JP3574571B2 - 光ピックアップ用光学素子の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光情報記録媒体の記録面上に光スポットを照射して情報の記録、再生又は消去を行う光ピックアップヘッドに備えられる一体型の光ピックアップ用光学素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光ピックアップヘッドの一例について図１２に基づいて説明する。図１２に示すように、従来の光ピックアップヘッドは、レーザ光源としての半導体レーザ１０１と、コリメータレンズ１０２と、偏光ビームスプリッタ１０３と、１／４波長板１０４と、対物レンズ１０５と、集光レンズ１０６と、フォトダイオード（以下、ＰＤという。）１０７とを主体に構成されている。このような構成において、半導体レーザ１０１から出射された直線偏光のレーザ光は、コリメータレンズ１０２によって略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ１０３と１／４波長板１０４とで構成される光アイソレータにおいて直線偏光から円偏光に変換される。円偏光に変換された光は、対物レンズ１０５により集光され、光情報記録媒体である光ディスクｄの記録面上に光スポットの状態で照射される。この光ディスクｄの記録面からの反射光は逆の経路を辿り、対物レンズ１０５を通過し、１／４波長板１０４により偏光方向を９０゜ 回転した直線偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ１０３により集光レンズ１０６方向に反射される。偏光ビームスプリッタ１０３により反射された光は、集光レンズ１０６により集光され、ＰＤ１０７に入射される。ＰＤ１０７では、光ディスクｄの記録面上にマークを有するか否かにより生じる反射率の違いに応じて変化する反射光の出力量を検出する。これにより、サーボ信号（フォーカスエラー信号、トラックエラー信号）の検出や、光ディスクｄに対する記録信号の記録、再生又は消去が行われる。
【０００３】
ところで、近年においては、光情報記録媒体である光ディスク等の高密度化が進んでいる。このような高密度化された光ディスクについて記録再生等するためには、光ディスクの記録面上でのスポットサイズｗ（ｗ∝λ／ｓｉｎθ´）を小さくする必要がある。ここで、θ´は対物レンズの出射角、λはレーザ光の波長である。また、対物レンズの開口数（ＮＡ）と対物レンズの出射角θ´とは、
ＮＡ＝ｓｉｎθ´
の関係にある。
【０００４】
ところが、図１２に例示したような光ピックアップヘッドによって光ディスクｄを照射した場合における光ディスクｄの記録面上でのスポットサイズｗは、光の回折限界によりレーザ光の波長程度の大きさでしか得られない。スポットサイズｗをさらに小さくするためには、レーザ光の波長を短くするか、ＮＡを大きくするために対物レンズ１０５の径を大きくすることが考えられる。しかしながら、より波長の短いレーザ光を発生する半導体レーザの開発は容易ではなく、また、径の大きな対物レンズ１０５を採用してしまうと装置が大型化してしまうとともにフォーカス制御等が困難となる。
【０００５】
そこで、図１３に示すように、対物レンズ１０５と光ディスクｄとの間にソリッドイマージョンレンズ（Ｓｏｌｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓ）１０８ａ又は１０８ｂを設け、これらのソリッドイマージョンレンズ１０８ａ又は１０８ｂを介して光ディスクｄの記録面を照射することにより、スポットサイズｗを小さくするようにした光ピックアップヘッドが考えられている（例えば、特開平５−１８９７９６号公報参照）。図１３（ａ）に示す構成によれば、入射面側が球面状であって出射面側が平面とされている半球形状のソリッドイマージョンレンズ１０８ａに対物レンズ１０５で集光された光が入射すると、その入射光は出射面側の平面の中心に収束する。また、このソリッドイマージョンレンズ１０８ａと光ディスクｄの記録面との間隔がレーザ光の波長以下の間隔（例えば、１００ｎｍ以下）である場合には、ソリッドイマージョンレンズ１０８ａの出射面側の平面に形成されるスポットサイズｗと、光ディスクｄの記録面上に形成されるスポットサイズとは略同一になる。これにより、ソリッドイマージョンレンズ１０８ａの屈折率をｎとすると、そのスポットサイズｗは、
ｗ∝λ／ｎｓｉｎθ´
となるので、ＮＡをｎ倍にした場合と同等の効果が得られ、より小さなスポットサイズｗの光スポットを得ることができる。
【０００６】
また、図１３（ｂ）に示す構成によれば、ソリッドイマージョンレンズ１０８ｂの形状を図１３（ａ）のソリッドイマージョンレンズ１０８ａに比べて超半球形状としたことにより、スネルの法則が適用されるので、その光スポットのスポットサイズｗは、
ｗ∝λ／ｎ２ｓｉｎθ´
となる。すなわち、ソリッドイマージョンレンズ１０８ｂを適用した場合のほうがソリッドイマージョンレンズ１０８ａを適用した場合よりも小さなスポットサイズｗの光スポットを得ることができる。
【０００７】
また、このようなソリッドイマージョンレンズ１０８ａ又は１０８ｂ（以下、ソリッドイマージョンレンズ１０８という。）を光ピックアップヘッドに適用する場合の一例としては、図１４に示すように、ソリッドイマージョンレンズ１０８を光ディスクｄから所定の間隔をおいて設けられたスライダ１０９に搭載した浮上ヘッドが、米国特許 第５，４９７，３５９号明細書等に示されている。このスライダ１０９は、ソリッドイマージョンレンズ１０８の形成材料と同一の材料で形成されることが多い。このような構成の光ピックアップヘッドは、対物レンズ１０５で集光された光をソリッドイマージョンレンズ１０８の球面で若干屈折させることにより、スライダ１０９の底部に光を収束するようにしている。このような光ピックアップヘッドにおいて、例えば、ソリッドイマージョンレンズ１０８の屈折率ｎを１．８３、ＮＡを０．５、レーザ光の波長を８３０ｎｍ、スライダ１０９と光ディスクｄとの間隔を１００ｎｍにそれぞれ設定した場合に得られる光スポットのスポットサイズｗは３６０ｎｍであり、レーザ光の波長以下となる。
【０００８】
一方、前述したような対物レンズ１０５とソリッドイマージョンレンズ１０８とを組み合わせてＮＡを大きくした場合と同等の効果を得て、より小さなスポットサイズｗを得るようにした場合、対物レンズ１０５とソリッドイマージョンレンズ１０８との位置合わせが非常に困難となる。仮に、両者の位置関係が崩れてしまった場合には、狙ったスポットサイズｗが得られなくなる。そこで、図１５に示すように、対物レンズ１０５とソリッドイマージョンレンズ１０８との位置合わせを容易にし、それぞれの光軸調整を不要にするために、対物レンズ１０５とソリッドイマージョンレンズ１０８とをガラス等で形成された基板１１０に一体に成形した一体型光学素子１１１を用いた光ピックアップヘッドが考えられている。
【０００９】
この一体型光学素子１１１を用いた光ピックアップヘッドによるスポットサイズｗは、ソリッドイマージョンレンズ１０８を半球形状とし、そのソリッドイマージョンレンズ１０８の屈折率をｎ、基板１１０の屈折率をｍとすると、
ｗ∝λ／（ｎ／ｍ）ｓｉｎθ´
となるので、ＮＡを（ｎ／ｍ）倍にした場合と同等の効果が得られ、より小さなスポットサイズｗの光スポットを得ることができる。
【００１０】
また、ソリッドイマージョンレンズ１０８を超半球形状とし、そのソリッドイマージョンレンズ１０８の屈折率をｎ、基板１１０の屈折率をｍとすると、その光スポットのスポットサイズｗは、
ｗ∝λ／（ｎ２／ｍ）ｓｉｎθ´
となる。すなわち、ソリッドイマージョンレンズ１０８の屈折率ｎ（ｎ＞１）を基板１１０の屈折率ｍ（ｍ＞１）より大きくすることにより、ＮＡを（ｎ２／ｍ）倍にした場合と同等の効果が得られ、より小さなスポットサイズｗの光スポットを得ることができる。
【００１１】
なお、一体型光学素子１１１において、超半球形状のソリッドイマージョンレンズ１０８の高さｈは、半径をｒとすると、
ｈ＝ｒ（１＋ｍ／ｎ）
として表すことができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような一体型光学素子を製造するにあたっては、種々の問題がある。例えば、一体型光学素子は基板の両面にレンズ形状の凹部を形成し、各凹部に基板の屈折率よりも高屈折率を有する同一の高屈折透明材料をそれぞれ充填することにより製造されるが、一般にソリッドイマージョンレンズを形成するための凹部に比べて対物レンズを形成するための凹部の方が深くなる傾向にある。このような基板に対してスピンコーティング法によって高屈折透明材料を充填する場合、深く形成されている対物レンズ用の凹部側において、遠心力により高屈折透明材料がレンズ形状の曲面に寄せられてしまうためにその凹部の中央部に窪みを生じてしまい高屈折透明材料を完全に充填することができない場合がある。
【００１３】
また、たとえ高屈折透明材料をレンズ形状の凹部に確実に充填することができたとしても、充填する高屈折透明材料は固体又は固化する液体に限定されてしまうことにより、材料選択範囲の幅が狭くなるので、所望の屈折率を有する一体型光学素子を得ることが困難な場合もある。
【００１４】
本発明の目的は、製造が容易であって、光学特性の高い一体型の光ピックアップ用光学素子の製造方法を得ることである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、半導体レーザから出射されたレーザ光を集束する平凸形状の対物レンズと、この対物レンズにより集束されたレーザ光を光情報記録媒体上に照射させる半球形状のソリッドイマージョンレンズとを光軸を一致させて同一基板に一体に成形する光ピックアップ用光学素子の製造方法において、前記基板に前記対物レンズと前記ソリッドイマージョンレンズとのそれぞれの形状に略同一な凹部を形成する凹部形成過程と、この凹部形成過程により形成された少なくとも一方の凹部に対して前記基板の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料を充填する透明材料充填過程と、前記高屈折透明材料の充填後、その高屈折透明材料と略同一の屈折率を有する凹部閉塞部材により前記凹部を閉塞する凹部閉塞過程と、を備える。
【００１６】
したがって、凹部形成過程により基板に形成された対物レンズとソリッドイマージョンレンズとのそれぞれの形状に略同一な凹部の少なくとも一方は、透明材料充填過程により基板の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料を充填された後、凹部閉塞過程によりその高屈折透明材料と略同一の屈折率を有する凹部閉塞部材により閉塞される。これにより、少なくとも一方の凹部は高屈折透明材料の充填後に凹部閉塞部材により閉塞されるので、凹部に充填される高屈折透明材料を固体に限定する必要はなくなり、高屈折透明材料の選択幅が広くなる。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、前記凹部形成過程で前記凹部から延出する溝を前記基板に更に形成する。
【００１８】
したがって、基板に凹部から延出する溝が形成されることにより、たとえ充填された高屈折透明材料が凹部から溢れる場合であっても、余分な高屈折透明材料がその溝の容積の範囲内で取り除かれる。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、前記高屈折透明材料を前記凹部閉塞部材と前記基板とを接着する接着剤として用いる。
【００２０】
したがって、凹部に充填される高屈折透明材料により凹部閉塞部材と基板とが接着されることにより、対物レンズまたはソリッドイマージョンレンズの製造が容易になる。
【００２１】
請求項４記載の発明は、半導体レーザから出射されたレーザ光を集束する平凸形状の対物レンズと、この対物レンズにより集束されたレーザ光を光情報記録媒体上に照射させる半球形状のソリッドイマージョンレンズとを光軸を一致させて同一基板に一体に成形する光ピックアップ用光学素子の製造方法において、前記基板に前記対物レンズと前記ソリッドイマージョンレンズとのそれぞれの形状に略同一な凹部とこれら凹部から延出する溝とを形成する凹部形成過程と、少なくとも一方の凹部を前記基板の屈折率よりも高屈折率を有する凹部閉塞部材により閉塞する凹部閉塞過程と、前記凹部の閉塞後、前記溝からその凹部に前記凹部閉塞部材と略同一の屈折率を有する高屈折透明材料を充填する透明材料充填過程と、
を備える。
【００２２】
したがって、凹部形成過程により基板に形成された対物レンズとソリッドイマージョンレンズとのそれぞれの形状に略同一な凹部の少なくとも一方は、凹部閉塞過程により基板の屈折率よりも高屈折率を有する凹部閉塞部材に閉塞された後、透明材料充填過程により凹部閉塞部材と略同一の屈折率を有する高屈折透明材料をその凹部から延出する溝から充填される。これにより、少なくとも一方の凹部には凹部閉塞部材による閉塞後に高屈折透明材料が充填されるので、凹部に充填される高屈折透明材料を液体にすることが可能になり、高屈折透明材料の選択幅が広くなる。
【００２３】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか一記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、透明材料充填過程で各凹部毎に異なる前記高屈折透明材料を充填する。
【００２４】
したがって、対物レンズとソリッドイマージョンレンズとのそれぞれのレンズの目的とする機能を発揮する高屈折透明材料の選択が可能になる。
【００２５】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか一記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、前記凹部閉塞過程で前記ソリッドイマージョンレンズ側の前記凹部を閉塞する前記凹部閉塞部材をそのソリッドイマージョンレンズの形状を超半球形状にする厚さを有する薄板にする。
【００２６】
したがって、ソリッドイマージョンレンズ側の凹部がソリッドイマージョンレンズの形状を超半球形状にする厚さを有する薄板により閉塞されることにより、基板に形成された半球形状の凹部が容易に超半球形状になるので、より微小なスポットサイズの光スポットが得られる。
【００２７】
請求項７記載の発明は、請求項１または２記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、前記凹部閉塞過程で前記ソリッドイマージョンレンズ側の前記凹部を閉塞する前記凹部閉塞部材を前記高屈折透明材料をそのソリッドイマージョンレンズ側の前記凹部にスピンコーティングした後にそのソリッドイマージョンレンズの形状を超半球形状にする厚さに研磨されて形成される薄板にする。
【００２８】
したがって、ソリッドイマージョンレンズ側の凹部が、その凹部に高屈折透明材料をスピンコーティングした後にソリッドイマージョンレンズの形状を超半球形状にする厚さに研磨されて形成された薄板により閉塞されることにより、基板に形成された半球形状の凹部が容易に超半球形状になるので、より微小なスポットサイズの光スポットが得られる。
【００２９】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか一記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、前記凹部閉塞過程で前記対物レンズ側の前記凹部を閉塞する前記凹部閉塞部材を平板にする。
【００３０】
したがって、対物レンズ側の凹部を閉塞する凹部閉塞部材が平板であることにより、光ピックアップヘッドの小型化を図ることが可能になる。
【００３１】
請求項９記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか一記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、前記凹部閉塞過程で前記対物レンズ側の前記凹部を閉塞する前記凹部閉塞部材を光路変更手段にする。
【００３２】
したがって、対物レンズ側の凹部を閉塞する凹部閉塞部材が光路変更手段であることにより、半導体レーザの配置位置の多様化が可能になる。
【００３３】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、前記対物レンズ側の前記凹部に対する前記光路変更手段の閉塞面に略一致する開口部を有し、前記光路変更手段をその凹部上に案内するガイドを前記基板上に配設する。
【００３４】
したがって、光路変更手段を対物レンズ側の凹部上に案内するガイドが基板上に配設されることにより、閉塞位置精度の向上が図られる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。本実施の形態の製造方法による光ピックアップ用光学素子は、相変化記録方式の光情報記録媒体である光ディスクに対して、情報の記録、再生等を行う光ピックアップヘッドに適用されている。
【００３６】
ここで、図１は光ピックアップヘッド１を概略的に示す構成図である。図１に示すように、本実施の形態の光ピックアップヘッド１は、レーザ光源としてレーザ光を出射する半導体レーザ２と、コリメータレンズ３と、偏光ビームスプリッタ４と、１／４波長板５と、一体型光ピックアップ用光学素子（以下、光学素子という。）６と、集光レンズ７と、受光素子であるフォトダイオード（以下、ＰＤという。）８とを主体に構成されている。ここで、光学素子６は、半導体レーザ２からのレーザ光の入射面側が平面で他方が曲面である平凸レンズ形状の対物レンズ９と、半導体レーザ２からのレーザ光の入射面側が球面で他方が平面である半球形状のソリッドイマージョンレンズ１０とを基板１１の上下面にそれぞれ配置して構成されている。この場合、対物レンズ９とソリッドイマージョンレンズ１０とは、それぞれの光軸が一致するように配置されている。なお、光学素子６と光ディスクＤの記録面との間隔は、半導体レーザ２からのレーザ光の波長以下の間隔に設定されている。
【００３７】
次に、光学素子６の製造方法について図２を参照して説明する。まず、対物レンズ９とソリッドイマージョンレンズ１０とが配置される基板１１の製造方法について説明する。
【００３８】
基板１１の製造方法としては、例えば透明な光学ガラスであるＢＫ−７（波長７６８．２ｎｍでの屈折率ｍ＝１．５１１５）等のガラス基板の一方の表面に感光性樹脂であるポジ型フォトレジスト（例えば、東京応化社製 ＯＦＰＲ−８００）をスピンコート法により塗布した後、そのフォトレジストをベークしてガラス基板上にフォトレジスト層を形成する。次に、露光装置によってフォトレジスト層に所定のパターンを露光する。ここでは、対物レンズ９の平面部と略同一な形状が未露光部分になるようなパターンとされる。その後、現像を行なうことにより未露光部分のフォトレジスト層が溶解されるので、ガラス基板と露光されてガラス基板上に残ったフォトレジスト層とにより凹形状が形成され、パターニングがなされる。この状態で、ガラス基板上のフォトレジスト層をエッチングマスクとしてガラス基板をＣＦ４やＣＨＦ３等のガスを使用した反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）や電子サイクロトロン共鳴エッチング法（ＥＣＲ）等のドライエッチングによりエッチング（異方性エッチング）することで対物レンズ９の形状の凹部１１ａを形成した後、アッシングにより残ったフォトレジスト層を除去する。また、ガラス基板の他方の表面にも同様の処理を施し、ソリッドイマージョンレンズ１０の平面部と略同一な形状が未露光部分になるようなパターンをフォトレジスト層に露光した後、ドライエッチングによりガラス基板をエッチングしてソリッドイマージョンレンズ１０の形状である半球形状の凹部１１ｂを形成する。なお、ＣＦ４等のガスには、エッチング速度や選択性を調整する目的で、Ｎ２、Ｏ２、Ａｒ等のガスを混入しても良い。このようにして、図２（ａ）に示すような基板１１が形成される。なお、本実施の形態においては、ポジ型フォトレジストを用いたが、これに限らず、ネガ型フォトレジスト（例えば、東京応化社製 ＯＭＲ−８５ ）や感光性ドライフィルムを用いても良い。以上により、凹部形成過程が実現される。
【００３９】
次いで、基板１１の凹部１１ｂにソリッドイマージョンレンズ１０を形成する。詳細には、凹部１１ｂ側に基板１１の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料であるＳＦＳ−１（波長７６８．２ｎｍでの屈折率ｎ＝１．８９２７）やＬａＦ−２（波長７６８．２ｎｍでの屈折率ｎ＝１．７３３５）等のガラス材料をスパッタ法により凹部１１ｂにスパッタ膜を形成させながら埋め込んだ後、エッチバックされて平坦化される。以上により、透明材料充填過程が実現される。その後、高屈折透明材料の屈折率と略同一の屈折率を有する薄板１２が、紫外線硬化接着剤等により接着される。以上により、凹部閉塞過程が実現される。これにより、図２（ｂ）に示すようなソリッドイマージョンレンズ１０が形成される。
【００４０】
ここで、薄板１２の板厚ｋは、略同一の屈折率を有するソリッドイマージョンレンズ１０に重ねられることにより、ソリッドイマージョンレンズ１０を超半球形状にする厚さになっている。つまり、ソリッドイマージョンレンズ１０の半径をｒとすると、
超半球形状の高さｈを満たす条件は、
ｈ＝ｒ（１＋ｍ／ｎ）
であることから、薄板１２の板厚ｋは、
ｋ＝ｒ（ｍ／ｎ）
を満たす厚さに設定されている。これにより、基板１１に形成された半球形状の凹部１１ｂを容易に超半球形状にするので、光スポットのスポットサイズの微小な光学素子６が得られる。
【００４１】
なお、本実施の形態においては、ソリッドイマージョンレンズ１０を形成する材料としてＳＦＳ−１やＬａＦ−２等のガラス材料を用いたが、半導体レーザ２からのレーザ光の波長によっては、Ｓｉ（波長１．３３μｍでの屈折率ｎ＝３．５０１１）やＺｎＳｅ（波長６５６．３ｎｍでの屈折率ｎ＝２．５７８）を材料として用いることができ、また、薄板１２を接着することを考慮して接着作用を有するエポキシ樹脂等の高分子樹脂を材料として用いて、ソリッドイマージョンレンズ１０の製造を容易にすることもできる。
【００４２】
一方、基板１１の凹部１１ａへの対物レンズ９の形成は、凹部１１ａに熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂等の接着剤を埋め込むことにより行われる。なお、この接着剤は、基板１１の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料である。詳細には、基板１１の凹部１１ａの平凸レンズ形状に接着剤が十分に充填される。以上により、透明材料充填過程が実現される。その後、図２（ｃ）に示すように、この基板１１の凹部１１ａ上に、その高屈折透明材料の屈折率と略同一の屈折率を有する凹部閉塞部材である平板１３が、対物レンズ９を形成する接着剤により接着される。以上により、凹部閉塞過程が実現される。これにより、図２（ｃ）に示すような対物レンズ９が形成される。なお、平板１３の板厚は、任意の厚さとされる。このように凹部閉塞部材として平板１３を用いることにより、光ピックアップヘッド１の小型化を図ることが可能になる。また、上述したように、凹部１１ａに充填される高屈折透明材料である接着剤により平板１３と基板１１とを接着することにより、対物レンズ９の製造を容易にすることができる。以上により、光学素子６が製造される。
【００４３】
このような構成において、例えば光ディスクＤの再生時には、半導体レーザ２から出射された直線偏光のレーザ光は、コリメータレンズ３によって略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ４と１／４波長板５とで構成される光アイソレータにおいて直線偏光から円偏光に変換される。円偏光に変換された光は、光学素子６の平板１３を透過して対物レンズ９により集光されてから基板１１を介してソリッドイマージョンレンズ１０に入射する。その入射光は、低屈折率の基板１１から高屈折率を有するソリッドイマージョンレンズ１０へと入射することにより大きく屈折し、薄板１２の底面に微小な光スポットとして収束する。また、この薄板１２の底面と光ディスクＤの記録面との間隔がレーザ光の波長以下の間隔である場合には、薄板１２の底面に形成される光スポットのスポットサイズと、光ディスクＤの記録面に形成される光スポットのスポットサイズとは略同一になる。これにより、レーザ光が光ディスクＤの記録面上に光スポットとして収束され、光ディスクＤの記録面上に記録されたマークを照射する。その後、この光ディスクＤの記録面からの反射光は逆の経路を辿り、対物レンズ９を通過し、１／４波長板５により偏光方向を９０゜ 回転した直線偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ４により集光レンズ７方向に反射される。偏光ビームスプリッタ４により反射された光は、集光レンズ７により集光され、ＰＤ８に入射される。ＰＤ８では、光ディスクＤの記録面上にマークを有するか否かにより生じる反射光の違いに応じて変化する反射レーザ光の出力量を検出することにより、光ディスクＤの再生が可能になる。
【００４４】
ここに、基板１１に形成された対物レンズ９の形状に略同一な凹部１１ａが、基板１１の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料を充填された後、その高屈折透明材料と略同一の屈折率を有する平板１３により閉塞される。これにより、高屈折透明材料が凹部１１ａに確実に充填されるので、光学素子６の製造が容易になり、また、高屈折透明材料の充填後に凹部１１ａが平板１３により閉塞されることにより、凹部１１ａに充填する高屈折透明材料を固体に限定する必要はなくなるので、高屈折透明材料の選択幅が広がり、より光学特性の高い光学素子６が得られる。
【００４５】
また、各凹部１１ａ，１１ｂ毎に異なる高屈折透明材料が充填されることにより、対物レンズ９とソリッドイマージョンレンズ１０とのそれぞれのレンズの目的とする機能を発揮する高屈折透明材料の選択が可能になるので、所望の光学素子６が得られる。
【００４６】
本発明の第二の実施の形態を図３に基づいて説明する。なお、前述した実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する（後述する第三、第四、及び第五の実施の形態において同様）。本実施の形態の光ピックアップヘッドは、第一の実施の形態の光ピックアップヘッド１と比較して、光学素子６に代えて光学素子６とは製造方法の異なる光学素子１４を備える点でのみ変わるものである。
【００４７】
本実施の形態の備える特長である光学素子１４の製造方法について図３を参照して説明する。まず、図３（ａ）に示すように、基板１１の凹部１１ｂに基板１１の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料である高分子樹脂Ｘが、スピンコーティング法によって凹部１１ｂに充填されるとともに基板１１の表面に一定の厚さを有する薄膜状にスピンコートされる。その後、スピンコートされた高分子樹脂Ｘが硬化処理されて凹部１１ｂにソリッドイマージョンレンズ１０が形成されるとともに、所望の膜厚ｋと平面度を得るために研磨処理され、図３（ｂ）に示すように、薄板１２が形成される。以上により、透明材料充填過程と凹部閉塞過程とが実現される。
【００４８】
ここで、薄板１２の板厚ｋは、ソリッドイマージョンレンズ１０と同一の材料によって形成されることにより、ソリッドイマージョンレンズ１０を超半球形状にする厚さになっている。つまり、ソリッドイマージョンレンズ１０の半径をｒとすると、
超半球形状の高さｈを満たす条件は、
ｈ＝ｒ（１＋ｍ／ｎ）
であることから、薄板１２の板厚ｋは、
ｋ＝ｒ（ｍ／ｎ）
を満たす厚さになるまで研磨されている。これにより、基板１１に形成された半球形状の凹部１１ｂを容易に超半球形状にするので、光スポットのスポットサイズの小さな光学素子１４が得られる。
【００４９】
なお、基板１１の凹部１１ａへの対物レンズ９の形成、及び平板１３の接着については、第一の実施の形態と何ら変わるところがないので、説明を省略する。
【００５０】
また、このような構成において、本実施の形態における光ディスクＤの再生等の動作については、基本的に、前述した第一の実施の形態の光ピックアップヘッド１での動作と何ら変わるものではないので、説明は省略する。
【００５１】
本発明の第三の実施の形態を図４ないし図５に基づいて説明する。本実施の形態の光ピックアップヘッド１５は、第一の実施の形態の光ピックアップヘッド１と比較して光学素子６に代えて光学素子６とは製造方法の異なる光学素子１６が備えられている点で異なるものである。
【００５２】
ここで、図４は光ピックアップヘッド１５を概略的に示す構成図である。図４に示すように、本実施の形態の光ピックアップヘッド１５は、レーザ光源としてレーザ光を出射する半導体レーザ２と、コリメータレンズ３と、偏光ビームスプリッタ４と、１／４波長板５と、光学素子１６と、集光レンズ７と、受光素子であるＰＤ８とを主体に構成されている。ここで、光学素子１６は、半導体レーザ２からのレーザ光の入射面側が平面で他方が曲面である平凸レンズ形状の対物レンズ９と、半導体レーザ２からのレーザ光の入射面側が球面で他方が平面である半球形状のソリッドイマージョンレンズ１０とを基板１１の上下面にそれぞれ配置して構成されている。この場合、対物レンズ９とソリッドイマージョンレンズ１０とは、それぞれの光軸が一致するように配置されている。なお、光学素子１６と光ディスクＤの記録面との間隔は、半導体レーザ２からのレーザ光の波長以下の間隔に設定されている。さらに、対物レンズ９の上には、第一及び第二の実施の形態の平板１３に代えて、光路変更手段として機能するプリズム１７が備えられている。このプリズム１７の斜面部１７ａにはＡｒやＣｒ等の反射膜がコーティングされており、その斜面部１７ａにおいて半導体レーザ２から出射されたレーザ光の行路を変更することにより、プリズム１７はレーザ光を対物レンズ９へと導く機能を果たしている。
【００５３】
次に、光学素子１６の製造方法について図５を参照して説明する。なお、基板１１、ソリッドイマージョンレンズ１０及び薄板１２の製造方法は、第一の実施の形態の光学素子６又は第二の実施の形態の光学素子１４において説明した製造方法と何ら変わるところがないので、説明を省略する。
【００５４】
一方、基板１１の凹部１１ａへの対物レンズ９の形成は、凹部１１ａに熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂等の接着剤Ｙを埋め込むことにより行われる。なお、この接着剤Ｙは、基板１１の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料である。詳細には、図５（ａ）に示すように、基板１１の凹部１１ａに接着剤Ｙを十分に充填する。以上により、透明材料充填過程が実現される。その後、図５（ｂ）に示すように、光路変更手段として機能するプリズム１７を凹部閉塞部材として基板１１の凹部１１ａに押し付けて接着することにより平凸レンズ形状の対物レンズ９が形成される。なお、プリズム１７の底面１７ｂは、対物レンズ９の有効径である平面９ａを全て覆う大きさに設定されている。また、プリズム１７の接着時にはみ出た余分な接着剤Ｚは、硬化後に取り除かれる。以上により、凹部閉塞過程が実現される。このように凹部閉塞部材としてプリズム１７を用いることにより、光ピックアップヘッド１５の半導体レーザ２の配置位置を多様化することが可能になる。また、上述したように、凹部１１ａに充填される高屈折透明材料である接着剤Ｙによりプリズム１７と基板１１とを接着することにより、対物レンズ９の製造を容易にすることができる。以上により、図５（ｃ）に示すような光学素子１６が製造される。
【００５５】
このような構成において、例えば光ディスクＤの再生時には、半導体レーザ２から出射された直線偏光のレーザ光は、コリメータレンズ３によって略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ４と１／４波長板５とで構成される光アイソレータにおいて直線偏光から円偏光に変換される。円偏光に変換された光は、光学素子１６のプリズム１７の斜面部１７ａにおいて反射され、対物レンズ９により集光されてから基板１１を介してソリッドイマージョンレンズ１０に入射する。その入射光は、低屈折率の基板１１から高屈折率を有するソリッドイマージョンレンズ１０へと入射することにより大きく屈折し、薄板１２の底面に微小な光スポットとして収束する。また、この薄板１２の底面と光ディスクＤの記録面との間隔がレーザ光の波長以下の間隔である場合には、薄板１２の底面に形成される光スポットのスポットサイズと、光ディスクＤの記録面に形成される光スポットのスポットサイズとは略同一になる。これにより、レーザ光が光ディスクＤの記録面上に光スポットとして収束され、光ディスクＤの記録面上に記録されたマークを照射する。その後、この光ディスクＤの記録面からの反射光は逆の経路を辿り、対物レンズ９を通過してプリズム１７の斜面部１７ａを経て、１／４波長板５により偏光方向を９０゜ 回転した直線偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ４により集光レンズ７方向に反射される。偏光ビームスプリッタ４により反射された光は、集光レンズ７により集光され、ＰＤ８に入射される。ＰＤ８では、光ディスクＤの記録面上にマークを有するか否かにより生じる反射光の違いに応じて変化する反射レーザ光の出力量を検出することにより、光ディスクＤの再生が可能になる。
【００５６】
ここに、基板１１に形成された対物レンズ９の形状に略同一な凹部１１ａが、基板１１の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料である接着剤Ｙを充填された後、その接着剤Ｙと略同一の屈折率を有するプリズム１７により閉塞される。これにより、高屈折透明材料を凹部１１ａに確実に充填することができるので、光学素子１６の製造が容易になり、また、高屈折透明材料の充填後に凹部１１ａがプリズム１７により閉塞されることにより、凹部１１ａに充填する高屈折透明材料を固体に限定する必要はなくなるので、高屈折透明材料の選択幅が広がり、より光学特性の高い光学素子１６が得られる。
【００５７】
また、各凹部１１ａ，１１ｂ毎に異なる高屈折透明材料が充填されることにより、対物レンズ９とソリッドイマージョンレンズ１０とのそれぞれのレンズの目的とする機能を発揮する高屈折透明材料の選択が可能になるので、所望の光学素子１６が得られる。
【００５８】
本発明の第四の実施の形態を図６ないし図８に基づいて説明する。本実施の形態の光ピックアップヘッドは、第三の実施の形態の光ピックアップヘッド１５と比較して、光学素子１６に代えて光学素子１６とは製造方法の異なる光学素子１８を備える点でのみ変わるものである。
【００５９】
次に、本実施の形態の特長である光学素子１８の製造方法について説明する。まず、対物レンズ９とソリッドイマージョンレンズ１０とが配置される基板１９について説明する。ここで、図６（ａ）は基板１９を概略的に示す平面図、図６（ｂ）はその断面図である。図６に示すように、この基板１９は、その基板１９の上面１９ｃにおいて対物レンズ９の形状の凹部１９ａの端部から放射状に延出する溝１９ｄを有している点で、溝を有さない前述した各実施の形態の基板１１とは異なる。
【００６０】
次に、基板１９の製造方法について説明する。基板１９の製造方法としては、例えば透明な光学ガラスであるＢＫ−７（波長７６８．２ｎｍでの屈折率ｍ＝１．５１１５）等のガラス基板の一方の表面に感光性樹脂であるポジ型フォトレジスト（例えば、東京応化社製 ＯＦＰＲ−８００）をスピンコート法により塗布した後、そのフォトレジストをベークしてガラス基板上にフォトレジスト層を形成する。次に、露光装置によってフォトレジスト層に所定のパターンを露光する。ここでは、対物レンズ９の平面部と略同一な形状が未露光部分になるとともにその平面部から放射状に延出する溝形状が未露光部分になるようなパターンとされる。その後、現像を行なうことにより未露光部分のフォトレジスト層が溶解されるので、ガラス基板と露光されてガラス基板上に残ったフォトレジスト層とにより凹形状が形成され、パターニングがなされる。この状態で、ガラス基板上のフォトレジスト層をエッチングマスクとしてガラス基板をＣＦ４やＣＨＦ３等のガスを使用した反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）や電子サイクロトロン共鳴エッチング法（ＥＣＲ）等のドライエッチングによりエッチング（異方性エッチング）することで対物レンズ９の形状の凹部１９ａと溝１９ｄとを形成した後、アッシングにより残ったフォトレジスト層を除去する。また、ガラス基板の他方の表面にも同様の処理を施し、ソリッドイマージョンレンズ１０の平面部と略同一な形状が未露光部分になるようなパターンをフォトレジスト層に露光した後、ドライエッチングによりガラス基板をエッチングしてソリッドイマージョンレンズ１０の形状である半球形状の凹部１９ｂを形成する。なお、ＣＦ４等のガスには、エッチング速度や選択性を調整する目的で、Ｎ２、Ｏ２、Ａｒ等のガスを混入しても良い。このようにして、図６に示すような基板１９が形成される。なお、本実施の形態においては、ポジ型フォトレジストを用いたが、これに限らず、ネガ型フォトレジスト（例えば、東京応化社製 ＯＭＲ−８５ ）や感光性ドライフィルムを用いても良い。以上により、凹部形成過程が実現される。
【００６１】
また、図７に示すように、基板１９の上面１９ｃには、ガイド２０が設けられている。ガイド２０は、プリズム１７と基板１９とを位置合わせするためのものである。このようにガイド２０を設けることにより、閉塞位置精度の向上を図ることが可能になる。このガイド２０は、凹部１９ａと溝１９ｄとの上部に積層した金属等をフォトリソグラフィ技術により凹部１９ａを包含してプリズム１７の底面１７ｂと略同一な形状が未露光部分になるようにパターニングし、エッチングによりプリズムガイド部２０ａを形成したものである。
【００６２】
次に、光学素子１８の製造方法について図８を参照して説明する。なお、ソリッドイマージョンレンズ１０及び薄板１２の製造方法は、第一の実施の形態の光学素子６又は第二の実施の形態の光学素子１４において説明した製造方法と何ら変わるところがないので、説明を省略する。
【００６３】
一方、基板１９の凹部１９ａへの対物レンズ９の形成は、凹部１９ａに熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂等の接着剤Ｙを埋め込むことにより行われる。なお、この接着剤Ｙは、基板１９の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料である。詳細には、図８（ａ）に示すように、基板１９の凹部１９ａに接着剤Ｙを十分に充填する。以上により、透明材料充填過程が実現される。その後、図８（ｂ）に示すように、プリズム１７の底面１７ｂをガイド２０のプリズムガイド部２０ａに嵌合させて基板１９の凹部１９ａに押し付けて接着することにより平凸レンズ形状の対物レンズ９が形成される。以上により、凹部閉塞過程が実現される。これにより、図８（ｂ）に示すような光学素子１８が製造される。なお、プリズム１７の接着時にはみ出た余分な接着剤Ｚは、溝１９ｄの容積の範囲内で溝１９ｄに流れ込むので、余分な接着剤Ｚを取り除く作業が不要になるので、作業工程の削減を図ることができ、また、余分な接着剤Ｚによるプリズム１７の閉塞位置の誤差の発生を防止することができる。また、溝１９ｄは、接着剤Ｙを硬化させる際の膨張・収縮を吸収する役割も果たす。
【００６４】
このような構成において、本実施の形態における光ディスクＤの再生等の動作については、基本的に、前述した第三の実施の形態の光ピックアップヘッド１５での動作と何ら変わるものではないので、説明は省略する。
【００６５】
本発明の第五の実施の形態を図９ないし図１１に基づいて説明する。本実施の形態の光ピックアップヘッドは、第三の実施の形態の光ピックアップヘッド１５と比較して、光学素子１６に代えて光学素子１６とは製造方法の異なる光学素子２１を備える点でのみ変わるものである。
【００６６】
次に、本実施の形態の特長である光学素子２１について説明する。まず、対物レンズ９とソリッドイマージョンレンズ１０とが配置される基板２２について説明する。ここで、図９（ａ）は基板２２を概略的に示す平面図、図９（ｂ）はその断面図である。図９に示すように、この基板２２は、その基板２２の上面２２ｃにおいて対物レンズ９の形状の凹部２２ａの端部から延出する溝２２ｄを有している点で、溝を有さない前述した第一ないし第三の実施の形態の基板１１とは異なる。
【００６７】
次に、基板２２の製造方法について説明する。基板２２の製造方法としては、例えば透明な光学ガラスであるＢＫ−７（波長７６８．２ｎｍでの屈折率ｍ＝１．５１１５）等のガラス基板の一方の表面に感光性樹脂であるポジ型フォトレジスト（例えば、東京応化社製 ＯＦＰＲ−８００）をスピンコート法により塗布した後、そのフォトレジストをベークしてガラス基板上にフォトレジスト層を形成する。次に、露光装置によってフォトレジスト層に所定のパターンを露光する。ここでは、対物レンズ９の平面部と略同一な形状が未露光部分になるとともにその平面部から延出する溝形状が未露光部分になるようなパターンとされる。その後、現像を行なうことにより未露光部分のフォトレジスト層が溶解されるので、ガラス基板と露光されてガラス基板上に残ったフォトレジスト層とにより凹形状が形成され、パターニングがなされる。この状態で、ガラス基板上のフォトレジスト層をエッチングマスクとしてガラス基板をＣＦ４やＣＨＦ３等のガスを使用した反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）や電子サイクロトロン共鳴エッチング法（ＥＣＲ）等のドライエッチングによりエッチング（異方性エッチング）することで対物レンズ９の形状の凹部２２ａと溝２２ｄとを形成した後、アッシングにより残ったフォトレジスト層を除去する。また、ガラス基板の他方の表面にも同様の処理を施し、ソリッドイマージョンレンズ１０の平面部と略同一な形状が未露光部分になるようなパターンをフォトレジスト層に露光した後、ドライエッチングによりガラス基板をエッチングしてソリッドイマージョンレンズ１０の形状である半球形状の凹部２２ｂを形成する。なお、ＣＦ４等のガスには、エッチング速度や選択性を調整する目的で、Ｎ２、Ｏ２、Ａｒ等のガスを混入しても良い。このようにして、図９に示すような基板２２が形成される。なお、本実施の形態においては、ポジ型フォトレジストを用いたが、これに限らず、ネガ型フォトレジスト（例えば、東京応化社製 ＯＭＲ−８５ ）や感光性ドライフィルムを用いても良い。以上により、凹部形成過程が実現される。
【００６８】
また、図１０に示すように、基板２２の上面２２ｃには、ガイド２０が設けられている。ガイド２０は、前述した第四の実施の形態のガイド２０と何ら変わるところがないので、説明を省略する。
【００６９】
次に、光学素子２１の製造方法について図１１を参照して説明する。なお、ソリッドイマージョンレンズ１０及び薄板１２の製造方法は、第一の実施の形態の光学素子６又は第二の実施の形態の光学素子１４において説明した製造方法と何ら変わるところがないので、説明を省略する。
【００７０】
一方、基板２２の凹部２２ａへの対物レンズ９の形成は、凹部２２ａに屈折液である液体Ｌを注入することにより行われる。なお、この液体Ｌは、基板２２の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料である。詳細には、図１１（ａ）に示すように、プリズム１７の底面１７ｂをガイド２０のプリズムガイド部２０ａに嵌合させて基板２２の凹部２２ａに押し付けて紫外線硬化接着剤等により接着することにより平凸レンズ形状の空間Ａが形成される。なお、この場合の接着剤は、溝２２ｄを塞ぐことのない位置に塗布される。以上により、凹部閉塞過程が実現される。次いで、図１１（ｂ）に示すように、溝２２ｄとガイド２０とプリズム１７の底面１７ｂとにより形成される注入口２３から屈折液である液体Ｌを注入する。そして、空間Ａを満たす量が注入された時点で注入口２３を接着剤等で塞ぐことにより対物レンズ９が形成され、光学素子２１が製造される。以上により、透明材料充填過程が実現される。
【００７１】
このような構成において、本実施の形態における光ディスクＤの再生等の動作については、基本的に、前述した第三の実施の形態の光ピックアップヘッド１５での動作と何ら変わるものではないので、説明は省略する。
【００７２】
ここに、基板２２に形成された対物レンズ９の形状に略同一な凹部２２ａが、基板２２の屈折率よりも高屈折率を有する凹部閉塞部材であるプリズム１７に閉塞された後、プリズム１７と略同一の屈折率を有する高屈折透明材料である液体Ｌがその凹部２２ａから延出する溝２２ｄから注入される。これにより、液体Ｌを凹部に確実に注入することができるので、光学素子２１の製造が容易になり、また、凹部２２ａに高屈折透明材料である液体を注入することができるので、高屈折透明材料の選択幅を広げることができ、より光学特性の高い光ピックアップ用光学素子を得ることができる。
【００７３】
なお、本実施の形態においては、凹部閉塞部材としてプリズム１７を用いたが、これに限るものではない。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、凹部形成過程により基板に形成された対物レンズとソリッドイマージョンレンズとのそれぞれの形状に略同一な凹部の少なくとも一方について、透明材料充填過程により基板の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料を充填した後、凹部閉塞過程によりその高屈折透明材料と略同一の屈折率を有する凹部閉塞部材により閉塞することにより、高屈折透明材料を凹部に確実に充填することができるので、光ピックアップ用光学素子の製造を容易にすることができ、また、高屈折透明材料の充填後に凹部を凹部閉塞部材により閉塞することにより、凹部に充填する高屈折透明材料を固体に限定する必要はなくなるので、高屈折透明材料の選択幅を広げることができ、より光学特性の高い光ピックアップ用光学素子を得ることができる。
【００７５】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、基板に凹部から延出する溝を形成することにより、たとえ充填された高屈折透明材料が凹部から溢れる場合であっても、余分な高屈折透明材料をその溝の容積の範囲内で取り除くことができるので、作業工程の削減を図ることができ、また、余分な高屈折透明材料による凹部閉塞部材の閉塞位置の誤差の発生を防止することができる。
【００７６】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、凹部に充填される高屈折透明材料により凹部閉塞部材と基板とを接着することにより、対物レンズまたはソリッドイマージョンレンズの製造を容易にすることができる。
【００７７】
請求項４記載の発明によれば、凹部形成過程により基板に形成された対物レンズとソリッドイマージョンレンズとのそれぞれの形状に略同一な凹部の少なくとも一方について、凹部閉塞過程により基板の屈折率よりも高屈折率を有する凹部閉塞部材に閉塞された後、透明材料充填過程により凹部閉塞部材と略同一の屈折率を有する高屈折透明材料をその凹部から延出する溝から充填することにより、高屈折透明材料を凹部に確実に充填することができるので、光ピックアップ用光学素子の製造を容易にすることができ、また、凹部閉塞部材による閉塞後に高屈折透明材料を充填することにより、凹部に充填する高屈折透明材料を液体にすることができるので、高屈折透明材料の選択幅を広げることができ、より光学特性の高い光ピックアップ用光学素子を得ることができる。
【００７８】
請求項５記載の発明によれば、請求項１ないし４のいずれか一記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、透明材料充填過程で各凹部毎に異なる高屈折透明材料を充填することにより、対物レンズとソリッドイマージョンレンズとのそれぞれのレンズの目的とする機能を発揮する高屈折透明材料を選択することができるので、所望の光ピックアップ用光学素子を得ることができる。
【００７９】
請求項６記載の発明によれば、請求項１ないし５のいずれか一記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、ソリッドイマージョンレンズ側の凹部をソリッドイマージョンレンズの形状を超半球形状にする厚さを有する薄板により閉塞することにより、基板に形成された半球形状の凹部を容易に超半球形状にするので、光スポットのスポットサイズを微小にする小さな光ピックアップ用光学素子を得ることができる。
【００８０】
請求項７記載の発明によれば、請求項１または２記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、ソリッドイマージョンレンズ側の凹部に高屈折透明材料をスピンコーティングした後にソリッドイマージョンレンズの形状を超半球形状にする厚さに研磨して形成した薄板によりソリッドイマージョンレンズ側の凹部を閉塞することにより、基板に形成された半球形状の凹部を容易に超半球形状にするので、光スポットのスポットサイズを微小にする光ピックアップ用光学素子を得ることができる。
【００８１】
請求項８記載の発明によれば、請求項１ないし７のいずれか一記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、対物レンズ側の凹部を閉塞する凹部閉塞部材を平板にすることにより、光ピックアップヘッドの小型化を図ることができる。
【００８２】
請求項９記載の発明によれば、請求項１ないし７のいずれか一記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、対物レンズ側の凹部を閉塞する凹部閉塞部材を光路変更手段にすることにより、半導体レーザの配置位置を多様化することができる。
【００８３】
請求項１０記載の発明によれば、請求項９記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、光路変更手段を対物レンズ側の凹部上に案内するガイドを基板上に配設したことにより、閉塞位置精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の光ピックアップヘッドを概略的に示す構成図である。
【図２】光学素子の製造方法を模式的に示す説明図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態の光学素子の製造方法を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明の第三の実施の形態の光ピックアップヘッドを概略的に示す構成図である。
【図５】光学素子の製造方法を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明の第四の実施の形態の基板について示し、（ａ）は基板を概略的に示す平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図７】基板にガイドが載置された状態について示し、（ａ）は基板とガイドとを概略的に示す平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図８】光学素子の製造方法を模式的に示す説明図である。
【図９】本発明の第五の実施の形態の基板について示し、（ａ）は基板を概略的に示す平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図１０】基板にガイドが載置された状態について示し、（ａ）は基板とガイドとを概略的に示す平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図１１】光学素子の製造方法を模式的に示す説明図である。
【図１２】従来の光ピックアップヘッドの一例について概略的に示す構成図である。
【図１３】従来のソリッドイマージョンレンズを備えた光ピックアップヘッドの一部を示す側面図である。
【図１４】従来のスライダに搭載された光ピックアップヘッドの一部を示す側面図である。
【図１５】従来の一体型光学素子を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
２ 半導体レーザ
６，１４，１６，１８，２１ 光ピックアップ用光学素子
９ 対物レンズ
１０ ソリッドイマージョンレンズ
１１，１９，２２ 基板
１１ａ，１９ａ，２２ａ 対物レンズの形状に略同一な凹部
１１ｂ，１９ｂ，２２ｂ ソリッドイマージョンレンズの形状に略同一な凹部
１２ 薄板
１３ 平板
１７ 光路変更手段
１９ｄ，２２ｄ 溝
２０ ガイド
Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｌ 高屈折透明材料
【発明の属する技術分野】
本発明は、光情報記録媒体の記録面上に光スポットを照射して情報の記録、再生又は消去を行う光ピックアップヘッドに備えられる一体型の光ピックアップ用光学素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光ピックアップヘッドの一例について図１２に基づいて説明する。図１２に示すように、従来の光ピックアップヘッドは、レーザ光源としての半導体レーザ１０１と、コリメータレンズ１０２と、偏光ビームスプリッタ１０３と、１／４波長板１０４と、対物レンズ１０５と、集光レンズ１０６と、フォトダイオード（以下、ＰＤという。）１０７とを主体に構成されている。このような構成において、半導体レーザ１０１から出射された直線偏光のレーザ光は、コリメータレンズ１０２によって略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ１０３と１／４波長板１０４とで構成される光アイソレータにおいて直線偏光から円偏光に変換される。円偏光に変換された光は、対物レンズ１０５により集光され、光情報記録媒体である光ディスクｄの記録面上に光スポットの状態で照射される。この光ディスクｄの記録面からの反射光は逆の経路を辿り、対物レンズ１０５を通過し、１／４波長板１０４により偏光方向を９０゜ 回転した直線偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ１０３により集光レンズ１０６方向に反射される。偏光ビームスプリッタ１０３により反射された光は、集光レンズ１０６により集光され、ＰＤ１０７に入射される。ＰＤ１０７では、光ディスクｄの記録面上にマークを有するか否かにより生じる反射率の違いに応じて変化する反射光の出力量を検出する。これにより、サーボ信号（フォーカスエラー信号、トラックエラー信号）の検出や、光ディスクｄに対する記録信号の記録、再生又は消去が行われる。
【０００３】
ところで、近年においては、光情報記録媒体である光ディスク等の高密度化が進んでいる。このような高密度化された光ディスクについて記録再生等するためには、光ディスクの記録面上でのスポットサイズｗ（ｗ∝λ／ｓｉｎθ´）を小さくする必要がある。ここで、θ´は対物レンズの出射角、λはレーザ光の波長である。また、対物レンズの開口数（ＮＡ）と対物レンズの出射角θ´とは、
ＮＡ＝ｓｉｎθ´
の関係にある。
【０００４】
ところが、図１２に例示したような光ピックアップヘッドによって光ディスクｄを照射した場合における光ディスクｄの記録面上でのスポットサイズｗは、光の回折限界によりレーザ光の波長程度の大きさでしか得られない。スポットサイズｗをさらに小さくするためには、レーザ光の波長を短くするか、ＮＡを大きくするために対物レンズ１０５の径を大きくすることが考えられる。しかしながら、より波長の短いレーザ光を発生する半導体レーザの開発は容易ではなく、また、径の大きな対物レンズ１０５を採用してしまうと装置が大型化してしまうとともにフォーカス制御等が困難となる。
【０００５】
そこで、図１３に示すように、対物レンズ１０５と光ディスクｄとの間にソリッドイマージョンレンズ（Ｓｏｌｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓ）１０８ａ又は１０８ｂを設け、これらのソリッドイマージョンレンズ１０８ａ又は１０８ｂを介して光ディスクｄの記録面を照射することにより、スポットサイズｗを小さくするようにした光ピックアップヘッドが考えられている（例えば、特開平５−１８９７９６号公報参照）。図１３（ａ）に示す構成によれば、入射面側が球面状であって出射面側が平面とされている半球形状のソリッドイマージョンレンズ１０８ａに対物レンズ１０５で集光された光が入射すると、その入射光は出射面側の平面の中心に収束する。また、このソリッドイマージョンレンズ１０８ａと光ディスクｄの記録面との間隔がレーザ光の波長以下の間隔（例えば、１００ｎｍ以下）である場合には、ソリッドイマージョンレンズ１０８ａの出射面側の平面に形成されるスポットサイズｗと、光ディスクｄの記録面上に形成されるスポットサイズとは略同一になる。これにより、ソリッドイマージョンレンズ１０８ａの屈折率をｎとすると、そのスポットサイズｗは、
ｗ∝λ／ｎｓｉｎθ´
となるので、ＮＡをｎ倍にした場合と同等の効果が得られ、より小さなスポットサイズｗの光スポットを得ることができる。
【０００６】
また、図１３（ｂ）に示す構成によれば、ソリッドイマージョンレンズ１０８ｂの形状を図１３（ａ）のソリッドイマージョンレンズ１０８ａに比べて超半球形状としたことにより、スネルの法則が適用されるので、その光スポットのスポットサイズｗは、
ｗ∝λ／ｎ２ｓｉｎθ´
となる。すなわち、ソリッドイマージョンレンズ１０８ｂを適用した場合のほうがソリッドイマージョンレンズ１０８ａを適用した場合よりも小さなスポットサイズｗの光スポットを得ることができる。
【０００７】
また、このようなソリッドイマージョンレンズ１０８ａ又は１０８ｂ（以下、ソリッドイマージョンレンズ１０８という。）を光ピックアップヘッドに適用する場合の一例としては、図１４に示すように、ソリッドイマージョンレンズ１０８を光ディスクｄから所定の間隔をおいて設けられたスライダ１０９に搭載した浮上ヘッドが、米国特許 第５，４９７，３５９号明細書等に示されている。このスライダ１０９は、ソリッドイマージョンレンズ１０８の形成材料と同一の材料で形成されることが多い。このような構成の光ピックアップヘッドは、対物レンズ１０５で集光された光をソリッドイマージョンレンズ１０８の球面で若干屈折させることにより、スライダ１０９の底部に光を収束するようにしている。このような光ピックアップヘッドにおいて、例えば、ソリッドイマージョンレンズ１０８の屈折率ｎを１．８３、ＮＡを０．５、レーザ光の波長を８３０ｎｍ、スライダ１０９と光ディスクｄとの間隔を１００ｎｍにそれぞれ設定した場合に得られる光スポットのスポットサイズｗは３６０ｎｍであり、レーザ光の波長以下となる。
【０００８】
一方、前述したような対物レンズ１０５とソリッドイマージョンレンズ１０８とを組み合わせてＮＡを大きくした場合と同等の効果を得て、より小さなスポットサイズｗを得るようにした場合、対物レンズ１０５とソリッドイマージョンレンズ１０８との位置合わせが非常に困難となる。仮に、両者の位置関係が崩れてしまった場合には、狙ったスポットサイズｗが得られなくなる。そこで、図１５に示すように、対物レンズ１０５とソリッドイマージョンレンズ１０８との位置合わせを容易にし、それぞれの光軸調整を不要にするために、対物レンズ１０５とソリッドイマージョンレンズ１０８とをガラス等で形成された基板１１０に一体に成形した一体型光学素子１１１を用いた光ピックアップヘッドが考えられている。
【０００９】
この一体型光学素子１１１を用いた光ピックアップヘッドによるスポットサイズｗは、ソリッドイマージョンレンズ１０８を半球形状とし、そのソリッドイマージョンレンズ１０８の屈折率をｎ、基板１１０の屈折率をｍとすると、
ｗ∝λ／（ｎ／ｍ）ｓｉｎθ´
となるので、ＮＡを（ｎ／ｍ）倍にした場合と同等の効果が得られ、より小さなスポットサイズｗの光スポットを得ることができる。
【００１０】
また、ソリッドイマージョンレンズ１０８を超半球形状とし、そのソリッドイマージョンレンズ１０８の屈折率をｎ、基板１１０の屈折率をｍとすると、その光スポットのスポットサイズｗは、
ｗ∝λ／（ｎ２／ｍ）ｓｉｎθ´
となる。すなわち、ソリッドイマージョンレンズ１０８の屈折率ｎ（ｎ＞１）を基板１１０の屈折率ｍ（ｍ＞１）より大きくすることにより、ＮＡを（ｎ２／ｍ）倍にした場合と同等の効果が得られ、より小さなスポットサイズｗの光スポットを得ることができる。
【００１１】
なお、一体型光学素子１１１において、超半球形状のソリッドイマージョンレンズ１０８の高さｈは、半径をｒとすると、
ｈ＝ｒ（１＋ｍ／ｎ）
として表すことができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような一体型光学素子を製造するにあたっては、種々の問題がある。例えば、一体型光学素子は基板の両面にレンズ形状の凹部を形成し、各凹部に基板の屈折率よりも高屈折率を有する同一の高屈折透明材料をそれぞれ充填することにより製造されるが、一般にソリッドイマージョンレンズを形成するための凹部に比べて対物レンズを形成するための凹部の方が深くなる傾向にある。このような基板に対してスピンコーティング法によって高屈折透明材料を充填する場合、深く形成されている対物レンズ用の凹部側において、遠心力により高屈折透明材料がレンズ形状の曲面に寄せられてしまうためにその凹部の中央部に窪みを生じてしまい高屈折透明材料を完全に充填することができない場合がある。
【００１３】
また、たとえ高屈折透明材料をレンズ形状の凹部に確実に充填することができたとしても、充填する高屈折透明材料は固体又は固化する液体に限定されてしまうことにより、材料選択範囲の幅が狭くなるので、所望の屈折率を有する一体型光学素子を得ることが困難な場合もある。
【００１４】
本発明の目的は、製造が容易であって、光学特性の高い一体型の光ピックアップ用光学素子の製造方法を得ることである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、半導体レーザから出射されたレーザ光を集束する平凸形状の対物レンズと、この対物レンズにより集束されたレーザ光を光情報記録媒体上に照射させる半球形状のソリッドイマージョンレンズとを光軸を一致させて同一基板に一体に成形する光ピックアップ用光学素子の製造方法において、前記基板に前記対物レンズと前記ソリッドイマージョンレンズとのそれぞれの形状に略同一な凹部を形成する凹部形成過程と、この凹部形成過程により形成された少なくとも一方の凹部に対して前記基板の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料を充填する透明材料充填過程と、前記高屈折透明材料の充填後、その高屈折透明材料と略同一の屈折率を有する凹部閉塞部材により前記凹部を閉塞する凹部閉塞過程と、を備える。
【００１６】
したがって、凹部形成過程により基板に形成された対物レンズとソリッドイマージョンレンズとのそれぞれの形状に略同一な凹部の少なくとも一方は、透明材料充填過程により基板の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料を充填された後、凹部閉塞過程によりその高屈折透明材料と略同一の屈折率を有する凹部閉塞部材により閉塞される。これにより、少なくとも一方の凹部は高屈折透明材料の充填後に凹部閉塞部材により閉塞されるので、凹部に充填される高屈折透明材料を固体に限定する必要はなくなり、高屈折透明材料の選択幅が広くなる。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、前記凹部形成過程で前記凹部から延出する溝を前記基板に更に形成する。
【００１８】
したがって、基板に凹部から延出する溝が形成されることにより、たとえ充填された高屈折透明材料が凹部から溢れる場合であっても、余分な高屈折透明材料がその溝の容積の範囲内で取り除かれる。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、前記高屈折透明材料を前記凹部閉塞部材と前記基板とを接着する接着剤として用いる。
【００２０】
したがって、凹部に充填される高屈折透明材料により凹部閉塞部材と基板とが接着されることにより、対物レンズまたはソリッドイマージョンレンズの製造が容易になる。
【００２１】
請求項４記載の発明は、半導体レーザから出射されたレーザ光を集束する平凸形状の対物レンズと、この対物レンズにより集束されたレーザ光を光情報記録媒体上に照射させる半球形状のソリッドイマージョンレンズとを光軸を一致させて同一基板に一体に成形する光ピックアップ用光学素子の製造方法において、前記基板に前記対物レンズと前記ソリッドイマージョンレンズとのそれぞれの形状に略同一な凹部とこれら凹部から延出する溝とを形成する凹部形成過程と、少なくとも一方の凹部を前記基板の屈折率よりも高屈折率を有する凹部閉塞部材により閉塞する凹部閉塞過程と、前記凹部の閉塞後、前記溝からその凹部に前記凹部閉塞部材と略同一の屈折率を有する高屈折透明材料を充填する透明材料充填過程と、
を備える。
【００２２】
したがって、凹部形成過程により基板に形成された対物レンズとソリッドイマージョンレンズとのそれぞれの形状に略同一な凹部の少なくとも一方は、凹部閉塞過程により基板の屈折率よりも高屈折率を有する凹部閉塞部材に閉塞された後、透明材料充填過程により凹部閉塞部材と略同一の屈折率を有する高屈折透明材料をその凹部から延出する溝から充填される。これにより、少なくとも一方の凹部には凹部閉塞部材による閉塞後に高屈折透明材料が充填されるので、凹部に充填される高屈折透明材料を液体にすることが可能になり、高屈折透明材料の選択幅が広くなる。
【００２３】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか一記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、透明材料充填過程で各凹部毎に異なる前記高屈折透明材料を充填する。
【００２４】
したがって、対物レンズとソリッドイマージョンレンズとのそれぞれのレンズの目的とする機能を発揮する高屈折透明材料の選択が可能になる。
【００２５】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか一記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、前記凹部閉塞過程で前記ソリッドイマージョンレンズ側の前記凹部を閉塞する前記凹部閉塞部材をそのソリッドイマージョンレンズの形状を超半球形状にする厚さを有する薄板にする。
【００２６】
したがって、ソリッドイマージョンレンズ側の凹部がソリッドイマージョンレンズの形状を超半球形状にする厚さを有する薄板により閉塞されることにより、基板に形成された半球形状の凹部が容易に超半球形状になるので、より微小なスポットサイズの光スポットが得られる。
【００２７】
請求項７記載の発明は、請求項１または２記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、前記凹部閉塞過程で前記ソリッドイマージョンレンズ側の前記凹部を閉塞する前記凹部閉塞部材を前記高屈折透明材料をそのソリッドイマージョンレンズ側の前記凹部にスピンコーティングした後にそのソリッドイマージョンレンズの形状を超半球形状にする厚さに研磨されて形成される薄板にする。
【００２８】
したがって、ソリッドイマージョンレンズ側の凹部が、その凹部に高屈折透明材料をスピンコーティングした後にソリッドイマージョンレンズの形状を超半球形状にする厚さに研磨されて形成された薄板により閉塞されることにより、基板に形成された半球形状の凹部が容易に超半球形状になるので、より微小なスポットサイズの光スポットが得られる。
【００２９】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか一記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、前記凹部閉塞過程で前記対物レンズ側の前記凹部を閉塞する前記凹部閉塞部材を平板にする。
【００３０】
したがって、対物レンズ側の凹部を閉塞する凹部閉塞部材が平板であることにより、光ピックアップヘッドの小型化を図ることが可能になる。
【００３１】
請求項９記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか一記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、前記凹部閉塞過程で前記対物レンズ側の前記凹部を閉塞する前記凹部閉塞部材を光路変更手段にする。
【００３２】
したがって、対物レンズ側の凹部を閉塞する凹部閉塞部材が光路変更手段であることにより、半導体レーザの配置位置の多様化が可能になる。
【００３３】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、前記対物レンズ側の前記凹部に対する前記光路変更手段の閉塞面に略一致する開口部を有し、前記光路変更手段をその凹部上に案内するガイドを前記基板上に配設する。
【００３４】
したがって、光路変更手段を対物レンズ側の凹部上に案内するガイドが基板上に配設されることにより、閉塞位置精度の向上が図られる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。本実施の形態の製造方法による光ピックアップ用光学素子は、相変化記録方式の光情報記録媒体である光ディスクに対して、情報の記録、再生等を行う光ピックアップヘッドに適用されている。
【００３６】
ここで、図１は光ピックアップヘッド１を概略的に示す構成図である。図１に示すように、本実施の形態の光ピックアップヘッド１は、レーザ光源としてレーザ光を出射する半導体レーザ２と、コリメータレンズ３と、偏光ビームスプリッタ４と、１／４波長板５と、一体型光ピックアップ用光学素子（以下、光学素子という。）６と、集光レンズ７と、受光素子であるフォトダイオード（以下、ＰＤという。）８とを主体に構成されている。ここで、光学素子６は、半導体レーザ２からのレーザ光の入射面側が平面で他方が曲面である平凸レンズ形状の対物レンズ９と、半導体レーザ２からのレーザ光の入射面側が球面で他方が平面である半球形状のソリッドイマージョンレンズ１０とを基板１１の上下面にそれぞれ配置して構成されている。この場合、対物レンズ９とソリッドイマージョンレンズ１０とは、それぞれの光軸が一致するように配置されている。なお、光学素子６と光ディスクＤの記録面との間隔は、半導体レーザ２からのレーザ光の波長以下の間隔に設定されている。
【００３７】
次に、光学素子６の製造方法について図２を参照して説明する。まず、対物レンズ９とソリッドイマージョンレンズ１０とが配置される基板１１の製造方法について説明する。
【００３８】
基板１１の製造方法としては、例えば透明な光学ガラスであるＢＫ−７（波長７６８．２ｎｍでの屈折率ｍ＝１．５１１５）等のガラス基板の一方の表面に感光性樹脂であるポジ型フォトレジスト（例えば、東京応化社製 ＯＦＰＲ−８００）をスピンコート法により塗布した後、そのフォトレジストをベークしてガラス基板上にフォトレジスト層を形成する。次に、露光装置によってフォトレジスト層に所定のパターンを露光する。ここでは、対物レンズ９の平面部と略同一な形状が未露光部分になるようなパターンとされる。その後、現像を行なうことにより未露光部分のフォトレジスト層が溶解されるので、ガラス基板と露光されてガラス基板上に残ったフォトレジスト層とにより凹形状が形成され、パターニングがなされる。この状態で、ガラス基板上のフォトレジスト層をエッチングマスクとしてガラス基板をＣＦ４やＣＨＦ３等のガスを使用した反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）や電子サイクロトロン共鳴エッチング法（ＥＣＲ）等のドライエッチングによりエッチング（異方性エッチング）することで対物レンズ９の形状の凹部１１ａを形成した後、アッシングにより残ったフォトレジスト層を除去する。また、ガラス基板の他方の表面にも同様の処理を施し、ソリッドイマージョンレンズ１０の平面部と略同一な形状が未露光部分になるようなパターンをフォトレジスト層に露光した後、ドライエッチングによりガラス基板をエッチングしてソリッドイマージョンレンズ１０の形状である半球形状の凹部１１ｂを形成する。なお、ＣＦ４等のガスには、エッチング速度や選択性を調整する目的で、Ｎ２、Ｏ２、Ａｒ等のガスを混入しても良い。このようにして、図２（ａ）に示すような基板１１が形成される。なお、本実施の形態においては、ポジ型フォトレジストを用いたが、これに限らず、ネガ型フォトレジスト（例えば、東京応化社製 ＯＭＲ−８５ ）や感光性ドライフィルムを用いても良い。以上により、凹部形成過程が実現される。
【００３９】
次いで、基板１１の凹部１１ｂにソリッドイマージョンレンズ１０を形成する。詳細には、凹部１１ｂ側に基板１１の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料であるＳＦＳ−１（波長７６８．２ｎｍでの屈折率ｎ＝１．８９２７）やＬａＦ−２（波長７６８．２ｎｍでの屈折率ｎ＝１．７３３５）等のガラス材料をスパッタ法により凹部１１ｂにスパッタ膜を形成させながら埋め込んだ後、エッチバックされて平坦化される。以上により、透明材料充填過程が実現される。その後、高屈折透明材料の屈折率と略同一の屈折率を有する薄板１２が、紫外線硬化接着剤等により接着される。以上により、凹部閉塞過程が実現される。これにより、図２（ｂ）に示すようなソリッドイマージョンレンズ１０が形成される。
【００４０】
ここで、薄板１２の板厚ｋは、略同一の屈折率を有するソリッドイマージョンレンズ１０に重ねられることにより、ソリッドイマージョンレンズ１０を超半球形状にする厚さになっている。つまり、ソリッドイマージョンレンズ１０の半径をｒとすると、
超半球形状の高さｈを満たす条件は、
ｈ＝ｒ（１＋ｍ／ｎ）
であることから、薄板１２の板厚ｋは、
ｋ＝ｒ（ｍ／ｎ）
を満たす厚さに設定されている。これにより、基板１１に形成された半球形状の凹部１１ｂを容易に超半球形状にするので、光スポットのスポットサイズの微小な光学素子６が得られる。
【００４１】
なお、本実施の形態においては、ソリッドイマージョンレンズ１０を形成する材料としてＳＦＳ−１やＬａＦ−２等のガラス材料を用いたが、半導体レーザ２からのレーザ光の波長によっては、Ｓｉ（波長１．３３μｍでの屈折率ｎ＝３．５０１１）やＺｎＳｅ（波長６５６．３ｎｍでの屈折率ｎ＝２．５７８）を材料として用いることができ、また、薄板１２を接着することを考慮して接着作用を有するエポキシ樹脂等の高分子樹脂を材料として用いて、ソリッドイマージョンレンズ１０の製造を容易にすることもできる。
【００４２】
一方、基板１１の凹部１１ａへの対物レンズ９の形成は、凹部１１ａに熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂等の接着剤を埋め込むことにより行われる。なお、この接着剤は、基板１１の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料である。詳細には、基板１１の凹部１１ａの平凸レンズ形状に接着剤が十分に充填される。以上により、透明材料充填過程が実現される。その後、図２（ｃ）に示すように、この基板１１の凹部１１ａ上に、その高屈折透明材料の屈折率と略同一の屈折率を有する凹部閉塞部材である平板１３が、対物レンズ９を形成する接着剤により接着される。以上により、凹部閉塞過程が実現される。これにより、図２（ｃ）に示すような対物レンズ９が形成される。なお、平板１３の板厚は、任意の厚さとされる。このように凹部閉塞部材として平板１３を用いることにより、光ピックアップヘッド１の小型化を図ることが可能になる。また、上述したように、凹部１１ａに充填される高屈折透明材料である接着剤により平板１３と基板１１とを接着することにより、対物レンズ９の製造を容易にすることができる。以上により、光学素子６が製造される。
【００４３】
このような構成において、例えば光ディスクＤの再生時には、半導体レーザ２から出射された直線偏光のレーザ光は、コリメータレンズ３によって略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ４と１／４波長板５とで構成される光アイソレータにおいて直線偏光から円偏光に変換される。円偏光に変換された光は、光学素子６の平板１３を透過して対物レンズ９により集光されてから基板１１を介してソリッドイマージョンレンズ１０に入射する。その入射光は、低屈折率の基板１１から高屈折率を有するソリッドイマージョンレンズ１０へと入射することにより大きく屈折し、薄板１２の底面に微小な光スポットとして収束する。また、この薄板１２の底面と光ディスクＤの記録面との間隔がレーザ光の波長以下の間隔である場合には、薄板１２の底面に形成される光スポットのスポットサイズと、光ディスクＤの記録面に形成される光スポットのスポットサイズとは略同一になる。これにより、レーザ光が光ディスクＤの記録面上に光スポットとして収束され、光ディスクＤの記録面上に記録されたマークを照射する。その後、この光ディスクＤの記録面からの反射光は逆の経路を辿り、対物レンズ９を通過し、１／４波長板５により偏光方向を９０゜ 回転した直線偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ４により集光レンズ７方向に反射される。偏光ビームスプリッタ４により反射された光は、集光レンズ７により集光され、ＰＤ８に入射される。ＰＤ８では、光ディスクＤの記録面上にマークを有するか否かにより生じる反射光の違いに応じて変化する反射レーザ光の出力量を検出することにより、光ディスクＤの再生が可能になる。
【００４４】
ここに、基板１１に形成された対物レンズ９の形状に略同一な凹部１１ａが、基板１１の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料を充填された後、その高屈折透明材料と略同一の屈折率を有する平板１３により閉塞される。これにより、高屈折透明材料が凹部１１ａに確実に充填されるので、光学素子６の製造が容易になり、また、高屈折透明材料の充填後に凹部１１ａが平板１３により閉塞されることにより、凹部１１ａに充填する高屈折透明材料を固体に限定する必要はなくなるので、高屈折透明材料の選択幅が広がり、より光学特性の高い光学素子６が得られる。
【００４５】
また、各凹部１１ａ，１１ｂ毎に異なる高屈折透明材料が充填されることにより、対物レンズ９とソリッドイマージョンレンズ１０とのそれぞれのレンズの目的とする機能を発揮する高屈折透明材料の選択が可能になるので、所望の光学素子６が得られる。
【００４６】
本発明の第二の実施の形態を図３に基づいて説明する。なお、前述した実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する（後述する第三、第四、及び第五の実施の形態において同様）。本実施の形態の光ピックアップヘッドは、第一の実施の形態の光ピックアップヘッド１と比較して、光学素子６に代えて光学素子６とは製造方法の異なる光学素子１４を備える点でのみ変わるものである。
【００４７】
本実施の形態の備える特長である光学素子１４の製造方法について図３を参照して説明する。まず、図３（ａ）に示すように、基板１１の凹部１１ｂに基板１１の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料である高分子樹脂Ｘが、スピンコーティング法によって凹部１１ｂに充填されるとともに基板１１の表面に一定の厚さを有する薄膜状にスピンコートされる。その後、スピンコートされた高分子樹脂Ｘが硬化処理されて凹部１１ｂにソリッドイマージョンレンズ１０が形成されるとともに、所望の膜厚ｋと平面度を得るために研磨処理され、図３（ｂ）に示すように、薄板１２が形成される。以上により、透明材料充填過程と凹部閉塞過程とが実現される。
【００４８】
ここで、薄板１２の板厚ｋは、ソリッドイマージョンレンズ１０と同一の材料によって形成されることにより、ソリッドイマージョンレンズ１０を超半球形状にする厚さになっている。つまり、ソリッドイマージョンレンズ１０の半径をｒとすると、
超半球形状の高さｈを満たす条件は、
ｈ＝ｒ（１＋ｍ／ｎ）
であることから、薄板１２の板厚ｋは、
ｋ＝ｒ（ｍ／ｎ）
を満たす厚さになるまで研磨されている。これにより、基板１１に形成された半球形状の凹部１１ｂを容易に超半球形状にするので、光スポットのスポットサイズの小さな光学素子１４が得られる。
【００４９】
なお、基板１１の凹部１１ａへの対物レンズ９の形成、及び平板１３の接着については、第一の実施の形態と何ら変わるところがないので、説明を省略する。
【００５０】
また、このような構成において、本実施の形態における光ディスクＤの再生等の動作については、基本的に、前述した第一の実施の形態の光ピックアップヘッド１での動作と何ら変わるものではないので、説明は省略する。
【００５１】
本発明の第三の実施の形態を図４ないし図５に基づいて説明する。本実施の形態の光ピックアップヘッド１５は、第一の実施の形態の光ピックアップヘッド１と比較して光学素子６に代えて光学素子６とは製造方法の異なる光学素子１６が備えられている点で異なるものである。
【００５２】
ここで、図４は光ピックアップヘッド１５を概略的に示す構成図である。図４に示すように、本実施の形態の光ピックアップヘッド１５は、レーザ光源としてレーザ光を出射する半導体レーザ２と、コリメータレンズ３と、偏光ビームスプリッタ４と、１／４波長板５と、光学素子１６と、集光レンズ７と、受光素子であるＰＤ８とを主体に構成されている。ここで、光学素子１６は、半導体レーザ２からのレーザ光の入射面側が平面で他方が曲面である平凸レンズ形状の対物レンズ９と、半導体レーザ２からのレーザ光の入射面側が球面で他方が平面である半球形状のソリッドイマージョンレンズ１０とを基板１１の上下面にそれぞれ配置して構成されている。この場合、対物レンズ９とソリッドイマージョンレンズ１０とは、それぞれの光軸が一致するように配置されている。なお、光学素子１６と光ディスクＤの記録面との間隔は、半導体レーザ２からのレーザ光の波長以下の間隔に設定されている。さらに、対物レンズ９の上には、第一及び第二の実施の形態の平板１３に代えて、光路変更手段として機能するプリズム１７が備えられている。このプリズム１７の斜面部１７ａにはＡｒやＣｒ等の反射膜がコーティングされており、その斜面部１７ａにおいて半導体レーザ２から出射されたレーザ光の行路を変更することにより、プリズム１７はレーザ光を対物レンズ９へと導く機能を果たしている。
【００５３】
次に、光学素子１６の製造方法について図５を参照して説明する。なお、基板１１、ソリッドイマージョンレンズ１０及び薄板１２の製造方法は、第一の実施の形態の光学素子６又は第二の実施の形態の光学素子１４において説明した製造方法と何ら変わるところがないので、説明を省略する。
【００５４】
一方、基板１１の凹部１１ａへの対物レンズ９の形成は、凹部１１ａに熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂等の接着剤Ｙを埋め込むことにより行われる。なお、この接着剤Ｙは、基板１１の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料である。詳細には、図５（ａ）に示すように、基板１１の凹部１１ａに接着剤Ｙを十分に充填する。以上により、透明材料充填過程が実現される。その後、図５（ｂ）に示すように、光路変更手段として機能するプリズム１７を凹部閉塞部材として基板１１の凹部１１ａに押し付けて接着することにより平凸レンズ形状の対物レンズ９が形成される。なお、プリズム１７の底面１７ｂは、対物レンズ９の有効径である平面９ａを全て覆う大きさに設定されている。また、プリズム１７の接着時にはみ出た余分な接着剤Ｚは、硬化後に取り除かれる。以上により、凹部閉塞過程が実現される。このように凹部閉塞部材としてプリズム１７を用いることにより、光ピックアップヘッド１５の半導体レーザ２の配置位置を多様化することが可能になる。また、上述したように、凹部１１ａに充填される高屈折透明材料である接着剤Ｙによりプリズム１７と基板１１とを接着することにより、対物レンズ９の製造を容易にすることができる。以上により、図５（ｃ）に示すような光学素子１６が製造される。
【００５５】
このような構成において、例えば光ディスクＤの再生時には、半導体レーザ２から出射された直線偏光のレーザ光は、コリメータレンズ３によって略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ４と１／４波長板５とで構成される光アイソレータにおいて直線偏光から円偏光に変換される。円偏光に変換された光は、光学素子１６のプリズム１７の斜面部１７ａにおいて反射され、対物レンズ９により集光されてから基板１１を介してソリッドイマージョンレンズ１０に入射する。その入射光は、低屈折率の基板１１から高屈折率を有するソリッドイマージョンレンズ１０へと入射することにより大きく屈折し、薄板１２の底面に微小な光スポットとして収束する。また、この薄板１２の底面と光ディスクＤの記録面との間隔がレーザ光の波長以下の間隔である場合には、薄板１２の底面に形成される光スポットのスポットサイズと、光ディスクＤの記録面に形成される光スポットのスポットサイズとは略同一になる。これにより、レーザ光が光ディスクＤの記録面上に光スポットとして収束され、光ディスクＤの記録面上に記録されたマークを照射する。その後、この光ディスクＤの記録面からの反射光は逆の経路を辿り、対物レンズ９を通過してプリズム１７の斜面部１７ａを経て、１／４波長板５により偏光方向を９０゜ 回転した直線偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ４により集光レンズ７方向に反射される。偏光ビームスプリッタ４により反射された光は、集光レンズ７により集光され、ＰＤ８に入射される。ＰＤ８では、光ディスクＤの記録面上にマークを有するか否かにより生じる反射光の違いに応じて変化する反射レーザ光の出力量を検出することにより、光ディスクＤの再生が可能になる。
【００５６】
ここに、基板１１に形成された対物レンズ９の形状に略同一な凹部１１ａが、基板１１の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料である接着剤Ｙを充填された後、その接着剤Ｙと略同一の屈折率を有するプリズム１７により閉塞される。これにより、高屈折透明材料を凹部１１ａに確実に充填することができるので、光学素子１６の製造が容易になり、また、高屈折透明材料の充填後に凹部１１ａがプリズム１７により閉塞されることにより、凹部１１ａに充填する高屈折透明材料を固体に限定する必要はなくなるので、高屈折透明材料の選択幅が広がり、より光学特性の高い光学素子１６が得られる。
【００５７】
また、各凹部１１ａ，１１ｂ毎に異なる高屈折透明材料が充填されることにより、対物レンズ９とソリッドイマージョンレンズ１０とのそれぞれのレンズの目的とする機能を発揮する高屈折透明材料の選択が可能になるので、所望の光学素子１６が得られる。
【００５８】
本発明の第四の実施の形態を図６ないし図８に基づいて説明する。本実施の形態の光ピックアップヘッドは、第三の実施の形態の光ピックアップヘッド１５と比較して、光学素子１６に代えて光学素子１６とは製造方法の異なる光学素子１８を備える点でのみ変わるものである。
【００５９】
次に、本実施の形態の特長である光学素子１８の製造方法について説明する。まず、対物レンズ９とソリッドイマージョンレンズ１０とが配置される基板１９について説明する。ここで、図６（ａ）は基板１９を概略的に示す平面図、図６（ｂ）はその断面図である。図６に示すように、この基板１９は、その基板１９の上面１９ｃにおいて対物レンズ９の形状の凹部１９ａの端部から放射状に延出する溝１９ｄを有している点で、溝を有さない前述した各実施の形態の基板１１とは異なる。
【００６０】
次に、基板１９の製造方法について説明する。基板１９の製造方法としては、例えば透明な光学ガラスであるＢＫ−７（波長７６８．２ｎｍでの屈折率ｍ＝１．５１１５）等のガラス基板の一方の表面に感光性樹脂であるポジ型フォトレジスト（例えば、東京応化社製 ＯＦＰＲ−８００）をスピンコート法により塗布した後、そのフォトレジストをベークしてガラス基板上にフォトレジスト層を形成する。次に、露光装置によってフォトレジスト層に所定のパターンを露光する。ここでは、対物レンズ９の平面部と略同一な形状が未露光部分になるとともにその平面部から放射状に延出する溝形状が未露光部分になるようなパターンとされる。その後、現像を行なうことにより未露光部分のフォトレジスト層が溶解されるので、ガラス基板と露光されてガラス基板上に残ったフォトレジスト層とにより凹形状が形成され、パターニングがなされる。この状態で、ガラス基板上のフォトレジスト層をエッチングマスクとしてガラス基板をＣＦ４やＣＨＦ３等のガスを使用した反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）や電子サイクロトロン共鳴エッチング法（ＥＣＲ）等のドライエッチングによりエッチング（異方性エッチング）することで対物レンズ９の形状の凹部１９ａと溝１９ｄとを形成した後、アッシングにより残ったフォトレジスト層を除去する。また、ガラス基板の他方の表面にも同様の処理を施し、ソリッドイマージョンレンズ１０の平面部と略同一な形状が未露光部分になるようなパターンをフォトレジスト層に露光した後、ドライエッチングによりガラス基板をエッチングしてソリッドイマージョンレンズ１０の形状である半球形状の凹部１９ｂを形成する。なお、ＣＦ４等のガスには、エッチング速度や選択性を調整する目的で、Ｎ２、Ｏ２、Ａｒ等のガスを混入しても良い。このようにして、図６に示すような基板１９が形成される。なお、本実施の形態においては、ポジ型フォトレジストを用いたが、これに限らず、ネガ型フォトレジスト（例えば、東京応化社製 ＯＭＲ−８５ ）や感光性ドライフィルムを用いても良い。以上により、凹部形成過程が実現される。
【００６１】
また、図７に示すように、基板１９の上面１９ｃには、ガイド２０が設けられている。ガイド２０は、プリズム１７と基板１９とを位置合わせするためのものである。このようにガイド２０を設けることにより、閉塞位置精度の向上を図ることが可能になる。このガイド２０は、凹部１９ａと溝１９ｄとの上部に積層した金属等をフォトリソグラフィ技術により凹部１９ａを包含してプリズム１７の底面１７ｂと略同一な形状が未露光部分になるようにパターニングし、エッチングによりプリズムガイド部２０ａを形成したものである。
【００６２】
次に、光学素子１８の製造方法について図８を参照して説明する。なお、ソリッドイマージョンレンズ１０及び薄板１２の製造方法は、第一の実施の形態の光学素子６又は第二の実施の形態の光学素子１４において説明した製造方法と何ら変わるところがないので、説明を省略する。
【００６３】
一方、基板１９の凹部１９ａへの対物レンズ９の形成は、凹部１９ａに熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂等の接着剤Ｙを埋め込むことにより行われる。なお、この接着剤Ｙは、基板１９の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料である。詳細には、図８（ａ）に示すように、基板１９の凹部１９ａに接着剤Ｙを十分に充填する。以上により、透明材料充填過程が実現される。その後、図８（ｂ）に示すように、プリズム１７の底面１７ｂをガイド２０のプリズムガイド部２０ａに嵌合させて基板１９の凹部１９ａに押し付けて接着することにより平凸レンズ形状の対物レンズ９が形成される。以上により、凹部閉塞過程が実現される。これにより、図８（ｂ）に示すような光学素子１８が製造される。なお、プリズム１７の接着時にはみ出た余分な接着剤Ｚは、溝１９ｄの容積の範囲内で溝１９ｄに流れ込むので、余分な接着剤Ｚを取り除く作業が不要になるので、作業工程の削減を図ることができ、また、余分な接着剤Ｚによるプリズム１７の閉塞位置の誤差の発生を防止することができる。また、溝１９ｄは、接着剤Ｙを硬化させる際の膨張・収縮を吸収する役割も果たす。
【００６４】
このような構成において、本実施の形態における光ディスクＤの再生等の動作については、基本的に、前述した第三の実施の形態の光ピックアップヘッド１５での動作と何ら変わるものではないので、説明は省略する。
【００６５】
本発明の第五の実施の形態を図９ないし図１１に基づいて説明する。本実施の形態の光ピックアップヘッドは、第三の実施の形態の光ピックアップヘッド１５と比較して、光学素子１６に代えて光学素子１６とは製造方法の異なる光学素子２１を備える点でのみ変わるものである。
【００６６】
次に、本実施の形態の特長である光学素子２１について説明する。まず、対物レンズ９とソリッドイマージョンレンズ１０とが配置される基板２２について説明する。ここで、図９（ａ）は基板２２を概略的に示す平面図、図９（ｂ）はその断面図である。図９に示すように、この基板２２は、その基板２２の上面２２ｃにおいて対物レンズ９の形状の凹部２２ａの端部から延出する溝２２ｄを有している点で、溝を有さない前述した第一ないし第三の実施の形態の基板１１とは異なる。
【００６７】
次に、基板２２の製造方法について説明する。基板２２の製造方法としては、例えば透明な光学ガラスであるＢＫ−７（波長７６８．２ｎｍでの屈折率ｍ＝１．５１１５）等のガラス基板の一方の表面に感光性樹脂であるポジ型フォトレジスト（例えば、東京応化社製 ＯＦＰＲ−８００）をスピンコート法により塗布した後、そのフォトレジストをベークしてガラス基板上にフォトレジスト層を形成する。次に、露光装置によってフォトレジスト層に所定のパターンを露光する。ここでは、対物レンズ９の平面部と略同一な形状が未露光部分になるとともにその平面部から延出する溝形状が未露光部分になるようなパターンとされる。その後、現像を行なうことにより未露光部分のフォトレジスト層が溶解されるので、ガラス基板と露光されてガラス基板上に残ったフォトレジスト層とにより凹形状が形成され、パターニングがなされる。この状態で、ガラス基板上のフォトレジスト層をエッチングマスクとしてガラス基板をＣＦ４やＣＨＦ３等のガスを使用した反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）や電子サイクロトロン共鳴エッチング法（ＥＣＲ）等のドライエッチングによりエッチング（異方性エッチング）することで対物レンズ９の形状の凹部２２ａと溝２２ｄとを形成した後、アッシングにより残ったフォトレジスト層を除去する。また、ガラス基板の他方の表面にも同様の処理を施し、ソリッドイマージョンレンズ１０の平面部と略同一な形状が未露光部分になるようなパターンをフォトレジスト層に露光した後、ドライエッチングによりガラス基板をエッチングしてソリッドイマージョンレンズ１０の形状である半球形状の凹部２２ｂを形成する。なお、ＣＦ４等のガスには、エッチング速度や選択性を調整する目的で、Ｎ２、Ｏ２、Ａｒ等のガスを混入しても良い。このようにして、図９に示すような基板２２が形成される。なお、本実施の形態においては、ポジ型フォトレジストを用いたが、これに限らず、ネガ型フォトレジスト（例えば、東京応化社製 ＯＭＲ−８５ ）や感光性ドライフィルムを用いても良い。以上により、凹部形成過程が実現される。
【００６８】
また、図１０に示すように、基板２２の上面２２ｃには、ガイド２０が設けられている。ガイド２０は、前述した第四の実施の形態のガイド２０と何ら変わるところがないので、説明を省略する。
【００６９】
次に、光学素子２１の製造方法について図１１を参照して説明する。なお、ソリッドイマージョンレンズ１０及び薄板１２の製造方法は、第一の実施の形態の光学素子６又は第二の実施の形態の光学素子１４において説明した製造方法と何ら変わるところがないので、説明を省略する。
【００７０】
一方、基板２２の凹部２２ａへの対物レンズ９の形成は、凹部２２ａに屈折液である液体Ｌを注入することにより行われる。なお、この液体Ｌは、基板２２の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料である。詳細には、図１１（ａ）に示すように、プリズム１７の底面１７ｂをガイド２０のプリズムガイド部２０ａに嵌合させて基板２２の凹部２２ａに押し付けて紫外線硬化接着剤等により接着することにより平凸レンズ形状の空間Ａが形成される。なお、この場合の接着剤は、溝２２ｄを塞ぐことのない位置に塗布される。以上により、凹部閉塞過程が実現される。次いで、図１１（ｂ）に示すように、溝２２ｄとガイド２０とプリズム１７の底面１７ｂとにより形成される注入口２３から屈折液である液体Ｌを注入する。そして、空間Ａを満たす量が注入された時点で注入口２３を接着剤等で塞ぐことにより対物レンズ９が形成され、光学素子２１が製造される。以上により、透明材料充填過程が実現される。
【００７１】
このような構成において、本実施の形態における光ディスクＤの再生等の動作については、基本的に、前述した第三の実施の形態の光ピックアップヘッド１５での動作と何ら変わるものではないので、説明は省略する。
【００７２】
ここに、基板２２に形成された対物レンズ９の形状に略同一な凹部２２ａが、基板２２の屈折率よりも高屈折率を有する凹部閉塞部材であるプリズム１７に閉塞された後、プリズム１７と略同一の屈折率を有する高屈折透明材料である液体Ｌがその凹部２２ａから延出する溝２２ｄから注入される。これにより、液体Ｌを凹部に確実に注入することができるので、光学素子２１の製造が容易になり、また、凹部２２ａに高屈折透明材料である液体を注入することができるので、高屈折透明材料の選択幅を広げることができ、より光学特性の高い光ピックアップ用光学素子を得ることができる。
【００７３】
なお、本実施の形態においては、凹部閉塞部材としてプリズム１７を用いたが、これに限るものではない。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、凹部形成過程により基板に形成された対物レンズとソリッドイマージョンレンズとのそれぞれの形状に略同一な凹部の少なくとも一方について、透明材料充填過程により基板の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料を充填した後、凹部閉塞過程によりその高屈折透明材料と略同一の屈折率を有する凹部閉塞部材により閉塞することにより、高屈折透明材料を凹部に確実に充填することができるので、光ピックアップ用光学素子の製造を容易にすることができ、また、高屈折透明材料の充填後に凹部を凹部閉塞部材により閉塞することにより、凹部に充填する高屈折透明材料を固体に限定する必要はなくなるので、高屈折透明材料の選択幅を広げることができ、より光学特性の高い光ピックアップ用光学素子を得ることができる。
【００７５】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、基板に凹部から延出する溝を形成することにより、たとえ充填された高屈折透明材料が凹部から溢れる場合であっても、余分な高屈折透明材料をその溝の容積の範囲内で取り除くことができるので、作業工程の削減を図ることができ、また、余分な高屈折透明材料による凹部閉塞部材の閉塞位置の誤差の発生を防止することができる。
【００７６】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、凹部に充填される高屈折透明材料により凹部閉塞部材と基板とを接着することにより、対物レンズまたはソリッドイマージョンレンズの製造を容易にすることができる。
【００７７】
請求項４記載の発明によれば、凹部形成過程により基板に形成された対物レンズとソリッドイマージョンレンズとのそれぞれの形状に略同一な凹部の少なくとも一方について、凹部閉塞過程により基板の屈折率よりも高屈折率を有する凹部閉塞部材に閉塞された後、透明材料充填過程により凹部閉塞部材と略同一の屈折率を有する高屈折透明材料をその凹部から延出する溝から充填することにより、高屈折透明材料を凹部に確実に充填することができるので、光ピックアップ用光学素子の製造を容易にすることができ、また、凹部閉塞部材による閉塞後に高屈折透明材料を充填することにより、凹部に充填する高屈折透明材料を液体にすることができるので、高屈折透明材料の選択幅を広げることができ、より光学特性の高い光ピックアップ用光学素子を得ることができる。
【００７８】
請求項５記載の発明によれば、請求項１ないし４のいずれか一記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、透明材料充填過程で各凹部毎に異なる高屈折透明材料を充填することにより、対物レンズとソリッドイマージョンレンズとのそれぞれのレンズの目的とする機能を発揮する高屈折透明材料を選択することができるので、所望の光ピックアップ用光学素子を得ることができる。
【００７９】
請求項６記載の発明によれば、請求項１ないし５のいずれか一記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、ソリッドイマージョンレンズ側の凹部をソリッドイマージョンレンズの形状を超半球形状にする厚さを有する薄板により閉塞することにより、基板に形成された半球形状の凹部を容易に超半球形状にするので、光スポットのスポットサイズを微小にする小さな光ピックアップ用光学素子を得ることができる。
【００８０】
請求項７記載の発明によれば、請求項１または２記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、ソリッドイマージョンレンズ側の凹部に高屈折透明材料をスピンコーティングした後にソリッドイマージョンレンズの形状を超半球形状にする厚さに研磨して形成した薄板によりソリッドイマージョンレンズ側の凹部を閉塞することにより、基板に形成された半球形状の凹部を容易に超半球形状にするので、光スポットのスポットサイズを微小にする光ピックアップ用光学素子を得ることができる。
【００８１】
請求項８記載の発明によれば、請求項１ないし７のいずれか一記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、対物レンズ側の凹部を閉塞する凹部閉塞部材を平板にすることにより、光ピックアップヘッドの小型化を図ることができる。
【００８２】
請求項９記載の発明によれば、請求項１ないし７のいずれか一記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、対物レンズ側の凹部を閉塞する凹部閉塞部材を光路変更手段にすることにより、半導体レーザの配置位置を多様化することができる。
【００８３】
請求項１０記載の発明によれば、請求項９記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法において、光路変更手段を対物レンズ側の凹部上に案内するガイドを基板上に配設したことにより、閉塞位置精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の光ピックアップヘッドを概略的に示す構成図である。
【図２】光学素子の製造方法を模式的に示す説明図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態の光学素子の製造方法を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明の第三の実施の形態の光ピックアップヘッドを概略的に示す構成図である。
【図５】光学素子の製造方法を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明の第四の実施の形態の基板について示し、（ａ）は基板を概略的に示す平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図７】基板にガイドが載置された状態について示し、（ａ）は基板とガイドとを概略的に示す平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図８】光学素子の製造方法を模式的に示す説明図である。
【図９】本発明の第五の実施の形態の基板について示し、（ａ）は基板を概略的に示す平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図１０】基板にガイドが載置された状態について示し、（ａ）は基板とガイドとを概略的に示す平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図１１】光学素子の製造方法を模式的に示す説明図である。
【図１２】従来の光ピックアップヘッドの一例について概略的に示す構成図である。
【図１３】従来のソリッドイマージョンレンズを備えた光ピックアップヘッドの一部を示す側面図である。
【図１４】従来のスライダに搭載された光ピックアップヘッドの一部を示す側面図である。
【図１５】従来の一体型光学素子を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
２ 半導体レーザ
６，１４，１６，１８，２１ 光ピックアップ用光学素子
９ 対物レンズ
１０ ソリッドイマージョンレンズ
１１，１９，２２ 基板
１１ａ，１９ａ，２２ａ 対物レンズの形状に略同一な凹部
１１ｂ，１９ｂ，２２ｂ ソリッドイマージョンレンズの形状に略同一な凹部
１２ 薄板
１３ 平板
１７ 光路変更手段
１９ｄ，２２ｄ 溝
２０ ガイド
Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｌ 高屈折透明材料
Claims (10)
- 半導体レーザから出射されたレーザ光を集束する平凸形状の対物レンズと、この対物レンズにより集束されたレーザ光を光情報記録媒体上に照射させる半球形状のソリッドイマージョンレンズとを光軸を一致させて同一基板に一体に成形する光ピックアップ用光学素子の製造方法において、
前記基板に前記対物レンズと前記ソリッドイマージョンレンズとのそれぞれの形状に略同一な凹部を形成する凹部形成過程と、
この凹部形成過程により形成された少なくとも一方の凹部に対して前記基板の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料を充填する透明材料充填過程と、前記高屈折透明材料の充填後、その高屈折透明材料と略同一の屈折率を有する凹部閉塞部材により前記凹部を閉塞する凹部閉塞過程と、
を備えることを特徴とする光ピックアップ用光学素子の製造方法。 - 前記凹部形成過程で前記凹部から延出する溝を前記基板に更に形成することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法。
- 前記高屈折透明材料を前記凹部閉塞部材と前記基板とを接着する接着剤として用いることを特徴とする請求項１または２記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法。
- 半導体レーザから出射されたレーザ光を集束する平凸形状の対物レンズと、この対物レンズにより集束されたレーザ光を光情報記録媒体上に照射させる半球形状のソリッドイマージョンレンズとを光軸を一致させて同一基板に一体に成形する光ピックアップ用光学素子の製造方法において、
前記基板に前記対物レンズと前記ソリッドイマージョンレンズとのそれぞれの形状に略同一な凹部とこれら凹部から延出する溝とを形成する凹部形成過程と、少なくとも一方の凹部を前記基板の屈折率よりも高屈折率を有する凹部閉塞部材により閉塞する凹部閉塞過程と、
前記凹部の閉塞後、前記溝からその凹部に前記凹部閉塞部材と略同一の屈折率を有する高屈折透明材料を充填する透明材料充填過程と、
を備えることを特徴とする光ピックアップ用光学素子の製造方法。 - 透明材料充填過程で各凹部毎に異なる前記高屈折透明材料を充填することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法。
- 前記凹部閉塞過程で前記ソリッドイマージョンレンズ側の前記凹部を閉塞する前記凹部閉塞部材をそのソリッドイマージョンレンズの形状を超半球形状にする厚さを有する薄板にすることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法。
- 前記凹部閉塞過程で前記ソリッドイマージョンレンズ側の前記凹部を閉塞する前記凹部閉塞部材を前記高屈折透明材料をそのソリッドイマージョンレンズ側の前記凹部にスピンコーティングした後にそのソリッドイマージョンレンズの形状を超半球形状にする厚さに研磨されて形成される薄板にすることを特徴とする請求項１または２記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法。
- 前記凹部閉塞過程で前記対物レンズ側の前記凹部を閉塞する前記凹部閉塞部材を平板にすることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法。
- 前記凹部閉塞過程で前記対物レンズ側の前記凹部を閉塞する前記凹部閉塞部材を光路変更手段にすることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法。
- 前記対物レンズ側の前記凹部に対する前記光路変更手段の閉塞面に略一致する開口部を有し、前記光路変更手段をその凹部上に案内するガイドを前記基板上に配設することを特徴とする請求項９記載の光ピックアップ用光学素子の製造方法。
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