WO2007023940A1 - アクチュエータ、光ヘッド装置および光情報装置 - Google Patents

アクチュエータ、光ヘッド装置および光情報装置 Download PDF

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WO2007023940A1
WO2007023940A1 PCT/JP2006/316719 JP2006316719W WO2007023940A1 WO 2007023940 A1 WO2007023940 A1 WO 2007023940A1 JP 2006316719 W JP2006316719 W JP 2006316719W WO 2007023940 A1 WO2007023940 A1 WO 2007023940A1
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WO
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movable
unit
mirror
light
electrode
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Application number
PCT/JP2006/316719
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hiroshi Obi
Hironori Tomita
Akira Kurozuka
Osamu Kajino
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. filed Critical Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Priority to JP2007532196A priority patent/JPWO2007023940A1/ja
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1392Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
    • G11B7/13925Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration active, e.g. controlled by electrical or mechanical means

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus that optically records and Z or reproduces information, and more particularly, to an apparatus that includes a convergence correction element.
  • Optical memory technology that uses optical disk media with pit-like patterns as high-density 'large-capacity information storage media is expanding its application to digital audio disks, video disks, document file disks, and data file disks. Practical use is progressing.
  • the functions necessary to successfully perform information recording and reproduction on an optical disk medium with a very small laser beam are highly reliable. It is broadly divided into a condensing function that forms a light spot, an optical system focus control (focus servo) function, a tracking control (tracking servo) function, and a pit signal (information signal) detection function.
  • the numerical aperture NA of the objective lens mounted on the optical head is increased and the wavelength ⁇ of the light of the light source is shortened, and the light is collected by the objective lens.
  • the spot diameter of the emitted light has been reduced.
  • the optical disk medium has been provided with a plurality of recording layers for recording information.
  • the numerical aperture NA of the objective lens is 0.45, and the wavelength of the light of the light source is 780 nm, whereas higher recording density and higher capacity are achieved.
  • the numerical aperture NA is 0.6, and the wavelength of light is 650 ⁇ m.
  • the thickness of the substrate (the distance to the surface force recording layer on the light incident side of the optical disk medium) is set so as to cancel out such aberration. It is effective to reduce the thickness of the substrate. m, but 0.6mm for DVD.
  • the numerical aperture NA 0.85
  • the substrate thickness is 0.1 mm.
  • the spherical aberration due to the thickness of the base material protecting the recording layer of the optical disk medium is proportional to the fourth power of the numerical aperture NA. Therefore, when the numerical aperture NA is set to a large value of 0.85 as in the BD standard, means for correcting spherical aberration is provided in the optical system.
  • micromachining technology facilitates the fabrication of microstructures such as aberration correction elements.
  • this technology has come to be referred to as micromachining technology, and much research and development of microactuators using this technology has been conducted.
  • An example of a commercial product is a capacitance detection type acceleration sensor.
  • Another example is a spatial light modulation device disclosed in Patent Document 3. This was developed as an image display device for video projectors and is known as DMD (Digital Micromirror Device).
  • DMD Digital Micromirror Device
  • the driving method of this microactuator uses electrostatic attraction, but there are other electromagnetic force, thermal stress, and light attractive force.
  • a particularly frequently used driving method is electrostatic attraction. This method has the advantage that the drive voltage can be kept low with low power consumption, and the response speed is fast.
  • Patent Document 4 discloses a deformable mirror having a displacement detection function for detecting its own displacement from a change in capacitance by using electrostatic attraction as a driving force.
  • Non-Patent Document 1 discloses a chip on which a temperature sensor, a pressure sensor, and a humidity sensor are mounted together. Each of these sensors is individually designed according to the object to be detected, and different materials are used for each sensor, and each sensor is manufactured.
  • Patent Document 1 JP 2000-155979 A
  • Patent Document 2 JP 2002-288873 A
  • Patent Document 3 JP-A-8-334709
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-228813
  • Non-Patent Document 1 "AN ALL-C AP ACITI VE SENSING CHIP FOR TEMP ERATURE, ABSOLUTE PRESSURE, AND RELATIVE HUMIDIT Y", IEEE 12th International Conference on Solid— State Sensors, Actuators and Microsystems, Boston, MA, June 2003 Disclosure
  • each configuration of the optical head device is determined in accordance with those changes. It is desirable to feedback control the elements. For example, it is desirable for laser light sources and photodetectors to be feedback controlled in accordance with changes in temperature and humidity, and for objective lens drive mechanisms and traverse mechanisms to be feedback controlled in accordance with changes in temperature and acceleration. desirable.
  • the optical head device In order to detect the temperature, humidity, and acceleration, the optical head device is equipped with a physical condition detector such as a temperature sensor, a humidity sensor, and an acceleration sensor.
  • a physical condition detector such as a temperature sensor, a humidity sensor, and an acceleration sensor.
  • these sensors are mounted on an optical head device, there is a problem that the optical head device is enlarged.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and includes an optical head device that includes a detection unit that detects a physical condition in the device and that has been downsized, and an optical head device including the optical head device.
  • An object is to provide an information device.
  • the activator of the present invention is an actuator including a light modulating unit that modulates light, and the light modulating unit includes a base and a light reflecting surface, and is displaceable with respect to the base.
  • a movable part, an elastic support part that supports the movable part, a fixed electrode part formed on the base so as to face the movable part, and a physical condition applied to the actuator are detected. And a detector.
  • the detection unit is the movable unit and the fixed electrode unit.
  • the displacement amount force between the movable part and the fixed electrode part detects the physical condition.
  • the physical condition is at least one of temperature, humidity, acceleration, angular velocity, angular acceleration, and pressure.
  • the detection unit is an acceleration sensor manufactured by the same process as the manufacturing process of the light modulation unit.
  • the movable part is displaced by an electrostatic attractive force generated between the movable part and the fixed electrode.
  • the detection unit is arranged in at least a part of the light modulation unit.
  • the detection unit is disposed on at least a part of an outer peripheral portion of the light modulation unit.
  • the manufacturing method of the present invention is a manufacturing method of an actuator in which the movable portion is displaced by an electrostatic attractive force generated between the movable electrode and the fixed electrode, and the fixed electrode is formed on a base.
  • An optical head device of the present invention includes a light source that outputs laser light, an optical system that irradiates the optical disk medium with the laser light, and an aberration correction unit that corrects the aberration of the laser light.
  • the aberration correction unit includes a plurality of mirror units that reflect the laser beam, a plurality of mirror driving units that displace the plurality of mirror units, and a detection that detects a physical condition in the optical head device. And a portion.
  • the detection unit includes at least one of the plurality of mirror driving units. Is one mirror drive unit.
  • a drive signal generation unit that generates a predetermined drive signal according to the detected physical condition is further provided.
  • the physical condition is at least one of temperature, humidity, acceleration, angular velocity, angular acceleration, and pressure.
  • the at least one mirror driving unit switches time-divisionally between an operation of driving the at least one mirror unit for aberration correction and an operation of detecting the physical condition.
  • the mirror driving unit includes a movable electrode unit and a fixed electrode unit separated by a gap, and the mirror driving unit is provided between the movable electrode and the fixed electrode.
  • the mirror portion is displaced by electrostatic attraction generated in the mirror.
  • the mirror driving unit includes a piezoelectric element, and the mirror unit is displaced according to deformation of the piezoelectric element.
  • the detection unit is an acceleration sensor manufactured by the same process as the manufacturing process of the mirror driving unit.
  • the acceleration sensor includes a movable electrode portion and a fixed electrode portion that are separated via a gap, and the movable electrode and the fixed electrode according to an acceleration generated in the optical head device. The distance between and changes.
  • the aberration correction unit includes a base, a movable part having a light reflecting surface, which is displaceable with respect to the base, and an elastic support part that supports the movable part. And a fixed electrode part formed on the base so as to face the movable part.
  • the aberration correction unit includes a base, a movable part having a light reflecting surface, which is displaceable with respect to the base, and an elastic support part that supports the movable part. And a piezoelectric member for displacing the movable part.
  • the optical information device of the present invention includes the optical head device, a light source driving unit that drives the light source,
  • An objective lens mechanism driving unit that drives an objective lens mechanism that controls the position of the objective lens included in the optical system, and a traverse mechanism driving that drives a traverse mechanism that transports the optical head device along the radial direction of the optical disk medium.
  • the optical disc medium A rotating mechanism driving unit that drives a rotating rotating mechanism; and at least one of the light source driving unit, the objective lens mechanism driving unit, the traverse mechanism driving unit, and the rotating mechanism driving unit.
  • a drive signal generation unit configured to generate a drive signal for driving one according to the detected physical condition.
  • the detection unit is an acceleration sensor manufactured by the same process as the manufacturing process of the mirror driving unit.
  • the optical information device of the present invention is an optical information device including the optical head device, and the optical information device tilts at least one of an objective lens provided in the optical system and the optical disk medium.
  • the optical information device further includes the tilt mechanism driving unit, the optical element mechanism driving unit, the collision preventing mechanism driving unit, And further comprising a drive signal generator for generating in response to Deingu Organization drive and physical condition detected before Symbol a drive signal for driving at least one of the cooling fan drive.
  • the detection unit is an acceleration sensor manufactured by the same process as the manufacturing process of the mirror driving unit.
  • the actuator of the present invention is an actuator including a light modulation unit that modulates light, and the light modulation unit has a base and a light reflection surface, and is displaceable with respect to the base.
  • a movable part, an elastic support part that supports the movable part, a piezoelectric member that displaces the movable part, and a detection part that detects a physical condition given to the actuator are provided.
  • the detection unit is the piezoelectric member, and detects the physical condition from distortion of the piezoelectric member.
  • the physical conditions are temperature, humidity, acceleration, angular velocity, angular acceleration. At least one of degree and pressure.
  • the detection unit is an acceleration sensor manufactured by the same process as the manufacturing process of the light modulation unit.
  • the detection unit is arranged in at least a part of the light modulation unit.
  • the detection unit is arranged on at least a part of an outer peripheral portion of the light modulation unit.
  • the manufacturing method of the present invention is a manufacturing method of an actuator in which the movable portion is displaced by an electrostatic attractive force generated between the movable electrode and the fixed electrode, and the fixed electrode is formed on a base.
  • Depositing a sacrificial layer on the fixed electrode; forming the movable electrode and an elastic support portion supporting the movable electrode on the sacrificial layer; and at least the movable electrode and the elastic support portion On the other hand, it includes a step of depositing a material different from the material of the movable electrode and the elastic support portion to form a bimetal structure.
  • the aberration correction unit includes a detection unit that detects a physical condition in the optical head device. Since the aberration correction unit detects the physical condition, it is not necessary to mount a separate detection unit, so that the optical head device can be reduced in size, simplified, and reduced in cost. Further, the drive signal generation unit generates a drive signal according to the detected physical condition. As a result, the operation of each component of the optical information apparatus can be controlled according to the detected physical condition.
  • FIG. 1 is a diagram showing an optical information device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing time-division driving according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a diagram showing a structure of a detection unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3B is a diagram showing a structure of a detection unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3C is a diagram showing a structure of a detection unit according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3D is a diagram showing a structure of a detection unit according to the embodiment of the present invention.
  • ⁇ 3E] is a diagram showing a structure of a detection unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a piezoelectric element type actuator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing sound pressure detection by the microphone according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing a mirror element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 A perspective view showing a mirror array structure of an aberration correction element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10A is a diagram showing a method of manufacturing an aberration correction element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10B is a diagram showing a method of manufacturing an aberration correction element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10C is a diagram showing a method of manufacturing an aberration correction element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10D is a diagram showing a method of manufacturing an aberration correction element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10E A diagram showing a method of manufacturing the aberration correction element according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10F is a diagram showing a method of manufacturing the aberration correction element according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10G A diagram showing a method of manufacturing an aberration correction element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10H A diagram showing a method of manufacturing an aberration correction element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is an enlarged view of a trench portion of the aberration correction element according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12A A diagram showing a method for manufacturing an aberration correction element including an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12B is a diagram showing a method for manufacturing the aberration correction element including the acceleration sensor according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12C is a diagram showing a method of manufacturing the aberration correction element including the acceleration sensor according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12D is a diagram showing a method for manufacturing the aberration correction element including the acceleration sensor according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a view showing an arrangement of weights of the acceleration sensor according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 14A is a diagram showing a method for manufacturing an aberration correction element including a temperature sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14B is a diagram showing a method of manufacturing the aberration correction element including the temperature sensor according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 14C is a diagram showing a method for manufacturing the aberration correction element including the temperature sensor according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 14D is a diagram showing a method for manufacturing the aberration correction element including the temperature sensor according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 14E A diagram showing a method for manufacturing an aberration correction element including a temperature sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14F A diagram showing a method of manufacturing an aberration correction element including a temperature sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining a method of detecting a displacement amount of a piezoelectric element type mirror element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 A diagram illustrating a camera according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a diagram showing a camera according to an embodiment of the present invention.
  • ⁇ 22] A diagram showing an image projection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing an optical information device 101 of the present embodiment.
  • the optical information device 101 includes an optical head device 100.
  • the optical head device 100 includes a laser light source 1 that outputs laser light and an aberration correction element 6 that corrects the aberration of the laser light 1.
  • the aberration correction element 6 includes a detection unit that detects a physical condition in the optical head device 100. Since the optical compensation device 6 detects the physical condition, the optical head device 100 does not need to have a separate detector. Details of the aberration correction element 6 will be described later.
  • the optical information device 101 further includes a traverse mechanism 13, a loading mechanism 14, an optical disk medium rotation mechanism 15, an optical disk medium tilt mechanism 16, and a cooling fan 17.
  • the optical information device 101 further includes a wavefront pattern generator 103, an objective lens driving mechanism driving unit 104, an optical disk medium tilting mechanism driving unit 105, an optical disk medium rotating mechanism driving unit 106, and a traverse mechanism driving unit 107.
  • the laser light source drive unit 108, the collision prevention mechanism drive unit 109, the loading mechanism drive unit 110, the cooling fan drive unit 111, and the optical element drive mechanism drive unit 112 are further provided. These drive units are driven and controlled by a drive signal generated by the detection signal conversion unit according to the detected physical condition.
  • the optical head device 100 includes a polarizing beam splitter 2, a collimating lens 3, a beam expander 4, a 1Z4 wavelength plate 5, an objective lens driving mechanism 7, an objective lens 8, and an anti-collision mechanism 9.
  • the detection lens 11, the photodetector 12, and the detection signal converter 102 are further provided.
  • the polarization beam splitter 2, collimating lens 3, beam expander 4, 1Z4 wavelength plate 5, and object lens 8 are optical systems for irradiating the optical disk medium 10 with laser light.
  • the laser light output from the laser light source 1 is reflected by the aberration correction element 6 through the polarization beam splitter 2, the collimating lens 3, and the 1Z4 wavelength plate 5, and condensed by the objective lens 8.
  • the laser beam condensed by the objective lens 8 passes through the cover layer 10a of the optical disk medium 10 and forms a spot on the recording layer 10b.
  • the reflected light reflected by the optical disk medium 10 is reflected by the polarization beam splitter 2 along the reverse path. And is incident on the photodetector 12 through the detection lens 11.
  • the photodetector 12 generates a reproduction signal and servo signals for focus and tracking from the received reflected light.
  • the objective lens drive unit 104 performs an arithmetic processing on the servo signal to drive the objective lens drive mechanism 7 and performs focus and tracking servo of the objective lens 8. Further, the objective lens driving mechanism 7 can also function as a tilt mechanism for tilting the objective lens 8 under the control of the optical disc tilt mechanism driving unit.
  • the wavelength of the laser beam output from the light source 1 is, for example, a wavelength (405 nm) corresponding to BD.
  • the light incident surface force of the optical disk medium 10 mounted on the optical information device 101 also causes spherical aberration depending on the difference in the distance to the recording layer 10b (that is, the thickness of the base material), chromatic aberration generated in the optical system, etc.
  • a wavefront pattern that cancels this out is generated by the wavefront pattern generator 103, the aberration correction element 6 is driven to correct the aberration, and a beam spot suitable for recording or reproduction is formed.
  • a part of the drive unit of the aberration correction element 6 is also a displacement detector, and the amount of displacement obtained from the displacement detection unit is for feedback control of at least one component of the optical information device 101. Used.
  • the displacement amount is used for feedback control of the wavefront pattern generator 103.
  • the wavefront non-turn generator 103 is a drive unit that generates a correction wavefront in the micromirror 6b of the convergence correction element 6 in order to correct the wavefront aberration generated in the optical information device 101.
  • the micromirror 6b functions as an optical modulation unit that modulates light.
  • the aberration correction element 6 includes a base 6a, and micromirrors 6b, which are mirror elements, are two-dimensionally arranged on the base 6a. Each micromirror is tilted with respect to the base. Can be controlled independently to form any wavefront.
  • a micromirror array is manufactured on a silicon substrate by a microfabrication technique of a semiconductor manufacturing process. For example, the techniques disclosed in Japanese Patent Application No. 2003-564638 and Japanese Patent Application No. 2004-063518 of Patent Document 6 are suitable.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing a micromirror 6b which is a micro mechanical structure according to the present invention.
  • the micro mirror 6b is an electrostatic drive type actuator.
  • the micromirror 6b is provided with a base 6a, a light reflecting surface 49, a movable electrode 47 that is displaceable with respect to the base 6a, an elastic support 46 that supports the movable electrode 47, and the movable electrode 47.
  • the force movable electrode 47 and the fixed electrode 44 serve as both a mirror driving unit that displaces the light reflecting surface 49 and a detection unit that detects a physical condition given to the micromirror 6b.
  • the base 6a is obtained by covering the top layer of the CMOS circuit 6c formed on the silicon substrate with an insulating layer and flattening it.
  • a ground electrode 43 and three fixed electrodes 44 are formed on the insulating layer.
  • a conductive material capable of being formed at a low temperature of 450 ° C. or lower such as aluminum (A1) alloy, polysilicon germanium (Poly-SiGe), or the like is used.
  • Each of the three fixed electrodes 44 is connected to the CMOS circuit by vias (not shown) formed in the insulating layer on the surface of the base 6a.
  • the CMOS circuit 6c can apply an independent drive voltage to the fixed electrode 44 within a range of 0 to 5V. This drive voltage can be set as a multi-step value of lObit, for example.
  • a support 45 is formed on the ground electrode 43, and the elastic support portion 46 and the movable electrode 47 are formed on the same plane so as to have a predetermined gap with respect to the fixed electrode 44.
  • the three elastic support portions 46 are arranged so as to be directed toward the center from the three support posts 45. In the region between the elastic support portions 46, a movable electrode 47 extending from the central portion where the three elastic support portions 46 intersect is formed.
  • a vertical rib 48 is formed on the movable electrode 47, and a mirror surface (light reflecting surface) 49 is further formed thereon.
  • a vertical rib connecting portion 47b in which the end face of the vertical rib 48 is connected to the movable electrode 47 is indicated by a two-dot chain line.
  • the vertical ribs 48 are connected over almost the entire area of the movable electrode 47.
  • a region corresponding to the elastic support portion 46 is formed with a notch 48a, and a gap is formed by the level difference.
  • the movable electrode 47, the vertical rib 48, and the mirror surface 49 are integrally elastic. It is supported hollow by the support part 46 and functions as a movable part. The movable part is connected to the ground electrode 43.
  • the entire movable part When a driving voltage is applied to the fixed electrode 44, the entire movable part is attracted toward the base 6a by the electrostatic force acting between the fixed electrode 44 and the movable electrode 47. Depending on the driving voltage balance of the three fixed electrodes 44, the movable part translates downward or tilts in multiple axes.
  • the movable portion When the application of the drive voltage is stopped, the movable portion returns to the original position and the original posture by the elastic restoring force of the elastic support portion 46.
  • FIG. 9 shows a mirror array in which such a structure is used as a single cell and these are arranged in a two-dimensional array.
  • the mirror portion, the movable electrode, and the elastic support portion are also partially omitted.
  • mirror surfaces 49 formed in regular hexagons are arranged with a certain gap (for example, 1 m) therebetween. Between adjacent cells, an elastic support portion 46 is formed so as to share the column 45. Each mirror element shares the base 6a.
  • the number of mirror cells is determined by the required wavefront accuracy formed by the mirror array. As the number of mirror cells increases, the accuracy of wavefront approximation improves, but on the other hand, the amount of control data for the mirror becomes enormous, which increases the load on the control circuit. Also, the control data transfer rate becomes a bottleneck, and the response speed of the entire mirror array is greatly reduced. For this reason, it is preferable to minimize the number of mirrors within a range where the necessary approximate accuracy can be obtained.
  • the beam diameter of ⁇ 2 mm is divided into 20 and the width of the mirror cell is about 100 ⁇ m.
  • the required displacement amount of the mirror is determined by adding the displacement necessary for obtaining the maximum inclination to the half wavelength of the laser beam wavelength.
  • the maximum inclination is determined by the amount of aberration to be corrected.
  • the maximum displacement is 0.6 m, with a half-wavelength of 203 nm and a tilt of about 400 nm.
  • the changing force of the current flowing through the movable electrode 47 can also detect the capacitance C.
  • this detection method can detect the capacitance C even while the mirror element is being driven.
  • the detection signal converter 102 may detect the capacitance C and the displacement amount.
  • the optical head device 100 includes a collision prevention mechanism 9 that prevents the objective lens 8 from contacting the objective lens 8 and the optical disc medium 10. Further, the optical head device 100 includes a beam expander 4 having a drive unit as an optical element that substitutes for the aberration correction function of the aberration correction element 6. When the beam expander 4 is used as an optical element that substitutes the aberration correction function of the aberration correction element 6, the aberration correction element 6 may be changed to an optical element having a reflecting surface.
  • the beam expander 4 includes an optical element mechanism that controls the position of the beam expander 4, and is driven by the optical element mechanism driving unit 112.
  • the traverse mechanism 13 transports the optical head device 100 along the radial direction of the optical disk medium 10.
  • the loading mechanism 14 and the disk tray 41 transport the optical disk medium 10 to the rotating mechanism 15 that rotates the optical disk medium 10.
  • the cooling fan 17 cools the components of the optical information apparatus 101 and the electronic substrate on which they are formed.
  • the displacement amount obtained from the displacement detector of the aberration correction element 6 is converted into a signal necessary for control by the detection signal converter 102 and fed back.
  • the laser light source 1 since the laser light source 1 has a temperature dependency on the current-optical power characteristic, a temperature signal converted into a displacement force is fed back to the laser light source driving unit 108.
  • the light quantity of the laser light source 1 is controlled.
  • the signal of the photodetector 12, the temperature signal converted by the detection signal conversion unit 102, the acceleration signal, and the angular velocity signal are fed back to the objective lens mechanism driving unit 104 to control the objective lens mechanism unit 7.
  • the objective lens mechanism unit 7 performs focusing and tracking servo of the objective lens 8. As a result, temperature compensation of the actuator sensitivity of the objective lens mechanism unit 7 can be performed and control for disturbance can be performed.
  • an acceleration signal is fed back to the collision prevention mechanism driving unit 109 to control the collision prevention mechanism 9.
  • the collision prevention mechanism 9 intervenes between the objective lens 8 and the optical disk medium 10 so that they do not come into contact with each other.
  • the traverse mechanism 13 moves the optical head device 100 in the radial direction of the optical disc medium 10.
  • a temperature signal and an acceleration signal are fed back to the traverse mechanism drive unit 107, and the temperature compensation and acceleration control of the motor of the traverse mechanism 13 are performed.
  • the loading mechanism 14 transports the optical disk medium 10 to the rotation mechanism 15.
  • a temperature signal and an acceleration signal are fed back to the loading mechanism drive unit 110 that drives the loading mechanism 14 to control the temperature compensation and acceleration of the motor of the loading mechanism 14.
  • the tilt mechanism 16 tilts the rotation mechanism 15 that rotates the optical disc medium 10 or the optical disc medium 10.
  • the temperature signal, the acceleration signal, and the angular acceleration signal are fed back to the optical disk medium rotation mechanism driving unit 106 or the optical disk medium tilting mechanism driving unit 105 to drive the tilt mechanism 16 and to compensate for the temperature of the motor of the rotation mechanism 15. Control of disturbance acceleration and angular velocity is performed.
  • the cooling fan 17 cools the inside of the optical information device 101.
  • the cooling fan driving unit 111 that drives the cooling fan 17 is fed back with a temperature signal force s and controlled to suppress characteristic fluctuations due to temperature rise.
  • the detection signal conversion unit 102 detects the dew point from the temperature signal and the humidity signal in order to limit the operation of the mechanical system at the time of dew condensation or before the dew condensation, and provides feedback to the drive unit of the mechanical system. do it! / [0088] In this way, the amount of displacement detected by the displacement detection unit of the aberration correction element 6 or a signal obtained by converting the amount of displacement is used to individually obtain only detection signals necessary for feedback control. Multiple detectors can be deleted.
  • optical information device 101 is an example, and the feedback mechanism is not limited to this! /.
  • FIG. 2 shows a state where the light beam 18 is incident obliquely on the surface of the displacement detector 19 of the aberration correction element 6.
  • the displacement detector 19 is a part of a micromirror array in which micromirrors 6b for correcting aberrations of the condensing optical system are two-dimensionally arranged, and can form an arbitrary wavefront.
  • the displacement detector 19 is an electrostatic drive type actuator that can obtain the amount of displacement of the movable portion of the capacitance changing force.
  • a control signal for correcting the aberration of the collecting optical system is sent from the wavefront pattern generator 103 to the micromirror array including the displacement detector 19.
  • a part of the micromirror array detects the displacement amount of the capacitance as the displacement detector 19.
  • the CMOS circuit 6c switches between driving the displacement detector 19 for correcting aberrations and detecting the amount of displacement from the displacement detector 19 at high speed.
  • the displacement amount is detected within a range in which necessary aberration correction is ensured.
  • This time-division drive method is particularly effective when the entire surface of the displacement detection unit is irradiated with a light beam.
  • the mirror element used as the displacement detection unit may be shifted according to the shift amount.
  • the displacement detection unit of the aberration correction element 6 for obtaining the temperature signal, humidity signal, acceleration signal, angular velocity signal, and pressure signal from the signal obtained by converting the displacement amount obtained from the displacement detection unit of the aberration correction element 6. The structure will be described.
  • FIG. 3A is a side view showing an example of the structure of a displacement detection unit for obtaining a temperature signal.
  • the displacement detection unit has a bimetallic cantilever structure in which an aluminum layer 20 and a silicon layer 21 having different expansion coefficients are bonded to each other.
  • An aluminum layer 22 is provided through a cantilever structure and a gap.
  • the cantilever structure can be greatly warped due to temperature changes. This warpage changes the capacitance C generated between the bimetallic cantilever structure and the aluminum layer 22. This capacitance C is detected and converted to obtain a temperature signal.
  • the movable electrode 47 (FIG. 8) of at least one mirror element 6b has a bimetal cantilever structure as described above, a displacement detector for obtaining a temperature signal can be realized.
  • FIG. 3B is a side view showing an example of the structure of the displacement detection unit for obtaining the humidity signal.
  • the displacement detection unit has a capacitor structure in which a polymer film 24 is sandwiched between metal thin films of aluminum 23.
  • the capacitance C changes according to the amount of moisture absorbed by the polymer film 24.
  • the capacitance C of this capacitor structure is detected and converted to obtain a humidity signal.
  • a displacement detector for obtaining a humidity signal can be realized.
  • FIG. 3C is a side view showing an example of the structure of the displacement detection unit for obtaining the acceleration signal.
  • the displacement detection part has a structure in which a weight 25 of a movable part made of silicon is suspended from a panel, and an aluminum layer 26 is formed through the weight 25 and a gap. Due to the displacement of the weight 25 of the movable part, the capacitance C generated between the weight 25 and the aluminum layer 26 changes. This capacitance change and time are detected and converted to obtain an acceleration signal. For example, by providing the weight 25 on the movable part of at least one mirror element 6b, a displacement detection part for obtaining an acceleration signal can be realized.
  • FIG. 3D is a perspective view showing the principle of detecting the angular velocity.
  • a corrigica ⁇ perpendicular to the vibration direction X acts.
  • This Coriolis cocoon is detected and converted to obtain an angular velocity signal.
  • Coriolis Y acts on the movable electrode 47, and the movable electrode 47 moves toward the fixed electrode 44.
  • Vibration occurs to tilt.
  • This inclination changes the capacitance C.
  • the change in capacitance due to this inclination is detected and converted to obtain an angular velocity signal. It also vibrates as its tilts
  • An angular acceleration signal can be obtained by detecting and converting changes in the period of vibration.
  • FIG. 3E is a side view showing an example of the structure of a displacement detection unit for obtaining a pressure signal.
  • the upper silicon layer 28 and the lower silicon layer 31 are joined via an oxide film 29 as an insulating layer, and the displacement detector has a structure in which the upper silicon layer 28 is distorted when subjected to pressure.
  • a change in capacitance C generated between the aluminum layer 30 provided on the lower silicon 31 and the upper silicon layer 28 when it is distorted is detected and converted to obtain a pressure signal.
  • a pressure signal can be obtained by detecting a change in capacitance between the movable electrode 47 and the fixed electrode 44 caused by the distortion of the movable electrode 47 due to pressure.
  • FIG. 4 is a side view showing a mirror element of the aberration correction element 6.
  • Aluminum layers 32 a and 32 b are formed as fixed electrode portions 32 on silicon 33.
  • An aluminum movable electrode 35 is provided through the fixed electrode portion 32 and a space.
  • the upper surface of the movable electrode 35 is a reflecting surface that reflects light.
  • a voltage is applied to the aluminum layer 32 a that is a fixed electrode, a potential difference is generated between the aluminum layer 32 a and the movable electrode 31.
  • This potential difference also generates an electrostatic attractive force 34, causing the movable electrode 31 to tilt.
  • this mirror element is used as a detector, the distance between the movable electrode 35 and the fixed electrode 32 changes depending on the physical conditions, and the capacitance C generated between the electrodes changes. Detect the amount of change in capacitance C.
  • FIG. 5 is a top view showing a piezoelectric element type actuator structure.
  • the silicon movable part 36 can be displaced by applying a voltage to the piezoelectric element 38.
  • the upper surface of the silicon movable part 36 is a reflecting surface that reflects light, and the actuator functions as a mirror element. Further, when the silicon movable part 36 is displaced according to the physical condition, a voltage is generated in the piezoelectric element 38. Therefore, a feedback signal can be obtained by detecting and converting the generated voltage. From these two characteristics, a piezoelectric element type actuator can be used as a mirror element. It can be used as a detector.
  • FIG. 6 is a diagram showing a microphone 39 provided in the aberration correction element 6.
  • the physical condition of pressure includes sound pressure.
  • a microphone 39 is provided in the aberration correction element 6 to detect the sound around the aberration correction element 6 and feedback-control the components of the optical information device 101 according to the detected sound. For example, when an abnormal sound that makes it difficult to determine stable control operation occurs in the loading mechanism 14, the rotation mechanism 15, the tilt mechanism 16, etc., the detection signal conversion unit 102 drives each signal to stop the operation. Output to the section.
  • the above-described signal transmission procedure is an example, and the detection unit of the aberration correction element 6 that inputs a signal to the detection signal conversion unit 102 and the drive unit that the detection signal conversion unit 102 performs feedback control are used. It is not limited to.
  • FIG. 7 is a diagram showing the transmitter 40 included in the aberration correction element 6.
  • the aberration correction element 6 is provided with a receiver, bidirectional communication with an external device is also possible.
  • FIG. 10A to FIG. 10H a manufacturing process of a mirror element included in the aberration correction element 6 will be described, and a structure of an acceleration sensor formed using the manufacturing process will be described.
  • FIG. 10A to FIG. 10H includes a plan view and a sectional view showing each manufacturing process.
  • the cross-sectional view is drawn with emphasis on the characteristic part of the structure, and is not necessarily a cross-sectional view faithful to the actual product.
  • FIG. 10A shows a state where the ground electrode 43 and the fixed electrode 44 are formed on the base 6a.
  • an aluminum film with a thickness of 0.5 m is formed by sputtering and patterned by photolithography.
  • the base 6a is obtained by covering the top layer of the CMOS circuit formed on the silicon substrate with the insulating layer and flattening it.
  • each electrode is electrically connected to the CMOS circuit section through a contact via provided in the insulating layer.
  • sacrificial layer 50 covering ground electrode 43 and fixed electrode 44 is formed.
  • the sacrificial layer 50 is formed from a photoresist (for example, AZP4000 series of AZ Electronic Materials) or a photosensitive polyimide (for example, PI2727 manufactured by Hitachi Chemical DuPont). Photoresist or photosensitive polyimide is applied by spin coating, then exposed and developed in a photolithographic process to form via 51, and cured by UV curing.
  • a photoresist for example, AZP4000 series of AZ Electronic Materials
  • a photosensitive polyimide for example, PI2727 manufactured by Hitachi Chemical DuPont.
  • Photoresist or photosensitive polyimide is applied by spin coating, then exposed and developed in a photolithographic process to form via 51, and cured by UV curing.
  • the via 51 is a hole for forming the support 45.
  • the thickness of the sacrificial layer 50 becomes the gap between the electrodes.
  • the electrostatic actuator is displaced by more than one third of the gap between electrodes, it pulls in and becomes uncontrollable. Therefore, the gap between electrodes (that is, the film thickness of the sacrificial layer 50) is maximized so that it can be controlled stably.
  • the displacement is 3 m, which is five times the displacement (0.6 m).
  • a metal layer constituting elastic support portion 46 and movable electrode 47 is deposited and patterned on sacrificial layer 50.
  • An aluminum alloy is used for the metal layer.
  • Etching Hall 47a is also put together.
  • the thickness of the metal layer is determined by the design of the panel constant of the elastic support portion 46.
  • the panel constant is determined so that the maximum displacement can be obtained with a driving voltage of 5 V, and the film thickness is 0.3 m.
  • the movable electrode 47 Since the movable electrode 47 has the same film thickness and the bending rigidity equivalent to that of the elastic support portion 46, when the electrostatic drive is continued, the movable electrode 47 is fixed to the fixed electrode 44 simultaneously with the deformation of the elastic support portion 46. It will be deformed. However, since the vertical ribs formed in the subsequent process are connected over almost the entire area of the movable electrode 47, the vertical ribs are reinforced by the height and rigidity, and the above-described deformation is prevented.
  • sacrificial layer 52 is applied on the metal layer by spin coating, and via 53 is formed in the region of movable electrode 47.
  • the sacrificial layer 52 uses the same material as the sacrificial layer 50.
  • a vertical rib described later is connected to the movable electrode 47.
  • the vertical rib is formed with a gap corresponding to the film thickness of the sacrificial layer 52.
  • the film thickness should be as large as the maximum displacement stroke of the movable part, including variations, and should be thinner than the sacrificial layer 50. Here, it is 1. Sacrifice Layer 52 is also cured by UV curing.
  • sacrificial layer 54 is further applied by spin coating, and patterned by photolithography process to form trench 55.
  • a high aspect ratio thick resist for example, TSMR-iNlOOOPM manufactured by Tokyo Ohka
  • the thickness of the sacrificial layer 54 is determined in consideration of the rigidity of the movable portion including the movable electrode 47, the vertical rib 48, and the mirror surface 49 as the height of the vertical rib 48 described later.
  • the sacrificial layer 54 has a thickness of 10 m and a trench width of 1 ⁇ m.
  • metal is embedded in trench 55 to form vertical rib 48 and mirror surface 49.
  • a method for embedding metal a method capable of forming a film in a deep groove, such as a method of sputtering an aluminum alloy by collimate sputtering or launder slow sputtering, a method of embedding copper or nickel, and the like, is selected.
  • the film grows uniformly toward the center of force on both side walls of the trench, and after the coalescence at the center of the trench, the film is continued further upward to form the mirror surface 49.
  • a concave portion 58 corresponding to the vertical rib 48 remains on the mirror surface 49. The process of embedding this metal will be described later in detail.
  • the surface of mirror surface 49 is polished by CMP (Chemical Mechanical Polishing) to form a mirror surface.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • the outer shape of the mirror is patterned by wet etching to form a gap with the adjacent mirror. If an aluminum alloy is used as the buried metal, it can be used as a mirror surface. When other metals such as copper are used, a mirror surface is formed by further depositing a thin aluminum or silver reflective layer on the surface.
  • the sacrificial layer is removed by oxygen plasma etching, and the movable part is released.
  • the portion of the sacrificial layer 50 becomes the void 56
  • the portion of the sacrificial layer 52 becomes the void 57.
  • the movable part composed of the elastic support part 46, the movable electrode 47, and the mirror surface 49 can be displaced, and the mirror element is completed.
  • a metal layer is formed in trench 55 formed in sacrificial layer 54.
  • the process of embedding 58 will be described.
  • the stress gradient is canceled.
  • the stress gradient in the Z direction does not occur at the portion of the vertical rib 48 formed inside the trench 55. Therefore, the vertical rib 48 does not have a stress gradient in the Z direction and itself does not generate a bending moment that causes warping. ⁇ Therefore, it is necessary to give the mirror surface 49 sufficient rigidity to correct the warping.
  • the movable electrode 47 is also connected to the lower end side of the vertical rib 48. For this reason, even if the movable electrode 47 and the mirror surface 49 are thin, the movable part has a very rigid structure due to the rigidity of the vertical rib 48.
  • FIG. 12A to FIG. 1 show the patterning that forms the structure that becomes the weight of the acceleration sensor when the trench 55 is formed in the mirror element manufacturing process shown in FIGS. 10E to 10H.
  • patterning is performed such that a part of the sacrificial layer 54 does not remain in the patterning when the trench 55 is formed.
  • the width of a part of the trench is formed wider than the other part.
  • metal is embedded to form vertical ribs 48 and mirror surfaces 49.
  • the weight 59 is also formed in the wide portion.
  • the surface of mirror surface 49 is Polished with P to form a mirror surface, and the outer shape of the mirror is patterned by wet etching to form a gap with the adjacent mirror.
  • the sacrificial layer is removed by oxygen plasma etching and the movable part is released, as in the manufacturing process shown in FIG. 10H.
  • the portion of the sacrificial layer 50 becomes the void 56
  • the portion of the sacrificial layer 52 becomes the void 57.
  • the movable portion including the elastic support portion 46, the movable electrode 47, the mirror surface 49, and the weight 59 can be displaced.
  • the acceleration signal detected in this way can be used for feedback control of at least one component of the optical information device 101 described above.
  • the component that is feedback controlled by the acceleration signal is not limited to the movable mechanism.
  • FIG. 13 (a) shows the structure of the micromirror 6b of the aberration correction element 6.
  • FIG. 13 (b) shows a structure in which the weight 59 of the acceleration sensor is formed in the entire area of the vertical rib 48 of the micromirror 6b.
  • Fig. 13 (c) shows a structure in which the weight 59 of the acceleration sensor is placed in a well-balanced position in the vicinity of the support column 45 in the region of the vertical rib 48 of the micromirror 6b (approximately 25% of the surface area in the entire region).
  • FIG. 13 (d) shows the area 59 of the acceleration sensor weight 59 and the vertical rib 48 of the micromirror 6b.
  • Fig. 6 shows a structure (approximately 8% of the surface area in the entire area) that is unbalanced around the support 45.
  • Fig. 13 (e) shows a structure in which the weight 59 of the acceleration sensor is arranged in a well-balanced manner near the support 45 in the region of the vertical rib 48 of the micromirror 6b (surface area of the entire region is about 50%). .
  • Fig. 13 (f) shows a structure in which the weight 59 of the acceleration sensor is placed in an unbalanced area near the support 45 in the area of the vertical rib 48 of the micromirror 6b (surface area of the entire area is about 17%). Indicates.
  • Fig. 13 (g) shows a structure in which the weight 59 of the acceleration sensor is arranged in a balanced manner on the outer peripheral side of the vertical rib 48 region of the micro mirror 6b (about 75% of the surface area in the entire region).
  • Fig. 13 (h) shows a structure in which the weight 59 of the acceleration sensor is unbalanced in the area of the vertical rib 48 of the micromirror 6b and in the vicinity of the support 45 (about 25% of the total surface area). Indicates.
  • the shape of the fixed electrode 44 is also formed so as to face these weights 59.
  • the shape, the formation region, and the surface area ratio of the weights 59 are merely examples, and are not limited to these.
  • FIGS. 14A to 14 (g) A fabrication process of a temperature sensor that can produce a bimetallic structure by adding one process to the fabrication process described with reference to FIG. 1 OA to FIG. 1 OH will be described with reference to FIGS. 14A to 14 (g).
  • part of the sacrificial layer 54 is completely patterned and removed.
  • the region where the sacrificial layer 54 is completely removed is a region facing the fixed electrode, and a no-metal structure is formed in this region.
  • the weight 59 is removed by etching.
  • the sacrificial layer 54 is also removed to the same extent as the sacrificial layer 52.
  • the thickness of the sacrificial layer 54 is more than twice that of the sacrificial layer 52, there is also a sacrificial layer 50 that is not completely removed. There is no problem.
  • a metal layer different from the metal material is deposited on the metal layer (the elastic support portion 46 or the movable electrode 47) exposed by the removal of the sacrificial layer 52, and the photoresist is spun.
  • the cantilever 61 is formed by applying the coating method and patterning it by the photolithographic process.
  • the sacrificial layer is removed by oxygen plasma etching, and cantilever 61 is released.
  • the portion of the sacrificial layer 50 becomes the void 56.
  • the cantilever 61 may have the shape shown in FIG. 14F or the shape shown in FIG. 3A. When viewed from the top, the cantilever 61 has a structure having a sufficient width and length with respect to the thickness.
  • the temperature signal that also generates the detection force of the deformation of the cantilever 61 can be used for feedback control of at least one of the components of the optical information device 101 described above.
  • the component that is feedback-controlled by the temperature signal is not limited to the above-described component.
  • FIG. 15 is an exploded perspective view showing a micromirror 6d which is a piezoelectric element type actuator.
  • the micromirror 6d functions as an optical modulation unit that modulates light.
  • a part of the mirror is cut away to show the lower rib structure.
  • the micromirror 6d is provided with a base 6a, a light reflecting surface 49, a movable part 72 that is displaceable with respect to the base 6a, an elastic support part 46 that supports the movable part 72, and a movable part 72.
  • a piezoelectric member 71 for displacing.
  • the piezoelectric member 71 also serves as a detection unit that detects the physical condition given to the micromirror 6d, and detects the physical condition from the distortion of the piezoelectric member 71.
  • the physical conditions to be detected are the same as those of the electrostatically driven micromirror 6b.
  • a weight and a bimetal structure are formed on the micromirror 6b in the same process as the manufacturing process of the micromirror 6d. .
  • An example of the arrangement of weights is shown in FIG.
  • An elastic support portion 46 is formed on the base 6b, and the elastic support portion 46 supports a movable portion 72.
  • the movable part 72 has a vertical rib 48 and a mirror surface 49.
  • a gap 73 is formed between the movable portion 72 and the base 6b.
  • a piezoelectric member 71 is provided on the elastic support portion 46.
  • the piezoelectric member 71 includes an upper electrode 71a and a lower electrode 71b, and the piezoelectric member 71 is displaced by applying a voltage to the upper electrode 7la and the lower electrode 71b. When the piezoelectric member 71 is displaced, the movable portion 72 can be displaced.
  • the CMOS circuit 6c has a bridge circuit as shown in FIG.
  • R represents the resistance of the piezoelectric member in the absence of strain
  • AR represents the amount of change in the resistance of the piezoelectric member when strain occurs.
  • the resistance change amount ⁇ R force can also calculate the displacement amount of the piezoelectric member.
  • FIG. 17 is a diagram showing an image projection apparatus 200 according to the present embodiment.
  • the image projection apparatus 200 includes a spatial light modulation element 203.
  • the spatial light modulation element 203 has a configuration similar to that of the aberration correction element 6 described above, and includes a mirror element and a detector that detects a physical condition. this Thus, the image projection apparatus 200 can obtain the same effect as that of the optical information apparatus 101.
  • the light emitted from the light source 201 passes through the rotating color filter 202 and is converted into red light, green light, and blue light (hereinafter referred to as RGB light).
  • the RGB light is incident on the spatial light modulation element 203.
  • the spatial light modulation element 203 reflects RGB light in the direction of the projection lens 205 according to the image frame, and reflects light unnecessary for forming an image in the direction of the light absorption plate 204.
  • the projection lens 205 enlarges the incident RGB light, and a projection image 206 is obtained. Since the spatial light modulation element 203 includes a detector that detects a physical condition, it is possible to perform feed knock control of the components of the image projection apparatus 200 in accordance with changes in the physical conditions in the image projection apparatus 200. .
  • FIG. 18 is a diagram showing the camera 300 according to the present embodiment.
  • the camera 300 includes an aberration correction element 302.
  • the aberration correction element 302 has the same configuration as the aberration correction element 6 described above, and includes a mirror element and a detector that detects a physical condition. As a result, the camera 300 can achieve the same effect as the optical information device 101.
  • the light reflected from the subject passes through the lens group 301 and enters the aberration correction element 302, and the aberration is corrected.
  • the aberration-corrected light is reflected by the mirror 303 and enters the video recording unit 304.
  • the video recording unit 304 includes a light receiving element, and converts incident light into an image signal for recording.
  • the force with which an ordinary camera corrects light aberration with an expensive lens group In the camera 300, aberrations can be corrected with the aberration correction element 302, so that it is not necessary to use an expensive lens group.
  • the aberration correction element 302 includes a detector that detects a physical condition
  • the components of the camera 300 can be feedback controlled in accordance with a change in the physical condition in the camera 300.
  • a feedback signal necessary for camera shake correction can be generated from the acceleration, angular velocity, and angular acceleration detected by the detector.
  • by monitoring the gravitational acceleration it is possible to perform a safe operation when the camera is dropped (for example, to return the zoomed lens to its original position).
  • FIG. 19 and 20 are diagrams illustrating the camera 400 according to the present embodiment.
  • Camera 400 An aberration correction element 402 is provided.
  • the aberration correction element 402 has the same configuration as the aberration correction element 6 described above, and includes a mirror element and a detector that detects a physical condition. As a result, the same effect as that of the optical information device 101 can be obtained with the force lens 400.
  • the aberration correction element 402 also has a function as a camera shake correction mirror element.
  • FIG. 19 shows the optical path when the camera shake correction is not performed
  • FIG. 20 shows the optical path when the camera shake correction is performed!
  • the lens group 401 passes through the lens group 401 and enters the aberration correction element 402, and the aberration is corrected.
  • the aberration correction element 402 corrects camera shake by displacing the mirror element according to the amount of camera shake.
  • the light subjected to aberration correction and camera shake correction is reflected by the mirror 403 and enters the video recording unit 404.
  • the video recording unit 404 includes a light receiving element, and converts incident light into an image signal for recording.
  • the feedback signal required for camera shake correction can be generated from the acceleration, angular velocity, and angular acceleration detected by the detector.
  • FIG. 21 is a diagram showing a microscope 500 according to the present embodiment.
  • the microscope 500 includes an aberration correction element 506.
  • the aberration correction element 506 has the same configuration as the aberration correction element 6 described above, and includes a mirror element and a detector that detects a physical condition. Thereby, the same effect as that of the optical information device 101 can be obtained even in the microscope 500.
  • the light reflected from the surface of the sample 501 placed on the sample stage 502 passes through the objective lens 503, the half mirror 504, and the eyepiece lens 505 and enters the pupil 509, so that the sample is observed with the naked eye. Further, part of the light incident on the half mirror 504 from the objective lens 503 is reflected by the half mirror 504 and incident on the aberration correction element 506 to correct the aberration.
  • the aberration-corrected light is collected by a condenser lens 507 and imaged by a CCD camera.
  • the components of the microscope 500 can be feedback-controlled in accordance with changes in the physical condition in the microscope 500. For example, by controlling the position of the sample stage 502 using the feedback signal generated by the acceleration, angular velocity, and angular acceleration force detected by the detector, it is possible to prevent blurring of the observation image due to vibration and deviation of the observation point during measurement. be able to. In particular, since the field of view is narrowed at high magnification, it is important to prevent image distortion caused by vibration. [Embodiment 17]
  • FIG. 22 is a diagram showing an image projection apparatus 600 according to the present embodiment.
  • the image projection apparatus 600 includes a spatial light modulation element 604.
  • the spatial light modulation element 604 has the same configuration as that of the aberration correction element 6 described above, and includes a mirror element and a detector that detects a physical condition. As a result, the image projection apparatus 600 can obtain the same effect as the optical information apparatus 101.
  • the light emitted from the light source 601 passes through the condenser lens 602 and the color filter 603 and enters the spatial light modulator 604.
  • the spatial light modulator 604 reflects light toward the projection lens 605 according to the image frame.
  • the projection lens 605 magnifies the incident light, and a projection image 608 is obtained.
  • the displacement force of the detector provided in the spatial light modulator 604 also detects the gravitational acceleration.
  • the calculation unit 605 calculates the tilt angle from the direction of gravitational acceleration, and the control unit 606 feedback-controls the spatial light modulation element 604 according to the calculated tilt angle to correct the trapezoidal distortion of the projected image.
  • a tilt sensor is separately mounted. However, when the spatial light modulation element 604 detects the gravitational acceleration, the cost of the entire apparatus can be reduced.
  • the light modulation operation and the displacement detection operation are time-divisionally performed. May be switched.
  • the micromirror array that best exhibits the effects obtained by the present invention has been adopted as the aberration correction element.
  • any element can be used that can set the aberration correction state for each region with good response.
  • the same effect can be obtained by providing a displacement detection unit in an aberration correction element such as a liquid crystal element.
  • a temperature signal, a humidity signal, an acceleration signal, an angular velocity signal, etc. are generated from the change in electrostatic capacity of the aberration correction element or the displacement amount of the piezoelectric element. Therefore, the number of individual detectors can be reduced, and the optical head device can be downsized, the mechanism can be simplified, and the cost can be reduced.
  • the activator of the present invention includes an optical modulation unit that modulates light, and the optical modulation unit includes a base and a light reflecting surface, and the base A movable part displaceable with respect to the elastic member, an elastic support part that supports the movable part, and the movable part.
  • a fixed electrode portion formed on the base and a detection portion for detecting a physical condition given to the actuator are provided.
  • the detection unit is the movable unit and the fixed electrode unit.
  • the displacement amount force between the movable part and the fixed electrode part detects the physical condition.
  • the physical condition is at least one of temperature, humidity, acceleration, angular velocity, angular acceleration, and pressure.
  • the detection unit is an acceleration sensor manufactured by the same process as the manufacturing process of the light modulation unit.
  • the movable part is displaced by an electrostatic attractive force generated between the movable part and the fixed electrode.
  • the detection unit is arranged in at least a part of the light modulation unit.
  • the detection unit is disposed on at least a part of an outer peripheral portion of the light modulation unit.
  • the manufacturing method of the present invention is a manufacturing method of an actuator in which the movable portion is displaced by an electrostatic attractive force generated between the movable electrode and the fixed electrode, and the fixed electrode is formed on a base.
  • An optical head device of the present invention includes an optical head device that includes a light source that outputs laser light, an optical system that irradiates the optical disk medium with the laser light, and an aberration correction unit that corrects the aberration of the laser light.
  • the aberration correction unit includes a plurality of mirror units that reflect the laser beam, a plurality of mirror driving units that displace the plurality of mirror units, and a detection that detects a physical condition in the optical head device. And a portion.
  • the detection unit is at least one mirror driving unit of the plurality of mirror driving units.
  • a drive signal generating unit that generates a predetermined drive signal according to the detected physical condition is further provided.
  • the physical condition is at least one of temperature, humidity, acceleration, angular velocity, angular acceleration, and pressure.
  • the at least one mirror driving unit switches in time division between an operation of driving at least one of the mirror units for aberration correction and an operation of detecting the physical condition.
  • the mirror driving unit includes a movable electrode unit and a fixed electrode unit separated by a gap, and the mirror driving unit is provided between the movable electrode and the fixed electrode.
  • the mirror portion is displaced by electrostatic attraction generated in the mirror.
  • the mirror driving unit includes a piezoelectric element, and the mirror unit is displaced according to deformation of the piezoelectric element.
  • the detection unit is an acceleration sensor manufactured by the same process as the manufacturing process of the mirror driving unit.
  • the acceleration sensor includes a movable electrode part and a fixed electrode part that are separated via a gap, and the movable electrode and the fixed electrode according to the acceleration generated in the optical head device. The distance between and changes.
  • the aberration correction unit includes a base, a movable part having a light reflection surface, which is displaceable with respect to the base, and an elastic support part that supports the movable part. And a fixed electrode part formed on the base so as to face the movable part.
  • the aberration correction unit includes a base, a movable part having a light reflection surface, which is displaceable with respect to the base, and an elastic support part that supports the movable part. And a piezoelectric member for displacing the movable part.
  • the optical information device of the present invention includes the optical head device, a light source driving unit that drives the light source,
  • An objective lens mechanism driving unit that drives an objective lens mechanism that controls the position of the objective lens included in the optical system, and the optical head device along the radial direction of the optical disk medium.
  • a traverse mechanism drive unit that drives a traverse mechanism to be transferred; a rotation mechanism drive unit that drives a rotation mechanism that rotates the optical disc medium; the light source drive unit; the objective lens mechanism drive unit; the traverse mechanism drive unit; At least of the rotating mechanism drive
  • a drive signal generation unit configured to generate a drive signal for driving one according to the detected physical condition.
  • the detection unit is an acceleration sensor manufactured by the same process as the manufacturing process of the mirror driving unit.
  • the optical information device of the present invention is an optical information device including the optical head device, and the optical information device tilts at least one of an objective lens provided in the optical system and the optical disc medium.
  • the optical information device further includes the tilt mechanism driving unit, the optical element mechanism driving unit, the collision preventing mechanism driving unit, And further comprising a drive signal generator for generating in response to Deingu Organization drive and physical condition detected before Symbol a drive signal for driving at least one of the cooling fan drive.
  • the detection unit is an acceleration sensor manufactured by the same process as the manufacturing process of the mirror driving unit.
  • the activator of the present invention is an actuator including a light modulating unit for modulating light, and the light modulating unit has a base and a light reflecting surface, and is displaceable with respect to the base.
  • a movable part, an elastic support part that supports the movable part, a piezoelectric member that displaces the movable part, and a detection part that detects a physical condition given to the actuator are provided.
  • the detection unit is the piezoelectric member, and detects the physical condition from distortion of the piezoelectric member.
  • the physical condition is at least one of temperature, humidity, acceleration, angular velocity, angular acceleration, and pressure.
  • the detection unit is an acceleration sensor manufactured by the same process as a process of manufacturing the light modulation unit.
  • the detection unit is arranged in at least a part of the light modulation unit.
  • the detection unit is arranged on at least a part of an outer peripheral portion of the light modulation unit.
  • the manufacturing method of the present invention is a manufacturing method of an actuator in which the movable portion is displaced by an electrostatic attractive force generated between the movable electrode and the fixed electrode, and the fixed electrode is formed on a base.
  • Depositing a sacrificial layer on the fixed electrode; forming the movable electrode and an elastic support portion supporting the movable electrode on the sacrificial layer; and at least the movable electrode and the elastic support portion On the other hand, it includes a step of depositing a material different from the material of the movable electrode and the elastic support portion to form a bimetal structure.
  • the present invention is particularly useful in the technical field of performing aberration correction.

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Abstract

 本発明の光ヘッド装置は、レーザ光を出力する光源と、レーザ光を光ディスク媒体へ照射する光学系と、レーザ光の収差を補正する収差補正部とを備える。収差補正部は、レーザ光を反射する複数のミラー部と、複数のミラー部を変位させる複数のミラー駆動部と、光ヘッド装置内の物理条件を検出する検出部とを備えている。

Description

明 細 書
ァクチユエータ、光ヘッド装置および光情報装置
技術分野
[oooi] 本発明は、情報の光学的な記録および Zまたは再生を行う装置に関し、特に、収 差補正素子を備えた装置に関する。
背景技術
[0002] ピット状パターンを有する光ディスク媒体を高密度'大容量の情報記憶媒体として 用いる光メモリ技術は、デジタルオーディオディスク、ビデオディスク、文書ファイルデ イスク、さらにはデータファイルディスクと用途を拡張しつつ、実用化が進んでいる。微 小に絞られたレーザ光を用いて、光ディスク媒体への情報の記録および光ディスク媒 体からの情報の再生を高!ヽ信頼性で首尾よく遂行するために必要な機能は、回折限 界の光スポットを形成する集光機能、光学系の焦点制御 (フォーカスサーボ)機能とト ラッキング制御 (トラッキングサーボ)機能、およびピット信号 (情報信号)検出機能に 大別される。
[0003] 光ディスク媒体の記録密度を一層高くするために、光ヘッドに搭載される対物レン ズの開口数 NAを大きくするとともに光源の光の波長 λを短くして、対物レンズによつ て集光される光のスポット径が縮小されてきている。また、光ディスク媒体の記録容量 を一層高くするために、光ディスク媒体には情報を記録するための記録層を複数層 設けるようになってきている。
[0004] 例えば、 CD (Compact Disc)規格では、対物レンズの開口数 NAが 0. 45、光源 の光の波長が 780nmであるのに対し、より高記録密度化および大容量ィ匕がなされた DVD (Digital Versatile Disc)規格では、開口数 NAは 0. 6、光の波長は 650η mとなっている。
[0005] ところで、光軸に対する光ディスク媒体の傾きにより生じる収差は、光の波長が短く なるほど大きくなる。このため、より短波長の光源を用いて尚且つ良好な光スポットを 得るためには、そのような収差を打ち消すように基材厚さ(光ディスク媒体の光入射側 表面力 記録層までの距離)を薄くすることが有効であり、 CDでは基材厚さは 1. 2m mであったが、 DVDでは 0. 6mmである。
[0006] そして、青色レーザ光を用いた BD (Blu— ray Disc)規格では、開口数 NAは 0. 8 5、基材厚さは 0. 1mmである。
[0007] 光ディスク媒体の記録層を保護する基材厚さに起因する球面収差は、開口数 NA の 4乗に比例する。このため、 BD規格のように開口数 NAを 0. 85と大きく設定する 場合には、光学系に球面収差を補正する手段が設けられる。
[0008] 従来、光ピックアップ装置の出力信号から特定の種類の収差を検出してこれを補正 する技術が提案されており、液晶素子を用いた透過型の収差補正素子や、薄膜ミラ 一やアレイ化したマイクロミラーを駆動させる反射型の収差補正素子があり、特許文 献 1や特許文献 2に開示されている。
[0009] さらに、電子機器の小型化への巿場からの要求は強くなる一方ではあるが、半導体 微細加工技術の進歩により収差補正素子のような微細構造体の作製が容易に行わ れるようになった。近年この技術はマイクロマシユング技術と言われるようになり、この 技術を応用したマイクロアクチユエータの研究開発も多く行われている。その中で製 品化した例としては、静電容量検出型の加速度センサーがある。また別の例としては 、特許文献 3に開示されている空間的光変調装置がある。これはビデオプロジェクタ の画像表示デバイスとして開発され、 DMD (Digital Micromirror Device)の名 称で知られている。このマイクロアクチユエータの駆動方法は、静電引力を用いてい るが、他に電磁気力 ·熱応力 ·光吸引力などがある。
[0010] 特に多く利用される駆動方法は静電引力である。この方法は、低消費電力で駆動 電圧を低く抑えることが可能で、応答速度も速 、と 、う利点がある。
[0011] さらに駆動力として静電引力を用いていることを利用して、静電容量変化から自己 の変位を検出する変位検出機能を備えた可変形ミラーが特許文献 4に開示されてい る。
[0012] また、非特許文献 1は、温度センサー、圧力センサー、湿度センサーをまとめて搭 載するチップを開示している。これら各センサーは、検出対象に合わせて個別に設 計されており、各センサーで互いに異なった材料が使用され、センサー毎に製造さ れている。 特許文献 1 :特開 2000— 155979号公報
特許文献 2:特開 2002— 288873号公報
特許文献 3:特開平 8— 334709号公報
特許文献 4:特開 2002— 228813号公報
非特許文献 1 : "AN ALL - C AP ACITI VE SENSING CHIP FOR TEMP ERATURE, ABSOLUTE PRESSURE, AND RELATIVE HUMIDIT Y", IEEE 12th International Conference on Solid— State Sensors, Actuators and Microsystems, Boston, MA, June 2003 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0013] 光ヘッド装置の安定な動作を実現するためには、光ヘッド装置内の物理条件 (温度 、湿度、加速度等)の変化を検出し、それらの変化に応じて光ヘッド装置の各構成要 素をフィードバック制御することが望ましい。例えば、レーザ光源や光検出器は、温度 や湿度の変化に応じてフィードバック制御することが望ましぐまた、対物レンズ駆動 機構やトラバース機構は、温度や加速度の変化に応じてフィードバック制御すること が望ましい。
[0014] それらの温度、湿度、加速度を検出するために、光ヘッド装置には温度センサー、 湿度センサー、加速度センサー等の物理条件検出器が搭載されている。しかしなが ら、それらのセンサーを光ヘッド装置に搭載すると、光ヘッド装置が大型化するという 課題がある。
[0015] 本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、装置内の物理条件を検出する 検出部を備え尚且つ小型化を実現した光学ヘッド装置、およびその光ヘッド装置を 搭載した光情報装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0016] 本発明のァクチユエータは、光を変調する光変調部を備えたァクチユエータであつ て、前記光変調部は、基台と、光反射面を有し、前記基台に対して変位可能な可動 部と、前記可動部を支持する弾性支持部と、前記可動部と対向するように前記基台 上に形成された固定電極部と、前記ァクチユエータに与えられた物理条件を検出す る検出部とを備えたことを特徴とする。
[0017] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記可動部および前記固定電極部であり
、前記可動部と前記固定電極部との間の変位量力 前記物理条件を検出する。
[0018] ある実施形態によれば、前記物理条件は、温度、湿度、加速度、角速度、角加速 度、圧力の少なくとも 1つである。
[0019] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記光変調部の作製プロセスと同一プロ セスにて作製された加速度センサーである。
[0020] ある実施形態によれば、前記可動部と前記固定電極との間に発生する静電引力に より前記可動部を変位させる。
[0021] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記光変調部の少なくとも一部に配置さ れている。
[0022] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記光変調部の外周部の少なくとも一部 に配置されている。
[0023] 本発明の製造方法は、可動電極と固定電極との間に発生する静電引力により前記 可動部が変位するァクチユエータの製造方法であって、基台上に前記固定電極を形 成するステップと、前記固定電極上に第 1犠牲層を堆積させ、前記第 1犠牲層上に 前記可動電極を形成するステップと、前記可動電極上に第 2犠牲層を堆積させるス テツプと、前記可動電極とミラー部とを接続するリブを形成する材料を堆積させるため のトレンチを前記第 2犠牲層に形成するときに、前記トレンチの一部の幅を他の部分 よりも広く形成するステップと、前記トレンチに前記材料を堆積させて、前記リブを形 成すると共に前記幅の広い部分におもりを形成するステップとを包含することを特徴 とする。
[0024] 本発明の光ヘッド装置は、レーザ光を出力する光源と、前記レーザ光を光ディスク 媒体へ照射する光学系と、前記レーザ光の収差を補正する収差補正部とを備えた光 ヘッド装置であって、前記収差補正部は、前記レーザ光を反射する複数のミラー部と 、前記複数のミラー部を変位させる複数のミラー駆動部と、前記光ヘッド装置内の物 理条件を検出する検出部とを備えていることを特徴とする。
[0025] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記複数のミラー駆動部のうちの少なくと も 1つのミラー駆動部である。
[0026] ある実施形態によれば、前記検出した物理条件に応じた所定の駆動信号を生成す る駆動信号生成部をさらに備える。
[0027] ある実施形態によれば、前記物理条件は、温度、湿度、加速度、角速度、角加速 度、圧力の少なくとも 1つである。
[0028] ある実施形態によれば、前記少なくとも 1つのミラー駆動部は、収差補正のために 少なくとも 1つの前記ミラー部を駆動する動作と、前記物理条件を検出する動作とを 時分割的に切り替える。
[0029] ある実施形態によれば、前記ミラー駆動部は、空隙を介して離れた可動電極部と固 定電極部とを備え、前記ミラー駆動部は、前記可動電極と前記固定電極との間に発 生する静電引力により前記ミラー部を変位させる。
[0030] ある実施形態によれば、前記ミラー駆動部は圧電素子を備え、前記圧電素子の変 形に応じて前記ミラー部が変位する。
[0031] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記ミラー駆動部の作製プロセスと同一プ ロセスにて作製された加速度センサーである。
[0032] ある実施形態によれば、前記加速度センサーは、空隙を介して離れた可動電極部 と固定電極部とを備え、前記光ヘッド装置に生じた加速度に応じて前記可動電極と 前記固定電極との間の距離が変化する。
[0033] ある実施形態によれば、前記収差補正部は、基台と、光反射面を有し、前記基台 に対して変位可能な可動部と、前記可動部を支持する弾性支持部と、前記可動部と 対向するように前記基台上に形成された固定電極部とを備える。
[0034] ある実施形態によれば、前記収差補正部は、基台と、光反射面を有し、前記基台 に対して変位可能な可動部と、前記可動部を支持する弾性支持部と、前記可動部を 変位させる圧電部材とを備える。
[0035] 本発明の光情報装置は、前記光ヘッド装置と、前記光源を駆動する光源駆動部と
、前記光学系が備える対物レンズの位置を制御する対物レンズ機構を駆動する対物 レンズ機構駆動部と、前記光ヘッド装置を前記光ディスク媒体の半径方向に沿って 移送するトラバース機構を駆動するトラバース機構駆動部と、前記光ディスク媒体を 回転させる回転機構を駆動する回転機構駆動部と、前記光源駆動部、前記対物レン ズ機構駆動部、前記トラバース機構駆動部および前記回転機構駆動部の少なくとも
1つを駆動する駆動信号を前記検出した物理条件に応じて生成する駆動信号生成 部とを備えたことを特徴とする。
[0036] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記ミラー駆動部の作製プロセスと同一プ ロセスにて作製された加速度センサーである。
[0037] 本発明の光情報装置は、前記光ヘッド装置を備えた光情報装置であって、前記光 情報装置は、前記光学系が備える対物レンズおよび前記光ディスク媒体の少なくとも 一方をチルトさせるチルト機構を駆動するチルト機構駆動部と、前記光学系の光路 中に配置された光学素子の位置を制御する光学素子機構を駆動する光学素子機構 駆動部と、前記対物レンズが前記光ディスク媒体に衝突するのを防止する衝突防止 機構を駆動する衝突防止機構駆動部と、前記光ディスク媒体をロードするローデイン グ機構を駆動するローデイング機構駆動部と、冷却用ファンを駆動する冷却用ファン 駆動部とのうちの少なくとも 1つをさらに備え、前記光情報装置は、前記チルト機構駆 動部、前記光学素子機構駆動部、前記衝突防止機構駆動部、前記ローデイング機 構駆動部および前記冷却用ファン駆動部の少なくとも 1つを駆動する駆動信号を前 記検出した物理条件に応じて生成する駆動信号生成部をさらに備えることを特徴と する。
[0038] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記ミラー駆動部の作製プロセスと同一プ ロセスにて作製された加速度センサーである。
[0039] 本発明のァクチユエータは、光を変調する光変調部を備えたァクチユエータであつ て、前記光変調部は、基台と、光反射面を有し、前記基台に対して変位可能な可動 部と、前記可動部を支持する弾性支持部と、前記可動部を変位させる圧電部材と、 前記ァクチユエータに与えられた物理条件を検出する検出部とを備えたことを特徴と する。
[0040] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記圧電部材であり、前記圧電部材の歪 みから前記物理条件を検出する。
[0041] ある実施形態によれば、前記物理条件は、温度、湿度、加速度、角速度、角加速 度、圧力の少なくとも 1つである。
[0042] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記光変調部の作製プロセスと同一プロ セスにて作製された加速度センサーである。
[0043] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記光変調部の少なくとも一部に配置さ れている。
[0044] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記光変調部の外周部の少なくとも一部 に配置されている。
[0045] 本発明の製造方法は、可動電極と固定電極との間に発生する静電引力により前記 可動部が変位するァクチユエータの製造方法であって、基台上に前記固定電極を形 成するステップと、前記固定電極上に犠牲層を堆積させるステップと、前記可動電極 および前記可動電極を支持する弾性支持部を前記犠牲層上に形成するステップと、 前記可動電極および前記弾性支持部の少なくとも一方に、前記可動電極および前 記弾性支持部の材料とは異なる材料を堆積させてバイメタル構造を形成するステツ プとを包含することを特徴とする。
発明の効果
[0046] 本発明によれば、収差補正部が光ヘッド装置内の物理条件を検出する検出部を備 えている。収差補正部が物理条件を検出することにより、別途検出部を搭載する必要 が無いので、光ヘッド装置の小型化、簡略化および低コスト化を実現することができ る。また、駆動信号生成部は、検出した物理条件に応じて駆動信号を生成する。これ により、光情報装置の各構成要素の動作を、検出した物理条件に応じて制御するこ とがでさる。
図面の簡単な説明
[0047] [図 1]本発明の実施形態による光情報装置を示す図である。
[図 2]本発明の実施形態による時分割駆動を示す図である。
[図 3A]本発明の実施形態による検出部の構造を示す図である。
[図 3B]本発明の実施形態による検出部の構造を示す図である。
[図 3C]本発明の実施形態による検出部の構造を示す図である。
[図 3D]本発明の実施形態による検出部の構造を示す図である。 圆 3E]本発明の実施形態による検出部の構造を示す図である。
圆 4]本発明の実施形態による静電駆動型ァクチユエータを示す図である。
[図 5]本発明の実施形態による圧電素子型ァクチユエータを示す図である。
圆 6]本発明の実施形態によるマイクロホンによる音圧検出を示す図である。
圆 7]本発明の実施形態による送受信機能を有する収差補正素子を示す図である。 圆 8]本発明の実施形態によるミラー素子を示す分解斜視図である。
圆 9]本発明の実施形態による収差補正素子のミラーアレイ構造を示す斜視図である
[図 10A]本発明の実施形態による収差補正素子の製造方法を示す図である。
[図 10B]本発明の実施形態による収差補正素子の製造方法を示す図である。
[図 10C]本発明の実施形態による収差補正素子の製造方法を示す図である。
[図 10D]本発明の実施形態による収差補正素子の製造方法を示す図である。
圆 10E]本発明の実施形態による収差補正素子の製造方法を示す図である。
圆 10F]本発明の実施形態による収差補正素子の製造方法を示す図である。
圆 10G]本発明の実施形態による収差補正素子の製造方法を示す図である。
圆 10H]本発明の実施形態による収差補正素子の製造方法を示す図である。
圆 11]本発明の実施形態による収差補正素子のトレンチ部の拡大図である。
圆 12A]本発明の実施形態による加速度センサーを備えた収差補正素子の製造方 法を示す図である。
[図 12B]本発明の実施形態による加速度センサーを備えた収差補正素子の製造方 法を示す図である。
[図 12C]本発明の実施形態による加速度センサーを備えた収差補正素子の製造方 法を示す図である。
[図 12D]本発明の実施形態による加速度センサーを備えた収差補正素子の製造方 法を示す図である。
[図 13]本発明の実施形態による加速度センサーのおもりの配置を示す図である。
[図 14A]本発明の実施形態による温度センサーを備えた収差補正素子の製造方法 を示す図である。 [図 14B]本発明の実施形態による温度センサーを備えた収差補正素子の製造方法 を示す図である。
[図 14C]本発明の実施形態による温度センサーを備えた収差補正素子の製造方法 を示す図である。
[図 14D]本発明の実施形態による温度センサーを備えた収差補正素子の製造方法 を示す図である。
圆 14E]本発明の実施形態による温度センサーを備えた収差補正素子の製造方法を 示す図である。
圆 14F]本発明の実施形態による温度センサーを備えた収差補正素子の製造方法を 示す図である。
圆 15]本発明の実施形態によるミラー素子を示す分解斜視図である。
圆 16]本発明の実施形態による圧電素子型のミラー素子の変位量の検出方法を説 明する図である。
圆 17]本発明の実施形態による画像投射装置を示す図である。
圆 18]本発明の実施形態によるカメラを示す図である。
圆 19]本発明の実施形態によるカメラを示す図である。
圆 20]本発明の実施形態によるカメラを示す図である。
圆 21]本発明の実施形態による顕微鏡を示す図である。
圆 22]本発明の実施形態による画像投射装置を示す図である。
符号の説明
1 レーザ光源
2 偏光ビームスプリッタ
3 コリメートレンズ
4 ビームエキスパンダー
5 1Z4波長板
6 収差補正素子
6a 基台
6b マイクロミラー 対物レンズ駆動機構
対物レンズ
衝突防止機構
光ディスク媒体
検出レンズ
光検出器
トラバース機構
ローデイング機構
光ディスク媒体回転機構
光ディスク媒体チルト機構
冷却用ファン
レーザ光照射域
変位検出部
, 22, 23, 26, 30, 32, 32a, 32b, 35 アルミニウム層, 25, 28, 31, 33, 36, 37 シリコン
高分子膜
水晶振動子構造
酸化膜層
静電引力
圧電素子
マイクロホン
送信機
ディスクトレー
基台
グランド電極
固定電極
支柱
弾性支持部材 可動電極
a エッチングホーノレ
b 垂直リブ接続部
垂直リブ
a 切り欠き部
ミラー面
, 52, 54 犠牲層
, 53 ビア
トレンチ
, 57 空隙
メタル層
おもり
検出電極
片持ち梁
0 光ヘッド
1 光情報装置
2 検出信号変換部
3 波面パターン発生器
4 対物レンズ駆動機構ドライバ5 光ディスク媒体チルト機構駆動部6 光ディスク媒体回転機構駆動部7 トラバース機構駆動部
8 レーザ光源駆動部
9 衝突防止機構駆動部
0 ローデイング機構駆動部
1 冷却用ファン駆動部
2 光学素子駆動機構ドライバ 静電容量 ω 角;! ¾度
発明を実施するための最良の形態
[0049] 以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
[0050] (実施形態 1)
図 1は、本実施形態の光情報装置 101を示す図である。
[0051] 光情報装置 101は光ヘッド装置 100を備え、光ヘッド装置 100は、レーザ光を出力 するレーザ光源 1と、レーザ光 1の収差を補正する収差補正素子 6とを備える。収差 補正素子 6は、光ヘッド装置 100内の物理条件を検出する検出部を備えている。収 差補正素子 6が物理条件を検出するので、光ヘッド装置 100は、別途検出部を搭載 する必要が無い。収差補正素子 6の詳細は後述する。
[0052] 光情報装置 101は、トラバース機構 13と、ローデイング機構 14と、光ディスク媒体回 転機構 15と、光ディスク媒体チルト機構 16と、冷却用ファン 17とをさらに備える。また 、光情報装置 101は、さらに、波面パターン発生器 103と、対物レンズ駆動機構駆動 部 104と、光ディスク媒体チルト機構駆動部 105と、光ディスク媒体回転機構駆動部 106と、トラバース機構駆動部 107と、レーザ光源駆動部 108と、衝突防止機構駆動 部 109と、ローデイング機構駆動部 110と、冷却用ファン駆動部 111と、光学素子駆 動機構駆動部 112とをさらに備える。これらの駆動部は、検出した物理条件に応じて 検出信号変換部が生成した駆動信号により駆動制御される。
[0053] 光ヘッド装置 100は、偏光ビームスプリッタ 2と、コリメートレンズ 3と、ビームエキスパ ンダー 4と、 1Z4波長板 5と、対物レンズ駆動機構 7と、対物レンズ 8と、衝突防止機 構 9と、検出レンズ 11と、光検出器 12と、検出信号変換部 102とをさらに備える。偏 光ビームスプリッタ 2、コリメートレンズ 3、ビームエキスパンダー 4、 1Z4波長板 5、対 物レンズ 8は、レーザ光を光ディスク媒体 10へ照射するための光学系である。
[0054] 次に、光情報装置 101の動作を説明する。レーザ光源 1が出力したレーザ光は、偏 光ビームスプリッタ 2、コリメートレンズ 3、 1Z4波長板 5を経て収差補正素子 6で反射 され、対物レンズ 8で集光される。対物レンズ 8で集光されたレーザ光は、光ディスク 媒体 10のカバー層 10aを透過して記録層 10b上にスポットを形成する。光ディスク媒 体 10にて反射された反射光は、逆の経路を迪つて偏光ビームスプリッタ 2によって反 射され、検出レンズ 11を介し光検出器 12に入射する。光検出器 12は受光した反射 光から、再生信号と、フォーカスおよびトラッキング用のサーボ信号を生成する。対物 レンズ駆動部 104は、サーボ信号を演算処理して対物レンズ駆動機構 7を駆動し、 対物レンズ 8のフォーカスおよびトラッキングサーボを行う。また、光ディスクチルト機 構駆動部による制御により、対物レンズ駆動機構 7は対物レンズ 8をチルトさせるチル ト機構としても機能し得る。
[0055] 光源 1が出力するレーザ光の波長は、例えば BDに対応した波長 (405nm)である 。光情報装置 101に装着された光ディスク媒体 10の光入射面力も記録層 10bまでの 距離 (すなわち基材厚)の違 、や、光学系に生じる色収差等に応じて球面収差が生 じるが、波面パターン発生器 103でこれを打ち消す波面パターンを生成し、収差補 正素子 6を駆動して収差補正を行 、、記録または再生に適したビームスポットを形成 する。
[0056] 収差補正素子 6の駆動部は、その一部が変位検出器でもあり、その変位検出部より 得られる変位量は、光情報装置 101の構成要素の少なくとも 1つのフィードバック制 御のために用いられる。
[0057] また、変位量は、波面パターン発生器 103のフィードバック制御に用いられる。波面 ノターン発生器 103は、光情報装置 101で発生する波面収差を補正するために、収 差補正素子 6のマイクロミラー 6bに補正波面を発生させる駆動部である。マイクロミラ 一 6bは光を変調する光変調部として機能する。
[0058] 収差補正素子 6は基台 6aを備え、ミラー素子であるマイクロミラー 6bが基台 6a上に 2次元配列されたマイクロミラーアレイであり、各マイクロミラーは基台に対する上下位 置と傾きを独立に制御され、任意の波面を形成できる。このようなマイクロミラーアレイ は、半導体製造プロセスの微細加工技術によってシリコン基板上に作られる。例えば 、特願 2003— 564638号公報や特許文献 6の特願 2004— 063518号公報に開示 されて 、る技術が好適である。
[0059] また、光ディスク媒体 10が複数の記録層を持つ場合は、選択した記録層によって ディスク表面カゝら記録層までの距離 (基材厚)が異なるため、同様に収差補正素子 6 を駆動して収差を補正する。 [0060] 図 8は、本発明の微小機械構造体であるマイクロミラー 6bを示す分解斜視図である 。図 8では、ミラーの一部を切り欠いて下部のリブ構造が見えるように示している。マイ クロミラー 6bは、静電駆動型のァクチユエータである。マイクロミラー 6bは、基台 6aと 、光反射面 49が設けられ、基台 6aに対して変位可能な可動電極 47と、可動電極 47 を支持する弾性支持部 46と、可動電極 47と対向するように基台 6a上に形成された 固定電極 44とを備える。詳細は後述する力 可動電極 47および固定電極 44は、光 反射面 49を変位させるミラー駆動部と、マイクロミラー 6bに与えられた物理条件を検 出する検出部とを兼ねて 、る。
[0061] 基台 6aは、シリコン基板上に形成された CMOS回路 6cの最上層を絶縁層で被覆 し、平坦ィ匕したものである。絶縁層上には、グランド電極 43と 3個の固定電極 44が形 成されている。グランド電極 43と固定電極 44には、アルミニウム (A1)合金、ポリシリコ ンゲルマニウム(Poly— SiGe)等の 450°C以下で低温成膜が可能な導電材料が用 いられる。 3個の固定電極 44は、それぞれが基台 6a表面の絶縁層に形成されたビア (不図示)によって CMOS回路に接続される。 CMOS回路 6cは、 0〜5Vの範囲内で 各々独立した駆動電圧を固定電極 44に印加することができる。この駆動電圧は例え ば lObitの多段階の値として設定され得る。
[0062] グランド電極 43上に支柱 45が形成され、固定電極 44に対して所定のギャップを有 するように、弾性支持部 46および可動電極 47が同一面上に形成される。 3つの弾性 支持部 46は、 3箇所の支柱 45から中心部に向力 ようにに配置されている。弾性支 持部 46間の領域には、 3つの弾性支持部 46が交叉する中心部から広がる可動電極 47が形成されている。
[0063] 可動電極 47上に垂直リブ 48が形成されており、さらにその上にミラー面 (光反射面 ) 49が形成されている。
[0064] 垂直リブ 48の端面が可動電極 47と接続する垂直リブ接続部 47bを 2点鎖線で示し ている。垂直リブ 48は可動電極 47のほぼ全域に亘つて接続されている。弾性支持部 46に相当する領域は切り欠き部 48aが形成されており、その段差の分だけ空隙が形 成されている。
[0065] このような構造により、可動電極 47、垂直リブ 48、ミラー面 49は一体となって弾性 支持部 46により中空に支持され、可動部として機能する。可動部は、グランド電極 43 に接続されている。
[0066] 固定電極 44に駆動電圧を印加すると、固定電極 44と可動電極 47との間に働く静 電力により、可動部全体が基台 6aの方向に引き寄せられる。 3個の固定電極 44の駆 動電圧のバランスによって、可動部は下方に並進したり多軸方向に傾動する。
[0067] 駆動電圧の印加を止めると、可動部は弾性支持部 46の弾性復元力によって元の 位置および元の姿勢に復帰する。
[0068] このような構造を単一セルとして、これらを 2次元状にアレイ配置したミラーアレイを 図 9に示す。
[0069] 図 9では、下部構造を表示するため、部分的にミラー部、さらに可動電極と弾性支 持部も省略して表示して 、る。
[0070] 図 9を参照して、正六角形に形成されたミラー面 49同士は、一定の間隙 (たとえば 1 m)を空けて配置されている。隣接するセル間では、支柱 45を共有する形で、弾性 支持部 46が形成されて 、る。各ミラー素子は基台 6aを共有して 、る。
[0071] このような構造で、前述のように各ミラー面 49を並進 Z傾動制御することにより、全 体として任意の波面形状を形成し、反射光の波面収差を制御することができる。
[0072] ミラーセルの数は、ミラーアレイで形成する必要波面精度によって決定される。ミラ 一セルの数を増やすほど波面近似精度が向上するが、その反面、ミラーの制御デー タ量が膨大となるため、制御回路の負荷が大きくなる。また、制御データ転送速度が ボトルネックとなってミラーアレイ全体の応答速度が大幅に低下する。そのため、必要 な近似精度が得られる範囲でミラー数は最小限に抑える方が好ましい。
[0073] 本実施形態では、 φ 2mmのビーム直径を 20分割し、ミラーセルの幅は約 100 μ m 程度である。
[0074] また、ミラーの必要変位量は、レーザ光波長の半波長に、最大傾きを得るために必 要な変位を加えて決定する。最大傾きは補正する収差量によって決定される。ここで は、波長 405nmの青色レーザ光に対し、半波長 203nm+傾き約 400nm力ら、最 大変位量は 0. 6 mとしている。
[0075] 次に、ミラー素子の静電容量 Cの検出方法を説明する。図 8を参照して、固定電極 44と可動電極 47との間の距離を D、電極間の誘電率を ε、可動電極 47の面積を S とすると、静電容量 Cは、 C = ε ' SZDで表される。距離 Dが変化すると静電容量 C 変化する。 CMOS回路 6cは、固定電極 44に印加する駆動信号に高周波 (駆動信号 と比較して高い周波数)の信号を重畳する。 CMOS回路 6cは、固定電極 44に印加 された高周波信号に応じて可動電極 47を流れる電流の位相と振幅カゝら静電容量 C を検出することができる。このように、可動電極 47を流れる電流の変化力も静電容量 Cを検出することができる。また、この検出方法により、ミラー素子の駆動中でも静電 容量 Cを検出することができる。なお、静電容量 Cおよび変位量の検出は、検出信号 変換部 102が行ってもよい。
[0076] 光学ヘッド装置 100は、対物レンズ 8と光ディスク媒体 10とが接触しないように対物 レンズ 8を防止する衝突防止機構 9を備えている。また、光学ヘッド装置 100は、収差 補正素子 6の収差補正機能を代用する光学素子として、駆動部を有するビームェキ スパンダ 4を備えている。収差補正素子 6の収差補正機能を代用する光学素子として 、ビームエキスパンダー 4を用いる場合は、収差補正素子 6が反射面を有する光学素 子に変わることもある。ビームエキスパンダー 4は、ビームエキスパンダー 4の位置を 制御する光学素子機構を備えており、光学素子機構駆動部 112により駆動される。
[0077] トラバース機構 13は、光学ヘッド装置 100を光ディスク媒体 10の半径方向に沿つ て移送する。ローデイング機構 14およびディスクトレー 41は、光ディスク媒体 10を回 転させる回転機構 15まで、光ディスク媒体 10を移送する。冷却用ファン 17は、光情 報装置 101の構成要素およびそれらが形成された電子基板を冷却する。
[0078] 以下、光情報装置 101において、収差補正素子 6の変位検出部より得られる変位 量もしくは変位量を検出信号変換部 102で換算した信号を用いてフィードバック制御 を行う動作を説明する。
[0079] 収差補正素子 6の変位検出部より得られる変位量は、検出信号変換部 102にて制 御を行うのに必要な信号に換算されフィードバックしている。
[0080] 光ヘッド装置 100では、レーザ光源 1が電流一光パワー特性に温度依存性を持つ ため、変位量力も換算した温度信号がレーザ光源駆動部 108にフィードバックされて
、レーザ光源 1の光量の制御が行われている。 [0081] 光検出器 12の信号と、検出信号変換部 102が換算した温度信号と加速度信号と 角速度信号とが、対物レンズ機構駆動部 104にフィードバックされて、対物レンズ機 構部 7の制御が行われている。対物レンズ機構部 7は、対物レンズ 8のフォーカスおよ びトラッキングサーボを行う。これにより、対物レンズ機構部 7のァクチユエータ感度の 温度補償を行うと共に、外乱に対する制御が可能となる。
[0082] 対物レンズ機構部 7のサーボ剛性を上回るような外乱加速度を検知した場合、加速 度信号が衝突防止機構駆動部 109にフィードバックされて衝突防止機構 9の制御が 行われている。衝突防止機構 9は、対物レンズ 8と光ディスク媒体 10との間に介入し て両者が接触しな 、ようにする。
[0083] トラバース機構 13は、光学ヘッド装置 100を光ディスク媒体 10の半径方向に移送 する。トラバース機構駆動部 107には、温度信号と加速度信号とがフィードバックされ て、トラバース機構 13のモーターの温度補償および加速度に対する制御が行われる
[0084] ローデイング機構 14は、光ディスク媒体 10を回転機構 15まで移送する。ローデイン グ機構 14を駆動するローデイング機構駆動部 110には、温度信号と加速度信号とが フィードバックされて、ローデイング機構 14のモーターの温度補償および加速度に対 する制御が行われる。
[0085] チルト機構 16は、光ディスク媒体 10を回転させる回転機構 15または光ディスク媒 体 10をチルトさせる。光ディスク媒体回転機構駆動部 106または光ディスク媒体チル ト機構駆動部 105には、温度信号と加速度信号と角加速度信号とがフィードバックさ れて、チルト機構 16の駆動、回転機構 15のモーターの温度補償および外乱の加速 度および角速度に対する制御が行われている。
[0086] 冷却用ファン 17は、光情報装置 101内を冷却する。冷却用ファン 17を駆動する冷 却用ファン駆動部 111には、温度信号力 sフィードバックされて、温度上昇による特性 変動を抑えるため制御が行われて 、る。
[0087] また、検出信号変換部 102は、結露時または結露する前に機構系の動作を制限す るために、温度信号と湿度信号から露点検出を行い、機構系の駆動部にフィードバ ックして!/、る。 [0088] このように、収差補正素子 6の変位検出部が検出した変位量または変位量を換算し た信号を用いることで、フィードバック制御に必要な検出信号のみを得るために個々 に設けられていた複数の検出器を削除することができる。
[0089] なお、この上述の光情報装置 101は一例であって、フィードバックをする機構がこ れだけに限定されるものではな!/、。
[0090] (実施形態 2)
次に、収差補正素子 6を時分割駆動して、集光光学系の収差補正と変位量検出と を交互に切り替える動作を説明する。
[0091] 図 2は、収差補正素子 6の変位検出部 19の表面に、光ビーム 18が斜めに入射した 状態を示す。変位検出部 19は、集光光学系の収差を補正するためのマイクロミラー 6bが 2次元配列されたマイクロミラーアレイの一部であり、任意の波面を形成できる。 変位検出部 19は、静電容量の変化力 可動部の変位量が得られる静電駆動型のァ クチユエータである。
[0092] この変位検出部 19を含むマイクロミラーアレイに、波面パターン発生器 103から集 光光学系の収差を補正するための制御信号が送られる。マイクロミラーアレイの一部 は、変位検出部 19として静電容量の変位量を検出する。 CMOS回路 6cは、収差を 補正するための変位検出部 19の駆動と、変位検出部 19から変位量を検出する動作 を高速で切り替える。ただし、光ビーム照射領域のミラー素子を変位検出部として用 いる場合は、必要な収差補正を確保した範囲内で変位量検出を行う。
[0093] この時分割駆動方式は、変位検出部全面に光ビームが照射されている場合に特に 有効である。
[0094] また、トラッキング制御時には、光ビーム 18の照射位置がシフトするので、そのシフ ト量に応じて、変位検出部として用いるミラー素子をシフトさせてもよい。
[0095] (実施形態 3)
次に、収差補正素子 6の変位検出部より得られる変位量を換算した信号から、温度 信号、湿度信号、加速度信号、角速度信号、圧力信号を得るための、収差補正素子 6の変位検出部の構造を説明する。
[0096] 図 3Aは、温度信号を得るための変位検出部の構造の一例を示す側面図である。 変位検出部は、互いに膨張係数が異なるアルミニウム層 20とシリコン層 21とを張り合 わされたバイメタルの片持ち梁構造を有して 、る。片持ち梁構造と空隙を介してアル ミニゥム層 22が設けられている。膨張係数が大きく異なる 2つの材料を選ぶことにより 、温度変化により片持ち梁構造を大きく反らせることが出来る。この反りによりバイメタ ルの片持ち梁構造とアルミニウム層 22との間に発生する静電容量 Cが変化する。こ の静電容量 Cを検出し、換算して温度信号を得る。例えば、少なくとも 1つのミラー素 子 6bの可動電極 47 (図 8)を上記のようなバイメタルの片持ち梁構造とすることで、温 度信号を得るための変位検出部を実現することができる。
[0097] 図 3Bは、湿度信号を得るための変位検出部の構造の一例を示す側面図である。
変位検出部は、高分子膜 24を金属薄膜のアルミニウム 23で挟んだコンデンサ構造 を有している。高分子膜 24の水分の吸収量に応じて静電容量 Cが変化する。このコ ンデンサ構造の静電容量 Cを検出し、換算して湿度信号を得る。例えば、少なくとも 1 つのミラー素子 6bの可動電極 47と固定電極 44との間に高分子膜 24を設けることで 、湿度信号を得るための変位検出部を実現することができる。
[0098] 図 3Cは、加速度信号を得るための変位検出部の構造の一例を示す側面図である 。変位検出部は、シリコンで形成された可動部の重り 25がパネで吊られていて、重り 25と空隙を介してアルミニウム層 26が形成されている構造を有している。可動部の 重り 25の変位により、重り 25とアルミニウム層 26との間に発生する静電容量 Cが変化 する。この静電容量変化と時間を検出し、換算して加速度信号を得る。例えば、少な くとも 1つのミラー素子 6bの可動部に重り 25を設けることで、加速度信号を得るため の変位検出部を実現することができる。
[0099] 図 3Dは、角速度を検出する原理を示す斜視図である。固有振動数で振動している 音叉型の水晶振動子構造 27に角速度 ωが加わった場合、振動方向 Xと直行したコ リオリカ Υが働く。このコリオリカ Υを検出し、換算して角速度信号を得る。例えば、可 動電極 47が固有振動数で固定電極 44に対して上下に振動しているミラー素子 6bに 角速度が加わると、可動電極 47にコリオリカ Yが働き、可動電極 47が固定電極 44に 対して傾くように振動が発生する。この傾きにより静電容量 Cが変化する。この傾きに よる静電容量変化を検出し、換算して角速度信号を得る。また、その傾くように振動 する振動の周期の変化を検出して、換算することで、角加速度信号を得ることができ る。
[0100] 図 3Eは、圧力信号を得るための変位検出部の構造の一例を示す側面図である。
絶縁層の酸ィ匕膜 29を介して上部シリコン層 28と下部シリコン層 31とが接合されてお り、上部シリコン層 28が圧力を受けると歪む構造を変位検出部は有している。歪んだ ときの、下部シリコン 31上に設けられたアルミ層 30と、上部シリコン層 28との間に発 生する静電容量 Cの変化を検出し、換算して、圧力信号を得る。例えば、圧力により 可動電極 47が歪むことで生じる可動電極 47と固定電極 44との間の静電容量変化を 検出することで、圧力信号を得ることができる。
[0101] なお、上述の変位検出部の構造および変位量検出方法は一例であって、本発明 は、これらの構造および検出方法に限定されない。
[0102] (実施形態 4)
図 4は、収差補正素子 6のミラー素子を示す側面図である。シリコン 33上に固定電 極部 32としてアルミニウム層 32aおよび 32bが形成されている。固定電極部 32と空 隙を介して、アルミニウムの可動電極 35が設けられている。可動電極 35の上面は光 を反射する反射面になっている。固定電極であるアルミニウム層 32aに電圧を印加す ると、アルミニウム層 32aと可動電極 31との間に電位差が生じる。この電位差カも静 電引力 34が発生し、可動電極 31が傾く動作を起こす。このミラー素子を検出器とし て用いる場合は、物理条件に応じて可動電極 35と固定電極 32との間の距離が変化 して、電極間に発生する静電容量 Cが変化するので、この静電容量 Cの変化量を検 出する。
[0103] (実施形態 5)
図 5は、圧電素子型のァクチユエータ構造を示す上面図である。圧電素子 38に電 圧を印加することで、シリコン可動部 36を変位させることが出来る。シリコン可動部 36 の上面は光を反射する反射面になっており、ァクチユエータはミラー素子として機能 する。また、物理条件に応じてシリコン可動部 36が変位すると、圧電素子 38に電圧 が発生するので、この発生した電圧を検出し、換算することによりフィードバック信号 が得られる。この 2つの特性から、圧電素子型のァクチユエータを、ミラー素子として 用いたり検出器として用いたりすることが出来る。
[0104] (実施形態 6)
図 6は、収差補正素子 6が備えるマイクロホン 39を示す図である。物理条件である 圧力には音圧も含まれる。収差補正素子 6にマイクロホン 39を設け、収差補正素子 6 周辺の音を検出し、検出した音に応じて光情報装置 101の構成要素をフィードバック 制御する。例えば、ローデイング機構 14、回転機構 15、チルト機構 16等で、安定制 御動作困難と判断させる異常音が発生した場合には、検出信号変換部 102は、動作 を停止させるための信号を各駆動部へ出力する。
[0105] なお、上述の信号送信手順は一例であって、検出信号変換部 102に信号を入力 する収差補正素子 6の検出部、および検出信号変換部 102がフィードバック制御す る駆動部は、これらに限定されない。
[0106] (実施形態 7)
図 7は、収差補正素子 6が備える送信機 40を示す図である。収差補正素子 6に外 部に信号を出す送信機 40を設けることで、外部機器と通信することができる。
[0107] また、収差補正素子 6に受信機を設ければ、外部機器との双方向通信も可能であ る。
[0108] (実施形態 8)
次に、図 10A〜図 10Hを参照して、収差補正素子 6が備えるミラー素子の作製プロ セスを説明するとともに、その作製プロセスを用いて形成された加速度センサーの構 造を説明する。図 10A〜図 10Hのそれぞれは、各製造工程を表す平面図と断面図 を含んでいる。なお、説明を簡単にするために、断面図は、構造の特徴的な部分を 強調して描かれており、必ずしも実際の製品に忠実な断面図ではない。
[0109] 図 10Aは、基台 6a上にグランド電極 43と固定電極 44が形成された状態を示す。典 型的には、厚さ 0. 5 mのアルミニウム膜をスパッタリング法で形成し、フォトリソダラ フィ法でパターユングする。前述したように、基台 6aは、シリコン基板上に形成された CMOS回路の最上層を絶縁層で被覆し、平坦ィ匕することによって得られている。図 示していないが、各電極は、絶縁層に設けられたコンタクトビアを介して、 CMOS回 路部と電気的に接続されている。 [0110] 図 10Bを参照して、グランド電極 43と固定電極 44を覆う犠牲層 50を形成する。犠 牲層 50は、フォトレジスト(例えば AZエレクトロニックマテリアルズの AZP4000シリー ズ等)または感光性ポリイミド (例えば日立化成デュポン製 PI2727等)から形成される 。フォトレジストまたは感光性ポリイミドをスピンコート法によって塗布した後、フォトリソ グラフイエ程で露光、現像してビア 51を形成し、 UVキュアして硬化する。
[0111] ビア 51は支柱 45を形成するための穴となる。犠牲層 50の膜厚が電極間ギャップと なる。静電ァクチユエータは、電極間ギャップの 3分の 1以上も変位すると、プルインし て制御不可能となるので、安定して制御できるように電極間ギャップ (すなわち犠牲 層 50の膜厚)を、最大変位量(0. 6 m)の 5倍の 3 mとする。
[0112] 図 10Cを参照して、犠牲層 50の上に、弾性支持部 46と可動電極 47を構成するメ タル層を堆積してパター-ングする。メタル層にはアルミニウム合金が使用される。ェ ツチングホール 47aも同時にパターユングされる。
[0113] メタル層の厚さは、弾性支持部 46のパネ定数の設計により決定される。ここでは 5V の駆動電圧で最大変位が得られるようにパネ定数を決定し、膜厚は 0. 3 mとする。
[0114] 可動電極 47も同じ膜厚であって、弾性支持部 46と同等の曲げ剛性であるため、こ のまま静電駆動すると弾性支持部 46の変形と同時に可動電極 47が固定電極 44の 方へ変形してしまう。しかし、後の工程で形成する垂直リブが可動電極 47のほぼ全 域に亘つて接続されるので、垂直リブの高!、剛性で補強されて上述の変形が阻止さ れる。
[0115] これにより、弾性支持部 46と可動電極 47の厚さを変える必要はなぐ 1回の成膜で 事足りるため、プロセスが簡単になる。
[0116] 図 10Dを参照して、メタル層の上に犠牲層 52をスピンコート法により塗布し、可動 電極 47の領域内にビア 53を形成する。犠牲層 52は犠牲層 50と同様の材料を使用 する。
[0117] ビア 53の領域で、後述する垂直リブが可動電極 47に接続される。それ以外の領域 、即ち弾性支持部 46の領域では、垂直リブは犠牲層 52の膜厚に相当する空隙を持 つて形成される。その膜厚はばらつきを含めて可動部の最大変位ストローク以上確保 されていれば良ぐなおかつ犠牲層 50よりは薄くする。ここでは 1. とする。犠牲 層 52も、 UVキュアして硬化する。
[0118] 図 10Eを参照して、さらに犠牲層 54をスピンコート法で塗布し、フォトリソグラフイエ 程でパター-ングしてトレンチ 55を形成する。犠牲層 54には、高アスペクト比の厚塗 り用レジスト(例えば東京応化製 TSMR— iNlOOOPM等)が用いられる。犠牲層 54 の厚さは、後述する垂直リブ 48の高さとなり、可動電極 47、垂直リブ 48、ミラー面 49 がー体となった可動部の剛性を考慮して決定する。ここでは、犠牲層 54の膜厚 10 m、トレンチ幅 1 μ mとする。
[0119] 図 10Fを参照して、トレンチ 55にメタルを埋め込んで垂直リブ 48とミラー面 49を形 成する。メタル埋め込みの方法としては、アルミニウム合金をコリメ一トスパッタやロン ダスロースパッタでスパッタリングする方法、銅やニッケルをめつきで埋め込む方法等 、深い溝に良好に成膜できる工法が選ばれる。各トレンチ内では、トレンチの両側壁 力 中心に向かって均等に膜が成長し、トレンチ中心で合体した後、さらに上方に成 膜を続けミラー面 49を形成する。この時、ミラー面 49には、垂直リブ 48に対応した凹 部 58が残る。このメタルを埋め込む工程については後で詳細に説明する。
[0120] 図 10Gを参照して、ミラー面 49の表面を CMP (Chemical Mechanical Polishi ng)で研磨して鏡面を形成する。ミラー外形をウエットエッチングでパターユングして 、隣接ミラーとのギャップを形成する。埋め込んだメタルとしてアルミニウム合金を用い た場合は、このままミラー面として利用可能である。銅など他の金属を用いた場合は 表面に薄!ヽアルミや銀の反射層をさらに堆積してミラー面を形成する。
[0121] 図 10Hを参照して、酸素プラズマエッチングで犠牲層を除去し可動部をリリースす る。犠牲層 50の部分が空隙 56となり、犠牲層 52の部分が空隙 57となる。これにより 、弾性支持部 46、可動電極 47、ミラー面 49よりなる可動部が変位可能となり、ミラー 素子が完成する。
[0122] 図 10Hに示すように、グランド電極 43を接地し、固定電極 44に駆動電圧 +Vdを印 加すると、固定電極 44と可動電極 47の間に静電引力が発生して、ミラーは時計回り に回動する。すべての固定電極 44に同電圧を印加すると、ミラーは基台 6a側に平行 移動する。
[0123] 次に、図 11 (a)、図 11 (b)を参照して、犠牲層 54に形成したトレンチ 55にメタル層 58を埋め込む工程を説明する。
[0124] コリメートスパッタ等の方法でメタル層 58のメタル材料が堆積する際、矢印で示す結 晶成長方向に対して残留応力が発生し、膜厚方向に応力勾配が生じる。この応力は 、堆積速度や温度などの成膜条件によって様々に変化する。ここで仮に、結晶成長 方向に圧縮応力が大きくなるような応力勾配が生じるものとすると、ミラー面 49の部 分では +Z方向の応力勾配が発生し、上方向へ反ろうとする曲げモーメントが働く。 一方、トレンチ 55の内部では、両側面からトレンチの幅中央に向かって成長するため 、応力勾配は ±X方向に対称に生じ、最終的に図 11 (b)に示すように、トレンチ中央 部で合体した時、応力勾配はキャンセルされる。即ち、トレンチ 55内部に形成される 垂直リブ 48の部分では Z方向の応力勾配が生じないことになる。従って、垂直リブ 48 は Z方向に応力勾配を持たず、それ自体は反りを生じる曲げモーメントを発生しな!ヽ ので、ミラー面 49の部分が反るのを矯正するに足る剛性を持たせるよう、幅と高さを 設定すれば、ミラー面 49の応力勾配による反りを抑えることが出来る。さらに、垂直リ ブ 48の下端側にも可動電極 47が接続されている。このため、可動電極 47およびミラ 一面 49が薄くても、垂直リブ 48の剛性により、可動部は非常に剛性の高い構造とな る。
[0125] このような作製プロセスにより、極めて軽量で高剛性な可動部が形成される。
[0126] (実施形態 9)
図 10E〜図 10Hに示すミラー素子の作製プロセスでトレンチ 55を形成する際に、 加速度センサーのおもりになる構造を形成するパターユングについて、図 12A〜図 1
2Dを参照して説明する。
[0127] 図 12Aを参照して、図 10Eに示す作製プロセスにおいて、トレンチ 55を形成する際 のパター-ングで犠牲層 54の一部の三角形状が残らないようにパターユングされる
。すなわち、トレンチの一部の幅を他の部分よりも広く形成する。
[0128] 図 12Bを参照して、図 10Fに示す作製プロセスにおいて、メタルを埋め込んで垂直 リブ 48とミラー面 49を形成する。この際、上記の幅の広い部分におもり 59も形成され る。
[0129] 図 12Cを参照して、図 10Gに示す作製プロセスと同様に、ミラー面 49の表面を CM Pで研磨して鏡面とし、ミラー外形をウエットエッチングでパターユングして、隣接ミラ 一とのギャップを形成する。
[0130] 図 12Dを参照して、図 10Hに示す作製プロセスと同様に、酸素プラズマエッチング で犠牲層を除去し可動部をリリースする。犠牲層 50の部分が空隙 56となり、犠牲層 5 2の部分が空隙 57となる。これにより、弾性支持部 46、可動電極 47、ミラー面 49、お もり 59を備えた可動部が変位可能となる。
[0131] このような作製プロセスにより、極めて軽量で高剛性なミラー面の形成と共に、加速 度センサーのおもりになる構造が形成される。可動電極と固定電極間に発生する静 電容量をモニターすることにより、加速度が発生した際のおもり 59の変位力 静電容 量変化として検出される。
[0132] このようにして検出された加速度信号を、上述した光情報装置 101の構成要素の 少なくとも 1つのフィードバック制御に用いることができる。
[0133] なお、加速度信号でフィードバック制御される構成要素は可動機構部に限定されな い。
[0134] また、角速度の発生によりおもり 59が変位すると、可動電極 47と固定電極 44との 間に変位が生じる。 3つの固定電極 44に順に高周波信号を印加して、 3つの固定電 極 44それぞれについて静電容量変化を検出することで、そのような可動電極 47と固 定電極 44との間の変位を検出し、角速度信号を得ることができる。
[0135] (実施形態 10)
図 13 (a)〜13 (h)を参照して、実際の加速度センサーのおもり 59の配置を説明す る。
[0136] 図 13 (a)は、収差補正素子 6のマイクロミラー 6bの構造を示している。
[0137] 図 13 (b)は、加速度センサーのおもり 59を、マイクロミラー 6bの垂直リブ 48の全領 域に形成した構造を示す。
[0138] 図 13 (c)は、加速度センサーのおもり 59を、マイクロミラー 6bの垂直リブ 48の領域 で、支柱 45付近にバランス良く配置させた構造 (全領域における表面積で 25%程度
)を示す。
[0139] 図 13 (d)は、加速度センサーのおもり 59を、マイクロミラー 6bの垂直リブ 48の領域 で、支柱 45付近にアンバランスに配置させた構造 (全領域における表面積で 8%程 度)を示す。
[0140] 図 13 (e)は、加速度センサーのおもり 59を、マイクロミラー 6bの垂直リブ 48の領域 で、支柱 45付近にバランス良く配置させた構造 (全領域における表面積で 50%程度 )を示す。
[0141] 図 13 (f)は、加速度センサーのおもり 59を、マイクロミラー 6bの垂直リブ 48の領域 で、支柱 45付近にアンバランスに配置させた構造 (全領域における表面積で 17%程 度)を示す。
[0142] 図 13 (g)は、加速度センサーのおもり 59を、マイクロミラー 6bの垂直リブ 48の領域 の外周側にバランスに配置させた構造 (全領域における表面積で 75%程度)を示す
[0143] 図 13 (h)は、加速度センサーのおもり 59を、マイクロミラー 6bの垂直リブ 48の領域 で、支柱 45付近にアンバランスに配置させた構造 (全領域における表面積で 25%程 度)を示す。
[0144] また、固定電極 44の形状も、これらおもり 59に対向するように形成されている。
[0145] また、これらおもり 59の形状、形成領域および表面積比率は一例であって、これら に限定されない。
[0146] (実施形態 11)
図 1 OA〜図 1 OHを参照して説明した作製プロセスに 1プロセス追加するだけでバイ メタル構造を作製できる、温度センサーの作製プロセスを、図 14A〜(g)を参照して 説明する。
[0147] 図 14Aを参照して、図 10Eに示すトレンチ 55を形成するパターユングにおいて、犠 牲層 54の一部の領域を完全にパターユングして除去する。この犠牲層 54を完全に 除去した領域は、固定電極と対向した領域であり、この領域にノ メタル構造が形成 される。
[0148] 図 14Bを参照して、図 10Fに示す作製プロセスと同様に、トレンチにメタルを埋め込 んで垂直リブ 48とミラー面 49を形成する。この際、加速度センサーのおもり 59と同様 な構造が形成される。弾性支持部 46周辺と同様に、弾性支持部 46とおもり 59 (垂直 リブ 48)とは接合されて!ヽな 、。
[0149] 図 14Cを参照して、図 10Gに示す作製プロセスと同様に、ミラー面 49の表面を CM
Pで研磨して鏡面とし、ミラー外形をウエットエッチングでパターユングする。そのとき
、おもり 59をエッチングで除去する。
[0150] 図 14Dを参照して、酸素プラズマエッチングで犠牲層 52のみを完全に除去する。
この際、犠牲層 54も犠牲層 52と同程度除去されるが、犠牲層 54の厚さは犠牲層 52 の 2倍以上あるので完全に除去されるわけではなぐ犠牲層 50もあるので構造的に は問題ない。
[0151] 図 14Eを参照して、犠牲層 52の除去で露出したメタル層(弾性支持部 46または可 動電極 47)上に、そのメタル材料とは異なるメタル層を堆積させ、フォトレジストをスピ ンコート法で塗布し、フォトリソグラフイエ程でパターユングして片持ち梁 61を形成す る。
[0152] 図 14Fを参照して、酸素プラズマエッチングで犠牲層を除去し、片持ち梁 61をリリ ースする。犠牲層 50の部分が空隙 56となる。
[0153] これにより、ノ ィメタル構造として片持ち梁 61を備えた温度センサーが完成する。バ ィメタル構造の可動電極 47と検出電極 60との間に発生する静電容量をモニターす ることにより、温度変化によって変位する静電容量変化を検出することができる。
[0154] なお、片持ち梁 61は、図 14Fに示す形状であってもよいし、図 3Aに示す形状であ つてもよい。上面から見ると、片持ち梁 61は、厚さに対して十分な幅と長さを持った構 造となっている。
[0155] 片持ち梁 61の変形の検出力も生成された温度信号を、上述した光情報装置 101 の構成要素の少なくとも 1つのフィードバック制御に用いることができる。
[0156] なお、温度信号でフィードバック制御される構成要素は上述した構成要素に限定さ れない。
[0157] (実施形態 12)
図 15は、圧電素子型のァクチユエータであるマイクロミラー 6dを示す分解斜視図で ある。マイクロミラー 6dは光を変調する光変調部として機能する。図 15では、ミラーの 一部を切り欠 、て下部のリブ構造が見えるように示して 、る。 [0158] マイクロミラー 6dは、基台 6aと、光反射面 49が設けられ、基台 6aに対して変位可能 な可動部 72と、可動部 72を支持する弾性支持部 46と、可動部 72を変位させる圧電 部材 71とを備える。圧電部材 71は、マイクロミラー 6dに与えられた物理条件を検出 する検出部を兼用し、圧電部材 71の歪みから物理条件を検出する。検出する物理 条件は静電駆動型のマイクロミラー 6bと同様である。また、図 10A〜図 14Fを参照し て説明した上述のマイクロミラー 6bの製造プロセスと同様に、マイクロミラー 6dの製造 プロセスと同一のプロセスにて、おもりやバイメタル構造がマイクロミラー 6bに形成さ れる。おもりの配置例は図 13に示すとおりである。
[0159] 基台 6b上には弾性支持部 46が形成されており、弾性支持部 46は可動部 72を支 持している。可動部 72は垂直リブ 48およびミラー面 49を有する。可動部 72と基台 6b との間には空隙 73が形成されている。弾性支持部 46上には圧電部材 71が設けられ ている。圧電部材 71は上部電極 71aおよび下部電極 71bを備えており、上部電極 7 laおよび下部電極 71bに電圧を印加することで圧電部材 71は変位する。圧電部材 71が変位することにより、可動部 72を変位させることができる。
[0160] 次に、圧電素子型のマイクロミラー 6dの変位量の検出方法を説明する。 CMOS回 路 6cは、図 16に示すようなブリッジ回路を備えている。ここで歪みの無い状態での圧 電部材の抵抗を R、歪みが生じたときの圧電部材の抵抗変化量を ARとする。印加電 圧 V、検出電圧 VIおよび V2、抵抗 抵抗変化量 ARの関係は、 VI— V2=— VX ARZ4Rで表されるので、出電圧 VIおよび V2を検出することで ARが算出される。 抵抗変化量 Δ R力も圧電部材の変位量を算出することができる。
[0161] また、図 8を参照して説明した固定電極 44と可動電極 47との間の静電容量 Cの検 出方法と同様に、上部電極および下部電極の一方に高周波電圧を印加し、他方の 電極を流れる電流の位相と振幅力 圧電素子の変位量を算出してもよい。この検出 方法により、ミラー素子の駆動中でも変位量を検出することができる。
[0162] (実施形態 13)
図 17は、本実施形態による画像投射装置 200を示す図である。画像投射装置 200 は、空間光変調素子 203を備える。空間光変調素子 203は、上述の収差補正素子 6 と同様の構成を有し、ミラー素子と物理条件を検出する検出器とを備えている。これ により、画像投射装置 200でも光情報装置 101と同様の効果が得られる。
[0163] 光源 201から照射された光は、回転するカラーフィルター 202を透過して赤色光、 緑色光、青色光 (以下、 RGB光と称する)に変換される。 RGB光は、空間光変調素 子 203に入射する。空間光変調素子 203は、画像フレームに応じて RGB光を投射レ ンズ 205の方向へ反射させ、画像を形成するのに不要な光は、光吸光板 204の方向 へ反射させる。投射レンズ 205は、入射した RGB光を拡大し、投射画像 206が得ら れる。空間光変調素子 203が物理条件を検出する検出器を備えることにより、画像投 射装置 200内の物理条件の変化に応じて、画像投射装置 200の構成要素をフィード ノ ック制御することができる。
[0164] (実施形態 14)
図 18は、本実施形態によるカメラ 300を示す図である。カメラ 300は、収差補正素 子 302を備える。収差補正素子 302は、上述の収差補正素子 6と同様の構成を有し 、ミラー素子と物理条件を検出する検出器とを備えている。これにより、カメラ 300でも 光情報装置 101と同様の効果が得られる。
[0165] 被写体を反射した光はレンズ群 301を通過して収差補正素子 302へ入射し、収差 が補正される。収差補正された光は、ミラー 303で反射され、映像記録部 304に入射 する。映像記録部 304は受光素子を備えており、入射光を画像信号に変換して記録 する。通常のカメラでは高価なレンズ群によって光の収差を補正している力 カメラ 3 00では収差補正素子 302で収差を補正することができるので、高価なレンズ群を使 用する必要が無くなる。
[0166] また、収差補正素子 302が物理条件を検出する検出器を備えることにより、カメラ 3 00内の物理条件の変化に応じて、カメラ 300の構成要素をフィードバック制御するこ とができる。例えば、カメラの手ブレ補正に必要なフィードバック信号を、検出器が検 出した加速度、角速度、角加速度から生成することができる。また、重力加速度をモ 二ターすることで、落下時の安全動作 (例えば、ズーム状態にあるレンズを元の位置 に戻す等)を行うことができる。
[0167] (実施形態 15)
図 19および図 20は、本実施形態によるカメラ 400を示す図である。カメラ 400は、 収差補正素子 402を備える。収差補正素子 402は、上述の収差補正素子 6と同様の 構成を有し、ミラー素子と物理条件を検出する検出器とを備えている。これにより、力 メラ 400でも光情報装置 101と同様の効果が得られる。
[0168] また、収差補正素子 402は、手ブレ補正用ミラー素子としての機能も有する。図 19 は手ブレ補正が行われて 、な 、ときの光路を示し、図 20は手ブレ補正が行われて!/ヽ るときの光路を示している。
[0169] 被写体力もの光はレンズ群 401を通過して収差補正素子 402へ入射し、収差が補 正される。また同時に、収差補正素子 402は、手ブレ量に応じてミラー素子を変位さ せて手ブレを補正する。収差補正および手ブレ補正がされた光は、ミラー 403で反射 され、映像記録部 404に入射する。映像記録部 404は受光素子を備えており、入射 光を画像信号に変換して記録する。手ブレ補正に必要なフィードバック信号は、検出 器が検出した加速度、角速度、角加速度から生成することができる。
[0170] (実施形態 16)
図 21は、本実施形態による顕微鏡 500を示す図である。顕微鏡 500は、収差補正 素子 506を備える。収差補正素子 506は、上述の収差補正素子 6と同様の構成を有 し、ミラー素子と物理条件を検出する検出器とを備えている。これにより、顕微鏡 500 でも光情報装置 101と同様の効果が得られる。
[0171] 試料台 502に載置された試料 501表面を反射した光は対物レンズ 503、ハーフミラ 一 504および接眼レンズ 505を通過して瞳 509へ入射することで試料が肉眼により 観察される。また、対物レンズ 503からハーフミラー 504へ入射した光の一部はハー フミラー 504で反射され、収差補正素子 506へ入射して収差が補正される。収差補 正された光は集光レンズ 507で集光されて CCDカメラで撮像される。
[0172] 収差補正素子 506が物理条件を検出する検出器を備えることにより、顕微鏡 500 内の物理条件の変化に応じて、顕微鏡 500の構成要素をフィードバック制御すること ができる。例えば、検出器が検出した加速度、角速度、角加速度力 生成したフィー ドバック信号で試料台 502の位置を制御する事で、振動による観察像のボケや、測 定中の観測点のズレを防止することができる。特に、高倍率になると視野が狭くなる ので、振動に起因する像の乱れの防止は重要である。 [0173] (実施形態 17)
図 22は、本実施形態による画像投射装置 600を示す図である。画像投射装置 600 は、空間光変調素子 604を備える。空間光変調素子 604は、上述の収差補正素子 6 と同様の構成を有し、ミラー素子と物理条件を検出する検出器とを備えている。これ により、画像投射装置 600でも光情報装置 101と同様の効果が得られる。
[0174] 光源 601から照射された光は、集光レンズ 602およびカラーフィルター 603を通過 して空間光変調素子 604に入射する。空間光変調素子 604は、画像フレームに応じ て光を投射レンズ 605の方向へ反射させる。投射レンズ 605は、入射した光を拡大し 、投射画像 608が得られる。空間光変調素子 604が備える検出器の変位量力も重力 加速度を検出する。演算部 605は、重力加速度の方向から傾斜角を算出し、算出さ れた傾斜角に応じて制御部 606は空間光変調素子 604をフィードバック制御して、 投射画像の台形歪み補正を行う。従来の装置では、別途傾斜センサーを搭載してい たが、空間光変調素子 604が重力加速度を検出することで、装置全体としてコストダ ゥンを実現することができる。
[0175] なお、図 2を参照して説明した時分割駆動と同様に、上述の本発明の画像投射装 置、カメラ、顕微鏡においても、光の変調動作と変位量の検出動作とを時分割的に 切り替えてもよい。
[0176] 上述の説明では、収差補正素子として、本発明により得られる効果を最も良く発揮 するマイクロミラーアレイを採用したが、応答性が良く領域ごとに収差補正状態を設 定できる素子であればよぐ例えば、液晶素子等の収差補正素子に変位量検出部を 設けても同様の効果が得られる。
[0177] 本発明の収差補正素子を光ヘッド装置が搭載することにより、収差補正素子の静 電容量変化または圧電素子の変位量から、温度信号、湿度信号、加速度信号、角 速度信号等を生成することができるため、個々の検出器の数量を削減でき、光ヘッド 装置の小型化、機構の簡略化、低コスト化が実現できる。
[0178] 以上説明したように、本発明のァクチユエータは、光を変調する光変調部を備えた ァクチユエータであって、前記光変調部は、基台と、光反射面を有し、前記基台に対 して変位可能な可動部と、前記可動部を支持する弾性支持部と、前記可動部と対向 するように前記基台上に形成された固定電極部と、前記ァクチユエータに与えられた 物理条件を検出する検出部とを備えたことを特徴とする。
[0179] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記可動部および前記固定電極部であり
、前記可動部と前記固定電極部との間の変位量力 前記物理条件を検出する。
[0180] ある実施形態によれば、前記物理条件は、温度、湿度、加速度、角速度、角加速 度、圧力の少なくとも 1つである。
[0181] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記光変調部の作製プロセスと同一プロ セスにて作製された加速度センサーである。
[0182] ある実施形態によれば、前記可動部と前記固定電極との間に発生する静電引力に より前記可動部を変位させる。
[0183] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記光変調部の少なくとも一部に配置さ れている。
[0184] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記光変調部の外周部の少なくとも一部 に配置されている。
[0185] 本発明の製造方法は、可動電極と固定電極との間に発生する静電引力により前記 可動部が変位するァクチユエータの製造方法であって、基台上に前記固定電極を形 成するステップと、前記固定電極上に第 1犠牲層を堆積させ、前記第 1犠牲層上に 前記可動電極を形成するステップと、前記可動電極上に第 2犠牲層を堆積させるス テツプと、前記可動電極とミラー部とを接続するリブを形成する材料を堆積させるため のトレンチを前記第 2犠牲層に形成するときに、前記トレンチの一部の幅を他の部分 よりも広く形成するステップと、前記トレンチに前記材料を堆積させて、前記リブを形 成すると共に前記幅の広い部分におもりを形成するステップとを包含することを特徴 とする。
[0186] 本発明の光ヘッド装置は、レーザ光を出力する光源と、前記レーザ光を光ディスク 媒体へ照射する光学系と、前記レーザ光の収差を補正する収差補正部とを備えた光 ヘッド装置であって、前記収差補正部は、前記レーザ光を反射する複数のミラー部と 、前記複数のミラー部を変位させる複数のミラー駆動部と、前記光ヘッド装置内の物 理条件を検出する検出部とを備えていることを特徴とする。 [0187] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記複数のミラー駆動部のうちの少なくと も 1つのミラー駆動部である。
[0188] ある実施形態によれば、前記検出した物理条件に応じた所定の駆動信号を生成す る駆動信号生成部をさらに備える。
[0189] ある実施形態によれば、前記物理条件は、温度、湿度、加速度、角速度、角加速 度、圧力の少なくとも 1つである。
[0190] ある実施形態によれば、前記少なくとも 1つのミラー駆動部は、収差補正のために 少なくとも 1つの前記ミラー部を駆動する動作と、前記物理条件を検出する動作とを 時分割的に切り替える。
[0191] ある実施形態によれば、前記ミラー駆動部は、空隙を介して離れた可動電極部と固 定電極部とを備え、前記ミラー駆動部は、前記可動電極と前記固定電極との間に発 生する静電引力により前記ミラー部を変位させる。
[0192] ある実施形態によれば、前記ミラー駆動部は圧電素子を備え、前記圧電素子の変 形に応じて前記ミラー部が変位する。
[0193] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記ミラー駆動部の作製プロセスと同一プ ロセスにて作製された加速度センサーである。
[0194] ある実施形態によれば、前記加速度センサーは、空隙を介して離れた可動電極部 と固定電極部とを備え、前記光ヘッド装置に生じた加速度に応じて前記可動電極と 前記固定電極との間の距離が変化する。
[0195] ある実施形態によれば、前記収差補正部は、基台と、光反射面を有し、前記基台 に対して変位可能な可動部と、前記可動部を支持する弾性支持部と、前記可動部と 対向するように前記基台上に形成された固定電極部とを備える。
[0196] ある実施形態によれば、前記収差補正部は、基台と、光反射面を有し、前記基台 に対して変位可能な可動部と、前記可動部を支持する弾性支持部と、前記可動部を 変位させる圧電部材とを備える。
[0197] 本発明の光情報装置は、前記光ヘッド装置と、前記光源を駆動する光源駆動部と
、前記光学系が備える対物レンズの位置を制御する対物レンズ機構を駆動する対物 レンズ機構駆動部と、前記光ヘッド装置を前記光ディスク媒体の半径方向に沿って 移送するトラバース機構を駆動するトラバース機構駆動部と、前記光ディスク媒体を 回転させる回転機構を駆動する回転機構駆動部と、前記光源駆動部、前記対物レン ズ機構駆動部、前記トラバース機構駆動部および前記回転機構駆動部の少なくとも
1つを駆動する駆動信号を前記検出した物理条件に応じて生成する駆動信号生成 部とを備えたことを特徴とする。
[0198] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記ミラー駆動部の作製プロセスと同一プ ロセスにて作製された加速度センサーである。
[0199] 本発明の光情報装置は、前記光ヘッド装置を備えた光情報装置であって、前記光 情報装置は、前記光学系が備える対物レンズおよび前記光ディスク媒体の少なくとも 一方をチルトさせるチルト機構を駆動するチルト機構駆動部と、前記光学系の光路 中に配置された光学素子の位置を制御する光学素子機構を駆動する光学素子機構 駆動部と、前記対物レンズが前記光ディスク媒体に衝突するのを防止する衝突防止 機構を駆動する衝突防止機構駆動部と、前記光ディスク媒体をロードするローデイン グ機構を駆動するローデイング機構駆動部と、冷却用ファンを駆動する冷却用ファン 駆動部とのうちの少なくとも 1つをさらに備え、前記光情報装置は、前記チルト機構駆 動部、前記光学素子機構駆動部、前記衝突防止機構駆動部、前記ローデイング機 構駆動部および前記冷却用ファン駆動部の少なくとも 1つを駆動する駆動信号を前 記検出した物理条件に応じて生成する駆動信号生成部をさらに備えることを特徴と する。
[0200] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記ミラー駆動部の作製プロセスと同一プ ロセスにて作製された加速度センサーである。
[0201] 本発明のァクチユエータは、光を変調する光変調部を備えたァクチユエータであつ て、前記光変調部は、基台と、光反射面を有し、前記基台に対して変位可能な可動 部と、前記可動部を支持する弾性支持部と、前記可動部を変位させる圧電部材と、 前記ァクチユエータに与えられた物理条件を検出する検出部とを備えたことを特徴と する。
[0202] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記圧電部材であり、前記圧電部材の歪 みから前記物理条件を検出する。 [0203] ある実施形態によれば、前記物理条件は、温度、湿度、加速度、角速度、角加速 度、圧力の少なくとも 1つである。
[0204] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記光変調部の作製プロセスと同一プロ セスにて作製された加速度センサーである。
[0205] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記光変調部の少なくとも一部に配置さ れている。
[0206] ある実施形態によれば、前記検出部は、前記光変調部の外周部の少なくとも一部 に配置されている。
[0207] 本発明の製造方法は、可動電極と固定電極との間に発生する静電引力により前記 可動部が変位するァクチユエータの製造方法であって、基台上に前記固定電極を形 成するステップと、前記固定電極上に犠牲層を堆積させるステップと、前記可動電極 および前記可動電極を支持する弾性支持部を前記犠牲層上に形成するステップと、 前記可動電極および前記弾性支持部の少なくとも一方に、前記可動電極および前 記弾性支持部の材料とは異なる材料を堆積させてバイメタル構造を形成するステツ プとを包含することを特徴とする。
産業上の利用可能性
[0208] 本発明は、収差補正を行う技術分野において特に有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 光を変調する光変調部を備えたァクチユエータであって、
前記光変調部は、
基台と、
光反射面を有し、前記基台に対して変位可能な可動部と、
前記可動部を支持する弾性支持部と、
前記可動部と対向するように前記基台上に形成された固定電極部と、 前記ァクチユエータに与えられた物理条件を検出する検出部と
を備えた、ァクチユエータ。
[2] 前記検出部は、前記可動部および前記固定電極部であり、
前記可動部と前記固定電極部との間の変位量から前記物理条件を検出する、請 求項 1に記載のァクチユエータ。
[3] 前記物理条件は、温度、湿度、加速度、角速度、角加速度、圧力の少なくとも 1つ である、請求項 1に記載のァクチユエータ。
[4] 前記検出部は、前記光変調部の作製プロセスと同一プロセスにて作製された加速 度センサーである、請求項 1に記載のァクチユエータ。
[5] 前記可動部と前記固定電極との間に発生する静電引力により前記可動部を変位さ せる、請求項 1に記載のァクチユエータ。
[6] 前記検出部は、前記光変調部の少なくとも一部に配置されている、請求項 1に記載 のァクチユエータ。
[7] 前記検出部は、前記光変調部の外周部の少なくとも一部に配置されている、請求 項 1に記載のァクチユエータ。
[8] 可動電極と固定電極との間に発生する静電引力により前記可動部が変位するァク チユエータの製造方法であって、
基台上に前記固定電極を形成するステップと、
前記固定電極上に第 1犠牲層を堆積させ、前記第 1犠牲層上に前記可動電極を形 成するステップと、
前記可動電極上に第 2犠牲層を堆積させるステップと、 前記可動電極とミラー部とを接続するリブを形成する材料を堆積させるためのトレン チを前記第 2犠牲層に形成するときに、前記トレンチの一部の幅を他の部分よりも広 く形成するステップと、
前記トレンチに前記材料を堆積させて、前記リブを形成すると共に前記幅の広!ヽ部 分におもりを形成するステップと
を包含する製造方法。
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