光偏向素子および光偏向素子アレイ
【課題】低い電圧駆動においても容易に反射板の大きい偏向角を達成し得る安定した動作の光偏向素子を提供する。
【解決手段】光偏向素子３００は、支持基板３０１と、反射板３０２と、駆動制御部３０３ａ，３０３ｂと、連結部３０８ａ，３０８ｂと、永久磁石３２０ａ，３２０ｂとから構成されている。駆動制御部３０３ａと駆動制御部３０３ｂは、反射板３０２を間に挟んで配置されている。駆動制御部３０３ａ，３０３ｂは支持基板３０１に接続され、さらにそれぞれ連結部３０８ａ，３０８ｂによって反射板３０２に接続されている。反射板３０２の表面には、光ビームを反射するための反射面３０９が形成されている。永久磁石３２０ａ，３２０ｂは、駆動制御部３０３ａ，３０３ｂを含む空間に磁場を形成するためのものである。
【解決手段】光偏向素子３００は、支持基板３０１と、反射板３０２と、駆動制御部３０３ａ，３０３ｂと、連結部３０８ａ，３０８ｂと、永久磁石３２０ａ，３２０ｂとから構成されている。駆動制御部３０３ａと駆動制御部３０３ｂは、反射板３０２を間に挟んで配置されている。駆動制御部３０３ａ，３０３ｂは支持基板３０１に接続され、さらにそれぞれ連結部３０８ａ，３０８ｂによって反射板３０２に接続されている。反射板３０２の表面には、光ビームを反射するための反射面３０９が形成されている。永久磁石３２０ａ，３２０ｂは、駆動制御部３０３ａ，３０３ｂを含む空間に磁場を形成するためのものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームの方向を制御する光偏向素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信回線の通信容量を飛躍的に向上させる手段として、１本の光ファイバーに波長の異なる複数の光信号を多重化して伝送するいわゆるＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）方式がある。これらの多重化された光信号を効率良く切り替えるデバイスとして、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を応用した光偏向素子がある。このような光偏向素子の一例が特開２００８−９６６２０号公報に開示されている。
【０００３】
この光偏向素子は、図１０に示すように、第１および第２の支点１０１、１０２と、これらの支点の間に配置された第１〜第３の平板１０３〜１０５と、前記支点および平板の間に配置され、隣接する支点あるいは平板同士を接続するばね１０６〜１０９と、平板１０３〜１０５に対向する位置に形成された電極１１０〜１１３とから構成される。平板１０４は、その表面に反射面が形成されており、反射板として機能する。
【０００４】
ここで、平板１０３〜１０５と電極１１０〜１１３の間のいずれかに静電引力を発生させることにより、平板１０４（反射板）を所望の方向に向けることが可能である。従って平板１０４（反射板）に入射する光信号を所望の出力ポート（光ファイバー）に向けて反射させることにより、光信号を効率良く切り替えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９６６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＷＤＭ方式で伝送される光信号に含まれる各々の波長成分について個別に経路切り替えを行うには、波長多重された光を各々の波長の光に分離した後に、所望の光だけを切り替える必要がある。この切り替えは分光器と光偏向素子から構成されるＷＳＳ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｗｉｔｃｈ）により行われる。
【０００７】
ここで、ＷＳＳを構成する入出力ポート数が増大した場合には、反射板をより大きい角度に偏向させる必要がある。つまり、ＷＳＳに実装可能なポート数は光スイッチを構成する反射板の最大偏向角によって制約を受けるため、より多くのポートを実装するには光スイッチの反射板をより大きい角度に偏向させる必要がある。
【０００８】
しかしながら図１０に示される従来の光偏向素子は、平板１０３〜１０５に対向する位置に電極１１０〜１１３が配置されているため、反射板の偏向角が増大すると、平板１０３〜１０５が電極１１０〜１１３に当たってしまい、それ以上偏向させることができない。但し、平板を電極から離れた位置に設置すれば可能となるが、平板と電極の距離を遠ざけると駆動力である静電引力が急激に減少してしまう。また、素子内部や駆動回路の静電耐圧の制約等があるため、高い駆動電圧により静電引力の低下を防ぐことも難しい。一方、柔らかいばねを用いると、平板と電極とを離した位置でも低駆動電圧での駆動が可能となるが、ノイズ等の外乱にも敏感に反応してしまい、安定した動作が困難になってしまう恐れがある。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、低い電圧駆動においても容易に反射板の大きい偏向角を達成し得る安定した動作の光偏向素子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】
【００１０】
本発明は、ひとつには、光偏向素子に向けられている。本発明の光偏向素子は、光ビームを反射する反射面を有する反射板と、該反射板を間に挟むように配置された前記反射板の偏向の制御を行うための第１及び第２の駆動制御部と、該第１及び第２の駆動制御部と前記反射板とをそれぞれ接続している第１及び第２の連結部と、前記第１及び第２の駆動制御部を支持している支持基板と、前記第１及び第２の駆動制御部を含む空間に磁場を形成する磁場発生手段とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、ひとつには、光偏向素子アレイに向けられている。本発明の光偏向素子アレイは、光ビームを反射する反射面を有する反射板と、該反射板を間に挟むように配置された前記反射板の偏向の制御を行うための第１及び第２の駆動制御部と、該第１及び第２の駆動制御部と前記反射板とをそれぞれ接続している第１及び第２の連結部と、前記第１及び第２の駆動制御部を支持している支持基板と、前記第１及び第２の駆動制御部を含む空間に磁場を形成する磁場発生手段とを備えた光偏向素子を、前記反射板が一列に並ぶように複数個配列して構成したことを特微とする。
【００１２】
本発明は、ひとつには、光偏向素子の駆動方法に向けられている。本発明の光偏向素子の駆動方法は、前記第１及び第２の駆動制御部に独立に電流を流して前記反射板を偏向させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、低い電圧駆動においても容易に反射板の大きい偏向角を達成し得る安定した動作の光偏向素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光偏向素子を示す斜視図である。
【図２】図１に示された光偏向素子の要部を拡大して示す斜視図である。
【図３】図１と図２に示された駆動制御部を拡大して示している。
【図４】図３に示された駆動制御部内の一方の駆動制御ユニットを示している。
【図５】図４においてばねが変形した様子を斜めから見た図である。
【図６】図１〜図３に示された連結部とは異なる形状の連結部を有する駆動制御部の変形例を示している。
【図７】第１の偏向軸に対して紙面表側から見て時計回りに偏向された反射板と、そのときにばねを流れる電流とを示している。
【図８】第２の偏向軸に対して紙面表側から見て反時計回りに偏向された反射板と、そのときにばねを流れる電流とを示している。
【図９】図１に示す光偏向素子を複数個並べて構成した光偏向素子アレイを破断して示す斜視図である。
【図１０】従来例に係る静電駆動型の光偏向素子の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
＜発明の実施の形態１＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光偏向素子を示す斜視図である。図２は、図１に示された光偏向素子の要部を拡大して示す斜視図である。
【００１７】
本発明の実施の形態に係る光偏向素子３００は、支持基板３０１と、反射板３０２と、駆動制御部３０３ａ，３０３ｂと、連結部３０８ａ，３０８ｂと、磁場発生手段としての永久磁石３２０ａ，３２０ｂとから構成されている。
【００１８】
駆動制御部３０３ａと駆動制御部３０３ｂは、反射板３０２の偏向の制御を行うためのものであり、反射板３０２を間に挟んで対向する位置に配置されている。
【００１９】
駆動制御部３０３ａ，３０３ｂは支持基板３０１に接続され、駆動制御部３０３ａはさらに連結部３０８ａによって反射板３０２に接続され、駆動制御部３０３ｂはさらに連結部３０８ｂによって反射板３０２に接続されている。
【００２０】
反射板３０２と連結部３０８ａ，３０８ｂは単結晶シリコンで構成され、支持基板３０１は単結晶シリコンあるいはＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板から構成される。また反射板３０２の表面には、光ビームを反射するための反射面３０９が形成されている。反射面３０９は、アルミニウムや金等の反射率の高い薄膜で構成される。
【００２１】
永久磁石３２０ａ，３２０ｂは、駆動制御部３０３ａ，３０３ｂを含む空間に磁場を形成するためのものであり、支持基板３０１を間に挟んで対向する位置に、反射板３０２と駆動制御部３０３ａ，３０３ｂの並びに整列するように配置されている。
【００２２】
駆動制御部３０３ａ，３０３ｂは、それぞれ２個の駆動制御ユニットから構成されている。駆動制御部３０３ａと３０３ｂの構成は同じなので、ここでは駆動制御部３０３ａについて説明する。
【００２３】
駆動制御部３０３ａは、図３に示すように、互いに並列に配置された２個の駆動制御ユニット３２４ａ，３２４ｂから構成されている。
【００２４】
駆動制御ユニット３２４ａは、導電性の弾性体としてのばね３０５ａと、支持部３２５ａと、配線３１０ａ，３１１ａから構成されている。
【００２５】
ばね３０５ａはアルミニウムや銅等の導電体で構成され、望ましくはその表面に酸化シリコン等の絶縁膜が形成されている。ばね３０５ａの両端はそれぞれ支持基板３０１と支持部３２５ａに接続されている。支持部３２５ａは単結晶シリコンで構成され、その一端が支持基板３０１に接続されている。言い換えれば、ばね３０５ａは、支持基板３０１から延出し、支持部３２５ａは、支持基板３０１から延出し、ばね３０５ａの端部を支持している。ばね３０５ａの中央部付近には連結部３０８ａの端部が接続されている。
【００２６】
配線３１０ａ，３１１ａはアルミニウムや銅等の導電体で構成され、支持基板３０１および支持部３２５ａの表面に、酸化シリコン等の絶縁膜を挟んで形成されている。また望ましくはこれらの配線の表面には酸化シリコン等の絶縁膜から構成される保護膜が形成されている。配線３１０ａ，３１１ａの一端は、ばね３０５ａに電気的に接続され、他端は電流源（図示せず）に接続されている。
【００２７】
以上は駆動制御ユニット３２４ａの構成だが、駆動制御ユニット３２４ｂもこれと同じ構成であり、導電性のばね３０５ｂと、支持部３２５ｂと、配線３１０ｂ、３１１ｂから構成されている。
【００２８】
本発明の実施の形態の作用を説明する前に、駆動制御ユニットの作用について、駆動制御ユニット３２４ａを例に挙げて説明する。まず図４のように、駆動制御ユニットの周囲に磁場３３０を形成する。磁場３３０は一様であり、その方向は、非偏向時の反射板３０２の反射面３０９に平行かつばね３０５ａの延出方向に対して非平行である。この状態で配線３１０ａ，３１１ａに電流を流すと、ばね３０５ａを流れる電流３１２ａと磁場３３０の相互作用によって、ばね自身に駆動力（ローレンツカ）が発生し、この駆動力によってばね３０５ａが紙面の上下方向に、ばね３０５ａの復元力が駆動力に釣り合う位置まで変形する。図５は、図４においてばね３０５ａが変形した様子を斜めから見た図である。
【００２９】
この駆動力は磁場３３０に垂直な電流成分にのみ発生し、その方向は電流と磁場の両方に垂直で、電流のべクトルから磁場のべクトルに向けて右ねじを回した時にねじの進む向きに作用する。従って図４の場合、駆動力は紙面の裏側から表側に向かう向きに発生する。駆動力の大きさは電流３１２ａの大きさに比例し、電流を逆方向に流すと駆動力の向きも反転する。従って、ばね３０５ａに流す電流の大きさや向きを制御することにより、ばね３０５ａを紙面に垂直な方向に沿って所望の向きに所望の大きさだけ変形させることができる。ばね３０５ａの中央部付近には連結部３０８ａの一端が接続されており、ばねを変形させることによって連結部３０８ａおよびそれに接続されている反射板３０２も同様に変位する。なお、ばねに電流を流す際、同じ大きさの電流３１２ｂや３１２ｃが配線３１０ａにも流れ、この部分にも駆動力が発生するが、配線３１０ａは変形しにくい構成要素である支持部３２５ａに形成されているため、駆動には影響しない。
【００３０】
以上は駆動制御ユニット３２４ａの例であるが、他の駆動制御ユニットの作用もこれと同じである。
【００３１】
以上の駆動制御部の作用を元に、本発明の実施の形態に係る光偏向素子の作用を図７と図８を使用して説明する。以下説明のため、連結部３０８ａに接続されている２つの駆動制御ユニットを構成するばねを、ばね３０５ａ，３０５ｂと呼称し、連結部３０８ｂに接続されている２つの駆動制御ユニットを構成するばねを、ばね３０５ｃ、３０５ｄと呼称することにする。本発明の実施の形態に係る光偏向素子を駆動する際には、まず全ての駆動制御ユニットの周囲を含む空間に磁場３３０を形成する。
【００３２】
反射板３０２を、２つの連結部３０８ａ，３０８ｂを結ぶ直線に垂直な第１の偏向軸３０６の周りに偏向させたい場合には、ばね３０５ａとばね３０５ｂに同じ方向に電流を流し、他の２つのばねには、これと反対の方向に電流を流せばよい。言い換えれば、同一駆動制御部３０３ａ，３０３ｂ内の駆動制御ユニット３２４ａ，３２４ｂ間では互いに同一方向となり駆動制御部３０３ａ，３０３ｂ間では互いに反対の方向の配列となるように電流を流せばよい。例えば反射板３０２を第１の偏向軸３０６に対して紙面表側から見て時計回りに偏向させたい場合、図７に示すようにばね３０５ａ〜３０５ｄに電流を矢印３３１ａ〜３３１ｄの方向に流せばよい。この場合、前述の駆動制御部の作用に従い、各々のばねに駆動力３３２ａ〜３３２ｄが矢印の向きに発生する。これらの駆動力によって、反射板３０２に接続されている２つの連結部３０８ａ，３０８ｂは互いに反射板３０２の主面に対して逆方向に変位する。この動作に伴い、これらの連結部に接続されている反射板３０２が、第１の偏向軸３０６の周りに時計回りに偏向する。反射板を第１の偏向軸３０６の周りに反時計回りに偏向させたい場合は、これと逆の方向に電流を流せばよい。
【００３３】
反射板３０２を、第１の偏向軸３０６に垂直な第２の偏向軸３０７の周りに偏向させたい場合には、図８に示すように、ばね３０５ａとばね３０５ｃに同じ方向に電流を流し、他の２つのばねには、これと反対の方向に電流を流せばよい。言い換えれば、同一駆動制御部３０３ａ，３０３ｂ内の駆動制御ユニット３２４ａ，３２４ｂ間では互いに反対方向となり駆動制御部３０３ａ，３０３ｂ間では互いに同一の方向の配列となるように電流を流せばよい。図８は反射板３０２を第２の偏向軸に対して紙面表側から見て反時計回りに偏向させたい場合の例であり、ばね３０５ａ〜３０５ｄに電流を矢印３３３ａ〜３３３ｄの方向に流すことにより、各々のばねに駆動力３３４ａ〜３３４ｄが矢印の向きに発生する。これらの駆動力によって、反射板３０２に接続されている２つの連結部３０８ａ，３０８ｂは、いずれも第２の偏向軸３０７に対して同じ方向（図８の例でば紙面表側から見て反時計回り）に回転する。この動作に伴い、これらの連結部に接続されている反射板３０２が、第２の偏向軸３０７に対して反時計回りに偏向する。反射板を第２の偏向軸３０７の周りに時計回りに偏向させたい場合は、これと逆の方向に電流を流せばよい。
【００３４】
反射板３０２を第１の偏向軸３０６と第２の偏向軸３０７のまわりに同時に偏向させたい場合は、第１の偏向軸３０６のまわりに偏向させるための電流と第２の偏向軸３０７のまわりに偏向させるための電流を足し合わせた電流を各々のばねに流せば良い。例えば図７に示す偏向動作に必要な電流の大きさをＩ１、図８に示す偏向動作に必要な電流の大きさをＩ２とすると、これらの偏向動作を同時に行うには、矢印３３１ａの方向を電流の＋方向とした場合、ばね３０５ａにＩ１＋Ｉ２、ばね３０５ｂにＩ１一Ｉ２、ばね３０５ｃに一Ｉ１＋Ｉ２、ばね３０５ｄに一Ｉ１一Ｉ２の電流を流せば良い。
【００３５】
各々のばねに発生する駆動力は、それらのばねに流れる電流の大きさと比例関係にあるため、反射板３０２の偏向角を変えたい場合は、ばねに流れる電流の大きさを変えればよい。また以上の説明から自明なように、反射板３０２を第１の偏向軸３０６のまわりに偏向させる際には、第２の偏向軸３０７まわりの偏向動作は発生しない。逆に第２の偏向軸３０７のまわりに偏向させる際には、第１の偏向軸３０６まわりの偏向動作は発生しない。本発明の実施の形態においては、可動部の動作を妨害する構成要素が存在しないため、素子の安定性を損なうことなく、低い駆動電圧によって容易に反射板の大きい偏向角を達成することができる。
【００３６】
また反射板を偏向軸周りに作用する偶力によって駆動するため、反射板の沈み込み等の余分な動作が発生せず、駆動力の全てを反射板の偏向動作に使用することができる。また、駆動力はばねを流れる電流に比例して増大するため、反射板の角度制御が容易である。
【００３７】
また、反射板の直下に電極等の構成要素を挟んで空間を形成する必要が無いため、従来の半導体集積回路の製法が適用しやすい。
【００３８】
本発明の実施の形態は、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、様々な変形が可能である。
【００３９】
まず反射板３０２として矩形の反射板を採用した例を示したが、反射板の形状はこれに限定されず、用途に応じて円形、三角形、多角形等どのような形状の反射板を採用しても良い。また支持基板３０１の形状は図１の例に限定されず、４つの支持部やばねの端部が固定できれば、どのような形状でも良い。
【００４０】
また連結部３０８ａ，３０８ｂの形状は図１の例に限定されず、外力によって変形しにくく、かつ反射板３０２を各々のばねに接続できれば、どのような形状でも良く、例えば図６のように、ばね３０５ａと３０５ｂを各々異なる連結部３０８ａ−１、３０８ａ−２によって反射板３０２に接続しても良い。
【００４１】
また連結部３０８ａ，３０８ｂの一端を各々のばねの中央部付近に接続する例を示したが、中央部以外の部分に接続しても良い。
【００４２】
また支持部の形状は図３の例に限定されず、外力によって変形しにくく、かつばねの一端を支持できれば、どのような形状でも良い。
【００４３】
また図１〜図３等に示されているばねの外観は説明のために設定したものであり、これに限定されずどのような形状のばねを使用しても良い。
【００４４】
また、ばねの材料としてアルミニウムや銅を使用する例を示したが、導電性と良好な弾性特性を有する材料であれば、金、銀、あるいはこれらの材料を含む合金、あるいはカーボンナノチューブやカーボンナノファイバー、あるいはドーピングされた単結晶シリコンや多結晶シリコン等他の材料を使用しても良く、また例えばアルミニウムの表面にＴｉやＴＩＮを積層したもののように、複数種類の導電材料でばねを構成しても良い。
【００４５】
また、ばねや配線の表面に形成する絶縁膜の材料として、酸化シリコンを使用する例を示したが、これに限定されず窒化シリコン等の他の無機材料やポリイミド、パリレン等の樹脂材料等、他の絶縁材料を使用しても良い。
【００４６】
また第１の偏向軸３０６のまわりに偏向させるための電流と第２の偏向軸３０７のまわりに偏向させるための電流を足し合わせた電流を各々の駆動用配線に流すことにより反射板３０２を所望の方向に偏向させる例を示したが、各々のばねを、互いに絶縁された２本の導体線によって構成しておき、これらの導体線のうち一方に第１の偏向軸３０６のまわりに偏向させるための電流を流し、他方に第２の偏向軸３０７のまわりに偏向させるための電流を流しても良い。
【００４７】
また反射面３０９を反射板３０２の一方の面に形成する例を示したが、反射板３０２の表と裏の両面に形成しても良い。こうすることで、反射面３０９を構成する反射膜の残留応力が相殺され、反射面３０９の平坦性がさらに向上する。
【００４８】
また全ての構成要素が第１の偏向軸３０６や第２の偏向軸３０７に対して対称に配置されている例を示したが、用途によってはこれに限定されず、例えば反射板３０２や駆動制御部３０３ａ，３０３ｂおよびこれらの駆動制御部の構成要素を、これらの偏向軸に対して非対称な位置に配置しても良いし、非対称な形状を採用しても良い。
【００４９】
＜発明の実施の形態２＞
図９は、図１に示す光偏向素子を複数個並べて光偏向素子アレイを構成した例を破断して示す斜視図である。
【００５０】
光偏向素子３３８ａ〜３３８ｅを構成する反射板３０２ａ〜３０２ｅは、各々の反射板の４辺のうち連結部が接続されていない辺同士を対向させて１列に配置されている。光偏向素子３３８ａ〜３３８ｅの構成は発明の実施の形態１と同一だが、各々の光偏向素子３３８ａ〜３３８ｅに属する支持体は、共通の支持基板３３９に接続されている。
【００５１】
本実施形態の作用は発明の実施の形態１と同じであり、各々の光偏向素子を構成する駆動制御部は個別に制御され、これにより各々の反射板３０２ａ〜３０２ｅを個別に所望の方向に向けることができる。反射板３０２ａ〜３０２ｅの表面には反射面が形成されており、これらの反射面に入射する複数の入射光を個別に所望の方向に向けて反射することができる。本発明の実施の形態においても、発明の実施の形態１と同様の効果が得られることに加え、隣接する反射板が互いに接近して配置されているため、複数の入射光が互いに接近している場合においても、これらを互いに干渉させることなく、各々異なる方向に向けて反射することができる。
【００５２】
本発明の実施の形態は、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、様々な変形が可能である。
【００５３】
本実施形態に係る光偏向素子アレイは発明の実施の形態１で説明した光偏向素子をアレイ状に配置したものであり、発明の実施の形態１で説明した様々な変形例は本実施形態においても適用可能である。
【００５４】
また光偏向素子アレイが５個の光偏向素子から構成される例を示したが、光偏向素子の数はこれに限定されず、これと異なる個数の光偏向素子で構成しても良い。
【００５５】
また同一形状の光偏向素子によってアレイを構成する例を示したが、アレイに含まれる光偏向素子の一部について、構成要素の寸法や形状、材料等が他の光偏向素子と異なっても良い。
【符号の説明】
【００５６】
１０１，１０２…支点、１０３〜１０５…平板、１０６〜１０９…ばね、１１０〜１１３…電極、３００…光偏向素子、３０１…支持基板、３０２…反射板、３０２ａ〜３０２ｅ…反射板、３０３ａ，３０３ｂ…駆動制御部、３０５ａ〜３０５ｄ…ばね、３０６，３０７…偏向軸、３０８ａ，３０８ｂ…連結部、３０８ａ−１，３０８ａ−２…連結部、３０９…反射面、３１０ａ，３１０ｂ，３１１ａ，３１１ｂ…配線、３１２ａ，３１２ｂ…電流、３２０ａ，３２０ｂ…永久磁石、３２４ａ，３２４ｂ…駆動制御ユニット、３２５ａ，３２５ｂ…支持部、３３０…磁場、３３１ａ〜３３１ｄ…矢印、３３２ａ〜３３２ｄ…駆動力、３３３ａ〜３３３ｄ…矢印、３３４ａ〜３３４ｄ…駆動力、３３８ａ〜３３８ｅ…光偏向素子、３３９…支持基板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームの方向を制御する光偏向素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信回線の通信容量を飛躍的に向上させる手段として、１本の光ファイバーに波長の異なる複数の光信号を多重化して伝送するいわゆるＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）方式がある。これらの多重化された光信号を効率良く切り替えるデバイスとして、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を応用した光偏向素子がある。このような光偏向素子の一例が特開２００８−９６６２０号公報に開示されている。
【０００３】
この光偏向素子は、図１０に示すように、第１および第２の支点１０１、１０２と、これらの支点の間に配置された第１〜第３の平板１０３〜１０５と、前記支点および平板の間に配置され、隣接する支点あるいは平板同士を接続するばね１０６〜１０９と、平板１０３〜１０５に対向する位置に形成された電極１１０〜１１３とから構成される。平板１０４は、その表面に反射面が形成されており、反射板として機能する。
【０００４】
ここで、平板１０３〜１０５と電極１１０〜１１３の間のいずれかに静電引力を発生させることにより、平板１０４（反射板）を所望の方向に向けることが可能である。従って平板１０４（反射板）に入射する光信号を所望の出力ポート（光ファイバー）に向けて反射させることにより、光信号を効率良く切り替えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９６６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＷＤＭ方式で伝送される光信号に含まれる各々の波長成分について個別に経路切り替えを行うには、波長多重された光を各々の波長の光に分離した後に、所望の光だけを切り替える必要がある。この切り替えは分光器と光偏向素子から構成されるＷＳＳ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｗｉｔｃｈ）により行われる。
【０００７】
ここで、ＷＳＳを構成する入出力ポート数が増大した場合には、反射板をより大きい角度に偏向させる必要がある。つまり、ＷＳＳに実装可能なポート数は光スイッチを構成する反射板の最大偏向角によって制約を受けるため、より多くのポートを実装するには光スイッチの反射板をより大きい角度に偏向させる必要がある。
【０００８】
しかしながら図１０に示される従来の光偏向素子は、平板１０３〜１０５に対向する位置に電極１１０〜１１３が配置されているため、反射板の偏向角が増大すると、平板１０３〜１０５が電極１１０〜１１３に当たってしまい、それ以上偏向させることができない。但し、平板を電極から離れた位置に設置すれば可能となるが、平板と電極の距離を遠ざけると駆動力である静電引力が急激に減少してしまう。また、素子内部や駆動回路の静電耐圧の制約等があるため、高い駆動電圧により静電引力の低下を防ぐことも難しい。一方、柔らかいばねを用いると、平板と電極とを離した位置でも低駆動電圧での駆動が可能となるが、ノイズ等の外乱にも敏感に反応してしまい、安定した動作が困難になってしまう恐れがある。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、低い電圧駆動においても容易に反射板の大きい偏向角を達成し得る安定した動作の光偏向素子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】
【００１０】
本発明は、ひとつには、光偏向素子に向けられている。本発明の光偏向素子は、光ビームを反射する反射面を有する反射板と、該反射板を間に挟むように配置された前記反射板の偏向の制御を行うための第１及び第２の駆動制御部と、該第１及び第２の駆動制御部と前記反射板とをそれぞれ接続している第１及び第２の連結部と、前記第１及び第２の駆動制御部を支持している支持基板と、前記第１及び第２の駆動制御部を含む空間に磁場を形成する磁場発生手段とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、ひとつには、光偏向素子アレイに向けられている。本発明の光偏向素子アレイは、光ビームを反射する反射面を有する反射板と、該反射板を間に挟むように配置された前記反射板の偏向の制御を行うための第１及び第２の駆動制御部と、該第１及び第２の駆動制御部と前記反射板とをそれぞれ接続している第１及び第２の連結部と、前記第１及び第２の駆動制御部を支持している支持基板と、前記第１及び第２の駆動制御部を含む空間に磁場を形成する磁場発生手段とを備えた光偏向素子を、前記反射板が一列に並ぶように複数個配列して構成したことを特微とする。
【００１２】
本発明は、ひとつには、光偏向素子の駆動方法に向けられている。本発明の光偏向素子の駆動方法は、前記第１及び第２の駆動制御部に独立に電流を流して前記反射板を偏向させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、低い電圧駆動においても容易に反射板の大きい偏向角を達成し得る安定した動作の光偏向素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光偏向素子を示す斜視図である。
【図２】図１に示された光偏向素子の要部を拡大して示す斜視図である。
【図３】図１と図２に示された駆動制御部を拡大して示している。
【図４】図３に示された駆動制御部内の一方の駆動制御ユニットを示している。
【図５】図４においてばねが変形した様子を斜めから見た図である。
【図６】図１〜図３に示された連結部とは異なる形状の連結部を有する駆動制御部の変形例を示している。
【図７】第１の偏向軸に対して紙面表側から見て時計回りに偏向された反射板と、そのときにばねを流れる電流とを示している。
【図８】第２の偏向軸に対して紙面表側から見て反時計回りに偏向された反射板と、そのときにばねを流れる電流とを示している。
【図９】図１に示す光偏向素子を複数個並べて構成した光偏向素子アレイを破断して示す斜視図である。
【図１０】従来例に係る静電駆動型の光偏向素子の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
＜発明の実施の形態１＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光偏向素子を示す斜視図である。図２は、図１に示された光偏向素子の要部を拡大して示す斜視図である。
【００１７】
本発明の実施の形態に係る光偏向素子３００は、支持基板３０１と、反射板３０２と、駆動制御部３０３ａ，３０３ｂと、連結部３０８ａ，３０８ｂと、磁場発生手段としての永久磁石３２０ａ，３２０ｂとから構成されている。
【００１８】
駆動制御部３０３ａと駆動制御部３０３ｂは、反射板３０２の偏向の制御を行うためのものであり、反射板３０２を間に挟んで対向する位置に配置されている。
【００１９】
駆動制御部３０３ａ，３０３ｂは支持基板３０１に接続され、駆動制御部３０３ａはさらに連結部３０８ａによって反射板３０２に接続され、駆動制御部３０３ｂはさらに連結部３０８ｂによって反射板３０２に接続されている。
【００２０】
反射板３０２と連結部３０８ａ，３０８ｂは単結晶シリコンで構成され、支持基板３０１は単結晶シリコンあるいはＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板から構成される。また反射板３０２の表面には、光ビームを反射するための反射面３０９が形成されている。反射面３０９は、アルミニウムや金等の反射率の高い薄膜で構成される。
【００２１】
永久磁石３２０ａ，３２０ｂは、駆動制御部３０３ａ，３０３ｂを含む空間に磁場を形成するためのものであり、支持基板３０１を間に挟んで対向する位置に、反射板３０２と駆動制御部３０３ａ，３０３ｂの並びに整列するように配置されている。
【００２２】
駆動制御部３０３ａ，３０３ｂは、それぞれ２個の駆動制御ユニットから構成されている。駆動制御部３０３ａと３０３ｂの構成は同じなので、ここでは駆動制御部３０３ａについて説明する。
【００２３】
駆動制御部３０３ａは、図３に示すように、互いに並列に配置された２個の駆動制御ユニット３２４ａ，３２４ｂから構成されている。
【００２４】
駆動制御ユニット３２４ａは、導電性の弾性体としてのばね３０５ａと、支持部３２５ａと、配線３１０ａ，３１１ａから構成されている。
【００２５】
ばね３０５ａはアルミニウムや銅等の導電体で構成され、望ましくはその表面に酸化シリコン等の絶縁膜が形成されている。ばね３０５ａの両端はそれぞれ支持基板３０１と支持部３２５ａに接続されている。支持部３２５ａは単結晶シリコンで構成され、その一端が支持基板３０１に接続されている。言い換えれば、ばね３０５ａは、支持基板３０１から延出し、支持部３２５ａは、支持基板３０１から延出し、ばね３０５ａの端部を支持している。ばね３０５ａの中央部付近には連結部３０８ａの端部が接続されている。
【００２６】
配線３１０ａ，３１１ａはアルミニウムや銅等の導電体で構成され、支持基板３０１および支持部３２５ａの表面に、酸化シリコン等の絶縁膜を挟んで形成されている。また望ましくはこれらの配線の表面には酸化シリコン等の絶縁膜から構成される保護膜が形成されている。配線３１０ａ，３１１ａの一端は、ばね３０５ａに電気的に接続され、他端は電流源（図示せず）に接続されている。
【００２７】
以上は駆動制御ユニット３２４ａの構成だが、駆動制御ユニット３２４ｂもこれと同じ構成であり、導電性のばね３０５ｂと、支持部３２５ｂと、配線３１０ｂ、３１１ｂから構成されている。
【００２８】
本発明の実施の形態の作用を説明する前に、駆動制御ユニットの作用について、駆動制御ユニット３２４ａを例に挙げて説明する。まず図４のように、駆動制御ユニットの周囲に磁場３３０を形成する。磁場３３０は一様であり、その方向は、非偏向時の反射板３０２の反射面３０９に平行かつばね３０５ａの延出方向に対して非平行である。この状態で配線３１０ａ，３１１ａに電流を流すと、ばね３０５ａを流れる電流３１２ａと磁場３３０の相互作用によって、ばね自身に駆動力（ローレンツカ）が発生し、この駆動力によってばね３０５ａが紙面の上下方向に、ばね３０５ａの復元力が駆動力に釣り合う位置まで変形する。図５は、図４においてばね３０５ａが変形した様子を斜めから見た図である。
【００２９】
この駆動力は磁場３３０に垂直な電流成分にのみ発生し、その方向は電流と磁場の両方に垂直で、電流のべクトルから磁場のべクトルに向けて右ねじを回した時にねじの進む向きに作用する。従って図４の場合、駆動力は紙面の裏側から表側に向かう向きに発生する。駆動力の大きさは電流３１２ａの大きさに比例し、電流を逆方向に流すと駆動力の向きも反転する。従って、ばね３０５ａに流す電流の大きさや向きを制御することにより、ばね３０５ａを紙面に垂直な方向に沿って所望の向きに所望の大きさだけ変形させることができる。ばね３０５ａの中央部付近には連結部３０８ａの一端が接続されており、ばねを変形させることによって連結部３０８ａおよびそれに接続されている反射板３０２も同様に変位する。なお、ばねに電流を流す際、同じ大きさの電流３１２ｂや３１２ｃが配線３１０ａにも流れ、この部分にも駆動力が発生するが、配線３１０ａは変形しにくい構成要素である支持部３２５ａに形成されているため、駆動には影響しない。
【００３０】
以上は駆動制御ユニット３２４ａの例であるが、他の駆動制御ユニットの作用もこれと同じである。
【００３１】
以上の駆動制御部の作用を元に、本発明の実施の形態に係る光偏向素子の作用を図７と図８を使用して説明する。以下説明のため、連結部３０８ａに接続されている２つの駆動制御ユニットを構成するばねを、ばね３０５ａ，３０５ｂと呼称し、連結部３０８ｂに接続されている２つの駆動制御ユニットを構成するばねを、ばね３０５ｃ、３０５ｄと呼称することにする。本発明の実施の形態に係る光偏向素子を駆動する際には、まず全ての駆動制御ユニットの周囲を含む空間に磁場３３０を形成する。
【００３２】
反射板３０２を、２つの連結部３０８ａ，３０８ｂを結ぶ直線に垂直な第１の偏向軸３０６の周りに偏向させたい場合には、ばね３０５ａとばね３０５ｂに同じ方向に電流を流し、他の２つのばねには、これと反対の方向に電流を流せばよい。言い換えれば、同一駆動制御部３０３ａ，３０３ｂ内の駆動制御ユニット３２４ａ，３２４ｂ間では互いに同一方向となり駆動制御部３０３ａ，３０３ｂ間では互いに反対の方向の配列となるように電流を流せばよい。例えば反射板３０２を第１の偏向軸３０６に対して紙面表側から見て時計回りに偏向させたい場合、図７に示すようにばね３０５ａ〜３０５ｄに電流を矢印３３１ａ〜３３１ｄの方向に流せばよい。この場合、前述の駆動制御部の作用に従い、各々のばねに駆動力３３２ａ〜３３２ｄが矢印の向きに発生する。これらの駆動力によって、反射板３０２に接続されている２つの連結部３０８ａ，３０８ｂは互いに反射板３０２の主面に対して逆方向に変位する。この動作に伴い、これらの連結部に接続されている反射板３０２が、第１の偏向軸３０６の周りに時計回りに偏向する。反射板を第１の偏向軸３０６の周りに反時計回りに偏向させたい場合は、これと逆の方向に電流を流せばよい。
【００３３】
反射板３０２を、第１の偏向軸３０６に垂直な第２の偏向軸３０７の周りに偏向させたい場合には、図８に示すように、ばね３０５ａとばね３０５ｃに同じ方向に電流を流し、他の２つのばねには、これと反対の方向に電流を流せばよい。言い換えれば、同一駆動制御部３０３ａ，３０３ｂ内の駆動制御ユニット３２４ａ，３２４ｂ間では互いに反対方向となり駆動制御部３０３ａ，３０３ｂ間では互いに同一の方向の配列となるように電流を流せばよい。図８は反射板３０２を第２の偏向軸に対して紙面表側から見て反時計回りに偏向させたい場合の例であり、ばね３０５ａ〜３０５ｄに電流を矢印３３３ａ〜３３３ｄの方向に流すことにより、各々のばねに駆動力３３４ａ〜３３４ｄが矢印の向きに発生する。これらの駆動力によって、反射板３０２に接続されている２つの連結部３０８ａ，３０８ｂは、いずれも第２の偏向軸３０７に対して同じ方向（図８の例でば紙面表側から見て反時計回り）に回転する。この動作に伴い、これらの連結部に接続されている反射板３０２が、第２の偏向軸３０７に対して反時計回りに偏向する。反射板を第２の偏向軸３０７の周りに時計回りに偏向させたい場合は、これと逆の方向に電流を流せばよい。
【００３４】
反射板３０２を第１の偏向軸３０６と第２の偏向軸３０７のまわりに同時に偏向させたい場合は、第１の偏向軸３０６のまわりに偏向させるための電流と第２の偏向軸３０７のまわりに偏向させるための電流を足し合わせた電流を各々のばねに流せば良い。例えば図７に示す偏向動作に必要な電流の大きさをＩ１、図８に示す偏向動作に必要な電流の大きさをＩ２とすると、これらの偏向動作を同時に行うには、矢印３３１ａの方向を電流の＋方向とした場合、ばね３０５ａにＩ１＋Ｉ２、ばね３０５ｂにＩ１一Ｉ２、ばね３０５ｃに一Ｉ１＋Ｉ２、ばね３０５ｄに一Ｉ１一Ｉ２の電流を流せば良い。
【００３５】
各々のばねに発生する駆動力は、それらのばねに流れる電流の大きさと比例関係にあるため、反射板３０２の偏向角を変えたい場合は、ばねに流れる電流の大きさを変えればよい。また以上の説明から自明なように、反射板３０２を第１の偏向軸３０６のまわりに偏向させる際には、第２の偏向軸３０７まわりの偏向動作は発生しない。逆に第２の偏向軸３０７のまわりに偏向させる際には、第１の偏向軸３０６まわりの偏向動作は発生しない。本発明の実施の形態においては、可動部の動作を妨害する構成要素が存在しないため、素子の安定性を損なうことなく、低い駆動電圧によって容易に反射板の大きい偏向角を達成することができる。
【００３６】
また反射板を偏向軸周りに作用する偶力によって駆動するため、反射板の沈み込み等の余分な動作が発生せず、駆動力の全てを反射板の偏向動作に使用することができる。また、駆動力はばねを流れる電流に比例して増大するため、反射板の角度制御が容易である。
【００３７】
また、反射板の直下に電極等の構成要素を挟んで空間を形成する必要が無いため、従来の半導体集積回路の製法が適用しやすい。
【００３８】
本発明の実施の形態は、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、様々な変形が可能である。
【００３９】
まず反射板３０２として矩形の反射板を採用した例を示したが、反射板の形状はこれに限定されず、用途に応じて円形、三角形、多角形等どのような形状の反射板を採用しても良い。また支持基板３０１の形状は図１の例に限定されず、４つの支持部やばねの端部が固定できれば、どのような形状でも良い。
【００４０】
また連結部３０８ａ，３０８ｂの形状は図１の例に限定されず、外力によって変形しにくく、かつ反射板３０２を各々のばねに接続できれば、どのような形状でも良く、例えば図６のように、ばね３０５ａと３０５ｂを各々異なる連結部３０８ａ−１、３０８ａ−２によって反射板３０２に接続しても良い。
【００４１】
また連結部３０８ａ，３０８ｂの一端を各々のばねの中央部付近に接続する例を示したが、中央部以外の部分に接続しても良い。
【００４２】
また支持部の形状は図３の例に限定されず、外力によって変形しにくく、かつばねの一端を支持できれば、どのような形状でも良い。
【００４３】
また図１〜図３等に示されているばねの外観は説明のために設定したものであり、これに限定されずどのような形状のばねを使用しても良い。
【００４４】
また、ばねの材料としてアルミニウムや銅を使用する例を示したが、導電性と良好な弾性特性を有する材料であれば、金、銀、あるいはこれらの材料を含む合金、あるいはカーボンナノチューブやカーボンナノファイバー、あるいはドーピングされた単結晶シリコンや多結晶シリコン等他の材料を使用しても良く、また例えばアルミニウムの表面にＴｉやＴＩＮを積層したもののように、複数種類の導電材料でばねを構成しても良い。
【００４５】
また、ばねや配線の表面に形成する絶縁膜の材料として、酸化シリコンを使用する例を示したが、これに限定されず窒化シリコン等の他の無機材料やポリイミド、パリレン等の樹脂材料等、他の絶縁材料を使用しても良い。
【００４６】
また第１の偏向軸３０６のまわりに偏向させるための電流と第２の偏向軸３０７のまわりに偏向させるための電流を足し合わせた電流を各々の駆動用配線に流すことにより反射板３０２を所望の方向に偏向させる例を示したが、各々のばねを、互いに絶縁された２本の導体線によって構成しておき、これらの導体線のうち一方に第１の偏向軸３０６のまわりに偏向させるための電流を流し、他方に第２の偏向軸３０７のまわりに偏向させるための電流を流しても良い。
【００４７】
また反射面３０９を反射板３０２の一方の面に形成する例を示したが、反射板３０２の表と裏の両面に形成しても良い。こうすることで、反射面３０９を構成する反射膜の残留応力が相殺され、反射面３０９の平坦性がさらに向上する。
【００４８】
また全ての構成要素が第１の偏向軸３０６や第２の偏向軸３０７に対して対称に配置されている例を示したが、用途によってはこれに限定されず、例えば反射板３０２や駆動制御部３０３ａ，３０３ｂおよびこれらの駆動制御部の構成要素を、これらの偏向軸に対して非対称な位置に配置しても良いし、非対称な形状を採用しても良い。
【００４９】
＜発明の実施の形態２＞
図９は、図１に示す光偏向素子を複数個並べて光偏向素子アレイを構成した例を破断して示す斜視図である。
【００５０】
光偏向素子３３８ａ〜３３８ｅを構成する反射板３０２ａ〜３０２ｅは、各々の反射板の４辺のうち連結部が接続されていない辺同士を対向させて１列に配置されている。光偏向素子３３８ａ〜３３８ｅの構成は発明の実施の形態１と同一だが、各々の光偏向素子３３８ａ〜３３８ｅに属する支持体は、共通の支持基板３３９に接続されている。
【００５１】
本実施形態の作用は発明の実施の形態１と同じであり、各々の光偏向素子を構成する駆動制御部は個別に制御され、これにより各々の反射板３０２ａ〜３０２ｅを個別に所望の方向に向けることができる。反射板３０２ａ〜３０２ｅの表面には反射面が形成されており、これらの反射面に入射する複数の入射光を個別に所望の方向に向けて反射することができる。本発明の実施の形態においても、発明の実施の形態１と同様の効果が得られることに加え、隣接する反射板が互いに接近して配置されているため、複数の入射光が互いに接近している場合においても、これらを互いに干渉させることなく、各々異なる方向に向けて反射することができる。
【００５２】
本発明の実施の形態は、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、様々な変形が可能である。
【００５３】
本実施形態に係る光偏向素子アレイは発明の実施の形態１で説明した光偏向素子をアレイ状に配置したものであり、発明の実施の形態１で説明した様々な変形例は本実施形態においても適用可能である。
【００５４】
また光偏向素子アレイが５個の光偏向素子から構成される例を示したが、光偏向素子の数はこれに限定されず、これと異なる個数の光偏向素子で構成しても良い。
【００５５】
また同一形状の光偏向素子によってアレイを構成する例を示したが、アレイに含まれる光偏向素子の一部について、構成要素の寸法や形状、材料等が他の光偏向素子と異なっても良い。
【符号の説明】
【００５６】
１０１，１０２…支点、１０３〜１０５…平板、１０６〜１０９…ばね、１１０〜１１３…電極、３００…光偏向素子、３０１…支持基板、３０２…反射板、３０２ａ〜３０２ｅ…反射板、３０３ａ，３０３ｂ…駆動制御部、３０５ａ〜３０５ｄ…ばね、３０６，３０７…偏向軸、３０８ａ，３０８ｂ…連結部、３０８ａ−１，３０８ａ−２…連結部、３０９…反射面、３１０ａ，３１０ｂ，３１１ａ，３１１ｂ…配線、３１２ａ，３１２ｂ…電流、３２０ａ，３２０ｂ…永久磁石、３２４ａ，３２４ｂ…駆動制御ユニット、３２５ａ，３２５ｂ…支持部、３３０…磁場、３３１ａ〜３３１ｄ…矢印、３３２ａ〜３３２ｄ…駆動力、３３３ａ〜３３３ｄ…矢印、３３４ａ〜３３４ｄ…駆動力、３３８ａ〜３３８ｅ…光偏向素子、３３９…支持基板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを反射する反射面を有する反射板と、
該反射板を間に挟むように配置された前記反射板の偏向の制御を行うための第１及び第２の駆動制御部と、
該第１及び第２の駆動制御部と前記反射板とをそれぞれ接続している第１及び第２の連結部と、
前記第１及び第２の駆動制御部を支持している支持基板と、
前記第１及び第２の駆動制御部を含む空間に磁場を形成する磁場発生手段とを備えていることを特徴とする光偏向素子。
【請求項２】
前記第１及び第２の駆動制御部は、それぞれ、互いに並列に配置された２個の駆動制御ユニットからなり、各駆動制御ユニットは、前記支持基板から延出した導電性の弾性体と、前記支持基板から延出し前記弾性体の端部を支持している支持部とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光偏向素子。
【請求項３】
前記第１及び第２の連結部は、それぞれ、前記第１及び第２の駆動制御部の２個の前記駆動制御ユニットの前記弾性体の中央部付近と連結されていることを特徴とする請求項２に記載の光偏向素子。
【請求項４】
前記弾性体は、ばねであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光偏向素子。
【請求項５】
前記磁場は一様であり、その方向は、非偏向時の前記反射板の前記反射面に平行かつ前記弾性体の延出方向に対して非平行であることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかひとつに記載の光偏向素子。
【請求項６】
請求項２乃至請求項５のいずれかひとつに記載の前記光偏向素子を、前記反射板が一列に並ぶように複数個配列して構成したことを特徴とする光偏向素子アレイ。
【請求項７】
請求項２乃至請求項６のいずれかひとつに記載の前記光偏向素子および光偏向素子アレイの駆動方法において、前記第１及び第２の駆動制御部に独立に電流を流して前記反射板を偏向させることを特徴とする光偏向素子および光偏向素子アレイの駆動方法。
【請求項８】
同一駆動制御部内の駆動制御ユニット間では互いに同一方向となり前記第１及び第２の駆動制御部間では互いに反対の方向の配列となるように前記電流を前記第１及び第２の駆動制御部に流して前記反射板を偏向させることを特徴とする請求項７に記載の光偏向素子および光偏向素子アレイの駆動方法。
【請求項９】
同一駆動制御部内の駆動制御ユニット間では互いに反対方向となり前記第１及び第２の駆動制御部間では互いに同一の方向の配列となるように前記電流を前記第１及び第２の駆動制御部に流して前記反射板を偏向させることを特徴とする請求項７に記載の光偏向素子および光偏向素子アレイの駆動方法。
【請求項１】
光ビームを反射する反射面を有する反射板と、
該反射板を間に挟むように配置された前記反射板の偏向の制御を行うための第１及び第２の駆動制御部と、
該第１及び第２の駆動制御部と前記反射板とをそれぞれ接続している第１及び第２の連結部と、
前記第１及び第２の駆動制御部を支持している支持基板と、
前記第１及び第２の駆動制御部を含む空間に磁場を形成する磁場発生手段とを備えていることを特徴とする光偏向素子。
【請求項２】
前記第１及び第２の駆動制御部は、それぞれ、互いに並列に配置された２個の駆動制御ユニットからなり、各駆動制御ユニットは、前記支持基板から延出した導電性の弾性体と、前記支持基板から延出し前記弾性体の端部を支持している支持部とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光偏向素子。
【請求項３】
前記第１及び第２の連結部は、それぞれ、前記第１及び第２の駆動制御部の２個の前記駆動制御ユニットの前記弾性体の中央部付近と連結されていることを特徴とする請求項２に記載の光偏向素子。
【請求項４】
前記弾性体は、ばねであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光偏向素子。
【請求項５】
前記磁場は一様であり、その方向は、非偏向時の前記反射板の前記反射面に平行かつ前記弾性体の延出方向に対して非平行であることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかひとつに記載の光偏向素子。
【請求項６】
請求項２乃至請求項５のいずれかひとつに記載の前記光偏向素子を、前記反射板が一列に並ぶように複数個配列して構成したことを特徴とする光偏向素子アレイ。
【請求項７】
請求項２乃至請求項６のいずれかひとつに記載の前記光偏向素子および光偏向素子アレイの駆動方法において、前記第１及び第２の駆動制御部に独立に電流を流して前記反射板を偏向させることを特徴とする光偏向素子および光偏向素子アレイの駆動方法。
【請求項８】
同一駆動制御部内の駆動制御ユニット間では互いに同一方向となり前記第１及び第２の駆動制御部間では互いに反対の方向の配列となるように前記電流を前記第１及び第２の駆動制御部に流して前記反射板を偏向させることを特徴とする請求項７に記載の光偏向素子および光偏向素子アレイの駆動方法。
【請求項９】
同一駆動制御部内の駆動制御ユニット間では互いに反対方向となり前記第１及び第２の駆動制御部間では互いに同一の方向の配列となるように前記電流を前記第１及び第２の駆動制御部に流して前記反射板を偏向させることを特徴とする請求項７に記載の光偏向素子および光偏向素子アレイの駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２３２４０３（Ｐ２０１１−２３２４０３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１００１５１（Ｐ２０１０−１００１５１）
【出願日】平成２２年４月２３日（２０１０．４．２３）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２３日（２０１０．４．２３）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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