CN101008704A - 可变形镜以及具有该镜的光学拾取装置 - Google Patents

Abstract

一种可变形镜，具有：基板；形成于基板上的下部电极膜；形成于下部电极膜上的压电膜；形成于压电膜上的上部电极膜；和镜膜，其直接形成于基板上，并且设置为由下部电极膜、压电膜、和上部电极膜所构成的驱动部包围。该镜膜设置在基板中所设置的可动部上，并且驱动部的至少一部分设置在该可动部上。

Description

可变形镜以及具有该镜的光学拾取装置

技术领域

本发明涉及一种可变形镜，即能够改变其镜面形状以用于光学拾取装置等中的镜，特别涉及一种构造成具有多个叠置形成的薄膜的可变形镜。本发明还涉及一种包括此类可变形镜的光学拾取装置。

背景技术

当使用光学拾取装置从诸如CD(compact disc)或DVD(digital versatiledisc)之类的光盘中读取信息、或向光盘写入信息时，光学拾取装置的光轴与盘表面之间的关系理想地应该为相互垂直。然而，在实际中，当光盘旋转时，其关系并不是一直保持垂直。因此，对于诸如CD或DVD之类的光盘，当盘表面相对于光轴倾斜时，激光的光学路径弯曲，从而产生波前像差(主要为慧形像差)。而且，当对通过使用光学拾取装置可向其记录信息或从其中获取信息的光盘进行交换时，光盘的盘基板的厚度互不相同就会产生波前像差(主要为慧形像差)。

当产生这种波前像差时，照射在光盘上的激光斑点的位置偏离了正确的位置。当波前像差不适宜地大于允许范围，就不可能再正确地读取或写入信息。因此，通常，已经使用可变形镜来校正波前像差，并且已经有各种各样的可变形镜。

例如，JP-A-2002-279677提出了一种可变形镜，其形成有薄硅基板和薄压电膜。在此，在硅基板的一侧设置有镜面，并且在硅基板的另一侧形成有绝缘层。而且，形成于薄压电膜两侧的电极中，至少位于一侧的一个电极被分割成不连续的段，以便使镜面的形状根据所分割的电极段的模式而变化。

然而，不利的是，关于如上述JP-A-2002-279677中提出的可变形镜，压电膜和用于驱动压电膜的电极均形成在薄硅基板上。这使得在可变形镜的制造期间不能很好地处理该镜，导致工作效率低，并且甚至引起可变形镜在制造期间被损坏。

说到处理，JP-A-2005-032286和JP-A-2004-151631中所提出的可变形镜表现得更好，在此这是因为，关于形成镜面的基板，只有需要移动该镜处的部分形成得薄。根据JP-A-2005-032286，在如图6所示的可变形镜中，反射膜101形成于基板105的设有圆形腔的底侧。而且，在基板105的上侧，形成有下部电极103、压电膜102、和被分割成不连续的段的上部电极104。

另一方面，根据JP-A-2004-151631，如图7所示，镜部件201形成在镜基板205的未经过蚀刻加工处理的侧面，而在其经过蚀刻处理的侧面上形成有压电元件202、用于跨过该压电元件202施加电压的电极203a和204a、以及布线电极203b和204b。在此，布线电极203b、204b形成为溅射的铝膜，该铝膜首先形成于镜基板205的整个底侧，且随后通过平板印刷处理而形成图案。

然而，不利的是，当在通过上述JP-A-2005-032286提出的蚀刻等处理的基板的一侧上形成镜面时，因为这样处理的表面的平坦度和光滑度低劣，所以难以获得平坦且光滑的镜面。在不具有平坦且光滑的镜面的情况下，很难用可变形镜精确地校正像差。

另一方面，根据上述的JP-A-2004-151631，由于镜面形成在并未经过蚀刻加工的基板的侧面，所以确实可以获得平坦且光滑的镜面，但是需要在经过蚀刻处理的侧面上形成电极图案。不利的是，难以在这样处理的表面上形成电极导体的图案。

发明内容

鉴于上述传统技术的不方便性，本发明的目的在于提供一种可变形镜，尽管构造成具有多个叠置形成的薄膜，但仍然提供了平坦且光滑的镜面，而且容易制造。本发明的另一个目的在于提供一种光学拾取装置，由于该光学拾取装置包括既提供了平坦且光滑的镜面又容易制造的可变形镜，所以该光学拾取装置能够精确地校正像差并且能够以较少的工作负担制造而成。

为实现上述目的，根据本发明，提供一种可变形镜，其包括：驱动部，其包括压电膜、以及将该压电膜夹在中间的第一、第二电极膜；基板，其支撑着驱动部并且该基板的一部分通过被薄化而形成可动部；镜膜，其直接形成于可动部上，以便当驱动部受到驱动时，该镜膜改变其形状。在此，镜膜形成于基板的与经过处理而形成可动部的一侧相对的侧面上；并且形成为不与驱动部重叠，或者与第一和第二电极膜之一形成为一体。而且，驱动部的至少一部分设置在可动部上。

通过这种结构，由压电膜和夹住该压电膜的两个电极膜构成的驱动部，设置在通过使基板的一部分变薄而形成的可动部的一部分上；因此，当电压被施加到所述电极上从而驱动该驱动部时，设置在可动部上的镜面能够容易地改变其形状。而且，在这种构造成具有多个叠置形成的薄膜的可变形镜中，驱动部和镜膜都可以形成于基板的未经处理的一侧上。这就使得可以获得平坦且光滑的镜面，并且使得易于在基板上形成电极图案。

而且，根据本发明，在具有如上所述结构的可变形镜中，驱动部可以被设置为围绕着反射镜膜。

该结构允许通过驱动部而有效地改变镜膜的形状，并且允许简单制造。

而且，根据本发明，在具有如上所述结构的可变形镜中，驱动部可以被设置为围绕着镜膜的外周。

该结构允许将镜膜的形状有效地改变成所需的形状。

而且，根据本发明，在具有如上所述结构的可变形镜中，第一、第二电极膜中的至少一个具有分割成多个不连续段的图案。

这种其中至少一个电极被分割成多个不连续段的结构，有助于通过单独使用压电极性为单向性的压电膜来实现能够校正像差的可变形镜。

而且，根据本发明，光学拾取装置设有如上所述结构的可变形镜。

通过这种结构，包括具有平坦且光滑的镜面的可变形镜的光学拾取装置能够精确地校正像差。而且，由于能够容易地制造该可变形镜，所以能够以较少的工作负担来制造该光学拾取装置。

附图说明

图1为示出了体现本发明的光学拾取装置的光学***的结构的示意性简图；

图2A为示出了体现本发明的光学拾取装置中所含有的可变形镜的结构的简图，该简图为从其镜面侧观察的可变形镜的示意性前视图；

图2B为沿图2A中所示的A-A线剖开的示意性剖视图；

图2C为示出了图2A中所示的可变形镜的从其底侧观察时的简图；

图3为示出了实施例中的可变形镜的下部电极结构的示意性平面图；

图4为示出了在压电膜已经展开的状态下实施例中的可变形镜的操作情况的简图；

图5为示出了在压电膜已经收缩的状态下实施例中的可变形镜的操作情况的简图；

图6为示出了传统的可变形镜的结构的简图；

图7为示出了传统的可变形镜的结构的简图；以及

图8为示出了根据本发明的可变形镜的改型实施例的简图。

具体实施方式

下文中，结合附图对本发明的实施例进行说明。应该理解，以下所提出的实施例仅为示例，并不对本发明有任何限定。

图1为示出了体现本发明的含有可变形镜的光学拾取装置的光学***的结构的示意图。在图1中，一方面，光学拾取装置1能够利用激光束照射光记录介质23，如CD、DVD或蓝激光DVD(高容量、高清晰度DVD)，并且接收由此被反射回来的光以读取记录在记录介质23的记录表面上的信息，而另一方面，该光学拾取装置1能够利用激光束照射记录介质23以将信息写入该记录介质23的记录表面。例如，光学拾取装置1包括：激光源2、准直透镜3、分光器4、四分之一波片5、可变形镜6、物镜20、聚光透镜21、和光电检测器22。

激光源2为发出预定波长的激光束的半导体激光二极管。在此使用的是，例如可以发出用于CD的波长为785nm、用于DVD的波长为650nm或用于蓝激光DVD的波长为405nm的激光束的半导体激光二极管。在实施例中，假定单独的激光源2发射出单独波长的激光束；但是也可以替换使用能够发出多种波长的激光束的激光源。从激光源2发出的激光束指向准直透镜3。

准直透镜3将从激光源2发出的激光束转变为平行光束。在此被称为平行光束是因为：所有构成从激光源2发出的光束的射线都近似平行于光轴。通过准直透镜3传输的平行光束随后指向分光器4。

一方面，分光器4传输通过准直透镜3传输的激光束，而另一方面，反射从记录介质23反射回来的激光束以使其指向光电检测器22。通过分光器4传输的激光束指向四分之一波片5。

四分之一波片5与分光器4配合工作，以用作光隔离器。通过四分之一波片5传输的激光束指向可变形镜6。

可变形镜6是倾斜的，例如相对于从激光源2发出的激光束的光轴成45度角倾斜。可变形镜6反射通过分光器4传输的激光束以使其指向物镜20。可变形镜6还通过改变设置于其中的镜面的形状来校正激光束中的波前像差。以下将对可变形镜6的结构进行详细说明。

物镜20将从可变形镜6反射的激光束聚焦到形成于记录介质23内侧的信息记录表面上。

从记录介质23反射的激光束通过物镜20传输，且然后被反射至可变形镜6。从可变形镜6反射的激光束随后通过四分之一波片5传输，然后在分光器4上被反射，进而指向聚光透镜21。聚光透镜21将从记录介质23反射的激光束聚焦到光电检测器22上。

在接收激光束时，光电检测器22就将光信息转变为电信号，该电信号随后馈送至未示出的光盘装置等中所设置的RF放大器等。该电信号包括从记录于记录表面的数据中获取的信息和用于控制作为一个整体的光学拾取装置1的位置与控制物镜20的位置所需的信息(伺服信息)。

接着，将对本实施例中使用的可变形镜6的结构进行详细说明。图2A为示出了本实施例的光学拾取装置1中所使用的可变形镜6的结构的简图，该简图为从其镜面侧观察的可变形镜6的示意性前视图。图2B为沿图2A所示的A-A线剖开的示意性剖视图。图2C为图2A所示的可变形镜6的从其底侧观察时的简图。

如图2A至图2C所示，在实施例中，可变形镜6包括：基板7、形成于基板7上的下部电极膜8、形成于下部电极膜8上的压电膜9、形成于压电膜9上的上部电极膜10、以及直接形成于基板7上的镜膜12，该镜膜12设置成由下部电极膜8、压电膜9、和上部电极膜10所构成的驱动部11包围。

基板7用于支撑驱动部11和镜膜12。基板7包括厚部7a和薄部7b，并且薄部7b用作为可动部(下文中，可动部将由附图标记7b标记)。以下，对可动部7b如何运动进行说明。可动部7b例如是通过将原本形成为厚板的基板7的一部分蚀刻掉或以其它方式去除掉而形成。在本实施例中，可动部7b为椭圆形。然而，这并不意味着任何限制；其形状可以在本发明的目的内进行修改。例如，可动部7b可以为矩形或其它任何形状。同样，尽管在一个实施例中可动部7b为矩形，但这并不意味着任何限制；其可以为圆形、多边形、或其它任何形状。

例如，基板7由绝缘材料如玻璃或陶瓷制成，但也并非特殊的限定。然而，为了增强压电膜9的压电特性，优选的是基板7由例如硅或氧化镁形成。在基板7并非由绝缘材料形成的情况下，由绝缘材料形成的绝缘层就需要形成于基板7和下部电极膜8之间。

图3为示出了实施例中的可变形镜6的下部电极8的结构的示意性平面图。应当指出，图3示出了下部电极膜8单独形成在基板7上的情况。下部电极膜8在由图3的阴影线所示的部分中形成为单独、连续的段。下部电极膜8通过引导导体(lead conductor)14连接至第一电极端子13，该第一电极端子进一步连接至驱动电路(未示出)。

形成下部电极膜8以消除与由图2A的阴影线所示的部分相应的基板7的部分。这将允许镜膜12直接形成于基板7上。形成下部电极膜8，也用以消除由图3中的8a至8d所示的部分。这将允许用于上部电极膜10的引导导体16a至16d形成于此。下部电极膜8的形状不限于实施例中特定的一个，而是可以在本发明的目的内进行修改；例如，下部电极膜8的尺寸、形状(尽管未被分割成不连续的段)可以与上部电极膜10完全相同。下部电极膜8甚至可以被分割成两个或两个以上的不连续的段。

上部电极膜10与下部电极膜8一起形成一对，以用于跨过夹在下部电极膜8与上部电极膜10之间的压电膜9施加电压。如图2A所示，上部电极膜10被分割为四个不连续的、围绕着镜膜12设置的电极膜段10a至10d。在所述电极膜段10a至10d中，每一对对置的电极膜段(即一方面为10a和10c，另一方面为10b和10d)均对称地设置。电极膜段10a至10d分别通过引导导体16a至16d连接至第二电极端子15a至15d，所述第二电极端子15a至15d进一步连接至驱动电路(未示出)。

在本实施例中，由于上部电极膜10被分割成不连续的段，所以可以跨过夹在电极膜段10a至10d与下部电极膜8之间的压电膜9的不同部分施加不同的电压。这样就使得可以调节其中的角度与方向，以便改变夹在电极膜段10a至10d与下部电极膜8之间的压电膜9的形状，进而将镜膜12的形状改变为所需的形状。

下部电极膜8和上部电极膜10由具有高导电性的金属形成，例如，由诸如Au、Cu、Al、Ti、Pt、Ir、或其合金之类的低电阻材料形成。然而，在可变形镜6的制造过程包括具有高温处理的过程的情况下，优选的是使用耐高温的材料。下部电极膜8和上部电极膜10例如通过溅射处理或汽相沉积处理而形成；即，任何能够形成薄膜的方法都可以使用，并且因此对于所使用的薄膜成形处理没有任何特定的限制。

下部电极膜8与压电膜9可以由相同的材料形成，或者可以由不同的材料形成。在本实施例中，上部电极膜10被分割为四个不连续的段，其中每一对对置的电极膜段对称地设置。然而，这不意味着有任何限制；只要能够获得所需的镜形状，上部电极膜10也可以形成为单独的、连续的段，或可以被分割为两个、三个、五个或五个以上的不连续段。

压电膜9形成于下部电极膜8上，且形状与下部电极膜8相同。当在下部电极膜8与上部电极膜10之间施加电压时，压电膜9根据电压的极性而膨胀或收缩，从而改变形成有镜膜12的可动部7b的形状，进而改变镜膜12的形状。压电膜9例如由PZT(锆钛酸铅，Pb(ZrxTi1-x)O₃)形成，但也可以代替由其他任何压电陶瓷形成，其甚至可以由如聚偏二氟乙烯的压电聚合物等形成。特别优选的是具有高压电常数且在施加电压的情况下产生大位移的压电材料。

压电膜9例如通过溅射处理、汽相沉积处理、化学汽相沉积(CVD)处理、溶胶凝胶处理、或气溶胶沉积(AD)处理来形成；即，任何能够形成薄膜的处理都可以使用，因而对所使用的薄膜成形处理没有特定的限定。在实施例中假设使用压电极性为单向性的单独压电膜9。然而，这不意味着有任何限制；例如，可以代替使用具有不同压电极性的两种或两种以上类型的压电膜9。

镜膜12用于反射从激光源2(参见图1)发出的激光束，以及从记录介质23(参见图1)反射的激光束。而且，随着压电膜9的膨胀和收缩，镜膜12将其形状变化为所需的形状，从而用于校正光学拾取装置1(参见图1)中产生的像差，如球面像差和慧形像差。在本实施例中，镜膜12形成为椭圆形，以便即使在激光束倾斜入射至可变形镜6的情况下都能够正确地校正像差可变形镜。

优选的是镜膜12由高反射率的材料形成；例如，其由诸如Au、Al、Ti、或Cr或其合金之类的材料形成为金属膜。例如，镜膜12可由多个叠置形成的膜构成。镜膜12例如通过溅射处理或汽相沉积处理而形成；即，任何能够形成薄膜的处理都可以使用，因而对于所使用的薄膜成形处理没有任何特定的限定。

优选地，由下部电极膜8、上部电极膜10和压电膜9组成的驱动部11的至少一部分，设置在如图2B中虚线框所示的可动部7b上。如果驱动部11没有一部分位于可动部7b上，那么即使在驱动部11受到驱动时，可动部7b上的镜膜12也难以改变其形状。而且，优选的是驱动部11被设置为如实施例中的围绕着镜膜12。这样就允许在驱动部11受到驱动时有效地改变镜膜12的形状。

接着，对按照上述方式构造的可变形镜6的操作情况进行说明。图4和图5为示出了可变形镜6如何进行操作的简图，图4所示的状态为压电膜9已从图2B所示的状态膨胀的状态；图5所示的状态为压电膜9已从图2B所示的状态收缩的状态。在图4和图5中，施加在上部电极膜10b与下部电极膜8之间的电压，与施加在上部电极膜10d与下部电极膜8之间的电压相等。

在图4中，压电膜9膨胀，因而向下的力就作用于可使基板7运动的可动部7b上；因此，可动部7b和镜膜12就向下凸出。相反地，在所施加的电压的极性与图4中的情况相反的图5中，压电膜9收缩，因而向上的力就作用于可使基板7运动的可动部7b上；因此，可动部7b和镜膜12就向上凸出。

应当理解，如上所述的可变形镜6的操作仅为一个实例；当在单个电极膜段10a至10d与下部电极膜8之间所施加的电压变化时，可变形镜6的形状可以按照不同的方式变化。

接着，对本实施例的可变形镜6的制造过程进行说明。首先，对形成为平板的基板7的一侧进行蚀刻以便形成可动部7b(第一步骤)。然后，在基板7的另一侧上，金属掩模等形成于用以形成镜膜12的部位(图2A中划阴影线的部分)和用以形成上部电极膜10所用的引导导体16a至16d的部位(第二步骤)。随后，通过上述的溅射处理等按照以下顺序形成薄膜：下部电极膜8、而后是压电膜9、以及随后是上部电极膜10(第三至第五步骤)。

随后，去除在第二步骤中形成的金属掩模等，并且通过溅射处理等直接在基板7上形成镜膜12(第六步骤)。然后，形成用于下部电极膜8和上部电极膜10的导体的图案(第七步骤)。

按照这种方式制造，可变形镜6使镜膜12形成在基板7的未经过蚀刻等处理的一侧。这有助于产生平坦且光滑的镜面。而且，用于下部电极膜8和上部电极膜10的导体的图案也形成在基板7的未经过处理的一侧。这样就使得他们的图案易于形成。并且，基板7形成为使该基板7的部分7a比可动部7b厚。这样就确保在制造期间进行良好处理。

根据本发明的可变形镜6可以按照除上述作为实施例具体描述的方式之外的任何方式来实施；就是说，在本发明的目的内，可以进行多种修改和变化。具体地说，例如，用于改变镜膜12的形状的驱动部11可以被替代地设置为仅在图2A所示的设置上部电极膜段10a和10c的部分处围绕镜膜12的周边。

对于另一个实例，如图8所示，下部电极膜8和镜膜12可以由相同的材料形成且形成为一体(作为单个膜)。图8为可变形镜6的类似于图2B的示意性剖视图，该可变形镜6除了下电极膜8和镜膜12形成为单个膜之外具有与实施例基本相同的结构。下电极膜8和镜膜12形成为单个膜，这样就有利于减少可变形镜6的制造过程。

对于另一个实例，上电极膜10和镜膜12可以形成为一体。然而，在这种情况下，代替上部电极膜10形成为不连续的电极膜段，例如，下部电极膜8可以形成为不连续的电极膜段。根据目的情况，上部电极膜10和下部电极膜8均未形成为不连续的电极膜段。

本实施例涉及一种情况，即将根据本发明的可变形镜6结合到光学拾取装置1中的情况；但是应当理解，根据本发明的可变形镜也可以应用到其它光学装置中(例如：包括于数码相机、投影仪等中的光学装置)。

根据本发明，可变形镜具有：驱动部，其包括压电膜和将该压电膜夹在中间的第一、第二电极膜；基板，其支撑着驱动部并且该基板的一部分通过被薄化而形成可动部；镜膜，其直接形成于可动部上，从而当驱动部受到驱动时，该镜膜就改变其形状。这里，镜膜形成于基板的与经过处理而形成可动部的一侧相对的侧面上，并且形成为不与驱动部重叠，或者与第一和第二电极膜之一形成为一体。而且，驱动部的至少一部分设置在可动部上。

按照这种方式，驱动部和镜膜均可以形成于基板的未经过处理的一侧上。这使得可以获得平坦且光滑的镜面，并且还允许以较少的工作负担来在基板上形成电极图案。

而且，在根据本发明的可变形镜中，驱动部可围绕着镜膜设置。这就使得易于制造允许在驱动部分受到驱动时改变镜形状的可变形镜。

而且，在根据本发明的可变形镜中，驱动部可设置为围绕着镜膜的圆周。这就使得可以在驱动部分受到驱动时有效地改变镜的形状。

而且，在根据本发明的可变形镜中，第一、第二电极膜中的至少一个具有分割成多个不连续段的图案。这就使得可以通过使用压电极性为单向性的压电膜来将镜的形状改变成所需的形状。

而且，包括有根据本发明的可变形镜的光学拾取装置，由于其包括具有平坦且光滑的镜面的可变形镜，所以能够精确地校正像差。另外，由于该可变形镜容易制造，所以能够以较少的工作负担来制造该光学拾取装置。

Claims (12)

1、一种可变形镜，包括：

驱动部，其包括压电膜、以及将该压电膜夹在中间的第一和第二电极膜；

基板，其支撑着该驱动部并且该基板的一部分通过被薄化而形成可动部；

镜膜，其直接形成于该可动部上，以便当该驱动部被驱动时，该镜膜改变其形状；

其中，该镜膜形成于基板的与经过处理而形成可动部的一侧相对的侧面上；并且该镜膜形成为不与该驱动部重叠，或者与所述第一和第二电极膜之一形成为一体；

其中，该驱动部的至少一部分设置在该可动部上。

2、根据权利要求1所述的可变形镜，

其中，该驱动部被设置为围绕着该镜膜。

3、根据权利要求1所述的可变形镜，

其中，第一和第二电极膜中的至少一个具有分割成多个不连续段的图案。

4、根据权利要求2所述的可变形镜，

其中，该驱动部设置为围绕着该镜膜的外周。

5、根据权利要求2所述的可变形镜，

其中，第一和第二电极膜中的至少一个具有分割成多个不连续段的图案。

6、根据权利要求4所述的可变形镜，

其中，第一和第二电极膜中的至少一个具有分割成多个不连续段的图案。

7、一种光学拾取装置，包括根据权利要求1所述的可变形镜。

8、一种光学拾取装置，包括根据权利要求2所述的可变形镜。

9、一种光学拾取装置，包括根据权利要求3所述的可变形镜。

10、一种光学拾取装置，包括根据权利要求4所述的可变形镜。

11、一种光学拾取装置，包括根据权利要求5所述的可变形镜。

12、一种光学拾取装置，包括根据权利要求6所述的可变形镜。

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