可变形镜及其制造方法、眼科装置以及自适应光学系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及可变形镜、诸如使用该可变形镜的自适应光学系统之类的装置以及制造该可变形镜的方法。
【背景技术】
[0002]期望把由静电引力移位的类型的可移动镜和可变形镜应用到利用光的各种领域。例如，可移动镜和可变形镜均可以用作将安装在眼底检查装置、天文望远镜等中的自适应光学波前校正设备。作为其反射面由静电引力移位的这种可移动镜的代表性示例，已知通过使用两个平行板电极来使得能够移动的措施，但是这种平行板类型所具有的劣势在于:移动量小，并且移位方向是垂直于反射面的一个方向。
[0003]相比之下，近年来，已经提出了使用梳状电极结构并且可以实现更大移动量的可变形镜。美国专利N0.6384952中公开了其示例。如图10中所示，在可变形镜500中，支撑可移动侧的梳状电极520的支撑部530和支撑固定侧的梳状电极510的支撑部570在图纸中分别位于垂直方向上的上侧和下侧。可移动梳状电极和固定梳状电极彼此相对，并且被布置为以一定距离交替排列。这样，可以实现比平行板类型中的电极重叠面积大的电极重叠面积。因此，可以在梳状电极之间产生更大的静电引力，从而可以增大与反射部550连接的连接部540的移动量。
[0004]此外，在日本专利申请公开N0.2013-148707中，公开了在垂直于反射面的两个方向上移位的示例性结构。如图11A和图11B所示，在这种可变形镜中，可移动梳状电极1001和固定梳状电极1002这两者都在Z方向上被电分割。因此，即使两种电极处于同一水平面，也可以通过施加电压来产生不重叠部分，并且可以将垂直于反射部903的两个方向(土Z方向)上的移位力(displacement force)施加到可移动部1003。
[0005]在以上提及的相关技术的、具有图10中所示的美国专利N0.6384952中所公开的结构的静电垂直梳状电极类型的可变形镜中，当该镜被驱动时，移位发生在垂直于反射面的一个方向上。具体地说，在该可变形镜中，假设当没有电压施加于致动器、致动器不被驱动时参考平面处于该镜的水平面，则当静电致动器被驱动时，该镜仅在朝着致动器侧延伸并垂直于参考平面(在-Z方向侧)的一个方向上移位。当该镜用作自适应光学波前校正设备等时，如果方向限于仅一个，则大的可移动量和大的驱动电压有时是减小残余像差所必需的。因此需要这样的结构:在该结构中，除了相关技术的驱动方向之外，还可以在相反的方向上驱动。
[0006]同时，在图11A和图11B中所示的、日本专利申请公开N0.2013-148707中的上述示例中，移位力可以在垂直于反射部903的两个方向上施加。然而，可移动梳状电极1001和固定梳状电极1002在Z方向上被电分割，这使得结构复杂化并且使得难以制造该结构。此外，有必要使用弹簧1004来分别向可移动梳状电极1001的上电极部分和下电极部分施加不同的电压，因此，弹簧1004至少具有三个层，并且弹簧1004的刚度趋向于变高。因此，出于获得可移动部1003和反射部903所必需的可移动量的目的而产生的力变强，并且驱动电压趋向于变大。
【发明内容】
[0007]鉴于上述问题而提出本发明，并且本发明的一个目的是提供一种使用具有梳状电极结构的致动器的可变形镜，在所述梳状电极结构中，当该镜被驱动时，移位可以发生在垂直于反射面的两个方向上，并且该可变形镜比较容易制造。
[0008]根据用于解决上述问题的本发明的一个实施例的可变形镜采用以下结构。S卩，该可变形镜包括:镜基底，包括反射面；以及致动器，包括与镜基底连接的连接部、第一致动器和第二致动器。此外，所述多个致动器中的每一个经由连接部而与镜基底连接，第一致动器包括梳状电极结构的第一电极对，所述第一电极对用于在垂直于反射面的第一方向上使连接部移位，第二致动器包括梳状电极结构的第二电极对，所述第二电极对用于在与第一方向相反的第二方向上使连接部移位，第二电极对与第一电极对分开形成。
[0009]参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其他特征将变得清楚。
【附图说明】
[0010]图1是用于例示根据本发明的实施例的可变形镜的俯视图。
[0011]图2A和2B是用于例示图1的可变形镜的驱动方法的示意图。
[0012]图3A和3B是用于例示图1的可变形镜的另一驱动方法的示意图。
[0013]图4A、4B和4C是用于例示根据本发明的另一实施例的可变形镜的截面图和平面图。
[0014]图5A、5B、5CJD和5E是用于例示图4A至图4C的可变形镜的制造方法的截面图。
[0015]图6A、6B、6C、6D、6E、6F、6G和6H是图4A至图4C的可变形镜的第一致动器及其制造方法的图示。
[0016]图7A、7B、7C、7D、7E、7F、7G和7H是图4A至图4C的可变形镜的第二致动器及其制造方法的图示。
[0017]图8A、8B、8C和8D是用于例示根据本发明的具有静电梳状电极结构的致动器的驱动方法的截面图。
[0018]图9是根据本发明的自适应光学系统和使用该自适应光学系统的眼科装置的示意图。
[0019]图10是用于例示相关技术的示例的截面图。
[0020]图11A和11B是用于例示另一个相关技术的示例的平面图和截面图。
【具体实施方式】
[0021]现在将根据附图来详细描述本发明的优选实施例。
[0022]根据本发明，为了使得镜面(反射面)可以在垂直于镜参考平面的两个方向上移位，用于使镜面移位的致动器包括第一致动器和第二致动器。第一致动器具有梳状电极结构的第一电极对，第一电极对被形成为使与镜基底连接的连接部在与镜基底的反射面垂直的第一方向上移位。第二致动器具有梳状电极结构的第二电极对，第二电极对与第一电极对分开地形成为在与第一方向相反的第二方向上使连接部移位。使连接部在相反的方向上移位的第一致动器和第二致动器不能同时驱动，而是需要选择性地驱动。致动器的典型示例如下。第一致动器和第二致动器中的每一个均包括可移动梳状电极、固定梳状电极、支撑部和弹性构件，其中，可移动梳状电极在沿着反射面的方向上从与连接部连接的可移动部延伸，固定梳状电极与可移动梳状电极在它们之间存在间隙的情况下啮合，支撑部用于支撑固定梳状电极，弹性构件与支撑部、可移动部连接。第一致动器的可移动部和第二致动器的可移动部是同一个公共的可移动部，并且该公共的可移动部和连接部彼此连接以便整体地移位。下面就实施例1和示例1来详细描述这个示例。致动器的另一个典型示例如下。在这种情况下，第一致动器和第二致动器被形成为在垂直于反射面的方向上彼此垂直偏移，并且第一致动器的可移动部是第一可移动部，第二致动器的可移动部是不同于第一可移动部的第二可移动部。更具体地说，第一致动器包括可移动梳状电极、固定梳状电极、支撑部和弹性构件，可移动梳状电极在沿着反射面的方向上从与连接部连接的第一可移动部延伸，固定梳状电极与可移动梳状电极在它们之间存在间隙的情况下啮合，支撑部用于支撑固定梳状电极，弹性构件用于连接支撑部和第一可移动部。第二致动器具有类似的结构，除了包括第二可移动部而非第一可移动部之外。下面就实施例2来详细描述这个示例。
[0023]在下文中，更具体的结构被描述为下面的实施例和示例，但是不言而喻，本发明不限于此。在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行各种变化和修改。
[0024](实施例1)
[0025]参照图1、图2A、图2B、图3A和图3B描述根据本发明的实施例1的可变形镜100。图1是该实施例的可变形镜100的俯视图。图2A和图2B是该实施例的可变形镜100的具有梳状结构的第一电极对在两种不同状态下沿着线A-A’所取的截面图。图3A和图3B是该实施例的可变形镜100的具有梳状结构的第二电极对在两种不同状态下沿着线B-B’所取的截面图。致动器101通过基板102的处理而形成。可移动部103由支撑构件115通过四个或更多个弹性体(弹性构件)106支撑。在这种情况下，每个均为片簧形状的弹性体106围绕具有诸如正方形之类的旋转对称形状的截面的可移动部103等角地布置。这确保可移动部103在垂直于图1的平面的方向上的稳定垂直移动。
[0026]第一可移动梳状电极104和第二可移动梳状电极108中的每一个均在平行于基板102的表面的方向上从可移动部103延伸。全都经由绝缘部107固定到支撑构件115的第一固定梳状电极105和第二固定梳状电极109中的每一个均在平行于支撑构件115的上表面的方向上延伸。可移动梳状电极104和固定梳状电极105被布置为彼此相对，并且被布置为使得其梳齿以一定距离交替排列。可移动梳状电极108和固定梳状电极109按类似的关系布置。第一可移动梳状电极104和第一固定梳状电极105形成第一致动器的第一电极对。第二可移动梳状电极108和第二固定梳状电极109形成第二致动器的第二电极对。在这种情况下，存在两个第一电极对和两个第二电极对。两个电极对被布置为关于它们之间的可移动部103而彼此180°旋转对称。可以布置多个电极对。在这种情况下，优选的是，所述多个电极对围绕可移动部103等角地布置。该结构也确保可移动部103在垂直于图1的平面的方向上的稳定垂直移动。
[0027]接下来，参照图2A、图2B、图3A和图3B描述包括第一致动器和第二致动器的致动器101以及可变形镜100的操作。在垂直于支撑构件115的上表面的方向上，在两对第一可移动梳状电极104和第一固定梳状电极105中的每对之间存在水平面差异。换句话说，可移动梳状电极和固定梳状电极在垂直于支撑构件115的上表面的方向上具有不重叠部分。这是因为该实施例采用了利用以下现象的方法(可变重叠类型):当梳状电极由于静电引力而彼此吸引时，在重叠方向上力产生作用并且发生移位。在该现象中，当梳状电极彼此完全重叠时，不发生进一步的移位，因此，要求在初始位置上减小重叠部分的尺寸，使得当施加电压时，重叠部分的大小增大。第一可移动梳状电极104和第一固定梳状电极105彼此电绝缘。通过在第一可移动梳状电极104和第一固定梳状电极105之间施加电压，在保持电极104和105之间的距离的状态下，可移动部103在垂直于支撑构件115的上表面的方向上移位。当在第一可移动梳状电极104和第一固定梳状电极105之间施加电位差时产生作用的、Z方向上的静电引力Fz由表达式(1)表示。
[0028]Fz = [(ε0.Ν.1ι)/ (2g) ].(Vm-Vf)2...(1)
[0029]其中，ε。表示真空的介电常数，Ν表示梳状电极之间的间隙的数量，h表示可移动梳状电极和固定梳状电极之间的重置长度，Vm表不可移动梳状电极的电位，Vf表不固定梳状电极的电位，g表示梳状电极之间的间隙的宽度。
[0030]首先，如用于例示紧接着施加电压之后的状态的图2A所示，通过在第一可移动梳状电极104和第一固定梳状电极10