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【発明の名称】 ガルバノマイクロミラーとこれを用いた光ディスク装置
【発明者】 【氏名】上田 知史

【氏名】佐脇 一平
【要約】 【課題】ガルバノマイクロミラーとこれを用いた光ディスク装置に関し、静電駆動方式のガルバノマイクロミラーのミラー基板の質量を軽量化して慣性モーメントを小さくし、このガルバノマイクロミラーを用いて高速シークが可能な光ディスク装置を提供することを目的とする。

【解決手段】ガルバノマイクロミラーは、光ビームを反射するミラー面５ａが形成されたミラー形成部５と、該ミラー形成部５を支持する軸部４ａと、前記ミラー形成部５を前記軸部の回りに静電気力で回動させるための電極を形成する電極形成部６とを有するミラー基板１を備え、前記ミラー形成部５の厚さよりも前記電極形成部６の厚さを薄く形成して構成する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 光ビームを反射するミラーが形成されたミラー形成部と、該ミラー形成部を支持する軸部と、前記ミラー形成部を前記軸部の回りに静電気力で回動させるための電極が形成された電極形成部とを有するミラー基板を備え、前記ミラー形成部の厚さよりも前記電極形成部の厚さが薄く形成されていることを特徴とするガルバノマイクロミラー。
【請求項２】 光ビームを光ディスク面に合焦する対物レンズと共にシーク移動する光学ヘッド内の前記光ビームの光路に、請求項１記載のガルバノマイクロミラーが組み込まれてなる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、ガルバノマイクロミラーとこれを用いた光ディスク装置に係り、とくに静電駆動方式のガルバノマイクロミラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ディスク装置、例えば光磁気ディスク装置は、光ビームにより情報を記録再生するトラック位置にシーク移動する光学ヘッドに、光ビームを光ディスク面に合焦する対物レンズと光ビームの反射（照射）位置を制御するガルバノマイクロミラーとを搭載し、半導体レーザ光源や光検出器などは光学ヘッドに搭載せずベースなどに固定している。
【０００３】例えば、図７の従来技術による光ディスク装置の構成図に示すように、半導体レーザ111 や光検出器112 などの固定光学系113 は、図示しないベースなどに固定される。光ビームＬは、同じく固定配置された反射ミラー117 を介して光学ヘッド115 内に搭載された対物レンズ116 に出射される。
【０００４】対物レンズ116 は、光ディスク110 上のトラックに光ビームＬを合焦し、その反射光を再び逆の経路で光検出器112 に導く。光学ヘッド115 は、図示しない駆動手段によってトラッキング方向Ｘおよびフォーカシング方向Ｙにそれぞれ駆動される。
【０００５】レーザ光の対物レンズ116 への入射角度の微小な変化は、ガルバノミラー114の揺動角度の制御によって補正される。この角度制御方式に静電駆動制御方式がある。
【０００６】例えば、特願平１１−１８３２５３号公報に開示されているガルバノマイクロミラーは、図８の分解斜視図に示すように、電極基板２０とミラー基板２１とを備え、ミラー基板２１は枠状の基部２２とミラー部２３とで構成され、基部２２とミラー部２３はミラー部２３を所定の角度範囲で捩れ可能に支持する一対のトーションバー部２４で連結されている。
【０００７】ミラー部２３の一方の主面（表面）には、ミラー面２５が形成されており、ミラー部２３の他方の裏面には、一対の電極２６ａ，２６ｂからなる第１電極２６が形成されている。ミラー基板２１は、トーションバー部２４の軸芯を中心とする線対称に構成されている。
【０００８】電極基板２０のミラー部２３との対向面には、トーションバー部２４の軸芯を中心とする線対称の形状の貫通孔２７と、一対の電極２６ａ，２６ｂに対向して一対の電極２８ａ，２８ｂからなる第２電極２８とが形成されている。
【０００９】第１電極２６の電極２６ａと電極２６ｂは共通電位とし、第２電極２８の電極２８ａと電極２８ｂとは、電気的に互いに絶縁され、制御装置に接続されている。
【００１０】第１電極２６の電位を例えば０Ｖとし、第２電極２８の電極２８ａ，２８ｂに正または負の電圧を印加すると、電極間に静電引力が作用して、トーションバー部２４が捻じれ、ミラー部２３が回動（揺動）する。
【００１１】このときの揺動角度は印加電圧を変えることにより制御可能で、光ビームの反射方向を変えて光ビームの照射位置を制御する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】光ディスク装置に用いるガルバノマイクロミラーは、光学的にはミラー面の平面度が高いことと同時に、高速で光ディスク上の情報を記録再生するトラック位置に光ビームを正確に照射できるように、ミラー面を高速に角度制御する必要がある。
【００１３】そのため、バルク基板を加工して厚さが数１００μｍのガルバノマイクロミラーを製作すれば、ミラー面の平面度は問題はないが、ミラー部の質量が大きくなってミラー部の質量が大きくなるため、慣性モーメントが大きくなって高速シークできなくなる。そのため、ミラー部の質量を軽減する必要がある。
【００１４】そのため、例えば特開平６−２１４１８１号公報の「光スキャナ用ミラー」は、ミラーの軽量化と高速応答性を改善することを開示している。開示された光スキャナ用ミラーの駆動方式は静電駆動方式ではないが、ミラーの光反射面とは反対側の裏面に複数の凹部を形成することにより、ミラーの厚さを薄くすることなく質量の軽量化を図っている。しかし、この凹部形成による軽量化にもミラー面の平面度を高い精度に維持する関係から限度がある。
【００１５】また一方では、光ディスクの記録密度を高くするため、短波長、例えば４００ｎｍの青色光ビームを光源を用いた場合には、ミラー形成部の表面に薄くても反射率の高いアルミニウムや金のような金属膜を用いてミラー面を形成しても、ミラー面を反射する際に位相が回転し、誤った情報が記録再生されるという問題がある。
【００１６】これを避けるため、ミラー形成部の表面に、例えば、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 の誘電体層を積層してミラー面を形成する必要があるが、誘電体層の残留応力等のためにミラー面が反ってしまう。この反りを相殺するための誘電体層をミラー形成部の裏面にも積層すると、前記特開平６−２１４１８１号公報に開示された複数の凹部形成による軽量化ができないという問題が生じている。
【００１７】上記問題点に鑑み、本発明は静電駆動方式のガルバノマイクロミラーのミラー基板の質量を軽量化して慣性モーメントを小さくし、このガルバノマイクロミラーを用いて高速シークが可能な光ディスク装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明の請求項１のガルバノマイクロミラーにおいては、光ビームを反射するミラー（ミラー面）が形成されたミラー形成部と、該ミラー形成部を支持する軸部と、前記ミラー形成部を前記軸部の回りに静電気力で回動させるための電極が形成された電極形成部とを有するミラー基板を備え、前記ミラー形成部の厚さよりも前記電極形成部の厚さを薄く形成して構成する。
【００１９】また、請求項２の光ディスク装置においては、光ビームを光ディスク面に合焦する対物レンズと共にシーク移動する光学ヘッド内の前記光ビームの光路に、請求項１記載のガルバノマイクロミラーを組み込んで構成する。
【００２０】このように構成することにより、ミラー形成部に凹部などの加工を施さないため、ミラー形成部のミラー面（反射面）の平面度を損なうことなく、ミラー形成部の質量を軽量化できる。
【００２１】また、短波長光源に適用するため、ミラー形成部の表裏面に誘電体層を積層する場合においてもミラー面の平面度を高い精度に維持したまま、ミラー形成部の質量を軽量化でき、この軽量化されたガルバノマイクロミラーを光学ヘッドに組み込むことにより、光ディスク装置の高速シークが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図面に示した各実施例に基づいて本発明の要旨を詳細に説明する。片面に平面度の高い高光反射率のミラー（ミラー面）があり、他方の面または両面に静電駆動のための電極を形成したミラー部の両端中央部を２本の軸部で支持した構造をもち、その１次共振周波数がおよそ１００Ｈｚ乃至数ＫＨｚで、ミラー面を±０．１°程度の角度範囲で駆動制御する光ディスク装置用のガルバノマイクロミラーの場合を例にとって説明する。
【００２３】図１は本発明による第１実施例のガルバノマイクロミラーの側断面図、図２は図１の分解斜視図、図３は図２の組立側面図、図４は、図１のミラー基板の裏面形状を示す斜視図である。
【００２４】図１及び図２に示すように、ガルバノマイクロミラーは、ミラー基板１と、一対の電極基板２、即ち第１電極基板２ａ、第２電極基板２ｂとからなり、図２のようにミラー基板１の両面から第１電極基板２ａと第２電極基板２ｂで挟んで構成する。なお、図２の第２電極基板２ｂは、合わせ面から見て図示してあり、円弧矢印方向に反転して重ねられる。（ミラー基板１と第１電極基板２ａとは上側から見た斜視図であり、第２電極基板２ｂは下側から見た斜視図である。）なお、図２中の１ａ，２ａ−１，２ｂ−１は、ミラー基板１，第１電極基板２ａ，第２電極基板２ｂのそれぞれの外部接続用電極パッドで、各電極パッドが表面に露出するように基板サイズを段々に大きくし、外部の制御装置に接続するように配置してある。
【００２５】ミラー基板１は、枠状の基部３とミラー部４とで構成し、ミラー部４はミラー形成部５と電極形成部６、即ち左側６ａ及び右側６ｂとで構成する。ミラー形成部５と、電極形成部６ａ及び６ｂとは、それぞれの厚さが異なり、その厚さの段差位置で区分される。ミラー形成部５はミラー５ａ、即ちミラー面（反射面）を備え、電極形成部６は後述する各電極を備える。
【００２６】基部３とミラー部４は、ミラー部４のミラー面５ａを±０．１°程度の角度範囲で捩れ可能に支持する一対の軸部４ａ、即ちトーションバー部で一体連結する。したがって、枠状の基部３とミラー部４との間は２本のトーションバー部４ａを除いて貫通溝４ｂで切開された形状になっている。
【００２７】ミラー部４は、ミラー形成部５の一方の主面（表面）に高反射率のアルミニウムなどの金属膜を蒸着したミラー面５ａを備え、トーションバー部４ａの軸心を中心とする線対称の形状にして構成する。ミラー部４の左右両側の電極形成部６は、裏面に一対の電極７ａ，７ｂからなる第１電極７を備え、さらに表面に一対の電極８ａ，８ｂからなる第２電極８を備える。
【００２８】ミラー基板１を両面から挟む第１電極基板２ａ及び第２電極基板２ｂは、ミラー部４のミラー面５ａとのそれぞれの対向部分を貫通させて形成した、トーションバー部４ａの軸心を中心とする線対称の形状の貫通孔９，１０を備える。第２電極基板２ｂ側の貫通孔１０は光ビームと反射光を通過させるためのもので、第１電極基板２ａ側の貫通孔９は必ずしも必要としないが、第１電極基板とミラー部の空間にある空気層によるミラー部のダンピングの軽減とガルバノマイクロミラー全体の軽量化には効果がある。
【００２９】ミラー基板１の下側に重ねた第１電極基板２ａは、一対の電極７ａ，７ｂに対向して一対の電極１１ａ，１１ｂからなる第３電極を備える。また、ミラー基板１の上側に重ねた第２電極基板２ｂは、一対の電極８ａ，８ｂに対向して一対の電極１２ａ，１２ｂからなる第４電極を備える。
【００３０】電極７ａと電極８ａ、及び電極７ｂと電極８ｂは、それぞれの電極領域に貫通形成した接続孔１３内に設けた導電体１３ａ（導電性ペーストの充填またはパターン配線による）より電気的に接続し、配線パターン１４及び端子パッド１ａ（図１、図２参照）を介して共通電位とする。
【００３１】第３電極の電極１１ａと電極１１ｂ、及び第４電極の電極１２ａと電極１２ｂは電気的に絶縁する。第３電極の電極１１ａと電極１１ｂは、配線パターン１５により端子パッド２ａ−１（図２参照）を介して図示しない制御装置に接続する。
【００３２】第４電極の電極１２ａと電極１２ｂは、外部との電気的接続を可能にするため、接続孔１６内に設けた導電体１６ａ（導電性ペーストの充填またはパターン配線による）より外面側に導出し、点線で示す配線パターン１７を介して端子パッド２ｂ−１から図示しない制御装置に接続する。
【００３３】いま、ミラー面５ａをトーションバー部４ａを軸心にして反時計方向に回動するには、電位が例えば０Ｖの電極７ｂ，電極８ａに対し、電極１１ｂ，電極１２ａに正（または負）の角度制御電圧を印加し、またミラー面５ａを時計方向に回動するには、電位が例えば０Ｖの電極７ａ，電極８ｂに対し、電極１１ａ，電極１２ｂに正（または負）の角度制御電圧を交互に印加する。このように電圧を印加することにより、電極間に静電引力が作用して、トーションバー部４ａが捩じられてミラー部４を回動させることができる。
【００３４】また、上記２種類の電圧を交互に印加することによりミラー部４を揺動させることができる。このときの揺動角度制御は、反射光の検出出力に応じて印加電圧を変化させて行い、光ビームの反射方向を変化させて光ビームの照射位置を制御することができる。
【００３５】この第１の実施例では、ミラー基板１は、厚さ３００μｍ、面積７ｍｍ×６．５ｍｍで、（１，０，０）面の異方性を有するシリコンウエハを使用し、周知のホトリソグラフィ技術による異方性エッチングプロセスを経て形成する。ミラー形成部５は、面積２ｍｍ×３ｍｍ、厚さ３００μｍで、トーションバー部４ａの断面積は厚さ５０μｍ×幅５０μｍでその長さは５００μｍとする。
【００３６】ミラー部４の左右両側の電極形成部６（片側領域のサイズは１．５ｍｍ×４．０ｍｍ）の厚さを、ミラー部４の厚さ３００μｍより２００μｍだけウエットまたはドライエッチングにより除去して１００μｍと薄くすることにより、薄くしないものに比べてミラー部４の電極形成部６の質量を約６０％程度に軽量化でき、ガルバノマイクロミラーの加速度を高速化できる。
【００３７】なお、電極形成部６の厚さを１００μｍと薄くしてもガルバノマイクロミラーに組み立てた後や揺動時において、ミラー面５ａに反りは発生せず、電極形成部６に数１００ｎｍ以下の反りや湾曲が生じても、光ディスク装置用としてのガルバノマイクロミラーの動作性能に影響することはない。
【００３８】つぎの図５は本発明による第２の実施例のミラー基板の側断面図である。ガルバノマイクロミラーは、情報の高密度記録に有効な短波長、例えば４００ｎｍの青色光ビームなどの光源に適用するため、ミラー形成部５の表裏面にＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 、またはＳｉＯ2 とＴｉＯ2 などの誘電体層２１ａ，２１ｂを積層してミラー面を形成している。裏面に積層した誘電体層２１ｂは、ミラー面として積層した誘電体層２１ａの残留応力を相殺するものである。ミラー基板１の他の構成要素及びミラー基板１を挟む一対の電極基板２、即ち第１の電極基板２ａと第２の電極基板２ｂは第１の実施例と同じで、それぞれの説明は省略する。
【００３９】ミラー形成部５の表裏面に誘電体層２１ａ，２１ｂを積層した場合も、電極形成部６の厚さを１００μｍと薄くすることにより、ミラー面の平面度を高い精度に維持しながらミラー形成部の質量を第１の実施例と同様に約６０％程度に軽量化でき、ガルバノマイクロミラーの加速度を高速化できる。
【００４０】なお、ミラー基板と電極基板の貼合わせ作業は、それぞれをチップ状に切断した後に行っても良いし、ミラー基板及び電極基板のチップパターンを形成したシリコンウエハをウエハ状態のまま貼り付け、貼り付け終了後にチップ状に切断しても良い。
【００４１】このように、ミラー形成部を軽量化して慣性モーメントを小さくした構造のガルバノマイクロミラーは、シーク時における高周波領域の高速応答性能に優れ、図６の光ディスク装置の構成図（図７の従来の光ディスク装置と同じ構成要素は同一符号が付してある）に示すように、本発明によるガルバノマイクロミラー１００を対物レンズ１１６と共に光学ヘッド１１５の光路に組み込むことにより、光ディスク１１０の情報トラックへの高速シークが可能となる。とくに、短波長の青色光ビームの光源などに適用して、情報の高密度記録化に貢献できる。
【００４２】なお、本発明の上記説明は、ミラー基板を両側から第１電極基板と第２電極基板で挟む構成としたが、片方の第１電極基板を重ねた構成であっても従来と同じようにミラー面の揺動制御が静電駆動方式によって可能である。
【００４３】また、上記説明はミラー部を回動（揺動）支持するのは、そのものが捩じられるトーションバー部としたが、軸受などで枢着されてそのものが捩じられない回転軸であってもよい。
【００４４】また、上記説明はミラー形成部の両側に電極を形成したが、ミラー部が回動（揺動）支持されている限り、片側に電極を形成した場合にも適用できる。また、電極形成部の厚さは、ミラー形成部との境界部は直角の段差でなく曲面または傾斜面でなだらかにつながっていてもよい。これらの変形構造は、上記２実施例と同様の作用、効果を発揮するものである。
【００４５】
【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、従来と同様のミラー面の高い平面度を維持したまま、ミラー形成部の軽量化が可能となってその慣性モーメントを小さく軽減できるため、光ディスク装置用のガルバノマイクロミラーの加速度性能を向上できる。
【００４６】また、この慣性モーメントの小さいガルバノマイクロミラーを光ディスク装置の光学ヘッドに組み込むことにより、情報を記録再生するトラック位置への高速シークが可能となり、短波長光ビームによる情報の高密度記録化に貢献できるという産業上極めて有用な効果を発揮する。
【出願人】 【識別番号】０００００５２２３
【氏名又は名称】富士通株式会社
【出願日】 平成１２年８月８日（２０００．８．８）
【代理人】 【識別番号】１００１０９８５２
【弁理士】
【氏名又は名称】岩田 茂
【公開番号】 特開２００２−５６５５４（Ｐ２００２−５６５５４Ａ）
【公開日】 平成１４年２月２２日（２００２．２．２２）
【出願番号】 特願２０００−２３９８４７（Ｐ２０００−２３９８４７）