(57)【要約】【課題】複数の入射光線の進路を三次元空間で任意に切り替えることができる光スイッチを提供する。【解決手段】光スイッチは、平面基板１１ａの一方の主面に、伸延する堤防形状の凸部１２ａを平行に複数有する第１の光学部材１ａと、平面基板１１ｂの一方の主面に、第１の光学部材１ａの凸部１２ａが伸延する方向と異なる方向で伸延する堤防形状の凸部１２ｂを平行に複数有し、他方の主面が、第１の光学部材１ａの他方の主面に貼り合わされた第２の光学部材１ｂとを備える。第１の光学部材１ａ及び第２の光学部材１ｂの隣接する凸部１２ａ、１２ｂ間に形成された溝部には、屈折率を調整するための素材が入出する。【選択図】図１
2005099154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の主面に、伸延する複数の凸部を有する第１の光学部材と、
一方の主面が、前記第１の光学部材の他方の主面と貼り合わされ、他方の主面に、前記第１の光学部材の凸部が伸延する方向と異なる方向で伸延する複数の凸部を有する第２の光学部材と、
前記第１の光学部材及び前記第２の光学部材の互いに隣接する前記凸部間に形成された溝部に、屈折率を調整するための素材を入出させる手段と
を備えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記第１の光学部材と前記第２の光学部材は、それぞれの伸延する凸部が直交する方向で貼り合わされていることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記凸部の断面は、前記平面基板を底面とすると、頂角が直角である二等辺三角形であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光スイッチ。
【請求項４】
前記屈折率を調整するための素材は、前記第１の光学部材及び前記第２の光学部材と同じ屈折率を有する素材であり、
前記素材を入出させる手段は、光を直進させる溝部に、前記同じ屈折率を有する素材を送り込むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光スイッチ。
【請求項５】
前記溝部には、予め前記第１の光学部材及び前記第２の光学部材と同じ屈折率を有する素材が満たされており、
前記素材を入出させる手段は、光を全反射させる溝部に、前記第１の光学部材及び前記第２の光学部材より屈折率が小さい素材を送り込むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記溝部には、予め前記第１の光学部材及び前記第２の光学部材より小さい屈折率を有する素材が満たされており、
前記素材を入出させる手段は、光を直進させる溝部に、前記第１の光学部材及び前記第２の光学部材より大きい屈折率を有する素材を送り込むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光スイッチ。
【請求項７】
前記溝部には、予め前記第１の光学部材及び前記第２の光学部材より小さい屈折率を有する素材と、前記第１の光学部材及び前記第２の光学部材と同じ屈折率を有する素材が満たされており、
前記素材を入出させる手段は、これらの素材を移動させることにより、光の直進と全反射を切り替えることを特徴とする請求項１〜３に記載の光スイッチ。
【請求項８】
前記凸部表面の少なくとも一部の領域には、前記屈折率を調整するための素材に対して疎水性となる成膜処理が施され、
疎水性となる成膜処理が施された前記凸部に対応する溝部には前記屈折率を調整するための素材が流入しないことを特徴とする請求項１〜３に記載の光スイッチ。
【請求項９】
前記凸部表面の他の領域には、前記屈折率を調整するための素材に対して親水性となる成膜処理が施され、
親水性となる成膜処理が施された前記凸部に対応する溝部には前記屈折率を調整するための素材が存在することを特徴とする請求項８に記載の光スイッチ。
【請求項１０】
前記溝部に仕切り板を更に備え、
前記素材を入出させる手段は、前記仕切り板で挟まれた領域毎に前記屈折率を調整するための素材を送り込むことを特徴とする請求項１〜３に記載の光スイッチ。
【請求項１１】
一方の主面に、伸延する複数の凸部を有する第１の光学部材と、
一方の主面が、前記第１の光学部材の他方の主面と貼り合わされ、他方の主面に、前記第１の光学部材の凸部が伸延する方向と異なる方向で伸延する複数の凸部を有する第２の光学部材と、
前記第１の光学部材及び前記第２の光学部材の互いに隣接する前記凸部間に形成された溝部に押し当てられる、前記第１の部材及び前記第２の部材と同じ屈折率を有する可動部材と
を備えることを特徴とする光スイッチ。
【請求項１２】
前記可動部材は前記溝部と合致する形状であることを特徴とする請求項１１に記載の光スイッチ。
【請求項１３】
前記第１の光学部材及び前記第２の光学部材の互いに隣接する前記凸部間に形成された溝部に、屈折率を調整するための素材を入出させる手段を更に備え、
前記可動部材の表面には、前記屈折率を調整するための素材に対して親水性となる成膜処理が施され、
前記可動部材が押し当てられる溝部に対応する凸部表面には、前記屈折率を調整するための素材に対して疎水性となる成膜処理が施される
ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバやビームなどで導光された複数の入射光線の出射方向を任意に切り替える光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信の普及に従って、複数のファイバ等で導入された複数本の光回線を別の複数本の光回線に自由に切り替えることが必要となり、この切り替え手段として、光スイッチと呼ばれる装置が用いられている。光スイッチは、基本的には、導光路の途中に設けられた反射機構によって、光の進行方向を曲げることを目的とする。
【０００３】
光スイッチの従来例を図１６及び図１７に示す。図１６及び図１７は、微小な２軸ジンバル１００に載った微小鏡１０１を、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃｓｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術によりウェハ上に多数造り込み、入射光と出射光の組み合わせを変える光スイッチを表している。この光スイッチは、微小鏡１０１の特性のばらつきを補正するために、繁多な個々のキャリブレーションを必要とする。又、入射用と出射用のファイバ或いは光素子の位置と姿勢を空間的に厳密に決めなければならないため、センサや制御装置を造りこむ必要があり、メカトロ的に複雑なものとなっている。
【０００４】
又、その他の光スイッチの従来例として、平面上に交差するマトリックス状の導光路を設け、その導光路の交点に屈折率調整液を封入した光路切替用溝を有するものが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この光スイッチは、光路切替用溝に屈折率調整液を入出させることにより、導光路を進む光を直進させるか直交させるか選択することができる。
【特許文献１】特開２００１−１４２０１０号公報（段落番号「００２０」、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の従来の光スイッチは、光の切り替え方向を平面上に限定しているため、三次元空間に光の進路を切り替えることは困難であった。図６及び図７に示す光スイッチは、空間的に配置することが可能であるが、微小２軸ジンバル１００のダイナミックレンジはそれほど大きくはないため、切替可能領域は限定されたものとなり、やはり三次元空間への光の進路の切替は困難であった。
【０００６】
上記の問題に鑑み、本発明は、複数の入射光線の進路を三次元空間で任意に切り替えることができる光スイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴は、（イ）一方の主面に、伸延する複数の凸部を有する第１の光学部材と、（ロ）一方の主面が、第１の光学部材の他方の主面と貼り合わされ、他方の主面に、第１の光学部材の凸部が伸延する方向と異なる方向で伸延する複数の凸部を有する第２の光学部材と、（ハ）第１の光学部材及び第２の光学部材の互いに隣接する凸部間に形成された溝部に、屈折率を調整するための素材を入出させる手段とを備える光スイッチであることを要旨とする。ここで、「屈折率を調整するための素材」とは、一定の屈折率を有する液体、気体、あるいは固体を指す。
【０００８】
第１の特徴に係る光スイッチによると、異なる位相の２枚の光学部材を立体的に重ねることにより、複数の入射光線の進路を三次元空間で任意に切り替えることができる。
【０００９】
又、第１の特徴に係る光スイッチの第１の光学部材と第２の光学部材は、それぞれの伸延する凸部が直交する方向で貼り合わされていても良い。又、第１の特徴に係る光スイッチの凸部の断面は、平面基板を底面とすると、頂角が直角である二等辺三角形であっても良い。この光スイッチによると、入射する光の全反射が可能となる。
【００１０】
又、第１の特徴に係る光スイッチにおいて、屈折率を調整するための素材は、第１の光学部材及び第２の光学部材と同じ屈折率を有する素材であり、素材を入出させる手段は、光を直進させる溝部に、同じ屈折率を有する素材を送り込んでも良い。又、溝部には、予め第１の光学部材及び第２の光学部材と同じ屈折率を有する素材が満たされており、素材を入出させる手段は、光を全反射させる溝部に、第１の光学部材及び第２の光学部材より屈折率が小さい素材を送り込んでも良い。又、溝部には、予め第１の光学部材及び第２の光学部材より小さい屈折率を有する素材が満たされており、素材を入出させる手段は、光を直進させる溝部に、第１の光学部材及び第２の光学部材より大きい屈折率を有する素材を送り込んでも良い。又、溝部には、予め第１の光学部材及び第２の光学部材より小さい屈折率を有する素材と、第１の光学部材及び第２の光学部材と同じ屈折率を有する素材が満たされており、素材を入出させる手段は、これらの素材を移動させることにより、光の直進と全反射を切り替えても良い。
【００１１】
又、第１の特徴に係る光スイッチの凸部表面の少なくとも一部の領域には、屈折率を調整するための素材に対して疎水性となる成膜処理が施され、疎水性となる成膜処理が施された凸部に対応する溝部には屈折率を調整するための素材が流入しないこととしても良い。更に、凸部表面の他の領域には、屈折率を調整するための素材に対して親水性となる成膜処理が施され、親水性となる成膜処理が施された凸部に対応する溝部には屈折率を調整するための素材が存在することとしても良い。
【００１２】
又、第１の特徴に係る光スイッチの溝部に仕切り板を更に備え、素材を入出させる手段は、仕切り板で挟まれた領域毎に屈折率を調整するための素材を送り込んでも良い。
【００１３】
本発明の第２の特徴は、（イ）一方の主面に、伸延する複数の凸部を有する第１の光学部材と、（ロ）一方の主面が、第１の光学部材の他方の主面と貼り合わされ、他方の主面に、第１の光学部材の凸部が伸延する方向と異なる方向で伸延する複数の凸部を有する第２の光学部材と、（ハ）第１の光学部材及び第２の光学部材の互いに隣接する凸部間に形成された溝部に押し当てられる、第１の部材及び第２の部材と同じ屈折率を有する可動部材とを備える光スイッチであることを要旨とする。
【００１４】
第２の特徴に係る光スイッチによると、可動部材が存在する溝部では、光が直進し、可動部材が存在しない溝部では、反射して光の進路が曲がることにより、複数の入射光線の進路を三次元空間で任意に切り替えることができる。
【００１５】
又、第２の特徴に係る光スイッチの可動部材は溝部と合致する形状であっても良い。
【００１６】
又、第２の特徴に係る光スイッチは、第１の光学部材及び第２の光学部材の互いに隣接する凸部間に形成された溝部に、屈折率を調整するための素材を入出させる手段を更に備え、可動部材の表面には、屈折率を調整するための素材に対して親水性となる成膜処理が施され、可動部材が押し当てられる溝部に対応する凸部表面には、屈折率を調整するための素材に対して疎水性となる成膜処理が施されても良い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、複数の入射光線の進路を三次元空間で任意に切り替える光スイッチを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１９】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る光スイッチは、図１に示すように、平面基板１１ａの一方の主面に、伸延する堤防形状の凸部１２ａを平行に複数有する第１の光学部材１ａと、平面基板１１ｂの一方の主面に、第１の光学部材１ａの凸部１２ａが伸延する方向と異なる方向で伸延する堤防形状の凸部１２ｂを平行に複数有し、他方の主面が、第１の光学部材１ａの他方の主面に貼り合わされた第２の光学部材１ｂとを備える。第１の光学部材１ａ及び第２の光学部材１ｂの隣接する凸部１２ａ、１２ｂ間に形成された溝部には、屈折率を調整するための素材が入出する。屈折率を調整するための素材の代表例は、市販されている屈折率調整液である。第１の光学部材１ａ及び第２の光学部材１ｂは、この屈折率調整液を流す微細流路を複数本平行して構築している。又、図１では、第１の光学部材１ａと第２の光学部材１ｂは、それぞれの凸部が直交する方向で貼り合わされている。
【００２０】
光学部材１ａ、１ｂの材質は、石英等のガラス材料やポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等のシリコンゴムあるいはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂などである。更に、ガラスエポキシ樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂でも構わない。又、光学部材１ａ、１ｂは光を通過させるため、透明であることが望ましい。
【００２１】
凸部１２の断面は、図２に示すように、基板１１を底辺とする二等辺三角形を為しており、頂角は９０度に形成されている。凸部１２がこのような構成を為すことにより、光の全反射が可能となる。又、凸部１２間の溝幅は、数μｍ〜数ｍｍであり、この溝部を微細流路とし、屈折率調整液２を満たすことができる。屈折率調整液２は、光学部材１と同じ屈折率を有するので、図２において矢印で示すように、基板１１に平行に入射した光線は、屈折率調整液２が存在する溝部では直進する。一方、屈折率調整液２が存在しない溝部では、全反射して基板１１に対して直交方向（図２においては下方向）に進路が曲げられる。
【００２２】
このような光の進路の変更は、第１の光学部材１ａ、第２の光学部材１ｂそれぞれにおいて行われる。図３は、第１の光学部材１ａと第２の光学部材１ｂの位相を変えて貼り合わせた例を示す。尚、平面図として説明するため、図３では、第２の光学部材１ｂを９０度回転させ、両光学部材を同一平面内に描いている。図３（ａ）、（ｂ）は、第１の光学部材１ａの凸部と第２の光学部材１ｂの凸部が直交する方向で張り合わされている。図３（ｃ）は、第１の光学部材１ａの凸部と第２の光学部材１ｂの凸部が４５度の角度をなす方向で張り合わされている。このように、第１の光学部材１ａの凸部と第２の光学部材１ｂの凸部は、異なる方向で形成されることにより、ある方向から入射した光の進路を平面上だけでなく、上下方向を含めた三次元空間に曲げることができる。
【００２３】
又、凸部の頂角部の角度や、第１の光学部材１ａの凸部と第２の光学部材１ｂの凸部の位相関係、凸部間のピッチ、凸部の形状を変化させることにより、反射形態を自由に選定できる。第１の光学部材１ａ、第２の光学部材１ｂ間における反射回数は任意に設定できるので、両光学部材間への光線を複数回往復させることや、同一経路や無限経路の設定も可能である。これらの切り替えや中断は、溝部における屈折率調整液の有無を制御すれば良い。屈折率調整液は、時間によって、その存在の有無を設定することも可能である。
【００２４】
図４に、光線が入射する入出力ポート３ａ、…、３ｄに接続された光スイッチを示す。図４は、入出力ポート３ａ、…、３ｄとして光ファイバを想定したものであるが、これに限らずビーム等により光を入射しても構わない。説明の便宜のため、入出力ポート３ａを前側と仮定すると、第１の光学部材１ａの前側及び後側に入出力ポート３ａ、３ｃが接続され、第２の光学部材１ｂの右側及び左側に入出力ポート３ｂ、３ｄが接続されている。入出力ポート３ａ、…、３ｄより入射した光は、第１の光学部材１ａの凸部、第２の光学部材１ｂの凸部、第１の光学部材１ａの屈折率調整液が存在する溝部、第２の光学部材１ｂの屈折率調整液が存在する溝部を直進し、屈折率調整液が存在しない溝部では、凸部の表面上で全反射し、進路が曲げられる。屈折率調整液は、溝部の一部の領域にのみ挿入することが可能であり、図４及び図５では、溝部の中で、実線或いは点線で囲んである領域に屈折率調整液が存在することを示す。例えば、図５において、第２の光学部材１ｂの最も右側の溝部には、屈折率調整液２ａが存在する領域及び屈折率調整液２ｂが存在する領域がある。屈折率調整液２ａ及び屈折率調整液２ｂの間には屈折率調整液が存在しない。又、図４及び図５において、太点線は光の進路を示す。
【００２５】
又、図４及び図５に示す入出力ポート３ａ、…、３ｄは、例えば、第１の光学部材１ａに接続された入出力ポート３ａ、３ｃを出力専用ポートとし、第２の光学部材１ｂに接続された入出力ポート３ｂ、３ｄを入力専用ポートとしても良い。
【００２６】
次に、入射した光の進路の詳細について、図５を用いて説明する。図５では、入出力ポート３ｅから入射した光は、第２の光学部材１ｂを直進し、凸部に到達する。この凸部に隣接する溝部には、屈折率調整液が存在しないので、上方向に光が曲げられる。そして、光は第１の光学部材１ａの凸部に到達し、屈折率調整液が存在する溝部を前側方向に進み、入出力ポート３ｊへ到達する。同様に、入出力ポート３ｆから入射した光は、第２の光学部材１ｂを直進し、屈折率調整液が存在しない溝部で上方向に曲げられ、第１の光学部材１ａを後側方向に直進し、入出力ポート３ｈへ到達する。又、入出力ポート３ｉから入射した光は、第２の光学部材１ｂを直進し、屈折率調整液が存在しない溝部で上方向に曲げられ、第１の光学部材１ａを後側方向に直進し、入出力ポート３ｇへ到達する。
【００２７】
図４及び図５で説明した入出力ポートの配設ピッチは、任意に決定することが可能であり、本発明の実施形態に係る光スイッチにおいては、入出力ポート３ａ、…、３ｄの配設密度に制限はない。即ち、入出力ポート３ａ、…、３ｄの仕様に応じて、際限なく密度を上げることができる。入出力ポートが高密度になった場合、隣接ポートの光学的な影響を低減するべく、溝部を分断しても良い。
【００２８】
又、上記の説明では、光を直進させる溝部に、光学部材と同じ屈折率を有する屈折率調整液を満たすか否かにより光の進路を制御したが、この変形例として、予め溝部を光学部材と同じ屈折率を有する屈折率調整液で満たしておき、全反射が必要な部位にのみ外部機構から、光学部材より小さい屈折率を有する素材（液体、気体あるいは固体）を送り込む構成にしても良い。或いは、逆に、予め溝部を光学部材より小さい屈折率を有する素材で満たしておき、直進させたい溝部にのみ光学部材より大きい屈折率を有する素材を送り込む構成にしても良い。この構成によると、光を直進させたい溝部では、小さい屈折率を有する素材と大きい屈折率を有する素材が混合され、光学部材と同じ屈折率を有することとなる。又、予め溝部に、光学部材より小さい屈折率を有する素材と光学部材と同じ屈折率を有する素材を用意しておき、これらをスライド的に移動させることにより、光の直進と全反射を切り替える構成にしても良い。
【００２９】
第１の実施の形態に係る光スイッチによると、光の直進方向を平面的に、反射方向を三次元空間的に設定することができる。又、光学部材が２枚配設されているので、反射光が採り得る経路の自由度を増やすことができる。即ち、従来品と同じ入出力ポートのピッチであれば、入出力ポート数を倍化できる。又、入出力ポートの仕様に応じて、際限なく密度を上げることができ、光の入射方向と出射方向の組み合わせ数にも限界がない。
【００３０】
又、一方の光学部材に入力用ポートを接続し、もう一方の光学部材に出力用ポートを接続する構成にすると、入力用ポートと出力用ポートが同一平面上にないので、互いの影響を受けることがなくなる。このため、自由に配設ピッチを上げられ、従来にない高密度化を達成することができる。
【００３１】
又、第１の実施の形態に係る光スイッチは、基板に微細流路を造り込む技術により、小型化も可能である。又、図６及び図７に示す従来の光スイッチは、その構造上、振動の影響も大きかったが、第１の実施の形態に係る光スイッチは、そのような問題もない。
【００３２】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態では、第１の実施形態において説明した、第１の光学部材１ａ及び第２の光学部材１ｂの凸部１２ａ、１２ｂを有する側面を覆う封止部材５ａ、５ｂを有する光スイッチについて説明する。又、第２の実施の形態に係る光スイッチは、凸部１２ａ、１２ｂ表面には、屈折率調整液に対して疎水性あるいは親水性となる成膜処理を施し、屈折率調整液の充填領域を調節する。更に、屈折率調整液の流出入手段を封止部材１５内部あるいは外部に備える。
【００３３】
第２の実施の形態に係る光スイッチは、図６に示すように、平面基板１１ａの一方の主面に、伸延する堤防形状の凸部１２ａを平行に複数有する第１の光学部材１ａと、平面基板１１ｂの一方の主面に、第１の光学部材１ａの凸部１２ａが伸延する方向と異なる方向で伸延する堤防形状の凸部１２ｂを平行に複数有し、他方の主面が、第１の光学部材１ａの他方の主面に貼り合わされた第２の光学部材１ｂと、凸部１２ａ、１２ｂを有する主面を覆う封止部材５ａ、５ｂを備える。第１の光学部材１ａ及び第２の光学部材１ｂの隣接する凸部１２ａ、１２ｂ間に形成された溝部１３ａ、１３ｂには、屈折率を調整するための素材が入出する。屈折率を調整するための素材や、第１の光学部材１ａと第２の光学部材１ｂの張り合わされる向き、第１の光学部材１ａと第２の光学部材１ｂの材質などは、第１の実施の形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００３４】
次に、図７及び図８を用いて、凸部１２表面に屈折率調整液２に対して疎水性となる成膜処理を施し、溝部１３の屈折率を調整する方法について説明する。
【００３５】
図７は、第２の実施の形態に係る光スイッチにおける屈折率調整液２の流出入手段及び撥液処理を施した溝部１３の例を示す図である。溝部１３の上方には、屈折率調整液２を吐出するためのノズル群（図示せず）が適当な間隔をおいて並設されており、光の導通を図りたい領域の上方に設けられたノズルから屈折率調整液２が吐出される。ノズルは封止部材５中に設けられてもよく、封止部材５の外部に設けられても良い。ノズルが封止部材５の外部に設けられた場合は、封止部材５中に貫通孔を設け、この貫通孔を通して溝部１３に屈折率調整液を導入する。又、光の導通を遮断したい場合には、溝部１３に貯留されたこの屈折率調整液２をノズルを介して吸引すれば良い。又、一般に、微小流体を扱う流路では、毛管現象の作用により意図しない領域への流体流入が顕著である。第２の実施形態では、これを防止するために、溝部１３の光スイッチに寄与しない部分、特に隣接領域との間には屈折率調整液２に対して疎液性となるような成膜処理が施される。例えば、図７に示すように、撥液膜を生成する。これにより、屈折率調整液は隣接する領域に侵入せず、互いに独立した状態で存在することが可能となる。疎液処理は、撥液膜を成膜的に生成しても良く、ノズルなどで撥液を塗布しても良い。
【００３６】
図８は、図７におけるＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面を表している。Ａ−Ａ断面部分には屈折率調整液２が満たされており、Ｂ−Ｂ断面部分には凸部１２表面に撥液膜が成膜されており、屈折率調整液２が存在しない。よって、図８において矢印で示すように、基板１１の下側から入射した光線は、凸部１２で全反射し、屈折率調整液２が存在する溝部で直進する。そして、屈折率調整液２が存在しない溝部において全反射し、基板１１に対して下方向に進路が曲げられる。
【００３７】
次に、図９〜１１を用いて、可動部材を用いて、溝部の屈折率を調整する方法について説明する。
【００３８】
図９は光の導通が必要な領域に対して、外部から溝部の形状に合致した可動部材１０ａを取着させる。可動部材１０ａの駆動機構は、封止部材５中に設けられてもよく、封止部材５の外部に設けられても良い。可動部材１０ａは、図９において、上下方向に移動可能である。可動部材１０ａは光スイッチの基板１１と同等の屈折率を有するので、これが合致した状態で存在する領域だけ光が導通する。よって、図９において矢印で示すように、基板１１に平行に入射した光線は、可動部材１０ａが存在する溝部では直進し、可動部材１０ａが存在しない溝部では、全反射して基板１１に対して下方向に進路が曲げられる。
【００３９】
又、一般的に、微小構造体では完全に固体部品同士を合致させることは、困難である。そこで、可動部材１０ｂ表面に、屈折率調整液２に対して親液性となるような成膜処理を施し、基板１１の凸部１２表面に屈折率調整液２に対して疎液性となるような成膜処理を施す。例えば、図１０に示すように、可動部材１０ｂ表面に親液膜７を生成し、凸部１２表面に撥液膜６を生成する。そして、親液膜７を生成した可動部材１０ｂ表面に屈折率調整液２を付着させる。このような処理を施しておけば、可動部材１０ｂが凸部１２表面に接近した場合、間隙に屈折率調整液２を貯留することが可能となるので、光学的には固体部品同士が完全に合致した状態となる（図１０右側）。又、可動部材１０ｂを離間した場合、凸部１２表面には撥液膜６が生成されているので、屈折率調整液２は可動部材１０ｂ表面に付着し、基板１１における反射を阻害することはない（図１０左側）。よって、図１０において矢印で示すように、基板１１に平行に入射した光線は、可動部材１０ｂ及び屈折率調整液２が存在する溝部では直進し、可動部材１０ｂ及び屈折率調整液２が存在しない溝部では、全反射して基板１１に対して下方向に進路が曲げられる。尚、親疎処理は、撥液膜６あるいは親液膜７を成膜的に生成しても良く、ノズルなどで撥液あるいは親液を塗布しても良い。
【００４０】
図９及び図１０では、溝部の形状に合致した可動部材１０ａ、１０ｂを取着させたが、溝部の形状とは異なる形状の可動部材１０ｃを使用することも可能である。例えば、図１１に示すように、円筒形の可動部材１０ｃ表面に親液膜７を生成し、ある容積を有する屈折率調整液２を付着させる（図１１左側）。可動部材１０ｃが凸部１２表面に接近した場合、間隙に屈折率調整液２を貯留することが可能となるので、光学的には固体部品同士が完全に合致した状態となる（図１１右側）。よって、図１１において矢印で示すように、基板１１に平行に入射した光線は、可動部材１０ｃ及び屈折率調整液２が存在する溝部では直進し、可動部材１０ｃ及び屈折率調整液２が存在しない溝部では、全反射して基板１１に対して下方向に進路が曲げられる。
【００４１】
次に、図１２を用いて、屈折率調整液２を予め溝部に満たしておき、調整流体２１を導入し、溝部の屈折率を調整する方法について説明する。
【００４２】
図１２では、溝部全体が屈折率調整液２に深沈されている。溝部１３の上方には、流体移送手段２０から導入される調整流体２１を吐出するためのノズル群が適当な間隔をおいて並設されておいる。調整流体２１としては、屈折率調整液２と混合や溶解せず、屈折率調整液２よりも屈折率が小さい流体を用いる。調整流体２１は、完全に吐出される状態ではなく、一端がノズルの先に残着している。従って、ノズル内の圧力調整により、調整流体２１は溝に対して途切れることなく流入出が可能となる。調整流体２１が溝部に存在しない場合は、溝部は屈折率調整液２で満たされているので光は溝部を通過でき（図１２右側）、調整流体２１が溝部に存在する場合は、屈折率調整液２が排除されるので、光は溝部を通過できない（図１２左側）。よって、図１２において矢印で示すように、基板１１に平行に入射した光線は、屈折率調整液２が存在する溝部では直進し、調整流体２１が存在する溝部では、全反射して基板１１に対して下方向に進路が曲げられる。
【００４３】
次に、図１３を用いて、凸部表面に屈折率調整液２に対して疎水性あるいは親水性となる成膜処理を施し、溝部の屈折率を調整する方法について説明する。
【００４４】
図１３は、凸部表面に親液性となる成膜処理を施すことにより、親液領域２５を形成し、一方、疎液性となる成膜処理を施すことにより、疎液領域２６を形成する。その後、溝部に屈折率調整液２を流し込む。屈折率調整液２は、親液領域２５には充填され、疎液領域２６には充填されない。又、親液領域２５に充填された余分な屈折率調整液２は、封止部材５に設けられた貫通孔から外部に排出される。このように、屈折率調整液２流入後の安定状態では、親液領域２５及び疎液領域２６の配置パターンに応じて光の導通が行なわれる。
【００４５】
次に、図１４を用いて、溝部に仕切り板を設け、溝部の屈折率を調整する方法について説明する。
【００４６】
図１４及び図１５は、上述の例では連続的であった屈折率調整液２等が流入出する溝部１３に仕切り板３０を設けた例である。流体の流出入は仕切りで挟まれた間の局所的な領域のみで完結し、隣接する領域とは独立して扱えるため、相互的な影響を排除することが可能となる。尚、図１４においては、仕切り板３０は封止部材５と一体化しているが、仕切り板３０は封止部材５と別体で備えられても良い。
【００４７】
図１５は、図１４におけるＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面を表している。Ａ−Ａ断面部分には屈折率調整液２が満たされており、Ｂ−Ｂ断面部分には仕切り板３０が存在し、屈折率調整液２が存在しない。よって、図１５において矢印で示すように、基板１１の下側から入射した光線は、凸部１２で全反射し、屈折率調整液２が存在する溝部で直進する。そして、仕切り板３０が存在する溝部において全反射し、基板１１に対して下方向に進路が曲げられる。
【００４８】
（その他の実施の形態）
本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００４９】
例えば、本発明の実施の形態に係る光スイッチの凸部１２の形状や頂角の角度は、図２に示したものに限られない。又、凸部１２の形状、頂角の角度、ピッチなどは第１の光学部材１ａと第２の光学部材１ｂで、異なっても構わない。
【００５０】
又、図７〜１５において説明した溝部の屈折率を調整する方法については、併用しても構わない。即ち、凸部表面に親疎処理を施し、更に、仕切り板によって親疎領域を分けることなどが可能である。
【００５１】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】第１の実施の形態に係る光スイッチの斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係る光スイッチの拡大断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る光スイッチにおける光の反射経路の例である。
【図４】第１の実施の形態に係る光スイッチの屈折率調整液を満たした状態の斜視図である。
【図５】図４の一部を拡大した図である。
【図６】第２の実施の形態に係る光スイッチの斜視図である。
【図７】第２の実施の形態に係る光スイッチの溝部の屈折率を調整する方法を示す模式図である（その１）。
【図８】図７のＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面図である。
【図９】第２の実施の形態に係る光スイッチの溝部の屈折率を調整する方法を示す模式図である（その２）。
【図１０】第２の実施の形態に係る光スイッチの溝部の屈折率を調整する方法を示す模式図である（その３）。
【図１１】第２の実施の形態に係る光スイッチの溝部の屈折率を調整する方法を示す模式図である（その４）。
【図１２】第２の実施の形態に係る光スイッチの溝部の屈折率を調整する方法を示す模式図である（その５）。
【図１３】第２の実施の形態に係る光スイッチの溝部の屈折率を調整する方法を示す模式図である（その６）。
【図１４】第２の実施の形態に係る光スイッチの溝部の屈折率を調整する方法を示す模式図である（その７）。
【図１５】図１４のＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面図である。
【図１６】従来の光スイッチを説明する図である。
【図１７】図１６の２軸ジンバル部分を拡大した図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  光学部材
１ａ  第１の光学部材
１ｂ  第２の光学部材
２、２ａ、２ｂ  屈折率調整液
３ａ、…、３ｊ、１０３  入出力ポート
５ａ、５ｂ  封止部材
６  撥液膜
７  親液膜
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  可動部材
１１、１１ａ、１１ｂ  基板
１２、１２ａ、１２ｂ  凸部
１３、１３ａ、１３ｂ  溝部
２０  流体移送手段
２１  調整流体
２５  親液領域
２６  疎液領域
３０  仕切り板
１００  ２軸ジンバル
１０１  微小鏡撥水
【図１】
2005099154.tif 000003
【図２】
2005099154.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005099154.tif 000006
【図５】
2005099154.tif 000007
【図６】
2005099154.tif 000008
【図７】
2005099154.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005099154.tif 000011
【図１０】
2005099154.tif 000012
【図１１】
2005099154.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2005099154.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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