(57)【要約】【課題】より少ない駆動力で光の減衰を行うことが可能な光減衰器、電子機器および光減衰器駆動方法を提供すること。【解決手段】光投射部からの投射光を遮蔽する遮蔽板１０と、遮蔽板１０を支持する伸縮自在に形成されたヒンジ１９と、クーロン力を発生可能に形成され、クーロン力を発生することによって遮蔽板１０およびヒンジ１９を吸引して水平方向に駆動する電極１１とを含んで光減衰器を構成し、電極１１がクーロン力を調整することによって光の遮蔽量を調整する。【選択図】　　　　図１
2004117833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光投射部からの投射光を遮蔽する遮蔽部材と、
当該遮蔽部材を支持する伸縮自在に形成された支持部材と、
クーロン力を発生可能に形成され、クーロン力を発生することによって前記遮蔽部材および前記支持部材を吸引する吸引部と、
を含み、
前記吸引部がクーロン力を調整することによって光の遮蔽量を調整することを特徴とする光減衰器。
【請求項２】
請求項１において、
前記遮蔽部材は、当該遮蔽部材の位置によって遮蔽量が異なるように、前記投射光が投射される部分に複数の開口部を有することを特徴とする光減衰器。
【請求項３】
請求項１、２のいずれかにおいて、
前記遮蔽部材からの前記投射光の反射光を受光する受光部と、
当該受光部の受光量に基づき、前記クーロン力を調整するように前記吸引部を制御する制御部と、
を含むことを特徴とする光減衰器。
【請求項４】
請求項３において、
前記遮蔽部材は、前記投射光を反射する反射部分が前記投射光の光軸に対して傾きをもって形成され、
前記受光部は、前記光投射部とは異なる位置に設けられていることを特徴とする光減衰器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記吸引部と前記支持部材との間隔を、前記遮蔽部材に近いほど広く形成したことを特徴とする光減衰器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の光減衰器を有することを特徴とする電子機器。
【請求項７】
光投射部からの投射光を遮蔽する遮蔽部材と、
クーロン力を発生可能に形成され、クーロン力を発生することによって前記遮蔽部材を吸引する吸引部と、
を含む光減衰器を駆動する光減衰器駆動方法であって、
前記クーロン力を強め、あるいは、前記クーロン力を弱めることにより、前記遮蔽部材を駆動して光の遮蔽量を調整することを特徴とする光減衰器駆動方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記遮蔽部材は、当該遮蔽部材の位置によって遮蔽量が異なるように、前記投射光が投射される部分に複数の開口部を有することを特徴とする光減衰器駆動方法。
【請求項９】
請求項７、８のいずれかにおいて、
前記遮蔽部材からの前記投射光の反射光を受光し、
当該受光量に基づき、前記クーロン力を調整することを特徴とする光減衰器駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光減衰器、電子機器および光減衰器駆動方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
光減衰器を駆動する場合、より少ない駆動力で光減衰器を駆動することが課題となっている。
【０００３】
従来は、例えば、特許文献１に記載されているように、フィルターやシャッターを駆動して光を減衰させていた。また、特許文献１に記載されている手法では、遮蔽板をカムと駆動モータを用いて駆動している。
【０００４】
このように、従来は、駆動モータ等を用いて遮蔽板等を駆動していたため、駆動に対して必要となるエネルギー量が多かった。
【０００５】
また、より正確な減衰を行うために、遮蔽板等の駆動を正確に制御する必要がある。
【０００６】
例えば、特許文献１では、遮蔽板の遮蔽量の微調整を行うため、特許文献１の明細書の段落番号００５０に記載されているように、カムと共に保持されるエンコーダに設けられたスリット数をインタラプタによってカウントすることによって回転角を測定している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１３１６５９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載された手法は、機構が複雑である上、回転機構を前提としているため、回転のための駆動力が必要となり、より少ない駆動力で光の減衰を行うという課題を解決する手法としては適切ではない。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、より少ない駆動力で光の減衰を行うことが可能な光減衰器、電子機器および光減衰器駆動方法を提供することにあり、特に、より少ない駆動力で光の減衰をより正確に行うことが可能な光減衰器、電子機器および光減衰器駆動方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る光減衰器は、光投射部からの投射光を遮蔽する遮蔽部材と、
当該遮蔽部材を支持する伸縮自在に形成された支持部材と、
クーロン力を発生可能に形成され、クーロン力を発生することによって前記遮蔽部材および前記支持部材を吸引する吸引部と、
を含み、
前記吸引部がクーロン力を調整することによって光の遮蔽量を調整することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る電子機器は、上記光減衰器を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る光減衰器駆動方法は、光投射部からの投射光を遮蔽する遮蔽部材と、
クーロン力を発生可能に形成され、クーロン力を発生することによって前記遮蔽部材を吸引する吸引部と、
を含む光減衰器を駆動する光減衰器駆動方法であって、
前記クーロン力を強め、あるいは、前記クーロン力を弱めることにより、前記遮蔽部材を駆動して光の遮蔽量を調整することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、光減衰器等は、クーロン力（静電気力）を用いて遮蔽部材を駆動することにより、より少ない駆動力で光の減衰を行うことができる。
【００１４】
また、前記光減衰器、前記電子機器および前記光減衰器駆動方法において、前記遮蔽部材は、当該遮蔽部材の位置によって遮蔽量が異なるように、前記投射光が投射される部分に複数の開口部を有してもよい。
【００１５】
これによれば、光減衰器等は、遮蔽部材が複数の開口部を有することにより、遮蔽部材に開口部を設けない場合と比べ、遮蔽部材の移動量が少ない場合であっても、より大きく遮蔽量を調整することができる。
【００１６】
また、前記光減衰器および前記電子機器は、前記遮蔽部材からの前記投射光の反射光を受光する受光部と、
当該受光部の受光量に基づき、前記クーロン力を調整するように前記吸引部を制御する制御部と、
を含んでもよい。
【００１７】
また、前記光減衰器駆動方法では、前記遮蔽部材からの前記投射光の反射光を受光し、
当該受光量に基づき、前記クーロン力を調整してもよい。
【００１８】
これによれば、光減衰器等は、遮蔽部材の反射光を受光してクーロン力を調整することにより、光の減衰量を把握することができる。このため、光減衰器等は、クーロン力をフィードバック制御することにより、より正確に光の減衰を行うことができる。
【００１９】
また、前記光減衰器および前記電子機器において、前記遮蔽部材は、前記投射光を反射する反射部分が前記投射光の光軸に対して傾きをもって形成され、
前記受光部は、前記光投射部とは異なる位置に設けられていてもよい。
【００２０】
これによれば、光減衰器等は、光投射位置と異なる位置で受光することができるため、光の投射と受光を切り替えながら光の減衰量を調整する必要がないため、より効率的に光の減衰を行うことができる。
【００２１】
また、前記光減衰器および前記電子機器において、前記吸引部と前記支持部材との間隔を、前記遮蔽部材に近いほど広く形成してもよい。
【００２２】
これによれば、光減衰器等は、遮蔽部材から離れた位置にある支持部材の部分から徐々に吸引部に吸引することができるため、より少ない駆動力でより大きく遮蔽板を駆動することができる。
【００２３】
すなわち、吸引部と支持部材との間隔が広ければより大きな吸引力が必要となるが、遮蔽部材から離れた位置にある支持部材の部分と吸引部との間隔は狭いため、光減衰器等は、少ない駆動力で駆動することができ、当該部分を吸引することにより、他の支持部材の部分を吸引部側により近づけることができるため、より少ない駆動力で支持部材を駆動することができる。
【００２４】
その上、遮蔽部材および遮蔽部材に近い位置の支持部材と吸引部との間隔は広くとることができるので、遮蔽部材を移動するための十分なスペースを確保できるため、光減衰器等は、遮蔽部材を大きく駆動することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、光減衰器（アッテネーターともいう。）に適用した場合を例に採り、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下の実施形態に示す構成の全てが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２６】
（実施例）
図１は、本実施形態の一例に係る非駆動時の光減衰器の状態を示す平面図である。また、図２は、本実施形態の一例に係る駆動時の光減衰器の状態を示す平面図である。また、図３は、本実施形態の一例に係る光減衰器の断面の模式図である。
【００２７】
本実施形態の光減衰器は、光投射部３１と、光投射部３１からの投射光を遮蔽する遮蔽部材である遮蔽板１０と、遮蔽板１０を支持する伸縮自在に形成された支持部材であるヒンジ１９と、クーロン力を発生可能に形成され、クーロン力を発生することによって遮蔽板１０およびヒンジ１９を吸引する吸引部として機能する電極１１とを含んで構成されている。
【００２８】
また、光減衰器は、遮蔽板１０を介して電極１１の対向側に設けられる電極１２と、電極１１と電極１２との間に設けられ、ヒンジ１９を支持する電極１３とを含んで構成されている。
【００２９】
さらに、光減衰器は、遮蔽板１０の投射光の反射光を受光する受光部３２と、受光部３２の受光量に基づき、クーロン力を調整するように電極１１への印加電圧を制御するとともに、光投射部３１の投射を制御する制御部３３とを含んで構成されている。
【００３０】
また、遮蔽板１０、電極１１〜１３およびヒンジ１９は、シリコン基板１として一体的に形成されている。また、シリコン基板１は、ガラス基板２によって支持され、ガラス基板２上には円形の開口部を有する遮光部２１が設けられている。さらに、光投射部３１と受光部３２は、ガラス基板２の外側に設けられており、ガラス基板２を介して光の投射および受光を行う。
【００３１】
また、図３に示すように、遮蔽板１０は、反射光を発生する反射部分が光投射部３１からの投射光の光軸に対して傾きをもって形成されている。また、当該反射光を受光できるように、受光部３２は、光投射部３１とは異なる位置に設けられている。
【００３２】
なお、このような光減衰器を実現するための材料としては、例えば、以下のものを適用できる。
【００３３】
例えば、シリコン基板１としては、例えば、シリコンにボロン原子をドープして導電性を付与したもの等を用い、ガラス基板２としては、例えば、ホウケイ酸ナトリウムガラス等を用い、遮蔽板１０およびヒンジ１９としては、例えば、シリコン基板１と同材料であってもよく、別の材料であってもよい。
【００３４】
また、電極１１〜１３としては、例えば、ＩＴＯ等の透明電極を用いてもよい。また、遮光部２１としては、例えば、クロム、金等を用いてもよい。
【００３５】
また、光投射部３１は、例えば、レーザーダイオード、ＬＥＤ（発光ダイオード）等を用いて実現でき、コリメートレンズや回折格子を用いてレーザーダイオード等からの光を平行光に変換してもよい。また、受光部３２としては、例えば、フォトダイオード等を用いてもよく、制御部３３としては、例えば、制御用の回路等を用いてもよい。
【００３６】
また、図１に示すように、ヒンジ１９は、シリコン製であるため、細長く形成することにより、伸縮性を持たせている。これにより、電極１１側に吸引される場合にはヒンジ１９が伸び、電極１１側から離れる場合にはヒンジ１９が縮むことにより、遮蔽板１０を水平方向に駆動することができる。
【００３７】
また、さらに伸縮性を必要とする場合には、図７に示すように、ヒンジ１１９を蛇腹形状に加工しておくことにより、伸縮性を上げることができる。
【００３８】
さらに、図１に示すように、ヒンジ１９と電極１１との間隔は、電極１３側が狭く遮蔽板１０側が広くなっている。このような構成を採用することにより、ヒンジ１９を電極１３側から遮蔽板１０側に向かって徐々に電極１１に吸引することができる上、遮蔽板１０を移動させるための十分なスペースを確保することができる。
【００３９】
特に、クーロン力は間隔が狭いほど強くなる距離依存性を有するため、このような構成を採用することにより、光減衰器は、より少ない駆動力で遮蔽板１０をより大きく駆動することができる。また、このような構成を採用することにより、図２に示すように、駆動時においてもヒンジ１９の曲がり度合いが小さくて済むため、ヒンジ１９の耐久性を高めることができる。
【００４０】
なお、本実施形態の光減衰器の製造方法としては、一般的なマイクロマシニング技術を用いて実現でき、例えば、特開平９−１５９９３７号公報に記載された手法を用いてもよい。特に、マイクロマシニング技術を用いることにより、光減衰器を容易に小型化することが可能となる。
【００４１】
次に、本実施形態の光減衰器の動作原理について説明する。
【００４２】
図４は、本実施形態の一例に係る光減衰器の動作を示すフローチャートである。
【００４３】
まず、制御部３３は、光投射部３１を駆動して光を投射するとともに、電極１１を駆動するための駆動信号を発生する（ステップＳ１）。
【００４４】
電極１１は、当該制御信号に基づき、５Ｖの電圧を印加する（ステップＳ２）。
【００４５】
なお、電極１２、１３、遮蔽板１０およびヒンジ１９は０Ｖになっている。電極１１が５Ｖの印加電圧になることにより、遮蔽板１０およびヒンジ１９との間に５Ｖの電位差が生じ、クーロン力が発生する。これにより、遮蔽板１０およびヒンジ１９は、電極１１側に吸引されるようにほぼ水平に駆動される（ステップＳ３）。
【００４６】
これにより、光減衰器は、図１に示すような完全に遮光された状態から図２に示すような一部または全部の投射光が外部に投射される状態となる。
【００４７】
また、受光部３２は、遮蔽板１０からの反射光を受光する（ステップＳ４）。
【００４８】
図３に示すように、遮蔽板１０によって遮蔽される割合が多くなるほど受光部３２の受光量は多くなり、遮蔽板１０によって遮蔽される割合が少なくなるほど受光部３２の受光量は少なくなる。
【００４９】
制御部３３は、当該受光量に基づき、あらかじめ設定した遮蔽状態となっており、遮蔽板１０の駆動量が適切かどうかを判定する（ステップＳ５）。
【００５０】
また、制御部３３は、遮蔽板１０の駆動量が適切でないと判定した場合、電極１１による駆動力を調整する（ステップＳ６）。具体的には、制御部３３は、例えば、ステップＳ１の処理で行う駆動信号を変化させて印加電圧を変化させることによって駆動力を調整する。
【００５１】
また、遮蔽板１０の駆動量が適切である場合、制御部３３は、処理を終了してよいかどうかを判定し（ステップＳ７）、終了してよい場合には処理を終了し、終了しない場合はステップＳ１〜Ｓ７の処理を続行する。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、光減衰器は、クーロン力を用いて遮蔽板１０をほぼ水平に駆動することにより、回転駆動機構等を用いる必要はないため、より少ない駆動力で高速に光の減衰を調整することができる。
【００５３】
また、本実施形態の光減衰器は、遮蔽板を水平方向に駆動して光の減衰を行うため、アナログ的に光の減衰を行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態においては、光減衰器をアレイ状に複数配置することもできるため、高集積化も容易である。
【００５５】
また、光減衰器は、クーロン力を用いてミラー１０等を静電駆動するため、消費電力と発熱を低減することができる。
【００５６】
また、本実施形態によれば、光減衰器は、遮蔽板１０の反射光を受光することにより、光の減衰量を把握することができる。このため、光減衰器は、反射光の受光量に応じてクーロン力をフィードバック制御することにより、より正確に光の減衰を行うことができる。
【００５７】
さらに、本実施形態によれば、光減衰器は、光投射位置と異なる位置で受光することができるため、光の投射と受光を切り替えながら光の減衰量を調整する必要がないため、より効率的に光の減衰を行うことができる。
【００５８】
（変形例）
また、本発明の適用は、上述した実施例に限定されず、種々の変形が可能である。
【００５９】
例えば、上述した実施例では、遮蔽板１０には開口部を設けていないが、遮蔽板１０に開口部を設けてもよい。
【００６０】
図５は、本実施形態の一例に係る遮蔽板１１０の平面図である。
【００６１】
遮蔽板１１０は、遮蔽板１１０の位置によって遮蔽量が異なるように、投射光が投射される部分に複数の開口部１１１〜１１５を有する。
【００６２】
これによれば、光減衰器は、遮蔽板１１０が複数の開口部１１１〜１１５を有することにより、遮蔽板１１０に開口部を設けない場合と比べ、遮蔽板１１０の移動量が少ない場合であっても、より大きく遮蔽量を調整することができる。
【００６３】
また、図５に示すように、開口部の形状としては、開口部１１１のように円形状であってもよいし、開口部１１２〜１１５のように矩形状であってもよく、種々の形状を採用できる。
【００６４】
また、遮蔽板を透明な材料で構成し、その一部に遮光部を設けてもよい。
【００６５】
図６は、本実施形態の他の一例に係る遮蔽板２１０の断面図である。
【００６６】
遮蔽板２１０は、ガラス等の透明な材料で形成され、上に向かって断面積が小さくなる台形状に形成され、台形の斜辺部分に遮光部２１１、２１２が形成されている。
【００６７】
このような構成を採用することにより、図６に示すように、遮光部２１１、２１２に当たった光は遮蔽板２１０を透過せず、遮光部２１１、２１２に当たらなかった光は遮蔽板２１０を透過するため、光減衰器は、遮蔽板２１０を水平方向に駆動することによって光の減衰量を調整することができる。
【００６８】
また、上述した実施例では、電極１１のみを吸引部として機能させたが、電極１１と電極１２の両方を吸引部として機能させ、電極１１および電極１２に選択的に電圧を印加することにより、図１において左右両方向に遮蔽板１０およびヒンジ１９を吸引して駆動するように光減衰器を構成してもよい。
【００６９】
また、上述した実施例では、光投射部３１と受光部３２を異なる位置に設けたが、同じ位置に設けたり、光投射部３１と受光部３２の機能を兼ね備えた装置を適用してもよい。具体的には、例えば、光投射部３１の位置に光ファイバーを設け、発光と受光を繰り返し行ってもよい。
【００７０】
また、電極１１等に印加する電圧は、上述した実施例では、０Ｖ、５Ｖであったが、これらの数値には限定されない。
【００７１】
また、上述した実施例では、クーロン力を用いてミラーを駆動したが、例えば、電磁気力を用いてミラーを駆動してもよい。
【００７２】
また、本発明に係る光減衰器は、光スイッチのほか、ルータ、プロジェクタ等の種々の電子機器に実装することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の一例に係る非駆動時の光減衰器の状態を示す平面図である。
【図２】本実施形態の一例に係る駆動時の光減衰器の状態を示す平面図である。
【図３】本実施形態の一例に係る光減衰器の断面の模式図である。
【図４】本実施形態の一例に係る光減衰器の動作を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態の一例に係る遮蔽板の平面図である。
【図６】本実施形態の他の一例に係る遮蔽板の断面図である。
【図７】本実施形態の他の一例に係る非駆動時の光減衰器の状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１　シリコン基板、　２　ガラス基板、　１０、２１０　遮蔽板（遮蔽部材）、１１　電極（吸引部）、　１２、１３　電極、　１９、１１９　ヒンジ（支持部材）、　２１、２１１、２１２　遮光部、　１１１〜１１５　開口部
【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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