JPH01312505A - ミラー及びその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば切断・溶接等に用いるレーザ加工機や
レーザディスク、コンパクトディスク等の電子機器など
のミラーとして広く利用できる、電気的にリアルタイム
で光軸を変化させることが可能なミラー、及びその製造
方法に関するものである。

［従来の技術］ 第５図は、例えばレーザ応用技術ハンドブック（レーザ
協会編集、朝倉書店、１９８４年発行）の５６〜５７頁
に示されている従来の光学素子を用いた場合の光軸と曲
率半径との関係を示す特性図である。図に示すように、
鏡の曲率半径がｂｌ、ｂ２、両者の間隔がｄの共賑器で
、一方の鏡がθだけ回転したとすると、ミラーの曲率中
心を結ぶ線は角度φ回転する。角度がちいさいときには
次式が成立する。

ｂ１θ＝（ｂ＋＋ｂ２　ｄ）φ Ｘ＝　［ｂ＋　（ｂ２　ｄ）／　（ｂ＋ｂ２　ｄ）］　
ＢＹ＝　［ｂ＋ｂ２／　（ｂ＋＋ｂ２　ｄ）］θここで
、Ｘ、　　Ｙは鏡上のモード中心のずれである。

上式より、例えば平行平面形（ｂ＋、ｂ２→ｏｏ）のと
き、Ｘ、　　Ｙ、　　はわずかなθに対しても非常に大
きなズレを生じる。逆に言えば、光を有効に利用するに
はミラーの位置決め精度は極めて高いことが要求される
。従来のミラーにおいては曲率半径は一定で、機械的な
位置決めによって光軸の調整を行っていた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記説明で明らかなように、曲率半径が一定である従来
のミラーを用いて光学系を構成する場合、まず光来照射
の常温状態で、静的に光軸な極めて高精度に定めること
が必要となる０次いで、光を照射したことによる温度変
化に伴う動的な光軸のズレを調整するのには熟練した技
術者の高度な技巧が求められ、非常に困難であるという
問題点があった。

本発明は、上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、熟練した技術者を必要とすることなく、簡便
に光学系の調整を行うための電気人力を加えることによ
り曲率半径を変えることができるミラーを得ることを目
的としており、従来のミラーにおいて不可能であった、
リアルタイムでの曲率半径の動的制御により、各種光学
機器の用途を大幅に広げ得るミラーを得ようとするもの
である。

さらに本発明の別の発明は反射膜を高い付着力で形成で
きるミラーの製造方法を提供することを目的としている
。

［課題を解決するための手段］ 本発明のミラーは、一面に反射膜を有する第１電歪素子
、第１電歪素子と歪方向をずらせて第１電歪素子の他面
と接合する第２電歪素子、第１電歪素子に電界を印加し
て第１電歪素子を歪ませる第１電界印加手段、及び第２
電歪素子に電界を印加して第２電歪素子を歪ませる第２
電界印加手段を備えたものである。

また、本発明の別の発明のミラーの製造方法は第１電歪
素子の一面にイオンビーム蒸着法により反射膜を形成す
るようにしたものである。

［作用］ 本発明のミラーは、電界を印加することによって歪ませ
る、膨張・収縮させることができる電歪素子を貼合わせ
た構造としているので、電気制御によるバイメタル効果
を実現することが可能となり、極めて高精度にミラー面
（反射膜）に凹凸を持たせることができる。即ち曲率半
径を変えることができる。

本発明の別の発明のミラーの製造方法においては、イオ
ンビーム蒸着法により反射膜（ミラー面）を形成するよ
うにしたので、反射膜は第１ｔａ歪素子に高い付着力で
付着し、上述の凹凸変化に対しても膜が剥離するといっ
た恐れがなく高い信頼性をもつミラーが形成できる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の一実施例のミラーの構成を示す構成
図である。図において、（１）は平板状の第１電歪素子
で、一面にミラー面となる反射膜（４）、この場合は膜
厚０．３μＩのＡｕ蒸着膜が形成されている。（２）は
平板状の第２電歪素子で、第１電歪素子（１）の他面に
その歪方向が第１電歪素子（１）の歪方向と直交するよ
うに接合されている。（３）は接合層、この場合はエポ
キシ系接着剤、（５）は第１電歪素子（１）に電界を印
加して第１電歪素子（１）を歪ませる第１電界印加手段
、（６）は第２電歪素子（２）に電界を印加して第２電
歪素子（２）を歪ませる第２電界印加手段である。

このように構成されたミラーにおいてミラー面に当たっ
た光の軸が可変できる原理を説明する。

光軸可変制御、即ちミラーの形状を凹凸に制御するのは
、原理的にはバイメタル効果を応用することになるが、
以下にその一例について第１図および第２図をもとに説
明する。なお、第２図は第１図に示す実施例の動作を理
解しやすくするためのミラーの動作説明図である。周知
のように、電歪素子は電界を印加することによって、そ
の寸法を変化させる（歪む、膨張、収縮する）特性をも
っており、例えば無機系材料ではＰ　Ｚ　Ｔ　（Ｐｔ＋
−Ｔｉ−Ｚｒ−０化合物）、また有機系ではポリフッ化
ビニリデン等の材料がすでに実用に供されている。この
場合はＰＺＴを用いた。電界を印加していないスタート
時に、第２図の（Ａ）または（Ａ′）に示すごとく平板
状であった第１、第２電歪素子（１）（２）に、それぞ
れ第１電界印加手段（５）、第２電界印加手段（６）に
より　電界を印加することによって第２図の（Ｂ）また
は（８°）に示すように変形させることができる。これ
らの変形を総合することにより　（Ｃ）のようにミラー
面を凹に変形させることが可能になる。なお、ミラー面
を凸に変形させるには、電界の印加方向を逆にすればよ
いことは明らかであり、第１電界印加手段（５）、第２
電界印加手段（６）より出力する電界を制御することに
より、その凹凸の度合、変形度を調節して、ミラー面を
所望の曲率に調整できる。従ってミラーの光軸を高精度
に定めるのに熟練した技術者を必要とせず、簡便にリア
ルタイムで位置決めでき、曲率半径の動的制御により、
各種光学機器の用途を大幅に広げ得る。

なお、反射膜（４）の膜厚としては、５００Å以上で反
射特性がでるので、５０００Å以上になると第１電歪素
子（１）の繰り返し歪みにより　クラックを生じたりす
る恐れがあるので、５００〜５０００人が適当である。

次に、別の発明のミラー製造方法の一実施例について説
明する。主にイオンビーム蒸着法による反射膜（ミラー
面）形成方法について説明する。

第３図はこの一実施例に係わるクラスタイオンビーム蒸
着装置の一例を示す構成図である。図において、（２０
）は被蒸着材の第１電歪素子（１）と第２電歪素子（２
）が接合されたミラー基板、（４）は反射膜（蒸着膜）
、（８）は加速電極、（９）は蒸着材料、（１０）はる
つぼ、（ｌりはるつぼ加熱ヒータ、（１２）はイオン化
電極、（１３）は真空槽である。

まず、第１電歪素子（１）と第２電歪素子（２）をその
歪方向が互いに直交するように、エポキシ系接着剤で接
合したミラー基板を形成する。次にミラー基板の第１電
歪素子（１）の面に反射膜、この場合はＡｕ膜をイオン
ビーム蒸着で形成する。最初に、真空［（１３）をＩ　
０−６Ｔｏｒｒ程度に排気した後、るつぼ（１０）をる
つぼ加熱ヒータ（１１）により加熱し、るつぼ（１０）
内の材料Ａｕの蒸気圧がＩ　Ｔｏｒｒ程度となるように
約１７００℃（なお、例えばＡ１の場合は１６００℃程
度）に加熱する。この状態で、るつぼ（１０）からＡｕ
蒸気のクラスタが噴出する。このクラスタにイオン化電
極（１２）より電子シャワーを浴びせると、クラスタは
一部がイオン化される。クラスタイオンとなったＡｕ蒸
気（７）は加速電極（８）によって運動エネルギを与え
られ、ミラー基板（２０）上に衝突し、イオン化されな
かった中性のクラスタとともに膜形成にあずかる。この
際、膜形成の初期（膜厚５０人程度まで）には少なくと
も加速電圧を３にＶ以上にして蒸着すると、クラスタイ
オンは大きな運動エネルギを与えられてミラー基板（２
０）に衝突し、ミラー基板（２０）の表層とのミキシン
グ（表層イオン注入）層を形成する。このためミラー基
板（２０）との付着力が強く、ミラーの曲率変化に対し
ても剥離等の恐れのない良好なミラー面を形成すること
ができる。また、加速電圧を３にＶ以上とすることで、
例えばＡｕ反射膜（膜厚０．３μｍ）の場合、第４図の
反射率の加速電圧依存性を調べた実験結果を示す特性図
かられかるように、ＣＯ２レーザ光（波長１０．６μｍ
）に対して、９９．３％の極めて高い反射率を有するこ
とが実験の結果確かめられている。図の縦軸は反射率（
％）、横軸は加速電圧（Ｋｖ）である。

ちなみに、真空蒸着法では９９．０％以下（通常９８．
８％）の低い反射率である。加速電圧は、膜の付着力、
反射率の点から３にＶ以上が、また７にＶ以上になると
基板が荒れる、膜の付着効率が低下するなどの点から３
〜７Ｋｖが望ましい。この場合は、膜厚５０人までは加
速電圧５Ｋｖで、それ以後は３Ｋｖで、０．３μｍのＡ
ｕ反射膜を形成した。　　なお、付着力をさらに高める
目的で、蒸着前にＡｒ”やＮｏ等の不活性なガスイオン
の照射を行い、基板表面の吸着物を取り除き、活性化さ
れた清浄なミラー基板面を作り、この上に膜形成するの
も有効である。

なお、上記実施例では、平面鏡の場合について説明した
が、凹面鏡、凸面鏡でも同様の効果を奏することは明か
である。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、一面に反射膜を有する
第１電歪素子、第１電歪業子と歪方向をずらせて第１電
歪素子の他面と接合する第２電歪素子、第１電歪素子に
電界を印加して第１電歪素子を歪ませる第１電界印加手
段、及び第２電歪素子に電界を印加して第２電歪素子を
歪ませる第２電界印加手段を備えたミラーにすることに
より、リアルタイムで簡便にミラーの曲率を変えること
ができる効果がある。

また、本発明の別の発明によれば、第１電歪素子の一面
にイオンビーム蒸着法により反射膜を形成することによ
り、ミラーの曲率の変化に対応できる十分に強い付着力
をもったミラーを形成でき、長期信頼性に優れた光軸可
変ミラーが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のミラーを示す構成図、第
２図は第１図のミラーの動作説明図、第３図はこの発明
に係わるクラスタイオンビーム蒸着装置を示す構成図、
第４図はこの発明に係わる反射率の加速電圧依存性を示
す特性図、第５図は従来の光学素子における光軸と曲率
半径との関係を示す説明図である。 区において、（１）は第１電歪素子、（２）は第２電歪
素子、（３）は接合層、（４）は反射膜、（５）は第１
電界印加手段、（６）は第２電界印加手段である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一面に反射膜を有する第１電歪素子、第１電歪素
   子と歪方向をずらせて第１電歪素子の他面と接合する第
   ２電歪素子、第１電歪素子に電界を印加して第１電歪素
   子を歪ませる第１電界印加手段、及び第２電歪素子に電
   界を印加して第２電歪素子を歪ませる第２電界印加手段
   を備えたミラー。
2. （２）第１電歪素子の一面にイオンビーム蒸着法により
   反射膜を形成するようにした請求項１記載のミラーの製
   造方法。