本研究の目的は，On-MEMS光造形3Dマイクロプリンティングと呼べる新たな微細加工技術を創出し，MEMS 駆動式3Dプリントマイクロズームレンズを開発することである．既存の3Dマイクロプリンティングは，シリコンといった平坦な基板上に構造物を印刷するOnchip 3Dマイクロプリンティングであり，MEMSアクチュエータといったマイクロスケールの凹凸を有するMEMS素子上への直接プリンティングが原理上困難である．本研究では，MEMS素子への直接印刷を可能にするOn-MEMS 3Dマイクロプリンティングを提案し，その新たな微細加工技術のポテンシャルをデバイスとして具体的に示すため，MEMS駆動式3Dプリントマイクロズームレンズを設計・作製した．これまでの研究において，ジュール加熱によってバイモルフ自立ナノ薄膜が立体的に機械変形するミリ長ストローク・低電力切り紙型熱駆動 MEMS アクチュエータの開発に成功している．本研究では，独自に開発した切り紙MEMS アクチュエータにマイクロ複レンズを直接印刷し，MEMS駆動式3D プリントマイクロズームレンズを作製した．作製においては，MEMS微細加工技術と高度に融合させたOn-MEMS光造形3D マイクロプリンティングを用いて，そのバイモルフ自立ナノ薄膜上にマイクロ複レンズを直接印刷した．ジュール加熱による自立ナノ薄膜の変形によってマイクロ複レンズが光軸方向に駆動され，デバイスがズームレンズとして機能することを解析により確認した．これらの結果から，本研究で提案したMEMS駆動式ズームレンズはオプトメカニクス素子として様々なマイクロオプティクス分野への応用が期待される．
We present on-MEMS 3D microprinting of MEMS-driven polymer compound micro-lenses. In contrast to bulky post-microfabrication lense assembly, the proposed on-MEMS microprinting approach enables building 3D micro-lenses which are mechanically driven MEMS actuator. In our previous study, we developed millimeter-stroke kirigami MEMS actuator. In this work, to explore the potential of the on-MEMS 3D microprinting, we designed and fabricated a 3D-printed scanning compound micro-lenses which is monolithically integrated with the electrothermal kirigami MEMS actuator. The designed compound lenses dynamically control the lens positions along optical axis, resulting in scanning focus tunability. The proposed MEMS-driven polymer compound micro-lenses with millimeter focus tunability is a promising optomechanics component for various types of optical applications such as optical coherence tomography.