JP3964130B2 - 回折素子の製造方法および集積ユニット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報記録媒体に光学的に情報を記録または再生する装置に組み込まれる光ピックアップ装置に用いるための回折素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光学的に情報を記録または再生できる情報記録媒体である光ディスクは、大容量の情報を高密度で記録できるため、オーディオ、ビデオ、コンピュータなどの多くの分野で利用されている。光ディスクへの情報の記録および再生には光ピックアップ装置が用いられる。光ピックアップ装置の記録再生特性を向上させるためには、より多くの信号光が光ピックアップ装置内の光検出器に入射することが必要である。これに対して、従来は、偏光光学系を採用することで信号品質の向上が図られてきた。
【０００３】
しかし、近年、光ピックアップ装置やドライブ技術の進歩により、より少ない信号光でも十分な特性を得られるようになってきたことや、小型化、低コスト化のニーズが高まってきたことにより、偏光光学系を採用しない、よりシンプルな光学系を採用する方式が重視されるようになってきている。その代表的な例として、回折素子を用いることで、光源と光検出部との一体化を実現した、いわゆる集積ユニット光学系が挙げられる。この集積ユニット光学系は、基本的には、集積ユニットと対物レンズで構成された、きわめてシンプルなものである。さらに、集積ユニット光学系には、バリエーションとして、対物レンズと集積ユニットとの間にコリメータレンズをコリメータレンズを挿入したものや、対物レンズと集積ユニットとの間に立ち上げミラーを挿入したものが考えられる。図２４に示すのは、対物レンズ５と集積ユニット４との間に、コリメータレンズ７と立ち上げミラー８との両方を挿入した例である。
【０００４】
集積ユニット光学系に用いられる回折素子３としては、従来、ガラス製のものが用いられていたが、特開平１０−２５４３３５号公報や、特開平１０−１８７０１４号公報に記載されているように、樹脂製のものが使用されるようになってきており、このような樹脂製の回折素子の使用は、従来のガラス製のものに比べて、材料費のコストダウンが図れ、さらに製造工程におけるコストダウンも図れるため、好ましい。
【０００５】
一方、近年、ＤＶＤ（Digital Video Disc）などにおいては、記録のさらなる高密度化を図るために、対物レンズの高ＮＡ化（「ＮＡ」とは、レンズ開口率＝レンズ半径／焦点距離）と並行して、ディスク厚みの薄型化が図られている。
【０００６】
しかし、このディスク厚みの薄型化によって、ディスク成形時に発生する複屈折が増大するという問題が生じている。したがって、複屈折の大きなディスクに対しても、安定して記録再生が可能な光ピックアップ装置が求められている。
【０００７】
たとえば、特開平１０−８３５５２号公報に開示された光ピックアップ装置は、偏光光学系において、旋光角を制御可能な液晶素子またはファラデー回転素子、あるいは、姿勢を回転制御可能な波長板を設けることによって、複屈折の大きいディスクであっても、反射光量が最大になるように偏波面の方向を制御するものである。また、特開平６−３０９６９０号公報に開示された光ピックアップ装置は、無偏光ビームスプリッタを採用することで、ディスクの複屈折の程度に関係なく、受光部へディスクからの反射光を分離することができるとしている。さらに、無偏光ビームスプリッタと対物レンズとの間に四分の一波長板を配置することで、一次光と、レーザ光源の共振器端面における反射による二次光との間の干渉ノイズを低減できるとしている。これら２つの公報に記載の発明で、共通しているのは、波長板などの位相差を発生させる素子（以下、「位相差発生素子」という。）を備えることで、ディスクの複屈折の影響を緩和できるという点である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の集積ユニットを用いた光学系では、偏光素子を使用していないため、ディスクの複屈折によって反射光の偏光状態が変化しても、検出器に入射する信号光量が変化するなどの弊害は生じない。
【０００９】
しかし、実際には、ディスクの複屈折の影響によって、ディスク上に形成された情報ピットでの回折状態が変化し、信号品質に影響を与えてしまう場合がある。つまり、無偏光光学系においても、ディスクの複屈折が大きいと、ピット回折光であるディスク反射光自身が変動してしまうという問題があった。要するに、ディスクへの入射光の偏波面の方向と、ディスクの複屈折の光学軸（optic axis）方向との関係により、ディスクからの反射光が変動するということになる。
【００１０】
そこで、無偏光光学系においても、上述の特開平１０−８３５５２号公報や特開平６−３０９６９０号公報に記載の光ピックアップ装置で行なっているように、光学系中に波長板などの位相差発生素子を挿入することで、ディスクへの入射光の偏光状態を最適化する必要がある。しかし、上述の公報に記載されているような回転制御可能な波長板や旋光角を制御するための素子の類を新たに搭載すると、部品点数や組立て調整の必要な箇所の増加を招く。さらに、波長板などは普通のミラーなどの光学部品に比べて高価であるので、光ピックアップ装置のコストアップになってしまう。
【００１１】
この問題は、本願発明者のした特許出願である特願２０００−０２５２３４号に記載した集積ユニット内に位相差発生素子を内装することにより、解決できる。集積ユニット内に位相差発生素子を内装する例の一つとして、回折素子内部に位相差発生素子を内装した構造について、図２５、図２６を参照して説明する。図２６は、図２５に示す集積ユニット光学系に用いられている集積ユニット４の構造を詳細に示す断面図である。
【００１２】
図２６に示すように、集積ユニット４は、回折素子３とレーザ本体１０とを備えている。回折素子３は、多層構造となっており、その中核となる部分に、位相差発生素子６０を透明基板１１ａ，１１ｂによって上下から挟みこんだ構造を含んでいる。透明基板１１ａ，１１ｂをさらに上下から挟みこむようにプライマ処理層１４ａ，１４ｂが形成されている。この上下のプライマ処理層１４ａ，１４ｂをさらに上下から挟みこむように紫外線硬化型ポリマ部材１３ａ，１３ｂが形成されており、さらに上下から挟みこむように反射防止膜１５ａ，１５ｂが形成されている。回折素子３は、紫外線硬化型接着剤１８を介してレーザ本体１０のシールキャップ１６の開口を閉じるように固定されている。レーザ本体１０は、シールキャップ１６の内部にレーザ光源１および検出部２を備えており、シールキャップ１６の開口部には光の出入りは可能なようにキャップガラス１７を備えている。
【００１３】
この集積ユニット４を光ピックアップ装置に組み込んだ状態を、図２４に示す。レーザ光源１から出た光は、回折素子３を透過し、コリメータレンズ７によって平行光とされ、立ち上げミラー８によってディスク９に垂直な向きに曲げられ、対物レンズ５によってディスク９の表面に照射される。この光学系において、上述のようなディスクからの反射光の変動を極力少なくするには、ディスク９の表面に入射する光が略円偏光である必要がある。そのための条件としては、第一に、回折素子３の内部に含まれる位相差発生素子６０が発生させる位相差が略１／４波長であること、すなわち位相差発生素子６０が四分の一波長板６であること、第二には、四分の一波長板６の光学軸がレーザ光の偏波面に対して略４５°をなすことである。
【００１４】
この第二の条件を満たすためには、表向きは、四分の一波長板６を含む素子をシールキャップ１６に搭載する際に、レーザ光の偏波面に対して四分の一波長板６の光学軸が略４５°をなすように回転調整し、固定すればよい。しかし、ここでは、四分の一波長板６を含む素子は回折素子３であり、回折素子３にはディスク９からの反射光を検出部２に導くために設けられた回折パターンが存在する。回折パターンの回折すべき方向は検出部２の位置によって決まる。
【００１５】
そこで、従来は、回折素子３の搭載の際には、既に一定位置に設置された検出部２で受光される光信号をモニタしながら回折素子３の姿勢を調整し、回折素子３が最適な位置および姿勢になるように調整し、固定することとしている。回折素子３の姿勢を調整すると内部に含まれる四分の一波長板６の姿勢も同時に変わってしまうため、回折素子３の調整後の姿勢において、四分の一波長板６の光学軸が必ずレーザ光の偏波面に対して略４５°をなしているという保証はない。この角度が４５°から外れていくと、ディスク９に到達する光は円偏光から遠ざかっていく。
【００１６】
そこで、本発明は、回折素子に含まれる回折パターンによってディスクからの反射光が検出部に正しく導かれるように回折素子の向きを調整した後であっても、この回折素子に含まれる四分の一波長板の光学軸とレーザ光源からの光の偏波面とのなす角が安定して略４５°となるような、回折素子の製造方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に基づく回折素子の製造方法の一つの局面では、上面と下面とを有し、一定方向の光学軸を有する四分の一波長板と、上記四分の一波長板の上側に重ねて配置された上側透明基板と、上記四分の一波長板の下側に重ねて配置された下側透明基板とからなり、上記四分の一波長板の光学軸との間の相対的方向関係が判明している辺である方位決定辺を有する四分の一波長基板に対して、上記方位決定辺を参照して、回折パターンの光学軸を設定すべき方位を上記四分の一波長板の光学軸との間のなす角度が４５°となるように決定する回折パターン形成方位決定工程と、上記回折パターン形成方位決定工程で決定された方位を光学軸とするように、上記上側透明基板の上方に重ねるように回折パターン形成板を形成する回折パターン形成工程とを含む。
【００２０】
上記方法を採用することにより、回折パターンの光学軸と四分の一波長基板の光学軸とのなす角度を所望の角度にすることができる。たとえば、略４５°にしておけば、回折パターンの光学軸とレーザ光の偏波面とを平行にすることで、記録媒体に入射するレーザ光を円偏光とすることができ、記録媒体の複屈折による反射光の変動を低減することができる。
【００２１】
上記発明において好ましくは、上記方位決定辺が、上記四分の一波長基板の光学軸に平行である。この方法を採用することにより、回折パターンの光学軸と四分の一波長基板の光学軸とのなす角度を所望の角度にする際に、方位決定辺の方向を基準に回折パターンの光学軸の方向を決めやすい。
【００２２】
上記目的を達成するため、本発明に基づく回折素子の製造方法の他の局面では、上面と下面とを有し、一定方向の光学軸を有する四分の一波長板と、上記四分の一波長板の上側に重ねて配置された上側透明基板と、上記四分の一波長板の下側に重ねて配置された下側透明基板とからなる四分の一波長基板に対して、上記四分の一波長板の光学軸の方位を測定して、その測定結果に基づいて回折パターンの光学軸を設定すべき方位を上記四分の一波長板の光学軸との間のなす角度が４５°となるように決定する回折パターン形成方位決定工程と、上記回折パターン形成方位決定工程で決定された方位を光学軸とするように、上記上側透明基板の上方に重ねるように回折パターン形成板を形成する回折パターン形成工程とを含む。この方法を採用することにより、四分の一波長板の光学軸が未知であった場合でも、四分の一波長板の光学軸と回折パターンの光学軸とを所望の角度にすることができる。たとえば、略４５°にしておけば、回折パターンの光学軸とレーザ光の偏波面とを平行にすることで、記録媒体に入射するレーザ光を円偏光とすることができ、記録媒体の複屈折による反射光の変動を低減することができる。
【００２４】
上記発明において好ましくは、上記回折パターンの形成は、紫外線硬化性樹脂を配置し、上記回折パターンに対応する形状に変形させた状態で紫外線を照射して硬化させることで行なう。この方法を採用することにより、回折パターンを効率良く均一に形成することができる。
【００２６】
上記発明において好ましくは、上記回折パターン形成工程の後に、上記四分の一波長基板を円形にし、ダイシングによって分割するダイシング工程を含む。この構成を採用することにより、四分の一波長基板の段階で回折パターンの光学軸や分割線がどのような向きで形成されていても、一旦、円形に加工されてからダイシングによって分割されるため、一つの回折素子に対応する分として得られるものは、外辺と分割線との幾何学的関係を所望の関係とすることができる。
【００２７】
上記目的を達成するため、本発明に基づく集積ユニットは、レーザ光源と、上記レーザ光源から射出され、記録媒体によって反射されて戻ってきた光を検出するための検出部と、上記レーザ光源および上記検出部を内部に収め、光が出入りするための開口部を有するシールキャップと、上記開口部を覆い、かつ、上記回折パターンの光学軸と上記レーザ光源から入射するレーザ光の偏波面とが平行となるように配置された上述のいずれかの回折素子の製造方法によって製造された回折素子とを備える。この構成を採用することにより、レーザ光の偏波面と四分の一波長板の光学軸とのなす角度が略４５°となるようにすることができる。その結果、記録媒体に入射する光は略円偏光となり、記録媒体の複屈折による反射光の変動を低減することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明に基づく実施の形態１における回折素子について説明する前に、まず、四分の一波長板の光学軸とレーザ光源からの光の偏波面とのなす角が、最終的に安定して略４５°となるには、どうしたらよいかについて検討する。
【００２９】
上述のように検出器２で受光状態をモニタしながら回折素子３の向きを調整した場合であっても、回折素子３に含まれる回折パターンの光学軸は最終的に検出器２の位置によって定まる一定の方向に落ち着くはずである。なお、「光学軸」（optic axis）という語は、本来、複屈折性材料において複屈折の起きない方向の軸を意味する語であって、回折パターンについて用いる語ではないが、本明細書では、便宜上、回折パターンの縞模様に垂直な方向を「回折パターンの光学軸」というものとする。
【００３０】
そこで、もし、回折素子３に含まれる回折パターンの光学軸と四分の一波長板６の光学軸とが常に一定角度であれば、検出器２で受光状態をモニタして回折素子３の向きを調整した結果、回折パターンの光学軸が一定の方向に落ち着くと同時に四分の一波長板６の光学軸も一定の方向に落ち着くはずである。あとは、集積ユニット４として組み立てる際にレーザ光源１からの光を偏光子に透過させるなどの公知の手段によって、レーザ光の偏波面を、四分の一波長板６の光学軸と４５°をなす角度に設定すればよい。
【００３１】
（構成）
そこで、本実施の形態における回折素子は、図１に示すように、四分の一波長板６と、この四分の一波長板６を上下から挟むように配置された透明基板１１ａ，１１ｂと、さらに透明基板１１ａ，１１ｂを上下から挟むように配置され、表面に回折パターンを形成された回折パターン形成板１３ａ，１３ｂとを備えている。さらに、回折パターン形成板１３ａ，１３ｂの有する回折パターンの光学軸と、四分の一波長板６の光学軸とは、略４５°の角度をなしている。
【００３２】
（作用・効果）
回折素子３をこのような構成としたことによって、レーザ光源１からのレーザ光の偏波面を回折パターンの光学軸と平行にするだけで、レーザ光の偏波面と四分の一波長板６の光学軸とのなす角度が確実に略４５°となるようにすることができる。その結果、ディスク９に入射する光は略円偏光となり、ディスク９の複屈折による反射光の変動を低減することができる。
【００３３】
なお、このような回折素子３を用いて、図２６に示したものと同様の構造で集積ユニット４を構成した場合、ディスク９に入射する光は略円偏光となり、ディスク９の複屈折による反射光の変動を低減することができる。
【００３４】
（実施の形態２）
（製造方法）
本発明に基づく実施の形態２では、実施の形態１で述べた回折素子３の製造方法について説明する。製造工程は、特開平１０−２５４３３５号公報、特開平１０−１８７０１４号公報に記載された紫外線硬化型樹脂による回折素子（ホログラム素子）の製造方法と同様であるが、以下に説明する。
【００３５】
本実施の形態では、図２に示すように、四分の一波長板６を２枚の透明基板２１ａ，２１ｂで挟みこみ、接着したものを四分の一波長基板２０として用いる。
【００３６】
まず、図３を参照して、プライマ処理工程について説明する。プライマ処理工程としては、四分の一波長基板２０の表面にプライマ液２３を塗布し、スピンコート方式で四分の一波長基板２０全面に広げる。同様に裏面にもプライマ液２３を塗布し、スピンコート方式で全面に広げる。表裏両面に塗布したプライマ液２３を乾燥させる。この工程は、四分の一波長基板２０の表裏に、回折パターン形成のための紫外線硬化型樹脂４２ａ，４２ｂが密着しやすくなるようにするために行なう工程である。
【００３７】
図４を参照して、２Ｐ（Photo Polymer）成形工程について説明する。この工程は、図５に示す２Ｐ成形装置５０を用いて行なう。２Ｐ成形装置５０は、ダイセットユニット３０を備える。ダイセットユニットは、上ダイセットベース３１と下ダイセットベース３２とが開閉可能な構成となっている。上ダイセットベース３１の下ダイセットベース３２に対向する側には透明基材部３３を介して上スタンパ４０が固定されている。下ダイセットベース３２の上ダイセットベース３１に対向する側には下スタンパ４１が固定されている。また、ダイセットユニット３０の上方には、紫外線硬化型樹脂を硬化させるための紫外線照射機３８が配置されている。
【００３８】
図６に示すように、透明基板２１ａの上面と、下スタンパ４１の上面とに紫外線硬化型樹脂４２ａ，４２ｂをそれぞれ塗布する。図７に示すように、ダイセットユニット３０を閉じる。すなわち、ダイセット開閉用Ｚ軸３６により上ダイセットベース３１と下ダイセットベース３２とが接近し、紫外線硬化型樹脂４２ａ，４２ｂを圧迫する。紫外線硬化型樹脂４２ａ，４２ｂは、四分の一波長基板２０に沿って広がり、上スタンパ４０、下スタンパ４１の凹凸形状が転写される。図８に示すように、紫外線照射機３８により、ダイセットユニット３０の上方から透明基材部３３、上スタンパ４０を通して紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂４２ａ，４２ｂを硬化させる。図９に示すように、ダイセットユニット３０をダイセット開閉用Ｚ軸３６により開くことにより、四分の一波長基板２０の表裏両面に回折格子がパターニングされる。その結果、図４に示す状態となる。
【００３９】
上スタンパ４０および下スタンパ４１の有するパターン形状を、図１０に示す。上スタンパ４０および下スタンパ４１は、透明の材料からなり、表面には同一形状の回折格子４４を等間隔に配置している。図１０の１区画を拡大したところを図１１に示す。回折格子４４には、異なるピッチの格子縞からなる２つの回折格子領域４５ａ，４５ｂが存在する。回折格子領域４５ａ，４５ｂの間は、これらの格子縞と垂直な方向に延びる分割線４５によって分割されている。
【００４０】
組立て調整した後の状態を図１２に示すように、回折格子領域４５ａ，４５ｂは、ディスク９からの反射光を検出部２のセグメント２ａ，２ｂにそれぞれ集光させるためのものである。検出部２は、信号処理を行なうため、このような複数のセグメントに分かれている。位置が異なるセグメント２ａ，２ｂにそれぞれ対応した回折角度で光を導くため、回折格子領域４５ａ，４５ｂのピッチは異なるものとなっている。検出部２は、予め、分割線４５がレーザ光源１からディスク９に向かうレーザ光の偏波面と平行になったときに正しく受光できるような位置を選んで配置される。したがって、回折素子３の向きの調整を完了した時点では、分割線４５は、自ずと、ディスク９に向かうレーザ光の偏波面と平行になる。
【００４１】
再び、図４などの製造方法の説明に戻る。図１３に示すように、有効パターン部のみの円形基板となるように外側を除去する基板打抜き工程を行なう。こうして円形四分の一波長基板２５を得る。両面に反射防止膜１５ａ，１５ｂを形成する。
【００４２】
ダイシング工程を行ない、図１４に示すように、円形四分の一波長基板２５から任意のサイズの回折素子３を切り出す。図１１に示したように、上スタンパ４０および下スタンパ４１には、回折格子４４と同時にダイシング時の目印とするためのダイシングライン４６がパターニングされており、ダイシング工程では、このダイシングライン４６に沿ってダイシングすればよい。なお、図１１に明らかであるが、ダイシングライン４６は、回折格子４４の分割線４５と垂直または平行にパターニングされている。したがって、ダイシング後に得られる回折素子３の外辺は、分割線４５と垂直または平行となる。
【００４３】
こうして、回折素子３が得られる。
次に、２Ｐ成形工程について詳しく述べる。なぜなら、四分の一波長基板２０には２通りあり、いずれであるかによって、２Ｐ成形工程が異なってくるからである。すなわち、四分の一波長基板２０の外形に対して四分の一波長板６の光学軸がどういう方向になっているかがわかっている場合と、そうでない場合との２通りである。
【００４４】
（例１）
まず、例１として、四分の一波長基板２０の外形に対して四分の一波長板６の光学軸の方向がわかっている場合の例を説明する。ここでは、そのさらに一例として、四分の一波長基板２０を形成する際に、透明基板２１ａ，２１ｂの外辺のいずれかに対して四分の一波長板６の光学軸が平行になるように貼りつけられていることがわかっている場合の説明を、図１５、図１６を参照して行なう。
【００４５】
２Ｐ成形工程を行なうに当たって、まず、図１５に示すように、四分の一波長基板２０が、２Ｐ成形装置１００内のダイセットユニット３０に取付けられる。四分の一波長基板２０は、基板把持ハンド１０３，１０４によって把持されている。四分の一波長基板２０の上方には、図１５、図１６に示すように、３台のＣＣＤカメラ１０１，１０５，１０６がそれぞれ四分の一波長基板２０を見下ろすように配置されている。
【００４６】
図１６に示すようにＣＣＤカメラ１０１により、四分の一波長基板２０の外辺２２ａ，２２ｂを認識する。次に、別のＣＣＤカメラ１０５，１０６で上スタンパ４０に描かれている回折格子４４の分割線４５を認識する。ここで、画像処理装置１１０によって、外辺２２ａ，２２ｂと、分割線４５とのなす角度が計算される。この角度が４５°でなかった場合、目標値である４５°との差、すなわち補正角を算出し、基板把持ハンド１０３，１０４（図１５参照）によって把持された四分の一波長基板２０を、駆動源（図示省略）によって補正角だけ回転させる。
【００４７】
なお、ここでは、透明基板２１ａ，２１ｂの外辺のいずれかに対して四分の一波長板６の光学軸が平行である例について説明しているが、平行以外の関係であってもそのなす角度が既知であればその既知の角度を考慮して四分の一波長基板２０の光学軸の方向を導出できるので、導出した光学軸を基に補正角を算出することができ、同様に回転調整することができる。
【００４８】
この後、既に説明したように紫外線硬化型樹脂４２ａ，４２ｂを所定箇所に塗布し、上スタンパ４０と下スタンパ４１とで挟みこんで加圧し、パターニングを行なう。
【００４９】
このような工程によって、四分の一波長基板２０の外辺２２ａ，２２ｂと、分割線４５とのなす角度は４５°となり、なおかつ、四分の一波長板６の光学軸と分割線４５とのなす角度も４５°になる。したがって、このようにパターニングした四分の一波長基板２０から、図１３、図１４に示したように切り出して得られる回折素子３の外辺と四分の一波長板６の光学軸とのなす角度は、必然的に４５°となる。
【００５０】
（例２）
例２として、四分の一波長基板２０の外形に対して四分の一波長板６の光学軸がどの方向を向いているかが不明な場合の一つの例について説明する。
【００５１】
図１７に示すように、四分の一波長基板２０が、２Ｐ成形装置１５０内のダイセットユニット３０に取付けられる。四分の一波長基板２０が、基板把持ハンド１０３，１０４によって把持されている点は、図１５と同じである。しかし、図１７、図１８に示すように、四分の一波長基板２０の上方には、２台のＣＣＤカメラ１０５，１０６がそれぞれ四分の一波長基板２０を見下ろすように配置されている。さらに、図１８に示されるように、位相差測定装置２００が、四分の一波長基板２０の一部を挟みこむように配置されている。
【００５２】
図１８に示すように、位相差測定装置２００によって、四分の一波長基板２０の光学軸を測定する。位相差測定装置２００の仕組みについては後述する。
【００５３】
ＣＣＤカメラ１０５，１０６で、上スタンパ４０に描かれている回折格子４４の分割線４５を認識する。画像処理装置１１０によって分割線４５と四分の一波長基板２０の光学軸とのなす角度を計算する。この角度が４５°でなかった場合、目標値である４５°との差、すなわち補正角を算出し、基板把持ハンド１０３，１０４（図１５参照）によって把持された四分の一波長基板２０を、駆動源（図示省略）によって補正角だけ回転させる。
【００５４】
この後、既に説明したように紫外線硬化型樹脂４２ａ，４２ｂを所定箇所に塗布し、上スタンパ４０と下スタンパ４１とで挟みこんで加圧し、パターニングを行なう。
【００５５】
このような工程によって、四分の一波長板６の光学軸と分割線４５とのなす角度も４５°になる。したがって、このようにパターニングした四分の一波長基板２０から、図１３、図１４に示したように切り出して得られる回折素子３の外辺と四分の一波長板６の光学軸とのなす角度は、必然的に４５°となる。
【００５６】
（例３）
さらに、例３として、四分の一波長基板２０の外形に対して四分の一波長板６の光学軸がどの方向を向いているかが不明な場合の他の例について説明する。
【００５７】
これは、図１９〜図２１（ａ），（ｂ）に示すように、四分の一波長基板２０の光学軸を位相差測定機２００によって測定し、四分の一波長基板２０の外辺を光学軸に対して所望の一定角度になるように整える方法である。たとえば平行または垂直になるように整えると好都合である。
【００５８】
具体的には、まず、図１９、図２０に示すように、四分の一波長基板２０が、ダイシング装置１６０のＸＹθステージ１６２に搭載される。四分の一波長基板２０の光学軸４７の方向を位相差測定装置２００で測定する。光学軸４７がダイシング装置１６０のダイシングカッター１６１のダイシング方向に平行になるようにＸＹθステージ１６２のθ軸によって角度を調整する。さらにＸＹθステージ１６２のＸ軸、Ｙ軸によってダイシングすべき位置に合わせ、図１９に直線で示すように、四分の一波長基板２０の外辺をダイシングする。この作業を４辺で実施することにより、図２１（ａ）に示すように、四分の一波長基板２０の外辺と光学軸４７とがランダムな角度になっていた場合であっても、図２１（ｂ）に示すように、外辺と光学軸４７とが平行または垂直となった新たな四分の一波長基板２０ｎを得ることができる。そのような四分の一波長基板２０ｎが得られれば、あとは例１に従って、工程を進めることができる。
【００５９】
（位相差測定装置）
図２２、図２３を参照して、上述の位相差測定装置について説明する。
【００６０】
図２２に示すように、レーザ光源２０１から出射したレーザ光が、偏光子２０２と、四分の一波長板２０３と、検光子２０４とをこの順に通過する構造となっている。検光子２０４を透過できた光をパワーメータ２０５で受光し、光量を測定する構造となっている。
【００６１】
まず、測定の前の調整について説明する。レーザ光源２０１から出射したレーザ光は、偏波面の不明な直線偏光である。このレーザ光が偏光子２０２を透過することで、偏波面は一定の向きに揃えられる。説明を簡単にするために、この偏波面の方向をＸ軸方向とする。四分の一波長板２０３の光学軸は、同じくＸ軸方向となるように調整する。この調整を終えた状態では、四分の一波長板２０３を透過した光は直線偏光であり、偏波面方向は、Ｘ軸方向となる。次に検光子２０４を四分の一波長板２０３とパワーメータ２０５との間に挿入し、検光子２０４の偏光方向がＸ軸方向とは垂直なＹ軸方向になるように調整する。この調整は、検光子２０４を回転させて、パワーメータ２０５で検出される光量が最小となる方向を選択することで行なうことができる。この状態では、検光子２０４を透過する光は消光状態となる。
【００６２】
図２３を参照して、測定方法について説明する。偏光子２０２と四分の一波長板２０３との間に、試料である四分の一波長基板２０を挿入する。偏光子２０２を透過した光はＸ軸方向の直線偏光となっている。この光が四分の一波長基板２０を透過することで、四分の一波長基板２０の光学軸がＸ軸方向と等しくなかった場合、直線偏光から楕円偏光になる。楕円偏光になった光が四分の一波長板２０３を透過することで、再び直線偏光になる。この直線偏光の状態では、偏波面はＸ軸方向から外れ、傾いた方向となる。この方向が四分の一波長基板２０の光学軸方向である。この方向の特定は、検光子２０４を回転させて、パワーメータ２０５で検出される光量が最小となる方向を選択することで行なうことができる。
【００６３】
（作用・効果）
上述のような回折素子の製造方法によれば、四分の一波長基板２０の光学軸の方向が既知である場合も未知である場合も、実施の形態１に説明したような回折素子を製造することができる。
【００６４】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、回折パターンの光学軸と、四分の一波長板の光学軸とは、略４５°の角度をなすため、レーザ光源からのレーザ光の偏波面を回折パターンの光学軸と平行にするだけで、レーザ光の偏波面と四分の一波長板の光学軸とのなす角度が確実に略４５°となるようにすることができる。その結果、記録媒体に入射する光は略円偏光となり、記録媒体の複屈折による反射光の変動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に基づく実施の形態１における回折素子の断面図である。
【図２】 本発明に基づく実施の形態２における四分の一波長基板の斜視図である。
【図３】 本発明に基づく実施の形態２における回折素子の製造方法の第１の工程の説明図である。
【図４】 本発明に基づく実施の形態２における回折素子の製造方法の第２の工程の説明図である。
【図５】 本発明に基づく実施の形態２における２Ｐ成形装置の概念図である。
【図６】 本発明に基づく実施の形態２における回折素子の製造方法の第３の工程の説明図である。
【図７】 本発明に基づく実施の形態２における回折素子の製造方法の第４の工程の説明図である。
【図８】 本発明に基づく実施の形態２における回折素子の製造方法の第５の工程の説明図である。
【図９】 本発明に基づく実施の形態２における回折素子の製造方法の第６の工程の説明図である。
【図１０】 本発明に基づく実施の形態２における上下スタンパの有するパターン形状を示す平面図である。
【図１１】 図１０に示すパターン形状の１区画を拡大した平面図である。
【図１２】 組立て調整後の回折素子から検出部への集光の様子を示した説明図である。
【図１３】 本発明に基づく実施の形態２における回折素子の製造方法の第７の工程の説明図である。
【図１４】 本発明に基づく実施の形態２における回折素子の製造方法の第８の工程の説明図である。
【図１５】 本発明に基づく実施の形態２の例１において、四分の一波長基板が２Ｐ成形装置内に取付けられた様子を示す平面図である。
【図１６】 本発明に基づく実施の形態２の例１における２Ｐ成形装置の概念図である。
【図１７】 本発明に基づく実施の形態２の例２において、四分の一波長基板が２Ｐ成形装置内に取付けられた様子を示す平面図である。
【図１８】 本発明に基づく実施の形態２の例２における２Ｐ成形装置の概念図である。
【図１９】 本発明に基づく実施の形態２の例３において、四分の一波長基板を、ダイシング装置に搭載した状態を示す第１の説明図である。
【図２０】 本発明に基づく実施の形態２の例３において、四分の一波長基板を、ダイシング装置に搭載した状態を示す第２の説明図である。
【図２１】 （ａ），（ｂ）は、本発明に基づく実施の形態２の例３において、四分の一波長基板の光学軸を整えるためのダイシングについての説明図である。
【図２２】 本発明に基づく実施の形態２における位相差測定装置の測定前の調整についての説明図である。
【図２３】 本発明に基づく実施の形態２における位相差測定装置の測定方法についての説明図である。
【図２４】 従来技術に基づく集積ユニット光学系の一例を示す構成図である。
【図２５】 従来技術に基づく集積ユニット光学系の位相差発生素子を内装した例を示す構成図である。
【図２６】 従来技術に基づく集積ユニットの断面図である。
【符号の説明】
１ レーザ光源、２ 検出部、２ａ，２ｂ セグメント、３ 回折素子、４ 集積ユニット、５ 対物レンズ、６ 四分の一波長板、７ コリメータレンズ、８ 立ち上げミラー、９ ディスク、１０ レーザ本体、１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ 透明基板、１３ａ，１３ｂ 紫外線硬化型ポリマ部材、１４ａ，１４ｂ プライマ処理層、１５ａ，１５ｂ 反射防止膜、１７ キャップガラス、１８ 紫外線硬化型接着剤、２０，２０ｎ 四分の一波長基板、２２ａ，２２ｂ外辺、２３ プライマ液、２５ 円形四分の一波長基板、３０ ダイセットユニット、３１ 上ダイセットベース、３２ 下ダイセットベース、３３ 透明基材部、３６ ダイセット開閉用Ｚ軸、３８ 紫外線照射機、４０ 上スタンパ、４１ 下スタンパ、４２ａ，４２ｂ 紫外線硬化型樹脂、４４ 回折格子、４５分割線、４５ａ，４５ｂ 回折格子領域、４６ ダイシングライン、４７ 光学軸、５０ ２Ｐ成形装置、６０ 位相差発生素子、１００，１５０ ２Ｐ成形装置、１０１，１０５，１０６ ＣＣＤカメラ、１１０ 画像処理装置、１６０ダイシング装置、１６１ ダイシングカッター、１６２ ＸＹθステージ、２００ 位相差測定装置、２０１ （位相差測定装置の）レーザ光源、２０２ 偏光子、２０３ （位相差測定装置の）四分の一波長板、２０４ 検光子、２０５パワーメータ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報記録媒体に光学的に情報を記録または再生する装置に組み込まれる光ピックアップ装置に用いるための回折素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光学的に情報を記録または再生できる情報記録媒体である光ディスクは、大容量の情報を高密度で記録できるため、オーディオ、ビデオ、コンピュータなどの多くの分野で利用されている。光ディスクへの情報の記録および再生には光ピックアップ装置が用いられる。光ピックアップ装置の記録再生特性を向上させるためには、より多くの信号光が光ピックアップ装置内の光検出器に入射することが必要である。これに対して、従来は、偏光光学系を採用することで信号品質の向上が図られてきた。
【０００３】
しかし、近年、光ピックアップ装置やドライブ技術の進歩により、より少ない信号光でも十分な特性を得られるようになってきたことや、小型化、低コスト化のニーズが高まってきたことにより、偏光光学系を採用しない、よりシンプルな光学系を採用する方式が重視されるようになってきている。その代表的な例として、回折素子を用いることで、光源と光検出部との一体化を実現した、いわゆる集積ユニット光学系が挙げられる。この集積ユニット光学系は、基本的には、集積ユニットと対物レンズで構成された、きわめてシンプルなものである。さらに、集積ユニット光学系には、バリエーションとして、対物レンズと集積ユニットとの間にコリメータレンズをコリメータレンズを挿入したものや、対物レンズと集積ユニットとの間に立ち上げミラーを挿入したものが考えられる。図２４に示すのは、対物レンズ５と集積ユニット４との間に、コリメータレンズ７と立ち上げミラー８との両方を挿入した例である。
【０００４】
集積ユニット光学系に用いられる回折素子３としては、従来、ガラス製のものが用いられていたが、特開平１０−２５４３３５号公報や、特開平１０−１８７０１４号公報に記載されているように、樹脂製のものが使用されるようになってきており、このような樹脂製の回折素子の使用は、従来のガラス製のものに比べて、材料費のコストダウンが図れ、さらに製造工程におけるコストダウンも図れるため、好ましい。
【０００５】
一方、近年、ＤＶＤ（Digital Video Disc）などにおいては、記録のさらなる高密度化を図るために、対物レンズの高ＮＡ化（「ＮＡ」とは、レンズ開口率＝レンズ半径／焦点距離）と並行して、ディスク厚みの薄型化が図られている。
【０００６】
しかし、このディスク厚みの薄型化によって、ディスク成形時に発生する複屈折が増大するという問題が生じている。したがって、複屈折の大きなディスクに対しても、安定して記録再生が可能な光ピックアップ装置が求められている。
【０００７】
たとえば、特開平１０−８３５５２号公報に開示された光ピックアップ装置は、偏光光学系において、旋光角を制御可能な液晶素子またはファラデー回転素子、あるいは、姿勢を回転制御可能な波長板を設けることによって、複屈折の大きいディスクであっても、反射光量が最大になるように偏波面の方向を制御するものである。また、特開平６−３０９６９０号公報に開示された光ピックアップ装置は、無偏光ビームスプリッタを採用することで、ディスクの複屈折の程度に関係なく、受光部へディスクからの反射光を分離することができるとしている。さらに、無偏光ビームスプリッタと対物レンズとの間に四分の一波長板を配置することで、一次光と、レーザ光源の共振器端面における反射による二次光との間の干渉ノイズを低減できるとしている。これら２つの公報に記載の発明で、共通しているのは、波長板などの位相差を発生させる素子（以下、「位相差発生素子」という。）を備えることで、ディスクの複屈折の影響を緩和できるという点である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の集積ユニットを用いた光学系では、偏光素子を使用していないため、ディスクの複屈折によって反射光の偏光状態が変化しても、検出器に入射する信号光量が変化するなどの弊害は生じない。
【０００９】
しかし、実際には、ディスクの複屈折の影響によって、ディスク上に形成された情報ピットでの回折状態が変化し、信号品質に影響を与えてしまう場合がある。つまり、無偏光光学系においても、ディスクの複屈折が大きいと、ピット回折光であるディスク反射光自身が変動してしまうという問題があった。要するに、ディスクへの入射光の偏波面の方向と、ディスクの複屈折の光学軸（optic axis）方向との関係により、ディスクからの反射光が変動するということになる。
【００１０】
そこで、無偏光光学系においても、上述の特開平１０−８３５５２号公報や特開平６−３０９６９０号公報に記載の光ピックアップ装置で行なっているように、光学系中に波長板などの位相差発生素子を挿入することで、ディスクへの入射光の偏光状態を最適化する必要がある。しかし、上述の公報に記載されているような回転制御可能な波長板や旋光角を制御するための素子の類を新たに搭載すると、部品点数や組立て調整の必要な箇所の増加を招く。さらに、波長板などは普通のミラーなどの光学部品に比べて高価であるので、光ピックアップ装置のコストアップになってしまう。
【００１１】
この問題は、本願発明者のした特許出願である特願２０００−０２５２３４号に記載した集積ユニット内に位相差発生素子を内装することにより、解決できる。集積ユニット内に位相差発生素子を内装する例の一つとして、回折素子内部に位相差発生素子を内装した構造について、図２５、図２６を参照して説明する。図２６は、図２５に示す集積ユニット光学系に用いられている集積ユニット４の構造を詳細に示す断面図である。
【００１２】
図２６に示すように、集積ユニット４は、回折素子３とレーザ本体１０とを備えている。回折素子３は、多層構造となっており、その中核となる部分に、位相差発生素子６０を透明基板１１ａ，１１ｂによって上下から挟みこんだ構造を含んでいる。透明基板１１ａ，１１ｂをさらに上下から挟みこむようにプライマ処理層１４ａ，１４ｂが形成されている。この上下のプライマ処理層１４ａ，１４ｂをさらに上下から挟みこむように紫外線硬化型ポリマ部材１３ａ，１３ｂが形成されており、さらに上下から挟みこむように反射防止膜１５ａ，１５ｂが形成されている。回折素子３は、紫外線硬化型接着剤１８を介してレーザ本体１０のシールキャップ１６の開口を閉じるように固定されている。レーザ本体１０は、シールキャップ１６の内部にレーザ光源１および検出部２を備えており、シールキャップ１６の開口部には光の出入りは可能なようにキャップガラス１７を備えている。
【００１３】
この集積ユニット４を光ピックアップ装置に組み込んだ状態を、図２４に示す。レーザ光源１から出た光は、回折素子３を透過し、コリメータレンズ７によって平行光とされ、立ち上げミラー８によってディスク９に垂直な向きに曲げられ、対物レンズ５によってディスク９の表面に照射される。この光学系において、上述のようなディスクからの反射光の変動を極力少なくするには、ディスク９の表面に入射する光が略円偏光である必要がある。そのための条件としては、第一に、回折素子３の内部に含まれる位相差発生素子６０が発生させる位相差が略１／４波長であること、すなわち位相差発生素子６０が四分の一波長板６であること、第二には、四分の一波長板６の光学軸がレーザ光の偏波面に対して略４５°をなすことである。
【００１４】
この第二の条件を満たすためには、表向きは、四分の一波長板６を含む素子をシールキャップ１６に搭載する際に、レーザ光の偏波面に対して四分の一波長板６の光学軸が略４５°をなすように回転調整し、固定すればよい。しかし、ここでは、四分の一波長板６を含む素子は回折素子３であり、回折素子３にはディスク９からの反射光を検出部２に導くために設けられた回折パターンが存在する。回折パターンの回折すべき方向は検出部２の位置によって決まる。
【００１５】
そこで、従来は、回折素子３の搭載の際には、既に一定位置に設置された検出部２で受光される光信号をモニタしながら回折素子３の姿勢を調整し、回折素子３が最適な位置および姿勢になるように調整し、固定することとしている。回折素子３の姿勢を調整すると内部に含まれる四分の一波長板６の姿勢も同時に変わってしまうため、回折素子３の調整後の姿勢において、四分の一波長板６の光学軸が必ずレーザ光の偏波面に対して略４５°をなしているという保証はない。この角度が４５°から外れていくと、ディスク９に到達する光は円偏光から遠ざかっていく。
【００１６】
そこで、本発明は、回折素子に含まれる回折パターンによってディスクからの反射光が検出部に正しく導かれるように回折素子の向きを調整した後であっても、この回折素子に含まれる四分の一波長板の光学軸とレーザ光源からの光の偏波面とのなす角が安定して略４５°となるような、回折素子の製造方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に基づく回折素子の製造方法の一つの局面では、上面と下面とを有し、一定方向の光学軸を有する四分の一波長板と、上記四分の一波長板の上側に重ねて配置された上側透明基板と、上記四分の一波長板の下側に重ねて配置された下側透明基板とからなり、上記四分の一波長板の光学軸との間の相対的方向関係が判明している辺である方位決定辺を有する四分の一波長基板に対して、上記方位決定辺を参照して、回折パターンの光学軸を設定すべき方位を上記四分の一波長板の光学軸との間のなす角度が４５°となるように決定する回折パターン形成方位決定工程と、上記回折パターン形成方位決定工程で決定された方位を光学軸とするように、上記上側透明基板の上方に重ねるように回折パターン形成板を形成する回折パターン形成工程とを含む。
【００２０】
上記方法を採用することにより、回折パターンの光学軸と四分の一波長基板の光学軸とのなす角度を所望の角度にすることができる。たとえば、略４５°にしておけば、回折パターンの光学軸とレーザ光の偏波面とを平行にすることで、記録媒体に入射するレーザ光を円偏光とすることができ、記録媒体の複屈折による反射光の変動を低減することができる。
【００２１】
上記発明において好ましくは、上記方位決定辺が、上記四分の一波長基板の光学軸に平行である。この方法を採用することにより、回折パターンの光学軸と四分の一波長基板の光学軸とのなす角度を所望の角度にする際に、方位決定辺の方向を基準に回折パターンの光学軸の方向を決めやすい。
【００２２】
上記目的を達成するため、本発明に基づく回折素子の製造方法の他の局面では、上面と下面とを有し、一定方向の光学軸を有する四分の一波長板と、上記四分の一波長板の上側に重ねて配置された上側透明基板と、上記四分の一波長板の下側に重ねて配置された下側透明基板とからなる四分の一波長基板に対して、上記四分の一波長板の光学軸の方位を測定して、その測定結果に基づいて回折パターンの光学軸を設定すべき方位を上記四分の一波長板の光学軸との間のなす角度が４５°となるように決定する回折パターン形成方位決定工程と、上記回折パターン形成方位決定工程で決定された方位を光学軸とするように、上記上側透明基板の上方に重ねるように回折パターン形成板を形成する回折パターン形成工程とを含む。この方法を採用することにより、四分の一波長板の光学軸が未知であった場合でも、四分の一波長板の光学軸と回折パターンの光学軸とを所望の角度にすることができる。たとえば、略４５°にしておけば、回折パターンの光学軸とレーザ光の偏波面とを平行にすることで、記録媒体に入射するレーザ光を円偏光とすることができ、記録媒体の複屈折による反射光の変動を低減することができる。
【００２４】
上記発明において好ましくは、上記回折パターンの形成は、紫外線硬化性樹脂を配置し、上記回折パターンに対応する形状に変形させた状態で紫外線を照射して硬化させることで行なう。この方法を採用することにより、回折パターンを効率良く均一に形成することができる。
【００２６】
上記発明において好ましくは、上記回折パターン形成工程の後に、上記四分の一波長基板を円形にし、ダイシングによって分割するダイシング工程を含む。この構成を採用することにより、四分の一波長基板の段階で回折パターンの光学軸や分割線がどのような向きで形成されていても、一旦、円形に加工されてからダイシングによって分割されるため、一つの回折素子に対応する分として得られるものは、外辺と分割線との幾何学的関係を所望の関係とすることができる。
【００２７】
上記目的を達成するため、本発明に基づく集積ユニットは、レーザ光源と、上記レーザ光源から射出され、記録媒体によって反射されて戻ってきた光を検出するための検出部と、上記レーザ光源および上記検出部を内部に収め、光が出入りするための開口部を有するシールキャップと、上記開口部を覆い、かつ、上記回折パターンの光学軸と上記レーザ光源から入射するレーザ光の偏波面とが平行となるように配置された上述のいずれかの回折素子の製造方法によって製造された回折素子とを備える。この構成を採用することにより、レーザ光の偏波面と四分の一波長板の光学軸とのなす角度が略４５°となるようにすることができる。その結果、記録媒体に入射する光は略円偏光となり、記録媒体の複屈折による反射光の変動を低減することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明に基づく実施の形態１における回折素子について説明する前に、まず、四分の一波長板の光学軸とレーザ光源からの光の偏波面とのなす角が、最終的に安定して略４５°となるには、どうしたらよいかについて検討する。
【００２９】
上述のように検出器２で受光状態をモニタしながら回折素子３の向きを調整した場合であっても、回折素子３に含まれる回折パターンの光学軸は最終的に検出器２の位置によって定まる一定の方向に落ち着くはずである。なお、「光学軸」（optic axis）という語は、本来、複屈折性材料において複屈折の起きない方向の軸を意味する語であって、回折パターンについて用いる語ではないが、本明細書では、便宜上、回折パターンの縞模様に垂直な方向を「回折パターンの光学軸」というものとする。
【００３０】
そこで、もし、回折素子３に含まれる回折パターンの光学軸と四分の一波長板６の光学軸とが常に一定角度であれば、検出器２で受光状態をモニタして回折素子３の向きを調整した結果、回折パターンの光学軸が一定の方向に落ち着くと同時に四分の一波長板６の光学軸も一定の方向に落ち着くはずである。あとは、集積ユニット４として組み立てる際にレーザ光源１からの光を偏光子に透過させるなどの公知の手段によって、レーザ光の偏波面を、四分の一波長板６の光学軸と４５°をなす角度に設定すればよい。
【００３１】
（構成）
そこで、本実施の形態における回折素子は、図１に示すように、四分の一波長板６と、この四分の一波長板６を上下から挟むように配置された透明基板１１ａ，１１ｂと、さらに透明基板１１ａ，１１ｂを上下から挟むように配置され、表面に回折パターンを形成された回折パターン形成板１３ａ，１３ｂとを備えている。さらに、回折パターン形成板１３ａ，１３ｂの有する回折パターンの光学軸と、四分の一波長板６の光学軸とは、略４５°の角度をなしている。
【００３２】
（作用・効果）
回折素子３をこのような構成としたことによって、レーザ光源１からのレーザ光の偏波面を回折パターンの光学軸と平行にするだけで、レーザ光の偏波面と四分の一波長板６の光学軸とのなす角度が確実に略４５°となるようにすることができる。その結果、ディスク９に入射する光は略円偏光となり、ディスク９の複屈折による反射光の変動を低減することができる。
【００３３】
なお、このような回折素子３を用いて、図２６に示したものと同様の構造で集積ユニット４を構成した場合、ディスク９に入射する光は略円偏光となり、ディスク９の複屈折による反射光の変動を低減することができる。
【００３４】
（実施の形態２）
（製造方法）
本発明に基づく実施の形態２では、実施の形態１で述べた回折素子３の製造方法について説明する。製造工程は、特開平１０−２５４３３５号公報、特開平１０−１８７０１４号公報に記載された紫外線硬化型樹脂による回折素子（ホログラム素子）の製造方法と同様であるが、以下に説明する。
【００３５】
本実施の形態では、図２に示すように、四分の一波長板６を２枚の透明基板２１ａ，２１ｂで挟みこみ、接着したものを四分の一波長基板２０として用いる。
【００３６】
まず、図３を参照して、プライマ処理工程について説明する。プライマ処理工程としては、四分の一波長基板２０の表面にプライマ液２３を塗布し、スピンコート方式で四分の一波長基板２０全面に広げる。同様に裏面にもプライマ液２３を塗布し、スピンコート方式で全面に広げる。表裏両面に塗布したプライマ液２３を乾燥させる。この工程は、四分の一波長基板２０の表裏に、回折パターン形成のための紫外線硬化型樹脂４２ａ，４２ｂが密着しやすくなるようにするために行なう工程である。
【００３７】
図４を参照して、２Ｐ（Photo Polymer）成形工程について説明する。この工程は、図５に示す２Ｐ成形装置５０を用いて行なう。２Ｐ成形装置５０は、ダイセットユニット３０を備える。ダイセットユニットは、上ダイセットベース３１と下ダイセットベース３２とが開閉可能な構成となっている。上ダイセットベース３１の下ダイセットベース３２に対向する側には透明基材部３３を介して上スタンパ４０が固定されている。下ダイセットベース３２の上ダイセットベース３１に対向する側には下スタンパ４１が固定されている。また、ダイセットユニット３０の上方には、紫外線硬化型樹脂を硬化させるための紫外線照射機３８が配置されている。
【００３８】
図６に示すように、透明基板２１ａの上面と、下スタンパ４１の上面とに紫外線硬化型樹脂４２ａ，４２ｂをそれぞれ塗布する。図７に示すように、ダイセットユニット３０を閉じる。すなわち、ダイセット開閉用Ｚ軸３６により上ダイセットベース３１と下ダイセットベース３２とが接近し、紫外線硬化型樹脂４２ａ，４２ｂを圧迫する。紫外線硬化型樹脂４２ａ，４２ｂは、四分の一波長基板２０に沿って広がり、上スタンパ４０、下スタンパ４１の凹凸形状が転写される。図８に示すように、紫外線照射機３８により、ダイセットユニット３０の上方から透明基材部３３、上スタンパ４０を通して紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂４２ａ，４２ｂを硬化させる。図９に示すように、ダイセットユニット３０をダイセット開閉用Ｚ軸３６により開くことにより、四分の一波長基板２０の表裏両面に回折格子がパターニングされる。その結果、図４に示す状態となる。
【００３９】
上スタンパ４０および下スタンパ４１の有するパターン形状を、図１０に示す。上スタンパ４０および下スタンパ４１は、透明の材料からなり、表面には同一形状の回折格子４４を等間隔に配置している。図１０の１区画を拡大したところを図１１に示す。回折格子４４には、異なるピッチの格子縞からなる２つの回折格子領域４５ａ，４５ｂが存在する。回折格子領域４５ａ，４５ｂの間は、これらの格子縞と垂直な方向に延びる分割線４５によって分割されている。
【００４０】
組立て調整した後の状態を図１２に示すように、回折格子領域４５ａ，４５ｂは、ディスク９からの反射光を検出部２のセグメント２ａ，２ｂにそれぞれ集光させるためのものである。検出部２は、信号処理を行なうため、このような複数のセグメントに分かれている。位置が異なるセグメント２ａ，２ｂにそれぞれ対応した回折角度で光を導くため、回折格子領域４５ａ，４５ｂのピッチは異なるものとなっている。検出部２は、予め、分割線４５がレーザ光源１からディスク９に向かうレーザ光の偏波面と平行になったときに正しく受光できるような位置を選んで配置される。したがって、回折素子３の向きの調整を完了した時点では、分割線４５は、自ずと、ディスク９に向かうレーザ光の偏波面と平行になる。
【００４１】
再び、図４などの製造方法の説明に戻る。図１３に示すように、有効パターン部のみの円形基板となるように外側を除去する基板打抜き工程を行なう。こうして円形四分の一波長基板２５を得る。両面に反射防止膜１５ａ，１５ｂを形成する。
【００４２】
ダイシング工程を行ない、図１４に示すように、円形四分の一波長基板２５から任意のサイズの回折素子３を切り出す。図１１に示したように、上スタンパ４０および下スタンパ４１には、回折格子４４と同時にダイシング時の目印とするためのダイシングライン４６がパターニングされており、ダイシング工程では、このダイシングライン４６に沿ってダイシングすればよい。なお、図１１に明らかであるが、ダイシングライン４６は、回折格子４４の分割線４５と垂直または平行にパターニングされている。したがって、ダイシング後に得られる回折素子３の外辺は、分割線４５と垂直または平行となる。
【００４３】
こうして、回折素子３が得られる。
次に、２Ｐ成形工程について詳しく述べる。なぜなら、四分の一波長基板２０には２通りあり、いずれであるかによって、２Ｐ成形工程が異なってくるからである。すなわち、四分の一波長基板２０の外形に対して四分の一波長板６の光学軸がどういう方向になっているかがわかっている場合と、そうでない場合との２通りである。
【００４４】
（例１）
まず、例１として、四分の一波長基板２０の外形に対して四分の一波長板６の光学軸の方向がわかっている場合の例を説明する。ここでは、そのさらに一例として、四分の一波長基板２０を形成する際に、透明基板２１ａ，２１ｂの外辺のいずれかに対して四分の一波長板６の光学軸が平行になるように貼りつけられていることがわかっている場合の説明を、図１５、図１６を参照して行なう。
【００４５】
２Ｐ成形工程を行なうに当たって、まず、図１５に示すように、四分の一波長基板２０が、２Ｐ成形装置１００内のダイセットユニット３０に取付けられる。四分の一波長基板２０は、基板把持ハンド１０３，１０４によって把持されている。四分の一波長基板２０の上方には、図１５、図１６に示すように、３台のＣＣＤカメラ１０１，１０５，１０６がそれぞれ四分の一波長基板２０を見下ろすように配置されている。
【００４６】
図１６に示すようにＣＣＤカメラ１０１により、四分の一波長基板２０の外辺２２ａ，２２ｂを認識する。次に、別のＣＣＤカメラ１０５，１０６で上スタンパ４０に描かれている回折格子４４の分割線４５を認識する。ここで、画像処理装置１１０によって、外辺２２ａ，２２ｂと、分割線４５とのなす角度が計算される。この角度が４５°でなかった場合、目標値である４５°との差、すなわち補正角を算出し、基板把持ハンド１０３，１０４（図１５参照）によって把持された四分の一波長基板２０を、駆動源（図示省略）によって補正角だけ回転させる。
【００４７】
なお、ここでは、透明基板２１ａ，２１ｂの外辺のいずれかに対して四分の一波長板６の光学軸が平行である例について説明しているが、平行以外の関係であってもそのなす角度が既知であればその既知の角度を考慮して四分の一波長基板２０の光学軸の方向を導出できるので、導出した光学軸を基に補正角を算出することができ、同様に回転調整することができる。
【００４８】
この後、既に説明したように紫外線硬化型樹脂４２ａ，４２ｂを所定箇所に塗布し、上スタンパ４０と下スタンパ４１とで挟みこんで加圧し、パターニングを行なう。
【００４９】
このような工程によって、四分の一波長基板２０の外辺２２ａ，２２ｂと、分割線４５とのなす角度は４５°となり、なおかつ、四分の一波長板６の光学軸と分割線４５とのなす角度も４５°になる。したがって、このようにパターニングした四分の一波長基板２０から、図１３、図１４に示したように切り出して得られる回折素子３の外辺と四分の一波長板６の光学軸とのなす角度は、必然的に４５°となる。
【００５０】
（例２）
例２として、四分の一波長基板２０の外形に対して四分の一波長板６の光学軸がどの方向を向いているかが不明な場合の一つの例について説明する。
【００５１】
図１７に示すように、四分の一波長基板２０が、２Ｐ成形装置１５０内のダイセットユニット３０に取付けられる。四分の一波長基板２０が、基板把持ハンド１０３，１０４によって把持されている点は、図１５と同じである。しかし、図１７、図１８に示すように、四分の一波長基板２０の上方には、２台のＣＣＤカメラ１０５，１０６がそれぞれ四分の一波長基板２０を見下ろすように配置されている。さらに、図１８に示されるように、位相差測定装置２００が、四分の一波長基板２０の一部を挟みこむように配置されている。
【００５２】
図１８に示すように、位相差測定装置２００によって、四分の一波長基板２０の光学軸を測定する。位相差測定装置２００の仕組みについては後述する。
【００５３】
ＣＣＤカメラ１０５，１０６で、上スタンパ４０に描かれている回折格子４４の分割線４５を認識する。画像処理装置１１０によって分割線４５と四分の一波長基板２０の光学軸とのなす角度を計算する。この角度が４５°でなかった場合、目標値である４５°との差、すなわち補正角を算出し、基板把持ハンド１０３，１０４（図１５参照）によって把持された四分の一波長基板２０を、駆動源（図示省略）によって補正角だけ回転させる。
【００５４】
この後、既に説明したように紫外線硬化型樹脂４２ａ，４２ｂを所定箇所に塗布し、上スタンパ４０と下スタンパ４１とで挟みこんで加圧し、パターニングを行なう。
【００５５】
このような工程によって、四分の一波長板６の光学軸と分割線４５とのなす角度も４５°になる。したがって、このようにパターニングした四分の一波長基板２０から、図１３、図１４に示したように切り出して得られる回折素子３の外辺と四分の一波長板６の光学軸とのなす角度は、必然的に４５°となる。
【００５６】
（例３）
さらに、例３として、四分の一波長基板２０の外形に対して四分の一波長板６の光学軸がどの方向を向いているかが不明な場合の他の例について説明する。
【００５７】
これは、図１９〜図２１（ａ），（ｂ）に示すように、四分の一波長基板２０の光学軸を位相差測定機２００によって測定し、四分の一波長基板２０の外辺を光学軸に対して所望の一定角度になるように整える方法である。たとえば平行または垂直になるように整えると好都合である。
【００５８】
具体的には、まず、図１９、図２０に示すように、四分の一波長基板２０が、ダイシング装置１６０のＸＹθステージ１６２に搭載される。四分の一波長基板２０の光学軸４７の方向を位相差測定装置２００で測定する。光学軸４７がダイシング装置１６０のダイシングカッター１６１のダイシング方向に平行になるようにＸＹθステージ１６２のθ軸によって角度を調整する。さらにＸＹθステージ１６２のＸ軸、Ｙ軸によってダイシングすべき位置に合わせ、図１９に直線で示すように、四分の一波長基板２０の外辺をダイシングする。この作業を４辺で実施することにより、図２１（ａ）に示すように、四分の一波長基板２０の外辺と光学軸４７とがランダムな角度になっていた場合であっても、図２１（ｂ）に示すように、外辺と光学軸４７とが平行または垂直となった新たな四分の一波長基板２０ｎを得ることができる。そのような四分の一波長基板２０ｎが得られれば、あとは例１に従って、工程を進めることができる。
【００５９】
（位相差測定装置）
図２２、図２３を参照して、上述の位相差測定装置について説明する。
【００６０】
図２２に示すように、レーザ光源２０１から出射したレーザ光が、偏光子２０２と、四分の一波長板２０３と、検光子２０４とをこの順に通過する構造となっている。検光子２０４を透過できた光をパワーメータ２０５で受光し、光量を測定する構造となっている。
【００６１】
まず、測定の前の調整について説明する。レーザ光源２０１から出射したレーザ光は、偏波面の不明な直線偏光である。このレーザ光が偏光子２０２を透過することで、偏波面は一定の向きに揃えられる。説明を簡単にするために、この偏波面の方向をＸ軸方向とする。四分の一波長板２０３の光学軸は、同じくＸ軸方向となるように調整する。この調整を終えた状態では、四分の一波長板２０３を透過した光は直線偏光であり、偏波面方向は、Ｘ軸方向となる。次に検光子２０４を四分の一波長板２０３とパワーメータ２０５との間に挿入し、検光子２０４の偏光方向がＸ軸方向とは垂直なＹ軸方向になるように調整する。この調整は、検光子２０４を回転させて、パワーメータ２０５で検出される光量が最小となる方向を選択することで行なうことができる。この状態では、検光子２０４を透過する光は消光状態となる。
【００６２】
図２３を参照して、測定方法について説明する。偏光子２０２と四分の一波長板２０３との間に、試料である四分の一波長基板２０を挿入する。偏光子２０２を透過した光はＸ軸方向の直線偏光となっている。この光が四分の一波長基板２０を透過することで、四分の一波長基板２０の光学軸がＸ軸方向と等しくなかった場合、直線偏光から楕円偏光になる。楕円偏光になった光が四分の一波長板２０３を透過することで、再び直線偏光になる。この直線偏光の状態では、偏波面はＸ軸方向から外れ、傾いた方向となる。この方向が四分の一波長基板２０の光学軸方向である。この方向の特定は、検光子２０４を回転させて、パワーメータ２０５で検出される光量が最小となる方向を選択することで行なうことができる。
【００６３】
（作用・効果）
上述のような回折素子の製造方法によれば、四分の一波長基板２０の光学軸の方向が既知である場合も未知である場合も、実施の形態１に説明したような回折素子を製造することができる。
【００６４】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、回折パターンの光学軸と、四分の一波長板の光学軸とは、略４５°の角度をなすため、レーザ光源からのレーザ光の偏波面を回折パターンの光学軸と平行にするだけで、レーザ光の偏波面と四分の一波長板の光学軸とのなす角度が確実に略４５°となるようにすることができる。その結果、記録媒体に入射する光は略円偏光となり、記録媒体の複屈折による反射光の変動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に基づく実施の形態１における回折素子の断面図である。
【図２】 本発明に基づく実施の形態２における四分の一波長基板の斜視図である。
【図３】 本発明に基づく実施の形態２における回折素子の製造方法の第１の工程の説明図である。
【図４】 本発明に基づく実施の形態２における回折素子の製造方法の第２の工程の説明図である。
【図５】 本発明に基づく実施の形態２における２Ｐ成形装置の概念図である。
【図６】 本発明に基づく実施の形態２における回折素子の製造方法の第３の工程の説明図である。
【図７】 本発明に基づく実施の形態２における回折素子の製造方法の第４の工程の説明図である。
【図８】 本発明に基づく実施の形態２における回折素子の製造方法の第５の工程の説明図である。
【図９】 本発明に基づく実施の形態２における回折素子の製造方法の第６の工程の説明図である。
【図１０】 本発明に基づく実施の形態２における上下スタンパの有するパターン形状を示す平面図である。
【図１１】 図１０に示すパターン形状の１区画を拡大した平面図である。
【図１２】 組立て調整後の回折素子から検出部への集光の様子を示した説明図である。
【図１３】 本発明に基づく実施の形態２における回折素子の製造方法の第７の工程の説明図である。
【図１４】 本発明に基づく実施の形態２における回折素子の製造方法の第８の工程の説明図である。
【図１５】 本発明に基づく実施の形態２の例１において、四分の一波長基板が２Ｐ成形装置内に取付けられた様子を示す平面図である。
【図１６】 本発明に基づく実施の形態２の例１における２Ｐ成形装置の概念図である。
【図１７】 本発明に基づく実施の形態２の例２において、四分の一波長基板が２Ｐ成形装置内に取付けられた様子を示す平面図である。
【図１８】 本発明に基づく実施の形態２の例２における２Ｐ成形装置の概念図である。
【図１９】 本発明に基づく実施の形態２の例３において、四分の一波長基板を、ダイシング装置に搭載した状態を示す第１の説明図である。
【図２０】 本発明に基づく実施の形態２の例３において、四分の一波長基板を、ダイシング装置に搭載した状態を示す第２の説明図である。
【図２１】 （ａ），（ｂ）は、本発明に基づく実施の形態２の例３において、四分の一波長基板の光学軸を整えるためのダイシングについての説明図である。
【図２２】 本発明に基づく実施の形態２における位相差測定装置の測定前の調整についての説明図である。
【図２３】 本発明に基づく実施の形態２における位相差測定装置の測定方法についての説明図である。
【図２４】 従来技術に基づく集積ユニット光学系の一例を示す構成図である。
【図２５】 従来技術に基づく集積ユニット光学系の位相差発生素子を内装した例を示す構成図である。
【図２６】 従来技術に基づく集積ユニットの断面図である。
【符号の説明】
１ レーザ光源、２ 検出部、２ａ，２ｂ セグメント、３ 回折素子、４ 集積ユニット、５ 対物レンズ、６ 四分の一波長板、７ コリメータレンズ、８ 立ち上げミラー、９ ディスク、１０ レーザ本体、１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ 透明基板、１３ａ，１３ｂ 紫外線硬化型ポリマ部材、１４ａ，１４ｂ プライマ処理層、１５ａ，１５ｂ 反射防止膜、１７ キャップガラス、１８ 紫外線硬化型接着剤、２０，２０ｎ 四分の一波長基板、２２ａ，２２ｂ外辺、２３ プライマ液、２５ 円形四分の一波長基板、３０ ダイセットユニット、３１ 上ダイセットベース、３２ 下ダイセットベース、３３ 透明基材部、３６ ダイセット開閉用Ｚ軸、３８ 紫外線照射機、４０ 上スタンパ、４１ 下スタンパ、４２ａ，４２ｂ 紫外線硬化型樹脂、４４ 回折格子、４５分割線、４５ａ，４５ｂ 回折格子領域、４６ ダイシングライン、４７ 光学軸、５０ ２Ｐ成形装置、６０ 位相差発生素子、１００，１５０ ２Ｐ成形装置、１０１，１０５，１０６ ＣＣＤカメラ、１１０ 画像処理装置、１６０ダイシング装置、１６１ ダイシングカッター、１６２ ＸＹθステージ、２００ 位相差測定装置、２０１ （位相差測定装置の）レーザ光源、２０２ 偏光子、２０３ （位相差測定装置の）四分の一波長板、２０４ 検光子、２０５パワーメータ。
Claims (6)
- 上面と下面とを有し、一定方向の光学軸を有する四分の一波長板と、
前記四分の一波長板の上側に重ねて配置された上側透明基板と、
前記四分の一波長板の下側に重ねて配置された下側透明基板とからなり、前記四分の一波長板の光学軸との間の相対的方向関係が判明している辺である方位決定辺を有する四分の一波長基板に対して、前記方位決定辺を参照して、回折パターンの光学軸を設定すべき方位を前記四分の一波長板の光学軸との間のなす角度が４５°となるように決定する回折パターン形成方位決定工程と、
前記回折パターン形成方位決定工程で決定された方位を光学軸とするように、前記上側透明基板の上方に重ねるように回折パターン形成板を形成する回折パターン形成工程とを含む、
回折素子の製造方法。 - 前記方位決定辺が、前記四分の一波長基板の光学軸に平行である、請求項１に記載の回折素子の製造方法。
- 上面と下面とを有し、一定方向の光学軸を有する四分の一波長板と、
前記四分の一波長板の上側に重ねて配置された上側透明基板と、
前記四分の一波長板の下側に重ねて配置された下側透明基板とからなる四分の一波長基板に対して、前記四分の一波長板の光学軸の方位を測定して、その測定結果に基づいて回折パターンの光学軸を設定すべき方位を前記四分の一波長板の光学軸との間のなす角度が４５°となるように決定する回折パターン形成方位決定工程と、
前記回折パターン形成方位決定工程で決定された方位を光学軸とするように、前記上側透明基板の上方に重ねるように回折パターン形成板を形成する回折パターン形成工程とを含む、
回折素子の製造方法。 - 前記回折パターンの形成は、紫外線硬化性樹脂を配置し、前記回折パターンに対応する形状に変形させた状態で紫外線を照射して硬化させることで行なう、請求項１から３のいずれかに記載の回折素子の製造方法。
- 前記回折パターン形成工程の後に、前記四分の一波長基板を円形にし、ダイシングによって分割するダイシング工程を含む、請求項１から４のいずれかに記載の回折素子の製造方法。
- レーザ光源と、前記レーザ光源から射出され、記録媒体によって反射されて戻ってきた光を検出するための検出部と、前記レーザ光源および前記検出部を内部に収め、光が出入りするための開口部を有するシールキャップと、前記開口部を覆い、かつ、前記回折パターンの光学軸と前記レーザ光源から入射するレーザ光の偏波面とが平行となるように配置された請求項１から５のいずれかに記載の回折素子の製造方法によって製造された回折素子とを備える、集積ユニット。
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