形状可変ミラー、光ピックアップ装置
【課題】初期状態の圧電アクチュエータの残留歪みが低減された形状可変ミラー及び当該形状可変ミラーを使用した光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】ベース基板と、ミラー面を有するミラーと、このベース基板上に設けられ、ミラーとベース基板とを固定する固定部と、ベース基板とミラーとの間に圧電セラミックスを使用したアクチュエータとを備えた形状可変ミラーにおいて、アクチュータの初期電圧を負の電圧Ｖ２Ａとする。この初期電圧は、アクチュエータごとに異なり、アクチュエータの変位が最小変位となる電圧以上ゼロ電圧未満とする。この負の初期電圧Ｖ２Ａをバイアス電圧とし、負のバイアス電圧を印加した状態で電圧のストロークを行なう。
【解決手段】ベース基板と、ミラー面を有するミラーと、このベース基板上に設けられ、ミラーとベース基板とを固定する固定部と、ベース基板とミラーとの間に圧電セラミックスを使用したアクチュエータとを備えた形状可変ミラーにおいて、アクチュータの初期電圧を負の電圧Ｖ２Ａとする。この初期電圧は、アクチュエータごとに異なり、アクチュエータの変位が最小変位となる電圧以上ゼロ電圧未満とする。この負の初期電圧Ｖ２Ａをバイアス電圧とし、負のバイアス電圧を印加した状態で電圧のストロークを行なう。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状可変ミラー及び当該形状可変ミラーを使用した光ピックアップ装置に関し、より詳細には、ミラーの歪みが低減された形状可変ミラー及び光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ技術を利用したＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems：微小電気機械）の小型、低消費電力といった優位性を利用して、カメラ、顕微鏡、光ピックアップ装置などのレンズやミラー等の光学部品と、駆動機構とを集積化することが行なわれている。
例えば、圧電セラミックスを使用したアクチュエータを、ＭＥＭＳを使用してミラーと組み合わせると、アクチュエータの変位に基づいてミラーを変形させることができる。このような形状可変ミラーを光ピックアップ装置の立ち上げミラーとして利用すると、光ピックアップ装置のコマ収差等の波面収差を補正することができる。
【０００３】
特許文献１では、表示装置、光変調器、可変コンデンサ等に応用可能なアクチュエータ装置であって、複数のアクチュエータが平面的に配列された駆動部の上に、この複数のアクチュエータの駆動力が伝達される板部材を設けることによって、不良なアクチュエータの変位を複数の正常なアクチュエータの変位で補償できるようにしたアクチュエータ装置が提案されている。
このアクチュエータ装置では、圧電層の分極を行なう際の印加電圧を、接着剤を硬化させる時の電圧よりも大きい電圧とし、アクチュエータの変位特性を実際に駆動する際の特性曲線に一致させている。
【０００４】
特許文献２では、光軸に対して略対称に設けられている分極方向が異なる一対の電極と、この電極で挟まれるように設けられている圧電体と、光学反射膜とを備える形状可変ミラーであって、圧電体で光学反射膜の形状を変化させ、ミラーの球面収差を補正する収差補正ミラーが提案されている。この収差補正ミラーでは、分極処理の方向が逆であるために、圧電体は一方の領域で下に凸、他方の領域では上に凸になっている。
【０００５】
特許文献３では、支持基板と鏡面を有するミラーとに挟まれた圧電素子によって、鏡面を変形させる形状可変ミラーであって、支持基板と圧電素子との接合部および圧電素子とミラーとの接合部が金属の薄層を有し、当該金属の薄層を有する接合部を加熱状態で圧着することによって、金属層の介入により接合部の接合度を増すようにした形状可変ミラーが提案されている。
【０００６】
特許文献４では、支持基板と反対側の面に光ビームが照射される鏡面を有するミラーと、支持基板とミラーに挟まれた圧電素子とを備える形状可変ミラーであって、圧電素子を所定の配置とすることによって、鏡面に発生する歪みの影響を受けないで、収差の補正を行なうことができる形状可変ミラーが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−５７２５０号公報
【特許文献２】特開２００５−９２９８７号公報
【特許文献３】特開２００６−３５１１５６号公報
【特許文献４】特開２００６−３５１１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載のアクチュエータ装置では、分極処理を行なう際の電圧印加を接着剤硬化時及び駆動時の電圧より高くしているが、このような電圧の印加では、圧電セラミックスの残留歪みが大きい。
すなわち、アクチュエータの組み立てが終了した後に、再度キュリー点（圧電体の自発分極が喪失する温度）以上の温度が必要なプロセスを行なうと、再度分極処理を行なう必要があるが、ヒステリシスを考慮して分極を行なっても、分極が終了した時点で残留歪みが生じており、この残留歪みが低減されているわけではない。
【０００９】
このように分極を行なうと残留歪みが生じるのはＰＺＴ等の圧電体が本来有する特性であり、分極を行なうと、必ず残留歪みが存在するため、アクチュエータの初期の変位は、組み立て直後（分極前）と分極後とでは異なった状態になり、アクチュエータの残留歪みによりアクチュエータの駆動部近傍に歪みが生じる。
また、特許文献１では、複数のアクチュエータの駆動電圧は、全て同じであり、アクチュエータ間のばらつきは考慮されていない。
【００１０】
また、特許文献２に記載の収差補正ミラーでは、分極の方向を逆にして、圧電体に電圧が印加された場合に下に凸の部分と、上に凸の部分とを作ることによって、低い電圧で光学反射膜の変位を大きくすることを目的としており、残留歪みの補正を目的としたものではない。また、このように圧電体に下に凸の部分と上に凸の部分とがあると、残留歪みの影響を低減し、平坦度の高い形状可変ミラーを得るという観点からは、逆効果となる場合もある。
【００１１】
特許文献３及び特許文献４の形状可変ミラーは、本発明の出願人と同一の出願人が提案したものであり、特許文献３の形状可変ミラーは、支持基板と圧電素子との接合部及び圧電素子とミラーとの接合部における接合度を増すために、当該接合部に金属層を形成するものであり、圧電アクチュエータの残留歪みの低減に関するものではない。
【００１２】
また、特許文献４に記載の形状可変ミラーは、圧電アクチュエータを所定の配置にすることによって、ミラーの歪みを低減させており、アクチュエータの印加電圧を変化させて残留歪みの低減を図っているのではない。
【００１３】
本発明はこのような実情に鑑み、歪みが低減された形状可変ミラー、特に初期状態の圧電アクチュエータの残留歪みが低減された形状可変ミラー及び当該形状可変ミラーを使用した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】
【００１４】
上記目的を達成すべく本発明は次の技術的手段を講じた。
本発明に係る形状可変ミラーでは、ベース基板と、ミラー面を有するミラーと、ベース基板上に設けられ、ミラーとベース基板とを固定する固定部と、ベース基板とミラーとの間に設けられ、圧電セラミックスを使用したアクチュエータとを備えた形状可変ミラーにおいて、このアクチュエータの初期電圧を負の電圧とする。
【００１５】
このようにすると、圧電セラミックスを使用したアクチュエータの組み立て工程終了後に、キュリー点以上の温度が必要なプロセスを行なって、アクチュエータに再度分極処理を行ない残留歪みが生じても、初期状態で、負の電圧が印加されることによってアクチュエータが収縮しているので、この負の初期電圧による収縮と、圧電セラミックスの残留歪みとが相殺され、残留歪みを低減することができる。
アクチュエータは、例えば、ＰＺＴからなる圧電セラミックスを使用したアクチュエータであるので、分極を行なうと、圧電セラミックスの残留歪みが避けられないが、このようにアクチュエータの初期電圧が負の電圧であると、圧電セラミックスの残留歪みによって、形状可変ミラーが最初から突き上げられ、上に凸になっている状態が低減される。
【００１６】
本発明に係る形状可変ミラーでは、初期電圧が、アクチュエータごとに異なる。
このようにすると、アクチュエータ間のばらつきを低減することができ、初期状態での形状ミラーの平坦度がさらに向上する。
【００１７】
本発明に係る形状可変ミラーでは、初期電圧を、アクチュエータの変位が最小変位となる電圧以上ゼロ電圧未満とする。
このアクチュエータに使用される圧電セラミックスは、バタフライ形ヒステリシス特性を持つ。つまり、印加電圧をゼロから下げていくと、アクチュエータは負の向き（収縮する向き）に変位するが、印加電圧をさらに下げていきバタフライ形ヒステリシスの最小変位の印加電圧よりも下げると、変位の向きが変わり、今度は印加電圧を下げていくほど、アクチュエータが正の向き（膨張する向き）に変位する。
【００１８】
このため、負の初期電圧が低すぎて、バタフライ形ヒステリシスの最小変位となる電圧未満となると、印加電圧と変位との関係が線形性を有さない。したがって、初期電圧を、アクチュエータの変位が最小変位となる電圧以上ゼロ電圧未満とすると、印加電圧と変位との関係が略線形性である部分を使用できるので、印加電圧と形状可変ミラーとの関係も略線形性であり、形状可変ミラーの形状を容易に変化させることができる。
【００１９】
本発明に係る形状可変ミラーでは、負の初期電圧をバイアス電圧とし、このバイアス電圧を印加した状態で電圧のストロークを行なう。
このように、印加電圧と変位との関係が略線形性である部分で、負のバイアス電圧を印加した状態で印加電圧を変化させて、電圧のストロークを行なうと、電圧を印加した状態においても残留歪みが低減される。
【００２０】
すなわち、負のバイアス電圧をかけた状態のまま、印加電圧をプラスに変化させているので、負のバイアスの分だけ、常にアクチュエータの変位が低くなっており、残留歪みが低減された状態でアクチュエータを変位させることができる。
そして、初期電圧が負のバイアス印加電圧である以外に変更は要さず、バイアス電圧ゼロの状態と同じ略線形性の変位を得ることができる。
また、負のバイアス電圧を印加するだけであるので、印加電圧の電源回路を簡単な構成にできる。
【００２１】
本発明の典型的な実施形態に係る形状可変ミラーでは、ベース基板と、ミラー面を有するミラーと、ベース基板上に設けられ、ミラーとベース基板とを固定する固定部と、ベース基板とミラーとの間に設けられ、圧電セラミックスを使用したアクチュエータとを備えた形状可変ミラーにおいて、圧電セラミックスに、ＰＺＴが使用され、形状可変ミラーの組み立て工程後にＰＺＴの分極が行なわれ、アクチュータの初期電圧を負の電圧とし、この初期電圧が、アクチュエータごとに異なり、初期電圧を、アクチュエータの変位が最小変位となる電圧以上ゼロ電圧未満とし、この負の初期電圧をバイアス電圧とし、負のバイアス電圧を印加した状態で電圧のストロークを行なう。
【００２２】
このようにすると、ＰＺＴが使用されているアクチュエータの組み立て工程終了後に、キュリー点以上の温度が必要なプロセスを行ない、その後、アクチュエータに再度分極処理を行なって残留歪みが生じても、初期状態で、残留歪みが相殺される向きに、アクチュエータに負の初期電圧が印加されるので、当該残留歪みを低減することができる。このため、形状可変ミラーが最初から突き上げられた状態で、上に凸になっている状態が低減される。また、アクチュエータ間に印加される電圧が異なっていると、アクチュエータ間のばらつきを低減することができ、形状ミラーを更に平坦にすることができる。
さらに、初期電圧がアクチュエータの最小変位を超えない範囲であると、印加電圧と変位との関係が略線形性である部分を使用できる。
【００２３】
そして、この負の初期電圧をバイアス電圧として、このバイアス電圧をかけた状態で、印加電圧を変化させて、電圧のストロークを行なうと、バイアス電圧がゼロの状態よりも負のバイアス分だけ、常にアクチュエータの変位が低くなっており、その負のバイアスによる変位の分の残留歪みが低減される。
例えば、バイアス電圧がゼロの状態における印加電圧の変化量である電圧ストロークの範囲と、負のバイアス電圧をかけた状態での電圧ストロークの範囲が同じである場合、負のバイアス電圧をかけた状態では、最大電圧を印加しても、バイアス電圧がゼロの時よりも負のバイアス分だけアクチュエータが収縮しているので、残留歪みをその分低減することができる。
【００２４】
本発明に係る光ピックアップ装置では、上述の形状可変ミラーを備える。
このようにすると、形状可変ミラーの初期状態において、圧電セラミックスの残留歪みによって上に突き上げられている状態が低減されるので、初期状態の収差が低減するとともに、収差補正の精度がより向上する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、歪みが低減された形状可変ミラー、特に初期状態の圧電アクチュエータの残留歪みが低減された形状可変ミラー及び当該形状可変ミラーを使用した光ピックアップ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態の形状可変ミラーの斜視図である。図１に示すように、この形状可変ミラー１は、ベース基板２と、ミラー面３ａを有するミラー３と、固定部４とを備える。そして、電極５と、一点鎖線で示す圧電体６とからなるアクチュエータ７でミラー３の形状を変化させる。
【００２７】
ベース基板２は、略正方形であり、例えば、ガラス等の絶縁体からなる。このベース基板２上には、ベース基板２の４隅と、当該ベース基板２の隅間とに計８個の固定部４が設けられており、この固定部４によって、ベース基板２とミラー３とが固定されている。したがって、ミラー３の端部は、ベース基板２に完全に固定されており、ミラー３の端部がベース基板２に対して上下に動くことはない。また、このミラー３は、固定部４と反対側にミラー面３ａを有し、このミラー面３ａで光を反射する。
８個の固定部４の内側に、一点鎖線で示す４つの圧電体６が、ベース基板２とミラー３とに挟まれるように配置され、この圧電体６に正負の電圧を印加する電極５が接続されている。この電極５と圧電体６とで、アクチュエータ７を構成する。
【００２８】
図２に示すように、ミラー３の端部は固定されているので、電極５に印加する電圧を変化させ、圧電体６を上下方向に伸縮させると、アクチュエータ７からの駆動力によって、ミラー３の形状が、図２の破線で示すように変化する。そして、アクチュエータ７の圧電体６に、圧電セラミックスが使用されている。
【００２９】
図３は、本実施形態に係る積層型圧電セラミックスアクチュエータの上面図であって、図４は、本実施形態に係る積層型圧電セラミックスアクチュエータの断面図である。図３及び図４に示すように、このアクチュエータ７は、圧電体６とプラスの電極５ａ及びマイナスの電極５ｂからなる。そして、積層型の圧電セラミックスアクチュエータでは、数十から数百枚の圧電セラミックスが使用され、図４に示すように圧電体６内部におけるセラミックスの層間にプラスの電極５ａとマイナスの電極５ｂが交互に埋め込まれている。
【００３０】
圧電体６に使用される圧電セラミックスは、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛:Pb(Zr,Ti)O3）が使用されている。ＰＺＴは、一般組成式がＡＢＯ３で表されるペロブスカイト結晶構造の強誘電体であって、アクチュエータ７の圧電材料として広く利用されている。
【００３１】
また、この圧電体６に使用できる圧電セラミックスには、ＰＺＴ以外にチタン酸バリウム（BaTiO3）がある。このチタン酸バリウムもペロブスカイト結晶構造である。その他、ペロブスカイト結晶構造の圧電セラミックスには、チタン酸鉛PbTiO3、ＰＺＴに少量のLaを添加したＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛:(Pb,La)(Zr,Ti）O3）等があり、これらもアクチュエータ７の圧電体６として使用することができる。
【００３２】
このようなアクチュエータ７に使用される圧電体６は、上述の圧電セラミックスを高温で焼き固めた多結晶の強誘電体であり、分極処理を行なうことによって圧電性をもつ。圧電体６は、その結晶に力や歪を加えることにより、電荷を発生する正圧電効果と、逆に電界を加えると、力や歪が発生する逆圧電効果を有する。アクチュエータ７は、逆圧電効果を利用したもので、圧電体６に電極５を設け、圧電体６に電界を加え、圧電体６の形状を変化させることによって、駆動力を働かせる。
【００３３】
また、圧電効果には、縦効果と横効果があって、縦効果アクチュエータでは、分極方向に電界をかけると、分極と平行に変位が生じ、横効果アクチュエータでは、分極方向に電界を加えると、分極方向と垂直に変位が生じる。例えば、積層型の圧電セラミックスアクチュエータでは、前述のように数十から数百枚のセラミックスを使用し、セラミックスの層間に電極５が埋め込まれており、厚み方向の分極が逆になるように、セラミックスが交互に積層されている。そして、圧電縦効果を利用しており、印加電圧の向きに対し、積層方向に変位する。
この積層型圧電セラミックスアクチュエータは、変位量が比較的大きく、精度、応答速度、駆動力ともに優れる。
【００３４】
図５は、圧電セラミックスの分極処理を示す図である。図５（ａ）は圧電セラミックスの分極前の状態、図５（ｂ）は圧電セラミックスの分極処理を行なっている状態、図５（ｃ）は圧電セラミックスの分極処理後の状態を示す。
分極処理前は、図５（ａ）に示すように各結晶粒の分極（自発分極）は、分域ごとにランダムな方向を向いているため、全体としての分極モーメントは０である。この場合の誘電体（圧電体６）の高さをＬとする。
その後、図５（ｂ）に示すように、キュリー点に達するまで、セラミックスを熱しながら、電源９により強い直流電界を加えて分極処理を行なう。
【００３５】
その結果、図５（ｂ）に示すように内部の自発分極は分域が電界に平行な方向に揃う。この場合、常温では、電界を印加した方向に伸び、電界と直角な方向にはわずかに縮む。したがって、分極処理を行なった後、電界を印加した状態では、図５（ｂ）に示すように、電界を印加した方向に電気歪みが生じる。この電気歪みの高さをＬ１とする。
その後、電界を取り去ると、図５（ｃ）に示すようになる。ＰＺＴは、強誘電性をもつために、電界を取り去った後も分極モーメントが残り、圧電性をもつ。この時、残留歪みが生じる。この残留歪みの高さをＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）とする。このように、分極処理を行なうと、圧電体６は図５（ａ）に示す分極処理前の状態よりもＬ２だけ高くなる。
【００３６】
この分極は、形状可変ミラー１を組み立てた後に行なわれる。つまり、形状可変ミラー１を組み立てた後、キュリー点以上の温度が必要なプロセスを行なうと、キュリー点は圧電性が消失する臨界温度でもあるので、圧電性が消失する。そのため、キュリー点を超えたものは、形状可変ミラー１の組み立て工程後に分極処理が行なわれる。
このように形状可変ミラー１を組み立てた後に、すなわち固定部４によって、ミラー３の端部がベース基板２に固定された後に、分極処理を行なうと、高さＬ２の残留歪みが生じた分、圧電体６の高さが固定部４の高さよりも高くなる。
【００３７】
残留歪みが生じると、図２に示すように最初からミラー３の中央部が突き上げられ、上に凸の状態になる。なお、この場合、アクチュエータ７もベース基板２とミラー３とに固定されている。
このように形状可変ミラー１が上に凸になっている状態では、光源から照射された光がミラー３のミラー面３ａで正常に反射されない。
【００３８】
このため、以下に示すように電圧の印加方法を変更する。
図６は、本実施形態の電圧の印加方法を示す図である。ＰＺＴからなる圧電体６では、印加電圧Ｖと変位δとの関係が、図６に示すようにバタフライ形ヒステリシスを示す。
【００３９】
そして、図６に示す原点Ｏは、印加電圧がゼロの状態であるから、図５（ｃ）の状態に該当し、分極処理後の残留歪みが残った状態である。
そして、通常、アクチュエータ７は、バイアス電圧をゼロで使用し、印加電圧をゼロ（Ｖ１Ａ＝０）からＶ１Ｂまで、電圧ストロークがＶ１の範囲で変化させて、変位ゼロから変位δ１までの範囲で使用する。この通常の電圧ストロークでは、前述のようにバイアス電圧がゼロであり、初期の印加電圧もゼロである。
したがって、このゼロの印加電圧の状態ではアクチュエータ７の変位もゼロであるが、組み立て工程後に分極処理を行なっているので、実際には、残留歪みの高さＬ２が残った状態である。
【００４０】
したがって、この残留歪みの高さＬ２だけ、組み立て工程後よりもアクチュエータ７が伸びた状態である。このようにアクチュエータ７に残留歪みがある一方で、ミラー３の端部は固定部４によって固定されているので、形状可変ミラー１の中央部が最初から上に突き上げられ、上に凸の状態となっている。
【００４１】
したがって、本実施形態では、負のバイアス電圧Ｖ２Ａをかけ、初期電圧をＶ２Ａとする。したがって、初期状態においてアクチュエータ７はδ２−縮んでいる。
このため、初期状態における形状可変ミラー１が、残留歪みによって上に凸になっている状態が低減され、平坦度が向上する。
【００４２】
そして、常に負のバイアス電圧がかかった状態で印加電圧Ｖを変化させ、印加電圧をＶ２ＡからＶ２Ｂまでの範囲とする。したがって、電圧ストロークの範囲はＶ２となる。アクチュエータが変位する範囲は収縮の変位δ２−から伸びの変位δ２＋までとなる。
この場合、初期電圧Ｖ２Ａは、アクチュエータ間で異なっている。すなわち、各アクチュエータの形状や特性のばらつきを考慮して、アクチュエータごとに個別の初期電圧が設定される。初期電圧が異なっていると、アクチュエータ間のばらつきが低減され、平坦度がさらに向上する。
【００４３】
この場合の負のバイアス電圧Ｖ２Ａによる変位は、アクチュエータのバタフライ形ヒステリシスの最小変位δｍｉｎを超えないようにする。最小変位δｍｉｎを超えない範囲であれば、印加電圧と変位との関係が略線形である。そして、この負のバイアス電圧をかけた状態で、印加電圧を変化させる。したがって、負のバイアス電圧をかけている場合の電圧ストロークの範囲Ｖ２と、バイアス電圧がゼロの電圧ストロークの範囲Ｖ１とは同じである。このように電圧ストロークの範囲が同じであると、負のバイアス電圧をかけた状態の変位のストロークを、常に残留歪みが低減された状態の変位とすることができる。例えば、最大電圧Ｖ２Ｂにおける変位δ２＋において、バイアス電圧がゼロの場合の最大電圧Ｖ１Ｂより、印加電圧が負のバイアス電圧分小さい電圧であり、残留歪みが低減された状態の変位となるので、正確に形状ミラー１を動作させることができる。
また、負のバイアス電圧をかけた状態で、電圧ストロークが同じであると、変位と印加電圧との関係が略線形の範囲を利用できるとともに、変位の制御を容易にできる。
【００４４】
このような残留歪みが低減された形状可変ミラー１は、例えば、光ピックアップ装置の収差補正に応用可能である。
図７は、本実施形態の形状可変ミラーが使用された光ピックアップ装置を示す図である。図７においては、本発明の形状可変ミラー１が使用された光学系を中心に示す。
光ピックアップ装置１０は、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray Disc；登録商標）等の光ディスク１８の録画や再生に使用されるもので、光源１１から光ディスク１８に光を照射し、光ディスク１８の再生や録画を行なう。
【００４５】
光源１１は、半導体レーザが使用され、その波長はＢＤ、ＤＶＤ等の光ディスク１８の種類に応じて異なる。
光源１１から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１２で平行光に変換され、ビームスプリッタ１３に入射する。ビームスプリッタ１３は、光ディスク１８に向かう往路のレーザ光と復路の反射光とを分離する機能を有し、往路のレーザ光を透過させ、復路の光は透過させない。１／４波長板１６は、ビームスプリッタ１３と共に使用されるもので、通過する光の偏波間の位相を１／４波長変化させ、復路のレーザ光がビームスプリッタ１３を透過しないようにする。
【００４６】
１／４波長板１６を透過したレーザ光は、立ち上げミラーとしての役割を果たす形状可変ミラー１で、水平方向から垂直方向に曲げられる。そして、形状可変ミラー１で垂直方向になったレーザ光は対物レンズ１７で集光された後、光ディスク１８に入射する。
【００４７】
光ディスク１８からの反射光は、往路と逆の経路をたどり、ビームスプリッタ１３で、光検出器１５方向に曲げられ、集光レンズ１４で集光された後、光検出器１５で受光される。
【００４８】
このように、形状可変ミラー１は、立ち上げミラーの役割を果たす。それと同時に、この形状可変ミラー１は、光検出器１５で得られた信号に基づいて、制御システム１９から形状可変ミラー１のアクチュエータ７に制御信号を送り、アクチュエータ７によってミラー３の形状を変化させる。このため、光ディスク１８と光軸とが傾いた場合に発生するコマ収差等の波面収差を補正することができる。
本実施形態の形状可変ミラー１では、初期状態におけるミラー３の歪みが低減されているので、初期状態におけるコマ収差等の波面収差の発生を抑えることができる。
また、負のバイアスがかけられた状態で、印加電圧を変化させているので、コマ収差等の波面収差の発生が低減され、正確に収差の補正を行なうことができる。
【００４９】
本発明は上述した実施形態に限られない。ミラー３、固定部４、電極５、圧電体６、アクチュエータ７等の配置、形状は、適宜変更してもよいことは言うまでもない。また、本実施形態では積層型の圧電アクチュエータが使用されているが、バイモルフ型、ユニモルフ型等、他の型のアクチュエータを使用してもよい。
この形状可変ミラー１を使用した光ピックアップ装置１０に関しても、本発明の形状可変ミラー１が使用されていれば、光源１１、ビームスプリッタ１３等の配置、その他、光ディスク１８に応じた部品の追加、変更等を行なった光ピックアップ装置１０であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本実施形態の形状可変ミラーの斜視図である。
【図２】本実施形態の形状可変ミラーが変形した状態を示す断面図である。
【図３】積層型圧電セラミックスアクチュエータの上面図である。
【図４】積層型圧電セラミックスアクチュエータの断面図である。
【図５】圧電セラミックスの分極を示す図である。
【図６】本実施形態の電圧の印加方法を示す図である。
【図７】本実施形態の形状可変ミラーが使用された光ピックアップ装置を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 形状可変ミラー
２ ベース基板
３ ミラー
３ａ ミラー面
４ 固定部
５ 電極
６ 圧電体
７ アクチュエータ
１０ 光ピックアップ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状可変ミラー及び当該形状可変ミラーを使用した光ピックアップ装置に関し、より詳細には、ミラーの歪みが低減された形状可変ミラー及び光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ技術を利用したＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems：微小電気機械）の小型、低消費電力といった優位性を利用して、カメラ、顕微鏡、光ピックアップ装置などのレンズやミラー等の光学部品と、駆動機構とを集積化することが行なわれている。
例えば、圧電セラミックスを使用したアクチュエータを、ＭＥＭＳを使用してミラーと組み合わせると、アクチュエータの変位に基づいてミラーを変形させることができる。このような形状可変ミラーを光ピックアップ装置の立ち上げミラーとして利用すると、光ピックアップ装置のコマ収差等の波面収差を補正することができる。
【０００３】
特許文献１では、表示装置、光変調器、可変コンデンサ等に応用可能なアクチュエータ装置であって、複数のアクチュエータが平面的に配列された駆動部の上に、この複数のアクチュエータの駆動力が伝達される板部材を設けることによって、不良なアクチュエータの変位を複数の正常なアクチュエータの変位で補償できるようにしたアクチュエータ装置が提案されている。
このアクチュエータ装置では、圧電層の分極を行なう際の印加電圧を、接着剤を硬化させる時の電圧よりも大きい電圧とし、アクチュエータの変位特性を実際に駆動する際の特性曲線に一致させている。
【０００４】
特許文献２では、光軸に対して略対称に設けられている分極方向が異なる一対の電極と、この電極で挟まれるように設けられている圧電体と、光学反射膜とを備える形状可変ミラーであって、圧電体で光学反射膜の形状を変化させ、ミラーの球面収差を補正する収差補正ミラーが提案されている。この収差補正ミラーでは、分極処理の方向が逆であるために、圧電体は一方の領域で下に凸、他方の領域では上に凸になっている。
【０００５】
特許文献３では、支持基板と鏡面を有するミラーとに挟まれた圧電素子によって、鏡面を変形させる形状可変ミラーであって、支持基板と圧電素子との接合部および圧電素子とミラーとの接合部が金属の薄層を有し、当該金属の薄層を有する接合部を加熱状態で圧着することによって、金属層の介入により接合部の接合度を増すようにした形状可変ミラーが提案されている。
【０００６】
特許文献４では、支持基板と反対側の面に光ビームが照射される鏡面を有するミラーと、支持基板とミラーに挟まれた圧電素子とを備える形状可変ミラーであって、圧電素子を所定の配置とすることによって、鏡面に発生する歪みの影響を受けないで、収差の補正を行なうことができる形状可変ミラーが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−５７２５０号公報
【特許文献２】特開２００５−９２９８７号公報
【特許文献３】特開２００６−３５１１５６号公報
【特許文献４】特開２００６−３５１１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載のアクチュエータ装置では、分極処理を行なう際の電圧印加を接着剤硬化時及び駆動時の電圧より高くしているが、このような電圧の印加では、圧電セラミックスの残留歪みが大きい。
すなわち、アクチュエータの組み立てが終了した後に、再度キュリー点（圧電体の自発分極が喪失する温度）以上の温度が必要なプロセスを行なうと、再度分極処理を行なう必要があるが、ヒステリシスを考慮して分極を行なっても、分極が終了した時点で残留歪みが生じており、この残留歪みが低減されているわけではない。
【０００９】
このように分極を行なうと残留歪みが生じるのはＰＺＴ等の圧電体が本来有する特性であり、分極を行なうと、必ず残留歪みが存在するため、アクチュエータの初期の変位は、組み立て直後（分極前）と分極後とでは異なった状態になり、アクチュエータの残留歪みによりアクチュエータの駆動部近傍に歪みが生じる。
また、特許文献１では、複数のアクチュエータの駆動電圧は、全て同じであり、アクチュエータ間のばらつきは考慮されていない。
【００１０】
また、特許文献２に記載の収差補正ミラーでは、分極の方向を逆にして、圧電体に電圧が印加された場合に下に凸の部分と、上に凸の部分とを作ることによって、低い電圧で光学反射膜の変位を大きくすることを目的としており、残留歪みの補正を目的としたものではない。また、このように圧電体に下に凸の部分と上に凸の部分とがあると、残留歪みの影響を低減し、平坦度の高い形状可変ミラーを得るという観点からは、逆効果となる場合もある。
【００１１】
特許文献３及び特許文献４の形状可変ミラーは、本発明の出願人と同一の出願人が提案したものであり、特許文献３の形状可変ミラーは、支持基板と圧電素子との接合部及び圧電素子とミラーとの接合部における接合度を増すために、当該接合部に金属層を形成するものであり、圧電アクチュエータの残留歪みの低減に関するものではない。
【００１２】
また、特許文献４に記載の形状可変ミラーは、圧電アクチュエータを所定の配置にすることによって、ミラーの歪みを低減させており、アクチュエータの印加電圧を変化させて残留歪みの低減を図っているのではない。
【００１３】
本発明はこのような実情に鑑み、歪みが低減された形状可変ミラー、特に初期状態の圧電アクチュエータの残留歪みが低減された形状可変ミラー及び当該形状可変ミラーを使用した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】
【００１４】
上記目的を達成すべく本発明は次の技術的手段を講じた。
本発明に係る形状可変ミラーでは、ベース基板と、ミラー面を有するミラーと、ベース基板上に設けられ、ミラーとベース基板とを固定する固定部と、ベース基板とミラーとの間に設けられ、圧電セラミックスを使用したアクチュエータとを備えた形状可変ミラーにおいて、このアクチュエータの初期電圧を負の電圧とする。
【００１５】
このようにすると、圧電セラミックスを使用したアクチュエータの組み立て工程終了後に、キュリー点以上の温度が必要なプロセスを行なって、アクチュエータに再度分極処理を行ない残留歪みが生じても、初期状態で、負の電圧が印加されることによってアクチュエータが収縮しているので、この負の初期電圧による収縮と、圧電セラミックスの残留歪みとが相殺され、残留歪みを低減することができる。
アクチュエータは、例えば、ＰＺＴからなる圧電セラミックスを使用したアクチュエータであるので、分極を行なうと、圧電セラミックスの残留歪みが避けられないが、このようにアクチュエータの初期電圧が負の電圧であると、圧電セラミックスの残留歪みによって、形状可変ミラーが最初から突き上げられ、上に凸になっている状態が低減される。
【００１６】
本発明に係る形状可変ミラーでは、初期電圧が、アクチュエータごとに異なる。
このようにすると、アクチュエータ間のばらつきを低減することができ、初期状態での形状ミラーの平坦度がさらに向上する。
【００１７】
本発明に係る形状可変ミラーでは、初期電圧を、アクチュエータの変位が最小変位となる電圧以上ゼロ電圧未満とする。
このアクチュエータに使用される圧電セラミックスは、バタフライ形ヒステリシス特性を持つ。つまり、印加電圧をゼロから下げていくと、アクチュエータは負の向き（収縮する向き）に変位するが、印加電圧をさらに下げていきバタフライ形ヒステリシスの最小変位の印加電圧よりも下げると、変位の向きが変わり、今度は印加電圧を下げていくほど、アクチュエータが正の向き（膨張する向き）に変位する。
【００１８】
このため、負の初期電圧が低すぎて、バタフライ形ヒステリシスの最小変位となる電圧未満となると、印加電圧と変位との関係が線形性を有さない。したがって、初期電圧を、アクチュエータの変位が最小変位となる電圧以上ゼロ電圧未満とすると、印加電圧と変位との関係が略線形性である部分を使用できるので、印加電圧と形状可変ミラーとの関係も略線形性であり、形状可変ミラーの形状を容易に変化させることができる。
【００１９】
本発明に係る形状可変ミラーでは、負の初期電圧をバイアス電圧とし、このバイアス電圧を印加した状態で電圧のストロークを行なう。
このように、印加電圧と変位との関係が略線形性である部分で、負のバイアス電圧を印加した状態で印加電圧を変化させて、電圧のストロークを行なうと、電圧を印加した状態においても残留歪みが低減される。
【００２０】
すなわち、負のバイアス電圧をかけた状態のまま、印加電圧をプラスに変化させているので、負のバイアスの分だけ、常にアクチュエータの変位が低くなっており、残留歪みが低減された状態でアクチュエータを変位させることができる。
そして、初期電圧が負のバイアス印加電圧である以外に変更は要さず、バイアス電圧ゼロの状態と同じ略線形性の変位を得ることができる。
また、負のバイアス電圧を印加するだけであるので、印加電圧の電源回路を簡単な構成にできる。
【００２１】
本発明の典型的な実施形態に係る形状可変ミラーでは、ベース基板と、ミラー面を有するミラーと、ベース基板上に設けられ、ミラーとベース基板とを固定する固定部と、ベース基板とミラーとの間に設けられ、圧電セラミックスを使用したアクチュエータとを備えた形状可変ミラーにおいて、圧電セラミックスに、ＰＺＴが使用され、形状可変ミラーの組み立て工程後にＰＺＴの分極が行なわれ、アクチュータの初期電圧を負の電圧とし、この初期電圧が、アクチュエータごとに異なり、初期電圧を、アクチュエータの変位が最小変位となる電圧以上ゼロ電圧未満とし、この負の初期電圧をバイアス電圧とし、負のバイアス電圧を印加した状態で電圧のストロークを行なう。
【００２２】
このようにすると、ＰＺＴが使用されているアクチュエータの組み立て工程終了後に、キュリー点以上の温度が必要なプロセスを行ない、その後、アクチュエータに再度分極処理を行なって残留歪みが生じても、初期状態で、残留歪みが相殺される向きに、アクチュエータに負の初期電圧が印加されるので、当該残留歪みを低減することができる。このため、形状可変ミラーが最初から突き上げられた状態で、上に凸になっている状態が低減される。また、アクチュエータ間に印加される電圧が異なっていると、アクチュエータ間のばらつきを低減することができ、形状ミラーを更に平坦にすることができる。
さらに、初期電圧がアクチュエータの最小変位を超えない範囲であると、印加電圧と変位との関係が略線形性である部分を使用できる。
【００２３】
そして、この負の初期電圧をバイアス電圧として、このバイアス電圧をかけた状態で、印加電圧を変化させて、電圧のストロークを行なうと、バイアス電圧がゼロの状態よりも負のバイアス分だけ、常にアクチュエータの変位が低くなっており、その負のバイアスによる変位の分の残留歪みが低減される。
例えば、バイアス電圧がゼロの状態における印加電圧の変化量である電圧ストロークの範囲と、負のバイアス電圧をかけた状態での電圧ストロークの範囲が同じである場合、負のバイアス電圧をかけた状態では、最大電圧を印加しても、バイアス電圧がゼロの時よりも負のバイアス分だけアクチュエータが収縮しているので、残留歪みをその分低減することができる。
【００２４】
本発明に係る光ピックアップ装置では、上述の形状可変ミラーを備える。
このようにすると、形状可変ミラーの初期状態において、圧電セラミックスの残留歪みによって上に突き上げられている状態が低減されるので、初期状態の収差が低減するとともに、収差補正の精度がより向上する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、歪みが低減された形状可変ミラー、特に初期状態の圧電アクチュエータの残留歪みが低減された形状可変ミラー及び当該形状可変ミラーを使用した光ピックアップ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態の形状可変ミラーの斜視図である。図１に示すように、この形状可変ミラー１は、ベース基板２と、ミラー面３ａを有するミラー３と、固定部４とを備える。そして、電極５と、一点鎖線で示す圧電体６とからなるアクチュエータ７でミラー３の形状を変化させる。
【００２７】
ベース基板２は、略正方形であり、例えば、ガラス等の絶縁体からなる。このベース基板２上には、ベース基板２の４隅と、当該ベース基板２の隅間とに計８個の固定部４が設けられており、この固定部４によって、ベース基板２とミラー３とが固定されている。したがって、ミラー３の端部は、ベース基板２に完全に固定されており、ミラー３の端部がベース基板２に対して上下に動くことはない。また、このミラー３は、固定部４と反対側にミラー面３ａを有し、このミラー面３ａで光を反射する。
８個の固定部４の内側に、一点鎖線で示す４つの圧電体６が、ベース基板２とミラー３とに挟まれるように配置され、この圧電体６に正負の電圧を印加する電極５が接続されている。この電極５と圧電体６とで、アクチュエータ７を構成する。
【００２８】
図２に示すように、ミラー３の端部は固定されているので、電極５に印加する電圧を変化させ、圧電体６を上下方向に伸縮させると、アクチュエータ７からの駆動力によって、ミラー３の形状が、図２の破線で示すように変化する。そして、アクチュエータ７の圧電体６に、圧電セラミックスが使用されている。
【００２９】
図３は、本実施形態に係る積層型圧電セラミックスアクチュエータの上面図であって、図４は、本実施形態に係る積層型圧電セラミックスアクチュエータの断面図である。図３及び図４に示すように、このアクチュエータ７は、圧電体６とプラスの電極５ａ及びマイナスの電極５ｂからなる。そして、積層型の圧電セラミックスアクチュエータでは、数十から数百枚の圧電セラミックスが使用され、図４に示すように圧電体６内部におけるセラミックスの層間にプラスの電極５ａとマイナスの電極５ｂが交互に埋め込まれている。
【００３０】
圧電体６に使用される圧電セラミックスは、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛:Pb(Zr,Ti)O3）が使用されている。ＰＺＴは、一般組成式がＡＢＯ３で表されるペロブスカイト結晶構造の強誘電体であって、アクチュエータ７の圧電材料として広く利用されている。
【００３１】
また、この圧電体６に使用できる圧電セラミックスには、ＰＺＴ以外にチタン酸バリウム（BaTiO3）がある。このチタン酸バリウムもペロブスカイト結晶構造である。その他、ペロブスカイト結晶構造の圧電セラミックスには、チタン酸鉛PbTiO3、ＰＺＴに少量のLaを添加したＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛:(Pb,La)(Zr,Ti）O3）等があり、これらもアクチュエータ７の圧電体６として使用することができる。
【００３２】
このようなアクチュエータ７に使用される圧電体６は、上述の圧電セラミックスを高温で焼き固めた多結晶の強誘電体であり、分極処理を行なうことによって圧電性をもつ。圧電体６は、その結晶に力や歪を加えることにより、電荷を発生する正圧電効果と、逆に電界を加えると、力や歪が発生する逆圧電効果を有する。アクチュエータ７は、逆圧電効果を利用したもので、圧電体６に電極５を設け、圧電体６に電界を加え、圧電体６の形状を変化させることによって、駆動力を働かせる。
【００３３】
また、圧電効果には、縦効果と横効果があって、縦効果アクチュエータでは、分極方向に電界をかけると、分極と平行に変位が生じ、横効果アクチュエータでは、分極方向に電界を加えると、分極方向と垂直に変位が生じる。例えば、積層型の圧電セラミックスアクチュエータでは、前述のように数十から数百枚のセラミックスを使用し、セラミックスの層間に電極５が埋め込まれており、厚み方向の分極が逆になるように、セラミックスが交互に積層されている。そして、圧電縦効果を利用しており、印加電圧の向きに対し、積層方向に変位する。
この積層型圧電セラミックスアクチュエータは、変位量が比較的大きく、精度、応答速度、駆動力ともに優れる。
【００３４】
図５は、圧電セラミックスの分極処理を示す図である。図５（ａ）は圧電セラミックスの分極前の状態、図５（ｂ）は圧電セラミックスの分極処理を行なっている状態、図５（ｃ）は圧電セラミックスの分極処理後の状態を示す。
分極処理前は、図５（ａ）に示すように各結晶粒の分極（自発分極）は、分域ごとにランダムな方向を向いているため、全体としての分極モーメントは０である。この場合の誘電体（圧電体６）の高さをＬとする。
その後、図５（ｂ）に示すように、キュリー点に達するまで、セラミックスを熱しながら、電源９により強い直流電界を加えて分極処理を行なう。
【００３５】
その結果、図５（ｂ）に示すように内部の自発分極は分域が電界に平行な方向に揃う。この場合、常温では、電界を印加した方向に伸び、電界と直角な方向にはわずかに縮む。したがって、分極処理を行なった後、電界を印加した状態では、図５（ｂ）に示すように、電界を印加した方向に電気歪みが生じる。この電気歪みの高さをＬ１とする。
その後、電界を取り去ると、図５（ｃ）に示すようになる。ＰＺＴは、強誘電性をもつために、電界を取り去った後も分極モーメントが残り、圧電性をもつ。この時、残留歪みが生じる。この残留歪みの高さをＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）とする。このように、分極処理を行なうと、圧電体６は図５（ａ）に示す分極処理前の状態よりもＬ２だけ高くなる。
【００３６】
この分極は、形状可変ミラー１を組み立てた後に行なわれる。つまり、形状可変ミラー１を組み立てた後、キュリー点以上の温度が必要なプロセスを行なうと、キュリー点は圧電性が消失する臨界温度でもあるので、圧電性が消失する。そのため、キュリー点を超えたものは、形状可変ミラー１の組み立て工程後に分極処理が行なわれる。
このように形状可変ミラー１を組み立てた後に、すなわち固定部４によって、ミラー３の端部がベース基板２に固定された後に、分極処理を行なうと、高さＬ２の残留歪みが生じた分、圧電体６の高さが固定部４の高さよりも高くなる。
【００３７】
残留歪みが生じると、図２に示すように最初からミラー３の中央部が突き上げられ、上に凸の状態になる。なお、この場合、アクチュエータ７もベース基板２とミラー３とに固定されている。
このように形状可変ミラー１が上に凸になっている状態では、光源から照射された光がミラー３のミラー面３ａで正常に反射されない。
【００３８】
このため、以下に示すように電圧の印加方法を変更する。
図６は、本実施形態の電圧の印加方法を示す図である。ＰＺＴからなる圧電体６では、印加電圧Ｖと変位δとの関係が、図６に示すようにバタフライ形ヒステリシスを示す。
【００３９】
そして、図６に示す原点Ｏは、印加電圧がゼロの状態であるから、図５（ｃ）の状態に該当し、分極処理後の残留歪みが残った状態である。
そして、通常、アクチュエータ７は、バイアス電圧をゼロで使用し、印加電圧をゼロ（Ｖ１Ａ＝０）からＶ１Ｂまで、電圧ストロークがＶ１の範囲で変化させて、変位ゼロから変位δ１までの範囲で使用する。この通常の電圧ストロークでは、前述のようにバイアス電圧がゼロであり、初期の印加電圧もゼロである。
したがって、このゼロの印加電圧の状態ではアクチュエータ７の変位もゼロであるが、組み立て工程後に分極処理を行なっているので、実際には、残留歪みの高さＬ２が残った状態である。
【００４０】
したがって、この残留歪みの高さＬ２だけ、組み立て工程後よりもアクチュエータ７が伸びた状態である。このようにアクチュエータ７に残留歪みがある一方で、ミラー３の端部は固定部４によって固定されているので、形状可変ミラー１の中央部が最初から上に突き上げられ、上に凸の状態となっている。
【００４１】
したがって、本実施形態では、負のバイアス電圧Ｖ２Ａをかけ、初期電圧をＶ２Ａとする。したがって、初期状態においてアクチュエータ７はδ２−縮んでいる。
このため、初期状態における形状可変ミラー１が、残留歪みによって上に凸になっている状態が低減され、平坦度が向上する。
【００４２】
そして、常に負のバイアス電圧がかかった状態で印加電圧Ｖを変化させ、印加電圧をＶ２ＡからＶ２Ｂまでの範囲とする。したがって、電圧ストロークの範囲はＶ２となる。アクチュエータが変位する範囲は収縮の変位δ２−から伸びの変位δ２＋までとなる。
この場合、初期電圧Ｖ２Ａは、アクチュエータ間で異なっている。すなわち、各アクチュエータの形状や特性のばらつきを考慮して、アクチュエータごとに個別の初期電圧が設定される。初期電圧が異なっていると、アクチュエータ間のばらつきが低減され、平坦度がさらに向上する。
【００４３】
この場合の負のバイアス電圧Ｖ２Ａによる変位は、アクチュエータのバタフライ形ヒステリシスの最小変位δｍｉｎを超えないようにする。最小変位δｍｉｎを超えない範囲であれば、印加電圧と変位との関係が略線形である。そして、この負のバイアス電圧をかけた状態で、印加電圧を変化させる。したがって、負のバイアス電圧をかけている場合の電圧ストロークの範囲Ｖ２と、バイアス電圧がゼロの電圧ストロークの範囲Ｖ１とは同じである。このように電圧ストロークの範囲が同じであると、負のバイアス電圧をかけた状態の変位のストロークを、常に残留歪みが低減された状態の変位とすることができる。例えば、最大電圧Ｖ２Ｂにおける変位δ２＋において、バイアス電圧がゼロの場合の最大電圧Ｖ１Ｂより、印加電圧が負のバイアス電圧分小さい電圧であり、残留歪みが低減された状態の変位となるので、正確に形状ミラー１を動作させることができる。
また、負のバイアス電圧をかけた状態で、電圧ストロークが同じであると、変位と印加電圧との関係が略線形の範囲を利用できるとともに、変位の制御を容易にできる。
【００４４】
このような残留歪みが低減された形状可変ミラー１は、例えば、光ピックアップ装置の収差補正に応用可能である。
図７は、本実施形態の形状可変ミラーが使用された光ピックアップ装置を示す図である。図７においては、本発明の形状可変ミラー１が使用された光学系を中心に示す。
光ピックアップ装置１０は、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray Disc；登録商標）等の光ディスク１８の録画や再生に使用されるもので、光源１１から光ディスク１８に光を照射し、光ディスク１８の再生や録画を行なう。
【００４５】
光源１１は、半導体レーザが使用され、その波長はＢＤ、ＤＶＤ等の光ディスク１８の種類に応じて異なる。
光源１１から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１２で平行光に変換され、ビームスプリッタ１３に入射する。ビームスプリッタ１３は、光ディスク１８に向かう往路のレーザ光と復路の反射光とを分離する機能を有し、往路のレーザ光を透過させ、復路の光は透過させない。１／４波長板１６は、ビームスプリッタ１３と共に使用されるもので、通過する光の偏波間の位相を１／４波長変化させ、復路のレーザ光がビームスプリッタ１３を透過しないようにする。
【００４６】
１／４波長板１６を透過したレーザ光は、立ち上げミラーとしての役割を果たす形状可変ミラー１で、水平方向から垂直方向に曲げられる。そして、形状可変ミラー１で垂直方向になったレーザ光は対物レンズ１７で集光された後、光ディスク１８に入射する。
【００４７】
光ディスク１８からの反射光は、往路と逆の経路をたどり、ビームスプリッタ１３で、光検出器１５方向に曲げられ、集光レンズ１４で集光された後、光検出器１５で受光される。
【００４８】
このように、形状可変ミラー１は、立ち上げミラーの役割を果たす。それと同時に、この形状可変ミラー１は、光検出器１５で得られた信号に基づいて、制御システム１９から形状可変ミラー１のアクチュエータ７に制御信号を送り、アクチュエータ７によってミラー３の形状を変化させる。このため、光ディスク１８と光軸とが傾いた場合に発生するコマ収差等の波面収差を補正することができる。
本実施形態の形状可変ミラー１では、初期状態におけるミラー３の歪みが低減されているので、初期状態におけるコマ収差等の波面収差の発生を抑えることができる。
また、負のバイアスがかけられた状態で、印加電圧を変化させているので、コマ収差等の波面収差の発生が低減され、正確に収差の補正を行なうことができる。
【００４９】
本発明は上述した実施形態に限られない。ミラー３、固定部４、電極５、圧電体６、アクチュエータ７等の配置、形状は、適宜変更してもよいことは言うまでもない。また、本実施形態では積層型の圧電アクチュエータが使用されているが、バイモルフ型、ユニモルフ型等、他の型のアクチュエータを使用してもよい。
この形状可変ミラー１を使用した光ピックアップ装置１０に関しても、本発明の形状可変ミラー１が使用されていれば、光源１１、ビームスプリッタ１３等の配置、その他、光ディスク１８に応じた部品の追加、変更等を行なった光ピックアップ装置１０であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本実施形態の形状可変ミラーの斜視図である。
【図２】本実施形態の形状可変ミラーが変形した状態を示す断面図である。
【図３】積層型圧電セラミックスアクチュエータの上面図である。
【図４】積層型圧電セラミックスアクチュエータの断面図である。
【図５】圧電セラミックスの分極を示す図である。
【図６】本実施形態の電圧の印加方法を示す図である。
【図７】本実施形態の形状可変ミラーが使用された光ピックアップ装置を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 形状可変ミラー
２ ベース基板
３ ミラー
３ａ ミラー面
４ 固定部
５ 電極
６ 圧電体
７ アクチュエータ
１０ 光ピックアップ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基板と、ミラー面を有するミラーと、前記ベース基板上に設けられ、前記ミラーと前記ベース基板とを固定する固定部と、前記ベース基板と前記ミラーとの間に設けられ、圧電セラミックスを使用したアクチュエータとを備えた形状可変ミラーにおいて、
前記アクチュエータの初期電圧を負の電圧とすることを特徴とする形状可変ミラー。
【請求項２】
請求項１に記載の形状可変ミラーにおいて、
前記初期電圧が、前記アクチュエータごとに異なることを特徴とする形状可変ミラー。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の形状可変ミラーにおいて、
前記初期電圧を、前記アクチュエータの変位が最小変位となる電圧以上ゼロ電圧未満とすることを特徴とする形状可変ミラー。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の形状可変ミラーにおいて、
前記負の初期電圧をバイアス電圧とし、前記バイアス電圧を印加した状態で電圧のストロークを行なうことを特徴とする形状可変ミラー。
【請求項５】
ベース基板と、ミラー面を有するミラーと、前記ベース基板上に設けられ、前記ミラーと前記ベース基板とを固定する固定部と、前記ベース基板と前記ミラーとの間に設けられ、圧電セラミックスを使用したアクチュエータとを備えた形状可変ミラーにおいて、
前記圧電セラミックスに、ＰＺＴが使用され、
前記形状可変ミラーの組み立て工程後に、前記ＰＺＴの分極が行なわれ、
前記アクチュータの初期電圧を負の電圧とし、
前記初期電圧が、アクチュエータごとに異なり、
前記初期電圧を、前記アクチュエータの変位が最小変位となる電圧以上ゼロ電圧未満とし、
前記負の初期電圧をバイアス電圧とし、前記負のバイアス電圧を印加した状態で電圧のストロークを行なうことを特徴とする形状可変ミラー。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の形状可変ミラーを備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１】
ベース基板と、ミラー面を有するミラーと、前記ベース基板上に設けられ、前記ミラーと前記ベース基板とを固定する固定部と、前記ベース基板と前記ミラーとの間に設けられ、圧電セラミックスを使用したアクチュエータとを備えた形状可変ミラーにおいて、
前記アクチュエータの初期電圧を負の電圧とすることを特徴とする形状可変ミラー。
【請求項２】
請求項１に記載の形状可変ミラーにおいて、
前記初期電圧が、前記アクチュエータごとに異なることを特徴とする形状可変ミラー。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の形状可変ミラーにおいて、
前記初期電圧を、前記アクチュエータの変位が最小変位となる電圧以上ゼロ電圧未満とすることを特徴とする形状可変ミラー。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の形状可変ミラーにおいて、
前記負の初期電圧をバイアス電圧とし、前記バイアス電圧を印加した状態で電圧のストロークを行なうことを特徴とする形状可変ミラー。
【請求項５】
ベース基板と、ミラー面を有するミラーと、前記ベース基板上に設けられ、前記ミラーと前記ベース基板とを固定する固定部と、前記ベース基板と前記ミラーとの間に設けられ、圧電セラミックスを使用したアクチュエータとを備えた形状可変ミラーにおいて、
前記圧電セラミックスに、ＰＺＴが使用され、
前記形状可変ミラーの組み立て工程後に、前記ＰＺＴの分極が行なわれ、
前記アクチュータの初期電圧を負の電圧とし、
前記初期電圧が、アクチュエータごとに異なり、
前記初期電圧を、前記アクチュエータの変位が最小変位となる電圧以上ゼロ電圧未満とし、
前記負の初期電圧をバイアス電圧とし、前記負のバイアス電圧を印加した状態で電圧のストロークを行なうことを特徴とする形状可変ミラー。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の形状可変ミラーを備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２８２４６５（Ｐ２００８−２８２４６５Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２４７０９（Ｐ２００７−１２４７０９）
【出願日】平成１９年５月９日（２００７．５．９）
【出願人】（０００２０１１１３）船井電機株式会社 (7,855)
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月９日（２００７．５．９）
【出願人】（０００２０１１１３）船井電機株式会社 (7,855)
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【Ｆターム（参考）】
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