JP2005318748A - マイクロアクチュエータアレー、光学装置及び光スイッチアレー - Google Patents

Abstract

【課題】 被駆動体の姿勢が所望の姿勢からずれても、そのずれを補正を可能にする。
【解決手段】 複数の可動板１２が２次元に配置される。各可動板１２は、脚部１２ａ，１２ｂで基板に固定され、脚部１２ａ，１２ｂを固定端とする片持ち梁構造を持つ。可動板１２の２本の梁部における脚部１２ａ，１２ｂ側部分は、板ばね部である。２本の梁部の自由端側には、可動板１２のミラー搭載板が固定される。ミラー搭載板上にミラーが垂直に固定される。基板上の固定電極３６，３７とこれに対向する梁部上のＡｌ膜パターン２２ａ，２２ｂとの間に所望の電圧を印加すると、両者の間に生ずる静電力により可動板１２がＸ軸回りにねじれて、ミラー３１の角度を調整できる。各行毎に、当該行の可動板１２の固定電極３６，３７がそれぞれ電気的に共通に接続される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、マイクロアクチュエータアレー、並びに、これを用いた光学装置及び光スイッチアレーに関するものである。この光学装置及び光スイッチアレーは、例えば、光通信装置や光伝送装置等で用いることができるものである。

マイクロマシニング技術の進展に伴い、種々の分野においてマイクロアクチュエータの重要性が高まっている。マイクロアクチュエータが用いられている分野の一例として、例えば、光通信などに利用され光路を切り替える光スイッチを挙げることができる。このような光スイッチの例として、下記の特許文献１〜３に開示された光スイッチを挙げることができる。

マイクロアクチュエータは、固定部と、被駆動体（光スイッチの場合は、ミラー）が搭載され被駆動体を固定部に対して移動させる可動部とを備えている。可動部が片持ち梁構造を持つタイプのマイクロアクチュエータ（例えば、特許文献１の図２や、特許文献２の図２６、図３６〜図４０）や、可動部が両持ち構造を持つタイプのマイクロアクチュエータ（例えば、特許文献３の図１０、図１１）が知られている。これらのマイクロアクチュエータでは、可動部は、弾性部（例えば、片持ち梁構造を持つタイプのマイクロアクチュエータでは梁部を構成する板ばね部、両持ち構造を持つタイプのマイクロアクチュエータではフレクチュア部）を有している。

特許文献１〜３に開示された各光スイッチでは、それぞれミラーの支持構造は異なるものの、いずれの光スイッチにおいても、可動部におけるミラー支持基板板となる部分にその面と垂直にミラーが搭載されている。そして、これらの光スイッチでは、ミラーがマイクロアクチュエータにより駆動されて上下方向に移動し、ミラーが入射光路に進出した時に光がそのミラーで反射される一方、ミラーが入射光路から退出した時に光が直進することにより、出射光路が切り替えられる。特許文献１には、ミラーを搭載したマイクロアクチュエータの他に光導波路基板を用いる光スイッチの例が開示され、特許文献３には、光導波路基板を用いない光スイッチの例が開示されている。特許文献２には両者の例が開示されている。

また、特許文献２には、光スイッチを２次元にアレー化した光スイッチアレーが開示されている。
特開２００１−２０２５０８号公報 国際公開第０３／０６０５９２号パンフレット 特開２００１−４２２３３号公報

しかしながら、前述した従来の各光スイッチでは、製造時のばらつき等のため、被駆動体としてのミラーをマイクロアクチュエータの可動部のミラー支持基板となる部分の面に対して完全に垂直にすることは困難であり、ミラーの角度（ミラーの姿勢）はばらつく。ミラーが完全に垂直でなければ、ミラーが光路に進出して光を反射する際に、その反射方向が所望の方向からずれてしまい、ミラーが完全に垂直であることを前提として配置された反射光を導く光ファイバや光導波路との光結合度が低下し、光量のロスが増大してしまう。

そこで、この光量のロスを低減するために、ミラーが垂直に十分に近い状態で可動部に搭載されたもののみを製品として選択し、ミラーの角度ずれの比較的大きいものを破棄するとすれば、歩留りが低下し、コストが増大する。

これに対し、ミラーが垂直でなくても、ミラーで反射された反射光を導く光ファイバ等の光軸を反射光の方向に合わせて調整することで、前述した光量ロスを低減することが可能である場合がある。この場合、ミラーの角度ずれの比較的大きいものでも破棄する必要がなくなり、歩留りが向上する。しかし、この場合には、光軸合わせに著しく手数を要し、やはりコストが増大してしまう。

また、製造時にミラーをマイクロアクチュエータの可動部に対して垂直に搭載することができても、経時変化や使用環境の温度変化等によってマイクロアクチュエータの固定部に対するミラーの角度が変化する場合もある。さらに、可動部が片持ち梁構造を持つタイプのマイクロアクチュエータにおいて、可動部が２本の梁部を持つ場合（例えば、特許文献１の図２や、特許文献２の図２６、図３６〜図４０）には、製造時にミラーをマイクロアクチュエータの可動部に対して垂直に搭載することができても、製造ばらつき等のために、２本の梁部のバネ力に差が生じてしまい、２本の梁部の高さに差があることによって、マイクロアクチュエータの固定部に対するミラーの角度が所望の角度から変化してしまう場合がある。これらの場合にも、前述したような光量ロスが生ずる。

以上の説明では、光スイッチに用いられるマイクロアクチュエータを例に挙げて説明したが、他の光学装置やその他の装置に用いられるマイクロアクチュエータの場合にも、被駆動体が当該マイクロアクチュエータの可動部に搭載される際やその後に、マイクロアクチュエータの固定部に対する被駆動体の姿勢が所望の姿勢からずれることに伴い、種々の不都合が生ずる場合がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、何らかの原因で被駆動体の姿勢が所望の姿勢からずれてもそのずれを補正することができるマイクロアクチュエータを複数２次元にアレー化し、しかも、各マイクロアクチュエータの前記補正を互いに独立して行うことができるとともに、前記補正に関連してアドレス回路等を搭載せずに外部に引き出す配線の本数を減らすことができる、マイクロアクチュエータアレー、並びに、これを用いた光学装置及び光スイッチアレーを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の第１の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、２次元状に配置された複数のマイクロアクチュエータを備えたマイクロアクチュエータアレーであって、（i）前記各マイクロアクチュエータは、被駆動体が搭載される可動部であって弾性部を有し前記被駆動体を固定部に対して移動させる可動部と、信号に応じて、前記被駆動体が前記固定部に対して所定位置に位置するときに、前記被駆動体の姿勢を調整する力を前記可動部の所定箇所に付与し得る姿勢調整力付与手段と、を含み、（ii）前記各マイクロアクチュエータに関して、前記姿勢調整力付与手段は、前記可動部に設けられた第１の電極部と、前記固定部に設けられ前記第１の電極部との間の電圧により前記第１の電極部との間に前記被駆動体の姿勢を調整する静電力を生じ得る第２の電極部と、を含み、（iii）各行（又は各列）毎に、当該行（又は当該列）のマイクロアクチュエータの前記第２の電極部が電気的に共通して接続されたものである。

本発明の第２の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第１の態様において、複数の端子からなる第１の端子群を備え、前記各行（又は前記各列）のマイクロアクチュエータの前記第２の電極部は、前記各行（又は前記各列）毎に、前記第１の端子群のうちの互いに異なる端子に接続されたものである。

本発明の第３の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第１又は第２の態様において、（i）前記各マイクロアクチュエータに関して、信号に応じて、前記弾性部のバネ力に抗して前記被駆動体の移動及び位置の保持を行う駆動力を前記可動部に付与し得る駆動力付与手段を備え、（ii）前記各マイクロアクチュエータに関して、前記駆動力付与手段は、前記可動部に設けられた第３の電極部と、前記固定部に設けられ前記第３の電極部との間の電圧により前記第３の電極部との間に静電力を生じ得る第４の電極部とを含み、（iii）前記各マイクロアクチュエータに関して、前記第３の電極部の配線の一部が前記第１の電極部の少なくとも一部として兼用されたものである。

本発明の第４の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、（i）前記各マイクロアクチュエータに関して、信号に応じて、前記弾性部のバネ力に抗して前記被駆動体の移動及び位置の保持を行う駆動力を前記可動部に付与し得る駆動力付与手段を備え、（ii）前記各マイクロアクチュエータに関して、前記駆動力付与手段は、前記可動部に設けられ磁界内に配置されて通電によりローレンツ力を生ずる電流路を含み、（iii）前記各マイクロアクチュエータに関して、前記電流路の配線の一部が前記第１の電極部の少なくとも一部として兼用されたものである。

本発明の第５の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、２次元状に配置された複数のマイクロアクチュエータを備えたマイクロアクチュエータアレーであって、（i）前記各マイクロアクチュエータは、被駆動体が搭載される可動部であって弾性部を有し前記被駆動体を固定部に対して移動させる可動部と、信号に応じて、前記被駆動体が前記固定部に対して所定位置に位置するときに、前記被駆動体の姿勢を調整する力を前記可動部の所定箇所に付与し得る姿勢調整力付与手段と、を含み、（ii）前記各マイクロアクチュエータに関して、前記姿勢調整力付与手段は、前記可動部に設けられた第１の電極部と、前記固定部に設けられ前記第１の電極部との間の電圧により前記第１の電極部との間に前記被駆動体の姿勢を一方方向に調整する静電力を生じ得る第２の電極部と、前記可動部に設けられた第３の電極部と、前記固定部に設けられ前記第３の電極部との間の電圧により前記第３の電極部との間に前記被駆動体の姿勢を他方方向に調整する静電力を生じ得る第４の電極部と、を含み、（iii）各行（又は各列）毎に、当該行（又は当該列）のマイクロアクチュエータの前記第２の電極部が電気的に共通して接続され、（iv）前記各行（又は前記各列）毎に、当該行（又は当該列）のマイクロアクチュエータの前記第４の電極部が電気的に共通して接続されたものである。

本発明の第６の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第５の態様において、（i）複数の端子からなる第１の端子群と、複数の端子からなる第２の端子群とを備え、（ii）前記各行（又は前記各列）のマイクロアクチュエータの前記第２の電極部は、前記各行（又は前記各列）毎に、前記第１の端子群のうちの互いに異なる端子に接続され、（iii）前記各行（又は前記各列）のマイクロアクチュエータの前記第４の電極部は、前記各行（又は前記各列）毎に、前記第２の端子群のうちの互いに異なる端子に接続されたものである。

本発明の第７の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第５又は第６の態様において、（i）前記各マイクロアクチュエータに関して、信号に応じて、前記弾性部のバネ力に抗して前記被駆動体の移動及び位置の保持を行う駆動力を前記可動部に付与し得る駆動力付与手段を備え、（ii）前記各マイクロアクチュエータに関して、前記駆動力付与手段は、前記可動部に設けられた第５の電極部と、前記固定部に設けられ前記第５の電極部との間の電圧により前記第５の電極部との間に静電力を生じ得る第６の電極部とを含み、（iii）前記各マイクロアクチュエータに関して、前記第５の電極部の配線の一部が前記第１の電極部の少なくとも一部として兼用され、（iv）前記各マイクロアクチュエータに関して、前記第５の電極部の前記配線の他の一部が前記第３の電極部の少なくとも一部として兼用されたものである。

本発明の第８の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第５乃至第７のいずれかの態様において、（i）前記各マイクロアクチュエータに関して、信号に応じて、前記弾性部のバネ力に抗して前記被駆動体の移動及び位置の保持を行う駆動力を前記可動部に付与し得る駆動力付与手段を備え、（ii）前記各マイクロアクチュエータに関して、前記駆動力付与手段は、前記可動部に設けられ磁界内に配置されて通電によりローレンツ力を生ずる電流路を含み、（iii）前記各マイクロアクチュエータに関して、前記電流路の配線の一部が前記第１の電極部の少なくとも一部として兼用され、（iv）前記各マイクロアクチュエータに関して、前記電流路の前記配線の他の一部が前記第３の電極部の少なくとも一部として兼用されたものである。

本発明の第９の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第１乃至第８のいずれかの態様において、前記各マイクロアクチュエータに関して、前記可動部が薄膜で構成されたものである。

本発明の第１０の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第１乃至第９のいずれかの態様において、（i）前記各マイクロアクチュエータに関して、前記被駆動体は、前記固定部から相対的に遠い第１の位置及び前記固定部に相対的に近い第２の位置に移動され、（ii）前記各マイクロアクチュエータに関して、前記所定位置は前記第１の位置であるものである。

本発明の第１１の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第１乃至第１０のいずれかの態様において、前記各マイクロアクチュエータに関して、前記所定位置は、実質的に、前記可動部が力を受けない状態で前記弾性部のバネ力によって復帰する位置であるものである。

本発明の第１２の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第１乃至第１１のいずれかの態様において、（i）前記各マイクロアクチュエータに関して、前記可動部は、前記固定部に対して固定端が固定された片持ち梁構造を持ち、（ii）前記各マイクロアクチュエータに関して、前記被駆動体の姿勢を調整する前記力は、前記片持ち梁構造にねじれを発生させる力であるものである。

本発明の第１３の態様による光スイッチアレーは、前記第１乃至第１２のいずれかの態様によるマイクロアクチュエータアレーと、前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部にそれぞれ搭載された前記被駆動体とを備え、前記各被駆動体が光学素子であるものである。

本発明の第１４の態様による光スイッチアレーは、前記第１乃至第１２のいずれかの態様によるマイクロアクチュエータアレーと、前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部にそれぞれ搭載された前記被駆動体とを備え、前記各被駆動体がミラーであるものである。

本発明によれば、何らかの原因で被駆動体の姿勢が所望の姿勢からずれてもそのずれを補正することができるマイクロアクチュエータを複数２次元にアレー化し、しかも、各マイクロアクチュエータの前記補正を互いに独立して行うことができるとともに、前記補正に関連してアドレス回路等を搭載せずに外部に引き出す配線の本数を減らすことができる、マイクロアクチュエータアレー、並びに、これを用いた光学装置及び光スイッチアレーを提供することができる。

以下、本発明によるマイクロアクチュエータアレー、光学装置及び光スイッチアレーについて、図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］

図１は、本発明の第１の実施の形態による光学装置としての光スイッチアレー１を用いた光学システム（本実施の形態では、光スイッチシステム）の一例を模式的に示す概略構成図である。説明の便宜上、図１に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義する（後述する図についても同様である。）。図１において、Ｘ’軸及びＹ’軸は、Ｘ軸及びＹ軸をそれぞれＺ軸回りに４５゜回転した軸を示す。光スイッチアレー１の基板１１の面がＸＹ平面と平行となっている。なお、Ｚ軸方向の＋側を上側、Ｚ軸方向の−側を下側という場合がある。

この光スイッチシステムは、図１に示すように、光スイッチアレー１と、ｍ本の光入力用光ファイバ２と、ｍ本の光出力用光ファイバ３と、ｎ本の光出力用光ファイバ４と、光スイッチアレー１に対して後述するように磁界を発生する磁界発生部としての磁石５と、制御部としての外部回路６と、を備えている。外部回路６は、光路切替状態指令信号に応答して、当該光路切替状態指令信号が示す光路切換状態を実現するための駆動信号を光スイッチアレー１に供給する駆動制御回路６ａと、ミラー３１の姿勢を調整する姿勢調整信号を光スイッチアレー１に供給する姿勢調整回路６ｂと、を有している。本発明では、駆動制御回路６ａ及び姿勢調整回路６ｂのいずれか一方又は両方を、基板１１に搭載することも可能である。図１に示す例では、ｍ＝３、ｎ＝３となっているが、ｍ及びｎはそれぞれ任意の数でよい。

本実施の形態では、磁石５は、光スイッチアレー１の下側に配置された永久磁石であり、光スイッチアレー１に対して、Ｘ軸方向に沿ってその＋側へ向かう略均一な磁界を発生している。もっとも、磁界発生部として、磁石５に代えて、例えば、他の形状を有する永久磁石や、電磁石などを用いてもよい。

光スイッチアレー１は、図１に示すように、基板１１と、基板１１上に配置されたｍ×ｎ個のミラー３１とを備えている。ｍ本の光入力用光ファイバ２は、基板１１に対するＹ’軸方向の一方の側からＹ’軸方向に入射光を導くように、ＸＹ平面と平行な面内に配置されている。ｍ本の光出力用光ファイバ３は、ｍ本の光入力用光ファイバ２とそれぞれ対向するように基板１１に対する他方の側に配置され、光スイッチアレー１のいずれのミラー３１によっても反射されずにＹ’軸方向に進行する光が入射するように、ＸＹ平面と平行な面内に配置されている。ｎ本の光出力用光ファイバ４は、光スイッチアレー１のいずれかのミラー３１により反射されて−Ｘ’軸方向に進行する光が入射するように、ＸＹ平面と平行な面内に配置されている。ｍ×ｎ個のミラー３１は、ｍ本の光入力用光ファイバ２の出射光路と光出力用光ファイバ４の入射光路との交差点に対してそれぞれ、後述するマイクロアクチュエータにより進出及び退出可能にＺ軸方向に移動し得るように、２次元マトリクス状に基板１１上に配置されている。なお、本例では、ミラー３１の向きは、その法線がＸＹ平面と平行な面内においてＹ軸’と４５゜をなすＹ軸と平行となるように設定されている。もっとも、その角度は適宜変更することも可能であり、ミラー３１の角度を変更する場合には、その角度に応じて光出力用光ファイバ４の向きを設定すればよい。なお、この光スイッチシステムの光路切替原理自体は、従来の２次元光スイッチの光路切替原理と同様である。

図２は、図１中の光スイッチアレー１を模式的に示す概略平面図である。光スイッチアレー１は、基板１１（図２では図示せず）と、該基板１１上に２次元状に配置されたｍ×ｎ個の可動板１２と、各可動板１２に搭載されたミラー３１とを備えている。図１及び図２並びに後述する図では、説明を簡単にするため、９個の光スイッチを３行３列に配置しているが、光スイッチの数は何ら限定されるものではない。光スイッチアレー１のうちのミラー３１以外の部分が、マイクロアクチュエータアレーを構成している。

次に、図１中の光スイッチアレー１の単位素子としての１つの光スイッチの構造について、図３乃至図７を参照して説明する。

図３は、図１中の光スイッチアレー１の単位素子としての１つの光スイッチ（すなわち、１つのマイクロアクチュエータ及びこれにより駆動される１つのミラー３１）を模式的に示す概略平面図である。図４及び図５はそれぞれ、図３中のＡ−Ａ’線に沿った断面を＋Ｙ側から−Ｙ軸方向に見た概略断面図である。図４はミラー３１が上側に保持されて光路に進出した状態、図５はミラー３１が下側に保持されて光路から退出した状態を示している。図６及び図７はそれぞれ、図３中のＢ−Ｂ’線に沿った断面を−Ｘ側から＋Ｘ軸方向に見た概略断面図であり、図６及び図７はそれぞれ、ミラー３１が上側に保持されて光路に進出した状態を示している。ただし、図６はミラー３１の姿勢調整前の状態、図７はミラー３１の姿勢調整後の状態を示している。なお、図４乃至図７では、後述する凸部２４の図示を省略しそれによる段差がないものとして示している。また、図６及び図７では、絶縁膜１９の図示は省略している。

光スイッチアレー１の単位素子としての光スイッチは、図３乃至図７に示すように、基板１１上に設けられ基板１１と共にマイクロアクチュエータを構成する可動部としての可動板１２と、可動板１２に搭載された被駆動体である光学素子としてのミラー３１とを有している。本実施の形態では、基板１１としてシリコン基板が用いられているが、本発明では、これに限定されるものではなく、適宜、基板１１としてガラス基板等の絶縁性基板を用いてもよい。

ここで、可動板１２について、図３乃至図７の他に、図８を参照して説明する。図８（ａ）は図３中の可動板１２の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）中のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。図３には、可動板１２のＡｌ膜２２のパターン形状も現れている。理解を容易にするため、図３において、Ａｌ膜２２の部分にハッチングを付している。

可動板１２は、薄膜で構成され、図３及び図８（ｂ）に示すように、可動板１２の平面形状の全体に渡る下側の窒化ケイ素膜（ＳｉＮ膜）２１と、ＳｉＮ膜２１上に部分的に形成されたＡｌ膜２２とから構成されている。すなわち、可動板１２は、下から順にＳｉＮ膜２１からなる１層膜からなる部分と、下から順にＳｉＮ膜２１及びＡｌ膜２２を積層した２層膜からなる部分とを、併有している。これらのＳｉＮ膜２１及びＡｌ膜２２上に、更に、可動板１２の平面形状の全体に渡るＳｉＮ膜を積層してもよい。Ａｌ膜２２のパターン形状は図３に示す通りであるが、これについては後述する。可動板１２は、ＳｉＮ膜２１とＡｌ膜２２との熱膨張係数の差によって生じる内部応力、並びに、成膜時に生じた内部応力により、図４に示すように基板１１に対して上向き（＋Ｚ方向）に湾曲するように、予め定められた膜厚及び成膜条件によって形成されている。

可動板１２は、図３及び図８（ａ）に示すように、ミラー３１を搭載するための搭載部（すなわち、ミラー３１用の支持基体）としての長方形状のミラー搭載板１２ｂと、ミラー搭載板１２ｂの端部に接続された２本の帯状の支持板１２ｃとを含む。本実施の形態では、これらの２本の支持板１２ｃが、互いに機械的に並列接続された２本の梁部となっている。支持板１２ｃは、それぞれの端部に脚部１２ａ及び脚部１２ｄを有している。脚部１２ａ及び１２ｄは、いずれも基板１１に固定されており、可動板１２は、脚部１２ａ及び１２ｄを固定端として、図４に示すように、ミラー搭載板１２ｂ側が持ち上がるようになっている。このように、本実施の形態では、可動板１２は、脚部１２ａ，１２ｄを固定端とする片持ち梁構造を持つ可動部となっている。本実施の形態では、基板１１、並びに、後述する絶縁膜１８，１９及び固定電極３５，３６，３７が、固定部を構成している。

可動板１２には、図３及び図８（ａ）に示すように、可動板１２のミラー３１を搭載している部分を取り囲むように、凸部２４が設けられている。凸部２４は、図８（ｂ）に示すように、可動板１２を構成する複層膜を凸型にすることにより形成されている。このように凸部２４を設けることにより、段差が生じるため、可動板１２のうち、凸部２４で囲まれた領域及び凸部２４が設けられた領域は、内部応力による湾曲が抑制され、平面性を維持することができる。このため、可動板１２は、図４のように内部応力による湾曲によりミラー３１を上側の位置に持ち上げた状態であっても、ミラー３１を搭載している部分は平面であるため、搭載されているミラー３１の形状を一定に保つことができる。

このように、可動板１２は、凸部２４で囲まれた領域及び凸部２４が設けられた領域は湾曲が抑制されるが、支持板１２ｃの脚部１２ｄに近い領域は、凸部２４が設けられていない。これにより、凸部２４が設けられていない支持板１２ｃの領域の湾曲によって、可動板１２は、脚部１２ａ，１２ｄを固定端として、図４のように、ミラー搭載板１２ｂ側が持ち上がるようになっている。また、支持板１２ｃの脚部１２ｄに近い領域は、凸部２４が設けられていないことにより、弾性部としての板ばね部となっている。

ここで、可動板１２のＡｌ膜２２の形状について、図３を参照して説明する。本実施の形態では、駆動力としてローレンツ力と静電力の両方を用いて可動板１２を駆動するために、図３に示すような形状に、Ａｌ膜２２をパターニングしている。

Ａｌ膜２２のうちパターン２２ａは、２つの脚部１２ｄのうちの一方から、可動板１２の外周の縁に沿って延びて可動板１２の先端まで到達した後、可動板１２の反対側の縁に沿って他方の脚部１２ｄに達するパターンである。このパターン２２ａは、ローレンツ力により可動板１２を駆動する際に、ローレンツ力を生じさせるための電流を流す配線として用いられる。パターン２２ａは、図４及び図５に示すように、＋Ｙ側の脚部１２ｄにおいて基板１１上のシリコン酸化膜等の絶縁膜１９のスルーホール及びＳｉＮ膜２１のコンタクトホールを介して配線４０に接続されるとともに、−Ｙ側の脚部１２ｄにおいて絶縁膜１８，１９間に形成された配線（図示せず）と接続され、脚部１２ｄを介して配線４０からローレンツ力用駆動信号としての電流が供給される。パターン２２ａのうち、可動板１２の先端の一辺１２ｅに沿ってＹ軸方向に延びた直線部分が、磁界内に配置されて通電により駆動力としてのローレンツ力を生じる電流路（ローレンツ力用電流路）を構成している。パターン２２ａの他の部分は、ローレンツ力用電流路の配線となっている。図１に示す磁石５によって、ローレンツ力用電流路がＸ軸方向の磁界内に置かれている。したがって、パターン２２ａに電流を供給すると、ローレンツ力用電流路に、その電流の向きに応じて、＋Ｚ方向又は−Ｚ方向のローレンツ力が生ずる。

また、Ａｌ膜２２のうちパターン２２ｂは、２つの脚部１２ａのそれぞれから、可動板１２の内側の縁に沿ってミラー搭載板１２ｂの固定端側（−Ｘ側）まで延び、ミラー搭載板１２ｂの固定端側に配置された長方形状のパターン２２ｄに接続されている。パターン２２ｄは、駆動力としての静電力を発生するための可動電極である。以下、パターン２２ｄを可動電極２２ｄと呼ぶ場合がある。パターン２２ｄもＡｌ膜２２のうちのパターンである。パターン２２ｂは、可動電極２２ｄの配線パターンである。パターン２２ｂは、両方の脚部１２ａにおいて、絶縁膜１９のスルーホール及びＳｉＮ膜２１のコンタクトホールを介して配線（図示せず）に接続され、Ａｌ膜等からなる固定電極３５との間に電圧（静電力用電圧、静電力用駆動信号）が印加される。固定電極３５は、基板１１上の絶縁膜１８，１９間に形成され、可動電極２２ｄと対向する位置に配置されている。固定電極３５は、基板１１から絶縁されている。可動電極２２ｄと固定電極３５との間に電圧が印加されると、両者の間に駆動力としての静電力が生じ、この静電力により可動板１２は基板１１に引き寄せられる。

本実施の形態では、可動電極２２ｄと固定電極３５との間の静電力用電圧及び前記ローレンツ力用電流路に流す電流を制御することで、ミラー３１が上側（基板１１と反対側）に保持された状態（図４）及びミラー３１が下側（基板１１側）に保持された状態（図５）にすることができる。本実施の形態では、後述するように、外部回路６の駆動制御回路６ａによってこのような制御が行われるようになっている。図４及び図５において、Ｋは、ミラー３１の進出位置に対する入射光の光路の断面を示している。

図４に示すように、駆動力としての前記静電力及び駆動力としての前記ローレンツ力が印加されていない状態では、凸部２４が設けられていない支持板１２ｃの領域の膜の応力（バネ力）によって＋Ｚ方向に湾曲した状態に復帰し、ミラー３１が上側に保持される。これにより、ミラー３１が光路Ｋに進出して、当該光路Ｋに入射した光を反射させる。この状態から、光路に入射した光をミラー３１で反射させずにそのまま通過させる状態（図５）に切り替える場合には、例えば、まず、駆動力としての前記ローレンツ力を印加して、凸部２４が設けられていない支持板１２ｃの領域の膜の応力（バネ力）に抗してミラー３１を下方へ移動させ、ミラー３１が基板１１側に保持された後、駆動力としての前記静電力を印加してその保持を維持し、前記ローレンツ力の印加を停止させればよい。

以上の説明からわかるように、本実施の形態では、駆動力としての静電力を発生させる可動電極２２ｄ及び固定電極３５、及び、駆動力としてのローレンツ力を発生させる前記ローレンツ力用電流路が、信号に応じて、可動板１２の弾性部（凸部２４が設けられていない支持板１２ｃの領域）のバネ力に抗してミラー３１の移動及び位置の保持を行う駆動力を可動板１２に付与し得る駆動力付与手段を、構成している。

もっとも、本発明では、この駆動力付与手段は、例えば、可動電極２２ｄ及び固定電極３５と前記ローレンツ力用電流路のうちの一方のみで構成してもよい。駆動力付与手段を可動電極２２ｄ及び固定電極３５のみで構成する場合には、例えば、パターン２２ａを除去するかあるいは途中で断線させておけばよい。駆動力付与手段を前記ローレンツ力用電流路のみで構成する場合には、例えば、パターン２２ｂを除去するかあるいは途中で断線させるか、あるいは、可動電極２２ｄを除去すればよい。

本実施の形態では、ミラー３１は、前記特許文献３に開示されているミラーと同様に、Ａｕ、Ｎｉ又はその他の金属で構成され、可動板１２のミラー搭載板１２ｂの上面に直立して、単に固定されている。このミラー３１は、例えば、前記特許文献３に開示されているように、ミラー１２に対応する凹所をレジストに形成した後、電解メッキによりミラー１２となるべきＡｕ、Ｎｉその他の金属を成長させ、その後に前記レジストを除去することで、形成することができる。ミラー３１をその支持基体となるミラー搭載板１２ｂにより支持する支持構造は、これに限定されるものではなく、例えば、特許文献１に開示された支持構造や、特許文献２に開示された支持構造を採用してもよい。その場合、これらの支持構造及びミラー３１は、特許文献１や特許文献２に開示されている製造方法と同様の製造方法により製造することができる。

以上、本実施の形態による光スイッチアレー１の単位素子としての１つの光スイッチの基本的な構造及び動作について、説明した。

本実施の形態による光スイッチアレー１は、例えば、膜の形成及びパターニング、エッチング、犠牲層の形成・除去などの半導体製造技術を利用して、製造することができる。ミラー３１及びその支持構造に関する製造方法については既に言及した。可動板１２に関する製造方法については、例えば、特許文献２に開示されている製造方法と同様の製造方法により製造することができる。

本実施の形態による光スイッチアレー１の各光スイッチは、可動板１２が静電力及びローレンツ力を受けていない状態（すなわち、前述した駆動力も後述する姿勢調整力も受けていない状態）で、可動板１２の２本の支持板（梁部）１２ｃのＺ軸方向の高さが同一Ｘ軸方向位置で互いに同一となり、可動板１２のミラー搭載板１２ｂの面の法線がＸＺ平面と平行な面内に含まれ、かつ、ミラー３１の反射面がミラー搭載板１２ｂの面に対して垂直となり、ひいては、ミラー３１の反射面がＸＺ平面と平行な面Ｐ１（図６参照）と一致する（したがって、ミラー３１の反射面が基板１１の面に対して垂直となる）ように、設計され、そうなるべく製造される。そして、ミラー３１の反射面がＸＺ平面と平行な面Ｐ１と一致することを前提として、光入力用光ファイバ２から出射してミラー３１で反射された反射光の、光出力用光ファイバ４に対する結合が最大となるように、図１に示すように、光スイッチ１の基板１１と光ファイバ２，３との相対的な位置関係が設定される。

しかし、製造時のばらつき等のため、ミラー３１の反射面が搭載板１２ｂの面に対して完全に垂直にならなかったり、２本の支持板１２ｃのバネ力に差が生ずることで２本の支持板１２ｃの高さに差が生じてしまって搭載板１２ｂが所期の向きに対して傾いたりする。その結果、可動板１２が静電力もローレンツ力を受けていない状態で、ミラー３１の反射面がＸＺ平面と平行な面Ｐ１に対してＸ軸回りに傾いてしまい、ミラー３１の姿勢が所望の姿勢からずれてしまう。

図６は、可動板１２が静電力もローレンツ力を受けていない状態（すなわち、前述した駆動力も後述する姿勢調整力も受けていない状態）で、２本の支持板１２ｃの高さが両方ともＨ１であり両者に差はないが、ミラー３１の反射面が搭載板１２ｂの面に対して完全に垂直にならないことによって、ミラー３１の反射面が基板１１を基準としたＸＺ平面と平行な面Ｐ１に対してＸ軸回りに角度θだけ正方向（図６及び図７中の時計方向）に傾いている例を、示している。

図４に示すように駆動力としての前記静電力及び駆動力としての前記ローレンツ力が印加されていない状態（ミラー３１が上側に保持されて光路に進出した状態）において、図６に示すようにミラー３１の反射面が面Ｐ１に対して傾いていると、ミラー３１による反射光の方向が所望の方向からずれてしまい、この反射光の光出力用光ファイバ４に対する光結合度が低下し、光量のロスが増大してしまう。なお、図５に示すようにミラー３１が下側に保持されている状態では、ミラー３１が光路から退出しているので、ミラー３１の反射面が面Ｐ１に対して傾いていても、光量のロスやその他の不都合は全く生じない。

本実施の形態では、図３乃至図７に示すように、基板１１上の絶縁膜１８，１９間に、Ａｌ膜等からなる固定電極３６，３７が設けられている。固定電極３６，３７は、基板１１から絶縁されている。固定電極３６は、可動板１２の＋Ｙ側の支持板（梁部）１２ｃの下側に配置され、この位置で可動板１２のパターン２２ａ，２２ｂと対向している。固定電極３７は、可動板１２の−Ｙ側の支持板（梁部）１２ｃの下側に配置され、この位置で可動板１２のパターン２２ａ，２２ｂと対向している。ミラー３１が上側にある時はパターン２２ａ，２２ｂは例えば接地電位にする。固定電極３６，３７には、絶縁膜１８，１９間に形成された互いに異なる配線（図示せず）がそれぞれ接続され、互いに独立した電位を印加し得るようになっている。

したがって、固定電極３６とこれに対向するパターン２２ａ，２２ｂの部分との間に電圧を印加することで、両者の間に第１の姿勢調整力としての静電力が生じ、この静電力により可動板１２の＋Ｙ側の支持板１２ｃが基板１１に引き寄せられる。その結果、可動板１２全体がＸ軸回りに正方向にねじれ、可動板１２のミラー搭載板１２ｂがＸ軸回りに正方向に回転し、ミラー３１の反射面がＸ軸回りに正方向に回転し、その回転量は印加した電圧の大きさに依存した静電力の大きさにより定まる。このため、固定電極３６とこれに対向するパターン２２ａ，２２ｂの部分との間に所望の大きさの電圧を印加することで、ミラー３１の反射面のＸ軸回りの角度を正方向に所望の量だけ調整することができる。

同様に、固定電極３７とこれに対向するパターン２２ａ，２２ｂの部分との間に電圧を印加することで、両者の間に第２の姿勢調整力としての静電力が生じ、この静電力により可動板１２の−Ｙ側の支持板１２ｃが基板１１に引き寄せられる。その結果、可動板１２全体がＸ軸回りに逆方向（図６及び図７中の反時計方向）にねじれ、可動板１２のミラー搭載板１２ｂがＸ軸回りに逆方向に回転し、ミラー３１の反射面がＸ軸回りに逆方向に回転し、その回転量は印加した電圧の大きさに依存した静電力の大きさにより定まる。このため、固定電極３７とこれに対向するパターン２２ａ，２２ｂの部分との間に所望の大きさの電圧を印加することで、ミラー３１の反射面のＸ軸回りの角度を逆方向に所望の量だけ調整することができる。

この点について、前述した図６に示す例に即して説明する。図６に示す状態において、固定電極３７とこれに対向するパターン２２ａ，２２ｂの部分との間に電圧を印加し、両者の間に第２の姿勢調整力としての静電力を発生させると、図７に示すように−Ｙ側の支持板１２ｃの高さがＨ１からＨ２に減少する。高さＨ２は−Ｙ側の支持板１２ｃの板ばね部（凸部２４が設けられていない−Ｙ側の支持板１２ｃの領域）のバネ力と当該静電力とがつり合う位置で決まり、静電力は電極間の電圧差と距離と面積で決まるので、固定電極３７とこれに対向するパターン２２ａ，２２ｂの部分との間の電圧を調整すれば、ある程度の範囲でＨ２の高さを調整できる。このとき、＋Ｙ側の支持板１２ｃの高さはほとんど変化せずＨ１のままである。よって、可動板１２全体がねじれている状態になっている。このねじれの影響で、可動板１２のミラー搭載板１２ｂが基板１１に対してＸ軸回りに逆方向に傾き、ミラー搭載板１２ｂに搭載されているミラー３１もＸ軸回りに逆方向に傾く。図７に示すように、このミラー３１の反射面の傾きが図６に示す初期傾きθをうち消す角度となったとき、ミラー３１の反射面は、ＸＺ平面と平行な面Ｐ１と一致して基板１１の面に対して垂直となる。

本実施の形態では、図１中の姿勢調整回路６ｂは、後述するように、駆動力（可動電極と固定電極３５との間の静電力、及び、前記ローレンツ力）が発生していない状態において、固定電極３６，３７のうちの予め選択された方の固定電極とパターン２２ａ，２２ｂとの間に予め設定された大きさの電圧を、姿勢調整信号として供給する。また、図１中の姿勢調整回路６ｂは、設定によっては、駆動力が発生していない状態においても、固定電極３６とパターン２２ａ，２２ｂとの間にも固定電極３７とパターン２２ａ，２２ｂとの間にも電圧を供給せず、前記第１及び第２の姿勢調整力のいずれも発生させない。このような設定は、駆動力も姿勢調整力も発生していない状態においてそもそもミラー３１の反射面がＸＺ平面と平行な面Ｐ１と一致しているような場合に、行われる。

先の説明からわかるように、固定電極３６に対向するパターン２２ａの部分及び固定電極３６に対向するパターン２２ｂの部分は、全体として、固定電極３６と共に前記第１の姿勢調整力を生じさせるための可動電極（第１の姿勢調整力用可動電極）となっている。したがって、この第１の姿勢調整力用可動電極の一部として、前記ローレンツ力用電流路の配線の一部（固定電極３６に対向するパターン２２ａの部分）が兼用され、この第１の姿勢調整力用可動電極の他の一部として、駆動力用可動電極２２ｄの配線の一部（固定電極３６に対向するパターン２２ｂの部分）が兼用されている。

同様に、固定電極３７に対向するパターン２２ａの部分及び固定電極３７に対向するパターン２２ｂの部分は、全体として、固定電極３７と共に前記第２の姿勢調整力を生じさせるための可動電極（第２の姿勢調整力用可動電極）となっている。したがって、この第２の姿勢調整力用可動電極の一部として、前記ローレンツ力用電流路の配線の一部（固定電極３７に対向するパターン２２ａの部分）が兼用され、この第２の姿勢調整力用可動電極の他の一部として、駆動力用可動電極２２ｄの配線の一部（固定電極３７に対向するパターン２２ｂの部分）が兼用されている。

このように、本実施の形態では、第１及び第２の姿勢調整力用可動電極として駆動力用可動電極の配線の一部や前記ローレンツ力用電流路の配線の一部を兼用している。これにより、構造が簡単となるとともに可動板１２を小型化することができる。このように兼用しても、駆動力（可動電極と固定電極３５との間の静電力、及び、前記ローレンツ力）が発生していない図４に示す状態においてのみ、前記第１又は第２の姿勢調整力を発生させることで、駆動力発生のための電圧・電流の印加動作と姿勢調整力発生のための電圧印加動作とが干渉して支障を来すような状況を回避することができる。前述した光量のロスを低減するためには、図４に示す状態においてのみミラー３１の姿勢を調整することができればよく、図５に示す状態ではミラー３１の姿勢を調整する必要がない。もっとも、第１及び第２の姿勢調整力用可動電極は、駆動力用可動電極の配線や前記ローレンツ力用電流路の配線とは独立して別に設けてもよい。この場合、例えば、各支持板１２ｃのＹ軸方向の幅を広くし、各支持板１２ｃ上に姿勢調整力用可動電極をパターン２２ａ，２２ｂの横に並べて配置し、固定電極３６，３７を各姿勢調整力用可動電極と対向する位置に配置すればよい。

また、先の説明からわかるように、本実施の形態では、固定電極３６及びこれに対向するパターン２２ａ，２２ｂの部分が、ミラー３１をＸ軸回りの正方向へ回転させる第１の姿勢調整力を可動板１２に付与する第１の付与手段を構成し、固定電極３７及びこれに対向するパターン２２ａ，２２ｂの部分が、ミラー３１をＸ軸回りの逆方向へ回転させる第２の姿勢調整力を可動板１２に付与する第２の付与手段を構成し、これらが全体として被駆動体としてのミラー３１の姿勢を調整する力を可動板１２に付与する姿勢調整力付与手段を構成している。したがって、本実施の形態によれば、ミラー３１の反射面の角度をＸ軸回りの正方向及び逆方向の両方向に調整することができる。通常は、製造ばらつき等によって、ミラー３１の反射面の角度は所期の角度（本実施の形態では、ＸＺ平面と平行な面Ｐ１と一致する角度）に対してＸ軸回りの正方向及び逆方向の両方にばらつく。よって、本実施の形態によれば、ミラー３１の反射面の角度がいずれの方向にばらついても、そのずれを補正することができるので、好ましい。もっとも、本発明では、前記姿勢調整力付与手段を第１及び第２の付与手段の一方のみで構成してもよく、例えば、固定電極３６，３７のうちの一方を削除してもよい。この場合であっても、例えば、設計や製造条件等を適宜設定することで、製造ばらつき等によって、ミラー３１の反射面の角度が所期の角度（ＸＺ平面と平行な面Ｐ１と一致する角度）に対してＸ軸回りの一方方向に主としてばらつくようにすれば、製造ばらつきに関して実質的に本実施の形態と同程度の効果を得ることも可能である。

また、本実施の形態では、前述したように、前記第１及び第２の姿勢調整力を可動板１２の各支持板（梁部）１２ｃにそれぞれに与えるように構成されている。このため、前記第１及び第２の姿勢調整力が可動板１２のねじれの中心から比較的大きく偏心した位置に付与されることになるので、第１及び第２の姿勢調整力が比較的小さくても、ミラー３１の反射面の角度調整の範囲を拡げることができる。

ところで、本実施の形態による光スイッチアレー１のように、前述した単位素子として光スイッチを２次元に配置する場合、図１に示す外部回路６に相当する回路を各光スイッチに対して１対１に設けた個別回路の集合として構成することが考えられる。この場合、姿勢調整回路６ｂも各光スイッチに対して１対１に設けた個別姿勢調整回路の集合として構成されるので、各ミラー３１の反射面の角度を１つずつ個別に独立して調整することができる。しかしながら、この場合には、前述した補正（姿勢調整）を行うために光スイッチアレー１から外部に引き出す配線の本数が大幅に増えてしまう。

一方、姿勢調整回路６ｂを各光スイッチに対して１対１に設けた個別姿勢調整回路の集合として構成する代わりに、前記個別姿勢調整回路と同じ構成を持つ１つの回路のみで姿勢調整回路６ｂを構成し、この回路を全ての光スイッチに対して共通して用いる（すなわち、当該回路に対して各光スイッチを並列的に接続する）ことが考えられる。この場合には、前述した補正（姿勢調整）を行うために光スイッチアレー１から外部に引き出す配線の本数が少なくてすむものの、全てのミラー３１の反射面の角度を一括して同じように調整することしかできず、各ミラー３１の反射面の角度を１つずつ個別に独立して調整することはできない。

これらに対して、本実施の形態による光スイッチアレー１では、図９に示す電気的な構成（特に、各行毎に当該行のマイクロアクチュエータの固定電極部３６が電気的に共通して接続されるとともに、各行毎に当該行のマイクロアクチュエータの固定電極部３７が電気的に共通して接続された構成）を採用することで、各マイクロアクチュエータの前記補正（姿勢調整）を互いに独立して行うことができるとともに、前記補正（姿勢調整）に関連してアドレス回路等を搭載せずに外部に引き出す配線の本数を減らすことができる。以下に、この点について、本実施の形態による光スイッチアレー１の電気的な構成について説明しつつ詳述する。

図９は、本実施の形態による光スイッチアレー１を示す電気回路図である。図３乃至図８に示す単一の光スイッチは、電気回路的には、１個の駆動力用コンデンサ（固定電極３５と可動電極２２ｄとがなすコンデンサに相当）と、１個の駆動力用コイル（前記ローレンツ力用電流路（パターン２２ａのうち、可動板１２の先端の一辺１２ｅに沿ってＹ軸方向に延びた直線部分））に相当）と、２個の第１の姿勢調整力用コンデンサ（固定電極３６とこれに対向するパターン２２ｂの部分とがなすコンデンサ、及び、固定電極３６とこれに対向するパターン２２ａの部分とがなすコンデンサに相当）と、２個の第２の姿勢調整力用コンデンサ（固定電極３７とこれに対向するパターン２２ｂの部分とがなすコンデンサ、及び、固定電極３７とこれに対向するパターン２２ａの部分とがなすコンデンサに相当）と見なせる。

図９では、ｍ行ｎ列の光スイッチの１個の駆動力用コンデンサをＣｍｎ、１個の駆動力用コイルをＬｍｎ、２個の第１の姿勢調整力用コンデンサをＣｍｎＡａ，ＣｍｎＡｂ（固定電極３６とこれに対向するパターン２２ｂの部分とがなすコンデンサをＣｍｎＡａ、固定電極３６とこれに対向するパターン２２ａの部分とがなすコンデンサをＣｍｎＡｂ）、２個の第２の姿勢調整力用コンデンサをＣｍｎＢａ，ＣｍｎＢｂ（固定電極３７とこれに対向するパターン２２ｂの部分とがなすコンデンサをＣｍｎＢａ、固定電極３７とこれに対向するパターン２２ａの部分とがなすコンデンサをＣｍｎＢｂ）と表記している。例えば、図２中の左上の（１行１列の）光スイッチの１個の駆動力用コンデンサをＣ１１、１個の駆動力用コイルをＬ１１、２個の第１の姿勢調整力用コンデンサをＣ１１Ａａ，Ｃ１１Ａｂ、２個の第２の姿勢調整力用コンデンサをＣ１１Ｂａ，Ｃ１１Ｂｂと表記している。

本実施の形態では、各駆動力用コンデンサＣｍｎの図９中の下側電極が固定電極３５、各駆動力用コンデンサＣｍｎの図９中の上側電極が可動電極２２ｄとなっている。各第１の姿勢調整力用コンデンサＣｍｎＡａ，ＣｍｎＡｂの図９中の上側電極が固定電極３６、各第１の姿勢調整力用コンデンサＣｍｎＢａ，ＣｍｎＢｂの図９中の上側電極が固定電極３７となっている。

前述したように、前記第１の姿勢調整力用可動電極の一部として前記ローレンツ力用電流路の配線の一部（固定電極３６に対向するパターン２２ａの部分）が兼用され、前記第２の姿勢調整力用可動電極の一部として前記ローレンツ力用電流路の配線の一部（固定電極３７に対向するパターン２２ａの部分）が兼用されているので、図９に示すように、第１の姿勢調整力用コンデンサＣｍｎＡｂの図９中の下側電極、第２の姿勢調整力用コンデンサＣｍｎＢｂの図９中の下側電極、及びコイルＬｍｎが、互いに接続されている。

また、前述したように、前記第１の姿勢調整力用可動電極の他の一部として、駆動力用可動電極２２ｄの配線の一部（固定電極３６に対向するパターン２２ｂの部分）が兼用され、前記第２の姿勢調整力用可動電極の他の一部として、駆動力用可動電極２２ｄの配線の一部（固定電極３７に対向するパターン２２ｂの部分）が兼用されているので、図９に示すように、第１の姿勢調整力用コンデンサＣｍｎＡａの図９中の下側電極、第２の姿勢調整力用コンデンサＣｍｎＢａの図９中の下側電極、及び駆動力用コンデンサＣｍｎが、互いに接続されている。

図９では、説明を簡単にするため、既に説明したように、９個の光スイッチを３行３列に配置している。もっとも、光スイッチの数は何ら限定されるものではなく、例えば１００行１００列の光スイッチを有する場合も、原理は同一である。また、光スイッチの数が同じであっても、行数と列数を同数にする必要はない。例えば、光スイッチの数が１６個の場合、４行４列及び２行８列のいずれの配置でもよい。

本実施の形態による光スイッチアレー１には、図９に示すように、複数の端子ＣＡ１〜ＣＡ３からなる第１の端子群、複数の端子ＣＢ１〜ＣＢ３からなる第２の端子群、複数の端子ＣＤ１〜ＣＤ３からなる第３の端子群、複数の端子ＣＵ１〜ＣＵ３からなる第４の端子群、複数の端子Ｌ０〜Ｌ３からなる第５の端子群が設けられている。これらの端子ＣＡ１〜ＣＡ３，ＣＢ１〜ＣＢ３，ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３，Ｌ０〜Ｌ３は、図１中の外部回路６に接続するための外部接続用の端子である。本実施の形態では、前述した脚部１２ａの下の配線パターン（図示せず）、脚部１２ｄの下の配線パターン４０及びその他の配線パターン（図示せず）によって、図９に示す電気的な接続が実現されている。前記各端子は、例えば、対応する配線パターンの一部を電極パッドとすることにより構成することができる。

また、図９では、第１の端子群の端子ＣＡ１〜ＣＡ３の数、第２の端子群の端子ＣＢ１〜ＣＢ３の数及び第３の端子群の端子ＣＤ１〜ＣＤ３の数が光スイッチの行数と同じく３個とされ、第４の端子群の端子ＣＵ１〜ＣＵ３の数が光スイッチの列数と同じく３個とされている。

本実施の形態では、１行目のコンデンサＣ１１Ａａ，Ｃ１１Ａｂ，Ｃ１２Ａａ，Ｃ１２Ａｂ，Ｃ１３Ａａ，Ｃ１３Ａｂの固定電極３６は、第１の端子群の端子ＣＡ１に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。２行目のコンデンサＣ２１Ａａ，Ｃ２１Ａｂ，Ｃ２２Ａａ，Ｃ２２Ａｂ，Ｃ２３Ａａ，Ｃ２３Ａｂの固定電極３６は、第１の端子群の端子ＣＡ２に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。３行目のコンデンサＣ３１Ａａ，Ｃ３１Ａｂ，Ｃ３２Ａａ，Ｃ３２Ａｂ，Ｃ３３Ａａ，Ｃ３３Ａｂの固定電極３６は、第１の端子群の端子ＣＡ３に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。このように、各行毎に、当該行のマイクロアクチュエータの固定電極３６が電気的に共通して接続されている。

１行目のコンデンサＣ１１Ｂａ，Ｃ１１Ｂｂ，Ｃ１２Ｂａ，Ｃ１２Ｂｂ，Ｃ１３Ｂａ，Ｃ１３Ｂｂの固定電極３７は、第２の端子群の端子ＣＢ１に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。２行目のコンデンサＣ２１Ｂａ，Ｃ２１Ｂｂ，Ｃ２２Ｂａ，Ｃ２２Ｂｂ，Ｃ２３Ｂａ，Ｃ２３Ｂｂの固定電極３７は、第２の端子群の端子ＣＢ２に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。３行目のコンデンサＣ３１Ｂａ，Ｃ３１Ｂｂ，Ｃ３２Ｂａ，Ｃ３２Ｂｂ，Ｃ３３Ｂａ，Ｃ３３Ｂｂの固定電極３７は、第２の端子群の端子ＣＢ３に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。このように、各行毎に、当該行のマイクロアクチュエータの固定電極３７が電気的に共通して接続されている。

１行目のコンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３の固定電極３５は、第３の端子群の端子ＣＤ１に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。２行目のコンデンサＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３の固定電極３５は、第３の端子群の端子ＣＤ２に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。３行目のコンデンサＣ３１，Ｃ３２，Ｃ３３の固定電極３５は、第３の端子群の端子ＣＤ３に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。このように、各行毎に、当該行のマイクロアクチュエータの固定電極３５が電気的に共通して接続されている。

１列目のコンデンサＣ１１，Ｃ２１，Ｃ３１の可動電極２２ｄは、第４の端子群の端子ＣＵ１に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。２列目のコンデンサＣ１２，Ｃ２２，Ｃ３２の可動電極２２ｄは、第４の端子群の端子ＣＵ２に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。３列目のコンデンサＣ１３，Ｃ２３，Ｃ３３の可動電極２２ｄは、第４の端子群の端子ＣＵ３に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。このように、各列毎に、当該列のマイクロアクチュエータの可動板１２の可動電極２２ｄが電気的に共通して接続されている。

また、図９では、１列目のコイルＬ１１，Ｌ２１，Ｌ３１が直列に接続され、その一端が端子Ｌ１に他端が端子Ｌ０にそれぞれ接続されている。２列目のコイルＬ１２，Ｌ２２，Ｌ３２が直列に接続され、その一端が端子Ｌ２に他端が端子Ｌ０にそれぞれ接続されている。３列目のコイルＬ１３，Ｌ２３，Ｌ３３が直列に接続され、その一端が端子Ｌ３に他端が端子Ｌ０にそれぞれ接続されている。

１列目のコイルＬ１１，Ｌ２１，Ｌ３１は、端子Ｌ１，Ｌ０間に電流を流したときにこれらのコイルＬ１１，Ｌ２１，Ｌ３１に発生するローレンツ力の向きが同一になるように、電流の向きをそろえて接続されている。この点は、２列目のコイルＬ１２，Ｌ２２，Ｌ３２及び３列目のコイルＬ１３，Ｌ２３，Ｌ３３についても、同様である。本実施の形態では、電流を端子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３から端子Ｌ０に向かう方向に流したときに（この方向の電流を正の電流とする。）、マイクロアクチュエータのローレンツ力用電流経路にローレンツ力が下向きに働くように設定されている。

このように、図９に示す例では、各列毎に、当該列のマイクロアクチュエータのローレンツ力用電流経路が、通電された際に同じ向きのローレンツ力を生じるように、電気的に直列に接続されている。

なお、本実施の形態による光スイッチアレー１には、図９に示すように、アドレス回路や列選択スイッチや行選択スイッチ等は搭載されていない。

本実施の形態では、図１中の外部回路６の駆動制御回路６ａは、前記端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３，Ｌ０〜Ｌ３に接続され、端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３の電位をそれぞれ独立して制御するとともに、端子Ｌ１〜Ｌ３に流れる電流をそれぞれ独立して制御することで、前記光スイッチアレー１の各光スイッチの光路切換状態を制御する。

一方、図１中の外部回路６の姿勢調整回路６ｂは、前記端子ＣＡ１〜ＣＡ３，ＣＢ１〜ＣＢ３に接続され、駆動制御回路６ａと連動して、図４に示す状態にある光スイッチのミラー３１の姿勢を調整する姿勢調整信号を、各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に与える電位として供給し、その調整状態を実現する。

まず、駆動制御回路６ａによる光路切替動作について、図１１を参照して説明する。なお、駆動制御回路６ａの具体的な回路構成自体は、以下に説明する動作例から明らかである。

図１１には、駆動制御回路６ａが各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に与える電位、及び、各端子Ｌ１〜Ｌ３を経由して各コイルに流す電流のタイミングチャートの一例が示されている。

図１１に示す例では、駆動制御回路６ａは、第３の端子群の端子ＣＤ１〜ＣＤ３には２つの電位Ｖｈ，Ｖｍ１のいずれかの電位を与え、第４の端子群の端子ＣＵ１〜ＣＵ３には２つの電位Ｖｍ２，ＶＬのいずれかの電位を与える。ここで、電位Ｖｈ，Ｖｍ１，Ｖｍ２，ＶＬは、Ｖｈ＞Ｖｍ１≧Ｖｍ２＞ＶＬの関係を満たしている。各端子Ｌ１〜Ｌ３には、Ｉ１（下向きのローレンツ力が生ずる方向の電流），−Ｉ２（上向きのローレンツ力が生ずる方向の電流）のいずれかの電流が流されるか、あるいは、電流が流されない（電流ゼロ）。端子Ｌ１に電流が流されない場合は、端子Ｌ１の電位は電位ＶＬとされる。他の端子Ｌ２，Ｌ３についても同様である。

図１１に示す例では、時刻ｔ１以前は、各端子ＣＤ１〜ＣＤ３の電位がＶｈとされ、各端子ＣＵ１〜ＣＵ３の電位がＶＬとされ、端子Ｌ１〜Ｌ３には電流が流れておらず、９個の全てのアクチュエータがラッチ解除状態（可動板１２が図４に示すように上側位置に位置する状態）になっているものとする。

時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に、端子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に電流Ｉ１が流され、９個の全てのアクチュエータの可動板１２が下方向（基板１１側、すなわち、固定電極３５と可動電極２２ｄの間隔が狭くなる方向）に動かされる。これにより、全てのアクチュエータの固定電極３５と可動電極２２ｄの間隔が狭くなり、両電極間の静電力がある一定値を越えると、その静電力によって、全てのアクチュエータの可動板１２が図５に示すように下側位置にラッチ（保持）される。

時刻ｔ３から時刻ｔ４の間では、端子ＣＤ１の電位がＶｈからＶｍ１に下げられ、端子ＣＵ１の電位がＶＬからＶｍ２に上昇され、さらに、端子Ｌ１に電流−Ｉ２が流される。これにより、図９中のコンデンサＣ１１の電極間電圧はＶｈ−ＶＬからＶｍ１−Ｖｍ２に低下する。コンデンサＣ１１の電極間電圧の低下に伴い、コンデンサＣ１１の両電極間の静電力も低下する。一方、電流−Ｉ２によるローレンツ力は、固定電極３５と可動電極２２ｄを引き離す方向に働く。ここで、ローレンツ力とバネ力が引き離す方向で、静電力が引き合う方向の力であり、引き離す方向の力が引き合う方向の力よりも強くなるように設定するとラッチが解除され、コンデンサＣ１１の固定電極３５と可動電極２２ｄが引き離される。

また、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間、コンデンサＣ１２，Ｃ１３の両電極間電圧はＶｍ１−ＶＬとなる。端子Ｌ２，Ｌ３には電流は流さないので、コンデンサＣ１２，１３に相当するマイクロアクチュエータのコイルＬ１２，Ｌ１３には、ローレンツ力が発生しない。よって、電圧差Ｖｍ１−ＶＬによって発生する静電力がバネ力よりも大きくなるように設定すれば、コンデンサＣ１２，Ｃ１３に相当するマイクロアクチュエータのラッチは維持される。

さらに、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間、コンデンサＣ２１、Ｃ３１の両電極間電圧はＶｈ−Ｖｍ２となる。端子Ｌ１には電流−Ｉ２が流れているので、コンデンサＣ２１、Ｃ３１に相当するマイクロアクチュエータのコイルＬ２１，Ｌ３１には、上向きのローレンツ力が発生する。よって、電圧Ｖｈ−Ｖｍ２によって発生する静電力がこのローレンツ力とバネ力の和よりも大きくなるように設定すれば、コンデンサＣ２１，Ｃ３１に相当するマイクロアクチュエータのラッチは維持される。

よって、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間に、コンデンサＣ１１に相当するマイクロアクチュエータのみがラッチが解除される。

時刻ｔ３から時刻ｔ４の間と同様に、時刻ｔ５からｔ６の間にコンデンサＣ２２に相当するマイクロアクチュエータのみがラッチが解除され、時刻ｔ７から時刻ｔ８の間にＣ３３の固定電極３５と可動電極２２ｄのみがラッチが解除される。

ここまでで、コンデンサＣ１１，Ｃ２２，Ｃ３３に相当するマイクロアクチュエータのラッチを解除し、その他のマイクロアクチュエータのラッチを維持しているという当該光スイッチの初期のミラー配置が終了した。

さらに、この初期配置から一部のミラー配置を変更する手順を説明する。

時刻ｔ９から時刻ｔ１０の間に、端子Ｌ１に電流Ｉ１が流され、コンデンサＣ１１に相当するマイクロアクチュエータの可動板１２が下方向（基板１２１側、すなわち、固定電極３５と可動電極の間隔が狭くなる方向）に動かされる。これにより、コンデンサＣ１１に相当するアクチュエータの固定電極３５と可動電極２２ｄの間隔が狭くなり、両電極間の静電力がある一定値を越えると、その静電力によって、コンデンサＣ１１に相当するアクチュエータの可動板１２が下側位置にラッチされる。

時刻ｔ１１から時刻ｔ１２の間に、端子Ｌ２に電流Ｉ１が流され、コンデンサ２２に相当するアクチュエータの可動板１２が下方向（基板１２１側、すなわち、固定電極３５と可動電極２２ｄの間隔が狭くなる方向）に動かされる。これにより、コンデンサＣ２２に相当するアクチュエータの固定電極３５と可動電極２２ｄの間隔が狭くなり、両電極間の静電力がある一定値を越えると、その静電力によって、コンデンサＣ２２に相当するアクチュエータの可動板１２が下側位置にラッチされる。

時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の間では、端子ＣＤ２の電圧がＶｈからＶｍ１に下げられ、端子ＣＵ１の電位がＶＬからＶｍ２に上昇され、さらに、端子Ｌ１に電流−Ｉ２が流される。これにより、図９中のコンデンサＣ２１の電極間電圧はＶｈ−ＶＬからＶｍ１−Ｖｍ２に低下する。コンデンサ２１の電極間電圧の低下に伴い、コンデンサＣ２１の両電極間の静電力も低下する。一方、電流−Ｉ２によるローレンツ力は、固定電極と可動電極を引き離す方向に働く。ここで、ローレンツ力とバネ力が引き離す方向で、静電力が引き合う方向の力であり、引き離す方向の力が引き合う方向の力よりも強くなるように設定するとラッチが解除され、コンデンサＣ２１の固定電極と可動電極が引き離される。このとき、その他のコンデンサに相当するマイクロアクチュエータは、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間と同様に、ラッチが維持される。

時刻ｔ１５から時刻ｔ１６の間では、端子ＣＤ１の電圧がＶｈからＶｍ１に下げられ、端子ＣＵ２の電位がＶＬからＶｍ２に上昇され、さらに、端子Ｌ２に電流−Ｉ２が流される。これにより、図９中のコンデンサＣ１２の電極間電圧はＶｈ−ＶＬからＶｍ１−Ｖｍ２に低下する。コンデンサ１２の電極間電圧の低下に伴い、コンデンサＣ１２の両電極間の静電力も低下する。一方、電流−Ｉ２によるローレンツ力は、固定電極３５と可動電極２２ｄを引き離す方向に働く。ここで、ローレンツ力とバネ力が引き離す方向で、静電力が引き合う方向の力であり、引き離す方向の力が引き合う方向の力よりも強くなるように設定するとラッチが解除され、コンデンサＣ１２の固定電極３５と可動電極２２ｄが引き離される。このとき、その他のコンデンサに相当するマイクロアクチュエータは、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間と同様に、ラッチが維持される。

以上で、コンデンサＣ２１，Ｃ１２，Ｃ３３に相当するマイクロアクチュエータのラッチを解除し、その他のマイクロアクチュエータのラッチを維持しているという当該光スイッチのミラー配置の変更が終了した。

以上の動作説明から、所望の光路切換状態を適切に実現することができることがわかる。また、各行において、同時に図４に示す状態（ラッチ解除状態）となるミラー３１の数は、０個又は１個であることがわかる。なお、前述した各電圧値及び電流値は、前述した動作を実現することができるように、適宜定めればよい。

次に、図１中の外部回路６の姿勢調整回路６ｂの一例について、図１０を説明する。図１０は、姿勢調整回路６ｂの要部を示す電気回路図である。

図１０に示す例では、姿勢調整回路６ｂは、ｍ行ｎ列の光スイッチに対応して、可変抵抗器ＶＲｍｎ及びＭＯＳＦＥＴ等のスイッチＭｍｎを有している。また、姿勢調整回路６ｂは、光スイッチのｍ行に対応して、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチＭｍＡ，ＭｍＢ，ＭｍＣ，ＭｍＤを有している。さらに、姿勢調整回路６ｂは、光スイッチアレー１の図９中の端子ＣＡ１〜ＣＡ３，ＣＢ１〜ＣＢ３にそれぞれ接続される端子ＣＡ１’〜ＣＡ３’，ＣＢ１’〜ＣＢ３’を有している。また、この姿勢調整回路６ｂでは、接地電位が前述した図１１中の電位ＶＬとされ、端子Ｖには電位ＶＬより高い一定の電位が印加される。図１０中のＰｍｎ，ＰｍＡ，ＰｍＡ’は対応するスイッチのゲート制御信号を示し、当該ゲート制御信号がハイの場合は対応するスイッチがオンするとともにローの場合は対応するスイッチがオフするものとする。

図１０に示す例では、各可変抵抗器Ｖｍｎの一端が端子Ｖに接続され、各可変抵抗器Ｖｍｎの他端が接地され、各可変抵抗器Ｖｍｎの摺動端子が対応するスイッチＭｍｎの一端に接続されている。各スイッチＭｍｎの他端は、対応するｍ行毎に共通に接続されて、対応するｍ行のスイッチＭｍＡ，ＭｍＢの一端に接続されている。各スイッチＭｍＡ，ＭｍＢの他端は、対応するｍ行のスイッチＭｍＣ，ＭｍＤの一端にそれぞれ接続されている。各スイッチＭｍＣ，ＭｍＤの他端は、接地されている。各ｍ行のスイッチＭｍＢ，ＭｍＤ間の接続中点は対応する行ｍの端子ＣＡｍ’に接続され、各ｍ行のスイッチＭｍＡ，ＭｍＣ間の接続中点は対応する行ｍの端子ＣＢｍ’に接続されている。例えば、１行目のスイッチＭ１Ｂ，Ｍ１Ｄ間の接続中点は１行目の端子ＣＡ１’に接続され、１行目のスイッチＭ１Ａ，Ｍ１Ｃ間の接続中点は１行目の端子ＣＢ１’に接続されている。

なお、姿勢調整回路６ｂは、ゲート制御信号Ｐｍｎ，ＰｍＡ，ＰｍＡ’を供給する回路等を含んでいるが、その図示は省略している。

この姿勢調整回路６ｂは、例えば、次のようにして初期設定される。

１行目の回路の初期設定について説明すると、まず、前述した駆動制御回路６ａの動作によって、１行目の光スイッチのうちの、１行１列の光スイッチのみを図４に示す状態（ラッチ解除状態）とし、他の１行２列及び１行３列の光スイッチを図５に示す状態（ラッチ状態）とする。その切替が終了すると、図１１を参照して説明した駆動制御回路６ａの動作からわかるように、図９中の端子ＣＵ１，Ｌ１には、電位ＶＬが印加された状態となる。この状態で、まず、ゲート制御信号Ｐ１Ａをハイにして、スイッチＭ１Ａ，Ｍ１Ｄをオンにする。このとき、ゲート制御信号Ｐ１Ａ’はローにして、スイッチＭ１Ｂ，Ｍ１Ｃはオフにしておく。これにより、端子ＣＡ１’，ＣＡ１（図９参照）は接地される（すなわち、電位ＶＬとなる）。さらにゲート制御信号Ｐ１１をハイにして、スイッチＭ１１をオンにする。このとき、ゲート制御信号Ｐ１２，Ｐ１３をローにして、スイッチＭ１２，Ｍ１３はオフにしておく。その結果、端子ＣＢ１’，ＣＢ１（図９参照）は、可変抵抗器Ｖ１１で定まる電位となるため、図９中の２個の第２の姿勢調整力用コンデンサＣ１１Ｂａ，Ｃ１１Ｂｂに可変抵抗器Ｖ１１で定まる電圧が印加される。よって、可変抵抗器Ｖ１１で定まる第２の姿勢調整力が１行１列のマイクロアクチュエータに加えられ、１行１列のミラー３１の反射面の傾きが変化する。

図４に示す状態において、ミラー３１の反射面の傾きが変化すると、ミラー３１により反射された反射光の反射角度が変化し、この反射光の光出力用光ファイバ４に対する光結合度が変化し、光量のロスが変化する。このため、光入力用光ファイバ２からの入射光量を一定にすると、対応する光出力用光ファイバ４から得られる反射光の光量が変化する。よって、前述した状態において、対応する光出力用光ファイバ４から得られる反射光の光量が最大となるように可変抵抗器Ｖ１１を調整する。

次に、ゲート制御信号Ｐ１Ａをローにして、スイッチＭ１Ａ，Ｍ１Ｄをオフにする。このとき、ゲート制御信号Ｐ１Ａ’はハイにして、スイッチＭ１Ｂ，Ｍ１Ｃをオンにする。これにより、端子ＣＢ１’，ＣＢ１（図９参照）は接地され（すなわち、電位ＶＬとなり）、端子ＣＡ１’，ＣＡ１（図９参照）は、可変抵抗器Ｖ１１で定まる電位となる。よって、可変抵抗器Ｖ１１で定まる第１の姿勢調整力が１行１列のマイクロアクチュエータに加えられ、１行１列のミラー３１の反射面の傾きが逆方向に変化する。そして、この状態において、対応する光出力用光ファイバ４から得られる反射光の光量が最大となるように可変抵抗器Ｖ１１を調整する。

このとき１行１列の光スイッチに関して得られた最大光量が、先に得られた１行１列の光スイッチに関して得られた最大光量より大きいか等しい場合には、可変抵抗器Ｖ１１の調整を終了するとともに、１行１列の光スイッチの姿勢調整の際にはゲート制御信号Ｐ１Ａをローにするとともにゲート制御信号Ｐ１Ａ’をハイにする旨の情報を、図示しないメモリ等に記憶させる。一方、このとき１行１列の光スイッチに関して得られた最大光量が、先に得られた１行１列の光スイッチに関して得られた最大光量より小さい場合には、再び、ゲート制御信号Ｐ１Ａをハイにするとともにゲート制御信号Ｐ１Ａ’をローにして、対応する光出力用光ファイバ４から得られる反射光の光量が最大となるように可変抵抗器Ｖ１１を調整した後に、可変抵抗器Ｖ１１の調整を終了し、１行１列の光スイッチの姿勢調整の際にはゲート制御信号Ｐ１Ａをハイにするとともにゲート制御信号Ｐ１Ａ’をローにする旨の情報を、図示しないメモリ等に記憶させる。

以上、１行１列の光スイッチの初期設定について説明した。その後、１行２列の光スイッチの初期設定及び１行３列の光スイッチの初期設定を、順次、１行１列の光スイッチの初期設定と同様に行う。なお、１行２列の光スイッチの初期設定の場合は、スイッチＭ１１をオンする代わりにスイッチＭ１２をオンして可変抵抗器Ｖ１２を調整し、１行３列の光スイッチの初期設定の場合は、スイッチＭ１１をオンする代わりにスイッチＭ１３をオンして可変抵抗器Ｖ１３を調整する。これにより、１行目の光スイッチの初期設定が完了する。

以上、１行目の光スイッチの初期設定について説明した。他の行の光スイッチについても、１行目の光スイッチと同様に初期設定を行う。

このような初期設定は、光出力用光ファイバ４を光スイッチ１に対して厳密に光軸合わせを行うような場合に比べて、非常に簡単に行うことができる。

姿勢調整回路６ｂは、光スイッチアレー１の通常の動作時（初期設定後の動作時）には、例えば、光路切替期間（例えば、図１１中の期間ｔ３−ｔ４、期間ｔ５−ｔ６、期間ｔ７−ｔ８、期間ｔ９−ｔ１０、期間ｔ１１−ｔ１２、期間ｔ１３−ｔ１４、期間ｔ１５−ｔ１６）を除く光路切替終了期間（例えば、図１１中の期間ｔ４−ｔ５、期間ｔ６−ｔ７、期間ｔ８−ｔ９、期間ｔ１０−ｔ１１、期間ｔ１２−ｔ１３、期間ｔ１４−ｔ１５、時刻ｔ１６以降の期間）において、図４に示す状態の光スイッチについて、当該光スイッチに対応するスイッチＭｍｎをオンにするとともに、初期設定時に前述したメモリ等内に当該光スイッチに関連づけて記憶されたゲート制御信号ＰｍＡ，ＰｍＡ’の情報に従った、ゲート制御信号ＰｍＡ，ＰｍＡ’を対応するスイッチＭｍＡ，ＭｍＢ，ＭｍＣ，ＭｍＤのゲートに与える。

図１１には、駆動制御回路６ａが前述したように光路切替動作を行う場合の、スイッチＭ１１〜Ｍ１３，Ｍ２１〜Ｍ２３，Ｍ３１〜Ｍ３３のゲート制御信号Ｐ１１〜Ｐ１３，Ｐ２１〜Ｐ２３，Ｐ３１〜Ｐ３３のタイミングチャートも、示している。

このように、本実施の形態によれば、各行毎に当該行のマイクロアクチュエータの固定電極３６が電気的に共通して接続されて端子ＣＡ１〜ＣＡ３にそれぞれ接続され、各行毎に当該行のマイクロアクチュエータの固定電極３７が電気的に共通して接続されて端子ＣＢ１〜ＣＢ３にそれぞれ接続されているにも拘わらず、各ミラー３１の姿勢を互いに独立して補正（調整）することができる。

したがって、本実施の形態によれば、製造時のばらつき等のため、各ミラー３１の反射面が搭載板１２ｂの面に対して完全に垂直にならなかったり、２本の支持板１２ｃのバネ力に差が生ずることで２本の支持板１２ｃの高さに差が生じてしまって搭載板１２ｂが所期の向きに対して傾いたりすることによって、初期的に各ミラー３１の反射面の角度が所望の角度からずれても、前述したように初期設定を行うことで、そのずれを互いに独立して補正することができ、ひいては、歩留りを低下させることなく反射光量のロスを低減することができる。

また、本実施の形態によれば、このように製造ばらつきに等に対処することができるのみならず、種々の原因でミラー３１の反射面の角度が変化してもこれに対処することができる。例えば、経時変化によってミラー３１の反射面の角度が変化しても、前記初期設定を再度行うことで、経時変化に起因するミラー３１の反射面の角度ずれを補正し、経時変化に起因する反射光量のロスを低減することができる。さらに、本実施の形態によれば、使用環境の温度変化に起因してミラー３１の反射面の角度が変化しても、この温度変化に応じて、前記初期設定を再度行うことで、温度変化に起因するミラー３１の反射面の角度ずれを補正し、温度変化に起因する反射光量のロスを低減することができる。

さらに、本実施の形態によれば、各行毎に当該行のマイクロアクチュエータの固定電極３６が電気的に共通して接続されて端子ＣＡ１〜ＣＡ３にそれぞれ接続され、各行毎に当該行のマイクロアクチュエータの固定電極３７が電気的に共通して接続されて端子ＣＢ１〜ＣＢ３にそれぞれ接続されているので、ミラー３１の姿勢調整のために光スイッチアレー１から外部に引き出す配線の本数（＝端子ＣＡ１〜ＣＡ３，ＣＢ１〜ＣＢ３の個数）が、６本（６個）で済み、その数を低減することができる。姿勢調整回路６ｂを各光スイッチに対して１対１に設けた個別姿勢調整回路の集合として構成する場合には、姿勢調整のために光スイッチアレー１から引き出す配線（端子数）が３×３本（個）必要となる。

一般に、Ｎ×Ｎ個の光スイッチをアレー化した場合、本実施の形態と同様に構成すれば、姿勢調整のために光スイッチアレーから引き出す配線がＮ×２本で済むのに対し、姿勢調整回路６ｂを各光スイッチに対して１対１に設けた個別姿勢調整回路の集合として構成する場合には、姿勢調整のために光スイッチアレーから引き出す配線がＮ×Ｎ本必要となる。

図１１に示す例では、外部回路６の駆動制御回路６ａが、各期間においてコンデンサの電極間電圧として直流電圧が印加されるように、固定電極及び可動電極の電位を制御しているが、代わりに、図１２に示すように、各期間においてコンデンサの電極間電圧としてパルスによる交流電圧が印加されるように、固定電極及び可動電極の電位を制御してもよい。図１２は、外部回路６の駆動制御回路６ａが各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に与える電位、及び、各端子Ｌ１〜Ｌ３を経由して各コイルに流す電流、並びに、ゲート制御信号Ｐ１１〜Ｐ１３，Ｐ２１〜Ｐ２３，Ｐ３１〜Ｐ３３のタイミングチャートの他の例を示すものであり、図１１に対応している。

図１２において、各時刻の各マイクロアクチュエータの可動電極２２ｄの動き及び姿勢調整力の付与の状況は、図１１の場合と同じである。図１２に示す例では、固定電極に印加する電位（端子ＣＤ１，ＣＤ２，ＣＤ３に印加する電位）は、それぞれ位相が同じでデューティーが５０％のパルス波形であり、グランドレベルを中心に正負方向に振幅Ｖｈ’もしくはＶｍで対称に振れている。また、可動電極に印加する電位（端子ＣＵ１，ＣＵ２，ＣＵ３に印加する電位）は、それぞれ位相が同じだが端子ＣＤ１，ＣＤ２，ＣＤ３に印加する電位とは逆位相のパルスで、デューティーは５０％でありグランドレベルを中心に正負方向に振幅Ｖｈ’もしくはＶｍで対称に振れている。コンデンサの電極間電圧は、可動電極の電位及び固定電極の電位が共に振幅Ｖｈ’の場合は２×Ｖｈ’、一方が振幅Ｖｈ’で他方が振幅Ｖｍの場合はＶｍ＋Ｖｈ’、共に振幅Ｖｍの場合は２×Ｖｍとなる。図１２に示す例においても、各振幅値等を適宜設定することで、図１１に示すように電位を供給する場合と同じ動作を実現することができる。

ただし、この場合には、例えば、図１０中の接地電位を端子ＣＵ１〜ＣＵ３と同位相でかつ振幅Ｖｈ’のパルス電位とし、図１０中の端子Ｖに端子ＣＵ１〜ＣＵ３とは逆位相のパルス電位を印加する。なお、必要に応じて、図１０中の各スイッチとしてリレーの接点などの双方向性スイッチを用いてもよい。

なお、各期間において各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３，図１０中の端子Ｖ及び接地に、時間的にパルス状に変化する電位に代えて時間的に正弦波状に変化する電位を与えてもよい。

以上、本発明の実施の形態及び変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、前述した実施の形態は、本発明を可動部が片持ち梁構造を持つタイプのマイクロアクチュエータを用いたマイクロアクチュエータアレーに適用した例であったが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、特許文献３に開示されているような可動部が両持ち構造を持つタイプのマイクロアクチュエータを用いたマイクロアクチュエータアレーにも適用できる。

また、前述した実施の形態は、本発明によるマイクロアクチュエータアレーを光スイッチアレーに適用した例であったが、本発明によるマイクロアクチュエータアレーは、他の光学装置やその他の種々の用途に用いることができる。

前述した実施の形態は、駆動力として静電力及びローレンツ力を用いる例であったが、本発明では、駆動力として静電力及びローレンツ力のうちの一方のみを用いてもよい。また、本発明では、駆動力として磁気力などの他の駆動力や任意の２種類以上を複合した駆動力により駆動されるように構成することもできる。また、例えば、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも２つの層の、熱膨張による変形を利用した駆動方式を採用してもよい。この場合、例えば、光や赤外線の吸収や電気抵抗部への通電などによって、前記変形のための熱を与えることができ、照射光量や通電量を駆動信号として用いることができる。

本発明の第１の実施の形態による光スイッチアレーを用いた光学システムの一例を模式的に示す概略構成図である。 図１中の光スイッチアレーを模式的に示す概略平面図である。 図１中の光スイッチアレーの１つの光スイッチを模式的に示す概略平面図である。 ミラーが上側に保持された状態を示す、図３中のＡ−Ａ’線に沿った断面を＋Ｙ側から−Ｙ軸方向に見た概略断面図である。 ミラーが下側に保持された状態を示す、図３中のＡ−Ａ’線に沿った断面を＋Ｙ側から−Ｙ軸方向に見た概略断面図である。 ミラーの姿勢調整前の状態を示す、図３中のＢ−Ｂ’線に沿った断面を−Ｘ側から＋Ｘ軸方向に見た概略断面図である。 ミラーの姿勢調整後の状態を示す、図３中のＢ−Ｂ’線に沿った断面を−Ｘ側から＋Ｘ軸方向に見た概略断面図である。 図２中の可動板を示す図である。 図１中の光スイッチアレーを示す電気回路図である。 図１中の外部回路の姿勢調整回路の要部を示す電気回路図である。 外部回路が各端子等に与える電位及び電流のタイミングチャートである。 外部回路が各端子等に与える電位及び電流の他のタイミングチャートである。

符号の説明

１ 光スイッチアレー
１１ 基板
１２ 可動板
１２ｂ ミラー部搭載板
１２ｃ 支持板（梁部）
２２ｄ Ａｌ膜パターン（可動電極）
２２ａ，２２ｂ Ａｌ膜パターン
３１ ミラー（被駆動体）
３５，３６，３７ 固定電極
ＣＡ１〜ＣＡ３ 第１の端子群
ＣＢ１〜ＣＢ３ 第２の端子群

Claims (14)

1. ２次元状に配置された複数のマイクロアクチュエータを備えたマイクロアクチュエータアレーであって、
   前記各マイクロアクチュエータは、被駆動体が搭載される可動部であって弾性部を有し前記被駆動体を固定部に対して移動させる可動部と、信号に応じて、前記被駆動体が前記固定部に対して所定位置に位置するときに、前記被駆動体の姿勢を調整する力を前記可動部の所定箇所に付与し得る姿勢調整力付与手段と、を含み、
   前記各マイクロアクチュエータに関して、前記姿勢調整力付与手段は、前記可動部に設けられた第１の電極部と、前記固定部に設けられ前記第１の電極部との間の電圧により前記第１の電極部との間に前記被駆動体の姿勢を調整する静電力を生じ得る第２の電極部と、を含み、
   各行（又は各列）毎に、当該行（又は当該列）のマイクロアクチュエータの前記第２の電極部が電気的に共通して接続されたことを特徴とするマイクロアクチュエータアレー。
2. 複数の端子からなる第１の端子群を備え、
   前記各行（又は前記各列）のマイクロアクチュエータの前記第２の電極部は、前記各行（又は前記各列）毎に、前記第１の端子群のうちの互いに異なる端子に接続されたことを特徴とする請求項１記載のマイクロアクチュエータアレー。
3. 前記各マイクロアクチュエータに関して、信号に応じて、前記弾性部のバネ力に抗して前記被駆動体の移動及び位置の保持を行う駆動力を前記可動部に付与し得る駆動力付与手段を備え、
   前記各マイクロアクチュエータに関して、前記駆動力付与手段は、前記可動部に設けられた第３の電極部と、前記固定部に設けられ前記第３の電極部との間の電圧により前記第３の電極部との間に静電力を生じ得る第４の電極部とを含み、
   前記各マイクロアクチュエータに関して、前記第３の電極部の配線の一部が前記第１の電極部の少なくとも一部として兼用されたことを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロアクチュエータアレー。
4. 前記各マイクロアクチュエータに関して、信号に応じて、前記弾性部のバネ力に抗して前記被駆動体の移動及び位置の保持を行う駆動力を前記可動部に付与し得る駆動力付与手段を備え、
   前記各マイクロアクチュエータに関して、前記駆動力付与手段は、前記可動部に設けられ磁界内に配置されて通電によりローレンツ力を生ずる電流路を含み、
   前記各マイクロアクチュエータに関して、前記電流路の配線の一部が前記第１の電極部の少なくとも一部として兼用されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマイクロアクチュエータアレー。
5. ２次元状に配置された複数のマイクロアクチュエータを備えたマイクロアクチュエータアレーであって、
   前記各マイクロアクチュエータは、被駆動体が搭載される可動部であって弾性部を有し前記被駆動体を固定部に対して移動させる可動部と、信号に応じて、前記被駆動体が前記固定部に対して所定位置に位置するときに、前記被駆動体の姿勢を調整する力を前記可動部の所定箇所に付与し得る姿勢調整力付与手段と、を含み、
   前記各マイクロアクチュエータに関して、前記姿勢調整力付与手段は、前記可動部に設けられた第１の電極部と、前記固定部に設けられ前記第１の電極部との間の電圧により前記第１の電極部との間に前記被駆動体の姿勢を一方方向に調整する静電力を生じ得る第２の電極部と、前記可動部に設けられた第３の電極部と、前記固定部に設けられ前記第３の電極部との間の電圧により前記第３の電極部との間に前記被駆動体の姿勢を他方方向に調整する静電力を生じ得る第４の電極部と、を含み、
   各行（又は各列）毎に、当該行（又は当該列）のマイクロアクチュエータの前記第２の電極部が電気的に共通して接続され、
   前記各行（又は前記各列）毎に、当該行（又は当該列）のマイクロアクチュエータの前記第４の電極部が電気的に共通して接続されたことを特徴とするマイクロアクチュエータアレー。
6. 複数の端子からなる第１の端子群と、複数の端子からなる第２の端子群とを備え、
   前記各行（又は前記各列）のマイクロアクチュエータの前記第２の電極部は、前記各行（又は前記各列）毎に、前記第１の端子群のうちの互いに異なる端子に接続され、
   前記各行（又は前記各列）のマイクロアクチュエータの前記第４の電極部は、前記各行（又は前記各列）毎に、前記第２の端子群のうちの互いに異なる端子に接続されたことを特徴とする請求項５記載のマイクロアクチュエータアレー。
7. 前記各マイクロアクチュエータに関して、信号に応じて、前記弾性部のバネ力に抗して前記被駆動体の移動及び位置の保持を行う駆動力を前記可動部に付与し得る駆動力付与手段を備え、
   前記各マイクロアクチュエータに関して、前記駆動力付与手段は、前記可動部に設けられた第５の電極部と、前記固定部に設けられ前記第５の電極部との間の電圧により前記第５の電極部との間に静電力を生じ得る第６の電極部とを含み、
   前記各マイクロアクチュエータに関して、前記第５の電極部の配線の一部が前記第１の電極部の少なくとも一部として兼用され、
   前記各マイクロアクチュエータに関して、前記第５の電極部の前記配線の他の一部が前記第３の電極部の少なくとも一部として兼用されたことを特徴とする請求項５又は６記載のマイクロアクチュエータアレー。
8. 前記各マイクロアクチュエータに関して、信号に応じて、前記弾性部のバネ力に抗して前記被駆動体の移動及び位置の保持を行う駆動力を前記可動部に付与し得る駆動力付与手段を備え、
   前記各マイクロアクチュエータに関して、前記駆動力付与手段は、前記可動部に設けられ磁界内に配置されて通電によりローレンツ力を生ずる電流路を含み、
   前記各マイクロアクチュエータに関して、前記電流路の配線の一部が前記第１の電極部の少なくとも一部として兼用され、
   前記各マイクロアクチュエータに関して、前記電流路の前記配線の他の一部が前記第３の電極部の少なくとも一部として兼用されたことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載のマイクロアクチュエータアレー。
9. 前記各マイクロアクチュエータに関して、前記可動部が薄膜で構成されたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のマイクロアクチュエータアレー。
10. 前記各マイクロアクチュエータに関して、前記被駆動体は、前記固定部から相対的に遠い第１の位置及び前記固定部に相対的に近い第２の位置に移動され、
    前記各マイクロアクチュエータに関して、前記所定位置は前記第１の位置であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のマイクロアクチュエータアレー。
11. 前記各マイクロアクチュエータに関して、前記所定位置は、実質的に、前記可動部が力を受けない状態で前記弾性部のバネ力によって復帰する位置であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のマイクロアクチュエータアレー。
12. 前記各マイクロアクチュエータに関して、前記可動部は、前記固定部に対して固定端が固定された片持ち梁構造を持ち、
    前記各マイクロアクチュエータに関して、前記被駆動体の姿勢を調整する前記力は、前記片持ち梁構造にねじれを発生させる力であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のマイクロアクチュエータアレー。
13. 請求項１乃至１２のいずれかに記載のマイクロアクチュエータアレーと、前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部にそれぞれ搭載された前記被駆動体とを備え、前記各被駆動体が光学素子であることを特徴とする光学装置。
14. 請求項１乃至１２のいずれかに記載のマイクロアクチュエータアレーと、前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部にそれぞれ搭載された前記被駆動体とを備え、前記各被駆動体がミラーであることを特徴とする光スイッチアレー。

Images