JPH07306367A - 可変光学面、可変光学面ユニット、光スキャニングシステム及び集光点位置可動光学システム - Google Patents
可変光学面、可変光学面ユニット、光スキャニングシステム及び集光点位置可動光学システムInfo
- Publication number
- JPH07306367A JPH07306367A JP12171594A JP12171594A JPH07306367A JP H07306367 A JPH07306367 A JP H07306367A JP 12171594 A JP12171594 A JP 12171594A JP 12171594 A JP12171594 A JP 12171594A JP H07306367 A JPH07306367 A JP H07306367A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical surface
- substrate
- generating layer
- variable optical
- strain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Lenses (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 フレーム１２の内周に弾性変形可能な薄肉状
の基板１３を設ける。基板１３の表面は光反射用の光学
面１４とし、裏面には絶縁層１５を介して起歪層１７を
設けている。起歪層１７は圧電薄膜等からなるものであ
って、その両面には電極層１６が設けられている。両電
極層１６に電圧を印加して起歪層１７に横方向歪を発生
させると、基板１３の変形によって光学面１４も凹面状
もしくは凸面状に変形し、光学面１４に入射させられて
いる光ビームを集光もしくは発散させる。 【目的】 起歪層を用いたことにより光学面の変形の自
由度を大きくすることができる。また、駆動電圧を小さ
くすることができる。
の基板１３を設ける。基板１３の表面は光反射用の光学
面１４とし、裏面には絶縁層１５を介して起歪層１７を
設けている。起歪層１７は圧電薄膜等からなるものであ
って、その両面には電極層１６が設けられている。両電
極層１６に電圧を印加して起歪層１７に横方向歪を発生
させると、基板１３の変形によって光学面１４も凹面状
もしくは凸面状に変形し、光学面１４に入射させられて
いる光ビームを集光もしくは発散させる。 【目的】 起歪層を用いたことにより光学面の変形の自
由度を大きくすることができる。また、駆動電圧を小さ
くすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、可変光学面、可変光学
面ユニット、光スキャニングシステム及び集光点位置可
動光学システムに関する。具体的にいうと、起歪層によ
り光学面を変形させる可変光学面と可変光学面ユニット
に関する。また、その可変光学面を利用した光スキャニ
ングシステム及び集光点位置可動光学システムに関す
る。
面ユニット、光スキャニングシステム及び集光点位置可
動光学システムに関する。具体的にいうと、起歪層によ
り光学面を変形させる可変光学面と可変光学面ユニット
に関する。また、その可変光学面を利用した光スキャニ
ングシステム及び集光点位置可動光学システムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来例の可変光学面を図１に示す。これ
は、ＩＥＥＥ ＭＥＭＳ’９３（MicroElectro Mechanic
al Systems）に発表された可変光学面（可変焦点ミラ
ー）１であって、上面に凹部２ａを有する絶縁体基板２
の上に環状のシリコンフレーム３を固定してあり、シリ
コンフレーム３の内周部には放物面状をした薄肉状のシ
リコン製ミラー部４がシリコンフレーム３と一体に形成
され、ミラー部４の上面は鏡面４ａとなっている。ま
た、このミラー部４は導電性を有していて全体が電極と
して機能し、絶縁体基板２の凹部２ａ底面には対向電極
５が形成されている。
は、ＩＥＥＥ ＭＥＭＳ’９３（MicroElectro Mechanic
al Systems）に発表された可変光学面（可変焦点ミラ
ー）１であって、上面に凹部２ａを有する絶縁体基板２
の上に環状のシリコンフレーム３を固定してあり、シリ
コンフレーム３の内周部には放物面状をした薄肉状のシ
リコン製ミラー部４がシリコンフレーム３と一体に形成
され、ミラー部４の上面は鏡面４ａとなっている。ま
た、このミラー部４は導電性を有していて全体が電極と
して機能し、絶縁体基板２の凹部２ａ底面には対向電極
５が形成されている。
【０００３】しかして、この可変光学面１のミラー部４
に例えば平行光束６が入射すると、ミラー部４は放物面
鏡として働くので、その焦点位置７に集光される。ま
た、シリコンフレーム３を通してミラー部４と対向電極
５間に電圧を印加すると、ミラー部４と対向電極５間に
静電引力が発生してミラー部４が弾性変形するので、そ
の焦点距離が変化し、光束６の焦点位置７を変化させる
ことができる。例えば、直径９.７５ｍｍのミラー部
で、印加電圧７５０Ｖのときの焦点距離を２５０ｍｍと
した場合、コリメートされた６ｍｍ径のＨｅ−Ｎｅレー
ザー光を光源とし、直径４５μｍのスポット光を得てい
る。
に例えば平行光束６が入射すると、ミラー部４は放物面
鏡として働くので、その焦点位置７に集光される。ま
た、シリコンフレーム３を通してミラー部４と対向電極
５間に電圧を印加すると、ミラー部４と対向電極５間に
静電引力が発生してミラー部４が弾性変形するので、そ
の焦点距離が変化し、光束６の焦点位置７を変化させる
ことができる。例えば、直径９.７５ｍｍのミラー部
で、印加電圧７５０Ｖのときの焦点距離を２５０ｍｍと
した場合、コリメートされた６ｍｍ径のＨｅ−Ｎｅレー
ザー光を光源とし、直径４５μｍのスポット光を得てい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の可動光
学面にあっては、ミラー部を放物面鏡として機能させる
ために必要な放物線の断面プロファイルを実現するため
には、特別な製作プロセス（すなわち、light intensit
y profile method）を使用し、ミラー部の加工時のレジ
スト膜厚を制御しなければならなかった。
学面にあっては、ミラー部を放物面鏡として機能させる
ために必要な放物線の断面プロファイルを実現するため
には、特別な製作プロセス（すなわち、light intensit
y profile method）を使用し、ミラー部の加工時のレジ
スト膜厚を制御しなければならなかった。
【０００５】さらに、ミラー部を変形させるためには対
向電極を必要とするため、可動光学面の構造や製造プロ
セスも複雑になるという問題があった。
向電極を必要とするため、可動光学面の構造や製造プロ
セスも複雑になるという問題があった。
【０００６】また、静電引力によってミラー部を変形さ
せるため１方向にしか光学面（ミラー部）を変形させる
ことができず、しかも、対向電極とのギャップ量がミラ
ー部の変形量の上限となるので、光学面変形の自由度が
低かった。
せるため１方向にしか光学面（ミラー部）を変形させる
ことができず、しかも、対向電極とのギャップ量がミラ
ー部の変形量の上限となるので、光学面変形の自由度が
低かった。
【０００７】さらに、静電引力によってミラー部を強制
的に弾性変形させるため、ミラー部を変形させるための
駆動電圧が高かった。
的に弾性変形させるため、ミラー部を変形させるための
駆動電圧が高かった。
【０００８】さらに、ミラー部を別体の絶縁体基板に接
合しているため、ミラー部と絶縁体基板との熱膨張係数
の差により可動光学面の温度特性が劣化する恐れがあっ
た。
合しているため、ミラー部と絶縁体基板との熱膨張係数
の差により可動光学面の温度特性が劣化する恐れがあっ
た。
【０００９】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、起歪層を用
いて光学面を駆動する新規な原理による可動光学面を提
案することにより、駆動電圧が低く、変形の自由度も高
い可動光学面を提供することにある。
れたものであり、その目的とするところは、起歪層を用
いて光学面を駆動する新規な原理による可動光学面を提
案することにより、駆動電圧が低く、変形の自由度も高
い可動光学面を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の可動光学面は、
変形可能な基板と、基板に支持された光学面及び起歪層
とからなり、前記起歪層への電圧の印加により前記光学
面が変形することを特徴としている。
変形可能な基板と、基板に支持された光学面及び起歪層
とからなり、前記起歪層への電圧の印加により前記光学
面が変形することを特徴としている。
【００１１】前記起歪層は、絶縁膜及び起歪層への入力
用電極を介して基板に形成されている。さらに、前記起
歪層には、該起歪層への他方の入力用電極および該入力
用電極の保護層を形成したことを特徴としている。
用電極を介して基板に形成されている。さらに、前記起
歪層には、該起歪層への他方の入力用電極および該入力
用電極の保護層を形成したことを特徴としている。
【００１２】また、前記起歪層は、前記基板の変形領域
にのみ形成することができる。
にのみ形成することができる。
【００１３】前記基板は、少なくとも二辺をフレームに
固定してもよい。特に、基板を矩形状とし、該基板の少
なくとも対向する１組の辺をフレームに固定することが
できる。また、前記基板の全周をフレームに固定しても
よい。特に、基板を円形状とし、該基板の全周をフレー
ムに固定してもよい。
固定してもよい。特に、基板を矩形状とし、該基板の少
なくとも対向する１組の辺をフレームに固定することが
できる。また、前記基板の全周をフレームに固定しても
よい。特に、基板を円形状とし、該基板の全周をフレー
ムに固定してもよい。
【００１４】また、前記基板の起歪層が形成されていな
い領域には開口部を設けてもよい。あるいは、前記基板
の厚みが一定でないようにしてもよい。
い領域には開口部を設けてもよい。あるいは、前記基板
の厚みが一定でないようにしてもよい。
【００１５】さらに、前記入力用電極は、それぞれ複数
の電極部分からなっていてもよい。その場合には、各電
極部分に異なる大きさの信号を印加するようにできる。
の電極部分からなっていてもよい。その場合には、各電
極部分に異なる大きさの信号を印加するようにできる。
【００１６】また、前記基板上には歪検出手段を設けて
もよい。
もよい。
【００１７】前記歪検出手段としてピエゾ抵抗を用い、
該ピエゾ抵抗上に誘電体膜を介して金属薄膜もしくは低
抵抗のポリシリコンを形成し、該金属薄膜もしくはポリ
シリコンと前記基板とを電気的に導通させることもでき
る。
該ピエゾ抵抗上に誘電体膜を介して金属薄膜もしくは低
抵抗のポリシリコンを形成し、該金属薄膜もしくはポリ
シリコンと前記基板とを電気的に導通させることもでき
る。
【００１８】また、前記歪検出手段には、フレームに設
けた温度補償用の抵抗やオフセット調整用の抵抗をつな
いでもよい。
けた温度補償用の抵抗やオフセット調整用の抵抗をつな
いでもよい。
【００１９】また、前記起歪層への入力を制御する回路
や前記歪検出手段からの出力を検知する回路等の回路部
分をフレーム上に設けてもよい。
や前記歪検出手段からの出力を検知する回路等の回路部
分をフレーム上に設けてもよい。
【００２０】起歪層としては、圧電薄膜や電歪薄膜、磁
歪薄膜等の内部歪を発生する機能薄膜を用いることがで
きる。
歪薄膜等の内部歪を発生する機能薄膜を用いることがで
きる。
【００２１】また、この可動光学面においては、複数の
光学面をアレイ状に配列してもよい。
光学面をアレイ状に配列してもよい。
【００２２】本発明の可動光学面ユニットは、前記可動
光学面を不活性ガスと共にパッケージ内に封止したこと
を特徴としている。
光学面を不活性ガスと共にパッケージ内に封止したこと
を特徴としている。
【００２３】本発明の別な可動光学面ユニットは、前記
可動光学面をパッケージ内に減圧封止したことを特徴と
している。
可動光学面をパッケージ内に減圧封止したことを特徴と
している。
【００２４】本発明の光スキャニングシステムは、前記
可動光学面と光源とを備え、光源からの光を可変光学面
の変形によって走査させるようにしたことを特徴として
いる。
可動光学面と光源とを備え、光源からの光を可変光学面
の変形によって走査させるようにしたことを特徴として
いる。
【００２５】本発明の集光点位置可動光学システムは、
前記可動光学面と光源とを備え、光源からの光を集光さ
せ、その集光点を可変光学面の変形によって移動させる
ようにしたことを特徴としている。
前記可動光学面と光源とを備え、光源からの光を集光さ
せ、その集光点を可変光学面の変形によって移動させる
ようにしたことを特徴としている。
【００２６】
【作用】本発明の可動光学面によれば、光学面を有する
基板に起歪層を設け、起歪層により光学面を変形させる
ようにしているので、光学面の両方向への変位が可能と
なる。また、従来例のように対向電極を持たないので光
学面の変位の上限も存在しない。従って、光学面の変形
の自由度が高いという利点がある。
基板に起歪層を設け、起歪層により光学面を変形させる
ようにしているので、光学面の両方向への変位が可能と
なる。また、従来例のように対向電極を持たないので光
学面の変位の上限も存在しない。従って、光学面の変形
の自由度が高いという利点がある。
【００２７】また、起歪層に電圧を印加して光学面を変
形させるので、駆動電圧も低くできる。さらに、光学面
を変形させるために対向電極が必要なく、基板等の形状
や構造も簡略化できるため、製造プロセスも簡単にする
ことができ、製造コストを安価にすることができる。
形させるので、駆動電圧も低くできる。さらに、光学面
を変形させるために対向電極が必要なく、基板等の形状
や構造も簡略化できるため、製造プロセスも簡単にする
ことができ、製造コストを安価にすることができる。
【００２８】また、従来例のように基板を別体の絶縁体
基板等に取り付ける必要がないので、熱膨張係数の違い
による温度特性の劣化がない。
基板等に取り付ける必要がないので、熱膨張係数の違い
による温度特性の劣化がない。
【００２９】また、起歪層を基板の全体でなく、変形領
域にのみ形成すれば、基板の変形が容易となり、光学面
をより小さな駆動電圧により大きく変形させることがで
きる。
域にのみ形成すれば、基板の変形が容易となり、光学面
をより小さな駆動電圧により大きく変形させることがで
きる。
【００３０】また、前記基板の二辺をフレームに固定し
たり、全周をフレームに固定したり、フレームを矩形状
にしたり、円形状にしたりすることにより、基板に設け
られた光学面の変形時のプロファイルを制御することが
できる。
たり、全周をフレームに固定したり、フレームを矩形状
にしたり、円形状にしたりすることにより、基板に設け
られた光学面の変形時のプロファイルを制御することが
できる。
【００３１】さらに、基板の起歪層が形成されていない
領域に開口部を設ければ、開口部によって基板が変形し
易くなるので、小さな駆動電圧で光学面の変形を大きく
することができる。さらに、開口部のパターンによって
基板の変形の仕方を変化させることができる。
領域に開口部を設ければ、開口部によって基板が変形し
易くなるので、小さな駆動電圧で光学面の変形を大きく
することができる。さらに、開口部のパターンによって
基板の変形の仕方を変化させることができる。
【００３２】また、入力用電極が複数の電極部分からな
っていれば、その電極パターンや各電極部分に印加する
異なる電圧により、所望の形状に光学面を変形させるこ
とができる。
っていれば、その電極パターンや各電極部分に印加する
異なる電圧により、所望の形状に光学面を変形させるこ
とができる。
【００３３】また、前記基板上に歪検出手段を設けてあ
れば、該歪検出手段によって基板ないし光学面の変形の
具合を検出することができ、光学面の変形をコントロー
ルすることができる。
れば、該歪検出手段によって基板ないし光学面の変形の
具合を検出することができ、光学面の変形をコントロー
ルすることができる。
【００３４】さらに、歪検出手段であるピエゾ抵抗上に
誘電体膜を介して金属薄膜もしくは低抵抗のポリシリコ
ンを形成し、これを基板と導通させておけば、外部電磁
波をシールドできると共にピエゾ抵抗の温度特性も向上
し、出力ノイズを低減できる。
誘電体膜を介して金属薄膜もしくは低抵抗のポリシリコ
ンを形成し、これを基板と導通させておけば、外部電磁
波をシールドできると共にピエゾ抵抗の温度特性も向上
し、出力ノイズを低減できる。
【００３５】また、歪検出手段に温度補償用の抵抗をつ
ないでおけば、歪検出手段から出力される信号の温度特
性を安定させることができる。あるいは、歪検出手段に
オフセット調整用の抵抗をつないでおけば、歪検出手段
によって構成されるブリッジ回路等の出力をオフセット
調整することができる。
ないでおけば、歪検出手段から出力される信号の温度特
性を安定させることができる。あるいは、歪検出手段に
オフセット調整用の抵抗をつないでおけば、歪検出手段
によって構成されるブリッジ回路等の出力をオフセット
調整することができる。
【００３６】また、前記起歪層への入力を制御する回路
や前記歪検出手段からの出力を検知する回路等の回路部
分をフレーム上に設ければ、当該回路部分を含めた可動
光学面の構成をコンパクトにまとめることができ、可動
光学面を小型化することができる。
や前記歪検出手段からの出力を検知する回路等の回路部
分をフレーム上に設ければ、当該回路部分を含めた可動
光学面の構成をコンパクトにまとめることができ、可動
光学面を小型化することができる。
【００３７】また、複数の光学面をアレイ状に配列して
おけば、可動光学面に入射する光を各光学面毎に個々に
調整することができる。
おけば、可動光学面に入射する光を各光学面毎に個々に
調整することができる。
【００３８】本発明の可動光学面ユニットでは、可動光
学面を不活性ガスと共にパッケージ内に封止しているの
で、内部の可動光学面の経年的な変化を小さくでき、寿
命を長くすることができる。また、可動光学面をパッケ
ージ内に減圧封止しておけば、可動光学面の周波数特性
を向上させることができる。
学面を不活性ガスと共にパッケージ内に封止しているの
で、内部の可動光学面の経年的な変化を小さくでき、寿
命を長くすることができる。また、可動光学面をパッケ
ージ内に減圧封止しておけば、可動光学面の周波数特性
を向上させることができる。
【００３９】
【実施例】図２（ａ）は本発明の一実施例による可動光
学面１１を示す一部破断した斜視図、図２（ｂ）は図２
（ａ）のＸ１部拡大断面図である。以下、この可動光学
面１１の構造を図２（ａ）（ｂ）に従って説明する。矩
形枠状をしたフレーム１２の内周部には、弾性変形可能
な薄肉状の基板１３が設けられ、基板１３の全周はフレ
ーム１２の内周部に固定ないし一体形成されており、基
板１３の表面にはスパッタ等によってアルミニウムや銀
等の金属薄膜を蒸着させることにより光学面（反射ミラ
ー面）１４が形成されている。また、図２（ｂ）に示す
ように、基板１３及びフレーム１２の裏面全面には絶縁
層１５が形成されている。例えば、フレーム１２及び基
板１３は、シリコンウエハをエッチング加工及びダイシ
ングカットすることによって作製することができ、その
場合には絶縁層１５はシリコンウエハの酸化膜（ＳｉＯ
2）ないし窒化膜（ＳｉＮ）によって形成することがで
きる。さらに、裏面側において、絶縁層１５の上には金
属蒸着膜等によって電極層１６が形成され、電極層１６
の上にはスパッタ法やデポジション法等によって起歪層
１７が設けられ、起歪層１７の上には同じく金属蒸着膜
等によって電極層１６が形成されている。電極層１６は
保護層１８によって覆われており、使用環境下における
腐食ガスや湿気等から保護されている。起歪層１７は、
起歪層１７を挟んで両面に形成された電極層１６間に電
圧を印加すると、横方向歪（すなわち、電極層１６と平
行な方向の伸縮歪）を発生するものであって、例えば圧
電薄膜、電歪薄膜、磁歪薄膜などの内部応力を発生する
機能薄膜を用いることができる。
学面１１を示す一部破断した斜視図、図２（ｂ）は図２
（ａ）のＸ１部拡大断面図である。以下、この可動光学
面１１の構造を図２（ａ）（ｂ）に従って説明する。矩
形枠状をしたフレーム１２の内周部には、弾性変形可能
な薄肉状の基板１３が設けられ、基板１３の全周はフレ
ーム１２の内周部に固定ないし一体形成されており、基
板１３の表面にはスパッタ等によってアルミニウムや銀
等の金属薄膜を蒸着させることにより光学面（反射ミラ
ー面）１４が形成されている。また、図２（ｂ）に示す
ように、基板１３及びフレーム１２の裏面全面には絶縁
層１５が形成されている。例えば、フレーム１２及び基
板１３は、シリコンウエハをエッチング加工及びダイシ
ングカットすることによって作製することができ、その
場合には絶縁層１５はシリコンウエハの酸化膜（ＳｉＯ
2）ないし窒化膜（ＳｉＮ）によって形成することがで
きる。さらに、裏面側において、絶縁層１５の上には金
属蒸着膜等によって電極層１６が形成され、電極層１６
の上にはスパッタ法やデポジション法等によって起歪層
１７が設けられ、起歪層１７の上には同じく金属蒸着膜
等によって電極層１６が形成されている。電極層１６は
保護層１８によって覆われており、使用環境下における
腐食ガスや湿気等から保護されている。起歪層１７は、
起歪層１７を挟んで両面に形成された電極層１６間に電
圧を印加すると、横方向歪（すなわち、電極層１６と平
行な方向の伸縮歪）を発生するものであって、例えば圧
電薄膜、電歪薄膜、磁歪薄膜などの内部応力を発生する
機能薄膜を用いることができる。
【００４０】この実施例においては、両電極層１６間に
電圧を印加していない場合には基板１３、起歪層１７及
び光学面１４はいずれも平板状をしており、光学面１４
は単なる平面ミラーとしての機能しか有していないが、
両電極層１６間に電圧を印加すると起歪層１７に横方向
歪が発生するために基板１３が変形し、それによって光
学面１４が変形する。例えば、起歪層１７に収縮横歪が
発生する場合には基板１３が座屈して弧面状に湾曲し、
あるいは起歪層１７に伸張横歪が発生する場合には基板
１３が膨らみ、やはり弧面状に湾曲する。このようにし
て例えば図３（ａ）に示すように光学面１４が凹面状に
引っ込むと、光学面１４は凹面鏡として働き、光学面１
４に入射したコリメート光ｒは集光する。しかも、電極
層１６間に印加する駆動電圧を変化させることによって
基板１３及び光学面１４の変形量（曲率）も変化するの
で、焦点位置を調整することができる。逆に、図３
（ｂ）に示すように光学面１４が膨出すると、光学面１
４は凸面鏡として働き、光学面１４に入射したコリメー
ト光ｒは発散する。この場合も駆動電圧によって基板１
３及び光学面１４の湾曲具合を調整できるので、発散光
の発散中心も駆動電圧によって制御できる。
電圧を印加していない場合には基板１３、起歪層１７及
び光学面１４はいずれも平板状をしており、光学面１４
は単なる平面ミラーとしての機能しか有していないが、
両電極層１６間に電圧を印加すると起歪層１７に横方向
歪が発生するために基板１３が変形し、それによって光
学面１４が変形する。例えば、起歪層１７に収縮横歪が
発生する場合には基板１３が座屈して弧面状に湾曲し、
あるいは起歪層１７に伸張横歪が発生する場合には基板
１３が膨らみ、やはり弧面状に湾曲する。このようにし
て例えば図３（ａ）に示すように光学面１４が凹面状に
引っ込むと、光学面１４は凹面鏡として働き、光学面１
４に入射したコリメート光ｒは集光する。しかも、電極
層１６間に印加する駆動電圧を変化させることによって
基板１３及び光学面１４の変形量（曲率）も変化するの
で、焦点位置を調整することができる。逆に、図３
（ｂ）に示すように光学面１４が膨出すると、光学面１
４は凸面鏡として働き、光学面１４に入射したコリメー
ト光ｒは発散する。この場合も駆動電圧によって基板１
３及び光学面１４の湾曲具合を調整できるので、発散光
の発散中心も駆動電圧によって制御できる。
【００４１】図４（ａ）は本発明の別な実施例による可
動光学面２１を示す一部破断した斜視図、図４（ｂ）は
図４（ａ）のＸ２部拡大断面図である。この実施例にあ
っては、起歪層１７及び両面の電極層１６を基板１３の
全面でなく、基板１３の変形領域にのみ設けている。こ
の可動光学面２１では、基板１３の周囲領域には起歪層
１７等が設けられていないので、基板１３が変形し易く
なっており、小さな駆動電圧によって光学面１４を大き
く変形させることができる。
動光学面２１を示す一部破断した斜視図、図４（ｂ）は
図４（ａ）のＸ２部拡大断面図である。この実施例にあ
っては、起歪層１７及び両面の電極層１６を基板１３の
全面でなく、基板１３の変形領域にのみ設けている。こ
の可動光学面２１では、基板１３の周囲領域には起歪層
１７等が設けられていないので、基板１３が変形し易く
なっており、小さな駆動電圧によって光学面１４を大き
く変形させることができる。
【００４２】図５は本発明のさらに別な実施例による可
動光学面２２を示す一部破断した斜視図である。この実
施例では、円環状をしたフレーム１２の内周部に円形状
をした基板１３を設けて基板１３の全周をフレーム１２
に固定している。このような可動光学面２２によれば、
駆動電圧を印加して起歪層１７を変形させた時、基板１
３や光学面１４の変形が中心軸に関して軸対称となる。
従って、光学面１４も中心軸に対して軸対称な放物面鏡
のように変形し、光学面１４で反射される光線の光学的
な収差を小さくすることができる。
動光学面２２を示す一部破断した斜視図である。この実
施例では、円環状をしたフレーム１２の内周部に円形状
をした基板１３を設けて基板１３の全周をフレーム１２
に固定している。このような可動光学面２２によれば、
駆動電圧を印加して起歪層１７を変形させた時、基板１
３や光学面１４の変形が中心軸に関して軸対称となる。
従って、光学面１４も中心軸に対して軸対称な放物面鏡
のように変形し、光学面１４で反射される光線の光学的
な収差を小さくすることができる。
【００４３】図６は本発明のさらに別な実施例による可
動光学面２３を示す一部破断した斜視図である。この可
動光学面２３では、起歪層１７等を備えた矩形薄膜状の
基板１３を矩形枠状をしたフレーム１２の内周部に配置
し、基板１３の対向する二辺のみをフレーム１２の内周
部に固定している。この可動光学面２３では、基板１３
の二辺２４が固定され、他の二辺２５がフリーになって
いるので、起歪層１７が変形すると基板１３は略円筒状
に変形する。このため、駆動電圧を印加したときにシリ
ンドリカルミラー状の光学面１４を得ることができ、そ
の曲率は駆動電圧によって調整することができる。
動光学面２３を示す一部破断した斜視図である。この可
動光学面２３では、起歪層１７等を備えた矩形薄膜状の
基板１３を矩形枠状をしたフレーム１２の内周部に配置
し、基板１３の対向する二辺のみをフレーム１２の内周
部に固定している。この可動光学面２３では、基板１３
の二辺２４が固定され、他の二辺２５がフリーになって
いるので、起歪層１７が変形すると基板１３は略円筒状
に変形する。このため、駆動電圧を印加したときにシリ
ンドリカルミラー状の光学面１４を得ることができ、そ
の曲率は駆動電圧によって調整することができる。
【００４４】図７は本発明のさらに別な実施例による可
動光学面２６を示す一部破断した斜視図である。この実
施例にあっては、基板１３の全周をフレーム１２の内周
に固定し、起歪層１７及び両面の電極層１６を基板１３
の周辺領域を除く領域にのみ設けている。さらに、基板
１３の起歪層１７等の設けられていない周辺領域には、
適宜複数個の開口部２７があけられている。この可動光
学面２６では、基板１３の周辺領域には起歪層１７等が
設けられておらず、さらに開口部２７が設けられている
ので、より一層基板１３が変形し易くなっており、駆動
電圧に対する光学面１４の変形が大きくなる。また、開
口部２７のパターンによって基板１３の変形具合を調整
することもできる。さらに、可動光学面２６の製造後に
おいても、開口部２７を設けることによって光学面１４
の変形の大きさを調整することができる。
動光学面２６を示す一部破断した斜視図である。この実
施例にあっては、基板１３の全周をフレーム１２の内周
に固定し、起歪層１７及び両面の電極層１６を基板１３
の周辺領域を除く領域にのみ設けている。さらに、基板
１３の起歪層１７等の設けられていない周辺領域には、
適宜複数個の開口部２７があけられている。この可動光
学面２６では、基板１３の周辺領域には起歪層１７等が
設けられておらず、さらに開口部２７が設けられている
ので、より一層基板１３が変形し易くなっており、駆動
電圧に対する光学面１４の変形が大きくなる。また、開
口部２７のパターンによって基板１３の変形具合を調整
することもできる。さらに、可動光学面２６の製造後に
おいても、開口部２７を設けることによって光学面１４
の変形の大きさを調整することができる。
【００４５】図８（ａ）は本発明の別な実施例による可
動光学面２８を示す一部破断した斜視図、図８（ｂ）は
図８（ａ）のＸ３部拡大断面図である。この実施例にあ
っては、基板１３の厚みが一定でなく、基板１３の厚み
の異なる部分が設けられている。具体的にいうと、図８
（ａ）では基板１３の下面に突出した環状の厚肉部２９
が設けられているが、このようなパターンに限るもので
はない。例えば、同心状に複数個の環状厚肉部を設けた
り、放射状に厚肉部を設けたり、その他任意のパターン
で設けることができる。そして、この基板１３の厚みや
厚みの変化のパターンを変えることによって、駆動電圧
を印加されたときの基板１３及び光学面１４の変形時の
プロファイルを制御することができる。また、図示しな
いが、基板１３の厚みは連続的に変化させることもでき
る。
動光学面２８を示す一部破断した斜視図、図８（ｂ）は
図８（ａ）のＸ３部拡大断面図である。この実施例にあ
っては、基板１３の厚みが一定でなく、基板１３の厚み
の異なる部分が設けられている。具体的にいうと、図８
（ａ）では基板１３の下面に突出した環状の厚肉部２９
が設けられているが、このようなパターンに限るもので
はない。例えば、同心状に複数個の環状厚肉部を設けた
り、放射状に厚肉部を設けたり、その他任意のパターン
で設けることができる。そして、この基板１３の厚みや
厚みの変化のパターンを変えることによって、駆動電圧
を印加されたときの基板１３及び光学面１４の変形時の
プロファイルを制御することができる。また、図示しな
いが、基板１３の厚みは連続的に変化させることもでき
る。
【００４６】図９（ａ）は本発明のさらに別な実施例に
よる可動光学面３０を示す平面図、図９（ｂ）は図９
（ａ）のＹーＹ線に沿った断面図である。この実施例に
あっては、各電極層１６を分割して複数の電極部分１６
ａ，１６ａ，…を起歪層１７の両面に配置している。こ
の可動光学面３０にあっては、電極部分１６ａ，１６
ａ，…の配置パターンによって起歪層１７における歪の
分布パターンを決めることができるので、基板１３及び
光学面１４の変形時のプロファイルを自由に設計するこ
とができる。しかも、起歪層１７自体の変形をコントロ
ールできるので、基板１３の厚みを変える方法よりも効
果的にプロファイルをコントロールすることができる。
また、電極部分１６ａ，１６ａ，…のパターンによって
プロファイルを変えるだけでなく、各電極パターンが独
立していれば、可動光学面３０の製造後においても、各
電極部分１６ａ，１６ａ，…に印加する電圧を異ならせ
ることによってもプロファイルをコントロールすること
ができる。
よる可動光学面３０を示す平面図、図９（ｂ）は図９
（ａ）のＹーＹ線に沿った断面図である。この実施例に
あっては、各電極層１６を分割して複数の電極部分１６
ａ，１６ａ，…を起歪層１７の両面に配置している。こ
の可動光学面３０にあっては、電極部分１６ａ，１６
ａ，…の配置パターンによって起歪層１７における歪の
分布パターンを決めることができるので、基板１３及び
光学面１４の変形時のプロファイルを自由に設計するこ
とができる。しかも、起歪層１７自体の変形をコントロ
ールできるので、基板１３の厚みを変える方法よりも効
果的にプロファイルをコントロールすることができる。
また、電極部分１６ａ，１６ａ，…のパターンによって
プロファイルを変えるだけでなく、各電極パターンが独
立していれば、可動光学面３０の製造後においても、各
電極部分１６ａ，１６ａ，…に印加する電圧を異ならせ
ることによってもプロファイルをコントロールすること
ができる。
【００４７】図１０は本発明のさらに別な実施例による
可動光学面３１を示す断面図である。この可動光学面３
１はシリコンウエハ３２に半導体製造技術を適用して作
製されている。エッチング加工前のシリコンウエハ３２
はｐ型シリコンウエハ（ｐ層３３）の下面に基板１３の
厚みとなるようにｎ型不純物を注入してｎ層３４が形成
されている。このｐ層３３とｎ層３４からなるシリコン
ウエハ３２の中央部においてｐ層３３をエッチング除去
することによって周囲にｐ層３３からなるフレーム１２
を形成すると共にその下面内周部にｎ層３４からなる基
板１３が形成されている。また、エッチング後のシリコ
ンウエハ３２の上面には光学面１４が形成されている。
この光学面１４はｎ層３４等の表面そのものとしてもよ
い。また、ｎ層３４の下面に、酸化膜や窒化膜等によっ
て形成されている絶縁層１５は、適宜開口されており、
絶縁層１５にあけた窓からｎ層３４へｐ型不純物を注入
することによってピエゾ抵抗３５がｎ層３４に埋め込ま
れている。なお、３６はピエゾ抵抗３５に接続された金
属配線、３７は金属配線を覆う絶縁層である。３８はｎ
+層３９を介してｎ層３４の電位を一定に保つための電
極パッドである。また、基板１３の下面には両面に電極
層１６を設けられた起歪層１７が設けられている。
可動光学面３１を示す断面図である。この可動光学面３
１はシリコンウエハ３２に半導体製造技術を適用して作
製されている。エッチング加工前のシリコンウエハ３２
はｐ型シリコンウエハ（ｐ層３３）の下面に基板１３の
厚みとなるようにｎ型不純物を注入してｎ層３４が形成
されている。このｐ層３３とｎ層３４からなるシリコン
ウエハ３２の中央部においてｐ層３３をエッチング除去
することによって周囲にｐ層３３からなるフレーム１２
を形成すると共にその下面内周部にｎ層３４からなる基
板１３が形成されている。また、エッチング後のシリコ
ンウエハ３２の上面には光学面１４が形成されている。
この光学面１４はｎ層３４等の表面そのものとしてもよ
い。また、ｎ層３４の下面に、酸化膜や窒化膜等によっ
て形成されている絶縁層１５は、適宜開口されており、
絶縁層１５にあけた窓からｎ層３４へｐ型不純物を注入
することによってピエゾ抵抗３５がｎ層３４に埋め込ま
れている。なお、３６はピエゾ抵抗３５に接続された金
属配線、３７は金属配線を覆う絶縁層である。３８はｎ
+層３９を介してｎ層３４の電位を一定に保つための電
極パッドである。また、基板１３の下面には両面に電極
層１６を設けられた起歪層１７が設けられている。
【００４８】しかして、この可動光学面３１にあって
は、基板１３の適宜箇所に埋め込まれたピエゾ抵抗３５
によって基板１３の各部の歪を検出することができるの
で、基板１３の各部の歪をモニターしながら起歪層１７
に印加する駆動電圧を調整することができる。
は、基板１３の適宜箇所に埋め込まれたピエゾ抵抗３５
によって基板１３の各部の歪を検出することができるの
で、基板１３の各部の歪をモニターしながら起歪層１７
に印加する駆動電圧を調整することができる。
【００４９】図１１は本発明のさらに別な実施例による
可動光学面４０を示す断面図である。この実施例におい
ては、さらに、ｎ層３４に埋め込まれたピエゾ抵抗３５
を覆うように誘電体膜４１を介して金属薄膜もしくは低
抵抗のポリシリコン４２を形成してあり、この金属薄膜
もしくはポリシリコン４２はｎ+層４３を通してｎ層３
４と電気的に接続されている。この可動光学面４０にお
いては、基板１３と導通した金属薄膜もしくは低抵抗の
ポリシリコン４２によってｐ型のピエゾ抵抗３５を覆っ
ているので、ピエゾ抵抗３５はほぼ全周囲を基板１３な
いしフレーム１２と等しい電位によって囲まれており、
外部電磁波をシールドされると共に温度特性も向上し、
ピエゾ抵抗３５からの出力のノイズを低減することがで
きる。
可動光学面４０を示す断面図である。この実施例におい
ては、さらに、ｎ層３４に埋め込まれたピエゾ抵抗３５
を覆うように誘電体膜４１を介して金属薄膜もしくは低
抵抗のポリシリコン４２を形成してあり、この金属薄膜
もしくはポリシリコン４２はｎ+層４３を通してｎ層３
４と電気的に接続されている。この可動光学面４０にお
いては、基板１３と導通した金属薄膜もしくは低抵抗の
ポリシリコン４２によってｐ型のピエゾ抵抗３５を覆っ
ているので、ピエゾ抵抗３５はほぼ全周囲を基板１３な
いしフレーム１２と等しい電位によって囲まれており、
外部電磁波をシールドされると共に温度特性も向上し、
ピエゾ抵抗３５からの出力のノイズを低減することがで
きる。
【００５０】また、図１２（ａ）（ｂ）は本発明のさら
に別な実施例による可動光学面４４を示す下面図（起歪
層１７等を省略している）及びピエゾ抵抗３５により構
成されたブリッジ回路４５を示す図である。この実施例
にあっては、基板１３周囲の４箇所に埋め込まれたピエ
ゾ抵抗３５によって図１２（ｂ）に示すようなブリッジ
回路４５を構成し、その出力電圧Ｖをモニターすること
により基板１３が均等に変形しているかどうか監視する
ことができる。さらに、フレーム１２の下面（ｎ層３
４）には温度補償用の抵抗４６を埋め込んであり、この
温度補償用抵抗４６を図１２（ｂ）のようにピエゾ抵抗
３５の１つと並列接続してブリッジ回路４５に挿入して
いる。この温度補償用抵抗４６はピエゾ抵抗３５とは逆
の温度特性を有するものであって、この温度補償用抵抗
４６をブリッジ回路４５に挿入することによりブリッジ
回路４５の温度特性を安定させることができる。
に別な実施例による可動光学面４４を示す下面図（起歪
層１７等を省略している）及びピエゾ抵抗３５により構
成されたブリッジ回路４５を示す図である。この実施例
にあっては、基板１３周囲の４箇所に埋め込まれたピエ
ゾ抵抗３５によって図１２（ｂ）に示すようなブリッジ
回路４５を構成し、その出力電圧Ｖをモニターすること
により基板１３が均等に変形しているかどうか監視する
ことができる。さらに、フレーム１２の下面（ｎ層３
４）には温度補償用の抵抗４６を埋め込んであり、この
温度補償用抵抗４６を図１２（ｂ）のようにピエゾ抵抗
３５の１つと並列接続してブリッジ回路４５に挿入して
いる。この温度補償用抵抗４６はピエゾ抵抗３５とは逆
の温度特性を有するものであって、この温度補償用抵抗
４６をブリッジ回路４５に挿入することによりブリッジ
回路４５の温度特性を安定させることができる。
【００５１】また、図１３（ａ）（ｂ）は本発明のさら
に別な実施例による可動光学面４７を示す下面図（起歪
層１７等を省略している）及びピエゾ抵抗３５により構
成されたブリッジ回路４５を示す図である。この実施例
にあっては、フレーム１２の下面（ｎ層３４）にオフセ
ット調整用のトリム抵抗４８を埋め込んであり、このト
リム抵抗４８を図１２（ｂ）に示すようにピエゾ抵抗３
５の１つと直列接続してブリッジ回路４５に挿入してい
る。この実施例にあっては、トリム抵抗４８をレーザー
光等によって一部蒸発させることによって抵抗値を調整
し、ブリッジ回路４５の出力電圧Ｖのオフセット量を調
整することができる。
に別な実施例による可動光学面４７を示す下面図（起歪
層１７等を省略している）及びピエゾ抵抗３５により構
成されたブリッジ回路４５を示す図である。この実施例
にあっては、フレーム１２の下面（ｎ層３４）にオフセ
ット調整用のトリム抵抗４８を埋め込んであり、このト
リム抵抗４８を図１２（ｂ）に示すようにピエゾ抵抗３
５の１つと直列接続してブリッジ回路４５に挿入してい
る。この実施例にあっては、トリム抵抗４８をレーザー
光等によって一部蒸発させることによって抵抗値を調整
し、ブリッジ回路４５の出力電圧Ｖのオフセット量を調
整することができる。
【００５２】図１４は本発明のさらに別な実施例による
可動光学面４９を示す断面図であって、フレーム１２の
下面に回路部分５０を埋め込んだものである。例えば、
この回路部分５０としては、プリッジ回路等から出力さ
れる信号（出力電圧Ｖ）の変化を検知するための回路や
起歪層１７への入力を制御するための回路等とすること
ができる。
可動光学面４９を示す断面図であって、フレーム１２の
下面に回路部分５０を埋め込んだものである。例えば、
この回路部分５０としては、プリッジ回路等から出力さ
れる信号（出力電圧Ｖ）の変化を検知するための回路や
起歪層１７への入力を制御するための回路等とすること
ができる。
【００５３】図１５は本発明のさらに別な実施例による
可動光学面５１を示す概略断面図である。この実施例に
おいては、起歪層１７に駆動電圧を印加していない状態
で基板１３及び光学面１４が湾曲しており、起歪層１７
に駆動電圧を印加して起歪層１７を変形させると、基板
１３及び光学面１４がより大きく湾曲する方向に、ある
いは湾曲が小さくなる方向に変形する。
可動光学面５１を示す概略断面図である。この実施例に
おいては、起歪層１７に駆動電圧を印加していない状態
で基板１３及び光学面１４が湾曲しており、起歪層１７
に駆動電圧を印加して起歪層１７を変形させると、基板
１３及び光学面１４がより大きく湾曲する方向に、ある
いは湾曲が小さくなる方向に変形する。
【００５４】なお、上記各実施例において、光学面は基
板側でなく、起歪層側に形成することも可能であるが、
基板の上に形成することにより平滑度を高めることがで
き、光学面の反射率を高くすることができる。
板側でなく、起歪層側に形成することも可能であるが、
基板の上に形成することにより平滑度を高めることがで
き、光学面の反射率を高くすることができる。
【００５５】図１６に示すものは本発明による可動光学
面ユニット５２を示す断面図である。この可動光学面ユ
ニット５２は、本発明による可動光学面５３をベース５
４の上面に実装すると共に電極層１６やピエゾ抵抗３５
等を端子５５にワイヤボンディング等で接続してあり、
ガラスや透明プラスチック等の透光部５６と筒部５７か
らなるパッケージ５８内に可動光学面５３を封止し、パ
ッケージ５８内部を減圧している。あるいは、パッケー
ジ５８内にＮｅやＡｒ等の不活性ガスを封入しておいて
もよい。
面ユニット５２を示す断面図である。この可動光学面ユ
ニット５２は、本発明による可動光学面５３をベース５
４の上面に実装すると共に電極層１６やピエゾ抵抗３５
等を端子５５にワイヤボンディング等で接続してあり、
ガラスや透明プラスチック等の透光部５６と筒部５７か
らなるパッケージ５８内に可動光学面５３を封止し、パ
ッケージ５８内部を減圧している。あるいは、パッケー
ジ５８内にＮｅやＡｒ等の不活性ガスを封入しておいて
もよい。
【００５６】このように可動光学面５３をパッケージ５
８内に封止しておけば、耐環境性が保証され、素子寿命
を長くすることができる。さらに、内部に不活性ガスを
封入してあれば、可動光学面５３の経年的な劣化を小さ
くでき、内部を減圧してあれば、可動光学面５３の周波
数特性を向上させることができる。
８内に封止しておけば、耐環境性が保証され、素子寿命
を長くすることができる。さらに、内部に不活性ガスを
封入してあれば、可動光学面５３の経年的な劣化を小さ
くでき、内部を減圧してあれば、可動光学面５３の周波
数特性を向上させることができる。
【００５７】図１７はアレイ状に構成された可動光学面
５９を示す平面図である。すなわち、シリコンウエハ等
から形成された格子状をした共通のフレーム１２に一定
ピッチ毎にアレイ状に配列させて弾性変形可能な複数の
基板１３を設け、各基板１３にそれぞれ光学面１４と起
歪層１７等を設けたものである。このようにアレイ状に
形成された可動光学面５９によれば、複数個分を小さな
スペースに構成することができる。また、各光学面１４
は各起歪層１７によって互いに独立して駆動される。こ
のようなアレイ状をした可動光学面５９を用いれば、各
光学面１４にそれぞれ異なる光ビームを照射させるよう
にしてもよく、あるいは全体に１本の光ビームを照射さ
せてマイクロレンズアレイと似た使い方をしてもよい。
５９を示す平面図である。すなわち、シリコンウエハ等
から形成された格子状をした共通のフレーム１２に一定
ピッチ毎にアレイ状に配列させて弾性変形可能な複数の
基板１３を設け、各基板１３にそれぞれ光学面１４と起
歪層１７等を設けたものである。このようにアレイ状に
形成された可動光学面５９によれば、複数個分を小さな
スペースに構成することができる。また、各光学面１４
は各起歪層１７によって互いに独立して駆動される。こ
のようなアレイ状をした可動光学面５９を用いれば、各
光学面１４にそれぞれ異なる光ビームを照射させるよう
にしてもよく、あるいは全体に１本の光ビームを照射さ
せてマイクロレンズアレイと似た使い方をしてもよい。
【００５８】図１８は本発明による光スキャニングシス
テム６０を示す概略構成図である。この光スキャニング
システム６０は本発明の可動光学面５３と、その光学面
１４に光ビームを照射する光源６１とからなっている。
可動光学面５３の起歪層１７には交流電圧が印加されて
おり、それによって光学面１４は一定周期で膨張した
り、収縮したりするように周期的に変形している。光源
６１から出射されている光ビームｒは、このようにして
振動している光学面１４の中心から外れた位置に照射さ
れており、光学面１４で反射された光ビームｒは光学面
１４の振動によって反射方向が変化し、図１８に示すよ
うに走査される。
テム６０を示す概略構成図である。この光スキャニング
システム６０は本発明の可動光学面５３と、その光学面
１４に光ビームを照射する光源６１とからなっている。
可動光学面５３の起歪層１７には交流電圧が印加されて
おり、それによって光学面１４は一定周期で膨張した
り、収縮したりするように周期的に変形している。光源
６１から出射されている光ビームｒは、このようにして
振動している光学面１４の中心から外れた位置に照射さ
れており、光学面１４で反射された光ビームｒは光学面
１４の振動によって反射方向が変化し、図１８に示すよ
うに走査される。
【００５９】図１９は本発明による集光点位置可動光学
システム６２を示す概略構成図である。この集光点位置
可動光学システム６２は、本発明の可動光学面５３と、
コリメート光ないしコヒーレント光を出射する発光ダイ
オード（及びレンズ系）や半導体レーザ素子のような光
源６３とからなる。図３（ａ）（ｂ）において説明した
ように、この集光点位置可動光学システム６２において
は、光源６３から出射され光学面１４で反射された光は
集光し、その集光点６４の位置は起歪層１７に印加する
駆動電圧によって可変とすることができる。
システム６２を示す概略構成図である。この集光点位置
可動光学システム６２は、本発明の可動光学面５３と、
コリメート光ないしコヒーレント光を出射する発光ダイ
オード（及びレンズ系）や半導体レーザ素子のような光
源６３とからなる。図３（ａ）（ｂ）において説明した
ように、この集光点位置可動光学システム６２において
は、光源６３から出射され光学面１４で反射された光は
集光し、その集光点６４の位置は起歪層１７に印加する
駆動電圧によって可変とすることができる。
【００６０】
【発明の効果】本発明によれば、起歪層により光学面を
変形させるようにしているので、光学面の両方向への変
位が可能となり、また、従来例のように対向電極を持た
ないので光学面の変位の上限もなく、光学面の変形の自
由度の高い可動光学面を製作することができるという利
点がある。また、起歪層に電圧を印加して光学面を変形
させるので、駆動電圧も低くできる。さらに、光学面を
変形させるために対向電極が必要なく、基板等の形状や
構造も簡略化できるため、製造プロセスも簡単にするこ
とができ、製造コストを安価にできる。しかも、スクィ
ーズドフィルムダンピングによる高周波領域における応
答の低下も起こらないという利点がある。また、従来例
のように基板を別体の絶縁体基板等に取り付ける必要が
ないので、熱膨張係数の違いによる温度特性の劣化がな
い。
変形させるようにしているので、光学面の両方向への変
位が可能となり、また、従来例のように対向電極を持た
ないので光学面の変位の上限もなく、光学面の変形の自
由度の高い可動光学面を製作することができるという利
点がある。また、起歪層に電圧を印加して光学面を変形
させるので、駆動電圧も低くできる。さらに、光学面を
変形させるために対向電極が必要なく、基板等の形状や
構造も簡略化できるため、製造プロセスも簡単にするこ
とができ、製造コストを安価にできる。しかも、スクィ
ーズドフィルムダンピングによる高周波領域における応
答の低下も起こらないという利点がある。また、従来例
のように基板を別体の絶縁体基板等に取り付ける必要が
ないので、熱膨張係数の違いによる温度特性の劣化がな
い。
【００６１】また、起歪層を基板の変形領域にのみ形成
したり、基板の起歪層以外の部分に開口部を設けたりす
れば、基板の変形が容易となり、光学面をより小さな駆
動電圧により大きく変形させることができ、バッテリー
駆動等も可能になる。
したり、基板の起歪層以外の部分に開口部を設けたりす
れば、基板の変形が容易となり、光学面をより小さな駆
動電圧により大きく変形させることができ、バッテリー
駆動等も可能になる。
【００６２】また、前記基板の全周や一部をフレームに
固定したり、フレームの形状を変化させたり、基板に開
口部を設けたり、複数の電極部分のパターンを変えた
り、複数の電極部分に印加する電圧を異ならせたりする
ことにより、駆動電圧印加時の光学面のプロファイルを
コントロールすることができる。
固定したり、フレームの形状を変化させたり、基板に開
口部を設けたり、複数の電極部分のパターンを変えた
り、複数の電極部分に印加する電圧を異ならせたりする
ことにより、駆動電圧印加時の光学面のプロファイルを
コントロールすることができる。
【００６３】また、ピエゾ抵抗等の歪検出手段を設けて
おけば、光学面の変形のようすを検知することができ、
歪検出手段の出力をモニターしながら、光学面を変形さ
せることによって光学面を高い形状精度で変形させるこ
とができる。
おけば、光学面の変形のようすを検知することができ、
歪検出手段の出力をモニターしながら、光学面を変形さ
せることによって光学面を高い形状精度で変形させるこ
とができる。
【００６４】さらに、前記起歪層への入力を制御する回
路や前記歪検出手段からの出力を検知する回路等の回路
部分をフレーム上に設ければ、当該回路部分を含めた可
動光学面の構成をコンパクトにまとめることができ、可
動光学面を小型化することができる。
路や前記歪検出手段からの出力を検知する回路等の回路
部分をフレーム上に設ければ、当該回路部分を含めた可
動光学面の構成をコンパクトにまとめることができ、可
動光学面を小型化することができる。
【００６５】また、複数の光学面を並べてアレイ状の可
動光学面を構成したり、パッケージ内に不活性ガス封止
又は減圧封止したりすることもでき、用途に応じた形態
で使用することができる。
動光学面を構成したり、パッケージ内に不活性ガス封止
又は減圧封止したりすることもでき、用途に応じた形態
で使用することができる。
【００６６】さらに、本発明の可動光学面を用いれば、
光ビームの集光位置等の調整の自由度が高く、駆動電圧
も低く、小型の光スキャニングシステムや集光点位置可
動光学システムを構成することができる。
光ビームの集光位置等の調整の自由度が高く、駆動電圧
も低く、小型の光スキャニングシステムや集光点位置可
動光学システムを構成することができる。
【図１】従来の可動光学面の構造を示す一部破断した斜
視図である。
視図である。
【図２】（ａ）は本発明の一実施例による可動光学面を
示す一部破断した斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ１部を示
す拡大断面図である。
示す一部破断した斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ１部を示
す拡大断面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は同上の動作説明図である。
【図４】（ａ）は本発明の別な実施例による可動光学面
を示す一部破断した斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ２部を
示す拡大断面図である。
を示す一部破断した斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ２部を
示す拡大断面図である。
【図５】本発明のさらに別な実施例による可動光学面を
示す一部破断した斜視図である。
示す一部破断した斜視図である。
【図６】本発明のさらに別な実施例による可動光学面を
示す一部破断した斜視図である。
示す一部破断した斜視図である。
【図７】本発明のさらに別な実施例による可動光学面を
示す一部破断した斜視図である。
示す一部破断した斜視図である。
【図８】（ａ）は本発明のさらに別な実施例による可動
光学面を示す一部破断した斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ
３部を示す拡大断面図である。
光学面を示す一部破断した斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ
３部を示す拡大断面図である。
【図９】（ａ）は本発明のさらに別な実施例による可動
光学面を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図
である。
光学面を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図
である。
【図１０】本発明のさらに別な実施例による可動光学面
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図１１】本発明のさらに別な実施例による可動光学面
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図１２】（ａ）は本発明のさらに別な実施例による可
動光学面を示す一部省略した下面図、（ｂ）はそのピエ
ゾ抵抗によるブリッジ回路の構成を示す図である。
動光学面を示す一部省略した下面図、（ｂ）はそのピエ
ゾ抵抗によるブリッジ回路の構成を示す図である。
【図１３】（ａ）は本発明のさらに別な実施例による可
動光学面を示す一部省略した下面図、（ｂ）はそのピエ
ゾ抵抗によるブリッジ回路の構成を示す図である。
動光学面を示す一部省略した下面図、（ｂ）はそのピエ
ゾ抵抗によるブリッジ回路の構成を示す図である。
【図１４】本発明のさらに別な実施例による可動光学面
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図１５】（ａ）は本発明のさらに別な実施例による可
動光学面を示す一部破断した斜視図、（ｂ）は同上の基
板部分の一部を示す拡大断面図である。
動光学面を示す一部破断した斜視図、（ｂ）は同上の基
板部分の一部を示す拡大断面図である。
【図１６】本発明のさらに別な実施例による可動光学面
ユニットを示す断面図である。
ユニットを示す断面図である。
【図１７】本発明のさらに別な実施例による可動光学面
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図１８】本発明のさらに別な実施例による光スキャニ
ングシステムを示す概略図である。
ングシステムを示す概略図である。
【図１９】本発明のさらに別な実施例による集光点位置
可動光学システムを示す概略図である。
可動光学システムを示す概略図である。
１２ フレーム １３ 基板 １４ 光学面 １６ 電極層 １７ 起歪層 ３５ ピエゾ抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 善之 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 池田 正哲 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内
Claims (23)
- 【請求項１】 変形可能な基板と、基板に支持された光
学面及び起歪層とからなり、 前記起歪層への電圧の印加により前記光学面が変形する
ようになった可変光学面。 - 【請求項２】 前記起歪層は、絶縁膜及び起歪層への入
力用電極を介して基板に形成されていることを特徴とす
る請求項１に記載の可変光学面。 - 【請求項３】 さらに、前記起歪層に、該起歪層への他
方の入力用電極および該入力用電極の保護層を形成した
ことを特徴とする請求項２に記載の可変光学面。 - 【請求項４】 前記起歪層は、前記基板の変形領域にの
み形成されていることを特徴とする請求項１，２又は３
に記載の可変光学面。 - 【請求項５】 前記基板の少なくとも二辺をフレームに
固定したことを特徴とする請求項１，２，３又は４に記
載の可変光学面。 - 【請求項６】 前記基板の全周をフレームに固定したこ
とを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載の可変光
学面。 - 【請求項７】 前記基板は矩形状をなし、該基板の少な
くとも対向する１組の辺がフレームに固定されているこ
とを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載の可変光
学面。 - 【請求項８】 前記基板は円形状をなし、該基板の全周
がフレームに固定されていることを特徴とする請求項
１，２，３又は４に記載の可変光学面。 - 【請求項９】 前記基板の、起歪層が形成されていない
領域に開口部が存在することを特徴とする請求項１，
２，３，４，５，６，７又は８に記載の可変光学面。 - 【請求項１０】 前記基板の厚みが一定でないことを特
徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８又は９
に記載の可変光学面。 - 【請求項１１】 前記入力用電極は、それぞれ複数の電
極部分からなることを特徴とする請求項２，３，４，
５，６，７，８，９又は１０に記載の可変光学面。 - 【請求項１２】 前記各電極部分に異なる大きさの信号
を印加するようにした請求項１１に記載の可変光学面。 - 【請求項１３】 前記基板上に歪検出手段を備えた請求
項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１又
は１２に記載の可変光学面。 - 【請求項１４】 前記歪検出手段がピエゾ抵抗であっ
て、該ピエゾ抵抗上に誘電体膜を介して金属薄膜もしく
は低抵抗のポリシリコンを形成し、該金属薄膜もしくは
ポリシリコンと前記基板とを電気的に導通させたことを
特徴とする請求項１３に記載の可変光学面。 - 【請求項１５】 前記歪検出手段に、フレームに設けら
れた温度補償用の抵抗をつないでいることを特徴とする
請求項１３に記載の可変光学面。 - 【請求項１６】 前記歪検出手段に、フレームに設けら
れたオフセット調整用の抵抗をつないでいることを特徴
とする請求項１３に記載の可変光学面。 - 【請求項１７】 前記起歪層への入力を制御する回路や
前記歪検出手段からの出力を検知する回路等の回路部分
をフレーム上に設けたことを特徴とする請求項１，２，
３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１
３，１４，１５又は１６に記載の可動光学面。 - 【請求項１８】 前記起歪層として、圧電薄膜や電歪薄
膜、磁歪薄膜等の内部歪を発生する機能薄膜を用いたこ
とを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６又
は１７に記載の可動光学面。 - 【請求項１９】 複数の前記光学面がアレイ状に配列さ
れていることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，
６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１
５，１６，１７又は１８に記載の可動光学面。 - 【請求項２０】 請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，
１７，１８又は１９に記載の可動光学面を、不活性ガス
と共にパッケージ内に封止したことを特徴とする可動光
学面ユニット。 - 【請求項２１】 請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，
１７，１８又は１９に記載の可動光学面をパッケージ内
に減圧封止したことを特徴とする可動光学面ユニット。 - 【請求項２２】 請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，
１７，１８又は１９に記載の可動光学面と光源とを備
え、光源からの光を可変光学面の変形によって走査させ
るようにした光スキャニングシステム。 - 【請求項２３】 請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，
１７，１８又は１９に記載の可動光学面と光源とを備
え、光源からの光を集光させ、その集光点を可変光学面
の変形によって移動させるようにした集光点位置可動光
学システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6121715A JP2973272B2 (ja) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | 可変光学面及び光スキャニングシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6121715A JP2973272B2 (ja) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | 可変光学面及び光スキャニングシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07306367A true JPH07306367A (ja) | 1995-11-21 |
| JP2973272B2 JP2973272B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=14818092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6121715A Expired - Fee Related JP2973272B2 (ja) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | 可変光学面及び光スキャニングシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2973272B2 (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002156515A (ja) * | 2000-11-16 | 2002-05-31 | Olympus Optical Co Ltd | 可変形状鏡 |
| JP2002156514A (ja) * | 2000-11-16 | 2002-05-31 | Olympus Optical Co Ltd | 可変形状鏡及びその作成方法 |
| JP2003090969A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-03-28 | Olympus Optical Co Ltd | 可変形状シリンダミラー |
| US6989919B2 (en) | 2003-05-29 | 2006-01-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Scanning apparatus |
| WO2006011594A1 (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-02 | Sony Corporation | 変形可能ミラー装置、変形ミラー板 |
| JP2007086143A (ja) * | 2005-09-20 | 2007-04-05 | Sony Corp | 可変焦点レンズおよび可変焦点ミラー |
| JP2007249174A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-09-27 | Olympus Corp | 可変形状鏡 |
| JP2007304254A (ja) * | 2006-05-10 | 2007-11-22 | Sony Corp | 変形可能ミラー装置 |
| CN100432742C (zh) * | 2004-07-30 | 2008-11-12 | 索尼株式会社 | 可变形镜器件和可变形镜板 |
| US7626745B2 (en) | 2003-11-03 | 2009-12-01 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Diffractive thin-film piezoelectric micromirror and method of producing the same |
| JP2010504555A (ja) * | 2006-09-21 | 2010-02-12 | シンベント エーエス | 小型ポリマーレンズ |
| JP2010533886A (ja) * | 2007-07-19 | 2010-10-28 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | コンパクトな変形可能膜を動作させる手段を備える光学デバイス |
| JP2011013270A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Nippon Signal Co Ltd:The | プレーナ型アクチュエータ及び光走査装置 |
| CN102034497A (zh) * | 2009-09-28 | 2011-04-27 | 索尼公司 | 可变形反射镜装置以及信号处理设备 |
| JP2014085605A (ja) * | 2012-10-26 | 2014-05-12 | Hitachi Media Electoronics Co Ltd | レーザビーム表示装置並びにそのミラー制御方法 |
| JP2014215399A (ja) * | 2013-04-24 | 2014-11-17 | 株式会社デンソー | 可変焦点型光学装置 |
| CN105022163A (zh) * | 2015-07-27 | 2015-11-04 | 宁波大学 | 一种可调焦距的反射镜 |
-
1994
- 1994-05-10 JP JP6121715A patent/JP2973272B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002156515A (ja) * | 2000-11-16 | 2002-05-31 | Olympus Optical Co Ltd | 可変形状鏡 |
| JP2002156514A (ja) * | 2000-11-16 | 2002-05-31 | Olympus Optical Co Ltd | 可変形状鏡及びその作成方法 |
| JP2003090969A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-03-28 | Olympus Optical Co Ltd | 可変形状シリンダミラー |
| US6989919B2 (en) | 2003-05-29 | 2006-01-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Scanning apparatus |
| US7626745B2 (en) | 2003-11-03 | 2009-12-01 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Diffractive thin-film piezoelectric micromirror and method of producing the same |
| CN100432742C (zh) * | 2004-07-30 | 2008-11-12 | 索尼株式会社 | 可变形镜器件和可变形镜板 |
| WO2006011594A1 (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-02 | Sony Corporation | 変形可能ミラー装置、変形ミラー板 |
| US7874688B2 (en) | 2004-07-30 | 2011-01-25 | Sony Corporation | Deformable mirror device, deformable mirror plate |
| JP2007086143A (ja) * | 2005-09-20 | 2007-04-05 | Sony Corp | 可変焦点レンズおよび可変焦点ミラー |
| JP2007249174A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-09-27 | Olympus Corp | 可変形状鏡 |
| JP2007304254A (ja) * | 2006-05-10 | 2007-11-22 | Sony Corp | 変形可能ミラー装置 |
| JP2010504555A (ja) * | 2006-09-21 | 2010-02-12 | シンベント エーエス | 小型ポリマーレンズ |
| JP2010533886A (ja) * | 2007-07-19 | 2010-10-28 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | コンパクトな変形可能膜を動作させる手段を備える光学デバイス |
| JP2011013270A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Nippon Signal Co Ltd:The | プレーナ型アクチュエータ及び光走査装置 |
| CN102034497A (zh) * | 2009-09-28 | 2011-04-27 | 索尼公司 | 可变形反射镜装置以及信号处理设备 |
| JP2014085605A (ja) * | 2012-10-26 | 2014-05-12 | Hitachi Media Electoronics Co Ltd | レーザビーム表示装置並びにそのミラー制御方法 |
| JP2014215399A (ja) * | 2013-04-24 | 2014-11-17 | 株式会社デンソー | 可変焦点型光学装置 |
| CN105022163A (zh) * | 2015-07-27 | 2015-11-04 | 宁波大学 | 一种可调焦距的反射镜 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2973272B2 (ja) | 1999-11-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH07306367A (ja) | 可変光学面、可変光学面ユニット、光スキャニングシステム及び集光点位置可動光学システム | |
| CN1280652C (zh) | 可变形曲面镜 | |
| US5673139A (en) | Microelectromechanical television scanning device and method for making the same | |
| US5170283A (en) | Silicon spatial light modulator | |
| US8605374B2 (en) | High speed piezoelectric optical system with tunable focal length | |
| US7466474B2 (en) | Micromechanical device with tilted electrodes | |
| US8432661B2 (en) | Microstructural body and production method therefor | |
| JP6789438B2 (ja) | 光走査装置およびその制御方法 | |
| US20070206300A1 (en) | Variable shape mirror and optical pickup device having the same | |
| US5710657A (en) | Monomorph thin film actuated mirror array | |
| US7422335B2 (en) | Variable-shape mirror and optical pickup device therewith | |
| US20190162949A1 (en) | Mems device | |
| US7390100B2 (en) | Variable-shape mirror and optical pickup device therewith | |
| JP3427564B2 (ja) | 光走査装置 | |
| US6948821B2 (en) | Mirror for reflecting electromagnetic radiation as well as illumination and imaging method employing the same | |
| US7303296B2 (en) | Variable-shape mirror and optical pickup device therewith | |
| JP6485388B2 (ja) | 可変焦点ミラーおよび光走査装置 | |
| JP2008281682A (ja) | 可変形状鏡システムおよび眼底観察装置 | |
| US20070041108A1 (en) | Variable-shape mirror, optical pickup therewith, and method for fabricating a variable-shape mirror | |
| KR950007972A (ko) | 광로조절장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |