JP3314625B2 - 光量フィルタおよびその製造方法 - Google Patents

光量フィルタおよびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光学ピックアップに
用いる光量フィルタおよびその製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、コンパクトディスク(CD)、レ
ーザディスク(LD)等の音楽/映像関連装置において
光学素子(光学ピックアップ)が広く使用されており中
でも、光量フィルタを使用した光学ピックアップが光デ
ィスク上に集光されたレーザ光の光量を調整するという
点で必要とされている。
【0003】従来の光量フィルタとしては特開昭62−
67737号公報に記載されたものが知られている。以
下に従来の光量フィルタを図9を用いて説明する。
【0004】図9において光量フィルタ81には位相回
折格子82と回折格子を設けない領域83が形成されて
いる。光量フィルタ81に入射する入射光のうち、位相
回折格子82を透過するものは回折され±1次回折光に
光量の一部を分配するため、入射光と同方向に透過する
透過光の光量は低下している。一方、回折格子を設けな
い領域83の透過光は低下しないため、光量フィルタ8
1を透過する光量を、中心部と外周部とで異ならせるこ
とができる。
【0005】回折格子を設けない領域83に位相補正膜
を形成し、位相回折格子82の透過光と回折格子を設け
ない領域83の透過光の位相を補正することができる。
【0006】また、上記従来の光量フィルタの製造は図
10に示すようにガラス基板91上に位相補正膜93作
成用マスク92を密着させ(図10(a))、位相補正
膜93を作成する(図10(b))。さらに、格子作成
用の第2のマスク94を基板91に密着させ(図10
(c))、格子を形成する部材95を形成する(図10
(d))。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光量フィルタは、外周部の透過光量を回折格子で変
化させているが、外周部の透過光量は回折格子の精度に
左右される。すなわち、回折格子の凹凸の深さ、幅等に
透過光量が依存するという問題点があった。
【0008】また、上記従来の製造方法では再現性に問
題があり、良好な光量フィルタを製造することが困難で
あった。
【0009】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で,透過光量、位相差の精度が良く、バラツキの少な
い、光量フィルタを提供することを目的とするものであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め,本発明の光量フィルタは,光学素子上に直接また
は、光学素子に隣接した基板上に形成された光量フィル
タで、光量フィルタを構成する基材上に形成された段差
を有し、前記段差の凹部側部分に少なくとも1層の薄膜
層を形成し、前記凸部と前記凹部の透過光量を異ならし
めることを特徴とする。
【0011】
【0012】これらにより光量フィルタの透過光量、且
つ、バラツキを小さくできる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、光学素子に隣接した基板上に形成された光量フィル
タであって、前記基板上に段差を設けることで凸部と凹
部を有し、前記凹部側部分に少なくとも1層の薄膜層を
形成することで前記凸部と前記凹部の透過光量を異なら
せるとともに、前記凸部と凹部の段差を調整することで
前記凸部と前記凹部を透過する光の位相差を設定するこ
とを特徴とする光量フィルタ、としたものであり、前記
段差の凹部側部分に形成された少なくとも1層の薄膜層
により透過光量を変化させ、薄膜層を形成されない部分
との間で透過光量を前記薄膜層で容易に異ならしめる作
用を有する。さらに、前記段差により前記凸部と前記凹
部の透過光位相差を補正することができる作用を有す
る。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の請求項2に記載の発明
は、前記凸部表面には反射防止膜を形成したことを特徴
とする請求項1に記載の光量フィルタ、としたものであ
り、凸部に反射防止膜を形成することで、薄膜層を形成
した凹部との間で透過光量を容易に異ならせる作用を有
する。
【0015】
【0016】請求項3に記載の発明は、光学素子に隣接
した基板上に形成された光量フィルタであって、前記基
板上に誘電体膜を形成し、前記誘電体膜上に段差を設け
ることで凸部と凹部を有し、前記凹部側部分に少なくと
も1層の薄膜層を形成することで前記凸部と前記凹部の
透過光量を異ならせるとともに、前記凸部と凹部の段差
を調整することで前記凸部と前記凹部を透過する光の位
相差を設定することを特徴とする光量フィルタ、とした
ものであり、凸部と凹部との段差を調整することで容易
にこれら凸部と凹部との透過光の位相差を補正すること
ができる。
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】以下、本発明の実施の形態について図1か
ら図8を用いて説明する。 (実施の形態1)図8は、光学素子全体の構造を示す図
であり、10は光量フィルタである。
【0022】レーザダイオード81から出たレーザ光は
コリメートレンズ82を通過しコリメート光となりプリ
ズムに形成された光量フィルタ10からプリズム中のビ
ームスプリッタ膜83を透過しプリズムを出て、二焦点
レンズ84を通過し、光ディスク85、86に焦点を結
び、光ディスク85、86からの反射光は二焦点レンズ
84を通過し、プリズムに入り、ビームスプリッタ膜8
3で反射し、プリズムの斜面87でさらに反射し、レン
ズ88で光検出素子89上に焦点を結び、光ディスク上
の信号を光検出素子89で検出する。
【0023】光ディスク85、86は異なったディスク
厚みを持つため、二焦点レンズ84で各々の光ディスク
85、86上に焦点を結ばせており、光量フィルタ10
の中央部10aを通過した光の一部がディスク85上に
集光し、この残りと、光量フィルタ10の外周部10b
を通過した光が光ディスク86上に集光する。
【0024】光ディスク85、86上での集光されたレ
ーザ光の光量を適切なものとするため、光量フィルタ1
0の透過率が設定される。
【0025】次に、図1は本発明の第1の実施の形態に
おける光量フィルタを、図2は図1に示すA−A1線で
の光量フィルタの断面図を示す。本発明の第1の実施の
形態における光量フィルタ10は、光学素子11に隣
接、接着された基板1上に段差を有し、段差凹部2上に
金属薄膜からなる薄膜層4を形成し、段差凸部3の透過
光を100%とするため反射防止膜5を形成した構成を
有している。
【0026】光量フィルタに照射された入射光6のう
ち、段差凸部3を通過した透過光7は透過効率100%
であり、段差凹部2を通過した透過光8は薄膜層4の吸
収により透過光量が減衰するため、光量フィルタの透過
光量を異ならしめることができる。
【0027】また、透過光7、8は段差量9により位相
が異なる。これにより段差量を調整することにより、薄
膜層4を透過したことによる透過光6、7の位相差をな
くすこともできる。また、位相差を任意に設定すること
もでき、これにより、非点隔差を有するレーザーに対
し、レーザの非点隔差を補正させることもできる。
【0028】本第1の実施の形態においては基板は光学
ガラス材料とし、段差はエッチング法により形成し、薄
膜層4の材料をクロム(Cr)とした。
【0029】従って、本第1の実施の形態によれば、透
過光8の透過光量は薄膜層4の吸収量、すなわち薄膜層
4の膜厚に依存するが、薄膜層4はスパッタリング法等
の薄膜形成法で成膜するため、膜厚は精度良く、かつ、
バラツキが少ないという特徴を有する。また、透過光
7、8の位相差は段差量で決まるが、本第1の実施の形
態によれば、段差をエッチング法にて形成しているので
段差量は精度良く、かつ、バラツキが少ないという特徴
を有する。
【0030】さらに、本第1の実施の形態の光量フィル
タは光学ガラス材料上に形成されているため、外界の温
度変化に対し、透過光量や、位相差の変化が小さいとい
う特徴を有する。
【0031】なお、本第1の実施の形態において透過光
8の透過光量を減衰させるための薄膜層4を金属膜で形
成したが、誘電体膜を単層または複数層積層して所望の
透過光量を得るように構成しても同様の効果を有する
が、薄膜層を金属膜とすることにより、金属膜の吸収を
利用するため、透過光8の透過光量に対する入射光の波
長依存の影響を小さくできるという特有効果を有する。
【0032】また、本第1の実施の形態において光学素
子をプリズムとしたが、必要な光学系に応じて光学素子
をレンズとし、このレンズに隣接して本発明の光量フィ
ルタを配置しても同様の効果を有することはいうまでも
ない。
【0033】(実施の形態2)次に、図3は本発明の第
2の実施の形態における光量フィルタの断面図を示す。
本発明の第2の実施の形態における光量フィルタは、基
板30上に誘電体膜31を形成し、誘電体膜31上に段
差を構成し、段差凹部32上に金属薄膜からなる薄膜層
34を形成し、段差凸部33の透過光を100%とする
ため反射防止膜35を形成した構成を有している。
【0034】光量フィルタに照射された入射光36のう
ち、段差凸部33を通過した透過光37は透過効率10
0%であり、段差凹部32を通過した透過光38は薄膜
層34の吸収により透過光量が減衰するため、光量フィ
ルタの透過光量を異ならしめることができること、ま
た、透過光37、38の位相差は段差量39により所定
値に設定できることは第1の実施の形態と同様であり、
透過光38の透過光量および透過光37、38の位相差
を精度良く、かつ、バラツキが少なくできることも第1
の実施の形態と同様である。
【0035】さらに、本第2の実施の形態においては段
差を誘電体膜31上に形成している。これにより、段差
量39を基板30の材質によらず設定できるという特有
の効果を有する。すなわち、必要な透過光37、38の
位相差は段差量39と段差を構成する材料の屈折率との
積できまるため、段差を構成する材料により、段差量3
9は自ずと決まる。しかしながら必要な位相差が大きい
場合、段差量も大きくなり、段差を構成するためのエッ
チング時間が長くなる。このときエッチング面である段
差凹部の表面性が劣化するが、本第2の実施の形態にお
いては段差を誘電体膜31で形成するため、この誘電体
膜31の屈折率が大きいものを選択すれば段差量39は
小さくすることができ、段差凹部の表面性を劣化させる
ことなくエッチングできるという効果を有する。
【0036】本第2の実施の形態において、段差凹部3
2には誘電体膜31があるが、段差凸部のみに誘電体膜
31を構成しても良い。
【0037】なお、本第2の実施の形態において薄膜層
34を金属膜で形成したが、誘電体膜を単層または複数
層積層して所望の透過光量を得るように構成できること
は第1の実施の形態と同様である。
【0038】また、本第2の実施の形態において光学素
子をプリズムとしたが、必要な光学系に応じて光学素子
をレンズとし、このレンズに隣接して本発明の光量フィ
ルタを配置しても同様の硬化を有すること第1の実施の
形態と同様である。
【0039】(実施の形態3)次に、図4は本発明の第
3の実施の形態における光量フィルタ、図5は図4に示
すA−A1線での光量フィルタの断面図である。本発明
の第3の実施の形態における光量フィルタ40は、光学
素子である複合プリズム41上に直接形成されており、
プリズム41上に段差を有し、段差凹部42上に金属薄
膜からなる薄膜層44を形成し、段差凸部43の透過光
を100%とするため反射防止膜45を形成した構成を
有している。
【0040】光量フィルタに照射された入射光46のう
ち、段差凸部43を通過した透過光47は透過効率10
0%であり、段差凹部42を通過した透過光48は薄膜
層44の吸収により透過光量が減衰するため、光量フィ
ルタの透過光量を異ならしめることができる。
【0041】また、透過光47、48は段差量49によ
り位相差をなくする、または、所定の位相差を有するよ
うにできることは実施の形態1で述べたことと同様であ
る。
【0042】さらに、本第3の実施の形態によれば光量
フィルタは光学素子上に直接形成されているため、光量
フィルタ/光学素子間での光学特性の劣化が生じること
がないため、収差等の小さな光学素子を構成できるとい
う特有の効果を有する。
【0043】なお、本第3の実施の形態において薄膜層
44を金属膜で形成したが、誘電体膜を単層または複数
層積層して所望の透過光量を得るように構成できること
は第1の実施の形態と同様である。
【0044】(実施の形態4)次に、第4の実施の形態
として本発明による光量フィルタの製造方法について図
6を用いて説明する。
【0045】まず、図6(a)に示すように、基板61
上にフォトレジストパターン62を形成する。つぎに、
フォトレジストパターン62をマスクとして基板61を
所定の量だけエッチングする(図6(b))。そして、
フォトレジスト62を除去することなく金属膜からなる
薄膜層63を形成する(図6(c))。その後、フォト
レジスト62をフォトレジスト62上の薄膜層63と共
に除去し(図6(d))、反射防止膜64を形成する。
【0046】基板61は必要な位相差すなわち、基板6
1の屈折率とエッチング量の積が所定の値となるような
エッチング量だけエッチングされるが、本実施の形態に
おいてエッチング法としてイオンビームエッチング法を
用いた。これによりエッチング量を精度良く、かつ、バ
ラツキを小さくすることができる、すなわち、位相差を
精度良く、かつ、バラツキを小さな光量フィルタが製造
できるという効果を有する。
【0047】さらに、上記の本実施の形態による製造方
法によれば、1個のフォトレジストパターン62で基板
61のエッチングパターンと薄膜層63のパターンを形
成することができるため、効率よく製造できること、ま
た、薄膜層63を基板61のエッチング面(段差凹部)
のみに位置精度良く形成することができるという効果を
有する。
【0048】そして、薄膜層63は金属膜をスパッタ法
で形成しているので、膜厚を精度良く、かつ、バラツキ
を小さくすることができる、すなわち、透過光量が精度
良く、かつ、バラツキの小さな光量フィルタが製造でき
るという効果を有する。
【0049】なお、本実施の形態による製造方法におい
て、基板61のエッチングはイオンビームエッチング法
を用いたが、ケミカルエッチング法でも良い。さらに、
薄膜層63は金属膜をスパッタ法で形成したが、蒸着法
でも同様の効果を有し、薄膜層の材料として、単層また
は複数層で形成された誘電体膜でも同様の効果を有す
る。また、本実施の形態において、基板は平板とした
が、プリズム等の光学素子上においても本実施の形態の
工程が行えることはいうまでもない。
【0050】(実施の形態5)次に、第5の実施の形態
として、本発明による光量フィルタの製造方法について
図7を用いて説明する。
【0051】まず、図7(a)に示すように、基板71
上に誘電体膜72を形成する。次に誘電体膜72上にフ
ォトレジストパターン73を形成する(図7(b))。
そして、フォトレジストパターン73をマスクとして誘
電体膜72を所定の量だけエッチングし(図7
(c))、フォトレジスト73を除去することなく金属
膜からなる薄膜層74を形成する(図7(d))。その
後、フォトレジスト73をフォトレジスト73上の薄膜
層74と共に除去し(図7(e))、反射防止膜75を
形成する。
【0052】上記の本実施の形態による製造方法によれ
ば、1個のフォトレジストパターン73で誘電体膜72
のエッチングパターンと薄膜層74のパターンを形成す
ることができるため、効率よく製造できること、また、
薄膜層74を誘電体膜72のエッチング面(段差凹部)
のみに位置精度良く形成することができるという効果を
有することは第4の実施の形態と同様である。また、位
相差、透過光量を精度良く、かつ、バラツキを小さくで
きること、プリズム等の光学部材上に本工程を適用でき
ることは第4の実施の形態と同様である。
【0053】また、本第5の実施の形態における製造方
法において、誘電体膜72は、そのエッチング量と誘電
体膜72の屈折率との積が所定の値となるような量だけ
エッチングされるが、必要な位相差、すなわち、エッチ
ング量と屈折率の積の値が大きい場合、エッチング量は
大きくなり、エッチングに要する時間が長くなり、エッ
チング面の表面性を損なうが、誘電体膜72の屈折率が
大きい材料を選択することでエッチング時間を短縮し、
エッチング面の表面性を損なうことなく製造できるとい
う特有の効果を有する。さらに、薄膜層との密着性の観
点からも誘電体膜の材料を選定することもでき、信頼性
の高い光量フィルタを製造できるという効果を有する。
【0054】なお、本実施の形態において、基板は平板
としたが、プリズム等の光学素子上においても本実施の
形態の工程が行えることはいうまでもない。
【0055】
【発明の効果】以上のように、本発明の光量フィルタは
透過光量、位相差が精度良く、かつ、バラツキが少ない
という効果を有する。
【0056】さらに、本発明の光量フィルタの製造方法
によれば、透過光量を調整する薄膜層を所定の位置に精
度良く構成できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態における光量フィル
タを示す図
【図2】本発明の第1の実施の形態における光量フィル
タの断面図
【図3】本発明の第2の実施形態における光量フィルタ
の断面図
【図4】本発明の第3の実施形態における光量フィルタ
を示す図
【図5】本発明の第3の実施形態における光量フィルタ
の断面図
【図6】本発明の第4の実施形態における光量フィルタ
の製造方法を示す断面図
【図7】本発明の第5の実施形態における光量フィルタ
の製造方法を示す断面図
【図8】本発明の実施形態における光学素子全体の構造
を示す断面図
【図9】従来の光量フィルタの断面図
【図10】従来の光量フィルタの製造方法を示す断面図
【符号の説明】
1、30、61、71、91 基板 2、32、42 段差凹部 3、33、43 段差凸部 4、34、44、63、74 薄膜層 5、35、45、64、75 反射防止膜 6、36、46 入射光 7、8、37、38、47、48 透過光 9、39、49 段差量 10、40、81 光量フィルタ 11 光学素子 31、72 誘電体膜 41 プリズム 62、73 フォトレジストパターン 82 位相回折格子 83 回折格子を設けない領域 92、94 マスク 93 位相補正膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−67737(JP,A) 実開 昭61−182927(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 5/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学素子に隣接した基板上に形成された
    光量フィルタであって、前記基板上に段差を設けること
    で凸部と凹部を有し、前記凹部側部分に少なくとも1層
    の薄膜層を形成することで前記凸部と前記凹部の透過光
    量を異ならせるとともに、前記凸部と凹部の段差を調整
    することで前記凸部と前記凹部を透過する光の位相差を
    設定することを特徴とする光量フィルタ。
  2. 【請求項2】 前記凸部表面には反射防止膜を形成した
    ことを特徴とする請求項1に記載の光量フィルタ。
  3. 【請求項3】 光学素子に隣接した基板上に形成された
    光量フィルタであって、前記基板上に誘電体膜を形成
    し、前記誘電体膜上に段差を設けることで凸部と凹部を
    有し、前記凹部側部分に少なくとも1層の薄膜層を形成
    することで前記凸部と前記凹部の透過光量を異ならせる
    とともに、前記凸部と凹部の段差を調整することで前記
    凸部と前記凹部を透過する光の位相差を設定することを
    特徴とする光量フィルタ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9575570B2 (en) 2004-04-30 2017-02-21 Hillcrest Laboratories, Inc. 3D pointing devices and methods

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US9575570B2 (en) 2004-04-30 2017-02-21 Hillcrest Laboratories, Inc. 3D pointing devices and methods

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