JP2008083612A - 形状可変ミラー及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造容易な構成でありながら反射面の高精度化・微細化が可能であり、しかも反射面を大きく変形させることの可能な形状可変ミラーと光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】形状可変ミラー１は、表面に反射層５を有する弾性変形可能な膜状のミラー部２と、そのミラー部２を保持するホルダー部３とを備えている。ミラー部２は、高弾性膜４の表面に反射層５が形成された構成になっている。ミラー部２の裏面とホルダー部３との間には空気で満たされたキャビティ６ａがあり、そのキャビティ６ａ内の空気の量の増加又は減少によりキャビティ６ａの体積が膨張又は収縮し、その際のミラー部２の弾性変形により反射層５が凸形状又は凹形状の反射面を構成する。ホルダー部３には、その外部とキャビティ６ａとの間で流体を移動させるためのチャネル６ｂが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は形状可変ミラー及び光ピックアップ装置に関するものであり、例えば、光ピックアップ装置に立ち上げミラーとして用いられる形状可変ミラー等に関するものである。

光ピックアップ装置において、複数の層を有する光ディスク、規格に応じて記録面位置の異なった複数種類の光ディスク等に対応しようとすると、それぞれの記録面位置に応じてレーザビームの結像位置を微調整する必要がある。一般的な光ピックアップ装置には、光路を垂直又は略垂直に折り曲げる立ち上げミラーが搭載されるため、その立ち上げミラーとして形状可変ミラーを用いれば上記微調整は可能である。

形状可変ミラーとしては、従来より様々なタイプのものが提案されている。例えば特許文献１で提案されている形状可変ミラーは、弾性体から成るミラーに機械的な力を加えて反射面を変形させる構成になっている。また、特許文献２では圧電駆動で反射面を変形させる形状可変ミラーが提案されており、特許文献３では静電駆動で反射面を変形させる形状可変ミラーが提案されている。
特開昭６０−１１４８０２号公報 特開２００６−１０８１３号公報 特開２００４−２５２３１４号公報

しかしながら、特許文献１記載の形状可変ミラーのように、容器に入れた弾性体に力を加えて反射面を変形させる構成では、形状可変ミラー全体の小型化が困難であり、反射面の高精度化や微細化も困難である。また、反射面を大きく変形させることもできない。特許文献２，３記載の形状可変ミラーのように、圧電駆動や静電駆動で反射面を変形させる構成では、電気的な部品点数が多くなって構造が複雑化するため、装置全体の大型化やコストアップを招いてしまい、反射面を大きく変形させることもできない。また、実際の製造においては、高品質でショートしていない圧電膜等を作製することが困難であり、複雑で作製困難な櫛歯形状のジグ等が必要になるといった問題もある。したがって、製造の点からも大幅なコストアップは避けられない。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、製造の容易な簡単かつコンパクトな構成でありながら反射面の高精度化・微細化が可能であり、しかも反射面を大きく変形させることの可能な形状可変ミラーと、それを備えた光ピックアップ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明の光ピックアップ装置は、光路を垂直又は略垂直に折り曲げる立ち上げミラーとして形状可変ミラーを備えた光ピックアップ装置であって、前記形状可変ミラーが、高弾性の樹脂膜の表面に金属蒸着により反射層を形成して成る弾性変形可能な膜状のミラー部と、そのミラー部を保持するホルダー部と、を有しており、前記ホルダー部に開口形状が円形の凹部が形成されており、その凹部の開口が前記ミラー部で密閉された状態で前記ミラー部の裏面と前記ホルダー部との間に流体で満たされたキャビティが構成されており、前記ホルダー部の外部と前記キャビティとの間で前記流体を移動させるためのチャネルが前記ホルダー部に形成されており、そのチャネルを介した前記キャビティに対する流体の流入又は流出により前記キャビティ内の流体量を増加又は減少させて、前記キャビティの体積が膨張又は収縮する際の前記ミラー部の弾性変形により、前記反射層が凸形状又は凹形状の反射面を構成することを特徴とする。

第２の発明の形状可変ミラーは、表面に反射層を有する弾性変形可能な膜状のミラー部と、そのミラー部を保持するホルダー部と、を備えた形状可変ミラーであって、前記ミラー部の裏面と前記ホルダー部との間に流体で満たされたキャビティを有し、そのキャビティ内の流体量の増加又は減少により前記キャビティの体積が膨張又は収縮し、その際の前記ミラー部の弾性変形により前記反射層が凸形状又は凹形状の反射面を構成することを特徴とする。

第３の発明の形状可変ミラーは、上記第２の発明において、前記ミラー部が、高弾性膜の表面に前記反射層を形成して成るものであることを特徴とする。

第４の発明の形状可変ミラーは、上記第２又は第３の発明において、前記ホルダー部に凹部が形成されており、その凹部の開口が前記ミラー部で密閉された状態で前記キャビティが構成されていることを特徴とする。

第５の発明の形状可変ミラーは、上記第４の発明において、前記凹部の開口形状が円形であることを特徴とする。

第６の発明の形状可変ミラーは、上記第２〜第５のいずれか１つの発明において、前記キャビティが複数形成されていることを特徴とする。

第７の発明の形状可変ミラーは、上記第６の発明において、前記反射層の中央とその周囲の複数箇所とに対応する位置に前記キャビティが形成されていることを特徴とする。

第８の発明の形状可変ミラーは、上記第２〜第７のいずれか１つの発明において、前記ホルダー部の外部と前記キャビティとの間で前記流体を移動させるためのチャネルが、前記ホルダー部に形成されていることを特徴とする。

第９の発明の反射光学装置は、上記第２〜第８のいずれか１つの発明に係る形状可変ミラーと、前記キャビティ内の流体量の増加又は減少を前記キャビティに対する流体の流入又は流出により行うアクチュエータと、を有することを特徴とする。

第１０の発明の光ピックアップ装置は、上記第９の発明に係る反射光学装置を備えたことを特徴とする。

第１１の発明の形状可変ミラーの製造方法は、表面に反射層を有する弾性変形可能な膜状のミラー部と、そのミラー部を保持するホルダー部と、を備え、前記ミラー部の裏面と前記ホルダー部との間に流体で満たされたキャビティを有し、そのキャビティ内の流体量の増加又は減少により前記キャビティの体積が膨張又は収縮し、その際の前記ミラー部の弾性変形により前記反射層が凸形状又は凹形状の反射面を構成する形状可変ミラーの製造方法であって、前記ホルダー部の一部となる第１ウェハの裏面に、前記流体を移動させるためのチャネルをウェハ厚の途中までのエッチングにより形成し、前記第１ウェハの表面に前記ミラー部を構成する高弾性膜をスピンコートにより形成し、前記第１ウェハの裏面に前記高弾性膜まで達するキャビティをエッチングにより形成し、前記ホルダー部の一部となる第２ウェハを前記第１ウェハの裏面に接着し、前記高弾性膜の表面に前記反射層を形成することを特徴とする。

本発明によれば、ミラー部の裏面とホルダー部との間のキャビティ内の流体量の増加又は減少によりキャビティの体積が膨張又は収縮し、その際のミラー部の弾性変形により反射層が凸形状又は凹形状の反射面を構成するので、反射面を変形させるために構造を複雑化する必要がなく、反射面の大きさや形状を高い精度で制御することが可能である。したがって、製造の容易な簡単かつコンパクトな構成でありながら反射面の高精度化・微細化が可能であり、しかも反射面を大きく変形させることが可能である。そして、本発明に係る形状可変ミラーを、例えば光ピックアップ装置の立ち上げミラーとして用いれば、記録面位置に応じてレーザビームの結像位置を微調整することができるので、複数の層を有する光ディスク、規格に応じて記録面位置の異なった複数種類の光ディスク等に対応することが可能である。

ミラー部の裏面とホルダー部との間の流体で満たされたキャビティを、ホルダー部に形成した凹部で構成すれば、ミラー部の構造を簡単にすることができる。したがって、反射面の高精度化・微細化が更に容易になる。凹部の開口形状を円形にすれば、ミラー部の弾性変形により構成される凸又は凹の反射面形状を回転対称な曲面形状とすることができる。また、キャビティを複数形成すれば、ミラー部の弾性変形における凹凸の曲率，配置等の多様化により、所望の反射面形状(例えば、非回転対称な曲面形状等)を得ることができる。例えば、反射層の中央とその周囲の複数箇所とに対応する位置にキャビティを形成すれば、中央のキャビティの体積の膨張又は収縮により構成される反射面に、周囲のキャビティの体積の膨張又は収縮の影響を与えることによって、複雑な曲面形状を有する反射面を得ることができる。

ホルダー部にその外部とキャビティとの間で流体を移動させるためのチャネルを形成すれば、形状可変ミラーの外部から流体量の増加又は減少を調整することにより、ミラー部の裏面とホルダー部との間のキャビティの体積を膨張又は収縮させることができる。したがって、形状可変ミラーの構造を更に簡単でコンパクトにすることができる。例えば、アクチュエータでキャビティに対する流体の流入又は流出を行えば、形状可変ミラーの外部から流体量の増加又は減少の調整を簡単に行うことができる。

以下、本発明を実施した形状可変ミラー，光ピックアップ装置等を、図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明に係る形状可変ミラーの用途は光ピックアップ装置に限らない。例えば、デジタルカメラ，プロジェクター，光学スキャナー等の光学機器；情報機器(携帯電話，携帯情報端末，モバイルコンピュータ等)に内蔵又は外付けされるカメラ等にも適用可能である。

図１に、第１の実施の形態に係る形状可変ミラー１の外観及び内部の構造を示し、図２に、形状可変ミラー１を備えた光ピックアップ装置９の概略光学構成例を模式的に示す。図１(Ａ)は形状可変ミラー１の平面図であり、図１(Ｂ)は形状可変ミラー１の側面図である。また図１(Ｃ)は、図１(Ａ)におけるｘ−ｘ’線断面図である。図２に示す光ピックアップ装置９は、形状可変ミラー１(図１)，その反射面を変形させるアクチュエータ１１等で構成された反射光学装置１０を備えている。さらに、その他の光学要素として、半導体レーザ１２，コリメータレンズ１３，偏光ビームスプリッター１４，１／４波長板１５，対物レンズ１６，集光レンズ１８，光検出器１９等を備えている。

図２に示す光ピックアップ装置９において、半導体レーザ１２から出射したレーザビームは、コリメータレンズ１３で平行光となり、偏光ビームスプリッター１４と１／４波長板１５を順に透過した後、形状可変ミラー１で反射される。そして、対物レンズ１６で集光されて光ディスク１７の記録面に到達する。光ディスク１７の記録面で反射されたレーザビームは、対物レンズ１６を通過した後、形状可変ミラー１で反射される。そして、１／４波長板１５を透過し、偏光ビームスプリッター１４で反射された後、集光レンズ１８で集光されて光検出器１９に到達する。光検出器１９は、受光したレーザビームの光情報を電気信号として出力する。

形状可変ミラー１は、図２に示すように、光ピックアップ装置９の立ち上げミラーとしての使用に適している。立ち上げミラーは、光路を垂直又は略垂直に折り曲げることにより、光ディスクの記録面に対し垂直又は略垂直にレーザビームを反射させ、光ディスクからの戻り光を光ディスクの記録面に対し平行又は略平行に反射させるものである。形状可変ミラー１は、以下に説明するようにパワーが可変の反射面を有している。このため、形状可変ミラー１を立ち上げミラーとして使用すれば、対物レンズ１６に入射させるレーザビームの集光度合いを変化させて、その結像位置を微調整することが可能であり、また効果的な収差補正も可能である。

図１に示す形状可変ミラー１は、表面に反射層５を有する弾性変形可能な膜状のミラー部２と、そのミラー部２を保持するホルダー部３と、を備えている。ミラー部２は、高弾性膜４の表面に反射層５が形成された構成になっている。高弾性膜４としては、例えば柔らかく高弾性の樹脂膜が用いられる。高弾性膜４の材料としては、例えばポリジメチルシロキサン(ＰＤＭＳ)が挙げられる。その他の樹脂材料としては、スピンコートの容易なエポキシ系樹脂，ポリイミド系樹脂等が挙げられる。反射層５の材料としては、蒸着やスパッタリング等による成膜が可能な高反射率の金属材料、例えばＡｌ(アルミニウム)，Ａｇ(銀)等が挙げられる。

ホルダー部３は、ミラー部２を支持する第１構造体６と、形状可変ミラー１全体のベースとなる第２構造体７と、で構成されている。第１構造体６と第２構造体７は共にＳｉ(シリコン)ウェハから成っており、第１構造体６はミラー部２の反対側で第２構造体７と接合されている。その接合は、例えば、Ａｕ(金)を用いた拡散結合により行われる。Ａｕから成る薄膜を第１構造体６と第２構造体７との間に介在させて加熱すれば、その合金化により第１構造体６と第２構造体７とを容易に接合することが可能である。なお、第２構造体７としてガラス基板を用いてもよい。その場合、接着剤を用いて第１構造体６と第２構造体７とを接着すればよい。

ホルダー部３の第１構造体６には、つながった２つの穴が形成されている。それらの穴と第２構造体７の平面部分とにより、円柱形状のキャビティ(空間)６ａと直方体形状のチャネル(流路)６ｂが構成されている。第１構造体６はＳｉウェハから成っているため、キャビティ６ａやチャネル６ｂの微細構造は高い精度で容易に作製可能である。また、第１，第２構造体６，７から成る凹部でキャビティ６ａを構成しているため、ミラー部２の構造を簡単にすることができ、結果として反射面の高精度化・微細化が容易になる。

ホルダー部３に形成されている凹部の開口はミラー部２で密閉された状態になっており、ミラー部２の裏面とホルダー部３との間が流体(ここでは空気)で満たされたキャビティ６ａを構成している。そのキャビティ６ａを満たしている流体は空気に限らず、他の気体や水，オイル等の液体でも構わない。なお、反射層５はレーザビームの有効径をカバーする範囲に形成されていればよいが、ミラー部２の変形範囲の影響を考慮すれば、図１に示すようにキャビティ６ａを反射層５よりも大きく設定するのが好ましい。

チャネル６ｂはホルダー部３の外側に向けて開口しているため、チャネル６ｂを通って空気がホルダー部３の外部とキャビティ６ａとの間を移動することができる。したがって、チャネル６ｂを介したキャビティ６ａに対する空気の流入又は流出により、ミラー部２の裏面とホルダー部３との間のキャビティ６ａ内の空気量を増加又は減少させれば、そのキャビティ６ａの体積は膨張又は収縮する。その際のミラー部２の弾性変形により、反射層５は凸形状又は凹形状の反射面を構成することになる。形状可変ミラー１の外部からキャビティ６ａの体積を膨張又は収縮させることができるので、形状可変ミラー１の構造を簡単かつコンパクトにすることができる。

ミラー部２の裏面とホルダー部３との間のキャビティ６ａ内の空気量を増加又は減少させる手段として設けられているのが、図２に示すアクチュエータ１１である。アクチュエータ１１でキャビティ６ａに対する空気の流入又は流出を行えば、形状可変ミラー１の外部から空気量の増加又は減少の調整を簡単に行うことができる。アクチュエータ１１としては、ミラー部２の弾性変形に必要な量の空気をキャビティ６ａに対して流入又は流出させるための手段が用いられる。図２に示す反射光学装置１０では、シリンダ内の空気をピストンの駆動(駆動源としては例えば圧電素子，モータが用いられる。)で吸気又は排気する構成を想定しているが、これに限らない。例えば、流体(空気等)を加熱又は冷却することにより流体を膨張又は収縮させるようにしてもよく、通常のポンプ，レギュレータ，コンプレッサ等を用いて流体(空気等)を流入又は流出させるようにしてもよい。

図３に、形状可変ミラー１のミラー変形動作を示す。図３(Ａ)は、キャビティ６ａの体積を膨張させることにより、反射層５で凸形状の反射面を構成した状態を示している。図３(Ｂ)は、キャビティ６ａの体積を収縮させることにより、反射層５で凹形状の反射面を構成した状態を示している。高弾性膜４にはキャビティ６ａ内の空気から均等な力が加わるため、均一な曲面形状が得られる。また、キャビティ６ａを構成している凹部の開口形状が円形になっているため、ミラー部２の弾性変形により構成される凸又は凹の反射面形状は回転対称な曲面形状となる。さらに、高弾性膜４の膜厚が均一になっているため、その反射面形状は球面状又は略球面状となる。

上記のように、キャビティ６ａの体積が膨張又は収縮する際のミラー部２の弾性変形により反射層５が凸形状又は凹形状の反射面を構成するので、反射面を変形させるために構造を複雑化する必要がなく、反射面の大きさや形状を高い精度で制御することが可能である。また、圧電駆動や静電駆動で反射面を変形させる従来の形状可変ミラーが抱えていた問題点(例えば、高品質でショートしていない圧電膜等の作製が難しいといった問題点、複雑で作製困難な櫛歯形状のジグ等が必要になるといった問題点)が解消されるため、非常に簡易なプロセスのみで歩留まりを向上させることができる。したがって、製造の容易な簡単かつコンパクトな構成でありながら反射面の高精度化・微細化が可能である。しかも、反射膜を圧電素子等で直接変形させるよりも変形ストロークを非常に大きく設定できるので、反射面を大きく変形させることが可能である。そして、図２に示す光ピックアップ装置９では立ち上げミラーとして形状可変ミラー１が用いられているので、記録面位置に応じてレーザビームの結像位置を微調整することができる。したがって、複数の層を有する光ディスク、規格に応じて記録面位置の異なった複数種類の光ディスク等に対応することが可能である。

次に、形状可変ミラー１の製造方法を、図４に示す製造工程図に基づいて説明する。まず、Ｓｉから成る第１ウェハ６ｐを用意する{図４(Ａ)}。この第１ウェハ６ｐは、その両面にＳｉＯ₂膜が形成された両面ミラーのＳｉウェハであり、以下のプロセスにより第１構造体６となる。第１ウェハ６ｐの裏面にエッチング(例えば、ＲＩＥ：Reactive Ion Etching)を施すことにより、空気を移動させるためのチャネル６ｂをウェハ厚の途中まで形成する{図４(Ｂ)}。そして、第１ウェハ６ｐの表面にミラー部２を構成する高弾性膜４(例えば、ＰＤＭＳ)をスピンコートにより形成する{図４(Ｃ)}。再び第１ウェハ６ｐの裏面にエッチングを施すことにより、高弾性膜４まで達するキャビティ６ａを形成する{図４(Ｄ)}。第１ウェハ６ｐの表面にはＳｉＯ₂膜が設けられているので、エッチングはＳｉＯ₂膜の位置で停止し、第１構造体６が完成する。

第２ウェハとして、Ｓｉから成る第２構造体７を第１構造体６の裏面に接着して、第１構造体６の下方からキャビティ６ａを密封する{図４(Ｅ)}。第１構造体６と第２構造体７は共にＳｉウェハから成っているため、Ａｕ薄膜を介在させ加熱により合金化して金の拡散により接合させることが可能である。次に、高弾性膜４の表面にＡｌを蒸着することにより、反射層５を形成する{図４(Ｆ)}。このようにして完成した形状可変ミラー１とアクチュエータ１１(図２)とを、チャネル６ｂに繋いだチューブ(不図示)で接続すると、反射光学装置１０(図２)が完成する。以上説明した製造方法によると、Ｓｉウェハ等を用いた簡単な製造プロセスで形状可変ミラー１を作製することができる。作製に際し、複雑で作製困難なジグ等は不要である。

図５に、第２の実施の形態に係る形状可変ミラー２１の外観及び内部の構造を示す。図５(Ａ)は形状可変ミラー２１の平面図であり、図５(Ｂ)は形状可変ミラー２１の側面図である。また図５(Ｃ)は、図５(Ａ)におけるｘ−ｘ’線断面図である。この形状可変ミラー２１も、前記形状可変ミラー１(図１)と同様、図２に示す光ピックアップ装置９の立ち上げミラーとして使用されるものであり、前記製造プロセス(図４)により製造可能である。また、キャビティを複数有するとともに高弾性膜の多層構造を採用しているほかは、第１の実施の形態に係る形状可変ミラー１と同様の基本構成になっている。

図５に示す形状可変ミラー２１は、表面に反射層２５を有する弾性変形可能な膜状のミラー部２２と、そのミラー部２２を保持するホルダー部２３と、を備えている。ミラー部２２は、２枚の高弾性膜２４ａ，２４ｂの表面に反射層２５が形成された構成になっている。高弾性膜２４ａ，２４ｂとしては、例えば柔らかく高弾性の樹脂膜が用いられる。高弾性膜２４ａ，２４ｂの材料としては、例えばポリジメチルシロキサン(ＰＤＭＳ)が挙げられる。その他の樹脂材料としては、スピンコートの容易なエポキシ系樹脂，ポリイミド系樹脂等が挙げられる。反射層２５の材料としては、蒸着やスパッタリング等による成膜が可能な高反射率の金属材料、例えばＡｌ(アルミニウム)，Ａｇ(銀)等が挙げられる。

ホルダー部２３は、ミラー部２２を支持する第１構造体２６と、形状可変ミラー２１全体のベースとなる第２構造体２７と、で構成されている。第１構造体２６と第２構造体２７は共にＳｉ(シリコン)ウェハから成っており、第１構造体２６はミラー部２２の反対側で第２構造体２７と接合されている。その接合は、例えば、Ａｕ(金)を用いた拡散結合により行われる。Ａｕから成る薄膜を第１構造体２６と第２構造体２７との間に介在させて加熱すれば、その合金化により第１構造体２６と第２構造体２７とを容易に接合することが可能である。なお、第２構造体２７としてガラス基板を用いてもよい。その場合、接着剤を用いて第１構造体２６と第２構造体２７とを接着すればよい。

ホルダー部２３の第１構造体２６には、つながった２つの穴が５対形成されている。それらの穴と第２構造体２７の平面部分とにより、円柱形状のキャビティ(空間)２６ａ，２６ｂと直方体形状のチャネル(流路)２６ｃが構成されている。つまりホルダー部２３には、合計５つのキャビティ２６ａ，２６ｂと、合計５本のチャネル２６ｃと、が形成されている。大きめのキャビティ２６ａは反射層２５の中央に位置しており、キャビティ２６ａよりも小さい４つのキャビティ２６ｂがキャビティ２６ａの周囲等間隔に位置している。第１構造体２６はＳｉウェハから成っているため、キャビティ２６ａ，２６ｂやチャネル２６ｃの微細構造は高い精度で容易に作製可能である。また、第１，第２構造体２６，２７から成る凹部でキャビティ２６ａ，２６ｂを構成しているため、ミラー部２２の構造を簡単にすることができ、結果として反射面の高精度化・微細化が容易になる。

ホルダー部２３に形成されている凹部の開口はミラー部２２で密閉された状態になっており、ミラー部２２の裏面とホルダー部２３との間が流体(ここでは空気)で満たされたキャビティ２６ａ，２６ｂを構成している。それらのキャビティ２６ａ，２６ｂを満たしている流体は空気に限らず、他の気体や水，オイル等の液体でも構わない。なお、反射層２５はレーザビームの有効径をカバーする範囲に形成されていればよく、ミラー部２２の変形範囲の影響を考慮して、キャビティ２６ａ，２６ｂと反射層２５を領域設定するのが好ましい。

各チャネル２６ｃはホルダー部２３の外側に向けて開口しているため、各チャネル２６ｃを通って空気がホルダー部２３の外部と各キャビティ２６ａ，２６ｂとの間を移動することができる。したがって、チャネル２６ｃを介したキャビティ２６ａ，２６ｂに対する空気の流入又は流出により、ミラー部２２の裏面とホルダー部２３との間のキャビティ２６ａ，２６ｂ内の空気量を増加又は減少させれば、そのキャビティ２６ａ，２６ｂの体積は膨張又は収縮する。その際のミラー部２２の弾性変形により、反射層２５は凸形状又は凹形状の反射面を構成することになる。形状可変ミラー２１の外部からキャビティ２６ａ，２６ｂの体積を膨張又は収縮させることができるので、形状可変ミラー２１の構造を簡単かつコンパクトにすることができる。

図６に、形状可変ミラー２１のミラー変形状態の一例を示す。図６は、キャビティ２６ａ，２６ｂの体積を膨張させることにより、反射層２５で凸形状の反射面を構成した状態を示している。逆に、キャビティ２６ａ，２６ｂの体積を収縮させることにより、反射層２５で凹形状の反射面を構成した場合には、前述した図３(Ｂ)と同様の状態が各キャビティ２６ａ，２６ｂについて生じることになる。キャビティ２６ａ，２６ｂ内の空気量の増加又は減少は個別に行ってもよく、一括して行ってもよい。キャビティ２６ａ，２６ｂ内の空気量の増加又は減少を個別に行えば、ミラー部２２の弾性変形における凹凸の曲率等の多様化(例えば、キャビティ２６ａで凸面を形成しキャビティ２６ｂで凹面を形成する形態等)により、所望の反射面形状(例えば、非回転対称な曲面形状等)を得ることが可能となる。

ミラー部２２の裏面とホルダー部２３との間のキャビティ２６ａ，２６ｂ内の空気量を増加又は減少させる手段として設けられているのが、第１の実施の形態と同様、図２に示すアクチュエータ１１である。５つのキャビティ２６ａ，２６ｂに対する空気の流入又は流出を１つのアクチュエータ１１で一括して行うようにすれば、形状可変ミラー２１の構造を更に簡単かつコンパクトにすることができる。また、キャビティ２６ａ，２６ｂとチャネル２６ｃとが５対設けられているため、各チャネル２６ｃと接続する５つのアクチュエータ１１でキャビティ２６ａ，２６ｂに対する空気の流入又は流出を行えば、形状可変ミラー２１の外部から各キャビティ２６ａ，２６ｂ内の空気量の増加又は減少の調整を簡単かつ個別に行うことができる。

アクチュエータ１１としては、第１の実施の形態と同様、ミラー部２２の弾性変形に必要な量の空気をキャビティ２６ａ，２６ｂに対して流入又は流出させるための手段が用いられる。図２に示す反射光学装置１０では、シリンダ内の空気をピストンの駆動(駆動源としては例えば圧電素子，モータが用いられる。)で吸気又は排気する構成を想定しているが、これに限らない。例えば、流体(空気等)を加熱又は冷却することにより流体を膨張又は収縮させるようにしてもよく、通常のポンプ，レギュレータ，コンプレッサ等を用いて流体(空気等)を流入又は流出させるようにしてもよい。

図６は、５つのキャビティ２６ａ，２６ｂに対する空気の流入又は流出を１つのアクチュエータ１１で一括して行ったときの状態を示しているが、図２に示す光ピックアップ装置９の立ち上げミラーとしての使用を考慮した場合、キャビティ２６ａ，２６ｂのそれぞれについて空気量の増加又は減少の調整を行うのが好ましい。形状可変ミラー２１には入射角度４５°でレーザビームが入射するため、反射面上ではビーム形状が楕円形になる。それに対応するには、図５(Ａ)中のＸ軸とＹ軸の各方向で曲率の異なった面形状にするのが好ましい。

第２の実施の形態に係る形状可変ミラー２１では、図５(Ａ)に示すように、反射層２５の中央にキャビティ２６ａが位置し、その周囲のＸ軸とＹ軸の各方向に沿って４箇所にキャビティ２６ｂが位置している。このため、各チャネル２６ｃを通して各キャビティ２６ａ，２６ｂの圧力を調整すれば、反射面の曲率をＸ軸とＹ軸とでアクティブに変化させることができる。これにより、光ピックアップ装置９の動作毎にＸ軸とＹ軸とで曲率の異なった所定の形状(つまり予め決まっている形状)とするだけでなく、その都度Ｘ軸とＹ軸とで曲率の異なった形状に変化させることも可能となる。したがって、形状可変ミラー２１の用途が大幅に拡大される。このように、複数のキャビティを設けておけば、ミラー部の弾性変形における凹凸の曲率，配置等の多様化により、所望の反射面形状(例えば、非回転対称な曲面形状等)を得ることが可能である。なお、図１(Ａ)に示す形状可変ミラー１の場合、Ｘ軸とＹ軸の各方向で同じ曲率の反射面形状となる。

高弾性膜２４ａ，２４ｂを２層構造とすることにより、図６に示すように、反射層２５で構成される反射面の形状を滑らかにすることができる。第１構造体２６との間でキャビティ２６ａ，２６ｂを構成する高弾性膜２４ｂは、その面形状に凹凸の変曲点を持ってしまう。それを高弾性膜２４ｂによって緩やかにすることができる。反射面の形状をより一層滑らかにするには、高弾性膜２４ｂよりも高弾性膜２４ａの方が柔らかく変形しやすいものであることが望ましい。

反射面の有効領域として、中央のキャビティ２６ａの範囲(この範囲は周囲部分ほどキャビティ２６ｂの体積の膨張又は収縮の影響を強く受けた反射面形状となる。)を使用してもよいが、上記のように反射面の形状は高弾性膜２４ｂによって滑らかになるため、周囲のキャビティ２６ｂの範囲を含めて使用してもよい。したがって、ミラー部２２には複数層から成る高弾性膜を用いるのが好ましく、反射層に近い高弾性膜ほど柔らかく変形しやすいことが好ましい。なお、複数層構造の高弾性膜は、図４(Ｃ)の製造工程において層数に応じた回数のスピンコートを行うことにより作製可能である。

第１の実施の形態と同様、キャビティ２６ａ，２６ｂの体積が膨張又は収縮する際のミラー部２２の弾性変形により反射層２５が凸形状又は凹形状の反射面を構成するので、反射面を変形させるために構造を複雑化する必要がなく、反射面の大きさや形状を高い精度で制御することが可能である。また、圧電駆動や静電駆動で反射面を変形させる従来の形状可変ミラーが抱えていた問題点(例えば、高品質でショートしていない圧電膜等の作製が難しいといった問題点、複雑で作製困難な櫛歯形状のジグ等が必要になるといった問題点)が解消されるため、非常に簡易なプロセスのみで歩留まりを向上させることができる。したがって、製造の容易な簡単かつコンパクトな構成でありながら反射面の高精度化・微細化が可能である。しかも、反射膜を圧電素子等で直接変形させるよりも変形ストロークを非常に大きく設定できるので、反射面を大きく変形させることが可能である。そして、第１の実施の形態と同様、図２に示す光ピックアップ装置９で立ち上げミラーとして形状可変ミラー２１を用いることにより、記録面位置に応じてレーザビームの結像位置を微調整することが可能となり、複数の層を有する光ディスク、規格に応じて記録面位置の異なった複数種類の光ディスク等に対応することが可能となる。

形状可変ミラー(第１の実施の形態)の外観及び内部構造を示す図。 形状可変ミラー(第１，第２の実施の形態)を備えた光ピックアップ装置の概略光学構成例を示す模式図。 形状可変ミラー(第１の実施の形態)のミラー変形動作を示す断面図。 形状可変ミラー(第１の実施の形態)の製造工程を示す断面図。 形状可変ミラー(第２の実施の形態)の外観及び内部構造を示す図。 形状可変ミラー(第２の実施の形態)のミラー変形の一例を示す断面図。

符号の説明

１，２１ 形状可変ミラー
２，２２ ミラー部
３，２３ ホルダー部
４，２４ａ，２４ｂ 高弾性膜(樹脂膜)
５，２５ 反射層
６，２６ 第１構造体
６ａ，２６ａ，２６ｂ キャビティ(凹部)
６ｂ，２６ｃ チャネル
７，２７ 第２構造体
９ 光ピックアップ装置
１０ 反射光学装置
１１ アクチュエータ

Claims (11)

1. 光路を垂直又は略垂直に折り曲げる立ち上げミラーとして形状可変ミラーを備えた光ピックアップ装置であって、
   前記形状可変ミラーが、高弾性の樹脂膜の表面に金属蒸着により反射層を形成して成る弾性変形可能な膜状のミラー部と、そのミラー部を保持するホルダー部と、を有しており、前記ホルダー部に開口形状が円形の凹部が形成されており、その凹部の開口が前記ミラー部で密閉された状態で前記ミラー部の裏面と前記ホルダー部との間に流体で満たされたキャビティが構成されており、前記ホルダー部の外部と前記キャビティとの間で前記流体を移動させるためのチャネルが前記ホルダー部に形成されており、そのチャネルを介した前記キャビティに対する流体の流入又は流出により前記キャビティ内の流体量を増加又は減少させて、前記キャビティの体積が膨張又は収縮する際の前記ミラー部の弾性変形により、前記反射層が凸形状又は凹形状の反射面を構成することを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 表面に反射層を有する弾性変形可能な膜状のミラー部と、そのミラー部を保持するホルダー部と、を備えた形状可変ミラーであって、前記ミラー部の裏面と前記ホルダー部との間に流体で満たされたキャビティを有し、そのキャビティ内の流体量の増加又は減少により前記キャビティの体積が膨張又は収縮し、その際の前記ミラー部の弾性変形により前記反射層が凸形状又は凹形状の反射面を構成することを特徴とする形状可変ミラー。
3. 前記ミラー部が、高弾性膜の表面に前記反射層を形成して成るものであることを特徴とする請求項２記載の形状可変ミラー。
4. 前記ホルダー部に凹部が形成されており、その凹部の開口が前記ミラー部で密閉された状態で前記キャビティが構成されていることを特徴とする請求項２又は３記載の形状可変ミラー。
5. 前記凹部の開口形状が円形であることを特徴とする請求項４記載の形状可変ミラー。
6. 前記キャビティが複数形成されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の形状可変ミラー。
7. 前記反射層の中央とその周囲の複数箇所とに対応する位置に前記キャビティが形成されていることを特徴とする請求項６記載の形状可変ミラー。
8. 前記ホルダー部の外部と前記キャビティとの間で前記流体を移動させるためのチャネルが、前記ホルダー部に形成されていることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の形状可変ミラー。
9. 請求項２〜８のいずれか１項に記載の形状可変ミラーと、前記キャビティ内の流体量の増加又は減少を前記キャビティに対する流体の流入又は流出により行うアクチュエータと、を有することを特徴とする反射光学装置。
10. 請求項９記載の反射光学装置を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
11. 表面に反射層を有する弾性変形可能な膜状のミラー部と、そのミラー部を保持するホルダー部と、を備え、前記ミラー部の裏面と前記ホルダー部との間に流体で満たされたキャビティを有し、そのキャビティ内の流体量の増加又は減少により前記キャビティの体積が膨張又は収縮し、その際の前記ミラー部の弾性変形により前記反射層が凸形状又は凹形状の反射面を構成する形状可変ミラーの製造方法であって、
    前記ホルダー部の一部となる第１ウェハの裏面に、前記流体を移動させるためのチャネルをウェハ厚の途中までのエッチングにより形成し、前記第１ウェハの表面に前記ミラー部を構成する高弾性膜をスピンコートにより形成し、前記第１ウェハの裏面に前記高弾性膜まで達するキャビティをエッチングにより形成し、前記ホルダー部の一部となる第２ウェハを前記第１ウェハの裏面に接着し、前記高弾性膜の表面に前記反射層を形成することを特徴とする形状可変ミラーの製造方法。

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