DE602005003733T2

DE602005003733T2 - Verformbarer Spiegel

Info

Publication number: DE602005003733T2
Application number: DE602005003733T
Authority: DE
Inventors: Kenzi Hachioji-shi Murakami
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2025-09-07
Also published as: EP1635208A1; JP2006078838A; JP4602722B2; US20060055997A1; EP1635208B1; US7123397B2; DE602005003733D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen verformbaren Spiegel, dessen Krümmung kontinuierlich verändert werden kann, und im Spezielleren auf einen kompakten verformbaren Spiegel, auf den die Halbleitertechnik angewendet wird.
In letzter Zeit hat ein verformbarer Spiegel Aufmerksamkeit auf sich gezogen, der die auf mikroelektromechanische Systeme bezogene Technik verwendet. Ein Beispiel für einen verformbaren Spiegel ist beispielsweise ein in der japanischen Patentanmeldung mit der KOKAI-Veröffentlichungsnummer 2-101402 offenbarter verformbarer Spiegel. Bei diesem wie in 32 gezeigten verformbaren Spiegel ist eine Elektrodenschicht 3 auf einem Halbleitersubstrat 1 durch eine isolierende Dünnschicht 2 ausgebildet. Das Halbleitersubstrat 1 hat eine Aussparung 4, die eine Verlagerung von zentralen Abschnitten 5 der isolierenden Dünnschicht 2 und der Elektrodenschicht 3 in der Dickenrichtung ermöglicht. Eine Elektrodenschicht 7 ist an der Bodenfläche der Aussparung 4 durch eine isolierende Dünnschicht 6 ausgebildet. Die Elektrodenschichten 3 und 7 bilden ein Paar einander gegenüberliegende Elektroden. Die Elektrodenschicht 3 dient auch als Reflexionsoberfläche. Durch eine elektrostatische Kraft, die bei Beaufschlagung der Elektrodenschichten 3 und 7 mit einer Spannung erzeugt wird, wird die Reflexionsoberfläche in eine konkave Form gebracht.
Der Anwendungsbereich des verformbaren Spiegels, der die auf mikroelektromechanischen Systemen bezogene Technik verwendet, weitet sich aus, und so wird der verformbare Spiegel in verschiedenen Arten optischer Systeme eingesetzt. Gemäß einer Anwendung soll ein Reflexionsspiegelabschnitt in hohem Maß bis auf einen Grad verformt werden, der auf herkömmlichem Wege nicht erhältlich ist. Das Beispiel aus dem Stand der Technik nennt jedoch keine Gegenmaßnahme zu diesem Problem.
Im Einzelnen sei angenommen, zum Beispiel bei dem in 32 gezeigten verformbaren Spiegel, dass die Reflexionsoberfläche in hohem Maß verformt wird. Dann entsteht in der Flächenrichtung der Reflexionsoberfläche eine starke innere Zugspannung, wie durch Pfeile angegeben ist. Wenn der Verformungsbetrag zunimmt, wird eine größere Antriebskraft erforderlich. Anders ausgedrückt, die erzeugte Zugspannung, die mit der Verformung der Reflexionsoberfläche einhergeht, behindert die starke Verformung der Reflexionsoberfläche.
Weitere verformbare Spiegel sind in DE 37 12 145 , JP 2004 157527 und US 5,170,283 offenbart.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht dieser Situation gemacht und ihre Aufgabe besteht darin, einen verformbaren Spiegel bereitzustellen, dessen Reflexionsoberfläche stark verformt werden kann.
Ein verformbarer Spiegel gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in Anspruch 1 definiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein verformbarer Spiegel mit einer stark verformbaren Reflexionsoberfläche bereitgestellt.
Die Erfindung lässt sich aus der nun folgenden ausführlichen Beschreibung in Zusammenschau mit den begleitenden Zeichnungen umfassender verstehen:
1 ist eine Draufsicht eines verformbaren Spiegels gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' von 1;
3 ist eine Draufsicht des in 1 gezeigten Spiegelsubstrats;
4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B' von 3;
5 ist eine Draufsicht des in 1 gezeigten Elektrodensubstrats;
6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C' von 5;
7A, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F und 7G zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines in 1 gezeigten Spiegelsubstrats;
8A, 8B, 8C, 8D und 8E zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines in 1 gezeigten Elektrodensubstrats;
9A und 9B zeigen ein Verfahren zur Verbindung des in 7A bis 7G gezeigten Spiegelsubstrats mit dem in 8A bis 8E gezeigten Elektrodensubstrat;
10 zeigt eine Anordnung, die eine Spannung für den elektrostatischen Antrieb aufbringt, der die Reflexionsoberfläche des in 1 gezeigten verformbaren Spiegels verformt;
11 zeigt, wie sich die Reflexionsoberfläche im Ansprechen auf die Spannungsbeaufschlagung von 10 verformt;
12 zeigt ein Elektrodensubstrat gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 zeigt ein Elektrodensubstrat gemäß einer weiteren Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
14 zeigt eine von oben gesehene Membran, wenn auf alle der in 13 gezeigten neun Elektrodenabschnitte die gleiche Spannung angelegt ist;
15 zeigt die von oben gesehene Membran, wenn von den in 13 gezeigten neun Elektrodenabschnitten eine hohe Spannung an den oberen rechten Elektrodenabschnitt und eine niedrige Spannung gleichmäßig auf die restlichen Elektrodenabschnitte angelegt wird;
16 zeigt die von oben gesehene Membran, wenn von den in 13 gezeigten neun Elektrodenabschnitten eine hohe Spannung auf die drei Elektrodenabschnitte im mittleren Bereich und eine niedrige Spannung gleichmäßig auf die restlichen Elektrodenabschnitte angelegt wird;
17 ist eine Draufsicht eines Spiegelsubstrats gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
18 ist eine Schnittansicht entlang der Linie D-D' von 17;
19 ist eine Draufsicht eines verformbaren Spiegels gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
20 ist eine Schnittansicht entlang der Linie E-E von 19;
21 ist eine Draufsicht des in 19 gezeigten Spiegelsubstrats;
22 ist eine Schnittansicht entlang der Linie F-F von 21;
23 ist eine Draufsicht des in 19 gezeigten Elektrodensubstrats;
24 ist eine Schnittansicht entlang der Linie G-G' von 23;
25 ist eine Draufsicht des in 19 gezeigten Magnetsubstrats;
26 ist eine Schnittansicht entlang der Linie H-H' von 25;
27 zeigt Magnetflusslinien, die durch den in 26 gezeigten Permanentmagneten erzeugt werden;
28 zeigt eine Anordnung, die eine Spannung für den elektrostatischen Antrieb aufbringt, der die Reflexionsoberfläche des in 19 gezeigten verformbaren Spiegels verformt, und eine Anordnung, die einen Strom zur Erzeugung einer Begrenzungskraft aufbringt, welche die Verformung des Verbindungsabschnitts des verformbaren Spiegels begrenzt;
29 zeigt, wie die Reflexionsoberfläche durch eine elektrostatische Kraft und eine elektromagnetische Kraft verformt wird, die im Ansprechen auf die Spannungsbeaufschlagung von 28 erzeugt werden;
30 ist eine Draufsicht eines Spiegelsubstrats gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
31 ist eine Schnittansicht entlang der Linie I-I' von 30; und
32 zeigt einen in der japanischen Patentanmeldung mit der KOKAI-Veröffentlichungsnummer 2-101402 offenbarten verformbaren Spiegel.
Nun werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Ansichten der begleitenden Zeichnung beschrieben.
Erste Ausführungsform
Die erste Ausführungsform wird mit Bezug auf die Ansichten der Zeichnung beschrieben.
1 ist eine Draufsicht eines verformbaren Spiegels gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' von 1.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, umfasst ein verformbarer Spiegel 100 gemäß dieser Ausführungsform ein Spiegelsubstrat 110 und ein Elektrodensubstrat 130. Das Spiegelsubstrat 110 und das Elektrodensubstrat 130 sind miteinander verbunden.
3 ist eine Draufsicht des in 1 gezeigten Spiegelsubstrats. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B' von 3.
Wie in 3 und 4 gezeigt ist, verfügt das Spiegelsubstrat 110 über eine Membran 112, einen die Membran 112 umgebenden Verbindungsabschnitt 114, und einen Befestigungsabschnitt 116, der den Umfangsabschnitt des Verbindungsabschnitts 114 befestigt. Die Oberseite (die Oberfläche, die der oberen Seite in 4 entspricht) der Membran 112 ist mit einer Reflexionsoberfläche 118 versehen. Das Spiegelsubstrat 110 ist aus einem Siliziumsubstrat hergestellt. Sowohl die Membran 112 als auch der Verbindungsabschnitt 114 umfassen eine Dünnschicht aus Polyimid, die sich vom Befestigungsabschnitt 116 her erstreckt. Die Membran 112 bildet einen Verformungsabschnitt, und der Verbindungsabschnitt 114 bildet einen anderen Verformungsabschnitt. Der Verbindungsabschnitt 114 ist mit vielen Durchgangslöchern versehen, um ein Gitter zu bilden, und hat eine geringere mechanische Steifigkeit als die Membran 112. Die Membran 112 und der Verbindungsabschnitt 114 sind auf ihren gesamten Oberflächen (bis zum Befestigungsabschnitt 116), die einer Fläche gegenüberliegen, an welcher die Reflexionsoberfläche 118 ausgebildet ist, mit einer leitfähigen GND-Dünnschicht 122 versehen. Die leitfähige GND-Dünnschicht 122 bildet eine GND-Schicht im elektrostatischen Antrieb, der die Membran 112 verformt (später noch zu beschreiben).
5 ist eine Draufsicht des in 1 gezeigten Elektrodensubstrats. 6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C' von 5.
Wie in 5 und 6 gezeigt ist, ist das Elektrodensubstrat 130 mit einer Vertiefung 132 an einem Abschnitt versehen, der der Membran 112 und dem Verbindungsabschnitt 114 gegenüberliegt. Die Vertiefung 132 entspricht einem elektrostatischen Spalt. Das Elektrodensubstrat 130 ist auch mit einem Vorsprung 134 versehen, der sich an einer dem Umfang der Membran 112 gegenüberliegenden Position kreisförmig erstreckt. Das Elektrodensubstrat 130 ist mit einer Antriebselektrode 138 versehen, und zwar in einem Bereich, der vom Vorsprung 134 umgeben ist. Die Antriebselektrode 138 ist über eine Antriebselektroden-Verdrahtungsleitung 140, die über den Vorsprung 134 verläuft, an eine sich zur Antriebselektrode erstreckende Elektrode 142 elektrisch angeschlossen. Das Elektrodensubstrat 130 ist mit einer leitfähigen Dünnschicht 140 versehen, und zwar an einem Haftabschnitt 136, der dem Befestigungsabschnitt 116 gegenüberliegt, wenn das Elektrodensubstrat 130 mit dem Spiegelsubstrat 110 verbunden ist. Die leitfähige Dünnschicht 144 ist über eine Verdrahtungsleitung 146 elektrisch an eine zu GND verlaufende Elektrode 148 angeschlossen. Das Elektrodensubstrat 130 ist aus einem Siliziumsubstrat hergestellt. Das Elektrodensubstrat 130 ist größer als das Spiegelsubstrat 110. Wie in 1 gezeigt ist, sind die sich zur Antriebselektrode erstreckende Elektrode 142 und die zu GND verlaufende Elektrode 148 auf dem Elektrodensubstrat 130 an einem Abschnitt ausgebildet, der außerhalb des Spiegelsubstrats 110 verläuft, wenn das Spiegelsubstrat 110 mit dem Elektrodensubstrat 130 verbunden ist.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, sind das Spiegelsubstrat 110 und das Elektrodensubstrat 130 durch den Befestigungsabschnitt 116 und Haftabschnitt 136 so verbunden, dass die Membran 112 der Antriebselektrode 138 gegenüberliegt. Folglich ist die Membran 112 des Spiegelsubstrats 110 elektrisch an die leitfähige Dünnschicht 144 des Elektrodensubstrats 130 angeschlossen. Derjenige Abschnitt der leitfähigen GND-Dünnschicht 122, der sich an der Membran 112 des Spiegelsubstrats 110 befindet, liegt der Antriebselektrode 138 des Elektrodensubstrats 130 mit einem Spalt gegenüber. Der gegenüberliegende Abschnitt der leitfähigen GND-Dünnschicht 122 und die Antriebselektrode 138 des Elektrodensubstrats 130 bilden ein Verformungsmittel oder eine Verformungseinrichtung zum Verformen der Membran 112 und des Verbindungsabschnitts 114. Mit anderen Worten, derjenige Abschnitt der leitfähigen Dünnschicht 144, der sich an der Membran 112 befindet, dient in Bezug auf die Antriebselektrode 138 als Gegenelektrode. Die Gegenelektrode und die Antriebselektrode 138 bilden einen elektrostatischen Antrieb, der die Membran 112 durch eine elektrostatische Kraft verformt. Der Vorsprung 134 des Elektrodensubstrats 130 hat eine Spitze, die so ausgelegt ist, dass sie mit der Unterseite (der der Reflexionsoberfläche 118 entgegengesetzten Oberfläche) der Membran 112 in Kontakt gelangt. Der Vorsprung 134 bildet ein Begrenzungsmittel oder eine Begrenzungseinrichtung zum Begrenzen der Verformung in der Hauptverformungsrichtung des Verbindungsabschnitts 114 des Spiegelsubstrats 110.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung des verformbaren Spiegels 100 gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.
Zuerst wird ein Verfahren zur Herstellung des Spiegelsubstrats 110 mit Bezug auf 7A bis 7G beschrieben. Das Spiegelsubstrat 110 wird aus einem Siliziumsubstrat als Grundmaterial hergestellt. Wie in 7A gezeigt ist, werden auf den beiden Oberflächen eines Siliziumsubstrats 152 durch LPCVD dünne Siliziumnitridschichten 154 und 156 gebildet. Die auf der Unterseite gebildete dünne Siliziumnitridschicht 154 wird so strukturiert, dass eine Maske gebildet wird, um ein Durchgangsloch zu formen, durch welches die Membran 112 und der Verbindungsabschnitt 114 freiliegen. Die auf der Oberseite gebildete dünne Siliziumnitridschicht 156 wird als Ätzstoppschicht verwendet, wenn das Siliziumsubstrat 152 von der Unterseite durch Ätzen entfernt wird, d. h. wird dazu verwendet, das Ätzen zu beenden. Wie in 7B gezeigt ist, ist an der dünnen Siliziumnitridschicht 156 auf der Oberseite eine dünne Polyimidschicht 158 gebildet. Die dünne Polyimidschicht 158 bildet die zukünftige Membran 112 und den Verbindungsabschnitt 114. Polyimid ist ein organisches, weiches Material und ist dementsprechend vorteilhaft bei der starken Verformung der Membran 112. Daraufhin werden, wie in 7C gezeigt ist, viele Durchgangslöcher in dem Bereich der dünnen Polyimidschicht 158 gebildet, der den zukünftigen Verbindungsabschnitt 114 bildet, um ihn zu einem Gitter zu machen. Dies setzt die mechanische Steifigkeit des Verbindungsabschnitts 114 herab. Wie in 7D gezeigt ist, wird eine leitfähige Dünnschicht 162 wie eine dünne Schicht aus Aluminium auf der gesamten Oberfläche der Polyimidschicht 158 durch Kathodenzerstäubung gebildet. Die leitfähige Dünnschicht 162 bildet die zukünftige, leitfähige GND-Dünnschicht 122. Da die leitfähige Dünnschicht 162 die mechanische Steifigkeit der Membran 112 erhöht, ist es wünschenswert, sie so dünn wie möglich zu bilden. Wie in 7E gezeigt ist, wird das Siliziumsubstrat 152 von der Unterseite durch anisotropes Ätzen entfernt. Das Ätzen stoppt an der an der Oberseite ausgebildeten dünnen Siliziumnitridschicht 156. Wie in 7F gezeigt ist, wird die als Ätzstoppschicht verwendete dünne Siliziumnitridschicht 156 durch eine Plasmaätzvorrichtung entfernt. Danach wird, wie in 7G gezeigt ist, eine dünne Schicht 164 aus Aluminium unter Verwendung einer Metallmaske gebildet, welche Schicht 164 die zukünftige Reflexionsoberfläche 118 bildet. Obwohl nicht gezeigt, kann auf der dünnen Schicht 164 aus Aluminium darüber hinaus eine dünne Siliziumoxidschicht zur Verhinderung einer Oxidation ausgebildet werden.
Ein Verfahren zur Bildung eines Elektrodensubstrats wird mit Bezug auf 8A bis 8E beschrieben. Zuerst wird wie in 8A gezeigt ein Siliziumsubstrat 172 vorbereitet. Wie in 8B gezeigt ist, werden auf den beiden Oberflächen des Siliziumsubstrats 172 dünne Siliziumoxidschichten 174 und 176 gebildet. Die auf der Oberseite gebildete dünne Siliziumoxidschicht 174 wird entfernt, außer an den Abschnitten, die den zukünftigen Vorsprung 134 und den Haftabschnitt 136 bilden. Da der Vorsprungsabschnitt kreisförmig ist, erfordert er eine kompensierende Maskenstrukturierung, wenn das Siliziumsubstrat 172 durch anisotropes Ätzen zu bearbeiten ist. Danach wird wie in 8C gezeigt das Siliziumsubstrat 172 entfernt, wobei die strukturierte dünne Siliziumoxidschicht 174 als Maske verwendet wird, um eine Vertiefung 178 und einen Vorsprung 180 zu bilden. Die Vertiefung 178 entspricht der Vertiefung 132. Der Vorsprung 180 entspricht dem Vorsprung 134. Die Tiefe der Vertiefung 178 wird gemäß dem Verformungsbetrag der Reflexionsoberfläche 118 bestimmt. Die Vertiefung 178 wird so gebildet, dass sie mindestens die dreifache Tiefe des maximalen Verlagerungsbetrags der Membran 112 hat. Und zwar macht man dies so, um insbesondere den Einzugszustand (das Einzugsphänomen der Membran 112 in Richtung zur Antriebselektrode) zu berücksichtigen. Die Vertiefung 178 entspricht dem elektrostatischen Spalt im elektrostatischen Antrieb. Der Vorsprung 180, der den zukünftigen Vorsprung 134 bildet, hat wie in 8C gezeigt eine scharfe Spitze. Der Vorsprung 180 hat wünschenswerterweise dieselbe Höhe wie der Haftabschnitt 136. Wenn die Vertiefung 132 gebildet ist, werden die dünnen Siliziumoxidschichten 174 und 176 vorläufig entfernt. Dann wird als Isolierschicht auf der gesamten Oberfläche erneut eine dünne Siliziumoxidschicht 182 gebildet. Wie in 8E gezeigt ist, werden dünne Metallschichten 186 und 184 mittels einer Metallmaske gebildet. Die dünne Metallschicht 186 entspricht der leitfähigen Dünnschicht 144, der Verdrahtungsleitung 146, und der zu GND verlaufenden Elektrode 148. Die dünne Metallschicht 184 entspricht der Antriebselektrode 138, der Antriebselektroden-Verdrahtungsleitung 140, und der sich zur Antriebselektrode erstreckenden Elektrode 142. Für diesen Prozess wird zur Bildung einer dünnen Aluminiumschicht oder dgl. zum Beispiel eine Kathodenzerstäubungsvorrichtung verwendet. Obwohl dies nicht gezeigt ist, wird zur Vermeidung eines Kurzschlusses während des Einzugs auf dem Antriebselektrodenabschnitt eine dünne Siliziumoxidschicht oder dgl. gebildet, um eine Isolierung zu erreichen.
Das Spiegelsubstrat 110 und Elektrodensubstrat 130 werden ausgerichtet, wie in 9A gezeigt ist. Dann werden, wie in 9B gezeigt, das Spiegelsubstrat 110 und Elektrodensubstrat 130 durch ein leitfähiges Verbindungsverfahren unter Einsatz einer leitfähigen Paste oder dgl. miteinander verbunden. Wenn sie verbunden sind, genügt es, soweit der Vorsprung 134 in Kontakt mit der auf der Membran 112 des Spiegelsubstrats 110 ausgebildeten leitfähigen GND-Dünnschicht 122 stehen kann. Vorzugsweise ist der Spalt zwischen der Spitze des Vorsprungs 134 und der leitfähigen GND-Dünnschicht 122 klein.
Nun wird die Funktionsweise des verformbaren Spiegels 100 gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.
10 zeigt eine Anordnung, die eine Spannung für den elektrostatischen Antrieb aufbringt, der die Reflexionsoberfläche des in 1 gezeigten verformbaren Spiegels verformt. 11 zeigt, wie sich die Reflexionsoberfläche im Ansprechen auf eine Spannungsbeaufschlagung von 10 verformt.
Wie in 10 gezeigt ist, sind zwischen der zu GND verlaufenden Elektrode 148 und der sich zur Antriebselektrode erstreckenden Elektrode 142 eine Gleichstromversorgung 192 und ein Schalter 194 in Reihe angeschlossen. Es sei angenommen, dass der Schalter 194 geschlossen ist und zwischen der zu GND verlaufenden Elektrode 148 und der sich zur Antriebselektrode erstreckenden Elektrode 142 eine Steuerspannung angelegt wird. Dann verformt sich die Membran 112, die über die Reflexionsoberfläche 118 verfügt, in Richtung zur Antriebselektrode 138, wie in 11 gezeigt ist. In dieser Beschreibung wird diese Verformungsrichtung als Hauptverformungsrichtung bezeichnet und unterscheidet sich z. B. von einer Verformung in der Längsrichtung, die an der Reflexionsoberfläche ja auch auftritt. Da der Verbindungsabschnitt 114 ein Gitter bildet, ist seine mechanische Gesamtsteifigkeit geringer als die der Membran 112. Demzufolge verformt die Antriebskraft manchmal und in unerwünschter Weise den Verbindungsabschnitt 114, bevor sich die Membran 112 verformt. Jedoch kommt die leitende GND-Dünnschicht 122, die auf der Membran 112 ausgebildet ist, am Umfang der Membran 112 in Kontakt mit dem Vorsprung 134. Demzufolge kann sich der außerhalb des Umfangs der Membran 112 befindliche Verbindungsabschnitt 114 nicht in der Hauptverformungsrichtung der Reflexionsoberfläche verformen. Dies ist auf das Vorhandensein des Vorsprungs 134 zurückzuführen.
Die Spitze des Vorsprungs 134 ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie scharf ist. Dann verringert sich die Kontaktfläche der Membran 112 und der leitenden GND-Dünnschicht 122. Dies minimiert die Reibung zwischen dem Vorsprung 134 und der Membran 112, die bei Verformung der Membran 112 auftritt. Dementsprechend verformt sich die Membran 112 gleichmäßig. Das im Verbindungsabschnitt 114 gebildete Gitter verformt sich in so einer Richtung, dass die in der Flächenrichtung der Membran 112 auftretende Zugspannung nachlässt. Somit ist die in der Membran 112 entstehende Zugspannung stark herabgesetzt. Genauer gesagt kann sich die Membran 112 (d. h. die Reflexionsoberfläche 118) stark verformen, wie in 11 gezeigt ist, da das Gitter in ihrer Flächenrichtung so verläuft, um die Zugspannung abzubauen.
Bei dem verformbaren Spiegel 100 dieser Ausführungsform vergrößern sich bei Verformung der Membran 112 die Durchgangslöcher im Gitterabschnitt, die im Verbindungsabschnitt 114 gebildet sind. Demzufolge lässt die in der Membran 112 ent stehende Zugspannung nach. Somit kann sich die Membran 112 leicht und in starkem Maße verformen. Dies ergibt sich aus der obigen Beschreibung.
Natürlich können an den jeweiligen Anordnungen dieser Ausführungsform verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden.
12 zeigt ein Elektrodensubstrat gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 12 gezeigt ist, hat in einem Elektrodensubstrat 130A dieser Modifikation ein Vorsprung 134A eine Freilegung bzw. Luftstrecke an einem Abschnitt, wo die Antriebselektroden-Verdrahtungsleitung 140 verläuft, die sich von der Antriebselektrode 138 her erstreckt. In der oben beschriebenen Ausführungsform gilt, dass die Membran 112 umso gleichmäßiger verformt werden kann, je schärfer die Spitze des Vorsprungs 134 ist. Die scharfe Spitze des Vorsprungs 134 kann jedoch die Antriebselektroden-Verdrahtungsleitung 140, die über den Vorsprung 134 verläuft, in unerwünschter Weise trennen bzw. unterbrechen. Es ist somit sehr schwierig, einen guten Vorsprung 134 zu fertigen. Angesichts dessen wird gemäß dieser Modifikation nach Ausbildung des Vorsprungs 134 ein Abschnitt entfernt, durch den die zukünftige Antriebselektroden-Verdrahtungsleitung 140 verläuft. Der Vorsprung 134A wird mithin so gebildet, dass er eine Freilegung an einem Abschnitt hat, wo die Antriebselektroden-Verdrahtungsleitung 140 verläuft. Danach wird die Antriebselektroden-Verdrahtungsleitung 140 gebildet. Dies vermeidet das Problem der Unterbrechung. Es ist festzuhalten, dass der Vorsprung 134A die Verformungsgestalt der Reflexionsoberfläche 118 in starkem Maße negativ beeinflusst, insbesondere die Verformungsgestalt nahe des Umfangsabschnitts der Reflexionsoberfläche 118. Im Nahbereich des entfernten Abschnitts des Vorsprungs 134A kann die Verformungsgestalt der Reflexionsoberfläche verschlechtert sein. Daher wird der zu entfernende Abschnitt wünschenswerterweise auf das notwendige Minimum gedrückt. Anders ausgedrückt widersteht bei dem Elektrodensubstrat 130A dieser Modifikation die Antriebselektroden-Verdrahtungsleitung 140 einer Leitungsunterbrechung und lässt sich in einfacher Weise herstellen.
13 zeigt ein Elektrodensubstrat gemäß einer weiteren Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 13 gezeigt ist, umfasst in einem Elektrodensubstrat 130B dieser Modifikation die Antriebselektrode neun Elektrodenabschnitte 138a bis 138i. Die Elektrodenabschnitte 138a bis 138i sind elektrisch voneinander unabhängig. Die Elektrodenabschnitte 138a bis 138i sind jeweils mit sich zur Antriebselektrode erstreckenden Elektroden 142a bis 142i elekt risch verbunden, und zwar durch Antriebselektroden-Verdrahtungsleitungen 140a bis 140i. Wenn die Antriebselektrode auf diese Art und Weise die Elektrodenabschnitte 138a bis 138i umfasst, lässt sich eine komplizierte Reflexionsoberflächenform realisieren, die mit einer einzelnen Antriebselektrode nicht erzielt werden kann. 14 zeigt zum Beispiel die von oben gesehene Membran 112, wenn an allen Elektrodenabschnitten 138a bis 138i dieselbe Spannung angelegt wird. Im Ansprechen auf diese Ansteuerung verformt sich die Reflexionsoberfläche 118 zu einer konkaven Fläche mit einer in ihrer Mitte befindlichen optischen Achse 118a. Diese Form ist dieselbe wie die, die durch Ansteuerung mittels einer einzigen Antriebselektrode erhalten wird. 15 zeigt die von oben gesehene Membran 112 für den folgenden Fall. Und zwar wird an den oberen rechten Elektrodenabschnitt 138i eine hohe Spannung angelegt. Eine Spannung, die niedriger als die an den oberen rechten Elektrodenabschnitt 138i angelegte Spannung ist, wird gleichmäßig an die restlichen Elektrodenabschnitte 138a bis 138h angelegt. Im Ansprechen auf diese Ansteuerung verformt sich die Reflexionsoberfläche 118 zu einer konkaven, gekrümmten Oberfläche, wobei die optische Achse 118a nach oben rechts verschoben ist, wie aus 15 ersichtlich ist. 16 zeigt die von oben gesehene Membran 112 für den folgenden Fall. Und zwar wird an die drei Elektrodenabschnitte 138c, 138f und 138h im mittleren Bereich eine hohe Spannung angelegt. Eine Spannung, die niedriger als die an die drei Elektrodenabschnitte 138c, 138f und 138h im mittleren Bereich angelegte Spannung ist, wird gleichmäßig an die verbleibenden Elektrodenabschnitte 138a, 138b, 138d, 138e, 138g und 138i angelegt. Im Ansprechen auf diese Ansteuerung verformt sich die Reflexionsoberfläche 118 zu einer gekrümmten Oberfläche, die einer zylindrischen Oberfläche entspricht, wie aus 16 hervorgeht. Auf diese Weise kann, wenn das Elektrodensubstrat 130B dieser Modifikation verwendet wird, die Verformungsgestalt der Reflexionsoberfläche 118 frei verändert werden. Mithin lässt sich der Anwendungsbereich des verformbaren Spiegels ausweiten.
17 ist eine Draufsicht eines Spiegelsubstrats gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 18 ist eine Schnittansicht entlang der Linie D-D' von 17. Wie in 17 und 18 gezeigt ist, umfasst in einem Spiegelsubstrat 110A gemäß dieser Modifikation eine Membran 112A einen Schichtkörper mit einer Zweischichtstruktur. Die Zweischichtstruktur umfasst eine erste Dünnfilmschicht 120a und eine zweite Dünnfilmschicht 120b. Ein Verbindungsabschnitt 114A umfasst einen Teil des die Membran 112A bildenden Schicht körpers, d. h. die erste Dünnfilmschicht 120a. Die erste Dünnfilmschicht 120a ist nämlich so ausgebildet, dass sie den Befestigungsabschnitt 116, den Verbindungsabschnitt 114A und die Membran 112A vollständig bedeckt. Dabei ist die zweite Dünnfilmschicht 120b so ausgebildet, dass sie nur den Befestigungsabschnitt 116 und die Membran 112A bedeckt. Zuerst wird die zweite Dünnfilmschicht 120b so gebildet, dass sie den Befestigungsabschnitt 116, den Verbindungsabschnitt 114A und die Membran 112A vollständig bedeckt, in derselben Art und Weise wie die erste Dünnfilmschicht 120a. Danach wird der Abschnitt der zweiten Dünnfilmschicht 120b entfernt, der sich auf dem Verbindungsabschnitt 114A befindet. So umfasst, während die Membran 112A die erste und zweite Dünnfilmschicht 120a und 120b aufweist, der Verbindungsabschnitt 114A nur die erste Dünnfilmschicht 120a. Somit ist die mechanische Steifigkeit des Verbindungsabschnitts 114A kleiner als die der Membran 112A. Die erste Dünnfilmschicht 120a wird wünschenswerterweise aus einem Material gebildet, das weicher als dasjenige der zweiten Dünnfilmschicht 120b ist. In dem Spiegelsubstrat 110A dieser Modifikation ist der Verbindungsabschnitt 114A nicht mit Durchgangslöchern versehen, die ihn zu einem Gitter machen. Somit ist die Membran 112A durch die gesamte Fläche des Verbindungsabschnitts 114A gestützt. Im Vergleich zum gitterartigen Verbindungsabschnitt 114 ist der Verbindungsabschnitt 114A vorteilhaft hinsichtlich der Materialermüdung oder dergleichen, und ist einfach herzustellen. Bei der Struktur des Verbindungsabschnitts 114A gemäß dieser Modifikation wird die Polyimiddünnschicht stark durch Materialermüdung beeinflusst. Diese Struktur ist somit insbesondere dann von Vorteil, wenn der Verbindungsabschnitt 114A eine Dünnschicht aus Polyimid aufweist.
Zweite Ausführungsform
Die zweite Ausführungsform wird mit Bezug auf die Ansichten der Zeichnung beschrieben. Diese Ausführungsform richtet sich auf eine Anordnung, bei der die Verformung der Reflexionsoberfläche des Verbindungsabschnitts in der Hauptverformungsrichtung durch Einsatz einer elektromagnetischen Kraft begrenzt ist.
19 ist eine Draufsicht eines verformbaren Spiegels gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 20 ist eine Schnittansicht entlang der Linie E-E' von 19.
Wie in 19 und 20 gezeigt ist, umfasst ein verformbarer Spiegel 200 gemäß dieser Ausführungsform ein Spiegelsubstrat 210, ein Elektrodensubstrat 230 und ein Magnetsubstrat 250. Das Spiegelsubstrat 210, das Elektrodensubstrat 230 und das Magnetsubstrat 250 sind miteinander verbunden.
21 ist eine Draufsicht des in 19 gezeigten Spiegelsubstrats. 22 ist eine Schnittansicht entlang der Linie F-F' von 21.
Wie in 21 und 22 gezeigt ist, hat das Spiegelsubstrat 210 eine Membran 212, einen die Membran 212 umgebenden Verbindungsabschnitt 214, und einen Befestigungsabschnitt 216, der den Umfangsabschnitt des Verbindungsabschnitts 214 befestigt. Auf der Oberseite (die Oberfläche, die der oberen Seite in 22 entspricht) der Membran 212 ist eine Reflexionsoberfläche 218 ausgebildet. Das Spiegelsubstrat 210 ist aus einem Siliziumsubstrat hergestellt. Sowohl die Membran 212 als auch der Verbindungsabschnitt 214 weisen eine Polyimiddünnschicht auf, die sich vom Befestigungsabschnitt 216 her erstreckt. Die Membran 212 bildet einen Verformungsabschnitt, und der Verbindungsabschnitt 214 bildet einen anderen Verformungsabschnitt. Der Verbindungsabschnitt 214 ist mit vielen Durchgangslöchern versehen, um ein Gitter zu bilden, und hat eine geringere mechanische Steifigkeit als die Membran 212. Die Membran 212 und der Verbindungsabschnitt 214 sind mit einer leitfähigen Dünnschicht 222 versehen, und zwar auf ihren gesamten Oberflächen (bis zum Befestigungsabschnitt 216), die einer Oberfläche gegenüberliegen, an der die Reflexionsoberfläche 218 gebildet ist. Die leitfähige Dünnschicht 222 bildet eine GND-Schicht im elektrostatischen Antrieb, der die Membran 212 verformt (später noch zu beschreiben). Die Reflexionsoberfläche 218 ist kleiner als die Membran 212. Eine Feldwicklung 224, die kreisförmig um die Reflexionsoberfläche 218 verläuft, ist innerhalb der Membran 212 und außerhalb der Reflexionsoberfläche 218 gebildet. Die Feldwicklung 224 ist über Feldwicklungs-Verdrahtungsleitungen 226 elektrisch mit zur Feldwicklung verlaufenden Elektroden 228 verbunden. Die zur Feldwicklung verlaufenden Elektroden 228 sind auf der Oberseite des Befestigungsabschnitts 216 angeordnet. Die Feldwicklungs-Verdrahtungsleitungen 226 erstrecken sich über den Verbindungsabschnitt 240 und den Befestigungsabschnitt 216.
23 ist eine Draufsicht des in 19 gezeigten Elektrodensubstrats. 24 ist eine Schnittansicht entlang der Linie G-G' von 23.
Wie in 23 und 24 gezeigt ist, ist das Elektrodensubstrat 230 mit einer Vertiefung 232 versehen, und zwar an einem Abschnitt, der der Membran 212 und dem Verbindungsabschnitt 214 gegenüberliegt. Die Vertiefung 232 entspricht einem elektrostatischen Spalt. An einer Position, die der Membran 212 gegenüberliegt, wenn das Elektrodensubstrat 230 mit dem Spiegelsubstrat 210 verbunden ist, ist das Elektrodensubstrat 230 auch mit einer Antriebselektrode 238 versehen. Über eine Antriebselektroden-Verdrahtungsleitung 240 ist die Antriebselektrode 238 elektrisch an eine sich zur Antriebselektrode erstreckende Elektrode 242 angeschlossen. Ein Haftabschnitt 236 des Elektrodensubstrats 230 liegt dem Befestigungsabschnitt 216 gegenüber, wenn er mit dem Spiegelsubstrat 210 verbunden ist. Der Haftabschnitt 236 ist mit einer leitfähigen Dünnschicht 244 versehen. Die leitfähige Dünnschicht 244 ist über eine Verdrahtungsleitung 246 elektrisch an eine zu GND verlaufende Elektrode 248 angeschlossen. Das Elektrodensubstrat 230 ist aus einem Siliziumsubstrat hergestellt. Das Elektrodensubstrat 230 ist größer als das Spiegelsubstrat 210. Wie in 19 gezeigt ist, sind die sich zur Antriebselektrode erstreckende Elektrode 242 und die zu GND verlaufende Elektrode 248 auf dem Elektrodensubstrat 230 an einem Abschnitt ausgebildet, der außerhalb des Spiegelsubstrats 210 verläuft, wenn das Spiegelsubstrat 210 mit dem Elektrodensubstrat 230 verbunden ist.
25 ist eine Draufsicht des in 19 gezeigten Magnetsubstrats. 26 ist eine Schnittansicht entlang der Linie H-H' von 25.
Wie in 25 und 26 gezeigt ist, hat das Magnetsubstrat 250 einen Magnethalter 252 und einen zylindrischen Permanentmagneten 256, der mit dem Magnethalter 252 verbunden ist. An einer Position, die der Membran 212 gegenüberliegt, wenn der Magnethalter 252 mit dem Spiegelsubstrat 210 verbunden ist, ist der Magnethalter 252 mit einer kreisförmigen Öffnung 254 versehen. Der zylindrische Permanentmagnet 256 hat einen Innendurchmesser, der im Wesentlichen demjenigen der kreisförmigen Öffnung 254 des Magnethalters 252 entspricht. Der Permanentmagnet 256 ist am Magnethalter 252 so befestigt, dass sein Innendurchmesser und die Öffnung 254 nahezu koaxial sind. Der zylindrische Permanentmagnet 256 ist in der Vertikalrichtung, d. h. entlang der Achse des Zylinders polarisiert. Der Magnethalter 252 ist aus einem Siliziumsubstrat hergestellt. Dies minimiert die thermische Verformung des Magnethalters 252, wenn der verformbare Spiegel 200 dieser Ausführungsform mit Wärme beaufschlagt wird.
Wie in 19 und 20 gezeigt ist, sind das Spiegelsubstrat 210 und das Elektrodensubstrat 230 durch den Befestigungsabschnitt 216 und den Haftabschnitt 236 so verbunden, dass die Membran 212 der Antriebselektrode 238 gegenüberliegt. Somit ist die Membran 212 des Spiegelsubstrats 210 elektrisch mit der leitfähigen Dünnschicht 244 des Elektrodensubstrats 230 verbunden. Der Abschnitt der leitfähigen Dünnschicht 222, der sich auf der Membran 212 des Spiegelsubstrats 210 befindet, liegt der Antriebselektrode 238 des Elektrodensubstrats 230 mit einem Spalt gegenüber. Der gegenüberliegende Abschnitt der leitfähigen Dünnschicht 222 und die Antriebselektrode 238 bilden ein Verformungsmittel oder eine Verformungseinrichtung zur Verformung der Membran 212 und des Verbindungsabschnitts 214. Anders ausgedrückt dient der Abschnitt der leitfähigen Dünnschicht 244, der sich auf der Membran 212 befindet, als Gegenelektrode zur Antriebselektrode 238. Die Gegenelektrode und die Antriebselektrode 238 bilden einen elektrostatischen Antrieb, der die Membran 212 mit einer elektrostatischen Kraft verformt. Das Spiegelsubstrat 210 und das Magnetsubstrat 250 sind so verbunden, dass die Reflexionsoberfläche 218 durch die Öffnung 254 des Magnethalters 252 freiliegt. Mithin liegen die Feldwicklung 224 und der Permanentmagnet 256 nahe beieinander und einander gegenüber. Die Feldwicklung 224 und der Permanentmagnet 256 bilden ein Begrenzungsmittel oder eine Begrenzungseinrichtung zur Begrenzung der Verformung in der Hauptbegrenzungsrichtung des Verbindungsabschnitts 214 des Spiegelsubstrats 210. Der Permanentmagnet 256 bildet ein Magnetfeld-Erzeugungsmittel oder einen Magnetfelderzeuger, um die Feldwicklung 224 einem Magnetfeld auszusetzen. Die Feldwicklung 224 dient als Antriebsspule, die mit dem Permanentmagneten 256 zusammenwirkt, um dem Verbindungsabschnitt 214 eine Kraft bereitzustellen.
27 zeigt Magnetflusslinien, die durch den in 26 gezeigten Permanentmagneten 256 erzeugt werden. Wie in 27 gezeigt ist, verlaufen die Magnetflusslinien des Permanentmagneten 256 um die Dickenrichtung des Zylinders. Die Magnetflusslinien umfassen mit Bezug auf die Mitte der Breite des Zylinders als Bereichsgrenze zwei Arten. Gemäß einer Art verlaufen die Magnetflusslinien innerhalb des Zylinders. Gemäß der anderen Art verlaufen die Magnetflusslinien außerhalb des Zylinders. Gemäß dieser Ausführungsform werden die innerhalb des Zylinders verlaufenden Magnetflusslinien dazu verwendet, die elektromagnetische Kraft zu erzeugen.
28 zeigt eine Anordnung, die eine Spannung für den elektrostatischen Antrieb anlegt, der die Reflexionsoberfläche des in 19 gezeigten verformbaren Spiegels verformt, und eine Anordnung, die einen Strom anlegt, um eine Begrenzungskraft zu erzeugen, die die Verformung des Verbindungsabschnitts des verformbaren Spiegels begrenzt. 29 zeigt, wie die Reflexionsoberfläche durch eine elektrostatische Kraft und eine elektromagnetische Kraft verformt werden, die im Ansprechen auf eine Spannungsbeaufschlagung von 28 erzeugt werden.
Wie in 28 gezeigt ist, sind zwischen der zu GND verlaufenden Elektrode 248 und der sich zur Antriebselektrode erstreckenden Elektrode 242 eine Gleichstromversorgung 292 und ein Schalter 294 in Reihe angeschlossen. Eine Gleichstromversorgung 296 und ein Schalter 298 sind in Reihe zwischen den beiden zur Feldwicklung verlaufenden Elektroden 228 angeschlossen. Es sei angenommen, dass der Schalter 294 geschlossen ist und zwischen der zu GND verlaufenden Elektrode 248 und der sich zur Antriebselektrode erstreckenden Elektrode 242 eine Steuerspannung angelegt ist. Dann wird in der Reflexionsoberfläche 218 eine elektrostatische Kraft erzeugt, die in Richtung zur Antriebselektrode 238 wirkt. Es sei angenommen, dass der Schalter 298 geschlossen ist und ein Strom an die Feldwicklung 224 angelegt ist. Dann wird in der außerhalb der Membran 212 befindlichen Feldwicklung 224 eine elektromagnetische Kraft erzeugt, die in Richtung zum Permanentmagneten 256 wirkt. Wenn die elektrostatische Kraft und die elektromagnetische Kraft im Gleichgewicht sind, verformt sich die Membran 212 mit der Reflexionsoberfläche 218 in Richtung zur Antriebselektrode 238, wie in 29 gezeigt ist. Da der Verbindungsabschnitt 214 ein Gitter bildet, ist seine mechanische Gesamtsteifigkeit niedriger als die der Membran 212. Somit kann sich, wenn die Membran 212 durch die Antriebskraft verformt wird, der Verbindungsabschnitt 214 unerwünschterweise zu verformen beginnen. Durch die in der Feldwicklung 224 erzeugte elektromagnetische Kraft wird der Verbindungsabschnitt 214 jedoch zum Permanentmagneten 256 hin gezogen. Folglich kann sich der außerhalb des Umfangs der Membran 212 befindliche Verbindungsabschnitt 214 nicht in der Hauptverformungsrichtung der Reflexionsoberfläche 218 verformen.
Anders als bei der ersten Ausführungsform, in der ein Vorsprung verwendet wird, verfügt der verformbare Spiegel 200 gemäß dieser Ausführungsform über keinen verschiebbaren Abschnitt. Folglich wird die Verformung der Reflexionsoberfläche 218 nicht durch eine Reibungskraft behindert, und die Reflexionsoberfläche 218 wird auch nicht aufgrund von Verschleiß brechen. Das im Verbindungsabschnitt 214 gebildete Gitter verformt sich in so einer Richtung, dass die in der Flächenrichtung der Membran 212 auftauchende Zugspannung abgebaut wird. Somit ist die in der Membran 212 entstehende Zugspannung in starkem Maße herabgesetzt. Genauer gesagt kann sich, wie in 29 gezeigt ist, die Membran 212 (d. h. die Reflexionsoberfläche 218) in starkem Maß verformen, da das Gitter sich in ihrer Flächenrichtung erstreckt, um die Zugspannung abzubauen.
Bei dem verformbaren Spiegel 200 dieser Ausführungsform vergrößern sich bei Verformung der Membran 212 die Durchgangslöcher in dem Gitterabschnitt, der im Verbindungsabschnitt 214 ausgebildet ist. Demzufolge wird die in der Membran 212 entstehende Zugspannung abgebaut. Somit lässt sich die Membran 212 leicht und in hohem Maß verformen. Dies geht aus der obigen Beschreibung hervor.
An den jeweiligen Anordnungen dieser Ausführungsform können natürlich verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden.
30 ist eine Draufsicht eines Spiegelsubstrats gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 31 ist eine Schnittansicht entlang der Linie I-I' von 30. Wie in 30 und 31 gezeigt ist, umfasst in einem Spiegelsubstrat 210A gemäß dieser Modifikation eine Membran 212A einen Schichtkörper mit einer Zweischichtstruktur. Die Zweischichtstruktur umfasst eine erste Dünnfilmschicht 220a und eine zweite Dünnfilmschicht 220b. Ein Verbindungsabschnitt 214A umfasst einen Teil des die Membran 212A bildenden Schichtkörpers, d. h. die erste Dünnfilmschicht 220a. Und zwar wird die erste Dünnfilmschicht 220a so gebildet, dass sie den Befestigungsabschnitt 216, den Verbindungsabschnitt 214A und die Membran 212A vollständig bedeckt. Dabei wird die zweite Dünnfilmschicht 220b so gebildet, dass sie nur den Befestigungsabschnitt 216 und die Membran 212A bedeckt. Zuerst wird die zweite Dünnfilmschicht 220b so gebildet, dass sie den Befestigungsabschnitt 216, den Verbindungsabschnitt 214A und die Membran 212A vollständig bedeckt, genau wie die erste Dünnfilmschicht 220a. Danach wird der Abschnitt der zweiten Dünnfilmschicht 220b entfernt, der sich auf dem Verbindungsabschnitt 214A befindet. Auf diese Weise umfasst, während die Membran 212A die erste und zweite Dünnfilmschicht 220a und 220b aufweist, der Verbindungsabschnitt 214A nur die erste Dünnfilmschicht 220a. Deswegen ist die mechanische Steifigkeit des Verbindungsabschnitts 214A kleiner als diejenige der Membran 212A. Die erste Dünnfilmschicht 220a ist wünschenswerterweise aus einem Material gebildet, das weicher als dasjenige der zweiten Dünnfilmschicht 220b ist. In dem Spiegelsubstrat 210A dieser Modifikation ist der Verbindungsabschnitt 214A nicht mit Durchgangslöchern versehen, die ihn zu einem Gitter machen. Folglich wird die Membran 212A von der gesamten Fläche des Verbindungsabschnitts 214A gestützt. Im Vergleich zum gitterartigen Verbindungsabschnitt 214 ist der Verbindungsabschnitt 214A vorteilhaft hinsichtlich der Materialermüdung oder dergleichen, und ist leicht herzustellen. Die Feldwicklungs-Verdrahtungsleitungen 226, die von der Feldwicklung 224 zu den zur Feldwicklung verlaufenden Elektroden 228 laufen, lassen sich auf dem Verbindungsabschnitt 214A leichter bilden als auf dem gitterartigen Verbindungsabschnitt 214.
Bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Antriebselektrode 238 Elektrodenabschnitte aufweisen, die elektrisch unabhängig voneinander sind, in derselben Art und Weise wie bei der Modifikation der in 13 gezeigten ersten Ausführungsform. In diesem Fall werden die Antriebselektroden-Verdrahtungsleitung 240 und die sich zur Antriebselektrode erstreckende Elektrode 242 abgeändert auf Antriebselektroden-Verdrahtungsleitungen bzw. sich zur Antriebselektrode erstreckende Elektroden. Die Elektrodenabschnitte sind durch die jeweiligen Antriebselektroden-Verdrahtungsleitungen elektrisch an die sich zur Antriebselektrode erstreckenden Elektroden angeschlossen.

Claims

Verformbarer Spiegel (100; 200) mit einem Spiegelsubstrat (110), wobei das Spiegelsubstrat (110) umfasst: – einen ersten Verformungsabschnitt (112, 112A; 212, 212A), der eine Reflexionsoberfläche (118; 218) aufweist; – einem zweiten Verformungsabschnitt (114, 114A; 214, 214A), der den ersten Verformungsabschnitt (112, 112A; 212, 212A) umgibt und eine geringere mechanische Steifigkeit als der erste Verformungsabschnitt (112, 112A; 212, 212A) besitzt; – einem Befestigungsabschnitt (116; 216), der den Umfangsabschnitt des zweiten Verformungsabschnitts (114, 114A; 214, 214A) befestigt, wobei der verformbare Spiegel ferner umfasst: – eine Verformungseinrichtung (122, 138, 138a–138i; 222, 238), die auf den ersten Verformungsabschnitt (112, 112A; 212, 212A) wirkt, um den ersten Verformungsabschnitt (112, 112A; 212, 212A) und den zweiten Verformungsabschnitt (114, 114A; 214, 214A) kontinuierlich zu verformen, um so die Krümmung des Spiegels zu verändern, wobei die Verformungseinrichtung (122, 138, 138a–138i; 222, 238) eine erste Elektrode (122; 222), die dem ersten Verformungsabschnitt (112, 112A; 212, 212A) zugeordnet ist, und eine zweite Elektrode (138, 138a–138i; 238), die der ersten Elektrode (122; 222) gegenüberliegt, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass: – der verformbare Spiegel (100; 200) ferner eine Begrenzungseinrichtung (134, 134A; 224, 256) umfasst, die die Verformung eines Abschnitts des ersten Verformungsabschnitts (112, 112A; 212, 212A), der sich außerhalb eines Betätigungsbereichs der Verformungseinrichtung (122, 138, 138a–138i; 222, 238) befindet, in einer Richtung von der ersten Elektrode zu der zweiten Elektrode (138, 138a–138i; 238) begrenzt, und zwar derart, dass sich der zweite Verformungsabschnitt (114, 114A; 214, 214A) nicht in dieser Richtung verformen kann.
Verformbarer Spiegel (100; 200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verformungsabschnitt (112, 112A; 212, 212A) einen mehrere Schichten enthaltenden Schichtkörper umfasst und der zweite Verformungsabschnitt (114, 114A; 214, 214A) einen Teil des Schichtkörpers des ersten Verformungsabschnitts (112, 112A; 212, 212A) umfasst.
Verformbarer Spiegel (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinrichtung (134) einen Vorsprung (134) mit einer Spitze umfasst, die so ausgelegt ist, dass sie in Kontakt mit einer Oberfläche des ersten Verformungsabschnitts (112, 112A) gelangt, die der Reflexionsoberfläche (118) gegenüberliegt, wobei sich der Vorsprung (134) kreisförmig erstreckt.
Verformbarer Spiegel (200) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinrichtung (224, 256) eine Antriebsspule (224), die außerhalb eines Betätigungsbereichs der Verformungseinrichtung (222, 238) des ersten Verformungsabschnitts (212, 212A) vorgesehen ist, und ein Magnetfeld-Erzeugungsmittel (256), um die Antriebsspule (224) einem Magnetfeld auszusetzen, umfasst.
Verformbarer Spiegel (100; 200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verformungsabschnitt (114; 214) und der erste Verformungsabschnitt (112; 212) dünne Schichten aus dem gleichen Material umfassen und der zweite Verformungsabschnitt (114; 214) eine große Zahl von Durchgangslöcher zur Bildung eines Gitters aufweist.
Verformbarer Spiegel (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinrichtung (134) einen Vorsprung (134) mit einer Spitze umfasst, die so ausgelegt ist, dass sie in Kontakt mit einer Oberfläche des ersten Verformungsabschnitts (112) gelangt, die der Reflexionsoberfläche (118) gegenüberliegt, wobei sich der Vorsprung (134) kreisförmig erstreckt.
Verformbarer Spiegel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinrichtung (224, 256) eine Antriebsspule (224), die außerhalb eines Betätigungsbereichs der Verformungseinrichtung (222, 238) des ersten Verformungsabschnitts (212) vorgesehen ist, und ein Magnetfeld-Erzeugungsmittel (256), um die Antriebsspule (224) einem Magnetfeld auszusetzen, umfasst.
Verformbarer Spiegel (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektrode (138a–138i) elektrisch voneinander unabhängige Abschnitte umfasst.
Verformbarer Spiegel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinrichtung (224, 256) eine Antriebsspule (224), die außerhalb eines Betätigungsbereichs der Verformungseinrichtung (222, 238) des ersten Verformungsabschnitts (212, 212A) vorgesehen ist, und ein Magnetfeld-Erzeugungsmittel (256), um die Antriebsspule (224) einem Magnetfeld auszusetzen, umfasst.
Verformbarer Spiegel (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinrichtung (134) einen Vorsprung (134) mit einer Spitze umfasst, die so ausgelegt ist, dass sie in Kontakt mit einer Oberfläche des ersten Verformungsabschnitts (112, 112A) gelangt, die der Reflexionsoberfläche (118) gegenüberliegt, wobei sich der Vorsprung (134) kreisförmig erstreckt.
Verformbarer Spiegel (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinrichtung (224, 256) eine Antriebsspule (224), die außerhalb eines Betätigungsbereichs der Verformungseinrichtung (222, 238) des ersten Verformungsabschnitts (212, 212A) vorgesehen ist, und ein Magnetfeld-Erzeugungsmittel (256), um die Antriebsspule (224) einem Magnetfeld auszusetzen, umfasst.
Verformbarer Spiegel (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinrichtung (134) einen Vorsprung (134) mit einer Spitze umfasst, die so ausgelegt ist, dass sie in Kontakt mit einer Oberfläche des ersten Verformungsabschnitts (112, 112A) gelangt, die der Reflexionsoberfläche (118) gegenüberliegt, wobei sich der Vorsprung (134) kreisförmig erstreckt.