(57)【要約】  光学系のためのＭＥＭＳアイリス絞り（４００）が開示される。ＭＥＭＳアイリス絞り（４００）は、各層が、角度方向に互いから離間する懸吊ブレード部材（４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄ）を有する少なくとも２層の絞り構造であって、少なくとも２層のブレード部材（４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄ）は、重なり、互いに協働して光を通過させる開口（４０８）を規定するように配置された、少なくとも２層の絞り構造と、少なくとも２層のブレード部材（４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄ）の少なくとも一部を、それぞれの軸のまわりで、非接触式方法で回転させて開口のサイズを変化するように配置された回転作動装置（４０１）を有する。光学系のためのＭＥＭＳアイリス絞り（４００）の開口のサイズを調節する方法も開示される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系のためのＭＥＭＳアイリス絞りであって、
各層が相互から角度方向に離間する懸吊ブレード部材を有する少なくとも２層の絞り構造であって、ブレード部材の前記少なくとも２層は、重なり合い、相互に協働して、光を通過させる開口を規定するように配置される、前記少なくとも２層の絞り構造と、
前記少なくとも２層の前記ブレード部材の少なくとも一部を非接触式でそれぞれの軸のまわりに回転させて前記開口のサイズを変化させるように配置される回転作動装置と、を備えるＭＥＭＳアイリス絞り。
【請求項２】
それぞれのブレード部材が、一端で共通の基板に懸架される請求項１に記載のＭＥＭＳアイリス絞り。
【請求項３】
それぞれの層の前記ブレード部材は、一端で別々の基板に懸架される請求項１に記載のＭＥＭＳアイリス絞り。
【請求項４】
前記回転作動装置は複数の回転型アクチュエータを含み、それぞれのアクチュエータは、１つ以上のブレード部材を回転させるように配置される請求項１〜３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳアイリス絞り。
【請求項５】
前記回転作動装置は、全てのブレード部材を駆動して回転させる単一の回転型アクチュエータを含む請求項１〜３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳアイリス絞り。
【請求項６】
前記絞り構造のそれぞれの層は、少なくとも２つのブレード部材を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載のＭＥＭＳアイリス絞り。
【請求項７】
前記開口は、多角形の形状を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載のＭＥＭＳアイリス絞り。
【請求項８】
前記多角形の形状は八角形である請求項７に記載のＭＥＭＳアイリス絞り。
【請求項９】
前記多角形の形状は六角形である請求項７に記載のＭＥＭＳアイリス絞り。
【請求項１０】
それぞれの回転型アクチュエータは、静電櫛形駆動アクチュエータである請求項４に記載のＭＥＭＳアイリス絞り。
【請求項１１】
前記回転作動装置及び前記ブレード部材が、共通の基板上に配置される請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＭＥＭＳアイリス絞り。
【請求項１２】
前記回転作動装置及び前記ブレード部材が、別々のそれぞれの基板上に配置される請求項１〜１１のいずれか一項に記載のＭＥＭＳアイリス絞り。
【請求項１３】
それぞれのブレード部材は、実質的に直線の縁部を有して構成される請求項１〜１２のいずれか一項に記載のＭＥＭＳアイリス絞り。
【請求項１４】
それぞれのブレード部材は、曲線の縁部を有して構成される請求項１〜１３に記載のいずれかのＭＥＭＳアイリス絞り。
【請求項１５】
それぞれのブレード部材は、前記回転作動装置に取り付けるための延長アームを含む請求項１〜１４のいずれか一項に記載のＭＥＭＳアイリス絞り。
【請求項１６】
それぞれのブレード部材は、前記回転作動装置に直接取付けられている請求項１〜１４のいずれか一項に記載のＭＥＭＳアイリス絞り。
【請求項１７】
絞り構造の前記少なくとも２層が、第１の層及び第２の層を有し、前記第１の層は、奇数のブレード部材を有し、前記第２の層は、偶数のブレード部材を有する請求項１〜１６のいずれか一項に記載のＭＥＭＳアイリス絞り。
【請求項１８】
絞り構造の前記少なくとも２層が、第１の層及び第２の層を有し、前記第１の層は、奇数のブレード部材を有し、前記第２の層は、奇数のブレード部材を有する請求項１〜１６のいずれか一項に記載のＭＥＭＳアイリス絞り。
【請求項１９】
絞り構造の前記少なくとも２層が、第１の層及び第２の層を有し、前記第１の層は、偶数のブレード部材を有し、前記第２の層は、偶数のブレード部材を有する請求項１〜１６のいずれか一項に記載のＭＥＭＳアイリス絞り。
【請求項２０】
前記回転作動装置は、前記少なくとも２層のブレード部材のそれぞれを回転させるように配置される請求項１〜１９のいずれか一項に記載のＭＥＭＳアイリス絞り。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれか一項に記載の前記ＭＥＭＳアイリス絞りを備える光学系。
【請求項２２】
光学系のためのＭＥＭＳアイリス絞りの開口のサイズを調節する方法であって、
前記ＭＥＭＳアイリス絞りは、各層が相互から角度方向に離間する懸吊ブレード部材を有する少なくとも２層の絞り構造を有し、ブレード部材の前記少なくとも２層は、重なり合い、互いに協働して、光を通過させる開口を規定するように配置され、前記方法は、
前記少なくとも２層の前記ブレード部材の少なくとも一部を、それぞれの軸のまわりで、非接触式方法で、前記回転作動装置により回転させて、前記開口のサイズを変化させるステップを有することを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系のためのＭＥＭＳアイリス絞り（ダイアフラム）及びその開口のサイズを調節するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アイリス絞りは、光学系に用いられる基本的な構成要素である。特に、アイリス絞りは、サイズ調節可能得な開口を含むことにより、光束、視野及び焦点深度の制御を可能にするだけでなく、光散乱の防止を可能にして、結果的に画質の改善を生じる。従って、開口のサイズの可同調性は、あらゆるアイリス絞りに対して重要な特性である。近年、スマートフォンやタブレットＰＣのユビキタスな使用が、小型化カメラに対する顕著な研究関心を引き起こした。それ故、小型化されたカメラで使用するための順応性が高い、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）をベースとする可変開口は、このため、さらなる注目及び関心を受けている。
【０００３】
巨視的光学系では、アイリス絞りの開口は、複数のブレードが連続的に重なり合う構成で形成されることで、ブレードの回転を通して拡大または縮小可能な多角形の開口を規定し、これにより、互いに摺動可能になる（すなわち図１を参照）。しかしながら、このような光学系の小型化を実現することは困難である。
【０００４】
小型の開口の領域で報告された１つの初期の開発は、図２で示すような複数の面内滑動ブレードを用いるデザインを含み、そこでは、滑動するブレードがマイクロアクチュエータによって駆動され、面内を並進運動して開口２０２を拡大する（図２ａから２ｂへの移行を参照）。簡易な構造であるものの、このデザインは、マイクロアクチュエータのストローク限界（典型的には１０μｍより大きいサイズ）のため、１００μｍ未満の限定された開口径の調節範囲を提供できるだけである。それゆえ、このデザインはファイバ可変光減衰器（ＶＯＡ）用途に有用であり得るが、典型的にはファイバモード視野の径が数１０μｍに限られているため、このデザインは、一般に２ｍｍ〜３ｍｍのレンズ径を有する大部分の商業的小型カメラの用途に適していない。
【０００５】
限定された開口調節範囲の問題を解決するために、かつ、小型のカメラ用の適切な調節可能な開口装置を実現するために、他のデザインにより、光流体プラットホームに基づく可変光開口の開発が試みられている。可変開口は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）ソフトリソグラフィを用いて製作され、図３に示されるように、チャンバ内の光吸収ダイが変形可能なＰＤＭＳ膜により空気ポンピングを通してわきに強制されたときに調整される。実現すべき０ｍｍ〜６．３５ｍｍの開口径調整範囲を可能にするため、このデザインは示された。また、誘電力、圧電作動及び毛管力を利用する他の幾つかの光流体プラットホームのデザインが、その後開発された。しかしながら、光流体プラットホームベースの可変開口のデザインは、装置パッケージの複雑化（例えば液体の漏出や蒸発）、振動及び熱安定問題といった欠点並びに用いられる流体のタイプを駆動することに関連した複雑さを有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、先行技術の問題の少なくとも1つに対応すること、及び／又は、当該技術分野に有用な選択肢を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に従い、光学系用のＭＥＭＳアイリス絞りが提供される。ＭＥＭＳアイリス絞りは、各層が相互から角度方向に離間する懸吊ブレード部材を有する少なくとも２層の絞り構造であって、ブレード部材の前記少なくとも２層は、重なり合い、相互に協働して、光を通過させる開口を規定するように配置される、前記少なくとも２層の絞り構造と、前記少なくとも２層の前記ブレード部材の少なくとも一部を非接触式でそれぞれの軸のまわりに回転させて前記開口のサイズを変化させるように配置される回転作動装置とを備える。
【０００８】
提案のＭＥＭＳアイリス絞りの利点は、増加した装置寿命を有することを含み、その理由は、同じ層又は異なる層の回転ブレードが、装置操作中に相互に滑動又は接触せず、その結果、回転ブレードの望ましくない消耗又は破れを生じうる摩擦発生を除去するからである。さらに、ＭＥＭＳアイリス絞りは非流体ベースであり、これにより、装置パッケージ及びシステムインテグレーションにおいて複雑さが低減され、また、言うまでもなく、開口の作動が大変容易になる。さらに、ＭＥＭＳアイリス絞りは、大きいミリメートルスケールの開口径調節範囲を有し、比較的高速な約２〜３ミリ秒の応答時間を有する。
【０００９】
好ましくは、それぞれのブレード部材は一端で、共通の基板に懸架され得る。代替的には、それぞれの層のブレード部材は一端部で別々の基板に懸架されてもよい。さらに、回転作動装置は、それぞれが１つ以上のブレード部材を回転させるように配置された複数の回転アクチュエータを有し得る。
【００１０】
好ましくは、回転作動装置は、全てのブレード部材を駆動して回転させる単一の回転アクチュエータを有してもよい。さらに好ましくは、絞り構造のそれぞれの層は、少なくとも２つのブレード部材を有してもよい。さらに、開口は、多角形の形状を有してもよい。より具体的には、多角形の形状は八角形又は六角形であり得る。
【００１１】
更に好ましくは、それぞれの回転アクチュエータは、静電櫛形駆動アクチュエータであってもよい。さらにまた、回転作動装置及びブレード部材は、共通の基板上に配置されてもよい。任意的に、回転作動装置及びブレード部材は好ましくは、別々の基板上にそれぞれ配置されてもよい。開口のサイズは、５ｍｍの最大部直径と０ｍｍの最小限の径の間で可変であることが好ましいことが、認識されよう。
【００１２】
さらに好ましくは、それぞれのブレード部材は、実質的に直線状の縁部で構成されてもよい。代替的には、それぞれのブレード部材は、曲線の縁部で構成されてもよい。
【００１３】
好ましくは、それぞれのブレード部材は、回転作動装置に取付けられる延長アームを有してもよい。代替的には、それぞれのブレード部材は、回転作動装置に直接取付けられていてもよい。
【００１４】
さらに、絞り構造の少なくとも２層は好ましくは、第１の層及び第２の層を有し、第１の層は、奇数のブレード部材を有し、第２の層は、偶数のブレード部材を有し得る。第１の層は、第２の層に対して「上」または「下」層であり得ることが理解されよう。代替的には、第１の層及び第２の層は、奇数のブレード部材を有してもよく、又は、偶数のブレード部材を有してもよい。
【００１５】
ブレード部材の少なくともいくつかは、開口サイズを調節するために回転し、または、回転作動装置は、少なくとも２層の各々ブレード部材を回転するよう配置されることが想起される。
【００１６】
本発明の第２の態様に従い、本発明の第１の態様のＭＥＭＳアイリス絞りを備える光学系が提供される。
【００１７】
本発明の第３の態様に従い、光学系のためのＭＥＭＳアイリス絞りの開口のサイズを調節する方法であって、前記ＭＥＭＳアイリス絞りは、各層が相互から角度方向に離間する懸吊ブレード部材を有する少なくとも２層の絞り構造を有し、前記少なくとも２層のブレード部材は、重なり合い、互いに協働して、光を通過させる開口を規定するように配置される方法が提供される。前記方法は、前記少なくとも２層の前記ブレード部材の少なくとも一部を、それぞれの軸のまわりで、非接触式方法で、前記回転作動装置により回転させて、前記開口のサイズを変化させるステップを有する。
【００１８】
本発明の１つの態様に関する特徴は、本発明の他の態様に適用しうるものであることが明らかである。
【００１９】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される具体例から明らかであり、かつ、これらを参照して明瞭にされる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明の実施形態は、添付図面を参照して以下に開示される。
【図１】図１は、先行技術に従う従来のアイリス絞りを示す。
【図２】図２ａ及び２ｂは、先行技術に従って、面内並進滑動ブレードの単層を有する従来の小型の開口の操作を示す。
【図３】図３は、先行技術に従う光流体プラットホームベースの可変光開口を示す図。
【図４】図４ａ及び４ｂは、本発明の第１の実施形態に従うＭＥＭＳアイリス絞りを示す平面図の概略ダイアグラムである。
【図５】図５ａは、図４のＭＥＭＳアイリス絞りの回転ブレードの第２の層の平面図を示す概略ダイアグラムである。図５ｂは、図４のＭＥＭＳアイリス絞りの開口の開口サイズがどのように規定されるかを示す。図５ｃは、図４のＭＥＭＳアイリス絞りを形成するそれぞれの回転ブレードのブレード回転角がどのように規定されるかを示す。
【図６】図６ａは、図４のＭＥＭＳアイリス絞りの詳細な操作を例示する概略ダイアグラムである。図６ｂは、図６ａに関して別々の最大のブレード回転角「ａｍａｘ」で調査される、開口調整比「ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ」とデザイン比「ａ／ｂ」の関係を示すグラフである。
【図７】図７ａ〜７ｃは、２つのＭＥＭＳチップを用いて組立てられた図４のＭＥＭＳアイリス絞りの実施を表す図である。
【図８】図８は、回転ブレード及び対応するＭＥＭＳ回転アクチュエータの概略ダイアグラムである。
【図９】図９は、図４のＭＥＭＳアイリス絞りの形成に用いられる、製作されたＭＥＭＳチップの一部の拡大顕微鏡画像であり、差込図は完全な製作されたＭＥＭＳチップの顕微鏡画像を示す図である。
【図１０】図１０は、図７ｃのデザインの実施に基づき製作されたプロトタイプ装置の性能結果を示すグラフである。
【図１１】図１１ａは、第２の具体例に従った単一ＭＥＭＳチップデザインに基づいたＭＥＭＳアイリス絞りの概略図であり、図１１ｂは、図１１ａの等角図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
第１の実施形態に従い、図４ａは、光学系用のマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）アイリス絞り４００を模式的に示し、これは、回転ブレードを備えた絞り構造の２つの別々の層で形成され、回転ブレードは、対応する回転作動装置４０１によりそれぞれの軸のまわりに回転自在に駆動されるように構成され、回転作動装置はそれぞれ、これらに対応するＭＥＭＳ回転アクチュエータ４０２を含んでいる。絞り構造のそれぞれの層はそれぞれの基板上に形成され、これは下記に詳細に述べられる。この実施形態では、ＭＥＭＳ回転アクチュエータ４０２は、静電櫛形駆動アクチュエータを用いて実現される。第１の上層は、４枚の回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄを備え、これは第２の下層の４枚の回転ブレード４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄに重なる構成をとる。更に、各層の回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄは、相互に角度方向に離間する。この重なり合いの構成では、全ての８枚の回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄは、集合的に協働して、開口４０８を規定することにより、光の通過を可能にする。この実施形態では、開口４０８は多角形であり、より具体的には、八角形の形態である。
【００２２】
各回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄは、材料組成が不透明であり、一体的に形成された延長アーム４０９により、関連するＭＥＭＳ回転アクチュエータ４０２に移動可能に取り付けられ、延長アームは、対応する回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄの長手方向縁部から延在する。より具体的には、各回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃは、４０６ｄは、対応するＭＥＭＳ回転アクチュエータ４０２への延長アーム４０９の取り付けを介して、その下にある基板に対して懸吊する構成にある。回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄを駆動するため、対応するＭＥＭＳ回転アクチュエータ４０２は、それに取付けられた対応する延長アーム４０９を単純に移動させる。
【００２３】
上記のように、重なり合いの構成では、全ての回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄが協働して開口４０８を規定する。各回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄは、直線の縁部を有する方形の形状（一例として）で形成されていることが理解されよう。各回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄが、対応するＭＥＭＳ回転アクチュエータ４０２によって駆動されて、（図４ｂに示される矢４１０の方向で示されるように）時計回りに回転するときは、開口４０８は、図４ｂに示すように拡大する。反対に、理解されるように、回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄが反時計回り方法（図示されず）に回転するように駆動されるならば、開口４０８は縮小する。さらに、重なり合いの構成では、小さな間隙（図示されず）は、４枚の回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄの第１の層を４枚の回転ブレード４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄの第２の層から縦に分離し、このため、ＭＥＭＳ回転アクチュエータ４０２によって駆動される際に、回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄの間には、接触／滑動の面が存在しないことが、強調される。第１の層及び第２の層の回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄが相互に非接触式で運動することを可能にするため、小間隙は、（現在利用可能な製造公差に基づいて）合理的に可能なだけ小さく構成されることが認識されよう。これは、摩擦の発生を有益に防止し、従って、ＭＥＭＳアイリス絞り４００の操作（動作）中の消耗を軽減する。
【００２４】
本提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００は、２〜３の独自の特徴により与えられることが注目されるべきであろう。この事については、図５ａを参照し、ＭＥＭＳアイリス絞り４００は、先行技術で用いられる並進アクチュエータ（すなわち図２参照）に対して、ＭＥＭＳ回転アクチュエータ４０２の使用を採用し、これにより、開口４０８の開口サイズ調節範囲５０２を著しく広くする。図５ｂから理解されるように、開口サイズは、前述のように多角形（具体的にこの場合は八角形）である開口４０８の内接円５５２の径５５０として定義される。しかしながら、この開口サイズの定義は、直線の縁部を有する開口に適用できるものであり、そうではなく曲線の縁部を有する開口は、当業者に理解されるように、それに応じて別の定義を有することが認識されよう。さらに、ここで図２に示される並進駆動されるブレードを参照すれば、図２の小型の開口デザインの開口サイズ調節範囲は、典型的には数百マイクロメータである駆動マイクロアクチュエータの最大のストロークによって限定されている。従って、これは、延長アーム４０９及び各回転ブレード４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄの長さ５０６に関連して、開口サイズ調節範囲５０２がブレード回転角５０４によって決定される、図５ａの本実施形態の第２の層中の回転ブレード４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄとは、対照的である。具体的に、図５ｃの平面図からは、ブレード回転角５０４は、回転ブレード４０６ｃが回転の前の初期位置（図５ｃに実線で引かれる回転ブレード４０６ｃで示される）から、回転の完了の際の次の引き続く位置（図５ｃに点線で引かれる回転ブレード４０６ｃで示される）に移動するときに回転ブレード（すなわち、第２の層の回転ブレード４０６ｃが一例として図５ｃに例示のために用いられる）が形成する変位角として定義される。重要な点は、提案のＭＥＭＳ回転アクチュエータ４０２デザインを用いて、大きな回転角（約数十度）を実現することで、ＭＥＭＳアイリス絞り４００の開口サイズ調節範囲５０２を２〜３ミリメートルのスケールと大きく構成することが可能になることが認識されよう。この議論は、回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄの第１の層に対して、同様に適用されることが理解されるが、簡潔さのため繰り返さない。
【００２５】
さらに、提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００については、開口４０８をうまく規定するためには、回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄの少なくとも２層が必要である。これがなぜそうかを理解するため、図５ａは、第２の層の回転ブレード４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄが回転して時計回りに移動する際、回転ブレード４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄは、続いて分離して、その結果、明らかなように、隣り合う回転ブレード４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄ間の水平間隙５０８は、最終的には、広がった水平間隙５０８から光が望ましくないように漏出するところまでますます広がる。したがって、回転ブレード４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄの１層のみがある場合、水平間隙５０８を通しての光のリークは、容易に改善できないことが明らかである。しかしながら、提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００（すなわち図４を参照）に対して、回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄの第１及び第２の層は、相互に重なって開口４０８を規定するように配置され、全体の開口サイズ調節範囲５０２にわたって、その形状が維持される。具体的に、１つの層（例えば第１の層）の隣接し合う回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄの間の水平間隙５０８は、開口４０８を定める際に、対応する回転ブレード４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄの他の層（例えば第２の層）によっておおい隠され、その逆もまた同様であることが実際明らかである。
【００２６】
さらに、常に凸状の規則的な多角形としてとても構成される開口を有する従来のアイリス絞りと異なり、提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００は、回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄのうち二層を用いるため、ブレード回転角５０４が十分に大きいとき（すなわち図６ａの差込図の参照符号６００を参照）に、非凸状の多角形の開口を形成し得る。非凸状の多角形の開口は、適切な画像処理アルゴリズムと組み合わせることで、満足な画像処理結果を提供しうるが、この（そしてそれに続く）実施形態の目的で、この議論では、これに代わって、凸状の多角形の開口形状に重点を置くことが認識される。提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００に対して、初めから解析的方法を用いることにより、非凸状の多角形の開口は、適切な設計で回避することができる。以後の解析的方法に関する議論は、図４のＭＥＭＳアイリス絞り４００を参照してなされ、この図では、８枚の同一の回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄが採用され、４枚の回転ブレードが各層４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄの上に置かれていることが認識されよう。同じ解析的方法は、回転ブレードの数が異なる他のデザインへと容易に拡張しうることが、さらに強調される。
【００２７】
解析的方法における第１のステップは、ＭＥＭＳアイリス絞り４００の一部を考えることであり、その際、その一部は、最小の口径を得るように構成された任意の３つの選択された隣接した回転ブレードを含んでいる。
【００２８】
この議論のために、それらの３つの選択された回転ブレードは、４０６ｂ、４０４ｃ、４０６ｃの参照符号を有し、４０６ｂ、４０６ｃの参照符号は第２の層からの回転ブレード、４０４ｃの参照符号は第１の層からの回転ブレードである。さらにこの例では、解析的方法に関する簡単な議論のため、３つの選択された回転ブレード４０６ｂ、４０４ｃ、４０６ｃは、さらにそれぞれ「ブレード１」４０６ｂ、「ブレード２」４０４ｃ及び「ブレード３」４０６ｃにラベリングされる。また、提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００の残りの回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｄに対する３つの選択された回転ブレード４０６ｂ、４０４ｃ、４０６ｃの配置について、図４ａを参照されたい。図６ａに例示されるように、同じ（第１の／第２の）層の４枚の回転ブレードにより包囲される正方形６０８（すなわち、一点鎖線によって示される）は、「ａ」ユニットの長さを有すると仮定され、したがって、長さ「ＦＣ」は、「ａ」ユニット長である。長さ「ＦＣ」は、その先端から測定される「ブレード１」４０６ｂの内側長手方向縁部の一部であると定義される。さらに、「ブレード１」４０６ｂ、「ブレード２」４０４ｃ及び「ブレード３」４０６ｃの各々の先端から、ＭＥＭＳ回転型アクチュエータ４０２に取り付けられた対応する旋回点６０３、６０５、６０７（反対側の端にある）までの距離は、「ｂ」ユニットの長さを有すると仮定される。したがって、長さ「ＡＣ」＝「ＢＤ」＝「ｂ」ユニットであり、「ＡＣ」及び「ＢＤ」はそれぞれ、「ブレード１」４０６ｂ及び「ブレード２」４０４ｃのそれぞれの内側長手方向縁部であると定義される。図６ａを参照し、「ブレード１」４０６ｂの長さ「ＡＣ」と「ブレード２」４０４ｃの「ＢＤ」とが、点「Ｅ」で交差し、それぞれの小部分「ＡＥ」及び「ＢＥ」を定める。ＭＥＭＳアイリス絞り４００が対称構造である帰結として、小部分「ＡＥ」及び「ＢＥ」は、方程式（１）及び（２）として表現されてもよい。
【数１】
2015512065.tif 000003
【００２９】
次に、余弦定理を三角形「ＡＢＥ」に適用することによって長さ「ＡＢ」は計算され、方程式（３）として表現される。
【数２】
2015512065.tif 000004
【００３０】
さらに、提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００の径「ｄ」は、形成された開口４０８の径として定義される。従って、「ｄｍｉｎ」＝「２ｘＯＧ」＝「ａ」ユニットであり、「ｄｍｉｎ」は、最小開口径、「Ｏ」は、一点鎖線正方形６０８の中心の点、「Ｇ」は長さ「ＡＣ」上の点であり、そのため、長さ「ＯＧ」は、長さ「ＡＣ」に直交する。（「ｄｍｉｎ」で形成される）一点鎖線正方形６０８は、提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００が組立てられた時の後、開口４０８の一部として考えられると認識されよう。
【００３１】
「ブレード１」４０６ｂ、「ブレード２」４０４ｃ及び「ブレード３」４０６ｃの各々が時計回りに「ａ」のブレード回転角５０４を通してそれぞれの旋回点６０３、６０５、６０７のまわりを回転するとき、「ブレード１」４０６ｂ、「ブレード２」４０４ｃ及び「ブレード３」４０６ｃの点「Ｏ」から離れる外向きの移動のため、ＭＥＭＳアイリス絞り４００の開口４０８は拡大する。「ブレード１」４０６ｂ、「ブレード２」４０４ｃ及び「ブレード３」４０６ｃの回転の後の新しい位置は、一点鎖線長方形ボックスで図６ａに示される。この場合、「ブレード１」４０６ｂの回転により、内側長手方向縁部が回転して、先の「ＡＣ」から「ＡＣ’」に位置を変化し、それに応じて、開口４０８の新しい径は、「ｄ＝２×ＯＨ」に変化し、そして、「ｄ」は方程式（４）として表現される。
【数３】
2015512065.tif 000005
ここで、「Ｈ」は、長さ「ＯＨ」が長さ「ＡＣ’」に直交する長さ「ＡＣ’」の上の点である。
【００３２】
図６ａに示されるように、∠ＤＢＣ’（角度「β」として示される）が角度「α」以上であるならば、形成される開口４０８は、正規の凸状の多角形であり、そうでなければ、形成される開口４０８は、非凸状の多角形である。その後、正弦定理を三角形「ＡＢＣ’」に適用し、また、以下の関係、∠ＡＣ’Ｂ＝∠ＡＥＢ＋（α−β）＝π／４＋（α−β）」及び「ＡＣ’＝ｂ」に鑑み、方程式（５）は誘導される。
【数４】
2015512065.tif 000006
【００３３】
方程式（５）に続いて、下記に示される不等式（６）が正しい場合、
【数５】
2015512065.tif 000007
「ｓｉｎ（∠ａｂｃ）」の絶対値が１よりも大きくてはいけない要求を満たすため、方程式（５）で定義される式「ｓｉｎ［π／４＋（α−β）］」は、「１／√２」の値より大きくてはいけない。換言すれば、「β」の値は、「α」の値よりも大きくなければならず（すなわち「β≧α」）、従って、回転ブレードのブレード回転角５０４に関係なく、形成される開口４０８は常に凸状の正規の多角形である。さらに、方程式（１）、（２）及び（３）を組み合わせた後、比「ａ／ｂ」が「０．１５９１」の値より大きいならば、不等式（６）は満たされる（すなわち「ａ／ｂ＞０．１５９１」）と決定され、そして、この比の発見は、提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００のための重要な設計指標として、その後利用されて、さもなければ、ＭＥＭＳアイリス絞り４００に対して非凸状の開口が形成される結果となり得る状況を防止する。以降の説明での簡単な照会のため、比「ａ／ｂ」は、デザイン比と呼ばれる。
【００３４】
提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００の性能を調査するため、デザイン比「ａ／ｂ」の関数としての最小開口径「ｄｍｉｎ」に対する最大開口径「ｄｍａｘ」の開口調整比（すなわち「ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ」）に関する結果が算出された。具体的には、デザイン比「ａ／ｂ」は、この調査の目的で、「０．１６」〜「０．４」の値の間で変化すると定義される。さらに、開口調整比「ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ」とデザイン比「ａ／ｂ」の関係は、それぞれ「１０°」、「２０°」、「３０°」及び「４０°」の値で設定される最大のブレード回転角「αｍａｘ」の４つの異なるセットに対して調査された。最大開口径「ｄｍａｘ」の値はそれぞれ、方程式（４）中の可変量「α」に対応する「αｍａｘ」の値を代入して得られ、開口調整比「ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ」とデザイン比「ａ／ｂ」との関係を示す性能結果は、図６ｂのグラフ６５０に示される。デザイン比「ａ／ｂ」が増加すれば、開口調整比「ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ」は非線形的に低下することが、グラフ６５０から明らかに観察することができる。したがって、提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００のために採用されるデザイン比「ａ／ｂ」の最適値は、約「０．１６」であるべきことが認識されよう。前述のように、回転ブレードの数が異なる他のデザインに対して、最適なデザイン割当て「ａ／ｂ」を決定するため、上記の分析的解析が同様に適用できる。
【００３５】
図７ｃは、提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００の実施を示し、これは、図７ａ及び７ｂにそれぞれ示される２つのＭＥＭＳチップ、「チップ１」７０２及び「チップ２」７０４から組立てられる。前記のように、ＭＥＭＳアイリス絞り４００は、回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄの第１及び第２の層を備え、対応する各層は、「チップ１」７０２及び「チップ２」７０４にそれぞれ作製される。これは、図７ａ及び７ｂに明らかに図示され、そこでは、「チップ１」７０２及び「チップ２」７０４の各々に４つの構成された回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄが存在する。この実施においても、回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄ及び関連するＭＥＭＳ回転型アクチュエータ４０２は、それぞれ同じ層上で展開される。さらに、各層の回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄは、関連するＴ字状のたわみ懸吊部７０６を介して、各層に移動可能に懸架される。各Ｔ字状のたわみ懸吊部７０６は、回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄの回転を支持するように構成され得る限り、任意の形状で設計されてもよいことが認識されよう。さらに、各層の各回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄは、対応する「チップ１」７０２及び「チップ２」７０４の対向する側部に対して実質的に並列に配置されることにより、４枚のそれぞれの回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄは、対応する「チップ１」７０２及び「チップ２」７０４の中心に位置する空間を結果的に取り囲み、それぞれの正方形状の開口７０８、７１０を規定する。
【００３６】
提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００を組立てるため、「チップ１」７０２は、「チップ２」７０４の上へ物理的前後関係で重ねられ、これは具体的には、最初に「チップ２」７０４を「Ｃｈｉｐ１」７０２へ要望により位置合わせし、その後、「チップ１」７０２を「チップ２」７０４に互いに対して確実に乗せ、（各ＭＥＭＳチップの回転ブレードが他のＭＥＭＳチップの回転ブレードを接触させないことを確実とするように）この乗せた構成において「チップ１」７０２と「チップ２」７０４の間に配置される（前記のように）相互に小さな縦の間隙を有し、それにより、提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００を形成する。より具体的には、開口４０８を規定するため、回転ブレード４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄの第２の層は、意図的に回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄの第１の層に対して４５°の回転で位置合わせされて重ねられ、この４５°の回転は、光伝達方向（すなわち紙面に直交）に対しこれに沿って行われる。この例おいても、「チップ１」７０２は、第１の上層であり、「チップ２」７０４は組立てられたＭＥＭＳアイリス絞り４００の第２の下層である。さらにまた、前述のように、第１の層の回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄが第２の層の回転ブレード４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄに接触しないように、２つの層が、小さな間隙で垂直に分離されるように配置される。操作において、全ての回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄがＭＥＭＳ回転型アクチュエータ４０２によって同時に駆動され時計回りに回転する時は、開口４０８は漸次拡大する。対照的に、回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃが４０６ｄ駆動され反時計回りを回転する時は、開口４０８は漸次縮小する。
【００３７】
概念の証明のデモンストレーションのために、図７ｃの実施例に基づきサンプルのプロトタイプ装置が製作され製造された。プロトタイプ装置は、米国ダーラムのＭＥＭＳＳＣＡＰ社によって開発された技術であるシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）・マルチ・ユーザＭＥＭＳプロセス（ＭＵＭＰＳ）を用いて製造される２つのＭＥＭＳチップを含む。製造されたそれぞれのＭＥＭＳチップは、４枚の同一の回転ブレードで構成され、例示のために、この回転ブレード８０２の概略ダイアグラム８００が図８に示される。図示のように、回転ブレード８０２は、一対の静電櫛形駆動アクチュエータ８０６ａ、８０６ｂとして実施される関連するＭＥＭＳ回転型アクチュエータ４０２によって駆動される選択された旋回点８０４のまわりを回転するように構成される。特に、選択された旋回点８０４は、回転ブレード８０２の延長アーム８０８上及びこれに沿って配置され、各静電気櫛形駆動アクチュエータ８０２ａ、８０２ｂは、延長アーム８０８の対向する側部上に隣接して配置される。再び、回転ブレード８０２及び延長アーム８０８に用いられる参照符号が、図４の等価な要素のものと異なるが、これは議論を単純化するためのものであると理解され、従って、図８の回転ブレード８０２及び延長アーム８０８は、図４の等価な要素とは（基本的な構造又は材料組成物が）異なると解釈されようことが、強調されるべきである。
【００３８】
さらに、各櫛形駆動アクチュエータ８０６ａ、８０６ｂは、関連する電極回路８１０ａ、８１０ｂで構成され、各回路８１０ａ、８１０ｂは、図８でそれぞれ、参照番号「１」、「２」及び「３」とラベルされた３つの固定電極を備える。さらに、図８の平面図から明らかに参照しうるように、２つの回路８１０ａ、８１０ｂの配置は、相互に逆となっている（すなわち「２」、「３」、「１」の順とは対照的に「１」、「３」、「２」の順である）ことが、強調されるべきである。各櫛形駆動アクチュエータ８０６ａ、８０６ｂは、延長アーム８０８に移動可能に取り付けられた関連するＴ字状のたわみ懸吊部７０６を介して、回転ブレード８０２に結合される。開口４０８を拡大するため、第１の駆動電位「Ｖｏｐｅｎ」が、両方の回路８１０ａ、８１０ｂの固定電極「１」に印加され、他方、対応する固定電極「２」及び「３」は、接地に保たれる。これにより、櫛形駆動アクチュエータ８０６ａ、８０６ｂによって静電力が発生して、時計回りに回転ブレード８０２を回転させ、結果的に、開口４０８を拡大する。反対に、反時計回りに回転ブレード８０２を回転させることによって、開口４０８を縮小でき、これは、両方の回路８１０ａ、８１０ｂの固定電極「２」と「３」との間に第２の駆動電圧「Ｖｃｌｏｓｅ」を印加し、かつ、（対応する固定電極「１」の両端に印加される）第１の駆動電位「Ｖｏｐｅｎ」を０ボルトに設定することにより、実現される。「Ｖｃｌｏｓｅ」及び「Ｖｏｐｅｎ」は、互いに関して独立な変数であると認識されよう。説明の容易さのために、開口４０８の拡大／縮小のための上記の例示が１つの回転ブレード８０２のみで提供されているが、開口４０８の実際の拡大／縮小をうまく生じさせるためには、それは、同様にプロトタイプ装置の全ての回転ブレードにわたって適用される必要があることが理解されよう。
【００３９】
図９は、１台の製造されたＭＥＭＳチップの一部を拡大した顕微鏡画像９００を示し、差込図（参照符号９５０のラベル付き）は、４枚の回転ブレードで完全に製造されたＭＥＭＳチップを示す。製造されたＭＥＭＳチップの性能を評価するため、駆動電圧の関数として、（任意の１枚の回転ブレードの）ブレード回転角５０４が、光学顕微鏡を介して測定された。これに関し、この測定は、ＭＥＭＳチップの各回転ブレードは、構成パラメータが「Ｖｏｐｅｎ」＝１００Ｖ及び「Ｖｃｌｏｓｅ」＝０Ｖで１０°の角度で時計回りに回転でき、構成パラメータが「Ｖｏｐｅｎ」＝０Ｖ及び「Ｖｃｌｏｓｅ」＝１００Ｖで１１°の角度で反時計回りに回転できることを示している。１０°の角度で時計回り及び１１°の角度で反時計回りになるよう構成される各回転ブレードは、この場合の例示のためのみの一例であり、他の時計回り／反時計回りの角度の範囲（例えば１０°及び１１°を超える）も、提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００の用途のために必要な構成に応じて可能であることが、強調されるべきである。さらに、ＭＥＭＳチップの回転ブレードのダイナミックなレスポンス特性は、矩形波形駆動電圧により各回転ブレードを動かし、回転ブレードを、強度が高速光検出器でモニタされるレーザー光線に干渉させる（切り込ませる）ことにより、評価された。評価されるように、各回転ブレードの整定時間（settling time）は、その定常状態の５％内であるが、約４ｍｓ未満であり、これは、回転ブレードは、比較的高速の調整速度が実現できることを示している。
【００４０】
その後、図７ａ〜７ｃを参照して前記されたように、製造された２つの同一のＭＥＭＳチップは、互いに対して重なり合う方法で配置され、組立てられたプロトタイプ装置を製造する。プロトタイプ装置の開口４０８は、作動が無い元の状態では１．０３ｍｍの径を有していることが、強調されるべきである。組立てられたプロトタイプ装置の性能は、一連の実験的な評価を介して決定された。ここで、図１０のグラフ１０００を参照して、上向き曲線１００２は、第１の駆動電位「Ｖｏｐｅｎ」が０Ｖ〜１００Ｖの間での駆動電圧（「Ｖｄ」）で印加され、第２の駆動電位「Ｖｃｌｏｓｅ」が０Ｖに維持されるときに得られた実験結果を示す。従って、開口４０８の径は、１．０３ｍｍの最初の値から、１．５６ｍｍの最大値まで調節可能であると判断される。また、第１の駆動電位「Ｖｏｐｅｎ」は、０Ｖに設定され、第２の駆動電位「Ｖｃｌｏｓｅ」は０Ｖ〜１００Ｖの駆動電力「Ｖｄ」で変化可能にして同様の測定が実行された。得られた対応する実験結果は、図１０の下向き曲線１００４として示される。この場合、開口４０８の径は、０．４５ｍｍの極小値まで縮小することに注目すべきである。例示目的のために、適用される別々の駆動可能性に対応して、開口４０８のオリジナルサイズ、拡大サイズ、縮小サイズのそれぞれの直径のサイズを示す顕微鏡画像が図１０に提供される。実際、得られた全体の実験結果は、前記に提示された分析的予測と良好な一致を示し、プロトタイプ装置は、小型のカメラレンズシステムに用いられるときは、３つ以上のＦストップ調整範囲を提供することが可能となることが強調されるべきである。
【００４１】
従って、提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００の開口４０８のサイズを調節する方法は、提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００のために意図した用途に応じて、開口４０８のサイズを変化させて、適切な量の光の通過を可能にするため、第１の層及び第２の層の対応する回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄを、所望のブレード回転角５０４に基づき非接触式の態様で回転させるように、ＭＥＭＳ回転型アクチュエータ４０２を構成することとして開示される。
【００４２】
本発明のさらなる実施態様が、以下に記載される。簡潔さのために、各実施形態間で共通である要素、官能基性及び操作等の説明は繰り返さず、その代わりに、関連する具体例の同様の部分を参照するものとする。
【００４３】
図１１ａは、光学系のための第２の実施形態に従う他の提案のＭＥＭＳアイリス絞り１１００を示し、図１１ｂは、図１１ａの等角図である。特に、提案のＭＥＭＳアイリス絞り１１００は、単一ＭＥＭＳチップに基づいて実現される。図１１ａに示すように、第１の層の回転ブレード１１０２ａ、１１０２ｂ、１１０２ｃ、１１０２ｄ、ならびに、第２の層の回転ブレード１１０４ａ、１１０４ｂ、１１０４ｃ、１１０４ｄは、対応する回転作動装置１１０５に取付けられており、これら回転作動装置のそれぞれは、対応するＭＥＭＳ回転型アクチュエータ１１０６を含んでおり、ＭＥＭＳ回転型アクチュエータ１１０６は、基板貫通穴部１１１０が中心に形成されるＭＥＭＳ基板１１０８上に対応して配置される。この実施形態のＭＥＭＳ回転型アクチュエータ１１０６は、第１の実施形態のそれらのＭＥＭＳ回転型アクチュエータ４０２と同様であることが認識されよう。第１の実施形態と同様に、各回転ブレード１１０２ａ、１１０２ｂ、１１０２ｃ、１１０２ｄ、１１０４ａ、１１０４ｂ、１１０４ｃ、１１０４ｄは、一体的に形成された延長アーム１１０７を有し、これは、対応する回転ブレード１１０２ａ、１１０２ｂ、１１０２ｃ、１１０２ｄ、１１０４ａ、１１０４ｂ、１１０４ｃ、１１０４ｄの長手方向縁部から延伸する。
【００４４】
さらに、第１及び第２の層は、それぞれ上層及び下層を形成する。全ての回転ブレード１１０２ａ、１１０２ｂ、１１０２ｃ、１１０２ｄ、１１０４ａ、１１０４ｂ、１１０４ｃ、１１０４ｄは、基板貫通穴１１１０上に懸吊するように、特に配置される。第１の層の回転ブレード１１０２ａ、１１０２ｂ、１１０２ｃ、１１０２ｄならびに第２の層の回転ブレード１１０４ａ、１１０４ｂ、１１０４ｃ、１１０４ｄは、それらの延長アーム１０７を通して、関連するＭＥＭＳ回転型アクチュエータ１１０６に取り付けられる。上記の記載は、第２の実施形態のＭＥＭＳアイリス絞り１１００の等角投影図を示す図１１ｂを参照することにより、さらに明確に理解することができる。そして、各回転ブレード１１０２ａ、１１０２ｂ、１１０２ｃ、１１０２ｄ、１１０４ａ、１１０４ｂ、１１０４ｃ、１１０４ｄは、対応するＭＥＭＳ回転型アクチュエータ１１０６により、独立して駆動されることに適している。
【００４５】
この懸吊の構成において、回転ブレード１１０２ａ、１１０２ｂ、１１０２ｃ、１１０２ｄの第１の層はさらに、回転ブレード１１０４ａ、１１０４ｂ、１１０４ｃ、１１０４ｄの第２の層に重なるように配置され、角度方向に相互から離間することにより、全ての回転ブレード１１０２ａ、１１０２ｂ、１１０２ｃ、１１０２ｄ、１１０４ａ、１１０４ｂ、１１０４ｃ、１０４ｄで取り囲まれて、集合的に（多角形の）開口１１１２を規定する。多角形の開口１１１２は、この実施形態でも八角形の形態である。操作においては、回転ブレード１１０２ａ、１１０２ｂ、１１０２ｃ、１１０２ｄ、１１０４ａ、１１０４ｂ、１１０４ｃ、１１０４ｄが駆動されて時計回りに回転した場合は、開口１１１２は拡大し、逆に、回転ブレード１１０２ａ、１１０２ｂ、１１０２ｃ、１１０２ｄ、１１０４ａ、１１０４ｂ、１１０４ｃ、１１０４ｄの反時計回りの回転が生じたときは、開口１１１２は縮小する。本実施形態の提案のＭＥＭＳアイリス絞り１１００は、シリコンマイクロマシーニング技術を用いて、容易に実現できることが認識されよう。例えば、多層構造ＭＥＭＳ回転型アクチュエータ１１０６及び回転ブレード１１０２ａ、１１０２ｂ、１１０２ｃ、１１０２ｄ、１１０４ａ、１１０４ｂ、１１０４ｃ、１１０４ｄは、表面マイクロマシーニングを用いて製作可能であり、一方、シリコン技術のディープ反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）を用いて基板貫通穴部１１１０を製作可能である。
【００４６】
第３の実施形態に従い、当業者に理解されるように、意図された用途に対する適合性に応じて、第１の実施形態のＭＥＭＳアイリス絞り４００又は第２の具体例のＭＥＭＳアイリス絞り１１００を取り入れる光学系（図示されず）が開示される。
【００４７】
要約すれば、提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００、１１００は、前述の設計指標に基づいて開発され、また、概念の証明のデモンストレーションのために、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）マイクロマシーニング技術を用いて、プロトタイプ装置も実現された。提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００、１１００は、回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄの少なくとも２層を含む。各回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄは、対応するＭＥＭＳ回転型アクチュエータ４０２により旋回点の周りで回転可能に駆動されるように構成される。さらに、回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄの２つの層は、互いに対して重なり合う配置で形成され、開口４０８、１１１２を規定する。その後、ＭＥＭＳ回転型アクチュエータ４０２によって駆動される回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄの制御された回転運動は、開口４０８、１１１２のサイズを増加又は減少させるために使用される。
【００４８】
提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００、１１００の回転ブレードは、Ｔ字状のたわみ懸吊部７０６で懸架され、さらに、同じ層又は異なる層の回転ブレードは、装置操作中に、相互間の滑動も相互への接触も生じさせない。したがって、これは、回転ブレードの望ましくない消耗につながりうる摩擦発生のあらゆる可能性を有利に取り除き、従って、提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００、１１００がＭＥＭＳ技術を用いて適切に実現されることが可能になる。さらに、提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００、１１００は、非流体ベースであり、これは、装置パッケージ及びシステム統合において複雑さが大幅に低減され、従来のアイリス絞りと比較して、開口４０８、１１１２の作動が大変容易になることを意味する。さらに、提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００、１００は、面内並進移動するマイクロブレードが配置される従来の装置と比較して大型のミリメートルスケールの開口径調節範囲を有している。提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００、１１００のさらに他の利点は、約２〜３ミリ秒の比較的高速の応答時間を有することであり、これは、約数百ミリ秒の非常に遅い応答時間を有する光流体プラットホーム装置と対照的である。
【００４９】
実際、提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００、１１００は、非流体ベースであり、小型の撮像システムで使用するために適切な大きな調節可能な開口サイズ範囲を提供することが可能であるため、光束、視野及び焦点深度を制御する事に加えて、光の散乱を防止し、画像質を改良する。提案のＭＥＭＳアイリス絞り４００、１１００の可能な用途は、スマートフォン、パーソナルタブレットＰＣ、内視鏡撮像システム、小型の監視カメラ等、小型化された光学部品のための可変開口を含む。
【００５０】
しかしながら、記載された実施形態は、制限的であるように解釈されてはならない。例えば、熱電アクチュエータ（例えばＶビームアクチュエータ、バイモルフアクチュエータ、擬似バイモルフアクチュエータ等）、静電アクチュエータ、電磁アクチュエータ及び圧電アクチュエータ等の任意の適切なＭＥＭＳ回転型アクチュエータ４０２を用いて、回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄを駆動して、開口４０８、１１１２のサイズを拡大／縮小してもよい。また、当業者に明らかなように、各種ＭＥＭＳ回転型アクチュエータ４０２及びそれらの変形が可能であることに注目すべきである。さらに、回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄの異なる層に関して、ＭＥＭＳ回転型アクチュエータ４０２の構成を変化させてもよい。例えば、ＭＥＭＳ回転型アクチュエータ４０２は、関連する回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄと同じ層上に配置されてもよい。代替的には、ＭＥＭＳ回転型アクチュエータ４０２は、対応する回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄに関して、異なる別個の層に存在していてもよい。さらに、ＭＥＭＳ回転型アクチュエータ４０２及び回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄ（すなわち必然的に８つのユニットだけに限定されるのではない）の複数の構成が可能でもあり、これは当業者に明らかである。
【００５１】
上記の実施形態では、開口４０８、１１１２の多角形の形状を維持するように、全ての回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄは回転するが、これはそうでなくてもよい。もちろん、ＭＥＭＳ回転型アクチュエータ４０２は、回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄの少なくとも一部を回転させつつ、回転ブレード４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄの少なくとも１つが、その他に対して静止状態を維持するように配置されてもよい。この場合、開口４０８、１１１２の形状が多角形でないかもしれないが、開口４０８、１１１２のサイズは依然として調節され得ることが認識されよう。
【００５２】
さらに、第１及び第２の実施形態は、８枚の回転ブレードで構成されるＭＥＭＳアイリス絞り４００、１１００を説明するが、異なる数の回転ブレードを有する他のデザインも可能であることも理解されよう。各層に３枚の回転ブレードを有して六角形の形の開口を規定する装置は、一例である。さらに、第１及び第２の実施形態のＭＥＭＳアイリス絞り４００、１１００の回転ブレードは、直線の縁部で形成されているが、異なる用途の要求によっては、曲線の縁部を有する回転ブレードも、同様に可能であることが、当業者によって認識されるであろう。このような例では、規定された結果としての開口は、それに応じて、多角形状ではないが、それにもかかわらず、このような非多角形の開口のための用途を有し得る光学系のための開口として、適切に用いられ得る。
【００５３】
再び第１及び第２の実施形態を参照すれば、ＭＥＭＳアイリス絞り４００、１１００の全ての回転ブレードは、任意的にグループ化されて、共通のＭＥＭＳ回転型アクチュエータによって駆動されるように構成されてもよい。なお代替的には、回転ブレードは、複数の独立グループにグループ化されてもよく、そして、全ての各グループの関連する回転ブレードが、その特定のグループに割り当てられてそれのために構成される共通ＭＥＭＳ回転型アクチュエータに取り付けられ、かつ共通ＭＥＭＳ回転型アクチュエータにより同時に駆動される。上記の２つの可能な変形物は、各回転ブレードは、それ自身の対応するＭＥＭＳ回転型アクチュエータによって駆動されるように構成される第１及び第２の実施形態で上記された構成の代替であることが理解されよう。
【００５４】
さらに、形成された開口４０８、１１１２は、特定の関連した用途の必要に基づき変化し得る、ＭＥＭＳアイリス絞り４００、１１００のために構成される回転ブレードの実際の数に応じて、縁部が偶数（例えば六角形）または、縁部が奇数（例えば五角形）の多角形を含む任意の多角形形状でもよいことが認識されよう。次いで続けると、図７ａ〜７ｃを参照して、各ＭＥＭＳチップ、「チップ１」７０２及び「チップ２」７０４の回転ブレードの数が、必ずしも同じ数の回転ブレードで構成されなくてよいことが認識されよう。例えば、奇数の縁部を有する多角形である開口を生成するために、「チップ１」７０２は、奇数の回転ブレードで構成されてもよく、他方、「チップ２」７０４が偶数の回転ブレードで構成されてもよい。代替的には、偶数の縁部を有する多角形の開口を生成するため、「チップ１」７０２及び「チップ２」７０４の両方が偶数の回転ブレードで構成されてもよい。さらに代替的には、偶数の縁部を有する多角形の開口を生成するために、「チップ１」７０２及び「チップ２」７０４の両方が奇数の回転ブレードで構成されてもよい。さらに、採用される異なるデザインに従い、開口のサイズは、最大径が５ｍｍ（すなわち「ｄｍａｘ」＝５ｍｍ）と、最小径が０ｍｍ（すなわち「ｄｍｉｎ」＝０ｍｍ）との間で可変であることが好ましいことが認識されよう。
【００５５】
またさらに、特定の適切なデザインでは、代替的には、各回転ブレードの延長アーム４０９、１１０７を省略してもよいことを強調すべきである。換言すれば、延長アーム４０９、１１０７を用いる必要なく、各回転ブレードは、関連するＭＥＭＳ回転型アクチュエータに直接取付けられている。さらに、各回転ブレードは、任意の適切な形状で形成されてもよく、ＭＥＭＳアイリス絞り４００、１１００のための特定の用途の必要によっては、必ずしも第１の実施形態に記載のような方形でなくてもよい。
【００５６】
本発明を、図面及び前述の説明において、詳細に例示及び記載してきたが、これら例示及び説明は、例示的または例証であると考えるべきであり、制限的でなく、本発明は、開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態の他の変形物は、請求項の発明を実施するにあたって、当業者によって理解されかつもたらされるだろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１（ａ）】
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【図１１（ｂ）】
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【国際調査報告】
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