JP2001033713A - マイクロミラー素子並びにそれを用いた光ピックアップ装置 - Google Patents
マイクロミラー素子並びにそれを用いた光ピックアップ装置Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 光ピックアップ装置において、光ビームの位
置を微調整させる。 【解決手段】 光源から発生した光を光に４５度傾斜し
ていて、その４５度の方向並進移動するミラーによって
反射させるようにした。そして、そのミラーの並進移動
はミラーを正方形の支持体に載せ、その支持体の各辺に
片持ちばりをその先端部で支持体を支えるように配置
し、片持ちばりの表面に圧電体を配置して、圧電体への
電圧の印加によって圧電体を変位させ、ひいては片持ち
ばりを変位させてミラーを並進移動させる。
置を微調整させる。 【解決手段】 光源から発生した光を光に４５度傾斜し
ていて、その４５度の方向並進移動するミラーによって
反射させるようにした。そして、そのミラーの並進移動
はミラーを正方形の支持体に載せ、その支持体の各辺に
片持ちばりをその先端部で支持体を支えるように配置
し、片持ちばりの表面に圧電体を配置して、圧電体への
電圧の印加によって圧電体を変位させ、ひいては片持ち
ばりを変位させてミラーを並進移動させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高密度光記録媒体の
光ピックアップ装置に関し、特に、光線位置制御及び光
信号検出のためのマイクロミラー素子並びにそれを用い
た光ピックアップ装置に関する。
光ピックアップ装置に関し、特に、光線位置制御及び光
信号検出のためのマイクロミラー素子並びにそれを用い
た光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近マルチメディア技術の急速な発達
は、情報記録装置の大容量化、高速化、情報記録密度に
対する単価の低廉化などに大きな影響を受けている。パ
ーソナルコンピュータの性能向上とインターネットな
ど、データ通信の急速な普及、ＶＯＤ（Video On Deman
d)、高品位テレビジョンの出現などにより、動画像、音
声信号を含む大量のデータを実時間で処理できる大容量
情報記録媒体の必要性が更に要求されている。
は、情報記録装置の大容量化、高速化、情報記録密度に
対する単価の低廉化などに大きな影響を受けている。パ
ーソナルコンピュータの性能向上とインターネットな
ど、データ通信の急速な普及、ＶＯＤ（Video On Deman
d)、高品位テレビジョンの出現などにより、動画像、音
声信号を含む大量のデータを実時間で処理できる大容量
情報記録媒体の必要性が更に要求されている。
【０００３】既存のＨＤＤ（Hard Disk Drive)の記録密
度を高め、かつ容量を増加させることにより、その要求
に応じるための磁器記録装置の商品が現れているが、磁
器記録方式の場合、記録密度の物理的限界のため、平方
インチ当たり１０ギガバイト以上を実現することは非常
に難しい。
度を高め、かつ容量を増加させることにより、その要求
に応じるための磁器記録装置の商品が現れているが、磁
器記録方式の場合、記録密度の物理的限界のため、平方
インチ当たり１０ギガバイト以上を実現することは非常
に難しい。
【０００４】光学係を用いた情報記録装置は、コンパク
トディスク系列の一般化を初めとして、パーソナルコン
ピュータの主要補助記憶装置として定着し、より広範囲
なマルチメディア環境に適用可能なデジタル多機能ディ
スク（digital versatile disc：ＤＶＤ）システムへも
実用化されている。
トディスク系列の一般化を初めとして、パーソナルコン
ピュータの主要補助記憶装置として定着し、より広範囲
なマルチメディア環境に適用可能なデジタル多機能ディ
スク（digital versatile disc：ＤＶＤ）システムへも
実用化されている。
【０００５】特に、光学方式の情報記録装置は速い応答
速度、非接触式ピックアップなどの長所を有し、特に、
記録／再生のためのレーザー光源の波長範囲までデータ
が高密度化できるという長所がある。ここで、データの
高密度化は、データビット間の間隔またはデータトラッ
ク間の間隔であるトラックピッチが記録／再生用光源の
波長範囲程度に縮小することを意味する。従って、記録
／再生用レーザービームがトラックピッチの位置に正確
に照射されるようレーザービームの位置を調節できる光
学系が高密度光情報記録装置において重要な課題となっ
ている。
速度、非接触式ピックアップなどの長所を有し、特に、
記録／再生のためのレーザー光源の波長範囲までデータ
が高密度化できるという長所がある。ここで、データの
高密度化は、データビット間の間隔またはデータトラッ
ク間の間隔であるトラックピッチが記録／再生用光源の
波長範囲程度に縮小することを意味する。従って、記録
／再生用レーザービームがトラックピッチの位置に正確
に照射されるようレーザービームの位置を調節できる光
学系が高密度光情報記録装置において重要な課題となっ
ている。
【０００６】マイクロマシーニング技術を用いた超微細
光学系の出現は前述したような超精密レーザービームの
変位制御を実現できる技術として期待されている。
光学系の出現は前述したような超精密レーザービームの
変位制御を実現できる技術として期待されている。
【０００７】光情報記録装置のみならず、新概念の画像
表示装置であるテキサスインスツルメント社のＤＭＤ
（Digital Mirror Display)の例は微少光学素子のマイ
クロミラーの配列を応用したものである。
表示装置であるテキサスインスツルメント社のＤＭＤ
（Digital Mirror Display)の例は微少光学素子のマイ
クロミラーの配列を応用したものである。
【０００８】また、多結晶シリコンの表面マイクロマシ
ーニング（surface micromaching)を用いたバーコード
判読用レーザービームスキャナに関する研究（J.Microe
lectromech. Syst. vol. 7, no. 1, pp. 27-37, 1998)
も報告されるなど、マイクロマシーニングにより実現可
能な超微細光学系の応用分野が拡大されている。
ーニング（surface micromaching)を用いたバーコード
判読用レーザービームスキャナに関する研究（J.Microe
lectromech. Syst. vol. 7, no. 1, pp. 27-37, 1998)
も報告されるなど、マイクロマシーニングにより実現可
能な超微細光学系の応用分野が拡大されている。
【０００９】図１は従来の技術に係る光ピックアップ装
置を概略的に示したものである。図１のように、従来の
光ピックアップ装置は、光源のレーザーダイオド２１か
らレーザービームが出力され、そのレーザービームは視
準レンズ２２、集束レンズ２４、２６、２８及び光分割
器２３、 サブマウント２５の４５°傾斜面に位置した
ミラー３０などが適宜整列された光学系の要素を通過し
て、入力光がディスク２７の表面の特定のデータビット
位置に到達した後、ディスク２７の表面から再び反射さ
れ、光信号検出用フォトダイオド素子２９に到達するこ
とによって、特定データのディジタル符号（０又は１）
を判別している。
置を概略的に示したものである。図１のように、従来の
光ピックアップ装置は、光源のレーザーダイオド２１か
らレーザービームが出力され、そのレーザービームは視
準レンズ２２、集束レンズ２４、２６、２８及び光分割
器２３、 サブマウント２５の４５°傾斜面に位置した
ミラー３０などが適宜整列された光学系の要素を通過し
て、入力光がディスク２７の表面の特定のデータビット
位置に到達した後、ディスク２７の表面から再び反射さ
れ、光信号検出用フォトダイオド素子２９に到達するこ
とによって、特定データのディジタル符号（０又は１）
を判別している。
【００１０】ミラー３０はレーザービームが光ディスク
上の特定の位置にあるデータを探すことができるよう細
かく移動する。このミラーの微細な移動はボイスコイル
モータアクチュエータなどの位置調節装置によって制御
されている。
上の特定の位置にあるデータを探すことができるよう細
かく移動する。このミラーの微細な移動はボイスコイル
モータアクチュエータなどの位置調節装置によって制御
されている。
【００１１】しかし、上記従来技術の光学系は、光源の
位置調節やミラーの反射角度の微細な調整など、入力光
の位置調節に限られており、しかも、その構造が非常に
複雑となって、単価が高いという短所がある。
位置調節やミラーの反射角度の微細な調整など、入力光
の位置調節に限られており、しかも、その構造が非常に
複雑となって、単価が高いという短所がある。
【００１２】上記従来の光ピックアップ装置は次のよう
な問題点があった。 第一、従来の光学系は光源の位置調節や反射角度の変化
など、入力光の位置調節にのみ限られており、光の位置
調節精密度においても多少落ちる。 第二、従来の光学系は部品の数が多く、大きくて複雑で
あるため、量産性が良くなく、単価が高い。
な問題点があった。 第一、従来の光学系は光源の位置調節や反射角度の変化
など、入力光の位置調節にのみ限られており、光の位置
調節精密度においても多少落ちる。 第二、従来の光学系は部品の数が多く、大きくて複雑で
あるため、量産性が良くなく、単価が高い。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
問題を解決するため成されたもので、光線の位置調節機
能と光信号検出の機能を一体化して光学系の部品数を減
らし、光学系の構成を単純化させることのできるマイク
ロミラー素子並びにそれを用いた光ピックアップ装置を
提供することにその目的がある。
問題を解決するため成されたもので、光線の位置調節機
能と光信号検出の機能を一体化して光学系の部品数を減
らし、光学系の構成を単純化させることのできるマイク
ロミラー素子並びにそれを用いた光ピックアップ装置を
提供することにその目的がある。
【００１４】本発明の他の目的は微細駆動ミラーを用い
て、入力光線の位置調節精密度を向上させることのでき
るマイクロミラー素子並びにそれを用いた光ピックアッ
プ装置を提供することにある。
て、入力光線の位置調節精密度を向上させることのでき
るマイクロミラー素子並びにそれを用いた光ピックアッ
プ装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るフォトダイオドが集積したマイクロミ
ラー素子は、基板上に形成されるミラー駆動部と、ミラ
ー駆動部によって上下に平行に移動し、入射光の位置を
微細調節して反射させ、前記光の一部を透過させる光分
割ミラー部と、光分割ミラー部の下部に位置して、前記
光分割ミラー部から透過した光を感知する光感知部とを
備え、前記光感知部はｐｎ接合フォトダイオド、ピン接
合フォトダイオドのうち何れかからなっている。
に、本発明に係るフォトダイオドが集積したマイクロミ
ラー素子は、基板上に形成されるミラー駆動部と、ミラ
ー駆動部によって上下に平行に移動し、入射光の位置を
微細調節して反射させ、前記光の一部を透過させる光分
割ミラー部と、光分割ミラー部の下部に位置して、前記
光分割ミラー部から透過した光を感知する光感知部とを
備え、前記光感知部はｐｎ接合フォトダイオド、ピン接
合フォトダイオドのうち何れかからなっている。
【００１６】ミラー駆動部は印加される制御信号に従っ
て変位が発生する圧電アクチュエータと、光分割ミラー
部と圧電アクチュエータに連結され、前記圧電アクチュ
エータの変位を前記光分割ミラー部へ伝達して、前記光
分割ミラー部を移動させる連結部と、圧電アクチュエー
タの変位を制御する制御部とを備え、圧電アクチュエー
タは基板とミラー部との間に所定の厚さに形成されるス
ペーサと、基板の表面に対して一定の間隔離れて形成さ
れる片持ちばりと、片持ちばりの上部或いは内部に形成
される圧電体とを更に備えている。
て変位が発生する圧電アクチュエータと、光分割ミラー
部と圧電アクチュエータに連結され、前記圧電アクチュ
エータの変位を前記光分割ミラー部へ伝達して、前記光
分割ミラー部を移動させる連結部と、圧電アクチュエー
タの変位を制御する制御部とを備え、圧電アクチュエー
タは基板とミラー部との間に所定の厚さに形成されるス
ペーサと、基板の表面に対して一定の間隔離れて形成さ
れる片持ちばりと、片持ちばりの上部或いは内部に形成
される圧電体とを更に備えている。
【００１７】また、光分割ミラー部は入射光の一部は反
射させ、光の他の一部は透過させるミラーと、ミラーの
下部面に形成され、ミラーを支持する透明支持体とを更
に備え、ミラーはグレーティングハーフミラー、フレネ
ルレンズのうち何れかからなっている。
射させ、光の他の一部は透過させるミラーと、ミラーの
下部面に形成され、ミラーを支持する透明支持体とを更
に備え、ミラーはグレーティングハーフミラー、フレネ
ルレンズのうち何れかからなっている。
【００１８】本発明に係るマイクロミラー素子を用いた
光ピックアップ装置は、光を発生する光源モジュール
と、光源モジュールから発生した光を光記録媒体の表面
に集束する第１、第２集束部と、その第１、第２集束部
の間に位置し、前記第１集束部を介して入射する光の位
置を微細調節して、前記第２集束部を介して前記光記録
媒体に反射させ、その光記録媒体から反射し返した光を
検知して電気的信号に変換するマイクロミラー素子とを
備えている。
光ピックアップ装置は、光を発生する光源モジュール
と、光源モジュールから発生した光を光記録媒体の表面
に集束する第１、第２集束部と、その第１、第２集束部
の間に位置し、前記第１集束部を介して入射する光の位
置を微細調節して、前記第２集束部を介して前記光記録
媒体に反射させ、その光記録媒体から反射し返した光を
検知して電気的信号に変換するマイクロミラー素子とを
備えている。
【００１９】この様にすることで、光の微細位置調節の
ための分光ミラーと光信号検出のためのフォトダイオド
を一つの一体型素子に集積化して、光学系の大きさを超
小型化し、光学系の組立過程を単純化して量産性を高
め、光学系の単価を減少させることができる。また、ミ
ラー駆動のための微細アクチュエータを結合させ、光の
位置調節精密度を改良することができる。
ための分光ミラーと光信号検出のためのフォトダイオド
を一つの一体型素子に集積化して、光学系の大きさを超
小型化し、光学系の組立過程を単純化して量産性を高
め、光学系の単価を減少させることができる。また、ミ
ラー駆動のための微細アクチュエータを結合させ、光の
位置調節精密度を改良することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るマイクロミラ
ー素子並びにそれを用いた光ピックアップ装置の好適な
実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。図２ａは
本発明に係るマイクロミラー素子の構造を示す斜視図で
あり、図２ｂは図２ａのＩ−Ｉ線で一部切断してマイク
ロミラー素子の内部構造を示す斜視図である。
ー素子並びにそれを用いた光ピックアップ装置の好適な
実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。図２ａは
本発明に係るマイクロミラー素子の構造を示す斜視図で
あり、図２ｂは図２ａのＩ−Ｉ線で一部切断してマイク
ロミラー素子の内部構造を示す斜視図である。
【００２１】まず、図２ａないし図２ｂに示すように、
本発明のマイクロミラー素子は、光分割ミラーを駆動さ
せるミラー駆動部と、ミラー駆動部によって上下に移動
する光分割ミラー部と、光分割ミラー部の下部に位置し
て、光分割ミラー部から透過した光を感知する光感知部
とから構成されている。
本発明のマイクロミラー素子は、光分割ミラーを駆動さ
せるミラー駆動部と、ミラー駆動部によって上下に移動
する光分割ミラー部と、光分割ミラー部の下部に位置し
て、光分割ミラー部から透過した光を感知する光感知部
とから構成されている。
【００２２】ここで、光感知部は、シリコン基板１の上
部または内部に拡散やイオン注入などのドーピング工程
で、必要な面積を有するように形成されたｐｎまたはピ
ン接合フォトダイオド７で構成されている。フォトダイ
オド７の表面に、入射光の反射損失を最小化するため
に、回折防止膜を追加で形成させてもよい。
部または内部に拡散やイオン注入などのドーピング工程
で、必要な面積を有するように形成されたｐｎまたはピ
ン接合フォトダイオド７で構成されている。フォトダイ
オド７の表面に、入射光の反射損失を最小化するため
に、回折防止膜を追加で形成させてもよい。
【００２３】そして、ミラー駆動部は片持ちばり３と、
圧電物質からなる圧電アクチュエータ５と、圧電アクチ
ュエータと光分割ミラー部とを連結させる連結部である
ヒンジ（図示せず）と、圧電アクチュエータの変位を制
御する制御部（図示せず）とから構成されている。
圧電物質からなる圧電アクチュエータ５と、圧電アクチ
ュエータと光分割ミラー部とを連結させる連結部である
ヒンジ（図示せず）と、圧電アクチュエータの変位を制
御する制御部（図示せず）とから構成されている。
【００２４】ここで、圧電アクチュエータの片持ちばり
３は、基板１の端部に所定の厚さに形成されたスペーサ
ー２によって、基板１の中央部分に位置したフォトダイ
オド７の表面上から一定の間隔離れるように形成され
る。フォトダイオド７の表面から離れた片持ちばり３
は、光分割ミラー部に対して対称的に形成され、連結ヒ
ンジによって光分割ミラー部の支持体４に連結される。
ここで、対称に形成される片持ちばりは一例であり、そ
の他にも多様な方式で形成され得る。
３は、基板１の端部に所定の厚さに形成されたスペーサ
ー２によって、基板１の中央部分に位置したフォトダイ
オド７の表面上から一定の間隔離れるように形成され
る。フォトダイオド７の表面から離れた片持ちばり３
は、光分割ミラー部に対して対称的に形成され、連結ヒ
ンジによって光分割ミラー部の支持体４に連結される。
ここで、対称に形成される片持ちばりは一例であり、そ
の他にも多様な方式で形成され得る。
【００２５】また、光分割ミラー部は入射光の一部は反
射させ、光の他の一部は透過させるミラー６と、ミラー
６の下部面に形成され、ミラー６を支持する透明支持体
４とから構成されている。ここで、ミラー６はグレーテ
ィングハーフミラー、またはフレネルレンズのような形
態で、入力光に対して反射度の高い物質より形成され
る。そして、光分割ミラー部の透明支持体４は片持ちば
り３と同様に、フォトダイオド７の表面から一定の間隔
離れて形成される。
射させ、光の他の一部は透過させるミラー６と、ミラー
６の下部面に形成され、ミラー６を支持する透明支持体
４とから構成されている。ここで、ミラー６はグレーテ
ィングハーフミラー、またはフレネルレンズのような形
態で、入力光に対して反射度の高い物質より形成され
る。そして、光分割ミラー部の透明支持体４は片持ちば
り３と同様に、フォトダイオド７の表面から一定の間隔
離れて形成される。
【００２６】本実施形態においては圧電アクチェータ５
への電圧印加に応じて湾曲する片持ちばり３によって支
持部４をフォトダイオード７に対して並進移動させるも
のであり、ほぼ正方形の支持部４の各辺に沿って配置さ
れた片持ちばり３の先端部がそれぞれの対応する辺の側
面のほぼ中央に図示しないヒンジにより回転自在に取り
付けられている。圧電アクチェータ５は片持ちばり３の
表面にその長手方向に沿って配置されている。圧電アク
チェータ５は片持ちばりの表面である必要はなく、片持
ちばりの内部に配置しても良い。このように圧電アクチ
ェータ５が片持ちばり３の長手方向に配置されているの
で、圧電アクチェータ５へ電圧を加えて圧電アクチェー
タ５を変位させると、片持ちばり３もそれに応じて湾曲
するように変位する。片持ちばり３の先端部が支持体の
各辺のほぼ中央に取り付けられているので、結局支持
体、すなわちミラーが並進運動する。アクチェータ５へ
加える電圧を同一にしないとミラーをフォトダイオード
７の面に対してわずかに傾斜させることができるのは理
解できるであろう。
への電圧印加に応じて湾曲する片持ちばり３によって支
持部４をフォトダイオード７に対して並進移動させるも
のであり、ほぼ正方形の支持部４の各辺に沿って配置さ
れた片持ちばり３の先端部がそれぞれの対応する辺の側
面のほぼ中央に図示しないヒンジにより回転自在に取り
付けられている。圧電アクチェータ５は片持ちばり３の
表面にその長手方向に沿って配置されている。圧電アク
チェータ５は片持ちばりの表面である必要はなく、片持
ちばりの内部に配置しても良い。このように圧電アクチ
ェータ５が片持ちばり３の長手方向に配置されているの
で、圧電アクチェータ５へ電圧を加えて圧電アクチェー
タ５を変位させると、片持ちばり３もそれに応じて湾曲
するように変位する。片持ちばり３の先端部が支持体の
各辺のほぼ中央に取り付けられているので、結局支持
体、すなわちミラーが並進運動する。アクチェータ５へ
加える電圧を同一にしないとミラーをフォトダイオード
７の面に対してわずかに傾斜させることができるのは理
解できるであろう。
【００２７】このように構成される本発明のマイクロミ
ラー素子は、光の微細位置調節のための光分割ミラー
と、光信号検出のためのフォトダイオド、及び光分割ミ
ラーを駆動させる微細アクチュエータが一体化されてい
るので、これを光ピックアップ装置に適用すると、光ピ
ックアップ装置の構造が非常に簡単となる長所がある。
ラー素子は、光の微細位置調節のための光分割ミラー
と、光信号検出のためのフォトダイオド、及び光分割ミ
ラーを駆動させる微細アクチュエータが一体化されてい
るので、これを光ピックアップ装置に適用すると、光ピ
ックアップ装置の構造が非常に簡単となる長所がある。
【００２８】図３は本発明によるマイクロミラー素子を
用いた光ピックアップ装置を概略的に示す図面であり、
図３に示すように、本発明の光ピックアップ装置はレー
ザー光源１３と、第１、第２集束レンズ１４、１５と、
サブマウント１２の４５°傾斜面に位置した平行駆動光
分割マイクロミラー素子１１とから構成されている。こ
の素子１１は図２で説明した素子である。
用いた光ピックアップ装置を概略的に示す図面であり、
図３に示すように、本発明の光ピックアップ装置はレー
ザー光源１３と、第１、第２集束レンズ１４、１５と、
サブマウント１２の４５°傾斜面に位置した平行駆動光
分割マイクロミラー素子１１とから構成されている。こ
の素子１１は図２で説明した素子である。
【００２９】以下、本発明の光ピックアップ装置の動作
を説明する。まず、レーザー光原１３から放出した記録
／再生用レーザービームは第１集束レンズ１４に入射さ
れ、その第１集束レンズ１４によって、フォトダイオド
が集積されたた平行駆動光分割マイクロミラー素子１１
に集束した後、その一部が反射して第２集束レンズ１５
に入射した後、データが記録／再生される光ディスク１
６のデータマーク位置に集束する。
を説明する。まず、レーザー光原１３から放出した記録
／再生用レーザービームは第１集束レンズ１４に入射さ
れ、その第１集束レンズ１４によって、フォトダイオド
が集積されたた平行駆動光分割マイクロミラー素子１１
に集束した後、その一部が反射して第２集束レンズ１５
に入射した後、データが記録／再生される光ディスク１
６のデータマーク位置に集束する。
【００３０】ここで、平行駆動光分割マイクロミラー素
子１１は、レーザービームの進行方向と４５°をなすサ
ブマウント１２上に装着され、入射するレーザービーム
の経路を微細に変化させることにより、光ディスク１６
上に集束するレーザービームの位置を微細に調節する。
即ち、レーザービームの位置をデータトラックピッチよ
り小さく制御することにより、高密度データマークのト
ラックピッチを正確に探すことができる。
子１１は、レーザービームの進行方向と４５°をなすサ
ブマウント１２上に装着され、入射するレーザービーム
の経路を微細に変化させることにより、光ディスク１６
上に集束するレーザービームの位置を微細に調節する。
即ち、レーザービームの位置をデータトラックピッチよ
り小さく制御することにより、高密度データマークのト
ラックピッチを正確に探すことができる。
【００３１】次いで、光ディスク１６に記録されたデー
タマークに集束したレーザービームはデータマークから
反射され、その光路を逆行して、第２集束レンズ１５を
経、マイクロミラー素子１１のフォトダイオドに入射し
てデータを判別する。マイクロミラー素子１１内のフォ
トダイオドは第２集束レンズ１５から入射するレーザー
ビームの光量を電気的信号に変換するが、この電気的信
号には光ディスク１６に記録された情報が含まれてい
る。
タマークに集束したレーザービームはデータマークから
反射され、その光路を逆行して、第２集束レンズ１５を
経、マイクロミラー素子１１のフォトダイオドに入射し
てデータを判別する。マイクロミラー素子１１内のフォ
トダイオドは第２集束レンズ１５から入射するレーザー
ビームの光量を電気的信号に変換するが、この電気的信
号には光ディスク１６に記録された情報が含まれてい
る。
【００３２】このように、本発明では４５°サブマウン
ト１２上に組み立てられた平行駆動光分割マイクロミラ
ー素子１１を用いて、光ディスクのデータピッチトラッ
キングの精密度を高めることができ、従来のように光分
割器、視準レンズなどが必要でないから、光学系の大き
さを最小に縮小できるという長所がある。
ト１２上に組み立てられた平行駆動光分割マイクロミラ
ー素子１１を用いて、光ディスクのデータピッチトラッ
キングの精密度を高めることができ、従来のように光分
割器、視準レンズなどが必要でないから、光学系の大き
さを最小に縮小できるという長所がある。
【００３３】以下、このような長所を有する光ピックア
ップ装置のうち、本発明の核心となる平行駆動光分割マ
イクロミラー素子の駆動原理をより詳しく説明する。
ップ装置のうち、本発明の核心となる平行駆動光分割マ
イクロミラー素子の駆動原理をより詳しく説明する。
【００３４】図４は本発明に係る平行駆動光分割マイク
ロミラーによる記録／再生用レーザービームの反射を示
す断面図であって、図４に示すように、平行駆動光分割
マイクロミラーの位置を精密に調節することにより、反
射したレーザービームの光経路を精密に調節することが
できる。
ロミラーによる記録／再生用レーザービームの反射を示
す断面図であって、図４に示すように、平行駆動光分割
マイクロミラーの位置を精密に調節することにより、反
射したレーザービームの光経路を精密に調節することが
できる。
【００３５】図４に示すように、基板上にマイクロマシ
ーニング工程などで加工して実現されたマイクロミラー
が、それに連結された圧電アクチュエータの変形によっ
て上／下に微細に移動する。即ち、マイクロミラーは外
部の制御部から印加される電圧／電流に比例して平行変
位ｈが発生する。この平行変位ｈが発生すると、入力レ
ーザービームの光軸はｄだけ変化する。ｄとｈの関係は
入力レーザービームとサブマウント１２とがなす４５°
角度により次のように求められる。 ｄ＝ｈ／tan ４５°＝√２ｈ
ーニング工程などで加工して実現されたマイクロミラー
が、それに連結された圧電アクチュエータの変形によっ
て上／下に微細に移動する。即ち、マイクロミラーは外
部の制御部から印加される電圧／電流に比例して平行変
位ｈが発生する。この平行変位ｈが発生すると、入力レ
ーザービームの光軸はｄだけ変化する。ｄとｈの関係は
入力レーザービームとサブマウント１２とがなす４５°
角度により次のように求められる。 ｄ＝ｈ／tan ４５°＝√２ｈ
【００３６】従って、図４のように、光ディスク１６の
反射度または吸収係数はディスクの位置によって異な
る。圧電アクチュエータ（３，５）でマイクロミラーの
変位を調節して、特定波長のレーザービームを吸収する
光ディスクの領域１８に照射するレーザービーム３１
を、反射度の高い光ディスクの領域１７へのレーザービ
ーム３３へ移動させるように制御することができる。こ
のようにして、光学的性質の異なる各データ領域１７、
１８から反射するレーザービームを平行駆動光分割マイ
クロミラーの下に集積されているフォトダイオドに戻
し、光ディスク１６の各データ領域１７、１８に対する
情報を判読できる。
反射度または吸収係数はディスクの位置によって異な
る。圧電アクチュエータ（３，５）でマイクロミラーの
変位を調節して、特定波長のレーザービームを吸収する
光ディスクの領域１８に照射するレーザービーム３１
を、反射度の高い光ディスクの領域１７へのレーザービ
ーム３３へ移動させるように制御することができる。こ
のようにして、光学的性質の異なる各データ領域１７、
１８から反射するレーザービームを平行駆動光分割マイ
クロミラーの下に集積されているフォトダイオドに戻
し、光ディスク１６の各データ領域１７、１８に対する
情報を判読できる。
【００３７】もし、この種の素子をバーコード判読器に
応用する場合も前記過程を経てバーコード情報を復元／
判別できる。
応用する場合も前記過程を経てバーコード情報を復元／
判別できる。
【００３８】図５ａ及び図５ｂはマイクロミラー素子の
駆動原理をより詳細に示す図面であって、図５ａはマイ
クロミラー素子に電源を印加してない場合であり、図５
ｂはマイクロミラー素子に電源を印加した場合である。
駆動原理をより詳細に示す図面であって、図５ａはマイ
クロミラー素子に電源を印加してない場合であり、図５
ｂはマイクロミラー素子に電源を印加した場合である。
【００３９】図５ａに示すように、サブマウント１２に
取り付けられたマイクロミラー素子の圧電アクチュエー
タ５の上部と片持ちばりの表面に形成された電極にそれ
ぞれ電源を連結する。電圧を印加しないと圧電アクチュ
エータ５は変化しない。従って、入射するレーザービー
ムは透明支持体４に支持されたミラー６によって、その
一部３１が反射して光ディスクに向かい、残りは反射防
止膜８を経てフォトダイオド７に入射する。そして、光
ディスクに向いたレーザービーム３１はその経路に位置
した光ディスクの情報を有して反射して戻り、その反射
して戻ったレーザビーム３２の一部はミラー４を透過し
てフォトダイオド７に入射し、残りはミラー４により反
射する。
取り付けられたマイクロミラー素子の圧電アクチュエー
タ５の上部と片持ちばりの表面に形成された電極にそれ
ぞれ電源を連結する。電圧を印加しないと圧電アクチュ
エータ５は変化しない。従って、入射するレーザービー
ムは透明支持体４に支持されたミラー６によって、その
一部３１が反射して光ディスクに向かい、残りは反射防
止膜８を経てフォトダイオド７に入射する。そして、光
ディスクに向いたレーザービーム３１はその経路に位置
した光ディスクの情報を有して反射して戻り、その反射
して戻ったレーザビーム３２の一部はミラー４を透過し
てフォトダイオド７に入射し、残りはミラー４により反
射する。
【００４０】一方、図５ｂに示すように、電源に駆動電
圧が印加されると、圧電アクチュエータ５の変形によっ
てミラー４は垂直方向に変位が発生する。従って、入射
するレーザービームは、変位が発生したミラー４によっ
て、その一部３３が反射して光ディスクに向かい、残り
は反射防止膜８を経てフォトダイオド７に入射する。
圧が印加されると、圧電アクチュエータ５の変形によっ
てミラー４は垂直方向に変位が発生する。従って、入射
するレーザービームは、変位が発生したミラー４によっ
て、その一部３３が反射して光ディスクに向かい、残り
は反射防止膜８を経てフォトダイオド７に入射する。
【００４１】そして、光ディスクに向いたレーザビーム
３４はその経路に位置した光ディスクの情報を有して反
射して返り、その反射したレーザービーム３４の一部は
ミラー４を透過してフォトダイオド７に入射し、残りは
ミラー４によって反射する。ここで、フォトダイオド７
は光ディスクから情報を有して反射し返した光を感知す
るが、そのフォトダイオドの出力を用いて、図６に示す
ように光情報をデジタル化する。
３４はその経路に位置した光ディスクの情報を有して反
射して返り、その反射したレーザービーム３４の一部は
ミラー４を透過してフォトダイオド７に入射し、残りは
ミラー４によって反射する。ここで、フォトダイオド７
は光ディスクから情報を有して反射し返した光を感知す
るが、そのフォトダイオドの出力を用いて、図６に示す
ように光情報をデジタル化する。
【００４２】まず、フォトダイオドの受光量または光強
度により変化するフォトダイオド出力電流ＩPDをデジタ
ル変換基準電流（又はしきい値電流：Ｉrefと比較す
る。このとき、基準電流に比べて大きいフォトダイオド
の出力電流は光ディスクの情報領域のうち、反射度の高
い領域からレーザービームが反射し返したと判断して、
デジタルコード「１」に付与する。そして、基準電流に
比べて小さいフォトダイオドの出力電流は、光ディスク
の情報領域のうち、吸収領域からレーザービームが反射
し返した場合と判断して、デジタルコード「０」を付与
する。ここで、フォトダイオドの出力電流は光源から出
力したレーザービームの一部と光ディスクから反射して
戻ったレーザービームの一部とを合わせた光量の電流と
なる。
度により変化するフォトダイオド出力電流ＩPDをデジタ
ル変換基準電流（又はしきい値電流：Ｉrefと比較す
る。このとき、基準電流に比べて大きいフォトダイオド
の出力電流は光ディスクの情報領域のうち、反射度の高
い領域からレーザービームが反射し返したと判断して、
デジタルコード「１」に付与する。そして、基準電流に
比べて小さいフォトダイオドの出力電流は、光ディスク
の情報領域のうち、吸収領域からレーザービームが反射
し返した場合と判断して、デジタルコード「０」を付与
する。ここで、フォトダイオドの出力電流は光源から出
力したレーザービームの一部と光ディスクから反射して
戻ったレーザービームの一部とを合わせた光量の電流と
なる。
【００４３】また、弁別可能なデータビットの幾何学的
大きさは、平行駆動光分割マイクロミラーの駆動解像度
と、ミラーから反射した光が光ディスクに集束するとき
光の焦点大きさとにより決定される。ここで、微細アク
チュエータの駆動解像度は数十ナノメータが容易に実現
でき、結局、弁別可能な最小データビットの大きさは入
力光源の波長と集束光学レンズの開口数（ＮＡ）によっ
て下限が決定される。
大きさは、平行駆動光分割マイクロミラーの駆動解像度
と、ミラーから反射した光が光ディスクに集束するとき
光の焦点大きさとにより決定される。ここで、微細アク
チュエータの駆動解像度は数十ナノメータが容易に実現
でき、結局、弁別可能な最小データビットの大きさは入
力光源の波長と集束光学レンズの開口数（ＮＡ）によっ
て下限が決定される。
【００４４】このように、本発明によるマイクロミラー
素子並びにそれを用いた光ピックアップ装置は、マイク
ロマシーニング技法及び半導体一貫工程のフォトリソグ
ラフィ工程などにより光学系の要素を集積化できるの
で、光学系の組立／整列過程を減らして、整列精密度を
改善することができる。
素子並びにそれを用いた光ピックアップ装置は、マイク
ロマシーニング技法及び半導体一貫工程のフォトリソグ
ラフィ工程などにより光学系の要素を集積化できるの
で、光学系の組立／整列過程を減らして、整列精密度を
改善することができる。
【００４５】また、本発明は超精密光線位置調節特性と
光の集束機能とを結合するので、高密度光情報記録装置
に応用可能であり、ミラー駆動と駆動による光学特性の
変化を検出して、その検出光信号をミラー駆動のための
フィードバック信号に活用する閉鎖形制御に用いること
ができる。
光の集束機能とを結合するので、高密度光情報記録装置
に応用可能であり、ミラー駆動と駆動による光学特性の
変化を検出して、その検出光信号をミラー駆動のための
フィードバック信号に活用する閉鎖形制御に用いること
ができる。
【００４６】また、ミラーを平板面に対して平行に駆動
させるため、ＤＭＤや光スキャナで用いられているミラ
ーの傾斜方式に比べビーム位置調節の空間分解能が高め
られ、このような分解能向上により、高密度光情報記録
媒体のピックアップに活用できる。
させるため、ＤＭＤや光スキャナで用いられているミラ
ーの傾斜方式に比べビーム位置調節の空間分解能が高め
られ、このような分解能向上により、高密度光情報記録
媒体のピックアップに活用できる。
【００４７】それ以外も本発明は光情報記録システム、
超精密レーザービームスキャナ、オプティカルステアリ
ング装置(optical steering device)などその応用分野
が広がっている。
超精密レーザービームスキャナ、オプティカルステアリ
ング装置(optical steering device)などその応用分野
が広がっている。
【００４８】
【発明の効果】以上で説明したように、本発明に係るマ
イクロミラー素子並びにそれを用いた光ピックアップ装
置は次のような効果がある。本発明は光部品のミラー、
光信号検出フォトダイオド、光線位置調節器を一体化／
集積化することにより、光学系の大きさを超小型化する
ことができ、また、シリコン半導体一貫の製造工程及び
マイクロマシーニング技法を用いて製作することによ
り、製品の単価を節減し、製作素子間の均一度を向上さ
せ、光学部品の数を減らすことができ、光学系部品の組
立工程を大幅減少させることができる。
イクロミラー素子並びにそれを用いた光ピックアップ装
置は次のような効果がある。本発明は光部品のミラー、
光信号検出フォトダイオド、光線位置調節器を一体化／
集積化することにより、光学系の大きさを超小型化する
ことができ、また、シリコン半導体一貫の製造工程及び
マイクロマシーニング技法を用いて製作することによ
り、製品の単価を節減し、製作素子間の均一度を向上さ
せ、光学部品の数を減らすことができ、光学系部品の組
立工程を大幅減少させることができる。
【００４９】また、平行駆動微細アクチュエータを用い
て光線の位置調節をナノメータ水準に制御できると共
に、位置制御した光線で判別可能な光媒体の情報を集積
したフォトダイオドを用いて判読できる。
て光線の位置調節をナノメータ水準に制御できると共
に、位置制御した光線で判別可能な光媒体の情報を集積
したフォトダイオドを用いて判読できる。
【図１】従来の技術による光ピックアップ装置を概略的
に示す図面。
に示す図面。
【図２ａ】本発明によるマイクロミラー素子の構造を示
す斜視図。
す斜視図。
【図２ｂ】図２ａのＩ−Ｉ線上によるマイクロミラー素
子の内部構造を示す斜視図。
子の内部構造を示す斜視図。
【図３】本発明によるマイクロミラー素子を用いた光ピ
ックアップ装置を概略的に示す図面。
ックアップ装置を概略的に示す図面。
【図４】本発明による平行駆動光分割マイクロミラーに
よる記録／再生用レーザービームの反射を示す断面図。
よる記録／再生用レーザービームの反射を示す断面図。
【図５ａ】本発明によるマイクロミラー素子に電源を印
加してない場合のレーザービームの反射を示す断面図。
加してない場合のレーザービームの反射を示す断面図。
【図５ｂ】本発明によるマイクロミラー素子に電源を印
加した場合のレーザービームの反射を示す断面図。
加した場合のレーザービームの反射を示す断面図。
【図６】フォトダイオドの出力電流を用いて光情報をデ
ジタル化したグラフ。
ジタル化したグラフ。
１：基板 ２：スペーサー ３：片持ちばり ４：支持体 ５：アクチュエータ ６：ミラー ７：フォトダイオド ８：回折防止膜 １１：マイクロミラー素子 １２：サブマウント １３：光源 １４：第１集束レンズ １５：第２集束レンズ １６：光デ ィスク １７：反射領域 １８：吸収領域 ３１、３２、３３、３４：反射光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１１Ｂ 7/13 Ｇ１１Ｂ 7/13 7/135 7/135 Ａ Ｈ０１Ｌ 31/0232 Ｈ０１Ｌ 31/02 Ｄ
Claims (11)
- 【請求項１】 基板に形成されるミラー駆動部と、 前記ミラー駆動部によって上下に平行に移動し、入射光
の位置を微細調節して反射させ、入射光の一部を透過さ
せる光分割ミラー部と、そして、 前記光分割ミラー部の下部に位置して、前記光分割ミラ
ー部から透過した光を感知する光感知部とにより構成さ
れることを特徴とするマイクロミラー素子。 - 【請求項２】 前記ミラー駆動部は印加される制御信号
に従って変位が発生する圧電アクチュエータと、 前記光分割ミラー部と圧電アクチュエータに連結され、
前記圧電アクチュエータの変位を前記光分割ミラー部へ
伝達して、前記光分割ミラー部を移動させる連結部と、 前記圧電アクチュエータの変位を制御する制御部とを更
に含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロミラ
ー素子。 - 【請求項３】 前記圧電アクチュエータはマイクロミラ
ー素子の縁部に所定の厚さに形成されるスペーサと、 前記基板の表面に対して一定の間隔離れて形成される片
持ちばりと、 前記片持ちばりの上部或いは内部に形成される圧電体と
からなることを特徴とする請求項２に記載のマイクロミ
ラー素子。 - 【請求項４】 前記片持ちばりは前記光分割ミラー部に
一定の間隔を置いて形成され、前記光分割ミラー部に対
して対称的に形成されることを特徴とする請求項３に記
載のマイクロミラー素子。 - 【請求項５】 前記光分割ミラー部は入射光の一部は反
射させ、光の他の一部は透過させるミラーと、 前記ミラーの下部面に形成され、ミラーを支持する透明
支持体とを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の
マイクロミラー素子。 - 【請求項６】 前記ミラーはグレーティングハーフミラ
ー、フレネルレンズのうち何れか一つであることを特徴
とする請求項５に記載のマイクロミラー素子。 - 【請求項７】 前記光感知部はｐｎ接合フォトダイオ
ド、ピン接合フォトダイオドのうち何れか一つであるこ
とを特徴とする請求項１に記載のマイクロミラー素子。 - 【請求項８】 前記光感知部の表面には反射防止膜が形
成されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロミ
ラー素子。 - 【請求項９】 前記光分割ミラー部は前記光感知部に対
して一定の間隔離れて形成されることを特徴とする請求
項１に記載のマイクロミラー素子。 - 【請求項１０】 光を発生する光源モジュールと、 前記光源モジュールから発生した光を光記録媒体の表面
に集束する第１、第２集束部と、そして、 前記第１、第２集束部の間に位置し、前記第１集束部を
介して入射する光の位置を微細調節して、前記第２集束
部を介して前記光記録媒体に反射させ、その光記録媒体
から反射し返した光を検知して電気的信号に変換するマ
イクロミラー素子とにより構成されることを特徴とする
マイクロミラー素子を用いた光ピックアップ装置。 - 【請求項１１】 前記マイクロミラー素子はサブマウン
トの４５°傾斜面に位置することを特徴とする請求項１
０に記載のマイクロミラー素子を用いた光ピックアップ
装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR19050/1999 | 1999-05-26 | ||
| KR1019990019050A KR100327367B1 (ko) | 1999-05-26 | 1999-05-26 | 마이크로-미러 소자 및 그를 이용한 광 픽업 장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001033713A true JP2001033713A (ja) | 2001-02-09 |
| JP3406276B2 JP3406276B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=19587882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000156080A Expired - Fee Related JP3406276B2 (ja) | 1999-05-26 | 2000-05-26 | マイクロミラー素子並びにそれを用いた光ピックアップ装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6445488B1 (ja) |
| EP (1) | EP1056076B1 (ja) |
| JP (1) | JP3406276B2 (ja) |
| KR (1) | KR100327367B1 (ja) |
| DE (1) | DE60041301D1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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