(57)【要約】【課題】小型でありながら、ミラー部の精度を高く面積を大きくすること。【解決手段】焦点可変ミラー装置１は、支持基板１１とミラー部１２と複数の支持梁部１３ａ〜１３ｈを有している。支持梁部１３ａは、ミラー部１２の外端からミラー部１２の径方向に沿って外側に延びるミラー側固定部３１と、支持基板の内端からミラー部１２の径方向またはミラー側固定部３１と平行な方向に沿って内側に延びる基板側固定部３２ａ，３２ｂと、ミラー部１２の径方向と直交する方向又はミラー部１２の周方向に沿って延びる梁部を少なくとも１つ有し、ミラー側固定部３１の先端と基板側固定部３２ａ，３２ｂの先端とを連結する連結部３３ａ，３３ｂとを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板状であり円形に形成され、第１の面に反射膜が形成されたミラー部と、
枠状であり、円筒状の内側面を有し、前記ミラー部が収容される支持基板と、
前記ミラー部と前記支持基板との間に前記ミラー部の端部に沿って等角度間隔に配置された複数の支持梁部と、
前記ミラー部の第２の面に取着された通電部を含み、前記通電部に対する通電によって前記ミラー部をその表面に垂直な方向へ移動させて前記ミラー部を湾曲させる駆動力を発生する駆動力発生部と、
を有し、
前記支持梁部は、前記ミラー部の外端から前記ミラー部の径方向に沿って外側に延びるミラー側固定部と、前記支持基板の内端から前記ミラー部の径方向または前記ミラー側固定部と平行な方向に沿って内側に延びる基板側固定部と、前記ミラー部の径方向と直交する方向又は前記ミラー部の周方向に沿って延びる連結梁を少なくとも１つ有し、前記ミラー側固定部の先端と前記基板側固定部の先端とを連結する連結部とを有すること
を特徴とする焦点可変ミラー装置。
【請求項２】
前記ミラー部の中心を通り互いに直交する２つの直線上に配置された４つの支持梁部を第１支持梁部とし、前記第１支持梁部を除く支持梁部を第２支持梁部とし、前記第２支持梁部のそれぞれに前記第２支持梁部の撓みを検出するための検出部が配置されていること、を特徴とする請求項１に記載の焦点可変ミラー装置。
【請求項３】
前記ミラー側固定部の幅は、前記連結部の幅よりも広いこと、を特徴とする請求項１又は２に記載の焦点可変ミラー装置。
【請求項４】
前記支持梁部は、前記ミラー側固定部に対して線対称に配置された２つの前記基板側固定部を有し、
前記連結部は、前記ミラー側固定部の先端から前記ミラー部の周方向または前記ミラー側固定部と直交する方向に延びる２つの第１梁部と、前記第１梁部の先端から前記ミラー側固定部と平行又は前記ミラー部の周方向に沿って延びる２つの第２梁部と、前記第２梁部の先端から前記ミラー部の周方向または前記ミラー側固定部と直交する方向に延び先端が前記基板側固定部の先端に接続された２つの第３梁部と、を有すること、
を特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の焦点可変ミラー装置。
【請求項５】
前記駆動力発生部は、前記通電部を第１電極とし、前記第１電極に積層された圧電体及び第２電極とを含み、前記圧電体により前記ミラー部をその表面に垂直な方向に移動させる圧電駆動部であること、を特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の焦点可変ミラー装置。
【請求項６】
被測定対象物に出射される光束の投光光軸と、被測定対象物から反射される光束の受光光軸が同軸上に配置された変位センサであって、
請求項１〜５の何れか一項に記載の焦点可変ミラー装置を備えたことを特徴とする変位センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点可変ミラー装置及び変位センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、顕微鏡や光学式の変位センサ等の光学機器は、光学レンズやプリズム等の光学部品を有している。このような光学機器に用いられる反射鏡として、焦点距離の調整を可能としたミラー装置が用いられる（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３３４０５号公報
【特許文献２】特開２０１０−９６９９７号公報
【特許文献３】特開２０１５−１１４１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のようなミラー装置では、光を反射するミラー部の精度が高く面積が大きいことが好ましい。一方、ミラー装置を利用する光学機器では、ミラー装置の小型化望まれている。このため、全体的に小型でありながら、ミラー部の面積の大きなミラー装置が望まれている。また、このようなミラー部を有する変位センサが望まれている。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、小型でありながら、精度が高く面積の大きなミラー部を有するミラー装置及び変位センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する焦点可変ミラー装置は、薄板状であり円形に形成され、第１の面に反射膜が形成されたミラー部と、枠状であり、円筒状の内側面を有し、前記ミラー部が収容される支持基板と、前記ミラー部と前記支持基板との間に前記ミラー部の端部に沿って等角度間隔に配置された複数の支持梁部と、前記ミラー部の第２の面に取着された通電部を含み、前記通電部に対する通電によって前記ミラー部をその表面に垂直な方向へ移動させて前記ミラー部を湾曲させる駆動力を発生する駆動力発生部と、を有し、前記支持梁部は、前記ミラー部の外端から前記ミラー部の径方向に沿って外側に延びるミラー側固定部と、前記支持基板の内端から前記ミラー部の径方向または前記ミラー側固定部と平行な方向に沿って内側に延びる基板側固定部と、前記ミラー部の径方向と直交する方向又は前記ミラー部の周方向に沿って延びる梁部を少なくとも１つ有し、前記ミラー側固定部の先端と前記基板側固定部の先端とを連結する連結部とを有する。
【０００７】
この構成によれば、ミラー側固定部の先端は連結部を介して基板側固定部の先端に連結されている。このため、ミラー側固定部は、ミラー部の移動によって変形する。一方、基板側固定部は、ミラー部、ミラー側固定部及び連結部によって加わる応力によって撓む。ミラー側固定部及び基板側固定部の撓みは、ミラー部と支持基板とを１本の梁によって連結した場合と比べ少なくなる。このため、支持梁部（ミラー側固定部、基板側固定部及び連結部）の強度を抑えつつミラー部の撓みの量を大きくすることができる。ミラー側固定部の先端が直接的に支持基板に固定されていないため、ミラー側固定部の位置及び姿勢はミラー部の撓みに応じて変化する。つまり、ミラー側固定部は、ミラー部の湾曲を制限しない。このため、ミラー部の全体が放物面状（断面放物線状）となり、ミラー部における有効な面積を大きくすることができる。そして、ミラー部を放物面状とすることにより、反射膜にて反射した光の焦点を可変することができる。
【０００８】
上記の焦点可変ミラー装置は、前記ミラー部の中心を通り互いに直交する２つの直線上に配置された４つの支持梁部を第１支持梁部とし、前記第１支持梁部を除く支持梁部を第２支持梁部とし、前記第２支持梁部のそれぞれに前記第２支持梁部の撓みを検出するための検出部が配置されていることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、複数の検出部を用いることで、駆動（振動）させるミラー部の振幅を精度よく検出することができる。このため、ミラー部を精度よく制御することができる。
【００１０】
上記の焦点可変ミラー装置において、前記ミラー側固定部の幅は、前記連結部の幅よりも広いことが好ましい。
この構成によれば、ミラー側固定部は撓みが少ないため、ミラー側固定部は、ミラー部の湾曲を制限しない。このため、ミラー部の全体が放物面状となり、ミラー部における有効な面積を大きくすることができる。
【００１１】
上記の焦点可変ミラー装置において、前記支持梁部は、前記ミラー側固定部に対して線対称に配置された２つの前記基板側固定部を有し、前記連結部は、前記ミラー側固定部の先端から前記ミラー部の周方向または前記ミラー側固定部と直交する方向に延びる２つの第１梁部と、前記第１梁部の先端から前記ミラー側固定部と平行又は前記ミラー部の周方向に沿って延びる２つの第２梁部と、前記第２梁部の先端から前記ミラー部の周方向または前記ミラー側固定部と直交する方向に延び先端が前記基板側固定部の先端に接続された２つの第３梁部と、を有することが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、ミラー側固定部に対して周方向に対称に配置された基板側固定部と連結部とによってミラー側固定部がミラー部の表面に垂直な方向に移動し易い。このため、ミラー部の撓みに影響が少なく、ミラー部を精度よく放物面状として焦点を可変することができる。
【００１３】
上記の焦点可変ミラー装置において、前記駆動力発生部は、前記通電部を第１電極とし、前記第１電極に積層された圧電体及び第２電極とを含み、前記圧電体により前記ミラー部をその表面に垂直な方向に移動させる圧電駆動部であることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、圧電駆動方式によりミラー部を容易に移動させてそのミラー部を放物面状とすることができる。
上記課題を解決する変位センサは、被測定対象物に出射される光束の投光光軸と、被測定対象物から反射される光束の受光光軸が同軸上に配置された変位センサであって、上記の焦点可変ミラー装置を備えたものである。
【００１５】
この構成によれば、焦点可変ミラー装置を用いた変位センサは、ミラー部を振動させることにより焦点位置を変更する。変位センサとして、例えばレンズを用いたものの場合、レンズを例えば音叉によって移動させ、焦点を可変する。したがって、本発明の変位センサでは、焦点可変ミラー装置によって高速に焦点位置を可変することができるため、測定速度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の焦点可変ミラー装置によれば、全体的に外形が小型でありながら、ミラー部の精度を高く面積を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は焦点可変ミラー装置の概略を示す平面図、（ｂ）は焦点可変ミラー装置の断面図。
【図２】（ａ）は焦点可変ミラー装置の平面図、（ｂ）（ｃ）は支持梁の拡大図。
【図３】焦点可変ミラー装置に対する制御を説明するためのブロック図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、焦点可変ミラー装置の作用を説明するための概略図。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は、別の支持梁部の説明図。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、別の支持梁部の説明図。
【図７】（ａ），（ｂ）は、別の支持梁部の説明図。
【図８】別の焦点可変ミラー装置の概略を示す断面図。
【図９】別の焦点可変ミラー装置の概略を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、各形態を説明する。
なお、添付図面は、理解を容易にするために構成要素を拡大して示している場合がある。構成要素の寸法比率は実際のものと、または別の図面中のものと異なる場合がある。また、断面図では、理解を容易にするために、一部の構成要素のハッチングを省略している場合がある。なお、本明細書において、「平面視」とは、対象物を図１（ａ）等の鉛直方向（図中上下方向）から視ることを言い、「平面形状」とは、対象物を図１（ａ）等の鉛直方向から視た形状のことを言う。
【００１９】
先ず、焦点可変ミラー装置の概略を説明する。
図１（ａ）に示すように、焦点可変ミラー装置１は、ミラー基板１０を有している。ミラー基板１０は、枠状の支持基板１１と、支持基板１１の内側に配置されたミラー部１２とを有している。
【００２０】
ミラー部１２は、平面形状が円形状の薄板である。
支持基板１１は、平面視において、外形が矩形状（例えば正方形状）に形成され、内側は円形状に形成されている。つまり、支持基板１１は、円筒状の内側面を有している。この内側面の大きさは、ミラー部１２を収容可能な大きさに設定されている。
【００２１】
ミラー部１２は、複数（図では８つ）の支持梁部１３ａ〜１３ｈを介して支持基板１１に連結されている。支持梁部１３ａ〜１３ｈは、円形状のミラー部１２の中心に対して、等角度間隔にて配置されている。支持梁部１３ａ〜１３ｈは、ミラー部１２と支持基板１１との間に配置されてミラー部１２を支持する。なお、図１（ａ）に示す支持梁部１３ａ〜１３ｈは、支持梁部１３ａ〜１３ｈが配置された位置と機能を概略にて示すものであり、形状の詳細については後述する。
【００２２】
複数の支持梁部１３ａ〜１３ｈのうち、正方形状の焦点可変ミラー装置１の対角線上の支持梁部１３ｂ，１３ｄ，１３ｆ，１３ｈを第１支持梁部とし、他の支持梁部１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇを第２支持梁部とする。つまり、複数の支持梁部１３ａ〜１３ｈのうち、ミラー部１２の中心を通り互いに直交する線上の支持梁部を第１支持梁部とし、他の支持梁部を第２支持梁部とする。対角線は、ミラー部１２の中心を通り互いに直交する２つの線の一例である。
【００２３】
本実施形態において、第２支持梁部１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇには、検出部としての歪みセンサ１４ａ，１４ｃ，１４ｅ，１４ｇが配置され、第１支持梁部１３ｂ，１３ｄ，１３ｆ，１３ｈには歪みセンサが配置されていない。そして、第１支持梁部１３ｂ，１３ｄには、後述する配線パターン１７ｂ，１７ｄが形成されている。歪みセンサ１４ａ，１４ｃ，１４ｅ，１４ｇは、第２支持梁部１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇに発生する応力（支持梁部の撓み）に応じて抵抗値が変化する抵抗素子である。歪みセンサ１４ａ，１４ｃ，１４ｅ，１４ｇとしては、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いることができる。
【００２４】
なお、図１（ａ）では、支持梁部が８つの例を示しているが、上述したように、支持梁部はミラー部１２の中心に対して等角度間隔にて配置されていればよい。
つまり、歪みセンサ１４ａ，１４ｃ，１４ｅ，１４ｇは、ミラー部１２の中心に対して点対称となるように配置されている。そして、配線パターンが形成される第１支持梁部１３ｂ，１３ｄに対して点対称の位置に配置された第１支持梁部１３ｆ，１３ｈには、歪みセンサが配置されていない。
【００２５】
図１（ｂ）は、焦点可変ミラー装置１の概略断面を示す。ミラー基板１０は、例えばＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いて形成される。支持基板１１は、ベース部１１ａを有している。ベース部１１ａは、例えばシリコン（Ｓｉ）である。ベース部１１ａの上面には絶縁膜１１ｂが形成されている。絶縁膜１１ｂは、例えば酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）である。ベース部１１ａの下面には、絶縁膜１１ｃを介してシリコン層１１ｄが積層されている。絶縁膜１１ｃは、例えばＳｉＯ２である。シリコン層１１ｄにより、ミラー部１２と支持梁部１３ａ〜１３ｈ（図１（ａ）参照）が形成されている。なお、絶縁膜として窒化膜（ＳｉＴ）を用いてもよい。なお、シリコン単結晶基板を用いてミラー基板１０を形成することもできる。
【００２６】
図１（ｂ）に示すように、ミラー部１２の一方の面（図において上面）には反射膜１８が形成されている。反射膜１８の材料としては、例えば金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、またはこれらと他の金属との合金を用いることができる。
【００２７】
図１（ｂ）に示すように、焦点可変ミラー装置１は、ミラー基板１０に取着された駆動力発生部２０を有している。
駆動力発生部２０は、第１電極２１、圧電体２２、第２電極２３を含み、ミラー基板１０の他方の面（図において下面）に対してこの順番で積層されている。図１（ａ）に示すように、本実施形態において、第１電極２１、圧電体２２、第２電極２３は、平面形状が円状であり、ミラー部１２と同心円状に形成されている。図１（ｂ）に示すように、圧電体２２及び第１電極２１の端部は絶縁膜２４により被覆され、第２電極２３の端部は絶縁膜２４の表面（下面）に配置されている。
【００２８】
圧電体２２は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）である。なお、圧電体２２として、水晶、ＬｉＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＫＮｂＯ３、ＺｎＯ、ＡｌＮ、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等を用いることができる。
【００２９】
図１（ａ）に示すように、支持基板１１には、複数（図では４つ）の外部接続端子（外部パッド）１６ａ，１６ｃ，１７ａ，１７ｃが形成されている。外部パッド１６ａ，１６ｃは検出用の外部パッドであり、配線パターン１６ｂ，１６ｄを介して歪みセンサ１４ａ，１４ｅ，１４ｇに接続されている。なお、本実施形態において、歪みセンサ１４ｃは未接続である。
【００３０】
外部パッド１７ａ，１７ｃは駆動用の外部パッドである。外部パッド１７ａは、配線パターン１７ｂを介して第１電極２１と接続されている。この配線パターン１７ｂは、支持梁部１３ｂの表面を通るように形成されている。同様に、外部パッド１７ｃは、配線パターン１７ｄを介して第２電極２３と接続されている。この配線パターン１７ｄは、支持梁部１３ｄの表面を通るように形成されている。そして、図１（ｂ）に示す絶縁膜２４は、配線パターン１７ｄと第１電極２１との間を電気的に絶縁する。
【００３１】
次に、支持梁部について詳述する。
図２（ａ）に示すように、各支持梁部１３ａ〜１３ｈは、折り返し構造を有している。
図２（ｂ）に示すように、支持梁部１３ａは、１つのミラー側固定部３１と、２つの基板側固定部３２ａ，３２ｂと、それらを連結する連結部３３ａ，３３ｂとを有している。
【００３２】
ミラー側固定部３１は、ミラー部１２の端部からミラー部１２の径方向に沿って外側に延びるように形成されている。基板側固定部３２ａ，３２ｂは、支持基板１１の内端からミラー側固定部３１と平行な方向に沿って内側に延びるように形成されている。また、基板側固定部３２ａ，３２ｂは、ミラー側固定部３１を中心とした線対称となる位置に配置されている。
【００３３】
連結部３３ａ，３３ｂは、１つのミラー側固定部３１の先端と、２つの基板側固定部３２ａ，３２ｂの先端とを連結するように形成されている。
連結部３３ａは、３つの梁部３４ａ，３５ａ，３６ａ有している。第１梁部３４ａは、ミラー側固定部３１の先端からミラー側固定部３１に直交する方向に沿って延びるように形成されている。第２梁部３５ａは、第１梁部３４ａの先端からミラー側固定部３１と平行にミラー部１２に向かって延びるように形成されている。第３梁部３６ａは、第２梁部３５ａの先端からミラー側固定部３１に直交する方向に沿って延びるように形成され、その第３梁部３６ａの先端は基板側固定部３２ａの先端に接続されている。したがって、ミラー側固定部３１、連結部３３ａ、基板側固定部３２ａは、２回の折り返し構造を構成する。
【００３４】
同様に、連結部３３ｂは、３つの梁部３４ｂ，３５ｂ，３６ｂ有している。第１梁部３４ｂは、ミラー側固定部３１の先端からミラー側固定部３１に直交する方向に沿って延びるように形成されている。第２梁部３５ｂは、第１梁部３４ｂの先端からミラー側固定部３１と平行にミラー部１２に向かって延びるように形成されている。第３梁部３６ｂは、第２梁部３５ｂの先端からミラー側固定部３１に直交する方向に沿って延びるように形成され、その第３梁部３６ｂの先端は基板側固定部３２ｂの先端に接続されている。したがって、ミラー側固定部３１、連結部３３ｂ、基板側固定部３２ｂは、２回の折り返し構造を構成する。
【００３５】
基板側固定部３２ａ，３２ｂには、それぞれ歪みセンサ３８ａ，３８ｂが配設されている。歪みセンサ３８ａ，３８ｂは、図１（ａ）に示す歪みセンサ１４ａを具体的に示すものである。図２（ａ）では省略しているが、各歪みセンサ３８ａ，３８ｂは、図１（ａ）に示す配線パターン１６ｂ，１６ｄによって図２（ａ）に示す外部パッド１６ａ，１６ｃに接続されている。
【００３６】
図２（ａ）に示す支持梁部１３ｃ，１３ｅ，１３ｇは、支持梁部１３ａと同様に形成されている。また、各支持梁部１３ｃ，１３ｅ，１３ｇには、図２（ｂ）に示す支持梁部１３ａと同様に歪みセンサが配置されている。
【００３７】
図２（ｃ）に示すように、支持梁部１３ｂは、図２（ｂ）に示す支持梁部１３ａと同様に、１つのミラー側固定部４１と、２つの基板側固定部４２ａ，４２ｂと、それらを連結する連結部４３ａ，４３ｂとを有している。
【００３８】
ミラー側固定部４１は、ミラー部１２の端部からミラー部１２の径方向に沿って外側に延びるように形成されている。基板側固定部４２ａ，４２ｂは、支持基板１１の内端からミラー側固定部４１と平行な方向に沿って内側に延びるように形成されている。また、基板側固定部４２ａ，４２ｂは、ミラー側固定部４１を中心とした線対称となる位置に配置されている。
【００３９】
連結部４３ａ，４３ｂは、１つのミラー側固定部４１の先端と、２つの基板側固定部４２ａ，４２ｂの先端とを連結するように形成されている。
連結部４３ａは、３つの梁部４４ａ，４５ａ，４６ａ有している。第１梁部４４ａは、ミラー側固定部４１の先端からミラー側固定部４１に直交する方向に沿って延びるように形成されている。第２梁部４５ａは、第１梁部４４ａの先端からミラー側固定部４１と平行にミラー部１２に向かって延びるように形成されている。第３梁部４６ａは、第２梁部４５ａの先端からミラー側固定部４１に直交する方向に沿って延びるように形成され、その第３梁部４６ａの先端は基板側固定部４２ａの先端に接続されている。したがって、ミラー側固定部４１、連結部４３ａ、基板側固定部４２ａは、２回の折り返し構造を構成する。
【００４０】
同様に、連結部４３ｂは、３つの梁部４４ｂ，４５ｂ，４６ｂ有している。第１梁部４４ｂは、ミラー側固定部４１の先端からミラー側固定部４１に直交する方向に沿って延びるように形成されている。第２梁部４５ｂは、第１梁部４４ｂの先端からミラー側固定部４１と平行にミラー部１２に向かって延びるように形成されている。第３梁部４６ｂは、第２梁部４５ｂの先端からミラー側固定部４１に直交する方向に沿って延びるように形成され、その第３梁部４６ｂの先端は基板側固定部４２ｂの先端に接続されている。したがって、ミラー側固定部４１、連結部４３ｂ、基板側固定部４２ｂは、２回の折り返し構造を構成する。
【００４１】
支持梁部１３ｂには、配線パターン１７ｂが形成されている。この配線パターン１７ｂは、図１（ａ）に示すように、外部パッド１７ａと第１電極２１とを電気的に接続する。
図２（ａ）に示す支持梁部１３ｄ，１３ｆ，１３ｈは、支持梁部１３ａと同様に形成されている。そして、支持梁部１３ｄには、図２（ｃ）に示す支持梁部１３ｂと同様に、配線パターン１７ｄ（図１（ａ）参照）が形成され、この配線パターン１７ｄにより図１（ａ）に示す外部パッド１７ｃと第２電極２３とが電気的に接続される。
【００４２】
このように、ミラー部１２は、折り返し構造を有する支持梁部１３ａ〜１３ｈにより支持基板１１に連結されている。そして、ミラー部１２は、支持梁部１３ａ〜１３ｈによって、支持基板１１に対して支持されている。
【００４３】
この焦点可変ミラー装置１は、例えば、変位センサ等の各種センサ、撮像装置、レーザープロジェクタ、内視鏡、光干渉断層計（ＯＣＴ；Optical Coherence Tomography）、光ディスク装置のピックアップ、共焦点顕微鏡、等に適用することができる。
【００４４】
次に、上記の焦点可変ミラー装置１の作用を説明する。
図３は、焦点可変ミラー装置１に対する接続を示す。
焦点可変ミラー装置１の外部パッド１６ａ，１６ｃは、検出回路６１に接続され、外部パッド１７ａ，１７ｃは、駆動回路６２に接続されている。
【００４５】
図１（ａ）に示すように、外部パッド１６ａ，１６ｃは、歪みセンサ１４ａ，１４ｅ，１４ｇに接続されている。図３に示す検出回路６１は、焦点可変ミラー装置１に配置された歪みセンサ１４ａ，１４ｅ，１４ｇの抵抗値を電圧信号に変換し、その電圧信号を駆動回路６２に出力する。
【００４６】
図１（ａ）に示すように、外部パッド１７ａ，１７ｃは、駆動力発生部２０を構成する第１電極２１と第２電極２３とに接続されている。図１（ｂ）に示すように、第１電極２１と第２電極２３との間には圧電体２２が配置されている。
【００４７】
駆動回路６２は、共振モードの共振周波数の付近でミラー部１２を共振駆動させる駆動電圧を駆動力発生部２０に供給する。駆動力発生部２０の圧電体２２は、第１電極２１と第２電極２３との間に供給される駆動電圧に応じて、図１（ｂ）に示す横方向に伸縮する。
【００４８】
この圧電体２２の伸縮によって、図４（ａ）に示すように、ミラー部１２がその表面に垂直な方向に移動し、ミラー部１２が放物面状（断面放物線状）に湾曲する。そして、このミラー部１２の湾曲によってミラー部１２に形成された反射膜１８が放物面状に湾曲する。つまり、反射膜１８の表面である反射面の曲率が変化するため、焦点位置を可変する。
【００４９】
図４（ｂ）は、駆動力発生部２０に駆動電圧を印加していないときのミラー基板１０の一部を拡大して示す。このとき、ミラー部１２は平板状であり、支持梁部１３ａは、ミラー部１２と平行に延びている。
【００５０】
図４（ｃ）は、駆動力発生部２０に駆動電圧を印加したときのミラー基板１０の一部を拡大して示す。基板側固定部３２ａは、ミラー部１２の移動に応じて撓む。ミラー側固定部３１の基端はミラー部１２に固定され、ミラー側固定部３１の先端は、連結部３３ａを構成する梁部３４ａ〜３６ａ（図２（ｂ）参照）によって基板側固定部３２ａの先端に連結されている。したがって、基板側固定部３２ａとミラー側固定部３１は、それら固定部３２ａ，３１と連結部３３ａ（梁部３４ａ〜３６ａ）によって定まる軸の回りに相対的に回動する。図２（ａ）に示す支持梁部１３ａ〜１３ｈは、同一の構成であるため、同じように動作する。
【００５１】
このような動作によって、ミラー側固定部３１と基板側固定部３２ａの撓みは、ミラー部１２と支持基板１１とをミラー部１２の径方向に沿って延びる１本の梁によって連結した場合と比べ少なくなる。つまり、ミラー側固定部３１と基板側固定部３２ａのそれぞれに加わる応力が減少する。このため、より大きくミラー部１２を移動させる、つまりミラー部１２の撓みの量（曲率の変化）を大きくすることができる。
【００５２】
また、ミラー側固定部３１の先端は、支持基板１１の内端から離間しているため、支持基板１１によって強制的に位置が固定されておらず、ミラー部１２の撓みに応じて位置が変化する。このため、上記のように、ミラー部１２と支持基板１１とをミラー部１２の径方向に沿って延びる１本の梁によって連結した場合と比べ、ミラー部１２の湾曲を制限しない。このため、ミラー部１２全体は、放物面状（断面放物線状）となる。
【００５３】
比較例として、上述したように、ミラー部１２と支持基板１１とをミラー部１２の径方向に沿って延びる１本の梁によって連結した場合、ミラー部１２の撓みを大きくしようとすると、梁を長くしたり、梁を細くしたりする必要がある。このような梁では、小さな応力によって破断する虞がある。このことは、焦点可変ミラー装置の耐久性の低下を招く。一方、応力に耐えるように梁を太くしたり、梁を短くすると、ミラー部１２の撓みが小さくなったり、ミラー部１２の周縁部において弧面から大きくずれてしまい、利用可能なミラー部１２の面積が小さくなる。このことは、焦点可変ミラー装置の大型化を招く。
【００５４】
これらに対し、本実施形態の焦点可変ミラー装置１は、上述したように、より大きくミラー部１２を移動させる、つまりミラー部１２の撓みの量（曲率の変化）を大きくすることができる。また、ミラー部１２の湾曲を制限しないため、ミラー部１２全体を、放物面状（断面放物線状）とすることができる。
【００５５】
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）焦点可変ミラー装置１は、支持基板１１とミラー部１２と複数の支持梁部１３ａ〜１３ｈを有している。支持梁部１３ａは、ミラー側固定部３１、基板側固定部３２ａ，３２ｂ、連結部３３ａ，３３ｂを有している。ミラー側固定部３１は、ミラー部１２の外端からミラー部１２の径方向に沿って外側に延びるように形成されている。基板側固定部３２ａ，３２ｂは、支持基板１１の内端からミラー側固定部３１と平行な方向に沿って内側に延びるように形成されている。連結部３３ａ，３３ｂは、ミラー部１２の径方向と直交する方向に沿って延びる梁部を少なくとも１つ有し、ミラー側固定部３１の先端と基板側固定部３２ａ，３２ｂの先端とを連結する連結部３３ａ，３３ｂとを有する。
【００５６】
したがって、ミラー側固定部３１の先端は連結部３３ａ，３３ｂを介して基板側固定部３２ａ，３２ｂの先端に連結されている。このため、ミラー側固定部３１は、ミラー部１２の移動によって変形する。一方、基板側固定部３２ａ，３２ｂは、ミラー部１２、ミラー側固定部３１及び連結部３３ａ，３３ｂによって加わる応力によって撓む。ミラー側固定部３１及び基板側固定部３２ａ，３２ｂの撓みは、ミラー部１２と支持基板とを１本の梁によって連結した場合と比べ少なくなる。このため、支持梁部１３ａ〜１３ｈ（ミラー側固定部３１、基板側固定部３２ａ，３２ｂ及び連結部３３ａ，３３ｂ）の強度を抑えつつミラー部１２の撓みの量を大きくすることができる。
【００５７】
また、ミラー側固定部３１の先端が直接的に支持基板に固定されていないため、ミラー側固定部３１の位置及び姿勢はミラー部１２の撓みに応じて変化する。つまり、ミラー側固定部３１は、ミラー部１２の湾曲を制限しない。このため、ミラー部１２の全体が放物面状（断面放物線状）となり、ミラー部１２における有効な面積を大きくすることができる。そして、ミラー部１２の全体を放物面状とすることにより、反射膜にて反射した光の焦点を可変することができる。
【００５８】
（２）焦点可変ミラー装置１は、ミラー部１２の中心を通り互いに直交する２つの直線上に配置された４つの支持梁部１３ｂ，１３ｄ，１３ｆ，１３ｇを第１支持梁部とし、第１支持梁部１３ｂ，１３ｄ，１３ｆ，１３ｈを除く支持梁部１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇを第２支持梁部とする。そして、第２支持梁部１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇにそれぞれ歪みセンサ１４ａ，１４ｃ，１４ｅ，１４ｇが配置されている。
【００５９】
したがって、各第２支持梁部１３ａ，１３ｅ，１３ｇに配置された歪みセンサ１４ａ，１４ｅ，１４ｇを用いることにより、駆動（振動）させるミラー部１２の振幅を精度よく検出することができ、ミラー部１２を精度高く制御することができる。
【００６０】
（３）支持梁部１３ｂ，１３ｄには、配線パターン１７ｂ，１７ｄが形成されている。したがって、ミラー部１２に配置された第１電極２１と第２電極２３とに対して容易に駆動のための電力を供給することができる。
【００６１】
（４）ミラー側固定部３１の幅は、連結部３３ａ，３３ｂの幅よりも広く設定されている。したがって、ミラー側固定部３１は撓みが少ないため、ミラー側固定部３１は、ミラー部１２の湾曲を制限しない。このため、ミラー部１２の全体が放物面状となり、ミラー部１２における有効な面積を大きくすることができる。
【００６２】
（５）基板側固定部３２ａ，３２ｂは、ミラー側固定部３１に対して線対称に配置されている。連結部３３ａ，３３ｂは、梁部３４ａ〜３６ａ，３４ｂ〜３６ｂを有している。第１梁部３４ａ，３４ｂは、ミラー側固定部３１の先端からミラー側固定部３１と直交する方向に延びるように形成されている。第２梁部３５ａ，３５ｂは、第１梁部３４ａ，３４ｂの先端からミラー側固定部３１に平行に延びるように形成されている。第３梁部３６ａ，３６ｂは、第２梁部３５ａ，３５ｂの先端からミラー側固定部３１と直交する方向に延び、先端が基板側固定部３２ａ，３２ｂの先端に接続されている。
【００６３】
したがって、ミラー側固定部３１に対して周方向に対称に配置された基板側固定部３２ａ，３２ｂと連結部３３ａ，３３ｂとによってミラー側固定部３１がミラー部１２の表面に垂直な方向に移動し易い。このため、ミラー部１２の撓みに影響が少なく、ミラー部１２の全体を精度よく放物面状として焦点を可変することができる。
【００６４】
（６）焦点可変ミラー装置１は、被測定対象物に出射される光束の投光光軸と、被測定対象物から反射される光束の受光光軸が同軸上に配置された変位センサに用いられる。変位センサとして、例えばレンズを用いたものの場合、レンズを例えば音叉によって移動させ、焦点を可変する。これに対し、本実施形態の焦点可変ミラー装置１を用いた変位センサは、ミラー部１２を振動させることにより焦点位置を変更することができるため、高速に焦点位置を可変することができ、測定速度を高めることができる。
【００６５】
尚、上記各実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態では、８つの支持梁部１３ａ〜１３ｈを有する焦点可変ミラー装置１としたが、支持梁部の数を例えば１２，１４，１６，１８，・・・等、適宜変更してもよい。
【００６６】
・上記実施形態の支持梁部は一例であり、形状を適宜変更してもよい。
図５（ａ）に示す支持梁部１００は、ミラー側固定部１０１の幅が連結部１０３ａ，１０３ｂに含まれる梁部１０４ａ，１０５ａ，１０６ａ，１０４ｂ，１０５ｂ，１０６ｂの幅よりも広く形成されている。また、基板側固定部１０２ａ，１０２ｂの幅も同様に、連結部１０３ａ，１０３ｂに含まれる梁部１０４ａ，１０５ａ，１０６ａ，１０４ｂ，１０５ｂ，１０６ｂの幅よりも広く形成されている。なお、ミラー側固定部１０１の幅と基板側固定部１０２ａ，１０２ｂの幅は、互いに等しく設定されてもよく、または互いに異なるように設定されてもよい。
【００６７】
図５（ｂ）に示す支持梁部１１０は、ミラー側固定部１１１の先端と基板側固定部１１２ａ，１１２ｂの先端とが連結部１１３ａ，１１３ｂにより連結されている。連結部１１３ａ，１１３ｂは、それぞれ７つの梁部１１４ａ，１１４ｂを有している。つまり、この支持梁部１１０は、４回の折り返し構造を有している。なお、折り返しの数（回数）は、適宜変更されてもよい。
【００６８】
図５（ｃ）に示す支持梁部１２０は、ミラー側固定部１２１の幅が、連結部１２３ａ，１２３ｂに含まれる梁部１２４ａ，１２５ａ，１２６ａ，１２４ｂ，１２５ｂ，１２６ｂの幅と等しく設定されている。
【００６９】
図５（ｄ）に示す支持梁部１３０は、連結部１３３ａ，１３３ｂに含まれる梁部１３４ａ，１３５ａ，１３６ａ，１３４ｂ，１３５ｂ，１３６ｂの長さが同一に設定されている。
【００７０】
図５（ｅ）に示す支持梁部１４０は、連結部１４３ａ，１４３ｂが１つの梁部により構成されている。
図５（ｆ）に示す支持梁部１５０は、２つのミラー側固定部１５１ａ，１５１ｂと１つの基板側固定部１５２とを有している。
【００７１】
図６（ａ）に示す支持梁部２００は、１つのミラー側固定部２０１と１つの基板側固定部２０２とを有し、それらは連結部２０３により連結されている。連結部２０３は、３つの梁部２０４，２０５，２０６を有し、梁部２０５の長さは、梁部２０４，２０６の長さよりも長く設定されている。
【００７２】
図６（ｂ）に示す支持梁部２１０は、１つのミラー側固定部２１１と１つの基板側固定部２１２とを有し、それらは連結部２１３により連結されている。連結部２１３は、３つの梁部２１４，２１５，２１６を有し、各梁部２１４，２１５，２１６の長さは同一に設定されている。
【００７３】
図６（ｃ）に示す支持梁部２２０は、１つのミラー側固定部２２１と１つの基板側固定部２２２とを有し、それらは連結部２２３により連結されている。連結部２２３は、１つの梁部により構成されている。
【００７４】
図６（ｄ）に示す支持梁部２３０は、ミラー側固定部２３１と基板側固定部２３２とがミラー部１２の中心と通る直線上に配置されている。連結部２３３は、ミラー側固定部２３１と直交する方向に延びる４つの梁部２３４と、ミラー側固定部２３１と平行に延びる３つの梁部２３５とを有している。この連結部２３３は、ミラー部１２の径方向とその径方向と直交する方向とにおいて折り返された構造を有している。
【００７５】
図６（ｅ）に示す支持梁部２４０は、２つのミラー側固定部２４１ａ，２４１ｂと２つの基板側固定部２４２ａ，２４２ｂと、それらをそれぞれ連結する連結部２４３ａ，２４３ｂとを有している。つまり、この支持梁部２４０は、図６（ａ）に示す支持梁部２００を線対称にて配置した構造を有している。同様に、図６（ｂ）〜図６（ｄ）に示す支持梁部２１０，２２０，２３０を線対称に配置した構造としてもよい。
【００７６】
図７（ａ）に示す支持梁部３００は、ミラー側固定部３０１、基板側固定部３０２ａ，３０２ｂ、連結部３０３ａ，３０３ｂを有している。基板側固定部３０２ａ，３０２ｂが、ミラー部１２の径方向に沿って延びるように形成されている。また、連結部３０３ａ，３０３ｂに含まれる梁部３０４ａ，３０６ａ，３０４ｂ，３０６ｂは、ミラー部１２の周方向に沿って延びるように形成され、梁部３０５ａ，３０５ｂはミラー部１２の径方向に沿って延びるように形成されている。図に示す一点鎖線は、ミラー部１２の中心を通る線分の一部、つまりミラー部１２の径方向に延びる線分である。
【００７７】
図７（ｂ）に示し支持梁部３１０は、ミラー側固定部３１１、基板側固定部３１２ａ，３１２ｂ、連結部３１３ａ，３１３ｂを有している。基板側固定部３１２ａ，３１２ｂが、ミラー部１２の径方向に沿って延びるように形成されている。また、連結部３１３ａ，３１３ｂに含まれる梁部３１４ａ，３１６ａ，３１４ｂ，３１６ｂは、ミラー部１２の周方向に沿って延びるように形成され、梁部３１５ａ，３１５ｂはミラー部１２の径方向に沿って延びるように形成されている。図に示す一点鎖線は、ミラー部１２の中心を通る線分の一部、つまりミラー部１２の径方向に延びる線分である。そして、ミラー側固定部３１１、基板側固定部３１２ａ，３１２ｂ、梁部３１５ａ，３１５ｂの幅が、径方向において異なる、具体的には、径方向外側に向かって幅広となるように形成されている。
【００７８】
なお、上記実施形態と図５（ａ）〜図５（ｆ），図６（ａ）〜図６（ｅ），図７（ａ），図７（ｂ）に示した支持梁部のミラー側固定部と基板側固定部と連結部とを適宜組み合わせて実施するようにしてもよい。例えば、ミラー側固定部と平行に延びる基板側固定部の先端とミラー側固定部の先端を、ミラー部の周方向に沿って延びる梁部を含む連結部により連結した支持梁部としてもよい。また、ミラー部に対する対称性が確保できれば良く、上述した支持梁部を組み合わせて実施してもよい。
【００７９】
・上記実施形態では、図１（ａ）に示すように、ミラー部１２の中心を通り互いに直交する線上の４つの支持梁部１３ｂ，１３ｄ，１３ｆ，１３ｈのうちの２つの支持梁部１３ｂ，１３ｄに外部パッド１７ａ，１７ｃと接続される配線パターン１７ｂ，１７ｄを形成した。そして、４つの支持梁部を除く全ての支持梁部１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇに歪みセンサ１４ａ，１４ｃ，１４ｅ，１４ｇを配置した。これに対し、ミラー部１２において対称性が得られれば良く、支持梁部の数と配線パターンを形成する支持梁部の位置とを適宜変更してもよい。たとえば、支持梁部の数を「１２」とし、ミラー部の周方向に沿って１つおきに歪みセンサを配置する。そして、残りの支持梁部のうちの２つの支持梁部に配線パターンを形成する。この場合、歪みセンサを配置した１つの支持梁部を挟む２つの支持梁部は、ミラー部の中心を通り６０度の角度を成す２つの直線上に位置する。
【００８０】
この場合、ミラー部は周方向に沿って３０度毎に配置された支持梁部により支持され、配置角度より大きな所定角度（６０度）にて等角度間隔に配置された支持梁部を第１支持梁部とする。これらの第１支持梁部のうちの２つの第２の支持梁部に配線パターンを形成する。第１支持梁部以外の支持梁部を第２支持梁部とし、第２支持梁部の全てに歪みセンサを配置する。このようにしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
・上記実施形態は、圧電体２２を有する駆動力発生部２０によってミラー部１２を移動させる、所謂圧電駆動方式の焦点可変ミラー装置１に具体化したものである。他の方式によりミラー部１２を移動させるようにしてもよい。
【００８２】
図８に示す焦点可変ミラー装置４００は、ミラー基板１０とミラー基板１０に取着された支持基板４１０とを有している。支持基板４１０には、ミラー基板１０のミラー部１２に形成された電極２１に対向する電極４１１が取着されている。両電極２１，４１１の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ミラー部１２を移動させる。この焦点可変ミラー装置１は、所謂静電駆動方式によってミラー部１２を移動させるものである。
【００８３】
図９に示す焦点可変ミラー装置５００は、ミラー基板１０とミラー基板１０に取着された支持基板５１０とを有している。ミラー基板１０のミラー部１２には、導電体としてコイル５０１が取着されている。支持基板５１０には、磁石（永久磁石、電磁石）５１１が取着されている。コイル５０１に電力を供給することにより、コイル５０１と磁石５１１との間に発生する電磁力によってミラー部１２を移動させる。この焦点可変ミラー装置１は、所謂電磁駆動方式によってミラー部１２を移動させるものである。
【００８４】
上記各形態から把握される技術的思想を以下に記載する。
（イ）前記駆動力発生部は、前記通電部を可動電極とし、前記可動電極と対向して配置固定された固定電極を含み、前記可動電極と前記固定電極との間の静電気力により前記ミラー部をその表面に垂直な方向に移動させる静電駆動部であること、を特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の焦点可変ミラー装置。この構成によれば、静電駆動方式によりミラー部を容易に移動させてそのミラー部を放物面状とすることができる。
【００８５】
（ロ）前記駆動力発生部は、前記通電部がコイルであり、前記コイルと対向して配置固定された磁石を含み、前記コイルと前記磁石との間の電磁力により前記ミラー部をその表面に垂直な方向に移動させる電磁駆動部であること、を特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の焦点可変ミラー装置。この構成によれば、電磁駆動方式によりミラー部を容易に移動させてそのミラー部を放物面状とすることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１…焦点可変ミラー装置、１０…ミラー基板、１１…支持基板、１２…ミラー部、１３ａ〜１３ｈ…支持梁部、１４ａ，１４ｃ，１４ｅ，１４ｇ…歪みセンサ（検出部）、２０…駆動力発生部、２１…第１電極（通電部）、２２…圧電体、２３…第２電極。
【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５】
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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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