(57)【要約】【課題】  光ピックアップ装置を構成する光学素子を小型化することにより、小型化された光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】  光情報記録媒体への情報の記録および再生のうち少なくともいずれかが可能な光ピックアップ装置であって、光ビームを出射する光源１１と、光ビームを制御する複数の光学素子（たとえば、偏光ビームスプリッタ１３、１／４波長板１４、対物レンズ１５、コリメータレンズ１９）とを含み、光学素子の少なくとも一つは、相対的に高屈折率の局所的領域と相対的に低屈折率の局所的領域とを含む透光性のＤＬＣ膜を含む光ピックアップ装置。【選択図】        図１
2006053992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光情報記録媒体への情報の記録および再生のうち少なくともいずれかが可能な光ピックアップ装置であって、
光ビームを出射する光源と、前記光ビームを制御する複数の光学素子とを含み、
前記光学素子の少なくとも一つは、相対的に高屈折率の局所的領域と相対的に低屈折率の局所的領域とを含む透光性のＤＬＣ膜を含む光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記ＤＬＣ膜を含む光学素子が、偏光ビームスプリッタである請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記ＤＬＣ膜を含む光学素子が、１／４波長板である請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記ＤＬＣ膜を含む光学素子が、対物レンズである請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記ＤＬＣ膜を含む光学素子が、集束レンズである請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記ＤＬＣ膜を含む光学素子が、コリメータレンズである請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
請求項１に記載された光ピックアップ装置を製造するための方法であって、前記ＤＬＣ膜における前記相対的に高屈折率の領域が、エネルギビームの照射によって形成される光ピックアップ装置の製造方法。
【請求項８】
前記エネルギビームが、光線、Ｘ線、電子ビームおよびイオンビームからなる群から選択された１種である請求項７に記載の光ピックアップ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光情報記録媒体への情報の記録および再生のうち少なくともいずれかが可能な光ピックアップ装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ（Compact Disk）、ＤＶＤ(Digital Video Disk）などの光情報記録媒体への情報の記録および再生などに用いられる光ピックアップ装置においては、光源からのビーム光を上記光情報記録媒体の情報記録表面に集光させ、この情報記録表面で反射された光を受光部に集光させるために、発光素子、偏光ビームスプリッタ、１／４波長板、対物レンズ、集束レンズ、受光素子などの種々の光学素子が用いられている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、偏光ビームスプリッタ、１／４波長板、対物レンズ、集束レンズなどの光学素子においては、光を屈折させるために、レリーフ型（膜厚変調型）の回折格子が用いられている。たとえば、上記特許文献１においては、対物レンズとして、図１２に示すような、レリーフ型の回折格子が形成されているレンズ（レリーフ型レンズ）が用いられている。
【０００４】
しかし、上記のようなレリーフ型レンズは、図１２に示すように、レンズ膜の厚さを変調させて、たとえば同心円状に規則的に膜厚を変調させて、光の回折作用により、回折光（たとえば１次回折光１２１、２次回折光１２２など）を凸レンズのように集光させるものであるため、作製プロセスが難しくまたレンズ上に他の部材を積層できないなどの問題があった。
【０００５】
また、従来の偏光ビームスプリッタは、２つのマイクロプリズムで構成されており、厚さが３ｍｍ以上となっていたため、それ以上の小型化が困難であった。
【０００６】
また、従来の１／４波長板には、厚さが０．５ｍｍ以上の水晶板が用いられていたため、それ以上の小型化が困難であった。
【０００７】
したがって、光ピックアップ装置を構成する光学素子の小型化および／または集積化に制限があったため、光ピックアップ装置の小型化が困難であった。
【特許文献１】特開２００３−６６３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、光ピックアップ装置を構成する光学素子を小型化および／または集積化することにより、小型化された光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、光情報記録媒体への情報の記録および再生のうち少なくともいずれかが可能な光ピックアップ装置であって、光ビームを出射する光源と光ビームを制御する複数の光学素子を含み、光学素子の少なくとも一つは相対的に高屈折率の局所的領域と相対的に低屈折率の局所的領域とを含む透光性のＤＬＣ膜を含む光ピックアップ装置である。
【００１０】
本発明にかかる光ピックアップ装置において、ＤＬＣ膜を含む光学素子を偏光ビームスプリッタ、１／４波長板、対物レンズ、集束レンズおよび／またはコリメータレンズとすることができる。
【００１１】
また、本発明は、上記の光ピックアップ装置を製造するための方法であって、ＤＬＣ膜における相対的に高屈折率の領域が、エネルギビームの照射によって形成される光ピックアップ装置の製造方法である。
【００１２】
本発明にかかる光ピックアップ装置の製造方法において、エネルギビームを、光線、Ｘ線、電子ビームおよびイオンビームからなる群から選択された１種類とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように、本発明によれば、光ピックアップ装置を構成する光学素子を小型化および／または集積化することにより、小型化された光ピックアップ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明にかかる光ピックアップ装置は、図１を参照して、光情報記録媒体１６への情報の記録および再生のうち少なくともいずれかが可能な光ピックアップ装置であって、光ビームを出射する光源と光ビームを制御する複数の光学素子を含んでいる。これらの光学素子として、たとえば、偏光ビームスプリッタ１３と、１／４波長板１４と、対物レンズ１５と、集束レンズ１７と、受光素子１８とが、図１のように機能的に配置されていることにより、光情報記録媒体１６への情報の記録および再生のうち少なくともいずれかが可能な光ピックアップ装置が得られる。
【００１５】
すなわち、本発明にかかる光ピックアップ装置においては、光源１１からのビーム光は、偏光ビームスプリッタ１３を通過して第１の直線偏光となり、さらに１／４波長板１４により円偏光となり、対物レンズ１５により光情報記録媒体１６の情報記録表面１６ａに集光され、かつ、情報記録表面１６ａで反射された戻り光が、対物レンズ１５および１／４波長板１４を通過することにより、第１の直線偏光の偏光方向に対して９０度回転した方向に直線偏光した第２の直線偏光となり、偏光ビームスプリッタ１３により反射された第２の直線偏光は、集束レンズ１７で集束されて、受光素子１８に集光されるように、それぞれの光学素子が配置されている。
【００１６】
ここで、本発明にかかる光ピックアップ装置においては、上記の光学素子の少なくとも一つは、相対的に高屈折率の局所的領域と相対的に低屈折率の局所的領域とを含む透光性のＤＬＣ（Diamond Like Carbon：ダイヤモンド状炭素）膜を含む。本ＤＬＣ膜は、工具用に用いられる高い硬度（たとえば、ヌープ硬度が２０００以上）と高い屈折率（たとえば、２．０程度）を有する従来のＤＬＣ膜に比べて、低い硬度（たとえば、ヌープ硬度が１０００未満）と低い屈折率（たとえば、１．５５程度）を有する。本ＤＬＣ膜は、シリコン基板、ガラス基板、その他の種々の基板上に、プラズマＣＶＤ（化学気相堆積）法によって形成することができる。
【００１７】
また、本発明における透光性のＤＬＣ膜は、相対的に高屈折率の局所的領域と相対的に低屈折率の局所的領域が形成されている。このように屈折率の異なる局所的領域を形成することにより、通過する光を屈折および／または回折させることができる。このような屈折率変調型の回折格子においては、レリーフ型の回折格子における膜厚差を必要としないため、より小型化された光学素子を設計することができる。
【００１８】
本発明における透光性のＤＬＣ膜に、エネルギビームを照射することによって、本ＤＬＣ膜の屈折率を高めることができる。本ＤＬＣ膜の屈折率を高めるためのエネルギビームとしては、イオンビーム、電子ビーム、Ｘ線、シンクロトロン放射（ＳＲ）光線、紫外（ＵＶ）光線などを用いることができる。これらのエネルギビーム照射の中でもＨｅイオンビーム照射によって、ＤＬＣ膜の最大の屈折率変化量をΔｎ＝０．６５程度まで高め得ることを現状において確認できている。また、ＳＲ光照射によっても、ＤＬＣ膜の最大の屈折率変化量をΔｎ＝０．５０程度まで現状において高めることができる。さらに、ＵＶ光照射によっても、ＤＬＣ膜の最大の屈折率変化量をΔｎ＝０．２０程度まで現状において高めることができる。これらの、ＤＬＣ膜のエネルギビーム照射による屈折率変化量は、従来のガラスのイオン交換による屈折率変化量（最大でもΔｎ＝０．１７）または石英系ガラスのＵＶ光照射による屈折率変化量（Δｎ＝０．０１以下程度）に比べて顕著に大きいことが分かる。
【００１９】
したがって、本発明における透光性のＤＬＣ膜に、局所的にエネルギビームを照射することによって、相対的に高屈折率の局所的領域と相対的に低屈折率の局所的領域を形成することができる。
【００２０】
本発明にかかる光ピックアップ装置において、図１を参照して、光学素子として、さらにコリメータレンズ１９を加えることができる。ここで、コリメータレンズ１９とは、光ピックアップ装置において光線群を平行にする（視準する）ためのレンズをいう。コリメータレンズ１９の位置は特に制限はなく、図１においては１／４波長板１４と対物レンズ１５との間に配置されているが、たとえば光源１１と偏光ビームスプリッタ１３との間に配置（図示せず）することも可能である。
【００２１】
本発明にかかる光ピックアップ装置における光学素子の少なくとも一つ、たとえば、偏光ビームスプリッタ１３、１／４波長板１４、対物レンズ１５、集束レンズ１７およびコリメータレンズ１９の少なくとも一つを、上記ＤＬＣ膜を用いて小型化することにより、光ピックアップ装置を小型化することができる。
【００２２】
本発明にかかる光ピックアップ装置において、ＤＬＣ膜を含む光学素子を、偏光ビームスプリッタおよび１／４波長板の少なくとも一つとすることができる。ここで、偏光ズームスプリッタおよび１／４波長板の少なくとも一つは、ＤＬＣ膜中に形成された屈折率変調型の回折格子を含むことができる。ここで、ＤＬＣ膜中に形成された屈折率変調型の回折格子とは、図２に示すように、ＤＬＣ膜２中に相対的に高屈折率の局所的領域（以下、高屈折率領域２ａという）と相対的に低屈折率の局所的領域（以下、低屈折率領域２ｂという）が規則的に形成された回折格子をいう。
【００２３】
本発明にかかる光ピックアップ装置に含まれる上記のような屈折率変調型の回折格子は、図３を参照して、たとえば、以下のようにして形成される。
【００２４】
まず、図３（ａ）に示すように、基板１として屈折率１．４４を有しかつ５ｍｍ×５ｍｍの主面を有するＳｉＯ2基板を用いて、このＳｉＯ2基板上に、ＤＬＣ膜２がプラズマＣＶＤによって２μｍの厚さに堆積された。なお、屈折率変調型の回折格子を形成するＤＬＣ膜の厚さに特別な制限はなく、任意の厚さに設定し得る。ただし、ＤＬＣ膜があまりに厚過ぎれば、その膜による光吸収効果が大きくなり過ぎることにおいて好ましくない。また、ＤＬＣ膜があまりに薄過ぎれば、十分な回折効果を得ることが困難になる傾向にあるので好ましくない。現在利用可能なＤＬＣ膜においては、好ましくは０．５〜１０μｍの厚さ範囲内のＤＬＣ膜が屈折率変調型の回折格子の形成に利用される。しかし、より小さな光吸収係数を有するＤＬＣ膜が得られればより厚いＤＬＣ膜の利用も可能であろうし、屈折率の変化率をより大きくできればより薄いＤＬＣ膜の利用も可能になるであろう。
【００２５】
次に、図３（ｂ）に示すように、ＤＬＣ膜２上に、リフトオフ法によって金マスク３ｂを形成させる。この金マスク３ｂにおいては、幅０．５μｍで長さ５ｍｍの金ストライプが０．５μｍの間隔を隔てて繰り返し配列されていた。すなわち、この金マスク３ｂは、ライン・アンド・スペースのパターンを有していた。その後、金マスク３ｂの開口部を介して、８００ｋｅＶの加速電圧の下でＨｅイオンビーム４が５×１０17／ｃｍ2のドース量でＤＬＣ膜２の主面２ｈに直交する方向に注入された。
【００２６】
その結果、ＤＬＣ膜２のうちで、Ｈｅイオンが注入されなかった領域は屈折率が１．５５の低屈折率領域２ｂとなり、Ｈｅイオンが注入された領域は屈折率が２．０５の高屈折率領域２ａとなった。このようなＤＬＣ膜における屈折率差は石英系ガラスにおいて得られる屈折率差に比べてはるかに大きいものであり、十分に回折効率の大きな回折格子層の形成が可能となる。
【００２７】
次に、図３（ｃ）に示すように、金マスク３ｂがエッチングによって除去され、ＤＬＣ膜２内に高屈折率領域２ａと低屈折率領域２ｂとが規則的に形成された屈折率変調型の回折格子が形成される。
【００２８】
なお、図２においては、ＤＬＣ膜２における高屈折率領域２ａと低屈折率領域２ｂとの界面２ｓと、ＤＬＣ膜２の主面２ｈとが直交している回折格子を示しているが、ＤＬＣ膜への主面に対して傾斜させてＨｅイオンビームを注入することにより、図４に示すような、ＤＬＣ膜２における高屈折率領域２ａと低屈折率領域２ｂとの界面２ｓが、ＤＬＣ膜２の主面２ｈに対して傾斜している回折格子を形成することも可能である。
【００２９】
また、図示はしないが、Ｈｅイオンビームを遮蔽するマスク層の厚さを変化させることによって、高屈折率領域と低屈折率領域との界面近傍において、屈折率が連続的に変化した回折格子を形成することも可能である。
【００３０】
（偏光ビームスプリッタ）
屈折率変調型の回折格子を含む偏光ビームスプリッタについて以下に説明する。本偏光ビームスプリッタは、図５を参照して、高屈折率領域と低屈折率領域とにより形成されるライン・アンド・スペースのパターンで、幅０．５μｍで長さが５ｍｍの高屈折率領域が０．５μｍの間隔で隔てて配列し、高屈折率領域２ａと低屈折率領域２ｂとの界面２ｓがＤＬＣ膜２の主面２ｈに対して直交している。
【００３１】
Ｓ偏光とＰ偏光（ＴＭ波に相当）とを含むビーム光を上記の偏光素子の主面２ｈに入射させると、Ｓ偏光は０次回折光として透過し、Ｐ偏光は−１次回折光として回折される。すなわち、ビーム光をＰ偏光とＳ偏光の２つの直交する直線偏光に分離させることができる。なお、回折格子により偏光分離し得ることは、たとえばApplied Optics, Vol.41, 2002, pp.3558-3566 において説明されている。
【００３２】
（１／４波長板）
屈折率変調型の回折格子を含む１／４波長板について説明する。本１／４波長板は、上記の偏光ビームスプリッタと同様の構造を有する。
【００３３】
波長が０．６６μｍでビーム径が３５０μｍのビーム光のＰ偏光を本実施形態の１／４波長板（このとき、１／４波長板の主面における高屈折率領域のライン・アンド・スペースの方向が、Ｐ偏光の偏光方向に対して４５度回転するように、１／４波長板を配置した）に入射させると、この１／４波長板を通過した光は進行方向に向いて反時計方向に回転する円偏光となった。
【００３４】
図１を参照して、本発明の光ピックアップ装置においては、偏光ビームスプリッタ１３と１／４波長板１４とを組み合わせた複合体は、以下のように作用する。すなわち、光源１１からのビーム光は、偏光ビームスプリッタ１３により第１の直線偏光（Ｓ偏光）のみが透過して、１／４波長板１４により光の進行方向に向いて反時計方向に回転する円偏光となり、コリメータレンズ１９、対物レンズ１５を経て光情報記録媒体１６の情報記録表面１６ａに集光される。次いで、情報記録表面１６ａで反射された戻り光（反射により円偏光の回転方向が反転している）は、対物レンズ１５およびコリメータレンズ１９を経て、１／４波長板１４を逆方向にすることにより、第１の直線偏光の偏光方向に対して９０度回転した方向に直線偏光した第２の直線偏光（Ｐ偏光）となる。このため、偏光ビームスップリッタ１３により回折されて、集束レンズ１７を経て、受光素子１８に集光させることが可能となる。
【００３５】
ここで、偏光ビームスプリッタと１／４波長板との複合体は、図６を参照して、たとえばＳｉＯ2で形成された基板１の第１の主面に偏光ビームスプリッタとして機能する第１のＤＬＣ膜６１を形成し、基板１の第１の主面に１／４波長板として機能する第２のＤＬＣ膜６２を形成することによって得られる。
【００３６】
上記、偏光ビームスプリッタおよび１／４波長板について、図５を用いて、高屈折率領域２ａと低屈折率領域２ｂとの界面２ｓがＤＬＣ膜２の主面２ｈに対して直交している回折格子を用いて説明したが、図４に示すような高屈折率領域２ａと低屈折率領域２ｂとの界面２ｓがＤＬＣ膜２の主面２ｈに対して傾斜している回折格子を用いることも可能である。
【００３７】
本発明にかかる光ピックアップ装置において、ＤＬＣ膜を含む光学素子を対物レンズ、集束レンズおよびコリメータレンズの少なくとも一つとすることができる。ここで、対物レンズ、集束レンズおよびコリメータレンズの少なくとも一つは、ＤＬＣ膜中に形成された屈折型レンズおよび屈折率変調型の回折レンズのいずれかを含むことができる。
【００３８】
（屈折型レンズ）
本発明にかかる光ピックアップ装置に含まれるＤＬＣ膜中に形成された屈折レンズについて説明する。本屈折レンズは、図７を参照して、ＤＬＣ膜２の一つの主面２ｈ側に、高屈折率領域２ａが形成され、高屈折率領域２ａと低屈折率領域２ｂとの界面２ｓが低屈折率領域２ｂに凸状に突き出した曲面を有する。このような凸曲面を含む高屈折率領域２ａは、レンズとして作用する。
【００３９】
本屈折型レンズは、図８を参照して、以下のようにして作製される。まず、図８（ａ）に示すように、ＤＬＣ膜２上にマスク層３が形成されている。マスク層３としては、エネルギビーム４の透過を制限し得る機能を有する種々の材料を用いることができるが、金が好ましく用いられ得る。このマスク層３はアレイ状に配列された微小な凹部３ａを有している。それらの凹部３ａの各々は、概略球面の一部または概略円柱面の一部からなる底面を有している。それらの凹部３ａのアレイを含むマスク層３を介して、エネルギビーム４がＤＬＣ膜２に照射される。
【００４０】
次に、図８（ｂ）に示すように、エネルギビーム４の照射後にマスク層３を除去することによって、ＤＬＣ膜２中に形成されたレンズ２ａのアレイが得られる。すなわち、エネルギビーム４の照射によって、マスク層３の凹部３ａのアレイに対応して、ＤＬＣ膜２内において高屈折率領域２ａのアレイが形成されている。このとき、マスク層３の凹部３ａは球面状または円柱面状の底面を有しているので、凹部３ａの中央から周縁に向かうにしたがってマスク層３の厚さが増大している。すなわち、エネルギビーム４は、凹部３ａの周縁部に比べて中央部において透過しやすいことになる。したがって、高屈折率領域２ａは、その中央部において深くて周縁部において浅い球面状凸レンズまたは円柱面状凸レンズの形状を有している。その結果、それらの高屈折率領域２ａの各々が、そのまま一つのレンズとして作用し得る。
【００４１】
なお、図８に示されているようなエネルギビーム４によってレンズのアレイを作製する場合、概略球面状または概略円柱面状の凹部３ａの深さを調節することによって、レンズ２ａの厚さを調節することができ、すなわちその焦点距離を調節することができる。また、凹部３ａの深さを変化させなくても、照射するエネルギビーム４の透過能を変化させることによってもレンズ２ａの焦点距離を調節することができる。たとえば、エネルギビーム４としてＨｅイオンビームを用いる場合、そのイオンの加速エネルギを高めて透過能を高めることによって、レンズ２ａの焦点距離を短くすることができる。また、ＤＬＣ膜に対するエネルギビーム４のドース量が高いほど屈折率変化Δｎが大きくなるので、そのドース量を調節することによってもレンズ２ａの焦点距離を調節することも可能である。
【００４２】
図８（ａ）に示されているような概略球面状または概略円柱面状の底面を有する凹部３ａを含むマスク層３は、種々の方法によって作製することができる。たとえば、ＤＬＣ膜２上に均一な厚さのマスク層３を形成し、その上にアレイ状に配列された微小な穴または平行に配列された線状の開口を有するレジスト層を形成する。そして、そのレジスト層の微小な穴または線状の開口から等方的エッチングを行うことによって、その微小な穴の下のマスク層３内に概略半球状または概略半円柱状の凹部３ａを形成することができる。
【００４３】
また、図８（ａ）に示されているような概略球面状または概略円柱面状の底面を有する凹部３ａを含むマスク層３は、図９の模式的な断面図に図解されているような方法で作製され得る刻印型を用いて簡便に作製することもできる。
【００４４】
まず、図９（ａ）に示すように、たとえばシリカ基板９１上にレジストパターン９２が形成される。このレジストパターン９２は、シリカ基板９１上でアレイ状に配列された複数の微小な円形領域上または平行に配列された複数の細い帯状領域上に形成されている。
【００４５】
次に、図９（ｂ）に示すように、レジストパターン９２が加熱溶融させられ、各微小円形領域上または細い帯状領域上で溶融したレジスト９２ａは、その表面張力によって概略球面状または概略円柱面状の凸レンズ形状になる。
【００４６】
次に、図９（ｃ）に示すように、概略凸レンズ状のレジスト９２ｂとともにシリカ基板９１ａをＲＩＥ（Reactive Ion Etching）すれば、レジスト９２ｂの径または幅がＲＩＥで縮小しながらシリカ基板９１ａがエッチングされる。
【００４７】
その結果、図９（ｄ）に示されているように、概略球面状または概略円柱面状の凸部９１ｂが配列されたシリカの刻印型９１ｃが最終的に得られる。なお、凸部９１ｂの高さは、図９（ｃ）におけるレジスト９２ｂのエッチング速度とシリカ基板９１ａのエッチング速度との比率を調節することによって調節することができる。
【００４８】
こうして得られた刻印型９１ｃは、図８（ａ）に示されているような凹部３ａを含むマスク層３の作製に好ましく用いられ得る。すなわち、たとえばマスク層３が金材料で形成されている場合、金は展延性に富んでいるので、その金マスク層３に刻印型９１ｃで刻印することによって、簡便に凹部３ａを形成することができる。また、刻印型９１ｃは一度作製すれば繰り返し使用可能であるので、エッチングによってマスク層３中の凹部３ａを形成する場合に比べて遥かに簡便かつ低コストで凹部３ａを形成することを可能にする。
【００４９】
なお、本発明におけるようにＤＬＣ膜を用いた屈折型レンズは、従来のガラス基板を用いる場合にくらべて、エネルギビーム照射によって高屈折率のレンズを形成することができるので、ガラス基板に比べて遥かに薄いＤＬＣ膜中に屈折型レンズを形成することができる。しかし、ＤＬＣ膜を用いた屈折型レンズであっても、次に述べる屈折率変調型の回折レンズに比べれば厚いＤＬＣ膜を要し、１０μｍから２０μｍ程度以上の厚さを要する。
【００５０】
（屈折率変調型回折レンズ）
次に、本発明にかかる光ピックアップ装置に含まれるＤＬＣ膜中に形成された屈折率変調型の回折レンズについて説明する。図１０を参照して、本回折レンズ１００は、ＤＬＣ膜２を用いて作製されており、同心円状の複数の帯状リング領域Ｒｍｎを含んでいる。ここで、符号Ｒｍｎは、第ｍ番目のリングゾーン中の第ｎ番目の帯状リング領域を表すとともに、同心円の中心からその帯状リング領域の外周までの半径をも表すものとする。それらの帯状リング領域Ｒｍｎは、同心円の中心から遠いものほど、減少させられた幅を有している。
【００５１】
本回折型レンズは上記屈折型レンズに比べて薄く作製することが可能であり、１〜２μｍ程度の厚さのＤＬＣ薄膜中に回折型レンズを作製することができる。したがって、この回折型レンズを、光ピックアップ装置の対物レンズ、集束レンズおよびコリメータレンズの少なくとも一つに用いることによって、光ピックアップ装置の小型化が容易になる。
【００５２】
ここで、互いに隣接する帯状リング領域Ｒｍｎは、互いに異なる屈折率を有している。図１０の回折型マイクロレンズは、それが２レベルの回折型レンズである場合には、ｎ＝２番目までの帯状リング領域を含むリングゾーンをｍ＝３番目まで含んでいることになる。そして、同じリングゾーン中では、外側に比べて内側の帯状リング領域の方が高い屈折率を有している。
【００５３】
このことから類推されるであろうように、４レベルの回折型レンズでは、一つのリングゾーンがｎ＝４番目までの帯状リング領域を含み、この場合にも同じリングゾーン中では同心円の中心に近い帯状リング領域ほど高い屈折率を有している。すなわち、一つのリングゾーン中で内周側から外周側に向かって４段階の屈折率変化が形成されている。そして、そのような４段階の屈折率変化の周期がリングゾーンごとにｍ回繰り返されることになる。
【００５４】
なお、帯状リング領域Ｒｍｎの外周半径は、スカラー近似を含む回折理論から次式（１）にしたがって設定することができる。この式（１）において、Ｌはレンズの回折レベルを表し、λは光の波長を表し、そしてｆはレンズの焦点距離を表している。また、最大の屈折率変化量Δｎは、最大の位相変調振幅Δφ＝２π（Ｌ−１）／Ｌを生じさせ得るものでなければならない。
【００５５】
【数１】
2006053992.tif 000003
【００５６】
図１０に示されるような２レベルの回折型レンズは、図１１を参照して、たとえば以下のように作製される。
【００５７】
まず、図１１（ａ）に示すように、ＤＬＣ膜２上に、たとえばＮｉの導電層５が周知のＥＢ（電子ビーム）蒸着法によって形成される。このＮｉ導電層５上には図１０中のｎ＝１に対応する帯状リング領域Ｒｍｎ（ｍ＝１〜３）を覆うようにレジストパターン６が形成される。そのレジストパターン６の開口部に、電気めっきによって金マスク３ｂが形成される。
【００５８】
次に、図１１（ｂ）に示すように、レジストパターン６が除去されて、金マスク３ｂが残される。そして、その金マスク３ｂの開口部を通して、エネルギビーム４がＤＬＣ膜２に照射される。その結果、エネルギビーム４に照射された帯状リング領域Ｒｍ１の屈折率が高められて高屈折率領域２ａが形成され、エネルギビーム４がマスクされた帯状リング領域Ｒｍ２は当初のＤＬＣ膜の屈折率を維持して低屈折率領域２ｂとなる。すなわち、図１０および図１１に示されているような２レベルの回折型レンズが得られる。
【００５９】
なお、図１１の例ではＤＬＣ膜ごとにその上にマスク層が形成されるが、別個に作製された独立のマスクを用いてＤＬＣ膜にエネルギビーム照射してもよいことは言うまでもない。また、順次パターンが調整されたマスクを用いてＤＬＣ膜にエネルギビーム照射を繰り返すことによって、多レベルの回折型レンズが形成され得ることが理解されよう。
【００６０】
さらに、図９（ｄ）に示されているような刻印型の代わりに、多段階に厚さが変化させられた同心円状の帯状リング領域を含む刻印型を用いてＤＬＣ膜上の金マスク層に刻印し、その刻印された金マスク層を介してエネルギビーム照射することによって、一回のエネルギビーム照射で多レベルの回折型レンズを作製することも可能である。
【００６１】
さらにまた、上記においては屈折型レンズの球面状凸レンズに対応する回折型レンズが説明されたが、本発明は屈折型レンズの柱面状凸レンズに対応する回折型レンズにも同様に適用し得ることが理解されよう。その場合には、屈折率変調された同心円状の複数の帯状リング領域の代わりに、屈折率変調された互いに平行な複数の帯状領域を形成すればよい。この場合、たとえば図１０（ｂ）の断面図において、屈折率変調された互いに平行な複数の帯状領域は、その図の紙面に対して垂直に伸びていることになる。また、その場合において、図１１（ｂ）中の金マスク３ｂもその図の紙面に対して垂直に伸びていればよい。
【００６２】
上記のように、光ピックアップ装置を構成する光学素子の少なくとも一つが、相対的に高屈折率の局所的領域と相対的に低屈折率の局所的領域とを含む透光性のＤＬＣ膜を含むことにより、さらに具体的には、上記光学素子の少なくとも一つが、ＤＬＣ膜中に形成された屈折率変調型の回折格子、屈折型レンズおよび屈折率変調型の回折レンズのいずれかを含むことにより、その光学素子の小型化、さらには光ピックアップ装置の小型化を図ることができる。また、これらの光学素子を積層して配置することにより、さらに光ピックアップ装置の小型化を図ることができる。
【００６３】
なお、今回開示された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と考えられるべきである。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が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
上記のように、本発明は、光情報記録媒体への情報の記録および再生のうち少なくともいずれかが可能な光ピックアップ装置に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】光ピックアップ装置の概略構成模式図である。
【図２】本発明におけるＤＬＣ膜中に形成された一つの屈折率変調型の回折格子を模式的に図解する断面図である。
【図３】図２の屈折率変調型の回折格子の形成方法を模式的に図解する断面図である。
【図４】本発明におけるＤＬＣ膜中に形成された別の屈折率変調型の回折格子を模式的に図解する断面図である。
【図５】本発明における偏光ビームスプリッタを模式的に図解する断面図である。
【図６】本発明における偏光ビームスプリッタと１／４波長板との複合体を模式的に図解する立体図である。
【図７】本発明における屈折型レンズを模式的に図解する断面図である。
【図８】図７の屈折型レンズの作製方法を模式的に図解する断面図である。
【図９】図８の屈折型レンズの作製方法に利用し得る刻印型の形成方法を模式的に図解する断面図である。
【図１０】本発明における屈折率変調型の回折レンズを模式的に図解する図である。ここで、（ａ）は回折レンズの模式的な平面図であり、（ｂ）は回折レンズの模式的な断面図である。
【図１１】図１０の回折レンズの作製方法を模式的に図解する断面図である。
【図１２】従来の光ピックアップ装置におけるレリーフ型レンズを模式的に図解する断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  基板、２  ＤＬＣ膜、２ａ  高屈折率領域、２ｂ  低屈折率領域、２ｈ  主面、２ｓ  界面、３  マスク層、３ａ  凹部、３ｂ  金マスク、４  エネルギビーム、５  導電層、６，９２  レジストパターン、１１  光源、１３  偏光ビームスプリッタ、１４  １／４波長板、１５  対物レンズ、１６  光情報記録媒体、１６ａ  情報記録表面、１７  集束レンズ、１８  受光素子、１９  コリメータレンズ、６１  第１のＤＬＣ膜、６２  第２のＤＬＣ膜、９１  シリカ基板、９１ａ  エッチングされつつあるシリカ基板、９１ｂ  凸部、９１ｃ  刻印型、９２  レジストパターン、９２ａ  溶融したレジスト、９２ｂ  エッチングされつつあるレジスト、１００  回折レンズ、１２０  ０次回折光、１２１  １次回折光、１２２  ２次回折光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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