JP2000066074A - Optical element and its production - Google Patents

Optical element and its production

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JP2000066074A
JP2000066074A JP10253216A JP25321698A JP2000066074A JP 2000066074 A JP2000066074 A JP 2000066074A JP 10253216 A JP10253216 A JP 10253216A JP 25321698 A JP25321698 A JP 25321698A JP 2000066074 A JP2000066074 A JP 2000066074A
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JP
Japan
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pinhole
beam splitter
optical element
convex lens
lens
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10253216A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Narisawa
賢司 成澤
Shinji Nakamura
伸司 中村
Koichiro Nishikawa
浩一郎 西川
Naoyuki Nakagawa
直之 中川
Akinari Suehiro
晃也 末廣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
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Publication of JP2000066074A publication Critical patent/JP2000066074A/en
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  • Optical Head (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To inexpensively produce an optical element for diffracting light. SOLUTION: The rugged patterns of plural diffraction gratings 32 constituting a beam splitter 32 are arrayed and formed on a silicon wafer 31 by an electron beam writing system to form a father 33 transferred with the rugged patterns (32) of the wafer 31. A mother 34 transferred with the rugged patterns (32) of this father 33 is formed and a stamper 3 transferred with the rugged patterns (32) of this mother is formed. This stamper 35 and a lens metal mold 36 are then mounted at a molding device and a resin of a lens material is poured into this lens metal mold 36 and is molded, by which the lens 37 transferred with the rugged patterns (32) of the stamper 35 is formed. A thin film is formed by sputtering of a metal or the like on the surface of this lens 37 and a pinhole film 38 is formed, by which the lens 37, the beam splitter 32 and the pinhole film 38 are integrated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光を回折する光学
素子及びその製造方法に関する。
The present invention relates to an optical element for diffracting light and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】プリペイドカード、クレジットカード、
キャッシュカードなどの磁気カードは、記録手段として
磁気ストライプと呼ばれる磁気記録部を有する。この磁
気記録部には例えばプリペイドカードの場合には使用に
伴う残高が記録され、また、必要に応じて本人を確認す
るためにID(識別)番号などが記録される。このよう
な磁気カードは携帯に便利であり、面倒な現金の授受を
伴わないいわゆるキャッシュレス社会に貢献している。
一方、このような磁気カードは記録媒体が磁気記録層で
あるので、記録内容を容易に判読することができ、その
ため偽造も容易であるので、テレフォンカードやパチン
コ店のプリペイドカードが大量に偽造されたりして不正
使用されることが多く、社会問題化している。
2. Description of the Related Art Prepaid cards, credit cards,
A magnetic card such as a cash card has a magnetic recording section called a magnetic stripe as recording means. For example, in the case of a prepaid card, the balance associated with use is recorded in the magnetic recording unit, and an ID (identification) number or the like is recorded as necessary to identify the person. Such a magnetic card is convenient to carry and contributes to a so-called cashless society without cumbersome cash transfer.
On the other hand, in such a magnetic card, since the recording medium is a magnetic recording layer, the recorded contents can be easily read, and therefore, it is easy to forge, so that a large number of telephone cards and prepaid cards of pachinko parlors are forged. It is often misused and has become a social problem.

【0003】このような偽造や不正使用に対処するため
に、従来の単純な磁気記録方式に代えて複雑化した磁気
記録方式やICカードが提案されているが、この方法は
コストが高くなるという問題があり、一般には普及して
いない。そこで、これに代わる方法として、回折格子や
ホログラムを用いた光学的記録方式が例えば特開平3−
71383号公報、特開平5−73738号公報、特公
平7−97388号公報などにおいて提案されている。
In order to cope with such forgery and unauthorized use, complicated magnetic recording systems and IC cards have been proposed in place of conventional simple magnetic recording systems, but this method is costly. There is a problem and it is not widespread. Therefore, as an alternative method, an optical recording method using a diffraction grating or a hologram is disclosed in, for example,
These are proposed in, for example, JP-A-71383, JP-A-5-73738, and JP-B-7-97388.

【0004】上記公報に示す従来の光学的記録方法で
は、ホログラムにおける光の反射強度が所定値か否か
(又は所定値以上か否か)を判断する方法であったり、
回折格子やホログラムにより反射光の複数の異なる光路
を検出する方法であるので、カードが正規(真正)か又
は偽造品かを識別することには役立つ。しかしながら、
例えばプリペイドカードの金額や、キャッシュカードに
おける暗証番号やカード番号を記録するために適さず、
この情報を仮に上記公報に示す従来の光学的記録方法を
用いて記録しようとすると莫大な数のホログラムを配置
する必要がある。また、カードの製造のみならず、記録
情報を精度よく再生しようとすると、読み出し装置(リ
ーダ)が非常に複雑化して極めて大きなコストを必要と
し、このため実現が困難と思われる。
In the conventional optical recording method disclosed in the above publication, it is a method of determining whether or not the reflection intensity of light on a hologram is a predetermined value (or not less than a predetermined value),
Since this is a method of detecting a plurality of different optical paths of reflected light using a diffraction grating or a hologram, it is useful to identify whether a card is authentic (authentic) or counterfeit. However,
For example, it is not suitable for recording the amount of a prepaid card, a PIN or a card number in a cash card,
If this information is to be recorded using the conventional optical recording method disclosed in the above publication, a huge number of holograms must be arranged. Further, in order to accurately reproduce recorded information as well as to manufacture a card, a reading device (reader) becomes extremely complicated and requires a very large cost, which is considered to be difficult to realize.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、本出願人
は、先の出願(特願平8−346617号など)におい
て例えばプリペイドカードの金額や、キャッシュカード
における暗証番号やカード番号などの複雑な情報を記録
する場合に好適な低コストの光カードと、この光カード
の記録再生装置を提案している。
By the way, the applicant of the present invention disclosed in the earlier application (Japanese Patent Application No. 8-346617, etc.) complicated information such as the amount of a prepaid card, a personal identification number and a card number in a cash card. Proposed a low-cost optical card suitable for recording the optical card, and a recording / reproducing apparatus for the optical card.

【0006】しかしながら、この記録再生装置において
用いられている単色光発生装置は、図11に示すように
半導体レーザ(LD)1やLEDなどの単色拡散光を光
源光として用いてこの単色拡散光を凸レンズ2で集光
し、次いでこの集光された単色光をピンホール3により
照射範囲を制限し、次いでこの単色光をビームスプリッ
タ4により複数本(例えば7本)のビームに分割するの
で、例えば特公平7−97388号公報(図3)に示さ
れるように半導体レーザとレンズのみの構成と比較する
と、それぞれの光学素子が非常な精密さを必要とし、ま
た、ビームが傾かないように組み立て調整精度も要求さ
れるので、多大なコストを要するという問題点がある。
However, the monochromatic light generator used in this recording / reproducing apparatus uses monochromatic diffused light such as a semiconductor laser (LD) 1 or LED as a light source as shown in FIG. Since the converged monochromatic light is condensed by the convex lens 2, the irradiation range of the condensed monochromatic light is limited by the pinhole 3, and the monochromatic light is then split into a plurality of (eg, seven) beams by the beam splitter 4. As shown in Japanese Patent Publication No. 7-97388 (FIG. 3), as compared with the configuration of only a semiconductor laser and a lens, each optical element requires extremely high precision, and assembly adjustment is performed so that the beam does not tilt. Since precision is also required, there is a problem that a great cost is required.

【0007】また、光を回折する他の光学素子としては
フレネルレンズが知られている。このフレネルレンズに
は複数の環状の凸状レンズパターンが形成され、1つの
環状パターンは階段状に形成されている。このフレネル
レンズを製造する従来の方法としては、図12に示すよ
うに第1ステップにおいてSi基板上に酸化膜(SiO
2)を形成し、この酸化膜上にフォトレジストを塗布
し、このフォトレジストを第1のパターンのマスクを介
して露光してエッチングすることにより酸化膜に1段の
環状の凸状レンズパターンを形成する。そして、この工
程を第2ステップ、第3ステップのように第2、第3…
のパターンのマスクを用いて繰り返すことにより、2
段、3段…を順次形成して複数段の環状の凸状レンズパ
ターンを形成する。したがって、この従来の製造方法で
は、パターン(すなわち段)の数だけ上記工程を繰り返
し、また、マスクの数もパターンの数だけ必要になるの
で、時間とコストがかかるという問題点がある。
A Fresnel lens is known as another optical element for diffracting light. A plurality of annular convex lens patterns are formed on the Fresnel lens, and one annular pattern is formed stepwise. As a conventional method of manufacturing this Fresnel lens, an oxide film (SiO 2) is formed on a Si substrate in a first step as shown in FIG.
2 ) is formed, a photoresist is applied on the oxide film, and the photoresist is exposed and etched through a mask of the first pattern to form a one-step annular convex lens pattern on the oxide film. Form. Then, this process is performed in the second, third,.
By repeating using the mask of the pattern
Are sequentially formed to form a plurality of annular convex lens patterns. Therefore, in this conventional manufacturing method, the above-described steps are repeated by the number of patterns (ie, steps), and the number of masks is required by the number of patterns.

【0008】本発明は上記従来例の問題点に鑑み、安価
に製造することができる光学素子及びその製造方法を提
供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide an optical element which can be manufactured at low cost and a method for manufacturing the same, in view of the problems of the above-mentioned conventional examples.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】第1の発明は上記目的を
達成するために、電子ビーム描画装置を用いてビームス
プリッタとピンホールを一体化したものである。
According to a first aspect of the present invention, a beam splitter and a pinhole are integrated using an electron beam drawing apparatus in order to achieve the above object.

【0010】すなわち第1の発明によれば、単色拡散光
を凸レンズにより集光し、その照射範囲をピンホールに
より制限し、ビームスプリッタにより複数本のビームに
回折する光学素子において、電子ビーム描画装置により
回折格子パターンを形成してその回折格子パターンを複
製することにより前記ビームスプリッタを形成し、前記
ビームスプリッタの表面にピンホール膜を塗布すること
により前記ピンホールを形成して前記ビームスプリッタ
と前記ピンホールを一体化したことを特徴とする光学素
子が提供される。
According to the first aspect of the present invention, in an optical element for converging monochromatic diffused light by a convex lens, restricting an irradiation range by a pinhole, and diffracting a plurality of beams by a beam splitter, Forming the beam splitter by forming a diffraction grating pattern and duplicating the diffraction grating pattern, forming the pinhole by applying a pinhole film on the surface of the beam splitter, forming the pinhole, An optical element characterized by integrating a pinhole is provided.

【0011】また第1の発明によれば、単色拡散光を凸
レンズにより集光し、その照射範囲をピンホールにより
制限し、ビームスプリッタにより複数本のビームに回折
する、光学素子の製造方法において、電子ビーム描画装
置により回折格子パターンを形成するステップと、前記
回折格子パターンを複製することにより前記ビームスプ
リッタを形成するステップと、前記ビームスプリッタの
表面にピンホール膜を塗布することにより前記ピンホー
ルを形成して前記ビームスプリッタと前記ピンホールを
一体化するステップとを、有することを特徴とする光学
素子の製造方法が提供される。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an optical element, wherein monochromatic diffused light is condensed by a convex lens, its irradiation range is limited by a pinhole, and diffracted into a plurality of beams by a beam splitter. Forming a diffraction grating pattern by an electron beam drawing apparatus; forming the beam splitter by duplicating the diffraction grating pattern; and coating the pinhole by coating a pinhole film on the surface of the beam splitter. Forming the beam splitter and the pinhole into a single unit.

【0012】また第2の発明は上記目的を達成するため
に、凸レンズの表面にピンホール膜を塗布することによ
りピンホールを形成して凸レンズとピンホールを一体化
したものである。
According to a second aspect of the present invention, in order to achieve the above object, a pinhole is formed by applying a pinhole film to the surface of a convex lens, and the convex lens and the pinhole are integrated.

【0013】すなわち第2の発明によれば、単色拡散光
を凸レンズにより集光し、その照射範囲をピンホールに
より制限し、ビームスプリッタにより複数本のビームに
回折する、光学素子において、前記凸レンズの表面にピ
ンホール膜を塗布することにより前記ピンホールを形成
して前記凸レンズと前記ピンホールを一体化したことを
特徴とする光学素子が提供される。
According to the second aspect of the present invention, in the optical element, the monochromatic diffused light is condensed by the convex lens, the irradiation range is limited by the pinhole, and the beam is split into a plurality of beams by the beam splitter. An optical element is provided in which the pinhole is formed by applying a pinhole film to a surface, and the convex lens and the pinhole are integrated.

【0014】また第2の発明によれば、単色拡散光を凸
レンズにより集光し、その照射範囲をピンホールにより
制限し、ビームスプリッタにより複数本のビームに回折
する、光学素子の製造方法において、前記凸レンズの表
面にピンホール膜を塗布することにより前記ピンホール
を形成して前記凸レンズと前記ピンホールを一体化する
ステップを、有することを特徴とする光学素子の製造方
法が提供される。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an optical element, wherein monochromatic diffused light is condensed by a convex lens, its irradiation range is limited by a pinhole, and diffracted into a plurality of beams by a beam splitter. A method of manufacturing an optical element, comprising: forming a pinhole by applying a pinhole film to a surface of the convex lens to integrate the convex lens and the pinhole.

【0015】また第3の発明は上記目的を達成するため
に、電子ビーム描画装置を用いてビームスプリッタと凸
レンズを一体化したものである。さらに、これらのビー
ムスプリッタ及び凸レンズとピンホールを一体化したも
のである。
According to a third aspect of the present invention, in order to achieve the above object, a beam splitter and a convex lens are integrated using an electron beam drawing apparatus. Further, the beam splitter, the convex lens and the pinhole are integrated.

【0016】すなわち第3の発明によれば、単色拡散光
を凸レンズにより集光し、その照射範囲をピンホールに
より制限し、ビームスプリッタにより複数本のビームに
回折する、光学素子において、電子ビーム描画装置によ
り前記ビームスプリッタの回折格子パターンを形成して
前記回折格子パターンを複製することにより前記ビーム
スプリッタのスタンパを形成し、前記スタンパとレンズ
金型により前記ビームスプリッタと凸レンズを一体化し
て形成したことを特徴とする光学素子が提供される。
According to the third aspect of the present invention, there is provided an optical element in which monochromatic diffused light is condensed by a convex lens, its irradiation range is limited by a pinhole, and is diffracted into a plurality of beams by a beam splitter. Forming a diffraction grating pattern of the beam splitter by an apparatus, forming a stamper of the beam splitter by duplicating the diffraction grating pattern, and integrally forming the beam splitter and the convex lens by the stamper and a lens mold. An optical element is provided.

【0017】また第3の発明によれば、単色拡散光を凸
レンズにより集光し、その照射範囲をピンホールにより
制限し、ビームスプリッタにより複数本のビームに回折
する、光学素子の製造方法において、電子ビーム描画装
置により前記ビームスプリッタの回折格子パターンを形
成するステップと、前記回折格子パターンを複製するこ
とにより前記ビームスプリッタのスタンパを形成するス
テップと、前記スタンパとレンズ金型により前記ビーム
スプリッタと凸レンズを一体化して形成するステップと
を、有することを特徴とする光学素子の製造方法が提供
される。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an optical element, comprising: condensing monochromatic diffused light by a convex lens, restricting an irradiation range by a pinhole, and diffracting a plurality of beams by a beam splitter. Forming a diffraction grating pattern of the beam splitter with an electron beam writing apparatus; forming a stamper of the beam splitter by duplicating the diffraction grating pattern; and forming the beam splitter and the convex lens by the stamper and a lens mold. And a step of integrally forming the optical element.

【0018】また第4の発明は上記目的を達成するため
に、凸レンズの表面に回折格子が形成された光学素子を
電子ビーム描画装置により形成するようにしたものであ
る。
According to a fourth aspect of the present invention, in order to achieve the above object, an optical element having a diffraction grating formed on the surface of a convex lens is formed by an electron beam drawing apparatus.

【0019】すなわち第4の発明によれば、凸レンズの
表面に回折格子が形成された光学素子の製造方法におい
て、電子ビーム描画装置により回折格子パターンを形成
してその回折格子パターンを複製することにより前記回
折格子のスタンパを形成するステップと、前記スタンパ
とレンズ金型により前記凸レンズの表面に前記回折格子
を形成するステップとを、有することを特徴とする光学
素子の製造方法が提供される。
That is, according to the fourth aspect, in the method of manufacturing an optical element in which a diffraction grating is formed on the surface of a convex lens, a diffraction grating pattern is formed by an electron beam drawing apparatus, and the diffraction grating pattern is duplicated. A method of manufacturing an optical element, comprising: forming a stamper of the diffraction grating; and forming the diffraction grating on a surface of the convex lens using the stamper and a lens mold.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明に係る光学素子の第
1の実施形態が適用される光カードを示す構成図、図2
は図1の光カードに対して単色光の回折光を発生する単
色光発生装置を示す構成図、図3は本発明に係る光学素
子を示す構成図、図4は図3の光学素子の製造工程を示
す説明図、図5は図3、図4の光学素子を示す側面図で
ある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an optical card to which a first embodiment of an optical element according to the present invention is applied, and FIG.
1 is a configuration diagram showing a monochromatic light generating device that generates monochromatic diffracted light with respect to the optical card of FIG. 1, FIG. 3 is a configuration diagram showing an optical element according to the present invention, and FIG. FIG. 5 is a side view showing the optical element shown in FIGS. 3 and 4.

【0021】図1(b)は本発明に係る光学素子が適用
される光記録媒体(光カード)10の側面断面を示し、
この光カード10は基板11と、記録層と、例えばアル
ミニウムの反射膜13とUV保護膜14が積層されて2
5mm×75mmの矩形状に構成されている。基板11
としては例えばポリカーボネートなどを用いることがで
き、UV保護膜14としては例えばUVポリマーコート
などを用いることができる。記録層には2次元画像デー
タに基づいて演算により生成された複数のホログラム干
渉縞が形成され、このホログラム干渉縞はCGH(コン
ピュータ・ジェネレーテッド・ホログラム)12と呼ば
れている。
FIG. 1B is a side sectional view of an optical recording medium (optical card) 10 to which the optical element according to the present invention is applied.
The optical card 10 has a substrate 11, a recording layer, a reflective film 13 made of, for example, aluminum, and a UV protective film 14 laminated on each other.
It has a rectangular shape of 5 mm × 75 mm. Substrate 11
For example, polycarbonate or the like can be used, and as the UV protective film 14, for example, a UV polymer coat can be used. A plurality of hologram interference fringes generated by calculation based on two-dimensional image data are formed on the recording layer, and these hologram interference fringes are called CGH (computer generated hologram) 12.

【0022】図1(a)は基板11側から見た上面図を
示し、CGH12は正方形で示され、反射膜13はCG
H12より広い領域として示されている。複数のCGH
12は縦横方向に配列されて形成され、その1つは例え
ば100μmであり、間隔は250μmである。その1
つ1つが文字を表し、例えばプリペイドカードとして用
いる場合には、ある単位の金額を表す。
FIG. 1A is a top view as seen from the substrate 11 side. CGH 12 is shown by a square, and reflection film 13 is formed by a CG.
It is shown as an area larger than H12. Multiple CGHs
12 are arranged in the vertical and horizontal directions, one of which is, for example, 100 μm, and the interval is 250 μm. Part 1
Each one represents a character. For example, when used as a prepaid card, it represents a certain amount of money.

【0023】このようなCGH12を再生する場合に
は、図2に示すような単色光発生装置20を用いる。な
お、図2に示す例では、CGH12は横方向に6個が配
列されているので、単色光発生装置20は中央の回折さ
れていない1本と、外側の回折されている6本の合計7
本のビームを発生して、回折されている6本により横方
向の6個のCGH12を一度に照射する。また、単色光
発生装置20又はCGH12を縦方向に移動させること
により、2次元に配列されたCGH12を照射してその
反射光を読み取る。なお、ビームスポットBSは長円形
で示されているが、円形でもよい。
When reproducing such a CGH 12, a monochromatic light generator 20 as shown in FIG. 2 is used. In the example shown in FIG. 2, since six CGHs 12 are arranged in the horizontal direction, the monochromatic light generating device 20 has a total of seven non-diffracted central rays and six diffracted outer rays.
A beam is generated, and six CGHs 12 in the horizontal direction are irradiated at a time by the six diffracted beams. Further, by moving the monochromatic light generating device 20 or the CGH 12 in the vertical direction, the two-dimensionally arranged CGHs 12 are irradiated to read the reflected light. Although the beam spot BS is shown as an ellipse, it may be circular.

【0024】図3は単色光発生装置20を示し、この単
色光発生装置20は図11に示す半導体レーザ(LD)
1やLEDなどの単色拡散光を発生する光源部材と、凸
レンズ2、ピンホール3及びビームスプリッタ4が一体
化された光学部材21の合計2つの部材で構成されてい
る。図4はこの光学部材21の製造工程を示している。
まず、図4(a)に示すように、公知の電子ビーム描画
方式でシリコン(Si)ウェーハ(以下単にウエーハと
もいう)31上にビームスプリッタ32を構成する複数
の回折格子の凹凸パターンを配列して形成する。
FIG. 3 shows a monochromatic light generator 20, which is a semiconductor laser (LD) shown in FIG.
1 and a light source member that generates monochromatic diffused light such as an LED, and an optical member 21 in which a convex lens 2, a pinhole 3, and a beam splitter 4 are integrated. FIG. 4 shows a manufacturing process of the optical member 21.
First, as shown in FIG. 4A, an uneven pattern of a plurality of diffraction gratings constituting a beam splitter 32 is arranged on a silicon (Si) wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) 31 by a known electron beam drawing method. Formed.

【0025】なお、公知の電子ビーム描画方式により回
折格子32の凹凸パターンを形成する方法について説明
すると、まず、ウェーハ31上にフォトレジストを塗布
し、次いでこのフォトレジスト上を電子ビーム露光装置
により回折格子32の2次元パターンを描画する。次い
でエッチング工程とメッキ工程を経ることによりフォト
レジストを除去してウェーハ31の表面に回折格子32
の凹凸パターンを形成する。
The method of forming the concavo-convex pattern of the diffraction grating 32 by a known electron beam drawing method will be described. First, a photoresist is applied on the wafer 31 and then the photoresist is diffracted by an electron beam exposure apparatus. A two-dimensional pattern of the grid 32 is drawn. Next, the photoresist is removed through an etching process and a plating process, and the diffraction grating 32 is formed on the surface of the wafer 31.
Is formed.

【0026】このようにウェーハ31の表面に回折格子
32の凹凸パターンを形成すると、次いで図4(b)、
(c)に示すように凹凸パターンの上にニッケル(N
i)をプレーティングして、ウェーハ31の凹凸パター
ンが転写されたファーザー33を形成する。次いで図4
(c)、(d)に示すようにこのファーザー33の上に
ニッケルをプレーティングして、ファーザー33の凹凸
パターンが転写されたマザー34を形成する。次いで図
4(d)、(e)に示すようにこのマザー34の上にニ
ッケルをプレーティングして、マザー34の凹凸パター
ンが転写されたスタンパ35を形成する。
When the uneven pattern of the diffraction grating 32 is formed on the surface of the wafer 31 in this manner, then, FIG.
As shown in (c), nickel (N
i) is plated to form a father 33 to which the concave / convex pattern of the wafer 31 is transferred. Then FIG.
As shown in (c) and (d), nickel is plated on the father 33 to form a mother 34 to which the pattern of the unevenness of the father 33 is transferred. Next, as shown in FIGS. 4D and 4E, nickel is plated on the mother 34 to form a stamper 35 on which the concavo-convex pattern of the mother 34 is transferred.

【0027】次いで図4(f)、(g)に示すように、
このスタンパ35とレンズ金型36を成型器に取り付
け、レンズ金型36内にレンズ材料の樹脂を注入して成
型することにより、スタンパ35(Ni)の凹凸パター
ン(32)が転写されたレンズ37を形成する。なお、
このとき、レンズ37の円周方向を位置決めするために
レンズ金型36の円周方向に一部を凸状に形成しておく
ことにより、レンズ37の円周方向の一部に凹状の位置
決めキー37aが形成される。最後に、図4(h)に示
すようにレンズ37の表面に金属などをスパッタして薄
膜を形成することによりピンホール膜38を形成する。
Next, as shown in FIGS. 4F and 4G,
The stamper 35 and the lens mold 36 are attached to a molding machine, and a resin of a lens material is injected into the lens mold 36 and molded, thereby forming the lens 37 on which the concave / convex pattern (32) of the stamper 35 (Ni) is transferred. To form In addition,
At this time, in order to position the lens 37 in the circumferential direction, a part of the lens mold 36 is formed in a convex shape in the circumferential direction, so that a concave positioning key is formed in a part of the lens 37 in the circumferential direction. 37a are formed. Finally, as shown in FIG. 4H, a pinhole film 38 is formed by sputtering a metal or the like on the surface of the lens 37 to form a thin film.

【0028】したがって、このような製造方法によれ
ば、図5に示すようにレンズ37と、ビームスプリッタ
32とピンホール膜38が一体化された光学素子を実現
することができる。また、代わりに図6に示すように、
レンズ37を別部材としてビームスプリッタ32とピン
ホール膜38を一体化するようにしてもよい。また、図
7に示すようにビームスプリッタ32を別部材としてレ
ンズ37とピンホール膜38を一体化するようにしても
よく、また、図8に示すようにピンホール膜38を別部
材としてレンズ37とビームスプリッタ32を一体化す
るようにしてもよい。ここで、ピンホールの径は、図9
に示すように円形すなわちb=aにしたり、長円形すな
わちb>aに形成することにより所望のビーム形状を実
現することができる。
Therefore, according to such a manufacturing method, an optical element in which the lens 37, the beam splitter 32 and the pinhole film 38 are integrated as shown in FIG. 5 can be realized. Alternatively, as shown in FIG.
The beam splitter 32 and the pinhole film 38 may be integrated with the lens 37 as a separate member. Further, as shown in FIG. 7, the lens 37 and the pinhole film 38 may be integrated by using the beam splitter 32 as a separate member, and as shown in FIG. And the beam splitter 32 may be integrated. Here, the diameter of the pinhole is shown in FIG.
A desired beam shape can be realized by forming a circle, that is, b = a, or an oval, that is, b> a as shown in FIG.

【0029】図10は第2の実施形態としてフレネルレ
ンズの製造方法を示している。公知のようにフレネルレ
ンズには複数の環状の凸状レンズパターンが形成され、
1つの環状パターンは階段状に形成されている。そこ
で、第2の実施形態では、まず、図10(a)に示すよ
うに、公知の電子ビーム描画方式でシリコンウェーハ4
1上に、各々の環状パターンが階段状であって複数の環
状のフレネルパターン42を複数個配列して形成する。
なお、階段状のパターンは、電子ビームの強度を制御す
ることにより形成することができる。
FIG. 10 shows a method of manufacturing a Fresnel lens as a second embodiment. As is well known, a plurality of annular convex lens patterns are formed on the Fresnel lens,
One annular pattern is formed stepwise. Therefore, in the second embodiment, first, as shown in FIG. 10A, the silicon wafer 4 is formed by a known electron beam drawing method.
A plurality of annular Fresnel patterns 42 are arranged and formed on each of the plurality of annular Fresnel patterns 42.
Note that the step-like pattern can be formed by controlling the intensity of the electron beam.

【0030】このようにシリコン(Si)ウェーハ41
の表面にフレネルパターン42を形成すると、次いで第
1の実施形態と同様に、図10(b)、(c)に示すよ
うにフレネルパターン42の上にニッケル(Ni)をプ
レーティングして、フレネルパターン42が転写された
ファーザー43を形成する。次いで図10(c)、
(d)に示すようにこのファーザー43の上にニッケル
をプレーティングして、ファーザー43のフレネルパタ
ーン42が転写されたマザー44を形成する。次いで図
10(d)、(e)に示すようにこのマザー44の上に
ニッケルをプレーティングして、マザー44のフレネル
パターン42が転写されたスタンパ45を形成する。
As described above, the silicon (Si) wafer 41
Next, as shown in FIGS. 10B and 10C, nickel (Ni) is plated on the Fresnel pattern 42 to form the Fresnel pattern 42, as in the first embodiment. A father 43 to which the pattern 42 has been transferred is formed. Next, FIG.
As shown in (d), nickel is plated on the father 43 to form a mother 44 to which the Fresnel pattern 42 of the father 43 is transferred. Next, as shown in FIGS. 10D and 10E, nickel is plated on the mother 44 to form a stamper 45 on which the Fresnel pattern 42 of the mother 44 is transferred.

【0031】次いで図10(f)、(g)に示すよう
に、このスタンパ45とレンズ金型46を成型器に取り
付け、レンズ金型46内にレンズ材料の樹脂を注入して
成型することにより、スタンパ45の凹凸パターンとし
てフレネルパターン42が転写されたフレネルレンズ4
7を形成する。したがって、このような製造方法によれ
ば、図10に示す工程を1回行うことにより、各々の環
状パターンが階段状であって複数の環状のフレネルパタ
ーン42が形成されたフレネルレンズ47を製造するこ
とができる。
Next, as shown in FIGS. 10F and 10G, the stamper 45 and the lens mold 46 are attached to a molding machine, and a resin of a lens material is injected into the lens mold 46 and molded. Lens 4 on which the Fresnel pattern 42 is transferred as the concave / convex pattern of the stamper 45
7 is formed. Therefore, according to such a manufacturing method, by performing the process shown in FIG. 10 once, the Fresnel lens 47 in which each of the annular patterns is stepped and in which the plurality of annular Fresnel patterns 42 are formed is manufactured. be able to.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように第1の発明によれ
ば、電子ビーム描画装置を用いてビームスプリッタとピ
ンホールを一体化するようにしたので、安価に製造する
ことができる。第2の発明によれば、凸レンズの表面に
ピンホール膜を塗布することによりピンホールを形成し
て凸レンズとピンホールを一体化するようにしたので、
安価に製造することができる。第3の発明によれば、電
子ビーム描画装置を用いてビームスプリッタと凸レンズ
を一体化し、さらに、これらのビームスプリッタ及び凸
レンズとピンホールを一体化するようにしたので、安価
に製造することができる。第4の発明によれば、凸レン
ズの表面に回折格子が形成された光学素子を電子ビーム
描画装置により形成するようにしたので、安価に製造す
ることができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, since the beam splitter and the pinhole are integrated by using the electron beam drawing apparatus, it can be manufactured at low cost. According to the second aspect, since the pinhole is formed by applying a pinhole film to the surface of the convex lens, and the convex lens and the pinhole are integrated,
It can be manufactured at low cost. According to the third aspect, the beam splitter and the convex lens are integrated by using the electron beam drawing apparatus, and further, the beam splitter and the convex lens are integrated with the pinhole, so that the manufacturing can be performed at low cost. . According to the fourth aspect, the optical element in which the diffraction grating is formed on the surface of the convex lens is formed by the electron beam drawing apparatus, so that it can be manufactured at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る光学素子の第1の実施形態が適用
される光カードを示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an optical card to which a first embodiment of an optical element according to the present invention is applied.

【図2】図1の光カードに対して単色光の回折光を発生
する単色光発生装置を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a monochromatic light generating device that generates monochromatic diffracted light with respect to the optical card of FIG. 1;

【図3】本発明に係る光学素子を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing an optical element according to the present invention.

【図4】図3の光学素子の製造工程を示す説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory view showing a manufacturing process of the optical element of FIG. 3;

【図5】図3、図4の光学素子を示す側面図である。FIG. 5 is a side view showing the optical element shown in FIGS. 3 and 4;

【図6】第1の実施形態の光学素子の変形例を示す側面
図である。
FIG. 6 is a side view showing a modified example of the optical element of the first embodiment.

【図7】第1の実施形態の光学素子の他の変形例を示す
側面図である。
FIG. 7 is a side view showing another modified example of the optical element of the first embodiment.

【図8】第1の実施形態の光学素子の更に他の変形例を
示す側面図である。
FIG. 8 is a side view showing still another modified example of the optical element according to the first embodiment.

【図9】第1の実施形態の光学素子におけるピンホール
の形状を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a shape of a pinhole in the optical element according to the first embodiment.

【図10】第2の実施形態の光学素子であるフレネルレ
ンズの製造工程を示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of a Fresnel lens which is an optical element according to the second embodiment.

【図11】従来の光学素子として単色光発生装置を示す
構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram showing a monochromatic light generator as a conventional optical element.

【図12】他の従来の光学素子としてフレネルレンズの
製造工程を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory view showing a manufacturing process of a Fresnel lens as another conventional optical element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

32 ビームスプリッタ(回折格子) 35、45 スタンパ 36、46 レンズ金型 37 凸レンズ 37a 位置決め部材 38 ピンホール膜 42 フレネルパターン 47 フレネルレンズ 32 Beam splitter (diffraction grating) 35, 45 Stamper 36, 46 Lens mold 37 Convex lens 37a Positioning member 38 Pinhole film 42 Fresnel pattern 47 Fresnel lens

フロントページの続き (72)発明者 西川 浩一郎 神奈川県横浜市神奈川区守屋町3丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 (72)発明者 中川 直之 神奈川県横浜市神奈川区守屋町3丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 (72)発明者 末廣 晃也 神奈川県横浜市神奈川区守屋町3丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 Fターム(参考) 2H043 AE02 AE14 AE21 2H049 AA03 AA04 AA33 AA37 AA40 AA63 AA64 2K009 BB11 CC14 DD04 EE00 5D119 AA38 BA02 JA64 NA05 Continuing from the front page (72) Inventor Koichiro Nishikawa 3-12-12 Moriyacho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside of Victor Company of Japan (72) Inventor Naoyuki Nakagawa 3-12-12 Moriyacho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Japan Victor Co. (72) Inventor Akiya Suehiro 3-12-12 Moriyacho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Japan F-term (reference) 2H043 AE02 AE14 AE21 2H049 AA03 AA04 AA33 AA37 AA40 AA63 AA64 2K009 BB11 CC14 DD04 EE00 5D119 AA38 BA02 JA64 NA05

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 単色拡散光を凸レンズにより集光し、そ
の照射範囲をピンホールにより制限し、ビームスプリッ
タにより複数本のビームに回折する光学素子において、 電子ビーム描画装置により回折格子パターンを形成して
その回折格子パターンを複製することにより前記ビーム
スプリッタを形成し、前記ビームスプリッタの表面にピ
ンホール膜を塗布することにより前記ピンホールを形成
して前記ビームスプリッタと前記ピンホールを一体化し
たことを特徴とする光学素子。
1. An optical element which condenses monochromatic diffused light by a convex lens, restricts an irradiation range by a pinhole, and diffracts a plurality of beams by a beam splitter. Forming the beam splitter by duplicating the diffraction grating pattern, forming the pinhole by applying a pinhole film on the surface of the beam splitter, and integrating the beam splitter and the pinhole. An optical element characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 単色拡散光を凸レンズにより集光し、そ
の照射範囲をピンホールにより制限し、ビームスプリッ
タにより複数本のビームに回折する、光学素子の製造方
法において、 電子ビーム描画装置により回折格子パターンを形成する
ステップと、 前記回折格子パターンを複製することにより前記ビーム
スプリッタを形成するステップと、 前記ビームスプリッタの表面にピンホール膜を塗布する
ことにより前記ピンホールを形成して前記ビームスプリ
ッタと前記ピンホールを一体化するステップとを、 有することを特徴とする光学素子の製造方法。
2. A method for manufacturing an optical element, comprising: condensing monochromatic diffused light by a convex lens, restricting an irradiation range by a pinhole, and diffracting a plurality of beams by a beam splitter. Forming a pattern, forming the beam splitter by duplicating the diffraction grating pattern, forming the pinhole by applying a pinhole film on the surface of the beam splitter, and forming the beam splitter with the beam splitter. Integrating the pinholes. A method for manufacturing an optical element, comprising:
【請求項3】 単色拡散光を凸レンズにより集光し、そ
の照射範囲をピンホールにより制限し、ビームスプリッ
タにより複数本のビームに回折する、光学素子におい
て、 前記凸レンズの表面にピンホール膜を塗布することによ
り前記ピンホールを形成して前記凸レンズと前記ピンホ
ールを一体化したことを特徴とする光学素子。
3. An optical element, wherein monochromatic diffused light is condensed by a convex lens, its irradiation range is limited by a pinhole, and diffracted into a plurality of beams by a beam splitter. A pinhole film is coated on the surface of the convex lens. An optical element characterized in that the pinhole is formed by doing so to integrate the convex lens and the pinhole.
【請求項4】 単色拡散光を凸レンズにより集光し、そ
の照射範囲をピンホールにより制限し、ビームスプリッ
タにより複数本のビームに回折する、光学素子の製造方
法において、 前記凸レンズの表面にピンホール膜を塗布することによ
り前記ピンホールを形成して前記凸レンズと前記ピンホ
ールを一体化するステップを、 有することを特徴とする光学素子の製造方法。
4. A method for manufacturing an optical element, wherein monochromatic diffused light is condensed by a convex lens, its irradiation range is limited by a pinhole, and diffracted into a plurality of beams by a beam splitter. Forming the pinhole by applying a film to integrate the convex lens and the pinhole. A method for manufacturing an optical element, comprising:
【請求項5】 単色拡散光を凸レンズにより集光し、そ
の照射範囲をピンホールにより制限し、ビームスプリッ
タにより複数本のビームに回折する、光学素子におい
て、 電子ビーム描画装置により前記ビームスプリッタの回折
格子パターンを形成して前記回折格子パターンを複製す
ることにより前記ビームスプリッタのスタンパを形成
し、前記スタンパとレンズ金型により前記ビームスプリ
ッタと凸レンズを一体化して形成したことを特徴とする
光学素子。
5. An optical element wherein monochromatic diffused light is condensed by a convex lens, its irradiation range is limited by a pinhole, and is diffracted into a plurality of beams by a beam splitter. An optical element, wherein a stamper of the beam splitter is formed by forming a grating pattern and duplicating the diffraction grating pattern, and the beam splitter and the convex lens are formed integrally by the stamper and a lens mold.
【請求項6】 単色拡散光を凸レンズにより集光し、そ
の照射範囲をピンホールにより制限し、ビームスプリッ
タにより複数本のビームに回折する、光学素子の製造方
法において、 電子ビーム描画装置により前記ビームスプリッタの回折
格子パターンを形成するステップと、 前記回折格子パターンを複製することにより前記ビーム
スプリッタのスタンパを形成するステップと、 前記スタンパとレンズ金型により前記ビームスプリッタ
と凸レンズを一体化して形成するステップとを、 有することを特徴とする光学素子の製造方法。
6. A method for manufacturing an optical element, wherein monochromatic diffused light is condensed by a convex lens, its irradiation range is limited by a pinhole, and diffracted into a plurality of beams by a beam splitter. Forming a diffraction grating pattern of the splitter; forming a stamper of the beam splitter by duplicating the diffraction grating pattern; and forming the beam splitter and the convex lens integrally with the stamper and a lens mold. A method for manufacturing an optical element, comprising:
【請求項7】 凸レンズの表面に回折格子が形成された
光学素子の製造方法において、 電子ビーム描画装置により回折格子パターンを形成して
その回折格子パターンを複製することにより前記回折格
子のスタンパを形成するステップと、 前記スタンパとレンズ金型により前記凸レンズの表面に
前記回折格子を形成するステップとを、 有することを特徴とする光学素子の製造方法。
7. A method of manufacturing an optical element in which a diffraction grating is formed on a surface of a convex lens, wherein a diffraction grating pattern is formed by an electron beam drawing apparatus, and the diffraction grating pattern is duplicated to form a stamper of the diffraction grating. And a step of forming the diffraction grating on the surface of the convex lens using the stamper and a lens mold.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7883017B1 (en) * 2009-10-30 2011-02-08 Michaelos Louis J Bank card/optical magnifier system

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