(57)【要約】【課題】アドレス回路等を搭載することなく、外部に引き出す配線の本数を減らす。【解決手段】各アクチュエータがなすコンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３の固定電極１２８は、第１の端子群の端子ＣＤ１に共通して電気的に接続される。コンデンサＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３の固定電極１２８は、第１の端子群の端子ＣＤ２に共通して電気的に接続される。コンデンサＣ３１，Ｃ３２，Ｃ３３の固定電極１２８は、第１の端子群の端子ＣＤ３に共通して電気的に接続される。コンデンサＣ１１，Ｃ２１，Ｃ３１の可動電極は、第２の端子群の端子ＣＵ１に共通して電気的に接続される。コンデンサＣ１２，Ｃ２２，Ｃ３２の可動電極は、第２の端子群の端子ＣＵ２に共通して電気的に接続される。コンデンサＣ１３，Ｃ２３，Ｃ３３の可動電極は、第２の端子群の端子ＣＵ３に共通して電気的に接続される。【選択図】        図１
2004184564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマイクロアクチュエータと、複数の端子からなる第１の端子群と、複数の端子からなる第２の端子群と、を備えたマイクロアクチュエータアレーであって、
前記各マイクロアクチュエータは、固定部に対して移動し得るように設けられた可動部と、前記固定部に設けられた第１の電極部と、前記可動部に設けられ前記第１の電極部との間の電圧により前記第１の電極部との間に静電力を生じ得る第２の電極部と、を有し、
前記各マイクロアクチュエータに関して、前記可動部は、前記静電力が増大する第１の位置と前記静電力が低下又は消失する第２の位置との間を移動し得るとともに、前記第２の位置に復帰しようとする復帰力が生ずるように、設けられ、
前記各マイクロアクチュエータに関して、当該マイクロアクチュエータの前記第１の電極部が、前記第１及び第２の端子群のうちの一方の端子群のいずれか１つの端子に電気的に接続されるとともに前記第１及び第２の端子群の他の端子に電気的に接続されず、
前記各マイクロアクチュエータに関して、当該マイクロアクチュエータの前記第２の電極部が、前記第１及び第２の端子群のうちの他方の端子群のいずれか１つの端子に電気的に接続されるとともに前記第１及び第２の端子群の他の端子に電気的に接続されず、
前記各マイクロアクチュエータに関して、当該マイクロアクチュエータの前記第１の電極部に電気的に接続された第１又は第２の端子群の１つの端子と当該マイクロアクチュエータの前記第２の電極部に電気的に接続された前記第１又は第２の端子群の１つの端子との組み合わせは、当該マイクロアクチュエータに固有のものとなり、
前記第１の端子群の少なくとも１つの端子が、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの２つ以上のマイクロアクチュエータの前記第１又は第２の電極部に、共通して電気的に接続され、
前記第２の端子群の少なくとも１つの端子が、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの２つ以上のマイクロアクチュエータの前記第１又は第２の電極部に、共通して電気的に接続された、
ことを特徴とするマイクロアクチュエータアレー。
【請求項２】
ｍ，ｎをそれぞれ２以上の整数としたとき、前記複数のマイクロアクチュエータの数がｍ×ｎ個であり、
前記第１の端子群の端子の数がｍ個であり、
前記第２の端子群の端子の数がｎ個であり、
前記第１の端子群の各端子が、前記複数のマイクロアクチュエータのうちのｎ個のマイクロアクチュエータの前記第１又は第２の電極部に、それぞれ共通して電気的に接続され、
前記第２の端子群の各端子が、前記複数のマイクロアクチュエータのうちのｍ個のマイクロアクチュエータの前記第１又は第２の電極部に、それぞれ共通して電気的に接続された、
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロアクチュエータアレー。
【請求項３】
請求項１又は２記載のマイクロアクチュエータアレーと、前記第１及び第２の端子群の各端子に接続され、前記第１及び第２の端子群の各端子の電位をそれぞれ制御することで前記各マイクロアクチュエータの前記可動部の位置を切り替える制御を行う制御部と、を備えたことを特徴とするマイクロアクチュエータ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１の端子群の各端子をそれぞれ第１、第２及び第３の電位状態にし得るとともに、前記第２の端子群の各端子をそれぞれ第４、第５及び第６の電位状態にし得るように構成され、
前記第１乃至第６の電位状態における電位は、「第１の電位状態の電位＞第２の電位状態の電位＞第３の電位状態の電位≧第４の電位状態の電位＞第５の電位状態の電位＞第６の電位状態の電位」の大小関係又はこの関係と逆の大小関係を満たし、
前記第１の電位状態における電位と前記第６の電位状態における電位との電位差は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの前記可動部が前記第２の位置に位置しているマイクロアクチュエータの前記第１及び第２の電極部間に当該電位差が印加されたときに、当該マイクロアクチュエータの前記可動部を前記第１の位置へ移動させる電圧であり、
前記第３の電位状態における電位と前記第４の電位状態における電位との電位差は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの前記可動部が前記第１の位置に位置しているマイクロアクチュエータの前記第１及び第２の電極部間に当該電位差が印加されたときに、当該マイクロアクチュエータの前記可動部を前記第２の位置へ復帰させる電圧であり、
前記第３の電位状態における電位と前記第５の電位状態における電位との電位差、及び、前記第２の電位状態における電位と前記第４の電位状態における電位との電位差は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの前記可動部が前記第１の位置に位置しているマイクロアクチュエータの前記第１及び第２の電極部間に当該電位差が印加されたときに、当該マイクロアクチュエータの前記可動部を前記第２の位置へ復帰させずに前記第１の位置に保持する電圧であり、
前記第２の電位状態における電位と前記第５の電位状態における電位との電位差は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの前記可動部が前記第２の位置に位置しているマイクロアクチュエータの前記第１及び第２の電極部間に当該電位差が印加されたときに、当該マイクロアクチュエータの前記可動部を前記第１の位置へ復帰させずに前記第２の位置に保持する電圧である、
ことを特徴とする請求項３記載のマイクロアクチュエータ装置。
【請求項５】
前記第１の電位状態と前記第３の電位状態とが同一の電位状態であることを特徴とする請求項４記載のマイクロアクチュエータ装置。
【請求項６】
前記各マイクロアクチュエータにおいて、磁界内に配置されて通電によりローレンツ力を生じる電流路が前記可動部に設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロアクチュエータアレー。
【請求項７】
請求項６記載のマイクロアクチュエータアレーと、前記磁界を発生させる磁界発生部と、前記第１及び第２の端子群の各端子並びに前記各マイクロアクチュエータアレーの前記電流路に電気的に接続され、前記第１及び第２の端子群の各端子の電位並びに前記各マイクロアクチュエータアレーの前記電流路に流れる電流をそれぞれ制御することで、前記各マイクロアクチュエータの前記可動部の位置を切り替える制御を行う制御部と、を備えたことを特徴とするマイクロアクチュエータ装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１の端子群の各端子をそれぞれ第１及び第２の電位状態にし得るとともに、前記第２の端子群の各端子をそれぞれ第３及び第４の電位状態にし得るように構成され、
前記第２の電位状態における電位と前記第４の電位状態における電位との電位差は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの前記可動部が前記第２の位置に位置しているマイクロアクチュエータの前記第１及び第２の電極部間に当該電位差が印加されるとともに当該マイクロアクチュエータの前記電流路に所定電流が流されたときに、当該マイクロアクチュエータの前記可動部を前記第１の位置へ移動させる電圧であり、
前記第１の電位状態における電位と前記第３の電位状態における電位との電位差は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの前記可動部が前記第１の位置に位置しているマイクロアクチュエータの前記第１及び第２の電極部間に当該電位差が印加されたときに、当該マイクロアクチュエータの前記可動部を前記第２の位置へ復帰させる電圧であり、
前記第２の電位状態における電位と前記第３の電位状態における電位との電位差、及び、前記第１の電位状態における電位と前記第４の電位状態における電位との電位差は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの前記可動部が前記第１の位置に位置しているマイクロアクチュエータの前記第１及び第２の電極部間に当該電位差が印加されたときに、当該マイクロアクチュエータの前記可動部を前記第２の位置へ復帰させずに前記第１の位置に保持する電圧である、
ことを特徴とする請求項７記載のマイクロアクチュエータ装置。
【請求項９】
前記第１の電位状態と前記第３の電位状態とが同一の電位状態であることを特徴とする請求項８記載のマイクロアクチュエータ装置。
【請求項１０】
請求項１、２及び６のいずれかに記載のマイクロアクチュエータアレーと、前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部にそれぞれ設けられたミラーと、を備えたことを特徴とする光スイッチアレー。
【請求項１１】
請求項３、４、５、７、８及び９のいずれかに記載のマイクロアクチュエータ装置と、前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部にそれぞれ設けられたミラーと、を備えたことを特徴とする光スイッチシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロアクチュエータアレー、並びに、これを用いたマイクロアクチュエータ装置、光スイッチアレー及び光スイッチシステムに関するものである。このような光スイッチアレーは、例えば、光通信などに利用することができるものである。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロマシニング技術の進展に伴い、種々の分野においてアクチュエータの重要性が高まっている。マイクロアクチュエータが用いられている分野の一例として、例えば、光通信などに利用され光路を切り替える光スイッチを挙げることができる。このような光スイッチの一例として、例えば、下記特許文献１に開示された光スイッチを挙げることができる。
【０００３】
特許文献１に開示された光スイッチにおいて採用されているマイクロミラーを移動させるマイクロアクチュエータは、固定部に対して移動可能にされた可動部を有し、バネ力にて可動部が上方位置（マイクロミラーが入射光を反射させる位置）に復帰するように構成されている。そして、固定部に第１の電極部（固定電極）が配置され、可動部に第２の電極部（可動電極）が配置されている。第１及び第２の電極部間に電圧を印加して両者の間に静電力を発生させることで、可動部が下方位置（マイクロミラーが入射光をそのまま通過させる位置）に移動されて保持される。第１及び第２の電極部間への電圧の印加を停止すると、バネ力により可動部が上方位置に復帰する。
【０００４】
また、光スイッチの他の例として、下記特許文献２に開示されたマトリクス光スイッチがある。この光スイッチでは、同一基板上にマトリクス状に配置された複数のマイクロアクチュエータにより各微小ミラーが駆動される。各マイクロアクチュエータは、電磁誘導などを駆動原理としたものである。そして、この光スイッチでは、前記基板上に、指令信号をデーコードして各マイクロアクチュエータに駆動信号を供給するアドレス回路（Ｘアドレスデコーダ、Ｙアドレスデコーダ）が搭載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−４２２３３号公報（段落番号［０００２］〜［０００４］、図１０、図１１）
【特許文献２】
特開平５−１１３５４３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
光スイッチの規模は、２×２チャネルや４×４チャネルの小規模なものから、１２８×１２８チャネルや２５６×２５６チャネルといった大規模なものまで、いろいろなものがある。特許文献１は、１チャンネルの光スイッチのみしか開示されていないが、特許文献２の場合と同様に、特許文献１に開示されたマイクロアクチュエータを同一基板上に複数並べてその規模を拡大することができる。
【０００７】
静電力を用いるマイクロアクチュエータを複数並べて光スイッチを構成するとき、この規模の大きさによって配線の方法が変わってくる。
【０００８】
特許文献１，２には開示されていないが、小規模の場合には、従来は、全てのマイクロアクチュエータの固定電極及び可動電極のうちの一方の電極を基板上で電気的に共通に接続して共通電極とし、他方の電極を互いに電気的に接続することなくそれぞれ個別電極として基板の外に引き出していた。よって、例えば、Ｎ×Ｎチャネルでは、Ｎ２＋１本の配線を基板から引き出していた。なお、電極を引き出すとは、外部接続用の配線を当該電極に電気的に接続することをいう。説明の便宜上、このような方式を共通電極・個別電極引き出し方式と呼ぶ。
【０００９】
一方、大規模の場合には、従来は、特許文献２の場合と同様に、マイクロアクチュエータを搭載した基板に、ＣＭＯＳ等でアドレス回路等を作製し、基板の外には、１０本程度の配線を引き出していた。説明の便宜上、このような方式をアドレス回路搭載方式と呼ぶ。
【００１０】
アドレス回路搭載方式の場合には、規模が大きくなっても、外部に引き出す配線の数が少なくて済み、この点では非常に有利である。しかし、アドレス回路搭載方式の場合には、下記の第１乃至第３の欠点があり、規模がある程度以上でなければ、下記の欠点の弊害が前記利点をはるかに上回ってしまい、中規模以下の場合には適していない。
【００１１】
アドレス回路搭載方式の第１の欠点として、アクチュエータを静電駆動する場合には数１０Ｖ程度、場合によっては１００Ｖ以上の高電圧が必要となる場合が多く、アドレス回路等を構成するＭＯＳには高耐圧のものが必要となっていた。高耐圧ＭＯＳは通常のＭＯＳと比べて素子の平面寸法が大きくなるため、アクチュエータの寸法も大きくなってしまうという問題があった。また、第２の欠点として、製造工程もＭＯＳの製造工程分だけ増えてしまうため、コスト的にも高くなると言う問題点がある。さらに、第３の欠点として、ＭＯＳ製造後に平坦化を十分に行わないとその上に作製するＭＥＭＳの形状に下地の形状が転写されてしまい、異常な動作の原因ともなるため、平坦化工程のコストが追加されるという問題点もある。
【００１２】
これに対し、共通電極・個別電極引き出し方式の場合には、アドレス回路等が搭載されないため、アドレス回路搭載方式の前記欠点が生ずることがない。しかし、中規模以下の場合であっても、規模がわずかに大きくなるだけで、外部に引き出す配線の数が著しく多くなってしまうため、せいぜい８×８チャネル程度の規模が限界である。８×８チャネルの規模であっても、６５本もの配線を外部に引き出す必要がある。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、アドレス回路等を搭載することなく外部に引き出す配線の本数を減らすことができるマイクロアクチュエータアレー、並びに、これを用いたマイクロアクチュエータ装置、光スイッチアレー及び光スイッチシステムを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の第１の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、複数のマイクロアクチュエータと、複数の端子からなる第１の端子群と、複数の端子からなる第２の端子群と、を備えたマイクロアクチュエータアレーであって、（ａ）前記各マイクロアクチュエータは、固定部に対して移動し得るように設けられた可動部と、前記固定部に設けられた第１の電極部と、前記可動部に設けられ前記第１の電極部との間の電圧により前記第１の電極部との間に静電力を生じ得る第２の電極部と、を有し、（ｂ）前記各マイクロアクチュエータに関して、前記可動部は、前記静電力が増大する第１の位置と前記静電力が低下又は消失する第２の位置との間を移動し得るとともに、前記第２の位置に復帰しようとする復帰力が生ずるように、設けられ、（ｃ）前記各マイクロアクチュエータに関して、当該マイクロアクチュエータの前記第１の電極部が、前記第１及び第２の端子群のうちの一方の端子群のいずれか１つの端子に電気的に接続されるとともに前記第１及び第２の端子群の他の端子に電気的に接続されず、（ｄ）前記各マイクロアクチュエータに関して、当該マイクロアクチュエータの前記第２の電極部が、前記第１及び第２の端子群のうちの他方の端子群のいずれか１つの端子に電気的に接続されるとともに前記第１及び第２の端子群の他の端子に電気的に接続されず、（ｅ）前記各マイクロアクチュエータに関して、当該マイクロアクチュエータの前記第１の電極部に電気的に接続された第１又は第２の端子群の１つの端子と当該マイクロアクチュエータの前記第２の電極部に電気的に接続された前記第１又は第２の端子群の１つの端子との組み合わせは、当該マイクロアクチュエータに固有のものとなり、（ｆ）前記第１の端子群の少なくとも１つの端子が、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの２つ以上のマイクロアクチュエータの前記第１又は第２の電極部に、共通して電気的に接続され、（ｇ）前記第２の端子群の少なくとも１つの端子が、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの２つ以上のマイクロアクチュエータの前記第１又は第２の電極部に、共通して電気的に接続されたものである。前記可動部は、例えば、薄膜で構成される。
【００１５】
前記（ｅ）の「固有」とは、第１の端子群から任意の１つの端子を選択するとともに第２の端子群から任意の１つの端子を選択したとき、この２つの端子に対応する（すなわち、この２つの端子が両電極にそれぞれ電気的に接続されている）マイクロアクチュエータが１つだけ特定される意味である。
【００１６】
本発明の第２の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第１の態様において、（ａ）ｍ，ｎをそれぞれ２以上の整数としたとき、前記複数のマイクロアクチュエータの数がｍ×ｎ個であり、（ｂ）前記第１の端子群の端子の数がｍ個であり、（ｃ）前記第２の端子群の端子の数がｎ個であり、（ｄ）前記第１の端子群の各端子が、前記複数のマイクロアクチュエータのうちのｎ個のマイクロアクチュエータの前記第１又は第２の電極部に、それぞれ共通して電気的に接続され、（ｅ）前記第２の端子群の各端子が、前記複数のマイクロアクチュエータのうちのｍ個のマイクロアクチュエータの前記第１又は第２の電極部に、それぞれ共通して電気的に接続されたものである。
【００１７】
なお、前記「ｍ×ｎ」は単に前記複数のマイクロアクチュエータの数を表すものであり、前記複数のマイクロアクチュエータの配置は、必ずしもｍ行×ｎ列のマトリクス配置に限定されるものではない。
【００１８】
本発明の第３の態様によるマイクロアクチュエータ装置は、前記第１又は第２の態様によるマイクロアクチュエータアレーと、前記第１及び第２の端子群の各端子に接続され、前記第１及び第２の端子群の各端子の電位をそれぞれ制御することで前記各マイクロアクチュエータの前記可動部の位置を切り替える制御を行う制御部と、を備えたものである。
【００１９】
本発明の第４の態様によるマイクロアクチュエータ装置は、前記第３の態様において、（ａ）前記制御部は、前記第１の端子群の各端子をそれぞれ第１、第２及び第３の電位状態にし得るとともに、前記第２の端子群の各端子をそれぞれ第４、第５及び第６の電位状態にし得るように構成され、（ｂ）前記第１乃至第６の電位状態における電位は、「第１の電位状態の電位＞第２の電位状態の電位＞第３の電位状態の電位≧第４の電位状態の電位＞第５の電位状態の電位＞第６の電位状態の電位」の大小関係又はこの関係と逆の大小関係を満たし、（ｃ）前記第１の電位状態における電位と前記第６の電位状態における電位との電位差は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの前記可動部が前記第２の位置に位置しているマイクロアクチュエータの前記第１及び第２の電極部間に当該電位差が印加されたときに、当該マイクロアクチュエータの前記可動部を前記第１の位置へ移動させる電圧であり、（ｄ）前記第３の電位状態における電位と前記第４の電位状態における電位との電位差は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの前記可動部が前記第１の位置に位置しているマイクロアクチュエータの前記第１及び第２の電極部間に当該電位差が印加されたときに、当該マイクロアクチュエータの前記可動部を前記第２の位置へ復帰させる電圧であり、（ｅ）前記第３の電位状態における電位と前記第５の電位状態における電位との電位差、及び、前記第２の電位状態における電位と前記第４の電位状態における電位との電位差は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの前記可動部が前記第１の位置に位置しているマイクロアクチュエータの前記第１及び第２の電極部間に当該電位差が印加されたときに、当該マイクロアクチュエータの前記可動部を前記第２の位置へ復帰させずに前記第１の位置に保持する電圧であり、（ｆ）前記第２の電位状態における電位と前記第５の電位状態における電位との電位差は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの前記可動部が前記第２の位置に位置しているマイクロアクチュエータの前記第１及び第２の電極部間に当該電位差が印加されたときに、当該マイクロアクチュエータの前記可動部を前記第１の位置へ復帰させずに前記第２の位置に保持する電圧であるものである。
【００２０】
前記電位状態は、例えば、電位が時間的に変化しない状態であってもよいし、電位が時間的にパルス状に変化する状態であってもよいし、電位が時間的に正弦波状に変化する状態であってもよい。
【００２１】
本発明の第５の態様によるマイクロアクチュエータ装置は、前記第４の態様において、前記第１の電位状態と前記第３の電位状態とが同一の電位状態であるものである。
【００２２】
本発明の第６の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第１又は第２の態様において、前記各マイクロアクチュエータにおいて、磁界内に配置されて通電によりローレンツ力を生じる電流路が前記可動部に設けられたものである。
【００２３】
本発明の第７の態様によるマイクロアクチュエータ装置は、前記第６の態様によるマイクロアクチュエータアレーと、前記磁界を発生させる磁界発生部と、前記第１及び第２の端子群の各端子並びに前記各マイクロアクチュエータアレーの前記電流路に電気的に接続され、前記第１及び第２の端子群の各端子の電位並びに前記各マイクロアクチュエータアレーの前記電流路に流れる電流をそれぞれ制御することで、前記各マイクロアクチュエータの前記可動部の位置を切り替える制御を行う制御部と、を備えたものである。
【００２４】
本発明の第８の態様によるマイクロアクチュエータ装置は、前記第７の態様において、（ａ）前記制御部は、前記第１の端子群の各端子をそれぞれ第１及び第２の電位状態にし得るとともに、前記第２の端子群の各端子をそれぞれ第３及び第４の電位状態にし得るように構成され、（ｂ）前記第２の電位状態における電位と前記第４の電位状態における電位との電位差は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの前記可動部が前記第２の位置に位置しているマイクロアクチュエータの前記第１及び第２の電極部間に当該電位差が印加されるとともに当該マイクロアクチュエータの前記電流路に所定電流が流されたときに、当該マイクロアクチュエータの前記可動部を前記第１の位置へ移動させる電圧であり、（ｃ）前記第１の電位状態における電位と前記第３の電位状態における電位との電位差は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの前記可動部が前記第１の位置に位置しているマイクロアクチュエータの前記第１及び第２の電極部間に当該電位差が印加されたときに、当該マイクロアクチュエータの前記可動部を前記第２の位置へ復帰させる電圧であり、（ｄ）前記第２の電位状態における電位と前記第３の電位状態における電位との電位差、及び、前記第１の電位状態における電位と前記第４の電位状態における電位との電位差は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの前記可動部が前記第１の位置に位置しているマイクロアクチュエータの前記第１及び第２の電極部間に当該電位差が印加されたときに、当該マイクロアクチュエータの前記可動部を前記第２の位置へ復帰させずに前記第１の位置に保持する電圧であるものである。
【００２５】
本発明の第９の態様によるマイクロアクチュエータ装置は、前記第８の態様において、前記第１の電位状態と前記第３の電位状態とが同一の電位状態であるものである。
【００２６】
本発明の第１０の態様による光スイッチアレーは、前記第１、第２及び第６のいずれかの態様によるマイクロアクチュエータアレーと、前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部にそれぞれ設けられたミラーと、を備えたものである。
【００２７】
本発明の第１１の態様による光スイッチシステムは、前記第３、第４、第５、第７、第８及び第９のいずれかの態様によるマイクロアクチュエータ装置と、前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部にそれぞれ設けられたミラーと、を備えたものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるマイクロアクチュエータアレー、並びに、これを用いたマイクロアクチュエータ装置、光スイッチアレー及び光スイッチシステムについて、図面を参照して説明する。
【００２９】
［第１の実施の形態］
【００３０】
図１は、本発明の第１の実施の形態による光スイッチアレー１を備えた光スイッチシステムの一例を示す概略構成図である。説明の便宜上、図１に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義する（後述する図についても同様である。）。光スイッチアレー１の基板１２１の面がＸＹ平面と平行となっている。また、Ｚ軸方向のうち矢印の向きを＋Ｚ方向又は＋Ｚ側、その反対の向きを−Ｚ方向又は−Ｚ側と呼び、Ｘ軸方向及びＹ軸方向についても同様とする。なお、Ｚ軸方向の＋側を上側、Ｚ軸方向の−側を下側という場合がある。
【００３１】
本実施の形態による光スイッチシステムは、図１に示すように、光スイッチアレー１と、ｍ本の光入力用光ファイバ２と、ｍ本の光出力用光ファイバ３と、ｎ本の光出力用光ファイバ４と、光路切替状態指令信号に応答して、当該光路切替状態指令信号が示す光路切換状態を実現するための制御信号を光スイッチアレー１に供給する制御部としての外部制御回路６と、を備えている。図１に示す例では、ｍ＝３、ｎ＝３となっているが、ｍ及びｎはそれぞれ任意の数でよい。
【００３２】
光スイッチアレー１は、図１に示すように、基板１２１と、基板１２１上に配置されたｍ×ｎ個のミラー１２とを備えている。ｍ本の光入力用光ファイバ２は、基板１２１に対するＹ軸方向の一方の側からＹ軸方向に入射光を導くように、ＸＹ平面と平行な面内に配置されている。ｍ本の光出力用光ファイバ３は、ｍ本の光入力用光ファイバ２とそれぞれ対向するように基板１２１に対する他方の側に配置され、光スイッチアレー１のいずれのミラー１２によっても反射されずにＹ軸方向に進行する光が入射するように、ＸＹ平面と平行な面内に配置されている。ｎ本の光出力用光ファイバ４は、光スイッチアレー１のいずれかのミラー１２により反射されてＸ軸方向に進行する光が入射するように、ＸＹ平面と平行な面内に配置されている。ｍ×ｎ個のミラー１２は、ｍ本の光入力用光ファイバ２の出射光路と光出力用光ファイバ４の入射光路との交差点に対してそれぞれ、後述するマイクロアクチュエータ１１１により進出及び退出可能にＺ軸方向に移動し得るように、２次元マトリクス状に基板１２１上に配置されている。なお、本例では、ミラー１２の向きは、その法線がＸＹ平面と平行な面内においてＸ軸と４５゜をなすように設定されている。もっとも、その角度は適宜変更することも可能であり、ミラー１２の角度を変更する場合には、その角度に応じて光出力用光ファイバ４の向きを設定すればよい。また、図１は光ビームを空間で交差させてスイッチを行う装置であり、ファイバー端には光ビームとの結合を改善する為に、レンズを挿入することもある。
【００３３】
この光スイッチシステムの光路切替原理自体は、従来の２次元光スイッチの光路切替原理と同様である。
【００３４】
次に、図１中の光スイッチアレー１の単位素子としての１つの光スイッチの構造について、図２乃至図９を参照して説明する。図２は、本発明の第１の実施の形態による光スイッチシステムで用いられている光スイッチアレーを構成する単位素子としての１つの光スイッチ（すなわち、１つのマイクロアクチュエータ１１１及びこれにより駆動される１つのミラー１２）を模式的に示す概略平面図である。図２では、可動部及び脚部の表面に全体に渡って形成された保護膜としてのＳｉＮ膜１４４は省略して示し、本来実線で書くべき凸条部１４９，１５０のラインを破線で示し、Ａｌ膜１４２にハッチングを付している。図３は、図２中のＸ１１−Ｘ１２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中のＸ１９−Ｘ２０線に沿った概略断面図は図３と同様となる。図４は、図２中のＸ１３−Ｘ１４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中のＸ１７−Ｘ１８線に沿った概略断面図は図４と同様となる。図５は、図２中のＸ１５−Ｘ１６線に沿った概略断面図である。図６は、図２中のＹ１１−Ｙ１２線に沿った概略断面図である。図７は、図２中のＹ１３−Ｙ１４線に沿った概略断面図である。図８は、図２中のＹ１５−Ｙ１６線に沿った概略断面図である。図９は、図２中のＹ１７−Ｙ１８線に沿った概略断面図である。なお、図３乃至図９では、梁構成部１３２，１３４がＺ軸方向に湾曲していないものとして示しているが、梁構成部１３２，１３４は、実際には、可動部が力を受けていない状態において、当該梁構成部１３２，１３４を構成する膜の応力によって＋Ｚ方向に湾曲している。
【００３５】
本実施の形態では、マイクロアクチュエータ１１１は片持ち梁構造を有している。もっとも、本発明では、マイクロアクチュエータは、例えば、前記特許文献１と同様に、フレクチュア部による両持ち構造を有していてもよい。
【００３６】
本実施の形態で用いられているマイクロアクチュエータ１１１は、シリコン基板やガラス基板等の基板１２１と、脚部１２２ａ，１２３ａと、Ｚ軸方向から見た平面視で主としてＸ軸方向に並行して延びた２本の帯板状の梁部１２４，１２５と、梁部１２４，１２５の先端（自由端、＋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１２６と、梁部１２４を構成する梁構成部１３３及び梁部１２５を構成する梁構成部１３５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１２７と、固定電極（第１の電極部）１２８と、を備えている。
【００３７】
梁部１２４の固定端（−Ｘ方向の端部）は、基板１２１上のシリコン酸化膜等の絶縁膜１２９上に形成されたＡｌ膜からなる配線パターン１３０（図２では省略）をそれぞれ介して基板１２１から立ち上がる立ち上がり部を持つ脚部１２２ａを介して、基板１２１に機械的に接続されている。同様に、梁部１２５の固定端（−Ｘ方向の端部）は、基板１２１上の絶縁膜１２９上に形成されたＡｌ膜からなる配線パターン（図示せず）を介して基板１２１から立ち上がる立ち上がり部を持つ脚部１２３ａを介して、基板１２１に機械的に接続されている。前述したように、梁部１２４，１２５の自由端間が接続部１２６で機械的に接続され、梁構成部１３２，１３４の固定端側同士が接続部１２７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１２４，１２５及び接続部１２６，１２７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、基板１２１、固定電極１２８及び絶縁膜１２９が、固定部を構成している。
【００３８】
梁部１２４は、前記可動部の固定端と自由端との間に機械的にＸ軸方向に直列に接続された２つの梁構成部１３２，１３３を有している。梁構成部１３２は、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ている。梁構成部１３３は、帯板状に構成され、図２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、−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ている。固定端側（−Ｘ側）の梁構成部１３２はＺ軸方向に撓み得る板ばね部となっているのに対し、自由端側（＋Ｘ側）の梁構成部１３３はＺ軸方向（基板１２１側及びその反対側）の撓み及びその他の方向の撓みに対して実質的に剛性を有する剛性部となっている。
【００３９】
梁構成部１３２は、下側のＳｉＮ膜１４１と中間のＡｌ膜１４２と上側の保護膜としてのＳｉＮ膜１４４とが積層された３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１３２におけるＡｌ膜１４２は、静電力用の可動電極への配線の一部として用いられている。
【００４０】
梁構成部１３３は、梁構成部１３２からそのまま連続して延びた下側のＳｉＮ膜１４１と中間のＡｌ膜１４２と上側の保護膜としてのＳｉＮ膜１４４とが積層された３層の薄膜で、構成されている。しかし、後述する凸条部１４９，１５０を形成することによって、梁構成部１３３に前述した剛性を持たせている。
【００４１】
図３では、梁構成部１３２がＺ軸方向に湾曲していないものとして示しているが、梁構成部１３２は、実際には、駆動信号が供給されていない状態において、膜１４１，１４２，１４４の応力によって、上方（基板１２１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１４１，１４２，１４４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。一方、梁構成部１３３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１４１，１４２，１４４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。このように、梁構成部１３２と梁構成部１３３とは、梁部１２４が力を受けない状態で、異なる湾曲・非湾曲状態を持っている。
【００４２】
本実施の形態では、脚部１２２ａは、梁構成部１３２を構成するＳｉＮ膜１４１，１４４及びＡｌ膜１４２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。Ａｌ膜１４２は、脚部１２２ａにおいてＳｉＮ膜１４１に形成された開口を介して配線パターン１３０に電気的に接続されている。なお、脚部１２２ａの上部には、脚部１２２ａの強度を補強するために、凸条部１５１がＺ方向から見た平面視で口の字状に形成されている。
【００４３】
梁部１２５及び脚部１２３ａは、前述した梁部１２４及び脚部１２２ａとそれぞれ全く同一の構造を有している。梁部１２５を構成する梁構成部１３４，１３５は、梁部１２４を構成する梁構成部１３２，１３３に相当している。また、脚部１２３ａの上部には、前述した凸条部１５１に相当する凸条部１５２が形成されている。
【００４４】
接続部１２７は、梁構成部１３３，１３５からそのまま連続して延びたＳｉＮ膜１４１，１４４の２層膜で構成されている。接続部１２７には、梁構成部１３３，１３５からのＡｌ膜１４２は延びておらず、接続部１２７においては、何ら電気的な接続は行われていない。
【００４５】
本実施の形態では、梁構成部１３３，１３５及び接続部１２６，１２７に一括して剛性を付与するべく、図２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１４９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１５０が形成されている。この凸条部１４９，１５０によって、梁構成部１３３，１３５が補強されて剛性を有している。梁構成部１３３，１３５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１４１，１４２，１４４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。
【００４６】
接続部１２６は、梁構成部１３３，１３５を構成するＳｉＮ膜１４１，１４４及びＡｌ膜１４２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１２６には、被駆動体としてのＡｕ、Ｎｉ又はその他の金属からなるミラー１２が設けられている。
【００４７】
接続部１２６におけるＡｌ膜１４２の部分が、静電力用の可動電極（第２の電極部）として兼用されている。この可動電極に対向する基板１２１上の領域には、Ａｌ膜からなる静電力用の固定電極１２８が形成されている。図面には示していないが、固定電極１２８を構成するＡｌ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１３０と共に利用することによって、固定電極１２８と可動電極として兼用された接続部１２６におけるＡｌ膜１４２との間に電圧（静電力用電圧）を、印加できるようになっている。
【００４８】
以上の説明からわかるように、本実施の形態では、梁部１２４，１２５及び接続部１２６，１２７が構成する可動部が、基板１２１、固定電極１２８及び絶縁膜１２９からなる固定部に対して、上下に（Ｚ軸方向に）移動し得るようになっている。すなわち、本実施の形態では、前記可動部は、板ばねを構成する梁構成部１３２，１３４のバネ力により復帰しようとする上側位置と、接続部１２６が固定電極１２８に当接する下側位置との間を、移動し得るようになっている。前記上側位置では、可動部の可動電極（接続部１２６におけるＡｌ膜１４２）と固定部の固定電極１２８との間隔が広がって、両者の間に生じ得る静電力は低下又は消失する。前記下側位置では、可動部の可動電極（接続部１２６におけるＡｌ膜１４２）と固定部の固定電極１２８との間隔が狭まって、両者の間に生じ得る静電力は増大する。両電極間の電圧が十分に小さい場合には、前記バネ力により前記可動部が前記上側位置に復帰するので、以下の説明では、前記上側位置を解放位置と呼ぶ場合がある。一方、両電極間の電圧が十分に大きい場合には、前記バネ力に抗した前記静電力により前記可動部が前記下側位置にクランプされるので、以下の説明では、前記下側位置をクランプ位置と呼ぶ場合がある。
【００４９】
ここで、前述した１つのマイクロアクチュエータ１１１について、前記両電極間の電圧と前記両電極間の間隔（この間隔は、前記可動部の位置を示すことになる。）との関係を、図１１に示す。電極間の電圧が０Ｖの時には、前記可動部は前記解放位置にある。そこから、電極間電圧を徐々に上昇させていくと、クランプ電圧Ｖｃに達したところで、静電力がバネ力よりも強くなり可動電極が固定電極１２８に吸い寄せられて、可動部はクランプ位置になる。それ以上電圧を上昇させても、可動部の位置は変化しない。次に、そこから電圧を徐々に下げてくると、電極間電圧がクランプ電圧Ｖｃ以下になっても、可動部のクランプはすぐには解放されず、電極間電圧がクランプ電圧Ｖｃよりも低い解放電圧Ｖｒになったところで、前記バネ力が静電力よりも強くなり可動部が解放され、解放位置に戻る。このように、電極間隔と電極間電圧との間にはヒステリシスを持った特性がある。このヒステリシス特性は、静電力が電極間隔の２乗に反比例することで、電極位置によって静電力が変わることに起因する。なお、このようなヒステリシス特性は、前述した構造を持つマイクロアクチュエータのみならず、静電力を利用するマイクロアクチュエータが一般的に有している。
【００５０】
したがって、本実施の形態では、前記電極間電圧を制御することで、ミラー１２が上側（基板１２１と反対側）に保持された状態及びミラー１２が下側（基板１２１側）に保持された状態にすることができる。本実施の形態では、後述するように、このような制御が行われるようになっている。
【００５１】
本実施の形態では、図１０に示すように、ミラー１２及びこれを駆動するマイクロアクチュエータ１１１で構成された光スイッチが複数基板１２１上に２次元マトリクスに配置され、これらが光スイッチアレーを構成している。本実施の形態では、梁構成部１３３，１３５が、図２に示すように、Ｚ軸方向から見た平面視で−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１２４，１２５の途中をＹ軸方向に折れ曲がったような形状にしているため、図１０に示すように、複数のマイクロアクチュエータ１１１を基板１２１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っている。図１０は、本実施の形態による光スイッチシステムで用いられている光スイッチアレーを模式的に示す概略平面図である。
【００５２】
なお、本実施の形態では、可動部及び脚部の表面に全体に渡って、保護膜としてのＳｉＮ膜１４４が形成されているが、このＳｉＮ膜１４４は形成しなくてもよい。
【００５３】
図１２は、本実施の形態で用いられている光スイッチアレーを示す電気回路図である。図２乃至図９に示す単一の光スイッチは、電気回路的には、１個のコンデンサ（固定電極１２８と可動電極（接続部１２６におけるＡｌ膜１４２）とがなすコンデンサに相当）と見なせる。図１２では、ｍ行ｎ列の光スイッチのコンデンサをそれぞれＣｍｎと表記している。例えば、図１２中の左上の（１行１列の）光スイッチのコンデンサをＣ１１と表記している。本実施の形態では、各コンデンサの図１２中の左側電極が固定電極、図１２中の右側電極が可動電極となっている。もっとも、任意の１つの以上のコンデンサについて、固定電極と可動電極の電気的な接続関係を入れ替えてもよいことは、言うまでもない。
【００５４】
図１２では、説明を簡単にするため、９個の光スイッチを３行３列に配置している。もっとも、光スイッチの数は何ら限定されるものではなく、例えば１００行１００列の光スイッチを有する場合も、原理は同一である。また、光スイッチの数が同じであっても、行数と列数を同数にする必要はないし、マトリクス配置にする必要もない。例えば、光スイッチの数が９個の場合、１行９列の配置でもよいし、光スイッチの数が１６個の場合、４行４列、１行１６列及び２行８列のいずれの配置でもよい。
【００５５】
本実施の形態で用いられている光スイッチアレーには、図１２に示すように、複数の端子ＣＤ１〜ＣＤ３からなる第１の複数の端子群、及び、複数の端子ＣＵ１〜ＣＵ３からなる第２の端子群が設けられている。これらの端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３は、図１中の外部制御回路６に接続するための外部接続用の端子である。本実施の形態では、前述した脚部１２２ａの下の配線パターン１３０及び脚部１２３ａの下の配線パターン（図示せず）によって、図１２に示す電気的な接続が実現されている。端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３は、例えば、これらの配線パターンの一部を電極パッドとすることにより構成することができる。なお、脚部１２２ａの下の配線パターン１３０及び脚部１２３ａの下の配線パターンのいずれか一方は、必ずしも用いる必要はない。
【００５６】
また、図１２では、第１の端子群の端子ＣＤ１〜ＣＤ３の数が光スイッチの行数と同じく３個とされ、第２の端子群の端子ＣＵ１〜ＣＵ３の数が光スイッチの列数と同じく３個とされている。もっとも、第１及び第２の端子群の数は、光スイッチの行数や列数と必ずしも同一にする必要はなく、例えば、下記の条件（ａ）〜を満たせばよい。すなわち、（ａ）各マイクロアクチュエータ１１１に関して、当該マイクロアクチュエータ１１１の固定電極１２８が、前記第１及び第２の端子群のうちの一方の端子群のいずれか１つの端子に電気的に接続されるとともに前記第１及び第２の端子群の他の端子に電気的に接続されないこと、（ｂ）各マイクロアクチュエータ１１１に関して、当該マイクロアクチュエータ１１１の可動電極が、前記第１及び第２の端子群のうちの他方の端子群のいずれか１つの端子に電気的に接続されるとともに前記第１及び第２の端子群の他の端子に電気的に接続されないこと、（ｃ）各マイクロアクチュエータ１１１に関して、当該マイクロアクチュエータ１１１の前記固定電極１２８に電気的に接続された第１又は第２の端子群の１つの端子と当該マイクロアクチュエータ１１１の可動電極に電気的に接続された前記第１又は第２の端子群の１つの端子との組み合わせは、当該マイクロアクチュエータ１１１に固有のものとなること、（ｄ）前記第１の端子群の少なくとも１つの端子が、当該光スイッチアレーに搭載されている複数のマイクロアクチュエータ１１１のうちの２つ以上のマイクロアクチュエータ１１１の固定電極１２８又は可動電極に、共通して電気的に接続されること、（ｅ）前記第２の端子群の少なくとも１つの端子が、当該光スイッチアレーに搭載されている複数のマイクロアクチュエータ１１１のうちの２つ以上のマイクロアクチュエータ１１１の固定電極１２８又は可動電極に、共通して電気的に接続されること、の各条件を満たせばよい。
【００５７】
前記条件（ａ）〜（ｅ）を満たす一例として、図１２に示す例では、１行目のコンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３の固定電極１２８は、第１の端子群の端子ＣＤ１に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。２行目のコンデンサＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３の固定電極１２８は、第１の端子群の端子ＣＤ２に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。３行目のコンデンサＣ３１，Ｃ３２，Ｃ３３の固定電極１２８は、第１の端子群の端子ＣＤ３に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。また、１列目のコンデンサＣ１１，Ｃ２１，Ｃ３１の可動電極は、第２の端子群の端子ＣＵ１に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。２列目のコンデンサＣ１２，Ｃ２２，Ｃ３２の可動電極は、第２の端子群の端子ＣＵ２に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。３列目のコンデンサＣ１３，Ｃ２３，Ｃ３３の可動電極は、第２の端子群の端子ＣＵ３に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。
【００５８】
なお、本実施の形態で用いられている光スイッチアレーには、図１２に示すように、アドレス回路や列選択スイッチや行選択スイッチ等は搭載されていない。
【００５９】
本実施の形態で用いられている光スイッチアレーは、例えば、膜の形成及びパターニング、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。なお、ミラー１２は、例えば、前記特許文献１に開示されているように、ミラー１２に対応する凹所をレジストに形成した後、電解メッキによりミラー１２となるべきＡｕ、Ｎｉその他の金属３８を成長させ、その後に前記レジストを除去することで、形成することができる。
【００６０】
本実施の形態では、図１中の外部制御回路６は、前記端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に接続され、これらの端子の電位をそれぞれ独立して制御することで、前記光スイッチアレーの各光スイッチの光路切換状態を制御する。外部制御回路６は、光路切替状態指令信号に応答して当該光路切替状態指令信号が示す光路切換状態を実現するための制御信号を、各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に与える電位として供給する。本実施の形態では、外部制御回路６は、以下に説明する例のように、各マイクロアクチュエータ１１１が前述した図１１に示すヒステリシス特性を持つことを巧みに利用しつつ、各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に与える電位を制御することで、各マイクロアクチュエータ１１１の両電極の電位をそれぞれ制御することにより、各光路切換状態を実現する。なお、外部制御回路６の具体的な回路構成自体は、以下に説明する動作例から明らかである。
【００６１】
図１３は、外部制御回路６が各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に与える電位のタイミングチャートの一例を示すものである。図１３に示す例では、外部制御回路６は、第１の端子群の端子ＣＤ１〜ＣＤ３には３つの電位Ｖｈ，Ｖｍ，０のいずれかの電位を与え、第２の端子群の端子ＣＵ１〜ＣＵ３には３つの電位−Ｖｈ，−Ｖｍ，０のいずれかの電位を与える。ここで、Ｖｈ，Ｖｍは０を基準とした正の値とし、Ｖｈ＞Ｖｍとする。もっとも、各電位の絶対値は、それらの相対的な関係を変えなければ、任意の電位レベルを基準として定めてもよいことは、言うまでもない。
【００６２】
図１３に示す例では、時刻ｔ１以前は、各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３の電位は０とされている。これにより、９個の全てのアクチュエータ１１１の電極間電圧は０Ｖとなっているので、全てのアクチュエータ１１１は解放状態（可動部が解放位置（上側位置）に位置する状態）となっている。
【００６３】
時刻ｔ１において、端子ＣＤ１〜ＣＤ３の電位はＶｈに上昇されるとともに、端子ＣＵ１〜ＣＵ３の電位は−Ｖｈに下降される。これにより、９個の全てのアクチュエータ１１１の電極間電圧（電極間電位差）は２×Ｖｈとなる。ここで、Ｖｈは２×Ｖｈが図１１に示すクランプ電圧Ｖｃより高くなるように設定しておく。例えば、クランプ電圧Ｖｃが１５ＶであればＶｈは８Ｖにしておく。よって、９個の全てのアクチュエータ１１１の電極間電圧はクランプ電圧Ｖｃ以上となるので全てのアクチュエータ１１１はクランプ状態（可動部がクランプ位置（下側位置）に位置する状態）となる。
【００６４】
時刻ｔ２において、端子ＣＤ１〜ＣＤ３の電位はＶｍに下降されるとともに、端子ＣＵ１〜ＣＵ３の電位は−Ｖｍに上昇される。これにより、９個の全てのアクチュエータ１１１の電極間電圧は２×Ｖｍとなる。ここで、Ｖｍは、Ｖｍが図１１の解放電圧Ｖｒより高くなりかつ２×Ｖｍがクランプ電圧Ｖｃより低くなるように、設定しておく。例えば、解放電圧Ｖｒが５Ｖであるとともにクランプ電圧Ｖｃが１５Ｖであれば、Ｖｍは６Ｖにしておく。よって、９個の全てのアクチュエータ１１１の電極間電圧２×Ｖｍは解放電圧Ｖｒ以上となるので、全てのアクチュエータ１１１はクランプ状態を維持する。
【００６５】
時刻ｔ３において、端子ＣＤ１の電位は０に下降されるとともに、端子ＣＵ１の電位は０に上昇される。これにより、９個のアクチュエータ１１１のうち、コンデンサＣ１１に相当するアクチュエータ１１１の電極間電圧は０となる。よって、この電極間電圧が解放電圧Ｖｒ以下となるので、コンデンサＣ１１に相当するアクチュエータ１１１は解放状態となる。一方、コンデンサＣ１２，Ｃ１３，Ｃ２１，Ｃ３１の電極間電圧はＶｍに下降するが、この電圧Ｖｍは解放電圧Ｖｒより高いので、コンデンサＣ１２，Ｃ１３，Ｃ２１，Ｃ３１に相当するマイクロアクチュエータ１１１は、クランプ状態を維持する。なお、コンデンサＣ２２，Ｃ２３，Ｃ３２，Ｃ３３の電極間電圧は２×Ｖｍのままであるので、コンデンサＣ２２，Ｃ２３，Ｃ３２，Ｃ３３に相当するアクチュエータ１１１は、クランプ状態を維持する。
【００６６】
時刻ｔ４において、端子ＣＤ１の電位はＶｍに上昇されるとともに、端子ＣＵ１の電位は−Ｖｍに下降される。これにより、コンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ２１，Ｃ３１の電極間電圧は２×Ｖｍに上昇する。この電極間電圧２×Ｖｍは解放電圧Ｖｒより高くかつクランプ電圧Ｖｃより低いので、コンデンサＣ１１に相当するアクチュエータ１１１は解放状態を維持し、コンデンサＣ１２，Ｃ１３，Ｃ２１，Ｃ３１に相当するアクチュエータ１１１はクランプ状態を維持する。なお、コンデンサＣ２２，Ｃ２３，Ｃ３２，Ｃ３３の電極間電圧は２×Ｖｍのままであるので、コンデンサＣ２２，Ｃ２３，Ｃ３２，Ｃ３３に相当するアクチュエータ１１１は、クランプ状態を維持する。このように、時刻ｔ４では、全てのアクチュエータ１１１の状態は変化しない。
【００６７】
時刻ｔ５において、端子ＣＤ２の電位は０に下降されるとともに、端子ＣＵ２の電位は０に上昇される。これにより、９個のアクチュエータ１１１のうち、コンデンサＣ２２に相当するアクチュエータ１１１の電極間電圧は０となる。よって、この電極間電圧が解放電圧Ｖｒ以下となるので、コンデンサＣ２２に相当するアクチュエータ１１１は解放状態となる。一方、コンデンサＣ１２，Ｃ２１，Ｃ２３，Ｃ３２の電極間電圧はＶｍに下降するが、この電圧Ｖｍは解放電圧Ｖｒより高いので、コンデンサＣ１２，Ｃ２１，Ｃ２３，Ｃ３２に相当するマイクロアクチュエータ１１１は、クランプ状態を維持する。コンデンサＣ１１，Ｃ１３，Ｃ３１，Ｃ３３の電極間電圧は２×Ｖｍのままであるので、コンデンサＣ１１に相当するアクチュエータ１１１は解放状態を維持し、コンデンサＣ１３，Ｃ３１，Ｃ３３に相当するアクチュエータ１１１はクランプ状態を維持する。
【００６８】
時刻ｔ６において、端子ＣＤ２の電位はＶｍに上昇されるとともに、端子ＣＵ２の電位は−Ｖｍに下降される。これにより、コンデンサＣ１２，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ３２の電極間電圧は２×Ｖｍに上昇する。この電極間電圧２×Ｖｍは解放電圧Ｖｒより高くかつクランプ電圧Ｖｃより低いので、コンデンサＣ２２に相当するアクチュエータ１１１は解放状態を維持し、コンデンサＣ１２，Ｃ２１，Ｃ２３，Ｃ３２に相当するアクチュエータ１１１はクランプ状態を維持する。なお、コンデンサＣ１１，Ｃ１３，Ｃ３１，Ｃ３３の電極間電圧は２×Ｖｍのままであるので、コンデンサＣ１１に相当するアクチュエータ１１１は解放状態を維持し、コンデンサＣ１３，Ｃ３１，Ｃ３３に相当するアクチュエータ１１１はクランプ状態を維持する。このように、時刻ｔ６では、全てのアクチュエータ１１１の状態は変化しない。
【００６９】
時刻ｔ７において、端子ＣＤ３の電位は０に下降されるとともに、端子ＣＵ３の電位は０に上昇される。これにより、９個のアクチュエータ１１１のうち、コンデンサＣ３３に相当するアクチュエータ１１１の電極間電圧は０となる。よって、この電極間電圧が解放電圧Ｖｒ以下となるので、コンデンサＣ３３に相当するアクチュエータ１１１は解放状態となる。一方、コンデンサＣ１３，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３２の電極間電圧はＶｍに下降するが、この電圧Ｖｍは解放電圧Ｖｒより高いので、コンデンサＣ１３，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３２に相当するマイクロアクチュエータ１１１は、クランプ状態を維持する。コンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２の電極間電圧は２×Ｖｍのままであるので、コンデンサＣ１１，Ｃ２２に相当するアクチュエータ１１１は解放状態を維持し、コンデンサＣ１２，Ｃ２１に相当するアクチュエータ１１１はクランプ状態を維持する。
【００７０】
時刻ｔ８において、端子ＣＤ３の電位はＶｍに上昇されるとともに、端子ＣＵ３の電位は−Ｖｍに下降される。これにより、コンデンサＣ１３，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３の電極間電圧は２×Ｖｍに上昇する。この電極間電圧２×Ｖｍは解放電圧Ｖｒより高くかつクランプ電圧Ｖｃより低いので、コンデンサＣ３３に相当するアクチュエータ１１１は解放状態を維持し、コンデンサＣ１３，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３２に相当するアクチュエータ１１１はクランプ状態を維持する。なお、コンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２の電極間電圧は２×Ｖｍのままであるので、コンデンサＣ１１，Ｃ２２に相当するアクチュエータ１１１は解放状態を維持し、コンデンサＣ１２，Ｃ２１に相当するアクチュエータ１１１はクランプ状態を維持する。このように、時刻ｔ８では、全てのアクチュエータ１１１の状態は変化しない。
【００７１】
ここまでで、全アクチュエータ１１１を一旦クランプ状態にし、そこから任意のアクチュエータ１１１を解放状態にする方法を示した。
【００７２】
次に、この状態から、特定の解放状態とされたアクチュエータをクランプ状態にし、別のアクチュエータを解放状態にする場合を、以下に示す。
【００７３】
時刻ｔ９において、端子ＣＤ１，ＣＤ２の電位はＶｈに上昇され、端子ＣＵ１，ＣＵ２の電位は−Ｖｈに下降される。これにより、コンデンサＣ１１，Ｃ２２の電極間電圧は２×Ｖｈとなってクランプ電圧以上となるので、コンデンサＣ１１，Ｃ２２に相当するアクチュエータ１１１は再度クランプ状態になる。コンデンサＣ１２，Ｃ２１の電極間電圧は２×Ｖｈとなり、コンデンサＣ１３，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３２の電極間電圧はＶｍ＋Ｖｈとなるが、これらの電極間電圧はいずれも解放電圧Ｖｒより大きいので、既にクランプ状態であったコンデンサＣ１２，Ｃ１３，Ｃ２１，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３２に相当するアクチュエータ１１１は、そのままクランプ状態を維持する。コンデンサＣ３３の電極間電圧は２×Ｖｍのままであるので、コンデンサＣ３３に相当するアクチュエータ１１１は解放状態を維持する。
【００７４】
時刻ｔ１０において、端子ＣＤ１，ＣＤ２の電位はＶｍに下降され、端子ＣＵ１，ＣＵ２の電位は−Ｖｍに上昇される。これにより、コンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３２の電極間電圧は２×Ｖｍとなるが、この電極間電圧２×Ｖｍは解放電圧Ｖｒより高いので、コンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３２に相当するアクチュエータ１１１はクランプ状態を維持する。コンデンサＣ３３の電極間電圧は２×Ｖｍのままであるので、コンデンサＣ３３に相当するアクチュエータ１１１は解放状態を維持する。このように、時刻ｔ１０では、全てのアクチュエータ１１１の状態は変化しない。
【００７５】
時刻ｔ１１において、端子ＣＤ１の電位は０に下降されるとともに、端子ＣＵ２の電位は０に上昇される。これにより、コンデンサＣ１２の電極間電圧は０となる。よって、この電極間電圧が解放電圧Ｖｒ以下となるので、コンデンサＣ１２に相当するアクチュエータ１１１は解放状態となる。一方、コンデンサＣ１１，Ｃ１３，Ｃ２２，Ｃ３２の電極間電圧はＶｍに下降するが、この電圧Ｖｍは解放電圧Ｖｒより高いので、コンデンサＣ１１，Ｃ１３，Ｃ２２，Ｃ３２に相当するマイクロアクチュエータ１１１は、クランプ状態を維持する。コンデンサＣ２１，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３３の電極間電圧は２×Ｖｍのままであるので、コンデンサＣ３３に相当するアクチュエータ１１１は解放状態を維持し、コンデンサＣ２１，Ｃ２３，Ｃ３１に相当するアクチュエータ１１１はクランプ状態を維持する。
【００７６】
時刻ｔ１２において、端子ＣＤ１の電位はＶｍに上昇されるとともに、端子ＣＵ２の電位は−Ｖｍに下降される。これにより、コンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ２２，Ｃ３２の電極間電圧は２×Ｖｍに上昇する。この電極間電圧２×Ｖｍは解放電圧Ｖｒより高くかつクランプ電圧Ｖｃより低いので、コンデンサＣ１２に相当するアクチュエータ１１１は解放状態を維持し、コンデンサＣ１１，Ｃ１３，Ｃ２２，Ｃ３２に相当するアクチュエータ１１１はクランプ状態を維持する。なお、コンデンサＣ２１，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３３の電極間電圧は２×Ｖｍのままであるので、コンデンサＣ３３に相当するアクチュエータ１１１は解放状態を維持し、コンデンサＣ２１，Ｃ２３，Ｃ３１に相当するアクチュエータ１１１はクランプ状態を維持する。このように、時刻ｔ１２では、全てのアクチュエータ１１１の状態は変化しない。
【００７７】
時刻ｔ１３において、端子ＣＤ２の電位は０に下降されるとともに、端子ＣＵ１の電位は０に上昇される。これにより、コンデンサＣ２１の電極間電圧は０となる。よって、この電極間電圧が解放電圧Ｖｒ以下となるので、コンデンサＣ２１に相当するアクチュエータ１１１は解放状態となる。一方、コンデンサＣ１１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ３１の電極間電圧はＶｍに下降するが、この電圧Ｖｍは解放電圧Ｖｒより高いので、Ｃ１１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ３１に相当するマイクロアクチュエータ１１１は、クランプ状態を維持する。コンデンサＣ１２，Ｃ１３，Ｃ３２，Ｃ３３の電極間電圧は２×Ｖｍのままであるので、コンデンサＣ１２，Ｃ３３に相当するアクチュエータ１１１は解放状態を維持し、コンデンサＣ１３，Ｃ３２に相当するアクチュエータ１１１はクランプ状態を維持する。
【００７８】
時刻ｔ１４において、端子ＣＤ２の電位はＶｍに上昇されるとともに、端子ＣＵ１の電位は−Ｖｍに下降される。これにより、コンデンサＣ１１，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ３１の電極間電圧は２×Ｖｍに上昇する。この電極間電圧２×Ｖｍは解放電圧Ｖｒより高くかつクランプ電圧Ｖｃより低いので、コンデンサＣＣ２１に相当するアクチュエータ１１１は解放状態を維持し、コンデンサＣ１１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ３１に相当するアクチュエータ１１１はクランプ状態を維持する。なお、コンデンサＣ１２，Ｃ１３，Ｃ３２，Ｃ３３の電極間電圧は２×Ｖｍのままであるので、コンデンサＣ１２，Ｃ３３に相当するアクチュエータ１１１は解放状態を維持し、コンデンサＣ１３，Ｃ３２に相当するアクチュエータ１１１はクランプ状態を維持する。このように、時刻ｔ１４では、全てのアクチュエータ１１１の状態は変化しない。
【００７９】
ここまでで、一部のアクチュエータ１１１が解放状態の時点から、その中の特定のアクチュエータ１１１をクランプ状態にし、別のアクチュエータ１１１を解放状態にすることが、残りのアクチュエータに影響を与えずに行えることを示した。
【００８０】
なお、これまでの説明は、クランプ電圧Ｖｃと解放電圧Ｖｒが全てのアクチュエータ１１１で同一であることを仮定して行ってきた。実際には、アクチュエータ１１１ごとにこれらの電圧Ｖｃ，Ｖｒはばらつく。このばらつきを考慮すると、全部のアクチュエータ１１１のクランプ電圧Ｖｃの最大値をＶｃｍａｘ、その最小値をＶｃｍｉｎ、解放電圧Ｖｒの最大値をＶｒｍａｘ、その最小値をＶｒｍｉｎとした場合、本実施の形態では、以下の数１〜数４の関係式が成り立てばよい。
【００８１】
【数１】
２×Ｖｈ＞Ｖｃｍａｘ
【００８２】
【数２】
Ｖｍ＞Ｖｒｍａｘ
【００８３】
【数３】
２×Ｖｍ＜Ｖｃｍｉｎ
【００８４】
【数４】
Ｖｒｍｉｎ＞０
【００８５】
ここで、本実施の形態と比較される比較例１及び比較例２について、説明する。
【００８６】
図１４は、比較例１による光スイッチシステムの光スイッチアレーを示す電気回路図である。図１４において、図１２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。比較例１が前述した第１の実施の形態と異なる所は、図１４に示すように、従来の共通電極・個別電極引き出し方式に準じて、全てのマイクロアクチュエータ１１１の固定電極を基板１２１上で電気的に共通に接続して共通電極とし、これを端子ＣＯＭに接続し、各マイクロアクチュエータ１１１の可動電極を互いに電気的に接続することなくそれぞれ個別電極として端子Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ３３に接続されている点である。これに伴い、この比較例１では、外部制御回路６は、端子ＣＯＭの電位を基準とした各端子Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ３３の電位を制御することで、各コンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３の電極間電圧をクランプ電圧Ｖｃより大きい所定電圧又は０とする。以上説明した点以外は、比較例１も前記第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００８７】
前記第１の実施の形態も比較例１も、光スイッチアレーには、マイクロアクチュエータ１１１には端子が形成されているのみであり、アドレス回路等は形成されていない。ところが、図１４と図１２との比較からわかるように、比較例１では外部接続用の端子が１０個も必要であるのに対し、本実施の形態では、外部接続用の端子がわずかに６個で済み、端子の数が大幅に減っている。
【００８８】
図１５は、比較例２による光スイッチシステムの光スイッチアレーを示す電気回路図である。図１５において、図１２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。比較例２が前述した第１の実施の形態と異なる所は、図１５に示すように、従来のアドレス回路搭載方式に準じて、各光スイッチを選択するためのアドレス回路として、垂直デコーダ、水平デコーダ及び選択スイッチＭ１１ａ，Ｍ１１ｂ，Ｍ１２ａ，Ｍ１２ｂ，Ｍ１３ａ，Ｍ１３ｂ，Ｍ２１ａ，Ｍ２１ｂ，Ｍ２２ａ，Ｍ２２ｂ，Ｍ２３ａ，Ｍ２３ｂ，Ｍ３１ａ，Ｍ３１ｂ，Ｍ３２ａ，Ｍ３２ｂ，Ｍ３３ａ，Ｍ３３ｂが、基板１２１上に搭載されている。これに伴い、この比較例２では、外部制御回路６は取り除かれ、光路切替状態指令信号が図示しない端子を介して垂直デコーダ及び水平デコーダに供給される。また、全てのマイクロアクチュエータ１１１の固定電極が共通に接続された端子ＣＯＭと、端子ＣＯＭとの間に電源電圧を印加するための端子Ｖｄｄも、基板１２１上に搭載されている。以上説明した点以外は、比較例２も前記第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００８９】
この比較例２では、端子の数は少なくて済むが、ＣＭＯＳ等で作製したアドレス回路等を基板１２１上に搭載するので、（１）高耐圧ＭＯＳ等を用いざるを得ず、高耐圧ＭＯＳは通常のＭＯＳと比べて素子の平面寸法が大きくなるため、アクチュエータの寸法も大きくなってしまう、（２）光スイッチアレーの製造工程もＭＯＳの製造工程分だけ増えてしまうため、コスト的にも高くなる、（３）ＭＯＳ製造後に平坦化を十分に行わないとその上に作製するＭＥＭＳの形状に下地の形状が転写されてしまい、異常な動作の原因ともなるため、平坦化工程のコストが追加される、などの問題が生ずる。これに対し、前記第１の実施の形態では、光スイッチアレーにはアドレス回路等が搭載されていないので、このような問題が生じない。
【００９０】
このように、本実施の形態によれば、アドレス回路等を搭載することなく外部接続用の端子数（すなわち、外部に引き出す配線の本数）を減らすことができる。
【００９１】
［第２の実施の形態］
【００９２】
図１６は、本発明の第２の実施の形態による光スイッチシステムにおける、外部制御回路６が各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に与える電位のタイミングチャートの一例を示すものであり、図１３に対応している。
【００９３】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、前記第１の実施の形態では、外部制御回路６が、図１３に示すように、各期間において各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に時間的に変化しない電位を与えるように構成されているのに対し、本実施の形態では、外部制御回路６が、図１６に示すように、各期間において各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に時間的にパルス状に変化する電位を与えるように構成されている点のみである。端子ＣＤ１〜ＣＤ３に与える電位と端子ＣＵ１〜ＣＵ３に与える電位とは、各期間において逆位相となっている。また、図１６において、各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に各期間においてそれぞれ与える電位の振幅は、図１３において各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に各期間においてそれぞれ与える電位の絶対値と同一となっている。これにより、図１６に示すように電位の供給する場合も、図１３に示すように電位を供給する場合と同じ動作が実現される。
【００９４】
本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる他、各アクチュエータ１１１への電荷の帯電を防止することができるという利点も得られる。
【００９５】
なお、本実施の形態では、各期間において各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に時間的にパルス状に変化する電位を与えているが、その代わりに、各期間において各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に時間的に正弦波状に変化する電位を与えてもよい。この場合にも、本実施の形態と同様の利点が得られる。
【００９６】
［第３の実施の形態］
【００９７】
図１７は、本発明の第３の実施の形態による光スイッチシステムで用いられている光スイッチアレーを示す電気回路図である。図１８は、本発明の第３の実施の形態による光スイッチシステムにおける、外部制御回路６が各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に与える電位のタイミングチャートの一例を示すものであり、図１３に対応している。
【００９８】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、光スイッチアレーの基板１２１上における各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３と各マイクロアクチュエータ１１１との電気的な接続関係と、外部制御回路６が各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に与える電位の印加状態のみである。
【００９９】
本実施の形態では、端子ＣＤ１にはコンデンサＣ１１，Ｃ２３，Ｃ３２の固定電極１２８が共通して接続され、端子ＣＤ２にはコンデンサＣ２１，Ｃ１２，Ｃ３３の固定電極１２８が共通して接続され、端子ＣＤ３にはコンデンサＣ３１，Ｃ２２，Ｃ１３の固定電極１２８が共通して接続されている。また、端子ＣＵ１にはコンデンサＣ１３，Ｃ２１，Ｃ３２の可動電極が共通して接続され、端子ＣＵ２にはコンデンサＣ２３，Ｃ１２，Ｃ３１の可動電極が共通して接続され、端子ＣＵ３にはコンデンサＣ３３，Ｃ２２，Ｃ１１の可動電極が共通して接続されている。このような電気的な接続関係も、前記第１の実施の形態に関連して説明した前記条件（ａ）〜（ｅ）を満たしている。
【０１００】
本実施の形態では、このような接続状態を採用したことに伴い、外部制御回路６が、図１８に示すように各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に電位を与えるように構成されている。図１８は、各期間において、図１３の場合と同一の動作を実現するタイミングチャートの一例を示している。
【０１０１】
本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。なお、本発明では、第１の実施の形態を変形して第２の実施の形態を得たのと同様に、第３の実施の形態を変形してもよい。
【０１０２】
［第４の実施の形態］
【０１０３】
図１９及び図２０は、それぞれ本発明の第４の実施の形態による光スイッチシステムの要部を模式的に示す概略断面図である。図１９はミラー１２が上側に保持されて光路に進出した状態、図２０はミラー１２が下側に保持されて光路から退出した状態を示している。なお、図１９及び図２０において、マイクロアクチュエータ１１１の構造は大幅に簡略化して示している。図２１は、図１９及び図２０中の光導波路基板１９０の一部を模式的に示す概略斜視図である。
【０１０４】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、図１９及び図２０に示すように、光導波路基板１９０が設けられている点のみである。
【０１０５】
本実施の形態では、光導波路基板１９０は、図２１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１９１〜１９４を有している。光導波路基板１９０は中央部に例えば幅数十μｍ程度の溝１９６を有し、溝１９６の側面に光導波路１９１〜１９４の端面１９１ａ，１９２ａ，１９３ｂ，１９４ｂが露出されている。端面１９１ａと端面１９２ａとの間隔、及び、端面１９３ｂと端面１９４ｂとの間隔は、図１９及び図２０に示すように、ミラー１２の反射面で覆うことのできる間隔に設計されている。
【０１０６】
図１９及び図２０に示すように、光導波路基板１９０が、マイクロアクチュエータ１１１の基板１２１上に設置され、導波路基板１９０と基板１２１との間の空間及びこれに連通する溝１９６内の空間内に、屈折率整合液２０２が封入されている。もっとも、屈折率整合液２０２は必ずしも封入しなくてもよいが、屈折率整合液を用いた場合は、光のビームの損失がより少なくなる。なお、基板１２１と光導波路基板１９０とは、ミラー１２が溝１９６内に挿入できるように位置合わせされている。
【０１０７】
なお、図１９乃至図２１では、光導波路基板１９０における光導波路の交差点が１つであるものとして示しているが、実際には、光導波路基板１９０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、光導波路の交差点が２次元マトリクス状に配置され、これに応じて、基板１２１上に複数のマイクロアクチュエータ１１１が２次元状に配置され、光導波路の各交差点に位置するミラー１２が個々のマイクロアクチュエータ１１１で駆動するように構成されている。
【０１０８】
前述した制御によって、図２０に示すように、ミラー１２が光導波路１９３，１９４の端面１９３ｂ，１９４ｂより下側に位置すると、例えば、光導波路１９３の端面１９３ａから光を入射した場合、光導波路１９３を伝搬した光は、端面１９３ｂから出射され、そのまま対向する光導波路１９２の端面１９２ａに入射し、光導波路１９２を伝搬して端面１９２ｂから出射される。また、例えば、光導波路１９１の端面１９１ｂから光を入射した場合、光導波路１９１を伝搬した光は、端面１９１ａから出射され、そのまま対向する光導波路１９４の端面１９４ｂに入射し、光導波路１９４を伝搬して端面１９４ａから出射される。
【０１０９】
一方、前述した制御によって、図１９に示すように、ミラー１２が光導波路１９３，１９４の端面１９３ｂ，１９４ｂを覆うように位置すると、例えば、光導波路１９３の端面１９３ａから光を入射した場合、光導波路１９３を伝搬した光は、端面１９３ｂから出射され、ミラー１２で反射されて、光導波路１９４の端面１９４ｂに入射し、光導波路１９４を伝搬して端面１９４ａから出射される。また、例えば、光導波路１９１の端面１９１ｂから光を入射した場合、光導波路１９１を伝搬した光は、端面１９１ａから出射され、ミラー１２で反射されて、光導波路１９２の端面１９２ａに入射し、光導波路１９２を伝搬して端面１９２ｂから出射される。
【０１１０】
本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。なお、本発明では、第１の実施の形態を変形して第４の実施の形態を得たのと同様に、第２及び第３の実施の形態をそれぞれ変形してもよい。
【０１１１】
［第５の実施の形態］
【０１１２】
図２２は、本発明の第５の実施の形態による光スイッチアレー２０１を備えた光スイッチシステムの一例を示す概略構成図である。図２２において、図１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。
【０１１３】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、光スイッチアレー１に代えて光スイッチアレー２０１が用いられている点と、光スイッチアレー２０１に対して後述するように磁界を発生する磁界発生部としての磁石５が追加されている点と、外部制御回路６の動作が異なる点のみである。
【０１１４】
本実施の形態では、磁石５は、図２２に示すように、Ｘ軸方向の−側がＮ極に＋側がＳ極に着磁された板状の永久磁石であり、光スイッチアレー２０１の下側に配置され、光スイッチアレー２０１に対して磁力線５ａで示す磁界を発生している。すなわち、磁石５は、光スイッチアレー２０１に対して、Ｘ軸方向に沿ってその＋側へ向かう略均一な磁界を発生している。もっとも、磁界発生部として、磁石５に代えて、例えば、他の形状を有する永久磁石や、電磁石などを用いてもよい。
【０１１５】
光スイッチアレー２０１が光スイッチアレー１と異なる所は、単位素子としての光スイッチとして、図２乃至図９に示す光スイッチに代えて、図２３乃至図３０に示す光スイッチが用いられている点のみである。そして、図２３乃至図３０に示す光スイッチが図２乃至図９に示す光スイッチと異なる所は、マイクロアクチュエータ１１１に代えてマイクロアクチュエータ２１１が用いられている点のみである。
【０１１６】
図２３は、本発明の第５の実施の形態による光スイッチシステムで用いられている光スイッチアレーを構成する単位素子としての１つの光スイッチ（すなわち、１つのマイクロアクチュエータ２１１及びこれにより駆動される１つのミラー１２）を模式的に示す概略平面図である。図２３では、可動部及び脚部の表面に全体に渡って形成された保護膜としてのＳｉＮ膜１４４は省略して示し、本来実線で書くべき凸条部１４９，１５０のラインを破線で示し、Ａｌ膜１４２，１４３にそれぞれ異なるハッチングを付している。図２４は、図２３中のＸ３１−Ｘ３２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２３中のＸ３９−Ｘ４０線に沿った概略断面図は図２４と同様となる。図２５は、図２３中のＸ３３−Ｘ３４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２３中のＸ３７−Ｘ３８線に沿った概略断面図は図２５と同様となる。図２６は、図２３中のＸ３５−Ｘ３６線に沿った概略断面図である。図２７は、図２３中のＹ３１−Ｙ３２線に沿った概略断面図である。図２８は、図２３中のＹ３３−Ｙ３４線に沿った概略断面図である。図２９は、図２３中のＹ３５−Ｙ３６線に沿った概略断面図である。図３０は、図２３中のＹ３７−Ｙ３８線に沿った概略断面図である。なお、図２４乃至図３０では、梁構成部１３２，１３４がＺ軸方向に湾曲していないものとして示しているが、梁構成部１３２，１３４は、実際には、可動部が力を受けていない状態において、当該梁構成部１３２，１３４を構成する膜の応力によって＋Ｚ方向に湾曲している。図２３乃至図３０において、図２乃至図９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。
【０１１７】
図２３乃至図３０に示すマイクロアクチュエータ２１１が図２乃至図９に示すマイクロアクチュエータ１１１と異なる所は、以下に説明する点のみである。両者が基本的に異なる所は、前記第１の実施の形態では静電力のみを利用するように構成されているのに対し、本実施の形態では静電力だけでなくローレンツ力も利用するように構成されている点である。
【０１１８】
マイクロアクチュエータ２１１では、梁部１２４の固定端（−Ｘ方向の端部）は、基板１２１上のシリコン酸化膜等の絶縁膜１２９上に形成されたＡｌ膜からなる配線パターン１３０，１３１（図２３では省略）をそれぞれ介して基板１２１から立ち上がる立ち上がり部を持つ２つの個別脚部１２２ａ，１２２ｂからなる脚部１２２を介して、基板１２１に機械的に接続されている。同様に、梁部１２５の固定端（−Ｘ方向の端部）は、基板１２１上の絶縁膜１２９上に形成されたＡｌ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１２１から立ち上がる立ち上がり部を持つ２つの個別脚部１２３ａ，１２３ｂからなる脚部１２３を介して、基板１２１に機械的に接続されている。
【０１１９】
梁構成部１３２は、下側のＳｉＮ膜１４１と中間のＡｌ膜１４２，１４３と上側の保護膜としてのＳｉＮ膜１４４とが積層された３層（ただし、Ａｌ膜１４２，１４３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。Ａｌ膜１４２とＡｌ膜１４３とは、同一階層に形成されているが、図２３に示すように、若干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、Ａｌ膜１４２を静電力用の可動電極への配線として用い、Ａｌ膜１４３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、Ａｌ膜１４２は幅が狭く形成され、Ａｌ膜１４３は幅が広く形成されている。
【０１２０】
梁構成部１３３は、梁構成部１３２からそのまま連続して延びた下側のＳｉＮ膜１４１と中間のＡｌ膜１４２，１４３と上側の保護膜としてのＳｉＮ膜１４４とが積層された３層（ただし、Ａｌ膜１４２，１４３間の隙間では２層）の薄膜で、構成されている。
【０１２１】
本実施の形態では、脚部１２２は、梁構成部１３２を構成するＳｉＮ膜１４１，１４４及びＡｌ膜１４２，１４３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１２２ａ，１２２ｂを有している。脚部１２２が２つの個別脚部１２２ａ，１２２ｂ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、Ａｌ膜１４２とＡｌ膜１４３とを基板１２１上の別々の配線パターン１３０，１３１にそれぞれ電気的に接続させるためである。Ａｌ膜１４２は、個別脚部１２２ａにおいてＳｉＮ膜１４１に形成された開口を介して配線パターン１３０に電気的に接続されている。Ａｌ膜１４３は、個別脚部１２２ｂにおいてＳｉＮ膜１４１に形成された開口を介して配線パターン１３１に電気的に接続されている。なお、脚部１２２の上部には、脚部１２２の強度を補強するために、凸条部１５１がＺ方向から見た平面視で個別脚部１２２ａ，１２２ｂを一括して囲むように口の字状に形成されている。
【０１２２】
梁部１２５及び脚部１２３は、前述した梁部１２４及び脚部１２２とそれぞれ全く同一の構造を有している。梁部１２５を構成する梁構成部１３４，１３５は、梁部１２４を構成する梁構成部１３２，１３３に相当している。脚部１２３を構成する個別脚部１２３ａ，１２３ｂは、脚部１２２を構成する個別脚部１２２ａ，１２２ｂにそれぞれ相当している。また、脚部１２３の上部には、前述した凸条部１５１に相当する凸条部１５２が形成されている。
【０１２３】
接続部１２７は、梁構成部１３３，１３５からそのまま連続して延びたＳｉＮ膜１４１，１４４の２層膜で構成されている。接続部１２７には、梁構成部１３３，１３５からのＡｌ膜１４２，１４３は延びておらず、接続部１２７においては、何ら電気的な接続は行われていない。
【０１２４】
接続部１２６は、梁構成部１３３，１３５を構成するＳｉＮ膜１４１，１４４及びＡｌ膜１４２，１４３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１２６には、被駆動体としてのＡｕ、Ｎｉ又はその他の金属からなるミラー１２が設けられている。
【０１２５】
接続部１２６において、Ａｌ膜１４２とＡｌ膜１４３とは図２３に示すように分離されており、接続部１２６におけるＡｌ膜１４２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１２１上の領域には、Ａｌ膜からなる静電力用の固定電極１２８が形成されている。図面には示していないが、固定電極１２８を構成するＡｌ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１３０と共に利用することによって、固定電極１２８と可動電極として兼用された接続部１２６におけるＡｌ膜１４２との間に電圧（静電力用電圧）を、印加できるようになっている。
【０１２６】
一方、前述した説明からわかるように、Ａｌ膜１４３によって、脚部１２２の個別脚部１２２ｂ下の配線パターン１３１から、梁構成部１３２→梁構成部１３３→接続部１２６→梁構成部１３５→梁構成部１３４を経て、脚部１２３の個別脚部１２３ｂ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１２６におけるＹ軸方向に沿った電流経路が、Ｘ軸方向の磁界内に置かれたときに、Ｚ軸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、前述した図２２中の永久磁石５を用いてＸ軸方向の磁界内に置き、前記電流経路へ電流（ローレンツ力用電流）を流すと、接続部１２６におけるＡｌ膜１４３にローレンツ力（駆動力）がＺ方向へ作用する。なお、このローレンツ力の向きが＋Ｚ方向であるか−Ｚ方向であるかは、ローレンツ力用電流の向きによって定まる。
【０１２７】
したがって、本実施の形態では、前記電極間電圧及びローレンツ力用電流を制御することで、ミラー１２が上側（基板１２１と反対側）に保持された状態及びミラー１２が下側（基板１２１側）に保持された状態にすることができる。本実施の形態では、後述するように、このような制御が行われるようになっている。
【０１２８】
本実施の形態では、ミラー１２及びこれを駆動するマイクロアクチュエータ２１１で構成された光スイッチが複数基板１２１上に２次元マトリクスに配置され、これらが光スイッチアレーを構成している。
【０１２９】
図３１は、本実施の形態で用いられている光スイッチアレーを示す電気回路図である。図３１において、図１２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。図２３乃至図３０に示す単一の光スイッチは、電気回路的には、１個のコンデンサ（固定電極１２８と可動電極（接続部１２６におけるＡｌ膜１４２）とがなすコンデンサに相当）と、１個のコイル（接続部１２６におけるＡｌ膜１４３に相当）と見なせる。図３１では、ｍ行ｎ列の光スイッチのコンデンサ及びコイルをそれぞれＣｍｎ及びＬｍｎと表記している。
【０１３０】
本実施の形態では、コイルＬｍｎが追加されていることに伴い、図３１に示すように、複数の端子Ｌ０〜Ｌ３からなる第３の端子群が追加されている。１列目のコイルＬ１１，Ｌ２１，Ｌ３１の一端は、第３の端子群の端子Ｌ１に共通して電気的に接続されている。２列目のコイルＬ１２，Ｌ２２，Ｌ３２の一端は、第３の端子群の端子Ｌ２に共通して電気的に接続されている。３列目のコイルＬ１３，Ｌ２３，Ｌ３３の一端は、第３の端子群の端子Ｌ３に共通して電気的に接続されている。全てのコイルの他端は、第３群の端子Ｌ０に共通して電気的に接続されている。なお、配線パターンに流れる電流を抑えるため、例えば、１列目のコイルＬ１１，Ｌ２１，Ｌ３１の他端を１つの端子に共通して電気的に接続し、２列目のコイルＬ１２，Ｌ２２，Ｌ３２の他端を別の端子に共通して電気的に接続し、３列目のコイルＬ１３，Ｌ２３，Ｌ３３の他端を別の端子に共通して電気的に接続してもよい。
【０１３１】
図３２は、本実施の形態による光スイッチシステムにおける、外部制御回路６が各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に与える電位、及び、各端子Ｌ１〜Ｌ３を経由して各コイルに流す電流のタイミングチャートの一例を示すものであり、図１３に対応している。
【０１３２】
図３２は、各期間において、図１３の場合と同一の動作を実現するタイミングチャートの一例を示している。各期間において、ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に与える電位は、図３２の場合も図１３の場合と基本的に同一である。ただし、Ｖｈ’をＶｈより小さい正の値として、期間ｔ１−ｔ２，ｔ９−ｔ１０において、端子ＣＤ１〜ＣＤ３の電位がＶｈ’とされるとともに、端子ＣＵ１〜ＣＵ３の電位が−Ｖｈ’とされる。２×Ｖｈ’は必ずしもＶｃｍａｘより大きい必要はない。また、期間ｔ１−ｔ２において端子Ｌ１〜Ｌ３にそれぞれ電流Ｉｈが流され、期間ｔ９−ｔ１０において端子Ｌ１，Ｌ２に電流Ｉｈが流される。電流Ｉｈの向きは、下向き（可動部をクランプ位置に移動させる向き）のローレンツ力を発生させる向きである。
【０１３３】
前記第１の実施の形態では、図１３に示すように、期間ｔ１−ｔ２，ｔ９−ｔ１０において、対応するアクチュエータ２１１を、静電力のみで、解放状態からクランプ状態への移行させた後にそのクランプ状態を維持している。これに対し、本実施の形態では、期間ｔ１−ｔ２，ｔ９−ｔ１０において、静電力とローレンツ力とを合わせて用いることができる。ローレンツ力は電極間隔に依存しないため、本実施の形態では、可動電極の動き始めは主としてローレンツ力によって行われる。可動電極と固定電極１２８との間隔がある値よりも小さくなると、静電力が大きくなり静電力のみでクランプ状態を維持できる。よって、時刻ｔ２で電流を０にしても、クランプ状態が維持されている。このようにローレンツ力を利用する場合には、静電力はクランプ状態を維持できる程度で十分であり、期間ｔ１−ｔ２，ｔ９−ｔ１０において、対応するアクチュエータ２１１の電極間電圧は、図１３の場合の２×Ｖｈに比べて小さい２×Ｖｈ’で済む。
【０１３４】
本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。なお、前記第１の実施の形態を変形して第２及び第４の実施の形態を得たのと同様に、第５の実施の形態を変形してもよい。
【０１３５】
［第６の実施の形態］
【０１３６】
図３３は、本発明の第６の実施の形態による光スイッチシステムにおける、外部制御回路６が各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に与える電位、及び、各端子Ｌ１〜Ｌ３を経由して各コイルに流す電流のタイミングチャートの一例を示すものであり、図３２に対応している。
【０１３７】
本実施の形態が前記第５の実施の形態と異なる所は、前記第５の実施の形態では、外部制御回路６が、図３２に示すように、第１の端子群の端子ＣＤ１〜ＣＤ３には３つの電位Ｖｈ’，Ｖｍ，０のいずれかの電位を与え、第２の端子群の端子ＣＵ１〜ＣＵ３には３つの電位−Ｖｈ’，−Ｖｍ，０のいずれかの電位を与えるのに対し、本実施の形態では、外部制御回路６が、図３３に示すように、第１の端子群の端子ＣＤ１〜ＣＤ３には２つの電位Ｖｎ，０のいずれかの電位を与え、第２の端子群の端子ＣＵ１〜ＣＵ３には２つの電位−Ｖｎ，０のいずれかの電位を与えるように構成されている点のみである。ただし、Ｖｎは、正の値である。
【０１３８】
図３３は、各期間において、図３２の場合と同一の動作を実現するタイミングチャートの一例を示している。この例では、全部のアクチュエータ１１１のクランプ電圧Ｖｃの最大値をＶｃｍａｘ、その最小値をＶｃｍｉｎ、解放電圧Ｖｒの最大値をＶｒｍａｘ、その最小値をＶｒｍｉｎとした場合、下記の数５，数６の関係式が成り立つように設定されている。
【０１３９】
【数５】
Ｖｎ＞Ｖｒｍａｘ
【０１４０】
【数６】
Ｖｒｍｉｎ＞０
【０１４１】
本実施の形態によれば、前記第５の実施の形態と同様の利点が得られる他、用いる電位の種類が少なくて済むため、外部制御回路６の構成が簡単となるという利点も得ることができる。なお、前記第１の実施の形態を変形して第２及び第４の実施の形態を得たのと同様に、第６の実施の形態を変形してもよい。
【０１４２】
［第７の実施の形態］
【０１４３】
図３４は、本発明の第７の実施の形態による光スイッチシステムで用いられている光スイッチアレーを示す電気回路図である。図３５は、本発明の第７の実施の形態による光スイッチシステムにおける、外部制御回路６が各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に与える電位、及び、各端子Ｌ１〜Ｌ３を経由して各コイルに流す電流のタイミングチャートの一例を示すものであり、図３２に対応している。図３５は、各期間において、図３３の場合と同一の動作を実現するタイミングチャートの一例を示している。
【０１４４】
本実施の形態が前記第６の実施の形態と異なる所は、光スイッチアレーの基板１２１上における各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３と各マイクロアクチュエータ１１１との電気的な接続関係と、外部制御回路６が各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に与える電位の印加状態及び各端子Ｌ１〜Ｌ３を経由して各コイルに流す電流の印加状態のみである。
【０１４５】
本実施の形態では、図３４に示すように、各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３と各コンデンサとの電気的な接続関係は、図１７の場合と同一にされている。本実施の形態では、このような接続状態を採用したことに伴い、外部制御回路６が、図３５に示すように各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に電位を与えるように構成されている。各期間において、ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に与える電位は、図３２の場合も図１３の場合と基本的に同一である。ただし、本実施の形態では、前記第６の実施の形態と同様に、Ｖｈ’をＶｈより小さい正の値として、期間ｔ１−ｔ２，ｔ９−ｔ１０において、端子ＣＤ１〜ＣＤ３の電位がＶｈ’とされるとともに、端子ＣＵ１〜ＣＵ３の電位が−Ｖｈ’とされる。２×Ｖｈ’は必ずしもＶｃｍａｘより大きい必要はない。
【０１４６】
そして、本実施の形態では、図３５に示すように、期間ｔ３−ｔ４では、端子Ｌ１に電流−ＩＬが流され、可動電極と固定電極との間隔が広くなる方向のローレンツ力が働き、Ｃ１１がクランプ状態から解除状態へ移行することを助け、クランプ解除速度を速くする効果がある。この時、端子Ｌ１にはコイルＬ１１，Ｌ２１，Ｌ３１が接続されているが、コンデンサＣ２１，Ｃ３１の固定電極は端子ＣＤ２，ＣＤ３にそれぞれ接続され、コンデンサＣ２１，Ｃ３１の可動電極は端子ＣＵ１，ＣＵ２にそれぞれ接続されており、これらの電極間電圧は２×Ｖｈ’に維持されている。そのため、コンデンサ２１，Ｃ３１に相当するアクチュエータ２１１は強力にクランプされており、たとえローレンツ力が加わってもそのクランプは解除されない。
【０１４７】
同様に、期間ｔ５−ｔ６では端子Ｌ２に電流−ＩＬが流され、これによるローレンツ力がＣ２２のクランプ状態から解除状態へ移行することを助け、期間ｔ７−ｔ８では端子Ｌ３に電流−ＩＬが流され、これによるローレンツ力がＣ３３のクランプ状態から解除状態へ移行することを助け、クランプ解除速度を速くする効果がある。
【０１４８】
本実施の形態によれば、前記第６の実施の形態と同様の利点が得られる。なお、本発明では、第１の実施の形態を変形して第２及び第４の実施の形態を得たのと同様に、第７の実施の形態を変形してもよい。
【０１４９】
［第８の実施の形態］
【０１５０】
図３６は、本発明の第８の実施の形態による光スイッチシステムにおける、外部制御回路６が各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に与える電位、及び、各端子Ｌ１〜Ｌ３を経由して各コイルに流す電流のタイミングチャートの一例を示すものであり、図３５に対応している。
【０１５１】
本実施の形態が前記第７の実施の形態と異なる所は、前記第７の実施の形態では、外部制御回路６が、図３５に示すように、第１の端子群の端子ＣＤ１〜ＣＤ３には３つの電位Ｖｈ’，Ｖｍ，０のいずれかの電位を与え、第２の端子群の端子ＣＵ１〜ＣＵ３には３つの電位−Ｖｈ’，−Ｖｍ，０のいずれかの電位を与えるのに対し、本実施の形態では、外部制御回路６が、図３６に示すように、第１の端子群の端子ＣＤ１〜ＣＤ３には２つの電位Ｖｎ，０のいずれかの電位を与え、第２の端子群の端子ＣＵ１〜ＣＵ３には２つの電位−Ｖｎ，０のいずれかの電位を与えるように構成されている点のみである。ただし、Ｖｎは、正の値である。
【０１５２】
図３６は、各期間において、図３５の場合と同一の動作を実現するタイミングチャートの一例を示している。この例では、全部のアクチュエータ１１１のクランプ電圧Ｖｃの最大値をＶｃｍａｘ、その最小値をＶｃｍｉｎ、解放電圧Ｖｒの最大値をＶｒｍａｘ、その最小値をＶｒｍｉｎとした場合、前述した数５，数６の関係式が成り立つように設定されている。
【０１５３】
本実施の形態によれば、前記第７の実施の形態と同様の利点が得られる他、用いる電位の種類が少なくて済むため、外部制御回路６の構成が簡単となるという利点も得ることができる。なお、前記第１の実施の形態を変形して第２及び第４の実施の形態を得たのと同様に、第８の実施の形態を変形してもよい。
【０１５４】
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。
【０１５５】
例えば、前述した実施の形態は、本発明によるマイクロアクチュエータ装置を光スイッチシステムに適用した例であったが、本発明によるマイクロアクチュエータ装置の用途は、光スイッチシステムに限定されるものではない。
【０１５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アドレス回路等を搭載することなく外部に引き出す配線の本数を減らすことができるマイクロアクチュエータアレー、並びに、これを用いたマイクロアクチュエータ装置、光スイッチアレー及び光スイッチシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による光スイッチアレーを備えた光スイッチシステムの一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による光スイッチシステムで用いられている光スイッチアレーを構成する単位素子としての１つの光スイッチを模式的に示す概略平面図である。
【図３】図２中のＸ１１−Ｘ１２線に沿った概略断面図である。
【図４】図２中のＸ１３−Ｘ１４線に沿った概略断面図である。
【図５】図２中のＸ１５−Ｘ１６線に沿った概略断面図である。
【図６】図２中のＹ１１−Ｙ１２線に沿った概略断面図である。
【図７】図２中のＹ１３−Ｙ１４線に沿った概略断面図である。
【図８】図２中のＹ１５−Ｙ１６線に沿った概略断面図である。
【図９】図２中のＹ１７−Ｙ１８線に沿った概略断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態による光スイッチシステムで用いられている光スイッチアレーを模式的に示す概略平面図である。
【図１１】静電力駆動における固定電極と可動電極との間の電圧と両電極間の間隔との関係を示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態による光スイッチシステムで用いられている光スイッチアレーを示す電気回路図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態による光スイッチシステムにおける、外部制御回路が各端子に与える電位のタイミングチャートである。
【図１４】比較例による光スイッチシステムの光スイッチアレーを示す電気回路図である。
【図１５】他の比較例による光スイッチシステムの光スイッチアレーを示す電気回路図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態による光スイッチシステムにおける、外部制御回路が各端子に与える電位のタイミングチャートである。
【図１７】本発明の第３の実施の形態による光スイッチシステムで用いられている光スイッチアレーを示す電気回路図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態による光スイッチシステムにおける、外部制御回路が各端子に与える電位のタイミングチャートである。
【図１９】ミラーが上側に保持されている状態における、本発明の第４の実施の形態による光スイッチシステムの要部を模式的に示す概略断面図である。
【図２０】ミラーが下側に保持されている状態における、本発明の第４の実施の形態による光スイッチシステムの要部を模式的に示す概略断面図である。
【図２１】図１９及び図２０中の光導波路基板の一部を模式的に示す概略斜視図である。
【図２２】本発明の第５の実施の形態による光スイッチアレーを備えた光スイッチシステムの一例を示す概略構成図である。
【図２３】本発明の第５の実施の形態による光スイッチシステムで用いられている光スイッチアレーを構成する単位素子としての１つの光スイッチを模式的に示す概略平面図である。
【図２４】図２３中のＸ３１−Ｘ３２線に沿った概略断面図である。
【図２５】図２３中のＸ３３−Ｘ３４線に沿った概略断面図である。
【図２６】図２３中のＸ３５−Ｘ３６線に沿った概略断面図である。
【図２７】図２３中のＹ３１−Ｙ３２線に沿った概略断面図である。
【図２８】図２３中のＹ３３−Ｙ３４線に沿った概略断面図である。
【図２９】図２３中のＹ３５−Ｙ３６線に沿った概略断面図である。
【図３０】図２３中のＹ３７−Ｙ３８線に沿った概略断面図である。
【図３１】本発明の第５の実施の形態で用いられている光スイッチアレーを示す電気回路図である。
【図３２】本発明の第５の実施の形態による光スイッチシステムにおける、外部制御回路が各端子に与える電位、及び、各端子を経由して各コイルに流す電流のタイミングチャートである。
【図３３】本発明の第６の実施の形態による光スイッチシステムにおける、外部制御回路が各端子に与える電位、及び、各端子を経由して各コイルに流す電流のタイミングチャートである。
【図３４】本発明の第７の実施の形態による光スイッチシステムで用いられている光スイッチアレーを示す電気回路図である。
【図３５】本発明の第７の実施の形態による光スイッチシステムにおける、外部制御回路が各端子に与える電位、及び、各端子を経由して各コイルに流す電流のタイミングチャートである。
【図３６】本発明の第８の実施の形態による光スイッチシステムにおける、外部制御回路６が各端子に与える電位、及び、各端子を経由して各コイルに流す電流のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１，２０１  光スイッチアレー
２  光入力用光ファイバ
３，４  光出力用光ファイバ
５  磁石
６  外部制御回路
１２  ミラー
ＣＤ１〜ＣＤ３  第１の端子群の端子
ＣＵ１〜ＣＵ３  第２の端子群の端子
１１１，２１１  マイクロアクチュエータ
１２１  基板
１２８  固定電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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