JPH02244003A

JPH02244003A - 反射型格子レンズ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH02244003A
Application number: JP6571589A
Authority: JP
Inventors: Akitomo Oba; 昭知大場
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-03-16
Filing date: 1989-03-16
Publication date: 1990-09-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、光磁気ディスクの記録、再生用の光ヘツド
装置に用いられる格子レンズに関する。

（従来の技術）光ヘツド装置に用いる従来の格子レンズ及びその製造方
法について図面を参照して説明する。光ヘツド装置に用
いる従来の格子レンズには種々のタイプのものがあるが
、本発明者がこれまでに提供した反射型格子レンズを用
いた光ヘツド装置の基本構成を第３図に示す。半導体レ
ーザの放射光２は、コリメーティングレンズ３でコリメ
ート光４に変換され、偏光ビームスプリッタ５を透過し
、全反射プリズム６で全反射されて光路を９０度折り曲
げ、収束レンズ７で光デイスク面８に収束される。光デ
イスク面８からの反射光は、逆の光路で偏光ビームスプ
リッタ５で反射される。反射された収束光は位相補償板
１０を通過し、レンズ９で収束光に変換され、反射型格
子レンズ２２に入射する。この入射光は格子レンズ２２
により１次回折され、８分割光検出器２４上の６個の光
検出素子からなる第１群光検出素子に入射する。０次回
折光は偏光プリズム２３により直交する２つの偏光光に
分割され、２個の光検出素子からなる第２群光検出素子
に入射する。ここで、位相補償板１０は反射型格子レン
ズ２２によって生じる偏光間の位相差を補償するもので
ある。

第４図は、第３図の格子レンズ２２と８分割光検出器２
４との関係を説明するための部分斜視図である。

第４図では、格子レンズ内の分割領域とトラックとの方
向関係を示すため省略線２５を介して収束レンズ７とデ
ィスク面８を同時に示しである。

反射型格子レンズ２２は、４つの格子レンズ領域から成
り、コリメーティングレンズ３の光軸と交わる線３５を
境に焦点距離と回折方向の異なるＡ領域格子レンズ（第
１の領域）３６とＢ領域格子レンズ（第２の領域）３７
に分けられ、さらに、分割線３５上にはＡ領域格子レン
ズ３６、及びＢ領域格子レンズ３７と焦点距離、回折方
向の異なるＣ領域格子レンズ（第３の領域）３８、Ｄ領
域格子レンズ（第４の領域）３９がそれぞれ形成されて
いる。Ａ領域格子レンズ３６はＯ次回折光５９の収束点
から発散する球面波と８分割光検出器２４の分割線上の
点４０から発散する球面波との干渉縞に相当する格子パ
ターンを持っている。Ｂ領域格子レンズ３７は０次回折
光５９の収束点から発散する球面波と８分割光検出器２
４の分割線上の点４１から発散する球面波との干渉縞に
相当する格子パターンを持っている。Ｃ領域格子レンズ
３８は０次回折光５９の収束点から発散する球面波と、
８分割光検出器の光検出素子３０上の点４２から発散す
る球面波との干渉縞に相当するパターンを持っている。

Ｄ領域格子レンズ３９は０次回折光５９の収束点から発
散する球面波と、８分割光検出器の光検出素子２９上の
点４３から発散する球面波との干渉縞に相当するパター
ンを持っている。

第４図では格子のピッチは配置をわかりやすくするため
に実際より大きく書いである。このような反射型格子レ
ンズ２２を用いているのでディスク面８から反射して反
射型格子レンズに入射する光は、回折光５５，５６．２
６及び２７として８分割光検出器上の点４０．４１．４
３及び４２に各々収束到達する。又、回折を受けなかっ
た０次回折光５９は、偏光プリズム２３で直交する２つ
の偏光光に分割され、８分割光検出器２４上の光検出素
子５７．５８に収束到達する。ＲＦ信号は光検素子５７
，５８の差信号として得られる。

第５図は８分割光検出器２４の中央部の６分割光検出素
子上の回折光状態を説明するための図である。

第５図（ａ）は光ディスク面８上に光ビームが収束して
いる合焦状態を示す図、Ａ領域格子レンズ３６からの回
折光５５およびＢ領域格子レンズ３７からの回折光５６
は８分割光検出器２４の第１分割線４４上に、第２分割
線４５を挾んで各々収束する。第５図（ｂ）はディスク
面８が変位して収束レンズ７から遠ざかったデフォーカ
ス状態の回折光を示す図である。回折光５５．５６は８
分割光検出器２４の光検出素子３３および光検出素子３
２にそれぞれ人射し、光検出素子３１および光検出素子
３４には入射しない。

第５図（Ｃ）はディスク面８が変位して収束レンズ７に
近づいたデフォーカス状態の回折光を示す図である。回
折光５５．５６は８分割光検出器２４の光検出素子３１
と光検出素子３４にそれぞれ入射し、光検出素子３３と
光検出素子３２には入射しない。したがって、８分割光
検出器２４の中央の４光検出素子３１，３２，３３．３
４の出力を８１．８２，８３．８４とすれば、焦点誤差
信号は（Ｓ１＋８４）−（Ｓ２＋８３）から得られる。

一方トラッキング誤差信号は、ディスク面８上の絞り込
みスポットがトラックの中心がずれるともどり光の強度
分布がアンバランスになることを利用する。格子レンズ
２２のＣ領域格子レンズ３８の中心とＤ領域格子レンズ
３９の中心を結ぶ線が収束レンズの光軸と格子レンズか
交わる点を含み、かつ、収束レンズの光軸方向から見た
場合ディスクのトラック方向と平行になるようにしてお
く。トラック誤差が発生するとＣ領域格子レンズ３８に
入射する光量とＤ領域格子レンズ３９に入射する光量に
差が生じる。この光量差は、２つの光検出器２９．３０
の出力差として検出することができ、この信号の正負に
より、トラッキング誤差方向も検知することができる。

光磁気ヘッド装置による信号読み取りでは、ディスク面
８における光の偏光面のわずかな回転を検出する。その
ため高い再生信号Ｃ／Ｎ比と充分な誤差信号を得るため
には、格子レンズにはディスクからの戻り光のうち信号
偏光成分はほとんど回折させずに低損失で第２群光検出
素子に導き、それに直交する偏光成分からは２０％程度
の誤差信号検出のため１次回折させ、残りを低損失で第
２群光検出素子きな格子ピッチでも偏光性が得られる金
属反射型が使われている。

この格子レンズの製造方法にも種々の方法があるが、上
記で述べたようないくつかの干渉縞の領域からなる格子
レンズでは、マスク転写による作製方法が有効である。

転写用マスクは、上記の干渉縞のパターンを計算機で制
御された電子ビームによりマスク基板上に描画し作製す
る。マスク上の干渉縞のパターンは微視的には第２図（
ｂ）に示すような透明な部分１５および不透明な部分１
６の周期的な繰り返しとなっている。次に、基板上にフ
ォトレジストをコーティングし、その上からこのマスク
を密着させた後、露光・現像を行なって、基板上のフォ
トレジスト層に表面が凹凸状の干渉縞パターンを作製す
る。最後に、この基板表面に反射膜として金属膜を蒸着
などで堆積させ、反射型格子レンズを作製する。

（発明が解決しようとする課題）従来の反射型格子レンズでは、その断面形状は矩形状の
ため表１に示すように回折効率に偏光性が得られるもの
の、上で述べたような偏光性は得られなかった。

表１本発明の目的は、上記欠点を解消して、光磁気ヘッド装
置において高い再生信号のＣ／Ｎ比を得ることが可能な
偏光性を有する反射型格子レンズを提供することにある
。

（課題を解決するための手段）本願第一の発明は、金属反射膜を表面に有する回折方向
の異なる複数の領域からなり、断面形状が正弦波状であ
ることを特徴とする反射型格子レンズである。本願第二
の発明は、基板表面にフォトレジスト層を形成する工程
と、前記フォトレジスト層に格子レンズパターンを露光
する工程と、前記基板表面が露出しないように前記露光
後のフォトレジスト層を現像する工程と、前記現像後の
フォトレジスト層を断面が正弦波状になるように加熱す
る工程と、前記加熱後のフォトレジスト層表面に金属反
射膜を形成する工程とを少なくとも含む反射型格子レン
ズの製造方法である。

（作用）反射型格子レンズの作用・原理は次の通りである。金属
反射型の回折格子は一般に回折効率に偏光性を有するが
、特に断面が正弦波状の場合、光磁気ヘッド装置で要求
される偏光性を得ることが可能である。−例として第６
図は波長０．８３μｍの光を入射ｌ−だ場合に、格子ピ
ッチ１．４ｐｍ、表面が金の正弦波状断面の回折格子の
入射角度に対する回折効率を示したものである。ここで
はＳ偏光は格子溝に平行な偏光、Ｐ偏光は垂直な偏光で
ある。この図に示すように入射角度が大きいほど所望の
特性に近い偏光性が得られる。

次に、この反射型格子１／ンズの作製方法の作用・原理
について述べる。従来の格子レンズはフォトレジスト層
の上に反射膜を堆積させて作製するので、その断面形状
を正弦波状にするにはフォトレジスト層の断面形状を正
弦波状にする必要がある。一般に矩形断面を持ったフォ
トレジストは熱を加えると、軟化し、表面張力のために
丸みを帯びた断面となる。そこで、本発明では、マスク
転写によりできた断面が矩形状のフォトレジスト層を高
温下に置くことにより、その形状をなまらせて正弦波状
にしている。

（実施例）次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図（ａ）は本発明の第１の実施例の全体の形状を示
す図であり、同図（ｂ）はその断面形状の一部の拡大図
である。この格子レンズのフォーカス、及びトラック機
能については従来の技術で述べた格子レンズと同じであ
る。この格子レンズの格子ピッチは場所によりわずかに
変化しているが、中心周期は１．４ｐｍで、格子溝の深
さは約０．１４ｐｍ、表面膜が金、断面形状が正弦波状
の格子レンズである。この格子レンズの入射角度は６０
度に設計されており、表２はその回折効率の偏光特性を
示したものである。

表２表２よりＳ偏光はほとんど回折されず、反射していくた
め光磁気ヘッド装置では、信号偏光成分をこの偏光方向
に一致させ、Ｐ偏光の回折光より誤差信号を検出する。

第２図は、本発明の製作方法の過程を示したものである
。まず（ａ）に示すように基板上１２に格子溝の深さ以
上の厚さのフォトレジストをコーティングする。この基
板に格子レンズの干渉縞パターンが記録されたマスク１
３を密着させ、（ｂ）に示すよう露光する。次に、その
基板を現像液に浸し、その現像時間を制御することによ
り、フォトレジスト層の途中まで干渉縞パターンを転写
する（（ｅ））。さらに、この途中までパターン転写さ
れ、断面が矩形状のレジスト基板を３０分間、約１１０
度高温下に置くことにより、（ｄ）に示すように矩形断
面の山の部分と谷の部分を熱収縮によりなまらせ、その
形状を正弦波状にする。最後に、このフォトレジスト基
板表面に０．２ｐｍの金の膜１４を蒸着させることによ
り、（ｅ）に示す断面が正弦波状の反射型格子レンズを
作製することができる。

（発明の効果）本発明の反射型格子レンズでは、その断面形状が正弦波
状で表面が金属面のためその回折効率に光磁気ヘッド装
置において要求される偏光性が生じ、光磁気ヘッド装置
に応用して高い再生信号Ｃ／Ｎ比が得られる。

本発明の上記反射型格子レンズの製造方法は、従来の製
造方法に一工程加えるだけで、その格子レンズ回折効率
に光磁気ヘッド装置に要求される偏光性を与えることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の反射型格子レンズの第
１の実施例を示す全体図及びその断面の一部の拡大図で
ある。第２図（ａ）〜（ｅ）は本発明の反射型格子レン
ズ作製方法の第１の実施例を示す作製過程を示す断面図
である。第３図は従来の格子レンズを用いた光ヘツド装
置の基本構成図、第４図は格子レンズの機能を説明する
ため図、第５図は、８分割光検出器上の回折光の状態を
説明するための図、第６図は正弦波状の反射型回折格子
の特性の一例を示す図である。１・・・半導体レーザ、２・・・放射ビーム、３１．・
コリメーティングレンズ、４・・・コリメートビーム、
５・・・偏光ビームスプリッタ、６・・・全反射プリズ
ム、７・・・収束レンズ、８・・・光デイスク面、９・
・・レンズ、１０・・・位相補償板、１１・・レジスト
、１２・・・基板、１３・・・マスク、１４・・・金属
膜；１５・・・透明部分、１６・・・不透明部分、２２
．３６．３７，３８．３９・・・反射型格子レンズ、３
５０．６分割線、２５・・・省略線、２４・・・８分割
検出器２９．３０，３１，３２，３３，３４，５７．５
８・・・光検出素子、４０．４１，４２．４３・、・収
束点、４４・・・第１分割線、４５・・・第２分割線、
２６．２７，５５，５６・・・回折光、５９・・・０次
回折光、２３・・・偏光プリズム。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属反射膜を表面に有する回折方向の異なる複数
の領域からなり、断面形状が正弦波状であることを特徴
とする反射型格子レンズ。
（２）基板表面にフォトレジスト層を形成する工程と、
前記フォトレジスト層に格子レンズパターンを露光する
工程と、前記基板表面が露出しないように前記露光後の
フォトレジスト層を現像する工程と、前記現像後のフォ
トレジスト層を断面が正弦波状になるように加熱する工
程と、前記加熱後のフォトレジスト層表面に金属反射膜
を形成する工程とを少なくとも含む反射型格子レンズの
製造方法。