形状可変ミラー及びその製造方法、並びに光ピックアップ装置
【課題】製造コストを抑制しつつ、所望の鏡面形状を得ることが可能な形状可変ミラーを提供する。
【解決手段】形状可変ミラー１は、ベース２と、ベース２と対向配置され、ベース２と対向する面と反対側の面に鏡面３ａが形成されるミラー基板３と、ベース２上に配置されてミラー基板３を支持する支柱４と、電圧を印加することにより伸縮する圧電体を有し、ベース２上に配置されて、ミラー基板３の支柱４に接合されていない可動部を変位させる圧電アクチュエータ５と、を備える。圧電アクチュエータ５は、電圧を印加されない状態で、支柱４より所定の高さだけ高く形成されており、前記所定の高さは、ミラー基板３を支柱４と接合することによって鏡面３ａに発生する歪みの最大量よりも大きい量である。
【解決手段】形状可変ミラー１は、ベース２と、ベース２と対向配置され、ベース２と対向する面と反対側の面に鏡面３ａが形成されるミラー基板３と、ベース２上に配置されてミラー基板３を支持する支柱４と、電圧を印加することにより伸縮する圧電体を有し、ベース２上に配置されて、ミラー基板３の支柱４に接合されていない可動部を変位させる圧電アクチュエータ５と、を備える。圧電アクチュエータ５は、電圧を印加されない状態で、支柱４より所定の高さだけ高く形成されており、前記所定の高さは、ミラー基板３を支柱４と接合することによって鏡面３ａに発生する歪みの最大量よりも大きい量である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鏡面の形状を変形可能に設けられる形状可変ミラーに関し、より詳細には、圧電アクチュエータの伸縮により鏡面の形状を変形可能とされる形状可変ミラーに関する。また、本発明は、そのような形状可変ミラーの製造方法に関する。更に、本発明は、そのような形状可変ミラーを備える光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、その鏡面の形状を変形して、入射する光ビームの光学的歪み等を補正する形状可変ミラーについて種々の提案がなされており、例えば、光ディスク装置、ビデオプロジェクタ、デジタルカメラ等の光学装置の分野で注目されている。
【０００３】
具体的には、例えば、光ピックアップ装置の分野において、特許文献１〜３に示されるように、ＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）等の光ディスクを記録再生する際に発生するコマ収差や球面収差等の波面収差の補正を行うために形状可変ミラーを用いる技術が提案されている。なお、ここでコマ収差とは、光ディスクのディスク面が光軸に対して傾くことによって発生する収差で、球面収差とは、主に光ディスクの記録面を保護する透明樹脂（保護層）の厚さの違いが原因となって発生する収差である。
【０００４】
このような形状可変ミラーには、特許文献１や２に示されるような圧電膜等の薄膜を積層させて形成する形状可変ミラーがある。しかし、特許文献１や２に示される形状可変ミラーの場合、圧電膜によって鏡面の変形を得る構成であるために、鏡面の変形量を大きくするのが容易でなく、大きな変形量を得ようとした場合には構造が複雑となり、製造が容易でなくなるといった問題がある。
【０００５】
特許文献１や２と異なる形状可変ミラーとして、特許文献３に示されるような、柱状に形成される圧電素子（圧電アクチュエータ）の縦方向（形状可変ミラーが備える鏡面と直交する方向）の伸縮を利用して、鏡面を変形させる形状可変ミラーがある。図４は、特許文献３に示される形状可変ミラーと同様の鏡面の変形原理を有する従来の形状可変ミラー１００の構成を示す概略断面図で、図４（ａ）は鏡面１０２ａが変形されていない状態を示し、図４（ｂ）は鏡面１０２ａが変形された状態を示している。
【０００６】
従来の形状可変ミラー１００は、図４に示すように、ベース１０１と、ベース１０１に対向配置され、ベース１０１と対向する面と反対側の面に鏡面１０２ａを有するミラー基板１０２と、ベース１０１上に配置されてミラー基板１０２を支持する支柱１０３と、ベース１０１上に配置されて、ミラー基板１０２の支柱１０３と接合される部分に囲まれる可動部を伸縮により変位させる圧電アクチュエータ１０４と、を備えている。
【０００７】
そして、例えば、圧電アクチュエータ１０４が伸びると、図４（ｂ）の示すようにミラー基板１０２が変位し、それによって鏡面１０２ａが変形する。このような構成の場合、薄膜を積層させて形成される形状可変ミラーに比べて、鏡面１０２ａの大きな変形を得やすく、また、製造が容易であるといった利点を有する。
【特許文献１】特開２００５−９２９８７号公報
【特許文献２】特開２００５−８５２９２号公報
【特許文献３】特開２００６−３０２３８９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、圧電アクチュエータの縦方向の伸縮を利用して鏡面を変形させる従来の形状可変ミラー１００は、次のような問題点を有する。
【０００９】
形状可変ミラー１００を製造する場合、最終的にミラー基板１０２と支柱１０３とを接合させる。このミラー基板１０２と支柱１０３との接合は、エポキシ樹脂等の接着剤を用いる方法や、ミラー基板１０２と支柱１０３との間に金属層を介在させて熱圧着する方法（以下、単に熱圧着方式と表現する場合がある）が用いられるが、これらの方法を用いてミラー基板１０２と支柱１０３とを接合すると、ミラー基板１０２の鏡面１０２ａに大きな歪みが発生する場合がある。
【００１０】
そして、鏡面１０２ａに歪みが発生した場合、鏡面１０２ａの平坦度が低下するために、波面収差等の光学的な歪みを補正する形状可変ミラー１００の性能が悪化する場合がある。なお、鏡面１０２ａが平坦でなくても、鏡面１０２ａが、レーザ光が照射される領域の中心を基準に対称性が良ければ、光学的な歪みを補正するデバイスとして機能させることが可能である。しかし、接合時に発生する鏡面１０２ａの歪みは、例えば図５に示すように複数の箇所で発生することが多く、更に歪み方にバラツキがあり、通常、前述したような対称性の良い鏡面とはならない。
【００１１】
このために、従来においては、例えば、圧電アクチュエータ１０４を鏡面１０２ａに発生する歪みの最大量よりも大きな量変位させることによって、なるべく対称性の良い鏡面１０２ａを得て、これを初期形状としていた。この場合、伸縮量の大きな高性能の圧電アクチュエータ１０４を用いない場合、対称性の良い鏡面１０２ａを初期形状として得た状態から更に圧電アクチュエータ１０４を変位させて、所望の鏡面１０２ａを得ることが難しい場合があった。このため、コストの高い高性能の圧電アクチュエータ１０４を使用せざるを得ないという問題があった。
【００１２】
なお、鏡面に発生する歪みの量は、歪みがない場合の鏡面の位置を基準として、その基準位置からずれた量を歪みの量としている。図５において、破線で示す部分が基準位置で、例えば図５におけるｄが歪みの量となる。そして、この歪みの量のうち、鏡面に発生する歪みの最大値が歪みの最大量である。また、初期形状とは、形状可変ミラーを用いて光学的な歪み（波面収差を含む）の補正を行う場合に、基準となる形状のことを指し、入射するレーザ光の光学的な歪みに応じて、この初期形状を変形して光学的な歪みが補正される。これらの用語については、以下でも同一の意味で使用する。
【００１３】
また、以上のような問題点については、特許文献３においては記載されておらず、その問題点が認識されていない。特許文献３においては、ミラー基板と圧電アクチュエータとを接合した場合に鏡面に発生する局所的な歪みを抑制することを狙って、ミラー基板と圧電アクチュエータとを接合しない場合においても、大きな変形量を得られる形状可変ミラーの構成について紹介されているのみである。
【００１４】
以上の点を鑑み、本発明の目的は、製造コストを抑制しつつ、所望の鏡面形状を得ることが可能な形状可変ミラーを提供することである。また、本発明の他の目的は、そのような形状可変ミラーを製造する方法を提供することである。更に、本発明の他の目的は、そのような形状可変ミラーを備えることにより、光記録媒体から情報を適切に読み出し、更には光記録媒体に情報を適切に記録できる光ピックアップ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明は、ベースと、前記ベースと対向配置され、前記ベースと対向する面と反対側の面に鏡面が形成されるミラー基板と、前記ベース上に配置されて前記ミラー基板を支持する支柱と、電圧を印加することにより伸縮する圧電体を有し、前記ベース上に配置されて、前記ミラー基板の前記支柱に接合されていない可動部を変位させる圧電アクチュエータと、を備える形状可変ミラーにおいて、前記圧電アクチュエータは、電圧を印加されない状態で、前記支柱より所定の高さだけ高く形成されており、前記所定の高さは、前記ミラー基板を前記支柱と接合することによって前記鏡面に発生する歪みの最大量よりも大きい量であることを特徴としている。
【００１６】
この構成によれば、電圧を印加されない状態で、圧電アクチュエータは、ミラー基板を支柱に接合することによって鏡面に発生する歪みの最大量よりも大きな量、支柱より高く形成されている。このために、圧電アクチュエータに電圧が印加されていない状態で、形状可変ミラーのミラー基板の形状を凸状とでき、レーザ光が照射される領域の中心を基準に極力対称性が良い鏡面を得ることが可能となる。したがって、高性能な圧電アクチュエータを用いなくても、所望の鏡面形状を得ることが可能になる。すなわち、製造コストを抑制しつつ、所望の鏡面形状を得られる形状可変ミラーを提供できる。
【００１７】
また、本発明は、上記構成の形状可変ミラーにおいて、前記所定の高さは、前記圧電体に圧電活性を与える分極処理によって前記圧電アクチュエータが伸びる量と同一の量であることとしても構わない。
【００１８】
圧電アクチュエータは分極処理を行うと、分極処理前に比べてその厚みが伸びる（例えば、チタン酸ジルコン酸鉛から成る圧電アクチュエータでは、その厚み（高さ）の０．１％程度の長さ伸びる）。このため、この変位が、ミラー基板を支柱に接合することによって鏡面に発生する歪みの最大量よりも大きい量であれば、これを利用して、圧電アクチュエータに電圧を印加していない状態で、ミラー基板の形状が凸状であって、レーザ光が照射される領域の中心を基準に極力対称性が良い鏡面を得ることが可能となる。
【００１９】
そして、分極処理によって圧電アクチュエータが伸びる量だけ、圧電アクチュエータが支柱よりも高い構成とした場合には、次のような利点がある。すなわち、形状可変ミラーを製造する際に、支柱と圧電アクチュエータとを一緒に研磨して、同一の高さとした後に、分極処理することによって圧電アクチュエータの高さを所望の高さとできるために、製造効率が良く、更に支柱に対する圧電アクチュエータの高さの管理がしやすい。言い換えると、分極処理によって圧電アクチュエータの高さを支柱より高くしない場合には、圧電アクチュエータと支柱とを別々に高さ調整をする必要があるために効率が悪く、更に、別々に研磨して高さ調整するために、圧電アクチュエータと支柱の相対的高さの管理が容易でないといった問題があるが、これを解決できる。
【００２０】
また、上記目的を達成するために本発明は、ベースと、前記ベースと対向配置され、前記ベースと対向する面と反対側の面に鏡面が形成されるミラー基板と、前記ベース上に配置されて前記ミラー基板を支持する支柱と、電圧を印加することにより伸縮する圧電体を有し、前記ベース上に配置されて、前記ミラー基板の前記支柱に接合されていない可動部を変位させる圧電アクチュエータと、を備える形状可変ミラーの製造方法において、前記圧電体に圧電活性を与える分極処理を行っていない前記圧電アクチュエータと前記支柱との高さを揃える工程と、前記支柱と高さが揃えられた前記圧電アクチュエータを前記分極処理し、前記圧電アクチュエータを前記支柱に対して高く形成する工程と、を具備することを特徴としている。
【００２１】
この構成によれば、圧電アクチュエータに電圧を印加していない状態で、ミラー基板の形状が凸状であって、レーザ光が照射される領域の中心を基準に極力対称性が良い鏡面を有する形状可変ミラーを得ることが可能となる。そして、この構成によれば、圧電アクチュエータの高さが支柱よりも高い形状可変ミラーを、製造効率良く、更には精度良く得ることができる。
【００２２】
また、本発明は、上記構成の形状可変ミラーの製造方法において、前記分極処理は、前記ベースと前記支柱及び前記圧電アクチュエータとの接合、及び前記ミラー基板と前記支柱との接合が行われた後に実施されることとしても良い。
【００２３】
ベースと支柱、ベースと圧電アクチュエータ、及びミラー基板と支柱のうち少なくともいずれか１つについて、例えば接着層を極力薄くすることを狙って熱圧着によって接合するような場合には、接合処理が行われる温度によっては、先に圧電アクチュエータを分極処理していても接合時に圧電活性が失われることがある。この点、上記構成によれば、各部材の接合後に分極処理を行うので、形状可変ミラーの製造過程で圧電アクチュエータの圧電活性が失われ、分極処理が無駄になるようなことはない。
【００２４】
また、本発明は、上記構成の形状可変ミラーを備える光ピックアップ装置であることを特徴としている。
【００２５】
この構成によれば、光ピックアップ装置が備える形状可変ミラーは、製造コストを抑制しつつ、所望の鏡面形状を得ることが可能である。従って、製造コストの上昇を抑制して、光記録媒体から情報を適切に読み出し、更には光記録媒体に情報を適切に記録できる光ピックアップ装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、圧電アクチュエータの伸縮により鏡面の形状を変形可能とされる形状可変ミラーにおいて、製造コストを抑制しつつ、所望の鏡面形状を得ることが可能な形状可変ミラーを提供できる。また、本発明の製造方法によれば、そのような形状可変ミラーを効率良く製造できる。更に、本発明によれば、製造コストの上昇を抑制して、光記録媒体から情報を適切に読み出し、更には光記録媒体に情報を適切に記録できる光ピックアップ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、ここで示す実施形態は一例であり、本発明はここに示す実施形態に限定されるものではない。また、各図面は、本発明の内容を理解しやすいように描かれたものであり、図面中の各部材の大きさや厚み等は、実際の構成とは必ずしも一致しない。
【００２８】
図１は、本実施形態の形状可変ミラーの構成を示す概略斜視図で、説明の便宜上、ミラー基板のみ分解した状態で示している。また、図２は、図１のＡ−Ａ位置における断面図で、この図では、ミラー基板と支柱は接合された状態を示している。この図１及び図２を参照しながら、本実施形態の形状可変ミラーの構成について説明する。
【００２９】
１は、形状可変ミラーであり、その鏡面を変形可能に設けられ、入射する光ビームの光学的な歪みを補正するために用いられるデバイスである。この形状可変ミラー１は、ベース２と、ベース２と対向配置されるミラー基板３と、ベース２上に配置されてミラー基板３を支持する支柱４と、ベース２上に配置されて、その伸縮によりミラー基板３の可動部を変位して、ミラー基板３の鏡面３ａを変形させる圧電アクチュエータ５と、を備える。以下、各部について詳細に説明する。
【００３０】
ベース２は、支柱４及び圧電アクチュエータ５を支持する役割を果たす。ベース２は、絶縁性の部材で構成され、例えば、ガラスやセラミックス等で形成される。ベース２上には、圧電アクチュエータ５に給電するための電極７を含む配線パターン６が形成されている。この配線パターン６は、例えば、ガラス基板上にシリコン（Ｓｉ）パターンを形成し、その上に例えば金（Ａｕ）等の金属を蒸着することによって形成される。
【００３１】
ミラー基板３は、ベース２と対向配置され、ベース２と対向する面と反対側の面に鏡面３ａが形成されている。このミラー基板３は、圧電アクチュエータ５の伸縮によって変位する可動部を有し、可動部の変位に伴ってミラー基板３の鏡面３ａの変形状態が変化するように構成されている。
【００３２】
ここで上述のミラー基板３の可動部について説明しておく。ミラー基板３は後述するように支柱４と接合される。このために、支柱４と接合された部分は変位されないが、この支柱４によって接合された部分に囲まれる領域については、力を加えることによって変位可能である。すなわち、本実施形態の形状可変ミラー１が有するミラー基板３のうち、支柱４によって接合された部分に囲まれる領域が可動部に該当する。
【００３３】
ミラー基板３は、圧電アクチュエータ５の伸縮によって変位されるように、その厚みをある程度薄くしておく必要がある。また、ミラー基板３は圧電アクチュエータ５の伸縮に伴う変形で破壊されては困るために、剛性を有する物質で形成される必要がある。このような点を考慮して、本実施形態においては、このミラー基板３をシリコン（Ｓｉ）基板によって形成している。ただし、ミラー基板３を構成する物質がシリコンに限定される趣旨ではなく、薄くすることが可能で剛性を有する物質であれば、他の物質でも構わない。
【００３４】
ミラー基板３の鏡面３ａは、例えばミラー基板３上にアルミニウム（Ａｌ）の層を形成することにより得ている。Ａｌの層の形成は、蒸着法やスパッタリング法等の方法で形成される。なお、鏡面３ａは、アルミニウムに限らず、形状可変ミラー１の鏡面３ａに入射する光ビームの反射光について所望の反射率を得られる物質であれば、例えば金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）等、種々の変更が可能である。また、本実施形態においては、ミラー基板３の上面全体を鏡面３ａとする構成としているが、これに限定されず、入射する光ビームの入射径を考慮して、鏡面３ａの領域を決定し、その部分にのみ反射層を形成する構成等としても構わない。
【００３５】
ミラー基板３は、圧電アクチュエータ５に電圧が印加されていない状態で、湾曲して凸状となっている。これは、圧電アクチュエータ５が支柱４よりも所定の高さ（これについては後述する）だけ高くされているためである。そして、これによって、支柱４と接合されることで鏡面３ａに発生する歪みを除去して、レーザ光が照射される領域の中心を基準に対称性が良い鏡面３ａを得ている。
【００３６】
支柱４は、ベース２上に配置されてミラー基板３を支持する役割を果たす。この支柱４は、例えばガラスやセラミックス等から成る。また、本実施形態においては、支柱４は、ミラー基板３の四隅と、矩形に形成されるミラー基板３の各辺の中央部（四隅に配置される支柱４のうちの２つに挟まれる位置）と、の計８箇所でミラー基板３を支持している。なお、支柱４の配置については、本実施形態の構成に限定される趣旨ではなく、その目的等に応じて種々の変更が可能である。
【００３７】
なお、本実施形態においては、支柱４とベース２との接合、及び支柱４とミラー基板３との接合は、いずれも、接合するものの間に接合層である金属層（例えばＡｕ層）を介在させ、例えば、４００℃から５５０℃の高温下、圧力を加えて接合する方式（熱圧着方式）によって行っている。ただし、これらの接合については、接着剤を用いて行う構成としても構わない。
【００３８】
圧電アクチュエータ５は、電圧を印加することにより伸縮する圧電体を有している。圧電アクチュエータ５の構成としては、圧電体と、圧電体を挟むように配置される２つの内部電極（正極と負極）と、で構成される単位を一単位とし、これらが積層してなる積層型の圧電アクチュエータ５でも構わないし、バルクの圧電体を電極で挟んで構成される圧電アクチュエータ５であっても構わない。
【００３９】
圧電アクチュエータ５を構成する圧電体の種類としては、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）やチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（ＺｒxＴｉ1-x）Ｏ3）のような圧電セラミックスが挙げられるが、その種類は特に限定されるものではない。本実施形態においては、圧電特性が優れるチタン酸ジルコン酸鉛を用いている。
【００４０】
本実施形態では、圧電アクチュエータ５は、ベース２に形成される電極７（正極と負極の２つの電極から成る）の上に配置され、これにより給電可能とされる。また、本実施形態では、圧電アクチュエータ５は、ミラー基板３を基準として、ミラー基板３の外周側に配置される支柱４よりも内側に配置される。そして、ベース２上に十字方向に４つ配置され、更に、向かい合う圧電アクチュエータ５同士が、鏡面３ａの中心を通り鏡面３ａと直交する軸に対して対称位置となるように配置されている。
【００４１】
このように圧電アクチュエータ５を配置するのは、圧電アクチュエータ５の数を多くしすぎず、鏡面３ａの変形をバランス良く行い易いからである。ただし、圧電アクチュエータ５の配置及び数は、この構成に限定されず、種々の変更が可能である。
【００４２】
また、本実施形態においては、上述のように圧電アクチュエータ５は、支柱４より所定の高さだけ、その高さが高くなっている。圧電アクチュエータ５を構成する圧電体（例えば、チタン酸ジルコン酸鉛）は、分極処理を行うことによってはじめて圧電活性を有するようになるために、所定の直流電界を加える分極処理が行われる。そして、この分極処理が行われると、圧電体はその厚み（高さ）が伸びる（厚みに対して０．１程度伸びる）性質を有する。本実施形態においては、圧電アクチュエータ５が支柱４より所定の高さだけ高く形成されるが、この所定の高さは、圧電アクチュエータ５を構成する圧電体の分極処理を行った場合に、圧電アクチュエータ５が伸びる量と同一の量となっている。
【００４３】
例えば、圧電アクチュエータ５の高さが５ｍｍの場合、分極処理によって圧電アクチュエータ５は、５μｍ程度伸びる。一方、例えばミラー基板３を熱圧着方式によって支柱４と接合した場合にミラー基板３の鏡面３ａに発生する歪みの最大量は２μｍ程度である。このため、圧電アクチュエータ５が分極処理によって伸びる量だけ、圧電アクチュエータ５を支柱４より高くすれば、ミラー基板３を支柱４と接合することによって鏡面３ａに発生する歪みの最大量よりも十分大きな量だけ、圧電アクチュエータ５を支柱４よりも高くできることとなる。そして、この場合、ミラー基板３の鏡面３ａは、レーザ光が照射される領域の中心を基準に対称性が良いものとなり、形状可変ミラー１は、光学的な歪みを補正するデバイスとして適切に機能する。
【００４４】
なお、圧電アクチュエータ５とベース２との接合は熱圧着方式でも良いし、接着剤を用いて行う方式でも構わない。また、本実施形態では、圧電アクチュエータ５とミラー基板３は、両者を接合することによって鏡面３ａに発生する局所的な歪みを避ける目的で、接合されていない。
【００４５】
次に、本実施形態の形状可変ミラー１の製造方法について説明する。なお、ここに示す製造方法は一例であり、必ずしもこの方法に限定される趣旨ではない。
【００４６】
まず、ベース２となるガラス基板に、シリコン基板が陽極接合によって接合される。次に、陽極接合によってガラス基板に接合されたシリコン基板について、例えばリソグラフィー手法を用いて、所望のシリコンパターンが形成されるように加工が施される。形成されたシリコンパターン上に、導電性層（例えばＡｕ層）が蒸着法やスパッタリング法等によって形成される。これにより、ベース２上に電極７を含む配線パターン６が形成される。
【００４７】
なお、本実施形態においては、シリコンパターン上にＡｕ層を形成する際に、ベース２上の支柱４が配置される位置にも、Ａｕ層を形成するようにしている。これは、支柱４を上述の熱圧着方式で接合するためである。
【００４８】
ベース２上に配線パターン６を形成する上記の工程と平行して、略同一の高さを有する支柱４と圧電アクチュエータ５を準備しておく。なお、この段階では圧電アクチュエータ５は、圧電体に圧電活性を与える分極処理が施されていない。準備した支柱４及び圧電アクチュエータ５を、ベース２の所定の位置に熱圧着方式で接合される。
【００４９】
ベース２に接合された支柱４と圧電アクチュエータ５は、同時に研磨されて、所定の高さに揃えられる。この後、ミラー基板３と支柱４とが熱圧着方式によって接合される。なお、この時点では、支柱４と圧電アクチュエータ５との高さが揃っているために、電圧を印加されない状態で、圧電アクチュエータ５がミラー基板を押すことはなく、ミラー基板３は湾曲していない。すなわち、ミラー基板３はベース２と略平行となっている。
【００５０】
ミラー基板３と支柱４とが接合されると、圧電アクチュエータ５を構成する圧電体に圧電活性を与えるために、所定の直流電界が加えられる。なお、給電は、ベース２上に形成された配線パターン６及び電極７を通じて行われる。また、この際に、必要に応じて加熱しても良い。
【００５１】
以上によって、形状可変ミラー１の製造は完了するが、圧電アクチュエータ５を構成する圧電体に対して分極処理を行うと、圧電アクチュエータ５は、その厚み（高さ）によって決まる量だけ伸びる。従って、その伸びた分だけ、圧電アクチュエータ５が支柱４より高くなる。そして、形状可変ミラー１を構成する各圧電アクチュエータ５は、分極処理によって等しく伸び（当然、各圧電アクチュエータ５は同一条件で分極処理される）、且つミラー基板３を支柱４に接合することによって鏡面３ａに発生する歪みの最大量より十分大きな量だけ伸びる。従って、ミラー基板３は凸状に湾曲し、その鏡面３ａは、レーザ光が照射される領域の中心を基準に対称性が良いものとなる。
【００５２】
なお、圧電アクチュエータ５に分極処理を行うことによって、圧電アクチュエータ５が伸びる量は、圧電アクチュエータ５の厚みによって変化する。このために、圧電アクチュエータ５のサイズを決定する際には、形状可変ミラー１の厚み、圧電アクチュエータ５に要求される伸縮ストローク等とともに、分極処理を行うことによって圧電アクチュエータ５が伸びる量も考慮に入れてサイズ決定すれば良い。
【００５３】
また、分極処理によって圧電アクチュエータ５が伸びる量は、ミラー基板３を支柱４に接合することによって鏡面３ａに発生する歪みの最大量より大きければ良い。この場合、ミラー基板３は、分極処理によって圧電アクチュエータ５に持ち上げられた状態（すなわち、ミラー基板３は凸状となる）となる。そして、このような場合、上記鏡面３ａに発生する歪みは完全に解消されなくても低減されるために、所望の鏡面３ａ形状を得るために圧電アクチュエータ５に要求される性能（伸縮ストロークに関する性能）を低いものとできる。従って、圧電アクチュエータ５に対する性能の要求が下がって、低コスト化を図ることが可能となる。ただし、圧電アクチュエータ５の分極処理による伸び量が大きくなりすぎて、ミラー基板３にかかる荷重が必要以上に大きな荷重（例えば、ミラー基板３と支柱４の接合が剥がれたり、ミラー基板３が破損したりする荷重）とならないように注意する必要は当然ある。
【００５４】
また、以上に示した形状可変ミラー１の製造方法では、ベース２と支柱４、ベース２と圧電アクチュエータ５、及びミラー基板３と支柱４の接合について、熱圧着方式で行う構成を示したが、これらはエポキシ樹脂等から成る接着剤であっても構わない。そして、接着剤によってこれらを接合する場合には、圧電アクチュエータ５を構成する圧電体を分極処理するタイミングを本実施形態と異なるタイミングとできる。すなわち、例えば、支柱４と圧電アクチュエータ５との高さを揃える研磨工程の後であって、ミラー基板３と支柱４とを接合する前に分極処理する構成等としても良い。
【００５５】
更に、以上に示した形状可変ミラー１においては、圧電アクチュエータ５を構成する圧電体の分極処理によって、圧電アクチュエータ５が支柱４よりも所定の高さ（ミラー基板３を支柱４に接合することによって鏡面３ａに発生する歪みの最大量より大きな量）高くなる構成とした。しかし、分極処理を用いないで圧電アクチュエータ５のサイズを加工によって調整し、圧電アクチュエータ５が支柱４よりも、所定の高さだけ高くなる構成としても構わない。
【００５６】
ただし、本実施形態にように、分極処理による伸び量を利用する構成を用いた場合には、形状可変ミラーの製造時に、それぞれ複数ある支柱４及び圧電アクチュエータ５の高さを揃える工程を纏めて一緒にできる点で好ましい。更に、支柱４に対する圧電アクチュエータ５の高さの管理も、支柱４と圧電アクチュエータ５を別々に研磨して高さ調整する場合よりも管理し易いので好ましい。
【００５７】
次に、本実施形態の形状可変ミラー１が用いられる光ピックアップ装置について、図３を参照しながら説明する。図３は、本実施形態の光ピックアップ装置の光学系の構成を示す概略図である。なお、光ピックアップ装置１０は、光ディスク２０にレーザ光を照射して、情報の読み取り及び情報の書き込みを可能とする装置である。
【００５８】
光ピックアップ装置１０は、半導体レーザ１１と、コリメートレンズ１２と、ビームスプリッタ１３と、形状可変ミラー１と、１／４波長板１４と、対物レンズ１５と、集光レンズ１６と、光検出器１７と、を備えている。
【００５９】
半導体レーザ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を通過して、形状可変ミラー１で反射され、1／４波長板１４でレーザ光の偏光状態を変化された後に、対物レンズ１５で集光されて光ディスク２０に焦点を合わせる。また、光ディスク２０から反射されたレーザ光は、対物レンズ１５、１／４波長板１４を通過後、形状可変ミラー１で反射されて、ビームスプリッタ１３を介して、集光レンズ１６によって光検出器１７に集光される。
【００６０】
このような光ピックアップ装置１０において、形状可変ミラー１は、１つは、従来の立ち上げミラーの役割を果たしている。一方で、形状可変ミラー制御部１８からの命令により、その鏡面３ａを適宜変形することによって、この半導体レーザ１１から出射されたレーザ光に発生する光学的な歪み（コマ収差や球面収差等の波面収差）の補正を行う役割も果たしている。
【００６１】
なお、本実施形態の形状可変ミラー１においては、圧電アクチュエータ５に電圧を印加しない場合の鏡面３ａの形状（初期形状）は凸状となっている。光ピックアップ装置１は、この点を考慮して光学系が設計されている。すなわち、本実施形態では、初期形状において波面収差を発生しないように光学系が設計されており、入射するレーザ光が波面収差を有する場合に、初期形状から鏡面３ａ形状を変化することで波面収差を補正するものとしている。
【００６２】
形状可変ミラー制御部１８は、例えば、予めメモリ（図示せず）に記憶しておいた情報に基づいて、形状可変ミラー１の鏡面３ａを適宜変形するように形状可変ミラーの動作を制御する構成としても良い。また、光検出器１７で得られた信号に基づいて好ましい鏡面３ａの状態となるように圧電アクチュエータ５に印加する電圧を適宜変化させながら、形状可変ミラー１の動作を制御する構成等としても構わない。
【００６３】
なお、本実施形態の光ピックアップ装置１０においては、形状可変ミラー１は、立ち上げミラーとしての機能を有するように構成しているが、必ずしもこれに限定される趣旨ではなく、他の構成としても構わない。
【００６４】
また、以上においては、本発明の形状可変ミラー１が光ピックアップ装置１０に用いられる場合を示した。しかし、本発明の形状可変ミラーは、入射する光ビームの光学的な歪みを補正できるために、光学装置に広く適用可能であり、例えばビデオプロジェクタやデジタルカメラ等にも適用できる。
【００６５】
その他、以上に示した実施形態では、形状可変ミラー１は、図１に示すように全体の形状が矩形状であるが、特にこの形状に制限されるものでなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、ベース２やミラー基板３等が円形に構成されても構わず、ベース２とミラー基板３とのサイズが異なる構成等としても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明によれば、圧電アクチュエータの伸縮により鏡面の形状を変形可能とされる形状可変ミラーにおいて、製造コストを抑制しつつ、所望の鏡面形状を得ることが可能な形状可変ミラーを提供できる。このために、本発明は光学装置の分野において非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】は、本実施形態の形状可変ミラーの構成を示す概略斜視図である。
【図２】は、図１のＡ−Ａ位置における断面図である。
【図３】は、本実施形態の形状可変ミラーを備える光ピックアップ装置の光学系の構成を示す概略図である。
【図４】は、従来の形状可変ミラーの構成を示す概略断面図である。
【図５】は、従来の形状可変ミラーの問題点を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 形状可変ミラー
２ ベース
３ ミラー基板
３ａ 鏡面
４ 支柱
５ 圧電アクチュエータ
１０ 光ピックアップ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鏡面の形状を変形可能に設けられる形状可変ミラーに関し、より詳細には、圧電アクチュエータの伸縮により鏡面の形状を変形可能とされる形状可変ミラーに関する。また、本発明は、そのような形状可変ミラーの製造方法に関する。更に、本発明は、そのような形状可変ミラーを備える光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、その鏡面の形状を変形して、入射する光ビームの光学的歪み等を補正する形状可変ミラーについて種々の提案がなされており、例えば、光ディスク装置、ビデオプロジェクタ、デジタルカメラ等の光学装置の分野で注目されている。
【０００３】
具体的には、例えば、光ピックアップ装置の分野において、特許文献１〜３に示されるように、ＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）等の光ディスクを記録再生する際に発生するコマ収差や球面収差等の波面収差の補正を行うために形状可変ミラーを用いる技術が提案されている。なお、ここでコマ収差とは、光ディスクのディスク面が光軸に対して傾くことによって発生する収差で、球面収差とは、主に光ディスクの記録面を保護する透明樹脂（保護層）の厚さの違いが原因となって発生する収差である。
【０００４】
このような形状可変ミラーには、特許文献１や２に示されるような圧電膜等の薄膜を積層させて形成する形状可変ミラーがある。しかし、特許文献１や２に示される形状可変ミラーの場合、圧電膜によって鏡面の変形を得る構成であるために、鏡面の変形量を大きくするのが容易でなく、大きな変形量を得ようとした場合には構造が複雑となり、製造が容易でなくなるといった問題がある。
【０００５】
特許文献１や２と異なる形状可変ミラーとして、特許文献３に示されるような、柱状に形成される圧電素子（圧電アクチュエータ）の縦方向（形状可変ミラーが備える鏡面と直交する方向）の伸縮を利用して、鏡面を変形させる形状可変ミラーがある。図４は、特許文献３に示される形状可変ミラーと同様の鏡面の変形原理を有する従来の形状可変ミラー１００の構成を示す概略断面図で、図４（ａ）は鏡面１０２ａが変形されていない状態を示し、図４（ｂ）は鏡面１０２ａが変形された状態を示している。
【０００６】
従来の形状可変ミラー１００は、図４に示すように、ベース１０１と、ベース１０１に対向配置され、ベース１０１と対向する面と反対側の面に鏡面１０２ａを有するミラー基板１０２と、ベース１０１上に配置されてミラー基板１０２を支持する支柱１０３と、ベース１０１上に配置されて、ミラー基板１０２の支柱１０３と接合される部分に囲まれる可動部を伸縮により変位させる圧電アクチュエータ１０４と、を備えている。
【０００７】
そして、例えば、圧電アクチュエータ１０４が伸びると、図４（ｂ）の示すようにミラー基板１０２が変位し、それによって鏡面１０２ａが変形する。このような構成の場合、薄膜を積層させて形成される形状可変ミラーに比べて、鏡面１０２ａの大きな変形を得やすく、また、製造が容易であるといった利点を有する。
【特許文献１】特開２００５−９２９８７号公報
【特許文献２】特開２００５−８５２９２号公報
【特許文献３】特開２００６−３０２３８９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、圧電アクチュエータの縦方向の伸縮を利用して鏡面を変形させる従来の形状可変ミラー１００は、次のような問題点を有する。
【０００９】
形状可変ミラー１００を製造する場合、最終的にミラー基板１０２と支柱１０３とを接合させる。このミラー基板１０２と支柱１０３との接合は、エポキシ樹脂等の接着剤を用いる方法や、ミラー基板１０２と支柱１０３との間に金属層を介在させて熱圧着する方法（以下、単に熱圧着方式と表現する場合がある）が用いられるが、これらの方法を用いてミラー基板１０２と支柱１０３とを接合すると、ミラー基板１０２の鏡面１０２ａに大きな歪みが発生する場合がある。
【００１０】
そして、鏡面１０２ａに歪みが発生した場合、鏡面１０２ａの平坦度が低下するために、波面収差等の光学的な歪みを補正する形状可変ミラー１００の性能が悪化する場合がある。なお、鏡面１０２ａが平坦でなくても、鏡面１０２ａが、レーザ光が照射される領域の中心を基準に対称性が良ければ、光学的な歪みを補正するデバイスとして機能させることが可能である。しかし、接合時に発生する鏡面１０２ａの歪みは、例えば図５に示すように複数の箇所で発生することが多く、更に歪み方にバラツキがあり、通常、前述したような対称性の良い鏡面とはならない。
【００１１】
このために、従来においては、例えば、圧電アクチュエータ１０４を鏡面１０２ａに発生する歪みの最大量よりも大きな量変位させることによって、なるべく対称性の良い鏡面１０２ａを得て、これを初期形状としていた。この場合、伸縮量の大きな高性能の圧電アクチュエータ１０４を用いない場合、対称性の良い鏡面１０２ａを初期形状として得た状態から更に圧電アクチュエータ１０４を変位させて、所望の鏡面１０２ａを得ることが難しい場合があった。このため、コストの高い高性能の圧電アクチュエータ１０４を使用せざるを得ないという問題があった。
【００１２】
なお、鏡面に発生する歪みの量は、歪みがない場合の鏡面の位置を基準として、その基準位置からずれた量を歪みの量としている。図５において、破線で示す部分が基準位置で、例えば図５におけるｄが歪みの量となる。そして、この歪みの量のうち、鏡面に発生する歪みの最大値が歪みの最大量である。また、初期形状とは、形状可変ミラーを用いて光学的な歪み（波面収差を含む）の補正を行う場合に、基準となる形状のことを指し、入射するレーザ光の光学的な歪みに応じて、この初期形状を変形して光学的な歪みが補正される。これらの用語については、以下でも同一の意味で使用する。
【００１３】
また、以上のような問題点については、特許文献３においては記載されておらず、その問題点が認識されていない。特許文献３においては、ミラー基板と圧電アクチュエータとを接合した場合に鏡面に発生する局所的な歪みを抑制することを狙って、ミラー基板と圧電アクチュエータとを接合しない場合においても、大きな変形量を得られる形状可変ミラーの構成について紹介されているのみである。
【００１４】
以上の点を鑑み、本発明の目的は、製造コストを抑制しつつ、所望の鏡面形状を得ることが可能な形状可変ミラーを提供することである。また、本発明の他の目的は、そのような形状可変ミラーを製造する方法を提供することである。更に、本発明の他の目的は、そのような形状可変ミラーを備えることにより、光記録媒体から情報を適切に読み出し、更には光記録媒体に情報を適切に記録できる光ピックアップ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明は、ベースと、前記ベースと対向配置され、前記ベースと対向する面と反対側の面に鏡面が形成されるミラー基板と、前記ベース上に配置されて前記ミラー基板を支持する支柱と、電圧を印加することにより伸縮する圧電体を有し、前記ベース上に配置されて、前記ミラー基板の前記支柱に接合されていない可動部を変位させる圧電アクチュエータと、を備える形状可変ミラーにおいて、前記圧電アクチュエータは、電圧を印加されない状態で、前記支柱より所定の高さだけ高く形成されており、前記所定の高さは、前記ミラー基板を前記支柱と接合することによって前記鏡面に発生する歪みの最大量よりも大きい量であることを特徴としている。
【００１６】
この構成によれば、電圧を印加されない状態で、圧電アクチュエータは、ミラー基板を支柱に接合することによって鏡面に発生する歪みの最大量よりも大きな量、支柱より高く形成されている。このために、圧電アクチュエータに電圧が印加されていない状態で、形状可変ミラーのミラー基板の形状を凸状とでき、レーザ光が照射される領域の中心を基準に極力対称性が良い鏡面を得ることが可能となる。したがって、高性能な圧電アクチュエータを用いなくても、所望の鏡面形状を得ることが可能になる。すなわち、製造コストを抑制しつつ、所望の鏡面形状を得られる形状可変ミラーを提供できる。
【００１７】
また、本発明は、上記構成の形状可変ミラーにおいて、前記所定の高さは、前記圧電体に圧電活性を与える分極処理によって前記圧電アクチュエータが伸びる量と同一の量であることとしても構わない。
【００１８】
圧電アクチュエータは分極処理を行うと、分極処理前に比べてその厚みが伸びる（例えば、チタン酸ジルコン酸鉛から成る圧電アクチュエータでは、その厚み（高さ）の０．１％程度の長さ伸びる）。このため、この変位が、ミラー基板を支柱に接合することによって鏡面に発生する歪みの最大量よりも大きい量であれば、これを利用して、圧電アクチュエータに電圧を印加していない状態で、ミラー基板の形状が凸状であって、レーザ光が照射される領域の中心を基準に極力対称性が良い鏡面を得ることが可能となる。
【００１９】
そして、分極処理によって圧電アクチュエータが伸びる量だけ、圧電アクチュエータが支柱よりも高い構成とした場合には、次のような利点がある。すなわち、形状可変ミラーを製造する際に、支柱と圧電アクチュエータとを一緒に研磨して、同一の高さとした後に、分極処理することによって圧電アクチュエータの高さを所望の高さとできるために、製造効率が良く、更に支柱に対する圧電アクチュエータの高さの管理がしやすい。言い換えると、分極処理によって圧電アクチュエータの高さを支柱より高くしない場合には、圧電アクチュエータと支柱とを別々に高さ調整をする必要があるために効率が悪く、更に、別々に研磨して高さ調整するために、圧電アクチュエータと支柱の相対的高さの管理が容易でないといった問題があるが、これを解決できる。
【００２０】
また、上記目的を達成するために本発明は、ベースと、前記ベースと対向配置され、前記ベースと対向する面と反対側の面に鏡面が形成されるミラー基板と、前記ベース上に配置されて前記ミラー基板を支持する支柱と、電圧を印加することにより伸縮する圧電体を有し、前記ベース上に配置されて、前記ミラー基板の前記支柱に接合されていない可動部を変位させる圧電アクチュエータと、を備える形状可変ミラーの製造方法において、前記圧電体に圧電活性を与える分極処理を行っていない前記圧電アクチュエータと前記支柱との高さを揃える工程と、前記支柱と高さが揃えられた前記圧電アクチュエータを前記分極処理し、前記圧電アクチュエータを前記支柱に対して高く形成する工程と、を具備することを特徴としている。
【００２１】
この構成によれば、圧電アクチュエータに電圧を印加していない状態で、ミラー基板の形状が凸状であって、レーザ光が照射される領域の中心を基準に極力対称性が良い鏡面を有する形状可変ミラーを得ることが可能となる。そして、この構成によれば、圧電アクチュエータの高さが支柱よりも高い形状可変ミラーを、製造効率良く、更には精度良く得ることができる。
【００２２】
また、本発明は、上記構成の形状可変ミラーの製造方法において、前記分極処理は、前記ベースと前記支柱及び前記圧電アクチュエータとの接合、及び前記ミラー基板と前記支柱との接合が行われた後に実施されることとしても良い。
【００２３】
ベースと支柱、ベースと圧電アクチュエータ、及びミラー基板と支柱のうち少なくともいずれか１つについて、例えば接着層を極力薄くすることを狙って熱圧着によって接合するような場合には、接合処理が行われる温度によっては、先に圧電アクチュエータを分極処理していても接合時に圧電活性が失われることがある。この点、上記構成によれば、各部材の接合後に分極処理を行うので、形状可変ミラーの製造過程で圧電アクチュエータの圧電活性が失われ、分極処理が無駄になるようなことはない。
【００２４】
また、本発明は、上記構成の形状可変ミラーを備える光ピックアップ装置であることを特徴としている。
【００２５】
この構成によれば、光ピックアップ装置が備える形状可変ミラーは、製造コストを抑制しつつ、所望の鏡面形状を得ることが可能である。従って、製造コストの上昇を抑制して、光記録媒体から情報を適切に読み出し、更には光記録媒体に情報を適切に記録できる光ピックアップ装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、圧電アクチュエータの伸縮により鏡面の形状を変形可能とされる形状可変ミラーにおいて、製造コストを抑制しつつ、所望の鏡面形状を得ることが可能な形状可変ミラーを提供できる。また、本発明の製造方法によれば、そのような形状可変ミラーを効率良く製造できる。更に、本発明によれば、製造コストの上昇を抑制して、光記録媒体から情報を適切に読み出し、更には光記録媒体に情報を適切に記録できる光ピックアップ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、ここで示す実施形態は一例であり、本発明はここに示す実施形態に限定されるものではない。また、各図面は、本発明の内容を理解しやすいように描かれたものであり、図面中の各部材の大きさや厚み等は、実際の構成とは必ずしも一致しない。
【００２８】
図１は、本実施形態の形状可変ミラーの構成を示す概略斜視図で、説明の便宜上、ミラー基板のみ分解した状態で示している。また、図２は、図１のＡ−Ａ位置における断面図で、この図では、ミラー基板と支柱は接合された状態を示している。この図１及び図２を参照しながら、本実施形態の形状可変ミラーの構成について説明する。
【００２９】
１は、形状可変ミラーであり、その鏡面を変形可能に設けられ、入射する光ビームの光学的な歪みを補正するために用いられるデバイスである。この形状可変ミラー１は、ベース２と、ベース２と対向配置されるミラー基板３と、ベース２上に配置されてミラー基板３を支持する支柱４と、ベース２上に配置されて、その伸縮によりミラー基板３の可動部を変位して、ミラー基板３の鏡面３ａを変形させる圧電アクチュエータ５と、を備える。以下、各部について詳細に説明する。
【００３０】
ベース２は、支柱４及び圧電アクチュエータ５を支持する役割を果たす。ベース２は、絶縁性の部材で構成され、例えば、ガラスやセラミックス等で形成される。ベース２上には、圧電アクチュエータ５に給電するための電極７を含む配線パターン６が形成されている。この配線パターン６は、例えば、ガラス基板上にシリコン（Ｓｉ）パターンを形成し、その上に例えば金（Ａｕ）等の金属を蒸着することによって形成される。
【００３１】
ミラー基板３は、ベース２と対向配置され、ベース２と対向する面と反対側の面に鏡面３ａが形成されている。このミラー基板３は、圧電アクチュエータ５の伸縮によって変位する可動部を有し、可動部の変位に伴ってミラー基板３の鏡面３ａの変形状態が変化するように構成されている。
【００３２】
ここで上述のミラー基板３の可動部について説明しておく。ミラー基板３は後述するように支柱４と接合される。このために、支柱４と接合された部分は変位されないが、この支柱４によって接合された部分に囲まれる領域については、力を加えることによって変位可能である。すなわち、本実施形態の形状可変ミラー１が有するミラー基板３のうち、支柱４によって接合された部分に囲まれる領域が可動部に該当する。
【００３３】
ミラー基板３は、圧電アクチュエータ５の伸縮によって変位されるように、その厚みをある程度薄くしておく必要がある。また、ミラー基板３は圧電アクチュエータ５の伸縮に伴う変形で破壊されては困るために、剛性を有する物質で形成される必要がある。このような点を考慮して、本実施形態においては、このミラー基板３をシリコン（Ｓｉ）基板によって形成している。ただし、ミラー基板３を構成する物質がシリコンに限定される趣旨ではなく、薄くすることが可能で剛性を有する物質であれば、他の物質でも構わない。
【００３４】
ミラー基板３の鏡面３ａは、例えばミラー基板３上にアルミニウム（Ａｌ）の層を形成することにより得ている。Ａｌの層の形成は、蒸着法やスパッタリング法等の方法で形成される。なお、鏡面３ａは、アルミニウムに限らず、形状可変ミラー１の鏡面３ａに入射する光ビームの反射光について所望の反射率を得られる物質であれば、例えば金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）等、種々の変更が可能である。また、本実施形態においては、ミラー基板３の上面全体を鏡面３ａとする構成としているが、これに限定されず、入射する光ビームの入射径を考慮して、鏡面３ａの領域を決定し、その部分にのみ反射層を形成する構成等としても構わない。
【００３５】
ミラー基板３は、圧電アクチュエータ５に電圧が印加されていない状態で、湾曲して凸状となっている。これは、圧電アクチュエータ５が支柱４よりも所定の高さ（これについては後述する）だけ高くされているためである。そして、これによって、支柱４と接合されることで鏡面３ａに発生する歪みを除去して、レーザ光が照射される領域の中心を基準に対称性が良い鏡面３ａを得ている。
【００３６】
支柱４は、ベース２上に配置されてミラー基板３を支持する役割を果たす。この支柱４は、例えばガラスやセラミックス等から成る。また、本実施形態においては、支柱４は、ミラー基板３の四隅と、矩形に形成されるミラー基板３の各辺の中央部（四隅に配置される支柱４のうちの２つに挟まれる位置）と、の計８箇所でミラー基板３を支持している。なお、支柱４の配置については、本実施形態の構成に限定される趣旨ではなく、その目的等に応じて種々の変更が可能である。
【００３７】
なお、本実施形態においては、支柱４とベース２との接合、及び支柱４とミラー基板３との接合は、いずれも、接合するものの間に接合層である金属層（例えばＡｕ層）を介在させ、例えば、４００℃から５５０℃の高温下、圧力を加えて接合する方式（熱圧着方式）によって行っている。ただし、これらの接合については、接着剤を用いて行う構成としても構わない。
【００３８】
圧電アクチュエータ５は、電圧を印加することにより伸縮する圧電体を有している。圧電アクチュエータ５の構成としては、圧電体と、圧電体を挟むように配置される２つの内部電極（正極と負極）と、で構成される単位を一単位とし、これらが積層してなる積層型の圧電アクチュエータ５でも構わないし、バルクの圧電体を電極で挟んで構成される圧電アクチュエータ５であっても構わない。
【００３９】
圧電アクチュエータ５を構成する圧電体の種類としては、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）やチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（ＺｒxＴｉ1-x）Ｏ3）のような圧電セラミックスが挙げられるが、その種類は特に限定されるものではない。本実施形態においては、圧電特性が優れるチタン酸ジルコン酸鉛を用いている。
【００４０】
本実施形態では、圧電アクチュエータ５は、ベース２に形成される電極７（正極と負極の２つの電極から成る）の上に配置され、これにより給電可能とされる。また、本実施形態では、圧電アクチュエータ５は、ミラー基板３を基準として、ミラー基板３の外周側に配置される支柱４よりも内側に配置される。そして、ベース２上に十字方向に４つ配置され、更に、向かい合う圧電アクチュエータ５同士が、鏡面３ａの中心を通り鏡面３ａと直交する軸に対して対称位置となるように配置されている。
【００４１】
このように圧電アクチュエータ５を配置するのは、圧電アクチュエータ５の数を多くしすぎず、鏡面３ａの変形をバランス良く行い易いからである。ただし、圧電アクチュエータ５の配置及び数は、この構成に限定されず、種々の変更が可能である。
【００４２】
また、本実施形態においては、上述のように圧電アクチュエータ５は、支柱４より所定の高さだけ、その高さが高くなっている。圧電アクチュエータ５を構成する圧電体（例えば、チタン酸ジルコン酸鉛）は、分極処理を行うことによってはじめて圧電活性を有するようになるために、所定の直流電界を加える分極処理が行われる。そして、この分極処理が行われると、圧電体はその厚み（高さ）が伸びる（厚みに対して０．１程度伸びる）性質を有する。本実施形態においては、圧電アクチュエータ５が支柱４より所定の高さだけ高く形成されるが、この所定の高さは、圧電アクチュエータ５を構成する圧電体の分極処理を行った場合に、圧電アクチュエータ５が伸びる量と同一の量となっている。
【００４３】
例えば、圧電アクチュエータ５の高さが５ｍｍの場合、分極処理によって圧電アクチュエータ５は、５μｍ程度伸びる。一方、例えばミラー基板３を熱圧着方式によって支柱４と接合した場合にミラー基板３の鏡面３ａに発生する歪みの最大量は２μｍ程度である。このため、圧電アクチュエータ５が分極処理によって伸びる量だけ、圧電アクチュエータ５を支柱４より高くすれば、ミラー基板３を支柱４と接合することによって鏡面３ａに発生する歪みの最大量よりも十分大きな量だけ、圧電アクチュエータ５を支柱４よりも高くできることとなる。そして、この場合、ミラー基板３の鏡面３ａは、レーザ光が照射される領域の中心を基準に対称性が良いものとなり、形状可変ミラー１は、光学的な歪みを補正するデバイスとして適切に機能する。
【００４４】
なお、圧電アクチュエータ５とベース２との接合は熱圧着方式でも良いし、接着剤を用いて行う方式でも構わない。また、本実施形態では、圧電アクチュエータ５とミラー基板３は、両者を接合することによって鏡面３ａに発生する局所的な歪みを避ける目的で、接合されていない。
【００４５】
次に、本実施形態の形状可変ミラー１の製造方法について説明する。なお、ここに示す製造方法は一例であり、必ずしもこの方法に限定される趣旨ではない。
【００４６】
まず、ベース２となるガラス基板に、シリコン基板が陽極接合によって接合される。次に、陽極接合によってガラス基板に接合されたシリコン基板について、例えばリソグラフィー手法を用いて、所望のシリコンパターンが形成されるように加工が施される。形成されたシリコンパターン上に、導電性層（例えばＡｕ層）が蒸着法やスパッタリング法等によって形成される。これにより、ベース２上に電極７を含む配線パターン６が形成される。
【００４７】
なお、本実施形態においては、シリコンパターン上にＡｕ層を形成する際に、ベース２上の支柱４が配置される位置にも、Ａｕ層を形成するようにしている。これは、支柱４を上述の熱圧着方式で接合するためである。
【００４８】
ベース２上に配線パターン６を形成する上記の工程と平行して、略同一の高さを有する支柱４と圧電アクチュエータ５を準備しておく。なお、この段階では圧電アクチュエータ５は、圧電体に圧電活性を与える分極処理が施されていない。準備した支柱４及び圧電アクチュエータ５を、ベース２の所定の位置に熱圧着方式で接合される。
【００４９】
ベース２に接合された支柱４と圧電アクチュエータ５は、同時に研磨されて、所定の高さに揃えられる。この後、ミラー基板３と支柱４とが熱圧着方式によって接合される。なお、この時点では、支柱４と圧電アクチュエータ５との高さが揃っているために、電圧を印加されない状態で、圧電アクチュエータ５がミラー基板を押すことはなく、ミラー基板３は湾曲していない。すなわち、ミラー基板３はベース２と略平行となっている。
【００５０】
ミラー基板３と支柱４とが接合されると、圧電アクチュエータ５を構成する圧電体に圧電活性を与えるために、所定の直流電界が加えられる。なお、給電は、ベース２上に形成された配線パターン６及び電極７を通じて行われる。また、この際に、必要に応じて加熱しても良い。
【００５１】
以上によって、形状可変ミラー１の製造は完了するが、圧電アクチュエータ５を構成する圧電体に対して分極処理を行うと、圧電アクチュエータ５は、その厚み（高さ）によって決まる量だけ伸びる。従って、その伸びた分だけ、圧電アクチュエータ５が支柱４より高くなる。そして、形状可変ミラー１を構成する各圧電アクチュエータ５は、分極処理によって等しく伸び（当然、各圧電アクチュエータ５は同一条件で分極処理される）、且つミラー基板３を支柱４に接合することによって鏡面３ａに発生する歪みの最大量より十分大きな量だけ伸びる。従って、ミラー基板３は凸状に湾曲し、その鏡面３ａは、レーザ光が照射される領域の中心を基準に対称性が良いものとなる。
【００５２】
なお、圧電アクチュエータ５に分極処理を行うことによって、圧電アクチュエータ５が伸びる量は、圧電アクチュエータ５の厚みによって変化する。このために、圧電アクチュエータ５のサイズを決定する際には、形状可変ミラー１の厚み、圧電アクチュエータ５に要求される伸縮ストローク等とともに、分極処理を行うことによって圧電アクチュエータ５が伸びる量も考慮に入れてサイズ決定すれば良い。
【００５３】
また、分極処理によって圧電アクチュエータ５が伸びる量は、ミラー基板３を支柱４に接合することによって鏡面３ａに発生する歪みの最大量より大きければ良い。この場合、ミラー基板３は、分極処理によって圧電アクチュエータ５に持ち上げられた状態（すなわち、ミラー基板３は凸状となる）となる。そして、このような場合、上記鏡面３ａに発生する歪みは完全に解消されなくても低減されるために、所望の鏡面３ａ形状を得るために圧電アクチュエータ５に要求される性能（伸縮ストロークに関する性能）を低いものとできる。従って、圧電アクチュエータ５に対する性能の要求が下がって、低コスト化を図ることが可能となる。ただし、圧電アクチュエータ５の分極処理による伸び量が大きくなりすぎて、ミラー基板３にかかる荷重が必要以上に大きな荷重（例えば、ミラー基板３と支柱４の接合が剥がれたり、ミラー基板３が破損したりする荷重）とならないように注意する必要は当然ある。
【００５４】
また、以上に示した形状可変ミラー１の製造方法では、ベース２と支柱４、ベース２と圧電アクチュエータ５、及びミラー基板３と支柱４の接合について、熱圧着方式で行う構成を示したが、これらはエポキシ樹脂等から成る接着剤であっても構わない。そして、接着剤によってこれらを接合する場合には、圧電アクチュエータ５を構成する圧電体を分極処理するタイミングを本実施形態と異なるタイミングとできる。すなわち、例えば、支柱４と圧電アクチュエータ５との高さを揃える研磨工程の後であって、ミラー基板３と支柱４とを接合する前に分極処理する構成等としても良い。
【００５５】
更に、以上に示した形状可変ミラー１においては、圧電アクチュエータ５を構成する圧電体の分極処理によって、圧電アクチュエータ５が支柱４よりも所定の高さ（ミラー基板３を支柱４に接合することによって鏡面３ａに発生する歪みの最大量より大きな量）高くなる構成とした。しかし、分極処理を用いないで圧電アクチュエータ５のサイズを加工によって調整し、圧電アクチュエータ５が支柱４よりも、所定の高さだけ高くなる構成としても構わない。
【００５６】
ただし、本実施形態にように、分極処理による伸び量を利用する構成を用いた場合には、形状可変ミラーの製造時に、それぞれ複数ある支柱４及び圧電アクチュエータ５の高さを揃える工程を纏めて一緒にできる点で好ましい。更に、支柱４に対する圧電アクチュエータ５の高さの管理も、支柱４と圧電アクチュエータ５を別々に研磨して高さ調整する場合よりも管理し易いので好ましい。
【００５７】
次に、本実施形態の形状可変ミラー１が用いられる光ピックアップ装置について、図３を参照しながら説明する。図３は、本実施形態の光ピックアップ装置の光学系の構成を示す概略図である。なお、光ピックアップ装置１０は、光ディスク２０にレーザ光を照射して、情報の読み取り及び情報の書き込みを可能とする装置である。
【００５８】
光ピックアップ装置１０は、半導体レーザ１１と、コリメートレンズ１２と、ビームスプリッタ１３と、形状可変ミラー１と、１／４波長板１４と、対物レンズ１５と、集光レンズ１６と、光検出器１７と、を備えている。
【００５９】
半導体レーザ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を通過して、形状可変ミラー１で反射され、1／４波長板１４でレーザ光の偏光状態を変化された後に、対物レンズ１５で集光されて光ディスク２０に焦点を合わせる。また、光ディスク２０から反射されたレーザ光は、対物レンズ１５、１／４波長板１４を通過後、形状可変ミラー１で反射されて、ビームスプリッタ１３を介して、集光レンズ１６によって光検出器１７に集光される。
【００６０】
このような光ピックアップ装置１０において、形状可変ミラー１は、１つは、従来の立ち上げミラーの役割を果たしている。一方で、形状可変ミラー制御部１８からの命令により、その鏡面３ａを適宜変形することによって、この半導体レーザ１１から出射されたレーザ光に発生する光学的な歪み（コマ収差や球面収差等の波面収差）の補正を行う役割も果たしている。
【００６１】
なお、本実施形態の形状可変ミラー１においては、圧電アクチュエータ５に電圧を印加しない場合の鏡面３ａの形状（初期形状）は凸状となっている。光ピックアップ装置１は、この点を考慮して光学系が設計されている。すなわち、本実施形態では、初期形状において波面収差を発生しないように光学系が設計されており、入射するレーザ光が波面収差を有する場合に、初期形状から鏡面３ａ形状を変化することで波面収差を補正するものとしている。
【００６２】
形状可変ミラー制御部１８は、例えば、予めメモリ（図示せず）に記憶しておいた情報に基づいて、形状可変ミラー１の鏡面３ａを適宜変形するように形状可変ミラーの動作を制御する構成としても良い。また、光検出器１７で得られた信号に基づいて好ましい鏡面３ａの状態となるように圧電アクチュエータ５に印加する電圧を適宜変化させながら、形状可変ミラー１の動作を制御する構成等としても構わない。
【００６３】
なお、本実施形態の光ピックアップ装置１０においては、形状可変ミラー１は、立ち上げミラーとしての機能を有するように構成しているが、必ずしもこれに限定される趣旨ではなく、他の構成としても構わない。
【００６４】
また、以上においては、本発明の形状可変ミラー１が光ピックアップ装置１０に用いられる場合を示した。しかし、本発明の形状可変ミラーは、入射する光ビームの光学的な歪みを補正できるために、光学装置に広く適用可能であり、例えばビデオプロジェクタやデジタルカメラ等にも適用できる。
【００６５】
その他、以上に示した実施形態では、形状可変ミラー１は、図１に示すように全体の形状が矩形状であるが、特にこの形状に制限されるものでなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、ベース２やミラー基板３等が円形に構成されても構わず、ベース２とミラー基板３とのサイズが異なる構成等としても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明によれば、圧電アクチュエータの伸縮により鏡面の形状を変形可能とされる形状可変ミラーにおいて、製造コストを抑制しつつ、所望の鏡面形状を得ることが可能な形状可変ミラーを提供できる。このために、本発明は光学装置の分野において非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】は、本実施形態の形状可変ミラーの構成を示す概略斜視図である。
【図２】は、図１のＡ−Ａ位置における断面図である。
【図３】は、本実施形態の形状可変ミラーを備える光ピックアップ装置の光学系の構成を示す概略図である。
【図４】は、従来の形状可変ミラーの構成を示す概略断面図である。
【図５】は、従来の形状可変ミラーの問題点を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 形状可変ミラー
２ ベース
３ ミラー基板
３ａ 鏡面
４ 支柱
５ 圧電アクチュエータ
１０ 光ピックアップ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
前記ベースと対向配置され、前記ベースと対向する面と反対側の面に鏡面が形成されるミラー基板と、
前記ベース上に配置されて前記ミラー基板を支持する支柱と、
電圧を印加することにより伸縮する圧電体を有し、前記ベース上に配置されて、前記ミラー基板の前記支柱に接合されていない可動部を変位させる圧電アクチュエータと、
を備える形状可変ミラーにおいて、
前記圧電アクチュエータは、電圧を印加されない状態で、前記支柱より所定の高さだけ高く形成されており、
前記所定の高さは、前記ミラー基板を前記支柱と接合することによって前記鏡面に発生する歪みの最大量よりも大きい量であることを特徴とする形状可変ミラー。
【請求項２】
前記所定の高さは、前記圧電体に圧電活性を与える分極処理によって前記圧電アクチュエータが伸びる量と同一の量であることを特徴とする請求項１に記載の形状可変ミラー。
【請求項３】
ベースと、前記ベースと対向配置され、前記ベースと対向する面と反対側の面に鏡面が形成されるミラー基板と、前記ベース上に配置されて前記ミラー基板を支持する支柱と、電圧を印加することにより伸縮する圧電体を有し、前記ベース上に配置されて、前記ミラー基板の前記支柱に接合されていない可動部を変位させる圧電アクチュエータと、を備える形状可変ミラーの製造方法において、
前記圧電体に圧電活性を与える分極処理を行っていない前記圧電アクチュエータと前記支柱との高さを揃える工程と、
前記支柱と高さが揃えられた前記圧電アクチュエータを前記分極処理し、前記圧電アクチュエータを前記支柱より高く形成する工程と、
を具備することを特徴とする形状可変ミラーの製造方法。
【請求項４】
前記分極処理は、前記ベースと前記支柱及び前記圧電アクチュエータとの接合、及び前記ミラー基板と前記支柱との接合が行われた後に実施されることを特徴とする請求項３に記載の形状可変ミラーの製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２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】
ベースと、
前記ベースと対向配置され、前記ベースと対向する面と反対側の面に鏡面が形成されるミラー基板と、
前記ベース上に配置されて前記ミラー基板を支持する支柱と、
電圧を印加することにより伸縮する圧電体を有し、前記ベース上に配置されて、前記ミラー基板の前記支柱に接合されていない可動部を変位させる圧電アクチュエータと、
を備える形状可変ミラーにおいて、
前記圧電アクチュエータは、電圧を印加されない状態で、前記支柱より所定の高さだけ高く形成されており、
前記所定の高さは、前記ミラー基板を前記支柱と接合することによって前記鏡面に発生する歪みの最大量よりも大きい量であることを特徴とする形状可変ミラー。
【請求項２】
前記所定の高さは、前記圧電体に圧電活性を与える分極処理によって前記圧電アクチュエータが伸びる量と同一の量であることを特徴とする請求項１に記載の形状可変ミラー。
【請求項３】
ベースと、前記ベースと対向配置され、前記ベースと対向する面と反対側の面に鏡面が形成されるミラー基板と、前記ベース上に配置されて前記ミラー基板を支持する支柱と、電圧を印加することにより伸縮する圧電体を有し、前記ベース上に配置されて、前記ミラー基板の前記支柱に接合されていない可動部を変位させる圧電アクチュエータと、を備える形状可変ミラーの製造方法において、
前記圧電体に圧電活性を与える分極処理を行っていない前記圧電アクチュエータと前記支柱との高さを揃える工程と、
前記支柱と高さが揃えられた前記圧電アクチュエータを前記分極処理し、前記圧電アクチュエータを前記支柱より高く形成する工程と、
を具備することを特徴とする形状可変ミラーの製造方法。
【請求項４】
前記分極処理は、前記ベースと前記支柱及び前記圧電アクチュエータとの接合、及び前記ミラー基板と前記支柱との接合が行われた後に実施されることを特徴とする請求項３に記載の形状可変ミラーの製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２７６８５４（Ｐ２００８−２７６８５４Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１８３８１（Ｐ２００７−１１８３８１）
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（０００２０１１１３）船井電機株式会社 (7,855)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（０００２０１１１３）船井電機株式会社 (7,855)
【Ｆターム（参考）】
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