JP2008276854A - 形状可変ミラー及びその製造方法、並びに光ピックアップ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造コストを抑制しつつ、所望の鏡面形状を得ることが可能な形状可変ミラーを提供する。
【解決手段】形状可変ミラー1は、ベース2と、ベース2と対向配置され、ベース2と対向する面と反対側の面に鏡面3aが形成されるミラー基板3と、ベース2上に配置されてミラー基板3を支持する支柱4と、電圧を印加することにより伸縮する圧電体を有し、ベース2上に配置されて、ミラー基板3の支柱4に接合されていない可動部を変位させる圧電アクチュエータ5と、を備える。圧電アクチュエータ5は、電圧を印加されない状態で、支柱4より所定の高さだけ高く形成されており、前記所定の高さは、ミラー基板3を支柱4と接合することによって鏡面3aに発生する歪みの最大量よりも大きい量である。
【選択図】図2
【解決手段】形状可変ミラー1は、ベース2と、ベース2と対向配置され、ベース2と対向する面と反対側の面に鏡面3aが形成されるミラー基板3と、ベース2上に配置されてミラー基板3を支持する支柱4と、電圧を印加することにより伸縮する圧電体を有し、ベース2上に配置されて、ミラー基板3の支柱4に接合されていない可動部を変位させる圧電アクチュエータ5と、を備える。圧電アクチュエータ5は、電圧を印加されない状態で、支柱4より所定の高さだけ高く形成されており、前記所定の高さは、ミラー基板3を支柱4と接合することによって鏡面3aに発生する歪みの最大量よりも大きい量である。
【選択図】図2
Description
本発明は、鏡面の形状を変形可能に設けられる形状可変ミラーに関し、より詳細には、圧電アクチュエータの伸縮により鏡面の形状を変形可能とされる形状可変ミラーに関する。また、本発明は、そのような形状可変ミラーの製造方法に関する。更に、本発明は、そのような形状可変ミラーを備える光ピックアップ装置に関する。
従来、その鏡面の形状を変形して、入射する光ビームの光学的歪み等を補正する形状可変ミラーについて種々の提案がなされており、例えば、光ディスク装置、ビデオプロジェクタ、デジタルカメラ等の光学装置の分野で注目されている。
具体的には、例えば、光ピックアップ装置の分野において、特許文献1〜3に示されるように、CD(コンパクトディスク)やDVD(デジタル多用途ディスク)等の光ディスクを記録再生する際に発生するコマ収差や球面収差等の波面収差の補正を行うために形状可変ミラーを用いる技術が提案されている。なお、ここでコマ収差とは、光ディスクのディスク面が光軸に対して傾くことによって発生する収差で、球面収差とは、主に光ディスクの記録面を保護する透明樹脂(保護層)の厚さの違いが原因となって発生する収差である。
このような形状可変ミラーには、特許文献1や2に示されるような圧電膜等の薄膜を積層させて形成する形状可変ミラーがある。しかし、特許文献1や2に示される形状可変ミラーの場合、圧電膜によって鏡面の変形を得る構成であるために、鏡面の変形量を大きくするのが容易でなく、大きな変形量を得ようとした場合には構造が複雑となり、製造が容易でなくなるといった問題がある。
特許文献1や2と異なる形状可変ミラーとして、特許文献3に示されるような、柱状に形成される圧電素子(圧電アクチュエータ)の縦方向(形状可変ミラーが備える鏡面と直交する方向)の伸縮を利用して、鏡面を変形させる形状可変ミラーがある。図4は、特許文献3に示される形状可変ミラーと同様の鏡面の変形原理を有する従来の形状可変ミラー100の構成を示す概略断面図で、図4(a)は鏡面102aが変形されていない状態を示し、図4(b)は鏡面102aが変形された状態を示している。
従来の形状可変ミラー100は、図4に示すように、ベース101と、ベース101に対向配置され、ベース101と対向する面と反対側の面に鏡面102aを有するミラー基板102と、ベース101上に配置されてミラー基板102を支持する支柱103と、ベース101上に配置されて、ミラー基板102の支柱103と接合される部分に囲まれる可動部を伸縮により変位させる圧電アクチュエータ104と、を備えている。
そして、例えば、圧電アクチュエータ104が伸びると、図4(b)の示すようにミラー基板102が変位し、それによって鏡面102aが変形する。このような構成の場合、薄膜を積層させて形成される形状可変ミラーに比べて、鏡面102aの大きな変形を得やすく、また、製造が容易であるといった利点を有する。
特開2005−92987号公報
特開2005−85292号公報
特開2006−302389号公報
しかしながら、圧電アクチュエータの縦方向の伸縮を利用して鏡面を変形させる従来の形状可変ミラー100は、次のような問題点を有する。
形状可変ミラー100を製造する場合、最終的にミラー基板102と支柱103とを接合させる。このミラー基板102と支柱103との接合は、エポキシ樹脂等の接着剤を用いる方法や、ミラー基板102と支柱103との間に金属層を介在させて熱圧着する方法(以下、単に熱圧着方式と表現する場合がある)が用いられるが、これらの方法を用いてミラー基板102と支柱103とを接合すると、ミラー基板102の鏡面102aに大きな歪みが発生する場合がある。
そして、鏡面102aに歪みが発生した場合、鏡面102aの平坦度が低下するために、波面収差等の光学的な歪みを補正する形状可変ミラー100の性能が悪化する場合がある。なお、鏡面102aが平坦でなくても、鏡面102aが、レーザ光が照射される領域の中心を基準に対称性が良ければ、光学的な歪みを補正するデバイスとして機能させることが可能である。しかし、接合時に発生する鏡面102aの歪みは、例えば図5に示すように複数の箇所で発生することが多く、更に歪み方にバラツキがあり、通常、前述したような対称性の良い鏡面とはならない。
このために、従来においては、例えば、圧電アクチュエータ104を鏡面102aに発生する歪みの最大量よりも大きな量変位させることによって、なるべく対称性の良い鏡面102aを得て、これを初期形状としていた。この場合、伸縮量の大きな高性能の圧電アクチュエータ104を用いない場合、対称性の良い鏡面102aを初期形状として得た状態から更に圧電アクチュエータ104を変位させて、所望の鏡面102aを得ることが難しい場合があった。このため、コストの高い高性能の圧電アクチュエータ104を使用せざるを得ないという問題があった。
なお、鏡面に発生する歪みの量は、歪みがない場合の鏡面の位置を基準として、その基準位置からずれた量を歪みの量としている。図5において、破線で示す部分が基準位置で、例えば図5におけるdが歪みの量となる。そして、この歪みの量のうち、鏡面に発生する歪みの最大値が歪みの最大量である。また、初期形状とは、形状可変ミラーを用いて光学的な歪み(波面収差を含む)の補正を行う場合に、基準となる形状のことを指し、入射するレーザ光の光学的な歪みに応じて、この初期形状を変形して光学的な歪みが補正される。これらの用語については、以下でも同一の意味で使用する。
また、以上のような問題点については、特許文献3においては記載されておらず、その問題点が認識されていない。特許文献3においては、ミラー基板と圧電アクチュエータとを接合した場合に鏡面に発生する局所的な歪みを抑制することを狙って、ミラー基板と圧電アクチュエータとを接合しない場合においても、大きな変形量を得られる形状可変ミラーの構成について紹介されているのみである。
以上の点を鑑み、本発明の目的は、製造コストを抑制しつつ、所望の鏡面形状を得ることが可能な形状可変ミラーを提供することである。また、本発明の他の目的は、そのような形状可変ミラーを製造する方法を提供することである。更に、本発明の他の目的は、そのような形状可変ミラーを備えることにより、光記録媒体から情報を適切に読み出し、更には光記録媒体に情報を適切に記録できる光ピックアップ装置を提供することである。
上記目的を達成するために本発明は、ベースと、前記ベースと対向配置され、前記ベースと対向する面と反対側の面に鏡面が形成されるミラー基板と、前記ベース上に配置されて前記ミラー基板を支持する支柱と、電圧を印加することにより伸縮する圧電体を有し、前記ベース上に配置されて、前記ミラー基板の前記支柱に接合されていない可動部を変位させる圧電アクチュエータと、を備える形状可変ミラーにおいて、前記圧電アクチュエータは、電圧を印加されない状態で、前記支柱より所定の高さだけ高く形成されており、前記所定の高さは、前記ミラー基板を前記支柱と接合することによって前記鏡面に発生する歪みの最大量よりも大きい量であることを特徴としている。
この構成によれば、電圧を印加されない状態で、圧電アクチュエータは、ミラー基板を支柱に接合することによって鏡面に発生する歪みの最大量よりも大きな量、支柱より高く形成されている。このために、圧電アクチュエータに電圧が印加されていない状態で、形状可変ミラーのミラー基板の形状を凸状とでき、レーザ光が照射される領域の中心を基準に極力対称性が良い鏡面を得ることが可能となる。したがって、高性能な圧電アクチュエータを用いなくても、所望の鏡面形状を得ることが可能になる。すなわち、製造コストを抑制しつつ、所望の鏡面形状を得られる形状可変ミラーを提供できる。
また、本発明は、上記構成の形状可変ミラーにおいて、前記所定の高さは、前記圧電体に圧電活性を与える分極処理によって前記圧電アクチュエータが伸びる量と同一の量であることとしても構わない。
圧電アクチュエータは分極処理を行うと、分極処理前に比べてその厚みが伸びる(例えば、チタン酸ジルコン酸鉛から成る圧電アクチュエータでは、その厚み(高さ)の0.1%程度の長さ伸びる)。このため、この変位が、ミラー基板を支柱に接合することによって鏡面に発生する歪みの最大量よりも大きい量であれば、これを利用して、圧電アクチュエータに電圧を印加していない状態で、ミラー基板の形状が凸状であって、レーザ光が照射される領域の中心を基準に極力対称性が良い鏡面を得ることが可能となる。
そして、分極処理によって圧電アクチュエータが伸びる量だけ、圧電アクチュエータが支柱よりも高い構成とした場合には、次のような利点がある。すなわち、形状可変ミラーを製造する際に、支柱と圧電アクチュエータとを一緒に研磨して、同一の高さとした後に、分極処理することによって圧電アクチュエータの高さを所望の高さとできるために、製造効率が良く、更に支柱に対する圧電アクチュエータの高さの管理がしやすい。言い換えると、分極処理によって圧電アクチュエータの高さを支柱より高くしない場合には、圧電アクチュエータと支柱とを別々に高さ調整をする必要があるために効率が悪く、更に、別々に研磨して高さ調整するために、圧電アクチュエータと支柱の相対的高さの管理が容易でないといった問題があるが、これを解決できる。
また、上記目的を達成するために本発明は、ベースと、前記ベースと対向配置され、前記ベースと対向する面と反対側の面に鏡面が形成されるミラー基板と、前記ベース上に配置されて前記ミラー基板を支持する支柱と、電圧を印加することにより伸縮する圧電体を有し、前記ベース上に配置されて、前記ミラー基板の前記支柱に接合されていない可動部を変位させる圧電アクチュエータと、を備える形状可変ミラーの製造方法において、前記圧電体に圧電活性を与える分極処理を行っていない前記圧電アクチュエータと前記支柱との高さを揃える工程と、前記支柱と高さが揃えられた前記圧電アクチュエータを前記分極処理し、前記圧電アクチュエータを前記支柱に対して高く形成する工程と、を具備することを特徴としている。
この構成によれば、圧電アクチュエータに電圧を印加していない状態で、ミラー基板の形状が凸状であって、レーザ光が照射される領域の中心を基準に極力対称性が良い鏡面を有する形状可変ミラーを得ることが可能となる。そして、この構成によれば、圧電アクチュエータの高さが支柱よりも高い形状可変ミラーを、製造効率良く、更には精度良く得ることができる。
また、本発明は、上記構成の形状可変ミラーの製造方法において、前記分極処理は、前記ベースと前記支柱及び前記圧電アクチュエータとの接合、及び前記ミラー基板と前記支柱との接合が行われた後に実施されることとしても良い。
ベースと支柱、ベースと圧電アクチュエータ、及びミラー基板と支柱のうち少なくともいずれか1つについて、例えば接着層を極力薄くすることを狙って熱圧着によって接合するような場合には、接合処理が行われる温度によっては、先に圧電アクチュエータを分極処理していても接合時に圧電活性が失われることがある。この点、上記構成によれば、各部材の接合後に分極処理を行うので、形状可変ミラーの製造過程で圧電アクチュエータの圧電活性が失われ、分極処理が無駄になるようなことはない。
また、本発明は、上記構成の形状可変ミラーを備える光ピックアップ装置であることを特徴としている。
この構成によれば、光ピックアップ装置が備える形状可変ミラーは、製造コストを抑制しつつ、所望の鏡面形状を得ることが可能である。従って、製造コストの上昇を抑制して、光記録媒体から情報を適切に読み出し、更には光記録媒体に情報を適切に記録できる光ピックアップ装置を提供することが可能となる。
本発明によれば、圧電アクチュエータの伸縮により鏡面の形状を変形可能とされる形状可変ミラーにおいて、製造コストを抑制しつつ、所望の鏡面形状を得ることが可能な形状可変ミラーを提供できる。また、本発明の製造方法によれば、そのような形状可変ミラーを効率良く製造できる。更に、本発明によれば、製造コストの上昇を抑制して、光記録媒体から情報を適切に読み出し、更には光記録媒体に情報を適切に記録できる光ピックアップ装置を提供できる。
以下に本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、ここで示す実施形態は一例であり、本発明はここに示す実施形態に限定されるものではない。また、各図面は、本発明の内容を理解しやすいように描かれたものであり、図面中の各部材の大きさや厚み等は、実際の構成とは必ずしも一致しない。
図1は、本実施形態の形状可変ミラーの構成を示す概略斜視図で、説明の便宜上、ミラー基板のみ分解した状態で示している。また、図2は、図1のA−A位置における断面図で、この図では、ミラー基板と支柱は接合された状態を示している。この図1及び図2を参照しながら、本実施形態の形状可変ミラーの構成について説明する。
1は、形状可変ミラーであり、その鏡面を変形可能に設けられ、入射する光ビームの光学的な歪みを補正するために用いられるデバイスである。この形状可変ミラー1は、ベース2と、ベース2と対向配置されるミラー基板3と、ベース2上に配置されてミラー基板3を支持する支柱4と、ベース2上に配置されて、その伸縮によりミラー基板3の可動部を変位して、ミラー基板3の鏡面3aを変形させる圧電アクチュエータ5と、を備える。以下、各部について詳細に説明する。
ベース2は、支柱4及び圧電アクチュエータ5を支持する役割を果たす。ベース2は、絶縁性の部材で構成され、例えば、ガラスやセラミックス等で形成される。ベース2上には、圧電アクチュエータ5に給電するための電極7を含む配線パターン6が形成されている。この配線パターン6は、例えば、ガラス基板上にシリコン(Si)パターンを形成し、その上に例えば金(Au)等の金属を蒸着することによって形成される。
ミラー基板3は、ベース2と対向配置され、ベース2と対向する面と反対側の面に鏡面3aが形成されている。このミラー基板3は、圧電アクチュエータ5の伸縮によって変位する可動部を有し、可動部の変位に伴ってミラー基板3の鏡面3aの変形状態が変化するように構成されている。
ここで上述のミラー基板3の可動部について説明しておく。ミラー基板3は後述するように支柱4と接合される。このために、支柱4と接合された部分は変位されないが、この支柱4によって接合された部分に囲まれる領域については、力を加えることによって変位可能である。すなわち、本実施形態の形状可変ミラー1が有するミラー基板3のうち、支柱4によって接合された部分に囲まれる領域が可動部に該当する。
ミラー基板3は、圧電アクチュエータ5の伸縮によって変位されるように、その厚みをある程度薄くしておく必要がある。また、ミラー基板3は圧電アクチュエータ5の伸縮に伴う変形で破壊されては困るために、剛性を有する物質で形成される必要がある。このような点を考慮して、本実施形態においては、このミラー基板3をシリコン(Si)基板によって形成している。ただし、ミラー基板3を構成する物質がシリコンに限定される趣旨ではなく、薄くすることが可能で剛性を有する物質であれば、他の物質でも構わない。
ミラー基板3の鏡面3aは、例えばミラー基板3上にアルミニウム(Al)の層を形成することにより得ている。Alの層の形成は、蒸着法やスパッタリング法等の方法で形成される。なお、鏡面3aは、アルミニウムに限らず、形状可変ミラー1の鏡面3aに入射する光ビームの反射光について所望の反射率を得られる物質であれば、例えば金(Au)や銀(Ag)等、種々の変更が可能である。また、本実施形態においては、ミラー基板3の上面全体を鏡面3aとする構成としているが、これに限定されず、入射する光ビームの入射径を考慮して、鏡面3aの領域を決定し、その部分にのみ反射層を形成する構成等としても構わない。
ミラー基板3は、圧電アクチュエータ5に電圧が印加されていない状態で、湾曲して凸状となっている。これは、圧電アクチュエータ5が支柱4よりも所定の高さ(これについては後述する)だけ高くされているためである。そして、これによって、支柱4と接合されることで鏡面3aに発生する歪みを除去して、レーザ光が照射される領域の中心を基準に対称性が良い鏡面3aを得ている。
支柱4は、ベース2上に配置されてミラー基板3を支持する役割を果たす。この支柱4は、例えばガラスやセラミックス等から成る。また、本実施形態においては、支柱4は、ミラー基板3の四隅と、矩形に形成されるミラー基板3の各辺の中央部(四隅に配置される支柱4のうちの2つに挟まれる位置)と、の計8箇所でミラー基板3を支持している。なお、支柱4の配置については、本実施形態の構成に限定される趣旨ではなく、その目的等に応じて種々の変更が可能である。
なお、本実施形態においては、支柱4とベース2との接合、及び支柱4とミラー基板3との接合は、いずれも、接合するものの間に接合層である金属層(例えばAu層)を介在させ、例えば、400℃から550℃の高温下、圧力を加えて接合する方式(熱圧着方式)によって行っている。ただし、これらの接合については、接着剤を用いて行う構成としても構わない。
圧電アクチュエータ5は、電圧を印加することにより伸縮する圧電体を有している。圧電アクチュエータ5の構成としては、圧電体と、圧電体を挟むように配置される2つの内部電極(正極と負極)と、で構成される単位を一単位とし、これらが積層してなる積層型の圧電アクチュエータ5でも構わないし、バルクの圧電体を電極で挟んで構成される圧電アクチュエータ5であっても構わない。
圧電アクチュエータ5を構成する圧電体の種類としては、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO3)やチタン酸ジルコン酸鉛(Pb(ZrxTi1-x)O3)のような圧電セラミックスが挙げられるが、その種類は特に限定されるものではない。本実施形態においては、圧電特性が優れるチタン酸ジルコン酸鉛を用いている。
本実施形態では、圧電アクチュエータ5は、ベース2に形成される電極7(正極と負極の2つの電極から成る)の上に配置され、これにより給電可能とされる。また、本実施形態では、圧電アクチュエータ5は、ミラー基板3を基準として、ミラー基板3の外周側に配置される支柱4よりも内側に配置される。そして、ベース2上に十字方向に4つ配置され、更に、向かい合う圧電アクチュエータ5同士が、鏡面3aの中心を通り鏡面3aと直交する軸に対して対称位置となるように配置されている。
このように圧電アクチュエータ5を配置するのは、圧電アクチュエータ5の数を多くしすぎず、鏡面3aの変形をバランス良く行い易いからである。ただし、圧電アクチュエータ5の配置及び数は、この構成に限定されず、種々の変更が可能である。
また、本実施形態においては、上述のように圧電アクチュエータ5は、支柱4より所定の高さだけ、その高さが高くなっている。圧電アクチュエータ5を構成する圧電体(例えば、チタン酸ジルコン酸鉛)は、分極処理を行うことによってはじめて圧電活性を有するようになるために、所定の直流電界を加える分極処理が行われる。そして、この分極処理が行われると、圧電体はその厚み(高さ)が伸びる(厚みに対して0.1程度伸びる)性質を有する。本実施形態においては、圧電アクチュエータ5が支柱4より所定の高さだけ高く形成されるが、この所定の高さは、圧電アクチュエータ5を構成する圧電体の分極処理を行った場合に、圧電アクチュエータ5が伸びる量と同一の量となっている。
例えば、圧電アクチュエータ5の高さが5mmの場合、分極処理によって圧電アクチュエータ5は、5μm程度伸びる。一方、例えばミラー基板3を熱圧着方式によって支柱4と接合した場合にミラー基板3の鏡面3aに発生する歪みの最大量は2μm程度である。このため、圧電アクチュエータ5が分極処理によって伸びる量だけ、圧電アクチュエータ5を支柱4より高くすれば、ミラー基板3を支柱4と接合することによって鏡面3aに発生する歪みの最大量よりも十分大きな量だけ、圧電アクチュエータ5を支柱4よりも高くできることとなる。そして、この場合、ミラー基板3の鏡面3aは、レーザ光が照射される領域の中心を基準に対称性が良いものとなり、形状可変ミラー1は、光学的な歪みを補正するデバイスとして適切に機能する。
なお、圧電アクチュエータ5とベース2との接合は熱圧着方式でも良いし、接着剤を用いて行う方式でも構わない。また、本実施形態では、圧電アクチュエータ5とミラー基板3は、両者を接合することによって鏡面3aに発生する局所的な歪みを避ける目的で、接合されていない。
次に、本実施形態の形状可変ミラー1の製造方法について説明する。なお、ここに示す製造方法は一例であり、必ずしもこの方法に限定される趣旨ではない。
まず、ベース2となるガラス基板に、シリコン基板が陽極接合によって接合される。次に、陽極接合によってガラス基板に接合されたシリコン基板について、例えばリソグラフィー手法を用いて、所望のシリコンパターンが形成されるように加工が施される。形成されたシリコンパターン上に、導電性層(例えばAu層)が蒸着法やスパッタリング法等によって形成される。これにより、ベース2上に電極7を含む配線パターン6が形成される。
なお、本実施形態においては、シリコンパターン上にAu層を形成する際に、ベース2上の支柱4が配置される位置にも、Au層を形成するようにしている。これは、支柱4を上述の熱圧着方式で接合するためである。
ベース2上に配線パターン6を形成する上記の工程と平行して、略同一の高さを有する支柱4と圧電アクチュエータ5を準備しておく。なお、この段階では圧電アクチュエータ5は、圧電体に圧電活性を与える分極処理が施されていない。準備した支柱4及び圧電アクチュエータ5を、ベース2の所定の位置に熱圧着方式で接合される。
ベース2に接合された支柱4と圧電アクチュエータ5は、同時に研磨されて、所定の高さに揃えられる。この後、ミラー基板3と支柱4とが熱圧着方式によって接合される。なお、この時点では、支柱4と圧電アクチュエータ5との高さが揃っているために、電圧を印加されない状態で、圧電アクチュエータ5がミラー基板を押すことはなく、ミラー基板3は湾曲していない。すなわち、ミラー基板3はベース2と略平行となっている。
ミラー基板3と支柱4とが接合されると、圧電アクチュエータ5を構成する圧電体に圧電活性を与えるために、所定の直流電界が加えられる。なお、給電は、ベース2上に形成された配線パターン6及び電極7を通じて行われる。また、この際に、必要に応じて加熱しても良い。
以上によって、形状可変ミラー1の製造は完了するが、圧電アクチュエータ5を構成する圧電体に対して分極処理を行うと、圧電アクチュエータ5は、その厚み(高さ)によって決まる量だけ伸びる。従って、その伸びた分だけ、圧電アクチュエータ5が支柱4より高くなる。そして、形状可変ミラー1を構成する各圧電アクチュエータ5は、分極処理によって等しく伸び(当然、各圧電アクチュエータ5は同一条件で分極処理される)、且つミラー基板3を支柱4に接合することによって鏡面3aに発生する歪みの最大量より十分大きな量だけ伸びる。従って、ミラー基板3は凸状に湾曲し、その鏡面3aは、レーザ光が照射される領域の中心を基準に対称性が良いものとなる。
なお、圧電アクチュエータ5に分極処理を行うことによって、圧電アクチュエータ5が伸びる量は、圧電アクチュエータ5の厚みによって変化する。このために、圧電アクチュエータ5のサイズを決定する際には、形状可変ミラー1の厚み、圧電アクチュエータ5に要求される伸縮ストローク等とともに、分極処理を行うことによって圧電アクチュエータ5が伸びる量も考慮に入れてサイズ決定すれば良い。
また、分極処理によって圧電アクチュエータ5が伸びる量は、ミラー基板3を支柱4に接合することによって鏡面3aに発生する歪みの最大量より大きければ良い。この場合、ミラー基板3は、分極処理によって圧電アクチュエータ5に持ち上げられた状態(すなわち、ミラー基板3は凸状となる)となる。そして、このような場合、上記鏡面3aに発生する歪みは完全に解消されなくても低減されるために、所望の鏡面3a形状を得るために圧電アクチュエータ5に要求される性能(伸縮ストロークに関する性能)を低いものとできる。従って、圧電アクチュエータ5に対する性能の要求が下がって、低コスト化を図ることが可能となる。ただし、圧電アクチュエータ5の分極処理による伸び量が大きくなりすぎて、ミラー基板3にかかる荷重が必要以上に大きな荷重(例えば、ミラー基板3と支柱4の接合が剥がれたり、ミラー基板3が破損したりする荷重)とならないように注意する必要は当然ある。
また、以上に示した形状可変ミラー1の製造方法では、ベース2と支柱4、ベース2と圧電アクチュエータ5、及びミラー基板3と支柱4の接合について、熱圧着方式で行う構成を示したが、これらはエポキシ樹脂等から成る接着剤であっても構わない。そして、接着剤によってこれらを接合する場合には、圧電アクチュエータ5を構成する圧電体を分極処理するタイミングを本実施形態と異なるタイミングとできる。すなわち、例えば、支柱4と圧電アクチュエータ5との高さを揃える研磨工程の後であって、ミラー基板3と支柱4とを接合する前に分極処理する構成等としても良い。
更に、以上に示した形状可変ミラー1においては、圧電アクチュエータ5を構成する圧電体の分極処理によって、圧電アクチュエータ5が支柱4よりも所定の高さ(ミラー基板3を支柱4に接合することによって鏡面3aに発生する歪みの最大量より大きな量)高くなる構成とした。しかし、分極処理を用いないで圧電アクチュエータ5のサイズを加工によって調整し、圧電アクチュエータ5が支柱4よりも、所定の高さだけ高くなる構成としても構わない。
ただし、本実施形態にように、分極処理による伸び量を利用する構成を用いた場合には、形状可変ミラーの製造時に、それぞれ複数ある支柱4及び圧電アクチュエータ5の高さを揃える工程を纏めて一緒にできる点で好ましい。更に、支柱4に対する圧電アクチュエータ5の高さの管理も、支柱4と圧電アクチュエータ5を別々に研磨して高さ調整する場合よりも管理し易いので好ましい。
次に、本実施形態の形状可変ミラー1が用いられる光ピックアップ装置について、図3を参照しながら説明する。図3は、本実施形態の光ピックアップ装置の光学系の構成を示す概略図である。なお、光ピックアップ装置10は、光ディスク20にレーザ光を照射して、情報の読み取り及び情報の書き込みを可能とする装置である。
光ピックアップ装置10は、半導体レーザ11と、コリメートレンズ12と、ビームスプリッタ13と、形状可変ミラー1と、1/4波長板14と、対物レンズ15と、集光レンズ16と、光検出器17と、を備えている。
半導体レーザ11から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ12で平行光に変換され、ビームスプリッタ13を通過して、形状可変ミラー1で反射され、1/4波長板14でレーザ光の偏光状態を変化された後に、対物レンズ15で集光されて光ディスク20に焦点を合わせる。また、光ディスク20から反射されたレーザ光は、対物レンズ15、1/4波長板14を通過後、形状可変ミラー1で反射されて、ビームスプリッタ13を介して、集光レンズ16によって光検出器17に集光される。
このような光ピックアップ装置10において、形状可変ミラー1は、1つは、従来の立ち上げミラーの役割を果たしている。一方で、形状可変ミラー制御部18からの命令により、その鏡面3aを適宜変形することによって、この半導体レーザ11から出射されたレーザ光に発生する光学的な歪み(コマ収差や球面収差等の波面収差)の補正を行う役割も果たしている。
なお、本実施形態の形状可変ミラー1においては、圧電アクチュエータ5に電圧を印加しない場合の鏡面3aの形状(初期形状)は凸状となっている。光ピックアップ装置1は、この点を考慮して光学系が設計されている。すなわち、本実施形態では、初期形状において波面収差を発生しないように光学系が設計されており、入射するレーザ光が波面収差を有する場合に、初期形状から鏡面3a形状を変化することで波面収差を補正するものとしている。
形状可変ミラー制御部18は、例えば、予めメモリ(図示せず)に記憶しておいた情報に基づいて、形状可変ミラー1の鏡面3aを適宜変形するように形状可変ミラーの動作を制御する構成としても良い。また、光検出器17で得られた信号に基づいて好ましい鏡面3aの状態となるように圧電アクチュエータ5に印加する電圧を適宜変化させながら、形状可変ミラー1の動作を制御する構成等としても構わない。
なお、本実施形態の光ピックアップ装置10においては、形状可変ミラー1は、立ち上げミラーとしての機能を有するように構成しているが、必ずしもこれに限定される趣旨ではなく、他の構成としても構わない。
また、以上においては、本発明の形状可変ミラー1が光ピックアップ装置10に用いられる場合を示した。しかし、本発明の形状可変ミラーは、入射する光ビームの光学的な歪みを補正できるために、光学装置に広く適用可能であり、例えばビデオプロジェクタやデジタルカメラ等にも適用できる。
その他、以上に示した実施形態では、形状可変ミラー1は、図1に示すように全体の形状が矩形状であるが、特にこの形状に制限されるものでなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、ベース2やミラー基板3等が円形に構成されても構わず、ベース2とミラー基板3とのサイズが異なる構成等としても構わない。
本発明によれば、圧電アクチュエータの伸縮により鏡面の形状を変形可能とされる形状可変ミラーにおいて、製造コストを抑制しつつ、所望の鏡面形状を得ることが可能な形状可変ミラーを提供できる。このために、本発明は光学装置の分野において非常に有用である。
1 形状可変ミラー
2 ベース
3 ミラー基板
3a 鏡面
4 支柱
5 圧電アクチュエータ
10 光ピックアップ装置
2 ベース
3 ミラー基板
3a 鏡面
4 支柱
5 圧電アクチュエータ
10 光ピックアップ装置
Claims (5)
- ベースと、
前記ベースと対向配置され、前記ベースと対向する面と反対側の面に鏡面が形成されるミラー基板と、
前記ベース上に配置されて前記ミラー基板を支持する支柱と、
電圧を印加することにより伸縮する圧電体を有し、前記ベース上に配置されて、前記ミラー基板の前記支柱に接合されていない可動部を変位させる圧電アクチュエータと、
を備える形状可変ミラーにおいて、
前記圧電アクチュエータは、電圧を印加されない状態で、前記支柱より所定の高さだけ高く形成されており、
前記所定の高さは、前記ミラー基板を前記支柱と接合することによって前記鏡面に発生する歪みの最大量よりも大きい量であることを特徴とする形状可変ミラー。 - 前記所定の高さは、前記圧電体に圧電活性を与える分極処理によって前記圧電アクチュエータが伸びる量と同一の量であることを特徴とする請求項1に記載の形状可変ミラー。
- ベースと、前記ベースと対向配置され、前記ベースと対向する面と反対側の面に鏡面が形成されるミラー基板と、前記ベース上に配置されて前記ミラー基板を支持する支柱と、電圧を印加することにより伸縮する圧電体を有し、前記ベース上に配置されて、前記ミラー基板の前記支柱に接合されていない可動部を変位させる圧電アクチュエータと、を備える形状可変ミラーの製造方法において、
前記圧電体に圧電活性を与える分極処理を行っていない前記圧電アクチュエータと前記支柱との高さを揃える工程と、
前記支柱と高さが揃えられた前記圧電アクチュエータを前記分極処理し、前記圧電アクチュエータを前記支柱より高く形成する工程と、
を具備することを特徴とする形状可変ミラーの製造方法。 - 前記分極処理は、前記ベースと前記支柱及び前記圧電アクチュエータとの接合、及び前記ミラー基板と前記支柱との接合が行われた後に実施されることを特徴とする請求項3に記載の形状可変ミラーの製造方法。
- 請求項1又は2に記載の形状可変ミラーを備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
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JP2007118381A JP2008276854A (ja) | 2007-04-27 | 2007-04-27 | 形状可変ミラー及びその製造方法、並びに光ピックアップ装置 |
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CN114043321A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-02-15 | 北京创思工贸有限公司 | 变形镜加工方法 |
-
2007
- 2007-04-27 JP JP2007118381A patent/JP2008276854A/ja active Pending
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CN114043321A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-02-15 | 北京创思工贸有限公司 | 变形镜加工方法 |
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