JP2003090967A - 薄膜光学装置 - Google Patents
薄膜光学装置Info
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Abstract
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。 【解決手段】 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101において、薄膜
光学装置101に加わった振動(外乱)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
から検出し、この外乱信号の逆位相電圧を外周部Aの光
学薄膜素子11に印加して外周部Aの光学薄膜素子11
を駆動することで、薄膜光学装置101に加わった振動
を抑圧する。
Description
する薄膜光学装置に関するものである。
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。
待される光学デバイスとして、例えば特開平9−904
36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。
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。
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IT
O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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
を用いて説明する。
膜光学装置を示す平面図である。
1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。
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Si
N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。
のSiN層12を介して、第3の電極層9と第2のSi
N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。
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。
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。
の動作原理を説明する。
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。
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。
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10
1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1
05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。
る動作を説明する。
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。
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。
乱信号はコントローラ16に与えられ、コントローラ1
6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1
1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。
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。
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。
示す平面図である。
図である。
である。
の図である。
ステムの構成を示す図である。
Claims (5)
- 【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することを特徴とする薄膜
光学装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の薄膜光学装置において、 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
に発生させることを特徴とする薄膜光学装置。 - 【請求項3】 請求項1または2記載の薄膜光学装置に
おいて、 前記検出手段が、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ものであることを特徴
とする薄膜光学装置。 - 【請求項4】 請求項1ないし3記載のいずれかの薄膜
光学装置において、 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ることを特徴とする
薄膜光学装置。 - 【請求項5】 請求項1ないし3記載のいずれかの薄膜
光学装置において、 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ることを特徴とする
薄膜光学装置。
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- 2001-09-18 JP JP2001283541A patent/JP4599781B2/ja not_active Expired - Fee Related
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