(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧が印加されたときに物理的な歪が生ずる結晶材料で形成された基板と、
前記基板に電圧を印加するための複数の電極と、
前記複数の電極のうちのいずれかの電極上に構成され、入射光を反射するミラーと、
を備え、
前記電極は、前記結晶材料とオーミック接合が形成される材料を含み、
前記基板に前記電圧が印加された場合に、前記結晶材料の物理的な歪により、前記基板の表面を変化させて前記ミラーの曲率を可変させ、
前記物理的な歪は、空間電荷として働く電荷が前記結晶材料中に注入されることにより発生することを特徴とする可変焦点ミラー。
【請求項２】
前記結晶材料は、酸素八面体構造を有することを特徴とする請求項１に記載の可変焦点ミラー。
【請求項３】
前記結晶材料は、相転移温度近傍に温度が設定された反転対称性を有するペロブスカイト型単結晶材料であることを特徴とする請求項２に記載の可変焦点ミラー。
【請求項４】
前記結晶材料は、結晶の主成分が周期律表のＩａ族およびＶａ族で構成され、Ｉａ族はカリウムであり、Ｖａ族は、ニオブまたはタンタルの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２に記載の可変焦点ミラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点距離を調整することができる可変焦点ミラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学レンズやプリズムなどの光学部品は、光学機器（カメラ、顕微鏡、望遠鏡など）、電子写真方式の記録装置（プリンタ、コピー機など）、ＤＶＤなどの光記録装置、通信用および工業用の光デバイス等に用いられている。このような装置では、状況に応じて焦点距離を調整することのできるレンズ、いわゆる可変焦点が用いられることが多い。
【０００３】
従来の可変焦点レンズは、複数のレンズを組み合わせて、機械的に焦点距離を調整する。しかしながら、このような機械式の可変焦点レンズは、応答速度や製造コスト、小型化、消費電力などの点から、適用範囲を広げることに限界があった。
【０００４】
一方、焦点距離を調整できる光学素子として、可変焦点の凹面鏡が考えられる。近年、薄くて変形が可能なミラーの裏面に、複数のアクチュエータを取り付け、このアクチュエータの操作によって、ミラーの曲率を変化させることを可能にした光学素子が開発されている（非特許文献）。ミラーの曲率を変化させることができるので、焦点距離が可変な凹面鏡としても用いることが可能である。ここではこのような素子を可変ミラーと呼ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Gleb Vdovin他，Deformable mirror with thermal actuators，May 1, 2002 / Vol. 27, No. 9 / OPTICS LETTERS
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の可変ミラーでは、ミラーの曲率を変形させ、焦点距離を変更するのに要する応答速度に限界があり、１ｍｓ以下の高速応答に適用することができないという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、焦点距離の変更を高速に行うことができる可変焦点ミラーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、電圧が印加されたときに物理的な歪が生ずる結晶材料で形成された基板と、前記基板に電圧を印加するための複数の電極と、前記複数の電極のうちのいずれかの電極上に構成され、入射光を反射するミラーと、を備え、前記電極は、前記結晶材料とオーミック接合が形成される材料を含み、前記基板に前記電圧が印加された場合に、前記結晶材料の物理的な歪により、前記基板の表面を変化させて前記ミラーの曲率を可変させ、前記物理的な歪は、空間電荷として働く電荷が前記結晶材料中に注入されることにより発生する。
【００１０】
前記結晶材料は、酸素八面体構造を有するようにしてもよい。
【００１１】
前記結晶材料は、反転対称性を有するペロブスカイト型単結晶材料としてもよい。
【００１２】
前記電気光学材料は、結晶の主成分が周期律表のＩａ族およびＶａ族で構成され、Ｉａ族はカリウムであり、Ｖａ族は、ニオブまたはタンタルの少なくとも１つを含むようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、焦点距離の変更を高速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態における可変焦点ミラーの構成例を示す図である。
【図２】可変焦点ミラーに電圧を印加した場合における電束密度と電歪効果による歪との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の可変焦点ミラーの一実施形態について説明する。この実施形態の可変焦点ミラーは、ピエゾ効果または電歪効果を利用して、従来の可変焦点レンズまたは可変焦点ミラーと比較して、より高速な応答速度を得ることができるようにしている。そのため、例えば１００kHz以上の繰り返し周波数でも安定した動作が行うことができる。
【００１６】
図１は、本実施形態における可変焦点ミラー１０の構成例を示す図であって、（ａ）は可変焦点ミラー１０の斜視図、（ｂ）は可変焦点ミラー１０の断面図を示している。
【００１７】
図１に示す可変焦点ミラー１０は、基板１と、基板１上面に形成された上部電極２と、基板１下面に形成された下部電極３と、上部電極２上に形成された光反射膜（ミラー）４とを備える。
【００１８】
基板１は、例えば電歪効果を有する結晶材料で形成されている。この実施形態では、基板１は、例えば円盤状に形成されているが、基板１として図１に示した形状に限られず、当業者に知られた他の形状を適用することもできる。
【００１９】
［可変焦点ミラー１０の動作原理］
次に、可変焦点ミラー１０の動作原理について説明する。
【００２０】
上記電歪効果によって、物質に印加する電界をE、電界の２乗に比例した歪（ひずみ）をeとすると、Ｅを印加することによってｅの歪が発生する。これは、下記式（１）によって表される。
【００２１】
【数１】
0006010510.tif 000002
【００２２】
なお、式（１）において、ε：誘電率、D：電束密度、Q：電歪係数、を示す。
【００２３】
一般に、電極に注入する電荷として、電子、正孔、陽子（水素イオン）があるが、この実施形態では、例えば電子とする。
【００２４】
本実施形態の可変焦点ミラー１０において、基板１の厚さを例えば１mm、上部電極２を陽極、下部電極３を陰極とし、数１００Ｖの高電圧を印加した場合、下部電極３から電子が注入される。これにより、基板１の内部に空間電荷が形成される。
【００２５】
この空間電荷の形成形態としては様々なものがあり得る。この実施形態では、基板１内に一様な電荷密度ρを有する空間電荷が形成されるものとする。電荷密度ρは、電子による電荷注入を想定しているので、負の値となる。この電荷密度ρより、下記式（２）のガウスの法則に従って、電束密度Dを求めることができる。
【００２６】
【数２】
0006010510.tif 000003
【００２７】
後述するように、電歪効果を有する結晶材料は、誘電率が非常に大きいことが通例である。この場合には、基板１の内部では電界Eも電束密度Dも電極に垂直となるので、電束密度Dは、電極１に垂直な方向のy軸成分のみを考える。すなわち、上記式（２）は、下記式（３）式で与えられる。
【００２８】
【数３】
0006010510.tif 000004
【００２９】
上記式（３）から、ｙ軸成分の電束密度Dｙは、下記式（４）によって表される。
【００３０】
【数４】
0006010510.tif 000005
【００３１】
式（４）において、V：上部電極２と下部電極３との間に印加する印加電圧、d：基板1の厚さ、を示す。
【００３２】
式（４）では、Dｙは、位置座標yの関数、すなわち、図１（ｂ）のｙ方向（上下方法）に沿って変化することになる。
【００３３】
したがって、歪eも、式（１）から下記式（５）によって図１（ｂ）のｙ方向（上下方法）に沿って変化することになる。
【００３４】
【数５】
0006010510.tif 000006
【００３５】
式（５）において、V：印加電圧、d：基板1の厚さ、を示す。
【００３６】
次に、可変焦点ミラー１０に電圧を印加した場合における電束密度Dと電歪効果による歪との関係について図１および図２を参照して説明する。
【００３７】
図２は、電束密度Dと電歪効果による歪との関係を示す図であって、（ａ）は上記式（４）に示すDｙと図１に示すｙ方向の位置との関係、（ｂ）は歪係数が正の値である場合の歪の様子、を示している。
【００３８】
図２において、空間電荷は基板１内部に固定されていて、印加電圧によらずに一定であるものとする。なお、図２（ａ）および（ｂ）において、横軸は基板１内部の上下方向（図１のｙ方向）の位置を表してある。ここで、図２（ａ）および（ｂ）の各種分布（Ｄ１〜Ｄ３，ｅ１〜ｅ３）の右端は上部電極２の位置、左端は下部電極３の位置とする。
【００３９】
上記式（４）に示す電束密度Dは、与えられた印加電圧（図２中のＶ）に応じて、図２（ａ）に示すような分布をとる。すなわち、電束密度分布Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３はすべて、傾きがρとなる直線的な変化を有する。
【００４０】
例えば、電束密度分布Ｄ３の場合には、V = −ｄ２・ρ / （２ε）（ρが負となっているため、Ｖは正電圧）が与えられるので、下部電極３の位置では、D＝０となる。一方、Ｖを下げたときには、電束密度分布Ｄ３は、Ｄ２およびＤ１に示すように順次、上方へ平行移動する。
【００４１】
Ｄ２の場合、Ｖ＝０のときには、Ｄ２の電束密度分布の中央部でD＝０となる。そして、電圧Ｖをさらに下げて、V =ｄ２・ρ /（２ε）（ρが負となっているため、Ｖは負電圧）とするときには、電束密度分布Ｄ１に示すように、上部電極２の位置でD＝０となる。
【００４２】
電歪係数が正の値である場合の歪は、図２（ｂ）に示すような値をとる。すなわち、歪分布ｅ３に示すように、V = −ｄ２・ρ / （２ε）のときには、下部電極３付近では、Dの絶対値が小さくなるため、歪も小さくなる。一方、上部電極２に近づくにつれ、歪は大きくなる。
【００４３】
電圧＝０のときには、歪分布ｅ２に示すように、ｅ２の中央部で歪＝０となり、歪分布は左右対称になる。
【００４４】
V = ｄ２・ρ / （２ε）のときには、歪分布ｅ１は、ｅ３の歪分布が左右逆となる分布となる。
【００４５】
一般に、上述した電歪効果によって、物質は電界の方向に伸び、電歪係数はこの方位によって正の値になることが多い。また、電界の方向に物質が伸びる場合、その方向と垂直な方向に物質は縮むのが、通例である。
【００４６】
本実施形態の可変焦点ミラー１０において、電界の方向はｙ方向となるため、基板１はｙ方向に伸び、図１の紙面の左右方向は縮むことになる。
【００４７】
図２（ｂ）の例では、正の電圧としてV = −ｄ２・ρ / （２ε）を与えたときには、陽極となる上部電極２付近において、図１の紙面の横方向(基板１の面内方向)の収縮率が高くなり、陰極となる下部電極３付近ではほとんど収縮しなくなる。この結果、基板１は反り返り、下方向（ｙ方向の起点の方向）に向かって凸形の曲面状を有するように変形することになる。この場合、光反射膜４は、その変形作用と同時に丸く変形し、凹面鏡となる。
【００４８】
図２（ｂ）において、Ｖ＝０の場合は、歪は左右対称となる。図２において横軸は図１のｙ方向（上下方向）となるため、この実施形態では、上下対称となる。
【００４９】
上部電極２付近は、下部電極３付近と同様に収縮することになるので、基板１が反ることにはならず、通常の形状を保った状態となる。
【００５０】
ここで、電圧Ｖを正の方向に大きくしていくと、徐々に上部電極２の収縮が強くなり、下部電極３の収縮が小さくなるため、応力のバランスが崩れ、凹面鏡の曲率が大きくなる。
【００５１】
この原理から、可変焦点ミラー１０は、基板１に注入された電荷を活用することにより、印加電圧によって光反射膜４の曲率を変えることができる。これにより、例えば凹面鏡として可変焦点ミラー１０を機能させて、可変焦点ミラー１０の焦点を変えることができる。
【００５２】
なお、図２（ｂ）に示したように、負の電圧Ｖを印加した場合は、歪の分布が正の電圧とは逆向きになるので、可変焦点ミラー１０は凸面鏡として機能する。この場合にも、凸面鏡として可変焦点ミラー１０を機能させて、可変焦点ミラー１０の焦点を変えることができる。
【００５３】
［空間電荷］
電極から物質に電子を注入した時に流れる電流の形態として、空間電荷制限電流というものがある。この電流は、物質に過剰に電子が注入されたときに、この電子によって物質中に流れる電流である。過剰に電子が注入されたときには、電流には制限がないように思われるが、自動的に物質中で電子濃度に空間分布が形成される。これにより、陰極付近の電子濃度が高くなるため、電流が制限される。空間電荷制限電流が流れているときの電荷密度は、下記式（６）によって表される。
【００５４】
【数６】
0006010510.tif 000007
【００５５】
式（６）から、電荷密度は、陰極付近(ｙが小さい)で大きくなることがわかる。上述した原理の説明では、空間電荷が基板１内部に固定されていることを前提に説明したが、空間電荷制限電流のモードの場合、電流に寄与する自由電子によって空間電荷が生成されているため、空間電荷は固定されない。
【００５６】
ここで、基板１に用いられる結晶材料の中には、電子を捕獲するエネルギー準位を有するものがある。この局所的なエネルギー準位をトラップと呼ぶ。
【００５７】
トラップがある場合、注入された電子のほとんどはトラップに捕獲され、自由電子とならない。トラップは、電子を放出する確率が低く、この場合には、空間電荷はほぼ基板１に固定されると考えられる。
【００５８】
電子注入のために高電圧を印加した後、電圧をＶ＝０に戻しても、空間電荷は長期間保存される。トラップを活用する場合は、電荷密度ρを空間的に均一にすることも可能である。前述の原理の説明においては、このモードに基づいている。
【００５９】
［電歪効果を有する結晶材料］
電界を印加した場合に物質が変形する現象として、ピエゾ効果と電歪効果がある。ピエゾ効果とは、物質が歪んだときにその内部に電気が発生する現象をいうが、このような現象を生じる物質では、電界が印加されると歪が生じる。これは逆ピエゾ効果として知られているが、単にピエゾ効果ということが多い。ピエゾ効果では、歪は印加した電界に比例する。
【００６０】
電歪効果とは、歪が印加した電界の２乗に比例する現象をいう。これは、2次の効果である。電界によって歪が誘起される物質として、例えば、酸素八面体構造を有する結晶材料が用いられる。
【００６１】
酸素八面体では、正八面体の８つの頂点位置にそれぞれ１つの酸素イオンが配置され、金属元素のイオン１つが、これらの酸素イオンに取り囲まれて微細な構造を有する。八面体は、完全な正八面体ではなく、例えば一方向に伸びているなど、多少の「ゆがみ」があってもよい。
【００６２】
結晶材料の中には、１次の効果を有するものと、２次の効果を有するものがあるが、電界によって歪が誘起される効果を有する材料は概ね、酸素八面体を結晶構造の基本としている。酸素八面体内部の空間は金属元素イオンのサイズよりも大きく、このために、この金属元素イオンが動きやすくなっていることは、電界による歪が大きくなる要因となる。代表的な材料として、例えば、PbTiO3、PZT （PbTiO3とPbZrO3とを混合したPZT）がある。TiまたはZrのイオンは酸素八面体の内部にある。
【００６３】
上述したピエゾ効果および電歪効果のうち、産業上は、１次の効果であるピエゾ効果が広く活用されているが、この実施形態では、いずれの効果でも利用することができ、結晶材料は、酸素八面体構造を有する材料とすることができる。ただし、実際には、電歪効果を有する材料を使用するのが好ましい。これは、ピエゾ効果を使用する場合、前述の２種類の空間電荷のモードのうち、トラップを活用するモードを使用することができず、空間電荷制限電流のモードでは、その効果が小さくなるためである。
【００６４】
ピエゾ効果を使用する場合にトラップを活用するモードが使用することができないのは、歪が、電束密度または電界の２乗に比例しないからである。歪は電束密度の１乗に比例するので、図２（ｂ）に示す歪分布は、図２（ａ）に示した電束密度分布と同じような特性を表すことになる。本実施形態において、基板１の形状が変化して基板１が反るのは、上部電極２側と下部電極３側との歪量に差があるからである。その歪量の差分が光反射面の反りに比例することになる。
【００６５】
このことから、ピエゾ効果の場合でも、基板１の反りは生じることになる。ピエゾ効果の場合、図２（ａ）に示したように、印加電圧が変わると、全体的には、電束密度の分布は、上下に変動するものの、上部電極２側と下部電極３側とにおける電束密度の差分は変わらない。つまり、歪量の差分は変化しない。このため、電圧を変えても、基板１の反りの曲率は一定のままとなり、電圧によって高速にその曲率を変化させることはできない。
【００６６】
曲率、すなわち焦点距離を決めるのは電荷密度であり、一旦電子を注入して形成された空間電荷の密度は、高速に変えることは困難である。
【００６７】
また、空間電荷制限電流を使うモードの場合、上記式（６）に示したように、空間電荷は誘電率に比例するため、誘電率が高いことが望ましい。ピエゾ効果を有する材料の場合、誘電率は、一般的な誘電体に比べて高いとはいえ、電歪効果を発現する材料が数万に及ぶ比誘電率を有することが多いのに比較すると、十分な誘電率が得られないことが多い。ただし、タングステンブロンズ型結晶構造を有する材料の場合には、ピエゾ効果を有しながら、数万に及ぶ誘電率を示すものもあるので、このような材料であれば好適である。このような材料の例として、SrxBa1-xNb2O6、Ba4Na2Nb10O30、K3Li2Nb5O15、または、これらの構成元素の一部または全部を、結晶構造を変えない範囲で別の元素に置換したものが挙げられる。これらの材料も、Nbイオンを含む酸素八面体を基本構造とする。
【００６８】
一方、電歪効果を有する材料を利用する場合、前述したとおり、トラップを活用するモードが使用できる。
【００６９】
また、反転対称性を有するペロブスカイト型の結晶材料では、巨大な誘電率を持たせることが可能となり、例えば比誘電率は数万に達する。
【００７０】
次に、反転対称性を有するペロブスカイト型構造の材料について説明する。
【００７１】
一般に、誘電体は、外部から電界が印加されると、それに比例した分極が発生することになるが、電界を取り去ると、分極は０になる。しかし、電界を取り去っても有限の分極が残る物質が存在する。外部電界がない状態で分極を有することを、自発分極という。
【００７２】
自発分極について、外部電界によってその向きを反転させることが可能な物質が存在する。これを強誘電体という。
【００７３】
反転対称性を有する単結晶とは、原子の配列に関して、ある原点を中心としてｘ，ｙ，ｚ座標系で反転したときに、元の原子の配列と完全に同じ配列となる結晶をいう。自発分極を有する結晶は、上述の座標系で反転させたときに自発分極の向きが反転するので、このような結晶は、反転対称性を有するとはいえない。このことから、強誘電体は自発分極を有するので、反転対称性を有しない。
【００７４】
一方、自発分極を有していても、それを外部電界で反転することができない物質も存在する。このような物質は、反転対称性を有していないが、強誘電体でもないので、反転対称性を有していない物質が全て強誘電体であるわけではない。
【００７５】
また、強誘電体であり、かつ反転対称性を有する場合というのは、ありえない。前述のPZT、SrxBa1-xNb2O6、Ba4Na2Nb10O30、K3Li2Nb5O15などはすべてが強誘電体であり、反転対称性を有せず、ピエゾ効果を有する。
【００７６】
反転対称性を有する材料としては、例えば、ペロブスカイト型の結晶構造を有する単結晶材料がある。ペロブスカイト型単結晶材料は、酸素八面体を基本とする代表的な結晶材料である。この結晶材料は、使用温度を適切に選択すれば、使用状態において反転対称性を有する立方晶相となる。立方晶相においては、ピエゾ効果を有さず、電歪効果が支配的となる。
【００７７】
例えば、よく知られたチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3、以下ＢＴという）の場合において、１２０℃付近において正方晶相から立方晶相へ相転移する温度（以下、相転移温度という）を超えた温度の場合には、立方晶相となり、電歪効果を有する。
【００７８】
また、式（１）に示したように、同じ印加電界に対しても、歪量は誘電率が高いほど大きくなる。ペロブスカイト型結晶材料においては、誘電率の温度依存性がキュリーワイス則という法則に従うことが知られている。キュリーワイス則によると、相転移温度の付近で、誘電率は巨大になる。比誘電率にすると通常、数万に達する。このため、反転対称性を有するペロブスカイト型結晶は、相転移温度付近で使用するのが好ましい。
【００７９】
また、タンタル酸ニオブ酸カリウム（ＫＴＮ：ＫＴａ1-xＮｂxＯ3、０＜ｘ＜１）を主成分とする単結晶材料は、より好適な特徴を有する。ＢＴは相転移温度が決まっているのに対し、ＫＴＮは、タンタルとニオブの組成比により、相転移温度を選択することができる。これにより、室温付近に相転移温度を設定することができ、上述のように、巨大な電歪効果を簡便に実現することができる。
【００８０】
さらに、ＫＴＮに関連する単結晶材料として、結晶の主成分が、周期律表のＩａ族とＶａ族とから構成されるものを用いることができる。この場合、Ｉａ族は例えばカリウムで、Ｖａ族は例えばニオブ、タンタルの少なくとも１つを含む材料である。
【００８１】
また、添加不純物としてカリウムを除く周期律表のＩａ族（例えばリチウム）、または、ＩＩａ族の１種または複数種を含むこともできる。例えば、立方晶相のＫＬＴＮ（Ｋ1-yＬｉyＴａ1-xＮｂxＯ3、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）結晶を用いることもできる。
【００８２】
同様に室温付近の温度で反転対称性と高い誘電率との双方を有するような材料として、前述のBTとSrTiO3とを混合した結晶材料、やはり前述のPZTやPZTにLaを添加したPLZTなども、本発明で好適に用いることのできる材料である。
【００８３】
［電極材料］
本実施形態では、上部電極２と下部電極３との間に高電圧を印加することで、電極２，３から基板１の内部に電荷を注入し、基板１の結晶材料内に空間電荷を生じさせる。この場合には、電極２，３からの電荷の注入が効率良く行われることが必要である。
【００８４】
基板１において、電気伝導に寄与するキャリアが電子の場合には、電極材料の仕事関数が小さくなるにつれ、基板１との界面でのエネルギー障壁が低くなる。これにより、オーミック接合に近づき、その結果、キャリアの注入効率は増加する。したがって、電極２，３は、基板材料と、オーミック接合が形成される材料とで形成されるのが好ましい。具体的には、基板１の結晶において、電気伝導に寄与するキャリアが電子の場合には、電極２，３の材料の仕事関数は、５．０ｅＶ未満であることが好ましい。
【００８５】
例えば、仕事関数が５．０ｅＶ未満の電極材料として、Ｔｉ（３．８４）等を用いることができる。上述した（）内の値は仕事関数を示し、単位はｅＶである。
【００８６】
なお、Ｔｉの単層電極は酸化して高抵抗になるので、一般には、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕを順に積層した電極を用いて、Ｔｉの層と基板結晶とを接合させる。あるいは、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＺｎＯなどの透明電極を用いることもできる。
【００８７】
基板結晶において電気伝導に寄与するキャリアが正孔の場合には、正孔の注入を抑えるために、電極材料の仕事関数は、５．０ｅＶ未満であることが好ましい。例えば、仕事関数が５．０ｅＶ以上の電極材料として、Ｃｏ（５．０）、Ｇｅ（５．０）、Ａｕ（５．１）、Ｐｄ（５．１２）、Ｎｉ（５．１５）、Ｉｒ（５．２７）、Ｐｔ（５．６５）、Ｓｅ（５．９）を用いることができる。
【００８８】
次に、可変焦点ミラー１０の作製方法について再度図１を参照して説明する。
【００８９】
電歪材料を板状に加工した基板１の上面および下面にそれぞれ、上部電極２および下部電極３を形成する。さらに、上部電極２上に、光反射膜４を形成する。
【００９０】
この例では、基板１は、ＫＴＮ単結晶製とし、基板１の直径を１０ｍｍ、基板１の厚さを１ｍｍとする。厚さ方向は、結晶の＜１００＞方向とする。このＫＴＮ単結晶は、相転移温度３５℃であったので、これを少し上回る４０℃で使用する。この温度での比誘電率は例えば２００００とした。電極２，３はともに、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕを順に蒸着して形成した。
【００９１】
光反射膜４は、上部電極２の上に、SiO2とTiO2とを交互に積層することで、誘電体多層膜とした。
【００９２】
このように作製した可変焦点ミラー１０を、４０℃で温度制御した状態で、コリメートしたレーザ光を入射する。
【００９３】
下部電極３および上部電極２に対して、例えば５００Ｖの正電圧を印加すると、この電極を通じて電子が基板１に注入され、引き続いて基板１に反りが生じ、反射膜４からの反射光は集光され、凹面鏡として機能する。この場合の焦点距離は２０ｃｍであった。
【００９４】
一方、電圧を印加しない場合は、集光効果はなく、焦点距離は無限大となる。このことから、印加電圧を０Ｖから５００Ｖまで変化させることにより、焦点距離は、無限大から２０ｃｍまでの範囲で変化させることができる。
【００９５】
下部電極３および上部電極２に対して、負電圧を印加すると、可変焦点ミラー１０は凸面鏡として機能した。焦点距離の変更は、印加電圧を変更するだけなので、応答時間は１μｓ以下であった。これは、従来の可変焦点ミラーの応答時間よりも、３桁以上改善されていることを示す。
【００９６】
以上説明したように、本実施形態の可変焦点ミラー１０において、基板１は、電圧印加により物理的な歪が生ずる結晶材料で形成されている。この結晶材料の物理的な歪によって、基板１の表面は変化（湾曲）して（例えば、凹凸状など）光反射膜４の曲率が可変する。これにより、光反射膜４に入射して反射した光の焦点を変えることができる。
【符号の説明】
【００９７】
１  基板
２  上部電極
３  下部電極
４  光反射膜
１０  可変焦点ミラー
【図１】
0006010510.tif 000008
【図２】
0006010510.tif 000009