(57)【要約】  ＭＥＭＳ素子は、基板２００と、基板２００に設けられた固定部２と、固定部に設けられた第１及び第２アクチュエータ３，４と、第１及び第２アクチュエータ３，４に連結された被駆動部材７と、固定部２に設けられた第３アクチュエータ９と、第３アクチュエータに連結された規制部材１０と、を有している。第１及び第２アクチュエータ３，４は被駆動部材７を基板２００の上面に平行もしくは交差する方向に駆動させ、第３アクチュエータ９は規制部材１０を被駆動部材７の移動方向と交差する方向に駆動して被駆動部材７の移動面内に位置させることで、規制部材１０が被駆動部材７の変位を規制する。
2018168660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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第１アクチュエータと、
前記第１アクチュエータに連結された被駆動部材と、
前記固定部に設けられた第３アクチュエータと、
前記第３アクチュエータに連結された規制部材と、を有し、
前記第１アクチュエータは前記被駆動部材を前記基板の上面に平行もしくは交差する方向に駆動し、
前記第３アクチュエータは前記規制部材を前記被駆動部材の移動方向と交差する方向に駆動して該被駆動部材の移動面内に位置させることで、前記規制部材が前記被駆動部材の変位を規制するＭＥＭＳ素子。
【請求項２】
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駆動ビームを有し、該第１駆動ビームの加熱により駆動する第１アクチュエータと、
前記第１アクチュエータに連結された被駆動部材と、
前記固定部に連結され、第１面と該第１面に対向する第２面とで異なる構造を備えた第３駆動ビームを有し、該第３駆動ビームの加熱により駆動する第３アクチュエータと、
前記第３アクチュエータに連結された規制部材と、を有し、
前記第１アクチュエータは前記被駆動部材を前記基板の上面に平行に駆動し、
前記第３アクチュエータは前記規制部材を前記基板の上面と交差する方向に駆動して該被駆動部材の移動面内に位置させることで、前記規制部材が前記被駆動部材の変位を規制するＭＥＭＳ素子。
【請求項３】
前記固定部と連結された第１ビームの先端側は折返され、
折返された折返し部に前記被駆動部材が連結される請求項１または２に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項４】
前記第１アクチュエータは前記被駆動部材を初期位置から目標位置まで駆動し、
前記規制部材は前記第３アクチュエータから延在し、前記第３アクチュエータは前記被駆動部材の規制時に前記規制部材を前記初期位置と前記目標位置との間に移動させる請求項１または２に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項５】
前記第１アクチュエータは前記被駆動部材を初期位置から目標位置まで駆動し、
前記第３アクチュエータは前記規制部材を、前記被駆動部材の規制時に前記被駆動部材の移動面と同一平面上に移動させ、前記目標位置近傍で当該被駆動部材の駆動を規制する請求項１または２に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項６】
前記被駆動部材は前記固定部に第１ビームを介して連結され、
前記第１アクチュエータは前記第１ビームを湾曲させることで前記被駆動部材を駆動し、
前記被駆動部材は前記第１ビームの湾曲に伴う復元力により前記規制部材を押圧した
態で当該規制部材に前記被駆動部材の変位が規制される請求項１または２に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項７】
前記第１ビームは、当該第１ビームの延在方向と交差する方向に延在する放熱部を有する請求項６に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項８】
前記第１ビームの下方に、当該第１ビームと所定の間隔をあけて放熱ブロックが設けられている請求項６または７に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項９】
前記基板は、デバイス層と酸化膜層とハンドル層とがこの順で積層されてなり、
前記第１ビームは前記デバイス層で構成される一方、前記放熱ブロックは前記ハンドル層で構成され、かつ前記固定部に連結されている請求項８に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項１０】
前記被駆動部材は前記固定部に第２ビームを介して連結され、
前記ＭＥＭＳ素子の駆動前の状態において、前記被駆動部材の駆動方向に対して前記規制部材が設けられ、前記被駆動部材の駆動方向と反対方向に前記第２ビームが設けられており、
前記ＭＥＭＳ素子の駆動後の状態において、前記規制部材は、前記被駆動部材の駆動方向及び前記被駆動部材の駆動方向と反対方向の両方から前記被駆動部材の移動を規制している請求項１または２に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項１１】
前記第２ビームは、当該第２ビームの延在方向と交差する方向に延在する放熱部を有する請求項１０に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項１２】
前記第２ビームの下方に、当該第２ビームと所定の間隔をあけて放熱ブロックが設けられている請求項１０または１１に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項１３】
前記基板は、デバイス層と酸化膜層とハンドル層とがこの順で積層されてなり、
前記第２ビームは前記デバイス層で構成される一方、前記放熱ブロックは前記ハンドル層で構成され、かつ前記固定部に連結されている請求項１２に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項１４】
前記被駆動部材と前記規制部材が互いに接触する箇所にはそれぞれ凹凸が形成される請求項１または２に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項１５】
前記第３アクチュエータは加熱により駆動する熱型アクチュエータであり、該第３アクチュエータの長手方向または短手方向から見て、厚みが一様でない請求項１または２に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項１６】
前記第３アクチュエータは加熱により駆動する熱型アクチュエータであり、当該第３アクチュエータは前記基板と平行な第１面または第２面のいずれか一方に凸部を有する請求項１または２に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項１７】
前記第１アクチュエータと前記第３アクチュエータが接続される電極のうち少なくとも１つが共通である請求項１または２に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項１８】
請求項１ないし１７のいずれか１項に記載のＭＥＭＳ素子と、
前記ＭＥＭＳ素子の前記固定部上に配設され、前記ＭＥＭＳ素子の前記第１アクチュエータの第１端部及び前記第３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ＭＥＭＳ素子の前記固定部上に配設され、前記ＭＥＭＳ素子の前記第１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、
前記第３アクチュエータの第２端部に電気的に接続された第３電極と、を備え、
前記ＭＥＭＳ素子の前記被駆動部材で光路を遮断及び開通あるいは反射させる光学装置。
【請求項１９】
請求項１ないし請求項１７のいずれか１項に記載のＭＥＭＳ素子の駆動方法であって、
前記第３アクチュエータを駆動して、前記被駆動部材と同一平面に位置している前記規制部材を当該同一平面外へ移動させる規制解除ステップと、
前記第１アクチュエータを駆動して前記被駆動部材を初期位置から目標位置まで駆動する被駆動部材移動ステップと、
前記第３アクチュエータの駆動を解除して前記規制部材を前記被駆動部材と同一平面へ移動させる第１規制ステップと、
前記第１アクチュエータの駆動を解除して前記被駆動部材を前記規制部材に当接させる第２規制ステップと、を含むＭＥＭＳ素子の駆動方法。
【請求項２０】
請求項１９記載のＭＥＭＳ素子の駆動方法において、
前記第１アクチュエータを駆動して前記被駆動部材を前記規制部材に当接した状態から前記目標位置まで移動させる第２規制解除ステップと、
前記第３アクチュエータを駆動して前記被駆動部材と同一平面の前記規制部材を同一平面外へ移動させる第１規制解除ステップと、
前記第１アクチュエータの駆動を解除して前記被駆動部材を前記目標位置から前記初期位置まで移動させる被駆動部材位置復元ステップと、
前記第３アクチュエータの駆動を解除する初期化ステップと、をさらに含むＭＥＭＳ素子の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical Systems）素子及びそれを用いた光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＥＭＳ素子を用いて光路を変更する光学装置が知られている。特許文献１には、基板表面において、離間して固定された光導波路の間に、熱型アクチュエータに連結され基板表面と平行な方向に移動可能な別の光導波路を配置し、熱型アクチュエータの駆動により、固定して配置された光導波路間の光路を切り替える技術が開示されている。また、特許文献１には、基板表面と平行な方向で、かつ熱型アクチュエータの駆動方向と交差する方向に駆動する別の熱型アクチュエータを設け、当該別の熱型アクチュエータの駆動解除に応じて上記別の光導波路及び熱型アクチュエータに連結された係止部材と当該別の熱型アクチュエータに連結された別の係止部材とを係止し、移動可能な光導波路の変位を保持する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７，２９８，９５４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示された構成では、光導波路を駆動する熱型アクチュエータと別の係止部材を駆動する別の熱型アクチュエータがともに基板表面と平行な方向に駆動するため、これらの駆動領域を確保するスペースが必要であった。そのため、ＭＥＭＳ素子や光学装置のサイズが大きくなってしまうという問題があった。【０００５】
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、シャッタの変位を保持可能でかつ小型化が図れるＭＥＭＳ素子及びそれを用いた光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、ここに開示するＭＥＭＳ素子は、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第１アクチュエータと、前記第１アクチュエータに連結された被駆動部材と、前記固定部に設けられた第３アクチュエータ と、前記第３アクチュエータに連結された規制部材と、を有し、前記第１アクチュエータは前記被駆動部材を前記基板の上面に平行もしくは交差する方向に駆動し、前記第３アクチュエータは前記規制部材を前記被駆動部材の移動方向と交差する方向に駆動して該被駆動部材の移動面内に位置させることで、前記規制部材が前記被駆動部材の変位を規制することを特徴とする。【０００７】
この構成によれば、第１アクチュエータの駆動方向と交差する方向に第３アクチュエータが駆動するため、平面視で、被駆動部材とその変位を規制する規制部材の駆動領域を小さくすることができ、ＭＥＭＳ素子の小型化が図れる。【０００８】
ここに開示する別のＭＥＭＳ素子は、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駆動ビームを有し、該第１駆動ビームの加熱により駆動する第１アクチュエータと、前記第１アクチュエータに連結された被駆動部材と、前記固定部に連結され、第１面と該第１面に対向する第２面とで異なる構造を備えた第３駆動ビームを有し、該第３駆動ビームの加熱により駆動する第３アクチュエータと、前記第３アクチュエータに連結された規制部材と、を有し、前記第１アクチュエータは前記被駆動部材を前記基板の上面に平行に駆動し、前記第３アクチュエータは前記規制部材を前記基板の上面と交差する方向に駆動して該被駆動部材の移動面内に位置させることで、前記規制部材が前記被駆動部材の変位を規制することを特徴とする。【０００９】
この構成によれば、第１アクチュエータの駆動方向と交差する方向に第３アクチュエータを駆動できるため、平面視で、被駆動部材とその変位を規制する規制部材の駆動領域を小さくすることができる。また、第１アクチュエータ及び第３アクチュエータを加熱により駆動する熱型アクチュエータとすることで、低い電圧においてもその駆動量を大きくすることができ、被駆動部材及び規制部材の変位量を大きくできる。このことにより、ＭＥＭＳ素子の駆動電圧を低減でき、消費電力を低減できる。【００１０】
また、ここに開示する光学装置は、前記ＭＥＭＳ素子と、前記ＭＥＭＳ素子の前記固定部上に配設され、前記ＭＥＭＳ素子の前記第１アクチュエータの第１端部及び前記第３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ＭＥＭＳ素子の前記固定部上に配設され、前記ＭＥＭＳ素子の前記第１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、前記第３アクチュエータの第２端部に電気的に接続された第３電極と、を備え、前記ＭＥＭＳ素子の前記被駆動部材で光路を遮断及び開通あるいは光を反射させることを特徴とする。【００１１】
この構成によれば、第１アクチュエータの駆動方向と交差する方向に第３アクチュエータが駆動するため、平面視で、被駆動部材とその変位を規制する規制部材の駆動領域を小さくすることができ、光学装置の小型化が図れる。また、無給電で被駆動部材の変位を保持できるため、被駆動部材を変位させた状態で光路の遮断や開通等を行う場合に消費電力を小さくできる。
【発明の効果】
【００１２】
本開示のＭＥＭＳ素子によれば、第１アクチュエータの駆動方向と交差する方向に第３アクチュエータが駆動するため、素子の小型化が図れる。また、無給電で被駆動部材の変位を保持することができる。また、本開示の光学装置によれば、装置の小型化が図れるとともに、消費電力を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係るシャッタ装置の平面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線での断面図である。
【図３Ａ】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線での駆動前の第３アクチュエータの断面模式図である。
【図３Ｂ】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線での駆動後の第３アクチュエータの断面模式図である。
【図４】別の第３アクチュエータの断面模式図である。
【図５Ａ】図１におけるＶ−Ｖ線での第３アクチュエータの断面模式図である。
【図５Ｂ】別の第３アクチュエータの断面模式図である。
【図６】実施形態１におけるシャッタ装置の製造工程を示す図である。
【図７】規制部材及び被駆動部材の部分拡大断面図である。
【図８Ａ】実施形態１に係るシャッタ装置の駆動電圧の変化とそれに対応する各部材の配置を示す図である。
【図８Ｂ】実施形態１に係るシャッタ装置の駆動電圧の変化とそれに対応する各部材の配置を示す図である。
【図８Ｃ】実施形態１に係るシャッタ装置の駆動電圧の変化とそれに対応する各部材の配置を示す図である。
【図８Ｄ】実施形態１に係るシャッタ装置の駆動電圧の変化とそれに対応する各部材の配置を示す図である。
【図８Ｅ】実施形態１に係るシャッタ装置の駆動電圧の変化とそれに対応する各部材の配置を示す図である。
【図９Ａ】変形例に係る被駆動部材と規制部材との駆動前後の位置関係を示す図である。
【図９Ｂ】変形例に係る被駆動部材と別の規制部材との駆動前後の位置関係を示す図である。
【図１０】実施形態２に係るシャッタ装置の平面図である。
【図１１Ａ】第３アクチュエータと規制部材との駆動前後の状態を示す図である。
【図１１Ｂ】別の第３アクチュエータと規制部材との駆動前後の状態を示す図である。
【図１２Ａ】実施形態３に係るシャッタ装置の駆動電圧の変化とそれに対応する各部材の配置を示す図である。
【図１２Ｂ】実施形態３に係るシャッタ装置の駆動電圧の変化とそれに対応する各部材の配置を示す図である。
【図１２Ｃ】実施形態３に係るシャッタ装置の駆動電圧の変化とそれに対応する各部材の配置を示す図である。
【図１３Ａ】実施形態４に係るシャッタ装置の平面図である。
【図１３Ｂ】実施形態４に係る別のシャッタ装置の平面図である。
【図１４Ａ】実施形態５に係るシャッタ装置の平面図である。
【図１４Ｂ】図１４ＡのＸＩＶＢ−ＸＩＶＢ線での断面図である。
【図１５】別の放熱ブロックの構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
【００１５】
（実施形態１）
［シャッタ装置の構成］
図１は、本実施形態に係るシャッタ装置の平面図を示し、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線での断面図を示す。なお、図１における二点鎖線は、被駆動部材７の変位が保持された状態のシャッタ装置１を示している。このシャッタ装置１は、ＳＯＩ基板２００に、以下に示す部材が設けられてなる。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１端部６ｂ及び第２端部６ｃを有し、第１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、を備えている。また、シャッタ装置１は、第１ビーム５の第２端部５ｂと第２ビーム６の第２端部６ｃとに連結された被駆動部材７と、第１ビーム５と第２ビーム６とを互いに連結する連結部材８と、固定部２に連結された第３アクチュエータ９と、第３アクチュエータ９の中間部９ａに連結された規制部材１０と、第１電極１０１と、第２電極１０２と、第３電極１０３と、を備えている。
【００１６】
また、ＳＯＩ基板２００は、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）からなり、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。
【００１７】
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。ＳＯＩ基板２００を単に基板２００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１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２端部６ｃを先端と称することもある。
【００１８】
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。また、固定部２は、第１ベース部材２１と第２ベース部材２２との間に第３ベース部材２３を備えている。第１ベース部材２１の第１シリコン層２１０と第３ベース部材２３の第１シリコン層２１０とは第３アクチュエータ９を介して連結されている。第１ベース部材２１、第２ベース部材２２及び第３ベース部材２３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、被駆動部材７、連結部材８、第３アクチュエータ９及び規制部材１０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。
【００１９】
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、第２ベース部材２２及び第３ベース部材２３の３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、第２ベース部材２２及び第３ベース部材２３の相対位置は固定されており、第１ベース部材２１、第２ベース部材２２及び第３ベース部材２３で可動部材３〜１０を支持することができる。
【００２０】
また、固定部２は、第１ベース部材２１、第２ベース部材２２及び第３ベース部材２３の間に開口部２０Ａを有しており、平面視で、開口部２０Ａ内に、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、被駆動部材７、連結部材８、第３アクチュエータ９、規制部材１０がそれぞれ配置されている。固定部２と、その開口部２０Ａ内に配置された各可動部材３〜１０とでＭＥＭＳ素子が構成されている。
【００２１】
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ベース部材２１、第２ベース部材２２及び第３ベース部材２３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。
【００２２】
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方向に延びる棒状の駆動ビームであり、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。
【００２３】
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に連結されている。
【００２４】
また、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。
【００２５】
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方向に延びる棒状の駆動ビームであり、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。
【００２６】
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に連結されている。
【００２７】
また、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。
【００２８】
第１アクチュエータ３及び第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熱型アクチュエータである。また、上記のように、第１及び第２アクチュエータ３，４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及び第２アクチュエータ３，４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及び第２アクチュエータ３，４を確実に屈曲あるいは湾曲させることができる。
【００２９】
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。
【００３０】
第１ビーム５は、Ｘ方向に延びる棒状の部材である。第１ビーム５の第１端部５ａ、すなわち、第１ビーム５の基端は、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、すなわち、第１ビーム５の先端は、被駆動部材７に連結されている。
【００３１】
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の近傍まで延びる第１部材６１と、該第１部材６１の端部から第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１端部６ｂ、すなわち、第２ビーム６の基端は、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２端部６ｃ、すなわち、第２ビーム６の先端は、被駆動部材７に連結されている。
【００３２】
第１部材６１は、被駆動部材７を迂回するような例えば半弧状の形状を一部に有する部材である。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。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その形状を留めて第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。さらに、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、熱型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。
【００３３】
第２部材６２は、第１部材６１の端部６ａからＸ方向に延びる、第１ビーム５とほぼ同じ幅を有する棒状の部材である。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「並列（に）配置されている」とは、２つの部材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を並列配置部と称することがある。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の先端側が被駆動部材７との連結部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の先端側が被駆動部材７との連結部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。
【００３４】
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２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。
【００３５】
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２端部６ｃとは反対側の端部が固定部２（第１ベース部材２１または第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が略直線の状態また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２端部６ｃとは反対側の端部付近が折り曲げられた後、固定部２と連結されていてもよい。
【００３６】
対向する第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。
【００３７】
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の両面に金属膜７１、例えば、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉからなる積層膜が形成されている。
【００３８】
連結部材８は、ヘアピン形状の部材であり、一端が第１ビーム５に連結され、Ｙ方向に延在して折り返され、他端が第２ビーム６の第１部材６１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。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１端部６ｂが第２アクチュエータ４によって駆動したとき、第２ビーム６の第１部材６１が第１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の変位量をより大きくすることができる。熱型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１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の第１部材６１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２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または第１部材６１に設けてもよい。
【００３９】
第３アクチュエータ９はＸ方向に延びる棒状の駆動ビームであり、第１端部９ｂが固定部２（第３ベース部材２３）に、第２端部９ｃが固定部２（第１ベース部材２１）にそれぞれ連結されている。第３アクチュエータ９も通電による加熱で熱膨張して駆動力を発生させる熱型アクチュエータである。ただし、第１及び第２アクチュエータ３，４と異なり、その駆動方向はＸ方向ではなく、Ｚ方向、この場合はＺ方向上側である。このような変位が可能となるのは、第３アクチュエータ９の形状に依存しているが、その詳細は後述する。
【００４０】
規制部材１０は、第３アクチュエータ９の中間部９ａに連結され、Ｘ方向に延びる部分と、その端部から延びる、平面視で略半弧状の部分とを有する部材であり、肉抜き部（孔）１１，１１・・・を有している。さらに、規制部材１０の厚みは、被駆動部材７の厚みと同じになるように形成されている。第３アクチュエータ９が駆動すると、この中間部９ａに連結された規制部材１０は、第３アクチュエータ９の駆動方向であるＺ方向上側に向けて変位する。肉抜き部（孔）１１，１１・・・を設けることにより、規制部材１０の質量が減少するため、規制部材１０の共振周波数を高くすることができる。また、規制部材１０がＺ方向に変位する時間が短くなる。なお、略半弧状の部分は、被駆動部材７が後述する目標位置に移動したときに被駆動部材７の外縁の一部を囲むような形状となっている。ただし、この部分の形状は略半弧状に限定されるものではなく、例えば、Ｕ字形状であってもよい。
【００４１】
［第３アクチュエータについて］
図３Ａは、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線での第３アクチュエータ９の駆動前の断面模式図を示し、図３Ｂは、図３Ａに示す第３アクチュエータ９の駆動後の断面模式図を示す。図４は、図３Ａに示した構造の別の例を示す。図５Ａは、図１におけるＶ−Ｖ線での第３アクチュエータ９の断面模式図を示し、図５Ｂは図５Ａに示した構造の別の例を示す。なお、図３Ａに示す第３アクチュエータ９において、図５Ａに対応する断面は矩形状であるが、図５Ａに示す断面構造になっていてもよい。
【００４２】
図３Ａに示すように、第３アクチュエータ９はＺ方向の厚みが一様ではなく、Ｚ方向に関し非対称な形状を有している。具体的には、第３アクチュエータ９は、略一定の厚みを有する第１部分９ｄと、第１部分９ｄよりもＺ方向上側に向けた厚みが大きくなった凸部である第２部分９ｅと、を有している。
【００４３】
このような形状を有する第３アクチュエータ９が通電加熱されて熱膨張すると、両端部９ｂ，９ｃが固定部２に固定されているため、Ｘ方向への伸びが抑制される。また、第３アクチュエータ９において、Ｙ方向の幅よりもＺ方向の厚みが小さいため、熱膨張により、第３アクチュエータ９は、より変位しやすい方向であるＺ方向に変位しようとする。なお、Ｙ方向の幅は、代表的に数μｍ〜数十μｍであり、Ｚ方向の厚みは数μｍである。
【００４４】
一方、第３アクチュエータ９の両端部９ｂ，９ｃの近傍には第１部分９ｄが設けられており、かつ、両端部９ｂ，９ｃが固定されているため、Ｚ方向に変形しやすくなっている。また、第１部分９ｄと第２部分９ｅとの境界にあたる角部近傍では、厚みの薄い第１部分９ｄがより大きく変形することにより、角部を含む領域がＺ方向上側に持ち上げられる。その結果、図３Ｂに示すように、第３アクチュエータ９の中間部９ａがＺ方向上側に駆動される。
【００４５】
また、第３アクチュエータ９への通電を停止すると、第３アクチュエータは急速に自然冷却されて元の長さに戻ろうとするため、第３アクチュエータ９のＺ方向への駆動力が無くなり、第３アクチュエータ９は図３Ａに示す位置に戻る。
【００４６】
なお、図４に示すように、凸部である第２部分９ｅにおいて、第１部分９ｄよりもＺ方向下側に向けた厚みが大きくなるようにすると、第３アクチュエータ９の熱膨張時に上記の角部を含む領域がＺ方向下側に持ち下げられる。その結果、第３アクチュエータ９の中間部９ａはＺ方向下側に駆動される。
【００４７】
なお、Ｘ方向に延びる第３アクチュエータ９をＺ方向に駆動させるための形状は特に図３Ａや図４に示した構成に限定されない。例えば、図５Ａに示すように、第３アクチュエータ９の断面形状をＺ方向上側に向かって幅が狭くなる略台形形状にすると、第３アクチュエータ９はＺ方向上側に駆動される。一方、図５Ｂに示すように、第３アクチュエータ９の断面形状をＺ方向下側に向かって幅が狭くなる略台形形状にすると、第３アクチュエータ９はＺ方向下側に駆動される。これらに限らず、第３アクチュエータ９がＺ方向に関して厚みが一様でないようにすればよく、例えば、Ｚ方向に関して厚みが非対称になる部分を有するようにすればよい。
【００４８】
また、従来、基板２００の上面に交差するＺ方向に向けて、ＭＥＭＳ素子を用いて部材を駆動させるためには、圧電素子や櫛歯電極を有する静電容量型素子を用いたり、複雑な形状のヒンジ形状を用いたりする必要があった。本実施形態の構成によれば、基板２００のデバイス層を加工して簡便にＺ方向に駆動する第３アクチュエータ９を得ることができる。また、後述するように、同じ製造工程により、Ｘ方向に駆動する第１及び第２アクチュエータ３，４とＺ方向に駆動する第３アクチュエータ９とを同時に形成することができる。
【００４９】
なお、図３Ａ，３Ｂには、第３アクチュエータ９の中間部９ａが両端部９ｂ、９ｃの中央に位置する構成を示したが、必ずしもこれに限定されず、中間部９ａが端部９ｂまたは９ｃのいずれか一方の側に寄っていてもよい。図４に示した構成においても同様である。
【００５０】
［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、本実施形態に係るシャッタ装置１の製造工程を示し、図７は、図６における被駆動部材７と規制部材１０との部分拡大断面図である。なお、図６に描かれた各製造工程の図は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図に対応する。また、図７において、被駆動部材７及び規制部材１０以外の部材は図示を省略している。
【００５１】
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。
【００５２】
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及び第２アクチュエータ３，４（図示せず）、第１ビーム５、第２ビーム６、被駆動部材７、連結部材８（図示せず）、第３アクチュエータ９、及び規制部材１０からなるＭＥＭＳ素子を一体形成する。なお、図６では、便宜上、ＭＥＭＳ素子の一部のみ描かれている。また、第２ビーム６に設けられた肉抜き部（孔）６１１，６１１・・・や規制部材１０に設けられた肉抜き部（孔）１１，１１・・・は、デバイス層のエッチング時に同時に形成される。
【００５３】
特に、被駆動部材７及び規制部材１０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、被駆動部材７及び規制部材１０７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３アクチュエータ９、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、第２ベース部材２２の表面に第２電極１０２が、第３ベース部材２３（図示せず）の表面に第３電極１０３（図示せず）が、被駆動部材７の表面に金属膜７１がそれぞれ形成される。電極１０１〜１０３は、例えば、厚さ２０ｎｍのＴｉ及び厚さ３００ｎｍのＡｕからなるＡｕ／Ｔｉ膜であり、金属膜７１は、例えば、厚さ２０ｎｍのＴｉ、厚さ１０ｎｍのＰｔ及び厚さ３００ｎｍのＡｕからなるＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉ膜である。
【００５４】
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ＭＥＭＳ素子における可動部材である第１及び第２アクチュエータ３，４（図示せず）、第１ビーム５、第２ビーム６、被駆動部材７、連結部材８（図示せず）、第３アクチュエータ９、及び規制部材１０にはデバイス層のみが残される。次に、被駆動部材７の裏面に、例えば、表面と同じ積層構造かつ膜厚の金属膜７１が形成される。
【００５５】
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。
【００５６】
なお、デバイス層のエッチングにおいて、例えば、ＢＯＳＣＨ法等を用いると、図７に示すように、各部材の側面に凹凸が形成される。後述するように、この凹凸は被駆動部材７の変位保持に寄与する。なお、被駆動部材７等の側面に凹凸を設ける方法は特にＢＯＳＣＨ法に限定されず、他の方法、例えば、ドライエッチングとウエットエッチングとの併用によってもよい。また、後述する第１ビーム５や第２ビーム６の第２部材６２の復元力や被駆動部材７及び規制部材１０の厚み等によっては、各部材の側面に凹凸が設けられていなくてもよい。
【００５７】
また、図５Ａに示す形状の第３アクチュエータ９は、デバイス層のエッチング時に第３アクチュエータ９のみ別途加工するか、あるいは、デバイス層自体を順テーパーエッチングするかして得られる。図４や図５Ｂに示す形状の第３アクチュエータ９は、Ｂｏｘ層及びハンドル層をエッチング処理した後に、第３アクチュエータ９のみ別途下側から加工を行うことで得られる。
【００５８】
［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の動作について図８Ａ〜図８Ｅを用いて説明する。図８Ａ〜図８Ｅは、シャッタ装置１の駆動電圧の変化とそれに対応する各部材の配置を示す図であり、図１におけるＩＩ−ＩＩ線での断面に対応した部材の配置を示している。ただし、動作説明を容易にするため、図２に対して、第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２の図示を適宜省略している。
【００５９】
図８Ａは駆動前のシャッタ装置１を示し、図１の実線で示す構成に対応する。ここで、ＶＳは第１電極１０１と第２電極１０２との間の電圧であり、第２電極１０２に所定の電圧を印加することで第１及び第２アクチュエータ３，４が駆動される。さらに第１及び第２ビーム５，６を介して被駆動部材７が変位する。一方、ＶＬは第１電極１０１と第３電極１０３との間の電圧であり、第３電極１０３に所定の電圧を印加することで第３アクチュエータ９が駆動され、規制部材１０が変位する。なお、第１電極１０１は所定の電位、この場合はＧＮＤ電位に固定されており、第２及び第３電極１０２，１０３に対する共通のＧＮＤ電極である。
【００６０】
シャッタ装置１の駆動前の状態は図８Ａに示す期間Ｉに対応しており、ＶＳ、ＶＬはともに０である。また、期間Ｉにおける被駆動部材７の位置は初期位置であり、被駆動部材７と規制部材１０とはＺ方向で見て同じ位置、つまり同一平面内にある。また、規制部材７はＺ方向から見て被駆動部材７の初期位置と目標位置（図８Ｃ参照）との間に位置している。
【００６１】
次に、第３電極１０３に所定の電圧を印加すると、第３アクチュエータ９に電流が流れ、発生したジュール熱により第３アクチュエータ９の温度が４００℃〜５００℃まで上昇する。この温度上昇に対応して第３アクチュエータ９が熱膨張し、上述したように、中間部９ａがＺ方向上側に駆動される。同時に、中間部９ａに連結された規制部材１０がＺ方向上側に変位する。なお、中間部９ａの変位量が被駆動部材７の厚みよりも大きくなるように予め第３アクチュエータ９の長さや流れる電流量等が設定されている（図８Ｂ（期間ＩＩ））。つまり、被駆動部材７の移動面外に規制部材１０が移動するようにしている。
【００６２】
第３電極１０３に電圧を印加した状態で、さらに第２電極１０２に所定の電圧を印加すると、第１電極１０１及び第２電極１０２に電気的に接続された第１及び第２アクチュエータ３，４にも電流が流れ、発生したジュール熱により第１及び第２アクチュエータ３，４の温度がそれぞれ４００℃〜５００℃まで上昇する。この温度上昇に対応して第１及び第２アクチュエータ３，４が熱膨張する。両端部３ｂ，３ｃが固定部２に固定された第１アクチュエータ３は、その中間部３ａが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。また、両端部４ｂ，４ｃが固定部２に固定された第２アクチュエータ４は、その中間部４ａが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。
【００６３】
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。
【００６４】
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６ｃは、互いに遠ざかる方向に相対位置が変化する。
【００６５】
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２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または屈曲し、第２ビーム６の第２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１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８Ｃに示したようなＸＹ平面上の所定の位置、つまり目標位置へ押し出される。上述したように、規制部材１０は被駆動部材７の厚みよりも大きくＺ方向に変位しているため、被駆動部材７の移動を妨げない（図８Ｃ（期間ＩＩＩ））。なお、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１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。
【００６６】
第２電極１０２に電圧を印加した状態で、第３電極１０３への電圧印加を停止すると、第３アクチュエータ９には電流が流れなくなり、第３アクチュエータ９の温度が低下する。この温度低下に対応して第３アクチュエータ９は元の長さに戻ろうとし、上述したように、第３アクチュエータ９の中間部９ａはＺ方向下側に引き戻される。この変位に対応して、規制部材１０も図８Ａに示す元の位置に戻る（図８Ｄ（期間ＩＶ））。
【００６７】
次に、第２電極１０２への電圧印加も停止すると、第１及び第２アクチュエータ３，４にも電流が流れなくなり、第１及び第２アクチュエータ３，４の温度が低下する。この温度低下に対応して第１及び第２アクチュエータ３，４は元の長さに戻ろうとし、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。
【００６８】
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。
【００６９】
すなわち、第１ビーム５の第２端部５ｂ及び第２ビーム６の第２端部６ｃは、互いに近づく方向に相対位置が変化する。
【００７０】
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２端部６ｃがＸＹ平面上で右斜め下へ押し戻され、湾曲または屈曲していた第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ろうとし、被駆動部材７は、図８Ａに示したようなＸＹ平面上の初期位置に戻ろうとする。
【００７１】
しかし、この時点では、目標位置の近傍に規制部材１０が既に存在するため、被駆動部材７は規制部材１０の内縁に当接して、その移動が規制され、図１における二点鎖線で示したように、被駆動部材７の変位が保持される。また、第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２は元の状態に復元しきれず、図１における二点鎖線で示したように、互いが接触しつつ、湾曲または屈曲した状態でその位置と形状が保持される（図８Ｅ（期間Ｖ））。
【００７２】
このとき、被駆動部材７は、第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２が元の状態に戻ろうとする復元力によって規制部材１０の内縁に付勢されている。また、図７に示したように、被駆動部材７及び規制部材１０の側面には凹凸が設けられている。従って、上記の復元力及び双方の側面に設けられた凹凸によって発生する摩擦力により、被駆動部材７と規制部材１０とが、互いが異なる方向に動かないように固定される。例えば、外部振動がシャッタ装置１に加わった場合でも、被駆動部材７は、規制部材１０から離れてＸＹ平面内やＺ方向に移動することがない。
【００７３】
また、第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２は、互いに接触した状態で位置が保持される。この状態で、例えば、第１ビーム５か第２ビーム６の第２部材６２のいずれか一方の温度が他方の部材の温度よりも高くなっていると、接触箇所から他方の部材に熱が放散され、結果的に第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２の両方で放熱される。このことにより、被駆動部材７に伝搬する熱量が低減され、被駆動部材７の温度上昇が抑制される。被駆動部材７の温度が２００℃を超えてくると、第１シリコン層２１０を有する被駆動部材７から金属膜７１中へシリコンが拡散し、金属膜７１を含む被駆動部材７の光学特性が変化することがあり、例えば、光を遮断できないなどシャッタ装置１の性能が低下するおそれがある。上記のように第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２の両方が放熱部として機能することにより、被駆動部材７から金属膜７１中へのシリコンの拡散が防止でき、ひいてはシャッタ装置１の性能を維持できる。
【００７４】
次に、第１及び第２アクチュエータ３，４を駆動して、被駆動部材７を図８Ｃに示すＸＹ平面上の目標位置に移動させ、被駆動部材７と規制部材１０との接触状態を解除する。続けて、第３アクチュエータ９を駆動して、規制部材１０をＺ方向上側に変位させる。このときの規制部材１０の位置は、図８Ｂ，８Ｃに示したのと同様である。さらに、第１及び第２アクチュエータ３，４の駆動を解除して、被駆動部材７を図８Ａに示すＸＹ平面上の初期位置に移動させる。最後に、第３アクチュエータ９の駆動を解除して、規制部材１０を図８Ａに示す元の位置に移動させる。
【００７５】
上記のように、第２電極１０２への電圧印加及び解除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８Ａ〜８Ｅあるいは図１の実線及び二点鎖線に示したように切り替わる。図１の実線あるいは二点鎖線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８Ａ〜８Ｅ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が駆動前の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。
【００７６】
なお、本実施形態では、第１及び第２アクチュエータ３，４として、構成部材の熱膨張により被駆動部材７を駆動させる熱型アクチュエータの構成を例示したが、熱型以外の方式、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。
【００７７】
［効果］
上記のＭＥＭＳ素子によれば、第１及び第２アクチュエータ３，４が通電加熱されて熱膨張することで、第１及び第２ビーム５，６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。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。
【００７８】
また、第３アクチュエータ９を被駆動部材７と表面と交差する方向に駆動する構成とすることで、第３アクチュエータ９に連結された規制部材１０がＺ方向に駆動され、規制部材１０を被駆動部材７の移動面外に移動させることができる。被駆動部材７のＸＹ平面内での移動タイミングと規制部材１０のＺ方向への移動タイミングとを調整することにより、被駆動部材７を必要量変位させた後に、規制部材１０に被駆動部材７を当接させて押圧し、被駆動部材７の移動を規制することができる。よって、被駆動部材７の変位を保持することができる。また、第３アクチュエータ９を加熱による熱膨張によりＺ方向に変位する形状とすることで、低い駆動電圧で第１アクチュエータ９の駆動量を大きくできる。さらに、被駆動部材７が連結された第１及び第２ビーム５，６が自然冷却されて元の長さに戻ろうとする復元力によって、被駆動部材７が規制部材１０に付勢されているため、被駆動部材７の変位を保持するためのエネルギーを別途供給する必要が無く、無給電で被駆動部材７の変位を保持できる。このことにより、第１〜第３アクチュエータ３，４，９や第１及び第２ビーム５，６が高温状態におかれる時間を短くでき、機械強度の弱い部分の劣化等を低減して、信頼性を向上できる。また、上記の復元力によって、被駆動部材７の規制部材１０への付勢が強固なものとなるため、例えば、外部振動がシャッタ装置１に加わった場合でも、被駆動部材７は、規制部材１０から離れてＸＹ平面内やＺ方向に移動することがない。また、上記のように、第１〜第３アクチュエータ３，４，９を熱型アクチュエータとすることにより、その駆動量を大きくすることができる。つまり、低い電圧でも必要な駆動量を得ることができ、駆動時の消費電力を小さくできる。
【００７９】
また、上記のシャッタ装置１によれば、シャッタとして機能する被駆動部材７の変位量を大きく取れるため、第１電極１０１と第３電極１０３との間に印加される電圧が低くても、被駆動部材７を十分に変位させることができる。また、被駆動部材７の表面と交差する方向に駆動する第３アクチュエータ９を設け、これに規制部材１０を連結することにより、規制部材１０を被駆動部材７の移動面外に移動させることができる。また、無給電で被駆動部材７の変位を保持できるため、消費電力を小さくできる。さらに、シャッタの変位を強固に保持できることによって、外部振動がシャッタ装置１に加わった場合でも、遮断していた光が一部漏れたり、あるいは開通させた光路が一部遮られたりすることがなく、良好な性能のシャッタ装置１の性能を実現できる。
【００８０】
＜＜変形例＞＞
図９Ａ，９Ｂは、変形例に係る、駆動前後での被駆動部材７と規制部材１０との位置関係を示す。図９Ａに示す規制部材１０は、平面視で略長方形で、Ｚ方向の断面は下側に凹部１０ａを有する形状である。図８Ｄに示す期間ＩＶにおいて、図９Ａに示す規制部材１０が駆動前の位置に引き下げられるとき、規制部材１０は、平面視で被駆動部材７の中心を横切るように被駆動部材７を覆う。また、凹部１０ａは被駆動部材７の外縁の一部を上方から及びＸ方向左右側から覆って、被駆動部材７の移動を規制する。
【００８１】
規制部材１０を図９Ａに示すような形状とすることにより、図１に示す形状と比べて規制部材１０を小型化でき、規制部材１０の共振周波数を高められる。また、被駆動部材７の変位が保持されている期間に、例えば、外部振動によって被駆動部材７が上方に動かされたとしても、規制部材１０が被駆動部材７の一部を上方から覆っているため、被駆動部材７の上方への変位が抑制される。
【００８２】
一方、図９Ｂに示す規制部材１０は、平面視で略長方形で、Ｚ方向の断面は下側に複数の凹部１０ａを有する形状である。図８Ｄに示す期間ＩＶにおいて、図９Ｂに示す規制部材１０が駆動前の位置に引き下げられるとき、規制部材１０に設けられた凹部１０ａで、被駆動部材７に連結された第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２を挟み込んで、これらの移動を規制している。このことにより、被駆動部材７の移動を規制している。
【００８３】
規制部材１０を図９Ｂに示すような形状とすることにより、図１や図９Ａに示す形状と比べて規制部材１０をさらに小型化でき、規制部材１０の共振周波数を高められる。また、凹部１０ａを規制部材１０の長手方向、この場合はＸ方向に複数設けることにより、第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２の保持位置を凹部１０ａの配設位置に応じて変更することができる。このことにより、被駆動部材７の保持位置を変更でき、例えば、光路の一部を遮断して、残りの光路を通る光を通過させたり、あるいは、光路の一部を開通して、残りの光路を通る光を遮断させたりすることも可能となる。なお、被駆動部材７の保持位置を変更する必要が無い場合には、図９Ｂに示す規制部材１０において、凹部１０ａは一つ設けられていればよい。
【００８４】
（実施形態２）
被駆動部材７の厚みやシャッタ装置１のサイズによっては、実施形態１に示した構成に対して、規制部材１０の変位量をさらに大きくすることが考えられる。しかし、従来、基板２００の上面と交差するＺ方向に対し部材の変位量を拡大させるためには構成が複雑になったり、大きくなったりする問題があった。そこで、本実施形態では、部材のＺ方向への変位量を拡大するための第３アクチュエータ９の構造について説明する。
【００８５】
図１０は、本実施形態に係るシャッタ装置１の平面図を示す。なお、図１０における二点鎖線は、被駆動部材７の変位が保持された状態のシャッタ装置１を示している。本実施形態に係るシャッタ装置と図１に示す構成のシャッタ装置との大きな違いは、第アクチュエータ９の中間部９ａにヒンジ３００，３００の一端が連結されていることと、ヒンジ３００，３００の他端が固定部２に設けられた第４ベース部材２４に連結されていることである。また、ヒンジ３００，３００はＹ方向で見て、規制部材１０と反対側から第３アクチュエータ９に連結されている。このような構成とすることで、規制部材１０における中間部９ａとの連結端から遠い部分でのＺ方向への変位量を増加させることができる。
【００８６】
図１１Ａ，１１Ｂは、第３アクチュエータ９と規制部材１０との駆動前後の状態を示す。なお、図１１Ａ，１１Ｂにおいて、規制部材１０は一部のみを図示している。また、第３アクチュエータ９と規制部材１０のサイズやこれらの大小関係、あるいはヒンジ３００との大小関係は、図１１Ａ，１１Ｂにおいて実際のサイズや大小関係とは異なっている。
【００８７】
図１１Ａは図１に示す構成と対応しており、第３アクチュエータ９の駆動に連動して規制部材１０がＺ方向上側に変位している。一方、図１１Ｂは図１０に示す構成と対応している。この場合、第３アクチュエータ９が駆動してその中間部９ａがＺ方向上側に変位しようとすると、一端が中間部９ａに連結されたヒンジ３００，３００が上側に持ち上げられるように変形する。このとき、ヒンジ３００，３００の他端は第４ベース部材２４に連結されているため、ヒンジ３００，３００は、第４ベース部材２４との連結端を基点としてＹＺ平面内で斜め上方に傾斜するように変形する。ヒンジ３００，３００の変形に伴い、これらに連結された第３アクチュエータ９の中間部９ａもＹＺ平面内で斜め上方に傾斜するように駆動され、規制部材１０もＹＺ平面内で斜め上方に傾斜するように変位する。この変位によって、規制部材１０における中間部９ａとの連結端から遠い部分は、図１１Ａに示すように単純にＺ方向上側に変位する場合よりも、Ｚ方向の変位量が増加する。例えば、図１１Ａに示す構成に対し、図１１Ｂに示す構成によれば、規制部材１０における中間部９ａとの連結端から遠い部分のＺ方向への変位量は１．５倍以上となる。よって、例えば、図１に示す構成に比べて、図１０に示す構成では、第３アクチュエータ９に流す電流量を少なくしても同じ変位量を得ることができる。つまり、第３アクチュエータ９の駆動電圧を低くすることができ、第３アクチュエータ９の駆動に要する消費電力を小さくできる。
【００８８】
また、ヒンジ３００，３００が連結される第４ベース部材２４がヒートシンクとして機能するため、第３アクチュエータ９の駆動解除時に、中間部９ａは急速に冷却され、その温度が低下する。このことにより、中間部９ａに連結された規制部材１０が元の位置に戻る時間が短くなり、規制部材１０の共振周波数が高まる。また、規制部材１０への伝搬熱量が低減され、ひいては規制部材１０に保持される被駆動部材７の温度上昇を抑制できる。このことにより、被駆動部材７から金属膜７１中へのシリコンの拡散が防止でき、金属膜７１を含む被駆動部材７の光学特性及びシャッタ装置１の性能を維持できる。なお、ヒンジ３００の折り返し回数や長さ、幅、あるいは第３アクチュエータ９に連結される本数等は、求められる規制部材１０の変位量等に応じて適宜変更されうる。
【００８９】
（実施形態３）
図１２Ａ〜図１２Ｃは、本実施形態に係るシャッタ装置１の駆動電圧の変化とそれに対応する各部材の配置を示す図であり、図１におけるＩＩ−ＩＩ線での断面に対応した部材の配置を示している。ただし、動作説明を容易にするため、図２に対して、第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２の図示を省略している。また、図１２Ａは図８Ａに対応し、図１２Ｂは図８Ｄに対応し、図１２Ｃは図８Ｅに対応している。
【００９０】
図８Ａ〜図８Ｅに示す構成と図１２Ａ〜図１２Ｃに示す構成との違いは、規制部材１０のＺ方向の厚みである。例えば、図１２Ａに示すように、規制部材１０の一部、この場合、第３アクチュエータ９に近い側の部分の下面は、被駆動部材７の下面と同一面内にはなく、それよりも下方に位置している。Ｂｏｘ層及びハンドル層をエッチング処理する際に、規制部材１０に対応する部分のうち、第３アクチュエータ９に近い側の部分を一部残すようにすることで、図１２Ａに示す形状の規制部材１０を得ることができる。また、図示しないが、Ｂｏｘ層及びハンドル層をエッチング処理する際に、被駆動部材７に対応する部分の第１シリコン層２１０を下方からエッチングして被駆動部材７の底面が規制部材１０の底面よりもＺ方向で上側に位置するようにしてもよい。
【００９１】
図１２Ｂ（期間ＩＶ）に示すように、第１及び第２アクチュエータ３，４の駆動により被駆動部材７がＸＹ平面内を移動するとき、被駆動部材７は規制部材１０の内縁のうち、第３アクチュエータ９に近い側の部分に当接するように移動する。この後、図１２Ｃ（期間Ｖ）に示すように、第３アクチュエータ９の駆動が解除されて、規制部材１０が駆動前の位置に引き下げられる。それと同時に、第１及び第２アクチュエータ３，４の駆動が解除され、被駆動部材７は規制部材１０の内縁のうち、第３アクチュエータ９に遠い側の部分に当接して規制部材１０を押圧し、被駆動部材７の移動が規制されてその変位が保持される。
【００９２】
第１及び第２アクチュエータ３，４の駆動により、被駆動部材７が移動して、例えば図８Ｃに示す所定の位置に変位するとき、被駆動部材７に加わる慣性モーメントや、第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２の剛性等に起因して、被駆動部材７は、所定の位置の周辺でＸＹ平面内に振動し、その振幅を減衰させつつ停止する、いわゆるリンギングと呼ばれる現象が起こる。このリンギングが長く続くと、例えば、被駆動部材７が規制部材１０の内周で往復移動を繰り返し、被駆動部材７か規制部材１０の一方あるいは両方が破損するおそれがある。また、被駆動部材７を変位させた状態で光の遮断を行うシャッタ装置１であると、光の遮断性能が低下してしまう。
【００９３】
一方、規制部材１０を図１２Ａ〜１２Ｃに示す形状とし、被駆動部材７を規制部材１０に当接させるように移動することで、被駆動部材７の移動速度を減速させ、上記のリンギングを抑制することができる。このことにより、被駆動部材７や規制部材１０の破損等を防止し、シャッタ装置１の長寿命化が図れる。また、シャッタ装置１における光遮断性能を維持できる。
【００９４】
なお、リンギングを抑制するためには、第１及び第２アクチュエータ３，４に印加される電圧ＶＳの立ち上がりをなまらせて、電圧Ｖｓがオーバーシュートしないようにしてもよく、また、電圧ＶＳを段階的に上昇させてもよい。
【００９５】
（実施形態４）
図１３Ａは本実施形態に係るシャッタ装置の平面図を、図１３Ｂは別のシャッタ装置の平面図を、図１４は第３ビームの平面図をそれぞれ示す。なお、本実施形態において、実施形態１と同様の箇所については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９６】
本実施形態に示す構成と実施形態１〜３に示す構成との違いは、第１ビーム５、第２ビーム６のいずれかに放熱部が設けられている点にある。例えば、放熱部は図１３Ａに示すような突起部５０であり、第１ビーム５に突起部５０が設けられていてもよく、図１３Ｂに示すように、第２ビーム６の第２部材６２に突起部６０が設けられていてもよい。これらの場合、突起部５０，６０はそれぞれ第１ビーム５の長手方向あるいは第２ビーム６の第２部材６２の長手方向、つまり、Ｘ方向に沿って所定の間隔を開けて複数配置されている。また、突起部５０はＹ方向上側に延びて形成され、突起部６０はＹ方向下側に延びて形成されている。これは、第１及び第２ビーム５，６が駆動されるときに、突起部５０，６０がそれぞれ対向するビーム５，６に当接して、被駆動部材７の変位量を低下させたり、第１ビーム５及び／または第２ビーム６が損傷したりしないようにするためである。なお、図１に示すように、第２アクチュエータ４によって第２ビーム６が駆動されると、第２ビーム６は、第１部材６１の端部６ａ近傍を中心として反時計回りに回転する。よって、突起部６０がＹ方向下側に延びて形成されている場合、第１ビーム５，６が駆動されると、隣り合う突起部５５の先端が互いに開くように変位するため、後述するように、放熱及び被駆動部材７のリンギング抑制の観点から見て好ましい。
【００９７】
また、突起部６０の先端が第２ビーム６の第１部材６１に対向する場合は、第１及び第２ビーム５，６が駆動されるときに、突起部５０が第１部材６１に当接しないように、そのＹ方向の長さを調整する必要がある。なお、図１３Ａ，１３Ｂにおいて、突起部５０，６０は、それぞれ第１ビーム５の第２端部５ｂや第２ビーム６の第２端部６ｃの近傍に配置されているが、特にこれに限定されない。第１ビーム５の第１端部５ａ，第２ビーム６の第１部材６１の端部６ａ近傍に配置されていてもよいし、Ｘ方向で見て、第１ビーム５の中央部分や第２ビーム６の第２部材６２の中央部分に配置されていてもよい。なお、突起部５０及び／又は６０が、第１ビーム５の第２端部５ｂ及び／又は第２ビーム６の第２端部６ｃの近傍に配置されていると、例えば、被駆動部材７に光が照射されている場合、光吸収によって被駆動部材７に発生する熱を速やかに放散させることができる。
【００９８】
本実施形態に示すように、第１ビーム５及び第２ビーム６のいずれかに突起部５０，６０が設けられていることによって、各ビーム５，６，８の表面積を増やすことができる。一般に、物体から熱が放散されるときの放熱時定数は、以下の式（１）で表わされる。
τｃ＝ｍｃ／ｈＡ  ・・・（１）
ここで、
τｃ：放熱時定数
ｍ：物体の質量
ｃ：物体の比熱
ｈ：物体の熱伝達率
Ａ：物体の表面積
である。
【００９９】
式（１）から明らかなように、物体の表面積Ａを増やすことにより、放熱時定数τｃは減少する。つまり、より短時間で物体から熱が放散される。従って、突起部５０及び／または６０を設けることにより、式（１）に示すように、第１ビーム５及び／または第２ビーム６の放熱時定数τｃを小さくできるため、被駆動部材７の応答速度を短縮することができる。ここで、被駆動部材７の応答速度はとは、第１及び第２アクチュエータ３，４に電圧を印加してから、被駆動部材７が所定の位置まで移動するまでの時間に相当する。併せて、第１及び第２アクチュエータ３，４から第１及び第２ビーム５，６にそれぞれ伝わる熱を各ビーム５，６から速やかに放散することができる。このことにより、被駆動部材７への伝熱量を低減させることができ、被駆動部材７における温度上昇を抑制できる。よって、被駆動部材７を構成するシリコンが、その両面に設けられた金属膜７１に拡散するのを防止でき、シャッタとしての被駆動部材７及び金属膜７１の光遮断性能を維持できる。また、第１ビーム５及び／または第２ビーム６に突起部５０，６０を設けることによって、被駆動部材７のリンギングに対して空気抵抗による制動力が生じる。このことにより、被駆動部材７のリンギングを短時間で収束させ、光の遮断及び開通性能を維持できる。
【０１００】
なお、突起部５０，６０は、基板２００の上面と平行な方向に延びているが、例えば、基板２００の上面と交差する方向であるＺ方向上側または下側、あるいは上下方向に延びていてもよい。また、突起部５０，６０の個数は特に限定されず、要求される放熱性能や被駆動部材７のリンギング収束時間等により適宜決められる。なお、図１３Ａ，１３Ｂにおいて、一つのビームにのみ突起部が設けられている構成を示したが、特にこれに限定されず、複数のビームにそれぞれ突起部を設けることができる。第１ビーム５と第２ビーム６とにそれぞれ突起部５０，６０を設けるようにしてもよい。
【０１０１】
（実施形態５）
図１４Ａは、本実施形態に係るシャッタ装置の平面図を、図１４Ｂは、図１４ＡのＸＩＶＢ−ＸＩＶＢ線での断面図をそれぞれ示す。また、図１５は、図１４Ａ，１４Ｂに示す放熱部の別の構成の平面図を示す。なお、本実施形態において、実施形態１と同様の箇所については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、図１５は、Ｚ方向下側から見た平面図を示している。
【０１０２】
本実施形態に示す構成と実施形態１〜４に示す構成との違いは、第１ビーム５及び第２ビーム６のＺ方向下側に、これらビーム５，６と所定の間隔をあけて放熱ブロック２３０ａが設けられている点にある。図１４Ａ，１４Ｂに示すように、放熱ブロック２３０ａは、ハンドル層である第２シリコン層２３０で構成されており、Ｙ方向の端部は、それぞれ固定部２１，２２の第２シリコン層２３０に連結されている。また、放熱ブロック２３０ａと第１電極１０１との間、及び放熱ブロック２３０ａと第２電極１０２との間にはＢｏｘ層２２０がそれぞれ介在しているため、放熱ブロック２３０ａは第１及び第２ベース部材２１，２２とそれぞれ熱的には結合されているが、電気的には絶縁されている。また、図１４Ｂに示すように、第１ビーム５及び第２ビーム６と放熱ブロック２３０ａとの間隔は、Ｂｏｘ層２２０の厚さ（１μｍ）に相当する。
【０１０３】
本実施形態によれば、第１及び第２ビーム５，６に伝わる熱を放熱ブロック２３０ａを介して速やかに放散させることができる。一般に、大気中に配置され、間隔をあけて対向する２つの物体間で温度差がある場合は、空気を介して両者の間で熱のやり取りが行われる。しかし、本実施形態においては、第１及び第２ビーム５，６と放熱ブロック２３０ａとの間隔は１μｍと小さくなっており、このオーダー、つまり数μｍ以下の間隔では、熱抵抗が小さいため、第１ビーム５及び／または第２ビーム６から放熱ブロック２３０ａに速やかに熱が放散される。放熱ブロック２３０ａに放散された熱は、放熱ブロック２３０ａから直接大気に、あるいは放熱ブロック２３０ａから第１及び第２ベース部材２１，２２の第２シリコン層２３０を介して放散される。このことにより、被駆動部材７への伝熱量を低減させることができ、被駆動部材７における温度上昇を抑制できる。よって、被駆動部材７を構成するシリコンが、その表面に設けられた金属膜７１に拡散するのを防止でき、シャッタとしての被駆動部材７及び金属膜７１の光遮断性能を維持できる。また、第１及び第２ビーム５，６と放熱ブロック２３０ａとの間では、Ｂｏｘ層である酸化膜層２２０は設けられていないため、第１及び第２ビーム５，６の移動は妨げられることがない。なお、図１４Ａ，１４Ｂにおいて、放熱ブロック２３０ａのＹ方向両端部が第１ベース部材２１と第２ベース部材２２とにそれぞれ連結されている例を示したが、放熱ブロック２３０ａは、第１ベース部材２１又は第２ベース部材２２のいずれかに連結されていればよい。
【０１０４】
ここで、放熱ブロック２３０ａは、例えば、図６に示すシャッタ装置１の裏面層のエッチング処理工程において、図示しないマスクを用いて放熱ブロック２３０ａを残すように第２シリコン層２３０をエッチング処理し、続けて、フッ酸系薬液を用いたエッチング等により、酸化膜層２２０を除去することで形成される。しかし、第１及び第２ビーム５，６と放熱ブロック２３０ａとが平面視で重なる部分はＹ方向で数百μｍ〜数ｍｍ程度あるため、当該重なる部分のＸ方向の幅によっては、Ｂｏｘ層２２０のエッチング量が大きくなり、第１及び第２ベース部材２１，２２の酸化膜層２２０が側面からエッチングされて、第１及び第２ベース部材２１，２２が変形してしまうおそれがある。また、薬液を用いたウエットエッチングでは部材の表面張力や静電引力に起因した固着が生じるおそれがある。
【０１０５】
そこで、図１５に示すように、放熱ブロック２３０ａに複数の肉抜き部（孔）２３１を設けることで、上記の問題を回避することができる。放熱ブロック２３０ａの形成工程において、酸化膜層２２０を除去する際に、肉抜き部２３１から薬液が入り込むため、放熱ブロック２３０ａに接した部分の酸化膜層２２０を除去する時間が短くなる。このことにより、第１及び第２ビーム５，６や放熱ブロック２３０ａでの帯電量を抑制できる。また、肉抜き部２３１を設けることにより、第１及び第２ビーム５，６と放熱ブロック２３０ａとの対向面積を減らすことができ、このことによっても、第１及び第２ビーム５，６や放熱ブロック２３０ａでの表面張力や静電引力に起因した固着を抑制できる。以上のことから、第１ビーム５及び／または第２ビーム６と放熱ブロック２３０ａと間の表面張力や静電引力を弱めて、これらが互いに固着したり、第１ビーム５及び／または第２ビーム６が破損したりするのを防止できる。また、肉抜き部２３１を設けることで、放熱ブロック２３０ａの表面積を増やし、放熱ブロック２３０ａから速やかに熱を放散させることができる。なお、実施形態１〜５に示す構成に、本実施形態に示す放熱ブロック２３０ａをそれぞれ設けるようにしてもよい。被駆動部材７における温度上昇を抑制して、シャッタとしての被駆動部材７及び金属膜７１の光遮断性能を維持できる。なお、図１４Ａにおいて、放熱ブロック２３０ａは、第１ビーム５の第１端部５ａや第２ビーム６の端部６ａに近い側に配置されているが、特にこれに限定されない。例えば、図１４Ａにおいて、第１ビーム５の中央部分や第２ビーム６の第２部材６２の中央部分の下側に配置されていてもよいが、その場合は、第３アクチュエータ９からの熱放散が所定以上に行われないように、言いかえると、第３アクチュエータ９の駆動量が所定以上に低下しないように、第３アクチュエータ９の下方に配置される放熱ブロック２３０ａの面積等を調整する必要がある。
【０１０６】
（その他の実施形態）
なお、図１０に示したように、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４をそれぞれ単数のアクチュエータから構成してもよい。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。変形例を含め上記の全ての実施形態において、必要に応じて、対応する部材に上記の構成を適用することができる。
【０１０７】
また 、変形例を含め上記の全ての実施形態において、規制部材１０がＺ方向に変位し、被駆動部材７がＸＹ平面内を移動する構成を示したが、例えば、被駆動部材７がＺ方向に変位し、規制部材１０がＸＹ平面内を移動する構成としてもよい。この場合は、例えば、第１及び第２アクチュエータ３，４を規制部材１０に連結し、第３アクチュエータ９を被駆動部材７に連結するようにするとよい。特に第３アクチュエータ９が熱型アクチュエータであると、熱駆動方式や静電容量駆動方式のアクチュエータに比べて変位量を大きくすることができる。また、被駆動部材７の変位が保持された状態で第１ビーム５と第２ビーム６の第２部材６２とが互いが接触しつつ、湾曲または屈曲した状態でその位置と形状が保持される構成を示したが、被駆動部材７の変位量や第１ビーム５及び第２ビーム６の第２部材６２の長さ等によっては、両者が互いに接触していなくてもよい。なお、上記の実施形態では、第１、第２及び第３アクチュエータ３，４，９として、構成部材の熱膨張により被駆動部材７を駆動させる熱型アクチュエータの構成を例示したが、熱型以外の方式、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。例えば、第１及び第２アクチュエータ３，４を熱型アクチュエータとし、第３アクチュエータ９を圧電駆動方式のアクチュエータとしてもよく、種々の組合せを適用できる。なお、熱型アクチュエータを用いることにより低電圧でアクチュエータの駆動量を大きくすることができる。
【０１０８】
なお、被駆動部材７の両面に形成される金属膜７１は、Ａｕ／Ｔｉ膜であってもよい。また、シャッタ装置１において、金属膜７１を被駆動部材７の表面または裏面のいずれかのみに形成することもできる。また、実施形態２にて示したように、ヒンジ３００，３００を介して第３アクチュエータ９を第４ベース部材２４に連結させると、ヒンジ３００，３００と第４ベース部材２４との連結端を通る軸の周りに被駆動部材７をその表面と交差する方向に傾動させることができ、被駆動部材７を光反射ミラーとして利用できる。その場合、被駆動部材７の表面に形成される金属膜７１は、シリコンの拡散をより強固に防止するため、前述したＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉからなる積層膜であるのが好ましい。なお、被駆動部材７がＺ方向に変位し、規制部材１０がＸＹ平面内を移動する構成である場合は、規制部材１０の厚みを被駆動部材７の変位量よりも大きくしておく必要がある。また、これに限らず、上記の各実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
ここに開示された技術は、被駆動部材を駆動する第１アクチュエータの駆動方向を、被駆動部材の変位を保持する規制部材を駆動する第３アクチュエータの駆動方向と交差するようにして、装置の小型化を実現でき、光の遮断／開通あるいは反射性能に優れた光学装置に適用する上で有用である。
【符号の説明】
【０１１０】
１        シャッタ装置
２        固定部
３        第１アクチュエータ
４        第２アクチュエータ
５        第１ビーム
６        第２ビーム
７        被駆動部材
８        連結部材
９        第３アクチュエータ
１０      規制部材
５０      突起部（放熱部）
６０      突起部（放熱部）
１０１    第１電極
１０２    第２電極
１０３    第３電極
２００    ＳＯＩ基板（基板）
２１０    第１シリコン層（デバイス層）
２２０    酸化膜層（Ｂｏｘ層）
２３０    第２シリコン層（ハンドル層）
２３０ａ  放熱ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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