DE102006028356A1

DE102006028356A1 - Spiegel von variabler Form und dazugehörige optische Abnehmervorrichtung

Info

Publication number: DE102006028356A1
Application number: DE102006028356A
Authority: DE
Inventors: Kenji Daito Nagashima; Hitoshi Daito Fujii; Fuminori Daito Tanaka; Susumu Kusatsu Sugiyama; Akira Kusatsu Ishii; Katsuhiko Kusatsu Tanaka; Wataru Daito Kuze
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2007-03-15
Also published as: CN100589188C; CN1885412A; JP4432839B2; US7390100B2; US20070002472A1; JP2006351154A

Abstract

Ein Spiegel von variabler Form ist mit Folgendem versehen: einer Trägerbasis; einem Spiegelabschnitt, der so angeordnet ist, dass er der Trägerbasis zugewandt ist, und der auf seiner einen Seite, die von der Trägerbasis abgewandt ist, eine Spiegelfläche aufweist, die mit einem Lichtstrahl bestrahlt wird; festen Abschnitten, die den Spiegelabschnitt an der Trägerbasis befestigen; und piezoelektrischen Elementen, die zwischen der Trägerbasis und dem Spiegelabschnitt sandwichartig eingeschlossen sind und die Form der Spiegelfläche verändern. Vorliegend sind die piezoelektrischen Elemente näher an der Mitte des Spiegelabschnitts angeordnet als die festen Abschnitte.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spiegel von variabler Form, der es gestattet, dass seine Spiegelfläche verändert wird, und insbesondere betrifft sie deren Struktur. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine optische Abnehmervorrichtung, die mit einem solchen Spiegel von variabler Form versehen ist.

Wenn Informationen unter Verwendung einer optischen Abnehmervorrichtung aus einer optischen Platte, wie beispielsweise einer CD (Compact Disc, Kompaktplatte) oder DVD (Digital Versatile Disc, digitale Bildplatte) gelesen oder auf sie geschrieben werden, sollte die Beziehung zwischen der optischen Achse der optischen Abnehmervorrichtung und der Plattenoberfläche im Idealfall senkrecht sein. In der Realität jedoch bleibt ihre Beziehung nicht immer senkrecht, wenn sich die Platte dreht. Im Ergebnis führt dies dazu, dass bei einer optischen Platte, wie einer CD oder DVD, wenn deren Plattenfläche relativ zur optischen Achse kippt, der optische Weg des Laserlichts so gebeugt wird, dass er einen Koma-Abbildungsfehler bzw. ein Koma erzeugt.

Wenn ein Koma-Abbildungsfehler erzeugt wird, weicht der Fleck des auf die optische Platte gestrahlten Laserlichts von der korrekten Position ab, und wenn der Koma-Abbildungsfehler größer als gestattet wird, wird es auf ungelegene Weise unmöglich, Information präzise zu schreiben oder zu lesen. Aus diesem Grund sind konventionellerweise Verfahren zur Korrektur eines Koma-Abbildungsfehlers, wie er vorstehend beschrieben ist, und anderer Abbildungsfehler durch die Verwendung eines Spiegels von variabler Form vorgeschlagen worden.

Beispielsweise wird in der JP-A-2004-070004 ein Verfahren zur Reduzierung von Wellenfront-Abbildungsfehlern bei einem Spiegel von variabler Form vorgeschlagen, der piezoelektrische Elemente verwendet und eine unimorphe oder bimorphe Struktur besitzt. Der vorliegende Spiegel von variabler Form besitzt zum Beispiel eine Struktur, wie sie in den 7A und 7B gezeigt ist. 7A zeigt den Spiegel von variabler Form, wobei sein Spiegelbefestigungselement 108 entfernt ist, und zwar von der Seite gegenüber dessen Spiegelmaterial 101 gesehen. 7B ist eine Schnittansicht längs der in 7A gezeigten Linie A-A. Der Spiegel von variabler Form umfasst piezoelektrische Elemente 102, Verdrahtungselektroden 103, einzelne Elektroden 104, eine Spiegelbasis 105, feste Abschnitte 106 und Schlitze 107.

Wenn gemäß der JP-A-2004-070004 bei geerdeten Verdrahtungselektroden 103 eine positive Spannung an eine der einzelnen Elektroden 104 und eine negative Spannung an die andere angelegt wird, so dehnt sich eines der piezoelektrischen Elemente 102 aus und das andere zieht sich zusammen. Somit wird die Spiegelfläche in ihrem Teil, der auf der einen Seite ihrer Mitte in der Richtung A-A positioniert ist, konvex und in ihrem anderen Teil, der auf der anderen Seite positioniert ist, konkav. Es wird beschrieben, dass die Verwendung dieses Spiegels von variabler Form in einer optischen Abnehmervorrichtung zur Verringerung von Wellenfront-Abbildungsfehlern beiträgt.

Jedoch berichtet die JP-A-2004-070004, dass bei einem Spiegel von variabler Form mit einer solchen Struktur eine Deformation an solchen Stellen wie den auf der Oberfläche des Spiegelmaterials 101 angeordneten Schlitzen 107 erzeugt wird, wenn sich die Form der Spiegelfläche verändert. Um dies zu korrigieren, schlägt die JP-A-2004-070004 einen Spiegel von variabler Form vor, der mit einer elastischen Struktur versehen ist, die in der Umgebung der Stelle, an der die Deformation entsteht, angeordnet ist, um dadurch die Deformation der Spiegelfläche zu verringern und die Änderungswirksamkeit der Spiegelfläche zu verbessern.

Neben anderen konventionellen Spiegeln von variabler Form, wie in der JP-A-H05-333274 gezeigt, gibt es ein Verfahren zur Durchführung einer Phasensteuerung durch Ändern der Form des Spiegels selbst durch die Verwendung mehrerer Aktuatoren.

Wenn jedoch beispielsweise eine Spiegelfläche eines Spiegels von variabler Form verändert wird, indem ein piezoelektrisches Element sandwichartig zwischen einer Trägerbasis und einem Spiegelabschnitt eingeschlossen wird und indem eine seitliche Verdrängung des auf der Trägerbasis platzierten piezoelektrischen Elements ausgenutzt wird, so wurde festgestellt, dass, wie durch Pfeile in 8 gezeigt ist, eine Deformation auf der Spiegelfläche des Spiegelabschnitts auf einer Seite entsteht, die einer Seite gegenüberliegt, auf der das piezoelektrische Element und der Spiegelabschnitt miteinander in Kontakt kommen, wenn das piezoelektrische Element betrieben wird. 8 zeigt Ergebnisse einer Computersimulation, die durch ein Finites-Element-Verfahren erhalten wurde, welches eine allgemeine Technik ist, die als Approximationsanalysetechnik zur Analyse der Deformation oder Belastung einer Struktur herangezogen wird.

Mit anderen Worten, solange beispielsweise die Form des Spiegels durch die Kontraktion des piezoelektrischen Elements verändert wird, wie es der Fall bei der JP-A-2004-070004 oder der JP-A-H05-333274 ist, wird zwangsläufig eine lokale Deformation auf der Spiegelfläche an einer Stelle erzeugt, an der das piezoelektrische Element angeordnet ist. Aus diesem Grund entsteht eine lokale Deformation auf der Spiegelfläche, wenn ein Spiegel von variabler Form, der wie in der JP-A-2004-070004 oder der JP-A-H05-333274 strukturiert ist, in einer optischen Abnehmervorrichtung vorgesehen ist. Infolgedessen ist es eventuell nicht möglich, Abbildungsfehler richtig zu korrigieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Angesichts der vorstehend erörterten Nachteile, denen im Stand der Technik begegnet wird, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spiegel von variabler Form zur Verfügung zu stellen, der die Form seiner Spiegelfläche verändern und Abbildungsfehler richtig korrigieren kann, ohne durch auf der Spiegelfläche entstandene Deformationen beeinträchtigt zu werden. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Spiegels von variabler Form, der einen ausreichend weiten Spiegelform-Änderungsumfang bietet. Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer optischen Abnehmervorrichtung, die mit einem Spiegel von variabler Form versehen ist, der durch Deformationen auf der Spiegelfläche nicht beeinträchtigt wird und somit Abbildungsfehler in einem weiten Umfang richtig korrigieren kann.

Zur Lösung der vorstehenden Aufgaben ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Spiegel von variabler Form versehen mit: einer Trägerbasis; einem Spiegelabschnitt, der so angeordnet ist, dass er der Trägerbasis zugewandt ist, und der auf seiner einen von der Trägerbasis abgewandten Seite eine Spiegelfläche aufweist, die mit einem Lichtstrahl bestrahlt wird; festen Abschnitten, die den Spiegelabschnitt an der Trägerbasis befestigen; und piezoelektrischen Elementen, die zwischen der Trägerbasis und dem Spiegelabschnitt sandwichartig eingeschlossen sind und die Form der Spiegelfläche verändern. Vorliegend sind die piezoelektrischen Elemente näher an der Mitte des Spiegelabschnitts angeordnet als die festen Abschnitte. Es ist zu beachten, dass in einem Fall, in dem die mit den piezoelektrischen Elementen verbundenen Elektrodenabschnitte auf einer Seite des Spiegelabschnitts gegenüber der Spiegelflächenseite angeordnet sind, der Spiegelabschnitt die Elektrodenabschnitte umfasst, und dies gilt auch für nachstehende Beschreibungen.

Da der Spiegelabschnitt und der feste Abschnitt aneinander befestigt sind, wird es mit dieser Struktur möglich, die Form des Spiegels gleichmäßig mit einem kleinen Betrag an Verdrängung der piezoelektrischen Elemente, die näher an der Mitte des Spiegelabschnitts als die festen Abschnitte angeordnet sind, zu ändern. Dies trägt dazu bei, Abbildungsfehler richtig zu korrigieren.

Da die festen Abschnitte außerdem mit dem Spiegelabschnitt an einer seiner Kanten verbunden sind, wird es möglich, die Formänderung der Spiegelfläche mit einem kleinen Betrag an Verdrängung der piezoelektrischen Elemente zu erhöhen.

Da ferner die piezoelektrischen Elemente außerhalb eines Bereichs angeordnet sind, innerhalb welchem die Spiegelfläche mit dem Lichtstrahl bestrahlt wird, wird es möglich, die Form der Spiegelfläche gleichmäßig zu verändern, ohne auf ihr eine Deformation zu verursachen.

Da die piezoelektrischen Elemente nahe den festen Abschnitten angeordnet sind, wird es möglich, die Formänderung der Spiegeloberfläche unter Ausdehnung und Kontraktion der piezoelektrischen Elemente weiter zu erhöhen.

Da einzelne Paare aus den festen Abschnitten und den piezoelektrischen Elementen in kreuzförmigen Richtungen symmetrisch angeordnet sind, wird es möglich, die Form der Spiegelfläche gleichmäßiger zu ändern und Abbildungsfehler richtiger zu korrigieren.

Die optische Abnehmervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit dem Spiegel von variabler Form, der wie vorstehend beschrieben strukturiert ist, versehen. Dies ermöglicht es, bei der Spiegelfläche eine Deformation zu verhindern, die sich ansonsten entwickelt, wenn die piezoelektrischen Elemente zur Änderung der Form des Spiegels betrieben werden, und somit Abbildungsfehler sicher zu korrigieren. Ferner ist es mit einem erhöhten Betrag an Formänderung im Spiegelabschnitt des Spiegels von variabler Form ebenfalls möglich, einen weiten Umfang an Abbildungsfehlerkorrektur zu erzielen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht, die Komponenten zeigt, die einen die vorliegende Erfindung verkörpernden Spiegel von variabler Form bilden;
1B ist eine Schnittansicht längs einer in 1A gezeigten Linie a-a;
2A ist eine Schnittansicht, die ein modifiziertes Beispiel des Spiegels von variabler Form zeigt, dessen Spiegelabschnitt konkav ausgebildet ist;
2B ist eine Schnittansicht, die schematisch ein weiteres modifiziertes Beispiel des Spiegels von variabler Form mit einem Vorsprung zeigt, der in einem Teil davon ausgebildet ist, wo die Seite gegenüber der Seite der Spiegelfläche des Spiegelabschnitts in Kontakt mit den piezoelektrischen Elementen kommt;
3 ist eine Draufsicht, die den Spiegel von variabler Form von der Seite der Spiegelfläche des Spiegelabschnitts gesehen zeigt;
4A ist eine Schnittansicht, die schematisch einen Zustand erläutert, in dem keine Spannung an die piezoelektrischen Elemente des Spiegels von variabler Form angelegt ist;
4B ist eine Schnittansicht, die schematisch einen Zustand erläutert, in dem eine Spannung an die piezoelektrischen Elemente des Spiegels von variabler Form angelegt ist und sich die piezoelektrischen Elemente deshalb zusammenziehen;
4C ist eine Schnittansicht, die schematisch einen Zustand erläutert, in dem eine Spannung an die piezoelektrischen Elemente des Spiegels von variabler Form angelegt ist und sich die piezoelektrischen Elemente deshalb ausdehnen;
5A ist eine Schnittansicht, die schematisch eine Beziehung zwischen den Aspekten erläutert, wie die piezoelektrischen Elemente und die festen Abschnitte des Spiegels von variabler Form positioniert sind und wie sehr sich der Spiegelabschnitt ändert;
5B ist eine Schnittansicht, die schematisch eine Beziehung zwischen den Aspekten erläutert, wie die piezoelektrischen Elemente und die festen Abschnitte des Spiegels von variabler Form positioniert sind und wie sehr sich der Spiegelabschnitt ändert, wobei die piezoelektrischen Elemente näher an den festen Abschnitten positioniert sind;
6 ist ein Diagramm, das einen Umriss des optischen Systems einer optischen Abnehmervorrichtung zeigt, die einen die vorliegende Erfindung verkörpernden Spiegel von variabler Form verwendet;
7A ist ein Diagramm, das die Struktur eines konventionellen Spiegels von variabler Form zeigt;
7B ist eine Schnittansicht des konventionellen Spiegels von variabler Form längs der in 7A gezeigten Linie A-A; und
8 ist ein Diagramm, um zu zeigen, wie eine Deformation auf einer Spiegelfläche des konventionellen Spiegels von variabler Form entsteht, wenn dessen piezoelektrische Elemente betrieben werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es sollte verstanden werden, dass die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen nur Beispiele sind und daher die Art, in der die vorliegende Erfindung ausgeführt werden kann, in keinerlei Weise beschränken sollen. Es sollte auch verstanden werden, dass in den Zeichnungen die Größen und Dicken der Bestandteile, der Betrag der Verdrängung, welche auftritt, wenn sich die Form verändert usw., zum Zweck des leichten Verständnisses übertrieben sind und sich diese Dimensionen daher von denjenigen, welche tatsächlich beobachtet werden, unterscheiden.
1A ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht, die Komponenten zeigt, die einen die vorliegende Erfindung verkörpernden Spiegel von variabler Form bilden. 1B ist eine Schnittansicht längs der in 1A gezeigten Linie a-a, die einen Zustand zeigt, in dem alle Komponenten zusammengesetzt sind.
Ein Spiegel 1 von variabler Form gemäß der vorliegenden Erfindung ist als Abbildungsfehler-Korrekturspiegel gebaut, der die Form der auf der Oberseite eines Spiegelabschnitts 3 ausgebildeten Spiegelfläche durch Ausnutzen der vertikalen Verdrängung piezoelektrischer Elemente 4 ändert. Die piezoelektrischen Elemente 4 und festen Abschnitte 5 sind an einer Trägerbasis 2 befestigt. Die Trägerbasis 2 ist beispielsweise aus einem isolierenden Material wie Glas oder Keramik ausgebildet. Die Trägerbasis 2 weist in ihr ausgebildete Elektrodenlöcher 6 auf, durch die den piezoelektrischen Elementen 4 eine Spannung zugeführt wird.
Die Form der Spiegelfläche des Spiegelabschnitts 3 wird durch die piezoelektrischen Elemente 4 verändert und der Spiegelabschnitt 3 reflektiert einen von einer Lichtquelle emittierten Lichtstrahl. Der Spiegelabschnitt 3 ist vorzugsweise aus einem Material ausgebildet, das starr und elektrisch leitend ist, so dass es den piezoelektrischen Elementen 4 eine Spannung zuführen kann. Beispiele eines solchen Materials umfassen Silicium und Metalle, wie etwa Aluminium und Eisen. Der Spiegelabschnitt 3 kann aus einem isolierenden Material, wie zum Beispiel Glas, ausgebildet sein, obwohl er dann keine elektrische Leitfähigkeit bietet. In einem Fall, in dem der Spiegelabschnitt 3 aus einem isolierenden Material wie Glas ausgebildet ist, ist es notwendig auf der Seite des Spiegelabschnitts 3 gegenüber dessen Spiegelfläche durch Dampfabscheiden von Gold oder dergleichen ein Elektrodenmuster auszubilden oder eine Elektrode auf der Seite des Spiegelabschnitts 3 gegenüber dessen Spiegelfläche anzubringen, um eine elektrische Leitung zu den piezoelektrischen Elementen 4 zu erhalten.
Der Spiegelabschnitt 3 kann aus einem einzigen Material ausgebildet sein. Alternativ ist es auch möglich, einen Basisabschnitt des Spiegelabschnitts 3 mit Silicium auszubilden und dann dessen Oberseite zu beschichten, indem ein Überzug aus Aluminium oder dergleichen zur Ausbildung einer Spiegelfläche aufgetragen wird. Es ist auch möglich, auf dem Basisabschnitt mehrere Schichten auszubilden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Spiegelabschnitt 3 flachplattenförmig. Alternativ kann der Spiegelabschnitt 3 im Umfang der Aufgaben der vorliegenden Erfindung irgendwelche anderen Formen erhalten oder anderweitig modifiziert werden. Wie in 2A gezeigt ist, kann der Spiegelflächenabschnitt des Spiegelabschnitts 3 beispielsweise konkav gemacht sein und dadurch kann der Spiegelabschnitt 3 insgesamt in einer konkaven Form ausgebildet werden. Wie in 2B gezeigt ist, ist es auch möglich, einen Vorsprung 3a auf der Seite des Spiegelabschnitts 3 gegenüber der Spiegelfläche in Teilen davon auszubilden, wo der Spiegelabschnitt 3 mit den piezoelektrischen Elementen 4 in Kontakt kommt. Vorliegend zeigen die 2A und 2B einen Zustand, bevor der Spiegelabschnitt 3 und die festen Abschnitte 5 miteinander verbunden werden, so dass die Form des Spiegelabschnitts 3 leicht verstanden werden kann.
Der Spiegelabschnitt 3 mit konkaver Fläche wird beispielsweise ausgebildet, indem Materialien mit unterschiedlichen Wärmekontraktionskoeffizienten zusammengelegt werden. Beispielsweise werden in einem Fall, in dem der Spiegelabschnitt 3 aus Silicium ausgebildet ist, die Vorsprünge 3a durch Trockenätzen ausgebildet.
Wie in den 1A und 1B gezeigt ist, sind die festen Abschnitte 5 sandwichartig zwischen der Trägerbasis 2 und dem Spiegelabschnitt 3 eingeschlossen und sind in einer Draufsicht außerhalb der piezoelektrischen Elemente 4 angeordnet. Des Weiteren sind die festen Abschnitte 5 an ihren Oberflächen mit dem Spiegelabschnitt 3 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform sind die festen Abschnitte 5 von der Trägerbasis 2 getrennt; alternativ können die Trägerbasis 2 und die festen Abschnitte 5 einstückig ausgebildet sein oder können im Umfang der Aufgaben der vorliegenden Erfindung irgendwelche anderen Formen erhalten oder anderweitig modifiziert werden. Vorzugsweise werden die Höhen der einzelnen festen Abschnitte 5 gleich gemacht, um eine Deformation auf der Spiegelfläche des Spiegelabschnitts 3 zu verhindern, und vorzugsweise wird auch die Beziehung zwischen den Höhen der festen Abschnitte 5 und der piezoelektrischen Elemente 4 so eingestellt, dass sie keine Deformation erzeugt.
Wie in den 1A und 1B gezeigt ist, sind die piezoelektrischen Elemente 4 zwischen der Trägerbasis 2 und dem Spiegelabschnitt 3 sandwichartig eingeschlossen. Weiterhin sind beispielsweise die piezoelektrischen Elemente 4, wie in 1B gezeigt ist, durch die auf der den Bodenflächen der piezoelektrischen Elemente 4 zugewandten Seite ausgebildeten Elektrodenlöcher 6 mit einzelnen (nicht gezeigten) Elektroden verbunden. Die oberen Flächen der piezoelektrischen Elemente 4 kommen in Kontakt mit dem Spiegelabschnitt 3, der auch als gemeinsame Elektrode dient, und dies erlaubt es den piezoelektrischen Elementen 4, sich auszudehnen und zusammenzuziehen. In einem Fall, in dem, wie vorstehend beschrieben, der Spiegelabschnitt 3 aus einem isolierenden Material ausgebildet ist, wird auf dessen Seite gegenüber der Spiegelfläche eine Elektrodenschicht dampfabgeschieden, um eine Elektrode auf dem Spiegelabschnitt 3 vorzusehen, und diese Elektrode wird als gemeinsame Elektrode eingesetzt.
Die piezoelektrischen Elemente 4 und der Spiegelabschnitt 3 können miteinander verbunden sein oder nicht. In einem Fall, in dem sie nicht miteinander verbunden sind und der Spiegelabschnitt 3 wie in der vorliegenden Ausführungsform von flacher Form ist, werden, wenn sich die piezoelektrischen Elemente 4 zusammenziehen, die piezoelektrischen Elemente 4 und der Spiegelabschnitt 3 in einen Nicht-Kontakt-Zustand gebracht, wodurch die elektrische Leitung zu den piezoelektrischen Elementen 4 unterbrochen wird. Dadurch können sich die piezoelektrischen Elemente 4 nicht mehr weiter zusammenziehen. Aus diesem Grund nimmt der Änderungsumfang der Spiegelfläche des Spiegelabschnitts 3 ab. In diesem Fall ist es möglich, den Spiegelabschnitt 3 zu verwenden, der eine insgesamt konkav ausgeführte Form aufweist, indem dessen Spiegelflächenabschnitt, wie in 2A gezeigt ist, konkav gemacht wird, oder den Spiegelabschnitt 3 zu verwenden, der die Vorsprünge auf seiner Seite gegenüber der Spiegelfläche in Teilen davon aufweist, wo der Spiegelabschnitt 3 mit den piezoelektrischen Elementen in Kontakt kommt, wie in 2B gezeigt ist. Mit diesem Spiegelabschnitt 3 kann die elektrische Leitung zu den piezoelektrischen Elementen 4 aufrechterhalten werden, wenn sich die piezoelektrischen Elemente 4 zusammenziehen. Im Ergebnis wird es möglich, die Form des Spiegelabschnitts 3 durch Zusammenziehen der piezoelektrischen Elemente 4 zu ändern, wodurch verhindert wird, dass der Änderungsumfang des Spiegelabschnitts 3 abnimmt.
Die piezoelektrischen Elemente 4 sind aus einer piezoelektrischen Keramik, wie zum Beispiel PZT (Blei(II)titanatzirconat, Pb(Zr_xTi_1-x)O₃) oder einem piezoelektrischen Polymer, wie zum Beispiel Polyvinylidenfluorid, ausgebildet. Von diesen wird ein piezoelektrisches Keramikmaterial wegen seiner hohen mechanischen Festigkeit bevorzugt.
In dieser Ausführungsform sind die piezoelektrischen Elemente 4 von rechteckiger Säulenform, die an ihren oberen Enden, die mit dem Spiegelabschnitt 3 in Kontakt kommen, feiner ausgebildet sind; diese können jedoch eine beliebige andere Form erhalten, beispielsweise eine Rechteck-Parallelepiped-Form oder eine Kreis-Säulen-Form an den oberen Enden.
Als nächstes wird beschrieben, wie die piezoelektrischen Elemente 4 in dem Spiegel 1 von variabler Form angeordnet sind. In der vorliegenden, in 1A gezeigten Ausführungsform wird es bevorzugt, dass mehrere piezoelektrische Elemente 4 symmetrisch angeordnet sind. Um jedoch die Form der Spiegelfläche des Spiegelabschnitts 3 gleichförmig an verschiedenen Positionen zu ändern, wird es mehr bevorzugt, dass vier piezoelektrische Elemente 4 in einer Draufsicht in kreuzförmigen Richtungen symmetrisch angeordnet sind. Die festen Abschnitte 5 sind einzeln neben den einzelnen piezoelektrischen Elementen 4 auf einer Leitung angeordnet, die die symmetrisch angeordneten piezoelektrischen Elemente 4 miteinander verbindet. Um die Form der Spiegelfläche noch richtiger zu ändern, wird es weiter bevorzugt, dass die piezoelektrischen Elemente 4 symmetrisch um eine Achse angeordnet sind, die durch die Mitte der Spiegelfläche des Spiegelabschnitts 3 hindurchgeht. Außerdem sind die piezoelektrischen Elemente 4 auch unter Berücksichtigung der Beziehung zu einem zum Spiegel 1 von variabler Form hin emittierten Lichtstrahl angeordnet.
3 ist eine Draufsicht, die den Spiegel 1 von variabler Form, gesehen von der Seite der Spiegelfläche des Spiegelabschnitts 3, zeigt. In 3 ist ein Innenbereich eines im Mittelabschnitt des Spiegelabschnitts 3 gezeigten kreisförmigen Abschnitts ein Bestrahlungsbereich 7, innerhalb welchem die Spiegelfläche des Spiegelabschnitts 3 mit einem Lichtstrahl bestrahlt wird. Die piezoelektrischen Elemente 4 und die festen Abschnitte 5 sind außerhalb dieses Bestrahlungsbereichs 7 auf der Seite gegenüber der Spiegelfläche positioniert. Wie zuvor unter Benzugnahme auf 8 beschrieben ist, entsteht eine Deformation auf der Spiegelfläche an Orten und auf der Seite gegenüber der Stelle, an der die piezoelektrischen Elemente 4 mit dem Spiegelabschnitt 3 in Kontakt kommen, wenn die piezoelekt rischen Elemente 4 sich ausdehnen oder zusammenziehen. Wenn jedoch die piezoelektrischen Elemente 4 gemäß der Ausführungsform angeordnet sind, ist der Lichtstrahl nicht von der Deformation betroffen, die auf der Spiegelfläche entsteht, wenn sich die piezoelektrischen Elemente 4 ausdehnen oder zusammenziehen. Dies ermöglicht es, eine richtige Korrektur durchzuführen, wenn Abbildungsfehler korrigiert werden, da er durch die auf der Spiegeloberfläche entstandene Deformation nicht beeinträchtigt ist.
Der Bestrahlungsbereich 7 des Lichtstrahls ist durch einen effektiven Durchmesser des Lichtstrahls begrenzt der in den Spiegel 1 von variabler Form fällt. Beispielsweise ändert sich in einer optischen Abnehmervorrichtung, die einen Vorgang wie das Lesen von Information von einer optischen Platte durchführt, die numerische Öffnung je nach der Art der Platten wie etwa einer CD oder DVD. Wenn daher der aus einem Halbleiterlaser emittierte Laserstrahl auf den Spiegel 1 von variabler Form fällt, bleibt der effektive Durchmesser nicht immer konstant und dadurch ändert sich der Bestrahlungsbereich des Lichtstrahls. Aus diesem Grund ist es notwendig, die piezoelektrischen Elemente 4 angesichts dieser Tatsache während des Entwurfsvorgangs anzuordnen.
Nun wird die Betätigung des Spiegels 1 von variabler Form, der wie vorstehend beschrieben strukturiert ist, unter Bezugnahme auf die 4A, 4B und 4C beschrieben. Wenn beispielsweise die piezoelektrischen Elemente 4 betrieben werden, verändert der Spiegel 1 von variabler Form seine Form, wie in den 4A bis 4C gezeigt ist. Die 4A bis 4C sind Schnittansichten des Spiegels 1 von variabler Form längs der in 1A gezeigten Linie a-a.
4A zeigt einen Zustand, in dem keine Spannung an die piezoelektrischen Elemente 4 angelegt ist. Wenn eine Spannung an die piezoelektrischen Elemente 4 angelegt wird, dehnen sie sich aus oder ziehen sich zusammen. Wenn sich die linken und rechten piezoelektrischen Elemente 4 zusammenziehen, wie in 4B gezeigt ist, wird der Spiegelabschnitt 3 konkav. Wenn sich die linken und rechten piezoelektrischen Elemente 4 ausdehnen, wie in 4C gezeigt ist, wird der Spiegelabschnitt 3 konvex. Wie sich die einzelnen piezoelektrischen Elemente 4 ausdehnen oder zusammenziehen, kann auf eine beliebige andere Weise als vorliegend spezifisch beschrieben kombiniert werden. Zum Beispiel kann in den 4A bis 4C eines der linkseitigen und der rechtsseitigen piezoelektrischen Elemente 4 zum Ausdehnen gebracht werden, während das andere zum Zusammenziehen gebracht wird. In beiden Fällen, in denen sich die piezoelektrischen Elemente 4 ausdehnen und zusammenziehen, entwickelt sich, da die piezoelektrischen Elemente 4 außerhalb des Bestrahlungsbereichs 7, der mit einem Lichtstrahl bestrahlt wird, angeordnet sind, keine Deformation auf der Spiegelfläche des Spiegelabschnitts 3 innerhalb des Bestrahlungsbereichs 7 des Lichtstrahls.
Wie in 5A gezeigt ist, sind die piezoelektrischen Elemente 4 nicht notwendigerweise nahe den festen Abschnitten 5 angeordnet. Jedoch wird es bevorzugt, wie in 5B gezeigt ist, dass die piezoelektrischen Elemente 4 und die festen Abschnitte 5 nahe zueinander angeordnet sind. Wenn die piezoelektrischen Elemente 4 und die festen Abschnitte 5 nahe zueinander angeordnet sind, nimmt der Abstand zwischen einem Punkt, durch den die Spiegelfläche des Spiegelabschnitts 3 die Einwirkung erfährt, wenn die piezoelektrischen Elemente 4 betrieben werden, und der Mitte des Spiegelabschnitts 3 zu. Wie in 5B gezeigt ist, trägt dies zur Erhöhung des Betrags an Formänderung der Spiegelfläche des Spiegelabschnitts 3 bei. Vorliegend sind die 5A und 5B Schnittansichten des Spiegels 1 von variabler Form längs der in 1A gezeigten Linie a-a.
Gemäß der Ausführungsform wird es bevorzugt, dass die festen Abschnitte 5, nahe welchen die piezoelektrischen Elemente 4 angeordnet sind, am Spiegelabschnitt 3 an dessen Außenumfangsteilen befestigt sind. Weiter wird es bevorzugt, dass die festen Abschnitte 5 am Spiegelabschnitt 3 an dessen Kante befestigt werden. Dies trägt dazu bei, den Abstand zwischen einem Punkt, durch den die Spiegelfläche des Spiegelabschnitts 3 die Einwirkung erfährt, wenn die piezoelektrischen Elemente 4 betrieben werden, und der Mitte des Spiegelabschnitts 3 zu vergrößern. Dies ermöglicht es, den Betrag an Formänderung der Spiegelfläche weiter zu erhöhen.
Es kann eine beliebige Anzahl piezoelektrischer Elemente 4 in beliebiger anderer Anordnung als jener, die spezifisch in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben ist, bereitgestellt werden. Um jedoch die Form der Spiegelfläche des Spiegelabschnitts 3 an verschiedenen Positionen gleichförmig zu verändern, wird es bevorzugt, dass mehrere piezoelektrische Elemente 4 in einer Draufsicht symmetrisch vorgesehen werden; wenn die Größe des Spiegelabschnitts 3 und weitere Faktoren berücksichtigt werden, wird es mehr bevorzugt, dass vier piezoelektrische Elemente 4 in kreuzförmigen Richtungen symmetrisch angeordnet sind. Noch weiter bevorzugt weiter es, dass die piezoelektrischen Elemente 4 symmetrisch um eine Achse herum angeordnet sind, die durch die Mitte der Spiegelfläche des Spiegelabschnitts 3 hindurchgeht, wie in einer Draufsicht zu sehen ist. In einem Fall, in dem mehrere piezoelektrische Elemente 4 vorgesehen sind, ist es bevorzugt, die Höhen der piezoelektrischen Elemente 4 einzeln einzustellen, um zu verhindern, dass sich eine Deformation auf der Spiegelfläche des Spiegelabschnitts 3 entwickelt.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen erhält der Spiegel 1 von variabler Form insgesamt die Form eines rechteckigen Parallelepipeds, wie in 1A gezeigt ist; seine Form ist jedoch nicht auf diese besondere Form begrenzt, sondern kann im Umfang der Aufgaben der vorliegenden Erfindung modifiziert werden. Beispielsweise können die Trägerbasis 2, der Spiegelabschnitt 3 oder irgendeine andere Komponente kreisförmig ausgebildet sein und die Trägerbasis 2 kann größer als der Spiegelabschnitt 3 ausgebildet sein.
Als nächstes wird als weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine optische Abnehmervorrichtung 11 beschrieben, die einen Spiegel von variabler Form gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Die optische Abnehmervorrichtung 11, die den Spiegel 1 von variabler Form gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, umfasst ein optisches System, das wie beispielsweise in 6 gezeigt aufgebaut ist. Das optische System der optischen Abnehmervorrichtung 11 kann auf eine beliebige andere Weise im Umfang der Aufgaben der vorliegenden Erfindung aufgebaut sein.
Die in 6 gezeigte optische Abnehmervorrichtung 11 ist mit einem Halbleiterlaser 12, einer Kollimatorlinse 13, einem Strahlteiler 14, einem Spiegel 1 von variabler Form gemäß der vorliegenden Erfindung, einer Viertelwellenplatte 15, einer Objektivlinse 16, einer Kondensatorlinse 18 und einem Photodetektor 19 versehen.
Das aus dem Halbleiterlaser 12 emittierte Laserlicht wird durch die Kollimatorlinse 13 in einen Parallelstrahl umgewandelt. Dieser Parallelstrahl wird durch den Strahlteiler 14 geschickt, dann wird sein Polarisationszustand durch die Viertelwellenplatte 15 geändert, dann wird er von dem Spiegel 1 von variabler Form reflektiert und danach durch die Objektivlinse 16 konzentriert, so dass er auf eine optische Platte 17 fokussiert wird. Das von der optischen Platte 17 reflektierte Laserlicht geht durch die Objektivlinse 16 hindurch, wird dann durch den Spiegel 1 von variabler Form reflektiert, geht dann durch die Viertelwellenplatte 15 hindurch, wird danach durch den Strahlteiler 14 reflektiert und dann durch die Kondensatorlinse 18 konzentriert, so dass es zum Photodetektor 19 gelenkt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform funktioniert der Spiegel 1 von variabler Form einerseits als konventionell verwendeter Erhöhungsspiegel. Andererseits wird in dem vorliegenden optischen System, beispielsweise, wenn die optische Platte 17 relativ zur optischen Achse des Laserlichts kippt, wie zuvor beschrieben ein Koma-Abbildungsfehler erzeugt. Zur Korrektur dieses Koma-Abbildungsfehlers wird die Form der Spiegelfläche des Spiegels 1 von variabler Form verändert; d. h. der Spiegel 1 von variabler Form dient auch zur Korrektur von Abbildungsfehlern. Insbesondere führt eine (nicht gezeigte) Steuerungsvorrichtung, die in der optischen Abnehmervorrichtung 11 vorgesehen ist, dem Spiegel 1 von variabler Form ein Signal auf der Grundlage des von dem Photodetektor 19 erhaltenen Signals zu, wenn eine Korrektur von Wellenfront-Abbildungsfehlern, wie etwa ein Koma-Abbildungsfehler, notwendig ist, um ihn anzuweisen, die Form des Spiegelabschnitts 3 zu verändern, um die Abbildungsfehler zu korrigieren. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Form der Spiegelfläche des Spiegelabschnitts 3 geändert wird, nur ein Teil von ihm, der keine Deformation aufweist, zur Korrektur von Abbildungsfehlern eingesetzt. Dies ermöglicht es, eine richtige Korrektur von Abbildungsfehler durchzuführen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Spiegel von variabler Form, der die Form seiner Spiegelfläche verändert, sinnvollerweise so strukturiert, dass es möglich ist, den Lichtstrahl zu reflektieren, ohne dass er durch die Deformation beeinträchtigt wird, welche entsteht, wenn die piezoelektrischen Elemente betrieben werden.
Des Weiteren ist der Spiegel von variabler Form sinnvollerweise so strukturiert, dass er einen erhöhten Betrag an Formänderung im Spiegelabschnitt bietet.
Mit einer optischen Abnehmervorrichtung, die einen Spiegel von variabler Form gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, ist es möglich, eine lokale Deformation der Spiegelfläche des Spiegels von variabler Form zu verhindern, welche entsteht, wenn die darin enthaltenen piezoelektrischen Elemente betrieben werden, und dadurch Abbildungsfehler sicher zu korrigieren. Ferner ist es mit einem erhöhten Betrag an Formänderung in der Spiegelfläche des Spiegels von variabler Form auch möglich, einen vorgegebenen Grad an Abbildungsfehler-Korrektur zu erzielen.

Claims

Spiegel von variabler Form mit: einer Trägerbasis (2); einem Spiegelabschnitt (3), der so angeordnet ist, dass er der Trägerbasis zugewandt ist, und der auf seiner einen Seite, die von der Trägerbasis abgewandt ist, eine Spiegelfläche aufweist, die mit einem Lichtstrahl bestrahlt wird; festen Abschnitten (5), die zwischen der Trägerbasis und dem Spiegelabschnitt sandwichartig eingeschlossen sind; und piezoelektrischen Elementen (4), die den Spiegelabschnitt bewegbar halten, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Abschnitte den Spiegelabschnitt an der Trägerbasis befestigen, und die piezoelektrischen Elemente näher an der Mitte des Spiegelabschnitts angeordnet sind als die festen Abschnitte.
Spiegel von variabler Form nach Anspruch 1, wobei die festen Abschnitte mit dem Spiegelabschnitt verbunden sind.
Spiegel von variabler Form nach Anspruch 1, wobei die festen Abschnitte mit dem Spiegelabschnitt an einer seiner Kanten verbunden sind.
Spiegel von variabler Form nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die piezoelektrischen Elemente außerhalb eines Bereichs angeordnet sind, innerhalb welchem die Spiegelfläche mit dem Lichtstrahl bestrahlt wird.
Spiegel von variabler Form nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die piezoelektrischen Elemente einzeln nahe den festen Abschnitten positioniert sind.
Spiegel von variabler Form nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei einzelne Paare aus den piezoelektrischen Elementen und den festen Abschnitten symmetrisch in kreuzförmigen Richtungen angeordnet sind.
Spiegel von variabler Form nach Anspruch 1, wobei die festen Abschnitte mit dem Spiegelabschnitt an einer seiner Kanten verbunden sind, die piezoelektrischen Elemente außerhalb eines Bereichs angeordnet sind, innerhalb welchem die Spiegelfläche mit dem Lichtstrahl bestrahlt wird, die piezoelektrischen Elemente einzeln nahe den festen Abschnitten positioniert sind, und einzelne Paare aus den piezoelektrischen Elementen und den festen Abschnitten symmetrisch in kreuzförmigen Richtungen angeordnet sind.
Optische Abnehmervorrichtung mit dem Spiegel von variabler Form nach einem der Ansprüche 1 bis 7.