(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の薄膜と第２の薄膜との対向する面の間隔を可変して光の多重干渉条件を制御する複数の光学薄膜素子を有する薄膜光学装置において、
前記薄膜光学装置に加わる振動を検出する検出手段と、
この検出手段の検出結果に基づいて前記薄膜光学装置に加わる振動を打ち消すための振動を前記光学薄膜素子に発生させる制御手段とを具備し、
前記制御手段が前記薄膜光学装置に加わる振動を打ち消すための振動を予め決められた一部の前記光学薄膜素子に発生させる
薄膜光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光量調整機能を有する薄膜光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラ等の撮像機器では、レンズに入ってくる光量を絞り羽根等を開け閉めすることによって適正な露出となるように調整している。すなわち、光が強い時には、絞りを強くしてレンズへの入射光量をおさえ、 逆に光が弱い場合には絞りを弱めてレンズへの入射光量を増やす。ここで、絞り調整機構は絞り羽根等の機械部品であるため、その機械的摺動部分の摩耗等がカメラ等の撮像機器の寿命を大きく左右するという現状がある。
【０００３】
機械的な摩耗のない光量調整機構として期待される光学デバイスとして、例えば特開平９−９０４３６号公報には、酸化還元反応物質の酸化還元反応を利用した光学フィルタがある。この光学フィルタは、内面に電極が設けられたセルの内部を、可逆的に酸化還元反応する反応物質を含む反応溶液で充たし、セル内の反応物質の酸化還元反応によって光の透過率の制御を行うものである。
【０００４】
このような光学フィルタのセルは、例えば、透明な導電性物質である酸化インジウムスズからなる電極（以下、ＩＴＯ電極）および銀板電極が形成された円盤状の第１の透明基板と、この第１の透明基板とほぼ同じ形状の第２の透明基板と、第１の透明基板と第２の透明基板との間に配される環状のスぺーサーとからなる。第１の透明基板と第２の透明基板とはスぺーサーを介して対向するように配置され、第１の透明基板、第２の透明基板およびスぺーサーに囲まれた部分に反応溶液が充たされている。このセル内部に充たされる反応溶液としては、例えば、可逆的に酸化還元反応する反応物質であるＡｇＣｌを含むんだ溶液が用いられる。
【０００５】
このような光学フィルタで光透過率を制御する際は、ＩＴＯ電極と銀板電極とに電位差を生じさせることにより、反応溶液中で酸化還元反応を起してＡｇをＩＴＯ電極上に析出させたり溶解させる。すなわち光透過率を低下させるときには酸化還元反応によってＩＴＯ電極上にＡｇを析出させ、光透過率を上げるときには酸化還元反応によってＩＴＯ電極上のＡｇを溶解する。
【０００６】
しかしながら、かかる酸化還元反応物質を用いた光学フィルタでは、経年使用等に伴う反応物質の劣化によって酸化還元反応が鈍くなってくると、ＩＴＯ電極上に付着したＡｇが酸化還元反応による溶解で除去しきらずに残留するおそれがあり、良好な光量調整機能を維持できなくなるという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、透明基板上に第１の電極層、光学多層膜、第２の電極層を順に積層し、第１の電極層と光学多層膜との間にはエアギャップを設け、電極間に印加する電圧を制御することによって電極間に生じた静電引力でエアギャップを変形させ、光の多重干渉条件を変化させることで光量調整を行う薄膜光学装置の開発が本発明者等によって進められている。
【０００８】
この薄膜光学装置では、第１の電極層、光学多層膜、第２の電極層および一つのエアギャップで一つの光学薄膜素子が構成される。この薄膜光学装置を例えば撮像機器の絞り調整機構として組み込む場合、光学レンズの面に沿って多数の光学薄膜素子を配設し、各光学薄膜素子を駆動してトータルとして目的の光量が得られるように個々の光学薄膜素子の光の多重干渉条件を制御している。
【０００９】
しかしながら、各光学薄膜素子が一斉に駆動されると、個々の光学薄膜素子の機械的な動きが全体的として大きな振動（共振）をうみ出し、光量調整に悪影響を来すおそれが考えられる。この光学薄膜素子の機械的な動きに伴って発生した振動（共振）や外部からの衝撃で加わった加速度を、以下、薄膜光学装置に加わった振動と呼ぶことにする。
【００１０】
この発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、薄膜光学装置に加わる振動を抑圧して、安定した光量調整等の光学機能を得ることの可能な薄膜光学装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、本発明の薄膜光学装置は、第１の薄膜と第２の薄膜との対向する面の間隔を可変して光の多重干渉条件を制御する複数の光学薄膜素子を有する薄膜光学装置において、前記薄膜光学装置に加わる振動を検出する検出手段と、この検出手段の検出結果に基づいて前記薄膜光学装置に加わる振動を打ち消すための振動を前記光学薄膜素子に発生させる制御手段とを具備してなるものである。
【００１２】
また、この発明は、制御手段が薄膜光学装置に加わる振動を打ち消すための振動を予め決められた一部の前記光学薄膜素子に発生させるようになしたものである。
【００１３】
さらに、この発明は、検出手段が、対向する面の間隔を検知して前記薄膜光学装置に加わる振動を検出するように構成されたものである。
【００１４】
さらに、この発明は、前記第１の薄膜と前記第２の薄膜がそれぞれ通電により静電引力を発生させる電極層を備えて構成されたものである。
【００１５】
また、この発明は、前記第１の薄膜と前記第２の薄膜がそれぞれ通電により磁力を発生させる薄膜コイルを備えて構成されたものである。
【００１６】
すなわち、この発明は、薄膜光学装置に加わった振動を検出し、この検出された振動の逆位相の振動を光学薄膜素子に発生させるように制御を行うことによって、薄膜光学装置に加わった振動を抑圧することができ、安定した光量調整等の光学機能を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１８】
図１は、この発明の実施の形態にかかる薄膜光学装置を示す平面図である。
【００１９】
同図に示すように、この薄膜光学装置１０１は、光学ガラスや光学レンズなどの基体部１０と、この基体部１０の面に均一に配設された複数の光学薄膜素子１１で構成されている。
【００２０】
図２および図３に光学薄膜素子１１の構成を示す。これらの図に示すように、図１の基体部１０である光学ガラス等の透明な基板１の上には第１の薄膜コイル２、第１の絶縁層３および第１の電極層４が順に積層形成されている。第１の電極層４の上には第１のＳｉＮ層５、第２の電極層６、第２の絶縁層７および第２の薄膜コイル８が順に積層され、第１の電極層４と第１のＳｉＮ層５との間にはエアギャップ１３が形成されている。
【００２１】
また、第１の電極層４の上にはスぺーサ用のＳｉＮ層１２を介して、第３の電極層９と第２のＳｉＮ層１０とが順に積層形成されている。第３の電極層９と第１の電極層４との間にはスぺーサ用のＳｉＮ層１２の厚み分の空間が確保されており、この空間内に、第１の電極層４との間に上記のエアギャップ１３を形成する第１のＳｉＮ層５、第２の電極層６、第２の絶縁層７および第２の薄膜コイル８からなる多層膜が収容されている。
【００２２】
ここで、第１の電極層４、第２の電極層６および第３の電極層９は、例えば、透明な導電性物質である酸化インジウムスズからなる電極（ＩＴＯ電極）で構成されている。第１の絶縁層３および第２の絶縁層７の材料には例えばＳｉＯ2 等が使用されている。
【００２３】
また、図１に示すように、基体部１０の外周部には、上記の各薄膜コイル２，８および各電極層４，６，９と導通する導体配線１４が設けられたフレキシブル印刷基板１５が取り付けられている。このフレキシブル印刷基板１５の各導体配線１４の一端はコントローラ１６と接続されている。
【００２４】
次に、図４を参照して、光学薄膜素子１１の動作原理を説明する。
【００２５】
光学薄膜素子１１は、例えば光の透過率を切り替える光スイッチなどとして機能する。図４の（ａ）と（ｂ）は光透過率が異なる光学薄膜素子１１の二つの状態を示している。このように第１の電極層４と第１のＳｉＮ層５との対向する面の間隔すなわちエアギャップ１３の高さを可変することによって光の多重干渉条件が制御され、光の透過率の調整が行われる。
【００２６】
エアギャップ１３の高さを可変するために、コントローラ１６は３つの電極層４、６、９に印加する電圧を制御して、各電極間に所望の静電引力Ｐを発生させる。また、この実施形態では、第１の薄膜コイル２と第２の薄膜コイル８とがエアギャップ１３の上下に互いに対向するようにして配置されており、これらの薄膜コイル２，８に通電することによって発生した磁力を併用してエアギャップ１３の高さを可変させている。
【００２７】
このような薄膜光学装置１０１は、例えば図５に示すような光学システムに利用することが可能である。この光学システムに利用される薄膜光学装置１０１は光学レンズ１０９を基体部として構成される。この光学システムは、光源１０３から出た光を光学レンズ１０５を通って被写体１０７にあて、薄膜光学装置１０１にて透過光量を制限した被写体１０７からの反射光を光学レンズ１０９、１１１を通して受光素子で構成される検出部１１３にて電気信号に変換するシステムである。
【００２８】
次に、この薄膜光学装置１０１に代表される動作を説明する。
【００２９】
図１に示したように、この実施の形態の例では、薄膜光学装置１０１の全体の光学薄膜素子１１のうちの、例えば外周部Ａの光学薄膜素子１１を、薄膜光学装置１０１に加わった振動（外乱）を打ち消すための、当該外乱と逆位相の振動をうみ出すための光学薄膜素子１１として使用する。この外周部Ａの光学薄膜素子１１は、はじめから光学薄膜素子１１の光学機能を使用しないように決められた領域であってもよい。この外周部の各光学薄膜素子１１の駆動と内周部Ｂの各光学薄膜素子１１の駆動はコントローラ１６によって別々に制御可能である。
【００３０】
この実施形態の薄膜光学装置１０１は、薄膜光学装置１０１に加わった振動を検出するために、例えば、内周部Ｂの一つ以上の光学薄膜素子１１の共振等による外乱振動を第１の薄膜コイル２あるいは第２の薄膜コイル８の誘起電圧の変化等から検出する振動検出部１７を備えている。また、この外乱振動は電極間の静電容量の変化からも検出可能である。
【００３１】
この振動検出部１７によって検出された外乱信号はコントローラ１６に与えられ、コントローラ１６はこの外乱信号の逆位相電圧を生成し、これを外周部Ａの光学薄膜素子１１、例えば外周部Ａのすべての光学薄膜素子１１あるいは外周部Ａの内周寄りの一部の光学薄膜素子１１に駆動電圧として印加する。このように外乱信号の逆位相電圧によって外周部Ａの光学薄膜素子１１を駆動することで、薄膜光学装置に加わった振動、つまり内周部Ｂの各光学薄膜素子１１の機械的な動きに伴って発生した振動（共振）や外部からの衝撃で加わった加速度を抑圧する効果を期待できる。
【００３２】
尚、本発明の薄膜光学装置は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、薄膜光学装置に加わった振動を検出し、この検出された振動の逆位相の振動を光学薄膜素子に発生させるように制御を行うことによって、薄膜光学装置に加わった振動を抑圧することができ、安定した光量調整等の光学機能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかる薄膜光学装置を示す平面図である。
【図２】この実施形態の光学薄膜素子の構成を示す断面図である。
【図３】図２の光学薄膜素子の駆動回路の構成を示す図である。
【図４】図２の光学薄膜素子の動作原理を説明するための図である。
【図５】この実施形態の薄膜光学装置を採用した光学システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１      基板
２      第１の薄膜コイル
３      第１の絶縁層
４      第１の電極層
５      第１のＳｉＮ層
６      第２の電極層
７      第２の絶縁層
８      第２の薄膜コイル
９      第３の電極層
１０      基体部
１１      光学薄膜素子
１３      エアギャップ
１５      フレキシブル印刷基板
１６      コントローラ
１７      振動検出部
１０１      薄膜光学装置
【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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