JPH04350819A - 可変位相板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動焦点計等の
焦点位置の検出、光学ピックアップレーザ光のスポット
径の縮小等に用いられる可変位相板に係わる。

【０００２】

【従来の技術】米国特許第４，８６１，９７５号明細書
において開示された可変位相板は、光透過性の圧電体よ
り成り、これに照射する光ビームの例えば周辺部と中央
部とに位相差が生じるように、圧電体の周辺部と中央部
とに独別に導電層を被着してそれぞれ電圧を印加し、圧
電体の厚さを連続的に変化させてこの圧電体を通過させ
る光に局部的に位相差を生じさせ、焦点距離を電気的に
可動とするデバイスである。

【０００３】図７はこの可変位相板の原理を示したもの
である。図７において、２１は例えば円盤状のＰＬＺＴ
（ランタン置換チタン酸ジルコン酸鉛）等の光透過性の
圧電体で、この圧電体２１の一方の面上の外側部１と内
側部２とに、例えばＩＴＯ（インジウム・スズ複合酸化
物）等の光透過性の導電層４Ａ及び４Ｂをそれぞれ被着
し、独別に電圧を印加し得るようになしたものである。 ５は電源である。この可変位相板２０の各導電層４Ａ及
び４Ｂに適切な電圧を印加して、外側部１を例えば矢印
ｖで示す圧電体２１の厚さ方向に縮小させ、この状態で
例えば光ビームｂを透過させる。この場合、可変位相板
２０の内側部２を通過した光は光路長が外側部１を通過
した光に比して大となって、外側部１と内側部２におい
て位相差が生じることとなり、印加電圧を適切に選定し
てこの位相差を最適化することによって、レンズＬを通
過した後リフレクター１６の表面において線ｉをもって
模式的に強度分布を示すように、光が集光されるように
なすことができ、例えば光学ピックアップのレーザ光の
線幅を小とすることができる。

【０００４】またこのことを利用して、例えば図８に示
す焦点位置検出装置を構成することができる。図８にお
いて、１２はビームスプリッターで、これと対向して可
変位相板２０を配置し、ビームスプリッター１２を通過
した光ビームｂが、可変位相板２１を通ってコリメータ
レンズ１４を介してリフレクター１６において反射し、
再び可変位相板２１を通過してビームスプリッター１２
で反射し、集光レンズ１７を介してディテクター１８に
おいて電気信号として検出され、増幅器１９を介してフ
ィードバック回路２２に入力される。この回路２２から
の出力が、上述のコリメータレンズ１４のレンズ駆動装
置１５に入力される。

【０００５】この場合、ディテクター１８で検出される
信号は、コリメータレンズ１４の位置によってその出力
電圧が変化し、リフレクター１６が焦点位置にあったと
き、２次高調波が検出される。従って、ディテクター１
８によって２次高調波を検出することによって、焦点位
置を検出することができる。即ち、上述したような光路
差を生じさせる可変位相板を用いることによって、焦点
位置を検出する信号を得ることができる。

【０００６】しかしながら、上述の構造の可変位相板２
０を用いる場合、図９において矢印ｖで示すように、圧
電体の外側部及び内側部の厚さが連続的に変化して圧電
体全体が振動することとなり、振動の解析が困難で、ま
たその制御が難しく最適な位相差を与える構造を実際に
得ることは難しかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな可変位相板において、再現性よくかつ制御性よく位
相差を生じさせて、焦点位置を確実に検出し得る可変位
相板を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明可変位相板の一例
の略線的拡大斜視図を図１に示す。本発明は、図１に示
すように、光透過性の圧電体より成る外側部１と内側部
２とが弾性体３を介して弾力性をもって接着されて構成
され、外側部１と内側部２との少なくとも一方の面には
独別に、他の面には共通又は独別に光透過性の導電層４
Ｓ１及び４Ｓ２，４Ｃ１及び４Ｃ２が被着されて成り、
外側部１と内側部２に被着した導電層４Ｓ１及び４Ｓ２
，４Ｃ１及び４Ｃ２に印加する電圧を変化させて外側部
１と内側部２との厚みを独別に変化させ、外側部１と内
側部２とを通過する光に位相差を生じさせる。

【０００９】

【作用】上述したように、本発明可変位相板では、光透
過性の圧電体より成る外側部１と内側部２とを別体とし
て構成し、これら外側部１と内側部２とを弾力性をもっ
て接着される構成とするため、これら外側部１と内側部
２とにそれぞれ導電層４Ｓ１及び４Ｓ２，４Ｃ１及び４
Ｃ２を被着して、独別に電圧を印加することによって、
各部１及び２の厚さをほぼ独立して変化させることがで
きる。

【００１０】従って、このような可変位相板２０による
位相の変化量は、一例として内部２のみを変化した場合
を図２に模式的に示すように、その厚さは位置の変化に
対して矩形波状に変化することとなり、その解析の簡単
化をはかることができて、位相変化の再現性を向上させ
、かつ制御性を向上させることができる。

【００１１】

【実施例】以下本発明可変位相板の一例を、図１の斜視
図及びこの図１の一部を切り欠いて示した図３の斜視図
、更にその理解を容易にするために、製造工程を示す図
４及び図５を参照して詳細に説明する。

【００１２】先ず図３を参照して本発明可変位相板２０
の一例の構成を説明する。この例では、例えば方形の光
透過性の圧電板６の中心部に例えば円形の内側部２を設
け、これを取り囲む周縁部を外側部１とした場合で、こ
れら外側部１と内側部２とは、接着剤等より成る所要の
弾力性を有する弾性体３によって接着されて成る。そし
て外側部１の主面即ち圧電板６の主面６Ｓ上には、外側
部１と同パターンの即ち中心部に内側部２と同径の円孔
を有するパターンとして導電層４Ｓ１が被着される。ま
た内側部２上にもこれと同パターン即ちほぼ円形パター
ンの導電層４Ｃ１が被着されて成る。一方、これらの圧
電板６の裏面６Ｒ上にも同様に、外側部１及び内側部２
と同パターンの導電層４Ｓ２及び４Ｃ２が被着されて成
る。

【００１３】このような構成の可変位相板２０に対し、
図１に示すように、例えば外側部１上の導電層４Ｓ１と
、裏面の導電層４Ｓ２とに所要の電圧を電源５によって
印加して、外側部１のみの厚さを変化させることができ
る。そしてこの状態で、例えば断面円形の光ビームｂを
、例えば圧電板６上から照射して、この可変位相板２０
を通過した後の光ビームを、例えばその外周部と内周部
とにおいて位相が異なるようになすことができる。

【００１４】上述の構成による可変位相板２０の製造方
法を、図４及び図５を参照して説明する。先ず、図４Ａ
に示すように、例えばＰＬＺＴより成る光透過性の圧電
板６を用意する。そして、図４Ｂに示すように、この圧
電板６に対して超音波加工機等によってその中心部を例
えば円形に打ち抜いて中心孔１Ｃを有する外側部１を形
成し、一方図４Ｃに示すように、この打ち抜いた中心部
の円盤状の内側部２は、その周面２Ｓを研磨する等して
、外側部１の中心孔１Ｃ内に所要の裕度をもって嵌合せ
しめるようになす。

【００１５】そして図５Ａに示すように、この外側部１
の中心孔１Ｃ内に内側部２を嵌合してエポキシ樹脂系ま
たは特殊シリコーン変性ポリマーより成る、例えば可視
光に対して透過性を有する接着剤等の弾性体３によって
この外側部１と内側部２とを嵌合接着する。これにより
、外側部１と内側部２とより成る圧電板６を構成する。 そして更にこれら外側部１及び内側部２より成る圧電板
６を治具７上にワックス等によって固定し、圧電板６の
両面即ち主面６Ｓと裏面６Ｒとを研磨する。

【００１６】そしてこの後例えば図５Ｂに示すように、
外側部１の上面１Ｓと、裏面６Ｒ上即ち外側部１及び内
側部２の裏面上とに全面的に、真空蒸着等により例えば
ＩＴＯ等の透明導電体をイオンプラズマ中で１００　℃
以下の例えば８０℃程度の低温下において被着した後、
フォトリソグラフィによるパターンエッチングを行って
、図３に示すように、光透過性の導電層４Ｓ１及び４Ｃ
１，４Ｓ２及び４Ｃ２をそれぞれ分離して形成するか或
いは裏面の導電層４Ｓ２及び４Ｃ２を裏面６Ｒに全面的
に形成した導電層によって共通電極とすることもできる
。

【００１７】又は、例えば図６に示すように、主面６Ｓ
上の電極４Ｓ１をリング状にするなど種々の構成とする
ことができる。

【００１８】そしてこのような構成において、図１に示
すように、例えば外側部１上の導電層４Ｓ１と、裏面６
Ｒ上の導電層４Ｓ２とに所要の例えば直流電圧を印加し
て、外側部１のみを圧電効果によって厚さを変化させ、
この外側部１と内側部２とを通過する光ビームｂの中心
部と周辺部とにおいて位相差を生じさせることができる
。

【００１９】このような可変位相板２０を、例えば図８
において説明した焦点位置検出装置に用いる場合、可変
位相板２０における位相差の変化を、図２に示すように
簡単化することができることから設計の簡便化、更にこ
れによる製作時の再現性及び制御性の向上をはかること
ができて、目的とする位相差を高精度に生じさせること
ができて、焦点位置の検出精度の向上をはかることがで
きる。

【００２０】このように、可変位相板２０を用いた焦点
位置検出装置では、可変位相板により生じさせる位相差
を適切に選定することができることによって、図１０に
示すように、リフレクター即ち対象物上での光強度分布
を、矢印ａで示すように、中心に集中させて、そのスペ
クトルを幅狭とすることができる。従ってこの焦点位置
検出装置を例えば８ミリカメラ等に適用する場合、同一
のレンズの開口数Ｎ．Ａ．をもって高解像度化をはかる
ことができる。

【００２１】即ち、集光系におけるレンズ固有の焦点深
度に対し、その焦点深度以下の微細な焦点距離を検出し
、光の解像度を高めることができる。

【００２２】尚、上述の例においては、可変位相板２０
の外側部１にのみ電圧を印加する場合を説明したが、そ
の他例えば内側部２にのみ電圧を印加して、図２に示す
ように、内側部２のみがその厚さを変化するようになし
たり、または両外側部１及び内側部２にそれぞれ直流電
圧又は交流電圧を独別に印加する等、種々の動作態様を
採ることができる。

【００２３】また、外側部１と内側部２との形状は、上
述の実施例の他、種々の形状構成を採ることができる。

【００２４】尚、本発明は上述したように８ｍｍカメラ
への適用のみならず、顕微鏡その他各種光学系に適用す
ることができる。

【００２５】

【発明の効果】上述したように、本発明可変位相板によ
れば、その位相差を連続的にではなく段階的にいわゆる
矩形波状に生じさせることができるため、その解析及び
設計を単純化することができ、これにより再現性よくか
つ制御性よく位相差を生じさせることができて、これを
例えば焦点距離検出装置に用いる場合は、焦点距離をよ
り再現性よくかつ制御性よく検出することができる。

【００２６】また、本発明可変位相板を例えば８ミリカ
メラ、顕微鏡等に用いる場合、更にその解像度を再現性
よくかつ制御性よく向上させることができる。

【００２７】更にまた光磁気ディスクの読み出し等の各
種光学ピックアップのレーザ光スポットの縮小化を再現
性よくかつ制御性よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明可変位相板の一例の略線的拡大斜視図で
ある。

【図２】本発明可変位相板による位相変化量の一例を示
す模式図である。

【図３】本発明可変位相板の一例の一部を切り欠いた略
線的拡大斜視図である。

【図４】本発明可変位相板の一例の製造工程図である。

【図５】本発明可変位相板の一例の製造工程図である。

【図６】本発明可変位相板の他の例の略線的拡大斜視図
である。

【図７】可変位相板を用いた可変焦点距離装置を示す構
成図である。

【図８】焦点位置検出装置を示す構成図である。

【図９】従来の可変位相板による位相変化量を示す模式
図である。

【図１０】光ビームの強度分布を示す模式図である。

【符号の説明】

１　　外側部 ２　　内側部 ３　　弾性体 ４Ｓ１　　導電層 ４Ｓ２　　導電層 ４Ｃ１　　導電層 ４Ｃ２　　導電層 ５　　電源 ６　　圧電板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光透過性の圧電体より成る外側部と内
   側部とが弾性体を介して弾力性をもって接着されて構成
   され、上記外側部と上記内側部との少なくとも一方の面
   には独別に、他の面には共通又は独別に光透過性の導電
   層が被着されて成り、上記外側部と上記内側部に被着し
   た上記導電層に印加する電圧を変化させて上記外側部と
   上記内側部との厚みを独別に変化させ、上記外側部と上
   記内側部とを通過する光に位相差を生じさせることを特
   徴とする可変位相板。