(57)【要約】【課題】共振周波数における共振ピーク量を低減したＭＥＭＳミラー装置およびこのＭＥＭＳミラー装置を備えて正確なトラッキング制御を可能とした光ディスク装置を提供する。【解決手段】矩形状のフレームと、一方の面に反射手段を有し、前記フレームの内側にヒンジを介して連結されるミラー部と、前記ヒンジを軸として前記ミラー部を傾斜させるための駆動手段と、を備えたＭＥＭＳミラー装置において、前記フレームは、前記ヒンジとの連結部分の両側に所定の間隔をおいてフレーム内側に延びる２つの突起部を有し、前記ヒンジを跨いで前記２つの突起部を架橋するように弾性部材を設けるようにした。【選択図】  図１
2004334966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状のフレームと、一方の面に反射手段を有し、前記フレームの内側にヒンジを介して連結され前記フレームと同一面内に形成されたミラー部と、前記ヒンジを揺動軸として前記ミラー部を揺動させるための駆動手段と、を備えたＭＥＭＳミラー装置において、
前記フレーム、ミラー部、およびヒンジは、同一の材料で一体に形成され、
前記駆動手段は、前記ミラー部の反射面とは他方の面に配線された８字型電磁コイルと、前記電磁コイルに電流を流した際に該電磁コイルの所定の部位に前記ミラー部を揺動させる方向にローレンツ力が生じるような磁界を発生させる永久磁石と、で構成され、
前記フレームは、前記ヒンジとの連結部分の両側に所定の間隔をおいてフレーム内側に延びる２つの突起部を有し、
前記ヒンジを跨いで前記２つの突起部を架橋するようにゲル状の高分子樹脂からなる弾性部材を設けたことを特徴とするＭＥＭＳミラー装置。
【請求項２】
矩形状のフレームと、
一方の面に反射手段を有し、前記フレームの内側にヒンジを介して連結され、前記フレームと同一面内に形成されたミラー部と、
前記ヒンジを揺動軸として前記ミラー部を揺動させるための駆動手段と、を備えたＭＥＭＳミラー装置において、
前記フレームは、前記ヒンジとの連結部分の両側に所定の間隔をおいてフレーム内側に延びる２つの突起部を有し、
前記ヒンジを跨いで前記２つの突起部を架橋するように弾性部材を設けたことを特徴とするＭＥＭＳミラー装置。
【請求項３】
前記弾性部材は、ゲル状の高分子樹脂からなることを特徴とする請求項２に記載のＭＥＭＳミラー装置。
【請求項４】
前記フレーム、ミラー部、およびヒンジは、同一の材料で一体に形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のＭＥＭＳミラー装置。
【請求項５】
前記駆動手段は、前記ミラー部の反射手段を設けた面とは他方の面に配線された電磁コイルと、
前記電磁コイルに電流を流した際に該電磁コイルの所定の部位に前記ミラー部を揺動させる方向にローレンツ力が生じるような磁界を発生させる永久磁石と、で構成されることを特徴とする請求項２から請求項４の何れかに記載のＭＥＭＳミラー装置。
【請求項６】
前記電磁コイルは８字型に配線され、
前記永久磁石は前記電磁コイルの所定の部位にループ状の磁界を発生するように着磁されていることを特徴とする請求項５に記載のＭＥＭＳミラー装置。
【請求項７】
上記請求項１から請求項６の何れかに記載のＭＥＭＳミラー装置を備え、
光源から出射された光を、前記ＭＥＭＳミラー装置で反射し、該反射光を対物レンズを介して記録媒体に照射して情報の記録または再生を行うことを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）技術を利用して小型に構成されたＭＥＭＳミラー装置およびＭＥＭＳミラー装置を備えた光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光ディスク装置は、光源（半導体レーザ：ＬＤ）と、光源からのレーザ光を集光して光ディスク等の記録媒体表面に集光する対物レンズと、記録媒体で反射された光から各種信号を検出する光検出器と、レーザ光が所定の経路を進行するように導くビームスプリッタと、レーザ光を平行光に変換するコリメータレンズや平行光を集光させる集光レンズ等を備えている。
【０００３】
また、対物レンズは、記録媒体の凹凸や振動に応じて光ビームの集束点（光スポット）を記録媒体上に結ぶためのフォーカシング制御と、光スポットを記録媒体に形成されたトラックに追従させるトラッキング制御とを行うためのアクチュエータに固定されている。このアクチュエータとしては、例えば、記録媒体表面に垂直方向（フォーカシング方向）の支持及び復元力を有する平行板バネと、半径方向（トラッキング方向）の支持及び回転に対する復元力を有する合成樹脂で構成されたヒンジとを有する支持部材で対物レンズを基台に支持し、永久磁石と電磁コイルからなる電磁手段により対物レンズをフォーカシング方向及びトラッキング方向に駆動可能にしたものがある。
【０００４】
ところで、このようなアクチュエータ機構は、多くの固有振動モードを持っている。そして、その固有振動数において固有振動モードが励振されて共振が発生すると、制御系が不安定化され正確な焦点の位置決めが困難となる。このとき、共振周波数における共振ピーク量に応じて制御系の不安定さの度合いは増減されるので、この共振ピーク量は小さいことが望ましい。例えば、特許文献１には、上記ヒンジにこれと異なる材質の弾性体を付加することで、アクチュエータの共振ピーク量を低減するようにした技術が開示されている。
【０００５】
ところが、近年では記録媒体の高密度化に伴いトラックピッチ（トラック溝の間隔）は一層小さく（例えば１μｍ以下）なり、より緻密なトラッキング制御の必要性が増してきているため、上述したアクチュエータだけでは十分にトラッキング制御できない場合もある。
【０００６】
そこで近年では、ピックアップ系にミラー面を微少な角度で傾斜可能なＭＥＭＳミラー装置と呼ばれる電気機械部品を備えるようにし、光源からの光を前記ＭＥＭＳミラー装置で反射してから対物レンズを介して記録媒体に照射するようになっている。ここで、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）とは、半導体プロセス技術（フォトリソグラフィ技術等）を利用して電子と機械機構を融合させた微少な電気機械部品を実現する技術である。現在、機械・光学・流体等の分野において、ＭＥＭＳ技術により精密な機構部品やモジュールのマイクロ化や複合化が実現されているが、中でも光を反射するミラーの小型化を図ったものがＭＥＭＳミラー装置である。
従来の電磁駆動型ＭＥＭＳミラー装置の概略構成を図５に示す。
【０００７】
図６に示されるように、ＭＥＭＳミラー装置１００は、一方の面に金蒸着等により反射面１０３を形成された矩形状のミラー部１０２が２本のヒンジ１０４，１０４を介して矩形状のフレーム１０１’の内側に連結されて構成される。
【０００８】
ミラー部１０２の裏面側には、ミラー部１０２の周縁部を周回する電磁コイル（図示略）が配線されており、その端部は左右のヒンジ１０４，１０４から延びてフレーム１０１’に設けられた電極パッド（図示略）に電気的に接続されている。また、フレーム１０１’のヒンジ１０４と平行な辺の内側には、電磁コイルに電流を流した際に該電磁コイルのヒンジ１０４と平行な部位にミラー部１０２の厚み方向にローレンツ力が生じるような磁界を発生させる永久磁石１０５Ａ，１０５Ｂが配置されている。これらの電磁コイルと永久磁石とでミラー部の駆動手段が構成されている。
【０００９】
電磁コイルに電流を流すと、電磁コイルの永久磁石１０５Ａ，１０５Ｂに近い部分（ヒンジ１０４と平行な部位）には永久磁石１０５Ａ，１０５Ｂによって発生された磁界との相互作用によりミラー部１０２の厚み方向にローレンツ力が生じる。その結果、ミラー部１０２は二本のヒンジ１０４を軸として揺動され、ローレンツ力とヒンジ１０４の捩り抵抗力とが釣り合う角度で静止する。このとき、電磁コイルに流れる電流の大きさを変えることで、ミラー部１０２を所望の角度だけ傾斜させることができるので、このＭＥＭＳミラーで反射する光の光路を制御することができる。
【００１０】
すなわち、上述した構成の光ディスク装置においては、ＭＥＭＳミラー装置により光スポットを記録媒体の半径方向に微少な量で移動させることが可能となるので、アクチュエータよりも緻密なトラッキング制御を行うことができる。例えば、低周波領域（例えば〜２ｋＨｚ）では上述したアクチュエータにより粗動調整を行い、高周波領域（例えば２〜１０ｋＨｚ）ではＭＥＭＳミラー装置により微動調整を行うようにしている。
【００１１】
【特許文献１】
特開昭６４−７３５３６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した構成の光ディスク装置において、安定したトラッキング制御を行うためには、アクチュエータと同様にＭＥＭＳミラー装置の共振ピーク量も１５ｄＢ以下であることが望ましい。しかしながら、上述した従来のＭＥＭＳミラー装置の共振ピーク量は３０ｄＢ程度となるため、この共振周波数においては制御系が不安定になり、安定したトラッキング制御を行うことができないという問題がある。
【００１３】
本発明は、共振周波数における共振ピーク量を低減したＭＥＭＳミラー装置およびこのＭＥＭＳミラー装置を備えて正確なトラッキング制御を可能とした光ディスク装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、矩形状のフレームと、一方の面に反射手段を有し、前記フレームの内側にヒンジを介して連結されるミラー部と、前記ヒンジを軸として前記ミラー部を傾斜させるための駆動手段と、を備えたＭＥＭＳミラー装置において、前記フレームは、前記ヒンジとの連結部分の両側に所定の間隔をおいてフレーム内側に延びる２つの突起部を有し、前記ヒンジを跨いで前記２つの突起部を架橋するように弾性部材を設けるようにしたものである。また、前記弾性部材は高分子樹脂（例えばシリコン）をＵＶ照射等によりゲル状に硬化させて形成するようにした。
【００１５】
上述したようにフレームとヒンジの連結部の両側に突起部を設けることで、弾性部材を形成しやすくなる。すなわち、シリコン等のＵＶ硬化性樹脂材料をフレームに形成された２つの突起部間に塗布しＵＶ照射してゲル状に硬化させる場合、突起部とヒンジの間に液溜めが形成されるので、２つの突起の間を架橋するようにゾル状の樹脂を塗布することが容易となる。
【００１６】
また、フレームとヒンジの連結部に弾性部材を形成することにより、ＭＥＭＳミラー装置の共振ピーク量を低減させることができるので、このＭＥＭＳミラー装置を備えた光ディスク装置においては安定したトラッキング制御が可能となる。
【００１７】
なお、ゲル状に硬化させると表現しているが、ゾル状に近いゲル状に硬化させた方がＭＥＭＳミラー装置の共振ピークを低減させる効果が高い。
【００１８】
また、ＭＥＭＳミラー装置のフレーム、ミラー部、およびヒンジは同一の材料で一体に形成されるようにした。例えば、Ｓｉ基板等の単一基板材料に対してドライエッチング法による微細加工を施すことで各部位を一体に形成することができる。これにより、フレームのヒンジとの連結部の両側に突起部を設けるために工程を新たに増やす必要はなく、比較的容易にこれらの部材を形成することができる。
【００１９】
また、前記駆動手段を、前記ミラー部の反射手段を設けた面とは他方の面に配線された電磁コイルと、前記電磁コイルに電流を流した際に該電磁コイルの所定の部位に前記ミラー部の厚み方向にローレンツ力が生じるような磁界を発生させる永久磁石と、で構成するようにした。これにより、電磁コイルに働くローレンツ力を利用してミラー部の揺動を制御することができる。
【００２０】
さらに、前記電磁コイルを８字型に配線し、前記永久磁石としては前記電磁コイルの所定の部位に閉ループ状の磁界を発生するように着磁されているものを使用するようにした。これにより、電磁コイルの所定の部位における磁界の強度が安定化され、電磁変換効率が向上するので、ＭＥＭＳミラーの動作特性が向上する。
【００２１】
また、上述したＭＥＭＳミラー装置の共振ピークは従来のＭＥＭＳミラー装置に比較して格段に低減されているので、このＭＥＭＳミラーを光ディスク装置に備えることで安定したトラッキング制御を行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係るＭＥＭＳミラー装置１００の概略構成を示す上面図で、図２は分解斜視図である。図３は第１フレーム１０１とヒンジ１０４の連結部の拡大図であり、（ａ）は弾性部材１１１の形成前、（ｂ）は弾性部材１１１の形成後を示す。
【００２３】
図１〜３に示すように、第１フレーム１０１の内側にはミラー部１０２が２本のヒンジ１０４，１０４を介して連結されており、第２フレーム１２０にはヒンジ１０４と平行な辺の内側に永久磁石１０５Ａ，１０５Ｂが設けられている。本実施形態のＭＥＭＳミラー装置１００は、これらの第１フレーム１０１と第２フレーム１２０が接合されて構成される。
【００２４】
第１フレーム１０１には、フレーム１０１のヒンジ１０４と連結する部分の両側に所定の間隔をおいて２つの突起部１１０Ａ，Ｂを設けている。そして、ヒンジ１０４を跨いで２つの突起部１１０Ａ，１１０Ｂを架橋させるように弾性部材１１１を形成している。このように、フレーム１０１とヒンジ１０４の連結部に弾性部材１１１を設けている点が従来のＭＥＭＳミラー装置（図６参照）と異なる。
【００２５】
この弾性部材１１１は、高分子樹脂がゲル状に変性されて形成される。具体的には、例えばシリコン等のＵＶ硬化性樹脂材料を第１フレーム１０１に形成された２つの突起部１１０Ａ，Ｂ間に塗布しＵＶ照射してゲル状に硬化させて形成される。この場合、第１フレームに設けられた突起部１１０Ａ，１１０Ｂとヒンジ１０４の間に形成された空間１１２が液溜めとなるので、弾性部材１１１を容易に形成することができる。また、ＭＥＭＳミラー装置１００の共振ピーク量を低減させるためには、弾性部材１１１の硬化の程度をゾルに近いゲル状とすることが望ましい。
【００２６】
また、第１フレーム１０１，ミラー部１０２，ヒンジ１０４は、単一のＳｉ基板に対してドライエッチング法による微細加工を施すことにより形成することができる。したがって、第１フレーム１０１に突起部１１０Ａ，１１０Ｂを設けるようにしているが、そのための工程を新たに増やす必要はなく、それぞれの部位を比較的容易に形成することができる。
【００２７】
ミラー部１０２は、一方の面には金蒸着等により反射面１０３を形成され、他方の面にはミラー部１０２の周縁部を周回するように電磁コイル１０６が配線されている。この電磁コイル１０６の端部は２つのヒンジ１０４，１０４から延びて、フレーム１０１に設けられた電極パッド１０７に電気的に接続されている。なお、電磁コイル１０６以外の絶縁膜等の図示は省略してある。また、コイル配線は実際には複数巻きであるが、図では単数巻きで示している。
【００２８】
第２フレーム１２０は例えば鉄等の材質で形成され、そのヒンジ１０３と平行な辺の内側には永久磁石１０５Ａ，１０５Ｂが、対向する磁極が反対となるように固着されている。このミラー部１０２の裏面側に設けられた電磁コイル１０６および第２フレーム１２０に固着された永久磁石１０５Ａ，１０５Ｂによりミラー部１０２の駆動手段が構成されている。
【００２９】
ここで、ミラー部１０２の具体的な揺動動作を説明すると、フレーム１０１上の電極パッド１７へ電圧を印加すると電磁コイル１０６に電流が流れ、電磁コイル１０６の永久磁石１０５Ａ，１０５Ｂに平行な部位は、永久磁石１０５Ａ，１０５Ｂによって発生された磁界Ｂとの相互作用によりミラー部１０２の厚み方向にローレンツ力を受ける。その結果、ミラー部１０２は二本のヒンジ１０４，１０４を軸として揺動され、ローレンツ力とヒンジ１０３の捩り抵抗力とが釣り合う角度で静止する。このとき、電磁コイル１０６に流れる電流の大きさを変えることで、ミラー部１０２を所望の角度だけ傾斜させることができる。
【００３０】
また、本実施形態のＭＥＭＳミラー装置１００は、ヒンジ１０４と第１フレーム１０１の連結部に弾性部材１１１を設けているので、共振ピーク量は従来の約半分（例えば１５ｄＢ）に低減される。
【００３１】
図４は、上述したＭＥＭＳミラー装置１００を備えた光ディスク装置の光ピックアップ系を示す概略構成図である。本実施形態に係る光ディスク装置１０の光ピックアップ系は、光源（半導体レーザ：ＬＤ）１１と、光源１１からのレーザ光を反射して対物レンズ１７に入射させるＭＥＭＳミラー装置１００と、ＭＥＭＳミラー装置１００で反射されたレーザ光を集光して光ディスク等の記録媒体１６表面に照射する対物レンズ１７と、記録媒体１６で反射された光から各種信号を検出する光検出器１５と、レーザ光が所定の経路を進行するように導くビームスプリッタ１３と、レーザ光を平行光に変換するコリメータレンズ１２や平行光を集光させる集光レンズ１４等を備えている。
【００３２】
また、対物レンズ１７は図示しないアクチュエータに固着されており、このアクチュエータにより記録媒体１６の凹凸や振動に応じて光ビームの集束点（光スポット）を記録媒体１６上に結ぶためのフォーカシング制御と、光スポットを信号トラックに追従させるトラッキング制御とが行われる。
【００３３】
さらに、ＭＥＭＳミラー装置１００のミラー部１０２を微少な角度で傾斜させて、記録媒体１６に照射される光スポットを記録媒体の半径方向に変位させることによりトラッキング制御が行われる。このＭＥＭＳミラー装置１００による光スポットの変位量は上記アクチュエータによる光スポットの変位量に比較して小さく、例えば０．０１μｍオーダーでの調整が可能である。
【００３４】
上述した構成の光ディスク装置１０においては、低周波領域（例えば〜２ｋＨｚ）における粗動調整を上記アクチュエータで行い、高周波領域（例えば２〜１０ｋＨｚ）における微動調整をＭＥＭＳミラー装置１００により行うという、２段階のトラッキング制御により光スポットのトラック方向の位置が補正される。
【００３５】
また、ＭＥＭＳミラー装置１００の共振ピーク量は１５ｄＢ程度であり、従来のＭＥＭＳミラー装置に比較して格段に低減されているので、このＭＥＭＳミラー装置１００による安定したトラッキング制御が可能となる。したがって、記録媒体の高密度化に伴いトラックピッチが一層狭くなった場合にも対応できる。
【００３６】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係るＭＥＭＳミラー装置１００の概略構成を示す上面図である。
第２の実施形態のＭＥＭＳミラー装置は、電磁コイル１０６の配線と永久磁石１０５の構成が第１の実施形態とは異なり、その他の構成は第１の実施形態と同様である。すなわち、第１の実施形態では電磁コイル１０６をミラー部の周縁部に周回させるように配線しているのに対して、第２の実施形態では電磁コイル１０６を８字型に配線している。なお、コイル配線は実際には複数巻きであるが、図では単数巻きで示している。
【００３７】
また、第１の実施形態では永久磁石１０５により生じる磁界Ｂがオープンとなっているのに対して、第２の実施形態では永久磁石１０５により生じる磁界Ｂ’がクローズ（閉ループ）となっている。つまり、永久磁石１０５の長辺方向にＮ極およびＳ極の両極が表れるように永久磁石を着磁してフレーム１０１の内側に閉ループ状の磁界が生じるようにしている。
【００３８】
第２の実施形態によれば、永久磁石１０５により生じる磁界Ｂ’が閉ループとなるので、電磁コイル１０６の所定の部位における磁界の強度が安定化される。したがって、電磁変換効率が向上するので、ＭＥＭＳミラーの動作特性が向上する。
【００３９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、電磁コイル１０６と永久磁石１０５を駆動手段とした電磁駆動型のＭＥＭＳミラー装置について説明したが、本発明は静電駆動型のＭＥＭＳミラー装置に適用することもできる。
【００４０】
また、上記実施形態において、電磁コイル１０６の配線および永久磁石１０５の着磁形態等は適宜変更されてもよい。また、電磁コイル１０６と永久磁石１０５の配置を逆にしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、矩形状のフレームと、一方の面に反射手段を有し、前記フレームの内側にヒンジを介して連結されるミラー部と、前記ヒンジを軸として前記ミラー部を傾斜させるための駆動手段と、を備えたＭＥＭＳミラー装置において、前記フレームは、前記ヒンジとの連結部分の両側に所定の間隔をおいてフレーム内側に延びる２つの突起部を有し、前記ヒンジを跨いで前記２つの突起部を架橋するように弾性部材を設けるようにしたので、ＭＥＭＳミラー装置の共振ピーク量を低減させることができる。したがって、このＭＥＭＳミラー装置を備えた光ディスク装置においては正確なトラッキング制御が可能となる。
【００４２】
また、フレームとヒンジの連結部の両側に突起部を設け、２つの突起の間を架橋するようにゾル状の樹脂材料を塗布する場合に液溜めが形成されるようにしたので、弾性部材を比較的容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るＭＥＭＳミラー装置１００の概略構成を示す上面図である。
【図２】第１の実施形態に係るＭＥＭＳミラー装置１００の概略構成を示す分解斜視図である。
【図３】第１フレーム１０１とヒンジ１０４の連結部の拡大図である。
【図４】本実施形態のＭＥＭＳミラー装置１００を備えた光ディスク装置の光ピックアップ系を示す概略構成図である。
【図５】第２の実施形態に係るＭＥＭＳミラー装置１００の概略構成を示す上面図である。
【図６】従来のＭＥＭＳミラー装置１００の概略構成を示す上面図である。
【符号の説明】
１００  ＭＥＭＳミラー装置
１０１  第１フレーム
１０２  ミラー部
１０３  反射面
１０４  ヒンジ
１０５Ａ，Ｂ  永久磁石
１０６  電磁コイル
１０７  電極
１１０  突起部
１１１  弾性部材
１１２  液溜め
１２０  第２フレーム
【図１】
2004334966.tif 000003
【図２】
2004334966.tif 000004
【図３】
2004334966.tif 000005
【図４】
2004334966.tif 000006
【図５】
2004334966.tif 000007
【図６】
2004334966.tif 000008