WO2004101427A1 - マイクロアクチュエータ、光学装置、可変光減衰器及び光スイッチ - Google Patents

Abstract

　可動部は、固定端が脚部１２を介して固定された片持ち梁構造をなす梁部１３から構成される。梁部１３は、固定端と自由端との間に、接続部１５を介して機械的に直列に接続された２つの板ばね部１４，１６を有する。板ばね部１４，１６は薄膜で構成される。板ばね部１４の始点部Ｐ１から終点部Ｐ２へ向かう向き（−Ｘ方向）と、板ばね部１６の始点部Ｐ３から終点部Ｐ４へ向かう向き（＋Ｘ方向）とが、逆である。板ばね部１４の温度変化に対する湾曲方向と、板ばね部１４の温度変化に対する湾曲方向とが、互いに同じである。これにより、特別な温度調節器を用いることなく、環境温度の変化による被駆動体の変動を低減することができる。

Description

マイクロアクチユエータ、 光学装置、 可変光減衰器及び光スィッチ

技術分野

本発明は、 マイクロアクチユエ一タ及ぴこれを用いた光学装置 （例え ば、 外部からの信号によって減衰量を制御することができる可変光減衰 明

器、 光スィッチなど。 ） に関するものである。

田 背景技術

マイクロマシユング技術の進展に伴い、 種々の分野においてマイク口 ァクチユエータの重要性が高まっている。 マイクロアクチユエ一タが用 いられている分野の例と して、 例えば、 光通信などに利用され減衰量を 制御することができる可変光減衰器 （例えば、 米国特許第 6 1 7 3 1 0 5号）や、光通信などに利用され光路を切り替える光スィツチ（例えば、 特開 2 0 0 1— 1 4 2 0 0 8号公報） や、 画像表示装置に利用される鏡 面偏向型光変調器 （例えば、 特許第 3 3 1 8 9 0 3号公報） などの、 光 学装置を、 挙げることができる。

米国特許第 6 1 7 3 1 0 5号に開示された可変光減衰器では、 てこ構 造を用いたマイクロアクチユエータが採用され、 このマイクロアクチュ エータによって、 互いに対向配置された一対の光ファイバの端部間のギ ヤップ内にシャツタを制御された量だけ挿入することで、 減衰量を変え ることができるように構成されている。

特開 2 0 0 1— 1 4 2 0 0 8号公報に開示された光スィツチでは、 可 動部が片持ち梁構造を持つマイクロアクチユエータが採用され、 このマ イクロアクチユエータによって、 ミラーを光路に対して進出及び退出さ せることで、 光路を切り替えるように構成されている。

特許第 3 3 1 8 9 0 3号公報に開示された鏡面偏向型光変調器では、 マイクロアクチユエータによって、 鏡面の傾斜角度を + 1 0 ° と一 1 0 ° にすることで、 入射光に対して鏡面で反射される反射光が、 画を形 成するために必要な有効反射光と無効な無効反射光とに切り替えられる _t 各マイクロアクチユエータによりそれぞれ傾けられる鏡面が、 画素を構 成している。

本発明者の研究の結果、 固定部に対して固定端が固定された片持ち梁 構造を持つ可動部とを備えたマイクロアクチユエータにおいて、 前記可 動部を構成する梁部を、 薄膜で構成された一本の板ばね部で単純に構成 すると、 環境温度の変化により前記板ばね部が変形してしまい、 それに 伴い、 被駆動体 （例えば、 可変光減衰器におけるシャツタ、 光スィ ッチ におけるミラー、 鏡面偏向型光変調器における鏡面 （ミラー）） が変動し てしまうことが、 判明した。 特に、 前記板ばね部を 2層以上の薄膜で構 成すると、 そのバイマテリアル効果（複数層の膨張係数の差による変形） により、 温度変化に対する板ばね部の変形量が大きくなり、 被駆動体の 意図しない変動量が大きくなつてしまう。 前記板ばね部を単層の薄膜で 構成した場合には、 前記板ばね部を複数層で構成した場合ほど温度変化 に対する変形量は大きくない。 しかし、 この場合にも、 単層の板ばね部 の成膜をデポジション等により行う際に、 成膜当初と成膜終了直前とで は微妙に成膜条件が変化する場合があり、 その場合には、 板ばね部の下 面側と上面側とで膨張係数がわずかながら異なる。 したがって、 前記板 ばね部を単層の薄膜で構成しても、 やはり、 温度変化により板ばね部が 変形してしまう。

このように、 前述したようなマイクロアクチユエータでは、 環境温度 の変化により、被駆動体に意図しない変動を与えてしまう。したがって、 例えば、 可変光減衰器、 光スィッチ、 鏡面偏向型光変調器などの光学装 置において、 前述したようなマイクロアクチユエータを採用すると、 減 衰量が意図せずに変化してしまったり、 完全にオフにスィツチング動作 を設定しても、 漏れ光が生じてしまったり、 表示した画像における画素 の明るさが変化してしまったりするなどの、 種々の不都合が生ずる。 ぺ ルチヱ素子等の温度調節器を用いてマイクロアクチユエータの温度を一 定に保つように制御すれば、 環境温度の変化による被駆動体の変動を低 減することができるが、 その場合にはコス トアップを免れない。 発明の開示

本発明は、 このような事情に鑑みてなされたもので、 特別な温度調節 器を用いなくても、 環境温度の変化による被駆動体の変動を低減するこ とができるマイクロアクチユエータ、 並びに、 これを用いた光学装置、 可変光減衰器及び光スィツチを提供することを目的とする。

前記目的を達成するための第 1の発明は、 固定部と、 該固定部に対し て固定端が固定された片持ち梁構造を持つ可動部とを備え、 前記可動部 は、前記可動部の前記固定端と自由端との間に梁部を有し、前記梁部は、 前記固定端と前記自由端との間に機械的に直列に接続された複数の板ば ね部を有し、 前記複数の板ばね部のうちの第 1の板ばね部の始点部から 前記第 1の板ばね部の終点部へ向かう向きと、 前記複数の板ばね部のう ちの第 2の板ばね部の始点部から前記第 2の板ばね部の終点部へ向かう 向きとが、 実質的に逆であることを特徴とするマイクロアクチユエータ である。

ここで、 板ばね部の始点部とは、 固定部から機械的に連続するルート において、 当該板ばね部の端部のうち固定部に近い側の端部をいう。 ま た、 板ばね部の終点部とは、 固定部から機械的に連続するルートにおい て、 当該板ばね部の端部のうち固定部から遠い側の端部をいう。

前記目的を達成するための第 2の発明は、 前記第 1の発明であって、 前記第 1及ぴ第 2の板ばね部の温度変化に対する湾曲変化の方向が互い に同じであることを特徴とするものである。

前記目的を達成するための第 3の発明は、 前記第 1又は第 2の発明で あって、 前記複数の板ばね部が 1層以上の薄膜で構成されたことを特徴 とするものである。 前記複数の板ばね部は、 1層の薄膜で構成してもよ いし、 2層以上の薄膜で構成してもよい。

前記目的を達成するための第 4の発明は、 前記第 1の発明から第 3の 発明のいずれかであって、 前記複数の板ばね部を湾曲していない状態に したときにおいて、 前記複数の板ばね部の幅方向から見た場合あるいは 前記複数の板ばね部の幅方向及び長さ方向に対して垂直な方向から見た 場合の、 前記第 1及び第 2の板ばね部のうちの相対的に前記固定端側に 接続された板ばね部の始点部の位置と、 前記第 1及び第 2の板ばね部の うちの相対的に前記自由端側に接続された板ばね部の終点部の位置とが. 略同一であることを特徴とするものである。

前記目的を達成するための第 5の発明は、 前記第 1の発明から第 4の 発明のいずれかであって、 前記第 1及び第 2の板ばね部がそれぞれ、 前 記複数の板ばね部のうちの最も前記固定端側に接続された板ばね部及び 最も前記自由端側に接続された板ばね部であることを特徴とするもので ある。

前記目的を達成するための第 6の発明は、 前記第 1の発明から第 5の 発明のいずれかであって、 前記第 1の板ばね部における前記第 1の板ば ね部の始点部から前記第 1の板ばね部の終点部までの長さと、 前記第 2 の板ばね部における前記第 2の板ばね部の始点部から前記第 2の板ばね 部の終点部までの長さと力 S、略同一であることを特徴とするものである。 前記目的を達成するための第 7の発明は、 前記第 1の発明から第 6の 発明のいずれかであって、 前記複数の板ばね部の個数が偶数であること を特徴とするものである。

前記目的を達成するための第 8の発明は、 前記第 1の発明から第 7の 発明のいずれかであって、 前記複数の板ばね部を湾曲していない状態に したときに、 前記第 1及ぴ第 2の板ばね部が位置する階層は、 互いに同 一であることを特徴とするものである。

前記目的を達成するための第 9の発明は、 前記第 1の発明から第 7の 発明のいずれかであって、 前記複数の板ばね部を湾曲していない状態に したときに、 前記第 1及び第 2の板ばね部が位置する階層は、 互いに異 なることを特徴とするものである。

前記目的を達成するための第 1 0の発明は、 前記第 1の発明から第 9 の発明のいずれかであるマイクロアクチユエータと、 前記可動部の前記 自由端側に設けられた光学素子部とを備えたことを特徴とする光学装置 である。

前記目的を達成するための第 1 1の発明は、 前記第 1の発明から第 9 の発明のいずれかであるマイクロアクチユエータと、 前記可動部の前記 自由端側に設けられたシャッタとを備えたことを特徴とする可変光減衰 器である。

前記目的を達成するための第 1 2の発明は、 前記第 1の発明から第 9 の発明のいずれかであるマイクロアクチユエータと、 前記可動部の前記 自由端側に設けられたミラーとを備えたことを特徴とする光スィツチで ある。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の第 1の実施の形態であるマイクロアクチユエータ及 ぴこれにより駆動されるシャッタを模式的に示す概略平面図である。 図 2は、 図 1中の X 1— X 2線に沿った概略断面図である。

図 3は、 図 1中の X 3 - X 4線に沿った概略断面図である。

図 4は、 環境温度が所定温度である場合の図 1乃至図 3に示すマイク ロアクチユエータの状態の一例を模式的に示す図である。

図 5は、 環境温度が前記所定温度より低い場合の図 1乃至図 3に示す マイクロアクチユエータの状態の一例を模式的に示す図である。

図 6は、 本発明の第 2の実施の形態である可変光減衰装置を模式的に 示す概略平面図である。

図 7は、 所定の動作状態を示す、 図 6中の X 1 1— X 1 2線に沿った 一部省略概略断面図である。

図 8は、 他の所定の動作状態を示す、 図 6中の X I 1— X I 2線に沿 つた一部省略概略断面図である。

図 9は、 更に他の所定の動作状態を示す、 図 6中の X 1 1— X 1 2線 に沿った一部省略概略断面図である。

図 1 0は、 本発明の第 3の実施の形態であるマイクロアクチユエータ 及びこれにより駆動されるミラーを模式的に示す概略平面図である。 図 1 1は、 図 1 0中の X 2 1 - X 2 2線に沿つた概略断面図である。 図 1 2は、 図 1 0中の X 2 3— X 2 4線に沿った概略断面図である。 図 1 3は、 図 1 0中の X 2 5— X 2 6線に沿った概略断面図である。 図 1 4は、 図 1 0中の X 2 7— X 2 8線に沿つた概略断面図である。 図 1 5は、 図 1 0中の Y 2 1—Y 2 2線に沿った概略断面図である。 図 1 6は、 図 1 0中の Y 2 3— Y 2 4線に沿った概略断面図である。 図 1 7は、 図 1 0中の Y 2 5 - Y 2 6線に沿った概略断面図である。 図 1 8は、 図 1 0中の Y 2 7— Y 2 8線に沿った概略断面図である。 図 1 9は、 図 1 0中の Y 2 9— Y 3 0線に沿った概略断面図である。 図 2 0は、 複数のマイクロアクチユエータの配置例を模式的に示す概 略平面図である。

図 2 1は、 駆動信号が供給されていない状態における、 本発明の第 4 の実施の形態である光スィツチを模式的に示す概略断面図である。

図 2 2は、 駆動信号が供給されている状態における、 本発明の第 4の 実施の形態である光スィッチを模式的に示す概略断面図である。

図 2 3は、 図 2 1及び図 2 2中の光導波路基板を模式的に示す概略斜 視図である。

図 2 4は、 本発明の第 5の実施の形態であるマイクロアクチユエータ 及びこれにより駆動されるシャツタの、 2階建て構造の 2階部分を模式 的に示す概略平面図である。

図 2 5は、 本発明の第 5の実施の形態であるマイクロアクチユエータ の 1階部分を模式的に示す概略平面図である。

図 2 6は、 図 2 4及び図 2 5中の X 4 1 - X 4 2線に沿った概略断面 図である。

図 2 7は、 図 2 4中の X 4 3— X 4 4線に沿った概略断面図である。 図 2 8は、 図 2 4中の X 4 5 _ X 4 6線に沿つた概略断面図である。 図 2 9は、 図 2 4中の Y 4 1 _ Y 4 2線に沿つた概略断面図である。 図 3 0は、 図 2 4中の Y 4 3— Y 4 4線に沿つた概略断面図である。 図 3 1は、 図 2 4及び図 2 5中の Y 4 5 - Y 4 6線に沿った概略断面 図である。

図 3 2は、 図 2 4及び図 2 5中の Y 4 7—Y 4 8線に沿った概略断面 図である。

図 3 3は、 本発明の第 6の実施の形態であるマイクロアクチユエータ 1 6 1を模式的に示す概略断面図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態であるマイクロアクチユエータ、光学装置、 可変光減衰器及び光スィツチについて、 図面を参照して説明する。 [第 1の実施の形態]

図 1は、 本発明の第 1の実施の形態であるマイクロアクチユエータ 1 及びこれにより駆動されるシャッタ 2を模式的に示す概略平面図である _c 図 2は、 図 1中の X 1—X 2線に沿った概略断面図である。 図 3は、 図 1中の X 3— X 4線に沿った概略断面図である。 説明の便宜上、 図 1乃 至図 3に示すように、 互いに直交する X軸、 Y軸及ぴ Z軸を定義する。 また、 X軸方向のうち矢印の向きを + X方向又は、 その反対の向きを一 X方向と呼び、 Y軸方向及び Z軸方向についても同様とする。 X Y平面 は基板 1 1の面と平行となっている。 これらの点は、 後述する各図につ いても同様である。 なお、 図 2及ぴ図 3では、 板ばね部 1 4 , 1 6が湾 曲していない状態を示している。

また、 図 4は、 駆動信号が供給されていない状態 （すなわち、 可動部 が力を受けていない状態）において、環境温度が所定温度である場合の、 マイクロアクチユエータ 1の状態の一例を模式的に示す図である。 図 5 は、 駆動信号が供給されていない状態において、 環境温度が前記所定温 度より低い場合の、 マイクロアクチユエータ 1の状態の一例を模式的に 示す図である。 図 4 ( a ) 及ぴ図 5 ( a ) は、 図 1中の X I — X 2線に 沿った断面に相当し、 図 2に対応している。 図 4 ( b ) 及び図 5 ( b ) は、図 1中の X 3— X 4線に沿った断面に相当し、図 3に対応している。 なお、 駆動信号が供給されていない状態において、 環境温度が前記所定 温度より高い場合の、 マイクロアクチユエータ 1の状態の一例は、 図 2 及ぴ図 3に示す通りである。 なお、 図 4及ぴ図 5では、 板ばね部 1 4， 1 6の湾曲状態を誇張して示している。

本実施の形態であるマイクロアクチユエータ 1は、 シリコン基板ゃガ ラス基板等の基板 1 1 と、 脚部 1 2と、 Z軸方向から見た平面視で略 U 字状に延びた 1本の帯板状の梁部 1 3と、 固定電極 1 8と、 を備えてい る。

梁部 1 3の固定端 （+ Y側の + X方向の端部） は、 基板 1 1上のシリ コン酸化膜等の絶縁膜 1 9上に形成された A 1膜からなる配線パターン 2 0 (図 1では省略） を介して基板 1 1から立ち上がる立ち上がり部を 持つ脚部 1 2を介して、 基板 1 1に機械的に接続されている。 梁部 1 3 の一 Y側の + X方向の端部は自由端となっている。 したがって、 本実施 の形態では、 梁部 1 3は片持ち梁となっており、 梁部 1 3が、 片持ち梁 構造を持つ可動部を構成している。また、本実施の形態では、基板 1 1、 絶縁膜 1 9及ぴ固定電極 1 8が、 固定部を構成している。

本実施の形態では、 梁部 1 3の自由端側の上部 （すなわち、 後述する 剛性部 1 7の上部） には、 被駆動体である光学素子部としての、 A l、 A u、 N i又はその他の金属あるいは不透明の膜からなるシャツタ （遮 光部材） 2が設けられている。

梁部 1 3は、 2つの板ばね部 1 4， 1 6 と、 板ばね部 1 4 , 1 6間を 機械的に接続する接続部 1 5と、 剛性部 1 7とを有している。 板ばね部 1 4 , 1 6は、 いずれも Z軸方向から見た平面視で X軸方向に延びた帯 板状に構成され、 Z軸方向 （基板 1 1側及びその反対側） に撓み得るよ うになつている。 接続部 1 5及ぴ剛性部 1 7は、 Z軸方向 （基板 1 1側 及ぴその反対側） の撓み及びその他の方向の橈みに対して実質的に剛性 を有するように構成されている。

梁部 1 3の固定端側の板ばね部 1 4の + X方向の端部 （始点部） P 1 力 S、 梁部 1 3の固定端となっており、 脚部 1 2に機械的に接続されてい る。 板ばね部 1 4の一 X方向の端部 （終点部） P 2が接続部 1 5に機械 的に接続されるとともに、 梁部 1 3の自由端側の板ばね部 1 6の一 X方 向の端部 （始点部） P 3が接続部 1 5に機械的に接続されている。 これ により、 2つの板ばね部 1 4 , 1 6が接続部 1 5を介して機械的に直列 に接続されている。 板ばね部 1 6の + X方向の端部 （終点部） P 4は、 剛性部 1 7の一 X方向の端部に機械的に接続されている。 剛性部 1 7の + X方向の端部が梁部 1 3の自由端となっている。

以上の説明からわかるように、 本実施の形態では、 板ばね部 1 4の始 点部 P 1から終点部 P 2へ向かう向き （一 X方向） と、 板ばね部 1 6の 始点部 P 3から終点部 P 4へ向かう向き （+ X方向） とが、 逆になつて いる。 なお、 本実施の形態では、 図 2及び図 3に示すように、 板ばね部 1 4 , 1 6を湾曲していない状態にしたときに、 板ばね部 1 4， 1 6が 同一階層に位置している。

そして、 本実施の形態では、 図 1乃至図 3に示すように、 板ばね部 1 4， 1 6を湾曲していない状態にしたときにおいて、 板ばね部 1 4， 1 6の幅方向 （X軸方向） から見た場合の、 相対的に固定端側に接続され た板ばね部 1 4の始点部 P 1の位置と、 相対的に自由端側に接続された 板ばね部 1 6の終点部 P 4の位置とが、 実質的に同一となっている。 本 発明では、 これらの位置は必ずしも実質的に同一である必要はないが、 より環境温度の影響を低減させるためには、 これらの位置を実質的に同 一にしておく ことが好ましい。

また、 本実施の形態では、 図 1乃至図 3に示すように、 板ばね部 1 4 における始点部 P 1から終点部 P 2までの長さと、 板ばね部 1 6におけ る始点部 P 3から終点部 P 4までの長さとが、 実質的に同一となってい る。 本発明では、 これらの長さは必ずしも実質的に同一である必要はな いが、 より環境温度の影響を低減させるためには、 これらの長さを実質 的に同一にしておくことが好ましい。

本実施の形態では、 脚部 1 2、 板ばね部 1 4， 1 6、 接続部 1 5及び 剛性部 1 7は、 全体に渡り連続して延びた下側の S i N膜 2 1 と上側の A 1膜 2 2とが積層された 2層の薄膜で構成されている。

接続部 1 5には、 その外周付近に沿って、 Z軸方向から見た平面視で 口の字状に立ち上がり部 1 5 aが形成されており、 これによつて、 接続 部 1 5が捕強されて剛性を有している。 剛性部 1 7には、 そ 外周付近 に沿って、 Z軸方向から見た平面視で口の字状に凸条部 1 7 aが形成さ れており、 これによつて剛性部 1 7が補強されているとともに、 シャツ タ 2を剛性部 1 7の平面部に設けることができるようになつている。 こ れに対し、 板ばね部 1 4， 1 6は、 立ち上がり部ゃ凸条部が形成される ことなく、 板ばねとして作用し得るようになつている。

なお、 板ばね部 1 4， 1 6の材料や層数は前述した例に限定されるも のではなく、 例えば、 S i N膜 2 1に代えて他の絶縁膜を用いてもよい し、 A 1膜 2 2に代えて他の導電膜を用いてもよい。 また、 板ばね部 1 4， 1 6の膜構成は、 3層以上の膜でもよいし、 導電性を有する単層膜 でもよい。 板ばね部 1 4， 1 6の膜構成は互いに同じであることが好ま しいが、 異なっていてもよい。 板ばね部 1 4， 1 6の膜構成が異なる場 合においても、 板ばね部 1 4， 1 6の温度変化に対する湾曲変化の方向 が互いに同じであるような膜構成を採用することが好ましい。

また、 板ばね部 1 4， 1 6は、 図 4に示すように、 駆動信号が供給さ れていない状態において、 環境温度が所定温度 （例えば、 所定の室温） である場合に、 製造時における成膜時の条件で定まる膜 2 1 , 2 2の応 力によって、 上方 （基板 1 1 と反対側、 + Z方向） に湾曲している。 脚部 1 2において、 A 1膜 2 2は、 S i N膜 2 1に形成された開口を 介して配線パターン 2 0に電気的に接続されている。 なお、 脚部 1 2の 上部には、 脚部 1 2の強度を補強するために、 凸条部 2 3が Z方向から 見た平面視で口の字状に形成されている。

本実施の形態では、 静電力を駆動力として作動するように構成されて いる。 具体的には、 本実施の形態では、 剛性部 1 7における A 1膜 2 2 が可動電極として兼用され、 剛性部 1 7と対向する基板 1 1上の絶縁膜 1 9上の領域に、 A 1膜からなる固定電極 1 8が形成されている。 剛性 部 1 7における S i N膜 2 1は、 A 1膜 2 2と固定電極 1 8 とが電気的 に接触しないようにするための絶縁層としても機能している。 なお、 図 面には示していないが、 固定電極 1 8を構成する A 1膜は配線パターン としても延びており、 前記配線パターン 2 0と共に利用することによつ て、 固定電極 1 8と可動電極として兼用された剛性部 1 7における A 1 膜 2 2との間に電圧を、 駆動信号として印加できるようになつている。

この電圧 （駆動信号） を印加すると、 固定電極 1 8と剛性部 1 7にお ける可動電極としての A 1膜 2 2との間に静電力 （駆動力） が作用し、 板ばね部 1 4， 1 6のパネ力 （内部応力） に抗して、 剛性部 1 7が基板 1 1側へ引き寄せられて、 それに伴い板ばね部 1 4， 1 6が変形する。 そして、 シャツタ 2は、 この静電力と板ばね部 1 4， 1 6のパネ力とが 釣り合った位置で停止する。 したがって、 前記駆動信号の大きさを変え て静電力の大きさを変えることで、 シャッタ 2の位置を連続的に変える ことができる。 基板 1 1には、 外部からの制御信号に応じてこの駆動信 号を生成する駆動回路を搭載しておいてもよく、 この点は後述する各実 施の形態についても同様である。

このように、 本実施の形態では、 駆動信号によって生ずる静電力によ つて駆動される。 もっとも、 本発明では、 磁気力やローレンツ力など他 の駆動力や任意の 2種類以上を複合した駆動力により駆動されるように 構成することもできる。 なお、 本実施の形態であるマイクロアクチユエータ 1は、 例えば、 膜 の形成及びパターユング、 エッチング、 犠牲層の形成 ' 除去などの半導 体製造技術を利用して、 製造することができる。

その一例について、 簡単に説明すると、 まず、 シリ コン基板 1 1の上 面に熱酸化によってシリ コン酸化膜 1 9を成膜し、 その上に A 1膜を蒸 着又はスパッタ法等によりデポした後に、 フォ トリ ソエッチング法によ り、 その A 1膜を固定電極 1 8、 配線パターン 2 0及びその他の配線パ ターンの形状にパターニングする。 次いで、 この状態の基板上に、 犠牲 層となる第 1 のレジス トを塗布し、 この第 1 のレジス トに、 脚部 1 2の コンタク ト部に応じた開口をフォ トリ ソエッチング法により形成する。 次に、 この状態の基板の全面に犠牲層となる第 2のレジス トを塗布し、 フォ ト リ ソエッチング法により、第 2のレジス トにおける凸条部 1 7 a , 2 3及び接続部 1 5の立ち上がり部 1 5 aに囲まれた領域に対応した部 分のみを島状に残して他の部分を除去する。 その後、 脚部 1 2及び梁部 1 3 (板ばね部 1 4 , 1 6、 接続部 1 5及び剛性部 1 7 ) となるべき S i N膜 2 1 をプラズマ C V D法等により形成した後、 フォ ト リ ソエッチ ング法によりパターニングし、 それらの形状とする。 このとき、 脚部 1 2におけるコンタク ト部には開口を形成しておく。 次いで、 脚部 1 2及 び梁部 1 3 (板ばね部 1 4， 1 6、 接続部 1 5及び剛性部 1 7 ) となる べき A 1膜 2 2を蒸着又はスパッタ法等によりデポした後に、 フォ トリ ソエッチング法によりパターニングし、 それらの形状にする。 次に、 こ の状態の基板の全面に犠牲層となる第 3のレジス トを厚塗り し、 第 3の レジス トを露光、 現像してシャッタ 2が成長される領域を第 3のレジス トに形成した後、 電解メ ツキによりシャツタ 2 となるべき A u、 N i又 はその他の金属を成長させる。 最後に、 第 1乃至第 3のレジス トをブラ ズマアツシング法等により除去する。 これにより、 本実施の形態である マイクロアクチユエータ 1が完成する。

なお、 前述したように膜 2 1及び膜 2 2の成膜は、 前記第 1乃至第 3 のレジス トを除去した際に、 環境温度が前記所定温度である場合に、 板 ばね部 1 4， 1 6が成膜時のス トレスによって上方に湾曲するような条 件で、 行う。

本実施の形態では、 板ばね部 1 4， 1 6が相対的に膨張係数の小さい 下側の S i N膜 2 1 と相対的に膨張係数の大きい上側の A 1膜 2 2 とで 構成されている。 したがって、 駆動信号が印加されていない場合につい て考えると、 環境温度が前記所定温度の際の図 4に示す板ばね部 1 4， 1 6の湾曲状態と比較して、 環境温度が前記所定温度より も低い温度に なると、 例えば図 5に示すように板ばね部 1 4 , 1 6の上方への湾曲の 程度が大きくなる一方、 環境温度が前記所定温度より も高い温度になる と、 例えば図 2及び図 3に示すように板ばね部 1 4， 1 6の上方への湾 曲の程度が小さくなる。

ところが、 本実施の形態では、 前述したように、 板ばね部 1 4 と板ば ね部 1 6 とは、 （ a )始点部から終点部へ向かう向きが互いに逆向きであ り、 （ b )両方とも下側の S i N膜と上側の A 1膜の 2重膜であることか ら、 温度変化に対する湾曲方向及び湾曲の度合いが互いに同じであり、 ( c ) 板ばね部 1 4 , 1 6を湾曲していない状態にしたときにおいて、 板ばね部 1 4， 1 6の幅方向 （X軸方向） から見た場合の、 板ばね部 1 4の始点部 P 1の位置と板ばね部 1 6の終点部 P 4の位置とが同一であ り、 （ d )板ばね部 1 4の始点部 P 1から終点部 P 2までの長さと板ばね 部 1 6の始点部 P 3から終点部 P 4までの長さとが同一である。 したが つて、 図 2乃至図 5に示すように、 環境温度が変化しても、 梁部 1 3の 自由端側の位置 （すなわち、 剛性部 1 7及びシャツタ 2の位置） は、 変 動しない。 このことは、 駆動信号が供給されていない状態 （すなわち、 可動部が力を受けていない状態） のみならず、 任意の大きさの駆動信号 が供給されている状態においても、 同様である。 このため、 本実施の形 態によれば、 特別な温度調節器を用いなくても、 環境温度の変化による 被駆動体であるシャツタ 2の変動を防止することができる。

環境温度の変化による被駆動体の変動を低減するためには、 前述した ( a ) 〜 （d ) の条件を全て満たすことが理想的であるが、 （ a ) の条件 を満たせば、 必ずしも他の条件を満たさなくても、 板ばね部 1 6及び接 続部 1 5を除去して板ばね部 1 4の _ X方向の端部に剛性部 1 7を接続 した場合に比べて、 環境温度の変化によるシャッタ 2の変動を低減する ことができる。 例えば、 板ばね部 1 4 , 1 6の膜構成として温度変化に 対する湾曲の度合いが異なる膜構成を採用しても、 前述したように板ば ね部 1 6及び接続部 1 5を除去した場合に比べて、 環境温度の変化によ るシャツタ 2の変動を低減することができる。 また、 例えば、 板ばね部 1 4， 1 6のうちの一方のみの始点部から終点部までの長さを長く又は 短く しても、 前述したように板ばね部 1 6及び接続部 1 5を除去した場 合に比べて、 環境温度の変化によるシャッタ 2の変動を低減することが できる。

[第 2の実施の形態]

図 6は、 本発明の第 2の実施の形態である可変光減衰装置を模式的に 示す概略平面図である。 図 6では、 平面視での各要素の位置関係を明ら かにするため、 本来隠れ線 （破線） となるべき線も実線で示している。 図 7乃至図 9は、 各動作状態をそれぞれ示すもので、 図 6中の X 1 1一 X 1 2線に沿った一部省略概略断面図である。 なお、 図 7乃至図 9にお いて、マイクロアクチユエータ 1の構造は大幅に簡略化して示している。 図 6乃至図 9において、 図 1乃至図 4中の要素と同一又は対応する要素 には同一符号を付し、 その重複する説明は省略する。

本実施の形態である可変光減衰装置は、 可変光減衰器 3 1 と、 減衰量 指令信号に応答して、 当該減衰量指令信号が示す減衰量を実現するため の制御信号を可変光減衰器 3 1に供給する制御部 3 2と、を備えている。 本実施の形態では、可変光減衰器 3 1は、図 6乃至図 9に示すように、 前記第 1の実施の形態である図 1乃至図 3に示すマイクロアクチユエ一 タ 1及びこれに搭載されたシャッタ 2と、 セラミック等からなる支持台 4 1 と、 光導波路基板 4 2とを備えている。

光導波路基板 4 2は、 入射光を導く光導波路 5 1 と、 減衰後の出射光 を導く光導波路 5 2と、 シャツタ 2を受け入れるシャツタ受け入れ凹部 としての例えば幅十 μ m程度の溝 5 3と、 を有している。 図 6に示すよ うに、 光導波路 5 1の一端 （光導波路 5 1の出射端） 及び光導波路 5 2 の一端 （光導波路 5 2の入射端） は、 互いに間隔をあけて対向するよう に、 溝 5 3の相対する側面に露出されている。 光導波路 5 1の他端 （光 導波路 5 1の入射端） は光導波路基板 4 2の端面に露出され、 この光導 波路 5 1の他端には入射光を導く光ファイバ 4 3が接続される。同様に、 光導波路 5 2の他端 （光導波路 5 2の出射端） は光導波路基板 4 2の端 面に露出され、 この光導波路 4 2の他端には出射光を導く光ファイバ 4 4が接続される。

マイクロアクチユエータ 1及び光導波路基板 4 2は、 図示しない部材 によって、 図 6乃至図 9に示すような位置関係に配置され、 シャツタ 2 が溝 5 3内に揷入できるように位置合わせされている。 なお、 光導波路 基板 4 2とマイクロアクチユエータ 1の基板 1 1 との間の空間内には、 必要に応じて屈折率整合液を封入してもよい。

本実施の形態では、 制御部 3 2から、 前記制御信号として、 前述した 駆動信号 （前記静電力を生じさせる電圧信号） がマイクロアクチユエ一 タ 1 へ供給されるようになつている。

図 7は、 制御部 3 2からマイクロアクチユエータ 1に駆動信号が供給 されていない状態を示している。 この場合、 マイクロアクチユエータ 1 の固定電極 1 8 と剛性部 1 7における可動電極と しての A 1膜 2 2 との 間には静電力 （駆動力） が作用せず、 シャツタ 2が光導波路 5 1の出射 端を完全に遮っている。 このため、 減衰量は 1 0 0 %である。

図 8は、 制御部 3 2からマイクロアクチユエータ 1に中程度の駆動信 号が供給されている状態を示している。 この場合、 マイクロアクチユエ ータ 1の固定電極 1 8 と剛性部 1 7における可動電極と しての A 1膜 2 2には、 中程度の静電力が下向きに作用するため、 シャツタ 2は、 この 静電力と板ばね部 1 4 , 1 6のパネ力とが釣り合った位置で停止し、 光 導波路 5 1の出射端の下半分程度を遮っている。 このため、 減衰量は 5 0 %程度である。

図 9は、 制御部 3からマイクロアクチユエータ 1に大きな駆動信号が 供給されている状態を示している。 この場合、 マイクロアクチユエータ 1の固定電極 1 8 と剛性部 1 7における可動電極と しての A 1膜 2 2に は、 大きな静電力が下向きに作用するため、 シャツタ 2は、 このローレ ンッ力と板ばね部 1 4 ， 1 6のパネ力とが釣り合った位置で停止し、 光 導波路 5 1の出射端を全く遮らない。 このため、 減衰量はほぼ 0 %であ る。

動作状態は図 7乃至図 9に示す例に限られず、 制御部 3からマイク口 ァクチユエータ 1 へ供給する駆動信号の大きさを変えて静電力の大きさ を変えることで、 減衰量をほぼ 0 %〜 1 0 0 %まで連続的に任意に変え ることができる。

本実施の形態では、 制御部 3は、 外部からの減衰量指令信号に応答し て、 当該減衰量指令信号が示す減衰量に対応する大きさの電圧をマイク ロアクチユエータ 1に印加するように、 構成されている。 その回路構成 自体は、 特別のものは必要ではない。.また、 制御部 3は、 例えば、 予め 測定しておいた電圧値と減衰量との関係を示すテーブルに従って、 ォー プンループ制御を行ってもよいし、 減衰後の光量をモニタする検出器を 用い、 その検出信号に基づいて、 実際の減衰量が、 減衰量指令信号が示 す減衰量となるように、 フィードパック制御を行ってもよい。

本実施の形態では、 前記第 1の実施の形態であるマイクロアクチユエ ータ 1が用いられているので、 特別な温度調節器を用いなくても、 環境 温度の変化によるシャツタ 2の変動が低減される。 したがって、 本実施 の形態によれば、 環境温度が変化しても、 所望の減衰量を精度良く得る ことができる。 環境温度の変化に対してシャッタ 2が比較的大きく変動 すると、 オープンループ制御の場合、 制御のダイナミ ックレンジの全範 囲に渡って、 所望の減衰量を精度良く得ることができない。 フィードバ ック制御の場合、 環境温度の変化に対してシャッタ 2が比較的大きく変 動しても、 制御のダイナミ ックレンジの範囲内であれば、 所望の減衰量 を精度良く得ることは可能であるが、 制御のダイナミ ックレンジの範囲 を超えてしまう と、やはり所望の減衰量を精度良く得ることができない。 本実施の形態によれば、 オープンループ制御及ぴフィ一ドバック制御の いずれを行う場合にも、 制御のダイナミ ックレンジをいたずらに拡大す ることなく、 環境温度が変化しても常に所望の減衰量を精度良く得るこ とができる。

なお、 第 1の実施の形態であるマイクロアクチユエータ 1は、 シャツ タ 2に代えてミラーを搭載すれば、 後述する第 4の実施の形態である光 スィッチにおいて、 後述するマイクロアクチユエータ 6 1に代えて用い ることができる。 [第 3の実施の形態]

図 1 0は、 本発明の第 3の実施の形態であるマイクロアクチユエータ 6 1及びこれにより駆動されるミラー 6 2を模式的に示す概略平面図で ある。 図 1 0では、 可動部及ぴ脚部の表面に全体に渡って形成された保 護膜としての S i N膜 9 4は省略して示し、 本来実線で書くべき凸条部 9 9， 1 0 0及ぴ接続部 8 3， 8 7の立ち上がり部のラインを破線で示 し、 1膜9 2， 9 3にそれぞれ異なるハッチングを付している。 図 1 1は、 図 1 0中の X 2 1— X 2 2線に沿った概略断面図である。 図面に は示していないが、 図 1 0中の X 3 3 _ X 3 4線に沿つた概略断面図は 図 1 1 と同様となる。 図 1 2は、 図 1 0中の X 2 3— X 2 4線に沿った 概略断面図である。 図面には示していないが、 図 1 0中の X 3 1— X 3 2線に沿った概略断面図は図 1 2と同様となる。 図 1 3は、 図 1 0中の X 2 5 -X 2 6線に沿った概略断面図である。図面には示していないが、 図 1 0中の X 2 9— X 3 0線に沿った概略断面図は図 1 3と同様となる _t 図 1 4は、 図 1 0中の X 2 7—X 2 8線に沿った概略断面図である。 図 1 5は、 図 1 0中の Y 2 1—Y 2 2線に沿った概略断面図である。 図 1 6は、 図 1 0中の Y 2 3 _ Y 2 4線に沿つた概略断面図である。 図 1 7 は、図 1 0中の Y 2 5 - Y 2 6線に沿った概略断面図である。図 1 8は、 図 1 0中の Y 2 7 - Y 2 8線に沿つた概略断面図である。 図 1 9は、 図 1 0中の Y 2 9—Y 3 0線に沿った概略断面図である。 なお、 図 1 1乃 至図 1 9では、 板ばね部 8 2， 8 4， 8 6， 8 8が Z軸方向に湾曲して いないものとして示しているが、 板ばね部 8 2， 8 4， 8 6， 8 8は、 実際には、 図 4中の板ばね部 1 4， 1 6と同様に、 可動部が力を受けて いない状態において環境温度が所定温度である場合に、 + Z方向に湾曲 している。

前記第 1の実施の形態であるマイクロアクチユエータ 1が静電力のみ を駆動力とするように構成されていたのに対し、 本実施の形態であるマ イクロアクチユエータ 6 1は、 静電力及びローレンツ力の両方を駆動力 とするように構成されている。 また、 本実施の形態では、 マイクロァク チユエータ 6 1には、 被駆動体としての光学素子部として、 シャッタ 2 に代えて、 A u、 N i又はその他の金属等からなるミラー 6 2が設けら れている。

本実施の形態であるマイクロアクチユエータ 6 1は、 シリコン基板や ガラス基板等の基板 7 1 と、 脚部 7 2 , 7 3と、 Z軸方向から見た平面 視で + Y側において左右が反転した J字状に延びた 1本の帯板状の梁部 7 4と、 Z軸方向から見た平面視で一Y側において J字状に延びたもう 1本の帯板状の梁部 7 5と、 梁部 7 4 , 7 5の先端 （自由端） に設けら れそれらの間を機械的に接続する平面視で長方形状の接続部 7 6と、 梁 部 7 4を構成する梁構成部 （剛性部） 8 5及び梁部 7 5を構成する梁構 成部 8 9の固定端側同士を補強のために機械的に接続する接続部 7 7と. 固定電極 7 8と、 を備えている。

梁部 7 4の固定端 （+ Y側の + X方向の端部） は、 基板 7 1上のシリ コン酸化膜等の絶縁膜 7 9上に形成された A 1膜からなる配線パターン 8 0， 8 1 (図 1 0では省略） をそれぞれ介して基板 7 1から立ち上が る立ち上がり部を持つ 2つの個別脚部 7 2 a , 7 2 bからなる脚部 7 2 を介して、 基板 7 1に機械的に接続されている。 同様に、 梁部 7 5の固 定端 （一 Y側の + X方向の端部） は、 基板 7 1上の絶縁膜 7 9上に形成 された A 1膜からなる 2つの配線パターン （図示せず） をそれぞれ介し て基板 Ί 1から立ち上がる立ち上がり部を持つ 2つの個別脚部 7 3 a， 7 3 bからなる脚部 Ί 3を介して、基板 7 1に機械的に接続されている。 前述したように、 梁部 7 4， 7 5の自由端間が接続部 7 6で機械的に接 続され、 梁構成部 _{8 5} , 8 9の固定端側同士が接続部 7 7で機械的に接 続されている。 したがって、 本実施の形態では、 梁部 7 4 , 7 5及び接 続部 7 6 , 7 7が、 全体として、 片持ち梁構造を持つ可動部を構成して いる。 本実施の形態では、 2本の梁部 7 4， 7 5を用いることにより機 械的に安定した支持が可能となっている力 ^s、梁部の数は 1本でもよいし、 3本以上でもよい。 本実施の形態では、 基板 7 1、 固定電極 7 8及び絶 縁膜 7 9が、 固定部を構成している。

梁部 7 4は、 2つの板ばね部 8 2 , 8 4と、 板ばね部 8 2， 8 4間を 機械的に接続する接続部 8 3と、 梁構成部 （剛性部） 8 5とを有してい る。 板ばね部 8 2， 8 4は、 いずれも Z軸方向から見た平面視で X軸方 向に延びた帯板状に構成され、 Z軸方向 （基板 7 1側及びその反対側） に撓み得るようになつている。 梁構成部 8 5は、 帯板状に構成され、 図 1 0に示すように、 Z軸方向から見た平面視で、 主として X軸方向に延 ぴているものの、 一X側の位置で Y軸方向に折れ曲がつたような形状を 有している。 接続部 8 3及び梁構成部 8 5は、 Z軸方向 （基板 7 1側及 びその反対側） の橈み及びその他の方向の橈みに対して実質的に剛性を 有するように構成されている。

梁部 7 4の固定端側の板ばね部 8 2の + X方向の端部 （始点部） P 1 1が、 梁部 7 4の固定端となっており、 脚部 7 2に機械的に接続されて いる。 板ばね部 8 2の _ X方向の端部 （終点部） P 1 2が接続部 8 3に 機械的に接続されるとともに、 梁部 7 4の自由端側の板ばね部 8 4の一 X方向の端部（始点部） P 1 3が接続部 8 3に機械的に接続されている。 これにより、 2つの板ばね部 8 2， 8 4が接続部 8 3を介して機械的に 直列に接続されている。 板ばね部 8 4の + X方向の端部 （終点部） P 1 4は、 梁構成部 8 5の一 X方向の端部に機械的に接続されている。 梁構 成部 8 5の + X方向の端部が梁部 7 4の自由端となっている。

以上の説明からわかるように、 本実施の形態では、 板ばね部 8 2の始 点部 P 1 1から終点部 P 1 2 へ向かう向き （一 X方向） と、 板ばね部 8 4の始点部 P 1 3から終点部 P 1 4へ向かう向き （+ X方向） とが、 逆 になっている。 なお、 本実施の形態では、 図 1 1及び図 1 2に示すよう に、 板ばね部 8 2 ， 8 4を湾曲していない状態にしたときに、 板ばね部 8 2 ， 8 4が同一階層に位置している。

そして、 本実施の形態では、 図 1 0乃至図 1 2に示すように、 板ばね 部 8 2 ， 8 4を湾曲していない状態にしたときにおいて、板ばね部 8 2 ，

8 4の幅方向 （X軸方向） から見た場合の、 相対的に固定端側に接続さ れた板ばね部 8 2の始点部 P 1 1の位置と、 相対的に自由端側に接続さ れた板ばね部 8 4の終点部 P 1 4の位置とが、 実質的に同一となってい る。 本発明では、 これらの位置は必ずしも実質的に同一である必要はな いが、 より環境温度の影響を低減させるためには、 これらの位置を実質 的に同一にしておく ことが好ましい。

また、 本実施の形態では、 図 1 0乃至図 1 2に示すように、 板ばね部 8 2における始点部 P 1 1から終点部 P 1 2までの長さと、 板ばね部 8 4における始点部 P 1 3から終点部 P 1 4までの長さとが、 実質的に同 一となつている。 本発明では、 これらの長さは必ずしも実質的に同一で ある必要はないが、 より環境温度の影響を低減させるためには、 これら の長さを実質的に同一にしておく ことが好ましい。

板ばね部 8 2は、 下側の S i N膜 9 1 と中間の A 1膜 9 2 ， 9 3と上 側の保護膜としての S i N膜 9 4とが積層された 3層 （ただし、 A 1膜

9 2 ， 9 3間の隙間では 2層） の薄膜で、 板ばねとして作用するように 構成されている。 A 1膜 9 2と A 1膜 9 3とは、 同一階層に形成されて いるが、 図 1 0に示すように、 若千 Y軸方向に隙間をあけて形成され、 互いに電気的に分離されている。 これは、 A 1膜 9 2を静電力用の可動 電極への配線として用い、 A 1膜 9 3をローレンツ力用の電流経路を形 成するための配線として用いるためである。 静電力用の配線ではほとん ど電流を流さない一方、 ローレンツ力用の配線では比較的大きい電流を 流すため、 ローレンツ力用の配線の電気抵抗を低減するべく、 A 1膜 9 2は幅が狭く形成され、 A 1膜 9 3は幅が広く形成されている。

接続部 8 3は、 板ばね部 8 2からそのまま連続して延びた下側の S i N膜 9 1 と中間の A 1膜 9 2 , 9 3と上側の保護膜としての S i N膜 9 4とが積層された 3層 （ただし、 1膜9 2 , 9 3間の隙間では 2層） の薄膜で、 構成されている。 しかし、 接続部 8 3には、 その外周付近に 沿って、 Z軸方向から見た平面視で口の字状に立ち上がり部 8 3 aが形 成されており、 これによつて、 接続部 8 3が補強されて剛性を有してい る。

板ばね部 8 4は、 接続部 8 3からそのまま連続して延びた下側の S i N膜 9 1 と中間の A 1膜 9 2， 9 3と上側の保護膜としての S i N膜 9 4とが積層された 3層 （ただし、 1膜9 2 , 9 3間の隙間では 2層） の薄膜で、 板ばねとして作用するように構成されている。

梁構成部 8 5は、 板ばね部 8 4からそのまま連続して延びた下側の S i N膜 9 1 と中間の A 1膜 9 2 , 9 3 と上側の保護膜としての S i N膜 9 4とが積層された 3層 （ただし、 A 1膜 9 2， 9 3間の隙間では 2層） の薄膜で、 構成されている。 しかし、 後述する凸条部 9 9 , 1 0 0を形 成することによって、 梁構成部 8 5に前述した剛性を持たせている。 図 1 1及び図 1 2では、 板ばね部 8 2 , 8 4が Z軸方向に湾曲してい ないものとして示しているが、 板ばね部 8 2 , 8 4は、 実際には、 図 4 中の板ばね部 1 4 , 1 6と同様に、 駆動信号が供給されていない状態に おいて、 膜 9 1〜 9 4の応力によって、 上方 （基板 7 1 と反対側、 + Z 方向） に湾曲している。 このような湾曲状態は、 膜 9 1 , 9 2 , 9 4の 成膜条件を適宜設定することにより、 実現することができる。 本実施の形態では、 脚部 7 2は、 板ばね部 8 2を構成する S i N膜 9 1， 9 4及び A 1膜 9 2 , 9 3がそのまま連続して延びることによって 構成され、 2つの個別脚部 7 2 a , 7 2 bを有している。 脚部 7 2が 2 つの個別脚部 7 2 a , 7 2 bを有しているのは、 静電力用の配線とロー レンツ力用の配線とを分離して、 A 1膜 9 2と A 1膜 9 3とを基板 7 1 上の別々の配線パターン 8 0 , 8 1にそれぞれ電気的に接続させるため である。 A 1膜 9 2は、 個別脚部 7 2 aにおいて S i N膜 9 1に形成さ れた開口を介して配線パターン 8 0に電気的に接続されている。 A 1膜 9 3は、 個別脚部 7 2 bにおいて S i N膜 9 1に形成された開口を介し て配線パターン 8 1に電気的に接続されている。 なお、 脚部 7 2の上部 には、 脚部 7 2の強度を補強するために、 凸条部 1 0 1が Z方向から見 た平面視で個別脚部ケ 2 a， 7 2 bを一括して囲むように口の字状に形 成されている。

梁部 7 5及び脚部 7 3は、 前述した梁部 7 4及ぴ脚部 7 2とそれぞれ 全く同一の構造を有している。梁部 7 5を構成する板ばね部 8 6， 8 8、 接続部 8 7及び梁構成部 8 9は、 梁部 7 4を構成する板ばね部 8 2， 8 4、 接続部 8 3及び梁構成部 8 5にそれぞれ相当している。 脚部 7 3を 構成する個別脚部 7 3 a， 7 3 bは、 脚部 7 2を構成する個別脚部 7 2 a , 7 2 bにそれぞれ相当している。 また、 脚部 7 3の上部には、 前述 した凸条部 1 0 1に相当する凸条部 1 0 2が形成されている。

接続部 7 7は、 梁構成部 8 5 , 8 9からそのまま連続して延びた S i N膜 9 1， 9 4の 2層膜で構成されている。 接続部 7 7には、 梁構成部 8 5， 8 9力 らの A 1膜 9 2， 9 3は延びておらず、 接続部 7 7におい ては、 何ら電気的な接続は行われていない。

本実施の形態では、 梁構成部 8 5 , 8 9及び接続部 7 6， 7 7に一括 して剛性を付与するべく、 図 1 0中の破線で示すように、 平面視でこれ らの一括した領域の外周側において周回するように凸条部 9 9が形成さ れ、 前記一括した領域の内周側に周回するように凸条部 1 0 0が形成さ れている。 この凸条部 9 9， 1 0 0によって、 梁構成部 8 5， 8 9が補 強されて剛性を有している。 梁構成部 8 5， 8 9は、 駆動信号の供給の 有無に拘わらず Z軸方向に実質的に湾曲しておらず、 前述した剛性を持 つことにより、 膜 9 ：!〜 9 4の応力により湾曲することがなく常に平板 状の状態を維持する。

接続部 7 6は、 梁構成部 8 5， 8 9を構成する S i N膜 9 1， 9 4及 ぴ A 1膜 9 2， 9 3がそのまま連続して延びることによって構成されて いる。 接続部 7 6には、 前記ミラー 6 2が設けられている。

接続部 7 6において、 A 1膜 9 2と A 1膜 9 3とは図 1 0に示すよう に分離されており、 接続部 7 6における A 1膜 9 2の部分が静電力用の 可動電極として兼用されている。 この可動電極に対向する基板 7 1上の 領域には、 A 1膜からなる静電力用の固定電極 7 8が形成されている。 図面には示していないが、 固定電極 7 8を構成する A 1膜は配線パター ンとしても延びており、 前記配線パターン 8 0と共に利用することによ つて、 固定電極 7 8と可動電極として兼用された接続部 Ί 6における A 1膜 9 2との間に電圧を、 静電力用駆動信号として印加できるようにな つている。

一方、 前述した説明からわかるように、 A 1膜 9 3によって、 脚部 7 2の個別脚部 7 2 b下の配線パターン 8 1から、 板ばね部 8 2→接続部 8 3→板ばね部 8 4→梁構成部 8 5→接続部 7 6→梁構成部 8 9→板ば ね部 8 8→接続部 8 7→板ばね部 8 6を経て、 脚部 7 3の個別脚部 7 3 b下の配線パターン （図示せず） へ至る、 電流経路が構成されている。 この電流経路のうち、接続部 Ί 6における Y軸方向に沿った電流経路（電 流方向一 Y方向） が、 X軸方向の磁界内に置かれたときに、 基板 7 1側 ( _ Z方向） へ向かうローレンツ力を発生させる部分となっている。 し たがって、 永久磁石等 （図示せず） を用いて X軸方向の磁界内に置き、 前記電流経路へ電流 （ローレンツ力用駆動信号） を流すと、 接続部 7 6 における A 1膜 9 3にローレンツ力 （駆動力） がー Z方向へ作用する。

と ころで、 本実施の形態では、 梁構成部 8 5 , 8 9が、 図 1 0に示す ように、 Z軸方向から見た平面視でー X側の位置で Y軸方向に折れ曲が つたような形状を有し、 これにより、 梁部 7 4， 7 5の途中を Y軸方向 に折れ曲がつたような形状にしているため、 図 2 0に示すように、 複数 のマイクロアクチユエータ 6 1を基板 7 1上に 2次元状に配置する場合- その配置密度を高めることができるようになつている。 もっとも、 本発 明では、 基板上に搭載するマイクロアクチユエ一タの数は 1つ以上の任 意の数でよい。 図 2 0は、 複数のマイク口ァクチユエータ 6 1の配置例 を模式的に示す概略平面図である。

なお、 本実施の形態では、 可動部及ぴ脚部の表面に全体に渡って、 保 護膜としての S i N膜 9 4が形成されているが、 この S i N膜 9 4は形 成しなくてもよレ、。 ただし、 この場合、 1膜9 2， 9 3の電気的な絶 縁を確保するため、 ミラー 2の下部には S i N膜 9 4を残しておく。 な お、 前述した第 1の実施の形態においても、 S i N膜 9 4に相当する保 護膜を形成しておいてもよい。

本実施の形態であるマイクロアクチユエータ 6 1も、 前記第 1の実施 の形態であるマイクロアクチユエータ 1 と同様の製造方法により、 製造 することができる。

本実施の形態によれば、 ローレンツ力と静電力の両方を駆動力として 用いることが可能である。 例えば、 ローレンツ力のみまたはローレンツ 力と静電力の両方で接続部 7 6を基板 7 1側へ押し下げ、 接続部 7 6が 基板 7 1に当接するかあるいはその手前の設定位置まで達したら、 ロー レンツ力を切り静電力だけで、 接続部 7 6を基板 7 1に当接した状態に 保持することができる。

本実施の形態では、 前述したように、 梁部 7 4について、 板ばね部 8 2 と板ばね部 8 4 とは、 （ a )始点部から終点部へ向かう向きが互いに逆 向きであり、 （b )両方とも S i N膜と A 1膜と S i N膜の 3重膜である ことから、 温度変化に対する湾曲方向及び湾曲の度合いが互いに同じで あり、 （ c ) 板ばね部 8 2 , 8 4を湾曲していない状態にしたときにおい て、 板ばね部 8 2， 8 4の幅方向 （X軸方向） から見た場合の、 板ばね 部 8 2の始点部 P 1 1 の位置と板ばね部 8 4の終点部 P 1 4の位置とが 同一であり、 （ d )板ばね部 8 2の始点部 P 1 1から終点部 P 1 2までの 長さと板ばね部 8 4の始点部 P 1 3から終点部 P 1 4までの長さとが同 一である。 これらの点は、 梁部 7 5についても同様である。

したがって、 本実施の形態によれば、 環境温度が変化しても、 梁部 7 4 , 7 5の自由端側の位置 （すなわち、 接続部 7 6及びミラー 6 2の位 置） は、 変動しない。 このため、 本実施の形態によれば、 前記第 1の実 施の形態と同様に、 特別な温度調節器を用いなくても、 環境温度の変化 による被駆動体であるミラー 6 2の変動を防止することができる。なお、 前述した （ a ) 〜 （ d ) の条件を全て満たすことが理想的であるが、 （ a ) の条件を満たせば、 必ずしも他の条件を満たさなくてもよい。

[第 4の実施の形態]

図 2 1及び図 2 2は、 それぞれ本発明の第 4の実施の形態である光ス ィツチを模式的に示す概略断面図である。 図 2 '1は駆動信号が供給され ていない状態、 図 2 2は駆動信号が供給されている状態を示している。 なお、 図 2 1及び図 2 2において、 マイクロアクチユエータ 6 1の構造 は大幅に簡略化して示しており、 例えば、 本来現れるべき接続部 8 3等 の図示を省略している。 図 2 3は、 図 2 1及ぴ図 2 2中の光導波路基板

1 9 0を模式的に示す概略斜視図である。

本実施の形態である光スィツチは、 前記第 3の実施の形態である図 1

0乃至図 1 9に示すマイクロアクチユエータ 6 1及びこれに搭載された ミラー 6 2と、 光導波路基板 1 9 0とを備えている。 図面には示してい ないが、 前述した磁界を発生させるための永久磁石が、 例えば光導波路 基板 1 9 0上に設けられている。

本実施の形態では、 光導波路基板 1 9 0は、 図 2 3に示すように、 切 り替えるべき光を伝搬する 4本の光導波路 1 9 ；!〜 1 9 4を有している ₍ 光導波路基板 1 9 0は中央部に例えば幅数十 μ m程度の溝 1 9 6を有し. 溝 1 9 6の側面に光導波路 1 9 1〜： 1 9 4の端面 1 9 1 a , 1 9 2 a ,

1 9 3 b , 1 9 4 bが露出されている。 端面 1 9 1 a と端面 1 9 2 a と の間隔、 及び、 端面 1 9 3 b と端面 1 9 4 b との間隔は、 図 2 1及ぴ図

2 2に示すように、 ミラー 6 2の反射面で覆うことのできる間隔に設計 されている。

図 2 1及ぴ図 2 2に示すように、 光導波路基板 1 9 0が、 マイクロア クチユエータ 6 1の基板 7 1上に設置され、 導波路基板 1 9 0と基板 7 1 との間の空間及びこれに連通する溝 1 9 6内の空間内に、 屈折率調整 液 2 0 2が封入されている。 もっとも、 屈折率調整液 2 0 2は必ずしも 封入しなくてもよい。 なお、 基板 7 1 と光導波路基板 1 9 0とは、 ミラ 一 6 2が溝 1 9 6内に挿入できるように位置合わせされている。

図 2 2は、マイクロアクチユエータ 6 1の固定電極 7 8と可動電極（接 続部 7 6における A 1膜 9 2の部分であり、 図 2 1及び図 2 2では図示 せず。） との間に電圧を印加して、 固定電極 7 8と可動電極との間の静電 力により ミラー 6 2が下側に保持されている状態を示している。 この状 態では、 例えば、 前述したローレンツ力用電流経路には電流を流さずに ローレンツ力が切られている。 この状態では、 図 2 2に示すように、 ミ ラー 6 2が光導波路 1 9 3 , 1 9 4の端面 1 9 3 b， 1 9 .4わより下側 に位置する。 よって、 例えば、 光導波路 1 9 3の端面 1 9 3 aから光を 入射した場合、 光導波路 1 9 3を伝搬した光は、 端面 1 9 3 bから出射 され、 そのまま対向する光導波路 1 9 2の端面 1 9 2 aに入射し、 光導 波路 1 9 2を伝搬して端面 1 9 2 bから出射される。 また、 例えば、 光 導波路 1 9 1 の端面 1 9 1 bから光を入射した場合、 光導波路 1 9 1を 伝搬した光は、 端面 1 9 1 aから出射され、 そのまま対向する光導波路 1 9 4の端面 1 9 4 bに入射し、 光導波路 1 9 4を伝搬して端面 1 9 4 aから出射される。

一方、 マイクロアクチユエータ 6 1の固定電極 7 8と可動電極との間 に電圧を印加していないとともに、 ローレンツ力用電流経路に電流が流 されていない状態では、 図 2 1に示すように、 ミラー 6 2が光導波路 1 9 3 , 1 9 4の端面 1 9 3 b , 1 9 4 bを覆うように位置する。 よって、 例えば、 光導波路 1 9 3の端面 1 9 3 aから光を入射した場合、 光導波 路 1 9 3を伝搬した光は、 端面 1 9 3 bから出射され、 ミラー 6 2で反 射されて、 光導波路 1 9 4の端面 1 9 4 bに入射し、 光導波路 1 9 4を 伝搬して端面 1 9 4 aから出射される。 また、 例えば、 光導波路 1 9 1 の端面 1 9 1 bから光を入射した場合、光導波路 1 9 1を伝搬した光は、 端面 1 9 1 aから出射され、 ミラー 6 2で反射されて、 光導波路 1 9 2 の端面 1 9 2 aに入射し、 光導波路 1 9 2を伝搬して端面 1 9 2 bから 出射される。

なお、 図 2 1に示す状態から図 2 2に示す状態に切り替える際には、 例えば、 マイクロアクチユエータ 6 1の固定電極 7 8と可動電極との間 に電圧を印加するとともに、 ローレンツ力用電流経路に下向きのローレ ンッカを生じさせる電流を流せばよい。 また、 図 2 2に示す状態から図 2 1に示す状態に切り替える際には、 静電力用電圧及びローレンツ力用 電流を遮断すればよい。

本実施の形態では、 前記第 3の実施の形態であるマイクロアクチユエ ータ 6 1が用いられているので、 特別な温度調節器を用いなくても、 環 境温度の変化によるミラー 6 2の変動が低減される。 したがって、 本実 施の形態によれば、 環境温度が変化しても、 例えば、 図 2 1に示すよう な光路切替状態において、 ミラー 6 2が光導波路 1 9 3 ， 1 9 4の端面 1 9 3 b , 1 9 4 bを完全に覆うことができないよ うな事態を防止する ことができ、 ひいては、 端面 1 9 3 bから端面 1 9 2 a へ向力、う漏れ光 や端面 1 9 1 aから端面 1 9 4 b へ向かう漏れ光が生ずるのを防止する ことができる。

本実施の形態は、 光導波路基板 1 9 0における光導波路の交差点が一 つであり、 これに応じて、 ミラー 6 2が 1つでマイクロアクチユエータ が 1つの場合の例であった。 しかしながら、 例えば、 光導波路基板 1 9 0において光導波路を 2次元マ ト リ クス状に形成することにより、 光導 波路の交差点を 2次元マ トリタス状に配置し、 これに応じて、 基板 7 1 上に複数のマイクロアクチユエータを 2次元状に配置し、 光導波路の各 交差点に位置するミラー 6 2を個々のマイクロアクチユエータで駆動す るように構成してもよい。

なお、 第 3の本実施の形態であるマイクロアクチユエータ 6 1は、 ミ ラー 6 2に代えてシャツタを搭載すれば、 前述した第 2の実施の形態で ある可変光減衰器において、 マイクロアクチユエータ 1に代えて用いる ことができる。 [第 5の実施の形態]

図 2 4は、 本発明の第 5の実施の形態であるマイクロアクチユエータ 1 1 1及びこれにより駆動されるシャツタ 1 1 2の、 2階建て構造の 2 階部分を模式的に示す概略平面図である。 図 2 5は、 その 1階部分を模 式的に示す概略平面図である。 図 24では、 本来実線で書くべき凸条部

1 5 2 , 1 5 3のラインを破線で示し、 A 1膜 1 4 4にハツチングを付 している。 図 2 5では、 A 1膜 1 4 2にハッチングを付し、 また、 接続 基部 1 3 3 a , 1 3 7 aにおける接続脚部 1 3 3 b , 1 3 7 b とのコン タク ト領域を、破線にて接続脚部 1 3 3 b， 1 3 7 b として示している。 図 2 6は、 図 2 4及び図 2 5中の X 4 1 - X 4 2線に沿った概略断面図 である。 図面には示していないが、 図 2 4及び図 2 5中の X 4 9— X 5 0線に沿った概略断面図は図 2 6 と同様となる。 図 2 7は、 図 2 4中の X 4 3 - X 4 4線に沿った概略断面図である。図面には示していないが、 図 2 4中の X 4 7— X 4 8線に沿った概略断面図は図 2 7と同様となる _c 図 2 8は、 図 2 4中の X 4 5—X 4 6線に沿った概略断面図である。 図

2 9は、 図 2 4中の Y 4 1 - Y 4 2線に沿つた概略断面図である。 図 3 0は、 図 2 4中の Y 4 3— Y 4 4線に沿った概略断面図である。 図 3 1 は、図 2 4中の Y 4 5一 Y 4 6線に沿った概略断面図である。図 3 2は、 図 2 4及ぴ図 2 5中の Y 4 7 - Y 4 8線に沿った概略断面図である。 な お、 図 2 6乃至図 3 2では、 板ばね部 1 3 2 , 1 3 4 , 1 3 6 , 1 3 8 が Z軸方向に湾曲していないものとして示している力 S、板ばね部 1 3 2， 1 3 4 , 1 3 6， 1 3 8は、 実際には、 図 4中の板ばね部 1 4， 1 6と 同様に、 可動部が力を受けていない状態において環境温度が所定温度で ある場合に、 + Z方向に湾曲している。

前記第 3の実施の形態であるマイクロアクチユエータ 6 1では、 板ば ね部 8 2及ぴ板ばね部 8 4が X軸方向にずれていて同一階層に位置して おり、 板ばね部 8 6 , 8 8についても同様であった。 これに対し、 本実 施の形態では、板ばね部 8 2, 8 4にそれぞれ相当する板ばね部 1 3 2 , 1 3 4は、 Z軸方向から見たときに重なるように配置されて、 板ばね部 1 3 2 , 1 3 4 , 1 3 6 ， 1 3 8を湾曲していない状態にしたときに異 なる階層に位置するように配置されており、 板ばね部 8 6 , 8 8にそれ ぞれ相当する板ばね部 1 3 6 , 1 3 8についても同様である。

また、 前記第 3の実施の形態であるマイクロアクチユエータ 6 1が静 電力及びロー レンツ力の両方を駆動力とするように構成されていたのに 対し、 本実施の形態であるマイクロアクチユエータ 1 1 1は、 ロー レン ッカのみを駆動力とするように構成されている。

さらに、 本実施の形態では、 マイクロアクチユエータ 6 1には、 被駆 動体としての光学素子部と して、 ミラー 6 2に代えて、 A l 、 A u 、 N i又はその他の金属あるいは不透明の膜からなるシャッタ （遮光部材） 1 1 2が設けられている。 勿論、 ミラーをシャツタと して用いることが できることは言うまでもない。

さらにまた、 前記第 3の実施の形態であるマイクロアクチユエータ 6 1では、 各部が基本的に下側の S i N膜、 中間の A 1膜及ぴ上側の S i N膜で構成されていたのに対し、 本実施の形態であるマイクロアクチュ エータ 1 1 1では、 各部が下側の S i N膜及び上側の A 1膜で構成され ている。 勿論、 本実施の形態において、 前記第 3の実施の形態と同様の 3層構造を採用することも可能である。

以下の説明からわかるように、 以上の述べた点以外は、 本実施の形態 も前記第 3の実施の形態と基本的に類似している。

本実施の形態であるマイクロアクチユエータ 1 1 1は、 シリ コン基板 やガラス基板等の基板 1 2 1 と、 脚部 1 2 2 ， 1 2 3 と、 Z軸方向から 見た平面視で + Y側において 1階部分で X軸方向に延びるとともに 2階 部分で主と して X軸方向に延びた全体と して 1本の梁部 1 2 4と、 Z軸 方向から見た平面視で一Y側において 1階部分で X軸方向に延びると と もに 2階部分で主として X軸方向に延びた全体として 1本の梁部 1 2 5 と、 梁部 1 2 4， 1 2 5の先端 （自由端、 2階部分の + X方向の端部） に設けられそれらの間を機械的に接続する平面視で長方形状の接続部 1 2 6と、 梁部 1 2 4を構成する梁構成部 （剛性部） .1 3 5及び梁部 1 2 5を構成する梁構成部 1 3 9の固定端側同士を補強のために機械的に接 続する接続部 1 2 7と、 を備えている。

梁部 1 2 4の固定端 （ 1階部分の一 X方向の端部） は、 基板 1 2 1上 のシリコン酸化膜等の絶縁膜 1 2 9上に形成された A 1膜からなる配線 パターン 1 3 0 (図 2 4及ぴ図 2 5では省略） を介して基板 1 2 1から 立ち上がる立ち上がり部を持つ脚部 1 2 2を介して、 基板 1 2 1に機械 的に接続されている。 同様に、 梁部 1 2 5の固定端 （ 1階部分の一 X方 向の端部） は、 基板 1 2 1上の絶縁膜 1 2 9上に形成された A 1膜から なる配線パターン （図示せず） を介して基板 1 2 1から立ち上がる立ち 上がり部を持つ脚部 1 2 3を介して、 基板 1 2 1に機械的に接続されて いる。 前述したように、 梁部 1 24 , 1 2 5の自由端間が接続部 1 2 6 で機械的に接続され、 梁構成部 1 3 5 , 1 3 9の固定端側同士が接続部 1 2 7で機械的に接続されている。 したがって、 本実施の形態では、 梁 部 1 24， 1 2 5及び接続部 1 2 6， 1 2 7が、 全体として、 片持ち梁 構造を持つ可動部を構成している。 本実施の形態では、 2本の梁部 1 2 4， 1 2 5を用いることにより機械的に安定した支持が可能となってい るが、 梁部の数は 1本でもよいし、 3本以上でもよい。 本実施の形態で は、 基板 1 2 1及び絶縁膜 1 2 9が、 固定部を構成している。

梁部 1 2 4は、 2つの板ばね部 1 3 2， 1 3 4と、 接続基部 1 3 3 a 及び接続脚部 1 3 3 bからなり板ばね部 1 3 2， 1 3 4間を機械的に接 続する接続部 1 3 3と、 梁構成部 （剛性部） 1 3 5 とを有している。 板 ばね部 1 3 2 , 1 3 4は、 いずれも Z軸方向から見た平面視で X軸方向 に延びた帯板状に構成され、 Z軸方向 （基板 1 2 1側及びその反対側） に橈み.得るようになつている。 板ばね部 1 3 2と板ばね部 1 3 4とは、 Z軸方向から見たときに重なっている。 梁構成部 1 3 5は、 帯板状に構 成され、 図 2 4に示すように、 Z軸方向から見た平面視で、 主として X 軸方向に延びているものの、 一 X側の位置で Y軸方向に折れ曲がつたよ うな形状を有している。 接続部 1 3 3は、 板ばね部 1 3 2側に設けられ た接続基部 1 3 3 a と、 板ばね部 1 3 4側に設けられ脚部 1 2 2と同様 に立ち上がり部を持つ接続脚部 1 3 3 bと、 から構成され、 実質的に剛 性を有するように構成されている。 梁構成部 1 3 5は、 Z軸方向 （基板 1 2 1側及びその反対側） の橈み及ぴその他の方向の橈みに対して実質 的に剛性を有するように構成されている。

梁部 1 24の固定端側の板ばね部 1 3 2の + X方向の端部 （始点部） P 2 1が、 梁部 1 2 4の固定端となっており、 脚部 1 2 2に機械的に接 続されている。 板ばね部 1 3 2の一 X方向の端部 （終点部） P 2 2が接 続部 1 3 3に機械的に接続されるとともに、 梁部 1 2 4の自由端側の板 ばね部 1 3 4の _X方向の端部 （始点部） P 2 3が接続部 1 3 3に機械 的に接続されている。 これにより、 2つの板ばね部 1 3 2 , 1 3 4が接 続部 1 3 3を介して機械的に直列に接続されている。 板ばね部 1 3 4の + X方向の端部 （終点部） P 2 4は、 梁構成部 1 3 5の _X方向の端部 に機械的に接続されている。 梁構成部 1 3 5の + X方向の端部が梁部 1 2 4の自由端となっている。

以上の説明からわかるように、 本実施の形態では、 板ばね部 1 3 2の 始点部 P 2 1から終点部 P 2 2へ向かう向き （一 X方向） と、 板ばね部 1 3 4の始点部 P 2 3から終点部 P 2 4へ向かう向き（+X方向）とが、 逆になつている。 なお、 本実施の形態では、 図 2 6に示すように、 板ば ね部 1 3 2 , 1 3 4を湾曲していない状態にしたときに、 板ばね部 1 3 2， 1 3 4は異なる階層に位置している。

そして、 本実施の形態では、 図 2 4乃至図 2 8に示すように、 板ばね 部 1 3 2 , 1 3 4を湾曲していない状態にしたときにおいて、 板ばね部 1 3 2， 1 3 4の幅方向及び長さ方向に対して垂直な方向 （Z軸方向） から見た場合の、 相対的に固定端側に接続された板ばね部 1 3 2の始点 部 P 2 1の位置と、 相対的に自由端側に接続された板ばね部 1 3 4の終 点部 P 2 4の位置とが、 実質的に同一となっている。 本発明では、 これ らの位置は必ずしも実質的に同一である必要はないが、 より環境温度の 影響を低減させるためには、 これらの位置を実質的に同一に,しておくこ とが好ましい。

また、 本実施の形態では、 図 2 4乃至図 2 8に示すように、 板ばね部 1 3 2における始点部 P 2 1から終点部 P 2 2までの長さと、 板ばね部 1 3 4における始点部 P 2 3から終点部 P 2 4までの長さとが、 実質的 に同一となっている。 本発明では、 これらの長さは必ずしも実質的に同 一である必要はないが、 より環境温度の影響を低減させるためには、 こ れらの長さを実質的に同一にしておくことが好ましい。

板ばね部 1 3 2は、 下側の S i N膜 1 4 1 と上側の A 1膜 1 4 2とが 積層された 2層の薄膜で、板ばねとして作用するように構成されている。 接続部 1 3 3を構成する接続基部 1 3 3 aは、 板ばね部 1 3 2からそ のまま連続して延びた下側の S i N膜 1 4 1 と上側の A 1膜 1 4 2とが 積層された 2層薄膜で、 構成されている。 しかし、 接続基部 1 3 3 aに は、 その外周付近に沿って、 Z軸方向から見た平面視で口の字状に立ち 上がり部 1 5 0が形成されており、 これによつて、 接続基部 1 3 3 aが 補強されて剛性を有している。

接続部 1 3 3を構成する接続脚部 1 3 3 bは、 下側の S i N膜 1 4 3 と上側の A 1膜 1 4 4とが積層された 2層薄膜で、 接続基部 1 3 3 aか ら立ち上がるように構成されている。 A 1.膜 1 4 4は、 接続脚部 1 3 3 bにおいて S i N膜 1 4 3に形成された開口を介して A 1膜 1 4 2に電 気的に接続されている。 なお、 接続脚部 1 3 3 bの上部には、 接続脚部 1 3 3 bの強度を補強するために、 凸条部 1 5 1が Z方向から見た平面 視で接続脚部 1 3 3 bを囲むように口の字状に形成されている。

板ばね部 1 3 4は、 接続脚部 1 3 3 bからそのまま連続して延びた下 側の S i N膜 1 4 3と上側の A 1膜 1 44とが積層された 2層の薄膜で. 板ばねとして作用するように構成されている。

梁構成部 1 3 5は、 板ばね部 1 3 4からそのまま連続して延びた下側 の S i N膜 1 4 3と上側の A 1膜 1 4 4とが積層された 2層の薄膜で、 構成されている。 しかし、 後述する凸条部 1 5 2， 1 5 3を形成するこ とによって、 梁構成部 1 3 5に前述した剛性を持たせている。

図 2 6では、 板ばね部 1 3 2 , 1 3 4が Z軸方向に湾曲していないも のとして示しているが、 板ばね部 1 3 2 , 1 3 4は、 実際には、 図 4中 の板ばね部 1 4， 1 6と同様に、 駆動信号が供給されていない状態にお いて、 膜 1 4 1〜 1 44の応力によって、 上方 （基板 1 2 1 と反対側、 + Z方向） に湾曲している。 このような湾曲状態は、 膜 1 4 1， 1 4 2 の成膜条件及び膜 1 4 3 , 1 4 4の成膜条件を適宜設定することにより、 実現することができる。 '

本実施の形態では、 脚部 1 2 2は、 板ばね部 1 3 2を構成する S i N 膜 1 4 1及び A 1膜 1 4 2がそのまま連続して延びることによって構成 されている。 A 1膜 1 4 2は、 脚部 1 2 2において S i N膜 1 4 1に形 成された開口を介して配線パターン 1 3 0に電気的に接続されている。 なお、 脚部 1 3 2の上部には、 脚部 1 2 2の強度を補強するために、 ώ 条部 1 5 4が Ζ方向から見た平面視で脚部 1 2 2を一括して囲むように 口の字状に形成されている。 梁部 1 2 5及び脚部 1 2 3は、 前述した梁部 1 2 4及ぴ脚部 1 2 2と それぞれ全く同一の構造を有している。 梁部 1 2 5を構成する板ばね部 1 3 6 , 1 3 8、 接続部 1 3 7及び粱構成部 1 3 9は、 梁部 1 2 4を構 成する板ばね部 1 3 2， 1 3 4、 接続部 1 3 3及ぴ梁構成部 1 3 5にそ れぞれ相当している。 接続部 1 3 7を構成する接続基部 1 3 7 a及び接 続脚部 1 3 7 bは、 接続部 1 3 3を構成する接続基部 1 3 3 a及ぴ接続 脚部 1 3 3 bにそれぞれ相当している。 接続基部 1 3 7 aには、 前述し た立ち上がり部 1 5 0に相当する立ち上がり咅 1 4 9が形成されている _c 接続脚部 1 3 7 bの上部には、 前述した凸条部 1 5 1に相当する凸条部 1 5 6が形成されている。 また、 脚部 1 2 3の上部には、 前述した凸条 部 1 5 4に相当する凸条部 1 5 5が形成されている。

接続部 1 2 7は、 梁構成部 1 3 5， 1 3 9からそのまま連続して延び た S i N膜 1 4 3の単層膜で構成されている。 接続部 1 2 7には、 梁構 成部 1 3 5 , 1 3 9力ゝらの A 1膜 1 4 4は延びておらず、 接続部 1 2 7 においては、 何ら電気的な接続は行われていない。

本実施の形態では、 梁構成部 1 3 5， 1 3 9及び接続部 1 2 6， 1 2 7に一括して剛性を付与するべく、 図 2 4中の破線で示すように、 平面 視でこれらの一括した領域の外周側において周回するように凸条部 1 5 2が形成され、 前記一括した領域の内周側に周回するように凸条部 1 5 3が形成されている。 この凸条部 1 5 2， 1 5 3によって、 梁構成部 1 3 5， 1 3 9が補強されて剛性を有している。 梁構成部 1 3 5 , 1 3 9 は、 駆動信号の供給の有無に拘わらず Z軸方向に実質的に湾曲しておら ず、 前述した剛性を持つことにより、 膜 1 4 3， 1 4 4の応力により湾 曲することがなく常に平板状の状態を維持する。

接続部 1 2 6は、 梁構成部 1 3 5 , 1 3 9を構成する S i N膜 1 4 3 及び A 1膜 1 4 4がそのまま連続して延びることによって構成されてい る。 接続部 1 2 6には、 前記シャッタ 1 1 2が設けられている。

前述した説明からわかるように、 A 1膜 1 4 2 , 1 4 4によって、 脚 部 1 2 2下の配線パターン 1 3 0から、 板ばね部 1 3 2→接続部 1 3 3 の接続基部 1 3 3 a→接続部 1 3 3の接続脚部 1 3 3 b→板ばね部 1 3 4→梁構成部 1 3 5→接続部 1 2 6→梁構成部 1 3 9→板ばね部 1 3 8 →接続部 1 3 7の接続脚部 1 3 7 b→接続部 1 3 7の接続基部 1 3 7 a →板ばね部 1 3 6を経て、 脚部 1 2 3の下の配線パターン （図示せず） へ至る、 電流経路が構成されている。 この電流経路のうち、 接続部 1 2 6における Y軸方向に沿った電流経路 （電流方向一 Y方向） 力 X軸方 向の磁界内に置かれたときに、 基板 1 2 1側 （_ Z方向） へ向かう ロー レンツ力を発生させる部分となっている。 したがって、 永久磁石等 （図 示せず） を用いて X軸方向の磁界内に置き、 前記電流経路へ電流 （ロー レンツ力用駆動信号） を流すと、 接続部 1 2 6における A 1膜 1 4 4に ローレンツ力 （駆動力） がー Z方向へ作用する。

ところで、 本実施の形態では、 梁構成部 1 3 5， 1 3 9が、 図 2 4に 示すように、 Z軸方向から見た平面視でー X側の位置で Y軸方向に折れ 曲がったような形状を有し、 これにより、 梁部 1 2 4 , 1 2 5の途中を Y軸方向に折れ曲がつたような形状にしているため、 複数のマイクロア クチユエータ 1 1 1 を基板 1 2 1上に 2次元状に配置する場合、 その配 置密度を高めることができるようになつている。もっとも、本発明では、 基板 1 2 1上に搭載するマイクロアクチユエ一タの数は 1つ以上の任意 の数でよレ、。

本実施の形態であるマイクロアクチユエータ 1 1 1 も、 前記第 1の実 施の形態であるマイクロアクチユエータ 1 と同様の製造方法により、 製 造することができる。 本実施の形態のような 2階建て構造は、 犠牲層の 層数を適宜増やすことで製造することができる。 本実施の形態では、 前記電流経路に下向きのローレンツ力を生じさせ るローレンツ力用電流を流すと、 板ばね部 1 3 2 , 1 3 4 , 1 3 6， 1 3 8のパネ力に抗して、接続部 1 2 6が基板 1 2 1側へ引き寄せられて、 それに伴い板ばね部 1 3 2， 1 3 4 , 1 3 6 , 1 3 8が変形する。 そし て、 シャツタ 1 1 2は、 このローレンツ力と板ばね部 1 3 2 , 1 3 4 , 1 3 6 , 1 3 8のパネ力とが釣り合った位置で停止する。 したがって、 駆動信号と してのローレンツ力用電流の大きさを変えてローレンツ力の 大きさを変えることで、 シャツタ 1 1 2の位置を連続的に変えることが できる。

本実施の形態では、 前述したように、 梁部 1 2 4について、 板ばね部 1 3 2 と板ばね部 1 3 4 とは、 （ a )始点部から終点部へ向かう向きが互 いに逆向きであり、 （b)両方とも S i N膜と A 1膜との 2重膜であるこ とから、 温度変化に対する湾曲方向及び湾曲の度合いが互いに同じであ り、 （ c )板ばね部 1 3 2 , 1 3 4を湾曲していない状態にしたときにお いて、.板ばね部 1 3 2 , 1 3 4の幅方向及び長さ方向に対して垂直な方 向 （Z軸方向） から見た場合の、 板ばね部 1 3 2の始点部 P 2 1の位置 と板ばね部 1 3 4の終点部 P 2 4の位置とが同一であり、 （ d )板ばね部 1 3 2の始点部 P 2 1カゝら終点部 P 2 2までの長さと板ばね部 1 3 4の 始点部 P 2 3から終点部 P 24までの長さとが同一である。 これらの点 は、 梁部 1 2 5についても同様である。

したがって、 本実施の形態によれば、 環境温度が変化しても、 梁部 1 2 4 , 1 2 5の自由端側の位置 （すなわち、 接続部 1 2 6及びシャツタ 1 1 2の位置） は、 実質的に変動しない。 このため、 本実施の形態によ れば、 前記第 3の実施の形態と同様に、 特別な温度調節器を用いなくて も、 環境温度の変化である被駆動体であるシャツタ 1 1 2の変動を防止 することができる。 なお、 前述した （ a ) 〜 （ d) の条件を全て満たす ことが理想的であるが、 （ a ) の条件を満たせば、必ずしも他の条件を満 たさなくてもよい。

また、 特に図 2 6からわかるように、 本実施の形態では、 接続部 1 2 6が基板 1 2 1側へ下がった場合に、 接続部 1 2 6が基板 1 2 1側に当 接する前に、 梁構成部 1 3 5が脚部 1 2 2の上側の凸条部 1 5 4 と当た るとともに、 梁構成部 1 3 9が脚部 1 2 3の上側の凸条部 1 5 5 と当た るため、 接続部 1 2 6が基板 1 2 1側の上面とくつつく ことがない。 し たがって、 接続部 1 2 6が基板 1 2 1側の上面とはりついて離れなくな つてしまう ような事態が生ずるおそれがない。

シャツタ 1 1 2を搭載した本実施の形態であるマイクロアクチユエ一 タ 1 1 1は、 前述した第 2の実施の形態である可変光減衰器において、 マイクロアクチユエータ 1に代えて用いることができる。 また、 本実施 の形態であるマイク口ァクチユエータ 1 1 1は、 シャツタ 1 1 2に代え てミラーを搭載すれば、 前述した第 4の実施の形態である光スィツチに おいて、 マイクロアクチユエータ 6 1に代えて用いることができる。 こ れらの点は、 後述する第 6の実施の形態であるマイクロアクチユエータ 1 6 1についても、 同様である。

[第 6の実施の形態]

図 3 3は、 本発明の第 6の実施の形態であるマイクロアクチユエータ 1 6 1を模式的に示す概略断面図であり、図 2 6に対応している。なお、 図 3 3では、 板ばね部 1 3 2 , 1 3 4， 1 7 1 , 1 7 2が Z軸方向に湾 曲していないものと して示しているが、 板ばね部 1 3 2 , 1 3 4 , 1 7 1， 1 7 2は、 実際には、 図 4中の板ばね部 1 4 , 1 6 と同様に、 可動 部が力を受けていない状態において環境温度が所定温度である場合に、 + Z方向に湾曲している。 図 3 3において、 図 2 4乃至図 3 2中の要素と同一又は対応する要素 には同一符号を付し、 その重複する説明は省略する。 本実施の形態であ るマイクロアクチユエータ 1 6 1が前記第 5の実施の形態であるマイク ロアクチユエータ 1 1 1 と異なる所は、 以下に説明する点のみである。 本実施の形態では、 図 3 3に示すように、 梁部 1 2 4において、 固定 端側の板ばね部 1 3 2の終点部 P 2 2と自由端側の板ばね部 1 3 4の始 点部 P 2 3 との間に、 追加した 2つの板ばね部 1 7 1， 1 7 2が機械的 に直列に接続されている。 すなわち、 板ばね部 1 3 2の終点部 P 2 2 に接続部 1 7 3を介して板ばね部 1 7 1の一X方向の端部 （始点部） P 3 1が機械的に接続され、 板ばね部 1 7 1の + X方向の端部 （終点部） P 3 2に接続部 1 7 4を介して板ばね部 1 7 2の + X方向の端部 （始点 部） P 3 3が機械的に接続され、 板ばね部 1 7 2の一 X方向の端部 （終 点部） P 3 4が接続部 1 7 5を介して板ばね部 1 3 4の始点部に機械的 に接続されている。

板ばね部 1 7 1は、 板ばね部 1 3 2， 1 3 4と同様に、 下側の S i N 膜 1 8 1 と上側の A 1膜 1 8 2とが積層された 2層の薄膜で構成されて いる。 同様に、 板ばね部 1 7 2は、 下側の S i N膜 1 8 3と上側の A 1 膜 1 8 4とが積層された 2層の薄膜で構成されている。

接続部 1 7 3〜 1 7 5は、 図 2 6中の接続部 1 3 3と同様に構成され ている。

板ばね部 1 3 2は一階に配置されているが、 板ばね部 1 3 4は 4階に 配置され、板ばね部 1 7 1 , 1 7 2はそれぞれ 2階及び 3階に配置され、 これらの板ばね部を湾曲していない状態にしたときに、 これらの板ばね 部は互いに異なる階層に位置する。 板ばね部 1 3 2， 1 3 3 , 1 7 1 , 1 7 2は、 Z軸方向から見た場合に互いに重なるように配置されている。 本実施の形態では、 板ばね部 1 3 2， 1 3 3， 1 7 1 , 1 7 2を湾曲 していない状態にしたときにおいて、 それらの幅方向及び長さ方向に対 して垂直な方向 （Z軸方向） から見た場合、 前記各点 P 2 1 , P 3 2 , P 3 3 , P 2 4の位置は互いに実質的に同一であり、 前記各点 P 2 2 , P 3 1 , P 3 4 , P 2 3の位置は互いに実質的に同一となっている。 なお、 板ばね部 1 3 4が 4階に配置されていることに伴い、 これに接 続されている梁構成部 1 3 5等も 4階に配置されている。

以上、 梁部 1 2 4について説明したが、 梁部 1 2 5 (図 2 4参照） に ついても同様である。

本実施の形態によっても、 前記第 5の実施の形態と同様の利点が得ら れる。

本実施の形態は、 一本の梁部において機械的に直列に接続された板ば ね部の数が 4つの例であり、 前記第 1乃至第 5の実施の形態は、 一本の 梁部において機械的に直列に接続された板ばね部の数が 2つの例であつ た。 しかしながら、 本発明では、 一本の梁部が含む板ばね部の数は、 2 つ以上であれば特に限定されるものではない。 もっとも、 環境温度の変 化よる被駆動体の変動をより低減するためには、 一本の梁部が含む板ば ね部の数は偶数であることが好ましい。 これらの点は、 複数の板ばね部 を異なる階層に配置した場合のみならず、 複数の板ばね部を同一階層に 配置した場合についても、 同様である。

以上、 本発明の各実施の形態について説明したが、 本発明はこれらの 実施の形態に限定されるものではない。

例えば、 前述したマイクロアクチユエータ 1 , 6 1， 1 1 1， 1 6 1 は、 前述したシャツタゃミラーに代えて、 前記特許第 3 3 1 8 9 0 3号 公報に開示されている鏡面偏向型光変調器における鏡面 （ミラー） に相 当するミラーを搭載すれば、 前記特許第 3 3 1 8 9 0 3号公報に開示さ れているのと同様の鏡面偏向型光変調器を構成することができる。 この 場合には、 例えば、 図 1 0乃至図 2 0に示すマイクロアクチユエータ 6 1において、 接続部 1 2 6， 1 2 7及ぴ粱構成部 8 5 , 8 9の S i N膜 9 4の上面、 及ぴ、 接続部 1 2 6 , 1 2 7及び梁構成部 8 5 , 8 9によ り囲まれた開口領域に、当該ミラーとなるべき A 1膜を形成すればよレ、。 あるいは、 各マイクロアクチユエータの最上階の更に一段上の階層に、 当該ミラーとなるべき平板状の A 1膜を形成し、 当該 A 1膜にその周囲 等に立ち上がり部等を形成することで剛性を持たせ、 当該ミラーとなる A 1膜を図 2 6中の接続部 1 3 3と同様の接続部で、 梁部の自由端側に 機械的に接続すればよい。

本発明のマイクロアクチユエータを用いた鏡面偏向型光変調器を採用 したプロジェクタ装置等の画像表示装置では、 環境温度による鏡面の角 度の変動が低減されるので、 環境温度が変化しても、 表示画像の明るさ の変動が抑制される。

なお、 本発明のマイクロアクチユエータは、 以上説明した用途以外の 他の光学装置やその他の用途にも用いることができることは、 言うまで もない。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 固定部と、 該固定部に対して固定端が固定された片持ち梁構造を 持つ可動部とを備え、 前記可動部は、 前記可動部の前記固定端と自由端 との間に梁部を有し、 前記梁部は、 前記固定端と前記自由端との間に機 械的に直列に接続された複数の板ばね部を有し、 前記複数の板ばね部の うちの第 1の板ばね部の始点部から前記第 1の板ばね部の終点部へ向か う向きと、 前記複数の板ばね部のうちの第 2の板ばね部の始点部から前 記第 2の板ばね部の終点部へ向かう向きとが、 実質的に逆であることを 特徴とするマイクロアクチユエータ。

2 . 前記第 1及び第 2の板ばね部の温度変化に対する湾曲変化の方向 が互いに同じであることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のマイク ロアクチユエータ。

3 . 前記複数の板ばね部が 1層以上の薄膜で構成されたことを特徴と する請求の範囲第 1項に記載のマイクロアクチユエータ。

4 . 前記複数の板ばね部を湾曲していない状態にしたときにおいて、 前記複数の板ばね部の幅方向から見た場合あるいは前記複数の板ばね部 の幅方向及び長さ方向に対して垂直な方向から見た場合の、 前記第 1及 び第 2の板ばね部のうちの相対的に前記固定端側に接続された板ばね部 の始点部の位置と、 前記第 1及び第 2の板ばね部のうちの相対的に前記 自由端側に接続された板ばね部の終点部の位置とが、 略同一であること を特徴とする請求の範囲第 1項に記載のマイクロアクチユエータ。

5 . 前記第 1及び第 2の板ばね部がそれぞれ、 前記複数の板ばね部の うちの最も前記固定端側に接続された板ばね部及び最も前記自由端側に 接続された板ばね部であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の マイクロァクチュエータ。

6 . 前記第 1の板ばね部における前記第 1の板ばね部の始点部から前 記第 1の板ばね部の終点部までの長さと、 前記第 2の板ばね部における 前記第 2の板ばね部の始点部から前記第 2の板ばね部の終点部までの長 さとが、 略同一であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のマイ クロアクチユエータ。

7 . 前記複数の板ばね部の個数が偶数であることを特徴とする請求の 範囲第 1項に記載のマイクロアクチユエータ。

8 . 前記複数の板ばね部を湾曲していない状態にしたときに、 前記第 1及び第 2の板ばね部が位置する階層は、 互いに同一であることを特徴 とする請求の範囲第 1項に記載のマイクロアクチユエータ。

9 . 前記複数の板ばね部を湾曲していない状態にしたときに、 前記第 1及び第 2の板ばね部が位置する階層は、 互いに異なることを特徴とす る請求の範囲第 1項に記載のマイクロアクチユエータ。

1 0 . 請求の範囲第 1項から第 9項のうちいずれか 1項に記載のマイ クロアクチユエータと、 前記可動部の前記自由端側に設けられた光学素 子部とを備えたことを特徴とする光学装置。

1 1 . 請求の範囲第 1項から第 9項のうちいずれか 1項に記載のマイ クロアクチユエータと、 前記可動部の前記自由端側に設けられたシャッ タとを備えたことを特徴とする可変光減衰器。

1 2 . 請求の範囲第 1項から第 9項のうちいずれか 1項に記載のマイ クロアクチユエータと、 前記可動部の前記自由端側に設けられたミラー とを備えたことを特徴とする光スィツチ。