(57)【要約】【課題】製造工程において、アクチュエータの弾性部材への応力集中を低減できて、弾性部材の破損の抑制を可能とする構成を有するアクチュエータなどを提供する。【解決手段】アクチュエータ１は、可動部材４と、可動部材と支持部材２とを繋ぐ弾性部材５と、可動部材を反射面に垂直な方向に変位させるための櫛歯電極構造の電極対を有する。可動部材から延出する全ての可動櫛歯電極６が略平行であり、弾性部材５の、可動部材４から延出し始める部分が、可動櫛歯電極６と略平行である。【選択図】図１
2016139009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部材と、前記支持部材に設けられ、前記支持部材から延出する複数の固定櫛歯電極と、可動部材と、前記可動部材と前記支持部材とを繋ぐ弾性部材と、前記可動部材に設けられ、前記可動部材から前記固定櫛歯電極と略平行に延出し、かつ前記固定櫛歯電極と間隙を隔てて噛み合う複数の可動櫛歯電極と、を有し、前記可動部材の前記可動櫛歯電極が設けられた面と前記支持部材の前記固定櫛歯電極が設けられた面とが、前記可動部材の可動方向と略平行に配置されているアクチュエータであって、
前記複数の可動櫛歯電極が互いに略平行であり、
前記弾性部材の、前記可動部材から延出し始める部分が、前記複数の可動櫛歯電極と略平行であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記弾性部材は複数設けられ、複数の前記弾性部材の、前記可動部材から延出し始める部分が、前記複数の可動櫛歯電極と略平行であることを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記弾性部材は、全長に亘って、前記複数の可動櫛歯電極と略平行であることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記弾性部材は複数設けられ、全ての前記弾性部材が、全長に亘って、前記可動部材から延出し始める部分が、前記複数の可動櫛歯電極と略平行であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアクチュエータと、
一方の面が反射面であるミラー部材と、を有し、
前記アクチュエータの可動部材は、前記ミラー部材の前記反射面とは反対側の面に接続されていることを特徴とする可変形状ミラー。
【請求項６】
被検眼の画像を取得する眼科装置であって、
測定光及び戻り光の少なくとも一方の波面収差を補正する反射型光変調素子と、
前記被検眼にて発生する収差を測定する収差測定ユニットと、
前記収差測定ユニットの測定結果に基づいて前記反射型光変調素子を制御する制御ユニットと、を有し、
前記反射型光変調素子が請求項５に記載の可変形状ミラーを含んでいることを特徴とする眼科装置。
【請求項７】
波面収差を補正する補償光学システムであって、
入射する光の波面収差を補正する反射型光変調素子と、
入射する光の波面収差を測定する収差測定ユニットと、
前記収差測定ユニットの測定結果に基づいて前記反射型光変調素子を制御する制御ユニットと、を有し、
前記反射型光変調素子が請求項５に記載の可変形状ミラーを含んでいることを特徴とする補償光学システム。
【請求項８】
シリコン層、絶縁体層、及び基板層の３層からなる第１基板を用意する工程と、
シリコン層、絶縁体層、及び基板層の３層からなる第２基板に、接続部と、該接続部をミラー部材の反射面に垂直な方向に変位させるための櫛歯電極構造の電極対を有するアクチュエータと、を形成する工程と、
を有するアクチュエータの製造方法であって、
前記アクチュエータは、支持部材と、前記支持部材に設けられ、前記支持部材から延出する複数の固定櫛歯電極と、前記垂直な方向に可動な可動部材と、前記可動部材と前記支持部材とを繋ぐ弾性部材と、前記可動部材に設けられ、前記可動部材から前記固定櫛歯電極と略平行に延出し、かつ前記固定櫛歯電極と間隙を隔てて噛み合う複数の可動櫛歯電極と、を有し、前記可動部材の前記可動櫛歯電極が設けられた面と前記支持部材の前記固定櫛歯電極が設けられた面とが、前記垂直な方向と略平行に配置されており、
前記接続部と前記アクチュエータとを形成する工程において、
前記可動部材から延出する前記可動櫛歯電極に接する前記第２基板の絶縁体層からなる全てのパターンが略平行であり、
前記可動櫛歯電極に接するパターンと、前記可動部材と前記支持部材を繋ぐ前記弾性部材に接する前記第２基板の絶縁体層からなるパターンの、前記可動部材から延出し始める部分と、を略平行にすることを特徴とするアクチュエータの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載のアクチュエータの製造方法の各工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを、前記接続部を介して接合する工程と、
前記第１基板の前記ハンドル層と前記絶縁体層を除去する工程と、
を有する形状可変ミラーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ、アクチュエータを用いた可変形状ミラー、可変形状ミラーを用いた補償光学システムなどの装置、可変形状ミラーの製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電引力によって変位させるタイプの可動ミラーないし可変形状ミラーは、光を利用した様々な分野への応用が期待されている。例えば、眼底検査装置、天体望遠鏡などの補償光学用波面補正デバイスとして利用することができる。静電引力で反射面を変化させるこのような可動ミラーの典型例として、２枚の平行平板電極を使って可動する手法が挙げられるが、この平行平板型の欠点として可動量が小さいことが挙げられる。
【０００３】
それに対して、より大きな可動量を得ることができる櫛歯電極構造を用いた可変形状ミラーが近年提案されている。その一例が特許文献１に開示されている。この可変形状ミラーでは、可動側の櫛歯電極を支持する支持部と、固定側の櫛歯電極を支持する支持部が、それぞれ支持部に垂直な方向の上下に位置している。可動部を可動に支持する弾性部材は、Ｃｕメッキによって作製されている。また、可動櫛歯電極と固定櫛歯電極は、互いに対向し、かつ間隔を隔てて交互になるように配置されている。これにより、上記平行平板型よりも大きな電極重なり面積が生じるので、可動櫛歯電極と固定櫛歯電極間で発生する静電引力が大きくなり、反射部に接続した接続部の可動量を大きくすることができる。
【０００４】
また、特許文献２には、活性層と基板層とをＢＯＸ層を介して結合して成るＳＯＩ基板が開示されている。そして、特許文献２には、可動櫛歯電極と固定櫛歯電極と弾性体がＳＯＩ基板の活性層に形成された静電櫛歯アクチュエ―タ構造が提案されており、これは、可動部が基板平面方向に駆動するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６３８４９５２号明細書
【特許文献２】特開２０１０−００８６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１に開示されている構造の従来の静電縦櫛歯電極型の可変形状ミラーは、静電櫛歯アクチュエータの弾性部材がＣｕメッキ膜からなり、よりバネ特性が優れた弾性部材が求められている。
【０００７】
特許文献２では、ＳＯＩ基板からなる静電櫛歯アクチュエータの弾性部材として、厚みが３０μｍ程度の活性層が開示されている。この活性層は、単結晶シリコンから成るために、弾性部材として用いる場合には、特許文献１で開示されているＣｕメッキ膜よりも材料特性が優れている。このＳＯＩ基板の活性層を弾性部材として使用する場合には、次のことが必要になる。即ち、ＳＯＩ基板の活性層の弾性部形状へのパターニング、基板層側の弾性部材を包含するエリアに基板層を貫通する開孔を形成してＢＯＸ層を表出させること、ＢＯＸ層を除去して活性層からなる弾性部材をリリースすること、が必要になる。
【０００８】
また、特許文献１のミラーのように静電櫛歯アクチュエータの可動部がＳＯＩ基板の垂直方向に変位する構成に、ＳＯＩ基板の活性層からなる弾性部材を適用することを考える場合、次のようなことが想定される。即ち、可動部の変位量を大きくするためには、この活性層からなる弾性部材をなるべく薄くする必要がある。また、静電櫛歯アクチュエータの上記基板層を貫通する開孔をエッチングで形成する際には、ＢＯＸ層をエッチングストッパ層として利用するため、ＢＯＸ層が厚い方が良い。また、静電櫛歯アクチュエータの活性層と基板層をＢＯＸ層によって電気的に絶縁する場合には、ＢＯＸ層が厚い方が良い。よって、上記理由から、静電櫛歯アクチュエータの可動部がＳＯＩ基板の垂直方向に変位する構成では、静電櫛歯アクチュエータの弾性部材を薄く、ＢＯＸ層が厚い構成が望ましい。
【０００９】
しかしながら、この場合、弾性部材が形成される活性層に接するＢＯＸ層に隣接する基板層を貫通する開孔を形成する工程後から、弾性部材をリリースするためにＢＯＸ層を除去する工程までに、次のことが発生することが懸念される。即ち、弾性部材となる活性層に接しているＢＯＸ層の膜応力に起因する撓みによって弾性部材の根元に応力集中が発生して、弾性部材に破損が発生する可能性が高まることが懸念される。よって、可動部がＳＯＩ基板の垂直方向に変位する静電櫛歯アクチュエータを用いた可変形状ミラーにおいては、ＳＯＩ基板の活性層を弾性部材として使用する場合、弾性部材の破損の発生が抑制される構造が要求される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題に鑑み、本発明に係るアクチュエータは、支持部材と、前記支持部材に設けられ、前記支持部材から延出する複数の固定櫛歯電極と、可動部材と、前記可動部材と前記支持部材とを繋ぐ弾性部材と、前記可動部材に設けられ、前記可動部材から前記固定櫛歯電極と略平行に延出し、かつ前記固定櫛歯電極と間隙を隔てて噛み合う複数の可動櫛歯電極と、を有し、前記可動部材の前記可動櫛歯電極が設けられた面と前記支持部材の前記固定櫛歯電極が設けられた面とが、前記可動部材の可動方向と略平行に配置されているアクチュエータであって、前記複数の可動櫛歯電極が互いに略平行であり、前記弾性部材の、前記可動部材から延出し始める部分が、前記複数の可動櫛歯電極と略平行である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、上記構成のアクチュエータは、その製造工程において、アクチュエータの弾性部材への応力集中を低減できるため、弾性部材の破損の抑制が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の静電櫛歯型アクチュエータを説明する平面図。
【図２】実施形態の静電櫛歯型アクチュエータの製造方法を示す断面図。
【図３】有限要素法による弾性部材への応力集中のシミュレーション結果を示す図。
【図４】実施形態の可変形状ミラーの平面、及びその製造方法を断面で示す図。
【図５】本発明の静電櫛歯アクチュエータの駆動法を示す断面図。
【図６】本発明の光学補償システムとそれを用いた眼科装置の概要図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明では、可変形状ミラーなどに係る静電櫛歯型アクチュエータにおいて、可動部材から延出する複数の可動櫛歯電極が互いに略平行であり、可動部材と支持部材を繋ぐ弾性部材の、可動部材から延出し始める部分が、可動櫛歯電極と略平行である。これにより、次の如き懸念を減少することができる。静電櫛歯型アクチュエータの製造工程で、例えばＳＯＩ基板に形成した可動櫛歯電極に接するＢＯＸ層の延伸方向の撓みと、弾性部材に接するＢＯＸ層の延伸方向の撓みの方向が交差することで、弾性部材の根元に応力が集中して弾性部材が破損することがあった。しかし、本発明によれば、こうした懸念を低減できる。
【００１４】
本発明の実施形態を挙げて、本発明の構成例とその作用・効果を説明する。
（可変形状ミラー）
まず、図１、図２、図３を参照しながら本発明の可変形状ミラーのアクチュエータの実施形態について説明する。本実施形態に係る可変形状ミラーのアクチュエータアレイは、複数の静電櫛歯型アクチュエータを有する。ミラー面に対して鉛直（垂直）方向の上側に変位するものであり、変位のストローク（最大変位量）が比較的小さく、例えば、２０μｍであるが、変位量を細かく制御できる利点がある。図１（ａ）は、静電櫛歯型アクチュエータアレイの中の１つの静電櫛歯型アクチュエータ１を裏面側から見た平面図である。図１（ｂ）は、作製途中の静電櫛歯型アクチュエータアレイ１を裏面側から見た平面図である。図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る可変形状ミラーは、支持部材２を有する。そして、以下の構成要素を有する。即ち、支持部材２に設けられ、支持部材２の上面（図１の紙面に平行な面）に平行な方向に延出する固定櫛歯電極３と、一方の面が反射面であるミラー部材と、ミラー部材の反射面とは反対側の面に接続された可動部材４を有する。更に、可動部材４と支持部材２とを繋ぐ複数設けられた弾性部材５と、可動部材４に設けられ、固定櫛歯電極３と平行に延出し、かつ固定櫛歯電極３と間隙を隔てて噛み合う可動櫛歯電極６と、を有している。
【００１５】
上記構成において、可動部材４の可動櫛歯電極６が設けられた面と支持部材２の固定櫛歯電極３が設けられた面は、可動部材４の可動方向に沿って配置されている。さらに、可動部材４から延出する全ての可動櫛歯電極６は略平行であり、可動櫛歯電極６と、可動部材４と支持部材２を繋ぐ全ての弾性部材５の、可動部材４から延出し始める部分と、が略平行である。ここで、略平行とは、それぞれで成す角度が、例えば、０°以上５°以下の範囲であるが、１°以下が好ましく、０°が最適である。
【００１６】
作成途中の静電櫛歯アクチュエータ１を示す図１（ｂ）に示すように、可動櫛歯電極６に接しているＢＯＸ層からなるパターン７と、弾性部材５の裏側に接しているＢＯＸ層からなるパターン８は、略平行になっている。このため、本実施形態の可変形状ミラーにおける静電櫛歯アクチュエータ１では、次の利点が得られる。つまり、可動櫛歯電極６に接しているＢＯＸ層のパターン７による撓みの方向と、弾性部材５の裏側に接しているＢＯＸ層のパターン８による撓みの方向が略平行で交差しないため、弾性部材５において延伸方向に対してねじれる方向に応力集中が起きにくい。このことから、比較的薄い弾性部材５の場合でも、弾性部材５の破損を抑制することが可能となる。ここでは、可動櫛歯電極６に接しているＢＯＸ層からなるパターン７と、弾性部材５の裏側に接しているＢＯＸ層からなるパターン８は、全長に亘って、略平行になっている。しかし、弾性部材５の、可動部材４から延出し始める部分が略平行で、その他の部分に非平行な部分を含むようなクランク形状の如き形状も可能である。ただし、後述の図３（ｂ）、（ｄ）から分かる様に、支持部材２から延出し始める部分も可動櫛歯電極と略平行であるほうが好ましいと言える。
【００１７】
図３に、可変形状ミラーのアクチュエータについて、可動櫛歯電極７１と弾性部材７２の延伸方向を変えたサンプル１、２を用いてシミュレーションを行った結果を示す。これは、有限要素法によるアクチュエータの弾性部材への応力集中のシミュレーション結果である。サンプル１は、図３（ａ）に示すように、可動部７０と可動櫛歯電極７１、７３と弾性部材７２からなる簡易な構造であり、可動櫛歯電極７１、７３と弾性部材７２の延伸方向を互いに垂直に配置している。サンプル２は、図３（ｃ）に示すように、可動部７０と可動櫛歯電極７１、７３と弾性部材７２からなる簡易な構造であり、可動櫛歯電極７１、７３と弾性部材７２の延伸方向を平行に配置している。
【００１８】
シミュレーションを行うにあたっては、有限要素法の解析が可能な市販ソフト（ＡＮＳＹＳ社製）を用いた。シミュレーションの条件は、下記の通りである。なお、可動櫛歯電極７１、７３と弾性部材７２の配置による弾性部材７２への応力集中の影響をみるために、一方の可動櫛歯電極７１の上面と、可動部７０を挟んで他方の可動櫛歯電極７３の下面に同じ面荷重を印加した。
可動部の寸法：Ｌ（縦）６００μｍ、Ｗ（横）３００μｍ、Ｔ（厚さ）１００μｍ。
可動櫛歯電極の寸法：Ｌ３００μｍ、Ｗ１００μｍ、Ｔ１００μｍ。
弾性部材：Ｌ３００μｍ、Ｗ１００μｍ、Ｔ１０μｍ。
材料：単結晶シリコン（ヤング率１３０ＧＰａ、ポアソン比０．２８）。
拘束面：可動部との接続面とは反対側のバネ（弾性部材）断面。
【００１９】
サンプル１について得られたシミュレーション結果を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）では、集中応力の大きさをコンター表示している。図３（ｂ）のシミュレーション結果から、最大の応力強さが弾性部材の可動部側の根元の外側の端部（矢印部）に集中していることが分かる。
【００２０】
次に、サンプル２について得られたシミュレーション結果を図３（ｄ）に示す。図３（ｄ）においても、図３（ｂ）と同様に、集中応力の大きさをコンタ―表示している。図３（ｄ）のシミュレーション結果から、本実施形態に相当するサンプル２では、最大の応力強さが弾性部材７２の可動部材７０と接する辺に分散しており、比較例の図３（ｂ）と比較して、弾性部材７２にかかる最大応力強さが１／３以下であった。よって、図３のシミュレーション結果から、本実施形態に相当するサンプル２は、比較例であるサンプル１に比べて、弾性部材７２の破損に繋がる最大応力強さを低減できることが確認できた。
【００２１】
次に、図２（ａ）〜（ｇ）を用いて、本実施形態に係る可変形状ミラーの静電櫛歯型アクチュエータ１２０の製造方法について説明する。図２（ａ）〜（ｇ）は、図１（ａ）のＡ−Ｂ断面図に対応する断面図であり、図１（ａ）に示す構造の製造方法を示す。ここでは、複数の静電櫛歯型アクチュエータを同時にＳＯＩ基板に形成する例を、１つの静電櫛歯型アクチュエータ１２０のみを示して説明する。
【００２２】
初めに、図２（ａ）に示すように、基板層１１０、ＢＯＸ層１１１、ＳＯＩ層（シリコン層）１１２からなるＳＯＩ基板１０９を用意する。基板層１１０、ＢＯＸ層１１１、ＳＯＩ層１１２のそれぞれの厚さは、例えば２００μｍ、２μｍ、２μｍである。次に、図１（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板１０９の両面に絶縁層１１３のパターン（１１３ａ、１１３ｂ）を形成する。具体的には、パターン（１１３ａ、１１３ｂ）は、熱酸化による酸化シリコン（ＳｉＯ２）を絶縁層１１３として形成した後に、レジストパターン（不図示）を形成し、該レジストパターンをマスクにして、絶縁層１１３をエッチングして形成する。絶縁層１１３のエッチングには、例えば、フロン系ガスである四フッ化メタン（ＣＦ４）、二フッ化メタン（ＣＨ２Ｆ２）、三フッ化メタン（ＣＨＦ３）などによるプラズマエッチングを利用する。これらのフロン系ガスは、単独または他のフロンガスと混合して、更には、アルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）などの不活性ガスと混合して、使用され得る。
【００２３】
次に、図２（ｃ）に示すように、コンタクトホールパターン状の貫通電極１１４を形成する。具体的には、まず、ＳＯＩ基板１０９の裏面にレジストパターン（不図示）を形成し、該レジストパターンをマスクにして、ＳＯＩ層１１２及びＢＯＸ層１１１をエッチングして貫通孔を形成する。さらに、電極材料となるクロム（Ｃｒ）及び金（Ａｕ）を積層成膜した後、レジストパターン（不図示）を形成する。次に、該レジストパターンをマスクにして、金（Ａｕ）及びクロム（Ｃｒ）をエッチングする。
【００２４】
次に、図２（ｄ）に示すように、櫛歯電極形状を形成する時のマスクを形成する。ＳＯＩ基板１０９の基板層１１０側の表面にレジストパターン１１５を形成し、基板層１１０表面の絶縁層１１３ｂをエッチングしてパターニングする。ここで、絶縁層１１３ｂのエッチングには、図２（ｂ）の工程で例示したフロン系ガスによるプラズマエッチングを利用する。
【００２５】
次に、図２（ｅ）に示すように、基板層１１０から可動櫛歯電極１１６及び固定櫛歯電極１１７を形成する。この工程では、図２（ｄ）で形成したレジストパターン１１５及び絶縁層１１３ｂをマスクにして、基板層１１０をエッチングする。この工程で、所望の櫛歯電極形状を形成するためには、基板層の表面に対して垂直な方向に深堀エッチングが可能なＩＣＰ−ＲＩＥ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ−Ｐｌａｓｍａ−Ｒｅａｃｔｉｖｅ−Ｉｏｎ−Ｅｔｃｈｉｎｇ）などを用いる。ＩＣＰ−ＲＩＥを用いることにより、高アスペクトで微細な櫛歯電極構造を形成することができる。
【００２６】
次に、図２（ｆ）に示すように、可動櫛歯電極１１６と固定櫛歯電極１１７を片面ずつエッチング加工して各櫛歯電極に段差を形成する。固定櫛歯電極１１７の段差を形成するために、裏面の絶縁層（ＳｉＯ２）１１３ａをマスクにして、活性層１１２をエッチングする。そして、エッチングによりパターニングされた活性層１１２をマスクにしてＢＯＸ層１１１をエッチングする。さらに、エッチングによりパターニングされたＢＯＸ層１１１をマスクにして、固定櫛歯電極１１７のシリコン（Ｓｉ）を裏面側から例えば２０μｍの深さにエッチングする。
【００２７】
また、可動櫛歯電極１１６に段差を形成するために、表面のレジストパターン１１５を剥離した後に、表面の絶縁層（ＳｉＯ２）１１３ｂをマスクに、可動櫛歯電極１１６のシリコン（Ｓｉ）を表面側から例えば２０μｍの深さにエッチングする。これらのシリコン（Ｓｉ）層及び絶縁層のエッチングには、図２（ｂ）で例示したフロン系のガスによるプラズマエッチングや、図２（ｄ）で例示したＩＣＰ−ＲＩＥなどを利用する。これらの櫛歯段差形成工程において、固定櫛歯電極１１７の下面と可動櫛歯電極１１６の上面に段差が形成されることで、静電櫛歯型アクチュエータ１が電圧印加によって変位するための櫛歯電極構造が形成される。この櫛歯電極構造による駆動原理は後述する。
【００２８】
ここで、図２（ｆ）における静電櫛歯アクチュエータ１２０の裏面の平面図に相当するものが図１（ｂ）である。図１（ｂ）において、可動櫛歯電極６と弾性部材５が略平行である。そのため、図２（ｆ）における可動櫛歯電極１１６の下面にあるＢＯＸ層１１１と弾性部材１１９の上面にあるＢＯＸ層１１１のそれぞれに相当するＢＯＸ層のパターン７、８が、略平行である。よって、ＢＯＸ層の膜応力によって発生するＢＯＸ層のパターン７の撓みとＢＯＸ層のパターン８の撓みの方向が略平行で、交差しないため、上述した図３のシミュレーション結果のとおり、弾性部材１１９の破損を抑制することが可能になる。
【００２９】
次に、図２（ｇ）に示すように、ＢＯＸ層１１１と絶縁層１１３の露出部分を、例えば、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）を用いてエッチングして可動櫛歯電極１１６と弾性部材１１９をリリースすることで、静電櫛歯型アクチュエータ１２０が作製される。なお、上述したアクチュエータ部及びその製造方法は一例であり、これらに限定されるものではない。静電櫛歯型アクチュエータ１のアレイ配置は、例えば三角格子状であり、アレイピッチは、例えば１０００μｍである。
【００３０】
以上説明した可変形状ミラーに係る静電櫛歯型アクチュエータは、上記理由によって弾性部材の破損を抑制可能である。また、静電櫛歯型アクチュエータを製造する際に、歩留まりを向上して製造コストを低減することが可能になる。また、本実施形態に係る静電櫛歯型アクチュエータ１は、全ての可動櫛歯電極６と弾性部材５が略平行である。そのために、例えば、可動櫛歯電極と弾性部材の延伸方向が垂直なレイアウトと比較して、静電櫛歯型アクチュエータをコンパクトに、かつ、櫛歯電極領域を広くレイアウトすることが可能である。
【００３１】
（可変形状ミラーの製造方法）
次に、図４を参照しながら本発明の可変形状ミラーの製造方法の実施形態を説明する。図４（ａ）は、本実施形態に係る可変形状ミラー１０の平面図であり、図４（ｂ）〜（ｅ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ’断面におけるプロセス断面図である。本実施形態に係る可変形状ミラー１０の形成方法では、ＳＯＩ基板１１の活性層１２をミラー基材として、静電櫛歯型アクチュエータアレイ２０に移設するものである。
【００３２】
まず、図４（ｂ）に示すように、活性層、絶縁体層（ＢＯＸ層）、及び基板層の３層からなる第１基板として、例えばＳＯＩ基板１１を準備する。ＳＯＩ基板１１は、例えば、シリコンからなる活性層１２と基板層１４とその間の酸化シリコンからなるＢＯＸ層１３を有している。また、活性層１２上には、静電櫛歯型アクチュエータの可動部材との接続部となるポスト４０や、周辺の固定部材との接続部となる周縁接続部４１が形成されている。
【００３３】
次に、図４（ｃ）に示すように、ミラー基材である活性層１２を変位させるための静電櫛歯型アクチュエータアレイ２０を準備する。この静電櫛歯型アクチュエータアレイ２０は、前述の通り、支持部材２５、周辺の支持部材４２と、前記支持部材に設けられ前記支持部材の上面に平行な方向に延出する固定櫛歯電極（不図示）を有する。また、可動部材２４と、可動部材２４と支持部材２５、４２とを繋ぐ弾性部材２９と、可動部材２４に設けられ、前記固定櫛歯電極と平行に延出し、かつ前記固定櫛歯電極と間隙を隔てて噛み合う可動櫛歯電極（不図示）と、を有している。可動部材２４の前記可動櫛歯電極が設けられた面と支持部材２５、４２の前記固定櫛歯電極が設けられた面は、可動部材２４の可動方向に沿って配置されている。
【００３４】
さらに、可動部材２４から延出する全ての前記可動櫛歯電極は略平行である。そして、前記可動櫛歯電極と、可動部材２４と支持部材２５、４２を繋ぐ全ての弾性部材２９の、可動部材２４から延出し始める部分と、が略平行である。可動部材２４及び周辺の支持部材４２上には、ミラー基材１２上に設けられたポスト４０、４１との接続のための接続部（不図示）が形成されている。
【００３５】
次に、図４（ｄ）に示すように、ミラー基材１２の元となる第１基板１１と、第１のアクチュエータアレイ２０を、ポスト４０及び周辺接続部４１を介して接合する。ポスト４０及び周辺接続部４１としては、例えば、Ａｕバンプを用いる。また、可動部材２４及び周辺の支持部材４２上に設けられた接続部としては、例えば、Ａｕパッドを用いる。この接合には、例えば、Ａｕ−Ａｕ表面活性化接合法を用いる。この方法は、ＡｒプラズマによるＡｕバンプとＡｕパッド表面の有機物除去によって活性化した後に接合する方法である。
【００３６】
なお、本実施形態の接合方法には、常温の表面活性化接合を用いたが、これに限定されることはない。ここで、ミラー基材１２の元となる第１基板１１と第１のアクチュエータ基板２０との接合位置合わせは、第１基板に形成の位置合わせマーク（不図示）に対して、第１のアクチュエータ基板に形成の位置合わせマーク（不図示）を合わせすることで行う。上記接合における位置合わせ精度は、±０．５μｍ以下で行うことができるため、複数の可動部２４は、ミラー基材１２と高精度に位置合わせされた状態で配置されることが可能である。
【００３７】
次に、図４（ｅ）に示すように、前記第１基板のＳＯＩ基板１１の基板層１４及びＢＯＸ層１３を除去する。これにより、静電櫛歯型アクチュエータアレイ２０に、活性層１２からなるミラー基材が接続された構造を形成することができる。基板層１４の除去は、例えば、シリコンドライエッチングによって行う。このエッチング終点は、プラズマ発光分光法を用いて制御し、ＳＯＩ基板１１のＢＯＸ層１３をエッチストッパー層として利用する。このシリコンドライエッチングにおいて、エッチストッパー層のＢＯＸ層１３と基板層とのエッチング選択比が高い条件を用いることで、ＢＯＸ層１３が活性層１２を保護するため、活性層１２がエッチングされることはない。ここで、基板層１４の除去は、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液（ＴＭＡＨ）などによるウェットエッチングで行っても良い。
【００３８】
次に、ＢＯＸ層１３の除去は、例えば、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）によるウェットエッチングを用いて行う。このとき、ＢＯＸ層１３の下層の活性層１２は、ＢＯＸ層１３に対して高いエッチング選択比を有するため、殆どエッチングされない。そのため、ミラー基材１２（活性層１２）のダメージがなくＢＯＸ層１３の除去が可能である。なお、ＢＯＸ層１３の除去には、この他に、ベーパーフッ酸によるドライエッチング法を用いても良い。
【００３９】
次に、ミラー基材の表面に反射膜１５を成膜することで、可変形状ミラーの反射率を向上させても良い。この反射膜の材料は、例えば、Ａｕであり、密着層として、例えば、Ｔｉを用いると良い。
【００４０】
以上に述べた様に、本実施形態に係る可変形状ミラーは、静電櫛歯型アクチュエータの弾性部材の破損を抑制しているため、可変形状ミラーを製造する際の歩留まりが向上して製造コストを低減することが可能である。
【００４１】
図５は、本発明に係る静電櫛歯アクチュエータの駆動原理を示す断面図であり、電極対を有する静電櫛歯アクチュエータの構造として、簡易的に可動櫛歯電極６０と固定櫛歯電極６１のみを示している。（ａ）の電圧印加直後では、可動櫛歯電極６０と固定櫛歯電極６１にそれぞれ符号が逆の電荷を与えることで櫛歯電極間に発生した静電引力によって、可動櫛歯電極６０が基板垂直方向（Ｚ方向）のプラス側に変位する。即ち、櫛歯電極間に発生した静電引力によって、可動櫛歯電極６０を支持している可動部（ここでは不図示）を駆動することができる。なお、この静電引力によって、可動櫛歯電極６０は、固定櫛歯電極６１に近づこうとするが、水平方向（Ｘ方向）に関しては左右に略均等に静電引力を受けるので、垂直方向の上側に変位することになる。
【００４２】
（ｂ）のつり合い状態において、弾性体（ここでは不図示）は、静電引力によって可動櫛歯電極６０が変位する時に、この静電引力と弾性体復元力とがつり合う位置で可動櫛歯電極６０を停止させる役割を果たす。（ｃ）の電圧開放後では、櫛歯電極間の静電引力が開放されることで、静電引力と弾性体復元力のつり合いがなくなり、可動櫛歯電極６０には、弾性体復元力が働く。（ｄ）の変位後には、弾性体復元力によって、可動櫛歯電極６０は初期位置に戻る。また、可動櫛歯電極６０と固定櫛歯電極６１への印加電圧の正負（付与電荷の正負）は、図５とは、逆でも良い。つまり、可動櫛歯電極と固定櫛歯電極へ印加する電圧に応じて可動部の変位が制御される。
【００４３】
ここで、可動櫛歯電極６０と固定櫛歯電極６１に電位差を与えた時に働く垂直方向の静電引力Ｆｚは以下の（式１）で表わされる。
Ｆｚ＝［（ε０・Ｎ・ｈ）／（２ｇ）］・（Ｖｍ−Ｖｆ）２          （式１）
ここで、ε０：真空の誘電率、Ｎ：櫛歯電極間間隔の数、ｈ：可動櫛歯電極と固定櫛歯電極のオーバーラップ長、Ｖｍ：可動櫛歯電極の電位、Ｖｆ：固定櫛歯電極の電位、ｇ：櫛歯電極間間隔の幅である。
【００４４】
このため、図４に示すアクチュエータアレイ２０は、固定櫛歯電極（不図示）がグランドに接地され、複数の可動部材２４に個別に接続された配線（不図示）を介して可動部材２４に接続された可動櫛歯電極（不図示）に電圧を印加することで、次のようになる。即ち、複数の可動部材２４をミラー基材側に、個別に変位させることができる。なお、図４（ａ）では、連続した反射面を有する可変形状ミラー１０に７個の静電櫛歯型アクチュエータ５１、５２、５３が接続された構造を示す。しかし、これは一例であり、アクチュエータの個数を増やすことで、より複雑なミラー面形状を精度良く実現することが可能になる。
【００４５】
（眼科装置）
以上説明した可変形状ミラーを、光学収差を補償する波面補正デバイスとして用いた補償光学システムについて、走査型レーザ顕眼鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ：以下ＳＬＯ装置と記述する）を例にとって説明する。ＳＬＯ装置とは、光を眼底に照射し、視細胞・網膜神経線維束・血球動態等の観察を可能にする眼科装置である。
【００４６】
本実施形態にかかるＳＬＯ装置の概略構成を図６に示す。光源３０１から出射した光は、単一モード光ファイバー３０２を伝播し、コリメータ３０３を通過して平行光線となる。平行光線は、測定光３０５として光分割手段であるビームスプリッタ３０４を透過し、補償光学システム３２０に導光される。例えばレーザ光を出射する光源３０１の波長は特に制限されるものではないが、特に眼底撮像用としては被験者の眩しさの軽減と分解能維持のために、８００〜１５００ｎｍ程度（例えば、８５０ｎｍ帯以下）が好適に用いられる。補償光学システム３２０は、光分割手段であるビームスプリッタ３０６、波面センサ（収差測定ユニット）３１５、反射型光変調素子をなす可変形状ミラー（波面補正デバイス）３０８および、それらに導光するための反射ミラー３０７−１〜４から構成される。各反射ミラー３０７は、少なくとも被検眼の瞳と波面センサ３１５、可変形状ミラー３０８とが光学的に共役関係になるように設置されている。
【００４７】
補償光学システム３２０を通過した光は、光走査部３０９によって、１次元もしくは２次元に走査される。光走査部３０９で走査された測定光は、接眼レンズ３１０−１および３１０−２を通して被検眼３１１に照射される。接眼レンズ３１０−１および３１０−２の位置を調整することによって、被検眼３１１の視度にあわせて最適な照射を行うことが可能となる。ここでは接眼部にレンズを用いているが、球面ミラー等で構成しても良い。
【００４８】
被検眼３１１に照射された測定光は眼底（網膜）で反射もしくは散乱される。被検眼３１１の眼底で反射散乱された光は、入射した時と同様の経路を逆向きに進行し、ビームスプリッタ３０６によって一部が反射されて波面センサ３１５に入射し、光線の波面測定に用いられる。波面センサ３１５には、公知のシャックハルトマンセンサを用いることができる。ビームスプリッタ３０６を透過した反射散乱光は、ビームスプリッタ３０４によって一部が反射され、コリメータ３１２、光ファイバー３１３を通して光強度センサ３１４に導光される。光強度センサ３１４に入射した光は電気信号に変換され、画像処理手段３２５にて眼底画像へと加工される。
【００４９】
波面センサ３１５は、制御ユニットである補償光学制御機３１６に接続されており、受光した光線の波面の測定結果を補償光学制御機３１６に伝える。補償光学制御機３１６は本発明に係る静電櫛歯型アクチュエータを有する可変形状ミラー３０８に接続されており、ミラー３０８を補償光学制御機３１６から指示された形状に変形する。
【００５０】
補償光学制御機３１６は、波面センサ３１５から取得した波面を基に、収差のない波面へと補正するようなミラー形状を計算する。そして、可変形状ミラー３０８がその形状を再現するために必要な各櫛歯電極の印加電圧差を算出して、可変形状ミラー３０８へと送る。可変形状ミラー３０８は、補償光学制御機３１６から送られる電位差を可動櫛歯電極と固定櫛歯電極との間に印加し、所定の形状になるようにミラー面を変形させる。
【００５１】
このような波面センサ３１５による波面の測定と、その波面の補償光学制御機３１６への伝達と、補償光学制御機３１６による収差の補正の可変形状ミラーへの指示は、繰り返し処理されて常に最適な波面となるようにフィードバック制御が行われる。なお、反射型変調素子をなす可変形状ミラーは、測定光および戻り光の少なくとも一方の波面収差を補正するように設けられればよい。
【００５２】
以上に説明した本実施形態にかかる補償光学システムは、静電櫛歯アクチュエータのバネの破損を抑制しているため、補償光学システムを製造する際の製造コストを低減することが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１：静電櫛歯型アクチュエータ、２、２５、４２：支持部材、３：固定櫛歯電極、４、２４：可動部材、５、２９：弾性部材、６：可動櫛歯電極、７、８：ＢＯＸ層からなるパターン、１０、３０８：可変形状ミラー、３０５：測定光、３１１：被検眼、３１５：収差測定ユニット、３１６：制御ユニット、３２０：反射型光変調素子
【図１】
2016139009.tif 000003
【図２】
2016139009.tif 000004
【図３】
2016139009.tif 000005
【図４】
2016139009.tif 000006
【図５】
2016139009.tif 000007
【図６】
2016139009.tif 000008