JP4263853B2 - 波面収差補正ミラー - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は波面収差補正ミラーに係り、特に、光ディスクに情報を読み書きする装置の光ピックアップに適用され、更には、光ディスクを用いた情報入出力装置に適用され、レーザ光の光軸上に配置される波面収差補正ミラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に光ディスクを用いた情報記憶装置として、ＣＤやＤＶＤなどがある。ＤＶＤなどはＣＤに比べ記録密度が高いため、情報を読み書きするときの条件が厳しくなっている。例えば、光ピックアップの光軸とディスク面は垂直であることが理想であるが、実際にはディスクが樹脂製のため、かなりうねりを持っていて、これを回転させると光ピックアップの光軸とディスク面は常に垂直ではなくなる（以降チルトと表現する）。またディスクは図２２のように記録層（１０８）が樹脂層（１０２）を介してあるため、ディスク面が垂直でなくなると光路が曲げられディスク上に正しくスポット絞れなくなり、コマ収差（１０３）が発生する。この収差が許容される量よりも大きくなると、正しく読み書きができなくなるという不具合が生じる。
【０００３】
チルトの影響を少なくする手段としては、対物レンズと記録層の間の樹脂層を薄くすることがある。実際にＤＶＤ（図２２（Ｂ））がＣＤ（図２２（Ａ））に比較し対物レンズ（１０１）と記録層（１０８）の間の樹脂層（１０２）が半分であるのはこの効果を狙ったものである。しかしこの方法の場合、ＤＶＤよりも高密度記録をしようとした場合には樹脂層をもっと薄くしてさらにチルトの影響を少なくすることになるが、今度はディスク上にゴミや傷が付いた場合信号が正しく読み書きできなくなるという不具合が生じる。このため、アクチュエータによって光軸側を傾けて（チルト）対応しているのが現状である。
【０００４】
チルトを光学的に補正する手段として、液晶を用いた特開平１０−７９１３５号公報（図２０）や透明圧電素子を用いた特開平５−３３３２７４号公報（図１９）や可変ミラーの特開平５−３３３２７４号公報（図２１）などが提案されている。
【０００５】
特開平１０−７９１３５号公報のように液晶板を用いて位相制御することによりコマ収差補正をする方法もあるが、この方法であるとレーザが液晶板を通過するため光量が減衰し、書き込みに必要なエネルギーを得ることが困難であり、また液晶の特性から、特にタンジェンシャルチルト制御に要求される高周波動作に使用するのは困難であると思われる。
【０００６】
特開平５−１４４０５６号公報は、実際に透明圧電素子単体で必要な変位を得るためには高電圧が必要となり光ピックアップなどに用いるには現実的ではない。
【０００７】
また、特開平５−３３３２７４号公報はミラー自体を積層型圧電素子で変形させ位相制御する方法であるが、光ピックアップなどの小さい部品に用いるには配線などの考慮がされておらず、複雑になりかつ組み付けコストも高くなる。また、配線などの問題が解決できたとしても、積層型圧電素子をかなり小さくしなければならなくなるため、技術的にもコスト的にもなかなか困難である。
【０００８】
また、特開平１０−６２７０９号公報（図２４）や特開平１１−１４９１８号公報（図２５）のように小型化したミラーユニットはあるが、残念ながら特開平１０−６２７０９号公報はトラッキング用のガルバノミラーであり、特開平１１−１４９１８号公報はフォーカシング用のミラーであり、波面収差補正には使えない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように情報を読み書きするときに不具合を生じさせるチルトの影響を、圧電素子を使用したユニモルフまたはバイモルフ形状の波面収差補正ミラーで波面収差を補正する方法が低電圧で小型化にも有利であると考えられるが、ミラー面を変形させる場合、低電圧で駆動させるためには変形しやすくなくてはならない。
【００１０】
本発明は、低電圧で駆動させるためには変形しやすくするようにミラー基板自体を薄くすることのみならず、ミラー基板をヒンジあるいは点に近い領域で支持することで解決した波面収差補正ミラー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】
本発明は、光ディスクに情報を読み書きする装置であり、レーザ光の光軸上にレーザ光の収差を補正する手段をもつ光ピックアップであり、収差補正手段が長方形状のミラーの構成するミラー面を前記ミラー面と反対側に位置する圧電素子により可変することによる波面収差補正ミラーであり、ミラーは圧電素子によってミラー面を可変しかつ前記ミラーの対向する２辺はヒンジによって支持されていることを特徴とし、前記ヒンジが圧電素子構成による片持ち梁構造の自由端側に固定されていることを特徴とし、片持ち梁に用いる圧電素子がユニモルフ構造、またはバイモルフ構造であることを特徴とし、前記ヒンジのうち個々のヒンジは圧電素子構成による２つの片持ち梁構造の自由端側に固定されていること特徴とし、前記波面収差補正ミラー全体が圧電素子構成による片持ち梁構造の自由端側に固定されていることを特徴とし、波面収差ミラーの四隅が細いヒンジ状の構造物で固定されていることを特徴とし、波面収差ミラーの四隅が各々裏面共、点で固定されていることを特徴とし、点で固定する構造物が振動減衰効果のある材料により構成されていること特徴とし、ミラー裏面の圧電素子側に対向するように静電電極が設けられていることを特徴とする波面収差補正ミラーであり、光ディスクに情報を読み書きする装置であり、レーザ光の光軸上にレーザ光の収差を補正する手段をもつ光ピックアップであり、収差補正手段が長方形状のミラーの構成するミラー面を前記ミラー面と反対側に位置する圧電素子により可変することによる波面収差補正ミラーであり、ミラーは圧電素子によってミラー面を可変しかつミラーは点に近い小さい領域によってミラーの重心で支持されていることを特徴とし、波面収差ミラーを支える点に近い小さい領域部分が圧電素子構成による片持ち梁構造の自由端側に固定されていることを特徴とし、波面収差ミラーを支える点に近い小さい領域部分が圧電素子構成による２本の片持ち梁構造の自由端側に固定されていることを特徴とし、ミラー裏面の圧電素子側に対向するように静電電極が設けられていることを特徴とし、請求項１において、ヒンジ部分がミラーを支える部材あるいはミラー部分まで入り込んでいることを特徴とし、ミラーの側面のまわりあるいは反射面を除いたミラー全体が減衰材によって埋められていることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
なお、以降に使用する図は説明をわかりやすくするため、誇張したり一部省略して描いてある。また、本発明で用いる“ヒンジ”とは、細い棒状の梁を表しており、片持ち梁や両持ち梁のことでもあり、ミラー材と同じ材料でも違う材料でも良い。また、そのヒンジの構成方法は、ミラー材をエッチングしてミラー部分と同時に作っても良いし、ミラー部分にあとから取り付けるようにして作っても良い。
【００１３】
図１、２は本発明の第１実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００１４】
図１は斜視図でミラー面側から見た図である。図２（Ａ）は図１のミラー面側から見た平面図、図２（Ｂ）は図１のA−A’の断面図である。
【００１５】
ミラー支持部材（６）にはミラー材（１）がヒンジ（４）を介して付いており、ヒンジ（４）を中心とした回転方向に自由に回転できるようになっている。ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２ａ）（２ｂ）が設けられている。圧電材料（２ａ）（２ｂ）にはそれぞれ独立して電圧がかけられるようになっている。
【００１６】
このような構造で、例えば圧電材料（２ａ）（２ｂ）の圧電の極性が同じであり、圧電材料（２ａ）にマイナス、圧電材料（２ｂ）にプラスの電圧をかけたとすると、O−O’ 断面は、例えば図１６（Ｃ）で示したような断面形状になる。圧電材料に逆電圧をかけた場合には、その逆の形状になる。
【００１７】
つまり、ミラー部材は電圧をかけても変形することはないが、圧電材料（２）は電圧がかかれば伸び縮みするため、圧電材料（２）にプラスを加えた場合その部分の圧電材料（２）が縮むとすると、マイナスをかけた場合にはその部分の圧電材料（２）は伸びることになり、圧電材料（２ａ）にマイナスを加えた場合その反対側のミラー材（１）のミラー面は凹になり、圧電材料（２ｂ）にプラスを加えた場合その反対側のミラー材（１）のミラー面は凸になる。これは波面を面として見た場合、図２３に示すような等高線で表したようになっている。このような波面を打ち消すような変形形状にしようとする場合に、各々の圧電材料（２）の反対側のミラー面はそれぞれ凹凸が逆になるためチルト補正が可能になる。
【００１８】
このとき、ミラー部材（１）はヒンジ（４）によって支持されているため、ミラー部材の端部は自由端であり、図１６（Ｃ）のように、図１６（Ｂ）に示した端部固定の場合よりも変形しやすく図１６（Ａ）の理想的な波面補正形状に近くなる。
【００１９】
もう少し詳しく述べると、図１６（Ａ）は図１８（Ａ）で示した波面収差をなくすための理想的なミラー表面形状（図１のO-O’断面）であり、横軸はミラーのO-O’断面を、縦軸はミラー面の変位を表している。図１６（Ｂ）は図１のミラーの両端辺（ヒンジのない２辺）を固定したときの波面収差補正ミラー（図示していない）の表面形状であり、図１６（Ｃ）は図１に示したように両端部が自由端のときの波面収差補正ミラーの表面形状である。図１６（Ｂ）は対向する２辺のミラー端部全体がミラー固定用部材に固定されているため、ミラー端部付近で変位がゼロクロスすることなくゼロ付近になってしまう。これでは図１６（Ａ）で示した理想的なミラー面形状と比較しミラー端部付近の収差補正ができない。これに対し、図１６（Ｃ）は両端部が自由端であるため、図１６（Ａ）で示した理想的なミラー面形状のようにミラー端部付近で変位がゼロクロスするので、ミラー端部付近までの収差補正が可能となり、より理想に近い波面収差補正が可能となる。
【００２０】
このような波面収差補正ミラーを図１７に示すような光ピックアップの光軸上に設け制御することによりチルトによるコマ収差を低減することが可能になる。
【００２１】
図１７において、（１０）は波面収差補正ミラー、（１１）は光ディスク、（１２）は対物レンズ及び対物光学系、（１３）立ち上げミラー、（１４）は偏向ビームスプリッタ、（１５）はレーザ素子及びレーザ光学系、（１６）は光検出素子及び光検出光学系である。
【００２２】
レーザ素子から発せられたレーザ光はレーザ光学系により平行光にされ偏向ビームスプリッタ（１４）を通り、波面収差補正ミラー（１０）で反射され、立ち上げミラー（１３）でさらに反射され、対物レンズ及び対物光学系（１２）で集光され、光ディスク（１１）に焦点を結ぶ。
【００２３】
また、光ディスク（１１）から反射したレーザ光は、対物レンズ及び対物光学系（１２）を通り、立ち上げミラー（１３）で反射され、波面収差補正ミラー（１０）で反射され、偏向ビームスプリッタ（１４）を通り、光検出光学系で集光され、光検出素子で検出する。この検出素子にはチルト検出用の検出素子も設置されている。
【００２４】
このような光学系で、光ディスク（１１）がレーザ光の光軸対し垂直な位置からから傾くと、光ディスクから反射して戻ってきたレーザ光の波面は乱れ、例えば図１８（Ａ）に示すような波面収差（コマ収差）が発生する。ここで横軸は図１で示した波面収差補正ミラーのO−O’断面と同一断面であり、縦軸は波面収差である。つまり図１７の光学系で、ディスクがチルトしたときに波面収差補正ミラーのミラー面は平らであり、そこで反射した反射光の波面収差である。ちなみに光ディスク（１１）がレーザ光の光軸対し垂直であれば、波面は図１８（Ａ）で示したような収差は発生せず、横軸と同じでまっすぐになる。
【００２５】
図１８（Ｂ）は図１で示した波面収差補正ミラーを故意に収差を発生させるよう動作させ、その反射光の波面収差を表した例である。ここで横軸は図１で示した波面収差補正ミラーのミラー表面のO−O’断面と同一断面であり、縦軸は波面収差である。
【００２６】
いま仮に、光ディスクが傾きディスクからの反射光の波面が図１８（Ａ）であったとする。ディスクが傾いていない時の反射光の波面が図１８（Ｂ）のようになるよう波面収差補正ミラーを制御すれば、波面収差補正ミラーから反射された反射光の波面は図１８（Ｃ）のようになり、図１８（Ａ）にくらべ波面収差を低減させることが可能となる。
【００２７】
図３は本発明の第２実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００２８】
図３（Ａ）はミラー面側から見た平面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のA-A’断面図である。
【００２９】
ミラー支持部材（６）には圧電材料（３ａ）（３ｂ）が付いており、圧電材料（３ａ）（３ｂ）の先端にはヒンジ（４）が付いている。ミラー材（１）はヒンジ（４）を介して付いており、ヒンジ（４）を中心とした回転方向に自由に回転できるようになっている。ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２）が設けられている。圧電材料（２）にはそれぞれ独立して電圧がかけられるようになっている。ヒンジ（４）はバイモルフ型の圧電材料（３ａ）（３ｂ）によって図３（Ｂ）で示した矢印方向に傾くようになっている。
【００３０】
ミラー部材（１）はヒンジ（４）によって支持されているためヒンジ（４）を中心として回転しやすくなっている。このため圧電材料（２）が伸び縮みするたびもしバランスが崩れた場合にはヒンジを中心としたよけいな回転振動が起こる可能性がある（図１６（Ｄ））。しかし図３のようにヒンジ（４）部分に圧電材料（３）を設け、回転振動と常に逆方向に回転するよう制御してやるとミラー面は安定し、即ち、ミラー面が傾いても圧電素子で傾きを補正され、波面補正が正しく行われやすくなる。
【００３１】
図４は本発明の第３実施例になる波面収差補正ミラーである。図５は本発明の第４実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００３２】
図４（Ａ）はミラー面側から見た平面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のA-A’断面図である。図５（Ａ）はミラー面側から見た平面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のA-A’断面図である。
【００３３】
ミラー支持部材（６）には両側に圧電材料（３ａ）（３ｂ）（３ｃ）（３ｄ）が付いており、圧電材料（３ａ）（３ｂ）（３ｃ）（３ｄ）の先端にはヒンジ（４）が付いている。即ち、個々のヒンジ（４）は、圧電素子構成による二つの片持ち梁構造の自由端に固定されている。ミラー材（１）はヒンジ（４）を介して付いており、ヒンジ（４）を中心とした回転方向に自由に回転できるようになっている。ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２）が設けられている。圧電材料（２）にはそれぞれ独立して電圧がかけられるようになっている。ここでバイモルフ型の圧電材料（３ａ）と（３ｃ）に同方向の電圧をかけ、圧電材料（３ｂ）と（３ｄ）に逆方向の電圧をかけると、図４（Ｂ）、図５（Ｂ）で示した矢印方向（つまりヒンジを中心とした回転方向）に傾くようになっている。
【００３４】
ミラー部材（１）はヒンジ（４）によって支持されているためヒンジ（４）を中心として回転しやすくなっている。このため圧電材料（２）が伸び縮みするたびもしバランスが崩れた場合にはヒンジを中心としたよけいな回転振動が起こる可能性がある。しかし図４、５のようにヒンジ（４）部分に圧電材料（３ａ）（３ｂ）（３ｃ）（３ｄ）を設け、回転振動と常に逆方向に回転するよう制御してやるとミラー面は安定し、波面補正が正しく行われやすくなる。特に図３の場合ではヒンジ（４）の位置が動てしまうが、図４、５の場合にはヒンジ（４）の位置が動かないためより正確に波面補正が正しく行われやすくなる。
【００３５】
図６は本発明の第５実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００３６】
図１、２で示した本発明のミラーユニット、つまり、ミラー支持部材（６）にはミラー材（１）がヒンジ（４）を介して付いており、ヒンジ（４）を中心とした回転方向に自由に回転できるようになっていて、ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２ａ）（２ｂ）が設けられていて、圧電材料（２ａ）（２ｂ）にはそれぞれ独立して電圧がかけられるようになっているミラーユニットが、ミラーユニット固定部材（７）に固定されている。ミラーユニット固定部材（７）にはバイモルフ構造の圧電材料（３ａ）（３ａ´）が設けられている。この圧電材料（３ａ）（３ａ´）が図の矢印のように傾くため、回転振動と常に逆方向に傾くように制御してやるとミラー面は安定し、波面補正が正しく行われやすくなる。
【００３７】
図７は本発明の第６実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００３８】
ミラー支持部材（６）にはミラー材（１）がヒンジ（４）を介して付いており、ヒンジ（４）を中心とした回転方向に自由に回転できるようになっている。ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２ａ）（２ｂ）が設けられている。圧電材料（２ａ）（２ｂ）にはそれぞれ独立して電圧がかけられるようになっている。これに加え、ミラー部材（１）の端部（四隅）はヒンジ形状に似た端部固定部分（８）によって固定されている。前述したように、ミラー部材（１）はヒンジ（４）によって支持されているためヒンジ（４）を中心として回転しやすくなっている。このため圧電材料（２）が伸び縮みするたびに仮にバランスが崩れた場合にはヒンジを中心としたよけいな回転振動が起こる可能性がある。それをさけるため両端辺（ヒンジのない２辺）の全体を固定することが考えられるが、そうすると図１６（Ｂ）で説明したように端部が０クロスしなくなり、端部の補正ができなくなる。しかし本発明ではあらかじめ端部（四隅）が端部固定部分（８）だけによって固定されているので、O-O’付近では十分０クロスできる変位を得られ、同時に回転振動を抑制することが可能になり、ミラー面は安定し、波面補正が正しく行われやすくなる。
【００３９】
図８は本発明の第７実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００４０】
図８（Ａ）は平面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のA−A’の断面図である。
【００４１】
ミラー支持部材（６）にはミラー材（１）がヒンジ（４）を介して付いており、ヒンジ（４）を中心とした回転方向に自由に回転できるようになっている。ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２ａ）（２ｂ）が設けられている。圧電材料（２ａ）（２ｂ）にはそれぞれ独立して電圧がかけられるようになっている。これに加え、ミラー部材（１）の端部（四隅）は、端点固定支持部材（９ａ、ｂ）に支持された端点固定用部材（９ｃ〜ｆ）によって支持されている。前述したように、ミラー部材（１）はヒンジ（４）によって支持されているためヒンジ（４）を中心として回転しやすくなっている。このため圧電材料（２）が伸び縮みするたびバランスが崩れた場合にはヒンジを中心としたよけいな回転振動が起こる可能性がある。しかし本発明ではあらかじめ端部（四隅）が端点固定用部材（９ｂ）によって支持されているため、回転振動を抑制することが可能になり、ミラー面は安定し、波面補正が正しく行われやすくなる。特に、端点固定用部材（９ｃ〜ｆ）にゴムのような振動を減衰させる効果のある材料を用いればより効果は増す。
【００４２】
図９は本発明の第８実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００４３】
ミラー支持部材（６）にはミラー材（１）がヒンジ（４）を介して付いており、ヒンジ（４）を中心とした回転方向に自由に回転できるようになっている。ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２ａ）（２ｂ）が設けられている。圧電材料（２ａ）（２ｂ）にはそれぞれ独立して電圧がかけられるようになっている。これに加え、ミラー面とは反対側の圧電材料（２）に対向して静電電極5-1が設けられている。静電電極5-1は静電電極ベース5-2に支持されている。
【００４４】
前述したようにミラー部材（１）はヒンジ（４）によって支持されているためヒンジ（４）を中心として回転しやすくなっている。このため圧電材料（２）が伸び縮みするたびバランスが崩れた場合にはヒンジを中心としたよけいな回転振動が起こる可能性がある。しかし、本発明のように静電電極5-1を設け、回転振動と常に逆方向に回転するように静電力の引力で制御してやるとミラー面は安定し、波面補正が正しく行われやすくなる。
【００４５】
図１０は本発明の第９実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００４６】
図１０（Ａ）は平面図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のO−O’の断面図である。
【００４７】
ミラー支持部材（６）にはミラー材（１）が点近似領域部材（２０）を介して付いており、点近似領域部材（２０）を中心としてO−O’方向のみならずO−O’に垂直な方向にも自由に傾けるようになっている。点近似領域部材（２０）はミラー支持部材（６）に固定された点近似領域支持部材（２１）によって支持されている。
【００４８】
ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２）が設けられている。圧電材料（２）にはそれぞれ独立して電圧がかけられるようになっている。このため図１、２で説明したような波面収差補正が、O−O’方向のみならずO−O’に垂直な方向でも実現が可能となる。
【００４９】
図１１は本発明の第１０実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００５０】
図１１（Ａ）はミラー面側から見た平面図であり、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のA-A’断面図である。
【００５１】
ミラー支持部材（６）にはミラー材（１）が点近似領域部材（２０）を介して付いており、点近似領域部材（２０）を中心としてO−O’方向のみならずO−O’に垂直な方向にも自由に傾けるようになっている。ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２）が設けられている。圧電材料（２）にはそれぞれ独立して電圧がかけられるようになっている。点近似領域部材（２０）はバイモルフ型の圧電材料（３ａ）（O−O’に垂直な方向に傾けるためのもの）と圧電材料（３ｂ）（O−O’方向に傾けるためのもの）によって、O−O’方向のみならずO−O’に垂直な方向にも自由に傾けるようになっている。
【００５２】
ミラー部材（１）は点近似領域部材（２０）によって支持されているため点近似領域部材（２０）を中心として傾きやすくなっている。このため圧電材料（２）が伸び縮みするたびもしバランスが崩れた場合にはヒンジを中心としたよけいな傾き振動が起こる可能性がある。しかし図１１のように点近似領域部材（２０）部分に圧電材料（３）を設け、傾き振動と常に逆方向に傾くよう制御してやるとミラー面は安定し、波面補正が正しく行われやすくなる。
【００５３】
図１２は本発明の第１１実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００５４】
図１２（Ａ）はミラー面側から見た平面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のA-A’断面図である。
【００５５】
ミラー支持部材（６）にはミラー材（１）が点近似領域部材（２０）を介して付いており、点近似領域部材（２０）を中心としてO−O’方向のみならずO−O’に垂直な方向にも自由に傾けるようになっている。ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２）が設けられている。圧電材料（２）にはそれぞれ独立して電圧がかけられるようになっている。点近似領域部材（２０）はバイモルフ型の圧電材料（３ａ）と圧電材料（３ｂ）によって、O−O’方向のみならずO−O’に垂直な方向にも自由に傾けるようになっている。つまり、バイモルフ型の圧電材料（３ａ）と（３ｂ）に同方向の電圧をかけるとO−O’に垂直な方向に傾き、圧電材料（３ａ）と（３ｂ）互いに逆方向の電圧をかけるとO−O’方向に傾く。
【００５６】
ミラー部材（１）は点近似領域部材（２０）によって支持されているため点近似領域部材（２０）を中心として傾きやすくなっている。このため圧電材料（２）が伸び縮みするたびもしバランスが崩れた場合にはヒンジを中心としたよけいな傾き振動が起こる可能性がある。しかし図１２のように点近似領域部材（２０）部分に圧電材料（３）を設け、傾き振動と常に逆方向に傾くよう制御してやるとミラー面は安定し、波面補正が正しく行われやすくなる。
【００５７】
図には示していないが、図１２（Ａ）の図の上側にも同じようにバイモルフ型の圧電材を追加配置しても良いことはいうまでもない。
【００５８】
図１３は本発明の第１２実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００５９】
ミラー支持部材（６）にはミラー材（１）が点近似領域部材（２０）を介して付いており、点近似領域部材（２０）を中心としてO−O’方向のみならずO−O’に垂直な方向にも自由に傾けるようになっている。点近似領域部材（２０）はミラー支持部材（６）に固定された点近似領域支持部材（２１）によって支持されている。ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２）が設けられている。これに加え、ミラー面とは反対側の圧電材料（２）に対向して静電電極5-1が設けられている。静電電極5-1は静電電極ベース5-2に支持されている。
【００６０】
ミラー部材（１）は点近似領域部材（２０）によって支持されているため点近似領域部材（２０）を中心として傾きやすくなっている。このため圧電材料（２）が伸び縮みするたびもしバランスが崩れた場合にはヒンジを中心としたよけいな傾き振動が起こる可能性がある。しかし、本発明のように静電電極5-1を設け、回転振動と常に逆方向に傾くように静電力の引力で制御してやるとミラー面は安定し、波面補正が正しく行われやすくなる。
【００６１】
図１４は本発明の第１３実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００６２】
図１、２で示した例と基本的な構成は同じであるが、ヒンジ（４）の固定部分を変えてある。図１４（Ａ）はヒンジ（４）がミラー支持部材（６）側に入り込んであり、図１４（Ｂ）はヒンジ（４）がミラー部材（１）側に入り込んである。こうすることにより、ミラーユニット全体を小型化することが可能となる。図１４（Ａ）と図１４（Ｂ）を組み合わせてもよいことはいうまでもない。
【００６３】
図１５は本発明の第１４実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００６４】
基本的な構成は、図１５（Ａ）は図１、２で説明したものと同じで、図１５（Ｂ）は図１０で説明したものと同じであるが、ミラーの側面のまわりあるいは反射面を除いたミラー全体がゲル材（振動減衰材）（２２）によって埋められている。こうすることにより、ミラーが振動しようとしても、ゲル材（振動減衰材）（２２）の効果で振動しにくくなる。
【００６５】
以上、本発明を説明するため実施例を示してきたが、本発明はこれらの実施例にとどまることなく応用できることはいうまでもない。たとえば実施例では圧電素子の極性を一方向に限定して説明していたが、構造や必要に応じて、極性の違うものを使用してもかまわないし、圧電の極性自体を同一材料の中でを変えても良いことはいうまでもない。また、各実施例で示した組み合わせたものでも良い。
【００６６】
また、実施例ではチルト動作用の波面収差補正ミラーとして述べてきたが、電極の配置や極性をうまく利用してミラー面の変形状態をコントロールし、球面収差や非点収差補正用の収差補正ミラーとしてもかまわない。
【００６７】
これまで述べてきた、本発明では、圧電材料はPZTのような圧電セラミックスでもPVDFのような圧電高分子でも良く、圧電材料の薄板を貼り付けるものでも良いし、圧電材料膜をミラー基板側に成膜する形でも良い。またその構造もユニモルフやバイモルフに限らなくても良いことはいうまでもない。
【００６８】
またミラー材はシリコンやセラミックスやガラスなど硬い材料や、PETやポリイミドのような高分子材料でも良く、ミラー支持部材と同一材料で、ミラー支持部材からエッチングなどで作っても良い。
【００６９】
以上述べてきたように、本発明を使用することにより、ミラー面変形が低電圧で行えるため、チルトの影響を押さえ、情報を読み書きするときに不具合を生じさせるチルトの影響を、効率良く解決できる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明は、圧電素子によってミラー面を可変する構成であり、且つ、該ミラーはヒンジによって支持されている構成としたため、低電圧でミラーを駆動でき、ゼロクロス変形が可能になり、波面収差補正を容易に行うことが出来る。
【００７１】
請求項２の発明は、請求項１記載の波面収差補正ミラーにおいて、ヒンジが圧電素子構成による片持ち梁構造の自由端側に固定されている構成であるため、ミラーが傾いても圧電素子で傾きを補正でき、波面収差補正を正しく行うことが出来る。
【００７２】
請求項３の発明は、請求項２記載の波面収差補正ミラーにおいて、片持ち梁に用いる圧電素子がユニモルフ構造又はバイモルフ構造であるため、片持ち梁に用いる圧電素子がユニモルフ構造、またはバイモルフ構造であるのでミラーが傾いても傾きを補正でき、波面収差補正を正しく行うことが出来る。
【００７３】
請求項４の発明は、請求項２記載の波面収差補正ミラーにおいて、１つのヒンジは圧電素子構成による２つの片持ち梁構造の自由端側に固定されている構成としたため、ミラーが傾いてもヒンジの位置が動かないで傾きを補正でき、波面収差補正を正しく行うことが出来る。
【００７４】
請求項５の発明は、請求項１記載の波面収差補正ミラーにおいて、ヒンジを含めた波面収差補正ミラー全体が圧電素子構成による片持ち梁構造の自由端側に固定されている構成としたため、ミラーが傾いても傾きを補正でき、波面収差補正を正しく行うことが出来る。
【００７５】
請求項６の発明は、圧電素子によってミラー面を可変する構成であり、且つ、ミラーは点に近い小さい領域によってミラーの重心で支持されている構成であるため、低電圧でミラーを駆動でき、ゼロクロス変形が可能になり、波面収差補正が容易に行え、その効果も増すことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例になる波面収差補正ミラーの斜視図である。
【図２】図１の波面収差補正ミラーを示す図である。
【図３】本発明の第２実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図４】本発明の第３実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図５】本発明の第４実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図６】本発明の第５実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図７】本発明の第６実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図８】本発明の第７実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図９】本発明の第８実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図１０】本発明の第９実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図１１】本発明の第１０実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図１２】本発明の第１１実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図１３】本発明の第１２実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図１４】本発明の第１３実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図１５】本発明の第１４実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図１６】動作時の波面収差補正ミラーの表面形状を示す図である。
【図１７】波面収差補正ミラーを有する光ディスク装置の光ピックアップの光学系を示す図である。
【図１８】光ディスクから反射して戻ってきたレーザ光の波面収差を示す図である。
【図１９】特開平５−３３３２７４号公報に開示されている透明圧電素子を示す図である。
【図２０】特開平１０−７９１３５号公報に開示されている液晶を示す図である。
【図２１】特開平５−３３３２７４号公報に開示されている可変ミラーを示す図である。
【図２２】チルトに起因するコマ収差の発生を説明する図である。
【図２３】波面の等高線図である。
【図２４】特開平１０−６２７０９号公報に開示されているトラッキング用のガルバノミラーを示す図である。
【図２５】特開平１１−１４９１８号公報に開示されているフォーカシング用のミラーを示す図である。
【符号の説明】
1 ミラー材
2 圧電材料（ミラー面補正用）
3 圧電材料（傾き補正用）
4 ヒンジ
5-1 静電電極
5-2 静電電極ベース
6 ミラー支持部材
7 ミラーユニット固定材
8 端点固定部分
9a 端点固定支持部材
9b 端点固定用部材
10 波面収差補正ミラー
11 光ディスク
12 対物レンズ及び対物光学系
13 立ち上げミラー
14 偏向ビームスプリッタ
15 レーザ素子及びレーザ光学系
16 光検出素子及び光検出光学系
20 点近似領域部材
21 点近似領域支持部材
22 ゲル材（振動減衰材）
101a, 101b 対物レンズ（101a:CD用、101b:ＤＶＤ用）
102a,102b ディスク（102a:CD用、102b:ＤＶＤ用）
103a,103b スポット（コマ収差）（103a:CD、103b:ＤＶＤ）
108 記録層
【発明の属する技術分野】
本発明は波面収差補正ミラーに係り、特に、光ディスクに情報を読み書きする装置の光ピックアップに適用され、更には、光ディスクを用いた情報入出力装置に適用され、レーザ光の光軸上に配置される波面収差補正ミラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に光ディスクを用いた情報記憶装置として、ＣＤやＤＶＤなどがある。ＤＶＤなどはＣＤに比べ記録密度が高いため、情報を読み書きするときの条件が厳しくなっている。例えば、光ピックアップの光軸とディスク面は垂直であることが理想であるが、実際にはディスクが樹脂製のため、かなりうねりを持っていて、これを回転させると光ピックアップの光軸とディスク面は常に垂直ではなくなる（以降チルトと表現する）。またディスクは図２２のように記録層（１０８）が樹脂層（１０２）を介してあるため、ディスク面が垂直でなくなると光路が曲げられディスク上に正しくスポット絞れなくなり、コマ収差（１０３）が発生する。この収差が許容される量よりも大きくなると、正しく読み書きができなくなるという不具合が生じる。
【０００３】
チルトの影響を少なくする手段としては、対物レンズと記録層の間の樹脂層を薄くすることがある。実際にＤＶＤ（図２２（Ｂ））がＣＤ（図２２（Ａ））に比較し対物レンズ（１０１）と記録層（１０８）の間の樹脂層（１０２）が半分であるのはこの効果を狙ったものである。しかしこの方法の場合、ＤＶＤよりも高密度記録をしようとした場合には樹脂層をもっと薄くしてさらにチルトの影響を少なくすることになるが、今度はディスク上にゴミや傷が付いた場合信号が正しく読み書きできなくなるという不具合が生じる。このため、アクチュエータによって光軸側を傾けて（チルト）対応しているのが現状である。
【０００４】
チルトを光学的に補正する手段として、液晶を用いた特開平１０−７９１３５号公報（図２０）や透明圧電素子を用いた特開平５−３３３２７４号公報（図１９）や可変ミラーの特開平５−３３３２７４号公報（図２１）などが提案されている。
【０００５】
特開平１０−７９１３５号公報のように液晶板を用いて位相制御することによりコマ収差補正をする方法もあるが、この方法であるとレーザが液晶板を通過するため光量が減衰し、書き込みに必要なエネルギーを得ることが困難であり、また液晶の特性から、特にタンジェンシャルチルト制御に要求される高周波動作に使用するのは困難であると思われる。
【０００６】
特開平５−１４４０５６号公報は、実際に透明圧電素子単体で必要な変位を得るためには高電圧が必要となり光ピックアップなどに用いるには現実的ではない。
【０００７】
また、特開平５−３３３２７４号公報はミラー自体を積層型圧電素子で変形させ位相制御する方法であるが、光ピックアップなどの小さい部品に用いるには配線などの考慮がされておらず、複雑になりかつ組み付けコストも高くなる。また、配線などの問題が解決できたとしても、積層型圧電素子をかなり小さくしなければならなくなるため、技術的にもコスト的にもなかなか困難である。
【０００８】
また、特開平１０−６２７０９号公報（図２４）や特開平１１−１４９１８号公報（図２５）のように小型化したミラーユニットはあるが、残念ながら特開平１０−６２７０９号公報はトラッキング用のガルバノミラーであり、特開平１１−１４９１８号公報はフォーカシング用のミラーであり、波面収差補正には使えない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように情報を読み書きするときに不具合を生じさせるチルトの影響を、圧電素子を使用したユニモルフまたはバイモルフ形状の波面収差補正ミラーで波面収差を補正する方法が低電圧で小型化にも有利であると考えられるが、ミラー面を変形させる場合、低電圧で駆動させるためには変形しやすくなくてはならない。
【００１０】
本発明は、低電圧で駆動させるためには変形しやすくするようにミラー基板自体を薄くすることのみならず、ミラー基板をヒンジあるいは点に近い領域で支持することで解決した波面収差補正ミラー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】
本発明は、光ディスクに情報を読み書きする装置であり、レーザ光の光軸上にレーザ光の収差を補正する手段をもつ光ピックアップであり、収差補正手段が長方形状のミラーの構成するミラー面を前記ミラー面と反対側に位置する圧電素子により可変することによる波面収差補正ミラーであり、ミラーは圧電素子によってミラー面を可変しかつ前記ミラーの対向する２辺はヒンジによって支持されていることを特徴とし、前記ヒンジが圧電素子構成による片持ち梁構造の自由端側に固定されていることを特徴とし、片持ち梁に用いる圧電素子がユニモルフ構造、またはバイモルフ構造であることを特徴とし、前記ヒンジのうち個々のヒンジは圧電素子構成による２つの片持ち梁構造の自由端側に固定されていること特徴とし、前記波面収差補正ミラー全体が圧電素子構成による片持ち梁構造の自由端側に固定されていることを特徴とし、波面収差ミラーの四隅が細いヒンジ状の構造物で固定されていることを特徴とし、波面収差ミラーの四隅が各々裏面共、点で固定されていることを特徴とし、点で固定する構造物が振動減衰効果のある材料により構成されていること特徴とし、ミラー裏面の圧電素子側に対向するように静電電極が設けられていることを特徴とする波面収差補正ミラーであり、光ディスクに情報を読み書きする装置であり、レーザ光の光軸上にレーザ光の収差を補正する手段をもつ光ピックアップであり、収差補正手段が長方形状のミラーの構成するミラー面を前記ミラー面と反対側に位置する圧電素子により可変することによる波面収差補正ミラーであり、ミラーは圧電素子によってミラー面を可変しかつミラーは点に近い小さい領域によってミラーの重心で支持されていることを特徴とし、波面収差ミラーを支える点に近い小さい領域部分が圧電素子構成による片持ち梁構造の自由端側に固定されていることを特徴とし、波面収差ミラーを支える点に近い小さい領域部分が圧電素子構成による２本の片持ち梁構造の自由端側に固定されていることを特徴とし、ミラー裏面の圧電素子側に対向するように静電電極が設けられていることを特徴とし、請求項１において、ヒンジ部分がミラーを支える部材あるいはミラー部分まで入り込んでいることを特徴とし、ミラーの側面のまわりあるいは反射面を除いたミラー全体が減衰材によって埋められていることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
なお、以降に使用する図は説明をわかりやすくするため、誇張したり一部省略して描いてある。また、本発明で用いる“ヒンジ”とは、細い棒状の梁を表しており、片持ち梁や両持ち梁のことでもあり、ミラー材と同じ材料でも違う材料でも良い。また、そのヒンジの構成方法は、ミラー材をエッチングしてミラー部分と同時に作っても良いし、ミラー部分にあとから取り付けるようにして作っても良い。
【００１３】
図１、２は本発明の第１実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００１４】
図１は斜視図でミラー面側から見た図である。図２（Ａ）は図１のミラー面側から見た平面図、図２（Ｂ）は図１のA−A’の断面図である。
【００１５】
ミラー支持部材（６）にはミラー材（１）がヒンジ（４）を介して付いており、ヒンジ（４）を中心とした回転方向に自由に回転できるようになっている。ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２ａ）（２ｂ）が設けられている。圧電材料（２ａ）（２ｂ）にはそれぞれ独立して電圧がかけられるようになっている。
【００１６】
このような構造で、例えば圧電材料（２ａ）（２ｂ）の圧電の極性が同じであり、圧電材料（２ａ）にマイナス、圧電材料（２ｂ）にプラスの電圧をかけたとすると、O−O’ 断面は、例えば図１６（Ｃ）で示したような断面形状になる。圧電材料に逆電圧をかけた場合には、その逆の形状になる。
【００１７】
つまり、ミラー部材は電圧をかけても変形することはないが、圧電材料（２）は電圧がかかれば伸び縮みするため、圧電材料（２）にプラスを加えた場合その部分の圧電材料（２）が縮むとすると、マイナスをかけた場合にはその部分の圧電材料（２）は伸びることになり、圧電材料（２ａ）にマイナスを加えた場合その反対側のミラー材（１）のミラー面は凹になり、圧電材料（２ｂ）にプラスを加えた場合その反対側のミラー材（１）のミラー面は凸になる。これは波面を面として見た場合、図２３に示すような等高線で表したようになっている。このような波面を打ち消すような変形形状にしようとする場合に、各々の圧電材料（２）の反対側のミラー面はそれぞれ凹凸が逆になるためチルト補正が可能になる。
【００１８】
このとき、ミラー部材（１）はヒンジ（４）によって支持されているため、ミラー部材の端部は自由端であり、図１６（Ｃ）のように、図１６（Ｂ）に示した端部固定の場合よりも変形しやすく図１６（Ａ）の理想的な波面補正形状に近くなる。
【００１９】
もう少し詳しく述べると、図１６（Ａ）は図１８（Ａ）で示した波面収差をなくすための理想的なミラー表面形状（図１のO-O’断面）であり、横軸はミラーのO-O’断面を、縦軸はミラー面の変位を表している。図１６（Ｂ）は図１のミラーの両端辺（ヒンジのない２辺）を固定したときの波面収差補正ミラー（図示していない）の表面形状であり、図１６（Ｃ）は図１に示したように両端部が自由端のときの波面収差補正ミラーの表面形状である。図１６（Ｂ）は対向する２辺のミラー端部全体がミラー固定用部材に固定されているため、ミラー端部付近で変位がゼロクロスすることなくゼロ付近になってしまう。これでは図１６（Ａ）で示した理想的なミラー面形状と比較しミラー端部付近の収差補正ができない。これに対し、図１６（Ｃ）は両端部が自由端であるため、図１６（Ａ）で示した理想的なミラー面形状のようにミラー端部付近で変位がゼロクロスするので、ミラー端部付近までの収差補正が可能となり、より理想に近い波面収差補正が可能となる。
【００２０】
このような波面収差補正ミラーを図１７に示すような光ピックアップの光軸上に設け制御することによりチルトによるコマ収差を低減することが可能になる。
【００２１】
図１７において、（１０）は波面収差補正ミラー、（１１）は光ディスク、（１２）は対物レンズ及び対物光学系、（１３）立ち上げミラー、（１４）は偏向ビームスプリッタ、（１５）はレーザ素子及びレーザ光学系、（１６）は光検出素子及び光検出光学系である。
【００２２】
レーザ素子から発せられたレーザ光はレーザ光学系により平行光にされ偏向ビームスプリッタ（１４）を通り、波面収差補正ミラー（１０）で反射され、立ち上げミラー（１３）でさらに反射され、対物レンズ及び対物光学系（１２）で集光され、光ディスク（１１）に焦点を結ぶ。
【００２３】
また、光ディスク（１１）から反射したレーザ光は、対物レンズ及び対物光学系（１２）を通り、立ち上げミラー（１３）で反射され、波面収差補正ミラー（１０）で反射され、偏向ビームスプリッタ（１４）を通り、光検出光学系で集光され、光検出素子で検出する。この検出素子にはチルト検出用の検出素子も設置されている。
【００２４】
このような光学系で、光ディスク（１１）がレーザ光の光軸対し垂直な位置からから傾くと、光ディスクから反射して戻ってきたレーザ光の波面は乱れ、例えば図１８（Ａ）に示すような波面収差（コマ収差）が発生する。ここで横軸は図１で示した波面収差補正ミラーのO−O’断面と同一断面であり、縦軸は波面収差である。つまり図１７の光学系で、ディスクがチルトしたときに波面収差補正ミラーのミラー面は平らであり、そこで反射した反射光の波面収差である。ちなみに光ディスク（１１）がレーザ光の光軸対し垂直であれば、波面は図１８（Ａ）で示したような収差は発生せず、横軸と同じでまっすぐになる。
【００２５】
図１８（Ｂ）は図１で示した波面収差補正ミラーを故意に収差を発生させるよう動作させ、その反射光の波面収差を表した例である。ここで横軸は図１で示した波面収差補正ミラーのミラー表面のO−O’断面と同一断面であり、縦軸は波面収差である。
【００２６】
いま仮に、光ディスクが傾きディスクからの反射光の波面が図１８（Ａ）であったとする。ディスクが傾いていない時の反射光の波面が図１８（Ｂ）のようになるよう波面収差補正ミラーを制御すれば、波面収差補正ミラーから反射された反射光の波面は図１８（Ｃ）のようになり、図１８（Ａ）にくらべ波面収差を低減させることが可能となる。
【００２７】
図３は本発明の第２実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００２８】
図３（Ａ）はミラー面側から見た平面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のA-A’断面図である。
【００２９】
ミラー支持部材（６）には圧電材料（３ａ）（３ｂ）が付いており、圧電材料（３ａ）（３ｂ）の先端にはヒンジ（４）が付いている。ミラー材（１）はヒンジ（４）を介して付いており、ヒンジ（４）を中心とした回転方向に自由に回転できるようになっている。ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２）が設けられている。圧電材料（２）にはそれぞれ独立して電圧がかけられるようになっている。ヒンジ（４）はバイモルフ型の圧電材料（３ａ）（３ｂ）によって図３（Ｂ）で示した矢印方向に傾くようになっている。
【００３０】
ミラー部材（１）はヒンジ（４）によって支持されているためヒンジ（４）を中心として回転しやすくなっている。このため圧電材料（２）が伸び縮みするたびもしバランスが崩れた場合にはヒンジを中心としたよけいな回転振動が起こる可能性がある（図１６（Ｄ））。しかし図３のようにヒンジ（４）部分に圧電材料（３）を設け、回転振動と常に逆方向に回転するよう制御してやるとミラー面は安定し、即ち、ミラー面が傾いても圧電素子で傾きを補正され、波面補正が正しく行われやすくなる。
【００３１】
図４は本発明の第３実施例になる波面収差補正ミラーである。図５は本発明の第４実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００３２】
図４（Ａ）はミラー面側から見た平面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のA-A’断面図である。図５（Ａ）はミラー面側から見た平面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のA-A’断面図である。
【００３３】
ミラー支持部材（６）には両側に圧電材料（３ａ）（３ｂ）（３ｃ）（３ｄ）が付いており、圧電材料（３ａ）（３ｂ）（３ｃ）（３ｄ）の先端にはヒンジ（４）が付いている。即ち、個々のヒンジ（４）は、圧電素子構成による二つの片持ち梁構造の自由端に固定されている。ミラー材（１）はヒンジ（４）を介して付いており、ヒンジ（４）を中心とした回転方向に自由に回転できるようになっている。ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２）が設けられている。圧電材料（２）にはそれぞれ独立して電圧がかけられるようになっている。ここでバイモルフ型の圧電材料（３ａ）と（３ｃ）に同方向の電圧をかけ、圧電材料（３ｂ）と（３ｄ）に逆方向の電圧をかけると、図４（Ｂ）、図５（Ｂ）で示した矢印方向（つまりヒンジを中心とした回転方向）に傾くようになっている。
【００３４】
ミラー部材（１）はヒンジ（４）によって支持されているためヒンジ（４）を中心として回転しやすくなっている。このため圧電材料（２）が伸び縮みするたびもしバランスが崩れた場合にはヒンジを中心としたよけいな回転振動が起こる可能性がある。しかし図４、５のようにヒンジ（４）部分に圧電材料（３ａ）（３ｂ）（３ｃ）（３ｄ）を設け、回転振動と常に逆方向に回転するよう制御してやるとミラー面は安定し、波面補正が正しく行われやすくなる。特に図３の場合ではヒンジ（４）の位置が動てしまうが、図４、５の場合にはヒンジ（４）の位置が動かないためより正確に波面補正が正しく行われやすくなる。
【００３５】
図６は本発明の第５実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００３６】
図１、２で示した本発明のミラーユニット、つまり、ミラー支持部材（６）にはミラー材（１）がヒンジ（４）を介して付いており、ヒンジ（４）を中心とした回転方向に自由に回転できるようになっていて、ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２ａ）（２ｂ）が設けられていて、圧電材料（２ａ）（２ｂ）にはそれぞれ独立して電圧がかけられるようになっているミラーユニットが、ミラーユニット固定部材（７）に固定されている。ミラーユニット固定部材（７）にはバイモルフ構造の圧電材料（３ａ）（３ａ´）が設けられている。この圧電材料（３ａ）（３ａ´）が図の矢印のように傾くため、回転振動と常に逆方向に傾くように制御してやるとミラー面は安定し、波面補正が正しく行われやすくなる。
【００３７】
図７は本発明の第６実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００３８】
ミラー支持部材（６）にはミラー材（１）がヒンジ（４）を介して付いており、ヒンジ（４）を中心とした回転方向に自由に回転できるようになっている。ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２ａ）（２ｂ）が設けられている。圧電材料（２ａ）（２ｂ）にはそれぞれ独立して電圧がかけられるようになっている。これに加え、ミラー部材（１）の端部（四隅）はヒンジ形状に似た端部固定部分（８）によって固定されている。前述したように、ミラー部材（１）はヒンジ（４）によって支持されているためヒンジ（４）を中心として回転しやすくなっている。このため圧電材料（２）が伸び縮みするたびに仮にバランスが崩れた場合にはヒンジを中心としたよけいな回転振動が起こる可能性がある。それをさけるため両端辺（ヒンジのない２辺）の全体を固定することが考えられるが、そうすると図１６（Ｂ）で説明したように端部が０クロスしなくなり、端部の補正ができなくなる。しかし本発明ではあらかじめ端部（四隅）が端部固定部分（８）だけによって固定されているので、O-O’付近では十分０クロスできる変位を得られ、同時に回転振動を抑制することが可能になり、ミラー面は安定し、波面補正が正しく行われやすくなる。
【００３９】
図８は本発明の第７実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００４０】
図８（Ａ）は平面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のA−A’の断面図である。
【００４１】
ミラー支持部材（６）にはミラー材（１）がヒンジ（４）を介して付いており、ヒンジ（４）を中心とした回転方向に自由に回転できるようになっている。ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２ａ）（２ｂ）が設けられている。圧電材料（２ａ）（２ｂ）にはそれぞれ独立して電圧がかけられるようになっている。これに加え、ミラー部材（１）の端部（四隅）は、端点固定支持部材（９ａ、ｂ）に支持された端点固定用部材（９ｃ〜ｆ）によって支持されている。前述したように、ミラー部材（１）はヒンジ（４）によって支持されているためヒンジ（４）を中心として回転しやすくなっている。このため圧電材料（２）が伸び縮みするたびバランスが崩れた場合にはヒンジを中心としたよけいな回転振動が起こる可能性がある。しかし本発明ではあらかじめ端部（四隅）が端点固定用部材（９ｂ）によって支持されているため、回転振動を抑制することが可能になり、ミラー面は安定し、波面補正が正しく行われやすくなる。特に、端点固定用部材（９ｃ〜ｆ）にゴムのような振動を減衰させる効果のある材料を用いればより効果は増す。
【００４２】
図９は本発明の第８実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００４３】
ミラー支持部材（６）にはミラー材（１）がヒンジ（４）を介して付いており、ヒンジ（４）を中心とした回転方向に自由に回転できるようになっている。ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２ａ）（２ｂ）が設けられている。圧電材料（２ａ）（２ｂ）にはそれぞれ独立して電圧がかけられるようになっている。これに加え、ミラー面とは反対側の圧電材料（２）に対向して静電電極5-1が設けられている。静電電極5-1は静電電極ベース5-2に支持されている。
【００４４】
前述したようにミラー部材（１）はヒンジ（４）によって支持されているためヒンジ（４）を中心として回転しやすくなっている。このため圧電材料（２）が伸び縮みするたびバランスが崩れた場合にはヒンジを中心としたよけいな回転振動が起こる可能性がある。しかし、本発明のように静電電極5-1を設け、回転振動と常に逆方向に回転するように静電力の引力で制御してやるとミラー面は安定し、波面補正が正しく行われやすくなる。
【００４５】
図１０は本発明の第９実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００４６】
図１０（Ａ）は平面図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のO−O’の断面図である。
【００４７】
ミラー支持部材（６）にはミラー材（１）が点近似領域部材（２０）を介して付いており、点近似領域部材（２０）を中心としてO−O’方向のみならずO−O’に垂直な方向にも自由に傾けるようになっている。点近似領域部材（２０）はミラー支持部材（６）に固定された点近似領域支持部材（２１）によって支持されている。
【００４８】
ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２）が設けられている。圧電材料（２）にはそれぞれ独立して電圧がかけられるようになっている。このため図１、２で説明したような波面収差補正が、O−O’方向のみならずO−O’に垂直な方向でも実現が可能となる。
【００４９】
図１１は本発明の第１０実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００５０】
図１１（Ａ）はミラー面側から見た平面図であり、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のA-A’断面図である。
【００５１】
ミラー支持部材（６）にはミラー材（１）が点近似領域部材（２０）を介して付いており、点近似領域部材（２０）を中心としてO−O’方向のみならずO−O’に垂直な方向にも自由に傾けるようになっている。ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２）が設けられている。圧電材料（２）にはそれぞれ独立して電圧がかけられるようになっている。点近似領域部材（２０）はバイモルフ型の圧電材料（３ａ）（O−O’に垂直な方向に傾けるためのもの）と圧電材料（３ｂ）（O−O’方向に傾けるためのもの）によって、O−O’方向のみならずO−O’に垂直な方向にも自由に傾けるようになっている。
【００５２】
ミラー部材（１）は点近似領域部材（２０）によって支持されているため点近似領域部材（２０）を中心として傾きやすくなっている。このため圧電材料（２）が伸び縮みするたびもしバランスが崩れた場合にはヒンジを中心としたよけいな傾き振動が起こる可能性がある。しかし図１１のように点近似領域部材（２０）部分に圧電材料（３）を設け、傾き振動と常に逆方向に傾くよう制御してやるとミラー面は安定し、波面補正が正しく行われやすくなる。
【００５３】
図１２は本発明の第１１実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００５４】
図１２（Ａ）はミラー面側から見た平面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のA-A’断面図である。
【００５５】
ミラー支持部材（６）にはミラー材（１）が点近似領域部材（２０）を介して付いており、点近似領域部材（２０）を中心としてO−O’方向のみならずO−O’に垂直な方向にも自由に傾けるようになっている。ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２）が設けられている。圧電材料（２）にはそれぞれ独立して電圧がかけられるようになっている。点近似領域部材（２０）はバイモルフ型の圧電材料（３ａ）と圧電材料（３ｂ）によって、O−O’方向のみならずO−O’に垂直な方向にも自由に傾けるようになっている。つまり、バイモルフ型の圧電材料（３ａ）と（３ｂ）に同方向の電圧をかけるとO−O’に垂直な方向に傾き、圧電材料（３ａ）と（３ｂ）互いに逆方向の電圧をかけるとO−O’方向に傾く。
【００５６】
ミラー部材（１）は点近似領域部材（２０）によって支持されているため点近似領域部材（２０）を中心として傾きやすくなっている。このため圧電材料（２）が伸び縮みするたびもしバランスが崩れた場合にはヒンジを中心としたよけいな傾き振動が起こる可能性がある。しかし図１２のように点近似領域部材（２０）部分に圧電材料（３）を設け、傾き振動と常に逆方向に傾くよう制御してやるとミラー面は安定し、波面補正が正しく行われやすくなる。
【００５７】
図には示していないが、図１２（Ａ）の図の上側にも同じようにバイモルフ型の圧電材を追加配置しても良いことはいうまでもない。
【００５８】
図１３は本発明の第１２実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００５９】
ミラー支持部材（６）にはミラー材（１）が点近似領域部材（２０）を介して付いており、点近似領域部材（２０）を中心としてO−O’方向のみならずO−O’に垂直な方向にも自由に傾けるようになっている。点近似領域部材（２０）はミラー支持部材（６）に固定された点近似領域支持部材（２１）によって支持されている。ミラー部材（１）のミラー面とは反対側の面には、圧電材料（２）が設けられている。これに加え、ミラー面とは反対側の圧電材料（２）に対向して静電電極5-1が設けられている。静電電極5-1は静電電極ベース5-2に支持されている。
【００６０】
ミラー部材（１）は点近似領域部材（２０）によって支持されているため点近似領域部材（２０）を中心として傾きやすくなっている。このため圧電材料（２）が伸び縮みするたびもしバランスが崩れた場合にはヒンジを中心としたよけいな傾き振動が起こる可能性がある。しかし、本発明のように静電電極5-1を設け、回転振動と常に逆方向に傾くように静電力の引力で制御してやるとミラー面は安定し、波面補正が正しく行われやすくなる。
【００６１】
図１４は本発明の第１３実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００６２】
図１、２で示した例と基本的な構成は同じであるが、ヒンジ（４）の固定部分を変えてある。図１４（Ａ）はヒンジ（４）がミラー支持部材（６）側に入り込んであり、図１４（Ｂ）はヒンジ（４）がミラー部材（１）側に入り込んである。こうすることにより、ミラーユニット全体を小型化することが可能となる。図１４（Ａ）と図１４（Ｂ）を組み合わせてもよいことはいうまでもない。
【００６３】
図１５は本発明の第１４実施例になる波面収差補正ミラーである。
【００６４】
基本的な構成は、図１５（Ａ）は図１、２で説明したものと同じで、図１５（Ｂ）は図１０で説明したものと同じであるが、ミラーの側面のまわりあるいは反射面を除いたミラー全体がゲル材（振動減衰材）（２２）によって埋められている。こうすることにより、ミラーが振動しようとしても、ゲル材（振動減衰材）（２２）の効果で振動しにくくなる。
【００６５】
以上、本発明を説明するため実施例を示してきたが、本発明はこれらの実施例にとどまることなく応用できることはいうまでもない。たとえば実施例では圧電素子の極性を一方向に限定して説明していたが、構造や必要に応じて、極性の違うものを使用してもかまわないし、圧電の極性自体を同一材料の中でを変えても良いことはいうまでもない。また、各実施例で示した組み合わせたものでも良い。
【００６６】
また、実施例ではチルト動作用の波面収差補正ミラーとして述べてきたが、電極の配置や極性をうまく利用してミラー面の変形状態をコントロールし、球面収差や非点収差補正用の収差補正ミラーとしてもかまわない。
【００６７】
これまで述べてきた、本発明では、圧電材料はPZTのような圧電セラミックスでもPVDFのような圧電高分子でも良く、圧電材料の薄板を貼り付けるものでも良いし、圧電材料膜をミラー基板側に成膜する形でも良い。またその構造もユニモルフやバイモルフに限らなくても良いことはいうまでもない。
【００６８】
またミラー材はシリコンやセラミックスやガラスなど硬い材料や、PETやポリイミドのような高分子材料でも良く、ミラー支持部材と同一材料で、ミラー支持部材からエッチングなどで作っても良い。
【００６９】
以上述べてきたように、本発明を使用することにより、ミラー面変形が低電圧で行えるため、チルトの影響を押さえ、情報を読み書きするときに不具合を生じさせるチルトの影響を、効率良く解決できる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明は、圧電素子によってミラー面を可変する構成であり、且つ、該ミラーはヒンジによって支持されている構成としたため、低電圧でミラーを駆動でき、ゼロクロス変形が可能になり、波面収差補正を容易に行うことが出来る。
【００７１】
請求項２の発明は、請求項１記載の波面収差補正ミラーにおいて、ヒンジが圧電素子構成による片持ち梁構造の自由端側に固定されている構成であるため、ミラーが傾いても圧電素子で傾きを補正でき、波面収差補正を正しく行うことが出来る。
【００７２】
請求項３の発明は、請求項２記載の波面収差補正ミラーにおいて、片持ち梁に用いる圧電素子がユニモルフ構造又はバイモルフ構造であるため、片持ち梁に用いる圧電素子がユニモルフ構造、またはバイモルフ構造であるのでミラーが傾いても傾きを補正でき、波面収差補正を正しく行うことが出来る。
【００７３】
請求項４の発明は、請求項２記載の波面収差補正ミラーにおいて、１つのヒンジは圧電素子構成による２つの片持ち梁構造の自由端側に固定されている構成としたため、ミラーが傾いてもヒンジの位置が動かないで傾きを補正でき、波面収差補正を正しく行うことが出来る。
【００７４】
請求項５の発明は、請求項１記載の波面収差補正ミラーにおいて、ヒンジを含めた波面収差補正ミラー全体が圧電素子構成による片持ち梁構造の自由端側に固定されている構成としたため、ミラーが傾いても傾きを補正でき、波面収差補正を正しく行うことが出来る。
【００７５】
請求項６の発明は、圧電素子によってミラー面を可変する構成であり、且つ、ミラーは点に近い小さい領域によってミラーの重心で支持されている構成であるため、低電圧でミラーを駆動でき、ゼロクロス変形が可能になり、波面収差補正が容易に行え、その効果も増すことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例になる波面収差補正ミラーの斜視図である。
【図２】図１の波面収差補正ミラーを示す図である。
【図３】本発明の第２実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図４】本発明の第３実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図５】本発明の第４実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図６】本発明の第５実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図７】本発明の第６実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図８】本発明の第７実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図９】本発明の第８実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図１０】本発明の第９実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図１１】本発明の第１０実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図１２】本発明の第１１実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図１３】本発明の第１２実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図１４】本発明の第１３実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図１５】本発明の第１４実施例になる波面収差補正ミラーを示す図である。
【図１６】動作時の波面収差補正ミラーの表面形状を示す図である。
【図１７】波面収差補正ミラーを有する光ディスク装置の光ピックアップの光学系を示す図である。
【図１８】光ディスクから反射して戻ってきたレーザ光の波面収差を示す図である。
【図１９】特開平５−３３３２７４号公報に開示されている透明圧電素子を示す図である。
【図２０】特開平１０−７９１３５号公報に開示されている液晶を示す図である。
【図２１】特開平５−３３３２７４号公報に開示されている可変ミラーを示す図である。
【図２２】チルトに起因するコマ収差の発生を説明する図である。
【図２３】波面の等高線図である。
【図２４】特開平１０−６２７０９号公報に開示されているトラッキング用のガルバノミラーを示す図である。
【図２５】特開平１１−１４９１８号公報に開示されているフォーカシング用のミラーを示す図である。
【符号の説明】
1 ミラー材
2 圧電材料（ミラー面補正用）
3 圧電材料（傾き補正用）
4 ヒンジ
5-1 静電電極
5-2 静電電極ベース
6 ミラー支持部材
7 ミラーユニット固定材
8 端点固定部分
9a 端点固定支持部材
9b 端点固定用部材
10 波面収差補正ミラー
11 光ディスク
12 対物レンズ及び対物光学系
13 立ち上げミラー
14 偏向ビームスプリッタ
15 レーザ素子及びレーザ光学系
16 光検出素子及び光検出光学系
20 点近似領域部材
21 点近似領域支持部材
22 ゲル材（振動減衰材）
101a, 101b 対物レンズ（101a:CD用、101b:ＤＶＤ用）
102a,102b ディスク（102a:CD用、102b:ＤＶＤ用）
103a,103b スポット（コマ収差）（103a:CD、103b:ＤＶＤ）
108 記録層
Claims (6)
- 長方形状のミラーの構成するミラー面を前記ミラー面と反対側に位置する圧電素子により可変する構成であり、且つ、前記ミラーの対向する２辺はヒンジによって支持されている構成としたことを特徴とする波面収差補正ミラー。
- 請求項１記載の波面収差補正ミラーにおいて、前記ヒンジが圧電素子構成による片持ち梁構造の自由端側に固定されていることを特徴とする波面収差補正ミラー。
- 請求項２記載の波面収差補正ミラーにおいて、片持ち梁に用いる圧電素子がユニモルフ構造又はバイモルフ構造であることを特徴とする波面収差補正ミラー。
- 請求項２記載の波面収差補正ミラーにおいて、前記ヒンジのうち個々のヒンジは圧電素子構成による２つの片持ち梁構造の自由端側に固定されていること特徴とする波面収差補正ミラー。
- 請求項１記載の波面収差補正ミラーにおいて、前記波面収差補正ミラー全体が圧電素子構成による片持ち梁構造の自由端側に固定されていることを特徴とする波面収差補正ミラー。
- 長方形状のミラーの構成するミラー面を前記ミラー面と反対側に位置する圧電素子により可変する構成であり、且つ、該ミラーは点に近い小さい領域によってミラーの重心で支持されていることを特徴とする波面収差補正ミラー。
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