(57)【要約】【課題】  微細で、かつ駆動量も微小な微動素子に対して、高精度に、且つ安定して動作可能な自己保持機能を有する微動アクチュエータの提供。【解決手段】  可動磁性体５２を、２つのコイル５５，５６を用いて駆動することで、１組の永久磁石５４の磁束をヨーク５３の上側、あるいは下側に導く。その結果、固定部６０に弾性体５９で支持された、磁性体５１を有する可動部５８に作用する磁力を大きく切り換えて、駆動することが可能となる。可動磁性体５２は、コイルへの電流を断っても、永久磁石５４の磁力によって、その位置を保持することができる。【選択図】  図１
2004314291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、磁性体を有する可動部と、前記固定部と前記可動部を接続する弾性体と、永久磁石と、前記永久磁石から発生した磁束を導く磁性材料からなるヨークと、可動磁性体と、前記可動磁性体を駆動するための少なくとも１つのコイルを有し、
前記磁束を少なくとも２つ以上の経路に形成するように前記永久磁石および前記ヨークが構成され、前記可動磁性体の位置によって前記経路における前記磁束の強度を切り換える切り換え部を有する微動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１記載の微動アクチュエータの構造が、前記可動部の中心を通る駆動軸に対して対称な構造であることを特徴とする微動アクチュエータ。
【請求項３】
前記コイルが、前記可動磁性体の周りに巻かれている微動アクチュエータにおいて、直列に並べた２つの前記コイルの中を前記可動子が直動するとともに、前記コイルの間に、前記磁石、あるいは前記磁石により発生した磁束を導くための磁性部材が配置された構造であることを特徴とする請求項１記載の微動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１記載の微動アクチュエータにおいて、可動部磁性体用弾性体により前記可動磁性体を支持する構造であることを特徴とする微動アクチュエータ。
【請求項５】
前記可動部磁性体用弾性体が、磁性材料からなる片持ち梁であることを特徴とする請求項４記載の微動アクチュエータ。
【請求項６】
前記可動部磁性体用弾性体が、螺旋状に巻いたバネであることを特徴とする請求項４記載の微動アクチュエータ。
【請求項７】
前記可動部が、半導体微細加工技術によって形成されたことを特徴とする請求項１記載の微動アクチュエータ。
【請求項８】
前記可動部と前記可動磁性体を、それぞれ少なくとも２つ以上有することを特徴とする請求項１記載の微動アクチュエータ。
【請求項９】
前記可動部、あるいは前記可動磁性体の位置を検出する位置検出手段を有することを特徴とする請求項１記載の微動アクチュエータ。
【請求項１０】
前記位置検出手段が、前記可動部、あるいは前記可動磁性体に設けられた可動電極と、前記可動部と対向する位置に設けられた固定電極によって構成されることを特徴とする請求項９記載の微動アクチュエータ。
【請求項１１】
前記位置検出手段が、前記可動電極と前記固定電極間の電気抵抗値によって検出するものであることを特徴とする請求項１０記載の微動アクチュエータ。
【請求項１２】
前記可動部の位置検出手段が、前記可動電極と前記固定電極間の距離に応じて変化する静電容量値によって検出するものであることを特徴とする請求項１０記載の微動アクチュエータ。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の微動アクチュエータを有することを特徴とする光スイッチ。
【請求項１４】
固定部と、磁性体を有する可動部と、前記固定部と前記可動部を接続する弾性体と、永久磁石と、前記永久磁石から発生した磁束を導く磁性材料からなるヨークと、可動磁性体と、前記可動磁性体を駆動するための少なくとも１つのコイルを有し、前記磁束を少なくとも２つ以上の経路に形成するように前記永久磁石および前記ヨークが構成される微動アクチュエータであって、
前記可動磁性体の位置によって前記経路における前記磁束の強度を切り換え、前記可動部を微動する微動方法。
【請求項１５】
前記コイルが、前記可動磁性体の周りに巻かれている微動アクチュエータであって、直列に並べた２つの前記コイルの中を前記可動子が直動するとともに、前記コイルの間に磁性部材が配置され、前記磁石、あるいは前記磁石により発生した磁束を導くことを特徴とする請求項１４記載の微動方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の微動方法であって、前記コイルの巻線が、前記可動磁性体の駆動方向に対して同じ方向に巻かれ、直列に接続された前記コイルに流す電流の向きによって、前記可動磁性体の駆動方向を切り換えることを特徴とする微動方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の微動方法であって、２つの前記コイルのそれぞれに電流源が接続され、前記可動磁性体の駆動方向に対応したどちらか一方の前記コイルにのみ電流を流すことによって、前記可動磁性体の駆動方向を切り換えることを特徴とする微動方法。
【請求項１８】
可動部磁性体用弾性体により前記可動磁性体を支持する請求項１４記載の微動方法であって、前記コイルによる磁力と、前記可動部磁性体用弾性体の変形に伴う弾性力により、前記可動部磁性体を駆動することを特徴とする微動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自己保持機能を有する微動アクチュエータおよび微動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体微細加工技術を応用して実現されるマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（以下、ＭＥＭＳと略す）と呼ばれる技術が盛んに研究開発されている。ＭＥＭＳ技術によって微細な素子を高精度に作製可能となるが、そのような微細な素子を、アクチュエータとして利用する場合には、素子自体に非接触に力が作用するような構造の方が望ましい。そのような微細なアクチュエータを光スイッチとして応用した例が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。ここで、従来の微動アクチュエータを用いた光スイッチの例を、図９を用いて説明する。
【０００３】
図９は、光スイッチの駆動部を模式的に示した図であり、図９（ａ）は、その上面図、図９（ｂ）は図９（ａ）において、ファイバー１とファイバー２の間の光軸を延長した直線で切断した断面図である。半導体プロセスによって作製されたカンチレバー４先端には、光路を切り換えるための光軸に対し４５°傾けたミラー５と、磁性体６が設けられている。電磁石７により発生した磁束により、磁性体６に吸引力を発生させ、カンチレバー４先端をたわませることが可能となる。その結果、入力用光ファイバー１から出射された光の光路上へのミラー５の出し入れが行なわれ、光路を切り換える、所謂光スイッチとしての動作が可能となっている。図９の例では、ミラー５が電磁石７側に吸引された状態では、入力用光ファイバー１から出射された光信号が、光路８を通り、出力用光ファイバー２から出力される。またミラー５が吸引されていない場合には、ミラー５によって反射された光が、波線で示した光路９に導かれ、出力用光ファイバー３から出力される。
【０００４】
光スイッチの場合、ミラー５の光路に対する角度、あるいは位置ずれは、出力用ファイバー３への光路９のずれを生じさせる。つまり、光スイッチの性能として重要な光信号の損失を招く結果をもたらす。しかし、図９の光スイッチは、カンチレバー４、およびミラー５の形状を、ＭＥＭＳ技術を用いて、微細に、且つ高精度に作製可能である。つまり、カンチレバー４と、入出力用光ファイバーとを、半導体プロセスで作製したＶ溝などを用いて位置決めすることで、非常に位置ずれの少ない、低損失の光スイッチを作製することが可能となる。また、１枚のシリコンウェハ上に多数のデバイスを作製可能であるため、コストも抑えることが可能である。
【０００５】
ここで使用する電磁石の構造を、図１０、図１１を例に挙げて説明する。図１０は、一般的に釈放型電磁石と呼ばれる構造、およびその動作を示している。釈放型電磁石は、先端に磁性体１１を取り付けたカンチレバー１０先端部を保持するための磁力を発生させる永久磁石１３、可動部に作用する吸引力を切り換えるためのコイル１４、および磁束を導くために磁性材料で形成されたヨーク１２から構成されている。図１０中において、コイル１４は、ヨーク１２の左右に２つ示されているが、これは、ヨーク１２を軸として、その周りに巻き付けられた形状となっており、その断面を示している。また、ヨーク１２には、カンチレバー１０側に磁束を調節するための空隙が設けられている。この釈放型電磁石の動作の説明のため、図１０(a)には、ヨーク１２側にカンチレバー１０先端が離れた状態、図１０（ｂ）には、カンチレバー１０がたわみ、その先端がヨーク１２に吸引された状態を示している。
【０００６】
図１０（ａ）の状態では、磁性体１１とヨーク１２との空隙が大きいため、永久磁石１３によって発生させた磁束のほとんどが経路１５を通り、磁性体１１に作用する吸引力は弱くなる。この吸引力とカンチレバー１０のたわみによる弾性力が均衡する位置に、カンチレバー１０は保持される。次にこの状態で、コイル１４に電流を流し、永久磁石１３の磁束を強める方向に磁束を発生させると、磁性体１１に作用する吸引力も強くなり、カンチレバー１０先端が、ヨーク１２側に引きつけられる。その結果、図１０（ｂ）に示すような状態となる。この状態では、ヨーク１２と磁性体１１の空隙が小さいため、磁気抵抗も低減され、永久磁石１３による磁束は、経路１６に形成される。この状態で、コイル１４への電流供給を断っても、永久磁石１３によって発生される磁性体１１の吸引力が、カンチレバー１０のたわみによる弾性力よりも十分に強ければ、図１０（ｂ）の状態が維持される。この機能は、所謂自己保持と呼ばれ、電力消費量を低減する上で、非常に有効な手段となる。
【０００７】
図１１は、有極電磁石と呼ばれる構造およびその動作を示している。この電磁石は、図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示したように、磁性体からなる可動子２３を上下に駆動可能であり、その構造を利用してリレーやアクチュエータなどとして、一般的に使用されている。この可動子２３に図９で示したようなカンチレバーを固定することで、図９で示した光スイッチの動作が可能となることは容易に想像できる。なお、図１１では、図の簡略化のため、カンチレバーなどの駆動対象物は図示していない。
【０００８】
この電磁石の構造および動作を以下に説明する。磁路を導くためのヨーク２０に、１組の永久磁石２１ａ、２１ｂおよびエンドヨーク２２が固定されている。可動子２３は、エンドヨーク２２の先端部で摺動可能なように設置されており、さらにその摺動を阻害しないように、かつ可動子２３が内部を移動するように、コイル２４、２５が取り付けられている。図１１（ａ）の可動子２３が上側にある場合、永久磁石２１によって生じた磁束は、より磁気抵抗の少ない可動子２３側に磁路２６ａ、２６ｂのように形成される。この状態で、コイル２４，２５に、下側に磁束が生じるように電流を流すと、可動子２３内の磁束は弱められ、且つコイル２５側の磁束強くなるため、可動子２３は下側に移動し、最終的には図１１（ｂ）の状態となる。可動子２３が下側にある時には、上側にある時と同様に、永久磁石２１より発生した磁束は、より磁気抵抗の少ない磁路２７ａ、２７ｂのように形成されるため、可動子２３には下側に吸引力が強く発生する。この吸引力が十分強ければ、コイル２４，２５の電流供給を無くしても、可動子２３は下側に固定されることになる。つまり、この電磁石でも自己保持機能を有することが分かる。
【０００９】
これまで、電磁石を用いた光スイッチを紹介したが、ＭＥＭＳ技術を応用した光スイッチとして、静電気力を利用したものも開示されている（例えば、特許文献２参照。）。この場合、駆動する部分に電極２枚を対向するように形成するだけで良いため、半導体プロセスにより、容易に作製可能である。
【特許文献１】特開平２０００−２４９９３９号公報（第２−４頁、図１）
【特許文献２】特開平２０００−１２１９６７号公報（第３−５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来例として、ＭＥＭＳ技術を用いると、非常に微細なアクチュエータを高精度に作製可能であり、またその駆動に電磁石が有効であることを示した。しかし、図９の例では、カンチレバー４と電磁石７間の距離が非常に短い場合、問題が生じる。例えば釈放型電磁石を使用する場合、図１０（ａ）の状態では、磁性体１１に対して作用する磁力を極力弱く、また、図１０（ｂ）の状態で強くすることが望ましい。しかし、磁性体１１とヨーク１２間の距離が短い場合には、図１０（ａ）の状態と図１０（ｂ）の状態で、空隙部の磁気抵抗の変化量も微小となるため、磁力を大きく切り換えることが困難となる。
【００１１】
一方、図１１で説明した有極電磁石の場合でも同様に、可動子２３の駆動量が小さければ、可動子２３とヨーク２０との空隙も小さくなるため、磁路の切り換えが困難となる。また、有極電磁石の場合、可動子２３に図９のカンチレバー４を固定すると、ミラーの角度や位置決めは、ヨーク２０と可動子２３の接する面の位置精度に依存することになる。つまり、図９における光スイッチの最大の特徴である、ＭＥＭＳ技術を用いた高精度な形状が、意味をなさなくなるため、カンチレバー４を非接触で駆動した方が望ましい。
【００１２】
一方、微動素子の駆動に電磁石ではなく、静電気力を利用する場合は、使用する電極と可動部分を半導体プロセスによって高精度に一体形成することが可能である。しかし、駆動部分の変位量を大きくする場合は、印加する電圧を高くする必要があり、駆動信号の入力部分に特殊な昇圧回路が必要となる。また、電磁石で可能であった自己保持機構は、別途付加する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の課題を解決するため、本発明による微動アクチュエータおよび微動方法は、固定部と、磁性体を有する可動部と、固定部と可動部を接続する弾性体と、永久磁石と、永久磁石から発生した磁束を導く磁性材料からなるヨークと、可動磁性体と、可動磁性体を駆動するための少なくとも１つのコイルを有し、磁束を少なくとも２つ以上の経路に導くように永久磁石および前記ヨークが配置され、可動磁性体の位置によって経路における磁束の強度を切り換えることにより、磁性体に作用する磁力を変化させ可動部を微動することを特徴とする。これにより、可動部に設けられた磁性体に作用する磁力を大きく切り換えることが可能となり、半導体微細加工技術などを用いて作製された微小素子であっても、安定動作の可能な自己保持機能を有する微動アクチュエータおよびその微動方法を提供することができる。
【００１４】
さらに以上の微動アクチュエータの構造を、可動部の中心を通る駆動軸に対して、軸対称、あるいは面対称な対象な構造とすることで、磁性体に作用する磁力を特定の駆動方向のみに作用させることが可能となる。
【００１５】
以上の可動磁性体の形状は、直方形、あるいは円柱形などが可能であり、用途に応じて変更可能である。
【００１６】
さらに、本微動アクチュエータは、閉磁路で構成されているため、前記可動部と前記可動磁性体を、複数有しても、それぞれ独立して駆動することが可能となる。
【００１７】
またさらに、本発明の微動アクチュエータの動作状況を確認するための、可動部、あるいは可動磁性体の位置を検出可能な位置検出手段を提供する。この位置検出手段は、可動部、あるいは可動磁性体に設けられた可動電極と、可動電極と対向する位置に設けられた固定電極によって構成され、その電極間の電気抵抗値、または静電容量値の変化によって、検出可能となる。
【００１８】
さらに以上の可動磁性体を、磁性板を積層した構造とすることで、可動磁性体内に形成される磁束の変化により発生する鉄損を低減することができる。
【００１９】
以上のコイルは、可動磁性体、ヨーク、あるいは永久磁石に巻くことが可能であり、寸法や構造などの設計上の制限を考慮し、設置場所を選択することができる。
【００２０】
さらに以上の微動アクチュエータが、直列に並べたコイル２つの中を前記可動子が直動するとともに、コイルの間に、磁石、あるいは磁石により発生した磁束を導くための磁性部材が配置された構造である時、コイルにより可動磁性体を直動させ、永久磁石により発生した磁束の経路を切り換えることが可能な、微動アクチュエータおよび微動方法を容易に実現できる。さらに以上の微動アクチュエータおよび微動方法は、コイルの巻線が可動磁性体の駆動方向に対して、同じ向きに巻かれており、直列に接続されたコイルに流す電流の向きによって、可動磁性体の駆動方向を切り換えることを特徴とする。あるいは、コイルの２つそれぞれに電流源が接続され、可動磁性体の駆動方向に対応したどちらか一方の前記コイルにのみ電流を流すことによって、可動磁性体の駆動方向を切り換えることを特徴としており、それぞれ、用途に応じて容易に切り換えることが可能である。
【００２１】
さらに以上の微動アクチュエータが、可動部磁性体用弾性体により可動磁性体を支持する構造であり、この可動部磁性体用弾性体が、磁性材料からなる片持ち梁、あるいは螺旋状に巻いたバネであることを特徴とするものである場合、コイルによる磁力と、可動部磁性体用弾性体の弾性力により、可動部磁性体を駆動することが可能となる。この場合、弾性力を用いるため、コイルの消費電流を低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、半導体微細加工技術などによって作製された微細な素子を、非接触に且つ安定して動作可能な自己保持機能を有する微動アクチュエータを提供できる。さらに、微動アクチュエータの可動部の位置を、容易に確認可能な手段を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施の形態１）
本発明における第１の実施の形態を、図１を用いて説明する。
【００２４】
図１（ａ）は、本発明における微動アクチュエータ構成の上面図、図１（ｂ）は側面図である。ただし、可動部５８、弾性体５９、固定部６０は、図１（ａ）には示していない。磁性体５１を固定した可動部５８は、弾性体５９により固定部６０に接続されており、磁性体５１に磁力を及ぼすことによって、可動部を図１（ｂ）における上下方向に駆動可能となっている。なお、ここでは説明の簡略化のため、弾性体５９を単なるバネ構造として図示しているが、この部分が、従来の例で示した半導体微細加工技術で一体形成されたカンチレバーのような微動素子であってもよい。可動部５８の下部には、従来の例で示した図１１とよく似た構造の、磁束を導くための磁性材料からなるヨーク５３、１組の永久磁石５４、およびその先端のエンドヨーク５７、可動磁性体５２、コイル５５、コイル５６から構成される電磁石が設置されている。永久磁石５４は各々、図１（ｂ）の水平方向に左右逆向きに着磁されている。可動磁性体５２は、本実施の形態では、直方形となっているが、コイル５５、５６やエンドヨーク５７部分と摺動することを考慮して、円柱形でもよい。また、この可動磁性体５２内を通る磁束は、コイル５５、５６への電流印加時に急激に変化するため、渦電流による鉄損を低減させる目的で、薄い磁性板を積層した構造としてもよい。ヨーク５３は、磁性体５１側が開放されており、磁束を磁性体５１側に導き易い構造となっている。
【００２５】
また、本実施の形態では、図１（ｂ）に示した中心線に対して、左右対象な構造となっている。これは、可動部５８および磁性体５１に対し、所望の駆動方向（図１（ｂ）では上下方向）のみに、磁力が作用するよう考慮したためである。また、その他に同じ効果を得るための構造として、図１（ｂ）を中心軸に沿って回転させてできる、円柱状の構造が考えられる。その上面図を示したのが、図２である。もし、可動部５８がその他の方向に動作しても支障がない場合には、対象な構造である必要はなく、例えば図１（ｂ）の中心線から右側のみの構造でも良いことになる。
【００２６】
図１の構造では、永久磁石５４で発生した磁束が、主に経路６２と経路６３に沿って形成される。永久磁石５４で発生し得る磁束の強度は一定であり、各々の経路のおける磁束の強度は、その経路の磁気抵抗に応じて分配される。磁気抵抗は空隙部分で大きくなるため、その分配の割合を決定する最大の要因は、ヨーク５３と可動磁性体５２上下方向に存在する距離の差である。例えば、図１（ｂ）の状態を考えると、可動磁性体５２はヨーク５３の上側に近接しているため、その空隙の磁気抵抗は微小である。一方、可動磁性体５２下側とヨーク５３間の空隙は広く、その磁気抵抗は大きくなる。その結果、可動磁性体経路６３側に、より高い強度の磁束が形成され、可動磁性体５２には上側に、また磁性体５１には下側に強い磁力が作用する。外部からの衝撃などに対して強固なアクチュエータとするためには、図１（ｂ）の状態を維持できるように、可動磁性体５２、可動部５１に作用する磁力を強くした方が良いのは明白である。即ち、可動磁性体５２とヨーク５３との距離の差が極力大きくなるように設計すれば良いことが分かる。従来の技術で説明した有極電磁石は、可動磁性体に駆動対象物を固定した構造であるが、この駆動対象物の駆動量が微小な場合には、前述の空隙の差も小さくなるため、磁力を大きく切り換えることができない。あるいは、駆動対象物自体が微細な構造であれば、電磁石も小型化する必要があり、電磁石を設計する上で障害となるのは明らかである。
【００２７】
本発明の特徴は、可動磁性体を単なる磁束の経路を切り換えるための構成品と見なし、電磁石と駆動対象物（本実施の形態では、可動部５８を指す）を分離している点にある。このため、駆動対象物の大きさや駆動量が如何に微小であっても、電磁石部分は、必要となる磁力に応じて、寸法や構成など、非常に自由度の高い設計が可能となる。また、駆動対象物に対して非接触であるため、従来の技術で示した光スイッチのような、微細で、かつ非常に高い精度で形成された駆動対象物に対しても、その性能を損なうことなく、用いることができる。つまり、図９で示した電磁石７の代わりに、本発明の電磁石を設置すれば、容易に光スイッチとしての機能を実現可能である。
【００２８】
（実施の形態２）
本発明における第２の実施の形態を、図３を用いて説明する。
【００２９】
第２の実施の形態は、図１で示した微動アクチュエータの動作方法に関するものである。図３では、図１（ｂ）で示した微動アクチュエータの右半分の構造のみ模式的に示している。また、磁性体５１に接続された弾性体および固定部は図示していないが、図１と同様に機能するものとする。コイル５５、５６は、可動磁性体５２に対して、それぞれ同じ向きに巻かれたものであり、それぞれが直列に電流源６１に接続されている。図３（ａ）は、可動磁性体５２が下側、即ち磁性体５１と反対側に位置しており、コイルに電流を印加していないため、永久磁石５４により発生した磁束は、経路６２側に強く形成された状態を示している。図３（ｂ）では、電流源６１から、コイル５５、５６に対して、経路６２と逆向きに磁束が形成されるように、電流Ａを印加した状態を示している。この場合、経路６２の磁束はコイル５６によって発生する磁束により弱められ、さらに可動磁性体５２はコイル５５により発生した磁束によって、上側に引き寄せられる。可動磁性体５２が上側に移動すると、永久磁石により発生した磁束も、コイル５５から発生した磁束と加算され、経路６３に沿って形成される。可動磁性体５２が完全に上側に移動し終わった際の状態を示したのが、図３（ｃ）である。この状態では、ヨーク５３の上側に磁束が強く形成されるため、磁性体５１にはヨーク側に吸引力が作用する。この吸引力が、磁性体５１に接続された弾性体の反発力よりも強ければ、図３（ｃ）に示すように、磁性体５１はヨーク５３側に引き寄せられる。その結果、永久磁石５４により発生した磁束は、図中の磁束６３のように形成される。この状態で、永久磁石５４の磁力が、磁性体５１に作用する弾性体の反発力よりも十分に強ければ、コイルへの電流を断っても、磁性体５１が吸引された状態を維持することが可能となる。
【００３０】
図３（ｃ）の状態から、図３（ｂ）と逆向きに電流を印加すれば、可動磁性体５２は下側に移動し、その結果、経路６３の磁束は弱くなるため、磁性体５１は接続された弾性体の反発力により、図３（ａ）の状態に戻る。
【００３１】
つまり、この実施の形態では、コイルに印加する電流の向きを変えることにより、磁性体５１と接続された可動部の位置を切り換えることができる。
【００３２】
（実施の形態３）
本発明における第３の実施の形態を、図４を用いて説明する。
【００３３】
本実施の形態も、実施の形態２と同様に、微動アクチュエータの動作方法に関するものであり、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）は、可動磁性体５２が、上側から、下側に駆動された際の、ヨーク５２内に形成させる磁束の変化、および磁性体５１の動作を示している。本実施の形態では、コイル５５、５６は接続されておらず、それぞれ別の電流源６５、６６に接続されている。
【００３４】
まず図４（ａ）に示す、可動磁性体５２がヨーク５２下側に吸引された状態から、図４（ｂ）の状態に移行する場合を考える。電流源６５によりコイル５５に電流Ａを印加しているが、この片側のコイル５５のみで、可動磁性体５２に対して下向きに作用する吸引力以上の磁力が発生できれば、可動磁性体５２を駆動することが可能となる。その結果、図４（ｃ）の状態に移行する。
【００３５】
図４（ｃ）の状態から、可動磁性体５２を下げる際には、電流源６６により、コイル５６に対して電流を印加すれば良い。つまり、磁性体５１の位置を切り換えるために、電流源を変えて電流を印加すれば良いことになる。この実施の形態の特徴は、電流源を２つ用意する必要があるものの、コイルを個別に接続しているため、実施の形態２の場合と比べて、電流源に対するコイルの抵抗値を低減することができる。つまり、実施の形態２と実施の形態３で、同じ電圧を印加する場合には、より多くの電流をコイルに対して流すことができることを意味している。また、可動磁性体５２を駆動するために必要な電流値を低減できる可能性もある。例えば図３（ｂ）で、永久磁石５４の磁束を無視して考えると、可動磁性体５２は、本来無極であるため、コイル５５、５６に電流を印加すると、その電流の向きに関係なく、可動磁性体５２をそれぞれのコイルの内側に引き込むように吸引力が作用する。つまり図３（ｂ）の状態では、上下に吸引力が相殺される結果となるため、コイル片側を利用した方が、より効率的に可動磁性体５２を駆動できる可能性がある。なお、本実施の形態では、コイル５５、５６それぞれに電流源を接続した例を示したが、１つの電流源をスイッチによってそれぞれのコイルに切り換えても良い。
【００３６】
（実施の形態４）
本発明における第４の実施の形態を、図５を用いて説明する。
【００３７】
図５は、実施の形態４における微動アクチュエータの構造、およびその動作を示している。本実施の形態では、コイルは１つしか用いられず、可動磁性体５２下側に設置した押しバネ７０の反発力を利用して、可動磁性体５２を駆動する。その他の構造は、実施の形態１と同様である。ただし、実施の形態２、３と同様に、図示していないが、磁性体５２には可動体と、弾性体が接続されているものとする。
【００３８】
図５（ａ）の状態では、押しバネ７０によって、可動磁性体５２がヨーク５３上側に押し上げられているため、前述の微動アクチュエータと同様に、永久磁石５４で発生した磁束は上側に形成され、磁性体５１がヨーク５３側に吸引されている。次に、コイル５６に電流を印加すると、可動磁性体５２には下向きに吸引力が作用し、移動される。その状態を示したのが、図５（ｂ）である。この状態では、ヨーク５３の下側に磁路が形成されるため、可動磁性体５２が下側に保持されるとともに、磁性体５１に作用する吸引力は弱くなり、接続された弾性体の反発力により磁性体５１は上側に移動する。図５（ｂ）の状態から図５（ａ）の状態に移行する場合には、永久磁石５４で生じた磁束を弱める方向にコイル５６に電流を流すことで、押しバネ７０の反発力により、可動磁性体５２を上側に駆動することができる。なお、図５（ａ）の状態から、図５（ｂ）の状態に移行する場合、押しバネ７０の反発力が強くなるため、コイル５６で発生すべき磁力は大きくなる。しかし、逆に図５（ｂ）の状態から、図５（ａ）への移行時には、バネの反発力を利用するため、コイル５６で発生すべき磁力は抑えられる。つまり、消費電力を低減できる。
【００３９】
（実施の形態５）
本発明における第５の実施の形態を、図６を用いて説明する。
【００４０】
図６は、本実施の形態における微動アクチュエータの構成、および動作を示している。可動磁性体５２は、永久磁石５４端に支持具７２を介して接続された板バネ７１によって支持されている。また、可動磁性体５２を駆動するための、コイル７３は、ヨーク５３の下側に巻かれている。この構造は、前述のものと大きく異なるように見えるが、その動作はほぼ同じものである。
【００４１】
図６（ａ）の状態では、板バネ７１にほとんど反りのない状態で、可動磁性体５２がヨーク５３上側に位置している。この状態では、永久磁石５４の磁束は、板バネ７１―可動磁性体５２−ヨーク５３上側の経路に強く導かれており、磁性体５１側にも強く磁力が作用する。そのため、磁性体５１がヨーク５３側に吸引されている。なお、図６には、図５の場合と同様に、磁性体５１は、可動部および弾性体に接続されているものとする。次に、コイル７３によって、ヨーク５３下側に永久磁石５２の磁束を強める向きに磁束を発生させ、可動磁性体５２を下側に駆動する。その結果を示したのが、図６（ｂ）である。この状態では、永久磁石５４の磁束は、板バネ７１−可動磁性体５２−ヨーク５３下側に導かれるため、コイル７３の電流を断っても、永久磁石５４の磁力によって、可動磁性体５２が下側に保持される。また、磁性体５１に作用する磁力は弱くなるため、上側に移動する。この状態では、板バネ７１が下側にたわみ、上側に反発力が生じるため、永久磁石５２による磁力を十分に高める必要がある。この図６（ｂ）の状態から、再度図６（ａ）の状態に戻す場合には、可動磁性体５２を下側に駆動した際と逆向きに、コイル７３に対して電流を印加すれば、永久磁石５４の磁束は弱められ、板バネ７１の反発力を利用して、可動磁性体５２を上側に駆動することができる。
【００４２】
本実施の形態における微動アクチュエータは、前述の実施の形態と異なり、磁性体５１の中心に対して左右対称な形状となっていない。この状態では、可動磁性体５１に、上下方向だけでなく、左右方向にも磁力が作用する。左右方向の磁力を抑制するためには、図６の微動アクチュエータ左端を軸として、対称に同一の構造を付加することで容易に実現できる。
【００４３】
また、本実施の形態では、前述の可動磁性体を摺動させる構造と異なり、ヨーク５３にコイル７３を巻いている。これは、可動磁性体の駆動にバネの反発力を利用するため、コイルは永久磁石により発生する磁束の強度に対して強弱を付けるのみで良く、ヨーク５３あるいは永久磁石４２にコイルを巻いても動作するためである。実施の形態１や４のような可動磁性体を摺動させる構造では、可動磁性体の周りにコイルを配置した方が、より効率よく磁力を作用し得る。しかし、電磁石内の寸法上の制約により図１のようにコイルを設置できない場合には、各磁路に対応するヨーク上にコイルを巻いても、同様に動作することが可能となる。
【００４４】
（実施の形態６）
本発明における第６の実施の形態を、図７を用いて説明する。本実施の形態では、第１の実施の形態で示した微動アクチュエータを複数個並列に設置した構造となっている。図７では、微動アクチュエータを４個設置した例を示したが、その個数は特に制限はなく、用途に応じて自由に選択可能である。可動部は、背景技術で示した例と同様に、先端に磁性体７６を固定したカンチレバー７５として構成されている。個々の微動アクチュエータはすべて、磁束が外部に漏れないような閉磁路として構成されているため、複数の微動アクチュエータを近接して設置しても、磁気的な干渉を起こさず、カンチレバー７５の自由端の位置を、それぞれ独立して駆動することが可能である。なお、本実施の形態では、電磁アクチュエータ全体を複数個設けているが、例えば永久磁石５４を、すべての電磁石を貫くように設置された共通の部材とすることも可能である。
【００４５】
（実施の形態７）
本発明における第７の実施の形態を、図８を用いて説明する。本実施の形態は、可動部５８の位置検出手段となるものであり、図８（ａ）、（ｂ）は、その動作状況を示している。本実施の形態では、実施の形態１で説明した微動アクチュエータに加えて、ヨーク５３の可動部５８が近接する面に、基板８２を設け、その表面に固定電極８１を、さらにその対向する磁性体５１表面に可動電極８０を有する構造となっている。なお、実際には、それぞれの電極を使用するための配線がなされるが、図８では省略している。また、実施の形態１で示したコイルについても、図の簡略化のため省略している。この固定電極８０と、可動電極８１間の、抵抗値や静電容量値を測定することで、可動部５１の位置を検出することが可能となる。図８（ａ）の状態は、可動磁性体５２が下側に位置し、磁性体５１が開離した状態であり、電極間の抵抗は非常に大きく、また静電容量値は、小さくなる。また、図８（ｂ）の状態では、可動磁性体５２が上側に位置して、磁性体５１を吸引した状態であり、電極間の抵抗値は小さく、まだ静電容量値は大きくなることは明白である。（ただし、静電容量値を測定する場合には、図８（ｂ）のように電極が完全に接触してしまうと測定できないため、電極表面に絶縁層を設けるなどの対策が必要となる。）本実施の形態を用いることで、本発明の微動アクチュエータを、目視できないパッケージ内などで使用する際にも、正常に動作しているかどうかを判定できるようになる。
【００４６】
なお、以上は、可動部５８の位置を検出する手段についての発明であるが、可動電極を可動磁性体５２の上面に、またその対向する位置（例えば基板８２の下側）固定電極を設けることで、可動磁性体５２の位置を検出を検出することが可能となることは、明白である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１に関わる微動アクチュエータの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に関わる円筒形状の微動アクチュエータの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２に関わる微動アクチュエータの動作を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態３に関わる微動アクチュエータの動作を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態４に関わる微動アクチュエータの構成、および動作を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態５に関わる微動アクチュエータの構成、および動作を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態６に関わる微動アクチュエータの構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態７に関わる微動アクチュエータの位置検出手段の構成、および動作を示す図である。
【図９】従来の微動アクチュエータを用いた光スイッチの構成、および動作を示す図である。
【図１０】従来の釈放型電磁石の構成、および動作を示す図である。
【図１１】従来の有極電磁石の構成、および動作を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  入力用光ファイバ
２  出力用光ファイバー
３  出力用光ファイバー
４  カンチレバー
５  ミラー
６  磁性体
７  電磁石
８  光路
９  光路
１０  カンチレバー
１１  磁性体
１２  ヨーク
１３  永久磁石
１４  コイル
１５  経路
１６  経路
２０  ヨーク
２１  永久磁石
２２  エンドヨーク
２３  可動子
２４  コイル
２５  コイル
５１  磁性体
５３  ヨーク
５４  永久磁石
５５  コイル
５６  コイル
５７  エンドヨーク
５８  可動部
５９  弾性体
６０  固定部
６１  電流源
６２  経路
６３  経路
６５  電流源
６６  電流源
７０  押しバネ
７１  板バネ
７２  支持具
７３  コイル
７５  カンチレバー
７６  磁性体
８０  可動電極
８１  固定電極
８２  基板
【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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