微振荡元件

摘要

一种微振荡元件，其有利于调整与振荡部的振荡运动相关联的固有频率。该微振荡元件包括：例如振荡部、框架、以及连接该振荡部和框架的连接部。该连接部限定出该振荡部相对于该框架的振荡运动的振荡轴中心。该连接部包括多个平行设置的扭杆，且选自多个所述扭杆中的两个扭杆设置成能相互靠近或相互远离地移动。

权利要求

1.一种微振荡元件，包括：

振荡部；

框架；以及

连接部，其连接该振荡部和该框架，并限定出该振荡部相对于该框架的振荡运动的振荡轴中心；

其中该连接部包括多个平行设置的扭杆，且选自多个所述扭杆中的两个扭杆设置成能相互靠近或相互远离地移动。

2.如权利要求1所述的微振荡元件，其中该振荡部包括主振荡体以及第一可移动部，该第一可移动部以沿与该振荡轴中心相交的方向能移动的方式固定到该主振荡体，其中该框架包括主框架体以及第二可移动部，该第二可移动部以沿与该第一可移动部相同的方向能移动的方式连接到该主框架体，且其中包括在该连接部内的其中一个扭杆连接该第一可移动部和第二可移动部。

3.如权利要求2所述的微振荡元件，其中该振荡部包括固定到该主振荡体上的第一梳状电极，且其中该第一可移动部包括与该第一梳状电极相配合以产生静电吸引力的第二梳状电极。

4.如权利要求2所述的微振荡元件，其中该框架包括固定到该主框架体上的第一梳状电极，且其中该第二可移动部包括与该第一梳状电极相配合以产生静电吸引力的第二梳状电极。

5.如权利要求1所述的微振荡元件，还包括第一驱动机构以及第二驱动机构，其中该第一驱动机构能够产生用于该振荡部的沿第一振荡方向的第一旋转力矩，并能够控制该第一旋转力矩的幅值和产生时间中的至少一项，该第二驱动机构能够产生用于该振荡部的沿与该第一振荡方向相反的第二振荡方向的第二旋转力矩，并能够控制该第二旋转力矩的幅值和产生时间中的至少一项。

说明书

微振荡元件

技术领域

[0001] 本发明涉及具有微型振荡部的微振荡元件，例如微镜元件、加速度传感器、以及角速度传感器。

背景技术

[0002] 近来在各种技术领域中，具有通过微加工技术形成的微型结构的元件的应用已经得到关注。这种元件包括具有微型移动部或振荡部的微振荡元件，例如微镜元件、加速度传感器、和角速度传感器。微镜元件例如在涉及光盘或光学通信的技术领域中用于反射光。加速度传感器和角速度传感器用于例如控制机器人的姿势或者在数码相机中用于稳定图像以克服使用者的手部运动带来的缺陷。

[0003] 微镜元件包括反射光的镜面，以使得振荡该镜面可以改变光的反射方向。大多数设备采用静电驱动型微镜元件，该种微镜元件利用静电功率来振荡镜面。静电驱动型微镜元件可以广义地分类为：由所谓的表面微加工技术加工形成的一种微镜元件和由已知的体微加工技术加工形成的另一种微镜元件。

[0004] 表面微加工技术包括在基板上将与构成芯片的各个区域相对应的材料薄膜加工成所需的图案，且顺序堆叠这些图案以由此形成例如支撑体、镜面、和电极的构成芯片的各个元件以及随后要被除去的牺牲层。体微加工技术包括蚀刻材料基板本身，由此使支撑体和镜基底形成所需的图案，并形成作为镜面或电极的薄膜(根据情况而定)。体微加工技术例如在JP-A-H10-190007、JP-A-H10-270714、和JP-A-2000-31502中有所描述。

[0005] 专利文献1：JP-A-H10-190007

[0006] 专利文献2：JP-A-H10-270714

[0007] 专利文献3：JP-A-2000-31502

[0008] 微镜元件的技术要求包括进行反射光的镜面的高平坦度。然而，对于采用表面微加工技术的情形，由于成品镜面非常薄，因此镜面容易弯曲，且因此很难保证大面积的镜面所需的平坦度。另一方面，采用体微加工技术时，通过蚀刻加工相对较厚的材料基板来形成镜基底，镜面形成于该镜基底上。因此，尽管该镜面具有宽的区域，但是仍可保持充分的刚性。从而，体微加工技术可使得镜面具有足够高的光学平坦度。

[0009] 图26和27示出了由体微加工技术加工的传统的静电驱动型微镜元件X4。图26为微镜元件X4的分解立体图，以及图27为基于组装状态的图26中所示的微镜元件X4沿XXVII-XXVII线的剖视图。

[0010] 在微镜元件X4中，镜基板40堆叠在基底基板46上。镜基板40包括镜基底41、框架42、以及一对连接镜基底41和框架42的扭杆43。对预定导电材料的基板例如硅基板的任意侧进行蚀刻处理，从而能形成包括镜基底41、框架42、和该对扭杆43的镜基板40的外部形状。镜面44设于镜基底41的上表面上。一对电极45a、45b设于镜基底41的背部。该对扭杆43限定出镜基底41的旋转移动的轴向中心A4，这将在随后进行描述。基底基板
46包括面对镜基底41的电极45a的电极47a，以及面对电极45b的电极47b。

[0011] 在微镜元件X4中，当电势施加到镜基板40的框架42上时，该电势通过该对扭杆43和镜基底41传递到电极45a和45b，其中该扭杆43和镜基底41与框架42一体形成，且由相同的导电材料形成。因此，施加预定电势到框架42例如可对电极45a、45b充正电。当在这种状态下基底基板46的电极47a充负电时，在电极45a和电极47a之间产生静电吸引力，由此使得镜基底41沿图27中的箭头M4所指的方向转动，且扭转该对扭杆43。镜基底
41可以在使得电极之间的静电吸引力和各个扭杆43的扭转阻力的总和达到平衡的角度内振荡。另一方面，对电极47b充负电的同时对镜基底41的电极45a、45b充正电，会在电极
45b和电极47b之间产生静电吸引力，由此使得镜基底41沿与箭头M4相反的方向旋转。如此驱动发射极基底41以进行振荡，使得可以切换镜面44反射的光的方向。

[0012] 对于具有振荡部的微振荡元件，与该振荡部的振荡运动相关的固有频率或共振频率是明确确定该振荡部的移动速度和振荡幅度(最大振荡角)的关键特性。在传统的微振荡元件中，为了在完成芯片制作之后调整该振荡部的固有频率，需要使用激光或聚焦离子束对振荡部进行修整处理，由此刮削该振荡部从而减小质量并因此减小其惯性，或者对连接振荡部和框架(固定部)的连接部进行修整处理，由此刮削该连接部从而减小其扭转弹簧常数(因为一般而言，振荡部的惯性越小，则其固有频率越高，以及连接部的扭转弹簧常数越小，则其固有频率越低)。为了调整例如微镜元件X4的镜基底41(振荡部)的固有频率，需要或者对镜基底41进行修整处理以减小镜基底41的惯性，或者对连接镜基底41和框架42(固定部)的连接部进行修整处理以减小扭杆43的扭转弹簧常数。当共同地处理晶片上的设计相同的微振荡元件以进行批量生产时，尤其需要在完成芯片的制作之后调整振荡部的固有频率。这是因为，对于批量生产的情况而言，所述芯片中的固有频率的波动容易导致振荡部或连接部加工尺寸的误差。

[0013] 然而，通过后机械处理(修整处理)对固有频率的这种调整会导致微振荡元件的制造步骤的数量及其制造成本的增加。此外，这种后机械处理仅可减小振荡部的惯性或连接部的扭转弹簧常数以调整固有频率，由此限制了调整振荡部固有频率的自由度。

发明内容

[0014] 鉴于前述情形提出了本发明，本发明的目的是提供一种有利于调整与振荡部的振荡运动相关联的固有频率(谐振频率)的微振荡元件。

[0015] 本发明的第一方案提供了一种微振荡元件，包括振荡部、框架、以及连接该振荡部和框架并限定出该振荡部相对于该框架的振荡运动的振荡轴中心的连接部。该振荡部包括主振荡体、以及重量部，该重量部以沿与振荡轴中心相交的方向能移动的方式连接到该主振荡体。

[0016] 在包括该振荡部、该框架、以及连接该振荡部和框架并限定出该振荡部相对于该框架的振荡运动的振荡轴中心的该连接部(扭转连接部)的该微振荡元件中，与振荡部的振荡运动相关联的固有频率(谐振频率)f可以由下述方程(1)表示。在方程(1)中，k代表连接部的扭转弹簧常数，I代表振荡部的惯性。

[0017]

[0018] 在根据本发明第一方案的微振荡元件中，尽管该振荡部包括可以沿与该振荡部的振荡轴中心相交的方向偏移的重量部，但是该重量部的偏移导致该振荡部的惯性I变化(该惯性I包括构成该振荡部的各个部分的惯性分量)。该重量部越靠近该振荡轴中心，即，该重量部的旋转半径越小，则该重量部获得的惯性越小，且该振荡部获得的惯性I越小。该重量部越远离该振荡轴中心，即，该重量部的旋转半径越大，则该重量部获得的惯性越大，且该振荡部获得的惯性I越大。从方程(1)可以理解，该振荡部的惯性I越小，则与该振荡部的振荡运动相关联的固有频率(谐振频率)f越高，且该惯性I越大，则该固有频率f越低。

[0019] 因此，如此构造的微振荡元件使得可以通过偏移该振荡部的该重量部来控制该振荡部的惯性I，由此调整与该振荡部的振荡运动相关联的固有频率f。与常规的通过机械处理调整固有频率相比，固有频率的这种调整方法使得可以类似地以更精细的增量并因此以更高的精确度来调整与该振荡部的振荡运动相关联的固有频率f。

[0020] 所提出的微振荡元件无需在完成芯片的制作之后，对振荡部进行机械处理来调整固有频率f。此外，所提出的微振荡元件即使在减小振荡部的惯性I之后仍可以增大该振荡部的惯性I，由此提供了调整该固有频率f的更高的自由度。

[0021] 因此，根据本发明第一方案的微振荡元件特别有利于调整与该振荡部的振荡运动相关联的固有频率(谐振频率)。

[0022] 在本发明的第一方案，优选地该振荡部包括固定到该主振荡体的支撑基底，以及连接该支撑基底和该重量部的支撑梁。在恰当地偏移该重量部时，这种结构是期望的。

[0023] 优选地，该振荡部可包括固定到该主振荡体的第一梳状电极，且该重量部可包括与该第一梳状电极相配合以产生静电吸引力的第二梳状电极。在恰当地偏移该重量部时，这种结构是期望的。

[0024] 本发明的第二方案提供了一种微振荡元件，包括振荡部、框架、以及连接该振荡部和框架并限定出该振荡部相对于该框架的振荡运动的振荡轴中心的连接部。该连接部包括多个平行设置的扭杆，且选自多个所述扭杆中的两个扭杆设置成能相互靠近或相互远离地移动。

[0025] 在根据本发明第二方案的微振荡元件中，尽管该连接部包括设置成能相互靠近或相互远离地移动的两个扭杆，但是两个扭杆相互靠近或相互远离的移动导致该连接部的扭转弹簧常数k变化。这些扭杆之间的距离越短，则包括这些扭杆的该连接部的扭转弹簧常数k越小。这些扭杆之间的距离越长，则该连接部的扭转弹簧常数k越大。从方程(1)可以理解，该连接部的扭转弹簧常数k越小，则与该振荡部的振荡运动相关联的固有频率(谐振频率)f越低，且该扭转弹簧常数k越大，则该固有频率f越高。

[0026] 因此，如此构造的微振荡元件使得可以通过该两个扭杆相互靠近或相互远离地移动来控制连接部的扭转弹簧常数k，由此调整与该振荡部的振荡运动相关联的固有频率f。与常规的通过机械处理调整固有频率相比，固有频率的这种调整方法使得可以类似地以更精细的增量并因此以更高的精确度来调整与该振荡部的振荡运动相关联的固有频率f。

[0027] 所提出的微振荡元件无需在完成芯片的制作之后，对振荡部进行机械处理来调整固有频率f。此外，所提出的微振荡元件可以增大或减小该连接部的扭转弹簧常数k，由此提供了调整该固有频率f的更高的自由度。

[0028] 因此，根据本发明第二方案的微振荡元件特别有利于调整与该振荡部的振荡运动相关联的固有频率(谐振频率)。

[0029] 在本发明的第二方案中，优选地该振荡部包括主振荡体，以及第一可移动部，该第一可移动部以沿与该振荡轴中心相交的方向能移动的方式固定该主振荡体；且该框架包括主框架体，以及第二可移动部，该第二可移动部连接到该主框架体以沿与该第一可移动部相同的方向偏移；且包括在该连接部内的其中一个扭杆连接该第一可移动部和第二可移动部。在恰当地移动该对扭杆使其相互靠近或相互远离时，这种结构是期望的。

[0030] 优选地，该振荡部可包括固定到该主振荡体的第一梳状电极，且该第一可移动部可包括与该第一梳状电极相配合以产生静电吸引力的第二梳状电极。可选地，该框架可包括固定到该主框架体的第一梳状电极，且该第二可移动部可包括与该第一梳状电极相配合以产生静电吸引力的第二梳状电极。在恰当地移动该对扭杆使其相互靠近或相互远离时，这种结构是期望的。

[0031] 本发明的第三方案提供了一种微振荡元件，包括振荡部、框架、连接该振荡部和框架并限定出该振荡部相对于该框架的振荡运动的振荡轴中心的连接部、第一驱动机构、以及第二驱动机构。该第一驱动机构能够产生该振荡部沿第一振荡方向(例如，增大该振荡部的振荡角度的方向)的旋转力矩，并能够控制该旋转力矩的幅值和产生时间中的一项或两项。第二驱动机构能够产生用于该振荡部的沿与该第一振荡方向相反的第二振荡方向(例如，减小该振荡部的振荡角度的方向)的旋转力矩，并能够控制该旋转力矩的幅值和产生时间中的一项或两项。该第一驱动机构和第二驱动机构可以电操作。

[0032] 根据本发明第三实施例的微振荡元件可以电形成等效于增大或减小该连接部的扭转弹簧常数k的状态，以用于调整该固有频率f。具体而言，从处于正常驱动的该第一驱动机构和第二驱动机构的工作模式改变该第一驱动机构和第二驱动机构中的一个或两者的工作模式，可以形成等效于在该振荡部的振荡运动的振荡角度范围的一部分内增大或减小该连接部的扭转弹簧常数k的状态，由此形成等效于在该振荡部的振荡期间增大或减小该连接部的平均扭转弹簧常数k的状态，其中在该正常驱动下，该第一驱动机构和第二驱动机构被驱动以恒定地对处于振荡运动的该振荡部施加相同的旋转力矩。

[0033] 对于由该第一驱动机构产生的旋转力矩设计成沿增大该振荡部的振荡角度的方向作用于该振荡部的情形，例如增大由该第一驱动机构产生的旋转力矩或者延长该旋转力矩的产生时间，与在正常驱动下执行的同时增大该振荡部的振荡角度的该第一驱动机构的工作模式相比，可以形成等效于减小该连接部的旋转弹簧常数同时增大振荡角的状态。相反地，减小由该第一驱动机构产生的旋转力矩或缩短该旋转力矩的产生时间，与在正常驱动下执行的同时增大该振荡部的振荡角度的该第一驱动机构的工作模式相比，可以形成等效于增大该连接部的旋转弹簧常数同时增大振荡角的状态。

[0034] 对于由该第二驱动机构产生的旋转力矩设计成沿减小该振荡部的振荡角度的方向作用于该振荡部的情形，例如增大由该第二驱动机构产生的旋转力矩或者延长该旋转力矩的产生时间，与在正常驱动下执行的同时减小该振荡部的振荡角度的该第二驱动机构的工作模式相比，可以形成等效于增大该连接部的旋转弹簧常数同时减小振荡角的状态。相反地，减小由该第二驱动机构产生的旋转力矩或缩短该旋转力矩的产生时间，与在正常驱动下执行的同时减小该振荡部的振荡角度的该第二驱动机构的工作模式相比，可以形成等效于减小该连接部的旋转弹簧常数同时减小振荡角的状态。

[0035] 例如如上所述从正常驱动中的该第一驱动机构和第二驱动机构的工作模式改变该第一驱动机构和第二驱动机构中的一个或两者的工作模式，可以形成在该振荡部的振荡运动的振荡角度范围的一部分内等效于增大或减小该连接部的扭转弹簧常数的状态，由此形成在该振荡部的振荡期间增大或减小该连接部的平均扭转弹簧常数k的状态。

[0036] 从方程(1)可以理解，该连接部的扭转弹簧常数k越小，则与该振荡部的振荡运动相关联的固有频率(谐振频率)f越低，且该扭转弹簧常数k越大，则该固有频率f越高。

[0037] 因此，根据本发明第三方案的微振荡元件使得可以通过改变该第一驱动机构和第二驱动机构的其中一个或两者的工作模式来电控制该连接部的扭转弹簧常数k，由此调整与该振荡部的振荡运动相关联的固有频率f。与常规的通过机械处理调整固有频率相比，固有频率的这种调整方法使得可以类似地以更精细的增量并因此以更高的精确度来调整与该振荡部的振荡运动相关联的固有频率f。

[0038] 所提出的微振荡元件还无需在完成芯片的制作之后，对振荡部进行机械处理来调整固有频率f。此外，所提出的微振荡元件同样可以电增大或减小该连接部的扭转弹簧常数k，由此提供了调整该固有频率f的更高的自由度。

[0039] 因此，根据本发明第三方案的微振荡元件特别有利于调整与该振荡部的振荡运动相关联的固有频率(谐振频率)。

[0040] 在本发明的第三方案中，优选地该第一驱动机构和第二驱动机构包括第一梳状电极、与该第一梳状电极相配合以产生静电吸引力的第二梳状电极、以及与该第一梳状电极相配合以产生静电吸引力的第三梳状电极，且该第一梳状电极固定到该振荡部；该第二梳状电极在不受驱动时在该第二梳状电极不面对该第一梳状电极的位置固定到该框架；且该第三梳状电极在不受驱动时在该第三梳状电极面对该第一梳状电极的位置固定到该框架；且该第二梳状电极和第三梳状电极平行设置。在通过该第一驱动机构和第二驱动机构有效地电控制该扭转弹簧常数时，这种结构是期望的。

[0041] 本发明的第四方案提供了一种微振荡元件，包括振荡部、框架、以及连接该振荡部和框架并限定出该振荡部相对于该框架的振荡运动的振荡轴中心的连接部。此外，该微振荡元件包括根据第一方案与该振荡元件内的重量部相关联的结构、根据第二方案与该微振荡元件内的连接部相关联的结构、以及根据第三方案的与该微振荡元件内的第一驱动机构和第二驱动机构相关联的结构。如此构造的该微振荡元件完整地提供了参考本发明第一方案、第二方案和第三方案所述的技术优点。

[0042] 本发明的第五方案提供了一种微振荡元件，包括振荡部、框架、以及连接该振荡部和框架并限定出该振荡部相对于该框架的振荡运动的振荡轴中心的连接部。此外，该微振荡元件包括根据第一方案与该振荡元件内的重量部相关联的结构、以及根据第二方案与该微振荡元件内的连接部相关联的结构。如此构造的该微振荡元件完整地提供了参考本发明第一方案和第二方案所述的技术优点。

[0043] 本发明的第六方案提供了一种微振荡元件，包括振荡部、框架、以及连接该振荡部和框架并限定出该振荡部相对于该框架的振荡运动的振荡轴中心的连接部。此外，该微振荡元件包括根据第一方案与该振荡元件内的重量部相关联的结构、以及根据第三方案的与该微振荡元件内的第一驱动机构和第二驱动机构相关联的结构。如此构造的该微振荡元件完整地提供了参考本发明第一方案和第三方案所述的技术优点。

[0044] 本发明的第七方案提供了一种微振荡元件，包括振荡部、框架、以及连接该振荡部和框架并限定出该振荡部相对于该框架的振荡运动的振荡轴中心的连接部。此外，该微振荡元件包括根据第二方案与该微振荡元件内的连接部相关联的结构、以及根据第三方案的与该微振荡元件内的第一驱动机构和第二驱动机构相关联的结构。如此构造的该微振荡元件完整地提供了参考本发明第二方案和第三方案所述的技术优点。

附图说明

[0045] 图1为示出了根据本发明第一实施例的微镜元件的平面图；

[0046] 图2为示出了根据本发明第一实施例的微镜元件的另一个平面图；

[0047] 图3为沿图1中的III-III线的剖视图；

[0048] 图4为沿图1中的IV-IV线的剖视图；

[0049] 图5为沿图2中的V-V线的剖视图；

[0050] 图6为沿图2中的VI-VI线的剖视图；

[0051] 图7为沿图2中的VII-VII线的剖视图；

[0052] 图8为示出了重量部的位置控制模式的平面图；

[0053] 图9为示出了根据本发明第二实施例的微镜元件的平面图；

[0054] 图10为示出了根据本发明第二实施例的微镜元件的另一个平面图；

[0055] 图11为沿图9中的XI-XI线的剖视图；

[0056] 图12为沿图9中的XII-XII线的剖视图；

[0057] 图13为沿图10中的VIII-VIII线的剖视图；

[0058] 图14为沿图10中的XIV-XIV线的剖视图；

[0059] 图15为示出了连接部的宽度控制模式的平面图；

[0060] 图16为示出了根据本发明第三实施例的微镜元件的平面图；

[0061] 图17为示出了根据本发明第三实施例的微镜元件的另一个平面图；

[0062] 图18(a)至图18(b)为沿图16中的XVIII-XVIII线的剖视图；

[0063] 图19(a)至图19(b)为沿图16中的XIX-XIX线的剖视图；

[0064] 图20为沿图16中XX-XX线的剖视图；

[0065] 图21(a)至图21(d)为说明图16中所示的微镜元件的驱动模式的示例的图示；

[0066] 图22(a)至图22(b)为示出了梳状电极的电压施加模式的图示；

[0067] 图23(a)至图23(b)为示出了梳状电极的另一种电压施加模式的图示；

[0068] 图24(a)至图24(b)为示出了梳状电极的另一种电压施加模式的图示；

[0069] 图25(a)至图25(b)为示出了梳状电极的另一种电压施加模式的图示；

[0070] 图26为示出了传统的微镜元件的分解立体图；以及

[0071] 图27为基于该微镜元件的组装状态沿图26中XXVII-XXVII线的剖视图。

具体实施方式

[0072] 图1-图7示出了根据本发明第一实施例的微镜元件X1。图1为微镜元件X1的平面图，以及图2为微镜元件X1的另一个平面图。图3和图4分别为沿图1中的III-III线和IV-IV线的剖视图。图5-图7分别为沿图2中的V-V线、VI-VI线、和VII-VII线的剖视图。

[0073] 微镜元件X1包括振荡部110、框架120、一对连接部130、以及梳状电极140，150，160，170。在此假设采用例如MEMS技术的体微加工技术，通过处理所谓的绝缘体上硅(SOI)基板的材料基板来制造该微镜元件X1。该材料基板具有多层结构，包括例如第一硅层和第二硅层以及夹在所述第一硅层和第二硅层之间的绝缘层，该材料基板通过掺杂而具有预定的导电性。图1为主要示出了源于第一硅层的结构的平面图，而图2主要示出了源于第二硅层的结构。为了使得附图更清楚，图1中的阴影线部分表示源于第一硅层的、且与绝缘层相比更靠近观察者的部分(除了下文描述的镜面111a之外)，图2中的阴影线部分表示源于第二硅层的、且与绝缘层相比更靠近观察者的部分。

[0074] 振荡部110包括主振荡体111、一对重量部112、支撑基底113A，113B、支撑梁114A，114B、一对梳状电极115、以及互连部116，117，且该振荡部110设置成相对于框架120振荡。

[0075] 主振荡体111形成于第一硅层上，且在其表面上包括能够反射光的镜面111a，例如如图1所示。镜面111a具有多层结构，包括沉积在第一硅层上的Cr层和形成于Cr层上的Au层。

[0076] 例如如图5所示，各个重量部112通过支撑基底113A，113B和支撑梁114A，114B连接到主振荡体111，其中支撑基底113A，113B通过绝缘层118固定到主振荡体111，支撑梁114A连接支撑基底113A和重量部112，且支撑梁114B连接支撑基底113B和重量部112；且各个重量部112可以如图2中箭头D1所示偏移。各个重量部112包括含有多个平行排列的电极齿112a′的梳状电极112a。作为可移动构件的重量部112的梳状电极112a构成了重量部偏移机构中的可移动电极。如图2所示，各个支撑基底113A连接到互连部116。如图6所示，互连部116通过绝缘层118固定到主振荡体111。重量部112、支撑基底113A，
113B、支撑梁114A，114B、以及互连部116是形成于第二硅层上的构件。

[0077] 各个梳状电极115用于与重量部112的梳状电极112a相配合以产生静电吸引力，且如图2所示，各个梳状电极115包括固定到互连部117上的多个平行排列的电极齿115a。如图6和图7所示，互连部117通过绝缘层118部分地固定到主振荡体111。固定到互连部
117(互连部117被固定至主振荡体111)上的各个梳状电极115构成了重量部偏移机构中的固定电极。梳状电极115和互连部117是形成于第二硅层上的构件。

[0078] 框架120包括第一层结构121和第二层结构122，且该框架120形成为围绕振荡部110。第一层结构121是形成于第一硅层上的构件，第二层结构122是形成于第二硅层上的构件。第一层结构121和第二层结构122通过绝缘层123相连接。

[0079] 如图1、图2和图4所示，该对连接部130分别包括三个扭杆131、132、133，由此连接振荡部110和框架120。扭杆131、132是形成于第一硅层上的构件，且如图1所示，连接振荡部110的主振荡体111和框架120的第一层结构121。各个连接部130的扭杆131、132之间的间隔沿着从框架120朝向振荡部110的方向逐渐加宽。各个扭杆133是形成于第二硅层上的构件。如图2和图6所示，其中一个扭杆133用于连接振荡部110的互连部116和框架120的第二层结构122，而其中另一个扭杆133用于连接振荡部110的互连部117和框架120的第二层结构122。在各个连接部130中，扭杆131、132和扭杆133电隔离。类似地，连接到其中一个扭杆133上的第二层结构122的区域和连接到其中另一个扭杆133上的第二层结构122的区域电隔离，且这些扭杆133因此电隔离。

[0080] 如此构造的该对连接部130限定出振荡部110绕框架120的旋转移动的振荡轴中心A1。包括两个扭杆131、132(在该两个扭杆131、132之间限定出从框架120朝向振荡部110逐渐增大的间隔)的各个连接部130，在防止出现该振荡部110旋转移动中的不需要的偏移分量的方面是有益的。

[0081] 例如如图1所示，梳状电极140包括形成于第一硅层上的多个电极齿141，且电极齿141分别从振荡部110的主振荡体111延伸并相互平行。

[0082] 例如如图1所示，梳状电极150包括形成于第一硅层上的多个电极齿151，且电极齿151分别从主振荡体111的与梳状电极140电极齿141相对的侧延伸并相互平行。

[0083] 如图2所示，梳状电极160用于与梳状电极140相配合以产生静电吸引力，且梳状电极160包括来自第二硅层的多个电极齿161。电极齿161分别从框架120的第二层结构122延伸且相互平行，并平行于梳状电极140的电极齿141。例如如图3所示，梳状电极140、160设置成使得各个电极齿141、161的位置相对错开。该对梳状电极140、160构成微镜元件X1内的致动器。

[0084] 如图2所示，梳状电极170用于与梳状电极150相配合以产生静电吸引力，且梳状电极170包括来自第二硅层的多个电极齿171。电极齿171分别从框架120的第二层结构122延伸且相互平行，并平行于梳状电极150的电极齿151。梳状电极150、170设置成使得各个电极齿151、171相对相对错开。该对梳状电极150、170构成微镜元件X1内的致动器。
而且，连接到梳状电极160的第二层结构122的区域和连接到梳状电极170的第二层结构
122的区域电隔离，且这些梳状电极160、170因此电隔离。

[0085] 如已经描述的，微镜元件X1是使用例如MEMS技术的体微加工技术处理具有多层结构的材料基板来制造的。如上所述，本实施例中的材料基板具有包括第一硅层和第二硅层以及夹置在所述第一硅层和第二硅层之间的绝缘层的多层结构。

[0086] 为了制造微镜元件X1，例如使用覆盖对应于主振荡体111、第一层结构121的区域的蚀刻掩模，以及覆盖对应于扭杆131，132、重量部122、支撑基底113A，113B、支撑梁114A，114B、梳状电极115、互连部116，117、第二层结构122以及扭杆133的区域的蚀刻掩模(视情况而定)，按照预定时序对该材料基板进行蚀刻处理，由此处理各个硅层。合适的蚀刻方法包括例如深反应离子蚀刻(下文中称为深RIE)的干法蚀刻，以及例如KOH的湿法蚀刻。
在各个蚀刻处理中适时地除去绝缘层的不需要的部分。通过这些步骤，微镜元件X1的各个部分形成于包括该第一硅层和第二硅层及该绝缘层的材料基板上。

[0087] 在微镜元件X1中，按需要向各个梳状电极140、150、160、170施加预定电势会使得振荡部110绕振荡轴中心A1振荡或者旋转偏移。可以通过框架120的第一层结构121、各个连接部130的扭杆131，132、以及振荡部110的主振荡体111而将电势施加到梳状电极140、150。例如，梳状电极140、150接地。可以通过框架120的第二层结构122的一部分而将电势施加到梳状电极160，且通过第二层结构122的另一部分而将电势施加到梳状电极
170。由于如前所述梳状电极160和梳状电极170电隔离，因此可以独立地将电势施加到梳状电极160、170中的每一个。

[0088] 通过将预定电势施加到各个梳状电极140、160而产生期望的静电吸引力时，梳状电极140被吸引到梳状电极160。这导致振荡部110绕振荡轴中心A1振荡，因此旋转地偏移该振荡部110，直到该静电吸引力和目前已经扭转变形的各个连接部130的扭转阻力的总和达到平衡。可以通过调整施加到梳状电极140、160上的电势来控制该振荡运动的此旋转偏移量。在去掉梳状电极140、160之间的静电吸引力时，各个连接部130(扭杆131、132、133)释放扭转应力，因此恢复自然状态。

[0089] 类似地，通过将预定电势施加到各个梳状电极150、170而产生期望的静电吸引力时，梳状电极150被吸引到梳状电极170。这导致振荡部110沿与前一段落的情形相反的方向绕振荡轴中心A1振荡，因此旋转地偏移该振荡部110，直到该静电吸引力和目前已经扭转变形的各个连接部130的扭转阻力的总和达到平衡。可以通过调整施加到梳状电极150、170上的电势来控制该振荡运动的此旋转偏移量。在去掉梳状电极150、170之间的静电吸引力时，各个连接部130(扭杆131、132、133)释放扭转应力，因此恢复自然状态。

[0090] 在微镜元件X1中，进行驱动从而使得振荡部110的振荡运动可以根据需要切换设于主振荡体111上的镜面111a反射的光的方向。

[0091] 此外，在微镜元件X1中，根据需要将预定电势施加到各个重量部112的梳状电极112a和振荡部110的各个梳状电极115，可以沿与振荡轴中心A1相交(在本实施例中，与该振荡轴中心A1正交)的方向偏移各个重量部。电势可以通过框架120的第二层结构122的一部分、一个连接部130的扭杆133、振荡部110的互连部116、支撑基底113A、以及支撑梁114A而施加到梳状电极112a。梳状电极112a例如接地。另一方面，电势可以通过框架
120的第二层结构122的另一部分、另一个连接部130的扭杆133、以及振荡部110的互连部117而施加到梳状电极115。由于如前所述扭杆133电隔离，电势可以独立地施加到梳状电极112a、115的每一个上。

[0092] 通过将预定电势施加到各个梳状电极112a、115而产生期望的静电吸引力时，各个梳状电极112a被吸引到相对布置的梳状电极115。如图8所示，各个重量部112在目前弹性变形的支撑梁114A、114B的恢复力的总和与该静电吸引力相平衡的位置设定为静止。调整施加到梳状电极112a、115上的电势可以控制在梳状电极112a、115之间产生的静电吸引力，并因此控制各个重量部112设定为静止的位置，即，可控制各个重量部112与振荡轴中心A1的距离。

[0093] 然而，在微镜元件X1中，振荡部110包括可以沿与振荡轴中心A1相交(在本实施例中，与该振荡轴中心A1正交)的方向偏移的重量部112，重量部112的偏移引起振荡部110的惯性I的波动(这里的惯性I包括构成振荡部110的各个部分的惯性分量)。重量部112越靠近振荡轴中心A1，即，重量部112的旋转半径越小，则重量部112获得的惯性分量越小，且振荡部110获得的惯性I越小。重量部112与振荡轴中心A1距离越远，即，重量部112的旋转半径越大，则重量部112获得的惯性分量越大，且振荡部110获得的惯性I越大。从前述方程(1)可以理解，振荡部110的惯性I越小，则与该振荡部的振荡运动相关联的固有频率(谐振频率)f越高，且惯性I越大，则固有频率f越低。

[0094] 因此如此构造的微镜元件X1使得可以通过偏移振荡部110的重量部112来控制振荡部110的惯性I，由此调整与该振荡部110的振荡运动相关联的固有频率f。与常规的通过机械处理调整固有频率相比，固有频率的这种调整方法使得可以类似地以更精细的增量并因此以更高的精确度来调整与该振荡部的振荡运动相关联的固有频率f。

[0095] 该微振荡元件X1无需在完成芯片的制作之后，对振荡部110进行机械处理来调整固有频率f。此外，该微振荡元件X1同样同等地增大或减小振荡部110的惯性I，由此提供了调整该固有频率f的更高的自由度。

[0096] 图9-图14说明根据本发明第二实施例的微镜元件X2。图9为示出了微镜元件X2的平面图，以及图10为示出了微镜元件X2的另一个平面图。图11和图12分别为沿图9中的XI-XI线和XII-XII线的剖视图。图13和14分别为沿图10中XIII-XIII线和XIV-XIV线的剖视图。

[0097] 微镜元件X2包括振荡部210、框架220、一对连接部230、以及梳状电极240，250，260，270。在此假设采用例如MEMS技术的体微加工技术，通过加工所谓的绝缘体上硅(SOI)基板的材料基板来制造该微镜元件X2。该材料基板具有多层结构，包括例如第一硅层和第二硅层以及夹在所述第一硅层和第二硅层之间的绝缘层，该材料基板通过掺杂而具有预定的导电性。图9为主要示出了源于第一硅层的结构的平面图，而图10主要示出了源于第二硅层的结构。为了使得附图更清楚，图9中的阴影部分表示源于第一硅层的、且与绝缘层相比更靠近观察者的部分(除了下文描述的镜面211a之外)，图10中的阴影部分表示源于第二硅层的、且与绝缘层相比更靠近观察者的部分。

[0098] 振荡部210包括主振荡体211、一对可移动部212A，212B、四个支撑基底213、以及四个弹簧部214，且该振荡部210设置成相对于框架220振荡。

[0099] 例如如图9所示，主振荡体211形成于第一硅层上，且在其表面上包括能够反射光的镜面211a。镜面211a具有多层结构，包括沉积在第一硅层上的Cr层和形成于Cr层上的Au层。

[0100] 整体参考图10和图13可以理解，各个可移动部212A、212B通过支撑基底213和弹簧部214连接到主振荡体211，其中支撑基底213通过绝缘层215固定到主振荡体211，且弹簧部214连接支撑基底213和相关的可移动部；且各个可移动部212A、212B可以如图10中箭头D2所示偏移。可移动部212A，212B、支撑基底213、以及弹簧部214是形成于第二硅层上的构件。

[0101] 框架220包括第一层结构221、第二层结构222、两个可移动部223A、两个可移动部223B、四个支撑基底224、四个弹簧部225、四个梳状电极226、以及两个互连部227，且该框架220形成为围绕振荡部210。第一层结构221是形成于第一硅层上的构件。第二层结构
222是形成于第二硅层上的构件。第一层结构221和第二层结构222通过绝缘层228相连接。可移动部223A，223B、支撑基底224、弹簧部225、梳状电极226、以及互连部227是形成于第二硅层上的构件。

[0102] 整体参考图10、图13、和图14可以理解，各个可移动部223A、223B通过支撑基底224和弹簧部225连接到第一层结构221，其中支撑基底224通过绝缘层215固定到第一层结构221，且弹簧部225连接支撑基底224和相关的可移动部；且各个可移动部212A、212B可以如图10中箭头D3所示偏移。此外，各个可移动部223A、223B包括具有多个平行排列电极齿223a′的梳状电极223a。可移动部223A、223B的各个梳状电极223a在可移动部偏移机构中构成可移动电极。

[0103] 如图10所示，各个梳状电极226用于与可移动部223A、223B的梳状电极223a相配合以产生静电吸引力，且包括多个固定到互连部227上的平行排列的电极齿226a。如图14所示，互连部227通过绝缘层228固定到第一层结构221。固定到互连部227的各个梳状电极226在可移动部偏移机构中构成固定电极，其中该互连部227固定到第一层结构221。

[0104] 如图9、图10、和图12所示，该对连接部230分别包括三个扭杆231、232、233，由此连接振荡部210和框架220。各个扭杆231是形成于第一硅层上的构件，且如图9所示连接振荡部210的主振荡体211和框架220的第一层结构221。扭杆232、233是形成于第二硅层上的构件。如图10所示，扭杆232的一个端部连接到振荡部210的可移动部212A，扭杆232的另一个端部连接到框架220的可移动部223A。扭杆233的一个端部连接到振荡部210的可移动部212B，扭杆233的另一个端部连接到框架220的可移动部223B。在各个连接部230中，扭杆231、232、233彼此平行，且扭杆231和扭杆232、233电隔离。如此构造的该对连接部230限定出振荡部210相对于框架220进行旋转移动的振荡轴中心A2。

[0105] 例如如图9所示，梳状电极240包括形成于第一硅层上的多个电极齿241，且电极齿241分别从振荡部210的主振荡体211延伸并相互平行。

[0106] 例如如图9所示，梳状电极250包括形成于第一硅层上的多个电极齿251，且电极齿251分别从振荡部210的主振荡体211的、与梳状电极240的电极齿241相对的侧上延伸并相互平行。

[0107] 如图10所示，梳状电极260用于与梳状电极240相配合以产生静电吸引力，且梳状电极260包括源于第二硅层的多个电极齿261。电极齿261分别从框架220的第二层结构222延伸，且相互平行，并平行于梳状电极240的电极齿241。例如如图11所示，梳状电极240、260设置成使得各个电极齿241、261的位置相对错开。该对梳状电极240、260构成微镜元件X2内的致动器。

[0108] 如图10所示，梳状电极270用于与梳状电极250相配合以产生静电吸引力，且梳状电极270包括源于第二硅层的多个电极齿271。电极齿271分别从框架220的第二层结构222延伸，且相互平行，并平行于梳状电极250的电极齿251。该对梳状电极250、270构成微镜元件X2内的致动器。梳状电极250、270设置成使得各个电极齿251、271的位置相对错开。此外，连接到梳状电极260的第二层结构222的区域和连接到梳状电极270的第二层结构222的区域电隔离，且这些梳状电极260、270因此电隔离。

[0109] 如前所述，微镜元件X2是使用例如MEMS技术的体微加工技术处理具有多层结构的材料基板来制造的。且如前所述，本实施例中的材料基板具有包括第一硅层和第二硅层以及夹置在所述第一硅层和第二硅层之间的绝缘层的多层结构。

[0110] 为了制造微镜元件X2，例如使用覆盖对应于主振荡体211、第一层结构221、以及扭杆231的区域的蚀刻掩模，以及覆盖对应于可移动部212A，212B、支撑基底213、弹簧部214、第二层结构222、可移动部223A，223B、支撑基底224、弹簧部225、梳状电极226、互连部227、以及扭杆232，233的区域(视情况而定)的蚀刻掩模，按照预定时序对该材料基板进行蚀刻处理，由此处理各个硅层。合适的蚀刻方法包括例如深RIE(深反应式离子蚀刻)的干法蚀刻，以及例如KOH(非等向性湿式蚀刻)的湿法蚀刻。在各个蚀刻处理中适时地除去绝缘层的不需要部分。通过这些步骤，微镜元件X2的各个部分形成于包括该第一硅层和第二硅层及该绝缘层的材料基板上。

[0111] 在微镜元件X2中，根据需要向各个梳状电极240、250、260、270施加预定电势会导致振荡部210绕振荡轴中心A2振荡或者旋转偏移。电势可以通过框架220的第一层结构221、各个连接部230的扭杆231、以及振荡部210的主振荡体211而施加到梳状电极240、
250。梳状电极240、250例如接地。电势可以通过框架220的第二层结构222的一部分而施加到梳状电极260，且通过第二层结构222的另一部分而施加到梳状电极270。由于如前所述，梳状电极260和梳状电极270电隔离，因此电势可以独立地施加到各个梳状电极260、
270。

[0112] 通过将预定电势施加到各个梳状电极240、260而产生期望的静电吸引力时，梳状电极240被吸引到梳状电极260。这导致振荡部210绕振荡轴中心A2振荡，因此旋转地偏移该振荡部210，直到该静电吸引力和目前已经扭转变形的各个连接部230的扭转阻力的总和达到平衡。可以通过调整施加到梳状电极240、260上的电势来控制该振荡运动的此旋转偏移量。在去掉梳状电极240、260之间的静电吸引力时，各个连接部230(扭杆231、232、233)释放扭转应力，因此恢复自然状态。

[0113] 类似地，通过将预定电势施加到各个梳状电极250、270而产生期望的静电吸引力时，梳状电极250被吸引到梳状电极270。这使得振荡部210沿与前一段落情形相反的方向绕振荡轴中心A2振荡，因此旋转地偏移该振荡部210，直到该静电吸引力和目前已经扭转变形的各个连接部230的扭转阻力的总和达到平衡。可以通过调整施加到梳状电极250、270上的电势来控制该振荡运动的此旋转偏移量。在去掉梳状电极250、270之间的静电吸引力时，各个连接部230(扭杆231、232、233)释放扭转应力，因此恢复自然状态。

[0114] 在微镜元件X2中，如此驱动振荡部210的振荡运动可以根据需要切换由设于主振荡体211上的镜面211a反射的光的方向。

[0115] 此外，在微镜元件X2中，根据需要将预定电势施加到梳状电极226，分别面对的四个梳状电极223a(即，框架220的可移动部223A、223B)接地，这可以改变各个连接部230的扭杆232、233之间的距离。例如，通过提供贯穿绝缘层228的导电塞以电连接支撑基底224和第一层结构221，且随后将第一层结构221接地，可以实现梳状电极223a的接地。该电势可以通过互连部227施加到梳状电极226。

[0116] 在通过将预定电势施加到梳状电极226而在相对设置的梳状电极223a、226之间产生所需的静电吸引力时，各个梳状电极223a被吸引到相对的梳状电极226。这使可移动部223A以及扭杆232和可移动部212A偏移，并使可移动部223B以及扭杆233和可移动部212B偏移。如图15所示，包括可移动部212A、223A和扭杆232的可移动单元在由于连接到该可移动单元而目前弹性变形的弹簧部214、225的恢复力的总和与作用于该可移动单元的两点上的该静电吸引力平衡的位置被设为静止。同时，如图15所示，包括可移动部212B、
223B和扭杆233的可移动单元在由于连接到该可移动单元而目前弹性变形的弹簧部214、
225的恢复力的总和与作用于该可移动单元的两点上的该静电吸引力平衡的位置被设为静止。调整施加到梳状电极226上的电势使得可以控制在互相面对的梳状电极223a、226之间产生的静电吸引力，并因此控制各个连接部230的扭杆232、233设为静止的位置，即，控制各个扭杆232、233之间的距离。

[0117] 在微镜元件X2中，连接部230包括可以移动从而相互靠近或相互远离的两个扭杆232、233，扭杆232、233相互靠近或相互远离的移动导致各个连接部230的扭转弹簧常数k的变化。扭杆232、233之间的距离越短，包括扭杆232、233的连接部230获得的扭转弹簧常数k越小。扭杆232、233之间的距离越长，连接部230获得的扭转弹簧常数k越大。从前述方程(1)可以理解，连接部230的扭转弹簧常数k越小，则与该振荡部的振荡运动相关联的固有频率(谐振频率)f越高，且该扭转弹簧常数k越大，则该固有频率f越低。

[0118] 如此构造的微镜元件X2因此使得可以通过移动扭杆232、233使其相互靠近或相互远离来控制连接部230的扭转弹簧常数k，由此调整与振荡部210的振荡运动相关联的固有频率f。与常规的通过机械处理调整固有频率相比，固有频率的这种调整方法使得可以类似地以更精细的增量并因此以更高的精确度来调整与该振荡部的振荡运动相关联的固有频率f。

[0119] 该微振荡元件X2无需在完成芯片的制作之后，对振荡部210进行机械处理来调整固有频率f。此外，该微振荡元件X2同样可以增大或减小连接部230的扭转弹簧常数k，由此提供了调整该固有频率f的更高的自由度。

[0120] 尽管在本实施例中描述了用于偏移可移动单元的驱动机构设于框架220的侧面，但是本发明还包括如下这种结构，即，使可移动单元偏移的驱动机构设于振荡部210的侧面。这种情况下，微镜元件X2的振荡部210可包括固定到主振荡体211上的两个第一梳状电极，且可移动部212A可包括与该第一梳状电极中的一个电极相配合以产生静电吸引力的第二梳状电极，而可移动部212B可包括与第一梳状电极中的另一个电极相配合以产生静电吸引力的第二梳状电极。

[0121] 图16-图20示出了根据本发明第三实施例的微镜元件X3。图16为示出微镜元件X3的平面图，图17为示出微镜元件X3的另一个平面图。图18(a)-图20分别为沿图16中XVIII-XVIII线、XIX-XIX线和XX-XX线的剖视图。

[0122] 微镜元件X3包括振荡部310、框架320、一对连接部330、以及梳状电极340，350，360，370，380，390。在此假设采用例如MEMS技术的体微加工技术，通过处理所谓的绝缘体上硅(SOI)基板的材料基板来制造该微镜元件X3。该材料基板具有多层结构，包括例如第一硅层和第二硅层以及夹在所述第一硅层和第二硅层之间的绝缘层，该材料基板通过掺杂而具有预定导电性。图16为主要示出了源于第一硅层的结构的平面图，而图17主要示出了源于第二硅层的结构。为了使得附图更清楚，图16中的阴影部分表示源于第一硅层的、且与绝缘层相比更靠近观察者的部分(除了下文描述的镜面211a之外)，图17中的阴影部分表示源于第二硅层的、且与绝缘层相比更靠近观察者的部分。

[0123] 如图16所示，振荡部310形成于第一硅层上，且在其表面上包括能够反射光的镜面311。镜面311具有多层结构，包括沉积在第一硅层上的Cr层和形成于Cr层上的Au层。

[0124] 框架320包括第一层结构321和第二层结构322，且该框架320形成为围绕振荡部310。第一层结构321是形成于第一硅层上的构件，且第二层结构322是形成于第二硅层上的构件。如图18和19所示，第一层结构321和第二层结构322通过绝缘层323结合。

[0125] 如图16、图17、和图20所示，该对连接部330分别包括两个扭杆331，由此连接振荡部310和框架320。扭杆331是形成于第一硅层上的构件，且连接振荡部310和框架320的第一层结构321。各个连接部330的扭杆331之间的间隔沿从框架320朝向振荡部310的方向逐渐加宽。如此构造的该对连接部330限定出振荡部310绕框架320的旋转移动的振荡轴中心A3。各个连接部330(包括在其间限定出从框架320朝向振荡部310逐渐增大的间隔的两个扭杆331)可防止在该振荡部310的旋转移动中出现不需要的偏移分量。

[0126] 例如如图16所示，梳状电极340包括形成于第一硅层上的多个电极齿341，且电极齿341分别从振荡部310延伸并相互平行。

[0127] 例如如图16所示，梳状电极350包括形成于第一硅层上的多个电极齿351，且电极齿351分别从振荡部310的与梳状电极340的电极齿341相对的侧上延伸并相互平行。

[0128] 梳状电极360用于与梳状电极340相配合以产生静电吸引力。梳状电极360在芯片的振荡驱动停止时面对梳状电极340的位置固定到框架320，且包括源于第一硅层的多个电极齿361。如图16所示，电极齿361分别从第一层结构321延伸，且相互平行，并平行于梳状电极340的电极齿341。

[0129] 梳状电极370用于与梳状电极340相配合以产生静电吸引力。梳状电极370在振荡驱动停止时不面对梳状电极340的位置固定到框架320，且包括源于第二硅层的多个电极齿371。如图17所示，电极齿371分别从第二层结构322延伸，且相互平行，并平行于梳状电极340、360的电极齿341、361。优选地，绝缘件夹置在梳状电极370的电极齿371和梳状电极360的电极齿361之间。

[0130] 如图16所示，梳状电极380用于与梳状电极350相配合以产生静电吸引力。梳状电极380在振荡驱动停止时面对梳状电极350的位置固定到框架320，且包括源于第一硅层的多个电极齿381。电极齿381分别从第一层结构321延伸，且相互平行，并平行于梳状电极350的电极齿351。

[0131] 梳状电极390用于与梳状电极350相配合以产生静电吸引力。梳状电极390在振荡驱动停止时不面对梳状电极350的位置固定到框架320，且包括源于第二硅层的多个电极齿391。如图17所示，电极齿391分别从第二层结构322延伸，且相互平行，并平行于梳状电极350、380的电极齿351、381。优选地，绝缘件夹置在梳状电极390的电极齿391和梳状电极380的电极齿381之间。

[0132] 梳状电极340、350和梳状电极360-390电绝缘。此外，梳状电极360-390彼此电绝缘。

[0133] 对于梳状电极340-390，包括梳状电极340，360的组、包括梳状电极340，370的组、包括梳状电极350，380的组、以及包括梳状电极350，390的组分别构成根据本发明的驱动机构。例如，梳状电极360-390分别电连接到电压发生机构，其中该电压发生机构能够控制要施加的电势的幅值和施加该电势的持续时间。这种构造使得在包括梳状电极340、360的驱动机构中，可以控制在梳状电极340、360之间产生的静电吸引力的幅值以及该静电吸引力的产生周期。类似地，在包括梳状电极340、370的驱动机构中，可以控制在梳状电极340、370之间产生的静电吸引力的幅值以及该静电吸引力的产生周期；在包括梳状电极350、
380的驱动机构中，可以控制在梳状电极350、380之间产生的静电吸引力的幅值以及该静电吸引力的产生周期；在包括梳状电极350、390的驱动机构中，可以控制在梳状电极350、
390之间产生的静电吸引力的幅值以及该静电吸引力的产生周期。

[0134] 如前所述，微镜元件X3是使用例如MEMS技术的体微加工技术处理具有多层结构的材料基板来制造的。如上所述，本实施例中的材料基板具有包括第一硅层和第二硅层以及夹置在所述第一硅层和第二硅层之间的绝缘层的多层结构。

[0135] 为了制造微镜元件X3，例如使用覆盖对应于振荡部310、第一层结构321、扭杆331、以及梳状电极340，350，360，380的区域的蚀刻掩模，以及覆盖对应于第二层结构322以及梳状电极370，390的区域的蚀刻掩模(视情况而定)，按照预定时序对该材料基板进行蚀刻处理，由此处理各个硅层。合适的蚀刻方法包括例如深RIE的干法蚀刻，以及例如KOH的湿法蚀刻。在各个蚀刻处理中适时地除去绝缘层的不需要部分。通过这些步骤，微镜元件X3的各个部分形成于包括该第一硅层和第二硅层及该绝缘层的材料基板上。

[0136] 在微镜元件X3中，按需要向各个梳状电极340-390施加预定电势会导致振荡部310绕振荡轴中心A3的旋转，由此根据需要切换由设于振荡部310上的镜面311反射的光的方向。

[0137] 图21(a)-图21(d)示出了微镜元件X3的驱动模式。此处所示驱动模式为正常驱动的示例。图21(a)示出了施加到梳状电极370上的电压随时间的变化。图21(b)示出了施加到梳状电极390上的电压随时间的变化。图21(c)示出了施加到梳状电极360、380上的电压随时间的变化。在这种驱动模式中，梳状电极340、350接地。在图21(a)-图21(c)的各个曲线图中，水平轴代表时间(t)，竖直轴代表施加的电压(V)。图21(d)示出了在该驱动模式下振荡部的振荡角随时间的变化。在图21(d)的曲线图中，水平轴代表时间(t)，竖直轴代表振荡角(θ)。

[0138] 在该驱动模式下，首先在从时间T0到时间T1的时间段内，预定电压V1如图21(a)所示在时间T0施加到处于初始状态(振荡部310的振荡角为0°)的梳状电极370上，从而使得振荡部310的旋转偏移在时间T1达到最大振荡角θ1。在时间T0和时间T1之间，在梳状电极370和梳状电极340之间产生静电吸引力，且振荡部310的振荡角继续沿第一振荡方向增大。在时间T1，电极340、370的组例如如图18(b)所示取向，且振荡角如图21(d)所示达到θ1。此时，各个连接部330产生预定扭转应力。

[0139] 随后，在从时间T1到时间T2的时间段内，预定电压V2如图21(c)所示施加到梳状电极360、380。在该时间段，除了作为恢复力的各个连接部330之间的扭转应力之外，还在梳状电极340、360之间和梳状电极350、380之间产生静电吸引力，从而使得振荡部310的振荡角继续减小。在时间T2，梳状电极340、360的组如图18(a)所示取向，电极350、380的组如图19(a)所示取向，且振荡角如图21(d)所示达到0°。

[0140] 如图21(b)所示，在从时间T2到时间T3的时间段内，预定电压V3施加到梳状电极390，从而使得该振荡部310的旋转偏移在时间T3达到最大振荡角θ2。从时间T2到时间T3，在梳状电极390和梳状电极350之间产生静电吸引力，且振荡部310的振荡角继续沿与第一振荡方向相反的第二振荡方向增大。在时间T3，电极350、390的组例如如图19(b)所示取向，且振荡角如图21(d)所示达到θ2。此时，各个连接部330产生预定扭转应力。

[0141] 随后，如图21(c)所示，在从时间T3到时间T4的时间段内，预定电压V4施加到梳状电极360、380。在该时间段，除了作为恢复力的各个连接部330之间的扭转应力之外，还在梳状电极340、360之间和梳状电极350、380之间产生静电吸引力，从而使得振荡部310的振荡角继续减小。在时间T4，梳状电极340、360的组如图18(a)所示取向，梳状电极350、380的组如图19(a)所示取向，且振荡角如图21(d)所示达到0°。从时间T0到时间T4这种一系列的施加电压以及所得到的振荡部310的振荡运动根据需要可被重复。

[0142] 在微镜元件X3的正常驱动模式中，为了对振荡部310施加总是相同的旋转力矩使其振荡运动，电压V1和电压V3设置为相同；电压V2和电压V4设置为相同；且电压V2、V4设置为比电压V1、V3低预定量；且时间T0和时间T1之间、时间T1和时间T2之间、时间T2和时间T3之间、以及时间T3和时间T4之间的时间段设置为相同，具体而言，分别为振荡部310的振荡运动的频率的四分之一。振荡角θ1的绝对值等于振荡角θ2的绝对值。执行如此设置的正常驱动会引起微镜元件X3的振荡部310的循环振荡运动，其中该正常驱动对振荡部310恒定地施加相同的旋转力矩以使其振荡运动。

[0143] 同时，微镜元件X3可电形成等效于增大或减小连接部310的扭转弹簧常数k的状态，以用于调整与振荡部310的振荡运动相关联的固有频率f。具体而言，从处于正常驱动的各个梳状电极的工作模式改变预定梳状电极的工作模式，可以形成等效于在振荡部310的振荡运动的振荡角度范围的一部分内增大或减小连接部330的扭转弹簧常数k的状态，由此形成等效于在振荡部310的振荡期间增大或减小连接部330的平均扭转弹簧常数k的状态，其中在该正常驱动下，这些梳状电极被驱动以恒定地对处于振荡运动的该振荡部施加相同的旋转力矩。

[0144] 例如，如图22(a)所示，将正常驱动下在时间T0和时间T1之间施加于梳状电极370的电压V1改变为电压V11(＞V1)，与正常驱动下的力矩相比，会导致在时间T0和时间T1之间施加于振荡部310的旋转力矩增大。这种旋转力矩的增大形成等效于在时间T0和时间T1之间(即，当振荡部310的振荡角从0°增大到θ1时)减小连接部330的扭转弹簧常数的状态。

[0145] 如图22(b)所示，将正常驱动下在时间T0和时间T1之间施加于梳状电极370的电压V1改变为电压V12(＜V1)，与正常驱动下的力矩相比，会导致在时间T0和时间T1之间施加于振荡部310的旋转力矩减小。这种旋转力矩的减小形成等效于在时间T0和时间T1之间(即，当振荡部310的振荡角从0°增大到θ1时)增大连接部330的扭转弹簧常数的状态。

[0146] 如图23(a)所示，将正常驱动下在时间T1和时间T2之间施加于梳状电极360、380的电压V2改变为电压V21(＞V2)，与正常驱动下的力矩相比，会导致在时间T1和时间T2之间施加于振荡部310的旋转力矩增大。这种旋转力矩的增大形成等效于在时间T1和时间T2之间(即，当振荡部310的振荡角从θ1减小到0°时)增大连接部330的扭转弹簧常数的状态。

[0147] 如图23(b)所示，将正常驱动下在时间T1和时间T2之间施加于梳状电极360、380的电压V2改变为电压V22(＜V2)，与正常驱动下的力矩相比，会导致在时间T1和时间T2之间施加于振荡部310的旋转力矩减小。这种旋转力矩的减小形成等效于在时间T1和时间T2之间(即，当振荡部310的振荡角从θ1减小到0°时)减小连接部330的扭转弹簧常数的状态。

[0148] 如图24(a)所示，将正常驱动下在时间T2和时间T3之间施加于梳状电极390的电压V3改变为电压V31(＞V3)，与正常驱动下的力矩相比，会导致在时间T2和时间T3之间施加于振荡部310的旋转力矩增大。这种旋转力矩的增大形成等效于在时间T2和时间T3之间(即，当振荡部310的振荡角从0°增大到θ2时)减小连接部330的扭转弹簧常数的状态。

[0149] 如图24(b)所示，将正常驱动下在时间T2和时间T3之间施加于梳状电极390的电压V3改变为电压V32(＜V3)，与正常驱动下的力矩相比，会导致在时间T2和时间T3之间施加于振荡部310的旋转力矩减小。这种旋转力矩的减小形成等效于在时间T2和时间T3之间(即，当振荡部310的振荡角从0°增大到θ2时)增大连接部330的扭转弹簧常数的状态。

[0150] 如图25(a)所示，将正常驱动下在时间T3和时间T4之间施加于梳状电极360、380的电压V4改变为电压V41(＞V4)，与正常驱动下的力矩相比，会导致在时间T3和时间T4之间施加于振荡部310的旋转力矩增大。这种旋转力矩和增大形成等效于在时间T3和时间T4之间(即，当振荡部310的振荡角从θ2减小到0°时)增大连接部330的扭转弹簧常数的状态。

[0151] 如图25(b)所示，将正常驱动下在时间T3和时间T4之间施加于梳状电极360、380的电压V4改变为电压V42(＜V4)，与正常驱动下的力矩相比，会导致在时间T3和时间T4之间施加于振荡部310的旋转力矩减小。这种旋转力矩的减小形成等效于在时间T3和时间T4之间(即，当振荡部310的振荡角从θ2减小到0°时)减小连接部330的扭转弹簧常数的状态。

[0152] 在微镜元件X3中，采用例如选自上述模式的驱动模式变化(从正常驱动模式改变)或者恰当地组合两个和两个以上上述模式，可以形成等效于在振荡部310的振荡运动的振荡角度范围的一部分内增大或减小连接部330的扭转弹簧常数的状态，由此形成等效于在振荡部310的振荡期间增大或减小连接部330的平均扭转弹簧常数k的状态。

[0153] 从方程(1)可以理解，连接部330的扭转弹簧常数k越小，则与振荡部310的振荡运动相关联的固有频率(谐振频率)f越低，且该扭转弹簧常数k越大，则固有频率f越高。因此，在微镜元件X3中，采用例如选自上述模式的驱动模式变化或者恰当地组合两个或两个以上的上述模式，可以电控制连接部330的扭转弹簧常数K，由此调整与振荡部310的振荡运动相关联的固有频率f。与常规的通过机械处理调整固有频率相比，固有频率的这种调整方法使得可以类似地以更精细的增量并因此以更高的精确度来调整与该振荡部的振荡运动相关联的固有频率f。

[0154] 该微振荡元件X3无需在完成芯片的制作之后，对振荡部310进行机械处理来调整固有频率f。此外，该微振荡元件X3同样可以增大或减小连接部330的扭转弹簧常数k，由此提供了调整该固有频率f的更高的自由度。

[0155] 前述微镜元件X1、X2、X3共同包括振荡部、框架、以及连接该振荡部和框架并限定出该振荡部相对于该框架的振荡运动的振荡轴中心的连接部。微镜元件X1包括改变微振荡元件的振荡部的惯性的构造(第一构造)。微镜元件X2包括通过连接部的变形来改变微振荡元件的连接部的扭转弹簧常数的构造(第二构造)。微镜元件X3包括电形成等效于改变微振荡元件的连接部的扭转弹簧常数的状态的构造(第三构造)。本发明包括第一构造和第二构造的组合、第二构造和第三构造的组合、第三构造和第一构造的组合、以及所有第一构造至第三构造的组合。