JP2000314842A - 光超小型機械及び光ビームの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＣＭＯＳ回路へ適し、ミラーを低電圧で正確に
位置決めできる光スイッチ。 【解決手段】反射面を持つ反射素子（３０）は表面静電
アクチュエータ（３４及び３６）に結合されている。前
記表面静電アクチュエータが、静電力に応じて前記静電
アクチュエータの固定部材（３６）に対して位置を移動
させることが出来る可動部材（３４）を含む。可動部材
は第一の面に第一の複数の電極を有し、固定部材は第二
の複数の電極を、第一の面と対向する前記固定部材の第
二の面上に有する。第一及び第二の複数の前記電極が、
前記可動部材を前記第一及び第二の面に対して概ね平行
な方向に横移動させる為の前記静電力を発生させる。反
射素子が光ビームの経路において可動部材の移動により
選択的に操作されるように、可動部材が前記反射素子に
機械的に取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般的に光スイッチに関
し、より具体的には光超小型機械（光マイクロマシン）
により作動するミラーを有する光スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】絶え間なく進歩する光ファイバ技術は、
様々な技術分野で数々の光ファイバアプリケーションに
寄与して来た。光ファイバの利用が広がるにつれ、これ
ら光ファイバを通じて行うデータ伝送を補助する効率的
な光スイッチ等の周辺機器へのニーズが生じた。光スイ
ッチは、光ファイバを複数の他の光ファイバの１つと選
択的に結合させ、結合した２本の光ファイバが相互に通
信出来るように働く。

【０００３】光ファイバの結合は、様々な方法で実現可
能な光スイッチにより実行される。その方法の１つに
は、入力光ファイバの前に配置した鏡を利用して光信号
を入力光ファイバから２本の出力光ファイバのうちの少
なくとも一方へと反射させる方法が含まれる。入力及び
出力光ファイバは単方向光ファイバでも双方向光ファイ
バでも良い。ミラーを利用した方法の最も単純な形態に
おいては、入力光ファイバが２本の出力光ファイバの一
方に対して位置合わせされており、ミラーが位置合わせ
された２本の光ファイバ間の光路に位置しない場合はそ
の２本の位置合わせされた光ファイバは通信状態となる
ようになっているが、ミラーが２本の位置合わせされた
光ファイバ間に配置された場合、ミラーは光信号を入力
光ファイバから他の出力光ファイバへと向ける（例えば
反射させる）ようになっている。位置合わせされた２本
の光ファイバ間にミラーを挿入したり除去したりする操
作はミラーを所望の位置に機械的に移動させる装置を用
いて実現される。

【０００４】Ｒｉｚａ等による米国特許第５、２０８、
８８０号において、入力光ファイバを特定の出力光信号
へ選択的に結合させる為に圧電アクチュエータを利用し
てミラーを移動させる光スイッチが記述されている。Ｒ
ｉｚａ等の圧電アクチュエータは、ミラーを直線的に移
動させる為に圧電バー（ユニモルフとしても知られてい
る）を複数含むものである。Ｒｉｚａ等の光スイッチ
は、第一の実施例においては、入力光ファイバーに対し
て直角に配置された横並びのＮ本の出力光ファイバが含
まれる。ミラーは入力光ファイバの軸上に位置してお
り、光信号を入力光ファイバから直角に配向させる反射
面を持っている。ミラーは、ミラーを入力光ファイバの
軸に沿って移動させ、入力光ファイバを出力光ファイバ
のいずれか１つと結合させることが出来る圧電アクチュ
エータに結合している。作動すると圧電アクチュエータ
はミラーを入力光ファイバの軸と事前に選択した出力光
ファイバの軸とが交さする位置へと直線的に移動させ
る。交さ位置にあるミラーは入力光ファイバからの光信
号を事前に選択した出力光ファイバへと反射させ、そし
て事前に選択した出力光ファイバからの信号を入力光フ
ァイバへと反射させる。ミラーを入力光ファイバの軸
と、次に結合させる出力光ファイバの軸とが交さする新
たな位置へと直線的に移動させることにより、入力光フ
ァイバを光学的に他の出力光ファイバに結合させること
が出来る。

【０００５】第二の実施例においては、Ｒｉｚａ等の光
スイッチは２本の入力光ファイバと２本の出力光ファイ
バを収容するように構成されている。光ファイバは
「Ｘ」型構成に配置されており、２本の出力光ファイバ
が構造の上部に位置し、２本の入力光ファイバが構造の
下部に位置するものである。この実施例においては、Ｒ
ｉｚａ等のスイッチは両面に反射面を持つ薄いミラーを
含んでいる。ミラーが「Ｘ」型構成の中心へと移動した
場合に下部左の光ファイバが上部左の光ファイバに結合
し、下部右の光ファイバが上部右の光ファイバに結合す
る状態（「反射状態」）となるように、ミラーを圧電ア
クチュエータにより光ファイバ間の光路内に配置するこ
とが出来る。しかし、ミラーが光路から除かれると、下
部左の光ファイバは上部右の光ファイバに結合し、下部
右の光ファイバは上部左の光ファイバに結合する状態
（「受動状態」）となる。

【０００６】Ｂｅｎｚｏｎｉによる米国特許第５、０４
２、８８９号もまた、光ファイバ間の光路を切り替える
為にミラーが利用される光スイッチについて記述したも
のである。実施例においては、Ｂｅｎｚｏｎｉの光スイ
ッチは、上述した「Ｘ」型構成に配置した４本の光ファ
イバを収容するように構成されたものである。Ｒｉｚａ
等の光スイッチと異なり、Ｂｅｎｚｏｎｉの光スイッチ
は圧電アクチュエータのかわりに電磁式の機構を利用し
てミラーを光ファイバ間の光路から出し入れする。電磁
式の機構は、機構とミラーとの間に引き付け合う磁力を
作り出すように作動する。ミラーの上部は、磁力が作ら
れた場合、電磁機構に引き付けられる強磁性の材料を含
む。電磁機構はミラーの上に位置し、機構が作動中はミ
ラーを持ち上げる。初期状態においては、ミラーは光路
の間に置かれており、４本の光ファイバは反射状態で結
合している。電磁機構が作動すると、引き付ける磁力に
よりミラーが持ち上がって光路からはずれ、光ファイバ
を受動状態にする。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】既知の光スイッチはそ
の意図した目的において申分なく働くものの、アクチュ
エータが相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）回路への
適合性を持てるように、連結するミラーを低動作電圧で
正確に位置決めできる小型アクチュエータを含んだ光ス
イッチが必要とされている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、受信した光ビ
ームの向きを所定の向きへと選択的に変えるように超小
型ミラーを機械的に旋回させる為の表面静電アクチュエ
ータを利用した、光ビームの向きを制御するシステム及
び方法である。一実施例においては、該システムは、数
多くの構成のうちの１つに配した複数の第一の光ファイ
バと複数の第二の光ファイバを光学的に結合させること
が可能な光スイッチである。静電アクチュエータ及び超
小型ミラーが光スイッチの切替機構を構成し、これらが
２本の光ファイバ間の光信号の向きを変えてその２本の
光ファイバが通信を行なえるようにするものである。

【０００９】一実施例においては、光スイッチは４ｘ４
配列の１６個の切替機構を含む。光スイッチは、光スイ
ッチの第一の側部に位置する４本の光ファイバの第一の
セットに接続している。光スイッチはまた、光スイッチ
の第一の側部に直交した光スイッチの第二の側部に位置
する４本の光学ファイバの第二のセットにも接続してい
る。第一及び第二のセットの光ファイバは、光スイッチ
の上面上に位置し、光スイッチの上面に概ね平行な軸を
持つ。光スイッチの各切替機構は光ファイバの第一のセ
ットと、光ファイバの第二のセットとの間に位置し、作
動中は、第一のセットの事前定義の光ファイバが第二の
セットの対応する光ファイバへと結合される。この実施
例においては、４個の切替機構を選択的に作動させるこ
とにより、第一のセットの光ファイバの各々を第二のセ
ットの特定の光ファイバへと光学的に結合することが出
来る。光ファイバの結合構成は、作動状態にあった切替
機構の１つ以上をオフし、それに対応する数の作動して
いなかった切替機構を所定の方法で作動させ、再度４つ
の切替機構を作動状態にすることにより変えることが出
来る。

【００１０】光ファイバの光学的結合は超小型ミラーを
非反射配向から反射配向へと旋回させることにより実現
される。非反射配向は超小型ミラーの反射面が光スイッ
チの上面に対して概ね平行となる超小型ミラーの配置で
ある。超小型ミラーが非反射配向にある場合、切替機構
を通って伝わるいずれの光信号も初期方向への伝搬を続
けることが出来る。反射配向とは、超小型ミラーの反射
面が光スイッチの上面に対して直角となる超小型ミラー
の配置である。この配向にある場合、超小型ミラーは切
替機構を通って伝わる光信号を反射し、これにより超小
型ミラー位置で交さする軸を持つ２本の光ファイバが光
学的に結合されることになる。

【００１１】各切替機構は、旋回可能の超小型ミラーと
表面静電アクチュエータを含む。静電アクチュエータは
固定子及び移動子を含む。移動子と固定子は狭い間隔で
離れており、移動子の底面は固定子の上面に向き合うよ
うに配向している。移動子は移動子支持体に取り付けら
れた複数の湾曲部を含むように構成されている。移動子
支持体は固定子の上面に固定されている。従って、移動
子は移動子支持体により物理的に固定子に取り付けられ
ている。しかしながら、移動子の湾曲部により移動子は
横に（例えば固定子の上面に平行方向に）移動させるこ
とが出来る。

【００１２】超小型ミラーもまた、非反射配向と反射配
向との間で旋回可能となる方法で固定子の上面に取り付
けられている。超小型ミラーは更に移動子にも機械的に
取り付けられている。超小型ミラーと移動子との機械的
接続により、超小型ミラーは移動子が横に移動した場合
に旋回するようになっている。移動子がデフォルト位置
にある場合、超小型ミラーは非反射配向にある。しか
し、移動子が横方向に事前定義の長さを移動すると、超
小型ミラーは旋回して反射配向となる。

【００１３】移動子及び固定子の対向する面には、移動
子を横方向に移動させる為の静電力を発生させる電極が
含まれている。電極は平行に並ぶ導電性材料の細片であ
る。移動子は、移動子の底面上に位置する第一の駆動電
極セットを含む。これらの電極は移動子の底面上に、電
極の長手方向が移動子の移動方向に直交するように配置
されている。固定子は固定子の上面上に位置する第二の
駆動電極セットを含む。第二の駆動電極セットもまた固
定子上に、これらの電極の長手方向が移動子の移動方向
に直交するように配置されている。第一及び第二のセッ
ト中の駆動電極の数は本発明においてあまり重要ではな
い。

【００１４】駆動電極セット間に作られる静電力を変化
させる為に、駆動電極は調整可能の電圧パターンを少な
くとも１つの駆動電極セットへと供給する１つ以上の電
圧源と電気的に結合している。一例をあげると、第一の
駆動電極セットを固定パターンの電圧を電極に供給する
電圧源に電気的に接続することが出来る。この例の場
合、第二の駆動電極セットを電圧源を含む超小型コント
ローラに電気的に接続すれば良い。超小型コントローラ
は電圧を第二の駆動電極セットに所定の電圧パターンで
供給するように作動する。しかしながら、超小型コント
ローラは第二の駆動電極セットのうちの幾つかに対して
異なる電圧を選択的に印加することにより電圧パターン
を変えることが出来る。電圧パターンの変化により移動
子と固定子との間の静電力が変わる。変えた電圧パター
ンを更に他の電圧パターンへと変えることにより、移動
子は更に移動する。

【００１５】移動子を横に移動させる為に利用可能な電
圧パターンシーケンスは複数ある。例えば、第一の駆動
電極セットの固定電圧パターンを５Ｖと０Ｖの交互のパ
ターンとし、第二の駆動電極セットのピッチを第一の駆
動電極セットのピッチよりも若干小さくして第一の駆動
電極セット中の電極６本毎に第二の駆動電極セットの電
極は約７本程度となるようにする。この事例において
は、第二の駆動電極セット上の初期電圧パターンを「５
０５０５５０」とする（５は＋５Ｖを、０は０Ｖを表わ
す）。次に第二の駆動電極セットへの電圧パターンを変
えて「５０５０５００」パターンとする。新たな電圧パ
ターンは初期電圧パターンで生じた静電力を変える。静
電力の変化により移動子は左方向に横移動することにな
る。移動子を更に移動させる為に電圧パターンを再度変
更して「５０５０５０５」パターンにする。この事例に
おける電圧パターンシーケンスでは、７本目毎の駆動電
極を５Ｖから０Ｖへ、或は０Ｖから５Ｖへと切り替える
ことが行われる。切り替えられる駆動電極は、以前に切
り替えられた駆動電極の右隣の電極である。このよう
に、移動子はデフォルト位置から左方向に移動するので
ある。

【００１６】一実施例においては、移動子及び固定子は
駆動電極を持つ同じ面に更に浮揚電極をも含む。移動子
はその底面に位置する第一の浮揚電極セットを含む。固
定子はその上面に位置する第二の浮揚電極セットを含
む。駆動電極と異なり、浮揚電極は、その長手方向が移
動子の移動方向に平行となるように配置されている。出
来れば移動子上の浮揚電極と、固定子上の浮揚電極は同
じピッチとし、移動子上の浮揚電極の位置が固定子上の
浮揚電極の位置に縦に整合するようになっていることが
望ましい。これらの浮揚電極は、それらに固定された高
低交互の電圧パターンを提供する２つ以上の電圧源へと
電気的に接続している。固定パターンは、高電圧の移動
子浮揚電極が高電圧の固定子浮揚電極と縦に位置が整合
する状態となるように浮揚電極へと印加され、これによ
り２本の浮揚電極間に反発しあう静電力を生じるように
なっている。しかしながら、移動子の浮揚電極に印加さ
れる高電圧は固定子の浮揚電極に印加される高電圧と等
しい必要はない。例えば、固定子の浮揚電極への電圧パ
ターンを５Ｖと０Ｖの交互のパターンとし、そして移動
子の浮揚電極への電圧パターンを５Ｖと０Ｖの交互のシ
ーケンスとすることも出来る。この事例においては、固
定子の５Ｖの浮揚電極は、移動子の５Ｖの浮揚電極と縦
に位置が整合した状態にある。浮揚電極は移動子の移動
方向に対して平行である為、浮揚電極は移動子が横移動
してもそれらの整合性は維持される。移動子と固定子と
の間に浮揚電極により生じた反発性の静電力は、移動子
が横移動した場合に駆動電極により生じる引力を打ち消
すものである。

【００１７】切替機構の第一の実施例においては、移動
子はその中心付近に位置する開口を含む。開口はその中
に超小型ミラーを配置するに充分な大きさを持つ。移動
子が横に移動するに従い、超小型ミラーは移動子の開口
から旋回して出、反射配向となる。切替機構の第二の実
施例においては、超小型ミラーは移動子の前に位置して
いる。いずれの実施例においても、超小型ミラーは、移
動子が横に移動した場合に超小型ミラーを旋回させる２
本の作動腕により移動子に取り付けられている。

【００１８】本発明の切替機構は光学的切り替え処理に
非常に適したものではあるが、この切替機構を他のアプ
リケーションにおいて利用することも可能である。切替
機構の超小型ミラーは移動子の短距離の位置移動毎に増
分的に旋回させるように出来る。この結果、この切替機
構により１つの光線を複数の異なる行き先に反射させる
ことが可能である。従って切替機構はビーム制御機構と
して機能させる他のシステムに利用することも出来る。
例えば、切替機構を、信号ビームをレシーバにロックさ
せたり、レーザービームをＵＰＣ走査の為に散乱させた
り、或はデマルチプレクシングの為に光信号の向きを制
御したりする為に利用することが出来る。

【００１９】本発明の利点は、静電アクチュエータ及び
超小型ミラーのこの構成により、切替機構を超小型機械
として製造出来るところにある。更に、静電アクチュエ
ータの動作電圧は低く、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭ
ＯＳ）回路にも適合性を持つのである。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、本発明に基づ
く光スイッチ１０の一例が示されている。光スイッチ１
０は光ファイバ１２、１４、１６及び１８を光ファイバ
２０、２２、２４及び２６へと選択的に結合させ、光フ
ァイバ１２−１８の各々が光ファイバ２０−２６のうち
のいずれか１つと通信を行うように作動する。光ファイ
バ１２−２６は単方向型の光ファイバでも相方向型の光
ファイバでも良い。光ファイバ１２−２６の種類は本発
明において重要ではない。

【００２１】光スイッチ１０は、作動時には光信号の向
きを変えることが出来る複数の切替機構２８を含む。光
スイッチ中の切替機構の正確な数は、光スイッチにより
結合される光ファイバの数、及び光スイッチに可能の結
合構成の数により変えることが出来る。図１に示すよう
に、光スイッチは４ｘ４の配列で１６個の切替機構を含
んでいる。各切替機構は、光ファイバ１２−１８の１つ
からの光信号を光ファイバ２０−２６の１つへと反射さ
せる為にＸＹ平面に対して垂直に配置（「反射配向」）
することが可能な超小型ミラー３０を含む。超小型ミラ
ーは切替機構が作動すると反射配向となる。作動が停止
すると超小型ミラーはＸＹ平面に対して概ね平行な配置
（「非反射配向」）となり、光信号は屈折させられるこ
となく切替機構を通って伝送される。選択的に４個の切
替機構を作動させることにより、光ファイバ１２−１８
の各々を光ファイバ２０−２６のうちの特定の光ファイ
バへ結合させることが出来る。

【００２２】図１において、作動状態にある４個の切替
機構２８は太線で識別出来るようになっており、これら
は超小型ミラー３０が反射配向にあることを表わしてい
る。作動する切替機構の各々は、その機構と横向きに位
置が整合した光ファイバ１２−１８の１つを、その機構
と縦に位置が整合した光ファイバ２０−２６の１つに光
学的に結合させる。作動状態の切替機構は、光ファイバ
１２、１４、１６及び１８を、それぞれ光ファイバ２
６、２２、２４及び２０に結合させる為に選択したもの
である。

【００２３】光スイッチ１０は更に、各光ファイバ１２
−２６と光スイッチとの間に配置されたレンズ３２をも
含んでいる。レンズは光ファイバ１２−２６を出た光信
号を集光するように、そして光信号が光ファイバ１２−
２６へと入る前にそれを再集光するように働く。レンズ
は光スイッチの処理においてあまり重要ではない。

【００２４】次に図２を見ると、第一の実施例に基づく
光スイッチ１０の切替機構２８が描かれている。切替機
構は固定子３６に取り付けられた移動子３４及び超小型
ミラー３０を含む。移動子及び固定子はシリコン製のも
ので良い。超小型ミラーもまた、反射面にＡｕ層を持つ
シリコン製のもので良い。移動子は８個の移動子支持体
３８により固定子に取り付けられている。移動子支持体
は固定子の上面及び移動子のＥ字型湾曲部４０の１つに
固定されている。湾曲部により移動子はＸ方向に移動出
来るようになっている一方で、固定子は固定状態に保た
れる。例えば、湾曲部は厚さ２μｍ及び高さ１００μｍ
のものでも良い。

【００２５】超小型ミラーは、旋回軸片４２（図２に示
さず）により固定子に取り付けられており、旋回軸片に
固定された超小型ミラーの１辺を中心に回転出来るよう
になっている。旋回軸片は窒化珪素（ＳｉＮ）の薄膜で
も良い。旋回軸片を形成する為に利用する材料は本発明
において重要ではない。移動子３４は、超小型ミラーが
非反射配向（例えば図２に示したような配向）から、反
射配向（例えば超小型ミラーがＹＺ平面に対して平行と
なる垂直配向）へと旋回するに充分なスペースを提供し
得る開口４４を含む。超小型ミラーは図３に示すように
移動子にも取り付けられている。超小型ミラーの移動子
への物理的接続により、超小型ミラーは移動子の横移動
によって旋回可能となる。

【００２６】移動子３４及び固定子３６が、超小型ミラ
ー３０を旋回させて反射配向又は非反射配向のいずれか
とする表面静電アクチュエータを形成する。移動子３４
及び固定子３６はいずれも電極（図６及び図７）を有
し、これらは移動子及び固定子が対向する面上に位置し
ている。静電アクチュエータが作動すると、移動子及び
固定子の電極に電圧を印加することにより生じた静電力
を制御して移動子を固定子に対してＸ方向に移動させる
ことが出来る。移動子の横移動により超小型ミラーが非
反射配向から反射配向へと旋回する。作動停止時には、
移動子は−Ｘ方向に移動して元の位置に戻るように作ら
れている。この移動子の逆移動により超小型ミラーは反
射配向から非反射配向へと旋回する。超小型ミラーの旋
回については後により詳細を説明する。

【００２７】図３から図７には、切替機構２８の様々な
側面からの図が示されている。図３は切替機構の上面図
である。図３には移動子３４が横移動した場合に超小型
ミラー３０を旋回させる作動腕４６が示されている。図
４及び図５は切替機構の断面図である。図４及び図５の
断面図の切断位置は図３にそれぞれ、４−４及び５−５
で示した。図４において、４つの浮揚電極セット４８
Ａ、５０Ａ、４８Ｂ及び５０Ｂが描かれている。浮揚電
極４８Ａ及び５０Ａは移動子３４の底面に取り付けられ
ており、浮揚電極４８Ｂ及び５０Ｂは固定子３６の上面
に取り付けられている。浮揚電極の各々は、導電性材料
の細片であり、セット中の他の浮揚電極と平行に配され
ている。切替機構に含まれる浮揚電極の実際の数は本発
明においてはあまり重要ではない。これらの電極は移動
子の横移動に対して寄与することのない静電力を生じ
る。かわりにこれらの電極は移動子３４及び固定子３６
の対向面に対して直角の「浮揚」力を提供するように作
動するのである。浮揚電極４８Ａ及び４８Ｂは第一の反
発力セットを発生させ、浮揚電極５０Ａ及び５０Ｂは第
二の反発力セットを発生させる。これらの反発力は移動
子と固定子の接近に対抗するものである。図４にはま
た、超小型ミラー３０の反射層５２及びミラー基板５４
が示されている。ミラー基板の一部は、超小型ミラーを
固定子に固定する旋回軸片４２により視界が遮られてい
る。視界が遮られたミラー基板の表面下部は図４におい
ては点線で描かれている。

【００２８】図５は切替機構２８の第二の断面図であ
る。単純化する為に図５においては作動腕４６を図示し
ていない。この図においては、ミラー３０の一側面が明
確に示されており、超小型ミラーの反射層５２及びミラ
ー基板５４が描かれている。更に、超小型ミラーを固定
子３６へと接続する旋回軸片４２が１つの構成例として
描かれている。旋回軸片４２のこの例は「Ｌ」字型構成
であり、旋回軸片の水平部分は固定子に取り付けられ、
旋回軸片の上部は超小型ミラーに取り付けられている。
旋回軸片の他の構成には、旋回軸片の水平部分を超小型
ミラーの下ではなく前に配し、そして／或は旋回軸片の
上部の取付け部分を超小型ミラーの底面に配するといっ
た構成も含まれる。図５に示される超小型ミラーは非反
射配向に位置している。この配向においては、超小型ミ
ラーは移動子３４の上面と同一平面にあり、従って固定
子の上面とは平行である。

【００２９】図５には更に２セットの駆動電極５６Ａ及
び５８Ａと、２セットの固定子電極５６Ｂ及び５８Ｂが
描かれている。駆動電極５６Ａ及び５８Ａは、移動子３
４の底面にあり、駆動電極５６Ｂ及び５８Ｂは固定子３
６の上面に位置する。これらの駆動電極は移動子３４を
横方向に移動させる静電力を生じ、これにより超小型ミ
ラー３０が旋回する。駆動電極による静電力の発生につ
いては後に説明する。各駆動電極は導電性の細片であ
り、セット中の他の駆動電極に対して平行に配されてい
る。

【００３０】実施例においては、移動子電極４８Ａ、５
０Ａ、５６Ａ及び５８Ａと移動子３４との間に絶縁材料
の薄膜（図示せず）が設けられている。同様に、固定子
電極４８Ｂ、５０Ｂ、５６Ｂ及び５８Ｂと固定子３６と
の間にももう１つの絶縁材料の薄膜（図示せず）が設け
られている。これらの層は、特定の電極にかけられた電
荷が固定子又は移動子を介して他の電極へと逃げないよ
うに各電極を絶縁している。

【００３１】図６を見ると、固定子３６の上面が示され
ている。固定子の電極４８Ｂ、５０Ｂ、５６Ｂ及び５８
Ｂに対する移動子３４の位置を示す為に固定子３６の面
上に移動子３４を点線で描いた。図７においては、移動
子３４の底面が示されている。移動子電極４８Ａ、５０
Ａ、５６Ａ及び５８Ａは、固定子電極４８Ｂ、５０Ｂ、
５６Ｂ及び５８Ｂの鏡像の位置に配されている。従っ
て、切替機構２８において移動子電極４８Ａ、５０Ａ、
５６Ａ及び５８Ａは、それぞれ固定子電極４８Ｂ、５０
Ｂ、５６Ｂ及び５８Ｂの真上に位置することになる。

【００３２】移動子３４を横方向に移動させる静電力は
移動子駆動電極５６Ａ、５８Ａ及び固定子駆動電極５６
Ｂ、５８Ｂにより発生する。対向する駆動電極５６Ａと
５６Ｂとの間の静電力は、これらの電極に異なる電圧を
印加することにより生じる。駆動電極間の静電力を変化
させることにより、移動子３４を所定の方向に移動させ
ることが出来る。移動子３４を横方向に移動させるに最
適な静電力を確実に発生させる為に、移動子駆動電極５
６Ａ及び５８Ａの反復距離と、固定子駆動電極５６Ｂ及
び５８Ｂと移動子駆動電極５６Ａ及び５８Ｂとの間のギ
ャップ距離との比が特定の範囲内に保たれていることが
望ましい。反復距離とは、移動子駆動電極５６Ａ又は５
８Ａの特定電圧に保たれた１電極の中心から、移動子駆
動電極５６Ａ又は５８の略同じ電圧に保たれた最も近い
電極の中心までの距離を言う。駆動電極５６Ａ又は５８
Ａの１本おきの電極が同じ電圧に保たれる実施例におい
ては、間隔が一定であると想定した場合、反復距離は移
動子駆動電極５６Ａ及び５８Ａの中心から中心までの間
隔を２倍したものとなる。Ｙ方向への力を小さく抑える
為に、反復距離を固定子駆動電極５６Ｂ及び５８Ｂ、と
移動子駆動電極５６Ａ及び５８Ａとの間の距離で割った
ものが約１６よりも小さいことが望ましい。

【００３３】静電力を発生させ、変化させる為に駆動電
極に電圧を印加する方法は数多く存在する。次に図８、
図９及び図１０を参照しつつ、移動子３４を移動させる
為に駆動電極に電圧を印加して駆動電極５６Ａ及び５６
Ｂ間、そして５８Ａ及び５８Ｂ間に静電力を発生・変化
させる方法の一例を以下に説明する。図８に移動子３４
及び固定子３６の部分的断面図を示す。移動子は、電圧
源７４又は７６のいずれかに交互に電気結合する複数の
移動子電極６０、６２、６４、６６、６８、７０及び７
２を持つものとして描かれている。これらの移動子電極
は電極５６Ａ又は５８Ａを表わすものである。電圧源７
４は＋５Ｖの定電圧を電極６２、６６及び７０に供給す
る一方で、電圧源７６は０Ｖの定電圧を電極６０、６
４、６８及び７２に供給する。固定子３６はコントロー
ラ１１２に結合する複数の固定子電極７８、８０、８
２、８４、８６、８８、９０、９２、９４、９６、９
８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８及び１１
０を持つものとして描かれている。コントローラ１１２
は０Ｖ又は＋５Ｖのいずれかを選択的に固定子電極７８
−１１０へと供給している。移動子電極６０−７２の間
隔は、固定子電極が約７本配置される同じ特定の長さＬ
中に約６本の移動子電極が配置されるような間隔となっ
ている。固定子は移動子が横移動する間も不動に保たれ
る為に左端の固定子電極９４は基準点Ｘ_refに指定され
る。

【００３４】まず、図８に示すようにコントローラ１１
２が５Ｖを固定子電極８０、８４、８８、９０、９４、
９８、１０２、１０４及び１０８へと印加する。５Ｖを
供給された電極は識別できるように網がけで表示されて
いる。移動子３４をＸ方向（例えば左方向）に移動させ
るには、コントローラ１１２により７本目毎の固定子電
極の元々の０Ｖ又は５Ｖの電圧を０Ｖ又は５Ｖの他方の
電圧へと切り替える。この事例の方法においては、図９
に示すように固定子電極９０及び１０４が５Ｖから０Ｖ
へと切り替えられる。この変化により、移動子をＸ方向
に増分的に移動させる静電力が移動子３４にかかること
になる。次に、前回切り替えられた固定子電極９０及び
１０４の右隣の電極である７本目毎の固定子電極７８、
９２及び１０６が切り替えられて更に移動子をＸ方向に
移動させる。固定子電極７８、９２及び１０６はコント
ローラ１１２により０Ｖから５Ｖに切り替えれられる。
この結果得られる電圧パターンを図１０に示す。前回の
変化と同様に、この固定子電極７８−１１０の電圧パタ
ーンにおける変化も、移動子をＸ方向に増分的に移動さ
せるのである。このように連続して固定子電極を７本目
毎に切り替えることにより、移動子は更にＸ方向に移動
することになる。しかしながら、移動子が湾曲部４０及
び移動子支持体３８で物理的に固定子３６に取り付けら
れているという事実により、移動子の初期位置からの合
計移動距離には限界がある。

【００３５】可動移動子３４に横向きの力を加える為の
駆動電極及び印加電圧の他の構成も可能である。上述し
た電圧印加法は、第一の電極セットが２×ｎ個の電極群
から構成され、第二の電極セットが２×ｎ±１個の電極
群から構成された電極群に直接的に拡張して適用するこ
とが出来る。上記の方法同様、交互の電圧パターンが第
一の電極セットに印加され、基本的に交互の電圧パター
ンが第二の電極セットに印加される。第二の電極セット
は奇数個の電極から成る群で構成される為に、各群中の
２つの電極は、それらに最も近い電極の１つと同じ電圧
を持つことになる。上述の方法と同様に、移動子の移動
は最も近い電極と同じ電圧を持つ電極の電圧を切り替え
ることにより生じる。

【００３６】本発明には他の静電表面駆動手法も適用可
能である。その一例がＨｉｇｕｃｈｉ等による米国特許
第５、４４８、１２４号に記述されている。この場合、
第一及び第二の駆動電極セットのピッチは似ており、三
相時変交流電圧が第一及び第二両方の駆動電極セットに
印加される。移動子の位置は第一及び第二の電極セット
に印加される三相交流信号間の位相差を変化させること
により制御される。

【００３７】移動子３４の固定子３６からの間隔を維持
する為の浮揚力として作用する反発力は移動子の浮揚電
極４８Ａ、５０Ａ及び固定子の浮揚電極４８Ｂ、５０Ｂ
によって発生する。出来れば移動子の浮揚電極４８Ａ、
５０Ａ及び固定子の浮揚電極４８Ｂ、５０Ｂは、移動子
電極４８Ａ、５０Ａの各々が固定子電極４８Ｂ、５０Ｂ
の１つの直上に来るように同じピッチを持ったものが好
ましい。移動子電極とそれに対向する固定子電極に同様
の電圧が印加された場合、それらの間には反発力が生じ
る。電極４８Ａ、４８Ｂ、５０Ａ及び５０Ｂの長手方向
はＸ軸に平行である為、移動子電極４８Ａ、５０Ａと固
定子電極４８Ｂ、５０Ｂとの位置整合性は移動子のＸ方
向の位置移動が起きても変化することはない。従って、
移動子及び固定子間の反発力は移動子の位置移動を通し
て概ね一定している。例えば、反発力を生じる為に浮揚
電極４８Ａ、４８Ｂ、５０Ａ及び５０Ｂに０Ｖと５Ｖの
交互の電圧パターンを印加することが出来る。しかしな
がら、浮揚電極に他の高低電圧を印加することも可能で
ある。事実、移動子の浮揚電極に印加する高低の電圧
は、固定子の浮揚電極に印加する電圧と等しい必要はな
い。

【００３８】上記したように、移動子３４の横移動によ
り超小型ミラー３０が非反射配向から反射配向へと位置
決めされる。以下に図１１、図１２及び図１３を参照し
ながら超小型ミラーの位置決め手順を説明する。図１１
−図１３は切替機構２８の様々な断面図であり、移動子
の横移動に伴う超小型ミラーの旋回を描いたものであ
る。図１１−図１３の視点は図５のそれと同じである。
破線は現在の視点からでは見えない移動子の部分を表わ
している。作動腕４６は位置１１４において超小型ミラ
ーに、更に位置１１６において移動子３４に取り付けら
れている。作動腕は出来れば柔軟性のフィルムにより超
小型ミラー及び移動子３４へと取り付けられ、これによ
り作動腕が位置１１４及び１１６を中心に回転できるよ
うになっていることが望ましい。単純化した為に電極５
６Ａ、５６Ｂ、５８Ａ及び５８Ｂは図１１−図１３には
示していない。更に、超小型ミラー３０の反射層５２及
びミラー基板５４も図示していない。

【００３９】図１１において、移動子３４は初期位置に
ある。初期位置とは、移動子と固定子３６との間に静電
力が生じていない場合の移動子の停止位置である。初期
位置においては、移動子の内面１１８は固定子の基準線
１２０の真上に位置している。図８に示したように電圧
を第一の電圧パターンで電極５６Ａ、５６Ｂ、５８Ａお
よび５８Ｂに印加することにより静電力が最初に生じる
と、移動子はＸ軸に沿っていずれかの方向に平衡状態に
達するまでわずかに移動する。図９および図１０に示し
たように電圧パターンが変化すると、Ｘ軸に沿った最終
的静電力が移動子を左へと移動させる。作動腕４６は位
置１１６において移動子に取り付けられている為にＸ方
向に押しやられる。作動腕の移動は超小型ミラーを矢印
１２２の方向に旋回させるトルクを生じるが、これは超
小型ミラーが位置１１４において作動腕に、更に旋回軸
片４２により固定子３６に取り付けられているという事
実による。

【００４０】図１２においては、移動子３４は、移動子
３４の内面１１８が固定子３６上の基準線１２４の上に
至るまでに移動している。基準線１２０から１２４まで
の距離の移動子の移動により、図１２に示されるように
超小型ミラー３０はかなり旋回している。図１３におい
ては、超小型ミラーは直立位置（例えば反射配向）にま
で旋回した状態である。加えて移動子はその内面１１８
がここでは固定子上の基準線１２６の上に至るまでに更
に移動している。超小型ミラーはこれでＸ軸に沿って伝
わる光信号を反射する状態になった。

【００４１】超小型ミラー３０は、移動子３４を−Ｘ方
向に移動させることにより、図１１に示すように移動子
３４の内面１１８が固定子３６上の基準線１２０上に来
た状態の非反射配向へと増分的に戻すことが出来る。図
８から図１０に示した電圧パターンシーケンスを逆に固
定子の駆動電極５６Ｂ、５８Ｂへと印加することによ
り、移動子を−Ｘ方向に移動させることが出来る。他の
操作法においては、駆動電極５６Ａ、５６Ｂ、５８Ａお
よび５８Ｂへと印加される電圧を断ち、移動子の横移動
を生じていた静電力を排除しても良い。この静電力がな
くなると、移動子の湾曲部４０が通常状態に戻り、これ
が移動子を横移動させて初期位置へと戻す。

【００４２】図１４を見ると、一実施例に基づく作動腕
４６の詳細図が示されている。作動腕４６は、薄く柔軟
なフィルム１２８及び１３０により超小型ミラー３０及
び移動子３４に取り付けられている（図１４には示さ
ず）。柔軟性フィルムはＳｉＮから作られたものでも良
い。柔軟性フィルムの材料は、本発明においてあまり重
要ではない。フィルム１２８は作動腕４６と、超小型ミ
ラーに接続する突起部材１３２とに取り付けられてい
る。フィルム１３０は作動腕と移動子に接続する突起部
材１３４とに取り付けられている。フィルム１２８及び
１３０により、作動腕が突起部材１３２及び１３４を中
心に回転すると超小型ミラーが旋回するように出来る。

【００４３】図１５においては、第二の実施例に基づく
光スイッチ１０の切替機構１３６が示されている。図１
５における同様の部品には図２と同じ符号を使用した。
切替機構１３６は固定子１３８、移動子１４０及び超小
型ミラー３０を含む。移動子及び固定子はシリコン製の
ものでも良い。切替機構２８と同様、切替機構１３６も
また、移動子を固定子に対してＸ軸に沿って横移動させ
ることにより超小型ミラー３０を非反射配向から反射配
向へと旋回させるように作動するものである。

【００４４】超小型ミラー３０は、それを中心として超
小型ミラーが旋回出来るようにした旋回軸片４２により
固定子１３８へと取り付けられる。移動子１４０は移動
子支持体１４４に取り付けられた湾曲部１４２を含む。
移動子支持体１４４は固定子に固定されている。しかし
湾曲部は、移動子が静電力により横に移動した時に曲が
ることにより、移動子のＸ軸に沿った移動を可能にして
いる。超小型ミラー及び移動子は一対の作動腕１４６に
より機械的に結合している。移動子が横に移動した場
合、作動腕は超小型ミラーに異なる配向へと旋回するよ
うな力を加える。この作動腕は図１４に示した切替機構
２８の作動腕４６と同様の方法で超小型ミラー及び移動
子に取り付けられたものでも良い。唯一の大きな違い
は、作動腕が同じ側面で超小型ミラー３０及び移動子１
４０に取り付けられている点である。この違いは作動腕
１４６が超小型ミラー３０を反射配向と非反射配向との
間で旋回させるという動作に変化をもたらすものではな
い。

【００４５】切替機構２８の電極４８Ａ、４８Ｂ、５０
Ａ、５０Ｂ、５６Ａ、５６Ｂ、５８Ａ及び５８Ｂと同様
に、移動子１４０及び固定子１３８も位置移動及び浮揚
の為の静電力を発生させる電極セットを含んでいる。図
１６に固定子１３８の上面図を示す。固定子は固定子電
極セット１４８Ｂ、１５０Ｂ及び１５２Ｂを含んでい
る。移動子の固定子電極１４８Ｂ、１５０Ｂ及び１５２
Ｂに対する位置を示す為に、固定子１３８の面上に破線
で移動子１４０の輪郭を描いた。図１７には移動子１４
０の底面を示した。移動子は移動子電極セット１４８
Ａ、１５０Ａ及び１５２Ａを含む。移動子電極１４８
Ａ、１５０Ａ及び１５２Ａは、移動子が固定子上の初期
位置にある場合、固定子電極１４８Ｂ、１５０Ｂ及び１
５２Ｂの直上にそれぞれ位置する。移動子電極１４８Ａ
及び１５２Ａと固定子電極１４８Ｂ及び１５２Ｂとは移
動子の横移動の際の引力を打ち消す為の反発力を発生さ
せる浮揚電極である。移動子電極１５０Ａ及び固定子電
極１５０Ｂは移動子の横移動を起こす静電力を発生させ
る。

【００４６】動作時は、電極１４８Ａ、１４８Ｂ、１５
０Ａ、１５０Ｂ、１５２Ａ及び１５２Ｂへと電圧が印加
される。浮揚力を生じる為に電極１４８Ａ、１４８Ｂ、
１５２Ａ及び１５２Ｂには固定電圧が印加される一方
で、電極１５０Ａ及び１５０Ｂに印加される電圧は、移
動子１４０を横移動させる静電力を生じる為に選択的に
変化させる。電極１４８Ａ、１４８Ｂ、１５２Ａ及び１
５２Ｂの固定電圧パターンは、５Ｖと０Ｖの電圧を交互
に印加した切替機構２８の電極４８Ａ、４８Ｂ、５０Ａ
及び５０Ｂの固定電圧パターンと同じものでも良い。縦
に位置が整合している移動子電極１４８Ａ、１５２Ａと
固定子電極１４８Ｂ、１５２Ｂの各々に同じ電圧を印加
してその間に反発力を生じさせる。移動子１４０を横移
動させる為に電極１５０Ａ及び１５０Ｂに印加される初
期電圧パターン及びその後の電圧パターンは図８から図
１０に示した切替機構２８の電極５６Ａ、５６Ｂ、５８
Ａ及び５８Ｂに印加した電圧パターンと同じものでも良
い。

【００４７】電極１５０Ａ及び１５０Ｂ間の静電力の変
化により移動子１４０が横移動すると、作動腕１４６も
また横に移動するが、これは作動腕が物理的に移動子に
取り付けられている為である。作動腕の横移動により、
図１１−図１３で説明した切替機構２８の作動腕４６と
同様のしくみで超小型ミラー３０が旋回する。

【００４８】切替機構２８及び１３６は、機構の全体的
な動作に影響を与えること無く構造的に変更することが
出来る。例えば、ミラーの旋回機構（例えば旋回軸片４
２）を図１８に示すように変えても良い。このミラーの
旋回機構の変更形態においては、旋回軸片１５４はミラ
ー３０の側面や底面ではなく、その上面に取り付けられ
ている。旋回軸片１５４はまた、固定子３６に固定され
た支持体１５６にも取り付けられている。旋回軸片１５
４により、超小型ミラーは点線のミラー輪郭で示した反
射配向へと旋回することが出来る。この旋回軸片１５４
及び支持体を切替機構２８に使用した場合、支持体は移
動子３４の開口４４の内側の位置に来るように、固定子
上に配置されることになる。

【００４９】切替機構２８及び１３６を光スイッチ１０
の部品として説明してきたが、切替機構２８及び１３６
の他のアプリケーションも企図される。いずれの機構に
おいても、移動子３４又は１４０の短距離の横移動によ
って超小型ミラー３０を増分的に旋回させることが可能
である。従って、これらの切替機構により光線を複数の
異なる方向へと反射させることが可能なのである。この
特徴により、切替機構を信号ビーム制御装置として機能
させることも可能である。たとえば、切替機構を利用し
て信号ビームをレシーバにロックしたり、ＵＰＣ走査の
為にレーザービームを散乱させたり、或はデマルチプレ
クシングの為に光信号の向きを制御したりすることが可
能である。

【００５０】図１９を参照しつつ、本発明に基づく切替
機構を利用して光ビーム制御を行う方法を説明する。ス
テップ１５８において、切替機構の移動子と固定子との
間に駆動静電力が生成される。移動子及び固定子が静電
アクチュエータを構成する。次にステップ１６０におい
ては移動子と固定子の対向面に対して直角の反発静電力
が生成される。反発力は移動子と固定子との間に生じた
引力を打ち消すように作用する。ステップ１６２におい
ては、駆動静電力を変化させることにより、移動子を横
方向に移動させる。すると切替機構の超小型ミラーはス
テップ１６４において、移動した移動子により選択的に
旋回させられて非反射配向から反射配向となる。移動子
は出来れば物理的に超小型ミラーと結合しており、移動
子の横移動が超小型ミラーを機械的に旋回させるように
なっていることが望ましい。ステップ１６６において、
切替機構は第一の光ファイバからの光信号を受信する。
光信号は超小型ミラーに向かって伝わる。ステップ１６
８において、光信号は超小型ミラーにより反射してこれ
により光信号は第二の光ファイバへと向きを変えられ
る。

【００５１】本発明の広汎な応用に鑑み、以下に本発明
の実施態様の一端を例示する。 （実施態様１）光ビームの向きを第一の方向から第二の
方向へと変える為の反射面（５２）を持つ反射素子（３
０）と前記反射素子を前記光ビームの経路内で選択的に
操作する為に、前記反射素子に作用的に結合する表面静
電アクチュエータ（３４及び３６：１３８及び１４０）
とを備えた、光ビームの向きを制御する為の光超小型機
械（２８：１３６）であって、前記表面静電アクチュエ
ータが、静電力に応じて前記静電アクチュエータの固定
部材（３６、１３８）に対して位置を移動させることが
出来る可動部材（３４、１４０）を含み、前記可動部材
が第一の複数の電極（５６Ａ及び５８Ａ：１５０Ａ）を
前記可動部材の第一の面に有し、前記固定部材が第二の
複数の電極（５６Ｂ及び５８Ｂ：１５０Ｂ）を、前記可
動部材の前記第一の面と対向する前記固定部材の第二の
面上に有し、前記第一及び第二の複数の前記電極が、前
記可動部材を前記第一及び第二の面に対して概ね平行な
方向に横移動させる為の前記静電力を発生させるように
構成されており、前記反射素子が前記光ビームの前記経
路において前記可動部材の移動により選択的に操作され
るように、前記可動部材が前記反射素子に機械的に取り
付けられていることを特徴とする光超小型機械（２８：
１３６）。

【００５２】（実施態様２）前記反射素子（３０）が、
前記表面静電アクチュエータ（３４及び３６：１３８及
び１４０）により少なくとも通常配向（１２０）及び反
射配向（１２６）へと旋回可能なように構成されてお
り、前記反射素子が前記反射配向に位置する場合は前記
光ビームが前記第二の方向へと向きを変えられることを
特徴とする実施態様１に記載の光超小型機械。

【００５３】（実施態様３）前記反射素子（３０）が、
前記反射素子の前記反射面（５２）が前記光ビームの伝
搬経路に概ね平行となっている初期配向と、前記反射素
子の前記反射面が前記光ビームの前記伝搬経路に概ね垂
直である最終配向との間で旋回することを特徴とし、前
記初期配向が前記通常配向（１２０）であり、前記最終
配向が前記反射配向（１２６）であることを特徴とする
実施態様２に記載の光超小型機械。

【００５４】（実施態様４）前記第一の複数の前記電極
に関わる反復距離を前記第一の複数の前記電極と前記第
二の複数の前記電極（５６Ｂ及び５８Ｂ：１５０Ｂ）と
の間のギャップ距離で割ったものが約１６未満となるよ
うに、前記第一の複数の前記電極（５６Ａ及び５８Ｂ：
１５０Ａ）が前記可動部材（３４：１４０）の前記第一
の面上に配置されたことを特徴とする実施態様１〜実施
態様３のいずれかに記載の光超小型機械。

【００５５】（実施態様５）前記可動部材（３４：１４
０）の前記第一の面上に第一の複数の浮揚電極（４８Ａ
及び５０Ａ：１４８Ａ及び１５２Ａ）備え、前記固定部
材（３６：１３８）の前記第二の面上に第二の複数の浮
揚電極（４８Ｂ及び５０Ｂ：１４８Ｂ及び１５２Ｂ）を
更に備え、前記浮揚電極が、前記可動部材と前記固定部
材との間に反発する静電力を発生するように構成された
ことを特徴とする実施態様１から実施態様４のいずれか
に記載の光超小型機械。

【００５６】（実施態様６）表面静電アクチュエータ
（３４及び３６：１３８及び１４０）を利用して光ビー
ムの向きを制御する方法であって；光ビームを受光する
ステップ（１６６）と；前記表面静電アクチュエータの
可動部材（３４：１４０）を、前記表面静電アクチュエ
ータの固定部材（３６：１３８）に向いた前記可動部材
の面に対して概ね平行な方向に移動させるステップ（１
６２）と；前記表面静電アクチュエータの前記可動部材
の移動に呼応して、反射素子（３０）を前記光ビームの
経路内において選択的に操作するステップと；そして前
記光ビームを前記反射素子から、前記反射素子の前記選
択的操作により少なくとも部分的に定義された行き先へ
と反射することにより、前記光ビームの向きを変えるス
テップ（１６８）とを含む光ビームの制御方法。

【００５７】（実施態様７）前記反射素子（３０）を選
択的に操作する前記ステップが、前記表面静電アクチュ
エータ（３４及び３６：１３８及び１４０）により反射
素子を特定の配向（１２４及び１２６）へと選択的に旋
回させるステップ（１６４）を含むことを特徴とする実
施態様６に記載の光ビームの制御方法。

【００５８】（実施態様８）前記反射素子（３０）を選
択的に旋回させる前記ステップ（１６４）が、前記反射
素子が前記可動部材（３４：１４０）の前記面に対して
事前定義の角度を持つように前記反射素子を増分的に旋
回させるステップを含み、前記事前定義の角度が前記反
射素子の前記特定の配向（１２０、１２４及び１２６）
を画定することを特徴とする実施態様７に記載の光ビー
ムの制御方法。

【００５９】（実施態様９）前記光ビームの向きを前記
行き先へと変えるステップ（１６８）が、前記光ビーム
の向きを複数の導波路（１２、１４、１６、１８、２
０、２２、２４及び２６）のうちの１つへと変えるステ
ップであって、前記光ビームが光信号であることを特徴
とする実施態様６、７又は８に記載の方法。

【００６０】（実施態様１０）前記静電アクチュエータ
（３４及び３６：１３８及び１４０）の前記可動部材
（３４：１４０）と前記固定部材（３６：１３８）との
間に生じた引力を相殺する為に、前記可動部材及び前記
固定部材の前記対向する面に対して概ね直角の反発性の
静電力を発生するステップ（１６０）を更に含むことを
特徴とした実施態様６から実施態様９のいずれかに記載
の光ビームの制御方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく複数の切替機構を有する光スイ
ッチの概略図である。

【図２】本発明の第一の実施例に基づく切替機構の遠近
図である。

【図３】図２の切替機構の上面図である。

【図４】図２の切替機構の第一の断面図である。

【図５】図２の切替機構の第二の断面図である。

【図６】図２の切替機構の固定子の上面図であり、固定
子上面にある固定子電極の構成を描いたものである。

【図７】図２の切替機構の移動子の底面の図であり、移
動子の底面上にある移動子電極の構成を描いたものであ
る。

【図８】図２の切替機構の断面図であり、移動子の横方
向への移動を生じる、固定子電極の電圧パターン変化を
描いたものである。

【図９】図２の切替機構の断面図であり、移動子の横方
向への移動を生じる、固定子電極の電圧パターン変化を
描いたものである。

【図１０】図２の切替機構の断面図であり、移動子の横
方向への移動を生じる、固定子電極の電圧パターン変化
を描いたものである。

【図１１】図２の切替機構の断面図であり、移動子の横
移動に伴う切替機構の超小型ミラーの旋回を描いたもの
である。

【図１２】図２の切替機構の断面図であり、移動子の横
移動に伴う切替機構の超小型ミラーの旋回を描いたもの
である。

【図１３】図２の切替機構の断面図であり、移動子の横
移動に伴う切替機構の超小型ミラーの旋回を描いたもの
である。

【図１４】図２の切替機構の作動腕の一実施例に基づく
遠近図である。

【図１５】本発明の第二の実施例に基づく切替機構の遠
近図である。

【図１６】図１５の切替機構の固定子の上面図であり、
固定子上面上にある固定子電極の構成を描いたものであ
る。

【図１７】図１５の切替機構の移動子の底面の図であ
り、移動子底面上にある移動子電極の構成をえがいたも
のである。

【図１８】本発明に基づくミラー旋回機構の図である。

【図１９】本発明に基づく静電アクチュエータを用いて
光信号の向きを制御する方法のフローチャートである。

【符号の説明】

１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６ 導
波路（光ファイバ） ２８／１３６ 光超小型機械（切替機構） ３０ 反射素子（超小型ミラー） ５２ 反射面 ３４／１４０ 可動部材（移動子） ３６／１３８ 固定部再（固定子） ４８、５０／１４８、１５２ 浮揚電極セット ５６、５８／１５０ 駆動電極セット １２０ 通常配向（非反射配向） １２６ 反射配向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐ ａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ.

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームの向きを第一の方向から第二の
   方向へと変える為の反射面を持つ反射素子と前記反射素
   子を前記光ビームの経路内で選択的に操作する為に、前
   記反射素子に作用的に結合する表面静電アクチュエータ
   とを備えた、光ビームの向きを制御する為の光超小型機
   械であって、 前記表面静電アクチュエータが、静電力に応じて前記静
   電アクチュエータの固定部材に対して位置を移動させる
   ことが出来る可動部材を含み、前記可動部材が第一の複
   数の電極を前記可動部材の第一の面に有し、前記固定部
   材が第二の複数の電極を、前記可動部材の前記第一の面
   と対向する前記固定部材の第二の面上に有し、前記第一
   及び第二の複数の前記電極が、前記可動部材を前記第一
   及び第二の面に対して概ね平行な方向に横移動させる為
   の前記静電力を発生させるように構成されており、前記
   反射素子が前記光ビームの前記経路において前記可動部
   材の移動により選択的に操作されるように、前記可動部
   材が前記反射素子に機械的に取り付けられていることを
   特徴とする光超小型機械。