JPS6349702A

JPS6349702A - グレ−テイングレンズの製造方法

Info

Publication number: JPS6349702A
Application number: JP19457786A
Authority: JP
Inventors: Reiko Otoi; 音居　玲子; Shunsuke Takahashi; 俊介高橋; Akira Ishitani; 晃石谷
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-08-20
Filing date: 1986-08-20
Publication date: 1988-03-02

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、例えば光学的情報処理装置の対物レンズや
コリメータレンズ等に使用して好適なグレーティングレ
ンズの製造方法に関する。

（従来の技術）一般に、情報記録媒体例えば光ディスクは、微細なビッ
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情報処理装置、例えば光学的
ピックアップヘッドは半導体レーザ等の光源とコリメー
タレンズとビームスプリッタと対物レンズとフォトダイ
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
より光ディスクの情報記録面に収束させて、ビット列を
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。

このような光学的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ク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、球面単レンズを襦数枚
組合わせた複合レンズが用いられていた。

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、球面収差やコマ取外、像面湾曲、歪曲等の各
種レンズ収差を極力無くす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
無くすことは不可能である。又、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、
高価で、更に複数枚のガラスレンズを用いるため、その
重量が大となる欠点があった。

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回折格子の一種で、例えばガ
ラス基板上に同心円状をなし、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を形成する。

各部の回折角が少しずつ異なるため、格子ピッチを適当
に設定することで、平行光ビームを一点に収束するレン
ズ作用を持たせることが出来る。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た
め、例えばガラス基板上にレジストを塗布し、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て
いる。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明部分と、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。従って、−次回折光
を光ビームスポット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。そのため、実際のグレーティン
グレンズの回折効率を１００％に近くする方法として、
その断面を鋸歯状に加工しプレーズドグレーテインクレ
ンズにするか、あるいは−次回折光ビームと入射光ビー
ムとの光軸をずらせたオフアクシス型のグレーティング
レンズにするかが考えられる。ところが、オフアクシス
型のグレーティングレンズは、光学系の光軸合せが非常
に難しいため、ブレーズドグレーティングレンズが実用
として最も有用である。

このブレーズドグレーティングレンズは、光硬化性樹脂
によって製造することが出来る。従来の１造方法を第１
５図乃至第１９図を参照して説明する。

先ず第１５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
ンと略称）１ａを形成したスタンバ１とレンズの有効径
より大きい径を有する無色透明なガラスあるいはプラス
チックの円形基板２を用意する。次に、第１６図に示す
ように、スタンバ１と円形基板２との間に、液体状の光
硬化性樹脂３を充填する。続いて、第１７図に示すよう
に、円形基板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１８図に示すように、スタンバ１から円形基板２に
密着した光硬化性樹脂３を剥離する。

以上の工程を経て、第１９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。

光ピツクアップヘッドの軽ｊ化、小形化を考慮すると、
円形基板２の外径はブレーズパターン１ａの有効径を含
む範囲で、出来る限り小さい方が良い。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、円形基板２の外径をブレーズパターン１ａの
有効径に近づける程、スタンバ１から円形基板２を剥離
し難くなる。又、ブレーズパターン１ａが剥離時の歪み
の影響を受は易くなる。

この発明は、上記事情に鑑みなされたもので、スタンバ
から円形基板が剥離し易く、剥離時の歪みの影響が小さ
い軽膳かつ小形のグレーティングレンズの製造方法を提
供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この発明は、無色透明な基板上に、硬化後の屈折率が該
基板の屈折率とほぼ同一となる光硬化性樹脂により断面
が鋸歯状をなす同心円状の不等ｌｉ！隔回折格子を複数
個アレイ状に形成した後、この同心円状の不等間隔回折
格子をその有効径に外接するかあるいはそれより大であ
る多角形で上記基板と共に切出すようにしたグレーティ
ングレンズの製造方法であり、上記光硬化性樹脂として
は例えば紫外線光硬化性樹脂がある。

（作用）この発明によれば、基板がスタンバよりも充分に大きく
出来るために、光硬化性樹脂が硬化後、スタンバから基
板を簡単に剥離出来る。又、剥離時にブレーズパターン
を傷つけることもなく、有効径が歪みの影響を受けるの
を緩和出来る。

更に、この発明では、基板にブレーズパターンを形成し
た後に直線で切り出すために、予め円形に加工した円形
基板を用いる従来例よりも、加工が簡単であり働産し易
い。

（実施例）以下、図面を参照して、この発明の一実施例を詳細に説
明するが、従来例と同一箇所は同一符号を付すことにす
る。

先ず、この発明の製造方法により得られた一グレーティ
ングレンズは、第７図に示すように構成され、無色透明
な基板２１と、この基板２１上に硬化後の屈折率が基板
２１の屈折率とほぼ同一となる光硬化性樹脂により形成
され断面が鋸歯状をなす同心円状の不等間隔回折格子２
２とからなっている。

次に、上記グレーティングレンズの製造方法について述
べる。

先ず、第１図に示すようにブレーズパターン１ａを形成
したスタンバ１と、スタンバ１より充分に大きいガラス
あるいはプラスチック等の無色透明な基板２１を用意す
る。

次に、第２図に示すように、スタンバ１と基板２１の間
に液体状の例えば紫外線光硬化性樹脂のような光硬化性
樹脂３を充填する。

続いて第３図に示すように、基板２１を通して紫外線光
源４から紫外［１５を照射する。

次に、第４図に示すように、光硬化性樹脂３が光架橋反
応により硬化した後、スタンバ１から基板２１に密着し
た光硬化性樹脂３を剥離すると、第５図のようになり、
光硬化性樹脂３はいわゆる断面が鋸歯状をなす同心円状
の不等間隔回折格子２２となる。

以上、第２図から第５図の工程を繰返して、第６図に示
すようなその中心間距離が一定に規制された複数の不等
間ＭＡ回折格子２２をアレイ状に形成し、グレーティン
グレンズアレイ７を製作する。

次に、このグレーティングレンズアレイ７から、第７図
に示すように例えばダイシングソーなどで、直線的に切
出すことによって、グレーティングレンズ６が得られる
。この場合、各不等間隔回折格子２２をその有効径に外
接するかあるいは大である多角形例えば四角形で基板２
１と共に切出す。

さて、上記のようにして製造されたグレーティングレン
ズ６は、例えば第８図及び第９図に示すような光学的情
報処理装置に使用され、第８図はグレーティングレンズ
６を対物レンズ１０として使用した例、第９図はグレー
ティングレンズ６を対物レンズ１０及びコリメータレン
ズ１２として使用した例である。各図の８は光源、９は
ビームスプリッタ、１１は光検出器、１３は情報記録媒
体である光ディスクである。

（変形例）第１０図乃至第１４図はこの発明の変形例を示したもの
で、上記実施例と同様効果が得られる。

即ち、第１０図は上記実施例の工程によって製作したグ
レーティングレンズの平面側に、−面が平面にして他面
が球面とされた平凸レンズ１４を、ブレーズパターンの
中心と球面の中心が一致するように、光硬化性樹脂３に
よって密着させた例である。この変形例では、平凸レン
ズ１４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である。

又、第１１図（ａ）、（ｂ）はグレーティングレンズ６
の対角線上の隅や対向する辺の近傍に、レンズの光軸に
略平行なネジ用取付は孔１５を穿設したもので、使用時
には第１２図及び第１３図に示すように、グレーティン
グレンズ６からなる対物レンズ１０を、ネジ用取付は孔
１５にネジ１７を挿入してハウジング１６に固定してい
る。

従来は、ハウジング１６にグレーティングレンズからな
る対物レンズ１０を固定する場合、接着剤を利用してい
た。しかし、接着剤による固定はその経年変化や作業時
間の増大、品質管理、回収等が非常に難しいものである
。特に作業時間は池の固着方法より大幅に必要である。

時間を短くするために、熱や他の作用を利用することが
考えられるが、その作用がレンズに悪影響を与える。又
、−旦、接着したものは回収がし難く、歩留り低下も考
えられる。

しかし、この変形例ではネジ止めしているので、上記従
来の問題点は解消された。

次に第１４図の変形例は、レンズの光軸に対して平行と
なる平面が２面で、他の面は円弧状に形成されているグ
レーティングレンズ１８の例であり、光学的情報処理装
置の光軸とレンズの光軸とがズレ難く、グレーティング
レンズ１８の傾きに対する弱さを軽減することが出来る
。又、取付は基準面は平面であるため、位置決めも容易
で作業性が良い。

［発明の効果〕以上説明したように、この発明によれば、基板２１がス
タンバ１よりも充分に大きく出来るために、光硬化性樹
脂３が硬化後、スタンバ１から基板２１を簡単に剥離出
来る。又、剥離時にブレーズパターン１ａを傷付けるこ
ともなく、有効径が歪みの影響を受けるのを緩和出来る
。

更に、この発明では、基板２１にブレーズパターン１ａ
を形成した後に直線で切り出すために、予め円形に加工
した円形基板２を用いる従来例よりも、加工が簡単であ
りＩＩ産し易く、ｌ１ｆｆｉ、小形のグレーティングレ
ンズを大量に製作することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図はこの発明の一実茄例に係るグレーテ
ィングレンズの製造方法を示す断面図、第８図及び第９
図はこの発明により得られたグレーティングレンズの使
用例である光学的情報処理装置を示す構成図、第１０図
乃至第１４図はこの発明の変形例を示す断面図、平面図
、断面図、斜視図、第１５図乃至第１９図は従来のグレ
ーティングレンズの製造方法を示す断面図である。１・・・スタンバ、３・・・光硬化性樹脂、４・・・紫
外線光源、５・・・紫外線、６・・・グレーティングレ
ンズ、７・・・グレーティングレンズアレイ、８・・・
平凸レンズ、２１・・・基板、２２・・・不等間隔回折
格子出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第４図ｑコにΔ−１トヤ、＼収Δへ゛に第８図　　　　第９図２フ第１０図第１１図第１２図第　１４　謡第１５図第１６図第１７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）無色透明な基板上に、硬化後の屈折率が該基板の
屈折率とほぼ同一となる光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を複数個アレイ状
に形成した後、この同心円状の不等間隔回折格子をその
有効径に外接するかあるいはそれより大である多角形で
上記基板と共に切出すことを特徴とするグレーティング
レンズの製造方法。
（２）上記光硬化性樹脂が紫外線光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の製造
方法。