(57)【要約】【課題】改良された作動性を有するメンブレン変形の可能な光デバイスを提供すること。【解決手段】少なくとも１つの変形可能なメンブレンと、支持体と、メンブレンに負荷をかけて、それを変形させる作動手段とを備え、メンブレンには、支持体に固定するための区域と固定区域によって囲まれた逆向きに変形するのに適した実質的に中心の区域とが備えられ、支持体およびメンブレンは、メンブレンの面の１つと接触する第１の流体と呼ばれる流体の固定区域の少なくとも内部に配置され、一定の容積を閉じ込めるのに寄与している、光デバイスに関する。作動手段は、メンブレンをある方向に移動させ、第１の流体を中心区域の方へ移動させるために中心区域と固定区域との間にある周辺区域内でメンブレンに負荷をかける主要作動手段と、メンブレンを逆方向に移動させるために中心区域内でメンブレンに負荷をかけるメンブレンに少なくとも固定された補助作動手段とを含む。【選択図】図１
2010113358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの変形可能なメンブレン（２）と、支持体（１．５）と、前記メンブレン（２）に負荷をかけてそれを変形させる作動手段（５０、５１）とを備えており、前記メンブレン（２）には、前記支持体（１．５）に固定するための区域（２．３）と固定区域（２．３）に囲まれた逆向きに変形するのに適した実質的に中心の区域（２．１）とが備わり、前記支持体（１．５）および前記メンブレン（２）は、前記メンブレン（２）の面の１つに接触する第１の流体と呼ばれる流体（４．１）の、前記固定区域（２．３）の少なくとも内部に配置された一定の容積を閉じ込めるのに寄与する、光デバイスであって、前記メンブレン作動手段が、前記メンブレンをある方向に移動させ、前記第１の流体（４．１）を前記中心区域（２．１）の方へ移動させるために、前記中心区域（２．１）と前記固定区域（２．３）との間にある周辺区域内（２．２）で前記メンブレンに負荷をかける主要作動手段（５０）と、前記メンブレンを逆方向に移動させるために前記中心区域（２．２）内で前記メンブレン（２）に負荷をかける前記メンブレンに少なくとも固定された補助作動手段（５１）とを備えていることを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記メンブレン（２）の反対側にカバー（１０）をさらに備えている、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記主要作動手段（５０）が、少なくとも１つの静電型、圧電型、熱バイモルフ型の磁気アクチュエータから形成された、請求項１または２に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記主要作動手段（５０）が少なくとも１つの静電型アクチュエータを備えている場合、この静電型アクチュエータが、誘電体によって分けられた互いに向かい合う２つの電極（５０．１、５０．２）を備え、固定電極（５０．２）は前記支持体（１．５）に、可動電極（５０．１）は前記メンブレン（２）にある、請求項３に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記補助作動手段（５１）が、誘電体によって分けられた互いに向かい合う２つの電極（５１．１，５１．２）から形成された少なくとも１つの静電型アクチュエータを備えており、可動電極（５１．１）は前記メンブレンに、固定電極（５１．２）は、前記支持体（１．５）に固定された前記メンブレン（２）を保護するためのカバー（１０）のような別の支持体にある、請求項１から４のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項６】
前記補助作動手段（１）が、複数の静電型アクチュエータを備えている場合、前記アクチュエータの前記固定電極（５１．２）および／または前記可動電極（５１．１）は、前記光デバイスの光軸の周りに同心円状に配置された、請求項５に記載の光デバイス。
【請求項７】
固定電極（５１．２、５０．２）または可動電極（５０．１、５１．１）が、前記主要作動手段（５０）および／または前記補助作動手段（５１）に属する複数のアクチュエータに対して共通である、請求項３から６のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項８】
前記メンブレン（２）の面のうちの１面上に配置された前記主要作動手段（５０）および／または前記補助作動手段（５１）の可動電極（５０．１、５１．１）が、前記メンブレンの２つのサブレイヤ（２ａ、２ｂ）間に挟まれるか、あるいは前記メンブレン（２）自体によって形成される、請求項３から７のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項９】
前記主要作動手段（５０）の可動電極（５０．１）と前記補助作動手段（５１）の可動電極（５１．１）とが合併された、請求項３から８のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項１０】
前記主要作動手段（５０）の可動電極（５０．１）と前記補助作動手段（５１）の可動電極（５１．１）とが、少なくとも１つの電気伝導性延長部（６０）によって電気的に接続された、請求項３から８のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項１１】
前記カバー（１０）が、第２の流体（４．２）で満たされた空洞（６）を制限している、請求項２から１０のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項１２】
前記補助作動手段が圧電型である、請求項１から４のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項１３】
前記補助作動手段が、前記第１の流体の容積の外部に配置された部分を備えている、請求項１から１２のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項１４】
前記主要作動手段（５０）の近傍における前記第１の流体（４．１）の厚さ（ｄ１）に応じて前記主要作動手段（５０）に印加される電圧をサーボ制御する手段（８）、および／または前記補助作動手段（５１）の近傍における前記第２の流体（４．２）の厚さ（ｄ２）に応じて前記補助作動手段（５１）に印加される電圧をサーボ制御する手段（８’）をさらに備えている、請求項１または１１に記載の光デバイス。
【請求項１５】
前記カバー（１０）が、複数のメンブレン（２）を保護している、請求項２から１４のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項１６】
前記カバー（１０）が、それぞれが異なるメンブレン（２）に負荷をかける複数の補助作動手段（５１）に共通の固定電極（５１．２）を保持している、請求項１５に記載の光デバイス。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の光デバイスを少なくとも１つ備えていることを特徴とする観察デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体が封入され、適応制御光学における可変焦点距離レンズ、光学収差補正レンズ、またさらにはメンブレン変形の可能な鏡などのメンブレン作動手段を備えたメンブレン変形が可能な光デバイスに関する。
【０００２】
液体レンズは、たとえば、スチールカメラまたはビデオカメラの機能を有する携帯電話において有用である。特に、オートフォーカス機能およびズーム機能を含む多くの開発が進行中である。これらの機能を導入する間にわたり、可能な最短のレスポンスタイムを得る試みがなされる。さらに一般には、これらの小型カメラに可能な最大数の構成要素を組み込んで、コスト、サイズおよび消費電力を低減する試みがなされる。これらの可視光で動作する小型カメラは、コンパクトカメラモジュール（ＣＣＭ）として知られている。一般に、小型カメラには、その湿潤性を変えるために電圧が印加される、１つまたは２つの液体から成るレンズが備わっている。
【０００３】
他の用途は、赤外線（ＩＲ）で動作するカメラに関する。組込みに関する進歩は少なく、ほとんどの場合、光学機器はカメラから切り離されている。特に、光学機器の組込み（カメラモジュールの作製）、オートフォーカス機能の組込みを含むいくつかの開発が進行中である。さしあたって、関連する技術的解決は知られておらず、定義が必要である。
【０００４】
メンブレン変形が可能な鏡の用途において、鏡には反射性がある。この用途において、流体は気体であってよい。鏡の焦点距離、したがって、その曲率半径を調整することが必要となる可能性がある。このような鏡は、眼科学において、または適応制御光学において使用することができる。
【背景技術】
【０００５】
２枚のうち少なくとも１枚が可動な２枚の壁の間で一定容積で動作する液体から成る可変焦点距離液体レンズなどの可変焦点距離光デバイスは、たとえば以下のいくつかの特許の対象であった：米国特許第５９１７６５７号、米国特許第６３４４９３０号、特開平１０−１４４９７５、特開平０８−１１４７０３、米国特許第５１３８４９４号、国際公開第２００３／１０２６３６号、特開２００２−２４３９１８、および特開昭６０−２２０３０１。
【０００６】
メンブレンに付随する機械的な構造は、全て高度に複雑であり、カメラ電話に一体化されるもののようなコンパクトカメラモジュールにおける用途に対しては余りに費用がかかる。
【０００７】
図８Ａ、８Ｂは、米国特許第５９１７６５７号に記載された可変焦点距離液体レンズの２つの例を示す。これらのレンズは、作動に関して複雑さが最小のレンズを示すものなので選択される。
【０００８】
図８Ａにおける液体レンズ１０００は、中心の第１の透過性弾性膜１０６ａ、中心の第２の透過性弾性膜１０６ｂ、周辺弾性膜１０４および周辺容器１０５から成る。第１および第２の透過性弾性膜１０６ａ、１０６ｂは互いに向かい合って配置される。周辺弾性膜１０４は、第１の透過性弾性膜１０６ａの周りに固定され、その組合せは第１のメンブレン２を形成する。第１のメンブレンは、周辺容器１０５の一方の面に固定される。第２のメンブレンは第２の弾性膜から成る。第２のメンブレンは、周辺容器の他方の面に固定される。これら全ての要素は互いに密封され、液体１０３を含む。その機能が液体１０３に圧力を印加することであるレンズ作動手段１０２が、周辺弾性膜１０４上に作用する。レンズ作動手段は、リング状の容器２０３内に配置された複数のアクチュエータ２０１から形成される。この容器は比較的厚い。その作用は、周辺弾性膜１０４に加えられたリングを介してメンブレン上で起こる。２つの容器１０５、２０３は、向かい合わせで接合される。透過性弾性膜は光学的役割のみを有し、周辺弾性膜は機械的役割のみを有する。
【０００９】
これらの液体レンズ１０００は、以下に列挙する欠点を有する。
【００１０】
１つの主要な欠点は、特に容器のために、大型、複雑で、効率が高くない作動の型に関連する。
【００１１】
これらのレンズを製造する方法は、単体方式であり、多くの専門分野にわたる。これらの方法は、膜を調製し、成形するためのプラスチック処理技術、および容器を生産するための射出および機械加工の技術を含む。膜を容器に密封して接合させる方法は、封止の種類によって異なる（プラスチック対プラスチック、プラスチック対ガラス、プラスチック対金属）。さらに、得られるべき封止は、全て同じ面内にあるわけではなく、したがって、膜またはプレートの微妙な取扱いを必要とし、これにより、利用する方法および必要な生産設備は相当に複雑になる。これらの技術は、マイクロエレクトロメカニカルシステムＭＥＭＳ、またはマイクロオプトエレクトロメカニカルシステムＭＯＥＭＳの生産用に利用されるロット製造向けの従来の方法と両立しない。その結果として、それらのコストは依然として高く、それらのサイズも依然として大きい。
【００１２】
そのうえ、組立て中に、周辺弾性膜において透過性弾性膜を位置決めし、周辺弾性膜へリングを移動する間にリングを完璧に位置決めすることは困難である。もう１つの困難は、リングに対してアクチュエータを完璧に位置決めすることである。不完全な位置決めは光学収差を引き起こし、これは、得られる画像の質を劣化させる。
【００１３】
さらにまた、作動手段によって移動されるべき周辺弾性膜は、静止時および動作中共に、固定部において周辺容器の表面にできるだけ平行である必要がある。そうでない場合、光学収差が生じて、得られる画像の質を劣化させる。実際、図８Ｂは、作動手段を除いた、米国特許第５９１７６５７号に記載された液体レンズの断面図を示す。光学収差のいかなるリスクも避けるために、容器への固定部でメンブレン部分が延びる主面と、メンブレンを構成する様々な膜の間の封止とは実質的に平行でなければならない。多くの封止を必要とする状態で、これらの結果を達成することは非常に困難である。
【００１４】
さらにまた、いくつかの膜が、液体を封入するために、パッチワークのように一緒に密封され、容器に封止されるので、漏出のリスクは無視できない。
【００１５】
別の欠点は、一方で作動手段がメンブレンを作動する場合、さらにメンブレンを所与の位置に保持する場合の作動手段の消費電力に伴うものである。携帯電話の用途において消費電力を最小化するための試みが当然なされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許第５９１７６５７号
【特許文献２】米国特許第６３４４９３０号
【特許文献３】特開平１０−１４４９７５
【特許文献４】特開平０８−１１４７０３
【特許文献５】米国特許第５１３８４９４号
【特許文献６】国際公開第２００３／１０２６３６号
【特許文献７】特開２００２−２４３９１８
【特許文献８】特開昭６０−２２０３０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、上記の欠点、すなわち、作動手段の複雑さおよびそのサイズ、光学収差、高い漏出のリスク、マイクロエレクトロニクスの環境との非両立性、およびロット製造の非実現性をもたない少なくとも液体レンズまたは液体鏡などのメンブレン変形が可能な光デバイスをまさに提供することである。
【００１８】
本発明のさらなる目的は、従来技術で得られたよりも大きなメンブレンの変形を得るように、メンブレンを変形する作動手段の効率を増大させることである。
【００１９】
本発明のさらなる目的は、作動手段の作動中および作動手段が静止して変形された位置でメンブレンを保持する時のいずれの場合も光デバイスの消費電力を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この目的を達成するために、本発明は、少なくとも１つの変形可能なメンブレンと、支持体と、メンブレンに負荷をかけてそれを変形させる作動手段とを含み、メンブレンには、支持体に固定するための区域と固定区域に囲まれた逆向きに変形するのに適した実質的に中心の区域とが備わり、支持体およびメンブレンは、メンブレンの面の１つに接触する第１の流体と呼ばれる流体の、固定区域の少なくとも内部に配置された一定の容積を閉じ込めるのに寄与する、光デバイスである。メンブレン作動手段は、メンブレンをある方向に移動させ、第１の流体を中心区域の方へ移動させるために中心区域と固定区域との間にある周辺区域内でメンブレンに負荷をかける主要作動手段と、メンブレンを逆方向に移動させるために中心区域内でメンブレンに負荷をかけるメンブレンに少なくとも固定された補助作動手段とを含む。
【００２１】
光デバイスは、メンブレンを保護するためにメンブレンの反対側にカバーを含むことが好ましい。
【００２２】
主要作動手段は、少なくとも１つの静電型、圧電型、熱バイモルフ型の磁気アクチュエータで形成することができる。
【００２３】
主要作動手段が少なくとも１つの静電型アクチュエータを含む場合、この静電型アクチュエータは、誘電体によって分けられた互いに向かい合う２つの電極を含み、固定電極は支持体に、可動電極はメンブレンにある。
【００２４】
補助作動手段は、誘電体によって分けられた互いに向かい合う２つの電極から形成された少なくとも１つの静電型アクチュエータを含み、可動電極はメンブレンに、固定電極は、支持体に固定されたメンブレンを保護するためのカバーなどの別の支持体にあることが好ましい。
【００２５】
補助作動手段は、複数の静電型アクチュエータを含むことができる場合、アクチュエータの固定電極および／または可動電極は、光デバイスの光軸の周りに同心円状に配置される。
【００２６】
固定電極または可動電極は、主要作動手段および／または補助作動手段に属する複数のアクチュエータに対して共通であってよい。
【００２７】
主要作動手段および／または補助作動手段の可動電極は、メンブレンの面のうちの１つの面上に配置でき、メンブレンの２つのサブレイヤ間に挟まれる、あるいはメンブレン自体によって形成される。
【００２８】
主要作動手段の可動電極と補助作動手段の可動電極とは合併することができる。
【００２９】
主要作動手段の可動電極と補助作動手段の可動電極とは、少なくとも１つの電気伝導性延長部によって電気的に接続することができる。
【００３０】
メンブレンは、ポリジメチルシロキサン、メチルポリメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、パリレン、エポキシ樹脂またはシリコーンなどの有機材料、あるいはシリコン、二酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、多結晶シリコン、窒化チタン、ダイアモンドカーボン、スズおよび酸化インジウム、アルミニウムなどの無機材料を基にして生産することができる。
【００３１】
カバーは、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、メチルポリメタクリレート、ポリカーボネートなどのガラスまたは有機材料を基にして生産することができる。
【００３２】
カバーは、第２の流体で満たされた空洞を制限する。
【００３３】
補助作動手段は、第１の流体の容積外部に配置された一部を含み得る。
【００３４】
補助作動手段は、代替として圧電型であってよい。
【００３５】
光デバイスは、主要作動手段の近傍内の第１の流体の厚さに応じて主要作動手段に印加される電圧をサーボ制御する手段、および／または補助作動手段の近傍内の第２の流体の厚さに応じて補助作動手段に印加される電圧をサーボ制御する手段を含むことができる。
【００３６】
第２の流体は、空洞内に閉じ込められる、または空洞を離れるのが自由である。
【００３７】
光デバイスが複数のメンブレンを含む場合、単一カバーでメンブレンを保護することができる。
【００３８】
本発明による光デバイスにおいて、カバーは、それぞれが異なるメンブレンに負荷をかける複数の補助作動手段に共通の固定電極を保持することができる。
【００３９】
光デバイスは、伝送においてまたは反射において動作することができる。
【００４０】
光デバイスが伝送において動作する場合、第２の流体は、第１の流体の絶対屈折率とは異なる絶対屈折率を有し、詳しくは、光デバイスが収束性の場合は、この絶対屈折率は第１の流体の絶対屈折率より低く、光デバイスが発散性の場合は高いことが好ましい。第２の流体が、同じジオプター形状に対して第１の流体の絶対屈折率より高い絶対屈折率を有するならば、この同じジオプター形状に対して光デバイスは発散性になる。光デバイスが反射において動作する場合、２つの流体は、互いに独立に、所望の特性に応じて選択される。
【００４１】
重力の効果による光デバイスの光学性能の低下を防止するために、動作モードが伝送または反射であるかどうかに関係なく、第２の流体は、第１の流体の密度にできるだけ近い密度を有することが好ましい。
【００４２】
主要作動手段および補助作動手段は、連続してまたは同時に作動可能で、任意選択で補償される。
【００４３】
本発明は、これらを特徴とする少なくとも１つの光デバイスを含む観察デバイスにも関する。
【００４４】
本発明は、添付の図面を参照して、情報のためだけに提供された限定的でない例示の実施形態の説明を読むことでより良く理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による光デバイスの断面図である。
【図２Ａ】補助作動手段が同心円状の固定電極を含む場合の、本発明による代替光デバイスの断面図である。
【図２Ｂ】補助作動手段が同心円状の固定電極を含む場合の、本発明による代替光デバイスの平面図である。
【図３Ａ】本発明による光デバイスの変更形態を示す図である。
【図３Ｂ】本発明による光デバイスの変更形態を示す図である。
【図３Ｃ】本発明による光デバイスの変更形態を示す図である。
【図３Ｄ】本発明による光デバイスの変更形態を示す図である。
【図３Ｅ】本発明による光デバイスの変更形態を示す図である。
【図３Ｆ】本発明による光デバイスの変更形態を示す図である。
【図３Ｇ】本発明による光デバイスの変更形態を示す図である。
【図４Ａ】第２の液体が自由である場合の第１の液体の変位を示す図である。
【図４Ｂ】第２の液体が閉じ込められた場合の第１の流体の変位を示す図である。
【図５Ａ】複数のメンブレンを有する本発明による光デバイスの代替形態を示す図である。
【図５Ｂ】複数のメンブレンを有する本発明による光デバイスの代替形態を示す図である。
【図６】主要作動手段に印加される電圧をサーボ制御する手段と、補助作動手段に印加される電圧をサーボ制御する手段とを装備した、本発明による光デバイスの一代替形態を示す図である。
【図７Ａ】少なくとも１つの本発明の光デバイスを利用した観察デバイスの図である。
【図７Ｂ】少なくとも１つの本発明の光デバイスを利用した観察デバイスの図である。
【図８Ａ】既に説明した従来の液体レンズを示す図である。
【図８Ｂ】既に説明した従来の液体レンズを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下に記載する様々な図の同一、類似、または等価な部分は、１つの図から次の図への推移を容易にするために同じ参照番号を有する。
【００４７】
図中に示された様々な部分は、図を読み取り易くするために必ずしも等分目盛ではない。
【００４８】
次に、本発明の光デバイスを示す図１を参照する。光デバイスは、その縁部が支持体１．５に固定された少なくとも１つの変形可能なメンブレン２を含む。
【００４９】
支持体１．５に固定されたメンブレン２の区域は固定区域と呼ばれ、参照番号は２．３である。この例において、固定部は、支持体１．５のフレーム１に作られる。フレーム１は、支持体１．５内に成型され、それに隣接する窪み３を制限するのに寄与する。窪み３は、固定区域２．３の少なくとも内部に配置された第１の流体と呼ばれる流体４．１を一定容積含むことを目的とする。この第１の流体が気体である場合、気体を僅かに圧縮してもよい。最大許容圧縮の閾値は、それを超えるとメンブレンの実質的に中心の区域２．１がもはや変形されない、ある値に対応する。その値は、明らかに流体と関係し得る。
【００５０】
メンブレン２の面の１つは、第１の流体４．１に浸漬される。支持体１．５は、主面ｘｏｙに沿って延在する。窪み３は底部３．１を有する。光デバイスが伝送において動作する場合、光ビーム（図示せず）は、光場とも呼ばれる実質的に中心の区域２．１内のメンブレン２と、第１の流体４．１と、窪み３の底部の支持体３．１とを通過する。これ以降、簡略にするために中心区域という表現を用いる。固定区域２．３は、メンブレン２の中心区域２．１を囲む。基板１．５は、実質的に平面的な基板とできるので、フレーム１および窪み３は必要ではない。底部３．１は、使用される光学ビームに対して透過性がある。メンブレン２は、第１の流体４．１と接触する面を有する。光デバイスが反射において動作する場合、メンブレン２の面の少なくとも１面が光ビームを反射する。反射において本発明による光デバイスを使用する間、反射は、第１の流体４．１側のメンブレンのその面、メンブレンの他方の面、または両方の面でなされ得る。支持体１．５およびメンブレン２は、第１の流体４．１の固定区域２．３の少なくとも内部に配置された一定の容積を閉じ込めるのに寄与する。
【００５１】
図１の例において、メンブレン２は、支持体１．５に封止されるカバー１０で制限された空洞６内に設置される。この接合は、たとえば、カバー１０と封止されるべき支持体１．５との間に挿入された、たとえば、Ａｕ／ＳｉまたはＡｕ／Ｓｎで作られた合金層を、たとえば、分子結合、有機結合、陽極接合、共晶接合することによってできる。これらの接合技術は、一般にマイクロエレクトロニクスおよびマイクロシステムの分野において使用される。カバー１０は、メンブレン２の反対側である。
【００５２】
空洞６は、第２の流体４．２で満たされ、メンブレン２の他方の面は第２の流体４．２と接触している。カバー１０の少なくとも中心部分および第２の流体４．２は、関係する光デバイスの種類に応じて、メンブレン２上で反射するか、またはメンブレン２を通過する入射光ビームに対して透過性がなければならない。
【００５３】
可視の波長を伝送しなければならない場合、カバー１０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などのガラスまたは有機材料から生産することができる。変形可能なメンブレン２を有するこのような光デバイスは、注意して取り扱わねばならない脆弱な対象物であるので、カバー１０によりメンブレイン２を保護する。
【００５４】
光デバイスは、ロット製造マイクロエレクトロニクスにおいて知られる技術により生産することができ、種々のデバイスの全てのカバー１０は、以下に説明する図５Ａに示されたように一括して生産することができる。
【００５５】
本発明の状況において、メンブレン２は、第１の流体４．１と第１の流体４．１に対してその反対側にある第２の流体４．２との間の仕切りとして働くいかなる柔軟な膜をも意味する。この第２の流体４．２は、単に空気または他の気体、あるいは液体であってもよい。
【００５６】
メンブレン２は、中心区域２．１から固定区域２．３へと連続する少なくとも１つの層から形成される。この層は、単一層または多層であってよく、もし多層である場合は、局所的にのみ多層とすることができる。この層は、たとえば、図２Ａに示されたように、中心区域２．１においてではなく周辺区域２．２において多層とすることができる。
【００５７】
メンブレン２は、メンブレンは、ポリジメチルシロキサン、メチルポリメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、パリレン、エポキシ樹脂またはシリコーンなどの有機材料、あるいはシリコン、二酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、多結晶シリコン、窒化チタン、ダイアモンドカーボン、スズおよび酸化インジウム、アルミニウムなどの無機材料を基にして生産することができる。したがって、メンブレン２は、電気的伝導性、またはそれとは反対に絶縁性であってよい。
【００５８】
光デバイスの焦点距離を変えるために、作動手段５が提供される。作動手段５は、固定区域２．３と中心区域２．１との間に配置されたメンブレン２の周辺区域２．２内でメンブレン２に作用する主要作動手段５０と、中心区域２．１内でメンブレン２に作用する補助作動手段５１とから形成され、２つの作動手段５０、５１は、メンブレン２に逆方向に作用する、すなわち、それらはメンブレンに対して反対方向の力を加える。主要作動手段５０は、メンブレン２を変形するために、第１の流体４．１が、メンブレン２の中心区域２．１の方へ排出するように周辺区域２．２内でメンブレン２に負荷をかける。図１において、主要作動手段５０は、メンブレン２を窪み３の方へ、またはより一般に、支持体１．５のより近くに押す。第１の流体４．１内の矢印は、作動手段５０の作動中の第１の流体４．１の移動を示す。
【００５９】
逆に、補助作動手段５１は、支持体１．５からメンブレン２を引き離しカバー１０に近づける。したがって、補助作動手段５１は、主要作動手段５０によって得られたメンブレン２の変形を中心区域２．１内で増幅させる。補助作動手段５１は、主要作動手段５０の作用に対抗してはならず、それとは反対に、作用を補うか、または増幅させなければならない。
【００６０】
主要作動手段５０と協働することで補助作動手段５１は、主要作動手段５０に印加された所与の電圧によりメンブレン２の変形を増幅させることを可能にする。メンブレン２の所与の変形に対して、補助作動手段５１は、主要作動手段５０と協働することで、主要作動手段に印加される電圧を低減する働きをする。
【００６１】
主要作動手段５０は、少なくとも１つの静電型、圧電型のアクチュエータ、特に、熱バイモルフ型、磁気型、またはその他の型の薄い層状の強誘電性セラミックＰＺＴ（ＰｂＺｒＴｉＯ３）から形成されたアクチュエータから形成することができる。図１、２Ａにおいて、主要作動手段５０は、その実体（ｎａｔｕｒｅ）が示されることなく概略的に示されるだけであるのに対して、図３Ａ、３Ｂにおいては、少なくとも１つの静電型アクチュエータによって示される。主要作動手段５０は、一方が可動的でメンブレン２に配置され、他方が固定的で支持体１．５に配置され、誘電体によって分離された互いに向かい合う少なくとも１対の電極５０．１、５０．２を含む。この誘電体は、アクチュエータの２つの電極間の短絡を防止する働きをする。対の２つの電極５０．１、５０．２は、互いに引き合うために作動中に電位差を生じさせることを目的とする。図３Ａ、３Ｂにおいて、主要作動手段５０に対しては単一のアクチュエータのみがある。主要作動手段５０は、第１の流体４．１と反対側のメンブレン２上に配置されたリング状の可動電極５０．１と、窪み３の底部３．１で支持体１．５内に配置された、これもリング状の固定電極５０．２とを有する。この固定電極５０．２は、第１の流体４．１と接触している。メンブレン２は、第１の流体４．１側上に誘電材料から作られるものとする。各アクチュエータは、周辺区域２．２の負荷部分と呼ばれる一部分だけに負荷をかけることができる。複数のアクチュエータの場合、メンブレン２の周りに実質的に一様に様々なアクチュエータを分散させることが好ましいであろう。
【００６２】
補助作動手段５１は静電型であることが好ましい。補助作動手段５１は、誘電体によって分離された互いに向かい合う１対の電極５１．１、５１．２でそれぞれが形成された１つまたは複数のアクチュエータを含むことができ、その対の電極の一方は可動的で、メンブレン２に配置され、他方は固定的で、メンブレン２に対して第１の支持体１．５の反対側に設置された第２の支持体に配置されている。図１の例において、第２の支持体はカバー１０で表される。その他の支持体が実現可能である。
【００６３】
図３Ａ、３Ｂにおいて、補助作動手段５１は、メンブレン２に配置された可動電極５１．１が第１の流体４．１側にある、実質的に円形で対抗する電極を有する単一のアクチュエータだけを含む。図３Ｂは、カバーが取り除かれて、補助作動手段５１の可動電極５１．１が透過により見えている光デバイスの平面図である。主要作動手段５０の可動電極５０．１および補助作動手段５１の可動電極５１．１は、実質的に光デバイスの光軸を中心にして同心である。光軸は十字によって示される。
【００６４】
メンブレン２に配置された可動電極５０．１、５１．１は、それが、主要作動手段５０のアクチュエータに属するか、補助作動手段５１のアクチュエータに属するかに応じて、メンブレン２の一方の面上、メンブレン２の他方の面上に配置することができ、メンブレン２が多層である場合にはメンブレン２に埋め込まれ、あるいは、メンブレン２に電気伝導性がある、たとえばアルミニウム製の場合にはメンブレン２自体によっても形成される。後者の構成は図３Ｃに示される。誘電材料の層５３が、補助作動手段５１の固定電極５１．２を被覆する。この場合、第２の流体４．２は、誘電体とすることはできない。
【００６５】
補助作動手段５１の１対の電極において、固定電極５１．２は、カバー１０の頂点壁の内部表面に配置される。
【００６６】
複数のアクチュエータ、したがっていくつかの電極対の場合、各々が一方の側でそれに固有の電極を有し、他方の側で１つの電極を１つまたは複数のアクチュエータと共有することが可能である。したがって、電極が、メンブレン２上で可動であるか、支持体１０または１．５に固定されるかに関係なく、いくつかのアクチュエータの一部を形成することができる。この特徴は、明らかに、主要作動手段５０および補助作動手段５１の双方に当てはまる。補助作動手段５１における複数のアクチュエータを示す図２Ａ、２Ｂを参照することができる。これらのアクチュエータは、同じ可動電極５１．１を共有する。反対に、それらアクチュエータは、各々それらに特定の固定電極、参照番号５１．２ａ、５１．２ｂ、５１．２ｃを付けた固定電極を有する。
【００６７】
複数のアクチュエータ、したがって、補助作動手段５１におけるいくつかの電極対の場合、異なるアクチュエータの近接する電極は、実質的に同心円状に配置されることが好ましい。それらの１つは、ディスク形状を有し、互いにディスクと同心で異なるサイズを有する１つまたは複数のリングを有することができる。この構成は、図２Ａ、２Ｂに示される。カバー１０に固定される電極は複数であり、１つの対の各電極が、同じ対の電極と対向するように、メンブレン２上に、半径が、円形電極５１．２ｃから最も遠い可動電極の最大半径に少なくとも等しい、実質的に円形の単一の可動電極５１．１のみがある。この逆が実現可能である。図２Ａ、２Ｂの例において、電極は、光デバイスが周りに構築される光軸を中心にすることが好ましい。電極を逆転させて、メンブレン２上に複数の電極、およびカバー１０上に単一の電極を配置することが明らかに可能である。
【００６８】
補助作動手段５１に対してアクチュエータが複数の場合、アクチュエータは、中心区域２．１内に含まれる負荷部分でメンブレン２に負荷をかける。図２Ｂにおいて、負荷部分は、１つのアクチュエータの２つの電極間で重なり合う表面に対応する。
【００６９】
図２Ａにおいて、補助作動手段の可動電極５１．１は、メンブレン２の２つのサブレイヤ２ａ、２ｂの間に挟まれる。図２Ａの例において、サブレイヤ２ｂは、固定区域２．３に連続的に延在する。他のサブレイヤ２ａは、中心区域２．１を占めるが、周辺区域２．２には達しない。この主要作動手段５０の可動電極５０．１が、メンブレン２の２つのサブレイヤの間に丁度挟まれることは考えられる。
【００７０】
主要または補助のいずれであれ、作動手段５０、５１が複数のアクチュエータを含む場合、それらは、円対称を満たすように配置することができる。アクチュエータは、異なる大きさを有する力が、メンブレン２に加えられる、あるいは力が他の場所ではなく一定の場所に加えられるように互いに独立して作動することができる。
【００７１】
したがって、メンブレン２によって形成されたジオプター内に現れるいかなる不完全さも均等化することが可能であり、可能な最も軸対称な形状が好ましい。反対に、光デバイスが適応制御光学を目的とする場合、局在化した変形が、入射波面の変形とは逆向きに生成される。その場合、アクチュエータの分布は、円対称を満たさなくてよい。より詳細に問題に立ち入る必要なく、多くの構成が、主要作動手段５０のアクチュエータおよび補助作動手段５１に対して実現可能である。
【００７２】
主要作動手段の諸アクチュエータを共に作動させることが明らかに可能である。同じことは、補助作動手段５１のアクチュエータに当てはまる。
【００７３】
補助作動手段５１のアクチュエータは、光デバイスの光場に配置され、電極５１．１、５１．２は、電極を通過する入射光ビームにとってできるだけ透過性がなければならない。可視光に対しては、電極は、ＩＴＯとして知られる酸化インジウムスズから調製することができ、この材料は、光学的、電気的に適した特性を有している。
【００７４】
様々な電極５１．１、５１．２の光学的影響を制限するために、電極自体と実質的に同じ屈折率を有する誘電体を、補助作動手段５１のアクチュエータの一方および／または他方の電極上に堆積することができる。
【００７５】
アクチュエータの２つの電極を分離する必要がある誘電材料は、参照番号５３がふられて、図３Ｃに示されたように、カバー１０によって支持された固定電極５１．２上に堆積することができる。
【００７６】
メンブレン２の可動電極５１．１は、誘電材料で被覆することもでき、メンブレン２が、図３Ａに示されたように誘電材料向けに作られた場合、第１の流体４．１側のメンブレン２の下方に配置することができる。
【００７７】
可動電極５１．１は、図２Ａのように、メンブレン２の２つのサブレイヤ２ａ、２ｂの間に挟むことができる。メンブレン２のサブレイヤ２ｂは、カバー１０の側に配置され、中心区域２．１内の誘電体として機能する。サブレイヤ２ｂは、カバー１０の側のメンブレン２上に配置することができ、図１に示されたように誘電材料で被覆してもしなくてもよい。
【００７８】
可動電極５１．１が、中心区域２．１内のメンブレン２に加えられる場合、中心区域２．１以外のメンブレン２の区域内で、メンブレン２の構成要素サブレイヤと連結部を有することができる。たとえば、可動電極５１．１は中心区域２．１からはみ出て、図４Ｂに示されたように、中心区域２．１と周辺区域２．２との間に配置されたメンブレン２の中間区域２．４を被覆することができる。
【００７９】
別法として、メンブレン２上に配置され、補助作動手段５１に属する少なくとも１つの可動電極５１．１が、主要作動手段５０の少なくとも１つの可動電極５０．１と電気的な結合を有することができる。図３Ｃにおいて、主要作動手段５０および補助作動手段５１の双方に対して可動電極として機能するのはメンブレン２自体である。メンブレン２は、中心区域２．１から周辺区域２．２まで連続的に延在する導電層を含む。より正確には、メンブレン２は単一層で電気伝導性がある。
【００８０】
図３Ｄは、主要作動手段５０用の可動電極としてのみならず補助作動手段５１用の可動電極としても機能する、第１の流体４．１とは反対側のメンブレン２上の可動電極５０１．１を示す。可動電極５０．１は、中心区域２．１上を延び、周辺区域２．２上に連続的に延長されるが、一般に、固定区域２．３上に侵入しない。
【００８１】
図３Ｅは、２つの作動手段５０、５１に共通なこのような可動電極５０１．１の平面図を示す。共通な可動電極５０１．１は円形である。最後に、共通の電極５０１．１は、メンブレン２を被覆し、その中心区域２．１およびその周辺区域２．２を占める。外側のリングは、電極によって被覆されないメンブレン２に対応し、これは、固定区域２．３に実質的に対応する。実線で内部に制限された次のリングは、図３Ｂに示されたように主要作動手段５０の可動電極に対応する。しかし、図３Ｄおよび３Ｅの構成において、主要作動手段５０の可動電極は、中心区域２．１に重なり合うまで連続的に延長され、補助作動手段５１の可動電極として機能する。点線の円は、図３Ｄのカバー１０に見える電極である、補助作動手段５１の固定電極５１．２の輪郭を表す。結局、これは、主要または補助のいずれであれ、メンブレン２の変形に効果を与える作動手段の各電極対の２つの電極間の重なり合う部分である。メンブレン２の移動する区域は、アクチュエータの両側の２つの電極間の重なり合う表面、すなわち数学的な観点からのそれらの共通部分に依存する。この重なり合う表面の選択に対して、多数の代替形態が存在する。
【００８２】
図３Ｆにおいて代替形態として、主要作動手段５０の可動電極５０．１はリング形状を有する。補助作動手段５１の可動電極５１．１は、円形であり、２つの可動電極５１．１、５０．１は、実質的に放射状に向けられた例の少なくとも１つの導電性延長部６０によって電気的に接続される。明らかに、主要作動部と補助作動部との間に電気的な結合を生むための複数の代替選択肢が存在する。その目的は、明らかに、メンブレン２の変形を容易にすることである。
【００８３】
図３Ｇにおいて、補助作動手段５１は、もはや静電型ではなく圧電型である。この図で示された例において、補助作動手段５１は、２つの電極５１ｂ、５１ｃの間に挟まれた圧電材料５１ａの一部を有する圧電型アクチュエータ５１０を含む。
【００８４】
圧電型アクチュエータは、メンブレン２に固定される。この例において、圧電型アクチュエータは、メンブレン２のカバー１０の側に位置する面上に配置される。圧電型アクチュエータは、第１の流体４．１と接触する他の面に固定する、あるいはメンブレン２が多層の場合にはそこに埋め込むことさえ可能である。この例においても、メンブレン２は、補助作動手段の作用を最適化するために、１つまたは複数の局所的に加えられたサブレイヤを備えることができる。補助作動手段に使用される材料は、光デバイスによって必要とされる光学性能に適合しなければならない。
【００８５】
反射において動作する光デバイスの場合、材料が、反射層の上流側にあるなら、デバイスの動作波長の範囲内で透過性がなければならない。材料が反射層の下流側にあるなら、条件は必要ない。
【００８６】
伝送で動作する光デバイスに対しては、材料は透過性がなければならない。
【００８７】
本発明の状況において、透過という用語は、材料が、デバイスの満足のいく動作と合った光伝送を有することを意味する。
【００８８】
図３Ａ〜３Ｇに示された例において、補助作動手段５１は、第１の流体４．１の容積の外部に配置された一部を含む。
【００８９】
本発明者らは、ここで主要５０および補助５１の作動手段をいかに動作させるかを示す。３つの動作モードを区別することができる。第１の動作モードにおいて、補助作動手段５１の作動は、主要作動手段５０の作動と同時に発生し得る。作動手段５０、５１は、同時に起動される。メンブレン２の中心区域２．１の変形は、主要作動手段５０だけが起動された場合と比較して増幅される。主要作動および補助作動の効果が作動の開始から合わせられる。
【００９０】
第２の動作モードにおいて、主要作動手段５０は、メンブレン２の中心区域２．１を変形させ始めた後にのみ補助作動手段５１が起動することが可能である。それらは、同時に起動され、補償されるが、これはある期間の後のみであり、一方、この期間外では作動手段の１つだけが起動される。たとえば、  メンブレン２の中心区域２．１のある変形閾値より上で、中心区域２．１のメンブレン２とカバー１０との間の距離、すなわち、補助作動手段５１のアクチュエータの両側の電極間の距離は、補助作動手段５１の作動が起き、メンブレン２の中心区域２．１の変形に対して著しい効果を有するのに十分に短くなると考えられる。この閾値を超えると、２つの作動手段５０、５１は共に動作する。この第２の動作モードの利点は、補助作動が、メンブレン２の中心区域２．１の変形において効率的で、完全に関与する場合にだけ補助作動を引き起こすことである。第１の動作モードと比較すると、その利点は、光デバイスの消費電力を制限することである。
【００９１】
第３の動作モードにおいて、主要作動手段５０は起動されていないが、以前に好適に起動された場合にだけ、補助作動手段５１が起動される。たとえば、中心区域２．１が、主要作動手段５０によって得られた所与の位置にある場合、補助作動は、引き継いで、この位置を保持することができ、主要作動手段５０の動作が停止されても、なお変形を継続する。その利点はまた、補助作動手段５１が、主要作動手段５０よりも消費が少ない限り、消費電力を最小化することである。
【００９２】
カバー１０とメンブレン２との間の空洞にある第２の流体４．２は、たとえば、空気または窒素、アルゴン、ヘリウムなどの気体だけでなく液体であってもよいことには既に言及した。第１の流体４．１および／または第２の流体４．２は、それらが液体である場合、炭酸プロピレン、水、屈折率流体、シリコーンオイルなどの光学オイルから選択することができる。第１の流体が気体である場合、それは、たとえば窒素、ヘリウム、アルゴンであってよい。伝送で動作する、すなわちレンズ型である光デバイスにおいては、ジオプター、すなわちメンブレン２内で大きなステップインデックスが生じるので、第２の流体４．２が空気などの気体であり、第１の流体４．１が、大きい絶対屈折率を有する水または別の液体などの液体であることが有利である。空気の絶対屈折率１．０００２９３と水の絶対屈折率１．３３３との間には大きな差が存在する。このことは、光デバイスに、次いで液体に、次いで伝送において動作する収束性の液体レンズに高い光出力を与える働きをする。
【００９３】
より一般に、光デバイスが伝送において動作する場合、第２の流体４．２は、第１の流体４．１の絶対屈折率とは異なる絶対屈折率を与えられ、この絶対屈折率は、光デバイスが収束性である場合は第１の流体４．１の絶対屈折率よりも低く、光デバイスが発散性である場合は第１の流体４．１の絶対屈折率よりも高い。
【００９４】
反対に、第２の流体４．２として空気を使用することは、静電型の補助作動手段５１の動作にとって大きく有利ではない。補助作動手段５１の１対の電極５１．１、５１．２の２つの電極間に、可能な最大の誘電率をもつ誘電媒体を有することは理想的である。たとえば、炭酸プロピレン、純水、屈折率流体、シリコーンオイルなどの光学オイル等の高い透過性を有する誘電液体が好ましい。しかし、両方とも液体である第１の流体４．１と第２の流体４．２とは、近接した絶対屈折率を有するのでステップインデックスは失われる。光デバイスの光出力は弱められる。このマイナス効果を制限するために、これも液体である、第１の流体４．１の絶対屈折率よりも低い絶対屈折率を有する液体を第２の流体４．２として選択することが好ましい。
【００９５】
結論として、第１の流体と第２の流体の絶対屈折率の差が大きいほど、光デバイスの光出力は高くなり、他の全てのことは同じままである。光学の観点から、最善の妥協は、第２の流体４．２として空気を選択することである。第２の流体４．２が液体である場合は、光デバイスの光学性能に対する重力の効果を制限するために、第２の流体４．２は、第１の流体４．１の密度にできる限り近い密度を有するべきである。これは、衝撃強さを改善する働きもする。明らかに、この可能な限り最近接の密度の選択は不可欠ではない。
【００９６】
第２の流体４．２は、液体であれ気体であれ、カバー１０とメンブレン２によって制限された空洞６の外へ自由に流れ出ることができる。図４Ａを参照することができる。第２の流体４．２を含むリザーバ６１は、カバー１０とメンブレン２とによって制限された空洞６の内部と管路６２を介して連通する。
【００９７】
第２の流体４．２は、メンブレン２の変形または非変形に応じて、リザーバ６１から空洞６まで、およびその逆へと自由に通過することができる。
【００９８】
第２の流体４．２の循環は、空洞６の昇圧および付随する再漏出のリスクを防止する働きをし、このリスクの増大は、たとえば、光デバイスの温度の上昇によって生じ得る。
【００９９】
それどころか、第２の流体４．２が、圧縮できないと考えられるまだ液体形態である場合、カバー１０とメンブレン２とによって制限された空洞６に閉じ込められ、別の有益な効果を発揮する。実際、メンブレン２の中心区域２．１がカバー１０の方へ移動する間、メンブレン２の周辺の方へ排出された第２の流体４．２は、メンブレン２の周辺区域２．２を支持体１．５の方へ移動させ、したがって、主要作動手段５０の作用を増幅してメンブレン２の周辺区域２．２を変形させる。図４Ｂを参照することができる。２つの図４Ａ、４Ｂにおいて、縞模様の矢印は、第１の流体４．１および第２の流体４．２の移動を示す。
【０１００】
上記の図は、単一メンブレン２を含む単体の光デバイスを示した。図５Ａに示されたように、本発明の光デバイスが、複数のメンブレン２を含んで同一支持体１．５を接合することは明らかに可能である。この代替形態において、各メンブレン２は、それに固有の空洞６内にあり、カバー１０で制限され、全てのカバーは互いに接続されている。メンブレン２は、たとえば、アレイまたはマトリックスとして支持体１．５上に配置することができる。図５Ａにおいて、明確にするために主要作動手段５０だけを示した。このようなデバイスにおいて、様々なメンブレン２が、独立に変形することができる。図５Ａの光デバイスは、この形で使用する、または引き続いて各々が単一メンブレン２を有する単体の光デバイスに切り分けができることに留意されたい。垂直な平行線は、光デバイスを単体にする分離に導く鋸歯状線を概略的に示す。
【０１０１】
図５Ａは、作動手段の電力源用に外部から利用可能でなければならない電気的接点も示していない。このような光デバイスをロットで製造するために用いられる技術は、マイクロエレクトロニクスおよびマイクロシステムの当業者には全く周知の技術であるので、不必要に図で混乱させることは無駄である。
【０１０２】
図５Ｂは、複数のメンブレン２を有する本発明の光デバイスの代替形態を示す。メンブレン２は、今や単一のカバー１０で制限された同じ空洞６内に全て配置される。第２の流体４．２は、全てのメンブレン２を濡らす。それ対して、各メンブレン２は共通の支持体１．５に封止され、それに固有のある量の第１の流体４．１を閉じ込める。各メンブレン２の中心区域２．１の補助作動手段５１は、各メンブレン２に固有の電極およびカバー１０での単一の電極を含む。この単一の電極は、全ての補助作動手段５１に対して共通である。メンブレン２は、互いに各様に無関係に変形することができる。補助作動手段５１は、提示したように、様々な補助作動手段５１に種々の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を印加することによって別々に作動させることができる。同じことは、主要作動手段５０に当てはまる。各メンブレン２に伴って、一方の主要作動手段５０と他方の補助作動手段５１とが、同じように共に起動されるならば、全てのメンブレン２が、同様に変形できることは明らかである。
【０１０３】
主要作動手段５０で、主要作動手段５０によって負荷がかけられた周辺区域２．２の一部でメンブレン２内にそれぞれ存在する第１の流体の厚さｄ１に応じて、主要作動手段５０に印加されるべき電圧をサーボ制御するための手段８が提供できる。
【０１０４】
サーボ制御手段８は、周辺区域２．２の負荷部分のいくつかの位置に配置された、第１の流体の厚さの容量性測定手段８．１と協働する。測定手段８．１は、負荷部分内に分散されたいくつかの電極対７を含み得る。測定手段８．１の電極対７のうちの少なくとも１つの電極が、主要作動手段５０の１つの電極に合併されることが可能である。図６の例において、主要作動手段５０の固定電極５０．２は、測定手段８．１の電極でもある。測定手段８．１の対７の他方の電極Ｅは、第１の流体４．１側のメンブレン２上に配置される。代替形態において、対７の２つの電極が、主要作動手段のアクチュエータの２つの電極に合併されることが可能である。さらに別の構成は、主要作動手段５０のアクチュエータと測定手段８．１の電極対７とを分離させることである。電位差Ｖ１’を各対７の電極５０．２、Ｅの２つの電極５０．２、Ｅに印加し、各対７の電極５０．２、Ｅ上の静電容量を測定することにより、電極５０．２、Ｅの対７の各々で、電極５０．２、Ｅの間に存在する第１の流体４．１の量と、したがってメンブレン２と窪み３の底部３．１との間の第１の流体４．１の厚さｄ１とを得る。
【０１０５】
図６は、サーボ制御手段８を単に概略的に示すだけであり、図の混乱を避けるために、それらは、２対の電極５０．２、Ｅ、および主要作動手段５０の２つのアクチュエータに対してのみ示される。
【０１０６】
本発明の光デバイスの動作中に、得られた容量性測定値が場所ごとに異なる、たとえばｄ１、ｄ１＋εの場合、サーボ制御手段８は、測定手段８．１から容量性測定値を受け取り、それらを他の場所で測定された間隔ｄ１にここでは対応する基準値と比較し、容量性測定値が基準値と異なる場所において、基準電圧Ｖ０に加えて、主要作動手段５０の対応するアクチュエータに印加されるべき追加的補正電圧ΔＶ０を指令する。これにより、全ての容量性測定値は、主要作動手段５０のアクチュエータの電源電圧を調整することによって、基準値に、したがって、メンブレン２と窪み３の底部３．１との間の全ての距離に標準化される。
【０１０７】
レンズまたは鏡の満足のいく操作に必要な並列性が、これにより移動サーボ制御によって保証される。このサーボ制御は、当業者にはいかなる問題も招かない。
【０１０８】
光デバイスの焦点距離を変えるために、図６に示されたように、電圧Ｖ０が、主要作動手段５０の全てのアクチュエータに印加され、測定手段８．１を使用して、メンブレン２と窪み３の底部３．１との間の間隔ｄ１が測定され、測定値はサーボ制御手段８に届けられる。１つまたは複数の対７の電極５０．２、Ｅが、望ましくない偏差εを検知した場合、サーボ制御手段８は、望ましくない偏差εを検知した電極対７に最も近い主要作動手段５０の１つまたは複数のアクチュエータに対してさらに補正電圧ΔＶ０を印加することを指令する。主要作動手段５０の１つまたは複数のアクチュエータに印加されたさらなる補正電源電圧ΔＶ０により、メンブレン２を局所的に移動させ偏差は相殺される。
【０１０９】
同様に、補助作動手段５１によって負荷がかけられた中心区域２．１の部分内のメンブレン２とカバー１０との間でそれぞれ存在する第２の流体の厚さｄ２に応じて、補助作動手段５１に印加される電圧Ｖ０’にサーボ制御の手段８’を提供することは明らかに可能である。サーボ制御手段８’は、中心区域２．１の負荷部分内のいくつかの位置で配置された第２の流体４．２の厚さの容量性測定のために手段８．１’と協働する。測定手段８．１’は、負荷部分に分散された複数の対７’の電極５１．１、Ｅ１’を含むことができる。対の２つの電極のうちの１つ５１．１は、補助作動手段５１のアクチュエータの１つ電極に合併されるものとする。例において、これは、メンブレン２上にある可動電極５１．１である。対７’の他の電極Ｅ’は、その対向に位置し、カバー１０により保持される。容量性測定手段８．１’に印加される電圧をＶ２’と呼び、第２の流体４．２の厚さｄ２＋ε’が測定される限りにおいて、補助作動手段に印加される電圧Ｖ０’に対して補正電圧ΔＶ０’がさらに加えられる。
【０１１０】
このような可変焦点距離光デバイスは、観察デバイス、特に携帯電話のカメラの観察デバイスに利用することができる。図７Ａを参照することができる。このような観察デバイスは、縦つなぎで、たとえば、液体レンズ型の本発明による少なくとも１つの可変焦点距離光デバイスＬを含むレンズ８０と、基板８２によって保持された、たとえば、ＣＣＤ型またはＣＭＯＳ型の画像センサ８１とを含む。説明された例において、本発明によれば、レンズ８０は、少なくとも１つの固定焦点距離レンズ８３および１つの液体レンズＬを含む。以下の考察において、この固定焦点距離レンズ８３は、在来型の光学ブロックと呼ばれる。液体レンズＬは、在来型の光学ブロック８３と画像センサ８１との間にある。代替形態において、在来型の光学ブロック８３は、液体レンズＬと画像センサ８１との間に配置することができる。在来型の光学ブロック８３は静電型である。上で示されたように、その製造方法により、液体レンズＬは、ＭＯＥＭＳ（マイクロオプトエレクトロメカニカルシステム）として処理することができる。可変焦点距離液体レンズＬは、画像センサ８１から、レンズ８０の特性に依存する一定の間隔で配置されるが、たとえこの間隔が短い場合でも、液体レンズＬおよび画像センサ８１は、ＡＩＣ（超集積回路）技術またはＷＬＣＳＰ（ウェーハレベルチップスケールパッケージ）技術のいずれかで、それらを一体化することによって単一の構成要素だけにすることができる。液体レンズＬの焦点距離は、静止時の液体の圧力、さらに静止時のメンブレンの曲率および液体の屈折率も最適化することによって調整される。
【０１１１】
観察デバイスが、図７Ｂのようにズーム機能も含む場合、光学ブロック８３は、少なくとも２つの固定焦点距離レンズ８３．１、８３．２と２つの液体レンズＬおよびＬ’とを備えて使用され、図７Ｂに示されたように、液体レンズの一方は、光学ブロック８３の２つのレンズ８３．１と８３．２との間に、他方は画像センサ８１の近くに配置される。
【０１１２】
図７Ａ、７Ｂにおいて、本発明の光デバイスＬ、Ｌ’は、観察デバイスなどの光学構成要素と一体化されている。光デバイスは、光学ブロック８３（図７Ａ、７Ｂ）の下流側に配置されている、または光学ブロック８３（図７Ｂ）内に配置されている。光学ブロックの上流側にそれを配置することは、明らかに可能である。しかし、この代替形態は、不必要に図数を増やすのを回避するために図示されなかった。
【０１１３】
本発明のいくつかの実施形態が、詳細に示され、説明されたが、本発明の範囲内に留まりつつ、様々な変更および改変が可能であることを理解されたい。主要または補助の作動手段であるかどうかに拘りなく、特に、作動手段の種類を変更することが可能である。
【符号の説明】
【０１１４】
１  フレーム
１．５  支持体、基板
２  メンブレン
２ａ  サブレイヤ
２ｂ  サブレイヤ
２．１  中心区域
２．２  周辺区域
２．３  固定区域
３  窪み
３．１  底部
４．１  第１の流体
４．２  第２の流体
５  作動手段
６  空洞
７  対
７’  対
８  サーボ制御手段
８’  サーボ制御手段
８．１  測定手段
８．１’  測定手段
１０  カバー
５０  主要作動手段
５０．１  電極、可動電極
５０．２  電極、固定電極
５０１．１  共通の電極
５１  補助作動手段
５１．１  可動電極
５１．２、５１．２ａ、５１．２ｂ、５１．２ｃ  固定電極
５１ａ  圧電材料
５１ｂ  電極
５１ｃ  電極
５３  誘電材料の層
６０  導電性延長部
６１  リザーバ
６２  管路
８０  レンズ
８１  画像センサ
８２  基板
８３  固定焦点距離レンズ、光学ブロック
８３．１、８３．２  固定焦点距離レンズ
Ｅ１’  電極
Ｌ  液体レンズ
Ｌ’  液体レンズ
ｘｏｙ  主面
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【外国語明細書】
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