動的反射器アレイ及びその作成方法
動的微細構造反射器は、概して平面の主要面と、主要平面上の複数の空洞と、を有する基板を含む。各空洞は、少なくとも、主要平面から偏位した角度に設定された第１及び第２側壁を有する。第１側壁は、静止光学面であり、第２側壁は、動的光学面である。動的光学面は、第１位置と第２位置との間で偏向可能である。第１位置の動的光学面は、第２位置の動的光学面よりも多くの光を光源に戻す。動的微細構造反射器を作成する方法も開示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に動的反射器の分野に関する。より詳細には、本発明は、微細構造動的光反射器に関する。
【背景技術】
【０００２】
逆反射器は、トランスポンダとしてしばしば使用される周知の装置である。逆反射器は、光を受け、入射方向に光を反射する。受動逆反射器は、入射光と同一の一般的特性、好ましくは入射光ビームの比較的高い指向性利得及び比較的低い拡散で、光を返す。一方、能動逆反射器は、入射放射ビームに応答してユーザ定義可能信号を生成することのできる放射装置を含むことができる。
【０００３】
逆反射器には、通信システムと、監視システムと、空中給油システムとを含む多くの分野で多種多様な応用例が見出されている。様々なタイプの逆反射器構造の例には、コーナ・キューブ・リフレクタと、ホーン・リフレクタと、放物面反射器と、放物柱反射器とが含まれる。
【０００４】
逆反射器の別の応用例は、戦場での敵味方識別（ＩＦＦ、ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ ｆｉｅｎｄ−ｏｒ−ｆｏｅ）の作業である。敵対する軍隊が、距離を置いて戦闘手段を交えることを可能にした兵器の発達により、味方への誤攻撃が、問題となっている。ＩＦＦ作業は、ステルス位置の安全であいまいな識別と保守との間のデリケートなコンプライズである。典型的なＩＦＦシステムでは、飛行機や戦車などの照会ユニットによって無線又はマイクロ波周波数要求が行われ、対応する信号が、対象のユニットによって返される。これは、通常、照会要求が受信されたときに符号化戻り信号を放射する、対象のユニット上のトランスポンダによって、達成される。他のシステムは、単に入射照会要求を再放射又は反射するだけであり、一部のシステムは、再放射信号又は反射信号を特有の方式で変調する。次いで、照会ユニットは、受信信号を暗号解読し、対象のユニットが味方か、それとも敵かを判定する。しかし、照会ユニットに到達するように十分な強度を有するように設計される、広い範囲に向けられた応答を放射（即ち反射）することにより、放射の一部が、敵軍の他のユニットによって検出される可能性があり、それにより、対象のユニットの位置が明らかとなってしまう可能性がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の概要）
一般に、本発明は、微細構造動的光反射器に関する。
【０００６】
１つの例示的実施形態では、動的微細構造反射器は、概して平面の主要面と、主要平面上の複数の空洞と、を有する基板を含む。各空洞は、少なくとも、主要平面から偏位した角度に設定された第１及び第２側壁を有する。第１側壁は、静止光学面であり、第２側壁は、動的光学面である。動的光学面は、第１位置と第２位置との間で偏向可能である。第１位置の動的光学面は、第２位置の動的光学面よりも多くの光を光源に戻す。
【０００７】
別の例示的実施形態では、動的微細構造反射器は、キューブ・コーナ・アレイを形成する複数のキューブ・コーナ素子を含む。各キューブ・コーナ素子は、２つの静止光学面と１つの動的光学面とを有する。動的光学面は、第１位置と第２位置との間で偏向可能である。第１位置での動的光学面は、第２位置での動的光学面よりも多くの光を光源に戻す。
【０００８】
別の例示的実施形態では、動的微細構造反射器を作成する方法は：概して平面の主要面と、主要平面上の複数の空洞と、を有する基板上に第１伝導層を付着させるステップであって、各空洞が、少なくとも、主要平面から偏位した角度に設定された第１及び第２側壁を有する、ステップと；第１伝導層をパターン形成し、各第１側壁と主要平面の隣接する部分の上に下部電極を形成するステップと；下部電極と基板上に第１誘電体層を付着させるステップと；第１側壁と第１誘電体層上に犠牲層を付着させ、パターン形成するステップと；犠牲層と第１誘電体層上に第２誘電体層を付着させるステップと；第２誘電体層上に第２伝導層を付着させるステップと、第２伝導層をパターン形成し、各下部電極の上に上部電極を形成するステップと；上部電極と第２誘電体層上に第３誘電体層を付着させるステップと；第１及び第２側壁と第３誘電体層上に反射層を付着させるステップと；第２及び第３誘電体層を貫く穴を形成し、犠牲層の一部を露出させるステップと；犠牲層を除去して動的光学面を形成するステップであって、動的光学面が、第１位置と第２位置との間で偏向可能であり、動的光学面の一部が、第１誘電体層から第１距離だけ間隔を置いた第２位置に配置される、ステップと；を含む。第１位置の動的光学面は、第２位置の動的光学面よりも多くの光を光源に戻す。
【０００９】
本発明の上記の概要は、本発明の開示される各実施形態又はあらゆる実装を記述するものではない。以下の図と、詳細な説明と、実施例とが、こうした実施形態をより具体的に例示する。
【００１０】
本発明の様々な実施形態の以下の詳細な説明を添付の図面と共に考慮することで、本発明をより完全に理解することができる。
【００１１】
本発明は、様々な修正形態及び代替形態に適用できるが、本発明の詳細を図面での例示によって示し、詳細に説明する。しかし、記載の特定の実施形態に本発明を限定するものではないことを理解されたい。逆に、本発明の精神及び範囲内のすべての修正形態と、均等物と、代替実施形態を包含するものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下の説明は、図面と共に読むべきである。図面では、異なる図面中の同様の要素に同様の形で番号を付けてある。図面は、必ずしも原寸に比例せず、選択した実施形態を示すものであり、本発明の範囲を限定するものではない。構成と、寸法と、材料の例を様々な要素について示すが、与える実施例の多くは、利用することのできる適切な代替実施形態を有することを、当業者は、理解されよう。
【００１３】
一般に、本発明は、微細構造動的光反射器などの動的反射器に関する。本発明は、そのように限定されるわけではないが、以下で与える実施例の議論を通じて本発明の様々な態様の応用例が、得られるであろう。
【００１４】
以下の定義される用語について、特許請求の範囲又は本明細書中の別の所で異なる定義が与えられるのでない限り、こうした定義が、適用される。
【００１５】
本明細書と添付の特許請求の範囲では、単数形の「ａ」と、「ａｎ」と、「ｔｈｅ」は、内容が、明確にそうでないと規定するのでない限り、複数の指示対象を含む。従って、例えば、「スケジュール・パラメータ」への参照は、２つ以上のスケジュール・パラメータを含む。本明細書と添付の特許請求の範囲では、「又は」という用語は、一般に、内容が明確にそうでないと規定するのでない限り、「ａｎｄ／ｏｒ」を含む意味で使用される。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態によるキューブ・コーナ素子１１０のアレイ１００の上面図である。キューブ・コーナ素子１１０を、主要平面を有する基板１２０上に配設することができる。キューブ・コーナ素子１１０は、基板１２０の主要平面上に空洞を形成する。この例示的実施形態では、各素子１１０は、３つの露出光学面１０８と逆頂点１０４とを有する四面体プリズムの形状である。キューブ・コーナ素子の光学面は、微細構造面を画定する。各素子１１０は、静止光学面１４０と動的光学面１５０とを有することができる。アレイ１００は、入射光を逆反射するように構成される。アレイ１００は、以下に述べるように動的に逆反射される入射光の量を変更することができる。
【００１７】
ある実施形態では、基板１２０は、動的光学面１５０の一部又はすべての位置を制御するための電子回路１３０を含むことができる。動的光学面１５０は、一斉に、又は望む通りに別々に制御することができる。動的光学面１５０は、第１位置と第２位置との間で偏向可能である。この実施形態では、第１（例えば、低い）位置の動的光学面１５０は、第２（例えば、高い）位置の動的光学面１５０よりも多くの光を光源に戻す。本明細書では、第１位置は、光源により多くの光を戻す位置でよく、又は第２位置は、光源により多くの光を戻す位置でよい。動的光学面１５０は、第１位置から第２位置に、又は第２位置から第１位置に作動する。一方の場合、動的光学面は、より多くの光を光源に戻す位置まで、又はその位置から作動する。
【００１８】
図２は、図１に示す単一キューブ・コーナ反射素子２１０の上面図である。例示的実施形態では、各素子２１０は、３つの露出光学面２４０Ａ、２４０Ｂ、２５０と逆頂点２０４とを有する四面体プリズムの形状である。各素子２１０は、静止光学面２４０Ａ、２４０Ｂと、動的光学面２５０とを有することができる。例示的実施形態では、素子２１０は、動的光学面２５０の位置を制御するための電子回路２３０を含むことができる。
【００１９】
図３は、図２に示す素子２１０の「ＯＮ」状態３００の、線３−３に沿った側面断面図である。図３Ａ及び図３Ｂに関して、素子３１０は、基板３２０の主要平面３０１上に空洞又はくぼみを形成する。２つの光学面３４０、３５０が、逆頂点３０４で出会うことが示されている。素子３１０は、静止光学面３４０と動的光学面３５０とを有する。例示的実施形態では、動的光学面３５０の一部又はほぼ表面全体は、静止光学面３４０に対して偏向可能である。
【００２０】
静止光学面３４０と動的光学面３５０上に反射層３６０を配設することができる。反射層３６０は、鏡面反射性でよい。反射層３６０は、金属でよい。反射層３６０として使用するのに適した材料は、任意の適切な反射性材料又は複合材料、例えば、アルミニウム、金、銀、スズ、及びそれらの組合せを含むことができる。ある実施形態では、反射層は、例えば１００から１２００ｎｍの間の厚さなどの任意の適切な厚さでよい。
【００２１】
素子３１０は、主要平面３０１から逆頂点３０４までの距離に等しい深さ「Ｄ」を有する。ある実施形態では、深さ「Ｄ」は、１０ミクロンから１００ミクロンの間であり、別の実施形態では、深さ「Ｄ」は、３０ミクロンから５０ミクロンの間である。しかし、深さ「Ｄ」は、応用例に応じて任意の適切な寸法でよいことを理解されたい。
【００２２】
動的光学面３５０は、主要平面３０１から逆頂点３０４までの距離に等しい長さ「Ｌ」を有する。ある実施形態では、長さ「Ｌ」は、１０ミクロンから１００ミクロンまでの間である。別の実施形態では、長さ「Ｌ」は、３０ミクロンから５０ミクロンの間である。しかし、長さ「Ｌ」は、応用例に応じて任意の適切な寸法でよいことを理解されたい。
【００２３】
動的光学面３５０は、動的光学面３５０の長さ「Ｌ」の少なくとも一部に沿って延びる、基板３２０上の、基板３２０に隣接する、又は基板３２０内の下部電極３５２を有することができる。動的光学面３５０は、やはり動的光学面３５０の長さ「Ｌ」の少なくとも一部に沿って延びることのできる、下部電極３５２に隣接する上部電極３５４を有することができる。上部電極３５４は、固定端３５８と、反対側の自由端３５６とを有することができる。ある実施形態では、固定端３５８を基板３２０の主要平面３０１又はその付近に固定することができ、自由端３５６を逆頂点３０４又はその付近で移動可能にすることができる。
【００２４】
図３Ａに関して、十分な電圧が、上部電極３５４と下部電極３５２の間に印加され、自由端３５６は、静電力下で第２の「ＯＦＦ」位置から第１の「ＯＮ」位置に偏向する。図３Ａは、第１の「ＯＮ」位置の自由端３５６を示す。第１の「ＯＮ」位置は、静止光学面３４０と協働するように動的光学面３５０を構成し、光源３０２からのより多くの量の入射光３７０を、入射光３７０の経路に平行な経路で光源３０２に戻る反射光３８０として向け直す。
【００２５】
図３Ｂは、「ＯＦＦ」状態の、図２の線３−３に沿った側面断面図である。電圧が、上部電極３５４と下部電極３５２との間から除かれたとき、自由端３５６は、第１の「ＯＮ」位置から第２の「ＯＦＦ」位置に偏向する。図３Ｂは、第２の「ＯＦＦ」位置の自由端３５６を示す。第２の「ＯＦＦ」位置は、静止光学面３４０と協働するように動的光学面３５０を構成し、光源３０２からの多量の入射光３７０を、入射光３７０の経路に対して非平行であり、光源３０２から離れる経路に向く反射光３８１として向け直す。動的光学面３５０の自由端３５６は、逆頂点３０４から離れる向きに偏向し、自由端３５６と頂点３０４及び／又は下部電極３５２との間にエア・ギャップ３０６を生み出す。ある実施形態では、エア・ギャップ３０６は、２ミクロンから１０ミクロン、又は２ミクロンから５ミクロンでよいが、任意の適切なギャップを使用することができる。
【００２６】
図４は、キューブ・コーナ素子４１０のアレイ４００の上面図である。キューブ・コーナ素子４１０は、主要平面を有する基板４２０上に配設することができる。例示的実施形態では、キューブ・コーナ素子４１０は、基板４２０の主要平面上に空洞を形成する。各素子４１０は、３つの露出光学面４０８と逆頂点４０４とを有する四面体プリズムの形状である。キューブ・コーナ素子の光学面は、微細構造面を画定する。各素子４１０は、静止光学面４４０と動的光学面４５０とを有することができる。アレイ４００は、入射光を逆反射するように構成され、以下に述べるように動的に逆反射される入射光の量を変更することができる。
【００２７】
ある実施形態では、基板４２０は、動的光学面４５０の位置を制御することのできる電子回路４３０を含むことができる。動的光学面４５０は、一斉に、又は望む通りに別々に制御することができる。以下で示すように、動的光学面４５０は、第１位置（例えば下部）と第２位置（例えば上部）との間で偏向可能であり、動的光学面４５０は、第１位置では第２位置よりも多くの光を光源に戻す。
【００２８】
図５は、図４に示す単一キューブ・コーナ反射素子５１０の上面図である。各素子５１０は、３つの露出光学面５４０Ａ、５４０Ｂ、５５０と、逆頂点５０４とを有する四面体プリズムの形状である。例示的実施形態では、各素子５１０は、静止光学面５４０Ａ、５４０Ｂと、動的光学面５５０とを有することができる。ある実施形態では、素子５１０は、動的光学面５５０の位置を制御するための電子回路５３０を含むことができるが、これは、すべての実施形態で必要であるわけではない。
【００２９】
図６Ａは、図２に示す素子５１０の「ＯＮ」状態６００の、線６−６に沿った側面断面図である。図６Ａ及び図６Ｂに関して、素子６１０は、基板６２０の主要平面６０１上に空洞又はくぼみを形成する。２つの光学面６４０、６５０が、逆頂点６０４で出会うことが示されている。素子６１０は、静止光学面６４０と動的光学面６５０とを有する。動的光学面６５０の一部又はほぼ表面全体は、静止光学面６４０に対して偏向可能である。
【００３０】
静止光学面６４０と動的光学面６５０上に反射層３６０を配設し、又は設けることができる。反射層６６０は、鏡面反射性でよい。反射層６６０は、金属でよい。反射層３６０として使用するのに適した材料は、任意の適切な反射性材料又は複合材料、例えば、アルミニウム、金、銀、スズ、及びそれらの組合せを含むことができる。反射層は、例えば５００から１２００ｎｍの間の厚さなどの任意の適切な厚さでよい。
【００３１】
素子６１０は、主要平面６０１から逆頂点６０４までの距離に等しい深さｄを有する。ある実施形態では、深さ「Ｄ’」は、１０ミクロンから１００ミクロンの間である。別の実施形態では、深さ「Ｄ’」は、３０ミクロンから５０ミクロンの間である。しかし、深さ「Ｄ’」は、応用例に応じて任意の適切な寸法でよいことを理解されたい。
【００３２】
動的光学面６５０は、主要平面６０１から逆頂点６０４までの距離に等しい長さ「Ｌ’」を有する。ある実施形態では、長さ「Ｌ’」は、１０ミクロンから１００ミクロンまでの間である。他の実施形態では、長さ「Ｌ’」は、３０ミクロンから５０ミクロンの間である。しかし、長さ「Ｌ’」は、応用例に応じて任意の適切な寸法でよいことを理解されたい。
【００３３】
動的光学面６５０は、動的光学面６５０の長さ「Ｌ’」の少なくとも一部に沿って延びる、基板６２０上の、基板６２０に隣接する、又は基板６２０内の下部電極６５２を有することができる。動的光学面６５０は、やはり動的光学面６５０の長さ「Ｌ’」の少なくとも一部に沿って延びることのできる、下部電極６５２に隣接する上部電極６５４を有することができる。上部電極６５４は、固定端６５８と、反対側の自由端６５６とを有することができる。ある実施形態では、固定端６５８を基板６２０の主要平面６０１又はその付近に固定することができ、自由端６５６を逆頂点６０４又はその付近で移動可能にすることができる。
【００３４】
図６Ａに関して、十分な電圧が、上部電極６５４と下部電極６５２の間に印加され、自由端６５６は、静電力下で第２の「ＯＦＦ」位置から第１の「ＯＮ」位置に偏向する。図６Ａは、第１の「ＯＮ」位置の自由端６５６を示す。第１の「ＯＮ」位置は、静止光学面６４０と協働するように動的光学面６５０を構成し、光源６０２からのより多くの量の入射光６７０を、入射光６７０の経路に平行な経路で光源６０２に戻る反射光６８０として向け直す。
【００３５】
図６Ｂは、「ＯＦＦ」状態の、図５の線６−６に沿った側面断面図である。電圧が上部電極６５４と下部電極６５２との間から除去されたとき、自由端６５６は、第１の「ＯＮ」位置から第２の「ＯＦＦ」位置に偏向する。図６Ｂは、第２の「ＯＦＦ」位置の自由端６５６を示す。第２の「ＯＦＦ」位置は、静止光学面６４０と協働するように動的光学面６５０を構成し、光源６０２からの多量の入射光６７０を、入射光６７０の経路に対して非平行であり、光源６０２から離れる経路に向く反射光６８１として向け直す。動的光学面６５０の自由端６５６は、逆頂点６０４から離れる向きに偏向し、自由端６５６と頂点６０４及び／又は下部電極６５２との間にエア・ギャップ６０６を生み出す。ある実施形態では、エア・ギャップ６０６は、２ミクロンから１０ミクロン、又は２ミクロンから５ミクロンでよいが、任意の適切なギャップを使用することができる。
【００３６】
図７Ａは、誘電体層７１０上に付着した下部電極７２０上に犠牲層７４０が付着した製造段階での、動的微細構造反射器７００の側面断面図である。基板７０１は、概して平面の主要平面７０２と、複数の空洞７０３とを有することのできる微細構造物品である。各空洞７０３は、少なくとも、主要平面７０２から偏位した角度に設定された第１側壁７０４と第２側壁７０５とを有することができる。例示的実施形態では、基板７０１は、キューブ・コーナ微細構造表面などのプリズム微細構造表面を有することができる。例えば、例示的キューブ・コーナ微細構造基板７０１は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（ミネソタ州セントポール）から３０００Ｘという商標の下で市販されている。
【００３７】
第１又は下部伝導層７２０を基板７０１又は誘電体層７１０上に付着させることができる。ある実施形態では、基板７０１は、誘電体材料でよい。第１又は下部伝導層７２０をパターン形成して、第１側壁７０４と主要平面７０２の一部の上に下部電極７２０を形成することができる。次いで、誘電体層７１２を下部電極７２０上に付着させることができる。下部電極７２０と第１側壁７０４の上の誘電体層７１２上に犠牲層７４０を付着させ、パターン形成することができる。以下で述べるように、後で処理中に、犠牲層７４０が、除去される。
【００３８】
犠牲層７４０は、下部電極７２０と（形成される）上部電極７２２との間のスペーサとして働き、それによって、後で処理中に犠牲層７４０が除去されるとき、上部電極７２２が、解放され、自由に移動する。犠牲層７４０は、付着させ、パターン形成し、後に選択的にエッチングで除去することのできる、露出される被膜をエッチング中に腐食しないどんな材料でもよい。使用することのできる犠牲層の例は、アルミニウム、モリブデン、ポリイミド、二酸化シリコンなどである。犠牲層７４０は、例えば２５０から１０００オングストロームなどの任意の適切な厚さでよい。
【００３９】
図７Ｂは、頂部電極７２２が付着した製造段階での動的微細構造反射器７００の側面断面図である。下部電極７２０と、誘電体層７１２と、犠牲層７４０との上に誘電体層７１６を付着させることができる。次いで、伝導層７２２をパターン形成し、下部電極７２０の上に第１側壁７０４及び主要平面７０２の一部上の上部電極７２２を形成することができる。誘電体層７１８を上部電極７２２上に付着させることができる。従って、下部電極７２０と上部電極７２２は、誘電体材料によってカプセル化され、下部電極７２０が上部電極７２２から電気的に絶縁される。
【００４０】
誘電体層７１０、７１２、７１６、７１８は、例えば窒化シリコン、酸化シリコン、ポリイミドなどの任意の適切な電気絶縁材料でよい。誘電体層７１０、７１２、７１６、７１８は、例えば０．５から１ミクロンなどの任意の適切な厚さでよい。電極層７２０、７２２は、例えばクロム、アルミニウム、金、銀などの任意の導電材料でよい。電極層７２０、７２２は、例えば５００から１０００オングストロームなどの任意の適切な厚さでよい。
【００４１】
図７Ｃは、接点パッド７２１、７２３が付着した製造段階での動的微細構造反射器７００の側面断面図である。バイアが、形成され、接点パッド７２１、７２３が、バイアに付着し、下部電極７２０と上部電極７２２への接続が形成される。接点パッド７２１、７２３は、金などの任意の適切な導電材料でよい。接点パッド７２１、７２３は、例えば、２５０から１０００オングストロームのクロムと、その後に続く０．５から１ミクロンの金などの任意の適切な厚さでよい。
【００４２】
図７Ｄは、反射層７５０が、付着し、穴７６０が、犠牲層７４０と交差するように形成された製造段階での動的微細構造反射器７００の側面断面図である。反射層７５０が、第１側壁７０４及び第２側壁７０５上の頂部誘電体層７１８上に付着し、パターン形成される。反射層７５０は、上述と同様に鏡面反射性でよい。犠牲層７４０を覆う誘電体層７１６、７１８を貫いて穴７６０を形成し、犠牲層７４０の一部を露出させることができる。穴７６０は、犠牲層７４０を除去するための開口を与える。
【００４３】
図７Ｅは、犠牲層７４０が、除去され、「ＯＦＦ」状態である製造段階での、動的微細構造反射器７００の側面断面図である。犠牲層７４０は、ウェット・エッチングやドライ・プラズマ・エッチングなどの選択エッチングで選択的に除去することができる。犠牲層７４０を除去した後、上部電極７２２が解放されたときに上部電極７２２構造内の残留応力が、上部電極７２２を下部電極７２０から離れる向きに湾曲させるように上部電極７２２を構成及び配置することができる。これは、光が光源に逆反射することを上部電極７２２が可能にしない、デバイスの「ＯＦＦ」状態である。
【００４４】
図７Ｆは、「ＯＮ」状態の動的微細構造反射器７００の側面断面図である。上部電極７２２と下部電極７２０との間に電圧を印加することによって動的反射器７００が動作し、静電力を介して上部電極７２２が下部電極７２０に引き寄せられる。静電力は、上部電極７２２を下部電極７２０に対して（それらの間の誘電体材料と共に）引き寄せ、上部電極７２２上の反射面７５０が第２側壁７０５上の反射面７５０と協働して入射光が光源に逆反射することを可能にする。上部電極７２２を、開いた位置と閉じた位置の間で調節することができる。
【００４５】
本発明が、上述の特定の例に限定されるとみなすべきではなく、添付の特許請求の範囲に明確に記載された本発明のすべての態様を包含すると理解すべきである。様々な修正形態、等価なプロセス、並びに本発明を適用可能な多数の構造が、本発明が対象とする当業者には、本明細書を検討する際に容易に明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態によるキューブ・コーナ素子のアレイの上面図である。
【図２】図１に示す単一キューブ・コーナ反射素子の上面図である。
【図３Ａ】図２の「ＯＮ」状態の線３−３に沿った側面断面図である。
【図３Ｂ】図２の「ＯＦＦ」状態の線３−３に沿った側面断面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるキューブ・コーナ素子のアレイの上面図である。
【図５】図４に示す単一キューブ・コーナ反射素子の上面図である。
【図６Ａ】図５の「ＯＮ」状態の線６−６に沿った側面断面図である。
【図６Ｂ】図５の「ＯＦＦ」状態の線６−６に沿った側面断面図である。
【図７Ａ】下部電極上に犠牲層が付着した製造段階での、動的微細構造反射器の側面断面図である。
【図７Ｂ】頂部電極が付着した製造段階での、動的微細構造反射器の側面断面図である。
【図７Ｃ】接点パッドが付着した製造段階での、動的微細構造反射器の側面断面図である。
【図７Ｄ】反射層が付着し、バイアが犠牲層に形成された製造段階での、動的微細構造反射器の側面断面図である。
【図７Ｅ】犠牲層が除去され、「ＯＦＦ」状態である製造段階での、動的微細構造反射器の側面断面図である。
【図７Ｆ】「ＯＮ」状態での動的微細構造反射器の側面断面図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に動的反射器の分野に関する。より詳細には、本発明は、微細構造動的光反射器に関する。
【背景技術】
【０００２】
逆反射器は、トランスポンダとしてしばしば使用される周知の装置である。逆反射器は、光を受け、入射方向に光を反射する。受動逆反射器は、入射光と同一の一般的特性、好ましくは入射光ビームの比較的高い指向性利得及び比較的低い拡散で、光を返す。一方、能動逆反射器は、入射放射ビームに応答してユーザ定義可能信号を生成することのできる放射装置を含むことができる。
【０００３】
逆反射器には、通信システムと、監視システムと、空中給油システムとを含む多くの分野で多種多様な応用例が見出されている。様々なタイプの逆反射器構造の例には、コーナ・キューブ・リフレクタと、ホーン・リフレクタと、放物面反射器と、放物柱反射器とが含まれる。
【０００４】
逆反射器の別の応用例は、戦場での敵味方識別（ＩＦＦ、ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ ｆｉｅｎｄ−ｏｒ−ｆｏｅ）の作業である。敵対する軍隊が、距離を置いて戦闘手段を交えることを可能にした兵器の発達により、味方への誤攻撃が、問題となっている。ＩＦＦ作業は、ステルス位置の安全であいまいな識別と保守との間のデリケートなコンプライズである。典型的なＩＦＦシステムでは、飛行機や戦車などの照会ユニットによって無線又はマイクロ波周波数要求が行われ、対応する信号が、対象のユニットによって返される。これは、通常、照会要求が受信されたときに符号化戻り信号を放射する、対象のユニット上のトランスポンダによって、達成される。他のシステムは、単に入射照会要求を再放射又は反射するだけであり、一部のシステムは、再放射信号又は反射信号を特有の方式で変調する。次いで、照会ユニットは、受信信号を暗号解読し、対象のユニットが味方か、それとも敵かを判定する。しかし、照会ユニットに到達するように十分な強度を有するように設計される、広い範囲に向けられた応答を放射（即ち反射）することにより、放射の一部が、敵軍の他のユニットによって検出される可能性があり、それにより、対象のユニットの位置が明らかとなってしまう可能性がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の概要）
一般に、本発明は、微細構造動的光反射器に関する。
【０００６】
１つの例示的実施形態では、動的微細構造反射器は、概して平面の主要面と、主要平面上の複数の空洞と、を有する基板を含む。各空洞は、少なくとも、主要平面から偏位した角度に設定された第１及び第２側壁を有する。第１側壁は、静止光学面であり、第２側壁は、動的光学面である。動的光学面は、第１位置と第２位置との間で偏向可能である。第１位置の動的光学面は、第２位置の動的光学面よりも多くの光を光源に戻す。
【０００７】
別の例示的実施形態では、動的微細構造反射器は、キューブ・コーナ・アレイを形成する複数のキューブ・コーナ素子を含む。各キューブ・コーナ素子は、２つの静止光学面と１つの動的光学面とを有する。動的光学面は、第１位置と第２位置との間で偏向可能である。第１位置での動的光学面は、第２位置での動的光学面よりも多くの光を光源に戻す。
【０００８】
別の例示的実施形態では、動的微細構造反射器を作成する方法は：概して平面の主要面と、主要平面上の複数の空洞と、を有する基板上に第１伝導層を付着させるステップであって、各空洞が、少なくとも、主要平面から偏位した角度に設定された第１及び第２側壁を有する、ステップと；第１伝導層をパターン形成し、各第１側壁と主要平面の隣接する部分の上に下部電極を形成するステップと；下部電極と基板上に第１誘電体層を付着させるステップと；第１側壁と第１誘電体層上に犠牲層を付着させ、パターン形成するステップと；犠牲層と第１誘電体層上に第２誘電体層を付着させるステップと；第２誘電体層上に第２伝導層を付着させるステップと、第２伝導層をパターン形成し、各下部電極の上に上部電極を形成するステップと；上部電極と第２誘電体層上に第３誘電体層を付着させるステップと；第１及び第２側壁と第３誘電体層上に反射層を付着させるステップと；第２及び第３誘電体層を貫く穴を形成し、犠牲層の一部を露出させるステップと；犠牲層を除去して動的光学面を形成するステップであって、動的光学面が、第１位置と第２位置との間で偏向可能であり、動的光学面の一部が、第１誘電体層から第１距離だけ間隔を置いた第２位置に配置される、ステップと；を含む。第１位置の動的光学面は、第２位置の動的光学面よりも多くの光を光源に戻す。
【０００９】
本発明の上記の概要は、本発明の開示される各実施形態又はあらゆる実装を記述するものではない。以下の図と、詳細な説明と、実施例とが、こうした実施形態をより具体的に例示する。
【００１０】
本発明の様々な実施形態の以下の詳細な説明を添付の図面と共に考慮することで、本発明をより完全に理解することができる。
【００１１】
本発明は、様々な修正形態及び代替形態に適用できるが、本発明の詳細を図面での例示によって示し、詳細に説明する。しかし、記載の特定の実施形態に本発明を限定するものではないことを理解されたい。逆に、本発明の精神及び範囲内のすべての修正形態と、均等物と、代替実施形態を包含するものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下の説明は、図面と共に読むべきである。図面では、異なる図面中の同様の要素に同様の形で番号を付けてある。図面は、必ずしも原寸に比例せず、選択した実施形態を示すものであり、本発明の範囲を限定するものではない。構成と、寸法と、材料の例を様々な要素について示すが、与える実施例の多くは、利用することのできる適切な代替実施形態を有することを、当業者は、理解されよう。
【００１３】
一般に、本発明は、微細構造動的光反射器などの動的反射器に関する。本発明は、そのように限定されるわけではないが、以下で与える実施例の議論を通じて本発明の様々な態様の応用例が、得られるであろう。
【００１４】
以下の定義される用語について、特許請求の範囲又は本明細書中の別の所で異なる定義が与えられるのでない限り、こうした定義が、適用される。
【００１５】
本明細書と添付の特許請求の範囲では、単数形の「ａ」と、「ａｎ」と、「ｔｈｅ」は、内容が、明確にそうでないと規定するのでない限り、複数の指示対象を含む。従って、例えば、「スケジュール・パラメータ」への参照は、２つ以上のスケジュール・パラメータを含む。本明細書と添付の特許請求の範囲では、「又は」という用語は、一般に、内容が明確にそうでないと規定するのでない限り、「ａｎｄ／ｏｒ」を含む意味で使用される。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態によるキューブ・コーナ素子１１０のアレイ１００の上面図である。キューブ・コーナ素子１１０を、主要平面を有する基板１２０上に配設することができる。キューブ・コーナ素子１１０は、基板１２０の主要平面上に空洞を形成する。この例示的実施形態では、各素子１１０は、３つの露出光学面１０８と逆頂点１０４とを有する四面体プリズムの形状である。キューブ・コーナ素子の光学面は、微細構造面を画定する。各素子１１０は、静止光学面１４０と動的光学面１５０とを有することができる。アレイ１００は、入射光を逆反射するように構成される。アレイ１００は、以下に述べるように動的に逆反射される入射光の量を変更することができる。
【００１７】
ある実施形態では、基板１２０は、動的光学面１５０の一部又はすべての位置を制御するための電子回路１３０を含むことができる。動的光学面１５０は、一斉に、又は望む通りに別々に制御することができる。動的光学面１５０は、第１位置と第２位置との間で偏向可能である。この実施形態では、第１（例えば、低い）位置の動的光学面１５０は、第２（例えば、高い）位置の動的光学面１５０よりも多くの光を光源に戻す。本明細書では、第１位置は、光源により多くの光を戻す位置でよく、又は第２位置は、光源により多くの光を戻す位置でよい。動的光学面１５０は、第１位置から第２位置に、又は第２位置から第１位置に作動する。一方の場合、動的光学面は、より多くの光を光源に戻す位置まで、又はその位置から作動する。
【００１８】
図２は、図１に示す単一キューブ・コーナ反射素子２１０の上面図である。例示的実施形態では、各素子２１０は、３つの露出光学面２４０Ａ、２４０Ｂ、２５０と逆頂点２０４とを有する四面体プリズムの形状である。各素子２１０は、静止光学面２４０Ａ、２４０Ｂと、動的光学面２５０とを有することができる。例示的実施形態では、素子２１０は、動的光学面２５０の位置を制御するための電子回路２３０を含むことができる。
【００１９】
図３は、図２に示す素子２１０の「ＯＮ」状態３００の、線３−３に沿った側面断面図である。図３Ａ及び図３Ｂに関して、素子３１０は、基板３２０の主要平面３０１上に空洞又はくぼみを形成する。２つの光学面３４０、３５０が、逆頂点３０４で出会うことが示されている。素子３１０は、静止光学面３４０と動的光学面３５０とを有する。例示的実施形態では、動的光学面３５０の一部又はほぼ表面全体は、静止光学面３４０に対して偏向可能である。
【００２０】
静止光学面３４０と動的光学面３５０上に反射層３６０を配設することができる。反射層３６０は、鏡面反射性でよい。反射層３６０は、金属でよい。反射層３６０として使用するのに適した材料は、任意の適切な反射性材料又は複合材料、例えば、アルミニウム、金、銀、スズ、及びそれらの組合せを含むことができる。ある実施形態では、反射層は、例えば１００から１２００ｎｍの間の厚さなどの任意の適切な厚さでよい。
【００２１】
素子３１０は、主要平面３０１から逆頂点３０４までの距離に等しい深さ「Ｄ」を有する。ある実施形態では、深さ「Ｄ」は、１０ミクロンから１００ミクロンの間であり、別の実施形態では、深さ「Ｄ」は、３０ミクロンから５０ミクロンの間である。しかし、深さ「Ｄ」は、応用例に応じて任意の適切な寸法でよいことを理解されたい。
【００２２】
動的光学面３５０は、主要平面３０１から逆頂点３０４までの距離に等しい長さ「Ｌ」を有する。ある実施形態では、長さ「Ｌ」は、１０ミクロンから１００ミクロンまでの間である。別の実施形態では、長さ「Ｌ」は、３０ミクロンから５０ミクロンの間である。しかし、長さ「Ｌ」は、応用例に応じて任意の適切な寸法でよいことを理解されたい。
【００２３】
動的光学面３５０は、動的光学面３５０の長さ「Ｌ」の少なくとも一部に沿って延びる、基板３２０上の、基板３２０に隣接する、又は基板３２０内の下部電極３５２を有することができる。動的光学面３５０は、やはり動的光学面３５０の長さ「Ｌ」の少なくとも一部に沿って延びることのできる、下部電極３５２に隣接する上部電極３５４を有することができる。上部電極３５４は、固定端３５８と、反対側の自由端３５６とを有することができる。ある実施形態では、固定端３５８を基板３２０の主要平面３０１又はその付近に固定することができ、自由端３５６を逆頂点３０４又はその付近で移動可能にすることができる。
【００２４】
図３Ａに関して、十分な電圧が、上部電極３５４と下部電極３５２の間に印加され、自由端３５６は、静電力下で第２の「ＯＦＦ」位置から第１の「ＯＮ」位置に偏向する。図３Ａは、第１の「ＯＮ」位置の自由端３５６を示す。第１の「ＯＮ」位置は、静止光学面３４０と協働するように動的光学面３５０を構成し、光源３０２からのより多くの量の入射光３７０を、入射光３７０の経路に平行な経路で光源３０２に戻る反射光３８０として向け直す。
【００２５】
図３Ｂは、「ＯＦＦ」状態の、図２の線３−３に沿った側面断面図である。電圧が、上部電極３５４と下部電極３５２との間から除かれたとき、自由端３５６は、第１の「ＯＮ」位置から第２の「ＯＦＦ」位置に偏向する。図３Ｂは、第２の「ＯＦＦ」位置の自由端３５６を示す。第２の「ＯＦＦ」位置は、静止光学面３４０と協働するように動的光学面３５０を構成し、光源３０２からの多量の入射光３７０を、入射光３７０の経路に対して非平行であり、光源３０２から離れる経路に向く反射光３８１として向け直す。動的光学面３５０の自由端３５６は、逆頂点３０４から離れる向きに偏向し、自由端３５６と頂点３０４及び／又は下部電極３５２との間にエア・ギャップ３０６を生み出す。ある実施形態では、エア・ギャップ３０６は、２ミクロンから１０ミクロン、又は２ミクロンから５ミクロンでよいが、任意の適切なギャップを使用することができる。
【００２６】
図４は、キューブ・コーナ素子４１０のアレイ４００の上面図である。キューブ・コーナ素子４１０は、主要平面を有する基板４２０上に配設することができる。例示的実施形態では、キューブ・コーナ素子４１０は、基板４２０の主要平面上に空洞を形成する。各素子４１０は、３つの露出光学面４０８と逆頂点４０４とを有する四面体プリズムの形状である。キューブ・コーナ素子の光学面は、微細構造面を画定する。各素子４１０は、静止光学面４４０と動的光学面４５０とを有することができる。アレイ４００は、入射光を逆反射するように構成され、以下に述べるように動的に逆反射される入射光の量を変更することができる。
【００２７】
ある実施形態では、基板４２０は、動的光学面４５０の位置を制御することのできる電子回路４３０を含むことができる。動的光学面４５０は、一斉に、又は望む通りに別々に制御することができる。以下で示すように、動的光学面４５０は、第１位置（例えば下部）と第２位置（例えば上部）との間で偏向可能であり、動的光学面４５０は、第１位置では第２位置よりも多くの光を光源に戻す。
【００２８】
図５は、図４に示す単一キューブ・コーナ反射素子５１０の上面図である。各素子５１０は、３つの露出光学面５４０Ａ、５４０Ｂ、５５０と、逆頂点５０４とを有する四面体プリズムの形状である。例示的実施形態では、各素子５１０は、静止光学面５４０Ａ、５４０Ｂと、動的光学面５５０とを有することができる。ある実施形態では、素子５１０は、動的光学面５５０の位置を制御するための電子回路５３０を含むことができるが、これは、すべての実施形態で必要であるわけではない。
【００２９】
図６Ａは、図２に示す素子５１０の「ＯＮ」状態６００の、線６−６に沿った側面断面図である。図６Ａ及び図６Ｂに関して、素子６１０は、基板６２０の主要平面６０１上に空洞又はくぼみを形成する。２つの光学面６４０、６５０が、逆頂点６０４で出会うことが示されている。素子６１０は、静止光学面６４０と動的光学面６５０とを有する。動的光学面６５０の一部又はほぼ表面全体は、静止光学面６４０に対して偏向可能である。
【００３０】
静止光学面６４０と動的光学面６５０上に反射層３６０を配設し、又は設けることができる。反射層６６０は、鏡面反射性でよい。反射層６６０は、金属でよい。反射層３６０として使用するのに適した材料は、任意の適切な反射性材料又は複合材料、例えば、アルミニウム、金、銀、スズ、及びそれらの組合せを含むことができる。反射層は、例えば５００から１２００ｎｍの間の厚さなどの任意の適切な厚さでよい。
【００３１】
素子６１０は、主要平面６０１から逆頂点６０４までの距離に等しい深さｄを有する。ある実施形態では、深さ「Ｄ’」は、１０ミクロンから１００ミクロンの間である。別の実施形態では、深さ「Ｄ’」は、３０ミクロンから５０ミクロンの間である。しかし、深さ「Ｄ’」は、応用例に応じて任意の適切な寸法でよいことを理解されたい。
【００３２】
動的光学面６５０は、主要平面６０１から逆頂点６０４までの距離に等しい長さ「Ｌ’」を有する。ある実施形態では、長さ「Ｌ’」は、１０ミクロンから１００ミクロンまでの間である。他の実施形態では、長さ「Ｌ’」は、３０ミクロンから５０ミクロンの間である。しかし、長さ「Ｌ’」は、応用例に応じて任意の適切な寸法でよいことを理解されたい。
【００３３】
動的光学面６５０は、動的光学面６５０の長さ「Ｌ’」の少なくとも一部に沿って延びる、基板６２０上の、基板６２０に隣接する、又は基板６２０内の下部電極６５２を有することができる。動的光学面６５０は、やはり動的光学面６５０の長さ「Ｌ’」の少なくとも一部に沿って延びることのできる、下部電極６５２に隣接する上部電極６５４を有することができる。上部電極６５４は、固定端６５８と、反対側の自由端６５６とを有することができる。ある実施形態では、固定端６５８を基板６２０の主要平面６０１又はその付近に固定することができ、自由端６５６を逆頂点６０４又はその付近で移動可能にすることができる。
【００３４】
図６Ａに関して、十分な電圧が、上部電極６５４と下部電極６５２の間に印加され、自由端６５６は、静電力下で第２の「ＯＦＦ」位置から第１の「ＯＮ」位置に偏向する。図６Ａは、第１の「ＯＮ」位置の自由端６５６を示す。第１の「ＯＮ」位置は、静止光学面６４０と協働するように動的光学面６５０を構成し、光源６０２からのより多くの量の入射光６７０を、入射光６７０の経路に平行な経路で光源６０２に戻る反射光６８０として向け直す。
【００３５】
図６Ｂは、「ＯＦＦ」状態の、図５の線６−６に沿った側面断面図である。電圧が上部電極６５４と下部電極６５２との間から除去されたとき、自由端６５６は、第１の「ＯＮ」位置から第２の「ＯＦＦ」位置に偏向する。図６Ｂは、第２の「ＯＦＦ」位置の自由端６５６を示す。第２の「ＯＦＦ」位置は、静止光学面６４０と協働するように動的光学面６５０を構成し、光源６０２からの多量の入射光６７０を、入射光６７０の経路に対して非平行であり、光源６０２から離れる経路に向く反射光６８１として向け直す。動的光学面６５０の自由端６５６は、逆頂点６０４から離れる向きに偏向し、自由端６５６と頂点６０４及び／又は下部電極６５２との間にエア・ギャップ６０６を生み出す。ある実施形態では、エア・ギャップ６０６は、２ミクロンから１０ミクロン、又は２ミクロンから５ミクロンでよいが、任意の適切なギャップを使用することができる。
【００３６】
図７Ａは、誘電体層７１０上に付着した下部電極７２０上に犠牲層７４０が付着した製造段階での、動的微細構造反射器７００の側面断面図である。基板７０１は、概して平面の主要平面７０２と、複数の空洞７０３とを有することのできる微細構造物品である。各空洞７０３は、少なくとも、主要平面７０２から偏位した角度に設定された第１側壁７０４と第２側壁７０５とを有することができる。例示的実施形態では、基板７０１は、キューブ・コーナ微細構造表面などのプリズム微細構造表面を有することができる。例えば、例示的キューブ・コーナ微細構造基板７０１は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（ミネソタ州セントポール）から３０００Ｘという商標の下で市販されている。
【００３７】
第１又は下部伝導層７２０を基板７０１又は誘電体層７１０上に付着させることができる。ある実施形態では、基板７０１は、誘電体材料でよい。第１又は下部伝導層７２０をパターン形成して、第１側壁７０４と主要平面７０２の一部の上に下部電極７２０を形成することができる。次いで、誘電体層７１２を下部電極７２０上に付着させることができる。下部電極７２０と第１側壁７０４の上の誘電体層７１２上に犠牲層７４０を付着させ、パターン形成することができる。以下で述べるように、後で処理中に、犠牲層７４０が、除去される。
【００３８】
犠牲層７４０は、下部電極７２０と（形成される）上部電極７２２との間のスペーサとして働き、それによって、後で処理中に犠牲層７４０が除去されるとき、上部電極７２２が、解放され、自由に移動する。犠牲層７４０は、付着させ、パターン形成し、後に選択的にエッチングで除去することのできる、露出される被膜をエッチング中に腐食しないどんな材料でもよい。使用することのできる犠牲層の例は、アルミニウム、モリブデン、ポリイミド、二酸化シリコンなどである。犠牲層７４０は、例えば２５０から１０００オングストロームなどの任意の適切な厚さでよい。
【００３９】
図７Ｂは、頂部電極７２２が付着した製造段階での動的微細構造反射器７００の側面断面図である。下部電極７２０と、誘電体層７１２と、犠牲層７４０との上に誘電体層７１６を付着させることができる。次いで、伝導層７２２をパターン形成し、下部電極７２０の上に第１側壁７０４及び主要平面７０２の一部上の上部電極７２２を形成することができる。誘電体層７１８を上部電極７２２上に付着させることができる。従って、下部電極７２０と上部電極７２２は、誘電体材料によってカプセル化され、下部電極７２０が上部電極７２２から電気的に絶縁される。
【００４０】
誘電体層７１０、７１２、７１６、７１８は、例えば窒化シリコン、酸化シリコン、ポリイミドなどの任意の適切な電気絶縁材料でよい。誘電体層７１０、７１２、７１６、７１８は、例えば０．５から１ミクロンなどの任意の適切な厚さでよい。電極層７２０、７２２は、例えばクロム、アルミニウム、金、銀などの任意の導電材料でよい。電極層７２０、７２２は、例えば５００から１０００オングストロームなどの任意の適切な厚さでよい。
【００４１】
図７Ｃは、接点パッド７２１、７２３が付着した製造段階での動的微細構造反射器７００の側面断面図である。バイアが、形成され、接点パッド７２１、７２３が、バイアに付着し、下部電極７２０と上部電極７２２への接続が形成される。接点パッド７２１、７２３は、金などの任意の適切な導電材料でよい。接点パッド７２１、７２３は、例えば、２５０から１０００オングストロームのクロムと、その後に続く０．５から１ミクロンの金などの任意の適切な厚さでよい。
【００４２】
図７Ｄは、反射層７５０が、付着し、穴７６０が、犠牲層７４０と交差するように形成された製造段階での動的微細構造反射器７００の側面断面図である。反射層７５０が、第１側壁７０４及び第２側壁７０５上の頂部誘電体層７１８上に付着し、パターン形成される。反射層７５０は、上述と同様に鏡面反射性でよい。犠牲層７４０を覆う誘電体層７１６、７１８を貫いて穴７６０を形成し、犠牲層７４０の一部を露出させることができる。穴７６０は、犠牲層７４０を除去するための開口を与える。
【００４３】
図７Ｅは、犠牲層７４０が、除去され、「ＯＦＦ」状態である製造段階での、動的微細構造反射器７００の側面断面図である。犠牲層７４０は、ウェット・エッチングやドライ・プラズマ・エッチングなどの選択エッチングで選択的に除去することができる。犠牲層７４０を除去した後、上部電極７２２が解放されたときに上部電極７２２構造内の残留応力が、上部電極７２２を下部電極７２０から離れる向きに湾曲させるように上部電極７２２を構成及び配置することができる。これは、光が光源に逆反射することを上部電極７２２が可能にしない、デバイスの「ＯＦＦ」状態である。
【００４４】
図７Ｆは、「ＯＮ」状態の動的微細構造反射器７００の側面断面図である。上部電極７２２と下部電極７２０との間に電圧を印加することによって動的反射器７００が動作し、静電力を介して上部電極７２２が下部電極７２０に引き寄せられる。静電力は、上部電極７２２を下部電極７２０に対して（それらの間の誘電体材料と共に）引き寄せ、上部電極７２２上の反射面７５０が第２側壁７０５上の反射面７５０と協働して入射光が光源に逆反射することを可能にする。上部電極７２２を、開いた位置と閉じた位置の間で調節することができる。
【００４５】
本発明が、上述の特定の例に限定されるとみなすべきではなく、添付の特許請求の範囲に明確に記載された本発明のすべての態様を包含すると理解すべきである。様々な修正形態、等価なプロセス、並びに本発明を適用可能な多数の構造が、本発明が対象とする当業者には、本明細書を検討する際に容易に明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態によるキューブ・コーナ素子のアレイの上面図である。
【図２】図１に示す単一キューブ・コーナ反射素子の上面図である。
【図３Ａ】図２の「ＯＮ」状態の線３−３に沿った側面断面図である。
【図３Ｂ】図２の「ＯＦＦ」状態の線３−３に沿った側面断面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるキューブ・コーナ素子のアレイの上面図である。
【図５】図４に示す単一キューブ・コーナ反射素子の上面図である。
【図６Ａ】図５の「ＯＮ」状態の線６−６に沿った側面断面図である。
【図６Ｂ】図５の「ＯＦＦ」状態の線６−６に沿った側面断面図である。
【図７Ａ】下部電極上に犠牲層が付着した製造段階での、動的微細構造反射器の側面断面図である。
【図７Ｂ】頂部電極が付着した製造段階での、動的微細構造反射器の側面断面図である。
【図７Ｃ】接点パッドが付着した製造段階での、動的微細構造反射器の側面断面図である。
【図７Ｄ】反射層が付着し、バイアが犠牲層に形成された製造段階での、動的微細構造反射器の側面断面図である。
【図７Ｅ】犠牲層が除去され、「ＯＦＦ」状態である製造段階での、動的微細構造反射器の側面断面図である。
【図７Ｆ】「ＯＮ」状態での動的微細構造反射器の側面断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
概して平面の主要面と、
主要平面上の複数の空洞であって、各空洞は、少なくとも、前記主要平面から偏位した角度に設定された第１及び第２側壁を有し、前記第１側壁は、静止光学面であり、前記第２側壁は、動的光学面であり、前記動的光学面は、前記第１位置と前記第２位置との間で偏向可能である、空洞と、
を有する動的微細構造反射器であって、
前記第１位置の前記動的光学面は、前記第２位置の動的光学面よりも多くの光を光源に戻す、動的微細構造反射器。
【請求項２】
請求項１に記載の動的微細構造反射器であって、前記動的光学面は、前記第１位置と前記第２位置との間で静電的に作動する、動的微細構造反射器。
【請求項３】
請求項１に記載の動的微細構造反射器であって、ほぼ動的光学面全体は、前記第１位置と前記第２位置との間で偏向する、動的微細構造反射器。
【請求項４】
請求項１に記載の動的微細構造反射器であって、各空洞は、１０ミクロンから１００ミクロンの深さを有する、動的微細構造反射器。
【請求項５】
請求項１に記載の動的微細構造反射器であって、各空洞は、３０ミクロンから５０ミクロンの深さを有する、動的微細構造反射器。
【請求項６】
請求項１に記載の動的微細構造反射器であって、前記空洞は、２つの静止光学面と１つの動的光学面とを有するキューブ・コーナ構造である、動的微細構造反射器。
【請求項７】
請求項１に記載の動的微細構造反射器であって、各動的光学面は、共に電気的に結合される、動的微細構造反射器。
【請求項８】
キューブ・コーナ・アレイを形成する複数のキューブ・コーナ素子であって、各キューブ・コーナ素子は、２つの静止光学面と１つの動的光学面とを有し、前記動的光学面は、第１位置と第２位置との間で偏向可能である、キューブ・コーナ素子を、
備える動的微細構造反射器であって、
前記第１位置での前記動的光学面は、前記第２位置の動的光学面よりも多くの光を光源に戻す、動的微細構造反射器。
【請求項９】
請求項８に記載の動的微細構造反射器であって、前記動的光学面は、前記第２位置と前記第１位置との間で静電的に作動する、動的微細構造反射器。
【請求項１０】
請求項８に記載の動的微細構造反射器であって、ほぼ動的光学面全体は、前記第１位置と前記第２位置との間で偏向する、動的微細構造反射器。
【請求項１１】
請求項８に記載の動的微細構造反射器であって、各キューブ・コーナ素子は、１０ミクロンから１００ミクロンの深さを有する、動的微細構造反射器。
【請求項１２】
請求項８に記載の動的微細構造反射器であって、各キューブ・コーナ素子は、３０ミクロンから５０ミクロンの深さを有する、動的微細構造反射器。
【請求項１３】
請求項８に記載の動的微細構造反射器であって、前記キューブ・コーナ・アレイが、平面基板内に形成される、動的微細構造反射器。
【請求項１４】
動的微細構造反射器を作成する方法であって、
概して平面の主要面と主要平面上の複数の空洞とを有する基板上に、第１伝導層を付着させるステップであって、各空洞は、少なくとも、前記主要平面から偏位した角度に設定された第１及び第２側壁を有する、ステップと、
前記第１伝導層をパターン形成し、各第１側壁と前記主要平面の隣接する部分の上に、下部電極を形成するステップと、
前記下部電極と前記基板上に、第１誘電体層を付着させるステップと、
前記第１側壁と第１誘電体層上に、犠牲層を付着させ、且つ、パターン形成するステップと、
前記犠牲層と第１誘電体層上に、第２誘電体層を付着させるステップと、
前記第２誘電体層上に、第２伝導層を付着させるステップと、
前記第２伝導層をパターン形成し、各下部電極の上に、上部電極を形成するステップと、
前記上部電極と前記第２誘電体層上に、第３誘電体層を付着させるステップと、
前記第１及び第２側壁と第３誘電体層上に、反射層を付着させるステップと、
前記第２及び第３誘電体層を貫く穴を形成し、前記犠牲層の一部を露出させるステップと、
前記犠牲層を除去し、動的光学面を形成するステップであって、前記動的光学面は、第１位置と第２位置との間で偏向可能であり、前記動的光学面の一部は、前記第１誘電体層から第１距離だけ間隔を置いた前記第２位置に配置される、ステップと、
を含み、
前記第１位置の前記動的光学面は、前記第２位置の前記動的光学面よりも多くの光を光源に戻す、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加し、前記動的光学面が前記第１位置となるまでの前記第１距離を短縮するステップを、
更に含む方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって、前記犠牲層を除去し、偏向可能な動的光学面を形成する前記ステップは、
前記犠牲層を除去し、ほぼ動的光学面全体が前記第１位置と前記第２位置との間で偏向する動的光学面を形成するステップを含む、方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の方法であって、概して平面の主要面と主要平面上の複数の空洞とを有する基板上に、第１伝導層を付着させる前記ステップは、
概して平面の主要面と、深さ１０ミクロンから１００ミクロンをそれぞれ有する複数の空洞と、を有する基板上に、第１伝導層を付着させるステップを含む、方法。
【請求項１８】
請求項１４に記載の方法であって、概して平面の主要面と主要平面上の複数の空洞とを有する基板上に、第１伝導層を付着させる前記ステップは、
概して平面の主要面と、深さ３０ミクロンから５０ミクロンをそれぞれ有する複数の空洞と、を有する基板上に、第１伝導層を付着させるステップを含む、方法。
【請求項１９】
請求項１４に記載の方法であって、第１伝導層を付着させる前記ステップは、
厚さ５００から１０００オングストロームの第１金属層を付着させるステップを含む、方法。
【請求項２０】
請求項１４に記載の方法であって、第２伝導層を付着させる前記ステップは、
厚さ５００から１０００オングストロームの第２金属層を付着させるステップを含む、方法。
【請求項２１】
請求項１４に記載の方法であって、犠牲層を付着させる前記ステップは、
厚さ２５０から１０００オングストロームの犠牲層を付着させるステップを含む、方法。
【請求項２２】
請求項１４に記載の方法であって、概して平面の主要面と主要平面上の複数の空洞とを有する基板上に、第１伝導層を付着させる前記ステップは、
概して平面の主要面と、主要平面内の複数のキューブ・コーナ構造と、を有する基板上に、第１伝導層を付着させるステップを含む、方法。
【請求項２３】
請求項１４に記載の方法であって、
前記第１伝導層を付着させる前に、前記基板上に、電気的絶縁層を付着させ、次いで、前記絶縁層上に、前記第１伝導層を付着させるステップを、
更に含む方法。
【請求項１】
概して平面の主要面と、
主要平面上の複数の空洞であって、各空洞は、少なくとも、前記主要平面から偏位した角度に設定された第１及び第２側壁を有し、前記第１側壁は、静止光学面であり、前記第２側壁は、動的光学面であり、前記動的光学面は、前記第１位置と前記第２位置との間で偏向可能である、空洞と、
を有する動的微細構造反射器であって、
前記第１位置の前記動的光学面は、前記第２位置の動的光学面よりも多くの光を光源に戻す、動的微細構造反射器。
【請求項２】
請求項１に記載の動的微細構造反射器であって、前記動的光学面は、前記第１位置と前記第２位置との間で静電的に作動する、動的微細構造反射器。
【請求項３】
請求項１に記載の動的微細構造反射器であって、ほぼ動的光学面全体は、前記第１位置と前記第２位置との間で偏向する、動的微細構造反射器。
【請求項４】
請求項１に記載の動的微細構造反射器であって、各空洞は、１０ミクロンから１００ミクロンの深さを有する、動的微細構造反射器。
【請求項５】
請求項１に記載の動的微細構造反射器であって、各空洞は、３０ミクロンから５０ミクロンの深さを有する、動的微細構造反射器。
【請求項６】
請求項１に記載の動的微細構造反射器であって、前記空洞は、２つの静止光学面と１つの動的光学面とを有するキューブ・コーナ構造である、動的微細構造反射器。
【請求項７】
請求項１に記載の動的微細構造反射器であって、各動的光学面は、共に電気的に結合される、動的微細構造反射器。
【請求項８】
キューブ・コーナ・アレイを形成する複数のキューブ・コーナ素子であって、各キューブ・コーナ素子は、２つの静止光学面と１つの動的光学面とを有し、前記動的光学面は、第１位置と第２位置との間で偏向可能である、キューブ・コーナ素子を、
備える動的微細構造反射器であって、
前記第１位置での前記動的光学面は、前記第２位置の動的光学面よりも多くの光を光源に戻す、動的微細構造反射器。
【請求項９】
請求項８に記載の動的微細構造反射器であって、前記動的光学面は、前記第２位置と前記第１位置との間で静電的に作動する、動的微細構造反射器。
【請求項１０】
請求項８に記載の動的微細構造反射器であって、ほぼ動的光学面全体は、前記第１位置と前記第２位置との間で偏向する、動的微細構造反射器。
【請求項１１】
請求項８に記載の動的微細構造反射器であって、各キューブ・コーナ素子は、１０ミクロンから１００ミクロンの深さを有する、動的微細構造反射器。
【請求項１２】
請求項８に記載の動的微細構造反射器であって、各キューブ・コーナ素子は、３０ミクロンから５０ミクロンの深さを有する、動的微細構造反射器。
【請求項１３】
請求項８に記載の動的微細構造反射器であって、前記キューブ・コーナ・アレイが、平面基板内に形成される、動的微細構造反射器。
【請求項１４】
動的微細構造反射器を作成する方法であって、
概して平面の主要面と主要平面上の複数の空洞とを有する基板上に、第１伝導層を付着させるステップであって、各空洞は、少なくとも、前記主要平面から偏位した角度に設定された第１及び第２側壁を有する、ステップと、
前記第１伝導層をパターン形成し、各第１側壁と前記主要平面の隣接する部分の上に、下部電極を形成するステップと、
前記下部電極と前記基板上に、第１誘電体層を付着させるステップと、
前記第１側壁と第１誘電体層上に、犠牲層を付着させ、且つ、パターン形成するステップと、
前記犠牲層と第１誘電体層上に、第２誘電体層を付着させるステップと、
前記第２誘電体層上に、第２伝導層を付着させるステップと、
前記第２伝導層をパターン形成し、各下部電極の上に、上部電極を形成するステップと、
前記上部電極と前記第２誘電体層上に、第３誘電体層を付着させるステップと、
前記第１及び第２側壁と第３誘電体層上に、反射層を付着させるステップと、
前記第２及び第３誘電体層を貫く穴を形成し、前記犠牲層の一部を露出させるステップと、
前記犠牲層を除去し、動的光学面を形成するステップであって、前記動的光学面は、第１位置と第２位置との間で偏向可能であり、前記動的光学面の一部は、前記第１誘電体層から第１距離だけ間隔を置いた前記第２位置に配置される、ステップと、
を含み、
前記第１位置の前記動的光学面は、前記第２位置の前記動的光学面よりも多くの光を光源に戻す、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加し、前記動的光学面が前記第１位置となるまでの前記第１距離を短縮するステップを、
更に含む方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって、前記犠牲層を除去し、偏向可能な動的光学面を形成する前記ステップは、
前記犠牲層を除去し、ほぼ動的光学面全体が前記第１位置と前記第２位置との間で偏向する動的光学面を形成するステップを含む、方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の方法であって、概して平面の主要面と主要平面上の複数の空洞とを有する基板上に、第１伝導層を付着させる前記ステップは、
概して平面の主要面と、深さ１０ミクロンから１００ミクロンをそれぞれ有する複数の空洞と、を有する基板上に、第１伝導層を付着させるステップを含む、方法。
【請求項１８】
請求項１４に記載の方法であって、概して平面の主要面と主要平面上の複数の空洞とを有する基板上に、第１伝導層を付着させる前記ステップは、
概して平面の主要面と、深さ３０ミクロンから５０ミクロンをそれぞれ有する複数の空洞と、を有する基板上に、第１伝導層を付着させるステップを含む、方法。
【請求項１９】
請求項１４に記載の方法であって、第１伝導層を付着させる前記ステップは、
厚さ５００から１０００オングストロームの第１金属層を付着させるステップを含む、方法。
【請求項２０】
請求項１４に記載の方法であって、第２伝導層を付着させる前記ステップは、
厚さ５００から１０００オングストロームの第２金属層を付着させるステップを含む、方法。
【請求項２１】
請求項１４に記載の方法であって、犠牲層を付着させる前記ステップは、
厚さ２５０から１０００オングストロームの犠牲層を付着させるステップを含む、方法。
【請求項２２】
請求項１４に記載の方法であって、概して平面の主要面と主要平面上の複数の空洞とを有する基板上に、第１伝導層を付着させる前記ステップは、
概して平面の主要面と、主要平面内の複数のキューブ・コーナ構造と、を有する基板上に、第１伝導層を付着させるステップを含む、方法。
【請求項２３】
請求項１４に記載の方法であって、
前記第１伝導層を付着させる前に、前記基板上に、電気的絶縁層を付着させ、次いで、前記絶縁層上に、前記第１伝導層を付着させるステップを、
更に含む方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公表番号】特表２００７−５１１７９８（Ｐ２００７−５１１７９８Ａ）
【公表日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５３９７７１（Ｐ２００６−５３９７７１）
【出願日】平成１６年１１月１０日（２００４．１１．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０３７４１７
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０５０２８４
【国際公開日】平成１７年６月２日（２００５．６．２）
【出願人】（５００５７５８２４）ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド (1,504)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１０日（２００４．１１．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０３７４１７
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０５０２８４
【国際公開日】平成１７年６月２日（２００５．６．２）
【出願人】（５００５７５８２４）ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド (1,504)
【Ｆターム（参考）】
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