(57)【要約】【課題】鏡面と直交する方向に伸縮して鏡面の変形を可能とする圧電素子を備える形状可変ミラーにおいて、組立て時に鏡面に発生する歪みを極力低減しながら製造できる形状可変ミラーを提供する。【解決手段】  形状可変ミラー１は、支持基板２と、支持基板２と対向して設けられるミラー基板３と、支持基板２上に設けられてミラー基板３を固定する固定部材４と、支持基板２上に設けられて、その伸縮によりミラー基板３を突き上げて鏡面３ａを変形可能とする圧電素子５と、を備える。固定部材４の線膨張係数は、圧電素子５の線膨張係数よりも大きく、ミラー基板３の裏面には、少なくとも固定部材４と接合される部分に、加熱状態でミラー基板３と固定部材４とを圧接することにより接合可能とする金属の接合層６が設けられ、ミラー基板３と圧電素子５とは非接合である。【選択図】図２
2008040296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
該支持基板と対向配置され、前記支持基板と対向する面と反対側の面に鏡面を有するミラー基板と、
前記支持基板上に設けられて、前記ミラー基板を固定する固定部材と、
電圧の印加により伸縮し、前記ミラー基板の前記固定部材によって固定された部分に囲まれる領域を変形できるように前記支持基板上に少なくとも１つ配置される圧電素子と、
を備え、
前記圧電素子に電圧を印加することにより、前記ミラー基板の変形と伴に前記鏡面を変形する形状可変ミラーにおいて、
前記固定部材の線膨張係数は、前記圧電素子の線膨張係数よりも大きく、
前記ミラー基板の裏面には、少なくとも前記固定部材と接合される部分に、加熱状態で前記ミラー基板と前記固定部材とを圧接することにより接合可能とする金属の接合層が設けられ、
前記ミラー基板と前記圧電素子とは非接合であることを特徴とする形状可変ミラー。
【請求項２】
前記固定部材について、前記支持基板の板面と直交する方向と平行な高さ方向の長さ、前記加熱状態で前記ミラー基板と前記固定部材とを接合する時の熱膨張による前記高さ方向の伸び量、及び線膨張係数を、それぞれ、Ｌ１ｍｍ、ΔＬ１ｍｍ、及びα１とし、
前記圧電素子について、前記高さ方向の長さ、前記伸び量、及び線膨張係数を、それぞれ、Ｌ２ｍｍ、ΔＬ２ｍｍ、及びα２とし、
前記固定部材及び前記圧電素子について、前記高さ方向の長さに関して、許容される最大長さと最小長さの差として得られるばらつき幅をＷｍｍとした場合に、
前記固定部材は、その線膨張係数α１が以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の形状可変ミラー。
α１＞（α２×Ｌ２＋（Ｗ／ΔＴ））／Ｌ１
ΔＴ：熱膨張前後の温度変化量（℃）
【請求項３】
前記固定部材と前記支持基板との間、及び前記圧電素子と前記支持基板との間には、前記金属の接合層が設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の形状可変ミラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置等の光学装置に備えられる、鏡面の形状を変形できる形状可変ミラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、その鏡面の形状を変形して、入射する光ビームの光学的歪み等を補正する形状可変ミラーについて種々の提案がなされており、画像処理装置や光ピックアップ装置等、幅広い分野で用いられている。
【０００３】
例えば、光ピックアップ装置の分野では、特許文献１や特許文献２に示すように、ＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）等の光ディスクの情報を読み書きする際に、光ディスクのディスク面が光軸に対して傾いた時に発生するコマ収差や、光ディスクの記録面を保護する透明樹脂（保護層）の厚さの違いが原因となって発生する球面収差等の波面収差の補正を行うために、形状可変ミラーが用いられている。
【０００４】
このような形状可変ミラーには、特許文献１に示されるように圧電素子を使用したユニモルフ又はバイモルフ形状の形状可変ミラーや、特許文献２に示されるように圧電膜等の薄膜を積層させて形成する形状可変ミラーがある。また、その他の形状可変ミラーとしては、特許文献３に示されるように、柱状に形成される圧電素子（圧電アクチュエータ）の縦方向（形状可変ミラーが備える鏡面と直交する方向）の伸縮を利用して、鏡面を変形させる形状可変ミラーもある。そして、圧電素子の縦方向の伸縮を利用して鏡面を変形させる形状可変ミラーは、その製造のし易さ等の面で、特許文献１や特許文献２に対して利点がある。また、特許文献２のように、薄膜を積層させて形成する形状可変ミラーに比べて、特にコスト面において利点を有する。
【特許文献１】特開２００３−２１５４７６号公報
【特許文献２】特開２００５−１９６８５９号公報
【特許文献３】特開平５−３３３２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献３に示されるような、圧電素子の縦方向の伸縮を利用して鏡面を変形させる構成の形状可変ミラーでは、鏡面を有するミラー基板と圧電素子、やミラー基板とミラー基板を固定する役割を果たす固定部材との接合を、接着剤を用いて行うのが一般であり、この場合、接着層の厚みが厚くなり、接着層で生じる引張応力や圧縮応力といった残留応力の影響で、ミラー基板の反対側の面に設けられる鏡面に歪みが生じるといったの問題があった。そして、このような歪みが生じると、形状可変ミラーは、入射する光ビームが有する光学的な歪みの補正が十分行えないといった問題があった。また、接着層が厚いために、圧電素子の伸縮を効率良く鏡面の変形に変換することができないという問題もあった。
【０００６】
このような点を考慮して、形状可変ミラーを製造する際に、ミラー基板と圧電素子や、ミラー基板と固定部材との接合に、金属の接合層を用い、加熱状態で、接合するもの同士に圧力を加えて接合する方式（以下、熱圧着方式と表現する。）を用いることが考えられる。そして、この熱圧着方式によれば、接合層の厚みは、例えば１μｍ程度とできるために、接合層で生じる引張応力や圧縮応力といった残留応力に起因する歪みを低減することが可能となる。また、接合層の厚みが厚すぎるために、圧電素子の伸縮を効率良く鏡面の変形へと変換できないという問題も緩和でき、低消費電力で鏡面の変形を行うことも可能となる。
【０００７】
しかし、形状可変ミラーの製造時において、熱圧着方式でミラー基板と圧電素子、やミラー基板と固定部材とを接合する場合、高温下で接合処理が行われるために、圧電素子と固定部材との間の線膨張係数の違いにより、ミラー基板と圧電素子とが、又は、ミラー基板と固定部材とが接合できない場合が生じたり、両者が接合されたとしても、ミラー基板に歪みが発生したりする等の問題があった。
【０００８】
以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、鏡面と直交する方向に伸縮して鏡面の変形を可能とする圧電素子を備える形状可変ミラーにおいて、組立て時に鏡面に発生する歪みを極力低減しながら製造できる形状可変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】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、支持基板と、該支持基板と対向配置され、前記支持基板と対向する面と反対側の面に鏡面を有するミラー基板と、前記支持基板上に設けられて、前記ミラー基板を固定する固定部材と、電圧の印加により伸縮し、前記ミラー基板の前記固定部材によって固定された部分に囲まれる領域を変形できるように前記支持基板上に少なくとも１つ配置される圧電素子と、を備え、前記圧電素子に電圧を印加することにより、前記ミラー基板の変形と伴に前記鏡面を変形する形状可変ミラーにおいて、前記固定部材の線膨張係数は、前記圧電素子の線膨張係数よりも大きく、前記ミラー基板の裏面には、少なくとも前記固定部材と接合される部分に、加熱状態で前記ミラー基板と前記固定部材とを圧接することにより接合可能とする金属の接合層が設けられ、前記ミラー基板と前記圧電素子とは非接合であることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明は、上記構成の形状可変ミラーにおいて、前記固定部材について、前記支持基板の板面と直交する方向と平行な高さ方向の長さ、前記加熱状態で前記ミラー基板と前記固定部材とを接合する時の熱膨張による前記高さ方向の伸び量、及び線膨張係数を、それぞれ、Ｌ１ｍｍ、ΔＬ１ｍｍ、及びα１とし、前記圧電素子について、前記高さ方向の長さ、前記伸び量、及び線膨張係数を、それぞれ、Ｌ２ｍｍ、ΔＬ２ｍｍ、及びα２とし、前記固定部材及び前記圧電素子について、前記高さ方向の長さに関して、許容される最大長さと最小長さの差として得られるばらつき幅をＷｍｍとした場合に、前記固定部材は、その線膨張係数α１が以下の関係式を満たすことを特徴としている。
α１＞（α２×Ｌ２＋（Ｗ／ΔＴ））／Ｌ１
ΔＴ：熱膨張前後の温度変化量（℃）
【００１１】
また、本発明は、上記構成の形状可変ミラーにおいて、前記固定部材と前記支持基板との間、及び前記圧電素子と前記支持基板との間には、前記金属の接合層が設けられることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の構成によれば、圧電素子をミラー基板と接合しない構成としているために、圧電素子とミラー基板との接合により生じる鏡面の歪みを防止できる。また、固定部材とミラー基板との接合を金属の接合層を用いる構成としているために、接合層を薄くでき、鏡面に発生する歪みを低減できる。そして、固定部材の方が圧電素子よりも線膨張係数が大きいために、形状可変ミラーの製造時において、ミラー基板と固定部材とを熱圧着方式で接合する場合に、圧電素子がミラー基板と接触しない状態とでき、接合される必要がない圧電素子がミラー基板とが誤って接合されるという状況を防止できる。更に、圧電素子の熱膨張によって、ミラー基板と固定部材との間に隙間が生じて、ミラー基板と固定部材との接合ができなかったり、歪んだ状態でミラー基板と固定部材とが接合されたりするのを避けることができる。以上により、製造時にミラー基板の鏡面に発生する歪みを極力低減することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の形状可変ミラーにおいて、製造時の加工精度の影響で、その発生を避けることができない寸法ばらつきを考慮して、固定部材と圧電素子の材質を決定する構成であるために、上述した熱圧着時における圧電素子の熱膨張による悪影響を更に低減できる。このため、製造時にミラー基板の鏡面に発生する歪みを更に低減できる。
【００１４】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の形状可変ミラーにおいて、固定部材及び圧電素子の接合部分を、全て熱圧着方式で行う構成であり、形状可変ミラーの製造を行い易い。また、接合層を全体的に薄くできるために、形状可変ミラーが、いびつな形状となり難い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。なお、ここで示す実施形態は一例であり、本発明はここに示す実施形態に限定されるものではない。また、図面中の各部の大きさや厚み等は理解を容易にする目的のためのものであり、実際の構成とは必ずしも一致しない。
【００１６】
図１は、本発明の形状可変ミラーの実施形態を示す図で、形状可変ミラーを構成する部材を分解して示した分解斜視図である。また、図２は、図１の形状可変ミラーが組立てられた状態において、図１のＡ−Ａで切った概略断面図である。この図１及び図２を参照しながら、本実施形態の形状可変ミラーの構成について説明する。
【００１７】
１は、形状可変ミラーであり、その鏡面を変形可能に設けられ、入射する光ビームの光学的な歪みを補正する場合等に用いられる。この形状可変ミラー１は、支持基板２と、支持基板２と対向して設けられるミラー基板３と、支持基板２上に設けられてミラー基板３を固定する固定部材４と、支持基板２上に設けられて、その伸縮によりミラー基板３を突き上げて鏡面３ａを変形可能とする圧電素子５と、を備える。以下、各部について詳細に説明する。
【００１８】
支持基板２は、固定部材４及び圧電素子５を支持する役割を果たす。支持基板２は、絶縁性の部材で構成され、例えば、ガラスやセラミックス等で形成される。支持基板２上には、それぞれ固定部材４及び圧電素子５が配置される支持台２ａ、２ｂが設けられている。そして、圧電素子５が配置される支持台２ｂのそれぞれからは、凸状のパターン２ｃが引き出されている。なお、この支持台２ａ、２ｂや凸状のパターン２ｃは、例えば、エッチングやサンドブラストによる処理等によって形成される。
【００１９】
圧電素子５が配置される支持台２ｂはＡｕ層で覆われており、このＡｕ層は圧電素子５の電極としての役割を果たすと同時に、圧電素子５と支持基板２とを接合する役割をも果たす。また、圧電素子５が配置される支持台２ｂから延びる凸状のパターン２ｃもＡｕ層で覆われており、これにより、凸状のパターン２ｃは、圧電素子５へ外部からの給電を可能とする配線パターンとして機能する。支持台２ｂ及び凸状のパターン２ｃのＡｕ層による被覆は、例えば蒸着法やスパッタリング法によって行われる。
【００２０】
なお、本実施形態においては、位置決めを容易とする等の理由により、固定部材４を支持するための支持台２ａを設ける構成としているが、この構成に限定される趣旨ではなく、固定部材４を支持するための支持台２ａを設けない構成としても構わない。また、本実施形態においては、支持台２ｂ及び凸状のパターン２ｃをＡｕ層で覆う構成としているが、この構成に限定される趣旨ではなく、他の金属層で覆う構成等としても構わないし、支持台２ａと凸状のパターン２ｃを例えば導電性の材料であるシリコン（Ｓｉ）で形成し、凸状のパターン２ｃはＡｕ層で覆わない構成等としても構わない。
【００２１】
ミラー基板３は、支持基板２と略平行に対向配置され、支持基板２と対向する面と反対側の面に鏡面３ａが形成されている。このミラー基板３は、圧電素子５の伸縮に伴って変形し、それに伴って鏡面３ａを変形する構成であるために、その厚みを薄く形成する必要がある。また、ミラー基板３は圧電素子５の伸縮に伴う変形で破壊されては困るために、剛性を有する物質で形成される必要がある。このような点を考慮して、本実施形態においては、このミラー基板３をシリコン（Ｓｉ）基板によって形成しており、シリコン基板の厚さは１００μｍ程度としている。
【００２２】
なお、本実施形態においては、ミラー基板３を構成する物質としてシリコンを用いているが、これに限定される趣旨ではなく、薄くすることが可能で、剛性を有する物質であれば、他の物質でも構わない。また、ミラー基板３の厚さも、その目的に応じて種々の変更が可能である。
【００２３】
ミラー基板３の鏡面３ａは、ミラー基板３上にアルミニウム（Ａｌ）の層を形成することにより得ている。Ａｌの層の形成は、蒸着法やスパッタリング法等の方法で形成される。なお、鏡面３ａは、アルミニウムに限らず、形状可変ミラー１の鏡面３ａに入射する光ビームの反射光について所望の反射率を得られる物質であれば、例えば金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）等、種々の変更が可能である。また、本実施形態においては、ミラー基板３の上面全体を鏡面３ａとする構成としているが、これに限定されず、入射する光ビームの入射径を考慮して、鏡面３ａの領域を決定し、その部分にのみ反射層を形成する構成等としても構わない。
【００２４】
固定部材４は、支持基板２上に配置されてミラー基板３を固定する役割を果たす。本実施形態においては、固定部材４は、ミラー基板３を、その四隅と、矩形に形成されるミラー基板３の外周側各辺の中央部（四隅に配置される固定部材４のうちの２つに挟まれる位置）と、の計８箇所で支持している。なお、固定部材４の配置については、本実施形態の構成に限定される趣旨ではなく、ミラー基板３の外周側を確実に固定できる構成であれば、種々の変更が可能である。
【００２５】
この固定部材４は、例えばガラスやセラミックス等で形成されるが、圧電素子５の材質等と関連して選択される。この点については後述する。固定部材４の支持基板２への接合、及び固定部材４とミラー基板３との接合は、いずれも、その間に接合層６であるＡｕ層を介在させ、例えば、４００℃から５５０℃の高温下、圧力を加えて接合する熱圧着方式によって行っている。
【００２６】
なお、本実施形態においては、接合層６としてＡｕ層を配置する構成としているが、これに限定される趣旨ではなく、加熱状態で圧力を加えることにより、支持基板２と固定部材４、及びミラー基板３と固定部材４とを接合できるものあれば、他の金属層で構わず、例えば、金と錫の合金（Ａｕ−Ｓｎ合金）等を用いることも可能である。
【００２７】
圧電素子５は、電圧を印加することにより鏡面３ａと直交する方向に伸縮可能で、これによりミラー基板３と伴に鏡面３ａを変形可能とする。圧電素子５を構成する部材としては、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）やチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（ＺｒxＴｉ1-x）Ｏ3）のような圧電セラミックスであれば、その種類は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、圧電特性が優れるチタン酸ジルコン酸鉛を用いている。
【００２８】
なお、圧電素子５としては、その構成が公知である、層状の圧電体と層状の電極を交互に積層して形成される、いわゆる積層型の圧電アクチュエータであっても構わないし、圧電体を２つの電極のみで挟み、積層しないタイプのアクチュエータのどちらとしても構わない。積層型の圧電アクチュエータとする方が、その発生力を大きくできる点では有利である。
【００２９】
圧電素子５は、支持基板２上に配置されるが、ミラー基板３の外周側に配置される固定部材４よりも内側に配置される。そして、支持基板２上に十字方向に４つ配置され、更に、向かい合う圧電素子５同士が、鏡面３ａの中心を通り鏡面３ａと直交する軸に対して対称位置となるように配置されている。このように圧電素子５を配置するのは、圧電素子５の数を多くしすぎず、鏡面３ａの変形をバランス良く行い易いからである。ただし、圧電素子５の配置及び数は、この構成に限定されず、その目的に応じて種々の変更が可能である。
【００３０】
圧電素子５と支持基板２とは、接合層６であるＡｕ層の介在により、高温下（例えば、４００℃から５５０℃）で熱圧着されている。なお、固定部材４の接合と同様に、Ａｕ層に限らず、加熱状態で圧力を加えることにより、支持基板２と圧電素子４とを接合できるものあれば、他の金属層で構わず、例えば、金と錫の合金（Ａｕ−Ｓｎ合金）等でも構わない。
【００３１】
一方、圧電素子５は、ミラー基板３と常に接触するが、ミラー基板３とは接合されないように形成されている。これは、ミラー基板３と圧電素子５とを接合すると、圧電素子５をミラー基板３に接合することにより、その接合部分に対応する位置の鏡面３ａ側に歪みが発生するので、その歪みを防止するためである。そして、圧電素子５は、形状可変ミラー１に入射する光ビームの入射領域内、若しくは入射領域外であるがその近傍、に対応する位置に配置されるために、圧電素子５をミラー基板３に接合しないようにして、鏡面３ａに発生する歪みを防止することは有効である。
【００３２】
圧電素子５は、電圧の印加により伸縮するが、この圧電素子５に電圧を印加するための電極は、一つは上述した支持基板２に設けられる支持台２ｂを覆うＡｕ層が担い、もう一つはシリコンで形成されるミラー基板３がその役目を担う。すなわち、ミラー基板３は、４つの圧電素子５全てに対する共通電極の役目を果たしている。このため、ミラー基板３と圧電素子５は常に接触するように構成されている。
【００３３】
なお、本実施形態においては、詳細には、ミラー基板３の鏡面３ａと反対側の面の全体に設けられるＡｕ層から成る接合層６と圧電素子５とが接触する状態となっている。この接合層６は、ミラー基板３と固定部材４とを接合するために設けられるが、接合層６をミラー基板３の鏡面３ａと反対側の面の全体に設けている理由は、ミラー基板３と固定部材４とが接合される位置にのみＡｕ層から成る接合層６を形成する場合に比べて、製造作業が簡易とできる等の利点があることを考慮するものである。そして、このように、接合層６をミラー基板３の鏡面３ａと反対側の面の全体に設けた場合、製造時に圧電素子５とミラー基板３とが、誤って接合される可能性が発生するが、この点については後述するように、本発明の形状可変ミラーにおいては、誤って圧電素子５とミラー基板３とが接合されないように工夫されている。
【００３４】
また、圧電素子５に対する電極及び配線の構成は、本実施形態の構成に限定される趣旨ではなく、例えば、圧電素子５を支持基板２上に支持台２ｂを設けずに配置し、支持基板２に貫通穴を設けてこの穴から配線を通して圧電素子５に対する一方の電極を形成し、もう一方は、ミラー基板３を共通電極とせずに、ミラー基板３の支持基板２と対向する面に別途電極を形成する構成等としても構わない。また、圧電素子５を積層型の圧電アクチュエータとする場合には、支持基板２上で、プラス極とマイナス極の両方を取り出す構成等としても構わない。
【００３５】
このように構成される形状可変ミラー１の動作について説明する。図３は、図２の形状可変ミラー１について、圧電素子５が伸びた状態を示す図である。図３に示すように、圧電素子５が伸びた場合、ミラー基板３が持ち上げられて、鏡面３ａが変形する。一方、圧電素子５とミラー基板３とは接合されていないために、圧電素子５が縮むことにより、ミラー基板３が変形することはない。なお、図３においては、左右の圧電素子５に同一の電圧が印加されて、同じように伸びた状態を示しているが、所望の鏡面３ａの変形が得られるように、各圧電素子５に印加される電圧はそれぞれ別々に制御され、異なる電圧が印加されることもある。
【００３６】
以上のような形状可変ミラー１について、固定部材４の材質は、上述したように圧電素子５の材質との関係で選択され、詳細には、固定部材４の線膨張係数が、圧電素子５の線膨張係数より大きくなるように選択される。まず、この理由について、図４及び図５を参照しながら説明する。なお、図４は、形状可変ミラー１のミラー基板３が接合される前の状態を示した断面図で、圧電素子５の線膨張係数が固定部材４の線膨張係数よりも大きい場合について説明するための図で、図５は、図４と同じく形状可変ミラー１のミラー基板３が接合される前の状態を示した断面図で、固定部材４の線膨張係数が圧電素子５の線膨張係数よりも大きい場合について説明するための図である。
【００３７】
形状可変ミラー１を形成する場合は、上述のように固定部材４はミラー基板３を固定する機能を果たせば良いために、通常は、圧電素子５と異なる材料で形成される。このため、圧電素子５と固定部材４とでは線膨張係数が異なることとなる。そして、圧電素子５の線膨張係数が、固定部材４の線膨張係数より大きい場合には、図４に示すように、加熱状態とした時に、圧電素子５の方が固定部材４よりも、鏡面３ａと直交する方向（図４の上下方向）の長さが長くなり、固定部材４とミラー基板３との熱圧着による接合ができないか、又は、熱圧着による接合ができたとしても、ミラー基板３に設けられる鏡面３ａが歪むといった問題や、圧電素子５がミラー基板３と接合されるといった問題が発生する。
【００３８】
なお、固定部材４と圧電素子５との線膨張係数が同じである場合については、圧電素子５の方が固定部材４よりも高さ方向（上下方向）の長さが長くなることはないが、圧電素子５がミラー基板３と接触し、両者が接合されるといった問題が発生する。
【００３９】
このため、形状可変ミラー１においては、固定部材４の線膨張係数が圧電素子５の線膨張係数よりも大きくなるように、固定部材４の材質が選択されている。この場合、図５に示すように、加熱状態とした時に、固定部材４の方が圧電素子５よりも図の上下方向の長さが長くなり、固定部材４とミラー基板３との熱圧着による接合が、圧電素子５の熱膨張で邪魔されないようにでき、更に、熱圧着を行う際に圧電素子５とミラー基板３とが接触しないために、圧電素子５とミラー基板３との接合を防止できる。
【００４０】
ただし、本実施形態の形状可変ミラー１においては、ミラー基板３が支持基板２と略平行となるように、固定部材４と圧電素子５との高さ（図４の上下方向の長さに同じ意味で、以下、についても同様の意味で使用する。）が研磨によって揃えられるが、加工精度の問題でばらつきを有するため、この点も考慮して固定部材４の材質を決定している。これについて、図６を参照しながら説明する。図６は、固定部材４と圧電素子５の高さ方向のばらつきを分類した模式図である。
【００４１】
図６（ａ）に示すように固定部材４と圧電素子５の高さが揃っている場合、及び図６（ｂ）に示すように固定部材４の方が、高さが高い場合には、固定部材４の線膨張係数が圧電素子５の線膨張係数よりも大きければ、熱圧着時において、常に固定部材４の高さの方が、圧電素子５の高さよりも高いために、上述の図５の状態となり、問題は生じない。
【００４２】
しかし、図６（ｃ）に示すように圧電素子５の高さの方が、固定部材４の高さより高い場合には、熱圧着に必要な温度（熱圧着に用いる金属層の種類によって異なる）とした時の固定部材の熱膨張による伸び量によっては、固定部材４が圧電素子５より低くなる場合があり、この場合（図４の状態に相当）には、圧電素子５とミラー基板３の接合等の問題が生じる。
【００４３】
この点を考慮して、固定部材４をどのように選択するかについて以下に示す。説明にあたって、固定部材４について、その高さ、熱圧着に必要な温度とした時の高さ方向の伸び量、及び線膨張係数を、それぞれＬ１ｍｍ、ΔＬ１ｍｍ、及びα１とし、圧電素子５について、その高さ、熱圧着に必要な温度とした時の高さ方向の伸び量、及び線膨張係数を、それぞれＬ２ｍｍ、ΔＬ２ｍｍ、及びα２とする。
【００４４】
また、固定部材４及び圧電素子５の高さについて、許容される最大高さから最小高さを差し引いて求められるばらつき幅をＷｍｍとする。なお、固定部材４と圧電素子５との高さは、上述のように加工精度の問題で、ばらつきが生じるが、加工時のばらつき幅が大きすぎると形状可変ミラー１を形成した場合に、鏡面３ａに歪みが発生したり、圧電素子５がミラー基板３と接触しなかったりする等の問題が発生する。このため、ばらつき幅の許容値は、加工時の寸法ばらつきと、上述した製造時の鏡面３ａの歪み等と、を考慮して決定される。
【００４５】
このようにした場合において、熱圧着時のおいて固定部材４の高さの方が、圧電素子５の高さよりも常に高くなるためには、以下の式（１）を満たせば良い。
（ΔＬ１−ΔＬ２）＞  Ｗ    （１）
【００４６】
そして、熱膨張時の伸び量に対しては、線膨張係数を用いて以下の関係式が成り立つ。
ΔＬ１＝α１×ΔＴ×Ｌ１    （２）
ΔＬ２＝α２×ΔＴ×Ｌ２    （３）
なお、ΔＴは、熱膨張前後の温度変化量（℃）を示し、本実施形態においては、熱圧着時の温度から室温を差し引いた値が該当する。
【００４７】
式（２）と式（３）を式（１）に代入して整理すると、
α１＞（α２×Ｌ２＋（Ｗ／ΔＴ））／Ｌ１    （４）
が得られる。そして、本実施形態においては、Ｌ１＝Ｌ２であるために、
α１−α２＞  Ｗ／（ΔＴ×Ｌ１）  （５）
となる。
【００４８】
すなわち、形状可変ミラー１において、固定部材４の線膨張係数（α１）と圧電素子５の線膨張係数（α２）の差が、式（５）を満たすように固定部材４を選択すれば、常に、図４のような状態とならず、製造時に鏡面３ａに歪みが生じない形状可変ミラー１を得ることが可能となる。
【００４９】
図７は、固定部材４の線膨張係数と圧電素子５の線膨張係数との差の下限値について、式（５）を用いて求めた一例を示す表である。なお、ここで下限値とは、線膨張係数の差を、これよりも大きくする必要があるという意味で用いられている。そして、図７において、固定部材４と圧電素子５の高さは、いずれも５ｍｍで、この場合の固定部材４と圧電素子５の高さについて許容されるばらつき幅Ｗは５×１０-3ｍｍとしている。また、ここでは、ΔＴは、熱圧着時の温度と同じとしている（上述の室温を０℃と見なしている）。
【００５０】
また、図８は、各材料についての温度毎の線膨張係数を示した表である。なお、ここでの線膨張係数は、平均線膨張係数であり、各温度について、所定の昇温速度（例えば、２℃／ｍｉｎ）で温度変化させた場合における試料の長さの変位量を、それぞれ測定して求めた値である。
【００５１】
図７と図８より、圧電素子５として、圧電体がチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（ＺｒxＴｉ1-x）Ｏ3）である積層型の圧電アクチュエータを用いた場合には、今回のように、Ａｕ層を用いて熱圧着する構成（加熱温度、４００℃から５００℃程度）では、例えば、固定部材４の材質として、シリコン（Ｓｉ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛を選択しても構わないことがわかる。
【００５２】
一方、圧電素子５を積層型でないタイプのチタン酸ジルコン酸鉛から成る圧電アクチュエータとした場合には、今回のように、Ａｕ層を用いて熱圧着する構成では、例えば、チタン酸バリウムを固定部材４として選択することは可能であるが、シリコンについては、選択が不適切であることがわかる。
【００５３】
なお、ここに示した固定部材４は一例であって、これに限定される趣旨ではなく、上記式（５）を満たすように選択されるものであれば、種々の変更が可能である。
【００５４】
以上に示した実施形態では、形状可変ミラー１が備える固定部材４と圧電素子５の高さが同じ場合について示したが、固定部材４と圧電素子５の高さが異なる場合もあり、この場合についても、もちろん、本発明は適用できる。特に、図９に示すように、圧電素子５の伸縮を効率良くミラー基板３の変形に結びつけるために、ミラー基板３の圧電素子５と接触する部分に凸部３ｂを設ける場合があるが、この場合は、圧電素子５の高さは固定部材４の高さよりも低くなる（Ｌ１＞Ｌ２）。そして、この場合においても、本発明は適用できる。
【００５５】
また、以上に示した実施形態では、ミラー基板３の鏡面３ａと反対側の面の全面に接合層６を設ける構成としているが、これに限定される趣旨ではなく、例えば、接合層６を固定部材４と接合する部分にのみ用いる構成等としても構わない。このような場合であっても、本発明によれば、圧電素子５の熱膨張のために、固定部材４とミラー基板３の接合時に歪みが発生するのを防止でき、本発明は有用である。
【００５６】
その他、以上に示した実施形態では、形状可変ミラー１は、図１に示すように全体の形状が矩形状であるが、特にこの形状に制限されるものでなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で変更が可能である。例えば、支持基板２やミラー基板３等が円形に構成されていても構わない。また、固定部材４や圧電素子５の形状も本実施形態の形状に限定されず、例えば、円柱状等としても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の形状可変ミラーは、組立て時に鏡面に発生する歪みを低減できる構成であるために、本発明の形状可変ミラーを用いれば、入射する光ビームの光学的な歪みを適切に補正することが可能となる。このため、本発明の形状可変ミラーは、光ビームの光学的な歪みの補正を必要とする光学系を備える様々な光学装置に適用可能であり、例えば、光ピックアップ装置、ビデオプロジェクタ、デジタルカメラ等に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】は、本実施形態の形状可変ミラーの構成を示す図で、形状可変ミラーを構成する部材を分解して示した分解斜視図である。
【図２】は、図１の形状可変ミラーが組立てられた状態において、図１のＡ−Ａで切った概略断面図である。
【図３】は、図２の形状可変ミラーについて、圧電素子が伸びた状態を示す図である。
【図４】は、本実施形態の形状可変ミラーのミラー基板が接合される前の状態を示した断面図で、圧電素子の線膨張係数が固定部材の線膨張係数よりも大きい場合について説明するための図である。
【図５】は、本実施形態の形状可変ミラーのミラー基板が接合される前の状態を示した断面図で、固定部材の線膨張係数が圧電素子の線膨張係数よりも大きい場合について説明するための図である。
【図６】は、固定部材と圧電素子の高さ方向のばらつきを分類する図である。
【図７】は、固定部材の線膨張係数と圧電素子の線膨張係数との差の下限値について、式（５）を用いて求めた一例を示した表である。
【図８】は、各部材についての温度毎の線膨張係数を示した表である。
【図９】は、本発明の形状可変ミラーにおける他の実施形態である。
【符号の説明】
【００５９】
１                      形状可変ミラー
２                      支持基板
３                      ミラー基板
３ａ                    鏡面
４                      固定部材
５                      圧電素子
６                      接合層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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