(57)【要約】【課題】本発明は、良好な特性を呈する回折素子を実現できる。【解決手段】本発明は、レプリカ法によって回折パターン層２０Ｅを形成する際、長時間の照射により樹脂を劣化させる危険性があるものの硬化反応が迅速に進行する紫外線を短い硬化時間に渡って第１のＵＶ硬化樹脂１００Ａに照射し、第１のＵＶ硬化樹脂１００Ａが有する官能基の大部分を効果的に反応させた後、エネルギー準位が低く照射によって樹脂を劣化させる危険性は低いものの、硬化反応の速度が小さい照射光を硬化時間よりも長い照射時間に渡って第１のＵＶ硬化樹脂１００Ａに照射し、流動性が消失したために硬化反応の速度が元々小さい状態にある第１のＵＶ硬化樹脂１００Ａに残留する官能基を長時間かけてほぼ完全に反応させるようにした【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な光学材料で形成された第1の部材に紫外線硬化樹脂を塗布し、第１の押圧部材を押圧するとともに、紫外線を所定の硬化時間に渡って照射して硬化させることにより、第1の部材に密着させた第２の部材を形成する第２の部材形成ステップと、
上記第２の部材に対して上記紫外線よりも長い波長でなる照射光を上記硬化時間よりも長い所定の照射時間に渡って照射する照射ステップと
を具えることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
上記光学素子は、
光ディスクに対して光ビームを照射する光ピックアップにおいて使用され、
上記照射光は、
上記光ビームと同一の波長でなる
ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
上記照射光は、
上記紫外線の波長以下の波長でなる光をフィルターでカットされてなる
ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
上記照射ステップの前段又は後段に、
上記第２の部材におけるガラス転移点よりも低い所定のアニール温度で、上記第２の部材が形成された上記光学素子を所定のアニール時間に渡って加熱するアニールステップ
を具えることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
上記照射時間は、
上記照射ステップの後に上記第２の部材に対して上記照射光がさらに照射された場合に、上記第２の部材の上記光ビームに対する透過率が殆ど変化しないように選定されている
ことを特徴とする請求項２に記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
上記第２の部材形成ステップの後段に、
上記第1の部材と対向する面に紫外線硬化樹脂を塗布し、第２の押圧部材を押圧するとともに、紫外線を所定の硬化時間に渡って照射して硬化させることにより、第1の部材に密着させた第３の部材を形成する第３の部材形成ステップ
を具えることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
上記光学素子は、
回折格子を有する回折素子でなる
ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学素子の製造方法に関し、例えば紫外線硬化樹脂を用いて形成された回折素子に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ディスク装置の光ピックアップにおいて、光ビームの収差を補正するなどの目的で回折素子が用いられている。回折素子は、透明な板状の素子基板の表面に微細な溝状の回折格子を形成し、当該回折格子の山及び谷を通過する際の光路差によって光ビームを回折させるものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３３９７６２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところでかかる構成の回折素子においては、ベースとなる成型品を射出成型によって形成すると共に、このベースに塗布された紫外線硬化型樹脂（以下、これをＵＶ（UltraViolet ray）硬化樹脂と呼ぶ）にパターンの転写された金型を押圧して硬化させる、いわゆるＵＶレプリカ法により回折格子を設けることにより、回折パターンを高い精度で再現することができると考えられる。
【０００４】
ところでＵＶ硬化樹脂では、紫外線を照射することによるＵＶ硬化反応に伴ってその透明度が向上し、光ビームに対する透過率が向上する。このため、回折素子を製造するに当たっては、ＵＶ硬化樹脂の硬化反応を十分に進行させることが望ましい。
【０００５】
しかしながらＵＶ硬化反応に使用される紫外線は、そのエネルギーが大きいため、長時間に渡って照射するといわゆる黄変反応やＵＶ硬化樹脂の劣化などを引き起こす可能性があるため、ＵＶ硬化樹脂に対して紫外線を長時間照射することは好ましくない。
【０００６】
一方、ＵＶ硬化樹脂に対して紫外線を短時間だけ照射したのでは、ＵＶ硬化反応を十分に進行させることができず、所望の透過率を有する回折素子を製造することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、良好な特性を呈する光学素子の製造方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するため本発明の光学素子の製造方法においては、透明な光学材料で形成された第1の部材に紫外線硬化樹脂を塗布し、第１の押圧部材を押圧するとともに、紫外線を所定の硬化時間に渡って照射して硬化させることにより、第1の部材に密着させた第２の部材を形成する第２の部材形成ステップと、第２の部材に対して紫外線よりも長い波長でなる照射光を硬化時間よりも長い所定の照射時間に渡って照射する照射ステップとを設けるようにした。
【０００９】
これにより、紫外線を用いて紫外線硬化樹脂の大部分を効果的に硬化させた後に、第１及び第２の部材の劣化を引き起こす危険性の小さい照射光を用いて紫外線硬化樹脂をほぼ完全に硬化させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、透明な光学材料で形成された第1の部材に紫外線硬化樹脂を塗布し、第１の押圧部材を押圧するとともに、紫外線を所定の硬化時間に渡って照射して硬化させることにより、第1の部材に密着させた第２の部材を形成する第２の部材形成ステップと、第２の部材に対して紫外線よりも長い波長でなる照射光を硬化時間よりも長い所定の照射時間に渡って照射する照射ステップとを設けることにより、紫外線を用いて紫外線硬化樹脂の大部分を効果的に硬化させた後に、第１及び第２の部材の劣化を引き起こす危険性の小さい照射光を用いて紫外線硬化樹脂をほぼ完全に硬化させることができ、かくして良好な特性を呈する光学素子の製造方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１２】
（１）光ディスク装置の構成
（１−１）光ディスク装置の全体構成
図１において、１は本発明による回折素子を用いた光ディスク装置を示し、ＣＤ（Compact Disc）方式、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）方式又はＢＤ（Blu-ray Disc、登録商標）方式といった３方式のいずれかでなる光ディスク１００を再生し得るようになされている。
【００１３】
この光ディスク装置１は、制御部２によって全体を統括制御するようになされており、光ディスク１００が装填された状態で、図示しない外部機器からの再生指示等を受け付けると、当該制御部２から駆動部３及び信号処理部４を制御することにより当該光ディスク１００に記録された情報を読み出すようになされている。
【００１４】
実際上、駆動部３は、制御部２の制御に基づき、スピンドルモータ５により光ディスク１００を所望の回転速度で回転させ、スレッドモータ６により光ピックアップ７を光ディスク１００の径方向であるトラッキング方向へ大きく移動させ、さらに２軸アクチュエータ８により対物レンズユニット９を光ディスク１００に対して近接又は離隔させる方向であるフォーカス方向及びトラッキング方向の２方向へそれぞれ細かく移動させる。
【００１５】
これと並行して信号処理部４は、光ピックアップ７により対物レンズユニット９から所定の光ビームを光ディスク１００の所望トラックに対して照射させ、その反射光の検出結果を基に再生信号を生成し、制御部２を介してこの再生信号を図示しない外部機器へ送出させる。
【００１６】
光ピックアップ７は、いわゆる３波長対応型となっており、対物レンズユニット９から、ＣＤ方式でなる光ディスク１００（以下、これをＣＤ方式ディスク１００ｃと呼ぶ）に対して波長約７８０［ｎｍ］の光ビームを照射し、またＤＶＤ方式でなる光ディスク１００（以下、これをＤＶＤ方式ディスク１００ｄと呼ぶ）に対して波長約６５０［ｎｍ］の光ビームを照射し、さらにＢＤ方式でなる光ディスク１００（以下、これをＢＤ方式ディスク１００ｂと呼ぶ）に対して波長約４０５［ｎｍ］の光ビームを照射するようになされている。
【００１７】
このように光ディスク装置１は、ＣＤ方式、ＤＶＤ方式、又はＢＤ方式でなる光ディスク１００に対してそれぞれの方式に適した光ビームを照射することにより、当該光ディスク１００を再生し得るようになされている。
【００１８】
（１−２）光ピックアップの構成
図２に示すように、光ピックアップ７は、光ビームの光源として、ＣＤ方式用の波長約７８０［ｎｍ］でなる光ビーム（以下、これをＣＤ用光ビームＬｃと呼ぶ）及びＤＶＤ方式用の波長約６５０［ｎｍ］でなる光ビーム（以下、これをＤＶＤ用光ビームＬｄと呼ぶ）を出射し得るレーザダイオード１１と、ＢＤ方式用の波長約４０５［ｎｍ］でなる光ビーム（以下、これをＢＤ用光ビームＬｂと呼ぶ）を出射し得るレーザダイオード１２とを有している。
【００１９】
カップリングレンズ１３は、レーザダイオード１１から出射された光ビームの光学倍率を変換するようになされている。
【００２０】
ビームスプリッタ１４は、反射透過面１４Ａにおいて、光ビームをその波長に応じて反射又は透過させるようになされており、当該反射透過面１４Ａにおいて、波長約７８０［ｎｍ］でなるＣＤ用光ビームＬｃ及び波長約６５０［ｎｍ］でなるＤＶＤ用光ビームＬｄを反射させ、また波長約４０５［ｎｍ］でなるＢＤ用光ビームＬｂを透過させるようになされている。
【００２１】
偏光ビームスプリッタ１５は、偏光面１５Ａにおいて、光ビームをその偏光方向により反射又は透過させるようになされており、ビームスプリッタ１４側から入射された光ビームを透過させ、また偏光方向が調整された上でコリメータレンズ１６側から入射された光ビームを反射させるようになされている。
【００２２】
コリメータレンズ１６は、偏光ビームスプリッタ１５から入射され発散光でなる光ビームを平行光に変換し、また立ち上げミラー１７から入射され平行光でなる光ビームを収束光に変換するようになされている。
【００２３】
立ち上げミラー１７は、コリメータレンズ１６から入射される水平方向の光ビームを反射して垂直方向、すなわち光ディスク１００に対してほぼ垂直に入射させる方向に立ち上げ、また１／４波長板１８からほぼ垂直に入射された光ビームを水平方向に反射するようになされている。
【００２４】
１／４波長板１８は、光ビームにおける一部成分の位相を１／４波長分遅延させることにより、立ち上げミラー１７から入射される光ビームを直線偏光から円偏光へ変換し、或いは対物レンズユニット９から入射される光ビームを円偏光から直線偏光に変換するようになされている。
【００２５】
対物レンズユニット９は、図３に斜視図を示すように、略筒状でなる鏡筒部１９（図３では一部切断面を示す）の下部に扁平な円盤状でなる回折素子２０が取り付けられていると共に、当該鏡筒部１９の上部から中央部にかけて、当該回折素子２０とほぼ同様の大きさでなる扁平な円盤状部の下面に当該円盤よりも若干小径の紡錘形部が一体に形成されたような形状でなる対物レンズ２１が取り付けられている。
【００２６】
対物レンズユニット９は、１／４波長板１８から入射され平行光でなる光ビームを回折素子２０及び対物レンズ２１により収束光に変換し、これを光ディスク１００の信号記録面に合焦させるようになされている。
【００２７】
また光ピックアップ７は、光ディスク１００の信号記録面において反射され発散光となった光ビームを、対物レンズユニット９の対物レンズ２１及び回折素子２０により平行光に変換し、１／４波長板１８により円偏光から直線偏光に変換し、立ち上げミラー１７により水平方向、すなわち偏光ビームスプリッタ１５が設けられている方向へ反射し、コリメータレンズ１６により平行光から収束光に変換した後、偏光ビームスプリッタ１５へ入射させる。
【００２８】
この場合、偏光ビームスプリッタ１５は、光ビームの偏光方向に応じて偏光面１５Ａにおいて当該光ビームを反射し、これをコンバージョンレンズ２２へ入射させる。
【００２９】
コンバージョンレンズ２２は、ＣＤ用光ビームＬｃ及びＤＶＤ用光ビームＬｄとＢＤ用光ビームＬｂとの光学倍率の変換を行うようになされている。また光軸合成素子２３は、レーザダイオード１１から出射されたＣＤ用光ビームＬｃ及びＤＶＤ用光ビームＬｄの光軸とレーザダイオード１２から出射されたＢＤ用光ビームＬｂの光軸とを一致させるようになされている。
【００３０】
フォトディテクタ２４は、その上面（すなわちコンバージョンレンズ２２及び光軸合成素子２３を通過した光ビームが照射される面）においてそれぞれ所定形状でなる複数の検出領域がそれぞれ所定の位置に形成されており、照射された光ビームの光量をそれぞれ検出して光電変換することにより複数の検出信号を生成し、これを信号処理部４（図１）へ供給するようになされている。
【００３１】
これに応じて信号処理部４は、フォトディテクタ２４（図２）からの検出信号を用いた所定の演算処理等を行うことにより再生ＲＦ信号を生成し、当該再生ＲＦ信号を基に所定の復号化処理や復調処理等を経て再生信号を生成するようになされている。
【００３２】
また信号処理部４（図１）は、フォトディテクタ２４（図２）からの検出信号を用いた所定の演算処理等を行うことにより、トラッキングエラー信号やフォーカスエラー信号等といった駆動制御用の信号を生成し、これらを制御部２へ供給するようになされている。これに応じて制御部２は、駆動部３を介してトラッキング制御やフォーカス制御等を行い、光ディスク１００に対する光ビームの照射状態を調整して再生信号を正常に生成し得るようになされている。
【００３３】
（１−２−１）ＣＤ方式ディスクの場合
実際上、制御部２（図１）は、所定のディスク種別判定手法により光ディスク１００がＣＤ方式ディスク１００ｃであることを認識した場合、光ピックアップ７（図２）におけるレーザダイオード１１の発光点１１Ａから発散光でなるＣＤ用光ビームＬｃを発射させ、カップリングレンズ１３を介してビームスプリッタ１４へ入射させる。
【００３４】
光ピックアップ７は、ビームスプリッタ１４によりＣＤ用光ビームＬｃを反射透過面１４Ａにおいて反射させ、偏光ビームスプリッタ１５を透過させて、コリメータレンズ１６により発散光から平行光に変換し、立ち上げミラー１７により水平方向から垂直方向に立ち上げ、１／４波長板１８により直線偏光から円偏光に変換した後、当該ＣＤ用光ビームＬｃを対物レンズユニット９へ入射させる。
【００３５】
対物レンズユニット９は、１／４波長板１８から入射されたＣＤ用光ビームＬｃを回折素子２０及び対物レンズ２１により収束光に変換し、これをＣＤ方式ディスク１００ｃの信号記録面に合焦させる。
【００３６】
また対物レンズユニット９は、ＣＤ方式ディスク１００ｃの信号記録面において反射され発散光となったＣＤ用光ビームＬｃを、対物レンズ２１及び回折素子２０により平行光に変換し、１／４波長板１８へ入射させる。
【００３７】
その後光ピックアップ７は、１／４波長板１８に入射されたＣＤ用光ビームＬｃを円偏光から直線偏光に変換させ、立ち上げミラー１８により水平方向へ反射し、コリメータレンズ１６により平行光から収束光に変換させた後、偏光ビームスプリッタ１５により偏光面１５Ａにおいて反射させ、コンバージョンレンズ２２及び光軸合成素子２３を順次通過させてフォトディテクタ２４へ照射させる。
【００３８】
フォトディテクタ２４は、照射されたＣＤ用光ビームＬｃの光量を複数の検出領域によりそれぞれ検出して複数の検出信号を生成し、これを信号処理部４（図１）へ供給する。
【００３９】
これに応じて信号処理部４は、複数の検出信号を基に再生ＲＦ信号を生成した上で再生信号を生成し、またトラッキングエラー信号やフォーカスエラー信号等といった駆動制御用の信号を生成するようになされている。
【００４０】
（１−２−２）ＤＶＤ方式ディスクの場合
制御部２（図１）は、所定のディスク種別判定手法により光ディスク１００がＤＶＤ方式ディスク１００ｄであることを認識した場合、光ピックアップ７（図２）におけるレーザダイオード１１の発光点１１Ｂから発散光でなるＤＶＤ用光ビームＬｄを発射させ、カップリングレンズ１３を介してビームスプリッタ１４へ入射させる。
【００４１】
その後、光ピックアップ７は、ＣＤ方式ディスク１００ｃの場合と同様、ＤＶＤ用光ビームＬｄをカップリングレンズ１３、ビームスプリッタ１４、偏光ビームスプリッタ１５、コリメータレンズ１６、立ち上げミラー１７及び１／４波長板１８の順に通過又は反射させ、対物レンズユニット９において当該ＤＶＤ用光ビームＬｄを回折素子２０及び対物レンズ２１により収束光に変換し、これをＤＶＤ方式ディスク１００ｄの信号記録面に合焦させる。
【００４２】
また対物レンズユニット９は、ＣＤ方式ディスク１００ｃの場合と同様、ＤＶＤ方式ディスク１００ｄの信号記録面において反射され発散光となったＤＶＤ用光ビームＬｄを、対物レンズ２１、回折素子２０により平行光に変換した後、１／４波長板１８、立ち上げミラー１７、コリメータレンズ１６、偏光ビームスプリッタ１５、コンバージョンレンズ２２及び光軸合成素子２３の順に通過又は反射させ、フォトディテクタ２４へ照射させる。
【００４３】
フォトディテクタ２４は、ＣＤ方式ディスク１００ｃの場合と同様、照射されたＤＶＤ用光ビームＬｄの光量を複数の検出領域によって検出することにより複数の検出信号を生成し、これらを信号処理部４（図１）へ供給する。
【００４４】
これに応じて信号処理部４は、再生ＲＦ信号を生成した上で再生信号を生成し、またトラッキングエラー信号やフォーカスエラー信号等といった駆動制御用の信号を生成するようになされている。
【００４５】
（１−２−３）ＢＤ方式ディスクの場合
制御部２（図１）は、所定のディスク種別判定手法により光ディスク１００がＢＤ方式ディスク１００ｂであることを認識した場合、光ピックアップ７（図２）におけるレーザダイオード１２の発光点１２Ａから発散光でなるＢＤ用光ビームＬｂを発射させ、ビームスプリッタ１４へ入射させる。
【００４６】
この場合、ビームスプリッタ１４は、ＢＤ用光ビームＬｂを反射透過面１３Ａにおいて透過させ、これを偏光ビームスプリッタ１５へ入射させる。
【００４７】
その後光ピックアップ７は、ＣＤ方式ディスク１００ｃの場合と同様、ＢＤ用光ビームＬｂを偏光ビームスプリッタ１５、コリメータレンズ１６、立ち上げミラー１７及び１／４波長板１８の順に通過又は反射させ、対物レンズユニット９において当該ＢＤ用光ビームＬｂを対物レンズ２１により収束光に変換し、これをＢＤ方式ディスク１００ｂの信号記録面に合焦させる。
【００４８】
因みに対物レンズユニット９の回折素子２０は、ＢＤ用光ビームＬｂを回折せずそのまま透過させるようになされている（詳しくは後述する）。
【００４９】
また対物レンズユニット９は、ＣＤ方式ディスク１００ｃの場合と同様、ＢＤ方式ディスク１００ｂの信号記録面において反射され発散光となったＢＤ用光ビームＬｂを、対物レンズ２１により平行光に変換した後、１／４波長板１８、立ち上げミラー１７、コリメータレンズ１６、偏光ビームスプリッタ１５、コンバージョンレンズ２２及び光軸合成素子２３の順に通過又は反射させ、フォトディテクタ２４へ照射させる。
【００５０】
フォトディテクタ２４は、ＣＤ方式ディスク１００ｃの場合と同様、照射されたＢＤ用光ビームＬｂの光量を複数の検出領域によって検出することにより複数の検出信号を生成し、これらを信号処理部４（図１）へ供給する。
【００５１】
これに応じて信号処理部４は、再生ＲＦ信号を生成した上で再生信号を生成し、またトラッキングエラー信号やフォーカスエラー信号等といった駆動制御用の信号を生成するようになされている。
【００５２】
このように光ピックアップ７は、光ディスク１００がＣＤ方式ディスク１００ｃ、ＤＶＤ方式ディスク１００ｄ或いはＢＤ方式ディスク１００ｂのいずれであっても、対物レンズユニット９により、ＣＤ用光ビームＬｃ、ＤＶＤ用光ビームＬｄ又はＢＤ用光ビームＬｂを当該光ディスク１００の信号記録面に合焦させ得ると共に、その反射光をフォトディテクタ２４により検出し得るようになされている。
【００５３】
（１−３）対物レンズユニットの構成
次に、ＣＤ方式ディスク１００ｃ、ＤＶＤ方式ディスク１００ｄ及びＢＤ方式ディスク１００ｂと、対物レンズユニット９との拡大断面図を図４に示す。
【００５４】
因みに、対物レンズユニット９には２軸アクチュエータ８（図１）が取り付けられているものの、図４では省略している。
【００５５】
一般に、ＣＤ方式、ＤＶＤ方式及びＢＤ方式では、互換性等の観点から、情報を読み出すための光ビームの波長、当該光ビームを集光する際の開口数、及び各光ディスク１００における下面から信号記録面までの部分（いわゆるカバー層）の厚みがそれぞれ規格により規定されている。
【００５６】
具体的にＣＤ方式では、波長が約７８０［ｎｍ］、開口数が約０．４５、カバー層の厚みが１．２［ｍｍ］と規定されており、またＤＶＤ方式では、波長が約６５０［ｎｍ］、開口数が約０．６、カバー層の厚みが０．６［ｍｍ］と規定されており、さらにＢＤ方式では、波長が約４０５［ｎｍ］、開口数が約０．８５、カバー層の厚みが０．１［ｍｍ］と規定されている。
【００５７】
また対物レンズユニット９では、対物レンズ２１の特性上、当該対物レンズ２１からＣＤ用光ビームＬｃ、ＤＶＤ用光ビームＬｄ及びＢＤ用光ビームＬｂがそれぞれ照射される場合の焦点距離がそれぞれ異なっている。
【００５８】
このため光ディスク装置１では、実際には光ディスク１００の高さを固定したまま２軸アクチュエータ８（図１）を介して対物レンズユニット９の高さ（すなわち光ディスク１００との間隔）を調整することにより、各光ビームを各光ディスクの信号記録面に合焦させるようになされている。
【００５９】
因みに図４では、説明の都合上、対物レンズユニット９を固定し光ディスク１００の高さを変化させている。この結果、図４では、各光ディスクの下面の高さが異なっている。また図４では、ＣＤ方式ディスク１００ｃ、ＤＶＤ方式ディスク１００ｄ及びＢＤ方式ディスク１００ｂについて、いずれもカバー層のみを表している。
【００６０】
ところで対物レンズ２１は、ＢＤ用光ビームＬｂの相対的な強度やＢＤ方式で規定されている開口数等の観点から、ＣＤ用光ビームＬｃやＤＶＤ用光ビームＬｄよりも優先して当該ＢＤ用光ビームＬｂに最適化された設計となっている。
【００６１】
このため対物レンズユニット９の対物レンズ２１は、当該対物レンズ２１の下側からＢＤ用光ビームＬｂが平行光として入射されると、当該ＢＤ用光ビームＬｂを収束光に変換し、ＢＤ方式ディスク１００ｂの信号記録面に合焦させることができる。
【００６２】
しかしながら対物レンズ２１は、ＢＤ用光ビームＬｂに最適化されているため、仮にＣＤ用光ビームＬｃ又はＤＶＤ用光ビームＬｄが対物レンズ２１の下側から平行光として入射された場合、収束光に変換することはできるものの、収差が発生してしまうため光ディスク１００の信号記録層に正しく合焦させることができない。
【００６３】
そこで対物レンズユニット９は、ＢＤ用光ビームＬｂを平行光のまま当該対物レンズ２１に入射させると共に、回折素子２０によりＣＤ用光ビームＬｃ又はＤＶＤ用光ビームＬｄのみを選択的に回折させ非平行光として対物レンズ２１に入射させるようになされている。
【００６４】
具体的に回折素子２０は、ＣＤ用光ビームＬｃを回折すると共にＤＶＤ用光ビームＬｄ及びＢＤ用光ビームＬｂを回折しないようなホログラムでなる、ＣＤ用回折格子ＤＧｃが上層部２０Ａに形成されており、図４に示したように、当該ＣＤ用回折格子ＤＧｃによってＣＤ用光ビームＬｃをやや外方へ回折させるようになされている。
【００６５】
すなわち回折素子２０の上層部２０Ａは、ＤＶＤ用光ビームＬｄ及びＢＤ用光ビームＬｂをそのまま透過させてＣＤ用光ビームＬｃのみを選択的に回折させることができ、換言すれば、ＣＤ用光ビームＬｃの収差のみを補正するレンズとして機能することになる。
【００６６】
これに応じて対物レンズ２１は、図４に示したように、回折素子２０から入射されるＣＤ用光ビームＬｃをその下面及び上面においてそれぞれ屈折させ、収束光に変換する。この結果、対物レンズユニット９は、ＣＤ用光ビームＬｃの収差を補正することができ、対物レンズ２１から照射するＣＤ用光ビームＬｃをＣＤ方式ディスク１００ｃの信号記録面に合焦させることができる。
【００６７】
また回折素子２０は、ＤＶＤ用光ビームＬｄを回折すると共にＣＤ用光ビームＬｃ及びＢＤ用光ビームＬｂを回折しないようなホログラムでなるＤＶＤ用回折格子ＤＧｄが下層部２０Ｂに形成されており、図４に示したように、当該ＤＶＤ用回折格子ＤＧｄによってＤＶＤ用光ビームＬｄをわずかに外方へ回折させるようになされている。
【００６８】
すなわち回折素子２０の下層部２０Ｂは、ＣＤ用光ビームＬｃ及びＢＤ用光ビームＬｂをそのまま透過させ、ＤＶＤ用光ビームＬｄのみを選択的に回折させることができ、換言すれば、ＤＶＤ用光ビームＬｄの収差のみを補正するレンズとして機能することになる。
【００６９】
これに応じて対物レンズ２１は、図４に示したように、回折素子２０から入射されるＤＶＤ用光ビームＬｄをその下面及び上面においてそれぞれ屈折させ、収束光に変換する。この結果、対物レンズユニット９は、ＤＶＤ用光ビームＬｄの収差を補正することができ、対物レンズ２１から照射するＤＶＤ用光ビームＬｄをＤＶＤ方式ディスク１００ｄの信号記録面に合焦させることができる。
【００７０】
このように対物レンズユニット９は、回折素子２０の上層部２０ＡによりＣＤ用光ビームＬｃのみを回折させて収差を補正し、また回折素子２０の下層部２０ＢによりＤＶＤ用光ビームＬｄのみを回折させて収差を補正することにより、ＢＤ用光ビームＬｂに最適化された対物レンズ２１から照射するＣＤ用光ビームＬｃ、ＤＶＤ用光ビームＬｄ及びＢＤ用光ビームＬｂを、ＣＤ方式ディスク１００ｃ、ＤＶＤ方式ディスク１００ｄ、及びＢＤ方式ディスク１００ｂの信号記録面にそれぞれ合焦させ得るようになされている。
【００７１】
（１−４）回折素子の構成
回折素子２０は、図５（Ａ）に示すように、全体的に扁平な円盤状に形成されたベース層２０Ｃを中心に構成されており、上述したように上層部２０ＡにＣＤ用回折格子ＤＧｃが形成され、また下層部２０ＢにＤＶＤ用回折格子ＤＧｄが形成されている。
【００７２】
ベース層２０Ｃは、所定の屈折率を有する透明な合成樹脂でなり、屈折率の異なる他の物質や空気との境界面において、光ビームを屈折させるようになされている。
【００７３】
一方上層部２０Ａは、図５（Ｂ）に部分拡大断面図を示すように、ベース層２０Ｃの上面２０Ｃａに階段状でなるＣＤ用回折パターンＰＴｃが形成されており、その上側に透明な硬化樹脂でなるカバー層２０Ｄが接合されている。
【００７４】
ＣＤ用回折パターンＰＴｃは、３段の階段状に形成されており、全体の高さ、すなわち１段目と３段目との距離は約１２［μｍ］とされ、またＣＤ用回折パターンＰＴｃごとの周期は最小部分で約１８［μｍ］とされている。またＣＤ用回折パターンＰＴｃは、図３に示したように、回折素子２０の上面における、中心から外径の半分程度までの範囲に同心円状に形成されている。
【００７５】
カバー層２０Ｄは、ベース層２０Ｃと異なる屈折率を有する材料によって構成されており、その下面が第１の回折パターンとしてのＣＤ用回折パターンＰＴｃと隙間無く接合するように形成されると共に、その上面が平面状に形成されている。
【００７６】
このように回折素子２０の上層部２０Ａは、ベース層２０Ｃの上面２０Ｃａに階段状でなるＣＤ用回折パターンＰＴｃが形成され、その上側に当該ベース層２０Ｃと異なる屈折率を有するカバー層２０Ｄが接合されており、これにより光ビームをその波長に応じて回折又は透過させ、結果的に、第１の波長の光ビームとしてのＣＤ用光ビームＬｃのみを回折させるＣＤ用回折格子ＤＧｃとして機能するようになされている。
【００７７】
一方、下層部２０Ｂは、図５（Ｃ）に部分拡大断面図を示すように、平面状に形成されたベース層２０Ｃの下面２０Ｃｂに、ＤＶＤ用回折格子ＤＧｄが形成された回折パターン層２０Ｅが接合されて形成されている。
【００７８】
回折パターン層２０Ｅは、第１の部材としてのベース層２０Ｃと略同等の屈折率を有する透明な樹脂でなり、階段状でなるＤＶＤ用回折パターンＰＴｄが下面側に周期的に形成されている。なお回折パターン層２０Ｅの下面は、他の物質に覆われていないため、直接空気に触れるようになされている。
【００７９】
ＤＶＤ用回折パターンＰＴｄは、５段の階段状に形成されており、全体の高さ、すなわち１段目と５段目との距離は６［μｍ］となされ、またＤＶＤ用回折パターンＰＴｄごとの周期は最小部分で１７０［μｍ］となされている。またＤＶＤ用回折パターンＰＴｄは、図３に示したように、回折素子２０の下面における、中心から外径の２／３程度までの範囲に同心円状に形成されている。
【００８０】
このように回折素子２０の下層部２０Ｂは、ベース層２０Ｃの下側に接合された回折パターン層２０Ｅに階段状でなる第２の回折パターンとしてのＤＶＤ用回折パターンＰＴｄが形成されており、これにより光ビームをその波長に応じて回折又は透過させ、結果的に、第２の波長の光ビームとしてのＤＶＤ用光ビームＬｄのみを回折させるＤＶＤ用回折格子ＤＧｄとして機能するようになされている。
【００８１】
（２）回折素子の製造方法
（２−１）ベース層、回折パターン層及びカバー層の形成
次に、回折素子２０の製造方法について説明する。上述したように、回折素子２０には、ＤＶＤ用回折パターンＰＴｄを有する回折パターン層２０Ｅと、ＣＤ用回折パターンＰＴｃを覆うカバー層２０Ｄとが形成されている。
【００８２】
回折素子の製造方法としては、金型内に光学樹脂を充填して成型品を作製する射出成型が広く用いられている。しかしながら、ＣＤ用回折パターンＰＴｃを有するベース層２０Ｃ（図５（Ｂ））ように、溝が深くて狭い回折パターンを有する回折素子を射出成型で製造する場合、離型抵抗が大きいために成型品に歪が生じ、製造された回折素子は収差を発生してしまう。
【００８３】
そこで、本発明の回折素子２０では、射出成型品でなるベース層２０Ｃの上面及び下面にそれぞれ設けられるカバー層２０Ｄ及び回折パターン層２０Ｅを紫外線硬化樹脂（以下ＵＶ（Ultra Violet ray）硬化樹脂と呼ぶ）を使用する、いわゆるＵＶレプリカ法によって形成する。
【００８４】
これにより、射出成型品であるベース層２０Ｃに対し、一段と高い精度のパターンを再現し得るＵＶレプリカ法でカバー層２０Ｄ及び回折パターン層２０Ｅを形成するため、ベース層２０Ｃに生じる歪を光学的に相殺して、回折素子２０の光学的特性を良好に保つようになされている。
【００８５】
すなわち回折素子２０を製造する際には、まず図６（Ａ）に示すように、射出成型によるベース層２０Ｃの下面２０Ｃｂに、当該ベース層２０Ｃを形成する射出成型樹脂とほぼ同等の屈折率を有する第１のＵＶ硬化樹脂１００Ａを塗布する。
【００８６】
続いて図６（Ｂ）に示すように、ＤＶＤ用回折パターンＰＴｄ（図５（Ｃ））を反転した型形状を有するＤＶＤ回折格子用金型１０１Ａを、下面２０Ｃｂに塗布されたＵＶ硬化樹脂１００Ａに対して押圧するとともに、図示しない紫外線光源を用いてベース層２０Ｃの上面側から例えば約３６５[ｎｍ]でなる樹脂硬化用の紫外線を所定の硬化時間（例えば３０秒間）に渡って照射することにより、当該ＤＶＤ回折格子用金型１０１Ａの型形状を転写した状態で第１のＵＶ硬化樹脂１００Ａを硬化させ、かくして図６（Ｃ）に示すように、ＤＶＤ用回折パターンＰＴｄを正確に再現した回折パターン層２０Ｅをベース層２０Ｃの下面２０Ｃｂに密着して形成する。
【００８７】
なお、ベース層２０Ｃは、金型から取出される際の剥離抵抗に起因する歪を有しており、このため本来は平坦であるべき下面２０Ｃｂにも歪が生じている。しかしながら、回折パターン層２０Ｅを形成するＵＶ硬化樹脂１００Ａはベース層２０Ｃとほぼ同等の屈折率を有していることから、当該回折パターン層２０Ｅ及びベース層２０Ｃは光学的に一体となり、これにより、両者の界面となる下面２０Ｃｂの歪は光学的な影響を及ぼさなくなる。
【００８８】
このようにして回折パターン層２０Ｅを形成した後、図７（Ａ）に示すように、ベース層２０Ｃの上面２０Ｃａに、当該ベース層２０Ｃを形成する射出成型樹脂とは異なる屈折率を有する第２のＵＶ硬化樹脂１００Ｂを塗布する（例えば、射出成型樹脂の屈折率がｎBASE＝１．５に対して、第２のＵＶ硬化樹脂１００Ｂの屈折率がｎUV2＝１．６）。
【００８９】
続いて図７（Ｂ）に示すように、平坦な型面を有する平板金型１０１Ｂを第２のＵＶ硬化樹脂１００Ｂに対して押圧することにより、当該第２のＵＶ硬化樹脂１００Ｂをベース層２０Ｃの上面２０Ｃａに形成されているＣＤ用回折パターンＰＴｃ（図５（Ｃ））に密着させ、さらに、ベース層２０Ｃの下面側から紫外線を照射して第２のＵＶ硬化樹脂１００Ｂを硬化させることにより、当該ＣＤ用回折パターンＰＴｃを平坦に覆うカバー層２０Ｄを形成する（図７（Ｃ））。
【００９０】
そして、図７（Ｄ）に示すように、この回折パターン層２０Ｅ及びカバー層２０Ｄの形成されたベース層２０Ｃを所定のアニール処理温度に設定された図示しない加熱炉内で所定時間に渡って加熱することにより、アニール処理を行う。このときのアニール処理温度は、カバー層２０Ｄ及び回折パターン層２０Ｅの硬化状態や処理時間、加熱装置の能力などの各種条件に応じて、できるだけ短時間で効果的にカバー層２０Ｄ及び回折パターン層２０Ｅの物性を安定させるように、ベース層２０Ｃ、カバー層２０Ｄ及び回折パターン層２０Ｅのガラス転移点よりも低い温度の範囲内から適宜選択される。
【００９１】
これにより回折パターン層２０Ｅ及びカバー層２０Ｄの残留歪や低分子量成分を除去して、回折パターン層２０Ｅ及びカバー層２０Ｄの物性をある程度まで安定させることができる。
【００９２】
ちなみに、ベース層２０Ｃの上面２０Ｃａに形成されたＣＤ用回折パターンＰＴｃには射出成型に起因する歪が生じており、この歪によって収差が発生する。そして、回折格子による光の回折は回折パターンを介して接する２つの層の屈折率差によって生じるものであるから、この屈折率の差が大きいほど、回折パターンの歪による収差も大きくなる。
【００９３】
従来の回折素子では、回折パターンが空気に直接接するよう形成されており、当該回折素子を形成する材料の屈折率と空気の屈折率（ｎAIR＝１）との屈折率差が大きいのに対し、本発明の回折素子２０では、ベース層２０Ｃ（屈折率ｎBASE＝１．５）のＣＤ用回折パターンＰＴｃをカバー層２０Ｄ（屈折率ｎUV2＝１．６）で覆うよう形成したことにより、当該ＣＤ用回折パターンＰＴｃを介して接するベース層２０Ｃとカバー層２０Ｄとの屈折率差を、従来の回折素子に比べて小さく設定でき、これによりＣＤ用回折パターンＰＴｃの歪に起因する収差を低減することができる。
【００９４】
（２−２）ＢＤ用光ビームの照射によるＵＶ硬化樹脂の後硬化処理
上述したように回折素子２０では、アニール処理によって硬化反応を進行させてその物性をある程度まで安定させることができるものの、硬化反応が完全には進行していない状態にある。具体的にアニール処理後の回折素子２０は、ＢＤ用光ビームＬｂに対するＢＤ光透過率が約８４％であり、設計値である９０％よりも低い状態にある。
【００９５】
紫外線硬化後のＵＶ硬化樹脂は、既に重合度が大きく流動性がないため、その反応速度は非常に小さくなっており、残留している官能基による硬化反応をさらに進行させるためには、長時間の紫外線照射が必要となる。
【００９６】
しかしながら上述したように、樹脂硬化用の紫外線は、そのエネルギーが大きいため、長時間に渡って照射するといわゆる黄変反応やＵＶ硬化樹脂の劣化などを引き起こす可能性があるため、ＵＶ硬化樹脂に対して紫外線を長時間照射することは好ましくない。
【００９７】
例えば図８（Ａ）に示すように３６５[ｎｍ]でなる紫外線の光エネルギーは３２８[ｋＪ／ｍｏｌ]であり、有機化合物の結合エネルギーの代表値を示す図８（Ｂ）から分かるように、Ｃ−Ｃ結合の結合エネルギーとほぼ同水準のエネルギー準位でなる。このため仮に回折素子２０に対して長時間に渡って紫外線を照射した場合には、ＵＶ硬化樹脂及び射出成型樹脂におけるＣ−Ｃ結合が解離し、これらの劣化を引き起こす危険性がある。
【００９８】
これに対して４０５[ｎｍ]の青色光の光エネルギーは２９５[ｋＪ／ｍｏｌ]であり、この値はＣ−Ｃ結合の結合エネルギーよりもかなり小さいため、例え回折素子２０に対して長時間に渡って青色光を照射した場合であっても、ＵＶ硬化樹脂及び射出成型樹脂におけるＣ−Ｃ結合の解離を引き起こす危険性が非常に小さいといえる。
【００９９】
そこで本実施の形態では、アニール処理後の回折素子２０に対して青色光（約４０５[ｎｍ]）を照射光として照射するようにした。
【０１００】
図９に、約４０５[ｎｍ]でなる照射光をレーザダイオードから１０[ｍＷ／ｍｍ２]の照射密度で出射し、これを回折素子２０に照射したときの照射エネルギーに対する回折素子２０のＢＤ光透過率の変化を示している。
【０１０１】
図９より、回折素子２０に対して照射光を７０[ｍＷｈ／ｍｍ２]（すなわち７時間×１０[ｍＷ／ｍｍ２]）照射することにより、回折素子２０のＢＤ光透過率が設計値どおりの約９０[％]に達し、その後は照射光の照射を継続してもＢＤ光透過率がほとんど変化していないことが分かる。また、照射エネルギーが７０[ｍＷｈ／ｍｍ２]付近においては、ＢＤ光透過率の変化が殆どなくなっていることが分かる。
【０１０２】
従って本実施の形態では、アニール処理後の回折素子２０に対して１０[ｍＷ／ｍｍ２]の照射密度でなる照射光を７時間に渡って照射する。この結果回折素子２０では、ＵＶ硬化樹脂の硬化反応を十分に進行させることができるため、回折素子２０総体としてのＢＤ光透過率を向上させると共に、回折素子２０ごとのＢＤ光透過率のばらつきを抑制することができるようになされている。
【０１０３】
なお、約４０５[ｎｍ]の照射光を用いた後硬化処理の前後において、回折素子２０に対して波長が約６００[ｎｍ]でなる光ビームに対する６００[ｎｍ]光透過率（図示せず）は殆ど変化せず、いずれも高い値を示していた。
【０１０４】
このことから、ＢＤ用光ビームＬｂとほぼ同一波長でなる約４０５[ｎｍ]の照射光を用いることにより、この波長領域を吸収する官能基の活性を選択的に高めて硬化反応を進行させることができ、ＢＤ光透過率を効果的に向上させていることが分かる。
【０１０５】
（３）動作及び効果
以上の構成において、回折素子２０では、透明な光学材料で形成された第１の部材としてのベース層２０Ｃに第１のＵＶ硬化樹脂１００Ａを塗布し、第１の押圧部材としてのＤＶＤ回折格子用金型１０１Ａを押圧すると共に、紫外線を所定の硬化時間に渡って照射して硬化させることにより、第２の部材としての回折パターン層２０Ｅを形成した後、回折パターン層２０Ｅに対して紫外線よりも波長の長い照射光を硬化時間よりも長い所定の照射時間に渡って照射するようにした。
【０１０６】
これにより、回折素子２０は、短時間の紫外線照射と長時間に渡る照射光照射とを組み合わせ、紫外線照射によってＵＶ硬化樹脂における硬化反応の大部分を迅速にかつ効果的に進行させた後に、樹脂の光劣化を引き起こす危険性の低い照射光によってゆっくりとかつほぼ完全に硬化反応を進行させることができる。
【０１０７】
回折素子２０は、光ディスク１００に対して照射されるＢＤ用光ビームＬｂと同一波長でなる波長の青色光を照射光として使用することにより、予めＢＤ用光ビームＬｂによって進行する硬化反応を選択的に終了させておくことができる。
【０１０８】
この結果、光ピックアップ７内における回折素子２０の透過率のばらつきを抑制することができ、回折素子２０の透過率のばらつきに起因する光ピックアップ７の不良を減少させることができる。
【０１０９】
また光ピックアップ７の組み立て後に、透過率の安定した回折素子２０を用いてレーザパワーなどの各種調整作業を実行することができるため、調整後にＢＤ光透過率が変化してしまうことを未然に防止することができ、光ピックアップ７に対する一段と高精度な調整が可能となる。
【０１１０】
以上の構成によれば、回折素子２０では、レプリカ法によって回折パターン層２０Ｅを形成する際、長時間の照射を行うと樹脂を劣化させる危険性があるものの硬化反応が迅速に進行する紫外線を短い硬化時間に渡って第１のＵＶ硬化樹脂１００Ａに照射し、第１のＵＶ硬化樹脂１００Ａが有する官能基の大部分を効果的に反応させた後、エネルギー準位が低く照射によって樹脂を劣化させる危険性は低いものの、硬化反応の速度が小さい照射光を硬化時間よりも長い照射時間に渡って第１のＵＶ硬化樹脂１００Ａに照射し、流動性が消失したために硬化反応の速度が元々小さい状態にある第１のＵＶ硬化樹脂１００Ａに残留する官能基を長時間かけてほぼ完全に反応させるようにしたため、光劣化を引き起こす危険性がない状態で効果的にかつほぼ完全に第１のＵＶ樹脂１００Ａにおける硬化反応を進行させることができ、かくして良好な特性を呈する光学素子の製造方法を実現できる。
【０１１１】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、ベース層２０Ｃに対し、カバー層２０Ｄ及び回折パターン層２０Ｅが設けられた３層構造でなる回折素子２０に対して本発明を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば図１０に示すように、ベース層２０Ｃに対してカバー層２０Ｄが設けられた２層構造の回折素子２０Ｚに対して本発明を適用するようにしても良い。また、回折素子に限らず、その他種々の光学素子に本発明を適用するようにしても良い。
【０１１２】
また上述の実施の形態においては、照射光として波長が約４０５[ｎｍ]でなるレーザ光を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、光劣化を引き起こす危険性の低い波長でなる光を照射光として用いるようにすれば良く、例えばキセノンランプによって発光し、フィルターによって約４００[ｎｍ]未満の波長でなる光をカットすることにより、発光した光のうち約４００[ｎｍ]以上の波長でなる部分を照射光として用いるようにしても良い。また照射光の波長は、使用されるＵＶ硬化樹脂の反応性に応じて、紫外線よりも波長が短く、かつＵＶ硬化樹脂の硬化反応が進行するような波長（３８０[ｎｍ]〜４５０[ｎｍ]）の範囲内から適宜選択することができる。
【０１１３】
さらに上述の実施の形態においては、アニール処理後に照射光を照射するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、アニール処理前に照射光を照射しても良い。この場合であっても、上述した実施の形態と同様に、透過率の向上効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、例えば光ピックアップに使用される種々の光学素子に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】光ディスク装置の全体構成を示す略線図である。
【図２】光ピックアップの構成を示す略線図である。
【図３】対物レンズユニットの構成を示す略線図である。
【図４】対物レンズユニット内の光路を示す略線図である。
【図５】回折素子の構成を示す略線図である。
【図６】ベース層の製造方法の説明に供する略線図である。
【図７】カバー層の製造方法の説明に供する略線図である。
【図８】光エネルギーと結合エネルギーを示す略線図である。
【図９】照射時間とＢＤ光透過率を示す略線図である。
【図１０】他の実施の形態による回折素子を示す略線図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１……光ディスク装置、２……制御部、３……駆動部、４……信号処理部、７……光ピックアップ、９……対物レンズユニット、１１……レーザダイオード、１９……鏡筒部、２０……回折素子、２０Ａ……上層部、２０Ｂ……下層部、２０Ｃ……ベース層、２０Ｄ……カバー層、２０Ｄｕ……カバー上層、２０Ｄｏ……カバー下層、２０Ｅ……回折パターン層、２１……対物レンズ、ＤＧｃ……ＣＤ用回折素子、ＤＧｄ……ＤＶＤ用回折素子、Ｌｂ……ＢＤ用光ビーム、Ｌｄ……ＤＶＤ用光ビーム、Ｌｃ……ＣＤ用光ビーム、１００Ａ……第１のＵＶ硬化樹脂、１００Ｂ……第２のＵＶ硬化樹脂。
【図１】
2008158183.tif 000003
【図２】
2008158183.tif 000004
【図３】
2008158183.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2008158183.tif 000008
【図７】
2008158183.tif 000009
【図８】
2008158183.tif 000010
【図９】
2008158183.tif 000011
【図１０】
2008158183.tif 000012