JPH0749460A - Variable focus mirror and its manufacture - Google Patents

Variable focus mirror and its manufacture

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JPH0749460A
JPH0749460A JP19602093A JP19602093A JPH0749460A JP H0749460 A JPH0749460 A JP H0749460A JP 19602093 A JP19602093 A JP 19602093A JP 19602093 A JP19602093 A JP 19602093A JP H0749460 A JPH0749460 A JP H0749460A
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JP
Japan
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diaphragm
ring
thin film
metal layer
shaped substrate
Prior art date
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Application number
JP19602093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Harumi Suzuki
晴視 鈴木
Tsukasa Komura
司 甲村
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0749460A publication Critical patent/JPH0749460A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a variable focus mirror which can be constituted in a size of a degree generally usable in an optical system, and constituted particularly in the state having no generation of distortion at non-deformation, and a method for manufacturing it. CONSTITUTION:An elastically isotropic thin film glass is adhered as a positive electrode on the surface of a single crystal silicon wafer, whereby a mirror body part holding a thin film diaphragm 11 by a ring base 12 is constituted. In the center part of the diaphragm 11 surrounded by the base 12, a metal layer 13 forming a light reflector and an electrode is evaporated. The ring base 12 is adhered to a base member 14 formed of a resin with an adhesive having a low Young's modulus, and a counter electrode 15 is formed on the position opposed to the metal layer 13 of the base member 14. A voltage generating circuit 18 is connected between the metal layer 13 and the counter electrode 15 so that a continuously variable DC voltage can be applied.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、初期歪のない状態で
焦点距離が可変制御されるようにした可変焦点ミラーお
よびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a varifocal mirror whose focal length is variably controlled without initial distortion and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】焦点距離を可変調整できるようにした可
変焦点ミラーとしては、例えば特開平4−211216
号公報に示される空間的光変調半導体装置において開示
された技術が知られている。この半導体装置において
は、トランジスタのオン時に電界によって吸引される薄
膜によって構成された多数のミラーによるミラーアレイ
を備えているものであるが、ここで示された変形可能な
ミラーにあっては、半導体基板上にニトロセルロース等
の柔軟性に富んだ非金属層と金属層からなる薄膜を形成
し、この薄膜によってミラーの本体部が構成されるよう
にしている。
2. Description of the Related Art As a varifocal mirror whose focal length can be variably adjusted, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-212116
The technique disclosed in the spatial light modulation semiconductor device shown in Japanese Patent Publication is known. This semiconductor device is provided with a mirror array of a large number of mirrors formed by a thin film that is attracted by an electric field when the transistor is turned on. A thin film composed of a non-metal layer having high flexibility such as nitrocellulose and a metal layer is formed on a substrate, and the thin film constitutes the main body of the mirror.

【0003】この薄膜の形成方法は、微小な可変焦点ミ
ラーを形成するためには適しているものであるが、通常
の光学系において用いられる、例えば10mm以上のサ
イズのミラーを実現するためには不適当である。その理
由は、ポリマーからなる厚さ800A(Aはオングスト
ロームを示す)の薄膜の曲げ弾性係数は“0”に等しい
状態にあり、通常の光学系において用いられる10mm
以上のサイズのものを構成した場合、その無変形時にお
いて歪のない状態でこの薄膜を保持し、且つ固定するこ
とができない。
This method of forming a thin film is suitable for forming a minute varifocal mirror, but for realizing a mirror having a size of, for example, 10 mm or more, which is used in an ordinary optical system. Inappropriate. The reason is that the bending elastic modulus of a thin film of a polymer having a thickness of 800 A (A is angstrom) is equal to “0”, and it is 10 mm used in a usual optical system.
In the case of the one having the above size, it is impossible to hold and fix the thin film without distortion when it is not deformed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、特に焦点距離が無限大とさ
れるミラー本体部の無変形時において歪のない状態で固
定保持することができるようにした、特に例えば10m
m以上の通常の光学系で使用されるサイズにおいて初期
歪みのない状態で構成することのできる可変焦点ミラ
ー、並びにその製造方法を提供しようとするものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and in particular, it is necessary to fix and hold the mirror main body section without distortion when the mirror body section has an infinite focal length without deformation. Enabled, especially for example 10m
It is an object of the present invention to provide a varifocal mirror that can be configured without initial distortion in a size used in a normal optical system of m or more, and a manufacturing method thereof.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明に係る可変焦点
ミラーは、同心円筒型のリング状基板を備え、薄膜ダイ
ヤフラムをこのリング状基板の一方の面に、中心軸に非
対称な応力歪が抑制された状態で接合支持するもので、
この薄膜ダイヤフラムの前記リング状基板の円筒部内に
囲まれた領域に光反射部材並びに電極部材として作用さ
れる金属層を形成する。そして、前記リング状基板を絶
縁物で構成した台座部材に取り付け、この台座部材の前
記薄膜ダイヤフラムに小間隔で対向設定して対向電極を
形成するもので、前記金属層と対向電極との間に、電圧
値の可変制御される直流電源が接続されるようにする。
A varifocal mirror according to the present invention comprises a concentric cylindrical ring-shaped substrate, and a thin film diaphragm is provided on one surface of the ring-shaped substrate to suppress stress strain asymmetrical to the central axis. In the state of being joined and supported,
A metal layer acting as a light reflecting member and an electrode member is formed in a region surrounded by the cylindrical portion of the ring-shaped substrate of the thin film diaphragm. Then, the ring-shaped substrate is attached to a pedestal member made of an insulating material, and a counter electrode is formed so as to face the thin film diaphragm of the pedestal member at small intervals to form a counter electrode. , A DC power source whose voltage value is variably controlled is connected.

【0006】また、基板部材の一方の面に等方性材料で
構成された薄膜ダイヤフラム層を接合形成し、前記基板
部材の前記ダイヤフラムの接合面と反対の面に、円形の
リング状部を残す開口マスクを形成すると共に、前記開
口部に対応して前記基板部材を前記接合されたダイヤフ
ラムに至るまでエッチングしてリング状基板を形成する
もので、前記リング状基板で囲まれた前記ダイヤフラム
の面に金属層を蒸着形成するようにして可変焦点ミラー
が製造されるものである。
Further, a thin film diaphragm layer made of an isotropic material is bonded and formed on one surface of the substrate member, and a circular ring-shaped portion is left on the surface of the substrate member opposite to the bonding surface of the diaphragm. A ring-shaped substrate is formed by forming an opening mask and etching the substrate member corresponding to the opening to reach the bonded diaphragm. A surface of the diaphragm surrounded by the ring-shaped substrate. A varifocal mirror is manufactured by forming a metal layer by vapor deposition.

【0007】[0007]

【作用】この様に構成される可変焦点ミラーにあって
は、例えば単結晶シリコンによって構成されたリング状
の基板に対して、反射体を構成するようになる薄膜ダイ
ヤフラムが、中心軸に非対称な応力歪が抑制された状態
で接合支持されているものであり、したがって特に無変
形時において歪のない状態で保持固定されるようになっ
て、通常の光学系において使用される例えば10mm以
上のサイズの、焦点距離を可変することのできるミラー
が実現できる。
In the varifocal mirror configured as described above, the thin film diaphragm that constitutes the reflector is asymmetric with respect to the central axis with respect to the ring-shaped substrate made of, for example, single crystal silicon. It is joined and supported in a state in which stress and strain are suppressed, and therefore, it can be held and fixed in a strain-free state particularly when it is not deformed, and has a size of, for example, 10 mm or more used in a normal optical system. It is possible to realize a mirror having a variable focal length.

【0008】[0008]

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図1はその構成を示すもので、焦点距離が可
変されるミラー反射体は、薄膜ダイヤフラム11によって
構成される。この薄膜ダイヤフセム11は、例えばパイレ
ックスガラスによって構成されるもので、パイレックス
ガラスとはナトリウムイオンを3.5%ほど含んだ陽極
接合に適した石英ガラスであり、弾性的に等方なガラス
を構成する。この薄膜ダイヤフラム11はミラー部として
変形可能に構成されるもので、その膜厚は約10μm程
度であり、直径は10mm程度に構成される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the structure, and the mirror reflector whose focal length is variable is composed of a thin film diaphragm 11. This thin film diaphragm 11 is made of, for example, Pyrex glass. Pyrex glass is quartz glass containing 3.5% of sodium ions and suitable for anodic bonding, and constitutes elastically isotropic glass. . The thin film diaphragm 11 is configured to be deformable as a mirror portion, and has a film thickness of about 10 μm and a diameter of about 10 mm.

【0009】この薄膜ダイヤフラム11は、例えば単結晶
シリコンによって構成した円筒状のリング状基板12によ
って保持されるもので、このリング状基板12の一方の端
面部に薄膜ダイヤフラム11の外周縁部分が陽極接合によ
って接合され、この薄膜ダイヤフラム11は、リング状基
板12によって無変形時の平面度が保証され、且つ同心円
状に変形するように応力歪みの少ない状態で保持される
ようにする。したがって、この様に薄膜ダイヤフラム11
を保持するリング状基板12は、その厚さ(円筒の軸方向
の長さ)が厚いほうが好ましいものであるが、200μ
m程度で構成すればよい。
The thin film diaphragm 11 is held by a cylindrical ring-shaped substrate 12 made of, for example, single crystal silicon, and one end face of the ring-shaped substrate 12 has an outer peripheral edge portion of the thin film diaphragm 11 as an anode. The thin film diaphragm 11 is bonded by bonding, and the flatness of the thin film diaphragm 11 is guaranteed by the ring-shaped substrate 12 when it is not deformed, and the thin film diaphragm 11 is held in a state of low stress strain so as to be deformed concentrically. Therefore, in this way, the thin film diaphragm 11
It is preferable that the ring-shaped substrate 12 that holds the film has a large thickness (the length in the axial direction of the cylinder).
It may be configured with about m.

【0010】そして、この様にリング状基板12によって
保持された薄膜ダイヤフラム11の面には、光反射および
電極として作用されるように金属層13が薄く蒸着され
る。この金属層13は、薄膜ダイヤフラム11の変形歪みの
発生を許容できるようにして、光反射および電極として
作用される程度に充分に薄く構成されるものであり、例
えば300A程度の膜厚で構成される。
On the surface of the thin film diaphragm 11 thus held by the ring-shaped substrate 12, a metal layer 13 is thinly vapor-deposited so as to act as a light reflection and an electrode. The metal layer 13 is made thin enough to allow deformation deformation of the thin film diaphragm 11 and to act as light reflection and an electrode. For example, the metal layer 13 has a film thickness of about 300A. It

【0011】薄膜ダイヤフラム11を保持したリング状基
板12は、例えば合成樹脂のような絶縁物によって構成さ
れる台座部材14に保持されるもので、この台座部材14は
リング状基板12のリング部に対応するリング状の支持部
141 と、このリング状支持部141 の内周部分に底状に形
成される薄膜ダイヤフラム11の対向部142 によって構成
され、この対向部142 には薄膜ダイヤフラム11の金属層
13に小間隔で対向されるように対向電極層15が形成され
る。そして、この対向電極層15の周囲を取巻くようにし
て電流のリークを阻止するための溝16が形成され、リン
グ状基板12はこの台座部材14に低ヤング率の接着剤によ
って一体的に接合する。
The ring-shaped substrate 12 holding the thin film diaphragm 11 is held by a pedestal member 14 made of an insulating material such as synthetic resin. The pedestal member 14 is attached to the ring portion of the ring-shaped substrate 12. Corresponding ring-shaped support
141 and a facing portion 142 of the thin film diaphragm 11 formed in a bottom shape on the inner peripheral portion of the ring-shaped supporting portion 141. The facing portion 142 includes a metal layer of the thin film diaphragm 11.
A counter electrode layer 15 is formed so as to face 13 at a small interval. Then, a groove 16 for preventing current leakage is formed so as to surround the counter electrode layer 15, and the ring-shaped substrate 12 is integrally bonded to the pedestal member 14 with an adhesive having a low Young's modulus. .

【0012】薄膜ダイヤフラム11に形成された金属層1
3、および台座部材14に形成された対向電極層15から
は、それぞれリード線171 および172 が導出されるもの
で、このリード線171 および172 に電圧発生回路18が接
続される。そして、金属層13による電極と対向電極層15
との間に連続的に変化制御される直流電圧が印加され、
その印加電圧値に対応した吸引力が、金属層13の設定さ
れた薄膜ダイヤフラム11と対向電極15の設定された台座
部材14との間に設定され、薄膜ダイヤフラム11が駆動さ
れるようにする。
Metal layer 1 formed on thin film diaphragm 11
Lead wires 171 and 172 are derived from the counter electrode layer 15 formed on the base member 14 and the counter electrode layer 3, respectively, and the voltage generation circuit 18 is connected to the lead wires 171 and 172. Then, the electrode formed of the metal layer 13 and the counter electrode layer 15
DC voltage that is continuously controlled to be changed between
An attraction force corresponding to the applied voltage value is set between the thin film diaphragm 11 in which the metal layer 13 is set and the pedestal member 14 in which the counter electrode 15 is set, so that the thin film diaphragm 11 is driven.

【0013】この様に構成される可変焦点ミラーにおい
て、電圧発生回路18で発生された直流電圧が金属層13と
対向電極15との間に印加されると、この金属層13と対向
電極15との間に静電気力が発生し、例えば金属層13と対
向電極15との間のギャップが0.5mmで印加電圧が2
300ボルトのとき、薄膜ダイヤフラム11は20μm程
度吸引変形される。この変形された薄膜ダイヤフラム11
によって構成された反射ミラーとしての焦点距離は30
0mmである。
In the varifocal mirror configured as described above, when the DC voltage generated by the voltage generating circuit 18 is applied between the metal layer 13 and the counter electrode 15, the metal layer 13 and the counter electrode 15 are separated from each other. An electrostatic force is generated between the two, and for example, the gap between the metal layer 13 and the counter electrode 15 is 0.5 mm, and the applied voltage is 2
At 300 V, the thin film diaphragm 11 is deformed by suction by about 20 μm. This deformed thin film diaphragm 11
The focal length of the reflecting mirror is 30
It is 0 mm.

【0014】金属層13と対向電極15との間に印加される
直流電圧の値を変化させることによって、金属層13と対
向電極15との間に作用する静電気力が変化するもので、
この静電気力の変化に応じて薄膜ダイヤフラム11の変形
曲率が変化するようになり、この変形曲率の変化に対応
して、反射ミラーとしての焦点距離が連続的に変化され
る。この焦点距離は、例えば300mmから無限大まで
可変される。
By changing the value of the DC voltage applied between the metal layer 13 and the counter electrode 15, the electrostatic force acting between the metal layer 13 and the counter electrode 15 is changed.
The deformation curvature of the thin film diaphragm 11 is changed according to the change of the electrostatic force, and the focal length as the reflecting mirror is continuously changed corresponding to the change of the deformation curvature. This focal length can be varied from 300 mm to infinity, for example.

【0015】反射ミラーの本体部は、薄膜ダイヤフラム
11によって構成されるものであり、この薄膜ダイヤフラ
ム11はリング状基板12によって保持されていることか
ら、同心円状以外の応力歪みが少なく、また材質が等方
的であることから、薄膜ダイヤフラム11は中心軸に対し
て軸対称に変形するようになり、したがって集光特性は
良好なものとされる。
The body of the reflecting mirror is a thin film diaphragm.
Since the thin film diaphragm 11 is held by the ring-shaped substrate 12, stress strain other than concentric circles is small and the material is isotropic. It deforms symmetrically with respect to the central axis, so that the condensing characteristics are good.

【0016】薄膜ダイヤフラム11に形成された金属層13
による電極と対向電極15との距離によって、印加電圧に
対する両電極間の電界強度が変化するものであり、した
がって電極間ギャップの変化に伴って印加電圧と焦点距
離の関係に狂いが生ずる。このため、ミラーを構成する
薄膜ダイヤフラム11の金属層13と対向電極15との間の静
電容量をモニタすることが必要となってくる。
Metal layer 13 formed on thin film diaphragm 11
The electric field strength between the two electrodes with respect to the applied voltage changes depending on the distance between the electrode and the counter electrode 15 due to the change in the applied voltage. Therefore, it becomes necessary to monitor the electrostatic capacitance between the metal layer 13 of the thin film diaphragm 11 that constitutes the mirror and the counter electrode 15.

【0017】金属層13と対向電極15とはコンデンサを構
成しているものであるため、金属層13と対向電極15との
間の静電容量をモニタすることにより、温度等による外
乱によってダイヤフラム11が有している初期変位を補正
し、常にダイヤフラム11に変形量が一定とされるように
駆動電圧を制御することも可能である。
Since the metal layer 13 and the counter electrode 15 compose a capacitor, the capacitance between the metal layer 13 and the counter electrode 15 is monitored so that the diaphragm 11 is affected by a disturbance due to temperature or the like. It is also possible to correct the initial displacement of the diaphragm 11 and control the drive voltage so that the diaphragm 11 always has a constant deformation amount.

【0018】次に、この様に構成される可変焦点ミラー
の特にミラー構成部分の製造方法について説明する。ま
ず膜厚が約200μm程度で、面方位が(100)面の
単結晶シリコンウエハの両面に、熱酸化による酸化膜も
しくはプラズマCVDによって窒化膜を形成する。図2
の(A)はシリコンウエハ21の表面に酸化膜22が形成さ
れた状態を示すもので、その酸化膜22に対しては陽極接
合の電極とされる部位221 が露出されるようにパターニ
ングする。このパターニングされるようになる酸化膜22
の膜厚は、後述するシリコンエッチング工程において機
能させるようにする必要があるため、1μm程度に設定
される。さらに、このシリコンウエハ21の裏面には、陽
極接合可能な程度の薄い酸化膜23が形成されるようにす
る。この酸化膜23は、エッチング時においてミラー面保
護のために設定されるもので、好ましくは1000A程
度の膜厚とされる。
Next, a method of manufacturing the varifocal mirror having such a structure, particularly a mirror constituent portion will be described. First, an oxide film by thermal oxidation or a nitride film is formed by plasma CVD on both surfaces of a single crystal silicon wafer having a film thickness of about 200 μm and a plane orientation of (100). Figure 2
(A) shows a state in which an oxide film 22 is formed on the surface of the silicon wafer 21, and the oxide film 22 is patterned so as to expose a portion 221 to be an electrode for anodic bonding. The oxide film 22 to be patterned
The film thickness of 1 is set to about 1 μm because it needs to function in the silicon etching process described later. Further, a thin oxide film 23 that can be anodically bonded is formed on the back surface of the silicon wafer 21. This oxide film 23 is set to protect the mirror surface during etching, and preferably has a film thickness of about 1000A.

【0019】この様にシリコンウエハ21の両面に所定の
酸化膜22および23が形成されたならば、同図の(B)で
示すようにシリコンウエハ21の酸化膜23が形成された裏
面部に、膜厚が1mm程度の膜厚のガラス板24を陽極接
合する。その後、この接合されたガラス板24を研削し、
(C)図で示すように膜厚10μm程度のガラス薄膜24
1 とする。
When the predetermined oxide films 22 and 23 are formed on both surfaces of the silicon wafer 21 in this way, as shown in FIG. 7B, the back surface portion of the silicon wafer 21 on which the oxide film 23 is formed. The glass plate 24 having a thickness of about 1 mm is anodically bonded. After that, the bonded glass plate 24 is ground,
As shown in FIG. (C), a glass thin film 24 having a film thickness of about 10 μm 24
Set to 1.

【0020】この様にしてシリコンウエハ21に対してガ
ラス薄膜241 が接合されたならば、図3に示すように酸
化膜22の中心部に、直径10mm程度の円形にパターニ
ングして酸化膜22を取り除いて中心露出部222 を形成す
る。そして、さらにこの中心露出部222 の外周を取巻く
ようにしてリング状露出部223 を形成する。
When the glass thin film 241 is bonded to the silicon wafer 21 in this way, the oxide film 22 is patterned in a circular shape having a diameter of about 10 mm at the center of the oxide film 22 as shown in FIG. It is removed to form the central exposed portion 222. Then, the ring-shaped exposed portion 223 is formed so as to surround the outer periphery of the central exposed portion 222.

【0021】この様にして、露出部222 および223 を形
成した酸化膜22によるマスクがシリコンウエハ21の表面
に形成されるようになるもので、この様にマスクが形成
されたならば、図4の(A)に示すようにこのマスクの
開口部、すなわち部位221 を含み露出部222 および223
部に対応してシリコンウエハ21をエッチングし、酸化膜
23に至るまでシリコンをエッチングにより取り除く。こ
のエッチングは、水酸化カリウムとイソプロピルアルコ
ールの混合液が用いられる。この様なエッチング工程に
よってシリコンリングによる基板12に保持された、歪み
のないガラス薄膜241 による薄膜ダイヤフラム11が得ら
れるようになる。
In this way, a mask made of the oxide film 22 having the exposed portions 222 and 223 is formed on the surface of the silicon wafer 21. If such a mask is formed, as shown in FIG. As shown in (A) of FIG.
The silicon wafer 21 is etched corresponding to the area, and the oxide film
Silicon is etched away up to 23. For this etching, a mixed solution of potassium hydroxide and isopropyl alcohol is used. Through such an etching process, the thin film diaphragm 11 made of the glass thin film 241 having no distortion and held on the substrate 12 by the silicon ring can be obtained.

【0022】そして、図に破線で示すようにリング状露
出部に対応したエッチング部から切断分離することによ
って、同図の(B)で示すようにリング状基板12の面に
ガラス薄膜241 によるダイヤフラム11が接合されたミラ
ー本体部が形成されるようになるもので、リング状基板
12の中央部の円筒状部分に対応したガラス薄膜241 の面
にアルミニウムによる金属層13を300A程度の厚さに
蒸着し、これによってミラー反射面および電極が形成さ
れる。
Then, as shown by the broken line in the figure, by cutting and separating from the etching portion corresponding to the ring-shaped exposed portion, the diaphragm made of the glass thin film 241 is formed on the surface of the ring-shaped substrate 12 as shown in FIG. This will form the mirror main body where 11 is joined.
A metal layer 13 made of aluminum is vapor-deposited on the surface of the glass thin film 241 corresponding to the cylindrical portion at the center of 12 to a thickness of about 300 A, whereby a mirror reflection surface and an electrode are formed.

【0023】この様なミラー本体部が取り付けられた図
1で示す台座部材14が、温度変化等の外乱によって変形
することがある。しかし、この台座部材14の変形によっ
て薄膜ダイヤフラム11の中心軸に非対称な変形が生ずる
と、光学ミラーとして充分に機能させることができな
い。したがって、台座部材14を構成する樹脂材料の変形
を充分に吸収可能とされる程度に低ヤング率で且つ接着
強度が充分な接着剤によって、リング状基板12が台座部
材14に接着固定されるようにする。
The pedestal member 14 shown in FIG. 1 to which such a mirror body is attached may be deformed by a disturbance such as a temperature change. However, if the pedestal member 14 is deformed so that the central axis of the thin film diaphragm 11 is asymmetrical, the pedestal member 14 cannot sufficiently function as an optical mirror. Therefore, the ring-shaped substrate 12 is bonded and fixed to the pedestal member 14 with an adhesive having a low Young's modulus and sufficient adhesive strength so that the deformation of the resin material forming the pedestal member 14 can be sufficiently absorbed. To

【0024】なお、この様な可変焦点ミラーを製作する
に際して、以下のような材料特性が必要とされる。ま
ず、接合強度が充分に得られと共に表面粗さの小さいダ
イヤフラム11を得るため、この薄膜ダイヤフラム11とリ
ング状基板12との接合面の面精度が極めてよいものを用
いる必要がある。好ましくは、平面度10μm以下の鏡
面である。
When manufacturing such a variable focus mirror, the following material characteristics are required. First, in order to obtain the diaphragm 11 having a sufficient bonding strength and a small surface roughness, it is necessary to use one having a very good surface accuracy for the bonding surface between the thin film diaphragm 11 and the ring-shaped substrate 12. A mirror surface having a flatness of 10 μm or less is preferable.

【0025】また軸対称の変形形状を得るために、薄膜
ダイヤフラム11を構成する薄膜ガラスの膜厚は均一であ
ることが望ましい。しかし、ガラス薄板の平行度は単結
晶シリコンによるシリコンウエハの平行度を基準にして
研削されるものであるため、単結晶シリコンによるウエ
ハの平行度の可能な限りよいものを用いるもので、好ま
しくは4インチのウエハ全体での平行度が1μm程度で
ある。
Further, in order to obtain an axially symmetrical deformed shape, it is desirable that the thin film glass constituting the thin film diaphragm 11 has a uniform film thickness. However, since the parallelism of the glass thin plate is ground on the basis of the parallelism of the silicon wafer made of single crystal silicon, the parallelism of the wafer made of single crystal silicon should be as good as possible, preferably The parallelism of the entire 4-inch wafer is about 1 μm.

【0026】さらに、リング状基板12を構成するシリコ
ンウエハとダイヤフラム11を構成するガラス板との陽極
接合に際して、2つの物質の熱膨脹係数の違いが薄膜ダ
イヤフラム11の応力歪みとして現れるようになるため、
ここで用いられるガラス材料の熱膨脹係数がシリコンに
近いものであることが必要である。
Furthermore, during anodic bonding between the silicon wafer forming the ring-shaped substrate 12 and the glass plate forming the diaphragm 11, the difference in the coefficient of thermal expansion between the two substances appears as stress strain of the thin film diaphragm 11.
It is necessary that the glass material used here has a coefficient of thermal expansion close to that of silicon.

【0027】図1で示した実施例においては、薄膜ダイ
ヤフラム11を保持したリング状基板12は、樹脂材料によ
って構成した台座部材14に接着固定するようにしたが、
図5で示すように、リング状基板12を保持する台座部材
14を、ガラスリング31とゴムリング32との間に保持し、
樹脂等によって構成したハウジング33の内部にねじリン
グ34によって固定設定するような構成で固定するように
してもよい。
In the embodiment shown in FIG. 1, the ring-shaped substrate 12 holding the thin film diaphragm 11 is adhered and fixed to the pedestal member 14 made of a resin material.
As shown in FIG. 5, a pedestal member for holding the ring-shaped substrate 12
Hold 14 between the glass ring 31 and the rubber ring 32,
The housing 33 made of resin or the like may be fixed by a screw ring 34 so as to be fixed.

【0028】すなわち、ミラー反射体となる薄膜ダイヤ
フラム11を保持するリング状基板12が、ゴムリング32を
含む弾性物質によって保持されるようにしているもの
で、このゴムリング32を導電性ゴムによって構成するこ
とによって、ダイヤフラム11の面に蒸着された金属層18
を、このゴムリング32を介して電源に接続することがで
きる。したがって、この様な固定保持構造を採用するこ
とによって、ミラー本体部の組み付けが容易とされると
共に、精度良くさらに確実性をもって固定することがで
き、機械的な振動に対しても耐え得る構造とされる。
That is, the ring-shaped substrate 12 holding the thin film diaphragm 11 which is a mirror reflector is held by an elastic material including a rubber ring 32, and the rubber ring 32 is made of conductive rubber. The metal layer 18 deposited on the surface of the diaphragm 11 by
Can be connected to the power supply via this rubber ring 32. Therefore, by adopting such a fixed holding structure, the assembly of the mirror main body can be facilitated, and the mirror main body can be fixed with high accuracy and certainty, and a structure that can endure mechanical vibration. To be done.

【0029】なお、実施例においては薄膜ダイヤフラム
11を薄膜ガラスによって構成するように説明したが、こ
れは多結晶金属膜やアモルファス金属膜、さらにポリイ
ミド等の等方性材料によって構成することが可能であ
る。
In the embodiment, the thin film diaphragm is used.
Although it has been described that 11 is made of thin film glass, it can be made of a polycrystalline metal film, an amorphous metal film, or an isotropic material such as polyimide.

【0030】薄膜ダイヤフラム11として多結晶金属を使
用する場合には、例えばこのダイヤフラムを取り付ける
リング状基板12をアルミニウムによって構成し、このア
ルミニウムでなるリング状基板12の上にエッチングされ
ない金属、好ましくはニッケルを10μm程度にメッキ
する。その後、アルミニウム等の金属を機械的研削によ
ってパターニングし、全面をダイヤフラムとなるニッケ
ルが露出されるまでアルカリエッチングしてニッケルメ
ッキ膜を形成するもので、この様にしてニッケルメッキ
膜は前実施例のガラス同様にアルミニウムによるリング
状基板に保持される構成となる。
When a polycrystalline metal is used as the thin film diaphragm 11, for example, the ring-shaped substrate 12 to which the diaphragm is attached is made of aluminum, and a metal which is not etched, preferably nickel, is formed on the ring-shaped substrate 12 made of aluminum. Is plated to about 10 μm. After that, a metal such as aluminum is patterned by mechanical grinding, and the entire surface is alkali-etched until the nickel serving as the diaphragm is exposed to form a nickel-plated film. Like glass, it is held on a ring-shaped substrate made of aluminum.

【0031】またポリイミド膜を使用する場合は、この
ポリイミド材料をアルミニウム等の金属にスピンコート
によって膜厚10μm程度塗布する。そして、アルミニ
ウム等の金属を機械的研削によってパターニングし、全
面をダイヤフラムとなるポリイミドが露出されるまでア
ルカリエッチングして、ダイヤフラムとされるポリミイ
ド膜が得られるようにする。
When a polyimide film is used, this polyimide material is applied to a metal such as aluminum by spin coating to a film thickness of about 10 μm. Then, a metal such as aluminum is patterned by mechanical grinding, and the entire surface is alkali-etched until the polyimide serving as the diaphragm is exposed, so that a polyimide film serving as the diaphragm is obtained.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る可変焦点ミ
ラーによれば、通常の光学系において使用できる程度の
サイズに容易に構成できるものであり、特にミラー本体
部の無変形時において歪みのない状態で、反射体を構成
する薄膜ダイヤフラムが固定保持されるものであり、応
用範囲が拡大される信頼性のある可変焦点ミラーが提供
されるようになる。
As described above, the varifocal mirror according to the present invention can be easily constructed to a size that can be used in an ordinary optical system, and in particular, when the mirror main body is not deformed, distortion is not generated. Since the thin film diaphragm constituting the reflector is fixedly held in the absence of the variable focus mirror, it is possible to provide a reliable variable focus mirror with a wide range of applications.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例に係る可変焦点ミラーを示
すもので、(A)は断面構成図、(B)は平面図。
1A and 1B show a variable focus mirror according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a sectional view and FIG. 1B is a plan view.

【図2】(A)〜(C)は上記実施例の薄膜ダイヤフラ
ムの製造過程を順次説明する図。
2A to 2C are views sequentially illustrating a manufacturing process of the thin film diaphragm of the above embodiment.

【図3】図2の(C)に続く過程で製造されるダイヤフ
ラム部材を示すもので、(A)は平面図、(B)は断面
構成図。
3A and 3B show a diaphragm member manufactured in a process following FIG. 2C, in which FIG. 3A is a plan view and FIG.

【図4】(A)は図3で示したダイヤフラム部材をエッ
チングした状態を示す図、(B)はその一部を取り出し
て拡大して示した図。
4A is a diagram showing a state where the diaphragm member shown in FIG. 3 is etched, and FIG. 4B is a diagram showing a part of the diaphragm member in an enlarged manner.

【図5】この発明の他の実例に係る可変焦点ミラーの断
面構成図。
FIG. 5 is a sectional configuration diagram of a varifocal mirror according to another example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…薄膜ダイヤフラム、12…リング状基板、13…金属
層、14…台座部材、15…対向電極、16…溝、171 、172
…リード線、18…電圧発生回路。
11 ... Thin film diaphragm, 12 ... Ring substrate, 13 ... Metal layer, 14 ... Pedestal member, 15 ... Counter electrode, 16 ... Groove, 171, 172
… Lead wire, 18… Voltage generator circuit.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 同心円筒型のリング状基板と、 このリング状基板の一方の面に、中心軸に非対称な応力
歪が抑制された状態で接合支持された薄膜ダイヤフラム
と、 この薄膜ダイヤフラムの前記リング状基板の円筒部内に
囲まれた領域に対応した一方の面に形成された、光反射
部材並びに電極部材として作用される金属層と、 前記リング状基板を支持する絶縁物で構成された台座部
材と、 この台座部材の前記薄膜ダイヤフラムに小間隔で対向設
定されるように形成された対向電極とを具備し、 前記金属層と対向電極との間に、電圧値の可変制御され
る直流電源が接続されるようにしたことを特徴とする可
変焦点ミラー。
1. A concentric cylindrical ring-shaped substrate, a thin film diaphragm joined and supported on one surface of the ring-shaped substrate in a state in which stress strain asymmetrical to the central axis is suppressed, and the thin film diaphragm described above. A metal layer formed on one surface corresponding to a region surrounded by the cylindrical portion of the ring-shaped substrate and serving as a light reflecting member and an electrode member, and a pedestal composed of an insulator supporting the ring-shaped substrate A direct current power supply having a voltage value variably controlled between the metal layer and the counter electrode, the counter member being provided so as to face the thin film diaphragm of the pedestal member at a small interval. A variable-focus mirror characterized in that it is connected to.
【請求項2】 基板部材の一方の面に等方性材料で構成
された薄膜ダイヤフラム層を接合形成するダイヤフラム
接合工程と、 前記基板部材の前記ダイヤフラムの接合面と反対の面
に、円形のリング状部を残す開口マスクを形成するマス
ク形成工程と、 前記マスク形成工程で形成された開口部に対応して前記
基板部材を前記接合されたダイヤフラムに至るまでエッ
チングしてリング状基板を形成するエッチング工程と、 前記リング状基板で囲まれた前記ダイヤフラムの面に金
属層を蒸着形成する電極形成工程と、 を具備したことを特徴とする可変焦点ミラーの製造方
法。
2. A diaphragm bonding step of bonding and forming a thin film diaphragm layer made of an isotropic material on one surface of a substrate member, and a circular ring on the surface of the substrate member opposite to the bonding surface of the diaphragm. A mask forming step for forming an opening mask that leaves a ring-shaped portion, and an etching for forming a ring-shaped substrate by etching the substrate member corresponding to the opening formed in the mask forming step to reach the bonded diaphragm. A method of manufacturing a varifocal mirror, comprising: a step of forming a metal layer by vapor deposition on a surface of the diaphragm surrounded by the ring-shaped substrate.
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