(57)【要約】【課題】入射する光ビームを分割する機能を備えた形状可変鏡を提供する。【解決手段】形状可変鏡１１０は、互いに貼り合わされる上部基板１２０と下部基板１４０とを有している。上部基板１２０は、楕円形の開口部１２４を有する枠部材１２２と、枠部材１２２の開口部１２４を塞いでいるミラー薄膜１２６とを有している。ミラー薄膜１２６は、入射する光ビームを部分的に透過し部分的に反射するビームスプリット機能を有している。ミラー薄膜１２６は、透明な有機薄膜と金属薄膜とで構成され、金属薄膜は、入射する光を完全には反射せず部分的に透過するハーフミラーを構成している。下部基板１４０は、光学的に透明なガラス基板１４２と、ガラス基板１４２上に形成された透明電極１４６と、ガラス基板１４２上に形成された外部リード電極１４８と、ガラス基板１４２に取り付けられたスペーサ部材１４４とを有している。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを部分的に透過し部分的に反射するビームスプリット機能を有する変形可能なミラー薄膜と、ミラー薄膜を変形させる駆動手段とを有している形状可変鏡。
【請求項２】
請求項１において、ミラー薄膜は全体的に光学的に半透明であり、入射した光ビームを、光ビームの断面形状はそのままに、部分的に透過し部分的に反射する、形状可変鏡。
【請求項３】
請求項１において、ミラー薄膜は、光を透過し得る透過可能領域を部分的に有しており、入射した光ビームを、光ビームの断面形状に関して、部分的に透過し部分的に反射する、形状可変鏡。
【請求項４】
請求項３において、透過可能領域は光学的に半透明であり、入射した光ビームを、部分的に透過し部分的に反射する、形状可変鏡。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかひとつにおいて、駆動手段は、ミラー薄膜に設けられた第一の光学的に透明な電極と、第一の光学的に透明な電極から間隔をおいて位置する第二の光学的に透明な電極とを有し、第一の光学的に透明な電極と第二の光学的に透明な電極の間には電圧が適宜印加され、ミラー薄膜は、電圧印加により第一の光学的に透明な電極と第二の光学的に透明な電極の間に発生する静電引力によって変形される、形状可変鏡。
【請求項６】
請求項１〜請求項４のいずれかひとつにおいて、駆動手段は、ミラー薄膜に設けられた配線と、配線を横切りミラー薄膜に平行な成分を含む磁界を発生させる磁界発生源とを有し、配線には電流が適宜流され、ミラー薄膜は、配線を流れる電流と配線を横切る磁界との相互作用により発生するローレンツ力によって変形される、形状可変鏡。
【請求項７】
請求項１または請求項３において、駆動手段は、複数の圧電薄膜と、複数の電極とを有しており、複数の電極と複数の圧電薄膜は、複数の電極の間に圧電薄膜を挟んで、ミラー薄膜に積層されており、圧電薄膜を挟む電極の間には電圧が適宜印加され、ミラー薄膜は、電圧印加により引き起こされる圧電体の変形によって変形される、形状可変鏡。
【請求項８】
請求項１または請求項２において、駆動手段は、光学的に透明な複数の圧電薄膜と、光学的に透明な複数の電極とを有しており、複数の電極と複数の圧電薄膜は、複数の電極の間に圧電薄膜を挟んで、ミラー薄膜に積層されており、圧電薄膜を挟む電極の間には電圧が適宜印加され、ミラー薄膜は、電圧印加により引き起こされる圧電体の変形によって変形される、形状可変鏡。
【請求項９】
請求項８において、ミラー薄膜が、複数の電極のひとつを兼ねている、形状可変鏡。
【請求項１０】
請求項１〜請求項４のいずれかひとつに記載の形状可変鏡と、ミラー薄膜を透過した光を検出する光検出器とを有している、光学装置。
【請求項１１】
請求項１０において、駆動手段は、ミラー薄膜に設けられた第一の光学的に透明な電極と、第一の光学的に透明な電極から間隔をおいて位置する第二の光学的に透明な電極とを有し、第一の光学的に透明な電極と第二の光学的に透明な電極の間には電圧が適宜印加され、ミラー薄膜は、電圧印加により第一の光学的に透明な電極と第二の光学的に透明な電極の間に発生する静電引力によって変形され、光学装置は更に、第二の光学的に透明な電極を保持する光学的に透明な基板を有し、光検出器は、光学的に透明な基板を基準にして、ミラー薄膜の反対側に位置している、光学装置。
【請求項１２】
請求項１０において、駆動手段は、ミラー薄膜に設けられた光学的に透明な第一の電極と、第一の電極から間隔をおいて位置する第二の電極とを有し、第一の電極と第二の電極の間には電圧が適宜印加され、ミラー薄膜は、電圧印加により第一の電極と第二の電極の間に発生する静電引力によって変形され、光学装置は更に、光検出器と第二の基板を保持する基板を有し、光検出器と第二の基板は基板に一体的に形成されている、光学装置。
【請求項１３】
請求項１０において、形状可変鏡に入射した光ビームの収差を変える、光学装置。
【請求項１４】
請求項１０において、形状可変鏡に入射した光ビームの焦点の位置を変える、光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、形状可変鏡および形状可変鏡を用いた光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特開２００２−１５６５１４号公報は、形状可変鏡のひとつを開示している。この形状可変鏡は、開口部を有する枠部材と、枠部材に支持された薄膜とを有しており、薄膜は、枠部材の開口部を塞いでおり、その部分に反射面を有している。この形状可変鏡では、枠部材の開口部の内側に位置する薄膜の部分が変形されることにより、反射面の形状が変形される。
【０００３】
このような形態の反射面すなわち薄膜上に形成された反射面は、半導体製造技術を利用して作製される形状可変鏡においては広く利用されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１５６５１４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述の形状可変鏡においては、入射光は全て反射される。このため、形状可変鏡に入射する光の量を測定するには、形状可変鏡を経由する光路上にビームスプリッターを別途設けて光ビームを分割する必要がある。このようにビームスプリッターを別途設けることは、形状可変鏡が組み込まれる光学装置の小型化にとっては望ましくない。
【０００６】
本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、入射する光ビームを分割する機能を備えた形状可変鏡を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ひとつには、形状可変鏡に向けられており、以下の各項に列記する形状可変鏡を含んでいる。
【０００８】
１．本発明の形状可変鏡は、光ビームを部分的に透過し部分的に反射するビームスプリット機能を有する変形可能なミラー薄膜と、ミラー薄膜を変形させる駆動手段とを有している。
【０００９】
２．本発明の別の形状可変鏡は、第１項の形状可変鏡において、ミラー薄膜は全体的に光学的に半透明であり、入射した光ビームを、光ビームの断面形状はそのままに、部分的に透過し部分的に反射する。
【００１０】
３．本発明の別の形状可変鏡は、第１項の形状可変鏡において、ミラー薄膜は、光を透過し得る透過可能領域を部分的に有しており、入射した光ビームを、光ビームの断面形状に関して、部分的に透過し部分的に反射する。
【００１１】
４．本発明の別の形状可変鏡は、第３項の形状可変鏡において、透過可能領域は光学的に半透明であり、入射した光ビームを、部分的に透過し部分的に反射する。
【００１２】
５．本発明の別の形状可変鏡は、第１項〜第４項のいずれかひとつの形状可変鏡において、駆動手段は、ミラー薄膜に設けられた第一の光学的に透明な電極と、第一の光学的に透明な電極から間隔をおいて位置する第二の光学的に透明な電極とを有し、第一の光学的に透明な電極と第二の光学的に透明な電極の間には電圧が適宜印加され、ミラー薄膜は、電圧印加により第一の光学的に透明な電極と第二の光学的に透明な電極の間に発生する静電引力によって変形される。
【００１３】
６．本発明の別の形状可変鏡は、第１項〜第４項のいずれかひとつの形状可変鏡において、駆動手段は、ミラー薄膜に設けられた配線と、配線を横切りミラー薄膜に平行な成分を含む磁界を発生させる磁界発生源とを有し、配線には電流が適宜流され、ミラー薄膜は、配線を流れる電流と配線を横切る磁界との相互作用により発生するローレンツ力によって変形される。
【００１４】
７．本発明の別の形状可変鏡は、第１項または第３項の形状可変鏡において、駆動手段は、複数の圧電薄膜と、複数の電極とを有しており、複数の電極と複数の圧電薄膜は、複数の電極の間に圧電薄膜を挟んで、ミラー薄膜に積層されており、圧電薄膜を挟む電極の間には電圧が適宜印加され、ミラー薄膜は、電圧印加により引き起こされる圧電体の変形によって変形される。
【００１５】
８．本発明の別の形状可変鏡は、第１項または第２項の形状可変鏡において、駆動手段は、光学的に透明な複数の圧電薄膜と、光学的に透明な複数の電極とを有しており、複数の電極と複数の圧電薄膜は、複数の電極の間に圧電薄膜を挟んで、ミラー薄膜に積層されており、圧電薄膜を挟む電極の間には電圧が適宜印加され、ミラー薄膜は、電圧印加により引き起こされる圧電体の変形によって変形される。
【００１６】
９．本発明の別の形状可変鏡は、第３項の形状可変鏡において、ミラー薄膜が、複数の電極のひとつを兼ねている。
【００１７】
本発明は、ひとつには、可変形状鏡を含む光学装置に向けられており、以下の各項に列記する光学装置を含んでいる。
【００１８】
１０．本発明の光学装置は、第１項〜第４項のいずれかひとつの形状可変鏡と、ミラー薄膜を透過した光を検出する光検出器とを有している。
【００１９】
１１．本発明の別の光学装置は、第１０項の光学装置において、駆動手段は、ミラー薄膜に設けられた第一の光学的に透明な電極と、第一の光学的に透明な電極から間隔をおいて位置する第二の光学的に透明な電極とを有し、第一の光学的に透明な電極と第二の光学的に透明な電極の間には電圧が適宜印加され、ミラー薄膜は、電圧印加により第一の光学的に透明な電極と第二の光学的に透明な電極の間に発生する静電引力によって変形され、光学装置は更に、第二の光学的に透明な電極を保持する光学的に透明な基板を有し、光検出器は、光学的に透明な基板を基準にして、ミラー薄膜の反対側に位置している。
【００２０】
１２．本発明の別の光学装置は、第１０項の光学装置において、駆動手段は、ミラー薄膜に設けられた光学的に透明な第一の電極と、第一の電極から間隔をおいて位置する第二の電極とを有し、第一の電極と第二の電極の間には電圧が適宜印加され、ミラー薄膜は、電圧印加により第一の電極と第二の電極の間に発生する静電引力によって変形され、光学装置は更に、光検出器と第二の基板を保持する基板を有し、光検出器と第二の基板は基板に一体的に形成されている。
【００２１】
１３．本発明の別の光学装置は、第１０項の光学装置において、形状可変鏡に入射した光ビームの収差を変える。
【００２２】
１４．本発明の別の光学装置は、第１０項の光学装置において、形状可変鏡に入射した光ビームの焦点の位置を変える。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
第一実施形態
本実施形態は、静電駆動型の形状可変鏡とそれを用いた光学装置に向けられている。以下、図１〜図４を参照しながら本実施形態について説明する。
【００２５】
図１は、本発明の第一実施形態の形状可変鏡の分解斜視図である。図２は、図１に示された形状可変鏡の断面図である。図３は、図２に示されたミラー薄膜の断面を拡大して示している。図４は、図１に示された形状可変鏡を含む光学装置を示している。
【００２６】
図１に示されるように、本実施形態の形状可変鏡１１０は、上部基板１２０と下部基板１４０とを有している。上部基板１２０と下部基板１４０は、図２に示されるように、互いに貼り合わされる。
【００２７】
図１に示されるように、上部基板１２０は、楕円形の開口部１２４を有する枠部材１２２と、枠部材１２２の開口部１２４を塞いでいるミラー薄膜１２６とを有している。ミラー薄膜１２６は、枠部材１２２に適度な張力を持って形成されている。ミラー薄膜１２６は、入射する光ビームを部分的に透過し部分的に反射するビームスプリット機能を有している。
【００２８】
ミラー薄膜１２６は、透明な有機薄膜と導電性を有する金属薄膜の積層膜で構成される。ミラー薄膜１２６は、例えば、図３に示されるように、透明な有機薄膜１２８と、その上に形成されたアルミ薄膜１３０との二層膜で構成される。
【００２９】
アルミ薄膜１３０は、入射する光を、完全には反射せず、部分的に透過する。
つまり、アルミ薄膜１３０はハーフミラーを構成している。このため、アルミ薄膜１３０は、これに限定されないが、例えば、５〜３０ｎｍ程度の厚さを有している。アルミ薄膜１３０の厚さは、所望の透過率に従って決定される。従って、ミラー薄膜１２６は全体的に光学的に半透明であり、入射した光ビームを、光ビームの断面形状はそのままに、部分的に透過し部分的に反射する。
【００３０】
透明な有機薄膜１２８は、比較的小さな静電気力で変形し得るように、これに限定されないが、例えば、１μｍ程度の膜厚を有している。透明な有機薄膜１２８の材料は、スピンコート等の方法により１μｍ程度の膜厚を安定に得れるものが望ましい。透明な有機薄膜１２８の好適な材料は、例えば、ポリイミドやフッ素樹脂である。
【００３１】
下部基板１４０は、図１に示されるように、光学的に透明なガラス基板１４２と、ガラス基板１４２上に形成された透明電極１４６と、ガラス基板１４２上に形成された外部リード電極１４８と、ガラス基板１４２に取り付けられたスペーサ部材１４４とを有している。
【００３２】
透明電極１４６は、これに限定されないが、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）で構成される。透明電極１４６は、四つの部分１４６ａと１４６ｂと１４６ｃと１４６ｄを有し、外部リード電極１４８は、四つの部分１４８ａと１４８ｂと１４８ｃと１４８ｄを有している。透明電極１４６の四つの部分１４６ａと１４６ｂと１４６ｃと１４６ｄは、それぞれ、図示しない透明な配線、例えばＩＴＯの配線を介して、外部リード電極１４８の四つの部分１４８ａと１４８ｂと１４８ｃと１４８ｄと電気的に接続されている。
【００３３】
図２に示されるように、上部基板１２０は、接着によって、下部基板１４０のスペーサ部材１４４に固定されている。その結果、ミラー薄膜１２６は、非変形時において、スペーサ部材１４４の高さを隔てて、下部基板１４０と向き合う。透明電極１４６の四つの部分１４６ａと１４６ｂと１４６ｃと１４６ｄは全体で、上部基板の枠部材１２２の開口部１２４の形状に対応した楕円形の輪郭を与える。下部基板１４０の透明電極１４６は、上部基板１２０の枠部材１２２の楕円形の開口部１２４に対応して配置されている。
【００３４】
例えば、ミラー薄膜１２６の金属薄膜１３０は接地され、外部リード電極１４８は図示しない外部電源装置と電気的に接続される。外部電源装置によって、外部リード電極１４８を介して、透明電極１４６に電位が適宜与えられる。これにより、ミラー薄膜１２６の金属薄膜１３０と透明電極１４６の間に電圧が適宜印加される。ミラー薄膜１２６は、電圧印加により金属薄膜１３０と透明電極１４６の間に発生する静電引力によって変形される。
【００３５】
つまり、金属薄膜１３０と透明電極１４６は、ミラー薄膜１２６を変形させる駆動手段を構成している。金属薄膜１３０は、光を部分的に反射するためのハーフミラーの他に、ミラー薄膜１２６を変形させるための静電駆動用電極を兼ねている。
【００３６】
さらに、透明電極１４６の四つの部分１４６ａと１４６ｂと１４６ｃと１４６ｄに与える電位を独立に制御することにより、ミラー薄膜１２６を色々な形状に変形させることが可能である。
【００３７】
次に、図４を参照しながら、形状可変鏡１１０を含む光学装置について説明する。
【００３８】
図４に示されるように、光学装置１５０は、図１と図２に示された形状可変鏡１１０と、形状可変鏡１１０を透過した光を検出する光検出器１５２とを有している。光検出器１５２は、光学的に透明なガラス基板１４２を基準にして、ミラー薄膜１２６の反対側に位置している。
【００３９】
光学装置１５０は、例えば、図４の左方から水平に入射する光ビームを、図４の上方に垂直に反射する。光学装置１５０は、例えば、撮像装置に適用される。
撮像装置への適用においては、入射光路上に図示しない対物レンズ群または対物鏡群が位置し、反射光路上に必要なレンズ群または反射鏡群が位置し、それらによって、光学装置１５０からの反射光が感光フィルムまたは撮像素子に結像される。
【００４０】
光学装置１５０は、例えば、フォーカシングに利用される。このため、光学装置１５０は、ミラー薄膜１２６を変形させることにより、形状可変鏡１１０に入射した光ビームの焦点の位置を変える。これにより、撮像装置のフォーカシングが行なわれる。形状可変鏡を利用したフォーカシングの詳細については、例えば米国特許第６，４３７，９２５号に開示されている。同文献は参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【００４１】
ミラー薄膜１２６に入射した光ビームの一部は、ミラー薄膜１２６を透過して、光検出器１５２に入射する。光検出器１５２は、入射した光ビームの光量に対応した信号を出力する。
【００４２】
光検出器１５２で検出される光量は、ミラー薄膜１２６に入射した光ビームの光量に比例しており、その割合は、ミラー薄膜１２６の透過率に依存しており、一定である。従って、光検出器１５２で検出される光量に基づいて、光学装置１５０に入射する光ビームの光量を測定することができる。
【００４３】
このような撮像装置においては、光学装置１５０によって入射光量の測光を行なえるため、測光のために特別にそれ専用の光路を用意する必要がない。従って、光学装置１５０は、撮像装置の小型化に貢献する。
【００４４】
本実施形態は、様々な変形や変更が施されてもよい。
【００４５】
例えば、透明電極１４６は、四つの部分で構成されているが、必要な形状制御の精度に応じて、更に多くの部分で構成されてもよい。
【００４６】
また、ミラー薄膜１２６は、ハーフミラーと静電駆動用電極を兼ねる金属薄膜１３０を有しているが、このような金属薄膜１３０の代わりに、別々の要素として、透明な静電駆動用電極と、ハーフミラーコートとを有していてもよい。さらに、ミラー薄膜１２６は、ハーフミラーコートに代えて、光ビームを偏光に従って分割する誘電体薄膜を有していてもよい。
【００４７】
また、光学装置１５０は、ミラー薄膜１２６を変形させることにより、形状可変鏡１１０に入射した光ビームの焦点の位置を変える用途に適用した例について述べたが、ミラー薄膜１２６を変形させることにより、形状可変鏡１１０に入射した光ビームの収差を変える用途に適用されてもよい。
【００４８】
第二実施形態
本実施形態は、静電駆動型の別の形状可変鏡に向けられている。以下、図５を参照しながら本実施形態について説明する。
【００４９】
図５は、本発明の第二実施形態の形状可変鏡の断面図である。図５において、図１や図２の中の部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００５０】
図５に示されるように、本実施形態の形状可変鏡１６０は、上部基板１７０と下部基板１４０とを有している。上部基板１７０と下部基板１４０は互いに貼り合わされる。下部基板１４０の構成は、第一実施形態で説明した通りである。
【００５１】
上部基板１７０は、楕円形の開口部１７４を有する枠部材１７２と、枠部材１７２の開口部１７４を塞いでいるミラー薄膜１７６とを有している。ミラー薄膜１７６は、枠部材１７２に適度な張力を持って形成されている。ミラー薄膜１７６は、入射する光ビームを部分的に透過し部分的に反射するビームスプリット機能を有している。
【００５２】
ミラー薄膜１７６は、透明な有機薄膜１７８と導電性を有する金属薄膜１８０の積層膜で構成される。金属薄膜１８０は、例えばアルミ薄膜で構成されており、光を反射するに十分な膜厚を有している。金属薄膜１８０は、枠部材１７２の開口部１７４のほぼ中央に位置する部分に、ピンホール１８２を有している。ピンホール１８２は、光を透過する光学的開口を構成している。
【００５３】
従って、ミラー薄膜１７６は、光を透過し得る透過可能領域を部分的に有しており、入射した光ビームを、光ビームの断面形状に関して、部分的に透過し部分的に反射する。
【００５４】
本実施形態の形状可変鏡１６０においても、第一実施形態と同様に、例えば、ミラー薄膜１７６の金属薄膜１８０と下部基板１４０の透明電極１４６の間に印加する電圧を制御することにより、ミラー薄膜１７６を色々な形状に変形させることができる。
【００５５】
ミラー薄膜１７６に入射した光ビームは、金属薄膜１８０に入射する部分が反射され、ピンホール１８２に入射する部分が選択的に透過する。ミラー薄膜１７６を透過した光は、更にガラス基板１４２を透過する。ガラス基板１４２を透過した光は、例えば、光検出器によって検出され、ミラー薄膜１７６に入射する光ビームの測光に利用される。
【００５６】
本実施形態は、様々な変形や変更が施されてもよい。
【００５７】
例えば、金属薄膜１８０は、ピンホール１８２を有している代わりに、部分的に膜厚の薄い部分を有していてもよい。この部分的に膜厚の薄い部分は、光学的に半透明で、ハーフミラーとして機能する。これにより、ミラー薄膜１７６によってより多くの光が反射される。
【００５８】
また、透明な有機薄膜１７８は、ピンホール１８２に対応する部分に貫通孔を有していてもよい。これにより、より多くの光が、有機薄膜１７８で吸収されずに、ミラー薄膜１７６を透過する。
【００５９】
金属薄膜１８０は、実施形態では中央に一つのピンホール１８２を有しているが、その位置や個数はこれに限定されない。すなわち、金属薄膜１８０は、中央を外れた位置にピンホールを有していてもよい。また、金属薄膜１８０は、複数のピンホールを有していてもよい。
【００６０】
第三実施形態
本実施形態は、電磁駆動型の形状可変鏡に向けられている。以下、図６と図７を参照しながら本実施形態について説明する。
【００６１】
図６は、本発明の第三実施形態の電磁駆動型の形状可変鏡の斜視図である。図７は、図６に示された形状可変鏡のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【００６２】
図６と図７に示されるように、本実施形態の形状可変鏡２１０は、基板２２０と、磁気回路２４０とを有している。
【００６３】
基板２２０は、円形の開口部２２４と二つの矩形の開口部２２６を有する枠部材２２２と、枠部材２２２の円形の開口部２２４を塞いでいるミラー薄膜２２８と、ミラー薄膜２２８に設けられた配線２３０とを有している。
【００６４】
ミラー薄膜２２８は、入射する光ビームを部分的に透過し部分的に反射するビームスプリット機能を有している。ミラー薄膜２２８は、例えば、第二実施形態と同様に、透明な有機薄膜と、有機薄膜に積層された光を透過し得る領域を部分的に有する金属薄膜とで構成されている。
【００６５】
あるいは、ミラー薄膜２２８は、全体がビームスプリッターとして機能するように構成されてもよい。このため、第一実施形態と同様に、ミラー薄膜２２８は、透明な有機薄膜と、有機薄膜に積層されたハーフミラーとして機能するように膜厚制御された金属薄膜とで構成されてもよい。あるいは、ミラー薄膜２２８は、透明な有機薄膜と、有機薄膜に積層された偏光に従って光を分離する誘電体膜とで構成されてもよい。
【００６６】
磁気回路２４０は、一対の永久磁石２４６と、永久磁石２４６を保持する断面Ｕ字状のヨーク２４２とを有している。ヨーク２４２は、一対の永久磁石２４６の間のほぼ中央の位置に開口部２４４を有している。
【００６７】
磁気回路２４０は、一対の永久磁石２４６が基板２２０の矩形の開口部２２６の貫通して位置するように、基板２２０に対して配置される。ヨーク２４２の開口部２４４は、基板２２０の円形の開口部２２４に対応した位置に配置される。
【００６８】
永久磁石２４６は、ミラー薄膜２２８に設けられた配線２３０を横切り、ミラー薄膜２２８に平行な成分を含む磁界を発生させる。配線２３０は、ミラー薄膜２２８の全体がビームスプリッターとして機能する場合には、ＩＴＯ等の透明な材料で形成されるとよい。
【００６９】
ミラー薄膜２２８に設けられた配線２３０には、電流が適宜流される。配線２３０を流れる電流は、永久磁石２４６によって発生された磁界と相互作用してローレンツ力を受ける。ミラー薄膜２２８は、配線２３０を流れる電流が受けるローレンツ力によって変形される。
【００７０】
このように、配線２３０と永久磁石２４６は、ミラー薄膜２２８を変形させる駆動手段を構成している。ミラー薄膜２２８の変形量は、永久磁石２４６によって発生される磁界の強さ、配線２３０を流れる電流の強さ、ミラー薄膜２２８の弾性率等に依存する。ミラー薄膜２２８上における配線２３０のパターンは、ミラー薄膜２２８を変形させる形状に応じて決定される。
【００７１】
図７において、ミラー薄膜２２８に上方から入射した光ビームは、一部が反射され一部が透過する。ミラー薄膜２２８を透過したヨーク２４２の開口部２４４を通過する。ヨーク２４２の開口部２４４を通過した光は、例えば、光検出器によって検出され、ミラー薄膜２２８に入射する光ビームの測光に利用される。
【００７２】
なお、ミラー薄膜２２８の全体がビームスプリッターとして機能する場合には、ヨーク２４２の開口部２４４は、基板２２０の円形の開口部２２４に相当する大きさを有しているとよい。
【００７３】
第四実施形態
本実施形態は、圧電駆動型の形状可変鏡に向けられている。以下、図８と図９を参照しながら本実施形態について説明する。
【００７４】
図８は、本発明の第四実施形態の圧電駆動型の形状可変鏡の上面図である。図９は、図８に示された形状可変鏡のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。
【００７５】
図８と図９に示されるように、本実施形態の形状可変鏡３１０は、二枚の分極された圧電薄膜３２２と３２４と、二枚の圧電薄膜３２２と３２４の間に位置する電極３２６と、圧電薄膜３２２に設けられた電極３２８と、圧電薄膜３２４に設けられた電極３３０とを有している。これらは互いに積層されている。圧電薄膜３２２と３２４は、これに限定されないが、例えば、ＰＺＴ（ジルコンチタン酸鉛）で構成される。
【００７６】
二枚の圧電薄膜３２２と３２４の間の電極３２６は、図８に破線で示される複数の部分から構成されている。例えば、図９の上側に位置する電極３２８は、光を反射するミラーとして機能する。言い換えれば、電極３２８は、機能的に、第一実施形態〜第三実施形態におけるミラー薄膜に相当している。
【００７７】
形状可変鏡３１０は更に、このような積層構造体のほぼ中央に形成された貫通孔３３２を有している。貫通孔３３２は、光を透過する光学的開口を構成している。つまり、形状可変鏡３１０は、図９の上方から入射する光ビームを透過し得る透過可能領域を部分的に有している。従って、形状可変鏡３１０は、図９の上方から入射する入射した光ビームを、光ビームの断面形状に関して、部分的に透過し部分的に反射する。
【００７８】
例えば、電極３２８と電極３３０が接地され、電極３２６に電位が適宜与えられる。これにより、圧電薄膜３２２を挟む二つの電極３２６と３２８の間に電圧が適宜印加される。また、圧電薄膜３２４を挟む二つの電極３２６と３３０の間に電圧が適宜印加される。圧電薄膜３２２と３２４は、これを挟む電極の間に印加される電圧に従って伸縮する。圧電薄膜３２２と３２４には相対的に逆向きの電圧が印加されるので、一方が伸び他方が縮む。その結果、第一実施形態〜第三実施形態のミラー薄膜に相当する電極３２８が変形される。
【００７９】
さらに、電極３２６のそれぞれの部分に与える電位を独立に制御することにより、ミラー薄膜に相当する電極３２８を色々な形状に変形させることが可能である。
【００８０】
本実施形態においては、形状可変鏡３１０に図９の上方から入射した光ビームは、電極３２８に入射する部分が反射され、貫通孔３３２に入射する部分が選択的に透過する。貫通孔３３２を通過した光は、例えば、光検出器によって検出され、形状可変鏡３１０に入射する光ビームの測光に利用される。
【００８１】
本実施形態は、様々な変形や変更が施されてもよい。
【００８２】
これまでに説明した形状可変鏡３１０は、第二実施形態と同様に、ミラー薄膜に相当する電極３２８が、入射する光ビームを透過する透過可能領域を部分的に有する構成であるが、第一実施形態と同様に、電極３２８の全体がビームスプリッターとして機能する構成であってもよい。
【００８３】
この場合、圧電薄膜３２２と圧電薄膜３２４がＰＬＺＴ（ジルコンチタン酸鉛ランタン）等の透明な材料で構成され、電極３２６と電極３３０がＩＴＯ等の透明な材料で構成され、電極３２８はハーフミラーとして機能するようにその膜厚が制御される。
【００８４】
第五実施形態
本実施形態は、静電駆動型の形状可変鏡を含む光学装置に向けられている。以下、図１０を参照しながら本実施形態について説明する。
【００８５】
図１０は、本発明の第五実施形態の光学装置の断面図である。図１０において、図１や図２の中の部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材である。
【００８６】
図１０に示されるように、本実施形態の光学装置４１０は、互いに貼り合わされる上部基板１２０と、下部基板４２０とを有している。上部基板１２０の構成は、第一実施形態で説明した通りである。
【００８７】
下部基板４２０は、基板４２２と、基板４２２に取り付けられた複数のスペーサ部材４２４と、基板４２２に形成された電極４２６と、基板４２２に形成された光検出器４２８とを有している。上部基板１２０は、例えば接着によって、スペーサ部材４２４に固定されている。
【００８８】
電極４２６は、第一実施形態と同様に、複数の部分から構成されている。光検出器４２８の個数は、例えば図示されるように複数であるが、これに限定されるものではなく、一つであってもよい。
【００８９】
基板４２２は、例えば半導体基板であり、電極４２６と光検出器４２８は、ＬＳＩプロセスによって半導体基板４２２一体的に形成される。光検出器４２８は、これに限定されないが、例えばフォトダイオードである。
【００９０】
例えば、ミラー薄膜１２６の金属薄膜１３０（図３参照）は接地され、電極４２６に電位が適宜与えられる。これにより、ミラー薄膜１２６の金属薄膜１３０と電極４２６の間に電圧が適宜印加される。ミラー薄膜１２６は、電圧印加により発生する静電引力によって変形される。つまり、下部基板４２０の電極１４６は、ミラー薄膜１２６の金属薄膜１３０と共働して、ミラー薄膜１２６を変形させる駆動手段を構成している。さらに、電極４２６を構成する複数の部分に与える電位を独立に制御することにより、ミラー薄膜１２６を色々な形状に変形させることが可能である。
【００９１】
本実施形態の光学装置４１０は、第一実施形態の光学装置１５０と同様の機能を有する。
【００９２】
すなわち、図１０の左方から水平にミラー薄膜１２６に入射した光ビームの一部は、ミラー薄膜１２６によって図１０の上方に垂直に反射される。また、ミラー薄膜１２６に入射した光ビームの一部は、ミラー薄膜１２６を透過して、光検出器４２８に入射する。光検出器４２８は、入射した光ビームの光量に対応した信号を出力する。
【００９３】
光検出器４２８で検出される光量は、ミラー薄膜１２６に入射した光ビームの光量に比例しており、その割合は、ミラー薄膜１２６の透過率に依存しており、一定である。従って、本実施形態の光学装置４１０は、光検出器４２８で検出される光量に基づいて、光学装置４１０に入射する光ビームの光量を測定することができる。
【００９４】
さらに、本実施形態の光学装置４１０は、第一実施形態の光学装置１５０と比較して小型であり、これが適用される装置の小型化に貢献する。
【００９５】
本実施形態は、様々な変形や変更が施されてもよい。
【００９６】
例えば、上部基板１２０は、第二実施形態で説明した上部基板１７０に変更されてもよい。
【００９７】
また、下部基板４２０の基板４２２には、電極４２６の他に、光検出器４２８に入射した光量を測定する測光回路や、ミラー薄膜１２６を変形させるために電極４２６のそれぞれの部分に与える電位を制御する駆動回路などが、通常のＬＳＩプロセスによって形成され、集積化されてもよい。
【００９８】
第六実施形態
本実施形態は、第一実施形態の形状可変鏡を含む光ピックアップに向けられている。以下、図１１を参照しながら本実施形態について説明する。
【００９９】
図１１は、本発明の第六実施形態の光ピックアップの構成を概略的に示している。
【０１００】
図１１に示されるように、光ピックアップ５１０は、光ビームを射出する光源５１６と、光源５１６からの光ビームを部分的に反射し部分的に透過する形状可変鏡１１０Ａと、形状可変鏡１１０Ａで反射された光ビームの光路上に位置するλ／４板５１８と、形状可変鏡１１０Ａで反射された光ビームを光ディスク５５０の情報記録面５５２に収束させる対物レンズ５２０とを有している。光ピックアップ５１０は更に、図示されていないが、トラッキング制御とフォーカス制御のために対物レンズ５２０を移動させる駆動装置を有している。
【０１０１】
光源５１６は、例えばレーザー光源である。光源５１６は、ピックアップベース５１２に設けられたサブマウント５１４に保持されている。形状可変鏡１１０Ａは、ピックアップベース５１２に設けられた保持部材５３２に保持されている。
【０１０２】
形状可変鏡１１０Ａは、第一実施形態の形状可変鏡１１０とほぼ同様の構成を有している。しかし、形状可変鏡１１０Ａにおいては、ミラー薄膜は、ハーフミラーとして機能する金属薄膜ではなく、偏光に従って光を部分的に反射し部分的に透過する誘電体膜を有している。それ以外の構成は第一実施形態の形状可変鏡１１０と同じである。
【０１０３】
光ピックアップ５１０は更に、形状可変鏡１１０Ａを透過した光を検出する光検出器５２２と、形状可変鏡１１０Ａで反射され光ディスク５５０で反射され形状可変鏡１１０Ａを透過した光を検出する光検出器５２４を有している。
【０１０４】
光検出器５２２は、ピックアップベース５１２に設けられた保持部材５３４に保持されている。例えば、ピックアップベース５１２は半導体基板で構成され、光検出器５２４は、これに限定されないが、例えばフォトダイオードであり、ＬＳＩプロセスによってピックアップベース５１２に一体的に形成されている。
【０１０５】
光源５１６から射出された光ビームは、形状可変鏡１１０Ａによって偏光成分に従って分離され、その殆どは形状可変鏡１１０Ａによって反射されてλ／４板５１８に方向付けられ、一部は形状可変鏡１１０Ａを透過して光検出器５２２に入射する。
【０１０６】
光検出器５２２は、入射した光を光電変換し、入射する光の量に対応した信号を出力する。形状可変鏡１１０Ａに入射する光に対して形状可変鏡１１０Ａを透過する光の割合は一定である。従って、光検出器５２２の出力に基づいて、形状可変鏡１１０Ａに入射する光の量、すなわち光源５１６の出力光量を測定することができる。
【０１０７】
形状可変鏡１１０Ａで反射された偏光のビームは、λ／４板５１８を透過して対物レンズ５２０に到達し、対物レンズ５２０によって光ディスク５５０の情報記録面５５２に収束される。情報記録面５５２に照射された光は、そこに記録されている情報に従った変調（光量変化）を受けて反射される。光ディスク５５０で反射された光は、対物レンズ５２０とλ／４板５１８を通り、形状可変鏡１１０Ａに戻る。
【０１０８】
光ディスク５５０を経由して形状可変鏡１１０Ａに戻った光は、λ／４板５１８を二回通過しているため、形状可変鏡１１０Ａで反射された直後の偏光に対して直交する偏光に変わっている。従って、形状可変鏡１１０Ａに戻った光は、今度は、そのほとんどが形状可変鏡１１０Ａを透過して光検出器５２４に入射する。
【０１０９】
光検出器５２４は、入射した光を光電変換し、入射する光の量に対応した信号を出力する。光検出器５２４に入射する光は、光ディスク５５０の情報記録面５５２に記録されている情報に従った変調を変調を受けている。従って、光検出器５２４の出力に基づいて、光ディスク５５０の情報記録面５５２に記録されている情報を再生することができる。
【０１１０】
光検出器５２４は、例えば、複数の光電変換部を有しており、それらの光電変換部のそれぞれの出力は、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号の読み取りに利用される。
【０１１１】
光ディスク５５０で反射された光は、情報記録面５５２を覆っている媒体の設計値に対するばらつきのために、球面収差を受ける。例えば、形状可変鏡１１０Ａは、このように発生する球面収差を補正するようにミラー薄膜が変形される。
これにより、高精度な情報再生が行なえるようになる。
【０１１２】
本実施形態の光ピックアップ５１０においては、ビームスプリッターを別途設けることなく、光源５１６の光量モニターを行なうことが可能である。これは、小型で安価なピックアップの提供に貢献する。
【０１１３】
形状可変鏡１１０Ａは、本実施形態では球面収差の補正に利用されているが、その利用対象は球面収差の補正に限定されるものではなく、ディスクの傾斜により生じるコマ収差の補正や、フォーカス調整などに利用されてもよい。
【０１１４】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施の形態を述べたが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【０１１５】
【発明の効果】
本発明によれば、入射する光ビームを分割する機能を備えた新規な形状可変鏡が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態の形状可変鏡の分解斜視図である。
【図２】図１に示された形状可変鏡の断面図である。
【図３】図２に示されたミラー薄膜の断面を拡大して示している。
【図４】図１に示された形状可変鏡を含む光学装置を示している。
【図５】本発明の第二実施形態の形状可変鏡の断面図である。
【図６】本発明の第三実施形態の電磁駆動型の形状可変鏡の斜視図である。
【図７】図６に示された形状可変鏡のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図８】本発明の第四実施形態の圧電駆動型の形状可変鏡の上面図である。
【図９】図８に示された形状可変鏡のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。
【図１０】本発明の第五実施形態の光学装置の断面図である。
【図１１】本発明の第六実施形態の光ピックアップの構成を概略的に示している。
【符号の説明】
１１０…形状可変鏡、１２０…上部基板、１２２…枠部材、１２４…開口部、１２６…ミラー薄膜、１２８…有機薄膜、１３０…金属薄膜、１４０…下部基板、１４２…ガラス基板、１４４…スペーサ部材、１４６…透明電極、１６０…形状可変鏡、１７０…上部基板、１７２…枠部材、１７４…開口部、１７６…ミラー薄膜、１７８…有機薄膜、１８０…金属薄膜、１８２…ピンホール、２１０…形状可変鏡、２２０…基板、２２２…枠部材、２２４…開口部、２２８…ミラー薄膜、２３０…配線、２４０…磁気回路、２４２…ヨーク、２４４…開口部、２４６…永久磁石、３１０…形状可変鏡、３２２…圧電薄膜、３２４…圧電薄膜、３２６…電極、３２８…電極、３３０…電極、３３２…貫通孔。
【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】
2004333943.tif 000009
【図８】
2004333943.tif 000010
【図９】
2004333943.tif 000011
【図１０】
2004333943.tif 000012
【図１１】
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