JP3560709B2 - ガルバノミラーおよびこれを用いた光ディスク装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光を所定の方向に反射するためのガルバノミラーおよびその製造方法、およびこのガルバノミラーを搭載し、対物レンズへの入射光の向きを変化させながら光ディスクへの情報の記録再生を行う光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のとおり、コンパクトディスク（ＣＤ）やレーザディスク（ＬＤ）に代表されるように、レーザ光を用いて情報の再生を行う光ディスク装置が広く普及している。また最近では、光ディスク装置はコンピュータの記憶装置として利用されるようになっている。
【０００３】
また、併せてデータの高速記録再生が可能となるように、光学系を搭載する光学ヘッドの高速移動が要求されるようになった。
このような光学ヘッドの高速移動の要求に対し、光学ヘッドの質量をできるだけ小さくして素早いシークを実現する方式が提案されている。このような方式として、半導体レーザ（光源）やフォトディテクタ（検出器）などを光学ヘッドに搭載せず、光ディスクに焦点を形成する対物レンズのみを光学ヘッドに搭載して移動させる分離光学方式が採用されている。
【０００４】
以下、分離光学方式の一例を図１２を参照して説明する。
半導体レーザ１１１ やフォトディテクタ１１２ などの固定光学系１１３ は、図示しないベースなどに固定されている。半導体レーザ１１１ から照射されたレーザ光Ｌ は、同じく固定配置されたガルバノミラー１１４ を介して光学ヘッド１１５ 内に搭載された対物レンズ１１６ に与えられている。対物レンズ１１６ は光ディスクＤ 上のピットに焦点を形成し、その反射光を再び逆の経路でフォトディテクタ１１２ に導く。光学ヘッド１１５ は図示しない駆動手段によってトラッキング方向Ｘおよびフォーカシング方向Ｙにそれぞれ駆動される。
【０００５】
このような方式によれば、光学ヘッド１１５ をトラッキング方向Ｘへ駆動する際に発生する微小な光路の傾き（対物レンズ１１６ へのレーザ光の入射角度の変化）を、固定配置されたガルバノミラー１１４ の揺動角度の制御によって補正することができる。そのため対物レンズ１１６ 自体を傾ける手段などを光学ヘッド１１５ に搭載する必要がなくなり、光学ヘッド１１５ 全体の質量を低減することができ、素早いシークを実現している。
【０００６】
このようにして利用される従来のガルバノミラー１１４ は、具体的には図１３乃至図１５に示す構造となっている。ここで、図１３はガルバノミラー１１４ の平面図、図１４は図１３中のＡ−Ａ線断面図、図１５は図１３中のＢ−Ｂ線断面図である。
【０００７】
ガルバノミラー１１４ は、レーザ光を反射するための反射ミラー１１７ と、この反射ミラー１１７ を固定した揺動体１１８ と、この揺動体１１８ を固定部１１９ に対して支持する２枚の支持体１２０ａ，１２０ｂ とを備えている。固定部１１９ は、ヨーク１２１ と磁石１２２ とから構成されており、揺動体１１８ の側面に固定されたコイル１２３ に対して磁界を作用させることにより、反射ミラー１１７ を支持体１２０ａ，１２０ｂ の軸回りに揺動させることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガルバノミラー１１４ の反射ミラー１１７ 表面は、温度変化や経年変化によって徐々に傾いてしまう危険性がある。このような傾きが発生すると、ガルバノミラー１１４ からの反射光を正確に対物レンズ１１６ へ導くことが困難となってしまうため、トラッキングオフセットの要因となり、正確なトラッキング動作を阻害してしまう危険性がある。また、この傾きの影響は、ガルバノミラー１１４ から対物レンズ１１６ までの距離に応じて変化するため、ガルバノミラー１１４ の揺動角度の補正を光学ヘッド１１５ の現在位置によってさらに補正するといった複雑な制御が必要となってしまう。
【０００９】
したがって、ガルバノミラー１１４ のみ光学ヘッド１１５ に搭載し、ガルバノミラー１１４ と対物レンズ１１６ との距離を一定に保った状態の固定光学方式が望まれている。
【００１０】
ところが、上述のとおり、従来のガルバノミラー１１４ はヨーク１２１ ，磁石１２２ ，コイル１２３ などを備えているため質量が大きく、光学ヘッド１１５ に搭載すると光学ヘッド１１５ の高速シークが阻害されてしまい実質的には不可能であった。
そこで本発明は、軽量・小形な構成のガルバノミラー、および高速シークが可能な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】
上記の目的を達成するために本発明によるガルバノミラーでは、表面にミラー面が形成された揺動部と、一端が前記揺動部に接続され前記揺動部を揺動可能に吊設支持する一対の弾性部と、前記弾性部の他端が接続された固定部と、を有する第１のプレートと、前記固定部と接続されるとともに、前記揺動部と対向する部位に前記弾性部を結ぶ線に対しほぼ平行に延びるように延設された櫛歯形状の電極と、前記電極の櫛歯間に設けられた複数の凹部と、を有する第２のプレートと、を備え、前記揺動部の裏面に、前記電極の延設方向と交差するように設けられた溝が形成されたことを特徴とする。
また、本発明によるガルバノミラーでは、表面にミラー面が形成された揺動部と、一端が前記揺動部に接続され前記揺動部を揺動可能に吊設支持する一対の弾性部と、前記弾性部の他端が接続された固定部と、を有する第１のプレートと、前記固定部と接続されるとともに、前記揺動部と対向する部位に前記弾性部を結ぶ線を中心に外側に膨らんだ湾曲形状に形成された櫛歯形状の電極と、前記電極の櫛歯間に設けられた複数の凹部と、を有する第２のプレートと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による光ディスク装置では、レーザ光を発生する光源と、前記光源からのレーザ光を反射するガルバノミラーと、前記ガルバノミラーにより反射したレーザ光を受け、光ディスクに焦点を形成する対物レンズと、前記ガルバノミラーおよび前記対物レンズを搭載するキャリッジと、前記キャリッジを前記光ディスクの径方向に駆動する駆動手段と、前記光ディスクからの反射信号を処理して前記駆動手段への駆動信号および前記光ディスクからの再生信号を生成する信号処理手段と、を有する光ディスク装置において、前記ガルバノミラーは、表面にミラー面が形成された揺動部と、一端が前記揺動部に接続され前記揺動部を揺動可能に吊設支持する一対の弾性部と、前記弾性部の他端が接続された固定部と、を有する第１のプレートと、前記固定部と接続されるとともに、前記揺動部と対向する部位に前記弾性部を結ぶ線に対しほぼ平行に延びるように延設された櫛歯形状の電極と、前記電極の櫛歯間に設けられた複数の凹部と、を有する第２のプレートと、を備え、前記揺動部の裏面に、前記電極の延設方向と交差するように設けられた溝が形成されたことを特徴とする。
また、本発明による光ディスク装置では、レーザ光を発生する光源と、前記光源からのレーザ光を反射するガルバノミラーと、前記ガルバノミラーにより反射したレーザ光を受け、光ディスクに焦点を形成する対物レンズと、前記ガルバノミラーおよび前記対物レンズを搭載するキャリッジと、前記キャリッジを前記光ディスクの径方向に駆動する駆動手段と、前記光ディスクからの反射信号を処理して前記駆動手段への駆動信号および前記光ディスクからの再生信号を生成する信号処理手段と、を有する光ディスク装置において、前記ガルバノミラーは、表面にミラー面が形成された揺動部と、一端が前記揺動部に接続され前記揺動部を揺動可能に吊設支持する一対の弾性部と、前記弾性部の他端が接続された固定部と、を有する第１のプレートと、前記固定部と接続されるとともに、前記揺動部と対向する部位に前記弾性部を結ぶ線を中心に外側に膨らんだ湾曲形状に形成された櫛歯形状の電極と、前記電極の櫛歯間に設けられた複数の凹部と、を有する第２のプレートと、を備えることを特徴とする。
以上のような本発明によれば、ヨーク、磁石、コイルなど質量の大きい要素を含むことなく、軽量・小型な構成のガルバノミラー、および高速シークが可能な光ディスク装置が実現する。
【００１３】
また本発明では、弾性部を結ぶ線に対しほぼ平行もしくは弾性部を結ぶ線を中心に外側に膨らんだ湾曲形状に凹部が延設されている。そのため、揺動部と固定部との間の隙間に作用する空気をこの凹部の延設方向に逃がすことができる。したがって、空気の粘性抵抗により生じる圧力分布に起因する悪影響を大幅に緩和することができるようになり、揺動部の揺動運動を最大限に高めることができるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
まず、図１から図４を用いて本発明のガルバノミラーを搭載した光ディスク装置について説明する。ここで、図１は光ディスク装置の内部構造を示す断面図、図２は光学ヘッドを含む駆動系の平面図、図３は光学ヘッドの断面図、図４は光学ユニットの断面図である。
【００１５】
情報の記録再生に供されるディスク１ （光ディスク，光磁気ディスクなど）は、図示しないベースに固定されたスピンドルモータ２ に対してマグネットチャック等のチャッキング手段により保持されており、記録再生時にはこのスピンドルモータ２ によって安定に回転駆動される。
【００１６】
ディスク１ に照射するためのレーザ光を生成する半導体レーザ３ は、フォトディテクタ４ とＨＯＥ（Ｈｏｌｏｇｒａｍｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ） 素子５ などと共に光学ユニット６ を構成しており、この光学ユニット６ は光学ヘッド７ の下部に固定されている。なお、光学ユニット６ の下部には放熱性を高める目的で複数の凹凸が形成されている。
【００１７】
半導体レーザ３ より発せられたレーザ光は、ガラス面に形成されたＨＯＥ 素子５ を通過し、ＨＯＥ 素子５ の反対面に固定されたプリズム８ で９０゜向きを変え、ガルバノミラー９ （詳細は後述する）で再び９０゜向きを変え、光学ヘッド７ の上部に配置された対物レンズ１０に導かれる。そして、この対物レンズ１０よりディスク１ の記録トラック上にレーザ光を集光させ焦点を形成する。
【００１８】
またディスク１ からの反射光は、対物レンズ１０に戻り、ガルバノミラー９ ，プリズム８ を経由し、ＨＯＥ 素子５ で向きを変えてフォトディテクタ４ に戻される。フォトディテクタ４ に取り込まれた反射光から、記録情報信号，フォーカスオフセット信号，トラックオフセット信号等が生成される。そして、フォーカスオフセット信号を用いることにより対物レンズ１０のフォーカス方向の位置ズレが検出され、この位置ズレを補正するようにフォーカスコイル１１に電流を流す制御動作を行う。また、トラックオフセット信号を用いることにより対物レンズ１０のトラック方向の位置ズレが検出され、この位置ズレを補正するようにリニアモータコイル１２とガルバノミラー９ に電圧を加えて制御動作を行う。このようにしてディスク１ の記録トラック上に情報が記録され、またディスク１ の記録トラック上から情報が読み取られる。
【００１９】
対物レンズ１０は、プラスチックマグネットで形成された対物レンズホルダ１３に保持されている。また平行板バネ１４の一端が対物レンズホルダ１３に固定され、平行板バネ１４の他端は光学ヘッド７ に固定されることにより、対物レンズ１０はその光軸方向に移動可能に支持されている。プラスチックマグネットからなる対物レンズホルダ１３と、光学ヘッド７ に巻装固定されたフォーカスコイル１１に流れる電流との間に電磁作用が作用し、対物レンズ１０にフォーカス駆動力を発生させる。
【００２０】
リニアモータコイル１２は筒状に形成されており、光学ヘッド７ の両側面に各１個が固定されている。光学ヘッド７ のリニアモータコイル１２を挟んで両側には、計４個の滑り軸受１５が形成されており、ディスク１ の径方向に延設された２本のガイドシャフト１６とそれぞれ係合している。これにより光学ヘッド７ はディスク１ の半径方向に移動できるように支持されている。
【００２１】
ガイドシャフト１６は磁性体で形成されており、磁気回路のヨークとしての役割も果たしている。そして、ガイドシャフト１６の両端にはコ字形のバックヨーク１７が固定されている。また磁気ギャップを挟んでリニアモータコイル１２と対向する位置にはラジアル磁石１８が配置され、バックヨーク１７に固定されている。これらガイドシャフト１６，バックヨーク１７，ラジアル磁石１８がラジアル磁気回路１９を形成しており、リニアモータコイル１２に磁界を作用させ、リニアモータコイル１２に流れる電流との電磁作用により、光学ヘッド７ にディスク１ の半径方向への駆動力を発生させている。
【００２２】
続いて図５乃至図１０を参照してガルバノミラー９ の具体的な構造を説明する。図５はガルバノミラーの第１実施例を示す斜視図、図６は第１のプレートの裏面を示す斜視図、図７は第２のプレートの表面を示す斜視図である。
【００２３】
ガルバノミラー９ は図５に示されるように、第１のプレート２１，第２のプレート２２の２つのプレートが積層された構造をなしている。
第１のプレート２１には、図６に示されるように、２本の溝２３ａ，２３ｂ が形成されている。この溝２３ａ，２３ｂ によって第１のプレート２１は固定部２４、揺動部２５、および２枚の弾性部（支持部材）２６ａ，２６ｂ に区分されている。さらに、２枚の弾性部２６ａ，２６ｂ を結ぶ直線に沿って、さらに２本の溝２３ｃ，２３ｄ が形成されている。なお、ここでは溝２３ｃ，２３ｄ は２枚の弾性部２６ａ，２６ｂ のそれぞれ両側に形成されているが、弾性部２６ａ，２６ｂ の片側に形成してもよい。
【００２４】
固定部２４は第１のプレート２１の外周部分に対応して形成されたものであり、第２のプレート２２に接合されることにより第１のプレート２１全体を固定保持している。
【００２５】
揺動部２５は、第１のプレート２１に包囲される関係に形成されており、その表面には半導体レーザ３ からのレーザ光を反射するべくミラー面が、鏡面加工などの手段によって一体形成されている。
【００２６】
弾性部２６ａ，２６ｂ は、その一端が揺動部２５に、他端が固定部２４にそれぞれ接続されることにより、揺動部２５と固定部２４とを連結し吊設支持している。なお、弾性部２６ａ，２６ｂ には１ミクロンから２０ミクロン程度の段差３９ａ，３９ｂ が形成されており、後述する第２のプレート２２との間に隙間が形成される。
【００２７】
ここで、揺動部２５（可動部分）の質量の重心は、ちょうど２枚の弾性部２６ａ，２６ｂ を結ぶ線上の中間付近となるように構成されている。
なお、第１のプレート２１を構成する固定部２４、揺動部２５、２枚の弾性部２６ａ，２６ｂ は、シリコンを主体とする半導体の異方性エッチングにより一体的に形成されている。そして、エッチングの後、切削加工により段差３９ａ，３９ｂ を形成する。また揺動部２５の表面のミラー面は、このエッチング加工を行う前に鏡面加工により仕上げられる。なお、ミラー面は鏡面加工により形成する他に、揺動部２５の表面に金属薄膜や誘電体多層膜等を蒸着した反射鏡で構成することもできる。
【００２８】
一方、第２のプレート２２は、例えばガラス板等の電気的絶縁材料で形成されるか、あるいは表面に電気的絶縁材料（または酸化膜）がコーティングされたシリコンで形成されており、第１のプレート２１の固定部２４に対して静電接合，拡散接合，陽極酸化接合等の手段で接合されている。また、図７に示されたように、第２プレート２２上の揺動部２５と対向する部位には、２枚の弾性部２６ａ，２６ｂ を結ぶ線に対しほぼ平行に延びる櫛歯形状の電極２７ａ，２７ｂ が形成されている。また、電極２７ａ，２７ｂ の櫛歯部位以外の部位、すなわち櫛歯間については、対応する第２プレート２２側に複数の筋状凹部４０が刻設されている。これら凹部４０の深さは、例えば１０ミクロンから２００ ミクロンの範囲に設定される。
【００２９】
また、電極２７ａ，２７ｂ はそれぞれ、端子２８ａ，２８ｂ により電気的に接続されている。そして、外部より端子２８ａ，２８ｂ に電圧を印加することにより電極２７ａ，２７ｂ に電圧を印加することができるようになっている。
【００３０】
一方、ここでは図示していないが、固定部２４の裏面（反射ミラーが形成されていない側の面）と接触する関係となるように、第２プレート２２上に端子２９ａ，２９ｂ が形成されている。これら端子２９ａ，２９ｂ はグランドに接続される。そして、第１のプレート２１と第２のプレート２２を接合する際には、固定部２４と端子２９ａ，２９ｂ の一部とが接触する関係となる。
【００３１】
しかし、電極２７ａ，２７ｂ と端子２８ａ，２８ｂ は第１のプレート２１側とは電気的に接続されないように設計されている。具体的には、電極２７ａ，２７ｂ と第１のプレート２１には前記段差３９ａ，３９ｂ によって１ミクロンから２０ミクロン程度の隙間が形成され、また端子２８ａ，２８ｂ は第１のプレート２１に形成された空間部分に位置決めされるようになっている。
【００３２】
また、弾性部２６ａ，２６ｂ の断面形状は、揺動部２５に形成された反射ミラー面と平行な方向の長さに対して、反射ミラー面と直交する方向の長さが長く形成されていることを条件としている。
【００３３】
このような断面形状は、弾性部２６ａ，２６ｂ の長手方向にわたって全体的に一律であってもよいが、少なくとも弾性部２６ａ，２６ｂ の一部にのみ適用されていてもよい。また、断面形状についての具体的なアスペクト比は、上記条件の範囲内で任意に設定することができる。
【００３４】
なお、第１プレート２１と第２プレート２２とは、ほぼ同じ熱膨張係数を有する材料が選択されていることが好ましい。
このように構成されている本実施例のガルバノミラー９ は、光学ヘッド７ の一部に設けられた端子とガルバノミラー９ に設けられた端子２８ａ，２８ｂ とが半田などの手段により電気的に接続され、また機械的にも強固に接続されている。
【００３５】
続いて、本発明のガルバノミラーの具体的な駆動方法を説明する。
まず、端子２８ａ，２８ｂ を介して電流を流すことにより、半導体で形成された揺動体２５を例えば＋に帯電させ、また同様に電極２７ａ を−に、電極２７ｂ を＋に帯電させる。すると電極２７ａ が揺動部２５を吸引する力と、電極２７ｂ が揺動部２５を吸引する力とのバランスが崩れ、揺動部２５に回転トルクが発生し、２枚の弾性体２６ａ，２６ｂ がねじれ変形することにより揺動体２５が図５中Ａで示す方向に回転する。これとは逆に、揺動体２５を＋に帯電させ、また電極２７ａ を＋に、電極２７ｂ を−に帯電させることにより、２枚の弾性体２６ａ，２６ｂ がねじれ変形を起こし揺動体２５が図５中Ｂで示す方向に回転する。
【００３６】
なお、上述の例では、揺動体２５を＋に帯電させ、第１の電極２８および第２の電極２９を−に帯電させる場合を説明したが、例えば揺動体２５を−に帯電させ、第１の電極２８および第２の電極２９を＋に帯電させても同様の効果が得られる。さらに、揺動体２５をグランドに接続して電位ゼロの状態に設定した場合には、電極２８，２９ は共に＋に帯電させるか、あるいは共に−に帯電させても同様の効果が得られる。
【００３７】
ここで、揺動体２５と電極２７ａ，２７ｂ の間の静電容量を測定することにより、揺動体２５と第２のプレート２２とのギャップ長を検出することができ、これによって可動体２５の回転（揺動）角度を正確に検出することができる。そして、その検出値を用いてトラッキングオフセットを電気的に補正するすることにより、ガルバノミラー特有の回転角度の制約をほとんどなくすことができ、安定かつ精度の高いトラッキング制御を行うことができる。
【００３８】
また、静電容量からギャップ長の変化を測定することにより、温度上昇や経時変化によるミラー面の傾きを補正することもできる。
このような構成のガルバノミラー９ によれば、ヨーク，磁石，コイルなど質量の大きい要素を具備していない。したがって、従来に比べて大幅な軽量化を図ることが可能となる。そのため、光学ヘッド７ にガルバノミラー９ を搭載しても光学ヘッド７ は軽量・小型を維持することができ、光学ヘッド７ の高速シークが可能となる。
【００３９】
特に本発明では、２枚の弾性部２６ａ，２６ｂ を結ぶ直線に対しほぼ平行に複数の筋状凹部４０が延設されている。反射ミラーの揺動角度を高精度に制御しようとする場合、揺動部２５を高速で揺動駆動する必要があるが、その際には揺動部２５と第２のプレート２２との間の隙間に作用する空気の粘性抵抗を無視することができなくなる。また、この粘性抵抗は図７中のＣ方向に向かって徐々に大きくなる圧力分布を形成する。したがって、この圧力差により空気の流れもＣ方向に向かう流れとなる。そのため、凹部４０を設けることにより空気の流れを圧力分布の方向とほぼ直交する方向に向けることが可能となり、Ｃ方向への圧力分布による悪影響を大幅に緩和することができるようになる。そして、揺動部２５の揺動運動を最大限に高めることができるようになる。
【００４０】
なお、凹部は揺動部２５側の裏面に設けてももちろん良いが、揺動部２５を比較的薄く作成する場合には凹部形成は困難となってしまう場合もある。そのような場合であっても、第２のプレート２２側のみに凹部を設けるだけでも十分な効果が期待できる。
【００４１】
また、ミラー面が接着剤などを介することなく揺動部２５自体に直接形成されているため、回転駆動力はミラー面に直接的に作用することになる。したがって、位相が１８０ ゜を越える共振モードの共振周波数を高くすることができる。そのため、精度の高いトラッキング制御が可能となるので、トラックピッチの狭い光ディスクなどにも十分に対応することができ、記録密度の向上を図ることができる。
【００４２】
また、静電力を利用して駆動力を発生する構成であるため、消費電力を少なくすることができ、光学ヘッド７ に搭載される光学ユニット６ や対物レンズ１０などに与える熱的悪影響を極力回避することができる。
【００４３】
さらに、対物レンズ１０を駆動するために用いられているコイルや磁石といった電磁駆動要素に対して、電磁力を全く必要としない静電駆動要素からなるガルバノミラーを用いている。すなわち、電磁力と静電力とを用いることにより、互いの駆動力が干渉し合うなどといった不具合をほぼ完全に防止することができる。そのため、ガルバノミラー９ を光学ヘッド７ へ搭載することによる悪影響が排除できるとともに、ガルバノミラー９ と対物レンズ１０とを極めて近接した位置（例えば図１に示すように対物レンズの真下など）に配置することも容易となり、装置設計の自由度が大幅に改善される。そして、ガルバノミラーを揺動し傾けることによる光軸中心の対物レンズ位置での移動を抑制することが可能となり、結果としてトラッキングおよびフォーカス制御信号に発生するオフセットを小さくすることができ、スポット位置をより高精度に定めることが可能となる。
【００４４】
また、従来はガルバノミラーと揺動体との接合、およびコイルと揺動体との接合が接着剤などで行われていたが、本発明では接着剤などの介在物が一切用いられていない。そのため、コイルや磁石などで発生するトルクが接着層を介して伝達されることがなく、振周波数を極めて高く設定することが可能となる。つまり、接着部分の剛性不足によってガルバノミラーの駆動周波数特性が劣化すること（例えば２０ｋＨｚ 付近に共振点を持ち、高域までサーボをかけることができなくなってしまうというような不都合）がないため、高周波帯域まで制御動作を行うことが極めて容易となり、精度の高い位置決め動作が可能になる。
【００４５】
また、揺動体２５の回転軸と弾性体２６ａ，２６ｂ の長手方向とがほぼ一致しており、しかも揺動部２５（可動部分）の質量の重心がちょうど２枚の弾性部２６ａ，２６ｂ を結ぶ線上の中間付近となるように構成されている。そのため、装置に外乱加速度が作用したとしても、揺動体２５の回転動作に影響を及ぼすことがない。
【００４６】
さらに、端子２９ａ，２９ｂ がグランドに接続されているために、揺動部２５が静電気を帯びてしまうことがない。そのため、浮遊するチリ等の浮遊物が反射ミラーに吸着してしまう危険性が大幅に低下し、ガルバノミラー９ の性能が長期間維持される。
【００４７】
なお、上述した実施例においては、第２のプレート２２はガラス板等の電気的絶縁材料で形成されているが、例えばシリコンを主体とする半導体の表面に酸化膜による絶縁層を設けたものを用いてもよい。このような構成であっても同様な効果が得られる。
【００４８】
またその際、第２のプレート２２の反射ミラー面と平行な平面を１１０面とし、かつ電極２７ａ，２７ｂ が設けられる部位をエッチングによって第１のプレート２１と接合される部分より低く（溝状に）加工することにより、電極２７ａ，２７ｂ の反射ミラー面に対する高い平行度を保持しながら加工できるといった効果が得られる。すなわち、シリコンの共有結合における１１０面は異方性エッチングにより各原子の層が一層づつ平行度を保ちながらエッチングされる性質があるためである。
【００４９】
また同様に、２本の溝２３ｃ，２３ｄ および凹部４０は、ちょうどシリコンの１１１面方向と平行となるように加工されている。そのため、細長形状の弾性部２６ａ，２６ｂ および凹部４０周辺を加工する際に面が荒れたり、バリ状のエッチングが残ったりすることがなくなる。そのため、応力集中や負荷による弾性部２６ａ，２６ｂ や凹部４０の破断の危険が少なくなることから、衝撃に強い製品が得られる。また、弾性部２６ａ，２６ｂ や凹部４０自体をさらに微細に加工することが可能となる。
【００５０】
続いて、本発明の第２実施例を説明する。なお、以下の各実施例の説明においては、前述の第１実施例と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００５１】
図８は本発明の第２実施例に係るガルバノミラーの第２のプレートの表面を示す斜視図である。本実施例が第１実施例と異なる点は、電極の形状にある。すなわち、本実施例の電極２７ａ，２７ｂ は櫛歯のように一端が開放された形状とはなっておらず、その周囲が包囲された（全体的に閉じた）形状となっている。
【００５２】
このような構造のガルバノミラー９ であっても、前述の実施例と同様の効果を得ることができる。
続いて、本発明の第３実施例を説明する。図９は本発明の第３実施例に係るガルバノミラーの第１のプレートの裏面を示す斜視図である。本実施例が第１実施例と異なる点は、揺動部２５裏面の形状にある。すなわち、本実施では揺動部２５裏面に複数の溝４１が刻設されている。ここで溝４１は前記凹部４０の延設される方向と直交する方向に向かって形成されているが、必ずしも直交の関係である必要はなく、凹部４０の延設方向と交差するように形成されていればよい。
【００５３】
揺動部２５を５ミクロンから２００ ミクロン程度の厚みのシリコンウエハから製作するような場合には、凹部４０に相当するような深い溝を形成しようとしても反射ミラー面に貫通してしまい、実質的に形成不可能となってしまう。そこで、揺動部２５の厚みに対して十分に浅い凹部４２を形成してある。
【００５４】
このような構成の本実施例によれば、揺動部２５の揺動運動によりわずかに発生する図９中Ｄ方向に向かう空気の流れに対しても凹部４２の機能を適用させることができる。そのため、前述の凹部４０の場合とは９０°異なる方向に対しても圧力分布を緩和することができ、揺動運動をさらに高めることができるようになる。
【００５５】
また、本実施例における凹部４２は、揺動部２５の揺動運動時の変形（揺動軸を中心として反り返るような変形）に対しても比較的剛性を保つことができる方向に刻設されている。したがって、ガルバノミラー９ の制御動作の安定性を維持することができる。
【００５６】
続いて、本発明の第４実施例を説明する。図１０は本発明の第４実施例に係るガルバノミラーの第２のプレートの表面を示す斜視図である。本実施例が第２実施例と異なる点は、電極の形状にある。すなわち、本実施例の電極２７ａ，２７ｂ は櫛歯形状となっていものの、その長手方向は揺動軸の方向とは一致しておらず、揺動軸を中心に外側に膨らんだ湾曲形状に形成されている。
【００５７】
このような構造の本実施例によれば、電極２７ａ，２７ｂ の櫛歯の方向が揺動軸方向およびこれと直交する方向の両方のベクトル成分を持つことになる。そのため、第１実施例（図７）で得られる効果と第３実施例（図９）で得られる効果を相乗した効果を期待することができる。この場合、揺動部２５側に凹部を設ける必要がなくなるため、揺動部２５の一層の薄型化に寄与することができる。
【００５８】
続いて、本発明の第５実施例を説明する。図１１は本発明の第５実施例に係るガルバノミラーの第２のプレートの表面を示す斜視図である。本実施例が第２実施例と異なる点は、電極の形状にある。すなわち本実施例の電極２７ａ，２７ｂ は、揺動軸と直交する方向に刻設された複数の切り込み４３を設けている。また、第２のプレート２２側の切り込み４３に対応する箇所も溝状に刻設されている。
【００５９】
このような形態の本実施例においても、前述の第４実施例と同じように、第１実施例で得られる効果と第３実施例で得られる効果を相乗した効果を期待することができる。
【００６０】
もちろん、揺動部２５側に凹部４０を設け、第２プレート２２側に切り込み４３を設けても同様の効果が得られる。
なお、本発明は上述した各実施例および変形例に限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることは言うまでもない。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、軽量・小形な構成のガルバノミラー、および高速シークが可能な光ディスク装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ディスク装置の内部構造を示す断面図。
【図２】光学ヘッドを含む駆動系の平面図。
【図３】光学ヘッドを含む駆動系の平面図。
【図４】光学ユニットの断面図。
【図５】ガルバノミラーの第１実施例を示す斜視図。
【図６】第１のプレートの裏面を示す斜視図。
【図７】第２のプレートの表面を示す斜視図。
【図８】本発明の第２実施例に係るガルバノミラーの第２のプレートの表面を示す斜視図。
【図９】本発明の第３実施例に係るガルバノミラーの第１のプレートの裏面を示す斜視図。
【図１０】本発明の第４実施例に係るガルバノミラーの第２のプレートの表面を示す斜視図。
【図１１】本発明の第５実施例に係るガルバノミラーの第２のプレートの表面を示す斜視図。
【図１２】従来の分離光学方式の一例を示す構成図。
【図１３】従来のガルバノミラーを示す平面図。
【図１４】図１３中のＡ−Ａ線断面図。
【図１５】図１３中のＢ−Ｂ線断面図。
【符号の説明】
１…ディスク
２…スピンドルモータ
３…半導体レーザ
４…フォトディテクタ
５…ＨＯＥ素子
６…光学ユニット
７…光学ヘッド
８…プリズム
９…ガルバノミラー
１０…対物レンズ
１１…フォーカスコイル
１２…リニアモータコイル
１３…対物レンズホルダ
１４…平行板バネ
１５…滑り軸受
１６…ガイドシャフト
１７…バックヨーク
１８…ラジアル磁石
１９…ラジアル磁気回
２１…第１のプレート
２２…第２のプレート
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ …溝
２４…固定部
２５…揺動部
２６ａ，２６ｂ …弾性部（支持手段）
２７ａ，２７ｂ …電極
２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ …端子
３０…ワックス
３１…グランド用端子
３２…グランド配線
３３ａ，３３ｂ …突起（規制手段）
３４…空間
３５…片持ち梁
３６…凹部
３７…凸部
３８ａ，３８ｂ …電極
３９ａ，３９ｂ …段差
４０，４２ …凹部
４１…溝
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光を所定の方向に反射するためのガルバノミラーおよびその製造方法、およびこのガルバノミラーを搭載し、対物レンズへの入射光の向きを変化させながら光ディスクへの情報の記録再生を行う光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のとおり、コンパクトディスク（ＣＤ）やレーザディスク（ＬＤ）に代表されるように、レーザ光を用いて情報の再生を行う光ディスク装置が広く普及している。また最近では、光ディスク装置はコンピュータの記憶装置として利用されるようになっている。
【０００３】
また、併せてデータの高速記録再生が可能となるように、光学系を搭載する光学ヘッドの高速移動が要求されるようになった。
このような光学ヘッドの高速移動の要求に対し、光学ヘッドの質量をできるだけ小さくして素早いシークを実現する方式が提案されている。このような方式として、半導体レーザ（光源）やフォトディテクタ（検出器）などを光学ヘッドに搭載せず、光ディスクに焦点を形成する対物レンズのみを光学ヘッドに搭載して移動させる分離光学方式が採用されている。
【０００４】
以下、分離光学方式の一例を図１２を参照して説明する。
半導体レーザ１１１ やフォトディテクタ１１２ などの固定光学系１１３ は、図示しないベースなどに固定されている。半導体レーザ１１１ から照射されたレーザ光Ｌ は、同じく固定配置されたガルバノミラー１１４ を介して光学ヘッド１１５ 内に搭載された対物レンズ１１６ に与えられている。対物レンズ１１６ は光ディスクＤ 上のピットに焦点を形成し、その反射光を再び逆の経路でフォトディテクタ１１２ に導く。光学ヘッド１１５ は図示しない駆動手段によってトラッキング方向Ｘおよびフォーカシング方向Ｙにそれぞれ駆動される。
【０００５】
このような方式によれば、光学ヘッド１１５ をトラッキング方向Ｘへ駆動する際に発生する微小な光路の傾き（対物レンズ１１６ へのレーザ光の入射角度の変化）を、固定配置されたガルバノミラー１１４ の揺動角度の制御によって補正することができる。そのため対物レンズ１１６ 自体を傾ける手段などを光学ヘッド１１５ に搭載する必要がなくなり、光学ヘッド１１５ 全体の質量を低減することができ、素早いシークを実現している。
【０００６】
このようにして利用される従来のガルバノミラー１１４ は、具体的には図１３乃至図１５に示す構造となっている。ここで、図１３はガルバノミラー１１４ の平面図、図１４は図１３中のＡ−Ａ線断面図、図１５は図１３中のＢ−Ｂ線断面図である。
【０００７】
ガルバノミラー１１４ は、レーザ光を反射するための反射ミラー１１７ と、この反射ミラー１１７ を固定した揺動体１１８ と、この揺動体１１８ を固定部１１９ に対して支持する２枚の支持体１２０ａ，１２０ｂ とを備えている。固定部１１９ は、ヨーク１２１ と磁石１２２ とから構成されており、揺動体１１８ の側面に固定されたコイル１２３ に対して磁界を作用させることにより、反射ミラー１１７ を支持体１２０ａ，１２０ｂ の軸回りに揺動させることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガルバノミラー１１４ の反射ミラー１１７ 表面は、温度変化や経年変化によって徐々に傾いてしまう危険性がある。このような傾きが発生すると、ガルバノミラー１１４ からの反射光を正確に対物レンズ１１６ へ導くことが困難となってしまうため、トラッキングオフセットの要因となり、正確なトラッキング動作を阻害してしまう危険性がある。また、この傾きの影響は、ガルバノミラー１１４ から対物レンズ１１６ までの距離に応じて変化するため、ガルバノミラー１１４ の揺動角度の補正を光学ヘッド１１５ の現在位置によってさらに補正するといった複雑な制御が必要となってしまう。
【０００９】
したがって、ガルバノミラー１１４ のみ光学ヘッド１１５ に搭載し、ガルバノミラー１１４ と対物レンズ１１６ との距離を一定に保った状態の固定光学方式が望まれている。
【００１０】
ところが、上述のとおり、従来のガルバノミラー１１４ はヨーク１２１ ，磁石１２２ ，コイル１２３ などを備えているため質量が大きく、光学ヘッド１１５ に搭載すると光学ヘッド１１５ の高速シークが阻害されてしまい実質的には不可能であった。
そこで本発明は、軽量・小形な構成のガルバノミラー、および高速シークが可能な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】
上記の目的を達成するために本発明によるガルバノミラーでは、表面にミラー面が形成された揺動部と、一端が前記揺動部に接続され前記揺動部を揺動可能に吊設支持する一対の弾性部と、前記弾性部の他端が接続された固定部と、を有する第１のプレートと、前記固定部と接続されるとともに、前記揺動部と対向する部位に前記弾性部を結ぶ線に対しほぼ平行に延びるように延設された櫛歯形状の電極と、前記電極の櫛歯間に設けられた複数の凹部と、を有する第２のプレートと、を備え、前記揺動部の裏面に、前記電極の延設方向と交差するように設けられた溝が形成されたことを特徴とする。
また、本発明によるガルバノミラーでは、表面にミラー面が形成された揺動部と、一端が前記揺動部に接続され前記揺動部を揺動可能に吊設支持する一対の弾性部と、前記弾性部の他端が接続された固定部と、を有する第１のプレートと、前記固定部と接続されるとともに、前記揺動部と対向する部位に前記弾性部を結ぶ線を中心に外側に膨らんだ湾曲形状に形成された櫛歯形状の電極と、前記電極の櫛歯間に設けられた複数の凹部と、を有する第２のプレートと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による光ディスク装置では、レーザ光を発生する光源と、前記光源からのレーザ光を反射するガルバノミラーと、前記ガルバノミラーにより反射したレーザ光を受け、光ディスクに焦点を形成する対物レンズと、前記ガルバノミラーおよび前記対物レンズを搭載するキャリッジと、前記キャリッジを前記光ディスクの径方向に駆動する駆動手段と、前記光ディスクからの反射信号を処理して前記駆動手段への駆動信号および前記光ディスクからの再生信号を生成する信号処理手段と、を有する光ディスク装置において、前記ガルバノミラーは、表面にミラー面が形成された揺動部と、一端が前記揺動部に接続され前記揺動部を揺動可能に吊設支持する一対の弾性部と、前記弾性部の他端が接続された固定部と、を有する第１のプレートと、前記固定部と接続されるとともに、前記揺動部と対向する部位に前記弾性部を結ぶ線に対しほぼ平行に延びるように延設された櫛歯形状の電極と、前記電極の櫛歯間に設けられた複数の凹部と、を有する第２のプレートと、を備え、前記揺動部の裏面に、前記電極の延設方向と交差するように設けられた溝が形成されたことを特徴とする。
また、本発明による光ディスク装置では、レーザ光を発生する光源と、前記光源からのレーザ光を反射するガルバノミラーと、前記ガルバノミラーにより反射したレーザ光を受け、光ディスクに焦点を形成する対物レンズと、前記ガルバノミラーおよび前記対物レンズを搭載するキャリッジと、前記キャリッジを前記光ディスクの径方向に駆動する駆動手段と、前記光ディスクからの反射信号を処理して前記駆動手段への駆動信号および前記光ディスクからの再生信号を生成する信号処理手段と、を有する光ディスク装置において、前記ガルバノミラーは、表面にミラー面が形成された揺動部と、一端が前記揺動部に接続され前記揺動部を揺動可能に吊設支持する一対の弾性部と、前記弾性部の他端が接続された固定部と、を有する第１のプレートと、前記固定部と接続されるとともに、前記揺動部と対向する部位に前記弾性部を結ぶ線を中心に外側に膨らんだ湾曲形状に形成された櫛歯形状の電極と、前記電極の櫛歯間に設けられた複数の凹部と、を有する第２のプレートと、を備えることを特徴とする。
以上のような本発明によれば、ヨーク、磁石、コイルなど質量の大きい要素を含むことなく、軽量・小型な構成のガルバノミラー、および高速シークが可能な光ディスク装置が実現する。
【００１３】
また本発明では、弾性部を結ぶ線に対しほぼ平行もしくは弾性部を結ぶ線を中心に外側に膨らんだ湾曲形状に凹部が延設されている。そのため、揺動部と固定部との間の隙間に作用する空気をこの凹部の延設方向に逃がすことができる。したがって、空気の粘性抵抗により生じる圧力分布に起因する悪影響を大幅に緩和することができるようになり、揺動部の揺動運動を最大限に高めることができるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
まず、図１から図４を用いて本発明のガルバノミラーを搭載した光ディスク装置について説明する。ここで、図１は光ディスク装置の内部構造を示す断面図、図２は光学ヘッドを含む駆動系の平面図、図３は光学ヘッドの断面図、図４は光学ユニットの断面図である。
【００１５】
情報の記録再生に供されるディスク１ （光ディスク，光磁気ディスクなど）は、図示しないベースに固定されたスピンドルモータ２ に対してマグネットチャック等のチャッキング手段により保持されており、記録再生時にはこのスピンドルモータ２ によって安定に回転駆動される。
【００１６】
ディスク１ に照射するためのレーザ光を生成する半導体レーザ３ は、フォトディテクタ４ とＨＯＥ（Ｈｏｌｏｇｒａｍｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ） 素子５ などと共に光学ユニット６ を構成しており、この光学ユニット６ は光学ヘッド７ の下部に固定されている。なお、光学ユニット６ の下部には放熱性を高める目的で複数の凹凸が形成されている。
【００１７】
半導体レーザ３ より発せられたレーザ光は、ガラス面に形成されたＨＯＥ 素子５ を通過し、ＨＯＥ 素子５ の反対面に固定されたプリズム８ で９０゜向きを変え、ガルバノミラー９ （詳細は後述する）で再び９０゜向きを変え、光学ヘッド７ の上部に配置された対物レンズ１０に導かれる。そして、この対物レンズ１０よりディスク１ の記録トラック上にレーザ光を集光させ焦点を形成する。
【００１８】
またディスク１ からの反射光は、対物レンズ１０に戻り、ガルバノミラー９ ，プリズム８ を経由し、ＨＯＥ 素子５ で向きを変えてフォトディテクタ４ に戻される。フォトディテクタ４ に取り込まれた反射光から、記録情報信号，フォーカスオフセット信号，トラックオフセット信号等が生成される。そして、フォーカスオフセット信号を用いることにより対物レンズ１０のフォーカス方向の位置ズレが検出され、この位置ズレを補正するようにフォーカスコイル１１に電流を流す制御動作を行う。また、トラックオフセット信号を用いることにより対物レンズ１０のトラック方向の位置ズレが検出され、この位置ズレを補正するようにリニアモータコイル１２とガルバノミラー９ に電圧を加えて制御動作を行う。このようにしてディスク１ の記録トラック上に情報が記録され、またディスク１ の記録トラック上から情報が読み取られる。
【００１９】
対物レンズ１０は、プラスチックマグネットで形成された対物レンズホルダ１３に保持されている。また平行板バネ１４の一端が対物レンズホルダ１３に固定され、平行板バネ１４の他端は光学ヘッド７ に固定されることにより、対物レンズ１０はその光軸方向に移動可能に支持されている。プラスチックマグネットからなる対物レンズホルダ１３と、光学ヘッド７ に巻装固定されたフォーカスコイル１１に流れる電流との間に電磁作用が作用し、対物レンズ１０にフォーカス駆動力を発生させる。
【００２０】
リニアモータコイル１２は筒状に形成されており、光学ヘッド７ の両側面に各１個が固定されている。光学ヘッド７ のリニアモータコイル１２を挟んで両側には、計４個の滑り軸受１５が形成されており、ディスク１ の径方向に延設された２本のガイドシャフト１６とそれぞれ係合している。これにより光学ヘッド７ はディスク１ の半径方向に移動できるように支持されている。
【００２１】
ガイドシャフト１６は磁性体で形成されており、磁気回路のヨークとしての役割も果たしている。そして、ガイドシャフト１６の両端にはコ字形のバックヨーク１７が固定されている。また磁気ギャップを挟んでリニアモータコイル１２と対向する位置にはラジアル磁石１８が配置され、バックヨーク１７に固定されている。これらガイドシャフト１６，バックヨーク１７，ラジアル磁石１８がラジアル磁気回路１９を形成しており、リニアモータコイル１２に磁界を作用させ、リニアモータコイル１２に流れる電流との電磁作用により、光学ヘッド７ にディスク１ の半径方向への駆動力を発生させている。
【００２２】
続いて図５乃至図１０を参照してガルバノミラー９ の具体的な構造を説明する。図５はガルバノミラーの第１実施例を示す斜視図、図６は第１のプレートの裏面を示す斜視図、図７は第２のプレートの表面を示す斜視図である。
【００２３】
ガルバノミラー９ は図５に示されるように、第１のプレート２１，第２のプレート２２の２つのプレートが積層された構造をなしている。
第１のプレート２１には、図６に示されるように、２本の溝２３ａ，２３ｂ が形成されている。この溝２３ａ，２３ｂ によって第１のプレート２１は固定部２４、揺動部２５、および２枚の弾性部（支持部材）２６ａ，２６ｂ に区分されている。さらに、２枚の弾性部２６ａ，２６ｂ を結ぶ直線に沿って、さらに２本の溝２３ｃ，２３ｄ が形成されている。なお、ここでは溝２３ｃ，２３ｄ は２枚の弾性部２６ａ，２６ｂ のそれぞれ両側に形成されているが、弾性部２６ａ，２６ｂ の片側に形成してもよい。
【００２４】
固定部２４は第１のプレート２１の外周部分に対応して形成されたものであり、第２のプレート２２に接合されることにより第１のプレート２１全体を固定保持している。
【００２５】
揺動部２５は、第１のプレート２１に包囲される関係に形成されており、その表面には半導体レーザ３ からのレーザ光を反射するべくミラー面が、鏡面加工などの手段によって一体形成されている。
【００２６】
弾性部２６ａ，２６ｂ は、その一端が揺動部２５に、他端が固定部２４にそれぞれ接続されることにより、揺動部２５と固定部２４とを連結し吊設支持している。なお、弾性部２６ａ，２６ｂ には１ミクロンから２０ミクロン程度の段差３９ａ，３９ｂ が形成されており、後述する第２のプレート２２との間に隙間が形成される。
【００２７】
ここで、揺動部２５（可動部分）の質量の重心は、ちょうど２枚の弾性部２６ａ，２６ｂ を結ぶ線上の中間付近となるように構成されている。
なお、第１のプレート２１を構成する固定部２４、揺動部２５、２枚の弾性部２６ａ，２６ｂ は、シリコンを主体とする半導体の異方性エッチングにより一体的に形成されている。そして、エッチングの後、切削加工により段差３９ａ，３９ｂ を形成する。また揺動部２５の表面のミラー面は、このエッチング加工を行う前に鏡面加工により仕上げられる。なお、ミラー面は鏡面加工により形成する他に、揺動部２５の表面に金属薄膜や誘電体多層膜等を蒸着した反射鏡で構成することもできる。
【００２８】
一方、第２のプレート２２は、例えばガラス板等の電気的絶縁材料で形成されるか、あるいは表面に電気的絶縁材料（または酸化膜）がコーティングされたシリコンで形成されており、第１のプレート２１の固定部２４に対して静電接合，拡散接合，陽極酸化接合等の手段で接合されている。また、図７に示されたように、第２プレート２２上の揺動部２５と対向する部位には、２枚の弾性部２６ａ，２６ｂ を結ぶ線に対しほぼ平行に延びる櫛歯形状の電極２７ａ，２７ｂ が形成されている。また、電極２７ａ，２７ｂ の櫛歯部位以外の部位、すなわち櫛歯間については、対応する第２プレート２２側に複数の筋状凹部４０が刻設されている。これら凹部４０の深さは、例えば１０ミクロンから２００ ミクロンの範囲に設定される。
【００２９】
また、電極２７ａ，２７ｂ はそれぞれ、端子２８ａ，２８ｂ により電気的に接続されている。そして、外部より端子２８ａ，２８ｂ に電圧を印加することにより電極２７ａ，２７ｂ に電圧を印加することができるようになっている。
【００３０】
一方、ここでは図示していないが、固定部２４の裏面（反射ミラーが形成されていない側の面）と接触する関係となるように、第２プレート２２上に端子２９ａ，２９ｂ が形成されている。これら端子２９ａ，２９ｂ はグランドに接続される。そして、第１のプレート２１と第２のプレート２２を接合する際には、固定部２４と端子２９ａ，２９ｂ の一部とが接触する関係となる。
【００３１】
しかし、電極２７ａ，２７ｂ と端子２８ａ，２８ｂ は第１のプレート２１側とは電気的に接続されないように設計されている。具体的には、電極２７ａ，２７ｂ と第１のプレート２１には前記段差３９ａ，３９ｂ によって１ミクロンから２０ミクロン程度の隙間が形成され、また端子２８ａ，２８ｂ は第１のプレート２１に形成された空間部分に位置決めされるようになっている。
【００３２】
また、弾性部２６ａ，２６ｂ の断面形状は、揺動部２５に形成された反射ミラー面と平行な方向の長さに対して、反射ミラー面と直交する方向の長さが長く形成されていることを条件としている。
【００３３】
このような断面形状は、弾性部２６ａ，２６ｂ の長手方向にわたって全体的に一律であってもよいが、少なくとも弾性部２６ａ，２６ｂ の一部にのみ適用されていてもよい。また、断面形状についての具体的なアスペクト比は、上記条件の範囲内で任意に設定することができる。
【００３４】
なお、第１プレート２１と第２プレート２２とは、ほぼ同じ熱膨張係数を有する材料が選択されていることが好ましい。
このように構成されている本実施例のガルバノミラー９ は、光学ヘッド７ の一部に設けられた端子とガルバノミラー９ に設けられた端子２８ａ，２８ｂ とが半田などの手段により電気的に接続され、また機械的にも強固に接続されている。
【００３５】
続いて、本発明のガルバノミラーの具体的な駆動方法を説明する。
まず、端子２８ａ，２８ｂ を介して電流を流すことにより、半導体で形成された揺動体２５を例えば＋に帯電させ、また同様に電極２７ａ を−に、電極２７ｂ を＋に帯電させる。すると電極２７ａ が揺動部２５を吸引する力と、電極２７ｂ が揺動部２５を吸引する力とのバランスが崩れ、揺動部２５に回転トルクが発生し、２枚の弾性体２６ａ，２６ｂ がねじれ変形することにより揺動体２５が図５中Ａで示す方向に回転する。これとは逆に、揺動体２５を＋に帯電させ、また電極２７ａ を＋に、電極２７ｂ を−に帯電させることにより、２枚の弾性体２６ａ，２６ｂ がねじれ変形を起こし揺動体２５が図５中Ｂで示す方向に回転する。
【００３６】
なお、上述の例では、揺動体２５を＋に帯電させ、第１の電極２８および第２の電極２９を−に帯電させる場合を説明したが、例えば揺動体２５を−に帯電させ、第１の電極２８および第２の電極２９を＋に帯電させても同様の効果が得られる。さらに、揺動体２５をグランドに接続して電位ゼロの状態に設定した場合には、電極２８，２９ は共に＋に帯電させるか、あるいは共に−に帯電させても同様の効果が得られる。
【００３７】
ここで、揺動体２５と電極２７ａ，２７ｂ の間の静電容量を測定することにより、揺動体２５と第２のプレート２２とのギャップ長を検出することができ、これによって可動体２５の回転（揺動）角度を正確に検出することができる。そして、その検出値を用いてトラッキングオフセットを電気的に補正するすることにより、ガルバノミラー特有の回転角度の制約をほとんどなくすことができ、安定かつ精度の高いトラッキング制御を行うことができる。
【００３８】
また、静電容量からギャップ長の変化を測定することにより、温度上昇や経時変化によるミラー面の傾きを補正することもできる。
このような構成のガルバノミラー９ によれば、ヨーク，磁石，コイルなど質量の大きい要素を具備していない。したがって、従来に比べて大幅な軽量化を図ることが可能となる。そのため、光学ヘッド７ にガルバノミラー９ を搭載しても光学ヘッド７ は軽量・小型を維持することができ、光学ヘッド７ の高速シークが可能となる。
【００３９】
特に本発明では、２枚の弾性部２６ａ，２６ｂ を結ぶ直線に対しほぼ平行に複数の筋状凹部４０が延設されている。反射ミラーの揺動角度を高精度に制御しようとする場合、揺動部２５を高速で揺動駆動する必要があるが、その際には揺動部２５と第２のプレート２２との間の隙間に作用する空気の粘性抵抗を無視することができなくなる。また、この粘性抵抗は図７中のＣ方向に向かって徐々に大きくなる圧力分布を形成する。したがって、この圧力差により空気の流れもＣ方向に向かう流れとなる。そのため、凹部４０を設けることにより空気の流れを圧力分布の方向とほぼ直交する方向に向けることが可能となり、Ｃ方向への圧力分布による悪影響を大幅に緩和することができるようになる。そして、揺動部２５の揺動運動を最大限に高めることができるようになる。
【００４０】
なお、凹部は揺動部２５側の裏面に設けてももちろん良いが、揺動部２５を比較的薄く作成する場合には凹部形成は困難となってしまう場合もある。そのような場合であっても、第２のプレート２２側のみに凹部を設けるだけでも十分な効果が期待できる。
【００４１】
また、ミラー面が接着剤などを介することなく揺動部２５自体に直接形成されているため、回転駆動力はミラー面に直接的に作用することになる。したがって、位相が１８０ ゜を越える共振モードの共振周波数を高くすることができる。そのため、精度の高いトラッキング制御が可能となるので、トラックピッチの狭い光ディスクなどにも十分に対応することができ、記録密度の向上を図ることができる。
【００４２】
また、静電力を利用して駆動力を発生する構成であるため、消費電力を少なくすることができ、光学ヘッド７ に搭載される光学ユニット６ や対物レンズ１０などに与える熱的悪影響を極力回避することができる。
【００４３】
さらに、対物レンズ１０を駆動するために用いられているコイルや磁石といった電磁駆動要素に対して、電磁力を全く必要としない静電駆動要素からなるガルバノミラーを用いている。すなわち、電磁力と静電力とを用いることにより、互いの駆動力が干渉し合うなどといった不具合をほぼ完全に防止することができる。そのため、ガルバノミラー９ を光学ヘッド７ へ搭載することによる悪影響が排除できるとともに、ガルバノミラー９ と対物レンズ１０とを極めて近接した位置（例えば図１に示すように対物レンズの真下など）に配置することも容易となり、装置設計の自由度が大幅に改善される。そして、ガルバノミラーを揺動し傾けることによる光軸中心の対物レンズ位置での移動を抑制することが可能となり、結果としてトラッキングおよびフォーカス制御信号に発生するオフセットを小さくすることができ、スポット位置をより高精度に定めることが可能となる。
【００４４】
また、従来はガルバノミラーと揺動体との接合、およびコイルと揺動体との接合が接着剤などで行われていたが、本発明では接着剤などの介在物が一切用いられていない。そのため、コイルや磁石などで発生するトルクが接着層を介して伝達されることがなく、振周波数を極めて高く設定することが可能となる。つまり、接着部分の剛性不足によってガルバノミラーの駆動周波数特性が劣化すること（例えば２０ｋＨｚ 付近に共振点を持ち、高域までサーボをかけることができなくなってしまうというような不都合）がないため、高周波帯域まで制御動作を行うことが極めて容易となり、精度の高い位置決め動作が可能になる。
【００４５】
また、揺動体２５の回転軸と弾性体２６ａ，２６ｂ の長手方向とがほぼ一致しており、しかも揺動部２５（可動部分）の質量の重心がちょうど２枚の弾性部２６ａ，２６ｂ を結ぶ線上の中間付近となるように構成されている。そのため、装置に外乱加速度が作用したとしても、揺動体２５の回転動作に影響を及ぼすことがない。
【００４６】
さらに、端子２９ａ，２９ｂ がグランドに接続されているために、揺動部２５が静電気を帯びてしまうことがない。そのため、浮遊するチリ等の浮遊物が反射ミラーに吸着してしまう危険性が大幅に低下し、ガルバノミラー９ の性能が長期間維持される。
【００４７】
なお、上述した実施例においては、第２のプレート２２はガラス板等の電気的絶縁材料で形成されているが、例えばシリコンを主体とする半導体の表面に酸化膜による絶縁層を設けたものを用いてもよい。このような構成であっても同様な効果が得られる。
【００４８】
またその際、第２のプレート２２の反射ミラー面と平行な平面を１１０面とし、かつ電極２７ａ，２７ｂ が設けられる部位をエッチングによって第１のプレート２１と接合される部分より低く（溝状に）加工することにより、電極２７ａ，２７ｂ の反射ミラー面に対する高い平行度を保持しながら加工できるといった効果が得られる。すなわち、シリコンの共有結合における１１０面は異方性エッチングにより各原子の層が一層づつ平行度を保ちながらエッチングされる性質があるためである。
【００４９】
また同様に、２本の溝２３ｃ，２３ｄ および凹部４０は、ちょうどシリコンの１１１面方向と平行となるように加工されている。そのため、細長形状の弾性部２６ａ，２６ｂ および凹部４０周辺を加工する際に面が荒れたり、バリ状のエッチングが残ったりすることがなくなる。そのため、応力集中や負荷による弾性部２６ａ，２６ｂ や凹部４０の破断の危険が少なくなることから、衝撃に強い製品が得られる。また、弾性部２６ａ，２６ｂ や凹部４０自体をさらに微細に加工することが可能となる。
【００５０】
続いて、本発明の第２実施例を説明する。なお、以下の各実施例の説明においては、前述の第１実施例と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００５１】
図８は本発明の第２実施例に係るガルバノミラーの第２のプレートの表面を示す斜視図である。本実施例が第１実施例と異なる点は、電極の形状にある。すなわち、本実施例の電極２７ａ，２７ｂ は櫛歯のように一端が開放された形状とはなっておらず、その周囲が包囲された（全体的に閉じた）形状となっている。
【００５２】
このような構造のガルバノミラー９ であっても、前述の実施例と同様の効果を得ることができる。
続いて、本発明の第３実施例を説明する。図９は本発明の第３実施例に係るガルバノミラーの第１のプレートの裏面を示す斜視図である。本実施例が第１実施例と異なる点は、揺動部２５裏面の形状にある。すなわち、本実施では揺動部２５裏面に複数の溝４１が刻設されている。ここで溝４１は前記凹部４０の延設される方向と直交する方向に向かって形成されているが、必ずしも直交の関係である必要はなく、凹部４０の延設方向と交差するように形成されていればよい。
【００５３】
揺動部２５を５ミクロンから２００ ミクロン程度の厚みのシリコンウエハから製作するような場合には、凹部４０に相当するような深い溝を形成しようとしても反射ミラー面に貫通してしまい、実質的に形成不可能となってしまう。そこで、揺動部２５の厚みに対して十分に浅い凹部４２を形成してある。
【００５４】
このような構成の本実施例によれば、揺動部２５の揺動運動によりわずかに発生する図９中Ｄ方向に向かう空気の流れに対しても凹部４２の機能を適用させることができる。そのため、前述の凹部４０の場合とは９０°異なる方向に対しても圧力分布を緩和することができ、揺動運動をさらに高めることができるようになる。
【００５５】
また、本実施例における凹部４２は、揺動部２５の揺動運動時の変形（揺動軸を中心として反り返るような変形）に対しても比較的剛性を保つことができる方向に刻設されている。したがって、ガルバノミラー９ の制御動作の安定性を維持することができる。
【００５６】
続いて、本発明の第４実施例を説明する。図１０は本発明の第４実施例に係るガルバノミラーの第２のプレートの表面を示す斜視図である。本実施例が第２実施例と異なる点は、電極の形状にある。すなわち、本実施例の電極２７ａ，２７ｂ は櫛歯形状となっていものの、その長手方向は揺動軸の方向とは一致しておらず、揺動軸を中心に外側に膨らんだ湾曲形状に形成されている。
【００５７】
このような構造の本実施例によれば、電極２７ａ，２７ｂ の櫛歯の方向が揺動軸方向およびこれと直交する方向の両方のベクトル成分を持つことになる。そのため、第１実施例（図７）で得られる効果と第３実施例（図９）で得られる効果を相乗した効果を期待することができる。この場合、揺動部２５側に凹部を設ける必要がなくなるため、揺動部２５の一層の薄型化に寄与することができる。
【００５８】
続いて、本発明の第５実施例を説明する。図１１は本発明の第５実施例に係るガルバノミラーの第２のプレートの表面を示す斜視図である。本実施例が第２実施例と異なる点は、電極の形状にある。すなわち本実施例の電極２７ａ，２７ｂ は、揺動軸と直交する方向に刻設された複数の切り込み４３を設けている。また、第２のプレート２２側の切り込み４３に対応する箇所も溝状に刻設されている。
【００５９】
このような形態の本実施例においても、前述の第４実施例と同じように、第１実施例で得られる効果と第３実施例で得られる効果を相乗した効果を期待することができる。
【００６０】
もちろん、揺動部２５側に凹部４０を設け、第２プレート２２側に切り込み４３を設けても同様の効果が得られる。
なお、本発明は上述した各実施例および変形例に限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることは言うまでもない。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、軽量・小形な構成のガルバノミラー、および高速シークが可能な光ディスク装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ディスク装置の内部構造を示す断面図。
【図２】光学ヘッドを含む駆動系の平面図。
【図３】光学ヘッドを含む駆動系の平面図。
【図４】光学ユニットの断面図。
【図５】ガルバノミラーの第１実施例を示す斜視図。
【図６】第１のプレートの裏面を示す斜視図。
【図７】第２のプレートの表面を示す斜視図。
【図８】本発明の第２実施例に係るガルバノミラーの第２のプレートの表面を示す斜視図。
【図９】本発明の第３実施例に係るガルバノミラーの第１のプレートの裏面を示す斜視図。
【図１０】本発明の第４実施例に係るガルバノミラーの第２のプレートの表面を示す斜視図。
【図１１】本発明の第５実施例に係るガルバノミラーの第２のプレートの表面を示す斜視図。
【図１２】従来の分離光学方式の一例を示す構成図。
【図１３】従来のガルバノミラーを示す平面図。
【図１４】図１３中のＡ−Ａ線断面図。
【図１５】図１３中のＢ−Ｂ線断面図。
【符号の説明】
１…ディスク
２…スピンドルモータ
３…半導体レーザ
４…フォトディテクタ
５…ＨＯＥ素子
６…光学ユニット
７…光学ヘッド
８…プリズム
９…ガルバノミラー
１０…対物レンズ
１１…フォーカスコイル
１２…リニアモータコイル
１３…対物レンズホルダ
１４…平行板バネ
１５…滑り軸受
１６…ガイドシャフト
１７…バックヨーク
１８…ラジアル磁石
１９…ラジアル磁気回
２１…第１のプレート
２２…第２のプレート
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ …溝
２４…固定部
２５…揺動部
２６ａ，２６ｂ …弾性部（支持手段）
２７ａ，２７ｂ …電極
２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ …端子
３０…ワックス
３１…グランド用端子
３２…グランド配線
３３ａ，３３ｂ …突起（規制手段）
３４…空間
３５…片持ち梁
３６…凹部
３７…凸部
３８ａ，３８ｂ …電極
３９ａ，３９ｂ …段差
４０，４２ …凹部
４１…溝
Claims (8)
- 表面にミラー面が形成された揺動部と、一端が前記揺動部に接続され前記揺動部を揺動可能に吊設支持する一対の弾性部と、前記弾性部の他端が接続された固定部と、を有する第１のプレートと、
前記固定部と接続されるとともに、前記揺動部と対向する部位に前記弾性部を結ぶ線に対しほぼ平行に延びるように延設された櫛歯形状の電極と、前記電極の櫛歯間に設けられた複数の凹部と、を有する第２のプレートと、
を備え、前記揺動部の裏面に、前記電極の延設方向と交差するように設けられた溝が形成されたことを特徴とするガルバノミラー。 - 表面にミラー面が形成された揺動部と、一端が前記揺動部に接続され前記揺動部を揺動可能に吊設支持する一対の弾性部と、前記弾性部の他端が接続された固定部と、を有する第１のプレートと、
前記固定部と接続されるとともに、前記揺動部と対向する部位に前記弾性部を結ぶ線を中心に外側に膨らんだ湾曲形状に形成された櫛歯形状の電極と、前記電極の櫛歯間に設けられた複数の凹部と、を有する第２のプレートと、
を備えることを特徴とするガルバノミラー。 - 前記電極は、周囲が包囲された形状となっていることを特徴とする請求項１に記載のガルバノミラー。
- 前記電極は、前記弾性部を結ぶ線と直交する方向に刻設された切り込みが設けられるとともに、前記第２のプレートは前記切り込みに対応する箇所が溝状に刻設されていることを特徴とする請求項３に記載のガルバノミラー。
- レーザ光を発生する光源と、
前記光源からのレーザ光を反射するガルバノミラーと、
前記ガルバノミラーにより反射したレーザ光を受け、光ディスクに焦点を形成する対物レンズと、
前記ガルバノミラーおよび前記対物レンズを搭載するキャリッジと、
前記キャリッジを前記光ディスクの径方向に駆動する駆動手段と、
前記光ディスクからの反射信号を処理して前記駆動手段への駆動信号および前記光ディスクからの再生信号を生成する信号処理手段と、
を有する光ディスク装置において、前記ガルバノミラーは、
表面にミラー面が形成された揺動部と、一端が前記揺動部に接続され前記揺動部を揺動可能に吊設支持する一対の弾性部と、前記弾性部の他端が接続された固定部と、を有する第１のプレートと、
前記固定部と接続されるとともに、前記揺動部と対向する部位に前記弾性部を結ぶ線に対しほぼ平行に延びるように延設された櫛歯形状の電極と、前記電極の櫛歯間に設けられた複数の凹部と、を有する第２のプレートと、
を備え、前記揺動部の裏面に、前記電極の延設方向と交差するように設けられた溝が形成されたことを特徴とする光ディスク装置。 - レーザ光を発生する光源と、
前記光源からのレーザ光を反射するガルバノミラーと、
前記ガルバノミラーにより反射したレーザ光を受け、光ディスクに焦点を形成する対物レンズと、
前記ガルバノミラーおよび前記対物レンズを搭載するキャリッジと、
前記キャリッジを前記光ディスクの径方向に駆動する駆動手段と、
前記光ディスクからの反射信号を処理して前記駆動手段への駆動信号および前記光ディスクからの再生信号を生成する信号処理手段と、
を有する光ディスク装置において、前記ガルバノミラーは、
表面にミラー面が形成された揺動部と、一端が前記揺動部に接続され前記揺動部を揺動可能に吊設支持する一対の弾性部と、前記弾性部の他端が接続された固定部と、を有する第１のプレートと、
前記固定部と接続されるとともに、前記揺動部と対向する部位に前記弾性部を結ぶ線を中心に外側に膨らんだ湾曲形状に形成された櫛歯形状の電極と、前記電極の櫛歯間に設けられた複数の凹部と、を有する第２のプレートと、
を備えることを特徴とする光ディスク装置。 - 前記電極は、周囲が包囲された形状となっていることを特徴とする請求項６に記載の光ディスク装置。
- 前記電極は、前記弾性部を結ぶ線と直交する方向に刻設された切り込みが設けられるとともに、前記第２のプレートは前記切り込みに対応する箇所が溝状に刻設されていることを特徴とする請求項７に記載の光ディスク装置。
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