(57)【要約】【課題】特別な温度調節器を用いることなく、環境温度の変化による被駆動体の変動を低減する。【解決手段】可動部は、固定端が脚部１２を介して固定された片持ち梁構造をなす梁部１３から構成される。梁部１３は、固定端と自由端との間に、接続部１５を介して機械的に直列に接続された２つの板ばね部１４，１６を有する。板ばね部１４，１６は薄膜で構成される。板ばね部１４の始点部Ｐ１から終点部Ｐ２へ向かう向き（−Ｘ方向）と、板ばね部１６の始点部Ｐ３から終点部Ｐ４へ向かう向き（＋Ｘ方向）とが、逆である。板ばね部１４の温度変化に対する湾曲方向と、板ばね部１４の温度変化に対する湾曲方向とが、互いに同じである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、該固定部に対して固定端が固定された片持ち梁構造を持つ可動部とを備え、
前記可動部は、前記可動部の前記固定端と自由端との間に梁部を有し、
前記梁部は、前記固定端と前記自由端との間に機械的に直列に接続された複数の板ばね部を有し、
前記複数の板ばね部のうちの第１の板ばね部の始点部から前記第１の板ばね部の終点部へ向かう向きと、前記複数の板ばね部のうちの第２の板ばね部の始点部から前記第２の板ばね部の終点部へ向かう向きとが、実質的に逆であることを特徴とするマイクロアクチュエータ。
【請求項２】
前記第１及び第２の板ばね部の温度変化に対する湾曲変化の方向が互いに同じである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。
【請求項３】
前記複数の板ばね部が１層以上の薄膜で構成さ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。
【請求項４】
前記複数の板ばね部を湾曲していない状態にしたときにおいて、前記複数の板ばね部の幅方向から見た場合あるいは前記複数の板ばね部の幅方向及び長さ方向に対して垂直な方向から見た場合の、前記第１及び第２の板ばね部のうちの相対的に前記固定端側に接続された板ばね部の始点部の位置と、前記第１及び第２の板ばね部のうちの相対的に前記自由端側に接続された板ばね部の終点部の位置とが、略同一であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項５】
前記第１及び第２の板ばね部がそれぞれ、前記複数の板ばね部のうちの最も前記固定端側に接続された板ばね部及び最も前記自由端側に接続された板ばね部であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項６】
前記第１の板ばね部における前記第１の板ばね部の始点部から前記第１の板ばね部の終点部までの長さと、前記第２の板ばね部における前記第２の板ばね部の始点部から前記第２の板ばね部の終点部までの長さとが、略同一であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項７】
前記複数の板ばね部の個数が偶数であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項８】
前記複数の板ばね部を湾曲していない状態にしたときに、前記第１及び第２の板ばね部が位置する階層は、互いに同一であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項９】
前記複数の板ばね部を湾曲していない状態にしたときに、前記第１及び第２の板ばね部が位置する階層は、互いに異なることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載のマイクロアクチュエータと、前記可動部の前記自由端側に設けられた光学素子部とを備えたことを特徴とする光学装置。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれかに記載のマイクロアクチュエータと、前記可動部の前記自由端側に設けられたシャッタとを備えたことを特徴とする可変光減衰器。
【請求項１２】
請求項１乃至９のいずれかに記載のマイクロアクチュエータと、前記可動部の前記自由端側に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。
【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及びこれを用いた光学装置（例えば、外部からの信号によって減衰量を制御することができる可変光減衰器、光スイッチなど。）に関するものである。
【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マイクロ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例として、例えば、光通信などに利用され減衰量を制御することができる可変光減衰器（例えば、特許文献１）や、光通信などに利用され光路を切り替える光スイッチ（例えば、特許文献２）や、画像表示装置に利用される鏡面偏向型光変調器（例えば、特許文献３）などの、光学装置を、挙げることができる。
【０００３】
特許文献１に開示された可変光減衰器では、てこ構造を用いたマイクロアクチュエータが採用され、このマイクロアクチュエータによって、互いに対向配置された一対の光ファイバの端部間のギャップ内にシャッタを制御された量だけ挿入することで、減衰量を変えることができるように構成されている。
【０００４】
特許文献２に開示された光スイッチでは、可動部が片持ち梁構造を持つマイクロアクチュエータが採用され、このマイクロアクチュエータによって、ミラーを光路に対して進出及び退出させることで、光路を切り替えるように構成されている。
【０００５】
特許文献３に開示された鏡面偏向型光変調器では、マイクロアクチュエータによって、鏡面の傾斜角度を＋１０゜と−１０゜にすることで、入射光に対して鏡面で反射される反射光が、画を形成するために必要な有効反射光と無効な無効反射光とに切り替えられる。各マイクロアクチュエータによりそれぞれ傾けられる鏡面が、画素を構成している。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第６１７３１０５号明細書
【特許文献２】
特開２００１−１４２００８号公報
【特許文献３】
特許第３３１８９０３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者の研究の結果、固定部に対して固定端が固定された片持ち梁構造を持つ可動部とを備えたマイクロアクチュエータにおいて、前記可動部を構成する梁部を、薄膜で構成された一本の板ばね部で単純に構成すると、環境温度の変化により前記板ばね部が変形してしまい、それに伴い、被駆動体（例えば、可変光減衰器におけるシャッタ、光スイッチにおけるミラー、鏡面偏向型光変調器における鏡面（ミラー））が変動してしまうことが、判明した。特に、前記板ばね部を２層以上の薄膜で構成すると、そのバイマテリアル効果（複数層の膨張係数の差による変形）により、温度変化に対する板ばね部の変形量が大きくなり、被駆動体の意図しない変動量が大きくなってしまう。前記板ばね部を単層の薄膜で構成した場合には、前記板ばね部を複数層で構成した場合ほど温度変化に対する変形量は大きくない。しかし、この場合にも、単層の板ばね部の成膜をデポジション等により行う際に、成膜当初と成膜終了直前とでは微妙に成膜条件が変化する場合があり、その場合には、板ばね部の下面側と上面側とで膨張係数がわずかながら異なる。したがって、前記板ばね部を単層の薄膜で構成しても、やはり、温度変化により板ばね部が変形してしまう。
【０００８】
このように、前述したようなマイクロアクチュエータでは、環境温度の変化により、被駆動体に意図しない変動を与えてしまう。したがって、例えば、可変光減衰器、光スイッチ、鏡面偏向型光変調器などの光学装置において、前述したようなマイクロアクチュエータを採用すると、減衰量が意図せずに変化してしまったり、完全にオフにスイッチング動作を設定しても、漏れ光が生じてしまったり、表示した画像における画素の明るさが変化してしまったりするなどの、種々の不都合が生ずる。ペルチェ素子等の温度調節器を用いてマイクロアクチュエータの温度を一定に保つように制御すれば、環境温度の変化による被駆動体の変動を低減することができるが、その場合にはコストアップを免れない。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、特別な温度調節器を用いなくても、環境温度の変化による被駆動体の変動を低減することができるマイクロアクチュエータ、並びに、これを用いた光学装置、可変光減衰器及び光スイッチを提供することを目的とする。
【００１０】
【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は、固定部と、該固定部に対して固定端が固定された片持ち梁構造を持つ可動部とを備え、前記可動部は、前記可動部の前記固定端と自由端との間に梁部を有し、前記梁部は、前記固定端と前記自由端との間に機械的に直列に接続された複数の板ばね部を有し、前記複数の板ばね部のうちの第１の板ばね部の始点部から前記第１の板ばね部の終点部へ向かう向きと、前記複数の板ばね部のうちの第２の板ばね部の始点部から前記第２の板ばね部の終点部へ向かう向きとが、実質的に逆であるものである。
【００１１】
ここで、板ばね部の始点部とは、固定部から機械的に連続するルートにおいて、当該板ばね部の端部のうち固定部に近い側の端部をいう。また、板ばね部の終点部とは、固定部から機械的に連続するルートにおいて、当該板ばね部の端部のうち固定部から遠い側の端部をいう。
【００１２】
本発明の第２の態様によるマイクロアクチュエータは、前記第１の態様において、前記第１及び第２の板ばね部の温度変化に対する湾曲変化の方向が互いに同じであるものである。
【００１３】
本発明の第３の態様によるマイクロアクチュエータは、前記第１又は第２の態様において、前記複数の板ばね部が１層以上の薄膜で構成されたものである。前記複数の板ばね部は、１層の薄膜で構成してもよいし、２層以上の薄膜で構成してもよい。
【００１４】
本発明の第４の態様によるマイクロアクチュエータは、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記複数の板ばね部を湾曲していない状態にしたときにおいて、前記複数の板ばね部の幅方向から見た場合あるいは前記複数の板ばね部の幅方向及び長さ方向に対して垂直な方向から見た場合の、前記第１及び第２の板ばね部のうちの相対的に前記固定端側に接続された板ばね部の始点部の位置と、前記第１及び第２の板ばね部のうちの相対的に前記自由端側に接続された板ばね部の終点部の位置とが、略同一であるものである。
【００１５】
本発明の第５の態様によるマイクロアクチュエータは、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記第１及び第２の板ばね部がそれぞれ、前記複数の板ばね部のうちの最も前記固定端側に接続された板ばね部及び最も前記自由端側に接続された板ばね部であるものである。
【００１６】
本発明の第６の態様によるマイクロアクチュエータは、前記第１乃至第５のいずれかの態様において、前記第１の板ばね部における前記第１の板ばね部の始点部から前記第１の板ばね部の終点部までの長さと、前記第２の板ばね部における前記第２の板ばね部の始点部から前記第２の板ばね部の終点部までの長さとが、略同一であるものである。
【００１７】
本発明の第７の態様によるマイクロアクチュエータは、前記第１乃至第６のいずれかの態様において、前記複数の板ばね部の個数が偶数であるものである。
【００１８】
本発明の第８の態様によるマイクロアクチュエータは、前記第１乃至第７のいずれかの態様において、前記複数の板ばね部を湾曲していない状態にしたときに、前記第１及び第２の板ばね部が位置する階層は、互いに同一であるものである。
【００１９】
本発明の第９の態様によるマイクロアクチュエータは、前記第１乃至第７のいずれかの態様において、前記複数の板ばね部を湾曲していない状態にしたときに、前記第１及び第２の板ばね部が位置する階層は、互いに異なるものである。
【００２０】
本発明の第１０の態様による光学装置は、前記第１乃至第９のいずれかの態様によるマイクロアクチュエータと、前記可動部の前記自由端側に設けられた光学素子部とを備えたものである。
【００２１】
本発明の第１１の態様による可変光減衰器は、前記第１乃至第９のいずれかの態様によるマイクロアクチュエータと、前記可動部の前記自由端側に設けられたシャッタとを備えたものである。
【００２２】
本発明の第１２の態様による光スイッチは、前記第１乃至第９のいずれかの態様によるマイクロアクチュエータと、前記可動部の前記自由端側に設けられたミラーとを備えたものである。
【００２３】
【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、光学装置、可変光減衰器及び光スイッチについて、図面を参照して説明する。
【００２４】
［第１の実施の形態］
【００２５】
図１は、本発明の第１の実施の形態によるマイクロアクチュエータ１及びこれにより駆動されるシャッタ２を模式的に示す概略平面図である。図２は、図１中のＸ１−Ｘ２線に沿った概略断面図である。図３は、図１中のＸ３−Ｘ４線に沿った概略断面図である。説明の便宜上、図１乃至図３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。また、Ｘ軸方向のうち矢印の向きを＋Ｘ方向又は、その反対の向きを−Ｘ方向と呼び、Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様とする。ＸＹ平面は基板１１の面と平行となっている。これらの点は、後述する各図についても同様である。なお、図２及び図３では、板ばね部１４，１６が湾曲していない状態を示している。
【００２６】
また、図４は、駆動信号が供給されていない状態（すなわち、可動部が力を受けていない状態）において、環境温度が所定温度である場合の、マイクロアクチュエータ１の状態の一例を模式的に示す図である。図５は、駆動信号が供給されていない状態において、環境温度が前記所定温度より低い場合の、マイクロアクチュエータ１の状態の一例を模式的に示す図である。図４（ａ）及び図５（ａ）は、図１中のＸ１−Ｘ２線に沿った断面に相当し、図２に対応している。図４（ｂ）及び図５（ｂ）は、図１中のＸ３−Ｘ４線に沿った断面に相当し、図３に対応している。なお、駆動信号が供給されていない状態において、環境温度が前記所定温度より高い場合の、マイクロアクチュエータ１の状態の一例は、図２及び図３に示す通りである。なお、図４及び図５では、板ばね部１４，１６の湾曲状態を誇張して示している。
【００２７】
本実施の形態によるマイクロアクチュエータ１は、シリコン基板やガラス基板等の基板１１と、脚部１２と、Ｚ軸方向から見た平面視で略Ｕ字状に延びた１本の帯板状の梁部１３と、固定電極１８と、を備えている。
【００２８】
梁部１３の固定端（＋Ｙ側の＋Ｘ方向の端部）は、基板１１上のシリコン酸化膜等の絶縁膜１９上に形成されたＡｌ膜からなる配線パターン２０（図１では省略）を介して基板１１から立ち上がる立ち上がり部を持つ脚部１２を介して、基板１１に機械的に接続されている。梁部１３の−Ｙ側の＋Ｘ方向の端部は自由端となっている。したがって、本実施の形態では、梁部１３は片持ち梁となっており、梁部１３が、片持ち梁構造を持つ可動部を構成している。また、本実施の形態では、基板１１、絶縁膜１９及び固定電極１８が、固定部を構成している。
【００２９】
本実施の形態では、梁部１３の自由端側の上部（すなわち、後述する剛性部１７の上部）には、被駆動体である光学素子部としての、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ又はその他の金属あるいは不透明の膜からなるシャッタ（遮光部材）２が設けられている。
【００３０】
梁部１３は、２つの板ばね部１４，１６と、板ばね部１４，１６間を機械的に接続する接続部１５と、剛性部１７とを有している。板ばね部１４，１６は、いずれも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、Ｚ軸方向（基板１１側及びその反対側）に撓み得るようになっている。接続部１５及び剛性部１７は、Ｚ軸方向（基板１１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ように構成されている。
【００３１】
梁部１３の固定端側の板ばね部１４の＋Ｘ方向の端部（始点部）Ｐ１が、梁部１３の固定端となっており、脚部１２に機械的に接続されている。板ばね部１４の−Ｘ方向の端部（終点部）Ｐ２が接続部１５に機械的に接続されるとともに、梁部１３の自由端側の板ばね部１６の−Ｘ方向の端部（始点部）Ｐ３が接続部１５に機械的に接続されている。これにより、２つの板ばね部１４，１６が接続部１５を介して機械的に直列に接続されている。板ばね部１６の＋Ｘ方向の端部（終点部）Ｐ４は、剛性部１７の−Ｘ方向の端部に機械的に接続されている。剛性部１７の＋Ｘ方向の端部が梁部１３の自由端となっている。
【００３２】
以上の説明からわかるように、本実施の形態では、板ばね部１４の始点部Ｐ１から終点部Ｐ２へ向かう向き（−Ｘ方向）と、板ばね部１６の始点部Ｐ３から終点部Ｐ４へ向かう向き（＋Ｘ方向）とが、逆になっている。なお、本実施の形態では、図２及び図３に示すように、板ばね部１４，１６を湾曲していない状態にしたときに、板ばね部１４，１６が同一階層に位置している。
【００３３】
そして、本実施の形態では、図１乃至図３に示すように、板ばね部１４，１６を湾曲していない状態にしたときにおいて、板ばね部１４，１６の幅方向（Ｘ軸方向）から見た場合の、相対的に固定端側に接続された板ばね部１４の始点部Ｐ１の位置と、相対的に自由端側に接続された板ばね部１６の終点部Ｐ４の位置とが、実質的に同一となっている。本発明では、これらの位置は必ずしも実質的に同一である必要はないが、より環境温度の影響を低減させるためには、これらの位置を実質的に同一にしておくことが好ましい。
【００３４】
また、本実施の形態では、図１乃至図３に示すように、板ばね部１４における始点部Ｐ１から終点部Ｐ２までの長さと、板ばね部１６における始点部Ｐ３から終点部Ｐ４までの長さとが、実質的に同一となっている。本発明では、これらの長さは必ずしも実質的に同一である必要はないが、より環境温度の影響を低減させるためには、これらの長さを実質的に同一にしておくことが好ましい。
【００３５】
本実施の形態では、脚部１２、板ばね部１４，１６、接続部１５及び剛性部１７は、全体に渡り連続して延びた下側のＳｉＮ膜２１と上側のＡｌ膜２２とが積層された２層の薄膜で構成されている。
【００３６】
接続部１５には、その外周付近に沿って、Ｚ軸方向から見た平面視でロの字状に立ち上がり部１５ａが形成されており、これによって、接続部１５が補強されて剛性を有している。剛性部１７には、その外周付近に沿って、Ｚ軸方向から見た平面視でロの字状に凸条部１７ａが形成されており、これによって剛性部１７が補強されているとともに、シャッタ２を剛性部１７の平面部に設けることができるようになっている。これに対し、板ばね部１４，１６は、立ち上がり部や凸条部が形成されることなく、板ばねとして作用し得るようになっている。
【００３７】
なお、板ばね部１４，１６の材料や層数は前述した例に限定されるものではなく、例えば、ＳｉＮ膜２１に代えて他の絶縁膜を用いてもよいし、Ａｌ膜２２に代えて他の導電膜を用いてもよい。また、板ばね部１４，１６の膜構成は、３層以上の膜でもよいし、導電性を有する単層膜でもよい。板ばね部１４，１６の膜構成は互いに同じであることが好ましいが、異なっていてもよい。板ばね部１４，１６の膜構成が異なる場合においても、板ばね部１４，１６の温度変化に対する湾曲変化の方向が互いに同じであるような膜構成を採用することが好ましい。
【００３８】
また、板ばね部１４，１６は、図４に示すように、駆動信号が供給されていない状態において、環境温度が所定温度（例えば、所定の室温）である場合に、製造時における成膜時の条件で定まる膜２１，２２の応力によって、上方（基板１１と反対側、＋Ｚ方向）に湾曲している。
【００３９】
脚部１２において、Ａｌ膜２２は、ＳｉＮ膜２１に形成された開口を介して配線パターン２０に電気的に接続されている。なお、脚部１２の上部には、脚部１２の強度を補強するために、凸条部２３がＺ方向から見た平面視で口の字状に形成されている。
【００４０】
本実施の形態では、静電力を駆動力として作動するように構成されている。具体的には、本実施の形態では、剛性部１７におけるＡｌ膜２２が可動電極として兼用され、剛性部１７と対向する基板１１上の絶縁膜１９上の領域に、Ａｌ膜からなる固定電極１８が形成されている。剛性部１７におけるＳｉＮ膜２１は、Ａｌ膜２２と固定電極１８とが電気的に接触しないようにするための絶縁層としても機能している。なお、図面には示していないが、固定電極１８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２０と共に利用することによって、固定電極１８と可動電極として兼用された剛性部１７におけるＡｌ膜２２との間に電圧を、駆動信号として印加できるようになっている。
【００４１】
この電圧（駆動信号）を印加すると、固定電極１８と剛性部１７における可動電極としてのＡｌ膜２２との間に静電力（駆動力）が作用し、板ばね部１４，１６のバネ力（内部応力）に抗して、剛性部１７が基板１１側へ引き寄せられて、それに伴い板ばね部１４，１６が変形する。そして、シャッタ２は、この静電力と板ばね部１４，１６のバネ力とが釣り合った位置で停止する。したがって、前記駆動信号の大きさを変えて静電力の大きさを変えることで、シャッタ２の位置を連続的に変えることができる。基板１１には、外部からの制御信号に応じてこの駆動信号を生成する駆動回路を搭載しておいてもよく、この点は後述する各実施の形態についても同様である。
【００４２】
このように、本実施の形態では、駆動信号によって生ずる静電力によって駆動される。もっとも、本発明では、磁気力やローレンツ力など他の駆動力や任意の２種類以上を複合した駆動力により駆動されるように構成することもできる。
【００４３】
なお、本実施の形態によるマイクロアクチュエータ１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。
【００４４】
その一例について、簡単に説明すると、まず、シリコン基板１１の上面に熱酸化によってシリコン酸化膜１９を成膜し、その上にＡｌ膜を蒸着又はスパッタ法等によりデポした後に、フォトリソエッチング法により、そのＡｌ膜を固定電極１８、配線パターン２０及びその他の配線パターンの形状にパターニングする。次いで、この状態の基板上に、犠牲層となる第１のレジストを塗布し、この第１のレジストに、脚部１２のコンタクト部に応じた開口をフォトリソエッチング法により形成する。次に、この状態の基板の全面に犠牲層となる第２のレジストを塗布し、フォトリソエッチング法により、第２のレジストにおける凸条部１７ａ，２３及び接続部１５の立ち上がり部１５ａに囲まれた領域に対応した部分のみを島状に残して他の部分を除去する。その後、脚部１２及び梁部１３（板ばね部１４，１６、接続部１５及び剛性部１７）となるべきＳｉＮ膜２１をプラズマＣＶＤ法等により形成した後、フォトリソエッチング法によりパターニングし、それらの形状とする。このとき、脚部１２におけるコンタクト部には開口を形成しておく。次いで、脚部１２及び梁部１３（板ばね部１４，１６、接続部１５及び剛性部１７）となるべきＡｌ膜２２を蒸着又はスパッタ法等によりデポした後に、フォトリソエッチング法によりパターニングし、それらの形状にする。次に、この状態の基板の全面に犠牲層となる第３のレジストを厚塗りし、第３のレジストを露光、現像してシャッタ２が成長される領域を第３のレジストに形成した後、電解メッキによりシャッタ２となるべきＡｕ、Ｎｉ又はその他の金属を成長させる。最後に、第１乃至第３のレジストをプラズマアッシング法等により除去する。これにより、本実施の形態によるマイクロアクチュエータ１が完成する。
【００４５】
なお、前述したように膜２１及び膜２２の成膜は、前記第１乃至第３のレジストを除去した際に、環境温度が前記所定温度である場合に、板ばね部１４，１６が成膜時のストレスによって上方に湾曲するような条件で、行う。
【００４６】
本実施の形態では、板ばね部１４，１６が相対的に膨張係数の小さい下側のＳｉＮ膜２１と相対的に膨張係数の大きい上側のＡｌ膜２２とで構成されている。したがって、駆動信号が印加されていない場合について考えると、環境温度が前記所定温度の際の図４に示す板ばね部１４，１６の湾曲状態と比較して、環境温度が前記所定温度よりも低い温度になると、例えば図５に示すように板ばね部１４，１６の上方への湾曲の程度が大きくなる一方、環境温度が前記所定温度よりも高い温度になると、例えば図２及び図３に示すように板ばね部１４，１６の上方への湾曲の程度が小さくなる。
【００４７】
ところが、本実施の形態では、前述したように、板ばね部１４と板ばね部１６とは、（ａ）始点部から終点部へ向かう向きが互いに逆向きであり、（ｂ）両方とも下側のＳｉＮ膜と上側のＡｌ膜の２重膜であることから、温度変化に対する湾曲方向及び湾曲の度合いが互いに同じであり、（ｃ）板ばね部１４，１６を湾曲していない状態にしたときにおいて、板ばね部１４，１６の幅方向（Ｘ軸方向）から見た場合の、板ばね部１４の始点部Ｐ１の位置と板ばね部１６の終点部Ｐ４の位置とが同一であり、（ｄ）板ばね部１４の始点部Ｐ１から終点部Ｐ２までの長さと板ばね部１６の始点部Ｐ３から終点部Ｐ４までの長さとが同一である。したがって、図２乃至図５に示すように、環境温度が変化しても、梁部１３の自由端側の位置（すなわち、剛性部１７及びシャッタ２の位置）は、変動しない。このことは、駆動信号が供給されていない状態（すなわち、可動部が力を受けていない状態）のみならず、任意の大きさの駆動信号が供給されている状態においても、同様である。このため、本実施の形態によれば、特別な温度調節器を用いなくても、環境温度の変化による被駆動体であるシャッタ２の変動を防止することができる。
【００４８】
環境温度の変化による被駆動体の変動を低減するためには、前述した（ａ）〜（ｄ）の条件を全て満たすことが理想的であるが、（ａ）の条件を満たせば、必ずしも他の条件を満たさなくても、板ばね部１６及び接続部１５を除去して板ばね部１４の−Ｘ方向の端部に剛性部１７を接続した場合に比べて、環境温度の変化によるシャッタ２の変動を低減することができる。例えば、板ばね部１４，１６の膜構成として温度変化に対する湾曲の度合いが異なる膜構成を採用しても、前述したように板ばね部１６及び接続部１５を除去した場合に比べて、環境温度の変化によるシャッタ２の変動を低減することができる。また、例えば、板ばね部１４，１６のうちの一方のみの始点部から終点部までの長さを長く又は短くしても、前述したように板ばね部１６及び接続部１５を除去した場合に比べて、環境温度の変化によるシャッタ２の変動を低減することができる。
【００４９】
［第２の実施の形態］
【００５０】
図６は、本発明の第２の実施の形態による可変光減衰装置を模式的に示す概略平面図である。図６では、平面視での各要素の位置関係を明らかにするため、本来隠れ線（破線）となるべき線も実線で示している。図７乃至図９は、各動作状態をそれぞれ示すもので、図６中のＸ１１−Ｘ１２線に沿った一部省略概略断面図である。なお、図７乃至図９において、マイクロアクチュエータ１の構造は大幅に簡略化して示している。図６乃至図９において、図１乃至図４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。
【００５１】
本実施の形態による可変光減衰装置は、可変光減衰器３１と、減衰量指令信号に応答して、当該減衰量指令信号が示す減衰量を実現するための制御信号を可変光減衰器３１に供給する制御部３２と、を備えている。
【００５２】
本実施の形態では、可変光減衰器３１は、図６乃至図９に示すように、前記第１の実施の形態による図１乃至図３に示すマイクロアクチュエータ１及びこれに搭載されたシャッタ２と、セラミック等からなる支持台４１と、光導波路基板４２とを備えている。
【００５３】
光導波路基板４２は、入射光を導く光導波路５１と、減衰後の出射光を導く光導波路５２と、シャッタ２を受け入れるシャッタ受け入れ凹部としての例えば幅十μｍ程度の溝５３と、を有している。図６に示すように、光導波路５１の一端（光導波路５１の出射端）及び光導波路５２の一端（光導波路５２の入射端）は、互いに間隔をあけて対向するように、溝５３の相対する側面に露出されている。光導波路５１の他端（光導波路５１の入射端）は光導波路基板４２の端面に露出され、この光導波路５１の他端には入射光を導く光ファイバ４３が接続される。同様に、光導波路５２の他端（光導波路５２の出射端）は光導波路基板４２の端面に露出され、この光導波路４２の他端には出射光を導く光ファイバ４４が接続される。
【００５４】
マイクロアクチュエータ１及び光導波路基板４２は、図示しない部材によって、図６乃至図９に示すような位置関係に配置され、シャッタ２が溝５３内に挿入できるように位置合わせされている。なお、光導波路基板４２とマイクロアクチュエータ１の基板１１との間の空間内には、必要に応じて屈折率整合液を封入してもよい。
【００５５】
本実施の形態では、制御部３２から、前記制御信号として、前述した駆動信号（前記静電力を生じさせる電圧信号）がマイクロアクチュエータ１へ供給されるようになっている。
【００５６】
図７は、制御部３２からマイクロアクチュエータ１に駆動信号が供給されていない状態を示している。この場合、マイクロアクチュエータ１の固定電極１８と剛性部１７における可動電極としてのＡｌ膜２２との間には静電力（駆動力）が作用せず、シャッタ２が光導波路５１の出射端を完全に遮っている。このため、減衰量は１００％である。
【００５７】
図８は、制御部３２からマイクロアクチュエータ１に中程度の駆動信号が供給されている状態を示している。この場合、マイクロアクチュエータ１の固定電極１８と剛性部１７における可動電極としてのＡｌ膜２２には、中程度の静電力が下向きに作用するため、シャッタ２は、この静電力と板ばね部１４，１６のバネ力とが釣り合った位置で停止し、光導波路５１の出射端の下半分程度を遮っている。このため、減衰量は５０％程度である。
【００５８】
図９は、制御部３からマイクロアクチュエータ１に大きな駆動信号が供給されている状態を示している。この場合、マイクロアクチュエータ１の固定電極１８と剛性部１７における可動電極としてのＡｌ膜２２には、大きな静電力が下向きに作用するため、シャッタ２は、このローレンツ力と板ばね部１４，１６のバネ力とが釣り合った位置で停止し、光導波路５１の出射端を全く遮らない。このため、減衰量はほぼ０％である。
【００５９】
動作状態は図７乃至図９に示す例に限られず、制御部３からマイクロアクチュエータ１へ供給する駆動信号の大きさを変えて静電力の大きさを変えることで、減衰量をほぼ０％〜１００％まで連続的に任意に変えることができる。
【００６０】
本実施の形態では、制御部３は、外部からの減衰量指令信号に応答して、当該減衰量指令信号が示す減衰量に対応する大きさの電圧をマイクロアクチュエータ１に印加するように、構成されている。その回路構成自体は、特別のものは必要ではない。また、制御部３は、例えば、予め測定しておいた電圧値と減衰量との関係を示すテーブルに従って、オープンループ制御を行ってもよいし、減衰後の光量をモニタする検出器を用い、その検出信号に基づいて、実際の減衰量が、減衰量指令信号が示す減衰量となるように、フィードバック制御を行ってもよい。
【００６１】
本実施の形態では、前記第１の実施の形態によるマイクロアクチュエータ１が用いられているので、特別な温度調節器を用いなくても、環境温度の変化によるシャッタ２の変動が低減される。したがって、本実施の形態によれば、環境温度が変化しても、所望の減衰量を精度良く得ることができる。環境温度の変化に対してシャッタ２が比較的大きく変動すると、オープンループ制御の場合、制御のダイナミックレンジの全範囲に渡って、所望の減衰量を精度良く得ることができない。フィードバック制御の場合、環境温度の変化に対してシャッタ２が比較的大きく変動しても、制御のダイナミックレンジの範囲内であれば、所望の減衰量を精度良く得ることは可能であるが、制御のダイナミックレンジの範囲を超えてしまうと、やはり所望の減衰量を精度良く得ることができない。本実施の形態によれば、オープンループ制御及びフィードバック制御のいずれを行う場合にも、制御のダイナミックレンジをいたずらに拡大することなく、環境温度が変化しても常に所望の減衰量を精度良く得ることができる。
【００６２】
なお、第１の実施の形態によるマイクロアクチュエータ１は、シャッタ２に代えてミラーを搭載すれば、後述する第４の実施の形態による光スイッチにおいて、後述するマイクロアクチュエータ６１に代えて用いることができる。
【００６３】
［第３の実施の形態］
【００６４】
図１０は、本発明の第３の実施の形態によるマイクロアクチュエータ６１及びこれにより駆動されるミラー６２を模式的に示す概略平面図である。図１０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９４は省略して示し、本来実線で書くべき凸条部９９，１００及び接続部８３，８７の立ち上がり部のラインを破線で示し、Ａｌ膜９２，９３にそれぞれ異なるハッチングを付している。図１１は、図１０中のＸ２１−Ｘ２２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１０中のＸ３３−Ｘ３４線に沿った概略断面図は図１１と同様となる。図１２は、図１０中のＸ２３−Ｘ２４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１０中のＸ３１−Ｘ３２線に沿った概略断面図は図１２と同様となる。図１３は、図１０中のＸ２５−Ｘ２６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１０中のＸ２９−Ｘ３０線に沿った概略断面図は図１３と同様となる。図１４は、図１０中のＸ２７−Ｘ２８線に沿った概略断面図である。図１５は、図１０中のＹ２１−Ｙ２２線に沿った概略断面図である。図１６は、図１０中のＹ２３−Ｙ２４線に沿った概略断面図である。図１７は、図１０中のＹ２５−Ｙ２６線に沿った概略断面図である。図１８は、図１０中のＹ２７−Ｙ２８線に沿った概略断面図である。図１９は、図１０中のＹ２９−Ｙ３０線に沿った概略断面図である。なお、図１１乃至図１９では、板ばね部８２，８４，８６，８８がＺ軸方向に湾曲していないものとして示しているが、板ばね部８２，８４，８６，８８は、実際には、図４中の板ばね部１４，１６と同様に、可動部が力を受けていない状態において環境温度が所定温度である場合に、＋Ｚ方向に湾曲している。
【００６５】
前記第１の実施の形態によるマイクロアクチュエータ１が静電力のみを駆動力とするように構成されていたのに対し、本実施の形態によるマイクロアクチュエータ６１は、静電力及びローレンツ力の両方を駆動力とするように構成されている。また、本実施の形態では、マイクロアクチュエータ６１には、被駆動体としての光学素子部として、シャッタ２に代えて、Ａｕ、Ｎｉ又はその他の金属等からなるミラー６２が設けられている。
【００６６】
本実施の形態によるマイクロアクチュエータ６１は、シリコン基板やガラス基板等の基板７１と、脚部７２，７３と、Ｚ軸方向から見た平面視で＋Ｙ側において左右が反転したＪ字状に延びた１本の帯板状の梁部７４と、Ｚ軸方向から見た平面視で−Ｙ側においてＪ字状に延びたもう１本の帯板状の梁部７５と、梁部７４，７５の先端（自由端）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７６と、梁部７４を構成する梁構成部（剛性部）８５及び梁部７５を構成する梁構成部８９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７７と、固定電極７８と、を備えている。
【００６７】
梁部７４の固定端（＋Ｙ側の＋Ｘ方向の端部）は、基板７１上のシリコン酸化膜等の絶縁膜７９上に形成されたＡｌ膜からなる配線パターン８０，８１（図１０では省略）をそれぞれ介して基板７１から立ち上がる立ち上がり部を持つ２つの個別脚部７２ａ，７２ｂからなる脚部７２を介して、基板７１に機械的に接続されている。同様に、梁部７５の固定端（−Ｙ側の＋Ｘ方向の端部）は、基板７１上の絶縁膜７９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７１から立ち上がる立ち上がり部を持つ２つの個別脚部７３ａ，７３ｂからなる脚部７３を介して、基板７１に機械的に接続されている。前述したように、梁部７４，７５の自由端間が接続部７６で機械的に接続され、梁構成部８５，８９の固定端側同士が接続部７７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７４，７５及び接続部７６，７７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、２本の梁部７４，７５を用いることにより機械的に安定した支持が可能となっているが、梁部の数は１本でもよいし、３本以上でもよい。本実施の形態では、基板７１、固定電極７８及び絶縁膜７９が、固定部を構成している。
【００６８】
梁部７４は、２つの板ばね部８２，８４と、板ばね部８２，８４間を機械的に接続する接続部８３と、梁構成部（剛性部）８５とを有している。板ばね部８２，８４は、いずれも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、Ｚ軸方向（基板７１側及びその反対側）に撓み得るようになっている。梁構成部８５は、帯板状に構成され、図１０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。接続部８３及び梁構成部８５は、Ｚ軸方向（基板７１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ように構成されている。
【００６９】
梁部７４の固定端側の板ばね部８２の＋Ｘ方向の端部（始点部）Ｐ１１が、梁部７４の固定端となっており、脚部７２に機械的に接続されている。板ばね部８２の−Ｘ方向の端部（終点部）Ｐ１２が接続部８３に機械的に接続されるとともに、梁部７４の自由端側の板ばね部８４の−Ｘ方向の端部（始点部）Ｐ１３が接続部８３に機械的に接続されている。これにより、２つの板ばね部８２，８４が接続部８３を介して機械的に直列に接続されている。板ばね部８４の＋Ｘ方向の端部（終点部）Ｐ１４は、梁構成部８５の−Ｘ方向の端部に機械的に接続されている。梁構成部８５の＋Ｘ方向の端部が梁部７４の自由端となっている。
【００７０】
以上の説明からわかるように、本実施の形態では、板ばね部８２の始点部Ｐ１１から終点部Ｐ１２へ向かう向き（−Ｘ方向）と、板ばね部８４の始点部Ｐ１３から終点部Ｐ１４へ向かう向き（＋Ｘ方向）とが、逆になっている。なお、本実施の形態では、図１１及び図１２に示すように、板ばね部８２，８４を湾曲していない状態にしたときに、板ばね部８２，８４が同一階層に位置している。
【００７１】
そして、本実施の形態では、図１０乃至図１２に示すように、板ばね部８２，８４を湾曲していない状態にしたときにおいて、板ばね部８２，８４の幅方向（Ｘ軸方向）から見た場合の、相対的に固定端側に接続された板ばね部８２の始点部Ｐ１１の位置と、相対的に自由端側に接続された板ばね部８４の終点部Ｐ１４の位置とが、実質的に同一となっている。本発明では、これらの位置は必ずしも実質的に同一である必要はないが、より環境温度の影響を低減させるためには、これらの位置を実質的に同一にしておくことが好ましい。
【００７２】
また、本実施の形態では、図１０乃至図１２に示すように、板ばね部８２における始点部Ｐ１１から終点部Ｐ１２までの長さと、板ばね部８４における始点部Ｐ１３から終点部Ｐ１４までの長さとが、実質的に同一となっている。本発明では、これらの長さは必ずしも実質的に同一である必要はないが、より環境温度の影響を低減させるためには、これらの長さを実質的に同一にしておくことが好ましい。
【００７３】
板ばね部８２は、下側のＳｉＮ膜９１と中間のＡｌ膜９２，９３と上側の保護膜としてのＳｉＮ膜９４とが積層された３層（ただし、Ａｌ膜９２，９３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９２とＡｌ膜９３とは、同一階層に形成されているが、図１０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９２を静電力用の可動電極への配線として用い、Ａｌ膜９３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９２は幅が狭く形成され、Ａｌ膜９３は幅が広く形成されている。
【００７４】
接続部８３は、板ばね部８２からそのまま連続して延びた下側のＳｉＮ膜９１と中間のＡｌ膜９２，９３と上側の保護膜としてのＳｉＮ膜９４とが積層された３層（ただし、Ａｌ膜９２，９３間の隙間では２層）の薄膜で、構成されている。しかし、接続部８３には、その外周付近に沿って、Ｚ軸方向から見た平面視でロの字状に立ち上がり部８３ａが形成されており、これによって、接続部８３が補強されて剛性を有している。
【００７５】
板ばね部８４は、接続部８３からそのまま連続して延びた下側のＳｉＮ膜９１と中間のＡｌ膜９２，９３と上側の保護膜としてのＳｉＮ膜９４とが積層された３層（ただし、Ａｌ膜９２，９３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。
【００７６】
梁構成部８５は、板ばね部８４からそのまま連続して延びた下側のＳｉＮ膜９１と中間のＡｌ膜９２，９３と上側の保護膜としてのＳｉＮ膜９４とが積層された３層（ただし、Ａｌ膜９２，９３間の隙間では２層）の薄膜で、構成されている。しかし、後述する凸条部９９，１００を形成することによって、梁構成部８５に前述した剛性を持たせている。
【００７７】
図１１及び図１２では、板ばね部８２，８４がＺ軸方向に湾曲していないものとして示しているが、板ばね部８２，８４は、実際には、図４中の板ばね部１４，１６と同様に、駆動信号が供給されていない状態において、膜９１〜９４の応力によって、上方（基板７１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９１，９２，９４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。
【００７８】
本実施の形態では、脚部７２は、板ばね部８２を構成するＳｉＮ膜９１，９４及びＡｌ膜９２，９３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７２ａ，７２ｂを有している。脚部７２が２つの個別脚部７２ａ，７２ｂ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９２とＡｌ膜９３とを基板７１上の別々の配線パターン８０，８１にそれぞれ電気的に接続させるためである。Ａｌ膜９２は、個別脚部７２ａにおいてＳｉＮ膜９１に形成された開口を介して配線パターン８０に電気的に接続されている。Ａｌ膜９３は、個別脚部７２ｂにおいてＳｉＮ膜９１に形成された開口を介して配線パターン８１に電気的に接続されている。なお、脚部７２の上部には、脚部７２の強度を補強するために、凸条部１０１がＺ方向から見た平面視で個別脚部７２ａ，７２ｂを一括して囲むように口の字状に形成されている。
【００７９】
梁部７５及び脚部７３は、前述した梁部７４及び脚部７２とそれぞれ全く同一の構造を有している。梁部７５を構成する板ばね部８６，８８、接続部８７及び梁構成部８９は、梁部７４を構成する板ばね部８２，８４、接続部８３及び梁構成部８５にそれぞれ相当している。脚部７３を構成する個別脚部７３ａ，７３ｂは、脚部７２を構成する個別脚部７２ａ，７２ｂにそれぞれ相当している。また、脚部７３の上部には、前述した凸条部１０１に相当する凸条部１０２が形成されている。
【００８０】
接続部７７は、梁構成部８５，８９からそのまま連続して延びたＳｉＮ膜９１，９４の２層膜で構成されている。接続部７７には、梁構成部８５，８９からのＡｌ膜９２，９３は延びておらず、接続部７７においては、何ら電気的な接続は行われていない。
【００８１】
本実施の形態では、梁構成部８５，８９及び接続部７６，７７に一括して剛性を付与するべく、図１０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９９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１００が形成されている。この凸条部９９，１００によって、梁構成部８５，８９が補強されて剛性を有している。梁構成部８５，８９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９１〜９４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。
【００８２】
接続部７６は、梁構成部８５，８９を構成するＳｉＮ膜９１，９４及びＡｌ膜９２，９３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７６には、前記ミラー６２が設けられている。
【００８３】
接続部７６において、Ａｌ膜９２とＡｌ膜９３とは図１０に示すように分離されており、接続部７６におけるＡｌ膜９２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７１上の領域には、Ａｌ膜からなる静電力用の固定電極７８が形成されている。図面には示していないが、固定電極７８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８０と共に利用することによって、固定電極７８と可動電極として兼用された接続部７６におけるＡｌ膜９２との間に電圧を、静電力用駆動信号として印加できるようになっている。
【００８４】
一方、前述した説明からわかるように、Ａｌ膜９３によって、脚部７２の個別脚部７２ｂ下の配線パターン８１から、板ばね部８２→接続部８３→板ばね部８４→梁構成部８５→接続部７６→梁構成部８９→板ばね部８８→接続部８７→板ばね部８６を経て、脚部７３の個別脚部７３ｂ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７６におけるＹ軸方向に沿った電流経路（電流方向−Ｙ方向）が、Ｘ軸方向の磁界内に置かれたときに、基板７１側（−Ｚ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、永久磁石等（図示せず）を用いてＸ軸方向の磁界内に置き、前記電流経路へ電流（ローレンツ力用駆動信号）を流すと、接続部７６におけるＡｌ膜９３にローレンツ力（駆動力）が−Ｚ方向へ作用する。
【００８５】
ところで、本実施の形態では、梁構成部８５，８９が、図１０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７４，７５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２０に示すように、複数のマイクロアクチュエータ６１を基板７１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。もっとも、本発明では、基板上に搭載するマイクロアクチュエータの数は１つ以上の任意の数でよい。図２０は、複数のマイクロアクチュエータ６１の配置例を模式的に示す概略平面図である。
【００８６】
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９４が形成されているが、このＳｉＮ膜９４は形成しなくてもよい。ただし、この場合、Ａｌ膜９２，９３の電気的な絶縁を確保するため、ミラー２の下部にはＳｉＮ膜９４を残しておく。なお、前述した第１の実施の形態においても、ＳｉＮ膜９４に相当する保護膜を形成しておいてもよい。
【００８７】
本実施の形態によるマイクロアクチュエータ６１も、前記第１の実施の形態によるマイクロアクチュエータ１と同様の製造方法により、製造することができる。
【００８８】
本実施の形態によれば、ローレンツ力と静電力の両方を駆動力として用いることが可能である。例えば、ローレンツ力のみまたはローレンツ力と静電力の両方で接続部７６を基板７１側へ押し下げ、接続部７６が基板７１に当接するかあるいはその手前の設定位置まで達したら、ローレンツ力を切り静電力だけで、接続部７６を基板７１に当接した状態に保持することができる。
【００８９】
本実施の形態では、前述したように、梁部７４について、板ばね部８２と板ばね部８４とは、（ａ）始点部から終点部へ向かう向きが互いに逆向きであり、（ｂ）両方ともＳｉＮ膜とＡｌ膜とＳｉＮ膜の３重膜であることから、温度変化に対する湾曲方向及び湾曲の度合いが互いに同じであり、（ｃ）板ばね部８２，８４を湾曲していない状態にしたときにおいて、板ばね部８２，８４の幅方向（Ｘ軸方向）から見た場合の、板ばね部８２の始点部Ｐ１１の位置と板ばね部８４の終点部Ｐ１４の位置とが同一であり、（ｄ）板ばね部８２の始点部Ｐ１１から終点部Ｐ１２までの長さと板ばね部８４の始点部Ｐ１３から終点部Ｐ１４までの長さとが同一である。これらの点は、梁部７５についても同様である。
【００９０】
したがって、本実施の形態によれば、環境温度が変化しても、梁部７４，７５の自由端側の位置（すなわち、接続部７６及びミラー６２の位置）は、変動しない。このため、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様に、特別な温度調節器を用いなくても、環境温度の変化による被駆動体であるミラー６２の変動を防止することができる。なお、前述した（ａ）〜（ｄ）の条件を全て満たすことが理想的であるが、（ａ）の条件を満たせば、必ずしも他の条件を満たさなくてもよい。
【００９１】
［第４の実施の形態］
【００９２】
図２１及び図２２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を模式的に示す概略断面図である。図２１は駆動信号が供給されていない状態、図２２は駆動信号が供給されている状態を示している。なお、図２１及び図２２において、マイクロアクチュエータ６１の構造は大幅に簡略化して示しており、例えば、本来現れるべき接続部８３等の図示を省略している。図２３は、図２１及び図２２中の光導波路基板１９０を模式的に示す概略斜視図である。
【００９３】
本実施の形態による光スイッチは、前記第３の実施の形態による図１０乃至図１９に示すマイクロアクチュエータ６１及びこれに搭載されたミラー６２と、光導波路基板１９０とを備えている。図面には示していないが、前述した磁界を発生させるための永久磁石が、例えば光導波路基板１９０上に設けられている。
【００９４】
本実施の形態では、光導波路基板１９０は、図２３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２１及び図２２に示すように、ミラー６２の反射面で覆うことのできる間隔に設計されている。
【００９５】
図２１及び図２２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６１の基板７１上に設置され、導波路基板１９０と基板７１との間の空間及びこれに連通する溝１９６内の空間内に、屈折率調整液２０２が封入されている。もっとも、屈折率調整液２０２は必ずしも封入しなくてもよい。なお、基板７１と光導波路基板１９０とは、ミラー６２が溝１９６内に挿入できるように位置合わせされている。
【００９６】
図２２は、マイクロアクチュエータ６１の固定電極７８と可動電極（接続部７６におけるＡｌ膜９２の部分であり、図２１及び図２２では図示せず。）との間に電圧を印加して、固定電極７８と可動電極との間の静電力によりミラー６２が下側に保持されている状態を示している。この状態では、例えば、前述したローレンツ力用電流経路には電流を流さずにローレンツ力が切られている。この状態では、図２２に示すように、ミラー６２が光導波路１９３，１９４の端面１９３ｂ，１９４ｂより下側に位置する。よって、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。
【００９７】
一方、マイクロアクチュエータ６１の固定電極７８と可動電極との間に電圧を印加していないとともに、ローレンツ力用電流経路に電流が流されていない状態では、図２１に示すように、ミラー６２が光導波路１９３，１９４の端面１９３ｂ，１９４ｂを覆うように位置する。よって、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６２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６２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。
【００９８】
なお、図２１に示す状態から図２２に示す状態に切り替える際には、例えば、マイクロアクチュエータ６１の固定電極７８と可動電極との間に電圧を印加するとともに、ローレンツ力用電流経路に下向きのローレンツ力を生じさせる電流を流せばよい。また、図２２に示す状態から図２１に示す状態に切り替える際には、静電力用電圧及びローレンツ力用電流を遮断すればよい。
【００９９】
本実施の形態では、前記第３の実施の形態によるマイクロアクチュエータ６１が用いられているので、特別な温度調節器を用いなくても、環境温度の変化によるミラー６２の変動が低減される。したがって、本実施の形態によれば、環境温度が変化しても、例えば、図２１に示すような光路切替状態において、ミラー６２が光導波路１９３，１９４の端面１９３ｂ，１９４ｂを完全に覆うことができないような事態を防止することができ、ひいては、端面１９３ｂから端面１９２ａへ向かう漏れ光や端面１９１ａから端面１９４ｂへ向かう漏れ光が生ずるのを防止することができる。
【０１００】
本実施の形態は、光導波路基板１９０における光導波路の交差点が一つであり、これに応じて、ミラー６２が１つでマイクロアクチュエータが１つの場合の例であった。しかしながら、例えば、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、光導波路の交差点を２次元マトリクス状に配置し、これに応じて、基板７１上に複数のマイクロアクチュエータを２次元状に配置し、光導波路の各交差点に位置するミラー６２を個々のマイクロアクチュエータで駆動するように構成してもよい。
【０１０１】
なお、第３の本実施の形態によるマイクロアクチュエータ６１は、ミラー６２に代えてシャッタを搭載すれば、前述した第２の実施の形態による可変光減衰器において、マイクロアクチュエータ１に代えて用いることができる。
【０１０２】
［第５の実施の形態］
【０１０３】
図２４は、本発明の第５の実施の形態によるマイクロアクチュエータ１１１及びこれにより駆動されるシャッタ１１２の、２階建て構造の２階部分を模式的に示す概略平面図である。図２５は、その１階部分を模式的に示す概略平面図である。図２４では、本来実線で書くべき凸条部１５２，１５３のラインを破線で示し、Ａｌ膜１４４にハッチングを付している。図２５では、Ａｌ膜１４２にハッチングを付し、また、接続基部１３３ａ，１３７ａにおける接続脚部１３３ｂ，１３７ｂとのコンタクト領域を、破線にて接続脚部１３３ｂ，１３７ｂとして示している。図２６は、図２４及び図２５中のＸ４１−Ｘ４２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２４及び図２５中のＸ４９−Ｘ５０線に沿った概略断面図は図２６と同様となる。図２７は、図２４中のＸ４３−Ｘ４４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２４中のＸ４７−Ｘ４８線に沿った概略断面図は図２７と同様となる。図２８は、図２４中のＸ４５−Ｘ４６線に沿った概略断面図である。図２９は、図２４中のＹ４１−Ｙ４２線に沿った概略断面図である。図３０は、図２４中のＹ４３−Ｙ４４線に沿った概略断面図である。図３１は、図２４中のＹ４５−Ｙ４６線に沿った概略断面図である。図３２は、図２４及び図２５中のＹ４７−Ｙ４８線に沿った概略断面図である。なお、図２６乃至図３２では、板ばね部１３２，１３４，１３６，１３８がＺ軸方向に湾曲していないものとして示しているが、板ばね部１３２，１３４，１３６，１３８は、実際には、図４中の板ばね部１４，１６と同様に、可動部が力を受けていない状態において環境温度が所定温度である場合に、＋Ｚ方向に湾曲している。
【０１０４】
前記第３の実施の形態によるマイクロアクチュエータ６１では、板ばね部８２及び板ばね部８４がＸ軸方向にずれていて同一階層に位置しており、板ばね部８６，８８についても同様であった。これに対し、本実施の形態では、板ばね部８２，８４にそれぞれ相当する板ばね部１３２，１３４は、Ｚ軸方向から見たときに重なるように配置されて、板ばね部１３２，１３４，１３６，１３８を湾曲していない状態にしたときに異なる階層に位置するように配置されており、板ばね部８６，８８にそれぞれ相当する板ばね部１３６，１３８についても同様である。
【０１０５】
また、前記第３の実施の形態によるマイクロアクチュエータ６１が静電力及びローレンツ力の両方を駆動力とするように構成されていたのに対し、本実施の形態によるマイクロアクチュエータ１１１は、ローレンツ力のみを駆動力とするように構成されている。
【０１０６】
さらに、本実施の形態では、マイクロアクチュエータ６１には、被駆動体としての光学素子部として、ミラー６２に代えて、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ又はその他の金属あるいは不透明の膜からなるシャッタ（遮光部材）１１２が設けられている。勿論、ミラーをシャッタとして用いることができることは言うまでもない。
【０１０７】
さらにまた、前記第３の実施の形態によるマイクロアクチュエータ６１では、各部が基本的に下側のＳｉＮ膜、中間のＡｌ膜及び上側のＳｉＮ膜で構成されていたのに対し、本実施の形態によるマイクロアクチュエータ１１１では、各部が下側のＳｉＮ膜及び上側のＡｌ膜で構成されている。勿論、本実施の形態において、前記第３の実施の形態と同様の３層構造を採用することも可能である。
【０１０８】
以下の説明からわかるように、以上の述べた点以外は、本実施の形態も前記第３の実施の形態と基本的に類似している。
【０１０９】
本実施の形態によ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１２２，１２３と、Ｚ軸方向から見た平面視で＋Ｙ側において１階部分でＸ軸方向に延びるとともに２階部分で主としてＸ軸方向に延びた全体として１本の梁部１２４と、Ｚ軸方向から見た平面視で−Ｙ側において１階部分でＸ軸方向に延びるとともに２階部分で主としてＸ軸方向に延びた全体として１本の梁部１２５と、梁部１２４，１２５の先端（自由端、２階部分の＋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（剛性部）１３５及び梁部１２５を構成する梁構成部１３９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、を備えている。
【０１１０】
梁部１２４の固定端（１階部分の−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２４及び図２５では省略）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（１階部分の−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１２３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１３５，１３９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、２本の梁部１２４，１２５を用いることにより機械的に安定した支持が可能となっているが、梁部の数は１本でもよいし、３本以上でもよい。本実施の形態では、基板１２１及び絶縁膜１２９が、固定部を構成している。
【０１１１】
梁部１２４は、２つの板ばね部１３２，１３４と、接続基部１３３ａ及び接続脚部１３３ｂからなり板ばね部１３２，１３４間を機械的に接続する接続部１３３と、梁構成部（剛性部）１３５とを有している。板ばね部１３２，１３４は、いずれも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、Ｚ軸方向（基板１２１側及びその反対側）に撓み得るようになっている。板ばね部１３２と板ばね部１３４とは、Ｚ軸方向から見たときに重なっている。梁構成部１３５は、帯板状に構成され、図２４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。接続部１３３は、板ばね部１３２側に設けられた接続基部１３３ａと、板ばね部１３４側に設けられ脚部１２２と同様に立ち上がり部を持つ接続脚部１３３ｂと、から構成され、実質的に剛性を有するように構成されている。梁構成部１３５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ように構成されている。
【０１１２】
梁部１２４の固定端側の板ばね部１３２の＋Ｘ方向の端部（始点部）Ｐ２１が、梁部１２４の固定端となっており、脚部１２２に機械的に接続されている。板ばね部１３２の−Ｘ方向の端部（終点部）Ｐ２２が接続部１３３に機械的に接続されるとともに、梁部１２４の自由端側の板ばね部１３４の−Ｘ方向の端部（始点部）Ｐ２３が接続部１３３に機械的に接続されている。これにより、２つの板ばね部１３２，１３４が接続部１３３を介して機械的に直列に接続されている。板ばね部１３４の＋Ｘ方向の端部（終点部）Ｐ２４は、梁構成部１３５の−Ｘ方向の端部に機械的に接続されている。梁構成部１３５の＋Ｘ方向の端部が梁部１２４の自由端となっている。
【０１１３】
以上の説明からわかるように、本実施の形態では、板ばね部１３２の始点部Ｐ２１から終点部Ｐ２２へ向かう向き（−Ｘ方向）と、板ばね部１３４の始点部Ｐ２３から終点部Ｐ２４へ向かう向き（＋Ｘ方向）とが、逆になっている。なお、本実施の形態では、図２６に示すように、板ばね部１３２，１３４を湾曲していない状態にしたときに、板ばね部１３２，１３４は異なる階層に位置している。
【０１１４】
そして、本実施の形態では、図２４乃至図２８に示すように、板ばね部１３２，１３４を湾曲していない状態にしたときにおいて、板ばね部１３２，１３４の幅方向及び長さ方向に対して垂直な方向（Ｚ軸方向）から見た場合の、相対的に固定端側に接続された板ばね部１３２の始点部Ｐ２１の位置と、相対的に自由端側に接続された板ばね部１３４の終点部Ｐ２４の位置とが、実質的に同一となっている。本発明では、これらの位置は必ずしも実質的に同一である必要はないが、より環境温度の影響を低減させるためには、これらの位置を実質的に同一にしておくことが好ましい。
【０１１５】
また、本実施の形態では、図２４乃至図２８に示すように、板ばね部１３２における始点部Ｐ２１から終点部Ｐ２２までの長さと、板ばね部１３４における始点部Ｐ２３から終点部Ｐ２４までの長さとが、実質的に同一となっている。本発明では、これらの長さは必ずしも実質的に同一である必要はないが、より環境温度の影響を低減させるためには、これらの長さを実質的に同一にしておくことが好ましい。
【０１１６】
板ばね部１３２は、下側のＳｉＮ膜１４１と上側のＡｌ膜１４２とが積層された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。
【０１１７】
接続部１３３を構成する接続基部１３３ａは、板ばね部１３２からそのまま連続して延びた下側のＳｉＮ膜１４１と上側のＡｌ膜１４２とが積層された２層薄膜で、構成されている。しかし、接続基部１３３ａには、その外周付近に沿って、Ｚ軸方向から見た平面視でロの字状に立ち上がり部１５０が形成されており、これによって、接続基部１３３ａが補強されて剛性を有している。
【０１１８】
接続部１３３を構成する接続脚部１３３ｂは、下側のＳｉＮ膜１４３と上側のＡｌ膜１４４とが積層された２層薄膜で、接続基部１３３ａから立ち上がるように構成されている。Ａｌ膜１４４は、接続脚部１３３ｂにおいてＳｉＮ膜１４３に形成された開口を介してＡｌ膜１４２に電気的に接続されている。なお、接続脚部１３３ｂの上部には、接続脚部１３３ｂ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接続脚部１３３ｂを囲むように口の字状に形成されている。
【０１１９】
板ばね部１３４は、接続脚部１３３ｂからそのまま連続して延びた下側のＳｉＮ膜１４３と上側のＡｌ膜１４４とが積層された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。
【０１２０】
梁構成部１３５は、板ばね部１３４からそのまま連続して延びた下側のＳｉＮ膜１４３と上側のＡｌ膜１４４とが積層された２層の薄膜で、構成されている。しかし、後述する凸条部１５２，１５３を形成することによって、梁構成部１３５に前述した剛性を持たせている。
【０１２１】
図２６では、板ばね部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、板ばね部１３２，１３４は、実際には、図４中の板ばね部１４，１６と同様に、駆動信号が供給されていない状態において、膜１４１〜１４４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の成膜条件及び膜１４３，１４４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。
【０１２２】
本実施の形態では、脚部１２２は、板ばね部１３２を構成するＳｉＮ膜１４１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１２２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１３２の上部には、脚部１２２の強度を補強するために、凸条部１５４がＺ方向から見た平面視で脚部１２２を一括して囲むように口の字状に形成されている。
【０１２３】
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を構成する板ばね部１３６，１３８、接続部１３７及び梁構成部１３９は、梁部１２４を構成する板ばね部１３２，１３４、接続部１３３及び梁構成部１３５にそれぞれ相当している。接続部１３７を構成する接続基部１３７ａ及び接続脚部１３７ｂは、接続部１３３を構成する接続基部１３３ａ及び接続脚部１３３ｂにそれぞれ相当している。接続基部１３７ａには、前述した立ち上がり部１５０に相当する立ち上がり部１４９が形成されている。接続脚部１３７ｂの上部には、前述した凸条部１５１に相当する凸条部１５６が形成されている。また、脚部１２３の上部には、前述した凸条部１５４に相当する凸条部１５５が形成されている。
【０１２４】
接続部１２７は、梁構成部１３５，１３９からそのまま連続して延びたＳｉＮ膜１４３の単層膜で構成されている。接続部１２７には、梁構成部１３５，１３９からのＡｌ膜１４４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。
【０１２５】
本実施の形態では、梁構成部１３５，１３９及び接続部１２６，１２７に一括して剛性を付与するべく、図２４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１５２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１５３が形成されている。この凸条部１５２，１５３によって、梁構成部１３５，１３９が補強されて剛性を有している。梁構成部１３５，１３９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１４３，１４４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。
【０１２６】
接続部１２６は、梁構成部１３５，１３９を構成するＳｉＮ膜１４３及びＡｌ膜１４４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、前記シャッタ１１２が設けられている。
【０１２７】
前述した説明からわかるように、Ａｌ膜１４２，１４４によって、脚部１２２下の配線パターン１３０から、板ばね部１３２→接続部１３３の接続基部１３３ａ→接続部１３３の接続脚部１３３ｂ→板ばね部１３４→梁構成部１３５→接続部１２６→梁構成部１３９→板ばね部１３８→接続部１３７の接続脚部１３７ｂ→接続部１３７の接続基部１３７ａ→板ばね部１３６を経て、脚部１２３の下の配線パターン（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（電流方向−Ｙ方向）が、Ｘ軸方向の磁界内に置かれたときに、基板１２１側（−Ｚ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、永久磁石等（図示せず）を用いてＸ軸方向の磁界内に置き、前記電流経路へ電流（ローレンツ力用駆動信号）を流すと、接続部１２６におけるＡｌ膜１４４にローレンツ力（駆動力）が−Ｚ方向へ作用する。
【０１２８】
ところで、本実施の形態では、梁構成部１３５，１３９が、図２４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、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。もっとも、本発明では、基板１２１上に搭載するマイクロアクチュエータの数は１つ以上の任意の数でよい。
【０１２９】
本実施の形態によるマイクロアクチュエータ１１１も、前記第１の実施の形態によるマイクロアクチュエータ１と同様の製造方法により、製造することができる。本実施の形態のような２階建て構造は、犠牲層の層数を適宜増やすことで製造することができる。
【０１３０】
本実施の形態では、前記電流経路に下向きのローレンツ力を生じさせるローレンツ力用電流を流すと、板ばね部１３２，１３４，１３６，１３８のバネ力に抗して、接続部１２６が基板１２１側へ引き寄せられて、それに伴い板ばね部１３２，１３４，１３６，１３８が変形する。そして、シャッタ１１２は、このローレンツ力と板ばね部１３２，１３４，１３６，１３８のバネ力とが釣り合った位置で停止する。したがって、駆動信号としてのローレンツ力用電流の大きさを変えてローレンツ力の大きさを変えることで、シャッタ１１２の位置を連続的に変えることができる。
【０１３１】
本実施の形態では、前述したように、梁部１２４について、板ばね部１３２と板ばね部１３４とは、（ａ）始点部から終点部へ向かう向きが互いに逆向きであり、（ｂ）両方ともＳｉＮ膜とＡｌ膜との２重膜であることから、温度変化に対する湾曲方向及び湾曲の度合いが互いに同じであり、（ｃ）板ばね部１３２，１３４を湾曲していない状態にしたときにおいて、板ばね部１３２，１３４の幅方向及び長さ方向に対して垂直な方向（Ｚ軸方向）から見た場合の、板ばね部１３２の始点部Ｐ２１の位置と板ばね部１３４の終点部Ｐ２４の位置とが同一であり、（ｄ）板ばね部１３２の始点部Ｐ２１から終点部Ｐ２２までの長さと板ばね部１３４の始点部Ｐ２３から終点部Ｐ２４までの長さとが同一である。これらの点は、梁部１２５についても同様である。
【０１３２】
したがって、本実施の形態によれば、環境温度が変化しても、梁部１２４，１２５の自由端側の位置（すなわち、接続部１２６及びシャッタ１１２の位置）は、実質的に変動しない。このため、本実施の形態によれば、前記第３の実施の形態と同様に、特別な温度調節器を用いなくても、環境温度の変化による被駆動体であるシャッタ１１２の変動を防止することができる。なお、前述した（ａ）〜（ｄ）の条件を全て満たすことが理想的であるが、（ａ）の条件を満たせば、必ずしも他の条件を満たさなくてもよい。
【０１３３】
また、特に図２６からわかるように、本実施の形態では、接続部１２６が基板１２１側へ下がった場合に、接続部１２６が基板１２１側に当接する前に、梁構成部１３５が脚部１２２の上側の凸条部１５４と当たるとともに、梁構成部１３９が脚部１２３の上側の凸条部１５５と当たるため、接続部１２６が基板１２１側の上面とくっつくことがない。したがって、接続部１２６が基板１２１側の上面とはりついて離れなくなってしまうような事態が生ずるおそれがない。
【０１３４】
シャッタ１１２を搭載した本実施の形態によるマイクロアクチュエータ１１１は、前述した第２の実施の形態による可変光減衰器において、マイクロアクチュエータ１に代えて用いることができる。また、本実施の形態によるマイクロアクチュエータ１１１は、シャッタ１１２に代えてミラーを搭載すれば、前述した第４の実施の形態による光スイッチにおいて、マイクロアクチュエータ６１に代えて用いることができる。これらの点は、後述する第６の実施の形態によるマイクロアクチュエータ１６１についても、同様である。
【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マイクロアクチュエータ１６１を模式的に示す概略断面図であり、図２６に対応している。なお、図３３では、板ばね部１３２，１３４，１７１，１７２がＺ軸方向に湾曲していないものとして示しているが、板ばね部１３２，１３４，１７１，１７２は、実際には、図４中の板ばね部１４，１６と同様に、可動部が力を受けていない状態において環境温度が所定温度である場合に、＋Ｚ方向に湾曲している。
【０１３７】
図３３において、図２４乃至図３２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。本実施の形態によるマイクロアクチュエータ１６１が前記第５の実施の形態による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。
【０１３８】
本実施の形態では、図３３に示すように、梁部１２４において、固定端側の板ばね部１３２の終点部Ｐ２２と自由端側の板ばね部１３４の始点部Ｐ２３との間に、追加した２つの板ばね部１７１，１７２が機械的に直列に接続されている。すなわち、板ばね部１３２の終点部Ｐ２２に接続部１７３を介して板ばね部１７１の−Ｘ方向の端部（始点部）Ｐ３１が機械的に接続され、板ばね部１７１の＋Ｘ方向の端部（終点部）Ｐ３２に接続部１７４を介して板ばね部１７２の＋Ｘ方向の端部（始点部）Ｐ３３が機械的に接続され、板ばね部１７２の−Ｘ方向の端部（終点部）Ｐ３４が接続部１７５を介して板ばね部１３４の始点部に機械的に接続されている。
【０１３９】
板ばね部１７１は、板ばね部１３２，１３４と同様に、下側のＳｉＮ膜１８１と上側のＡｌ膜１８２とが積層された２層の薄膜で構成されている。同様に、板ばね部１７２は、下側のＳｉＮ膜１８３と上側のＡｌ膜１８４とが積層された２層の薄膜で構成されている。
【０１４０】
接続部１７３〜１７５は、図２６中の接続部１３３と同様に構成されている。
【０１４１】
板ばね部１３２は一階に配置されているが、板ばね部１３４は４階に配置され、板ばね部１７１，１７２はそれぞれ２階及び３階に配置され、これらの板ばね部を湾曲していない状態にしたときに、これらの板ばね部は互いに異なる階層に位置する。板ばね部１３２，１３３，１７１，１７２は、Ｚ軸方向から見た場合に互いに重なるように配置されている。
【０１４２】
本実施の形態では、板ばね部１３２，１３３，１７１，１７２を湾曲していない状態にしたときにおいて、それらの幅方向及び長さ方向に対して垂直な方向（Ｚ軸方向）から見た場合、前記各点Ｐ２１，Ｐ３２，Ｐ３３，Ｐ２４の位置は互いに実質的に同一であり、前記各点Ｐ２２，Ｐ３１，Ｐ３４，Ｐ２３の位置は互いに実質的に同一となっている。
【０１４３】
なお、板ばね部１３４が４階に配置されていることに伴い、これに接続されている梁構成部１３５等も４階に配置されている。
【０１４４】
以上、梁部１２４について説明したが、梁部１２５（図２４参照）についても同様である。
【０１４５】
本実施の形態によっても、前記第５の実施の形態と同様の利点が得られる。
【０１４６】
本実施の形態は、一本の梁部において機械的に直列に接続された板ばね部の数が４つの例であり、前記第１乃至第５の実施の形態は、一本の梁部において機械的に直列に接続された板ばね部の数が２つの例であった。しかしながら、本発明では、一本の梁部が含む板ばね部の数は、２つ以上であれば特に限定されるものではない。もっとも、環境温度の変化よる被駆動体の変動をより低減するためには、一本の梁部が含む板ばね部の数は偶数であることが好ましい。これらの点は、複数の板ばね部を異なる階層に配置した場合のみならず、複数の板ばね部を同一階層に配置した場合についても、同様である。
【０１４７】
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。
【０１４８】
例えば、前述したマイクロアクチュエータ１，６１，１１１，１６１は、前述したシャッタやミラーに代えて、前記特許文献３に開示されている鏡面偏向型光変調器における鏡面（ミラー）に相当するミラーを搭載すれば、前記特許文献３に開示されているのと同様の鏡面偏向型光変調器を構成することができる。この場合には、例えば、図１０乃至図２０に示すマイクロアクチュエータ６１において、接続部１２６，１２７及び梁構成部８５，８９のＳｉＮ膜９４の上面、及び、接続部１２６，１２７及び梁構成部８５，８９により囲まれた開口領域に、当該ミラーとなるべきＡｌ膜を形成すればよい。あるいは、各マイクロアクチュエータの最上階の更に一段上の階層に、当該ミラーとなるべき平板状のＡｌ膜を形成し、当該Ａｌ膜にその周囲等に立ち上がり部等を形成することで剛性を持たせ、当該ミラーとなるＡｌ膜を図２６中の接続部１３３と同様の接続部で、梁部の自由端側に機械的に接続すればよい。
【０１４９】
本発明によるマイクロアクチュエータを用いた鏡面偏向型光変調器を採用したプロジェクタ装置等の画像表示装置では、環境温度による鏡面の角度の変動が低減されるので、環境温度が変化しても、表示画像の明るさの変動が抑制される。
【０１５０】
なお、本発明によるマイクロアクチュエータは、以上説明した用途以外の他の光学装置やその他の用途にも用いることができることは、言うまでもない。
【０１５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、特別な温度調節器を用いなくても、環境温度の変化による被駆動体の変動を低減することができるマイクロアクチュエータ、並びに、これを用いた光学装置、可変光減衰器及び光スイッチ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マイクロアクチュエータ及びこれにより駆動されるシャッタを模式的に示す概略平面図である。
【図２】図１中のＸ１−Ｘ２線に沿った概略断面図である。
【図３】図１中のＸ３−Ｘ４線に沿った概略断面図である。
【図４】環境温度が所定温度である場合の図１乃至図３に示すマイクロアクチュエータの状態の一例を模式的に示す図である。
【図５】環境温度が前記所定温度より低い場合の図１乃至図３に示すマイクロアクチュエータの状態の一例を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による可変光減衰装置を模式的に示す概略平面図である。
【図７】所定の動作状態を示す、図６中のＸ１１−Ｘ１２線に沿った一部省略概略断面図である。
【図８】他の所定の動作状態を示す、図６中のＸ１１−Ｘ１２線に沿った一部省略概略断面図である。
【図９】更に他の所定の動作状態を示す、図６中のＸ１１−Ｘ１２線に沿った一部省略概略断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態によるマイクロアクチュエータ及びこれにより駆動されるミラーを模式的に示す概略平面図である。
【図１１】図１０中のＸ２１−Ｘ２２線に沿った概略断面図である。
【図１２】図１０中のＸ２３−Ｘ２４線に沿った概略断面図である。
【図１３】図１０中のＸ２５−Ｘ２６線に沿った概略断面図である。
【図１４】図１０中のＸ２７−Ｘ２８線に沿った概略断面図である。
【図１５】図１０中のＹ２１−Ｙ２２線に沿った概略断面図である。
【図１６】図１０中のＹ２３−Ｙ２４線に沿った概略断面図である。
【図１７】図１０中のＹ２５−Ｙ２６線に沿った概略断面図である。
【図１８】図１０中のＹ２７−Ｙ２８線に沿った概略断面図である。
【図１９】図１０中のＹ２９−Ｙ３０線に沿った概略断面図である。
【図２０】複数のマイクロアクチュエータの配置例を模式的に示す概略平面図である。
【図２１】駆動信号が供給されていない状態における、本発明の第４の実施の形態による光スイッチを模式的に示す概略断面図である。
【図２２】駆動信号が供給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を模式的に示す概略断面図である。
【図２３】図２１及び図２２中の光導波路基板を模式的に示す概略斜視図である。
【図２４】本発明の第５の実施の形態によるマイクロアクチュエータ及びこれにより駆動されるシャッタの、２階建て構造の２階部分を模式的に示す概略平面図である。
【図２５】本発明の第５の実施の形態によるマイクロアクチュエータの１階部分を模式的に示す概略平面図である。
【図２６】図２４及び図２５中のＸ４１−Ｘ４２線に沿った概略断面図である。
【図２７】図２４中のＸ４３−Ｘ４４線に沿った概略断面図である。
【図２８】図２４中のＸ４５−Ｘ４６線に沿った概略断面図である。
【図２９】図２４中のＹ４１−Ｙ４２線に沿った概略断面図である。
【図３０】図２４中のＹ４３−Ｙ４４線に沿った概略断面図である。
【図３１】図２４及び図２５中のＹ４５−Ｙ４６線に沿った概略断面図である。
【図３２】図２４及び図２５中のＹ４７−Ｙ４８線に沿った概略断面図である。
【図３３】本発明の第６の実施の形態によるマイクロアクチュエータ１６１を模式的に示す概略断面図である。
【符号の説明】
１，６１，１１１，１６１  マイクロアクチュエータ
２  ミラー
１１，７１，１２１  基板
１２，７２，７３，１２２，１２３  脚部
１３，７４，７５，１２４，１２５  梁部
８２，８４，８６，８８，１３２，１３５，１３６，１３８  板ばね部
１７１，１７２  板ばね部
【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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【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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