(57)【要約】【課題】簡単な構造を持つ小型な形状可変ミラー素子を用い、新たにレンズを加えることなく収差補正が可能で、ＲＩＭ強度の変化量が小さい光学系をもつ小型な光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】少なくとも光源１と、形状可変ミラー素子２と、コリメータレンズ３と、対物レンズ４とが一つの光路上に配置され、形状可変ミラー素子２の形状を第１の形状と第２の形状とに可変として、記録媒体５の異なる複数の情報記録面へのアクセス時に発生する球面収差を補正する光ピックアップ装置であって、形状可変ミラー素子２の形状が第１の形状のときは形状可変ミラー素子２からの光を発散光としてコリメータレンズ３へ導入し、第２の形状のときは形状可変ミラー素子２からの光を一度集光した後に発散光としてコリメータレンズ３へ導入して、形状可変ミラー素子２の形状の変化によっても光源１からの光の発散角度が略一定であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも光源と、形状可変ミラー素子と、コリメータレンズと、対物レンズとが一つの光路上に配置され、前記形状可変ミラー素子の形状を第１の形状と第２の形状とに可変として、情報記録媒体の異なる複数の情報記録面へのアクセス時に発生する球面収差を補正する光ピックアップ装置であって、前記形状可変ミラー素子の形状が前記第１の形状のときは形状可変ミラー素子からの光を発散光としてコリメータレンズへ導入し、前記第２の形状のときは形状可変ミラー素子からの光を一度集光した後に発散光としてコリメータレンズへ導入して、形状可変ミラー素子の形状の変化によっても光源からの光の発散角度が略一定であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記形状可変ミラー素子が、圧電体と、前記圧電体を挟むように配置された第１電極及び第２電極と、反射膜を有する形状可変部と、前記形状可変部を支持する基板とからなることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記形状可変部が曲面を持ち、その任意の位置における断面が変曲点を持たない形状であることを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記形状可変ミラー素子は、前記基板をあらかじめ所望の形状に加工した後に薄膜を形成することにより製造されることを特徴とする請求項２または３に記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＶＤ等の高密度記録ディスク、コンパクトディスク等の光ディスクにおける記録再生に使用される光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクを用いた情報記録媒体として、コンパクトディスク（ＣＤ）やデジタル多目的ディスク（ＤＶＤ）などがある。近年、光ディスク装置においては複数の記録媒体を同じ光ディスク装置で読み書きする構成が一般的となっており、従来品よりさらに光ディスク装置を小型化する技術が必要となっている。特に、ノート型ＰＣ用の光ディスク装置については、小型化・薄型化の必要性が高まっている。また、マルチメディア技術の発展に合わせて、年々光ディスクへの記憶もしくは記録容量への要求は増大する傾向にあり、波長の短い青色レーザーを用いたり、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくしたりする、などの手段による記録密度の向上が図られ、しかも、メディアにおける記録層を複数にすることによる記録面積の増加が図られ、大容量化を達成している。
【０００３】
光ディスク装置には、レーザー光源、光学ピックアップ、受光素子等が設けられている。レーザー光源から出射されたレーザービームは、光学ピックアップを通して光ディスクのデータ面へ集光し、反射された後、受光素子によって受光され、光ディスクに記録された情報が読み取られ、或いは光ディスクに情報が書き込まれる。この際にビームの波面はさまざまな光学部品や光ディスクによって収差を受けるので、情報を正しく読み書きするためには収差補正が不可欠である。特に、光ディスクの回転中や、異なる層を読み替える際などに生じるダイナミックな収差に関しては、光学ピックアップを構成するレンズや回折光学素子による固定的な補正手段は不適当であり、アクチュエータによる動的補正が不可欠である。
【０００４】
従来から、上記のような収差を補正する方法が考案されており、例えば、（特許文献１）に記載の方法においては、補正レンズをアクチュエータにより動かすことによって球面収差が補正される。しかしながら、この方法はアクチュエータ部が大きく、余分なレンズが必要で、ＰＣ用途など小型化の要求の大きな光学ピックアップには不向きであった。
【０００５】
小型のアクチュエータを用いる例として、（特許文献２）のように可変形状鏡を対物レンズの直前に配置し、収差を補正する方法が考案されているが、ＮＡが大きい対物レンズを使用すると、対物レンズへ入射するレーザーのビーム径は大きくなくてはならず、形状可変ミラーも大面積のものが必要となる。
【特許文献１】特開平１０−２４１２０１号公報
【特許文献２】特開２００３−６７９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、（特許文献２）のように電極を分割することにより駆動を制御する可変形状鏡やミラーアレイ方式などが考案されているが、このようなアクチュエータは駆動電圧が大きかったり、構造が複雑で制御が困難であったりという問題があった。単板で積層薄膜構造を持つような簡単な構造であることが望まれるが、大面積、低電圧駆動をする形状可変ミラー素子で簡単な構造にすることは技術的に困難である。
【０００７】
従来の光ピックアップでは、レーザー光源から出射された光ビームはコリメータレンズにより平行光に変換され、平行光を対物レンズにより記録層へ集光するという構成である
。
【０００８】
記録媒体の記録面がＬ１層とＬ０層の２層である場合、層変化させたときの球面収差を補正する方法の一つとして、光源を移動させる方法が知られており、この方法の概略構成を図７に示す。図７（ａ）は、光源１から発せられた光がコリメータレンズ３によって平行光に変換され、対物レンズ４によって集光されて、記録媒体５の記録面Ｌ１層に焦点を結ぶ場合を示しており、図７（ｂ）は他の記録面であるＬ０層に焦点を結ぶ場合を示している。Ｌ０層に集光させることは、光源１をコリメータレンズ３側へ移動させることによって行っている。
【０００９】
従来の光ピックアップにおいて、コリメータレンズより前段階において形状可変ミラー素子による収差補正を行おうとすれば、ＲＩＭ強度が大きく変化するという問題が生じる。従来の技術ではこれを解決するためには新たにレンズを加える必要があり、省スペース化を目指す上で余分な部品を挿入することとなり、形状可変ミラー素子を用いるメリットが薄れてしまう。更なる省スペース化のためには、簡単な構造を持つ小型な形状可変ミラー素子を用い、新たにレンズを加えることなく収差補正が可能で、ＲＩＭ強度の変化量が小さい光学系をもつことが必要である。
【００１０】
本発明は、簡単な構造を持つ小型な形状可変ミラー素子を用い、新たにレンズを加えることなく収差補正が可能で、ＲＩＭ強度の変化量が小さい光学系をもつ小型な光ピックアップ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】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明は、少なくとも光源と、形状可変ミラー素子と、コリメータレンズと、対物レンズとが一つの光路上に配置され、前記形状可変ミラー素子の形状を第１の形状と第２の形状とに可変として、情報記録媒体の異なる複数の情報記録面へのアクセス時に発生する球面収差を補正する光ピックアップ装置であって、前記形状可変ミラー素子の形状が前記第１の形状のときは形状可変ミラー素子からの光を発散光としてコリメータレンズへ導入し、前記第２の形状のときは形状可変ミラー素子からの光を一度集光した後に発散光としてコリメータレンズへ導入して、形状可変ミラー素子の形状の変化によっても光源からの光の発散角度が略一定であることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡単な構造を持つ小型な形状可変ミラーを用い、新たにレンズを加えることなく収差を補正することが可能で、ノートＰＣ用などに搭載するのに十分小型な光ピックアップ装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本願の第１の発明は、少なくとも光源と、形状可変ミラー素子と、コリメータレンズと、対物レンズとが一つの光路上に配置され、前記形状可変ミラー素子の形状を第１の形状と第２の形状とに可変として、情報記録媒体の異なる複数の情報記録面へのアクセス時に発生する球面収差を補正する光ピックアップ装置であって、前記形状可変ミラー素子の形状が前記第１の形状のときは形状可変ミラー素子からの光を発散光としてコリメータレンズへ導入し、前記第２の形状のときは形状可変ミラー素子からの光を一度集光した後に発散光としてコリメータレンズへ導入して、形状可変ミラー素子の形状の変化によっても光源からの光の発散角度が略一定であることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００１４】
この構成によると、簡単な構造を持つ小型な形状可変ミラーを用い、新たにレンズを加えることなく収差を補正することが可能で、ノートＰＣ用などに搭載するのに十分小型な
光ピックアップ装置とすることができる。
【００１５】
本願の第２の発明は、第１の発明において、前記形状可変ミラー素子が、圧電体と、前記圧電体を挟むように配置された第１電極及び第２電極と、反射膜を有する形状可変部と、前記形状可変部を支持する基板とからなることを特徴とし、駆動源である圧電体及び電極と反射膜を一体化することにより、小型の形状可変ミラー素子を形成することができ、小型な光ピックアップ装置とすることができる。
【００１６】
本願の第３の発明は、第２の発明において、前記形状可変部が曲面を持ち、その任意の位置における断面が変曲点を持たない形状であることを特徴とし、形状可変部の断面形状が変曲点を持たない形状とすることにより、低電圧で大きな変量が得られる形状可変ミラー素子とすることが可能で、昇圧機などを用いることなく収差を補正することが可能となり、小型な光ピックアップ装置とすることができる。
【００１７】
本願の第４の発明は、第２または第３の発明において、前記形状可変ミラー素子は、前記基板をあらかじめ所望の形状に加工した後に薄膜を形成することにより製造されることを特徴とし、基板を所望の形状に加工しておくことにより、形状可変部の断面形状を曲率の大きな形状や、非球面形状など、通常実現し難い形状を容易に実現することができる。そのため、あらゆる収差に対応可能であると共に、形状可変ミラー素子への入射光を垂直入射のみならず、あらゆる角度から入射可能となる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いてより詳細に説明する。なお、光路長、レンズ、形状可変ミラー等の寸法は理解を容易にするため実際の寸法とは異なる。
【００１９】
本発明の実施の形態に係る球面収差補正手段の概略構成図を図１に示す。図１（ａ）は、光源１から発せられた光が形状可変ミラー素子２で反射された後コリメータレンズ３によって平行光に変換され、対物レンズ４によって集光されて、記録媒体５の記録面Ｌ１層に焦点を結ぶ場合を示している。図１（ｂ）は、光源１から発せられた光が形状可変ミラー素子２で反射された後、一旦集光されてコリメータレンズ３を介して対物レンズ４によって集光されて、記録媒体５の記録面Ｌ０層に焦点を結ぶ場合を示している。
【００２０】
このように形状可変ミラー素子２を用いて一度光を集光させることによって、集光させた場所に光源１を移動させた図７（ｂ）のときと全く同じ効果が得られる。このとき、図１（ａ）の発散角度と、図１（ｂ）の一度集光した後の発散角度が同一になるように、形状可変ミラー素子２の位置、形状を調節すれば、ＲＩＭ強度を変化させることなく層変化による球面収差を補正することができる。
【００２１】
このような収差補正を行うためには、形状可変部がどの程度形状変化すればよいのかを、ＺＥＭＡＸを用い計算を行った。基本条件として、対物レンズ４のＮＡを０．８５、光源１の発散角度を４．２２度、Ｌ１層のディスク厚を０．０７５ｍｍ、Ｌ０層のディスク厚を０．１００ｍｍと設定した。また、計算を容易にするために、図２に示すように、光源１から形状可変ミラー素子２へ９０度で入射するような光学系を用いた。この場合、形状可変部は球面形状にて収差を補正することができるので、形状の変化量は曲率半径によって定量的に知ることができる。
【００２２】
計算の結果を（表１）に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
コリメータレンズ３の焦点距離を大きくするほど形状変化量は小さくて良く、形状可変ミラー素子２は製造しやすくなるが、ピックアップ装置の小型化の点から考えても、現実的であるのは焦点距離が３０ｍｍ程度までである。コリメータレンズ３の焦点距離が３０ｍｍときの形状可変部の曲率半径は、Ｌ１層のときで６．５９ｍｍ、Ｌ０層のときで１．９１ｍｍである。
【００２５】
図３に、本発明の実施の形態に係るピックアップ装置に用いられる形状可変ミラー素子の構造図の一例を示す。形状可変ミラー素子は、基板１０上に第２電極９、圧電体８、第１電極７、反射膜６を下側から順次積層して形成されている。このように、単純な構成で、第１電極７、圧電体８、第２電極９からなる駆動部と反射膜６とが一体となっていることにより、製造が容易で小型の素子とすることができる。
【００２６】
しかし、このような構造をとる場合、形状可変部の形状制御は、各構成膜の膜応力に依存しているため、前述したような大きな曲率をもった形状とするのは困難である。このような形状を実現するためには、各構成膜を成膜する前に基板１０に加工を施すという方法を行えばよい。例えば基板１０の形状を、図４に示すように、大きな曲率をもった球面形状にしておけば、その形状が形状可変部の形状にも反映され、大きな曲率をもった形状が得られる。また、このような製造方法をとることにより、形状可変部の形状を、その断面が変曲点を持たない形状とすることができるため、低電圧で大きな変位量を得ることができる。Ａｎｓｙｓによるシミュレーションによると、基板１０が平面のときと比較すると１００倍以上の変位量を得ることが可能である。ここで、変曲点とは断面形状を現す式をＹ＝ｆ（ｘ）としたときに、ｆ（ｘ）の２回微分であるｆ’’（ｘ）が、ｆ’’（ｘ）＝０となるｘの値を持つＹ＝ｆ（ｘ）上の点で定義される。
【００２７】
実際の光源はある一定の大きさを持つモジュールであるため、図２に示しているような光学系は実現不可能で、ビームスプリッタのような特別な光学系を用いない場合は、図１のように形状可変ミラー素子２に９０度より小さい角度で入射しなければならない。このような場合、形状可変部の形状は図５（ａ）のような左右対称形の楕円形状でもそれ程大きな収差とはならないが、より精度の良い収差補正を行うためには、図５（ｂ）のような非対称形の形状をとることが望ましい。このような複雑な形状が必要な場合も、各構成膜を成膜する前に基板１０を加工する方法をとることにより、比較的簡単に実現することが可能である。
【００２８】
また、図６（ａ）のように第１電極７をダイアフラムの中心からずらして形成したり、図６（ｂ）のように弾性膜１１を非対称形に膜厚分布をつけて形成する等、膜応力による変形を利用して非対称形とする方法も有効である。
【００２９】
以下、本発明によるピックアップ装置に用いられる形状可変ミラー素子の製造方法を説明する。
【００３０】
初めに、基板１０の加工を施す。加工形状は図５のような形状が望ましいが、膜応力による変形を考慮の上、最終的な形状可変部の形状が図５のような形状となることが理想的である。加工方法として、フライス盤やその他の研削機器による研削、研磨を行う。他の方法として、レジストによるパターンニング、ウェットエッチングまたはドライエッチングを行う一般的な半導体プロセスを用いる方法や、種々のレーザーを用いて加工する方法が有効である。量産する場合には、基板材料として塑性変形が可能なものを選択し、金型によるプレスにて成型を行えば低コストでの生産も可能となる。
【００３１】
次に、ダイアフラムを形成する膜を成膜する。膜の材料、形状、膜厚などに特に限定は無いが、第２電極９、圧電体８、第１電極７、反射膜６の順に成膜することにより図４のような積層構造とすることができる。成膜方法として、蒸着、スパッタ、ＣＶＤなどの真空プロセス、電着、めっきなどの電気化学反応、滴下、スピンコートによる塗布などを用いて行う。
【００３２】
最後に、裏面の加工を行い、ダイアフラム構造とする。加工方法は、ウェットエッチング、ドライエッチング、レーザー加工、機械的研削、研磨などを用いて行う。以上のような製造方法により、図４のような構造を持つ形状可変ミラー素子を作製することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、簡単な構造を持つ小型な形状可変ミラーを用い、新たにレンズを加えることなく収差を補正することが可能で、ノートＰＣ用などに搭載するのに十分小型な光ピックアップ装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による球面収差補正手段の概略構成図
【図２】本発明による球面収差補正手段の概略構成図
【図３】本発明の一実施の形態における形状可変ミラー素子の断面図
【図４】本発明の一実施の形態における形状可変ミラー素子の断面図
【図５】本発明の一実施の形態における形状可変ミラー素子の等高線図
【図６】本発明の一実施の形態における形状可変ミラー素子を示す図
【図７】従来の技術による球面収差補正手段の概略構成図
【符号の説明】
【００３５】
１    光源
２    形状可変ミラー素子
３    コリメータレンズ
４    対物レンズ
５    記録媒体
６    反射膜
７    第１電極
８    圧電体
９    第２電極
１０    基板
１１    弾性膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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