專利名稱：光學(xué)元件、光學(xué)元件的制造用金屬模和光學(xué)元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)元件、光學(xué)元件的制造用金屬模和光學(xué)元件的制造方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的光學(xué)元件的制造方法中，例如有在將空洞加工為所希望的形狀的金屬模中充填熔融玻璃等的光學(xué)材料來(lái)制造模塑透鏡的光學(xué)元件的制造方法。
此外，有利用反應(yīng)性離子刻蝕(RIE)等的刻蝕方法、以光致抗蝕劑膜作為刻蝕掩模將光學(xué)材料刻蝕為所希望的透鏡形狀的光學(xué)元件的制造方法。
此外，有以機(jī)械的方式將光學(xué)材料研磨為所希望的透鏡形狀的光學(xué)元件的制造方法。
此外，在光磁盤裝置或DVD(數(shù)字多用途盤)裝置等的信息存儲(chǔ)裝置中，將光頭接近地配置在圓盤狀的信息記錄媒體的表面上，對(duì)信息記錄媒體的表面照射已被聚束的激光，進(jìn)行對(duì)于信息記錄媒體的信息的記錄或來(lái)自信息記錄媒體的信息的讀出。
在這樣的信息存儲(chǔ)裝置中，在為了謀求信息記錄的大容量化、打算提高信息的記錄密度的情況下，必須將激光聚焦成很細(xì)的光束，照射到信息記錄媒體的表面上，為此，必須使用數(shù)值孔徑(NA)高的物鏡。此時(shí)，由于使用口徑大的透鏡，光頭變得大型化，故必須抑制透鏡的口徑。因而，就要使用數(shù)值孔徑高的、而且小型的透鏡，其結(jié)果，透鏡必須非?？拷嘏渲迷谛畔⒂涗浢襟w的表面上。
由于浮起用光頭與高速旋轉(zhuǎn)的信息記錄媒體的表面之間形成薄的空氣層、以從信息記錄媒體的表面稍微浮起了的狀態(tài)來(lái)工作，故可將透鏡很接近地配置在信息記錄媒體的表面上，因而，在記錄信息的高密度化方面是有利的?？衫蒙鲜龅墓鈱W(xué)元件來(lái)構(gòu)成上述浮起用光頭。
圖19A～圖19E是示出制造現(xiàn)有的浮起用光頭中被應(yīng)用的光學(xué)元件的工序的一例的工序圖，示出了制造工序的各階段中的光學(xué)元件的側(cè)剖面。首先，參照


現(xiàn)有的光學(xué)元件的制造方法。在該例中，使用組合了通常的透鏡2112和球透鏡2106的高數(shù)值孔徑的物鏡形成了光學(xué)元件。
如圖19A中所示，如果從平面來(lái)看，則首先在矩形的板狀的滑動(dòng)基板2102的中央部形成研缽狀的、而且貫通滑動(dòng)基板2102的透鏡容納孔2104。如圖19B中所示，在將球透鏡2106放進(jìn)該孔2104中并進(jìn)行粘接固定后，如圖19C中所示，將球透鏡2106的從透鏡容納孔2104突出的部分2106A研磨成與滑動(dòng)基板2102的下表面為同一水平面。以這種方式進(jìn)行了平坦化的滑動(dòng)基板2102和球透鏡2106的下表面成為從信息記錄媒體的表面稍微浮起了的面。
接著，如圖19D中所示，為了在滑動(dòng)基板2102的下表面的兩端部上形成2條浮起用導(dǎo)軌2108、2108，采用利用了例如離子研磨或RIE(反應(yīng)性離子刻蝕)等的干法刻蝕和半導(dǎo)體光刻技術(shù)的有選擇的刻蝕，夾住球透鏡2106形成2個(gè)槽2110、2110。
最后，在滑動(dòng)基板2102上以封住透鏡容納孔2104的方式配置并粘接固定在另外的工序中形成的透鏡2112(例如模塑玻璃透鏡)，完成光學(xué)元件2114。
在上述的現(xiàn)有的光學(xué)元件的制造方法、例如模塑透鏡的制造方法中，在空洞的加工方面很麻煩。
在上述的現(xiàn)有的光學(xué)元件的制造方法、例如使用RIE等的刻蝕技術(shù)的制造方法中，在光學(xué)材料方面存在制約，能進(jìn)行RIE等的刻蝕的光學(xué)材料中的能得到數(shù)值孔徑NA大的透鏡的高折射率的光學(xué)材料很少。
此外，從降低光學(xué)系統(tǒng)的制造成本的觀點(diǎn)來(lái)看，希望有制造多個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的制造方法。
此外，在利用上述的光學(xué)元件構(gòu)成了浮起用光頭的情況下，為了對(duì)于信息記錄媒體以高密度記錄信息并從信息記錄媒體重放以高密度記錄了的信息，必須使激光聚焦成很細(xì)的光束，同時(shí)必須以高精度照射到信息記錄媒體上的特定的位置上。因而，在現(xiàn)有的浮起用光頭2114中，特別是在與透鏡有關(guān)的加工、組裝作業(yè)中，要求非常高的精度，在作業(yè)中很費(fèi)時(shí)間，同時(shí)必須有熟練的操作。此外，關(guān)于所使用的部件，也必須以非常高的精度來(lái)形成。
例如，必須在滑動(dòng)基板2102中以高精度形成透鏡容納孔2104，必須在透鏡容納孔2104內(nèi)以高精度配置并固定球透鏡2106。此外，對(duì)球透鏡2106要求非常高的正球度和半徑的精度。而且，在從透鏡容納孔2104突出的球透鏡2106的研磨中，也必須以高精度控制研磨量，以便與滑動(dòng)基板2102的表面為相同的水平面。再者，在將透鏡2112配置在透鏡容納孔2104的情況下，也必須以3維的微米級(jí)的非常高精度進(jìn)行位置重合，由于以往在觀察像差時(shí)進(jìn)行該位置重合，故加上透鏡2112是兩個(gè)凸透鏡而且是難以操縱的形狀，在作業(yè)方面很費(fèi)時(shí)間，此外必須有熟練的操作。
而且，因?yàn)楸仨氂懈呔鹊牟考?，而且作業(yè)效率差，結(jié)果，成本變高。此外，由于成為在透鏡容納孔2104上配置透鏡2112、透鏡2112從滑動(dòng)基板2102突出的狀態(tài)，故在小型化方面也是不利的。
因而，要求能容易地制造而且在實(shí)現(xiàn)制造成本便宜的浮起用光頭方面有利的光學(xué)元件、可使用于該光學(xué)元件的制造的制造用金屬模和該光學(xué)元件的制造方法。
本發(fā)明是以上述諸問題的解決為目的而進(jìn)行的。
發(fā)明的公開因而，本發(fā)明的目的在于提供能容易地制造而且制造成本便宜的光學(xué)元件、可使用于該光學(xué)元件的制造的制造用金屬模和該光學(xué)元件的制造方法。
按照本發(fā)明，提供以下那樣的光學(xué)元件，該具有光學(xué)材料的基體材料的光學(xué)元件，其特征在于在上述基體材料的一個(gè)面上形成了具有第1曲率的凸部，在與上述基體材料的上述一個(gè)面的凸部相對(duì)的另一個(gè)面上形成了具有第2曲率的凹部，在上述凹部中充填了其折射率與上述基體材料的折射率不同的光學(xué)材料。
上述凸部和上述凹部具有關(guān)于光軸呈軸對(duì)稱或大致軸對(duì)稱的形狀，在上述一個(gè)面中的上述凸部的周圍形成了第1平坦部，在上述另一個(gè)面中的上述凹部的周圍形成了第2平坦部，上述第1和第2平坦部可互相呈平行或大致平行的關(guān)系。
在上述凹部中已被充填的上述光學(xué)材料的表面與上述第2平坦部可互相呈平行或大致平行的關(guān)系。
在上述凹部中已被充填的上述光學(xué)材料的表面與上述第2平坦部可位于同一平面上或大致同一平面上。
上述凸部和凹部的光軸可位于同一直線上或大致同一直線上。
上述凸部和上述凹部的表面的曲率半徑可為恒定或大致恒定。
此外，本發(fā)明的光學(xué)元件是具有光學(xué)材料的基體材料的光學(xué)元件，其特征在于在上述基體材料的一個(gè)面上形成了孔，在上述孔的底部形成了具有第1曲率的凸部。
在與上述基體材料的上述一個(gè)面相對(duì)的另一個(gè)面上可形成了具有第2曲率的凹部。
上述凸部和上述凹部具有關(guān)于光軸呈軸對(duì)稱或大致軸對(duì)稱的形狀，在上述一個(gè)面中的上述孔的周圍形成了第1平坦部，在上述另一個(gè)面中的上述凹部的周圍形成了第2平坦部，上述第1和第2平坦部可互相呈平行或大致平行的關(guān)系。
上述孔的上述凸部可位于通過(guò)上述第1平坦部的平面與上述第2面之間。
上述凸部和凹部的光軸可位于同一直線上或大致同一直線上。
上述凸部和上述凹部的表面的曲率半徑可為恒定或大致恒定。
在上述凹部中可充填了其折射率與上述基體材料的折射率不同的光學(xué)材料。
在上述凹部中已被充填的上述光學(xué)材料的表面與上述第2平坦部可互相呈平行或大致平行的關(guān)系。
在上述凹部中已被充填的上述光學(xué)材料的表面與上述第2平坦部可位于同一平面上或大致同一平面上。
此外，本發(fā)明的光學(xué)元件是包含由光學(xué)材料構(gòu)成的基體材料和被該基體材料支撐的透鏡的光學(xué)元件，其特征在于上述基體材料由第1折射率的透明材料形成，上述透鏡作為在上述基體材料的一個(gè)板面上形成的凹部中充填了具有與上述透明材料的折射率不同的第2折射率的透明材料的透鏡來(lái)形成，在上述基體材料的上述透鏡一側(cè)的板面上，與上述基體材料一體地形成了浮起用導(dǎo)軌。
上述基體材料可由石英玻璃來(lái)形成。
在上述基體材料的上述透鏡一側(cè)的板面上，可覆蓋了其硬度比形成上述基體材料的上述透明材料的硬度高的、由以碳為主要成分的透明材料構(gòu)成的保護(hù)膜。
在上述基體材料的上述透鏡一側(cè)的板面與上述保護(hù)膜之間，可形成了由其硬度比上述基體材料的硬度高、但比上述保護(hù)膜的硬度低的透明材料構(gòu)成的第2保護(hù)膜。
上述第2保護(hù)膜可由氧化鋁或石英或氮化硅來(lái)形成。
此外，本發(fā)明的光學(xué)元件是包含由光學(xué)材料構(gòu)成的基體材料和被該基體材料支撐的透鏡的光學(xué)元件，其特征在于上述基體材料包含由透明材料形成的第1和第2基體材料，上述透鏡作為在上述第1基體材料的一個(gè)板面上形成的具有第1曲率的凹部中充填了具有與構(gòu)成上述第1基體材料的透明材料的折射率不同的第2折射率的透明材料的透鏡來(lái)形成，上述第2基體材料由其硬度比形成上述第1基體材料的上述透明材料的硬度高的透明材料構(gòu)成，使其板面與上述第1基體材料的上述透鏡一側(cè)的板面相對(duì)并被密接到上述第1基體材料上而配置，在上述第2基體材料的與上述第1基體材料相反一側(cè)的板面上，與上述第2基體材料一體地形成浮起用導(dǎo)軌，在上述第2基體材料的上述浮起用導(dǎo)軌一側(cè)的板面上，覆蓋了其硬度比形成上述第2基體材料的上述透明材料的硬度高的、以碳為主要成分的透明的保護(hù)膜。
形成上述第1基體材料的上述透明材料可以是石英玻璃。
形成上述第2基體材料的上述透明材料可以是氧化鋁或石英或氮化硅。
上述保護(hù)膜可以是類似金剛石的碳膜。
上述保護(hù)膜的厚度最好為5nm以上。
此外，本發(fā)明的光學(xué)元件的制造用金屬模由光學(xué)材料構(gòu)成的光學(xué)元件的制造用金屬模，其特征在于具有被充填了熔融狀態(tài)或軟化狀態(tài)的上述光學(xué)材料的空洞；以及對(duì)于上述空洞內(nèi)的上述光學(xué)材料形成凸部或凹部的第1銷，上述第1銷從外部貫通了上述空洞的壁，上述第1銷的前端部的中央部具有以第1曲率凹下的凹形狀。
上述第1銷的前端部可具有關(guān)于軸中心呈軸對(duì)稱或大致軸對(duì)稱的形狀。
在上述第1銷的前端部中，上述中央部的曲率半徑可為恒定或大致恒定。
上述第1銷可從外部貫通上述空洞的壁并突出到上述空洞內(nèi)。
在上述空洞的壁中，被貫通了上述第1銷的周邊是平坦的，上述第1銷的前端部中的上述凹形狀的底部可位于上述空洞的壁中通過(guò)上述第1銷的周邊的平面與相對(duì)于該空洞的壁的相對(duì)壁之間。
還具有對(duì)于上述空洞內(nèi)的上述光學(xué)材料形成位置重合用的標(biāo)記的第2銷，上述第2銷可從外部貫通了上述空洞的壁。
此外，本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法如下所述，在該方法中，使用由形成了多個(gè)第1透鏡和多個(gè)位置重合用的第1標(biāo)記的光學(xué)材料構(gòu)成的圓盤狀的第1基體材料和由形成了與上述多個(gè)第1透鏡對(duì)應(yīng)的第2透鏡和與上述多個(gè)位置重合用的第1標(biāo)記對(duì)應(yīng)的多個(gè)位置重合用的第2標(biāo)記的光學(xué)材料構(gòu)成的圓盤狀的第2基體材料來(lái)制造光學(xué)元件，其特征在于上述圓盤狀的第1基體材料的表面上的上述多個(gè)第1透鏡的中心位置和上述多個(gè)第1標(biāo)記的位置的配置與上述圓盤狀的第2基體材料的表面上的對(duì)應(yīng)的上述多個(gè)第2透鏡的中心位置和上述多個(gè)第2標(biāo)記的位置的配置相一致，具有以上述第1和第2標(biāo)記重疊的方式接合上述第1和第2基體材料的工序；以及將已被接合的上述第1和第2基體材料分離為由上述第1和第2透鏡構(gòu)成的各個(gè)光學(xué)元件的工序。
可在上述第1基體材料的表面中的與上述第2基體材料相對(duì)的相對(duì)面上形成了上述多個(gè)第1標(biāo)記，可在上述第2基體材料的表面中的與上述第1基體材料相對(duì)的相對(duì)面上形成了上述多個(gè)第2標(biāo)記。
可在上述第1基體材料中形成了與上述多個(gè)第1透鏡對(duì)應(yīng)的多個(gè)孔，在上述多個(gè)孔的底面上分別形成了關(guān)于軸中心呈軸對(duì)稱或大致軸對(duì)稱的形狀的凸部，上述凸部構(gòu)成了上述第1透鏡。
此外，本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法是制造包含由光學(xué)材料構(gòu)成的基體材料和被該基體材料支撐的透鏡的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于準(zhǔn)備具有在一個(gè)板面的凹部中充填透明材料而形成的透鏡的透明的基體材料，在上述基體材料的上述透鏡一側(cè)的板面上形成光致抗蝕劑膜，利用光刻技術(shù)將上述透鏡部分和上述光致抗蝕劑膜構(gòu)圖為支撐部的形狀，以上述光致抗蝕劑膜為掩模，對(duì)上述基體材料的上述板面進(jìn)行干法刻蝕以形成槽，其后，除去上述光致抗蝕劑膜，得到上述光學(xué)元件。
可利用玻璃形成了上述基體材料。
在除去了上述光致抗蝕劑膜后，可在上述基體材料的上述透鏡一側(cè)的板面上覆蓋了其硬度比形成上述基體材料的上述透明材料的硬度高的、由以碳為主要成分的透明材料構(gòu)成的保護(hù)膜。
在除去了上述光致抗蝕劑膜后，在上述保護(hù)膜的形成之前，可在上述基體材料的上述板面上形成由其硬度比上述基體材料的硬度高、但比上述保護(hù)膜的硬度低的透明材料構(gòu)成的第2保護(hù)膜。
上述第2保護(hù)膜可由氧化鋁或石英或氮化硅來(lái)形成。
此外，本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法是制造包含由光學(xué)材料構(gòu)成的基體材料和被該基體材料支撐的透鏡的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于準(zhǔn)備具有在一個(gè)板面的凹部中充填透明材料而形成的透鏡的透明的第1基體材料，在上述第1基體材料的上述透鏡一側(cè)的板面上淀積其硬度比上述第1基體材料的硬度高的透明材料，作成密接到上述第1基體材料上的第2基體材料，在上述第2基體材料的與上述第1基體材料相反一側(cè)的板面上形成光致抗蝕劑膜，利用光刻技術(shù)將上述光致抗蝕劑膜構(gòu)圖為浮起用導(dǎo)軌的形狀，以上述光致抗蝕劑膜為掩模，對(duì)上述第2基體材料的上述板面進(jìn)行干法刻蝕，在上述第2基體材料的上述板面上形成槽，其后，除去上述光致抗蝕劑膜，得到上述光學(xué)元件。
此外，本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法是制造包含由光學(xué)材料構(gòu)成的基體材料和被該基體材料支撐的透鏡的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于在上述第1基體材料的上述透鏡一側(cè)的板面上，使具有在一個(gè)板面的凹部中充填透明材料而形成的透鏡的透明的第1基體材料與由其硬度比上述第1基體材料的硬度高的第2基體材料的板面相對(duì)地接合來(lái)形成上述光學(xué)元件，在將上述第2基體材料接合到上述第1基體材料上之前或?qū)⑸鲜龅?基體材料接合到上述第1基體材料上之后，在上述第2基體材料的與上述第1基體材料相反一側(cè)的板面上形成光致抗蝕劑膜，利用光刻技術(shù)將上述光致抗蝕劑膜構(gòu)圖為浮起用導(dǎo)軌的形狀，以上述光致抗蝕劑膜為掩模，對(duì)上述第2基體材料的上述板面進(jìn)行干法刻蝕，在上述第2基體材料的上述板面上形成槽，其后，除去上述光致抗蝕劑膜，得到上述光學(xué)元件。
上述第1基體材料可由玻璃來(lái)形成。
上述第2基體材料可由氧化鋁或石英或氮化硅來(lái)形成。
在除去了上述第2基體材料上的上述光致抗蝕劑膜后，可在上述槽一側(cè)的板面上形成其硬度比上述第2基體材料的硬度高的、以碳為主要成分的保護(hù)膜。
以碳為主要成分的保護(hù)膜可以是類似金剛石的碳膜。
將上述保護(hù)膜的厚度最好形成為5nm以上。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是示出本發(fā)明的光學(xué)元件的第1實(shí)施形態(tài)的概略的結(jié)構(gòu)圖。
圖2A～圖2D是示出圖1的光學(xué)元件的制造方法的實(shí)施形態(tài)的圖。
圖3是示出本發(fā)明的光學(xué)元件的第2實(shí)施形態(tài)的概略的結(jié)構(gòu)圖。
圖4A～D是示出圖3的光學(xué)元件的制造方法的實(shí)施形態(tài)的圖。
圖5是示出本發(fā)明的光學(xué)元件的第3實(shí)施形態(tài)的概略的結(jié)構(gòu)圖。
圖6A、6B是示出圖5的光學(xué)元件的制造方法的實(shí)施形態(tài)的圖。
圖7是示出組合了圖3和圖5的光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)的概略的結(jié)構(gòu)圖。
圖8是示出使用了圖7的光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)的概略的結(jié)構(gòu)圖。
圖9A～圖9I是示出高效率地且高精度地制造多個(gè)圖8中圖示的組合光學(xué)系統(tǒng)的方法的圖。
圖10A是示出本發(fā)明的光學(xué)元件的一例的斜視圖，圖10B是示出制造圖10A的光學(xué)元件用的具有透鏡的玻璃基板的斜視圖。
圖11A～圖11D是示出制造圖10A的光學(xué)元件時(shí)的各工序的剖面?zhèn)让鎴D。
圖12A～圖12D是示出本發(fā)明的第5至第8實(shí)施形態(tài)的光學(xué)元件的剖面?zhèn)让鎴D。
圖13A～圖13D是示出第7實(shí)施形態(tài)的光學(xué)元件的制造工序的剖面?zhèn)让鎴D。
圖14A～圖14E是示出第8實(shí)施形態(tài)的光學(xué)元件的制造工序的剖面?zhèn)让鎴D。
圖15A～圖15D是示出第8實(shí)施形態(tài)的光學(xué)元件的另一制造工序的剖面?zhèn)让鎴D。
圖16是示出第9實(shí)施形態(tài)的斜視圖。
圖17A是示出光學(xué)元件的制造方法的斜視圖，圖17B是示出圖17A的一部分的局部剖面?zhèn)让鎴D。
圖18A是示出光學(xué)元件的另一制造方法的斜視圖，圖18B是示出圖18A的一部分的局部剖面?zhèn)让鎴D。
圖19A～圖19E是示出制造現(xiàn)有的光學(xué)元件的工序的一例的工序圖。
用于實(shí)施發(fā)明的最佳的形態(tài)由此開始，參照

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是示出本發(fā)明的光學(xué)元件的第1實(shí)施形態(tài)的概略的結(jié)構(gòu)圖。
該光學(xué)元件100具有在平面為平方形或大致平方形、高度比四邊的一邊小的長(zhǎng)方體或大致長(zhǎng)方體的一個(gè)面100U上形成了凸部103D的形狀。光學(xué)元件100具有基體材料(基體)101和透鏡102。
光學(xué)元件100的基體材料101和透鏡102的折射率互不相同，可使光在基體材料101和透鏡102的邊界處折射。此外，可使光在凸部103D的表面上折射。
基體材料101中，在基體材料101的下表面100B上具有呈軸對(duì)稱或大致軸對(duì)稱的凹部101B。該凹部101B的表面的曲率半徑為恒定或大致恒定。
在凹部101B中充填了其折射率與基體材料101的折射率不同的光學(xué)材料，由被該光學(xué)材料充填的凹部101B形成了透鏡102。
此外，透鏡102的凸?fàn)畹那媾c凹部101B的表面密接。
透鏡102的下表面呈平坦或大致平坦，對(duì)于光學(xué)元件100的上表面100U的平坦部103E呈平行或大致平行。此外，透鏡102的下表面和基體材料101的下表面100B的平坦部101C相對(duì)于上表面100U的平坦部103E呈平行或大致平行，在圖1中位于同一平面上。
基體材料101中，在基體材料101的上表面100U上具有呈軸對(duì)稱或大致軸對(duì)稱的凸部103D。該凸部103D的表面的曲率半徑為恒定或大致恒定。在凸部103D的周圍形成了平坦部103E。
基體材料101的凸部103D和凹部101B的對(duì)稱軸位于同一直線上或大致同一直線上，同時(shí)對(duì)于平坦部103E、101C呈垂直或大致垂直。與此相對(duì)應(yīng)，構(gòu)成透鏡的凸部103D和透鏡102的光軸位于同一直線上或大致同一直線上。
在將基體材料101的材料例如定為可模塑的光學(xué)玻璃、將透鏡102的材料例如定為與光學(xué)玻璃相比其折射率高的氧化鈮(NbO2)的情況下，由于透鏡102的折射率比基體材料101的折射率大，故可使透鏡102起到凸透鏡的功能。作為透鏡102的材料，除了上述的氧化鈮外，可使用氧化鉭、氧化鈦、磷化鎵、氮化鎵、鉭·鈦·氧化合物等。
通常，利用基體材料101的折射率來(lái)提高透鏡102的折射率。基體材料101通常使用折射率比空氣高的、強(qiáng)度高的光學(xué)材料、例如石英玻璃、塑料樹脂等的透光性材料。
再有，上述光學(xué)元件100適合于在光磁盤裝置或DVD裝置等的信息存儲(chǔ)裝置中被接近地配置在圓盤狀的信息記錄媒體的表面上、對(duì)信息記錄媒體的表面照射已被聚束的激光以進(jìn)行對(duì)于信息記錄媒體的信息的記錄或來(lái)自信息記錄媒體的信息的讀出的浮起用光頭。以下說(shuō)明的第2～第8實(shí)施形態(tài)的光學(xué)元件也適合于浮起用光頭。
圖2A～圖2D是示出光學(xué)元件100的制造方法的實(shí)施形態(tài)的概略的說(shuō)明圖。
圖2A示出了在光學(xué)元件100的制造中使用的制造用金屬模199的概略的剖面圖。在該制造用金屬模199中形成了熔融狀態(tài)或軟化狀態(tài)的光學(xué)材料通過(guò)的通路192和空洞(腔)191。
此外，在金屬模199的空洞191中，金屬模銷110的凸部111的一部分從空洞191的底面突出到空洞191內(nèi)?？斩?91中的底面中的凸部111的周圍為平坦的。
金屬模銷110具有平的形狀的頭部113和從頭部113起在垂直方向上突出的凸部111。金屬模銷110的頭部113與金屬模199的底面密接，金屬模銷110的凸部111貫通設(shè)置在金屬模199的底壁的貫通孔193，其一部分突出到空洞191內(nèi)。
在金屬模199的空洞191中，金屬模銷160的凸部161的一部分從空洞191的上壁起對(duì)于空洞191露出?？斩?91的上壁中的凸部161的周圍為平坦的。
金屬模銷160的凸部161的前端部的中央部165成為以圓弧狀凹下的凹形狀，中央部165的表面的曲率半徑呈恒定或大致恒定。
金屬模銷160具有平的形狀的頭部163和從頭部163起在垂直方向上突出的凸部161。金屬模銷160的頭部163與制造用金屬模199的上表面密接，金屬模銷160的凸部161貫通設(shè)置在制造用金屬模199的上壁的貫通孔196。從頭部163的座面算起的凸部161的前端部的周圍邊緣的高度與制造用金屬模199的上壁的厚度相同或大致相同，貫通孔196的周圍邊緣與金屬模銷160的凸部161的前端部的周圍邊緣密接。
在金屬模199中，由于作成了銷110、160貫通空洞191的壁的結(jié)構(gòu)，故可制造具有與銷110的凸部111的形狀和銷160的中央部165的形狀對(duì)應(yīng)的曲率的透鏡102和凸部103D。再者，與對(duì)空洞的壁進(jìn)行加工來(lái)設(shè)置透鏡形狀的凹凸的情況相比，金屬模的加工可變得簡(jiǎn)單。
圖2B是示出利用圖2A的光學(xué)元件的制造用金屬模199制造的成形品的說(shuō)明圖。
在將夾住空洞191相對(duì)地設(shè)置的金屬模銷110、160朝向空洞191按壓的狀態(tài)下，從通路192起在圖2A的金屬模199的空洞191中充填熔融狀態(tài)或軟化狀態(tài)的光學(xué)材料，使該光學(xué)材料硬化，打開金屬模199，取出成形品(模塑成形品)。然后，通過(guò)從該成形品除去與通路192對(duì)應(yīng)的部分，可得到由圖2B中示出的基體材料106構(gòu)成的成形品?；蛘?，在充填了光學(xué)材料后，從已被充填的熔融狀態(tài)或軟化狀態(tài)的光學(xué)材料中除去與通路192對(duì)應(yīng)的部分并進(jìn)行硬化，通過(guò)打開金屬模199、取出成形品，可得到由圖2B中示出的基體材料106構(gòu)成的成形品。
再有，注入到空洞191中的光學(xué)材料可以是例如熔融狀態(tài)或軟化狀態(tài)的石英玻璃、塑料合成樹脂等。
在基體材料106的底面105B中形成復(fù)制了金屬模銷110的凸部111的孔105H，孔105H的周圍是平坦的。
在基體材料106的上表面100U中形成復(fù)制了金屬模銷160的凸部161的前端部的凸部103D，在凸部103D的周圍形成了平坦部103E。凸部103D與孔105H的光軸C-C為一致或大致一致。
圖2C示出了在圖2B的基體材料106的底面105B上淀積了光學(xué)材料的層107的狀態(tài)。在成形品100C中，基體材料106的折射率與層107的折射率不同。
作為光學(xué)材料的層107，例如利用濺射、蒸鍍、離子鍍等方法，在底面105B上層疊了其折射率比基體材料106的折射率高的光學(xué)材料、例如氧化鈮(NbO2)。利用層107的層疊，就在基體材料106的孔105H中充填光學(xué)材料。在層107的表面上形成了與孔105H對(duì)應(yīng)的孔107H。
圖2D示出了由在圖2C中示出的成形品制造的光學(xué)元件。該光學(xué)元件100中，圖2C示出的成形品100C的層107和底面105B被研磨到用虛線示出的面L-L，研磨面(透鏡底面)被平坦化，圖2C的基體材料106成為基體材料101。
在光學(xué)元件100中，進(jìn)行了研磨或磨削，以便留下孔105H中的曲率半徑為恒定或大致恒定的凹部101B，在光學(xué)元件100中，被充填到孔105H中的光學(xué)材料在底面100B上露出，同時(shí)形成了透鏡102，該光學(xué)材料的研磨面和磨削面與底面100B位于同一平面上。
圖3是示出本發(fā)明的光學(xué)元件的第2實(shí)施形態(tài)的概略的結(jié)構(gòu)圖。
該光學(xué)元件200具有在平面為正方形或大致正方形、高度比四邊的一邊小的長(zhǎng)方體或大致長(zhǎng)方體的一個(gè)面200U上形成了孔204、在孔204的底部上形成了凸部203D的形狀。光學(xué)元件200具有用光學(xué)材料形成的基體材料(基體)201和透鏡202。
光學(xué)元件200的基體材料201和透鏡202的折射率互不相同，可使光在基體材料201和透鏡202的邊界處折射。此外，可使光在凸部203D的表面上折射。
基體材料201中，在基體材料201的下表面200B上具有呈軸對(duì)稱或大致軸對(duì)稱的凹部201B。該凹部201B的表面的曲率半徑為恒定或大致恒定。
凹部201B的折射率與基體材料201的折射率不同，較為理想的是，充填了折射率高的光學(xué)材料，由被該光學(xué)材料充填的凹部201B形成了透鏡202。
此外，透鏡202的凸?fàn)畹那媾c凹部201B的表面密按。
透鏡202的下表面呈平坦或大致平坦，對(duì)于光學(xué)元件200的上表面200U的平坦部203E呈平行或大致平行。此外，透鏡202的下表面和基體材料201的下表面200B的平坦部201C為平行或大致平行，在圖3中位于同一平面上。
基體材料201中，在上表面200U的孔204的底部，具有對(duì)于光軸C-C呈軸對(duì)稱或大致軸對(duì)稱的凸部203D。該凸部203D的表面的曲率半徑為恒定或大致恒定。在孔204的周圍形成了平坦部203E。凸部203D位于通過(guò)平坦部203E的平面與底面200B之間。
通過(guò)基體材料201的凸部203D和凹部201B的光軸C-C位于同一直線上或大致同一直線上，同時(shí)對(duì)于平坦部203E、201C呈垂直或大致垂直。
在將基體材料201的材料例如定為可模塑的光學(xué)玻璃、將透鏡202的材料例如定為與光學(xué)玻璃相比其折射率高的氧化鈮的情況下，由于透鏡202的折射率比基體材料201的折射率大，故可使透鏡202起到凸透鏡的功能。
在光學(xué)元件200中，由于凸部203D陷落于基體材料201中，故可在上表面200U上堆疊具有與光學(xué)元件200同樣的平坦面的其它的光學(xué)元件，通過(guò)組合光學(xué)元件的透鏡，可得到高的數(shù)值孔徑，同時(shí)可減小所組合的透鏡的相互的傾斜度的誤差。
圖4A～圖4D是示出光學(xué)元件200的制造方法的實(shí)施形態(tài)的概略的說(shuō)明圖。
圖4A示出了在光學(xué)元件200的制造中使用的制造用金屬模299的概略的剖面圖。在該制造用金屬模299中形成了熔融狀態(tài)或軟化狀態(tài)的光學(xué)材料通過(guò)的通路292和空洞(腔)291。
金屬模銷210的凸部211的一部分從空洞291的底面突出到空洞291內(nèi)?？斩?91中的底面中的被嵌入了凸部211的貫通孔293的周圍為平坦的。
金屬模銷210具有平的形狀的頭部213和從頭部213起在垂直方向上突出的凸部211。金屬模銷210的頭部213與金屬模299的底面密接，金屬模銷210的凸部211貫通設(shè)置在金屬模299的底壁的貫通孔293，其一部分突出到空洞291內(nèi)。
金屬模銷260的凸部261的一部分從空洞291的上壁起突出到空洞291內(nèi)?？斩?91的上壁中的被嵌入了凸部261的貫通孔296的周圍為平坦的。
金屬模銷260的凸部261的前端部的中央部265成為以圓弧狀凹下的凹形狀，中央部265的表面的曲率半徑呈恒定或大致恒定。
金屬模銷260具有平的形狀的頭部263和從頭部263起在垂直方向上突出的凸部261。金屬模銷260的頭部263與金屬模299的上表面密接，金屬模銷260的凸部261貫通設(shè)置在金屬模299的上壁的貫通孔296。
在金屬模299中，由于作成了銷210、260貫通空洞291的壁的結(jié)構(gòu)，故可制造具有與銷210的凸部211的形狀和銷260的中央部265的形狀對(duì)應(yīng)的曲率的透鏡202和凸部203D。再者，與對(duì)空洞的壁進(jìn)行加工來(lái)設(shè)置透鏡形狀的凹凸的情況相比，金屬模的加工可變得簡(jiǎn)單。
圖4B是示出利用圖4A的光學(xué)元件的制造用金屬模299制造的成形品的說(shuō)明圖。
在將夾住空洞291相對(duì)地設(shè)置的金屬模銷210、260朝向空洞291按壓的狀態(tài)下，從通路292起在圖4A的金屬模299的空洞291中充填熔融狀態(tài)或軟化狀態(tài)的光學(xué)材料，使該光學(xué)材料硬化，打開金屬模299，取出成形品(模塑成形品)。然后，通過(guò)從該成形品除去與通路292對(duì)應(yīng)的部分，可得到由圖4B中示出的基體材料206構(gòu)成的成形品?；蛘?，在空洞291中充填了光學(xué)材料后，從已被充填的熔融狀態(tài)或軟化狀態(tài)的光學(xué)材料中除去與通路292對(duì)應(yīng)的部分并使其硬化，通過(guò)打開金屬模299、取出成形品，可得到由圖4B中示出的基體材料206構(gòu)成的成形品。
再有，注入到空洞291中的光學(xué)材料可以是例如熔融狀態(tài)或軟化狀態(tài)的石英玻璃、塑料合成樹脂等。
在基體材料206的底面205B中形成復(fù)制了金屬模銷210的凸部211的孔205H，孔205H的周圍是平坦的。
在基體材料206的上表面200U中形成復(fù)制了金屬模銷260的凸部261的孔204，在該孔204的底部上形成了凸部203D，在孔204的周圍形成了平坦部203E。凸部203D與孔205H的光軸C-C為一致或大致一致。
圖4C示出了在圖4B的基體材料206的底面205B上淀積了光學(xué)材料的層207的狀態(tài)。在成形品200C中，基體材料206的折射率與層207的折射率不同。
作為光學(xué)材料的層207，例如利用濺射、蒸鍍、離子鍍等方法，在底面205B上層疊了其折射率比基體材料206的折射率高的光學(xué)材料、例如氧化鈮。利用層207的層疊，就在基體材料206的孔205H中充填光學(xué)材料。在層207的表面上形成了與孔205H對(duì)應(yīng)的孔207H。
圖4D示出了由在圖4C中示出的成形品制造的光學(xué)元件。該光學(xué)元件200中，圖4C示出的成形品200C的層207和底面205B被研磨到用虛線示出的面L-L，研磨面(透鏡底面)被平坦化，圖4C的基體材料206成為基體材料201。
在光學(xué)元件200中，進(jìn)行了研磨或磨削，以便留下孔205H中的曲率半徑為恒定或大致恒定的凹部201B，在光學(xué)元件200中，被充填到孔205H中的光學(xué)材料在底面200B上露出，同時(shí)形成了透鏡202，該光學(xué)材料的研磨面和磨削面與底面200B位于同一平面上。
圖5是示出本發(fā)明的光學(xué)元件的第3實(shí)施形態(tài)的概略的結(jié)構(gòu)圖。
該光學(xué)元件300具有在平面為正方形或大致正方形、高度比四邊的一邊小的長(zhǎng)方體或大致長(zhǎng)方體的一個(gè)面300U上形成了孔304、在孔304的底部上形成了凸部303D、在與孔304的形成面300U相對(duì)的相對(duì)面300B上形成了凹部301B的形狀。
光學(xué)元件300由光學(xué)材料的基體材料(基體)301構(gòu)成，使光在凹部301B和凸部303D的表面上折射。
基體材料301中，在基體材料301的下表面300B上具有對(duì)于光軸C-C呈軸對(duì)稱或大致軸對(duì)稱的凹部301B，在該凹部301B的周圍，形成了平坦部301C。凹部301B的表面的曲率半徑為恒定或大致恒定。
基體材料301中，在上表面300U的孔304的底部，具有對(duì)于光軸C-C呈軸對(duì)稱或大致軸對(duì)稱的凸部303D。該凸部303D的表面的曲率半徑為恒定或大致恒定。在孔304的周圍形成了平坦部303E。凸部303D位于通過(guò)平坦部303E的平面與底面300B之間。
通過(guò)基體材料301的凸部303D和凹部301B的光軸C-C位于同一直線上或大致同一直線上，同時(shí)對(duì)于平坦部303E、301C呈垂直或大致垂直。
光學(xué)元件300利用凸部303D和凹部301B的組合，可得到高的數(shù)值孔徑。
此外，在光學(xué)元件300中，由于凸部303D陷落于基體材料301中，故可在上表面300U上堆疊具有與光學(xué)元件300同樣的平坦面的其它的光學(xué)元件，通過(guò)組合光學(xué)元件的透鏡，可得到更高的數(shù)值孔徑，同時(shí)可減小所組合的透鏡的相互的傾斜度的誤差。
圖6A、6B是示出光學(xué)元件300的制造方法的實(shí)施形態(tài)的概略的說(shuō)明圖。
圖6A示出了在光學(xué)元件300的制造中使用的制造用金屬模399的概略的剖面圖。在該金屬模399中形成了熔融狀態(tài)或軟化狀態(tài)的光學(xué)材料通過(guò)的通路392和空洞(腔)391。
金屬模銷310的凸部311的一部分從空洞391的底面突出到空洞391內(nèi)?？斩?91中的底面中的被嵌入了凸部311的貫通孔393的周圍為平坦的。
金屬模銷310具有平的形狀的頭部313和從頭部313起在垂直方向上突出的凸部311。金屬模銷310的頭部313與金屬模399的底面密接，金屬模銷310的凸部311貫通設(shè)置在金屬模399的底壁的貫通孔393，其一部分突出到空洞391內(nèi)。
金屬模銷360的凸部361的一部分從空洞391的上壁起突出到空洞391內(nèi)?？斩?91的上壁中的被嵌入了凸部361的貫通孔396的周圍為平坦的。
金屬模銷360的凸部361的前端部的中央部365成為以圓弧狀凹下的凹形狀，中央部365的表面的曲率半徑呈恒定或大致恒定。
金屬模銷360具有平的形狀的頭部363和從頭部363起在垂直方向上突出的凸部361。金屬模銷360的頭部363與金屬模399的上表面密接，金屬模銷360的凸部361貫通了設(shè)置在金屬模399的上壁的貫通孔396。
在金屬模399中，由于作成了銷310、360貫通空洞391的壁的結(jié)構(gòu)，故可制造具有與銷310的凸部311的形狀和銷360的中央部365的形狀對(duì)應(yīng)的曲率的凹部301B和凸部303D。再者，與對(duì)空洞的壁進(jìn)行加工來(lái)設(shè)置透鏡形狀的凹凸的情況相比，金屬模的加工可變得簡(jiǎn)單。
圖6B是示出利用圖6A的光學(xué)元件的制造用金屬模399制造的成形品的說(shuō)明圖。
在將夾住空洞391相對(duì)地設(shè)置的金屬模銷310、360朝向空洞391按壓的狀態(tài)下，從通路392起在圖6A的金屬模399的空洞391中充填熔融狀態(tài)或軟化狀態(tài)的光學(xué)材料，使該光學(xué)材料硬化，打開金屬模399，取出成形品(模塑成形品)。然后，通過(guò)從該成形品除去與通路392對(duì)應(yīng)的部分，可得到由圖6B中示出的基體材料301構(gòu)成的光學(xué)元件300?；蛘撸诳斩?91中充填了光學(xué)材料后，從已被充填的熔融狀態(tài)或軟化狀態(tài)的光學(xué)材料中除去與通路392對(duì)應(yīng)的部分并使其硬化，通過(guò)打開金屬模399、取出成形品，可得到由圖6B中示出的基體材料301構(gòu)成的光學(xué)元件300。
再有，注入到空洞391中的光學(xué)材料可以是例如熔融狀態(tài)或軟化狀態(tài)的石英玻璃、塑料合成樹脂等。
在基體材料306的底面305B中形成復(fù)制了金屬模銷310的凸部311的凹部301B，凹部301B的周圍形成了平坦部301C。
在基體材料306的上表面300U中形成復(fù)制了金屬模銷360的凸部361的孔304，在該孔304的底部上形成了凸部303D，在孔304的周圍形成了平坦部303E。凸部303D與凹部301B的光軸C-C為一致或大致一致。
圖7是示出組合了圖3和圖5的光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)的概略的結(jié)構(gòu)圖。
該光學(xué)系統(tǒng)500是堆疊了光學(xué)元件200、300的結(jié)構(gòu)，將光學(xué)元件300的底面300B接合到光學(xué)元件200的上表面200U上。
在光學(xué)系統(tǒng)500中，凸部303D、203D與凹部301B、201B的中心軸(光軸C-C)為一致或大致一致，對(duì)于平坦部303E、203E、301C、201C呈垂直或大致垂直。
基體材料201、301的縱橫的尺寸相同，高度也相同或大致相同。
在沿光軸C-C平行的光入射到光學(xué)系統(tǒng)500的光學(xué)元件300的孔304上的情況下，光在孔304內(nèi)的凸部303D的表面上折射，入射到基體材料301上，該入射光透過(guò)基體材料301，在凹部301B表面上折射后射出。其次，來(lái)自凹部301B的射出光在光學(xué)元件200的孔204內(nèi)的凸部203D的表面上折射，入射到基體材料201上，該入射光透過(guò)基體材料201，在凹部201B表面上折射，入射到透鏡202上，該入射光透過(guò)透鏡202，在透鏡202的底面上折射后射出。
這樣，在光學(xué)系統(tǒng)500中，由于在從光學(xué)元件200的透鏡202射出的過(guò)程中使入射到光學(xué)元件300的孔304上的入射光折射3次，故可得到高的數(shù)值孔徑NA。
圖8是示出組合了圖5的光學(xué)元件300和光學(xué)元件700的光學(xué)系統(tǒng)的概略的結(jié)構(gòu)圖。
光學(xué)元件700具有平面為正方形或大致正方形、高度比四邊的一邊小的長(zhǎng)方體或大致長(zhǎng)方體的形狀。該光學(xué)元件700具有基體材料(基體)701和透鏡702。
光學(xué)元件700的基體材料701和透鏡702的折射率互不相同，可使光在基體材料701和透鏡702的邊界處折射。
基體材料701中，在基體材料701的下表面700B上具有對(duì)于光軸C-C呈軸對(duì)稱或大致軸對(duì)稱的凹部701B。該凹部701B的表面的曲率半徑為恒定或大致恒定。在凹部701B的周圍形成了平坦部701C。用其折射率與基體材料701的折射率不同的光學(xué)材料充填了凹部701B，由被該光學(xué)材料充填的凹部701B形成了透鏡702。透鏡702的凸?fàn)畹那媾c凹部701B的表面密接。
透鏡702的下表面呈平坦或大致平坦，對(duì)于光學(xué)元件700的上表面700U的平坦部703E呈平行或大致平行。此外，透鏡702的下表面和基體材料701的下表面700B的平坦部701C為平行或大致平行，在圖8中位于同一平面上。在上表面700U上什么也沒有形成，整體是平坦的。
該組合光學(xué)系統(tǒng)600是堆疊了光學(xué)元件300、700的結(jié)構(gòu)，將光學(xué)元件300的底面300B接合到光學(xué)元件700的上表面700U上。
在光學(xué)系統(tǒng)600中，凸部303D與凹部301B、701B的中心軸(光軸C-C)為一致或大致一致，對(duì)于平坦部303E、301C、701C呈垂直或大致垂直。
基體材料701、301的縱橫的尺寸相同，高度也相同或大致相同。
在沿光軸C-C平行的光入射到光學(xué)系統(tǒng)600的光學(xué)元件300的孔304上的情況下，光在孔304內(nèi)的凸部303D的表面上折射，入射到基體材料301上，該入射光透過(guò)基體材料301，在凹部301B表面上折射后射出。其次，來(lái)自凹部301B的射出光在光學(xué)元件700的上表面700U的表面上折射，入射到基體材料701上，該入射光透過(guò)基體材料701，在凹部701B表面上折射，入射到透鏡702上，該入射光透過(guò)透鏡702，在透鏡702的底面上折射后射出。
這樣，在光學(xué)系統(tǒng)600中，由于在從光學(xué)元件700的透鏡702射出的過(guò)程中使入射到光學(xué)元件300的孔304上的入射光折射4次，故可得到高的數(shù)值孔徑NA。
其次，例示并說(shuō)明其它的光學(xué)元件的制造方法。
圖9A～圖9I是示出高效率地且高精度地制造多個(gè)圖8中圖示的組合光學(xué)系統(tǒng)的方法的圖。
圖9A示出了在具有多個(gè)透鏡的光學(xué)元件800的制造中使用的制造用金屬模899的概略的剖面圖。在該金屬模899中，形成了熔融狀態(tài)或軟化狀態(tài)的光學(xué)材料通過(guò)的通路892和空洞(腔)891。
金屬模銷810、820、830的凸部的一部分從空洞891的底面突出到空洞891內(nèi)，在空洞891的底面上，金屬模銷840、850的上部平坦部在空洞891內(nèi)露出，金屬模銷860、870、880的凸部的一部分從空洞891的上表面起突出到空洞891內(nèi)。
空洞891內(nèi)的底面是平坦的，同時(shí)空洞891的內(nèi)上表面是平坦的，內(nèi)底面與內(nèi)上表面平行。
金屬模銷810、820、830具有不插入到空洞891中的平的形狀的頭部和從頭部起在垂直方向上突出的凸部。金屬模銷810、820、830的頭部與金屬模899的外底面密接，金屬模銷810、820、830的凸部貫通設(shè)置在金屬模899的底壁的貫通孔，其一部分突出到空洞891內(nèi)。
金屬模銷840、850具有不插入到空洞891中的平的形狀的頭部和從頭部起在垂直方向上突出的凸部。金屬模銷840、850的頭部與金屬模899的外底面密接，金屬模銷840、850的凸部的頂部(端部)是平坦的并貫通了設(shè)置在金屬模899的外底壁的貫通孔，平坦的端部在空洞891中露出，在該露出的平坦的端部的面上形成了位置重合用的標(biāo)記。
金屬模銷860、870、880的凸部的前端從空洞891的上壁起突出到空洞891內(nèi)。
金屬模銷860、870、880的凸部的前端部的中央部成為以圓弧狀凹下的凹形狀，中央部的表面的曲率半徑呈恒定或大致恒定。
金屬模銷860、870、880具有不插入到空洞891中的平的形狀的頭部和從頭部起在垂直方向上突出的凸部。金屬模銷860～880的頭部與金屬模899的外上表面密接，金屬模銷860、870、880的凸部貫通了設(shè)置在金屬模899的上壁的貫通孔。
圖9B和9C是示出利用圖9A的光學(xué)元件的制造用金屬模899制造的成形品的圖。圖9B示出了成形品的概略的剖面圖。圖9C示出了成形品的概略的底面圖。從通路892起在圖9A的金屬模899的空洞891中充填熔融狀態(tài)或軟化狀態(tài)的光學(xué)材料，使該光學(xué)材料硬化，打開金屬模899，取出成形品(模塑成形品)。然后，通過(guò)從該成形品除去與通路892對(duì)應(yīng)的部分，可得到由圖9B、9C中示出的基體材料801構(gòu)成的光學(xué)元件800?；蛘?，在空洞891中充填了光學(xué)材料后，從已被充填的熔融狀態(tài)或軟化狀態(tài)的光學(xué)材料中除去與通路892對(duì)應(yīng)的部分并使其硬化，通過(guò)打開金屬模899、取出成形品，可得到由圖9B、9C中示出的基體材料801構(gòu)成的光學(xué)元件800。
再有，注入到空洞891中的光學(xué)材料可以是例如熔融狀態(tài)或軟化狀態(tài)的石英玻璃、塑料合成樹脂等。
在基體材料801的底面800B中形成復(fù)制了金屬模銷810、820、830的凸部的前端的凹部812、822、832，凹部812、822、832的周圍形成了平坦部801C。此外，在底面800B上復(fù)制金屬模銷840、850的凸部的頂部的位置重合標(biāo)記，形成了位置重合標(biāo)記842、852。
在基體材料801的上表面800U中形成復(fù)制了金屬模銷860、870、880的凸部的孔864、874、884，在該孔864、874、884的底部上形成了凸部863～883，在孔864、874、884的周圍形成了平坦部803E。
凸部863與凹部812、凸部873與凹部822、凸部883與凹部832的光學(xué)軸為一致或大致一致。在基體材料801的上表面800U中，以3行3列形成孔，在形成了凸透鏡的同時(shí)，在基體材料801的下表面800B中，以3行3列形成凹部，形成了凹透鏡。
圖9D、9E示出了圖9B、C中示出的光學(xué)元件800和將圖8中圖示的上表面為平坦的、下表面上形成了凹部的光學(xué)元件700與光學(xué)元件800內(nèi)的透鏡個(gè)數(shù)3×3相一致地并列地配置了以3×3形成了凹部的光學(xué)元件900的情況的說(shuō)明圖，圖9D是光學(xué)元件800、900的概略的斜視圖，圖9E是光學(xué)元件800、900的概略的剖面圖。
圓盤狀的光學(xué)元件800的底面與圓盤狀的光學(xué)元件900的上表面900U相對(duì)。
在基體材料901的底面800B上形成了凹部912、922、932，在凹部912、922、932的周圍形成了平坦部。此外，在上表面900U上形成了位置重合用的標(biāo)記942、952。
在基體材料901的底面900B上以3行3列形成了對(duì)于各自的光軸呈軸對(duì)稱或大致軸對(duì)稱的凹部。在該9個(gè)孔中，與圖8的光學(xué)元件700的透鏡702同樣，充填其折射率與基體材料901的折射率不同的光學(xué)材料，形成了透鏡。
圓盤狀的光學(xué)元件800、900的透鏡周邊的平坦部的厚度例如約為0.6mm，透鏡直徑例如約0.2mm～約1mm。
基體材料801的表面上的9個(gè)透鏡的中心位置和2個(gè)位置重合用的標(biāo)記842、852的位置與基體材料901的表面上的對(duì)應(yīng)的9個(gè)透鏡的中心位置和2個(gè)位置重合用的標(biāo)記942、952的位置一致。
在圖9D、9E中，將光學(xué)元件800的標(biāo)記842和光學(xué)元件900的標(biāo)記942配置成位于同一直線42上，將光學(xué)元件800的標(biāo)記852和光學(xué)元件900的標(biāo)記952配置成位于同一直線52上。再有，標(biāo)記842、852之間的中央點(diǎn)01與圓盤狀的基體材料901的中央一致或大致一致。
圖9F、9G是示出重疊了光學(xué)元件800、900的狀況的說(shuō)明圖，圖9F是已重疊的光學(xué)元件800、900的概略的斜視圖，圖9G是已重疊的光學(xué)元件800、900的概略的剖面圖。
在圖9F、9G中，這樣來(lái)接合基體材料801、901，使得光學(xué)元件800的標(biāo)記842與光學(xué)元件900的標(biāo)記942重合，同時(shí)使光學(xué)元件800的標(biāo)記852與光學(xué)元件900的標(biāo)記952重合。這樣，通過(guò)在相對(duì)面上作標(biāo)記，可提高光學(xué)元件800、900的位置重合的精度。
圖9H、9I是示出切斷已被接合的光學(xué)元件800、900的切斷線的說(shuō)明圖，圖9H是示出已被接合的光學(xué)元件800、900和切斷線的概略的斜視圖，圖9I是示出已被接合的光學(xué)元件800、900和切斷線的概略的剖面圖。
用橫方向的切斷線11～14和縱方向的切斷線16～19切斷已被接合的光學(xué)元件800、900，通過(guò)分離成具有在基體材料801上形成的透鏡和在基體材料901上形成的透鏡的各個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，可得到與圖8的光學(xué)系統(tǒng)600相同的或大致相同的形狀的光學(xué)系統(tǒng)。這樣，通過(guò)用切斷線11～14和切斷線16～19來(lái)切斷，從已被接合的光學(xué)元件800、900可得到各自的光軸一致、幾乎沒有重合透鏡的傾斜度的圖8中所示那樣的多個(gè)(9個(gè))光學(xué)系統(tǒng)，適合于光學(xué)系統(tǒng)的大量生產(chǎn)。
再有，在圖9A的金屬模899中，也可在空洞891的底面上對(duì)位置重合用標(biāo)記進(jìn)行加工、作成將該標(biāo)記復(fù)制到基體材料801的底面800B上的結(jié)構(gòu)來(lái)代替銷840、850。
被注入到金屬模199～499、899的空洞191～491、891中的光學(xué)材料是石英玻璃、塑料合成樹脂，提高折射率的透鏡部分的光學(xué)材料例如可以是氧化鉭、氧化鈮、氧化鈦、磷化鎵、氮化鎵、鉭·鈦·氧化合物等。
圖10A是示出本發(fā)明的光學(xué)元件的第4實(shí)施形態(tài)的斜視圖，圖10B是示出制造圖10A的光學(xué)元件用的具有透鏡的玻璃基板的斜視圖。此外，圖11A～圖11D是示出制造圖10A的光學(xué)元件時(shí)的各工序的剖面?zhèn)让鎴D。
第4實(shí)施形態(tài)的光學(xué)元件1002，如圖10B中所示，如果從平面來(lái)看，則由矩形的透明的例如玻璃基板1004(相當(dāng)于由本發(fā)明的光學(xué)材料構(gòu)成的基體材料)來(lái)構(gòu)成，在玻璃基板1004的一個(gè)板面1006的中央部上形成凹部1008，在該凹部1008中充填具有與璃基板1004的折射率不同的折射率的透明材料，形成了透鏡1010。
如圖10A中所示，在玻璃基板1004的上述板面1006上與玻璃基板1004一體地形成了夾住透鏡1010、在玻璃基板1004的相對(duì)端面1012間平行地延伸的2條浮起用導(dǎo)軌1014、1014。
在將光學(xué)元件1002作為浮起用光頭來(lái)使用進(jìn)行信息的記錄重放的情況下，例如以滑動(dòng)方式來(lái)支撐光學(xué)元件1002，使得玻璃基板1004的板面1006與高速旋轉(zhuǎn)的圓盤狀的信息記錄媒體的表面相對(duì)、而且浮起用導(dǎo)軌1014的延伸方向與信息記錄媒體的光道接線方向一致，光學(xué)元件1002經(jīng)浮起用導(dǎo)軌1014的上表面1016與旋轉(zhuǎn)的信息記錄媒體的表面之間形成的薄的空氣層成為浮起在信息記錄媒體上的狀態(tài)。
這樣的光學(xué)元件1002例如可使用模塑金屬模來(lái)形成。即，由于單純的板狀的玻璃基板通常利用模塑金屬模來(lái)形成，故通過(guò)在模塑金屬模中形成與浮起用導(dǎo)軌1014等對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)，可容易地得到圖10A中示出的結(jié)構(gòu)。
此外，光學(xué)元件1002可利用圖11A～圖11D中示出的工序來(lái)制造。
如圖11A中所示，準(zhǔn)備具有在玻璃基板1004上形成了凹部100g后在一個(gè)板面1006的凹部1008中充填其折射率比玻璃基板1004的折射率高的光學(xué)材料、例如氧化鈮而形成的透鏡1010的透明的玻璃基板1004，在該玻璃基板的透鏡1010一側(cè)的板面1006的整個(gè)面上形成光致抗蝕劑膜1018，進(jìn)而利用光刻技術(shù)，如圖11B中所示，留下透鏡1010和平行地延伸的2條帶狀的導(dǎo)軌1014、1014的區(qū)域的光致抗蝕劑膜1018，除去其它的光致抗蝕劑膜1018。
其次，如圖11C中所示，將剩下的光致抗蝕劑膜1018作為掩模，對(duì)玻璃基板1004的板面1006進(jìn)行干法刻蝕，形成2條槽1020。
其后，如圖11D中所示，除去光致抗蝕劑膜1018，得到將玻璃基板1004的板面1006上的上述2條槽1020的外側(cè)的兩側(cè)部作為2條浮起用導(dǎo)軌1014的光學(xué)元件1002。
這樣，由于第4實(shí)施形態(tài)的光學(xué)元件1002的結(jié)構(gòu)是在具備透鏡1010的玻璃基板1004上一體地形成了2條浮起用導(dǎo)軌1014的簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，故沒有必要如參照?qǐng)D19A～圖19E已敘述的以往那樣高精度地形成球容納孔、或在準(zhǔn)備正球度高的透鏡的同時(shí)進(jìn)行難以操縱的形狀的透鏡的精密的安裝作業(yè)，此外，也沒有與透鏡有關(guān)的精密加工的問題或透鏡的位置重合的問題。
因而，光學(xué)元件1002的制造變得容易，不費(fèi)時(shí)間，也可抑制成本。而且，由于不象以往那樣透鏡從基板起向上方突出，故在小型化方面是有利的，通過(guò)利用這樣的光學(xué)元件1002來(lái)構(gòu)成浮起用光頭，也可實(shí)現(xiàn)超小型的信息存儲(chǔ)裝置。
此外，由于透鏡1010在玻璃基板1004內(nèi)密接地被形成，故與將透鏡粘接到基板上的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)相比，是牢固的，即使在假定對(duì)光學(xué)元件1002施加了沖擊的情況下，也不容易發(fā)生破損。
在玻璃基板等中形成的透鏡具有其整體能形成板狀的透鏡、可形成非球面透鏡、能形成高的數(shù)值孔徑(NA)的透鏡以及能形成微小透鏡等的特長(zhǎng)，在本實(shí)施形態(tài)中，通過(guò)有效地利用這樣的透鏡，實(shí)現(xiàn)了起到上述效果的光學(xué)元件1002。
再有，在本實(shí)施形態(tài)中，如圖11D等中所示，玻璃基板中央部的透鏡形成部位的表面1022與浮起用導(dǎo)軌1014的上表面為相同的高度，但表面1022也可比浮起用導(dǎo)軌1014的上表面低，此時(shí)，由于浮起用導(dǎo)軌1014的緣故，透鏡1010穩(wěn)定地浮起在信息記錄媒體上。但是，在要求盡可能接近于信息記錄媒體的表面來(lái)配置透鏡1010的情況下，希望在不超過(guò)浮起用導(dǎo)軌1014的上表面的范圍內(nèi)，盡可能將表面1022的高度形成得高一些。
其次，說(shuō)明本發(fā)明的第5～第8實(shí)施形態(tài)。圖12A～圖12D是示出本發(fā)明的第5至第8實(shí)施形態(tài)的光學(xué)元件的剖面?zhèn)让鎴D。圖中，對(duì)于與圖10A～圖10B、圖12A～圖12D相同的要素，附以同一符號(hào)。
首先，說(shuō)明第5實(shí)施形態(tài)。
圖12A中示出的第5實(shí)施形態(tài)的光學(xué)元件1024與上述第4實(shí)施形態(tài)的光學(xué)元件1002的不同之處是，在玻璃基板1004的板面1006的表面上覆蓋了由其硬度比玻璃基板1004的硬度高、以碳為主要成分的透明材料構(gòu)成的保護(hù)膜1026。
上述保護(hù)膜1026可通過(guò)利用例如濺射法等的真空薄膜淀積技術(shù)使上述透明材料淀積在玻璃基板1004的板面1006上來(lái)形成。
光學(xué)元件因沖擊等而不能維持浮起狀態(tài)、從而與信息記錄媒體的表面碰撞而發(fā)生破損的情況很少發(fā)生，但也是可能發(fā)生的。在這樣的情況下，由于在光學(xué)元件1024中在浮起用導(dǎo)軌1014的上表面等上形成了保護(hù)膜1026，故可避免破損。再者，在信息記錄媒體的啟動(dòng)時(shí)或旋轉(zhuǎn)停止時(shí)，由于光學(xué)元件不浮起、浮起用導(dǎo)軌1014的上表面成為在信息記錄媒體的表面上滑動(dòng)的狀態(tài)，故通過(guò)如光學(xué)元件1024那樣形成保護(hù)膜1026，可抑制浮起用導(dǎo)軌1014的磨損。
其次，說(shuō)明第6實(shí)施形態(tài)。
圖12B中示出的第6實(shí)施形態(tài)的光學(xué)元件1028與上述第5實(shí)施形態(tài)的光學(xué)元件1024的不同之處是，在玻璃基板1004的板面1006的表面上覆蓋了由其硬度比玻璃基板1004的硬度高、其硬度比上述保護(hù)膜1026的硬度低的透明材料構(gòu)成的保護(hù)膜1030，在其上形成了保護(hù)膜1026。
上述保護(hù)膜1030與保護(hù)膜1026相同，可通過(guò)利用例如濺射法等的真空薄膜淀積技術(shù)使保護(hù)膜1030的材料淀積在玻璃基板1004的板面1006上來(lái)形成。
在光學(xué)元件1028的結(jié)構(gòu)中，在不能將保護(hù)膜1026形成得太厚的情況下，利用在硬度方面雖然較差但可形成厚膜的材料，可形成足夠的厚度的保護(hù)膜1030，可進(jìn)一步有效地避免因與信息記錄媒體的碰撞而引起的破損。
其次，說(shuō)明第7實(shí)施形態(tài)。
第7實(shí)施形態(tài)的光學(xué)元件1032，如圖12C中所示，成為對(duì)于玻璃基板1004(本發(fā)明的第1基體材料)、在其透鏡1010一側(cè)的板面1006上較厚地層疊了由其硬度比玻璃基板1004的硬度高的透明材料構(gòu)成的透明層1034(本發(fā)明的第2基體材料)的結(jié)構(gòu)。透明層1034如后面詳細(xì)地說(shuō)明的那樣，可例如利用成膜技術(shù)在玻璃基板1004上淀積上述透明材料而形成。
然后，在透明層1034的與玻璃基板1004相反一側(cè)的表面上，與透明層1034一體地形成了在平面視圖上夾住透鏡1010、在透明層1034的相對(duì)端面間平行地延伸的2條浮起用導(dǎo)軌1014。再者，在透明層1034的浮起用導(dǎo)軌1014一側(cè)的板面上覆蓋了由其硬度比透明層1034的硬度高、以碳為主要成分的透明材料構(gòu)成的保護(hù)膜1026。
在該結(jié)構(gòu)中，不是在玻璃基板1004上、而是在透明層1034上形成了槽1020，透明層1034厚到能形成槽1020的程度。因而，在光學(xué)元件1032中，可比光學(xué)元件1028更有效地避免因?qū)τ谛畔⒂涗浢襟w的碰撞而引起的破損。
其次，說(shuō)明第8實(shí)施形態(tài)。
圖12D中示出的第8實(shí)施形態(tài)的光學(xué)元件1036與上述光學(xué)元件1032的不同之處是，使用了透明基板1038(本發(fā)明的第2基體材料)來(lái)代替透明層1034。透明基板1038由其硬度比玻璃基板1004的硬度高的透明的材料形成，使其板面與玻璃基板1004的板面1006相對(duì)，與玻璃基板1004密接地被配置。
在透明基板1038的與玻璃基板1004相反一側(cè)的表面上，與透明基板1038一體地形成了在平面視圖上夾住透鏡1010、在透明基板1038的相對(duì)端面間平行地延伸的2條浮起用導(dǎo)軌1014。再者，在透明基板1038的浮起用導(dǎo)軌1014一側(cè)的板面上覆蓋了由其硬度比透明基板1038的硬度高、以碳為主要成分的透明材料構(gòu)成的保護(hù)膜1026。
在該光學(xué)元件1036的結(jié)構(gòu)中，可使用具有足夠的厚度的基板作為透明基板1038，因而，在由光學(xué)元件1036構(gòu)成了浮起用光頭的情況下，可更有效地避免因?qū)τ谛畔⒂涗浢襟w的碰撞而引起的光學(xué)元件1036的破損。
再有，通過(guò)使用比光學(xué)元件1002的玻璃基板1004薄的基板作為光學(xué)元件1036的玻璃基板1004，可抑制光學(xué)元件1036的整體的厚度。
再有，覆蓋在圖12A～圖12D中示出的光學(xué)元件的浮起用導(dǎo)軌一側(cè)的表面上的保護(hù)膜1026，具體地說(shuō)可定為類似金剛石的碳膜，通過(guò)將其厚度定為5nm以上，在浮起用光頭的避免破損中，可得到充分的效果。
此外，構(gòu)成圖12B～圖12D中示出的第6至第8實(shí)施形態(tài)的上述保護(hù)膜1026、透明層1034和透明基板1038例如可由氧化鋁或石英或氮化硅來(lái)形成。
而且，在玻璃基板1004、透明層1034和透明基板1038中，形成槽1020用的干法刻蝕例如可利用氬離子的離子研磨來(lái)進(jìn)行。
其次，說(shuō)明圖12C中示出的第7實(shí)施形態(tài)的光學(xué)元件1032的制造方法。圖13A～圖13E是示出第7實(shí)施形態(tài)的光學(xué)元件1032的制造工序的剖面?zhèn)让鎴D。
如圖13A中所示，準(zhǔn)備具有在玻璃基板1004上形成了凹部1008后在凹部1008中充填例如其折射率比玻璃基板1004的折射率高的光學(xué)材料而形成的透鏡1010的透明的玻璃基板1004，在該玻璃基板1004的透鏡1010一側(cè)的板面1006上，如圖13B中所示，例如利用濺射法淀積其硬度比玻璃基板1004的硬度高的透明材料，作成與玻璃基板1004密接的透明層1034。
如圖13C中所示，在透明層1034的與玻璃基板1004相反一側(cè)的板面上形成光致抗蝕劑膜1018，利用光刻技術(shù)，在平面視圖中，在透鏡1010和平行地延伸的2條帶狀的導(dǎo)軌1014、1014的區(qū)域中，除去光致抗蝕劑膜1018。
如圖13D中所示，將剩下的光致抗蝕劑膜1018作為掩模，對(duì)透明層1034的板面進(jìn)行干法刻蝕，在透明層1034的板面上形成2條槽1020，其后，如圖13E中所示，除去光致抗蝕劑膜1018，得到將透明層1034的板面上的上述2條槽1020的外側(cè)的兩側(cè)部作為2條浮起用導(dǎo)軌1014的光學(xué)元件1032。
其次，說(shuō)明圖12D中示出的第8實(shí)施形態(tài)的光學(xué)元件1036的制造方法。圖14A～圖14E是示出第8實(shí)施形態(tài)的光學(xué)元件1036的制造工序的剖面?zhèn)让鎴D，圖15A～圖15D是示出第8實(shí)施形態(tài)的光學(xué)元件的另一制造工序的剖面?zhèn)让鎴D。
圖12D中示出的光學(xué)元件1036通過(guò)使板面相對(duì)地將具有在一個(gè)板面1006的凹部1008中充填透明材料而形成的透鏡1010的、從平面看為矩形的透明的玻璃基板1004和由其硬度比玻璃基板1004的硬度高的透明材料構(gòu)成的平面視圖為矩形的透明基板1038接合到玻璃基板1004的透鏡1010一側(cè)的板面1006上來(lái)形成。
在透明基板1038上形成的浮起用導(dǎo)軌1014可在將透明基板1038接合到玻璃基板1004上后在透明基板1038上形成，或可在將透明基板1038接合到玻璃基板1004上之前在透明基板1038上形成。
在接合后形成浮起用導(dǎo)軌1014的情況下，如圖14A中所示，準(zhǔn)備具有在一個(gè)板面1006的凹部1008中充填透明材料而形成的透鏡1010的玻璃基板1004，如圖14B中所示，使板面相對(duì)地將由其硬度比玻璃基板1004的硬度高的透明材料構(gòu)成的透明基板1038接合到該玻璃基板1004的透鏡1010一側(cè)的板面1006上。
其次，如圖14C中所示，在透明基板1038的與玻璃基板1004相反一側(cè)的板面上形成光致抗蝕劑膜1018，利用光刻技術(shù)，在平面視圖中，在夾住透鏡1010平行地延伸的2條帶狀區(qū)域中，除去光致抗蝕劑膜1018。
如圖14D中所示，將剩下的光致抗蝕劑膜1018作為掩模，對(duì)透明基板1038的板面進(jìn)行干法刻蝕，在透明基板1038的板面上形成2條槽1020，其后，如圖14E中所示，除去光致抗蝕劑膜1018，可得到將透明基板1038的板面上的上述2條槽1020的外側(cè)的兩側(cè)部作為2條浮起用導(dǎo)軌1014的光學(xué)元件，進(jìn)而，如圖12D中所示，通過(guò)在透明基板1038的表面上覆蓋保護(hù)膜1026，完成光學(xué)元件1036。
另一方面，在接合透明基板1038與透明基板1038之前形成浮起用導(dǎo)軌1014的情況下，如圖15A中所示，準(zhǔn)備由其硬度比透明基板1038的硬度高的材料構(gòu)成的透明基板1038，在其一個(gè)板面上，如圖15B中所示，形成光致抗蝕劑膜1018，利用光刻技術(shù)，在以后接合玻璃基板1004時(shí)，在平面視圖中，在夾住透鏡1010在透明基板1038的相對(duì)端面間平行地延伸的2條帶狀區(qū)域中，除去光致抗蝕劑膜1018。
然后，如圖15C中所示，將剩下的光致抗蝕劑膜1018作為掩模，對(duì)透明基板1038的板面進(jìn)行干法刻蝕，在透明基板1038的板面上形成2條槽1020，其后，如圖15D中所示，除去光致抗蝕劑膜1018，可得到將具有透鏡1010的玻璃基板1004密接接合到透明基板1038的與浮起用導(dǎo)軌1014相反一側(cè)的板面上，得到光學(xué)元件。而且，如圖12D中所示，通過(guò)在透明基板1038的表面上覆蓋保護(hù)膜1026，完成光學(xué)元件1036。
其次，說(shuō)明第9實(shí)施形態(tài)。
圖16是示出第9實(shí)施形態(tài)的斜視圖。圖中，對(duì)于與圖10A～圖10B相同的要素，附以同一符號(hào)。
第9實(shí)施形態(tài)的光學(xué)元件1040，如圖16中所示，成為對(duì)于光學(xué)元件1002接合具有透鏡1042的玻璃基板1044的結(jié)構(gòu)。即，在平面視圖為矩形的玻璃基板1044的一個(gè)板面1046的中央部，形成凹部1048，在該凹部1048中充填具有與玻璃基板1044不同的折射率的透明材料，形成了透鏡1042。而且，使透鏡1042一側(cè)的板面與玻璃基板1004的與透鏡1010相反一側(cè)的板面相對(duì)地密接接合了玻璃基板1044。
這樣，通過(guò)組合2個(gè)透鏡1010、1042，構(gòu)成固體浸沒透鏡。通過(guò)利用該光學(xué)元件1040來(lái)構(gòu)成浮起用光頭，可進(jìn)一步使照射到信息記錄媒體上的激光直徑縮小，在提高信息記錄密度方面是有效的。而且，盡管使用了2個(gè)透鏡，但由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故可容易地制造，此外，可實(shí)現(xiàn)小型的光學(xué)元件。
例如可利用以下的方法高精度地、而且一并地制造多個(gè)光學(xué)元件1040。
圖17A是示出光學(xué)元件1040的制造方法的斜視圖，圖17B是示出圖17A的一部分的局部剖面?zhèn)让鎴D。
如圖17A中所示，在平面視圖為圓形的玻璃基板1050上以一定的間距并以矩陣狀配置并形成了多個(gè)透鏡1042。此外，在玻璃基板1050的周邊部的不同的2個(gè)部位上，以與透鏡1042一定的位置關(guān)系形成了例如由表面部的小孔等形成的標(biāo)記1052、1054。
在玻璃基板1056上，也同樣地以與透鏡1042相同的間距并以矩陣狀配置并形成了多個(gè)透鏡1010，在玻璃基板1056的周邊部的不同的2個(gè)部位上，以與透鏡1010一定的位置關(guān)系形成了例如由表面部的小孔等形成的標(biāo)記1058、1060。而且，標(biāo)記1052、1054對(duì)于透鏡1042的位置關(guān)系與標(biāo)記1058、1060對(duì)于透鏡1010的位置關(guān)系是相同的。
使板面相對(duì)地、以標(biāo)記1052、1054與標(biāo)記1058、1060一致的方式密接接合這樣的玻璃基板1050、1056，其后，為了形成浮起用導(dǎo)軌，在玻璃基板1056的外側(cè)的板面上，例如在透鏡1010的各列中，使用光致抗蝕劑形成夾住透鏡1010的槽，然后，通過(guò)在透鏡1010和透鏡1042的各組中將玻璃基板1050、1056切斷為平面視圖的矩形，可得到圖21中示出的光學(xué)元件1040。
在該制造方法中，由于如上所述使用了位置重合用的標(biāo)記1052、1054、1058、1060，故可高精度地、一并地、簡(jiǎn)單地進(jìn)行多個(gè)透鏡1010、1042的位置重合。再者，在為了形成浮起用導(dǎo)軌而形成上述槽時(shí)，也可使用標(biāo)記1052、1054、1058、1060進(jìn)行光致抗蝕劑的構(gòu)圖，可容易地、高精度地形成浮起用導(dǎo)軌。其結(jié)果，可實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件的低價(jià)格。
圖18A是示出光學(xué)元件1040的另一制造方法的斜視圖，圖18B是示出圖18A的一部分的局部剖面?zhèn)让鎴D。圖中，對(duì)于與圖17A～圖17B相同的要素，附以相同的符號(hào)。
在圖18A～圖18B中示出的制造方法中，在將由形成了槽1020、因而是浮起用導(dǎo)軌1014的透明材料構(gòu)成的平面視圖為圓形的透明基板1062接合到玻璃基板1056上這一點(diǎn)上與圖22的制造方法不同。此時(shí)，在透明基板1062上，也在其周邊部的不同的2個(gè)部位上，以與浮起用導(dǎo)軌1014一定的位置關(guān)系形成了例如由表面部的小孔等形成的標(biāo)記1064、1066。而且，在將透明基板1062接合到玻璃基板1056上時(shí)，通過(guò)分別使標(biāo)記1064、1066與標(biāo)記1058、1060一致，可對(duì)于透鏡1010高精度地配置浮起用導(dǎo)軌1014。
此外，上述各實(shí)施形態(tài)是本發(fā)明的例示，本發(fā)明不限定于上述實(shí)施形態(tài)。
如上所述，本發(fā)明起到了能提供可容易地制造、制造成本便宜的光學(xué)元件、光學(xué)元件的制造用金屬模和光學(xué)元件的制造方法的這樣的良好的效果。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明的光學(xué)元件和光學(xué)系統(tǒng)例如可作為光盤裝置的光檢測(cè)器的物鏡部分等的光學(xué)部件來(lái)使用。
權(quán)利要求
1.一種具有光學(xué)材料的基體材料的光學(xué)元件，其特征在于在上述基體材料的一個(gè)面上形成了具有第1曲率的凸部，在與上述基體材料的上述一個(gè)面的凸部相對(duì)的另一個(gè)面上形成了具有第2曲率的凹部，在上述凹部中充填了其折射率與上述基體材料的折射率不同的光學(xué)材料。
2.如權(quán)利要求1中所述的光學(xué)元件，其特征在于上述凸部和上述凹部具有關(guān)于光軸呈軸對(duì)稱或大致軸對(duì)稱的形狀，在上述一個(gè)面中的上述凸部的周圍形成了第1平坦部，在上述另一個(gè)面中的上述凹部的周圍形成了第2平坦部，上述第1和第2平坦部互相呈平行或大致平行的關(guān)系。
3.如權(quán)利要求2中所述的光學(xué)元件，其特征在于在上述凹部中已被充填的上述光學(xué)材料的表面與上述第2平坦部互相呈平行或大致平行的關(guān)系。
4.如權(quán)利要求3中所述的光學(xué)元件，其特征在于在上述凹部中已被充填的上述光學(xué)材料的表面與上述第2平坦部位于同一平面上或大致同一平面上。
5.如權(quán)利要求2中所述的光學(xué)元件，其特征在于上述凸部和凹部的光軸位于同一直線上或大致同一直線上。
6.如權(quán)利要求1中所述的光學(xué)元件，其特征在于上述凸部和上述凹部的表面的曲率半徑為恒定或大致恒定。
7.一種具有光學(xué)材料的基體材料的光學(xué)元件，其特征在于在上述基體材料的一個(gè)面上形成了孔，在上述孔的底部形成了具有第1曲率的凸部。
8.如權(quán)利要求7中所述的光學(xué)元件，其特征在于在與上述基體材料的上述一個(gè)面相對(duì)的另一個(gè)面上形成了具有第2曲率的凹部。
9.如權(quán)利要求8中所述的光學(xué)元件，其特征在于上述凸部和上述凹部具有關(guān)于光軸呈軸對(duì)稱或大致軸對(duì)稱的形狀，在上述一個(gè)面中的上述孔的周圍形成了第1平坦部，在上述另一個(gè)面中的上述凹部的周圍形成了第2平坦部，上述第1和第2平坦部互相呈平行或大致平行的關(guān)系。
10.如權(quán)利要求9中所述的光學(xué)元件，其特征在于上述孔的上述凸部位于通過(guò)上述第1平坦部的平面與上述第2面之間。
11.如權(quán)利要求9中所述的光學(xué)元件，其特征在于上述凸部和凹部的光軸位于同一直線上或大致同一直線上。
12.如權(quán)利要求8中所述的光學(xué)元件，其特征在于上述凸部和上述凹部的表面的曲率半徑為恒定或大致恒定。
13.如權(quán)利要求8中所述的光學(xué)元件，其特征在于在上述凹部中充填了其折射率與上述基體材料的折射率不同的光學(xué)材料。
14.如權(quán)利要求13中所述的光學(xué)元件，其特征在于在上述凹部中已被充填的上述光學(xué)材料的表面與上述第2平坦部互相呈平行或大致平行的關(guān)系。
15.如權(quán)利要求14中所述的光學(xué)元件，其特征在于在上述凹部中已被充填的上述光學(xué)材料的表面與上述第2平坦部位于同一平面上或大致同一平面上。
16.一種光學(xué)元件，該光學(xué)元件包含由光學(xué)材料構(gòu)成的基體材料和被該基體材料支撐的透鏡，其特征在于上述基體材料由第1折射率的透明材料形成，上述透鏡作為在上述基體材料的一個(gè)板面上形成的凹部中充填了具有與上述透明材料的折射率不同的第2折射率的透明材料的透鏡來(lái)形成，在上述基體材料的上述透鏡一側(cè)的板面上，與上述基體材料一體地形成了浮起用導(dǎo)軌。
17.如權(quán)利要求16中所述的光學(xué)元件，其特征在于上述基體材料由石英玻璃來(lái)形成。
18.如權(quán)利要求16中所述的光學(xué)元件，其特征在于在上述基體材料的上述透鏡一側(cè)的板面上，覆蓋了其硬度比形成上述基體材料的上述透明材料的硬度高的、由以碳為主要成分的透明材料構(gòu)成的保護(hù)膜。
19.如權(quán)利要求18中所述的光學(xué)元件，其特征在于在上述基體材料的上述透鏡一側(cè)的板面與上述保護(hù)膜之間，形成了由其硬度比上述基體材料的硬度高、但比上述保護(hù)膜的硬度低的透明材料構(gòu)成的第2保護(hù)膜。
20.如權(quán)利要求19中所述的光學(xué)元件，其特征在于上述第2保護(hù)膜由氧化鋁或石英或氮化硅來(lái)形成。
21.一種光學(xué)元件，該光學(xué)元件包含由光學(xué)材料構(gòu)成的基體材料和被該基體材料支撐的透鏡，其特征在于上述基體材料包含由透明材料形成的第1和第2基體材料，上述透鏡作為在上述第1基體材料的一個(gè)板面上形成的具有第1曲率的凹部中充填了具有與構(gòu)成上述第1基體材料的透明材料的折射率不同的第2折射率的透明材料的透鏡來(lái)形成，上述第2基體材料由其硬度比形成上述第1基體材料的上述透明材料的硬度高的透明材料構(gòu)成，使其板面與上述第1基體材料的上述透鏡一側(cè)的板面相對(duì)并被密接到上述第1基體材料上而配置，在上述第2基體材料的與上述第1基體材料相反一側(cè)的板面上，與上述第2基體材料一體地形成浮起用導(dǎo)軌，在上述第2基體材料的上述浮起用導(dǎo)軌一側(cè)的板面上，覆蓋了其硬度比形成上述第2基體材料的上述透明材料的硬度高的、以碳為主要成分的透明的保護(hù)膜。
22.如權(quán)利要求21中所述的光學(xué)元件，其特征在于形成上述第1基體材料的上述透明材料是石英玻璃。
23.如權(quán)利要求21中所述的光學(xué)元件，其特征在于形成上述第2基體材料的上述透明材料是氧化鋁或石英或氮化硅。
24.如權(quán)利要求18或21中所述的光學(xué)元件，其特征在于上述保護(hù)膜是類似金剛石的碳膜。
25.如權(quán)利要求24中所述的光學(xué)元件，其特征在于上述保護(hù)膜的厚度為5nm以上。
26.一種由光學(xué)材料構(gòu)成的光學(xué)元件的制造用金屬模，其特征在于具有被充填了熔融狀態(tài)或軟化狀態(tài)的上述光學(xué)材料的空洞；以及對(duì)于上述空洞內(nèi)的上述光學(xué)材料形成凸部或凹部的第1銷，上述第1銷從外部貫通了上述空洞的壁，上述第1銷的前端部的中央部具有以第1曲率凹下的凹形狀。
27.如權(quán)利要求26中所述的光學(xué)元件的制造用金屬模，其特征在于上述第1銷的前端部具有關(guān)于軸中心呈軸對(duì)稱或大致軸對(duì)稱的形狀。
28.如權(quán)利要求26中所述的光學(xué)元件的制造用金屬模，其特征在于在上述第1銷的前端部中，上述中央部的曲率半徑為恒定或大致恒定。
29.如權(quán)利要求26中所述的光學(xué)元件的制造用金屬模，其特征在于上述第1銷從外部貫通上述空洞的壁并突出到上述空洞內(nèi)。
30.如權(quán)利要求26中所述的光學(xué)元件的制造用金屬模，其特征在于在上述空洞的壁中，被貫通了上述第1銷的周邊是平坦的，上述第1銷的前端部中的上述凹形狀的底部位于上述空洞的壁中通過(guò)上述第1銷的周邊的平面與相對(duì)于該空洞的壁的相對(duì)壁之間。
31.如權(quán)利要求26中所述的光學(xué)元件的制造用金屬模，其特征在于還具有對(duì)于上述空洞內(nèi)的上述光學(xué)材料形成位置重合用的標(biāo)記的第2銷，上述第2銷從外部貫通了上述空洞的壁。
32.一種光學(xué)元件的制造方法，在該方法中，使用由形成了多個(gè)第1透鏡和多個(gè)位置重合用的第1標(biāo)記的光學(xué)材料構(gòu)成的圓盤狀的第1基體材料和由形成了與上述多個(gè)第1透鏡對(duì)應(yīng)的第2透鏡和與上述多個(gè)位置重合用的第1標(biāo)記對(duì)應(yīng)的多個(gè)位置重合用的第2標(biāo)記的光學(xué)材料構(gòu)成的圓盤狀的第2基體材料來(lái)制造光學(xué)元件，其特征在于上述圓盤狀的第1基體材料的表面上的上述多個(gè)第1透鏡的中心位置和上述多個(gè)第1標(biāo)記的位置的配置與上述圓盤狀的第2基體材料的表面上的對(duì)應(yīng)的上述多個(gè)第2透鏡的中心位置和上述多個(gè)第2標(biāo)記的位置的配置相一致，具有以上述第1和第2標(biāo)記重疊的方式接合上述第1和第2基體材料的工序；以及將已被接合的上述第1和第2基體材料分離為由上述第1和第2透鏡構(gòu)成的各個(gè)光學(xué)元件的工序。
33.如權(quán)利要求32中所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于在上述第1基體材料的表面中的與上述第2基體材料相對(duì)的相對(duì)面上形成了上述多個(gè)第1標(biāo)記，在上述第2基體材料的表面中的與上述第1基體材料相對(duì)的相對(duì)面上形成了上述多個(gè)第2標(biāo)記。
34.如權(quán)利要求32中所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于在上述第1基體材料中形成了與上述多個(gè)第1透鏡對(duì)應(yīng)的多個(gè)孔，在上述多個(gè)孔的底面上分別形成了關(guān)于軸中心呈軸對(duì)稱或大致軸對(duì)稱的形狀的凸部，上述凸部構(gòu)成了上述第1透鏡。
35.一種光學(xué)元件的制造方法，該方法是制造包含由光學(xué)材料構(gòu)成的基體材料和被該基體材料支撐的透鏡的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于準(zhǔn)備具有在一個(gè)板面的凹部中充填透明材料而形成的透鏡的透明的基體材料，在上述基體材料的上述透鏡一側(cè)的板面上形成光致抗蝕劑膜，利用光刻技術(shù)將上述透鏡部分和上述光致抗蝕劑膜構(gòu)圖為支撐部的形狀，以上述光致抗蝕劑膜為掩模，對(duì)上述基體材料的上述板面進(jìn)行干法刻蝕以形成槽，其后，除去上述光致抗蝕劑膜，得到上述光學(xué)元件。
36.如權(quán)利要求35中所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于利用玻璃形成了上述基體材料。
37.如權(quán)利要求35中所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于在除去了上述光致抗蝕劑膜后，在上述基體材料的上述透鏡一側(cè)的板面上，覆蓋了其硬度比形成上述基體材料的上述透明材料的硬度高的、由以碳為主要成分的透明材料構(gòu)成的保護(hù)膜。
38.如權(quán)利要求37中所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于在除去了上述光致抗蝕劑膜后，在上述保護(hù)膜的形成之前，在上述基體材料的上述板面上，形成由其硬度比上述基體材料的硬度高、但比上述保護(hù)膜的硬度低的透明材料構(gòu)成的第2保護(hù)膜。
39.如權(quán)利要求38中所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于上述第2保護(hù)膜由氧化鋁或石英或氮化硅來(lái)形成。
40.一種光學(xué)元件的制造方法，該方法是制造包含由光學(xué)材料構(gòu)成的基體材料和被該基體材料支撐的透鏡的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于準(zhǔn)備具有在一個(gè)板面的凹部中充填透明材料而形成的透鏡的透明的第1基體材料，在上述第1基體材料的上述透鏡一側(cè)的板面上淀積其硬度比上述第1基體材料的硬度高的透明材料，作成密接到上述第1基體材料上的第2基體材料，在上述第2基體材料的與上述第1基體材料相反一側(cè)的板面上形成光致抗蝕劑膜，利用光刻技術(shù)將上述光致抗蝕劑膜構(gòu)圖為浮起用導(dǎo)軌的形狀，以上述光致抗蝕劑膜為掩模，對(duì)上述第2基體材料的上述板面進(jìn)行干法刻蝕，在上述第2基體材料的上述板面上形成槽，其后，除去上述光致抗蝕劑膜，得到上述光學(xué)元件。
41.一種光學(xué)元件的制造方法，該方法是制造包含由光學(xué)材料構(gòu)成的基體材料和被該基體材料支撐的透鏡的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于在上述第1基體材料的上述透鏡一側(cè)的板面上，使具有在一個(gè)板面的凹部中充填透明材料而形成的透鏡的透明的第1基體材料與由其硬度比上述第1基體材料的硬度高的第2基體材料的板面相對(duì)地接合來(lái)形成上述光學(xué)元件，在將上述第2基體材料接合到上述第1基體材料上之前或?qū)⑸鲜龅?基體材料接合到上述第1基體材料上之后，在上述第2基體材料的與上述第1基體材料相反一側(cè)的板面上形成光致抗蝕劑膜，利用光刻技術(shù)將上述光致抗蝕劑膜構(gòu)圖為浮起用導(dǎo)軌的形狀，以上述光致抗蝕劑膜為掩模，對(duì)上述第2基體材料的上述板面進(jìn)行干法刻蝕，在上述第2基體材料的上述板面上形成槽，其后，除去上述光致抗蝕劑膜，得到上述光學(xué)元件。
42.如權(quán)利要求40或41中所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于上述第1基體材料由玻璃來(lái)形成。
43.如權(quán)利要求40或41中所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于上述第2基體材料由氧化鋁或石英或氮化硅來(lái)形成。
44.如權(quán)利要求40或41中所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于在除去了上述第2基體材料上的上述光致抗蝕劑膜后，在上述槽一側(cè)的板面上形成其硬度比上述第2基體材料的硬度高的、以碳為主要成分的保護(hù)膜。
45.如權(quán)利要求37或44中所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于以碳為主要成分的保護(hù)膜是類似金剛石的碳膜。
46.如權(quán)利要求45中所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于將上述保護(hù)膜的厚度形成為5nm以上。
全文摘要
光學(xué)元件100具有在大致長(zhǎng)方體的一個(gè)面100U上形成了凸部103D的形狀。光學(xué)元件100具有基體材料(基體)101和透鏡102。光學(xué)元件100的基體材料101和透鏡102的折射率互不相同?；w材料101在其下表面100B上具有大致呈軸對(duì)稱的凹部101B。對(duì)凹部101B充填了其折射率與基體材料101的折射率不同的光學(xué)材料，利用被該光學(xué)材料充填的凹部101B形成了透鏡102。在凸部103D的周圍形成了平坦部103E?；w材料101的凸部103D和凹部101B的對(duì)稱軸位于大致同一直線上，同時(shí)相對(duì)于平坦部103E、101C大致呈垂直。
文檔編號(hào)C03B19/02GK1398353SQ01804561
公開日2003年2月19日 申請(qǐng)日期2001年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月4日
發(fā)明者山田正裕, 渡邊哲 申請(qǐng)人:索尼公司