JP2002258008A - マイクロレンズ付き基板、基板の貼り合わせ方法、それらを用いて作成したマイクロレンズおよび光学機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のマイクロレンズが配列された基板を、
マイクロレンズ側を内側にして貼り合せる場合に、さま
ざまな基板材料が利用可能で、なおかつマイクロレンズ
の間隔やアライメントの精度を高めることができるマイ
クロレンズ付き基板、基板の貼り合わせ方法、それらを
用いて作成したマイクロレンズ，ビームエキスパンダ，
光コネクタなどの光学機器を提供すること。 【解決手段】 マイクロレンズ付き基板に、基板間隔を
制限し重ね合わせ時に接触する部分のうち少なくとも一
つが、マイクロレンズを取り囲むように配置されたスペ
ーサと、接着剤３０１を流し込むための溝１０３を形成
し、接着剤を塗布しない状態で、マイクロレンズ付き基
板１００と他の基板２００を重ね合わせ、その後、両基
板の重ね合わせ部分に対して接着剤３０１を流し込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロレンズ付
き基板に係る技術、特に複数のマイクロレンズが配列さ
れた基板を、マイクロレンズ側を内側にして貼り合せる
場合に、さまざまな基板材料が利用可能でマイクロレン
ズの間隔やアライメントの精度を高めることができるマ
イクロレンズ付き基板、基板の貼り合わせ方法、それら
を用いて作成したマイクロレンズ，ビームエキスパン
ダ，光コネクタなどの光学機器に関する。本発明は、CC
D、液晶パネル、光ディスクヘッドなどの光学部品に適
用可能である。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクの分野において、ＳＩＬ（ソ
リッドイマージョンレンズ）の利用が検討されるのに伴
い、複数のマイクロレンズを貼り合わせて高ＮＡ（高開
口数）にした光ピックアップヘッドに関する特許が出願
されている。特開２０００−１３１５０８号公報（ソニ
ー）ではマイクロレンズとその支持部を１体に作成した
複数のレンズを支持部を介して貼りあわせた高ＮＡマイ
クロレンズが記載されている。

【０００３】特開２０００−０６７４５６号公報（ニコ
ン）では、スライダにＳＩＬ（ソリッドイマージョンレ
ンズ）を一体形成し、そのスライダに対物レンズを貼り
合わせて１つの光ヘッドとしている。特開２０００−７
６６９５号公報（ＴＤＫ）では、スペーサを介して対物
レンズの形成された基板とソリッドイマージョンレンズ
ＳＩＬの形成された基板を貼り合わせている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、光記録の記録密
度を向上するためにソリッドイマージョンレンズＳＩＬ
の利用が検討されている。ソリッドイマージョンレンズ
ＳＩＬは半球形状と超半球形状の２種類があり、通常の
対物レンズと組み合わせて用いられ、ソリッドイマージ
ョンレンズＳＩＬの底面が対物レンズの焦点位置と一致
するように配置される。ソリッドイマージョンレンズＳ
ＩＬの屈折率をｎとすると、対物レンズの開口率がｎ倍
（半球形状)またはｎ^２倍(超半球形状)になるため、ス
ポットサイズを大幅に小さくすることができる。

【０００５】ソリッドイマージョンレンズＳＩＬを利用
する際、対物レンズと光軸、間隔を正確に合わせる必要
があるため、対物レンズとソリッドイマージョンレンズ
ＳＩＬを別々に動かすアクチュエータを用いたり、予め
対物レンズとソリッドイマージョンレンズＳＩＬを精度
よくアライメントした状態で一体に固定しておき、使用
中は光軸、面間隔がぶれないようにすることが検討され
ている。

【０００６】図１４は、上述した特開２０００−７６６
９５号公報（ＴＤＫ）に開示された光ヘッドを示す図で
ある。ここでは対物レンズ１２、ソリッドイマージョン
レンズＳＩＬ２２、スペーサ３１を別々に作成して貼り
合わせている。この例では、半導体プロセスを用いて、
１枚の基板に多数のレンズを並べて、まとめて貼り合わ
せた後、ダイシングする作製方法を示している。なお、
２３はテーパ部、２４はレール部、３２は貫通孔であ
る。

【０００７】図１５は、上述した特開２０００−１３１
５０８号公報（ソニー）に開示された光ヘッドに使用さ
れるソリッドイマージョンレンズＳＩＬ一体型対物レン
ズ１を示す図である。この特許では、レンズ部分５２と
スペーサを兼ねる支持部５１を一体形成した第１のレン
ズ５０と、レンズ部分６２とスペーサを兼ねる支持部６
１を一体形成した第２のレンズ６０とを図示の如く貼り
合わせている。６３は磁気コイルである。対物レンズと
ソリッドイマージョンレンズＳＩＬを半導体に用いられ
るフォトリソグラフィ、ドライエッチングなどのプロセ
スを用いて１枚の基板に多数形成し、まとめて貼り合わ
せてからダイシングすることで生産性を高めている。し
かしながら、多数のマイクロレンズを並べた基板を貼り
あわせる際はその貼り合わせ方法が問題となる。

【０００８】どちらの方法においても、スペーサを使っ
てレンズ間隔の精度を高めているので、スペーサとマイ
クロレンズ付き基板の間隔は０であることが望ましい。
特開２０００−７６６９５号公報（ＴＤＫ）では、対物
レンズ１２とスペーサ３１の間、ソリッドイマージョン
レンズＳＩＬ２２とスペーサ３１間の接着方法として陽
極接合をあげている。この方法では貼り合わされる面の
間の隙間をほぼ０にできるが、この方法では貼り合わせ
る材料が可動性のイオンを多く含むパイレックス（登録
商標）などの一部のガラス材料に限られてしまう。

【０００９】一方、特開２０００−１３１５０８号公報
（ソニー）の方法では、特に貼り合わせ方法を示してい
ない。単純に接着剤を用いて貼りあわせる場合、スペー
サ部分に接着剤を塗って、基板を重ね合わせると考えら
れるが、そうするとスペーサの間に接着剤の層が形成さ
れるため、接着層の厚さのバラツキによって目的の面間
隔が得られなくなる。また、強く力を加えて、スペーサ
部分の接着剤をできるだけ押し出した場合は、押し出さ
れた接着剤がレンズ部分に付着する可能性が生じる。ま
た、光軸方向のアライメントも、接着剤が流動するた
め、困難と考えられる。

【００１０】本発明は、上述した問題点に対応するた
め、マイクロレンズ付き基板に係る技術、特に複数のマ
イクロレンズが配列された基板を、マイクロレンズ側を
内側にして貼り合せる場合に、さまざまな基板材料が利
用可能で、なおかつマイクロレンズの間隔やアライメン
トの精度を高めることができるマイクロレンズ付き基
板、基板の貼り合わせ方法、それらを用いて作成したマ
イクロレンズ，ビームエキスパンダ，光コネクタなどの
光学機器を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、マイクロレン
ズ付き基板に、基板間隔を制限し、かつ、重ね合わせ時
に接触する部分のうち少なくとも一つが、マイクロレン
ズを取り囲むように配置されたスペーサと、接着剤を流
し込むための溝を形成し、接着剤を塗布しない状態で、
マイクロレンズ付き基板と他の基板を重ね合わせ、その
後、基板の重ね合わせ部分に対して接着剤を流し込むこ
とを特徴とする。

【００１２】さらに詳しくは、請求項１記載の発明は、
マイクロレンズが形成された面を他の基板と貼り合わせ
て構成されるマイクロレンズ付き基板において、前記マ
イクロレンズが形成された面に他の基板と重ね合わせた
際に、その基板と接触し前記マイクロレンズと前記他の
基板との間隔を規制するためのスペーサパターンと、接
着剤を流し込み前記２枚の基板を固定するための溝パタ
ーンが形成されており、１つのマイクロレンズに対して
少なくとも１つのスペーサパターンが、該マイクロレン
ズを取り囲むように配置されており、該溝パターンは、
重ね合わされた基板の側面のうち少なくとも２個所とつ
ながっていることを特徴としている。

【００１３】請求項２記載の発明は、さらに重ね合わせ
た際のスペーサの接触部分の形状が円形であることを特
徴とし、請求項３記載の発明は、さらに位置合せ用のア
ライメントマークが形成されていることを特徴としてい
る。

【００１４】請求項４記載の発明は、上記マイクロレン
ズ付き基板と、他の基板を貼り合わせる基板の貼り合わ
せ方法において、接着剤を塗布しない状態で２枚の基板
を重ね合わせる工程と、前記２枚の基板の位置合せを行
う工程と、前記重ね合わせた基板の側面からマイクロレ
ンズ付き基板に形成した前記溝パターンの端部に接着剤
を塗布し、毛細管現象を利用して接着剤を前記溝パター
ン全体に行きわたらせる工程と、前記接着剤を硬化させ
る工程を含むことを特徴としている。

【００１５】請求項５記載の発明は、さらに基板の重ね
合わせと接着を不活性ガス中で行うことを特徴とし、請
求項６記載の発明は、さらに基板の少なくとも１枚に光
透過性のものを用い、接着剤に光硬化型もしくは光熱硬
化型樹脂を用いることを特徴とし、請求項７記載の発明
は、接着剤に熱硬化型樹脂を用いることを特徴とし、請
求項８記載の発明は、さらに基板を重ね合わせ後、前記
基板を密着させる方向に力を加えた状態で接着剤を流し
込むことを特徴としている。

【００１６】請求項９記載の発明は、少なくとも一方の
基板にマイクロレンズが形成された２枚の基板をマイク
ロレンズが形成された側を内側にして貼り合せる基板の
貼り合わせ装置において、２枚の基板を別々に保持する
基板保持手段と、重ね合わせた状態で一方の基板を他方
の基板に対して相対的に移動させ位置合せを行うための
位置合せ手段を有し、前記基板保持手段は、前記２枚の
基板を重ね合わせた際に基板の周辺部分が露出すること
を特徴としている。

【００１７】請求項１０記載の発明は、さらに可視光ま
たは紫外光を基板に照射するための光照射手段を有し、
前記基板保持手段は、光照射手段によって照射される光
を透過することを特徴とし、請求項１１記載の発明は、
さらに基板保持手段は、基板を加熱するための加熱機能
も持つことを特徴とし、請求項１２記載の発明は、前記
基板保持手段は、２枚の基板を密着させるように基板の
重なり方向に圧力を加えるための加圧機能を持つことを
特徴としている。

【００１８】請求項１３に記載されたマイクロレンズの
発明は、上記方法または上記装置を用いて作成したこと
を特徴としている。

【００１９】請求項１４記載の発明は、請求項１〜３の
いずれかに記載のマイクロレンズ付き基板において、マ
イクロレンズと逆側の面に磁気コイルを形成したことを
特徴とし、請求項１５記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれかに記載のマイクロレンズ付き基板において、マイ
クロレンズと逆側の面に１／４波長板を形成したことを
特徴とし、請求項１６記載の発明は、マイクロレンズと
逆側の面にホログラムを形成したことを特徴とし、請求
項１７記載の発明は、マイクロレンズと逆側の面に４５
°の傾斜を持つミラーを形成したことを特徴としてい
る。

【００２０】請求項１８記載の光記録装置の発明は、請
求項１〜３または請求項１４〜１７のいずれかに記載の
マイクロレンズ付き基板を用いたことを特徴としてい
る。

【００２１】請求項１９記載の発明は、請求項４〜８の
いずれかに記載の方法または請求項９〜１２のいずれか
に記載の装置を用いて、２つのマイクロレンズ付き基板
の間に１／４波長板と偏光板が形成された基板を挿んで
貼り合せたことを特徴とし、請求項２０記載の発明は、
さらに２つのマイクロレンズ付き基板の間にグレーティ
ングパターンが形成された基板を挿んで貼り合せたこと
を特徴とし、請求項２１記載の発明は、さらに間に挿む
基板にアライメントマークが形成されていることを特徴
としている。

【００２２】請求項２２記載の光コネクタの発明は、請
求項１９または２０に記載のマイクロレンズを用いたこ
とを特徴とし、請求項２３記載のマイクロレンズの発明
は、請求項４〜８のいずれかに記載の方法または請求項
９〜１２のいずれかに記載の装置を用いて、２つのマイ
クロレンズ付き基板の間にアパーチャが形成された基板
を挿んで貼り合せたことを特徴としている。

【００２３】請求項２４に記載のビームエキスパンダ
は、マイクロレンズを用いたことを特徴とし、請求項２
５記載の光ピックアップの発明は、請求項２３に記載の
マイクロレンズを用いたことを特徴としている。

【００２４】本発明によると、接着剤は、毛細管現象に
より重ね合わされた基板の隙間に浸透していく。その
際、レンズを取り囲むスペーサ部分は、２枚の基板がほ
ぼ接触しているため、他に比べて早く接着剤が流れ込む
ので、マイクロレンズ部分に接着剤が流れ込む前に、マ
イクロレンズ周辺が密閉されてしまう。密閉された後
は、マイクロレンズ周辺に接着剤が流れ込むことができ
なくなるので、マイクロレンズ周辺を中空に保ったま、
溝部分を接着剤で埋めこみ、２枚の基板を貼りあわせる
ことができる。基板に接着剤が付着していない状態で重
ね合わせているので、スペーサ部分に入り込む接着剤の
量が少なく、接着剤の厚みによる基板間隔のバラツキは
発生しにくい。また、アライメントも容易になる。

【００２５】

【発明の実施の形態】（実施例１）以下、実施例に基づ
いて本発明の実施形態を説明する。この実施例は、２枚
のマイクロレンズを組み合わせてＮＡ=０.８程度のマイ
クロレンズを作成した例である。

【００２６】まず、基板の形状について説明する。図１
および図２は、マイクロレンズ付き基板の形状を説明す
るための図である。どちらも中心にマイクロレンズ１０
１，２０１、その周辺にスペーサパターン１０２，２０
２が配置された構造が基板上に多数並べられている。マ
イクロレンズ１０１の直径は２００μm、１０２は１６
０μmで高さはどちらも３５μm、基板の材質は石英であ
る。図１（ａ）と図２（ａ）は、マイクロレンズ付き基
板の平面図を示している。図１（ｂ）と図２（ｂ）はそ
のうち一つを取出したもので、それぞれの断面を図１
（ｃ）と図２（ｃ）に示した。図２（ｂ）の斜線部分が
２枚のレンズの接触部分であり、そのうち接触部分２０
３がマイクロレンズを取り囲む形になっている。スペー
サの隙間部分（溝部分）１０３は接着剤を流し込むため
の溝である。

【００２７】マイクロレンズを取り囲むスペーサ接触部
分の形状は、ここでは正方形にしたが、他の形状でもか
まわない。特に、四角形のような角がある形状では、そ
の角付近から接着剤がマイクロレンズ側に浸入しやすい
ので、そのような場合は角を削って８角形にしたり、円
形にするのが有効である。また、溝部分（溝パターン）
１０３は、基板を重ねた後から接着剤を流し込めるよう
にするため、少なくても重ね合わせた際に基板周辺部分
の２個所(接着剤の入り口と出口)とつながっている必要
がある。図１（ａ）の場合は１つ１つのマイクロレンズ
周辺に設けた溝は全てつながっているので、図の上下左
右どちらから接着剤を流した場合でも全体に流し込むこ
とができる。

【００２８】このマイクロレンズ付き基板の作成には、
レジストリフロー方を用いた。具体的には、ガラス基板
上に円柱状のレジストパターン作成した後、そのパター
ンを加熱し、リフローさせてレンズ形状のレジストパタ
ーンを作成し、更に異方性ドライエッチングでレジスト
の形状を基板に転写して作成した。周辺のスペーサパタ
ーンも同時に形成している。ここでは基板材料としてガ
ラスを用いたが、貼り合わせには接着剤を使うので、樹
脂材料など、接着剤で貼り合わせ可能なものならどのよ
うなものでも利用できる。

【００２９】次に、本発明のマイクロレンズ付き基板の
製造プロセスについて説明する。まず、図１（ａ）のパ
ターンが形成された基板１００に、図２（ａ）のパター
ンが形成された基板２００を重ねる。図３（ａ）に基板
を重ね合わせた状態、図３（ｂ）にそのマイクロレンズ
の一つを示した。ここで２枚の基板に形成されたマイク
ロレンズの光軸を合わせる必要があるので、重ね合わせ
た状態で基板１００と基板２００を相対的に移動させて
光軸合わせを行っている。

【００３０】光軸合わせは、それぞれの基板のマイクロ
レンズの位置を見ながら行うことも可能であるが、基板
１００と２００の重なる位置にアライメントマーク（図
示せず）を形成しておき、それを用いて位置合せを行え
ばより精度よく合わせるできる。図３（ｂ）に重ね合わ
されたレンズの１つを示した。図に示したように、ここ
までの工程では接着剤が塗布されていないので、対向す
るスペーサの間隔はほぼ０になっており、レンズの面間
隔をスペーサの高さと正確に合わせることができる。

【００３１】次に、接着剤を溝に流し込む。図３（ｃ）
は重ね合わせた基板に対して接着剤を塗布した状態を示
している。図３（ｃ）では明示していないが、基板２０
０は基板１００に対して移動しないように固定されてい
る。図３（ｃ）のように重ね合わせた基板の１辺に接着
剤３０１を塗布すると、接着剤３０１は毛細管現象によ
り、基板の間に流れ込んでいく。毛細管現象による接着
剤の流れ込みは、隙間が狭い部分ほど早いので、スペー
サの接触部分付近では早く、溝部分１０３では遅くな
る。

【００３２】図４（ａ）〜（ｇ）は、マイクロレンズ周
辺での流れ込みの様子を示す図である。マイクロレンズ
周辺に流れ込んだ接着剤３０１は、まず、マイクロレン
ズを囲んだスペーサ４０１を順次伝わって流れていく
（図４（ａ）〜（ｄ）参照)。この時、同時にスペーサ
の内側４０６にも流れていくが、この部分は間隔が広い
ため、流れ込む速度はスペーサ部を流れる接着剤に比べ
て遅くなる。

【００３３】また、図４（ｅ）に示すように、完全にス
ペーサの接触部分に接着剤が行き渡ると、マイクロレン
ズ周辺の空気の行き場がなくなるため、スペーサの内側
へは接着剤が流れ込めなくなる。その結果、図４（ｅ）
〜（ｇ）に示すように、マイクロレンズ周辺を中空に保
ったまま、接着剤を貼り合わせ部分全体に行き渡らせる
ことができる。

【００３４】基板のそりなどによって、大きい隙間がで
きている場合は、重ね合わせた基板に対して基板同士を
押し付ける方向に力を加えて密着させた状態で、接着剤
を流し込めばよい。

【００３５】また、基板の平面度が高く、スペーサが完
全に密着している場合は当然接着剤がレンズ周辺の空間
４０６に流れ込むことはできない。この場合でも接着剤
はスペーサの間に流れ込むので基板を貼りあわせること
ができる。いずれにしろ、このような構成にすること
で、レンズ周辺に接着剤を付着させることなく基板間に
接着剤を行き渡らせることができる。

【００３６】接着剤が全体に行き渡ったら接着剤を硬化
させる。接着剤の硬化の仕方は、接着剤として、ＵＶ硬
化型樹脂を用いる場合は紫外線を照射すればよいし、熱
硬化型を用いる場合は加熱すればよい。本発明の方法
は、接着剤が全体に行き渡るまでは硬化しないような接
着剤であれば、如何なる接着剤をも利用することができ
る。

【００３７】このようにしてレンズ付き基板を貼り合わ
せる場合。レンズ部分が密閉されるので、レンズ周辺部
分には貼り合わせを行った場所の雰囲気が封じ込められ
ることになる。雰囲気中に水分おおく含まれる場合など
は、レンズを使用する環境の温度によってレンズ表面に
くもりを生じる可能性がある。そのような場合は、周辺
の雰囲気をN２などの不活性ガスにするなど雰囲気を制
御した環境で貼り合わせを行えばよい。

【００３８】図３（ｂ）には、この実施例のようにして
作成したマイクロレンズに、光を入射した際の光路も示
してある。ソリッドイマージョンレンズＳＩＬとして利
用する場合は、基板２００の底面に焦点を結ばせる必要
があるが、この実施例の場合はＮＡが１より小さいの
で、焦点位置を基板２００の底面から１０μｍほど離し
た位置に結ばせている。このような構成では、ソリッド
イマージョンレンズＳＩＬを利用した場合ほど高いＮＡ
は得られないが、焦点位置と基板２００の間隔をある程
度広くできる。そのため、このマイクロレンズは次世代
の光ディスクとして検討されている青色レーザーを利用
した２０ＧＢ程度の光ディスクに利用できる可能性があ
る。

【００３９】以上、本発明の方法を用いることにより、
マイクロレンズ付き基板を貼りあわせて利用する際に、
光軸のアライメント中は接着剤の影響を受けないのでア
ライメントが容易で、更に、スペーサの隙間には微量の
接着剤しか入らないので、レンズの面間隔を高精度に合
わせることが可能で、なおかつ基板の材料としてさまざ
まなものが利用可能することができるようになる。ま
た、この方法でマイクロレンズを高精度に組み合わせる
ことで、光ディスク書き込みヘッドなどにも利用可能な
高いＮＡをもつマイクロレンズを作成することが可能に
なる。

【００４０】（実施例２）実施例２では、本発明の方法
を用いて作成した光ディスク用対物レンズについて説明
する。図５は、本発明の方法で作成した小型、高ＮＡマ
イクロレンズを示す図である。対物レンズ５０１は基板
として石英を用い、大きさは直径２００μｍ、高さ３５
μｍとした。このレンズも実施例１と同様に、フォトレ
ジストでレンズ状のパターンを作成してドライエッチン
グで基板に転写したが、ここでは、マスクに同心円状の
透過率分布を与えたグレイスケールマスクを用いた。そ
うすることにより、リフローの工程無しにレンズ形状の
レジストパターンが得られ、また、マスクに与える透過
率分布を調整することで非球面形状のマイクロレンズも
作成できる。この実施例では、非球面形状にして対物レ
ンズ５０２単独でＮＡ=０.４５が得られるように設計し
た。

【００４１】もう一つのレンズ５０２は超半球形状のソ
リッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）である。ここでは
材料として光学ガラスＳＦ−２（屈折率１.６４７)を用
いた。従って、この構成では全体でＮＡ=１.２２が得ら
れる。

【００４２】ソリッドイマージョンレンズＳＩＬを用い
る場合は、ソリッドイマージョンレンズＳＩＬの底面と
記録層の間隔を記録再生に用いるレーザーの波長程度に
押さえる必要があるが、この対物レンズはマイクロレン
ズを用いているため、周辺のスペーサ部分を合わせても
ハードディスクのヘッドと同程度の大きさである。従っ
て、ハードディスクと同じような浮上ヘッドとして利用
することが可能であり、ソリッドイマージョンレンズＳ
ＩＬをもちいた光記録装置を作成するのに非常に有効で
ある。

【００４３】また、本発明の方法で作成した高ＮＡマイ
クロレンズは、基板の両面が平坦なので、例えば、図６
〜図９に示すように他の部品と容易に組み合わせること
が可能となる。図６は、基板側の面に円形の溝を形成
し、磁気コイル８０１を取り付けた構成例である。この
ようにすれば、本発明の高ＮＡマイクロレンズを光磁気
ディスク用の小型の対物レンズとして利用することがで
きる。

【００４４】図７は、光源側の面に１／４波長板９０１
を取り付けた構成例であり、９０２はレーザーダイオー
ド、９０３はコリメーターレンズ、９０４は偏光ビーム
スプリッタ、９０５はフォトダイオードを示している。
このようにすれば、検出部分（検出光学系）９０６の部
品点数を１つ減らせるので、光学系全体を小型化でき
る。図８は、図７の光源側の面の１／４波長板９０１上
にさらに集光機能を持った偏光ホログラム１００１を貼
り付けた構成例である。このようにすれば、更に光学系
を小型化できる。偏光ホログラムとは、特定の偏光方向
の光が入射した場合のみ、光を回折したり、集光したり
する機能を持ったホログラムである。この例では、マイ
クロレンズを通って記録面に集光される時は回折され
ず、記録面から戻ってくる光のみが回折される。

【００４５】図９は、光源側の面に４５°ミラー１１０
１を集積して取り付けた構成例である。このようにすれ
ば、側面から光を入射させることができるので、ピック
アップ全体の高さを低く抑えることができる。以上のよ
うに、本発明の方法で作成したマイクロレンズは、高い
ＮＡを持ち、更に小型、軽量で、容易に他の部品と組み
合わせることができるので、光ディスク装置の高密度
化、小型化に利用することが可能である。

【００４６】（実施例３）実施例３では、対物レンズの
間に他の部品を挿んで貼りあわせた場合について説明す
る。貼り合わせ方法自体は、実施例１と同じである。但
しマイクロレンズ付き基板に取り付けられたスペーサと
間に挿む基板の接触部分が、マイクロレンズを取り囲む
形状になっている必要がある。また、間に挿む基板にも
アライメントマーク（図示せず）を形成しておけば、ア
ライメントが容易になる。

【００４７】図１０は、偏光板１２０１と１／４波長板
１２０２が取り付けられた基板１２００をマイクロレン
ズ付き基板で挿んだ光学部品を示す図である。この両側
に光ファイバ１２０３、１２０４を配置した場合、１２
０３から出た光はマイクロレンズ１２０５で平行光に変
換された後、偏光板１２０１、１／４波長板１２０２を
透過し、マイクロレンズ１２０６で集光されて光ファイ
バ１２０４に入射する。

【００４８】この場合、何らかの要因でファイバ１２０
４に入った光が、反射されてマイクロレンズ１２０６に
戻った場合でも、１／４波長板により偏光板１２０１を
通らない偏光に変換されてしまうので、光が逆戻りでき
ない。このような構成は光通信などに使われるアイソレ
ータとして利用できる。この場合も、レンズ周辺部分が
空洞になっていることにより、開口数ＮＡを大きくする
ことができるので、全長を短くして、小型のアイソレー
タを作成することが可能である。

【００４９】図１１は、グレーティングパターン１３０
１が形成された基板１３００をマイクロレンズ付き基板
の間に挿んだ構成例である。このような構成では、特定
の波長の光のみを透過させるような機能を持たせること
ができる。またこれらのマイクロレンズを利用すること
により、アイソレータや波長分離機能を持った、小型の
光ファイバのコネクタを作成することが可能になる。

【００５０】また、図１２、１３では、アパーチャ１４
０１を形成した基板１４００をマイクロレンズの間に挿
んでいる。このアパーチャ１４０１は、ガラス基板の表
面に酸化クロムなどの遮光膜を成膜した後、フォトリソ
グラフィで円形の開口を形成したものである。図１２は
ビームエキスパンダ、図１３は光ピックアップ用の対物
レンズとして用いることができる。このような構成で
は、迷光を効果的に除去できる。

【００５１】以上のように、本発明の方法では、マイク
ロレンズの間に、さまざまな機能を持つ光学部品を挿ん
でおくことにより、複数の機能を持った微小な光学部品
を作成することが可能になる。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果を有す
る。すなわち、 （ａ）請求項１に記載のマイクロレンズ付き基板を用い
ることにより、マイクロレンズ周辺を空洞にしたまま、
レンズ間隔を正確に合わせて貼り合わせることが可能に
なる。

【００５３】（ｂ）請求項２に記載のマイクロレンズ付
き基板を用いることにより、基板を重ね合わせた際にレ
ンズ周辺のスペーサの接触部分に若干隙間があった場合
でも、マイクロレンズ周辺の空間へ流れ込む接着剤の量
を押さえることができる。 （ｃ）請求項３に記載のマイクロレンズ付き基板を用い
ることにより、２枚の基板の間隔だけでなく、位置もよ
り正確に合わせることが可能になる。

【００５４】（ｄ）請求項４に記載の基板の貼り合わせ
方法、請求項９に記載の貼り合わせ装置を用いることに
より、基板の間隔の精度が高く、アライメントが容易
で、さまざまな材料で作成されたマイクロレンズ付き基
板を、マイクロレンズ周辺の空間を保持したまま貼りあ
わせることが可能になる。

【００５５】（ｅ）請求項５に記載の貼り合わせ方法を
用いることにより、レンズ周辺の空間の雰囲気を制御で
きるので、レンズの使用条件によって表面にくもりを生
じたりすることを避けることができる。

【００５６】（ｆ）請求項６に記載の貼り合わせ方法、
請求項１０に記載の貼り合わせ装置を用いることによ
り、光を透過する基板を葉貼り合わせる場合において、
接着剤を貼り合わせた面に十分に行き渡らせてから固定
することができるようになる。 （ｇ）請求項７に記載の貼り合わせ方法、請求項１１に
記載の貼り合わせ装置を用いることにより、耐熱性を持
つ基盤を貼り合わせる場合において、接着剤を貼り合わ
せた面に十分に行き渡らせてから固定することができる
ようになる。

【００５７】（ｈ）請求項８に記載の基板の貼り合わせ
方法、請求項１２に記載の貼り合わせ装置を用いること
により、基板の反りなどがある場合でも基板の間隔を正
確に合わせて接着することができる。 （ｉ）請求項１３に記載のマイクロレンズにより、光デ
ィスク装置の高密度化を行うことができるようになる。

【００５８】（ｊ）請求項１３に記載のマイクロレンズ
つき基板を用いることにより、非常に小型の光磁気ディ
スクヘッドを作成することが可能になる。 （ｋ）請求項１６,１７,１８に記載のマイクロレンズ付
き基板により、光ピックアップの部品点数が減らせるの
で、用の光学系を小型化することが可能になる。 （ｌ）請求項１８に記載の光記録装置により、光記録装
置を小型化できるので、光記録装置を用いたパソコンな
どのシステム全体を小型化することが可能になる。

【００５９】（ｍ）請求項１９に記載のマイクロレンズ
により、非常に小型の光アイソレータを作成することが
可能になる。 （ｎ）請求項２０に記載のマイクロレンズにより、特定
の波長のみを透過する非常に小型のフィルターを作成す
ることが可能になる。

【００６０】（ｏ）請求項２１に記載のマイクロレンズ
においては、間に挿む基板にアライメントマークが形成
されているので、高い精度で、マイクロレンズ付き基板
とのアライメントを行うことができる。 （ｐ）請求項２２に記載の光コネクタにより、微小で、
多機能なコネクタを利用できるようになる。

【００６１】（ｑ）請求項２３に記載のマイクロレンズ
により、マイクロレンズを用いた光学系でも効率的に迷
光を除去することが可能になる。 （ｒ）請求項２４に記載のビームエキスパンダにより、
ビームエキスパンダを利用する光学系を小型化すること
が可能になる。 （ｓ）請求項２５に記載の光ピックアップでは、迷光に
よる影響の少ない小型の光ピックアップを作成すること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１および図２は、マイクロレンズ付き基板の
形状を説明するための図である。実施例１で用いるマイ
クロレンズ付き基板を説明する図である（１枚目の基
板）。

【図２】実施例１で用いるマイクロレンズ付き基板を説
明する図である（２枚目の基板）。

【図３】実施例１のプロセスを説明するための図であ
る。

【図４】マイクロレンズ周辺での流れ込みの様子を示す
図である。

【図５】本発明の方法で作成した小型、高ＮＡマイクロ
レンズを示す図である。

【図６】基板側の面に円形の溝を形成し、磁気コイルを
取り付けた構成例である。

【図７】光源側の面に１／４波長板を取り付けた構成例
である。

【図８】図７の光源側の面の１／４波長板上にさらに集
光機能を持った偏光ホログラムを貼り付けた構成例であ
る。

【図９】光源側の面に４５°ミラーを集積して取り付け
た構成例である。

【図１０】偏光板と１／４波長板が取り付けられた基板
をマイクロレンズ付き基板で挿んだ光学部品（光アイソ
レータ）を示す図である。

【図１１】グレーティングパターンが形成された基板を
マイクロレンズ付き基板の間に挿んだ構成例である。

【図１２】アパーチャと組み合わせたビームエキスパン
ダ構成例である。

【図１３】アパーチャと組み合わせた光ピックアップ対
物レンズの構成例である。

【図１４】特開２０００−７６６９５号公報に開示され
た光ヘッドを示す図である。

【図１５】特開２０００−１３１５０８号公報に開示さ
れたソリッドイマージョンレンズＳＩＬ一体型対物レン
ズを示す図である。

【符号の説明】

１００,２００：マイクロレンズ付き基板 １０１,２０１：マイクロレンズ １０２,２０２：スペーサ １０３：溝部分（溝パターン） ２０３：マイクロレンズを囲むスペーサの重なり部分 ３０１：接着剤 ４０１：マイクロレンズを囲むスペーサ ４０２,４０３,４０４,４０５：スペーサ ４０６：スペーサとマイクロレンズの隙間 ５０１：対物レンズ ５０２：超半球型ソリッドイマージョンレンズ ８０１：磁気コイル ９０１：１／４波長板 ９０２：レーザーダイオード ９０３：コリメーターレンズ ９０４：偏光ビームスプリッタ ９０５：フォトダイオード ９０６：光ピックアップの検出光学系 １００１：偏光ホログラム １１０１：４５°ミラー １２００：基板 １２０１：偏光板 １２０２：１／４波長板 １２０３，１２０４：光ファイバ １２０５，１２０６：マイクロレンズ １３００：基板 １３０１：グレーティング １４００：基板 １４０１：アパーチャ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１１Ｂ 7/22 Ｇ１１Ｂ 7/22 11/105 ５５１ 11/105 ５５１Ｌ ５５１Ｐ

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロレンズが形成された面を他の基
   板と貼り合わせて構成されるマイクロレンズ付き基板に
   おいて、前記マイクロレンズが形成された面に他の基板
   と重ね合わせた際に、その基板と接触し前記マイクロレ
   ンズと前記他の基板との間隔を規制するためのスペーサ
   パターンと、接着剤を流し込み前記２枚の基板を固定す
   るための溝パターンが形成されており、１つのマイクロ
   レンズに対して少なくとも１つのスペーサパターンが、
   該マイクロレンズを取り囲むように配置されており、該
   溝パターンは、重ね合わされた基板の側面のうち少なく
   とも２個所とつながっていることを特徴とするマイクロ
   レンズ付き基板。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のマイクロレンズ付き基
   板において、重ね合わせた際のスペーサの接触部分の形
   状が円形であることを特徴とするマイクロレンズ付き基
   板。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のマイクロレン
   ズ付き基板において、位置合せ用のアライメントマーク
   が形成されていることを特徴とするマイクロレンズ付き
   基板。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のマイク
   ロレンズ付き基板と、他の基板を貼り合わせる基板の貼
   り合わせ方法において、接着剤を塗布しない状態で２枚
   の基板を重ね合わせる工程と、前記２枚の基板の位置合
   せを行う工程と、前記重ね合わせた基板の側面からマイ
   クロレンズ付き基板に形成した前記溝パターンの端部に
   接着剤を塗布し、毛細管現象を利用して接着剤を前記溝
   パターン全体に行きわたらせる工程と、前記接着剤を硬
   化させる工程を含むことを特徴とする基板の貼り合わせ
   方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の基板の貼り合わせ方法
   において、基板の重ね合わせと接着を不活性ガス中で行
   うことを特徴とする基板の貼り合わせ方法
6. 【請求項６】 請求項４または５に記載の基板の貼り合
   わせ方法において、基板の少なくとも１枚に光透過性の
   ものを用い、前記接着剤に光硬化型もしくは光熱硬化型
   樹脂を用いることを特徴とする基板の貼り合わせ方法。
7. 【請求項７】 請求項４または５に記載の基板の貼り合
   わせ方法において、前記接着剤に熱硬化型樹脂を用いる
   ことを特徴とする基板の貼り合わせ方法。
8. 【請求項８】 請求項４または５に記載の基板の貼り合
   わせ方法において、基板を重ね合わせ後、前記基板を密
   着させる方向に力を加えた状態で接着剤を流し込むこと
   を特徴とする基板の貼り合わせ方法。
9. 【請求項９】 少なくとも一方の基板にマイクロレンズ
   が形成された２枚の基板をマイクロレンズが形成された
   側を内側にして貼り合せる基板の貼り合わせ装置におい
   て、２枚の基板を別々に保持する基板保持手段と、重ね
   合わせた状態で一方の基板を他方の基板に対して相対的
   に移動させ位置合せを行うための位置合せ手段を有し、
   前記基板保持手段は、前記２枚の基板を重ね合わせた際
   に基板の周辺部分が露出することを特徴とする基板の貼
   り合わせ装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の基板の貼り合わせ装
    置において、可視光または紫外光を基板に照射するため
    の光照射手段を有し、前記基板保持手段は、前記光照射
    手段によって照射される光を透過することを特徴とする
    基板の貼り合わせ装置。
11. 【請求項１１】 請求項９または１０に記載の基板の貼
    り合わせ装置において、前記基板保持手段は、前記基板
    を加熱するための加熱機能も持つことを特徴とする基板
    の貼り合わせ装置。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれかに記載の基
    板の貼り合わせ装置において、前記基板保持手段は、前
    記２枚の基板を密着させるように基板の重なり方向に圧
    力を加えるための加圧機能を持つことを特徴とする基板
    の貼り合わせ装置。
13. 【請求項１３】 請求項４〜８のいずれかに記載の方
    法、または請求項９〜１２のいずれかに記載の装置を用
    いて作成したことを特徴とするマイクロレンズ。
14. 【請求項１４】 請求項１〜３のいずれかに記載のマイ
    クロレンズ付き基板において、前記マイクロレンズと逆
    側の面に磁気コイルを形成したことを特徴とするマイク
    ロレンズ付き基板。
15. 【請求項１５】 請求項１〜３のいずれかに記載のマイ
    クロレンズ付き基板において、前記マイクロレンズと逆
    側の面に１／４波長板を形成したことを特徴とする、マ
    イクロレンズ付き基板。
16. 【請求項１６】 請求項１〜３のいずれかに記載のマイ
    クロレンズ付き基板において、前記マイクロレンズと逆
    側の面にホログラムを形成したことを特徴とするマイク
    ロレンズ付き基板。
17. 【請求項１７】 請求項１〜３のいずれかに記載のマイ
    クロレンズ付き基板において、前記マイクロレンズと逆
    側の面に４５°の傾斜を持つミラーを形成したことを特
    徴とするマイクロレンズ付き基板。
18. 【請求項１８】 請求項１〜３または請求項１４〜１７
    のいずれかに記載のマイクロレンズ付き基板を用いたこ
    とを特徴とする光記録装置。
19. 【請求項１９】 請求項４〜８のいずれかに記載の方
    法、または請求項９〜１２のいずれかに記載の装置を用
    いて、前記２つのマイクロレンズ付き基板の間に１／４
    波長板と偏光板が形成された基板を挿んで貼り合せたこ
    とを特徴とするマイクロレンズ。
20. 【請求項２０】 請求項４〜８のいずれかに記載の方
    法、または請求項９〜１２のいずれかに記載の装置を用
    いて、前記２つのマイクロレンズ付き基板の間にグレー
    ティングパターンが形成された基板を挿んで貼り合せた
    ことを特徴とするマイクロレンズ。
21. 【請求項２１】 請求項１９または２０に記載のマイク
    ロレンズにおいて、間に挿む基板にアライメントマーク
    が形成されていることを特徴とするマイクロレンズ。
22. 【請求項２２】 請求項１９または２０に記載のマイク
    ロレンズを用いたことを特徴とする光コネクタ。
23. 【請求項２３】 請求項４〜８のいずれかに記載の方法
    または請求項９〜１２のいずれかに記載の装置を用い
    て、前記２つのマイクロレンズ付き基板の間にアパーチ
    ャが形成された基板を挿んで貼り合せたことを特徴とす
    るマイクロレンズ。
24. 【請求項２４】 請求項２３に記載のマイクロレンズを
    用いたことを特徴とするビームエキスパンダ。
25. 【請求項２５】 請求項２３に記載のマイクロレンズを
    用いたことを特徴とする光ピックアップ。