JP2009205004A - 可変形状鏡システム及び可変形状鏡駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 可変形状鏡を精度良く駆動すること。
【解決手段】 可変形状鏡システムは、反射面２４が形成された変形部２２と、上記変形部２２を固定する電極基板１１と、上記変形部２２と上記電極基板１１にそれぞれ対向して設けられた第１の電極２３と第２の電極１４と、を備える可変形状鏡１０と、該可変形状鏡１０を駆動する可変形状鏡駆動装置２８とからなる。可変形状鏡駆動装置２８は、上記変形部２２を変形させるべく駆動力を発生する増幅器２９と、上記第１の電極２３と第２の電極１４間の静電容量を検出する容量検出器３０と、静電容量と上記変形部２２の変位との関係を基に、目標変形量信号を目標容量信号に変換する補正器３２と、上記補正器３２の出力と上記容量検出器３０の出力とが一致するように、上記増幅器２９で発生する駆動力を決定する比較器３８及び積分器３９とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、静電駆動を用いて反射面の形状を可変できる可変形状鏡とそれを駆動する可変形状鏡駆動装置とからなる可変形状鏡システム、及び、それに用いる可変形状鏡駆動装置に関する。

近年、半導体製造技術を利用した所謂ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical System）技術を適用することにより、静電駆動を用いて反射面の形状を変えることのできる可変形状鏡が注目されている。

このような可変形状鏡においては、所望の反射が得られるように、その反射面の変形量を測定することが求められている。変形量の測定方法としては、例えば、特許文献１に、静電容量の変化を測定する方法が開示されている。

図１２（Ａ）は、上記特許文献１に開示されている従来の可変形状鏡１の構成を示す図である。この可変形状鏡１は、静電引力によって変形する反射面と上部電極２を有する可撓性薄膜３と、該可撓性薄膜３に対向して配置された制御用と容量検出用を兼ねた制御電極４と、を備える。反射面は、上部電極２と制御電極４間に電圧を印加することで発生する静電駆動力によって変形し、この反射面の変形量は、静電容量検出回路５によって、上部電極２と制御電極４間の容量を測定することにより算出する構成となっている。

即ち、上記特許文献１には、検出方法として、図１２（Ｂ）に示されるような構成が開示されている。上記制御電極４に抵抗６を介して定電圧源７より高電圧が印加されており、静電容量検出電極４’に高周波電源８より高周波電圧が印加されると、制御電極４の電位が変化する。この変化が上部電極２を通して静電容量検出回路５で電流変化としてモニタされる。この電流の位相及び振幅により、静電容量即ち反射面の変形量が検出される。
特開２００２−２２８８１３号公報

上記特許文献１では、反射面の変形量を検出する方法について開示しているが、その検出値を用いて可変形状鏡１の上部電極２と制御電極４間に印加する電圧値をどのように制御するかについては述べられていない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、反射面の変形量を検出し、その値を用いて電極間に印加する電圧を制御することにより、可変形状鏡を精度良く駆動可能な可変形状鏡システム及び可変形状鏡駆動装置を提供することを課題とする。

本発明の可変形状鏡システムの一態様は、
反射面が形成された変形部と、上記変形部を固定する固定部と、上記変形部と上記固定部にそれぞれ対向して設けられた一対の電極と、を備える可変形状鏡と、
上記変形部を変形させるべく駆動力を発生する駆動回路と、
上記一対の電極間の静電容量を検出する容量検出回路と、
静電容量と上記変形部の変位との関係を基に、目標変形量信号を目標容量信号に変換する変換器と、
上記変換器の出力と上記容量検出回路の出力とが一致するように、上記駆動回路で発生する駆動力を決定する制御器と、
を具備することを特徴とする。

また、本発明の可変形状鏡駆動装置は、
反射面が形成された変形部と、上記変形部を固定する固定部と、上記変形部と上記固定部にそれぞれ対向して設けられた一対の電極と、を備える可変形状鏡の上記変形部を変形させるべく駆動力を発生する駆動回路と、
上記可変形状鏡の一対の電極間の静電容量を検出する容量検出回路と、
静電容量と上記変形部の変位との関係を基に、目標変形量信号を目標容量信号に変換する変換器と、
上記変換器の出力と上記容量検出回路の出力とが一致するように、上記駆動回路で発生する駆動力を決定する制御器と、
を具備することを特徴とする。

本発明によれば、反射面の変形量を検出し、その値を用いて電極間に印加する電圧を制御することにより、可変形状鏡を精度良く駆動可能な可変形状鏡システム及び可変形状鏡駆動装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
（デバイス構造の説明）
まず、本発明の第１実施形態に係る可変形状鏡システムにおける可変形状鏡のデバイス構造を説明する。

図１（Ａ）は、本実施形態の可変形状鏡１０の上面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）中のＡ−Ａ’線位置での断面図である。また、図１（Ｃ）は、本可変形状鏡１０の分解図である。

これらの図に示すように、可変形状鏡１０は、電極基板１１とミラー基板１２とから構成されており、それら電極基板１１とミラー基板１２はスペーサ１３を介して固定されている。

上記電極基板１１には、第２の電極１４と第３の電極１５が配置されており、配線１７，１８によって第２の引出し電極１９と第３の引出し電極２０にそれぞれ電気的に接続されている。

また、上記ミラー基板１２は、支持部２１と変形部２２からなり、支持部２１は、変形部２２を支持すると共にスペーサ１３を介して電極基板１１に固定するときの固定部として用いられる。この場合、上記第２及び第３の電極１４，１５に対向する位置に、ミラー基板１２に形成された変形部２２が来るように固定されている。

更に、このミラー基板１２の第２及び第３の電極１４，１５に対向する面には、金属などの導電性材料が全面に形成されており、第１の電極２３として用いるようになっている。この第１の電極２３が形成された面を裏面として、ミラー基板１２の表面には、上記変形部２２上に金属等を成膜した反射面２４が形成されている。この反射面２４として成膜される材料は、可変形状鏡１０の仕様によっても異なるが、アルミニウム、金、誘電体多層膜を用いる場合が多い。アルミニウムなど酸化性のある金属はさらに、シリコン酸化物などで表面をコーティングする。

上記スペーサ１３は、上記電極基板１１と上記ミラー基板１２との間隔を決めながら固定するために用いられる。このスペーサ１３の材料は、ガラス、シリコン基板といった無機物材料や金属等を用いる場合が多いが、間隔を決めるためのビーズを含む有機接着剤を用いる場合もある。

上記ミラー基板１２の第１の電極２３を電極基板１１上に形成した第１の引出し電極２５に電気的に接続するために、上記ミラー基板１２の支持部２１に設けられた第１の電極２３の一部を接続部２６とし、上記ミラー基板１２を固定する際に、その接続部２６を電極基板１１上に形成された電気接続用導電材２７に電気的に接続させる。これは、金属の圧接によって接続させても良いし、導電性ペースト等で接続させても良い。この結果、ミラー基板１２上の第１の電極２３と電極基板１１上の第１の引出し電極２５は電気的に接続される。

第１の引出し電極２５、第２の引出し電極１９、第３の引出し電極２０から外部の可変形状鏡駆動装置への電気接続は、図示していないが、通常、ワイヤボンディングによって行われる。

（駆動原理の説明）
次に、図２を参照して、上記のような構成の可変形状鏡１０を駆動する可変形状鏡駆動装置２８を説明する。

上記構成の可変形状鏡１０は、静電力によって変形部２２上の反射面２４を変形させる静電駆動方式を採用している。可変形状鏡駆動装置２８は、図２に示すように、増幅器２９によって上記可変形状鏡１０の上記第３の電極１５に電圧を印加し、上記第１の電極２３と上記第３の電極１５との間に電位差を与える。これによって、静電力による引力が発生し、上記可変形状鏡１０では、上記変形部２２と共に上記反射面２４が上記電極基板１１に向かって変形する。

この反射面２４の変形量は、上記第１の電極２３と上記第３の電極１５との間に印加される電位差によって変える事ができる。

上記スペーサ１３の高さによって定まる上記電極基板１１と上記ミラー基板１２との間隔は、上記反射面２４の最大変形量から決定することができ、一般的には、最大変形量の約３倍以上の基板間隔が必要とされる。

（静電容量検出の説明）
上記第１の電極２３と上記第３の電極１５との間に電位差を与えて上記変形部２２が変形すると、上記第１の電極２３と上記第２の電極１４との間隔（以降、この間隔を「静電ギャップ」と称する）は減少する。そして、この静電ギャップの減少に伴い、上記第１の電極２３と上記第２の電極１４の静電容量（以降、この第１の電極２３と第２の電極１４の静電容量を「可変形状鏡１０の静電容量」と称する）が増加する。よって、この可変形状鏡１０の静電容量を検出し、静電ギャップを導き出すことで、反射面２４の変形量を検出することが可能になる。

上記反射面２４の変形量Δｄと上記可変形状鏡１０の静電容量との関係は、以下の式（１）で表すように、反比例の関係にあり、且つ、変形量Δｄに対して検出される静電容量値Ｃは、非線形性を持っている。

Ｃ＝εＡ／（ｄ_０−Δｄ） …（１）
但しここで、εは誘電率、Ａは電極の面積、ｄ_０は電極間の間隔の初期値、Δｄは反射面２４の変形量である。

本実施形態に係る可変形状鏡駆動装置２８においては、上記第２の電極１４には、静電容量を検出するための容量検出器３０が接続されており、上記第１の電極２３には、静電容量を検出するために必要な参照信号を生成する参照信号生成器３１が接続されている。上記容量検出器３０は、上記可変形状鏡１０の静電容量（第１の電極２３と第２の電極１４の間の静電容量）を検出し、容量信号を出力する。また、上記第１の電極２３に印加される参照信号は、周期性を有する信号であり、例えば正弦波や矩形波、三角波、さらに、周期性の任意波形を用いる場合が考えられる。このような参照信号を静電容量へ印加し、静電容量を流れる電流を容量検出器３０で検出するか、静電容量にチャージされた電荷を容量検出器３０で検出することで、静電容量値を検出できる。

また、上記参照信号は、静電容量検出に使用されるだけでなく駆動力を発生するので、上記参照信号の周波数は、上記変形部２２の駆動可能な周波数帯域よりも十分高くする必要があり、上記変形部２２の高次共振周波数を避けて設定されることが望まれる。

（制御部分の説明）
外部より入力される目標変位信号は、補正器３２により、目標容量信号へ変換される。即ち、補正器３２は、上記式（１）に示した可変形状鏡１０の静電容量と可変形状鏡１０の変形部２２の変形量との非線形性を持った関係を基に、入力された目標変位信号に対応する変位量のときの、可変形状鏡１０の静電容量を表す目標容量信号を変換出力する。

以下に、該補正器３２の構成の一例を示すが、この構成に限定されるものではないことは勿論である。

即ち、上記補正器３２は、図３に示すように、目標変位信号をＡ／Ｄコンバータ３３で離散化し、離散化された目標変位信号をメモリ３４へアドレスとして入力する。メモリ３４の出力からは、離散化された目標容量信号が出力されており、その値をＤ／Ａコンバータ３５でアナログ信号に変換して出力する。

上記メモリ３４には、予め、上記可変形状鏡１０の静電容量と変形量との関係が変換テーブルとして書き込まれている。具体的には、離散化された変形量に相当するアドレスに、その変形量時の静電容量値を離散化して書き込んでいる。よって、離散化された目標変位信号により読み出すメモリ３４のアドレスを決定することで、メモリ３４の出力からは、離散化された目標容量信号が得られるので、補正器３２へ入力した目標変位信号に対応する静電容量値である目標容量信号を得ることができる。

また、上記補正器３２は、図４に示すような形態を採ることも可能である。即ち、目標変位信号をＡ／Ｄコンバータ３３で離散化し、その離散化された目標変位信号を演算器３６への入力値とする。一方、メモリ３７には、上記演算器３６のパラメータが記憶されており、上記演算器３６は、入力値に対してこのメモリ３７上のパラメータ値を用いて演算し、結果を離散化された目標容量信号として出力する。離散化された目標容量信号は、Ｄ／Ａコンバータ３５でアナログ信号に変換して目標容量信号となり、該補正器３２から出力される。

ここで、上記演算器３６は、上記式（１）に示すような演算を行うように設定し、メモリ３７上のパラメータに、上記誘電率ε、電極の面積Ａ、及び電極間の間隔の初期値ｄ_０を保存しておくことで、補正器３２へ入力した目標変位信号に対応する静電容量値である目標容量信号を得ることができる。

上記のような補正器３２からの目標容量信号は、比較器３８に入力される。この比較器３８は、上記補正器３２からの目標容量信号と上記容量検出器３０からの容量信号とを比較し、その差を容量値誤差として積分器３９に対して出力する。

積分器３９は、上記比較器３８から入力される容量値誤差を積分し、その積分した結果を上記増幅器２９で増幅して、上記可変形状鏡１０の上記第３の電極１５へ出力している。

以上のような可変形状鏡駆動装置２８の構成により、積分器３９が動作するのに十分な時間が経過した状態では、比較器３８が出力する容量値誤差が０になるように、上記可変形状鏡１０の上記第３の電極１５の電圧が定まる。言い換えれば、目標容量信号と容量信号が一致した状態であり、目標変位信号に相当する変形量が可変形状鏡１０の変形量で得られるように上記第３の電極１５の電圧値が決定される。

以上の構成により、本実施形態に係る可変形状鏡システムにおいては、静電容量値を用いて変形量を検出し、且つ、静電容量と変形量の関係に存在する非線形性を補正し、線形性の良い制御を行うことができ、延いては、可変形状鏡１０を精度良く駆動可能となる。

また、本実施形態のようなフィードバック制御により目標信号に追従するように制御を行う場合は、フィードバックループの動作周波数帯域は、一般に、目標信号の周波数帯域よりも十分に広くする必要がある。しかしながら、本実施形態では、上記補正器３２をフィードバックループの外に設置しているので、上記補正器３２の動作速度は、フィードバックループ内に設置する場合に比べて低速であっても、線形性の良いフィードバック制御を行うことができる。また、目標変位信号の値が変わらない限り、目標変位信号に対応する目標容量信号の値も変化しないので、目標変位信号が変化したときにのみ上記補正器３２を動作させる構成を採ることもできる。この構成においても、上記補正器３２の動作速度は低速で良い。

また、上記補正器３２での補正に使用する変換テーブルは、上記メモリ３４を書き換え可能なメモリで構成することで、可変形状鏡１０の特性変化に合わせて適切に更新することが可能である。例えば、上記可変形状鏡１０の変形部２２の変形量を計測する測定器（図示せず）を用いて、該測定器の出力と上記容量検出器３０の出力値との関係を、上記補正器３２上の変換テーブルを構成しているメモリ３４へ書き込むことで、補正テーブルを更新することができる。このような補正テーブルの更新は、可変形状鏡１０の工場出荷時に実行しても良いし、使用時の電源投入直後のキャリブレーション動作として実行しても良い。

同様に、上記メモリ３７を書き換え可能なメモリで構成することで、該メモリ３７上の演算器３６のパラメータε、Ａ、ｄ_０を、更新可能とすることも可能である。

また、上記電極基板１１上に第２の電極１４を複数設置し、それぞれに容量検出器３０を接続することで、可変形状鏡１０の複数点の変形量を検出することが可能になる。さらに、第３の電極１５を上記電極基板１１上に複数設置し、それぞれに増幅器２９を接続することで、可変形状鏡１０の変形部２２の変形形状を変えることができる。

（変形例）
なお、本実施形態では、第１の電極２３を変形部２２に、第２の電極１４と第３の電極１５を電極基板１１に配置しているが、図５に示すように、第２の電極１４と第３の電極１５を変形部２２に、第１の電極２３を電極基板１１に設置することも可能である。この場合、第３の電極１５に印加された電圧により変形部２２が変形し、その変形部２２の変形と共に第２の電極１４が動くので、第１の電極２３と第２の電極１４の間の静電容量を検出することで、変形部２２の変形量を検出できる。その他の動作については、先に述べた通りである。

また、図６に示すように、第１の電極２３と第３の電極１５を電極基板１１に、第２の電極１４を変形部２２に配置する構成でも同様の効果が得られる。この場合、第２の電極１４には容量検出器３０が接続されており、第２の電極１４は零電位もしくは固定電位に固定されている。第３の電極１５に印加された電位により、第２の電極１４と第３の電極１５の間に電位差が発生し、変形部２２が変形する。変形に伴い第１の電極２３と第２の電極１４の間の静電容量が変化し、容量検出器３０はその変化を検出する。

また、図７に示すように、第１の電極２３と第３の電極１５を変形部２２に、第２の電極１４を電極基板１１に配置する構成でも同様の効果が得られる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る可変形状鏡システムを説明するが、上記第１実施形態と同様な部分については、その説明を省略する。

本第２実施形態に係る可変形状鏡システムにおいては、可変形状鏡１０は、図８に示すように、変形部２２には第２の電極１４が配置されており、電極基板１１上には第１の電極２３が配置されている。

そして、可変形状鏡駆動装置２８においては、上記可変形状鏡１０の第１の電極２３に、結合抵抗４０を介して増幅器２９の出力が接続されると共に、結合容量４１を介して参照信号生成器３１が接続されている。また、上記可変形状鏡１０の第２の電極１４には、容量検出器３０が接続されており、上記第２の電極１４は該容量検出器３０により零電位もしくは固定電位に固定されている。

上記結合抵抗４０と上記結合容量４１により、増幅器２９から出力される駆動信号に参照信号生成器３１の出力である参照信号が重畳された信号が上記第１の電極２３へ印加される。上記増幅器２９が生成する駆動信号が存在する低周波数帯域では、上記結合容量４１は略開放と見なすことができるので、駆動信号が上記第１の電極２３へ印加される。また、参照信号が存在する高周波数帯域では、上記結合抵抗４０の抵抗値に比べて上記結合容量４１のインピーダンスが十分低くなるので、参照信号が上記第１の電極２３へ印加される。以上をまとめて全周波数帯域について考えると、低周波数の駆動信号と高周波数の参照信号が重畳されて、上記第２の電極１４へ印加されている事と等価となる。

よって、図８の構成の可変形状鏡システムでは、低周波数帯域では、増幅器２９より出力される駆動信号により上記第１の電極２３と上記第２の電極１４間に電位差が生じ、静電力で可変形状鏡１０の変形部２２が変形する。また、高周波数帯域では、上記第２の電極１４に参照信号が印加されて、静電容量を流れる電流を上記容量検出器３０で検出するか、静電容量にチャージされた電荷を上記容量検出器３０で検出することで、上記第１の電極２３と上記第２の電極１４間の静電容量値を検出できる。

以上のように、結合抵抗４０と結合容量４１を用いることで、増幅器２９として高耐圧の演算増幅器などを用いることなく、容易に、高電圧の印加と静電容量の検出を同一の電極（この場合は第１の電極２３）に対して行うことが可能になる。

なお、外部より入力される目標変位信号は、上記第１実施形態と同様に、補正器３２により目標容量信号へ変換される。比較器３８は、目標容量信号と上記容量検出器３０で検出した容量信号を比較し、積分器３９へ出力する。積分器３９の出力は、上記増幅器２９で増幅されて、上記結合抵抗４０経由で上記第１の電極２３へ印加される。

以上の構成により、本第２実施形態に係る可変形状鏡システムにおいては、目標変位信号に相当する変形量が可変形状鏡１０の変形量で得られるように上記第１の電極２３の電圧が決定されるので、静電容量と変形量の関係に存在する非線形性を補正し、線形性の良い制御を行うことができ、延いては、可変形状鏡１０を精度良く駆動可能となる。

（変形例）
なお、図９に示すように、第１の電極２３を変形部２２に配置し、第２の電極１４を電極基板１１に配置する構成でも同様の効果が得られる。

また、図１０に示すように、変形部２２に配置した第１の電極２３に参照信号生成器３１を接続し、電極基板１１に配置した第２の電極１４に結合抵抗４０を介して増幅器２９の出力を接続すると共に、結合容量４１を介して参照信号生成器３１を接続する構成でも同様の効果が得られる。この構成の場合、増幅器２９が生成する駆動信号が存在する低周波数帯域では、結合容量４１は略開放と見なすことができるので、駆動信号は容量検出器３０には印加されず第２の電極１４へ印加される。参照信号生成器３１が生成する参照信号が存在する高周波数帯域では、結合抵抗４０の抵抗値に比べて結合容量４１のインピーダンスが十分低くなるので、容量検出器３０が検出しようとする静電容量を流れる電流信号や電荷は、結合容量４１を経由して容量検出器３０へ入力される。以上をまとめて全周波数帯域について考えると、低周波数の駆動信号は、容量検出器３０に印加されることなく第２の電極１４へ印加され、第２の電極１４より出力される電流信号などの検出信号は増幅器２９へ流れることなく容量検出器３０に入力されるので、高電圧の印加と静電容量の検出を同一の電極（この場合は第２の電極１４）に対して行うことが可能になる。

また、図１１に示すように、第１の電極２３を電極基板１１に設置し、第２の電極１４を変形部２２に設置する構成でも同様の効果が得られる。

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。

例えば、外部より入力される目標変位信号は、アナログ信号に限定されるものではなく、デジタルデータで入力されれば、補正器３２のＡ／Ｄコンバータ３３を省略できることは言うまでも無い。

（付記）
前記の具体的実施形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。

（１） 反射面が形成された変形部と、上記変形部を固定する固定部と、上記変形部と上記固定部にそれぞれ対向して設けられた一対の電極と、を備える可変形状鏡と、
上記変形部を変形させるべく駆動力を発生する駆動回路と、
上記一対の電極間の静電容量を検出する容量検出回路と、
静電容量と上記変形部の変位との関係を基に、目標変形量信号を目標容量信号に変換する変換器と、
上記変換器の出力と上記容量検出回路の出力とが一致するように、上記駆動回路で発生する駆動力を決定する制御器と、
を具備することを特徴とする可変形状鏡システム。

（対応する実施形態）
この（１）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。それらの実施形態において、例えば、反射面２４が上記反射面に、変形部２２が上記変形部に、電極基板１１が上記固定部に、第１の電極２３と第２の電極１４が上記一対の電極に、可変形状鏡１０が上記可変形状鏡に、増幅器２９が上記駆動回路に、容量検出器３０が上記容量検出回路に、補正器３２が上記変換器に、比較器３８及び積分器３９が上制御器に、それぞれ対応する。

（作用効果）
この（１）に記載の可変形状鏡システムによれば、静電容量値を用いて変形量を検出し、且つ、静電容量と変形量の関係に存在する非線形性を補正し、線形性の良い制御を行うことができ、延いては、可変形状鏡を精度良く駆動可能となる。

また、変換器をフィードバックループの外に設置することで、変換器の動作速度は、フィードバックループ内に設置する場合に比べて低速であっても、線形性の良いフィードバック制御を行うことが可能となる。

（２） 上記変換器は、静電容量と上記変形部の変位の関係のテーブルを格納するためのメモリを備えることを特徴とする（１）に記載の可変形状鏡システム。

（対応する実施形態）
この（２）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。それらの実施形態において、例えば、メモリ３４が上記メモリに対応する。

（作用効果）
この（２）に記載の可変形状鏡システムによれば、可変形状鏡の特性変化に合わせて適切に更新することが可能となるので、可変形状鏡を精度良く駆動できるようになる。

（３） 上記変換器は、静電容量と上記変形部の変位の関係を表す関数のパラメータを格納するためのメモリと、静電容量と上記変形部の変位に係る演算を行うための演算部とを備えることを特徴とする（１）に記載の可変形状鏡システム。

（対応する実施形態）
この（３）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。それらの実施形態において、例えば、メモリ３７が上記メモリに、演算器３６が上記演算部に、それぞれ対応する。

（作用効果）
この（３）に記載の可変形状鏡システムによれば、可変形状鏡の特性変化に合わせて適切に更新することが可能となるので、可変形状鏡を精度良く駆動できるようになる。

（４） 上記一対の電極は、上記変形部に設置された第１の電極と、該第１の電極に対向して上記固定部に設置された第２の電極と、を含み、
上記可変形状鏡システムは、更に、上記第１の電極に接続され、容量検出に使用する参照信号を生成する参照信号生成器を具備し、
上記容量検出回路は、上記第２の電極に接続され、上記第１の電極と上記第２の電極との間の静電容量を検出することを特徴とする（１）乃至（３）の何れかに記載の可変形状鏡システム。

（対応する実施形態）
この（４）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応し、特に、例えば、図２、図７、図９、及び図１０の構成が対応する。それらの実施形態において、例えば、第１の電極２３が上記第１の電極に、第２の電極１４が上記第２の電極に、参照信号生成器３１が上記参照信号生成器に、それぞれ対応する。

（作用効果）
この（４）に記載の可変形状鏡システムによれば、変形部が変形したとき、その変形部の変形と共に第１の電極が動くので、第１の電極と第２の電極の間の静電容量を検出することで、変形部の変形量を検出できる。

（５） 上記一対の電極は、上記固定部に設置された第１の電極と、該第１の電極に対向して上記変形部に設置された第２の電極と、を含み、
上記可変形状鏡システムは、更に、上記第１の電極に接続され、容量検出に使用する参照信号を生成する参照信号生成器を具備し、
上記容量検出回路は、上記第２の電極に接続され、上記第１の電極と上記第２の電極との間の静電容量を検出することを特徴とする（１）乃至（３）の何れかに記載の可変形状鏡システム。

（対応する実施形態）
この（５）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応し、特に、例えば、図５、図６、図８、及び図１１の構成が対応する。それらの実施形態において、例えば、第１の電極２３が上記第１の電極に、第２の電極１４が上記第２の電極に、参照信号生成器３１が上記参照信号生成器に、それぞれ対応する。

（作用効果）
この（５）に記載の可変形状鏡システムによれば、変形部が変形したとき、その変形部の変形と共に第２の電極が動くので、第１の電極と第２の電極の間の静電容量を検出することで、変形部の変形量を検出できる。

（６） 上記可変形状鏡は、更に、上記第１の電極に対向して上記固定部または上記可変部に設置された第３の電極を備え、
上記駆動回路は、上記第３の電極に電位を印加することで、上記変形部を駆動することを特徴とする（４）または（５）に記載の可変形状鏡システム。

（対応する実施形態）
この（６）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、第１実施形態が対応し、特に、例えば、図２及び図５の構成が対応する。その実施形態において、例えば、第３の電極１５が上記第３の電極に対応する。

（作用効果）
この（６）に記載の可変形状鏡システムによれば、第３の電極に印加された電圧により変形部が変形し、その変形部の変形と共に第１又は第２の電極が動くので、第１の電極と第２の電極の間の静電容量を検出することで、変形部の変形量を検出できる。

（７） 上記可変形状鏡は、更に、上記第２の電極に対向して上記固定部または上記可変部に設置された第３の電極を備え、
上記駆動回路は、上記第３の電極に電位を印加することで、上記変形部を駆動することを特徴とする（４）または（５）に記載の可変形状鏡システム。

（対応する実施形態）
この（７）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、第１実施形態が対応し、特に、例えば、図６及び図７の構成が対応する。その実施形態において、例えば、第３の電極１５が上記第３の電極に対応する。

（作用効果）
この（７）に記載の可変形状鏡システムによれば、第３の電極に印加された電圧により変形部が変形し、その変形部の変形と共に第１又は第２の電極が動くので、第１の電極と第２の電極の間の静電容量を検出することで、変形部の変形量を検出できる。

（８） 上記参照信号生成器は、コンデンサを介して上記第１の電極に接続され、
上記駆動回路は、抵抗器を介して上記第１の電極に接続され、上記第１の電極に電位を印加することで、上記変形部を駆動することを特徴とする（４）または（５）に記載の可変形状鏡システム。

（対応する実施形態）
この（８）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、第２実施形態が対応し、特に、例えば、図８及び図９の構成が対応する。その実施形態において、例えば、結合抵抗４０が上記抵抗器に、結合容量４１が上記コンデンサに、それぞれ対応する。

（作用効果）
この（８）に記載の可変形状鏡システムによれば、抵抗器とコンデンサを用いることで、容易に、高電圧の印加と静電容量の検出を同一の電極（この場合は第１の電極）に対して行うことが可能になる。

（９） 上記容量検出回路は、コンデンサを介して上記第２の電極に接続され、
上記駆動回路は、抵抗器を介して上記第２の電極に接続され、上記第２の電極に電位を印加することで、上記変形部を駆動することを特徴とする（４）または（５）に記載の可変形状鏡システム。

（対応する実施形態）
この（９）に記載の可変形状鏡システムに関する実施形態は、第２実施形態が対応し、特に、例えば、図１０及び図１１の構成が対応する。その実施形態において、例えば、結合抵抗４０が上記抵抗器に、結合容量４１が上記コンデンサに、それぞれ対応する。

（作用効果）
この（９）に記載の可変形状鏡システムによれば、抵抗器とコンデンサを用いることで、容易に、高電圧の印加と静電容量の検出を同一の電極（この場合は第２の電極）に対して行うことが可能になる。

（１０） 反射面が形成された変形部と、上記変形部を固定する固定部と、上記変形部と上記固定部にそれぞれ対向して設けられた一対の電極と、を備える可変形状鏡の上記変形部を変形させるべく駆動力を発生する駆動回路と、
上記可変形状鏡の一対の電極間の静電容量を検出する容量検出回路と、
静電容量と上記変形部の変位との関係を基に、目標変形量信号を目標容量信号に変換する変換器と、
上記変換器の出力と上記容量検出回路の出力とが一致するように、上記駆動回路で発生する駆動力を決定する制御器と、
を具備することを特徴とする可変形状鏡駆動装置。

（対応する実施形態）
この（１０）に記載の可変形状鏡駆動装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。それらの実施形態において、例えば、反射面２４が上記反射面に、変形部２２が上記変形部に、電極基板１１が上記固定部に、第１の電極２３と第２の電極１４が上記一対の電極に、可変形状鏡１０が上記可変形状鏡に、増幅器２９が上記駆動回路に、容量検出器３０が上記容量検出回路に、補正器３２が上記変換器に、比較器３８及び積分器３９が上制御器に、それぞれ対応する。

（作用効果）
この（１０）に記載の可変形状鏡駆動装置によれば、静電容量値を用いて変形量を検出し、且つ、静電容量と変形量の関係に存在する非線形性を補正し、線形性の良い制御を行うことができ、延いては、可変形状鏡を精度良く駆動可能となる。

また、変換器をフィードバックループの外に設置することで、変換器の動作速度は、フィードバックループ内に設置する場合に比べて低速であっても、線形性の良いフィードバック制御を行うことが可能となる。

図１（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係る可変形状鏡システムにおける可変形状鏡の上面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）中のＡ−Ａ’線断面図であり、図１（Ｃ）は、可変形状鏡の分解図である。 図２は、第１実施形態に係る可変形状鏡システムの構成を示す図である。 図３は、図２中の補正器の構成例を示す図である。 図４は、図２中の補正器の別の構成例を示す図である。 図５は、第１実施形態に係る可変形状鏡システムの変形例の構成を示す図である。 図６は、第１実施形態に係る可変形状鏡システムの別の変形例の構成を示す図である。 図７は、第１実施形態に係る可変形状鏡システムの更に別の変形例の構成を示す図である。 図８は、本発明の第２実施形態に係る可変形状鏡システムの構成を示す図である。 図９は、第２実施形態に係る可変形状鏡システムの変形例の構成を示す図である。 図１０は、第２実施形態に係る可変形状鏡システムの別の変形例の構成を示す図である。 図１１は、第２実施形態に係る可変形状鏡システムの更に別の変形例の構成を示す図である。 図１２（Ａ）は、従来の可変形状鏡の構成を示す図であり、図１２（Ｂ）は、従来の容量検出回路構成を示す図である。

符号の説明

１０…可変形状鏡、 １１…電極基板、 １２…ミラー基板、 １３…スペーサ、 １４…第２の電極、 １５…第３の電極、 １７，１８…配線、 １９…第２の引出し電極、 ２０…第３の引出し電極、 ２１…支持部、 ２２…変形部、 ２３…第１の電極、 ２４…反射面、 ２５…第１の引出し電極、 ２６…接続部、 ２７…電気接続用導電材、 ２８…可変形状鏡駆動装置、 ２９…増幅器、 ３０…容量検出器、 ３１…参照信号生成器、 ３２…補正器、 ３３…Ａ／Ｄコンバータ、 ３４，３７…メモリ、 ３５…Ｄ／Ａコンバータ、 ３６…演算器、 ３８…比較器、 ３９…積分器、 ４０…結合抵抗、 ４１…結合容量。

Claims (10)

1. 反射面が形成された変形部と、上記変形部を固定する固定部と、上記変形部と上記固定部にそれぞれ対向して設けられた一対の電極と、を備える可変形状鏡と、
   上記変形部を変形させるべく駆動力を発生する駆動回路と、
   上記一対の電極間の静電容量を検出する容量検出回路と、
   静電容量と上記変形部の変位との関係を基に、目標変形量信号を目標容量信号に変換する変換器と、
   上記変換器の出力と上記容量検出回路の出力とが一致するように、上記駆動回路で発生する駆動力を決定する制御器と、
   を具備することを特徴とする可変形状鏡システム。
2. 上記変換器は、静電容量と上記変形部の変位の関係のテーブルを格納するためのメモリを備えることを特徴とする請求項１に記載の可変形状鏡システム。
3. 上記変換器は、静電容量と上記変形部の変位の関係を表す関数のパラメータを格納するためのメモリと、静電容量と上記変形部の変位に係る演算を行うための演算部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の可変形状鏡システム。
4. 上記一対の電極は、上記変形部に設置された第１の電極と、該第１の電極に対向して上記固定部に設置された第２の電極と、を含み、
   上記可変形状鏡システムは、更に、上記第１の電極に接続され、容量検出に使用する参照信号を生成する参照信号生成器を具備し、
   上記容量検出回路は、上記第２の電極に接続され、上記第１の電極と上記第２の電極との間の静電容量を検出することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の可変形状鏡システム。
5. 上記一対の電極は、上記固定部に設置された第１の電極と、該第１の電極に対向して上記変形部に設置された第２の電極と、を含み、
   上記可変形状鏡システムは、更に、上記第１の電極に接続され、容量検出に使用する参照信号を生成する参照信号生成器を具備し、
   上記容量検出回路は、上記第２の電極に接続され、上記第１の電極と上記第２の電極との間の静電容量を検出することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の可変形状鏡システム。
6. 上記可変形状鏡は、更に、上記第１の電極に対向して上記固定部または上記可変部に設置された第３の電極を備え、
   上記駆動回路は、上記第３の電極に電位を印加することで、上記変形部を駆動することを特徴とする請求項４または５に記載の可変形状鏡システム。
7. 上記可変形状鏡は、更に、上記第２の電極に対向して上記固定部または上記可変部に設置された第３の電極を備え、
   上記駆動回路は、上記第３の電極に電位を印加することで、上記変形部を駆動することを特徴とする請求項４または５に記載の可変形状鏡システム。
8. 上記参照信号生成器は、コンデンサを介して上記第１の電極に接続され、
   上記駆動回路は、抵抗器を介して上記第１の電極に接続され、上記第１の電極に電位を印加することで、上記変形部を駆動することを特徴とする請求項４または５に記載の可変形状鏡システム。
9. 上記容量検出回路は、コンデンサを介して上記第２の電極に接続され、
   上記駆動回路は、抵抗器を介して上記第２の電極に接続され、上記第２の電極に電位を印加することで、上記変形部を駆動することを特徴とする請求項４または５に記載の可変形状鏡システム。
10. 反射面が形成された変形部と、上記変形部を固定する固定部と、上記変形部と上記固定部にそれぞれ対向して設けられた一対の電極と、を備える可変形状鏡の上記変形部を変形させるべく駆動力を発生する駆動回路と、
    上記可変形状鏡の一対の電極間の静電容量を検出する容量検出回路と、
    静電容量と上記変形部の変位との関係を基に、目標変形量信号を目標容量信号に変換する変換器と、
    上記変換器の出力と上記容量検出回路の出力とが一致するように、上記駆動回路で発生する駆動力を決定する制御器と、
    を具備することを特徴とする可変形状鏡駆動装置。

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