通常，关于可变形镜有不同的提议，它们提出可变形镜能够改变自身反 射面的形状以修正入射光束的光学畸变等，而且这种可变形镜应用非常广 泛，包括图像处理装置和光学拾取装置。
例如，在光学拾取装置领域中，如JP-A-2004-109562或JP-A-2005-196859 所示的，可变形镜用于修正当在光盘上读取信息或信息写入光盘、诸如CD (压缩光盘)或DVD(数字通用光盘)的时候可能发生的波象差，这种波象 差包括当光盘表面相对于光轴倾斜时可能发生的慧形象差，以及由于用来保 护光盘的记录表面的透明树脂膜(保护层)的变化引起的球形像差。
至于这种可变形镜，有如JP-A-2004-109562中所示的可变形镜使用压电 元件并具有单压电晶片元件或双压电晶片元件形状，还有如 JP-A-2005-196859中所示的可变形镜由层压薄膜例如压电膜制成。至于另一 种可变形镜，如JP-A-H05-333274所示的可变形镜利用柱状压电元件(压电 致动器)沿纵向(竖直方向)的膨胀或收缩可以使其反射面变形。而且，利 用柱状压电元件沿纵向的膨胀或收缩可以使其反射面变形的可变形镜，具有 制造容易的优点。另外，与JP-A-2005-196859中所公开的由层压薄膜制成的 可变形镜比较，除了易于制造，它还在成本上具有优势。
然而，利用压电元件沿纵向的膨胀和收缩可以使其反射面变形的可变形 镜，具有如下问题。
至于利用压电元件沿纵向的膨胀和收缩可以使其反射面变形的可变形 镜，例如粘接剂或金属膜的粘接层(接合层)用于将镜基板和固定镜基板的 固定构件相接合，以及将镜基板和压电元件相接合。因此，当装配可变形镜 的时候，粘接层设置于镜基板的与设置反射面的表面相对的表面，然后将固 定构件和压电元件接合至镜基板。而且，在传统的方法中，考虑到固定构件 和压电元件都接合至镜基板，粘接层设置于与固定构件和压电元件相接合的 镜基板的整个表面。
当镜基板和固定构件或压电元件互相接合时，粘接层应该设置于镜基板 上。这是因为设置于镜基板和固定构件等之间的粘接层应该较薄且均匀。更 具体地说，为了形成薄且均匀的粘接层(厚度是2μm或者更薄)，将金属 层(如金层)用作粘接层的方法是有利的，因为可以容易地形成粘接层。然 而，在这种情况下，为了充分地接合，粘接层应该形成于镜基板和固定构件 或压电元件上。因此，粘接层也形成于镜基板上。另外，如果粘接剂用于形 成薄且均匀的粘接层，使用旋涂法等。然而，在固定构件和压电元件上形成 薄且均匀的粘接层是困难的。因此，在使用粘接剂的情况下在镜基板上设置 粘接层是必要的。
粘接层形成薄层的原因是，如果粘接层太厚，那么镜基板不能通过压电 元件的膨胀和收缩而充分地变形。粘接层形成均匀层的原因是用于均匀地执 行接合过程。
然而，从发明者进行的研究中发现，当使用厚度约为1μm的金层形成 为尺寸是12mm×12mm、厚度约为100um的镜基板(Si基板)上的粘接层 时，相对于镜基板的水平状态发生在镜基板内的弯曲的最大值约为10-15 μm。注意，该弯曲可能由残余应力导致，例如在所形成的金层中产生的张 应力或压应力。
因此，在如传统结构(包含如JP-A-H05-333274所述的一种结构，在该 结构中填充料设置于镜基板的整个表面上)的粘接层形成于镜基板的整个表 面的结构中，存在如下问题。问题在于：在形成粘接层时可能发生畸变，在 镜基板和固定构件等之间的接合引起设置于镜基板上的反射面上的大应力 (畸变)，导致可变形镜未充分修正光学畸变。

本发明的目的是提供一种可变形镜，它能够使其反射面变形，并且它的 结构能够抑制装配过程中在反射面上可能产生的畸变。
本发明的可变形镜包括：支承基板；镜基板，其与支承基板相对，并具 有处于与朝向支承基板的表面相对的表面上的反射面；固定构件，设置于支 承基板上并且固定镜基板；和压电元件，其设置于支承基板上，并且当施加 电压时膨胀或收缩，以使得由固定构件固定的部分围绕的所述镜基板的区域 能够变形。该可变形镜通过将电压施加至压电元件使得反射面和镜基板发生 变形。用于使镜基板和固定构件相互接合的接合层设置于镜基板的表面上， 所述表面与形成反射面的表面相对，而且该接合层形成于与进入所述反射面 的光束的入射区域的外面相对应的区域。
根据该结构，设置到镜基板上的用于接合固定构件的接合层仅形成于接 合至所述固定构件的所述镜基板的部分，除了因反射面发生畸变而带来的不 正确的部分。因此，当装配可变形镜时，可以抑制反射面的可能发生的畸变。 而且当制作可变形镜时，其性能降低的比较少。
另外，优选的是，具有上述结构的本发明的可变形镜具有如下特点，即， 待设置于镜基板的接合层仅形成于接合至固定构件的镜基板的部分内。
根据该结构，设置用于将镜基板和用于支承镜基板的固定构件相互接合 的连接层，只形成于它们之间。因此，保留在镜基板的残余扭曲尽可能小， 以便于尽可能地抑制可能发生在装配过程中的反射面上的畸变。
另外，优选的是，具有上述结构的本发明的可变形镜还具有如下特点， 即，接合层是可以通过热压粘合使镜基板与固定构件相互接合的金属层。
根据该结构，由于镜基板和固定构件通过使用金属层而相互接合，所以 可以容易地制得薄接合层，而且能够仅在特定部分容易地形成接合层。
另外，优选的是，具有上述结构的本发明的可变形镜还具有如下特点， 即，镜基板的厚度在50-300μm范围内。
根据该结构，由于镜基板形成薄的形状，所以反射面可以有效地变形， 同时考虑到镜基板可能由于接合层而在装配过程中易于产生畸变，从而可以 有效地降低发生在装配过程中的反射面上的畸变。
另外，优选的是，具有上述结构的本发明的可变形镜还具有如下特点， 即，镜基板与压电元件没有互相接合。
根据该结构，由于镜基板与压电元件没有互相接合，还可以抑制由于产 生于接合层内的残余压力所导致的反射面的畸变。

图1是示出根据本发明实施例的可变形镜的结构的示意图，该示意图是 以分解的方式示出了可变形镜的结构部件的分解立体图。
图2是沿图1中的线A-A切取处于装配状态下的图1所示的可变形镜 所得的剖视全图。
图3是示出压电元件图2所示的可变形镜中膨胀的状态的示意图。
图4是示出设置于本实施例的可变形镜的镜基板的变化的剖视图。
图5是示出设置于本实施例的可变形镜的镜基板的表面的俯视全图，该 镜基板与支承基板相对。
图6是示出与支承基板2相对的镜基板的表面的结构变化的俯视全图。

在下文中，本发明的实施例将参考附图进行描述。注意，所描述的实施 例仅仅是实例，而且本发明不限于这些实施例。此外，在图中所示的各个元 件的尺寸和厚度等只是为了便于理解，它们并不总是与实际结构相似。
图1是示出根据本发明的可变形镜的实施例的示意图，该示意图是以分 解的方式示出了可变形镜的结构部件的分解立体图。另外，图2是沿图1中 的线A-A切取处于装配状态下的图1所示的可变形镜所得的剖视全图。将 参考图1和图2描述根据本实施例的可变形镜的结构。
标记1表示可变形镜，该镜能够使其反射面变形以修正入射光束的光学 畸变。该可变形镜1包含支承基板2，与支承基板2相对的镜基板3，设置 于支承基板2上并固定镜基板3的固定构件4，设置于支承基板2上的压电 元件5，该压电元件5能通过其膨胀和收缩来挤压镜基板3以使反射面3a可 以变形。在下文中，将详细介绍每个部分。
支承基板2起支承固定构件4和压电元件5的作用。支承基板2由绝缘 构件组成，例如玻璃或陶瓷等形成。在支承基板2上具有支承台2a和2b， 支承台2a和2b分别设置有固定构件4和压电元件5。而且，突出图案2c从 其上设置有压电元件5的每个支承台2b伸出。注意，支承台2a、2b和突出 图案2c是由例如蚀刻工艺或喷砂工艺等形成。
设置压电元件5的支承台2b由金层覆盖，该金层具有作为压电元件5 的电极的作用，还具有接合压电元件5和支承基板2的作用。此外，从设置 压电元件5的支承台2b延伸的突出图案2c也由金层覆盖，以使得突出图案 2c作为从外部向压电元件5供应电力的线路图案而工作。覆盖支承台2b和 突出图案2c的金层是通过例如蒸镀法或溅射法形成。
尽管本实施例采用了这种结构，即为了有利于定位等，设置用于支承固 定构件4的支承台2a，但是本发明不限于这种结构。例如，可以采用不设置 用于支承固定构件4的支承台2a的结构。而且，尽管在本实施例中支承台 2b和突出图案2c由金层覆盖，但是本发明不限于这种结构。还可以采用这 些部件由其它金属层覆盖的结构，或采用这种结构，即支承台2a和突出图 案2c由具有传导性的硅(Si)制成，而且突出图案2c没有被金层覆盖。
镜基板3基本与支承基板2平行地设置，并与其相对，而且反射面3a 形成于与朝向支承基板2的表面相对的表面上。由于镜基板3具有通过压电 元件5的膨胀和收缩而发生变形的结构，以使得反射面3a也发生变形，因此 镜基板3需要形成薄的厚度。此外，为了避免当通过压电元件5的膨胀和收 缩而使得镜基板3发生变形时破损，镜基板3需要以具有硬度的材料制成。 考虑到这一点，在本实施例中，镜基板3由厚度大概是100μm的硅(Si) 基板构成。
尽管在本实施例中，镜基板3由硅制成，但是本发明不限于这种结构。 它可以由其它可以更薄且有硬度的材料制成。
镜基板3的反射面3a是通过在镜基板3上形成铝层(Al)而得到的。 该铝层是采用蒸镀法或溅射法等而形成的。注意，反射面3a不仅可以使用 铝材料也可以使用其它材料制成，只要这些材料能达到进入可变形镜1的反 射面3a的光束的反射光的期望反射系数。例如，可以使用金(Au)或银(Ag) 等作为不同的变型。此外，在本实施例中，尽管镜基板3的整个上表面构成 反射面3a，但是本发明不限于这种结构。也可以采用另一种结构，在该结构 中，反射面3a的区域根据入射光束的入射直径进行确定，以使得反射层仅 在这个区域内形成。
此外，朝向支承基板2的镜基板3的表面设置有与压电元件5相接触的 突出部3b，如图2所示。这种设置用于通过压电元件5的膨胀和收缩有效地 转移施加至镜基板3的力。该突出部3b通过例如蚀刻工艺形成。尽管在本 实施例的结构中形成突出部3b，但是本发明不限于此结构。也可以采用不设 置突出部3b的结构。
固定构件4设置于支承基板2上并起到固定镜基板3的作用。在本实施 例中，固定构件4在8个位置支承镜基板3，这8个位置包括矩形镜基板3 的外缘上的四个角和四个边的中间部分(夹在设置于角处的四个固定构件4 中的两个中间的位置)。注意，固定构件4的该设置并不限于本实施例的这 种结构，也可以进行各种的变型，只要通过此结构可以牢固地固定镜基板3 的外缘。
固定构件4由例如玻璃或陶瓷等制成。固定构件4与支承基板2的接合 和固定构件4与镜基板3的接合均由这样的方法完成，即作为接合层6的 Au层设置于两者之间，并在400到550摄氏度的高温下施加用于接合的压 力。注意，可以使用用于接合的粘合剂。
当施加电压时，压电元件5可以沿垂直于反射面3a的方向膨胀或收缩。 因此，可以使镜基板3以及反射面3a变形。压电元件5的材料类型并不做 特别限制，只要是压电陶瓷，如钛酸钡(BaTiO3)或锆钛酸铅(Pb(ZrxTi1-X)O3))。 在本实施例中使用钛酸锆酸铅，因为它具有优良的压电特性。
压电元件5设置于支承基板2上，并处于设置于镜基板3的外缘处的固 定构件4的内侧。而且，四个压电元件5沿交叉方向设置在支承基板2上， 互相面对的压电元件5相对于穿过反射面3a的中心并与反射面3a垂直的轴 线以对称的方式设置。压电元件5以这种方式设置是为了更容易地使反射面 3a具有良好平衡地发生变形，而不需要额外增加压电元件5的数量。然而压 电元件5的布置与数量不局限于这种结构，而是可以进行多种修改。
压电元件5与支承基板2在高温状况下(例如400到550摄氏度)利用 金层而热接合在一起。注意，可以通过使用粘合剂将压电元件5与支承基板 2相接合。另一方面，在该结构中压电元件5不接合至镜基板3。
当施加电压时压电元件5膨胀或收缩。用于将电压施加至压电元件5的 一个电极由如上所述的覆盖设置于支承基板2上的支承台2b的金层实现， 另一个电极是由硅制成的镜基板3实现。换言之，镜基板3起到用于四个压 电元件5的公共电极的作用。因此，镜基板3适合于与压电元件5正常接触。
注意，用于压电元件5的线路与电极的结构不限于本实施例的结构。例 如，还可以采用一种结构，在这种结构中，压电元件5设置于不设置支承台 2b的支承基板2上，支承基板2设有通孔，以使得线路穿过该通孔而形成用 于压电元件5的一个电极，用于压电元件5的另一个电极形成于朝向支承基 板2的镜基板3的表面上。另外，如果压电元件5是层压式压电致动器，还 可以采用正、负电极均在支承基板2上伸出的结构。在这种情况下，即使压 电元件5不与镜基板3接触，也可以将电压施加至压电元件5。
下面将描述具有如上所述结构的可变形镜1的操作。图3是示出压电元 件在图2所示的可变形镜中膨胀的状态的示意图。如图3所示，如果压电元 件5膨胀，向上挤压镜基板3从而反射面3a发生变形。另一方面，由于压 电元件5与镜基板3没有相互接合，当压电元件5收缩时镜基板3不会变形。 尽管图3示出了当同样的电压施加至左边和右边的压电元件时它们以同样的 方式发生膨胀，但也可以对压电元件5施加不同的电压。换言之，可以分别 控制施加至压电元件5的电压，从而可以得到期望的反射面3a的变形。
而且，在本实施例的结构中，当压电元件5收缩时反射面3a没有变形。 然而，例如图4所示，也可以采用另一种结构，在该结构中，镜基板3具有 凹反射面3a和朝向支承基板2的凸面，以使得当压电元件5收缩时反射面 3a可以发生变形。换言之，如图2中所示，如果压电元件5不膨胀或不收缩， 该结构构造成反射面3a变成基本与支承基板2平行。于是，不仅在压电元 件5膨胀的情况下而且在压电元件5收缩的情况下，反射面都可以发生变形。 注意，通过层压具有不同热收缩系数的不同材料，具有凹反射面的镜基板3 可以发生变形。
另外，可以采用一种结构，在该结构中压电元件5与镜基板3接合在一 起，以使得反射面3a在压电元件5收缩的情况下也可以发生变形。然而优 选的是如下所述，镜基板3与压电元件5不相互接合。
然后，将描述防止反射面3a在装配过程中发生畸变的结构，这是本实 施例可变形镜1的特点。如上所述，镜基板3与固定构件4通过设置金层而 相互接合，所述金层是镜基板3与固定构件4之间的接合层。尽管传统方法 采用将接合层6设置于朝向支承基板2的镜基板3的整个表面的这种结构， 但本实施例采用接合层6设置于镜基板3的仅接合至固定构件4的部分的结 构，如图5所示。注意，图5是朝向支承基板2的镜基板3的表面的俯视全 图。另外，当镜基板3与固定构件4通过金层接合时，固定构件4上也设置 有金层。
由于设置于镜基板3的接合层6具有如上所述的结构，可以减小由残余 应力例如张应力或压应力导致设置于镜基板3的接合层6可能发生的畸变， 以便于可以减小当镜基板3与固定构件4相互接合时镜基板3的反射面3a 可能发生的畸变。
另外，如上所述，为了有效地转移当压电元件5膨胀时所产生的力，本 实施例中的镜基板3具有由蚀刻工艺形成的突出部3b(参看图2)。在这种 情况下，尽管其上设置有接合层6的表面粗糙，如果接合层6形成于整个表 面上，那么当金层(接合层6)与硅基板(镜基板3)相互接合的时候金层 (接合层6)与硅基板(镜基板3)的合金化可能会变得不均匀。这也可能 是导致反射面3a畸变的因素。考虑到这一点，因为在本实施例中金层只设 置于部分区域，本实施例的该结构可以减小这种影响。
如上所述，当厚度大约为1μm的金层形成于尺寸为12mm×12mm和厚 度大约为100μm的镜基板的盘状表面上时，镜基板3所产生的弯曲大约为 10-15μm。相比之下，如果镜基板3的厚度大约为300μm，所产生的弯曲 大约2μm。因此本发明是有效的，特别是在镜基板3厚度小于300μm的情 况下。考虑到镜基板的厚度太小会引起镜基板3的强度不稳定，优选的是， 本发明的可变形镜的镜基板3的厚度范围是50-300μm。注意，镜基板3 的厚度的下限值50μm是考虑到如上所述的镜基板3的强度等而确定的，而 且这并不总是意味着本发明不可以应用到镜基板3的厚度小于该下限值的情 况。
通过遮盖镜基板3的不需要接合层6的其他部分这种方法，并通过例如 蒸镀法或溅射法形成金层，作为连接层6的该金层可以容易地形成于镜基板 3的仅与固定构件4接合的部分。也可以使用其他公知的方法。
另外，在本实施例的结构中，镜基板3与压电元件5如上所述并没有相 互接合。这用于防止当接合层6设置成用于将压电元件5接合至镜基板3的 时候接合部分可能发生畸变。而且，不同于固定构件4，压电元件5设置于 与进入可变形镜1的光束的入射区域相对应的位置，或者在入射区域的附近 和外面。因此，压电元件5不接合至镜基板3以防止反射面3a可能发生的 畸变是有效的。注意，如上所述，即使压电元件5不接合至镜基板3，反射 面3a也可以充分地变形。
虽然如上所述的实施例采用了这样的结构，在该结构中，用于将镜基板 3和固定构件4相互接合的接合层6设置于镜基板3的仅待接合至固定构件 4的部分，但本发明不限于这种结构。如果在待变形的反射面3a的该部分的 区域内没有发生畸变，在该部分区域中光束进入可变形镜的反射面3a，则入 射光束的光学畸变可以由可变形镜1适当地修正。因此，例如图6所示，可 以采用这种结构，在该结构中，将接合层6形成于与进入反射面3a的入射 光束的入射区域7(图6中圆圈圈起来的区域)的外面相对应的整个表面。 如果接合层6以这种方式形成，有利的是用于形成接合层6的掩膜可具有简 单的形状。
注意，图6是朝向支承基板2镜基板3的表面的俯视全图。另外，利用 虚线示于图6的矩形区域示出了接合固定构件4的位置。接合固定构件4的 位置位于进入可变形镜1的光束的入射区域7的外面。
虽然如上所述的本实施例示出了这种情况，即设置于镜基板3和固定构 件4之间的接合层6是金层，但接合层6并不限于金层，而是可以为其他金 属层，只要该金属层可以通过热压粘合而使镜基板3和固定构件4相互接合。 例如可以使用金锡合金(Au-Sn合金)或铝(Al)等。然而，优选的是使用金层， 因为，如果金层用作接合层6可以增强粘结强度。
尽管上述实施例采用了这样的结构，在该结构中，金属层(金层)用作 设置于镜基板3与固定构件4之间的接合层6，但还可以使用粘合剂。在这 种情况下，也可以降低可能发生于反射面3a的畸变。注意，通过使用由例 如感光树脂制成的粘合剂和光刻工艺的方法，该粘合剂可以应用于镜基板3 的有限区域。
而且，尽管上述的本实施例中的可变形镜1的整体形状是如图1所示的 矩形形状，但并不特别限于这种形状，而是可以在不脱离本发明的目的的情 况下在本发明的范围内进行修改。例如，支承基板2和镜基板3等可以是圆 形形状，或者镜基板3与支承基板2可以具有相同的尺寸。
由于本发明的可变形镜可以降低在装配过程中反射面可能发生的畸变， 通过使用本发明的可变形镜，可以适当地修正入射光线的光学畸变。因此， 本发明的可变形镜可以应用于具有需要修正光束的光学畸变的光学系统的 各种光学装置中。例如，也可以应用到光学拾取装置，录像放映机，数字相 机等。