JP2002228952A

JP2002228952A - ミラーデバイス

Info

Publication number: JP2002228952A
Application number: JP2001029231A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Kosuge; 孝章小菅
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2001-02-06
Filing date: 2001-02-06
Publication date: 2002-08-14

Abstract

(57)【要約】【課題】異なる２点以上に光を集光することができる、
新規なミラーデバイスを提供する。【解決手段】反射面を内側に向けて曲面状に配列され
た、反射面の角度を可変に保持される複数のミラーと、
各ミラー毎に独立して角度を変更させる、駆動手段とを
有することにより、前記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光を集光する光学
デバイスの技術分野に属し、詳しくは、２点以上の位置
に光を集光することができるミラーデバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】画像記録装置や画像読取装置等の各種の
光学装置において、光を集光する光学素子として、レン
ズや凹面鏡（曲面ミラー）が利用されている。これらの
集光素子は、決められた１点にしか光を集光できない。
また、ズームレンズであれば、集光位置を焦点深度方向
に移動できるが、集光位置は、基本的に、光軸上に限ら
れており、従って、同一平面上における集光点は、やは
り１点である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術の問題点を解決することにあり、異なる２点以
上に光を集光できる、新規なミラーデバイスを提供する
ことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は反射面を内側に向けて曲面状に配列され
た、反射面の角度を可変に保持される複数のミラーと、
各ミラー毎に独立して角度を変更させる、駆動手段とを
有することを特徴とするミラーデバイスを提供する。

【０００５】本発明のミラーデバイスにおいて、前記ミ
ラーは、揺動可能な状態で、反射面の中心位置において
裏面から支持されるものであり、前記駆動手段は、前記
ミラーの端部近傍に２以上配置されるミラー側電極と、
各ミラー側電極と電極対を成す電極と、前記各電極対毎
に独立して電圧を印加する電源とを有するのが好まし
く、また、前記ミラー側電極が、対向する角部に配置さ
れ、もしくは、前記中心位置における反射面と直交方向
を軸とする周方向に等角度間隔で配置されるのが好まし
く、さらに、前記電源は、前記電極対に印加する電圧が
可変であるのが好ましい。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明のミラーデバイスに
ついて、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細
に説明する。

【０００７】図１（Ａ）に、本発明のミラーデバイスの
一例の平面図（ミラーの反射面側）を、図１（Ｂ）に、
そのｂ−ｂ線の断面を、それぞれ概念的に示す。図１に
示されるミラーデバイス１０は、正方形の反射面を有す
る板状のミラー１２を、パラボラアンテナ状の曲面を形
成するように配列してなるものである。各ミラー１２
は、反射面を曲面の内側に向けて配列されると共に、裏
面側の中心において、基板１４に固定される支軸１６に
よって全方向に揺動自在に公知の方法で支持されてい
る。なお、図１においては、一例として３７枚のミラー
１２を示しているが、本発明はこれに限定はされず、ま
た、支軸１６とミラー１２とは固定され、支軸１６が全
方向に傾動自在に基板１４に支持されてもよい。

【０００８】図示例のミラーデバイス１０において、各
ミラー１２は、静電気によって駆動するＭＥＭＳ(Micro
Electro Mechanical System) を構成しており、それぞ
れ、独立して揺動の方向および角度を調整され、後述す
る図３に模式的に示すように、ミラーデバイス１０に入
射した光を、任意の位置に集光する。図２に、ミラー１
２の角度調整機能を有するするＭＥＭＳの一例の概念図
を示す。なお、図２において、（Ａ）は平面図（反射面
を見た図）で、（Ｂ）は側面図である。

【０００９】図２に示されるように、ミラー１２裏面の
４つの角部には、ミラー側電極１８（１８ａ〜１８ｄ）
が配置されている。また、基板１４上には、各ミラー側
電極１８と離間して電極対を成す基板側電極２０（２０
ａ〜２０ｄ）が、ミラー側電極１８に対向して形成され
ている。この基板側電極２０の表面は、絶縁層２２で覆
われている。さらに、それぞれのミラー側電極１８と基
板側電極２０とからなる、各電極対には、それぞれ、両
電極に電圧を印加する、印加電圧が可変な電源２４（２
４ａ〜２４ｄ）が接続されている。

【００１０】なお、このようなミラー１２を有するＭＥ
ＭＳ（本発明のミラーデバイス）は、マイクロマシンや
半導体装置の製造技術を利用して作製すればよい。ま
た、本発明は、静電気によってミラーを動かすのに限定
はされず、例えば、ピエゾ素子等を用いてミラーを動か
すＭＥＭＳであってもよい。

【００１１】このようなＭＥＭＳにおいて、電源２４を
駆動（ｏｎ）すると、離間するミラー側電極１８と基板
側電極２０との間に電圧が印加され、両者の間に静電気
が発生し、これによる引力が生じる。また、前述のよう
に、ミラー１２は支軸１６によって全方向に揺動可能に
支持されている。従って、各電極対にかかる電圧（静電
気による引力）の強さに応じて、ミラー１２が傾く。例
えば、電源２４ａおよび２４ｃをｏｆｆにし、電源２４
ｂおよび２４ｄをｏｎにすれば、ミラー側電極１８ａお
よび１８ｃと基板側電極２０ａおよび２０ｃとの間は無
引力で、ミラー側電極１８ｂおよび１８ｄと基板側電極
２０ｂおよび２０ｄとの間は引力が発生するので、ミラ
ー１２は、図２（Ｂ）に点線で示すように傾く。

【００１２】ここで、前述のように、電極対はミラー１
２の４角に形成され、また、電源２４ａ〜２４ｄは、印
加電圧が可変な電源である。さらに、ミラー１２は、支
軸１６によって、全方向に揺動可能な状態で支持されて
いる。従って、ミラー１２が揺動可能な角度内であれ
ば、各電源２４によって電極対に印加する電圧のバラン
スを調整することにより、ミラー１２の反射面を、任意
の方向で、任意の角度に向けることができ、各ミラー１
２による光の反射方向を任意に変えられる。

【００１３】以上のことより明らかなように、このよう
なＭＥＭＳを利用するミラー１２を曲面状に配列したミ
ラーデバイス１０によれば、目的とする点に応じて、各
ミラー１２の向きおよび角度を、適宜、調整することに
より、入射した光を、任意の点に集光することができ
る。すなわち、本発明のミラーデバイス１０によれば、
従来の集光素子では不可能であった、同一平面上におけ
る複数点に光を集光することができ、また、光軸方向で
も集光点を変更することができる。さらに、本発明のミ
ラーデバイス１０によれば、例えば、図中右半分のミラ
ー１２と、左半分のミラー１２とで、別々の点に集光す
る等、同時に複数点に光を集光することもできる。

【００１４】また、各電源２４の電圧を連続的に変更す
ることにより、ミラー１２の向きおよび角度を連続的に
変更して、集光した光を走査することも可能である。し
かも、前述のように、ミラーデバイス１０は、静電気で
駆動するＭＥＭＳを利用してミラー１２を揺動するの
で、非常に高速で角度を変更／調整することが可能であ
り、集光点を高速に変更することができる。

【００１５】例えば、図３に模式的に示すように、ミラ
ーデバイス１０に一点鎖線で示すように光が入射した際
に、各ミラー１２の向きおよび角度を実線で示すように
調整すれば、二点鎖線で示す平面上の点ａで示される位
置に光を集光することができ、他方、各ミラー１２の向
きおよび角度を点線で示すように調整すれば、同平面上
の点ｂで示される位置に光を集光できる。また、図１に
示されるような、全ミラー１２で全電源２４の印加電圧
を均一にした状態であれば、同平面上の×で示される点
に光を集光できる。さらに、ミラー１２を、実線で示さ
れる状態〜点線で示される状態に、連続的に変化するこ
とにより、集光した光で点ａと点ｂとの間を走査でき
る。

【００１６】このような本発明のミラーデバイス１０に
よれば、例えば、主走査手段と副走査手段とを組み合わ
せること無く、これのみで２次元的に光を走査するスキ
ャナを実現することができる。これを利用することによ
り、一定強度の光をミラーデバイス１０に入射すれば画
像読取装置が構成でき、また、ミラーデバイス１０に入
射する光を変調することにより、画像記録装置が構成で
きる。あるいは、本発明のミラーデバイス１０を、適宜
設定した２点（それ以上でも可）に光を集光するように
設定し、この２点に、対応する波長域が異なる（例え
ば、紫外線と赤外線等）センサを配置し、集光位置を高
速で切り換えることにより、入射する光の成分変化等を
時系列的に連続して検知することができる。また、光軸
方向に集光位置を調整できるので、オートフォーカス的
な機能を持たせることも可能である。

【００１７】図示例のミラーデバイス１０は、ミラー１
２の４つの角部の全てにＭＥＭＳを構成する電極対を形
成したが、本発明は、これに限定はされない。例えば、
ミラー側電極２４ａおよび２４ｄの電極対のみを形成し
て、ミラー１２が、この対角線方向の揺動のみを行うよ
うにして、ミラーデバイス１０による集光位置が２点間
の直線状となるように、各ミラー１２を配置してもよ
い。

【００１８】さらに、図示例においては、電源２４は、
電極対に印加する電圧が可変なものであったが、固定電
圧として、電源のｏｎ／ｏｆｆのみで、ミラー１２の角
度を調整してもよい。この際には、本発明のミラーデバ
イスに入射した光が、目的とする点に集光するように、
各ミラー１２の位置や角度を調整して配置すればよく、
例えば、ミラー側電極２４ａおよび２４ｄの電極対のみ
を配置する場合には、電源のｏｎ／ｏｆｆに応じた２点
で集光するように、各ミラー１２の位置や角度を調整す
る。

【００１９】ミラーの形状（反射面）も、図示例のよう
な正方形に限定はされず、長方形であってもよく、ある
いは、円形であってもよい。さらに、ＭＥＭＳを構成す
る電極対の位置も、図示例のような対向する角部に限定
はされず、辺の中間であってもよく、また、ミラーの中
心で反射面と直交する方向（すなわち、図示例であれば
支持軸）を軸とする等角度間隔でミラーを配置するのも
好ましい。例えば、ミラーが円形である場合には、周方
向に１２０°間隔で電極を配置する方法が例示される。

【００２０】図１に示される例においては、ミラー１２
はパラボラアンテナのような曲面を形成するように複数
列が配列されている。この際おける、曲面の形状には、
特に限定はなく、放物面でも真球の曲面であってもよ
い。また、本発明のミラーデバイスは、図１に示される
ように、ミラー１２で２次元的に広がる曲面を形成する
のにも限定はされず、例えば、図１のｂ−ｂ線断面に対
応する一列のみミラー１２を配列したものであってもよ
く、あるいは、この一列と、これに直交する列の２列で
ミラー１２を配列してもよい。

【００２１】以上、本発明のミラーデバイスについて詳
細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や
変更を行ってもよいのは、もちろんである。

【００２２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
ミラーデバイスによれば、従来の集光素子では不可能で
あった、異なる２点以上に光を集光することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は、本発明のミラーデバイスの一例の
平面を示す概念図であり、（Ｂ）は、そのｂ−ｂ線断面
を示す概念図である。

【図２】（Ａ）は、図１に示されるミラーデバイスを
構成する１つのミラーの平面の概念図であり、（Ｂ）
は、その側面の概念図である。

【図３】図１に示されるミラーデバイスの作用を概念
的に示す図である。

【符号の説明】

１０ミラーデバイス１２ミラー１４基板１６支軸１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ）ミラー側電
極２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）基板側電極２２絶縁層２４（２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ）電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反射面を内側に向けて曲面状に配列され
た、反射面の角度を可変に保持される複数のミラーと、各ミラー毎に独立して角度を変更させる、駆動手段とを
有することを特徴とするミラーデバイス。
【請求項２】前記ミラーは、揺動可能な状態で、反射面
の中心位置において裏面から支持されるものであり、前記駆動手段は、前記ミラーの端部近傍に２以上配置さ
れるミラー側電極と、各ミラー側電極と電極対を成す電
極と、前記各電極対毎に独立して電圧を印加する電源と
を有する請求項１に記載のミラーデバイス。
【請求項３】前記ミラー側電極が、対向する角部に配置
され、もしくは、前記中心位置における反射面と直交方
向を軸とする周方向に等角度間隔で配置される請求項２
に記載のミラーデバイス。
【請求項４】前記電源は、前記電極対に印加する電圧が
可変である請求項２または３に記載のミラーデバイス。