專利名稱：備有可形變鏡子的信息裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及備有可以改變位置的光反射區(qū)域的可形變鏡子(deformable mirror)和能夠從媒體讀出信息和/或?qū)⑿畔懭朊襟w的信息裝置。又，本發(fā)明檢測校正從外部光源入射的光束或來自內(nèi)部備有的光源的光束的波面的補(bǔ)償光學(xué)裝置和波面檢測裝置。

背景技術(shù)：
作為光學(xué)地檢測信息的信息裝置的已有技術(shù)例，我們說明光盤裝置。在光盤裝置中，將從激光源射出的去路光照射在作為記錄媒體的光盤上，檢測被反射的歸路光的強(qiáng)度變化。而且，能夠根據(jù)該歸路光的強(qiáng)度變化，檢測記載在光盤中的信息。在這種信息裝置中，為了進(jìn)行可靠性高的再生或記錄，必須良好地保持光束的光點(diǎn)形狀。因此，抑制光程中發(fā)生的光束的波面象差是重要的。
在光盤裝置的情形中，在發(fā)生波面象差的要因中，存在著由光束的光軸與光盤記錄面的傾斜、光盤基材厚度的變化、附著在光盤上的指紋等的污垢產(chǎn)生的影響等的種種因素，波面象差的種類也與發(fā)生波面象差的要因有關(guān)而不同。例如，在由傾斜引起的波面象差中，彗形象差和象散起支配作用，在由光盤基材厚度的變化引起的波面象差中，球面象差起支配作用。
至今，已經(jīng)提出了從激光頭的輸出信號(hào)檢測特定種類的象差，對(duì)其進(jìn)行校正的技術(shù)，這種構(gòu)成，例如，記載在日本2000年公布的2000-155979號(hào)專利公報(bào)中。我們參照?qǐng)D26(a)和(b)，說明上述專利公報(bào)中記載的已有的信息裝置。
在這種信息裝置中，如圖26(a)所示，從半導(dǎo)體激光器等光源101射出的光束通過半透明鏡302由準(zhǔn)直儀透鏡303變換成大致平行光后，透過波面變換元件304。此后，透過波面變換元件304的光，通過物鏡305越過光盤306的基片入射到記錄再生信息面上。
在光盤306的記錄再生信息面上反射的光束，再次透過基片，順次地透過物鏡305、波面變換元件304和準(zhǔn)直儀透鏡303。而且，在半透明鏡302上反射后，在全息圖302上被衍射，入射到信號(hào)檢測用的光檢測器307。
光檢測器307由檢測信息信號(hào)、聚焦信號(hào)和跟蹤信號(hào)等的控制信號(hào)、和光束的象差的管腳二極管等的光檢測元件構(gòu)成。這些檢測元件，存在著對(duì)于各個(gè)信號(hào)檢測中的每一個(gè)單獨(dú)地構(gòu)成的情形、和將功能統(tǒng)合起來兼有許多功能的情形。在信號(hào)處理電路308中對(duì)檢測出的象差進(jìn)行處理，驅(qū)動(dòng)波面變換元件304。
波面變換元件304是在被2塊玻璃基片夾住的部分中封入液晶中的元件。波面變換元件304將光束通過的部分劃分成多個(gè)區(qū)域，可以獨(dú)立地在各個(gè)區(qū)域上加上電壓，使對(duì)應(yīng)部分的折射率變化，從而改變波面的相位。
作為光檢測器307和全息圖309的一個(gè)例子，圖26(b)表示為了在波面象差中特別地檢測彗形象差的構(gòu)成。在從光盤反射會(huì)聚的歸路光束312中，只有通過Y>0的區(qū)域的大致中央部分313的光束與通過區(qū)域313以外的區(qū)域的光束分離開來，被會(huì)聚在2分割的光檢測器317a，317b上，形成光點(diǎn)314。這里，當(dāng)不發(fā)生象差時(shí)，光點(diǎn)314是為了聚焦并形成在光檢測器317a，317b的分割線上而構(gòu)成的。為了能夠取出當(dāng)在Y軸方向發(fā)生彗形象差時(shí)，對(duì)于通過除它以外的區(qū)域的光束相位超前，或者滯后的光束而設(shè)定區(qū)域313。
當(dāng)通過區(qū)域313的光束相位滯后時(shí)，該光束成為會(huì)聚在光檢測器的檢測面后方那樣的光束，光檢測器317a的輸出比光檢測器317b的輸出大。反之，當(dāng)通過區(qū)域313的光束相位超前時(shí)，該光束成為會(huì)聚在光檢測器的檢測面前方那樣的光束，光檢測器317a的輸出比光檢測器317b的輸出小。這樣一來，通過檢測2分割光檢測器317a，317b的輸出差信號(hào)，判別彗形象差的量和符號(hào)。
作為光檢測器307和全息圖309的其它例子，圖26(c)表示為了特別地檢測球面象差的構(gòu)成。光軸310通過X-Y坐標(biāo)系的原點(diǎn)。在從光盤反射會(huì)聚的歸路光束322中，只使通過在被以光軸310為中心的直徑不同的2個(gè)同心圓夾著的區(qū)域中的Y>0的區(qū)域323的光束與通過區(qū)域323以外的區(qū)域的光束分離開來，被會(huì)聚在2分割的光檢測器317a，317b上，形成光點(diǎn)324。這里，當(dāng)不發(fā)生象差時(shí)，光點(diǎn)324是為了聚焦并形成在光檢測器317a，317b的分割線上而構(gòu)成的。當(dāng)發(fā)生球面象差時(shí)，為了能夠取得對(duì)于通過除它以外的區(qū)域的光束相位超前，或者滯后的光束而設(shè)定區(qū)域323。
當(dāng)通過區(qū)域323的光束相位滯后時(shí)，該光束成為會(huì)聚在光檢測器的檢測面后方那樣的光束，光檢測器317a的輸出比光檢測器317b的輸出大。反之，當(dāng)通過區(qū)域323的光束相位超前時(shí)，該光束成為會(huì)聚在光檢測器的檢測面前方那樣的光束，光檢測器317a的輸出比光檢測器317b的輸出小。這樣一來，通過檢測2分割光檢測器317a，317b的輸出差信號(hào)，判別球面象差的量和符號(hào)。關(guān)于其它的象差，例如即便關(guān)于象散，如果最佳地設(shè)計(jì)光檢測器307和全息圖309的配置和形狀則也可以檢測出來。
又，除了對(duì)于波面變換元件304的液晶方式以外，還具有使柔軟的可形變鏡子形變控制光程長的可形變鏡子方式，在日本平成11年公布的11-14918號(hào)專利公報(bào)中揭示了這種技術(shù)內(nèi)容。這種技術(shù)具有將金屬薄膜蒸發(fā)在柔軟的形變板的表面作為鏡子的一面，在形變板的里面一側(cè)在以所定間隙相對(duì)地配置的位置上設(shè)置電極，在該電極上加上電壓通過靜電力吸引形變板并使形變板發(fā)生形變的構(gòu)成。
在上述那樣的信息裝置中，存在著以下那樣的課題。
首先第一，因?yàn)椴嫦蟛畹臋z測和校正限定于特定的類型，所以要與任意的波面象差對(duì)應(yīng)是困難的。例如，如圖26(b)所示，當(dāng)為了能夠檢測Y軸方向的彗形象而設(shè)計(jì)全息圖309和光檢測器307時(shí)，就不能夠正確地檢測除此以外的波面象差(X軸方向的彗形象差、球面象差、象散等等)。圖26(c)所示的情形也是相同的，不能夠正確地檢測除波面象差以外的象差。然而一般的波面象差如已經(jīng)述說的那樣是由于傾斜、光盤基材厚度的零散和雙折射、指紋等的污垢等的復(fù)合要因而發(fā)生的，不一定只發(fā)生特定類型的象差。
這樣要用根據(jù)特定的波面象差類型的象差檢測構(gòu)成來高精度地檢測各種不同種類的波面象差是困難的。同樣，在波面象差的校正中，例如彗形象差校正用的液晶驅(qū)動(dòng)用的電極圖案和球面象差校正用的是相互不同的，要用根據(jù)特定的波面象差的圖案的象差校正構(gòu)成來高精度地校正各種不同種類的波面象差也是困難的。
第二，要使波面校正的校正范圍與響應(yīng)性和精度同時(shí)成立是困難的。在用液晶的波面變換元件的情形中，如果使液晶層變厚則可以使波面的校正范圍變寬，但是另一方面伴隨著透過效率減少和響應(yīng)速度降低、電極圖案之間的光程長的不連續(xù)性增大導(dǎo)致校正精度惡化，要使這些特性同時(shí)成立是困難的。又，在用可形變鏡子的波面變換元件中，因?yàn)橹挥惺剐巫儼宀僮鞯撵o電力為吸引力，所以存在著用已有例那樣的構(gòu)成只能在使形變板接近電極的方向上進(jìn)行主動(dòng)驅(qū)動(dòng)那樣的課題。從而，作為向相反方向的驅(qū)動(dòng)力只有由于暫時(shí)形變的形變板的復(fù)原力引起的被動(dòng)力，因?yàn)槿鄙衮?qū)動(dòng)力的對(duì)稱性所以控制精度和響應(yīng)性很低。又，因?yàn)槔眠@種被動(dòng)力進(jìn)行雙向驅(qū)動(dòng)，所以由于不能不將某種程度預(yù)先發(fā)生形變的位置作為基準(zhǔn)面，要通過驅(qū)動(dòng)靈敏度的個(gè)別平衡等穩(wěn)定地再現(xiàn)基準(zhǔn)面的形狀是困難的，因此使校正精度惡化。
本發(fā)明的主要目的是提供能夠與各種不同類型的象差對(duì)應(yīng)，可以高精度進(jìn)行校正范圍廣，響應(yīng)性卓越的波面象差的校正的可形變鏡子和備有該鏡子的信息裝置。
又，本發(fā)明的其它目的是提供容易小型化、低成本化的相對(duì)位置精度高的補(bǔ)償光學(xué)裝置和波面檢測裝置。


發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的可形變鏡子是備有基片、具有由上述基片支持的，可以被個(gè)別驅(qū)動(dòng)的多個(gè)光反射區(qū)域的反射器的可形變鏡子，進(jìn)一步備有獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)上述多個(gè)光反射區(qū)域中的各個(gè)區(qū)域，從而控制各光反射區(qū)域和上述基片的配置關(guān)系的多個(gè)驅(qū)動(dòng)部分，上述多個(gè)驅(qū)動(dòng)部分中的各個(gè)部分備有由上述基片支持的多個(gè)電極、由于被上述多個(gè)電極中選出的一個(gè)電極所吸引，以轉(zhuǎn)動(dòng)軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件、和按照上述轉(zhuǎn)動(dòng)部件部件運(yùn)動(dòng)，使上述反射區(qū)域的特定部位與上述基片的距離變化的作用部件。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述多個(gè)驅(qū)動(dòng)部分分別與對(duì)應(yīng)的反射區(qū)域耦合起來。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述轉(zhuǎn)動(dòng)部件具有配置在上述轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的支持部分、和與上述支持部分耦合的平板部分，上述轉(zhuǎn)動(dòng)部件的上述平板部分包含對(duì)于上述轉(zhuǎn)動(dòng)軸對(duì)稱的第1導(dǎo)電性部分和第2導(dǎo)電性部分，上述多個(gè)電極包含通過間隙與上述平板部分的第1導(dǎo)電性部分相對(duì)地配置的第1電極、和通過間隙與上述平板部分的第2導(dǎo)電性部分相對(duì)地配置的第2電極。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述反射器的各光反射區(qū)域，通過作為上述作用部件起作用的耦合部件，與在對(duì)應(yīng)的上述驅(qū)動(dòng)部分中的上述平板部分的第1導(dǎo)電性部件和第2導(dǎo)電性部件耦合起來。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，在從上述多個(gè)驅(qū)動(dòng)部分中選出的驅(qū)動(dòng)部分中，通過進(jìn)行使上述平板部分的上述第1導(dǎo)電性部件與上述第1電極的間隔、和上述平板部分的上述第2導(dǎo)電性部件與上述第2電極的間隔中的任何一方相對(duì)地變短的操作，能夠使在與上述驅(qū)動(dòng)部分耦合的上述光反射區(qū)域的表面上的曲率變化。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述操作是通過在上述選出的驅(qū)動(dòng)部分中的上述第1電極和上述第2電極中的任何一方上加上相對(duì)來說較高的電位實(shí)施的。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述反射器是由它的周邊固定在上述基片上的可以形變的膜構(gòu)成的，預(yù)先在上述膜上給予張力。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述反射膜是由具有比上述基片的熱膨脹系數(shù)大的熱膨脹系數(shù)的材料構(gòu)成的，上述反射膜是在比使用溫度高的高溫下形成的。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述耦合部件從上述膜突出，是由與上述膜材料相同的材料形成的部分。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，在各驅(qū)動(dòng)部分中的上述耦合部件與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離是作為在上述基片上的上述驅(qū)動(dòng)部分的位置的函數(shù)而設(shè)定的。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述反射器是在位于從它的周邊的內(nèi)側(cè)的固定點(diǎn)上固定在上述基片上的。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，在上述多個(gè)驅(qū)動(dòng)部分中，配置在對(duì)于上述固定點(diǎn)相對(duì)來說較近的位置上的驅(qū)動(dòng)部分，與配置在離上述固定點(diǎn)相對(duì)來說較遠(yuǎn)的位置上的驅(qū)動(dòng)部分比較，將對(duì)應(yīng)的耦合部件與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離設(shè)定得較小。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述反射器是由相互分離的多個(gè)微型鏡子構(gòu)成的，上述多個(gè)微型鏡子分別與上述多個(gè)驅(qū)動(dòng)部分中的不同的驅(qū)動(dòng)部分耦合，可以獨(dú)立地改變位置。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，當(dāng)不將驅(qū)動(dòng)信號(hào)給予上述驅(qū)動(dòng)部分時(shí)，上述微型鏡子的反射面排列在實(shí)質(zhì)上曲率為零的假想的同一平面上，當(dāng)將驅(qū)動(dòng)信號(hào)給予上述驅(qū)動(dòng)部分時(shí)，上述反射面對(duì)于上述平面向前方或后方改變位置。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述微型鏡子具有使與上述轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行的方向?yàn)榭v方向的形狀，上述驅(qū)動(dòng)部分具有使與上述轉(zhuǎn)動(dòng)軸正交的方向?yàn)榭v方向的形狀。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，進(jìn)一步備有接受指定上述多個(gè)驅(qū)動(dòng)部分的選出的驅(qū)動(dòng)部分的地址信號(hào)和給予由上述地址信號(hào)指定的上述驅(qū)動(dòng)部分的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，根據(jù)上述地址信號(hào)和上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在上述選出的驅(qū)動(dòng)部分中的上述電極上加上電壓的電壓施加電路。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述電壓施加電路備有根據(jù)第1時(shí)鐘信號(hào)循環(huán)地更新n(n為2以上的整數(shù))個(gè)輸出值的地址計(jì)數(shù)器、根據(jù)將第1時(shí)鐘分頻成n份產(chǎn)生的第2時(shí)鐘信號(hào)更新輸出值的計(jì)數(shù)器、與上述地址計(jì)數(shù)器的輸出相應(yīng)地輸出存儲(chǔ)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的存儲(chǔ)器、比較上述存儲(chǔ)器的輸出與上述計(jì)數(shù)器的輸出的比較器、與第1時(shí)鐘信號(hào)相應(yīng)地使上述比較器的輸出移位的移位寄存器、和與上述第2時(shí)鐘信號(hào)相應(yīng)地鎖存上述移位寄存器的輸出的鎖存部分。
根據(jù)本發(fā)明的信息裝置是用從光源射出的去路光照射媒體，根據(jù)由上述媒體調(diào)制的歸路光檢測上述媒體保有的信息的信息裝置，備有關(guān)于包含在橫切上述歸路光的光軸的截面中的多個(gè)檢測區(qū)域中的各個(gè)區(qū)域，檢測上述歸路光的波面的波面檢測器；根據(jù)設(shè)置在上述去路光和/或歸路光的光程中，排列在橫切上述光程的面上的多個(gè)驅(qū)動(dòng)部分的操作，局部地改變上述去路光和/或歸路光的光程長的波面校正器；和根據(jù)上述波面檢測器的多個(gè)輸出將多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)供給上述波面校正器，再構(gòu)成上述歸路光的全體波面的控制部分。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述控制部分具有備有非對(duì)角的變換要素的多輸入多輸出變換部分。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述波面檢測器備有關(guān)于上述檢測區(qū)域中的各個(gè)區(qū)域，獨(dú)立地偏轉(zhuǎn)上述歸路光的偏轉(zhuǎn)器、和具有備有接受關(guān)于上述檢測區(qū)域中的各個(gè)區(qū)域，由上述偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)的上述歸路光的多個(gè)受光部分的分割光探測器的光檢測器，比較上述分割光探測器的多個(gè)分割部分中的各個(gè)分割部分的輸出，檢測在上述歸路光的各檢測區(qū)域中的波面。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，將配置在上述歸路光的強(qiáng)度相對(duì)低的部分中的檢測區(qū)域的面積設(shè)定得比配置在上述歸路光的強(qiáng)度相對(duì)來說較高的部分中的檢測區(qū)域的面積大。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述歸路光具有與離光程中心的距離相應(yīng)地減少的強(qiáng)度分布，將橫切上述光程中心的檢測區(qū)域的面積設(shè)定得比其檢測區(qū)域的面小，設(shè)定隨著離開上述光程中心，檢測區(qū)域的面積增大，離開上述光程中心的距離相同的檢測區(qū)域的形狀是相互大致相同的，對(duì)于上述光程中心具有轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)稱性。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述媒體具有沿所定方向的衍射溝，與由上述衍射溝產(chǎn)生的干涉條件相應(yīng)地分割上述多個(gè)檢測區(qū)域，在同一個(gè)上述檢測區(qū)域內(nèi)，為了使上述干涉條件大致相同而進(jìn)行設(shè)定。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，將上述檢測區(qū)域分割成使由上述衍射溝產(chǎn)生的干涉條件大致相同的多個(gè)區(qū)域。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述偏轉(zhuǎn)器包含具有對(duì)每個(gè)上述檢測區(qū)域都不同的衍射光柵圖案的全息圖，上述全息圖將歸路光偏轉(zhuǎn)到對(duì)每個(gè)檢測區(qū)域都不同的至少2個(gè)偏轉(zhuǎn)方向，偏轉(zhuǎn)到包含在上述2個(gè)偏轉(zhuǎn)方向中的第1偏轉(zhuǎn)方向的歸路光被在第1分割方向上設(shè)置分割線的第1分割探測器所接受，偏轉(zhuǎn)到包含在上述2個(gè)偏轉(zhuǎn)方向中的第2偏轉(zhuǎn)方向的歸路光被在至少與第1分割方向不同的第2分割方向上設(shè)置分割線的第2分割探測器所接受，比較由上述各分割線分割的探測器的輸出，檢測作為上述分割線的法線方向的不同的2個(gè)方向的波面成分。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，備有根據(jù)歸路光檢測媒體保有的信息的媒體信息檢測部分、和根據(jù)上述媒體信息檢測部分的輸出生成使上述波面檢測器的輸出有效的定時(shí)的定時(shí)部分，上述波面檢測器，根據(jù)從上述定時(shí)部分輸出的上述定時(shí)，檢測上述歸路光的局部波面。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述波面校正器備有反射上述去路光和/或歸路光的反射鏡、和由靜電力使上述反射鏡在雙向上改變位置的多個(gè)驅(qū)動(dòng)部分。
根據(jù)本發(fā)明的信息裝置是用從光源射出的去路光照射媒體，根據(jù)由上述媒體調(diào)制的歸路光檢測上述媒體保有的信息的信息裝置，備有關(guān)于包含在橫切上述歸路光的光軸的截面中的多個(gè)檢測區(qū)域中的各個(gè)區(qū)域，檢測上述歸路光的波面的波面檢測器、根據(jù)設(shè)置在上述去路光和/或歸路光的光程中，排列在橫切上述光程的面上的多個(gè)驅(qū)動(dòng)部分的操作，局部地改變上述去路光和/或歸路光的光程長的波面校正器、和根據(jù)上述波面檢測器的多個(gè)輸出將多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)供給上述波面校正器，再構(gòu)成上述歸路光的全體波面的控制部分，上述波面校正器備有上述任何1項(xiàng)所述的可形變鏡子。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述控制部分備有對(duì)波面檢測器的輸出進(jìn)行積分的積分部分和對(duì)上述積分部分的輸出進(jìn)行線性變換的非對(duì)角的第1行列計(jì)算部分的恒定偏差補(bǔ)償部分、備有從上述恒定偏差補(bǔ)償部分的輸出和上述波面檢測器的輸出計(jì)算預(yù)測波面校正器的狀態(tài)的非對(duì)角的第2行列計(jì)算部分的穩(wěn)定化補(bǔ)償部分、和輸入上述恒定偏差補(bǔ)償部分的輸出和上述穩(wěn)定化補(bǔ)償部分的輸出之和，生成到驅(qū)動(dòng)部分的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的對(duì)角變換部分。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述對(duì)角變換部分進(jìn)行非線性計(jì)算。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，備有出射光的波長相互不同的多個(gè)光源和將從上述各光源射出的各波長的去路光照射在上述媒體上的光學(xué)系統(tǒng)，將上述波面校正器配置在上述光學(xué)系統(tǒng)中，上述波面校正器對(duì)每個(gè)波長分離由上述媒體調(diào)制的歸路光，對(duì)每個(gè)波長檢測上述歸路光的波面。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，備有會(huì)聚從上述多個(gè)光源射出的歸路光并照射在媒體上的物鏡，上述物鏡的上述媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑，與選出的光源相應(yīng)地，取第1值和比上述第1值小的第2值中的任何一個(gè)。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述多個(gè)光源中的至少1個(gè)光源形成作為發(fā)散方向的有限系統(tǒng)光起作用的去路光，將上述去路光入射的上述物鏡的上述媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑設(shè)定在第2值上。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述去路光的成像點(diǎn)形成在上述物鏡的前面。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，它是設(shè)置了通過設(shè)置可以接受為了正確地檢測出當(dāng)令物鏡的媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑取第1值時(shí)保有的信息而構(gòu)成的第1媒體、和為了正確地檢測出當(dāng)令物鏡的媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑取第2值時(shí)保有的信息而構(gòu)成的第2媒體，并判別是否可以正確地進(jìn)行上述檢測，識(shí)別上述第1媒體和上述第2媒體的媒體識(shí)別部分的信息裝置，最初在令上述物鏡的媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑取上述第2值的狀態(tài)中，由上述媒體識(shí)別部分識(shí)別媒體是否是上述第2媒體后，在令上述物鏡的媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑取上述第1值的狀態(tài)中，由上述媒體識(shí)別部分識(shí)別媒體是否是上述第1媒體。
根據(jù)本發(fā)明的其它信息裝置是用物鏡會(huì)聚從光源射出的歸路光并照射在媒體上，根據(jù)由上述媒體調(diào)制的歸路光檢測上述媒體保有的信息的信息裝置，備有將上述歸路光分割成多個(gè)檢測區(qū)域，檢測上述每個(gè)檢測區(qū)域的上述歸路光的波面的波面檢測器、根據(jù)上述波面檢測器的多個(gè)輸出計(jì)算表示上述歸路光的全體波面的曲率的值的曲率計(jì)算部分、和根據(jù)上述曲率計(jì)算部分的輸出控制上述物鏡的物鏡控制部分。
根據(jù)本發(fā)明的補(bǔ)償光學(xué)裝置是備有將光束分割成多個(gè)檢測區(qū)域并使光束偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)器、配置在接受由上述偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)的上述光束的位置上的光檢測器、和根據(jù)上述光檢測器的輸出對(duì)上述光束的波面進(jìn)行校正的波面校正器的補(bǔ)償光學(xué)裝置，上述偏轉(zhuǎn)器、光檢測器和波面校正器形成在同一基片上，進(jìn)一步備有形成上述光束入射到上述波面校正記錄媒體上的光程的平行平板狀的電介質(zhì)部件。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述電介質(zhì)部件是由備有對(duì)于上述基片的主面非平行的傾斜面的微棱鏡形成的，上述傾斜面作為上述光束的入射面或出射面起作用。
在某個(gè)優(yōu)先的實(shí)施形態(tài)中，上述光束的入射方向或出射方向與上述微棱鏡的傾斜面的法線方向大略一致。
根據(jù)本發(fā)明的其它補(bǔ)償光學(xué)裝置備有上述任何1個(gè)可形變鏡子、和接受由媒體對(duì)由上述可形變鏡子反射的光進(jìn)行調(diào)制得到的光的光檢測器，上述可形變鏡子和上述光檢測器是集成在同一基片上的。
根據(jù)本發(fā)明的其它信息裝置備有上述任何1個(gè)補(bǔ)償光學(xué)裝置。



圖1是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1中的信息裝置的概略構(gòu)成圖。
圖2(a)到(d)是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1中的波面相位檢測器的概略構(gòu)成圖。
圖3是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1中的可形變鏡子的概略構(gòu)成圖。
圖4是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1中的調(diào)節(jié)器和反射膜的分解立體圖。
圖5(a)和(b)是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1中的可形變鏡子的平面圖。
圖6(a)和(b)是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1中的光束波面的偏轉(zhuǎn)操作說明圖。
圖7(a)和(b)是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1中的可形變鏡子的放大平面圖。
圖8是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1中的控制部分的概略構(gòu)成圖。
圖9是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2中的信息裝置的概略構(gòu)成圖。
圖10(a)和(b)是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2中的藍(lán)色激光模塊和偏振全息圖的概略構(gòu)成圖。
圖11(a)到(c)是說明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2中的聚焦誤差與到光探測器的聚光位置的關(guān)系的原理說明圖。
圖12(a)到(c)是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2中的信息記錄裝置的不同光盤種類的光學(xué)系統(tǒng)概要圖。
圖13是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)3中的可形變鏡子的概略構(gòu)成圖。
圖14(a)和(b)是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)4中的可形變鏡子的概略構(gòu)成圖。
圖15是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)4中的調(diào)節(jié)器和反射鏡的配置圖。
圖16(a)和(b)是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)5中的可形變鏡子的概略構(gòu)成圖。
圖17是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)6中的補(bǔ)償光學(xué)裝置的概略構(gòu)成圖。
圖18是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)6中的可形變鏡子的放大分解立體圖。
圖19是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)6中的可形變鏡子的概略構(gòu)成圖。
圖20(a)和(b)是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)6中的全息圖的概略構(gòu)成圖。
圖21(a)到(c)是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)6中的光檢測器的概略構(gòu)成圖。
圖22是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)6中的控制部分的概略構(gòu)成圖。
圖23是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)7中的補(bǔ)償光學(xué)裝置的概略構(gòu)成圖。
圖24是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)8中的補(bǔ)償光學(xué)裝置的概略構(gòu)成圖。
圖25(a)是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)9中的信息裝置的概略構(gòu)成圖，圖25(b)是用該信息裝置的補(bǔ)償光學(xué)裝置的立體圖。
圖26(a)到(c)是表示已有的信息裝置的一個(gè)例子的構(gòu)成圖。

具體實(shí)施例方式 下面，我們參照

本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
(實(shí)施形態(tài)1) 首先一面參照?qǐng)D1，一面說明本發(fā)明的信息裝置的實(shí)施形態(tài)。圖1是本實(shí)施形態(tài)的概略構(gòu)成圖。在圖1的信息裝置中，成為光源的激光波長405nm的GaN系的藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器1射出起著作為對(duì)記錄媒體的“寫入/讀出光”的作用的激光。從半導(dǎo)體激光器1射出的光，在由準(zhǔn)直儀透鏡2變換成大致平行光后，入射到整形棱鏡3。整形棱鏡3具有將折射率不同的2塊玻璃材料貼合在一起減少色差那樣的構(gòu)成，能夠?qū)E圓形光束整形成圓形光束。
從整形棱鏡3射出的光由偏振光束分裂器4分離成P偏振光和S偏振光，P偏振光由透鏡5會(huì)聚在前光觀測器6上。前光觀測器6是以用于保持半導(dǎo)體激光器1的出射光量恒定的功率控制為目的的光檢測器，將它的輸出反饋到圖中未畫出的激光器驅(qū)動(dòng)電流控制電路，對(duì)半導(dǎo)體激光器1的驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行控制。
另一方面，由偏振光束分裂器4分離出來的S偏振光通過1/4波長板7變換成圓偏振光。這個(gè)圓偏振光，它的波面的相位由可形變鏡子(deformable mirror)8進(jìn)行校正后，由物鏡9將它會(huì)聚在光盤10的記錄層上。
可形變鏡子8備有可形變的反射膜、使它形變的多個(gè)調(diào)節(jié)器。如果根據(jù)可形變鏡子8，則能夠通過控制在反射膜的多個(gè)位置上的位置變化量，調(diào)整與上述多個(gè)位置對(duì)應(yīng)的光束的各部分中的光程長，校正波面的相位。我們將在后面述說可形變鏡子8的詳細(xì)構(gòu)成。
物鏡9是組合2個(gè)透鏡的組合透鏡，將光盤一側(cè)的數(shù)值孔徑NA設(shè)計(jì)為0.75～0.85。
在本實(shí)施形態(tài)中使用的光盤10是單面2層記錄光盤。這個(gè)光盤10備有各自的厚度為0.1～0.6mm的2塊光盤基片、和由設(shè)置在各光盤基片上的相位變化記錄材料或色素系記錄材料構(gòu)成的記錄層，2塊基片通過厚度為30～50μm的透明粘合層粘合起來。
光盤10的各段具有頭部10a、鏡部10b和數(shù)據(jù)部10c。在頭部10a中，在預(yù)置槽中形成成為前導(dǎo)溝道的PLL同步基準(zhǔn)的VFO信號(hào)和地址信號(hào)。鏡部10b是與頭部10a連續(xù)地形成的，是沒有預(yù)置槽和紋道的平坦區(qū)域。鏡部的長度1m是為了滿足下列公式1的關(guān)系而形成的。結(jié)果，至少在將會(huì)聚的光束點(diǎn)17的全體收集在鏡部10b內(nèi)的狀態(tài)中，后述的波面相位檢測器16能夠進(jìn)行光檢測。在本實(shí)施形態(tài)中，將鏡部的長度1m設(shè)定為5～10μm。
[公式1] 1m>λ/NA 在數(shù)據(jù)部10c中形成以一定周期擺動(dòng)的深度為1/6λ的紋道，在紋間表面部分和紋道部分雙方中進(jìn)行記錄。從擺動(dòng)讀出的周期信號(hào)用于取得與記錄時(shí)的時(shí)鐘同步。
由光盤10反射的光束，由物鏡9再次變換成大致平行光。該光在可形變鏡子8上反射后，再次通過1/4波長板7，進(jìn)一步通過偏振光束分裂器4被半透明鏡11分割。經(jīng)過半透明鏡11分割的光束的一部分由會(huì)聚透鏡12變換成球面波。這個(gè)球面波被全息圖20分割成多個(gè)光束，會(huì)聚在光檢測器13上。光檢測器13檢測用于對(duì)物鏡9進(jìn)行聚焦控制和跟蹤控制的控制檢測信號(hào)和頭部10a及數(shù)據(jù)部10c的記錄信號(hào)。光檢測器13備有圖中未畫出的多個(gè)分割受光區(qū)域，合成來自這些區(qū)域的各個(gè)區(qū)域的輸出信號(hào)生成上述信號(hào)。
聚焦控制信號(hào)是用SSD(Spot Size Detection(光點(diǎn)尺寸檢測))法作成的，跟蹤控制信號(hào)是用推挽法作成的。全息圖20的光柵圖案和光檢測器13的受光區(qū)域形狀是為了正確地得到這些信號(hào)而設(shè)計(jì)的。
將經(jīng)過半透明鏡11分割的光束的另一部分導(dǎo)入備有透鏡陣列14和光檢測器陣列15的波面相位檢測器16。波面相位檢測器16的詳細(xì)情況將在以后述說。
只在光束點(diǎn)17位于鏡部10b內(nèi)的所定定時(shí)對(duì)波面相位檢測器16的輸出進(jìn)行取樣，用于對(duì)可形變鏡子8的控制。這個(gè)定時(shí)能夠通過對(duì)從頭部10a的VFO信號(hào)作成的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)得到。
此外，物鏡9是為了在不驅(qū)動(dòng)可形變鏡子8的調(diào)節(jié)器動(dòng)的狀態(tài)中，使聚焦在2層的光盤10中接近光束入射面的第1層一側(cè)上時(shí)比聚焦在第2層一側(cè)上時(shí)象差小而設(shè)計(jì)的。
其次，我們一面參照?qǐng)D2(a)～(d)，一面詳細(xì)說明本實(shí)施形態(tài)中使用的波面相位檢測器16。圖2(a)～(d)表示波面相位檢測器16的概略構(gòu)成。
波面相位檢測器16，如圖2(a)所示，備有關(guān)于多個(gè)檢測區(qū)域中的各個(gè)區(qū)域，獨(dú)立地偏轉(zhuǎn)歸路光的透鏡陣列14和備有接受關(guān)于各個(gè)檢測區(qū)域，由透鏡陣列14偏轉(zhuǎn)的歸路光的多個(gè)受光部分的光檢測器陣列15。
透鏡陣列14是分別集成具有各自焦點(diǎn)的19個(gè)透鏡的偏轉(zhuǎn)器，能夠?qū)⒐馐?8會(huì)聚在每個(gè)局部區(qū)域(檢測區(qū)域)中。光檢測器陣列15具有配置在與透鏡陣列14的各透鏡焦點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置上的pin型4分割光二極管。
在本實(shí)施形態(tài)中，當(dāng)光束18的波面成為與光軸正交的平面時(shí)，換句話說，當(dāng)光束18是完全的平面波時(shí)，為了使各透鏡的焦點(diǎn)和4分割光二極管的各個(gè)分割中心一致而決定透鏡陣列14和光檢測器陣列15的相互位置關(guān)系。
在光檢測器陣列15中，與它成為一體地設(shè)置前置放大器19，由前置放大器19對(duì)光檢測器陣列15的輸出進(jìn)行放大計(jì)算。
圖2(b)表示透鏡陣列14的平面布局。透鏡陣列14中包含的各透鏡14a～14s具有大致六角形，但是各透鏡的面積是不均勻的。位于透鏡陣列14中心的14a面積最小，在從透鏡陣列14中心的半徑越大的位置上面積越大。設(shè)定透鏡14b～14g相互形狀和面積相等，并且各透鏡的面積都比14a的面積大。進(jìn)一步，為了與透鏡14b～14g比較，位于從透鏡陣列14中心的外側(cè)的透鏡14h～14s中的各個(gè)透鏡具有比透鏡14b～14g中的各個(gè)透鏡的面積大而進(jìn)行布局。對(duì)于從透鏡陣列14中心的距離的各透鏡的面積比率的分布是為了與光束18的光強(qiáng)度分布的倒數(shù)成比例而進(jìn)行設(shè)定的，結(jié)果，透鏡14a～14s的各個(gè)透鏡會(huì)聚的光量相互相等。如果進(jìn)行更詳細(xì)的說明，則因?yàn)楣馐?8的光強(qiáng)度分布是高斯分布地中心強(qiáng)度高周邊強(qiáng)度低，所以與此一致地透鏡14a～14s的面積被設(shè)定得在透鏡14的中心小，在周邊大。結(jié)果，由平均光強(qiáng)度×透鏡面積表示的每個(gè)透鏡的會(huì)聚光量在透鏡陣列14全體中大致均勻。從而，如圖2(c)所示，4分割光探測器15a～15s中的各個(gè)探測器接受的光量相互大致相等，使4分割光探測器15a～15s的輸出信號(hào)的S/N比均等化。結(jié)果，對(duì)于全體4分割光探測器15a～15s能夠提高各自的檢測精度。
此外，因?yàn)樵趫D2(c)中，表示了4分割光探測器15a～15s和透鏡14a～14s的相對(duì)位置關(guān)系，所以用二點(diǎn)虛線合并地標(biāo)記對(duì)應(yīng)的透鏡的分割形狀。如圖2(c)所示，將4分割光探測器15a～15s配置在各透鏡14a～14s的焦點(diǎn)位置上。具體地說，將4分割光探測器15a配置在光檢測器陣列15的原點(diǎn)O上，4分割光探測器15b～15g以60°的間隔配置在以原點(diǎn)O為中心的半徑r1的同心圓上。又，將4分割光探測器15h～15s以30°的間隔配置在以原點(diǎn)O為中心的半徑r2的同心圓上。
在4分割光探測器15b～15s上將各探測器4分割的2條分割線是分別沿向著原點(diǎn)O的半徑方向和與它正交的切線方向形成的。在4分割光探測器15a的情形中，因?yàn)椴荒軌蚨x半徑方向和切線方向，所以例外地將探測器分割線設(shè)置在圖中的水平方向和垂直方向上。
各4分割光探測器15a～15s為了1個(gè)1個(gè)地輸出與各分割部分中的光量對(duì)應(yīng)的4通道的信號(hào)，生成共計(jì)19×4個(gè)通道的信號(hào)。各4個(gè)通道的信號(hào)在放大器中放大并計(jì)算，變換成表示光束的位置變化的2個(gè)通道的差信號(hào)與1個(gè)通道的和信號(hào)的共計(jì)3個(gè)通道輸出信號(hào)。
我們以4分割光探測器15b為例，用圖2(d)說明用于生成輸出信號(hào)的構(gòu)成。圖2(d)表示4分割光探測器15b和前置放大器19b的構(gòu)成。在圖2(d)中，參照符號(hào)“R”表示向著原點(diǎn)O的半徑方向，參照符號(hào)“T”表示與R方向正交的切線方向。由沿R方向的分割線和沿T方向的分割線將4分割光探測器15b分割成區(qū)域15ba～15bd。前置放大器19b是由前段的4個(gè)前置放大器19ba～19bd、后段的2個(gè)差動(dòng)放大器19be、19bf和1個(gè)放大器19bg共計(jì)7個(gè)放大器組構(gòu)成的。
分別地，將區(qū)域15ba的輸出輸入到前置放大器19ba、19bc，將區(qū)域15bb的輸出輸入到前置放大器19bc、19bd，將區(qū)域15bc的輸出輸入到前置放大器19bb、19bd，將區(qū)域15bd的輸出輸入到前置放大器19ba、19bb中，進(jìn)行放大和加法運(yùn)算。分別地將前置放大器19ba的輸出輸入到差動(dòng)放大器19be的+側(cè)和放大器19bg，將前置放大器19bb的輸出輸入到差動(dòng)放大器19bf的+側(cè)，將前置放大器19bc的輸出輸入到差動(dòng)放大器19bf的-側(cè)，將前置放大器19bd的輸出輸入到差動(dòng)放大器19be的-側(cè)和放大器19bg。因此，分別地，差動(dòng)放大器19be輸出輸出Ybt，差動(dòng)放大器19bf輸出輸出Ybr，差動(dòng)放大器19bg輸出輸出Sb。
這里，輸出Ybt表示沿半徑方向R的分割線兩側(cè)的光量差，是關(guān)于到會(huì)聚點(diǎn)的切線方向T的位置變化的信號(hào)。將這個(gè)信號(hào)簡單地記為(15ba+15bd)-(15bb+15bc)。輸出Ybr表示沿切線方向B的分割線兩側(cè)的光量差，是關(guān)于到會(huì)聚點(diǎn)的半徑方向R的位置變化的信號(hào)。也將這個(gè)信號(hào)簡單地記為(15bc+15bd)-(15ba+15bb)。輸出Sb是表示4區(qū)域的光量總和的信號(hào)，也將這個(gè)信號(hào)記為(15ba+15bb+15bc+15bd)。
圖中未畫出，但是對(duì)于全部的4分割光探測器15a～15s設(shè)置前置放大器19a～19s，與上述15b和19b的關(guān)系相同地設(shè)定它們各自的輸入輸出關(guān)系。因此，前置放大器19輸出Yat～Yst，Yar～Ysr，Sa～Ss的信號(hào)。根據(jù)這些信號(hào)作成圖1中的可形變鏡子8的控制信號(hào)。此外，對(duì)于在原點(diǎn)O的4分割光探測器15a不能夠定義半徑方向R和切線方向T，這里為了方便起見決定圖中的水平方向?yàn)镽方向，垂直方向?yàn)門方向。
其次，我們一面參照?qǐng)D3～圖5一面說明可形變鏡子8的構(gòu)成。本實(shí)施形態(tài)的可形變鏡子8例如能夠用半導(dǎo)體制造加工技術(shù)制作。在本實(shí)施形態(tài)中，通過在同一塊硅基片上集成多個(gè)調(diào)節(jié)器和用于驅(qū)動(dòng)各調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)電路，制作可形變鏡子8。
首先，參照?qǐng)D3。圖3表示本實(shí)施形態(tài)中的可形變鏡子8的概略構(gòu)成。
本實(shí)施形態(tài)的可形變鏡子8進(jìn)一步備有基片21、具有由上述基片21支持的，反射面的形狀能夠變化的反射膜(反射器)32、和獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)反射膜32的多個(gè)部位，因此控制上述多個(gè)部位與基片32的距離的多個(gè)驅(qū)動(dòng)部分(調(diào)節(jié)器33)。因?yàn)楫?dāng)由調(diào)節(jié)器33驅(qū)動(dòng)反射膜32的多個(gè)部位時(shí)，與驅(qū)動(dòng)部位對(duì)應(yīng)的反射膜32的表面部分的形狀發(fā)生變化，所以由該表面部分引起的光的反射狀態(tài)發(fā)生變化。從而，能夠考慮反射膜32的連續(xù)的表面可以由多個(gè)調(diào)節(jié)器33驅(qū)動(dòng)的多個(gè)光反射區(qū)域構(gòu)成。這樣在本實(shí)施形態(tài)的可形變鏡子中，作為反射器起作用的反射膜32具有可以個(gè)別地驅(qū)動(dòng)的多個(gè)光反射區(qū)域。此外，本發(fā)明的可形變鏡子的反射器也可以由相互分離的多個(gè)微小鏡子構(gòu)成。這時(shí)，各微小鏡子的鏡面作為個(gè)反射區(qū)域起作用。我們將在后面詳細(xì)地說明這種可形變鏡子的實(shí)施形態(tài)。
各調(diào)節(jié)器33備有設(shè)置在基片32上的第1固定電極29和第2固定電極29′、以轉(zhuǎn)動(dòng)軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件(軛狀物28)、和按照軛狀物28的運(yùn)動(dòng)改變反射膜32的特定部位與基片21的距離的作用部件(耦合突起30a)。
軛狀物28具有配置在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的支持部分(支持柱27)和與支持柱27耦合的平板部分。平板部分具有對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸對(duì)稱的第1導(dǎo)電性部分(第1部分28a)和第2導(dǎo)電性部分(第2部分28b)。軛狀物28的第1部分28a和第2部分28b，分別通過間隙與第1固定電極29和第2固定電極29′相對(duì)地配置。
各調(diào)節(jié)器33分別與反射膜32的對(duì)應(yīng)部位耦合，能夠雙向地驅(qū)動(dòng)反射膜32的所定部位的位置。換句話說，反射膜32的所定部位通過從反射膜延伸的32的耦合突起30a，與對(duì)應(yīng)的軛狀物28的第1部分28a或第2部分28b中的任何一個(gè)耦合。而且，反射膜32的上述所定部位能夠在對(duì)基片大致垂直的方向中通過沖程操作改變位置。因?yàn)檫@個(gè)沖程的大小為光波長的2倍左右或以下，所以可以高精度地調(diào)制反射光的相位。
在操作時(shí)，當(dāng)在選出的驅(qū)動(dòng)部分中的第1固定電極29和第2固定電極29′中的任何一個(gè)上加上相對(duì)來說較高的電位時(shí)，高電位的固定電極通過靜電力吸引軛狀物28的第1部分28a或第2部分28b中的相對(duì)地配置部分。結(jié)果，軛狀物28的第1部分28a與第1固定電極29的間隔、和軛狀物28的第2部分28b與第2固定電極29′的間隔中的任何一方相對(duì)地變短。這樣一來，能夠使在與上述選出的驅(qū)動(dòng)部分耦合的反射膜32的相當(dāng)部位的曲率變化。如果根據(jù)這樣構(gòu)成的調(diào)節(jié)器，則對(duì)于從基片遠(yuǎn)離的方向也好，對(duì)于接近基片的方向也好，都能夠通過調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)力快速地產(chǎn)生反射膜32的局部的位置變化。
反射膜32是由它的周邊固定在基片21上的可以形變的膜形成的，預(yù)先在反射膜32上給予張力。因此，當(dāng)?shù)?固定電極29和第2固定電極29′成為等電位時(shí)，反射膜32迅速地回復(fù)到原來的平坦的形狀。
在本實(shí)施形態(tài)中，基片21是由硅晶片形成的，在基片21上集成CMOS的驅(qū)動(dòng)電路22。在圖3中，只圖示了驅(qū)動(dòng)電路22的方框構(gòu)成，在圖中沒有畫出構(gòu)成CMOS的n溝道MOSFET和p溝道MOSFET的具體截面構(gòu)成。但是，模式地圖示了作為驅(qū)動(dòng)電路22最上層的Al配線層23。在配線層23上設(shè)置由SiO2系或SiN系的材料形成的絕緣層24。通過CMP(Chemical Mechanical Polishing(化學(xué)機(jī)械拋光))使絕緣層24的上面平坦化。在絕緣層24上設(shè)置用于使上層電極和下層的配線層23電接觸的開口部分(鍍敷金屬夾層)。
在本實(shí)施形態(tài)中，在絕緣層24上形成的調(diào)節(jié)器的個(gè)數(shù)全部為30個(gè)，但是在圖3中為了簡單起見只畫出了位于基片周邊26的近旁的3個(gè)調(diào)節(jié)器。
其次，我們參照?qǐng)D4更詳細(xì)地說明調(diào)節(jié)器33的構(gòu)造。圖4是本實(shí)施形態(tài)中的調(diào)節(jié)器33和反射膜32的分解立體圖。
本實(shí)施形態(tài)中的調(diào)節(jié)器33具有在圖4中未畫出的基片絕緣層上形成的基極34。基極34是由與第1和第2固定電極29、29′相同的材料形成的，最好，通過對(duì)Al等的金屬膜制作布線圖案，同時(shí)制作第1和第2固定電極29、29′。
基極34備有由一點(diǎn)虛線所示的支持柱安裝部分34a、和當(dāng)軛狀物28最大限度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與它相接的軛狀物相接部分34b、34b′。因此，能夠防止軛狀物28與第1和第2固定電極29、29′接觸。
將第1固定電極29和第2固定電極29′設(shè)置在夾著支持柱25形成的軛狀物28的轉(zhuǎn)動(dòng)軸A的大致對(duì)稱的位置上。軛狀物28具有大致平板形狀，通過合葉部分28b與支持柱25連接。軛狀物28可以通過合葉部分28b的轉(zhuǎn)動(dòng)形變以轉(zhuǎn)動(dòng)軸A為中心進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
軛狀物28具有分開在夾著轉(zhuǎn)動(dòng)軸A相互左右相反的位置上的第1部分28a和第2部分28a′，第1部分28a處于通過間隙與第1固定電極29相對(duì)地配置的位置上，第2部分28a′處于通過間隙與第2固定電極29′相對(duì)地配置的位置上。又，軛狀物28在由一點(diǎn)虛線所示的軛狀物滑動(dòng)端28c與耦合突起30a耦合。
軛狀物滑動(dòng)端28c處于軛狀物28的第1部分28a的區(qū)域內(nèi)，在只離開轉(zhuǎn)動(dòng)軸A所定距離的位置上。如后面所述那樣，能夠使這個(gè)距離對(duì)于每個(gè)調(diào)節(jié)器都是不同的。軛狀物28和支持柱25能夠通過刻蝕同一個(gè)Al層形成。軛狀物28和支持柱25與基極34一起具有導(dǎo)電性，而且，因?yàn)橄嗷ル娺B接，所以軛狀物28的電位與基極34的電位相同。
本實(shí)施形態(tài)的反射膜32包含由SiO2系或SiN系的絕緣體構(gòu)成的基材膜30和在它上面形成的Al或Au材料的反射層31。反射層31能夠通過在基材膜30上蒸涂薄的金屬層制作出來。
耦合突起30a是在與基材膜30的同一個(gè)膜形成過程中形成的，具有使基材膜30與軛狀物28耦合的功能。在設(shè)置耦合突起30a以外的地方，在軛狀物28與基材膜30之間設(shè)置間隙。由于存在該間隙，即便軛狀物28轉(zhuǎn)動(dòng)，也能夠防止基材膜30與軛狀物28在耦合突起30a以外的部分直接接觸。
軛狀物28與基材膜30之間的間隙和軛狀物28與第1和第2固定電極29、29′之間的間隙，例如，可以如下地進(jìn)行制作。即，在鏡子制造階段，在與上述間隙相當(dāng)?shù)牟糠种行纬捎捎袡C(jī)材料構(gòu)成的犧牲層后，最后用等離子刻蝕等方法除去犧牲層。這里，基材膜30，在除去這個(gè)犧牲層前，用CMP對(duì)反射面進(jìn)行平坦化處理。當(dāng)進(jìn)行CMP處理時(shí)，在基材膜30上在與膜面垂直的方向上加上應(yīng)力，但是因?yàn)榫哂袪奚鼘铀阅軌蛞种苹哪?0的形變，可以提高CMP處理后的反射面的加工精度。通過在上述平坦化處理后除去犧牲層，能夠得到平面度高的反射面。
當(dāng)在第1固定電極29和軛狀物28之間加上電位差時(shí)，如上所述，第1部分28a由于靜電力被吸引到接近第1固定電極29的方向，結(jié)果，軛狀物28以轉(zhuǎn)動(dòng)軸A為中心沿反時(shí)鐘方向CCW轉(zhuǎn)動(dòng)。又，當(dāng)在第2固定電極29′和軛狀物28之間加上電位差時(shí)，如上所述，第2部分28a′由于靜電力被吸引到接近第2固定電極29′的方向，結(jié)果，軛狀物28以轉(zhuǎn)動(dòng)軸A為中心沿順時(shí)鐘方向CW轉(zhuǎn)動(dòng)。
通過耦合突起30a作為在上下方向驅(qū)動(dòng)反射膜32的驅(qū)動(dòng)力傳達(dá)軛狀物28的CCW方向和CW方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，在接近基片的方向和從基片離開的方向的雙向上可以形變地設(shè)置反射膜32。
如上所述在本實(shí)施形態(tài)中，軛狀物28備有分開在夾著轉(zhuǎn)動(dòng)軸A的相反側(cè)的位置上的第1部分28a和第2部分28a′，而且，使第1固定電極29與第1部分28a相對(duì)地配置，使第2固定電極29′與第2部分28a′相對(duì)地配置。而且，通過耦合突起30a使反射膜32與第1部分28a耦合，因?yàn)椴捎眠@樣的構(gòu)成，所以能夠使反射膜32的所定部位接近基片21，或從基片21遠(yuǎn)離，能夠在雙向有效地驅(qū)動(dòng)反射面32的多個(gè)局部區(qū)域。這樣一來，如果根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，則能夠提供驅(qū)動(dòng)的對(duì)稱性高，控制精度和響應(yīng)性卓越的可形變鏡子。
此外，在不在第1固定電極29和第2固定電極29′上加上對(duì)于軛狀物28的電位差的狀態(tài)中，即在不給予驅(qū)動(dòng)信號(hào)的狀態(tài)(中立狀態(tài))中，反射膜32保持通過CMP加工得到的平面精度高的反射面。在本實(shí)施形態(tài)的可形變鏡子中，將上述中立狀態(tài)中的反射面的位置作為中立點(diǎn)，對(duì)于這個(gè)中立點(diǎn)在雙方向驅(qū)動(dòng)反射面的位置。在已有的可形變鏡子中，將反射面配置在中立點(diǎn)上，需要在反射膜上加上初期形變，但是在本實(shí)施形態(tài)中，不需要這樣的初期形變。從而，在本實(shí)施形態(tài)中，沒有由于初期形變時(shí)的驅(qū)動(dòng)靈敏度的零散等引起的中立點(diǎn)的再現(xiàn)性惡化的問題，能夠提供校正精度高的可形變鏡子。
此外，因?yàn)檐棤钗锵嘟硬糠?4b、34b′防止了軛狀物28與第1和第2固定電極29、29′接觸，所以能夠確實(shí)地防止兩者之間的短路。
我們?cè)俅螀⒄請(qǐng)D3。
軛狀物28通過支持柱27和鍍敷金屬夾層25與配線層23連接，操作時(shí)的軛狀物28的電位總是保持在接地電位(以下，令這個(gè)電位為“L”。)。因?yàn)橥ㄟ^鍍敷金屬夾層25′、25″使第1和第2固定電極29、29′與配線層23連接，所以第1固定電極29的電位被控制在V0，第2固定電極29′的電位被控制在V1。
第1和第2固定電極29、29′的電位通過驅(qū)動(dòng)電路22，在接地電位L與相對(duì)來說較高的電位(電位H)之間進(jìn)行切換。例如可以將“高電位”設(shè)定在5V。只將電位V0和V1的一方控制在電位H。軛狀物28通過靜電力被吸引到電位H的固定電極一側(cè)，結(jié)果，在順時(shí)鐘方向或反時(shí)鐘方向產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力?？梢詫⑥D(zhuǎn)動(dòng)力的大小控制調(diào)節(jié)在例如由8位表示保持在電位H的狀態(tài)中的時(shí)間的多個(gè)級(jí)別上(256個(gè)臺(tái)階)。當(dāng)不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力時(shí)，將電位V0和V1設(shè)定在L電位。
此外，最好將基材膜30與軛狀物28之間的間隙和軛狀物28與第1和第2固定電極29、29′的間隙dg分別設(shè)定為約2～15μm。在本實(shí)施形態(tài)中，間隙dg的設(shè)計(jì)值哪個(gè)都為5μm。又，基材膜30的膜厚最好為0.5～3μm。本實(shí)施形態(tài)的設(shè)計(jì)值為1.2μm。將反射膜31的厚度設(shè)定在例如0.1μm以下。
驅(qū)動(dòng)電路22接受調(diào)節(jié)器的各固定電極的地址Ain和表示驅(qū)動(dòng)力的控制數(shù)據(jù)Din，進(jìn)行到各固定電極的輸出電壓V0～V59的H/L的時(shí)間控制。驅(qū)動(dòng)電路22由存儲(chǔ)器35、地址計(jì)數(shù)器36、計(jì)數(shù)器37、比較器38、移位寄存器39和鎖存器40構(gòu)成。
存儲(chǔ)器35是存儲(chǔ)60個(gè)固定電極(調(diào)節(jié)器數(shù)30×2)的控制數(shù)據(jù)的位寬度的存儲(chǔ)器。地址是6位(＝64)，只能有效地使用其中的60個(gè)。地址計(jì)數(shù)器36將6位地址給予存儲(chǔ)器35，串行地發(fā)送60個(gè)控制數(shù)據(jù)。地址計(jì)數(shù)器36由初始化(clr)信號(hào)進(jìn)行復(fù)位，根據(jù)時(shí)鐘(clk)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器37是由初始化(clr)信號(hào)進(jìn)行復(fù)位，讀出60個(gè)控制數(shù)據(jù)后根據(jù)選通脈沖(stb)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的8位的增值計(jì)數(shù)器。
比較器38比較計(jì)數(shù)器37的輸出和存儲(chǔ)器35的8位數(shù)據(jù)，將1位的串行數(shù)據(jù)發(fā)送給移位寄存器39。如果存儲(chǔ)器35的數(shù)據(jù)比計(jì)數(shù)器37的輸出大，則輸出1(H)，否則輸出0(L)。移位寄存器39是與clk信號(hào)相應(yīng)地進(jìn)行操作的64位的移位寄存器，能夠有效地使用其中的60位。鎖存器40是與stb信號(hào)相應(yīng)地鎖存移位寄存器39的值的64位的鎖存器，與移位寄存器39同樣地能夠有效地使用60位。
下面我們說明這個(gè)驅(qū)動(dòng)電路22的操作。根據(jù)由地址計(jì)數(shù)器36給出的6位的地址連續(xù)地讀出64個(gè)(其中有效的60個(gè))寫入存儲(chǔ)器35的8位的控制數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)刂酚?jì)數(shù)器36巡回一次，全部讀出存儲(chǔ)器35的控制數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)stb信號(hào)將存儲(chǔ)在移位寄存器39中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在鎖存器40中，同時(shí)對(duì)計(jì)數(shù)器37的輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)，再次從最初讀出存儲(chǔ)器35的內(nèi)容。當(dāng)令這個(gè)周期為T時(shí)，它成為到調(diào)節(jié)器的通電時(shí)間的最小單位。當(dāng)然可以通過由計(jì)數(shù)器37的段數(shù)決定的256次重復(fù)這個(gè)周期T，對(duì)通電時(shí)間進(jìn)行控制。
這時(shí)，從存儲(chǔ)器35讀出每個(gè)周期都相同的控制數(shù)據(jù)，但是因?yàn)槊恳粋€(gè)周期中計(jì)數(shù)器37的值增加，所以因?yàn)榇鎯?chǔ)器35的輸出在計(jì)數(shù)器37的值以下，比較器38的輸出成為0。從而，鎖存器40的輸出與輸入的控制數(shù)據(jù)Din成比例，能夠以最小分辨率T并行地控制到全部調(diào)節(jié)器的固定電極的通電時(shí)間。通電時(shí)間Din·T與控制周期256·T的比稱為通電時(shí)間占空比(duty)U，U取0～255/256之間的值。
下面，我們用圖5說明可形變鏡子8的反射膜形狀和調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)配置。圖5是本實(shí)施形態(tài)中的可形變鏡子8的平面圖。
首先，我們參照?qǐng)D5(a)。黑點(diǎn)8a～8ad所示的30個(gè)點(diǎn)是調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)。調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)與耦合突起(圖3中的30a)的位置相當(dāng)，實(shí)際上是上下驅(qū)動(dòng)反射膜的點(diǎn)。又，×記號(hào)參考地圖示與由光檢測器陣列說明的19個(gè)4分割光探測器對(duì)應(yīng)的位置。為了防止圖形變得煩雜，只在后面的操作說明中再次取到的3個(gè)點(diǎn)15a、15b、15s記載號(hào)碼，但是使圖2(c)中說明的配置位置左右鏡反轉(zhuǎn)。左右鏡反轉(zhuǎn)的理由只不過是為了使可形變鏡子8與光檢測器陣列方向一致地配置，成為與關(guān)于同一光束的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的正好是右手與左手的關(guān)系這樣單純的理由。又，原點(diǎn)O、半徑r1、r2也與圖2(c)中說明的對(duì)應(yīng)。
再次參照?qǐng)D5(a)。驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8a～8f位于與以原點(diǎn)O為中心的半徑r1的圓外切的六角形的頂點(diǎn)，鄰接的2點(diǎn)的中心與×記號(hào)表示的4分割探測器的中心點(diǎn)大致一致。又，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8g～8r位于與以原點(diǎn)O為中心的半徑r2的圓外切的十二角形的頂點(diǎn)，鄰接的2點(diǎn)的中心與×記號(hào)表示的4分割探測器的中心點(diǎn)大致一致。進(jìn)一步，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8s～8ad在以原點(diǎn)O為中心的半徑r3的圓上構(gòu)成的12個(gè)點(diǎn)。通過在這30個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)上的位置變化控制，可以設(shè)定反射膜32的表面形狀。此外，反射膜32在圓形周邊26和原點(diǎn)O近旁的微小區(qū)域中與基片一體化，對(duì)位置變化進(jìn)行限制。
這里，將半徑r3設(shè)定在比入射到可形變鏡子的光束的光束半徑大的值上。其理由是為了使將反射膜32固定在周邊26上引起的位置變化約束條件給予波面相位校正精度的影響極小。又，在周邊26近旁在反射膜32上設(shè)置孔32a。從而，能夠減少伴隨著周邊26的位置變化約束條件的校正精度惡化。
在反射膜32上在不會(huì)導(dǎo)致顯著地減少反射光束的光量的限度內(nèi)設(shè)置多個(gè)半徑1～2μm的小孔32b。由于存在小孔32b，能夠得到下列的2個(gè)效果。
第1個(gè)效果是改善控制響應(yīng)性。由于小孔32b形成空氣的通風(fēng)口，能夠減少反射膜32的周圍空氣阻礙反射膜32移動(dòng)的影響。第2個(gè)效果是在制造階段，由于小孔32b使刻蝕劑的流入路徑分散，提高了蝕劑過程的生產(chǎn)性。更詳細(xì)地說，在除去犧牲層作成軛狀物周圍的間隙的過程中，因?yàn)樾】?2b協(xié)助孔32a作為刻蝕劑的進(jìn)入孔起作用，所以能夠得到防止殘留除去的犧牲層和縮短刻蝕工序所需的時(shí)間的效果。
圖5(b)表示調(diào)節(jié)器的平面配置的布局，該圖所示的狀態(tài)與從圖5(a)的狀態(tài)除去反射膜32的狀態(tài)對(duì)應(yīng)。為了識(shí)別圖5(b)中的30個(gè)調(diào)節(jié)器而添加的字母a～ad與圖5(a)中驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8a～8ad的識(shí)別添加字母對(duì)應(yīng)。為了防止圖的煩雜化沒有將全部的標(biāo)號(hào)都記載下來。
如從圖5(b)看到的那樣，調(diào)節(jié)器33a～33ad具有大致棱形形狀，除了在各調(diào)節(jié)器中的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8a～8ad的位置外，全部具有相互相同的尺寸和形狀。即，固定電極、支持柱、軛狀物的形狀對(duì)于各個(gè)調(diào)節(jié)器都是相同的。棱形形狀的頂角，銳角一側(cè)實(shí)質(zhì)上為60度，鈍角一側(cè)實(shí)質(zhì)上為120度。這種形狀，當(dāng)以原點(diǎn)為中心配置6個(gè)調(diào)節(jié)器時(shí)，能夠高效率地配置調(diào)節(jié)器。
其次，我們說明在各調(diào)節(jié)器中的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的位置。設(shè)定從一點(diǎn)虛線所示的調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)動(dòng)中心到驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的距離，在內(nèi)周一側(cè)的調(diào)節(jié)器33a～33f中為L1，在中周一側(cè)的調(diào)節(jié)器33g～33r中為L2，在外周一側(cè)的調(diào)節(jié)器33s～33ad中為L3。在本實(shí)施形態(tài)中，L1<L2<L3的關(guān)系成立。這樣，通過使從調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)動(dòng)軸到驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的距離不恒定對(duì)每個(gè)調(diào)節(jié)器個(gè)別地進(jìn)行設(shè)定，可變地設(shè)定調(diào)節(jié)器的位置變化設(shè)定范圍。作為微型裝置制作的本實(shí)施形態(tài)的調(diào)節(jié)器，因?yàn)橛捎糜谥圃爝^程的掩模的圖案決定它的平面形狀，所以比較容易給予每個(gè)調(diào)節(jié)器不同的平面形狀。
與此相反，膜厚方向的尺寸，根據(jù)制造過程的特性，給予每個(gè)調(diào)節(jié)器不同的值是困難的。從而，當(dāng)由犧牲層的膜厚決定調(diào)節(jié)器的膜厚方向的位置變化設(shè)定范圍時(shí)，不能不使無論哪個(gè)調(diào)節(jié)器都在同一個(gè)設(shè)定范圍內(nèi)。但是，如果根據(jù)本實(shí)施形態(tài)的構(gòu)成，則將調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)變換成離開基片的距離的位置變化運(yùn)動(dòng)。因此，通過使從調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)動(dòng)中心到驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的距離不同，能夠?qū)γ總€(gè)調(diào)節(jié)器設(shè)定離開基片的距離的位置變化范圍。
本實(shí)施形態(tài)中的反射膜32在原點(diǎn)O近旁固定在基片上。而且，可形變鏡子，通過以它的原點(diǎn)O為基準(zhǔn)進(jìn)行滑動(dòng)使反射膜32形變，能夠高精度地控制反射面的形狀。因此，最好使在原點(diǎn)O附近的內(nèi)周一側(cè)的調(diào)節(jié)器的位置變化量小，離原點(diǎn)O遠(yuǎn)的外周一側(cè)的調(diào)節(jié)器的位置變化量大。在本實(shí)施形態(tài)中，通過如上所述地設(shè)定L1<L2<L3的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)該條件。
在本實(shí)施形態(tài)中，即便當(dāng)在內(nèi)周一側(cè)的調(diào)節(jié)器33a～33f的控制系統(tǒng)中發(fā)生誤動(dòng)作時(shí)，因?yàn)檎{(diào)節(jié)器的位置變化量相對(duì)地小，所以可以使誤動(dòng)作給予鏡子全體的影響減小。又，將調(diào)節(jié)器的位置變化范圍設(shè)定得越小，因?yàn)樵饺菀滋岣呶恢米兓姆直媛屎万?qū)動(dòng)力，所以能夠進(jìn)行響應(yīng)性卓越，精度高的控制。
下面，我們一面參照?qǐng)D5和圖6，一面說明可形變鏡子8的光束偏轉(zhuǎn)操作與光檢測器陣列的4分割光探測器的輸出的關(guān)系。圖6表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1中的光束波面的偏轉(zhuǎn)操作。
首先，我們參照?qǐng)D6(a)，說明當(dāng)使可形變鏡子8的反射膜32的位置變化時(shí)的歸路光束P的局部波面變化Δψ。為了容易理解起見，我們說明1維模型。
光束作為去路光束從箭頭A方向入射，在反射膜32上反射向著圖中未畫出的光盤行進(jìn)，如箭頭B那樣地反射后作為歸路光束入射，再次被反射膜32反射在箭頭C方向射出。令這個(gè)歸路出射光束為P。歸路出射光束P的波面，即電場的同相位面，如果整體地看時(shí)則成為在平面波中加入象差成分的高次曲面，但是通過分割成多個(gè)局部在個(gè)局部內(nèi)可以忽略高次成分進(jìn)行近似處理。這里作為一次平面波近似，將歸路出射光束P的局部波面的變化作為平面的傾斜變化Δψ進(jìn)行處理。反射膜32的形變也只考慮一次成分，例如令鄰接的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)之間的距離為L，相互的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的位置變化量之差為ΔZ，能夠?qū)⒎瓷淠?2的局部傾斜表示為θ＝ΔZ/L。因?yàn)楣馐姆瓷浣亲兓蔀榉瓷淠?2的傾斜變化的2倍，光束在去路、歸路中共計(jì)被反射膜32反射2次，并且，Δψ為微小量，所以得到公式2那樣的關(guān)系式， [公式2] Δψ＝4θ＝4ΔZ/L 因?yàn)閷?shí)際的反射膜32面是2維的，所以需要對(duì)于正交的2個(gè)方向控制局部傾斜θ。正交的2個(gè)方向與光檢測器陣列的4分割光探測器的分割形狀一致，取圓的半徑方向和切線方向。我們參照?qǐng)D5(a)說明這個(gè)反射膜32面是2維的傾斜與驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的位置變化的關(guān)系。首先，作為記號(hào)的定義，令反射膜32的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8a～8ad中的位置變化分別為Za～Zad。在不驅(qū)動(dòng)全部調(diào)節(jié)器的狀態(tài)中，位置變化Za～Zad為零，反射膜32在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8a～8ad、原點(diǎn)O、周邊26的全部的點(diǎn)中實(shí)質(zhì)上處于同一平面上。位置變化Za～Zad能夠取正、負(fù)值，向紙面前方向的位置變化為正，向紙面后方向的位置變化為負(fù)。
將局部傾斜取作關(guān)于與×記號(hào)所示的19個(gè)4分割光探測器對(duì)應(yīng)的位置15a～15s，×記號(hào)近旁的平均傾斜，分別定義半徑方向成分θar～θsr和切線方向成分θat～θst的共計(jì)38個(gè)值。我們?nèi)〈硇缘?點(diǎn)15b(內(nèi)圓)、15s(外圓)、15a(原點(diǎn))為例說明這些位置變化Za～Zad、與半徑方向和切線方向的局部傾斜θar～θsr、θat～θst的關(guān)系。
切線方向θbt如公式3所示，用驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8d和8c的位置變化之差除以兩點(diǎn)間的距離作為內(nèi)周的點(diǎn)15b近旁的局部傾斜。半徑方向θbr如公式4所示，用將驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8c和8d的中點(diǎn)(即點(diǎn)15b自身)作為原點(diǎn)O的傾斜和將驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8k和81的中點(diǎn)作為原點(diǎn)O的傾斜的平均值。關(guān)于內(nèi)周的其它5個(gè)點(diǎn)15c～15g也完全相同地給出θct～θgt、θcr～θgr。
[公式3] [公式4] 切線方向θst如公式5所示，用驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8n和8m的位置變化之差除以兩點(diǎn)間的距離作為外周的點(diǎn)15s近旁的局部傾斜。半徑方向θsr如公式6所示，用將驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8m和8n的中點(diǎn)(即點(diǎn)15s自身)作為驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8z的傾斜和將驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8d和8e的中點(diǎn)作為驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8z的傾斜的平均值。關(guān)于外周的其它11個(gè)點(diǎn)15h～15r也完全相同地給出θht～θrt、θhr～θrr。
[公式5] [公式6] 切線方向θat如公式7所示，用驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8d和8a的位置變化之差除以兩點(diǎn)間的距離作為與原點(diǎn)O重合的點(diǎn)15a近旁的局部傾斜。半徑方向θar如公式8所示，用驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8b和8c的中點(diǎn)關(guān)于原點(diǎn)O形成的傾斜和驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8e和8f的中點(diǎn)關(guān)于原點(diǎn)O形成的傾斜的平均值。
[公式7] [公式8] 如上所述，能夠求得位置變化Za～Zad、與局部傾斜θar～θsr、θat～θst的關(guān)系。進(jìn)一步當(dāng)用與局部傾斜θ相同的添加字母顯示，將歸路出射光束P的波面變化Δψ，表示為半徑方向成分Δψar～Δψsr、切線方向成分Δψat～Δψst時(shí)，可以應(yīng)用公式2，求得位置變化Za～Zad與波面變化Δψar～Δψsr、Δψat～Δψst的關(guān)系。
其次，我們用圖6(b)說明歸路光束P的波面變化Δψ與光檢測器陣列的4分割光探測器的輸出的關(guān)系。為了簡單起見對(duì)它也用1維模型。令透鏡陣列14的1個(gè)透鏡的平均透鏡直徑為d、焦點(diǎn)距離為f。由該透鏡產(chǎn)生的光束P的焦點(diǎn)，當(dāng)光束P為沒有象差的平面波時(shí)，如一點(diǎn)虛線所示為了與光檢測器陣列的4分割光探測器的分割線一致而進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)用平面波近似光束P的局部波面，令給出這個(gè)傾斜變化Δψ時(shí)的焦點(diǎn)位置變化為ε時(shí)，ε由公式9給出。
[公式9] ε＝f·Δψ 我們照樣用由圖2(d)說明的記號(hào)說明4分割光探測器的輸出。令差信號(hào)為Y，和信號(hào)為S。當(dāng)令焦點(diǎn)位置上的光束P的衍射界限半徑為ω時(shí)，可以用公式10、公式11的近似。但是其中λ為光束P的波長。
[公式10] ω＝f·λ/(π·d) [公式11] 如從公式11可以看到的那樣，關(guān)于4分割光探測器的輸出，能夠近似地使差信號(hào)與和信號(hào)之比Y/S與局部波面變化Δψ成比例。當(dāng)將它擴(kuò)大到2維時(shí)，能夠?qū)?9個(gè)4分割光探測器15a～15s的差信號(hào)/和信號(hào)之比Yar/Sa～Ysr/Ss、Yat/Sa～Yst/Ss與局部波面變化Δψar～Δψsr、Δψat～Δψst聯(lián)系起來。
如從以上的公式2～公式11和省略記載的同等公式判斷的那樣，因?yàn)楣鈾z測器陣列的各個(gè)4分割光探測器的差信號(hào)/和信號(hào)之比Y/S與光束P的局部波面變化Δψ成比例，這個(gè)局部波面變化Δψ可以用可形變鏡子8的反射膜32的位置變化Z的一次式顯示出來，所以能夠從這些公式消去Δψ，用Z的線性顯示表示Y/S。
其次，接著我們用圖5(a)說明調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)力與位置變化Za～Zad的關(guān)系。令在在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8a～8ad的調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)力為Fa～Fad。驅(qū)動(dòng)力Fa～Fad能夠取正、負(fù)值，令向紙面前方向驅(qū)動(dòng)反射膜32的驅(qū)動(dòng)力為正，向紙面后方向驅(qū)動(dòng)反射膜32的驅(qū)動(dòng)力為負(fù)。當(dāng)令由反射膜32的構(gòu)成決定的一定值的系數(shù)為k時(shí)，作為基本的考慮關(guān)于各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)公式12成立。這里省略對(duì)于F、Z、m、γ的添加字母(a～ad)的記載。m是關(guān)于驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的Z方向的運(yùn)動(dòng)的等效質(zhì)量，γ是也包含空氣阻力的粘性系數(shù)。又，ΔZ/L是對(duì)于周邊點(diǎn)的傾斜，我們將接著說明它們的詳細(xì)情況。
[公式12] 我們?nèi)〈硇缘?點(diǎn)8a(內(nèi)周)、8g(中周)、8t(外周)為例，用圖7說明由ΔZ/L表示的項(xiàng)的詳細(xì)情況。圖7是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1中的可形變鏡子8的放大平面圖。首先我們用圖7(a)，說明關(guān)于內(nèi)周的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8a的ΔZa/L的詳細(xì)情況。作為驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8a的周邊的點(diǎn)，取原點(diǎn)O、驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8b、8f、8g、8r等5點(diǎn)，令各點(diǎn)與驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8a的距離分別為Lao、Lab、Laf、Lag、Lar。又，令將驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8r、8a和8g所成的角度二等分得到的角度為α1，將驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8g、8a和8b所成的角度二等分得到的角度為α2，將驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8b、驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8a和原點(diǎn)O所成的角度二等分得到的角度為α3，將原點(diǎn)O、驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8a和8f所成的角度二等分得到的角度為α4，將驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8f、8a和8r所成的角度二等分得到的角度為α5。例如，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8g和驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8a的平均傾斜為(Zg-Za)/Lag，從驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8a看到的視野角(α1+α2)的范圍內(nèi)可以近似地應(yīng)用這個(gè)平均傾斜。也可以同樣地考慮其它周邊的點(diǎn)，得到公式13。
[公式13] 此外，Lao、Lab、Laf、Lag、Lar、α1～α5是完全從驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的配置形狀求得的常數(shù)，能夠用r1、r2的函數(shù)表示。其它內(nèi)周的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8b～8f的傾斜ΔZb/L～ΔZf/L也能同樣求得。即便關(guān)于中周的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8g的ΔZg/L，也與內(nèi)周的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8a的情形完全相同地進(jìn)行考慮。作為驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8g的周邊的點(diǎn)，取驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8a、8h、8r、8s、8t等5點(diǎn)，通過求得各點(diǎn)與驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8g的距離和從驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8g看的視野角，能夠使ΔZg/L定式化。其它的中周的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8h～8r的傾斜ΔZh/L～ΔZr/L也能同樣求得。
即便關(guān)于外周的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8t的ΔZt/L，基本考慮也是相同的，但是因?yàn)樾枰紤]周邊26和孔32a的影響，所以我們用圖7(b)進(jìn)行說明。作為驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8t的周邊的點(diǎn)，取驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8h、8g、8s、8u等4點(diǎn)和周邊26，令各點(diǎn)與驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8t的距離分別為Lth、Ltg、Lts、Ltu、Lt。又，令2個(gè)孔32a的之間的連接部分32c的端點(diǎn)P1、P1與驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8t所成的角度為β1，另一個(gè)的端點(diǎn)P3、驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8t和8u所成的角度為β2，將驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8u、8t和8h所成的角度二等分得到的角度為β3，將驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8h、8t和8g所成的角度二等分得到的角度為β4，將驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8g、8t和8s所成的角度二等分得到的角度為β5，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8s、8t和另一個(gè)端點(diǎn)P4所成的角度為β6。用以上那樣的記號(hào)，用公式14表示ΔZt/L。
[公式14] Lt、Ltu、Lth、Ltg、Lts、β1～β6也是與內(nèi)側(cè)的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)相同從配置形狀求得的常數(shù)，能夠用r2、r3的函數(shù)表示。其它外周的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)8u～8ad的傾斜ΔZu/L～ΔZad/L也能同樣求得。當(dāng)將這樣給出的ΔZa/L～ΔZad/L應(yīng)用于公式12時(shí)，各調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)力Fa～Fad能夠用各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的加速度d2(Za)/dt2～d2(Zad)/dt2、各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的速度d(Za)/dt～d(Zad)/dt、也包含周圍的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的位置變化Za～Zad的線性顯示表示出來。
最后，我們說明給予調(diào)節(jié)器的固定電極的驅(qū)動(dòng)電壓(H狀態(tài))的通電時(shí)間占空比U與驅(qū)動(dòng)力F的關(guān)系。通電時(shí)間占空比U是如圖3中說明的那樣，用控制周期分割H狀態(tài)的通電時(shí)間得到的。如從圖3所示的調(diào)節(jié)器的構(gòu)成圖可以看到的那樣，固定電極29(或者29′)和軛狀物28形成電容器，它的靜電容量Ca成為由公式15的近似式表示那樣的自身的位置變化Z的函數(shù)。這里，ε0是真空介電常數(shù)，S是有效面積，k′是1以下的正常數(shù)。關(guān)于k′·Z前面的±號(hào)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)固定電極29時(shí)為負(fù)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)固定電極29′時(shí)為正。
[公式15] 驅(qū)動(dòng)力F是在靜電能量CaV2/2的距離方向的偏微分值上乘以通電時(shí)間占空比U得到的，由公式16進(jìn)行近似。當(dāng)作為靜電容量Ca與電流路徑的電阻值R的乘積的時(shí)間常數(shù)CaR大，電荷移動(dòng)需要較多時(shí)間時(shí)，F(xiàn)和U的非線性變大，但是無論如何能夠給出驅(qū)動(dòng)力F作為與驅(qū)動(dòng)方向的朝向?qū)?yīng)，到固定電極的驅(qū)動(dòng)電壓的通電時(shí)間占空比U和位置變化Z的函數(shù)。
[公式16] 將如以上說明那樣的，從作為控制輸入的到調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)電壓的通電時(shí)間占空比U到作為檢測輸出的光檢測器的輸出信號(hào)的一連串關(guān)系設(shè)定在后述的控制部分上，控制部分利用這些關(guān)系進(jìn)行波面相位控制。為了使用矢量說明控制部分的多輸入多輸出控制變得簡潔，首先定義記號(hào)。但是，因?yàn)檎{(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)力F、到固定電極的驅(qū)動(dòng)電壓的通電時(shí)間占空比U和位置變化Z的關(guān)系是沒有來自其它調(diào)節(jié)器的干涉的獨(dú)立的關(guān)系，并且是線性的，所以首先用線性矩陣求得從驅(qū)動(dòng)力到光檢測器陣列的輸出的關(guān)系，此后采取將驅(qū)動(dòng)力非線性地個(gè)別地變換到通電時(shí)間占空比U的方法，提高控制要求的計(jì)算效率。光檢測器陣列的輸出矢量y由公式17定義，是具有38個(gè)成分的列矢量。
[公式17] 但是，右上角的T表示轉(zhuǎn)置操作?？尚巫冪R子8的狀態(tài)矢量x由公式18定義，是具有位置變化Za～Zad和速度d(Za)/dt～d(Zad)/dt的60個(gè)成分的列矢量。
[公式18] 調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)力矢量f由公式19定義，是具有驅(qū)動(dòng)力Fa～Fad的30個(gè)成分的列矢量。
[公式19] f＝[Fa，F(xiàn)b，…，F(xiàn)ad]T 調(diào)節(jié)器的通電時(shí)間占空比矢量u由公式20定義，是具有通電時(shí)間占空比Ua～Uad的30個(gè)成分的列矢量。
[公式20] u＝[Ua，Ub，…，Uad]T 由公式21給出的d是干擾矢量，由光盤的波面象差等產(chǎn)生的38個(gè)列矢量，是校正控制的對(duì)象。
[公式21] d＝[Dar，Dat，Dbr，Dbt，…，Dsr，Dst]T 矢量y、x、f服從公式22～公式23的狀態(tài)方程式。
[公式22] [公式23] y＝Cx+d 矩陣A是60×60型，矩陣B是60×30型，矩陣C是38×60型的矩陣函數(shù)，矩陣A、B、C的各成分是用省略記載的與已經(jīng)說明的公式2～公式14同等的公式?jīng)Q定的。矩陣A、B、C的成分中多數(shù)包含零，為了將其明確地表示出來在公式24～公式26中顯示出用子矩陣的表示。
[公式24] [公式25] [公式26] C＝[C1 0] 其中，0是零矩陣，1是30×30型的單位矩陣，A1是30×30型的非對(duì)角矩陣，λ1、λ2是30×30型的對(duì)角矩陣，C1是38×30型的非對(duì)角矩陣。又，矢量x也如公式27所示，明確地顯示是由位置變化矢量z和速度矢量v構(gòu)成的。
[公式27] 現(xiàn)在我們進(jìn)入控制構(gòu)成的說明。波面相位控制的目的是當(dāng)發(fā)生由于光盤傾斜和基材厚度變化等引起的干涉d時(shí)，通過在可形變鏡子的調(diào)節(jié)器上加上適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)力f使鏡子的狀態(tài)x變化，使輸出y總是為零矢量那樣地進(jìn)行會(huì)聚。我們用圖8說明為了實(shí)現(xiàn)這種控制操作的構(gòu)成。
圖8是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1中的控制部分的概略構(gòu)成圖。在圖8中，控制部分50由目標(biāo)值設(shè)定部分51、恒定偏差控制部分52、穩(wěn)定化補(bǔ)償部分53、f/u變換部分56構(gòu)成，輸入波面相位檢測器16的輸出矢量y，輸出調(diào)節(jié)器的通電時(shí)間占空比矢量u。
目標(biāo)值設(shè)定部分51設(shè)定成為波面相位檢測器16的輸出矢量y的目標(biāo)的目標(biāo)矢量yr。當(dāng)進(jìn)行通常的記錄再生時(shí)，將目標(biāo)矢量yr設(shè)定為零矢量。但是，例如切換2層光盤的合焦點(diǎn)層的情形那樣，能夠預(yù)測預(yù)先發(fā)生球面象差，當(dāng)估計(jì)由于該象差引起的輸出y的變化時(shí)，目標(biāo)值設(shè)定部分51通過將目標(biāo)矢量yr設(shè)定為該估計(jì)的矢量，進(jìn)行前饋控制。
現(xiàn)在我們說明當(dāng)切換2層光盤的合焦點(diǎn)層時(shí)的目標(biāo)矢量yr的設(shè)定方法。首先，預(yù)先將在想定折射率和粘合層厚度等是標(biāo)準(zhǔn)的光盤的情形中的層間躍變時(shí)發(fā)生的干擾矢量d的標(biāo)準(zhǔn)變化量Δ設(shè)定在ROM中。目標(biāo)矢量yr設(shè)定為了只在所定時(shí)間tj開環(huán)控制系統(tǒng)時(shí)預(yù)測的輸出矢量y的變化與Δd一致而進(jìn)行逆算得到的值。為了防止溢出將所定時(shí)間tj設(shè)定在比較大的值上，作為物鏡的焦點(diǎn)移動(dòng)所需的時(shí)間，即在開始移動(dòng)操作后到讀出別的層的頭部地址的時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)值的2～3倍的時(shí)間。將這個(gè)所定時(shí)間tj的值也是預(yù)先決定的值設(shè)定在ROM中。
恒定偏差控制部分52是為了實(shí)現(xiàn)沒有恒定偏差地追隨誤差信號(hào)yr-y所需的型數(shù)p，將p個(gè)積分器串聯(lián)地耦合起來，將各積分器的輸出乘以增益矩陣K1～Kp進(jìn)行相加的積分補(bǔ)償器。從要響應(yīng)的矢量y的函數(shù)的次數(shù)與矩陣函數(shù)A、B、C的關(guān)系設(shè)計(jì)地求得型數(shù)p和增益矩陣K1～Kp的值，并作為預(yù)先決定的函數(shù)進(jìn)行設(shè)定。
穩(wěn)定化補(bǔ)償部分53是為了使閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定的微分補(bǔ)償器，這里由觀測器54和調(diào)整器55構(gòu)成。觀測器54是輸入波面相位檢測器16的輸出矢量和調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)力矢量f，輸出狀態(tài)矢量x的推定值矢量x′的最小維觀測器。調(diào)整器55輸出通過前饋矩陣F，輸入狀態(tài)的推定值矢量x′進(jìn)行線性計(jì)算的結(jié)果。在矩陣F中，為了將閉環(huán)系統(tǒng)的極配置在復(fù)數(shù)左平面的適當(dāng)?shù)奈恢蒙蠞u近穩(wěn)定，預(yù)先設(shè)計(jì)地設(shè)定求得的值。調(diào)整器55輸出與恒定偏差控制部分52的輸出相加的結(jié)果是調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)力矢量f。
f/u變換部分56是將調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)力矢量f變換成作為實(shí)際控制信號(hào)的通電時(shí)間占空比矢量u的非線性變換部分。將驅(qū)動(dòng)力矢量f和狀態(tài)的推定值矢量x′輸入到f/u變換部分56，關(guān)于與各調(diào)節(jié)器對(duì)應(yīng)的30個(gè)成分，按照公式16從驅(qū)動(dòng)力F和位置變化Z的推定值求得通電時(shí)間占空比U。更詳細(xì)地說，f/u變換部分56具有關(guān)于各調(diào)節(jié)器選擇2個(gè)固定電極中的任何一個(gè)的選擇電路和預(yù)先將作為非線性函數(shù)決定的值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的變換表。而且，首先與驅(qū)動(dòng)力F的正負(fù)號(hào)相應(yīng)地選擇要驅(qū)動(dòng)的固定電極，其次為了將Z和F作為地址輸入到變換表和得到通電時(shí)間占空比U而進(jìn)行構(gòu)成。對(duì)于30個(gè)調(diào)節(jié)器進(jìn)行這種操作，得到通電時(shí)間占空比矢量u。
控制部分50構(gòu)成與已經(jīng)述說了的可形變鏡子8和波面相位檢測器16的控制對(duì)象共同的閉環(huán)系統(tǒng)。即，將通電時(shí)間占空比矢量u輸入到可形變鏡子8，首先在調(diào)節(jié)器33中產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力f。反射膜32根據(jù)驅(qū)動(dòng)力f改變狀態(tài)x，因此反射的光束的波面相位變化，波面相位檢測器16的輸出y變化。又，光束的波面相位也由于光盤傾斜、基材厚度變化、附著指紋等而變化，這些作為干涉d對(duì)輸出y產(chǎn)生影響。與此相反，控制部分50輸出通電時(shí)間占空比矢量u，按照干涉d的變化對(duì)它進(jìn)行校正，總是使輸出矢量y為零而進(jìn)行控制。
我們?cè)俅螀⒄請(qǐng)D1說明以上那樣地構(gòu)成的信息記錄裝置的操作。在初期操作中，將光盤10安裝在圖中未畫出的光盤馬達(dá)上使它轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行物鏡9的聚焦引入和到目標(biāo)軌道的跟蹤控制。這時(shí)還沒有在可形變鏡子8上加上驅(qū)動(dòng)電壓，鏡子表面是平坦的不進(jìn)行波面相位校正?？墒?，因?yàn)樵摬僮髟诠獗P10的傾斜小的光盤內(nèi)周一側(cè)進(jìn)行，并且在球面象差小的第1層一側(cè)進(jìn)行，所以可以十分穩(wěn)定地進(jìn)行頭部10a的VFO信號(hào)的PLL引入和地址讀入。信息記錄裝置對(duì)從VFO信號(hào)作成的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，在光束點(diǎn)17處于鏡子部分10b內(nèi)的定時(shí)對(duì)波面相位檢測器16的輸出進(jìn)行取樣。
圖中未畫出的控制部分將目標(biāo)矢量yr設(shè)定在零矢量，為了使這個(gè)被取樣的輸出y為零，而生成到可形變鏡子8的通電時(shí)間占空比矢量u，改變鏡子形狀進(jìn)行波面相位的校正控制。如果由于不能讀入地址等的理對(duì)波面相位檢測器16的輸出不能有效地進(jìn)行取樣時(shí)，形成使上次的有效輸出保持原封不動(dòng)的構(gòu)成。這樣，在光束點(diǎn)17處于鏡子部分10b內(nèi)的狀態(tài)中確實(shí)地進(jìn)行由波面相位檢測器16實(shí)施的波面相位檢測，能夠不受預(yù)置槽和紋道的影響地進(jìn)行高精度的波面相位檢測。又，為了將物鏡9的控制頻帶設(shè)定得比可形變鏡子8的控制頻帶充分地高，抑制由于物鏡9的控制誤差引起的波面相位檢測精度的惡化而進(jìn)行構(gòu)成。
當(dāng)進(jìn)行搜索時(shí)，在保持搜索開始位置中的最終的有效的波面相位檢測器16的輸出的狀態(tài)中進(jìn)行粗搜索，通過從最初進(jìn)行地址讀入的段的鏡子部分10b對(duì)波面相位檢測器16的輸出進(jìn)行取樣，進(jìn)行波面相位的校正控制。目標(biāo)矢量yr仍然是零矢量。如果粗搜索后不能讀入地址的狀態(tài)繼續(xù)所定時(shí)間以上時(shí)，在通過使到可形變鏡子8的驅(qū)動(dòng)電壓全部為零，暫時(shí)解除搜索源中的校正狀態(tài)后，進(jìn)行地址讀出操作的重試。
當(dāng)將2層光盤的合焦點(diǎn)層從第1層切換到第2層時(shí)，強(qiáng)制地使物鏡9在第2層方向上移動(dòng)，但是這時(shí)控制部分首先保持第1層中的最終的有效的波面相位檢測器16的輸出矢量y，其次目標(biāo)設(shè)定部分設(shè)定所定的目標(biāo)矢量yr。為了仍然保持輸出矢量y地給出非零的目標(biāo)矢量yr，伴隨著誤差矢量yr-y增加，到可形變鏡子8的通電時(shí)間占空比矢量u改變，強(qiáng)制地改變可形變鏡子8的狀態(tài)矢量x，由開環(huán)在校正波面象差的方向上進(jìn)行前饋控制。在讀入第2層的地址后，目標(biāo)設(shè)定部分再次將目標(biāo)矢量yr設(shè)定在零矢量，解除對(duì)第1層中的最終的有效的波面相位檢測器16的輸出矢量的保持，根據(jù)新取樣的第2層的有效的輸出矢量開始閉環(huán)控制。
這樣當(dāng)能夠預(yù)測預(yù)先發(fā)生波面象差時(shí)，通過由目標(biāo)設(shè)定部分給出適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)矢量yr進(jìn)行前饋控制，能夠迅速地進(jìn)行過渡誤差小的波面相位校正控制。此外，如果當(dāng)不能讀出第2層的地址時(shí)，目標(biāo)設(shè)定部分在所定時(shí)間tj后再次使目標(biāo)矢量yr回到零矢量，中斷可形變鏡子8的狀態(tài)矢量x的強(qiáng)制變化。這樣除了防止失去控制外，進(jìn)行地址讀出操作的。
當(dāng)正常地進(jìn)行地址讀出時(shí)，使目標(biāo)矢量yr保持在零矢量，為了即便存在干擾d波面相位檢測器16的輸出矢量y也總是為零矢量而由控制部分50形成的閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)可形變鏡子8進(jìn)行控制。
此外，通過在公式12中等效質(zhì)量m和粘性系數(shù)γ能夠忽略地充分小，比驅(qū)動(dòng)力矢量f遲地給出位置變化矢量z地進(jìn)行構(gòu)成，也可以實(shí)現(xiàn)達(dá)到控制簡略化目的的構(gòu)成。這時(shí)，可以如公式28、公式29那樣地簡略化公式22～公式27。
[公式28] f＝—λ2-1A1z [公式29] y＝C1z+d 又，當(dāng)使C1為C1的穆爾·彭羅斯型的一般逆矩陣時(shí)，能夠從公式28、公式29得到公式30。
[公式30] f＝—λ2-1A1C1-(y-d) 這里，為了使y＝0而進(jìn)行控制，實(shí)際上如果考慮將干涉d作為輸出y進(jìn)行觀測，則最好能夠如公式31那樣直接進(jìn)行從輸出矢量變y到驅(qū)動(dòng)力矢量f的變換，為了總是使該驅(qū)動(dòng)力矢量f保持零而進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮愣ㄆ钛a(bǔ)償和穩(wěn)定化補(bǔ)償。
[公式31] f＝λ2-1A1C1-y 這里，用一般逆矩陣C1-是因?yàn)镃1不是正方矩陣不存在逆矩陣C1-1?？墒?，使輸出誤差的模數(shù)‖y‖＝‖C1z-d‖為最小，并且使位置變化模數(shù)‖z‖最小的一般逆矩陣C1-是關(guān)于任意的C1成立的，能夠得到作為最佳近似解的z。又，即便公式29自身是由于模型化誤差和測定噪聲等實(shí)際上不一定有解的方程式，也存在C1-，能夠算出上述那樣的給出最佳近似的位置變化矢量變z。因?yàn)槟軌驈腃1唯一地決定C1-，所以能夠作為預(yù)先求得值的矩陣設(shè)定在控制部分中。即，在公式31中明確地顯示可以從每個(gè)檢測區(qū)域的波面信息y通過矩陣計(jì)算部分C1-，計(jì)算歸路光全體的波面信息C1-y。我們看到不能用成為這個(gè)近似基礎(chǔ)的公式12～公式27以這種簡單的顯示表示歸路光全體的波面信息的項(xiàng)，但是可以進(jìn)行再構(gòu)成歸路光全體的波面信息的計(jì)算。
如以上說明的那樣，如果根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，則因?yàn)椴鏅z測器16檢測歸路光的局部波面，根據(jù)它的輸出控制部分向可形變鏡子8輸出再構(gòu)成歸路光的全體波面的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所以波面象差的檢測校正不限定于特定的類型，能夠?qū)?yīng)任意的波面象差，能夠高精度地校正由于傾斜、光盤基材厚度的零散和雙折射、指紋等的污垢等引起的復(fù)合波面象差。
又，因?yàn)槭雇哥R陣列14的各透鏡的面積不均勻，特別設(shè)置得使配設(shè)在歸路光強(qiáng)度高的部分上的檢測區(qū)域的面積比配設(shè)在歸路光強(qiáng)度低的部分上的檢測區(qū)域的面積大，所以能夠?qū)Π殡S著歸路光強(qiáng)度分布的不均勻的每個(gè)檢測器的會(huì)聚光量差進(jìn)行補(bǔ)償，能夠通過使各檢測器軛狀物輸出信號(hào)的S/N比均等化，提高全體波面的再構(gòu)成精度。
又，因?yàn)楦鶕?jù)檢測媒體保有的信息的媒體信息檢測部分的輸出，生成由波面檢測器16進(jìn)行檢測的定時(shí)，所以當(dāng)在對(duì)于媒體進(jìn)行波面檢測適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)中時(shí)，能夠確實(shí)地檢測波面，能夠進(jìn)行高精度的相位波面檢測。
又，因?yàn)榭尚巫冪R子8的軛狀物備有分開在夾著轉(zhuǎn)動(dòng)軸的相反一側(cè)位置上的第1部分和第2部分，第1固定電極與第1部分相對(duì)地配置，第2固定電極與第2部分相對(duì)地配置，通過耦合突起使反射膜與第1部分耦合，所以能夠在雙向上有效地驅(qū)動(dòng)反射膜，能夠改善驅(qū)動(dòng)力的對(duì)稱性提高控制精度和響應(yīng)性。
又，在第1固定電極和第2固定電極上不加上驅(qū)動(dòng)信號(hào)的狀態(tài)中，反射膜保持平面精度高的反射面，因?yàn)樵獠粍?dòng)地以該狀態(tài)為中立點(diǎn)進(jìn)行雙向驅(qū)動(dòng)，所以為了得到已有那樣的中立點(diǎn)不需要預(yù)先進(jìn)行初期形變的操作，沒有由于初期形變時(shí)的驅(qū)動(dòng)靈敏度零散等引起的中立點(diǎn)的再現(xiàn)性等的問題，能夠提高校正精度。
又，因?yàn)閷?duì)于每個(gè)調(diào)節(jié)器個(gè)別地設(shè)定從調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)動(dòng)軸到耦合突起的距離，對(duì)于每個(gè)調(diào)節(jié)器可變地設(shè)定膜厚方向的調(diào)節(jié)器的位置變化設(shè)定范圍，所以即便在通過相同的過程在各調(diào)節(jié)器中形成膜厚方向的尺寸的情形中，也能夠改變調(diào)節(jié)器的位置變化設(shè)定范圍。
又，通過將反射膜固定在原點(diǎn)近旁，使原點(diǎn)附近的內(nèi)周一側(cè)的調(diào)節(jié)器的位置變化量小，使離原點(diǎn)遠(yuǎn)的外周一側(cè)的調(diào)節(jié)器的位置變化量大，內(nèi)周一側(cè)的調(diào)節(jié)器，當(dāng)萬一在控制系統(tǒng)中存在誤動(dòng)作時(shí)，因?yàn)橄拗屏宋恢米兓浚砸部梢允菇o予全體的影響很小，又，因?yàn)榕c設(shè)定位置變化范圍小相當(dāng)，容易在分辨率和驅(qū)動(dòng)力這點(diǎn)上提高調(diào)節(jié)器性能，所以能夠進(jìn)行響應(yīng)性卓越，高精度的控制。
(第2實(shí)施形態(tài)) 其次，我們一面參照?qǐng)D9一面說明根據(jù)本發(fā)明的信息裝置的第2實(shí)施形態(tài)。圖9表示本實(shí)施形態(tài)的概略構(gòu)成。
本實(shí)施形態(tài)的可形變鏡子8具有與實(shí)施形態(tài)1中說明的構(gòu)成相同的構(gòu)成。
在本實(shí)施形態(tài)的信息裝置中，使用多個(gè)光源。
首先，我們說明從使成為藍(lán)色光記錄光盤的光源的波長405nm的GaN系半導(dǎo)體激光器和光探測器一體化的藍(lán)色激光器模塊60射出的光。
通過準(zhǔn)直儀透鏡61將從藍(lán)色激光器模塊60射出的藍(lán)色光束變換成平行光。整形棱鏡62將橢圓形的藍(lán)色光束整形成圓形光束。經(jīng)過整形的光入射到偏振全息圖63。偏振全息圖63是在LiNbO等的具有雙折射性的材料基片上形成全息案的衍射光柵，通過質(zhì)子交換等并入圖案溝部的折射率，對(duì)非常光線不給予相位差而對(duì)尋常光線給予相位差。結(jié)果，當(dāng)透過偏振全息圖63時(shí)，非常光線不衍射，尋常光線與全息案對(duì)應(yīng)發(fā)生衍射產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。為了對(duì)于尋常光線，±1次光的比例成為最大，0次光的比例大致為零而設(shè)計(jì)溝深。此外，非常光線和尋常光線是相互成直角偏振的直線偏振光。
從偏振全息圖63出來的直線偏振光通過1/4波長板64變換成圓偏振，入射到二向色棱鏡65。二向色棱鏡65備有藍(lán)色光反射面65a和紅外光反射面65b，這些面與激光波長相應(yīng)選擇地反射或透過光束。藍(lán)色光反射面65a與偏振方向無關(guān)，大致全反射波長405nm的藍(lán)色光，大致全透過波長650nm以上的紅～紅外光。此外，紅外光反射面65b也與偏振方向無關(guān)，大致全反射波長780nm的紅外光，大致全透過波長650nm以下的紅～藍(lán)色光。另一面成為沒有波長選擇性的通常的面65c。
由高折射率玻璃材料形成的物鏡67是由單個(gè)透鏡構(gòu)成的，將NA設(shè)計(jì)為0.85。將光盤68設(shè)計(jì)得可以接受并記錄再生由藍(lán)色激光模塊60記錄再生的藍(lán)色光記錄光盤、或DVD光盤、CD光盤中的任何一個(gè)。
藍(lán)色光記錄光盤是在基材厚度0.6mm的光盤基片上設(shè)置由相變化記錄材料或色素系記錄材料構(gòu)成的記錄層，通過厚度30～50μm的透明粘合層將這2塊基片粘合起來的單面2層記錄光盤，形成只在紋道或紋間表面一方上進(jìn)行記錄的格式。紋道間隔，即鄰接的紋道間距離p如公式32那樣地決定，使由歸路光中的紋道產(chǎn)生的衍射光的0次光和+1次光的干涉區(qū)域?qū)嵸|(zhì)上不與0次光和-1次光的干涉區(qū)域重疊。
[公式32] p<λ/NA 在包含DVD-ROM光盤、DVD-RAM光盤的DVD光盤的記錄再生中使用從DVD激光模塊69射出的紅色激光。DVD激光模塊69是使成為光源的波長650nm的GaInP/AlGaInP系半導(dǎo)體激光器和光探測器一體化形成的模塊。
透鏡70將從DVD激光模塊69射出的紅色光束變換到具有所要的擴(kuò)張角的有限光學(xué)系統(tǒng)。偏振全息圖71具有與偏振全息圖63同樣的構(gòu)成。偏振全息圖71不衍射非常光線，但是為了使±1次光的比率成為最大，0次光的比率大致為零而衍射尋常光線。使從將直線偏振光變換成圓偏振光的1/4波長板72射出的紅色光束透過二向色棱鏡65的紅外光反射面65b入射，透過藍(lán)色光反射面65a射出后，射向可形變鏡子8。二向色棱鏡65起著將橢圓形光束整形成圓形光束的整形棱鏡的作用。
CD光盤的記錄再生中使用從CD激光模塊73射出的紅外激光。CD激光模塊73是使成為光源的波長780nm的GaAlAs系半導(dǎo)體激光器和光探測器一體化形成的模塊。玻璃全息圖74，在CD激光模塊73附近一側(cè)的面上作成用于作成跟蹤控制用的3光束的全息案，在另一面上作成用于使歸路光偏轉(zhuǎn)到CD激光模塊73的光探測器上的全息案。透鏡75將從CD激光模塊73射出的紅色光束變換到具有所要的會(huì)聚角的有限光學(xué)系統(tǒng)。
其次，我們一面參照?qǐng)D10一面說明藍(lán)色激光模塊60和偏振全息圖63。圖10表示本實(shí)施形態(tài)中的藍(lán)色激光模塊60和偏振全息圖63的概略構(gòu)成。
從藍(lán)色激光模塊60光源80射出的藍(lán)色激光束通過圖10中未畫出的準(zhǔn)直儀透鏡和整形棱鏡入射到偏振全息圖63。偏振全息圖63如圖10(b)所示，被區(qū)域分割成用于使歸路光偏轉(zhuǎn)到光探測器的28個(gè)區(qū)域63a～63ab、和將孔徑限制在一定值上，特別用于防止歸路光回到光源的共計(jì)29個(gè)區(qū)域63xx。在這些區(qū)域中的各個(gè)區(qū)域中分別形成用于將歸路光偏轉(zhuǎn)到目的方向的最佳衍射光柵圖案。
將區(qū)域63a～63ab的形狀設(shè)計(jì)得與由藍(lán)色光記錄光盤的紋道溝形成的干涉圖案一致。區(qū)域63a、63n、63o和63ab與藍(lán)色光記錄光盤的0次反射光的區(qū)域?qū)?yīng)。又，區(qū)域63b～63m與0次反射光和+1次反射光的干涉區(qū)域?qū)?yīng)，區(qū)域63p～63aa與0次反射光和-1次反射光的干涉區(qū)域?qū)?yīng)。
藍(lán)色光記錄光盤的紋道間隔p，因?yàn)槿绻?2那樣地被決定，所以沒有+1次光與-1次光的干涉區(qū)域，也不在偏振全息圖63上設(shè)置與它對(duì)應(yīng)的區(qū)域。
通過偏振全息圖63的去路藍(lán)色激光束不使非常光線衍射地直線進(jìn)行，而使尋常光線衍射進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。經(jīng)過偏轉(zhuǎn)的尋常光線離開光程到了光程外面，成為無效的散射光，只有非常光線作為有效的藍(lán)色激光束在光盤68上反射后成為歸路光。因?yàn)闅w路光束來回2次通過圖中未畫出的1/4波長板成為尋常光線，所以在偏振全息圖63上大致全部光量被衍射，使±1次光偏轉(zhuǎn)到藍(lán)色激光模塊60的各光探測器上。
藍(lán)色激光模塊60的光探測器由被與藍(lán)色激光記錄光盤的記錄軌道切線方向?qū)?yīng)的縱分割線2分割的縱分割光探測器81、和被與它正交的方向的橫分割線2分割的橫分割光探測器82組成?？v分割光探測器81和橫分割光探測器82中的每一個(gè)都有28個(gè)，分別與偏振全息圖63的各區(qū)域63a～63ab一對(duì)一地對(duì)應(yīng)。為了使來自偏振全息圖63的各區(qū)域63a～63ab的出射光分別與對(duì)應(yīng)的縱分割光探測器81和橫分割光探測器82的分割線上的焦點(diǎn)結(jié)合而進(jìn)行設(shè)計(jì)。關(guān)于焦點(diǎn)位置的全息圖構(gòu)成不是如在SSD法中通常進(jìn)行那樣的沿光探測器面的法線方向?qū)⒔裹c(diǎn)位置分成前后的構(gòu)成，而是與±1次光一起光探測器面成為焦點(diǎn)位置那樣的構(gòu)成。但是，為了確保稱為偏振全息圖63和藍(lán)色激光模塊60的相對(duì)位置誤差的光學(xué)元件的調(diào)整誤差容限，在焦點(diǎn)上的光點(diǎn)直徑取約50～100μm的比較大的值。這可以通過將各區(qū)域63a～63ab細(xì)分割成28個(gè)區(qū)域，使各區(qū)域的大小變小，從各光探測器一側(cè)看時(shí)的NA變小合理地實(shí)現(xiàn)。當(dāng)這樣構(gòu)成時(shí)也能夠作成物鏡的聚焦誤差信號(hào)，我們將在后面對(duì)此進(jìn)行說明。
另圖中的L、R為左右方向，U、D為上下方向，令縱分割光探測器81的各左分割部分的輸出為La～Lab，各右分割部分的輸出為Ra～Rab。小寫字母a～ab與偏振全息圖63的各區(qū)域63a～63ab對(duì)應(yīng)。同樣，令橫分割光探測器82的各上分割部分的輸出為Ua～Uab，各下分割部分的輸出為Da～Dab。又，對(duì)來自各光探測器的分割部分的輸出La～Lab、Ra～Rab、Ua～Uab、Da～Dab由圖中未畫出的前置放大器和計(jì)算電路進(jìn)行放大、差分計(jì)算、加法計(jì)算，作成物鏡和可形變鏡子的控制信號(hào)與記錄信號(hào)。
首先，用推挽法作成物鏡的跟蹤誤差信號(hào)TE作為偏振全息圖63中的左右光量差。它的內(nèi)容如公式33所示。這里，∑()是表示括號(hào)內(nèi)的輸出總和的記號(hào)。
[公式33] TE＝∑(La～Ln、Ra～Rn、Ua～Un、Da～Dn) —∑(Lo～Lab、Ro～Rab、Uo～Uab、Do～Dab) 其次，我們用圖11說明物鏡的聚焦誤差信號(hào)FE的作成原理。圖11是說明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2中的聚焦誤差與到光探測器的聚光位置的關(guān)系的原理說明圖。這里，我們忽略由光探測器的紋道溝產(chǎn)生的衍射的影響等使說明簡略化，但是即便存在這種條件基本考慮也是相同的。又，為了簡單化我們也用1維模型進(jìn)行說明，但是很容易將它擴(kuò)大到2維模型。
圖11(a)表示在物鏡從光盤遠(yuǎn)離的方向上到具有聚焦誤差的狀態(tài)中的光探測器的聚光位置。在圖的右側(cè)模式地表示光束83在平行光狀態(tài)中的波面。沒有聚焦誤差的狀態(tài)的波面W0是由一點(diǎn)虛線表示的平面，但是具有上述那樣的聚焦誤差的狀態(tài)的波面W1成為由實(shí)線表示的對(duì)于光軸對(duì)稱的凹曲面。用波線模式地表示這個(gè)平行光的光束83入射的偏振全息圖63的各區(qū)域，但是令這些各區(qū)域的中心與光軸的距離為L。距離L是對(duì)于每個(gè)區(qū)域不同的預(yù)先決定的值，當(dāng)擴(kuò)大到2維模型時(shí)成為表示各區(qū)域的中心位置的坐標(biāo)。在距離L上設(shè)置正負(fù)區(qū)別，這里圖中的A方向?yàn)檎?br> 通過偏振全息圖63的光束83在通過圖中未畫出的整形棱鏡、準(zhǔn)直儀透鏡后，會(huì)聚在分割的光探測器上。在圖的左側(cè)表示出這個(gè)狀態(tài)。關(guān)于縱分割光探測器81也好關(guān)于橫分割光探測器也好都能夠作為相同的分割光探測器進(jìn)行處理，成為從在中央露出分割線的方向看的圖。因此，如果將圖11(a)作為從縱方向看的圖，則它成為關(guān)于縱分割光探測器81的說明，如果將圖11(a)作為從橫方向看的圖，則它成為關(guān)于橫分割光探測器82的說明。在以后的說明中共同化地稱為分割光探測器。在沒有聚焦誤差的狀態(tài)中，為了使到由一點(diǎn)虛線表示的各分割光探測器的聚光位置來到分割線上而進(jìn)行調(diào)整，但是在具有聚焦誤差的狀態(tài)中的聚光位置如實(shí)線所示地偏離分割線。對(duì)于各分割光探測器個(gè)別地測定這個(gè)聚光位置的偏離ε。關(guān)于聚光位置的偏離ε也設(shè)置正負(fù)區(qū)別，這里圖中的A方向也為正。聚光位置的偏離ε的符號(hào)與距離L的符號(hào)負(fù)相關(guān)，但是這成為波面W1是凹曲面的起因。
圖11(b)表示在物鏡在接近光盤的方向上到具有聚焦誤差的狀態(tài)中的分割光探測器的聚光位置。圖的構(gòu)成要素、記號(hào)的意義等與圖11(a)相同。在圖的右側(cè)，用實(shí)線表示具有這種聚焦誤差的狀態(tài)的波面W2，但是它是對(duì)于光軸對(duì)稱的凸曲面。這個(gè)狀態(tài)中的聚光位置的偏離ε的符號(hào)與距離L的符號(hào)正相關(guān)，但是這成為波面W2是凸曲面的起因。
當(dāng)將上述關(guān)系畫成曲線時(shí)能夠得到圖11(c)所示的關(guān)系。令橫軸為距離L，縱軸為聚光位置的偏離ε，求將畫出的數(shù)據(jù)連接起來的直線的平均斜率k。原理上在與波面W0對(duì)應(yīng)的狀態(tài)，即沒有聚焦誤差的狀態(tài)中斜率為零，但是實(shí)際上由于分割光探測器的位置調(diào)整誤差等具有Δ記號(hào)表示的初期偏離值，持有一點(diǎn)虛線所示的斜率k0。將這個(gè)值作為補(bǔ)償值預(yù)先存儲(chǔ)在ROM中，用作計(jì)算斜率k時(shí)的校正值。×記號(hào)是在與波面W1對(duì)應(yīng)的狀態(tài)，即在物鏡從光盤遠(yuǎn)離的方向上具有聚焦誤差的狀態(tài)中的圖線，具有二點(diǎn)虛線所示的負(fù)的斜率k1。O記號(hào)是在與波面W2對(duì)應(yīng)的狀態(tài)，即在物鏡接近光盤的方向上具有聚焦誤差的狀態(tài)中的圖線，具有虛線所示的正的斜率k2。這樣，因?yàn)樾甭蔾1、k2持有與伴隨著物鏡遠(yuǎn)離光盤或接近光盤的聚焦誤差對(duì)應(yīng)的極性和大小，所以利用斜率k作成聚焦誤差信號(hào)FE，為了使它在進(jìn)行補(bǔ)償校正的狀態(tài)中成為零而對(duì)物鏡進(jìn)行控制。
為了從分割光探測器的輸出求得這時(shí)的聚光位置的偏離ε的值，如已經(jīng)用圖6(b)說明的那樣，使用將分割光探測器的光量差除以光量和進(jìn)行歸一化的輸出。這個(gè)輸出表示，如從公式2、公式9～公式11判斷的那樣，大致成為各區(qū)域內(nèi)的局部波面的斜率，即局部波面的1次的空間微分值。
通過這樣地生成聚焦誤差信號(hào)，與已有的方式比較具有下列效果。已有的聚焦誤差檢測方法是刀刃法、SSD法、象散法等，但是無論哪種方法基本上都用歸路光的全體波面，根據(jù)該全體波面的曲率變化檢測聚焦誤差。即伴隨著物鏡接近光盤或遠(yuǎn)離光盤，全體波面的曲率發(fā)生變化，焦點(diǎn)位置在光探測器面的前后移動(dòng)，但是為了將這個(gè)到焦點(diǎn)位置前后的移動(dòng)作為分割光探測器的輸出差進(jìn)行檢測，需要在光學(xué)設(shè)計(jì)上化工夫。在刀刃法中為了使分割線通過光軸而進(jìn)行設(shè)計(jì)并且使光量非對(duì)稱，在SSD法中預(yù)先將焦點(diǎn)位置分成光探測器面的前后兩個(gè)并且將焦點(diǎn)位置分成分割線的左右兩個(gè)，象散法也根據(jù)透鏡的方向?qū)⒔裹c(diǎn)位置分成光探測器面的前后兩個(gè)。
但是，越是通過將偏振全息圖63的檢測區(qū)域分割成多個(gè)區(qū)域，使各區(qū)域的面積減小，在檢測波面曲率不同的已有方法中檢測精度就越低。這是因?yàn)榍适亲鳛椴娴?次空間微分值給出的值，在這種高次變化中，檢測區(qū)域越窄，檢測就變得越困難。與此相反，在本實(shí)施形態(tài)的構(gòu)成中，因?yàn)闄z測在檢測區(qū)域內(nèi)的波面的斜率變化即1次空間微分值，將它們合成起來作為聚焦誤差信號(hào)，所以即便通過將偏振全息圖63的檢測區(qū)域分割成多個(gè)區(qū)域，使各區(qū)域的面積減小，也能夠防止聚焦誤差的檢測精度的降低。
以上是能夠生成聚焦誤差信號(hào)FE的原理，用公式34表示多少使它簡略化后的公式。這里使用各區(qū)域63a～63ab中的每一個(gè)的左右分割部分的輸出差X(＝R-L)、上下分割部分的輸出差Y(＝U-D)、全部總和S(＝R+L+U+D)、和光軸中心與各區(qū)域中心的距離絕對(duì)值L這樣4個(gè)的記號(hào)。例如，與區(qū)域63a對(duì)應(yīng)的Xa、Ya、Sa由公式35～公式37給出。
[公式34] [公式35] Xa＝La-Ra [公式36] Ya＝Ua-Da [公式37] Sa＝Ra+La+Ua+Da 現(xiàn)在回到圖10繼續(xù)說明構(gòu)成。作為用于控制可形變鏡子的信號(hào)，使用經(jīng)過低通濾波器對(duì)上述輸出信號(hào)Xa～Xab、Ya～Yab、Sa～Sab進(jìn)行處理后的信號(hào)。為了避免由記錄標(biāo)記引起的調(diào)制的影響，將低通濾波器的截止頻率設(shè)定在比記錄標(biāo)記的再生信號(hào)的頻帶充分低的值上。進(jìn)一步，最好將這個(gè)截止頻率設(shè)定在比物鏡的響應(yīng)頻率充分低的值上。這是因?yàn)橥ㄟ^這樣做，能夠?qū)Π殡S著聚焦誤差和跟蹤誤差的波面變化噪聲進(jìn)行平均化，大幅度地減少由這些噪聲產(chǎn)生的影響。在下面的說明中，輸出信號(hào)Xa～Xab、Ya～Yab、Sa～Sab中的每一個(gè)都表示經(jīng)過低通濾波器處理后的信號(hào)。
在本實(shí)施形態(tài)中，作成歸一化輸出Xa/Sa～Xab/Sab、Ya/Sa～Yab/Sab，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1中說明的那種矩陣從狀態(tài)方程式求得伺服濾波器，為了使這些輸出中的各個(gè)輸出Xa/Sa～Xab/Sab、Ya/Sa～Yab/Sab，成為零而對(duì)可形變鏡子進(jìn)行控制。
偏振全息圖63的外周部分區(qū)域63xx，即便在來自光源80的擴(kuò)張角中存在零散，也起到將孔徑限定在一定值上的作用，使在去路光中的尋常光線偏轉(zhuǎn)到光程外面成為無效的散射光，當(dāng)透過的非常光線被光盤反射作為尋常光線的歸路光再入射時(shí)，為了在縱分割光探測器81和橫分割光探測器82上偏轉(zhuǎn)到不給予影響的位置上而對(duì)全息圖的圖案進(jìn)行設(shè)計(jì)。
我們?cè)俅螀⒄請(qǐng)D9。
DVD激光模塊69的光探測器和偏振全息圖71的詳細(xì)構(gòu)成大致與藍(lán)色激光模塊60和偏振全息圖63中說明的內(nèi)容相同。兩者的不同點(diǎn)在于與紅色光束的光程由有限系構(gòu)成、在整形成圓形光束以前的橢圓光束的狀態(tài)中入射到偏振全息圖71、和激光波長不同等對(duì)應(yīng)，具體設(shè)計(jì)尺寸不同的程度。
CD激光模塊73的光探測器和玻璃全息圖74的構(gòu)成也基本上為大致與上述類似的內(nèi)容。與上述構(gòu)成的不同點(diǎn)在于，因?yàn)樾Ｕ炔淮髧?yán)格所以可以減少用于檢測波面相位的全息案的局部區(qū)域分割數(shù)、因?yàn)橐c3光束跟蹤檢測同時(shí)成立所以在與副光束的射出射入位置相當(dāng)?shù)牟糠稚喜辉O(shè)置用于檢測波面相位的全息案。又，因?yàn)樗鼮椴皇瞧袢D的玻璃全息圖，所以在與偏振方向有關(guān)的操作中沒有不同。
首先在CD激光模塊73附近一側(cè)的面上將來自CD激光模塊73的作為歸路入射光的紅外光束分成跟蹤控制用的3個(gè)光束。其次，在另一個(gè)面上通過用于偏轉(zhuǎn)到光探測器的全息案使1次光以上的光偏轉(zhuǎn)到光程外面成為無效的散射光，只有0次光作為有效的紅外光束被光盤68反射成為歸路光。使歸路光束中的±1次光偏轉(zhuǎn)到CD激光模塊73的各光探測器上。歸路光束中的0次光成為回到半導(dǎo)體激光器的光，但是回來的光量也比較多，并不會(huì)產(chǎn)生顯著的勺狀等的惡劣影響。
關(guān)于以上那樣構(gòu)成的信息記錄裝置，我們用圖12說明它的操作。圖12是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2中的信息記錄裝置的不同光盤種類的光學(xué)系統(tǒng)概要圖。圖12(a)是用于藍(lán)色光記錄光盤的記錄再生的藍(lán)色光學(xué)系統(tǒng)，圖12(b)是用于DVD光盤的記錄再生的紅色光學(xué)系統(tǒng)，圖12(c)是用于CD光盤再生的紅外光學(xué)系統(tǒng)。藍(lán)色光學(xué)系統(tǒng)是無限系，紅色光學(xué)系統(tǒng)和紅外光學(xué)系統(tǒng)是有限系，特別地紅外光學(xué)系統(tǒng)是為了由透鏡75產(chǎn)生的成象點(diǎn)存在于物鏡67的前面，即透鏡75和物鏡67之間而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。
為了在使可形變鏡子8不操作的狀態(tài)，即在反射面為平坦的狀態(tài)中設(shè)計(jì)上的波面象差成為最小而設(shè)計(jì)各色光學(xué)系統(tǒng)。有限系的紅色光學(xué)系統(tǒng)和紅外光學(xué)系統(tǒng)成為對(duì)于從稱為由透鏡位移和面振動(dòng)引起的聚焦位置變化的理想設(shè)計(jì)狀態(tài)的偏離容易發(fā)生波面象差的條件，但是為了即便在最壞的偏離狀態(tài)中也使波面象差不越出可形變鏡子8的可以校正范圍，而決定可形變鏡子8的調(diào)節(jié)器的沖程范圍。
當(dāng)通過圖中未畫出的裝載機(jī)構(gòu)插入光盤68，安裝在圖中未畫出的光盤馬達(dá)上時(shí)，首先使CD激光模塊73發(fā)光，使物鏡67從下而上移動(dòng)進(jìn)行聚焦引入操作，進(jìn)行判別光盤68是否是CD光盤的操作。當(dāng)能夠讀入光盤68的控制軌道數(shù)據(jù)，判斷光盤68是CD光盤時(shí)，移動(dòng)到通常的CD再生操作。在除此以外的情形中，判斷光盤68不是CD光盤，接著使DVD激光模塊69發(fā)光，進(jìn)行聚焦引入操作，進(jìn)行判別是否是DVD光盤的操作。當(dāng)光盤68是DVD光盤時(shí)移動(dòng)到DVD的記錄再生操作，但是在除此以外的情形中，通過判斷光盤68是藍(lán)色光記錄光盤，使藍(lán)色激光模塊60發(fā)光，引入聚焦，移動(dòng)到藍(lán)色光記錄光盤的記錄再生操作。
這樣通過以CD激光模塊73、DVD激光模塊69、藍(lán)色激光模塊的順序使它們發(fā)光判別光盤，當(dāng)進(jìn)行聚焦引入操作時(shí)能夠確實(shí)地防止物鏡67與光盤68發(fā)生沖突。
更一般地，通過優(yōu)先地使用物鏡67出射一側(cè)的數(shù)值孔徑NA小的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行光盤判別。在本構(gòu)成中以紅外光學(xué)系統(tǒng)的NA＝0.45，紅色光學(xué)系統(tǒng)的NA＝0.6，藍(lán)色光學(xué)系統(tǒng)的NA＝0.85的順序進(jìn)行光盤判別。為了防止物鏡67與光盤68發(fā)生沖突，當(dāng)下述的條件成立時(shí)上述操作是特別有效的。首先，我們說明由公式38給出的沖突焦點(diǎn)距離f。沖突焦點(diǎn)距離f定義為從當(dāng)物鏡67與光盤68表面發(fā)生沖突時(shí)的光盤表面到焦點(diǎn)距離。
[公式38] 這里，n是光盤基材的折射率，例如對(duì)于聚碳酸脂樹脂給出代表值1.55。又，r是物鏡67的頂上即與光盤68最接近的位置上的瞳孔半徑，是由光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)決定的值。在本構(gòu)成中，紅外光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置r＝0.57mm、f＝1.9mm，紅色光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置r＝0.63mm、f＝1.5mm，藍(lán)色光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置r＝0.73mm、f＝1.1mm。
光盤68的光盤基材厚度t比沖突焦點(diǎn)距離f大的組合中，不能夠檢測光盤記錄面，當(dāng)進(jìn)行聚焦引入操作時(shí)物鏡67與光盤68表面發(fā)生沖突。例如，當(dāng)用藍(lán)色光學(xué)系統(tǒng)對(duì)CD光盤(光盤基材厚度t＝1.2mm)進(jìn)行光盤判別時(shí)，比沖突焦點(diǎn)距離f＝1.1mm大，發(fā)生與物鏡67的沖突。從而，在可以接受的光盤68中令最大的光盤基材厚度t為tmax，各光學(xué)系統(tǒng)中最小的沖突焦點(diǎn)距離f為fmin時(shí)，當(dāng)公式39的條件成立時(shí)，優(yōu)先使用物鏡67出射一側(cè)的數(shù)值孔徑NA小的光學(xué)系進(jìn)行光盤判別，確實(shí)地排除發(fā)生這種光盤與光學(xué)系統(tǒng)的組合。因此，當(dāng)進(jìn)行聚焦引入操作時(shí)能夠確實(shí)地防止物鏡67與光盤68發(fā)生沖突。
[公式39] tmax<fmin 當(dāng)完成光盤68的種類判別時(shí)，信息記錄裝置驅(qū)動(dòng)與判別結(jié)果對(duì)應(yīng)的激光模塊。關(guān)于以后的操作，將按照由構(gòu)成說明的內(nèi)容和由實(shí)施形態(tài)1的操作說明的內(nèi)容。
如以上說明的那樣，如果根據(jù)實(shí)施形態(tài)，則因?yàn)閷?duì)從具有多個(gè)波長的光源射出的去路光，一面進(jìn)行波面檢測一面用可形變鏡子8校正波面，使用共同的物鏡67進(jìn)行記錄再生，所以用簡單的構(gòu)成就能夠高精度地進(jìn)行多種光盤68的互換。而且，關(guān)于由于波長不同引起的色差、伴隨著光盤68的基材厚度的不同的球面象差等的種種波面象差，如果通過光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)預(yù)先限制在所定的范圍內(nèi)則可以通過波面校正除去殘余的象差，能夠大幅度地?cái)U(kuò)大象差設(shè)計(jì)的界限。
又，因?yàn)閷⒂糜贑D光盤的紅外光學(xué)系統(tǒng)作為具有在物鏡前的成象點(diǎn)的有限光學(xué)系，所以用NA為0.85和極大的物鏡67可以進(jìn)行與NA＝0.45相當(dāng)?shù)腃D光盤的再生。又，因?yàn)槠袢D63使歸路光對(duì)于區(qū)域63a～63ab中的每一個(gè)偏轉(zhuǎn)到不同的2個(gè)方向，分別配置分割線方向不同的縱分割光探測器81和橫分割光探測器82進(jìn)行受光，所以能夠有效地利用衍射光，容易調(diào)整探測器位置，并且來自探測器的輸出的配線密度小能夠進(jìn)行配線設(shè)計(jì)容易的2個(gè)方向的波面成分的檢測。
又，因?yàn)榕c光盤68的紋道溝引起的干涉條件相應(yīng)將歸路光分割成多個(gè)區(qū)域63a～63ab，在同一個(gè)區(qū)域內(nèi)干涉條件大致相同，所以用由紋道溝引起的干涉即便對(duì)于具有復(fù)雜光強(qiáng)度圖案的歸路光也能夠進(jìn)行高精度的波面檢測。
又，因?yàn)橥ㄟ^檢測在檢測區(qū)域內(nèi)的波面的斜率變化即1次空間微分值，將它們合成起來作為聚焦誤差信號(hào)，所以即便將偏振全息圖63的檢測區(qū)域分割成多個(gè)區(qū)域使各區(qū)域的面積減小，也能夠防止聚焦誤差的檢測精度的降低。又，光盤68的判別部分通過以CD光盤、DVD光盤、藍(lán)色激光記錄光盤的順序進(jìn)行光盤判別操作，當(dāng)進(jìn)行聚焦引入操作時(shí)能夠防止物鏡67與光盤68發(fā)生沖突。
(第3實(shí)施形態(tài)) 下面，我們一面參照?qǐng)D13，一面說明根據(jù)本發(fā)明的可形變鏡子的其它實(shí)施形態(tài)。圖13表示本實(shí)施形態(tài)的概略構(gòu)成。此外，在圖13中，關(guān)于與第1實(shí)施形態(tài)共同的部件，給予與圖3中的參照標(biāo)號(hào)相同的參照標(biāo)號(hào)。
基片21由Si材料形成，它的熱膨脹系數(shù)為2.8～7.3×10-6。反射膜83是通過濺射蒸涂熱膨脹系數(shù)比基片21大的金屬材料形成的。當(dāng)反射膜83的材料為Al材料時(shí)，它的熱膨脹系數(shù)約為23.6×10-6。
因?yàn)榉瓷淠?3是在約450℃的高溫狀態(tài)中形成的，而且在周邊84與基片21耦合，所以在實(shí)際使用的溫度條件80℃以下，由于熱膨脹系數(shù)之差引起的反射膜83比基片21發(fā)生更大的收縮產(chǎn)生張力方向的內(nèi)部應(yīng)力。因此，經(jīng)常確實(shí)地使反射膜83處于張力操作狀態(tài)，能夠維持通過CMP平坦化的反射面85a的平面精度。
使調(diào)節(jié)器33和反射膜83耦合起來的耦合突起83b是由Al材料構(gòu)成的與反射膜83形成一體，軛狀物28與反射膜83電導(dǎo)通。進(jìn)一步反射膜83與相同Al材料的周邊84耦合，通過設(shè)置在絕緣層24上的涂敷金屬膜85與基片21的配線層23導(dǎo)通，從那里下降到接地電位。這樣通過用導(dǎo)電材料一體地形成反射膜83與耦合突起83a，并與導(dǎo)電性的軛狀物28耦合，能夠簡化到軛狀物28的配線路徑并且能夠大幅度地減少配線電阻。又，因?yàn)閺恼{(diào)節(jié)器33到反射膜83全部是由單一材料形成的，所以能夠簡化制造過程，提高生產(chǎn)性。
(實(shí)施形態(tài)4) 我們一面參照?qǐng)D14，一面說明根據(jù)本發(fā)明的可形變鏡子的其它實(shí)施形態(tài)。圖14(a)表示可形變鏡子的概略截面圖。圖14(b)表示調(diào)節(jié)器94和發(fā)射鏡93的分解立體圖。
在圖14(a)中，基片86、配線87、絕緣層88、和涂敷金屬膜89、89′、89″具有與實(shí)施形態(tài)1中的基片21、配線23、絕緣層24、和涂敷金屬膜25、25′、25″大致相同的構(gòu)成，但是配置位置等不同。
本實(shí)施形態(tài)的構(gòu)成與實(shí)施形態(tài)1的構(gòu)成的主要不同點(diǎn)在于用反射鏡93作為相互分離的多個(gè)微小鏡子，每個(gè)反射鏡93都與調(diào)節(jié)器94耦合。
如圖14(b)所示，本實(shí)施形態(tài)中的基底95具有長La，寬Wa的大致矩形形狀。La和Wa規(guī)定1個(gè)調(diào)節(jié)器94占據(jù)的單位小區(qū)的尺寸。當(dāng)這種單位小區(qū)無間隙地被調(diào)節(jié)器94鋪滿時(shí)與各調(diào)節(jié)器的占有區(qū)域?qū)?yīng)，與實(shí)際的軛狀物91等的尺寸不一致。以后，就在這個(gè)意義上使用調(diào)節(jié)器94的長度La和寬度Wa。
在本實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)樵O(shè)定長度La比寬度Wa大，所以調(diào)節(jié)器94的縱方向與轉(zhuǎn)動(dòng)軸A正交。在基底95上設(shè)置支持柱安裝部分95a和軛狀物連接部分95b、95b′。它們的操作與實(shí)施形態(tài)1中說明的操作相同。
軛狀物91通過合葉部分91b與支持柱90連接，并由于合葉部分91b的扭轉(zhuǎn)形變能夠以轉(zhuǎn)動(dòng)軸A為中心進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
各反射鏡93獨(dú)立地操作?？梢耘c沒有該反射鏡93的形變引起的負(fù)荷相當(dāng)?shù)?，將合葉部分91b的剛性設(shè)置得比實(shí)施形態(tài)1的高。軛狀物91具有夾著轉(zhuǎn)動(dòng)軸A分成左右的第1部分91a和第2部分91a′，第1部分91a處于通過間隙與第1固定電極92相對(duì)地配置的位置上，第2部分91a′處于通過間隙與第2固定電極92′相對(duì)地配置的位置上。又，軛狀物91在一點(diǎn)虛線所示的軛狀物滑動(dòng)端91c與耦合突起93b耦合。軛狀物滑動(dòng)端91c在軛狀物91的第1部分91a的區(qū)域內(nèi)，處于只離開轉(zhuǎn)動(dòng)軸A所定距離的位置上。與實(shí)施形態(tài)1中所述的相同，也能夠使該距離對(duì)于每個(gè)調(diào)節(jié)器都是不同的。軛狀物91、支持柱90、基底95每個(gè)都是由Al材料形成的，它們的電位完全相同。
反射鏡93，與調(diào)節(jié)器94相比在縱方向不同，具有通過使寬度Wm比長度Lm大將轉(zhuǎn)動(dòng)軸A的方向作為縱方向的大致矩形形狀。反射鏡93也由Al材料形成，是表面上備有反射面93a的實(shí)質(zhì)的剛體。耦合突起93b是在與反射鏡93相同的Al濺射蒸涂過程中形成的。在第1固定電極92與軛狀物28之間，或者在第2固定電極92′與軛狀物28之間加上電位差時(shí)，由于靜電力軛狀物28以轉(zhuǎn)動(dòng)軸A為中心沿順時(shí)鐘方向CW，或者沿反時(shí)鐘方向CCW轉(zhuǎn)動(dòng)，通過耦合突起93b與軛狀物91耦合的反射鏡93在接近圖中未畫出的基片的下方向和離開基片的上方向的雙向中進(jìn)行位置變化。
這時(shí)，反射鏡93不一定純粹只在上下方向運(yùn)動(dòng)，軛狀物91只發(fā)生與傾斜角度相同的傾斜，但是因?yàn)檎{(diào)節(jié)器94的形狀是將與轉(zhuǎn)動(dòng)軸A正交的方向取為縱方向，發(fā)射鏡93的形狀是將轉(zhuǎn)動(dòng)軸A的方向取為縱方向，所以能夠?qū)?duì)于位置變化量的傾斜角抑制到極小。又，反射鏡93的面積Lm×Wa取得大于調(diào)節(jié)器的面積La×Wa的90％以上，能夠防止發(fā)射光量的降低。從而，反射鏡的寬度Wm比調(diào)節(jié)器的寬度Wa大，反射鏡93的投影尺寸是為了從調(diào)節(jié)器94的尺寸看出一部分而設(shè)置的。當(dāng)通過這種構(gòu)成也能夠排列多個(gè)調(diào)節(jié)器94時(shí)，能夠取反射鏡93之間不重疊那樣的配置構(gòu)成。我們用圖15說明這種配置的樣子。
圖15是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)4中的調(diào)節(jié)器94和反射鏡93的配置圖。在圖15中，為了容易地判定邊界，使基底95遠(yuǎn)離相鄰的基底95那樣地畫出來，但是實(shí)際上這個(gè)間隙是極小的或者是零。
在與轉(zhuǎn)動(dòng)軸A正交的方向上與鄰接的調(diào)節(jié)器相互不錯(cuò)開地配置調(diào)節(jié)器94，在轉(zhuǎn)動(dòng)軸A方向上將鄰接的調(diào)節(jié)器配置在只錯(cuò)開p＝La/k的位置上。這里k是比1大的數(shù)，在圖中k＝2。反射鏡93的長度Lm和寬度Wm是為了滿足公式40，公式41而決定的。
[公式40] Lm<p [公式41] Wa<Wm<k·Wa 通過為了滿足這些條件而設(shè)置反射鏡93的長度Lm和寬度Wm，能夠抑制伴隨著反射鏡93之間的干涉和上下方向的位置變化產(chǎn)生的傾斜，并且能夠達(dá)到提高反射效率的目的。
如上所述，在本實(shí)施形態(tài)中將反射鏡93作為相互分離的多個(gè)微小鏡子，因?yàn)槊總€(gè)反射鏡93都與調(diào)節(jié)器94耦合，所以對(duì)于每個(gè)調(diào)節(jié)器94能夠完全獨(dú)立地控制反射鏡93的位置變化，從而使控制操作變得簡單，并且能夠提高響應(yīng)性。
(實(shí)施形態(tài)5) 我們一面參照?qǐng)D16(a)和(b)，一面說明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)5中的可形變鏡子。圖16(a)是可形變鏡子的概略截面圖。圖16(b)是調(diào)節(jié)器104和反射鏡105的分解立體圖。本構(gòu)成與實(shí)施形態(tài)4特別不同之處在于反射鏡105與包含一對(duì)軛狀物101、102的調(diào)節(jié)器104在耦合突起105a、105b的2點(diǎn)上耦合，可以平行地上下移動(dòng)反射鏡105(沖程操作)。
在圖16中，支持柱100、110、軛狀物101、102、第1固定電極106、107、第2固定電極106′、107′、基底115、基片116、配線層117、絕緣層118、和涂敷金屬膜119、119′、119″的詳細(xì)情形與實(shí)施形態(tài)4中說明的大致相同。
在與軛狀物101的第1和第2部分101a、101a′相對(duì)地配置的位置上配置第1和第2固定電極106、106′，在與另一個(gè)軛狀物102的第1和第2部分102a、102a′相對(duì)地配置的位置上配置第1和第2固定電極107、107′。為了使第1固定電極106和107電連接成為等電位而進(jìn)行設(shè)置，同樣，為了使第2固定電極106′和107′電連接成為等電位而進(jìn)行設(shè)置。
反射鏡105通過耦合突起105a與軛狀物101的第1部分101a耦合，進(jìn)一步，通過耦合突起105b與軛狀物102的第1部分102a耦合。
為了使反射鏡105的剛性比耦合突起105a、105b的剛性充分地大而決定形狀尺寸。
在圖16(a)中，左側(cè)表示當(dāng)從驅(qū)動(dòng)電路22將驅(qū)動(dòng)電壓加到第2固定電極106′、107′上時(shí)的反射鏡105的狀態(tài)。當(dāng)將驅(qū)動(dòng)電壓加到固定電極106′、107′上時(shí)軛狀物101的第2部分101a′和軛狀物102的第2部分102a′被吸引到固定電極一側(cè)，反射鏡105保持平行狀態(tài)不變?cè)趶幕?16離開的方向上移動(dòng)。
又相反地，右側(cè)表示當(dāng)從驅(qū)動(dòng)電路22將驅(qū)動(dòng)電壓加到第1固定電極106、107上時(shí)的反射鏡105的狀態(tài)。當(dāng)將驅(qū)動(dòng)電壓加到固定電極106、107上時(shí)軛狀物101的第1部分101a和軛狀物102的第1部分102a被吸引到固定電極一側(cè)，反射鏡105保持平行狀態(tài)不變?cè)诮咏?16的方向上移動(dòng)。
如上所述，在本實(shí)施形態(tài)中可以保持反射鏡105的平行不變，進(jìn)行到基片垂直方向的移動(dòng)，能夠避免伴隨著反射鏡105的傾斜產(chǎn)生的惡劣影響。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中我們說明了通過使第1固定電極106和107等電位與使第2固定電極106′和107′等電位，使反射鏡105平行移動(dòng)的構(gòu)成，但是如果分別將到各固定電極106、106′、107、107′的驅(qū)動(dòng)電壓設(shè)定在個(gè)別的值上，則也能夠給予2維傾斜。
(實(shí)施形態(tài)6) 我們一面參照?qǐng)D17，一面說明根據(jù)本發(fā)明的補(bǔ)償光學(xué)裝置的實(shí)施形態(tài)。
如圖17所示，在本實(shí)施形態(tài)中，在硅等的半導(dǎo)體基片201上集成可形變鏡子202、全息圖203、光檢測器204。又，在半導(dǎo)體基片201上集成與對(duì)光檢測器204的輸出信號(hào)進(jìn)行放大和計(jì)算處理和驅(qū)動(dòng)可形變鏡子202有關(guān)的電路。
進(jìn)一步，在半導(dǎo)體基片201上載置平板玻璃205，在平板玻璃205的上面一部分上形成防止反射膜205a，在另一部分上形成為了透過P偏振光反射S偏振光而設(shè)置的偏振光分裂器膜205b。
入射光206處于波面未校正狀態(tài)，通過防止反射膜205a入射到平板玻璃205，在可形變鏡子202上被反射對(duì)波面進(jìn)行校正。這個(gè)反射光中的P偏振光通過偏振光分裂器膜205b，成為射出到外部的出射光207。又，反射光中的S偏振光被偏振光分裂器膜205b反射后再次向著半導(dǎo)體基片201行進(jìn)，入射到全息圖203。全息圖203將這個(gè)S偏振光的光束分割成多個(gè)檢測區(qū)域，偏轉(zhuǎn)到對(duì)于各檢測區(qū)域都不同的會(huì)聚點(diǎn)。由全息圖203偏轉(zhuǎn)的各檢測區(qū)域的光束再次被偏振光分裂器膜205b反射，聚焦在半導(dǎo)體基片201上。在這些各個(gè)焦點(diǎn)上設(shè)置4分割的光檢測器204，為了能夠通過比較各分割部分的輸出信號(hào)檢測焦點(diǎn)位置變化而進(jìn)行設(shè)置。這個(gè)光檢測器204的輸出信號(hào)由設(shè)置在半導(dǎo)體基片201上圖中未畫出的波面再構(gòu)成部分，對(duì)入射光206的波面進(jìn)行計(jì)算和再構(gòu)成，根據(jù)該波面對(duì)可形變鏡子202進(jìn)行控制。208是包裝半導(dǎo)體基片201時(shí)焊接引線和導(dǎo)線的接線柱。
我們用圖表18、圖19說明可形變鏡子202的構(gòu)成。圖18是本實(shí)施形態(tài)中的可形變鏡子202的放大分解立體圖。在圖18中，基底210形成在半導(dǎo)體基片201的絕緣層(圖中未畫出)上，是對(duì)與第1和第2電極211、211′的同一個(gè)Al層進(jìn)行刻蝕形成的。將支持柱212安裝在支持柱安裝部分210a中基底210上，通過一對(duì)合葉213支持軛狀物214。支持柱212、合葉213、軛狀物214也是對(duì)同一個(gè)Al層進(jìn)行刻蝕形成的，基底210和軛狀物214處于等電位。軛狀物214具有1μm厚的平板形狀，以數(shù)μm的間隙與第1和第2電極211、211′相對(duì)地配置，為了當(dāng)在一個(gè)電極與基底210之間加上電位差時(shí)，使軛狀物214由于靜電力在順時(shí)鐘方向或反時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)行設(shè)置。通過耦合突起215a將反射鏡215安裝在軛狀物214的滑動(dòng)端214a中。
反射鏡215由多晶硅構(gòu)成，上面成為平坦的反射面。215b是貫通反射鏡215的孔，215c是由孔215b區(qū)劃成大致正方形的反射鏡主部，215d是在四角連接反射鏡主部215c的連接部。反射鏡主部215c與連接部分215d的膜厚分別為1μm和0.2μm，設(shè)置反射鏡主部215c的膜厚比連接部分215d的膜厚大。因此提高各反射鏡主部215c內(nèi)的剛性，能夠防止由于膜殘留應(yīng)力發(fā)生不需要的形變使鏡面精度惡化，并且通過利用連接部分215d的柔軟性提高驅(qū)動(dòng)靈敏度。
除了由耦合突起215a形成的耦合部分外，在軛狀物214與反射鏡215之間設(shè)置數(shù)μm的間隙。這個(gè)間隙和軛狀物214與第1和第2電極211、211′之間的間隙是通過預(yù)先在與間隙相當(dāng)?shù)牟糠种行纬捎捎袡C(jī)材料構(gòu)成的犧牲層后，最后用等離子刻蝕除去犧牲層設(shè)置的。這里，反射鏡215是在除去該犧牲層前通過CMP處理使反射面平坦化。當(dāng)在第1電極211與軛狀物214之間加上電位差時(shí)，軛狀物214沿反時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)，在上側(cè)，即從半導(dǎo)體基片201離開的方向上驅(qū)動(dòng)反射鏡215。當(dāng)在第2電極211′與軛狀物214之間加上電位差時(shí)，軛狀物214沿順時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)，在下側(cè)，即接近半導(dǎo)體基片的方向上驅(qū)動(dòng)反射鏡215。通過這種構(gòu)成，可形變鏡子202通過加在與各軛狀物214對(duì)應(yīng)的第1電極211和第2電極211′上的驅(qū)動(dòng)電壓將反射鏡子15控制在自在的形狀中。
其次，我們用圖19說明可形變鏡子202的驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。圖19是本實(shí)施形態(tài)中的可形變鏡子202的概略構(gòu)成圖。
可形變鏡子的驅(qū)動(dòng)電路220是由在半導(dǎo)體基片1上形成的CMOS構(gòu)成的。在圖19中，關(guān)于驅(qū)動(dòng)電路220，只表示出后述的方框構(gòu)成，省略n、p溝道MOSFET的截面的詳細(xì)情形。模式地圖示最上層的Al配線層217。在這個(gè)Al配線層217上設(shè)置SiO2系的絕緣層218，通過CMP對(duì)絕緣層218的上面進(jìn)行平坦化。在絕緣層218上形成為了得到與配線層217的必要部分電接觸的鍍敷金屬夾層219、219′、219″。
軛狀物214通過支持柱212和鍍敷金屬夾層219與配線層217連接，總是保持在接地電位上(以下令接地電位為L)。第1和第2電極211、211′分別通過鍍敷金屬夾層219′、219″與配線層217連接，控制在電位V1、V2上。通過驅(qū)動(dòng)電路220使V1、V2在接地電位L和高電位(這里為5V。以下，令該電位為H。)之間切換。通過只將V1和V2中的任意一個(gè)控制在H，由靜電力將軛狀物214吸引到處于H狀態(tài)的電極一側(cè)，軛狀物214在順時(shí)鐘方向或反時(shí)鐘方向上產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力。通過對(duì)H狀態(tài)的保持時(shí)間進(jìn)行k位(2k階段)控制，可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)力的大小。當(dāng)不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力時(shí)，將V1、V2都設(shè)定在L電位。以后將由支持柱212支持的軛狀物214、第1和第2電極211、211′一起稱為調(diào)節(jié)器。
驅(qū)動(dòng)電路220是輸入調(diào)節(jié)器的各電極的地址Ain和表示驅(qū)動(dòng)力的控制數(shù)據(jù)Din，進(jìn)行到各電極的輸出電壓V1～V2n的H/L的時(shí)間控制的電路。驅(qū)動(dòng)電路220由存儲(chǔ)器221、地址計(jì)數(shù)器222、計(jì)數(shù)器223、比較器224、移位寄存器225、和鎖存器226構(gòu)成。令地址Ain為m位，控制數(shù)據(jù)Din為k位，調(diào)節(jié)器數(shù)為n，電極數(shù)為2n。
存儲(chǔ)器221是存儲(chǔ)與各地址Ain對(duì)應(yīng)的控制數(shù)據(jù)Din的存儲(chǔ)器。地址計(jì)數(shù)器222是將m位的地址給予存儲(chǔ)器221，串行地將2n個(gè)控制數(shù)據(jù)發(fā)送出去。用初始化(clr)信號(hào)使地址計(jì)數(shù)器222置零，根據(jù)時(shí)鐘(clk)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。用初始化(clr)信號(hào)使計(jì)數(shù)器223置零，在讀出2n個(gè)控制數(shù)據(jù)后根據(jù)選通(stb)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的k位的增量計(jì)數(shù)器。
比較器224比較計(jì)數(shù)器223的輸出與存儲(chǔ)器221的k位數(shù)據(jù)，將1位的串行數(shù)據(jù)發(fā)送給移位寄存器225。如果存儲(chǔ)器221的數(shù)據(jù)比計(jì)數(shù)器223的輸出大，則輸出1(H)，否則輸出0(L)。移位寄存器225是與clk信號(hào)相應(yīng)地進(jìn)行操作的2n位的移位寄存器，鎖存器226是與stb信號(hào)相應(yīng)地鎖存移位寄存器225的值的2n位的鎖存器。
現(xiàn)在我們說明這個(gè)驅(qū)動(dòng)電路220的操作。根據(jù)地址計(jì)數(shù)器222給出的m位的地址連續(xù)讀出2n個(gè)寫入存儲(chǔ)器221的k位控制數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)刂酚?jì)數(shù)器222巡回一次，全部讀出存儲(chǔ)器221的控制數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)stb信號(hào)將存儲(chǔ)在移位寄存器225中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在鎖存器226中同時(shí)對(duì)計(jì)數(shù)器223的輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)，再次從最初讀出存儲(chǔ)器221的內(nèi)容。當(dāng)令這個(gè)周期為T時(shí)，它成為到調(diào)節(jié)器的通電時(shí)間的最小單位。由計(jì)數(shù)器223的段數(shù)決定的2k次重復(fù)該周期T，進(jìn)行通電時(shí)間控制。這時(shí)，從存儲(chǔ)器221讀出每個(gè)周期相同的控制數(shù)據(jù)，但是因?yàn)閷?duì)于每一個(gè)周期計(jì)數(shù)器223的值增加，所以比較器224的輸出由于存儲(chǔ)器221的輸出成為在計(jì)數(shù)器223的值以下而變成0。從而，鎖存器226的輸出與輸入的控制數(shù)據(jù)Din成比例，能夠以最小分辨率T并行控制到全部調(diào)節(jié)器的固定電極的通電時(shí)間。
其次，我們用圖20說明全息圖203的構(gòu)成。圖20是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)6中的全息圖的概略構(gòu)成圖。圖20(a)表示全息圖3的平面圖。將全息圖203分割成區(qū)域203a～203s的19個(gè)檢測區(qū)域，形成為了在各個(gè)區(qū)域使入射光束偏轉(zhuǎn)到某個(gè)所定的會(huì)聚點(diǎn)的全息案。檢測區(qū)域不同，它們的會(huì)聚點(diǎn)也不同，但是為了當(dāng)被圖中未畫出的平板玻璃上的偏振分裂器膜反射時(shí)使全部會(huì)聚點(diǎn)位于半導(dǎo)體基片表面上而進(jìn)行設(shè)計(jì)。全息案作為是入射光的平面波和是出射光的球面波的干涉圖案將由計(jì)算機(jī)計(jì)算得到的區(qū)域板作為掩模像，通過光刻復(fù)寫并形成在半導(dǎo)體基片1上。此外，為了使來自各檢測區(qū)域的高次光實(shí)質(zhì)上與其它檢測區(qū)域的會(huì)聚點(diǎn)不重疊而設(shè)計(jì)配置會(huì)聚點(diǎn)。
圖20(b)表示全息圖203的放大截面圖。全息案層228形成在SiO2系的絕緣層218上。因?yàn)閷⒔^緣層218設(shè)置在半導(dǎo)體基片201上形成的控制電路等的電路形成層227上，所以如圖19說明的那樣通過CMP使上面平坦化。全息案層228是將在計(jì)算機(jī)全息圖上產(chǎn)生的干涉圖案作為掩模形狀，通過光刻選擇地刻蝕成長到檢測波長的約1/4波長的厚度的多晶硅膜得到的。用使用氯氣的磁控管RIE進(jìn)行刻蝕，得到對(duì)于SiO2的絕緣層218的高選擇比。在形成全息案層228后，為了提高反射率濺射形成Al等的薄膜作為反射膜229。
其次，我們用圖21說明光檢測器204的構(gòu)成。圖21是本實(shí)施形態(tài)中的光檢測器204的概略構(gòu)成圖。光檢測器204，如圖21(a)所示，在與全息圖的會(huì)聚點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置上配置19個(gè)4分割光二極管204a～204s。通過從這些各個(gè)4分割光二極管204a～204s的輸出檢測會(huì)聚點(diǎn)的位置偏離，檢測入射光的局部的波面變化。將4分割光二極管204a作為一個(gè)例子，用圖21(b)說明用于生成輸出信號(hào)的構(gòu)成。圖21(b)是4分割光二極管204a和前置放大器231a的構(gòu)成圖。在該圖中，4分割光二極管204a被水平方向延伸的分割線和垂直方向延伸的分割線分割成區(qū)域204aa～204ad。前置放大器231a是由前段的4個(gè)前置放大器231aa～231ad、后段的2個(gè)差動(dòng)放大器231ae、231af和1個(gè)放大器231ag等共計(jì)7個(gè)放大器組構(gòu)成的。
分別將區(qū)域204aa的輸出輸入到前置放大器231aa、231ac，將區(qū)域4ab的輸出輸入到前置放大器231ac、231ad，將區(qū)域4ac的輸出輸入到前置放大器231ab、231ad，將區(qū)域4ad的輸出輸入到前置放大器231aa、231ab進(jìn)行放大和加法運(yùn)算。分別將前置放大器231aa的輸出輸入到差動(dòng)放大器231ae的+側(cè)和放大器231ag，將前置放大器231ab的輸出輸入到差動(dòng)放大器231af的+側(cè)，將前置放大器231ac的輸出輸入到差動(dòng)放大器231af的-側(cè)，將前置放大器231ad的輸出輸入到差動(dòng)放大器231ae的-側(cè)和放大器231ag。從而，分別地差動(dòng)放大器231ae輸出輸出Yay，差動(dòng)放大器231af輸出輸出Yax，放大器231ag輸出輸出Sa。
這里輸出Yay是與到會(huì)聚點(diǎn)的垂直方向的位置變化有關(guān)的信號(hào)，作為簡單的表示記為(204aa+204ad)-(204ab+204ac)。又輸出Yax是與到會(huì)聚點(diǎn)的水平方向的位置變化有關(guān)的信號(hào)，作為簡單的表示也記為(204ac+204ad)-(204aa+204ab)。又輸出Sa是表示4個(gè)區(qū)域的光量的總和的信號(hào)，記為(204aa+204ab+204ac+204ad)。圖中未畫出，但是對(duì)于全部4分割光二極管204a～204s設(shè)置前置放大器231a～231s，它們的各個(gè)輸入關(guān)系與上述204a與231a的關(guān)系同樣地設(shè)定。因此，前置放大器231輸出差信號(hào)Yax～Ysx、Yay～Ysy與和信號(hào)Sa～Ss。用圖中未畫出的歸一化部分將差信號(hào)Yax～Ysx、Yay～Ysy與和信號(hào)Sa～Ss變換成歸一化的輸出Yax/Sa～Ysx/Ss、Yay/Sa～Ysy/Ss。將這些38個(gè)信號(hào)作為光檢測器4的輸出矢量y。
光二極管的放大截面圖如圖21(c)所示。在半導(dǎo)體基片201上形成包含前置放大器231的電路形成層232，在它上面形成絕緣層218。在絕緣層218上面形成成為電極Al配線層233，進(jìn)一步通過成長是摻雜成n型的硅層的n區(qū)域234、成為高電阻的本征半導(dǎo)體層的i區(qū)域235、和是摻雜成p型的硅層的p區(qū)域236，形成pin構(gòu)造。最后、濺射形成成為到p區(qū)域236的電極的Al配線層237，構(gòu)成光二極管。在配線層233和配線層237上分別形成為了得到與電路形成層232電接觸的鍍敷金屬夾層239、239′。這樣一來，當(dāng)從電路形成層232在配線層233和配線層237之間加上逆偏壓時(shí)得到與來自孔徑部分238的入射光量相應(yīng)的輸出信號(hào)。
其次，我們用圖22說明在半導(dǎo)體基片201上構(gòu)成的控制部分。圖22是本實(shí)施形態(tài)中的控制部分的概略構(gòu)成圖。本實(shí)施形態(tài)中的控制部分240備有目標(biāo)設(shè)定部分241、恒定偏差控制部分242、穩(wěn)定化補(bǔ)償部分243、f/u變換部分246，接受光檢測器204的輸出矢量y的輸入，輸出調(diào)節(jié)器的通電時(shí)間占空比矢量u。
目標(biāo)設(shè)定部分241設(shè)定成為光檢測器204的輸出矢量y的目標(biāo)的目標(biāo)矢量yr。為了與干擾無關(guān)恒定地控制入射光的波面將目標(biāo)矢量yr設(shè)定在所定的固定矢量上。既可以通過假設(shè)理想狀態(tài)將這個(gè)固定矢量設(shè)定為零矢量，也可以預(yù)先將校正得到的矢量值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，讀出并使用該值。或者也可以預(yù)先將多個(gè)矢量值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，與稱謂環(huán)境溫度變化或入射光的對(duì)應(yīng)波長的切換的使用條件的變化相應(yīng)地，分開使用目標(biāo)矢量值。而且，為了由于掃描等積極地使入射光的波面變化，最好使目標(biāo)矢量yr隨時(shí)間變化。
恒定偏差控制部分242是為了實(shí)現(xiàn)沒有恒定偏差地跟蹤誤差信號(hào)yr-y所需的型數(shù)p，串聯(lián)地耦合p個(gè)積分器，在各積分器的輸出上乘以增益矩陣K1～Kp并進(jìn)行加法運(yùn)算的積分補(bǔ)償器。型數(shù)p和增益矩陣K1～Kp的值從要響應(yīng)的矢量y的函數(shù)的次數(shù)和后述的矩陣函數(shù)A、B、C的關(guān)系設(shè)計(jì)地求得，作為預(yù)先決定的函數(shù)進(jìn)行設(shè)定。
穩(wěn)定化補(bǔ)償部分243是為了漸近穩(wěn)定閉環(huán)系統(tǒng)的微分補(bǔ)償器，這里由觀測器244和調(diào)整器245構(gòu)成。觀測器244是輸入光檢測器204的輸出矢量y和調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)力矢量f，輸出狀態(tài)矢量x的推定值矢量x′的最小維觀測器。調(diào)整器245根據(jù)反饋增益矩陣F，輸入狀態(tài)的推定值矢量x′，輸出線性計(jì)算結(jié)果。為了通過將閉環(huán)系統(tǒng)的極配置在復(fù)數(shù)左平面的適當(dāng)位置上實(shí)現(xiàn)漸近穩(wěn)定，而在矩陣F中設(shè)定預(yù)先設(shè)計(jì)地求得的值。將調(diào)整器245的輸出與恒定偏差控制部分242的輸出加起來得到的和是調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)力矢量f。
f/u變換部分246是將調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)力矢量f變換成通電時(shí)間占空比矢量u的非線性變換部分。通電時(shí)間占空比矢量是用控制周期時(shí)間分割到調(diào)節(jié)器的通電時(shí)間的矢量，它成為實(shí)際控制中的操作量。將驅(qū)動(dòng)力矢量f和狀態(tài)的推定值矢量x′輸入到f/u變換部分246中，關(guān)于全部調(diào)節(jié)器，按照公式1從驅(qū)動(dòng)力F和位置變化Z的推定值逆算通電時(shí)間占空比U。這里，α、β是常數(shù)，V是驅(qū)動(dòng)電壓。更詳細(xì)地說，f/u變換部分246具有關(guān)于各調(diào)節(jié)器選擇2個(gè)電極中的任何一個(gè)的選擇電路、和預(yù)先將作為非線性函數(shù)決定的值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的變換表。而且為了首先與驅(qū)動(dòng)力F的正負(fù)號(hào)相應(yīng)地選擇要驅(qū)動(dòng)的電極，其次當(dāng)將Z和F作為地址輸入到變換表u時(shí)得到通電時(shí)間占空比而進(jìn)行構(gòu)成。對(duì)全部調(diào)節(jié)器進(jìn)行這種操作，得到通電時(shí)間占空比矢量u。
[公式42] 這樣構(gòu)成的控制部分240在可形變鏡子202與光檢測器204的控制對(duì)象之間構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。將作為控制部分240的輸出的通電時(shí)間占空比矢量u輸入到可形變鏡子202，調(diào)節(jié)器產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力f，反射鏡215的狀態(tài)x變化，因此反射的光束的波面相位變化。觀測由該反射鏡215產(chǎn)生的波面變化和由干擾d產(chǎn)生的波面變化之和，作為光檢測器204的輸出矢量y成為控制部分240的輸入。這里圖中記載的A、B、C是由可形變鏡子202和光檢測器204的構(gòu)成決定的固定矩陣。這樣光檢測器204的輸出矢量y為了追隨目標(biāo)矢量yr而受到控制。
如以上說明的那樣，如果根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，則因?yàn)樵诎雽?dǎo)體基片201上一體地形成作為波面檢測器的光檢測器204和作為波面校正器的可形變鏡子202，所以通過有效地利用半導(dǎo)體加工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)相互的高位置精度。進(jìn)一步，因?yàn)檫@些波面檢測器和波面校正器是在共同的基片上經(jīng)過共同的制造條件形成的，所以能夠減少由熱膨脹系數(shù)等的基片特性零散和不同的制造批次部件的組合等引起的尺寸誤差。
又，因?yàn)樵诎雽?dǎo)體基片201上作為平面配線圖案形成將波面檢測器的輸出傳送到波面校正器的配線，所以不需要用于在3維空間內(nèi)進(jìn)行連接的復(fù)雜的配線，能夠達(dá)到削減組裝工序的數(shù)目和裝置小型化的目的。進(jìn)一步，因?yàn)樵谕换吓c波面檢測器和波面校正器一起形成根據(jù)波面檢測器的輸出對(duì)波面校正器進(jìn)行控制的控制部分，所以能夠達(dá)到使裝置更加小型化和配線更加簡略化的目的。
又，因?yàn)樵诎雽?dǎo)體基片1上一體地形成作為偏轉(zhuǎn)器的全息圖203和光檢測器204，所以通過有效地利用半導(dǎo)體加工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)相互的高位置精度。
(實(shí)施形態(tài)7) 圖23是本實(shí)施形態(tài)中的補(bǔ)償光學(xué)裝置的概略構(gòu)成圖。在本實(shí)施形態(tài)中記載了將補(bǔ)償光學(xué)裝置應(yīng)用于光盤裝置的構(gòu)成例。
本實(shí)施形態(tài)中的半導(dǎo)體基片201、可形變鏡子202、接線柱208具有與實(shí)施形態(tài)6的對(duì)應(yīng)的構(gòu)成要素相同的構(gòu)造。全息圖250、光檢測器251。的基本構(gòu)成與實(shí)施形態(tài)6大致相同，但是通過使在各檢測區(qū)域的會(huì)聚點(diǎn)上的配置不同，使與由光盤255的軌道溝引起的干涉波面對(duì)應(yīng)。
關(guān)于設(shè)置在半導(dǎo)體基片201上的微棱鏡252，在它上面設(shè)置偏振分裂器膜252a，在它的一部分上設(shè)置傾斜面252b。傾斜面252b起著將橢圓光束整形成圓形光束的整形棱鏡的作用。
半導(dǎo)體激光器253通過圖中未畫出的保持機(jī)構(gòu)與半導(dǎo)體基片201一體地固定。又半導(dǎo)體激光器253的輸出光束由圖中未畫出的準(zhǔn)直儀透鏡變換成平行光。
其次，我們說明本實(shí)施形態(tài)中的補(bǔ)償光學(xué)裝置的操作。
由準(zhǔn)直儀透鏡將從半導(dǎo)體激光器253輸出的光束變換成橢圓平行光束，作為去路入射光256通過偏振分裂器膜252a，只有P偏振成分入射到微棱鏡252，在可形變鏡子202上被反射對(duì)波面進(jìn)行校正后，通過傾斜面252b作為圓光束射出。這個(gè)出射光由1/4波長板254變換成圓偏振光，作為去路反射光257向著光盤255行進(jìn)，由物鏡會(huì)聚在記錄點(diǎn)255a上。來自記錄點(diǎn)255a的反射光再次通過物鏡成為歸路入射光258，由1/4波長板254變換成S偏振光。
該歸路入射光258從傾斜面252b入射到微棱鏡252，在可形變鏡子202上被反射對(duì)波面進(jìn)行校正。這個(gè)反射光被偏振分裂器膜252a反射后入射到全息圖250。全息圖203將該光束分割成多個(gè)檢測區(qū)域偏轉(zhuǎn)到不同的會(huì)聚點(diǎn)，各光束再次在偏振分裂器膜252a上被反射，由光檢測器251接收。將光檢測器204的輸出信號(hào)輸入到設(shè)置在半導(dǎo)體基片201上的圖中未畫出的控制部分，根據(jù)該信號(hào)對(duì)可形變鏡子202進(jìn)行控制。
此外，因?yàn)槿ヂ贩瓷涔?57或歸路入射光258的光束的入射方向與傾斜面252b的法線方向一致，所以能夠與微棱鏡252的x、y方向的位置精度無關(guān)地保持全息圖250的會(huì)聚點(diǎn)的位置精度。
這樣如果根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，則能夠在將設(shè)置了偏振分裂器膜252a的微棱鏡252設(shè)置在半導(dǎo)體基片201的上方的簡單裝置中實(shí)現(xiàn)由可形變鏡子202反射來自光源的光束后射出到補(bǔ)償光學(xué)裝置外，再次由可形變鏡子202反射再次入射到補(bǔ)償光學(xué)裝置內(nèi)的光束后導(dǎo)入光檢測器251的構(gòu)成。
在本實(shí)施形態(tài)中，通過在微棱鏡252上設(shè)置傾斜面252b，將該傾斜面252b作為光束的入射面或出射面，將光束整形棱鏡的效果給予微棱鏡252，并且當(dāng)形成傾斜面252b時(shí)可以總括地削除偏振分裂器膜252a，當(dāng)形成偏振分裂器膜252a時(shí)不需要進(jìn)行掩蔽能夠使工時(shí)數(shù)簡略化。
又，在本實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)槭谷ヂ贩瓷涔?57或歸路入射光258的光束的入射出射方向與傾斜面252b的法線方向一致，所以能夠大幅度地緩和微棱鏡252所需的位置精度。
(實(shí)施形態(tài)8) 圖24是本實(shí)施形態(tài)中的補(bǔ)償光學(xué)裝置的概略構(gòu)成圖。本實(shí)施形態(tài)與實(shí)施形態(tài)6的不同點(diǎn)是不將全部構(gòu)成要素集成在同一個(gè)半導(dǎo)體基片上如MCM(Multi Chip Module(多芯片模塊))那樣地分成幾個(gè)芯片進(jìn)行構(gòu)成和將平板玻璃267作為包裝外殼的一部分進(jìn)行構(gòu)成這兩個(gè)方面。除此以外的構(gòu)成和功能與實(shí)施形態(tài)6相同。
陶瓷基片260是在氧化Al等的絕緣性基片上由金屬膜形成配線圖案的基片。參照標(biāo)號(hào)“261”表示在Si基片上與可形變鏡子和控制它的控制電路一體地形成的可形變鏡子單元。參照標(biāo)號(hào)“262”表示在玻璃材料上形成衍射圖案對(duì)于每個(gè)檢測區(qū)域偏轉(zhuǎn)到不同的會(huì)聚點(diǎn)的全息圖，參照標(biāo)號(hào)“263”表示在GaAs基片上使4分割光二極管和對(duì)它的輸出進(jìn)行放大和差動(dòng)計(jì)算等的信號(hào)處理的模擬信號(hào)處理電路一體化的光檢測器單元。
將這些可形變鏡子單元261、全息圖262和光檢測器單元263安裝在陶瓷基片260上，可形變鏡子單元261和光檢測器單元263的配線連接是通過在陶瓷基片260上形成的配線圖案進(jìn)行。陶瓷基片260與包裝基底264粘合在一起，與引線265連接。這種配線連接是通過用Au線266的焊接實(shí)現(xiàn)的。
粘接在包裝基底264上面的平板玻璃267通過施加防止反射膜267a和偏振分裂器膜267b的處理形成入射光268和出射光269的光程，并且與包裝基底264一起構(gòu)成包裝外殼的一部分。由光檢測器單元263檢測入射光268的波面，由可形變鏡子單元261校正這個(gè)波面的操作與實(shí)施形態(tài)6中說明的內(nèi)容相同，從而得到經(jīng)過波面補(bǔ)償?shù)某錾涔?69。
這樣如果根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，則即便在難以得到用不同種類的半導(dǎo)體基片的半導(dǎo)體加工形成上的匹配性的情形中，也能夠提供比較簡單的小型的補(bǔ)償光學(xué)裝置。即，因?yàn)閷⒖尚巫冪R子單元261和光檢測器單元263設(shè)置在同一陶瓷基片260上，所以對(duì)于兩者的相對(duì)位置的調(diào)整可以只進(jìn)行在同一平面內(nèi)的2維的位置調(diào)整，因?yàn)榕c已有例中需要3維空間內(nèi)的6自由度調(diào)整比較，用3自由度調(diào)整就可以了，所以能夠大幅度地減少調(diào)整工時(shí)數(shù)。
又，因?yàn)閷⒐鈾z測器單元263的輸出傳送給可形變鏡子單元261的配線形成在最好形成在陶瓷基片260上作為平面配線圖案，所以不需要為了在3維空間內(nèi)進(jìn)行連接的復(fù)雜的配線，能夠達(dá)到減少組裝工時(shí)數(shù)和使裝置小型化的目的。
又，因?yàn)樵谄桨宀Ａ?67上兼?zhèn)湫纬捎糜诠馐牟鏅z測和校正的光程的功能和作為包裝外殼的功能，所以能夠達(dá)到削減部件數(shù)目和使裝置小型化的目的。
此外，在本實(shí)施形態(tài)6～8中，我們說明了作為波面檢測器由4分割探測器檢測會(huì)聚點(diǎn)的位置變化的構(gòu)成，但是本發(fā)明不限定于此，例如也能夠應(yīng)用于使入射光與參照光進(jìn)行干涉，從干涉圖案檢測波面的構(gòu)成等的其它構(gòu)成。
同樣，關(guān)于波面校正器，我們說明了用使反射面形變的可形變鏡子的構(gòu)成，但是本發(fā)明不限定于此，例如也能夠應(yīng)用于利用液晶的折射率變化等校正波面的構(gòu)成等的其它構(gòu)成。
(實(shí)施形態(tài)9) 圖25(a)是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)9中的信息裝置的概略構(gòu)成圖，圖25(b)是用該信息裝置的補(bǔ)償光學(xué)裝置的立體圖。
本實(shí)施形態(tài)中的信息裝置作為光源備有HD-DVD用的激光器(藍(lán)色激光器)270和DVD-RAM用的激光器(紅色激光器)271這樣2類激光器。從各激光器輸出的光，通過二向色棱鏡273，入射到補(bǔ)償光學(xué)裝置274。此外，從HD-DVD用的激光器(藍(lán)色激光器)270輸出的光通過透鏡272入射到二向色棱鏡273。
本實(shí)施形態(tài)的補(bǔ)償光學(xué)裝置274，如圖25(b)所示，是將可形變鏡子274a和光檢測器274b一體地集成在共同的基片(例如硅基片等的半導(dǎo)體基片)上的裝置。
由這個(gè)補(bǔ)償光學(xué)裝置274的可形變鏡子274a反射的光順次地通過偏振全息圖275、1/4波長板276和物鏡277后，照射在作為信息記錄媒體的光盤(HD-DVD光盤或DVD-RAM光盤)278上。
由光盤278反射的光在透過物鏡277和1/4波長板276后，由偏振全息圖275偏轉(zhuǎn)，入射到補(bǔ)償光學(xué)裝置274上的光檢測器274b。
偏振全息圖275的操作，基本上，與參照?qǐng)D10說明的偏振全息圖63的操作相同，使由于來回2次透過1/4波長板276，偏振面轉(zhuǎn)動(dòng)900的光偏轉(zhuǎn)到補(bǔ)償光學(xué)裝置274上的所要位置。此外，可形變鏡子274a的構(gòu)成和操作與其它實(shí)施形態(tài)中的可形變鏡子相同。
在本實(shí)施形態(tài)中，使可形變鏡子274a和光檢測器274b一塊芯片化。在這點(diǎn)上，本實(shí)施形態(tài)的信息裝置與實(shí)施形態(tài)2中的信息裝置不同。當(dāng)如本實(shí)施形態(tài)那樣將使光檢測器274b與可形變鏡子274a一體化的補(bǔ)償光學(xué)裝置274應(yīng)用于信息裝置時(shí)，能夠使大部分光學(xué)系統(tǒng)在用單一光源操作的信息裝置和用多個(gè)光源操作的信息裝置之間共同化。結(jié)果，即便在通過改良用單一光源操作的信息裝置，設(shè)計(jì)用2個(gè)不同光源操作的信息裝置的情形中，也只要追加1個(gè)其它波段的光源就可以了。從而，容易提高對(duì)于別種格式的光盤的互換性，可以廉價(jià)地提供能夠再生各種光盤的互換性卓越的信息裝置。
此外，在圖示的例子中，也可以不使偏振全息圖275與補(bǔ)償光學(xué)裝置274一體化，但是使偏振全息圖275和/或1/4波長板276與補(bǔ)償光學(xué)裝置274一體化。
如果根據(jù)本發(fā)明，則可以提供能夠與各種不同種類的象差對(duì)應(yīng)，擴(kuò)大高精度的校正范圍，可以進(jìn)行響應(yīng)性卓越的波面象差校正的可形變鏡子和備有該鏡子的信息裝置。又，如果根據(jù)本發(fā)明，則能夠提供容易實(shí)現(xiàn)小型化、低成本化的相對(duì)位置精度高的補(bǔ)償光學(xué)裝置和波面檢測裝置。
權(quán)利要求
1、一種信息裝置，其特征是用從光源射出的去路光照射媒體，根據(jù)由上述媒體調(diào)制的歸路光檢測上述媒體保有的信息，備有
關(guān)于包含在橫切上述歸路光的光軸的截面中的多個(gè)檢測區(qū)域中的各個(gè)區(qū)域，檢測上述歸路光的波面的波面檢測器；
根據(jù)設(shè)置在上述去路光和/或歸路光的光程中，排列在橫切上述光程的面上的多個(gè)驅(qū)動(dòng)部分的操作，局部地改變上述去路光和/或歸路光的光程長的波面校正器；和
根據(jù)上述波面檢測器的多個(gè)輸出將多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)供給上述波面校正器，再構(gòu)成上述歸路光的全體波面的控制部分。
2、權(quán)利要求1所述的信息裝置，其特征是上述控制部分具有備有非對(duì)角的變換要素的多輸入多輸出變換部分。
3、權(quán)利要求1所述的信息裝置，其特征是
上述波面檢測器備有
關(guān)于上述檢測區(qū)域中的各個(gè)區(qū)域，獨(dú)立地偏轉(zhuǎn)上述歸路光的偏轉(zhuǎn)器；和
具有備有接受關(guān)于上述檢測區(qū)域中的各個(gè)區(qū)域，由上述偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)的上述歸路光的多個(gè)受光部分的分割光探測器的光檢測器；
比較上述分割光探測器的多個(gè)分割部分中的各個(gè)分割部分的輸出，檢測在上述歸路光的各檢測區(qū)域中的波面。
4、權(quán)利要求3所述的信息裝置，其特征是將配置在上述歸路光的強(qiáng)度相對(duì)低的部分中的檢測區(qū)域的面積設(shè)定得比配置在上述歸路光的強(qiáng)度相對(duì)來說較高的部分中的檢測區(qū)域的面積大。
5、權(quán)利要求4所述的信息裝置，其特征是
上述歸路光具有與離光程中心的距離相應(yīng)地減少的強(qiáng)度分布，
將橫切上述光程中心的檢測區(qū)域的面積設(shè)定得比其檢測區(qū)域的面小，
設(shè)定隨著離開上述光程中心，檢測區(qū)域的面積增大，
離開上述光程中心的距離相同的檢測區(qū)域的形狀是相互大致相同的，對(duì)于上述光程中心具有轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)稱性。
6、權(quán)利要求3所述的信息裝置，其特征是
上述媒體具有沿所定方向的衍射溝，
與由上述衍射溝產(chǎn)生的干涉條件相應(yīng)地分割上述多個(gè)檢測區(qū)域，在同一個(gè)上述檢測區(qū)域內(nèi)，為了使上述干涉條件大致相同而進(jìn)行設(shè)定。
7、權(quán)利要求6所述的信息裝置，其特征是將上述檢測區(qū)域分割成使由上述衍射溝產(chǎn)生的干涉條件大致相同的多個(gè)區(qū)域。
8、權(quán)利要求3所述的信息裝置，其特征是
上述偏轉(zhuǎn)器包含具有對(duì)每個(gè)上述檢測區(qū)域都不同的衍射光柵圖案的全息圖，
上述全息圖將歸路光偏轉(zhuǎn)到對(duì)每個(gè)檢測區(qū)域都不同的至少2個(gè)偏轉(zhuǎn)方向，
偏轉(zhuǎn)到包含在上述2個(gè)偏轉(zhuǎn)方向中的第1偏轉(zhuǎn)方向的歸路光被在第1分割方向上設(shè)置分割線的第1分割探測器所接受，
偏轉(zhuǎn)到包含在上述2個(gè)偏轉(zhuǎn)方向中的第2偏轉(zhuǎn)方向的歸路光被在至少與第1分割方向不同的第2分割方向上設(shè)置分割線的第2分割探測器所接受，
比較由上述各分割線分割的探測器的輸出，檢測作為上述分割線的法線方向的不同的2個(gè)方向的波面成分。
9、權(quán)利要求1所述的信息裝置，其特征是
該信息裝置還備有
根據(jù)歸路光檢測媒體保有的信息的媒體信息檢測部分；和
根據(jù)上述媒體信息檢測部分的輸出生成使上述波面檢測器的輸出有效的定時(shí)的定時(shí)部分；
上述波面檢測器，根據(jù)從上述定時(shí)部分輸出的上述定時(shí)，檢測上述歸路光的局部波面。
10、權(quán)利要求1所述的信息裝置，其特征是
上述波面校正器備有
反射上述去路光和/或歸路光的反射鏡；和
由靜電力使上述反射鏡在雙向上改變位置的多個(gè)驅(qū)動(dòng)部分。
11、權(quán)利要求2所述的信息裝置，其特征是
上述控制部分備有
對(duì)波面檢測器的輸出進(jìn)行積分的積分部分和對(duì)上述積分部分的輸出進(jìn)行線性變換的非對(duì)角的第1行列計(jì)算部分的恒定偏差補(bǔ)償部分；
備有從上述恒定偏差補(bǔ)償部分的輸出和上述波面檢測器的輸出計(jì)算預(yù)測波面校正器的狀態(tài)的非對(duì)角的第2行列計(jì)算部分的穩(wěn)定化補(bǔ)償部分；和
輸入上述恒定偏差補(bǔ)償部分的輸出和上述穩(wěn)定化補(bǔ)償部分的輸出之和，生成到驅(qū)動(dòng)部分的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的對(duì)角變換部分。
12、權(quán)利要求11所述的信息裝置，其特征是上述對(duì)角變換部分進(jìn)行非線性計(jì)算。
13、權(quán)利要求1所述的信息裝置，其特征是
備有出射光的波長相互不同的多個(gè)光源、和將從上述各光源射出的各波長的去路光照射在上述媒體上的光學(xué)系統(tǒng)，
將上述波面校正器配置在上述光學(xué)系統(tǒng)中，
上述波面校正器對(duì)每個(gè)波長分離由上述媒體調(diào)制的歸路光，對(duì)每個(gè)波長檢測上述歸路光的波面。
14、權(quán)利要求13所述的信息裝置，其特征是
備有會(huì)聚從上述多個(gè)光源射出的歸路光并照射在媒體上的物鏡，
上述物鏡的上述媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑，與選出的光源相應(yīng)地，取第1值和比上述第1值小的第2值中的任何一個(gè)。
15、權(quán)利要求14所述的信息裝置，其特征是上述多個(gè)光源中的至少1個(gè)光源形成作為發(fā)散方向的有限系統(tǒng)光起作用的去路光，將上述去路光入射的上述物鏡的上述媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑設(shè)定在第2值上。
16、權(quán)利要求15所述的信息裝置，其特征是上述去路光的成像點(diǎn)形成在上述物鏡的前面。
17、權(quán)利要求14所述的信息裝置，其特征是設(shè)置了通過設(shè)置可以接受為了正確地檢測出當(dāng)令物鏡的媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑取第1值時(shí)保有的信息而構(gòu)成的第1媒體、和為了正確地檢測出當(dāng)令物鏡的媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑取第2值時(shí)保有的信息而構(gòu)成的第2媒體，并判別是否可以正確地進(jìn)行上述檢測，識(shí)別上述第1媒體和上述第2媒體的媒體識(shí)別部分，
最初在令上述物鏡的媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑取上述第2值的狀態(tài)中，由上述媒體識(shí)別部分識(shí)別媒體是否是上述第2媒體后，在令上述物鏡的媒體一側(cè)的數(shù)值孔徑取上述第1值的狀態(tài)中，由上述媒體識(shí)別部分識(shí)別媒體是否是上述第1媒體。
18、權(quán)利要求1所述的信息裝置，其特征是備有將上述歸路光會(huì)聚在上述媒體上的物鏡、根據(jù)由上述波面檢測器的多個(gè)輸出計(jì)算表示上述歸路光的全體波面的曲率的值的曲率計(jì)算部分、和根據(jù)上述曲率計(jì)算部分的輸出控制上述物鏡的物鏡控制部分。
19、權(quán)利要求1所述的信息裝置，其特征是
備有將從上述光源射出的光束分割成多個(gè)檢測區(qū)域并使光束偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)器；
上述偏轉(zhuǎn)器、波面檢測器和波面校正器形成在同一基片上，
進(jìn)一步備有形成上述光束入射到上述波面校正器上的光程的平行平板狀的電介質(zhì)部件。
20、權(quán)利要求19所述的信息裝置，其特征是
上述電介質(zhì)部件是由備有對(duì)于上述基片的主面非平行的傾斜面的微棱鏡形成的，
上述傾斜面作為上述光束的入射面或出射面起作用。
21、權(quán)利要求20所述的信息裝置，其特征是上述光束的入射方向或出射方向與對(duì)于上述微棱鏡的傾斜面的法線方向大略一致。
22、一種信息裝置，其特征是備有權(quán)利要求19到權(quán)利要求21中任何一項(xiàng)所述的補(bǔ)償光學(xué)裝置。
全文摘要
可形變鏡子，其特征是它是備有基片；具有由上述基片支持的，可以被個(gè)別驅(qū)動(dòng)的多個(gè)光反射區(qū)域的反射器的可形變鏡子，進(jìn)一步備有獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)上述多個(gè)光反射區(qū)域中的各個(gè)區(qū)域，從而控制各光反射區(qū)域和上述基片的配置關(guān)系的多個(gè)驅(qū)動(dòng)部分，上述多個(gè)驅(qū)動(dòng)部分中的各個(gè)部分備有由上述基片支持的多個(gè)電極、由于被上述多個(gè)電極中選出的一個(gè)電極所吸引，以轉(zhuǎn)動(dòng)軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件、和按照上述轉(zhuǎn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)，使上述反射區(qū)域的特定部位和上述基片的距離變化的作用部件。
文檔編號(hào)G11B7/1392GK101546575SQ20091013712
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2002年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月30日
發(fā)明者蟲鹿由浩, 滝沢輝之 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社