(57)【要約】【課題】光路の開通または遮断に用いる変位拡大機構の小型化を可能にする。【解決手段】変位拡大機構１０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と、第１アクチュエータ３と対向して固定部２に連結された第２アクチュエータ４と、第１端部５ａが第１アクチュエータと連結された第１ビーム５と、第３端部６ａが第２アクチュエータ４と連結され、途中で折り返されて、第１ビーム５と並列配置部５６を構成する第２ビーム６と、第２ビーム５の第２端部５ｂと第２ビーム６の第４端部６ｂとに連結された移動部７と、を有している。第２アクチュエータ４は、移動部７よりも第１アクチュエータ３に近い側に配置されている。【選択図】図１
2019159023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、
前記固定部に連結された第１アクチュエータと、
前記第１アクチュエータと対向して前記固定部に連結された第２アクチュエータと、
基端側が前記第１アクチュエータと連結され、該第１アクチュエータと離れる方向へ延在する第１ビームと、
基端側が前記第２アクチュエータと連結され、該第１アクチュエータに近づく方向へ延在し、さらに折り返されて、前記第１ビームと互いに並列に配置された並列配置部を構成する第２ビームと、
前記並列配置部の先端側に連結された移動部と、を有し、
前記第２アクチュエータは、前記移動部よりも前記第１アクチュエータに近い側に配置されている変位拡大機構。
【請求項２】
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、
前記第１アクチュエータと対向して前記固定部に連結された第２アクチュエータと、
基端側の第１端部が前記第１アクチュエータと連結され、該第１アクチュエータと離れる方向へ延在する第１ビームと、
基端側の第３端部が前記第２アクチュエータと連結され、該第１アクチュエータに近づく方向へ延在し、さらに折り返されて、前記第１ビームと互いに並列に配置された並列配置部を構成する第２ビームと、
前記第１ビームの先端側の第２端部及び前記第２ビームの先端側の第４端部に連結された移動部と、を有し、
前記第２アクチュエータは、前記移動部よりも前記第１アクチュエータに近い側に配置され、
前記並列配置部の延在する第１方向と交差する第２方向において、前記第４端部は、前記第１端部と前記第３端部との間に配置されている変位拡大機構。
【請求項３】
前記第２ビームは、
前記第１ビームと前記並列配置部を構成する折り返し部と、
前記第２アクチュエータに連結されて、前記第１アクチュエータに近づくように前記折り返し部と並列に延在された迂回部と、
前記折り返し部と前記迂回部とを互いに連結する中間部と、からなり、
前記折り返し部は、前記迂回部及び前記中間部よりも剛性が低い請求項１または２に記載の変位拡大機構。
【請求項４】
前記第１ビームと前記第２ビームとを互いに連結する連結部材を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の変位拡大機構。
【請求項５】
前記連結部材は、
前記第１ビームに連結され、前記第２ビームの中間部と並列に配置された第１連結要素と、
前記第２ビームと前記第１連結要素とを互いに連結する第２連結要素からなる請求項４に記載の変位拡大機構。
【請求項６】
前記第２連結要素は、前記第１連結要素と並列に配置される領域を有する請求項５に記載の変位拡大機構。
【請求項７】
前記第１連結要素及び前記第２連結要素のうちの一方は、他方よりも剛性が高い請求項５または６に記載の変位拡大機構。
【請求項８】
前記連結部材は、前記第１連結要素と前記第２連結要素とを互いに連結する第３連結要素をさらに有し、
前記第３連結要素は、前記第１連結要素及び前記第２連結要素よりも剛性が低い請求項５または６に記載の変位拡大機構。
【請求項９】
前記中間部は、前記第２連結要素における前記第１連結要素と並列に配置された延在部と長さが等しいか、または前記中間部が前記第２連結要素の延在部よりも長い請求項５ないし８のいずれか１項に記載の変位拡大機構。
【請求項１０】
前記第２ビームの迂回部は互いに並列に配置された複数の迂回ビームからなり、所定の間隔をあけて前記第２ビームの中間部にそれぞれ連結される請求項３ないし９のいずれか１項に記載の変位拡大機構。
【請求項１１】
複数の前記迂回ビーム同士を連結する補強ビームをさらに有する請求項１０に記載の変位拡大機構。
【請求項１２】
前記第１及び第２アクチュエータは、電流が流れることで発熱し、所定の方向に発熱温度に応じて変位する熱式アクチュエータである請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の変位拡大機構。
【請求項１３】
前記第１及び第２アクチュエータは、前記並列配置部の延在方向に屈曲している請求項１２に記載の変位拡大機構。
【請求項１４】
前記第２アクチュエータの長さは前記第１アクチュエータの長さよりも短い請求項１２または１３に記載の変位拡大機構。
【請求項１５】
前記第１アクチュエータにおける長さと幅の比は、前記第２アクチュエータにおける長さと幅の比に等しい請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載の変位拡大機構。
【請求項１６】
前記第２アクチュエータの一端は前記固定部に連結され、他端は前記第２ビームの基端側に連結される請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の変位拡大機構。
【請求項１７】
前記固定部において、前記移動部を挟んで前記第１及び第２アクチュエータと反対側に位置する領域が接着領域として用いられる請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の変位拡大機構。
【請求項１８】
請求項１ないし１７のいずれか１項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及び第２アクチュエータの一端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及び第２アクチュエータの他端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移動部で光路を遮断及び開通させるシャッタ装置。
【請求項１９】
実装基板と、
前記実装基板の実装面に配設された光学部材と、
前記光学部材と第１の間隔をあけて前記実装基板の実装面に立設された請求項１８に記載のシャッタ装置と、
前記光学部材と反対側に、前記シャッタ装置と第２の間隔をあけて前記実装基板の実装面に配設された平面型光導波回路とを少なくとも備え、
前記シャッタ装置は、前記第２アクチュエータが前記移動部よりも前記実装基板の実装面から離れて位置するように、前記実装基板に立設されている光伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位拡大機構及びそれを用いたシャッタ装置、光伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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含んでいる。シャッタ装置は、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板に設けられた固定部と、固定部に連結された第１及び第２アクチュエータと、基端側が第１アクチュエータに連結された第１ビームと、基端側が第２アクチュエータに連結された第２ビームと、第１及び第２ビームの先端側に連結された被駆動部材と、を備えている。第１及び第２ビームは先端側に、互いに並列に配置された並列配置部を有し、第１アクチュエータは第１ビームを介して移動部を押すかまたは引く一方、第２アクチュエータは第２ビームを介して被駆動部材に第１アクチュエータとは反対方向に力を作用する。このように構成されたシャッタ装置は、第１及び第２アクチュエータにそれぞれ駆動される第１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。駆動された被駆動部材の変位により、光路が遮断または開通される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１７／１６４０４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のシャッタ装置は、光波長多重伝送装置等に組み込まれる可変光減衰器（Variable Optical Attenuator：以下、ＶＯＡという）等に用いられる。例えば、光波長多重伝送装置では、波長の異なる複数の光線を並列に扱うため、装置が大型化する傾向にあり、これを小型化するためには、ＶＯＡを含む各種構成部品も小型化する必要がある。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は、小型化が可能な変位拡大機構及びそれを備えたシャッタ装置、光伝送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】
上記目的を達成するために、本発明に係る変位拡大機構は、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、前記第１アクチュエータと対向して前記固定部に連結された第２アクチュエータと、基端側が前記第１アクチュエータと連結され、該第１アクチュエータと離れる方向へ延在する第１ビームと、基端側が前記第２アクチュエータと連結され、該第１アクチュエータに近づく方向へ延在し、さらに折り返されて、前記第１ビームと互いに並列に配置された並列配置部を構成する第２ビームと、前記並列配置部の先端側に連結された移動部と、を有し、前記第２アクチュエータは、前記移動部よりも前記第１アクチュエータに近い側に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、第２アクチュエータを移動部よりも第１アクチュエータに近い側に配置することで、変位拡大機構を小型化することができる。
【０００８】
また、本発明に係るシャッタ装置は、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及び第２アクチュエータの一端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及び第２アクチュエータの他端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移動部で光路を遮断及び開通させることを特徴とする。
【０００９】
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移動部が駆動される。
【００１０】
また、本発明に係る光伝送装置は、実装基板と、前記実装基板の実装面に配設された光学部材と、前記光学部材と第１の間隔をあけて前記実装基板の実装面に立設された前記シャッタ装置と、前記光学部材と反対側に、前記シャッタ装置と第２の間隔をあけて前記実装基板の実装面に配設された平面型光導波回路とを少なくとも備え、前記シャッタ装置は、前記第２アクチュエータが前記移動部よりも前記実装基板の実装面から離れて位置するように、前記実装基板に立設されていることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、シャッタ装置を実装基板に立設させることで、実装面に略平行な方向に設定された光路を開通または遮断等することが可能となる。また、実装面におけるシャッタ装置の配置面積を小さくして光伝送装置を小型化することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明に係る変位拡大機構によれば、変位拡大機構を小型化することができる。また、本発明に係るシャッタ装置によれば、変位拡大機構を小さくできるため、シャッタ装置を小型化することができる。また、本発明に係る光伝送装置によれば、シャッタ装置の配置面積を小さくして光伝送装置を小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態１に係るシャッタ装置の平面図である。
【図２】シャッタ装置の、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】駆動状態のシャッタ装置の平面図である。
【図４】第１及び第２アクチュエータの寸法関係を示す模式図である。
【図５】シャッタ装置の製造工程説明図である。
【図６】比較のためのシャッタ装置の平面図である。
【図７Ａ】変形例１に係る第１の連結部材の平面図である。
【図７Ｂ】変形例１に係る第２の連結部材の平面図である。
【図７Ｃ】変形例１に係る第３の連結部材の平面図である。
【図８】変形例２に係る別のシャッタ装置の一部を拡大した平面図である。
【図９】変形例３に係るシャッタ装置の平面図である。
【図１０】変形例４に係るシャッタ装置の平面図である。
【図１１】本発明の実施形態２に係る光伝送装置の断面模式図である。
【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、本開示、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。このシャッタ装置１は、ＳＯＩ基板２００（以下、単に基板２００と呼ぶことがある）に、以下に示す部材が設けられてなる。シャッタ装置１は、変位拡大機構１０と、第１電極１０１と、第２電極１０２と、を備えている。また、変位拡大機構１０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６ａ及び第４端部６ｂを有し、第３端部６ａ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、変位拡大機構１０は、第１ビーム５の第２端部５ｂと第２ビーム６の第４端部６ｂとに連結された移動部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、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。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６ａ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６ｂ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。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、移動部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。また、第２ベース部材２２は、延長部２２ａを有している。延長部２２ａは、第２ベース部材２２から第１ビーム５及び移動部７を越えてＹ方向上側に延びている。また、延長部２２ａは、移動部７のＹ方向上側を囲むようにＸ方向左側に延びて、先端が第１ベース部材２１の近傍に達している。
【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。
【００２０】
また、固定部２は、第１ベース部材２１と第２ベース部材２２との間に開口部２０を有しており、平面視で、開口部２０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、移動部７、連結部材８がそれぞれ配置されている。また、平面視において、固定部２の外周部分では、第１シリコン層２１０が所定の幅で除去されている。これについては後述する。
【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。なお、図１に示すように、固定部２において、移動部７よりもＸ方向右側の領域２Ａには、変位拡大機構１０の可動部材は設けられていない。当該領域２Ａ、つまり、移動部７を挟んで第１及び第２アクチュエータ３，４と反対側に位置する領域２Ａは、後述するように、シャッタ装置１と異なる別の部材との接着領域として用いられる。
【００２２】
第１アクチュエータ３は、Ｙ方向に伸びた棒状の駆動ビームであり、上端部３ａは、第１ベース部材２１の第１シリコン層２１０に連結されている。下端部３ｂは、第２ベース部材２２の第１シリコン層２１０に連結されている。
【００２３】
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３ｃ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。
【００２４】
第２アクチュエータ４は、Ｙ方向に伸びた棒状の駆動ビームであり、上端部４ａは、第１ベース部材２１の第１シリコン層２１０に連結されている。下端部４ｂは、第２ベース部材２２の延長部２２ａの第１シリコン層２１０に連結されている。
【００２５】
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４ｃ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。
【００２６】
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式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がその駆動方向であるＸ方向に沿っ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。
【００２７】
図１に示すように、シャッタ装置１において、第１アクチュエータ３はＸ方向左側に配置され、移動部７はＸ方向右側に配置されている。一方、第２アクチュエータ４は移動部７よりもＸ方向左側に配置されている。つまり、Ｘ方向で見て、第２アクチュエータ４は、移動部７よりも第１アクチュエータ３に近い側に配置されている。また、Ｙ方向で見て、第１アクチュエータ３の上端部３ａと第２アクチュエータの上端部４ａとは第１ベース部材２１の同じ面に連結されている。一方、第２アクチュエータ４は、第１ビーム５を挟んでＹ方向に関して移動部７と反対側に配置されている。また、前述したように、第２アクチュエータ４の下端部４ｂは第２ベース部材２２の延長部２２ａの先端部に連結されており、Ｙ方向で見て、第２アクチュエータ４は第１アクチュエータ３よりも短くなっている。具体的には、第２アクチュエータ４のＹ方向の長さは第１アクチュエータ３のＹ方向の長さの半分以下である。
【００２８】
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３ｃ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の先端は移動部７に連結されている。
【００２９】
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４ｃからＸ方向左側に延びる迂回部６１と、迂回部６１の先端側からＹ方向下側に延びる中間部６２と、中間部６２の先端側に一端が連結されてＸ方向に延び、他端が移動部７に連結された折り返し部６３とを有している。
【００３０】
迂回部６１は、互いに並列に配置された第１及び第２迂回ビーム６１ａ，６１ｂと、第１及び第２迂回ビーム６１ａ，６１ｂを互いに連結し、それぞれＹ方向に延びる第１及び第２補強ビーム６１ｃ，６１ｄと、を有している。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。第１迂回ビーム６１ａは、第２ビーム６の基端である第３端部６ａからＸ方向に延び、第１連結部６ｃで中間部６２に連結されている。また、第２迂回ビーム６１ｂは、第１補強ビーム６１ｃのＹ方向下端からＸ方向に延び、第２連結部６ｄで中間部６２に連結されている。第１連結部６ｃと第２連結部６ｄとはＹ方向に所定の間隔をあけて配置されている。第１補強ビーム６１ｃは、第１迂回ビーム６１ａの基端側と第２迂回ビーム６１ｂの基端とを連結し、Ｙ方向に延びている。また、第２補強ビーム６１ｄは、第１補強ビームと互いに並列に配置され、第１及び第２迂回ビーム６１ａ，６１ｂの中間部分にそれぞれ連結されてＹ方向に延びている。
【００３１】
中間部６２は、上記の第１連結部６ｃと第２連結部６ｄとで第１迂回ビーム６１ａと第２迂回ビーム６１ｂにそれぞれ連結されＹ方向に延びる部材であり、迂回部６１と折り返し部６３とを互いに連結している。中間部６２のＹ方向の長さは、第１連結部６ｃと後述する第３連結部６ｅとの距離に相当する。また、中間部６２と第１及び第２補強ビーム６１ｃ、６１ｄとは互いに並列に配置されている。なお、迂回部６１及び中間部６２は、折り返し部６３よりも剛性が高くなるように高剛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、迂回部６１及び中間部６２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の駆動力を折り返し部６３へと伝達する。その他、当該高剛性領域は、迂回部６１及び中間部６２の一部を折り返し部６３よりも厚くしたり、迂回部６１及び中間部６２の一部に金属膜を成膜したりするようにしてもよい。また、迂回部６１及び中間部６２には肉抜き構造６４，６４，・・・がそれぞれ形成されている。迂回部６１及び中間部６２に肉抜き構造６４，６４，・・・を形成することにより、第２ビーム６の質量が小さくなり、共振周波数が高くなるという効果が得られる。さらに、第２アクチュエータ４として、熱式アクチュエータを用いた場合、これらの肉抜き構造により第２ビーム６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から移動部７に伝わる熱を緩和することができる。なお、図１に示す構成では、第１及び第２迂回ビーム６１ａ，６１ｂと第１及び第２補強ビーム６１ｃ，６１ｄと中間部６２とは、同じ幅となるように構成されているが、これらの幅は必ずしも同じでなくてもよい。例えば、第１及び第２迂回ビーム６１ａ，６１ｂの幅と第１及び第２補強ビーム６１ｃ，６１ｄの幅とがそれぞれ異なっていてもよいし、第１及び第２迂回ビーム６１ａ，６１ｂの幅と中間部６２の幅とが異なっていてもよい。第２アクチュエータ４の駆動力が折り返し部６３を介して確実に移動部７に伝達できればよく、また、迂回部６１及び中間部６２は、折り返し部６３よりも剛性が高くなるように設定されていればよい。
【００３２】
折り返し部６３は、中間部６２に連結された基端である第３連結部６ｅからＸ方向に延びた棒状の部材で、第１ビーム５に対してＹ方向上側かつ第１ビーム５と並列に配置されている。すなわち、第１ビーム５と第２ビーム６の折り返し部６３とは並列して同じ方向から移動部７に連結されている。なお、第１ビーム５と第２ビーム６の折り返し部６３とが互いに並列に配置された部分を並列配置部５６と称することがある。言いかえると、第１ビーム５の先端側が移動部７側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と移動部７との連結部分において、第１ビーム５と第２ビーム６の折り返し部６３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の折り返し部６３の先端側が移動部７側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と移動部７との連結部分において、第１ビーム５と第２ビーム６の折り返し部６３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の延在方向へ移動部７を引く一方、第２ビーム６は第４端部６ｂから第２ビーム６の延在方向へ移動部７を押すことで移動部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の折り返し部６３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移動部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が移動部７を押す一方、第２ビーム６が移動部７を引くようにしてもよい。
【００３３】
移動部７は、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６ｂ、言いかえると、並列配置部５６の先端側に連結された略円形の部材であり、第１及び第２アクチュエータ３，４によって第１及び第２ビーム５，６が駆動されるときに、ＳＯＩ基板２００の上面と平行な方向に移動する。また、移動部７は、開口部２０におけるＸ方向右側、具体的には第２アクチュエータ４よりもＸ方向右側に配置されている。つまり、Ｘ方向右側から、移動部７、第２アクチュエータ４及び第１アクチュエータ１はこの順に配置されている。シャッタ装置１において、移動部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、移動部７は、当該光路の断面よりも一回り大きい平面形状に形成されている。
【００３４】
移動部７は、変位拡大機構１０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、移動部７の質量を小さくして共振周波数を高くしている。また、移動部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。特に、移動部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ビームの折り返し部６３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で発生した熱が移動部７に伝搬するのを抑制できる。このことにより、例えば、移動部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。
【００３５】
連結部材８は、第１ビーム５と第２ビーム６とを互いに連結する部材であり、第１ビーム５の基端側に連結され、Ｙ方向に延びる第１連結要素８１と、第２ビーム６と第１連結要素８１とを互いに連結する第２連結要素８２とを有している。第２連結要素８２は、第１迂回ビーム６１ａと中間部６２との連結部である第１連結部６ｃと第１連結要素８１のＹ方向上側端部とに連結されている。また、第２連結要素８２は、第１連結要素８１と並列に配置された領域として、Ｙ方向に延びるＹ方向延在部８２ａ（以下、単に延在部８２ａという）を有しており、この延在部８２ａは、第１連結部６ｃに連結されて、中間部６２における延長部をなすようにＹ方向上側に延びている。また、中間部６２は、第１連結要素８１と並列に配置されており、そのＹ方向の長さは、第２連結要素８２の延在部８２ａよりも長くなるように構成されている。また、本実施形態において、第２連結要素８２は、第１連結要素８１よりも剛性が高くなるように幅広に形成されている。さらに、第２連結要素８２には、迂回部６１及び中間部６２と同様に肉抜き構造８４，８４・・・が形成されており、このことにより、第１及び第２ビーム５，６に連結された連結部材８の質量が小さくなり、共振周波数が高くなるという効果が得られる。さらに、第１及び第２アクチュエータ３，４として、熱式アクチュエータを用いた場合、第２ビーム６の迂回部６１及び中間部６２に形成された肉抜き構造６４，６４・・・と合わせて第２ビーム６及び連結部材８の表面積が増加することで放熱が促進され、第１及び第２アクチュエータ３，４から移動部７に伝わる熱を緩和することができる。なお、図１に示す構成では、中間部６２と第２連結要素８２とは、同じ幅となるように構成されているが、これらの幅は必ずしも同じでなくてもよい。
【００３６】
連結部材８は、第１ビーム５と第２ビーム６とを互いに連結することにより、第２アクチュエータ４が第２ビーム６の第３端部６ａを駆動したとき、第２ビーム６の迂回部６１が第３端部６ａ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、移動部７の変位量をより大きくすることができる。また、第２アクチュエータ４による第３端部６ａの駆動量を大きく軽減させることがない。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が、第１及び第２アクチュエータ３，４を駆動させた場合に、第１アクチュエータ３に接触しないように、第１連結要素８１と第１アクチュエータ３との間隔を適切にあけて配置する必要がある。
【００３７】
［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３は、駆動状態のシャッタ装置１の平面図を示す。なお、図３における二点鎖線は、駆動後の状態のシャッタ装置１を示している。
【００３８】
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。
【００３９】
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の上端部３ａ及び下端部３ｂ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３ｃ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。
【００４０】
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の上端部４ａ及び下端部４ｂ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４ｃ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。
【００４１】
第１アクチュエータ３の中間部３ｃ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４ｃ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。
【００４２】
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３端部６ａは、互いに遠ざかる方向に相対位置が変化する。
【００４３】
第２ビーム６が全体的にＸ方向右側へ変位しても、第２ビーム６の迂回部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第１連結部６ｃに集中して駆動ビームである折り返し部６３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の折り返し部６３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の折り返し部６３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６ｂがＸＹ平面上で左斜め下へ駆動され、第１ビーム５及び第２ビーム６の折り返し部６３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６ｂが移動部７を押す一方、第１ビーム５の第２端部５ｂが移動部７を引くことで、移動部７は、図３に二点鎖線で示す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を設けることにより、第２ビーム６の迂回部６１が第３端部６ａを軸としたＸＹ平面上での時計回りに回転しようとするときの回転剛性を高めることができる。
【００４４】
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３ｃ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４ｃはＸ方向左側へ引き戻される。
【００４５】
第１アクチュエータ３の中間部３ｃ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４ｃ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。
【００４６】
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３端部６ａは、互いに近づく方向に相対位置が変化する。
【００４７】
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の迂回部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第１連結部６ｃに集中して折り返し部６３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の折り返し部６３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の折り返し部６３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６ｂがＸＹ平面上で右斜め上へ押し戻され、湾曲又は屈曲していた第１ビーム５及び第２ビーム６の折り返し部６３は元の略直線状に戻り、移動部７は、図１に示したようなＸＹ平面上の位置に戻る。
【００４８】
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の移動部７が変位状態）及び解除（シャッタ装置１の移動部７が非変位状態）を切り替えることで、ＸＹ平面上における移動部７の位置が図３及び図１に示したように切り替わる。図１に示した移動部７又は図３に示した移動部７に重なるように図略の光路が配置されており、移動部７の位置が図１及び図３に示したように切り替わることで、移動部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。移動部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、移動部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。
【００４９】
本実施形態では構成部材の熱膨張により移動部７を駆動させる熱式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を上記のように駆動させるものであれば、第１及び第２アクチュエータ３，４は、熱式以外の方式、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。
【００５０】
［第１及び第２アクチュエータの寸法関係］
図４は、第１及び第２アクチュエータの寸法関係を説明する模式図を示す。なお、前述したように、第１及び第２アクチュエータ３，４は、駆動方向であるＸ方向に沿って互いに異なる向きに屈曲あるいは湾曲している。このため、後で述べる第１及び第２アクチュエータ３，４のＹ方向の長さ（以下、単に第１及び第２アクチュエータ３，４の長さという）は、図４に示すように、各々のアクチュエータにおいて、屈曲または湾曲した形状に沿った長さをいう。
【００５１】
本実施形態において、変位拡大機構１０、ひいてはシャッタ装置１を小型化するために、Ｘ方向で見て、第２アクチュエータ４を移動部７よりも第１アクチュエータ３に近い場所に配置している。また、第２アクチュエータ４の長さを第１アクチュエータ３よりも短くして、第１ビーム５及び移動部７よりもＹ方向上側に、言いかえると、シャッタ装置１の中心よりもＹ方向上側に配置している。この場合、第１及び第２アクチュエータ３，４の駆動量、消費電力及びばね剛性から見て、第１及び第２アクチュエータ３，４の長さＬ１，Ｌ２及びＸ方向の幅（以下、単に第１及び第２アクチュエータ３，４の幅という）Ｗ１，Ｗ２は以下に示す所定の関係を満たす必要がある。
【００５２】
まず、第１及び第２アクチュエータ３，４の到達最高温度Ｔｍａｘについて検討してみると、式（１）に示すように、この値は第１及び第２アクチュエータ３，４の寸法に依存しないので、この点に関する寸法の制約条件は存在しない。
Ｔｍａｘ＝Ｖ２／８λρ＋Ｔｓｕｂ  ・・・（１）
Ｖ：  第１及び第２電極１０１，１０２間に印加される電圧
λ：  第１及び第２アクチュエータ３，４の線熱膨張率
ρ：  第１及び第２アクチュエータ３，４の抵抗率
Ｔｓｕｂ：  ＳＯＩ基板２００あるいは固定部２の温度
【００５３】
一方、熱式アクチュエータの長さをＬ、幅をＷ、厚みをＴとそれぞれしたとき、アクチュエータの消費電力Ｐは、式（２）に示すように、アクチュエータの長さＬに反比例する。
Ｐ＝Ｖ２ＴＷ／ρＬ  ・・・（２）
よって、第２アクチュエータ４の長さＬ２を第１アクチュエータ３の長さＬ１に対して極端に短くしてしまうと、第２アクチュエータ４の消費電力が大きくなり、シャッタ装置１を動作させる上であまり好ましくない。この要請から以下の式（３）に示す関係が導かれる。
Ｐ１≧Ｐ２  ⇒  Ｗ１／Ｌ１≧Ｗ２／Ｌ２  ・・・（３）
【００５４】
次に、第１及び第２アクチュエータ３，４のばね剛性ｋａ１，ｋａ２について検討してみる。一般に、熱式アクチュエータの幅を小さくしたり厚みを薄くしたりすると、アクチュエータのばね剛性が小さくなり、アクチュエータに連結されたビームを駆動するのに必要な駆動力を得られない場合がある。この不具合を回避するために、本実施形態における第２アクチュエータ４のばね剛性ｋａ２は、第１アクチュエータ１のばね剛性ｋａ１と同じか、あるいはそれ以上にすることが要請される。この要請に基づいて、式（４）に示すに示す関係が導かれる。
ｋａ１≦ｋａ２  ・・・（４）
【００５５】
一方、アクチュエータが長尺の板状部材であると、そのばね剛性は、両端が固定されたはりにおいて中央部に荷重が集中したと仮定した場合のばね剛性で近似できる。よって、アクチュエータのヤング率をＥ、断面２次モーメントをＩとそれぞれしたとき、アクチュエータのばね剛性ｋａは、式（５）で表わされる。
ｋａ＝１９２ＥＩ／Ｌ３＝１６ＥＴＷ３／Ｌ３  ・・・（５）
【００５６】
第１及び第２アクチュエータ３，４において、式（４）及び式（５）を両立させるようにすると、式（６）に示す関係が導かれ、最終的に、第１及び第２アクチュエータ３，４において、式（３）と式（６）とを両立させるようにすると、式（７）に示す関係が導かれる。
Ｗ１／Ｌ１≦Ｗ２／Ｌ２  ・・・（６）
Ｗ１／Ｌ１＝Ｗ２／Ｌ２  ・・・（７）
【００５７】
以上から明らかなように、第１及び第２アクチュエータ３，４を前述したように駆動させるには、第１アクチュエータ３における長さＬ１と幅Ｗ１の比と、第２アクチュエータ４における長さＬ２と幅Ｗ２の比とを同じになるようにすることが好ましい。例えば、第２アクチュエータ４の長さＬ２を第１アクチュエータ３の長さＬ１の半分にした場合、例えば、第２アクチュエータ４の幅Ｗ２も第１アクチュエータ３の幅Ｗ１の半分にするようにするとよい。ただし、実際に変位拡大機構１０を作製するにあたっては、第１及び第２アクチュエータ３，４を含む各種部材に許容された範囲で加工公差を生じうる。従って、第１及び第２アクチュエータ３，４における上記の比を、加工公差を含んで等しくなるようにしてもよい。
【００５８】
［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５は、本実施形態に係るシャッタ装置１の製造工程を示す。なお、図５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。
【００５９】
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。
【００６０】
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、移動部７及び連結部材８からなる変位拡大機構１０を一体形成する。なお、図５では、便宜上、変位拡大機構１０の一部のみ描かれている。また、第２ビーム６の迂回部６１及び連結部材８の第２連結要素８２にそれぞれ設けられた肉抜き構造６４，６４・・・、肉抜き構造８４，８４・・・は、デバイス層のエッチング時に同時に形成される。また、本実施形態において、ＳＯＩ基板２００に形成された複数のシャッタ装置１をチップに個片化するときに、レーザスクライブ法を用いる。この方法では、照射したレーザ光のエネルギーがシリコン単結晶に吸収される必要がある。ハンドル層２３０にレーザ光を吸収させるため、この段階で、チップの分割領域にある第１シリコン層２１０もあわせて除去する。
【００６１】
特に、移動部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、移動部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、移動部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。
【００６２】
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、移動部７及び連結部材８にはデバイス層のみが残される。
【００６３】
最後に、ワックス２４０及びダミーウエハー２５０を除去し、レーザスクライブ法による個片化を行ってシャッタ装置１が完成する。
【００６４】
［効果等］
以上説明したように、本実施形態に係る変位拡大機構１０は、基板２００及びこれに設けられた固定部２と、固定部２に連結された第１アクチュエータ３と、第１アクチュエータ３と対向して固定部２に連結された第２アクチュエータ４と、を有している。また、変位拡大機構１０は、基端側である第１端部５ａが第１アクチュエータ３と連結され、第１アクチュエータ３と離れるようにＸ方向に延在する第１ビーム５と、基端側である第３端部６ａが第２アクチュエータ６と連結され、第１アクチュエータ３に近づくようにＸ方向へ延在し、さらに折り返されて、第１ビーム３と互いに並列に配置された並列配置部５６を構成する第２ビーム６と、を有している。さらに、変位拡大機構１０は、第１ビーム６の先端側である第２端部５ｂ及び第２ビーム６の先端側である第４端部６ｂに連結された移動部７と、を有し、第２アクチュエータ４は、移動部７よりも第１アクチュエータ３に近い側に配置されている。見方を変えると、並列配置部５６の延在するＸ方向において、第２ビーム６の第３端部６ａは、第１ビーム５の第１端部５ａと移動部７との間に配置されている。
【００６５】
変位拡大機構１０は上記の構成を備え、第２アクチュエータ４を移動部７よりも第１アクチュエータ３に近い側に配置することで、変位拡大機構１０を小型化することができる。例えば、特許文献１に開示された構成、つまり、第１及び第２アクチュエータ３，４が移動部７を挟んでＸ方向で対向し、Ｙ方向で同じ位置に配置された構成よりも変位拡大機構１０の小型化が可能となる。また、並列配置部５６の延在するＸ方向と交差するＹ方向において、第２ビーム６の第４端部６ｂは、第１ビーム５の第１端部５ａと第２ビーム６の第３端部６ａとの間に配置されている。変位拡大機構１０をこのような構成とすることにより、変位拡大機構１０のＹ方向の長さを小さくすることができ、変位拡大機構１０のさらなる小型化が可能となる。また、固定部２において、移動部７を挟んで第１及び第２アクチュエータ３，４と反対側に位置する領域２Ａには、変位拡大機構１０の可動部材が設けられないため、例えば、領域２Ａを変位拡大機構１０やシャッタ装置１とは異なる別の部材との接着領域として利用することができる。
【００６６】
また、第２ビーム６は、第１ビーム５と並列配置部５６を構成する折り返し部６３と、第２アクチュエータ４に連結されて、第１アクチュエータ３に近づくように折り返し部６３と並列に延在された迂回部６１と、折り返し部６３と迂回部６１とを互いに連結する中間部６２と、からなり、折り返し部６３は、迂回部６１及び中間部６２よりも剛性が低い。
【００６７】
第２ビーム６をこのような構成とすることで、折り返し部６３のＸ方向の長さを長く取ることができ、第２アクチュエータ４で発生した駆動力を損なうことなく第２ビーム６に伝達できる。このことにより、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移動部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のわずかな変位で移動部７を大きく変位させることができる。また、第１及び第２ビーム５，６は、移動部７に対してそれぞれ同じ方向から連結されている。このことにより、第１アクチュエータ３が第１ビーム５を介して移動部７をＸ方向に押す力または引く力と、第２アクチュエータ４が第２ビーム６を介して移動部７に対して第１アクチュエータ３とは反対方向に作用させる力とが合成されて、並列配置部５６の基端側を中心として、移動部７をＸＹ平面上で時計回りあるいは反時計回りに大きく変位させることができる。
【００６８】
変位拡大機構１０は、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を有している。変位拡大機構１０は、この構成を備えることにより、第２ビーム６のＸＹ平面での時計回りあるいは反時計回りの回転を抑制することができる。
【００６９】
連結部材８は、第１ビーム５に連結され、第２ビーム６の中間部６２と並列に配置された第１連結要素８１と、第２ビーム６と第１連結要素８１とを互いに連結する第２連結要素８２からなる。また、第２連結要素８２は、第１連結要素８１と並列に配置される延在部８２ａを有している。第２連結要素８２は第２ビームの中間部６２に連結され、中間部６２は第１連結要素８１と並列に配置されていてもよい。連結部材８をこのような構成とすることで、連結部材８のＸ方向の幅を小さく取ることができ、変位拡大機構１０を小型化することができる。
【００７０】
また、第２ビーム６において、中間部６２は、連結部材８の第２連結要素８２の延在部８２ａと長さが等しいか、または中間部６２が第２連結要素８２の延在部８２ａよりも長い。また、迂回部６１は互いに並列に配置された複数の迂回ビームである第１及び第２迂回ビーム６１ａ，６１ｂからなり、これら第１及び第２迂回ビーム６１ａ，６１ｂは所定の間隔をあけて中間部６２の異なる連結部である第１連結部６ｃ，第２連結部６ｄにそれぞれ連結されている。さらに、第２ビーム６は、第１及び第２迂回ビーム６１ａ，６１ｂ同士を連結する第１及び第２補強ビーム６１ｃ，６１ｄを有している。
【００７１】
第２ビーム６をこのような構成とすることで、第２ビーム６の剛性を高められ、第１及び第２アクチュエータ３，４を駆動させたときの連結部材８の反時計回りの回転を抑制することができる。このことにより、連結部材８と第１アクチュエータ３とをＸ方向で近づけることができ、変位拡大機構１０をさらに小型化できる。この理由についてさらに詳述する。
【００７２】
図６は、比較のためのシャッタ装置の平面図を示す。図６に示す構成では、図１に示す構成に対して、第２ビーム６の第１迂回ビーム６１ａの大部分と第２補強ビーム６１ｄとが省略されている点及び第１連結要素８１及び第２連結要素８２が互いに同じ幅でかつ、第２迂回ビーム６１ｂよりも細い幅で形成されている点で異なる。なお、第１迂回ビーム６１ａは第２ビームの第３端部６ａと第１補強ビーム６１ｃのＹ方向上端部とを連結する部分にのみ存在している。また、図６に示す構成では、中間部６２は、第２迂回ビーム６１ｂと折り返し部６３とを連結しており、そのＹ方向の長さは、第２連結部６ｄと第３連結部６ｅとの距離に相当する。また、中間部６２のＹ方向の長さは、第２連結要素８２の延在部８２ａよりも短くなるように構成されている。
【００７３】
このように構成された変位拡大機構１０では、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４を駆動することにより、第２ビーム６の第２迂回ビーム６１ｂ及び中間部６２はＸ方向右側に押し出され、第１ビーム５はＸ方向左側に引かれる。その結果、連結部材８は，その根元、つまり、第１連結要素８１と第１ビーム５との連結部と、第２連結要素８２の延長部分である中間部６２と折り返し部６３との連結部である第３連結部６ｅとがＸ方向で互いに離れるように開いて連結部材８が変形する。この変形により、連結部材８は、第２ビーム６の迂回部６１が第３端部６ａ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、移動部７の変位量を確保する機能を奏している。
【００７４】
ここで、連結部材８自体の回転について考えてみる。例えば、特許文献１に示す変位拡大機構において、第１及び第２アクチュエータ３，４を同時に駆動して移動部７が時計回りに回転した場合を考える。なお、部材の名称及びそれを示す符号については、本願明細書の記載を用いる。この場合、第２アクチュエータ４との連結部に位置する第２ビーム６の第３端部６ａには、Ｘ方向右側に引かれる力が作用している。一方、第３連結部６ｅには、第２ビーム６の折り返し部６３からＸ方向左側に押される力が作用している。また、第３端部６ａに作用する力の作用軸と第３連結部６ｅに作用する力の作用軸とはＹ方向で見て所定の間隔でずれている。このため、第２ビーム６の第１部材６１には、第３端部６ａを軸として、ＸＹ平面上で時計回りに回転しようとする力が作用し、第２連結部６ｄはＹ方向上側に押される。さらに、第２連結部６ｄがＹ方向上側に押されることで、連結部材８の第２連結要素８２は、第２連結部６ｄを支点としてＸ方向左側に湾曲するように変位し、連結部材８のＹ方向上端部、つまり、第１連結要素８１と第２連結要素８２のとの連結部分は、反時計回りに回転する。つまり、連結部材８自体がＸ方向左側に湾曲する。このように、連結部材８がＸ方向左側に湾曲すると、第１ビーム５と第２ビーム６の折り返し部６３との間隔が広くなるように力が働き、結果として、移動部７の変位量が低減してしまう。特許文献１における第２アクチュエータ４の位置を、単に図３の位置へ移動させた場合には、前述の影響は顕著である。また、連結部材８がＸ方向左側に湾曲すると、連結部材８のＹ方向上端部が第１アクチュエータ３に接触するおそれが出てくるため、連結部材８と第１アクチュエータ３とをＸ方向に適切な間隔をあけて配置する必要がある。しかし、この場合、変位拡大機構１０のＸ方向の長さが長くなってしまい、変位拡大機構１０を十分に小さくすることができないおそれがある。また、連結部材８と第１アクチュエータ３との間隔を小さくしようとすると、連結部材８と第１アクチュエータ３との接触を回避するために、第１及び第２アクチュエータ３，４の駆動量もあわせて小さくする必要があり、移動部７の変位量を十分に確保できないおそれがある。
【００７５】
一方、本実施形態に示す構成によれば、連結部材８の第２連結要素８２の剛性を高めることで、連結部材８の湾曲を抑制し、第１ビーム５と第２ビーム６の折り返し部６３との間隔が拡がるのを防止することができる。このことにより、移動部７の変位量が低減するのを抑制することができる。さらに、連結部材８が湾曲するのを抑制することで、連結部材８と第１アクチュエータ３とをＸ方向で近づけることができ、変位拡大機構１０を小型化できる。なお、第１及び第２迂回ビーム６１ａ，６１ｂを所定の間隔をあけて中間部６２の第１連結部６ｃ，第２連結部６ｄにそれぞれ連結することで、第２ビームの迂回部６１の回転剛性を高めることができ、ひいては、連結部材８のＸ方向左側への湾曲を抑制できる。同様に、第１及び第２迂回ビーム６１ａ，６１ｂ同士を連結する第１及び第２補強ビーム６１ｃ，６１ｄを有することにより、さらに、第２ビーム６の迂回部６１の回転剛性を高めることができる。これらによっても、連結部材８のＸ方向左側への湾曲を抑制して、変位拡大機構１０を小型化できる。また、第２ビーム６において、中間部６２は、連結部材８の第２連結要素８２の延在部８２ａと長さが等しいか、または中間部６２が第２連結要素８２の延在部８２ａよりも長くなるように構成されている。このことにより、第２連結要素８２を相対的に短くして、第２連結要素８２の湾曲、ひいては連結部材８の湾曲を抑制することができ、移動部７の変位量が低減するのを防止できる。
【００７６】
なお、後述するように、迂回部６１には、第１迂回ビーム６１ａのみが設けられるようにしてもよい。また、第１及び第２迂回ビーム６１ａ，６１ｂ以外に、これらと並列に配置された迂回ビームを１または複数設け、所定の間隔をあけて中間部６２にそれぞれが連結されるようにしてもよい。また、第１及び第２迂回ビーム６１ａ，６１ｂの間を第１補強ビーム６１ｃのみで連結するようにしてもよいし、第１及び第２補強ビーム６１ｃ，６１ｄ以外にさらに１または複数の補強ビームを設けるようにしてもよい。隣り合う迂回ビーム同士が１または複数の補強ビームで連結されるのが好ましい。また、これらの迂回ビーム及び補強ビームを含む迂回部６１の剛性は折り返し部６３よりも高くなるように構成されていることが好ましい。そのために各々の部材を幅広に形成するとともに、質量を低減し、かつ表面積を増加させるために肉抜き構造を設けるようにしてもよい。
【００７７】
本実施形態の変位拡大機構１０に使用される第１及び第２アクチュエータ３，４は、電流が流れることで発熱し、所定の方向に発熱温度に応じて変位する熱式アクチュエータであることが好ましい。このように構成された変位拡大機構１０によれば、通電加熱されて熱膨張することで、第１及び第２アクチュエータ３，４の駆動量を大きく取れる。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のわずかな変位で移動部１０を大きく変位させることができる。また、第１及び第２アクチュエータ３，４が、Ｘ方向に沿って互いに異なる向きに屈曲しているか、第１及び第２アクチュエータの中間部３ｃ、４ｃがその駆動方向であるＸ方向に沿って互いに異なる向きに突出していることが好ましい。このことにより、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く、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。
【００７８】
第２アクチュエータ４の長さは第１アクチュエータ３の長さよりも短いことが好ましい。第１及び第２アクチュエータ３，４をこのように構成することで、第１ビーム５を挟んで移動部７と反対側、つまりＹ方向上側に第２アクチュエータ４を配置でき、変位拡大機構１０を小型化することができる。また、第１アクチュエータ３における長さＬ１と幅Ｗ１の比は、第２アクチュエータ４における長さＬ２と幅Ｗ２の比に等しいことが好ましい。第１及び第２アクチュエータ３，４をこのような構成とすることで、第２アクチュエータ４の消費電力が大きくなりすぎるのを抑制し、かつ第１及び第２アクチュエータ３，４にそれぞれ連結された第１及び第２ビーム５，６を駆動するのに必要な駆動力を得ることができる。
【００７９】
また、シャッタ装置１は、上記の変位拡大機構１０と、変位拡大機構１０の固定部２上に配設され、第１アクチュエータ３の上端部３ａ及び第２アクチュエータ４の上端部４ａに電気的に接続された第１電極１０１と、変位拡大機構１０の固定部２上に配設され、第１アクチュエータ３の下端部３ｂ及び第２アクチュエータ４の下端部４ｂに電気的に接続された第２電極１０２とを備え、変位拡大機構１０の移動部７で光路を遮断及び開通させるものである。
【００８０】
この構成によれば、主要部である変位拡大機構１０を小型化できるため、シャッタ装置１を小型化することができる。また、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に連結された移動部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移動部７を大きく変位させることができる。
【００８１】
＜＜変形例１＞＞
図７Ａは、変形例１に係る第１の連結部材の平面図を、図７Ｂは、第２の連結部材の平面図を、図７Ｃは、第３の連結部材の平面図をそれぞれ示す。なお、図７Ａ〜図７Ｃは、図１における破線Ａで囲まれた部分の平面図である。
【００８２】
図１に示す実施形態１の構成において、連結部材８を構成する２つの連結要素のうち、第２ビーム６に連結された第２連結要素８２は第１ビーム５に連結された第１連結要素８１よりも高い剛性を有する構成である。また、第２連結部材８２の剛性は第２ビーム６の中間部６２の剛性に等しくなるようにしている。しかし、連結部材８の湾曲を抑制するためには、図１に示す構成以外にも種々の構成を採ることができ、本変形例では、その一例を示している。例えば、図７Ａに示す連結部材８は、第１連結要素８１が第２連結要素８２よりも高い剛性を有する構成である。また、図７Ｂに示す構成では、第２連結要素８２は、Ｙ方向に延びる幅広の延在部８２ａと、延在部８２のＹ方向上端からＹ方向上側にさらに延び、Ｙ方向下側に折り返されて第１連結要素８１に連結された屈曲部８２ｂとを有している。連結部材８をこれらのような構成としても、連結部材８の湾曲を抑制して、変位拡大機構１０を小型化することができる。つまり、第１連結要素８１及び第２連結部材８２のうちの一方の剛性を他方の剛性よりも高くなるように連結部材８を構成することで、連結部材８の湾曲を抑制して、移動部７の変位量が低減するのを抑制することができる。また、連結部材８と第１アクチュエータ３との接触を回避し、変位拡大機構１０を小型化することができる。
【００８３】
また、図７Ｃに示すように、第１及び第２連結要素８１，８２をともに幅広に形成して剛性を高めるようにしてもよい。この場合、第１及び第２連結要素８１，８２の剛性は第２ビーム６の中間部６２の剛性に等しくなるようにしているが、特にこれに限定されない。また、第１連結要素８１と第２連結要素８２とがこれらの連結要素８１，８２よりも剛性の低い第３連結要素８３によって互いに連結されている。第１及び第２連結要素８１，８２の剛性をともに高めるようにすると、第１及び第２アクチュエータ３，４が駆動しても、連結部材８が全く弾性変形しないおそれがあり、連結部材８に固定されて第１及び第２ビーム６の駆動量がかえって減少するおそれがある。これを防止するために、図７Ｃに示す構成では、第１及び第２連結要素８１，８２を、これらの連結要素８１，８２よりも剛性の低い第３連結要素８３で連結するようにしている。連結部材８をこのような構成とすることで、連結部材８の湾曲を抑制して、移動部７の駆動量の低下を抑制できる。なお、第１及び第２連結要素８１，８２の少なくとも一方を肉抜き構造８４，８４・・・とすることで、連結部材８の表面積が増加して放熱が促進され、第１及び第２アクチュエータ３，４から移動部７に伝わる熱を緩和することができる。図７Ｂに示す構成においても、第２連結要素８２が屈曲部８２ｂを有することで、同様に、第１及び第２アクチュエータ３，４から移動部７に伝わる熱を緩和することができる。
【００８４】
＜＜変形例２＞＞ 
図８は、本変形例２に係るシャッタ装置の平面図を示す。なお、図８は、シャッタ装置１の一部を拡大した平面図を示している。図１に示す実施形態１の構成と、図８に示す本変形例の構成とでは、第２ビーム６の迂回部６１において、第２迂回ビーム６１ｂと第１及び第２補強ビーム６１ｃ、６１ｄとが省略されている点で異なる。第２ビーム６をこのような構成としてもよく、変位拡大機構１０をさらに小さくして、シャッタ装置１の小型化が可能となる。また、第２ビーム６の質量が小さくなり、共振周波数が高くなるという効果が得られる。なお、図８に示す構成において、中間部６２のＹ方向の長さは、第１連結部６ｃと第３連結部６ｅ（図１参照。なお、図８では図示を省略している）との距離に相当する。この長さが、第２連結要素８２の延在部８２ａの長さと等しいか、あるいは第２連結要素８２の延在部８２ａよりも長くなるように、第１迂回ビーム６１ａと中間部６２との連結部である第１連結部６ｃの位置を設定している。第１連結部６ｃの位置をこのように設定することで、第２連結要素８２の回転半径を相対的に小さくして、第２連結要素８２の湾曲量を抑制することができる。その結果、第１ビーム５と第２ビーム６の折り返し部６３との間隔が拡がるのを防止して、移動部７の変位量が低減するのを防止することができる。また、連結部材８と第１アクチュエータ３とをＸ方向で近づけることができ、変位拡大機構１０を小型化できる。
【００８５】
＜＜変形例３＞＞
図９は、本変形例に係るシャッタ装置の平面図を示す。変形例１，２を含む実施形態１に示すシャッタ装置１では、固定部２がＹ方向に分割されて、Ｙ方向上側に第１ベース部材２１が配置され、Ｙ方向下側に第２ベース部材２２が配置されているのに対し、本変形例に示すシャッタ装置１では、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。また、第１ベース部材２１はＸ方向左側に、第３ベース部材２３はＸ方向右側にそれぞれ配置されている。
【００８６】
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との境界近傍に配置されており、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棒状の第１部材４１と、第１部材４１よりも幅広で第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第２部材４２とを有する。第１部材４１の上端部４１ａは第３ベース部材２３に連結され、第２部材４２の上端部４２ａは第１ベース部材２１に連結され、第１部材４１の下端部４１ｂ及び第２部材４２の下端部４２ｂは互いに連結されている。また、第１部材４１の下端部４１ｂ及び第２部材４２の下端部４２ｂはそれぞれ、第２ビーム６の第３端部６ａに連結されている。また、本変形例に示す第２アクチュエータ４はバイメタル方式であり、図示しないが、第２アクチュエータ４の第１部材４１及び第２部材４２ともに、Ｘ方向で２層構造になっている。また、Ｘ方向左側に配置された物質の熱膨張率がＸ方向右側に配置された物質の熱膨張率よりも高くなっている。このような構造は、第２アクチュエータ４の原型を第１アクチュエータ３と同様に第１シリコン層２１０を加工して得た後、第１部材４１及び第２部材４２に対応するシリコンの棒状部材において、Ｘ方向左側の側面に金属膜等、シリコンよりも熱膨張率の高い物質を蒸着または貼り付けることで得られる。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４１及び第２部材４２に電流が流れ、これらの部材が加熱されて熱膨張する。第１部材４１及び第２部材４２において、それぞれＸ方向左側に配置された物質の方がより大きく膨張するため、第２部材４２の下端部４２ｂ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、前述したように第１ビーム５はＸ方向左側へ引っ張られる。この結果、移動部７はＸＹ平面の左斜め下へ駆動される。具体的には、第１電極１０１が高電位となるように、かつ第２及び第３電極１０２，１０３が低電位となるように各電極間に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が駆動されて、第１及び第２ビーム５，６が湾曲し、移動部７がＸＹ平面の左斜め下へ駆動される。なお、第２アクチュエータ４において、第１部材４１か第２部材４２のいずれか一方のみをバイメタル構造としてもよい。その場合は、第２ビーム６の第３端部６ａに連結された第１部材４１をバイメタル構造とすることで、第２アクチュエータ４の駆動量を大きくすることができる。
【００８７】
シャッタ装置１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移動部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のわずかな変位で移動部７を大きく変位させることができる。
【００８８】
＜＜変形例４＞＞
図１０は、本変形例に係るシャッタ装置の平面図を示す。実施形態１に示す構成と本変形例に示す構成との違いは、第１及び第２電極１０１，１０２の形状にある。図１に示す実施形態１の構成において、第１電極１０１の形状は平面視矩形であり、第２電極１０２は第２ベース部材２２の延長部２２ａの上面には設けられていない。一方、図１０に示す本変形例の構成では、図１０に示す第１電極１０１は、左上の角部からさらに延びて第１アクチュエータ３の上端部３ａの近傍に達している。また、第２電極１０２は、第２ベース部材２２の延長部２２ａの上面に延びて、第２アクチュエータ４の下端部４ｂの近傍に達している。
【００８９】
第１及び第２電極１０１，１０２をこのような形状とすることで、第１及び第２アクチュエータ３，４のそれぞれにおいて、電流経路の抵抗を低減することができる。このことにより、第１及び第２アクチュエータ３，４のそれぞれの消費電力を低減できる。また、アクチュエータ以外の電流経路での電圧降下を抑制できるため、第１及び第２アクチュエータ３，４のそれぞれにおいて、所望の駆動量を得るための駆動電圧の上昇を抑制できる。
【００９０】
（実施形態２）
図１１は、本実施形態に係る光伝送装置の断面模式図を示す。なお、本実施形態において、シャッタ装置１は、光伝送装置１０００を通過する光路を遮断または開通させるとともに、その光量を調整するＶＯＡとして機能する。また、図示しないが、光伝送装置１０００は、波長が異なる複数の光線が入射し、複数の光線のそれぞれにおいて、所望の光量に調整した後に出射するように構成されており、例えば、高密度光波長多重伝送装置として用いられる。また、図１１に示す構成は、複数の光線の光路のそれぞれに設けられる。ただし、平面型光導波回路（以下、ＰＬＣという）５００が複数の光導波路を有し、かつその各々に設けられた光入射ポート（図示せず）が所定の間隔をあけて光学的に分離されている場合は、各光線の光路に配置されるＰＬＣ５００を共通化することもできる。
【００９１】
光伝送装置１０００は、実装基板３００とレンズブロック４００とシャッタ装置１とＰＬＣ５００とを有しており、レンズブロック４００とシャッタ装置１とＰＬＣ５００とは実装基板３００の実装面３０１上に配設されるとともに、この順に、光伝送装置１０００に入射し、また出射される光線の光路に配置されている。
【００９２】
レンズブロック４００は、光伝送装置１０００に入射した光線を所望の形状に整形する光学部材であり、例えば、入射光線を平行光線に整形するコリメータレンズ（図示せず）や入射光線を集光する集光レンズ（図示せず）、あるいはその両方の機能を有している。なお、図示しない光ファイバを用いて、光伝送装置１０００に光線を入射させてもよい。
【００９３】
シャッタ装置１は、変形例１〜４を含む実施形態１に示す構成のいずれかを備えている。シャッタ装置１は、レンズブロック４００とＺ方向で見て所定の間隔（第１の間隔）をあけて実装基板３００の実装面３０１に立設されている。また、シャッタ装置１は、図１に示すＸＹ平面が実装面３０１と直交するように実装基板３００の実装面３０１に立設されている。具体的には、図１に示す基板２００のＸ方向右側面が実装基板３００の実装面３０１に当接して、シャッタ装置１は、実装基板３００に立設されている。また、シャッタ装置１は、接着材７００を用いて実装基板３００に立設されている。このとき、シャッタ装置１の固定部２における領域２Ａが、実装基板３００との接着領域として利用されている。実装基板３００に対してシャッタ装置１をこのような配置とすることで、第２アクチュエータ４は、実装面３０１から離れた位置、具体的には、移動部７よりも離れた位置に配置される。また、接着材７００は、領域２ＡのＺ方向上面及び下面の両方に接して設けられ、後述する導電性スペーサ６００とあわせて、シャッタ装置１を安定に実装基板３００に立設させる役割を果たしている。
【００９４】
ＰＬＣ５００は、内部に図示しない光導波路を一つまたは複数有しており、シャッタ装置１を通過した光線が、図示しない光入射ポートを介して光導波路に入射し、図示しない光出射ポートを介して外部に出射される構成となっている。また、ＰＬＣ５００は、シャッタ装置１とＺ方向で見て所定の間隔（第２の間隔）をあけて、かつレンズブロック４００と反対側に実装基板３００に配設されている。シャッタ装置１のＺ方向下面に接した接着材７００とＰＬＣ５００との間には、導電性スペーサ６００とが設けられている。
【００９５】
以上のように構成された光伝送装置１に入射した光線は、レンズブロック４００で整形または集光あるいはその両方の処理が行われてシャッタ装置１に入射する。シャッタ装置１は、図示しない電圧印加回路から印加される電圧に応じて、第１及び第２アクチュエータ３，４にそれぞれ駆動される第１及び第２ビーム５，６の駆動力が足し合わされて移動部７が駆動され、移動部７の変位によって、シャッタ装置１に入射された光線が開通または遮断される。第１及び第２電極１０１，１０２間に所定の電圧を印加した場合にシャッタ装置１が入射した光線を通過させるようにしてもよいし、第１及び第２電極１０１，１０２間に電圧を印加しない場合にシャッタ装置１が入射した光線を通過させるようにしてもよい。光伝送装置１０００の仕様によって適宜変更されうる。また、第１及び第２電極１０１，１０２間に印加される電圧を変化させることで、シャッタ装置１に入射した光線の一部を遮断し、シャッタ装置１を通過する光線の光量を所望の値に調整することができる。この場合の印加電圧の値と移動部７の変位量との関係を、図示しない記憶装置に保持して、第１及び第２電極１０１，１０２間に印加される電圧を図示しないマイコン等によって制御するようにしてもよい。シャッタ装置１を通過した光線は、ＰＬＣ５００の光導波路を経由して外部に出射される。
【００９６】
以上説明したように、本実施形態に係る光伝送装置１０００は、実装基板３００の実装面３０１に配設されたレンズブロック４００と、これと所定の間隔をあけて実装面３０１に立設されたシャッタ装置１と、レンズブロック４００と反対側に、シャッタ装置１と所定の間隔をあけて実装面３０１に配設されたＰＬＣ５００とを備えている。また、シャッタ装置１は、第２アクチュエータ４が移動部７よりも実装面３０１から離れて位置するように、実装基板３００に立設されている。
【００９７】
本実施形態のシャッタ装置１の固定部２において、移動部７を挟んで第１及び第２アクチュエータ３，４と反対側に位置する領域２Ａは、実装基板３００との接着領域として用いられている。シャッタ装置１をこのような構成とすることで、シャッタ装置１の可動部材の動作に影響を与えることなく。シャッタ装置１を実装基板３００の実装面３０１に安定して立設させることができる。また、シャッタ装置１を実装面３０１に立設させることで、実装面３０１に交差する平面上で移動部７を移動させることができる。つまり、実装面３０１に略平行な方向に設定された光路を開通または遮断等することが可能となる。また、実装面３０１におけるシャッタ装置１の配置面積を小さくすることができる。さらに、光路上にシャッタ装置１以外の構成部品を配置する際、これらの構成部品を実装面３０１に実装できるため、各構成部品間での位置決めが容易になるとともに、位置決め用のマージンを減らして光伝送装置１０００を小型化することが可能となる。
【００９８】
また、本実施形態に係る光伝送装置１０００は、レンズブロック４００で整形または集光されてＰＬＣ５００に入射する光路の一部をシャッタ装置１の移動部７で遮断及び開通させることで、ＰＬＣ５００から外部に出射される光線の光量を調整してもよい。例えば、光波長多重伝送装置として、本実施形態の光伝送装置１０００を用いる場合に、チャンネル毎の光増幅率の違いや、伝送路損失の波長特性といった、光路の特性にあわせて光入力を調整することにより、受信側、この場合は、ＰＬＣ５００から出射される光出力を一定にすることができる。なお、本実施形態において、レンズブロック４００を通過し、シャッタ装置１を介してＰＬＣ５００に入射される光線の波長は１０００ｎｍ以上の赤外域にあるが、特にこれに限定されない。
【００９９】
（その他の実施形態）
上記の実施形態及び変形例において、第１及び第２アクチュエータ３の屈曲方向または中間部３ｃ，４ｃの突出方向をＸ方向に沿って互いに異なる向きとしたが、第１アクチュエータ３が第１ビーム５を介して移動部７を押すかまたは引く一方、第２アクチュエータ４が第２ビーム６を介して移動部７に第１アクチュエータ３とは反対方向に力を作用する構成であれば、第１及び第２アクチュエータ３の屈曲方向または中間部３ｃ，４ｃの突出方向をＸ方向に沿って互いに同じ向きになるようにしてもよい。
【０１００】
なお、第１アクチュエータ３及び第２アクチュエータ４をそれぞれ複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を並列に配置された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を熱式アクチュエータとし、第２アクチュエータ４を静電容量駆動方式のアクチュエータとするなど、アクチュエータの駆動方式が異なっていてもよい。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。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明の変位拡大機構は、第２アクチュエータを移動部よりも第１アクチュエータに近くなるよう配置することで小型化でき、また、シャッタとして機能する移動部の変位量を大きくできるため、シャッタ装置に適用する上で有用である。
【符号の説明】
【０１０２】
１        シャッタ装置
２        固定部
２Ａ      接着領域
２０      開口部
２１〜２３  第１〜第３ベース部材
２２ａ    第２ベース部材２２の延長部
３        第１アクチュエータ
４        第２アクチュエータ
４１      第１部材
４２      第２部材
５        第１ビーム
５６      並列配置部
６        第２ビーム
６ａ      第３端部
６ｂ      第４端部
６ｃ      第１連結部
６ｄ      第２連結部
６ｅ      第３連結部
６１      迂回部
６１ａ    第１迂回ビーム
６１ｂ    第２迂回ビーム
６１ｃ    第１補強ビーム
６１ｄ    第２補強ビーム
６２      中間部
６３      折り返し部
６４      肉抜き構造
７        移動部
７１      金属膜
８        連結部材
８１〜８３  第１〜第３連結要素
８２ａ    延在部
８４      肉抜き構造
１０１〜１０３  第１〜第３電極
２００    基板（ＳＯＩ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）
３００    実装基板
３０１    実装面
４００    レンズブロック（光学部材）
５００    ＰＬＣ（平面型光導波回路）
６００    導電性スペーサ
７００    接着材
【図１】
2019159023.tif 000003
【図２】
2019159023.tif 000004
【図３】
2019159023.tif 000005
【図４】
2019159023.tif 000006
【図５】
2019159023.tif 000007
【図６】
2019159023.tif 000008
【図７Ａ】
2019159023.tif 000009
【図７Ｂ】
2019159023.tif 000010
【図７Ｃ】
2019159023.tif 000011
【図８】
2019159023.tif 000012
【図９】
2019159023.tif 000013
【図１０】
2019159023.tif 000014
【図１１】
2019159023.tif 000015