JP2007139841A - Variable shape mirror apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、形状可変ミラー装置および形状可変ミラー装置を用いた光ディスク装置に関する。 The present invention relates to a deformable mirror device and an optical disk device using the deformable mirror device.
従来からCDに代わる大容量の光ディスクとして、DVDが使用されている。DVDは開口数を0.6、レーザ波長を650μmとすることで高密度化を実現している。しかし、ディスク傾きによって生じるコマ収差は開口数の3乗に比例して増加するため、DVDではディスク基材の厚みを0.6mmと薄くしている。また、ディスク基材の厚み誤差によって生じる球面収差は開口数の4乗に比例して増加するため、ディスク基材の厚みの寸法公差をDVDでは小さくしている。このようにディスクの構造によりコマ収差や球面収差である波面収差はある程度抑えられるが、波面収差の補正も必要である。 Conventionally, a DVD is used as a large-capacity optical disk that replaces a CD. DVD achieves high density by setting the numerical aperture to 0.6 and the laser wavelength to 650 μm. However, since the coma caused by the disk tilt increases in proportion to the cube of the numerical aperture, the thickness of the disk base material is reduced to 0.6 mm in DVD. Further, since the spherical aberration caused by the disc base material thickness error increases in proportion to the fourth power of the numerical aperture, the dimensional tolerance of the disc base material thickness is reduced in the DVD. Thus, the wavefront aberration, which is coma and spherical aberration, can be suppressed to some extent by the structure of the disk, but correction of the wavefront aberration is also necessary.
また、DVDには記録層を複数もつ多層ディスクがあり、更なる大容量化を図っている。このような多層ディスクを再生する場合にも、球面収差を補正することが必須となってくる。 In addition, DVDs have a multi-layer disc having a plurality of recording layers, and further increase the capacity. Even when reproducing such a multilayer disk, it is essential to correct spherical aberration.
波面収差を補正するものとしては、例えば特許文献1に波面収差補正ミラーが開示されている。これは、ミラー基板の下に共通電極が付き、その下に圧電材料が付き、その下に駆動用電極とセンサ用電極が付くような構成となっており、圧電材料に電圧を印加することでミラー基板が変形し、ミラー基板に付いているミラー材で反射されたレーザ光の波面収差を補正するものである。
しかし、上記特許文献1に開示された波面収差補正ミラーでは、駆動電極の形状として、電極が存在する部分の間の隙間が多数存在するような形状であるから、ミラー基板は滑らかな形状で変形することができず、ミラー材で反射されたレーザ光の波面収差が大きくなるという問題があった。 However, in the wavefront aberration correcting mirror disclosed in Patent Document 1, the shape of the drive electrode is such that there are many gaps between the portions where the electrodes are present, so the mirror substrate is deformed in a smooth shape. There is a problem that the wavefront aberration of the laser beam reflected by the mirror material becomes large.
本発明は上記問題点を鑑み、波面収差の補正を高精度に行うことができる形状可変ミラー装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a deformable mirror device capable of correcting wavefront aberration with high accuracy.
上記目的を達成するために本発明の形状可変ミラー装置は、ミラー面が形成されたミラー基材と、前記ミラー面に対向して前記ミラー基材に形成された第一の電極と、該第一の電極の下面に形成された圧電材と、該圧電材の下面に形成された第二の電極とを備え、
前記第一の電極および前記圧電材および前記第二の電極は、前記ミラー基材および前記ミラー面が変形していない状態での前記ミラー面上の光ビームの照射領域の面積よりも大きな面積の上下面を有し、
前記ミラー面の上方から見て前記照射領域は、前記第一の電極および前記圧電材および前記第二の電極が有する各上下面の領域内に入るよう構成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a deformable mirror device of the present invention includes a mirror base material on which a mirror surface is formed, a first electrode formed on the mirror base material so as to face the mirror surface, A piezoelectric material formed on the lower surface of one electrode, and a second electrode formed on the lower surface of the piezoelectric material,
The first electrode, the piezoelectric material, and the second electrode are larger in area than the area of the light beam irradiation region on the mirror surface when the mirror base material and the mirror surface are not deformed. Has upper and lower surfaces,
When viewed from above the mirror surface, the irradiation region is configured to fall within the regions of the upper and lower surfaces of the first electrode, the piezoelectric material, and the second electrode.
このような構成によれば、ミラー面における光ビームの照射領域の変形形状を滑らかなものとすることができ、波面収差の補正を高精度に行うことができる。 According to such a configuration, the deformation shape of the irradiation region of the light beam on the mirror surface can be made smooth, and wavefront aberration can be corrected with high accuracy.
また、本発明の形状可変ミラー装置は、前記ミラー面の変形を検出するセンサが設けられていることを特徴とする。 The deformable mirror device according to the present invention is characterized in that a sensor for detecting deformation of the mirror surface is provided.
このような構成によれば、フィードバック制御によるミラー面の形状制御が行え、波面収差の補正を温度変化等に依らず高精度に行える。 According to such a configuration, the shape of the mirror surface can be controlled by feedback control, and wavefront aberration can be corrected with high accuracy regardless of temperature changes.
また、前記センサは、前記ミラー基材よりも剛性が小さいことが望ましい。ミラー基材の変形を妨げることがないからである。例えば、前記ミラー基材がシリコンで構成される場合、前記センサは圧電ポリマーで構成すればよい。 Further, it is desirable that the sensor has a rigidity smaller than that of the mirror base material. This is because deformation of the mirror base material is not hindered. For example, when the mirror substrate is made of silicon, the sensor may be made of a piezoelectric polymer.
また、以上のような形状変化ミラー装置を光ピックアップに適用すれば、光ディスクの記録層における波面収差を高精度に補正でき、光ディスクの再生や記録を安定化させることができる。 If the shape change mirror device as described above is applied to an optical pickup, the wavefront aberration in the recording layer of the optical disc can be corrected with high accuracy, and reproduction and recording of the optical disc can be stabilized.
本発明の形状可変ミラー装置により、波面収差の補正を高精度に行うことができる。 With the variable shape mirror device of the present invention, wavefront aberration can be corrected with high accuracy.
以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明に係る形状可変ミラー装置1の下面図を示す。また、図2は、図1のAA線における断面図を示す(ただし、土台9も表示)。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a bottom view of a deformable mirror device 1 according to the present invention. 2 shows a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1 (however, the base 9 is also shown).
ミラー基材2は、シリコンで構成され、エッチングにより四方に斜面をもつ穴部が下方に形成されており、断面形状は略コ字状である。エッチング方法は例えばRIE(反応性イオンエッチング)を使用すればよい。ミラー基材2の上面全面にはミラー面3が形成される。ミラー面3は、例えばアルミの蒸着により形成すればよい。
The
ミラー基材2に形成される穴部の底面全面にミラー面3と対向するように共通電極4が形成される。そして、共通電極4の下面中央部には、円柱状の圧電材6が形成される。圧電材6の下面には、圧電材6の下面形状と同一形状の円形の駆動電極8が形成される。圧電材6は例えばPZT(チタン酸ジルコニウム酸鉛)で構成すればよい。共通電極4および駆動電極8はPt等の金属膜であればよい。
A common electrode 4 is formed on the entire bottom surface of the hole formed in the
また、共通電極4の下面には、ブロック状の一つの面が円弧状の面である形状の圧電材5が、円弧状の面に対向する面が共通電極4の各辺の中央部に位置するよう形成される。各圧電材5は圧電材6の周りに圧電材6と隙間を空けて配置され、円弧状の面同士が対向する形となる。そして、各圧電材5の下面には、圧電材5の下面と同一形状の駆動電極7が形成される。圧電材5は圧電材6と同様の材料で構成すればよい。駆動電極7は共通電極4および駆動電極8と同様に金属膜であればよい。
Further, on the lower surface of the common electrode 4, a piezoelectric material 5 having a shape in which one block-shaped surface is an arc-shaped surface is located, and a surface facing the arc-shaped surface is located at the center of each side of the common electrode 4. Formed to do. Each piezoelectric material 5 is disposed around the
また、ミラー面3上における各駆動電極7の端部中央部に対応する部分からさらに外側部分にかけて変形検出センサ10が取り付けられる。変形検出センサ10は、例えば圧電ポリマーで構成し、ミラー基材2よりも剛性が小さくなるよう構成することが望ましい。
Further, the
本発明に係る形状可変ミラー装置1は以上のような構成であり、ミラー基材2の下面が土台9に当接された状態で土台9に固定される。共通電極4はグランド電位となっており、駆動電極7および駆動電極8に駆動電位が印加されることにより、圧電材5および圧電材6が伸縮し、ミラー基材2およびミラー面3が変形する。これにより、ミラー面3に照射され反射された光ビームの波面収差が補正される。
The variable shape mirror device 1 according to the present invention is configured as described above, and is fixed to the base 9 with the lower surface of the
ここで、図1、図2中の照射部11は、駆動電極7および駆動電極8に電位が印加されておらずミラー基材2およびミラー面3が変形していない状態での、ミラー面3上の光ビームの照射領域である。共通電極4、圧電材6、駆動電極8はそれぞれ照射部11の面積よりも大きな面積の上下面をもち、ミラー面3の上方から見て照射部11が共通電極4、圧電材6、駆動電極8それぞれの上下面の領域内に入るよう構成されている。これにより、ミラー面3における光ビームの照射領域の変形形状を滑らかなものとすることができ、波面収差の補正を高精度に行うことができる。
Here, the
また、ミラー面3が変形すると、変形検出センサ10が変形し、変形に応じた検出信号を生成するため、ミラー面3の変形を検出できる。これにより、フィードバック制御によるミラー面3の形状制御が行え、波面収差の補正を温度変化等に依らず高精度に行える。また、変形検出センサ10が圧電ポリマーで構成される場合は、ミラー基材2よりも剛性が非常に小さいため、ミラー基材2の変形を妨げることもない。
Further, when the mirror surface 3 is deformed, the
次に、本発明に係る形状可変ミラー装置を光ディスク装置に適用した実施例について説明する。図3は、光ディスク装置が備える光ピックアップの光学系を示す。 Next, an embodiment in which the deformable mirror device according to the present invention is applied to an optical disk device will be described. FIG. 3 shows an optical system of an optical pickup provided in the optical disc apparatus.
光ピックアップは、レーザダイオード12、PBS(偏光ビームスプリッタ)13、シリンドリカルレンズ14、フォトディテクタ15、コリメータレンズ16、形状可変ミラー装置1、1/4波長板17および対物レンズ18を備える。形状可変ミラー装置1は、土台9(図2)に相当する光ピックアップが有する図示しないピックアップベースに、変形していないミラー面3が光軸に対して45°傾くよう固定される。また、対物レンズ18は、光ピックアップが有する図示しないアクチュエータによりフォーカス方向、トラッキング方向に駆動される。
The optical pickup includes a laser diode 12, a PBS (polarizing beam splitter) 13, a cylindrical lens 14, a
レーザダイオード12から射出されたレーザ光は、PBS13を通過し、コリメータレンズ16で平行光にされ、形状可変ミラー装置1が有するミラー面3に入射し反射する。反射したレーザ光は、1/4波長板17を通過し、対物レンズ18により光ディスク19に集光される。光ディスク19で反射されたレーザ光は、対物レンズ18および1/4波長板17を通過し、形状可変ミラー装置1が有するミラー面3に入射し反射する。反射されたレーザ光は、コリメータレンズ16を通過し、PBS13で反射され、シリンドリカルレンズ14を通過し、フォトディテクタ15で受光される。フォトディテクタ15が受光したレーザ光に基づきフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号および再生信号が生成され、このフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号に基づきアクチュエータが対物レンズ18を駆動し、フォーカスサーボ、トラッキングサーボが行われる。
Laser light emitted from the laser diode 12 passes through the PBS 13, is collimated by the collimator lens 16, and is incident on and reflected by the mirror surface 3 of the deformable mirror device 1. The reflected laser light passes through the quarter-
光ディスク装置は、光ピックアップの他に、制御部や記憶部を備える。光ディスク装置の組立て時において、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボを行った状態で形状可変ミラー装置1が有する駆動電極7および駆動電極8に印加する駆動電位を変化させながら再生信号のジッタを測定し、ジッタ測定値が最小となったときの駆動電位情報および変形検出センサ10が生成する検出信号の情報(以下、目標変形情報)を記憶部に予め記憶させておく。光ディスクが多層の場合は、層毎の上記各情報を記憶部に予め記憶させる。ジッタが最小となる場合は、すなわち記録層におけるレーザ光の球面収差が最適に補正されている場合である。
The optical disc apparatus includes a control unit and a storage unit in addition to the optical pickup. At the time of assembling the optical disk device, the jitter of the reproduction signal is measured by changing the drive potential applied to the
光ディスク装置は、光ディスク19が2層ディスクである場合、次のような再生記録動作をする。1層目の再生記録動作中、制御部は、フォトディテクタ15が受光したレーザ光に基づき生成されるフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号に基づき駆動信号を生成しアクチュエータに送出し、対物レンズ18が駆動され、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボが行われる。またこのとき、まず制御部は、形状可変ミラー装置1が有する駆動電極7および駆動電極8に印加する初期駆動電位として、記憶部に記憶された1層目に対応する駆動電位情報が表す駆動電位を駆動電極7および駆動電極8に印加する。そして以降、制御部は、変形検出センサ10が生成する検出信号と、記憶部に記憶された1層目に対応する目標変形情報とに基づき、変形検出センサ10が生成する検出信号が目標変形情報が表す信号となるように駆動電圧を駆動電極7および駆動電極8に印加する。
When the optical disc 19 is a double-layer disc, the optical disc apparatus performs the following playback / recording operation. During the reproduction / recording operation of the first layer, the control unit generates a drive signal based on the focus error signal and tracking error signal generated based on the laser light received by the
このようなフィードバック制御により、1層目の再生記録に最適な変形形状にミラー面3が温度変化等に依らず制御され、1層目におけるレーザ光の球面収差が最適に補正され、再生記録が安定化する。また、2層目の再生記録動作時は、記憶部に記憶された2層目に対応する駆動電位情報および目標変形情報を1層目に対応する情報の代わりに用いること以外は上記1層目の場合と同様である。 By such feedback control, the mirror surface 3 is controlled to have an optimal deformed shape for the first layer reproduction recording regardless of the temperature change or the like, and the spherical aberration of the laser beam in the first layer is optimally corrected, and the reproduction recording can be performed. Stabilize. Further, during the reproduction / recording operation of the second layer, the first layer except that the drive potential information and the target deformation information corresponding to the second layer stored in the storage unit are used instead of the information corresponding to the first layer. It is the same as the case of.
また、前述したような形状可変ミラー装置1の構造により、ミラー面3におけるレーザ光の照射領域の変形形状を滑らかなものとすることができ、球面収差の補正が高精度に行え、光ディスク再生記録の安定化に寄与している。 Further, the structure of the deformable mirror device 1 as described above makes it possible to make the deformed shape of the laser light irradiation area on the mirror surface 3 smooth, to correct spherical aberration with high accuracy, and to reproduce and record an optical disc. Contributes to the stabilization of
1 形状可変ミラー装置
2 ミラー基材
3 ミラー面
4 共通電極
5、6 圧電材
7、8 駆動電極
9 土台
10 変形検出センサ
11 照射部
12 レーザダイオード
13 PBS
14 シリンドリカルレンズ
15 フォトディテクタ
16 コリメータレンズ
17 1/4波長板
18 対物レンズ
19 光ディスク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shape
14
Claims (5)
前記第一の電極および前記圧電材および前記第二の電極は、前記ミラー基材および前記ミラー面が変形していない状態での前記ミラー面上の光ビームの照射領域の面積よりも大きな面積の上下面を有し、
前記ミラー面の上方から見て前記照射領域は、前記第一の電極および前記圧電材および前記第二の電極が有する各上下面の領域内に入るよう構成され、
前記ミラー面上に、圧電ポリマーで構成された前記ミラー面の変形を検出するセンサが設けられていることを特徴とする形状可変ミラー装置。 A mirror base material formed of silicon and having a mirror surface; a first electrode formed on the mirror base material facing the mirror surface; and a piezoelectric material formed on a lower surface of the first electrode; A second electrode formed on the lower surface of the piezoelectric material,
The first electrode, the piezoelectric material, and the second electrode are larger in area than the area of the light beam irradiation region on the mirror surface when the mirror base material and the mirror surface are not deformed. Has upper and lower surfaces,
The irradiation region as viewed from above the mirror surface is configured so as to fall within the regions of the upper and lower surfaces of the first electrode, the piezoelectric material, and the second electrode,
A variable shape mirror device, wherein a sensor for detecting deformation of the mirror surface made of a piezoelectric polymer is provided on the mirror surface.
前記第一の電極および前記圧電材および前記第二の電極は、前記ミラー基材および前記ミラー面が変形していない状態での前記ミラー面上の光ビームの照射領域の面積よりも大きな面積の上下面を有し、
前記ミラー面の上方から見て前記照射領域は、前記第一の電極および前記圧電材および前記第二の電極が有する各上下面の領域内に入るよう構成されていることを特徴とする形状可変ミラー装置。 A mirror base material on which a mirror surface is formed, a first electrode formed on the mirror base material so as to face the mirror surface, a piezoelectric material formed on the lower surface of the first electrode, and the piezoelectric material A second electrode formed on the lower surface of the
The first electrode, the piezoelectric material, and the second electrode are larger in area than the area of the light beam irradiation region on the mirror surface when the mirror base material and the mirror surface are not deformed. Has upper and lower surfaces,
The variable shape is characterized in that the irradiation region as viewed from above the mirror surface is configured to fall within the regions of the upper and lower surfaces of the first electrode, the piezoelectric material, and the second electrode. Mirror device.
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US7992969B2 (en) | 2008-05-20 | 2011-08-09 | Ricoh Company, Ltd. | Piezoelectric actuator, liquid-drop ejecting head, and liquid-drop ejecting apparatus |
JP2013505471A (en) * | 2009-09-18 | 2013-02-14 | シンテフ | Actuators for moving micromechanical elements |
JP2014077842A (en) * | 2012-10-09 | 2014-05-01 | Denso Corp | Optical mirror and head-up display |
JP2014233190A (en) * | 2013-05-30 | 2014-12-11 | 株式会社デンソー | Shape variable element |
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2005
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