JP6216485B1 - 変位拡大機構及びシャッタ装置 - Google Patents

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Abstract

変位拡大機構は、固定部２と、固定部２に連結された第１及び第２アクチュエータ３，４と、第１及び第２端部５ａ，５ｂを有し、第１端部５ａが第１アクチュエータ３に連結された第１ビーム５と、第３及び第４端部６ｂ，６ｃを有し、第３端部６ｂが第２アクチュエータ４に連結された第２ビーム６と、第１及び第２ビーム５，６が互いに並列に配置された並列配置部５６に連結された被駆動部材７とを備えている。第１アクチュエータ３は第２端部５ｂ側から第１ビーム５をその延在方向に引くように駆動し、第２アクチュエータ４は第４端部６ｃ側から第２ビーム６をその延在方向に押すように駆動する。

Description

ここに開示された技術は、変位拡大機構及びシャッタ装置に関するものである。
従前より、所定の光路を遮断及び開通させるシャッタ装置が知られている。例えば、特許文献１（特にＦｉｇ．６を参照）に記載のシャッタ装置は、シャッタと、シャッタを駆動するアクチュエータとを備えた変位拡大機構とを含んでいる。アクチュエータは、ビームと、２つの辺部材とを備え、ビームはベース部材から伸び、ビームの端部が折り返されて第１辺部材に連結され、第１辺部材の端部が折り返されて第２辺部材に連結され、第２辺部材の端部は固定されている。シャッタは第１辺部材と第２辺部材との連結部分に取り付けられている。該変位拡大機構において、加熱によりビームが伸長すると第１辺部材及び第２辺部材が湾曲してシャッタが駆動される。
米国特許出願公開第２００３／０１０１７２１号明細書
特許文献１に記載のシャッタ装置は、第２辺部材の端部が固定されていることで、シャッタの変位が第１辺部材に連結されたビームの変位に依存する。したがって、シャッタをより大きな振り幅で駆動するにはビームを大きく伸縮させなければならない。しかしながら、ビームの伸長には限界があり、あまり大きく伸長できないという問題がある。また、頻繁にビームを伸縮させると変形に伴う負荷がビームに蓄積されて最悪の場合ビームが破損するおそれがある。
ここに開示され技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、駆動部材のわずかな変位で被駆動部材を大きく変位させることができる変位拡大機構及びそのような変位拡大機構を備えたシャッタ装置を提供することにある。
ここに開示された変位拡大機構は、固定部と、固定部と、前記固定部に連結された第１アクチュエータ及び第２アクチュエータと、第１端部及び第２端部を有し、前記第１端部が前記第１アクチュエータに連結された第１ビームと、第３端部及び第４端部を有し、前記第３端部が前記第２アクチュエータに連結された第２ビームと、前記第１ビームの前記第２端部と前記第２ビームの前記第４端部とに連結された被駆動部材とを備え、前記第１ビーム及び前記第２ビームは、互いに並列に配置された並列配置部を有し、当該並列配置部の先端側において前記被駆動部材が連結され、前記第１アクチュエータは、前記第１ビームを前記第２端部側から当該第１ビームの延在方向に引くように駆動し、前記第２アクチュエータは、前記第２ビームを前記第４端部側から当該第２ビームの延在方向に押すように駆動する。
この構成によれば、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータが固定部に連結されており、第１ビームの第１端部が第１アクチュエータに連結されており、第２ビームの第３端部が第２アクチュエータに連結されており、被駆動部材が第１ビームの第２端部と第２ビームの第４端部とに連結されており、第１ビーム及び第２ビームは、互いに並列に配置された並列配置部を有し、並列配置部の先端側において被駆動部材が連結されている。第１アクチュエータは、第１ビームを第２端部側から第１ビームの延在方向に引くように駆動し、第２アクチュエータは、第２ビームを第４端部側から第２ビームの延在方向に押すように駆動する。すなわち、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータにそれぞれ駆動される第１ビーム及び第２ビームの駆動力が足し合わされて被駆動部材が駆動される。
また、ここに開示されたシャッタ装置は、前記変位拡大機構と、前記変位拡大機構の前記固定部上に配設され、前記変位拡大機構の前記第１アクチュエータの第１端部及び前記第２アクチュエータの第１端部に電気的に接続された第１電極と、前記変位拡大機構の前記固定部上に配設され、前記変位拡大機構の前記第１アクチュエータの第２端部及び前記第２アクチュエータの第２端部に電気的に接続された第２電極とを備え、前記変位拡大機構の前記被駆動部材で光路を遮断及び開通させるものである。
この構成によれば、第１電極と第２電極との間に電圧が印加されると第１アクチュエータ及び第２アクチュエータに電流が流れ、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータが加熱されて熱変形することで第１ビーム及び第２ビームが駆動されてこれら２つのビームに連結された被駆動部材が駆動される。
前記変位拡大機構によれば、駆動部材である第１アクチュエータ及び第２アクチュエータのわずかな変位で被駆動部材を大きく変位させることができる。また、そのような変位拡大機構を備えた前記シャッタ装置によれば、第１電極と第２電極との間に低い電圧の印加で被駆動部材を大きく変位させることができる。
本発明の一実施形態に係るシャッタ装置の平面図である。 シャッタ装置の、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 第１ビーム及び第２ビームと被駆動部材との連結部分の拡大平面図である。 シャッタ装置の、図３のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。 駆動状態のシャッタ装置の平面図である。 シャッタ装置の製造過程を示す図である。 変形例１に係るシャッタ装置の平面図である。 変形例２に係るシャッタ装置の平面図である。 変形例３に係るシャッタ装置の平面図である。 変形例４に係るシャッタ装置の平面図である。 変形例５に係るシャッタ装置の平面図である。 変形例６に係るシャッタ装置の平面図である。 変形例７に係るシャッタ装置の平面図である。 変形例８に係るシャッタ装置の平面図である。 変形例９に係るシャッタ装置の平面図である。 変形例１０に係るシャッタ装置の平面図である。 変形例１１に係るシャッタ装置の平面図である。 変形例１２に係るシャッタ装置の平面図である。 図１８Ａに示すシャッタ装置の駆動時の平面図である。 変形例１３に係る被駆動部材の断面図である。 変形例１３に係る被駆動部材の別の断面図である。 本発明の別実施形態に係るシャッタ装置の平面図である。 第１アクチュエータを省略したシャッタ装置の平面図である。 第２アクチュエータを省略したシャッタ装置の平面図である。
以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るシャッタ装置１の平面図を、図２は、シャッタ装置１の、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図を示す。なお、発明者らは、当業者が本発明を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。また、図面に描かれた各部材の寸法、厚み、細部の詳細形状などは実際のものとは異なることがある。
［シャッタ装置の構成］
シャッタ装置１は、固定部２と、固定部２に連結された第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４と、第１端部５ａ及び第２端部５ｂを有し、第１端部５ａが第１アクチュエータ３に連結された第１ビーム５と、第３端部６ｂ及び第４端部６ｃを有し、第３端部６ｂが第２アクチュエータ４に連結された第２ビーム６と、第１ビーム５の第２端部５ｂと第２ビーム６の第４端部６ｃとに連結された被駆動部材７と、第１電極１０１と、第２電極１０２とを備えている。
以下、説明の便宜上、第１ビーム５の長手方向をＸ方向、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４の長手方向をＹ方向、シャッタ装置１の厚み方向をＺ方向と称する。なお、Ｘ方向において、図１における左側を単に左側、図１における右側を単に右側と称することもある。Ｙ方向において、図１における上側を単に上側、図１における下側を単に下側と称することもある。Ｚ方向において、図２における上側を上面、図２における下側を下面と称することもある。また、第１ビーム５の第１端部５ａや第２ビーム６の第３端部６ｂを基端、第１ビーム５の第２端部５ｂや第２ビーム６の第４端部６ｃを先端と称することもある。
シャッタ装置１は、いわゆるＭＥＭＳ（Micro ElectroMechanical Systems）シャッタであって、半導体微細加工技術を応用したマイクロマシニング技術で製造されている。シャッタ装置１は、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板２００を用いて製造されている。ＳＯＩ基板２００は、単結晶シリコンで形成された第１シリコン層２１０と、ＳｉＯ２で形成された酸化膜層２２０と、単結晶シリコンで形成された第２シリコン層２３０とがこの順で積層されて構成されている。
このように、シャッタ装置１において、固定部２、第１アクチュエータ３、第２アクチュエータ４、第１ビーム５、第２ビーム６、及び被駆動部材７は、シリコン素材で一体成形され、変位拡大機構を構成している。
なお、酸化膜層２２０及び第２シリコン層２３０は固定部２を構成する第１ベース部材２１及び第２ベース部材２２の下面にのみ残され、可動部材である第１アクチュエータ３、第２アクチュエータ４、第１ビーム５、第２ビーム６、及び被駆動部材７の下面の酸化膜層２２０及び第２シリコン層２３０は製造過程において除去される。
図１に示すように、例えば、シャッタ装置１は平面視で矩形の全体形状を有している。固定部２は、そのような平面視矩形のシャッタ装置１の全体形状を形成するフレームである。固定部２は、Ｙ方向に対向して配置された第１ベース部材２１及び第２ベース部材２２を備えている。ここで、図１において、シャッタ装置１のＹ方向上側の辺を第１辺、それに対向するＹ方向下側の辺を第２辺、Ｘ方向左側の辺を第３辺、それに対向するＸ方向右側の辺を第４辺とすると、第１ベース部材２１は、第１辺、第３辺の一部、及び第４辺の一部から形成されている。また、第２ベース部材２２は、第２辺、第３辺の別の一部、及び第４辺の別の一部から形成されている。第１ベース部材２１及び第２ベース部材２２は、いずれも、第１アクチュエータ３、第２アクチュエータ４、第１ビーム５、第２ビーム６及び被駆動部材７の可動域を確保しつつできるだけ広い面積を占める形状にされている。
なお、固定部２は、第１シリコン層２１０において第１ベース部材２１及び第２ベース部材２２の２つのパーツに分かれているが、酸化膜層２２０及び第２シリコン層２３０では１つに繋がっている。このため、第１ベース部材２１及び第２ベース部材２２の相対位置は固定されており、第１ベース部材２１及び第２ベース部材２２で可動部材を支持することができる。
第１ベース部材２１は、対向する第２ベース部材２２に向けて開口する第１凹部２１ａ及び第２凹部２１ｂを有する。第１凹部２１ａは、第１ベース部材２１のＸ方向左側端部に配置されている。第２凹部２１ｂは、第１ベース部材２１のＸ方向右側端部に配置されている。
第２ベース部材２２は、対向する第１ベース部材２１に向けて開口する第３凹部２２ａ及び第４凹部２２ｂを有する。第３凹部２２ａは、第２ベース部材２２のＸ方向左側端部に配置されている。第４凹部２２ｂは、第２ベース部材２２のＸ方向右側端部に配置されている。
さらに、第１ベース部材２１の第１凹部２１ａと第２ベース部材２２の第３凹部２２ａとは開口が互いに対向する位置に配置され、第１アクチュエータ３を配置するためのＹ方向に長い概略矩形の開口部２０Ｌを形成している。同様に、第１ベース部材２１の第２凹部２１ｂと第２ベース部材２２の第４凹部２２ｂとは開口が互いに対向する位置に配置され、第２アクチュエータ４を配置するためのＹ方向に長い概略矩形の開口部２０Ｒを形成している。第１ベース部材２１及び第２ベース部材２２において当該開口部２０Ｌ，２０Ｒ以外の部分は比較的大きな面積のパターンが占めている。より詳細には、略矩形状に形成された固定部２のＸ方向左側の第３辺に沿って開口部２０Ｌが形成され、当該第１辺と対向する固定部２のＸ方向右側の第４辺に沿って開口部２０Ｒが形成され、これら対向する開口部２０Ｌ及び開口部２０Ｒにそれぞれ第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４が対向するように設けられている。
このように、固定部２は、可動部材の可動域を確保しつつできるだけ広い面積を占めるような形状にされていることで、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４を支持するフレームとして必要な高い剛性を確保している。
第１アクチュエータ３は、並列配置された２つのアクチュエータ３１，３１を備えている。２つのアクチュエータ３１，３１は、Ｙ方向に伸びた棒状の部材であり、第１アクチュエータ３の第１端部３ｂから第２端部３ｃへの長手方向の略中央の中間部３ａにおいて互いに連結されている。このように、２つのアクチュエータ３１，３１が中間部３ａにおいて連結されていることで、２つのアクチュエータ３１，３１の各駆動力が結合されて第１アクチュエータ３は大きな駆動力を発揮することができる。後述するように、第１アクチュエータ３は通電による加熱で熱膨張して駆動力を発生させる。
２つのアクチュエータ３１，３１の第１端部３ｂ，３ｂは、第１ベース部材２１の第１凹部２１ａの底面部分において第１ベース部材２１に連結されている。２つのアクチュエータ３１，３１の第２端部３ｃ，３ｃは、第２ベース部材２２の第３凹部２２ａの底面部分において第２ベース部材２２に連結されている。
厳密に言うと、第１アクチュエータ３は、Ｙ方向に一直線に伸びているわけではなく、中間部３ａがその駆動方向であるＸ方向左側に突出するようにわずかに屈曲、あるいは全体的にＸ方向左側に膨らむようにわずかに湾曲している。
第２アクチュエータ４は、並列配置された２つのアクチュエータ４１，４１を備えている。２つのアクチュエータ４１，４１は、Ｙ方向に伸びた棒状の部材であり、第２アクチュエータ４の第１端部４ｂから第２端部４ｃへの長手方向の略中央の中間部４ａにおいて互いに連結されている。このように、２つのアクチュエータ４１，４１が中間部４ａにおいて連結されていることで、２つのアクチュエータ４１，４１の各駆動力が結合されて第２アクチュエータ４は大きな駆動力を発揮することができる。後述するように、第２アクチュエータ４は通電による加熱で熱膨張して駆動力を発生させる。
２つのアクチュエータ４１，４１の第１端部４ｂ，４ｂは、第１ベース部材２１の第２凹部２１ｂの底面部分において第１ベース部材２１に連結されている。２つのアクチュエータ４１，４１の第２端部４ｃ，４ｃは、第２ベース部材２２の第４凹部２２ｂの底面部分において第２ベース部材２２に連結されている。
厳密に言うと、第２アクチュエータ４は、Ｙ方向に一直線に伸びているわけではなく、中間部４ａがその駆動方向であるＸ方向右側に突出するようにわずかに屈曲、あるいは全体的にＸ方向右側に膨らむようにわずかに湾曲している。また、上記のように、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４がその駆動方向に対して屈曲あるいは湾曲していることにより、加熱による熱膨張時に、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４が駆動方向と反対側に屈曲あるいは湾曲することがない。従って、駆動方向に向かって第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４を確実に屈曲あるいは湾曲させることができる。
このように、第１アクチュエータ３はシャッタ装置１においてＸ方向左側に配置され、第２アクチュエータ４はシャッタ装置１においてＸ方向右側に配置され、第１アクチュエータ３と第２アクチュエータ４とは平面視で対向している。
対向し合う第１アクチュエータ３と第２アクチュエータ４との間に被駆動部材７が配置されている。より詳細には、被駆動部材７は、第２アクチュエータ４寄りの位置に配置されている。当該シャッタ装置１において、被駆動部材７は、図略の光路を遮断及び開通させるシャッタとして機能する。したがって、被駆動部材７は、当該光路の断面よりも一回り大きい平面形状、具体的は円形に形成されている。
被駆動部材７は、上記変位拡大機構を構成する他の部材よりも薄く形成されている。これにより、被駆動部材７の質量を小さくして共振周波数を高くしている。また、被駆動部材７の表面全体に金属膜７１、例えば、Ａｕ／Ｔｉ膜が形成されている。
被駆動部材７には第１ビーム５及び第２ビーム６が連結されている。図３は、第１ビーム５及び第２ビーム６と被駆動部材７との連結部分の拡大平面図を、図４は、シャッタ装置１の、図３のＩＶ−ＩＶ線における断面図を示す。
第１ビーム５及び第２ビーム６と被駆動部材７との連結部分に放熱部７２が形成されている。放熱部７２は、第１ビーム５及び第２ビーム６の厚みと被駆動部材７の厚みの違いを用いて形成され、例えば、被駆動部材７の表面から立直する面を有している。当該面は、上述したように第１アクチュエータ３の駆動時に第１アクチュエータ３で発生して第１アクチュエータ３から第１ビーム５を経由して伝わってくる熱、及び／又は、第２アクチュエータ４の駆動時に第２アクチュエータ４で発生して第２アクチュエータ４から第２ビーム６を経由して伝わってくる熱を放熱する放熱面としての役割をする。したがって、放熱部７２の表面積を広く確保するために、また、第１ビーム５及び第２ビーム６と被駆動部材７との連結部分の剛性を高めるために、放熱部７２を被駆動部材７の周囲に沿って、かつ被駆動部材７よりもやや大きめの形状に形成してもよい。また、被駆動部材７の表面に図略の光源からの光を遮断する遮断膜として例えば金などの金属膜を形成することがあるが、上記の放熱部７２を設けることで、被駆動部材７の昇温による当該金属膜中へのシリコンの拡散を防止し、光を遮断できないなどの光学特性の変化を防止することができる。なお、第１ビーム５及び第２ビーム６から被駆動部材７の厚みが段階的に変化する領域を有し、当該領域を放熱部７２としてもよく、当該放熱部７２が形成される箇所は第１ビーム５、第２ビーム６、被駆動部材７、これらの境界及びこれらとは別の部材であってもよく、また、放熱部７２の形状は限定されない。また、被駆動部材７の厚みを第１ビーム５及び第２ビーム６の厚みよりも薄くすることにより、第１ビーム５や第２ビームの第２部材６２から伝搬する熱の流入経路を小さくでき、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４で発生した熱が被駆動部材７に伝搬するのを抑制できる。このことにより、例えば、被駆動部材７において、金属膜７１中にシリコンが拡散するのを防止し、光を遮断できないなどの光学特性の変化を防止することができる。
図１へ戻り、第１ビーム５は、Ｘ方向に伸びた棒状の部材である。第１ビーム５の第１端部５ａは、第１アクチュエータ３の中間部３ａに連結されている。第１ビーム５の第２端部５ｂは、被駆動部材７に連結されている。
第２ビーム６は、折り返し構造を有する部材であり、第２アクチュエータ４の中間部４ａから第１アクチュエータ３の中間部３ａの近傍まで伸びる第１部材６１と、該第１部材６１の端部６ａから第２アクチュエータ４の方へ折り返された第２部材６２とを備えている。第２ビーム６の第３端部６ｂ（すなわち、第１部材６１側の先端）は、第２アクチュエータ４の中間部４ａに連結されている。第２ビーム６の第４端部６ｃ（すなわち、第２部材６２側の先端）は、被駆動部材７に連結されている。
第２部材６２は、第１部材６１の端部６ａからＸ方向に伸びた、第１ビーム５とほぼ同じ細さの棒状の部材である。第２部材６２は、第１ビーム５に対してＹ方向のわずかに下側において第１ビーム５と並列に配置されている。なお、以降の説明も含めて「第１ビーム５と第２ビームの第２部材６２とが並列（に）配置されている」とは、第１ビーム５と第２ビームの第２部材６２とが略平行関係を保って配置されているということである。また、第１ビーム５と第２ビーム６の第２部材６２とが互いに並列に配置された部分５６を並列配置部５６と称することがある。すなわち、第１ビーム５と第２ビーム６の第２部材６２とは並列して同じ方向から被駆動部材７に連結されている。言いかえると、第１ビーム５の先端側が放熱部７２で折り返されることにより、第１ビーム５及び第２ビーム６と被駆動部材７との連結部分において、第１ビーム５と第２ビーム６の第２部材６２とが並列に配置される。異なる言い方をすれば、第２ビーム６の第２部材６２の先端側が放熱部７２で折り返されることにより、第１ビーム５及び第２ビーム６と被駆動部材７との連結部分において、第１ビーム５と第２ビーム６の第２部材６２とが並列に配置される。第１ビーム５は第２端部５ｂから第１ビーム５の延在方向へ被駆動部材７を引く一方、第２ビーム６は第４端部６ｃから第２ビーム６の延在方向へ被駆動部材７を押すことで被駆動部材７を駆動させる。後述するように、第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２は、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４により駆動されて弾性変形して被駆動部材７をＸＹ平面上の別の位置へと移動させる。なお、上記とは逆に、第１ビーム５が被駆動部材７を押す一方、第２ビーム６が被駆動部材７を引くようにしてもよい。
第１部材６１は、被駆動部材７を迂回するような例えば鈎状の形状を有する部材である。第１部材６１の一部は、第１アクチュエータ３が形成される開口部２０Ｌの一部及び第２アクチュエータ４が形成される開口部２０Ｒの一部を区画するように伸びて形成されている。また、第１部材６１は、第２部材６２よりも弾性率が高くなるように高弾性領域を少なくとも一部に有し、例えば幅広に形成されている。第１部材６１は、特許請求の範囲に言う高弾性領域に相当する。後述するように、第２ビーム６が第２アクチュエータ４により駆動されても、第１部材６１はほとんど弾性変形せずに鈎状の形状を留めて第２アクチュエータ４の駆動力を第２部材６２へと伝達する。その他、当該高弾性領域は、第１部材６１の一部を第２部材６２よりも厚くしたり、第１部材６１の一部に金属膜を成膜するなどしてもよい。なお、本実施形態の第２アクチュエータ４をなくし、第２ビーム６が固定部２に直接連結されていてもよく、具体的には、第２ビーム６を第２部材６２のみで構成し、当該第２部材６２の第４端部６ｃとは反対側の端部が固定部２（第１ベース部材２１又は第２ベース部材２２）に直接連結されていてもよい。その場合、当該第２部材６２が略直線の状態又は若干の曲率を有した状態で固定部２に直接連結されていてもよいし、当該第２部材６２の第４端部６ｃとは反対側の端部付近が折り曲げられたのち固定部２と連結されていてもよい。
第１電極１０１は、第１ベース部材２１の上面に形成された金属膜、例えば、Ａｕ／Ｔｉ膜である。
第２電極１０２は、第２ベース部材２２の上面に形成された金属膜、例えば、Ａｕ／Ｔｉ膜である。
［シャッタ装置の動作］
続いて、このように構成されたシャッタ装置１の動作について説明する。図５は、駆動状態のシャッタ装置１の平面図を示す。
シャッタ装置１は、第１電極１０１と第２電極１０２との間に電圧を印加することで駆動される。第１電極１０１と第２電極１０２との間に電圧が印加されると、第１ベース部材２１及び第２ベース部材２２を通じて第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４に電流が流れる。このとき、シリコン素材でできた第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４にジュール熱が発生し、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４は一瞬のうちに４００〜５００℃に加熱される。
第１アクチュエータ３は、加熱されることにより全長が伸びるように熱膨張する。第１アクチュエータ３の第１端部３ｂ及び第２端部３ｃは固定部２により位置が固定されて移動することができないため、第１アクチュエータ３の熱膨張により、中間部３ａはあらかじめ突出している方向であるＸ方向左側へ押し出される。
第２アクチュエータ４もまた、加熱されることにより全長が伸びるように熱膨張する。第２アクチュエータ４の第１端部４ｂ及び第２端部４ｃは固定部２により位置が固定されて移動することができないため、第２アクチュエータ４の熱膨張により、中間部４ａはあらかじめ突出している方向であるＸ方向右側へ押し出される。
第１アクチュエータ３の中間部３ａがＸ方向左側へ押し出されると、それに連結されている第１ビーム５が全体的にＸ方向左側へ引っ張られる。また、第２アクチュエータ４の中間部４ａがＸ方向右側へ押し出されると、それに連結されている第２ビーム６が全体的にＸ方向右側へ引っ張られる。
すなわち、第１ビーム５の第１端部５ａ及び第２ビーム６の第２端部６ｂは、互いに遠ざかる方向に相対位置が変化する。
第２ビーム６が全体的にＸ方向右側へ引っ張られても、第２ビーム６の第１部材６１はほとんど弾性変形しないため、第２ビーム６による引っ張り力のほとんどは端部６ａに集中して第２部材６２をＸ方向右側へ押し出す力に変化する。この結果、並列配置された第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２において、第１ビーム５がＸ方向左側へ引っ張られ、第２ビーム６の第２部材６２がＸ方向右側へ押し出されることで、第１ビーム５の第２端部５ｂ及び第２ビーム６の第４端部６ｃがＸＹ平面上で左斜め上へ駆動され、第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２はそれぞれ異なる曲率で大きく湾曲又は屈曲し、第２ビーム６の第４端部６ｃが被駆動部材７を押す一方、第１ビーム５の第２端部５ｂが被駆動部材７を引くことで、第２ビーム６の第１部材６１は第３端部６ｂを軸としてＸＹ平面上で反時計回りに若干回転して、被駆動部材７は、図５に示したようなＸＹ平面上の位置へ押し出される。また、本実施形態のように、第２アクチュエータ４を複数のアクチュエータを連結して構成することで、第２アクチュエータ４を１つのアクチュエータで構成する場合と比較して、第２ビーム６の第１部材６１が第３端部６ｂを軸としたＸＹ平面上での反時計回りの回転剛性を高めることができる。
一方、第１電極１０１と第２電極１０２との間で電圧が印加されなくなると、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４に電流が流れなくなり、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４は急速に自然冷却され、それまで伸びていた全長が元に戻る。このとき、Ｘ方向左側へ押し出されていた第１アクチュエータ３の中間部３ａはＸ方向右側へ引き戻され、また、Ｘ方向右側へ押し出されていた第２アクチュエータ４の中間部４ａはＸ方向左側へ引き戻される。
第１アクチュエータ３の中間部３ａがＸ方向右側へ引き戻されると、それに連結されている第１ビーム５が全体的にＸ方向右側へ引き戻される。また、第２アクチュエータ４の中間部４ａがＸ方向左側へ引き戻されると、それに連結されている第２ビーム６が全体的にＸ方向左側へ引き戻される。
すなわち、第１ビーム５の第１端部５ａ及び第２ビーム６の第２端部６ｂは、互いに近づく方向に相対位置が変化する。
第２ビーム６が全体的にＸ方向左側へ引き戻されても、第２ビーム６の第１部材６１はほとんど弾性変形しないため、第２ビーム６による引き込み力のほとんどは端部６ａに集中して第２部材６２をＸ方向左側へ引っ張る力に変化する。この結果、並列配置された第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２において、第１ビーム５がＸ方向右側へ押し込まれ、第２ビーム６の第２部材６２がＸ方向左側へ引っ張られることで、第１ビーム５の第２端部５ｂ及び第２ビーム６の第４端部６ｃがＸＹ平面上で右斜め下へ押し戻され、湾曲又は屈曲していた第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２は元の略直線状に戻り、第２ビーム６の第１部材６１は第３端部６ｂを軸としてＸＹ平面上で時計回りに若干回転して元の位置に戻り、被駆動部材７は、図１に示したようなＸＹ平面上の位置に戻る。
上記のように、電極１０１及び電極１０２への電圧印加（シャッタ装置１の駆動状態）及び解除（シャッタ装置１の被駆動状態）を切り替えることで、ＸＹ平面上における被駆動部材７の位置が図５及び図１に示したように切り替わる。図１に示した被駆動部材７又は図５に示した被駆動部材７に重なるように図略の光路が配置されており、被駆動部材７の位置が図５及び図１に示したように切り替わることで、被駆動部材７は、図略の光路を遮断及び開通させるシャッタとして機能する。被駆動部材７が第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４によって駆動されていない位置で図略の光路を遮断し、駆動された位置で当該光路を開通させてもよいし、逆に、被駆動部材７が第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４によって駆動されていない状態で図略の光路を開通し、駆動された位置で当該光路を遮断させてもよい。
本実施形態では構成部材の熱膨張により被駆動部材７を駆動させる熱駆動方式のアクチュエータの構成を例示したが、第１ビーム５及び第２ビーム６は上記のように駆動させるものであれば熱駆動方式以外の方式、例えば静電容量駆動方式や圧電駆動方式であってもよい。また、シャッタは、光路を遮断及び開通させる以外にも光路の一部を遮断及び開通させる光減衰器を含む概念である。
［シャッタ装置の製造方法］
続いて、シャッタ装置１の製造方法について説明する。図６は、シャッタ装置１の製造過程を示す。なお、図６に描かれた各製造過程の図は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図に対応する。
まず、デバイス層（第１シリコン層２１０）、Ｂｏｘ層（酸化膜層２２０）、及びハンドル層（第２シリコン層２３０）からなるＳＯＩウエハー（ＳＯＩ基板２００）を用意する。例えば、デバイス層の厚さは３０μｍ、Ｂｏｘ層の厚さは１μｍ、ハンドル層の厚さは２５０μｍである。
デバイス層をエッチング処理して、デバイス層に、固定部２、第１アクチュエータ３、第２アクチュエータ４、第１ビーム５、第２ビーム６、及び被駆動部材７からなる変位拡大機構を一体形成する。なお、図６では、便宜上、当該変位拡大機構の一部のみ描かれている。
特に、被駆動部材７は、他の部材よりもエッチング回数を１回多くして、厚さが７μｍ程度になるように薄く形成される。つまり、図示しないが、被駆動部材７の厚みは第１アクチュエータ３、第２アクチュエータ４、第１ビーム５及び第２ビーム６の厚みよりも薄い。さらに、第１ベース部材２１の表面に第１電極１０１が形成され、第２ベース部材２２の表面に第２電極１０２が形成され、被駆動部材７の表面に金属膜７１が形成される。電極１０１，１０２及び金属膜７１は、例えば、厚さ２０ｎｍのＴｉ及び厚さ３００ｎｍのＡｕからなるＡｕ／Ｔｉ膜である。
デバイス層にシャッタ装置１の原形が形成されると、次に、デバイス層にワックス２４０でダミーウエハー２５０を貼り合わせてシャッタ装置１の裏面の層、すなわち、Ｂｏｘ層及びハンドル層をエッチング処理する。このエッチング処理により、固定部２にはＳＯＩ基板２００が残され、その他の変位拡大機構における可動部材である第１アクチュエータ３、第２アクチュエータ４、第１ビーム５、第２ビーム６、及び被駆動部材７にはデバイス層のみが残される。
最後に、ワックス２４０及びダミーウエハー２５０を除去してシャッタ装置１が完成する。
［効果］
したがって、前記変位拡大機構は、固定部２と、固定部２に連結された第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４と、第１端部５ａ及び第２端部５ｂを有し、第１端部５ａが第１アクチュエータ３に連結された第１ビーム５と、第３端部６ｂ及び第４端部６ｃを有し、第３端部６ｂが第２アクチュエータ４に連結された第２ビーム６と、第１ビーム５の第２端部５ｂと第２ビーム６の第４端部６ｃとに連結された被駆動部材７とを備え、第１ビーム５は第２端部５ｂから第１ビーム５の延在方向に被駆動部材７を引くように構成され、第２ビーム６は第４端部６ｃから第２ビーム６の延在方向に被駆動部材７を押すように構成されている。
この構成によれば、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４が固定部２に連結されており、第１ビーム５の第１端部５ａが第１アクチュエータ３に連結されており、第２ビーム６の第３端部６ｂが第２アクチュエータ４に連結されており、被駆動部材７が第１ビーム５の第２端部５ｂと第２ビーム６の第４端部６ｃとに連結されており、第１ビーム５が第２端部５ｂから第１ビーム５の延在方向に被駆動部材７を引く一方、第２ビーム６が第４端部６ｃから第２ビーム６の延在方向に被駆動部材７を押すことでこれら２つのビーム５，６に連結された被駆動部材７が駆動される。すなわち、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４にそれぞれ駆動される第１ビーム５及び第２ビーム６の駆動力が足し合わされて被駆動部材７が駆動される。したがって、駆動部材である第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４のわずかな変位で被駆動部材７を大きく変位させることができる。
また、前記シャッタ装置１は、半導体材料で一体成形された前記変位拡大機構と、前記変位拡大機構の固定部２上に配設され、前記変位拡大機構の第１アクチュエータ３の第１端部３ｂ及び第２アクチュエータ４の第１端部４ｂに電気的に接続された第１電極１０１と、前記変位拡大機構の固定部２上に配設され、前記変位拡大機構の第１アクチュエータ３の第２端部３ｃ及び第２アクチュエータ４の第２端部４ｃに電気的に接続された第２電極１０２とを備え、前記変位拡大機構の被駆動部材７で光路を遮断及び開通させるものである。
この構成によれば、第１電極１０１と第２電極１０２との間に電圧が印加されると第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４に電流が流れ、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４が加熱されて熱変形することで第１ビーム５及び第２ビーム６が駆動されてこれら２つのビーム５，６に連結された被駆動部材７が駆動される。したがって、第１電極１０１と第２電極１０２との間に低い電圧の印加で被駆動部材７を大きく変位させることができる。
［シャッタ装置の変形例］
続いて、シャッタ装置１の変形例について説明する。
なお、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４をそれぞれ１つのアクチュエータから構成してもよい（図１２〜１８（Ｂ）、２１，２２参照）。また、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４の大きさや構造は同じである必要はなく互いに違えてもよい。例えば、第１アクチュエータ３を１つのアクチュエータから構成し、第２アクチュエータ４を２つのアクチュエータから構成するなど、第１アクチュエータ３および第２アクチュエータ４を構成するアクチュエータの数が異なっていてもよい。また、第１アクチュエータ３を構成する部材の長さと第２アクチュエータ４を構成する部材の長さが異なっていてもよい。さらには、第１アクチュエータ３を熱駆動方式とし、第２アクチュエータ４を静電容量駆動方式とするなど、アクチュエータの駆動方式が異なっていてもよい。また、第１アクチュエータ３および第２アクチュエータ４のうちいずれか一方のみを駆動させることで被駆動部材７を駆動させてもよい。また、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４のいずれか一方を省略してもよい（図２１，２２参照）。以降に説明する変形例を含め全ての実施形態において、対応する部材に上記の構成を適用することができる。
≪変形例１≫
図７は、変形例１に係るシャッタ装置１Ａの平面図を示す。シャッタ装置１Ａにおいて、第２ビーム６の第１部材６１は、端部６ａから第３端部６ｂにかけて第２部材６２及び被駆動部材７に沿って、第１部材６１と第２部材６２の間の空間がより狭くなるような鈎状の形状に形成されている。また、図１の構成と比較して、第２ビーム６の第１部材６１には肉抜き部（孔）６１１，６１１，・・・が形成されている。これにより、第１部材６１の質量が小さくなり、共振周波数が上がるという効果が得られる。さらに、熱駆動方式のアクチュエータを用いた場合、第２ビーム６の一部、すなわち第１部材６１の肉抜き構造により第１部材６１の表面積が増加することで放熱が促進され、第２アクチュエータ４から被駆動部材７に伝わる熱を緩和することができる。なお、必要に応じて第１ビーム５及び第２ビーム６のいずれか若しくは双方に肉抜き部を設けることができる。
また、第２ビーム６の第２部材６２の長手方向の中央部には、第２部材６２の他の領域よりも基板面方向の弾性を高くするために、例えば若干幅広に形成された高弾性領域６２１が設けられている。一般に、長尺に形成された部材では長手方向の中央部に応力が集中し変形が生じやすく、当該中央部の弾性（剛性）を高めることで変形を抑制できる。本変形例でも棒状に形成された第２部材６２の長手方向の中央部に高弾性領域６２１を設けることで当該箇所の変形を抑制でき、優先的に第１ビーム５を変形させることにより被駆動部材７の移動量の減少を防止することができる。また、第２部材６２の高弾性領域６２１を第２部材６２の他の領域よりも幅を広くして形成した場合には、第２部材６２の表面積が大きくなるため放熱効果が高くなり、熱駆動方式のアクチュエータを用いた際の被駆動部材７への熱伝達を軽減できる放熱領域となり得る。第２部材６２の弾性を高くするために、上記以外に、第２部材６２を厚く成形したり、他の金属を成膜するなどしてもよい。また、第２ビーム６の第２部材６２の一部の領域の弾性率を他の領域よりも相対的に下げるため、当該一部の領域を細く形成するなどしてもよい。本変形例においては、第２ビーム６の第２部材６２の一部の領域の弾性率を他の領域よりも相対的に高く又は低くしたが、第２ビーム６の第１部材６１も第２部材６２と同様の構成を用いて一部の領域の弾性率を他の領域よりも相対的に高く又は低くしてもよい。
また、第１アクチュエータ３を構成する２つのアクチュエータ３１，３１において中間部３ａ及び第１端部３ｂの中央部及び中間部３ａ及び第２端部３ｃの中央部には、アクチュエータ３１の他の領域よりも基板面方向の弾性を高くするために、例えば若干幅広に形成された高弾性領域３２，３２，３２，３２が設けられている。同様に、第２アクチュエータ４を構成する２つのアクチュエータ４１，４１において中間部４ａ及び第１端部４ｂの中央部及び中間部４ａ及び第２端部４ｃの中央部には、アクチュエータ４１の他の領域よりも基板面方向の弾性を高くするために、例えば若干幅広に形成された高弾性領域４２，４２，４２，４２が設けられている。高弾性領域３２は、アクチュエータ３１の他の領域、すなわち、第１端部３ｂ、第２端部３ｃ及び中間部３ａの各周辺領域よりも相対的に弾性率が高いため、第１アクチュエータ３が加熱され膨張した際、高弾性領域３２の撓み量はこれら各周辺領域の撓み量よりも小さくなるため、第１端部３ｂ付近、第２端部３ｃ付近及び中間部３ａ付近の変形量が大きくなる。アクチュエータ４１における高弾性領域４２についてもこれと同様である。なお、アクチュエータ３１，４１の弾性を高くするために、上記以外に、アクチュエータ３１，４１を厚く成型したり、他の金属を成膜するなどしてもよい。
このように、第１アクチュエータ３の中間部３ａと第１端部３ｂとの中央部及び中間部３ａと第２端部３ｃとの中央部並びに第２アクチュエータ４の中間部４ａと第１端部４ｂとの中央部及び中間部４ａと第２端部４ｃとの中央部がそれぞれ幅広に形成されていることで、変形しやすいこれら中央部の変形による第１アクチュエータ３の中間部３ａ及び第２アクチュエータ４の中間部４ａの駆動量の減少を防止することができる。
また、開口部２０Ｌ，２０Ｒにおいて、各々のコーナー部は面取りされて曲率を有する形状となっている。各開口部をこのような形状にすることにより、コーナー部に応力が集中するのを抑制し、開口部の剛性を高めることができる。例えば、シャッタ装置１Ａを実装基板（図示せず）等に実装する際、シャッタ装置１Ａと実装基板との熱膨張係数の違いにより、コーナー部に応力が集中し、シャッタ装置１Ａが変形する場合がある。この変形が大きいと、第１、第２ベース部材２１，２２にクラックが発生したり、場合によってはシャッタ装置１Ａが破損したりする場合がある。本変形例の構成によれば、このような変形や破損が発生するのを防止できる。なお、コーナー部を面取りされた形状とする構造は、図１に示すシャッタ装置１Ａや以降の変形例に示す構成に適用できることは言うまでもない。
≪変形例２≫
図８は、変形例２に係るシャッタ装置１Ｂの平面図を示す。図７のシャッタ装置１Ａと比較して、シャッタ装置１Ｂでは、第２ビーム６の第１部材６１と第２部材６２との間隔が端部６ａに向かって徐々に狭くなるように、第２ビーム６の第１部材６１が第２部材６２に対して若干斜めに形成されている。このように、第２ビーム６の第１部材６１を若干斜めにしても図７のシャッタ装置１Ａと同様に第２ビーム６は第２アクチュエータ４の駆動力を被駆動部材７に伝達することができる。
≪変形例３≫
図９は、変形例３に係るシャッタ装置１Ｃの平面図を示す。シャッタ装置１Ｃは、図７のシャッタ装置１Ａに連結部材８を追加したものである。
連結部材８は、開口部２０Ｌに形成されたヘアピン状の形状の部材であり、第１端部８ａが第１ビーム５の第１端部５ａの近傍に連結され、第１ビーム５に対して略垂直方向に離間するように延在して折り返され、第２端部８ｂが第２ビーム６の端部６ａの近傍に連結され、第１ビーム５と第２ビーム６とを互いに連結する。第１ビーム５において連結部材８の第１端部８ａが連結される部分、すなわち第１ビーム５の第１端部５ａの近傍は、強度を増すために若干太めに形成されている。このような連結部材８を設けることにより、第２ビーム６の第３端部６ｂが駆動したとき、図５に示したように第２ビーム６の第１部材６１が第３端部６ｂを軸としてＸＹ平面上で反時計回りに若干回転するのを防止し、被駆動部材７の駆動量をより大きくすることができる。熱駆動方式のアクチュエータを採用した場合、連結部材８でも放熱されるため被駆動部材７への熱伝達が防止できる。また、第２アクチュエータ４による第３端部６ｂの駆動量を大きく軽減させることがない。さらに上記回転を防止するための別の例として、連結部材８は第２ビーム６の端部６ａ近傍から第２ビーム６に略垂直方向に延在して固定部２（より詳細には第２ベース部材２２）に連結されてもよく、また、第１部材６１が回転した際、第１部材６１と固定部２（より詳細には第２ベース部材２２）とが接触することで回転を防止する図略の回転防止構造を、固定部２又は第１部材６１に設けてもよい。なお、連結部材８の延在方向は、第１ビーム５及び第２ビーム６と略垂直方向でなくてもよく、第１ビーム５や第２ビーム６と交差する方向であればよい。
≪変形例４≫
図１０は、変形例４に係るシャッタ装置１Ｄの平面図を示す。シャッタ装置１Ｄは、図７のシャッタ装置１Ａに緩衝部材２３Ｌ，２４Ｌ，２５Ｌ，２３Ｒ，２４Ｒ，２５Ｒを追加したものである。
シャッタ装置１Ｄにおいて、固定部２を構成する第１ベース部材２１及び第２ベース部材２２は、図７のシャッタ装置１Ａと比較して、Ｘ方向左右両端におけるＹ方向の長さが短く形成されている。緩衝部材２４Ｌは、シャッタ装置１ＤのＸ方向左端において第１ベース部材２１と第２ベース部材２２との間の中央に配置され、そのＹ方向の上下に緩衝部材２３Ｌ，２５Ｌが配置されている。すなわち、緩衝部材２３Ｌ，２４Ｌ，２５Ｌは、固定部２に設けられ、平面視矩形のシャッタ装置１ＤのＸ方向左側の辺の一部から形成されている。また、緩衝部材２３Ｌ，２４Ｌ，２５Ｌは、それぞれ、Ｘ方向右側に突出する突起部２６Ｌ、２７Ｌ、２８Ｌを有する。同様に、緩衝部材２４Ｒは、シャッタ装置１ＤのＸ方向右端において第１ベース部材２１と第２ベース部材２２との間の中央に配置され、そのＹ方向の上下に緩衝部材２３Ｒ，２５Ｒが配置されている。すなわち、緩衝部材２３Ｒ，２４Ｒ，２５Ｒは、固定部２に設けられ、平面視矩形のシャッタ装置１ＤのＸ方向右側の辺の一部から形成されている。また、緩衝部材２３Ｒ，２４Ｒ，２５Ｒは、それぞれ、Ｘ方向左側に突出する突起部２６Ｒ、２７Ｒ、２８Ｒを有する。
第１アクチュエータ３が駆動されていない状態において、突起部２６Ｌ、２７Ｌ、２８Ｌと第１アクチュエータ３との間には若干の隙間が存在する。第１アクチュエータ３が駆動されてＸ方向左側に突出するようにある程度屈曲あるいは湾曲すると、第１アクチュエータ３が突起部２６Ｌ、２７Ｌ、２８Ｌの先端に当接して第１アクチュエータ３の中間部３ａがそれ以上Ｘ方向左側に駆動しないように制止される。同様に、第２アクチュエータ４が駆動されていない状態において、突起部２６Ｒ、２７Ｒ、２８Ｒと第２アクチュエータ４との間には若干の隙間が存在する。第２アクチュエータ４が駆動されてＸ方向右側に突出するようにある程度屈曲あるいは湾曲すると、第２アクチュエータ４が突起部２６Ｒ、２７Ｒ、２８Ｒの先端に当接して第２アクチュエータ４の中間部４ａがそれ以上Ｘ方向右側に駆動しないように制止される。
このように、第１アクチュエータ３の中間部３ａ及び第２アクチュエータ４の中間部４ａの駆動量を制限することで、被駆動部材７が必要以上に駆動されて第１ベース部材２１に衝突して破損することを防ぐことができる。さらに、緩衝部材２３Ｌ，２４Ｌ，２５Ｌ，２３Ｒ，２４Ｒ，２５Ｒはそれぞれ独立した島状に形成されているため、第１アクチュエータ３が突起部２６Ｌ、２７Ｌ、２８Ｌに当接すると、第１アクチュエータ３から緩衝部材２３Ｌ，２４Ｌ，２５Ｌへ熱が伝達されて放熱されやすくなり、また、第２アクチュエータ４が突起部２６Ｒ、２７Ｒ，２８Ｒに当接すると、第２アクチュエータ４から緩衝部材２３Ｒ，２４Ｒ，２５Ｒへ熱が伝達されて放熱されやすくなり、第１アクチュエータ３又は第２アクチュエータ４の温度上昇を抑制することができる。また、第１アクチュエータ３が駆動して突起部２６Ｌ、２８Ｌに当接するか、第２アクチュエータ４が駆動して突起部２６Ｒ、２８Ｒに当接することで、被駆動部材７が駆動される際に第２ビーム６の第１部材６１が第３端部６ｂを軸とした反時計回りに必要以上に回転することを防止することもできる。
なお、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４がこれら緩衝部材の突起部に当接すると、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４に流れる電流がこれら緩衝部材に流れ込むが、緩衝部材２３Ｌ，２４Ｌ，２５Ｌ，２３Ｒ，２４Ｒ，２５Ｒ、第１ベース部材２１及び第２ベース部材２２は互いに電気的に絶縁されて電気抵抗が高くなっているため、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４に流れる電流がこれら緩衝部材に流れ込んでも第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４の駆動に影響しない。
≪変形例５≫
図１１は、変形例５に係るシャッタ装置１Ｅの平面図を示す。シャッタ装置１Ｅは、図７のシャッタ装置１Ａに、図１０のシャッタ装置１Ｄとは異なる形状の緩衝部材２４Ｌ，２４Ｒを追加したものである。また、図１０のシャッタ装置１Ｄとは異なり、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４は、中間部３ａ及び中間部４ａにおいて突起がなく平坦に形成されている。
シャッタ装置１Ｅにおいて、固定部２を構成する第１ベース部材２１及び第２ベース部材２２は、図７のシャッタ装置１Ａと比較して、Ｘ方向左右両端におけるＹ方向の長さが短く形成されている。緩衝部材２４Ｌは、シャッタ装置１ＥのＸ方向左端において第１ベース部材２１と第２ベース部材２２との間に配置されている。すなわち、緩衝部材２４Ｌは、平面視矩形のシャッタ装置１ＥのＸ方向左側の辺の一部から形成されている。また、緩衝部材２４Ｌは、開口部２０Ｌに若干はみ出して形成されている。同様に、緩衝部材２４Ｒは、シャッタ装置１ＥのＸ方向右端において第１ベース部材２１及び第２ベース部材２２との間に配置されている。すなわち、緩衝部材２４Ｒは、平面視矩形のシャッタ装置１ＥのＸ方向右側の辺の一部から形成されている。また、緩衝部材２４Ｒは、開口部２０Ｒに若干はみ出して形成されている。
第１アクチュエータ３が駆動されていない状態において、緩衝部材２４ＬのＸ方向右側端部と第１アクチュエータ３との間には若干の隙間が存在する。第１アクチュエータ３が駆動されてＸ方向左側に突出するようにある程度屈曲あるいは湾曲すると、第１アクチュエータ３が緩衝部材２４ＬのＸ方向右側端部に当接して第１アクチュエータ３の中間部３ａがそれ以上Ｘ方向左側に駆動しないように制止される。同様に、第２アクチュエータ４が駆動されていない状態において、緩衝部材２４ＲのＸ方向左側端部と第２アクチュエータ４との間には若干の隙間が存在する。第２アクチュエータ４が駆動されてＸ方向右側に突出するようにある程度屈曲あるいは湾曲すると、第２アクチュエータ４が緩衝部材２４ＲのＸ方向左側端部に当接して第２アクチュエータ４の中間部４ａがそれ以上Ｘ方向右側に駆動しないように制止される。つまり、緩衝部材２３Ｌ，２４Ｌ，２５Ｌは第１アクチュエータ３の駆動範囲内に、緩衝部材２３Ｒ，２４Ｒ，２５Ｒは第２アクチュエータ４の駆動範囲内にそれぞれ配置されているといえる。
このように、第１アクチュエータ３の中間部３ａ及び第２アクチュエータ４の中間部４ａの駆動量を制限することで、被駆動部材７が必要以上に駆動されて第１ベース部材２１に衝突して破損することを防ぐことができる。さらに、緩衝部材２４Ｌ，２４Ｒはそれぞれ独立した島状に形成されているため、第１アクチュエータ３が緩衝部材２４Ｌに当接すると、第１アクチュエータ３から緩衝部材２４Ｌへ熱が伝達されて放熱されやすくなり、また、第２アクチュエータ４が緩衝部材２４Ｒに当接すると、第２アクチュエータ４から緩衝部材２４Ｒへ熱が伝達されて放熱されやすくなり、第１アクチュエータ３又は第２アクチュエータ４の温度上昇を抑制することができる。特に、図１０のシャッタ装置１Ｄと比較すると、シャッタ装置１Ｅでは第１アクチュエータ３と緩衝部材２４Ｌとの当接部分の面積及び第２アクチュエータ４と緩衝部材２４Ｒとの当接部分の面積がより広いため、第１アクチュエータ３又は第２アクチュエータ４からこれら緩衝部材への熱伝達が大きい。このため、第１アクチュエータ３又は第２アクチュエータ４の温度上昇の抑制効果が高い。また、第１アクチュエータ３が駆動して緩衝部材２４Ｌに当接するか、第２アクチュエータ４が駆動して緩衝部材２４Ｒに当接することで、被駆動部材７が駆動される際に第２ビーム６の第１部材６１が第３端部６ｂを軸とした反時計回りに必要以上に回転することを防止することもできる。
なお、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４がこれら緩衝部材の端部に当接すると、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４に流れる電流がこれら緩衝部材に流れ込むが、緩衝部材２４Ｌ，２４Ｒ、第１ベース部材２１及び第２ベース部材２２は互いに電気的に絶縁されて電気抵抗が高くなっているため、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４に流れる電流がこれら緩衝部材に流れ込んでも第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４の駆動に影響しない。
≪変形例６≫
図１２は、変形例６に係るシャッタ装置１Ｆの平面図を示す。シャッタ装置１Ｆは、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４をそれぞれ１つのアクチュエータで構成したものである。また、シャッタ装置１Ｆでは、シャッタ装置１，１Ａ〜１Ｅと比較して、第１ビーム５及び第２ビーム６の位置関係がＹ方向で上下逆になっている。このため、被駆動部材７のＸＹ平面上における駆動方向がシャッタ装置１，１Ａ〜１Ｅの場合と逆になり、被駆動部材７はＸＹ平面上で左斜め下へ駆動される。なお、被駆動部材７の駆動方向は第１ビーム５及び第２ビーム６の剛性や形状等により異なり、左斜め下の他、下方等、他の方向への駆動も可能である。
シャッタ装置１Ｆにおいて、第２ビーム６の第２部材６２の長手方向の中央部には、第２部材６２の他の領域よりも基板面方向の弾性を高くするために、例えば若干幅広に形成された高弾性領域６２１が設けられている。このように、棒状に形成された第２部材６２の中央部に高弾性領域６２１を設けることで、第２部材６２の中央部の変形による被駆動部材７の移動量の減少を防止することができる。また、第２部材６２の高弾性領域６２１を第２部材６２の他の領域よりも幅を広くして形成した場合には、第２部材６２の表面積が大きくなるため放熱効果が高くなり、熱駆動方式のアクチュエータを用いた際の被駆動部材７への熱伝達を軽減できる放熱領域となり得る。第２部材６２の弾性を高くするために、上記以外に、第２部材６２を厚く成形したり、他の金属を成膜するなどしてもよい。また、第２ビーム６の第２部材６２の一部の領域の弾性率を他の領域よりも相対的に下げるため、当該一部の領域を細く形成するなどしてもよい。本変形例においては、第２ビーム６の第２部材６２の一部の領域の弾性率を他の領域よりも相対的に高く又は低くしたが、第２ビーム６の第１部材６１も第２部材６２と同様の構成を用いて一部の領域の弾性率を他の領域よりも相対的に高く又は低くしてもよい。また、第１ビーム５の中央部に第１ビーム５における他の領域よりも相対的に弾性率の高い領域を設けてもよい。
さらに、シャッタ装置１Ｆは、連結部材８を備えている。連結部材８は、開口部２０Ｌに形成されたヘアピン状の形状の部材であり、第１端部８ａが第１ビーム５の第１端部５ａの近傍に連結され、第１ビーム５に対して略垂直方向に離隔するように延在して折り返され、第２端部８ｂが第２ビーム６の端部６ａの近傍に連結され、第１ビーム５と第２ビーム６とを互いに連結する。第１ビーム５において連結部材８の第１端部８ａが連結される部分、すなわち第１ビーム５の第１端部５ａの近傍は、強度を増すために若干太めに形成されている。このような連結部材８を設けることにより、第２ビーム６の第３端部６ｂが駆動したとき、第２ビーム６の第１部材６１が第３端部６ｂを軸としてＸＹ平面上で時計回りに若干回転するのを防止し、被駆動部材７の駆動量をより大きくすることができる。熱駆動方式のアクチュエータを採用した場合、連結部材８でも放熱されるため被駆動部材７への熱伝達が防止できる。また、第２アクチュエータ４による第３端部６ｂの駆動量を大きく軽減させることがない。さらに上記回転を防止するための別の例として、連結部材８は第２ビーム６の端部６ａ近傍から第２ビーム６に略垂直方向に延在して固定部２（より詳細には第１ベース部材２１）に連結されてもよく、また、第１部材６１が回転した際、第１部材６１と固定部２（より詳細には第１ベース部材２１）とが接触することで回転を防止する図略の回転防止構造を、固定部２又は第２部材６２に設けてもよい。なお、連結部材８の延在方向は、第１ビーム５及び第２ビーム６と略垂直方向でなくてもよく、第１ビーム５や第２ビーム６と交差する方向であればよい。
≪変形例７≫
図１３は、変形例７に係るシャッタ装置１Ｇの平面図を示す。シャッタ装置１Ｇは、図１２のシャッタ装置１Ｆから連結部材８をなくして緩衝部材２９ａ，２９ａを追加したものである。
シャッタ装置１Ｇにおいて、固定部２を構成する第１ベース部材２１及び第２ベース部材２２のＸ方向右側部分が一部切り欠かれて切り欠き部２９，２９が形成されており、当該切り欠き部２９，２９に緩衝部材２９ａ，２９ａが配置されている。緩衝部材２９ａ，２９ａは、第１ベース部材２１の第２凹部２１ｂ及び第２ベース部材２２の第４凹部２２ｂよりもＸ方向左側に突出するように形成されている。さらに、緩衝部材２９ａには肉抜き部（孔）２９ｂ，２９ｂ，・・・が形成されている。
第２アクチュエータ４が駆動されていない状態において、緩衝部材２９ａ，２９ａのＸ方向左側先端と第２アクチュエータ４との間には若干の隙間が存在する。第２アクチュエータ４が駆動されてＸ方向右側に突出するようにある程度屈曲あるいは湾曲すると、第２アクチュエータ４が緩衝部材２９ａ，２９ａのＸ方向左側先端に当接して第２アクチュエータ４の中間部４ａがそれ以上Ｘ方向右側に駆動しないように制止される。つまり、緩衝部材２９ａ，２９ａは第２アクチュエータ４の駆動範囲内に設けられているといえる。
このように、緩衝部材２９ａ，２９ａを設けて第２アクチュエータ４の中間部４ａの駆動量を制限することで、被駆動部材７が必要以上に駆動されて第２ベース部材２２に衝突して破損することを防ぐことができる。また、第２アクチュエータ４が駆動して緩衝部材２９ａ，２９ａに当接することで、被駆動部材７が駆動される際に第２ビーム６の第１部材６１が第３端部６ｂを軸とした時計回りに必要以上に回転することを防止することもできる。また、緩衝部材２９ａ，２９ａに肉抜き部２９ｂ，２９ｂ，…を設けることで、断面積を小さくして熱抵抗を高めることができ、さらに、緩衝部材２９ａ，２９ａは酸化膜層２２０からＸ方向左側へ突出するように設けられているため、第２アクチュエータ４から緩衝部材２９ａ，２９ａへの熱の逃げを抑制することができる。
なお、第２アクチュエータ４が緩衝部材２９ａ，２９ａの先端に当接すると、第２アクチュエータ４に流れる電流が緩衝部材２９ａ，２９ａに流れ込むが、緩衝部材２９ａ，２９ａ、第１ベース部材２１及び第２ベース部材２２は互いに電気的に絶縁されて電気抵抗が高くなっているため、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４に流れる電流がこれら緩衝部材に流れ込んでも第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４の駆動に影響しない。
≪変形例８≫
図１４は、変形例８に係るシャッタ装置１Ｈの平面図を示す。シャッタ装置１Ｈは、図１２のシャッタ装置１Ｆとは異なり、第１ビーム６の第２部材６２をほぼ均等な幅で形成したものである。
≪変形例９≫
図１５は、変形例９に係るシャッタ装置１Ｉの平面図を示す。シャッタ装置１Ｉは、図１２のシャッタ装置１Ｆにおける第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２をわずかに湾曲した形状に形成したものである。より具体的には、被駆動部材７が第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４により駆動されていない初期状態において、あらかじめ並列する第１ビーム５と第２ビーム６の第２部材６２とが異なる曲率でわずかに湾曲した形状に形成されている。これ以外にも、第２部材６２を直線形状にし、第１ビーム５をわずか湾曲させた形状にしてもよい。第２部材６２の曲率をＸ、第１ビーム５の曲率をＹとした場合、Ｘ＞Ｙとなっている場合には、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４の駆動時に第２部材６２よりも先に第１ビーム５が変形するため、被駆動部材７をより大きく駆動させたり、被駆動部材７を駆動させる際に必要な駆動力を小さくしたりすることができる。
シャッタ装置１Ｉにおいて、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４が駆動されると第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２はそれぞれ異なる曲率で大きく湾曲又は屈曲して被駆動部材７をＸＹ平面上で左斜め下へ押し出す。そこで、第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２をあらかじめ被駆動部材７の駆動方向にわずかに湾曲して形成する。こうすることで、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４が駆動するときに、第１ビーム５及び第２ビーム６が所定の方向に湾曲又は屈曲しやすくなる。
≪変形例１０≫
図１６は、変形例１０に係るシャッタ装置１Ｊの平面図を示す。図１４のシャッタ装置１Ｈと比較して、シャッタ装置１Ｊでは、第２ビーム６の第１部材６１と第２部材６２との間隔が端部６ａに向かって徐々に狭くなるように、第２ビーム６の第１部材６１が第２部材６２に対して若干斜めに形成されている。このように、第２ビーム６の第１部材６１を若干斜めにしてもシャッタ装置１Ｊと同様に第２ビーム６は第２アクチュエータ４の駆動力を被駆動部材７に伝達することができる。また、図１４のシャッタ装置１Ｈとは異なり、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４は、中間部３ａ及び中間部４ａにおいて突起がなく平坦に形成されている。
また、第１アクチュエータ３において中間部３ａと第１端部３ｂとの中央部及び中間部３ａと第２端部３ｃとの中央部には、第１アクチュエータ３の他の領域よりも基板面方向の弾性を高くするために、例えば若干幅広に形成された高弾性領域３２，３２が設けられている。同様に、第２アクチュエータ４において中間部４ａと第１端部４ｂとの中央部及び中間部４ａと第２端部４ｃとの中央部には、第２アクチュエータ４の他の領域よりも基板面方向の弾性を高くするために、例えば若干幅広に形成された高弾性領域４２，４２が設けられている。
このように、第１アクチュエータ３の中間部３ａと第１端部３ｂとの中央部及び中間部３ａと第２端部３ｃとの中央部並びに第２アクチュエータ４の中間部４ａと第１端部４ｂとの中央部及び中間部４ａと第２端部４ｃとの中央部がそれぞれ幅広に形成されていることで、変形しやすいこれら中央部の変形による第１アクチュエータ３の中間部３ａ及び第２アクチュエータ４の中間部４ａの駆動量の減少を防止することができる。
≪変形例１１≫
図１７は、変形例１１に係るシャッタ装置１Ｋの平面図を示す。図１５のシャッタ装置１Ｉと同様に、第１アクチュエータ３の中間部３ａに第１端部５ａが連結された第１ビーム５が第２端部５ｂで被駆動部材７に連結されている。また、第２アクチュエータ４の中間部４ａに第３端部６ｂが連結された第２ビーム６が第４端部６ｃで被駆動部材７に連結されている。第２ビーム６は第１部材６１と第２部材６２とを有し、第１部材６１は、被駆動部材７のＹ方向上側を迂回しつつ、第３端部６ｂのＸ方向左側に延びており、また、肉抜き部（孔）６１１，６１１・・・を有している。第２ビーム６の第２部材６２は第１部材６１との連結部分からＸ方向右側に延びている。また、第１ビーム５と第２ビームの第１部材６１とが第１ビーム５の第１端部５ａの近傍で連結部材８によって連結されている。図１５に示すシャッタ装置１Ｉと比較して異なる点は、まず、第１ビーム５及び第２ビーム６にヒンジ９１〜９４が設けられている点である。具体的には、第２ビーム６の第２部材６２の基端側にヒンジ９１が設けられ、第２ビーム６の第１部材６１と第２部材６２とが連結されている。並列配置部５６における第１ビーム５の基端側にヒンジ９２が設けられている。また、第２ビーム６の先端側にヒンジ９３が設けられ、第１ビーム５の先端側にヒンジ９４が設けられている。すなわち、並列配置部５６において、それぞれのビームの両端側にヒンジ９１〜９４が設けられている。ヒンジ９１〜９４の弾性率は第１ビーム５や第２ビーム６の第２部材６２よりも低くなっている。また、並列配置部５６において、ヒンジ９２とヒンジ９４の中間部は、第１ビーム５の一部に肉抜き部（孔）５０１，５０１・・・が、ヒンジ９１とヒンジ９３の中間部は、第２ビーム６の第２部材６２の一部に肉抜き部（孔）６２２，６２２・・・がそれぞれ形成されている。
このように、ヒンジ９１〜９４を設けることで、並列配置部５６において、それぞれのビームは変形しにくく、各ヒンジ９１〜９４が変形するようになる。このことにより、第１ビーム５や第２ビーム６の第２部材６２自体の変形量が抑制されるため、これらのビームが略平行関係を保って同じ側から被駆動部材７を押し引きすることができ、被駆動部材７の駆動量が低減しない。特に、第１ビーム５や第２ビーム６の第２部材６２の長さが長くなる程、これらの剛性が低下し、変形しやすくなるため、ヒンジ９１〜９４を設ける効果が大きくなる。また、この構成によれば、被駆動部材７の駆動量を維持しつつ、共振周波数が大きく低下しないようにすることができ、シャッタ装置１Ｋの設計が容易となる。なお、ヒンジ９１〜９４の長さや形状等は、図１７に示した構成に特に限定されず、シャッタ装置１Ｋの設計仕様等に応じて適宜決められる。また、第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２に放熱構造として肉抜き部（孔）５０１，５０１・・・や肉抜き部（孔）６２２，６２２・・・を設けることにより、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４からそれぞれ第１ビーム５及び第２ビームに伝わる熱を当該放熱構造で放熱して、被駆動部材７に多くの熱が伝わらないようにすることができる。さらに第１ビーム５及び第２ビームの質量を低減できるため、共振周波数を高めることができる。また、並列配置部５６において、肉抜き部（孔）５０１，５０１・・・及び肉抜き部（孔）６２２，６２２・・・が設けられた部分はヒンジ９１〜９４を含めた他の部分よりも弾性率が高くなるよう幅広に形成されており、第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２の変形を防止する効果が高くなる。
≪変形例１２≫
図１８Ａ，１８Ｂは、変形例１２に係るシャッタ装置１Ｌの平面図を示し、図１８Ａは駆動前のシャッタ装置１Ｌを、図１８Ｂは駆動時のシャッタ装置１Ｌをそれぞれ示す。図１５のシャッタ装置１Ｉと比較して、第１及び第２ベース部材２１，２２と第１アクチュエータ３との間の開口部２０Ｌにカンチレバー３０１，３０２が、また、第１及び第２ベース部材２１，２２と第２アクチュエータ４との間の開口部２０Ｒ内にカンチレバー３０３，３０４がそれぞれ設けられている。カンチレバー３０１〜３０４はそれぞれ第１ベース部材２１及び第２ベース部材２２から第１ビーム５が接続される第１アクチュエータ３の中間部３ａ及び第２ビーム６の第１部材６１が接続される第２アクチュエータ４の中間部４ａに向かって延びるように設けられている。また、カンチレバー３０１〜３０４はそれぞれ第１ベース部材２１及び第２ベース部材２２との連結部を支点として所定の範囲で変位可能となるように可撓性を有している。また、カンチレバー３０１，３０２は第１アクチュエータ３の駆動範囲内に、カンチレバー３０３，３０４は第２アクチュエータ４の駆動範囲内にそれぞれ設けられている。なお、図示しないが、カンチレバー３０１〜３０４は、図６に示す製造工程において、デバイス層のエッチングにより、固定部２、第１アクチュエータ３、第２アクチュエータ４、第１ビーム５、第２ビーム６とともに一体形成される。また、図１８Ａ，１８Ｂに示すように、第１アクチュエータ３の中間部３ａにおいて、固定部２側には、Ｘ方向左側の先端が平面である当接部３ｄが設けられており、当接部３ｄに対向する固定部２の第３ベース部材２３には、先端が平面である当接部２３ａが設けられている。当接部３ｄの先端と当接部２３ａの先端とは略同じ幅である。なお、図１８Ａ，１８Ｂに示すように、第２アクチュエータ４の中間部４ａにおいて、第１アクチュエータ３の中間部３ａと同様にＸ方向右側に当接部４ｄが設けられており、当接部４ｄに対向する第３ベース部材２３には当接部２３ａが設けられている。また、当接部３ｄの先端と当接部２３ａの先端との幅は必ずしも同じでなくてもよく、両者が異なっていてもよい。さらに、当接部３ｄや当接部２３ａのサイズは、図１８Ａ，１８Ｂに限定されず、これよりも大きくてもよい。また、第１ベース部材２１と第３ベース部材２３との間及び第２ベース部材２２と第３ベース部材２３との間で第１シリコン層２１０が除去されている。このようにすることで、当接部２３ａ，２３ａとカンチレバー３０１〜３０４とは電気的に絶縁され、第１アクチュエータ３や第２アクチュエータ４が当接部２３ａあるいはカンチレバー３０１〜３０４に接触した際に不必要な電流の迂回路が形成されるのを防止できる。
図１８Ｂに示すように、第１アクチュエータ３に通電して駆動させると、両端部３ｂ、３ｃが固定部２０に固定された第１アクチュエータ３は図１に示すＸ方向左側に湾曲または屈曲する。このとき、カンチレバー３０１，３０２が第１アクチュエータ３に当接することで、第１アクチュエータ３の変位が抑制される。また、第１アクチュエータ３がカンチレバー３０１，３０２へ当接すると、可撓性を有するカンチレバー３０１，３０２はＸ方向左側に向かって所定の範囲で変位し、第１アクチュエータ３が当接したときの衝撃を緩和する。このことにより、第１アクチュエータ３は、破損等することなくカンチレバー３０１，３０２によってその変位が規制される。また、第１アクチュエータ３がカンチレバー３０１，３０２に当接した後、さらに固定部２側に向かって変位する場合、第１アクチュエータ３に設けられた当接部３ｄが、固定部２に設けられた当接部２３ａに当接するため、それ以上に第１アクチュエータ３が変位するのを規制できる。また、当接部３ｄと当接部２３ａとは平面同士が当接するため、第１アクチュエータ３の変位を規制し、さらには、第１アクチュエータ３の破損も確実に防止できる。さらに、当接部３ｄと当接部２３ａとの接触により、第１アクチュエータ３で発生した熱が第３ベース部材２３に直接、放散されるため、第１アクチュエータ３での温度上昇を抑制できる。第１アクチュエータ３の駆動時は中間部３ａにおいて温度上昇が大きくなるが、当接部３ｄ及び当接部２３ａを設けることにより第１アクチュエータ３内での温度ばらつきを抑制でき、第１アクチュエータ３での熱や応力に起因する破損、損傷を抑制できる。また、第１アクチュエータ３で発生した熱が第１ビーム５や第２ビームの第２部材６２を介して被駆動部材７に伝搬するのを抑制できる。このことにより、例えば、被駆動部材７において、金属膜７１中にシリコンが拡散するのを防止し、光を遮断できないなどの光学特性の変化を防止することができる。また、カンチレバー３０１，３０２を設けることによっても、第１アクチュエータ３で発生した熱が第１ベース部材２１及び第２ベース部材２２に放散されるため、第１アクチュエータ３での温度上昇を抑制できる。なお、当接部４ｄ，２３ａ及びカンチレバー３０３，３０４を設けることにより、第２アクチュエータ４の変位規制や温度上昇抑制等が行えることは上記と同じである。
≪変形例１３≫
図１９Ａ，１９Ｂは、変形例１３に係る被駆動部材の平面図を示し、図４に示す断面図にそれぞれ対応する。図２，４，６を用いて説明したように、上記の実施形態では、被駆動部材７を、上記変位拡大機構を構成する他の部材よりも薄く形成することで、被駆動部材７の質量を小さくして共振周波数を高くしている。これに対し、図１９Ａ，１９Ｂに示す構成では、被駆動部材７を、上記変位拡大機構を構成する他の部材よりも薄く形成するとともに、あるいはそれに代えて、材質も他の部材と異なるようにすることで、共振周波数を高めている。例えば、図１９Ａに示す構成では、被駆動部材７を多孔質シリコン層２１０ａと金属膜７１との積層構造としている。多孔質シリコン層２１０ａは、第１シリコン層２１０よりも密度が低いため、図４に示すように、被駆動部材７を第１シリコン層２１０で構成した場合よりも被駆動部材７の質量を小さくすることができる。また、図１９Ｂに示す構成では、被駆動部材７を酸化膜層２２０と金属膜７１との積層構造としている。酸化膜層２２０も、第１シリコン層２１０よりも密度が低いため、図４に示すように、被駆動部材７を第１シリコン層２１０で構成した場合よりも被駆動部材７の質量を小さくすることができる。なお、被駆動部材７と第１、第２ビーム５，６との連結強度を確保するため、酸化膜層２２０は、第１、第２ビーム５，６の下層に一部残すようにしている。
なお、図１９Ａに示す構成において、多孔質シリコン層２１０ａは、デバイス層のエッチング前に予め陽極酸化法等により、被駆動部材７が形成される予定の領域に形成される。多孔質シリコン層２１０ａが形成された状態で、変位拡大機構が一体形成される。また、図示しないが、図１９Ｂに示す構成において、被駆動部材７と第１、第２ビーム５，６との連結強度を確保するため、酸化膜層２２０を、第１、第２ビーム５，６の下層に一部残す代わりに、あるいは酸化膜層２２０を残すとともに、酸化膜層２２０の表面に第１シリコン層２１０を薄く残した状態としてもよい。また、多孔質シリコン層２１０ａ、酸化膜層２２０とも第１シリコン層２１０よりも熱伝導係数が小さいため、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４で発生した熱が被駆動部材７への伝搬するのを抑制する効果を向上させることができる。
≪その他の実施形態≫
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、上記実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるべきとの認定をするべきではない。
上記実施の形態について、以下のような構成としてもよい。
第１ビーム５が第２端部５ｂから第１ビーム５の延在方向に被駆動部材７を引く一方、第２ビーム６が第４端部６ｃから第２ビーム６の延在方向に被駆動部材７を押す構造、又はそれぞれ反対の方向に力を作用させる構造であれば、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４は上記と異なる構造であってもよい。例えば、図２０は、本発明の別実施形態に係るシャッタ装置１Ｍの平面図を示す。シャッタ装置１Ｍでは、これまで説明したシャッタ装置における第１ベース部材２１がＸ方向に２分割されて第３ベース部材２３が形成されている。第３ベース部材２３は、第１ベース部材２１及び第２ベース部材２２から電気的に絶縁されており、第３ベース部材２３の上面に第３電極１０３が形成されている。第２アクチュエータ４は、第１ベース部材２１と第３ベース部材２３との境界に配置されており、第１ベース部材２１のＸ方向右端からＹ方向下側へ延在する棒状の第１部材４３と、第１部材４３よりも幅広で第３ベース部材２３のＸ方向左端からＹ方向下側へ延在する第２部材４４とを有する。第１部材４３の第１端部４３ａは第１ベース部材２１に連結され、第２部材４４の第１端部４４ａは第３ベース部材２３に連結され、第１部材４３の第２端部４３ｂ及び第２部材４４の第２端部４４ｂは互いに連結されている。また、第２ビーム６の第３端部６ｂは第２アクチュエータ４の第２部材４４の第２端部４４ｂに連結されている。このような構成のシャッタ装置１Ｍにおいて第１電極１０１と第３電極１０３との間に電圧を印加すると、第２アクチュエータ４の第１部材４３及び第２部材４４に電流が流れ、これら部材が加熱されて熱膨張する。ここで、幅広の第２部材４４よりも幅狭の第１部材４３の方がより大きく膨張するため、第２部材４４の第２端部４４ｂがＸ方向右側に駆動され、第２アクチュエータ４は、全体的にＸ方向右側に湾曲あるいは屈曲するように変形し、第２ビーム６がＸ方向右側へ押し出される。一方、第１電極１０１と第２電極１０２との間に電圧にも電圧を印加することで、上述したように第１ビーム５はＸ方向左側へ引っ張られる。この結果、被駆動部材７はＸＹ平面の左斜め下へ駆動される。
シャッタ装置１Ｍにこのような変更を加えても、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４にそれぞれ駆動される第１ビーム５及び第２ビーム６の駆動力が足し合わされて被駆動部材７が駆動されることで、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４のわずかな変位で被駆動部材７を大きく変位させることができる。
また、第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２に放熱構造としてフィン、凹凸、切り欠き、肉抜き構造などを設けてもよい。
また、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４のいずれか一方を省略してもよい。例えば、図２１は、図１５のシャッタ装置１Ｉから第１アクチュエータ３を省略したシャッタ装置１Ｎの平面図を示す。シャッタ装置１Ｎにおいて、第１ビーム５の第１端部５ａは第１ベース部材２１に連結されている。なお、第１ビーム５の第１端部５ａを第１ベース部材２１ではなく第２ベース部材２２に連結してもよい。図２２は、図１５のシャッタ装置１Ｉから第２アクチュエータ４を省略したシャッタ装置１Ｏの平面図を示す。シャッタ装置１Ｏにおいて、第２ビーム６の第３端部６ｂは第１ベース部材２１に連結されている。なお、第２ビーム６の第３端部６ｂを第１ベース部材２１ではなく第２ベース部材２２に連結してもよい。また、シャッタ装置１Ｏにおいて第２ビーム６は発熱する部材に直接連結されておらず放熱を考慮する必要がないため、第１部材６１における肉抜き部６１１は形成されていなくてもよい。
上述した実施形態に関し、さらに下記の付記を開示する。
（付記１）
固定部と、
前記固定部に連結された第１アクチュエータ及び第２アクチュエータと、
第１端部及び第２端部を有し、前記第１端部が前記第１アクチュエータに連結された第１ビームと、
第３端部及び第４端部を有し、前記第３端部が前記第２アクチュエータに連結された第２ビームと、
前記第１ビームの前記第２端部と前記第２ビームの前記第４端部とに連結された被駆動部材とを備え、
前記第１ビーム及び前記第２ビームは互いに並列に配置された並列配置部を有し、当該並列配置部の先端側に前記被駆動部材が連結され、
前記第１アクチュエータは、前記第１ビームを前記第２端部側から当該第１ビームの延在方向に引くように駆動し、
前記第２アクチュエータは、前記第２ビームを前記第４端部側から当該第２ビームの延在方向に押すように駆動する、変位拡大機構。
（付記２）
前記第３端部は前記固定部に連結された第２アクチュエータを介して前記固定部に連結されている付記１に記載の変位拡大機構。
（付記３）
前記第１ビーム及び前記第２ビームは、前記被駆動部材に対して同じ方向から連結されている付記１または付記２に記載の変位拡大機構。
（付記４）
前記第１端部と前記第３端部とは対向配置され、
前記被駆動部材は前記第１端部と前記第３端部の間に配置され、
前記第１ビームまたは第２ビームは折返し構造を有する付記１〜３のいずれか記載の変位拡大機構。
（付記５）
前記被駆動部材を押して屈曲する前記第１ビームもしくは前記第２ビームの一部に高弾性領域が設けられている付記１〜４のいずれか記載の変位拡大機構。
（付記６）
前記被駆動部材は前記第１ビームおよび/または前記第２ビームより薄く形成され、該被駆動部材と該第１ビームまたは第２ビームとの厚さの差によりなる放熱部を有する付記１〜５のいずれかに記載の変位拡大機構。
（付記７）
基板と、
前記基板に設けられた固定部と、
前記固定部に連結された第１アクチュエータと、
基端側が前記第１アクチュエータに連結され前記基板の上面と平行に延在する第１ビームと、
前記固定部に設けられた第２アクチュエータと、
基端側が前記第２アクチュエータに連結され前記基板の上面と平行に延在する第２ビームと、
前記第１ビームおよび前記第２ビームの先端側に連結された被駆動部材と、
を有し、
前記第１ビームの先端側は折返されて前記第２ビームの先端側と連結され、
前記第１ビーム及び前記第２ビームは互いに並列に配置された並列配置部を有し、
前記第１アクチュエータは前記第１ビームを介して前記被駆動部材を押すかまたは引く一方、前記第２アクチュエータは前記第２ビームを介して前記被駆動部材に前記第１アクチュエータとは反対方向に力を作用する変位拡大機構。
（付記８）
基板と、
前記基板に設けられた固定部と、
前記固定部に設けられたアクチュエータと、
前記基板面内に設けられた被駆動部材と、
先端部側が前記被駆動部材に連結されて延在する第１ビームと、
先端部側が前記第１ビームと並列して前記被駆動部材に連結されて延在する第２ビームと、を有し、
前記第２ビームの基端側は折返され、
前記第１ビームの基端側および前記第２ビームの基端側の一方は前記アクチュエータに連結され、他方は前記固定部に連結されている変位拡大機構。
以上説明したように、ここに開示された技術は、変位拡大機構及びシャッタ装置について有用である。
１，１Ａ〜１Ｍ シャッタ装置
２ 固定部
２１ 第１ベース部材
２２ 第２ベース部材
２３ 第３ベース部材
２３ａ 当接部
３ 第１アクチュエータ
３ａ 中間部
３ｂ 第１端部
３ｃ 第２端部
３ｄ 当接部
４ 第２アクチュエータ
４ａ 中間部
４ｂ 第１端部
４ｃ 第２端部
４ｄ 当接部
５ 第１ビーム
５６ 並列配置部
５ａ 第１端部
５ｂ 第２端部
６ 第２ビーム
６ｂ 第３端部
６ｃ 第４端部
６１１ 肉抜き部（肉抜き構造）
６２１ 高弾性領域
７ 被駆動部材
７２ 放熱部
８ 連結部材
１０１ 第１電極
１０２ 第２電極
２１０ 第１シリコン層
２１０ａ 多孔質シリコン層
２２０ 酸化膜層
２３０ 第２シリコン層
９１〜９４ ヒンジ
３０１〜３０４ カンチレバー（可撓性部材）

Claims (21)

  1. 固定部と、
    前記固定部に連結された第１アクチュエータ及び第２アクチュエータと、
    第１端部及び第２端部を有し、前記第１端部が前記第１アクチュエータに連結された第１ビームと、
    第３端部及び第４端部を有し、前記第３端部が前記第２アクチュエータに連結された第２ビームと、
    前記第１ビームの前記第２端部と前記第２ビームの前記第４端部とに連結された被駆動部材とを備え、
    前記第１ビーム及び前記第２ビームは、互いに並列に配置された並列配置部を有し、当該並列配置部の先端側において前記被駆動部材が連結され、
    前記第１アクチュエータは、前記第１ビームを前記第２端部側から当該第１ビームの延在方向に引くように駆動し、
    前記第２アクチュエータは、前記第２ビームを前記第４端部側から当該第２ビームの延在方向に押すように駆動する、変位拡大機構。
  2. 前記第１ビーム及び前記第２ビームは、前記被駆動部材に対して同じ方向から連結されている請求項１に記載の変位拡大機構。
  3. 前記第１アクチュエータと前記第２アクチュエータとは対向して配置されている請求項１に記載の変位拡大機構。
  4. 前記被駆動部材は前記第１アクチュエータと前記第２アクチュエータとの間に配置され、
    前記第１ビーム又は前記第２ビームは折り返し構造を有する請求項３に記載の変位拡大機構。
  5. 前記第１ビームと前記第２ビームとは連結部材を介して互いに連結されている請求項１に記載の変位拡大機構。
  6. 前記第１ビームまたは前記第２ビームの一部に肉抜き構造が形成されている請求項１に記載の変位拡大機構。
  7. 前記被駆動部材の厚みは、前記第１ビーム又は前記第２ビームの厚みよりも薄い請求項１に記載の変位拡大機構。
  8. 前記第１ビーム及び前記第２ビームの少なくとも一方に前記被駆動部材との厚みの違いによりなる放熱部が形成されている請求項７に記載の変位拡大機構。
  9. 前記第１ビーム及び前記第２ビームはそれぞれ前記被駆動部材の駆動方向にわずかに湾曲した形状に形成されている請求項１に記載の変位拡大機構。
  10. 少なくとも前記第１ビームまたは前記第２ビームのいずれか一方の並列配置部は、部分的に当該並列配置部内の他の部分よりも弾性率の高い部分を有する請求項１に記載の変位拡大機構。
  11. 少なくとも前記第１アクチュエータまたは前記第２アクチュエータのいずれか一方の駆動範囲内には、前記固定部に緩衝部材が設けられている請求項１に記載の変位拡大機構。
  12. 少なくとも前記第１アクチュエータまたは前記第２アクチュエータのいずれか一方の駆動範囲内には、前記固定部から延在する可撓性部材が設けられている請求項１に記載の変位拡大機構。
  13. 少なくとも前記第１アクチュエータの中間部または前記第２アクチュエータの中間部のいずれか一方において、前記固定部に対向する部分に先端が平面である当接部が設けられており、前記固定部における当該中間部に対向する部分に先端が平面である別の当接部が設けられている請求項１２に記載の変位拡大機構。
  14. 前記第１ビーム及び前記第２ビームの前記並列配置部における両端側は当該並列配置部内の他の部分よりも弾性率が低い請求項１に記載の変位拡大機構。
  15. 前記第１ビーム及び前記第２ビームの前記並列配置部における両端側にヒンジが設けられている請求項１に記載の変位拡大機構。
  16. 基板と、
    前記基板に設けられた固定部と、
    前記固定部に連結された第１アクチュエータと、
    基端側が前記第１アクチュエータに連結され、前記基板の上面と平行に延在する第１ビームと、
    前記固定部に設けられた第２アクチュエータと、
    基端側が前記第２アクチュエータに連結され、前記基板の上面と平行に延在する第２ビームと、
    前記第１ビームおよび前記第２ビームの先端側に連結された被駆動部材と、
    を有し、
    前記第１ビームの先端側は折返されて前記第２ビームの先端側と連結され、
    前記第１ビーム及び前記第２ビームは互いに並列に配置された並列配置部を有し、
    前記第１アクチュエータは前記第１ビームを介して前記被駆動部材を押すかまたは引く一方、前記第２アクチュエータは前記第２ビームを介して前記被駆動部材に前記第１アクチュエータとは反対方向に力を作用する変位拡大機構。
  17. 前記第２ビームはさらに折返されて基端側が前記第２アクチュエータに連結されている請求項１６に記載の変位拡大機構。
  18. 基板と、
    前記基板に設けられた固定部と、
    前記固定部に連結されたアクチュエータと、
    前記基板に設けられた被駆動部材と、
    先端側が前記被駆動部材に連結された第１ビームと、
    先端側が前記第１ビームと並列して延在し、かつ前記被駆動部材に連結された第２ビームと、を有し、
    前記第２ビームの基端側は折返され、
    前記第１ビームの基端側および前記第２ビームの基端側の一方は前記アクチュエータに連結され、他方は前記固定部に連結されている変位拡大機構。
  19. 前記アクチュエータは第１アクチュエータと第２アクチュエータを含み、
    前記第１ビームは前記第１アクチュエータに連結され、前記第２ビームは前記第２アクチュエータに連結されている請求項１８に記載の変位拡大機構。
  20. 請求項１〜１７、１９のいずれか１つに記載の変位拡大機構と、
    前記変位拡大機構の前記固定部上に配設され、前記変位拡大機構の前記第１アクチュエータの第１端部及び前記第２アクチュエータの第１端部に電気的に接続された第１電極と、
    前記変位拡大機構の前記固定部上に配設され、前記変位拡大機構の前記第１アクチュエータの第２端部及び前記第２アクチュエータの第２端部に電気的に接続された第２電極とを備え、
    前記変位拡大機構の前記被駆動部材で光路を遮断及び開通させるシャッタ装置。
  21. 請求項１８に記載の変位拡大機構と、
    前記変位拡大機構の前記固定部上に配設され、前記変位拡大機構の前記アクチュエータの第１端部に電気的に接続された第１電極と、
    前記変位拡大機構の前記固定部上に配設され、前記変位拡大機構の前記アクチュエータの第２端部に電気的に接続された第２電極とを備え、
    前記変位拡大機構の前記被駆動部材で光路を遮断及び開通させるシャッタ装置。
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