JPH09152505A - 変形可能ミラー及びその製造方法及び光学装置並びに記録再生装置 - Google Patents

変形可能ミラー及びその製造方法及び光学装置並びに記録再生装置

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JPH09152505A
JPH09152505A JP7312917A JP31291795A JPH09152505A JP H09152505 A JPH09152505 A JP H09152505A JP 7312917 A JP7312917 A JP 7312917A JP 31291795 A JP31291795 A JP 31291795A JP H09152505 A JPH09152505 A JP H09152505A
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Japan
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deformable mirror
flexible member
substrate
optical
deformable
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JP7312917A
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English (en)
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Koji Matoba
宏次 的場
Susumu Hirata
進 平田
Yorishige Ishii
頼成 石井
Shingo Abe
新吾 阿部
Yutaka Onda
裕 恩田
Tetsuya Inui
哲也 乾
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Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】変形可能ミラーのミラー面が環境の変動等によ
り変化してしまう。また、変形可能ミラーが大型である
ため、記録再生装置に使用した場合、装置自体の大型化
をもたらす。 【解決手段】可撓性部材２は、弾性変形可能な部材であ
り、表面に入射光を反射するミラー面２ａを有してい
る。基板６は、その可撓性部材２の下方に設置され、可
撓性部材２の裏面と対向する部分に参照面を有してい
る。可撓性部材２に形成された上部電極８は、基板６に
形成された下部電極１２との間に電位差が印加される
と、静電気力により基板６に引き付けられる。これによ
り、可撓性部材２が基板６に吸着し、ミラー面２ａを変
形させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、反射面の変形が可
能な変形可能ミラー及びその製造方法及び光学装置並び
に記録再生装置に関し、詳しくは、異なる基板厚さの光
ディスクに対する正確な記録再生動作を可能とする変形
可能ミラーとその製造方法及び光学装置並びに記録再生
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ディスクは多量の情報信号を高
密度で記録することができるため、オーディオ，ビデ
オ，コンピュータ等の多くの分野において利用が進めら
れている。図３２は、これらの装置に用いられる光ピッ
クアップの一例を示す構成図である。図３２に示した光
ピックアップ１００において、半導体レーザ１０１から
出射した光はコリメータレンズ１０２により平行光１０
３となる。平行光１０３はビームスプリッター１０４に
入射することによりここを直進して、４分の１波長板１
０５を通り、反射ミラー１０６で光路を曲げられ、対物
レンズ１０７に入射する。対物レンズ１０７に入射した
光は絞り込まれ、回転モータ１１３によって支持された
光ディスク１０８の情報記録媒体面上に光スポット１０
９を形成する。
【０００３】次に、光ディスク１０８で反射した反射光
１１０は、再び対物レンズ１０７と反射ミラー１０６お
よび１／４波長板１０５を通って、ビームスプリッター
１０４に入射する。この反射光１１０は１／４波長板１
０５の作用により、偏光ビームスプリッター１０４で反
射して、絞りレンズ１１１を通り、光検出器１１２に受
光される。光検出器１１２は、反射光線の光強度を検出
することによって再生信号を検出する。
【０００４】このような構成の光ピックアップに用いら
れる対物レンズ１０７は光ディスク１０８の厚みを考慮
して設計されている。しかしながら、この設計値と異な
る厚みの光ディスクに対しては、球面収差が生じて結像
性能が劣化し、記録や再生が不可能となる。従来、コン
パクトディスクやビデオディスクあるいはデータ用のＩ
ＳＯ規格光磁気ディスク装置等に用いられる光ディスク
の厚みは、ほぼ同一（約１．２ｍｍ）であった。このた
め、一つの光ピックアップで種類の異なる光ディスク
（コンパクトディスク、ビデオディスク、光磁気ディス
ク等）を記録再生することが可能であった。
【０００５】ところで、近年、光ディスクのより高密度
化を図るために、（１）対物レンズの開口数（ＮＡ）を
大きくして光学的な分解能を向上させる方法や、（２）
記録層を多層に設ける方法などが検討されている。
【０００６】上記の（１）のように、対物レンズのＮＡ
を大きくすると、集光ビーム径は比例して小さくなる
が、ディスク傾きの許容誤差を同程度に収めるためには
ディスクの基板厚さを薄くする必要がある。例えば、対
物レンズのＮＡを０．５から０．６に大きくすると、基
板厚さを１．２ｍｍから０．６ｍｍに減少させなけれ
ば、同程度のディスク傾き許容誤差を有することができ
ない。
【０００７】しかしながら、このようにディスクの基板
厚さを薄くした場合、その基板厚さの薄い光ディスクに
対応する対物レンズを使用して、従来の光ディスクを記
録再生すると、球面収差が増大して結像点が広がってし
まい、記録再生が困難となる。したがって、従来の光デ
ィスクとの間で互換性を保つことができなくなり、光ピ
ックアップを２個使い薄型光ディスクと従来型光ディス
クを別々の光ピックアップで記録再生せざるを得なくな
る。
【０００８】また、上記の（２）のように、記録層をあ
る程度の厚さの透明基板を介して複数設けた多層ディス
クを用いる場合も、１枚のディスクで記録容量が大幅に
増加する。しかしながら、各記録層で対物レンズから見
た基板厚さが異なるため、１つの光ピックアップでは正
確な情報の記録再生ができない。
【０００９】このような問題点を解決する方法として、
変形可能ミラーにより基板厚さを補正する方法が知られ
ている（特開平５−１５１５９１号公報）。図３３は、
この変形可能ミラーを用いたディスク装置の光学系を示
す構成図である。図３３において、半導体レーザ１０１
から出たビーム１０３はコリメータレンズ１０２、ビー
ムスプリッター１０１、４分の１波長板１０５を透過
し、ビームスプリッター２０２に到達する。ビーム１０
３は、ビームスプリッター２０２および４分の１波長板
２０１を通過して変形可能ミラー２００に達するような
偏光で配向している。変形可能ミラー２００は、ミラー
表面が変形可能に構成されており、光ディスクの基板厚
みが厚くなった時に変形可能ミラー駆動回路２０３によ
りミラー表面が変形されて、ビーム１０３に基板が厚く
なったことによって発生する球面収差を打ち消すような
球面収差を与える。ビーム１０３は４分の１波長板２０
１を通って戻り、ビームスプリッター２０２で反射され
て対物レンズ１０７に達する。対物レンズ１０７に入射
した光は絞り込まれ、光ディスク１０８の情報記録媒体
面上に光スポット１０９を形成する。次に、光ディスク
１０８で反射した反射光１１０は、再び対物レンズ１０
７とビームスプリッター２０２、４分の１波長板２０
１、変形可能ミラー２００および４分の１波長板１０５
を通って、ビームスプリッター１０４に入射する。この
反射光１１０はビームスプリッター１０４で反射して、
絞りレンズ１１１を通り、光検出器１１２に受光され
る。光検出器１１２は、反射光線の光強度を検出するこ
とによって再生信号を検出する。
【００１０】図３４は、特開平５−１５１５９１号公報
に記載の変形可能ミラー２００の具体的な構成を示す図
であり、これは、「”Ａｄａｐｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃｓ
ｆｏｒ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｍａｇ
ｅ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ”（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔ
ｉｃｓ”，ｖｏｌ．２６，ｐｐ．３７７２−３７７７，
（１９８７），Ｊ．Ｐ．Ｇａｆｆａｒｅｌ等）」に記載
されたものである。この変形可能ミラー２００は、表面
にミラー面３００を形成した変形プレート３０１と、変
形プレート３０１の裏側の数カ所を加圧する圧電アクチ
ュエータ３０２と、変形プレート３０１、圧電アクチュ
エータ３０２、変形プレート３０１を固定するベース基
板等から構成され、各圧電アクチュエータ３０２に印加
する電圧を変えることにより、変形プレート３０１上が
所望の量だけ変位し、全体として変形プレート上のミラ
ー面３００を所望の形状に変形させる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３４
に示した従来の圧電アクチュエータ３０２を用いた変形
可能ミラーでは、駆動電圧が変動するとその変位も変動
してしまう、特に、各圧電アクチュエータ３０２間に電
圧変動があると変形ミラー面３００が所望の面から大き
くずれてしまう。
【００１２】また、環境温度の変動によっても熱膨張の
影響によって各圧電アクチュエータ３０２の加圧力が変
動し、ミラー面３００が所望のミラー面からずれてしま
うという問題がある。
【００１３】更に、収差補正を行う光ビームの直径は４
ｍｍ程度であり、変形可能ミラーの正確な変形形状を実
現するには多数の圧電アクチュエータ３０２を直径４ｍ
ｍの中に多数備えることが必要であり、組立が複雑にな
ると共に、多数の圧電アクチュエータ３０２の固定や配
線の引き回し等で、全体として変形可能ミラーの大きさ
が大きくなり光ピックアップの大きさが大きくなってし
まう。
【００１４】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであって、環境温度の変動や電気回路の変動の
影響を受けにくく、高精度にミラー面を変形させ保持す
ることが可能であるとともに、小型で簡単な構造で、安
価に製造可能な変形可能ミラー及びその製造方法及び光
学装置並びに記録再生装置を提供することを目的とす
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の変形可
能ミラーは、入射光を反射する反射面を有し、反射面を
変形することにより入射光に球面収差を与える変形可能
ミラーにおいて、表面に反射面を有する弾性変形可能な
可撓性部材と、可撓性部材の下方に設置され、可撓性部
材の裏面と対向する部分に参照面を有する基板と、可撓
性部材を参照面に吸着させることにより、反射面を上記
球面収差に対応する形状に変形させる駆動手段と、を有
してなるものである。
【００１６】このような変形可能ミラーでは、反射面を
有する可撓性部材を基板に吸着させることにより、反射
面の変形を行う。このため、基板の参照面の精度を高く
しておけば、変形状態における反射面の形状を精度よく
決めることができる。また、環境の変動によらず、反射
面の形状を安定に維持することができる。
【００１７】請求項２に記載の変形可能ミラーは、上記
可撓性部材が、反射面が平面ミラーを形成するように、
引張応力が付加された状態で参照面の上方に設置されて
なるものである。
【００１８】この変形可能ミラーでは、環境温度の増大
により可撓性部材が膨張しても、張力がこの膨張力を吸
収し、座屈等の変形を防止する。逆に温度が下がった場
合でも、張力が大きくなるのでミラー面を平坦に保つこ
とができる。更に、引張応力により可撓性部材の固有振
動数を上げることができ、外部の振動の影響を抑制する
ことができる。
【００１９】請求項３に記載の変形可能ミラーは、上記
可撓性部材に上部電極が形成されているとともに、上記
基板に下部電極が形成されており、上記駆動手段が、上
部電極と下部電極間に電位差を印加して、上部電極と下
部電極間に静電気力を与える電圧印加手段であるもので
ある。
【００２０】この構成では、２枚の電極に電位差を印加
するだけで変形させることができるため、構成が簡単と
なる。
【００２１】請求項４に記載の変形可能ミラーは、上記
可撓性部材が、軟磁性膜を有してなり、上記駆動手段
が、その軟磁性膜に磁気力を印加する磁力印加手段であ
るものである。
【００２２】この構成では、磁気力を適当に設定するこ
とにより、安定で正確な反射面を得ることができる。
【００２３】請求項５に記載の変形可能ミラーは、上記
駆動手段が、上記可撓性部材に空気圧を与える空気圧印
加手段であるものである。
【００２４】この変形可能ミラーでは、与える空気圧を
適当に設定することにより、安定で正確な反射面を得る
ことができる。
【００２５】請求項６に記載の変形可能ミラーは、上記
可撓性部材と上記基板の少なくとも一方に、上記可撓性
部材と上記基板の間に存在する空気を逃がすための空気
孔を有するものである。
【００２６】請求項７に記載の変形可能ミラーは、上記
空気孔が、上記基板の参照面に形成された溝部であるも
のである。
【００２７】請求項８に記載の変形可能ミラーは、上記
空気孔は、上記可撓性部材に形成された微小穴であるも
のである。
【００２８】請求項９に記載の変形可能ミラーは、上記
空気孔は、上記基板に形成された貫通穴であるものであ
る。
【００２９】上記した請求項６乃至請求項９の変形可能
ミラーでは、可撓性部材と基板との間に存在する空気を
逃がすための空気孔を有しているため、可撓性部材の変
形を容易に行うことが可能となる。
【００３０】請求項１０に記載の変形可能ミラーは、上
記可撓性部材が固定用基板に固定され、この固定用基板
を介して上記基板上に保持されているものである。
【００３１】この構成では、固定用基板に成膜、フォト
リソグラフィープロセスを施しながら高精度に可撓性部
材を作製することが可能となる。
【００３２】請求項１１に記載の変形可能ミラーは、上
記固定用基板が単結晶シリコンからなるものである。
【００３３】このようにすれば、半導体作製プロセスを
用いて、可撓性部材を作製することができ、その精度を
上げることができる。また、バッチプロセスによる大量
生産が可能になるとともに、シリコン基板に可撓性部材
を駆動するための制御回路を作り込むことが可能とな
る。
【００３４】請求項１２に記載の変形可能ミラーの製造
方法は、上記固定用基板上に引張応力の付加された金属
反射膜をメッキ法により形成する工程と、固定用基板の
うちの上記参照面以上の大きさの領域をエッチングによ
り除去する工程と、上記固定用基板を、その領域が参照
面の上方にくるように、基板に固定する工程と、を含む
ものである。
【００３５】上記製造方法によれば、可撓性部材をメッ
キ法により作製するため、例えば、電流密度を制御する
ことにより可撓性部材に所定の引張応力を付加すること
が可能となる。
【００３６】請求項１３に記載の光学装置は、変形可能
な反射面を有する変形可能ミラーと、その変形可能ミラ
ーに対して光を入出力する光学部材と、からなり、変形
可能ミラーの変形、無変形により、光学的に異なる複数
の光を出射することのできる光学装置であって、変形可
能ミラーが、表面に反射面を有する弾性変形可能な可撓
性部材と、可撓性部材の下方に設置され、可撓性部材の
裏面と対向する部分に参照面を有する基板と、可撓性部
材を参照面に吸着させることにより反射面を変形させる
駆動手段とを、有してなるものである。
【００３７】この光学装置によれば、変形可能ミラーの
動作により、光学的に異なる複数の光を出射することが
できる。
【００３８】請求項１４に記載の光学装置は、上記変形
可能ミラーが、その変形により、入射光に球面収差を与
えるよう形成されてなるものである。
【００３９】この光学装置によれば、変形可能ミラーの
変形により、球面収差の加えられた光を出射することが
できる。
【００４０】請求項１５に記載の光学装置は、上記光学
部材が、上記変形可能ミラーにより反射された光を受光
するレンズを有してなり、上記変形可能ミラーが、その
無変形、変形により、そのレンズの光学的焦点を２通り
に変えるよう形成されてなるものである。
【００４１】この光学装置によれば、変形可能ミラーの
動作により、レンズの光学的焦点の異なる２種類の光を
出射することができる。
【００４２】請求項１６に記載の光学装置は、変形可能
ミラーの無変形時おける上記レンズの光学的焦点が、上
記２通りの光学的焦点の内、精度の要求される方の光学
的焦点であるものである。
【００４３】このようにすれば、出射光をより安定に出
力することができる。
【００４４】請求項１７に記載の記録再生装置は、レー
ザ源と、レーザ源からのレーザ光を反射する反射面を有
し、反射面の変形によりレーザ光に球面収差を与える変
形可能ミラーと、変形可能ミラーの反射した光を集光し
て光記録媒体上に照射する、予め決められた厚みを有す
る第１の光記録媒体に焦点が合うように設定された対物
レンズと、を備えてなる記録再生装置であって、変形可
能ミラーが、表面に平面ミラーを形成する反射面を有
し、弾性変形可能な可撓性部材と、可撓性部材の下方に
設置され、可撓性部材の裏面と対向する部分に参照面を
有する基板と、可撓性部材を参照面に吸着させることに
より、対物レンズを透過した光の焦点が第１の光記録媒
体とは厚みの異なる第２の光記録媒体に合うように、反
射面を変形させる駆動手段と、を有してなるものであ
る。
【００４５】この構成の記録再生装置によれば、対物レ
ンズの焦点位置を変えて、ディスク厚みの異なる２種類
の光ディスクの再生を可能とすることができる。
【００４６】請求項１８に記載の記録再生装置は、装着
された光記録媒体が第１の光記録媒体であるか第２の光
記録媒体であるかを判定し、その判定結果が第２の光記
録媒体であるときに、駆動手段に可撓性部材を吸着する
よう指示する判定手段を有してなるものである。
【００４７】請求項１９に記載の記録再生装置は、装着
された光記録媒体に記録されている信号が読めなかった
場合に、変形可能ミラーの状態を変化するよう駆動手段
に指示する変形指示手段を有してなるものである。
【００４８】請求項１８及び請求項１９の記録再生装置
では、光記録媒体の種類に応じて変形可能ミラーの変形
を行い、対物レンズの焦点位置をその光記録媒体に合う
ようにする。
【００４９】請求項２０に記載の記録再生装置は、第２
の記録媒体の厚さが第１の光記録媒体の厚さより厚いも
のである。
【００５０】この記録再生装置では、精度の要求される
ディスク厚みの薄い光記録媒体を再生する際には、変形
可能ミラーを無変形とし、ディスク厚みの厚い光記録媒
体を再生する際には、変形可能ミラーを変形させる。こ
れにより、光学系の精度をより高めることができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）図１は、第１の実施の形態におけ
る変形可能ミラーの構成の概略を示す主要断面図であ
る。以下、図１に基づいて本実施の形態の変形可能ミラ
ーを説明する。
【００５２】変形可能ミラー１は、表面にミラー面（請
求項における反射面）２ａを有する可撓性を有する部材
２と、表面に凹凸部（請求項における参照面）３、平坦
部４、段差部５が形成された円柱状の基板６と、駆動回
路（請求項における駆動手段）７とを備えている。可撓
性部材２は張力を持った状態で基板６に接着層１１を介
して固設されている。
【００５３】図２は、可撓性部材２の接着方法を説明す
る分解断面図である。図２に示すように、可撓性部材２
は周囲から所定の力Ｐで引っ張られ、ジグ１３により基
板６の段差部５に形成された接着層１１に所定の力で押
圧され、これにより固設される。その結果、可撓性部材
２は張力を持ったまま基板６上の平坦部４に沿い、可撓
性部材２のミラー面２ａは平坦な平面となり、平面ミラ
ーの役割を果たすようになる。ここでは、上記のように
引張応力が付加された状態で可撓性部材２を設置してい
るため、環境温度の増大により可撓性部材２が膨張して
も、張力がこの膨張力を吸収し、座屈等の変形を防止す
る。逆に温度が下がった場合でも、張力が大きくなるの
でミラー面２ａを平坦に保つことができる。更に、引張
応力により可撓性部材２の固有振動数を上げることがで
き、外部の振動の影響を抑制することができる。
【００５４】可撓性部材２は上部電極層８と絶縁層９か
ら構成されており、上部電極層８は、例えば、１ミクロ
ン程度の厚みを有するアルミニウム膜で作製され、この
上部電極層をそのまま反射面として用いても良いし、図
１（ｂ）に示すように、金等の反射膜１０を蒸着により
コーティングしても良い。絶縁層９は、例えば、５ミク
ロン程度の厚みを有する高分子材料のポリイミド膜から
作製されており、可撓性部材２の可撓性はこのポリイミ
ド膜が受け持つ。
【００５５】基板６は、例えば、大量生産が可能なガラ
スモールド法あるいは樹脂による成型で作製されてお
り、基板６の表面（凹凸部３、平坦部４、段差部５）に
は下部電極層１２が設けられている。この下部電極層１
２は、例えば、スパッタ法により厚さ１μｍのアルミニ
ウムを基板６上に成膜することにより得られる。
【００５６】上部電極層８と下部電極層１２は、絶縁層
９によって電気的に絶縁されているとともに、駆動回路
７に電気的に接続されている。変形可能ミラー駆動回路
７は、変形可能ミラー１に入射してくる光ビームに対し
て球面収差を与えたい場合に上部電極層８と下部電極層
１２の間に電圧を印加し、球面収差を与えずそのまま反
射させる場合には電圧を印加しない。
【００５７】次に、この変形可能ミラー１の動作原理に
ついて説明する。図３は、変形可能ミラー１に入射する
光ビームに球面収差を与えず可撓性部材２の表面でその
まま反射させる場合の状態を示し、図４は入射する光ビ
ームに球面収差を与える場合の状態を示している。
【００５８】入射する光ビームに球面収差を与えず反射
させる時には（図３参照）、駆動回路７は上部電極層８
と下部電極層１２の間に電圧を印加しないので、可撓性
部材２はその張力により平坦のまま保持され、入射して
くる光ビームに球面収差を与えず、そのまま反射させ
る。
【００５９】一方、入射する光ビームに球面収差を与え
る時には（図４参照）、駆動回路７は上部電極層８と下
部電極層１２の間に電圧を印加する。この時、可撓性部
材２の上部電極層８と基板６上の下部電極層１２の間に
静電気力が作用し、可撓性部材２は基板６側に変形し、
結果的に凹凸部３に吸着する。ここで、凹凸部３の形状
を、可撓性部材２が静電気力を受けて凹凸部３に吸着し
た時に、可撓性部材２の表面のミラー面２ａの形状が補
正すべき球面収差量に等しくなるように設計しておけ
ば、入射してきた光ビームに所定の球面収差を与えるこ
とができる。
【００６０】以上のように、本発明では、ミラー面２ａ
を形成する可撓性部材２を基板６の凹凸部３に吸着させ
て、ミラー面２ａの形状を精密加工可能な基板６の凹凸
部３で決定しているため、ミラー面２ａが入射光に与え
る球面収差を高精度に設定することができる。また、基
板６の剛性を高く、また基板を線膨張係数の低い材料、
例えば、ガラス材料で作製しておけば、環境から受ける
ミラー面２ａの変動を小さく抑えることができ、入射光
に安定した球面収差を与えることができる。更に、基板
６に可撓性部材２を吸着させる力を高くしておけば、す
なわち、上部電極８と下部電極１２に与える電位差を大
きくしておけば、駆動回路７の与える電圧が多少変動し
ても、凹凸部１２への可撓性部材２の吸着を安定に行う
ことができる。 また、上部電極層８と下部電極層１２
を設けた、簡単な構成でミラー面２ａを変形させること
ができる。
【００６１】また、可撓性部材２の絶縁層９として、ヤ
ング率の低いポリイミド膜を使用しているので、基板６
の凹凸部３へ吸着させるのに必要な力を低減できる。
【００６２】図５，図６は、本実施の形態の変形可能ミ
ラーの他の構成例を示す断面図である。図５は入射する
光ビームに球面収差を与えない場合の状態を示し、図６
は球面収差を与える場合の状態を示している。この変形
可能ミラー１では、基板６の凹凸部３に、例えば、幅が
２μｍの同心円状の溝部１４を少なくとも一カ所設けて
いる。この変形可能ミラー１では、可撓性部材２が凹凸
部３に吸着されるときに、吸着される前に凹凸部３と対
向する可撓性部材２の間隙にある空気が圧縮されるが、
上記の溝部１４は、この圧縮された空気を蓄える役割を
果たす。これにより、可撓性部材２の凹凸部３への吸着
を確実に行うことができる。この場合、溝部１４での可
撓性部材２の変形が懸念されるが、前述したように溝部
１４の幅は２μｍ程度と非常に狭いため、溝部１４での
変形は非常に小さく光学的にほとんど問題ない。
【００６３】図７，図８は本実施の形態の変形可能ミラ
ーの更に他の構成例を示す断面図である。図７は、入射
する光ビームに球面収差を与えない場合の状態を示し、
図８は、球面収差を与える場合の状態を示している。こ
の変形可能ミラー１では、可撓性部材２の基板６の凹凸
部３に対向している部分に少なくとも一つの微小穴１５
が設けられている。この微小穴１５の直径は、大きすぎ
ると可撓性部材２で反射する光ビームに悪影響を及ぼす
ため１０μｍ以下の直径が望ましい。図８に示すよう
に、可撓性部材２が凹凸部３に吸着されるときに、吸着
前に凹凸部３と可撓性部材２の間にある空気がこの微小
穴１５を通り外部に抜けるため、確実に可撓性部材２が
凹凸部３に吸着される。図３に示した変形可能ミラー１
では、無変形状態において、例えば環境の温度が上昇し
た場合に、基板６の凹凸部３と可撓性部材２との間の空
気が膨張する事により可撓性部材２が変形し、平坦度が
崩れるおそれがあるが、図７．図８の変形可能ミラー１
のように、微小穴１５があれば膨張した空気はこの穴を
通して抜けるため可撓性部材２の変形を避けることがで
きる。
【００６４】図９，図１０は本実施の形態の変形可能ミ
ラーの更に他の構成例を示す断面図である。図９は入射
する光ビームに球面収差を与えない場合の状態を示し、
図１０は球面収差を与える場合の状態を示している。こ
の変形可能ミラー１では、基板６の凹凸部３の部分に外
部と通じる貫通穴１６が設けられている。この貫通穴１
６に関しても、大きすぎると可撓性部材２が凹凸部３に
吸着したときに、この穴の部分で変形してしまうため、
例えば３０μｍ以下の直径が望ましい。この貫通穴の機
能は上記した図７，図８に記載の微小穴１５の機能と同
じである。
【００６５】以上の説明では、基板６として絶縁体であ
るガラスや樹脂を用いた例を示したが、電気伝導性を有
する材料を使用しても変形可能ミラーを実現することが
できる。図１１は、基板６として導電性のある材料を使
用した変形可能ミラーの構成を示す断面図である。この
基板６は、金属の切削加工、あるいは、大量生産を行う
ことができる電気伝導性を有する炭素繊維を混入させた
樹脂の成型により、作製されており、電気伝導性を有し
ている。この変形可能ミラー１では、図１における下部
電極１２への結線が基板６に接続され、基板６自身が下
部電極の役割を果たす。このようにすると、基板６上に
下部電極１２を成膜する必要が無くなり、工程が簡単に
なる。また、基板６自身を下部電極とすることができる
ので、図１のように微小な下部電極１２から結線のため
に配線を引き出す必要が無くなる。
【００６６】（第２の実施の形態）図１２（ａ）は、本
発明の第２の実施の形態における変形可能ミラーの構成
を示す断面図である。但し、ここでは、図１と同一部分
については同一符号を付し、説明を省略する。
【００６７】可撓性部材２は上部電極層８で構成されて
おり、上部電極層８は、例えば５ミクロン程度の厚みを
有するニッケル膜で作製され、この上部電極層をそのま
ま反射面として用いても良いし、図１２（ｂ）に示すよ
うに、金，アルミニウム等の反射膜１０を蒸着によりコ
ーティングしても良い。この実施の形態では、可撓性部
材２の可撓性はこの上部電極層であるニッケル膜８が受
け持つ。
【００６８】基板６は、ガラスモールド法あるいは樹脂
の成型で作製されており、基板６の表面には、まず下部
電極層１２が設けられ、その上に絶縁層９が設けられて
いる。この下部電極層１２は、例えば、スパッタ法によ
り厚さ１μｍのアルミニウムを基板６上に成膜すること
で得られる。また、絶縁層９も、例えば、スパッタ法に
より厚さ１μｍ程度の酸化シリコンを成膜することによ
り得られる。
【００６９】本実施の形態では、絶縁層９が基板６側に
あるため、絶縁層９が可撓性を持つ必要が無く、その厚
みを薄くすることができる。したがって、上部電極層８
と下部電極層１２の間の距離を小さくできる。対向する
電極間に働く静電気力は、電極間距離の２乗に反比例す
るため、本実施の形態のように、電極間の距離を小さく
すれば、可撓性部材２を凹凸部３に吸着させるのに必要
な印加電圧を低減することが可能となる。
【００７０】この実施の形態においても、基板６を金属
の切削加工あるいは、炭素繊維を混入させた樹脂の成型
で作製した電気伝導性を有するものを使用すれば（図１
３参照）、基板６自身を下部電極とすることができ、変
形可能ミラーとの結線が容易となる。
【００７１】（第３の実施の形態）図１４（ａ）は、本
発明の第３の実施の形態における変形可能ミラーの構成
を示す断面図である。ここでは、上記した第１乃至第２
の実施の形態と同一部分については同一符号を付し、説
明を省略する。可撓性部材２は、高分子フィルム層１７
と上部電極層８で構成されている。高分子フィルム層１
７は、例えば１０ミクロン程度の厚みを有するポリイミ
ド膜から形成されており、本実施の形態における可撓性
部材２の可撓性は、このポリイミド膜が受け持つ。
【００７２】図１４（ｂ）は可撓性部材２の拡大図であ
るが、高分子フィルム層１７の表面には、金，アルミニ
ウム，ニッケル等の反射膜１０が形成されている。上部
電極層８は、例えば、蒸着により１ミクロン程度の厚み
を有するアルミニウム膜を高分子フィルム１７の下側
（基板６の凹凸部３に対向する側）に成膜することによ
り形成される。
【００７３】基板６は、ガラスモールド法あるいは樹脂
の成型で作製されており、基板６の表面には、まず下部
電極層１２が設けられ、その上に絶縁層９が設けられて
いる。この下部電極層１２は、例えば、スパッタ法によ
り厚さ１μｍのアルミニウムを基板６上に成膜すること
により得られる。また、絶縁層９は、例えば、スパッタ
法により厚さ１μｍ程度の酸化シリコンを成膜すること
により得られる。
【００７４】本実施の形態では、絶縁層９が基板６側に
あり可撓性を持たないため、その厚みを薄くすることが
可能であり、上部電極層８と下部電極層１２の間の距離
を小さくできる。対向する電極間に働く静電気力は、電
極間距離の２乗に反比例するため、本実施の形態では、
上部電極８と下部電極１２に印加する電位差を低減して
も、可撓性部材２に大きな静電気力を作用させることが
できる。
【００７５】また、可撓性部材２の可撓性は金属よりも
ヤング率の小さい高分子フィルム１７が受け持つため、
上部電極層８を薄くして可撓性部材全体のヤング率を小
さくすることができ、小さな駆動力で凹凸部３に吸着さ
せることができる。
【００７６】本実施の形態においても、基板６を金属の
切削加工あるいは、炭素繊維を混入させた樹脂の成型で
作製した電気伝導性を有するものを使用し、基板６自身
を下部電極の役割をさせてもよい（図１５参照）。この
場合、下部電極から結線のために配線を引き出す必要が
無くなる。
【００７７】（第４の実施の形態）図１６（ａ）は、本
発明の第４の実施の形態における変形可能ミラーの構成
を示す断面図である。可撓性部材２は高分子フィルム層
１７と上部電極層８と絶縁層９で構成されており、高分
子フィルム層１７は、例えば１０ミクロン程度の厚みを
有するポリイミド膜から作製されており、可撓性部材２
の可撓性はこのポリイミド膜が受け持つ。図１６（ｂ）
は可撓性部材２の断面拡大図であるが、この図に示すよ
うに、高分子フィルム層１７の表面には、金，アルミニ
ウム，ニッケル等の反射膜１０が形成されている。上部
電極層８は、高分子フィルム１７の下側（基板６の凹凸
部３に対向する側）に、例えば、蒸着により１ミクロン
程度の厚みを有するアルミニウム膜を成膜することによ
り得られる。絶縁層９は、更にその下側に、例えばスパ
ッタ法により１ミクロン程度の厚みを有する酸化シリコ
ンを成膜することにより得られる。
【００７８】基板６はガラスモールド法で作製されてお
り、基板６の表面には下部電極層１２が設けられてい
る。この下部電極層１２は、例えばスパッタ法を用いて
厚さ１μｍのアルミニウムを成膜することにより得られ
る。本実施の形態では、可撓性部材２の可撓性は高分子
フィルム１７が受け持つため、絶縁層９の厚みを薄くす
ることができ、上部電極層８と下部電極層の間の距離を
小さくできる。対向する電極間に働く静電気力は、電極
間距離の２乗に反比例するため、可撓性部材２を凹凸部
３に吸着させるのに必要な印加電圧を低減することがで
きる。
【００７９】また、可撓性を受け持つ高分子フィルム１
７のヤング率は、金属材料より小さいため、上部電極層
８、絶縁層９を薄くして可撓性部材２全体のヤング率を
小さくし、小さな駆動力で凹凸部３に吸着させることが
できる。
【００８０】更に、基板６を金属の切削加工あるいは、
炭素繊維を混入させた樹脂の成型で作製した電気伝導性
を有するものを使用すれば（図１７参照）、基板６自身
に下部電極の役割を持たせることができ、この場合、下
部電極から結線のために配線を引き出す必要が無くな
る。
【００８１】（第５の実施の形態）図１８（ａ）は、本
発明の第５の実施の形態における変形可能ミラーの構成
を示す断面図である。可撓性部材２は、例えばパーマロ
イなどの軟磁性材層２４で構成されており、部材２の可
撓性は、この軟磁性材層２４が受け持つ。図１８（ｂ）
は可撓性部材２の拡大断面図であるが、この図に示すよ
うに軟磁性材層２４の表面には金，アルミニウム，ニッ
ケル等の反射膜１０が形成されている。基板６は、例え
ばガラスモールドあるいは樹脂の成型で作製されてお
り、基板６の周囲には電磁コイル１８が設けられてい
る。
【００８２】この変形可能ミラー１を変形させる場合に
は、駆動回路７から電磁コイル１８に電流を流す。これ
により発生する磁界により、軟磁性材料層２４を有する
可撓性部材２を基板６側に変形し、結果的に凹凸部３に
吸着させる。なお、基板６も軟磁性材料で構成すれば、
さらに大きな磁力を発生させることが可能である。
【００８３】この構成でも、ミラー面を形成する可撓性
部材２を基板６の凹凸部３に吸着させて、ミラー面の形
状を精密加工可能な基板６の凹凸部材３で決定している
ため、ミラー面が入射光に与える球面収差を高精度に設
定することができる。また、基板６の剛性を高く、また
基板を線膨張係数の低い材料、例えば、ガラス材料で作
製しておけば、環境から受けるミラー面の変動を小さく
抑えることができ、入射光に安定した球面収差を与える
ことができる。更に、基板６に可撓性部材２を吸着させ
る力を高くしておけば、すなわち、電磁力を大きくして
おけば、駆動回路７の与える電圧が多少変動しても、凹
凸部１２への可撓性部材２の吸着を安定に行うことがで
きる。
【００８４】（第６の実施の形態）図１９（ａ）は、本
発明の第６の実施の形態における変形可能ミラーの構成
を示す断面図である。本実施の形態においても第１乃至
第５の実施の形態と同一部分については同一符号を付し
説明を省略する。
【００８５】可撓性部材２は、例えば金属や高分子フィ
ルムなどの可撓性材層２５で構成され、図１９（ｂ）の
拡大断面図に示すように可撓性材層２５の表面には金，
アルミニウム，ニッケル等の反射膜１０が形成されてい
る。基板６は、例えばガラスモールドあるいは樹脂の成
型で作製されており、基板６には凹凸部３の部分に少な
くとも一つの貫通した吸気穴１９が形成されている。こ
の吸気穴１９には吸気チューブ２０が接続されている。
その接続チューブ２０は２つの経路に分岐しており、一
方は、バルブ２１を介して大気に通じ、もう一方は、バ
ルブ２２を介して真空ポンプ２３につながっている。
【００８６】この変形可能ミラー１の無変形時にはバル
ブ２１が開放され、バルブ２２は閉じられている。この
状態では、可撓性部材２と基板６の凹凸部３の間隙にあ
る空気の圧力は大気と同じになっており、可撓性部材２
が持つ張力により、ミラー面は平坦に保たれている。こ
の変形可能ミラー１を変形させる場合には、駆動回路７
の指示により、バルブ２１を閉じ、バルブ２２を開放す
る。これにより、可撓性部材２と基板６の凹凸部３の間
隙にある空気の圧力が低下し、大気の圧力によって可撓
性部材２が基板６上の凹凸部３に押しつけられる。
【００８７】この構成でも、ミラー面を形成する可撓性
部材２を基板６の凹凸部３に吸着させて、ミラー面の形
状を精密加工可能な基板６の凹凸部材３で決定している
ため、ミラー面が入射光に与える球面収差を高精度に調
整することができる。また、基板６の剛性を高く、また
基板６を線膨張係数の低い材料、例えば、ガラス材料で
作製しておけば、環境から受けるミラー面の変動を小さ
く抑えることができ、入射光に安定した球面収差を与え
ることができる。
【００８８】（第７の実施の形態）図２０乃至図２３
は、本発明の第７の実施の形態における変形可能ミラー
の構成を示す概略図である。図２０は光ビームが入射す
る可撓性部材側から見た平面図、図２１は図２０におけ
るＸ−Ｘでの断面図、図２２は基板側から見た平面図で
あり、図２３は分解斜視図を示す。以下、これらの図に
基づいて、本実施の形態の変形可能ミラーについて説明
する。
【００８９】シリコン基板５０は、正方形状の開口部５
３を有しており、可撓性部材２は、シリコン熱酸化膜５
１ａを介して、その周囲がシリコン基板５０上に固設さ
れている。なお、可撓性部材２は引張応力が付加された
状態でシリコン基板５０に固定されている。
【００９０】可撓性部材２は上部電極層８と反射膜１０
とから構成されており、上部電極層８は、例えば５ミク
ロン程度の厚みを有するニッケル膜で作製され、反射膜
１０は、例えば１ミクロン程度の厚みを有する金、アル
ミニウム等の薄膜で作製されている。なお、反射膜１０
を無くして上部電極層８の表面をそのまま反射面として
用いても良い。
【００９１】基板６は、ガラスモールド法あるいは樹脂
の成型で作製されており、基板６の表面には，下部電極
層１２，配線部５５，配線パッド５６とスペーサ層５４
が設けられ、その上に絶縁層９が設けられている。な
お、基板６の上面の周囲には面取り部５９が設けられて
おり、この面取り部には絶縁層９は無く、従って面取り
部５９上の配線パッド５６には絶縁層９が付着していな
い（図２１，２３参照）。下部電極層１２とスペーサ層
５４は、例えば１ミクロン程度の厚みを有するアルミニ
ウムから作製され、絶縁層９は、例えば１ミクロン程度
の厚みを有する酸化シリコンから作製されている。下部
電極層１２は，主に基板６の凹凸部３の部分だけに設け
られ、下部電極層１２へ電圧を印加するための配線部５
５と後述する下部電極用パッド５８と電気的に導通を取
るための配線パッド５６が付設される。なお、配線部５
５および配線パッド５６は下部電極層１２と同じ厚み・
材料で形成されている。
【００９２】可撓性部材２が固設されたシリコン基板５
０と、下部電極層１２と絶縁層９が設けられた基板６
は、シリコン基板５０側の上部電極層８と基板６側の下
部電極層１２が互いに対向するように接着されている
（図２０，２１，２２参照）。可撓性部材２は、スペー
サ５４上の絶縁層９の上面と下部電極層１２、配線部５
５上の絶縁層９の上面で同じ高さで接触し、平面性を維
持する。接着剤には、例えば導電性のエポキシ系接着剤
が用いられ、図２０に示すように接着剤５７ａと接着剤
５７ｂで固定される。接着剤５７ａは図２０、図２１に
示すように基板６の面取り部５９上の配線パッド５６
と、シリコン基板５０上に熱酸化膜５１ａを介して設け
られた下部電極用パッド５８と、を電気的に導通させる
役割も兼ねる。基板６の面取り部５９は、シリコン基板
５０と基板６が接着された時に配線パッド５６を外部に
露出させるとともに、接着剤５７ａ，５７ｂがこの面取
り部５９に入り込むことにより接着の信頼性を向上さ
せ、かつ、配線パッド５６と下部電極用パッド５８との
電気的な導通を確実にする。
【００９３】可撓性部材２の露出部分２ｂと下部電極用
パッド５８には、例えばハンダ等の手段により駆動回路
７と配線が行われている（図２２参照）。これにより駆
動回路７は可撓性部材２の露出部分２ｂと下部電極用パ
ッド５８を通じて、可撓性部材２の上部電極層８と下部
電極層１２の間に電圧を印加したり、印加を中止したり
する。そして、可撓性フィルム２の反射膜１０に入射す
る光ビームに球面収差を与えず反射させる時には、駆動
回路７は電圧を印加せず、可撓性部材２は付加された引
張応力の作用で平坦のまま保持されるため、入射してく
る光ビームに球面収差を与えず、そのまま反射させる。
入射する光ビームに球面収差を与える時には、駆動回路
７は上部電極層８と下部電極層１２の間に電圧を印加す
る。この時、可撓性部材２の上部電極層８と基板６上の
下部電極層１２との間に静電気力が作用し、可撓性部材
２は基板６側に変形し結果的に凹凸部３に吸着し、入射
してくる光ビームに所定の球面収差を与えることができ
る。
【００９４】ここでは、駆動回路７は変形可能ミラー１
の外部に備えられているが、図２７に示すようにシリコ
ン基板５０上に半導体プロセスで駆動回路７を作り込ん
でおき、可撓性部材２の上部電極層と駆動回路７を配線
８１で、下部電極用パッド５８と駆動回路７を配線８０
で結線しても良い。
【００９５】次に、本実施の形態における変形可能ミラ
ー１の製造方法について説明する。図２４は、上記変形
可能ミラー１のシリコン基板５０側での作製工程を示す
図である。ここでは、以下のような工程が実行される。
【００９６】（１）まず、図２４（ａ）に示すように、
面方位（１００）のシリコン基板５０の表面及び裏面
に、熱酸化により、シリコン酸化膜５１ａ、５１ｂを形
成する。なお、シリコン基板５０の表面側は研磨、ポリ
シング加工が施されており、その平面度は１ｎｍ以下に
抑えられている。次に、シリコン基板５０の裏側にフォ
トレジスト（図示しない）を塗布し、フォトリソグラフ
ィを行って、このレジストに開口部５３の形状（図２
０，図２１参照）に対応した矩形の開口を形成する。そ
して、ＣＨＦ3ガスを用いてドライエッチングを行っ
て、裏面側の熱酸化膜５１ｂに矩形の開口部を形成す
る。
【００９７】（２）次に、図２４（ｂ）に示すように、
表面側の熱酸化膜５１ａの上に例えばスパッタ法によ
り、可撓性部材２の一部として例えば厚さ０．０１μｍ
のタンタル膜（図示せず）及び例えば厚さ０．１μｍの
ニッケル膜５２を成膜する。なお、上記タンタル膜を成
膜する理由は、酸化シリコン膜５１ａとニッケル膜５２
との密着力を上げるためである。
【００９８】（３）次に、図２４（ｃ）に示すように、
例えば電解メッキ法により上記ニッケル膜５２を電極と
して用いて、可撓性部材２の材料の残り分として所定の
厚さ（例えば５μｍ）のニッケルメッキ膜６０を形成す
る。この電解メッキ時にニッケルメッキ膜６０に引張応
力が付加される。
【００９９】ここで、引張応力が付加されたニッケルメ
ッキ膜６０の形成のための一連の電気メッキ技術につい
て詳細に説明する。
【０１００】ニッケルメッキの電解浴として、スルファ
ミン酸ニッケル：６００ｇ／ｌ、塩化ニッケル：５ｇ／
ｌ、ほう酸：３０ｇ／ｌを用い、浴温度を６０℃に設定
した場合、電気メッキされるメッキ膜の内部応力と電流
密度との関係は図２５に示すものとなる。
【０１０１】図２５を参照して、横軸は電流密度を示
し、縦軸はニッケル層の内部応力を示している。このよ
うにメッキ時に電流密度を制御することでニッケル層の
内部応力を制御することが可能であり、例えばニッケル
メッキ膜６０に５０Ｍｐａの引張応力を付加させる時に
は電流密度１６（Ａ／ｄｍ2）で電気メッキを行う。
【０１０２】（４）次に、図２４（ｄ）に示すように、
フォトレジスト（図示しない）を塗布し、フォトリソグ
ラフィを行って、このレジストに可撓性部材２の形状及
び下部電極用パッド５８の形状（図２２参照）に対応し
たパターンを形成する。続いて、エッチングを行って前
述のニッケルメッキ膜６０およびニッケル膜５２（膜厚
０．１μｍ）がパターニングされる。
【０１０３】（５）次に、図２４（ｅ）に示すように、
このシリコン基板５０を水酸化カリウム溶液に浸して、
熱酸化膜５１ｂをマスクとして基板１０６の裏面側から
オモテ面側へ向かってウェットエッチングを行い、シリ
コンを除去し、開口部５３を形成する。水酸化カリウム
で単結晶シリコン基板をエッチングすると異方性エッチ
ングが可能となり、結晶面方位（１，０，０）方向のエ
ッチング速度は速く、（１，１，１）方向のエッチング
速度は極端に遅くなる。従って、図に示すようなテーパ
上の開口部５３が形成され、熱酸化膜５１ｂのパターン
で決められた形状に精度良く開口部を加工することがで
きる。この時、オモテ面側ではニッケルメッキ膜６０お
よびニッケル膜５２をマスクとして、タンタル膜も除去
される。そして、図に示すように最終的に一方のニッケ
ルメッキ膜６０およびニッケル膜５２が可撓性部材２
に、他方のニッケルメッキ膜６０およびニッケル膜５２
が下部電極用パッド５８になる。
【０１０４】（５）次に、図２４（ｆ）に示すように、
基板５０の裏面側からＣＨＦ3ガスを用いてドライエッ
チングを行って、裏面側の熱酸化膜５１ｂおよび開口部
５３内の熱酸化膜５１ａとタンタル膜が除去される。そ
の結果、シリコン基板５０のオモテ面側の非常に平面度
の良い面形状がそのまま転写された可撓性部材２の面Ａ
が現れる。従って、この面Ａは光学的に優れたミラーと
して利用することが可能となる。
【０１０５】（６）次に、必要とあれば、図２４（ｇ）
に示すように、反射膜１０（図２１）として、例えばス
パッタ法により１ミクロンの厚みを有するアルミニウム
膜１０を成膜し、面Ａでの反射率をさらに向上させる。
【０１０６】次に、基板６側での作製工程について説明
する。図２６は、上記変形可能ミラー１の基板６側での
作製工程を示す図である。
【０１０７】（イ）まず、図２６（ａ）に示すように、
ガラスモールド法あるいは樹脂の成型で作製された基板
６が用意される。
【０１０８】（ロ）次に、図２６（ｂ）に示すように、
基板６はホルダー７１に保持され、上面から、例えばス
テンレス板のエッチングにより下部電極層１２、配線部
５５、配線パッド５６とスペーサ層５４の形状に対応し
た開口部が形成されたメタルマスク７０でおおわれる。
そして、例えばスパッタ法により、１ミクロンの厚みを
有するアルミニウム膜７３が基板６上のメタルマスク７
０の開口部の部分、つまり下部電極層１２、配線部５
５、配線パッド５６とスペーサ層５４の形状に対応した
部分に成膜される。
【０１０９】（ハ）次に、図２６（ｃ）に示すように、
基板６の面取り部５９を覆う形に開口部が形成されたメ
タルマスク７２でホルダー７１に保持された基板６の上
面を覆う。そして、例えばスパッタ法により、１ミクロ
ンの厚みを有する酸化シリコン膜９が基板６上のメタル
マスク７１の開口部の部分、つまり、基板６の面取り部
５９以外の部分に成膜される。
【０１１０】以上のように、この製造方法では、可撓性
部材２を半導体集積プロセスによって作製しているの
で、可撓性部材２を高精度に作製することができ、光ビ
ームの入射面の面形状を向上させることができる。ま
た、可撓性部材２や下部電極用パッド５８を連続的に一
括して形成しているので、作製工程を簡単化することが
できる。
【０１１１】（第８の実施の形態）図２８は、本発明の
記録再生装置の一構成例を示す概略ブロック図である。
ここでは、以上で説明してきた変形可能ミラーを光学系
の一要素として用いている。以下、図２８を用いてこの
記録再生装置の構成を説明する。尚、ここでは、厚みが
０．６ｍｍと１．２ｍｍの２種類の光ディスクに対応で
きる記録再生装置を例にとって説明する。
【０１１２】半導体レーザ５００から出たビーム５０４
は、コリメータレンズ５０２、ビームスプリッター５０
３、４分の１波長板５０５を透過して、ビームスプリッ
ター５０６に到達する。このビーム５０４は、ビームス
プリッター５０６及び４分の１波長板５０７を通過し
て、変形可能ミラー１に達する。そして、この変形可能
ミラー１で反射された光が、４分の１波長板を透過し、
ビームスプリッター５０６で反射され、対物レンズ５０
８に入射する。そして、対物レンズ５０８で集光されて
光ディスク５０９を照射する。この対物レンズ５０８
は、ディスク厚みが０．６ｍｍの光ディスクに対応する
ように設定されている。
【０１１３】そこで、本実施の形態では、装着された光
ディスク５０９の厚みに応じて、変形可能ミラー１の状
態を変えて、対物レンズ５０８の焦点をその光ディスク
５０９に合致したものとする。すなわち、ディスク厚み
が１．２ｍｍのときに変形可能ミラー１を変形させて、
入射光に球面収差を与えて、ディスクに焦点が合うよう
にする。尚、この変形可能ミラー１は、第１乃至第７の
実施の形態で説明してきたように、無変形時には平面ミ
ラーを形成するものである。以下、その動作について説
明する。
【０１１４】まず、光ディスク５０９の上側に設けられ
たディスク厚み検知装置５１５により、その厚みが０．
６ｍｍか１．２ｍｍか検知する。このディスク厚み検知
装置５１５は、例えば、図２９に示すような構成となっ
ている。ディスク厚み検知装置５１５は、光源６００と
光位置検出器６０１から構成されている。このディスク
厚み検知装置５０１では、光源６００から光ビーム６０
２を出射し、光ディスク５０９の上面で反射させる。こ
の反射光は、光ディスク５０９の厚みが０．６ｍｍの場
合は光路６０４を辿って光位置検出器６０１に入射す
る。一方、光ディスク５０９の厚みが１．２ｍｍの場合
は、光路６０３を辿って光位置検出器６０１に入射す
る。したがって、この反射光の位置を光位置検出器６０
１で検出することにより、そのディスク５０９の厚みを
判定することができる。
【０１１５】次に、システム制御装置５１６が、この基
板厚み検知装置５１５から基板厚み情報を受け、変形可
能ミラー１の駆動回路７を作動させる。このとき、駆動
回路７は、光ディスク５０９のディスク厚みが０．６ｍ
ｍの場合は、変形可能ミラー１を変形させない。一方、
ディスク厚みが１．２ｍｍの場合には、変形可能ミラー
１を変形させる、すなわち、変形可能ミラー１の可撓性
部材を基板の参照面に吸着させる。これにより、変形可
能ミラー１による反射光には所定の球面収差が与えら
れ、対物レンズ５０８の焦点をディスク厚み１．２ｍｍ
の光ディスクに合うようにする。この場合、変形可能ミ
ラー１の凹凸部の形状は、その凹凸部に吸着した可撓性
部材のミラー面２ａが次式で表されるような形状となる
ものであればよい。但し、この式では、図３０に示すよ
うに、中心からの半径をｒ（ｍｍ），ミラー面２ａの形
状をｆ（ｒ）（μｍ）としている。
【０１１６】ｆ（ｒ）＝３．３１６８×１０-2・ｒ6−
３．９５４２×１０-3・ｒ4-0.505・r2 以上の例では、対物レンズ５０８として、球面収差の与
えられていない光が入射したときに、ディスク厚みが
０．６ｍｍの光ディスク５０９に焦点の合うものを使用
し、ディスク厚みが１．２ｍｍの光ディスク５０９を使
用したときに、変形可能ミラー１により光ビームに球面
収差を与えているが、その逆であってもかまわない。こ
のときは、変形可能ミラー１の凹凸部の形状として、そ
の凹凸部に吸着した可撓性部材のミラー面２ａが次式で
表されるような形状を使用する。但し、この式では、図
３１に示すように、中心からの半径をｒ（ｍｍ），ミラ
ー面２ａの形状をｆ（ｒ）（μｍ）としている。
【０１１７】ｆ（ｒ）＝−２．２×１０-1＋３．４８６
８×１０-1・ｒ2−１．２７７×１０-1・ｒ4−１．６３
４８×１０-2・ｒ6＋７．００５２×１０-3・ｒ8 しかしながら、ディスク厚みが０．６ｍｍの光ディスク
は記録密度が大きいため、ディスク厚みが１．２ｍｍの
ＣＤ等の光ディスクを再生する場合よりも、使用する光
学部品に高い位置精度が要求される。シミュレーション
によると、ディスク厚みが１．２ｍｍの基板を再生する
ときに球面収差を与えた光を入射させた方が光学部品の
位置精度がゆるくてすむ。したがって、変形可能ミラー
１が平面ミラーとなっているときに、ディスク厚みが
０．６ｍｍの光ディスクを再生し、変形可能ミラー１を
変形させたときに、ディスク厚みが０．６ｍｍの光ディ
スクを再生する方が望ましい。
【０１１８】尚、本実施の形態では、基板厚み検知装置
５１５の検知結果に基づいて、変形可能ミラー１の状態
を変化させているが、これに限るものではない。例え
ば、光ディスク５０９に記録されている情報が読めない
場合に、変形可能ミラー１の状態を変化させてもよい。
【０１１９】また、本発明の記録再生装置は図２８に示
したものに限るものではなく、変形可能ミラーで反射さ
れた光を対物レンズで集光して光ディスクに照射するも
のであればよい。したがって、変形可能ミラーは、図２
８に示すように入射光に対して垂直に配置されていなく
てもよい、但し、その場合は、変形可能ミラー上での入
射光のビーム形状が楕円となるため、変形可能ミラーの
製造が多少困難となる。
【０１２０】
【発明の効果】請求項１に記載の変形可能ミラーでは、
変形時に可撓性部材が基板の凹凸部（参照面）に吸着し
ているため、基板の剛性を高くしたり、基板を線膨張係
数の低い材料（例えばガラス材料）で作製しておけば、
環境の変動に起因する変形量を小さく抑えることができ
る。また、基板の凹凸部に吸着させる力を充分高くして
おけば、多少駆動力が変動しても凹凸部への吸着が損な
われることはない。したがって、可撓性部材に形成され
たミラー面の形状を精度よく、しかも安定に維持するこ
とが可能である。
【０１２１】請求項２に記載の変形可能ミラーでは、可
撓性部材に引張り応力を付加して固定するため、無変形
時に環境温度が上昇し、可撓性部材が膨張しても張力が
この膨張力を吸収し、座屈等の変形を防止する。逆に、
温度が下がると張力が大きくなるのでミラー面は平坦に
保たれる。また、張力が可撓性部材に印加してあるの
で、可撓性部材の固有振動数を上げることができ、外部
の振動を受けても可撓性部材の変位を光学的に問題の無
いレベルまで抑えることができる。
【０１２２】請求項３に記載の変形可能ミラーでは、駆
動手段として２枚の平面電極間の静電気力を用いるた
め、変形可能ミラーの構造を、平面状の電極を可撓性部
材と基板に設けただけの簡単なものとすることができ
る。
【０１２３】請求項４に記載の変形可能ミラーでは、駆
動手段として磁気力を用い、その磁気力により可撓性部
材に形成された軟磁性膜を吸着させるため、その磁気力
を適当に設定することにより、安定で正確なミラー面を
得ることができる。
【０１２４】請求項５に記載の変形可能ミラーでは、可
撓性部材に空気圧を印加して、基板上の凹凸部にその可
撓性部材を吸着させるため、安定で正確なミラー面を得
ることができる。また、構造が非常に簡単となる。
【０１２５】請求項６乃至請求項９に記載の変形可能ミ
ラーでは、基板上の凹凸部あるいは可撓性部材にその間
に存在する空気を逃がすための空気孔（例えば、溝や微
小穴や貫通穴）を設けているため、可撓性部材が基板上
の凹凸部に吸着されるときに圧縮された空気を、その空
気孔に逃がすことができる。これにより、可撓性部材凹
凸部への吸着がさらに確実になる。
【０１２６】請求項１０に記載の変形可能ミラーでは、
可撓性部材を固定用基板に固定し、この固定用基板を介
して基板上に保持させているため、固定用基板に成膜、
フォトリソグラフィプロセスを施しながら高精度で可撓
性部材を作製することが可能となる。また、この固定用
基板に外部回路との配線パッドを形成することにより配
線を容易に行うことが可能となる。
【０１２７】請求項１１に記載の変形可能ミラーでは、
上記の固定用基板を単結晶シリコンで形成しているた
め、半導体作製プロセスを用いて、精度よく可撓性部材
を形成することが可能となる。また、バッチプロセスに
よる大量生産が可能となると共に、シリコン基板に可撓
性部材を駆動するための制御回路を作り込むことが可能
となる。
【０１２８】請求項１２に記載の変形可能ミラーの製造
方法によれば、可撓性部材を電解メッキ法により作製す
るため、例えば電流密度を制御することにより可撓性部
材に所定の引張応力を付加することが可能になる。
【０１２９】請求項１３に記載の光学装置によれば、変
形可能ミラーの変形、無変形に応じて、光学的に異なる
状態の光を出射することができる。
【０１３０】請求項１４に記載の光学装置によれば、変
形可能ミラーの変形により、球面収差を加えた光を出力
することができる。
【０１３１】請求項１５に記載の光学装置によれば、変
形可能ミラーの変形、無変形に応じて、光学部材のレン
ズの光学的焦点を２通りに変えることができる。
【０１３２】請求項１６に記載の光学装置では、無変形
時におけるレンズの光学的焦点の方を精度の要求される
方に設定するため、出射光をより安定に出力することが
できる。
【０１３３】請求項１７に記載の記録再生装置によれ
ば、変形可能ミラーの変形、無変形により、対物レンズ
の焦点位置を変え、ディスク厚みの異なる２種類の光デ
ィスクの再生を可能とすることができる。
【０１３４】請求項１８乃至請求項１９に記載の記録再
生装置では、装着した光ディスクのディスク厚みに応じ
て、変形可能ミラーを変形させることができる。
【０１３５】請求項２０に記載の記録再生装置では、高
い位置精度が要求されるディスク厚みの薄い光ディスク
を再生する際には、変形可能ミラーを無変形の状態で使
用する。このため、光学系の配置が多少ずれた場合でも
光ディスクの情報を良好に再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の変形可能ミラーの構成を示す
概略断面図である。
【図２】図１の変形可能ミラーの組立方法を示す分解断
面図である。
【図３】変形可能ミラーの電圧無印加時の状態を示す主
要断面図である。
【図４】変形可能ミラーの電圧印加時の状態を示す主要
断面図である。
【図５】他の構成の変形可能ミラーの電圧無印加時の状
態を示す主要断面図である。
【図６】他の構成の変形可能ミラーの電圧印加時の状態
を示す主要断面図である。
【図７】更に他の構成の変形可能ミラーの電圧無印加時
の状態を示す主要断面図である。
【図８】更に他の構成の変形可能ミラーの電圧印加時の
状態を示す主要断面図である。
【図９】更に他の構成の変形可能ミラーの電圧無印加時
の状態を示す主要断面図である。
【図１０】更に他の構成の変形可能ミラーの電圧印加時
の状態を示す主要断面図である。
【図１１】第２の実施の形態の変形可能ミラーの構成を
示す主要断面図である。
【図１２】第３の実施の形態の変形可能ミラーの構成を
示す主要断面図である。
【図１３】図１２の変形可能ミラーにおいて伝導性のあ
る基板を用いた例を示す主要断面図である。
【図１４】第３の実施の形態の変形可能ミラーの構成を
示す主要断面図である。
【図１５】図１４の変形可能ミラーにおいて伝導性のあ
る基板を用いた例を示す主要断面図である。
【図１６】第４の実施の形態の変形可能ミラーの構成を
示す主要断面図である。
【図１７】図１６の変形可能ミラーにおいて伝導性のあ
る基板を用いた例を示す主要断面図である。
【図１８】第５の実施の形態の変形可能ミラーの構成を
示す主要断面図である。
【図１９】第６の実施の形態の変形可能ミラーの構成を
示す主要断面図である。
【図２０】第７の実施の形態の変形可能ミラーを可撓性
部材側から見た平面図である。
【図２１】第７の実施の形態の変形可能ミラーの構成を
示す主要断面図である。
【図２２】第７の実施の形態の変形可能ミラーを基板側
から見た平面図である。
【図２３】第７の実施の形態の変形可能ミラーの構成を
説明する分解斜視図である。
【図２４】第７の実施の形態の変形可能ミラーの固定用
基板側の製造方法を説明するプロセス図である。
【図２５】電気メッキにより形成されるニッケルの内部
応力と電流密度との関係を示す図である。
【図２６】第７の実施の形態の変形可能ミラーの基板側
の製造方法を説明するプロセス図である。
【図２７】第７の実施の形態の他の構成の変形可能ミラ
ーを基板側から見た平面図である。
【図２８】本発明の記録再生装置の一構成例を示すブロ
ック図である。
【図２９】図２８の基板厚み検知装置を説明する図であ
る。
【図３０】変形可能ミラーの凹凸部３の設計例を示す図
である。
【図３１】変形可能ミラーの凹凸部３の他の設計例を示
す図である。
【図３２】従来の光ピックアップの構成を示すブロック
図である。
【図３３】従来の変形可能ミラーを使用した光ピックア
ップの構成を示す図である。
【図３４】従来の変形可能ミラーの構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
１ 変形可能ミラー ２ 可撓性部材 ２ａ ミラー面 ３ 凹凸部 ６ 基板 ７ 駆動回路 ８ 上部電極層 ９ 絶縁層 １０ 反射膜 １２ 下部電極 １４ 溝部 １５ 微小穴 １６ 貫通穴 １７ 高分子フィルム ５０ シリコン基板 ５０８ 対物レンズ ５１５ 基板厚み検知装置
【手続補正書】
【提出日】平成８年３月２５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４２】請求項１６に記載の光学装置は、変形可能
ミラーの無変形時における上記レンズの光学的焦点が、
上記２通りの光学的焦点の内、精度の要求される方の光
学的焦点であるものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１１７】ｆ（ｒ）＝−２．２×１０-1＋３．４８６
８×１０-1・ｒ2−１．２７７×１０-1・ｒ4−１．６３
４８×１０-2・ｒ6＋７．００５２×１０-3・ｒ8 しかしながら、ディスク厚みが０．６ｍｍの光ディスク
は記録密度が大きいため、ディスク厚みが１．２ｍｍの
ＣＤ等の光ディスクを再生する場合よりも、使用する光
学部品に高い位置精度が要求される。シミュレーション
によると、ディスク厚みが１．２ｍｍの基板を再生する
ときに球面収差を与えた光を入射させた方が光学部品の
位置精度がゆるくてすむ。したがって、変形可能ミラー
１が平面ミラーとなっているときに、ディスク厚みが
０．６ｍｍの光ディスクを再生し、変形可能ミラー１を
変形させたときに、ディスク厚みが０．１２ｍｍの光デ
ィスクを再生する方が望ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２０】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ１１Ｂ 7/135 Ｇ０２Ｂ 7/18 Ｂ (72)発明者 阿部 新吾 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 恩田 裕 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 乾 哲也 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入射光を反射する反射面を有し、該反射
    面を変形することにより前記入射光に球面収差を与える
    変形可能ミラーにおいて、 表面に前記反射面を有する弾性変形可能な可撓性部材
    と、 前記可撓性部材の下方に設置され、前記可撓性部材の裏
    面と対向する部分に参照面を有する基板と、 前記可撓性部材を前記参照面に吸着させることにより、
    前記反射面を前記球面収差に対応する形状に変形させる
    駆動手段と、を有してなることを特徴とする変形可能ミ
    ラー。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の変形可能ミラーにおい
    て、 前記可撓性部材は、前記反射面が平面ミラーを形成する
    ように、引張応力が付加された状態で前記参照面の上方
    に設置されてなることを特徴とする変形可能ミラー。
  3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の変形可
    能ミラーにおいて、 前記可撓性部材に上部電極が形成されているとともに、
    前記基板に下部電極が形成されており、 前記駆動手段は、前記上部電極と前記下部電極間に電位
    差を印加して、前記上部電極と前記下部電極間に静電気
    力を与える電圧印加手段であることを特徴とする変形可
    能ミラー。
  4. 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の変形可
    能ミラーにおいて、 前記可撓性部材は、軟磁性膜を有してなり、 前記駆動手段は、前記軟磁性膜に磁気力を印加する磁力
    印加手段であることを特徴とする変形可能ミラー。
  5. 【請求項５】 請求項１または請求項２に記載の変形可
    能ミラーにおいて、 前記駆動手段は、前記可撓性部材に空気圧を与える空気
    圧印加手段であることを特徴とする変形可能ミラー。
  6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
    の変形可能ミラーにおいて、 前記可撓性部材と前記基板の少なくとも一方に、前記可
    撓性部材と前記基板の間に存在する空気を逃がすための
    空気孔を有することを特徴とする変形可能ミラー。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の変形可能ミラーにおい
    て、 前記空気孔は、前記基板の前記参照面に形成された溝部
    であることを特徴とする変形可能ミラー。
  8. 【請求項８】 請求項６に記載の変形可能ミラーにおい
    て、 前記空気孔は、前記可撓性部材に形成された微小穴であ
    ることを特徴とする変形可能ミラー。
  9. 【請求項９】 請求項６に記載の変形可能ミラーにおい
    て、 前記空気孔は、前記基板に形成された貫通穴であること
    を特徴とする変形可能ミラー。
  10. 【請求項１０】 請求項１乃至請求項９のいずれかに記
    載の変形可能ミラーにおいて、 前記可撓性部材は、前記基板上に保持された固定用基板
    に固定されてなることを特徴とする変形可能ミラー。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の変形可能ミラーに
    おいて、 前記固定用基板は単結晶シリコンからなることを特徴と
    する変形可能ミラー。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の変形可能ミラーの
    製造方法であって、 前記固定用基板上に引張応力の付加された金属反射膜を
    メッキ法により形成する工程と、 前記固定用基板のうちの前記参照面以上の大きさの領域
    をエッチングにより除去する工程と、 前記固定用基板を、前記領域が前記参照面の上方にくる
    ように、前記基板に固定する工程と、を含むことを特徴
    とする変形可能ミラーの製造方法。
  13. 【請求項１３】 変形可能な反射面を有する変形可能ミ
    ラーと、該変形可能ミラーに対して光を入出力する光学
    部材と、からなり、前記変形可能ミラーの変形、無変形
    により、光学的に異なる複数の光を出射することのでき
    る光学装置であって、 前記変形可能ミラーは、表面に前記反射面を有する弾性
    変形可能な可撓性部材と、該可撓性部材の下方に設置さ
    れ、前記可撓性部材の裏面と対向する部分に参照面を有
    する基板と、前記可撓性部材を前記参照面に吸着させる
    ことにより前記反射面を変形させる駆動手段とを、有し
    てなることを特徴とする光学装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の光学装置におい
    て、 前記変形可能ミラーは、その変形により、入射光に球面
    収差を与えるよう形成されてなることを特徴とする光学
    装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１３に記載の光学装置におい
    て、 前記光学部材は、前記変形可能ミラーにより反射された
    光を受光するレンズを有してなり、 前記変形可能ミラーは、その無変形、変形により、前記
    レンズの光学的焦点を２通りに変えるよう形成されてな
    ることを特徴とする光学装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の光学装置におい
    て、 変形可能ミラーの無変形時における前記レンズの光学的
    焦点は、前記２通りの光学的焦点の内、精度の要求され
    る方の光学的焦点であることを特徴とする光学装置。
  17. 【請求項１７】 レーザ源と、 該レーザ源からの光を反射する反射面を有し、該反射面
    の変形により前記光に球面収差を与える変形可能ミラー
    と、 前記変形可能ミラーの反射した光を集光して光記録媒体
    上に照射する、予め決められた厚みを有する第１の光記
    録媒体に焦点が合うように設定された対物レンズと、を
    備えてなる記録再生装置であって、 前記変形可能ミラーは、 表面に平面ミラーを形成する反射面を有し、弾性変形可
    能な可撓性部材と、 該可撓性部材の下方に設置され、該可撓性部材の裏面と
    対向する部分に参照面を有する基板と、 前記可撓性部材を前記参照面に吸着させることにより、
    前記対物レンズを透過した光の焦点が前記第１の光記録
    媒体とは厚みの異なる第２の光記録媒体に合うように、
    前記反射面を変形させる駆動手段と、を有してなること
    を特徴とする記録再生装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の記録再生装置にお
    いて、 装着された光記録媒体が第１の光記録媒体であるか第２
    の光記録媒体であるかを判定し、その判定結果が第２の
    光記録媒体であるときに、前記駆動手段に前記可撓性部
    材を吸着するよう指示する判定手段を有してなることを
    特徴とする記録再生装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１８に記載の記録再生装置にお
    いて、 装着された光記録媒体に記録されている信号が読めなか
    った場合に、前記変形可能ミラーの状態を変化するよう
    前記駆動手段に指示する変形指示手段を有してなること
    を特徴とする記録再生装置。
  20. 【請求項２０】 請求項１８または請求項１９に記載の
    記録再生装置において、 第２の記録媒体の厚さが第１の光記録媒体の厚さより薄
    いことを特徴とする記録再生装置。
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