JP2003098351A

JP2003098351A - 被描画基材、その金型、光ピックアップ装置、光学素子加工方法、その方法にて加工された基材、電子ビーム描画装置、及び光学素子

Info

Publication number: JP2003098351A
Application number: JP2001292053A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Furuta; 和三古田; Yuichi Akanabe; 祐一茜部; Masahiro Morikawa; 雅弘森川; Tomohide Mizukoshi; 智秀水越; Osamu Masuda; 修増田; Yasushi Horii; 康司堀井
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2003-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、光ピックアップ装置、光学素子な
どの生産性の低下を防止しながらも、装置の小型化に寄
与できる被描画基材、その金型、光ピックアップ装置、
光学素子加工方法、その方法にて加工された基材、電子
ビーム描画装置、及び光学素子を提供する。【解決手段】レーザー供給源からのレーザー光を平行
光にする第１の光学素子、前記平行光を収束させる第２
の光学素子、光磁気記録媒体にて反射されたレーザー光
を第２の光学素子を介して平行光とし、前記平行光を前
記第１の光学素子にて集光し、集光された前記レーザー
光を受光させる受光素子、を含む。受光素子の出力に基
づいて前記光磁気記録媒体上の記録情報を読み出す。第
１の光学素子は、平行光を光路が近接したＰ，Ｓ両偏光
からなる複数の光束に分離する偏光分離構造を有する。
第２の光学素子は、該複数の光束のうち少なくともＰ，
Ｓ両偏光の２つの光束に位相差を生じせしめる複屈折位
相構造を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被描画基材、その
金型、光ピックアップ装置、光学素子加工方法、その方
法にて加工された基材、電子ビーム描画装置、及び光学
素子に関し、特に、射出成形で作成されるピックアップ
レンズにおいて偏光分離構造や複屈折位相構造などを備
えたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、情報記録媒体として、例えばＣ
Ｄ、ＤＶＤ等が広く使用されており、これらの記録媒体
を読み取る読取装置などの精密機器には、多くの光学素
子が利用されている。これらの機器に利用される光学素
子、例えば光レンズなどは、低コスト化並びに小型化の
観点から、ガラス製の光レンズよりも樹脂製の光レンズ
を用いることが多い。このような樹脂製の光レンズは、
一般の射出成形によって製造されており、射出成形用の
成形型も、一般的な切削加工によって形成されている。

【０００３】また、光学素子などを含む基材の表面上に
所望の形状を描画加工するものとしては、光露光などの
手法を用いた露光装置などによって加工を行うことが行
われている。

【０００４】一方、前述したような光レンズを利用した
読取装置などの光ピックアップ装置の一例として、例え
ば図３０に示すようなものが挙げられる。

【０００５】同図に示す光ピックアップ装置５００で
は、半導体レーザー５０１からのレーザー光は、コリメ
ートレンズ５０２で平行光となり、分離プリズム５０３
で対物レンズ５０４側に反射され、対物レンズ５０４に
よって回折限界まで集光されて光磁気ディスク５０５
（光磁気記録媒体）に照射される。

【０００６】光磁気ディスク５０５からのレーザー反射
光は、対物レンズ５０４に入光して再び平行光となり、
分離プリズム５０３を透過し、更に、１／２波長板５０
６を透過し偏光方位を変えた後、偏光分離素子５０７に
入射し、この偏光分離素子５０７で、光路が近接した
Ｐ，Ｓ両偏光からなる２つの光束に分離される。前記
Ｐ，Ｓ両偏光の光束はそれぞれ集光レンズ５０８，シリ
ンドリカルレンズ５０９によって集光されて、分割光検
出器５１０の分離受光領域（受光素子）にそれぞれのス
ポットを形成する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の光ピ
ックアップ装置では、使用される光学素子などの取り付
け部材点数が多く、コストが高くなるという問題があっ
た。しかも、偏光分離素子や波長板などを製造するため
には、基材の表面に対して所定の形状を得るためのプロ
セスを行う必要があるが、偏光分離素子や波長板の１つ
１つに対し、当該プロセスを行う必要があり、量産化の
観点から好ましくなく、生産性の低下を招いていた。

【０００８】さらに、前記偏光分離素子や波長板を含む
各種光学部材が配置される占有空間が大きくなり、当該
光ピックアップ装置などの小型化に寄与できないという
問題があった。

【０００９】また、最近では、光学素子に要求されるス
ペックや性能自体が向上してきており、例えば、光学機
能面に微細構造を製造する際に、当該光学素子を射出成
形するためには、成形型にそのような微細構造を付与す
るための面を形成しておく必要がある。

【００１０】しかし、現在用いていられるような成形技
術や加工技術の切削バイトにて、成形型に微細構造を形
成しようとすると、加工精度が劣るとともに、バイトの
強度、寿命の点で限界があり、サブミクロンオーダーあ
るいはそれ以下の精密な加工を行うことができない。

【００１１】また、露光装置などを上記光学素子の面へ
の加工もしくは成形型の加工などに用いることが考えら
れるが、基材の加工深さは、露光エネルギー量で制御す
るため、特に、光学素子の精密加工、あるいはフォトニ
ック結晶の作成などでは、非平面上に、照射される光の
波長より短い構造を正確に形成する必要が生じるため、
上記制御手法では適さない。しかも、平坦な材料しか加
工することができないという問題があった。

【００１２】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、光ピックアップ装
置、光学素子などの生産性の低下を防止しながらも、装
置の小型化に寄与でき、それらに用いられる光学素子な
どの基材に対して、サブミクロンオーダーでの３次元的
に変化する基材の加工を可能とした被描画基材、その金
型、光ピックアップ装置、光学素子加工方法、その方法
にて加工された基材、電子ビーム描画装置、及び光学素
子を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、少なくとも一面に曲面部
を有し、少なくとも該曲面部に対して電子ビームを走査
することにより描画パターンが描画される被描画基材で
あって、前記曲面部に、該曲面部に入射する光を、該光
の進行方向と交差する面内で少なくとも互いに垂直な方
向に振動する二つの偏光成分に偏光分離する偏光分離構
造を設けたことを特徴としている。

【００１４】また、請求項２に記載の発明は、少なくと
も一面に曲面部を有し、少なくとも該曲面部に対して電
子ビームを走査することにより描画パターンが描画され
る被描画基材であって、前記曲面部に、該曲面部より出
射する光を、該光の進行方向と交差する面内で少なくと
も互いに垂直な方向に振動する二つの偏光成分に偏光分
離する偏光分離構造を設けたことを特徴としている。

【００１５】また、請求項３に記載の発明は、少なくと
も一面に曲面部を有し、少なくとも該曲面部に対して電
子ビームを走査することにより描画パターンが描画され
る被描画基材であって、前記曲面部に、該曲面部に入射
する少なくとも互い垂直な方向に振動する各直線偏光の
うち、一方の直線偏光と他方の直線偏光とに位相差を生
じせしめる複屈折位相構造を設けたことを特徴としてい
る。

【００１６】また、請求項４に記載の発明は、少なくと
も一面に曲面部を有し、少なくとも該曲面部に対して電
子ビームを走査することにより描画パターンが描画され
る被描画基材であって、前記曲面部に、該曲面部に入射
する少なくとも互い垂直な方向に振動する各直線偏光の
うち、一方の直線偏光と他方の直線偏光とに位相差を生
じせしめる複屈折位相構造を設けたことを特徴としてい
る。

【００１７】また、請求項５に記載の発明は、電子ビー
ムを走査することにより描画パターンが描画される被描
画層を備えた被描画基材であって、前記被描画層に、該
被描画層に入射する光を、該光の進行方向と交差する面
内で少なくとも互いに垂直な方向に振動する二つの偏光
成分に偏光分離する偏光分離構造を描画により形成した
ことを特徴としている。

【００１８】また、請求項６に記載の発明は、電子ビー
ムを走査することにより描画パターンが描画される被描
画層を備えた被描画基材であって、前記被描画層に、該
被描画層より出射する光を、該光の進行方向と交差する
面内で少なくとも互いに垂直な方向に振動する二つの偏
光成分に偏光分離する偏光分離構造を描画により形成し
たことを特徴としている。

【００１９】また、請求項７に記載の発明は、電子ビー
ムを走査することにより所定の描画パターンが描画され
る被描画層を備えた被描画基材であって、前記被描画層
に、該被描画層に入射する少なくとも互い垂直な方向に
振動する各直線偏光のうち、一方の直線偏光と他方の直
線偏光とに位相差を生じせしめる複屈折位相構造を描画
により形成したことを特徴としている。

【００２０】また、請求項８に記載の発明は、電子ビー
ムを走査することにより描画パターンが描画される被描
画層を備えた被描画基材であって、前記被描画層に、該
被描画層より出射する少なくとも互い垂直な方向に振動
する各直線偏光のうち、一方の直線偏光と他方の直線偏
光とに位相差を生じせしめる複屈折位相構造を描画によ
り形成したことを特徴としている。

【００２１】また、請求項９に記載の発明は、電子ビー
ムを走査することにより第１の描画パターンが描画され
一方の面に形成された第１の被描画面と、前記第１の被
描画面と反対側の他方の面に形成され、前記第１の描画
パターンと異なる第２の描画パターンが描画される第２
の被描画面と、を備えた被描画基材であって、前記第１
の被描画面は、該第１の被描画面に入射する少なくとも
互い垂直な方向に振動する各直線偏光のうち、一方の直
線偏光と他方の直線偏光とに位相差を生じせしめる複屈
折位相構造を有し、前記第２の被描画面は、前記第１の
被描画面に入射し前記第２の被描画面より出者する光を
回折する回折格子構造を有することを特徴としている。

【００２２】また、請求項１０に記載の発明は、電子ビ
ームを走査することにより第１の描画パターンが描画さ
れ一方の面に形成される第１の被描画面と、前記第１の
被描画面と反対側の他方の面に形成され、前記第１の描
画パターンと異なる第２の描画パターンが描画される第
２の被描画面と、を備えた被描画基材であって、前記第
１の被描画面は、該第１の被描画面に入射する光を回折
する回折格子構造を有し、前記第２の被描画面は、前記
第１の被描画面にて回折された少なくとも互い垂直な方
向に振動する各直線偏光のうち、一方の直線偏光と他方
の直線偏光とに位相差を生じせしめる複屈折位相構造を
有することを特徴としている。

【００２３】また、請求項１１に記載の発明は、電子ビ
ームを走査することにより第１の描画パターンが描画さ
れ一方の面に形成される第１の被描画面と、前記第１の
被描画面と反対側の他方の面に形成され、前記第１の描
画パターンと異なる第２の描画パターンが描画される第
２の被描画面と、を備えた被描画基材であって、前記第
１の被描画面は、該第１の被描画面に入射する光を、該
光の進行方向と交差する面内で少なくとも互いに垂直な
方向に振動する二つの偏光成分に偏光分離する偏光分離
構造を有し、前記第２の被描画面は、前記第１の被描画
面に入射し前記第２の被描画面より出者する光を回折す
る回折格子構造を有することを特徴としている。

【００２４】また、請求項１２に記載の発明は、電子ビ
ームを走査することにより第１の描画パターンが描画さ
れ一方の面に形成される第１の被描画面と、前記第１の
被描画面と反対側の他方の面に形成され、前記第１の描
画パターンと異なる第２の描画パターンが描画される第
２の被描画面と、を備えた被描画基材であって、前記第
１の被描画面は、該第１の被描画面に入射する光を回折
する回折格子構造を有し、前記第２の被描画面は、前記
第１の被描画面にて回折された光を、該光の進行方向と
交差する面内で少なくとも互いに垂直な方向に振動する
二つの偏光成分に偏光分離する偏光分離構造を有するこ
とを特徴としている。

【００２５】また、請求項１３に記載の発明は、電子ビ
ームを走査することにより第１の描画パターンが描画さ
れ一方の面に形成される第１の被描画面と、前記第１の
被描画面と反対側の他方の面に形成され、前記第１の描
画パターンと異なる第２の描画パターンが描画される第
２の被描画面と、を備えた被描画基材であって、前記第
１の被描画面は、該第１の被描画面に入射する少なくと
も互い垂直な方向に振動する各直線偏光のうち、一方の
直線偏光と他方の直線偏光とに位相差を生じせしめる複
屈折位相構造を有し、前記第２の被描画面は、前記第１
の被描画面にて入射した光を、該光の進行方向と交差す
る面内で少なくとも互いに垂直な方向に振動する二つの
偏光成分に偏光分離する偏光分離構造を有することを特
徴としている。

【００２６】また、請求項１４に記載の発明は、前記偏
光分離構造は、第１の幅を有する第１の凸部と、前記第
１の幅と異なる前記第２の幅を有する第２の凸部とが間
隔をおいて複数形成されることを特徴としている。

【００２７】また、請求項１５に記載の発明は、前記偏
光分離構造は、第１の幅を有する第１の凸部と前記第１
の幅と異なる第２の幅を有する第１の凹部とが交互に形
成された第１の凹凸部と、前記第１、第２の幅と異なる
第３の幅にて形成された第２の凹部とが交互に形成され
ることを特徴としている。

【００２８】また、請求項１６に記載の発明は、前記複
屈折位相構造は、第１の幅を有する凸部と、前記第１の
幅より短い第２の幅を有する凹部とが交互に形成される
ことを特徴としている。

【００２９】また、請求項１７に記載の発明は、前記回
折格子構造は、少なくとも一面に形成された曲面部に回
折格子を傾けて各ピッチ毎に形成し、この回折格子の少
なくとも１ピッチに、当該ピッチの区切り目位置にて前
記曲面部より立ち上がる側壁部と、隣接する各側壁部間
に形成された傾斜部と、を含むことを特徴としている。

【００３０】また、請求項１８では、上述のいずれかの
被描画基材を形成するための金型を定義している。

【００３１】また、請求項１９に記載の発明は、レーザ
ー供給源からのレーザー光を平行光にする第１の光学素
子と、前記平行光を収束させる第２の光学素子と、前記
レーザー光を前記第２の光学素子を介して平行光とし、
前記平行光を前記第１の光学素子にて集光し、集光され
た前記レーザー光を受光させる受光素子と、を含み、前
記受光素子の出力に基づいて前記光磁気記録媒体上の記
録情報を読み出し、前記第１の光学素子は、前記平行光
を光路が近接したＰ，Ｓ両偏光からなる複数の光束に分
離する偏光分離構造を有し、前記第２の光学素子は、該
複数の光束のうち少なくともＰ，Ｓ両偏光の２つの光束
に位相差を生じせしめる複屈折位相構造を有することを
特徴としている。

【００３２】また、請求項２０に記載の発明は、レーザ
ー供給源からのレーザー光を平行光にする第１の光学素
子と、前記平行光を収束させる第２の光学素子と、前記
レーザー光を前記第２の光学素子を介して平行光とし、
前記平行光を集光する第３の光学素子と、前記第３の光
学素子にて集光された前記レーザー光を受光させる受光
素子と、を含み、前記受光素子の出力に基づいて前記光
磁気記録媒体上の記録情報を読み出し、前記第１の光学
素子は、前記平行光を光路が近接したＰ，Ｓ両偏光から
なる複数の光束に分離する偏光分離構造を有し、前記第
２の光学素子は、該複数の光束のうち少なくともＰ，Ｓ
両偏光の２つの光束に位相差を生じせしめる複屈折位相
構造を有することを特徴としている。

【００３３】また、請求項２１に記載の発明は、前記第
２の光学素子は、前記複屈折位相構造と他方側の面に、
光を回折する回折格子構造を有することを特徴としてい
る。

【００３４】また、請求項２２に記載の発明は、電子ビ
ームにて描画される曲面部を含む第１の基材に対して、
前記電子ビームを走査することにより前記第１の基材の
描画を行う光学素子加工方法であって、前記第１の基材
の一面に曲面部を形成し、かつ、当該曲面部に対して偏
光分離用の断面略凹凸形状の平面略円状の描画ライン
を、前記第１の基材に対する前記電子ビームの焦点位置
の相対移動による高さ方向の位置調整を行いつつ、面方
向の位置調整を行いながら描画を行う描画ステップと、
を含むことを特徴としている。

【００３５】また、請求項２３に記載の発明は、電子ビ
ームにて描画される曲面部を含む第１の基材に対して、
前記電子ビームを走査することにより前記第１の基材の
描画を行う光学素子加工方法であって、前記第１の基材
の一面に曲面部を形成し、かつ、当該曲面部に対して複
屈折位相構造用の断面略凹凸形状の平面略円状の描画ラ
インを、前記第１の基材に対する前記電子ビームの焦点
位置の相対移動による高さ方向の位置調整を行いつつ、
面方向の位置調整を行いながら描画を行う描画ステップ
と、を含むことを特徴としている。

【００３６】また、請求項２４に記載の発明は、前記電
子ビームを照射した前記第１の基材を現像し、現像され
た前記第１の基材の表面で電鋳を行い、成形用の第１の
金型を形成するステップをさらに有することを特徴とし
ている。

【００３７】また、請求項２５に記載の発明は、前記電
子ビームを照射した前記第１の基材を現像し、エッチン
グ処理した前記第１の基材に電鋳を行い、成形用の第１
の金型を形成するステップをさらに有することを特徴と
している。

【００３８】また、請求項２６に記載の発明は、電子ビ
ームにて描画される被描画面を含む第２の基材に対し
て、前記第２の基材の前記被描画面に回折格子を描画す
る第２描画ステップと、前記電子ビームを照射した前記
第２の基材を現像し、現像された前記第２の基材の表面
で電鋳を行い、成形用の第２の金型を形成するステップ
と、前記第１、第２の金型を互いに相対向して配置さ
せ、射出成形により、一方の面に偏光分離構造、他方の
面に回折格子構造を有する光学素子を形成するステップ
と、をさらに有することを特徴としている。

【００３９】また、請求項２７に記載の発明は、電子ビ
ームにて描画される曲面部を含む第２の基材に対して、
前記第２の基材の前記曲面部に回折格子を傾けて各ピッ
チ毎に形成するように描画する第２描画ステップと、前
記電子ビームを照射した前記第２の基材を現像し、現像
された前記第２の基材の表面で電鋳を行い、成形用の第
２の金型を形成するステップと、前記第１、第２の金型
を互いに相対向して配置させ、射出成形により、一方の
面の曲面部に偏光分離構造、他方の面の曲面部に各ピッ
チ毎に傾いた回折格子構造を有する基材を形成するステ
ップと、をさらに有することを特徴としている。

【００４０】また、請求項２８に記載の発明は、前記第
２描画ステップは、各ピッチ毎に傾けて形成する際に、
走査位置に対するドーズ量分布を予め定義したドーズ分
布の特性を、前記曲面部上の傾斜する傾斜角度に応じて
抽出し、抽出された前記ドーズ分布の特性に基づいて、
当該ドーズ量を算出しつつ前記基材の前記曲面部の描画
を行うことを特徴としている。

【００４１】また、請求項２９に記載の発明は、前記成
形用の第１の金型に対して射出成形を行い、前記基材を
形成するステップを含むことを特徴としている。

【００４２】また、請求項３０に記載の発明は、前記基
材として成形用の第１の金型を用い、当該第１の金型に
描画を行うステップを有することを特徴とている。

【００４３】また、請求項３１に記載の発明は、前記基
材として成形用の第２の金型を用い、当該第２の金型に
描画を行うステップを有することを特徴としている。

【００４４】また、請求項３２では、上述のいずれかの
光学素子加工方法にて加工された基材を定義している。
また、記基材は、光学素子であることが好ましい。

【００４５】また、請求項３４に記載の発明は、電子ビ
ームを照射する電子ビーム照射手段と、前記電子ビーム
照射手段にて照射された電子ビームの焦点位置を可変と
するための電子レンズと、前記電子ビームを照射するこ
とで描画される被描画面に曲面部を有する基材を載置す
る載置台と、前記基材の曲面部上に偏光分離構造を形成
する際に、前記基材上に描画される描画位置を測定する
ための測定手段と、前記測定手段にて測定された前記描
画位置に基づき、前記電子レンズの電流値を調整して前
記電子ビームの焦点位置を前記描画位置に応じて可変制
御して前記基材の曲面部並びに偏光分離構造部分の描画
を行うように制御する制御手段と、を含むことを特徴と
している。

【００４６】また、請求項３５に記載の発明は、電子ビ
ームを照射する電子ビーム照射手段と、前記電子ビーム
を照射することで描画される被描画面に曲面部を有する
基材を載置する載置台と、前記載置台を駆動する駆動手
段と、前記基材の曲面部上に偏光分離構造を形成する際
に、前記基材上に描画される描画位置を測定するための
測定手段と、前記測定手段にて測定された前記描画位置
に基づき、前記駆動手段により前記載置台を昇降させ
て、前記電子ビーム照射手段にて照射された電子ビーム
の焦点位置を前記描画位置に応じて可変制御して、前記
基材の曲面部並びに偏光分離構造部分の描画を行うよう
に制御する制御手段と、を含むことを特徴としている。

【００４７】また、請求項３６に記載の発明は、電子ビ
ームを照射する電子ビーム照射手段と、前記電子ビーム
照射手段にて照射された電子ビームの焦点位置を可変と
するための電子レンズと、前記電子ビームを照射するこ
とで描画される被描画面に曲面部を有する基材を載置す
る載置台と、前記基材の曲面部上に複屈折位相構造を形
成する際に、前記基材上に描画される描画位置を測定す
るための測定手段と、前記測定手段にて測定された前記
描画位置に基づき、前記電子レンズの電流値を調整して
前記電子ビームの焦点位置を前記描画位置に応じて可変
制御して前記基材の曲面部並びに複屈折位相構造部分の
描画を行うように制御する制御手段と、を含むことを特
徴としている。

【００４８】また、請求項３７に記載の発明は、電子ビ
ームを照射する電子ビーム照射手段と、前記電子ビーム
を照射することで描画される被描画面に曲面部を有する
基材を載置する載置台と、前記載置台を駆動する駆動手
段と、前記基材の曲面部上に複屈折位相構造を形成する
際に、前記基材上に描画される描画位置を測定するため
の測定手段と、前記測定手段にて測定された前記描画位
置に基づき、前記駆動手段により前記載置台を昇降させ
て、前記電子ビーム照射手段にて照射された電子ビーム
の焦点位置を前記描画位置に応じて可変制御して前記基
材の曲面部並びに複屈折位相構造部分の描画を行うよう
に制御する制御手段と、を含むことを特徴としている。

【００４９】また、請求項３８に記載の発明は、電子ビ
ームを照射する電子ビーム照射手段と、前記電子ビーム
照射手段にて照射された電子ビームの焦点位置を可変と
するための電子レンズと、前記電子ビームを照射するこ
とで描画される被描画面に曲面部を有する第１、第２の
基材を必要に応じて載置する載置台と、前記第１の基材
上に偏光分離構造を形成する際には、前記第１の基材上
に描画される描画位置を測定し、前記第２の基材上に回
折格子構造を形成する際には、前記第２の基材上に描画
される描画位置を測定するための測定手段と、前記第２
の基材の曲面部上に回折格子構造を形成する際に、曲面
部上の傾斜位置に応じて傾斜する回折格子の各ピッチ部
分のドーズ量を加味した走査位置に対するドーズ量分布
を予め定義したドーズ分布の特性を格納した格納手段
と、前記第１の基材に曲面部並びに偏光分離構造を描画
する場合には、前記測定手段にて測定された前記描画位
置に基づき、前記電子レンズの電流値を調整して前記電
子ビームの焦点位置を前記描画位置に応じて可変制御
し、前記第２の基材に曲面部並びに回折格子構造を描画
する場合には、前記測定手段にて測定された前記描画位
置に基づき、前記電子レンズの電流値を調整して前記電
子ビームの焦点位置を前記描画位置に応じて可変制御す
るとともに、前記焦点位置における焦点深度内につい
て、前記格納手段の前記ドーズ分布の特性に基づいて、
当該ドーズ量を算出しつつ前記基材の曲面部上並びに偏
光分離構造部分の描画を行うように制御する制御手段
と、を含み、前記第１、第２の基材を各々独立して描画
し、描画後の工程にて前記第１、第２の基材を１つの基
材として生成することを特徴としている。

【００５０】また、請求項３９に記載の発明は、電子ビ
ームを照射する電子ビーム照射手段と、前記電子ビーム
照射手段にて照射された電子ビームの焦点位置を可変と
するための電子レンズと、前記電子ビームを照射するこ
とで描画される被描画面に曲面部を有する第１、第２の
基材を必要に応じて載置する載置台と、前記第１の基材
上に複屈折位相構造を形成する際には、前記第１の基材
上に描画される描画位置を測定し、前記第２の基材上に
回折格子構造を形成する際には、前記第２の基材上に描
画される描画位置を測定するための測定手段と、前記第
２の基材の曲面部上に回折格子構造を形成する際に、曲
面部上の傾斜位置に応じて傾斜する回折格子の各ピッチ
部分のドーズ量を加味した走査位置に対するドーズ量分
布を予め定義したドーズ分布の特性を格納した格納手段
と、前記第１の基材に曲面部並びに複屈折位相構造を描
画する場合には、前記測定手段にて測定された前記描画
位置に基づき、前記電子レンズの電流値を調整して前記
電子ビームの焦点位置を前記描画位置に応じて可変制御
し、前記第２の基材に曲面部並びに回折格子構造を描画
する場合には、前記測定手段にて測定された前記描画位
置に基づき、前記電子レンズの電流値を調整して前記電
子ビームの焦点位置を前記描画位置に応じて可変制御す
るとともに、前記焦点位置における焦点深度内につい
て、前記格納手段の前記ドーズ分布の特性に基づいて、
当該ドーズ量を算出しつつ前記基材の曲面部上並びに偏
光分離構造部分の描画を行うように制御する制御手段
と、を含み、前記第１、第２の基材を各々独立して描画
し、描画後の工程にて前記第１、第２の基材を１つの基
材として生成することを特徴としている。

【００５１】また、請求項４０に記載の発明は、レーザ
ー供給源からのレーザー光を平行光にするための光学素
子であって、さらに前記平行光を光路が近接したＰ、Ｓ
両偏光からなる複数の光束に分離する偏光分離構造を有
することを特徴としている。

【００５２】また、請求項４１に記載の発明は、レーザ
ー供給源からのレーザー光を収束するための光学素子で
あって、さらに複数の光束のうち少なくともＰ、Ｓ両偏
光を有する光束に位相差を生じせしめる複屈折位相構造
を有することを特徴とする光学素子。

【００５３】また、請求項４２に記載の発明は、少なく
とも一方の面に光を回折する回折格子構造を有すること
を特徴している。

【００５４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
の一例について、図面を参照して具体的に説明する。

【００５５】［第１の実施の形態］（基材について）本発明の被描画基材では、光レンズの
一面に偏光分離構造を形成したことに特徴を有する。ま
た、本発明の被描画基材の他の態様では、光レンズの一
面に波長板の機能（複屈折位相構造）を形成したことに
特徴を有する。

【００５６】（偏光分離構造）先ず、このような特徴を
有する電子ビームにより描画される被描画基材につい
て、図１〜図５を参照しつつ説明する。図１には、基材
上に描画される描画パターン並びにその細部の描画形状
が開示されている。

【００５７】同図に示すように、本実施形態の被描画基
材（以下、基材という）２上に描画される描画パターン
の一例として円描画が開示されており、被描画面に曲面
部２ａを有する基材２の描画部分の一部であるＥ部分を
拡大してみると、基材２は、複数の凹凸からなる偏光分
離構造３が形成されている。なお、基材２としては、光
学素子例えば、ピックアップレンズ等にて構成すること
が好ましい。

【００５８】偏光分離構造３は、該曲面部２ａに入射す
る光もしくは出射する光を、該光の進行方向と交差する
面内で少なくとも互いに垂直な方向に振動する二つの偏
光成分、ＴＥ波、ＴＭ波に偏光分離する機能を有し、凸
部３ａと凹部３ｂとを有する。

【００５９】より詳細には、図１に示すＦ部を拡大した
図に示すように、偏光分離構造３の凸部３ａは、第１の
幅ｄ１を有する第１の凸部３ａａと、前記第１の幅ｄ１
と異なる第２の幅ｄ２を有する第２の凸部３ａｂを有
し、第１、第２の凸部３ａａ、３ａｂとが間隔をおいて
複数形成される。そして、第１の凸部３ａａと第２の凸
部３ａｂの間には、幅狭の第１の凹部３ｂａ、幅広の第
２の凹部３ｂｂが形成され、この第１、第２の凹部３ｂ
ａ、３ｂｂとで凹部３ｂを構成する。なお、これら第
１、第２の凸部３ａａ、３ａｂは、各々高さｄ４に形成
され、第１の凸部３ａａ、第２の凸部３ａｂ、第１の凹
部３ｂａ、第２の凹部３ｂｂを一つの長さｄ３を単位と
して、複数の周期構造が構成されることとなる。なお、
周期内の構造を非対称にすることにより、垂直に入射す
る光に対しても偏光分離を行うことができる。

【００６０】本実施の形態の基材２では、曲面部２ａ上
にこのような周期構造を構成することにより、当該構造
を透過する光を、ＴＥ波（進行方向に垂直な面内におい
て磁界成分を有しない電界成分のみの波）、ＴＭ波（進
行方向に垂直な面内において電界成分を有しない磁界成
分のみ波）、に分離することが可能となる。

【００６１】ここに、図１におけるｄ１、ｄ２、ｄ３、
ｄ４の具体的な数値としては、例えば、基材２の屈折率
ｎ＝１．９２、波長をλとすると、ｄ１＝０．２５λ、
ｄ２＝０．３９λ、ｄ３＝２λ、ｄ４＝１．２２λとす
るのが好ましい。

【００６２】このようにした場合における偏光分離構造
３にて生成されるＴＭ波、ＴＥ波の波の様子をＦＤＴＤ
法等により解析した結果を、図５（Ａ）（Ｂ）にそれぞ
れ示す。同図（Ａ）では、前記偏光分離構造３によって
生じ得たＴＭ波の様子が開示されており、一方、同図
（Ｂ）では、前記偏光分離構造３によって生じ得たＴＥ
波の様子が開示されている。

【００６３】但し、同図においては、いずれも、図中の
下方向から上方向に向けて光が入るものとし（基材を想
定した場合は、基材の曲面部から出射する光がＴＥ波、
ＴＭ波に分離する場合）、縦軸の数値「１０」の位置付
近から上側に向かって無限に広がる平面波を想定してい
る。なお、横軸は、偏光分離構造Ｇ２の横方向に沿った
位置を示し（単位×２０ｎｍ）、縦軸は、偏光分離構造
Ｇ２に垂直な上方向に沿った位置（単位ｎｍ）を示して
いる。また、この図においては、波長λが２５０ｎｍで
ある場合を想定している。

【００６４】これらの図に示すように、図１に示すよう
な形状の凹凸による偏光分離構造３（図５（Ａ）（Ｂ）
においては偏光分離構造Ｇ２）を形成した場合には、図
５（Ａ）（Ｂ）に示すように、ＴＭ波Ａ３、ＴＥ波Ａ４
を各々良好に生成することが可能となる。従って、上記
ｄ１〜ｄ４を、上述にて示した数値に設定することが、
ＴＥ波、ＴＭ波を良好に分離生成する上で好ましいと言
える。

【００６５】しかしながら、要は、「進行波をＴＥ波、
ＴＭ波に分離する」という偏光分離構造としての機能を
達成できるものであれば、その複屈折構造における寸法
ｄ１〜ｄ４の寸法設定、ないしは、その凹凸構造は、上
述した例に限定されるものではないことは言うまでもな
い。

【００６６】このように、曲面部２ａ上において、図１
に示すような形状の凹凸による偏光分離構造３を構成す
ることにより、光をＴＥ波、ＴＭ波に偏光分離すること
が可能になる。なお、厳密には、ＴＥ波、ＴＭ波の透過
率の配分比は、例えば、１次では、ＴＥ波が０．５７５
で、ＴＭ波が０．０３６となり、０次では、ＴＥ波が
０．０３１で、ＴＭ波が０．５７４となり、―１次で
は、ＴＥ波が０．０３６で、ＴＭ波が０．０１６となる
が、―１次は無視し得るほど小さいので問題とはならな
い。

【００６７】（複屈折位相構造）次に、複屈折位相構造
を備えた被描画基材について、図２を参照して説明す
る。図２には、基材上に描画される描画パターン並びに
その細部の描画形状が開示されている。

【００６８】同図に示すように、基材４上に描画される
描画パターンの一例として円描画が開示されており、被
描画面に曲面部４ａを有する基材４の描画部分の一部で
あるＥ部分を拡大してみると、基材４は、複数の凹凸か
らなる複屈折位相構造５が形成されている。なお、基材
４としては、光学素子例えば、ピックアップレンズ等に
て構成することが好ましい。

【００６９】複屈折位相構造５は、該曲面部４ａに入射
する光もしくは出射する光である、該光の進行方向と交
差する面内で少なくとも互いに垂直な方向に振動する二
つの偏光成分ＴＥ波、ＴＭ波のうち、一方の偏光である
ＴＥ波と、他方の偏光であるＴＭ波との間に位相差φを
生じせしめる機能を有し、凸部５ａと凹部４ｂとを有す
る。

【００７０】より詳細には、図２に示すＦ部を拡大した
図に示すように、複屈折位相構造５は、前記偏光分離構
造３と異なり、第１の幅ｄ５を有する凸部５ａと、前記
第１の幅ｄ５より短い第２の幅ｄ６を有する凹部５ｂと
が交互に位置することで形成される周期構造を有する。
なお、凸部５ａの高さはｄ７にて形成されているものと
する。

【００７１】本実施の形態の基材４では、曲面部４ａ上
にこのような周期構造を構成することにより、当該構造
を透過する光のうち、ＴＥ波と、ＴＭ波との間に位相差
φを生じさせることが可能となる。

【００７２】ここに、図１におけるｄ５、ｄ６、ｄ７の
具体的な数値としては、例えば、基材４の屈折率ｎ＝
２、波長をλとすると、ｄ５：ｄ６＝７：３、ｄ７＝１
λとするのが好ましい。なお、この場合は、例えば１／
４波長板と同等の機能を有する場合を想定しているがこ
れに限定されるものではなく、１／２波長板、１波長板
等と同等の機能を有するよう構成しても構わない。

【００７３】このようにした場合における複屈折位相構
造５にて位相差が生じ得るＴＭ波、ＴＥ波の波の様子を
ＦＤＴＤ法等により解析した結果を、図４（Ａ）（Ｂ）
にそれぞれ示す。同図（Ａ）では、前記複屈折位相構造
５によって生じ得たＴＭ波の様子が開示されており、一
方、同図（Ｂ）では、前記複屈折位相構造５によって生
じ得たＴＥ波の様子が開示されている。

【００７４】但し、同図においては、いずれも、図中の
下方向から上方向に向けて光が入るものとし（基材を想
定した場合は、基材の曲面部から出射する光のＴＥ波、
ＴＭ波に位相差が生じる場合）、縦軸の数値「１０」の
位置付近から上側に向かって無限に広がる平面波を想定
している。なお、横軸は、複屈折位相構造Ｇ１の横方向
に沿った位置を示し（単位×２０ｎｍ）、縦軸は、複屈
折位相構造Ｇ１に垂直な上方向に沿った位置（単位ｎ
ｍ）を示している。また、この図においては、波長λが
５００ｎｍである場合を想定している。

【００７５】これらの図に示すように、図２に示すよう
な形状の凹凸による複屈折位相構造５（図４（Ａ）
（Ｂ）においては複屈折位相構造Ｇ１）を形成した場合
には、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、ＴＭ波Ａ１、Ｔ
Ｅ波Ａ２を所定の位相差にて各々良好に生成することが
可能となる。従って、上記ｄ５〜ｄ７を、上述にて示し
た数値に設定することが、ＴＥ波、ＴＭ波に対する位相
差を良好に生成する上で好ましいと言える。

【００７６】しかしながら、要は、「ＴＥ波、ＴＭ波に
位相差を生じさせる」という複屈折位相構造としての機
能を達成できるものであれば、その複屈折構造における
寸法ｄ５〜ｄ７の寸法設定、ないしは、その凹凸構造
は、上述した例に限定されるものではないことは言うま
でもない。

【００７７】このように、曲面部２ａ上において、図２
に示すような形状の凹凸による複屈折位相構造５を構成
することにより、ＴＥ波、ＴＭ波に位相差を生じさせる
ことが可能になる。

【００７８】次に、上述のような偏光分離構造３を有す
る基材２と、複屈折位相構造５を有する基材４とにより
構成される簡単な光学系を用いて、光を偏光するあるい
は位相差を生じさせる原理について説明する。

【００７９】光学系ＫＯは、図３に示すように、レーザ
ーＬａからのレーザー光Ｌ１は、基材２により所定の光
束の平行光となり、基材４により収束され光磁気記録媒
体Ｍに照射される。光磁気記録媒体Ｍからのレーザー反
射光Ｌ２は、基材４に入光して再び平行光となり、基材
２を介して収束され光検出器ＳＥに入射する。

【００８０】この際、レーザー反射光Ｌ２では、基材４
において、ＴＥ波とＴＭ波の各々に位相差が生じ得、基
材２では、ＴＥ波、ＴＭ波が分離され、光検出器ＳＥに
入射する。

【００８１】以上のように、３次元的な描画で曲面部を
描画する際にあわせ、サブ波長オーダーの凹凸による周
期構造を描画し、前記基材に偏光分離構造を形成するこ
とにより、最終的に、一面に偏光分離構造を備えた光レ
ンズなどを形成することも可能となることから、従来の
偏光分離素子に変えて各種機器に適用することもできよ
う。

【００８２】というのも、前記基材に基づいて金型を構
成することにより、射出成形による最終成形品として偏
光分離構造を有した素子を、順次量産できるからであ
る。従って、従来のように、偏光分離素子を一つ一つ形
成する際の各プロセスにおける手間、時間を鑑みると、
製造コストの大幅な低減並びに生産性の向上を図ること
ができる。

【００８３】同様にして、前記基材に複屈折位相構造を
形成することにより、最終的に、一面に複屈折位相構造
たる波長板機能を備えた光レンズなどを形成することも
可能となることから、従来の波長板に変えて各種機器に
適用することもできよう。

【００８４】というのも、前記基材に基づいて金型を構
成することにより、射出成形による最終成形品として波
長板機能を有した素子を、順次量産できるからである。
従って、従来のように、波長板を一つ一つ形成する際の
各プロセスにおける手間、時間を鑑みると、製造コスト
の大幅な低減並びに生産性の向上を図ることができる以
下、このような偏光分離構造を有する基材、ないしは、
複屈折位相構造を有する基材を形成するための前提とな
る電子ビーム描画装置の具体的構成について説明するこ
ととする。

【００８５】（電子ビーム描画装置の全体構成）次に、
電子ビーム描画装置の全体の概略構成について、図６を
参照して説明する。図６は、本例の電子ビーム描画装置
の全体構成を示す説明図である。

【００８６】本実施形態例の電子ビーム描画装置１は、
図６に示すように、大電流で高解像度の電子線プローブ
を形成して高速に描画対象の基材２上を走査するもので
あり、高解像度の電子線プローブを形成し、電子ビーム
を生成してターゲットに対してビーム照射を行う電子ビ
ーム生成手段である電子銃１２と、この電子銃１２から
の電子ビームを通過させるスリット１４と、スリット１
４を通過する電子ビームの前記基材２に対する焦点位置
を制御するための電子レンズ１６と、電子ビームが出射
される経路上に配設されたアパーチャー１８と、電子ビ
ームを偏向させることでターゲットである基材２上の走
査位置等を制御する偏向器２０と、偏向を補正する補正
用コイル２２と、を含んで構成されている。なお、これ
らの各部は、鏡筒１０内に配設されて電子ビーム出射時
には真空状態に維持される。

【００８７】さらに、電子ビーム描画装置１は、描画対
象となる基材２を載置するための載置台であるＸＹＺス
テージ３０と、このＸＹＺステージ３０上の載置位置に
基材２を搬送するための搬送手段であるローダ４０と、
ＸＹＺステージ３０上の基材２の表面の基準点を測定す
るための測定手段である測定装置８０と、ＸＹＺステー
ジ３０を駆動するための駆動手段であるステージ駆動手
段５０と、ローダを駆動するためのローダ駆動装置６０
と、鏡筒１０内及びＸＹＺステージ３０を含む筐体１１
内を真空となるように排気を行う真空排気装置７０と、
これらの制御を司る制御手段である制御回路１００と、
を含んで構成されている。

【００８８】なお、電子レンズ１６は、高さ方向に沿っ
て複数箇所に離間して設置される各コイル１７ａ、１７
ｂ、１７ｃの各々の電流値によって電子的なレンズが複
数生成されることで各々制御され、電子ビームの焦点位
置が制御される。

【００８９】測定装置８０は、基材２に対してレーザー
を照射することで基材２を測定する第１のレーザー測長
器８２と、第１のレーザー測長器８２にて発光されたレ
ーザー光（第１の照射光）が基材２を反射し当該反射光
を受光する第１の受光部８４と、前記第１のレーザー測
長器８２とは異なる照射角度から照射を行う第２のレー
ザー測長器８６と、前記第２のレーザー測長器８６にて
発光されたレーザー光（第２の照射光）が基材２を反射
し当該反射光を受光する第２の受光部８８と、を含んで
構成されている。なお、本例の第１のレーザー測長器と
第１の受光部とで「第１の光学系」を構成し、第２のレ
ーザー測長器と第２の受光部とで「第２の光学系」を構
成している。

【００９０】ステージ駆動手段５０は、ＸＹＺステージ
３０をＸ方向に駆動するＸ方向駆動機構５２と、ＸＹＺ
ステージ３０をＹ方向に駆動するＹ方向駆動機構５４
と、ＸＹＺステージ３０をＺ方向に駆動するＺ方向駆動
機構５６と、ＸＹＺステージ３０をθ方向に駆動するθ
方向駆動機構５８と、を含んで構成されている。これに
よって、ＸＹＺステージ３０を３次元的に動作させた
り、アライメントを行うことができる。

【００９１】制御回路１００は、電子銃１２に電源を供
給するための電子銃電源部１０２と、この電子銃電源部
１０２での電流、電圧などを調整制御する電子銃制御部
１０４と、電子レンズ１６（複数の各電子的なレンズを
各々）を動作させるためのレンズ電源部１０６と、この
レンズ電源部１０６での各電子レンズに対応する各電流
を調整制御するレンズ制御部１０８と、を含んで構成さ
れる。

【００９２】さらに、制御回路１００は、補正用コイル
２２を制御するためのコイル制御部１１０と、偏向器２
０にて成形方向の偏向を行う成形偏向部１１２ａと、偏
向器２０にて副走査方向の偏向を行うための副偏向部１
１２ｂと、偏向器２０にて主走査方向の偏向を行うため
の主偏向部１１２ｃと、成形偏向部１１２ａを制御する
ためにデジタル信号をアナログ信号に変換制御する高速
Ｄ／Ａ変換器１１４ａと、副偏向部１１２ｂを制御する
ためにデジタル信号をアナログ信号に変換制御する高速
Ｄ／Ａ変換器１１４ｂと、主偏向部１１２ｃを制御する
ためにデジタル信号をアナログ信号に変換制御する高精
度Ｄ／Ａ変換器１１４ｃと、を含んで構成される。

【００９３】さらに、制御回路１００は、偏向器２０に
おける位置誤差を補正する、乃ち、位置誤差補正信号な
どを各高速Ｄ／Ａ変換器１１４ａ、１１４ｂ、及び高精
度Ｄ／Ａ変換器１１４ｃに対して供給して位置誤差補正
を促すあるいはコイル制御部１１０に対して当該信号を
供給することで補正用コイル２２にて位置誤差補正を行
う位置誤差補正回路１１６と、これら位置誤差補正回路
１１６並びに各高速Ｄ／Ａ変換器１１４ａ、１１４ｂ及
び高精度Ｄ／Ａ変換器１１４ｃを制御して電子ビームの
電界を制御する電界制御手段である電界制御回路１１８
と、描画パターンなどを前記基材２に対して生成するた
めのパターン発生回路１２０と、を含んで構成される。

【００９４】またさらに、制御回路１００は、第１のレ
ーザー測長器８２を上下左右に移動させることによるレ
ーザー照射位置の移動及びレーザー照射角の角度等の駆
動制御を行う第１のレ−ザー駆動制御回路１３０と、第
２のレーザー測長器８６を上下左右に移動させることに
よるレーザー照射位置の移動及びレーザー照射角の角度
等の駆動制御を行う第２のレ−ザー駆動制御回路１３２
と、第１のレーザー測長器８２でのレーザー照射光の出
力（レーザーの光強度）を調整制御するための第１のレ
ーザー出力制御回路１３４と、第２のレーザー測長器８
６でのレーザー照射光の出力を調整制御するための第２
のレーザー出力制御回路１３６と、第１の受光部８４で
の受光結果に基づき、測定結果を算出するための第１の
測定算出部１４０と、第２の受光部８８での受光結果に
基づき、測定結果を算出するための第２の測定算出部１
４２と、を含んで構成される。

【００９５】さらにまた、制御回路１００は、ステージ
駆動手段５０を制御するためのステージ制御回路１５０
と、ローダ駆動装置６０を制御するローダ制御回路１５
２と、上述の第１、第２のレーザー駆動回路１３０、１
３２・第１、第２のレーザー出力制御回路１３４、１３
６・第１、第２の測定算出部１４０、１４２・ステージ
制御回路１５０・ローダ制御回路１５２を制御する機構
制御回路１５４と、真空排気装置７０の真空排気を制御
する真空排気制御回路１５６と、測定情報を入力するた
めの測定情報入力部１５８と、入力された情報や他の複
数の情報を記憶するための記憶手段であるメモリ１６０
と、各種制御を行うための制御プログラムを記憶したプ
ログラムメモリ１６２と、後述する描画ラインを走査す
るための制御系３００と、これらの各部の制御を司る例
えばＣＰＵなどにて形成された制御部１７０と、を含ん
で構成されている。

【００９６】なお、本例の第１の測定算出部と第２の測
定算出部とで、「測定算出手段」を構成できる。

【００９７】上述のような構成を有する電子ビーム描画
装置１において、ローダ４０によって搬送された基材２
がＸＹＺステージ３０上に載置されると、真空排気装置
７０によって鏡筒１０及び筐体１１内の空気やダストな
どを排気したした後、電子銃１２から電子ビームが照射
される。

【００９８】電子銃１２から照射された電子ビームは、
電子レンズ１６を介して偏向器２０により偏向され、偏
向された電子ビームＢ（以下、この電子レンズ１６を通
過後の偏向制御された電子ビームに関してのみ「電子ビ
ームＢ」と符号を付与することがある）は、ＸＹＺステ
ージ３０上の基材２の表面、例えば曲面部（曲面）２ａ
上の描画位置に対して照射されることで描画が行われ
る。

【００９９】この際に、測定装置８０によって、基材２
上の描画位置（描画位置のうち少なくとも高さ位置）、
もしくは後述するような基準点の位置が測定され、制御
回路１００は、当該測定結果に基づき、電子レンズ１６
のコイル１７ａ、１７ｂ、１７ｃなどに流れる各電流値
などを調整制御して、電子ビームＢの焦点深度の位置、
すなわち焦点位置を制御し、当該焦点位置が前記描画位
置となるように移動制御される。

【０１００】あるいは、測定結果に基づき、制御回路１
００は、ステージ駆動手段５０を制御することにより、
前記電子ビームＢの焦点位置が前記描画位置となるよう
にＸＹＺステージ３０を移動させる。

【０１０１】また、本例においては、電子ビームの制
御、ＸＹＺステージ３０の制御のいずれか一方の制御に
よって行っても、双方を利用して行ってもよい。

【０１０２】（測定装置）次に、測定装置８０につい
て、図８を参照しつつ説明する。測定装置８０は、より
詳細には、図８に示すように、第１のレーザー測長器８
２、第１の受光部８４、第２のレーザー測長器８６、第
２の受光部８８などを有する。

【０１０３】第１のレーザー測長器８２により電子ビー
ムと交差する方向から基材２に対して第１の光ビームＳ
１を照射し、基材２を透過する第１の光ビームＳ１の受
光によって、第１の光強度分布が検出される。

【０１０４】この際に、図８に示すように、第１の光ビ
ームＳ１は、基材２の底部２ｃにて反射されるため、第
１の強度分布に基づき、基材２の平坦部２ｂ上の（高
さ）位置が測定算出されることになる。しかし、この場
合には、基材２の曲面部２ａ上の（高さ）位置を測定す
ることができない。

【０１０５】そこで、本例においては、さらに第２のレ
ーザー測長器８６を設けている。すなわち、第２のレー
ザー測長器８６によって、第１の光ビームＳ１と異なる
電子ビームとほぼ直交する方向から基材２に対して第２
の光ビームＳ２を照射し、基材２を透過する第２の光ビ
ームＳ２が第２の受光部８８に含まれるピンホール８４
を介して受光されることによって、第２の光強度分布が
検出される。

【０１０６】この場合、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すよう
に、第２の光ビームＳ２が曲面部２ａ上を透過すること
となるので、前記第２の強度分布に基づき、基材２の平
坦部２ｂより突出する曲面部２ａ上の（高さ）位置を測
定算出することができる。

【０１０７】具体的には、第２の光ビームＳ２がＸＹ基
準座標系における曲面部２ａ上のある位置（ｘ、ｙ）の
特定の高さを透過すると、この位置（ｘ、ｙ）におい
て、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第２の光ビーム
Ｓ２が曲面部２ａの曲面にて当たることにより散乱光Ｓ
Ｓ１、ＳＳ２が生じ、この散乱光分の光強度が弱まるこ
ととなる。このようにして、図１０に示すように、第２
の受光部８８にて検出された第２の光強度分布に基づ
き、位置が測定算出される。

【０１０８】この算出の際には、図１０に示すように、
第２の受光部８８の信号出力Ｏｐは、図１１に示す特性
図のような、信号出力Ｏｐと基材の高さとの相関関係を
有するので、制御回路１００のメモリ１６０などにこの
特性、すなわち相関関係を示した相関テーブルを予め格
納しておくことにより、第２の受光部８８での信号出力
Ｏｐに基づき、基材の高さ位置を算出することができ
る。

【０１０９】そして、この基材の高さ位置を、例えば描
画位置として、前記電子ビームの焦点位置の調整が行わ
れ描画が行われることとなる。

【０１１０】（描画位置算出の原理の概要）次に、本例
の特徴である電子ビーム描画装置１における、描画を行
う場合の原理の概要について、説明する。

【０１１１】先ず、基材２は、図７（Ａ）（Ｂ）に示す
ように、例えば樹脂等による光学素子例えば光レンズ等
にて形成されることが好ましく、断面略平板状の平坦部
２ｂと、この平坦部２ｂより突出形成された曲面をなす
曲面部２ａと、を含んで構成されている。この曲面部２
ａの曲面は、球面に限らず、非球面などの他のあらゆる
高さ方向に変化を有する自由曲面であってよい。

【０１１２】このような基材２において、予め基材２を
ＸＹＺステージ３０上に載置する前に、基材２上の複数
例えば３個の基準点Ｐ００、Ｐ０１、Ｐ０２を決定して
この位置を測定しておく（第１の測定）。これによっ
て、例えば、基準点Ｐ００とＰ０１によりＸ軸、基準点
Ｐ００とＰ０２によりＹ軸が定義され、３次元座標系に
おける第１の基準座標系が算出される。ここで、第１の
基準座標系における高さ位置をＨｏ（ｘ、ｙ）（第１の
高さ位置）とする。これによって、基材２の厚み分布の
算出を行うことができる。

【０１１３】一方、基材２をＸＹＺステージ３０上に載
置した後も、同様の処理を行う。すなわち、図７（Ａ）
に示すように、基材２上の複数例えば３個の基準点Ｐ１
０、Ｐ１１、Ｐ１２を決定してこの位置を測定しておく
（第２の測定）。これによって、例えば、基準点Ｐ１０
とＰ１１によりＸ軸、基準点Ｐ１０とＰ１２によりＹ軸
が定義され、３次元座標系における第２の基準座標系が
算出される。

【０１１４】さらに、これらの基準点Ｐ００、Ｐ０１、
Ｐ０２、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２により第１の基準座標
系を第２の基準座標系に変換するための座標変換行列な
どを算出して、この座標変換行列を利用して、第２の基
準座標系における前記Ｈｏ（ｘ、ｙ）に対応する高さ位
置Ｈｐ（ｘ、ｙ）（第２の高さ位置）を算出して、この
位置を最適フォーカス位置、すなわち描画位置として電
子ビームの焦点位置が合わされるべき位置とすることと
なる。これにより、上述の基材２の厚み分布の補正を行
うことができる。

【０１１５】なお、上述の第２の測定は、電子ビーム描
画装置１の第１の測定手段である測定装置８０を用いて
測定することができる。

【０１１６】そして、第１の測定は、予め別の場所にお
いて他の測定装置を用いて測定しおく必要がある。この
ような、基材２をＸＹＺステージ３０上に載置する前に
予め基準点を測定するための測定装置としては、上述の
測定装置８０と全く同様の構成の測定装置２００（第２
の測定手段）を採用することができる。

【０１１７】この場合、測定装置からの測定結果は、例
えば図６に示す測定情報入力部１５８にて入力された
り、制御回路１００と接続される不図示のネットワーク
を介してデータ転送されて、メモリ１６０などに格納さ
れることとなる。もちろん、この測定装置が不要となる
場合も考えられる。

【０１１８】上記のようにして、描画位置が算出され
て、電子ビームの焦点位置が制御されて描画が行われる
こととなる。

【０１１９】具体的には、図７（Ｃ）に示すように、電
子ビームの焦点深度ＦＺ（ビームウエストＢＷ）の焦点
位置を、３次元基準座標系における単位空間の１フィー
ルド（ｍ＝１）内の描画位置に調整制御する。（この制
御は、上述したように、電子レンズ１６による電流値の
調整もしくはＸＹＺステージ３０の駆動制御のいずれか
一方又は双方によって行われる。）なお、本例において
は、１フィールドの高さ分を焦点深度ＦＺより長くなる
ように、フィールドを設定してあるがこれに限定される
ものではない。ここで、焦点深度ＦＺとは、図１２に示
すように、電子レンズ１６を介して照射される電子ビー
ムＢにおいて、ビームウエストＢＷが有効な範囲の高さ
を示す。なお、電子ビームＢの場合、図１２に示すよう
に、電子レンズ１６の幅Ｄ、電子レンズ１６よりビーム
ウエスト（ビーム径の最も細い所）ＢＷまでの深さｆと
すると、Ｄ／ｆは、０．０１程度であり、例えば５０ｎ
ｍ程度の解像度を有し、焦点深度は例えば数十μ程度あ
る。

【０１２０】そして、図７（Ｃ）に示すように、例えば
１フィールド内をＹ方向にシフトしつつ順次Ｘ方向に走
査することにより、１フィールド内の描画が行われるこ
ととなる。さらに、１フィールド内において、描画され
ていない領域があれば、当該領域についても、上述の焦
点位置の制御を行いつつＺ方向に移動し、同様の走査に
よる描画処理を行うこととなる。

【０１２１】次に、１フィールド内の描画が行われた
後、他のフィールド、例えばｍ＝２のフィールド、ｍ＝
３のフィールドにおいても、上述同様に、測定や描画位
置の算出を行いつつ描画処理がリアルタイムで行われる
こととなる。このようにして、描画されるべき描画領域
について全ての描画が終了すると、基材２の表面におけ
る描画処理が終了することとなる。

【０１２２】なお、本例では、この描画領域を被描画層
とし、この被描画層における曲面部２ａの表面の曲面に
該当する部分を被描画面としている。

【０１２３】さらに、上述のような各種演算処理、測定
処理、制御処理などの処理を行う処理プログラムは、プ
ログラムメモリ１６２に予め制御プログラムとして格納
されることとなる。

【０１２４】（ドーズ分布）図１３には、所望のドーズ
分布にて描画するための電子ビーム描画装置の制御系の
機能ブロック図が開示されている。

【０１２５】同図に示すように、電子ビーム描画装置１
のメモリ１６０には、形状記憶テーブル１６１を有し、
この形状記憶テーブル１６１には、例えば基材２の曲面
部２ａに回折格子を傾けて各ピッチ毎に形成する際の走
査位置に対するドーズ量分布を予め定義したドーズ分布
の特性などに関するドーズ分布情報１６１ａ、各ピッチ
毎に表面反射防止用の凹凸を形成する際に、当該凹凸部
分のドーズ量に関するドーズ分布情報１６１ｂ、ドーズ
分布を補正演算したドーズ分布補正演算情報１６１ｃ、
その他の情報１６１ｄなどが格納されている。なお、ド
ーズ分布補正演算情報１６１ｃとは、ドーズ量などを算
出するためのもととなるテーブルないしは演算情報であ
る。

【０１２６】また、プログラムメモリ１６２には、これ
らの処理を行う処理プログラム１６３ａ（より詳細に
は、例えば後述する図１５〜図１７のＳ１０１〜Ｓ１１
８までの一連の処理など）、前記ドーズ分布情報１６１
ａ、１６１ｂやドーズ分布補正演算情報１６１ｃなどの
情報をもとに、曲面部２ａ上の所定の傾斜角度における
ドーズ分布特性など演算により算出するためのドーズ分
布演算プログラム１６３ｂ、その他の処理プログラム１
６３ｃなどを有している。なお、本実施の形態のメモリ
１６０にて「格納手段」を構成でき、また、本実施の形
態のプログラムメモリ１６２と制御部１７０とで本発明
の「制御手段」を構成できる。

【０１２７】この際、格納手段は、第２の基材の曲面部
上に回折格子構造を形成する際に、曲面部上の傾斜位置
に応じて傾斜する回折格子の各ピッチ部分のドーズ量を
加味した走査位置に対するドーズ量分布を予め定義した
ドーズ分布の特性を格納している。

【０１２８】また、制御手段は、第１の基材に曲面部並
びに偏光分離構造を描画する場合には、測定手段にて測
定された描画位置に基づき、電子レンズの電流値を調整
して電子ビームの焦点位置を描画位置に応じて可変制御
し、第２の基材に曲面部並びに回折格子構造を描画する
場合には、測定手段にて測定された描画位置に基づき、
電子レンズの電流値を調整して前記電子ビームの焦点位
置を描画位置に応じて可変制御するとともに、焦点位置
における焦点深度内について、格納手段の前記ドーズ分
布の特性に基づいて、当該ドーズ量を算出しつつ前記基
材の曲面部上並びに偏光分離構造部分の描画を行うよう
に制御する。これにより、第１、第２の基材を各々独立
して描画し、描画後の工程にて前記第１、第２の基材を
１つの基材として生成することができる。

【０１２９】なお、第１の基材上に複屈折位相構造を形
成し、第２の基材上に回折格子構造を形成する場合も同
様である。

【０１３０】さらに、制御手段は、ドーズ分布の特性に
基づいて、当該ドーズ量を算出しつつ前記基材並びに凹
凸部分の描画を行うように制御する。あるいは、曲面部
に回折格子の少なくとも１ピッチ部分を傾けて形成する
際に、当該部分のドーズ量を加味した走査位置に対する
ドーズ量分布を予め定義したドーズ分布の特性に基づい
て、当該ドーズ量を算出しつつ前記基材の曲面部並びに
凹凸部分の描画を行うように制御する。

【０１３１】さらに、制御手段は、測定手段にて測定さ
れた描画位置に基づき、電子レンズの電流値を調整して
前記電子ビームの焦点位置を前記描画位置に応じて可変
制御するとともに、前記焦点位置における焦点深度内に
ついて、ドーズ分布の特性に基づいて、当該ドーズ量を
算出しつつ前記基材の描画を行うように制御する。

【０１３２】また、制御手段は、測定手段にて測定され
た描画位置に基づき、駆動手段により載置台を昇降させ
て、電子ビーム照射手段にて照射された電子ビームの焦
点位置を前記描画位置に応じて可変制御するとともに、
前記焦点位置における焦点深度内について、前記格納手
段の前記ドーズ分布の特性に基づいて、当該ドーズ量を
算出しつつ前記基材の描画を行うように制御する。

【０１３３】なおまた、この実施形態においては、ドー
ズ分布を曲面部２ａ上の傾斜角度に応じて各々算出する
構成としたが、予めある程度の数のものを算出しておい
てテーブル化し、当該テーブルを参照することによって
ドーズ量Ｄを抽出する構成であってももちろんよい。

【０１３４】このような構成を有する制御系において、
ドーズ分布情報は予めメモリ１６０の形状記憶テーブル
１６１などに格納され、処理プログラム１６３ａに基づ
いて、描画時に当該ドーズ分布情報を抽出し、そのドー
ズ分布情報によって種々の描画が行われることとなる。

【０１３５】あるいは、制御部１７０は、処理プログラ
ム１６３ａにより所定の描画アルゴリズムを実行しつ
つ、ドーズ量を算出するルーチンに至ると、ドーズ分布
演算プログラム１６３ｂを実行し、傾斜角度に応じたド
ーズ分布を算出するためのある程度の基本的情報、すな
わち、ドーズ分布情報１６１ａ、１６１ｂ、ドーズ分布
補正演算情報１６１ｃなど格納したテーブルを参照しつ
つ、対応するドーズ分布特性情報を算出したのち、この
算出したドーズ分布特性情報を前記メモリ１６０の所定
の一時記憶領域に格納し、そのドーズ分布特性情報を参
照しつつドーズ量を算出して描画を行うといった手法で
あってもよい。

【０１３６】（制御系の具体的構成）次に、前記円描画
を正多角形で近似して直線的に走査する場合の各種処理
を行なうための制御系の具体的構成について、図１４を
参照しつつ説明する。図１０には、本実施の形態の電子
ビーム描画装置の制御系の詳細な構成が開示されてい
る。

【０１３７】電子ビーム描画装置の制御系３００は、図
１４に示すように、例えば円描画時に正多角形（不定多
角形を含む）に近似するのに必要な（円の半径に応じ
た）種々のデータ（例えば、ある一つの半径ｋｍｍの円
について、その多角形による分割数ｎ、各辺の位置各点
位置の座標情報並びにクロック数の倍数値、さらにはＺ
方向の位置などの各円に応じた情報等）、さらには円描
画に限らず種々の曲線を描画する際に直線近似するのに
必要な種々のデータ、各種描画パターン（矩形、三角
形、多角形、縦線、横線、斜線、円板、円周、三角周、
円弧、扇形、楕円等）に関するデータを記憶する描画パ
ターン記憶手段である描画パターンデータメモリ３０１
と、を含んで構成される。

【０１３８】また、制御系３００は、前記描画パターン
データメモリ３０１の描画パターンデータに基づいて、
描画条件の演算を行う描画条件演算手段３１０と、前記
描画条件演算手段３１０から（２ｎ＋１）ライン（（ｎ
＝０、１、２・・）である場合は（２ｎ＋１）である
が、（ｎ＝１、２、・・）である場合は（２ｎ−１）と
してもよい）乃ち奇数ラインの描画条件を演算する（２
ｎ＋１）ライン描画条件演算手段３１１と、（２ｎ＋
１）ライン描画条件演算手段３１１に基づいて１ライン
の時定数を設定する時定数設定回路３１２と、（２ｎ＋
１）ライン描画条件演算手段３１１に基づいて１ライン
の始点並びに終点の電圧を設定する始点／終点電圧設定
回路３１３と、（２ｎ＋１）ライン描画条件演算手段３
１１に基づいてカウンタ数を設定するカウンタ数設定回
路３１４と、（２ｎ＋１）ライン描画条件演算手段３１
１に基づいてイネーブル信号を生成するイネーブル信号
生成回路３１５と、奇数ラインの偏向信号を出力するた
めの偏向信号出力回路３２０と、を含んで構成されてい
る。

【０１３９】さらに、制御系３００は、前記描画条件演
算手段３１０から（２ｎ）ライン乃ち偶数ラインの描画
条件を演算する（２ｎ）ライン描画条件演算手段３３１
と、（２ｎ）ライン描画条件演算手段３３１に基づいて
１ラインの時定数を設定する時定数設定回路３３２と、
（２ｎ）ライン描画条件演算手段３３１に基づいて１ラ
インの始点並びに終点の電圧を設定する始点／終点電圧
設定回路３３３と、（２ｎ）ライン描画条件演算手段３
３１に基づいてカウンタ数を設定するカウンタ数設定回
路３３４と、（２ｎ）ライン描画条件演算手段３３１に
基づいてイネーブル信号を生成するイネーブル信号生成
回路３３５と、偶数ラインの偏向信号を出力するための
偏向信号出力回路３４０と、（２ｎ）ライン描画条件演
算手段３１０に基づいて、次の等高線に移動するときな
どにブランキングを行うブランキングアンプ３５０と、
描画条件演算手段３１０での描画条件と、奇数ラインの
偏向信号出力回路３２０並びに偶数ラインの偏向信号出
力回路３４０からの情報とに基づいて、奇数ラインの処
理と偶数ラインの処理とを切り換える切換回路３６０
と、を含んで構成されている。

【０１４０】奇数ラインの偏向信号出力回路３２０は、
走査クロックＣＬ１と、カウンタ数設定回路３１４から
の奇数ラインカウント信号ＣＬ６と、イネーブル信号発
生回路３１５のイネーブル信号とに基づいてカウント処
理を行う計数手段であるカウンタ回路３２１と、カウン
タ回路３２１からのカウントタイミングと、始点／終点
電圧設定回路３１３での奇数ライン描画条件信号ＣＬ３
とに基づいて、ＤＡ変換を行うＤＡ変換回路３２２と、
このＤＡ変換回路３２２にて変換されたアナログ信号を
平滑化する処理（偏向信号の高周波成分を除去する等の
処理）を行う平滑化回路３２３と、を含んで構成され
る。

【０１４１】偶数ラインの偏向信号出力回路３４０は、
走査クロックＣＬ１と、カウンタ数設定回路３３４から
の偶数ラインカウント信号ＣＬ７と、イネーブル信号発
生回路３３５のイネーブル信号とに基づいてカウント処
理を行う計数手段であるカウンタ回路３４１と、カウン
タ回路３４１からのカウントタイミングと、始点／終点
電圧設定回路３３３での偶数ライン描画条件信号ＣＬ５
とに基づいて、ＤＡ変換を行うＤＡ変換回路３４２と、
このＤＡ変換回路３４２にて変換されたアナログ信号を
平滑化する処理を行う平滑化回路３４３と、を含んで構
成される。

【０１４２】なお、これらの制御系３００を構成する各
部は、いずれも図６に示すＣＰＵ等の制御部１７０（制
御手段）にて制御可能な構成としている。また、これら
制御系３００は、Ｘ偏向用の制御系とＹ偏向用の制御系
を各々形成する構成としてもよい。

【０１４３】またなお、本実施形態の描画パターンデー
タメモリ３１０と描画条件演算手段３１０などを含む制
御系３００で、「演算手段」を構成できる。この「演算
手段」は、走査される走査ライン上に、ＤＡ変換器の最
小時間分解能の整数倍の時間に対応する距離に相当する
少なくとも２点の各位置を演算する機能を有する。この
場合、制御部１７０の「制御手段」は、前記演算手段に
て演算された各位置間を前記電子ビームによりほぼ直線
的に走査するように制御することとなる。また、同様に
して、本発明の他の態様の「演算手段」では、略円状に
走査される走査ライン上に、ＤＡ変換器の最小時間分解
能の整数倍の時間に対応する距離を一辺とする多角形の
各頂点位置を算出する機能を有する。また、制御手段
は、演算手段にて演算された各位置間を前記電子ビーム
によりほぼ直線的に走査するのは同様である。

【０１４４】上記のような構成を有する制御系３００
は、概略次のように作用する。すなわち、描画条件演算
手段３１０が描画パターンデータメモリ３０１から直線
近似による走査（描画）に必要な情報を取得すると、所
定の描画条件の演算処理を行ない、例えば一つの円に対
して正多角形の各辺に近似された場合の各辺のうち最初
の辺、奇数番目のラインに関する情報は、（２ｎ＋１）
ライン描画条件演算手段３１１へ、次の辺、偶数番目の
ラインに関する情報は、（２ｎ）ライン描画条件演算手
段３３１へ各々伝達される。

【０１４５】これにより、例えば、（２ｎ＋１）ライン
描画条件演算手段３１１は、奇数ラインに関する描画条
件を生成し、走査クロックＣＬ１と生成された奇数ライ
ン描画条件生成信号ＣＬ２とに基づいて、偏向信号出力
回路３２０から奇数ライン偏向信号ＣＬ９を出力する。

【０１４６】一方、例えば、（２ｎ）ライン描画条件演
算手段３３１は、偶数ラインに関する描画条件を生成
し、走査クロックＣＬ１と生成された偶数ライン描画条
件生成信号ＣＬ４とに基づいて、偏向信号出力回路３４
０から偶数ライン偏向信号ＣＬ１０を出力する。

【０１４７】これら奇数ライン偏向信号ＣＬ９と偶数ラ
イン偏向信号ＣＬ１０は、描画条件演算手段３１０のも
とに切換回路３６０によって、その出力が交互に切り換
わる。したがって、ある一の円について、正多角形に近
似され、各辺が算出されると、ある一つの辺、奇数番目
の辺が描画されると、次の辺、偶数番目の辺が描画さ
れ、さらに次ぎの辺、奇数番目の辺が描画される、とい
う具合に交互に各辺が直線的に描画（走査）されること
となる。

【０１４８】そして、ある一の円について描画が終了す
ると、描画条件演算手段３１０は、その旨をブランキン
グアンプ３５０に伝達し、他の次の円を描画するように
促す処理を行なう。このようにして、各円について多角
形で近似した描画を行うこととなる。

【０１４９】（処理手順について）次に、上述のような
構成を有する基材を、３次元的に描画可能な電子ビーム
描画装置を用いて作成する際の処理手順について、図１
６〜図１８を参照しつつ説明する。

【０１５０】先ず、母型材（基材）をＳＰＤＴ（Ｓｉｎ
ｇｌｅＰｏｉｎｔＤｉａｍｏｎｄＴｕｒｎｉｎ
ｇ：超精密加工機によるダイアモンド切削）により非球
面の加工を行う際に、同心円マークの同時加工を実施す
る（ステップ、以下「Ｓ」１０１）。この際、光学顕微
鏡で、例えば±１μ以内の検出精度の形状が形成される
ことが好ましい。

【０１５１】次に、ＦＩＢにて例えば３箇所にアライメ
ントマークを付ける（Ｓ１０２）。ここに、十字形状の
アライメントマークは、電子ビーム描画装置内で±２０
ｎｍ以内の検出精度を有することが好ましい。

【０１５２】さらに、前記アライメントマークの、同心
円マークとの相対位置を光学顕微鏡にて観察し、非球面
構造の中心に対する位置を測定し、データベース（Ｄ
Ｂ）（ないしはメモリ（以下、同））へ記録しておく
（Ｓ１０３）。なお、この測定精度は、±１μ以内であ
ることが好ましく、中心基準とした３つのアライメント
マークの位置、ｘ１ｙ１、ｘ２ｙ２、ｘ３ｙ３をデータ
ベース（ＤＢ）へ登録する。

【０１５３】また、レジスト塗布／ベーキング後の母型
（基材）の各部の高さとアライメントマークの位置（Ｘ
ｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）を測定しておく（Ｓ１０４）。ここ
で、中心基準で補正した母型（基材）：位置テーブルＴ
ｂｌ１（ＯＸ、ＯＹ、ＯＺ）、アライメントマーク：Ｏ
Ａ（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）（いずれも３＊３行列）を、デ
ータベース（ＤＢ）へ登録する。

【０１５４】次に、斜面測定用の測定装置（高さ検出
器）の測定ビームの位置に電子線のビームをフォーカス
しておく等その他各種準備処理を行う（Ｓ１０５）。

【０１５５】この際、ステージ上に取り付けたＥＢ（電
子ビーム）フォーカス用針状の較正器に高さ検出用の測
定ビームを投射すると共に、ＳＥＭモードにて電子ビー
ム描画装置で観察し、フォーカスを合わせる。

【０１５６】次いで、母型（基材）を電子ビーム描画装
置内へセットし、アライメントマークを読み取る（ＸＸ
ｎ、ＹＹｎ、ＺＺｎ）（Ｓ１０６）。この際に、電子ビ
ーム描画装置内においては、Ｓ１０６に示されるような
各値をデータベース（ＤＢ）に登録することとなる。

【０１５７】さらに、母型（基材）の形状から、最適な
フィールド位置を決定する（Ｓ１０７）。ここで、フィ
ールドは同心円の扇型に配分するフィールド同士は、若
干重なりを持たせる。そして、中央で第一輪帯内はフィ
ールド配分しない。

【０１５８】そして、各フィールドについて、隣のフィ
ールドのつなぎアドレスの計算を行う（Ｓ１０８）。こ
の計算は平面として計算を行う。なお、多角形の１つの
線分は、同一フィールド内に納める。ここに、「多角
形」とは、上述の制御系の項目で説明したように、円描
画を所定のｎ角形で近似した場合の少なくとも１本の描
画ラインをいう。

【０１５９】次に、対象とするフィールドについて、焦
点深度領域の区分として、同一ラインは、同じ区分に入
るようにする。また、フィールドの中央は、焦点深度区
分の高さ中心となる（Ｓ１０９）。ここに、高さ５０μ
以内は、同一焦点深度範囲とする。

【０１６０】次いで、対象とするフィールドについて、
同一焦点深度領域内での（ｘ、ｙ）アドレスの変換マト
リクス（Ｘｃ、Ｙｃ）を算出する（Ｓ１１０）。このＸ
ｃ、Ｙｃは各々図示の式（１６）の通りとなる。

【０１６１】さらに、対象とするフィールドについて、
となりとのつなぎアドレスを換算する（Ｓ１１１）。こ
こで、Ｓ１０８にて算出したつなぎ位置をＳ１１０の式
（１６）を用いて換算する。

【０１６２】そして、対象とするフィールドについて、
中心にＸＹＺステージを移動し、高さをＥＢ（電子ビー
ム）のフォーカス位置に設定する（Ｓ１１２）。つま
り、ＸＹＺステージにてフィールド中心にセットする。
また、測定装置（高さ検出器）の信号を検出しながら、
ＸＹＺステージを移動し、高さ位置を読み取る。

【０１６３】また、対象とするフィールドについて、一
番外側（ｍ番目）の同一焦点深度内領域の高さ中心に電
子ビーム（ＥＢ）のフォーカス位置に合わせる（Ｓ１１
３）。具体的には、テーブルＢを参照し、ＸＹＺステー
ジを所定量フィールド中心の高さ位置との差分を移動す
る。

【０１６４】次に、対象とする同一焦点深度内につい
て、一番外側（ｎ番目）のラインのドーズ量及び多角形
の始点、終点の計算をする。そして、一定のドーズにて
描画することとなる（Ｓ１１４）。フィールドの同一焦
点内の領域と描画すべき線分は、Ｓ１１４中に示される
通りである。そして、上記Ｓ１１３からＳ１１４を規定
回数実施する（Ｓ１１６）。

【０１６５】次に、ＸＹＺステージの移動、次のフィー
ルドの描画を行う準備を行う（Ｓ１１７）。この際、フ
ィールド番号、時間、温度などデータベース（ＤＢ）へ
の登録を行う。

【０１６６】このようにして、前記Ｓ１０９からＳ１１
７を規定回数実施する（Ｓ１１８）ことで、電子ビーム
により曲面部に偏光分離構造を有する基材、ないしは、
複屈折位相構造を有する基材の形成を行うことができ
る。

【０１６７】以上のように本実施の形態によれば、３次
元的な描画で曲面部を描画する際にあわせ、サブ波長オ
ーダーの凹凸による周期構造を描画し、前記基材に偏光
分離構造を形成することにより、最終的に、一面に偏光
分離構造を備えた光レンズなどを形成することも可能と
なることから、従来の偏光分離素子に変えて各種機器に
適用することもできよう。

【０１６８】前記基材に基づいて金型を構成することに
より、射出成形による最終成形品として偏光分離構造を
有した素子を、順次量産できるからである。従って、従
来のように、偏光分離素子を一つ一つ形成する際の各プ
ロセスにおける手間、時間を鑑みると、製造コストの大
幅な低減並びに生産性の向上を図ることができる。

【０１６９】また、前記基材に複屈折位相構造を形成す
ることにより、最終的に、一面に複屈折位相構造たる波
長板機能を備えた光レンズなどを形成することも可能と
なることから、従来の波長板に変えて各種機器に適用す
ることもできよう。

【０１７０】前記基材に基づいて金型を構成することに
より、射出成形による最終成形品として波長板機能を有
した素子を、順次量産できるからである。従って、従来
のように、波長板を一つ一つ形成する際の各プロセスに
おける手間、時間を鑑みると、製造コストの大幅な低減
並びに生産性の向上を図ることができる。

【０１７１】［第２の実施の形態］次に、本発明にかか
る第２の実施の形態について、図１８〜図１９に基づい
て説明する。なお、以下には、前記第１の実施の形態の
実質的に同様の構成に関しては説明を省略し、異なる部
分についてのみ述べる。

【０１７２】上述の第１の実施の形態では、電子ビーム
により基材上に偏光分離構造などの精密加工を施す工程
を開示したが、本実施の形態では、上記工程を含むプロ
セス全体の工程、特に、光学素子等の光レンズを射出成
形によって製造するための金型等を製造する工程を説明
する。

【０１７３】先ず、機械加工により金型（無電解ニッケ
ル等）の非球面加工を行う（加工工程）。次に、図１８
（Ａ）に示すように、金型により前記半球面を有する基
材２００の樹脂成形を行う（樹脂成形工程）。さらに、
基材２００を洗浄した後に乾燥を行う。

【０１７４】次いで、樹脂の基材２００の表面上の処理
を行う（樹脂表面処理工程）。具体的には、図１８
（Ｂ）に示すように、基材２００の位置決めを行い、塗
布材であるレジストＬを滴下しつつスピナーを回転させ
て、スピンコートを行う。また、プリペークなども行
う。

【０１７５】スピンコーティングの後には、当該レジス
ト膜の膜厚測定を行い、レジスト膜の評価を行う（レジ
スト膜評価工程）。そして、図１８（Ｃ）に示すよう
に、基材２００の位置決めを行い、当該基材２００を
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸にて各々制御しつつ前記第１の実施の形態
のように３次元の電子ビームにより偏光分離構造２０２
を有する曲面部の描画を行う（描画工程）。

【０１７６】次に、基材２００上のレジスト膜Ｌの表面
平滑化処理を行う（表面平滑化工程）。さらに、図１８
（Ｄ）に示すように、基材２００の位置決めなどを行い
つつ、現像処理を行う（現像工程）。さらにまた、表面
硬化処理を行う。

【０１７７】次いで、ＳＥＭ観察や膜厚測定器などによ
り、レジスト形状を評価する工程を行う（レジスト形状
評価工程）。さらに、その後、ドライエッチングなどに
よりエッチング処理を行う。

【０１７８】この際、偏光分離構造２０２のＪ部を拡大
すると、凸部２０２ａと凹部２０２ｂとを有し、さらに
Ｆ部を拡大した図においては、偏光分離構造２０２の凸
部２０２ａは、第１の幅ｄ１を有する第１の凸部２０２
ａａと、前記第１の幅ｄ１と異なる第２の幅ｄ２を有す
る第２の凸部２０２ａｂを有し、第１、第２の凸部２０
２ａａ、２０２ａｂとが間隔をおいて複数形成される。
そして、第１の凸部２０２ａａ、第２の凸部２０２ａｂ
の間には、幅狭の第１の凹部２０２ｂａ、幅広の第２の
凹部２０２ｂｂが形成され、この第１、第２の凹部２０
２ｂａ、２０２ｂｂとで凹部２０２ｂを構成する。

【０１７９】次に、表面処理がなされた基材２００に対
する金型２０４を作成するために、図１９（Ａ）に示す
ように、金型電鋳前処理を行った後、電鋳処理などを行
い、図１９（Ｂ）に示すように、基材２００と金型２０
４とを剥離する処理を行う。

【０１８０】表面処理がなされた基材と剥離した金型２
０４に対して、表面処理を行う（金型表面処理工程）。
そして、金型２０４の評価を行う。

【０１８１】この際、金型２０４には、Ｋ部を拡大して
示すと、前記基材２００の凸部、凹部に対応するよう
に、凹部２０５ａ、凸部２０５ｂからなる構造２０５が
形成されることとなる。

【０１８２】このようにして、評価後、当該金型２０４
を用いて、図１９に示すように、射出成形により成形品
を作成する。その後、当該成形品の評価を行う。

【０１８３】この際、図１９（Ｃ）に示すように、射出
成形品２１０には、前記第１の実施の形態の基材同様の
構成が完成され、曲面部上に複数の非対称の凹凸からな
る偏光分離構造２１２が形成される。そして、Ｊ部を拡
大して示すと、凸部２１２ａと凹部２１２ｂとを有し、
さらにＦ部を拡大した図においては、偏光分離構造２１
２の凸部２１２ａは、第１の幅ｄ１を有する第１の凸部
２１２ａａと、前記第１の幅ｄ１と異なる第２の幅ｄ２
を有する第２の凸部２１２ａｂを有し、第１、第２の凸
部２１２ａａ、２１２ａｂとが間隔をおいて複数形成さ
れる。そして、第１の凸部２１２ａａ、第２の凸部２１
２ａｂの間には、幅狭の第１の凹部２１２ｂａ、幅広の
第２の凹部２１２ｂｂが形成され、この第１、第２の凹
部２１２ｂａ、２１２ｂｂとで凹部２１２ｂを構成す
る。

【０１８４】以上のように、本実施の形態によれば、前
記第１の実施の形態の基材として光学素子（例えばレン
ズ）を形成する場合に、３次元描画装置を用いて曲面部
を描画する際にあわせ、サブ波長オーダーの凹凸からな
る偏光分離構造を描画し、金型形状として偏光分離構造
を成形させる様にし、当該光学素子を金型を用いて射出
成形により製造できるため、製造にかかるコストダウン
を図ることができる。

【０１８５】また、金型として偏光分離機能を持った構
造を附加することにより、レンズを射出成形する際に、
同時に機能附加でき、プロセスの追加の必要がない。こ
のため、金型自体のコストアップ、ショット可能数（１
００万回程度）が増大するものの、従来のように偏光分
離素子たる偏光ビームスプリッタ等の基材１つ１つにプ
ロセスを実施する場合に比べると大幅なコストダウン、
工数の低減を図ることができる。

【０１８６】さらに、プラスチックレンズの射出成型の
過程で、偏光分離構造を同時に作り込むことができるの
で、偏光分離素子の作成工程が不要になり、光学部品の
低コスト化につながる。

【０１８７】特に、曲面部構造を持たない、射出成形で
作成されるレンズにも適用でき、各種のステップを除く
ことにより、大幅なコスト低減を行うことが可能であ
る。

【０１８８】［第３の実施の形態］次に、本発明にかか
る第３の実施の形態について、図２０〜図２１に基づい
て説明する。上記第２の実施の形態では、偏光分離構造
を有する基材に関するプロセス全体の工程について説明
したが、本実施の形態では、複屈折位相構造たる波長板
の機能を有する基材に関するプロセス全体の工程、特
に、光学素子等の光レンズを射出成形によって製造する
ための金型等を製造する工程を説明する。

【０１８９】先ず、機械加工により金型（無電解ニッケ
ル等）の非球面加工を行う（加工工程）。次に、図２０
（Ａ）に示すように、金型により前記半球面を有する基
材２２０の樹脂成形を行う（樹脂成形工程）。さらに、
基材２２０を洗浄した後に乾燥を行う。

【０１９０】次いで、樹脂の基材２２０の表面上の処理
を行う（樹脂表面処理工程）。具体的には、図２０
（Ｂ）に示すように、基材２２０の位置決めを行い、塗
布材であるレジストＬを滴下しつつスピナーを回転させ
て、スピンコートを行う。また、プリペークなども行
う。

【０１９１】スピンコーティングの後には、当該レジス
ト膜の膜厚測定を行い、レジスト膜の評価を行う（レジ
スト膜評価工程）。そして、図２０（Ｃ）に示すよう
に、基材２２０の位置決めを行い、当該基材２２０を
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸にて各々制御しつつ前記第１の実施の形態
のように３次元の電子ビームにより複屈折位相構造２２
２を有する曲面部の描画を行う（描画工程）。

【０１９２】次に、基材２２０上のレジスト膜Ｌの表面
平滑化処理を行う（表面平滑化工程）。さらに、図２０
（Ｄ）に示すように、基材２２０の位置決めなどを行い
つつ、現像処理を行う（現像工程）。さらにまた、表面
硬化処理を行う。

【０１９３】次いで、ＳＥＭ観察や膜厚測定器などによ
り、レジスト形状を評価する工程を行う（レジスト形状
評価工程）。さらに、その後、ドライエッチングなどに
よりエッチング処理を行う。

【０１９４】この際、複屈折位相構造２２２のＪ部を拡
大すると、凸部２２２ａと凹部２２２ｂとを有し、さら
にＦ部を拡大した図においては、複屈折位相構造２２２
は、第１の幅ｄ５を有する凸部２２２ａと、前記第１の
幅ｄ５より短い第２の幅ｄ６を有する凹部２２２ｂとが
交互に位置することで形成される周期構造を有する。な
お、凸部２２２ａの高さはｄ７にて形成されているもの
とする。

【０１９５】次に、表面処理がなされた基材２２０に対
する金型２２４を作成するために、図２１（Ａ）に示す
ように、金型電鋳前処理を行った後、電鋳処理などを行
い、図２１（Ｂ）に示すように、基材２２０と金型２２
４とを剥離する処理を行う。

【０１９６】表面処理がなされた基材と剥離した金型２
２４に対して、表面処理を行う（金型表面処理工程）。
そして、金型２２４の評価を行う。

【０１９７】この際、金型２２４には、Ｋ部を拡大して
示すと、前記基材２２０の凸部、凹部に対応するよう
に、凹部２２５ａ、凸部２２５ｂからなる構造２２５が
形成されることとなる。

【０１９８】このようにして、評価後、当該金型２２４
を用いて、図２１に示すように、射出成形により成形品
を作成する。その後、当該成形品の評価を行う。

【０１９９】この際、図２１（Ｃ）に示すように、射出
成形品２４０には、前記第１の実施の形態の基材同様の
構成が完成され、曲面部上に複数の凹凸からなる複屈折
位相構造２４２が形成される。そして、Ｊ部を拡大して
示すと、第１の幅ｄ５を有する凸部２４２ａと、前記第
１の幅ｄ５より短い第２の幅ｄ６を有する凹部２４２ｂ
とが交互に位置することで形成される周期構造を有す
る。なお、凸部２４２ａの高さはｄ７にて形成されてい
るものとする。

【０２００】以上のように、本実施の形態によれば、前
記第１の実施の形態の基材として光学素子（例えばレン
ズ）を形成する場合に、３次元描画装置を用いて曲面部
を描画する際にあわせ、サブ波長オーダーの凹凸からな
る複屈折位相構造を描画し、金型形状として複屈折位相
離構造を成形させる様にし、当該光学素子を金型を用い
て射出成形により製造できるため、製造にかかるコスト
ダウンを図ることができる。

【０２０１】また、金型として波長板機能を持った構造
を附加することにより、レンズを射出成形する際に、同
時に機能附加でき、プロセスの追加の必要がない。この
ため、金型自体のコストアップ、ショット可能数（１０
０万回程度）が増大するものの、従来のように波長板等
の基材１つ１つにプロセスを実施する場合に比べると大
幅なコストダウン、工数の低減を図ることができる。

【０２０２】さらに、プラスチックレンズの射出成型の
過程で、波長板機能を同時に作り込むことができるの
で、波長板の作成工程が不要になり、光学部品の低コス
ト化につながる。

【０２０３】特に、曲面部構造を持たない、射出成形で
作成されるレンズにも適用でき、各種のステップを除く
ことにより、大幅なコスト低減を行うことが可能であ
る。

【０２０４】［第４の実施の形態］次に、本発明にかか
る第４の実施の形態について、図２２に基づいて説明す
る。図２２は、本発明に係る第４の実施の形態を示す機
能ブロック図である。

【０２０５】本実施の形態においては、上述の電子ビー
ム描画装置にて描画された被描画基材（基材）（ないし
は射出成形により樹脂成形された成形品である光学素
子）を用いた電子機器の一例である光ピックアップ装置
の一例を開示している。

【０２０６】図２２において、光ピックアップ装置４０
０は、半導体レーザー４０１、コリメートレンズ４０２
（第１の光学素子）、分離プリズム４０３、対物レンズ
４０４（第２の光学素子）、ＤＶＤ、ＣＤ等の光磁気デ
ィスク４０５（光磁気記録媒体）、集光レンズ４０６
（第３の光学素子）、シリンドリカルレンズ４０７、分
割光検出器４０８を有する。

【０２０７】このうち、本実施の形態においては、上述
の各実施の形態の偏光分離構造を含む光学素子を、（曲
面部の有無は問わない）例えば、コリメータレンズ４０
２に、複屈折位相構造（波長板の機能）を含む光学素子
を、例えば、対物レンズ４０４に適用している。すなわ
ち、コリメータレンズ４０２は、偏光分離構造４０２ａ
を有し、対物レンズ４０４は、複屈折位相構造４０４ａ
を有する。

【０２０８】上記のような構成を有する光ピックアップ
装置４００において、半導体レーザー４０１からのレー
ザー光は、コリメータレンズ４０２で平行光となる。こ
の際、偏光分離構造４０２ａにて、光路が近接したＰ，
Ｓ両偏光からなる２つの光束に分離される。これら光束
を含む平行光は、分離プリズム４０３で対物レンズ４０
４側に反射され、対物レンズ４０４によって回折限界ま
で集光されて光磁気ディスク４０５（光磁気記録媒体）
に照射される。

【０２０９】光磁気ディスク４０５からのレーザー反射
光は、対物レンズ４０４に入光して再び平行光となる。
この際、複屈折位相構造４０４ａにより、前記Ｐ，Ｓ両
偏光の光束には位相差が生じ得、偏光方位を所定角度に
て回転した後、分離プリズム４０３を透過し、光路が近
接したＰ，Ｓ両偏光からなる２つの光束は、それぞれ集
光レンズ４０６，シリンドリカルレンズ４０７によって
集光されて、分割光検出器４０８の分離受光領域（受光
素子）にそれぞれのスポットを形成する。

【０２１０】以上のように本実施の形態においては、一
面に偏光分離構造を備えた（一体形成された）光レン
ズ、一面に複屈折位相構造を備えた光レンズを用いるこ
とにより、従来のような専用の偏光ビームスプリッタや
波長板を使用する必要がなく部材点数、取付部品数を低
減して大幅なコストダウンを図ることができる。

【０２１１】また、偏光分離素子や波長板などの配設が
不要となるために、部材配設の占有空間が低減され、光
ピックアップ装置の小型化を図ることができ、さらに
は、ピックアップ装置の光学系にかかる調整が不要とな
る。

【０２１２】さらには、光ピックアップ装置において
は、小型一体化を容易にし、トラッキング機構を単純化
できる。

【０２１３】なお、上述の実施の形態においては、偏光
分離構造をコリメータレンズに、複屈折位相構造を対物
レンズに構成する場合について例示したが、これに限定
されるものではなく、他の種々のレンズ、例えば、集光
レンズ、シリンドリカルレンズ等に各種の偏光分離構
造、ないしは、複屈折位相構造を形成する場合であって
ももちろんよい。

【０２１４】［第５の実施の形態］次に、本発明にかか
る第５の実施の形態について、図２３〜図２４に基づい
て説明する。

【０２１５】基材の曲面部上に形成される偏光分離構造
としては、上述の第１の実施の形態のような構成に限ら
ず、図２３に示すような構成であってもよい。

【０２１６】同図に示すように、基材４１０の曲面部４
１０ａ上に構成される偏光分離構造４１２においては、
第１の幅を有する第１の凸部４１２ａａと前記第１の幅
と異なる第２の幅を有する第１の凹部４１２ａｂとが交
互に複数例えば４個形成された第１の凹凸部４１２ａ
と、前記第１、第２の幅と異なる第３の幅にて形成され
た第２の凹部４１２ｂとが交互に形成される周期構造を
なしている。

【０２１７】また、図２４に示す構成では、第１の凹凸
部４１２ａにおける第１の凸部４１２ａａの数を２個の
場合を開示している。いずれにしても、入射光に対し
て、出射光をＴＥ波並びにＴＭ波に分離することが可能
となる。

【０２１８】［第６の実施の形態］次に、本発明にかか
る第６の実施の形態について、図２５に基づいて説明す
る。上述の第１の実施の形態では、基材の一面に偏光分
離構造を構成する場合について説明したが、本実施の形
態では、基材の一方の面に偏光分離構造を形成し、基材
の他方の面にブレーズ状の回折格子構造を形成する場合
について開示してある。

【０２１９】具体的には、基材４２０の一方側の曲面部
４２０ａ上においては、図２５に示すように、描画され
る描画パターンの一例として円描画が開示されており、
被描画面に描画部分の一部であるＥ部分を拡大してみる
と、基材４２０は、複数の凹凸からなる偏光分離構造４
２２が形成されている。なお、基材４２０としては、光
学素子例えば、ピックアップレンズ等にて構成すること
が好ましい。

【０２２０】偏光分離構造４２２は、該曲面部４２０ａ
に入射する光もしくは出射する光を、該光の進行方向と
交差する面内で少なくとも互いに垂直な方向に振動する
二つの偏光成分、ＴＥ波、ＴＭ波に偏光分離する機能を
有し、凸部４２２ａと凹部４２２ｂとを有する。

【０２２１】より詳細には、図２５に示すＦ部を拡大し
た図に示すように、偏光分離構造４２２の凸部４２２ａ
は、第１の幅ｄ１を有する第１の凸部４２２ａａと、前
記第１の幅ｄ１と異なる第２の幅ｄ２を有する第２の凸
部４２２ａｂを有し、第１、第２の凸部４２２ａａ、４
２２ａｂとが間隔をおいて複数形成される。そして、第
１の凸部４２２ａａと第２の凸部４２２ａｂの間には、
幅狭の第１の凹部４２２ｂａ、幅広の第２の凹部４２２
ｂｂが形成され、この第１、第２の凹部４２２ｂａ、４
２２ｂｂとで凹部４２２ｂを構成する。なお、これら第
１、第２の凸部４２２ａａ、４２２ａｂは、各々高さｄ
４に形成され、第１の凸部４２２ａａ、第２の凸部４２
２ａｂ、第１の凹部４２２ｂａ、第２の凹部４２２ｂｂ
を一つの長さｄ３を単位として、複数の周期構造が構成
されることとなる。なお、周期内の構造を非対称にする
ことにより、垂直に入射する光に対しても偏光分離を行
うことができる。

【０２２２】本実施の形態の基材４２０では、曲面部４
２０ａ上にこのような周期構造を構成することにより、
当該構造を透過する光を、ＴＥ波（進行方向に垂直な面
内において磁界成分を有しない電界成分のみの波）、Ｔ
Ｍ波（進行方向に垂直な面内において電界成分を有しな
い磁界成分のみ波）、に分離することが可能となる。

【０２２３】ここに、図２５におけるｄ１、ｄ２、ｄ
３、ｄ４の具体的な数値としては、例えば、基材２の屈
折率ｎ＝１．９２、波長をλとすると、ｄ１＝０．２５
λ、ｄ２＝０．３９λ、ｄ３＝２λ、ｄ４＝１．２２λ
とするのが好ましい。

【０２２４】ここまでは、第１の実施の形態同様であ
る。本実施の形態においては、さらに、基材４２０の他
方の面側の曲面部４２０ｂに回折格子構造であるブレー
ズ４２６を構成している。

【０２２５】具体的には、基材４２０の他方の曲面部４
２０ｂ側の一部を拡大してみると、基材４２０は、複数
のブレーズ４２６からなる回折格子構造が形成されてい
る。

【０２２６】ブレーズ４２６は、傾斜４２６ｂ及び側壁
部４２６ａを形成し、当該側壁部４２６ｂは、周方向に
沿って平面状に複数形成されている。

【０２２７】より詳細には、基材４２０の他方の面側
（裏面）は、少なくとも一面に形成された曲面部４２０
ｂを有し、回折格子を傾けて各ピッチＬ１毎に形成し、
この回折格子の少なくとも１ピッチＬ１に、当該ピッチ
の区切り目位置にて前記曲面部４２０ａより立ち上がる
側壁部４２６ａと、隣接する各側壁部４２６ａ、４２６
ａ間に形成された傾斜部４２６ｂと、側壁部４２６ａと
傾斜部４２６ｂとの境界領域に形成された溝部４２６ｃ
とが形成されている。そして、ブレーズ形状は、曲面部
４２０ｂの周囲に向かうに従い傾斜する構成となること
が好ましい。なお、この回折格子構造は、後述するよう
に、曲面部４２０ａ上に塗布された塗布剤（レジスト）
を描画することにより形成されることが好ましい。な
お、傾斜部４２６ｂには、該傾斜部４２６ｂより入射す
る光の反射を防止する反射防止構造を形成してもよい。

【０２２８】以上のように本実施の形態においては、基
材の一方の面に偏光分離構造を形成し、他方の面に回折
格子構造たる複数のブレーズを形成することにより、互
換性のあるＣＤ、ＤＶＤ互換における収差補正を行うこ
とが可能となり、ＣＤ、ＤＶＤ互換で光ピックアップ装
置を適用できる。また、ブレーズが曲面部の周囲に向か
うに従い、急となる構成とすることにより、格子密度に
よる入射角度の増大に起因するピックアップ機能の低下
を取り除くことができる。

【０２２９】なお、本実施の形態においては、基材の一
方の面に偏光分離構造、基材の他方の面に回折格子構造
を構成する場合について例示したが、当然のことなが
ら、基材の一方の面に複屈折位相構造、基材の他方の面
に回折格子構造を構成する場合であっても、もちろんよ
い。

【０２３０】［第７の実施の形態］次に、本発明にかか
る第７の実施の形態について、図２６〜図２８に基づい
て説明する。

【０２３１】上述の第６の実施の形態では、基材の一方
の曲面部上に偏光分離構造を、他方の面に回折格子構造
を構成した例について開示したが、本実施の形態では、
上記構造を製造するためのプロセス全体の工程、特に、
光学素子等の光レンズを射出成形によって製造するため
の金型等を製造する工程を説明する。

【０２３２】なお、基材の一方の曲面部上に、偏光分離
構造ないしは、複屈折位相構造を構成する場合のプロセ
スについては、上記第２の実施の形態ないしは第３の実
施の形態と同様であるので省略し、基材の他方の曲面部
に回折格子構造を形成するための製造プロセスを中心に
説明することとする。

【０２３３】先ず、機械加工により金型（無電解ニッケ
ル等）の非球面加工を行う（加工工程）。次に、図２６
（Ａ）に示すように、金型により前記半球面を有する基
材４３０の樹脂成形を行う（樹脂成形工程）。さらに、
基材４３０を洗浄した後に乾燥を行う。

【０２３４】次いで、樹脂の基材４３０の表面上の処理
を行う（樹脂表面処理工程）。具体的には、図２６
（Ｂ）に示すように、基材４３０の位置決めを行い、塗
布材たるレジストＬを滴下しつつスピナーを回転させ
て、スピンコートを行う。また、プリペークなども行
う。

【０２３５】スピンコーティングの後には、当該レジス
ト膜の膜厚測定を行い、レジスト膜の評価を行う（レジ
スト膜評価工程）。そして、図２６（Ｃ）に示すよう
に、基材４３０の位置決めを行い、当該基材４３０を
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸にて各々制御しつつ前記第１の実施の形態
のように３次元の電子ビームにより回折格子構造を有す
る曲面部の描画を行う（描画工程）。

【０２３６】この際、回折格子構造たるブレーズを形成
する際には、第１の実施の形態に示した図７のＳ１１４
を以下のようにするとともに、以下のＳ１１５を行うこ
とが好ましい。

【０２３７】具体的には、対象とする同一焦点深度内に
ついて、一番外側（ｎ番目）のラインのドーズ量及び多
角形の始点、終点の計算をする。なお、スタート（始
点）、エンド（終点）は、隣のフィールドとのつなぎ点
とする（Ｓ１１４）。この際、始点、終点は整数にする
ものとし、ドーズ量は、ラジアル位置（入射角度）で決
まった最大ドーズ量と格子の位置で決められた係数に最
大ドーズ量を掛け合わせたもので表される。

【０２３８】次いで、Ｓ１１４で与えられたドーズによ
って決定されるドーズ分布ＤＳ（ｘ、ｙ）にて描画を行
う（Ｓ１１５）。この際、斜面（傾斜部）のうち浅い部
分（頂部）については、ドーズ分布ＤＳは、ブロード、
深い部分（溝部）はシャープにすることが好ましい。こ
れにより、当該ドーズ分布を与えることにより、回折格
子構造の描画の描画を（１回の走査によって）描画する
ことができる。そして、Ｓ１１３からＳ１１５を規定回
数実施し（Ｓ１１６）、ＸＹＺステージの移動、次のフ
ィールドの描画を行う準備を行い（Ｓ１１７）、前記Ｓ
１０９からＳ１１７を規定回数実施する（Ｓ１１８）こ
とで、電子ビームにより曲面部に回折格子構造を有する
基材の形成を行うことができる。

【０２３９】図２６に説明を戻すと、次に、基材４３０
上のレジスト膜Ｌの表面平滑化処理を行う（表面平滑化
工程）。さらに、図２６（Ｄ）に示すように、基材４３
０の位置決めなどを行いつつ、現像処理を行う（現像工
程）。さらにまた、表面硬化処理を行う。

【０２４０】次いで、ＳＥＭ観察や膜厚測定器などによ
り、レジスト形状を評価する工程を行う（レジスト形状
評価工程）。さらに、その後、ドライエッチングなどに
よりエッチング処理を行う。

【０２４１】この際、回折格子構造４３２のＵ部を拡大
すると、傾斜部４３２ｂ及び側壁部４３２ａからなる複
数のブレーズにて回折格子構造が形成されている。この
ブレーズは、周辺部に向かうに従い回折格子面の角度が
急となるように形成することが好ましい。

【０２４２】次に、表面処理がなされた基材４３０に対
する金型４３４を作成するために、図２７（Ａ）に示す
ように、金型電鋳前処理を行った後、電鋳処理などを行
い、図２７（Ｂ）に示すように、基材４３０と金型４３
４とを剥離する処理を行う。

【０２４３】表面処理がなされた基材と剥離した金型４
３４に対して、表面処理を行う（金型表面処理工程）。
そして、金型４３４の評価を行う。

【０２４４】この際、金型４３４には、Ｖ部を拡大して
示すと、前記基材４３０のブレーズに対応するように、
凹部４３５が形成され、これら各凹部４３５には、前記
基材４３０の傾斜部４３２ｂの孔部形状に対応するよう
に、複数の凸部４３５が形成されることとなる。

【０２４５】ここで、基材の一方の曲面部に偏光分離構
造、基材の他方の曲面部に回折格子構造を有する場合に
は、前記評価後、当該金型４３４と前記第２の実施の形
態の金型２０４とを相対向して配置し、図２７（Ｃ）に
示すように、射出成形により成形品を作成する。その
後、当該成形品の評価を行う。

【０２４６】この際、図２７（Ｃ）に示すように、射出
成形品４４０には、前記第６の実施の形態の基材同様の
構成が完成される。具体的には、図２８に示すように、
基材４５０の一方の曲面部に偏光分離構造４５２、基材
４５０の他方の曲面部に回折格子構造４５６が形成され
る。そして、Ｊ部を拡大して示すと、偏光分離構造４５
２を構成する凹部４５２ｂ、凸部４５２ａが各々構成さ
れることとなる。

【０２４７】さらに、Ｆ部を拡大した図においては、偏
光分離構造４５２の凸部４５２ａは、第１の幅ｄ１を有
する第１の凸部４５２ａａと、前記第１の幅ｄ１と異な
る第２の幅ｄ２を有する第２の凸部４５２ａｂを有し、
第１、第２の凸部４５２ａａ、４５２ａｂとが間隔をお
いて複数形成される。そして、第１の凸部４５２ａａ、
第２の凸部４５２ａｂの間には、幅狭の第１の凹部４５
２ｂａ、幅広の第２の凹部４５２ｂｂが形成され、この
第１、第２の凹部４５２ｂａ、４５２ｂｂとで凹部４５
２ｂを構成する。

【０２４８】また、他方の曲面部上においては、回折格
子構造たるブレーズ４５６が形成されており、Ｕ部を拡
大して示すと、側壁部４５６ａ及び傾斜部４５６ｂより
なるブレーズ４５６が構成されることとなる。

【０２４９】一方、基材の一方の曲面部に複屈折位相構
造、基材の他方の曲面部に回折格子構造を有する場合に
は、前記評価後、当該金型４３４と前記第３の実施の形
態の金型２２４とを相対向して配置し、射出成形により
成形品を作成する。その後、当該成形品の評価を行う。

【０２５０】この際、図２７（Ｃ）に示すように、射出
成形品４４０には、基材の一方の曲面部に複屈折位相構
造、基材の他方の曲面部に回折格子構造が形成され、Ｋ
部を拡大して示すと、複屈折位相構造を構成する凹部、
凸部が各々構成されることとなる。具体的には、図２８
に示すように、基材４５０の一方の曲面部に複屈折位相
構造、基材４５０の他方の曲面部に回折格子構造４５６
が形成される。そして、Ｊ部を拡大して示すと、複屈折
位相構造を構成する凹部、凸部が各々構成されることと
なる。

【０２５１】さらに、Ｆ部を拡大した図においては、複
屈折位相構造４５４は、第１の幅ｄ５を有する凸部４５
４ａと、前記第１の幅ｄ５より短い第２の幅ｄ６を有す
る凹部４５４ｂとが交互に位置することで形成される周
期構造を有する。なお、凸部４５５ａの高さはｄ７にて
形成されているものとする。

【０２５２】また、他方の曲面部上においては、回折格
子構造たるブレーズ４５６が形成されており、Ｕ部を拡
大して示すと、側壁部４５６ａ及び傾斜部４５６ｂより
なるブレーズ４５６が構成されることとなる。

【０２５３】以上のように本実施の形態によれば、３次
元描画装置を用いて第１の基材の曲面部に対して偏光分
離構造あるいは複屈折位相構造を描画し、この第１の基
材に基づいて第１の金型を作成する一方、第２の基材の
曲面部に対して回折格子構造たるブレーズ形状を描画
し、この第２の基材に基づいて第２の金型を作成し、こ
の第１、第２の金型を相対応して配置して射出成形を行
うことにより、基材の一方の曲面部上に偏光分離構造、
ないしは、複屈折位相構造を形成し、基材の他方の曲面
部上に回折格子構造たるブレーズ形状を形成した一つの
基材を構成することができる。

【０２５４】なお、上記実施の形態においては、回折格
子構造を形成する形成面を曲面部上としてが、平面部上
に回折格子構造を構成する場合であってもよい。また、
複屈折位相構造、ないしは偏光分離構造を平面部上に構
成する場合であってもよい。

【０２５５】このようにして、光学素子を金型を用いて
射出成形により製造できるため、製造にかかるコストダ
ウンを図ることができる。また、金型として偏光分離素
子、波長板、回折格子構造を持った構造を附加すること
により、レンズを射出成形する際に、同時に機能附加で
き、プロセスの追加の必要がない。このため、金型自体
のコストアップ、ショット可能数（１００万回程度）が
増大するものの、従来のようにレンズ１つ１つに蒸着プ
ロセスを実施する場合に比べると大幅なコストダウン、
工数の低減を図ることができる。

【０２５６】さらに、プラスチックレンズの射出成型の
過程で、偏光分離素子、波長板、回折格子構造を同時に
作り込むことができるので、光学部品の低コスト化につ
ながる。

【０２５７】［第８の実施の形態］次に、本発明にかか
る第８の実施の形態について、図２９に基づいて説明す
る。図２９は、本発明に係る第８の実施の形態を示す機
能ブロック図である。

【０２５８】本実施の形態においては、上述の第６、第
７の実施の形態にて開示された基材（ないしは射出成形
により樹脂成形された成形品である光学素子）を用いた
電子機器の一例である光ピックアップ装置の一例を開示
している。

【０２５９】図２９において、光ピックアップ装置４６
０は、半導体レーザー４６１、コリメートレンズ４６
２、分離プリズム４６３、対物レンズ４６４、ＤＶＤ、
ＣＤ等の光磁気ディスク４６５（光磁気記録媒体）、集
光レンズ４６６、シリンドリカルレンズ４６７、分割光
検出器４６８を有する。

【０２６０】このうち、本実施の形態においては、上述
の第１の実施の形態の偏光分離構造を含む光学素子を、
（曲面部の有無は問わない）例えば、コリメータレンズ
４６２に、上述の第６、７の実施の形態の一面に複屈折
位相構造（波長板の機能）を有し他方の面に回折格子構
造含む光学素子を、例えば、対物レンズ４６４に適用し
ている。すなわち、コリメータレンズ４６２は、偏光分
離構造４６２ａを有し、対物レンズ４６４は、複屈折位
相構造４６４ａ並びに回折格子構造４６４ｂを有する。

【０２６１】上記のような構成を有する光ピックアップ
装置４６０において、半導体レーザー４６１からのレー
ザー光は、コリメータレンズ４６２で平行光となる。こ
の際、偏光分離構造４６２ａにて、光路が近接したＰ，
Ｓ両偏光からなる２つの光束に分離される。これら光束
を含む平行光は、分離プリズム４６３で対物レンズ４６
４側に反射され、対物レンズ４６４によって回折限界ま
で集光されて光磁気ディスク４６５（光磁気記録媒体）
に照射される。

【０２６２】光磁気ディスク４６５からのレーザー反射
光は、対物レンズ４６４に入光して再び平行光となる。
この際、複屈折位相構造４６４ａにより、前記Ｐ，Ｓ両
偏光の光束には位相差が生じ得、偏光方位を所定角度に
て回転した後、分離プリズム４６３を透過し、光路が近
接したＰ，Ｓ両偏光からなる２つの光束は、それぞれ集
光レンズ４６６，シリンドリカルレンズ４６７によって
集光されて、分割光検出器４６８の分離受光領域（受光
素子）にそれぞれのスポットを形成する。

【０２６３】さらに、対物レンズ４６４には、回折格子
構造４６４ｂが形成されているために、互換性のあるＣ
Ｄ、ＤＶＤ互換における収差補正を行うことが可能とな
る。なお、回折格子構造たるブレーズが曲面部の周囲に
向かうに従い、急となる構成とすることにより、格子密
度による入射角度の増大に起因するピックアップ機能の
低下を取り除くことができる。

【０２６４】以上のように本実施の形態においては、一
面に偏光分離構造を備えた（一体形成された）光レン
ズ、一面に複屈折位相構造を備えた光レンズを用いるこ
とにより、従来のような専用の偏光ビームスプリッタや
波長板を使用する必要がなく部材点数、取付部品数を低
減して大幅なコストダウンを図ることができる。

【０２６５】また、偏光分離素子や波長板などの配設が
不要となるために、部材配設の占有空間が低減され、光
ピックアップ装置の小型化を図ることができ、さらに
は、ピックアップ装置の光学系にかかる調整が不要とな
る。

【０２６６】さらには、光ピックアップ装置において
は、小型一体化を容易にし、トラッキング機構を単純化
できる。

【０２６７】なお、上述の実施の形態においては、複屈
折位相構造並びに回折格子構造を対物レンズに構成する
場合について例示したが、これに限定されるものではな
く、他の種々のレンズ、例えば、集光レンズ、シリンド
リカルレンズ等に各種の偏光分離構造、ないしは、複屈
折位相構造を形成する場合であってももちろんよい。

【０２６８】なお、本発明にかかる装置と方法は、その
いくつかの特定の実施の形態に従って説明してきたが、
当業者は本発明の主旨および範囲から逸脱することなく
本発明の本文に記述した実施の形態に対して種々の変形
が可能である。例えば、上述の各実施の形態では、一面
に曲面部を有する基材の曲面部上に偏光分離構造あるい
は複屈折位相構造を形成する場合について説明したが、
一面が平面の基材上に形成する場合であってももちろん
よい。さらに、これに限らず、平面部上に回折格子を形
成する場合も含む。

【０２６９】さらに、上述の実施の形態では、光レンズ
等の光学素子の基材を、直接描画する場合について説明
したが、樹脂等の光レンズを射出成形により形成するた
めの成形型（金型）を加工する場合に、上述の原理や処
理手順、処理手法を用いてもよい。

【０２７０】また、基材としては、ＤＶＤやＣＤなどに
用いられるピックアップレンズの例を開示したが、回折
格子のない対物レンズ、回折格子ピッチ２０μのＤＶＤ
―ＣＤ互換レンズ、回折格子ピッチ３μの高密度ブルー
レーザー互換対物レンズなどに適用することも可能であ
る。

【０２７１】さらに、基材として光学素子を用いる場合
に、当該基材を有する電子機器としては、上述したＤＶ
Ｄ、ＣＤ等の読取装置に限らず、多の種々の光学機器で
あってもよい。

【０２７２】また、少なくとも曲面部を有する基材に対
して、回折格子の少なくとも１ピッチ部分を傾けて形成
する場合、基材に少なくとも溝部（あるいは稠密なピッ
チで溝部が形成される場合）を有する構成であってもよ
い。さらに、基材としては、曲面部を有しなくとも、少
なくとも傾斜面が形成されているものであってもよい。
また、基材が平面あるいは傾斜面であって、電子ビーム
を所定角度で傾斜した状態で照射する場合であってもよ
い。

【０２７３】また、基材上の複数の基準点を測定し、こ
の測定結果に基づき基準座標系を算出し、この座標系を
もとに基材の厚み分布を測定するステップを、電子ビー
ム照射中に行う構成としてもよい。さらに、厚み分布に
基づき、最適焦点位置を算出する算出ステップ並びに描
画位置に当該焦点位置を合わせるように調整するステッ
プを、電子ビーム照射中に行う構成としてもよい。この
場合、ある一の描画位置にて描画を行っている電子ビー
ム照射中に、他の描画位置での前記焦点位置の算出等の
演算処理を行いつつ、次に電子ビーム照射に備える構成
とすることが好ましい。また、電子ビーム照射中に算出
ステップにて算出できるものとしては、基材の厚み分布
の他、厚み分布の補正等の処理も含まれる。

【０２７４】また、基材の一方の面に偏光分離構造ない
しは複屈折位相構造、基材の他方の面に回折格子構造を
形成する際に、第１、第２の基材、第１、第２の金型を
用いる場合について例示したが、一つの厚みのある基材
に対して一方の面に描画した後他方の面を描画し、一つ
に基材に対して金型を作成して製造する場合であっても
よい。

【０２７５】さらに、上記実施形態には種々の段階が含
まれており、開示される複数の構成要件における適宜な
組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。つまり、
上述の各実施の形態同士、あるいはそれらのいずれかと
各変形例のいずれかとの組み合わせによる例をも含むこ
とは言うまでもない。また、実施形態に示される全構成
要件から幾つかの構成要件が削除された構成であっても
よい。

【０２７６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、３
次元的な描画で曲面部を描画する際にあわせ、被描画基
材に偏光分離構造を形成することにより、最終的に、一
面に偏光分離構造を備えた光レンズなどを形成すること
も可能となることから、従来の偏光分離素子に変えて各
種機器に適用することもできる。

【０２７７】これにより、被描画基材に基づいて金型を
構成することにより、射出成形による最終成形品として
偏光分離構造を有した素子を、順次量産できる。従っ
て、従来のように、偏光分離素子を一つ一つ形成する際
の各プロセスにおける手間、時間を鑑みると、製造コス
トの大幅な低減並びに生産性の向上を図ることができ
る。

【０２７８】また、被描画基材に複屈折位相構造を形成
することにより、最終的に、一面に複屈折位相構造たる
波長板機能を備えた光レンズなどを形成することも可能
となることから、従来の波長板に変えて各種機器に適用
することもできる。

【０２７９】これにより、前記基材に基づいて金型を構
成することにより、射出成形による最終成形品として波
長板機能を有した素子を、順次量産できる。従って、従
来のように、波長板を一つ一つ形成する際の各プロセス
における手間、時間を鑑みると、製造コストの大幅な低
減並びに生産性の向上を図ることができる。

【０２８０】また、基材を金型を用いて射出成形により
製造できるため、製造にかかるコストダウンを図ること
ができる。この基材を射出成形する際には、同時に偏光
分離機能や反射板としての機能の附加を行うことがで
き、プロセスの追加の必要がない。このため、従来のよ
うに偏光分離素子や波長板１つ１つを製造する場合に比
べると大幅な製造コストの低減並びに、工数の低減を図
ることができ、光学部品の低コスト化につながる。

【０２８１】なお、これらに加えて、他方側の面に回折
格子構造を形成した被描画基材によれば、ＤＶＤ、ＣＤ
互換等での、収差補正を好適に実施できる。

【０２８２】また、光ピックアップ装置において、一面
に偏光分離構造を備えた（一体形成された）光学素子、
一面に複屈折位相構造を備えた光学素子を用いることに
より、従来のような専用の偏光ビームスプリッタや波長
板を使用する必要がなく部材点数、取付部品数を低減し
て大幅なコストダウンを図ることができる。

【０２８３】さらに、偏光分離素子や波長板などの配設
が不要となるために、部材配設の占有空間が低減され、
光ピックアップ装置の小型化を図ることができ、さらに
は、ピックアップ装置の光学系にかかる調整が不要とな
る。さらには、光ピックアップ装置においては、小型一
体化を容易にし、トラッキング機構を単純化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる基材の概略構成の
一例を示す説明図である。

【図２】本発明の実施の形態にかかる基材の概略構成の
一例を示す説明図である。

【図３】偏光分離素子と波長板を用いた光学系の原理を
説明するための説明図である。

【図４】同図（Ａ）（Ｂ）は、波長板によって生成され
るＴＭ波、ＴＥ波の特性を示す説明図である。

【図５】同図（Ａ）（Ｂ）は、偏光分離素子によって生
成されるＴＭ波、ＴＥ波の特性を示す説明図である。

【図６】本発明の電子ビーム描画装置の全体の概略構成
を示す説明図である。

【図７】同図（Ａ）（Ｂ）は、図３の電子ビーム描画装
置にて描画される基材を示す説明図であり、同図（Ｃ）
は、描画原理を説明するための説明図である。

【図８】測定装置の原理を説明するための説明図であ
る。

【図９】同図（Ａ）〜（Ｃ）は、基材の面高さを測定
する手法を説明するための説明図である。

【図１０】測定装置の投光と受光との関係を示す説明図
である。

【図１１】信号出力と基材の高さとの関係を示す特性図
である。

【図１２】電子ビーム描画装置におけるビームウエスト
を説明するための説明図である。

【図１３】電子ビーム描画装置において、所定のドーズ
分布にて描画を行うための制御系の詳細を示す機能ブロ
ック図である。

【図１４】電子ビーム描画装置のさらに詳細な制御系の
構成を示す機能ブロック図である。

【図１５】本発明の電子ビーム描画装置にて基材を描画
する場合の処理手順を示すフローチャートである。

【図１６】本発明の電子ビーム描画装置にて基材を描画
する場合の処理手順を示すフローチャートである。

【図１７】本発明の電子ビーム描画装置にて基材を描画
する場合の処理手順を示すフローチャートである。

【図１８】同図（Ａ）〜（Ｄ）は、基材を用いて成形用
の金型を形成し、基材を製造する場合の全体の処理手順
を説明するための説明図である。

【図１９】同図（Ａ）〜（Ｃ）は、基材を用いて成形用
の金型を形成し、基材を製造する場合の全体の処理手順
を説明するための説明図である。

【図２０】同図（Ａ）〜（Ｄ）は、基材を用いて成形用
の金型を形成し、基材を製造する場合の全体の処理手順
を説明するための説明図である。

【図２１】同図（Ａ）〜（Ｃ）は、基材を用いて成形用
の金型を形成し、基材を製造する場合の全体の処理手順
を説明するための説明図である。

【図２２】本発明の基材を利用した光ピックアップ装置
の概略を示す説明図である。

【図２３】本発明の実施の形態にかかる基材の概略構成
の一例を示す説明図である。

【図２４】図２３の基材上に形成される偏光分離層の原
理を説明するための説明図である。

【図２５】本発明の実施の形態にかかる基材の概略構成
の一例を示す説明図である。

【図２６】同図（Ａ）〜（Ｄ）は、基材を用いて成形用
の金型を形成し、基材を製造する場合の全体の処理手順
を説明するための説明図である。

【図２７】同図（Ａ）〜（Ｃ）は、基材を用いて成形用
の金型を形成し、基材を製造する場合の全体の処理手順
を説明するための説明図である。

【図２８】成形用の金型により製造された基材の一例を
説明するための説明図である。

【図２９】本発明の基材を利用した光ピックアップ装置
の概略を示す説明図である。

【図３０】従来の光ピックアップ装置の概略を示す説明
図である。

【符号の説明】

１電子ビーム描画装置２基材（被描画基材）１０鏡筒１２電子銃１４スリット１６電子レンズ１８アパーチャー２０偏向器２２補正用コイル３０ＸＹＺステージ４０ローダ５０ステージ駆動手段６０ローダ駆動装置７０真空排気装置８０測定装置８２第１のレーザ測長器８４第１の受光部８６第２のレーザー測長器８８第２の受光部１００制御回路１１０コイル制御部１１２ａ成形偏向部１１２ｂ副偏向部１１２ｃ主偏向部１１６位置誤差補正回路１１８電界制御回路１２０パターン発生回路１３０第１のレーザー駆動制御回路１３２第２のレーザー駆動制御回路１３４第１のレーザー出力制御回路１３６第２のレーザー出力制御回路１４０第１の測定算出部１４２第２の測定算出部１５０ステージ制御回路１５２ローダ制御回路１５４機構制御回路１５６真空排気制御回路１５８測定情報入力部１６０メモリ１６２プログラムメモリ１７０制御部３００制御系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｆ 7/24 Ｇ０３Ｆ 7/24 Ｚ５Ｄ７８９ 9/02 9/02 ＺＧ１１Ｂ 7/135 Ｇ１１Ｂ 7/135 Ｚ 11/105 ５５１ 11/105 ５５１Ｍ５５１ＰＨ０１Ｊ 37/305 Ｈ０１Ｊ 37/305 Ｂ (72)発明者森川雅弘東京都日野市さくら町１番地コニカ株式会社内 (72)発明者水越智秀東京都日野市さくら町１番地コニカ株式会社内 (72)発明者増田修東京都日野市さくら町１番地コニカ株式会社内 (72)発明者堀井康司東京都日野市さくら町１番地コニカ株式会社内Ｆターム(参考） 2H049 AA03 AA18 AA31 AA39 AA43 AA46 AA57 AA65 BA05 BA06 BA45 BB42 BC01 BC21 2H097 AA03 AA16 AB09 BA01 CA16 KA01 KA29 KA38 LA17 5C034 BB05 5D075 CD13 CD16 5D119 AA04 AA38 AA40 JA22 JA25 JA30 5D789 AA04 AA38 AA40 JA22 JA25 JA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一面に曲面部を有し、少なく
とも該曲面部に対して電子ビームを走査することにより
描画パターンが描画される被描画基材であって、前記曲面部に、該曲面部に入射する光を、該光の進行方
向と交差する面内で少なくとも互いに垂直な方向に振動
する二つの偏光成分に偏光分離する偏光分離構造を設け
たことを特徴とする被描画基材。
【請求項２】少なくとも一面に曲面部を有し、少なく
とも該曲面部に対して電子ビームを走査することにより
描画パターンが描画される被描画基材であって、前記曲面部に、該曲面部より出射する光を、該光の進行
方向と交差する面内で少なくとも互いに垂直な方向に振
動する二つの偏光成分に偏光分離する偏光分離構造を設
けたことを特徴とする被描画基材。
【請求項３】少なくとも一面に曲面部を有し、少なく
とも該曲面部に対して電子ビームを走査することにより
描画パターンが描画される被描画基材であって、前記曲面部に、該曲面部に入射する少なくとも互い垂直
な方向に振動する各直線偏光のうち、一方の直線偏光と
他方の直線偏光とに位相差を生じせしめる複屈折位相構
造を設けたことを特徴とする被描画基材。
【請求項４】少なくとも一面に曲面部を有し、少なく
とも該曲面部に対して電子ビームを走査することにより
描画パターンが描画される被描画基材であって、前記曲面部に、該曲面部に入射する少なくとも互い垂直
な方向に振動する各直線偏光のうち、一方の直線偏光と
他方の直線偏光とに位相差を生じせしめる複屈折位相構
造を設けたことを特徴とする被描画基材。
【請求項５】電子ビームを走査することにより描画パ
ターンが描画される被描画層を備えた被描画基材であっ
て、前記被描画層に、該被描画層に入射する光を、該光の進
行方向と交差する面内で少なくとも互いに垂直な方向に
振動する二つの偏光成分に偏光分離する偏光分離構造を
描画により形成したことを特徴とする被描画基材。
【請求項６】電子ビームを走査することにより描画パ
ターンが描画される被描画層を備えた被描画基材であっ
て、前記被描画層に、該被描画層より出射する光を、該光の
進行方向と交差する面内で少なくとも互いに垂直な方向
に振動する二つの偏光成分に偏光分離する偏光分離構造
を描画により形成したことを特徴とする被描画基材。
【請求項７】電子ビームを走査することにより所定の
描画パターンが描画される被描画層を備えた被描画基材
であって、前記被描画層に、該被描画層に入射する少なくとも互い
垂直な方向に振動する各直線偏光のうち、一方の直線偏
光と他方の直線偏光とに位相差を生じせしめる複屈折位
相構造を描画により形成したことを特徴とする被描画基
材。
【請求項８】電子ビームを走査することにより描画パ
ターンが描画される被描画層を備えた被描画基材であっ
て、前記被描画層に、該被描画層より出射する少なくとも互
い垂直な方向に振動する各直線偏光のうち、一方の直線
偏光と他方の直線偏光とに位相差を生じせしめる複屈折
位相構造を描画により形成したことを特徴とする被描画
基材。
【請求項９】電子ビームを走査することにより第１の
描画パターンが描画され一方の面に形成された第１の被
描画面と、前記第１の被描画面と反対側の他方の面に形成され、前
記第１の描画パターンと異なる第２の描画パターンが描
画される第２の被描画面と、を備えた被描画基材であって、前記第１の被描画面は、該第１の被描画面に入射する少
なくとも互い垂直な方向に振動する各直線偏光のうち、
一方の直線偏光と他方の直線偏光とに位相差を生じせし
める複屈折位相構造を有し、前記第２の被描画面は、前記第１の被描画面に入射し前
記第２の被描画面より出者する光を回折する回折格子構
造を有することを特徴とする被描画基材。
【請求項１０】電子ビームを走査することにより第１
の描画パターンが描画され一方の面に形成される第１の
被描画面と、前記第１の被描画面と反対側の他方の面に形成され、前
記第１の描画パターンと異なる第２の描画パターンが描
画される第２の被描画面と、を備えた被描画基材であって、前記第１の被描画面は、該第１の被描画面に入射する光
を回折する回折格子構造を有し、前記第２の被描画面は、前記第１の被描画面にて回折さ
れた少なくとも互い垂直な方向に振動する各直線偏光の
うち、一方の直線偏光と他方の直線偏光とに位相差を生
じせしめる複屈折位相構造を有することを特徴とする被
描画基材。
【請求項１１】電子ビームを走査することにより第１
の描画パターンが描画され一方の面に形成される第１の
被描画面と、前記第１の被描画面と反対側の他方の面に形成され、前
記第１の描画パターンと異なる第２の描画パターンが描
画される第２の被描画面と、を備えた被描画基材であって、前記第１の被描画面は、該第１の被描画面に入射する光
を、該光の進行方向と交差する面内で少なくとも互いに
垂直な方向に振動する二つの偏光成分に偏光分離する偏
光分離構造を有し、前記第２の被描画面は、前記第１の被描画面に入射し前
記第２の被描画面より出者する光を回折する回折格子構
造を有することを特徴とする被描画基材。
【請求項１２】電子ビームを走査することにより第１
の描画パターンが描画され一方の面に形成される第１の
被描画面と、前記第１の被描画面と反対側の他方の面に形成され、前
記第１の描画パターンと異なる第２の描画パターンが描
画される第２の被描画面と、を備えた被描画基材であって、前記第１の被描画面は、該第１の被描画面に入射する光
を回折する回折格子構造を有し、前記第２の被描画面は、前記第１の被描画面にて回折さ
れた光を、該光の進行方向と交差する面内で少なくとも
互いに垂直な方向に振動する二つの偏光成分に偏光分離
する偏光分離構造を有することを特徴とする被描画基
材。
【請求項１３】電子ビームを走査することにより第１
の描画パターンが描画され一方の面に形成される第１の
被描画面と、前記第１の被描画面と反対側の他方の面に形成され、前
記第１の描画パターンと異なる第２の描画パターンが描
画される第２の被描画面と、を備えた被描画基材であって、前記第１の被描画面は、該第１の被描画面に入射する少
なくとも互い垂直な方向に振動する各直線偏光のうち、
一方の直線偏光と他方の直線偏光とに位相差を生じせし
める複屈折位相構造を有し、前記第２の被描画面は、前記第１の被描画面にて入射し
た光を、該光の進行方向と交差する面内で少なくとも互
いに垂直な方向に振動する二つの偏光成分に偏光分離す
る偏光分離構造を有することを特徴とする被描画基材。
【請求項１４】前記偏光分離構造は、第１の幅を有す
る第１の凸部と、前記第１の幅と異なる前記第２の幅を
有する第２の凸部とが間隔をおいて複数形成されること
を特徴とする請求項１、請求項２、請求項５、請求項
６、請求項１１、請求項１２、請求項１３のうちいずれ
か一項に記載の被描画基材。
【請求項１５】前記偏光分離構造は、第１の幅を有す
る第１の凸部と前記第１の幅と異なる第２の幅を有する
第１の凹部とが交互に形成された第１の凹凸部と、前記
第１、第２の幅と異なる第３の幅にて形成された第２の
凹部とが交互に形成されることを特徴とする請求項、請
求項２、請求項５、請求項６、請求項１１、請求項１
２、請求項１３のうちいずれか一項に記載の被描画基
材。
【請求項１６】前記複屈折位相構造は、第１の幅を有
する凸部と、前記第１の幅より短い第２の幅を有する凹
部とが交互に形成されることを特徴とする請求項３、請
求項４、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、
請求項１３のうちいずれか一項に記載の被描画基材。
【請求項１７】前記回折格子構造は、少なくとも一面に形成された曲面部に回折格子を傾けて
各ピッチ毎に形成し、この回折格子の少なくとも１ピッ
チに、当該ピッチの区切り目位置にて前記曲面部より立
ち上がる側壁部と、隣接する各側壁部間に形成された傾斜部と、を含むことを特徴とする請求項９、請求項１０、請求項
１１、請求項１２のうちいずれか一項に記載の被描画基
材。
【請求項１８】請求項１乃至請求項１７のうちいすれ
か一項に記載の被描画基材を形成するための金型。
【請求項１９】レーザー供給源からのレーザー光を平
行光にする第１の光学素子と、前記平行光を収束させる第２の光学素子と、前記レーザー光を前記第２の光学素子を介して平行光と
し、前記平行光を前記第１の光学素子にて集光し、集光
された前記レーザー光を受光させる受光素子と、を含み、前記受光素子の出力に基づいて前記光磁気記録
媒体上の記録情報を読み出し、前記第１の光学素子は、前記平行光を光路が近接したＰ，Ｓ両偏光からなる複数
の光束に分離する偏光分離構造を有し、前記第２の光学素子は、該複数の光束のうち少なくともＰ，Ｓ両偏光の２つの光
束に位相差を生じせしめる複屈折位相構造を有すること
を特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２０】レーザー供給源からのレーザー光を平
行光にする第１の光学素子と、前記平行光を収束させる第２の光学素子と、前記レーザー光を前記第２の光学素子を介して平行光と
し、前記平行光を集光する第３の光学素子と、前記第３の光学素子にて集光された前記レーザー光を受
光させる受光素子と、を含み、前記受光素子の出力に基
づいて前記光磁気記録媒体上の記録情報を読み出し、前記第１の光学素子は、前記平行光を光路が近接したＰ，Ｓ両偏光からなる複数
の光束に分離する偏光分離構造を有し、前記第２の光学素子は、該複数の光束のうち少なくともＰ，Ｓ両偏光の２つの光
束に位相差を生じせしめる複屈折位相構造を有すること
を特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２１】前記第２の光学素子は、前記複屈折位相構造と他方側の面に、光を回折する回折
格子構造を有することを特徴とする請求項１９又は請求
項２０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２２】電子ビームにて描画される曲面部を含
む第１の基材に対して、前記電子ビームを走査すること
により前記第１の基材の描画を行う光学素子加工方法で
あって、前記第１の基材の一面に曲面部を形成し、かつ、当該曲
面部に対して偏光分離用の断面略凹凸形状の平面略円状
の描画ラインを、前記第１の基材に対する前記電子ビー
ムの焦点位置の相対移動による高さ方向の位置調整を行
いつつ、面方向の位置調整を行いながら描画を行う描画
ステップと、を含むことを特徴とする光学素子加工方法。
【請求項２３】電子ビームにて描画される曲面部を含
む第１の基材に対して、前記電子ビームを走査すること
により前記第１の基材の描画を行う光学素子加工方法で
あって、前記第１の基材の一面に曲面部を形成し、かつ、当該曲
面部に対して複屈折位相構造用の断面略凹凸形状の平面
略円状の描画ラインを、前記第１の基材に対する前記電
子ビームの焦点位置の相対移動による高さ方向の位置調
整を行いつつ、面方向の位置調整を行いながら描画を行
う描画ステップと、を含むことを特徴とする光学素子加工方法。
【請求項２４】前記電子ビームを照射した前記第１の
基材を現像し、現像された前記第１の基材の表面で電鋳
を行い、成形用の第１の金型を形成するステップをさら
に有することを特徴とする請求項２３又は請求項２４に
記載の光学素子加工方法。
【請求項２５】前記電子ビームを照射した前記第１の
基材を現像し、エッチング処理した前記第１の基材に電
鋳を行い、成形用の第１の金型を形成するステップをさ
らに有することを特徴とする請求項２３又は請求項２４
に記載の光学素子加工方法。
【請求項２６】電子ビームにて描画される被描画面を
含む第２の基材に対して、前記第２の基材の前記被描画
面に回折格子を描画する第２描画ステップと、前記電子ビームを照射した前記第２の基材を現像し、現
像された前記第２の基材の表面で電鋳を行い、成形用の
第２の金型を形成するステップと、前記第１、第２の金型を互いに相対向して配置させ、射
出成形により、一方の面に偏光分離構造、他方の面に回
折格子構造を有する光学素子を形成するステップと、をさらに有することを特徴とする請求項２２乃至請求項
２５のうちいずれか一項に記載の光学素子加工方法。
【請求項２７】電子ビームにて描画される曲面部を含
む第２の基材に対して、前記第２の基材の前記曲面部に
回折格子を傾けて各ピッチ毎に形成するように描画する
第２描画ステップと、前記電子ビームを照射した前記第２の基材を現像し、現
像された前記第２の基材の表面で電鋳を行い、成形用の
第２の金型を形成するステップと、前記第１、第２の金型を互いに相対向して配置させ、射
出成形により、一方の面の曲面部に偏光分離構造、他方
の面の曲面部に各ピッチ毎に傾いた回折格子構造を有す
る基材を形成するステップと、をさらに有することを特徴とする請求項２２乃至請求項
２５のうちいずれか一項に記載の光学素子加工方法。
【請求項２８】前記第２描画ステップは、各ピッチ毎に傾けて形成する際に、走査位置に対するド
ーズ量分布を予め定義したドーズ分布の特性を、前記曲
面部上の傾斜する傾斜角度に応じて抽出し、抽出された
前記ドーズ分布の特性に基づいて、当該ドーズ量を算出
しつつ前記基材の前記曲面部の描画を行うことを特徴と
する請求項２７に記載の光学素子加工方法。
【請求項２９】前記成形用の第１の金型に対して射出
成形を行い、前記基材を形成するステップを含むことを
特徴とする請求項２２乃至請求項２５のうちいずれか一
項に記載の光学素子加工方法。
【請求項３０】前記基材として成形用の第１の金型を
用い、当該第１の金型に描画を行うステップを有するこ
とを特徴とする請求項２２乃至請求項２５のうちいずれ
か一項に記載の光学素子加工方法。
【請求項３１】前記基材として成形用の第２の金型を
用い、当該第２の金型に描画を行うステップを有するこ
とを特徴とする請求項２６乃至請求項２８のいずれか一
項に記載の光学素子加工方法。
【請求項３２】請求項２２乃至請求項３１のいずれか
一項に記載の光学素子加工方法にて加工された基材。
【請求項３３】前記基材は、光学素子であることを特
徴とする請求項３２に記載の基材。
【請求項３４】電子ビームを照射する電子ビーム照射
手段と、前記電子ビーム照射手段にて照射された電子ビームの焦
点位置を可変とするための電子レンズと、前記電子ビームを照射することで描画される被描画面に
曲面部を有する基材を載置する載置台と、前記基材の曲面部上に偏光分離構造を形成する際に、前
記基材上に描画される描画位置を測定するための測定手
段と、前記測定手段にて測定された前記描画位置に基づき、前
記電子レンズの電流値を調整して前記電子ビームの焦点
位置を前記描画位置に応じて可変制御して前記基材の曲
面部並びに偏光分離構造部分の描画を行うように制御す
る制御手段と、を含むことを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項３５】電子ビームを照射する電子ビーム照射
手段と、前記電子ビームを照射することで描画される被描画面に
曲面部を有する基材を載置する載置台と、前記載置台を駆動する駆動手段と、前記基材の曲面部上に偏光分離構造を形成する際に、前
記基材上に描画される描画位置を測定するための測定手
段と、前記測定手段にて測定された前記描画位置に基づき、前
記駆動手段により前記載置台を昇降させて、前記電子ビ
ーム照射手段にて照射された電子ビームの焦点位置を前
記描画位置に応じて可変制御して、前記基材の曲面部並
びに偏光分離構造部分の描画を行うように制御する制御
手段と、を含むことを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項３６】電子ビームを照射する電子ビーム照射
手段と、前記電子ビーム照射手段にて照射された電子ビームの焦
点位置を可変とするための電子レンズと、前記電子ビームを照射することで描画される被描画面に
曲面部を有する基材を載置する載置台と、前記基材の曲面部上に複屈折位相構造を形成する際に、
前記基材上に描画される描画位置を測定するための測定
手段と、前記測定手段にて測定された前記描画位置に基づき、前
記電子レンズの電流値を調整して前記電子ビームの焦点
位置を前記描画位置に応じて可変制御して前記基材の曲
面部並びに複屈折位相構造部分の描画を行うように制御
する制御手段と、を含むことを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項３７】電子ビームを照射する電子ビーム照射
手段と、前記電子ビームを照射することで描画される被描画面に
曲面部を有する基材を載置する載置台と、前記載置台を駆動する駆動手段と、前記基材の曲面部上に複屈折位相構造を形成する際に、
前記基材上に描画される描画位置を測定するための測定
手段と、前記測定手段にて測定された前記描画位置に基づき、前
記駆動手段により前記載置台を昇降させて、前記電子ビ
ーム照射手段にて照射された電子ビームの焦点位置を前
記描画位置に応じて可変制御して前記基材の曲面部並び
に複屈折位相構造部分の描画を行うように制御する制御
手段と、を含むことを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項３８】電子ビームを照射する電子ビーム照射
手段と、前記電子ビーム照射手段にて照射された電子ビームの焦
点位置を可変とするための電子レンズと、前記電子ビームを照射することで描画される被描画面に
曲面部を有する第１、第２の基材を必要に応じて載置す
る載置台と、前記第１の基材上に偏光分離構造を形成する際には、前
記第１の基材上に描画される描画位置を測定し、前記第
２の基材上に回折格子構造を形成する際には、前記第２
の基材上に描画される描画位置を測定するための測定手
段と、前記第２の基材の曲面部上に回折格子構造を形成する際
に、曲面部上の傾斜位置に応じて傾斜する回折格子の各
ピッチ部分のドーズ量を加味した走査位置に対するドー
ズ量分布を予め定義したドーズ分布の特性を格納した格
納手段と、前記第１の基材に曲面部並びに偏光分離構造を描画する
場合には、前記測定手段にて測定された前記描画位置に
基づき、前記電子レンズの電流値を調整して前記電子ビ
ームの焦点位置を前記描画位置に応じて可変制御し、前
記第２の基材に曲面部並びに回折格子構造を描画する場
合には、前記測定手段にて測定された前記描画位置に基
づき、前記電子レンズの電流値を調整して前記電子ビー
ムの焦点位置を前記描画位置に応じて可変制御するとと
もに、前記焦点位置における焦点深度内について、前記
格納手段の前記ドーズ分布の特性に基づいて、当該ドー
ズ量を算出しつつ前記基材の曲面部上並びに偏光分離構
造部分の描画を行うように制御する制御手段と、を含み、前記第１、第２の基材を各々独立して描画し、描画後の
工程にて前記第１、第２の基材を１つの基材として生成
することを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項３９】電子ビームを照射する電子ビーム照射
手段と、前記電子ビーム照射手段にて照射された電子ビームの焦
点位置を可変とするための電子レンズと、前記電子ビームを照射することで描画される被描画面に
曲面部を有する第１、第２の基材を必要に応じて載置す
る載置台と、前記第１の基材上に複屈折位相構造を形成する際には、
前記第１の基材上に描画される描画位置を測定し、前記
第２の基材上に回折格子構造を形成する際には、前記第
２の基材上に描画される描画位置を測定するための測定
手段と、前記第２の基材の曲面部上に回折格子構造を形成する際
に、曲面部上の傾斜位置に応じて傾斜する回折格子の各
ピッチ部分のドーズ量を加味した走査位置に対するドー
ズ量分布を予め定義したドーズ分布の特性を格納した格
納手段と、前記第１の基材に曲面部並びに複屈折位相構造を描画す
る場合には、前記測定手段にて測定された前記描画位置
に基づき、前記電子レンズの電流値を調整して前記電子
ビームの焦点位置を前記描画位置に応じて可変制御し、
前記第２の基材に曲面部並びに回折格子構造を描画する
場合には、前記測定手段にて測定された前記描画位置に
基づき、前記電子レンズの電流値を調整して前記電子ビ
ームの焦点位置を前記描画位置に応じて可変制御すると
ともに、前記焦点位置における焦点深度内について、前
記格納手段の前記ドーズ分布の特性に基づいて、当該ド
ーズ量を算出しつつ前記基材の曲面部上並びに偏光分離
構造部分の描画を行うように制御する制御手段と、を含み、前記第１、第２の基材を各々独立して描画し、描画後の
工程にて前記第１、第２の基材を１つの基材として生成
することを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項４０】レーザー供給源からのレーザー光を平
行光にするための光学素子であって、さらに前記平行光を光路が近接したＰ、Ｓ両偏光からな
る複数の光束に分離する偏光分離構造を有することを特
徴とする光学素子。
【請求項４１】レーザー供給源からのレーザー光を収
束するための光学素子であって、さらに複数の光束のうち少なくともＰ、Ｓ両偏光を有す
る光束に位相差を生じせしめる複屈折位相構造を有する
ことを特徴とする光学素子。
【請求項４２】少なくとも一方の面に光を回折する回
折格子構造を有することを特徴とする請求項４０又は請
求項４１に記載の光学素子。