JPS62238503A - グレ−テイングレンズ - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えば光学的情報処理装置の対物レンズや
コリメータレンズとして用いられるグレーティングレン
ズに関する。

（従来の技術） −ｍに情報記録媒体例えば光ディスクは、微細なピット
の配列により情報が記録される。このような光ディスク
から情報を読取る光学的ピックアップヘッドは半導体レ
ーザ等の光源とフォトダイオード等の光検出器を備え、
光源からの光ビームをコリメータレンズにより平行ビー
ムに変換し、対物レンズによりディスクの情報記録面に
収束さＵて、ピット列を走査し、情報記録面からの反射
光ビームを光検出器により検出するように構成されてい
る。このような光学式ピックアップヘッドにおいて最も
重要な部品は、光ビームを光ディスりの情報記録面上で
直径１〜２μｍ程度に絞り込むための対物レンズである
。

従来、この対物レンズとしては球面単レンズを複数枚組
合わけた複合レンズか用いられていた。

これはビームスポットをレーリーの限界近くまで微小に
絞るために、球面収差やコマ収差、像面湾曲、歪曲等の
各種レンズ収差を極力無くすることが必要だからである
。しかしながら複合レンズによってもレンズ収差を完全
に零にすることは、不可能である。また高性能の複合レ
ンズは、研磨、組立て調整が困難であるため、量産が難
しく、従って高価であり、ざらに複数枚のガラスレンズ
を用いるために、そのｌｆｆ１が大きくなるという欠点
があった。

このような問題を解決するために対物レンズとして、グ
レーティングレンズを用いることが提案されている。こ
のグレーティングレンズは例えばガラス基板上に形成さ
れた回折格子の一種であって、この回折格子は、例えば
同心円状をなし、かつ周辺に行くに従ってピッチが徐々
に狭くなる不等間隔回折格子とされており、各部の回折
角が少しずつ異なる結果、格子ピッチを適当に設定する
ことにより、平行光ビームを一点に収束するレンズ作用
を持つ。グレーティングレンズの格子間隔は、使用する
光ビームの波長オーダであることが必要であるから、例
えばガラス塁板上にレジストを塗イｆｉｂ、これを電子
ビーム描画によ、ってパターニングすることが行われる
。

ところでこのような°電子ビーム描画によるグレーティ
ングレンズは、レジストによる不透過部分と、透過部分
とを交互に配列して、光の回折現象のみを利用するため
、その回折効率が２０〜３０％と低い。このため、１次
回折光を光ビームスボッ１−として収束させようとする
場合、零次回折光がビーム収束点とその周辺を照らし、
情報の読取りに悪影響を与える。この理由により、実際
のグレーティングレンズには、回折効率を１００％に近
くするため、その断面を鋸歯状に加工したブレーズドグ
レーティジグレンズか、あるいは１次回折光ビームと大
川光ビームとの光軸をずら往たオフアクシス型のグレー
ティングレンズが考えられる。ところが、オフアクシス
型のグレーティングレンズは、光学系の光軸合Ｕが非常
に難しいため、ブレーズドグレーティングレンズが実用
としては最も有用である。

このブレーズドグレーティングレンズを製作する一手法
として光硬化性樹脂を用いたプロセスがある。このプロ
セスを第６図ないし第１１図を参照して説明する。この
プロセスにおいては、まず、第６図に示すように、断面
が鋸歯状をなす同心円状の不等間隔回折格子パターン（
以下ブレーズパターンと略す）を形成したスタンパ１と
、光学的に透明な基板として例えばガラス基板２を用意
する。次に第７図に示すように、上記スタンパ１と上記
ガラス基板２の間に液体状の光硬化性樹脂３を充填する
。続いて第８図に示すようにガラス基板２を通して紫外
線光源４から紫外線５を照射する。光硬化性樹脂３が光
架橋反応により硬化した後、第９図に示すにうにスタン
パ１からガラス基板２に密着した光硬化性樹脂層３を剥
離する。

以上のプロセスを経て第１０図に示したブレーズドグレ
ーティングレンズ６が得られる。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、この方法によると光硬化性樹脂３は表面が平
滑なガラス基板２よりも、鋸歯状に加工されて表面積の
大きいスタンパ１に対する密着性の方が強くなっている
ためスタンパ１からガラス基板２を胸離する際、第１１
図に示すように、硬化した光硬化性樹脂３が部分的に、
場合によってはその全部がスタンパ１に残ってしまうこ
とがある。したがって、この方法ではガラス基板２上に
スタンパ１のブレーズパターンを完全に転写することが
非常に困難である。

この発明は、上記事情に対処してなされたもので、スタ
ンパのブレーズパターンが転写された光硬化性樹脂に１
がスタンパ側に残ることなく完全に基板側に密着したグ
レーティングレンズを提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は、光学的に透明な基板上に、硬化後の屈折率
か前記基板の屈折率とほぼ同一となる硬化性樹脂により
断面が鋸歯状をなす同心円状の不等間隔回折格子が形成
されたグレーティングレンズにおいて、上記基板の前記
不等間隔回折格子が形成される而の前記硬化性樹脂に対
する接着性をスタンパに対するそれよりも向上させたこ
とを特徴とするグレーティングレンズである。

（作用） 本発明においては、硬化性樹脂はスタンパに対する密着
性よりも基板に対する密着性が強くなっているので、ス
タンパからガラス基板を剥離する際に硬化性樹脂層が完
全に剥離され、したがって、基板上にスタンパのフレー
ズパターンを完全に転写することができる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例のグレーティングレンズを示
す断面図である。なお以下の実施例においては、第６図
ないし第１１図と共通する部分には同一の符号を付して
重複する説明を省略する。

この実施例のグレーティングレンズは、ガラス基板２の
不等間隔回折格子パターンの形成される面に、少なくと
ムスタンパのブレーズの高さく第１１図における１−１
）相当の粗さの凹凸面、いわゆるフロス１〜面２ａが形
成され、またブレーズパターンは、硬化後の屈折率が上
記ガラス基板２の屈折率とほぼ等しい（１０分の１未満
の範囲）の屈折率とされている紫外線硬化性樹脂によっ
て形成されている。

このフロスト面２ａによってガラス基板２側の表面積が
大きくなり、紫外線硬化性樹脂はスタンパよりもガラス
基板２に対して強く密着し、結局、ガラス基板２にスタ
ンパのブレーズパターンを完全に転写させることができ
る。

第２図はガラス基板と紫外線硬化性樹脂の間に有機質薄
膜を形成した他の実施例を示す断面図である。

このグレーティングレンズは、両面が光学的に０１磨さ
れた従来のガラス基板２の表面に有機高分子物質の溶液
または重合性の有機単量体のディップあるいはスピンコ
ードによって、数ミクロンないしナブミクロンオーダー
の厚さの有りａ質薄膜７を形成し、その上に紫外線硬化
性樹脂３によって断面が鋸歯状をなす同心円状の不等間
隔回折格子パターンが形成されている。紫外線硬化性樹
脂は金属よりも有機質物質に対する密着性が強く、有機
質薄膜７を介してガラス基板２にスタンパのブレーズパ
ターンを完全に転写ざＶることができる。

第３図はフロスト面２ａを有するガラス基板２１の上に
右は質薄膜７を形成し、その上に硬化後の屈折率が上記
ガラス基板の屈折率とほぼ等しい紫外線硬化性樹脂３に
よってブレーズパターンを形成した実施例を示している
。この実施例では、フロスト面２ａににって表面積を大
きくし、ざらにその上に有機質薄膜７を形成しているた
めに紫外線硬化性樹脂３のガラス基板２に対する密着性
は極めて向上し、スタンパブレーズパターンを完全に転
写したグレーティングレンズを作ることができる。

以上の実施例においては光学的に透明な基板としてガラ
スを用いているが、プラスチック（例えばアクリル樹脂
）を用いた場合にも適用可能な事は言うまでもない。

第４図はガラス基板として、−面が平面、他の一面が球
面とされた平凸レンズ２２の平面側に有機質薄膜７を介
して紫外線硬化性樹脂層３を形成した本発明の実施例、
第５図は平凸レンズ２２の平面側にフロスト面２ａを形
成し、このフロスト面２ａ上に有機質薄膜７を介して紫
外線硬化性樹脂層３を形成した本発明の実施例である。

これらの実施例では、いずれもガラス基板として、−面
が平面、他の一面が球面である平凸レンズ２２を用いて
いるので、高い開口数を有するグレーティングレンズと
して好適なものである。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば光硬化性樹脂を
スタンパより−し、基板にＪ、り強く密着させることが
できるので、完全にスタンパのブレーズパターンを転写
したグレーティングレンズを製作することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図はそれぞれこの発明の実施例を示す
断面図、第６図ないし第１０図は従来の光硬化性樹脂に
よりブレーズドグレーティングレンズを製作する手順を
示す説明図、第１１図は第１０図に示した従来のグレー
ティングレンズの拡大断面図である。 １・・・・・・・・・スタンパ ２．２１．２２・・・・・・・・・ガラス基板２ａ・・
・・・・・・・・・・フロスト面３・・・・・・・・・
・・・紫外線硬化性樹脂４・・・・・・・・・・・・紫
外線光源５・・・・・・・・・・・・紫外線 ６・・・・・・・・・・・・ブレーズドグレーティング
レンズ７・・・・・・・・・Ｏ１ａ質薄膜 出願人　　　　　　株式会社　東芝 代理人　弁理士　　須　山　佐　− 粥１図 第２図 第３図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学的に透明な基板上に、硬化後の屈折率が前記
   基板の屈折率とほぼ同一となる硬化性樹脂により断面が
   鋸歯状をなす同心円状の不等間隔回折格子が形成された
   グレーティングレンズにおいて、上記基板の前記不等間
   隔回折格子が形成される面の前記硬化性樹脂に対する接
   着性をスタンパに対するそれよりも向上させたことを特
   徴とするグレーティングレンズ。
2. （２）前記硬化性樹脂が紫外線硬化性樹脂である特許請
   求の範囲第１項記載のグレーティングレンズ。
3. （３）前記基板の前記不等間隔回折格子が形成される面
   に凹凸が形成されている特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載のグレーティングレンズ。
4. （４）前記基板の前記不等間隔回折格子が 形成される面に有機質薄膜が形成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第３項記載のグレー
   ティングレンズ。