JPH06308329A

JPH06308329A - ホログラム素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH06308329A
Application number: JP9265893A
Authority: JP
Inventors: Yukio Taniguchi; 谷口幸夫; Takeshi Hotta; 豪堀田; Yuko Kuwabara; 桑原祐子; Hideaki Morita; 森田英明; Toshiichi Segawa; 瀬川敏一
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1993-04-20
Filing date: 1993-04-20
Publication date: 1994-11-04

Abstract

(57)【要約】【目的】ガラス基板上にホログラム素子を一体に構成
する場合に、基板と樹脂層との接着性を良好にして剥離
せず、変質しないようにする。【構成】異なる２つのホログラムレンズ領域から出た
２光束を干渉させて、磁気記録ディスクのトラック又は
エンコーダの繰り返しパターンと同じピッチの干渉縞を
発生させるホログラム素子４を、ガラス基板３と、ホロ
グラムのレリーフパターンを表面に有する放射線硬化性
樹脂硬化物層２と、ガラス基板３と放射線硬化性樹脂硬
化物層２との間に設けられたシランカップリング剤層５
とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホログラム素子及びそ
の製造方法に関し、特に、磁気記録ディスク装置の記録
読取ヘッドのトラック位置を制御するために用いられる
光学的サーボ装置用のホログラム素子及びその製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、米国特許第５，１２１，３７１号
において、高密度磁気記録ディスク装置の記録読取ヘッ
ドのトラック位置を制御するために、ホログラム素子を
用いる方法が提案されている。その概略を図１（ａ）を
参照にして説明する。磁気記録ディスク１０は図（ａ）
に示すように回転されており、磁気ヘッド１５がその記
録及び読み取りのために制御装置１９によりその半径方
向に位置制御される。磁気ヘッドには、一体に光学的ト
ラック位置検出機構２１が設けられ、所定の一定ピッチ
で磁気記録ディスク１０の円周方向に設けられた光学的
トラック位置を検出するか、磁気記録ディスク１０に光
学的トラックが設けられていない場合、装置に固定され
たエンコーダ４８に対する位置を検出して、磁気記録デ
ィスク１０の磁気トラック位置を検出する。光学的トラ
ック位置検出機構２１は、レーザダイオード２７と、図
（ｂ）に示すように複数のホログラム細線領域Ａ〜Ｆか
らなるホログラム素子４６と、偏向鏡４７と、磁気記録
ディスク１０又はエンコーダ４８から反射された光信号
を検出するために図（ｃ）に示すように４つの光検知器
５１〜５４からなる光検出装置５０とからなり、さら
に、磁気記録ディスク１０又はエンコーダ４８から反射
された光信号を光検出装置５０に集光するための図示し
ないレンズ又はホログラム素子を備えている。

【０００３】この光学的トラック位置検出機構２１の原
理は、ホログラム素子４６の例えばホログラム細線領域
ＡとＢ、ＣとＤ、ＥとＦ、ＧとＨを対にして、各対領域
には、磁気記録ディスク１０又はエンコーダ４８の表面
に集光する一つのホログラムレンズ（フレネルゾーンプ
レート状の結像集光性ホログラム）の各領域位置に対応
する細線領域を切り出したホログラムが設けられてお
り、レーザダイオード２７から出た光の中、例えば領域
ＡとＢを通った集束光は、偏向鏡４７の上側の反射面で
反射され、磁気記録ディスク１０の記録面上で相互に干
渉し合い、磁気記録ディスク１０のトラックのピッチと
同じピッチの干渉縞を生じる。したがって、そこからの
反射光は、この干渉縞とトラックの位相差によりサイン
曲線状に強度変調されるので、この強度を例えば光検出
装置５０の光検知器５１で検出することにより、トラッ
ク位置が検出できる。図１の場合、領域ＣとＤを通った
集束光も、偏向鏡４７の上側の反射面で反射され、磁気
記録ディスク１０の記録面上で相互に干渉し合い、磁気
記録ディスク１０のトラックのピッチと同じピッチの干
渉縞を生じるが、領域ＡとＢによる干渉縞と位相が９０
°異なるものであり、この位相差９０°の２つの信号を
利用して磁気ヘッド１５の進行方向も区別して検出する
ことができる。

【０００４】これに対し、対をなすホログラム細線領域
ＥとＦ、ＧとＨからの集束光は、偏向鏡４７の下側の反
射面で反射され、エンコーダ４８の表面上で相互に干渉
し合い、エンコーダ４８のピッチと同じで位相差９０°
の２つの干渉縞を生じる。その反射光を光検出装置５０
の光検知器５３、５４で検出することにより、磁気記録
ディスク１０のトラック位置が検出できる。この場合
は、磁気記録ディスク１０に光学的トラックが設けられ
ていない場合に用いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようなホログラム
素子４６をレリーフホログラムで構成する場合、従来、
射出成形、プレス法等がよく知られているが、ガラス基
板のように平滑で割れやすい基板上に安定した光学特性
で、接着性、耐候性等に優れた凹凸パターンとして形成
することは困難である。

【０００６】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、上記のような磁気記録ディス
クのトラック又はエンコーダの繰り返しパターンと同じ
ピッチの干渉縞を発生するホログラム素子であって、光
学特性、接着性、耐候性等が優れた実用的なもの及びそ
のようなホログラム素子を容易に安価に多量に製造する
方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明について、以下に詳しく説明する。本発明において
は、図１のホログラム素子４６の各領域Ａ〜Ｈのホログ
ラムとして、計算機ホログラムを用いる。具体的な例は
後記するが、このような計算機ホログラムを、例えば基
板上に成膜したクロム層の上に電子線レジストを塗布
し、このレジストに電子線描画し、レジストの現像、ク
ロム層のエッチングを行い、クロムパターンとして形成
し、このクロムパターンから後記のようにレジスト現像
によりレリーフ型に構成する。その場合、装置を小型に
構成する必要性から、各領域のホログラムの焦点距離は
４５ｍｍ以下のものが望ましい。

【０００８】また、ホログラム媒質の屈折率をｎとする
とき、断面矩形のレリーフホログラムの場合、１次回折
光の強度Ｉは、φ＝２π（ｎ−１）ｄ／λ、ｄ＝レリー
フの深さ、λ＝波長、ｒをデューティー比とすると、Ｉ＝｜１／２π×（ｃｏｓφ−１＋ｊｓｉｎφ）× ｛ｓｉｎ２πｒ＋ｊ（ｃｏｓ２πｒ−１）｝｜² となるので、屈折率ｎが小さいと、レリーフの深さｄが
深くなり、後記の複製をするとき、レリーフの欠けが生
じるので、ナトリウムのｄ線での屈折率ｎ_Dが１．４５
以上、レリーフの深さｄが０．７から１．０μｍである
ことが望ましい。また、そのピッチに対するレリーフ凸
部の幅の比（デューティー比ｒ）については、回折効率
を最大にする点から、０．４〜０．６の範囲にあること
が望ましい。なお、デューティー比は、断面を作製し、
電子顕微鏡等で観察することにより測定できる。

【０００９】さらに、レリーフ凸部の断面は、回折効率
の良さから、矩形であるか、又は、その側面の垂直法線
（ホログラムレリーフ面に接する面の法線）からの傾き
角が５°以内であることが望ましい。それ以上になる
と、所望の回折効率が得られなくなる。

【００１０】具体的な回折効率については、例えば波長
７８５±１５ｎｍの１次回折光に対する０次光強度の比
が１０％以下であることが望ましく、０次光強度が１０
％を越えると、信号（１次回折光）に対するノイズ（０
次光）が大きくなりすぎ、トラック位置検出が困難にな
る。さらには、光線透過率については、４００ｎｍ〜９
００ｎｍの波長範囲において、８０％以上であることが
望ましい。

【００１１】また、レリーフ面の平滑度に関しては、３
０μｍ以下であることが望ましい。それより大きいと、
ホログラム素子４６の対領域からの集束光の干渉による
干渉縞に乱れが生じ、トラック位置検出が困難になる。

【００１２】次に、図２の工程図を参照にして、このよ
うな本発明のホログラム素子を説明すると、本発明のホ
ログラム素子は、表面にホログラム素子の所望の矩形断
面の凹凸レリーフ模様を有するスタンパ１とガラス基板
３との間に液状の紫外線又は電子線硬化性樹脂組成物２
を充填し、上記硬化性樹脂組成物２を基板３側又はスタ
ンパ１側から紫外線又は電子線を照射して硬化させた
後、上記スタンパ１を剥離させてなる成形品４であっ
て、上記硬化性樹脂組成物２が、一部あるいは全部が極
性の強いモノマー、オリゴマーあるいは光開始剤等から
なっていることを特徴とする。

【００１３】本発明において、紫外線により樹脂２を硬
化させる場合は、基板３又はスタンパ１の何れか一方が
透明で紫外線を透過させるものであればよい。電子線に
より硬化させる場合は、何れも透過性である必要はな
い。スタンパ１は、ニッケルスタンパでも後記する樹脂
スタンパでもよい。

【００１４】基板３に用いるガラスとしては、ソーダガ
ラス、石英ガラス、硼珪酸ガラス、クラウンガラス等が
よく、厚みには依存しないが、薄すぎると、スタンパ１
との剥離時に割れることが多いため、０．５ｍｍ以上の
厚さが好ましい。

【００１５】本発明に用いられる樹脂２としては、一般
的な紫外線硬化型、電子線硬化型樹脂（モノマー、オリ
ゴマーあるいは光開始剤からなる。）に極性が強く、低
粘度であるＮ−ビニル−２−ピロリドン、テトラヒドロ
フルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルメタ
クリレート等を添加したもの、あるいは、樹脂全体が上
記の極性が強い樹脂からなるものがある。その際、樹脂
２は低粘度である方が気泡が混入し難く、欠陥率が低
く、歩留りの高い複製ができるので好ましい。また、樹
脂２の成形後の厚さは、５μｍ〜３０μｍの範囲になる
のが好ましい。この厚さが５μｍより薄いと、極低粘度
の樹脂が必要になるが、粘度が低すぎると、上記のよう
な複製が困難になる。一方、厚さが３０μｍより厚い
と、樹脂の硬化収縮が大きくなり、複製品の寸法制御が
困難になる。

【００１６】また、オリゴマーとしてはＴ_gが４０℃以
上と高いものが望ましく、例えば、オリゴエステルアクリレート東亜合成（株）製アロニックスＭ−６３００Ｔ_g＝４４℃ オリゴエステルアクリレート東亜合成（株）製アロニックスＭ−８０３０Ｔ_g＝４１℃ オリゴエステルアクリレート東亜合成（株）製アロニックスＭ−８０６０Ｔ_g＝４５℃ 等が好適に使用できる。

【００１７】光開始剤としては、一般に市販されている
ものでよく、例えば、以下のものがある。ベンジル、ベ
ンゾインエチルエーテル、ベンゾフェノン、ベンジルジ
メチルケタール、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニ
ルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル
−プロパン−１−オン、テトラ（ｔ−ブチルパ−オキシ
カルボニル）ベンゾフェノン。

【００１８】また、ガラス３と上記電離性放射線硬化性
組成物の層２との密着性をさらに向上させるために、シ
ランカップリング剤５を用いることが望ましい。このシ
ランカップリング剤としては、ビニルシラン、アクリル
シラン、エポキシシラン、アミノシラン等があり、この
中でも、アクリルシランが好ましい。アクリルシランは
アクリル基を有しているため、電離性放射線硬化性組成
物２のアクリル部と密着しやすい。

【００１９】これらシランカップリング剤をイソプロピ
ルアルコール等の溶媒に０．１から２ｗｔ％程度、好ま
しくは、０．３〜０．７ｗｔ％で希釈し、スピンコーテ
ィング、ディップコーティング等により薄膜（数〜数十
Å）を形成し、１１０〜１２０℃で３０〜６０分のベー
クを施してガラス３と接着させる。

【００２０】このシランカップリング層上に、図２の２
Ｐ法により、上記電離性放射線硬化性樹脂組成物層を形
成すると、耐熱、耐湿度、サイクルテストによって剥離
しないガラスを基板とする良好なホログラム素子４が得
られる。

【００２１】次に、上記のようなホログラム素子を構成
するホログラムレンズの干渉縞を表す等高線の計算機に
よる生成方式の１つについて説明する。例えば、図３に
示すように、同心円状の干渉縞６１が記録されたホログ
ラムレンズ６０に光軸上の発散点６２からの発散光を入
射させたとき、その回折光が光軸から外れた位置にある
収束点６３に集まるようなものであるとすると、実際に
作成されるホログラムレンズの干渉縞は完全な円ではな
い。実際にはさらに他の光学系等が介在するため、発散
光を一点に収束させる干渉縞は円形とは微妙に異なるも
のとなる。

【００２２】計算機ホログラムでは、ホログラム面上で
の各点における位相（光路長）を与える関数を多項式に
より近似して算出しており、例えば、位相関数φを、
ｘ、ｙをホログラム上の直交座標、Ｃ_jをホログラム毎
に決定される定数として、 φ＝φ（ｘ，ｙ）＝ΣΣＣ_jｘ^mｙⁿ （ｊ＝｛（ｍ＋ｎ）²＋ｍ＋３ｎ｝／２）＝Ｃ₁ｘ＋Ｃ₂ｙ＋Ｃ₃ｘ²＋Ｃ₄ｘｙ＋Ｃ₅ｙ²＋……… ＋Ｃ₆₄ｘｙ⁹＋Ｃ₆₅ｙ¹⁰ ……（１）として近似し、図３のホログラムレンズ上の各点への入
射光が収束点６３に集まるように（１）式の係数Ｃ_jを
決めている。なお、実際には光の波長λも関係し、例え
ばｚ＝λφ（ｘ，ｙ）を位相関数として用いる。このよ
うにして、位相関数自体は求まったとしても、等位相を
与える曲線（等高線）がどのようになるかは（１）式に
より一点づつ当たっていかなければならない。従来で
は、等高線を求めるべき領域を格子状に区切って、
（１）式に基づいて各格子の４隅の点の値を求め、各格
子ごとに、描くべき等高線の高さと４隅の点の値とを比
較して格子を横切るべき点を求めていたため、データ量
が膨大となっいた。

【００２３】本発明においては、高さ（位相）を与える
関数は求まっているものとして等高線（等位相曲線）を
求める。本発明の等高線生成方式は、図４に示すよう
に、特定の矩形領域７１の辺７１ａと等高線７２との交
点７３を後述する逐次近似法により算出し、次いで交点
７３を基点として後述する逐次近似法により同じ等高線
上の隣りの節点７４を求め、以下同様にして、順次隣り
の節点を求めていき、１つの等高線を表す多角形のすべ
ての近似点を求めていく。次いで、高さを変えて以上の
ことを繰り返すことにより、所望の等高線群が得られ
る。このように、本発明においては、等高線の節点のみ
のデータを求めていくので、データ量が極めて少なくて
すむと共に、従来のような格子サイズによらないで高精
度化することが可能である。

【００２４】等高線の生成を行うための装置構成は、図
５に示すように、逐次近似法により等高線の多角形近似
点を求める演算を行うＣＰＵ７５、等高線を求めるため
のプログラムを含む各種データを読み込んで記憶するＲ
ＡＭ７６、演算結果をプリントアウトするプリンタや表
示するＣＲＴ等の出力装置７７、各種データの入力等を
行うためのキーボード・マウス７８、逐次近似を行うプ
ログラムや等高線を求めるための基礎データ、例えば位
相関数等が格納された外部記憶装置７９、バス８０から
なっている。

【００２５】いま、位相関数ｚが、ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）と表されるものとし、その量の等高線を求めることを考
える。ｆｘ＝∂ｆ／∂ｘｆｙ＝∂ｆ／∂ｙｐ：法線ベクトル｛ｐ＝（１／ｆｙ，１／ｆｘ）｝ｔ：接線ベクトル｛ｔ＝（ｆｙ，−ｆｘ）｝ｌ：線分の方向ベクトル Λ：ピッチ（ｚの単位増分当たりの法線方向の距離） Λ＝Λ（ｘ，ｙ）＝１／（ｆｘ²＋ｆｙ²）^1/2 ｄ：多角形の辺の長さ｛ｄ＝ｄ（ｘ，ｙ）＝（８ｅΛ
Ｒ）^1/2｝Ｒ：曲率半径｛Ｒ＝Ｒ（ｘ，ｙ）｝ｅ：多角形近似の辺と対応する等高線との距離Δ＝Δ
（ｘ，ｙ）のΛに対する許容誤差（Δ≦ｅΛ） ε：等高線での量Ｚａに対する求める節点におけるＺと
の許容誤差（｜Ｚ−Ｚａ｜＜ε）と定義する。なお、ｄの決め方について説明すると、図
６（ａ）に示すようにｄは同じ高さの等高線７２上の隣
り合う２点を結ぶ直線の長さであり、Δは等高線７２と
直線との間の最大距離である。等高線７２の曲率半径を
Ｒとすると、図６（ｂ）から、Ｒ²＝（Ｒ−Δ）²＋（ｄ／２）² Δ≒ｄ²／８Ｒ（但しΔ²≒０） Δ≦ｅΛより、ｄ²／８Ｒ≦ｅΛ ∴ｄ＝（８ｅΛＲ）^1/2 図７において、特定線分をｌ（図４の辺７１ａに相
当）、等高線７２の高さをｚ（ｚ＝ｚ_a）、１回目の線
分ｌ上の近似点を（ｘ₀，ｙ₀）としたとき、（ｘ₁，ｙ₁）＝（ｘ₀，ｙ₀）−（ｚ₀−ｚ_a）Λ｜
ｐ｜ｌ／（ｌ・ｐ）として２回目の近似点（ｘ₁，ｙ₁）を求める。以
後、図８のフローチャートに示すように、（ｘ_k，ｙ_k）＝（ｘ_k-1，ｙ_k-1）−（ｚ_k-1−
ｚ_a）Λ｜ｐ｜ｌ／（ｌ・ｐ）として順次近似点を求めていき、高さの差が誤差範囲、
すなわち、｜（ｚ_k-1−ｚ_a）｜＜ε になった点を交点（節点）として特定する。

【００２６】次に、上で求めた節点を計算済みの点とし
て、これを基に順次隣接する節点を求めていく。計算済
みの点の座標を（ｘ₀，ｙ₀）、この点における接線ベ
クトルをｔ、法線ベクトルをｐとすると、第１回目の近
似は、接線ベクトルｔ方向にｄの距離の点とする。第
１回目の近似点の座標が（ｘ₁，ｙ₁）であるとする
と、（ｘ₁，ｙ₁）＝（ｘ₀，ｙ₀）＋ｄ・ｔ／｜ｔ｜以後の近似は、図９に示すように、法線ベクトルｐ方向
に行い、図１０のフローチャートに示すように、（ｘ_k，ｙ_k）＝（ｘ_k-1，ｙ_k-1）−（ｚ_k-1−
ｚ_a）Λ・ｐ／｜ｐ｜として→→……と近似点を求めていく。何回かの
近似により、｜（ｚ_k-1−ｚ_a）｜＜ε となった点を節点として特定する。こうして特定した節
点を計算済みの点として順次他の節点を求めていくこと
により、１つの等高線がえられる。

【００２７】以後、等高線の高さを変えて、以上の処理
を繰り返すことにより、等高線群を求めることができ
る。

【００２８】本発明の方式においては、等高線を表すデ
ータとして、従来のような各領域のデータを全てもつラ
スタ型でなく、多角形近似した節点のデータのみもつベ
クタ型であるため、近似精度は最小格子又はドットパタ
ーンサイズに依存せず、高い精度においてもデータ量の
莫大化を防ぐことができ、等高線を近似する多角形の辺
の長さを、その位置における曲率と近似誤差量により決
定しているので、データ量及び精度の面において極めて
合理的に等高線を生成することができる。

【００２９】次に、図２のスタンパ１の１つの作製方法
について説明する。この作製法はスタンパを複製して形
成する方法であり、ホログラムレリーフパターンを複製
する際に、例えば泡等の異物が混入しても押し出して除
去できるようにレジストレリーフパターン版から複製す
る基板としてアクリル板等のフレキシブルな材質を用
い、欠陥のないホログラムレリーフパターンの複製を可
能にしたことを特徴とするものである。

【００３０】図１１は本発明のこの複製方法を説明する
ためのものであり、図１１（ａ）において、電子線描画
により図４〜１０の方式に基づいてガラス等の基板上に
ホログラムパターン８５が形成されたクロムマスク８４
とガラス基板８１上にポジ型レジスト層８２が形成され
た乾板８３を対向配置し、クロムマスク８４側から紫外
線（ＵＶ光）８６で露光すると、パターン８５の領域を
除いてポジ型レジストが露光され、現像すると露光部分
が除かれて、図１１（ｂ）に示すようにガラス基板８１
上にレリーフパターン８７が形成され、クロムマスク８
４の複製が行われる。もちろん、ネガ型レジストを使用
することも可能である。

【００３１】次いで、図１１（ｃ）に示すように、複製
した版（原版）とアクリル基板８８上に紫外線硬化性樹
脂８９を滴下したものとを対向配置し、アクリル基板８
８側からＵＶ光８６により露光する。この際、アクリル
基板８８上には有効領域外に離型層９０を塗布してお
く。なお、紫外線硬化性樹脂８９を滴下する際、この中
に泡９１等が混入するが、原版とアクリル基板８８とを
密着させる際、アクリル基板８８はフレキシブル性であ
るため、破線で示すように反らせながら中央部分から密
着させることにより、押し出して除去することができ
る。そして、ＵＶ光８６により紫外線硬化性樹脂８９が
パターン状に硬化し、両者を剥離する際、図１１（ｄ）
に示すように、アクリル基板８８がフレキシブル性であ
ると共に、離型層９０が塗布されているため、アクリル
基板８８を反らせながら容易に剥離することができる。
このようにして複製したものを図２のスタンパ１として
用いる。また、離型層９０上の樹脂８９はちぎれて容易
に除去でき、樹脂の端部を滑らかにすることができる。

【００３２】次いで、フレキシブル性アクリル基板を原
版として再度複製してスタンパ１を形成する例につい
て、図１２により説明する。図１２（ａ）は、例えばガ
ラス基板等の上に電子線描画によりホログラムパターン
８５を有するクロムマスク８４を形成し、この上にレジ
スト８２を積層する。すなわち、クロムマスク８４は、
通常、クロムの蒸着等により形成するため、せいぜい
０．１μｍ厚程度しか得られず、本発明のレリーフホロ
グラムにおいて必要な０．７から１．０μｍ程度のレリ
ーフを得るために、上にレジスト８２を載せ、基板側か
らＵＶ光８６を照射することにより所定の厚みを持った
レリーフパターンを形成する。次いで、これを原版とし
て用い、図１１で示した方法によりアクリル基板８８上
にレリーフパターン８７を形成した版Ｍ１を得る（図１
２（ｃ））。さらに、この版Ｍ１を原版とし、図１２
（ｄ）に示すように、同様にフレキシブルな基板上に紫
外線硬化性樹脂からなるパターンが形成された複数の版
Ｍ２を形成し、さらに、このＭ２を原版として同様に図
１２（ｅ）に示すような複数の版Ｍ３を形成する。こう
して形成した版Ｍ３を図２のスタンパ１として用いて、
ガラス基板３上の樹脂層２からなるホログラム素子パタ
ーンを複製して、最終製品を作製する。

【００３３】このように、基板がガラスであるレジスト
レリーフ原版から、順次Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３のようにフレ
キシブルな基板上にパターンが形成された版を複製して
これを原版とし、ガラス基板を有するホログラム素子を
複製することにより、例えば版Ｍ３が傷ついて使用でき
なくなった場合にも、版Ｍ２を原版とすればよく、ま
た、版Ｍ２が使用できなくなった場合でも、版Ｍ１を使
用すればよいので、原版に耐刷性がなくなった時に、新
たに一番最初のレジストレリーフ版から作製する必要が
ないため、手間が省け、コストを低減化し、量産化に対
応することが可能である。

【００３４】このようにフレキシブルな基板を用いたレ
リーフ版からの複製に際し、図１３に示すように、複製
用基板１００を複製したい有効域１０１の寸法よりも大
きくし、この有効域１０１に接着層を塗布すると共に、
有効域外１０２には離型剤を塗布し、これに原版１０３
を密着させ、紫外線露光により樹脂を硬化させて両者を
剥離する。このとき有効域１０１から樹脂１０４がはみ
出しても有効域外１０２には離型剤が塗布されているた
め、複製用基板１００と原版１０３を容易に剥離するこ
とができ、また、はみ出した樹脂１０４は離型剤が塗布
されているためエアを吹き掛けるだけで容易に除去する
ことができる。また、原版１０３側において、もはみ出
した樹脂１０４の付着が比較的少なくてすむ。なお、有
効域外１０２への離型剤は塗布しなくても、有効域１０
１のみに接着層を塗布しておけば、接着層の塗布されて
ない有効域外１０２には樹脂はほとんど付着しないの
で、有効域への接着層塗布のみで対応することも可能で
ある。

【００３５】また、図１４に示すように、樹脂製原版１
０５のパターン部である有効域１０６を除く領域１０７
に離型剤を塗布し、複製用基板１０８の全面に接着層を
塗布して未硬化の樹脂を介在させてラミネートするよう
にしてもよい。紫外線露光により樹脂を硬化させて両者
を剥離すると、原版のはみ出し樹脂１０９はエアを吹き
かけるだけで容易に剥離することができ、無欠陥の原版
として複数回の複製に供することができ、また、複製品
の方は全面に接着剤処理をしてあるためパターンに相当
する部分は欠陥なく複製することが可能である。

【００３６】また、図１５に示すように、樹脂製原版を
使用して複数回複製した後、複製原版として使用した版
１０５を、スピンナーチャック台１１０にセットし、Ｉ
ＰＡ（イソプロピルアルコール）洗浄液１１１で洗浄す
ると、作業中に混入した異物を除去でき、また原版から
複製品を剥離する力を小さくすることができる。すなわ
ち、離型剤塗布の代わりに複製原版である版１０５をパ
ターンの面を上側にしてスピンナーチャック台１１０に
セットし、例えば第１回目は７００ｒｐｍで１０秒間、
第２回目は１５００ｒｐｍで３０秒間回転し、その最初
の数秒間ＩＰＡ１１１を滴下し続け、続く数秒間ＩＰＡ
１１１を滴下しながら回転せると表面に付着している樹
脂残りやゴミ等の異物を除去することができる。その
後、ＩＰＡ１１１の滴下を止め、そのまま回転を続けれ
ば、ＩＰＡ１１１を飛ばすことができる。

【００３７】なお、上記説明においては、紫外線硬化性
樹脂を用いる場合について説明したが、電子線硬化性樹
脂を用い、電子線を照射して硬化する場合にも適用可能
であることは言うまでもない。

【００３８】ところで、以上に述べたようなレリーフ型
のホログラム素子はサイズが小さいため、５インチ程度
のガラスに多面付けし、断裁線に沿ってダイシングソー
により断裁する。このレリーフパターンの断裁線は、従
来、パターンを多面付けした後、位置合わせ等をしなが
ら印刷等により形成している。このような方法では、パ
ターンの形成と断裁線の形成とを２工程で行わなければ
ならず、またパターンに対しての断裁線の位置合わせが
困難な作業となる。さらに、裁断線のみの形成では、複
製後で裁断前に製品の検査を行う場合に、裁断後の欠陥
品の特定が困難である。

【００３９】本発明においては、レリーフパターン作製
時にパターンと同一面上に断裁線及びシリアル番号等の
識別記号を形成する。レリーフパターンと同一面に形成
される断裁線及びシリアル番号等は、周囲に比して凸ま
たは凹部分、あるいは、断裁線及びシリアル番号等の部
分が粗面でその周囲を鏡面又は断裁線及びシリアル番号
等の部分が鏡面で周囲を粗面とすることにより形成され
る。こうすると、一度パターン形成を行った後、そのパ
ターンに対しての位置合わせを行いながら印刷により断
裁線等を形成するという２工程ではなく、パターンの作
製時にパターンと同一面上に断裁線及びシリアル番号等
を同時に形成して、１回の工程でパターン形成と同時に
断裁線等を形成でき、位置合わせが不要で、かつ正確な
位置に形成することができ、かつ、裁断後に欠陥品の特
定が容易になる。

【００４０】以上の説明から明らかなように、本発明の
ホログラム素子は、異なる２つのホログラムレンズ領域
から出た２光束を干渉させて、磁気記録ディスクのトラ
ック又はエンコーダの繰り返しパターンと同じピッチの
干渉縞を発生させるホログラム素子であって、ガラス基
板と、ホログラムのレリーフパターンを表面に有する放
射線硬化性樹脂硬化物層と、ガラス基板と放射線硬化性
樹脂硬化物層との間に設けられたシランカップリング剤
層とからなることを特徴とするものである。

【００４１】この場合、ホログラムレンズの焦点距離は
４５ｍｍ以下であることが望ましく、放射線硬化性樹脂
硬化物層は５μｍから３０μｍの厚さを有することが望
ましく、さらに、放射線硬化性樹脂硬化物層のナトリウ
ムのｄ線での屈折率が１．４５以上であることが望まし
い。

【００４２】また、レリーフパターンのレリーフの深さ
は０．７μｍから１．０μｍの範囲にあることが、レリ
ーフパターンのピッチに対するレリーフ凸部の幅の比は
０．４から０．６の範囲にあることが、レリーフパター
ンのレリーフ凸部の断面が矩形又はその側面のホログラ
ムレリーフ面に接する面の法線からの傾き角が５°以内
であることが、波長７８５±１５ｎｍの１次回折光に対
する０次光強度の比が１０％以下であることが、また、
４００ｎｍから９００ｎｍの波長範囲における光線透過
率が８０％以上であることが、さらには、ホログラムレ
リーフ面に接する面の平滑度が３０μｍ以下であること
が、それぞれ望ましい。

【００４３】また、放射線硬化性樹脂硬化物層がアクリ
ル系オリゴマー、アクリル系モノマー、Ｎ−ビニル−２
−ピロリドン、光開始剤からなるものが１つの好ましい
例である。さらに、シランカップリング剤層がγ−メタ
クリロキシプロピルトリメトキシシランを主成分とする
ものが好ましい例である。

【００４４】なお、より具体的には、ホログラムレンズ
は計算機ホログラムから構成するのが現実的である。そ
して、ホログラムレンズの干渉縞が、ｘ、ｙをホログラ
ム上の直交座標、Ｃ_jをホログラム毎に決定される定数
として、 φ＝φ（ｘ，ｙ）＝ΣΣＣ_jｘ^mｙⁿ （ｊ＝｛（ｍ＋ｎ）²＋ｍ＋３ｎ｝／２）＝Ｃ₁ｘ＋Ｃ₂ｙ＋Ｃ₃ｘ²＋Ｃ₄ｘｙ＋Ｃ₅ｙ²＋……… ＋Ｃ₆₄ｘｙ⁹＋Ｃ₆₅ｙ¹⁰ ……（１）を満足する位相関数φの等高線であるようにするのが現
実的である。

【００４５】なお、このようなホログラム素子は、レリ
ーフパターンからなる裁断線に沿って裁断して構成する
のが望ましく、また、レリーフパターンからなるシリア
ル番号等の識別記号を付すのが望ましい。

【００４６】また、本発明のホログラム素子の製造方法
は、上記のようなホログラム素子を、電子線描画し、レ
ジスト現像して形成されたレジストレリーフパターンを
原版とし、その形状を放射線硬化樹脂の硬化により基板
上に型取りして複製型とするか、又は、その複製型をさ
らに型取りして複製型とし、さらに別の放射線硬化樹脂
でシランカップリング剤処理したガラス基板上にその複
製型の複製をすることを特徴とする方法である。

【００４７】この場合、レリーフパターンからなる裁断
線を間に介してホログラム素子を多面付けで形成して原
版とし、その複製型をシランカップリング剤処理したガ
ラス基板上にさらに複製し、その後複製の裁断線に沿っ
て裁断するようにするのが現実的であり、その場合、多
面付けされた各ホログラム素子にレリーフパターンから
なるシリアル番号等の識別記号を付すのが望ましい。

【００４８】

【作用】本発明においては、ガラス基板と、ホログラム
のレリーフパターンを表面に有する放射線硬化性樹脂硬
化物層と、ガラス基板と放射線硬化性樹脂硬化物層との
間に設けられたシランカップリング剤層とからなるの
で、温度変化、湿度変化等の環境変化によっても容易に
剥離せず変質もしない良好なホログラム素子が得られ
る。

【００４９】また、その製造を、電子線描画し、レジス
ト現像して形成されたレジストレリーフパターンを原版
とし、その形状を放射線硬化樹脂の硬化により基板上に
型取りして複製型とするか、又は、その複製型をさらに
型取りして複製型とし、さらに別の放射線硬化樹脂でシ
ランカップリング剤処理したガラス基板上にその複製型
の複製をすることにより行うので、温度変化、湿度変化
等の環境変化によっても容易に剥離せず変質もしない良
好なホログラム素子を容易に安価に多量に製造すること
ができる。

【００５０】

【実施例】以下、本発明のホログラム素子及びその製造
方法の実施例と比較例について説明するが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。

【００５１】〔実施例１〕図２は、本発明によるホログ
ラム素子の製造工程を説明するための図であり、１はス
タンパ、２は硬化性樹脂組成物、３はガラス基板、４は
成形品（ホログラム素子）、５はシランカップリング剤
層を示す。

【００５２】図２（ａ）に示すように、１．３５ｍｍ
厚、２５ｃｍ角のソーダガラスを基板３とし、この表面
をγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信
越シリコーン（株）製ＫＢＭ５０３）で処理した。そ
のために、まず、ＫＢＭ５０３をイソプロピルアルコー
ルに溶解して１時間攪拌して０．５ｗｔ％溶液とした。
次いで、ガラス基板３上に上記溶液を６〜８ｍｌ滴下し
て最初の５秒、３００ｒｐｍ、次いで１５秒、５００ｒ
ｐｍでスピンコートし、１２０℃で３０分間ベークし
て、ガラス３とＫＢＭ５０３を密着させ、同図（ｂ）に
示すようなシランカップリング剤層５を基板３上に形成
した。

【００５３】次に、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン２０重
量部、ジシクロペンテニルアクリレート（日立化成
（株）製ＦＡ−５１１Ａ）２５重量部、オリゴエステ
ルアクリレート（東亜合成（株）製Ｍ−８０６０）５
２重量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケト
ン（チバガイギー社製Ｉｒｇ１８４）３重量部とから
なる紫外線硬化性樹脂組成物２（２０℃ナトリウムｄ線
屈折率：１．５２）を処方し、同図（ｃ）に示すよう
に、基板３のシランカップリング剤層５上にこの組成物
２を０．７ｍｌ適下し、その上に同図（ｄ）に示すよう
に、ホログラム素子のパターンを有する樹脂スタンパ１
を上から設置した。次いで、６ｋｇ／ｃｍ²の圧力でス
タンパ１上に圧力を加え、同図（ｅ）に示すように、組
成物２をスタンパ１のパターン領域以上に広げた。さら
に、超高圧水銀ランプの３６５ｎｍ輝線を基板３側から
２５０ｍＪ／ｃｍ²で３０秒間照射し、紫外線硬化性樹
脂組成物２を硬化させた。

【００５４】イオナイザーからの風を当てながら樹脂ス
タンパ１を剥離後、同図（ｆ）に示すようなガラス基板
付きの良好なホログラム光学素子４が得られた。同一ス
タンパ１から１時間に３０枚の同仕様の光学素子４が得
られた。

【００５５】また、この素子４は、６０℃と−２０℃の
サイクルテスト（１０サイクル）、４０℃、９０％の耐
候テスト２０００時間後も、変質や剥離のない密着の良
好なものであった。

【００５６】〔実施例２〕実施例１と同様な硬化性樹脂
組成物２であって、光開始剤である１−ヒドロキシシク
ロヘキシルフェニルケトン（チバガイギー社製Ｉｒｇ
１８４）を含まない組成物２を用い、実施例１と同じ工
程で、紫外線の代わりに電子線を１０メガｒａｄ照射し
た。得られたガラス基板付きのホログラム素子４は、実
施例１で得られたものと同程度の性質を有していた。

【００５７】〔比較例１〕実施例１の硬化性樹脂組成物
であって、その中にＮ−ビニル−２−ピロリドンを含ま
ないものからなる硬化物は、シランカップリング処理し
たガラス基板にも密着せず、粘着テープ剥離テストで容
易に剥離してしまった。

【００５８】〔比較例２〕実施例１において、図１
（ｂ）の基板３表面にシランカップリング剤層５を設け
る工程を省き、以下実施例１と同様に複製したものは、
硬化物層２がガラス基板３から容易に剥離してしまっ
た。

【００５９】〔比較例３〕実施例１の硬化性樹脂組成
物であって、オリゴマーであるオリゴエステルアクリレ
ート（東亜合成（株）製Ｍ−８０６０）の代わりに、
オリゴエステルアクリレート（東亜合成（株）製アロ
ニックスＭ−６１００、Ｔ_g＝２９℃）を用いた場合
は、４０℃、９０％の耐候テスト後にパターン形状が劣
化し、ホログラフィック光学素子としての回折効率が激
減し、不適切だった。

【００６０】〔実施例３〕以下に、前記（１）式を用い
て等高線を求めた実施例を示す。なお、係数Ｃ_jはあら
かじめ以下のように求められているものとする。

【００６１】Ｃ₁ −0.004741960331；Ｃ₂ −0.000080846537 ；Ｃ₃ 0.048079497785 Ｃ₄ 0.10600822E-08；Ｃ₅ 0.048079466706 ；Ｃ₆ 0.000018540537 Ｃ₇ 0.31609798E-06；Ｃ₈ 0.000018540624 ；Ｃ₉ 0.31610245E-06 Ｃ₁₀ -0.000676044277；Ｃ₁₁ -0.14957902E-09 ；Ｃ₁₂ -0.00135208418 Ｃ₁₃ -0.14958006E-09；Ｃ₁₄ -0.000676039892 ；Ｃ₁₅ 0.23947151E-06 Ｃ₁₆ 0.40828522E-08；Ｃ₁₇ 0.47894364E-06 ；Ｃ₁₈ 0.81656377E-08 Ｃ₁₉ 0.23947135E-06；Ｃ₂₀ 0.4082772E-08 ；Ｃ₂₁ 0.33062389E-05 Ｃ₂₂ -0.51492207E-11；Ｃ₂₃ 0.99188879E-05 ；Ｃ₂₄ -0.10300847E-10 Ｃ₂₅ 0.9919039E-05 ；Ｃ₂₆ -0.51491493E-11 ；Ｃ₂₇ 0.33063899E-05 Ｃ₂₈ 0.13362551E-08；Ｃ₂₉ 0.2278403E-10 ；Ｃ₃₀ 0.40087233E-08 Ｃ₃₁ 0.68287877E-10；Ｃ₃₂ 0.40048758E-08 ；Ｃ₃₃ 0.68347162E-10 Ｃ₃₄ 0.13360849E-08；Ｃ₃₅ 0.22780557E-10 ；Ｃ₃₆ -0.53020603E-07 Ｃ₃₇ -0.33818815E-13；Ｃ₃₈ -0.21206615E-06 ；Ｃ₃₉ -0.99684619E-13 Ｃ₄₀ -0.31819798E-06；Ｃ₄₁ -0.99701181E-13 ；Ｃ₄₂ -0.21206424E-06 Ｃ₄₃ -0.33839754E-13；Ｃ₄₄ -0.53019651E-07 ；Ｃ₄₅ -0.41467797E-10 Ｃ₄₆ -0.70805249E-12；Ｃ₄₇ -0.16619823E-09 ；Ｃ₄₈ -0.28158676E-11 Ｃ₄₉ -0.2476885E-09 ；Ｃ₅₀ -0.42229613E-11 ；Ｃ₅₁ -0.16515589E-09 Ｃ₅₂ -0.28335754E-11；Ｃ₅₃ -0.41527337E-10 ；Ｃ₅₄ -0.7069965E-12 Ｃ₅₅ 0.11585899E-08；Ｃ₅₆ 0.2568661E-14 ；Ｃ₅₇ 0.57852994E-08 Ｃ₅₈ 0.99672001E-14；Ｃ₅₉ 0.11601601E-07 ；Ｃ₆₀ 0.14778937E-13 Ｃ₆₁ 0.11601462E-07；Ｃ₆₂ 0.99729646E-14 ；Ｃ₆₃ 0.57850887E-08 Ｃ₆₄ 0.25722297E-14；Ｃ₆₅ 0.11585202E-08 そして、位相関数ｚをｚ＝λφ（ｘ，ｙ）と定義して、
λ＝７８０ｎｍ、ｘ＝０．５〜０．８ｍｍ、ｙ＝０．６
〜０．７ｍｍの長方形領域で、ｅ＝１０^-2、ε＝１０^-5
とし、前述した近似を行って以下のような等高線データ
がえられた。ただし、ｚは等高線の高さ、（ｘ，ｙ）は
節点を示し、データは一部のみ示した。

【００６２】ｚ＝34.0λ x=0.5000000 y=0.6004589 ｚ＝34.5λ x=0.5000000 y=0.6073442 x=0.5005901 y=0.6000000 x=0.5095543 y=0.6000000 ｚ＝35.0λ x=0.5000000 y=0.6141542 ｚ＝35.5λ x=0.5000000 y=0.6208910 x=0.5186235 y=0.6000000 x=0.5206200 y=0.6053922 x=0.5273120 y=0.6000000 ｚ＝36.0λ x=0.5000000 y=0.6275570 ｚ＝36.5λ x=0.5000000 y=0.6341543 x=0.5207027 y=0.6121638 x=0.5207830 y=0.6188647 x=0.5359678 y=0.6000000 x=0.5410465 y=0.6028930 x=0.5444762 y=0.6000000 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ｚ＝50.0λ x=0.6330287 y=0.7000000 ｚ＝50.5λ x=0.6401425 y=0.7000000 x=0.6476170 y=0.6876742 x=0.6479854 y=0.6934238 x=0.6669049 y=0.6704143 x=0.6673428 y=0.6762372 x=0.6856943 y=0.6526130 x=0.6862061 y=0.6585098 x=0.7039699 y=0.6342846 x=0.7045602 y=0.6402558 x=0.7217170 y=0.6154441 x=0.7223905 y=0.6214898 x=0.7354572 y=0.6000000 x=0.7396827 y=0.6022267 x=0.7415707 y=0.6000000 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ｚ＝60.0λ x=0.7626287 y=0.7000000 ｚ＝60.5λ x=0.7685791 y=0.7000000 x=0.7700283 y=0.6925007 x=0.7706306 y=0.6979350 x=0.7877644 y=0.6735654 x=0.7884360 y=0.6790607 x=0.8000000 y=0.6598023 x=0.8000000 y=0.6661485 ｚ＝61.0λ x=0.7743947 y=0.7000000 ｚ＝61.5λ x=0.7801394 y=0.7000000 x=0.7890972 y=0.6845238 x=0.7897482 y=0.6899555 x=0.8000000 y=0.6724380 x=0.8000000 y=0.6786724 ｚ＝62.0λ x=0.7859163 y=0.7000000 ｚ＝62.5λ x=0.7916897 y=0.7000000 x=0.7903893 y=0.6953560 x=0.8000000 y=0.6909814 x=0.8000000 y=0.6848531 ｚ＝63.0λ x=0.7972709 y=0.7000000 x=0.8000000 y=0.6970586 このデータを基にしてプロットすることにより図１６に
示すような等高線７２が得られた。

【００６３】〔実施例４〕図１１（ａ）に示すように、
フォトレジストとして東京応化（株）製ＯＦＰＲ８００
を用い、ガラス基板８１上にスピンナー法により１５０
０回転／分でポジ型フォトレジスト層をコーティング
し、レリーフホログラム乾板８３を作製した。次いで、
干渉縞を濃淡２値化したパターン８５が形成された振幅
ホログラムからなるクロムマスク８４を用意し、このマ
スクのクロムマスク面側を乾板８３に密着させてＵＶ光
８６を４０ｍＪ照射した。この後、現像液として東京応
化（株）製ＮＭＤ−３を用いて露光済みの乾板の現像を
行い、図１１（ｂ）に示すようなレリーフパターン８７
が形成されたレリーフホログラム現像が得られた。次い
で、アクリル基板８８の有効域外のポリエチレン−ＥＶ
Ａ製の保護フィルム（ＳＰＶ−３６７日東電工）をラミ
ネートして、有効域のみに接着層として塩化ビニル−酢
酸ビニルの共重合体をスピンナーにより塗布した後、そ
の保護フィルムを剥離して今度はその有効域外の部分に
離型剤（フロン，１，３；ＭＳ−７７，ダイキン工業）
を塗布した。次いで、アクリル基板８８に紫外線硬化性
樹脂８９を滴下し、レジスト原版を密着させた。このレ
ジスト原版の密着によりフォトレジストパターン８７の
部分は紫外線硬化性樹脂８９が排除され、フォトレジス
トパターン間に紫外線硬化性樹脂８９が満たされ、それ
と同時に混入した泡等の異物はアクリル基板のフレキシ
ブル性により外に押し出され、除去することができた。
この状態でアクリル基板８８側からＵＶ光８６を４５０
ｍＪ照射した。そして、フレキシブルなアクリル基板側
を反らすようにして剥離していくことにより、容易にガ
ラス基板側への樹脂残りがなく剥離でき、アクリル基板
上に樹脂のレリーフパターンが得られた。得られた版に
再度紫外線を照射し、充分に樹脂を硬化（ポリマー化）
させ、フレキシブルなレリーフホログラム樹脂スタンパ
が得られた。

【００６４】〔実施例５〕図１７（ａ）に示すように、
フォトレジストとして東京応化（株）製ＯＦＰＲ８００
を用い、ガラス基板８１上にスピンナー法を用いて１５
００回転／分でポジ型フォトレジスト層８２をコーティ
ングしてレリーフフォトレジスト乾板８３を作成した。
次いで、干渉縞を濃淡２値化したホログラム素子パター
ン８５が形成された振幅ホログラムからなるクロムマス
ク８４を用意し、このマスクのクロムマスク面を乾板８
３に密着させてＵＶ光８６を４０ｍＪ照射した。この場
合、クロムマスク８４にはすでにクロムをエッチングす
ることにより断裁線及びシリアル番号相当部分９２を形
成しておく。

【００６５】次いで、現像液として東京応化（株）製Ｎ
ＭＤ−３を用いて露光済みの乾板の現像を行い、図１７
（ｂ）に示すように、レリーフパターン８７と断裁線及
びシリアル番号９３が一体化して同一面に形成されたレ
リーフホログラム素子が得られた。なお、図１７（ｂ）
は断面図、図１７（ｃ）はパターン面側を見た斜視図で
あり、レジスト９４のない断裁線及びシリアル番号９３
が形成されるていることが分かる。

【００６６】〔実施例６〕図１７（ａ）の場合と同様に
して乾板８３を作成し、図１８に示すように、レリーフ
パターン８７が形成されない有効領域外は粗面９５に
し、断裁線及びシリアル番号相当部分のみレジストのな
い鏡面にして断裁線及びシリアル番号９３を形成した。
なお、粗面の形成は、すりガラスを乾板８３に密着さ
せ、クロムマスクを使用して粗面にする領域にのみＵＶ
光を照射して現像を行って形成した。断裁線及びシリア
ル番号の鏡面と粗面９５の反射率の差により明確に断裁
線及びシリアル番号９３は識別できた。

【００６７】〔実施例７〕図１７（ｂ）に示した版をレ
ジスト原版とし、アクリル基板８８に紫外線硬化性樹脂
８９を滴下して図１９（ａ）に示すように原版と対向さ
せて密着させた。レジスト原版の密着によりフォトレジ
ストパターンの部分は紫外線硬化性樹脂８９が排除さ
れ、フォトレジストパターン間に紫外線硬化性樹脂８９
が満たされ、この状態でアクリル基板８８側からＵＶ光
を４５０ｍＪ照射した。次いで、アクリル基板８８を図
１１の場合と同様にして剥離した後、再度ＵＶ光を照射
し、充分に樹脂を硬化させたところ、レリーフパターン
８７と断裁線及びシリアル番号９６が一体化されて同一
面に形成されたレリーフホログラム素子が得られた（図
１９（ｂ））。

【００６８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のホログラム素子及びその製造方法によると、ホログラ
ム素子を、ガラス基板と、ホログラムのレリーフパター
ンを表面に有する放射線硬化性樹脂硬化物層と、ガラス
基板と放射線硬化性樹脂硬化物層との間に設けられたシ
ランカップリング剤層とから構成し、その製造は、電子
線描画し、レジスト現像して形成されたレジストレリー
フパターンを原版とし、その形状を放射線硬化樹脂の硬
化により基板上に型取りして複製型とするか、又は、そ
の複製型をさらに型取りして複製型とし、さらに別の放
射線硬化樹脂でシランカップリング剤処理したガラス基
板上にその複製型の複製をすることにより行うので、温
度変化、湿度変化等の環境変化によっても容易に剥離せ
ず変質もしない良好なホログラム素子が容易に得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のホログラム素子を用いた高密度磁気記
録ディスク装置の記録読取ヘッドのトラック位置制御の
概略を説明するための図である。

【図２】本発明のホログラム素子の製造工程を説明する
ための図である。

【図３】ホログラムレンズの干渉縞を説明するための図
である。

【図４】本発明による等高線生成の手順を示す図であ
る。

【図５】等高線生成の装置の構成を示す図である。

【図６】等高線のΛ、多角形近似の辺を説明するための
図である。

【図７】等高線と特定の線分との交点の求め方を説明す
るための図である。

【図８】フロチャートを示す図である。

【図９】計算済みの点を基にして隣接する節点を求める
方法を説明するための図である。

【図１０】フロチャートを示す図である。

【図１１】本発明により複製によって樹脂スタンパを作
製する方法を説明するための図である。

【図１２】樹脂製の版を原版とする例の説明図である。

【図１３】フレキシブルな基板を用いたレリーフ版から
の複製を説明するための図である。

【図１４】フレキシブルな基板を用いたレリーフ版から
の複製を説明するための図である。

【図１５】樹脂製原版の洗浄を説明するための図であ
る。

【図１６】本発明による等高線生成方式によって得られ
た等高線を示す図である。

【図１７】本発明による断裁線形成方法を説明するため
の図である。

【図１８】粗面と鏡面で断裁線を形成するようにした例
を示す図である。

【図１９】断裁線形成方法の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１…スタンパ２…硬化性樹脂組成物３…ガラス基板４…ホログラム素子５…シランカップリング剤層

フロントページの続き (72)発明者森田英明東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号大日本印刷株式会社内 (72)発明者瀬川敏一東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号大日本印刷株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】異なる２つのホログラムレンズ領域から
出た２光束を干渉させて、磁気記録ディスクのトラック
又はエンコーダの繰り返しパターンと同じピッチの干渉
縞を発生させるホログラム素子であって、ガラス基板
と、ホログラムのレリーフパターンを表面に有する放射
線硬化性樹脂硬化物層と、ガラス基板と放射線硬化性樹
脂硬化物層との間に設けられたシランカップリング剤層
とからなることを特徴とするホログラム素子。
【請求項２】前記ホログラムレンズの焦点距離が４５
ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のホログ
ラム素子。
【請求項３】前記放射線硬化性樹脂硬化物層が５μｍ
から３０μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１
又は２記載のホログラム素子。
【請求項４】前記放射線硬化性樹脂硬化物層のナトリ
ウムのｄ線での屈折率が１．４５以上であることを特徴
とする請求項１から３の何れか１項記載のホログラム素
子。
【請求項５】前記レリーフパターンのレリーフの深さ
が０．７μｍから１．０μｍの範囲にあることを特徴と
する請求項１から４の何れか１項記載のホログラム素
子。
【請求項６】前記レリーフパターンのピッチに対する
レリーフ凸部の幅の比が０．４から０．６の範囲にある
ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載のホ
ログラム素子。
【請求項７】前記レリーフパターンのレリーフ凸部の
断面が矩形又はその側面のホログラムレリーフ面に接す
る面の法線からの傾き角が５°以内であることを特徴と
する請求項１から６の何れか１項記載のホログラム素
子。
【請求項８】波長７８５±１５ｎｍの１次回折光に対
する０次光強度の比が１０％以下であることを特徴とす
る請求項１から７の何れか１項記載のホログラム素子。
【請求項９】４００ｎｍから９００ｎｍの波長範囲に
おける光線透過率が８０％以上であることを特徴とする
請求項１から８の何れか１項記載のホログラム素子。
【請求項１０】ホログラムレリーフ面に接する面の平
滑度が３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１か
ら９の何れか１項記載のホログラム素子。
【請求項１１】前記放射線硬化性樹脂硬化物層がアク
リル系オリゴマー、アクリル系モノマー、Ｎ−ビニル−
２−ピロリドン、光開始剤からなることを特徴とする請
求項１から１０の何れか１項記載のホログラム素子。
【請求項１２】前記シランカップリング剤層がγ−メ
タクリロキシプロピルトリメトキシシランを主成分とす
ることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項記載
のホログラム素子。
【請求項１３】前記ホログラムレンズが計算機ホログ
ラムからなることを特徴とする請求項１から１２の何れ
か１項記載のホログラム素子。
【請求項１４】前記ホログラムレンズの干渉縞が、
ｘ、ｙをホログラム上の直交座標、Ｃ_jをホログラム毎
に決定される定数として、 φ＝φ（ｘ，ｙ）＝ΣΣＣ_jｘ^mｙⁿ （ｊ＝｛（ｍ＋ｎ）²＋ｍ＋３ｎ｝／２）＝Ｃ₁ｘ＋Ｃ₂ｙ＋Ｃ₃ｘ²＋Ｃ₄ｘｙ＋Ｃ₅ｙ²＋……… ＋Ｃ₆₄ｘｙ⁹＋Ｃ₆₅ｙ¹⁰ ……（１）を満足する位相関数φの等高線であることを特徴とする
請求項１から１３の何れか１項記載のホログラム素子。
【請求項１５】レリーフパターンからなる裁断線に沿
って裁断されてなることを特徴とする請求項１から１４
の何れか１項記載のホログラム素子。
【請求項１６】レリーフパターンからなる識別記号が
付されていることを特徴とする請求項１５記載のホログ
ラム素子。
【請求項１７】異なる２つのホログラムレンズ領域か
ら出た２光束を干渉させて、磁気記録ディスクのトラッ
ク又はエンコーダの繰り返しパターンと同じピッチの干
渉縞を発生させるホログラム素子であって、ガラス基板
と、ホログラムのレリーフパターンを表面に有する放射
線硬化性樹脂硬化物層と、ガラス基板と放射線硬化性樹
脂硬化物層との間に設けられたシランカップリング剤層
とからなるホログラム素子の製造方法において、電子線
描画し、レジスト現像して形成されたレジストレリーフ
パターンを原版とし、その形状を放射線硬化樹脂の硬化
により基板上に型取りして複製型とするか、又は、その
複製型をさらに型取りして複製型とし、さらに別の放射
線硬化樹脂でシランカップリング剤処理したガラス基板
上にその複製型の複製をすることを特徴とするホログラ
ム素子の製造方法。
【請求項１８】レリーフパターンからなる裁断線を間
に介してホログラム素子を多面付けで形成して原版と
し、その複製型をシランカップリング剤処理したガラス
基板上にさらに複製し、その後複製の裁断線に沿って裁
断することを特徴とする請求項１７記載のホログラム素
子の製造方法。
【請求項１９】多面付けされた各ホログラム素子にレ
リーフパターンからなる識別記号を付すことを特徴とす
る請求項１８記載のホログラム素子の製造方法。