in US Pat. No. 5,469,302, US Patent Application Publication No. US2002 / 0075554A1.

さらに、これらのデバイスのコントロールは複雑となり、デバイスコストのかなりの部分を占める。   Furthermore, the control of these devices is complex and occupies a significant portion of the device cost.

本発明の要旨
必ずしも全てではないがいくつかの実施態様において実現されたいくつかの利点として以下のことが挙げられる。
高フィルファクターリニアアレイ。99%もの高フィルファクターが達成されうる。
2つのチルト軸間の、ほとんど無視できるカップリング。
安価で簡単なコントロール。開ループ/参照(look up)テーブルコントロールですら可能である。
簡単な製造プロセスを用いてデバイスを製造することができる。
そして、デバイスのカンチレバー部分を、ミラーポジションの容量検知または光検知のために用いることもできる。
SUMMARY OF THE INVENTION Some advantages realized in some, but not necessarily all, embodiments include the following.
High fill factor linear array. A high fill factor as high as 99% can be achieved.
An almost negligible coupling between the two tilt axes.
Inexpensive and easy control. Even open loop / look up table controls are possible.
Devices can be manufactured using a simple manufacturing process.
The cantilever portion of the device can also be used for mirror position capacitance detection or light detection.

1つの広い態様によれば、本発明は、微小電子機械システム(MEMS)ミラーデバイスを提供し、当該デバイスは、ミラーを有し、該ミラーは、第一端部に2次元回転連接式ヒンジを持ちかつ該第一端部の反対側の第二端部に1次元回転連接式ヒンジを持ち;当該デバイスは、可動カンチレバーを有し、該可動カンチレバーは、該1次元回転連接式ヒンジを介して該ミラーに接続されており;当該デバイスは、支持構造体を有し、該支持構造体は、該2次元回転連接式ヒンジを介して該ミラーに接続されており、かつ該可動カンチレバーに接続されており;これによって、前記可動カンチレバーの動きが第一の回転軸における該ミラーの回転を生じさせ、かつ、該ミラーが前記第一の回転軸に対して垂直な第二の捩じり回転軸の周りを回転可能でもある。   According to one broad aspect, the present invention provides a microelectromechanical system (MEMS) mirror device having a mirror that has a two-dimensional rotationally articulated hinge at a first end. And having a one-dimensional rotary articulated hinge at the second end opposite the first end; the device has a movable cantilever, the movable cantilever being connected via the one-dimensional rotary articulated hinge The device has a support structure, the support structure is connected to the mirror via the two-dimensional rotational articulated hinge, and connected to the movable cantilever Whereby the movement of the movable cantilever causes rotation of the mirror about the first rotation axis, and the mirror is a second torsion rotation axis perpendicular to the first rotation axis. Rotate around It is also a function.

ある実施態様では、2次元回転連接式ヒンジが、第一の1次元回転連接式ヒンジを有し、該第一の1次元回転連接式ヒンジは、第一端部に第一取り付けポイントを有しかつ第二端部を有し;該2次元回転連接式ヒンジが、第二の1次元回転連接式ヒンジを有し、該第二の1次元回転連接式ヒンジは、第一端部に第二取り付けポイントを有しかつ第二端部を有し、該第一の1次元回転連接式ヒンジの第二端部が、該第二の1次元回転連接式ヒンジの第二端部に接続されており;2次元回転連接式ヒンジが、第三の1次元回転連接式ヒンジを有し、該第三の1次元回転連接式ヒンジは、該第一および第二の連接式1次元回転ヒンジの第二端部に接続されており;これによって、該第一の1次元回転連接式ヒンジと該第二の1次元回転連接式ヒンジとが、該第一取り付けポイントと該第二取り付けポイントとの間に第一の回転軸を定めており、かつ、該第三の1次元回転連接式ヒンジとミラーの第二端部にある1次元回転連接式ヒンジとが、該第一の回転軸に対して垂直な第二の捩じり回転軸を定めている。   In one embodiment, the two-dimensional rotationally articulated hinge has a first one-dimensional rotationally articulated hinge, and the first one-dimensional rotationally articulated hinge has a first attachment point at a first end. And a second end portion; the two-dimensional rotationally articulated hinge has a second one-dimensional rotationally articulated hinge, and the second one-dimensional rotationally articulated hinge has a second end at the first end portion. Having a mounting point and having a second end, the second end of the first one-dimensional rotary articulating hinge being connected to the second end of the second one-dimensional rotary articulating hinge; A two-dimensional rotary articulated hinge has a third one-dimensional rotary articulated hinge, the third one-dimensional rotary articulated hinge being the first of the first and second articulated one-dimensional rotary hinges; Connected to the two ends; thereby, the first one-dimensional rotary articulated hinge and the second one-dimensional rotary articulated hinge Defines a first axis of rotation between the first attachment point and the second attachment point, and is one-dimensional at the second end of the third one-dimensional articulated hinge and mirror. A rotary articulated hinge defines a second torsional rotational axis that is perpendicular to the first rotational axis.

ある実施態様では、各1次元回転連接式ヒンジがそれぞれの連接式ビームを有し、該ビームは幅に対する厚さの大きいアスペクト比を持つものである。   In one embodiment, each one-dimensional rotational articulated hinge has a respective articulated beam, the beam having a large aspect ratio with respect to width.

ある実施態様では、ビームが一体構造で形成されている。   In some embodiments, the beam is formed as a unitary structure.

ある実施態様では、シリコンのビーム、ミラーおよび可動カンチレバーが、一体構造で形成されている。   In one embodiment, the silicon beam, mirror, and movable cantilever are formed in a unitary structure.

ある実施態様では、連接式ヒンジは、ポリシリコン、窒化シリコンまたはその他の任意の被覆可能材料などの被覆された材料でできていてもよく、ミラーおよび可動カンチレバーが一体構造で形成されている。   In some embodiments, the articulating hinge may be made of a coated material, such as polysilicon, silicon nitride, or any other coatable material, with the mirror and movable cantilever being formed in a unitary structure.

好ましくは、ミラーは、各軸において、少なくとも0.5度の運動角度範囲を有する。しかしながら、その他の運動範囲が除外されるわけではない。   Preferably, the mirror has a range of motion angles of at least 0.5 degrees in each axis. However, other ranges of motion are not excluded.

ある実施態様では、デバイスは、静電気力をミラーに加えてミラーを第一および第二の回転軸において動かすための電極をさらに有する。   In certain embodiments, the device further comprises an electrode for applying an electrostatic force to the mirror to move the mirror in first and second rotational axes.

ある実施態様では、電極が、ミラーを第二の回転軸において動かすよう静電気力を該ミラーに加えるための2つの電極を有し、かつ、ミラーを第二の回転軸において動かすよう静電気力を可動カンチレバーに加えるための少なくとも1つの電極を有する。   In one embodiment, the electrode has two electrodes for applying an electrostatic force to the mirror to move the mirror about the second axis of rotation, and the electrostatic force is movable to move the mirror about the second axis of rotation. Having at least one electrode for application to the cantilever.

ある実施態様では、ミラーが、金属でメッキされたシリコンでできている。   In one embodiment, the mirror is made of silicon plated with metal.

ある実施態様では、金属が、金、アルミニウム、または銅の層を有する。   In some embodiments, the metal has a gold, aluminum, or copper layer.

ある実施態様では、複数N個のデバイスが、1×NのMEMsアレイを形成するように並んで配置され、N≧2である。   In one embodiment, multiple N devices are arranged side by side to form a 1 × N MEMs array, where N ≧ 2.

ある実施態様では、複数N×M個のデバイスが、N列のM個のデバイスとなるように配置され、それによってN×MのMEMsアレイが形成され、N≧2およびM≧2である。   In one embodiment, multiple N × M devices are arranged to be N columns of M devices, thereby forming an N × M MEMs array, where N ≧ 2 and M ≧ 2.

ある実施態様では、ミラーは光スイッチングのために用いられ、かつ、可動カンチレバーはミラーポジションの容量検知または光検知のために用いられる。   In some embodiments, the mirror is used for optical switching, and the movable cantilever is used for capacitive sensing or optical sensing of the mirror position.

別の広い態様によれば、本発明は光スイッチを提供し、当該スイッチは、複数の光ポートを有し、請求項1に記載のデバイスを複数有し、各デバイスが、前記光ポートのそれぞれのペアの間で光をスイッチするように適合している。   According to another broad aspect, the present invention provides an optical switch, the switch comprising a plurality of optical ports, comprising a plurality of devices according to claim 1, each device comprising a respective one of the optical ports. Is adapted to switch light between a pair of.

1つの広い態様によれば、本発明は、支持構造体とのおよび回転されるべきデバイスとの接続のための2次元回転連接式ヒンジを提供し、当該ヒンジは、第一の1次元回転連接式ヒンジを有し、該第一の1次元回転連接式ヒンジは、第一端部に第一取り付けポイントを有し、かつ第二端部を有し;当該ヒンジは、第二の1次元回転連接式ヒンジを有し、該第二の1次元回転連接式ヒンジは、第一端部に第二取り付けポイントを有し、かつ第二端部を有し、該第一の1次元回転連接式ヒンジの第二端部が該第二の1次元回転連接式ヒンジの第二端部に接続されており;当該ヒンジは、第三の1次元回転連接式ヒンジを有し、該第三の1次元回転連接式ヒンジは、該第一および第二の連接式1次元回転ヒンジの第二端部に接続されており;これによって、該第一の1次元回転連接式ヒンジと該第二の1次元回転連接式ヒンジとが、該第一取り付けポイントと該第二取り付けポイントとの間に第一の回転軸を定めており、かつ、該第三の1次元回転連接式ヒンジが、該第一の回転軸に対して垂直な第二の捩じり回転軸を定めている。   According to one broad aspect, the present invention provides a two-dimensional rotationally articulated hinge for connection with a support structure and with a device to be rotated, the hinge comprising a first one-dimensional rotationally articulated hinge. The first one-dimensional rotational articulated hinge has a first attachment point at a first end and a second end; the hinge has a second one-dimensional rotation An articulated hinge, the second one-dimensional rotational articulated hinge has a second attachment point at a first end and a second end, the first one-dimensional rotational articulated A second end of the hinge is connected to a second end of the second one-dimensional rotationally articulated hinge; the hinge has a third one-dimensional rotationally articulated hinge; A two-dimensional rotary articulating hinge is connected to the second end of the first and second articulating one-dimensional rotary hinge; The first one-dimensional rotary articulating hinge and the second one-dimensional rotary articulating hinge define a first rotational axis between the first attachment point and the second attachment point. And the third one-dimensional rotationally articulated hinge defines a second torsional rotational axis perpendicular to the first rotational axis.

ある実施態様では、各1次元回転連接式ヒンジが、それぞれのシリコンからなる連接式ビームを有し、該ビームは幅に対する厚さの高いアスペクト比を持っている。   In one embodiment, each one-dimensional rotational articulated hinge has a articulated beam of silicon, which has a high thickness to width aspect ratio.

ある実施態様では、シリコンからなるビームは一体構造で形成されている。   In one embodiment, the silicon beam is formed as a unitary structure.

ある実施態様では、連接式ヒンジは、幅に対する厚さの低い比を有する、ポリシリコン、窒化シリコンなどの被覆された材料で形成され得る。   In some embodiments, the articulating hinge can be formed of a coated material, such as polysilicon, silicon nitride, etc., having a low thickness to width ratio.

ある実施態様では、連接式ヒンジのそれぞれは、被覆された単一もしくは複数の材料からなる、一体構造の単一ビームであってもよい。   In some embodiments, each articulated hinge may be a unitary single beam of coated single or multiple materials.

ここで、本発明の好ましい実施態様を添付の図面を参照して説明する。   Preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.

好ましい実施態様の詳細な説明
連接式サスペンションのスプリング/ヒンジによって支持された公知の1D MEMS捩じりミラーが図1Aおよび1Bに示されている。この装置は、支持構造体30からなり、該構造体内には、2つの連接式ヒンジ36を介して該支持構造体30に接続されたミラー34が取り付けられている。通常、ミラーおよび連接式ヒンジの装置全体は、シリコンの単一ピースでできている。連接式ヒンジ36は、幅に対する長さの高いアスペクト比を有するシリコンビームからなり、これによって、捩じり回転が可能になる。連接部(articulation)を用いることにより、長いシリコンビームを非常に狭い空間に提供することができる。一組のアドレス電極38および40もまた示してある。これらは、電圧を電極へ印加することができるコントロールシステムに接続される。通常、ミラー装置は接地(ground)される。ミラー34は、電極38、40を用いてミラーのいずれかの側に静電気力を加えることにより、その回転軸(θx)32を中心にして回転することができる。これは図2に示す。概して50で示したものは、第一の配置(ここで、ミラーは回転軸32に関して反時計回りに回転している)にあるミラーであり、概して52で示したものは、ミラーが回転軸32に関して時計回りに回転している同じ装置を示す。
Detailed Description of the Preferred Embodiment A known 1D MEMS torsional mirror supported by articulated suspension springs / hinges is shown in FIGS. 1A and 1B. The apparatus comprises a support structure 30 in which a mirror 34 connected to the support structure 30 via two articulated hinges 36 is attached. Typically, the entire mirror and articulated hinge device is made of a single piece of silicon. The articulating hinge 36 is made of a silicon beam having a high aspect ratio with respect to the width, thereby enabling torsional rotation. By using articulation, a long silicon beam can be provided in a very narrow space. A set of address electrodes 38 and 40 are also shown. They are connected to a control system that can apply a voltage to the electrodes. Usually, the mirror device is grounded. The mirror 34 can be rotated about its rotation axis (θx) 32 by applying an electrostatic force to either side of the mirror using the electrodes 38 and 40. This is shown in FIG. What is generally indicated at 50 is a mirror in a first configuration (where the mirror is rotating counterclockwise with respect to the axis of rotation 32), and generally indicated at 52 is that the mirror is at axis of rotation 32. Figure 2 shows the same device rotating clockwise.

ミラーの2D回転(すなわち、(θx)および(θz)の両方における回転、θzは主捩じりチルト(θx)に対して直交している)を促進するために、本発明の実施態様は2D回転可能な連接式ヒンジを提供する。新規な連接式ヒンジの上面図を図3Aに示す。2D回転可能な連接式ヒンジは、第一連接式ヒンジ部分60および一組の第二連接式ヒンジ62、63を含む。第二連接式ヒンジ62、63のぞれぞれは、概して64で示した支持構造体に接続可能であり、また、第一連接式ヒンジ60にも接続されている。3つの連接式ヒンジ60、62、63のぞれぞれは、図1Aの従来の連接式ヒンジ36と同様のものである。すなわち、各連接式ヒンジは、幅に対する高いアスペクト比の厚さを有するシリコンビームからなる。3つの連接式ヒンジ60、62、63からなる装置全体は、好ましくは、シリコンの単一の一体ピースから作られる。別の実施態様では、装置は、ポリシリコン、窒化シリコン、二酸化シリコン、および金属被覆可能材料などの被覆された材料でできている。その他の材料を使用してもよい。組立てが必要とされないという点で、構造は一体であるのが好ましい。しかしながら、ビームは、複数の材料でできていてもよく、例えば、層状構造であってもよい。第一連接式ヒンジ60によって第一捩じり軸(θx)に沿った回転が可能となるのに対し、第二および第三連接式ヒンジによって第二軸(θz)に関して回転が可能となる。   To facilitate 2D rotation of the mirror (ie, rotation in both (θx) and (θz), θz is orthogonal to the main torsional tilt (θx)), embodiments of the present invention are 2D A rotatable articulated hinge is provided. A top view of the new articulated hinge is shown in FIG. 3A. The 2D rotatable articulated hinge includes a first series articulated hinge portion 60 and a set of second articulated hinges 62, 63. Each of the second articulated hinges 62, 63 is connectable to a support structure generally indicated at 64 and is also connected to a first series of articulated hinges 60. Each of the three articulated hinges 60, 62, 63 is similar to the conventional articulated hinge 36 of FIG. 1A. That is, each articulated hinge consists of a silicon beam having a high aspect ratio thickness to width. The entire device consisting of three articulated hinges 60, 62, 63 is preferably made from a single integral piece of silicon. In another embodiment, the device is made of a coated material such as polysilicon, silicon nitride, silicon dioxide, and metal coatable material. Other materials may be used. The structure is preferably unitary in that no assembly is required. However, the beam may be made of a plurality of materials, for example a layered structure. The first series hinge 60 allows rotation along the first torsion axis (θx), while the second and third articulated hinges allow rotation about the second axis (θz).

あらゆる適切な寸法を連接式ヒンジに用いることができる。異なる数の連接部を用いることができる。所定の連接式ヒンジに含まれる連接部が多いほど、それぞれの軸に関して回転を生じさせるのに必要とされる力が少なくてすむ。実例の実施において、様々なヒンジの寸法は以下の通りである。
ヒンジ62および63:{75um(L)、1.5um(W)、15um(T)、5um(ギャップ)および3(連接部)}
ヒンジ60および74:{75um(L)、1.5um(W)、15um(T)、5um(ギャップ)および11(連接部)}
Any suitable dimension can be used for the articulated hinge. Different numbers of articulations can be used. The more articulations included in a given articulated hinge, the less force is required to produce rotation about each axis. In the example implementation, the dimensions of the various hinges are as follows:
Hinges 62 and 63: {75um (L), 1.5um (W), 15um (T), 5um (gap) and 3 (joint)}
Hinges 60 and 74: {75um (L), 1.5um (W), 15um (T), 5um (gap) and 11 (joint)}

次に、図3Bを参照して、図3Aの連接式ヒンジの第一の使用例を示す。ここで、連接式ヒンジは概して70で示されており、別の1D連接式ヒンジ74がある端部とは反対側の端部でミラー72に接続されている。図3Bの装置全体はシリコンの単一ピースで作られているのが好ましい。図3に示したような装置によって、主回転軸(θx)および付加的な回転軸(θz)(この軸は、主回転軸に対して直交している)に関してミラー72が回転することが可能となる。   Next, referring to FIG. 3B, a first example of use of the articulated hinge of FIG. 3A will be described. Here, the articulated hinge is shown generally at 70 and is connected to the mirror 72 at the end opposite the end where another 1D articulated hinge 74 is located. The entire device of FIG. 3B is preferably made of a single piece of silicon. The device as shown in FIG. 3 allows the mirror 72 to rotate about a main rotation axis (θx) and an additional rotation axis (θz), which is orthogonal to the main rotation axis. It becomes.

本発明の好ましい実施態様において、図3Bの装置は、一例として図4Aに例示される器具において使用される。ここで、再び2D回転連接式ヒンジ70がミラー72および1D回転連接式ヒンジ74に接続されているのが示されている。支持構造体を概して76で示す。2D回転連接式ヒンジ70は、2つの箇所78、80において支持構造体に接続されている。1D回転連接式ヒンジ74は、カンチレバー80を介して支持構造体76に接続されている。好ましくは、カンチレバーは単にシリコンの別のピースであり、該ピースは、このカンチレバーを主回転軸(θx)に関して実質的に回転させないような様式で、支持構造体76に82にて接続されている。しかしながら、カンチレバー80はいくらかのフレキシビリティを有しており、特に、支持構造体への接続部82から最も離れているカンチレバー80の端部87は、いくらかの上下運動が可能である。カンチレバー80のさらなるフレキシビリティを得るために、パーツを取り除いてもよい。図解した実施例において、カンチレバー80は、支持構造体76への取り付けポイント82の近くにギャップ89を含む。これによって、ポイント87の上下運動を生じさせるのに必要な力の量が低減される。   In a preferred embodiment of the present invention, the apparatus of FIG. 3B is used in the instrument illustrated in FIG. 4A as an example. Here, it is shown again that the 2D rotary articulated hinge 70 is connected to the mirror 72 and the 1D rotational articulated hinge 74. The support structure is indicated generally at 76. The 2D rotary articulating hinge 70 is connected to the support structure at two locations 78, 80. The 1D rotation articulating hinge 74 is connected to the support structure 76 via the cantilever 80. Preferably, the cantilever is simply another piece of silicon that is connected at 82 to the support structure 76 in a manner that does not substantially rotate the cantilever about the main axis of rotation (θx). . However, the cantilever 80 has some flexibility, and in particular, the end 87 of the cantilever 80 furthest from the connection 82 to the support structure is capable of some vertical movement. To obtain additional flexibility of the cantilever 80, the parts may be removed. In the illustrated embodiment, the cantilever 80 includes a gap 89 near the attachment point 82 to the support structure 76. This reduces the amount of force required to cause the point 87 to move up and down.

捩じり軸(θx)における回転をコントロールするために、電極84、85が備えられ、これらは図1Aの38、40の電極と同様に作動する。これによって、主捩じり軸に関するミラー72の回転をコントロールすることが可能となる。さらに、カンチレバー構造体80の下方に電極86が示されており、該電極は、支持構造体76への接続部82から最も離れているカンチレバー80の端部87の上下運動をコントロールする。このポイント87の上下運動によって、付加的な回転軸(θz)についてのミラー72の回転が生じる。その生じたカンチレバーのたわみ(deflection)が、第二軸(T−バーによって形成される)の周りにミラーを回転させ、こうして、ミラーを両軸において同時にまたは独立して傾斜させる。   In order to control the rotation in the torsion axis (θx), electrodes 84 and 85 are provided, which operate in the same manner as the electrodes 38 and 40 in FIG. 1A. This makes it possible to control the rotation of the mirror 72 with respect to the main torsion axis. In addition, an electrode 86 is shown below the cantilever structure 80 and controls the up and down movement of the end 87 of the cantilever 80 furthest from the connection 82 to the support structure 76. This vertical movement of the point 87 causes the mirror 72 to rotate about an additional axis of rotation (θz). The resulting cantilever deflection rotates the mirror about the second axis (formed by the T-bar), thus tilting the mirror simultaneously or independently in both axes.

付加的な回転軸に関する回転に対して最もフレキシブルなコントロールを提供するために、付加的な電極を有する付加的な支持構造体をカンチレバー80の上部に備えつける必要があり、それによって、力を加えてカンチレバー80の端部87を上方へ動かすことができる。しかしながら、用途によっては、この付加的な自由度は必要とされないこともある。この実施例を図4Bに示す。図4Bは、付加的な支持構造体91および付加的な電極93(これらによって、静電気力をカンチレバー構造体に加えてそれを上下両方に動かすことが可能となる)以外は、図4Aとほぼ同じである。   In order to provide the most flexible control over rotation about the additional axis of rotation, an additional support structure with additional electrodes must be provided on top of the cantilever 80, thereby applying force. Thus, the end 87 of the cantilever 80 can be moved upward. However, depending on the application, this additional degree of freedom may not be required. This embodiment is shown in FIG. 4B. FIG. 4B is substantially the same as FIG. 4A, except that an additional support structure 91 and an additional electrode 93 (which allows an electrostatic force to be applied to the cantilever structure to move it both up and down). It is.

図4Aの実施態様は電極の使用を採用しており、これによって、静電気力がかけられて2つの回転軸における回転をコントロールすることができる。より一般的には、あらゆるその他のタイプの力もまた、これらの回転軸の片方もしくは両方において利用することができる。例えば、熱力、磁力、熱バイモルフ力または圧電力を利用して、要求される回転およびコントロールを達成することができる。   The embodiment of FIG. 4A employs the use of electrodes, whereby an electrostatic force can be applied to control rotation on the two rotational axes. More generally, any other type of force can also be utilized on one or both of these rotational axes. For example, thermal power, magnetic force, thermal bimorph force or piezoelectric power can be utilized to achieve the required rotation and control.

2D回転連接式ヒンジ、連接式捩じりミラー、および可動カンチレバーのこの組み合わせによって、完全に機能的な2−D MEMSミラーが得られる。カンチレバーは、電極の配列すなわち力の印加(application)に応じて上下いずれかの方向にたわませられ得、それによって、捩じりミラーを第二軸θzに関していずれかの方向に回転させることができる。ほとんどの静電気の印加について、カンチレバーは下方のみにたわませられ得、I/Oの数を低減することおよび複雑さをコントロールすることができる。   This combination of a 2D rotating articulated hinge, articulated torsion mirror, and movable cantilever provides a fully functional 2-D MEMS mirror. The cantilever can be deflected in either direction up or down depending on the electrode arrangement or force application, thereby rotating the torsion mirror in either direction about the second axis θz. it can. For most static applications, the cantilever can be deflected only downward, reducing the number of I / Os and controlling the complexity.

多数のミラーを並べて配置し、2つのミラー間の間隔を最小にして、リニアミラーアレイをつくることができる。この実施例を図5に示す。図5には、2D回転連接式ヒンジおよびカンチレバーを有する4つの2D捩じりミラー90、92、94、96のリニアアレイが示されている。このようなアレイには、任意の数が含まれ得る。別の実施態様は、N×M個のかかるミラーデバイスの2次元アレイを提供する。   A linear mirror array can be created by arranging a large number of mirrors side by side and minimizing the distance between the two mirrors. This embodiment is shown in FIG. FIG. 5 shows a linear array of four 2D torsional mirrors 90, 92, 94, 96 having 2D rotationally articulated hinges and cantilevers. Such arrays can include any number. Another embodiment provides a two-dimensional array of N × M such mirror devices.

図4の構造の主な利点の1つは、2つのチルト軸間のカップリングが最小限であることである。このデバイス構造はあらゆる用途に用いることができる。これは、単一または複数アレイ構成のあらゆる適切な用途のための単一ミラーとして用いることができる。この装置は、ミラーアレイについて高フィルファクター(これは、アレイにおける2つの連続したミラー間の間隔である)を達成し、製造が非常に簡単である。2つのミラー間の間隔は、数ミクロンほどの少なさであり得、あるいは、微小加工プロセスによって限定されるものであり得る。   One of the main advantages of the structure of FIG. 4 is that the coupling between the two tilt axes is minimal. This device structure can be used for any application. This can be used as a single mirror for any suitable application in a single or multiple array configuration. This device achieves a high fill factor for mirror arrays (which is the spacing between two consecutive mirrors in the array) and is very simple to manufacture. The spacing between the two mirrors can be as small as a few microns or can be limited by a microfabrication process.

デバイスは、現行のMEMS製造プロセスを用いて製造することができる。市販されているいくつかの適切なプロセスは、Analog Devices Incからの光IMEMS(登録商標)(Thor Juneauら、2003、「Single-Chip 1x84 MEMS Mirror Array For Optical Telecommunication Applications」、Proceeding of SPIE, MOEMS and Miniaturized Systems III, 27-29 2003年1月, Vol. 4983, pp. 53-64.を参照)、Cronos (MEMScAPの子会社)からのSOI MUMPS(http://www.memsrus.com/figs/soimumps.pdf)である。慣例的なプロセスを合わせて、デバイスを製造することもできる。   The device can be manufactured using current MEMS manufacturing processes. Some suitable processes that are commercially available are optical IMEMS® from Analog Devices Inc (Thor Juneau et al., 2003, “Single-Chip 1x84 MEMS Mirror Array For Optical Telecommunication Applications”, Proceeding of SPIE, MOEMS and Miniaturized Systems III, 27-29 January 2003, Vol. 4983, pp. 53-64), SOI MUMPS from Cronos (a subsidiary of MEMScAP) (http://www.memsrus.com/figs/soimumps .pdf). Devices can also be manufactured using conventional processes.

システムの適用において、2つの自由角度におけるミラーの回転をコントロールするために、コントロールシステムが備えつけられることは理解されるべきである。これは、様々な電極による力の適当な印加によってコントロールされる。好ましくは、コントロールシステムは、様々なチルトポジションについての電圧参照テーブルを有する開ループシステム、または容量検知もしくは光検知を有する閉ループシステムである。   It should be understood that in the application of the system, a control system is provided to control the rotation of the mirror at two free angles. This is controlled by the appropriate application of force by the various electrodes. Preferably, the control system is an open loop system with a voltage look-up table for various tilt positions, or a closed loop system with capacitive or light sensing.

上記で採用した実施態様におけるミラーは、反射コーティングを有する必要がある。例えば、金、アルミニウムもしくは銅の、1以上の層になったコーティングである。ミラーは光のビームのメインスイッチングを行うために用いられる。しかしながら、カンチレバー部分もまた反射コーティングを有し得ることは理解されるべきである。カンチレバーおよび/またはミラーのコンポーネントは、容量検知または光検知のために用いることができる。例えば、ミラーのコンポーネントをスイッチングのために用いてもよい一方で、カンチレバーのコンポーネントを、発生したシグナルの感知を行って、ミラーの方向付けに対してフィードバックコントロールを行うために用いることができる。   The mirror in the embodiment adopted above should have a reflective coating. For example, a coating in one or more layers of gold, aluminum or copper. The mirror is used for main switching of the light beam. However, it should be understood that the cantilever portion may also have a reflective coating. Cantilever and / or mirror components can be used for capacitive sensing or light sensing. For example, a mirror component may be used for switching, while a cantilever component can be used to sense the generated signal and provide feedback control over mirror orientation.

図1Aおよび図1Bは、連接式サスペンション構造を有する従来の1次元MEMSミラーの2つの図を提供している。1A and 1B provide two views of a conventional one-dimensional MEMS mirror having an articulated suspension structure. 図1Aおよび図1Bは、連接式サスペンション構造を有する従来の1次元MEMSミラーの2つの図を提供している。1A and 1B provide two views of a conventional one-dimensional MEMS mirror having an articulated suspension structure. 図2は、図1のデバイスを2つの回転状態で示す。FIG. 2 shows the device of FIG. 1 in two rotational states. 図2は、図1のデバイスを2つの回転状態で示す。FIG. 2 shows the device of FIG. 1 in two rotational states. 図3Aは、本発明の実施態様によって提供される2次元連接式回転ヒンジの平面図である。FIG. 3A is a plan view of a two-dimensional articulated rotating hinge provided by an embodiment of the present invention. 図3Bは、図3Aの2次元回転連接式ヒンジを特徴とするMEMSミラーを表す。FIG. 3B represents a MEMS mirror featuring the two-dimensional rotational articulated hinge of FIG. 3A. 図4Aは、本発明の実施態様によって提供される2次元回転連接式ヒンジおよび可動カンチレバー取り付けシステムを有するミラーの図である。FIG. 4A is an illustration of a mirror with a two-dimensional rotationally articulated hinge and movable cantilever mounting system provided by an embodiment of the present invention. 図4Bは、本発明の別の実施態様によって提供される2次元回転連接式ヒンジおよび可動カンチレバー取り付けシステムを有するミラーの切り欠き図および側方の断面図を提供している。FIG. 4B provides a cut-away view and a side cross-sectional view of a mirror with a two-dimensional rotationally articulated hinge and movable cantilever mounting system provided by another embodiment of the present invention. 本発明の別の実施態様によって提供される2次元回転連接式ヒンジおよび可動カンチレバー取り付けシステムを有するミラーの切り欠き図および側方の断面図を提供している。FIG. 6 provides a cut-away view and a side cross-sectional view of a mirror having a two-dimensional rotationally articulated hinge and movable cantilever mounting system provided by another embodiment of the present invention. 図5は、図4Aのデバイスと同様なデバイスの1次元MEMSアレイである。FIG. 5 is a one-dimensional MEMS array of devices similar to the device of FIG. 4A. 図6は、支持フレームを有する従来の2次元ジンバルミラーの図である。FIG. 6 is a view of a conventional two-dimensional gimbal mirror having a support frame. 図7は、隠しヒンジ構造を有するMEMSミラーの典型的な略図である。FIG. 7 is a typical schematic diagram of a MEMS mirror having a hidden hinge structure. 図8は、単一可動フレキシブルポスト上に取り付けられた2Dミラーの典型的な略図である。FIG. 8 is an exemplary schematic of a 2D mirror mounted on a single movable flexible post.

Claims (20)

微小電子機械システム(MEMS)ミラーデバイスであって、
ミラーを有し、該ミラーは、第一端部に2次元回転連接式ヒンジを持ちかつ該第一端部の反対側の第二端部に1次元回転連接式ヒンジを持ち、
可動カンチレバーを有し、該可動カンチレバーは、該1次元回転連接式ヒンジを介して該ミラーに接続されており、
支持構造体を有し、該支持構造体は、該2次元回転連接式ヒンジを介して該ミラーに接続されており、かつ該可動カンチレバーに接続されており、
これによって、前記可動カンチレバーの動きが第一の回転軸における該ミラーの回転を生じさせ、かつ、該ミラーが前記第一の回転軸に対して垂直な第二の捩じり回転軸の周りを回転可能でもある、
前記デバイス。
A micro electro mechanical system (MEMS) mirror device comprising:
A mirror having a two-dimensional rotationally articulated hinge at a first end and a one-dimensional rotationally articulated hinge at a second end opposite the first end;
A movable cantilever, the movable cantilever being connected to the mirror via the one-dimensional rotational articulated hinge;
Having a support structure, the support structure being connected to the mirror via the two-dimensional rotationally articulated hinge, and connected to the movable cantilever;
Thereby, the movement of the movable cantilever causes rotation of the mirror about the first rotation axis, and the mirror moves around a second torsion rotation axis perpendicular to the first rotation axis. It is also rotatable,
Said device.
2次元回転連接式ヒンジが、
第一の1次元回転連接式ヒンジを有し、該第一の1次元回転連接式ヒンジは、第一端部に第一取り付けポイントを有しかつ第二端部を有し、
第二の1次元回転連接式ヒンジを有し、該第二の1次元回転連接式ヒンジは、第一端部に第二取り付けポイントを有しかつ第二端部を有し、該第一の1次元回転連接式ヒンジの第二端部が、該第二の1次元回転連接式ヒンジの第二端部に接続されており、
第三の1次元回転連接式ヒンジを有し、該第三の1次元回転連接式ヒンジは、該第一および第二の連接式1次元回転ヒンジの第二端部に接続されており、
これによって、該第一の1次元回転連接式ヒンジと該第二の1次元回転連接式ヒンジとが、該第一取り付けポイントと該第二取り付けポイントとの間に第一の回転軸を定めており、かつ、該第三の1次元回転連接式ヒンジとミラーの第二端部にある1次元回転連接式ヒンジとが、該第一の回転軸に対して垂直な第二の捩じり回転軸を定めている、
請求項1に記載のデバイス。
Two-dimensional rotary articulated hinge
A first one-dimensional rotational articulated hinge, the first one-dimensional rotational articulated hinge having a first attachment point at a first end and a second end;
A second one-dimensional rotationally articulated hinge, the second one-dimensional rotationally articulated hinge having a second attachment point at a first end and a second end; A second end of the one-dimensional rotary articulating hinge is connected to a second end of the second one-dimensional rotary articulating hinge;
A third one-dimensional rotary articulated hinge, the third one-dimensional rotary articulated hinge connected to the second end of the first and second articulated one-dimensional rotary hinge;
As a result, the first one-dimensional rotationally articulated hinge and the second one-dimensional rotationally articulated hinge define a first rotational axis between the first attachment point and the second attachment point. A second torsional rotation perpendicular to the first axis of rotation of the third one-dimensional articulating hinge and the one-dimensional articulating hinge at the second end of the mirror. Set the axis,
The device of claim 1.
各1次元回転連接式ヒンジがそれぞれの連接式ビームを有し、該ビームは幅に対する厚さの大きいアスペクト比を持つものである、請求項2に記載のデバイス。   The device of claim 2, wherein each one-dimensional rotating articulated hinge has a respective articulated beam, the beam having a large aspect ratio with respect to width. 各1次元回転連接式ヒンジがそれぞれの連接式ビームを有し、該ビームは幅に対する厚さの大きいアスペクト比を持っており、該ビームが、シリコン、ポリシリコン、窒化シリコン、二酸化シリコン、および金属被覆可能材料からなる群より選ばれる1つまたはそれ以上の材料で形成されている、請求項2に記載のデバイス。   Each one-dimensional rotating articulated hinge has its own articulated beam, which has a large aspect ratio of thickness to width, and the beam comprises silicon, polysilicon, silicon nitride, silicon dioxide, and metal The device of claim 2, wherein the device is formed of one or more materials selected from the group consisting of coatable materials. ビームが一体構造で形成されている、請求項3に記載のデバイス。   The device of claim 3, wherein the beam is formed in a unitary structure. ビーム、ミラーおよび可動カンチレバーが、一体構造で形成されている、請求項3に記載のデバイス。   The device of claim 3, wherein the beam, mirror, and movable cantilever are formed in a unitary structure. ミラーが、各軸において、少なくとも0.5度の運動角度範囲を有する、請求項1に記載のデバイス。   The device of claim 1, wherein the mirror has a range of motion angles of at least 0.5 degrees in each axis. ミラーを第一および第二の回転軸において動かすよう、静電気力を該ミラーに加えるための電極をさらに有する、請求項1に記載のデバイス。   The device of claim 1, further comprising an electrode for applying an electrostatic force to the mirror to move the mirror about the first and second axes of rotation. 電極が、ミラーを第二の回転軸において動かすよう静電気力を該ミラーに加えるための2つの電極を有し、かつ、ミラーを第二の回転軸において動かすよう静電気力を可動カンチレバーに加えるための少なくとも1つの電極を有する、請求項8に記載のデバイス。   An electrode has two electrodes for applying an electrostatic force to the mirror to move the mirror about the second rotational axis, and for applying an electrostatic force to the movable cantilever to move the mirror about the second rotational axis. 9. The device of claim 8, having at least one electrode. 電極が、ミラーを第二の回転軸において動かすよう静電気力を該ミラーに加えるための2つの電極を有し、かつ、ミラーを第二の回転軸において両方向へ動かすよう静電気力を可動カンチレバーに加えるための2つの電極を有する、請求項8に記載のデバイス。   The electrode has two electrodes for applying an electrostatic force to the mirror to move the mirror about the second axis of rotation, and applies an electrostatic force to the movable cantilever to move the mirror in both directions about the second axis of rotation. 9. A device according to claim 8, comprising two electrodes for. ミラーが、金属でメッキされたシリコンでできている、請求項1に記載のデバイス。   The device of claim 1, wherein the mirror is made of silicon plated with metal. 金属が、金、アルミニウム、または銅の層を有する、請求項11に記載のデバイス。   The device of claim 11, wherein the metal comprises a gold, aluminum, or copper layer. 請求項1に記載のデバイスが、複数N個、1×NのMEMsアレイを形成するように並んで配置され、N≧2である、デバイス。   The device of claim 1, wherein the devices are arranged side by side to form a plurality of N, 1 × N MEMs arrays, where N ≧ 2. 請求項1に記載のデバイスが、複数N×M個、N列のM個のデバイスとなるように配置され、それによってN×MのMEMsアレイが形成され、N≧2およびM≧2である、デバイス。   The device of claim 1 is arranged to be a plurality of N × M, N columns of M devices, thereby forming an N × M MEMs array, where N ≧ 2 and M ≧ 2. ,device. ミラーが光スイッチングのために用いられ、かつ、可動カンチレバーがミラーポジションの容量検知または光検知のために用いられる、請求項1に記載のデバイス。   The device according to claim 1, wherein the mirror is used for optical switching and the movable cantilever is used for capacitive sensing or optical sensing of the mirror position. 光スイッチであって、
複数の光ポートを有し、
請求項1に記載のデバイスを複数有し、各デバイスが、前記光ポートのそれぞれのペアの間で光をスイッチするように適合している、
前記光スイッチ。
An optical switch,
Has multiple optical ports,
A plurality of devices according to claim 1, wherein each device is adapted to switch light between a respective pair of the optical ports.
The optical switch.
支持構造体とのおよび回転されるべきデバイスとの接続のための2次元回転連接式ヒンジであって、当該ヒンジは、
第一の1次元回転連接式ヒンジを有し、該第一の1次元回転連接式ヒンジは、第一端部に第一取り付けポイントを有し、かつ第二端部を有し、
第二の1次元回転連接式ヒンジを有し、該第二の1次元回転連接式ヒンジは、第一端部に第二取り付けポイントを有し、かつ第二端部を有し、該第一の1次元回転連接式ヒンジの第二端部が該第二の1次元回転連接式ヒンジの第二端部に接続されており、
第三の1次元回転連接式ヒンジを有し、該第三の1次元回転連接式ヒンジは、該第一および第二の連接式1次元回転ヒンジの第二端部に接続されており、
これによって、該第一の1次元回転連接式ヒンジと該第二の1次元回転連接式ヒンジとが、該第一取り付けポイントと該第二取り付けポイントとの間に第一の回転軸を定めており、かつ、該第三の1次元回転連接式ヒンジとミラーの第二端部にある1次元回転連接式ヒンジとが、該第一の回転軸に対して垂直な第二の捩じり回転軸を定めている、
前記ヒンジ。
A two-dimensional rotationally articulated hinge for connection to a support structure and to a device to be rotated, the hinge comprising:
A first one-dimensional rotationally articulated hinge, the first one-dimensional rotationally articulated hinge having a first attachment point at a first end and a second end;
A second one-dimensional rotationally articulated hinge, the second one-dimensional rotationally articulated hinge having a second attachment point at a first end and a second end; A second end of the one-dimensional rotary articulated hinge is connected to a second end of the second one-dimensional rotary articulated hinge;
A third one-dimensional rotary articulated hinge, the third one-dimensional rotary articulated hinge connected to the second end of the first and second articulated one-dimensional rotary hinge;
As a result, the first one-dimensional rotationally articulated hinge and the second one-dimensional rotationally articulated hinge define a first rotational axis between the first attachment point and the second attachment point. A second torsional rotation perpendicular to the first axis of rotation of the third one-dimensional articulating hinge and the one-dimensional articulating hinge at the second end of the mirror. Set the axis,
Said hinge.
各1次元回転連接式ヒンジが、それぞれの連接式ビームを有し、該ビームは幅に対する厚さの高いアスペクト比を持っている、請求項17に記載の2次元連接式ヒンジ。   The two-dimensional articulated hinge of claim 17, wherein each one-dimensional rotational articulated hinge has a respective articulated beam, the beam having a high aspect ratio of thickness to width. ビームが一体構造で形成されている、請求項18に記載の2次元連接式ヒンジ。   The two-dimensional articulated hinge according to claim 18, wherein the beam is formed as a unitary structure. ビームが、シリコン、ポリシリコン、窒化シリコン、二酸化シリコン、および金属被覆可能材料からなる群より選ばれる1つまたはそれ以上の材料で形成されている、請求項18に記載の2次元連接式ヒンジ。   The two-dimensional articulated hinge of claim 18, wherein the beam is formed of one or more materials selected from the group consisting of silicon, polysilicon, silicon nitride, silicon dioxide, and metal coatable materials.
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