(57)【要約】【課題】所望の整った形状の貫通孔を有し、かつ貫通孔の端部の強度を保つことができるアパーチャ及びその形成方法を提供する。【解決手段】アパーチャ本体１１に貫通孔１３を有し、該貫通孔１３に光Ｌを入射させることにより光の乱れ成分Ｒを除去するアパーチャ１０において、上記アパーチャ本体１１の一面に多層膜フィルタ１２を設け上記貫通孔１３を介して光Ｌを透過又は反射し、上記多層膜フィルタ１２は上記貫通孔１３の端部における周縁部に形成された鋭角状のエッジ部１４に面接してなる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アパーチャ本体に貫通孔を有し、該貫通孔に光を入射させることにより光の乱れ成分を除去するアパーチャにおいて、
上記アパーチャ本体の一面に上記貫通孔を介して光を透過又は反射する多層膜フィルタを設け、上記多層膜フィルタは上記貫通孔の端部における周縁部に面接してなることを特徴とするアパーチャ。
【請求項２】
上記アパーチャ本体は貫通孔の多層膜フィルタ側の端部における周縁部に鋭角状のエッジ部を形成してなり、上記多層膜フィルタは上記エッジ部に面接してなることを特徴とする請求項１記載のアパーチャ。
【請求項３】
上記多層膜フィルタは特定の波長の光のみを透過させるように成膜されてなることを特徴とする請求項１又は２記載のアパーチャ。
【請求項４】
上記多層膜フィルタは特定の波長の光のみを反射させるように成膜されてなることを特徴とする請求項１又は２記載のアパーチャ。
【請求項５】
上記多層膜フィルタのアパーチャ本体に接する膜をアパーチャ本体よりも化学的安定性の高い材料で成膜してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアパーチャ。
【請求項６】
アパーチャ本体に貫通孔を有し、上記アパーチャ本体の一面に多層膜フィルタを備えるアパーチャの形成方法であって、
アパーチャ本体を形成するための基板の一方の面に誘電体膜を成膜・積層することにより多層膜フィルタを形成した後、基板の多層膜フィルタを形成した面と反対の面に対してフォトリソグラフィによってレジストパターンを形成し、このレジストパターンを形成した基板にエッチング加工を施して貫通孔を形成したことを特徴とするアパーチャの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光の波面を整えるアパーチャ及びその形成方法に関し、より詳細には集光レンズによって集光されたレーザ光の焦点近傍に配置されレーザ光の乱れ成分を除去して波面を整えるアパーチャ及びその形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からコンピュータ等に用いられる記憶装置としては、磁気や光によって情報を記録媒体に対して２次元的に書込み、読込みを行うものが広く用いられている。磁気を用いた記憶装置としては、フロッピー（登録商標）ディスクやハードディスクなどが知られており、光を用いた記憶装置としては、ＣＤやＤＶＤなどが知られている。これら記憶装置は、大容量化の要求に応えるため、これまでに記録密度に関して著しい進歩を果たしてきたものである。そして、さらなる大容量化のための手段として、ホログラムの原理を用いた記憶装置の開発が進められている。
【０００３】
ホログラム記憶装置は、情報をページ単位で記録、読込するもので、符号化されたページ単位の情報を、物体光と参照光の干渉により記録媒体に屈折率変化等のパターンとして書き込む。このパターンがホログラムとなっており、情報を記録媒体から読み込むには、参照光のみを記録媒体に入射させ、ホログラムのパターンで回折させることにより、書き込まれた情報を再生することができる。このように情報をページ単位で記録、読込することにより、情報をランダムにアクセスし、取り出す速度を速くすることができることが、ホログラム記憶装置の利点の一つである。このようなホログラム記憶装置については、例えば特許文献１に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−４３９０４号公報
【０００５】
このホログラム記憶装置においては、物体光と参照光の干渉により記録媒体に情報を書き込むため、物体光及び参照光に使用するレーザ光は波面に極力乱れのないことが要求される。このような要求を満たすため従来から、光源であるレーザダイオードから出射されたレーザ光をそのまま平行光に変換して使用するのではなく、一度集光レンズによって集光し、光の焦点近傍に配置したアパーチャの貫通孔を通過させることにより、レーザダイオードから出射されたレーザ光の乱れ成分を取り除き、レーザ光の波面を整えることが行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来このようなアパーチャの貫通孔は、アパーチャを構成する金属板などの基板に対して、貫通孔を形成しようとする部分の周辺を機械加工などで切削して薄肉状とし、薄肉状となった部分に対して、電子ビームなどで微少な穴を開けて形成している。しかし、この貫通孔は直径が１５μｍ程度と非常に小さく、このような加工方法では貫通孔を真円形状に形成することは難しいので、貫通孔の周縁部は乱れた形状となる。またこのような加工方法では、貫通孔を楕円形状などの所望の形状に加工することは困難である。さらに、貫通孔の周辺は薄肉状であることから、貫通孔の周縁部、特に鋭角状のエッジ部は強度が低く容易に欠けてしまう。このような周縁部の形状が乱れた貫通孔にレーザ光を入射させると、アパーチャに入射したレーザ光は貫通孔によって再びその波面に乱れを有してしまう可能性がある。
【０００７】
本発明は以上の問題点を鑑みてなされたものであり、所望の整った形状の貫通孔を有し、かつ貫通孔の周縁部の強度を保つことができるアパーチャ及びその形成方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、アパーチャ本体に貫通孔を有し、該貫通孔に光を入射させることにより光の乱れ成分を除去するアパーチャにおいて、上記アパーチャ本体の一面に上記貫通孔を介して光を透過又は反射する多層膜フィルタを設け、上記多層膜フィルタは上記貫通孔の端部における周縁部に面接してなることを特徴として構成されている。
【０００９】
また本発明は、上記アパーチャ本体は貫通孔の多層膜フィルタ側の端部における周縁部に鋭角状のエッジ部を形成してなり、上記多層膜フィルタは上記エッジ部に面接してなることを特徴として構成されている。
【００１０】
また本発明は、上記多層膜フィルタは特定の波長の光のみを透過させるように成膜されてなることを特徴として構成されている。
【００１１】
また本発明は、上記多層膜フィルタは特定の波長の光のみを反射させるように成膜されてなることを特徴として構成されている。
【００１２】
また本発明は、上記多層膜フィルタのアパーチャ本体に接する膜をアパーチャ本体よりも化学的安定性の高い材料で成膜してなることを特徴として構成されている。
【００１３】
また本発明は、アパーチャ本体に貫通孔を有し、上記アパーチャ本体の一面に多層膜フィルタを備えるアパーチャの形成方法であって、アパーチャ本体を形成するための基板の一方の面に誘電体膜を成膜・積層することにより多層膜フィルタを形成した後、基板の多層膜フィルタを形成した面と反対の面に対してフォトリソグラフィによってレジストパターンを形成し、このレジストパターンを形成した基板にエッチング加工を施して貫通孔を形成したことを特徴として構成されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。まず第一の実施形態について説明する。図１は本発明の第一の実施形態におけるアパーチャの正面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は本発明の第一の実施形態におけるアパーチャの使用形態の概略図、図４は本発明の第一の実施形態におけるアパーチャによるレーザ光の乱れ成分の除去状態を表す概念図、図５は本発明の第一の実施形態におけるアパーチャの形成過程を示す図である。
【００１５】
本実施形態におけるアパーチャ１０は、ホログラム記憶装置において参照光及び物体光として使用するレーザ光Ｌの波面を整えるために用いられるものであり、図３に示すように集光レンズ３２によって集光されたレーザ光Ｌの焦点近傍に設置される。なお本実施形態においては、光源たるレーザダイオード３１の光軸、集光レンズ３２の光軸、アパーチャ１０の中央軸、及びコリメートレンズ３３の光軸が同軸上となるように配置するものとする。
【００１６】
アパーチャ１０は図１、図２に示すように、外形状が円形であり、レーザ光が入射する側にアパーチャ本体１１、レーザ光Ｌを出射する側に多層膜フィルタ１２を有する。
アパーチャ本体１１はシリコンからなり、その略中央に断面円形状の貫通孔１３を有する。この貫通孔１３はすり鉢状に形成されており、直径は１５μｍ程度である。またアパーチャ本体１１は、貫通孔１３の出射側、すなわち多層膜フィルタ１２側の端部の周縁部に鋭角状のエッジ部１４を有する。
【００１７】
一方、このアパーチャ本体１１の出射側の面に設けられる多層膜フィルタ１２は、高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に積層したものであり、アパーチャ本体１１のエッジ部１４に面接するように設けられる。高屈折率膜としてはＴｉＯ２膜やＴａ２Ｏ５膜等が用いられ、低屈折率膜としてはＳｉＯ２膜やＭｇＦ２膜等が用いられる。本実施形態においてこの多層膜フィルタ１２は、入射するレーザ光Ｌのうち参照光及び物体光に必要な波長成分のみを透過させるものである。
このアパーチャ１０に対してレーザ光Ｌを入射させることにより、図４に示すようにアパーチャ本体１１においてレーザ光Ｌの乱れ成分Ｒを吸収又は反射させて除去してレーザ光Ｌの波面を整え、また多層膜フィルタ１２において参照光及び物体光に必要な波長成分のみを透過させる。アパーチャ１０を通過して再び発散したレーザ光Ｌは、図３に示すように、コリメートレンズ３３によって平行光に変換される。
【００１８】
このように、アパーチャ本体１１の一面に、貫通孔１３の端部の周縁部に面接するように多層膜フィルタ１２を設けることにより、多層膜フィルタ１２がアパーチャ本体１１の貫通孔１３の端部の周縁部を保護し、貫通孔１３の端部の周縁部が欠けてしまうことを防ぐことができる。特に、貫通孔１３の端部の周縁部に鋭角状のエッジ部１４を有する場合にはこのような効果は顕著である。
またこのような構成とすることにより、１つのアパーチャ１０にレーザ光Ｌの波面を整える機能と、特定の波長のみを通過させる機能を持たせることができる。
【００１９】
次に、このようなアパーチャ１０の形成方法について説明する。図５は本発明の第一の実施形態におけるアパーチャ１０の形成工程を示す図である。まずアパーチャ本体１１のもととなる、平板状に形成されたシリコン製の基板１１ａを用意する（図５Ａ）。なお、この基板１１ａの材質は特にシリコンに限られるものではなく、エッチングが可能なものであれば金属等でもよい。この基板１１ａの一面に、高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に積層して多層膜フィルタ１２を形成する（図５Ｂ）。本実施形態においては、入射するレーザ光Ｌのうち必要とされる波長の成分のみが透過するように各薄膜の屈折率、積層数を決定する。ここで、多層膜フィルタ１２の第一層は基板１１ａより化学的安定性が高い誘電体膜を成膜する。具体的にはＴｉＯ２やＴａ２Ｏ５等、あるいはＳｉＯＮやＡｌＯＮ等の窒化物などが挙げられる。
【００２０】
次に、基板１１ａの多層膜フィルタ１２を成膜した面と反対側の面（以下、加工面と呼ぶ）にフォトリソグラフィによってレジストパターン２０を形成する（図５Ｃ）。具体的は加工面にレジストを塗布し、電子ビームを露光して原画パターンを描画し、この原画パターンを現像してレジストパターン２０を形成する。本実施形態においてこのレジストパターン２０は、基板１１ａ上に複数の貫通孔１３、１３を形成するため、複数の円形状の露出部分を有する形状となっている。
【００２１】
このようにしてレジストパターン２０を形成した加工面に対して、塩素系のガスなどのエッチングガスによってドライエッチングを行う（図５Ｄ）。これにより、加工面のレジストパターン２０によって保護されていない部分は浸食されて除去され、レジストパターン２０の形状に応じて、基板１１ａにすり鉢状の凹部からなる貫通孔１３が複数形成される。なおここで、多層膜フィルタ１２の第一層目の誘電体膜は、基板１１ａより化学的安定性が高い材料で成膜しているので、このエッチングによって基板１１ａのみが浸食される。
最後に、貫通孔１３を１つ含むようにして、基板１１ａを多層膜フィルタ１２とともに切り分け、１つのアパーチャ１０を形成する（図５Ｅ）。なお本実施形態では、アパーチャ１０の外形状は円形としているが、特にこれに限られることなく、例えば方形状や三角形状等、他の形状であってもよい。
【００２２】
このように、貫通孔１３をフォトリソグラフィ及びエッチングによって形成することにより、従来では不可能だった、端部の形状が整った貫通孔１３を有するアパーチャ１０を形成することが可能となる。また、この方法によれば、レジストパターン２０の形状を変えることにより、貫通孔１３を楕円形状などの任意の形状に形成することが可能となる。
【００２３】
以上、本発明の第一の実施形態について説明した。上記実施形態においては多層膜フィルタ１２において、特定の波長のレーザ光Ｌのみを通過させることとした。しかし本発明に係るアパーチャは、多層膜フィルタの特性を変更することにより、他の形態で使用することも可能である。以下、第二の実施形態について説明する。
図６は本発明の第二の実施形態におけるアパーチャの正面図、図７は図６のＢ−Ｂ断面図、図８は本発明の第二の実施形態におけるアパーチャの使用形態の概略図である。
【００２４】
本実施形態におけるアパーチャ４０は図６、図７に示すように、外形状が方形であり、レーザ光が入射する側にアパーチャ本体４１、レーザ光Ｌを出射する側に多層膜フィルタ４２を有する。本実施形態における多層膜フィルタ４２は特定の波長のみを反射するダイクロックミラーとして機能するものである。アパーチャ本体４１はその略中央に断面楕円形状の貫通孔４３を有し、また貫通孔４３の多層膜フィルタ４２側の端部の周縁部に鋭角状のエッジ部４４を有する。多層膜フィルタ４２は、アパーチャ本体４１のエッジ部４４に面接して保護している。
【００２５】
本実施形態においては図８に示すように、レーザダイオード３１の集光レンズ３２の光軸をアパーチャ４０の中心軸に対して傾け、集光レンズ３２によって集光したレーザ光Ｌがアパーチャ４０に対して斜めに入射するようにする。アパーチャ４０に入射したレーザ光Ｌは、アパーチャ本体４１において乱れ成分が除去されて波面が整う。また多層膜フィルタ４２においては特定の波長成分のみが反射され、残りは多層膜フィルタ４２を透過する。このようにして多層膜フィルタ４２において反射して再び発散したレーザ光Ｌを、コリメートレンズ３３によって平行光に変換する。
【００２６】
このようなアパーチャ４０は第一の実施形態と同様、アパーチャ本体４１のもととなる基板（図示せず）の一面に高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に積層して多層膜フィルタ４２を形成し、この基板の多層膜フィルタ４２を成膜した面と反対側の面に対して、フォトリソグラフィ及びエッチング加工によって貫通孔４３を形成する。本実施形態におけるアパーチャ４０の貫通孔４３は、レーザ光Ｌが斜めに入射し、反射されるため、図６に示すように断面楕円形状に形成しなければならないが、フォトリソグラフィ及びエッチング加工によれば、貫通孔４３をこのような断面楕円形状に形成することも可能である。
【００２７】
以上、本発明の実施形態について説明した。上記実施形態においてはアパーチャをホログラム記憶装置に使用する場合について説明した。しかし、本発明に係るアパーチャは特にこれに限られるものではなく、レーザ光を情報伝達媒体として使用する機器であれば同様に利用可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上本発明によれば、アパーチャ本体の一面に貫通孔を介して光を透過又は反射する多層膜フィルタを設け、多層膜フィルタは貫通孔の端部における周縁部に面接してなることから、アパーチャ本体の貫通孔の端部における周縁部を保護することができ、周縁部が欠けてしまうことを防ぐことができる。特に、貫通孔の端部における周縁部に鋭角状のエッジ部が形成されている場合には、このような効果は顕著である。
またアパーチャをこのような構成とすることにより、１つのアパーチャにレーザ光の乱れ成分を除去して波面を整える機能と、特定の波長の光のみを透過又は反射させる機能を持たせることができる。
【００２９】
また本発明によれば、アパーチャ本体を形成するための基板の一方の面に誘電体膜を成膜・積層することにより多層膜フィルタを形成した後、基板の多層膜フィルタを形成した面と反対の面に対してフォトリソグラフィによってレジストパターンを形成し、このレジストパターンを形成した基板にエッチング加工を施して貫通孔を形成してアパーチャを形成することにより、貫通孔の端部の周縁部が整ったアパーチャを形成することが可能となる。またこの方法によれば、レジストパターンの形状を変えることにより、貫通孔を楕円形状などの任意の形状に形成することが可能となる。
またこのとき、多層膜フィルタの第一層目の誘電体膜を、基板よりも化学的安定性が高い材料で成膜することにより、エッチングによって基板の不要部分のみが浸食・除去されるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態におけるアパーチャの正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態におけるアパーチャの使用形態の概略図である。
【図４】本発明の第一の実施形態におけるアパーチャによるレーザ光の乱れ成分の除去状態を表す概念図である。
【図５】本発明の第一の実施形態におけるアパーチャの形成過程を示す図である。
【図６】本発明の第二の実施形態におけるアパーチャの正面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ断面図である。
【図８】本発明の第二の実施形態におけるアパーチャの使用形態の概略図である。
【符号の説明】
１０      アパーチャ
１１      アパーチャ本体
１１ａ    基板
１２      多層膜フィルタ
１３      貫通孔
１４      エッジ部
２０      レジストパターン
３１      レーザダイオード
３２      集光レンズ
３３      コリメートレンズ
４０      アパーチャ
４１      アパーチャ本体
４２      多層膜フィルタ
４３      貫通孔
４４      エッジ部
Ｌ      レーザ光
Ｒ      乱れ成分
【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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