JP2007017769A - Micro thin film movable element for optical communication, and micro thin film movable element array - Google Patents

Micro thin film movable element for optical communication, and micro thin film movable element array Download PDF

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JP2007017769A JP2005200366A JP2005200366A JP2007017769A JP 2007017769 A JP2007017769 A JP 2007017769A JP 2005200366 A JP2005200366 A JP 2005200366A JP 2005200366 A JP2005200366 A JP 2005200366A JP 2007017769 A JP2007017769 A JP 2007017769A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micro thin film movable element and a micro thin film movable element array for optical communication, capable of reducing the vibration of a movable part in an active way, and speed up switching operation. <P>SOLUTION: The micro thin film movable element 100 for optical communication comprises a movable part 27, where the part 27 is supported elastically displaceably and is capable of being displaced bi-directionally, and which has a switching function. The element has a plurality of drive sources for applying a physical acting force to the movable part 27. When the movable part 27 is driven displaceably in a first direction by the drive source and while the movable part 27 is being transition driven in the first direction, physical acting force for restraining the vibration of the movable part is applied with respect to the movable part 27 by the drive source, in a second direction that is different from the first direction. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、双方向に変位する可動部を備えた光通信用微小薄膜可動素子及び微小薄膜可動素子アレイに関し、さらに詳しくは、可動部の振動を能動的に減少させる改良技術に関する。   The present invention relates to a small thin film movable element for optical communication and a small thin film movable element array having a movable part that is displaced in both directions, and more particularly to an improved technique for actively reducing vibration of the movable part.

近年、MEMS技術(MEMS;Micro-Electro Mechanical Systems)の急速な進歩により、μmオーダーの微小構造体を電気的に変位・移動させる微小電気機械式素子の開発が盛んに行われている。この微小電気機械式素子には、例えばマイクロミラーを傾けて光の偏向を図るデジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)や、光路を切り換える微小薄膜可動素子としての光スイッチなどがある。DMDは、光学的な情報処理の分野において、投射ディスプレイ、ビデオ・モニター、グラフィック・モニター、テレビ及び電子写真プリントなど用途が広い。また、光スイッチは、光通信、光インタコネクション(並列コンピュータにおける相互結合網など光による信号接続技術)、光情報処理(光演算による情報処理)などへの応用が期待されている。   2. Description of the Related Art In recent years, with the rapid advancement of MEMS technology (MEMS: Micro-Electro Mechanical Systems), development of micro electromechanical elements that electrically displace and move micro structures on the order of μm has been actively performed. Examples of the microelectromechanical element include a digital micromirror device (DMD) that deflects light by tilting a micromirror, and an optical switch as a small thin film movable element that switches an optical path. DMD is widely used in the field of optical information processing, such as projection displays, video monitors, graphic monitors, televisions, and electrophotographic prints. Further, the optical switch is expected to be applied to optical communication, optical interconnection (signal connection technology using light such as an interconnection network in a parallel computer), optical information processing (information processing using optical calculation), and the like.

微小電気機械式素子は、一般的に弾性変位可能に支持され一方向又は双方向に変位する可動部を備え、この可動部が主にスイッチング動作を担う。従って、可動部の制動制御は、良好なスイッチング動作を行う上でも特に重要となる。   A microelectromechanical element generally includes a movable part that is supported so as to be elastically displaceable and can be displaced in one or both directions, and this movable part mainly performs a switching operation. Therefore, the braking control of the movable part is particularly important for good switching operation.

例えば、下記特許文献1に開示されるマイクロミラー装置は、一対の駆動電極のうち一方の電極に電圧を印加し、これら電極間にヒンジ接続により配置されたミラーを有する可動部を、駆動電極との間の電位差及び静電容量に応じた静電引力により回転させる構成としている。   For example, a micromirror device disclosed in Patent Document 1 below applies a voltage to one electrode of a pair of drive electrodes, and a movable part having a mirror disposed by hinge connection between these electrodes is defined as a drive electrode. It is made into the structure rotated by the electrostatic attraction according to the electric potential difference and electrostatic capacitance between.

また、下記特許文献2に開示される光路切替装置は、電磁駆動のアクチュエーターに信号電圧を印加して光路を切替える機械式の光スイッチと、光スイッチに信号電圧を供給する制御回路とを備える。信号電圧は、信号の立ち上がり振幅Vと信号幅Tについて、信号の立ち上がりからT/2経過したときの電圧が2/3V以下である。そして、アクチュエータに印加する信号電圧において、振動幅Tの信号の立ち上がりから、T/2経過した時、信号電圧を立ち上がり振幅の2/3倍以下に減少させ、振動を抑制しようとしている。 The optical path switching device disclosed in Patent Document 2 includes a mechanical optical switch that switches a light path by applying a signal voltage to an electromagnetically driven actuator, and a control circuit that supplies the signal voltage to the optical switch. The signal voltage is 2/3 V H or less with respect to the signal rising amplitude V H and the signal width T when T / 2 has elapsed from the signal rising. In the signal voltage applied to the actuator, when T / 2 has elapsed from the rise of the signal of the vibration width T, the signal voltage is reduced to 2/3 times or less of the rise amplitude to suppress vibration.

また、下記特許文献5に開示される光スイッチの切替制御方法は、制御電圧のオン、オフにより変位する振動部材と、この振動部材の先端に振動部材が変位することにより伝搬光を反射又は遮断するエレメントを備えた光スイッチにおいて、上記の制御電圧をオンする前に、振動部材の固有振動周期より短い第1の予備電圧パルスを振動部材に印加し、制御電圧をオフにした後に、振動部材の固有振動周期より短い第2の予備電圧パルスを振動部材に印加している。   Also, the optical switch switching control method disclosed in Patent Document 5 below is a vibration member that is displaced by turning on or off the control voltage, and the propagation light is reflected or blocked by the displacement of the vibration member at the tip of the vibration member. In the optical switch including the element to be applied, the first preliminary voltage pulse shorter than the natural vibration period of the vibrating member is applied to the vibrating member before the control voltage is turned on, and the vibrating member is turned off after the control voltage is turned off. A second preliminary voltage pulse shorter than the natural vibration period is applied to the vibrating member.

一般的に光スイッチでは、制御電圧をオン、オフして振動部材が変位するとき、チャタリングと呼ばれる現象が生じる。このチャタリングは、制御電圧をオン又はオフにした後に、振動部材が直ちにその制御電圧に対応した変位量分、変化するのではなく、大きな減衰振動をしながら、最終的に制御電圧に対応した変位量分、変位する現象である。従って、この振動が減衰し、光出力が一定レベルになるまでは、光路を切り換えたことにならず、光スイッチの切り換え速度が制限されてしまう問題があった。これに対し、本従来例による光スイッチの切替制御方法では、振動部材の固有振動周期より短い予備電圧パルスを、制御電圧をオンする前とオフにした後に振動部材に印加することで、チャタリングを制御し、光スイッチの切り換え速度の向上を図っている。   Generally, in an optical switch, a phenomenon called chattering occurs when a vibration member is displaced by turning on and off a control voltage. This chattering does not immediately change the amount of displacement corresponding to the control voltage after the control voltage is turned on or off. This is a phenomenon of displacement by the amount. Therefore, until the vibration is attenuated and the light output reaches a certain level, the optical path is not switched, and the switching speed of the optical switch is limited. On the other hand, in the switching control method of the optical switch according to the conventional example, chattering is performed by applying a preliminary voltage pulse shorter than the natural vibration period of the vibrating member to the vibrating member before and after turning on the control voltage. It is controlled to improve the switching speed of the optical switch.

特開平8−334709号公報JP-A-8-334709 特開2002−169109号公報JP 2002-169109 A 特開平2−7014号公報JP-A-2-7014

しかしながら、特許文献1に開示されるマイクロミラー装置では、駆動電極のうちの一方に電圧を印加し、可動部と駆動電極との間の電位差及び静電容量に応じた静電引力を発生させ、可動部を回転させる。このため、図21(a)に示すように、電圧Vaの印加によってマイクロミラーが接触位置へ遷移して、接触位置に着地した直後、接触部材からの反力を受けることで振動が生じた。また、マイクロミラーが接触位置に着地しない非接触構造の場合であっても、図21(b)に示すように、所望の回転角度(収束位置)を超えてオーバーシュートが発生することで、振動の鎮静化までに時間を要した。これらの振動やオーバーシュートは、微小電気機械式素子のスイッチング動作における高速化の妨げとなっていた。   However, in the micromirror device disclosed in Patent Document 1, a voltage is applied to one of the drive electrodes to generate an electrostatic attraction according to the potential difference and capacitance between the movable part and the drive electrode, Rotate the moving part. For this reason, as shown in FIG. 21A, vibration is generated by receiving a reaction force from the contact member immediately after the micromirror transits to the contact position by application of the voltage Va and lands on the contact position. Further, even in the case of a non-contact structure in which the micromirror does not land at the contact position, as shown in FIG. 21 (b), the overshoot occurs beyond the desired rotation angle (convergence position), thereby causing vibration. It took time to calm down. These vibrations and overshoots have hindered speeding up the switching operation of the microelectromechanical element.

また、特許文献2に開示される光路切替装置は、電磁駆動のアクチュエーターにおいて、可動部がヨークの先端に近づくとき、即ち、永久磁石磁界による吸引力が強くなる時にコイル磁界による吸引力を低下させ、総合の吸引力が強くなり過ぎることがないように可動部をファイバー接続位置に移動させている。信号発生回路により出力される波形は、図22(a)に示すように、立ち上がり電圧V=7Vで立ち上がり後に急激に電圧が減少する信号電圧である。信号幅Tは5ms、信号終端の電圧は0.5Vである。立ち上がりからT/2経過後の電圧は2.8vである。図22(b)は、立ち上がり電圧は7V、信号幅Tは5ms、ステップ状に振幅が変化する時間T=1.5msである。図22(c)は立ち上がり電圧5V、減少させた振幅が1Vになるまでの時間Tが2msである。時間Tは信号幅に相当する。時間T以降は次の切替えを行なうまで1Vの電圧を印加し続ける。図22(d)は立ち上がり電圧5V、ステップ状の振幅が変化するまでの時間T=3msで振幅が一定値0.5Vにステップ状に減少する波形である。これらの信号電圧は、立ち上がりの振幅を大きくすることで可動部の動き(切替速度)を早くするとともに、可動部が動き出したら信号電圧を急激に小さくして可動部に加わる力を低減してチャタリングを抑制することができた。しかしながら、この光路切替装置は、可動部であるブロックを双方向に平行変位させているが、順方向に働く駆動力を変化させて振動を抑制しようとしているため、振動制御方法の多様性に乏しい不利があった。また、基本的にコイル磁界による吸引力を低下させ、総合の吸引力が強くなり過ぎないように信号電圧を小さくするもので、上記同様、振動をアクティブに減少させることができなかった。 Further, the optical path switching device disclosed in Patent Document 2 reduces the attractive force due to the coil magnetic field when the movable part approaches the tip of the yoke, that is, when the attractive force due to the permanent magnet magnetic field becomes strong in an electromagnetically driven actuator. The movable part is moved to the fiber connection position so that the total suction force does not become too strong. As shown in FIG. 22A, the waveform output by the signal generating circuit is a signal voltage that rapidly decreases after rising at a rising voltage V H = 7V. The signal width T is 5 ms, and the signal termination voltage is 0.5V. The voltage after lapse of T / 2 from the rising edge is 2.8v. In FIG. 22B, the rising voltage is 7 V, the signal width T is 5 ms, and the time T O = 1.5 ms when the amplitude changes stepwise. In FIG. 22C, the rising voltage is 5 V, and the time T until the reduced amplitude becomes 1 V is 2 ms. Time T corresponds to the signal width. After time T, the voltage of 1V is continuously applied until the next switching is performed. FIG. 22D shows a waveform in which the amplitude decreases stepwise to a constant value of 0.5 V at a rising voltage of 5 V and the time T O = 3 ms until the stepped amplitude changes. These signal voltages increase the rising amplitude to speed up the movement (switching speed) of the movable part, and when the movable part begins to move, the signal voltage is sharply reduced to reduce the force applied to the movable part. Could be suppressed. However, this optical path switching device displaces the block that is the movable part in both directions in parallel, but it is trying to suppress vibration by changing the driving force acting in the forward direction, so the diversity of vibration control methods is poor. There was a disadvantage. In addition, basically the attraction force by the coil magnetic field is reduced and the signal voltage is reduced so that the total attraction force does not become too strong, and as described above, the vibration cannot be actively reduced.

さらに、特許文献3に開示される光スイッチの切替制御方法は、図23に示すように、制御電圧をオン、オフする前に、第1の予備電圧パルス、第2の予備電圧パルスを振動部材に印加し、1つの可動部電極と1つの固定電極により静電気力を単一方向に働かせ、可動支持部の弾性力及び慣性力との力のつり合いにより可動部駆動時の振動を抑えようとするものであり、可動部遷移方向に働く順方向のみの静電気力(電位差)を変化させるため、振動抑制効果が小さい問題があった。一般的に、光通信用の光スイッチにおいては、DMDと異なり、任意の角度で位置だしされるために自由振動の収束までに非常に時間がかかる。また、レーザ光などの光情報を出射側のファイバに反射させて入射させるため、高い制御精度が求められるが、可動部(ミラー部)の振動が上記したチャタリングとしてノイズの原因となる。このように、特に光スイッチの場合、振動の影響はDMDもより大きく、重大な課題となっていた。   Further, as shown in FIG. 23, the optical switch switching control method disclosed in Patent Document 3 is configured to apply a first preliminary voltage pulse and a second preliminary voltage pulse to a vibrating member before turning on and off the control voltage. The electrostatic force works in one direction by one movable part electrode and one fixed electrode, and tries to suppress the vibration at the time of driving the movable part by balancing the elastic force and inertial force of the movable support part. However, since the electrostatic force (potential difference) only in the forward direction acting in the moving part transition direction is changed, there is a problem that the vibration suppressing effect is small. In general, an optical switch for optical communication is positioned at an arbitrary angle unlike DMD, so it takes a very long time to converge free vibration. Also, since optical information such as laser light is reflected and incident on the outgoing fiber, high control accuracy is required, but vibration of the movable part (mirror part) causes noise as the chattering described above. Thus, particularly in the case of an optical switch, the influence of vibration is larger than that of DMD, which is a serious problem.

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、可動部の遷移方向と逆方向に物理的引力を働かせ、可動部の振動をアクティブに減少させることのできる光通信用微小薄膜可動素子及び微小薄膜可動素子アレイを提供し、もって、チャタリングを減少させてノイズを低減し、スイッチング動作の高速化を図ることを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above situation, and a small thin film movable element for optical communication and a small thin film capable of actively reducing the vibration of the movable part by exerting a physical attractive force in the direction opposite to the transition direction of the movable part. An object of the present invention is to provide a movable element array, thereby reducing chattering to reduce noise and speeding up a switching operation.

上記目的を達成するための本発明に係る請求項1記載の光通信用微小薄膜可動素子は、弾性変位可能に支持され双方向に変位する可動部を備え、該可動部がスイッチング機能を有する光通信用微小薄膜可動素子であって、前記可動部へ物理的作用力を加える駆動源を複数有し、該駆動源により前記可動部を第1の方向へ変位駆動させるに際し、該可動部が前記第1の方向に遷移している間に、前記駆動源により前記可動部に対し前記第1の方向と異なる第2の方向に前記可動部の振動を抑制する物理的作用力が加えられることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a small thin film movable element for optical communication according to claim 1 according to the present invention is provided with a movable part supported so as to be elastically displaceable and bi-directionally displaced, and the movable part has a switching function. A small thin film movable element for communication, having a plurality of drive sources for applying a physical acting force to the movable part, and when the movable part is driven to be displaced in the first direction by the drive source, During the transition to the first direction, the driving source applies a physical acting force that suppresses vibration of the movable part in a second direction different from the first direction with respect to the movable part. Features.

この光通信用微小薄膜可動素子では、可動部が最終変位位置に到達する前の遷移している間に、遷移方向と逆方向に物理的引力が作用し、可動部が最終変位位置へ到達する直前の速度が減速される。これによって従来非接触駆動での最終変位位置へ到達する際のオーバーシュートや、接触駆動での可動部が大きな速度で最終変位位置へ到達することで生じていた衝突による振動が抑止される。つまり、可動部の接触時の振動がアクティブに減少可能となる。   In this small thin film movable element for optical communication, during the transition before the movable part reaches the final displacement position, a physical attractive force acts in the direction opposite to the transition direction, and the movable part reaches the final displacement position. The previous speed is reduced. As a result, overshoot when reaching the final displacement position in the conventional non-contact drive and vibration due to the collision that occurs when the movable part in the contact drive reaches the final displacement position at a high speed are suppressed. That is, vibration at the time of contact of the movable part can be actively reduced.

請求項2記載の光通信用微小薄膜可動素子は、前記可動部を前記第1の方向へ変位駆動した後、前記可動部が前記第2の方向へ遷移している間に、前記駆動源により前記可動部に対し前記第1の方向に物理的作用力が加えられることを特徴とする。   The small thin film movable element for optical communication according to claim 2, wherein after the movable part is driven to be displaced in the first direction, the movable source is moved by the drive source during the transition in the second direction. A physical acting force is applied to the movable part in the first direction.

この光通信用微小薄膜可動素子では、可動部が第1の方向へ変位駆動され、変位の最終位置に到達した後、さらに、停止部材に当接することによる反力、或いは弾性力によって第2の方向へ遷移している間に、第1の方向の物理的作用力が可動部に加えられることで、変位の最終位置から離反しようとする可動部の移動がアクティブに制動される。   In this optical thin film movable element for optical communication, the movable portion is driven to move in the first direction, and after reaching the final position of the displacement, the second force is applied by the reaction force or the elastic force caused by contacting the stop member. During the transition to the direction, the physical acting force in the first direction is applied to the movable part, so that the movement of the movable part attempting to move away from the final position of the displacement is actively braked.

請求項3記載の光通信用微小薄膜可動素子は、前記物理的作用力が、前記可動部の複数の作用点に加えられることを特徴とする。   The thin film movable element for optical communication according to claim 3 is characterized in that the physical action force is applied to a plurality of action points of the movable part.

この光通信用微小薄膜可動素子では、作用点が複数となることで、例えば中央が回転中心となる揺動型の可動部において、回転中心を挟む両側に物理的作用力が加えられるようになる。これにより、それぞれの作用点に、異なる大きさの制動力を、異なるタイミングで加えられるようになり、多様な制動効果が得られるようになる。   In this small thin film movable element for optical communication, since there are a plurality of action points, for example, in a swing type movable part whose center is the rotation center, physical acting force is applied to both sides sandwiching the rotation center. . As a result, braking forces of different magnitudes can be applied to the respective action points at different timings, and various braking effects can be obtained.

請求項4記載の光通信用微小薄膜可動素子は、前記可動部が特定方向の変位の最終位置に到達するときに、該可動部の速度が略ゼロとなることを特徴とする。   The thin film movable element for optical communication according to claim 4 is characterized in that when the movable part reaches the final position of displacement in a specific direction, the speed of the movable part becomes substantially zero.

この光通信用微小薄膜可動素子では、可動部が最終変位位置へ到着する瞬間の速度が略ゼロとなり、従来非接触駆動の場合の最終変位位置へ到達する際のオーバーシュートや、可動部が大きな速度で最終変位位置へ到達することで生じていた衝突による振動が発生しなくなる。   In this small thin film movable element for optical communication, the speed at the moment when the movable part arrives at the final displacement position becomes substantially zero, and the overshoot at the time of reaching the final displacement position in the case of conventional non-contact drive or the movable part is large. The vibration caused by the collision caused by reaching the final displacement position at the speed is not generated.

請求項5記載の光通信用微小薄膜可動素子は、前記駆動源により前記可動部を前記第1の方向及び前記第2の方向へ変位させる物理的作用力が、静電気力であることを特徴とする。   6. The small thin film movable element for optical communication according to claim 5, wherein the physical acting force that displaces the movable part in the first direction and the second direction by the driving source is an electrostatic force. To do.

この光通信用微小薄膜可動素子では、可動部を変位させる物理的作用力が静電気力となることで、高速な振動抑止力が得られる。   In this small thin film movable element for optical communication, a high-speed vibration suppression force can be obtained because the physical acting force that displaces the movable portion becomes an electrostatic force.

請求項6記載の光通信用微小薄膜可動素子は、前記物理的作用力が、縦軸を強度、横軸を時間としたパルス波形様に印加されることを特徴とする。   The thin film movable element for optical communication according to claim 6 is characterized in that the physical acting force is applied in a pulse waveform with the intensity on the vertical axis and the time on the horizontal axis.

この光通信用微小薄膜可動素子では、物理的作用力が、パルス波形によって特定される電圧範囲で発生され、多様な制動効果が得られるようになる。なお、ここでのパルス波形とは、矩形波、正弦波、余弦波、鋸波、三角波、及びこれらの合成波を含む。   In this small thin film movable element for optical communication, a physical acting force is generated in a voltage range specified by a pulse waveform, and various braking effects can be obtained. Here, the pulse waveform includes a rectangular wave, a sine wave, a cosine wave, a sawtooth wave, a triangular wave, and a synthesized wave thereof.

請求項7記載の光通信用微小薄膜可動素子は、前記物理的作用力が、複数のパルス波形によって発生されることを特徴とする。   The thin film movable element for optical communication according to claim 7 is characterized in that the physical acting force is generated by a plurality of pulse waveforms.

この光通信用微小薄膜可動素子では、物理的作用力が、異なる大きさ、異なるタイミングで加えられるようになり、多様な制動効果が得られるようになる。   In this optical thin film movable element for optical communication, physical acting force is applied at different magnitudes and at different timings, and various braking effects can be obtained.

請求項8記載の微小薄膜可動素子アレイは、請求項1〜請求項7のいずれか1項記載の光通信用微小薄膜可動素子を1次元又は2次元配列したことを特徴とする。   A thin thin film movable element array according to an eighth aspect is characterized in that the small thin film movable elements for optical communication according to any one of the first to seventh aspects are arranged one-dimensionally or two-dimensionally.

この微小薄膜可動素子アレイでは、高速なスイッチング動作の可能となった光通信用微小薄膜可動素子がアレイ化され、振動の鎮静化する時間の短縮が可能となり、従来より早いアドレス電圧の書込みが可能となる。   In this small thin film movable element array, the small thin film movable element for optical communication that can perform high-speed switching operation is arrayed, and it is possible to shorten the time to calm down the vibration and write address voltage faster than before. It becomes.

請求項9記載の微小薄膜可動素子アレイは、前記光通信用微小薄膜可動素子のそれぞれがメモリ回路を含む駆動回路を有し、前記可動部と、該可動部に対峙する少なくとも2つ以上の固定部とに設けられた電極のうち一方が前記駆動回路からの素子変位信号の入力される信号電極であり、他方が共通電極であることを特徴とする。   10. The small thin film movable element array according to claim 9, wherein each of the small thin film movable elements for optical communication has a drive circuit including a memory circuit, and the movable part and at least two fixed parts facing the movable part. One of the electrodes provided in the unit is a signal electrode to which an element displacement signal from the drive circuit is input, and the other is a common electrode.

この微小薄膜可動素子アレイでは、メモリ回路が備えられることで、このメモリ回路に対して予め素子変位信号の書き込みが可能となる。そして、共通電極に、従来同様の一定の共通電圧が印加されると同時に、信号電極に、予めメモリ回路に書き込んでおいた素子変位信号が印加されることで、複数の光通信用微小薄膜可動素子が高速にアクティブ駆動可能となる。   In this small thin film movable element array, a memory circuit is provided, so that an element displacement signal can be written in advance to the memory circuit. A constant common voltage as in the conventional case is applied to the common electrode, and at the same time, an element displacement signal previously written in the memory circuit is applied to the signal electrode, so that a plurality of micro thin film movables for optical communication can be moved. The element can be actively driven at high speed.

請求項10記載の微小薄膜可動素子アレイは、それぞれの前記可動部をスイッチング駆動させる制御部が設けられたことを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the small thin film movable element array including a control unit that performs switching driving of each of the movable units.

この微小薄膜可動素子アレイでは、可動部が制御部によって駆動制御されることで、可動部が最終変位位置に到達する前に、可動電極と固定電極との間の電極間電圧の絶対値が減少又は増加、或いは増減され、可動部が最終変位位置へ到達することで生じていたオーバーシュートや、衝突による振動が抑止可能となる。   In this small thin film movable element array, the movable part is driven and controlled by the control part, so that the absolute value of the inter-electrode voltage between the movable electrode and the fixed electrode decreases before the movable part reaches the final displacement position. Alternatively, it is increased or increased / decreased, and the overshoot and the vibration caused by the collision caused by the movable part reaching the final displacement position can be suppressed.

本発明に係る光通信用微小薄膜可動素子によれば、可動部へ物理的作用力を加える駆動源を複数有し、駆動源により可動部を第1の方向へ変位駆動させるに際し、可動部が第1の方向に遷移している間に、駆動源により可動部に対し第1の方向と異なる第2の方向に可動部の振動を抑制する物理的作用力を加えるので、可動部の遷移方向と逆方向に物理的引力を働かせ、可動部の接触時の振動をアクティブに減少させることができる。この結果、チャタリングを減少させてノイズを低減し、微小薄膜可動素子におけるスイッチング動作を高速化することができる。   According to the small thin film movable element for optical communication according to the present invention, there are a plurality of drive sources that apply a physical acting force to the movable part, and when the movable part is displaced in the first direction by the drive source, During the transition to the first direction, the driving source applies a physical action force that suppresses vibration of the movable part in a second direction different from the first direction to the movable part. It is possible to actively reduce the vibration at the time of contact of the movable part by applying a physical attractive force in the opposite direction. As a result, chattering can be reduced to reduce noise, and the switching operation in the small thin film movable element can be speeded up.

本発明に係る微小薄膜可動素子アレイによれば、可動部が最終変位位置へ到達した後の振動が抑止される。従って、振動鎮静化時間をなくし或いは大幅に短縮することが可能となり、振動の収まるのを待つ必要がなく、アドレス電圧を書込むことができる。この結果、駆動サイクルを短縮して、スイッチング動作を高速化することができる。   According to the small thin film movable element array according to the present invention, vibration after the movable portion reaches the final displacement position is suppressed. Therefore, it is possible to eliminate or drastically shorten the vibration soothing time, and it is possible to write the address voltage without waiting for the vibration to settle. As a result, the driving cycle can be shortened and the switching operation can be speeded up.

以下、本発明に係る光通信用微小薄膜可動素子及び微小薄膜可動素子アレイの好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る光通信用微小薄膜可動素子の第1の実施の形態を(a),(b)で表す概念図、図2は図1に示した微小薄膜可動素子の制振の過程を(a),(b),(c)で表した動作説明図、図3はパルス波形が印加された可動部の挙動を表した説明図である。
本実施の形態による光通信用微小薄膜可動素子としての光スイッチ100は、基本的な構成要素として、基板21と、基板21に空隙23を介して平行に配置される小片状の可動部27と、可動部27の両縁部から延出されるヒンジ29,29と、このヒンジ29,29を介して可動部27を基板21に支持するスペーサ31,31とを備える。このような構成により、可動部27は、ヒンジ29,29の捩れによって回転変位が可能となっている。
Preferred embodiments of a small thin film movable element and a small thin film movable element array for optical communication according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a first embodiment of a small thin film movable element for optical communication according to the present invention by (a) and (b), and FIG. 2 is a diagram of vibration damping of the small thin film movable element shown in FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the behavior of the movable part to which the pulse waveform is applied, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing the process represented by (a), (b), and (c).
An optical switch 100 as a small thin film movable element for optical communication according to the present embodiment includes, as basic components, a substrate 21 and a small piece-like movable portion 27 arranged in parallel to the substrate 21 via a gap 23. And hinges 29, 29 extending from both edge portions of the movable portion 27, and spacers 31, 31 that support the movable portion 27 on the substrate 21 via the hinges 29, 29. With such a configuration, the movable portion 27 can be rotationally displaced by the twisting of the hinges 29 and 29.

光スイッチ100は、可動部27の上面が光反射部(マイクロミラー部)となる。この他、本発明に係る光スイッチは、可動部27の材質を適宜選択することにより、音波、流体、熱線のスイッチングも可能にできる。   In the optical switch 100, the upper surface of the movable portion 27 serves as a light reflecting portion (micromirror portion). In addition, the optical switch according to the present invention can also switch sound waves, fluids, and heat rays by appropriately selecting the material of the movable portion 27.

本実施の形態において、可動部27は、特定方向の変位の最終位置に到達するに際し、基板21や図示しない停止部材には接触せずに停止される。つまり、非接触型の光通信用微小薄膜可動素子としての光スイッチを構成している。   In the present embodiment, the movable portion 27 is stopped without contacting the substrate 21 or a stop member (not shown) when reaching the final position of the displacement in the specific direction. That is, an optical switch as a non-contact type small thin film movable element for optical communication is configured.

基板21の上面には、ヒンジ29,29を中央として両側に第1アドレス電極35aと第2アドレス電極35bが設けられる。また、可動部27にもその一部に図示しない可動電極が設けられている。光スイッチ100には基板21中に駆動回路37が設けられ、駆動回路37は可動部27と第1アドレス電極35aとの間、可動部27と第2アドレス電極35bとの間に電圧を印加する。光スイッチ100は、基本動作として、第1アドレス電極35a、第2アドレス電極35b、可動部27へ電圧を印加することによって、ヒンジ29,29を捩り中心として可動部27を揺動変位させる。つまり、可動部27がマイクロミラー部であることにより、光の反射方向がスイッチングされる。   On the upper surface of the substrate 21, the first address electrode 35 a and the second address electrode 35 b are provided on both sides with the hinges 29 and 29 as the center. The movable part 27 is also provided with a movable electrode (not shown) in a part thereof. The optical switch 100 is provided with a drive circuit 37 in the substrate 21, and the drive circuit 37 applies a voltage between the movable part 27 and the first address electrode 35a, and between the movable part 27 and the second address electrode 35b. . As a basic operation, the optical switch 100 applies a voltage to the first address electrode 35a, the second address electrode 35b, and the movable portion 27, thereby swinging and displacing the movable portion 27 with the hinges 29 and 29 as twist centers. That is, when the movable part 27 is a micromirror part, the reflection direction of light is switched.

光スイッチ100では、可動部27に対し、第1アドレス電極35a、第2アドレス電極35bに電位差を与えると、それぞれの電極と、可動部27との間に静電気力が発生し、ヒンジ29,29を中心に回転トルクが働く。この際に発生する静電気力は、真空中の誘電率、可動部27の面積、印加電圧、可動部27とアドレス電極の間隔に依存する。   In the optical switch 100, when a potential difference is given to the first address electrode 35a and the second address electrode 35b with respect to the movable portion 27, an electrostatic force is generated between the respective electrodes and the movable portion 27, and the hinges 29, 29 are generated. Rotational torque works around The electrostatic force generated at this time depends on the dielectric constant in vacuum, the area of the movable part 27, the applied voltage, and the distance between the movable part 27 and the address electrode.

従って、真空中の誘電率、可動部27の面積、可動部27とアドレス電極の間隔、ヒンジ29、29の弾性係数が一定である場合、可動部27は、それぞれの電極の電位を制御することにより、左右に回転変位可能となる。例えば、Va>Vbのときには、第1アドレス電極35aと可動部27に発生する静電気力が、第2アドレス電極35bと可動部27に発生する静電気力より大きくなり、可動部27は左側が下がるように傾く。逆に、Va<Vbのときは、第2アドレス電極35bと可動部27に発生する静電気力が、第1アドレス電極35aと可動部27に発生する静電気力より大きくなり、可動部27は右側が下がるように傾く。   Therefore, when the dielectric constant in vacuum, the area of the movable portion 27, the distance between the movable portion 27 and the address electrode, and the elastic coefficients of the hinges 29 and 29 are constant, the movable portion 27 controls the potential of each electrode. Thus, it can be rotated and displaced to the left and right. For example, when Va> Vb, the electrostatic force generated in the first address electrode 35a and the movable portion 27 is larger than the electrostatic force generated in the second address electrode 35b and the movable portion 27, and the movable portion 27 is lowered on the left side. Lean on. On the other hand, when Va <Vb, the electrostatic force generated at the second address electrode 35b and the movable portion 27 is larger than the electrostatic force generated at the first address electrode 35a and the movable portion 27, and the movable portion 27 is located on the right side. Tilt down.

このように、可動部27の可動電極、第1アドレス電極35a、第2アドレス電極35bは、可動部27を回転変位させる駆動源となっている。このような駆動源から可動部27へ加えられる物理的作用力が、静電気力となることで、高速な回転変位が可能となる。   As described above, the movable electrode of the movable portion 27, the first address electrode 35a, and the second address electrode 35b serve as a drive source for rotationally displacing the movable portion 27. Such a physical acting force applied from the drive source to the movable portion 27 becomes an electrostatic force, whereby high-speed rotational displacement is possible.

なお、可動部27に作用させる物理的作用力は、静電気力以外の物理的作用力であってもよい。その他の物理的作用力としては、例えば、圧電体による効果や電磁力を挙げることができる。この場合、駆動源としては、圧電素子を用いた圧電型アクチュエータや、マグネット・コイルを用いた電磁型アクチュエータが採用される。   The physical acting force that acts on the movable portion 27 may be a physical acting force other than the electrostatic force. As other physical acting force, for example, an effect by a piezoelectric body and an electromagnetic force can be cited. In this case, a piezoelectric actuator using a piezoelectric element or an electromagnetic actuator using a magnet / coil is employed as a drive source.

このように、光スイッチ100は、双方向に変位する可動部27を備え、この可動部27がスイッチング機能を有する。そして、可動部27は、物理的作用力を加える複数の駆動源(可動部27の可動電極、第1アドレス電極35a、第2アドレス電極35b)によって回転変位される。ここで、本実施の形態による光スイッチ100は、駆動源により可動部27を図1の左回転方向(第1の方向)へ変位駆動させるに際し、可動部27が第1の方向に遷移している間に、駆動源により可動部27に対し第1の方向と異なる第2の方向に可動部27の振動を抑制する物理的作用力が加えられる。   As described above, the optical switch 100 includes the movable portion 27 that is displaced in both directions, and the movable portion 27 has a switching function. The movable portion 27 is rotationally displaced by a plurality of drive sources (movable electrodes of the movable portion 27, the first address electrode 35a, the second address electrode 35b) that apply a physical acting force. Here, in the optical switch 100 according to the present embodiment, when the movable unit 27 is driven to be displaced in the left rotation direction (first direction) in FIG. 1 by the drive source, the movable unit 27 changes to the first direction. In the meantime, a physical acting force that suppresses vibration of the movable part 27 is applied to the movable part 27 in a second direction different from the first direction by the drive source.

図2(a)に示すように、まず、左回転方向の第1アドレス電極35aに駆動電圧Vaが印加される。次いで、図2(b)に示すように、可動部27の左端が変位の最終位置に到達する直前に、振動抑制電圧Vbが第2アドレス電極35bに印加される。この結果、図2(c)に示すように、振動抑制電圧Vbにより可動部27と第2アドレス電極35bとに静電気力が発生し、この静電気力が可動部27の右端を基板21側へと引き寄せる。この静電吸引力が吸振効果として作用し、可動部27が変位の最終位置に到達すると同時に静止することとなる。   As shown in FIG. 2A, first, the drive voltage Va is applied to the first address electrode 35a in the left rotation direction. Next, as shown in FIG. 2B, the vibration suppression voltage Vb is applied to the second address electrode 35b immediately before the left end of the movable portion 27 reaches the final displacement position. As a result, as shown in FIG. 2C, an electrostatic force is generated in the movable portion 27 and the second address electrode 35b by the vibration suppression voltage Vb, and this electrostatic force moves the right end of the movable portion 27 toward the substrate 21. Draw. This electrostatic attraction force acts as a vibration absorption effect, and the movable portion 27 comes to rest at the same time when it reaches the final position of displacement.

このように、可動部27が特定方向の変位の最終位置に到達するときに、その瞬間の速度が略ゼロとなることで、従来可動部が大きな速度で最終変位位置へ到達するに際し、所望の回転角度(収束位置)を超えてオーバーシュートが発生することで生じていた振動が発生しなくなる。   As described above, when the movable portion 27 reaches the final position of the displacement in the specific direction, the instantaneous speed becomes substantially zero, so that the conventional movable portion reaches the final displacement position at a high speed. The vibration that has occurred due to the occurrence of overshoot beyond the rotation angle (convergence position) is not generated.

また、可動部27は、最終位置に到達すると、上記の静電吸引力によって制動され、強制的に制振される。そして、吸振効果を得る物理的作用力が静電気力であるので、高速な振動抑止力が得られる。   When the movable portion 27 reaches the final position, the movable portion 27 is braked by the electrostatic attraction force and is forcibly controlled. And since the physical action force which acquires a vibration absorption effect is an electrostatic force, a high-speed vibration suppression force is obtained.

さらに、物理的作用力が、可動部27の複数の作用点(本実施の形態では可動部27の左右)に加えられることで、例えば中央が回転中心となる揺動型の可動部27では、回転中心を挟む両側に物理的作用力が加えられるようになり、それぞれの作用点に、異なる大きさの制動力を、異なるタイミングで加えることができることから、多様な制動効果が得られるようになる。   Furthermore, physical action force is applied to a plurality of action points of the movable part 27 (left and right of the movable part 27 in the present embodiment), so that, for example, in the oscillating type movable part 27 whose center is the rotation center, Physical action force can be applied to both sides of the center of rotation, and different magnitudes of braking force can be applied to each action point at different timings, so that various braking effects can be obtained. .

可動部27が図3(a)に示す駆動電圧Vaの印加によって回転する場合、静電吸引力を発生させるための振動抑制電圧Vb、即ち、可動部27と第2アドレス電極35bとに印加される電圧は、図3(b)に示す縦軸を強度(電圧)、横軸を時間としたパルス波形様とすることができる。この例では、可動部27が変位の最終位置に到達する直前に、変位の逆方向へ作用する一つのパルス波形p1を印加している。以下、振動抑制電圧Vbとして可動部27と第2アドレス電極35bとに印加されるパルス波を、「逆方向のパルス波」、駆動電圧Vaとして可動部27と第1アドレス電極35aとに印加されるパルス波を、「順方向のパルス波」と称する。   When the movable portion 27 rotates by applying the drive voltage Va shown in FIG. 3A, the vibration suppression voltage Vb for generating an electrostatic attractive force, that is, applied to the movable portion 27 and the second address electrode 35b. The voltage can be in the form of a pulse waveform with intensity (voltage) on the vertical axis and time on the horizontal axis shown in FIG. In this example, just before the movable part 27 reaches the final position of displacement, one pulse waveform p1 acting in the reverse direction of displacement is applied. Hereinafter, the pulse wave applied to the movable part 27 and the second address electrode 35b as the vibration suppression voltage Vb is applied to the "reverse pulse wave", and the drive voltage Va is applied to the movable part 27 and the first address electrode 35a. This pulse wave is referred to as “forward pulse wave”.

振動抑制電圧Vbをこのようなパルス波形とすることで、静電吸引力が、パルス波形によって特定される電圧範囲で発生され、多様な制動効果が得られるようになる。なお、ここでのパルス波形とは、矩形波、正弦波、余弦波、鋸波、三角波、及びこれらの合成波を含む。   By setting the vibration suppression voltage Vb to such a pulse waveform, an electrostatic attractive force is generated in a voltage range specified by the pulse waveform, and various braking effects can be obtained. Here, the pulse waveform includes a rectangular wave, a sine wave, a cosine wave, a sawtooth wave, a triangular wave, and a synthesized wave thereof.

この光スイッチ100では、可動部27が最終変位位置に到達する前の遷移している間に、遷移方向とは逆方向に物理的引力が作用し、可動部27が最終変位位置へ到達する直前の速度が減速される。これによって従来可動部が大きな速度で最終変位位置へ到達することで生じていたオーバーシュートによる振動や、接触駆動での最終変位位置へ到達する際の衝突による振動が抑止される。つまり、可動部27の振動がアクティブに減少可能となる。   In this optical switch 100, while the movable part 27 is making a transition before reaching the final displacement position, a physical attractive force acts in a direction opposite to the transition direction, and immediately before the movable part 27 reaches the final displacement position. Will slow down. As a result, vibration due to overshoot that has occurred when the movable part reaches the final displacement position at a high speed and vibration due to collision when reaching the final displacement position by contact drive are suppressed. That is, the vibration of the movable part 27 can be actively reduced.

図4は駆動部への印加電圧に応じたパルス電圧を印加した場合の例を(a),(b)で表した説明図である。
なお、振動抑制電圧Vbは、駆動電圧Vaに応じて設定される。即ち、図4(a)に示すように、駆動電圧Vaが大きければ振動抑制電圧Vbも大きくなり、可動部27も振幅の大きな回転角度θで収束する。駆動電圧Vaが小さければ図4(b)に示すように、振動抑制電圧Vbも小さくなり、可動部27も振幅の小さな回転角度θで収束することになる。
FIGS. 4A and 4B are explanatory views showing an example of applying a pulse voltage corresponding to the applied voltage to the drive unit, as (a) and (b).
The vibration suppression voltage Vb is set according to the drive voltage Va. That is, as shown in FIG. 4 (a), the drive voltage Va is also large oscillation suppressing voltage Vb is greater, also the movable portion 27 converge at a large rotational angle theta 1 of the amplitude. If the drive voltage Va is small, as shown in FIG. 4B, the vibration suppression voltage Vb is also small, and the movable portion 27 is converged at the rotation angle θ 2 having a small amplitude.

図5は2軸にて揺動される可動部を備えた3次元光スイッチの例を表した斜視図である。
また、光スイッチ100は、図1に示したヒンジ29、29を捩れ中心とする基本構成となる1軸の2次元光スイッチの他、図5に示すヒンジ29a、29a、ヒンジ29b、29bを捩れ中心とする2軸の3次元光スイッチ100Aであってもよい。この場合、3次元光スイッチ100Aは、第1アドレス電極35aと第2アドレス電極35bに加え、第3アドレス電極35cと第4アドレス電極35dが設けられることになる。そして、第1アドレス電極35a、第2アドレス電極35bと、可動部27とへの電圧印加によって可動部27がX方向に駆動され、第3アドレス電極35c、第4アドレス電極35dと、可動部27とへの電圧印加によって可動部27がY方向に駆動される。
FIG. 5 is a perspective view showing an example of a three-dimensional optical switch having a movable part that is oscillated about two axes.
Further, the optical switch 100 twists the hinges 29a and 29a and the hinges 29b and 29b shown in FIG. 5 in addition to the uniaxial two-dimensional optical switch having a basic configuration with the hinges 29 and 29 shown in FIG. A two-axis three-dimensional optical switch 100A as the center may be used. In this case, the three-dimensional optical switch 100A is provided with a third address electrode 35c and a fourth address electrode 35d in addition to the first address electrode 35a and the second address electrode 35b. The movable portion 27 is driven in the X direction by applying a voltage to the first address electrode 35a, the second address electrode 35b, and the movable portion 27, and the third address electrode 35c, the fourth address electrode 35d, and the movable portion 27 are driven. The movable portion 27 is driven in the Y direction by applying a voltage to.

このような3次元光スイッチ100Aの場合においても、可動部27が最終変位位置に到達する前の遷移している間に、遷移方向と逆方向に物理的引力が作用し、可動部27が最終変位位置へ到達する直前の速度が減速される。これによってオーバーシュートによる振動が抑止され、3次元駆動される可動部27の振動がアクティブに減少可能となる。   Even in the case of such a three-dimensional optical switch 100A, during the transition before the movable portion 27 reaches the final displacement position, a physical attractive force acts in the direction opposite to the transition direction, and the movable portion 27 is finally moved. The speed immediately before reaching the displacement position is reduced. As a result, vibration due to overshoot is suppressed, and vibration of the movable portion 27 driven three-dimensionally can be actively reduced.

次に、吸振効果を得る静電吸引力を発生させるために、振動抑制電圧Vb、駆動電圧Vaに印加される種々のパルス波形の変形例について説明する。
図6は2つの矩形パルス波形が印加される変形例1を表した説明図である。
なお、以下の各実施の形態及び各変形例において、同一の部材・部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。
この変形例は、逆方向の複数のパルス波P2、P3が可動部27の変位の最終位置に到達直前に印加される。図では2つのパルス波P2、P3を例示するが、パルス波形は2つ以上であってもよい。
この変形例によれば、物理的作用力である静電吸引力が、異なる大きさ、異なるタイミングで加えられるようになり、多様な制動効果が得られるようになる。
Next, modifications of various pulse waveforms applied to the vibration suppression voltage Vb and the drive voltage Va in order to generate an electrostatic attraction force that obtains a vibration absorption effect will be described.
FIG. 6 is an explanatory view showing Modification 1 in which two rectangular pulse waveforms are applied.
In the following embodiments and modifications, the same members / parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
In this modification, a plurality of pulse waves P2 and P3 in opposite directions are applied immediately before reaching the final displacement position of the movable portion 27. Although two pulse waves P2 and P3 are illustrated in the figure, the number of pulse waveforms may be two or more.
According to this modification, the electrostatic attractive force, which is a physical acting force, is applied at different magnitudes and at different timings, and various braking effects can be obtained.

図7は三角パルス波形が印加される変形例2を表した説明図である。
この変形例は、パルス波P4が三角波となる。このように、パルス波は、三角波、正弦波、その他の波形であってもよい。
この変形例によれば、物理的作用力である静電吸引力が、矩形波では得られない急峻なタイミングで加えられるようになる。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a second modification in which a triangular pulse waveform is applied.
In this modification, the pulse wave P4 is a triangular wave. As described above, the pulse wave may be a triangular wave, a sine wave, or another waveform.
According to this modification, an electrostatic attraction force, which is a physical acting force, is applied at a steep timing that cannot be obtained with a rectangular wave.

図8は2つの三角パルス波形が印加される変形例3を表した説明図である。
この変形例は、逆方向の複数の三角パルス波P5、P6が可動部27の変位の最終位置に到達直前に印加される。図では2つの三角パルス波P5、P6を例示するが、三角パルス波形は2つ以上であってもよい。
この変形例によれば、急峻な静電吸引力が、異なる大きさ、異なるタイミングで加えられるようになる。
FIG. 8 is an explanatory view showing Modification 3 in which two triangular pulse waveforms are applied.
In this modification, a plurality of triangular pulse waves P5 and P6 in opposite directions are applied immediately before reaching the final displacement position of the movable portion 27. In the figure, two triangular pulse waves P5 and P6 are illustrated, but two or more triangular pulse waveforms may be provided.
According to this modification, a steep electrostatic attraction force is applied at different magnitudes and at different timings.

図9は駆動電圧Vaにパルス波形が印加される変形例4を表した説明図である。
この変形例は、可動部27が変位の最終位置に到達する直前に逆方向のパルス波P2が印加された後、可動部27が変位の最終位置に到達してから反動によって離反動するときに、順方向のパルス波P7が駆動電圧Vaに印加される。即ち、可動部27を左回転方向(第1の方向)へ変位駆動した後、可動部27が右回転方向(第2の方向)へ遷移している間に、駆動源(第1アドレス電極35a、可動部27)により可動部27に対し第1の方向に物理的作用力が加えられる。
この変形例によれば、可動部27が第1の方向へ変位駆動され、変位の最終位置に到達した後、さらに、反動、或いは弾性力によって第2の方向へ遷移している間に、第1の方向の物理的作用力が可動部27に加えられることで、変位の最終位置から離反しようとする可動部27の移動がアクティブに制動される。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a fourth modification in which a pulse waveform is applied to the drive voltage Va.
In this modification, after the pulse wave P2 in the reverse direction is applied immediately before the movable part 27 reaches the final position of displacement, the movable part 27 moves away from the final position of the displacement and then moves away. A forward pulse wave P7 is applied to the drive voltage Va. That is, after the movable portion 27 is displaced and driven in the left rotation direction (first direction), the drive source (the first address electrode 35a) is moved while the movable portion 27 transitions in the right rotation direction (second direction). The physical acting force is applied to the movable part 27 in the first direction by the movable part 27).
According to this modification, after the movable portion 27 is driven to be displaced in the first direction and reaches the final position of the displacement, the second moving portion 27 is further moved in the second direction by reaction or elastic force. A physical acting force in the direction of 1 is applied to the movable portion 27, so that the movement of the movable portion 27 that is going to move away from the final position of the displacement is actively braked.

図10は駆動電圧Vaにパルス波形が印加された後制動電極にパルス波形が印加される変形例5を表した説明図である。
この変形例は、図9に示した変形例と、逆方向のパルス波P2と、順方向のパルス波P7とが逆の順番で印加される。即ち、可動部27が変位の最終位置に到達して離反動する直後に順方向のパルス波P7が印加され、再び可動部27が変位の最終位置に到達する直前に逆方向のパルス波P2が印加される。
この変形例によれば、可動部27が変位の最終位置に到達した後、反動、或いは弾性力によって第2の方向へ遷移している間に、第1の方向の物理的作用力が可動部27に加えられ、変位の最終位置から離反しようとする可動部27の移動がアクティブに制動される。また、この制動により静止させることのできなかった可動部27が再度変位の最終位置に到達しようとする直前に、逆方向のパルス波P2が印加されて可動部27が確実に静止される。
FIG. 10 is an explanatory view showing Modification 5 in which a pulse waveform is applied to the braking electrode after a pulse waveform is applied to the drive voltage Va.
In this modification, the pulse wave P2 in the reverse direction and the pulse wave P7 in the forward direction are applied in the reverse order to the modification example shown in FIG. That is, a forward pulse wave P7 is applied immediately after the movable part 27 reaches the final position of displacement and moves away, and a reverse pulse wave P2 is generated immediately before the movable part 27 reaches the final position of displacement again. Applied.
According to this modification, after the movable part 27 reaches the final position of the displacement, the physical acting force in the first direction is changed in the second direction by reaction or elastic force. 27, the movement of the movable part 27 which is going to move away from the final position of the displacement is actively braked. Also, immediately before the movable part 27 that could not be stopped by this braking tries to reach the final position of the displacement again, a pulse wave P2 in the reverse direction is applied and the movable part 27 is reliably stopped.

図11は駆動電圧Vaが所定間隔で低減される変形例6を表した説明図である。
この変形例は、可動部27が変位の最終位置に到達する直前に逆方向のパルス波P8が印加されると同時に、電圧を下げた順方向のパルス波P9が印加される。
この変形例によれば、可動部27が変位の最終位置に到達する直前に、逆方向のパルス波P8によって制動がなされるとともに、その際の駆動電圧Vaがパルス波P9によってキャンセルされることで、可動部27がより大きな力で制動されることとなる。なお、この場合、図示ではパルス波P9を0Vまで下げているが、順方向のパルス波P9の低下電圧は、0Vでなくてもよい。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a sixth modification in which the drive voltage Va is reduced at predetermined intervals.
In this modification, a reverse pulse wave P8 is applied immediately before the movable portion 27 reaches the final position of displacement, and at the same time, a forward pulse wave P9 with a reduced voltage is applied.
According to this modified example, immediately before the movable part 27 reaches the final position of displacement, braking is performed by the pulse wave P8 in the reverse direction, and the driving voltage Va at that time is canceled by the pulse wave P9. The movable portion 27 is braked with a greater force. In this case, the pulse wave P9 is lowered to 0V in the drawing, but the reduced voltage of the forward pulse wave P9 may not be 0V.

図12は駆動電圧Vaが所定間隔で複数低減される変形例7を表した説明図である。
この変形例は、複数の逆方向のパルス波P2、P3が印加されると同時に、電圧を下げた順方向のパルス波P9、P10が印加される。
この変形例によれば、図9に示した変形例の作用が繰り返され、可動部27がより確実に制動されることとなる。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a modified example 7 in which a plurality of driving voltages Va are reduced at predetermined intervals.
In this modification, a plurality of reverse-direction pulse waves P2 and P3 are applied, and at the same time, forward-direction pulse waves P9 and P10 with a reduced voltage are applied.
According to this modification, the operation of the modification shown in FIG. 9 is repeated, and the movable portion 27 is braked more reliably.

図13はパルス波形印加後に一定の電圧が印加される変形例8を表した説明図である。
この変形例は、可動部27が変位の最終位置に到達する直前に、逆方向のパルス波P1が印加されるが、その後に、一定の電圧Vb1が印加され続ける。つまり、逆方向のパルス波は、必ずしも通常時に0Vとしなくてもよい。
この変形例によれば、可動部27が変位の最終位置に到達した後に逆方向にバイアスされることとなる。このように、バイアス電圧と駆動電圧との差を小さな電圧差とすることで、可動部27の高速応答性などの制御性を向上できる。
FIG. 13 is an explanatory view showing a modified example 8 in which a constant voltage is applied after applying a pulse waveform.
In this modified example, the pulse wave P1 in the reverse direction is applied immediately before the movable portion 27 reaches the final position of displacement, but thereafter, the constant voltage Vb1 is continuously applied. In other words, the pulse wave in the reverse direction does not necessarily have to be 0 V at the normal time.
According to this modification, the movable portion 27 is biased in the reverse direction after reaching the final position of displacement. Thus, by making the difference between the bias voltage and the drive voltage a small voltage difference, the controllability such as the high-speed response of the movable portion 27 can be improved.

図14は複数のパルス波形印加後に一定の電圧が印加される変形例9を表した説明図である。
この変形例は、逆方向の複数のパルス波P2、P3が可動部27の最終位置到達直前に印加され、その間、及びその後も一定の電圧Vb1が印加され続ける。
この変形例によれば、確実な吸振効果が得られるとともに、小さな電圧差での可動部27の駆動が可能となる。
FIG. 14 is an explanatory view showing a modified example 9 in which a constant voltage is applied after applying a plurality of pulse waveforms.
In this modification, a plurality of pulse waves P2 and P3 in opposite directions are applied immediately before reaching the final position of the movable portion 27, and a constant voltage Vb1 is continuously applied during and after that.
According to this modification, a reliable vibration absorption effect can be obtained, and the movable portion 27 can be driven with a small voltage difference.

図15はパルス波形が印加される前に一定の電圧が印加される変形例10を表した説明図である。
この変形例は、可動部27が変位の最終位置に到達する直前に、逆方向のパルス波P1が印加され、その後に、一定の電圧Vb1が印加され続けるが、逆方向のパルス波P1が印加される前においても一定の電圧Vb1が振動抑制電圧Vbとして印加される。
この変形例によれば、可動部27が逆方向で常にバイアスされ、小さな電圧差での可動部27の駆動が可能となる。可動部27の振動は、常に順方向と逆方向との静電気力のつりあいであり、接触型の場合、pull-inして(引き込まれて)可動部27が接触状態を維持する範囲の逆方向の電圧であれば、常に印加しても問題はない。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a modified example 10 in which a constant voltage is applied before a pulse waveform is applied.
In this modified example, the pulse wave P1 in the reverse direction is applied immediately before the movable portion 27 reaches the final position of the displacement, and thereafter, the constant voltage Vb1 is continuously applied, but the pulse wave P1 in the reverse direction is applied. Even before being applied, the constant voltage Vb1 is applied as the vibration suppression voltage Vb.
According to this modification, the movable part 27 is always biased in the reverse direction, and the movable part 27 can be driven with a small voltage difference. The vibration of the movable part 27 is always a balance between the electrostatic force in the forward direction and the reverse direction, and in the case of the contact type, it is pulled in (retracted) in the reverse direction of the range in which the movable part 27 maintains the contact state. If the voltage is constant, there is no problem even if it is always applied.

従って、上記の光スイッチによれば、可動部27へ物理的作用力を加える駆動源を複数有し、駆動源により可動部27を第1の方向へ変位駆動させるに際し、可動部27が第1の方向に遷移している間に、駆動源により可動部27に対し第1の方向と異なる第2の方向に物理的作用力を加えるので、可動部27の遷移方向と逆方向に物理的引力を働かせ、可動部27の最終位置に到達時の振動をアクティブに減少させることができる。この結果、チャタリングを減少させてノイズを低減し、光スイッチ100におけるスイッチング動作を高速化することができる。   Therefore, according to the optical switch described above, there are a plurality of drive sources that apply a physical acting force to the movable portion 27, and when the movable portion 27 is driven to be displaced in the first direction by the drive source, the movable portion 27 is the first Since the physical acting force is applied to the movable part 27 in the second direction different from the first direction by the drive source while the transition is in the direction of, the physical attractive force in the direction opposite to the transition direction of the movable part 27. And the vibration when reaching the final position of the movable portion 27 can be actively reduced. As a result, chattering can be reduced to reduce noise, and the switching operation in the optical switch 100 can be speeded up.

次に、本発明に係る光通信用微小薄膜可動素子の第2の実施の形態を説明する。
図16は本発明に係る光通信用微小薄膜可動素子の第2の実施の形態を表す概念図である。
本実施の形態による光スイッチ200は、可動部41の一端がヒンジ29、29、スペーサ31、31を介して基板21に支持固定されている。つまり、可動部41は、他端が自由端となった片持ち梁状に構成される。そして、基板21上には可動部41の自由端に対向して第1アドレス電極35aが設けられ、可動部41を挟んだ第1アドレス電極35aの反対側には図示しない対向基板に形成される第2アドレス電極35bが設けられている。
Next, a second embodiment of the small thin film movable element for optical communication according to the present invention will be described.
FIG. 16 is a conceptual diagram showing a second embodiment of the small thin film movable element for optical communication according to the present invention.
In the optical switch 200 according to the present embodiment, one end of the movable portion 41 is supported and fixed to the substrate 21 via hinges 29 and 29 and spacers 31 and 31. That is, the movable part 41 is configured in a cantilever shape with the other end being a free end. A first address electrode 35a is provided on the substrate 21 so as to face the free end of the movable portion 41, and is formed on a counter substrate (not shown) on the opposite side of the first address electrode 35a across the movable portion 41. A second address electrode 35b is provided.

このような構成の光スイッチ200においても、第1アドレス電極35aと可動部41に駆動電圧Vaを印加するとともに、第2アドレス電極35bと可動部41に振動抑制電圧Vbを印加することで、可動部27が最終変位位置(この場合、第1アドレス電極35a側の直近非接触位置)に到達する前の遷移している間に、遷移方向と逆方向に静電吸引力を作用させ、可動部27が最終変位位置へ到達する直前の速度を減速させることができる。   Even in the optical switch 200 having such a configuration, the drive voltage Va is applied to the first address electrode 35a and the movable portion 41, and the vibration suppression voltage Vb is applied to the second address electrode 35b and the movable portion 41, thereby moving the first switch. During the transition before the portion 27 reaches the final displacement position (in this case, the closest non-contact position on the first address electrode 35a side), an electrostatic attraction force is applied in the direction opposite to the transition direction, so that the movable portion The speed immediately before 27 reaches the final displacement position can be reduced.

これにより、従来可動部27が大きな速度で最終変位位置へ到達することで生じていた衝突による振動を抑止することができる。つまり、可動部27の最終位置到達時の振動がアクティブに減少可能となる。   Thereby, it is possible to suppress the vibration caused by the collision that has occurred when the movable portion 27 reaches the final displacement position at a high speed. That is, vibration when the movable portion 27 reaches the final position can be actively reduced.

次に、本発明に係る光通信用微小薄膜可動素子の第3の実施の形態を説明する。
図17は本発明に係る光通信用微小薄膜可動素子の第3の実施の形態を表す概念図である。
本実施の形態による光スイッチ300は、所謂、平行平板型の素子であって、導電性と可撓性を有する平板状の可動部43の両端が基板21上に形成した絶縁膜45に所定の間隙47を有して固定されている。この基板21の可動部43の下方には、絶縁膜45を介して、第1アドレス電極35aが配設されており、また、可動部43の上方には絶縁膜49を介して第2アドレス電極35bが配設されている。つまり、可動部43は、第1アドレス電極35aと第2アドレス電極35bとの間で両端が支持された両持ち梁状に構成されている。
Next, a third embodiment of the small thin film movable element for optical communication according to the present invention will be described.
FIG. 17 is a conceptual diagram showing a third embodiment of the small thin film movable element for optical communication according to the present invention.
The optical switch 300 according to the present embodiment is a so-called parallel plate type element, and both ends of a plate-like movable portion 43 having conductivity and flexibility are formed on the insulating film 45 formed on the substrate 21 with a predetermined amount. The gap 47 is fixed. A first address electrode 35 a is disposed below the movable portion 43 of the substrate 21 via an insulating film 45, and a second address electrode is disposed above the movable portion 43 via an insulating film 49. 35b is disposed. In other words, the movable portion 43 is configured as a doubly supported beam in which both ends are supported between the first address electrode 35a and the second address electrode 35b.

このような平行平板型の光スイッチ300においても、第1アドレス電極35aと可動部41に駆動電圧Vaを印加するとともに、第2アドレス電極35bと可動部41に振動抑制電圧Vbを印加することで、可動部43が最終変位位置(この場合、第1アドレス電極35a側の直近非接触位置)に到達する前の遷移している間に、遷移方向と逆方向に静電吸引力を作用させ、可動部43が最終変位位置へ到達する直前の速度を減速させることができる。   Also in such a parallel plate type optical switch 300, the drive voltage Va is applied to the first address electrode 35a and the movable portion 41, and the vibration suppression voltage Vb is applied to the second address electrode 35b and the movable portion 41. During the transition before the movable part 43 reaches the final displacement position (in this case, the closest non-contact position on the first address electrode 35a side), an electrostatic attractive force is applied in the direction opposite to the transition direction, The speed immediately before the movable part 43 reaches the final displacement position can be reduced.

また、上記の各実施形態における光スイッチの構成に限らず、素子の方向、構造、駆動は任意であってよく、双方向で駆動される全ての素子に対して本発明を適用することができる。   Further, the direction, structure, and driving of elements are not limited to the configuration of the optical switch in each of the above embodiments, and the present invention can be applied to all elements that are driven bidirectionally. .

図18は接触型の光スイッチに本発明を適用した場合の可動部の挙動を表した説明図である。
上記の各実施の形態及び変形例では、光スイッチが非接触型である場合を例に説明したが、本発明は、接触型の光スイッチに適用されても、上記と同様の作用・効果を奏するものである。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing the behavior of the movable part when the present invention is applied to a contact-type optical switch.
In each of the above-described embodiments and modifications, the case where the optical switch is a non-contact type has been described as an example. However, even when the present invention is applied to a contact-type optical switch, the same operations and effects as described above are achieved. It is what you play.

即ち、駆動源により可動部27を第1の方向へ変位駆動させるに際し、可動部27が第1の方向に遷移している間に、駆動源により可動部27に対し第1の方向と異なる第2の方向に物理的作用力を、パルス波P1によって加えることで、可動部27の遷移方向と逆方向に物理的引力を働かせ、可動部27が停止部材に当接することによる反力、或いは弾性力によって、変位の最終位置から離反しようとする移動がアクティブに制動される。この結果、接触駆動の光スイッチにおけるスイッチング動作を高速化することができる。   That is, when the movable part 27 is driven to be displaced in the first direction by the drive source, while the movable part 27 is transitioning to the first direction, the drive source is different from the first direction with respect to the movable part 27. By applying a physical acting force in the direction 2 by the pulse wave P1, a physical attractive force is exerted in a direction opposite to the transition direction of the movable portion 27, and a reaction force or elasticity caused by the movable portion 27 coming into contact with the stop member. The movement is actively damped by the force to move away from the final position of the displacement. As a result, the switching operation in the contact-driven optical switch can be speeded up.

上記の各実施の形態に開示した光スイッチ100,200,300のそれぞれは、1次元又は2次元配列することによって光スイッチアレイを構成することができる。
この光スイッチアレイでは、高速なスイッチング動作の可能となった光スイッチ100,200,300がアレイ化され、振動の鎮静化する時間の短縮が可能となり、従来より早いアドレス電圧の書込みが可能となる。
従って、可動部が最終変位位置へ到達した後の振動が抑止され、振動鎮静化時間をなくし、或いは大幅に短縮することが可能となり、振動の収まるのを待つ必要がなく、アドレス電圧を書込むことができる。この結果、スイッチング動作を高速化して、駆動サイクルを短縮することができる。
Each of the optical switches 100, 200, and 300 disclosed in the above embodiments can constitute an optical switch array by arranging them one-dimensionally or two-dimensionally.
In this optical switch array, optical switches 100, 200, and 300 capable of high-speed switching operation are arrayed, and the time required for vibration suppression can be shortened, and address voltage can be written earlier than before. .
Therefore, the vibration after the movable part reaches the final displacement position is suppressed, and it is possible to eliminate the vibration soothing time or to greatly reduce it, and to write the address voltage without having to wait for the vibration to settle. be able to. As a result, the switching operation can be speeded up and the driving cycle can be shortened.

また、光通信用の光スイッチアレイでは高精度が求められるため、個々の素子のばらつきに起因する作動誤差の補正が必要となる。従って、光スイッチアレイにおいては、各素子ごとにこの補正を行わなければならない。これに対し、本実施の形態による光スイッチアレイによれば、この補正に対応させて個々の光スイッチ100,200,300における印加電圧を変えることで、作動誤差の補正を容易に行うことができる。   In addition, since an optical switch array for optical communication requires high accuracy, it is necessary to correct an operation error caused by variations in individual elements. Therefore, in the optical switch array, this correction must be performed for each element. On the other hand, according to the optical switch array according to the present embodiment, it is possible to easily correct the operation error by changing the applied voltage in each of the optical switches 100, 200, and 300 in correspondence with this correction. .

図19は光スイッチのそれぞれがメモリ回路を含む駆動回路を有した構成を示す説明図である。
さらに、光スイッチアレイ400は、光スイッチ100のそれぞれがメモリ回路61を含む駆動回路37(図1参照)を有することが好ましい。このようなメモリ回路61が備えられることで、メモリ回路61に対して予め素子変位信号の書き込みが可能となる。つまり、メモリ回路61には予め素子変位信号が書き込まれる。光スイッチ100のスイッチングのとき、各々の光スイッチ100のメモリ回路61に記憶された素子変位信号と、光スイッチ100への印加電圧を制御する駆動電圧制御回路63により、本発明の駆動電圧を所望のタイミングで光スイッチ100の信号電極(第1アドレス電極、第2アドレス電極)65に出力する。このとき、共通電極(可動電極)67に対しても所望の電圧が出力される。
このように、メモリ回路61を用いて光スイッチ100を駆動すると、複数の光スイッチ100のそれぞれを任意の駆動パターンで動作させることが容易にでき、より高速なアクティブ駆動が可能となる。なお、ここでは、図1の光スイッチアレイ100の構成を示したが、これに限らず、他の構成の光スイッチ200,300であってもよい。
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a configuration in which each of the optical switches has a drive circuit including a memory circuit.
Furthermore, the optical switch array 400 preferably includes a drive circuit 37 (see FIG. 1) in which each of the optical switches 100 includes a memory circuit 61. By providing such a memory circuit 61, an element displacement signal can be written to the memory circuit 61 in advance. That is, the element displacement signal is written in the memory circuit 61 in advance. When the optical switch 100 is switched, the drive voltage of the present invention is obtained by the element displacement signal stored in the memory circuit 61 of each optical switch 100 and the drive voltage control circuit 63 that controls the voltage applied to the optical switch 100. Is output to the signal electrode (first address electrode, second address electrode) 65 of the optical switch 100 at the timing of At this time, a desired voltage is also output to the common electrode (movable electrode) 67.
As described above, when the optical switch 100 is driven using the memory circuit 61, each of the plurality of optical switches 100 can be easily operated with an arbitrary driving pattern, and higher-speed active driving is possible. Here, the configuration of the optical switch array 100 of FIG. 1 is shown, but the configuration is not limited thereto, and optical switches 200 and 300 having other configurations may be used.

また、光スイッチアレイ600には、それぞれの可動部27をスイッチング駆動させる制御部としての制御回路63が設けられることが好ましい。
このような制御回路63が備えられた光スイッチアレイ400では、可動部27が制御回路63によって駆動制御されることで、可動部27が最終変位位置に到達する前に、可動電極(共通電極67)と固定電極(信号電極65)との間の電極間電圧の絶対値が減少、又は増加、或いは増減され、可動部27が最終変位位置へ到達することで生じていた衝突による振動や、オーバーシュートが抑止可能となる。
Further, the optical switch array 600 is preferably provided with a control circuit 63 as a control unit for switching and driving each movable unit 27.
In the optical switch array 400 provided with such a control circuit 63, the movable portion 27 is driven and controlled by the control circuit 63, so that the movable portion 27 (common electrode 67) is moved before the movable portion 27 reaches the final displacement position. ) And the fixed electrode (signal electrode 65), the absolute value of the inter-electrode voltage is decreased, increased, or increased and decreased, and the vibration caused by the collision caused by the movable part 27 reaching the final displacement position or over Shooting can be suppressed.

図20は光スイッチが用いられたクロスコネクトスイッチの構成を示す説明図である。
クロスコネクトスイッチ71は、例えば光スイッチ100を1次元状に配列した光スイッチアレイ400を用いて構成することができる。図示の例では、2つの光スイッチアレイ400a,400bが設けられる。このクロスコネクトスイッチ71では、入力ファイバーボート73の光ファイバ73aからの出射光がマイクロレンズ75を通り一方の光スイッチアレイ400aの所定の光スイッチ100aに入射される。入射光は、光スイッチ100aのスイッチング動作によって、反射光となって入射側光スイッチアレイ400bの所望の光スイッチ100bに入射する。入射した光は光スイッチ100bのスイッチングによって所定の出力ファイバーボード77の光ファイバー77aへ入射する。
FIG. 20 is an explanatory diagram showing the configuration of a cross-connect switch using an optical switch.
The cross-connect switch 71 can be configured using, for example, an optical switch array 400 in which the optical switches 100 are arranged one-dimensionally. In the illustrated example, two optical switch arrays 400a and 400b are provided. In the cross-connect switch 71, the light emitted from the optical fiber 73a of the input fiber boat 73 passes through the microlens 75 and enters the predetermined optical switch 100a of one optical switch array 400a. The incident light becomes reflected light by the switching operation of the optical switch 100a and enters the desired optical switch 100b of the incident side optical switch array 400b. The incident light enters the optical fiber 77a of the predetermined output fiber board 77 by switching of the optical switch 100b.

このクロスコネクトスイッチ71においても、上記の複数の光スイッチ100からなる光スイッチアレイ400が用いられることで、可動部(マイクロミラー部)27の最終位置到達時の振動をアクティブに減少させ、チャタリングを減少させてノイズを低減し、スイッチング動作を高速化することができる。   Also in this cross-connect switch 71, by using the optical switch array 400 including the plurality of optical switches 100, vibration when the movable part (micromirror part) 27 reaches the final position is actively reduced, and chattering is suppressed. By reducing the noise, the switching operation can be speeded up.

そして、このクロスコネクトスイッチ71では、上記のように個々の光スイッチ100における印加電圧を変えることで、作動誤差の補正を容易に行うことができることから、個々の光スイッチ100のばらつきに起因する作動誤差の補正が簡単に行え、高精度なスイッチングを行うことができる。   In the cross-connect switch 71, the operation error can be easily corrected by changing the voltage applied to each optical switch 100 as described above. Error correction can be easily performed and high-accuracy switching can be performed.

また、上記のクロスコネクトスイッチ71では、1軸回動される光スイッチ100を用いた例で説明したが、光スイッチアレイには図5に示した2軸回動される3次元光スイッチ100Aを用いてもよい。このような構成とすることで、例えば入力ファイバーボート73の光ファイバ73aが1次元配列され、出力ファイバーボード77の光ファイバ77aが2次元配列される場合であっても、可動部27を3次元駆動することによって、光ファイバ73aからの出射光を紙面垂直方向所望の光ファイバ77aへも切り換えることができる。   Further, in the cross-connect switch 71 described above, an example in which the optical switch 100 rotated by one axis is used, but the optical switch array includes the three-dimensional optical switch 100A rotated by two axes shown in FIG. It may be used. With this configuration, for example, even when the optical fibers 73a of the input fiber boat 73 are one-dimensionally arranged and the optical fibers 77a of the output fiber board 77 are two-dimensionally arranged, the movable portion 27 is three-dimensionally arranged. By driving, the emitted light from the optical fiber 73a can be switched to the desired optical fiber 77a in the direction perpendicular to the paper surface.

また、上述した各電極への電圧駆動のタイミングや波形は、これに限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更が可能である。   Moreover, the timing and waveform of the voltage drive to each electrode mentioned above are not limited to this, and can be suitably changed as long as they do not depart from the gist of the present invention.

本発明に係る光通信用微小薄膜可動素子の第1の実施の形態を(a),(b)で表す概念図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a conceptual diagram showing 1st Embodiment of the micro thin film movable element for optical communications which concerns on this invention with (a), (b). 図1に示した微小薄膜可動素子の制振の過程を(a),(b)(c)で表した動作説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory diagram showing a vibration damping process of the small thin film movable element shown in FIG. 1 by (a), (b), and (c). パルス波形が印加された可動部の挙動を表した説明図である。It is explanatory drawing showing the behavior of the movable part to which the pulse waveform was applied. 駆動部への印加電圧に応じたパルス電圧を印加した場合の例を(a),(b)で表した説明図である。It is explanatory drawing which represented the example at the time of applying the pulse voltage according to the applied voltage to a drive part with (a), (b). 2軸にて揺動される可動部を備えた3次元光スイッチの例を表した斜視図である。It is a perspective view showing the example of the three-dimensional optical switch provided with the movable part rock | fluctuated by 2 axes | shafts. 2つの矩形パルス波形が印加される変形例1を表した説明図である。It is explanatory drawing showing the modification 1 to which two rectangular pulse waveforms are applied. 三角パルス波形が印加される変形例2を表した説明図である。It is explanatory drawing showing the modification 2 to which a triangular pulse waveform is applied. 2つの三角パルス波形が印加される変形例3を表した説明図である。It is explanatory drawing showing the modification 3 to which two triangular pulse waveforms are applied. 駆動電圧Vaにパルス波形が印加される変形例4を表した説明図である。It is explanatory drawing showing the modification 4 by which a pulse waveform is applied to the drive voltage Va. 駆動電圧Vaにパルス波形が印加された後制動電極にパルス波形が印加される変形例5を表した説明図である。It is explanatory drawing showing the modification 5 by which a pulse waveform is applied to a braking electrode after a pulse waveform is applied to the drive voltage Va. 駆動電圧Vaが所定間隔で低減される変形例6を表した説明図である。It is explanatory drawing showing the modification 6 by which the drive voltage Va is reduced by a predetermined space | interval. 駆動電圧Vaが所定間隔で複数低減される変形例7を表した説明図である。It is explanatory drawing showing the modification 7 by which the drive voltage Va is reduced by two or more by predetermined space | interval. パルス波形印加後に一定の電圧が印加される変形例8を表した説明図である。It is explanatory drawing showing the modification 8 to which a fixed voltage is applied after a pulse waveform application. 複数のパルス波形印加後に一定の電圧が印加される変形例9を表した説明図である。It is explanatory drawing showing the modification 9 to which a fixed voltage is applied after several pulse waveform application. パルス波形が印加される前に一定の電圧が印加される変形例10を表した説明図である。It is explanatory drawing showing the modification 10 to which a fixed voltage is applied before a pulse waveform is applied. 本発明に係る光通信用微小薄膜可動素子の第2の実施の形態を表す概念図である。It is a conceptual diagram showing 2nd Embodiment of the micro thin film movable element for optical communications which concerns on this invention. 本発明に係る光通信用微小薄膜可動素子の第3の実施の形態を表す概念図である。It is a conceptual diagram showing 3rd Embodiment of the micro thin film movable element for optical communications which concerns on this invention. 接触型の光スイッチに本発明を適用した場合の可動部の挙動を表した説明図である。It is explanatory drawing showing the behavior of the movable part at the time of applying this invention to a contact-type optical switch. 本発明に係る光通信用微小薄膜可動素子をRFスイッチに応用した第4の実施の形態を表す平面図である。It is a top view showing 4th Embodiment which applied the small thin film movable element for optical communications which concerns on this invention to RF switch. 光スイッチが用いられたクロスコネクトスイッチの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the cross-connect switch in which the optical switch was used. 従来の光スイッチに生じる可動部の振動を表した説明図である。It is explanatory drawing showing the vibration of the movable part which arises in the conventional optical switch. 従来の微小機械格子装置において印加される制動パルスの説明図である。It is explanatory drawing of the braking pulse applied in the conventional micro mechanical lattice apparatus. 従来のマイクロマシン素子の制御方法において印加される制御信号の説明図である。It is explanatory drawing of the control signal applied in the control method of the conventional micromachine element.

符号の説明Explanation of symbols

27 可動部
35a 第1アドレス電極
35b 第2アドレス電極
37 駆動回路
61 メモリ回路
63 制御回路(制御部)
65 信号電極
67 共通電極
100,200,300 光スイッチ(光通信用微小薄膜可動素子)
400 光スイッチアレイ(微小薄膜可動素子アレイ)
27 Movable part 35a First address electrode 35b Second address electrode 37 Drive circuit 61 Memory circuit 63 Control circuit (control part)
65 Signal electrode 67 Common electrode 100, 200, 300 Optical switch (micro thin film movable element for optical communication)
400 Optical switch array (small thin film movable element array)

Claims (10)

弾性変位可能に支持され双方向に変位する可動部を備え、該可動部が光ファイバーの出力光を任意の他の光ファイバーに切替えるスイッチング機能を有する光通信用微小薄膜可動素子であって、
前記可動部へ物理的作用力を加える駆動源を複数有し、
該駆動源により前記可動部を第1の方向へ変位駆動させるに際し、該可動部が前記第1の方向に遷移している間に、前記駆動源により前記可動部に対し前記第1の方向と異なる第2の方向に前記可動部の振動を抑制する物理的作用力が加えられることを特徴とする光通信用微小薄膜可動素子。
A movable part that is supported so as to be elastically displaceable and that is displaced in both directions, the movable part having a switching function for switching the output light of the optical fiber to any other optical fiber,
A plurality of drive sources for applying a physical acting force to the movable part;
When the movable part is displaced and driven in the first direction by the drive source, the first direction with respect to the movable part by the drive source is changed while the movable part is transitioning to the first direction. A small thin film movable element for optical communication, wherein a physical acting force that suppresses vibration of the movable portion is applied in different second directions.
前記可動部を前記第1の方向へ変位駆動した後、前記可動部が前記第2の方向へ遷移している間に、前記駆動源により前記可動部に対し前記第1の方向に物理的作用力が加えられることを特徴とする請求項1記載の光通信用微小薄膜可動素子。   After the movable portion is driven to move in the first direction, the drive source causes a physical action in the first direction with respect to the movable portion while the movable portion transitions in the second direction. 2. The small thin film movable element for optical communication according to claim 1, wherein force is applied. 前記物理的作用力が、前記可動部の複数の作用点に加えられることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の光通信用微小薄膜可動素子。   3. The small thin film movable element for optical communication according to claim 1, wherein the physical acting force is applied to a plurality of acting points of the movable part. 前記可動部が特定方向の変位の最終位置に到達するときに、該可動部の速度が略ゼロとなることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項記載の光通信用微小薄膜可動素子。   The optical communication micro of any one of claims 1 to 3, wherein when the movable part reaches a final position of displacement in a specific direction, the speed of the movable part becomes substantially zero. Thin film movable element. 前記駆動源により前記可動部を前記第1の方向及び前記第2の方向へ変位させる物理的作用力が、静電気力であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の光通信用微小薄膜可動素子。   5. The physical action force that displaces the movable part in the first direction and the second direction by the drive source is an electrostatic force. 6. Small thin film movable element for optical communication. 前記物理的作用力が、縦軸を強度、横軸を時間としたパルス波形様に印加されることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の光通信用微小薄膜可動素子。   6. The micro thin film movable for optical communication according to claim 1, wherein the physical acting force is applied in a pulse waveform with the vertical axis representing intensity and the horizontal axis representing time. element. 前記物理的作用力が、複数のパルス波形によって発生されることを特徴とする請求項6記載の光通信用微小薄膜可動素子。   7. The small thin film movable element for optical communication according to claim 6, wherein the physical acting force is generated by a plurality of pulse waveforms. 請求項1〜請求項7のいずれか1項記載の光通信用微小薄膜可動素子を1次元又は2次元配列したことを特徴とする微小薄膜可動素子アレイ。   A micro thin film movable element array, wherein the micro thin film movable elements for optical communication according to claim 1 are arranged one-dimensionally or two-dimensionally. 前記光通信用微小薄膜可動素子のそれぞれがメモリ回路を含む駆動回路を有し、前記可動部と、該可動部に対峙する少なくとも2つ以上の固定部とに設けられた電極のうち一方が前記駆動回路からの素子変位信号の入力される信号電極であり、他方が共通電極であることを特徴とする請求項8記載の微小薄膜可動素子アレイ。   Each of the optical communication small thin film movable elements has a drive circuit including a memory circuit, and one of the electrodes provided on the movable part and at least two or more fixed parts facing the movable part is the 9. The small thin film movable element array according to claim 8, wherein a signal electrode to which an element displacement signal from the driving circuit is inputted and the other is a common electrode. それぞれの前記可動部をスイッチング駆動させる制御部が設けられたことを特徴とする請求項8又は請求項9記載の微小薄膜可動素子アレイ。   10. The small thin film movable element array according to claim 8, further comprising a control unit for switching and driving each of the movable units.
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