(57)【要約】【課題】光制御用のＭＥＭＳ素子において低電圧でＭＥＭＳ素子を制御できるようにすること。【解決手段】基板３１に支持部３２ａ，３２ｂを設け、ダイヤフラムアクチュエータ３５を上下動自在に保持する。これにヒンジ４２を介して光学ミラー３９を連結する。光学ミラー３９はダイヤフラムアクチュエータとの境界部分に平行にヒンジ４０、４１で回動自在に保持する。こうすればダイヤフラムアクチュエータ３５を静電引力で吸引することによって、光学ミラー３９をチルトさせることができる。【選択図】　　　　図１
2004085870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部電極を構成するダイヤフラムアクチュエータと、
前記ダイヤフラムアクチュエータにヒンジを介して連結された光学ミラーと、前記ダイヤフラムアクチュエータに対応する位置に設けられた下部電極を有する基板と、
前記基板上に配置され、前記ダイヤフラムアクチュエータと光学ミラーとの境界線と平行な前記光学ミラーの回動軸の両端をヒンジを介して保持する支持部と、を具備することを特徴とするＭＥＭＳ素子。
【請求項２】
前記ダイヤフラムアクチュエータと前記光学ミラーとの慣性モーメントをほぼ等しくしたことを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項３】
前記基板は導電性材料から成るものであり、前記基板の前記光学ミラーの下面に対応する部分に貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項４】
一方の領域を上部電極部とし、他方の領域をミラー部とし、前記上部電極部とミラー部の境界近傍の端部を湾曲自在のヒンジ部としたアクチュエータと、
前記アクチュエータの上部電極部に対応する位置に設けられた下部電極を有する基板と、
前記基板上に配置され、前記アクチュエータの上部電極部とミラー部の境界線と平行な前記ミラー部の回動軸の両端をヒンジを介して保持する支持部と、を具備することを特徴とするＭＥＭＳ素子。
【請求項５】
前記アクチュエータの上部電極部と前記ミラー部との慣性モーメントをほぼ等しくしたことを特徴とする請求項４記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項６】
上面を電極とする基板と、
前記基板の相対向する辺に沿って形成された少なくとも２つの支持部と、
前記支持部に取付けられた第１、第２のヒンジを両側部に有する枠状の上部電極部及びその中央部に第３のヒンジを介して前記上部電極部の内側にミラー部を保持するダイヤフラムと、
前記基板上に設けられ、前記上部電極部と前記ミラー部との境界線と平行なミラー部の回動軸の両端をヒンジを介して保持する支持部と、を具備することを特徴とするＭＥＭＳ素子。
【請求項７】
前記基板は導電性材料から成るものであり、前記基板の前記ミラー部に対向する部分に貫通孔を設けたことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項記載のＭＥＭＳ素子と、
前記ＭＥＭＳ素子のミラー部に光を入射する光入射部と、
前記ＭＥＭＳ素子のミラー部によって反射された光を出射する光出射部と、
前記ＭＥＭＳ素子に印加する電圧を変化させ、前記光入射部より前記ＭＥＭＳ素子に入射する光の反射角を連続的に変化させることによって減衰率を変化させる電圧制御部と、を具備することを特徴とする光減衰器。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項記載のＭＥＭＳ素子と、
前記ＭＥＭＳ素子のミラー部に光を入射する光入射部と、
前記ＭＥＭＳ素子のミラー部によって反射された光を出射する光出射部と、
前記ＭＥＭＳ素子に印加する電圧を変化させ、前記光入射部より前記ＭＥＭＳ素子に入射する光を反射させて前記光出射部に入射する状態と光を入射しない状態とに切換える電圧制御部と、を具備することを特徴とする光スイッチ。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか１項記載のＭＥＭＳ素子と、
前記ＭＥＭＳ素子のミラー部に光を入射する光入射部と、
前記ＭＥＭＳ素子に印加する電圧を変化させ、前記光入射部より前記ＭＥＭＳ素子に入射する光の反射角を連続的に変化させる電圧制御部と、を具備することを特徴とする光スキャナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光制御用のＭＥＭＳ素子とこれを用いた光減衰器、光スイッチ及び光スキャナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年光通信技術の発展に伴い光制御用素子としてＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ）素子が注目されてきている。このような光制御用のＭＥＭＳ素子は、その一部にミラー部分を有し、電圧に応じて光の反射方向を変化させることを基本としている。従って一般的に大面積のミラーを有するＭＥＭＳ素子を低い電圧で制御でき、チルト角が安定していることが求められている。
【０００３】
図１１は従来のＭＥＭＳ素子の一例を示すものである。このＭＥＭＳ素子では図１１（ａ）に平面図、図１１（ｂ）に端面図を示すように、非導電体の基板１１の左方の中央部分にのみ下部電極１２を積層する。そして基板１１の中央部の対称な位置に酸化層による支持部１３，１４を設ける。この支持部１３，１４は下部電極１２を有する基板１１上の全面に酸化層を積層し、基板の両端にある必要部分をマスクしてエッチングすることによって形成する。エッチングの前の工程で酸化層の上面に光学ミラー１５を形成する。この光学ミラー１５は、支持部１３，１４の上面に相当する領域と、そこから伸びる細いヒンジ１６、１７と、平板部とを有している。平板部の左方の下部電極に対向する面は上部電極部１８として用いられ、右部分はミラー部１９として用いられる。上部電極部１８には多数のエッチングホール２０と呼ばれる開口が設けられる。エッチングホールは、エッチング液の染み込みを促進させるだけでなく、動作時にスクイーズダンピングと呼ばれる空気の粘性抵抗を低減して高速動作させるためにも機能する。このような光学ミラー１５を形成した後、エッチングによって支持部１３、１４以外の酸化層を除き、その上面の光学ミラー１５をヒンジ１６、１７のみで支持する。こうして構成したＭＥＭＳ素子は、光学ミラー１５の左方の上部電極部１８と下部電極１２との間に電圧を印加することで静電引力が働く。そしてヒンジ１６、１７の中心を結ぶ線が回動軸となって光学ミラー１５を図１１（ｂ）に破線で示す方向にチルトさせることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のＭＥＭＳ素子において、ヒンジ１６、１７で形成される回動軸をＹ軸、これと垂直な方向をＸとする。上部電極部１８のＸ軸方向の単位長さ当たりに発生する静電引力をＦとすると、静電引力Ｆは次式で与えられる。
Ｆ＝ε０　ａＶ２　／（２Ｇ２　）　・・・（１）
ここでＧは上部電極部１８と下部電極１２とのギャップであり、ａは上部電極部１８及び下部電極１２のＹ方向の長さである。
次にＬを回動軸から左側の上部及び下部電極が共通する位置までの長さ、θをチルト角、θｍａｘ　を最大チルト角とすると、θｍａｘ　はほぼ次式で与えられる。
Ｇ＝Ｌｔａｎ　θｍａｘ
又光学ミラー１５がチルトしたときには回転力として働く成分Ｆｔは、次式で与えられる。
Ｆｔ＝Ｆ・ｃｏｓ　θ
そしてこのアクチュエータで発生するトルクは静電引力Ｆｔを距離Ｘの０〜Ｌまで積分して求められ、次式で与えられる。
Ｔ＝Ｆｔ・Ｌ２　／２
従ってこれをトルクＴに代入することによって、ＭＥＭＳ素子に電圧Ｖを加えたときのチルトミラーの駆動トルクＴは次式で与えられる。
Ｔ＝Ｆｔ・Ｌ２　／２
＝ε０　ａＶ２　ｃｏｓ　θ／［４ｓｉｎ２（θｍａｘ　）］　・・・（２）
【０００５】
ここで最大チルト角θｍａｘ　、駆動電圧Ｖ、電極の幅ａはＭＥＭＳ素子の仕様等の制約から決められる。そして駆動トルクＴは前述した式（１）は電極の長さＬによらずに一意に決定される。
【０００６】
従ってこの駆動トルクＴが十分な値でなければ、アクチュエータは十分な駆動力を確保できないこととなる。駆動力が低い場合には、所望のチルト角を得るためにヒンジのサスペンションを弱くして駆動する必要があるが、チルト角の保持が不安定となる。
【０００７】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであって、低駆動電圧で十分なトルクでチルトミラーを回動させることができるＭＥＭＳ素子と、これを用いた光減衰器、光スイッチ及び光スキャナを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１の発明は、上部電極を構成するダイヤフラムアクチュエータと、前記ダイヤフラムアクチュエータにヒンジを介して連結された光学ミラーと、前記ダイヤフラムアクチュエータに対応する位置に設けられた下部電極を有する基板と、前記基板上に配置され、前記ダイヤフラムアクチュエータと光学ミラーとの境界線と平行な前記光学ミラーの回動軸の両端をヒンジを介して保持する支持部と、を具備することを特徴とするものである。
【０００９】
本願の請求項２の発明は、請求項１のＭＥＭＳ素子において、前記ダイヤフラムアクチュエータと前記光学ミラーとの慣性モーメントをほぼ等しくしたことを特徴とする。
【００１０】
本願の請求項３の発明は、請求項１又は２のＭＥＭＳ素子において、前記基板は導電性材料から成るものであり、前記基板の前記光学ミラーの下面に対応する部分に貫通孔を設けたことを特徴とする。
【００１１】
本願の請求項４の発明は、一方の領域を上部電極部とし、他方の領域をミラー部とし、前記上部電極部とミラー部の境界近傍の端部を湾曲自在のヒンジ部としたアクチュエータと、前記アクチュエータの上部電極部に対応する位置に設けられた下部電極を有する基板と、前記基板上に配置され、前記アクチュエータの上部電極部とミラー部の境界線と平行な前記ミラー部の回動軸の両端をヒンジを介して保持する支持部と、を具備することを特徴とするものである。
【００１２】
本願の請求項５の発明は、請求項４のＭＥＭＳ素子において、前記アクチュエータの上部電極部と前記ミラー部との慣性モーメントをほぼ等しくしたことを特徴とする。
【００１３】
本願の請求項６の発明は、上面を電極とする基板と、前記基板の相対向する辺に沿って形成された少なくとも２つの支持部と、前記支持部に取付けられた第１、第２のヒンジを両側部に有する枠状の上部電極部及びその中央部に第３のヒンジを介して前記上部電極部の内側にミラー部を保持するダイヤフラムと、前記基板上に設けられ、前記上部電極部と前記ミラー部との境界線と平行なミラー部の回動軸の両端をヒンジを介して保持する支持部と、を具備することを特徴とするものである。
【００１４】
本願の請求項７の発明は、請求項４〜６のいずれか１項のＭＥＭＳ素子において、前記基板は導電性材料から成るものであり、前記基板の前記ミラー部に対向する部分に貫通孔を設けたことを特徴とする。
【００１５】
本願の請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれか１項記載のＭＥＭＳ素子と、前記ＭＥＭＳ素子のミラー部に光を入射する光入射部と、前記ＭＥＭＳ素子のミラー部によって反射された光を出射する光出射部と、前記ＭＥＭＳ素子に印加する電圧を変化させ、前記光入射部より前記ＭＥＭＳ素子に入射する光の反射角を連続的に変化させることによって減衰率を変化させる電圧制御部と、を具備することを特徴とするものである。
【００１６】
本願の請求項９の発明は、請求項１〜７のいずれか１項記載のＭＥＭＳ素子と、前記ＭＥＭＳ素子のミラー部に光を入射する光入射部と、前記ＭＥＭＳ素子のミラー部によって反射された光を出射する光出射部と、前記ＭＥＭＳ素子に印加する電圧を変化させ、前記光入射部より前記ＭＥＭＳ素子に入射する光を反射させて前記光出射部に入射する状態と光を入射しない状態とに切換える電圧制御部と、を具備することを特徴とするものである。
【００１７】
本願の請求項１０の発明は、請求項１〜７のいずれか１項記載のＭＥＭＳ素子と、前記ＭＥＭＳ素子のミラー部に光を入射する光入射部と、前記ＭＥＭＳ素子に印加する電圧を変化させ、前記光入射部より前記ＭＥＭＳ素子に入射する光の反射角を連続的に変化させる電圧制御部と、を具備することを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態１によるＭＥＭＳ素子の平面図、図２（ａ）は電圧をかけない状態での縦断面図、（ｂ）は電圧を印加した状態での縦断面図、図２（ｃ）はその一部分を示す拡大断面図である。これらの図に示すように、基板３１上にその二辺に沿ってダイヤフラムを支持する支持部３２ａ，３２ｂを形成する。そしてこの支持部３２ａ，３２ｂ間の長方形状の領域に下部電極３３を形成する。基板３１上の一対の支持部３２ａ，３２ｂから一定距離隔てた対称な位置に一対の支持部３４ａ，３４ｂを形成する。そしてこの基板３１から所定間隔ｇを隔てて基板３１と平行にダイヤフラムアクチュエータ３５を形成する。ダイヤフラムアクチュエータ３５は図示のように、ヒンジ３６，３７を介して対称な位置にある支持部３２ａ，３２ｂの間に上下動自在に保持されている。又このダイヤフラムアクチュエータ３５は図示のように製造時に用いられる多数のエッチングホール３８を有しており、下部電極３３の上部の上部電極として構成されている。このダイヤフラムアクチュエータ３５と同一平面上には、シリコン層に金等を蒸着した光学ミラー３９が設けられている。光学ミラー３９は図示のように一対の支持部３４ａ，３４ｂにヒンジ４０、４１を介して保持されており、又ダイヤフラムアクチュエータ３５との間にヒンジ４２によって連結されている。ヒンジ４０、４１はダイヤフラムアクチュエータ３５と光学ミラー３９との境界線に平行に設けられ、これが光学ミラー３９の回動軸となっている。又光学ミラー３９とダイヤフラムアクチュエータ３５との間に設けられる連結用のヒンジ４２はポリシリコン製の柔軟な連結部材であって、ダイヤフラムアクチュエータ３５を光学ミラー３９との角度を任意に決定することができる。
【００１９】
この上部電極となるダイヤフラムアクチュエータ３５と下部電極３３との間に電圧を印加すると、図２（ｂ）に示すようにダイヤフラムアクチュエータ３５が静電引力によって吸引されて下降する。このとき光学ミラー３９は左端のヒンジ４２とミラーの支持部３４ａ，３４ｂとにより保持されているため、図２（ｂ），（ｃ）に示すように下向きの力が加わる。従って支持部３４ａ，３４ｂの中心点が回動軸Ａとして働き、回動軸Ａを中心としてチルトし、図２（ｂ），（ｃ）に示すように光学ミラー３９が跳ね上がることとなる。
【００２０】
さてこの場合、ダイヤフラムアクチュエータ３５に働く力Ｆは次式で与えられる。
Ｆ＝ε０　ＳＶ２　／２ｇ２　　・・・（３）
ここでＳは下部電極３３と上部電極部３５との共通する面積であり、Ｖは印加電圧、ｇは上部電極部３５と下部電極３３とのギャップである。
【００２１】
このＦによって光学ミラー３９に働く力は、ダイヤフラムアクチュエータ３５に加わる下向きの力が光学ミラー３９に伝わる割合をηとすると、ηＦとなる。又光学ミラー３９が角度θだけ回動したときの回転力として働く力Ｆｔは次式で与えられる。
Ｆｔ＝η・Ｆ・ｃｏｓ　θ
この割合ηは、ダイヤフラムアクチュエータ３５と光学ミラーを連結するヒンジのサスペンションの比によって調整することができる。又上下の板が接触するポイントが光学ミラー３９が回転する最大回転角となる。このため光学ミラー３９の回動中心からダイヤフラムアクチュエータと光学ミラーとの接続部分までの距離をＬ、最大回転角θをθｍａｘ　とすると、間隔ｇは次式で与えられる。
ｇ＝Ｌｓｉｎ　θｍａｘ
従ってトルクＴは次式で与えられる。
Ｔ＝η・ε０　ＳＶ２　・ｃｏｓ　θ／［２ｇｓｉｎ　（θｍａｘ　）］　・・・（４）
従ってトルクはギャップｇに反比例することとなり、ギャップｇを選択することによってトルクを制御することができる。このようにギャップｇを任意に選択することによって所望のトルクを設計時に設定することができる。
【００２２】
ここで光学ミラー３９は支持部３４ａ，３４のヒンジ４０、４１を回動軸として回動するが、そのときの左右の慣性モーメントを一致させておくことによって外部からの衝撃に対する影響を受けにくくすることができる。
【００２３】
次に図３は本発明の形態２によるＭＥＭＳ素子を示す平面図、図４（ａ）は電圧をかけない状態での縦断面図、図４（ｂ）は電圧を印加した状態の縦断面図である。この実施の形態では前述した実施の形態１のダイヤフラムアクチュエータと光学ミラーとを一体化してアクチュエータ４５としたものである。その他の構成は実施の形態１と同様であるので、同一符号を付して詳細な説明を省略する。この実施の形態において、アクチュエータ４５は、図示のように下部電極３３の上面にある上部電極部４５Ａとヒンジ４０、４１によって支持部３４ａ，３４ｂに連結されたミラー部４５Ｂとが連結部４５Ｃを介して一体化されたものである。その連結部４５Ｃは回動を容易にするため膜圧を薄くし、湾曲自在となるように形成している。このようなアクチュエータはシリコンにより構成することができる。ミラー部４５Ｂの上面は金等を蒸着してミラーを形成している。この場合にも図４（ｂ）に示すように、上部電極部４５Ａと下部電極３３との間に電圧を印加することによって静電引力が働く。そのため上部電極部４５Ａが下方に吸引され、それに基づいてミラー部４５Ｂをチルトさせることができる。
【００２４】
次に図５は本発明の実施の形態３によるＭＥＭＳ素子を示す平面図、図６（ａ）は電圧をかけない状態での縦断面図、図６（ｂ）は電圧を印加した状態の縦断面図である。これらの図に示すように基板５１は長方形状の部材である。この基板５１は左右の長手方向にダイヤフラムを保持する支持部５２，５３が設けられる。又基板５１の中央部には、外形が略正方形の枠形状の下部電極５４が設けられる。支持部５２，５３は左右から第１、第２のヒンジ５５及び５６を介して中央部にダイヤフラム５７を保持している。ダイヤフラム５７は略正方形状のシリコン厚膜板であって、枠状の上部電極部５８とその内側に中央部に向けた第３のヒンジ５９、及びそのヒンジ５９を介して正方形状のミラー部６０を有している。ミラー部６０は表面に金等が蒸着されて上面がミラー面となっており、その左辺のみがヒンジ５９によってダイヤフラムの枠状の上部電極部５８に連結される。又ミラー部６０は図示のように細いヒンジ６１、６２を介して支持部６３、６４に接続される。支持部６３、６４は基板５１上の２ヶ所より突出するように形成されている。この場合にもミラー部６０のヒンジ５９と接する辺と細いヒンジ６１、６２で構成される回動軸とが平行となっている。ミラー部６０の下部は基板の枠状の下部電極５４の内側の非電極部分に対向するものとなっている。又上部電極部５８は上部電極部の下部にある犠牲層をエッチングするための多数のエッチングホール６５が形成されている。
【００２５】
このようにして構成されたＭＥＭＳ基板は、電圧をかけない状態では図６（ａ）に示すように、ミラー部６０を含むダイヤフラム５７は基板５１の上面と平行な状態にある。そして下部電極５４とダイヤフラム５７の上部電極部５８との間に電圧を印加すると、図６（ｂ）に示すように、ダイヤフラム５７の上部電極部５８に静電引力が働く。このときにミラー部６０には対応する部分は電極となっていないため静電引力は働かない。従ってダイヤフラム５７の枠状の上部電極部５８だけが図６（ｂ）に示すように基板５１にほぼ基板面に平行に近接するように下降する。しかしミラー部６０は細いヒンジ６１、６２によって基板５１上から一定の高さに保持されているため、ミラー部６０は図６（ｂ）に示すようにヒンジ６１、６２を中心として一端が跳ね上がるようにチルトする。この場合も実施の形態１、２と同様に、上部電極部と基板５１のギャップを設定しておくことによって任意のトルクを得ることができる。ダイヤフラム５７は基板５１に対しほぼ平行に移動するため、低電圧で効率よく下向きの力を生じさせることができるという効果が得られる。
【００２６】
尚この実施の形態では、ダイヤフラムの相対向する２辺に支持部を設けたが、４辺に支持部を設けてもよい。
【００２７】
次に本発明の実施の形態４によるＭＥＭＳ素子について説明する。図７は実施の形態４のＭＥＭＳ素子の平面図、図８（ａ）は電圧をかけない状態での縦断面図、図８（ｂ）は電圧を印加した状態の縦断面図であり、前述した実施の形態３と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。この実施の形態においては、実施の形態３の基板を導電性の基板６６とし、その内側のミラー部６０に対応する部分を貫通孔としたものである。このため下部電極５４は不要となり、基板６６の全体が下部電極となる。その他の構成は前述した実施の形態３と同様である。この場合にもミラー部に対応する部分は電極が形成されていないので、電圧を印加すれば図８（ｂ）に示すように、枠状の上部電極部のみが下降し、これに伴ってミラー部をチルトさせることができる。
【００２８】
尚、本実施の形態では、実施の形態３の基板に貫通孔を設けたものについて説明しているが、実施の形態１及び２についても同様の貫通孔を設けてもよい。即ち、実施の形態１のダイヤフラムアクチュエータ３５に対向する部分に貫通孔を設けてもよく、又実施の形態２のミラー部４５ｂのみを貫通孔としてもよい。
【００２９】
次に本実施の形態によるＭＥＭＳ素子を用いた光減衰器について説明する。図９はこの光減衰器を示す断面図である。本図においてキャピラリ７１は入射用の光ファイバ７２と出射用の光ファイバ７３とを保持するものであり、その先端部にはレンズホルダ７４が設けられる。レンズホルダ７４のほぼ中央部には図示のような非球面レンズ７５が設けられている。そして非球面レンズ７５は光ファイバ７２から出射された光をほぼ平行な光とすると共に、反射した光を集束して光ファイバ７３に与えるものである。ここでキャピラリ７１と光ファイバ７２、レンズホルダ７４、非球面レンズ７５はＭＥＭＳ素子のミラー部に光を入射する光入射部を構成しており、キャピラリ７１、出射用の光ファイバ７３、レンズホルダ７４、非球面レンズ７５はＭＥＭＳ素子のミラー部によって反射された光を出射する光出射部を構成している。このレンズホルダ７４の光軸上には光制御用のＭＥＭＳ素子７６が配置されている。ＭＥＭＳ素子７６は前述した実施の形態１〜３のいずれかによるＭＥＭＳ素子であり、その下部電極基板と上部電極部とに可変電圧を供給する電圧制御部７７が設けられている。
【００３０】
さてＭＥＭＳ素子７６に電圧を与えなければ、光ファイバ７２から入射した光はレンズホルダ７４の非球面レンズ７５によって平行光線としてＭＥＭＳ素子７６のミラー部に入射する。この光はそのまま反射されて再び非球面レンズ７５を通って出射用の光ファイバ７３に導かれる。ここで上部電極と下部電極との間に電圧を与えると、前述したようにミラーが傾き、出射用の光ファイバに反射光の入射するピーク位置が変化する。従って電圧を徐々に変化させ、ミラーのチルト角を連続的に変化させることによって、反射光が光ファイバ７３に入射するレベルを連続的に変化させることができる。従って電圧制御によって光の減衰量を変化させることができる。
【００３１】
又これと同一の構造でＭＥＭＳ素子に電圧を印加しない状態、及び所定の電圧を印加する状態をスイッチングにより切換えることによって、ほぼ１００％の反射光が得られる第１の状態と、反射光が出射用の光ファイバ７３に入射しない第２の状態とに切換える光スイッチを実現することができる。
【００３２】
又このＭＥＭＳ素子はレーザ走査顕微鏡など種々の用途に使用される光スキャナとしても用いることができる。図１０は光スキャナの一例を示す図である。本図において、光ファイバ８１は光を導くものであって、その光軸上にはコリメートレンズ８２が設けられ、光を約４５°の角度から前述した実施の形態１〜３のいずれかによるＭＥＭＳ素子８３に導いている。光ファイバ８１及びコリメートレンズ８２はＭＥＭＳ素子に光ファイバを入射する光入射部である。又ＭＥＭＳ素子８３には連続的に変化する電圧を印加する電圧制御部８４が設けられる。こうすれば電圧制御部８４の電圧をサイン波状、のこぎり波状等種々の波形で変化させることによって、入射光を所望の速度でスキャニングすることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、実際に基板にほぼ平行に上下動するダイヤフラムと基板との間隔を適宜設定しておくことによって、任意のトルクを得ることができる。このため電圧を低くして所望のチルト角を得ることができるという効果が得られる。又請求項３及び７では、基板を導電性部材で構成することによって下部電極を別途設ける必要がなく、３層構造のＳＩＯプロセスによって製造することができ、製造工程を簡略化することができる。又このＭＥＭＳ素子を用いて光減衰器、光スイッチ及び光スキャナを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるＭＥＭＳ素子の構造を示す平面図である。
【図２】（ａ）は本実施の形態によるＭＥＭＳ素子の縦断面図、（ｂ）は本実施の形態に電圧を印加したときの縦断面図、（ｃ）はその一部の拡大断面図である。
【図３】本実施の形態２によるＭＥＭＳ素子の構造を示す平面図である。
【図４】（ａ）は本実施の形態によるＭＥＭＳ素子の縦断面図、（ｂ）は本実施の形態に電圧を印加したときの縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３によるＭＥＭＳ素子の平面図である。
【図６】（ａ）は本実施の形態によるＭＥＭＳ素子の縦断面図、（ｂ）は本実施の形態に電圧を印加したときの縦断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４によるＭＥＭＳ素子の平面図である。
【図８】（ａ）は本実施の形態によるＭＥＭＳ素子の縦断面図、（ｂ）は本実施の形態に電圧を印加したときの縦断面図である。
【図９】本実施の形態によるＭＥＭＳ素子を利用した光減衰器及び光スイッチの構造を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態によるＭＥＭＳ素子を用いた光スキャナを示す概略図である。
【図１１】（ａ）は従来のＭＥＭＳ素子の構造を示す平面図、（ｂ）はその端面図である。
【符号の説明】
３１，５１，６６　基板
３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ，５２，５３　支持部
３５　ダイヤフラムアクチュエータ
３６，３７，４０，４１，４２，５５，５６，６１，６２　ヒンジ
３９　光学ミラー
４５　アクチュエータ
４５Ａ，５８ａ　上部電極部
４５Ｂ，６０　ミラー部
５４　下部電極
５７　ダイヤフラム
６７　貫通孔
７１　キャピラリ
７２，７３，８１　光ファイバ
７４　レンズ保持部
７５　非球面レンズ
７６，８３　ＭＥＭＳ素子
７７，８４　電圧制御部
８２　コリメートレンズ
【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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