(57)【要約】【課題】寄生電荷量の蓄積に起因する変形量の変化が発生せず、安定に駆動させることができる可変形状鏡システムを提供すること。【解決手段】第１の電極５が形成された変形部３ａと、第１の電極５と予め定められた間隔をあけて対向して配置され、第１の電極５の対向する側に第２の電極６が形成された固定部と、第１の電極５と第２の電極６間に形成された誘電体膜７と、で構成される可変形状鏡と、変形部を変形させるべく駆動電圧指示信号を増幅して、第１の電極５及び第２の電極６間に駆動電圧の電位差として与える増幅部２２と、誘電体膜に蓄積された寄生電荷量を推測し、電荷推測値を出力する寄生電荷量推測部２４と、電荷推測値に基づき、駆動電圧指示信号を変化させて、増幅部の出力電圧を補正する補正部２１と、を具備する可変形状鏡システムである。【選択図】    図５
2010151984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方面に反射面が形成され、他方面に第１の電極が形成された変形部と、上記第１の電極と予め定められた間隔をあけて対向して配置され、上記第１の電極の対向する側に第２の電極が形成された固定部と、上記第１の電極と第２の電極間に形成された誘電体膜と、で構成される可変形状鏡と、
上記変形部を変形させるべく駆動電圧指示信号を増幅して、上記第１の電極及び上記第２の電極の間に駆動電圧の電位差として与える増幅部と、
上記誘電体膜に蓄積された寄生電荷量を推測し、電荷推測値を出力する寄生電荷量推測部と、
上記電荷推測値に基づき、駆動電圧指示信号を変化させて、上記増幅部の出力電圧を補正する補正部と、
を具備することを特徴とする可変形状鏡システム。
【請求項２】
上記寄生電荷量推測部は、電荷推測値として、上記寄生電荷による静電力を打ち消すために必要な電圧の推測値である寄生電荷量相当電圧推測値を出力し、
上記補正部は、上記増幅部から前記寄生電荷量相当電圧推測値を加算した値が出力されるように、上記駆動電圧指示信号を変化させることを特徴とする請求項１に記載の可変形状鏡システム。
【請求項３】
上記寄生電荷量推測部は、上記駆動電圧を検出し、上記駆動電圧の状態を基に寄生電荷量相当電圧推測値を出力することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の可変形状鏡システム。
【請求項４】
上記寄生電荷量推測部は、上記駆動電圧と、電圧を印加している期間を検出し、電圧と期間の長さを基に寄生電荷量相当電圧推測値を出力することを特徴とする請求項３に記載の可変形状鏡システム。
【請求項５】
上記寄生電荷量推測部は、上記増幅部が上記対向し設けられた電極に電圧を印加していない期間を検出し、期間の長さを基に寄生電荷量相当電圧推測値を出力することを特徴とする請求項３に記載の可変形状鏡システム。
【請求項６】
上記寄生電荷量推測部は、上記駆動電圧と直前の寄生電荷量相当電圧推測値の差から、寄生電荷量相当電圧の変化分を算出し寄生電荷量相当電圧推測値を出力することを特徴とする請求項３に記載の可変形状鏡システム。
【請求項７】
上記寄生電荷量推測部は、上記可変形状鏡の変形量を検出する検出部を備え、上記駆動電圧と検出部より出力される変形信号の関係を基に寄生電荷量相当電圧推測値を出力することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の可変形状鏡システム。
【請求項８】
上記寄生電荷量推測部は、上記変形信号の値が最小となる上記駆動電圧を検出し、検出した電圧を基に寄生電荷量相当電圧推測値を出力することを特徴とする請求項７に記載の可変形状鏡システム。
【請求項９】
上記寄生電荷量推測部は、上記増幅部を介して上記対向して設けられた電極にオフセット電圧を持った交流信号を印加し、上記変形信号の振幅が最小となるオフセット電圧を求め、前記オフセット電圧を基に寄生電荷量相当電圧推測値を出力することを特微とする請求項７に記載の可変形状鏡システム。
【請求項１０】
上記寄生電荷量推測部は、上記増幅部を介して上記対向して設けられた電極にオフセット電圧を持った交流信号を印加し、上記変形信号と前記交流信号の位相差が変化するオフセット電圧を求め、前記オフセット電圧を基に寄生電荷量相当電圧推測値を出力することを特徴とする請求項７に記載の可変形状鏡システム。
【請求項１１】
上記寄生電荷量推測部は、温度検出部を備えており、温度を基に寄生電荷量相当電圧推測値を出力することを特徴とする請求項２に記載の可変形状鏡システム。
【請求項１２】
上記寄生電荷量推測部は、湿度検出部を備えており、湿度を基に寄生電荷量相当電圧推測値を出力することを特徴とする請求項２に記載の可変形状鏡ジステム。
【請求項１３】
上記寄生電荷量推測部は、上記変形信号のうち電極に印加する交流信号と同じ周波数成分の振幅が最小となるオフセット電圧を求めることを特徴とする請求項９に記載の可変形状鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電駆動で反射面の形状を可変する可変形状鏡と、その可変形状鏡を駆動する駆動電圧制御部とで構成される可変形状鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、公知なＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical System）技術を用いて製作された、静電駆動で反射面の形状を変えることのできる可変形状鏡が注目されている。例えば、特許文献１には、可変形状鏡が提案されている。
【０００３】
従来技術による可変形状鏡の構成を図１７に示す。この可変形状鏡は、上部基板４２と下部基板４３とが予め定めた間隔をあけて対向配置される。上部基板４２は、表面側の反射面４４と、対向側の上部電極４５とで積層構成され、静電引力によって変形する可撓性を有している。下部基板４３は、対向側に形成された下部電極４７と、下部電極４７上を覆う誘電体膜４８とを備えている。反射面４４は、上部電極４５と下部電極４３間に電圧を印加することで発生する静電駆動力によって湾曲するように変形する。
【特許文献１】特開２００５−１６８１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した従来の可変形状鏡は、反射面を変形させるために電圧を印加し続けると、上部電極と下部電極間に発生した電界により、これらの間に形成される誘電体膜に寄生電荷が発生する。この寄生電荷としては、誘電体膜に蓄積されるものと、大気中の有極分子（主に水分子）の吸着によるものが考えられる。これらの寄生電荷により、駆動のための電界とは逆の電界が発生し、静電引力を低下させて、反射面の変形が減少するという課題がある。
【０００５】
そこで本発明は、寄生電荷量を推測し、その推測値を基に駆動電圧を補正することで、入力された信号に対して安定的に駆動・変形させる可変形状鏡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に従う実施形態は、上記目的を達成するために、一方面に反射面が形成され、他方面に第１の電極が形成された変形部と、上記第１の電極と予め定められた間隔をあけて対向して配置され、上記第１の電極の対向する側に第２の電極が形成された固定部と、上記第１の電極と第２の電極間に形成された誘電体膜と、で構成される可変形状鏡と、上記変形部を変形させるべく駆動電圧指示信号を増幅して、上記第１の電極及び上記第２の電極の間に駆動電圧の電位差として与える増幅部と、上記誘電体膜に蓄積された寄生電荷量を推測し、電荷推測値を出力する寄生電荷量推測部と、上記電荷推測値に基づき、駆動電圧指示信号を変化させて、上記増幅部の出力電圧を補正する補正部と、を具備する可変形状鏡システムを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、寄生電荷量を推測し、その推測値を基に駆動電圧を補正することで、入力された信号に対して安定的に駆動・変形させる可変形状鏡システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。  
第１の実施形態に係る可変形状鏡システムについて説明する。図１は、第１の実施形態における可変形状鏡を上から見た上面図、図２は、図１に示す可変形状鏡のＡ−Ａ’断面の構成を示す断面図、図３は、上部基板を外した状態の可変形状鏡の内部構成を示す図である。まず、可変形状鏡１を構成について説明する。
【０００９】
可変形状鏡１は、電極基板２とミラー基板３がスペーサ８を挟んで、一定間隔を空けて対向するように配置されて構成される。ミラー基板３は、電極基板２よりも一辺側が短く形成され、後述する駆動制御部と接続するための第１の引出電極５ａと第２の引出電極６ａとが露出するように形成される。
【００１０】
本実施形態においては、上面から見ると、ミラー基板３の表面側（非対向面側）には、円形の反射面となる反射膜４が設けられる。勿論、反射面は円形に限定されるものではなく、用途や仕様に応じて、適宜好適する形状にすることも可能である。この反射膜４としては、可変形状鏡１の仕様によっても異なるが、反射率が高い金属が適しており、例えばアルミニウム、金又は、誘電体多層膜が用いられる。アルミニウム等、大気に晒されて酸化する特性を持つ金属を用いる場合は、さらに最表面にシリコン酸化物等の透明度の高い薄膜でコーティングする。
【００１１】
図３（ｂ）に示すように、ミラー基板３の対向面側には、金属等の導電性材料からなる第１の電極５が全面に形成される。
【００１２】
さらに図２に示すように、ミラー基板３は、変形部３ａと支持部３ｂからなり、支持部３ｂは変形部３ａを支持すると共に、スペーサ８を介して電極基板２に固定するときの固定部として用いられる。これらの電極及び反射膜４については、製造方法として、メッキ法や半導体技術による蒸着法、ＣＶＤ法又はスパッタリング法が用いられる。尚、後述する電極及び引出電極等も同様な手法で形成される。
【００１３】
また、電極基板２上には、円形の反射面と対向するように、略同形の第２の電極６が形成され、さらに、第２の電極６を覆うように、誘電体膜（絶縁膜）７が形成される。この誘電体膜７としては、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等が用いられる。本実施形態では、誘電体膜７は第２の電極６上に形成しているが、これに限らず、対向する第１の電極５側に形成してもよいし、第１の電極５と第２の電極６との間で、それぞれに離間した状態で配置するように設けてもよい。その際に、電極間に設けられる他の構造物上に形成してもよい。第２の電極６は、配線によって第２の引出電極６ａに電気的に接続される。
【００１４】
図２に示すように、スペーサ８の高さ、即ち、電極基板２とミラー基板３との間隔は、ミラー基板３の変形部３ａの変形量によって決定され、必要な変形量の約３倍以上の間隔が必要とされる。本実施形態では、スペーサ８は、ガラスやシリコン基板等の無機物材料や金属等を用いて形成する例であるが、これに変わって、ビーズ（径により間隔を調整）を含む有機接着剤を用いてもよい。
【００１５】
また、図３（ａ），（ｃ）に示すように、第１の引出電極５ａは、第１の電極５と対向する位置に設けられた接続用パッド５ｃと電極基板２上で配線により接続される。接続用パッド５ｃと対向する第１の電極５の面を接続エリア５ｂとする。これらの接続用パッド５ｃと接続エリア５ｂは、金属板や導線などの電気接続用導電材による圧接、又は導電性ペースト等で接続させる。他の手法としては、スペーサ８の表面から裏面に回る導電パターンを形成して、固定する際に導電パターンの両端を接続用パッド５ｃと接続エリア５ｂにそれぞれ密着させることにより、電気的な接続を行ってもよい。第１の引出電極５ａと第２の引出電極６ａから外部への電気接続は、図示していないが通常、ワイヤボンディングによって行われる。
【００１６】
ここで、図２を参照して可変形状鏡１の動作原理について説明する。  
この可変形状鏡１は、静電力によって変形部３ａ上の反射面を変形させる静電駆動方式を採用している。まず、第１の電極５をゼロ（０）電位（接地電位）に接続し、第２の電極６に駆動電圧を印加することで、第１の電極５と第２の電極６との間に電位差が生じ、これにより発生した静電力引力により、反射面は、変形部３ａと共に電極基板２に向かって変形する。
【００１７】
初期状態に対する変形部３ａの変位を変形量とし、変形部３ａが駆動基板２側に変形する方向を正の変形量とする。
【００１８】
反射面および変形部３ａの変形量は、第１の電極５と第２の電極６の電位差によって変えることができる。
【００１９】
次に、課題として述べた寄生電荷について説明する。  
前述したように、第２の電極６に駆動電圧を印加すると、第１の電極５と第２の電極６の間に発生した電界によって、第２の電極６の上に形成された誘電体膜７に寄生電荷が蓄積する。この寄生電荷としては、誘電体膜７に蓄積されるものと、大気中の有極分子（主に水分子）の吸着によるものが考えられる。本実施例の場合第２の電極６に正電圧を印加しているので、第２の電極６から第１の電極５の向きの電界が発生する。この電界により、第２の電極６上の誘電体膜７には負の電荷が蓄積し、この電荷により第１の電極５と第２の電極６間には前記電界とは逆の方向の電界（第１の電極５から第２の電極６へ向かった電界）が発生する。その結果、駆動電圧による電界が一部打ち消され、静電引力が低下して変形部３ａの変形量が減少する。
【００２０】
図４に、寄生電荷の有無におけるそれぞれの駆動特性を示す。  
寄生電荷無しの状態に対して寄生電荷ありの状態では、駆動電圧対変形部３ａの変形量のプロットは、高電圧方向にシフトした状態となる。図４においては、駆動電圧を約２０Ｖ増加させると、寄生電荷がない場合と同じ変形量を得ることとなる。以降、この駆動電圧の増分を寄生電荷量相当電圧と称する。
【００２１】
次に、図５及び図６には、本実施形態の可変形状鏡１を駆動するための駆動制御部２０と可変形状鏡１によるシステムの構成例を示す。図５は、通常駆動時の信号の流れを示し、図６は、後述する推測時の信号の流れを示している。
【００２２】
この駆動制御部２０は、駆動電圧指示信号を補正する補正部２１と、補正部２１により補正出力された増幅部入力信号に基づいて、駆動電圧を可変形状鏡１に出力する増幅部２２と、変形部３ａの変形量を検出する変形量検出部２３と、検出された変形量信号に基づき寄生電荷量相当電圧推測値を補正部２１に出力する寄生電荷量推測部２４と、で構成される。
【００２３】
補正部２１は、図示しない入力部（操作部）又は本システムを使用する装置より入力された駆動電圧指示信号に対して、寄生電荷量相当電圧推測値を加算して補正された増幅部入力信号を出力する。増幅部２２は、補正部２１が出力した増幅部入力信号を増幅して、第２の電極６に駆動電圧を印加して変形部３ａの反射面を変形させる。
【００２４】
変形量検出部２３は、可変形状鏡１の反射面の変形量を検出し、変形量信号を出力する。検出原理は、光学的検出でも良いし、電気的でも良い。電気的に検出する場合は、静電容量検出、磁力検出又は、ひずみゲージ等いずれを用いてもよい。寄生電荷量推測部２４には、変形量検出部２３より出力される変形量信号が入力されており、変形量信号を基に寄生電荷量相当電圧を推測する。
【００２５】
ここで、寄生電荷量相当電圧の推測の方法について説明する。  
図４において、寄生電荷が存在する状態（実線）における駆動電圧と変形部３ａの変形量の関係は、駆動電圧が寄生電荷量相当電圧に等しいときに変形量が最小となり、それ以下の駆動電圧では単調減少、それ以上の駆動電圧では単調増加となる。図４において、駆動電圧２０Ｖの時は変形量が最小となっている。この最小の変形量は、理想的にはゼ口であるが、部材の組み付けなどにより、ある値の変形が残る場合がある。寄生電荷量推測部２４は、以上のような特性を利用して、変形量検出部２３より出力される変形量信号が最小となるときの駆動電圧を求め、寄生電荷量相当電圧推測値（パラメータ）として出力する。
【００２６】
次に、変形最小導出方法について説明する。  
寄生電荷量相当電圧の推測は以下のように行われる。既に駆動電圧を印加しているときは駆動を停止し、図６に示すように、増幅部２２の入力を補正部２１の出力から寄生電荷量推測部２４に切り替える。この切り換えに図示しない切換部（切り換えスイッチ）を設けて、信号切り換えを行ってもよい。
【００２７】
寄生電荷量推測部２４は、増幅部２２への入力信号を制御することで信号駆動電圧を０Ｖより徐々に増やし、変形量信号が減少から増加へ変わる駆動電圧を検出し、寄生電荷量相当電圧推測値として保持し出力する。
【００２８】
また別の手法として、駆動電圧を０Ｖから寄生電荷量相当電圧よりも十分高い電圧まで順次増やして印加し、随時印加電圧における変形量を計測し、取得した変形量と駆動電圧の値に対して、関数をフィッティングする。このとき、駆動電圧は可変形状鏡１の変形部３ａが破壊されない範囲の電圧を印加する。フィッティングした関数において変形量が最小となる駆動電圧を求めることで、寄生電荷量相当電圧推測値を出力する方法も採用することができる。
【００２９】
フィッティングに使用する関数［式（１）］は、  
【数１】
2010151984.tif 000003
【００３０】
（Δｄ：変形量、Ｖ：駆動電圧、ｄ0、α、Ｖoff：フィッティングすべきパラメータ）等が使用でき、その時は駆動電圧がＶoffの時に変形量が最小となるので、寄生電荷量相当電圧推測値として、Ｖoffを出力する。このように、寄生電荷量相当電圧推測値を求めた後、図５に示すように、増幅部２２の入力を補正部２１の出力に戻し、通常の駆動を行う。
【００３１】
以上説明したように、求められた寄生電荷量相当電圧推測値を基に補正部２１で駆動電圧の補正が行われることで、寄生電荷量の蓄積に起因する変形量の変化が発生せず、可変形状鏡１を安定に駆動することができる。寄生電荷量相当電圧の推測は、電源投入時に自動的に実行しても良いし、システムの動作中に所定の時間間隔で実行しても良い。
【００３２】
次に、図７（ａ），（ｂ）乃至図１０（ａ），（ｂ）を参照して、第１の実施形態の変形例について説明する。  
本変形例は、変形部３ａの変形量が最小となる電圧付近において、変形量が寄生電荷量相当電圧で折り返されて絶対値で発生することを利用して、寄生電荷量相当電圧を推測するものである。本変形例の構成は、前述した第１の実施形態と同等であり、ここでの説明は省略する。
【００３３】
本変形例は、駆動電圧として増幅部２２から第２の電極６にオフセット電圧を持った正弦波を印加する。図７（ａ）は、寄生電荷量相当電圧に対してオフセット電圧が高く差が十分にある例を示し、図７（ｂ）は、その時の変形部３ａの変形量の挙動を示す。図８（ａ）は、寄生電荷量相当電圧に対してオフセット電圧が高いが差が小さい例を示し、図８（ｂ）は、その時の変形部３ａの変形量の挙動を示す。図９（ａ）は、寄生電荷量相当電圧に対してオフセット電圧が一致した場合の例を示し、図９（ｂ）は、その時の変形部３ａの変形量の挙動を示す。図１０（ａ）は、寄生電荷量相当電圧に対してオフセット電圧が低く十分に差がある例を示し、図１０（ｂ）は、その時の変形部３ａの変形量の挙動を示す。
【００３４】
図７（ａ）に示すように、寄生電荷量相当電圧に対してオフセット電圧が高い場合は、正弦波に起因する均一な揺動が変形部３ａに発生する。寄生電荷量相当電圧とオフセット電圧が接近した場合、変形量の挙動は、正弦波が検波された状態となり、変形量の振幅が減少する。
【００３５】
さらに、図９（ａ）に示すように、寄生電荷量相当電圧とオフセット電圧が一致した場合には、図９（ｂ）に示すように、変形量の挙動は元の正弦波の振幅の中心で折り返された波形となり、振幅は最小となる。また、図１０（ａ）に示すように、オフセット電圧が寄生電荷量相当電圧よりも低い場合には、図１０（ｂ）に示すように、変形量は前述した図７（ｂ）に示した位相とは、逆の位相となり、振幅は図９の場合に比べて増加する。
【００３６】
以上の特性を利用して、変形量の振幅が最小となるオフセット電圧から寄生電荷量相当電圧推測値を求めることができる。ここで、変形部３ａの変形量を検出する際、第２の電極６に印加している正弦波の周波数と同一の周波数成分のみに注目し変形部３ａの変形量を検出することで、さらに高精度な電荷推測を行うことができる。尚、印加する電圧の波形を正弦波として説明したが、これ以外にも、他の交番信号、例えば矩形波や三角波でもよい。また、寄生電荷量相当電圧とオフセット電圧が一致する状態を挟み、駆動電圧の正弦波と変形量の挙動である正弦波の位相差が変化するので、これを検出する手法を用いることもできる。
【００３７】
次に、第２の実施形態について説明する。  
図１１には、本実施形態の可変形状鏡１を駆動するための駆動制御部２０と可変形状鏡１によるシステムの構成例を示す。可変形状鏡１は、前述した第１の実施形態（図１乃至３）と同等であり、同じ参照符号を用いて説明を行い、ここでの構成の説明は省略する。
【００３８】
本実施形態は、補正部２１、増幅部２２及び寄生電荷量推測部２５により構成される駆動制御部２０と、可変形状鏡１からなる可変形状鏡システムである。  
補正部２１は、システムに入力される駆動電圧指示信号に対して、寄生電荷量相当電圧推測値を加算して増幅部入力信号を出力する。増幅部２２は、補正部２１が出力した増幅部入力信号を増幅し、駆動電圧を第２の電極６に印加する。寄生電荷量推測部２５は、増幅部２２が出力した駆動電圧をモニタし、その情報から寄生電荷量相当電圧を推測して寄生電荷量相当電圧推測値を出力する。推測の手法については後述する。
【００３９】
図１２を参照して、チャージされる寄生電荷量相当電圧の経時変化について説明する。  
前述した寄生電荷量相当電圧は、駆動電圧の状態に応じて時間を経るに従い変化し、長時間経過後には駆動電圧と同じ電圧値に収束する。図１２に示すように、寄生電荷量相当電圧に対して駆動電圧が高いときは、寄生電荷量相当電圧は高くなる。その反対に、寄生電荷量相当電圧に対して駆動電圧が低いときは、寄生電荷量相当電圧は低くなる。
【００４０】
寄生電荷量相当電圧が０Ｖで、駆動電圧が０ＶからＶinにステップ状に変化した時には、寄生電荷量相当電圧Ｖoutは、以下の式（２）で算出されるように変化する。
【数２】
2010151984.tif 000004
【００４１】
ここで、Ｖin：駆動電圧、ｔ：印加を開始してから時間、τ：収束の時定数とする。また、図１２においては、寄生電荷量相当電圧が十分に収束した状態を概念的に示している。しかし実際の可変形状鏡１では、図１３に示すように収束には長時間（数千時間以上）かかり、収束前に駆動電圧を変化させる場合は、変化させたタイミングで、その時の寄生電荷量相当電圧から駆動電圧に向かって収束を開始する。
【００４２】
本実施形態における可変形状鏡システムは、前述した寄生電荷の蓄積の特性を用いて推測する。例えば、式（２）を利用して、駆動電圧と、印加開始からの時間とに基づき、寄生電荷量相当電圧推測値を求めて出力する。
【００４３】
以上のように、本実施形態の可変形状鏡システムは、一時的に駆動を停止させることなく、寄生電荷量の推測を行い、駆動電圧を補正することで寄生電荷起因の変形量変化を発生させずに可変形状鏡１を安定に駆動することができる。尚、寄生電荷量推測部２５は、駆動電圧を直接モニタせず、補正部２１が出力した増幅部入力信号から求めてもよい。
【００４４】
次に、本実施形態の可変形状鏡システムにおける時定数の導出について説明する。  
寄生電荷量推測部２５で用いる前述した式（２）の時定数τは、以下の手順で導出することができる。まず、駆動電圧として電圧Ｖinを印加した状態で、ある時点の寄生電荷量相当電圧推測値を検出しＶ'outとする。この検出は、第１の実施形態の手法を用いる。その後時間Δｔが経過した時点で、再度、寄生電荷量相当電圧推測値を検出し、Ｖoutとする。以上の値を用いて後述する式（３）の演算をすることで、時定数τを導出することができる。この処理は、工場出荷時に実施してもよいし、電源投入時の初期化動作として実施してもよい。尚、工場出荷時に実施した際に得られた時定数τの値は、不揮発性メモリに記憶させておくことが望ましい。
【数３】
2010151984.tif 000005
【００４５】
次に、図１４を参照して、第２の実施形態の第１の変形例について説明する。  
本変形例は、前述した第２の実施形態（図１１）と同じ構成であり、寄生電荷量推測の手法が異なっている。
【００４６】
前述した第２の実施形態における寄生電荷量推測部２５は、次のような構成を取ることもできる。本変形例では、寄生電荷量推測部２５は、駆動電圧と直前の寄生電荷量相当電圧推測値との差に基づき、新たな寄生電荷量相当電圧推測値を求める。この導出には、後述する式（４）を用いる。導出の手順は以下の通りである。
【００４７】
まず、寄生電荷量相当電圧推測値をＶ'outとして記憶する。初期状態であれば、Ｖ'out＝０としても良いし、第１の実施形態における手法を用いて導出しても良い。時間Δｔ経過後に、駆動電圧と時定数τを基に式（４）から新たな寄生電荷量相当電圧推測値Ｖoutを導出する。ここで用いる時定数τは、前述した式（３）により導出された値を用いる。この手順を用いることで逐次的に寄生電荷量を推測できるため、図１３に示すように、寄生電荷量相当電圧が収束する前に駆動電圧が変化した場合であっても、継続的に寄生電荷量相当電圧推測値を出力させることができる。
【数４】
2010151984.tif 000006
【００４８】
ここで、Ｖout：現在の寄生電荷量相当電圧推測値（出力）、Ｖ'out：直前の寄生電荷量相当電圧推測値、Ｖin：駆動電圧、τ：時定数、Δｔ：演算間隔時間とする。
【００４９】
次に、図１５を参照して、第２の実施形態の第２の変形例について説明する。  
本変形例は、前述した第２の実施形態（図１１）と同じ構成であり、寄生電荷推測の手法が異なっている。
【００５０】
本変形例は、可変形状鏡システムの電源（主電源）が投入されていない状態であっても、駆動電圧が０Ｖの状態が維持されていると見なすことができる。よって、電源がオフになった状態からの経過時間に基づき、寄生電荷量を推測する。推測手順は以下の通りである。
【００５１】
まず、可変形状鏡システムの電源がオフになったタイミングを検知し、その時の寄生電荷量相当電圧推測値Ｖ３と時刻ｔ１を不揮発性メモリに記憶する。電源オフの検出は、電源電圧の低下を検出しても良いし、可変形状鏡システムを使用している装置よりシャットダウン信号を受信して検出しても良い。
【００５２】
次に、可変形状鏡システムの電源がオンになったタイミングの時刻をｔ２とすると、以下の式（５）より、寄生電荷量を推測することができる。
【数５】
2010151984.tif 000007
【００５３】
本システムの電源がオンになったタイミングの検出は、電源電圧の上昇を検出しても良いし、可変形状鏡システムを使用している装置よりスタートアップ信号を受信して検出してもよい。本変形例によれば、長時間に亘り電源がオフ状態となるシステムにおいても、確実に寄生電荷量を推測することができ、安定した駆動を実現することができる。尚、時刻ｔ１として、電源オフの時刻を記憶していたが、駆動電圧がゼ口になった時刻を記憶してもよい。その場合、寄生電荷量電圧推測値Ｖ３は、駆動電圧がゼ口になった時点の寄生電荷量を記憶する。
【００５４】
次に、第３の実施形態について説明する。  
図１６には、本実施形態の可変形状鏡１を駆動するための駆動制御部２０と可変形状鏡１によるシステムの構成例を示す。可変形状鏡１は、前述した第１の実施形態（図１乃至３）と同等であり、同じ参照符号を用いて説明を行い、ここでの構成の説明は省略する。
【００５５】
本実施形態は、可変形状鏡１を使用する環境により、寄生電荷量が変化する特性を用いて、寄生電荷量相当電圧を推測する。本実施形態は、補正部２１、増幅部２２、温度センサ／湿度センサ２６及び寄生電荷量推測部２７で構成され、雰囲気の温度／湿度に基づくセンサ信号を用いて可変形状鏡１を駆動制御する可変形状鏡システムである。この構成において、温度センサ／湿度センサ２６は、公知なセンサであって、温度センサ及び湿度センサを共に搭載する構成であっても、温度センサ又は湿度センサのいずれかの一方のセンサを搭載する構成であってもよい。
【００５６】
この構成において、温度センサ／湿度センサ２６は、可変形状鏡１の雰囲気の温度／湿度を検出して寄生電荷量推測部２７に温度／湿度信号を出力する。寄生電荷量推測部２７は、温度／湿度信号に基づき、寄生電荷量相当電圧を推測し、寄生電荷量相当電圧推測値を補正部２１に出力する。
【００５７】
補正部２１は、システムに入力される駆動電圧指示信号に対して、寄生電荷量相当電圧推測値を加算して増幅部入力信号を出力する。増幅部２２は、補正部２１が出力した増幅部入力信号を増幅し、駆動電圧を第２の電極６に印加して、可変形状鏡１を駆動する。
【００５８】
本実施形態によれば、大気中の有極分子（主に水分子）の吸着に起因する寄生電荷量に相当する寄生電荷量相当電圧推測値を求めることができる。
【００５９】
さらに、本実施形態に対して、前述した第１，２の実施形態の何れかを組み合わせて、誘電体膜に蓄積される電荷に起因する寄生電荷量に、大気中の有極分子の吸着に起因する寄生電荷量を加味した寄生電荷量相当電圧推定値を求め、増幅部２２が出力する駆動電圧を補正することもできる。  
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００６０】
（付記）
前記の具体的実施形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。
【００６１】
（１）反射面が形成された変形部［３ａ］と、
上記変形部を固定する固定部［８］と、
上記変形部と上記固定部にそれぞれ対向して設けられた電極［５，６］と、
上記２つの電極の間に存在する誘電体膜［７］と、
を備える可変形状鏡［１］において、
上記変形部を変形させるべく駆動電圧指示信号を増幅して上記２つの電極に駆動電圧の電位差を与える増幅部［２２］と、
上記誘電体膜に蓄積された寄生電荷量を推測し電荷推測値を出力する寄生電荷量推測部［２４］と、上記電荷推測値を基に駆動電圧指示信号を変化させて増幅部の出力電圧を補正する補正部［２１］と、を具備することを特徴とする可変形状鏡システム。
【００６２】
（対応する実施形態）
この（１）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、第１の実施形態が対応する。（１）の各項における［］内は、図１乃至図３に示す構成部位に対応する参照符号である。
【００６３】
（作用効果）
この（１）に記載の可変形状鏡システムによれば、実測して求めた変形部の変形量における、駆動電圧との関係は、駆動電圧が寄生電荷量相当電圧に等しいときに変形量が最小となり、それ以下の駆動電圧では単調減少、それ以上の駆動電圧では単調増加となる。従って、変形量信号が最小となるときの駆動電圧を求め、寄生電荷量相当電圧推測値（パラメータ）として出力する。最小の変形量は、理想的にはゼロである。求められた寄生電荷量相当電圧推測値を基に補正部で駆動電圧の補正が行われることで、寄生電荷の蓄積に起因する変形量の変化が発生せず、可変形状鏡を安定に駆動することができる。
【００６４】
（２）上記寄生電荷量推測部［２４］は、電荷推測値として、上記寄生電荷による静電力を打ち消すために必要な電圧の推測値である寄生電荷量相当電圧推測値を出力し、
上記補正部［２１］は、上記増幅部［２２］から前記寄生電荷量相当電圧推測値を加算した値が出力されるように、上記駆動電圧指示信号を変化させることを特徴とする（１）に記載の可変形状鏡システム。
【００６５】
（対応する実施形態）
この（２）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、第１の実施形態が対応する。（２）の各項における［］内は、図１乃至図３に示す構成部位に対応する参照符号である。
【００６６】
（作用効果）
この（２）に記載の可変形状鏡システムによれば、寄生電荷量推測部は、増幅部への入力信号を制御することで信号駆動電圧を０Ｖより徐々に増やし、変形量信号が減少から増加へ変わる駆動電圧を検出し、寄生電荷量相当電圧推測値として出力する。求められた寄生電荷量相当電圧推測値を基に補正部で駆動電圧の補正が行われることで、寄生電荷の蓄積に起因する変形量の変化が発生せず、可変形状鏡を安定に駆動することができる。
【００６７】
（３）上記寄生電荷量推測部［２５］は、上記駆動電圧を検出し、上記駆動電圧の状態を基に寄生電荷量相当電圧推測値を出力することを特徴とする（１）又は（２）に記載の可変形状鏡システム。
【００６８】
（対応する実施形態）
この（３）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、第２の実施形態が対応する。（３）における［］内は、図１１に示す構成部位に対応する参照符号である。
【００６９】
（作用効果）
この（３）に記載の可変形状鏡システムによれば、寄生電荷量推測部は、増幅部が出力した駆動電圧をモニタし、その情報から寄生電荷量相当電圧を推測して寄生電荷量相当電圧推測値を補正部に出力する。求められた寄生電荷量相当電圧推測値を基に補正部で駆動電圧の補正が行われる。効果は、（２）と同様、さらに、一時的に駆動を停止させることなく、寄生電荷量の推測を行い、寄生電荷起因の変形量変化を発生させずに可変形状鏡１を安定に駆動することができる。
【００７０】
（４）上記寄生電荷量推測部［２５］は、上記駆動電圧と、電圧を印加している期間を検出し、電圧と期間の長さを基に寄生電荷量相当電圧推測値を出力することを特徴とする（３）に記載の可変形状鏡システム。
【００７１】
（対応する実施形態）
この（４）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、第２の実施形態が対応する。（４）における［］内は、図１１に示す構成部位に対応する参照符号である。
【００７２】
（作用効果）
本実施形態における可変形状鏡システムは、推測を寄生電荷の蓄積の特性を用いて行う。例えば、式（１）を利用して、駆動電圧と、印加開始からの時間（期間）とに基づき、寄生電荷量相当電圧推測値を求めて出力する。効果は、（２）と同様、さらに、一時的に駆動を停止させることなく、寄生電荷量の推測を行い、寄生電荷起因の変形量変化を発生させずに可変形状鏡を安定に駆動することができる。
【００７３】
（５）上記寄生電荷量推測部［２５］は、上記増幅部［２２］が上記対向し設けられた電極に電圧を印加していない期間を検出し、期間の長さを基に寄生電荷量相当電圧推測値を出力することを特徴とする請求項３に記載の可変形状鏡システム。
【００７４】
この（５）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、図１５に示す第２の実施形態の第２の変形例が対応する。（５）における［］内は、図１１に示す構成部位に対応する参照符号である。
【００７５】
（作用効果）
本実施形態における可変形状鏡システムは、長時間に亘り電源がオフ状態となるシステムにおいても、確実に寄生電荷量を推測することができ、安定した駆動を実現することができる。
【００７６】
（６）上記寄生電荷量推測部［２５］は、上記駆動電圧と直前の寄生電荷量相当電圧推測値の差から、寄生電荷量相当電圧の変化分を算出し寄生電荷量相当電圧推測値を出力することを特徴とする（３）に記載の可変形状鏡システム。
【００７７】
この（６）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、図１４に示す第２の実施形態の第１の変形例が対応する。（６）における［］内は、図１１に示す構成部位に対応する参照符号である。
【００７８】
（作用効果）
本実施形態における可変形状鏡システムは、逐次的に寄生電荷量が推測でき、寄生電荷量相当電圧が収束する前に、駆動電圧が変化した場合であっても継続的に寄生電荷量相当電圧推測値を出力させることができる。
【００７９】
（７）上記寄生電荷量推測部［２４］は、上記可変形状鏡［１］の変形量を検出する検出部［２３］を備え、上記駆動電圧と検出部［２３］より出力される変形信号の関係を基に寄生電荷量相当電圧推測値を出力することを特徴とする（１）又は（２）に記載の可変形状鏡システム。
【００８０】
この（７）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、第１の実施形態が対応する。（７）における［］内は、図６に示す構成部位に対応する参照符号である。
【００８１】
（作用効果）
本実施形態における可変形状鏡システムの変形量検出部は、光学的検出又は電気的検出により可変形状鏡の反射面の変形量を検出し変形量信号を出力する。寄生電荷量推測部は変形量信号と駆動電圧を基に寄生電荷量相当電圧を推測する。
【００８２】
（８）上記寄生電荷量推測部［２４］は、上記変形信号の値が最小となる上記駆動電圧を検出し、検出した電圧を基に寄生電荷量相当電圧推測値を出力することを特徴とする（７）に記載の可変形状鏡システム。
【００８３】
この（８）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、第１の実施形態が対応する。（８）における［］内は、図６に示す構成部位に対応する参照符号である。
【００８４】
（作用効果）
本実施形態における可変形状鏡システムの変形量検出部により検出された変形量が最小となる時、駆動電圧と寄生電荷量相当電圧推測値が等しくなるので、この時の駆動電圧に基づき、寄生電荷量相当電圧推測値（パラメータ）を出力する。
【００８５】
（９）上記寄生電荷量推測部［２４］は、上記増幅部［２２］を介して上記対向して設けられた電極５，６にオフセット電圧を持った交流信号を印加し、上記変形信号の振幅が最小となるオフセット電圧を求め、前記オフセット電圧を基に寄生電荷量相当電圧推測値を出力することを特微とする（７）に記載の可変形状鏡システム。
【００８６】
この（９）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、図７乃至図１０における第１の実施形態の変形例が対応する。（９）における［］内は、図６に示す構成部位に対応する参照符号である。
【００８７】
（作用効果）
本実施形態における可変形状鏡システムは、変形量が寄生電荷量相当電圧で折り返されて絶対値で発生することを利用して、変形量の振幅が最小となるオフセット電圧から寄生電荷量相当電圧推測値を求めることができる。
【００８８】
（１０）上記寄生電荷量推測部［２４］は、上記増幅部［２２］を介して上記対向して設けられた電極５，６にオフセット電圧を持った交流信号を印加し、上記変形信号と前記交流信号の位相差が変化するオフセット電圧を求め、前記オフセット電圧を基に寄生電荷量相当電圧推測値を出力することを特徴とする請求項７に記載の可変形状鏡システム。
【００８９】
この（１０）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態の第１の実施形態の変形例を応用したものである。（９）における［］内は、図６に示す構成部位に対応する参照符号である。
【００９０】
（作用効果）
本実施形態における可変形状鏡システムは、寄生電荷量相当電圧とオフセット電圧が一致する状態を挟み、駆動電圧と変形量の挙動の位相差が変化するので、この位相差から寄生電荷量相当電圧推測値を求めることができる。
【００９１】
（１１）上記寄生電荷量推測部［２７］は、温度検出部［２６］を備えており、温度を基に寄生電荷量相当電圧推測値を出力することを特徴とする請求項２に記載の可変形状鏡システム。
【００９２】
この（１１）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、第３の実施形態が対応する。（１１）における［］内は、図１６に示す構成部位に対応する参照符号である。
【００９３】
（作用効果）
本実施形態における可変形状鏡システムは、可変形状鏡雰囲気の温度に基づき、寄生電荷量相当電圧推測値が求められる。  
（１２）上記寄生電荷量推測部［２７］は、湿度検出部［２６］を備えており、湿度を基に寄生電荷量相当電圧推測値を出力することを特徴とする請求項２に記載の可変形状鏡ジステム。
【００９４】
この（１２）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、第３の実施形態が対応する。（１２）における［］内は、図１６に示す構成部位に対応する参照符号である。
【００９５】
（作用効果）
本実施形態における可変形状鏡システムは、可変形状鏡雰囲気の湿度に基づき、寄生電荷量相当電圧推測値が求められる。  
（１３）上記寄生電荷量推測部は、上記変形信号のうち電極に印加する交流信号と同じ周波数成分の振幅が最小となるオフセット電圧を求めることを特徴とする請求項９に記載の可変形状鏡システム。
【００９６】
この（１３）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、図７（ａ），（ｂ）乃至図１０（ａ），（ｂ）における第１の実施形態の変形例が対応する。（１３）における［］内は、図６に示す構成部位に対応する参照符号である。
【００９７】
（作用効果）
本実施形態における可変形状鏡システムは、変形部の揺動を検出する際に、第２の電極に印加している正弦波の周波数と同一の周波数成分のみに注目して、変形部の揺動を検出することで、さらに高精度な電荷推測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】図１は、第１の実施形態における可変形状鏡を上から見た上面図である。
【図２】図２は、図１に示す可変形状鏡のＡ−Ａ’断面の構成を示す断面図である。
【図３】図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、上部基板を外した状態の可変形状鏡の内部構成を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の可変形状鏡における寄生電荷の有無による駆動特性を示す図である。
【図５】図５は、可変形状鏡を駆動するための駆動制御部と可変形状鏡によるシステムの構成例であり、通常駆動時の信号の流れを示す図である。
【図６】図６は、推測時の信号の流れを示す図である。
【図７】図７（ａ）は、寄生電荷量相当電圧に対してオフセット電圧が高く差が十分にある例を示す図、図７（ｂ）は、その時の変形部の変形量の挙動を示す図である。
【図８】図８（ａ）は、寄生電荷量相当電圧に対してオフセット電圧が高く差が小さい例を示す図、図８（ｂ）は、その時の変形部の変形量の挙動を示す図である。
【図９】図９（ａ）は、寄生電荷量相当電圧に対してオフセット電圧が一致した場合の例を示す図、図９（ｂ）は、その時の変形部の変形量の挙動を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、寄生電荷量相当電圧に対してオフセット電圧が低く十分に差がある例を示す図、図１０（ｂ）は、その時の変形部の変形量の挙動を示す図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態の可変形状鏡を駆動するための駆動制御部と可変形状鏡によるシステムの構成例を示す図である。
【図１２】図１２は、寄生電荷量相当電圧が十分に収束した状態を概念的に示す図である。
【図１３】図１３は、時間経過により寄生電荷量相当電圧が収束する状態を概念的に示す図である。
【図１４】図１４は、第２の実施形態の第１の変形例について説明するための図である。
【図１５】図１５は、第２の実施形態の第２の変形例について説明するための図である。
【図１６】図１６は、第３の実施形態の可変形状鏡を駆動するための駆動制御部と可変形状鏡によるシステムの構成例を示す図である。
【図１７】図１７は、従来技術による可変形状鏡の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００９９】
１…可変形状鏡、２…電極基板、３…ミラー基板、３ａ…変形部、３ｂ…支持部、４…反射膜、５…第１の電極、５ａ…第１の引出電極、５ｂ…接続エリア、５ｃ…接続用パッド、６…第２の電極、６ａ…第２の引出電極、７…誘電体膜（絶縁膜）８…スペーサ、２０…駆動制御部、２１…補正部、２２…増幅部、２３…変形量検出部、２４…寄生電荷量推測部、２５…寄生電荷量推測部、２６…温度センサ／湿度センサ、２７…寄生電荷量推測部。
【図１】
2010151984.tif 000008
【図２】
2010151984.tif 000009
【図３】
2010151984.tif 000010
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010151984.tif 000014
【図８】
2010151984.tif 000015
【図９】
2010151984.tif 000016
【図１０】
2010151984.tif 000017
【図１１】
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【図１２】
2010151984.tif 000019
【図１３】
2010151984.tif 000020
【図１４】
2010151984.tif 000021
【図１５】
2010151984.tif 000022
【図１６】
2010151984.tif 000023
【図１７】
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