(57)【要約】【課題】  レーザビームが斜めに入射するミラーを楕円放物面状に変形させることで、簡単な構造かつ小型でありながらレーザビームの集光スポットに生じる球面収差を正確に補正できる形状可変ミラー装置を提供することにある。【解決手段】  反射機能を有するミラー素子部と、このミラー素子部に接触する可動部材と、この可動部材を前記ミラー素子部の面に垂直な方向に駆動する駆動部と、前記ミラー素子部と前記駆動部とを保持する筺体とを有し、前記ミラー素子部は均一な膜厚であり、前記筺体は楕円形の開口部を有し、前記ミラー素子部のレーザビームを反射する面は前記筺体の楕円形の開口部の周で前記筺体と接し、その接線よりも外側の領域で前記ミラー素子部のレーザビームを反射する面は前記筺体に当接するとともに、前記可動部材のミラー素子部に対向する面は楕円形とした。【選択図】図１
2013206481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射機能を有するミラー素子部と、このミラー素子部に接触する可動部材と、この可動部材を前記ミラー素子部の面に垂直な方向に駆動する駆動部と、前記ミラー素子部と前記駆動部とを保持する筺体とを有し、
前記ミラー素子部は均一な膜厚であり、前記筺体は楕円形の開口部を有し、前記ミラー素子部のレーザビームを反射する面は前記筺体の楕円形の開口部の周で前記筺体と接し、その接線よりも外側の領域で前記ミラー素子部のレーザビームを反射する面は前記筺体に当接するとともに、
前記可動部材のミラー素子部に対向する面は楕円形であることを特徴とする形状可変ミラー装置。
【請求項２】
請求項1記載の形状可変ミラー装置において、
前記ミラー素子部のレーザビームを反射する面は、前記筺体の楕円形の開口部の周で前記筺体と接することを特徴とする形状可変ミラー装置。
【請求項３】
請求項1記載の形状可変ミラー装置において、
前記ミラー素子のレーザビームを反射する面の裏面に、外形が楕円状のリブを設けたことを特徴とする形状可変ミラー装置。
【請求項４】
請求項３記載の形状可変ミラー装置において、
前記前記リブは断続的な楕円形のリングで構成されていることを特徴とする形状可変ミラー装置。
【請求項５】
請求項1記載の形状可変ミラー装置において、
反射機能を有する前記ミラー素子部は、圧電素子材料を用いた可撓性膜と、その両面に形成する反射機能を有する導電性膜とで構成されてなり、
前記ミラー素子部の変形量に依存した信号を前記駆動部に供給するフィードバック制御を行うことを特徴とする形状可変ミラー装置。
【請求項６】
複数の記録層を有する光ディスクと、レーザダイオードから出射したレーザビームを反射させる変更ビームスプリッタと、この変更ビームスプリッタで反射した前記レーザビームをミラーで反射させて透過させる対物レンズとを備え、
前記対物レンズを透過した前記レーザビームを前記光ディスクの記録層に集光・反射させる光ピックアップにおいて、
前記ミラーは請求項１乃至５記載の形状可変ミラー装置であることを特徴とする光ピッキュアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームが斜めに入射し、反射する形状可変ミラー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットの普及や画像の高画質化等に伴う電子情報量の増加により、主要な情報記録媒体の１つである光ディスクは大容量化の一途をたどっている。大容量化は一般に、対物レンズの開口数増大とレーザビームの波長を短くすることによる集光スポットサイズの縮小や、記録層を多層化する方式などにより実現されている。
【０００３】
しかしながら、近年記録層が多層となった光ディスクでは、光ディスク表面から各記録層までの距離が数１０マイクロメートルずつ異なる。したがって、正常な記録・再生動作を実現するためには、異なる記録層ごとのレーザビームが集光する時に生じる球面収差を補正する機構が必須となっている。
【０００４】
このような球面収差を補正する従来技術として以下に記載した特許文献１〜３がある。  まず、特開２００６−１５５８５０号公報（特許文献１）に記載されたミラー装置では、ミラー面の中心から外周方向にかけて厚さが階段状に薄くなるように構成されているミラーに力を印加し、反射する面を楕円放物面状に変形させるものである。
【０００５】
そしてこの特許文献１は、光ピックアップで対物レンズ直下の反射ミラーとして当該ミラーを用い、当該ミラーが楕円放物面形状に変形することにより、光ディスク記録層の集光スポットに生じる球面収差を補正する技術が記載されている。
【０００６】
特開２００１−２４９２８８号公報（特許文献２）に記載されたミラー装置では、円形で均一断面形状の反射ミラーの裏面を環状の構造物で押し出す構造で、ミラーを放物面状に変形させる技術が記載されている。
【０００７】
特開２００５−９２１７５号公報（特許文献３）に記載されたミラー装置では、反射ミラー上に積層した電極と、複数の対向電極間に多様な電圧を印加し、電極間の静電引力により反射ミラーを変形させる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１５５８５０号公報
【特許文献２】特開２００１−２４９２８８号公報
【特許文献３】特開２００５−９２１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の特許文献１では、ミラー面の中心から外周方向にかけて厚さが階段状に薄くなる反射ミラーとなっているため、ミラーの製造に複雑な加工を要するという課題がある。
【００１０】
一方、球面収差を補正するミラーは、斜め入射に対して楕円放物面状に変形することが求められる。しかし、特許文献２では、円形ミラーを円環状の構造物で押し出す構成となっているため、ミラーは楕円放物面状に変形しないという課題がある。
【００１１】
また、特許文献３では、電極の数や印加電圧値が複数となっているため、構造や制御が非常に複雑になるとい課題がある。
【００１２】
本発明の目的は、簡単な構造でかつ小型でありながらレーザビームの集光スポットに生じる球面収差を正確に補正できる形状可変ミラー装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を解決するために本発明は、反射機能を有するミラー素子部と、このミラー素子部に接触する可動部材と、この可動部材を前記ミラー素子部の面に垂直な方向に駆動する駆動部と、前記ミラー素子部と前記駆動部とを保持する筺体とを有し、前記ミラー素子部は均一な膜厚であり、前記筺体は楕円形の開口部を有し、前記ミラー素子部のレーザビームを反射する面は前記筺体の楕円形の開口部の周で前記筺体と接し、その接線よりも外側の領域で前記ミラー素子部のレーザビームを反射する面は前記筺体に当接するとともに、前記可動部材のミラー素子部に対向する面は楕円形としたものである。
【００１４】
また上記目的を解決するために本発明は好ましくは、前記ミラー素子部のレーザビームを反射する面は、前記筺体の楕円形の開口部の周で前記筺体と接するようにすると良い。
【００１５】
また上記目的を解決するために本発明は好ましくは、前記ミラー素子のレーザビームを反射する面の裏面に、外形が楕円状のリブを設けるようにすると良い。
【００１６】
また上記目的を解決するために本発明は好ましくは、前記前記リブは断続的な楕円形のリングで構成されると良い。
【００１７】
また上記目的を解決するために本発明は好ましくは、反射機能を有する前記ミラー素子部は、圧電素子材料を用いた可撓性膜と、その両面に形成する反射機能を有する導電性膜とで構成されてなり、前記ミラー素子部の変形量に依存した信号を前記駆動部に供給するフィードバック制御を行うようにすると良い。
【００１８】
また上記目的を達成するために本発明は、複数の記録層を有する光ディスクと、レーザダイオードから出射したレーザビームを反射させる変更ビームスプリッタと、この変更ビームスプリッタで反射した前記レーザビームをミラーで反射させて透過させる対物レンズとを備え、前記対物レンズを透過した前記レーザビームを前記光ディスクの記録層に集光・反射させる光ピックアップにおいて、前記ミラーは請求項１乃至５記載の形状可変ミラー装置としたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、簡単構造でかつ小型でありながらレーザビームの集光スポットに生じる球面収差を正確に補正できる形状可変ミラー装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１に係る形状可変ミラー装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施例１に係る形状可変ミラー装置の分解斜視図である。
【図３】図１に示した形状可変ミラーを長軸の位置で切断した断面図である。
【図４】本発明の実施例１に係る形状可変ミラー装置のミラー素子部の変形形状例を示す図である。
【図５】本発明の形状可変ミラー装置を搭載した光ピックアップ光学系の概略構成図である。
【図６】本発明の実施例２に係る形状可変ミラー装置の概略構成図である。
【図７】本発明の実施例３に係る形状可変ミラー装置の概略構成図である。
【図８】図７に記載した形状可変ミラー装置のＣ−Ｃ’断面図である。
【図９】本発明の実施例４に係る形状可変ミラー装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２２】
本発明の実施例１に係る形状可変ミラー装置Ｍ１の構成について、図面を参照して説明する。  
図１は、本実施例に係る形状可変ミラー装置Ｍ１の斜視図である。  
図２は、本実施例に係る形状可変ミラー装置Ｍ１の分解図である。  
図３は、図１に記載の長軸の位置で、ミラー素子部の面に垂直な方向の断面を説明する図である。
【００２３】
図１、図２及び図３において、形状可変ミラー装置Ｍ１は、反射機能を有するミラー素子部６と、このミラー素子部６に接触する可動部材５と、この可動部材５をミラー素子部６の面に垂直な方向に駆動する駆動部４と、ミラー素子部６と駆動部４とを保持する筺体１とから構成されている。ミラー素子部６は均一な膜厚の板であり、直径が約２〜３ｍｍとなっている。
【００２４】
筺体１は楕円形の開口部を有しており、ミラー素子部６のレーザビームＬ１を反射する面は、筺体１の楕円形の開口部の周Ｒ０で筺体１と接する。その接線Ｒ０よりも外側の領域で、ミラー素子部６のレーザビームＬ１を反射する面は、筺体１に固定される。可動部５のミラー素子部６に対向する面は楕円形となっている。可動部材５は、ミラー素子部６のレーザビームＬ１を反射する面の裏面と、可動部材５の楕円形の外形Ｒ１で接する。
【００２５】
可動部材５の楕円形の外形Ｒ１で囲まれる領域は、筺体１の楕円形の開口部の周Ｒ０で囲まれる領域より小さい。
【００２６】
ミラー素子部６に斜めに入射するレーザビームＬ１は、ミラー素子部６上の破線で示す楕円Ｒ２で囲まれる領域で反射される。なお、ミラー素子部６の直径は２ｍｍ〜３ｍｍの極めて小さな部品である。
【００２７】
図４（ａ）は、形状可変ミラー装置Ｍ１のミラー素子部６の変形形状を示す斜視図である。曲線Ｃ１と曲線Ｃ２はそれぞれミラー素子部６の長軸と短軸上の変形形状を評価する評価線を示している。
【００２８】
図４（ｂ）は、ミラー素子部６の中心からの距離と、ミラー素子部６の変形量との関係を示した図である。なお、図４（ｂ）では、ミラー素子部６の中心からの距離は、レーザビームＬ１が反射される領域Ｒ２の長軸半径の距離と短軸半径の距離をそれぞれ１に規格化して記載している。
【００２９】
筺体１に固定された駆動部４は可動部材５をミラー素子部６の面に垂直な方向に駆動する。可動部材５はミラー素子部６と外形Ｒ１で接触し、ミラー素子部６をミラー素子部６の面に垂直な方向に押圧する。楕円形の接線Ｒ０で保持されたミラー素子部６に、接線Ｒ０よりも内側の領域である接線Ｒ１で楕円形状に力が加わることにより、ミラー素子部６は、図４（ａ）に示す楕円放物面形状に変形する。
【００３０】
この時、ミラー素子部６の長軸方向と短軸方向の変形量の曲線はそれぞれ図４（ｂ）の曲線Ｃ１と曲線Ｃ２となり、図中で曲線が一致する。その結果、ミラー素子部６に斜めに入射するレーザビームＬ１は、ミラー素子部６の長軸、短軸いずれの軸方向においても同一の発散角度変化を受ける効果が得られる。
【００３１】
なお、ミラー素子部６と筐体１との固定は接着剤等で固定されているが、ミラー素子部６自体が柔軟性素材で形成されているため、図４（ａ）に示した曲線Ｃ１と曲線Ｃ２のように理想的な楕円放物面形状のミラー素子部でレーザビームを受け止めることができる。
【００３２】
次に、本実施例の形状可変ミラー装置Ｍ１を図５の光ピックアップ２４の光学系に用いた時の動作を説明する。
【００３３】
図５は、形状可変ミラー装置Ｍ１を組み込んだ光ピックアップ２４の光学系と、光ディスクとコントローラの概略図の一例を示している。
【００３４】
図５において、光ディスク２２は複数の記録層２１ａ、２１ｂを有する。レーザダイオード１７から出射したレーザビームＬ１はコリメートレンズ１６で概平行光となり、グレーティング１５を透過後、偏光ビームスプリッタ１３で反射する。なお、レーザダイオード１７から出射するレーザビームＬ１の一部は偏光ビームスプリッタ１３を透過し、フロントモニタ１４に入射し、レーザダイオード１７の発光強度をモニタする。
【００３５】
偏光ビームスプリッタ１３で反射したレーザビームＬ１は、形状可変ミラー装置Ｍ１のミラー素子部６で反射する。形状可変ミラー装置Ｍ１のミラー素子部６で反射したレーザビームＬ１は１/４波長板１８を透過し、対物レンズ１９により例えば光ディスク２２の記録層２１ａ上に集光、反射する。光ディスク２２の記録層２１ａで反射したレーザビームＬ１は再び対物レンズ１９を透過した後、１/４波長板１８を透過し、形状可変ミラー装置Ｍ１のミラー素子部６で反射する。形状可変ミラー装置Ｍ１のミラー素子部６で反射したレーザビームＬ１は、偏光ビームスプリッタ１３を透過し、集光レンズ１２によりディテクタ２３上に集光し、光ディスク２２の記録層２１ａに記録された情報が電気信号に変換される。
【００３６】
ここで、光ディスク２２の各記録層２１ａ、２１ｂ上にレーザビームＬ１の焦点位置を合わせるため、ディテクタ２３で受光する情報を元に、制御回路３１、レンズ駆動回路３２を介して信号が発生し、それによりレンズアクチュエータ２０に支持された対物レンズ１９は光軸方向に並進もしくは傾く動作をする。
【００３７】
対物レンズ１９で集光されるレーザビームＬ１の位置が、例えば、記録層２１ａから記録層２１ｂに変わる時、記録層２１ｂ上の集光スポットに生じる球面収差は、レーザビームＬ１の発散角度を形状可変ミラー装置Ｍ１で変化させることにより補正される。ミラー素子部６は楕円放物面形状に変形するので、ミラー素子部６の長軸、短軸何れの方向においても同一の発散角度変化が与えられる。
【００３８】
これにより、本実施例によれば、ミラー素子部６に斜めに入射するレーザビームＬ１の球面収差を補正することが出来る。形状可変ミラー装置Ｍ１のミラー素子部６の変形は、ディテクタ２３で受光する情報を元に、制御回路３１、ミラー駆動回路３３を介して形状可変ミラー装置Ｍ１の駆動部４へ信号が印加されて行われる。
【実施例２】
【００３９】
次に、本発明の実施例２に係る形状可変ミラー装置Ｍ３について、図面を用いて説明する。  
図６（ａ）は、本実施例に係る形状可変ミラー装置Ｍ３の斜視図である。  
図６（ｂ）は、図６（ａ）に記載の長軸の位置で、ミラー素子部６の面に垂直な方向の断面を説明する図である。
【００４０】
実施例２は、ミラー素子部６と筺体１との保持方法が実施例１と異なるものである。以下、第１実施例と異なる点について説明する。
【００４１】
図６（ａ）及び図６（ｂ）において、ミラー素子部６のレーザビームＬ１を反射する面は、筺体１の楕円形の開口部の周Ｒ０で筺体１と接している。その接線Ｒ０よりも外側の領域で、ミラー素子部４のレーザビームＬ１を反射する面は、筺体４に固定されてはいない。
【００４２】
本実施例の形状可変ミラー装置Ｍ３のミラー素子部６は楕円形の周Ｒ０のみで筺体１に支持されている。  
つまり、本実施例はミラー素子部６が筐体１に接触しているだけであるためミラー素子部６は筐体１に対して滑ることができる。そのためミラー素子部６は柔軟性素材で形成されているうえに、筐体１に対して柔軟に滑るので、図４（ａ）に示した曲線Ｃ１と曲線Ｃ２のような理想的な楕円放物面形状のミラー素子部でレーザビームを受け止めることができる。
【００４３】
一方、実施例１の形状可変ミラー装置Ｍ１は、上述したようにミラー素子部６のレーザビームＬ１を反射する面の接線Ｒ０よりも外側の領域が筺体１に固定されている。そのため、本実施例の形状可変ミラー装置Ｍ３は、実施例１の形状可変ミラー装置Ｍ１と比べ変形し易く、小さな駆動力で変形させることができる。
【実施例３】
【００４４】
次に、本発明の実施例３に係る形状可変ミラー装置Ｍ４について、図面を用いて説明する。  
実施例３は、ミラー素子部６を変形させる機構が実施例１と異なり、その他の構成は同じである。以下、実施例１と異なる点について説明する。
【００４５】
図７（ａ）は、本実施例に係る形状可変ミラー装置Ｍ４の斜視図である。  
図７（ｂ）は、図７（ａ）に記載の長軸の位置で、ミラー素子部６の面に垂直な方向の断面を説明する図である。  
図８（ａ）は図７（ｂ）のＣ−Ｃ’断面を矢視方向に見た図である。
【００４６】
図７（ａ）及び図７（ｂ）において、形状可変ミラー装置Ｍ４は、反射機能を有するミラー素子部６と、ミラー素子部６のレーザビームＬ１を反射する面の裏面に固定したリブ部材７と、リブ部材７に接触する可動部材５と、可動部材５をミラー素子部６の面に垂直な方向に駆動する駆動部４と、ミラー素子部６と駆動部４とを保持する筺体１とから構成されている。可動部材５とリブ部材７とは、楕円形の外形Ｒ３によって接触するものである。このリブ部材７は楕円形のリング状となっている。
【００４７】
筺体１に固定された駆動部４は可動部材５をミラー素子部６の面に垂直な方向に駆動する。可動部材５はリブ部材７と楕円形の外形Ｒ３で接触し、ミラー素子部６をミラー素子部６の面に垂直な方向に駆動する。
【００４８】
楕円形の接線Ｒ０で筐体１に保持されたミラー素子部６に対しリブ部材７によって接線Ｒ０よりも内側の領域である接線Ｒ３で楕円形状に力が加わることになる。これによって、ミラー素子部６は楕円放物面形状に変形する。
【００４９】
なお、可動部材５とリブ部材７との楕円形の接線Ｒ３で囲まれる領域は、筺体１の楕円形の開口部の周Ｒ０で囲まれる領域よりも小さい。
【００５０】
リブ部材７は、ミラー素子部６に対して相対的な位置が固定されているため、可動部材５とミラー素子部６との相対位置が多少ばらついても、リブ部材７がミラー素子部６を押圧する力の位置はずれない。そのため、可動部材５とミラー素子部６との相対位置が多少ばらついても、可変ミラーアクチュエータ装置Ｍ４のミラー素子部６は、高精度に変形する。
【００５１】
図８（ａ）（ｂ）はリブ部材の形状を示すものである。  
図８（ａ）に示すリブ部材７は上述したように、楕円形のリング状となったものである。図８（ｂ）に示すリブ部材は断続的な楕円形のリング状となっている。一般的には、リブ部材７がミラー素子部６に固定されることにより、ミラー素子部６は変形し難くなる。しかし、図８（ｂ）に示すように、リブ部材７の楕円形のリングを断続的とすることにより、リブ部材７の剛性が低下し、結果としてミラー素子部６は変形しやすくなる。
【実施例４】
【００５２】
次に、本発明の実施例４に係る形状可変ミラー装置Ｍ５について、図９を用いて説明する。  
実施例４のミラー素子部６の構造が実施例１と異なるもので、その他の構成は実施例１と同一である。以下、実施例１と異なる構造について説明する。  
図９は、本実施例に係る形状可変ミラー装置Ｍ５の長軸方向の断面を説明する図である。
【００５３】
図９において、形状可変ミラー装置Ｍ５は、圧電素子材料を用いた可撓性膜９とその両面に形成する例えばアルミなどの反射機能を有する導電性膜１０とで構成されるミラー素子部８と、このミラー素子部８に接触する可動部材５と、可動部材５をミラー素子部８の面に垂直な方向に駆動する駆動部４と、ミラー素子部８と駆動部４とを保持する筺体１と、から構成されている。圧電素子材料を用いた可撓性膜９は均一な膜厚の板である。また、反射機能を有する導電性膜１０も均一な膜厚の板である。
【００５４】
ミラー素子部８のレーザビームＬ１を反射する面は、筺体１の楕円形の開口部の周Ｒ０で筺体１と接している。その接線Ｒ０よりも外側の領域で、ミラー素子部６のレーザビームＬ１を反射する面は、筺体１に固定されている。筺体１に固定された駆動部４は可動部材５をミラー素子部８の面に垂直な方向に駆動する。可動部材５はミラー素子部８と接線Ｒ１で接触し、ミラー素子部８をミラー素子部８の面に垂直な方向に駆動する。
【００５５】
楕円形の接線Ｒ０で保持されたミラー素子部８に、接線Ｒ０よりも内側の領域である接線Ｒ１で楕円形状に力が加わることにより、ミラー素子部６は楕円放物面形状に変形する。
【００５６】
ミラー素子部８は楕円放物面形状に変形すると、圧電素子材料を用いた可撓性膜９を挟む両導電性膜１０間にミラー素子部８の変形量に依存した電圧が発生する。この両導電性膜１０間の電圧を元に、変形測定回路３４でミラー素子部８の変形量を算出し、制御回路３１を介して、ミラー駆動回路３３から発生する信号が駆動部４に印加される。ミラー素子部８の変形量の信号は駆動部４にフィードバックされる。
【００５７】
これにより本実施例によれば、ミラー素子部８は高精度に変形できるものである。
【００５８】
以上のごとく本発明によれば、所定角度をもって入射してきたレーザ光を理想的な楕円放物面形状のミラー素子部で受け止めることができる。そのため記録層が多層化した近年の光ディスクの各層に対して正確な球面収差の補正を行うことができ、信頼性が高い光ピックアップを提供できる。
【００５９】
なお、本発明の実施例では形状可変ミラー装置を光ピックアップへの搭載例として説明したが、必ずしも光ピックアップに限定されるものではなく、例えば光学系の医療器具等への搭載も可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１…筺体、４…駆動部、５…可動部材、６…ミラー素子部、７…リブ部材、８…ミラー素子部、９…圧電素子を持いた可撓性膜、１０…反射機能を有する導電性膜、１２…集光レンズ、１３…偏光ビームスプリッタ、１４…フロントモニタ、１５…グレーティング、１６…コリメートレンズ、１７…レーザダイオード、１８…１/４波長板、１９…対物レンズ、２０…レンズアクチュエータ、２１ａ…記録層、２１ｂ…記録層、２２…光ディスク、２３…ディテクタ、２４…光ピックアップ、Ｌ１…レーザビーム、Ｍ１…形状可変ミラー装置、Ｒ０…接線、Ｒ１…接線、Ｒ２…楕円、Ｒ３…リブ部材と可動部材の接線。
【図１】
2013206481.tif 000003
【図２】
2013206481.tif 000004
【図３】
2013206481.tif 000005
【図４】
2013206481.tif 000006
【図５】
2013206481.tif 000007
【図６】
2013206481.tif 000008
【図７】
2013206481.tif 000009
【図８】
2013206481.tif 000010
【図９】
2013206481.tif 000011