JP2016110093A - 可変形状ミラー、それを備えた光学システム及び眼科装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 実装基板（第３の基板）を備えた可変形状ミラーにおいて、接合部の変形を抑制する。【解決手段】 実装基板（第３の基板）３００を、射影面積が相対的に大きいミラー基板（第２の基板）２００に対向して配置し、ミラー基板２００と実装基板３００とを、アクチュエータ基板１００とミラー基板２００が反射部材２０２の面内方向と平行な面内方向（ＸＹ方向）において重ならない領域で接合する。【選択図】 図３

Description

本発明は、可変形状ミラー、それを備えた光学システム及び眼科装置に関する。

静電引力、電磁力によって変位させるタイプの可変形状ミラーは、光を利用した様々な分野への応用が期待されている。例えば、眼底検査装置、天体望遠鏡などに入る補償光学用の波面補正デバイスとして利用することができる。

特許文献１には、櫛歯電極を用いたアクチュエータをメンブレンミラーと接合させた可変形状ミラーが開示されている。１つのアクチュエータは、複数の可動櫛歯電極と複数の固定櫛歯電極を有し、複数の可動櫛歯電極と複数の固定櫛歯電極は、間隔を隔てて面内方向に交互になるように配置されている。各アクチュエータの可動櫛歯電極を面内方向と垂直方向な方向に個別に移動させることでメンブレンミラーの形状を制御することができる。

一方、アクチュエータを備えたアクチュエータ基板は、それを駆動させるための駆動回路を備えた実装基板と、直接的に又は、別の基板などを介して間接的に張り合わせて実装される。

米国特許第６３８４９５２号公報

特許文献１のようなアクチュエータとメンブレンミラーとを接合させる接合部は、アクチュエータ基板やメンブレンミラーに比べると非常に小さい。そのため、アクチュエータ基板と実装基板とを張り合わせる際に加圧すると、特定の接合部に負荷がかかり、その接合部が変形して破損の原因となりうる。

そこで、本発明では、実装基板を備えた可変形状ミラーにおいて、上記の接合部の変形を抑制することを目的とする。

本発明は、複数のアクチュエータを備えた第１の基板と、前記複数のアクチュエータと接合部を介して接合された反射部材を備えた第２の基板と、前記複数のアクチュエータを駆動させる駆動回路を備えた第３の基板と、を有する可変形状ミラーの製造方法であって、基板を前記反射部材の面内方向と平行な面に射影したときに外周で規定される面積を射影面積とし、接合部を介して接合された、複数のアクチュエータを備えた第１の基板と反射部材を備えた第２の基板とを準備する工程と、前記複数のアクチュエータを駆動させる駆動回路を備えた第３の基板を、前記第１の基板と前記第２の基板のうち射影面積が大きい基板に対向して配置する工程と、前記第１の基板と前記第２の基板のうち射影面積が大きい基板と前記第３の基板とを、前記第１の基板と前記第２の基板が前記反射部材の面内方向と平行な面内方向において重ならない領域で接合する工程と、を有していることを特徴とする。

また、本発明の別の態様は、複数のアクチュエータを備えた第１の基板と、前記複数のアクチュエータと接合部を介して接合された反射部材を備えた第２の基板と、前記複数のアクチュエータを駆動させる駆動回路を備えた第３の基板と、を有する可変形状ミラーであって、基板を前記反射部材の面内方向と平行な面に射影したときに外周で規定される面積を射影面積とし、前記第３の基板は、前記第１の基板と前記第２の基板のうち射影面積が大きい基板に対向して、前記第１の基板と前記第２の基板のうち射影面積が大きい基板と接合されていることを特徴とする。

本発明によれば、実装基板（第３の基板）を備えた可変形状ミラーにおいて、接合部の変形を抑制することができる。

実施形態１に係る可変形状ミラーの一例を示す模式図 課題を説明するための図 実施形態１に係る実装基板とミラー基板との接合工程の一例を示す模式図 実施形態１に係る可変形状ミラーのアクチュエータ基板とアクチュエータの構成の一例を示す模式図 アクチュエータの駆動について説明するための図 実施形態１に係るアクチュエータの製造方法及びミラー基板との接合工程の一例を示す模式図 実施形態１に係る反射部材の露出工程の一例を示す模式図 実施形態２、３に係る可変形状ミラーの一例を示す模式図 実施形態２に係る実装基板とミラー基板との接合工程の一例を示す模式図 実施形態２、３に係るアクチュエータ基板とミラー基板の一例を示す模式図 実施形態４に係る可変形状ミラーの一例を示す模式図 実施形態５に係る眼科装置の一例を示す模式図

本発明に係る可変形状ミラーについて、図を用いて詳細に説明する。なお、本発明は実施形態の構成に限られない。

（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る可変形状ミラーの模式図を表している。図１（ａ）は、可変形状ミラーの反射部材の反射面Ｒが露出している側（＋Ｚ方向）から見た模式図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’における可変形状ミラーの断面模式図である。可変形状ミラーは、複数のアクチュエータ１０１を備えたアクチュエータ基板（第１の基板）１００と、複数のアクチュエータ１０１と接合部２０１を介して接合された反射部材２０２を備えたミラー基板（第２の基板）２００と、を有している。さらに、可変形状ミラーは、複数のアクチュエータ１０１を駆動させる駆動回路を備えた実装基板（第３の基板）３００を有している。

図１（ｃ）は、アクチュエータ基板１００とミラー基板２００それぞれを、反射部材２０２の面内方向と平行な面（ＸＹ面）に射影したときにそれぞれの外周で規定される面積（以下では、射影面積という）の関係を示す図である。本実施形態では、アクチュエータ基板１００の射影面積Ｓ１が、ミラー基板２００の射影面積Ｓ２よりも小さい構成である。Ｌ１、Ｌ２それぞれは、アクチュエータ基板１００を反射部材２０２の面内方向と平行な面（ＸＹ面）に射影したときの外周、ミラー基板２００を反射部材２０２の面内方向と平行な面（ＸＹ面）に射影したときの外周を表している。

図１（ｂ）で示すように、実装基板３００は、アクチュエータ基板１００とミラー基板２００のうち射影面積が大きいミラー基板２００に対向して配置されている。そして、実装基板３００は、ミラー基板２００とアクチュエータ基板１００とが反射部材２０２の面内方向に平行な面内方向において重ならない領域Ｋで、ミラー基板２００と接合されている。この構成による効果について以下で述べる。

図２（ａ）は、アクチュエータ基板１００の射影面積とミラー基板２００の射影面積が同じ場合に、実装基板３００をミラー基板２００と接合させる工程を表している。この工程では、アクチュエータ基板１００と実装基板３００と接合させるために、製造装置の制約から、アクチュエータ基板１００に対して外力を加えることになる。なお、図２（ａ）では、外力の方向を矢印で表している。この場合、アクチュエータ基板１００と反射部材２０２の間に配置された接合部２０１にも外力の一部が伝達される。一般的に、接合部２０１によるアクチュエータ１０１と反射部材２０２との接合面積（接合部２０１の幅）は、ミラー基板２００の射影面積に対して１００００分の１以上１００分の１以下であり、接合部２０１は非常に小さい。つまり、接合部２０１は機械的強度が弱い。このため、外力の影響により接合部２０１が変形してしまう。この変形により、アクチュエータ１０１の駆動を反射部材２０２に伝達させることが不十分になったり、駆動時に破損したりする恐れがある。なお、実装基板３００をアクチュエータ基板１００と接合させる場合も同様に、接合部２０１に外力が加わり、同様の問題が生じる。

また、ミラー基板２００の射影面積がアクチュエータ基板１００の射影面積より大きい場合を考える。図２（ｂ）は、実装基板３００を、ミラー基板２００に対して射影面積が相対的に小さいアクチュエータ基板１００と接合させる工程を表している。この構成では、アクチュエータ基板１００と実装基板３００と接合させるために、射影面積が相対的に大きいミラー基板２００を加圧することになる。このため、接合部２０１に外力がかかってしまい、図２（ａ）と同様な問題が生じる。また、アクチュエータ基板１００の射影面積がミラー基板２００の射影面積より大きく、実装基板３００を、アクチュエータ基板１００に対して射影面積が相対的に小さいミラー基板２００と接合させる場合も同様の問題が生じる。

これに対して、図３（ａ）で示すように、本実施形態では、実装基板３００をアクチュエータ基板１００に対して射影面積が相対的に大きいミラー基板２００と接合させている。この構成では、アクチュエータ基板１００と実装基板３００と接合させるために、ミラー基板２００と実装基板３００が直接接合される領域に外力を加えることができる。具体的には、ミラー基板２００とアクチュエータ基板１００とが反射部材２０２の面内方向に平行な面内方向において重ならない領域Ｋで、外力を加えることができる（矢印で示す）。このため、接合部２０１に外力をかけずに、ミラー基板２００と実装基板３００を接合することができる。よって、接合部２０１の変形を抑制することができる。

図１（ｂ）で示すように、ミラー基板２００は、補正する光を反射する光反射機能を有する反射部材２０２を有している。そして、反射部材２０２の２つの表面のうち紙面上側の表面が反射面Ｒとなる。この反射部材２０２は、アクチュエータ基板１００を覆う構成である。また、ミラー基板２００は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板で構成され、ハンドル層（Ｓｉ）、ボックス層（酸化シリコン）が除去されて、活性層（Ｓｉ）からなる反射部材２０２が露出した構成である。また、反射部材２０２には、アクチュエータ１０１と接合するための接合部２０１が設けられている。なお、反射部材２０２は、ハンドル層、ボックス層が除去された領域に、金などの金属が成膜されて反射面が構成されていてもよい。また、この反射部材２０２はアクチュエータ１０１によってその形状が変化されるように薄膜で構成されている。具体的には、反射部材２０２の厚さは５００ｎｍ以上３μｍ以下の範囲内である。

図１（ｂ）で示すように、実装基板３００は、ミラー基板２００の反射部材２０２に、光が入射して反射する側に配置されている。このため、実装基板３００は、反射部材２０２を露出させるように開口部を有している。また、実装基板３００の駆動回路（不図示）は、ミラー基板２００に形成された導電部材（不図示）を介して、アクチュエータ１０１と電気的に接続されている。具体的には、ボンディングワイヤ４００によって駆動回路とアクチュエータ１０１とは電気的に接続される。より具体的には、第１のボンディングワイヤ４０１によって、アクチュエータ１０１とミラー基板２００の導電部材とが電気的に接続されている。そして、第２のボンディングワイヤ４０２によって、第１のボンディングワイヤ４０１が電気的に接続されたミラー基板２００の導電部材と実装基板３００の駆動回路とが電気的に接続されている。

アクチュエータ基板１００について、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、アクチュエータ基板１００を、ミラー基板２００、実装基板３００を除いて、＋Ｚ方向から見た模式図である。Ｂ−Ｂ’線の断面図が図１（ｂ）に対応する。このアクチュエータ基板１００は、複数のアクチュエータ１０１を有している。また、ミラー基板２００の反射部材２０２とアクチュエータ１０１は接合部２０１を介して接合されている。それ以外に、アクチュエータ基板１００は、接合領域１０２で接合部２０１を介して反射部材２０２と接合されている。この接合領域１０２はミラー基板２００の反射部材２０２が露出された領域以外に対応して配置されることが好ましい。

図４（ｂ）は、アクチュエータ１０１の＋Ｚ方向から見た図であり、図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＣ−Ｃ’線における断面模式図である。

アクチュエータ１０１は、可動櫛歯電極１０４、固定櫛歯電極１０５、可動部１０６、バネ部１０７、支持部１０８ａ、１０８ｂによって構成されている。可動部１０６は、バネ部１０７の一端に連結されており、可動櫛歯電極１０４及び反射部材２０２と接続されている。バネ部１０７の他端は支持部１０８ａに固定されている。可動櫛歯電極１０４及びバネ部１０７は可動部１０６の側壁と接続しており、反射部材２０２（図１（ｂ）参照）は、可動部１０６の比較的広い面積をもつ上面と接合している。すなわち、可動部１０６の上面は、反射面Ｒ（図１（ｂ）参照）の側と反対の側の反射部材２０２の裏面に接合している。バネ部１０７は、可動櫛歯電極１０４と可動部１０６が反射面Ｒの法線方向（＋Ｚ方向）に変位するのは許容するが法線方向以外の方向に変位するのを抑制する抑制手段として機能する。ここでは、抑制手段を、弾性体のバネ部１０７で構成しているが、可動部１０６の法線方向への変位は許容するが法線方向以外の方向への変位を抑制して可動部１０６をガイドするガイド手段などで構成することもできる。可動櫛歯電極１０４と電気的に繋がっている支持部１０８ａは、固定櫛歯電極１０５と電気的に繋がっている支持部１０８ｂから、両者の境界部に形成された絶縁部により絶縁されている。

可動櫛歯電極１０４は可動部１０６のＸＺ面に平行な側壁よりＹ方向に伸びており、固定櫛歯電極１０５は支持部１０８ｂのＸＺ面に平行な側壁よりＹ方向に伸びている。すなわち、可動櫛歯電極１０４は、反射部材２０２（図１（ｂ）参照）と距離を隔てて位置し、可動部１０６によって支持されて反射面に対して平行な方向に延出している。また、固定櫛歯電極１０５は、支持部１０８ｂによって支持されて反射面に対して平行な方向に延出し、且つ可動櫛歯電極１０４とギャップを隔てて交互に配置されている。可動部１０６及び支持部１０８ｂの側壁が対向しているため、可動櫛歯電極１０４と固定櫛歯電極１０５は互いに向き合うように配置され、且つそれぞれの櫛歯が交互に並ぶように配置されている。つまり、可動部１０６の可動櫛歯電極１０４を支持する部位と、支持部１０８の固定櫛歯電極１０５を支持する部位とは、可動櫛歯電極１０４の変位の際に可動櫛歯電極１０４と固定櫛歯電極１０５とがギャップを維持してすれ違えるように配置されている。また、可動櫛歯電極１０４と固定櫛歯電極１０５とは、Ｚ方向に段差が生じるように配置されている。

次にアクチュエータ１０１の可動部１０６の駆動方法について、図５を参照して説明する。図５は可動櫛歯電極１０４と固定櫛歯電極１０５が交互に配列した部分の断面図である。それぞれ可動櫛歯電極１０４と固定櫛歯電極１０５に符号が逆の電荷を与えることで可動櫛歯電極１０４をＺ方向に可動することができる。可動櫛歯電極１０４と固定櫛歯電極１０５に電位差を与えた時に働くＺ方向の静電引力Ｆｚは以下の式（１）で表わされる。

ここでε_０：真空の誘電率、Ｎ：櫛歯電極間ギャップの数、ｈ：可動櫛歯電極１０４と固定櫛歯電極１０５のオーバーラップ長、Ｖｍ：可動櫛歯電極１０４の電位、Ｖｆ：固定櫛歯電極の電位、ｇ：櫛歯電極間ギャップ幅である。

例えば図５に示すように可動櫛歯電極１０４と固定櫛歯電極１０５を配置した場合に、可動櫛歯電極１０４を−Ｚ方向に可動させるには以下の方法が挙げられる。まず図５（ａ）に示した電圧印加直後の状態のように、可動櫛歯電極１０４と固定櫛歯電極１０５にそれぞれ符号が逆の電荷を与えることにより静電引力が発生し、電極同士が互いに引き合う。これにより可動櫛歯電極１０４は固定櫛歯電極１０５に近づこうとするが、Ｘ方向に関しては左右概均等に静電引力を受けるので、−Ｚ方向に変位することになる。これに伴い、可動櫛歯電極１０４に接続されている可動部１０６が変位し、可動部１０６と接合部２０１を介して接合された反射部材２０２の一部の領域が変位する。

続いて、図５（ｂ）に示すようなつりあい状態となる。すなわち、バネ部１０７（図４（ｂ）、（ｃ）参照）の復元力と、可動部１０６を可動させた静電引力が釣り合う位置で、可動櫛歯電極１０４が停止する。

続いて、可動櫛歯電極１０４と固定櫛歯電極１０５との電位差を０にすると、図５（ｃ）に示すように、電荷が与えられない状態となる。電圧開放後、バネ部１０７（図４（ｂ）、（ｃ）参照）の復元力により可動櫛歯電極１０４は初期位置にまで戻る。この変位後の様子を図５（ｄ）に示す。本実施形態では静電引力による変位を記載したが、静電斥力による変位も可能である。

このようにして、各アクチュエータ１０１の可動部１０６の可動量を調節しながら、反射部材２０２のアクチュエータ１０１と接合された領域を変位させることで、反射部材２０２の形状を変えることができる。

可動量に関しては、静電容量値を測定することで可動量を見積もることができるので、フィードバック制御をすることが可能である。また、アクチュエータ１０１の駆動する環境は、真空中でもよいし、空気中でもよい。

本実施形態のアクチュエータ１０１の製造方法について、図６を用いて、具体的な材料や数値を用いて説明する。図６は、図４（ｂ）に示すＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。

まず、図６（ａ）に示すように、アクチュエータ基板１００を用意する（Ｓ１０１）。アクチュエータ基板１００は、ＳＯＩ基板である。ＳＯＩ基板のハンドル層（Ｓｉ）１１０の厚みは５２５μｍであり、ボックス層（酸化シリコン）１１１の厚みは１μｍ、活性層（Ｓｉ）１１２の厚みは１μｍである。アクチュエータ基板１００は、２０（縦）×２０（横）ｍｍの大きさである。

次に、図６（ｂ）に示すように、アクチュエータ基板１００の両面に絶縁層１１３ａ、１１３ｂのパターンを形成する（Ｓ１０２）。熱酸化による酸化シリコン（酸化シリコン）を絶縁層１１３ａ、１１３ｂとして形成した後に、レジストパターン（不図示）を形成する。レジストパターン（不図示）をマスクにして、絶縁層１１３ａ、１１３ｂをエッチングする工程である。例えば、エッチングには、フロン系ガスである四フッ化メタン（ＣＦ_４）、二フッ化メタン（ＣＨ_２Ｆ_２）、三フッ化メタン（ＣＨＦ_３）、などによるプラズマエッチングを利用する。これらのフロン系ガスは、単独または他のフロンガスと混合して、さらには、アルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）などの不活性ガスと混合して使用され得る。

次に、図６（ｃ）に示すように、支持部１０８ｂ（図４（ｂ）参照）と電気的にそれぞれ繋がる貫通電極１１４を形成する（Ｓ１０３）。アクチュエータ基板１００の裏面にレジストパターン（不図示）を形成する。レジストパターン（不図示）をマスクにして、活性層（Ｓｉ）１１２及びボックス層（酸化シリコン）１１１をエッチングし、貫通孔を形成する。さらに、電極材料となるチタン（Ｔｉ）及び金（Ａｕ）を積層成膜した後、レジストパターン（不図示）を形成する。レジストパターン（不図示）をマスクにして、金（Ａｕ）及びチタン（Ｔｉ）をエッチングする。

次に、図６（ｄ）に示すように、櫛歯形状を形成する時のマスクを形成する（Ｓ１０４）。アクチュエータ基板１００の表面にレジストパターン１１５を形成し、アクチュエータ基板１００の表面の絶縁層１１３ｂをエッチングする。絶縁層１１３ｂのエッチングには、Ｓ１０２で例示したフロン系のガスによるプラズマエッチングを利用する。

次に、図６（ｅ）に示すように、アクチュエータ基板１００の表面から可動櫛歯電極１０４及び固定櫛歯電極１０５を形成する（Ｓ１０５）。Ｓ１０４で形成したレジストパターン１１５及び絶縁層１１３ｂをマスクにして、ハンドル層（Ｓｉ）１１０をエッチングする工程である。ハンドル層（Ｓｉ）１１０をエッチングして、所望の櫛歯形状を形成するためには、断面垂直性の高いエッチングが可能なＩＣＰ−ＲＩＥ（：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ−Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）などを用いる。ＩＣＰ−ＲＩＥを用いることにより、高アスペクトで微細な櫛歯構造を形成することができる。ここで、ハンドル層１１０に、絶縁部となる溝も形成する。

次に、図６（ｆ）に示すように、櫛歯の段差を形成する（Ｓ１０６）。固定櫛歯電極１０５の段差を形成するために、裏面の絶縁層（酸化シリコン）１１３ａをマスクにして、活性層（Ｓｉ）１１２とボックス層（酸化シリコン）１１１をエッチングする。さらに、固定櫛歯電極１０５のシリコン（Ｓｉ）をエッチングする。また、可動櫛歯電極１０４側の段差を形成するために、表面のレジストパターン１１５と裏面のレジストパターン（不図示）を剥離した後に、表面の絶縁層（酸化シリコン）１１３ｂをマスクに、可動櫛歯電極１０４のシリコン（Ｓｉ）をエッチングする。シリコン（Ｓｉ）層及び絶縁層のエッチングには、Ｓ１０２で例示したフロン系のガスによるプラズマエッチングや、Ｓ１０４で例示したＩＣＰ−ＲＩＥなどを利用する。ここでは、アクチュエータ基板１００をエッチングすることにより固定櫛歯電極１０５及び可動櫛歯電極１０４を同時に形成する。そして、固定櫛歯電極１０５と可動櫛歯電極１０４との間に、紙面上下方向の段差を形成する。

次に、図６（ｇ）に示すように、ボックス層（酸化シリコン）１１１をエッチングする（Ｓ１０７）。ボックス層（酸化シリコン）１１１のエッチングでは、０．５％フッ化水素酸（ＨＦ）によって、ボックス層（酸化シリコン）１１１を選択的にウェットエッチングする。ボックス層（酸化シリコン）１１１を選択的にエッチングするためには、フッ化水素酸のほか、フッ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｆ）水溶液、フッ化水素と過酸化水素との混合液など、フッ素イオンを含む水溶液であれば可能である。

続いて、アクチュエータ基板１００とミラー基板２００との接合工程について図６（ｈ）を用いて説明する。図６（ｈ）に示すように、Ｓ１０７までで形成したアクチュエータ基板１００とミラー基板２００を接合する（Ｓ１０８）。ミラー基板２００は、ＳＯＩ基板である。ＳＯＩ基板のハンドル層（Ｓｉ）２０３の厚みは５２５μｍであり、ボックス層（酸化シリコン）２０４の厚みは１μｍ、活性層（Ｓｉ）２０５の厚みは１μｍである。また、ミラー基板２００は、３２（縦）×３２（横）ｍｍの大きさである。

接合工程の前に、ミラー基板２００を以下のように処理する。まず、ミラー基板２００の表面に、熱酸化による酸化シリコンの絶縁層（不図示）を形成する。その後、レジストパターン（不図示）を形成することとＳ１０７で例示したウェットエッチングにより、絶縁層のパターニングを行う。次に、ミラー基板２００の活性層２０５側に、レジストパターン（不図示）とＳ１０２で例示したフロン系のガスによるプラズマエッチングなどにより、接合部２０１であるポストを形成する。

アクチュエータ基板１００とミラー基板２００の接合は、シリコンとシリコン（Ｓｉ−Ｓｉ）などのフュージョン接合で可能である。フュージョン接合のメリットは、可動部１０６の可動方向である紙面上向き方向に対して接合の位置精度が高く、他の部材が不要なことなどが挙げられる。また、低温プロセスで接合できるバンプ接合や接着剤などによる接合も可能である。

続いて、図７を用いて、反射部材２０２の反射面Ｒを露出させる工程について説明する。まず、図７（ａ）に示されるように、アクチュエータ基板１００を保護するためにはアクチュエータ基板１００より射影面積の大きなミラー基板２００の縁部でエッチング液の浸入がないように治具４０でシーリングする。

次に、図７（ｂ）に示すように、ミラー基板２００のハンドル層（Ｓｉ層）２０３とボックス層（酸化シリコン）（不図示）を選択的にエッチングする（Ｓ１０９）。ハンドル層（Ｓｉ）２０３を選択的にエッチングするためには、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液（ＴＭＡＨ）や、水酸化カリウム（ＫＯＨ）などの薬液であれば可能である。露出したボックス層（酸化シリコン）を選択的にエッチングするためには、Ｓ１０７で例示したウェットエッチングにより可能である。この工程により、反射部材２０２となる活性層（Ｓｉ）が露出され、反射面Ｒが露出される。

次に、図３を参照して、実装基板３００の実装方法について説明する。実装基板３００は、アクチュエータ基板１００の個々のアクチュエータ１０１の電極に給電するための駆動回路を有する基板である。実装基板３００は６１個の各アクチュエータ１０１の電極に規定電圧、ここでは１００Ｖを独立して印加する。実装基板３００は、ミラー基板２００を挟んでアクチュエータ基板１００と電気的に接続するため、６１個のアクチュエータ１０１の駆動電極の数だけアクチュエータ基板１００から実装基板３００へ配線する必要がある。ここでは、アクチュエータ基板１００とミラー基板２００の電極パッド間とミラー基板２００と実装基板３００の電極パッド間を２段階でＡｕワイヤを配線することで実装基板３００側からアクチュエータ基板１００に給電する。ただし、配線方法は、この方法に限定するものではなくミラー基板２００で貫通配線することでＡｕワイヤ配線数を減らすように電気的に接続してもよい。

まず、接合部２０１を介して接合された、複数のアクチュエータ１０１を備えたアクチュエータ基板１００と反射部材２０２を備えたミラー基板２００とを準備する。この準備工程は、上述したように、複数のアクチュエータ１０１を備えたアクチュエータ基板１００と反射部材２０２を備えたミラー基板２００を接合部２０１で接合させる工程を含んでいてもよい。また、この準備工程は、接合部２０１を介して接合された、複数のアクチュエータ１０１を備えたアクチュエータ基板１００と反射部材２０２を備えたミラー基板２００を購入するなどして得る工程を含んでいてもよい。

実装基板３００は、反射部材２０２の反射面Ｒを露出させるために、２０ｍｍφの開口部を有している。そして、図３（ａ）で示すように、この開口部が反射部材２０２の反射面Ｒを露出されるように、ミラー基板２００と実装基板３００は、位置合わせされて接合される。なお、上述したように、ミラー基板２００と実装基板３００は、ミラー基板２００とアクチュエータ基板１００とが反射部材２０２の面内方向に平行な面内方向において重ならない領域Ｋに外力がかけられて接合される。なお、この接合には、任意の接着剤を用いることができる。実装基板３００は、１３０（縦）×７０（横）×１．６（厚み）ｍｍの大きさのガラスエポキシ基板である。

次に、図３（ｂ）に図示されるように、アクチュエータ基板１００のアクチュエータ１０１に電気的に接続されているＡｕパッド（不図示）とミラー基板２００のＡｕパッド（不図示）の間をボンディングワイヤ４０１により、ワイヤボンディングする。さらに、ミラー基板２００のＡｕパッドと実装基板３００の駆動回路に電気的に接続されているＡｕパッドの間をボンディングワイヤ４０２により、ワイヤボンディングする。このようにして実装基板３００は実装され、可変形状ミラーが製造される。

（実施形態２）
図８は、本実施形態に係る可変形状ミラーの模式図である。図８（ａ）は、可変形状ミラーの反射部材の反射面Ｒが露出している側（＋Ｚ方向）からみた模式図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＤ−Ｄ’における可変形状ミラーの断面模式図である。図８（ｃ）は、アクチュエータ基板１００とミラー基板２００それぞれを、反射部材２０２の面内方向と平行な面（ＸＹ面）に射影したときにそれぞれの外周で規定される面積（以下では、射影面積という）の関係を示す図である。本実施形態は、実施形態１と同様に、アクチュエータ基板１００の射影面積Ｓ１が、ミラー基板２００の射影面積Ｓ２よりも小さい構成である。Ｌ１、Ｌ２それぞれは、アクチュエータ基板１００を反射部材２０２の面内方向と平行な面（ＸＹ面）に射影したときの外周、ミラー基板２００を反射部材２０２の面内方向と平行な面（ＸＹ面）に射影したときの外周を表している。

図８（ｂ）で示すように、実装基板３００は、アクチュエータ基板１００とミラー基板２００のうち射影面積が大きいミラー基板２００に対向して配置されている。そして、図９（ａ）で示すように、実装基板３００は、ミラー基板２００とアクチュエータ基板１００とが反射部材２０２の面内方向に平行な面内方向において重ならない領域Ｐで、ミラー基板２００と接合されている。そのため、実施形態１と同様の効果を得ることができる。

本実施形態は、実施形態１とは、駆動回路とアクチュエータ１０１との電気的な接続構成が異なっている。以下では、実施形態１との構成上の差異について説明する。

図１０（ａ）は、本実施形態のアクチュエータ基板１００の一例を示す模式図であり、アクチュエータ基板１００を、ミラー基板２００、実装基板３００を除いて、＋Ｚ方向から見た模式図である。図１０（ａ）のＥ−Ｅ’線の断面図が図８（ｂ）に対応する。また、図１０（ｂ）は、本実施形態のミラー基板２００の一例を示す模式図であり、ミラー基板２００を、アクチュエータ基板１００、実装基板３００を除いて、−Ｚ方向から見た模式図である。図１０（ｂ）のＦ−Ｆ’線の断面図が図８（ｂ）に対応する。

図８（ｂ）で示すように、ミラー基板２００の反射部材２０２とアクチュエータ１０１は、接合部２１１を介して接合されている。それ以外に、アクチュエータ基板１００は、アクチュエータ１０１以外と接合する接合領域１２０（図１０（ａ）参照）で接合部２１２（図１０（ｂ）参照）を介して反射部材２０２と接合されている。この接合領域１２０はミラー基板２００の反射部材２０２が露出された領域以外に対応して配置されることが好ましい。

ミラー基板２００は、アクチュエータ１０１と接合する接合部２１１と、アクチュエータ基板１００の接合領域１２０と接合する接合部２１２と、導電部材２２０と、を有している。接合部２１１は導電性を有しており、導電部材２２０と接合部２１１は、ミラー基板２００に形成された不図示の電気配線で電気的に接続されている。また、図８（ｂ）で示すボンディングワイヤ４００は、導電部材２２０と実装基板３００の駆動回路とを電気的に接続している。

このため、実装基板３００の駆動回路とアクチュエータ１０１は、ボンディングワイヤ４００、導電部材２２０、ミラー基板２００上の配線（不図示）、接合部２１１を介して、電気的に接続されている。各アクチュエータ１０１は、異なる導電部材２２０と電気的に接続される構成である。具体的には、図１０（ａ）で示すように、アクチュエータ基板１００は、１９個のアクチュエータ１０１を有している。一方、図１０（ｂ）で示すように、ミラー基板２００には、２０個の導電部材２２０が形成されている。１９個の導電部材２２０は、アクチュエータ１０１の可動櫛歯電極１０４（図４（ｂ）参照）をアクチュエータ１０１ごとに駆動するための導電部材である。残りの１つ個の導電部材２２０は、１９個のアクチュエータ１０１の固定櫛歯電極１０５（図４（ｂ）参照）に共通して基準電位を与えるための導電部材である。

ミラー基板２００の導電性を有する接合部２１１は、例えば、Ａｕスタッドバンプであり、寸法は、例えば、バンプ径３５μｍ、高さ４０μｍである。なお、接合部２１１は、Ａｕ電解メッキ法によって形成されたＡｕバンプでも良く、導電性のものであれば、他の材料を適用することができる。なお、この接合部２１１の寸法は、上述した値に限定されるものではなく、直径が小さすぎると接合強度が低下することが懸念され、大きすぎると、ミラーの形状に影響を及ぼすことが懸念される。そのために、接合部２１１の直径は２０μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、接合部２１１の高さは、２０μｍ以上５０μｍφ以下が好ましい。

また、本実施形態では、上述した電気的な接続構成を用いているため、実施形態１とは異なり、図８（ｂ）のように、ミラー基板２００とアクチュエータ基板１００との間には、ボンディングワイヤは設けられていない。このため、図９（ｂ）で示す実装工程の際に、アクチュエータ基板１００にボンディングワイヤを接着する工程が不要となる。そのため、実装工程においても、接合部２１１、２１２へ外力をかけることがなく、接合部２１１、２１２の変形をより抑えることができる。

なお、本実施形態では、図８（ｃ）に示すように、アクチュエータ基板１００、ミラー基板２００は、ＸＹ面内で矩形形状を有しているが、実施形態１のように円形であってもよい。

（実施形態３）
本実施形態では、実施形態２と異なり、アクチュエータと接合する接合部ではなく、アクチュエータ以外でアクチュエータ基板と接合する接合部で、アクチュエータの電気的接続をとる構成である。それ以外は、実施形態２と同様である。

接合領域１２０は、例えばＡｕ薄膜などの金属を用いることができる。接合領域１２０の寸法は、例えば、４０μｍ角で、厚さが３００ｎｍである。この寸法は、上述した値に限定されるものではない。

また、接合部２１２は、導電性を有し、例えば、Ａｕスタッドバンプであり、寸法は、例えば、バンプ径３５μｍ、高さ４０μｍである。また、接合部２１２は、Ａｕ電解メッキ法によって形成されたＡｕバンプでも良く、導電性のものであれば、他の材料を適用することができる。なお、この接合部２１２の寸法は、上述した値に限定されるものではなく、直径が小さすぎると接合強度が低下することが懸念され、大きすぎると、ミラーの形状に影響を及ぼすことが懸念される。そのために、接合部２１２の直径は２０μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、接合部２１２の高さは、２０μｍ以上５０μｍφ以下が好ましい。

アクチュエータ基板１００の接合領域１２０とミラー基板２００の接合部２１２の接合は、位置合わせを行った後に、例えば、表面活性化Ａｕ−Ａｕ接合法によって接合される。

本実施形態では、各アクチュエータ１０１は、異なるアクチュエータ基板１００の接合領域１２０と、アクチュエータ基板１００上に形成された配線（不図示）を介して、電気的に接続されている。そして、接合領域１２０は、ミラー基板２００の接合部２１２と電気的に接続され、接合部２１２は導電部材２２０と、ミラー基板２００に形成された不図示の電気配線で電気的に接続されている。また、図８（ｂ）で示すボンディングワイヤ４００は、導電部材２２０と実装基板３００の駆動回路とを電気的に接続している。よって、駆動回路とアクチュエータ１０１は、ボンディングワイヤ４００、導電部材２２０、ミラー基板２００上の配線（不図示）、接合部２１２、接合領域１２０、アクチュエータ基板１００上の配線（不図示）を介して、電気的に接続されている。

図１０（ａ）で示すように、アクチュエータ１０１の数は１９個に対し、接合領域１２０と接合部２１２は２４個ある。１９個のアクチュエータ１０１は、２４個の接合領域１２０（及び接合部２１２）のうち１９個の接合領域１２０（及び接合部２１２）と、１対１で接続されている。これは、アクチュエータ１０１の可動櫛歯電極１０４（図４（ｂ）参照）をアクチュエータ１０１ごとに駆動するためである。また、残り５個の接合領域１２０うち１個の接合領域１２０と接合部２１２は、１９個のアクチュエータ１０１の固定櫛歯電極１０５（図４（ｂ）参照）に共通して基準電位を与える接合領域１２０と接合部２１２である。そして、残り４個の接合領域１２０と接合部２１２は、接合領域１２０と接合部２１２との接合部分の面内の回転対称性を考慮して形成された接合領域１２０と接合部２１２である。この４個の接合領域１２０と接合部２１２は、アクチュエータ１０１と電気的に接続されていない。

このような構成とすることで、ミラー基板２００の反射部材２０２の反射面Ｒが露出した面と対応する領域に、配線を形成する必要がなく、配線による反射面Ｒの変形への影響を低減することができる。

（実施形態４）
図１１（ａ）は本実施形態に係る可変形状ミラーの模式図である。本実施形態では、実施形態１と異なり、アクチュエータ基板１００の射影面積がミラー基板２００の射影面積よりも大きい構成である。これに伴い、実装基板３００は、アクチュエータ基板１００とミラー基板２００のうち射影面積が大きいアクチュエータ基板１００に対向して配置されている。そして、実装基板３００は、ミラー基板２００とアクチュエータ基板１００とが反射部材２０２の面内方向に平行な面内方向において重ならない領域Ｔで、アクチュエータ基板１００と接合されている。

この構成においても、図１１（ｂ）で示すように、ミラー基板２００とアクチュエータ基板１００とが反射部材２０２の面内方向に平行な面内方向において重ならない領域Ｔに外力を加えることができる（矢印で示す）。このため、接合部２０１を介することなく、アクチュエータ基板１００と実装基板３００に外力を直接加えることができる。よって、接合部２０１の変形を抑制することができる。

実装基板３００は、複数のアクチュエータ１０１と接触しないように、アクチュエータ基板１００と接合されている。これは、アクチュエータ１０１の可動量を大きくするためである。具体的には、図１１（ａ）で示すように、複数のアクチュエータ１０１が配置された領域において、アクチュエータ基板１００と実装基板３００とは離間されている。

また、実装基板３００の駆動回路（不図示）とアクチュエータ基板１００のアクチュエータ１０１は、ボンディングワイヤ４００によって電気的に接続されている。なお、アクチュエータ１０１の構成は、実施形態１と同じである。

（実施形態５）
実施形態１乃至４のいずれかの可変形状ミラーを、光路上で発生する光学収差（波面収差）を補償する波面補正デバイスとして用いた補償光学システムについて以下で述べる。具体的には、この補償光学システムを眼科装置の一つである走査型レーザー顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ：以下ＳＬＯ装置と記述する）に適用した例を用いて説明する。ＳＬＯ装置とは、光を眼底に照射し、視細胞・網膜神経線維束・血球動態等の観察を可能にする装置である。

本実施形態にかかるＳＬＯ装置の概略構成を図１２に示す。光源５０１から出射した光は、単一モード光ファイバー５０２を伝播し、コリメータ５０３を通過して平行光線となる。平行光線は、測定光５０５として、光分割手段であるビームスプリッタ５０４を透過し、補償光学システムに導光される。光源５０１の波長は特に制限されるものではないが、特に眼底撮像用としては被験者の眩しさの軽減と分解能維持のために、８００ｎｍ〜１５００ｎｍ程度が好適に用いられる。

補償光学システムは、光分割手段であるビームスプリッタ５０６、波面センサ（取得ユニット）５１５、反射面をもつミラー部を備える可変形状ミラー（反射型光変調ユニット）５０８、それらに導光するための反射ミラー５０７−１〜４を有している。各反射ミラー５０７は、少なくとも被検眼５１１の瞳と波面センサ５１５、可変形状ミラー５０８とが光学的に共役関係になるように設置されている。

補償光学システムを通過した光は、光走査部５０９によって、１次元もしくは２次元に走査される。光走査部５０９で走査された測定光は、接眼レンズ５１０−１および５１０−２を通して被検眼５１１に照射される。接眼レンズ５１０−１および５１０−２の位置を調整することによって、被検眼５１１の視度にあわせて最適な照射を行うことが可能となる。ここでは接眼部にレンズを用いているが、球面ミラー等で構成しても良い。

被検眼５１１に照射された測定光は眼底（網膜）で反射もしくは散乱される。被検眼５１１の眼底で反射散乱された反射光は、入射した時と同様の経路を逆向きに進行し、ビームスプリッタ５０６によって一部が反射されて波面センサ５１５に入射し、光線の波面の測定に用いられる。波面センサ５１５には、公知のシャックハルトマンセンサを用いることができる。

ビームスプリッタ５０６を透過した反射散乱光は、ビームスプリッタ５０４によって一部が反射され、コリメータ５１２、光ファイバー５１３を通して光強度センサ５１４に導光されて受信される。光強度センサ５１４に入射した光は電気信号に変換され、画像処理手段５１７にて眼底画像へと加工される。

波面センサ５１５は制御ユニット５１６に接続されており、受光した光線の波面の情報を取得し、それを制御ユニット５１６に伝える。制御ユニット５１６は可変形状ミラー５０８に接続されており、可変形状ミラー５０８を、制御ユニット５１６から指示された形状に変形する。

制御ユニット５１６は、波面センサ５１５から取得した波面情報を基に、収差のない波面へと補正するようなミラー形状を計算する。そして、可変形状ミラー５０８がその形状を再現するために必要な各櫛歯電極の印加電圧差を算出して可変形状ミラー５０８へと送る。可変形状ミラー５０８は、制御ユニット５１６から送られる印加電圧差を実装基板の駆動回路を介して可動櫛歯電極と固定櫛歯電極との間に印加し、所定の形状になるようにミラー面を変形させる。このような波面センサ５１５による波面の測定と、その波面の制御ユニット５１６への伝達と、制御ユニット５１６による収差の補正の可変形状ミラー５０８への指示は、繰り返し処理されて常に最適な波面となるようにフィードバック制御が行われる。

本実施形態にかかる補償光学システムを用いると、可変形状ミラー５０８が大きく可動することができるため、広範囲にわたって収差を補償することができる。また、制御ユニット５１６からの指令にすばやく反応して補償することが可能となる。従って、本発明にかかる補償光学システムを用いたＳＬＯ装置は、被検眼で生じる収差を適切に補償することができるため、高分解能な撮像を得ることが可能となる。

１００ アクチュエータ基板（第１の基板）
１０１ アクチュエータ
２００ ミラー基板（第２の基板）
２０１、２１１、２１２ 接合部
２０２ 反射部材
３００ 実装基板（第３の基板）

Claims (21)

1. 複数のアクチュエータを備えた第１の基板と、前記複数のアクチュエータと接合部を介して接合された反射部材を備えた第２の基板と、前記複数のアクチュエータを駆動させる駆動回路を備えた第３の基板とを有する可変形状ミラーの製造方法であって、
   基板を前記反射部材の面内方向と平行な面に射影したときに外周で規定される面積を射影面積とし、
   接合部を介して接合された、複数のアクチュエータを備えた第１の基板と反射部材を備えた第２の基板とを準備する工程と、
   前記複数のアクチュエータを駆動させる駆動回路を備えた第３の基板を、前記第１の基板と前記第２の基板のうち射影面積が大きい基板に対向して配置する工程と、
   前記第１の基板と前記第２の基板のうち射影面積が大きい基板と前記第３の基板とを、前記第１の基板と前記第２の基板が前記反射部材の面内方向と平行な面内方向において重ならない領域で接合する工程と、を有していることを特徴とする可変形状ミラーの製造方法。
2. 前記接合部による前記アクチュエータと前記反射部材との接合面積は、前記第２の基板の射影面積に対して１００００分の１以上１００分の１以下であることを特徴とする請求項１に記載の可変形状ミラーの製造方法。
3. 前記第１の基板と前記第２の基板のうち射影面積が大きい基板は、前記第２の基板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変形状ミラーの製造方法。
4. 前記第３の基板は、前記反射部材の反射面を露出するための開口部を有していることを特徴とする請求項３に記載の可変形状ミラーの製造方法。
5. 前記アクチュエータと前記駆動回路を、前記第２の基板に形成された導電部材を介して、電気的に接続する工程を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の可変形状ミラーの製造方法。
6. 前記電気的に接続する工程は、
   前記導電部材と前記アクチュエータとを電気的に接続する第１のワイヤボンディング工程と、
   前記導電部材と前記駆動回路とを電気的に接続する第２のワイヤボンディング工程と、を有することを特徴とする請求項５に記載の可変形状ミラーの製造方法。
7. 前記第１の基板と前記第２の基板のうち射影面積が大きい基板は、前記第１の基板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変形状ミラーの製造方法。
8. 前記第１の基板と前記第３の基板を、前記複数のアクチュエータと前記第３の基板とが接触しないように、接合する工程を有することを特徴とする請求項７に記載の可変形状ミラーの製造方法。
9. 複数のアクチュエータを備えた第１の基板と、前記複数のアクチュエータと接合部を介して接合された反射部材を備えた第２の基板と、前記複数のアクチュエータを駆動させる駆動回路を備えた第３の基板とを有し、
   基板を前記反射部材の面内方向と平行な面に射影したときに外周で規定される面積を射影面積とし、
   前記第３の基板は、前記第１の基板と前記第２の基板のうち射影面積が大きい基板に対向して、前記第１の基板と前記第２の基板のうち射影面積が大きい基板と接合されていることを特徴とする可変形状ミラー。
10. 前記接合部による前記アクチュエータと前記反射部材との接合面積は、前記第２の基板の射影面積に対して１００００分の１以上１００分の１以下であることを特徴とする請求項９に記載の可変形状ミラー。
11. 前記第３の基板は、前記第１の基板と前記第２の基板が前記反射部材の面内方向と平行な面内方向において重ならない領域で、前記第１の基板と前記第２の基板のうち射影面積が大きい基板と接合されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の可変形状ミラー。
12. 前記第１の基板と前記第２の基板のうち射影面積が大きい基板は、前記第２の基板であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の可変形状ミラー。
13. 前記第３の基板は、前記反射部材の反射面を露出するための開口部を有していることを特徴とする請求項１２に記載の可変形状ミラー。
14. 前記駆動回路は、前記第２の基板に形成された導電部材を介して、前記アクチュエータと電気的に接続されていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の可変形状ミラー。
15. 第１のボンディングワイヤによって、前記導電部材と前記アクチュエータとが電気的に接続され、
    第２のボンディングワイヤによって、前記導電部材と前記駆動回路とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１４に記載の可変形状ミラー。
16. 前記接合部は、導電性を有し、
    前記駆動回路と前記アクチュエータは、前記第２の基板に形成された前記導電部材と、前記接合部と、ボンディングワイヤを介して、電気的に接続されていることを特徴とする請求項１４に記載の可変形状ミラー。
17. 前記第２の基板は、前記第１の基板と前記複数のアクチュエータ以外で接合する導電性を有する第１の接合部を備え、
    前記駆動回路と前記アクチュエータは、前記第２の基板に形成された前記導電部材と、前記第１の接合部と、ボンディングワイヤを介して、電気的に接続されていることを特徴とする請求項１４に記載の可変形状ミラー。
18. 前記第１の基板と前記第２の基板のうち射影面積が大きい基板は、前記第１の基板であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の可変形状ミラー。
19. 前記第３の基板は、前記複数のアクチュエータと接触しないように、前記第１の基板と接合されていることを特徴とする請求項１８に記載の可変形状ミラー。
20. 入射する光の波面収差を補正する反射型光変調ユニットと、
    入射する光の波面の情報を取得する取得ユニットと、
    前記取得ユニットで取得された波面の情報に基づいて前記反射型光変調ユニットを制御する制御ユニットと、を有し、
    前記反射型光変調ユニットが請求項９乃至１９のいずれか１項に記載の可変形状ミラーを有することを特徴とする光学システム。
21. 請求項２０に記載の光学システムを備え、
    前記入射する光が被検眼からの反射光であることを特徴とする眼科装置。

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