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JP2004348047A - Variable shape cylinder mirror - Google Patents

Variable shape cylinder mirror Download PDF

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JP2004348047A
JP2004348047A JP2003147684A JP2003147684A JP2004348047A JP 2004348047 A JP2004348047 A JP 2004348047A JP 2003147684 A JP2003147684 A JP 2003147684A JP 2003147684 A JP2003147684 A JP 2003147684A JP 2004348047 A JP2004348047 A JP 2004348047A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mirror
electrode
variable
cylinder
shape
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2003147684A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Daisuke Matsuo
大介 松尾
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Priority to JP2003147684A priority Critical patent/JP2004348047A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a variable shape cylinder mirror capable of inclining a reflective surface deformable to a cylinder shape around an axis vertical to the axis of the cylinder shape. <P>SOLUTION: The variable shape cylinder mirror 100 comprises a mirror substrate 110 and a driving electrode substrate 120. The mirror substrate 110 has a rectangular frame member 111, a flexible thin film 112 supported by the frame member 111 and a reflective film 113 disposed on the flexible thin film 112. The flexible thin film 112 has a pair of slits 114 extended along an opposite side of the rectangular frame member 111 and the part between the slits constitutes a variable mirror part 115 deformable to a cylinder shape. The driving electrode substrate 120 is fixed to the mirror substrate 110 so that a driving electrode 122 and a driving electrode 123 are confronted with the variable mirror part 115 in both. The driving electrode 122 and driving electrode 123 are extended along an axis nearly vertical to the center axis of a cylinder shape to which the variable mirror part 115 can be deformed and are located at an interval along the center axis of the cylinder shape. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射面をシリンダ形状に適宜変形させ得る可変形状シリンダミラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特開平２−１０１４０２号公報は、このような可変形状シリンダミラーのひとつを開示している。この可変形状シリンダミラーは、両持ち支持されたリボン状の酸化珪素薄膜と、酸化珪素薄膜に形成された反射膜と、酸化珪素薄膜に形成された電極と、その電極から間隔を置いて対向する電極とを有している。それらの電極間に電圧を印加することにより発生する静電力によって酸化珪素薄膜が撓み変形を起こし、その結果、反射膜すなわち反射面をシリンダ形状に変形される。
【０００３】
また、特開２０００−２８４２号公報は、シリンダミラーを利用した画像表示用素子を開示している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−１０１４０２号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２０００−２８４２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の可変形状シリンダミラーにおいては、電極間に印加する電圧を変えることにより、シリンダ形状の反射面の曲率を変えることが可能である。
【０００７】
しかし、シリンダ形状の反射面を、両持ち支持された両端の対辺の中心を通る軸の周りに傾斜させるような変形は行なえない。従って、反射光の光軸を傾斜させることはできない。
【０００８】
そのため、例えば他の光学系に対する可変形状シリンダミラーの位置合わせ時の姿勢を厳密に調整する必要がある。また、後から微調整あるいは再調整することは不可能である。
【０００９】
また、反射面の形状をシリンダ状に変化させる時に、ミラー薄膜に残留する応力などの影響により、変形量を変化させるに従って変動する反射面のねじれに関しては何ら考慮されていない。このため、反射光の光軸を常に所望の方向に一定に制御することはできない。
【００１０】
本発明は、この様な実状を考慮して成されたものであり、その目的は、シリンダ形状に変形され得る反射面をそのシリンダ形状の軸に直交する軸周りに傾斜させ得る可変形状シリンダミラーを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、可変形状シリンダミラーに向けられており、以下の各項に列記する可変形状シリンダミラーを含んでいる。
【００１２】
１． 本発明の別の可変形状シリンダミラーは、シリンダ形状に弾性的に変形し得る可変ミラー部を含む可撓性薄膜と、可変ミラー部に少なくとも部分的に設けられた光を反射する光学的反射面を持つ反射膜と、可撓性薄膜を支持する支持手段と、電気信号の入力に従って可変ミラー部をシリンダ形状に変形させる駆動手段とを備えており、駆動手段は、可変ミラー部の光学的反射面を、可変ミラー部が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸周りに傾斜させ得る。
【００１３】
この可変形状シリンダミラーにおいては、可変ミラー部は、シリンダ形状に変形され得ると共に、その光学的反射面が、可変ミラー部が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸周りに傾斜され得る。
【００１４】
２． 本発明の別の可変形状シリンダミラーは、第１項の可変形状シリンダミラーにおいて、支持手段は、矩形の枠部材で構成され、可撓性薄膜は、矩形の枠部材の対辺に沿って延びる一対のスリットを有している。
【００１５】
この可変形状シリンダミラーにおいては、スリットの間に位置する可撓性薄膜の部分が可変ミラー部となる。
【００１６】
３． 本発明の別の可変形状シリンダミラーは、第１項の可変形状シリンダミラーにおいて、支持手段は、矩形の枠部材で構成され、可撓性薄膜は、矩形の枠部材の縁に沿って延びて可変ミラー部を取り囲むメッシュ部を有している。
【００１７】
この可変形状シリンダミラーにおいては、メッシュ部の剛性は設計により容易に制御可能である。これにより、可変ミラー部の変形し易さを調整することが可能である。
【００１８】
４． 本発明の別の可変形状シリンダミラーは、第１項の可変形状シリンダミラーにおいて、駆動手段は、可変ミラー部に設けられた第一の電極と、第一の電極に間隔を置いて対向する第二の電極とを含み、第二の電極は、可変ミラー部が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸に沿って延びる複数の第一の電極要素から成り、その複数の第一の電極要素はシリンダ形状の中心軸に沿って間隔を置いて位置している。
【００１９】
この可変形状シリンダミラーにおいては、可変ミラー部は、第一の電極と第二の電極の間に電圧を印加した際に発生する静電力により変形される。また、第二の電極を構成する個々の電極要素と、第一の電極との間に印加する電圧を異ならせることにより、可変ミラー部の光学的反射面を傾斜させることが可能である。
【００２０】
５． 本発明の別の可変形状シリンダミラーは、第４項の可変形状シリンダミラーにおいて、反射膜は、導電性を有し、第一の電極を兼ねている。
【００２１】
この可変形状シリンダミラーにおいては、反射膜が第一の電極を兼ねるため、製造工程が簡略化され得る。
【００２２】
６． 本発明の別の可変形状シリンダミラーは、第４項の可変形状シリンダミラーにおいて、第二の電極を構成する第一の電極要素の各々は、シリンダ形状の中心軸に略直交する軸に沿って間隔を置いて位置する複数の第二の電極要素を含んでいる。
【００２３】
この可変形状シリンダミラーにおいては、第一の電極要素の各々を構成する個々の第二の電極要素と、第一の電極との間に印加する電圧を異ならせることにより、可変ミラー部をシリンダ形状以外の形状に変形させることが可能である。
【００２４】
７． 本発明の別の可変形状シリンダミラーは、第６項の可変形状シリンダミラーにおいて、駆動手段は、第一の電極を基準にして第二の電極の反対側に位置し、第一の電極に間隔を置いて対向する第三の電極を更に含み、第三の電極は、可変ミラー部が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸に沿って延びる複数の第三の電極要素から成り、その複数の第三の電極要素はシリンダ形状の中心軸に沿って間隔を置いて位置しており、第三の電極要素の各々は、シリンダ形状の中心軸に沿って間隔を置いて位置する複数の第四の電極要素を含んでいる。
【００２５】
この可変形状シリンダミラーにおいては、可変ミラー部を、下に凸のシリンダ形状にも上に凸のシリンダ形状にも変形させることが可能である。更には、下に凸の曲面と上に凸の曲面とが混在する形状にも変形させることが可能である。
【００２６】
８． 本発明の別の可変形状シリンダミラーは、第１項の可変形状シリンダミラーにおいて、駆動手段は、可変ミラー部上を横断して延びる複数の配線と、未変形の可変ミラー部の反射面に略平行な磁界を発生させる磁界発生手段とを含み、複数の配線の可変ミラー部上に位置する部分は、可変ミラー部が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸に沿って延びており、磁界の向きは、可変ミラー部が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略平行である。
【００２７】
この可変形状シリンダミラーにおいては、可変ミラー部は、配線を流れる電流と磁界との相互作用により発生する電磁力によりシリンダ形状に変形される。また、配線に流す電流の大きさを異ならせることにより、可変ミラー部の光学的反射面を傾斜させることが可能である。
【００２８】
９． 本発明の別の可変形状シリンダミラーは、第１項の可変形状シリンダミラーにおいて、駆動手段は、反射膜の反対側に位置する可撓性薄膜の面に設けられた第一の電極と、第一の電極の面に設けられた圧電材料膜と、第一の電極の反対側に位置する圧電材料膜の面に設けられた第二の電極とを含み、第二の電極は、可変ミラー部が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸に沿って延びる複数の電極要素から成り、その複数の電極要素はシリンダ形状の中心軸に沿って間隔を置いて位置している。
【００２９】
この可変形状シリンダミラーにおいては、可変ミラー部は、第一の電極と第二の電極の間に電圧を印加することにより引き起こされる圧電材料膜の伸縮によりシリンダ形状に変形される。また、第二の電極を構成する個々の電極要素と、第一の電極との間に印加する電圧を異ならせることにより、可変ミラー部の光学的反射面を傾斜させることが可能である。
【００３０】
１０． 本発明の別の可変形状シリンダミラーは、第９項の可変形状シリンダミラーにおいて、支持手段は、弾性を有する部材で構成され、可撓性薄膜を含む積層構造体の両端部近くを狭持している。
【００３１】
この可変形状シリンダミラーにおいては、積層構造体自体が可変ミラー部となる。可変ミラー部は、その両端部近くが弾性を有する部材で狭持されているだけなので、理想的なシリンダ形状に変形し得る。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００３３】
第一実施形態
本実施形態は、静電駆動型の可変形状シリンダミラーに向けられている。図１は、本発明の第一実施形態の可変形状シリンダミラーの側断面を示している。図２は、図１に示されたＩＩ−ＩＩ線に沿った可変形状シリンダミラーの断面を示している。図３は、図１に示されたミラー基板の斜視図である。図４は、図１に示された駆動電極基板の斜視図である。
【００３４】
図１と図２に示されるように、本実施形態の可変形状シリンダミラー１００は、ミラー基板１１０と、駆動電極基板１２０とを有している。
【００３５】
ミラー基板１１０は、図１〜図３に示されるように、矩形の枠部材１１１と、枠部材１１１に支持された可撓性薄膜１１２と、可撓性薄膜１１２に設けられた反射膜１１３とを有している。
【００３６】
可撓性薄膜１１２は、矩形の枠部材１１１の対辺に沿って延びる一対のスリット１１４を有している。スリット１１４の間の可撓性薄膜１１２の部分は、矩形で、一方の対辺は自由で開放しており、他方の対辺は枠部材１１１に固定されている。このため、スリット１１４の間の可撓性薄膜１１２の部分は、撓み変形により、シリンダ形状すなわち略円筒面形状に変形し得る。
【００３７】
つまり、スリット１１４の間の可撓性薄膜１１２の部分は、シリンダ形状に変形し得る可変ミラー部１１５を構成している。言い換えれば、可撓性薄膜１１２は、シリンダ形状に変形し得る可変ミラー部１１５を含んでいる。また、可撓性薄膜１１２の周縁の部分は、枠部材１１１に固定される固定部１１６と成っている。
【００３８】
反射膜１１３は、光を反射する光学反射面を持ち、可撓性薄膜１１２の全面に形成されている。スリット１１４の間の反射膜１１３の部分が、可変形状シリンダミラー１００における実質的なミラーとして機能する。
【００３９】
可撓性薄膜１１２は、これに限定されないが、例えば、有機薄膜であってよい。有機薄膜は、これに限定されないが、例えば、ポリイミド膜であってよい。反射膜１１３は、これに限定されないが、例えば、金やアルミ等の金属薄膜から成り、その表面が光学的反射面として機能すると共に、それ自体が電極として機能する。
【００４０】
このようなミラー基板１１０は、例えば、Ｓｉ基板の上面にポリイミド等から成るフォトレジストや樹脂溶液を塗布・成膜して有機薄膜１１２を形成し、その全面に金やアルミ等の金属を成膜して金属薄膜１１３を形成し、その後、Ｓｉ基板を周縁部を除いて異方性エッチングで除去し、有機薄膜１１２の一部を除去してスリット１１４を形成して作製し得る。
【００４１】
駆動電極基板１２０は、図４に示されるように、基板１２１と、基板１２１の上面に形成された導電パターンとを有し、導電パターンは、一対の駆動電極１２２と駆動電極１２３と、駆動電極１２２と駆動電極１２３からそれぞれ延びる配線１２４と配線１２５と、配線１２４と配線１２５がそれぞれ終端する電極パッド１２６と電極パッド１２７とを含んでいる。
【００４２】
ミラー基板１１０と駆動電極基板１２０は、図１と図２に示されるように、駆動電極１２２と駆動電極１２３が共に可変ミラー部１１５と対向するように、接着などの手法によって固定されている。前述したように、反射膜１１３は、光学的反射面として機能することに加えて電極としても機能し、駆動電極１２２と駆動電極１２３に間隔を置いて対向している。
【００４３】
駆動電極１２２と駆動電極１２３は、可変ミラー部１１５が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸に沿って延びており、また、シリンダ形状の中心軸に沿って間隔を置いて位置している。
【００４４】
反射膜１１３から成る電極と、反射膜１１３から間隔を置いて対向する駆動電極１２２と駆動電極１２３とは、可変ミラー部１１５をシリンダ形状に変形させる駆動手段を構成している。
【００４５】
可変形状シリンダミラー１００において、反射膜１１３から成る電極と、駆動電極１２２と駆動電極１２３との間に電圧を印加する。例えば、反射膜１１３をワイヤーボンディング等の方法により電気的にグランドに接続し、駆動電極基板１２０上の電極パッド１２６と電極パッド１２７に適当な同じ電位を与える。電圧印加により、反射膜１１３と、駆動電極１２２と駆動電極１２３との間に静電引力が発生する。静電引力により、可変ミラー部１１５はシリンダ形状に撓み変形を起こし、反射面がシリンダ形状に変形される。
【００４６】
反射膜１１３と、駆動電極１２２と駆動電極１２３との間に印加する電圧を増減させることにより、可変ミラー部１１５の反射面の曲率を変えることができる。従って、可変形状シリンダミラー１００は、反射膜１１３と駆動電極１２２と駆動電極１２３との間に印加する電圧を制御することにより、可変ミラー部１１５の集光力を変化させることが可能である。
【００４７】
図５は、可変ミラー部の変形量の違いに対する反射光ビームの収束の具合の違いを示している。図５において、入射する平行光ビームＢｉに対して、可変ミラー部１１５を実線で示されるように変形させることにより、可変ミラー部１１５で反射された光ビームＢｒを比較的近い位置に収束させることができる。また、可変ミラー部１１５を想像線で示されるように変形させることにより、可変ミラー部１１５で反射された光ビームＢｒを比較的遠い位置に収束させることができる。
【００４８】
さらに、駆動電極１２２と駆動電極１２３に印加する電位を異ならせることにより、つまり、反射膜１１３と駆動電極１２２の間に印加する電圧と、反射膜１１３と駆動電極１２３の間に印加する電圧とを違えることにより、可変ミラー部１１５をシリンダ形状に単に変形させるだけでなく、シリンダ形状の可変ミラー部１１５の光学的反射面を、可変ミラー部１１５が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸周りに傾斜させることも可能である。更には、その傾斜量を調整することも可能である。
【００４９】
つまり、反射膜１１３から成る電極と、駆動電極１２２と駆動電極１２３とから成る駆動手段は、可変ミラー部１１５の光学的反射面を、可変ミラー部１１５が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸周りに傾斜させ得る。
【００５０】
図６は、可変ミラー部１１５がシリンダ形状の中心軸に略直交する軸周りに傾斜された様子を示している。例えば、図６において、反射膜１１３と駆動電極１２３の間の印加電圧を、反射膜１１３と駆動電極１２２の間の印加電圧よりも大きくすることにより、可変ミラー部１１５を実線で示されるように傾斜させることができる。反対に、反射膜１１３と駆動電極１２３の間の印加電圧を、反射膜１１３と駆動電極１２２の間の印加電圧よりも小さくすることにより、可変ミラー部１１５を想像線で示されるように傾斜させることができる。
【００５１】
これにより、入射する光ビームＢｉに対して、可変ミラー部１１５で反射された光ビームＢｒの反射方向を制御することが可能である。つまり、可変形状シリンダミラー１００は、他の光学要素を必要とすることなく、反射光ビームＢｒの光軸の傾きを、シリンダ形状の中心軸に略直交する軸周りに、制御することが可能である。
【００５２】
また、一般に可変形状シリンダミラーにおいては、可撓性薄膜の残留応力や枠部材の実装歪みのために、可撓性薄膜の撓み変形量が変化するに伴って可変ミラー部のシリンダ形状の反射面にねじれが発生することがある。その場合、反射光ビームの光軸の傾きは可変ミラー部の変形量に応じて変動してしまう。
【００５３】
しかし、本実施形態の可変形状シリンダミラーでは、反射膜１１３と駆動電極１２２の間の印加電圧と、反射膜１１３と駆動電極１２３の間の印加電圧とを制御することにより、このような可変ミラー部１１５の反射面のねじれを補正することも可能である。これにより、反射光ビームの光軸の不所望な傾きの変動を抑えることも可能となる。
【００５４】
なお、このように反射膜１１３と駆動電極１２３の間の印加電圧と反射膜１１３と駆動電極１２２の間の印加電圧とを違えた場合、可変ミラー部１１５の形状は理想的なシリンダ形状から外れる。しかし、通常、シリンダミラーはライン状の光ビームに対して適用されるため、このようなシリンダ形状からのずれは問題にならない。
【００５５】
図７は、本実施形態の可変形状シリンダミラーの具体的な応用例を示している。本応用例は、画素表示素子への適用に向けられている。可変形状シリンダミラーは、図７に示されるように、スリット１３１を有する遮光板１３０と組み合わされて、画素の表示のオン・オフを切り替える画素表示素子を構成している。
【００５６】
図７において、可変ミラー部１１５には平行な光ビームＢｉが照射される。画素表示素子において、画素の表示をオンにする際、可変ミラー部１１５は、図７に実線で示されるように、シリンダ形状に変形される。可変ミラー部１１５で反射された光ビームＢｒは収束されるため、スリット１３１を通過する。つまり、画素の表示がオンになる。
【００５７】
一方、画素の表示をオンにする際、可変ミラー部１１５は、図７に想像線で示されるように、変形されずに殆ど平らなままである。可変ミラー部１１５で反射された光ビームＢｒは、平行ビームのまま遮光板１３０に向かうため、殆どスリット１３１を通過しない。つまり、画素の表示がオフになる。
【００５８】
このように、本応用例の画素表示素子は、画像表示のオン・オフの切り替えを行なうことが可能である。さらに、このような画素表示素子を二次元のアレイ状に配列することにより、画像表示装置を構成することも可能である。
【００５９】
図８は、本実施形態の可変形状シリンダミラーの具体的な別の応用例を示している。本応用例は、図７に示した画素表示素子の改良に向けられている。
【００６０】
図７と図８において、可変ミラー部１１５には平行な光ビームＢｉが照射される。画素表示をオンにする際、可変ミラー部１１５は、図７に実線で示されるように、シリンダ形状に変形されると共に、図８に実線で示されるように、傾斜される。これにより、可変ミラー部１１５で反射された光ビームＢｒは、収束されると共にスリット１３１に方向付けられる。このため、光ビームＢｒはスリット１３１を通過する。
【００６１】
反対に画像表示をオフにする際、可変ミラー部１１５は、図７に想像実線で示されるように、変形されずに殆ど平らであり、更に、図８に想像線で示されるように、傾斜される。これにより、可変ミラー部１１５で反射された光ビームＢｒは、平行ビームのまま、スリット１３１から外れた遮光板１３０の部分に方向付けられる。このため、光ビームＢｒはスリット１３１を通過しない。
【００６２】
これにより、本応用例においては、画素表示素子の画素表示のオン・オフの切り替えの光量比を更に向上させることが可能である。
【００６３】
本応用例においては、スリット１３１と可変形状シリンダミラーの相対位置は、図８に示される可変ミラー部１１５を傾けることのできる方向に関しては必ずしも厳密に位置合わせを行なわなくてもよい。つまり、本実施形態の可変形状シリンダミラー１００は、可変ミラー部１１５で反射された光ビームの光軸の傾きを調整し得るため、スリット１３１に対する可変形状シリンダミラーの組み付け精度を緩和することも可能である。
【００６４】
本実施形態では、有機薄膜は、ポリイミド膜に限定されるものではなく、他の適当な材料の膜であってもよい。また、可撓性薄膜は好ましくは有機薄膜であるが、これに限定されるものではなく、無機薄膜であってもよい。
【００６５】
また、枠部材は、シリコンを用いた例をあげたが、化学的あるいは物理的なエッチングなどの加工と可撓性薄膜の形成やパターニングが可能なプロセスとの親和性がある材料であれば、特にシリコンに限定されるものではない。
【００６６】
また、本実施形態では、反射膜１１３が金属薄膜で構成され、金属薄膜が電極を兼ねているが、反射膜と電極は別の部材で構成されていもよい。この場合、反射膜は導電性を有する必要がないため、使用する材料の選択の幅が広がる。また、光学反射の偏向依存性などの光学特性を自由に設計できることになり有用である。
【００６７】
応用例の画素表示素子においては、平行光ビームを入射させる例を示したが、これに限定されるものではなく、他の様々な光ビームに対しても適用可能である。また、他の光学要素と組み合わせて、有用な光学装置を構成することも可能である。
【００６８】
さらに、本実施形態では、駆動電極基板が二つの駆動電極を有している例を述べたが、駆動電極の個数はこれに限定されるものではない。駆動電極基板は、三つ以上の駆動電極を有していてもよい。つまり、駆動電極基板は複数の駆動電極を有していてよい。
【００６９】
第二実施形態
本実施形態は、別の静電駆動型の可変形状シリンダミラーに向けられている。図９は、本発明の第二実施形態の可変形状シリンダミラーの側断面を示している。図１０は、図９に示されたＸ−Ｘ線に沿った可変形状シリンダミラーの断面を示している。図１１は、図９に示された駆動電極基板の平面図である。図９〜図１１において、図１〜図３に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材である。
【００７０】
図９と図１０に示されるように、本実施形態の可変形状シリンダミラー２００は、ミラー基板１１０と、駆動電極基板２２０とを有している。ミラー基板１１０は、第一実施形態におけるミラー基板１１０と全く同じものであり、その詳しい説明は省略する。
【００７１】
駆動電極基板１２０は、図１１に示されるように、基板２２１と、基板２２１の上面に形成された駆動電極要素２２２ａ〜２２２ｆと２２３ａ〜２２３ｆを有している。図１１には図示されていないが、駆動電極要素２２２ａ〜２２２ｆと２２３ａ〜２２３ｆは、それぞれ、配線を介して電圧印加のための電極パッドと電気的に接続されており、それぞれ独立に電圧を印加することが可能となっている。
【００７２】
駆動電極要素２２２ａ〜２２２ｆは、可変ミラー部１１５が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸に沿って間隔を置いて並んでおり、これらは一つの駆動電極群（以下では駆動電極群２２２と称す）を構成している。同様に、駆動電極要素２２３ａ〜２２３ｆは、可変ミラー部１１５が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸に沿って間隔を置いて並んでおり、これらは一つの駆動電極群（以下では駆動電極群２２３と称す）を構成している。
【００７３】
駆動電極群２２２と駆動電極群２２３は、可変ミラー部１１５が変形し得るシリンダ形状の中心軸に沿って間隔を置いて位置している。
【００７４】
ミラー基板１１０と駆動電極基板２２０は、図９と図１０に示されるように、駆動電極群２２２と駆動電極群２２３が共に可変ミラー部１１５と対向するように、接着などの手法によって固定されている。
【００７５】
駆動電極群２２２と駆動電極群２２３は、反射膜１１３から成る電極と共働して、可変ミラー部１１５をシリンダ形状に変形させる駆動手段を構成している。さらに、この駆動手段は、可変ミラー部１１５の光学的反射面を、可変ミラー部１１５が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸周りに傾斜させ得る。
【００７６】
第一実施形態と同様に、反射膜１１３と、駆動電極群２２２と駆動電極群２２３との間に電圧を印加することにより、可変ミラー部１１５をシリンダ形状に変形させることができる。さらに、印加電圧を増減させることにより、シリンダ形状の可変ミラー部１１５の曲率を変更することも可能である。
【００７７】
また、反射膜１１３と駆動電極群２２２の間の印加電圧と、反射膜１１３と駆動電極群２２３の間の印加電圧とを違えることにより、可変ミラー部１１５の光学的反射面を、可変ミラー部１１５が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸周りに傾斜させることも可能である。更には、その傾斜量を調整することも可能である。
【００７８】
加えて、本実施形態の可変形状シリンダミラー２００においては、駆動電極群２２２を構成する駆動電極要素２２２ａ〜２２２ｆのそれぞれの印加電圧を適宜変えることにより、また、駆動電極群２２３を構成する駆動電極要素２２３ａ〜２２３ｆのそれぞれの印加電圧を適宜変えることにより、可変ミラー部１１５の光学的反射面を多様な形状に変形させることも可能である。
【００７９】
これにより、例えば、可変ミラー部１１５の光学的反射面を、より正確なシリンダ形状に変形させたり、あるいは、シリンダ形状以外の色々な所望の形状、例えば、曲率が連続的に変化する形状などに変形させたりすることが可能となる。
【００８０】
本実施形態においても、第一実施形態と同様の変形が適用可能である。
【００８１】
第三実施形態
本実施形態は、別の静電駆動型の可変形状シリンダミラーに向けられている。図１２は、本発明の第三実施形態の可変形状シリンダミラーの側断面を示している。図１３は、図１２に示された上側の駆動電極基板を下方から見た平面図である。図１２と図１３において、図９〜図１１に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材である。
【００８２】
図１２に示されるように、本実施形態の可変形状シリンダミラー３００は、第二実施形態の可変形状シリンダミラー２００の構成に加えて、可変ミラー部１１５を基準にして駆動電極基板２２０の反対側に配置された別の駆動電極基板３２０を有している。
【００８３】
駆動電極基板３２０は、図１３に示されるように、光を通すための矩形の開口３２８を中央に有する基板３２１と、基板３２１の上面に形成された駆動電極要素３２２ａ〜３２２ｆと３２３ａ〜３２３ｆを有している。図示されていないが、駆動電極要素３２２ａ〜３２２ｆと３２３ａ〜３２３ｆは、それぞれ、配線を介して電圧印加のための電極パッドと電気的に接続されており、それぞれ独立に電圧を印加することが可能となっている。
【００８４】
駆動電極要素３２２ａ〜３２２ｆは、可変ミラー部１１５が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸に沿って間隔を置いて並んでおり、これらは一つの駆動電極群（以下では駆動電極群３２２と称す）を構成している。同様に、駆動電極要素３２３ａ〜３２３ｆは、可変ミラー部１１５が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸に沿って間隔を置いて並んでおり、これらは一つの駆動電極群（以下では駆動電極群３２３と称す）を構成している。
【００８５】
駆動電極群３２２と駆動電極群３２３は、可変ミラー部１１５が変形し得るシリンダ形状の中心軸に沿って間隔を置いて位置している。
【００８６】
駆動電極基板３２０は、図１２に示されるように、駆動電極群３２２と駆動電極群３２３が共に可変ミラー部１１５と対向するように、例えば異方性導電ペースト（ＡＣＰ）３１１により実装されている。上側の駆動電極基板３２０の電極パッドはバンプ３１２を介して下側の駆動電極基板２２０に設けられた電極パッドと電気的に接続され、下側の駆動電極基板２２０を介して例えばワイヤーボンディング等の手法により外部との導通が図られる。
【００８７】
第二実施形態と同様に、下側の駆動電極基板２２０の駆動電極群２２２と駆動電極群２２３は、反射膜１１３から成る電極と共働して、可変ミラー部１１５を下に凸のシリンダ形状に変形させる駆動手段を構成している。さらに、この駆動手段は、可変ミラー部１１５の光学的反射面を、可変ミラー部１１５が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸周りに傾斜させ得る。
【００８８】
さらに、本実施形態の可変形状シリンダミラー３００においては、上側の駆動電極基板３２０の駆動電極群３２２と駆動電極群３２３は、反射膜１１３から成る電極と共働して、可変ミラー部１１５を上に凸のシリンダ形状に変形させる駆動手段を構成している。さらに、この駆動手段は、可変ミラー部１１５の光学的反射面を、可変ミラー部１１５が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸周りに傾斜させ得る。
【００８９】
すなわち、反射膜１１３と、駆動電極群３２２と駆動電極群３２３との間に電圧を印加することにより、可変ミラー部１１５を上に凸のシリンダ形状に変形させることができる。さらに、印加電圧を増減させることにより、シリンダ形状の可変ミラー部１１５の曲率を変更することも可能である。
【００９０】
さらに、反射膜１１３と駆動電極群３２２の間の印加電圧と、反射膜１１３と駆動電極群３２３の間の印加電圧とを違えることにより、可変ミラー部１１５の光学的反射面を、可変ミラー部１１５が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸周りに傾斜させることも可能である。更には、その傾斜量を調整することも可能である。
【００９１】
従って、本実施形態の可変形状シリンダミラー３００においては、可変ミラー部１１５を、第二実施形態で説明したように、下に凸のシリンダ形状に変形させることが可能であることに加えて、上に凸のシリンダ形状に変形させることが可能である。
【００９２】
加えて、本実施形態の可変形状シリンダミラー３００においては、駆動電極群２２２の個々の駆動電極要素２２２ａ〜２２２ｆ、駆動電極群２２３の個々の駆動電極要素２２３ａ〜２２３ｆに加えて、駆動電極群３２２の個々の駆動電極要素３２２ａ〜３２２ｆ、駆動電極群３２３の個々の駆動電極要素３２３ａ〜３２３ｆに印加する電圧を適宜変えることにより、可変ミラー部１１５の光学的反射面を多様な形状に変形させることも可能である。
【００９３】
これにより、例えば、可変ミラー部１１５の光学的反射面を、より正確なシリンダ形状に変形させたり、あるいは、シリンダ形状以外の色々な所望の形状、例えば、曲率が連続的に変化する形状や、下に凸の曲面と上に凸の曲面とが混在する形状などに変形させたりすることが可能となる。
【００９４】
本実施形態においても、第一実施形態と同様の変形が適用可能である。
【００９５】
また、上側の駆動電極基板３２０が開口を有する代わりに、基板３２１がガラス等の透明基板で構成されてもよい。加えて、駆動電極群３２２と駆動電極群３２３が透明電極で構成されてもよい。ただし、この構成においては、可変ミラー部１１５の光学的反射面の光学特性が透明基板や透明電極の歪み等の影響を受け易い。
【００９６】
第四実施形態
本実施形態は、別の静電駆動型の可変形状シリンダミラーに向けられている。図１４は、本発明の第四実施形態の可変形状シリンダミラーの側断面を示している。図１５は、図１４に示されたＸＶ−ＸＶ線に沿った可変形状シリンダミラーの断面を示している。図１６は、図１４と図１５に示されたミラー基板の平面図である。図１７は、図１５と同様の可変形状シリンダミラーの断面を示しており、可変ミラー部が傾斜された様子を示している。図１４〜図１７において、図１〜図３に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材である。
【００９７】
図１４と図１５に示されるように、本実施形態の可変形状シリンダミラー４００は、ミラー基板４１０と、駆動電極基板１２０とを有している。駆動電極基板１２０は、第一実施形態における駆動電極基板１２０と全く同じものであり、その詳しい説明は省略する。
【００９８】
ミラー基板４１０は、図１４と図１５に示されるように、矩形の枠部材４１１と、枠部材４１１に支持された可撓性薄膜４１２と、可撓性薄膜４１２に設けられた反射膜４１３とを有している。
【００９９】
可撓性薄膜４１２は、矩形の枠部材４１１の縁に沿って延びている、つまり周回しているメッシュ部４１４を有している。メッシュ部４１４に取り囲まれている可撓性薄膜４１２の部分は、撓み変形により、シリンダ形状すなわち略円筒面形状に変形し得る。
【０１００】
つまり、メッシュ部４１４に取り囲まれている可撓性薄膜４１２の部分は、シリンダ形状に変形し得る可変ミラー部４１５を構成している。言い換えれば、可撓性薄膜４１２は、シリンダ形状に変形し得る可変ミラー部４１５を含んでいる。また、可撓性薄膜４１２の周縁の部分、すなわちメッシュ部４１４の外側の部分は、枠部材４１１に固定される固定部４１６と成っている。
【０１０１】
反射膜４１３は、光を反射する光学反射面を持ち、可撓性薄膜４１２の全面に形成されている。メッシュ部４１４に取り囲まれている反射膜４１３の部分が、可変形状シリンダミラー４００における実質的なミラーとして機能する。反射膜４１３は、例えば金属薄膜から成り、可変ミラー部４１５の部分は電極として働く。
【０１０２】
このようなミラー基板４１０は、例えば、シリコン基板にポリイミドを塗布し加熱しパターニングして、メッシュ部４１４と可変ミラー部４１５と固定部４１６を含むポリイミド薄膜４１２を形成した後、シリコン基板に化学的なエッチングを行なって枠部材４１１を形成し、最後に反射膜４１３を蒸着などの手法によりポリイミド膜上全面に形成することにより作製され得る。
【０１０３】
ミラー基板４１０は、図１４と図１５に示されるように、可変ミラー部４１５が駆動電極１２２と駆動電極１２３とに対向するように、接着などの手法によって駆動電極基板１２０に固定されている。
【０１０４】
駆動電極１２２と駆動電極１２３は、可変ミラー部４１５の部分の反射膜４１３から成る電極と共働して、可変ミラー部４１５をシリンダ形状に変形させる駆動手段を構成している。さらに、この駆動手段は、可変ミラー部４１５の光学的反射面を、可変ミラー部４１５が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸周りに傾斜させ得る。
【０１０５】
つまり、可変ミラー部４１５の部分の反射膜４１３と、駆動電極１２２と駆動電極１２３との間に電圧を印加することにより、可変ミラー部４１５をシリンダ形状に変形させることができる。加えて、印加電圧を増減させることにより、シリンダ形状の可変ミラー部４１５の曲率を変更することも可能である。
【０１０６】
さらに、反射膜４１３と駆動電極１２２の間の印加電圧と、反射膜４１３と駆動電極１２３の間の印加電圧とを違えることにより、図１７に示されるように、可変ミラー部４１５の光学的反射面を、可変ミラー部４１５が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸周りに傾斜させることも可能である。更には、その傾斜量を調整することも可能である。
【０１０７】
メッシュ部４１４は、ポリイミド薄膜４１２の厚さやパターニングの網目の太さを制御することにより、剛性を比較的容易に調整することが可能である。これにより、可変ミラー部４１５の撓み易さを制御することが可能である。
【０１０８】
例えば、メッシュ部４１４の剛性を低く設計して、可変ミラー部４１５を撓み易くすることにより、比較的低い電圧で可変ミラー部４１５を大きく変形させる、つまり可変ミラー部４１５を効率良く変形させることが可能となる。
【０１０９】
本実施形態の可変形状シリンダミラー４００では、可変ミラー部４１５はメッシュ部４１４によって四方から支持されているため、可変ミラー部４１５が変形された際、可変ミラー部４１５は、長手軸に沿ってシリンダ形状に変形するだけでなく、短手軸に沿っても若干たわみをもった形状となる。このため、可変ミラー部４１５へ入射する光ビームが中央からずれた際に、反射光ビームが短手軸に沿って傾斜してしまうが、このような傾斜は、駆動電極１２２と駆動電極１２３の電位を適当に制御することにより補正することが可能である。
【０１１０】
本実施形態においても、第一実施形態と同様の変形が適用可能である。
【０１１１】
また、第二実施形態と同様に、駆動電極１２２と駆動電極１２３を、複数の電極要素から成る駆動電極群としてもよい。更には、第三実施形態と同様に、可変ミラー部４１５の両側に駆動電極群を設けてもよい。
【０１１２】
第五実施形態
本実施形態は、圧電駆動型の可変形状シリンダミラーに向けられている。図１８は、本発明の第五実施形態の可変形状シリンダミラーの側断面を示している。図１９は、図１８に示されたミラー基板を拡大して示す断面図である。図２０は、図１９のＸＸ−ＸＸ線に沿ったミラー基板の断面を示している。
【０１１３】
図１８に示されるように、本実施形態の可変形状シリンダミラー５００は、薄膜積層体から成るミラー基板５１０と、ミラー基板５１０を支持する支持枠５２０とを有している。
【０１１４】
支持枠５２０は下枠５２１と上枠５２２とから成り、弾性を有する保持部材５２３を介して、ミラー基板５１０の両端部近くを狭持している。保持部材５２３は、これに限定されないが、例えば、ゴムや樹脂から成るロッドやチューブが好適である。
【０１１５】
ミラー基板５１０は、図１９と図２０に示されるように、可撓性薄膜５１１と、可撓性薄膜５１１に設けられた反射膜５１２と、反射膜５１２の反対側に位置する可撓性薄膜５１１に設けられた電極５１３と、電極５１３に積層された圧電材料膜５１４と、圧電材料膜５１４に積層された駆動電極５１５と駆動電極５１６とを有している。
【０１１６】
圧電材料膜５１４は、これに限定されないが、例えば、ＰＺＴ膜からなる。可撓性薄膜５１１は、好ましくは、圧電材料膜５１４と同じ材質または線膨張係数が近い材質の膜から成る。反射膜５１２は、これに限定されないが、例えば、クロム−金の二層膜から成り、光を反射する光学的反射面を有している。電極５１３と駆動電極５１５と駆動電極５１６は、これに限定されないが、例えば、アルミなどの金属膜から成る。
【０１１７】
ミラー基板５１０は例えば次のようにして作製される。まず、薄く両面を研磨した圧電材料から成る薄板５１４の一方の面にアルミから成る電極５１３を蒸着などにより成膜する。次に薄膜５１４の反対面に駆動電極５１５と駆動電極５１６を成膜する。このとき必要に応じて、電極膜の保護のために酸化珪素などの保護膜を電極上に成膜することは耐久性を高めるのに有効である。一方、可撓性薄膜５１１は薄板５１４と同様に両面を研磨し、一方の面にアルミから成る反射膜５１２を成膜する。続いて、可撓性薄膜５１１のもう一方の面と薄板５１４の電極５１３の表面とを接着剤などで接着して、ミラー基板５１０を得る。
【０１１８】
ミラー基板５１０は、その全体がシリンダ形状に変形し得る。つまり、ミラー基板５１０は、それ自体が可変ミラー部を構成している。
【０１１９】
図１９と図２０から分かるように、駆動電極５１５と駆動電極５１６は、ミラー基板５１０が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸に沿って延びている。また、駆動電極５１５と駆動電極５１６は、シリンダ形状の中心軸に沿って間隔を置いて位置している。
【０１２０】
圧電材料膜５１４と電極５１３と駆動電極５１５と駆動電極５１６とは、ミラー基板５１０をシリンダ形状に変形させる駆動手段を構成している。さらに、この駆動手段は、ミラー基板５１０の光学的反射面を、ミラー基板５１０が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸周りに傾斜させ得る。
【０１２１】
図２１は、図１９と同様のミラー基板５１０の断面を示しており、ミラー基板５１０がシリンダ形状に変形された様子を示している。図２２は、図２０と同様のミラー基板の断面を示しており、ミラー基板が傾斜された様子を示している。
【０１２２】
可変形状シリンダミラー５００において、例えば、電極５１３をワイヤーボンディング等の方法により電気的にグランドに接続し、駆動電極５１５と駆動電極５１６に適当な正の同じ電位を与える。例えば、圧電材料膜５１４は、駆動電極５１５と駆動電極５１６への正電位の印加に対して伸長し、駆動電極５１５と駆動電極５１６への負電位の印加に対して収縮する。その結果、図２１に示されるように、ミラー基板５１０が下に凸のシリンダ形状に変形される。
【０１２３】
また、駆動電極５１５と駆動電極５１６に印加する電位の大きさを変えることにより、シリンダ形状のミラー基板５１０の曲率を変えることが可能である。さらに、駆動電極５１５と駆動電極５１６に印加する電位の極性を変えることにより、すなわち、駆動電極５１５と駆動電極５１６に適当な負の同じ電位を与えることにより、ミラー基板５１０を上に凸のシリンダ形状に変形することも可能である。
【０１２４】
さらに、駆動電極５１５と駆動電極５１６に印加する電位を異ならせることにより、シリンダ形状のミラー基板５１０の光学的反射面を、ミラー基板５１０が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸周りに傾斜させることも可能である。更には、その傾斜量を調整することも可能である。
【０１２５】
例えば、電極５１３と駆動電極５１５の間に、電極５１３と駆動電極５１６の間に印加する電圧よりも大きい電圧を印加すると、駆動電極５１５と電極５１３の間に位置する部分の圧電材料膜５１４の方が、駆動電極５１６と電極５１３の間に位置する部分の圧電材料膜５１４よりも多量に伸びるため、図２２に示されるように、ミラー基板５１０の光学的反射面が傾斜される。
【０１２６】
本実施形態の可変形状シリンダミラー５００においては、ミラー基板５１０は、両端部近くが弾性を有する保持部材５２３で狭持されているため、変形が阻害されない。このため、ミラー基板５１０は全体がほぼ均等に変形されるので、ほぼ曲率が一定のシリンダ形状の反射面を得ることが可能である。また、ミラー基板５１０は容易に大きく作製し得るため、光学反射面を比較的大きく変形させることが可能である。圧電材料膜５１４を利用して変形させているため、高い周波数で、言い換えれば、極めて高速に変形させることも可能である。
【０１２７】
本実施形態では、圧電材料膜は、ＰＺＴ膜に限定されるものではなく、他の適当な圧電材料の膜であってもよい。また、反射膜や保持部材などについても、様々な材料が選択可能である。
【０１２８】
さらに、本実施形態では、ミラー基板が二つの駆動電極を有している例を述べたが、駆動電極の個数はこれに限定されるものではない。ミラー基板は、三つ以上の駆動電極を有していてもよい。つまり、ミラー基板は複数の駆動電極を有していてよい。
【０１２９】
第六実施形態
本実施形態は、別のタイプの可変形状シリンダミラーである電磁駆動型の可変形状シリンダミラーに向けられている。図２３は、本発明の第六実施形態の可変形状シリンダミラーの側断面を示している。図２４は、図２３に示されたＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿った可変形状シリンダミラーの断面を示している。
【０１３０】
図２３と図２４に示されるように、本実施形態の可変形状シリンダミラー６００は、ミラー基板６１０を有している。ミラー基板６１０は、矩形の枠部材６１１と、枠部材６１１に支持された可撓性薄膜６１２と、可撓性薄膜６１２に設けられた反射膜６１３とを有している。
【０１３１】
可撓性薄膜６１２は、矩形の枠部材６１１の対辺に沿って延びる一対のスリット６１４を有している。スリット６１４の間の可撓性薄膜６１２の部分は、撓み変形により、シリンダ形状すなわち略円筒面形状に変形し得る。つまり、スリット６１４の間の可撓性薄膜６１２の部分は、シリンダ形状に変形し得る可変ミラー部を構成している。反射膜６１３は、この可変ミラー部の部分の可撓性薄膜６１２に形成されている。反射膜６１３は、これに限定されないが、例えば、金等の金属膜から成り、光を反射する光学反射面を有している。
【０１３２】
ミラー基板６１０は更に、可変ミラー部上を横断して延びる駆動配線６１５と駆動配線６１６を有している。駆動配線６１５と駆動配線６１６の両端はそれぞれ電極パッド６１７と電極パッド６１８に電気的に接続されている。駆動配線６１５と駆動配線６１６の可変ミラー部上に位置する部分は、可変ミラー部が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸に沿って延びている。
【０１３３】
可変形状シリンダミラー６００は更に、ミラー基板６１０に取り付けられた二つのマグネット６３１とマグネット６３２を有している。マグネット６３１とマグネット６３２は、未変形の可変ミラー部の反射面に略平行な磁界を発生させる磁界発生手段を構成している。さらに、磁界の向きは、可変ミラー部が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略平行である。従って、磁界の向きは、駆動配線６１５と駆動配線６１６の可変ミラー部上に位置する部分に略直交している。
【０１３４】
可変ミラー部上に位置する駆動配線６１５と駆動配線６１６の部分と、マグネット６３１とマグネット６３２は、可変ミラー部をシリンダ形状に変形させる駆動手段を構成している。さらに、この駆動手段は、可変ミラー部の光学的反射面を、可変ミラー部が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸周りに傾斜させ得る。
【０１３５】
可変形状シリンダミラー６００において、例えば、電極パッド６１７と電極パッド６１８を介して、駆動配線６１５と駆動配線６１６に同じ大きさの電流を同じ方向に流す。これにより、駆動配線６１５と駆動配線６１６には、フレミングの左手の法則により、可変ミラー部の面に垂直な方向に駆動力が生じ、可変ミラー部がシリンダ形状に変形される。
【０１３６】
また、駆動配線６１５と駆動配線６１６に流す電流の大きさを変えることにより、シリンダ形状の可変ミラー部の曲率を変えることが可能である。さらに、駆動配線６１５と駆動配線６１６に流す電流の方向を変えることにより、可変ミラー部の変形方向を変えることができる。すなわち、可変ミラー部を、下に凸のシリンダ形状にも上に凸のシリンダ形状にも変形させることも可能である。
【０１３７】
さらに、駆動配線６１５と駆動配線６１６に流す電流の大きさを異ならせることにより、シリンダ形状の可変ミラー部の光学的反射面を、可変ミラー部が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸周りに傾斜させることも可能である。更には、その傾斜量を調整することも可能である。
【０１３８】
本実施形態の可変形状シリンダミラー６００は電磁駆動型であり、電磁力を利用して可変ミラー部を変形させている。このため、静電駆動型に比べて、高い駆動効率で、可変ミラー部を大きく変形させることが可能である。
【０１３９】
本実施形態では、ミラー基板が、可変ミラー部を横切る二本の駆動配線を有している例を述べたが、駆動配線の本数はこれに限定されるものではない。ミラー基板は、三本以上の駆動配線を有していてもよい。つまり、ミラー基板は複数の駆動配線を有していてよい。
【０１４０】
また、マグネットにヨーク等を付加して、磁気回路の最適化を図ることは特に有効である。可撓性薄膜は、好ましくは、ポリイミドやフッ素系ポリマー、シリコーン系レジストの膜で構成されるが、酸化珪素や窒化珪素などの無機薄膜で構成されてもよい。
【０１４１】
反射膜は、駆動配線が形成された側に設けられてもよい。この場合、反射膜と駆動配線の絶縁層を設けるか、反射膜の材質を導電性の無いものにすればよい。例えば、反射膜を誘電体の多層構成として、所望の反射特性を得ることが可能である。
【０１４２】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施の形態を述べたが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【０１４３】
【発明の効果】
本発明によれば、シリンダ形状に変形され得る反射面をそのシリンダ形状の軸に直交する軸周りに傾斜させ得る可変形状シリンダミラーが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態の可変形状シリンダミラーの側断面を示している。
【図２】図１に示されたＩＩ−ＩＩ線に沿った可変形状シリンダミラーの断面を示している。
【図３】図１と図２に示されたミラー基板の斜視図である。
【図４】図１と図２に示された駆動電極基板の斜視図である。
【図５】図１と図２に示された可変形状シリンダミラーにおいて、可変ミラー部の変形量の違いに対する反射光ビームの収束の具合の違いを示している。
【図６】図１と図２に示された可変形状シリンダミラーにおいて、可変ミラー部がシリンダ形状の中心軸に略直交する軸周りに傾斜された様子を示している。
【図７】本実施形態の可変形状シリンダミラーの具体的な応用例を示している。
【図８】本実施形態の可変形状シリンダミラーの具体的な別の応用例を示している。
【図９】本発明の第二実施形態の可変形状シリンダミラーの側断面を示している。
【図１０】図９に示されたＸ−Ｘ線に沿った可変形状シリンダミラーの断面を示している。
【図１１】図９に示された駆動電極基板の平面図である。
【図１２】本発明の第三実施形態の可変形状シリンダミラーの側断面を示している。
【図１３】図１２に示された上側の駆動電極基板を下方から見た平面図である。
【図１４】本発明の第四実施形態の可変形状シリンダミラーの側断面を示している。
【図１５】図１４に示されたＸＶ−ＸＶ線に沿った可変形状シリンダミラーの断面を示している。
【図１６】図１４と図１５に示されたミラー基板の平面図である。
【図１７】図１５と同様の可変形状シリンダミラーの断面を示しており、可変ミラー部が傾斜された様子を示している。
【図１８】本発明の第五実施形態の可変形状シリンダミラーの側断面を示している。
【図１９】図１８に示されたミラー基板を拡大して示す断面図である。
【図２０】図１９のＸＸ−ＸＸ線に沿ったミラー基板の断面を示している。
【図２１】図１９と同様のミラー基板の断面を示しており、ミラー基板がシリンダ形状に変形された様子を示している。
【図２２】図２０と同様のミラー基板の断面を示しており、ミラー基板が傾斜された様子を示している。
【図２３】本発明の第六実施形態の可変形状シリンダミラーの側断面を示している。
【図２４】図２３に示されたＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿った可変形状シリンダミラーの断面を示している。
【符号の説明】
１００…可変形状シリンダミラー、１１１…枠部材、１１２…可撓性薄膜、１１３…反射膜、１１５…可変ミラー部、１２２…駆動電極、１２３…駆動電極、２００…可変形状シリンダミラー、２２２ａ〜２２２ｆ…駆動電極要素、２２２…駆動電極群、２２３ａ〜２２３ｆ…駆動電極要素、２２３…駆動電極群、３００…可変形状シリンダミラー、３２２ａ〜３２２ｆ…駆動電極要素、３２２…駆動電極群、３２３ａ〜３２３ｆ…駆動電極要素、３２３…駆動電極群、３２８…開口、４００…可変形状シリンダミラー、４１１…枠部材、４１２…可撓性薄膜、４１３…反射膜、４１４…メッシュ部、４１５…可変ミラー部、５００…可変形状シリンダミラー、５１１…可撓性薄膜、５１２…反射膜、５１３…電極、５１４…圧電材料膜、５１５…駆動電極、５１６…駆動電極、５２３…保持部材、６００…可変形状シリンダミラー、６１１…枠部材、６１２…可撓性薄膜、６１３…反射膜、６１５…駆動配線、６１６…駆動配線、６３１…マグネット、６３２…マグネット。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable-shape cylinder mirror that can appropriately change a reflection surface into a cylinder shape.
[0002]
[Prior art]
For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2-101402 discloses one such a deformable cylinder mirror. This deformable cylinder mirror is opposed to a double-supported ribbon-shaped silicon oxide thin film, a reflection film formed on the silicon oxide thin film, an electrode formed on the silicon oxide thin film, and spaced from the electrode. And an electrode. The silicon oxide thin film is bent and deformed by an electrostatic force generated by applying a voltage between the electrodes, and as a result, the reflective film, that is, the reflective surface is deformed into a cylindrical shape.
[0003]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-2842 discloses an image display device using a cylinder mirror.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2-101402
[0005]
[Patent Document 2]
JP-A-2000-2842
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described deformable cylinder mirror, it is possible to change the curvature of the cylindrical reflection surface by changing the voltage applied between the electrodes.
[0007]
However, such a deformation that the cylindrical reflecting surface is tilted around an axis passing through the center of the opposite side of the both ends supported at both ends cannot be performed. Therefore, the optical axis of the reflected light cannot be inclined.
[0008]
Therefore, for example, it is necessary to strictly adjust the posture at the time of positioning the variable-shape cylinder mirror with respect to another optical system. Further, fine adjustment or readjustment cannot be performed later.
[0009]
Further, when the shape of the reflecting surface is changed into a cylindrical shape, no consideration is given to the torsion of the reflecting surface which fluctuates as the deformation amount changes due to the influence of the stress remaining on the mirror thin film. For this reason, the optical axis of the reflected light cannot be constantly controlled in a desired direction.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a real situation, and an object thereof is to provide a deformable cylinder mirror capable of inclining a reflecting surface that can be deformed into a cylinder around an axis orthogonal to the axis of the cylinder. It is to provide.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is directed to a deformable cylinder mirror, and includes the deformable cylinder mirror listed in the following sections.
[0012]
1. Another variable shape cylinder mirror of the present invention is a flexible thin film including a variable mirror portion that can be elastically deformed into a cylindrical shape, and an optical reflecting surface at least partially provided on the variable mirror portion for reflecting light. A reflective film having: a flexible film; supporting means for supporting the flexible thin film; and driving means for deforming the variable mirror section into a cylindrical shape in accordance with an input of an electric signal. The surface may be tilted about an axis substantially perpendicular to the central axis of the cylinder shape where the deformable mirror section may be deformed.
[0013]
In this variable-shape cylinder mirror, the variable mirror portion can be deformed into a cylindrical shape, and its optical reflection surface can be tilted around an axis substantially orthogonal to the central axis of the cylinder shape that the variable mirror portion can be deformed. .
[0014]
2. In another variable shape cylinder mirror according to the present invention, in the variable shape cylinder mirror according to the first aspect, the support means is formed of a rectangular frame member, and the flexible thin film is formed of a pair extending along opposite sides of the rectangular frame member. With slits.
[0015]
In this deformable cylinder mirror, the portion of the flexible thin film located between the slits becomes the variable mirror section.
[0016]
3. Another deformable cylinder mirror according to the present invention is the deformable cylinder mirror according to the first aspect, wherein the support means is constituted by a rectangular frame member, and the flexible thin film extends along an edge of the rectangular frame member. It has a mesh part surrounding the variable mirror part.
[0017]
In this deformable cylinder mirror, the rigidity of the mesh portion can be easily controlled by design. This makes it possible to adjust the ease with which the variable mirror section is deformed.
[0018]
4. Another variable-shape cylinder mirror according to the present invention is the variable-shape cylinder mirror according to the first aspect, wherein the driving unit faces the first electrode provided on the variable mirror unit at an interval from the first electrode. The second electrode comprises a plurality of first electrode elements extending along an axis substantially perpendicular to a central axis of a cylindrical shape in which the variable mirror section can be deformed, and the plurality of first electrodes. The electrode elements are spaced along a cylindrical central axis.
[0019]
In this deformable cylinder mirror, the variable mirror section is deformed by an electrostatic force generated when a voltage is applied between the first electrode and the second electrode. Further, by making the voltage applied between each electrode element constituting the second electrode and the first electrode different, it is possible to tilt the optical reflection surface of the variable mirror section.
[0020]
5. Another variable-shape cylinder mirror according to the present invention is the variable-shape cylinder mirror according to the fourth aspect, wherein the reflection film has conductivity and also serves as a first electrode.
[0021]
In this deformable cylinder mirror, the manufacturing process can be simplified because the reflection film also serves as the first electrode.
[0022]
6. Another deformable cylinder mirror according to the present invention is the deformable cylinder mirror according to the fourth aspect, wherein each of the first electrode elements constituting the second electrode is arranged along an axis substantially perpendicular to the central axis of the cylinder. A plurality of spaced apart second electrode elements are included.
[0023]
In this deformable cylinder mirror, the voltage applied between the individual second electrode elements constituting each of the first electrode elements and the first electrode is made different, so that the variable mirror section has a cylindrical shape. It is possible to deform to other shapes.
[0024]
7. Another variable-shape cylinder mirror according to the present invention is the variable-shape cylinder mirror according to claim 6, wherein the driving means is located on the opposite side of the second electrode with respect to the first electrode, and is spaced from the first electrode. Further comprising a third electrode opposed to the third electrode, the third electrode comprising a plurality of third electrode elements extending along an axis substantially perpendicular to the central axis of the cylinder shape in which the variable mirror portion can be deformed, The plurality of third electrode elements are spaced apart along a cylindrical central axis, and each of the third electrode elements is spaced apart along a cylindrical central axis. Of the fourth electrode element.
[0025]
In this variable-shape cylinder mirror, the variable mirror portion can be deformed into a downwardly convex cylinder shape or an upwardly convex cylinder shape. Furthermore, it is also possible to deform to a shape in which a downwardly convex curved surface and an upwardly convex curved surface are mixed.
[0026]
8. Another variable-shape cylinder mirror according to the present invention is the variable-shape cylinder mirror according to the first aspect, wherein the driving means includes a plurality of wirings extending across the variable mirror section and a reflection surface of the undeformed variable mirror section. Magnetic field generating means for generating a parallel magnetic field, the portion of the plurality of wirings located on the variable mirror portion extends along an axis substantially orthogonal to the central axis of the cylinder shape in which the variable mirror portion can be deformed. The direction of the magnetic field is substantially parallel to the central axis of the cylinder shape in which the variable mirror section can be deformed.
[0027]
In this variable shape cylinder mirror, the variable mirror portion is deformed into a cylindrical shape by an electromagnetic force generated by an interaction between a current flowing through the wiring and a magnetic field. Further, the optical reflection surface of the variable mirror section can be inclined by changing the magnitude of the current flowing through the wiring.
[0028]
9. Another variable shape cylinder mirror according to the present invention is the variable shape cylinder mirror according to the first aspect, wherein the driving means includes a first electrode provided on a surface of the flexible thin film located on the opposite side of the reflection film, A piezoelectric material film provided on the surface of one electrode, and a second electrode provided on the surface of the piezoelectric material film located on the opposite side of the first electrode, the second electrode is a variable mirror unit Consists of a plurality of electrode elements extending along an axis substantially perpendicular to the central axis of the deformable cylinder, the plurality of electrode elements being spaced along the central axis of the cylinder.
[0029]
In this variable shape cylinder mirror, the variable mirror portion is deformed into a cylindrical shape by expansion and contraction of the piezoelectric material film caused by applying a voltage between the first electrode and the second electrode. Further, by making the voltage applied between each electrode element constituting the second electrode and the first electrode different, it is possible to tilt the optical reflection surface of the variable mirror section.
[0030]
10. Another variable-shape cylinder mirror according to the present invention is the variable-shape cylinder mirror according to the ninth aspect, wherein the support means is formed of a member having elasticity, and holds the vicinity of both ends of the laminated structure including the flexible thin film. ing.
[0031]
In this deformable cylinder mirror, the laminated structure itself becomes the variable mirror section. The variable mirror portion can be deformed into an ideal cylinder shape because only the both ends of the variable mirror portion are held by elastic members.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0033]
First embodiment
This embodiment is directed to an electrostatically driven variable-shape cylinder mirror. FIG. 1 shows a side cross section of a deformable cylinder mirror according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a cross section of the deformable cylinder mirror along the line II-II shown in FIG. FIG. 3 is a perspective view of the mirror substrate shown in FIG. FIG. 4 is a perspective view of the driving electrode substrate shown in FIG.
[0034]
As shown in FIGS. 1 and 2, the deformable cylinder mirror 100 of the present embodiment has a mirror substrate 110 and a drive electrode substrate 120.
[0035]
As shown in FIGS. 1 to 3, the mirror substrate 110 includes a rectangular frame member 111, a flexible thin film 112 supported by the frame member 111, and a reflective film 113 provided on the flexible thin film 112. have.
[0036]
The flexible thin film 112 has a pair of slits 114 extending along opposite sides of the rectangular frame member 111. The portion of the flexible thin film 112 between the slits 114 is rectangular, and one side is free and open, and the other side is fixed to the frame member 111. For this reason, the portion of the flexible thin film 112 between the slits 114 can be deformed into a cylindrical shape, that is, a substantially cylindrical surface shape by bending deformation.
[0037]
That is, the portion of the flexible thin film 112 between the slits 114 constitutes a variable mirror section 115 that can be deformed into a cylindrical shape. In other words, the flexible thin film 112 includes the variable mirror 115 that can be deformed into a cylindrical shape. Further, a peripheral portion of the flexible thin film 112 forms a fixing portion 116 fixed to the frame member 111.
[0038]
The reflection film 113 has an optical reflection surface that reflects light, and is formed on the entire surface of the flexible thin film 112. The portion of the reflective film 113 between the slits 114 functions as a substantial mirror in the deformable cylinder mirror 100.
[0039]
The flexible thin film 112 is not limited to this, but may be, for example, an organic thin film. The organic thin film is not limited to this, but may be, for example, a polyimide film. The reflection film 113 is not limited to this, but is made of, for example, a metal thin film such as gold or aluminum, and its surface functions as an optical reflection surface, and itself functions as an electrode.
[0040]
For example, such a mirror substrate 110 forms an organic thin film 112 by coating and forming a photoresist or a resin solution made of polyimide or the like on the upper surface of a Si substrate, and forming a metal such as gold or aluminum on the entire surface. Then, a metal thin film 113 is formed, and thereafter, the Si substrate is removed by anisotropic etching except for a peripheral portion, and a part of the organic thin film 112 is removed to form a slit 114.
[0041]
As shown in FIG. 4, the drive electrode substrate 120 includes a substrate 121 and a conductive pattern formed on the upper surface of the substrate 121. The conductive pattern includes a pair of a drive electrode 122, a drive electrode 123, and a drive electrode. 122 and a wiring 125 extending from the drive electrode 123, respectively, and an electrode pad 126 and an electrode pad 127 where the wiring 124 and the wiring 125 terminate respectively.
[0042]
The mirror substrate 110 and the drive electrode substrate 120 are fixed by a method such as bonding so that the drive electrode 122 and the drive electrode 123 both face the variable mirror unit 115 as shown in FIGS. As described above, the reflection film 113 functions not only as an optical reflection surface but also as an electrode, and faces the drive electrode 122 and the drive electrode 123 with a space therebetween.
[0043]
The drive electrode 122 and the drive electrode 123 extend along an axis substantially perpendicular to the central axis of the cylindrical shape in which the variable mirror section 115 can be deformed, and are spaced apart along the central axis of the cylindrical shape. ing.
[0044]
The electrode made of the reflective film 113, and the drive electrode 122 and the drive electrode 123 facing each other at an interval from the reflective film 113 constitute drive means for deforming the variable mirror section 115 into a cylindrical shape.
[0045]
In the deformable cylinder mirror 100, a voltage is applied between the electrode made of the reflective film 113 and the drive electrode 122 and the drive electrode 123. For example, the reflective film 113 is electrically connected to the ground by a method such as wire bonding, and the same appropriate potential is applied to the electrode pads 126 and 127 on the drive electrode substrate 120. By the voltage application, an electrostatic attraction is generated between the reflection film 113 and the driving electrode 122 and the driving electrode 123. Due to the electrostatic attraction, the variable mirror portion 115 is bent and deformed into a cylindrical shape, and the reflecting surface is deformed into a cylindrical shape.
[0046]
By increasing or decreasing the voltage applied between the reflective film 113 and the drive electrodes 122 and 123, the curvature of the reflective surface of the variable mirror unit 115 can be changed. Accordingly, the variable shape cylinder mirror 100 can change the light condensing power of the variable mirror unit 115 by controlling the voltage applied between the reflective film 113, the drive electrode 122, and the drive electrode 123.
[0047]
FIG. 5 shows the difference in the degree of convergence of the reflected light beam with respect to the difference in the amount of deformation of the variable mirror unit. In FIG. 5, the variable mirror unit 115 is deformed as shown by a solid line with respect to the incident parallel light beam Bi, so that the light beam Br reflected by the variable mirror unit 115 is converged to a relatively close position. Can be. Further, by deforming the variable mirror unit 115 as shown by the imaginary line, the light beam Br reflected by the variable mirror unit 115 can be converged to a relatively distant position.
[0048]
Further, by making the potentials applied to the drive electrode 122 and the drive electrode 123 different, that is, the voltage applied between the reflective film 113 and the drive electrode 122 and the voltage applied between the reflective film 113 and the drive electrode 123 are different. In addition to simply deforming the variable mirror section 115 into a cylindrical shape, the optical reflection surface of the variable mirror section 115 having a cylindrical shape is substantially perpendicular to the central axis of the cylindrical shape that the variable mirror section 115 can deform. It is also possible to incline about the axis of rotation. Further, the amount of inclination can be adjusted.
[0049]
That is, the driving means including the electrode formed of the reflective film 113 and the driving electrode 122 and the driving electrode 123 moves the optical reflection surface of the variable mirror section 115 substantially to the center axis of the cylinder shape that the variable mirror section 115 can deform. It can be tilted about an orthogonal axis.
[0050]
FIG. 6 shows a state in which the variable mirror section 115 is inclined around an axis substantially perpendicular to the central axis of the cylinder. For example, in FIG. 6, by setting the applied voltage between the reflective film 113 and the drive electrode 123 to be higher than the applied voltage between the reflective film 113 and the drive electrode 122, the variable mirror unit 115 can be moved as shown by a solid line. Can be tilted. Conversely, by making the applied voltage between the reflective film 113 and the drive electrode 123 smaller than the applied voltage between the reflective film 113 and the drive electrode 122, the variable mirror unit 115 is tilted as indicated by the imaginary line. be able to.
[0051]
This makes it possible to control the direction of reflection of the light beam Br reflected by the variable mirror unit 115 with respect to the incident light beam Bi. That is, the deformable cylinder mirror 100 can control the inclination of the optical axis of the reflected light beam Br around an axis substantially orthogonal to the central axis of the cylinder shape without requiring another optical element. is there.
[0052]
In general, in a deformable cylindrical mirror, a cylindrical mirror-like reflecting surface of a variable mirror portion is changed as the amount of flexural deformation of the flexible thin film changes due to residual stress of the flexible thin film and mounting distortion of the frame member. May be twisted. In that case, the inclination of the optical axis of the reflected light beam fluctuates according to the amount of deformation of the variable mirror unit.
[0053]
However, in the deformable cylinder mirror of the present embodiment, by controlling the applied voltage between the reflective film 113 and the drive electrode 122 and the applied voltage between the reflective film 113 and the drive electrode 123, such a variable mirror can be used. It is also possible to correct the twist of the reflecting surface of the portion 115. Thereby, it is also possible to suppress an undesired change in the tilt of the optical axis of the reflected light beam.
[0054]
When the applied voltage between the reflective film 113 and the drive electrode 123 is different from the applied voltage between the reflective film 113 and the drive electrode 122, the shape of the variable mirror unit 115 deviates from the ideal cylinder shape. . However, since the cylinder mirror is usually applied to a linear light beam, such a deviation from the cylinder shape does not matter.
[0055]
FIG. 7 shows a specific application example of the deformable cylinder mirror of the present embodiment. This application example is directed to application to a pixel display element. As shown in FIG. 7, the deformable cylinder mirror is combined with a light-shielding plate 130 having a slit 131 to constitute a pixel display element for switching the display of a pixel on and off.
[0056]
In FIG. 7, a parallel light beam Bi is applied to the variable mirror unit 115. When turning on the display of the pixel in the pixel display element, the variable mirror section 115 is deformed into a cylindrical shape as shown by a solid line in FIG. The light beam Br reflected by the variable mirror unit 115 is converged and passes through the slit 131. That is, the display of the pixel is turned on.
[0057]
On the other hand, when turning on the display of the pixel, the variable mirror section 115 remains almost flat without being deformed, as shown by the imaginary line in FIG. The light beam Br reflected by the variable mirror unit 115 travels to the light shielding plate 130 as a parallel beam, and therefore hardly passes through the slit 131. That is, the display of the pixel is turned off.
[0058]
As described above, the pixel display element of this application example can switch on / off of image display. Furthermore, by arranging such pixel display elements in a two-dimensional array, an image display device can be configured.
[0059]
FIG. 8 shows another specific application example of the deformable cylinder mirror of the present embodiment. This application example is directed to improvement of the pixel display element shown in FIG.
[0060]
7 and 8, the variable mirror unit 115 is irradiated with a parallel light beam Bi. When turning on the pixel display, the variable mirror section 115 is deformed into a cylindrical shape as shown by a solid line in FIG. 7, and is tilted as shown by a solid line in FIG. Thus, the light beam Br reflected by the variable mirror unit 115 is converged and directed to the slit 131. Therefore, the light beam Br passes through the slit 131.
[0061]
Conversely, when the image display is turned off, the variable mirror section 115 is almost flat without being deformed as shown by the imaginary solid line in FIG. 7, and further tilted as shown by the imaginary line in FIG. Is done. As a result, the light beam Br reflected by the variable mirror unit 115 is directed to a portion of the light-shielding plate 130 that has deviated from the slit 131 while remaining a parallel beam. Therefore, the light beam Br does not pass through the slit 131.
[0062]
Thereby, in this application example, it is possible to further improve the light amount ratio of switching on / off of the pixel display of the pixel display element.
[0063]
In this application example, the relative position between the slit 131 and the deformable cylinder mirror does not necessarily need to be strictly adjusted in the direction in which the variable mirror unit 115 shown in FIG. 8 can be inclined. In other words, the variable shape cylinder mirror 100 of the present embodiment can adjust the inclination of the optical axis of the light beam reflected by the variable mirror unit 115, so that the assembling accuracy of the variable shape cylinder mirror with respect to the slit 131 can be reduced. It is.
[0064]
In the present embodiment, the organic thin film is not limited to the polyimide film, but may be a film of another appropriate material. The flexible thin film is preferably an organic thin film, but is not limited thereto, and may be an inorganic thin film.
[0065]
In addition, the frame member is exemplified by using silicon. However, if the material is compatible with a process such as chemical or physical etching and a process capable of forming and patterning a flexible thin film, It is not particularly limited to silicon.
[0066]
In the present embodiment, the reflection film 113 is formed of a metal thin film, and the metal thin film also functions as an electrode. However, the reflection film and the electrode may be formed of different members. In this case, since the reflection film does not need to have conductivity, the range of choice of the material to be used is widened. Further, the optical characteristics such as the dependence of the optical reflection on the deflection can be freely designed, which is useful.
[0067]
In the pixel display element of the application example, an example is described in which a parallel light beam is incident. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to various other light beams. It is also possible to construct a useful optical device in combination with other optical elements.
[0068]
Furthermore, in the present embodiment, an example in which the drive electrode substrate has two drive electrodes has been described, but the number of drive electrodes is not limited to this. The drive electrode substrate may have three or more drive electrodes. That is, the drive electrode substrate may have a plurality of drive electrodes.
[0069]
Second embodiment
The present embodiment is directed to another electrostatically-driven variable-shape cylinder mirror. FIG. 9 shows a side cross section of the deformable cylinder mirror according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 shows a cross section of the deformable cylinder mirror along the line XX shown in FIG. FIG. 11 is a plan view of the drive electrode substrate shown in FIG. 9 to 11, the members indicated by the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 3 are the same members.
[0070]
As shown in FIGS. 9 and 10, the deformable cylinder mirror 200 of the present embodiment has a mirror substrate 110 and a drive electrode substrate 220. The mirror substrate 110 is exactly the same as the mirror substrate 110 in the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.
[0071]
As shown in FIG. 11, the drive electrode substrate 120 has a substrate 221 and drive electrode elements 222a to 222f and 223a to 223f formed on the upper surface of the substrate 221. Although not shown in FIG. 11, the drive electrode elements 222a to 222f and 223a to 223f are each electrically connected to an electrode pad for applying a voltage via a wiring, and independently apply a voltage. It is possible to do.
[0072]
The drive electrode elements 222a to 222f are arranged at intervals along an axis substantially perpendicular to the central axis of the cylinder shape in which the variable mirror section 115 can be deformed. These drive electrode elements are one drive electrode group (hereinafter, drive electrode group). 222). Similarly, the drive electrode elements 223a to 223f are arranged at intervals along an axis substantially perpendicular to the central axis of the cylinder shape in which the variable mirror portion 115 can be deformed, and these are formed as one drive electrode group (hereinafter, referred to as a drive electrode group). Driving electrode group 223).
[0073]
The drive electrode group 222 and the drive electrode group 223 are located at intervals along a central axis of a cylinder shape in which the variable mirror section 115 can be deformed.
[0074]
The mirror substrate 110 and the drive electrode substrate 220 are fixed by a method such as adhesion so that the drive electrode group 222 and the drive electrode group 223 both face the variable mirror unit 115 as shown in FIGS. 9 and 10. I have.
[0075]
The driving electrode group 222 and the driving electrode group 223 constitute driving means for deforming the variable mirror section 115 into a cylindrical shape in cooperation with the electrode formed of the reflection film 113. Further, this driving means can tilt the optical reflection surface of the variable mirror section 115 around an axis substantially orthogonal to the central axis of the cylinder shape in which the variable mirror section 115 can be deformed.
[0076]
As in the first embodiment, by applying a voltage between the reflective film 113 and the drive electrode group 222 and the drive electrode group 223, the variable mirror section 115 can be deformed into a cylindrical shape. Further, by increasing or decreasing the applied voltage, it is possible to change the curvature of the variable mirror unit 115 having a cylindrical shape.
[0077]
Also, by changing the applied voltage between the reflective film 113 and the drive electrode group 222 and the applied voltage between the reflective film 113 and the drive electrode group 223, the optical reflection surface of the It is also possible to incline around an axis substantially perpendicular to the central axis of the cylinder shape in which the 115 can be deformed. Further, the amount of inclination can be adjusted.
[0078]
In addition, in the deformable cylinder mirror 200 of the present embodiment, by appropriately changing the applied voltage of each of the drive electrode elements 222a to 222f forming the drive electrode group 222, the drive electrode forming the drive electrode group 223 is formed. By appropriately changing the applied voltage of each of the elements 223a to 223f, the optical reflection surface of the variable mirror unit 115 can be deformed into various shapes.
[0079]
Thereby, for example, the optical reflection surface of the variable mirror unit 115 is deformed into a more accurate cylinder shape, or various desired shapes other than the cylinder shape, for example, a shape in which the curvature changes continuously. It can be deformed.
[0080]
Also in the present embodiment, the same modifications as in the first embodiment can be applied.
[0081]
Third embodiment
The present embodiment is directed to another electrostatically-driven variable-shape cylinder mirror. FIG. 12 shows a side cross section of the deformable cylinder mirror according to the third embodiment of the present invention. FIG. 13 is a plan view of the upper drive electrode substrate shown in FIG. 12 as viewed from below. 12 and 13, the members indicated by the same reference numerals as those shown in FIGS. 9 to 11 are the same members.
[0082]
As shown in FIG. 12, the variable-shape cylinder mirror 300 of the present embodiment is different from the configuration of the variable-shape cylinder mirror 200 of the second embodiment in that the opposite side of the drive electrode substrate 220 with respect to the variable mirror section 115 is provided. Has another drive electrode substrate 320 arranged in the same manner as the above.
[0083]
As shown in FIG. 13, the drive electrode substrate 320 includes a substrate 321 having a rectangular opening 328 for transmitting light at the center, and drive electrode elements 322a to 322f and 323a to 323f formed on the upper surface of the substrate 321. Have. Although not shown, the drive electrode elements 322a to 322f and 323a to 323f are each electrically connected to an electrode pad for applying a voltage via a wiring, and can apply a voltage independently. It has become.
[0084]
The drive electrode elements 322a to 322f are arranged at intervals along an axis substantially orthogonal to the central axis of the cylinder shape in which the variable mirror section 115 can be deformed. 322). Similarly, the drive electrode elements 323a to 323f are arranged at intervals along an axis substantially perpendicular to the central axis of the cylinder shape in which the variable mirror section 115 can be deformed, and these are formed as one drive electrode group (hereinafter, referred to as a drive electrode group). Drive electrode group 323).
[0085]
The drive electrode group 322 and the drive electrode group 323 are located at intervals along the center axis of the cylinder shape in which the variable mirror section 115 can be deformed.
[0086]
The drive electrode substrate 320 is mounted by, for example, an anisotropic conductive paste (ACP) 311 such that the drive electrode group 322 and the drive electrode group 323 face the variable mirror unit 115 as shown in FIG. . The electrode pads of the upper drive electrode substrate 320 are electrically connected to the electrode pads provided on the lower drive electrode substrate 220 via the bumps 312, and, for example, wire bonding or the like is performed via the lower drive electrode substrate 220. The continuity with the outside is achieved by the technique.
[0087]
As in the second embodiment, the drive electrode group 222 and the drive electrode group 223 of the lower drive electrode substrate 220 cooperate with the electrode formed of the reflective film 113 to move the variable mirror portion 115 into a downwardly convex cylindrical shape. This constitutes a driving means for deforming the driving means. Further, this driving means can tilt the optical reflection surface of the variable mirror section 115 around an axis substantially orthogonal to the central axis of the cylinder shape in which the variable mirror section 115 can be deformed.
[0088]
Further, in the deformable cylinder mirror 300 of the present embodiment, the drive electrode group 322 and the drive electrode group 323 of the upper drive electrode substrate 320 cooperate with the electrode made of the reflective film 113 to move the variable mirror section 115 upward. This constitutes a driving means for deforming into a convex cylinder shape. Further, this driving means can tilt the optical reflection surface of the variable mirror section 115 around an axis substantially orthogonal to the central axis of the cylinder shape in which the variable mirror section 115 can be deformed.
[0089]
That is, by applying a voltage between the reflective film 113 and the driving electrode group 322 and the driving electrode group 323, the variable mirror section 115 can be deformed into an upwardly convex cylindrical shape. Further, by increasing or decreasing the applied voltage, it is possible to change the curvature of the variable mirror unit 115 having a cylindrical shape.
[0090]
Further, by making the applied voltage between the reflective film 113 and the drive electrode group 322 different from the applied voltage between the reflective film 113 and the drive electrode group 323, the optical reflection surface of the variable mirror unit 115 is changed to the variable mirror unit. It is also possible to incline around an axis substantially perpendicular to the central axis of the cylinder shape in which the 115 can be deformed. Further, the amount of inclination can be adjusted.
[0091]
Therefore, in the deformable cylinder mirror 300 of the present embodiment, as described in the second embodiment, the variable mirror section 115 can be deformed into a downwardly convex cylinder shape, as described in the second embodiment. It can be deformed into a convex cylinder shape.
[0092]
In addition, in the deformable cylinder mirror 300 of the present embodiment, in addition to the individual drive electrode elements 222a to 222f of the drive electrode group 222 and the individual drive electrode elements 223a to 223f of the drive electrode group 223, the drive electrode group 322 By appropriately changing the voltage applied to the individual drive electrode elements 322a to 322f and the individual drive electrode elements 323a to 323f of the drive electrode group 323, the optical reflection surface of the variable mirror unit 115 can be deformed into various shapes. Is also possible.
[0093]
Thereby, for example, the optical reflection surface of the variable mirror unit 115 is deformed into a more accurate cylinder shape, or various desired shapes other than the cylinder shape, for example, a shape in which the curvature continuously changes, It is possible to deform to a shape in which a downwardly convex curved surface and an upwardly convex curved surface coexist.
[0094]
Also in the present embodiment, the same modifications as in the first embodiment can be applied.
[0095]
Further, instead of the upper drive electrode substrate 320 having an opening, the substrate 321 may be formed of a transparent substrate such as glass. In addition, the drive electrode group 322 and the drive electrode group 323 may be configured by transparent electrodes. However, in this configuration, the optical characteristics of the optical reflection surface of the variable mirror unit 115 are easily affected by distortion of the transparent substrate and the transparent electrode.
[0096]
Fourth embodiment
The present embodiment is directed to another electrostatically-driven variable-shape cylinder mirror. FIG. 14 shows a side cross section of the deformable cylinder mirror according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 15 shows a cross section of the deformable cylinder mirror along the line XV-XV shown in FIG. FIG. 16 is a plan view of the mirror substrate shown in FIGS. FIG. 17 shows a cross section of a variable-shape cylinder mirror similar to that of FIG. 15, and shows a state where the variable mirror section is inclined. 14 to 17, the members indicated by the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 3 are the same members.
[0097]
As shown in FIGS. 14 and 15, the deformable cylinder mirror 400 of the present embodiment has a mirror substrate 410 and a drive electrode substrate 120. The drive electrode substrate 120 is exactly the same as the drive electrode substrate 120 in the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.
[0098]
As shown in FIGS. 14 and 15, the mirror substrate 410 includes a rectangular frame member 411, a flexible thin film 412 supported by the frame member 411, and a reflective film 413 provided on the flexible thin film 412. have.
[0099]
The flexible thin film 412 has a mesh portion 414 extending along the edge of the rectangular frame member 411, that is, circling. The portion of the flexible thin film 412 surrounded by the mesh portion 414 can be deformed into a cylindrical shape, that is, a substantially cylindrical surface shape by bending deformation.
[0100]
That is, the portion of the flexible thin film 412 surrounded by the mesh portion 414 forms a variable mirror portion 415 that can be deformed into a cylindrical shape. In other words, the flexible thin film 412 includes the variable mirror section 415 that can be deformed into a cylindrical shape. Further, a peripheral portion of the flexible thin film 412, that is, a portion outside the mesh portion 414 is a fixing portion 416 fixed to the frame member 411.
[0101]
The reflection film 413 has an optical reflection surface for reflecting light, and is formed on the entire surface of the flexible thin film 412. The portion of the reflective film 413 surrounded by the mesh portion 414 functions as a substantial mirror in the deformable cylinder mirror 400. The reflection film 413 is made of, for example, a metal thin film, and the portion of the variable mirror section 415 functions as an electrode.
[0102]
Such a mirror substrate 410 is formed, for example, by applying polyimide to a silicon substrate, heating and patterning the polyimide substrate to form a polyimide thin film 412 including a mesh portion 414, a variable mirror portion 415, and a fixing portion 416. The frame member 411 is formed by performing appropriate etching, and finally, the reflection film 413 is formed over the entire surface of the polyimide film by a method such as vapor deposition.
[0103]
As shown in FIGS. 14 and 15, the mirror substrate 410 is fixed to the drive electrode substrate 120 by a method such as bonding so that the variable mirror section 415 faces the drive electrode 122 and the drive electrode 123.
[0104]
The drive electrode 122 and the drive electrode 123 cooperate with an electrode composed of the reflection film 413 in the portion of the variable mirror section 415 to constitute a drive unit for deforming the variable mirror section 415 into a cylinder shape. Further, this driving means can incline the optical reflection surface of the variable mirror section 415 around an axis substantially perpendicular to the central axis of the cylinder shape in which the variable mirror section 415 can be deformed.
[0105]
That is, by applying a voltage between the reflective film 413 of the variable mirror section 415 and the drive electrode 122 and the drive electrode 123, the variable mirror section 415 can be deformed into a cylindrical shape. In addition, by increasing or decreasing the applied voltage, it is possible to change the curvature of the variable mirror unit 415 having a cylindrical shape.
[0106]
Furthermore, by making the applied voltage between the reflective film 413 and the drive electrode 122 different from the applied voltage between the reflective film 413 and the drive electrode 123, as shown in FIG. It is also possible to incline the surface around an axis substantially perpendicular to the central axis of the cylinder shape in which the variable mirror section 415 can be deformed. Further, the amount of inclination can be adjusted.
[0107]
The rigidity of the mesh part 414 can be adjusted relatively easily by controlling the thickness of the polyimide thin film 412 and the thickness of the mesh of the patterning. This makes it possible to control the degree of bending of the variable mirror section 415.
[0108]
For example, by designing the rigidity of the mesh portion 414 to be low and making the variable mirror portion 415 easily bendable, the variable mirror portion 415 can be largely deformed at a relatively low voltage, that is, the variable mirror portion 415 can be efficiently deformed. It becomes possible.
[0109]
In the deformable cylinder mirror 400 of the present embodiment, since the variable mirror section 415 is supported from all sides by the mesh section 414, when the variable mirror section 415 is deformed, the variable mirror section 415 moves along the cylinder along the longitudinal axis. In addition to being deformed into a shape, the shape becomes slightly bent along the short axis. For this reason, when the light beam incident on the variable mirror unit 415 deviates from the center, the reflected light beam is inclined along the short axis. Such an inclination is caused by the drive electrode 122 and the drive electrode 123. Correction can be made by appropriately controlling the potential.
[0110]
Also in the present embodiment, the same modifications as in the first embodiment can be applied.
[0111]
Further, similarly to the second embodiment, the drive electrode 122 and the drive electrode 123 may be a drive electrode group including a plurality of electrode elements. Further, similarly to the third embodiment, drive electrode groups may be provided on both sides of the variable mirror unit 415.
[0112]
Fifth embodiment
This embodiment is directed to a piezoelectrically-driven variable-shape cylinder mirror. FIG. 18 shows a side cross section of a deformable cylinder mirror according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view of the mirror substrate shown in FIG. FIG. 20 shows a cross section of the mirror substrate taken along line XX-XX in FIG.
[0113]
As shown in FIG. 18, the deformable cylinder mirror 500 of the present embodiment has a mirror substrate 510 made of a thin film stack and a support frame 520 that supports the mirror substrate 510.
[0114]
The support frame 520 includes a lower frame 521 and an upper frame 522, and sandwiches near both ends of the mirror substrate 510 via an elastic holding member 523. Although the holding member 523 is not limited to this, for example, a rod or tube made of rubber or resin is preferable.
[0115]
As shown in FIGS. 19 and 20, the mirror substrate 510 includes a flexible thin film 511, a reflective film 512 provided on the flexible thin film 511, and a flexible thin film located on the opposite side of the reflective film 512. The electrode 513 includes an electrode 513, a piezoelectric material film 514 stacked on the electrode 513, and a drive electrode 515 and a drive electrode 516 stacked on the piezoelectric material film 514.
[0116]
The piezoelectric material film 514 is made of, for example, but not limited to, a PZT film. The flexible thin film 511 is preferably made of the same material as the piezoelectric material film 514 or a material having a similar linear expansion coefficient. The reflection film 512 is, for example, but not limited to, a chromium-gold two-layer film, and has an optical reflection surface that reflects light. The electrode 513, the drive electrode 515, and the drive electrode 516 are made of, for example, but not limited to, a metal film such as aluminum.
[0117]
The mirror substrate 510 is manufactured, for example, as follows. First, an electrode 513 made of aluminum is formed on one surface of a thin plate 514 made of a piezoelectric material having both surfaces polished by vapor deposition or the like. Next, a drive electrode 515 and a drive electrode 516 are formed on the opposite surface of the thin film 514. At this time, if necessary, forming a protective film such as silicon oxide on the electrode to protect the electrode film is effective for enhancing the durability. On the other hand, both sides of the flexible thin film 511 are polished similarly to the thin plate 514, and a reflection film 512 made of aluminum is formed on one surface. Subsequently, the other surface of the flexible thin film 511 and the surface of the electrode 513 of the thin plate 514 are bonded with an adhesive or the like to obtain a mirror substrate 510.
[0118]
The mirror substrate 510 can be entirely deformed into a cylindrical shape. That is, the mirror substrate 510 itself constitutes a variable mirror section.
[0119]
As can be seen from FIGS. 19 and 20, the drive electrode 515 and the drive electrode 516 extend along an axis substantially perpendicular to the central axis of the cylinder shape in which the mirror substrate 510 can be deformed. Further, the drive electrode 515 and the drive electrode 516 are located at intervals along the central axis of the cylinder shape.
[0120]
The piezoelectric material film 514, the electrode 513, the drive electrode 515, and the drive electrode 516 constitute a drive unit for deforming the mirror substrate 510 into a cylindrical shape. Further, this driving means can incline the optical reflection surface of the mirror substrate 510 around an axis substantially orthogonal to the central axis of the cylindrical shape where the mirror substrate 510 can be deformed.
[0121]
FIG. 21 shows a cross section of the mirror substrate 510 similar to that of FIG. 19, and shows a state where the mirror substrate 510 is deformed into a cylindrical shape. FIG. 22 shows a cross section of the mirror substrate similar to that of FIG. 20, and shows a state where the mirror substrate is inclined.
[0122]
In the deformable cylinder mirror 500, for example, the electrode 513 is electrically connected to the ground by a method such as wire bonding or the like, and the drive electrode 515 and the drive electrode 516 are given an appropriate positive same potential. For example, the piezoelectric material film 514 expands when a positive potential is applied to the drive electrodes 515 and 516, and contracts when a negative potential is applied to the drive electrodes 515 and 516. As a result, as shown in FIG. 21, the mirror substrate 510 is deformed into a downwardly convex cylindrical shape.
[0123]
Further, by changing the magnitude of the potential applied to the driving electrode 515 and the driving electrode 516, the curvature of the cylindrical mirror substrate 510 can be changed. Further, by changing the polarity of the potential applied to the drive electrode 515 and the drive electrode 516, that is, by giving an appropriate negative equal potential to the drive electrode 515 and the drive electrode 516, the mirror substrate 510 is moved upward by a cylinder having a convex shape. It is also possible to transform into a shape.
[0124]
Furthermore, by making the potentials applied to the drive electrode 515 and the drive electrode 516 different, the optical reflection surface of the mirror substrate 510 having a cylindrical shape can be rotated around an axis substantially orthogonal to the central axis of the cylindrical shape that the mirror substrate 510 can deform. It is also possible to incline. Further, the amount of inclination can be adjusted.
[0125]
For example, when a voltage higher than the voltage applied between the electrode 513 and the drive electrode 516 is applied between the electrode 513 and the drive electrode 515, the portion of the piezoelectric material film 514 located between the drive electrode 515 and the electrode 513 is removed. 22 extends more than the portion of the piezoelectric material film 514 located between the drive electrode 516 and the electrode 513, so that the optical reflection surface of the mirror substrate 510 is inclined as shown in FIG.
[0126]
In the deformable cylinder mirror 500 of the present embodiment, the mirror substrate 510 is held near the both ends by the elastic holding member 523, so that the deformation is not hindered. For this reason, since the mirror substrate 510 as a whole is substantially uniformly deformed, it is possible to obtain a cylindrical reflecting surface having a substantially constant curvature. Further, since the mirror substrate 510 can be easily made large, the optical reflection surface can be deformed relatively large. Since the deformation is performed using the piezoelectric material film 514, the deformation can be performed at a high frequency, in other words, at an extremely high speed.
[0127]
In this embodiment, the piezoelectric material film is not limited to the PZT film, but may be a film of another appropriate piezoelectric material. Also, various materials can be selected for the reflection film and the holding member.
[0128]
Furthermore, in this embodiment, an example in which the mirror substrate has two drive electrodes has been described, but the number of drive electrodes is not limited to this. The mirror substrate may have three or more drive electrodes. That is, the mirror substrate may have a plurality of drive electrodes.
[0129]
Sixth embodiment
The present embodiment is directed to an electromagnetically driven variable shape cylinder mirror which is another type of variable shape cylinder mirror. FIG. 23 shows a side cross section of the deformable cylinder mirror according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 24 shows a cross section of the deformable cylinder mirror along the line XXIV-XXIV shown in FIG.
[0130]
As shown in FIGS. 23 and 24, the deformable cylinder mirror 600 of the present embodiment has a mirror substrate 610. The mirror substrate 610 has a rectangular frame member 611, a flexible thin film 612 supported by the frame member 611, and a reflective film 613 provided on the flexible thin film 612.
[0131]
The flexible thin film 612 has a pair of slits 614 extending along opposite sides of the rectangular frame member 611. The portion of the flexible thin film 612 between the slits 614 can be deformed into a cylindrical shape, that is, a substantially cylindrical shape due to bending deformation. That is, the portion of the flexible thin film 612 between the slits 614 constitutes a variable mirror section that can be deformed into a cylindrical shape. The reflection film 613 is formed on the flexible thin film 612 in the variable mirror section. The reflection film 613 is not limited to this, but is made of, for example, a metal film such as gold, and has an optical reflection surface that reflects light.
[0132]
The mirror substrate 610 further has a drive wiring 615 and a drive wiring 616 extending across the variable mirror unit. Both ends of the driving wiring 615 and the driving wiring 616 are electrically connected to the electrode pad 617 and the electrode pad 618, respectively. The portions of the drive wiring 615 and the drive wiring 616 located on the variable mirror section extend along an axis substantially perpendicular to the central axis of the cylinder shape in which the variable mirror section can be deformed.
[0133]
The deformable cylinder mirror 600 further has two magnets 631 and 632 attached to the mirror substrate 610. The magnet 631 and the magnet 632 constitute a magnetic field generating unit that generates a magnetic field substantially parallel to the reflection surface of the undeformed variable mirror unit. Further, the direction of the magnetic field is substantially parallel to the central axis of the cylinder shape in which the variable mirror section can be deformed. Therefore, the direction of the magnetic field is substantially orthogonal to the portions of the drive wirings 615 and 616 located on the variable mirror section.
[0134]
The drive wiring 615 and the drive wiring 616 located on the variable mirror unit, the magnet 631 and the magnet 632 constitute driving means for deforming the variable mirror unit into a cylinder shape. Further, the driving means can incline the optical reflection surface of the variable mirror section around an axis substantially perpendicular to the central axis of the cylindrical shape where the variable mirror section can be deformed.
[0135]
In the deformable cylinder mirror 600, for example, a current of the same magnitude is caused to flow in the same direction to the drive wiring 615 and the drive wiring 616 via the electrode pad 617 and the electrode pad 618. As a result, a driving force is generated in the drive wirings 615 and 616 in a direction perpendicular to the surface of the variable mirror section according to Fleming's left-hand rule, and the variable mirror section is deformed into a cylinder shape.
[0136]
Further, by changing the magnitude of the current flowing through the driving wiring 615 and the driving wiring 616, it is possible to change the curvature of the variable mirror portion having a cylindrical shape. Further, by changing the direction of the current flowing through the driving wiring 615 and the driving wiring 616, the deformation direction of the variable mirror unit can be changed. That is, it is possible to deform the variable mirror portion into a downwardly convex cylinder shape or an upwardly convex cylinder shape.
[0137]
Further, by making the magnitudes of the currents flowing through the drive wiring 615 and the drive wiring 616 different, the optical reflection surface of the cylindrical variable mirror section is substantially perpendicular to the central axis of the cylinder where the variable mirror section can be deformed. It is also possible to tilt around an axis. Further, the amount of inclination can be adjusted.
[0138]
The deformable cylinder mirror 600 of the present embodiment is of an electromagnetic drive type, and uses an electromagnetic force to deform the variable mirror section. Therefore, the variable mirror section can be largely deformed with higher driving efficiency than the electrostatic drive type.
[0139]
In the present embodiment, an example has been described in which the mirror substrate has two drive wirings crossing the variable mirror unit, but the number of drive wirings is not limited to this. The mirror substrate may have three or more drive wirings. That is, the mirror substrate may have a plurality of drive wirings.
[0140]
It is particularly effective to add a yoke or the like to the magnet to optimize the magnetic circuit. The flexible thin film is preferably made of a film of polyimide, a fluorine-based polymer, or a silicone-based resist, but may be made of an inorganic thin film such as silicon oxide or silicon nitride.
[0141]
The reflection film may be provided on the side where the drive wiring is formed. In this case, it is only necessary to provide a reflective film and an insulating layer for the drive wiring or to make the material of the reflective film nonconductive. For example, it is possible to obtain a desired reflection characteristic by making the reflection film a multilayer structure of a dielectric.
[0142]
Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes may be made without departing from the spirit of the present invention. May be done.
[0143]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is provided a deformable cylinder mirror capable of inclining a reflecting surface that can be deformed into a cylindrical shape around an axis orthogonal to an axis of the cylindrical shape.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a side cross section of a deformable cylinder mirror according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a cross section of the deformable cylinder mirror along the line II-II shown in FIG.
FIG. 3 is a perspective view of the mirror substrate shown in FIGS. 1 and 2;
FIG. 4 is a perspective view of the driving electrode substrate shown in FIGS. 1 and 2;
5 shows a difference in the degree of convergence of a reflected light beam with respect to a difference in the amount of deformation of the variable mirror section in the variable shape cylinder mirror shown in FIGS. 1 and 2. FIG.
FIG. 6 shows a state in which the variable mirror section is tilted around an axis substantially perpendicular to the central axis of the cylinder shape in the variable shape cylinder mirror shown in FIGS. 1 and 2;
FIG. 7 shows a specific application example of the deformable cylinder mirror of the present embodiment.
FIG. 8 shows another specific application example of the deformable cylinder mirror of the present embodiment.
FIG. 9 shows a side cross section of a deformable cylinder mirror according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 shows a section of the deformable cylinder mirror along the line XX shown in FIG. 9;
11 is a plan view of the driving electrode substrate shown in FIG.
FIG. 12 shows a side cross section of a deformable cylinder mirror according to a third embodiment of the present invention.
13 is a plan view of the upper drive electrode substrate shown in FIG. 12 as viewed from below.
FIG. 14 shows a side cross section of a deformable cylinder mirror according to a fourth embodiment of the present invention.
15 shows a section of the deformable cylinder mirror along the line XV-XV shown in FIG.
FIG. 16 is a plan view of the mirror substrate shown in FIGS. 14 and 15;
FIG. 17 shows a section of a variable-shape cylinder mirror similar to that of FIG. 15, showing a state where the variable mirror section is inclined.
FIG. 18 shows a side cross section of a deformable cylinder mirror according to a fifth embodiment of the present invention.
19 is an enlarged sectional view showing the mirror substrate shown in FIG. 18;
20 shows a cross section of the mirror substrate along the line XX-XX in FIG. 19;
21 shows a cross section of a mirror substrate similar to that of FIG. 19, and shows a state where the mirror substrate is deformed into a cylindrical shape.
FIG. 22 shows a cross section of a mirror substrate similar to that of FIG. 20, showing a state where the mirror substrate is inclined.
FIG. 23 shows a side cross section of a deformable cylinder mirror according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 24 shows a section of the deformable cylinder mirror along the line XXIV-XXIV shown in FIG. 23;
[Explanation of symbols]
100: variable shape cylinder mirror, 111: frame member, 112: flexible thin film, 113: reflection film, 115: variable mirror section, 122: drive electrode, 123: drive electrode, 200: variable shape cylinder mirror, 222a to 222f ... drive electrode elements, 222 ... drive electrode groups, 223a to 223f ... drive electrode elements, 223 ... drive electrode groups, 300 ... deformable cylinder mirrors, 322a to 322f ... drive electrode elements, 322 ... drive electrode groups, 323a to 323f ... Drive electrode elements, 323: Drive electrode group, 328: Opening, 400: Variable shape cylinder mirror, 411: Frame member, 412: Flexible thin film, 413: Reflective film, 414: Mesh portion, 415: Variable mirror portion, 500 ... variable shape cylinder mirror, 511 ... flexible thin film, 512 ... reflection film, 513 ... electrode, 514 ... piezoelectric material film, 5 5: drive electrode, 516: drive electrode, 523: holding member, 600: deformable cylinder mirror, 611: frame member, 612: flexible thin film, 613: reflective film, 615: drive wiring, 616: drive wiring, 631 ... magnets, 632 ... magnets.

Claims (10)

シリンダ形状に弾性的に変形し得る可変ミラー部を含む可撓性薄膜と、
可変ミラー部に少なくとも部分的に設けられた光を反射する光学的反射面を持つ反射膜と、
可撓性薄膜を支持する支持手段と、
電気信号の入力に従って可変ミラー部をシリンダ形状に変形させる駆動手段とを備えており、駆動手段は、可変ミラー部の光学的反射面を、可変ミラー部が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸周りに傾斜させ得る、可変形状シリンダミラー。A flexible thin film including a variable mirror portion that can be elastically deformed into a cylindrical shape,
A reflecting film having an optical reflecting surface that reflects light provided at least partially in the variable mirror unit,
Support means for supporting the flexible thin film,
Driving means for deforming the variable mirror section into a cylindrical shape in accordance with the input of the electric signal, wherein the driving means moves the optical reflection surface of the variable mirror section substantially to the center axis of the cylinder shape which can be deformed by the variable mirror section. A deformable cylinder mirror that can be tilted around an orthogonal axis. 請求項１において、支持手段は、矩形の枠部材で構成され、可撓性薄膜は、矩形の枠部材の対辺に沿って延びる一対のスリットを有している、可変形状シリンダミラー。2. The deformable cylinder mirror according to claim 1, wherein the support means is formed of a rectangular frame member, and the flexible thin film has a pair of slits extending along opposite sides of the rectangular frame member. 請求項１において、支持手段は、矩形の枠部材で構成され、可撓性薄膜は、矩形の枠部材の縁に沿って延びて可変ミラー部を取り囲むメッシュ部を有している、可変形状シリンダミラー。2. The deformable cylinder according to claim 1, wherein the support means is formed of a rectangular frame member, and the flexible thin film has a mesh portion extending along an edge of the rectangular frame member and surrounding the variable mirror portion. mirror. 請求項１において、駆動手段は、可変ミラー部に設けられた第一の電極と、第一の電極に間隔を置いて対向する第二の電極とを含み、第二の電極は、可変ミラー部が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸に沿って延びる複数の第一の電極要素から成り、その複数の第一の電極要素はシリンダ形状の中心軸に沿って間隔を置いて位置している、可変形状シリンダミラー。2. The variable mirror unit according to claim 1, wherein the driving unit includes a first electrode provided on the variable mirror unit, and a second electrode facing the first electrode at an interval. Comprises a plurality of first electrode elements extending along an axis substantially perpendicular to the central axis of the deformable cylinder, the plurality of first electrode elements being spaced apart along the central axis of the cylinder. Has a deformable cylinder mirror. 請求項４において、反射膜は、導電性を有し、第一の電極を兼ねている、可変形状シリンダミラー。5. The deformable cylinder mirror according to claim 4, wherein the reflection film has conductivity and also serves as the first electrode. 請求項４において、第二の電極を構成する第一の電極要素の各々は、シリンダ形状の中心軸に略直交する軸に沿って間隔を置いて位置する複数の第二の電極要素を含んでいる、可変形状シリンダミラー。In claim 4, each of the first electrode elements constituting the second electrode includes a plurality of second electrode elements spaced apart along an axis substantially orthogonal to the central axis of the cylindrical shape. There is a deformable cylinder mirror. 請求項６において、駆動手段は、第一の電極を基準にして第二の電極の反対側に位置し、第一の電極に間隔を置いて対向する第三の電極を更に含み、第三の電極は、可変ミラー部が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸に沿って延びる複数の第三の電極要素から成り、その複数の第三の電極要素はシリンダ形状の中心軸に沿って間隔を置いて位置しており、第三の電極要素の各々は、シリンダ形状の中心軸に沿って間隔を置いて位置する複数の第四の電極要素を含んでいる、可変形状シリンダミラー。In claim 6, the driving means further includes a third electrode located on the opposite side of the second electrode with respect to the first electrode and opposed to the first electrode at an interval. The electrode includes a plurality of third electrode elements extending along an axis substantially perpendicular to a central axis of the cylinder shape in which the variable mirror section can be deformed, and the plurality of third electrode elements are arranged along the central axis of the cylinder shape. A deformable cylinder mirror, wherein each of the third electrode elements includes a plurality of fourth electrode elements spaced along a central axis of the cylindrical shape. 請求項１において、駆動手段は、可変ミラー部上を横断して延びる複数の配線と、未変形の可変ミラー部の反射面に略平行な磁界を発生させる磁界発生手段とを含み、複数の配線の可変ミラー部上に位置する部分は、可変ミラー部が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸に沿って延びており、磁界の向きは、可変ミラー部が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略平行である、可変形状シリンダミラー。2. The driving device according to claim 1, wherein the driving unit includes: a plurality of wirings extending across the variable mirror unit; and a magnetic field generating unit configured to generate a magnetic field substantially parallel to a reflection surface of the undeformed variable mirror unit. The portion located on the variable mirror portion extends along an axis substantially perpendicular to the central axis of the cylinder shape that the variable mirror portion can deform, and the direction of the magnetic field is the shape of the cylinder shape that the variable mirror portion can deform. A deformable cylinder mirror that is substantially parallel to the central axis. 請求項１において、駆動手段は、反射膜の反対側に位置する可撓性薄膜の面に設けられた第一の電極と、第一の電極の面に設けられた圧電材料膜と、第一の電極の反対側に位置する圧電材料膜の面に設けられた第二の電極とを含み、第二の電極は、可変ミラー部が変形し得るシリンダ形状の中心軸に略直交する軸に沿って延びる複数の電極要素から成り、その複数の電極要素はシリンダ形状の中心軸に沿って間隔を置いて位置している、可変形状シリンダミラー。In claim 1, the driving means comprises: a first electrode provided on the surface of the flexible thin film located on the opposite side of the reflection film; a piezoelectric material film provided on the surface of the first electrode; A second electrode provided on the surface of the piezoelectric material film located on the side opposite to the first electrode, and the second electrode extends along an axis substantially perpendicular to a central axis of a cylinder shape in which the variable mirror portion can be deformed. A deformable cylinder mirror comprising a plurality of electrode elements extending in parallel, the plurality of electrode elements being spaced along a central axis of the cylinder shape. 請求項９において、支持手段は、弾性を有する部材で構成され、可撓性薄膜を含む積層構造体の両端部近くを狭持している、可変形状シリンダミラー。10. The deformable cylinder mirror according to claim 9, wherein the supporting means is formed of a member having elasticity and sandwiches near both ends of the laminated structure including the flexible thin film.
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