(57)【要約】【課題】基体上に複数の片持ち梁構造体を搭載したデバイスにおいて、各片持ち梁構造体の自由端の高さを実質的に同一にすることに伴って生ずる不都合を解消する【解決手段】デバイス１は、基板１２１と、基板１２１上に配置され基板１２１に対して固定端が固定された複数の片持ち梁構造体７１〜７３を有する。片持ち梁構造体７１には、光スイッチ用ミラー５１〜５９が設けられ、これらが光スイッチを構成する。片持ち梁構造体７２には、可変光減衰器用シャッタ６１〜６３が設けられ、これらが可変光減衰器を構成する。片持ち梁構造体７３は、片持ち梁構造体７１，７２が配置されている有効領域を取り囲むように、配置される。片持ち梁構造体７１〜７３が力を受けない状態で、片持ち梁構造体７１の高さ、片持ち梁構造体７２の高さ及び片持ち梁構造体７３の高さが、互いに異なる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、該基体上に配置され前記基体に対して固定端が固定された複数の片持ち梁構造体とを備え、
前記複数の片持ち梁構造体が力を受けない状態で、前記複数の片持ち梁構造体のうちの少なくとも１つの片持ち梁構造体の自由端の高さと、他の少なくとも１つの片持ち梁構造体の自由端の高さとが、実質的に異なることを特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記複数の片持ち梁構造体がそれぞれ薄膜で構成されたことを特徴とする請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
前記複数の片持ち梁構造体の各々は板ばね部を有し、前記少なくとも１つの片持ち梁構造体の前記板ばね部の長さと、前記他の少なくとも１つの片持ち梁構造体の前記板ばね部の長さとが、実質的に異なることを特徴とする請求項１又は２記載のデバイス。
【請求項４】
前記少なくとも１つの片持ち梁構造体及び前記他の少なくとも１つの片持ち梁構造体が、それぞれマイクロアクチュエータを構成す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デバイス。
【請求項５】
前記少なくとも１つの片持ち梁構造体は、前記基体上の予め定めた有効領域に配置されたマイクロアクチュエータを構成し、
前記他の少なくとも１つの片持ち梁構造体は、前記有効領域を取り囲む前記基体上の領域に配置されたダミー構造体を構成す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デバイス。
【請求項６】
前記少なくとも１つの片持ち梁構造体の前記自由端側に設けられた光学素子部を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のデバイス。
【請求項７】
前記光学素子部が光スイッチ用ミラー又は可変光減衰器用シャッタであることを特徴とする請求項６記載のデバイス。
【請求項８】
前記少なくとも１つの片持ち梁構造体の前記自由端側に設けられた第１の光学素子部と、前記他の少なくとも１つの片持ち梁構造体の前記自由端側に設けられ前記第１の光学素子部とは異なる用途の第２の光学素子部と、を備えたことを特徴とする請求項４記載のデバイス。
【請求項９】
前記第１の光学素子部が光スイッチ用ミラーであり、前記第２の光学素子部が可変光減衰器用シャッタであることを特徴とする請求項８記載のデバイス。
【請求項１０】
基体と、該基体上に搭載された複数のマイクロアクチュエータと、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの少なくとも１つのマイクロアクチュエータの可動部に設けられた第１の光学素子部と、他の少なくとも１つのマイクロアクチュエータの可動部に設けられ前記第１の光学素子部とは異なる用途の第２の光学素子部と、を備えたことを特徴とするデバイス。
【請求項１１】
前記第１の光学素子部が光スイッチ用ミラーであり、前記第２の光学素子部が可変光減衰器用シャッタであることを特徴とする請求項１０記載のデバイス。
【請求項１２】
前記光スイッチ用ミラーが設けられている前記マイクロアクチュエータは、ローレンツ力及び静電力により駆動するように構成され、
前記可変光減衰器用シャッタが設けられている前記マイクロアクチュエータは、ローレンツ力により駆動するように構成されていることを特徴とする請求項９又は１１記載のデバイス。
【請求項１３】
請求項７、９、１１、１２のいずれかに記載のデバイスを備えたことを特徴とする光学システム。
【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等を搭載したデバイス、及び光学システム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光路を切り替える光スイッチ（例えば、特許文献１）や、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２）などの、光学装置を、挙げることができる。
【０００３】
特許文献１に開示された光スイッチでは、可動部が片持ち梁構造体で構成され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、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。この光スイッチでは、多チャンネル光スイッチとして構成され、基板上に複数のマイクロアクチュエータが搭載され、各マイクロアクチュエータの可動部に光スイッチ用ミラーが設けられている。
【０００４】
特許文献２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。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１４２００８号公報
【特許文献２】
米国特許第６１７３１０５号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示された光スイッチでは、基板上に複数のマイクロアクチュエータが搭載されていることから、当該マイクロアクチュエータの可動部をなす片持ち梁構造体が複数基板上に搭載されている。これらの片持ち梁構造体は、同一の構造及び同一の各部の寸法を有し、これらの片持ち梁構造体が力を受けない状態で、これらの片持ち梁構造体の自由端の高さは同一であった。
【０００７】
このように、従来は、基板上に複数の片持ち梁構造体を搭載する場合、これらの片持ち梁構造体の自由端の高さを同一にすべきであるというのが技術常識であった。
【０００８】
しかしながら、本発明者の研究の結果、基板上に複数の片持ち梁構造体を搭載する場合、ある片持ち梁構造体と他のある片持ち梁構造体とで、当該片持ち梁構造体が力を受けない状態で、当該片持ち梁構造体の自由端の高さを異ならせることが好ましい場合があることを見出した。
【０００９】
例えば、多チャンネルの光スイッチでは、複数のマイクロアクチュエータを隣接して配列する必要があるため、当該マイクロアクチュエータの可動部をなす片持ち梁構造体を複数隣接して配置する必要がある。また、基板上に片持ち梁構造体を形成する過程で、基板上に犠牲層を形成して、その上に所望の形状にパターニングされた薄膜構造体を形成し、その後、犠牲層をアッシング等のドライプロセスによって犠牲層を除去する工程を行う。ところが、同じ基板上であっても、犠牲層が薄膜構造体と基板との間に挟まれている領域と、基板上に犠牲層だけが露出している領域とで、大きな温度差が生ずる。具体的には、例えば、基板上に犠牲層だけが露出している領域は、アッシング時に数百度の高温に達するのに対し、犠牲層が薄膜構造体と基板との間に挟まれている領域ではそれほど温度が上昇しない。このため、複数の片持ち梁構造体の周辺領域のアッシング時に生ずる高熱が、隣接して配列された複数の片持ち梁構造体のうち周辺部の片持ち梁構造体に伝導し、高温の熱処理が施された状態になる。これにより、中心部の片持ち梁構造体と周辺部側の片持ち梁構造体とで、薄膜の残留応力に差が生じ、片持ち梁構造体の形状にばらつきが生ずるなどの問題が発生する。そこで、光スイッチのマイクロアクチュエータの可動部を構成する片持ち梁構造体を取り囲むように、当該可動部を構成しない（すなわち、光スイッチ用として用いない）ダミー構造体として片持ち梁構造体を形成することが、好ましい。このようなダミー構造体を形成すると、光スイッチのマイクロアクチュエータの可動部を構成する片持ち梁構造体には、アッシング時の高温が伝導され難くなり、光スイッチのマイクロアクチュエータの可動部を構成する片持ち梁構造体の形状のばらつき等が低減される。しかし、このようなダミー構造体の自由端の高さを、光スイッチのマイクロアクチュエータの可動部を構成する片持ち梁構造体の自由端の高さと実質的に同じにしてしまうと、光路切り替えすべき又は光路切り替えされた光をダミー構造体が一部又は全部遮ってしまうおそれが生ずる。このような前記光の意図しない遮光状態を回避するべく、各片持ち梁構造体が力を受けない状態で、ダミー構造体を構成する片持ち梁構造体の自由端の高さを、マイクロアクチュエータを構成する片持ち梁構造体の自由端の高さと異ならせることが好ましいのである。
【００１０】
また、例えば、基板上に複数の片持ち梁構造体を搭載する場合、ある片持ち梁構造体を光スイッチ用のマイクロアクチュエータの可動部とし、当該片持ち梁構造体の自由端側に光素子部として光スイッチ用ミラーを設け、他の片持ち梁構造体を可変光減衰器用のマイクロアクチュエータの可動部とし、当該片持ち梁構造体の自由端側に他の種類の光素子部として可変光減衰器用シャッタを設ければ、光スイッチと可変光減衰器とのワンチップ化を実現することができ、これにより、小型化、コストダウン、両者間のアライメント作業の省力化、などを図ることができるので、好ましい。このような場合、光スイッチでは駆動力を与えていないときにミラーが光路に進出した状態とするとともに、可変光減衰器では駆動力を与えていない場合に減衰が起きない状態とすることが好ましい。これは、省電力の観点からである。すなわち、光スイッチのＯＮ／ＯＦＦ動作は、静電力によりラッチ可能である。光スイッチでは、ＯＮ／ＯＦＦ切り換え時を除いて電流を流す必要がないので、省電力である。一方、可変光減衰器においても同様な省電力を図りたいが、その用途上アナログ的な駆動が必要であるため、常時電流を流す必要がある。可変光減衰器は、若干の減衰を与えることが多いものであるから、省電力の観点から、無駆動状態で減衰が起きない状態が好ましく、減衰を要する場合だけ、必要な電流を流すのが省電力に適している。
【００１１】
そこで、そのような状態を実現するべく、各片持ち梁構造体が力を受けない状態で、光スイッチ用のマイクロアクチュエータを構成する片持ち梁構造体の自由端の高さを、可変光減衰器用のマイクロアクチュエータを構成する片持ち梁構造体の自由端の高さと異ならせることが好ましいのである。
【００１２】
また、特許文献１に開示された光スイッチでは、基板上に複数のマイクロアクチュエータが搭載されているが、いずれのマイクロアクチュエータにも光スイッチ用ミラーが設けられ、いずれのマイクロアクチュエータも光スイッチ用として用いられていた。このように、基板上に複数のマイクロアクチュエータを搭載する場合、各マイクロアクチュエータの可動部には同じ種類の光学素子部（ここでは、光スイッチ用ミラー）を搭載すべきであるというのが、技術常識であった。したがって、光路切り替えてその光を所望の減衰量で減衰させる場合、例えば、特許文献１に開示された光スイッチと特許文献２に開示された可変光減衰器を両方用意し、両者をアライメントしなければならない。この場合、全体として小型化を図ることが困難であるとともにコストアップを免れず、また、アライメントに手数を要する。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、基体上に複数の片持ち梁構造体を搭載したデバイスにおいて、各片持ち梁構造体の自由端の高さを実質的に同一にすることに伴って生ずる不都合（前述したように、このような不都合は本発明者により初めて認識されたものである。）を解消することができるデバイス、及びこれを用いた光学システムを提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、基体上に複数のマイクロアクチュエータを搭載したデバイスにおいて、複数種の光学的機能を併せて得ることができ、しかも、小型化、コストダウン及びアライメントの省力化を図ることができるデバイス、及びこれを用いた光学システムを提供することを目的とする。
【００１５】
【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の態様によるデバイスは、基体と、該基体上に配置され前記基体に対して固定端が固定された複数の片持ち梁構造体とを備え、前記複数の片持ち梁構造体が力を受けない状態で、前記複数の片持ち梁構造体のうちの少なくとも１つの片持ち梁構造体の自由端の高さと、他の少なくとも１つの片持ち梁構造体の自由端の高さとが、実質的に異なるものである。
【００１６】
本発明の第２の態様によるデバイスは、前記第１の態様において、前記複数の片持ち梁構造体がそれぞれ薄膜で構成されたものである。
【００１７】
本発明の第３の態様によるデバイスは、前記第１又は第２の態様において、前記複数の片持ち梁構造体の各々は板ばね部を有し、前記少なくとも１つの片持ち梁構造体の前記板ばね部の長さと、前記他の少なくとも１つの片持ち梁構造体の前記板ばね部の長さとが、実質的に異なるものである。
【００１８】
本発明の第４の態様によるデバイスは、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記少なくとも１つの片持ち梁構造体及び前記他の少なくとも１つの片持ち梁構造体が、それぞれマイクロアクチュエータを構成するものである。
【００１９】
本発明の第５の態様によるデバイスは、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記少なくとも１つの片持ち梁構造体は、前記基体上の予め定めた有効領域に配置されたマイクロアクチュエータを構成し、前記他の少なくとも１つの片持ち梁構造体は、前記有効領域を取り囲む前記基体上の領域に配置されたダミー構造体を構成するものである。
【００２０】
本発明の第６の態様によるデバイスは、前記第１乃至第５のいずれかの態様において、前記少なくとも１つの片持ち梁構造体の前記自由端側に設けられた光学素子部を備えたものである。
【００２１】
本発明の第７の態様によるデバイスは、前記第６の態様において、前記光学素子部が光スイッチ用ミラー又は可変光減衰器用シャッタであるものである。
【００２２】
本発明の第８の態様によるデバイスは、前記第４の態様において、前記少なくとも１つの片持ち梁構造体の前記自由端側に設けられた第１の光学素子部と、前記他の少なくとも１つの片持ち梁構造体の前記自由端側に設けられ前記第１の光学素子部とは異なる用途の第２の光学素子部と、を備えたものである。
【００２３】
本発明の第９の態様によるデバイスは、前記第８の態様において、前記第１の光学素子部が光スイッチ用ミラーであり、前記第２の光学素子部が可変光減衰器用シャッタであるものである。
【００２４】
本発明の第１０の態様によるデバイスは、基体と、該基体上に搭載された複数のマイクロアクチュエータと、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの少なくとも１つのマイクロアクチュエータの可動部に設けられた第１の光学素子部と、他の少なくとも１つのマイクロアクチュエータの可動部に設けられ前記第１の光学素子部とは異なる用途の第２の光学素子部と、を備えたものである。
【００２５】
本発明の第１１の態様によるデバイスは、前記第１０の態様において、前記第１の光学素子部が光スイッチ用ミラーであり、前記第２の光学素子部が可変光減衰器用シャッタであるものである。
【００２６】
本発明の第１２の態様によるデバイスは、前記第９又は第１１の態様において、前記光スイッチ用ミラーが設けられている前記マイクロアクチュエータは、ローレンツ力及び静電力により駆動するように構成され、前記可変光減衰器用シャッタが設けられている前記マイクロアクチュエータは、ローレンツ力により駆動するように構成されているものである。
【００２７】
本発明の第１３の態様による光学システムは、前記第７、第９、第１１、第１２のいずれかの態様によるデバイスを備えたものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるデバイスについて、図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は、本発明の一実施の形態によるデバイス（本実施の形態では、光学素子アレー）１を用いた光学システムの一例を模式的に示す概略概略構成図である。説明の便宜上、図１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（後述する図についても同様である。）。デバイス１の基板１２１の面がＸＹ平面と平行となっている。なお、説明の便宜上、Ｚ軸方向の＋側を上側、Ｚ軸方向の−側を下側という場合がある。
【００３０】
この光学システムは、図１に示すように、デバイス１と、Ｍ本の光入力用光ファイバ２１〜２３と、Ｍ本の光出力用光ファイバ３１〜３３と、Ｎ本の光出力用光ファイバ４１〜４３と、デバイス１に対して後述するように磁界を発生する磁界発生部としての磁石５と、光路切替状態指令信号及び減衰量指令信号に応答して、当該光路切替状態指令信号が示す光路切換状態及び当該減衰量指令信号が示す光減衰状態を実現するための制御信号をデバイス１に供給する外部制御回路６と、を備えている。図１に示す例では、Ｍ＝３、Ｎ＝３となっているが、Ｍ及びＮはそれぞれ任意の数でよい。
【００３１】
本実施の形態では、磁石５は、図に示すように、Ｘ軸方向の＋側がＳ極に−側がＮ極に着磁された板状の永久磁石であり、デバイス１の下側に配置され、デバイス１に対して磁力線５ａで示す磁界を発生している。すなわち、磁石５は、デバイス１に対して、Ｘ軸方向に沿ってその＋側へ向かう略均一な磁界を発生している。もっとも、磁界発生部として、磁石５に代えて、例えば、他の形状を有する永久磁石や、電磁石などを用いてもよい。
【００３２】
デバイス１は、図１に示すように、基板１２１と、基板１２１上に配置されたＭ×Ｎ個の光学素子部としての光スイッチ用ミラー５１〜５９と、光学素子部としてのＮ個の光学素子部としての可変光減衰器用シャッタ（遮光部材）６１〜６３とを備えている。Ｍ本の光入力用光ファイバ２１〜２３は、基板１２１に対するＹ軸方向の一方の側からＹ軸方向に入射光を導くように、ＸＹ平面と平行な面内に配置されている。Ｍ本の光出力用光ファイバ３１〜３３は、Ｍ本の光入力用光ファイバ２１〜２３とそれぞれ対向するように基板１２１に対する他方の側に配置され、デバイス１のいずれのミラー５１〜５９によっても反射されずにＹ軸方向に進行する光が入射するように、ＸＹ平面と平行な面内に配置されている。Ｎ本の光出力用光ファイバ４１〜４３は、デバイス１のいずれかのミラー５１〜５９により反射されてＸ軸方向に進行する光が入射するように、ＸＹ平面と平行な面内に配置されている。Ｍ×Ｎ個のミラー５１〜５９は、Ｍ本の光入力用光ファイバ２１〜２３の出射光路と光出力用光ファイバ４１〜４３の入射光路との交差点に対してそれぞれ、後述するマイクロアクチュエータにより進出及び退出可能にＺ軸方向に移動し得るように、２次元マトリクス状に基板１２１上に配置されている。なお、本例では、ミラー５１〜５９の向きは、その法線がＸＹ平面と平行な面内においてＸ軸と４５゜をなすように設定されている。もっとも、その角度は適宜変更することも可能であり、ミラー５１〜５９の角度を変更する場合には、その角度に応じて光出力用光ファイバ４１〜４３の向きを設定すればよい。なお、この光学システムの光路切替原理自体は、従来の２次元光スイッチの光路切替原理と同様である。
【００３３】
次に、シャッタ６１〜６３について述べる。Ｍ本の光入力用光ファイバ２１〜２３のいずれかから出力された＋Ｙ方向へ進行する光は、前述のようにミラー５１〜５９のいずれかで反射され、−Ｘ方向へ進路を変える。次に、シャッタ６１〜６３のいずれかにより、伝播及び反射行程を経て変動した光強度を所望の強度に減衰した後、この光を光出力用ファイバ４１〜４３のいずれかへ出力する。前述のミラー５１〜５９と同様に、シャッタ６１〜６３もマイクロアクチュエータにより進出及び退出可能にＺ軸方向に移動し得るように、基板１２１上に配置されている。
【００３４】
図２は、図１中のデバイス１を模式的に示す概略平面図である。図２に示すように、デバイス１は、基体としてのシリコン基板等の基板１２１と、基板１２１上に配置され基板１２１に対して固定端が固定された複数の片持ち梁構造体とを備えている。本実施の形態では、これらの片持ち梁構造体は、それぞれマイクロアクチュエータを構成するＭ×Ｎ個の片持ち梁構造体７１と、それぞれマイクロアクチュエータを構成するＮ個の片持ち梁構造体７２と、片持ち梁構造体７１，７２が配置されている有効領域を取り囲む領域に配置されダミー構造体を構成する片持ち梁構造体７３と、を含んでいる。Ｍ×Ｎ個の片持ち梁構造体７１の自由端側（＋Ｘ側）には、被駆動体として前記ミラー５１〜５９がそれぞれ設けられている。Ｎ個の片持ち梁構造体７２の自由端側（＋Ｘ側）には、被駆動体として前記シャッタ６１〜６３がそれぞれ設けられている。なお、前述したように、本例では、Ｍ＝３、Ｎ＝３となっている。
【００３５】
次に、図２中の片持ち梁構造体７１の構造について、図３乃至図１０を参照して説明する。図３は、図２中の片持ち梁構造体７１を模式的に示す概略平面図である。図３では、片持ち梁構造体７１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１４４は省略して示し、本来実線で書くべき凸条部１４９，１５０のラインを破線で示し、Ａｌ膜１４２，１４３にそれぞれ異なるハッチングを付している。図４は、図３中のＸ１１−Ｘ１２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３中のＸ１９−Ｘ２０線に沿った概略断面図は図４と同様となる。図５は、図３中のＸ１３−Ｘ１４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３中のＸ１７−Ｘ１８線に沿った概略断面図は図５と同様となる。図６は、図３中のＸ１５−Ｘ１６線に沿った概略断面図である。図７は、図３中のＹ１１−Ｙ１２線に沿った概略断面図である。図８は、図３中のＹ１３−Ｙ１４線に沿った概略断面図である。図９は、図３中のＹ１５−Ｙ１６線に沿った概略断面図である。図１０は、図３中のＹ１７−Ｙ１８線に沿った概略断面図である。なお、図４乃至図１０では、梁構成部（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、梁構成部１３２，１３４は、実際には、後述する図１１（ａ）に示すように、片持ち梁構造体７１が力を受けていない状態において、当該梁構成部１３２，１３４を構成する膜の応力によって＋Ｚ方向に湾曲している。
【００３６】
本例では、片持ち梁構造体７１と、シリコン基板やガラス基板等の基板１２１と、脚部１２２，１２３と、固定電極１２８とにより、１つのマイクロアクチュエータが構成され、このマイクロアクチュエータとこれにより駆動されるミラー５１（又は５２〜５９）とにより１つの光スイッチが構成されている。
【００３７】
片持ち梁構造体７１は、Ｚ軸方向から見た平面視で主としてＸ軸方向に並行して延びた２本の帯板状の梁部１２４，１２５と、梁部１２４，１２５の先端（自由端、＋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１３３及び梁部１２５を構成する梁構成部１３５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。
【００３８】
梁部１２４の固定端（−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１３０，１３１（図３では省略）をそれぞれ介して基板１２１から立ち上がる立ち上がり部を持つ２つの個別脚部１２２ａ，１２２ｂからなる脚部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（−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２つの配線パターン（図示せず）をそれぞれ介して基板１２１から立ち上がる立ち上がり部を持つ２つの個別脚部１２３ａ，１２３ｂからなる脚部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１３２，１３４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、片持ち梁構造体７１を構成し、前記マイクロアクチュエータの可動部となっている。本実施の形態では、基板１２１、固定電極１２８及び絶縁膜１２９が、固定部を構成している。
【００３９】
梁部１２４は、前記可動部の固定端と自由端との間に機械的にＸ軸方向に直列に接続された２つの梁構成部１３２，１３３を有している。梁構成部１３２は、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ている。梁構成部１３３は、帯板状に構成され、図３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。固定端側（−Ｘ側）の梁構成部１３２はＺ軸方向に撓み得る板ばね部となっているのに対し、自由端側（＋Ｘ側）の梁構成部１３３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剛性部となっている。
【００４０】
梁構成部１３２は、下側のＳｉＮ膜１４１と中間のＡｌ膜１４２，１４３と上側の保護膜としてのＳｉＮ膜１４４とが積層された３層（ただし、Ａｌ膜１４２，１４３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１４２とＡｌ膜１４３とは、同一階層に形成されているが、図３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１４２を静電力用の可動電極への配線として用い、Ａｌ膜１４３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１４２は幅が狭く形成され、Ａｌ膜１４３は幅が広く形成されている。
【００４１】
梁構成部１３３は、梁構成部１３２からそのまま連続して延びた下側のＳｉＮ膜１４１と中間のＡｌ膜１４２，１４３と上側の保護膜としてのＳｉＮ膜１４４とが積層された３層（ただし、Ａｌ膜１４２，１４３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１４９，１５０を形成することによって、梁構成部１３３に前述した剛性を持たせている。
【００４２】
図４では、梁構成部１３２がＺ軸方向に湾曲していないものとして示しているが、梁構成部１３２は、実際には、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１４１，１４２，１４４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。一方、梁構成部１３３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１４１〜１４４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。このように、梁構成部１３２と梁構成部１３３とは、梁部１２４が力を受けない状態で、異なる湾曲・非湾曲状態を持っている。
【００４３】
本実施の形態では、脚部１２２は、梁構成部１３２を構成するＳｉＮ膜１４１，１４４及びＡｌ膜１４２，１４３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１２２ａ，１２２ｂを有している。脚部１２２が２つの個別脚部１２２ａ，１２２ｂ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１４２とＡｌ膜１４３とを基板１２１上の別々の配線パターン１３０，１３１にそれぞれ電気的に接続させるためである。Ａｌ膜１４２は、個別脚部１２２ａ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。Ａｌ膜１４３は、個別脚部１２２ｂ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１３１に電気的に接続されている。なお、脚部１２２の上部には、脚部１２２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個別脚部１２２ａ，１２２ｂを一括して囲むように口の字状に形成されている。
【００４４】
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を構成する梁構成部１３４，１３５は、梁部１２４を構成する梁構成部１３２，１３３に相当している。脚部１２３を構成する個別脚部１２３ａ，１２３ｂは、脚部１２２を構成する個別脚部１２２ａ，１２２ｂにそれぞれ相当している。また、脚部１２３の上部には、前述した凸条部１５１に相当する凸条部１５２が形成されている。
【００４５】
接続部１２７は、梁構成部１３３，１３５からそのまま連続して延びたＳｉＮ膜１４１，１４４の２層膜で構成されている。接続部１２７には、梁構成部１３３，１３５からのＡｌ膜１４２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。
【００４６】
本実施の形態では、梁構成部１３３，１３５及び接続部１２６，１２７に一括して剛性を付与するべく、図２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１４９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１５０が形成されている。この凸条部１４９，１５０によって、梁構成部１３３，１３５が補強されて剛性を有している。梁構成部１３３，１３５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１４１〜１４４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。
【００４７】
接続部１２６は、梁構成部１３３，１３５を構成するＳｉＮ膜１４１，１４４及びＡｌ膜１４２，１４３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、被駆動体としてのＡｕ、Ｎｉ又はその他の金属からなるミラー５１（５２〜５９）が設けられている。
【００４８】
接続部１２６におけるＡｌ膜１４２の部分が、静電力用の可動電極（第２の電極部）として兼用されている。この可動電極に対向する基板１２１上の領域には、Ａｌ膜からなる静電力用の固定電極１２８が形成されている。図面には示していないが、固定電極１２８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１３０と共に利用することによって、固定電極１２８と可動電極として兼用された接続部１２６におけるＡｌ膜１４２との間に電圧（静電力用電圧）を、印加できるようになっている。
【００４９】
一方、前述した説明からわかるように、Ａｌ膜１４３によって、脚部１２２の個別脚部１２２ｂ下の配線パターン１３１から、梁構成部１３２→梁構成部１３３→接続部１２６→梁構成部１３５→梁構成部１３４を経て、脚部１２３の個別脚部１２３ｂ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が、Ｘ軸方向の磁界内に置かれたときに、Ｚ軸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、前述した図１中の永久磁石５を用いてＸ軸方向の磁界内に置き、前記電流経路へ電流（ローレンツ力用電流）を流すと、接続部１２６におけるＡｌ膜１４３にローレンツ力（駆動力）がＺ方向へ作用する。なお、このローレンツ力の向きが＋Ｚ方向であるか−Ｚ方向であるかは、ローレンツ力用電流の向きによって定まる。
【００５０】
以上の説明からわかるように、本実施の形態では、梁部１２４，１２５及び接続部１２６，１２７が構成する片持ち梁構造体７１が、基板１２１、固定電極１２８及び絶縁膜１２９からなる固定部に対して、上下に（Ｚ軸方向に）移動し得るようになっている。すなわち、本実施の形態では、片持ち梁構造体７１は、板ばねを構成する梁構成部１３２，１３４のバネ力により復帰しようとする上側位置と、接続部１２６が固定電極１２８に当接する下側位置との間を、移動し得るようになっている。前記上側位置では、片持ち梁構造体７１の可動電極（接続部１２６におけるＡｌ膜１４２）と固定部の固定電極１２８との間隔が広がって、両者の間に生じ得る静電力は低下又は消失する。前記下側位置では、可動部の可動電極（接続部１２６におけるＡｌ膜１４２）と固定部の固定電極１２８との間隔が狭まって、両者の間に生じ得る静電力は増大する。
【００５１】
図１１は、片持ち梁構造体７１に設けられたミラー５１（又は５２〜５９）による光の切り替え状態を模式的に示す概略側面図である。図１１（ａ）はミラー５１（又は５２〜５９）が上側に保持されて光路に進出した状態、図１１（ｂ）はミラー５１（又は５２〜５９）が下側に保持されて光路から退出した状態を示している。なお、図１１において、各部の構造は大幅に簡略化して示している。図１１において、Ｋは、ミラー５１（又は５２〜５９）の進出位置に対する光路の断面を示している。
【００５２】
図１１（ａ）及び図３に示すように、片持ち梁構造体７１の梁構成部（板ばね部）１３２，１３４のＸ軸方向の長さをＬ１、片持ち梁構造体７１の剛性部（梁構成部１３３，１３０及び接続部１２６，１２７の全体）のＸ軸方向の長さをＬ２とする。片持ち梁構造体７１の固定端から自由端までの全長が、Ｌ１＋Ｌ２となっている。また、図１１（ａ）に示すように、駆動力（前記静電力及びローレンツ力）を受けておらず片持ち梁構造体７１が上側に保持されている状態において、前記剛性部が基板１２１に対してなす角度をθ、基板１２１からの片持ち梁構造体７１の固定端の高さをＨ１、片持ち梁構造体７１の固定端からの自由端の高さをＨ２とする。高さＨ２は、下記の数１で表される。また、梁構成部（板ばね部）１３２，１３４の曲率半径をＲすると、曲率半径Ｒと角度θ及び長さＬ１との間に数２の関係が成り立つ。
【００５３】
【数１】
Ｈ２＝Ｌ１・（１−ｃｏｓθ）／θ＋Ｌ２・ｓｉｎθ
【００５４】
【数２】
Ｒ＝Ｌ１／θ
【００５５】
図１１（ａ）に示すように、前記静電力及び前記ローレンツ力が印加されていない状態では、梁構成部１３２，１３４がそれらを構成する膜の応力によって＋Ｚ方向に湾曲した状態に復帰し、これにより、ミラー５１（又は５２〜５９）が光路Ｋに進出して、当該光路に入射した光を反射させる。この状態から、光路に入射した光をミラー５１（又は５２〜５９）で反射させずにそのまま通過させる状態に切り替える場合には、例えば、まず、前記ローレンツ力を印加して板ばね部のバネ力に抗して片持ち梁構造体７１を下方へ移動させ、片持ち梁構造体７１が基板１２１に保持された後、前記静電力を印加してその保持を維持し、前記ローレンツ力の印加を停止させればよい。
【００５６】
なお、本実施の形態では、梁構成部１３３，１３５が、図３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、図２に示すように、複数の片持ち梁構造体７１及び片持ち梁構造体７２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。
【００５７】
次に、図２中の片持ち梁構造体７２の構造について、図１２乃至図１９を参照して説明する。図１２は、図２中の片持ち梁構造体７２を模式的に示す概略平面図である。図１２では、片持ち梁構造体７２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１４４は省略して示し、本来実線で書くべき凸条部１４９，１５０のラインを破線で示し、Ａｌ膜１４３にはハッチングを付している。図１３は、図１２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１２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１２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１２中のＸ２７−Ｘ２８線に沿った概略断面図は図１４と同様となる。図１５は、図１２中のＸ２５−Ｘ２６線に沿った概略断面図である。図１６は、図１２中のＹ２１−Ｙ２２線に沿った概略断面図である。図１７は、図１２中のＹ２３−Ｙ２４線に沿った概略断面図である。図１８は、図１２中のＹ２５−Ｙ２６線に沿った概略断面図である。図１９は、図１２中のＹ２７−Ｙ２８線に沿った概略断面図である。なお、図１３乃至図１９では、梁構成部（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、梁構成部１３２，１３４は、実際には、後述する図２０（ａ）に示すように、片持ち梁構造体７２が力を受けていない状態において、当該梁構成部１３２，１３４を構成する膜の応力によって＋Ｚ方向に湾曲している。図１２乃至図１９において、図３乃至図１０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。
【００５８】
片持ち梁構造体７２が片持ち梁構造体７１と異なる所は、以下に説明する点のみである。
【００５９】
片持ち梁構造体７１がローレンツ力及び静電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、片持ち梁構造体７２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。すなわち、片持ち梁構造体７２では、Ａｌ膜１４３は、片持ち梁構造体７１においてＡｌ膜１４２が形成されていた領域にも及ぶように、形成されている。また、片持ち梁構造体７２では、片持ち梁構造体７１において形成されていた一方の個別脚部１２２ｂ，１２３ｂが除去されている。さらに、片持ち梁構造体７２に対しては、片持ち梁構造体７１に対して基板１２１上に設けられていた固定電極１２８が、設けられていない。
【００６０】
また、片持ち梁構造体７２では、接続部１２６には、被駆動体として、光スイッチ用ミラー５１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可変光減衰器用シャッタ（遮光部材）６１（又は６２，６３）が設けられている。シャッタとして、ミラーを用いることができることは、言うまでもない。
【００６１】
本例では、片持ち梁構造体７２と、基板１２１と、脚部１２２ａ，１２３ａとにより、１つのマイクロアクチュエータが構成され、このマイクロアクチュエータとこれにより駆動されるシャッタ６１（又は６２，６３）とにより１つの可変光減衰器が構成されている。本例では、シャッタ６１（６２，６３）は、前述したミラー５１（５２〜５９）と同一材料かつ同一寸法で構成されている。
【００６２】
図２０は、片持ち梁構造体７２に設けられたシャッタ６１（又は６２，６３）による光の減衰状態を模式的に示す概略側面図である。図２０において、各部の構造は大幅に簡略化して示している。図２０において、Ｋ’はシャッタ６１（又は６２，６３）の進出位置に対する光路の断面を示している。図２０中の光路Ｋ’の基板１２１からの高さは、図１１中の光路Ｋの基板１２１からの高さと同一である。
【００６３】
図２０（ａ）は、片持ち梁構造体７２に駆動信号（ローレンツ力用電流）が供給されていない状態を示している。この場合、片持ち梁構造体７２には前記ローレンツ力が作用せず、梁構成部１３２，１３４がそれらを構成する膜の応力によって＋Ｚ方向に湾曲した状態となっている。片持ち梁構造体７２では、図２０（ａ）及び図１２に示すように、梁構成部（板ばね部）１３２，１３４のＸ軸方向の長さＬ１が片持ち梁構造体７１より短くされ、これにより、片持ち梁構造体７２では、その固定端からのその自由端の高さＨ２が片持ち梁構造体７１より低くなっている。なお、片持ち梁構造体７１も片持ち梁構造体７２も、基板１２１から固定端までの高さＨ１は同一であり、全長Ｌ１＋Ｌ２も同一である。図２０（ａ）に示す状態では、シャッタ６１（又は６２，６３）は光路Ｋ’を全く遮らず、減衰量はほぼ０％となっている。
【００６４】
図２０（ｂ）は、片持ち梁構造体７２に中程度のローレンツ力を上向きに発生させる駆動信号（ローレンツ力用電流）が供給されている状態を示している。この場合、中程度の上向きのローレンツ力と梁構成部（板ばね部）１３２，１３４のバネ力とが釣り合った位置で停止し、光路Ｋ’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。
【００６５】
図２０（ｃ）は、片持ち梁構造体７２に大きな上向きのローレンツ力を発生させる駆動信号（ローレンツ力用電流）が供給されている状態を示している。この場合、大きな上向きのローレンツ力と梁構成部（板ばね部）１３２，１３４のバネ力とが釣り合った位置で停止し、光路Ｋ’を完全に遮っている。このため、減衰量は１００％である。
【００６６】
次に、図２中のダミー構造体である片持ち梁構造体７３の構造について、図２１を参照して説明する。図２１は、図２中の片持ち梁構造体７３を模式的に示す概略平面図である。図２１では、片持ち梁構造体７３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１４４は省略して示し、本来実線で書くべき凸条部１４９，１５０のラインを破線で示し、Ａｌ膜１４３にはハッチングを付している。図２１において、図１２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。
【００６７】
片持ち梁構造体７３が片持ち梁構造体７２と異なる所は、接続部１２６にシャッタ６１（又は６２，６３）もミラー５１（５２〜５９）も設けられていない点と、片持ち梁構造体７３では、図２２及び図２１に示すように、梁構成部（板ばね部）１３２，１３４のＸ軸方向の長さＬ１が片持ち梁構造体７２より更に短くされ、これにより、片持ち梁構造体７３では、駆動力が供給されない状態で、その固定端からのその自由端の高さＨ２が片持ち梁構造体７２より更に低くなっている点のみである。
【００６８】
図２２は、片持ち梁構造体７３に力が作用していない状態を模式的に示す概略側面図である。図２２において、各部の構造は大幅に簡略化して示している。なお、片持ち梁構造体７３も片持ち梁構造体７２も、基板１２１から固定端までの高さＨ１は同一であり、全長Ｌ１＋Ｌ２も同一である。片持ち梁構造体７３には駆動信号が供給されることがなく、図２２に示すように、駆動力が作用せず、梁構成部１３２，１３４がそれらを構成する膜の応力によって＋Ｚ方向に湾曲した状態となっている。
【００６９】
本実施の形態によるデバイス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。
【００７０】
その一例について、簡単に説明すると、まず、シリコン基板１２１の上面に熱酸化によってシリコン酸化膜１２９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１２８、配線パターン１３０，１３１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１２２ａ，１２２ｂ，１２３ａ，１２３ｂ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片持ち梁構造体７１〜７３の凸条部１４９〜１５２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１２２ａ，１２２ｂ，１２３ａ，１２３ｂ並びに片持ち梁構造体７１〜７３の梁部１２４，１２５及び接続部１２６，１２７となるべきＳｉＮ膜１４１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１２２ａ，１２２ｂ，１２３ａ，１２３ｂ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１２２ａ，１２２ｂ，１２３ａ，１２３ｂ並びに片持ち梁構造体７１〜７３の梁部１２４，１２５及び接続部１２６，１２７となるべきＡｌ膜１４２，１４３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、現像してミラー５１〜５９及びシャッタ６１〜６３が成長される領域を第３のレジストに形成した後、電解メッキによりミラー５１〜５９及びシャッタ６１〜６３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デバイス１が完成する。このように、犠牲層を利用しつつ、片持ち梁構造体７１〜７３を同一プロセスで形成していくことで、本実施の形態によるデバイス１を製造することができる。
【００７１】
なお、前述したように膜１４１〜１４４の成膜は、前記第１乃至第３のレジストを除去した際に、梁構成部（板ばね部）１３２，１３４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。
【００７２】
本実施の形態によれば、光スイッチ用マイクロアクチュエータを構成する片持ち梁構造体７１と可変光減衰器用マイクロアクチュエータを構成する片持ち梁構造体７２とで、前述した図１１（ａ）及び図２０（ａ）に示すように、力を受けない状態で、片持ち梁構造体７１の高さＨ２＋Ｈ１（特にＨ２）を片持ち梁構造体７２の高さＨ２＋Ｈ１（特にＨ２）より高く設定している。したがって、片持ち梁構造体７１，７２が同一基板１２１上に同一プロセスで形成されるにも拘わらず、光スイッチに望まれる事項（図１１（ａ）に示すように、駆動力を与えていないときにミラー５１〜５９が光路Ｋに進出した状態とすること。）及び可変光減衰器に望まれる事項（図２０（ａ）に示すように、駆動力を与えていないときに減衰が起きない状態とすること。）の両方を、同時に達成することができる。
【００７３】
そして、本実施の形態では、片持ち梁構造体７１，７２の全長Ｌ１＋Ｌ２を同一にしながら、梁構成部（板ばね部）１３２，１３４の長さＬ１を代えることで、各片持ち梁構造体７１，７２の高さＨ２を前述した高さに設定している。本発明では、長さＬ１をそれぞれ制御する代わりに、片持ち梁構造体７１と片持ち梁構造体７２とで、梁構成部（板ばね部）１３２，１３４の曲率を制御することで高さＨ２の高さをそれぞれ設定したり、剛性部（梁構成部１３３，１３０及び接続部１２６，１２７の全体）のＸ軸方向の長さＬ２を制御することで高さＨ２をそれぞれ設定したりしてもよい。特に、本実施の形態では、長さＬ１を変えることで高さＨ２を設定しているので、その設定が容易であるとともに、長さＬ２を変える場合に比べて十分に高さＨ２を制御することができ、片持ち梁構造体７１，７２の外形を変える必要がなく、優れている。
【００７４】
また、本実施の形態によれば、片持ち梁構造体７１，７２が配置されている有効領域を取り囲む領域には、ダミー構造体を構成する片持ち梁構造体７３が配置されている。したがって、製造工程における犠牲層除去ためのアッシング時に、有効領域における周辺側の温度上昇が抑えられ、片持ち梁構造体７１，７２には、薄膜の残留応力に差が生じてしまうような事態が防止され、片持ち梁構造体７１，７２に意図しない形状のばらつきが生ずるようなことがない。
【００７５】
そして、本実施の形態では、前述した図１１（ａ）、図２０（ａ）及び図２２に示すように、ダミー構造体である片持ち梁構造体７３の高さＨ２＋Ｈ１（特にＨ２）を、片持ち梁構造体７１，７２の高さＨ２＋Ｈ１（特にＨ２）より低くしている。したがって、片持ち梁構造体７３が信号光（光路切り替えすべき又は光路切り替えされた光等）を一部又は全部遮ってしまうおそれがない。
【００７６】
さらに、本実施の形態では、片持ち梁構造体７３の高さＨ２＋Ｈ１を片持ち梁構造体７１，７２の高さＨ２＋Ｈ１に比べて低く設定するために、片持ち梁構造体７３の長さＬ１を片持ち梁構造体７１，７２の長さＬ１に比べて短く設定している。したがって、本実施の形態によれば、その設定が容易となるとともに、片持ち梁構造体７１〜７３の外形を変える必要もなくなる。もっとも、本発明では、片持ち梁構造体７３の梁構成部（板ばね部）１３２，１３４の曲率を制御したり長さＬ２を制御したりすることで、その高さＨ２を低く設定してもよい。
【００７７】
ここで、片持ち梁構造体７１〜７３の長さＬ１の設定例について、説明する。今、片持ち梁構造体７１〜７３の全長Ｌ（＝Ｌ１＋Ｌ２）が５００μｍ、片持ち梁構造体７１〜７３の梁構成部（板ばね部）１３２，１３４の曲率半径Ｒが３５０μｍである場合を考える。この場合、前述した数１及び数２から、光スイッチ用の片持ち梁構造体７１については、Ｌ１＝１００μｍに設定すれば、高さＨ２を１２７μｍとすることができる。同様に、可変光減衰器用の片持ち梁構造体７２については、Ｌ１＝３０μｍに設定すれば、高さＨ２を４２μｍとすることができる。また、ダミー構造体の片持ち梁構造体７３については、高さＨ２が低いほど好ましいため、Ｌ１＝１０μｍに設定すれば、高さＨ２を１４μｍとすることができる。
【００７８】
また、本実施の形態によれば、同一基板１２１上に片持ち梁構造体７１，７２が搭載され、片持ち梁構造体７１，７２には光スイッチ用ミラー５１〜５９と可変光減衰器用シャッタ６１〜６３がそれぞれ設けられ、それぞれ光スイッチ及び光減衰器を構成している。このように、本実施の形態によれば、光スイッチと光減衰器とが同一チップ内に設けられている。したがって、光路切り替えてその光を所望の減衰量で減衰させるという複数種の光学的な機能を併せて得ることができ、しかも、小型化、コストダウン及びアライメントの省力化を図ることができる。
【００７９】
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
【００８０】
例えば、本発明では、前記実施の形態において、ダミー構造体を構成する片持ち梁構造体７３を除去してもよい。また、本発明では、前記実施の形態において、片持ち梁構造体７１，７２の一方を除去してもよい。この場合、片持ち梁構造体７３は、片持ち梁構造体７１又は７２の周囲に配置すればよい。さらに、本発明では、片持ち梁構造体に搭載する光学素子部は、光スイッチ用ミラーや可変光減衰器用シャッタに限定されるものではない。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基体上に複数の片持ち梁構造体を搭載したデバイスにおいて、各片持ち梁構造体の自由端の高さを実質的に同一にすることに伴って生ずる不都合を解消することができるデバイス、及びこれを用いた光学システムを提供することができる。
【００８２】
また、本発明によれば、基体上に複数のマイクロアクチュエータを搭載したデバイスにおいて、複数種の光学的機能を併せて得ることができ、しかも、小型化、コストダウン及びアライメントの省力化を図ることができるデバイス、及びこれを用いた光学システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるデバイスを用いた光学システムの一例を模式的に示す概略概略構成図である。
【図２】図１中のデバイスを模式的に示す概略平面図である。
【図３】図２中の光スイッチ用の片持ち梁構造体を模式的に示す概略平面図である。
【図４】図３中のＸ１１−Ｘ１２線に沿った概略断面図である。
【図５】図３中のＸ１３−Ｘ１４線に沿った概略断面図である。
【図６】図３中のＸ１５−Ｘ１６線に沿った概略断面図である。
【図７】図３中のＹ１１−Ｙ１２線に沿った概略断面図である。
【図８】図３中のＹ１３−Ｙ１４線に沿った概略断面図である。
【図９】図３中のＹ１５−Ｙ１６線に沿った概略断面図である。
【図１０】図３中のＹ１７−Ｙ１８線に沿った概略断面図である。
【図１１】図２中の光スイッチ用ミラーによる光の切り替え状態を模式的に示す概略側面図である。
【図１２】図２中の可変光減衰器用の片持ち梁構造体を模式的に示す概略平面図である。
【図１３】図１２中のＸ２１−Ｘ２２線に沿った概略断面図である。
【図１４】図１２中のＸ２３−Ｘ２４線に沿った概略断面図である。
【図１５】図１２中のＸ２５−Ｘ２６線に沿った概略断面図である。
【図１６】図１２中のＹ２１−Ｙ２２線に沿った概略断面図である。
【図１７】図１２中のＹ２３−Ｙ２４線に沿った概略断面図である。
【図１８】図１２中のＹ２５−Ｙ２６線に沿った概略断面図である。
【図１９】図１２中のＹ２７−Ｙ２８線に沿った概略断面図である。
【図２０】図２中の可変光減衰器用シャッタによる光の減衰状態を模式的に示す概略側面図である。
【図２１】図２中のダミー構造体を構成する片持ち梁構造体を模式的に示す概略平面図である。
【図２２】図２中のダミー構造体を構成する片持ち梁構造体に力が作用していない状態を模式的に示す概略側面図である。
【符号の説明】
１  デバイス
５１〜５９  光スイッチ用ミラー
６１〜６３  可変光減衰器用シャッタ
７１  光スイッチ用の片持ち梁構造体
７２  可変光減衰器用の片持ち梁構造体
７３  ダミー構造体を構成する片持ち梁構造体
１２１  基板
１３２，１３４  梁構成部（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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