JP2002277705A - Microlens system and its adjusting method - Google Patents
Microlens system and its adjusting methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高密度光メモリに
使われる微小なスポットを必要とする情報記録再生用光
学系、あるいは光伝送路の接続などで使われる光結合素
子等、複数のマイクロレンズの組み合わせで構成される
マイクロレンズ光学系に関し、特にマイクロレンズ間の
高精度セルフアライメントに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plurality of microlenses such as an information recording / reproducing optical system requiring a minute spot used in a high-density optical memory or an optical coupling element used for connecting an optical transmission line. The present invention relates to a microlens optical system composed of a combination of the above, and particularly to a high-precision self-alignment between microlenses.
【０００２】[0002]
【従来の技術】直径が数ｕｍから数ｍｍの光学素子は、
マイクロ光学素子と呼ばれる。マイクロレンズは、従来
から光通信用の光結合素子や光情報記録装置の微小スポ
ット生成用のレンズとして利用されている。2. Description of the Related Art An optical element having a diameter of several um to several mm is
It is called a micro optical element. 2. Description of the Related Art Microlenses have been conventionally used as optical coupling elements for optical communication and as lenses for generating minute spots in optical information recording devices.
【０００３】複数のマイクロレンズを光軸方向に並べて
光学系を形成する場合、あるいはマイクロレンズを光フ
ァイバーと組み合わせて利用する場合等には、マイクロ
レンズ系を構成する各光学素子の光軸を精度良く合わせ
る必要がある。例えば、マイクロレンズ系を光情報記録
装置の微小スポット生成用の光学系として使用する場合
は、光軸のずれは数ミクロン以下に抑える必要がある。
光軸合わせの精度が悪いと、収差が大きくなり、スポッ
トが大きくなったり、光結合装置では結合効率が低下す
る等の問題が発生するため、光軸ずれをできるだけ小さ
く抑える必要がある。When an optical system is formed by arranging a plurality of microlenses in the direction of the optical axis, or when a microlens is used in combination with an optical fiber, the optical axis of each optical element constituting the microlens system is precisely adjusted. Need to match. For example, when a microlens system is used as an optical system for generating minute spots in an optical information recording device, it is necessary to keep the optical axis shift to several microns or less.
If the accuracy of optical axis alignment is poor, problems such as an increase in aberration, an increase in spot size, and a decrease in coupling efficiency in an optical coupling device occur. Therefore, it is necessary to minimize the optical axis deviation.
【０００４】そこで、光軸あわせの精度を上げるため、
鏡筒にレンズを配置したり、マイクロレンズと組み合わ
される部材とにガイドピンとガイド穴とを形成し、これ
らを合わせることによって精度を保つ技術が従来から知
られている。例えば、特開平１０−３００９７９号公報
には、Ｓｉ基板に設けたガイド穴と結合装置に備えたガ
イドピンとを合わせることによって光軸合わせの精度を
保つ技術が開示されている。Therefore, in order to increase the accuracy of optical axis alignment,
2. Description of the Related Art There has been conventionally known a technique in which a lens is arranged in a lens barrel, a guide pin and a guide hole are formed in a member combined with a microlens, and accuracy is maintained by combining these. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-30979 discloses a technique for maintaining the accuracy of optical axis alignment by aligning a guide hole provided in a Si substrate with a guide pin provided in a coupling device.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の構成では、マイクロレンズ自身が持つ製
造誤差や、ガイドピン、ガイド穴の加工誤差による影響
を避けることができないため、これらの単独、組み合わ
せの誤差が大きい場合には、収差が許容量を超えて大き
くなるという問題がある。また、従来の構成では、製造
誤差が小さく初期的には収差を小さく抑えられたとして
も、振動や衝撃、経時変化により光軸ずれが後発的に生
じた場合には、対処することができない。However, in the above-described conventional configuration, the influence of the manufacturing error of the microlens itself and the processing error of the guide pin and the guide hole cannot be avoided. When the error of the combination is large, there is a problem that the aberration becomes larger than an allowable amount. Further, in the conventional configuration, even if the manufacturing error is small and the aberration is suppressed to a small value at the beginning, it is not possible to cope with a late occurrence of the optical axis shift due to vibration, shock, or aging.
【０００６】本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、マイクロレンズの光軸を精度
良くアライメントでき、かつ、後発的な光軸ずれにも対
処することができるマイクロレンズ系、およびその調整
方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has been made in consideration of the above-described problems, and is capable of accurately aligning the optical axis of a microlens and coping with late optical axis deviation. It is an object to provide a lens system and a method for adjusting the lens system.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明にかかるマイクロ
レンズ系は、上記の目的を達成させるため、少なくとも
1つのマイクロレンズが設けられた基板に、光軸方向、
光軸に対して垂直な方向、光軸を傾ける方向の少なくと
も１つの方向にマイクロレンズを変位させるアクチュエ
ータを設けたことを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The microlens system according to the present invention has at least
On the substrate provided with one micro lens, the optical axis direction,
An actuator for displacing the microlens in at least one of a direction perpendicular to the optical axis and a direction inclining the optical axis is provided.
【０００８】上記の構成によれば、アクチュエータを駆
動してマイクロレンズを変位させることにより、レンズ
の光軸合わせをすることができる。また、振動等により
後発的な光軸ずれが生じた場合にも、同様にアクチュエ
ータによりレンズを変位させることにより、光軸を合わ
せることができる。なお、マイクロレンズとアクチュエ
ータとは、同様の半導体プロセスを利用して製造される
ことが望ましい。[0008] According to the above arrangement, the optical axis of the lens can be adjusted by driving the actuator to displace the microlens. Further, even when a late optical axis shift occurs due to vibration or the like, the optical axis can be adjusted by displacing the lens by the actuator in the same manner. It is desirable that the microlens and the actuator are manufactured using the same semiconductor process.
【０００９】本発明にかかるマイクロレンズ系の調整方
法は、マイクロレンズ系の結像位置にスポット径、スポ
ット形状を観察する手段を設け、この観察手段によりス
ポット径、スポット形状を測定しつつマイクロレンズの
光軸方向のアライメントを調整することを特徴とする。In the method of adjusting a microlens system according to the present invention, a means for observing a spot diameter and a spot shape is provided at an image forming position of the microlens system, and the microlens is measured while measuring the spot diameter and the spot shape by the observation means. The alignment in the optical axis direction is adjusted.
【００１０】また、マイクロレンズ系の光源側に格子フ
ィルターを設けると共に、マイクロレンズ系の像面に形
成される回折パターンを観察する手段を設け、この観察
手段により回折パターンを測定しつつマイクロレンズの
光軸に対して垂直な方向、光軸を傾ける方向のアライメ
ントを調整することを特徴とする。In addition, a grating filter is provided on the light source side of the microlens system, and means for observing a diffraction pattern formed on the image plane of the microlens system is provided. It is characterized in that alignment in a direction perpendicular to the optical axis and in a direction inclining the optical axis is adjusted.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるマイクロレ
ンズ系、およびその調整方法の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１は、実施形態にかかるマイクロレン
ズ系１０を示す断面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a microlens system according to the present invention and a method for adjusting the same will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a microlens system 10 according to the embodiment.
【００１２】このマイクロレンズ系１０は、２枚の平凸
マイクロレンズ１１，１２を凸面を向かい合わせて配置
することにより構成されている。図中左側の平凸マイク
ロレンズ１１は、中央部に光束を通過させるレンズ面１
１ａを有すると共に、周囲に取り付け用の基板となるフ
ランジ１１ｂを備える。右側の平凸マイクロレンズ１２
も、同様にレンズ面１２ａとフランジ１２ｂとを備え
る。The microlens system 10 is configured by arranging two plano-convex microlenses 11, 12 with their convex surfaces facing each other. The plano-convex microlens 11 on the left side of the figure is a lens surface 1 that allows a light beam to pass through the center.
1a, and a flange 11b around the periphery of the mounting board. Right plano-convex micro lens 12
Also has a lens surface 12a and a flange 12b.
【００１３】平凸マイクロレンズ１１、１２のフランジ
１１ｂ、１２ｂの間には、マイクロレンズ１１とマイク
ロレンズ１２とを光軸方向に相対的に平行移動させるア
クチュエータ１３が設けられている。アクチュエータ１
３は、レンズ面１１ａ、１２ａの周囲に設けられてお
り、その形状は、リング状の一体形状であってもよい
し、３つの部分に分かれて１２０度間隔で設けられても
よい。An actuator 13 is provided between the flanges 11b and 12b of the plano-convex microlenses 11 and 12 to relatively move the microlens 11 and the microlens 12 relatively in the optical axis direction. Actuator 1
3 is provided around the lens surfaces 11a and 12a, and the shape thereof may be a ring-shaped integral shape, or may be divided into three portions and provided at intervals of 120 degrees.
【００１４】アクチュエータ１３としては、積層ピエゾ
素子のような圧電素子、あるいは電磁誘導型や超音波の
アクチュエータ、さらには半導体プロセスを利用して作
製する静電アクチュエータを用いることができる。特
に、静電アクチュエータは小型・薄型であり、マイクロ
レンズ作製プロセスに類似した半導体プロセスで作製で
きる。アクチュエータ１３をマイクロレンズ１１、１２
に対して固定する際には、接着剤で固定してもよいが、
マイクロレンズがSiO2で作製されアクチュエータがSiで
作製されている場合には、陽極接合により固定すること
ができる。マイクロレンズのフランジとアクチュエータ
とに予め位置合わせ用のマークを形成しておけば、これ
らのマークを合わせて両者を結合することにより、簡単
にかつ精度よく互いの位置を合わせることができる。As the actuator 13, a piezoelectric element such as a laminated piezo element, an electromagnetic induction type or ultrasonic actuator, or an electrostatic actuator manufactured using a semiconductor process can be used. In particular, the electrostatic actuator is small and thin, and can be manufactured by a semiconductor process similar to a microlens manufacturing process. The actuator 13 is connected to the micro lenses 11 and 12
When fixing against, it may be fixed with an adhesive,
If the microlenses are made of SiO 2 and the actuator is made of Si, they can be fixed by anodic bonding. If a mark for positioning is formed in advance on the flange of the microlens and the actuator, the position can be easily and accurately adjusted by aligning these marks and joining them.
【００１５】図２は、図１に示したマイクロレンズ系１
０を例えば光情報記録装置の対物レンズとして利用する
場合の光学系の概略を示す。この光学系は、光源である
半導体レーザー２０、半導体レーザー２０から発した発
散光を平行光にするコリメートレンズ２１、そして、平
行光を集光して記録媒体２２上にビームスポットを形成
する対物レンズとしてのマイクロレンズ系１０から構成
されている。FIG. 2 shows the micro lens system 1 shown in FIG.
An outline of an optical system when 0 is used, for example, as an objective lens of an optical information recording device is shown. This optical system includes a semiconductor laser 20 as a light source, a collimating lens 21 for converting divergent light emitted from the semiconductor laser 20 into parallel light, and an objective lens for condensing the parallel light to form a beam spot on a recording medium 22. And a microlens system 10 as an example.
【００１６】光軸合わせの調整が正確になされている場
合には、図２に示すようにマイクロレンズ系１０により
集光されるレーザー光の焦点位置と記録媒体２２とが一
致する。マイクロレンズ系１０の間隔が設計値からずれ
ている場合、あるいは、製造誤差によりマイクロレンズ
系１０のパワーが設計値からずれている場合等には、焦
点位置と記録媒体２２とが一致しない。そこで、光学系
の組立後、焦点位置を測定する必要がある。When the adjustment of the optical axis alignment is correctly performed, the focal position of the laser light condensed by the microlens system 10 matches the recording medium 22 as shown in FIG. When the distance between the microlens systems 10 deviates from the design value, or when the power of the microlens system 10 deviates from the design value due to a manufacturing error, the focal position and the recording medium 22 do not match. Therefore, it is necessary to measure the focal position after assembling the optical system.
【００１７】測定時には、図３、４に示すように、記録
媒体２２の位置にＣＣＤやＭＯＳイメージセンサ等のエ
リアセンサ２３を配置する。このエリアセンサ２３は、
光学系により形成されるビームスポットのスポット径、
スポット形状を測定するためのものである。At the time of measurement, as shown in FIGS. 3 and 4, an area sensor 23 such as a CCD or a MOS image sensor is disposed at the position of the recording medium 22. This area sensor 23
Spot diameter of the beam spot formed by the optical system,
This is for measuring the spot shape.
【００１８】マイクロレンズ１１、１２間の間隔が設計
よりも広い場合には、図３に示すように焦点位置はエリ
アセンサ２３より手前となる。また、マイクロレンズ１
１、１２間の間隔が設計よりも狭い場合には、図４に示
すように焦点位置はエリアセンサ２３の後ろ側になる。
いずれの場合にも、焦点位置がエリアセンサに一致して
いない場合にはスポット径が大きくなる。そこで、エリ
アセンサ２３からの出力を図示せぬディスプレイに表示
し、アクチュエータ１３を動作させてマイクロレンズ１
１、１２を光軸方向に相対的に変位させ、スポット径が
最小となるよう間隔を調整する。When the distance between the microlenses 11 and 12 is wider than designed, the focal position is located before the area sensor 23 as shown in FIG. In addition, micro lens 1
When the interval between 1 and 12 is smaller than the design, the focal position is behind the area sensor 23 as shown in FIG.
In any case, when the focal position does not coincide with the area sensor, the spot diameter becomes large. Therefore, the output from the area sensor 23 is displayed on a display (not shown), and the actuator 13 is operated to operate the micro lens 1.
1 and 12 are relatively displaced in the optical axis direction, and the interval is adjusted so that the spot diameter is minimized.
【００１９】上記の構成では、アクチュエータ１３がマ
イクロレンズ１１、１２を光軸方向に相対的に変位させ
る手段として利用されているが、いずれかのマイクロレ
ンズを光軸に対して垂直な方向、あるいは光軸を傾ける
方向にアライメント調整する手段として利用することも
できる。この場合にも、圧電素子、電磁誘導型や超音波
のアクチュエータ、静電素子を用いることができる。光
軸を傾ける方向の調整は、レンズ面の周囲３カ所に設け
られた光軸方向に変位可能なアクチュエータの駆動量を
個別に調整することにより行うことができる。光軸に対
して垂直な方向の調整を可能とするためには、別途アク
チュエータを設ける必要がある。複数のアクチュエータ
を組み合わせることにより調整方向を設定してもよい。In the above configuration, the actuator 13 is used as a means for relatively displacing the microlenses 11 and 12 in the optical axis direction. It can also be used as a means for adjusting the alignment in the direction in which the optical axis is inclined. Also in this case, a piezoelectric element, an electromagnetic induction type or ultrasonic actuator, or an electrostatic element can be used. The adjustment of the direction in which the optical axis is inclined can be performed by individually adjusting the drive amounts of actuators that can be displaced in the optical axis direction provided at three locations around the lens surface. In order to enable adjustment in the direction perpendicular to the optical axis, it is necessary to provide a separate actuator. The adjustment direction may be set by combining a plurality of actuators.
【００２０】図２に示した光情報記録装置用の光学系に
おいて、マイクロレンズ系１０が光軸に対して垂直な方
向、あるいは光軸を傾ける方向の誤差を含む場合には、
レーザー光の集光位置が正規の位置である光軸上から外
れ、かつ、コマ収差等の発生の原因となる。そこで、光
学系の組立後、焦点位置の移動を測定する必要がある。In the optical system for an optical information recording apparatus shown in FIG. 2, when the microlens system 10 includes an error in a direction perpendicular to the optical axis or in a direction tilting the optical axis,
The condensing position of the laser beam deviates from the optical axis, which is a regular position, and causes coma aberration and the like. Therefore, it is necessary to measure the movement of the focal position after assembling the optical system.
【００２１】測定時には、図５に示すように、マイクロ
レンズ系１０の光源側に格子フィルター２４を設けると
共に、記録媒体２２の位置にエリアセンサ２３を配置す
る。格子フィルター２４は、図６に示すように、透過率
０の領域と１の領域とが等間隔ピッチで交互に配列した
格子パターン(Ronchi格子)を有する。エリアセンサ２３
は、光学系により形成される回折パターンを測定するた
めのものである。At the time of measurement, as shown in FIG. 5, a grating filter 24 is provided on the light source side of the microlens system 10, and an area sensor 23 is arranged at the position of the recording medium 22. As shown in FIG. 6, the grating filter 24 has a grating pattern (Ronchi grating) in which regions of transmittance 0 and regions of 1 are alternately arranged at an equal pitch. Area sensor 23
Is for measuring a diffraction pattern formed by the optical system.
【００２２】格子フィルターを透過した光は、回折さ
れ、マイクロレンズ系１０を介してエリアセンサ２３上
に回折像をつくる。回折像は０次、±１次、±２次、±
３次、…と高次の回折が観察される。このうち±１次光
は０次光からλf/pの位置に現れる。このときλは使用
する波長、ｆはマイクロレンズ系１０の焦点距離、ｐは
格子ピッチである。The light transmitted through the grating filter is diffracted and forms a diffraction image on the area sensor 23 via the micro lens system 10. Diffraction images are 0 order, ± 1 order, ± 2 order, ±
.., And higher diffraction orders are observed. Among these, ± first-order light appears at a position of λf / p from zero-order light. At this time, λ is the wavelength to be used, f is the focal length of the microlens system 10, and p is the grating pitch.
【００２３】ここで、図５に示したようにマイクロレン
ズ１２が光軸に対して偏心している場合には、回折像の
強度分布が±１次光間で異なる。図７は偏心がない場合
の回折像、図８は偏心が１０μｍある場合の回折像を、
それぞれ計算により求めた結果を示す。中央の強度の強
いピークが０次光、その左右両側に位置する強度の弱い
ピークが±１次光を示している。図７では、±１次光が
対称形状に現れているが、図８では、±１次光の強度が
非対称になっていることがわかる。そこで、この回折像
の強度分布を測定することにより、ずれ量を求めること
ができ、ここからアクチュエータ１３の駆動量を求める
ことができる。求められた駆動量にしたがってアクチュ
エータ１３を駆動することにより、マイクロレンズ１２
を光軸に対して垂直な方向に変位させ、偏心を補正する
ことができる。Here, when the microlens 12 is decentered with respect to the optical axis as shown in FIG. 5, the intensity distribution of the diffraction image differs between the ± first-order lights. FIG. 7 shows a diffraction image without eccentricity, and FIG. 8 shows a diffraction image with eccentricity of 10 μm.
The results obtained by calculation are shown below. The strong peak at the center indicates the zero-order light, and the weak peaks located on both left and right sides thereof indicate the ± first-order light. In FIG. 7, the ± first-order light appears symmetrically, but in FIG. 8, it can be seen that the intensity of the ± first-order light is asymmetric. Therefore, by measuring the intensity distribution of the diffraction image, the amount of displacement can be obtained, and the driving amount of the actuator 13 can be obtained therefrom. By driving the actuator 13 according to the obtained driving amount, the micro lens 12
Can be displaced in a direction perpendicular to the optical axis to correct eccentricity.
【００２４】いずれかのマイクロレンズが光軸に対して
傾いた場合にも、回折像の強度分布が非対称になる。図
９は、マイクロレンズ１２が光軸に対して１．５度傾い
た場合の回折像を計算により求めた結果を示す。図９に
おいても、±1次光の強度分布が非対称に現れている。
そこで、上記と同様に回折像の強度分布からアクチュエ
ータ１３の駆動量を求め、それにしたがってアクチュエ
ータ１３を駆動することにより、マイクロレンズ１２の
光軸の傾きを補正することができる。Even when one of the micro lenses is inclined with respect to the optical axis, the intensity distribution of the diffraction image becomes asymmetric. FIG. 9 shows a result obtained by calculating a diffraction image when the microlens 12 is inclined by 1.5 degrees with respect to the optical axis. Also in FIG. 9, the intensity distribution of the ± 1st order light appears asymmetrically.
Thus, the drive amount of the actuator 13 is obtained from the intensity distribution of the diffraction image in the same manner as described above, and the actuator 13 is driven according to the drive amount, whereby the inclination of the optical axis of the microlens 12 can be corrected.
【００２５】なお、図６に示すように１方向に周期を持
つ格子フィルター２４を用いると、回折像は格子ベクト
ルと同一方向に現れる。したがって、偏心、あるいは傾
きのベクトルと格子ベクトルとが平行である場合に回折
像に現れる非対称成分が最大となる。そこで、このよう
な格子フィルター２４を利用する場合には、格子ベクト
ルの方向を少なくとも９０度異なる２つの角度位置で、
あるいは、より小さい角度ピッチで回転させた各角度位
置で、回折光の強度分布を測定することが望ましい。When a grating filter 24 having a period in one direction is used as shown in FIG. 6, the diffraction image appears in the same direction as the grating vector. Therefore, when the eccentricity or inclination vector and the lattice vector are parallel, the asymmetric component appearing in the diffraction image becomes maximum. Therefore, when such a lattice filter 24 is used, the directions of the lattice vectors are changed at least by 90 degrees at two angular positions.
Alternatively, it is desirable to measure the intensity distribution of the diffracted light at each angular position rotated at a smaller angular pitch.
【００２６】格子フィルターとしては、上記のようなRo
nchi格子のみでなく、透過率が正弦的に変化する正弦波
格子を用いてもよい。正弦波格子を用いる場合には、０
次光と±1次光とのみが観察される。As the lattice filter, Ro as described above is used.
In addition to the nchi grating, a sine wave grating whose transmittance varies sinusoidally may be used. If a sine wave grating is used, 0
Only the secondary light and ± primary light are observed.
【００２７】次に、マイクロレンズとアクチュエータと
を作製するための方法について説明する。ここでは、フ
ォトリソグライフィ技術とドライエッチング技術を用い
た半導体プロセスを利用する。アクチュエータはSi基板
を微細加工することにより作製する静電型アクチュエー
タである。Next, a method for manufacturing a microlens and an actuator will be described. Here, a semiconductor process using a photolithography technique and a dry etching technique is used. The actuator is an electrostatic actuator manufactured by finely processing a Si substrate.
【００２８】マイクロレンズを作製する基板は、透明な
ガラス基板である。この基板材料にマイクロレンズを図
１０に示す手順で形成する。The substrate on which the microlens is manufactured is a transparent glass substrate. A microlens is formed on this substrate material by the procedure shown in FIG.
【００２９】まず、ガラス基板３０上に感光性材料３１
を塗布する（図１０(Ａ)）。塗布する感光性材料３１の
厚さは、基板３０上に形成するマイクロレンズの厚さ
と、エッチングの際の基板３０のエッチング速度と感光
性材料３１のエッチング速度との比(選択比)とにより決
定される。例えば、両者のエッチング速度が等しい場合
(選択比１)には、感光性材料の厚さを形成するマイクロ
レンズの厚さとほぼ等しくする。また、基板３０のエッ
チング速度が感光性材料３１のエッチング速度より２倍
大きい場合（選択比２）には、感光性材料３１の厚さは
マイクロレンズの厚さの1/2でよい。First, a photosensitive material 31 is placed on a glass substrate 30.
Is applied (FIG. 10A). The thickness of the photosensitive material 31 to be applied is determined by the thickness of the microlens formed on the substrate 30 and the ratio (selectivity) between the etching rate of the substrate 30 and the etching rate of the photosensitive material 31 during etching. Is done. For example, when both etching rates are equal
In (selection ratio 1), the thickness of the photosensitive material is made substantially equal to the thickness of the microlens forming the photosensitive material. When the etching rate of the substrate 30 is twice as large as the etching rate of the photosensitive material 31 (selection ratio 2), the thickness of the photosensitive material 31 may be 1/2 of the thickness of the microlens.
【００３０】感光性材料３１としては通常の半導体製造
で用いられるフォトレジストあるいは感光性ドライフィ
ルムを使用することができる。具体的には、OFPR-800
（ポジ型レジスト）、OMR-85（ネガ型レジスト）等を用
いる。ポジ型あるいはネガ型の選択によりレジストに形
状を転写する工程(フォトリソ工程)に用いるフォトマス
クの形状が変化するが、基本的な形成手順は共通であ
る。以下、選択比１、ポジ型レジストを用いる場合につ
いて説明する。As the photosensitive material 31, a photoresist or a photosensitive dry film used in ordinary semiconductor manufacturing can be used. Specifically, OFPR-800
(Positive resist), OMR-85 (negative resist), etc. are used. The shape of the photomask used in the step of transferring the shape to the resist (photolithography step) changes depending on the selection of the positive type or the negative type, but the basic formation procedure is common. Hereinafter, a case in which a positive resist having a selectivity of 1 is used will be described.
【００３１】感光性材料３１にマイクロレンズと同等形
状を形成できるように透過率分布を設定したマスクを介
して光を照射し、感光性材料３１を感光させる。これを
現像すると、基板３０上にマイクロレンズと同等形状の
感光性材料３１が残る(図１０(Ｂ)）。このようにして
形成したレンズ形状の樹脂をマスクとして基板ガラスを
基板に垂直な方向にエッチング(異方性エッチング）す
る。エッチングの手段としては半導体プロセスで通常用
いられるドライエッチングが可能である。具体的には、
反応性イオンエッチング法(ＲＩＥ)、電子サイクロトロ
ン共鳴エッチング法(ＥＣＲ)等を利用する。ドライエッ
チングに用いるガスは、基板３０の材料により選択で
き、例えば基板３０がガラスの場合はCF4、CHF3等が用
いられる。また、エッチング速度、選択性の調整のた
め、エッチングガスにN2、O2、Ar等のガスを混入しても
よい。このようにして基板３０上にマイクロレンズ形状
を形成する(図１０(Ｃ))。The photosensitive material 31 is exposed to light through a mask in which the transmittance distribution is set so that the photosensitive material 31 can have the same shape as the microlens. When this is developed, a photosensitive material 31 having the same shape as the microlens remains on the substrate 30 (FIG. 10B). The substrate glass is etched (anisotropic etching) in a direction perpendicular to the substrate using the lens-shaped resin thus formed as a mask. As an etching means, dry etching usually used in a semiconductor process can be used. In particular,
Reactive ion etching (RIE), electron cyclotron resonance etching (ECR), or the like is used. The gas used for the dry etching can be selected depending on the material of the substrate 30. For example, when the substrate 30 is glass, CF 4 , CHF 3 or the like is used. Further, in order to adjust the etching rate and the selectivity, a gas such as N 2 , O 2 , or Ar may be mixed into the etching gas. Thus, a microlens shape is formed on the substrate 30 (FIG. 10C).
【００３２】次に、アクチュエータを基板上に作製す
る。静電型アクチュエータは、Si製の基板を支持体とし
て用い、基板をフォトリソとウエット/ドライエッチン
グなどの半導体作製プロセスを用いて微細加工すること
により作製される。マイクロレンズとアクチュエータと
を接合するには、両者を接着剤により貼り合せでもよい
し、材料がガラスとSiであれば、陽極接合によって接合
することもできる。Next, an actuator is formed on the substrate. The electrostatic actuator is manufactured by using a substrate made of Si as a support and subjecting the substrate to fine processing using a semiconductor manufacturing process such as photolithography and wet / dry etching. In order to join the microlens and the actuator, they may be bonded together with an adhesive, or if the materials are glass and Si, they may be joined by anodic bonding.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のマイクロ
レンズ系によれば、マイクロレンズと同一基板に設けら
れたアクチュエータを駆動してマイクロレンズを変位さ
せることにより、高精度でレンズの光軸合わせをするこ
とができる。また、振動等により後発的な光軸ずれが生
じた場合にも、同様にアクチュエータによりレンズを変
位させることにより、光軸を合わせることができる。As described above, according to the microlens system of the present invention, the microlens is displaced by driving the actuator provided on the same substrate as the microlens, so that the optical axis of the lens can be precisely adjusted. Can be matched. Further, even when a late optical axis shift occurs due to vibration or the like, the optical axis can be adjusted by displacing the lens by the actuator in the same manner.
【００３４】また、本発明の調整方法によれば、結像位
置にスポット径、スポット形状を観察する手段を配置す
ることにより、マイクロレンズの光軸方向のアライメン
トを調整することができ、あるいは、格子フィルターを
併用することにより、光軸に対して垂直な方向、光軸を
傾ける方向のアライメントを調整することができる。According to the adjustment method of the present invention, by arranging means for observing the spot diameter and the spot shape at the image forming position, the alignment of the microlens in the optical axis direction can be adjusted. By using the grating filter together, it is possible to adjust the alignment in the direction perpendicular to the optical axis and the direction in which the optical axis is inclined.
【図１】 実施形態にかかるマイクロレンズ系を示す断
面図であるFIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a microlens system according to an embodiment.
【図２】 図１に示したマイクロレンズ系を利用した光
情報記録装置の光学系の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an optical system of the optical information recording device using the micro lens system shown in FIG.
【図３】 図２の光学系の測定時、マイクロレンズ間の
間隔が設計よりも広い場合を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a case where a distance between microlenses is wider than designed when measuring the optical system of FIG. 2;
【図４】 図２の光学系の測定時、マイクロレンズ間の
間隔が設計よりも狭い場合を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a case where a distance between microlenses is narrower than designed when measuring the optical system of FIG. 2;
【図５】 図２の光学系の測定時、一方のマイクロレン
ズが偏心した場合を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a case where one microlens is decentered when measuring the optical system of FIG. 2;
【図６】 図５の測定時に利用される格子フィルターの
格子パターンを示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a grating pattern of a grating filter used at the time of the measurement in FIG. 5;
【図７】 図６の光学系で発生した回折像の計算結果を
示すグラフであり、光軸の偏心、傾きがない状態を示
す。7 is a graph showing a calculation result of a diffraction image generated in the optical system of FIG. 6, showing a state where there is no eccentricity and inclination of an optical axis.
【図８】 図６の光学系で発生した回折像の計算結果を
示すグラフであり、一方のマイクロレンズの光軸が偏心
した状態を示す。8 is a graph showing a calculation result of a diffraction image generated in the optical system of FIG. 6, showing a state where the optical axis of one microlens is decentered.
【図９】 図６の光学系で発生した回折像の計算結果を
示すグラフであり、一方のマイクロレンズの光軸が傾い
た状態を示す。9 is a graph showing a calculation result of a diffraction image generated in the optical system of FIG. 6, showing a state where the optical axis of one microlens is inclined.
【図１０】 実施形態のマイクロレンズの製造工程を示
す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the microlens of the embodiment.
１０：マイクロレンズ系 １１，１２：マイクロレンズ １１ａ，１２ａ：レンズ面 １１ｂ，１２ｂ：フランジ ２０：半導体レーザー ２１：コリメートレンズ ２２：光記録媒体 ２３：エリアセンサ ２４：格子フィルター 10: Micro lens system 11, 12: Micro lens 11a, 12a: Lens surface 11b, 12b: Flange 20: Semiconductor laser 21: Collimating lens 22: Optical recording medium 23: Area sensor 24: Lattice filter
Claims (4)
クロレンズ系において、少なくとも1つのマイクロレン
ズが設けられた基板に、光軸方向、光軸に対して垂直な
方向、光軸を傾ける方向の少なくとも１つの方向に前記
マイクロレンズを変位させるアクチュエータを設けたこ
とを特徴とするマイクロレンズ系。In a microlens system including a plurality of microlenses, at least one of an optical axis direction, a direction perpendicular to the optical axis, and a direction tilting the optical axis is provided on a substrate provided with at least one microlens. A microlens system comprising an actuator for displacing the microlens in one direction.
ータとが同様の半導体プロセスを利用して製造されてい
ることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズ
系。2. The microlens system according to claim 1, wherein the microlens and the actuator are manufactured by using a similar semiconductor process.
ット径、スポット形状を観察する手段を設け、該観察手
段によりスポット径、スポット形状を測定しつつ前記マ
イクロレンズの光軸方向のアライメントを調整すること
を特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズ系の調整
方法。3. A means for observing a spot diameter and a spot shape at an image forming position of the microlens system, and adjusting the alignment of the microlens in the optical axis direction while measuring the spot diameter and the spot shape by the observing means. The method for adjusting a microlens system according to claim 1, wherein:
ィルターを設けると共に、前記マイクロレンズ系の像面
に形成される回折パターンを観察する手段を設け、該観
察手段により回折パターンを測定しつつ前記マイクロレ
ンズの光軸に対して垂直な方向、光軸を傾ける方向のア
ライメントを調整することを特徴とする請求項１に記載
のマイクロレンズ系の調整方法。4. A grating filter is provided on the light source side of the microlens system, and means for observing a diffraction pattern formed on an image plane of the microlens system is provided. The observation means measures the diffraction pattern while measuring the diffraction pattern. The method for adjusting a microlens system according to claim 1, wherein the alignment in a direction perpendicular to the optical axis of the microlens and in a direction inclining the optical axis is adjusted.
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|---|---|---|---|
| JP2001081915A JP2002277705A (en) | 2001-03-22 | 2001-03-22 | Microlens system and its adjusting method |
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| JP (1) | JP2002277705A (en) |
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|---|---|---|---|---|
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| EP1619523A1 (en) | 2004-07-22 | 2006-01-25 | Alps Electric Co., Ltd. | Optical lens and method of manufacturing the same |
| US7499220B2 (en) | 2003-08-08 | 2009-03-03 | Alps Electric Co., Ltd. | Optical lens and method of manufacturing the same |
-
2001
- 2001-03-22 JP JP2001081915A patent/JP2002277705A/en active Pending
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