JP4033663B2

JP4033663B2 - Reflector

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Publication number: JP4033663B2
Application number: JP2001356569A
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Inventors: 新二金子
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Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2008-01-16
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は変形する反射鏡に関し、特に高精度に変形させることが可能で、半導体製造技術を用いた小型の反射鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ピックアップなどのマイクロオプティクスに適用される微小な光学系においては、従来は電磁式アクチュエータを用いていたファーカシング等に関係する機構の簡素化を目的として、反射面の曲率を変えることができる超小型の可変焦点反射鏡の提案が行われている。また、小型の撮像用光学系においても可変焦点反射鏡の適用は小型化に大きく寄与することができる。
【０００３】
このような反射鏡では半導体製造技術を適用した、いわゆるＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏ−ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）技術を適用する事によって、低コスト・高精度の製作が期待できる。この種の技術を適用した反射鏡は特開平２−１０１４０２に開示されている。
【０００４】
この反射鏡を図６（Ａ）及び図６（Ｂ）を用いて説明する。図６（Ａ）は反射鏡の断面図であり、図６（Ｂ）は反射鏡の斜視図である。１００１はガラス等の絶縁基板で、その上面には導電性薄膜からなる対向電極１００２が被着されている。１００３は一主面に絶縁薄膜として二酸化シリコン薄膜１００４が形成されたシリコン基板、１００５はシリコン基板１００３の中央部の他主面に形成された空所であり、二酸化シリコン薄膜１００４の中央部を厚さ方向へ変位可能に設定するものである。１００６は二酸化シリコン薄膜１００４に積層された反射膜電極である。二酸化シリコン薄膜１００４及び反射膜電極１００６の中央部は反射膜１００７を構成しており、両電極１００２，１００６間に印加された電圧により、対向電極１００２側へ凹入変形するようになっている。シリコン基板１００３は二酸化シリコン薄膜１００４側を下側にしてガラス基板１００１にスペーサ部材１００８を介して接合されている。なお、１００９はシリコン基板１００３の他主面に形成された二酸化シリコン薄膜である。
【０００５】
上記反射鏡の製造方法を図７（Ａ）〜図７（Ｅ）を参照して説明する。まず、（Ａ）に示すように両面を鏡面研磨した面方位〈１００〉のシリコン基板１００３の両面に厚さ４００〜５００ｎｍの二酸化シリコン薄膜１００４，１００９を形成し、更に下側の薄膜１００４上に厚さ１００ｎｍ程度の金薄膜１００６を被着する。
【０００６】
次に（Ｂ）に示すように所定パターンのフォトレジスト１０２０を塗布し、フォトリソグラフィにより円形の窓孔１０２１を形成する。その後、基板の下側の面を保護した状態で、フォトレジスト１０２０をマスクとして、フッ酸系の溶液で二酸化シリコン薄膜１００９に窓あけを行う。
【０００７】
次に（Ｃ）に示すようにエチレン・ジアミン・ピカテコールの水溶液にシリコン基板１００３を浸して、窓孔１０２１の部分からシリコン基板１００３をエッチングする。この際、図示したようにエッチングは下面側の二酸化シリコン薄膜１００４が麟出した時点で停止する。このようにして、二酸化シリコン薄膜１００４と金薄膜１００６よりなる薄膜上の反射膜１００７が残存する。
【０００８】
一方、これとは別に（Ｄ）に示すように厚さ３００ｎｍのガラス基板１００１の上面に対向電極として厚さ１００ｎｍの金属膜１００２を形成する。
【０００９】
次に（Ｅ）に示すように、シリコン基板１００３をガラス基板１００１上に、厚さ１００ｎｍ程度のポリエチレン製スペーサ部材１００８を介して接着すれば、図６に示した反射鏡が製造される。
【００１０】
このような反射鏡は対向電極１００２と反射膜電極１００６との間には均一な電位差が生じる。図８はこのときに反射膜１００７が変形する様子を概略的に示す反射鏡の断面図である。反射膜１００７は中心部で最も大きく変位する。一点鎖線は反射膜１００７の最大変位した中心部を通る球面である。この球面と比較して、反射膜１００７の中心の周囲では変形量が不足している。これは大きな球面収差を生じさせるので、高い結像性能は望めない。また、小型の反射鏡を撮像用光学系に適用する場合は斜め入射となるのが一般的である。この場合に良好な結像性能を得るには回転非対称の非球面が必要とされる。
【００１１】
このような問題に対して、変形する反射鏡を任意の、もしくは特定の理想形状に変形させるためには、対向電極を複数の領域に分割して、これらと反射膜の電極との間にそれぞれ異なった電位差を与える方法が考えられる。このような電極の分割形態には、同心円状、格子状、ハニカム状などが考えられる。例えばＪ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．，Ｖｏｌ．６７，Ｎｏ３，Ｍａｒｃｈ１９７７”Ｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｅｍｉｒｒｏｒａｓａｎａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃａｌｅｌｅｍｅｎｔ”においてはハニカム形状に分割された対向電極が開示されている。
【００１２】
また、反射膜の変形形状を例えば球面や放物面といった特定の形状に合わせ込むための製造方法は、精密エ学会誌Ｖｏｌ．６１，Ｎｏ．５，１９９５ ”Ｓｉダイアフラム式可変焦点ミラーの収差低減”に開示されている。この製造方法では部位によって厚さが異なる反射膜が形成される。この反射膜は剛性の分布を持っている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、対向電極が複数の領域に分割されている反射鏡では、高い形状精度を得るために電極の分割数を多くする必要がある。また、異なった電圧を印加するために多くのリード線を接続する必要がある。これらは素子の小型化を妨げる。加えて、電極数の増大が制御回路の複雑化を招くといった問題もある。
【００１４】
一方、剛性の分布を持つ反射膜を有する反射鏡では、上記の問題が発生することはないが、厚さもしくは弾性率を局部的に制御するのは難しく、生産性の高い形成方法で高精度の変形形状を得るのは非常に困難である。加えて、例えば厚さに分布を持たせる場合、最も小さい剛性が求められる領域（球面や放物面に変形させる場合は周縁近傍となるのが一般的）で、反射膜を技術的に可能なレベルで最も薄くすることになり、他の領域では必然的にそれよりも厚くすることになる。従って、平均的な変形膜の厚さが大きくなるので、均一な厚さの反射膜を用いる場合と比較して大きな駆動電圧を必要とするといった問題もある。
【００１５】
従って、本発明の目的は、対向電極の数を大きく増やすことなく、生産性の高い方法で形成可能な一様な剛性を有する反射膜を備え、比較的低い駆動電圧で動作可能であって、高い結像性能が得られる反射鏡を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係わる反射鏡では、
反射面が形成された反射膜と、
この反射膜の周縁部を保持する保持部と、
前記反射膜に間隔をおいて対向しており、反射膜に沿って延びている１つ以上の対向電極と、
前記反射膜に設けられており、反射膜に沿って延びている１つ以上の反射膜電極と
を有しており、前記対向電極と前記反射膜電極との間に電極間電圧が印加されたとき、反射膜電極に静電気力が働き、この静電気力に応じて前記反射膜が変形する反射鏡であって、
前記１つ以上の対向電極又は前記１つ以上の反射膜電極の内の少なくとも１つの電極には切欠きが設けられ、かつ前記切欠きが設けられた電極は一続きであり、
電極間電圧の印加が開始されたときに前記反射膜電極に前記切欠きに応じた静電気力密度の分布を生じさせて、前記反射膜を所定の形状に変形させる。
【００１７】
本発明の請求項２に係わる反射鏡では、前記切欠きは、前記対向電極の少なくとも１つに設けられている。
【００１８】
本発明の請求項３に係わる反射鏡では、前記対向電極と前記反射膜電極との少なくとも一方が複数設けられており、前記切欠きはこれらの複数の電極の少なくとも１つに設けられている。
【００１９】
本発明の請求項４に係わる反射鏡では、前記切欠きは、１つ以上のスリットを含んでいる。
【００２０】
本発明の請求項５に係わる反射鏡では、前記切欠きは、１つ以上の開口を含んでいる。
【００２１】
本発明の請求項６に係わる反射鏡では、前記切欠きは、電極間電圧の印加が開始されたときに前記反射膜の周縁に位置する前記反射膜電極の部分で静電気力密度が最大になるよう設定されている。
【００２２】
本発明の請求項７に係わる反射鏡では、
反射面が形成された反射膜と、
この反射膜の周縁部を保持する保持部と、
前記反射膜に間隔をおいて対向しており、反射膜に沿って延びている１つ以上の対向電極と、
前記反射膜に設けられており、反射膜に沿って延びている１つ以上の反射膜電極と
を有しており、前記対向電極と前記反射膜電極との間に電極間電圧が印加されたとき、反射膜電極に静電気力が働き、この静電気力に応じて前記反射膜が変形する反射鏡であって、
前記１つ以上の対向電極又は前記１つ以上の反射膜電極の内の少なくとも１つの電極には切欠きが設けられ、かつ前記切欠きが設けられた電極は一続きであり、
前記切欠きが設けられた前記電極の所定の領域に対する切欠きの占める割合が、電極間電圧が印加されたときに前記反射膜が所定の形状に変形するよう、前記反射膜電極に前記切り欠きの占める割合に応じた静電気力密度の分布を生じさせるように設定されている。
【００２３】
本発明の請求項８に係わる反射鏡では、前記切欠きは、前記対向電極の少なくとも１つに設けられている。
【００２４】
本発明の請求項９に係わる反射鏡では、前記対向電極と前記反射膜電極との少なくとも一方が複数設けられており、前記切欠きはこれらの複数の電極の少なくとも１つに設けられている。
【００２５】
本発明の請求項１０に係わる反射鏡では、前記切欠きは、１つ以上のスリットを含んでいる。
【００２６】
本発明の請求項１１に係わる反射鏡では、前記切欠きは、１つ以上の開口を含んでいる。
【００２７】
本発明の請求項１２に係わる反射鏡では、前記切欠きが設けられた前記電極の所定の領域に対する切欠きの占める割合は、前記反射膜の周縁で最小である。
【００２８】
本発明の請求項１３に係わる反射鏡では、
反射面が形成された反射膜と、
この反射膜の周縁部を保持する保持部と、
前記反射膜に間隔をおいて対向しており、反射膜に沿って延びている１つ以上の対向電極と、
前記反射膜に設けられており、反射膜に沿って延びている１つ以上の反射膜電極と
を有しており、前記対向電極と前記反射膜電極との間に電極間電圧が印加されたとき、反射膜電極に静電気力が働き、この静電気力に応じて前記反射膜が変形する反射鏡であって、
前記１つ以上の対向電極は凹形状の電極を含んでおり、また前記１つ以上の反射膜電極は凸形状の電極を含んでおり、電極間電圧の印加が開始されたときに、前記反射膜電極に前記凹形状の電極に応じた静電気力密度の分布を生じさせ、前記反射膜を所定の形状に変形させる。
【００３０】
本発明の請求項１４に係わる反射鏡では、前記凹形状の電極には１つ以上のスリットが形成されている。
【００３１】
本発明の請求項１５に係わる反射鏡では、前記凹形状の電極には１つ以上の開口が形成されている。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１〜図５を参照して、本発明の実施の形態に係わる反射鏡を説明する。先ず、図１〜図２を参照して本発明の第１の実施の形態の反射鏡を説明する。図１は、反射鏡の分解斜視図である。反射鏡は、下部基板１０１と、これの上側に配置されている上部基板１０２を有している。これらは互いに対向しており、スペーサ１０３を介して張り合わされる。
【００３３】
上部基板１０２はシリコンで形成されており、これの中央には円形の開口１０２ａが形成されている。上部基板１０２の下側にはこれの下面にわたってポリイミド層１０４とアルミ層１０５が積層されている。ポリイミド層１０４は所定の程度の可撓性を有している。開口１０２ａはこれらの層１０４，１０５により覆われている。層１０４，１０５の開口１０２ａに面する部分の上側には、光を反射する材料、例えばアルミで形成された反射層が設けられている。反射層の表面は反射面１０６として用いられている。反射層と、層１０４，１０５の開口１０２ａに面する部分とは反射膜１０７を形成している。アルミ層１０５は反射膜電極１０５として用いられており、反射膜１０７に沿って延びている。反射膜１０７の周縁部は上部基板１０２により保持されている。上部基板１０２は保持部として用いられている。
【００３４】
下部基板１０１は低抵抗の材料で形成されており、これの上面には絶縁膜１０１ａを介して対向電極１０８が形成されている。対向電極１０８の外形は円形である。対向電極１０８は反射膜１０７に間隔をおいて対向しており、反射膜１０７に沿って延びている。
【００３５】
対向電極１０８と反射膜電極１０５との間に電極間電圧が印加されたとき、反射膜電極に静電気力が働く。反射膜１０７は可撓性を持っており、この静電気力に応じて変形する。
【００３６】
図示しないが、対向電極１０８と反射膜電極１０５にはそれぞれ基板１０１，１０２から外部に延びている電極パッドを介してリード線に接線されている。これらのリード線は制御装置に接続されている。なお、下部基板１０１と反射膜電極１０５はともに接地されている。
【００３７】
下部基板１０１の詳細について説明する。対向電極１０８は１つであり、これには切欠き１０９が設けられている。切欠き１０９は対向電極１０８の周縁から中心に半径方向へ延びている６本の腕を有している。切欠き１０９の形状は対向電極１０８の中心に対して回転対称である。対向電極１０８は一続きであり、対向電極１０８の表面の電位は全ての場所で同じとなる。切欠き１０９は、電極間電圧の印加が開始されたときに、即ち反射膜１０７の変形が始まるときに、反射膜１０７を所定の形状に変形させる静電気力密度の分布が反射膜電極１０５にわたって生じるよう、設定されている。詳しく言い換えると、対向電極１０８の所定の領域に対する切欠きの占める割合が、電極間電圧が印加されたときに反射膜が所定の形状に変形するよう、設定されている。静電気力密度は電極間電圧が印加されたときに反射膜電極１０５の表面の単位面積あたりに働く静電気力の大きさである。「切欠きが設定されている」は切欠きの形状、数（本実施の形態では切欠きは１つであるが、後で説明する実施の形態には切欠きが複数であるものが記載される）、配置などが設定されていることを意味する。
【００３８】
上記切欠き１０９の設定について説明する。切欠き１０９のそれぞれの腕の形状は、対向電極１０８の周縁から中心に向かうに従って、円周方向に延びる領域に対する切欠きの占める割合が大きくなる。即ち、対向電極１０８の所定の領域に対する切欠きの占める割合は、反射膜１０７の周縁で最小である。電極間電圧を印加すると、反射膜電極１０５には中心に向かうに従って漸次減少する静電気力密度の分布が生じる。即ち、切欠き１０９は、電極間電圧の印加が開始されたときに反射膜１０７の周縁に位置する反射膜電極１０５の部分で静電気力密度が最大になるよう設定されている。外周近傍の静電気力密度は対向電極１０８に切欠き１０９が設けられていない場合に外周近傍に発生する静電気力密度と同程度である。このような静電気力密度の分布に応じて、反射膜１０７は球面、放物面などの結像に理想的な形状に変形する。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態においては単一の電極で結像性能の高い反射鏡を得ることができる。
【００４０】
電極の形状と切欠きの関係について説明する。ここで、図形の形状である「凸形状」と「凹形状」を以下のように定義する。１つの閉曲線又は複数の閉曲線により囲まれた内部領域をもつ平面図形を考える。「凸形状」とは、内部領域にある任意の２点を結ぶ線分が内部領域に含まれるときの図形の形状である。図２（Ａ）に示されている図形は凸形状の図形の例である。内部領域にある２点ＰＱ間の線分が内部領域に含まれていることが示されている。円、矩形などは凸形状である。「凹形状」とは、内部領域にある２点を結ぶ線分の一部が内部領域を通らないような２点が存在するときの図形の形状である。図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）にはＵ字形とドーナツ形の凹形状の図形が示されている。内部領域を通らないような代表的な２点Ｐ’Ｑ’及び２点Ｐ”Ｑ”がそれぞれ示されている。
【００４１】
本明細書では、電極の形状が凹形状であるとき、電極に切欠きが設けられているものとし、電極の形状が凸形状であるとき、電極に切欠きが設けられていないものとする。本実施の形態では、対向電極１０８の形状は凹形状であり、反射膜電極１０５の形状は凸形状である。
【００４２】
本実施の形態には様々な修正と変形が可能である。例えば、切欠きは、静電気力密度が外周に向かうに従って漸次減少し、中心近傍で切欠きが設けられていない電極の場合と同程度であるよう、設定されていても良い。また、切欠きは、半径方向の特定の領域に働く静電気力が減少する静電気力密度の分布が生じるよう、設定されていても良い。このような静電気力密度の分布は従来、同心円状に並んだ多数の対向電極を用いて実現されていた。切欠きが上記のように設定されていれば、単一の一続きの対向電極を用いてこのような多数の対向電極と実質的に同様な効果を実現できる。
【００４３】
これにより、例えばフォーカス調整に使用する場合に反射膜が球面又は放物面に変形するように切欠きの形状を設定したり、反射鏡に組み合わされる他の光学系で生じる球面収差を補正する場合に反射膜が特定の非球面形状に変形するように切欠きの形状を設定したりする際に、電極数の増大を回避して制御系を単純化することが可能となる。
【００４４】
また、切欠き１０９は６本の腕を有しているが、本発明はこれに限定されない。切欠きはより好ましくは、変形時、反射膜に円周方向のうねりが発生することを回避するために、より細かい(円周方向の幅の狭い)、多数の腕を有している。
【００４５】
また、本実施の形態では低抵抗の材料で形成された下部基板１０１は反射膜電極１０５と同電位にされており、切欠き１０９の部分と反射膜電極１０５の間に電気的な相互作用力が生じることはない。本発明はこれに限定されない。例えば下部基板１０１をガラスなどの誘電体の材料で形成しても良い。この場合、切欠き１０９の部分の電位は単純に浮遊する。
【００４６】
また、本実施の形態では反射膜１０７は反射面を有する反射層、ポリイミド層１０４及びアルミ層１０５で形成されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、反射膜１０７は、静電気力によって変形する程度の可撓性を持っていればよいので、ポリイミド層の代わりに二酸化シリコン層を有していても良い。また、本実施の形態では反射面を有する反射層と、反射膜電極１０５として用いられているアルミ層１０５とが個別に形成されている。アルミ層１０５を用いずに、反射層を適切な反射率を持つ導電性の材料、例えばアルミで形成すれば、このアルミの層１つで反射層と反射膜電極とを兼ねることができることは言うまでもない。
【００４７】
また、本実施の形態では対向電極１０８に切欠き１０９を設けたが、反射膜電極に切欠きを設けても良い。この場合、反射膜電極の形状は凹形状である。上記のように１つの層が反射層と反射膜電極とを兼ねる場合は、反射面に切り欠かれた部分が生じるので結像性能が低下する。一方、反射層と反射膜電極とを個別に備える場合には、反射膜にわたって反射膜電極が存在する部分と、反射膜電極が存在しない部分、即ち切欠きの部分とが混在するため反射膜の剛性が均一ではなくなる。このため、切欠き部分で無視できない程度の剛性低下が起こり、この部分で大きな変形が発生することが予想される。このようなことから、所望の変形が得られない場合があり得る。従って、切欠きは対向電極のみに設けられることが望ましい。
【００４８】
また、本実施の形態では反射膜１０７の形状と対向電極１０８の外形とは円形であるが（対向電極１０８の形状は凹形状であり、円形ではない）、本発明はこれに限定されない。例えば、楕円、矩形でも良い。また、本実施の形態では切欠き１０９の形状は対向電極１０８の中心に対して回転対称であるが、回転非対称であっても良い。
【００４９】
ここで、本第１の実施の形態の別の側面を説明する。間隔ｘをおいて上下に対向している、面積Ｓの２つの平行平板電極に電圧Ｖを印加したとき、両電極に働く静電気力Ｆは、電極間の誘電率をε_０として、次の式で求められる。
【００５０】
Ｆ＝ ε_０ＳＶ^２／（２ｘ^２）
ゆえに、静電気力Ｆを変えるためには、電圧Ｖ又は間隔ｘ又は面積Ｓを変えればよい。
【００５１】
もし、一方の電極、ここでは上側の電極の所定の領域における静電気力を制御するとすれば、両電極の少なくとも一方、例えば下側の電極に切欠きを設ければよい。即ち、上側の電極の所定の領域に対向する、下側の電極の領域を考え、下側の電極のそれぞれの領域ごとに、領域の面積（対向面積）を設定すればよい。
【００５２】
これを本実施の形態に対応させると、対向電極１０８に切欠き１０９を設け、対向電極１０８を減少させることにより、反射膜電極１０５に働く静電気力の発生に寄与する、対向電極１０８の所定の領域ごとの面積を変えることになる。面積を変えることにより、反射膜１０７に働く静電気力を調整し、反射膜１０７を所定の形状に変形できる。従って、従来のように対向電極を複数の領域に分割して、これらと反射膜の電極との間にそれぞれ異なった電位差を与えずとも、反射膜電極１０５に働く静電気力を調整できる。また、単純な構成でありながらより精度の高い反射膜１０７の変形形状の制御を実現できる。
【００５３】
図３を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態の構成の大部分は、基本的に第１の実施の形態の構成の大部分と同じである。尚、本実施の形態において、第１の実施の形態の図１を参照して説明した構成部材と実質的に同一の構成部材は、第１の実施の形態の対応する構成部材を指示していた参照符号と同じ参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５４】
本実施の形態の構成が第１の実施の形態の構成と異なる点は、対向電極の切欠きである。図３は対向電極２０８の平面図である。対向電極２０８の切欠き２０９は離散的に配置された円形の複数の開口を含んでいる。これらの開口は対向電極２０８の中心に対して回転対称に配置されている。
【００５５】
第１の実施の形態と同様に、対向電極２０８は一続きに延びる単一の電極であり、対向電極２０８の所定の領域に対する切欠き２０９の占める割合が、電極間電圧が印加されたときに反射膜１０７が所定の形状に変形するよう、設定されている。円周方向に延びる領域に対する切欠きの占める割合は、対向電極２０８の周縁から中心に向かうに従って大きくなる。切欠き２０９の占める割合はこれらの開口の半径又は隣り合う開口の間隔によって規定される。切欠きはより好ましくは、変形時、反射膜に円周方向のうねりが発生することを回避するために、より小さい、多数の開口を有する。
【００５６】
以上説明したように複数の開口を含む切欠きを用いれば、本実施の形態においても第１の実施の形態と同様に単一の電極で結像性能の高い反射鏡を得ることができる。
【００５７】
本実施の形態では開口は複数設けられているが、１つであっても良い。
【００５８】
図４を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。本実施の形態の構成の大部分は、基本的に第１の実施の形態の構成の大部分と同じである。尚、本実施の形態において、第１の実施の形態の図１を参照して説明した構成部材と実質的に同一の構成部材は、第１の実施の形態の対応する構成部材を指示していた参照符号と同じ参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５９】
本実施の形態では反射膜１０７の変形は回転非対称である。本実施の形態の構成が第１の実施の形態の構成と異なる点は、対向電極の切欠きである。図４は対向電極３０８の平面図である。対向電極３０８の切欠き３０９は複数のスリットを含んでいる。これらのスリットは、対向電極３０８を２等分する境界線を挟んで一方の側（スリット側）にわたって設けられており、他方の側（ノンスリット側）には設けられていない。
【００６０】
第１の実施の形態と同様に、対向電極３０８は一続きに延びる単一の電極である。スリット側のある領域に対する切欠き３０９の占める割合は、この領域に設けられたスリットの幅と、隣り合うスリットの間隔により規定される。言うまでもないが、スリット側の任意の領域に対する切欠き３０９の占める割合は、ノンスリット側の任意の領域に対する切欠き３０９の占める割合（これはゼロである）より大きい。このような割合の差に応じて、ノンスリット側に対向している反射膜電極１０５の部分には均一な静電気密度の分布が生じ、スリット側の部分ではこの静電気密度よりも小さな静電気密度がこの部分にわたって作用する。これより、反射膜１０７の変形は回転非対称になる。
【００６１】
これらのスリットが全て同じ幅を持ち、並行に等間隔に並んでいる場合は、スリット側に対向している反射膜電極１０５の部分には均一な静電気密度の分布が生じる。切欠きはより好ましくは、変形時、反射膜に円周方向のうねりが発生することを回避するために、より幅の小さい、多数のスリットを有する。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態にあっては単一の電極で回転非対称の形状に変形する反射膜を有する反射鏡を得ることができる。
【００６３】
本実施の形態では、回転非対称の形状に反射膜を変形させるためにスリットを含む切欠き３０９を用いたが、反射膜の必要な変形形状に応じて適切な切欠きの形状を設定することが可能である。例えば、図３を用いて第２の実施の形態で説明した円形の開口を対向電極の円周方向に不均一に配置することによっても回転非対称な変形形状が得られる。
【００６４】
また、本実施の形態ではスリットは複数設けられているが、１つであっても良い。
【００６５】
図５を参照して第４の実施の形態について説明する。本実施の形態の構成の大部分は、基本的に第１の実施の形態の構成の大部分と同じである。尚、本実施の形態において、第１の実施の形態の図１を参照して説明した構成部材と実質的に同一の構成部材は、第１の実施の形態の対応する構成部材を指示していた参照符号と同じ参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６６】
第１〜第３の実施の形態においては単一の対向電極で反射膜の任意の変形形状を得るための電極構成について説明した。これらの実施の形態では反射膜電極の各領域に作用する静電気力密度の比が固定されてしまう。これは例えば光軸方向に焦点位置を変化させる場合のように、反射膜を平面、特定の変形形状及びその中間的な変形形状に変形させるには良いが、例えば反射鏡で焦点位置とともに光軸方向の微妙な補正を行う必要がある用途には従来のように対向電極を多数の領域に分割する手法の代替えにはならない。本実施の形態にあっては比較的少数の電極数で軸方向を補正して高い結像性能を得るための電極構成について説明する。
【００６７】
本実施の形態の構成が第１の実施の形態の構成と異なる点は、対向電極と切欠きである。図５は対向電極の平面図である。反射鏡では４つの対向電極４０８ａ，４０８ｂ，４０８ｃ，４０８ｄが設けられている。それぞれの対向電極は４５°の中心角をもつ扇形の外形を持ち、４つの扇形が円形を形作るよう間隔をおいて配置されている。この円形の中央に対応する、４つの対向電極４０８ａ，４０８ｂ，４０８ｃ，４０８ｄのそれぞれの部分（中央部分）には切欠き４０９ａ，４０９ｂ，４０９ｃ，４０９ｄが形成されている。これらの切欠きはそれぞれ複数のスリットを含んでいる。
【００６８】
第３の実施の形態と同様に、４つの対向電極４０８ａ，４０８ｂ，４０８ｃ，４０８ｄは一続きに延びる電極である。中央部分のある領域に対する切欠きの占める割合は、この領域に設けられたスリットの幅と、隣り合うスリットの間隔により規定される。４つの対向電極４０８ａ，４０８ｂ，４０８ｃ，４０８ｄが等電位になるように電極間電圧を印加すると、中央部分に対向している反射膜電極１０５の部分に作用する静電気密度は、中央部分を囲む部分に対向している反射膜電極１０５の部分に作用する静電気密度よりも小さくなる。これにより、対向電極に切欠きが設けられていない場合と比較して、球面に近い反射膜１０７の形状が得られる。
【００６９】
４つの対向電極４０８ａ，４０８ｂ，４０８ｃ，４０８ｄにそれぞれ異なる電極間電圧を印加することにより、反射鏡の焦点方向を変えることが可能である。従って、４つという最小限の電極数で光軸方向の補正と比較的高い結像性能を両立することが可能となる。
【００７０】
以上説明したように、本実施の形態においては比較的少数の電極で結像性能の高い反射鏡を得ることができる。
【００７１】
本実施の形態ではこれらの対向電極にスリットはそれぞれ複数設けられているが、少なくとも１つの対向電極に１つのスリットが設けられていても良い。また、本実施の形態では対向電極が複数設けられているが、反射膜電極が複数設けられていても良いし、対向電極と反射膜電極がそれぞれ複数設けられていても良い。
【００７２】
尚、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【００７３】
【発明の効果】
以上詳述したことから明らかなように、本発明に従った反射鏡は、対向電極の数を大きく増やすことなく、生産性の高い方法で形成可能な一様な剛性を有する反射膜を備え、比較的低い駆動電圧で動作可能であって、高い結像性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における反射鏡の分解斜視図。
【図２】（Ａ）は、凸形状を持つ図形の例を示す図であり、（Ｂ）は、Ｕ字形の凹形状を持つ図形の例を示す図であり、（Ｃ）は、ドーナツ形の凹形状を持つ図形の例を示す図。
【図３】本発明の第２の実施の形態における反射鏡の対向電極の平面図。
【図４】本発明の第３の実施の形態における反射鏡の対向電極の平面図。
【図５】本発明の第３の実施の形態における反射鏡の対向電極の平面図。
【図６】（Ａ）は、従来の反射鏡の断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の反射鏡の斜視図。
【図７】（Ａ）〜（Ｅ）は、従来の反射鏡の製造方法の各工程を示す図。
【図８】従来の反射鏡の反射膜が変形する様子を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
１０１下部基板
１０２上部基板
１０５反射膜電極
１０６反射面
１０７反射膜
１０８対向電極
１０９切欠き
２０８対向電極
２０９切欠き
３０８対向電極
３０９切欠き
４０８ａ，４０８ｂ，４０８ｃ，４０８ｄ対向電極
４０９ａ，４０９ｂ，４０９ｃ，４０９ｄ切欠き
１００１ガラス基板
１００２対向電極
１００３シリコン基板
１００６反射膜電極
１００７反射膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a deformable reflecting mirror, and more particularly to a small reflecting mirror that can be deformed with high accuracy and uses semiconductor manufacturing technology.
[0002]
[Prior art]
In a small optical system applied to micro-optics such as an optical pickup, an ultra-compact system that can change the curvature of the reflecting surface for the purpose of simplifying the mechanism related to focusing, etc. that used an electromagnetic actuator. A variable focus reflector has been proposed. In addition, even in a small imaging optical system, the application of the variable focus reflector can greatly contribute to miniaturization.
[0003]
Such a reflector can be expected to be manufactured at a low cost and with high accuracy by applying a so-called MEMS (Micro Electro-Mechanical System) technology to which a semiconductor manufacturing technology is applied. A reflecting mirror to which this kind of technology is applied is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-101402.
[0004]
This reflecting mirror will be described with reference to FIGS. 6 (A) and 6 (B). 6A is a cross-sectional view of the reflecting mirror, and FIG. 6B is a perspective view of the reflecting mirror. Reference numeral 1001 denotes an insulating substrate such as glass, and a counter electrode 1002 made of a conductive thin film is deposited on the upper surface thereof. 1003 is a silicon substrate having a silicon dioxide thin film 1004 formed as an insulating thin film on one main surface, and 1005 is a void formed on the other main surface of the central portion of the silicon substrate 1003. The central portion of the silicon dioxide thin film 1004 is thick. It is set to be displaceable in the vertical direction. Reference numeral 1006 denotes a reflective film electrode laminated on the silicon dioxide thin film 1004. The central portion of the silicon dioxide thin film 1004 and the reflective film electrode 1006 constitutes a reflective film 1007, and is deformed to be recessed into the counter electrode 1002 side by a voltage applied between both electrodes 1002 and 1006. The silicon substrate 1003 is bonded to the glass substrate 1001 via a spacer member 1008 with the silicon dioxide thin film 1004 side down. Reference numeral 1009 denotes a silicon dioxide thin film formed on the other main surface of the silicon substrate 1003.
[0005]
The manufacturing method of the said reflective mirror is demonstrated with reference to FIG. 7 (A)-FIG.7 (E). First, as shown in (A), silicon dioxide thin films 1004 and 1009 having a thickness of 400 to 500 nm are formed on both sides of a silicon substrate 1003 having a surface orientation <100> whose surfaces are mirror-polished, and further on the lower thin film 1004. A gold thin film 1006 having a thickness of about 100 nm is deposited.
[0006]
Next, as shown in (B), a predetermined pattern of photoresist 1020 is applied, and a circular window hole 1021 is formed by photolithography. Thereafter, with the lower surface of the substrate protected, the silicon dioxide thin film 1009 is opened with a hydrofluoric acid solution using the photoresist 1020 as a mask.
[0007]
Next, as shown in (C), the silicon substrate 1003 is immersed in an aqueous solution of ethylene / diamine / picatechol, and the silicon substrate 1003 is etched from the window hole 1021 portion. At this time, as shown, the etching is stopped when the silicon dioxide thin film 1004 on the lower surface side is squeezed out. Thus, the reflective film 1007 on the thin film made of the silicon dioxide thin film 1004 and the gold thin film 1006 remains.
[0008]
On the other hand, a metal film 1002 having a thickness of 100 nm is formed on the upper surface of a glass substrate 1001 having a thickness of 300 nm as a counter electrode, as shown in FIG.
[0009]
Next, as shown in FIG. 6E, when the silicon substrate 1003 is bonded to the glass substrate 1001 via a polyethylene spacer member 1008 having a thickness of about 100 nm, the reflecting mirror shown in FIG. 6 is manufactured.
[0010]
In such a reflecting mirror, a uniform potential difference is generated between the counter electrode 1002 and the reflective film electrode 1006. FIG. 8 is a sectional view of the reflecting mirror schematically showing how the reflecting film 1007 is deformed at this time. The reflective film 1007 is displaced most at the center. The alternate long and short dash line is a spherical surface that passes through the center portion of the reflective film 1007 that has been displaced the maximum. Compared to this spherical surface, the amount of deformation is insufficient around the center of the reflective film 1007. Since this causes a large spherical aberration, high imaging performance cannot be expected. In addition, when a small reflecting mirror is applied to an imaging optical system, it is generally oblique incidence. In this case, a rotationally asymmetric aspherical surface is required to obtain good imaging performance.
[0011]
In order to deform the reflecting mirror to be deformed into an arbitrary or specific ideal shape with respect to such a problem, the counter electrode is divided into a plurality of regions, and each of them is interposed between these and the electrode of the reflecting film. A method of giving different potential differences can be considered. Such electrode division forms may be concentric, lattice, or honeycomb. For example, J. et al. Opt. Soc. Am. , Vol. 67, No3, March 1977 “The membrane mirror as an adaptive optical element” discloses a counter electrode divided into a honeycomb shape.
[0012]
A manufacturing method for adjusting the deformed shape of the reflecting film to a specific shape such as a spherical surface or a paraboloid is described in the Journal of Precision Engineering, Vol. 61, no. No. 5,1995 “Aberration reduction of Si diaphragm variable focus mirror”. In this manufacturing method, reflective films having different thicknesses are formed depending on parts. This reflective film has a distribution of rigidity.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a reflecting mirror in which the counter electrode is divided into a plurality of regions, it is necessary to increase the number of divided electrodes in order to obtain high shape accuracy. In addition, many lead wires need to be connected to apply different voltages. These hinder element miniaturization. In addition, there is a problem that an increase in the number of electrodes causes a complicated control circuit.
[0014]
On the other hand, the above-mentioned problem does not occur in a reflector having a reflective film with a rigid distribution, but it is difficult to control the thickness or elastic modulus locally, and it is highly accurate with a highly productive forming method. It is very difficult to obtain a deformed shape. In addition, for example, when the thickness is distributed, the reflective film is technically possible in an area where the smallest rigidity is required (generally in the vicinity of the periphery when deformed to a spherical surface or paraboloid). It will be the thinnest at the level and will inevitably be thicker in other areas. Therefore, since the average deformation film becomes thick, there is a problem that a large driving voltage is required as compared with the case of using a reflection film having a uniform thickness.
[0015]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a reflective film having a uniform rigidity that can be formed by a highly productive method without greatly increasing the number of counter electrodes, and can be operated with a relatively low driving voltage, It is an object of the present invention to provide a reflecting mirror that can obtain high imaging performance.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the reflecting mirror according to claim 1 of the present invention,
A reflective film on which a reflective surface is formed;
A holding part for holding the peripheral part of the reflective film;
One or more counter electrodes facing the reflective film at an interval and extending along the reflective film;
One or more reflective film electrodes provided on the reflective film and extending along the reflective film;
And when an inter-electrode voltage is applied between the counter electrode and the reflective film electrode, an electrostatic force acts on the reflective film electrode, and the reflective film is deformed according to the electrostatic force. Because
At least one of the one or more counter electrodes or the one or more reflective film electrodes is provided with a notch, and the electrode provided with the notch is a stretch,
Electric When the application of the inter-electrode voltage starts According to the notch in the reflective film electrode Distribution of electrostatic force density The Arise Let me , The reflective film is deformed into a predetermined shape .
[0017]
In the reflecting mirror according to claim 2 of the present invention, the notch is provided in at least one of the counter electrodes.
[0018]
In a reflecting mirror according to a third aspect of the present invention, a plurality of at least one of the counter electrode and the reflecting film electrode are provided, and the notch is provided in at least one of the plurality of electrodes.
[0019]
In the reflecting mirror according to claim 4 of the present invention, the notch includes one or more slits.
[0020]
In the reflecting mirror according to claim 5 of the present invention, the notch includes one or more openings.
[0021]
In the reflecting mirror according to claim 6 of the present invention, the notch has the maximum electrostatic force density at the portion of the reflecting film electrode located at the periphery of the reflecting film when the application of the interelectrode voltage is started. It is set as follows.
[0022]
In the reflecting mirror according to claim 7 of the present invention,
A reflective film on which a reflective surface is formed;
A holding part for holding the peripheral part of the reflective film;
One or more counter electrodes facing the reflective film at an interval and extending along the reflective film;
One or more reflective film electrodes provided on the reflective film and extending along the reflective film;
And when an inter-electrode voltage is applied between the counter electrode and the reflective film electrode, an electrostatic force acts on the reflective film electrode, and the reflective film is deformed according to the electrostatic force. Because
At least one of the one or more counter electrodes or the one or more reflective film electrodes is provided with a notch, and the electrode provided with the notch is a stretch,
The ratio of the notch to the predetermined region of the electrode provided with the notch is such that the reflective film is deformed into a predetermined shape when an inter-electrode voltage is applied. To generate a distribution of electrostatic force density according to the proportion of the notch in the reflective film electrode Is set.
[0023]
In the reflecting mirror according to claim 8 of the present invention, the notch is provided in at least one of the counter electrodes.
[0024]
In a reflecting mirror according to a ninth aspect of the present invention, at least one of the counter electrode and the reflecting film electrode is provided in plural, and the notch is provided in at least one of the plural electrodes.
[0025]
In the reflecting mirror according to claim 10 of the present invention, the notch includes one or more slits.
[0026]
In the reflecting mirror according to claim 11 of the present invention, the notch includes one or more openings.
[0027]
In the reflecting mirror according to claim 12 of the present invention, the ratio of the notch to the predetermined region of the electrode provided with the notch is the smallest at the periphery of the reflecting film.
[0028]
In the reflecting mirror according to claim 13 of the present invention,
A reflective film on which a reflective surface is formed;
A holding part for holding the peripheral part of the reflective film;
One or more counter electrodes facing the reflective film at an interval and extending along the reflective film;
One or more reflective film electrodes provided on the reflective film and extending along the reflective film;
And when an inter-electrode voltage is applied between the counter electrode and the reflective film electrode, an electrostatic force acts on the reflective film electrode, and the reflective film is deformed according to the electrostatic force. Because
The one or more counter-currents The pole Includes concave electrodes, The one or more reflective film electrodes Includes a convex electrode When the application of the inter-electrode voltage is started, an electrostatic force density distribution corresponding to the concave electrode is generated on the reflective film electrode, and the reflective film is deformed into a predetermined shape. .
[0030]
Claims of the invention 14 In the reflecting mirror, one or more slits are formed in the concave electrode.
[0031]
Claims of the invention 15 In the reflecting mirror, one or more openings are formed in the concave electrode.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A reflector according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, a reflecting mirror according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an exploded perspective view of the reflecting mirror. The reflecting mirror has a lower substrate 101 and an upper substrate 102 disposed above the lower substrate 101. These are opposed to each other, and are bonded together via a spacer 103.
[0033]
The upper substrate 102 is made of silicon, and a circular opening 102a is formed at the center thereof. A polyimide layer 104 and an aluminum layer 105 are laminated on the lower side of the upper substrate 102 over the lower surface thereof. The polyimide layer 104 has a certain degree of flexibility. The opening 102 a is covered with these layers 104 and 105. A reflective layer made of a material that reflects light, for example, aluminum, is provided above the portion of the layers 104 and 105 facing the opening 102a. The surface of the reflective layer is used as the reflective surface 106. The reflective layer and the portion of the layers 104 and 105 facing the opening 102a form a reflective film 107. The aluminum layer 105 is used as the reflective film electrode 105 and extends along the reflective film 107. The peripheral edge of the reflective film 107 is held by the upper substrate 102. The upper substrate 102 is used as a holding unit.
[0034]
The lower substrate 101 is made of a low-resistance material, and a counter electrode 108 is formed on the upper surface of the lower substrate 101 via an insulating film 101a. The outer shape of the counter electrode 108 is circular. The counter electrode 108 is opposed to the reflective film 107 with an interval, and extends along the reflective film 107.
[0035]
When an interelectrode voltage is applied between the counter electrode 108 and the reflective film electrode 105, an electrostatic force acts on the reflective film electrode. The reflective film 107 has flexibility and deforms according to the electrostatic force.
[0036]
Although not shown, the counter electrode 108 and the reflective film electrode 105 are tangent to the lead wire via electrode pads extending from the substrates 101 and 102 to the outside, respectively. These lead wires are connected to the control device. Both the lower substrate 101 and the reflective film electrode 105 are grounded.
[0037]
Details of the lower substrate 101 will be described. There is one counter electrode 108, which is provided with a notch 109. The notch 109 has six arms extending radially from the peripheral edge of the counter electrode 108 to the center. The shape of the notch 109 is rotationally symmetric with respect to the center of the counter electrode 108. The counter electrode 108 is a series, and the surface potential of the counter electrode 108 is the same at all locations. The notch 109 generates an electrostatic force density distribution over the reflective film electrode 105 that deforms the reflective film 107 into a predetermined shape when the application of the inter-electrode voltage is started, that is, when the deformation of the reflective film 107 starts. So that it is set. In other words, the ratio of the notch to the predetermined region of the counter electrode 108 is set so that the reflective film is deformed into a predetermined shape when the inter-electrode voltage is applied. The electrostatic force density is the magnitude of the electrostatic force that works per unit area of the surface of the reflective film electrode 105 when an interelectrode voltage is applied. “Notch is set” means the shape and number of notches (in this embodiment, there is only one notch, but in the embodiment described later, there are a plurality of notches. Means that the layout is set.
[0038]
The setting of the notch 109 will be described. As for the shape of each arm of the notch 109, the ratio of the notch to the region extending in the circumferential direction increases as it goes from the periphery of the counter electrode 108 to the center. That is, the ratio of the notch to the predetermined region of the counter electrode 108 is the smallest at the periphery of the reflective film 107. When the voltage between the electrodes is applied, a distribution of electrostatic force density that gradually decreases toward the center occurs in the reflective film electrode 105. That is, the notch 109 is set so that the electrostatic force density is maximized at the portion of the reflective film electrode 105 located at the periphery of the reflective film 107 when application of the interelectrode voltage is started. The electrostatic force density in the vicinity of the outer periphery is approximately the same as the electrostatic force density generated in the vicinity of the outer periphery when the notch 109 is not provided in the counter electrode 108. In accordance with such a distribution of electrostatic force density, the reflective film 107 is deformed into an ideal shape for imaging such as a spherical surface and a paraboloid.
[0039]
As described above, in the present embodiment, a reflecting mirror with high imaging performance can be obtained with a single electrode.
[0040]
The relationship between the electrode shape and the notch will be described. Here, the “convex shape” and “concave shape” which are shapes of the figure are defined as follows. Consider a planar figure with an inner region surrounded by one closed curve or multiple closed curves. The “convex shape” is a shape of a figure when a line segment connecting any two points in the internal region is included in the internal region. The graphic shown in FIG. 2A is an example of a convex graphic. It is shown that a line segment between two points PQ in the inner area is included in the inner area. Circles, rectangles, etc. are convex. The “concave shape” is the shape of a figure when there are two points such that a part of a line connecting two points in the inner region does not pass through the inner region. 2B and 2C show U-shaped and donut-shaped concave figures. Representative two points P'Q 'and two points P "Q" that do not pass through the inner region are shown respectively.
[0041]
In this specification, when the shape of the electrode is a concave shape, the electrode is provided with a notch, and when the electrode shape is a convex shape, the electrode is not provided with a notch. In the present embodiment, the shape of the counter electrode 108 is a concave shape, and the shape of the reflective film electrode 105 is a convex shape.
[0042]
Various modifications and variations can be made to this embodiment. For example, the notch may be set so that the electrostatic force density gradually decreases toward the outer periphery and is approximately the same as that of an electrode not provided with a notch near the center. Further, the notches may be set so that an electrostatic force density distribution in which the electrostatic force acting on a specific region in the radial direction decreases is generated. Conventionally, such distribution of electrostatic force density has been realized by using a large number of counter electrodes arranged concentrically. If the notches are set as described above, a single continuous counter electrode can be used to achieve substantially the same effect as such a large number of counter electrodes.
[0043]
Thus, for example, when used for focus adjustment, the shape of the notch is set so that the reflective film is deformed into a spherical surface or paraboloid, or spherical aberration generated in another optical system combined with the reflecting mirror is corrected. When the cutout shape is set so that the reflective film is deformed into a specific aspherical shape, the control system can be simplified by avoiding an increase in the number of electrodes.
[0044]
Further, the notch 109 has six arms, but the present invention is not limited to this. More preferably, the notch has a large number of arms that are finer (narrow in the circumferential direction) to avoid the occurrence of circumferential waviness in the reflective film during deformation.
[0045]
In the present embodiment, the lower substrate 101 made of a low-resistance material is set to the same potential as the reflective film electrode 105, and an electrical interaction force is formed between the notch 109 and the reflective film electrode 105. Will not occur. The present invention is not limited to this. For example, the lower substrate 101 may be formed of a dielectric material such as glass. In this case, the potential at the notch 109 simply floats.
[0046]
In this embodiment mode, the reflective film 107 is formed of a reflective layer having a reflective surface, a polyimide layer 104, and an aluminum layer 105; however, the present invention is not limited to this. For example, the reflective film 107 may have a silicon dioxide layer instead of the polyimide layer, as long as the reflective film 107 is flexible enough to be deformed by electrostatic force. In the present embodiment, the reflective layer having the reflective surface and the aluminum layer 105 used as the reflective film electrode 105 are individually formed. It goes without saying that if the reflective layer is formed of a conductive material having an appropriate reflectivity without using the aluminum layer 105, for example, aluminum, this single aluminum layer can serve as both the reflective layer and the reflective film electrode. Yes.
[0047]
Further, although the notch 109 is provided in the counter electrode 108 in the present embodiment, a notch may be provided in the reflective film electrode. In this case, the reflective film electrode has a concave shape. As described above, when one layer serves as both the reflection layer and the reflection film electrode, a portion notched in the reflection surface is generated, so that the imaging performance is deteriorated. On the other hand, when the reflective layer and the reflective film electrode are individually provided, a portion where the reflective film electrode exists over the reflective film and a portion where the reflective film electrode does not exist, that is, a notch portion are mixed. Stiffness is not uniform. For this reason, it is anticipated that a rigidity reduction that cannot be ignored occurs in the notched portion, and that a large deformation occurs in this portion. For this reason, the desired deformation may not be obtained. Therefore, it is desirable that the notch is provided only in the counter electrode.
[0048]
In this embodiment mode, the shape of the reflective film 107 and the outer shape of the counter electrode 108 are circular (the shape of the counter electrode 108 is a concave shape and not a circle), but the present invention is not limited to this. For example, an ellipse or a rectangle may be used. In the present embodiment, the shape of the notch 109 is rotationally symmetric with respect to the center of the counter electrode 108, but may be rotationally asymmetric.
[0049]
Here, another aspect of the first embodiment will be described. When a voltage V is applied to two parallel plate electrodes having an area S and facing each other at an interval x, the electrostatic force F acting on both electrodes causes the dielectric constant between the electrodes to be ε ₀ As follows.
[0050]
F = ε ₀ SV ² / (2x ² )
Therefore, in order to change the electrostatic force F, the voltage V or the interval x or the area S may be changed.
[0051]
If the electrostatic force in a predetermined region of one electrode, here the upper electrode, is controlled, at least one of the two electrodes, for example, the lower electrode may be provided with a notch. That is, considering the region of the lower electrode facing the predetermined region of the upper electrode, the area of the region (opposing area) may be set for each region of the lower electrode.
[0052]
If this is corresponded to this Embodiment, the notch 109 will be provided in the counter electrode 108, and by reducing the counter electrode 108, it will contribute to generation | occurrence | production of the electrostatic force which acts on the reflective film electrode 105, and predetermined electrode 108 The area for each region will be changed. By changing the area, the electrostatic force acting on the reflective film 107 can be adjusted, and the reflective film 107 can be deformed into a predetermined shape. Therefore, the electrostatic force acting on the reflective film electrode 105 can be adjusted without dividing the counter electrode into a plurality of regions and applying different potential differences between these electrodes and the reflective film electrode as in the prior art. Further, it is possible to control the deformed shape of the reflective film 107 with higher accuracy while having a simple configuration.
[0053]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Most of the configuration of the present embodiment is basically the same as most of the configuration of the first embodiment. In the present embodiment, the structural members substantially the same as the structural members described with reference to FIG. 1 of the first embodiment indicate the corresponding structural members of the first embodiment. The same reference numerals as those in FIG.
[0054]
The configuration of the present embodiment is different from the configuration of the first embodiment in the notch of the counter electrode. FIG. 3 is a plan view of the counter electrode 208. The notch 209 of the counter electrode 208 includes a plurality of circular openings arranged discretely. These openings are arranged rotationally symmetrically with respect to the center of the counter electrode 208.
[0055]
As in the first embodiment, the counter electrode 208 is a single electrode extending continuously, and the ratio of the notch 209 to a predetermined region of the counter electrode 208 is determined when the inter-electrode voltage is applied. The reflective film 107 is set so as to be deformed into a predetermined shape. The ratio of the notch to the region extending in the circumferential direction increases from the periphery of the counter electrode 208 toward the center. The proportion occupied by the notches 209 is defined by the radius of these openings or the spacing between adjacent openings. More preferably, the notch has a plurality of smaller and smaller openings in order to avoid the occurrence of circumferential waviness in the reflective film during deformation.
[0056]
As described above, when a notch including a plurality of openings is used, a reflecting mirror with high imaging performance can be obtained with a single electrode in this embodiment as well as in the first embodiment.
[0057]
In this embodiment, a plurality of openings are provided, but one opening may be provided.
[0058]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Most of the configuration of the present embodiment is basically the same as most of the configuration of the first embodiment. In the present embodiment, the structural members substantially the same as the structural members described with reference to FIG. 1 of the first embodiment indicate the corresponding structural members of the first embodiment. The same reference numerals as those in FIG.
[0059]
In the present embodiment, the deformation of the reflective film 107 is rotationally asymmetric. The configuration of the present embodiment is different from the configuration of the first embodiment in the notch of the counter electrode. FIG. 4 is a plan view of the counter electrode 308. The notch 309 of the counter electrode 308 includes a plurality of slits. These slits are provided on one side (slit side) across a boundary line that bisects the counter electrode 308, and are not provided on the other side (non-slit side).
[0060]
Similar to the first embodiment, the counter electrode 308 is a single electrode extending continuously. The ratio of the notch 309 to a certain area on the slit side is defined by the width of the slit provided in this area and the interval between adjacent slits. Needless to say, the ratio of the notch 309 to the arbitrary area on the slit side is larger than the ratio of the notch 309 to the arbitrary area on the non-slit side (this is zero). In accordance with such a difference in ratio, a uniform electrostatic density distribution occurs in the portion of the reflective film electrode 105 facing the non-slit side, and an electrostatic density smaller than this electrostatic density is present in the portion on the slit side. Acts over the part. Accordingly, the deformation of the reflective film 107 becomes rotationally asymmetric.
[0061]
When these slits all have the same width and are arranged at equal intervals in parallel, a uniform electrostatic density distribution occurs in the portion of the reflective film electrode 105 facing the slit side. More preferably, the notch has a large number of slits with a smaller width in order to avoid the occurrence of circumferential waviness in the reflective film during deformation.
[0062]
As described above, in the present embodiment, a reflecting mirror having a reflecting film that is deformed into a rotationally asymmetric shape with a single electrode can be obtained.
[0063]
In this embodiment, the notch 309 including the slit is used to deform the reflective film into a rotationally asymmetric shape. However, an appropriate notch shape can be set according to the required deformed shape of the reflective film. Is possible. For example, a rotationally asymmetric deformation shape can be obtained also by arranging the circular openings described in the second embodiment with reference to FIG. 3 in the circumferential direction of the counter electrode.
[0064]
In this embodiment, a plurality of slits are provided, but one slit may be provided.
[0065]
A fourth embodiment will be described with reference to FIG. Most of the configuration of the present embodiment is basically the same as most of the configuration of the first embodiment. In the present embodiment, the structural members substantially the same as the structural members described with reference to FIG. 1 of the first embodiment indicate the corresponding structural members of the first embodiment. The same reference numerals as those in FIG.
[0066]
In the first to third embodiments, the electrode configuration for obtaining an arbitrary deformed shape of the reflective film with a single counter electrode has been described. In these embodiments, the ratio of electrostatic force density acting on each region of the reflective film electrode is fixed. This is good, for example, when the reflective film is deformed into a flat surface, a specific deformed shape, and an intermediate deformed shape as in the case of changing the focal position in the optical axis direction. For applications that require delicate correction of direction, it is not an alternative to the conventional method of dividing the counter electrode into a number of regions. In the present embodiment, an electrode configuration for obtaining high imaging performance by correcting the axial direction with a relatively small number of electrodes will be described.
[0067]
The configuration of the present embodiment is different from the configuration of the first embodiment in the counter electrode and the notch. FIG. 5 is a plan view of the counter electrode. In the reflecting mirror, four counter electrodes 408a, 408b, 408c, and 408d are provided. Each counter electrode has a fan-shaped outer shape with a central angle of 45 °, and is arranged at intervals so that the four fans form a circle. Notches 409a, 409b, 409c, and 409d are formed in respective portions (center portions) of the four counter electrodes 408a, 408b, 408c, and 408d corresponding to the center of the circle. Each of these notches includes a plurality of slits.
[0068]
As in the third embodiment, the four counter electrodes 408a, 408b, 408c, and 408d are electrodes extending in a row. The ratio of the notch to the area having the central portion is defined by the width of the slit provided in this area and the interval between the adjacent slits. When an inter-electrode voltage is applied so that the four counter electrodes 408a, 408b, 408c, and 408d are equipotential, the electrostatic density acting on the portion of the reflective film electrode 105 facing the central portion is a portion surrounding the central portion. It becomes smaller than the electrostatic density which acts on the part of the reflective film electrode 105 facing the electrode. Thereby, the shape of the reflective film 107 close to a spherical surface can be obtained as compared with the case where the counter electrode is not provided with a notch.
[0069]
By applying different interelectrode voltages to the four counter electrodes 408a, 408b, 408c, and 408d, the focal direction of the reflecting mirror can be changed. Accordingly, it is possible to achieve both correction in the optical axis direction and relatively high imaging performance with a minimum number of electrodes of four.
[0070]
As described above, in the present embodiment, a reflecting mirror with high imaging performance can be obtained with a relatively small number of electrodes.
[0071]
In this embodiment, a plurality of slits are provided in each of these counter electrodes, but one slit may be provided in at least one counter electrode. In this embodiment, a plurality of counter electrodes are provided. However, a plurality of reflection film electrodes may be provided, or a plurality of counter electrodes and reflection film electrodes may be provided.
[0072]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications and applications can be made without departing from the spirit of the invention.
[0073]
【The invention's effect】
As is clear from the above detailed description, the reflector according to the present invention includes a reflective film having a uniform rigidity that can be formed by a highly productive method without greatly increasing the number of counter electrodes. It is possible to operate with a relatively low driving voltage, and high imaging performance can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a reflecting mirror according to a first embodiment of the present invention.
2A is a diagram showing an example of a figure having a convex shape, FIG. 2B is a diagram showing an example of a figure having a U-shaped concave shape, and FIG. 2C is a diagram showing a donut shape; The figure which shows the example of the figure which has a concave shape.
FIG. 3 is a plan view of a counter electrode of a reflecting mirror according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of a counter electrode of a reflecting mirror according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view of a counter electrode of a reflecting mirror according to a third embodiment of the present invention.
6A is a cross-sectional view of a conventional reflector, and FIG. 6B is a perspective view of the reflector of FIG.
FIGS. 7A to 7E are views showing each step of a conventional reflecting mirror manufacturing method. FIGS.
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing how a reflective film of a conventional reflector is deformed.
[Explanation of symbols]
101 Lower substrate
102 Upper substrate
105 Reflective film electrode
106 Reflective surface
107 Reflective film
108 Counter electrode
109 Notch
208 Counter electrode
209 Notch
308 Counter electrode
309 Notch
408a, 408b, 408c, 408d Counter electrode
409a, 409b, 409c, 409d Notch
1001 Glass substrate
1002 Counter electrode
1003 Silicon substrate
1006 Reflective film electrode
1007 Reflective film

Claims

A reflective film on which a reflective surface is formed;
A holding part for holding the peripheral part of the reflective film;
One or more counter electrodes facing the reflective film at an interval and extending along the reflective film;
One or more reflective film electrodes provided along the reflective film, and an interelectrode voltage is applied between the counter electrode and the reflective film electrode. When the electrostatic force works on the reflective film electrode, the reflective film deforms according to the electrostatic force,
At least one of the one or more counter electrodes or the one or more reflective film electrodes is provided with a notch, and the electrode provided with the notch is a stretch,
Reflecting the application of the electric inter-electrode voltage is the to produce a distribution of electrostatic force density corresponding to the notch on the reflective film electrode when initiated, deforming the reflective film into a predetermined shape, characterized in that mirror.

The notch is
The reflecting mirror according to claim 1, wherein the reflecting mirror is provided on at least one of the counter electrodes.

2. The reflecting mirror according to claim 1, wherein a plurality of at least one of the counter electrode and the reflective film electrode are provided, and the notch is provided in at least one of the plurality of electrodes. .

The reflector according to claim 1, wherein the notch includes one or more slits.

The reflector according to claim 1, wherein the notch includes one or more openings.

The notch is set so that an electrostatic force density is maximized at a portion of the reflective film electrode located at a peripheral edge of the reflective film when application of an interelectrode voltage is started. The reflecting mirror according to 1.

A reflective film on which a reflective surface is formed;
A holding part for holding the peripheral part of the reflective film;
One or more counter electrodes facing the reflective film at an interval and extending along the reflective film;
One or more reflective film electrodes provided along the reflective film, and an interelectrode voltage is applied between the counter electrode and the reflective film electrode. When the electrostatic force works on the reflective film electrode, the reflective film deforms according to the electrostatic force,
At least one of the one or more counter electrodes or the one or more reflective film electrodes is provided with a notch, and the electrode provided with the notch is a stretch,
The ratio of the notch to the predetermined region of the electrode provided with the notch is such that the notch is formed in the reflective film electrode so that the reflective film is deformed into a predetermined shape when an inter-electrode voltage is applied. A reflecting mirror, which is set so as to generate a distribution of electrostatic force density according to a ratio occupied by.

The reflecting mirror according to claim 7, wherein the notch is provided in at least one of the counter electrodes.

8. The reflecting mirror according to claim 7, wherein a plurality of at least one of the counter electrode and the reflective film electrode are provided, and the notch is provided in at least one of the plurality of electrodes. .

The reflector according to claim 7, wherein the notch includes one or more slits.

The reflecting mirror according to claim 7, wherein the notch includes one or more openings.

8. The reflecting mirror according to claim 7, wherein a ratio of the notch to a predetermined region of the electrode provided with the notch is the smallest at a peripheral edge of the reflective film. 9.

A reflective film on which a reflective surface is formed;
A holding part for holding the peripheral part of the reflective film;
One or more counter electrodes facing the reflective film at an interval and extending along the reflective film;
One or more reflective film electrodes provided along the reflective film, and an interelectrode voltage is applied between the counter electrode and the reflective film electrode. When the electrostatic force works on the reflective film electrode, the reflective film deforms according to the electrostatic force,
The one or more counter electrodes includes a concave electrode and said one or more reflective film electrode includes an electrode convex, when applying the inter-electrode voltage is started, the A reflecting mirror characterized in that a distribution of electrostatic force density corresponding to the concave electrode is generated in the reflecting film electrode, and the reflecting film is deformed into a predetermined shape .

The reflecting mirror according to claim 13, wherein the concave electrode is formed with one or more slits .

The reflecting mirror according to claim 13, wherein one or more openings are formed in the concave electrode.