JP2001117026A - マイクロミラー装置及び光ディスク装置 - Google Patents

マイクロミラー装置及び光ディスク装置

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JP2001117026A
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micromirror device
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movable
shape
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宏治 石岡
Hirotaka Ido
浩登 井戸
Naoto Kojima
直人 小島
Kazuhito Hori
和仁 堀
Masateru Hara
昌輝 原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒンジ部を介して固定部に連結された可動部
が、ヒンジ部を軸として回動操作されるマイクロミラー
装置において、ヒンジ部の捩り剛性をさほど変化させず
に、ヒンジ部の曲げ剛性のみを高めることにより、サー
ボ帯域を広域化する。 【解決手段】 ヒンジ部１４の少なくとも一部に、その
厚み方向に突出する突部１４ｂを形成する。これによ
り、ヒンジ部１４の曲げ剛性が大幅に高められ、サーボ
帯域が広域化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、小型に構成された
ミラーであるマイクロミラー装置及びこのマイクロミラ
ー装置をトラッキングサーボを行うための微動アクチュ
エータとして用いた光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電気機械の分野においては、半導
体製造プロセス等における技術を応用して、種々の機械
要素の小型化を実現するＭＥＭＳ（Micro Electro Mech
anicalSystem）と呼ばれる技術開発が盛んに行われてい
る。
【０００３】このようなＭＥＭＳ技術により小型化され
た機械要素がマイクロメカニカルデバイスと呼ばれ、こ
の中で、光を反射する機械要素としてのミラーの小型化
を図ったものがマイクロミラー装置である。
【０００４】マイクロミラー装置としては、固定部と、
反射面を有する可動部とを備え、これらが少なくとも１
つのヒンジ部を介して連結されてなるものが開発されて
いる。このマイクロミラー装置では、可動部には、反射
面とは逆側の面上に、例えばＡｌ膜等の電極として機能
する部分が設けられている。また、固定部には、可動部
の電極として機能する部分とエアギャップを介して対向
する位置に、一対のＡｌ膜等の電極が設けられている。
【０００５】このマイクロミラー装置は、固定部に設け
られた一対のＡｌ膜等の電極に異なる符号の電圧を交互
に印加して、これら一対の電極と可動部に設けられた電
極として機能する部分との間に相互に逆向きの静電力を
発生させることにより、ヒンジ部を捩り変形させ、この
ヒンジ部を軸として可動部を回動させて、可動部に形成
された反射面を選択的な方向に傾斜させるようになされ
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、以上
のような構造のマイクロミラー装置を光ディスク装置の
トラッキングサーボを行うための微動アクチュエータと
して用いる技術が提案されている。このマイクロミラー
装置に光ディスクの微動アクチュエータとして優れた性
能を発揮させるためには、マイクロミラー装置の振動特
性として、１次固有振動数と２次固有振動数とが離れて
いること、すなわち、サーボ帯域が広いことが望まれ
る。
【０００７】ここで、上述した構造のマイクロミラー装
置において、振動モードシェイプ及び固有振動数は、ヒ
ンジ部の構造に起因するものである。具体的には、１次
振動モードとして可動部の回動を生じさせる１次固有振
動数は、ヒンジ部の捩り剛性に起因し、２次振動モード
としての可動部の面外振動を生じさせる２次固有振動数
は、ヒンジ部の曲げ剛性に起因する。
【０００８】したがって、上述した構造のマイクロミラ
ー装置において、１次固有振動数と２次固有振動数を離
し、サーボ帯域を広域化するためには、ヒンジ部の捩り
剛性を変化させずにヒンジ部の曲げ剛性のみを高めるこ
とが有効である。
【０００９】しかしながら、ヒンジ部の捩り剛性と曲げ
剛性は従属関係にあり、特に、ヒンジ部が長方形或いは
正方形の断面形状を有している場合、その従属関係が強
い。したがって、ヒンジ部が長方形或いは正方形の断面
形状を有している場合には、ヒンジ部の曲げ剛性を高め
ようとするとヒンジ部の捩り剛性も同様に高くなってし
まい、マイクロミラー装置のサーボ帯域の広域化を図る
ことが困難であった。
【００１０】本発明は、以上の点に鑑みて創案されたも
のであって、サーボ帯域を広域化したマイクロミラー装
置及びこのマイクロミラー装置を微動アクチュエータと
して用いた光ディスク装置を提供することを目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係るマイクロミ
ラー装置は、固定部と、ヒンジ部を介して固定部に連結
された可動部と、この可動部に形成された反射面とを備
え、ヒンジ部の捩り変形により可動部がヒンジ部を軸と
して回動操作されるマイクロミラー装置である。 そし
て、このマイクロミラー装置では、ヒンジ部の少なくと
も一部に、その厚み方向に突出する突部が形成されてい
る。
【００１２】このマイクロミラー装置においては、ヒン
ジ部に厚み方向に突出する突部が形成されることによ
り、ヒンジ部の捩り剛性の増加に対してヒンジ部の曲げ
剛性が大幅に高められることになる。したがって、この
マイクロミラー装置では、１次固有振動数と２次固有振
動数とが離れることにより、サーボ帯域が広域化される
ことになる。
【００１３】また、本発明に係る他のマイクロミラー装
置は、固定部と、ヒンジ部を介して固定部に連結された
可動部と、この可動部に形成された反射面とを備え、ヒ
ンジ部の捩り変形により可動部がヒンジ部を軸として回
動操作されるマイクロミラー装置である。
【００１４】そして、このマイクロミラー装置では、ヒ
ンジ部の固定部に接続される端部或いは可動部に接続さ
れる端部の少なくとも一方が、ヒンジ部の捩り変形の中
心軸を対称軸として線対称な多角形状或いは曲面形状と
されている。
【００１５】このマイクロミラー装置においては、ヒン
ジ部の固定部に接続される端部或いは可動部に接続され
る端部の少なくとも一方が、ヒンジ部の捩り変形の中心
軸を対称軸として線対称な多角形状或いは曲面形状とさ
れていることにより、ヒンジ部の捩り剛性の増加に対し
てヒンジ部の曲げ剛性が大幅に高められることになる。
したがって、このマイクロミラー装置では、１次固有振
動数と２次固有振動数とが離れることにより、サーボ帯
域が広域化されることになる。
【００１６】また、本発明に係る光ディスク装置は、光
源から出射された光を光ディスクに照射してこの光ディ
スクに対する情報の記録及び／又は再生を行う光ディス
ク装置であり、光源から出射された光を反射して光ディ
スクに照射させるマイクロミラー装置を備えている。
【００１７】この光ディスク装置において、マイクロミ
ラー装置は、固定部と、ヒンジ部を介して固定部に連結
された可動部と、この可動部に形成された反射面とを備
え、ヒンジ部の捩り変形により可動部がヒンジ部を軸と
して回動操作されることにより、反射面にて反射され光
ディスクに照射される光のスポットの位置を移動させる
ようになされている。
【００１８】そして、このマイクロミラー装置では、ヒ
ンジ部の少なくとも一部に、その厚み方向に突出する突
部が形成されている。
【００１９】この光ディスク装置においては、マイクロ
ミラー装置のヒンジ部にその厚み方向に突出する突部が
形成されることにより、ヒンジ部の捩り剛性の増加に対
してヒンジ部の曲げ剛性が大幅に高められ、サーボ帯域
が広域化されているので、このマイクロミラー装置に微
動アクチュエータとして優れた性能を発揮させ、正確な
トラッキングサーボを行うことが可能となる。
【００２０】また、本発明に係る他の光ディスク装置
は、光源から出射された光を光ディスクに照射してこの
光ディスクに対する情報の記録及び／又は再生を行う光
ディスク装置であり、光源から出射された光を反射して
光ディスクに照射させるマイクロミラー装置を備えてい
る。
【００２１】この光ディスク装置において、マイクロミ
ラー装置は、固定部と、ヒンジ部を介して固定部に連結
された可動部と、この可動部に形成された反射面とを備
え、ヒンジ部の捩り変形により可動部がヒンジ部を軸と
して回動操作されることにより、反射面にて反射され光
ディスクに照射される光のスポットの位置を移動させる
ようになされている。
【００２２】そして、このマイクロミラー装置では、ヒ
ンジ部の固定部に接続される端部或いは可動部に接続さ
れる端部の少なくとも一方が、ヒンジ部の捩り変形の中
心軸を対称軸として線対称な多角形状或いは曲面形状と
されている。
【００２３】この光ディスク装置においては、マイクロ
ミラー装置のヒンジ部の固定部に接続される端部或いは
可動部に接続される端部の少なくとも一方が、ヒンジ部
の捩り変形の中心軸を対称軸として線対称な多角形状或
いは曲面形状とされていることにより、ヒンジ部の捩り
剛性の増加に対してヒンジ部の曲げ剛性が大幅に高めら
れ、サーボ帯域が広域化されているので、このマイクロ
ミラー装置に微動アクチュエータとして優れた性能を発
揮させ、正確なトラッキングサーボを行うことが可能と
なる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。
【００２５】本発明に係るマイクロミラー装置を微動ア
クチュエータとして用いる光ディスク装置の一例を図１
に示す。この図１に示す光ディスク装置１は、パーソナ
ルコンピュータ等における記憶装置として実績のあるハ
ードディスク装置の技術を応用したものであり、筐体２
の内部に設けられた図示しないスピンドルモータには、
記録媒体としての光ディスク３が取り付けられ、クラン
パ４により固定されている。光ディスク３は、制御回路
により駆動制御されるスピンドルモータによって、所定
の回転数で回転操作される。
【００２６】また、筐体２の内部には、ボイスコイルモ
ータ５の駆動により回動操作されるアーム６と、このア
ーム６と一体に形成されたヘッド支持バネ７とが設けら
れており、ヘッド支持バネ７の先端部に、浮上ヘッド８
が取り付けられている。
【００２７】ボイスコイルモータ５は、アーム６に取り
付けられたボイスコイルと、このボイスコイルを挟持す
るように配設された一対のマグネットとにより構成さ
れ、ボイスコイルに外部から電流が供給されることによ
り、このボイスコイルに流れる電流とマグネットの磁界
とによって駆動力を生じ、アーム６及びヘッド支持バネ
７を、支軸９を回動中心として、図２中矢印Ｘで示す方
向に回動操作する。
【００２８】このように、アーム６及びヘッド支持バネ
７が、ボイスコイルモータ５の駆動により回動操作され
ることにより、ヘッド支持バネ７の先端部に取り付けら
れた浮上ヘッド８が、光ディスク３の信号記録面上を浮
上しながら、光ディスク３の径方向に沿って回動操作さ
れることになる。なお、図２は、図１に示す光ディスク
装置１のボイスコイルモータ５とこれにより駆動される
部分を拡大して示した図である。
【００２９】この光ディスク装置１においては、上述し
たように、スピンドルモータの駆動により光ディスク３
を回転させると共に、ボイスコイルモータ５の駆動によ
りアーム６及びヘッド支持バネ７を回動させることによ
り、光ディスク３の信号記録面全体に浮上ヘッド８を走
査させることができるようになされている。
【００３０】また、この光ディスク装置１においては、
浮上ヘッド８にマイクロミラー装置１０と図示しない対
物レンズとが搭載されており、光スイッチングモジュー
ル１１から光ファイバ１２を介して浮上ヘッド８に導か
れた光を、マイクロミラー装置１０の反射面にて反射さ
せ、対物レンズを介して光ディスク３の信号記録面上に
照射させて、光ディスク３に対する信号の書き込みや読
み出しを行うようになされている。
【００３１】そして、この光ディスク装置１では、マイ
クロミラー装置１０の反射面を図２中矢印Ｙで示す方向
に傾斜可能とし、この反射面の傾斜を制御することで、
対物レンズを介して光ディスク３の信号記録面上に照射
される光のスポットの位置を精密に調整し、良好なトラ
ッキングサーボを行うことができるようになされてい
る。すなわち、この光ディスク装置１においては、アー
ム６及びヘッド支持バネ７を回動操作するボイスコイル
モータ５を粗動アクチュエータとして機能させ、マイク
ロミラー装置１０を微動アクチュエータとして機能させ
ることにより、二段アクチュエータが構成され、これに
よりトラッキングサーボ帯域を広帯域化して、良好なト
ラッキングサーボを行うことができるようになされてい
る。
【００３２】光ディスク装置１の微動アクチュエータと
して用いられるマイクロミラー装置１０の一例を図３に
示す。なお、この図３では、構造を明確にするために、
各部の寸法を実際とは異なる比率で図示している。
【００３３】マイクロミラー装置１０は、図３に示すよ
うに、固定部１３と、この固定部１３にヒンジ部１４を
介して連結された可動部１５とを備えている。固定部１
３は、Ｓｉ基板材料がドライエッチング等の手法で中央
部分が開放されたリング状に成形されてなる枠体１６
と、陽極接合法等により枠体１６に接合されたガラス基
板１７とにより構成される。そして、枠体１６の開放さ
れた中央部分に、可動部１５が、ヒンジ部１４に支持さ
れた状態で配設されている。
【００３４】可動部１５は、枠体１６と同様にＳｉ基板
材料がドライエッチングにより所定の形状に成形されて
なる。すなわち、この可動部１５と枠体１６とは共に単
一のＳｉ基板材料からなるものであり、このＳｉ基板材
料に対してドライエッチングが施され、このドライエッ
チングにより分離されたＳｉ基板材料の中央部分が可動
部１５とされ、外周部分が枠体１６とされている。具体
的には、可動部１５は、平面形状が正方形或いは長方形
で、各辺の長さがＬ１，Ｌ２がそれぞれ１００〜１００
０μｍ、厚みＴ１が１〜１００μｍ程度の大きさに形成
されている。
【００３５】可動部１５には、固定部１３のガラス基板
１７に対向する一方の主面側に図示しない電極が設けら
れている。また、可動部１５の他方の主面上には、光を
反射する反射膜が形成されており、この反射膜が形成さ
れた可動部１５の主面が反射面１５ａとされている。
【００３６】ヒンジ部１４は、例えば、可動部１５及び
枠体１６となるＳｉ基板材料上に成膜されたＳｉＮX等
の薄膜が、図４に示すような帯状に成形されてなるヒン
ジ本体部１４ａと、このヒンジ本体部１４ａにその厚み
方向に突出するように設けられた突部１４ｂとからな
る。そして、このヒンジ部１４は、その長手方向の一端
部が可動部１５に接合され、他端部が枠体１６に接合さ
れて、可動部１５と枠体１６とを連結している。
【００３７】このヒンジ部１４のヒンジ本体部１４ａ
は、例えば、図４に示すように、その短辺方向に沿って
切った断面の形状が横方向に長い横長断面形状を呈する
ように形成されている。具体的には、ヒンジ本体部１４
ａは、長辺方向の長さＬ３が１〜２０μｍ、短辺方向の
長さＬ４が０．１〜２０μｍ、厚みＴ２が０．１〜１０
μｍ程度に形成されている。
【００３８】また、ヒンジ部１４の突部１４ｂは、例え
ば、図４に示すように、ヒンジ本体部１４ａの長手方向
の全域、すなわち、可動部１５と枠体１６との間の全域
に亘って、ヒンジ本体部１４ａの短辺方向の中心、すな
わち、ヒンジ部１４の捩り変形の中心軸上に連続して形
成されている。
【００３９】ヒンジ部１４は、以上のように、ヒンジ本
体部１４ａの厚み方向に突出する突部１４ｂが設けられ
ることにより、突部１４ｂがない場合に比べて、その捩
り剛性をさほど変化させることなく、曲げ剛性のみを大
幅に高めることができる。そして、ヒンジ部１４の曲げ
剛性のみが大幅に高められることにより、マイクロミラ
ー装置１０は、詳細を後述するように、サーボ帯域が広
域化されることになる。
【００４０】以上のようにヒンジ本体部１４ａに突部１
４ｂが設けられてなるヒンジ部１４は、例えば、以下の
ように形成される。
【００４１】すなわち、このヒンジ部１４を形成する際
は、先ず、可動部１５と枠体１６とを構成するＳｉ基板
材料の一方の主面に、ヒンジ部１４の突部１４ｂに応じ
た形状の溝が形成される。次に、この溝が形成されたＳ
ｉ基板材料の主面上に、ヒンジ部１４を構成するＳｉＮ
X等の材料が成膜される。そして、このＳｉ基板材料の
主面上に成膜されたＳｉＮX膜等の表面が研削され、表
面の平坦化が図られると共に、ヒンジ本体部１４ａとな
る部分の厚みが規定される。
【００４２】次に、表面が研削されたＳｉＮX膜等の上
に、ヒンジ本体部１４ｂの平面形状に応じた形状のレジ
ストパターンが形成される。そして、このレジストパタ
ーンをマスクとしてＳｉＮX膜等がエッチングされるこ
とにより、ＳｉＮX膜等がヒンジ部１４の形状に成形さ
れる。
【００４３】最後に、Ｓｉ基板材料に対してドライエッ
チングが施され、可動部１５と枠体１６とが分離される
ことにより、成形されたＳｉＮX膜等の近傍のＳｉ基板
材料が除去され、図４に示したようなヒンジ本体部１４
ａに突部１４ｂが設けられてなるヒンジ部１４が完成す
る。
【００４４】枠体１６と共に固定部１３を構成するガラ
ス基板１７には、可動部１５の電極が設けられた主面と
対向する側に、電極形成用凹部１８が設けられている。
そして、この電極形成用凹部１８内には、可動部１５の
電極と対向する一対のアドレス電極１９ａ，１９ｂが形
成されている。
【００４５】以上のように構成されるマイクロミラー装
置１０においては、一対のアドレス電極１９ａ，１９ｂ
に異なる符号の電圧を印加すると、これら一対の対向電
極１９ａ，１９ｂと可動部１５の電極との間に相互に逆
向きの静電力が発生する。これにより、可動部１５がヒ
ンジ部１４を軸として回動し、可動部１５の反射面１５
ａが所定の方向に傾斜することになる。そして、この反
射面１５ａの傾斜は、一対のアドレス電極１９ａ，１９
ｂに印加する電圧値を制御することにより制御可能であ
る。
【００４６】このように、マイクロミラー装置１０は、
反射面１５ａを選択的に傾斜させることができるので、
光ディスク装置１の微動アクチュエータとして用いるこ
とが可能である。そして、このマイクロミラー装置１０
においては、ヒンジ部１４の捩り剛性をさほど変化させ
ることなく、曲げ剛性のみが大幅に高められていること
により、サーボ帯域が広域化されているので、光ディス
ク装置１の微動アクチュエータとして優れた性能を発揮
することになる。
【００４７】詳述すると、この種のマイクロミラー装置
１０においては、１次の振動モードとして、図５に示す
ように、可動部１５がヒンジ部１４を軸として回動する
振動モードが生じる。この１次の振動モードを生じさせ
る１次固有振動数は、ヒンジ部１４の捩り特性によって
左右され、ヒンジ部１４の捩り剛性が高いと１次固有振
動数は高くなり、逆にヒンジ部１４の捩り剛性が低いと
１次固有振動数は低くなる。また、この種のマイクロミ
ラー装置１０においては、２次の振動モードとして、図
６に示すように、可動部１５が面外に振動する振動モー
ドが生じる。この２次の振動モードを生じさせる２次固
有振動数は、ヒンジ部１４の曲げ特性によって左右さ
れ、ヒンジ部１４の曲げ剛性が高いと２次固有振動数は
高くなり、逆にヒンジ部１４の曲げ剛性が低いと２次固
有振動数は低くなる。
【００４８】このマイクロミラー装置１０を光ディスク
装置１の微動アクチュエータとして用いた場合、１次固
有振動数と２次固有振動数との間がこのマクロミラー装
置１０におけるサーボ帯域となる。したがって、このマ
イクロミラー装置１０に微動アクチュエータとしての優
れた性能を発揮させるためには、１次固有振動数と２次
固有振動数とをできるだけ離して、サーボ帯域を広域化
することが望ましい。
【００４９】本発明に係るマイクロミラー装置１０にお
いては、上述したように、ヒンジ部１４に突部１４ｂが
設けられており、ヒンジ部１４の捩り剛性をさほど変化
させることなく、ヒンジ部１４の曲げ剛性のみが大幅に
高められている。したがって、このマイクロミラー装置
１０においては、１次固有振動数をさほど変化させるこ
となく、２次固有振動数のみが大幅に高められ、サーボ
帯域が広域化されることになる。
【００５０】そして、このマイクロミラー装置１０を微
動アクチュエータとして用いた光ディスク装置１におい
ては、ボイスコイルモータ５よりなる粗動アクチュエー
タと、マイクロミラー装置１０よりなる微動アクチュエ
ータとにより二段アクチュエータが構成され、この二段
アクチュエータにより良好なトラッキングサーボを行う
ことが可能とされる。
【００５１】光ディスク装置１において、トラッキング
サーボを行うための二段アクチュエータの伝達関数を図
７に模式的に示す。この図７に示すように、ボイスコイ
ルモータ５よりなる粗動アクチュエータのサーボ帯域は
通常１ｋＨｚ以下であるが、低域での外乱抑圧ゲインは
大きい。一方、マイクロミラー装置１０よりなる微動ア
クチュエータは、低域での外乱抑圧ゲインは粗動アクチ
ュエータに比べて小さいが、１ＫＨｚ以上の高域でも外
乱抑圧ゲインが得られる。
【００５２】二段アクチュエータにおいては、このよう
な粗動アクチュエータと微動アクチュエータとを組み合
わせることにより、低域での外乱抑圧ゲインを確保しな
がらより高域まで帯域を延ばし、より広い帯域での動作
が可能とされている。
【００５３】ヒンジ部１４に突部１４ｂが形成された本
発明に係るマイクロミラー装置１０の伝達関数と、ヒン
ジ部に突部が形成されていないマイクロミラー装置の伝
達関数とをそれぞれ図８に示す。なお、この図８におい
ては、ヒンジ部に突起部が形成されていないマイクロミ
ラー装置の伝達関数を実線で示し、高さｈが１．５μｍ
の突部１４ｂがヒンジ本体部１４ａの長手方向の全域に
亘って、その捩り変形の中心軸上に連続して形成された
マイクロミラー装置１０の伝達関数を波線で示し、高さ
ｈが３．０μｍの突部１４ｂがヒンジ本体部１４ａの長
手方向の全域に亘って、その捩り変形の中心軸上に連続
して形成されたマイクロミラー装置１０の伝達関数を１
点鎖線で示す。また、各マイクロミラー装置の可動部は
Ｓｉよりなり、平面形状が正方形で、各辺の長さＬ１，
Ｌ２がそれぞれ約７５０μｍ、厚みＴ１が約１００μｍ
とされている。また、各マイクロミラー装置のヒンジ本
体部は、ＳｉＮXよりなり、平面形状が正方形で、各辺
の長さＬ３，Ｌ４がそれぞれ約１０μｍ、厚みＴ２が約
１μｍとされている。
【００５４】図８に示すように、ヒンジ部１４に突部１
４ｂが形成された本発明に係るマイクロミラー装置１０
の１次固有振動数と２次固有振動数との間の領域、すな
わちサーボ帯域（図８中Ｂ及びＣ）は、ヒンジ部に突起
が形成されていないマイクロミラー装置のサーボ領域
（図８中Ａ）に比べて広域化されている。
【００５５】したがって、本発明に係るマイクロミラー
装置１０を光ディスク装置１の微動アクチュエータとし
て用いるようにすれば、二段アクチュエータ全体として
のサーボ帯域が広域化されることになる。これにより、
光ディスク装置１０は、より広範囲でのトラッキングサ
ーボが可能となる。
【００５６】なお、図８から分かるように、ヒンジ部１
４の突部１４ｂは、その高さｈが高いほどヒンジ部１４
の曲げ剛性を高めてマイクロミラー装置１０の２次固有
振動数を高めることができるが、同時に、ヒンジ部１４
の捩り剛性も高くなり、１次固有振動数がそれに応じて
高くなる。したがって、ヒンジ部１４の突部１４ｂの高
さｈは、マイクロミラー装置１０に要求されるサーボ帯
域との関係から、最適な値を適宜選択して設定すること
が望ましい。
【００５７】なお、以上は、ヒンジ部１４の突部１４ｂ
をヒンジ本体部１４ａの長手方向の全域、すなわち、可
動部１５と枠体１６との間の全域に亘って、ヒンジ本体
部１４ａの短辺方向の中心、すなわち、ヒンジ部１４の
捩り変形の中心軸上に形成したマイクロミラー装置１０
について説明したが、本発明に係るマイクロミラー装置
において、突部１４ｂの形成箇所は以上の例に限定され
るものではなく、例えば、ヒンジ本体部１４ａ上の任意
の位置にスポット的に形成されていてもよい。このよう
に、突部１４ｂがヒンジ本体部１４上の任意の位置にス
ポット的に形成された場合でも、ヒンジ部１４は、その
捩り剛性をさほど変化させることなく曲げ剛性を高める
ことができるが、最も効果的に曲げ剛性を高めるには、
突部１４ｂがヒンジ本体部１４ａの長手方向の全域に亘
って、その捩り変形の中心軸上に連続して形成されてい
ることが望ましい。
【００５８】また、ヒンジ部１４の突部１４ｂは、図９
に示すように、ヒンジ本体部１４ａの上面及び下面の両
面にそれぞれ形成されていてもよい。このように、突部
１４ｂがヒンジ本体部１４ａの上面及び下面の両面にそ
れぞれ形成されている場合には、ヒンジ部１４の曲げ剛
性を更に高めることが可能となる。
【００５９】また、ヒンジ部１４の突部１４ｂは、図１
０に示すように、突部１４ｂが形成された箇所のヒンジ
部１４全体の厚み方向の断面形状が、略半円形又は略半
楕円形となるように、ヒンジ本体部１４ａの上面又は下
面の短辺方向の全域に亘ってなだらかな曲面形状で形成
されていてもよいし、図１１に示すように、突部１４ｂ
が形成された箇所のヒンジ部１４全体の厚み方向の断面
形状が、略円形又は略楕円形となるように、ヒンジ本体
部１４ａの上面及び下面の両面の短辺方向の全域に亘っ
てなだらかな曲面形状で形成されていてもよい。以上の
ように、突部１４ｂを、ヒンジ本体部１４ａの上面又は
下面或いはその両面の短辺方向の全域に亘ってなだらか
な曲面形状で形成し、突部１４ｂが形成された箇所のヒ
ンジ部１４全体の厚み方向の断面形状を、略半円形又は
略半楕円形、或いは、略円形又は略楕円形とした場合に
は、ヒンジ部１４の曲げ剛性を更に高めることが可能と
なる。なお、図９乃至図１１は、ヒンジ部１４の突部１
４ｂが形成された箇所をその短辺方向に沿って厚み方向
に切ったときの断面図を示している。
【００６０】ところで、以上は、ヒンジ部１４に突部１
４ｂを形成することにより、ヒンジ部１４の捩り剛性を
さほど変化させることなく曲げ剛性のみを大幅に高め
て、サーボ帯域の広域化を図ったマイクロミラー装置１
０について説明したが、ヒンジ部１４の捩り剛性をさほ
ど変化させることなく、曲げ剛性のみを大幅に高めるた
めには、ヒンジ部１４の可動部１５に接合される一端部
と、ヒンジ部１４の枠体１６に接合される他端部とのい
ずれか一方又は双方を、ヒンジ部１４の捩り変形の中心
軸を対称軸として線対称な多角形状或いは曲面形状とす
ることも有効である。
【００６１】以下、ヒンジ部１４の一端部及び他端部
が、ヒンジ部１４の捩り変形の中心軸を対称軸として線
対称な多角形状或いは曲面形状とされたマイクロミラー
装置について説明する。なお、以下に説明するマイクロ
ミラー装置において、ヒンジ部１４以外の部分は上述し
たマイクロミラー装置１０と同様の構成とされるので、
ヒンジ部１４以外の部分については詳細な説明を省略す
る。
【００６２】このマイクロミラー装置のヒンジ部１４
は、例えば、図１２及び図１３に示すように、ＳｉＮX
等の薄膜が帯状に成形されてなる。そして、このヒンジ
部１４は、可動部１５に接合される一端部１４ｃが、可
動部１５の角部の形状に応じて内方へ切り欠かれた形状
とされている。具体的には、ヒンジ部１４の一端部１４
ｃは、可動部１５の直角とされた角部に応じて、当該ヒ
ンジ部１４の捩り変形の中心軸α上に頂点を有する三角
形状に切り欠かれている。
【００６３】また、このヒンジ部１４は、枠体１６に接
合される他端部１４ｄが、一端部１４ｃの切り欠かれた
形状に応じた形状、具体的には、当該ヒンジ部１４の捩
り変形の中心軸α上に頂点を有する三角形状とされてい
る。
【００６４】すなわち、このヒンジ部１４において、可
動部１５に接合される一端部１４ｃと枠体１６に接合さ
れる他端部１４ｄは、それぞれ、当該ヒンジ部１４の捩
り変形の中心軸αを対称軸として線対称な形状とされて
いる。そして、このヒンジ部１４は、可動部１５の反射
面１５ａ側から見たときに、図１３に示すように、全体
として矢羽形状を呈するように成形されている。
【００６５】また、ヒンジ部１４は、例えば、図１４及
び図１５に示すように、可動部１５に接合される一端部
１４ｃが、可動部１５の角部に応じて台形形状に切り欠
かれ、枠体１６に接合される他端部１４ｄが、一端部１
４ｃの切り欠かれた形状に応じた台形形状とされていて
もよい。この場合も、ヒンジ部１４の可動部１５に接合
される一端部１４ｃと枠体１６に接合される他端部１４
ｄは、それぞれ、当該ヒンジ部１４の捩り変形の中心軸
αを対称軸として線対称な形状とされている。
【００６６】また、ヒンジ部１４は、例えば、図１６及
び図１７に示すように、可動部１５に接合される一端部
１４ｃが、可動部１５の角部に応じて曲面形状に切り欠
かれ、枠体１６に接合される他端部１４ｄが、一端部１
４ｃの切り欠かれた形状に応じた曲面形状とされていて
もよい。この場合も、ヒンジ部１４の可動部１５に接合
される一端部１４ｃと枠体１６に接合される他端部１４
ｄは、それぞれ、当該ヒンジ部１４の捩り変形の中心軸
αを対称軸として線対称な形状とされている。
【００６７】このマイクロミラー装置においては、以上
のように、ヒンジ部１４の一端部１４ｃ及び他端部１４
ｄが、ヒンジ部１４の捩り変形の中心軸αを対称軸とす
る線対称な多角形状或いは曲面形状とされていることに
よって、ヒンジ部１４の捩り剛性をさほど変化させるこ
となく、ヒンジ部１４の曲げ剛性のみが大幅に高めるら
れている。そして、このマイクロミラー装置は、ヒンジ
部１４の曲げ剛性のみが大幅に高められることにより、
２次固有振動数が高められ、サーボ帯域が広域化されて
いる。
【００６８】以上のように、一端部１４ｃ及び他端部１
４ｄがヒンジ部１４の捩り変形の中心軸を対称軸とする
線対称な多角形状或いは曲面形状とされてなるヒンジ部
１４は、例えば、以下のように形成される。
【００６９】すなわち、このヒンジ部１４を形成する際
は、先ず、可動部１５と枠体１６とを構成するＳｉ基板
材料の一方の主面上に、ヒンジ部１４を構成するＳｉＮ
X等の材料が成膜される。
【００７０】次に、Ｓｉ基板材料の一方の主面上に成膜
されたＳｉＮX膜等の上に、ヒンジ部１４の平面形状、
すなわち、一端部１４ｃ及び他端部１４ｄがヒンジ部１
４の捩り変形の中心軸を対称軸とする線対称な多角形状
或いは曲面形状とされた形状に応じた形状のレジストパ
ターンが形成される。そして、このレジストパターンを
マスクとしてＳｉＮX膜等がエッチングされることによ
り、ＳｉＮX膜等がヒンジ部１４の形状に成形される。
【００７１】最後に、Ｓｉ基板材料に対してドライエッ
チングが施され、可動部１５と枠体１６とが分離される
ことにより、成形されたＳｉＮX膜等の近傍のＳｉ基板
材料が除去され、一端部１４ｃ及び他端部１４ｄがヒン
ジ部１４の捩り変形の中心軸を対称軸とする線対称な多
角形状或いは曲面形状とされてなるヒンジ部１４が完成
する。
【００７２】ヒンジ部１４が図１２及び図１３に示すよ
うな矢羽形状とされた本発明に係るマイクロミラー装置
の伝達関数と、ヒンジ部の平面形状が正方形とされたマ
イクロミラー装置の伝達関数とをそれぞれ図１８に示
す。なお、この図１８においては、ヒンジ部の平面形状
が正方形とされたマイクロミラー装置の伝達関数を実線
で示し、ヒンジ部１４の平面形状が矢羽形状とされた本
発明に係るマイクロミラー装置の伝達関数を波線で示
す。また、各マイクロミラー装置の可動部はＳｉよりな
り、平面形状が正方形で、各辺の長さＬ１，Ｌ２がそれ
ぞれ約７５０μｍ、厚みＴ１が約１００μｍとされてい
る。また、各マイクロミラー装置のヒンジ部はＳｉＮX
よりなり、各辺の長さＬ３，Ｌ４がそれぞれ約１０μ
ｍ、厚みＴ２が約１μｍとされている。
【００７３】図１８に示すように、ヒンジ部１４の平面
形状が矢羽形状とされた本発明に係るマイクロミラー装
置の１次固有振動数と２次固有振動数との間の領域、す
なわちサーボ帯域（図１８中Ｅ）は、ヒンジ部の平面形
状が正方形とされたマイクロミラー装置のサーボ領域
（図１８中Ｄ）に比べて広域化されている。具体的に
は、ヒンジ部の平面形状が正方形とされたマイクロミラ
ー装置においては、１次固有振動数が５４９Ｈｚ、２次
固有振動数が２５８６０Ｈｚであり、サーボ帯域Ｄが２
５３１０Ｈｚであった。これに対し、ヒンジ部１４の平
面形状が矢羽形状とされた本発明に係るマイクロミラー
装置においては、１次固有振動数が５２５Ｈｚ、２次固
有振動数が３５８７０Ｈｚであり、サーボ帯域Ｅは３５
３５０であった。このことから、ヒンジ部１４の平面形
状が矢羽形状とされた本発明に係るマイクロミラー装置
のサーボ帯域Ｅは、ヒンジ部の平面形状が正方形とされ
たマイクロミラー装置のサーボ領域Ｄに比べて、約１０
ＫＨｚ程広域化されていることが分かる。
【００７４】以上のように、本発明に係るマイクロミラ
ー装置は、ヒンジ部１４の一端部及び他端部が、ヒンジ
部１４の捩り変形の中心軸を対称軸として線対称な多角
形状或いは曲面形状とされることにより、サーボ帯域の
広域化が図られている。したがって、このようなマイク
ロミラー装置を光ディスク装置１の微動アクチュエータ
として用いるようにすれば、二段アクチュエータ全体と
してのサーボ帯域が広域化されることになる。これによ
り、光ディスク装置１０は、より広範囲でのトラッキン
グサーボが可能となる。
【００７５】なお、以上は、ヒンジ部１４の一端部１４
ｃ及び他端部１４ｄの双方が、ヒンジ部１４の捩り変形
の中心軸αを対称軸として線対称な多角形状或いは曲面
形状とされたマイクロミラー装置について説明したが、
マイクロミラー装置は、ヒンジ部１４の一端部１４ｃ或
いは他端部１４ｄのいずれか一方が、ヒンジ部１４の捩
り変形の中心軸αを対称軸として線対称な多角形状或い
は曲面形状とされていれば、同様の効果を発揮すること
ができる。
【００７６】また、ヒンジ部１４の一端部１４ｃや他端
部１４ｄの形状は、上述した例に限定されるものではな
く、ヒンジ部１４の捩り変形の中心軸αを対称軸として
線対称な多角形状或いは曲面形状とされていれば、どの
ような形状であっても同様の効果を発揮することができ
る。
【００７７】なお、以上は、ヒンジ部１４に突部１４ｂ
が形成されたマイクロミラー装置１０と、ヒンジ部１４
の一端部１４ｃと他端部１４ｄとのいずれか一方又は双
方が、ヒンジ部１４の捩り変形の中心軸αを対称軸とし
て線対称な多角形状或いは曲面形状とされたマイクロミ
ラー装置とを個別に説明したが、これらを組み合わせ
て、ヒンジ部１４に突部１４ｂが形成されていると共
に、その一端部１４ｃと他端部１４ｄとのいずれか一方
又は双方を、ヒンジ部１４の捩り変形の中心軸αを対称
軸として線対称な多角形状或いは曲面形状とすれば、マ
イクロミラー装置は、より効率的にサーボ帯域の広域化
を図ることができる。
【００７８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るマイクロミラー装置は、ヒンジ部の捩り剛性をさほど
変化させることなく曲げ剛性のみが大幅に高められるの
で、サーボ帯域が広域化する。
【００７９】また、本発明に係る光ディスク装置は、サ
ーボ帯域の広域化が図られたマイクロミラー装置を微動
アクチュエータとして用いるので、トラック追従性能が
向上され、高速アクセスを実現することができる。ま
た、この光ディスク装置では、記録トラックの狭トラッ
ク化を図ることができるので、高密度な記録再生を実現
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した光ディスク装置の一例を示す
斜視図である。
【図２】上記光ディスク装置のボイスコイルモータによ
り回動操作される部分を拡大して示す斜視図である。
【図３】本発明を適用したマイクロミラー装置の一例を
示す斜視図である。
【図４】上記マイクロミラー装置のヒンジ部近傍を拡大
して示す斜視図である。
【図５】上記マイクロミラー装置の振動モードを説明す
る図であり、１次の振動モードを模式的に示す図であ
る。
【図６】上記マイクロミラー装置の振動モードを説明す
る図であり、２次の振動モードを模式的に示す図であ
る。
【図７】上記光ディスク装置の二段アクチュエータの伝
達関数を示す図である。
【図８】ヒンジ部に突部が形成された上記マイクロミラ
ー装置の伝達関数と、ヒンジ部に突起が形成されていな
いマイクロミラー装置の伝達関数とを比較して示す図で
ある。
【図９】突部がヒンジ本体部の上面及び下面にそれぞれ
形成されたヒンジ部の突部が形成された箇所を、その厚
み方向に切った様子を示す断面図である。
【図１０】突部がヒンジ本体部の上面又は下面の短辺方
向全域に亘ってなだらかな曲面形状で形成されたヒンジ
部の突部が形成された箇所を、その厚み方向に切った様
子を示す断面図である。
【図１１】突部がヒンジ本体部の上面及び下面の短辺方
向全域に亘ってなだらかな曲面形状で形成されたヒンジ
部の突部が形成された箇所を、その厚み方向に切った様
子を示す断面図である。
【図１２】本発明を適用した他のマイクロミラー装置の
一例を示す図であり、このマイクロミラー装置のヒンジ
部近傍を拡大して示す斜視図である。
【図１３】上記マイクロミラー装置のヒンジ部近傍の平
面図である。
【図１４】本発明を適用した更に他のマイクロミラー装
置の一例を示す図であり、このマイクロミラー装置のヒ
ンジ部近傍を拡大して示す斜視図である。
【図１５】上記マイクロミラー装置のヒンジ部近傍を拡
大して示す平面図である。
【図１６】本発明を適用した更に他のマイクロミラー装
置の一例を示す図であり、このマイクロミラー装置のヒ
ンジ部近傍を拡大して示す斜視図である。
【図１７】上記マイクロミラー装置のヒンジ部近傍を拡
大して示す平面図である。
【図１８】ヒンジ部の平面形状が矢羽形状とされた上記
マイクロミラー装置の伝達関数と、ヒンジ部の平面形状
が正方形とされたマイクロミラー装置の伝達関数とを比
較して示す図である。
【符号の説明】
１ 光ディスク装置、５ ボイスコイルモータ、１０
マイクロミラー装置、１３ 固定部、１４ ヒンジ部、
１４ａ ヒンジ本体部、１４ｂ 突部、１４ｃ一端部、
１４ｄ 他端部、１５ 可動部、１５ａ 反射面、１６
枠体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 直人 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 堀 和仁 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 原 昌輝 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 2H041 AA12 AB14 AC06 AZ02 AZ08 5D118 AA13 BA01 DC07 EA19 EF07 FA16 FB13 FB19 5D119 AA08 AA24 CA06 JA52 JC05 MA05

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 固定部と、ヒンジ部を介して上記固定部
    に連結された可動部と、この可動部に形成された反射面
    とを備え、上記ヒンジ部の捩り変形により上記可動部が
    上記ヒンジ部を軸として回動操作されるマイクロミラー
    装置において、 上記ヒンジ部の少なくとも一部に、その厚み方向に突出
    する突部が形成されていることを特徴とするマイクロミ
    ラー装置。
  2. 【請求項２】 上記突部が上記ヒンジ部の捩り変形の中
    心軸上に形成されていることを特徴とする請求項１記載
    のマイクロミラー装置。
  3. 【請求項３】 上記突部が上記固定部と上記可動部との
    間の全域に亘って上記ヒンジ部に形成されていることを
    特徴とする請求項１記載のマイクロミラー装置。
  4. 【請求項４】 上記突部が上記ヒンジ部の上面及び下面
    の両面に形成されていることを特徴とする請求項１記載
    のマイクロミラー装置。
  5. 【請求項５】 上記突部が上記ヒンジ部の上面或いは下
    面のいずれか一方の面に形成されることにより、上記突
    部が形成された箇所のヒンジ部の厚み方向の断面形状
    が、略半円形又は略半楕円形とされていることを特徴と
    する請求項１記載のマイクロミラー装置。
  6. 【請求項６】 上記突部が上記ヒンジ部の上面及び下面
    の両面に形成されることにより、上記突部が形成された
    箇所のヒンジ部の厚み方向の断面形状が、略円形又は略
    楕円形とされていることを特徴とする請求項４記載のマ
    イクロミラー装置。
  7. 【請求項７】 固定部と、ヒンジ部を介して上記固定部
    に連結された可動部と、この可動部に形成された反射面
    とを備え、上記ヒンジ部の捩り変形により上記可動部が
    上記ヒンジ部を軸として回動操作されるマイクロミラー
    装置において、 上記ヒンジ部の上記固定部に接続される端部或いは上記
    可動部に接続される端部の少なくとも一方が、上記ヒン
    ジ部の捩り変形の中心軸を対称軸として線対称な多角形
    状或いは曲面形状とされていることを特徴とするマイク
    ロミラー装置。
  8. 【請求項８】 光源から出射された光を光ディスクに照
    射してこの光ディスクに対する情報の記録及び／又は再
    生を行う光ディスク装置において、 上記光源から出射された光を反射して上記光ディスクに
    照射させるマイクロミラー装置を備え、 上記マイクロミラー装置は、固定部と、ヒンジ部を介し
    て上記固定部に連結された可動部と、この可動部に形成
    された反射面とを備え、上記ヒンジ部の捩り変形により
    上記可動部が上記ヒンジ部を軸として回動操作されるこ
    とにより、上記反射面にて反射され上記光ディスクに照
    射される光のスポットの位置を移動させるようになさ
    れ、 上記ヒンジ部の少なくとも一部に、その厚み方向に突出
    する突部が形成されていることを特徴とする光ディスク
    装置。
  9. 【請求項９】 光源から出射された光を光ディスクに照
    射してこの光ディスクに対する情報の記録及び／又は再
    生を行う光ディスク装置において、 上記光源から出射された光を反射して上記光ディスクに
    照射させるマイクロミラー装置を備え、 上記マイクロミラー装置は、固定部と、ヒンジ部を介し
    て上記固定部に連結された可動部と、この可動部に形成
    された反射面とを備え、上記ヒンジ部の捩り変形により
    上記可動部が上記ヒンジ部を軸として回動操作されるこ
    とにより、上記反射面にて反射され上記光ディスクに照
    射される光のスポットの位置を移動させるようになさ
    れ、 上記ヒンジ部の上記固定部に接続される端部或いは上記
    可動部に接続される端部の少なくとも一方が、上記ヒン
    ジ部の捩り変形の中心軸を対称軸として線対称な多角形
    状或いは曲面形状とされていることを特徴とする光ディ
    スク装置。
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