(57)【要約】【課題】  ミラーユニットを極力傾動させることなく水平姿勢を維持しながら上下動させることができる光スイッチを得る。【解決手段】  光スイッチにおいて、アクチュエータ３と台座部１ｂとの間で、アクチュエータ３側および台座部１ｂ側のうちいずれか一方に、他方と略一点で接触または接続する構造体２を設けた。【選択図】      図１
2006337744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミラーおよびその台座部を含むミラーユニットをアクチュエータによって上下方向に駆動する光スイッチにおいて、
アクチュエータと台座部との間で、アクチュエータ側および台座部側のうちいずれか一方に設けられ、他方と略一点で接触または接続する構造体を備えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
アクチュエータ側および台座部側のうちいずれか一方に設けられた前記構造体が他方と接触または接続する点が、台座部の略中心に位置するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記構造体が、球状、半球状、錐状、または細い柱状であることを特徴とする請求項１または２に記載の光スイッチ。
【請求項４】
前記構造体は球状であり、アクチュエータ側および台座部側のうちいずれか一方に、前記球状の構造体を保持する構造体保持部を設けたことを特徴とする請求項３に記載の光スイッチ。
【請求項５】
前記構造体およびアクチュエータの先端部に磁性体を設けるとともにそれらのうち少なくともいずれか一方を磁化して、構造体とアクチュエータとを磁気的吸引力によって吸着させるようにしたことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一つに記載の光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信や光情報処理等で用いられる光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光通信や光情報処理等で用いられるＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical System）技術を用いた光スイッチとして、例えば特許文献１に開示されるものが知られている。
【特許文献１】特開２００３−１３４８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この種の光スイッチのうち、ミラーおよびその台座部を含むミラーユニットをアクチュエータによって上下方向に駆動して光の経路を切り換えるタイプのものでは、ミラーユニットが、傾動することなく、極力水平姿勢を維持しながら上下動するように構成するのが好適である。
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように、アクチュエータがミラーユニットに比較的広い領域で面接触する構成では、アクチュエータの可動部の中心とミラーユニットの中心との間にずれがあると、アクチュエータの可動部によって押されたミラーユニットが傾動し、所望の特性が得られなくなるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、ミラーおよびその台座部を含むミラーユニットをアクチュエータによって上下方向に駆動する光スイッチにおいて、ミラーユニットを極力傾動させることなく水平姿勢を維持しながら上下動させることができる光スイッチを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明にあっては、ミラーおよびその台座部を含むミラーユニットをアクチュエータによって上下方向に駆動する光スイッチにおいて、アクチュエータと台座部との間で、アクチュエータ側および台座部側のうちいずれか一方に設けられ、他方と略一点で接触または接続する構造体を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明にあっては、アクチュエータ側および台座部側のうちいずれか一方に設けられた上記構造体が他方と接触または接続する点が、台座部の略中心に位置するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明にあっては、上記構造体が、球状、半球状、錐状、または細い柱状であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明にあっては、上記構造体は球状であり、アクチュエータ側および台座部側のうちいずれか一方に、上記球状の構造体を保持する構造体保持部を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明にあっては、上記構造体およびアクチュエータの先端部に磁性体を設けるとともにそれらのうち少なくともいずれか一方を磁化して、構造体とアクチュエータとを磁気的吸引力によって吸着させるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、上記構造体によって、アクチュエータ側と台座部側とを略一点で接触または接続させることができるので、アクチュエータによってミラーユニットが傾動するのを抑制することができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、アクチュエータによって台座部の略中心となる位置に力を作用させることができるので、ミラーユニットが傾動するのをより確実に抑制することができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、上記構造体を球状、半球状、錐状、または細い柱状とすることで、当該構造体を介在させた構成を比較的容易に得ることができる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、上記構造体をより容易にかつより確実に保持する構造を得ることができる。
【００１５】
請求項５の発明によれば、磁気的吸引力を利用して構造体をアクチュエータにより容易にかつより確実に固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
（第１実施形態）図１は、本実施形態にかかる光スイッチのアクチュエータとミラーユニットとの概略構成を示す側面図（分解側面図）である。
【００１８】
ミラーユニット１は、略平板状の台座部１ｂと、その台座部１ｂ上に形成されたミラー１ａとを含んでおり、例えば、図示しない支持基板に片側支持または両側支持されて当該支持基板に対して上下動可能な可撓性構造部として形成される。このミラーユニット１は、公知の半導体プロセス（成膜、エッチング、張り合わせ等）を用いて形成することができる。
【００１９】
ミラーユニット１の下方には、ミラーユニット１を上下に駆動するためのアクチュエータ３が設けられる。アクチュエータ３は、筐体３ａと、筐体３ａに対して垂直方向（台座部１ｂが拡がる方向（水平方向）に対して垂直な方向）に上下動する可動部３ｂとを備える。このアクチュエータ３は、例えば、公知の静電引力を利用するアクチュエータとして構成することができる。
【００２０】
そして、本実施形態では、ミラーユニット１の台座部１ｂとアクチュエータ３の可動部３ｂとの間に、球状の構造体２を介在させている。この球状の構造体２は、ミラーユニット１を形成した後、台座部１ｂの下面に、例えば、接着等によって固定することができる。
【００２１】
ここで、本実施形態では、球状の構造体２と台座部１ｂとの下面とが接触または接続する点を、当該台座部１ｂの幅方向（図１では左右方向）の略中央位置（可動部３ｂが動く方向に対して垂直な所定方向についてミラーユニット１の重量バランスがとれる対称面または対称線上の位置）に設定している。
【００２２】
以上の本実施形態によれば、球状の構造体２によって、アクチュエータ３側と台座部１ｂ側とを略一点で接触または接続させることができるので、アクチュエータ３によって駆動されたミラーユニット１が傾動するのを抑制することができる。
【００２３】
しかも、アクチュエータ３（の可動部３ｂ）から台座部１ｂの幅方向の略中心となる位置に力を作用させるようにしたため、アクチュエータ３によって上下駆動される際にミラーユニット１が傾動するのをより確実に抑制することができる。
【００２４】
このように、本実施形態によれば、球状の構造体２を用いることで、ミラーユニット１側とアクチュエータ３側とを点接触させてミラーユニット１の傾動を抑制する構造を、比較的容易に得ることができる。
【００２５】
ただし、球状の構造体２の大きさ（径）を大きくしすぎると接触面積が大きくなり、点接触に近い状態が確保しにくくなる。よって、球状の構造体２の大きさは、各部の大きさや部材の硬度等に応じて適切な値に設定しておくのが好適である。
【００２６】
また、半球状の構造体を用いた場合も、上記球状の構造体２を用いたのと同様の効果が得られるのは言うまでもない。
【００２７】
（第２実施形態）図２は、本実施形態にかかる光スイッチのアクチュエータとミラーユニットとを示す側面図（分解側面図）である。なお、本実施形態では、上記実施形態にかかるミラーユニットと同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２８】
本実施形態では、ミラーユニット１とアクチュエータ３との間に介在させる構造体２Ａを錐状体（例えば、円錐、四角錐、三角錐等の錐状体）としている。具体的には、当該錐状の構造体２Ａは、その底面がミラーユニット１の台座部１ｂの下面に当接し、かつその尖端が下方を向く姿勢で、さらに、その尖端が台座部１ｂの幅方向（図２では左右方向）の略中央に位置するように設けられている。
【００２９】
かかる構造体２Ａは、上記第１実施形態と同様に、ミラーユニット１に構造体２Ａを後付けで設けるようにしてもよいし、公知の半導体プロセスによってミラーユニット１とともに形成することも可能である。
【００３０】
以上の本実施形態によれば、錐状の構造体２Ａの尖端によって、ミラーユニット１側とアクチュエータ３側とを点接触させることができるので、上記実施形態と同様に、アクチュエータ３によって上下駆動される際にミラーユニット１が傾動するのを抑制することができる。
【００３１】
（第３実施形態）図３は、本実施形態にかかる光スイッチのアクチュエータとミラーユニットとを示す側面図（分解側面図）である。なお、本実施形態では、上記実施形態にかかるミラーユニットと同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３２】
本実施形態では、ミラーユニット１とアクチュエータ３との間に介在させる構造体２Ｂを細い柱状（例えば、円柱状、角柱状等）としている。具体的には、当該細い柱状の構造体２Ｂの長手方向が下方を向く姿勢で、当該長手方向の一端部をミラーユニット１の台座部１ｂの下面上に立設するようにし、そのとき、その中心線が台座部１ｂの幅方向（図３では左右方向）の略中央に位置するようにしている。
【００３３】
かかる構造体２Ｂは、上記第１実施形態と同様に、ミラーユニット１に構造体２Ｂを後付けで設けるようにしてもよいし、公知の半導体プロセスによってミラーユニット１とともに形成することも可能である。
【００３４】
以上の本実施形態によれば、細い柱状の構造体２Ｂの長手方向の一端によって、ミラーユニット１側とアクチュエータ３側とを略点接触させることができるので、上記実施形態と同様に、アクチュエータ３によって上下駆動される際にミラーユニット１が傾動するのを抑制することができる。
【００３５】
（第４実施形態）図４は、本実施形態にかかる光スイッチのアクチュエータとミラーユニットとを示す側面図（分解側面図）である。なお、本実施形態では、上記実施形態にかかるミラーユニットと同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３６】
本実施形態では、球状の構造体２を、ミラーユニット１側ではなく、アクチュエータ３側に設けたものである。すなわち、球状の構造体２を、可動部３ｂの上面に接着等によって固定するとともに、球状の構造体２と台座部１ｂとが当接する位置を、当該台座部１ｂの幅方向（図４では左右方向）の略中央に位置するようにしている。
【００３７】
以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同等の効果が得られる。
【００３８】
（第５実施形態）図５は、本実施形態にかかる光スイッチのアクチュエータとミラーユニットとを示す側面図（分解側面図）である。なお、本実施形態では、上記実施形態にかかるミラーユニットと同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３９】
本実施形態では、球状の構造体２、ならびに可動部３１ｂの一部（例えば先端部５）を磁性体とし、それら磁性体のうち少なくともいずれか一方を磁化させておく（例えば永久磁石を用いる）ことでこれらの間に磁気的吸引力を生じさせ、この磁気的吸引力によって構造体２を可動部３１ｂに固定するようにしている。こうすれば、構造体２を可動部３１ｂにより容易に固定することができる。なお、可動部３１ｂの基部４は非磁性体とする。
【００４０】
以上の本実施形態によれば、上記第４実施形態と同等の効果が得られる上、構造体を介在させた構成をより容易に具現化することができるという利点がある。特に、より小型の光スイッチにおいて接着剤の塗布が困難である場合等に極めて有効である。
【００４１】
（第６実施形態）図６は、本実施形態にかかる光スイッチのアクチュエータとミラーユニットとを示す側面図（分解側面図）である。なお、本実施形態では、上記実施形態にかかるミラーユニットと同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４２】
本実施形態では、台座部１ｂの下面に球状の構造体２を保持するための構造体保持部１ｃを設けたものである。具体的には、構造体保持部１ｃに、下方（アクチュエータ３側）に向けて開口する断面Ｖ字状の凹部６を設け、この凹部６の中心を台座部１ｂの幅方向（図６では左右方向）の中心と位置合わせするとともに、当該凹部６を当該中心に対して左右対称となるように設けている。これにより、球状の構造体２を凹部６に挿入して例えば接着等で固定するだけで、当該球状の構造体２を台座部１ｂの幅方向の中心位置に容易に位置決めすることができる。なお、かかるＶ字状の凹部６は、公知の半導体プロセスのＶ字溝形成手法によって得ることができる。
【００４３】
以上の本実施形態によれば、上記第１実施形態と同等の効果が得られる上、台座部に対する構造体の位置合わせをより容易に行うことができるという利点がある。
【００４４】
（第７実施形態）図７は、本実施形態にかかる光スイッチのアクチュエータとミラーユニットとを示す側面図（分解側面図）である。なお、本実施形態では、上記実施形態にかかるミラーユニットと同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４５】
本実施形態では、上記第６実施形態の構造体保持部１ｃの下面に、開口部７を有して凹部６を蓋する蓋部材１ｄを設けたものである。このとき、開口部７は、上方（台座部１ｂ側）に向けて拡がるようにし、球状の構造体２が凹部６から脱落しないようにするのが好適である。かかる開口部７も、公知の半導体プロセスのＶ字溝形成手法によって得ることができる。
【００４６】
以上の本実施形態によれば、上記第６実施形態と同等の効果が得られる。特に、構造体の接着を省略することができる分、接着剤の塗布が困難なより小型の光スイッチに対して極めて有効である。
【００４７】
（第８実施形態）図８は、本実施形態にかかる光スイッチのアクチュエータとミラーユニットとを示す側面図（分解側面図）である。なお、本実施形態では、上記実施形態にかかるミラーユニットと同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４８】
本実施形態では、台座部１ｂの下面に固定した球状の構造体２を磁性体とする一方、可動部３２ｂの一部（例えば先端部５ｆ）を磁性体とし、それら磁性体のうち少なくともいずれか一方を磁化させておく（例えば永久磁石を用いる）ことでこれらの間に磁気的吸引力を生じさせるようにしている。こうすれば、磁気的吸引力によって構造体２が先端部５ｆのほぼ中央に調心される。なお、可動部３２ｂの基部４ｆは非磁性体である。
【００４９】
以上の本実施形態によれば、上記第１実施形態と同等の効果が得られる上、ミラーユニット１の台座部１ｂとアクチュエータ３Ｆの可動部３２ｂとをより容易にかつより確実に位置決めして、ミラーユニット１の傾動をより容易にかつより確実に抑制することができる。
【００５０】
また、可動部３２ｂの先端部５ｆを電磁石としてもよい。その場合、可動部３２ｂを駆動するときのみ通電して、磁気的吸引力を生じさせるようにすればよい。
【００５１】
（第９実施形態）図９は、本実施形態にかかる光スイッチのアクチュエータとミラーユニットとを示す側面図（分解側面図）である。なお、本実施形態では、上記実施形態にかかるミラーユニットと同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５２】
本実施形態では、上記第６実施形態にかかる光スイッチのミラーユニット１Ｄに対し、位置制御用のバネ構造１ｅを設けたものである。かかるバネ構造１ｅは、公知の半導体プロセス（例えばドライエッチング等）によって形成することができる。なお、バネ構造１ｅは、最低限２箇所以上とし、極力４箇所以上、ほぼ均等な間隔で配置するのが好適である。
【００５３】
以上の本実施形態によれば、上記第６実施形態と同様の効果が得られる上、ミラーユニット１Ｄの傾動抑制を含め、その動作をより安定化させることができるという効果が得られる。
【００５４】
（第１０実施形態）図１０は、本実施形態にかかるマトリクス状の光スイッチの概略構成を示す平面図である。なお、本実施形態では、上記実施形態にかかるミラーユニットと同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５５】
本実施形態にかかる光スイッチ１０は、上記各実施形態で示した光スイッチ（図１０では１１と示す）をマトリクス状に一体的に配列して含むものである。すなわち、この光スイッチ１０は、上述した公知の半導体プロセスを含む製造工程によって、比較的容易に形成することができる。さらに、上述したように、個々の光スイッチ１１を形成する時点で各ミラーユニット１のアライメント調整を行うことができるため、光スイッチ１０全体を構成した後に個々の光スイッチ１１のアライメント調整を行う必要がなく、光ファイバ１２との接続部１３等に設けられるレンズ等とのアライメント調整程度で済むため、従来に比べて製造ならびに調整の手間が減り、製造コストを低減することができるという利点がある。
【００５６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。例えば、適宜構造体を別の形状のものに入れ替えることができるし、また、上記各実施形態で用いた技術を適宜に組み合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる光スイッチの側面図（分解側面図）。
【図２】本発明の第２実施形態にかかる光スイッチの側面図（分解側面図）。
【図３】本発明の第３実施形態にかかる光スイッチの側面図（分解側面図）。
【図４】本発明の第４実施形態にかかる光スイッチの側面図（分解側面図）。
【図５】本発明の第５実施形態にかかる光スイッチの側面図（分解側面図）。
【図６】本発明の第６実施形態にかかる光スイッチの側面図（分解側面図）。
【図７】本発明の第７実施形態にかかる光スイッチの側面図（分解側面図）。
【図８】本発明の第８実施形態にかかる光スイッチの側面図（分解側面図）。
【図９】本発明の第９実施形態にかかる光スイッチの側面図（分解側面図）。
【図１０】本発明の第１０実施形態にかかるマトリクス状の光スイッチの平面図。
【符号の説明】
【００５８】
１，１Ｄ，１Ｅ  ミラーユニット
１ａ  ミラー
１ｂ  台座部
１ｃ  構造体保持部
２，２Ａ，２Ｂ  構造体
３，３Ｃ，３Ｆ  アクチュエータ
３ｂ，３１ｂ，３２ｂ  可動部
１０  光スイッチ
１１  （マトリクス状の）光スイッチ
【図１】
2006337744.tif 000003
【図２】
2006337744.tif 000004
【図３】
2006337744.tif 000005
【図４】
2006337744.tif 000006
【図５】
2006337744.tif 000007
【図６】
2006337744.tif 000008
【図７】
2006337744.tif 000009
【図８】
2006337744.tif 000010
【図９】
2006337744.tif 000011
【図１０】
2006337744.tif 000012