KR20020015669A - 광학 소자, 그 제조 방법 및 광 픽업 - Google Patents

광학 소자, 그 제조 방법 및 광 픽업 Download PDF

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Abstract

광학 재료로 형성되어 기계적 강도를 향상시킬 수 있는 기판을 구비한 광학 소자에 대해 개시한다. 기판은 볼록 렌즈의 기능을 하는 볼록부, 이 볼록부 주위에 위치되는 평탄부 및 이 평탄부 주위에 위치되는 외주부를 포함한다. 외주부에서 이 기판의 두께는 평탄부에서 기판의 두께보다 크다.

Description

광학 소자, 그 제조 방법 및 광 픽업{OPTICAL ELEMENT, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND OPTICAL PICKUP}
본 발명은 광학 소자, 광학 소자의 제조 방법 및 광학 소자를 가지는 광 픽업에 관한 것이다.
근래, 광 기록 매체의 고밀도화가 요구되고 있다. 이에 따라 광 디스크 장치에 대해 광원의 단파장화 및 재생 광학 시스템의 고 NA(Numerical Aperture)화의 연구 개발이 행하여지고 있다. 또한, 이러한 재생 광학 시스템에서 데이터의 고전송 레이트화가 요망되고 있다.
광원의 단파장화 및 재생 광학 시스템의 고 NA화에 관해서는 광학 스폿의 사이즈가 작아지는 것에 더해 초점 심도도 얕게 되므로, 포커스 서보의 잔류량을 적게 하는 것이 요망되는 동시에 광 기록 매체에서 데이터가 기록되어 있는 폭(트랙 폭)도 좁아지기 때문에, 트래킹 서보의 잔류량을 적게 하는 것이 요망된다.
또한, 데이터의 고전송 레이트화에 관해서는 포커스 서보 및 트래킹 서보를 행하는 액츄에이터의 고대역화가 요망되고, 결과적으로 서보 특성에는 잔류량을 적게 하는 것과 대역의 향상이라는 2개의 특성 향상이 요망된다. 액츄에이터는 액츄에이터의 경량화에 의해 서보 특성의 향상이 가능하다.
도 1a는 관련 기술로서 광학 소자를 예시하는 설명도이며, 도 1b는 도 1a의 광학 소자의 평면도이다.
이 광학 소자(10)는 광학 재료로 이루어지는 기판(14A)을 가진다. 기판(14A)은 볼록 렌즈를 구성하는 볼록부(11)와, 볼록부(11)의 주위에 위치하는 평탄부(12)를 가진다.
광학 소자(10)는 판형의 광학 재료의 표면에 형성된 원형의 마스크층을 열처리하여 표면 장력에 의해 렌즈 형상으로 하고, 상기 렌즈 형상이 광학 재료에 전사되도록 판형의 광학 재료를 에칭함으로써 형성할 수 있다.
볼록부(11)의 외주에는 에칭에 의한 전사 시에 형성된 트렌치라는 홈(19)이 형성되어 있다. 홈(19)에 의해 볼록부(11)와 평탄부(12)의 구별이 명확하게 되어 있다.
도 1a 및 1b의 광학 소자(10)에서 볼록부(11) 이외의 부분은 에칭에 의해 깎여 박판형으로 되어 있다.
이 광학 소자(10)를 다른 광학 소자와 조합시켜 사용하는 경우는 조합시키는 다른 광학 소자의 광로를 가로막지 않도록 해야 한다.
도 2a 및 2b는 도 1a 및 1b의 광학 소자(10)와 그 렌즈 홀더를 나타내는 단면도이다. 도 2a는 광학 소자(10)의 평탄부(12)의 주위 에지를 렌즈 홀더(10A)로 클램프한 경우를 나타내고 있다. 도 2b는 광학 소자(10)의 평탄부(12)의 상면을 렌즈 홀더(10B)로 클램프한 경우를 나타내고 있다.
도 2a 및 2b에 도시한 바와 같이, 도 1a 및 1b의 광학 소자(10)를 렌즈홀더(10A, 10B)에 장착하기 위해서는 평탄부(12)를 광범위하게 해야 한다.
또한, 접착 시의 위치 어긋남 및 접착제의 돌출 등을 고려하면, 다른 광학 소자와 조합시켜 사용하는 경우에 한정시키지 말고 평탄부(12)를 광범위하게 해야 한다. 예를 들면, 볼록부(11)의 볼록 렌즈의 유효직경(직경)으로서 약 200㎛ 정도, 볼록부(11)의 볼록 렌즈의 곡률반경으로서 약 150㎛인 경우, 평탄부(12)의 두께는 50㎛ 정도 또는 그 이하가 된다. 그리고, 접착공정에서의 위치 맞춤 정밀도의 허용치 및 접착제의 돌출량을 합쳐 약 500㎛라고 하면, 볼록 렌즈는 두께가 약 50㎛이고 길이가 약 500㎛의 박판상에 위치하는 것이 된다.
이에 따라, 도 1에 도시한 바와 같은 광학 소자에 대한 기계적 강도의 향상이 요망된다. 또한, 평탄부(12)는 얇아서 두께 방향의 진동에 의한 공진이 발생하기 쉬워지기 때문에 공진되기 어려운 구조로 하는 것이 요망된다.
본 발명의 목적은 광학 재료로 이루어지는 기판을 가지는 광학 소자로서, 기계적 강도를 향상시킬 수 있으며 한계 공진이 없는 광학 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 광학 소자를 가지는 광 픽업을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 광학 소자의 제조 방법으로서, 효율성과 정밀도가 높은 광학 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
도 1a는 본 발명의 관련 기술로서 광학 소자를 예시하는 단면도이며, 도 1b는 도 1a의 광학 소자의 평면도이다.
도 2a 및 2b는 도 1a 및 1b의 광학 소자와 렌즈 홀더를 나타내는 단면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 광학 소자의 제1 실시예를 나타내는 단면도이며, 도 3b는 도 3a의 광학 소자의 평면도이다.
도 4a 내지 4d는 도 3a 및 3b의 광학 소자를 제조하는 제조 방법을 나타내는 설명도이다.
도 5a 내지 5e는 본 발명의 광학 소자의 제조 방법의 제2 실시예를 나타내는 설명도이다.
도 6a 내지 6e는 본 발명의 광학 소자의 제조 방법의 제3 실시예를 나타내는 설명도이다.
도 7은 본 발명에 따른 광학 소자를 가지는 광 픽업의 제1 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 광학 소자를 가지는 광 픽업의 제2 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 9는 본 발명에 따른 광학 소자를 가지는 광 픽업의 제3 실시예를 나타내는 구성도이다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 광학 재료로 이루어지는 기판을 가지는 광학 소자로서, 상기 기판은, 볼록 렌즈의 기능을 가지는 볼록부와, 상기 볼록부의 주위에 위치하는 평탄부와, 상기 평탄부의 주위에 위치하는 외주부를 가지며, 상기 외주부의 두께는 상기 평탄부의 두께보다 두꺼운 광학 소자를 제공함에 있다.
본 발명에 따른 광학 소자에서는, 바람직하게는 상기 외주부의 두께는 상기 볼록부의 두께보다 두껍다.
본 발명에 따른 광학 소자에서는, 바람직하게는 상기 기판은 상기 볼록부와 상기 평탄부간의 경계에 형성되어 상기 볼록부 영역을 정하는 제1 홈을 포함한다.
본 발명에 따른 광학 소자에서는, 바람직하게는 상기 기판은 상기 평탄부와 상기 외주부간의 경계에 형성되어 상기 평탄부 영역을 정하는 제2 홈을 포함한다.
본 발명에 따른 광학 소자에서는, 바람직하게는 상기 광학 재료는 용융 실리카를 포함한다.
본 발명에 따른 광학 소자에서는, 바람직하게는 상기 외주부의 표면은 평탄 또는 대략 평탄하다.
본 발명에 따른 광학 소자에서는, 바람직하게는 상기 외주부에는 복수의 단이 형성되어 있으며, 외측 단에서의 상기 기판의 두께는 내측 단에서의 상기 기판의 두께보다 두껍다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 광학 재료로 형성된 기판을 갖는 광학 소자에 있어서, 상기 기판은, 볼록 렌즈의 기능을 가지는 볼록부와, 상기 볼록부의 주위에 위치하는 평탄부와, 상기 평탄부의 주위에 위치하는 외주부와, 상기 볼록부와 상기 평탄부간의 경계에 형성되어 상기 볼록부 영역을 정하는 제1 홈과, 상기 평탄부와 상기 외주부간의 경계에 형성되어 상기 평탄부 영역을 정하는 제2 홈을 가지며, 상기 외주부의 두께는 상기 평탄부의 두께보다 두꺼우며, 상기 평탄부와 상기 외주부 둘 다는 두께 방향으로 평면 형상을 가지며, 상기 볼록부, 상기 평탄부 및 상기 외주부는 상기 기판에 의해 일체형이 되는 광학 소자를 제공함에 있다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 광학 재료로 형성된 기판을 갖는 광학 소자에 있어서, 상기 기판은, 볼록 렌즈의 기능을 가지는 볼록부와, 상기 볼록부의 주위에 위치하는 평탄부와, 상기 평탄부의 주위에 위치하는 외주부와, 상기 볼록부와 상기 평탄부간의 경계에 형성되어 상기 볼록부 영역을 정하는 홈을 가지며, 상기 외주부의 두께는 상기 볼록부의 두께보다 두꺼우며, 상기 평탄부와 상기 외주부 둘 다는 두께 방향으로 평면 형상을 가지며, 상기 볼록부, 상기 평탄부 및 상기 외주부는 상기 기판에 의해 일체형이 되는 광학 소자를 제공함에 있다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 광학 재료로 형성된 기판을 갖는 광학 소자에 있어서, 상기 기판은, 볼록 렌즈의 기능을 가지는 볼록부와, 상기 볼록부의 주위에 위치하는 평탄부와, 상기 평탄부의 주위에 위치하는 제1 외주부와, 상기 제1 외주부의 주위에 위치하는 제2 외주부와, 상기 볼록부와 상기 평탄부간의 경계에 형성되어 상기 볼록부 영역을 정하는 제3 홈과, 상기 평탄부와 상기 제1 외주부간의 경계에 형성되어 상기 평탄부 영역을 정하는 제4 홈을 가지며, 상기 제1 및 제2 외주부의 두께는 상기 평탄부의 두께보다 두껍고, 상기 제2 외주부의 두께는 상기 제1 외주부의 두께보다 두꺼우며, 상기 평탄부와 상기 제1 및 제2 외주부 모두는 두께 방향으로 평면 형상을 가지며, 상기 볼록부, 상기 평탄부, 및 상기 제1 및 제2 외주부는 상기 기판에 의해 일체형이 되는 광학 소자를 제공함에 있다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 광학 재료로 이루어지는 기판 상에 제1 마스크 층과 상기 제1 마스크 층을 둘러싸는 제2 마스크 층을 형성하는 공정과, 상기 제1 마스크 층을 열처리에 의해 볼록 렌즈의 형상으로 하는 공정과, 상기 제1 마스크 층의 상기 볼록 렌즈의 형상이 상기 기판에 전사되도록 상기 기판을 에칭하는 공정을 가지는 광학 소자의 제조 방법을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 광학 소자의 제조 방법에서는, 바람직하게는 상기 제1 및 제2 마스크 층을 형성하는 공정에서는 상기 기판 상의 감광성 재료로 이루어지는 마스크 층을 패터닝함으로써 상기 제1 및 제2 마스크 층을 형성한다.
본 발명에 따른 광학 소자의 제조 방법에서는, 바람직하게는 상기 제1 마스크 층을 열처리에 의해 볼록 렌즈의 형상으로 하는 공정에서, 상기 열처리 온도는 상기 제1 마스크 층의 유리 전이 온도보다 높다.
본 발명에 따른 광학 소자의 제조 방법에서는, 바람직하게는 상기 제1 마스크 층을 열처리에 의해 볼록 렌즈의 형상으로 하는 공정에서, 상기 열처리 온도는 상기 제1 마스크 층의 탄화 온도보다 낮다.
본 발명에 따른 광학 소자의 제조 방법에서는, 바람직하게는 상기 제1 마스크 층을 열처리에 의해 볼록 렌즈의 형상으로 하는 공정에서, 상기 열처리 온도는 실온 또는 상온보다 높다.
본 발명에 따른 광학 소자의 제조 방법에서는, 바람직하게는 상기 제1 및 제2 마스크 층을 형성하는 공정에서는 개구부를 가지는 상기 제2 마스크 층을 형성한 후에 상기 개구부에 상기 제1 마스크 층을 형성한다. 이 경우에 상기 제2 마스크 층은 내에칭성의 재료로 이루어진다.
본 발명에 따른 광학 소자의 제조 방법에서는, 바람직하게는 상기 제2 마스크 층은, 내에칭성의 재료로 이루어지는 제3 마스크 층과, 상기 기판 상의 상기 제3 마스크 층을 덮도록 상기 제3 마스크 층상에 적층된 제4 마스크 층을 가진다. 이 경우에 상기 제4 마스크 층은 상기 제1 마스크 층과 같은 재료로 이루어진다.
본 발명에 따른 광학 소자의 제조 방법에서는, 바람직하게는 상기 기판은 용융 실리카로 형성되며, 상기 제1 및 제4 마스크 층은 두꺼운 막을 형성하는 데 양호한 특성을 갖는 광학상의 투명 재료로 형성되며, 상기 제2 마스크 층은 백금으로 형성된다.
본 발명의 제3 측면에 다르면, 광 저장 매체의 기록 및/또는 재생 장치 상에 장착될 때 대물 렌즈의 기능을 하는 광학 소자와, 상기 광 저장 매체에 대해 기록 및/또는 재생하는 데 사용되는 반사광 빔을 수광하는 광 검출기를 가지는 광 픽업에 있어서, 상기 광학 소자는 광학 재료로 이루어지는 기판을 가지며, 상기 기판은, 볼록 렌즈의 기능을 가지는 볼록부와, 상기 볼록부의 주위에 위치하는 평탄부와, 상기 평탄부의 주위에 위치하는 외주부를 가지며, 상기 외주부의 두께는 상기 평탄부의 두께보다 두꺼워서 기계적 강도를 향상시키며 공진 주파수를 증가시키는 광 픽업.
본 발명에 따른 광 픽업에서는, 바람직하게는 상기 외주부의 두께는 상기 볼록부의 두께보다 두껍다.
본 발명에 따른 광 픽업에서는, 바람직하게는 상기 외주부의 표면은 평탄 또는 대략 평탄하여 상기 광학 소자의 장착을 용이하게 한다.
본 발명에 따른 광 픽업에서는, 바람직하게는 상기 외주부에는 복수의 단이 형성되어 있으며, 외측 단에서의 상기 기판의 두께는 내측 단에서의 상기 기판의 두께보다 두꺼워서 가림이 방지된다.
광학 재료로 이루어지는 기판은 볼록 렌즈의 기능을 가지는 볼록부와, 상기 볼록부의 주위에 위치하는 평탄부와, 상기 평탄부의 주위에 위치하는 외주부를 가진다. 외주부의 두께가 평탄부의 두께보다 두꺼우므로 동일 두께에 비해 기판의 기계적 강도가 향상되어 광학 소자의 기계적 강도와 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 광학 소자에서는 외주부가 두껍게 형성되어 있기 때문에, 외주부보다 얇은 평탄부를 적게 할 수 있어서 기계적 강도를 증대할 수 있다. 또한, 두께가 얇은 평탄부의 감소에 의해 벤딩 강도가 증가하며 두께 방향의 공진 주파수는 높아져서 공진되기 어려운 구조로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 광학 소자는 두께가 얇은 평탄부의 감소에 의해 광학 소자의 사이즈를 크게 할 수 있다. 이에 따라, 접착제의 돌출량의 허용치를 크게 하는 것이 가능하게 되어 렌즈 홀더에 대한 장착 공정이 용이하게 되는 동시에 렌즈 홀더에 형성되는 장착 부분의 직경도 크게 할 수 있으며 그 정밀도도 완화할 수 있기 때문에, 이 광학 소자를 장착하는 렌즈 홀더의 정밀도를 완화시킬 수 있다.
본 발명의 광학 소자의 제조 방법에 의하면, 볼록부를 형성하는 경우에 공정을 증대시키지 않거나 또는 거의 증대시키지 않고도 두께가 두꺼운 외주부를 형성할 수 있다. 또한, 볼록부와 외주부의 위치 정밀도는 마스크 층의 패터닝의 위치정밀도를 유지할 수 있으므로 고정밀도로 제작할 수 있으며, 볼록부의 외주의 평탄부를 적게 할 수 있어서, 예를 들면 마스크 층의 재료의 해상도 정도까지 좁게 하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 광학 소자의 제조 방법에 의하면, 외주부의 마스크 층의 재료로서 내에칭성의 재료를 이용함으로써 외주부를 볼록부보다 두껍게 할 수 있어서 기계적 강도 및 공진 주파수를 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 외주부의 마스크 층으로서 적층 구조의 마스크 층을 이용함으로써 두꺼운 외주부가 다단구조의 광학 소자를 작성할 수 있어서 외주부가 광로를 가로막기 어려운 구조로 할 수 있기 때문에, 두꺼운 외주부를 볼록부의 가까이까지 형성할 수 있어서 기계적 강도 및 공진 주파수를 한층 더 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광 픽업에 의하면 상기 본 발명에 따른 광학 소자를 가지는 광 픽업을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
광학 소자의 제1 실시예
도 3a는 본 발명에 따른 광학 소자의 실시예를 나타내는 단면도이며, 도 3b는 도 3a의 광학 소자를 나타내는 평면도이다.
이 광학 소자(20)는 광학 재료로 이루어지는 기판(24A)을 가진다. 기판(24A)은 볼록 렌즈의 기능을 가지는 볼록부(21)와, 볼록부(21)의 주위에 위치하는 평탄부(22)와, 평탄부(22)의 주위에 위치하는 외주부(23)를 가진다. 광학 소자(20)는 평탄부(22)와 외주부(23)를 분명히 분리시키는 제1 홈(트렌치)(28) 및 볼록부(21)와 평탄부(22)를 분명히 분리시키는 제2 홈(트렌치)(29)을 갖는다.
볼록부(21), 평탄부(22) 및 외주부(23)는 기판(24A)에 의해 일체형이 된다.
이 실시예에서 평탄부(22)와 외주부(23) 둘 다는 두께 방향으로 평면 형상을 가진다. 따라서, 평탄부(22)는 내측 평탄부로서, 외주부(23)는 외측 평탄부로서 불려질 수 있다.
외주부(23)에서의 기판(24A)의 두께는 평탄부(22)에서의 기판(24A)의 두께보다 두꺼우며, 외주부(23)의 표면(상면)은 평탄하다.
이 광학 소자(20)에서는 볼록부(21)가 소형ㆍ경량이고 고정밀도이며 외주부(23)가 평탄부(22)보다 두껍기 때문에, 두께가 얇은 평탄부(22)가 적어져 기계적 강도가 향상되고 있다. 또한, 두께가 얇은 평탄부(22)가 적으므로 벤딩 강도도 향상되어 두께 방향 진동의 공진 주파수가 높아져서 공진하기 어려운 구조로 되어 있다.
또한, 광학 소자(20)는 외주부(23)가 두껍게 형성되어 있기 때문에, 기계적 강도를 유지하면서 광학 소자(20)의 사이즈를 크게 할 수 있다.
이에 따라, 접착제의 돌출량의 허용치를 크게 할 수 있어서 렌즈 홀더에 대한 장착 공정이 용이하게 되는 동시에 도 2a 및 2b에 도시된 렌즈 홀더의 장착 부분의 직경도 크게 할 수 있으며, 또 그 정밀도도 완화할 수 있기 때문에 광학 소자(20)를 장착하는 렌즈 홀더의 정밀도를 완화할 수 있다.
광학 소자의 제조 방법의 제1 실시예
다음에, 광학 소자의 제조 방법을 설명한다.
도 4a 내지 4d는 도 3a 및 3b의 광학 소자의 제조 공정을 나타내는 설명도이다.
도 4a에서는 용융 실리카(용융된 실리카 기반의 유리) 같은 광학 재료로 이루어지는 기판(24) 상에 마스크 층(25)이 도포되어 있다. 마스크 층(25)은 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.에서 만든 PMER P-LA900PM 또는 Clariant에서 만든 AZ PLP-30이나 AZ PLP-40과 같은 두꺼운 막을 형성하는 데 양호한 특성을 갖는 감광성 재료(또는 포토레지스트)로 이루어지며, 스핀 코팅법 등에 의해 소정 두께로 도포되어 있다. 마스크 층(25)의 두께는 일례로서 약 25㎛로 한다.
도 4b에서는 도 4a의 기판(24) 상의 마스크 층(25)의 패터닝에 의해 제1 마스크 층(26)과 제2 마스크 층(27)이 형성되어 있다. 마스크 층(25)의 패터닝은 예를 들면 노광 및 현상에 의해 행한다. 제1 마스크 층(26)과 제2 마스크 층(27)의 간격은 일례로서 약 50㎛로 하며, 제1 마스크 층(26)의 직경은 일례로서 약 100㎛ ∼ 약 250㎛로 한다.
도 4c에서는 도 4b의 기판(24)[또는 기판(24)상의 마스크 층(26, 27)]에 열처리를 행하고, 마스크 층(26, 27)의 표면적이 표면 장력 등에 의해 적어지도록 변형시켜서 완만한 곡면을 가지는 볼록 형상으로 변형시킨다.
열처리에 의해 도 4b의 마스크 층(26, 27)은 도 4c의 마스크 층(26A, 27A)으로 되어 있으며, 마스크 층(26A)은 둥근 볼록 형상(볼록 렌즈 형상)을 가진다.
도 4d에서는 도 4c의 마스크 층(26A, 27A)의 형상이 기판(24)에 전사되어 기판(24A)이 형성되어 있고 광학 소자(20)가 형성되어 있다. 예를 들면, 리액티브이온 에칭(RIE)법 등의 에칭에 의해 마스크 층(26A, 27A)의 형상을 기판(24)에 전사하여 광학 소자(20)를 형성한다.
볼록부(21)는 마스크 층(26A)이 전사되어 형성되어 있고, 평탄부(22)는 마스크 층(26A, 27A) 사이의 형상이 전사되어 형성되어 있으며, 외주부(23)는 마스크 층(27A)의 형상이 전사되어 형성되어 있고, 표면이 평탄하거나 또는 대략 평탄하게 되어 있다. 볼록부(21)의 외주에는 홈(29)이 형성되어 있으며, 평탄부(22)의 외주에는 홈(28)이 형성되어 있다. 홈(28, 29)에 의해 볼록부(21), 평탄부(22) 및 외주부(23)의 구별이 명확하게 되어 있다.
볼록부(21)를 형성하는 에칭에서는, 예를 들면 NLD(Magnetic Neutral Loop Discharge Plasma) 장치라는 고밀도 플라즈마원을 이용한 플라즈마 에칭 장치에 의해 가공을 행한다. 또한, NLD 장치에 관해서는 「H. Tsuboi, M. Itoh, M. Tanabe, T. Hayashi and T. Uchida: Jpn. J. Appl. Phys.34(1995), 2476」을 참고로 할 수 있다.
또는, ICP(Inductively Coupled Plasma) 장치라는 고밀도 플라즈마원을 이용한 플라즈마 에칭 장치에 의해 가공을 행한다. 또한, ICP 장치에 관해서는 「J. Hopwood, Plasma Source, Sci. & Technol.1(1992)109」를 참고로 할 수 있으며, 「T. Fukasawa, A. Nakamura, H. Shindo and Y. Horiike: Jpn. J. App1. Phys.33(1994), 2139」를 참고로 할 수 있다.
도 4a 내지 4d에 나타내는 제조 방법에 의하면, 볼록 렌즈의 기능을 가지는 볼록부(21)를 형성하는 동시에 두께가 두꺼운 외주부(23)를 형성할 수 있다. 또한, 볼록부(21)와 외주부(23)의 위치 정밀도는 마스크 층(25)의 패터닝 정밀도를 유지할 수 있기 때문에, 높은 위치 정밀도로 볼록부(21)와 외주부(23)를 제작할 수 있다. 이에 따라, 볼록부(21)의 주위에 위치하는 두께가 얇은 평탄부(22)를 적게 할 수 있으며, 예를 들면 감광성 재료의 해상도까지 좁게 하는 것이 가능하다.
또한, 광학 소자(20)는 평탄부(22)의 주위에 두꺼운 외주부(23)가 형성되어 있어서, 도 4a 내지 4d의 제조 방법을 이용함으로써 유리 몰드법으로는 작성이 곤란한 형상의 광학 소자를 작성할 수 있다.
도 4a 내지 4d의 제조 방법에서는, 일례로서 마스크 층(25)은 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.에서 만든 PMER P-LA900PM 또는 Clariant에서 만든 AZ PLP-30이나 AZ PLP-40과 같은 유리 전이 온도(Tg 점)가 약 45℃ ∼ 약 55℃인 재료를 이용하며, 열처리 온도는 약 110℃ ∼ 약 150℃의 범위에서 행한다.
또한, 제1 마스크 층(26)을 열처리에 의해 광학적으로 완만한 면이 얻어질 정도로 둥글게 변형시키기 위해서는 마스크 층(25)의 재료를 Tg 점이 열처리 온도보다 낮은 재료로 하고 있다.
또한, 드라이 에칭 등의 제조법에 의해 제1 마스크 층(26)의 형상을 기판(24)에 형성하는 경우에는 열처리 후의 마스크 층(26A, 27A)이 변질되지 않을 필요가 있기 때문에, 열처리 온도는 마스크 층(26A, 27A)이 변질되지 않을 온도로 하고 있다. 예를 들면, 열처리 온도는 제1 마스크 층(26)의 탄화 온도보다 낮은 온도로 한다.
마스크 층(26, 27)이 형성된 기판(24)의 유지상태에서 마스크 층(26, 27)이변형되면, 프로세스의 재현(재현성)이 어렵게 된다. 또한, 드라이 에칭 프로세스 중에 마스크 층(26, 27)이 변형되면 프로세스의 재현이 곤란하게 된다.
이에 따라, 마스크 층(25)의 재료는 Tg 점이 보존 온도(실온 또는 상온) 또는 가공 프로세스 온도(실온 부근 또는 상온 부근)보다 높은 재료로 하고 있다.
일반적으로 Tg 점이란, 그 재료가 유리 상태 즉 결정된 구조를 취하지 않고 유동이 가능한 상태가 되는 경계를 나타내는 온도이기 때문에, 프로세스의 안정성을 고려하면 열처리 온도는 Tg 점보다 여유를 가지고 높은 온도인 것이 바람직하다.
즉, 마스크 층(26)을 열처리에 의해 그 표면적이 작아지도록 변형시키기[열처리에 의해 마스크 층(26)을 유동이 가능한 상태로 하고 마스크 층(26)의 표면 장력에 의해 마스크 층(26)을 변형시키기] 위해서는 열처리 온도는 Tg 점보다 수십℃ 높은 것이 바람직하다.
일례로서, 열처리 온도를 Tg 점보다 40℃ 정도 이상 높은 온도로 함으로써 예를 들면 1시간 이내에 마스크 층(26)을 둥글게 변형시킬 수 있어서 효율적으로 광학 소자(20)를 제조할 수 있다.
또한, 같은 관점에서 보존 온도 또는 가공 온도와 Tg 점의 관계에서는 보존 온도 또는 가공 온도와 Tg 점의 차이는 수십℃ 이내로 할 수도 있다.
광학 소자와 그 제조 방법의 제2 실시예
다음에, 본 발명의 광학 소자와 그 제조 방법의 제2 실시예를 도 5a 내지 5e를 참조하여 설명한다.
도 5a에서는 용융 실리카(용융된 실리카 기반의 유리) 같은 광학 재료로 이루어지는 기판(34) 상에 개구부(37H)를 가지는 제2 마스크 층(37B)이 형성되어 있다. 이 제2 마스크 층(37B)은 내에칭성의 재료로 이루어지며, 그 두께는 일례로서 약 0.1㎛로 한다. 제2 마스크 층(37B)은 예를 들면 백금 등의 무기재료로 구성할 수도 있으며 하드마스크로 구성할 수도 있다.
도 5b에서는 도 5a의 기판(34) 상에 마스크 층(35)이 도포되어 있다. 마스크 층(35)은 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.에서 만든 PMER P-LA900PM 또는 Clariant에서 만든 AZ PLP-30이나 AZ PLP-40과 같은 두꺼운 막을 형성하는 데 양호한 특성을 가지는 감광성 재료(또는 포토레지스트)로 이루어지며, 스핀 코팅법 등에 의해 소정 두께로 도포되어 있다. 마스크 층(35)의 두께는 일례로서 약 25㎛로 한다.
도 5c에서는 도 5b의 기판(34) 상의 마스크 층(35)의 패터닝에 의해 제1 마스크 층(36)이 형성되어 있는 동시에 제2 마스크 층(37B)이 노출되어 있다. 마스크 층(35)의 패터닝은 예를 들면 노광 및 현상에 의해 행한다. 제1 마스크 층(36)의 직경은 일례로서 약 100㎛ ∼ 약 250㎛로 한다.
도 5d에서는 도 5c의 기판(34)[또는 기판(34) 상의 제1 마스크 층(36)]에 열처리를 행하고, 제1 마스크 층(36)의 표면적이 표면 장력으로 적어지도록 변형시켜서 완만한 곡면을 가지는 볼록 형상으로 변형시킨다.
열처리에 의해 도 5c의 마스크 층(36)은 도 5d의 마스크 층(36A)으로 되어 있으며, 마스크 층(36A)은 둥근 볼록 형상(볼록 렌즈 형상)을 가진다.
도 5e에서는 도 5d의 마스크 층(36A)의 형상이 기판(34)에 전사되어기판(34A)이 형성되어 있고 광학 소자(30)가 형성되어 있다.
예를 들면, RIE법 등의 에칭에 의해 마스크 층(36A)의 형상을 기판(34)에 전사하여 광학 소자(30)를 형성한다. 마스크 층(37B)은 볼록부(31) 형성용의 에칭 시에 에칭되지 않는 재료 또는 에칭되기 어려운 재료 또는 에칭 레이트가 작은 재료로 구성된다. 또한, 볼록부(31) 형성용의 에칭에서는 예를 들면 NLD 장치 또는 ICP 장치를 이용한다.
볼록부(31)는 마스크 층(36A)이 전사되어 형성되어 있고, 평탄부(32)는 마스크 층(36A, 37B) 사이의 형상이 전사되어 형성되어 있으며, 외주부(33)는 마스크 층(37B)에 의해 마스크되어 있어 에칭되어 있지 않다. 외주부(33)의 표면은 평탄하거나 또는 대략 평탄하다.
볼록부(31)의 외주에는 홈(39)이 형성되어 있다. 이 홈(39)에 의해 볼록부(31)와 평탄부(32)의 구별이 명확하게 되어 있다.
도 5a 내지 5e에 나타내는 제조 방법에 의하면 볼록 렌즈의 기능을 가지는 볼록부(31)를 형성하는 동시에 두께가 두꺼운 외주부(33)를 형성할 수 있다. 또한, 볼록부(31)와 외주부(33)의 위치 정밀도는 마스크 층(35)의 패터닝 정밀도를 유지할 수 있기 때문에, 높은 위치 정밀도로 볼록부(31)와 외주부(33)를 작성할 수 있다. 이에 따라, 볼록부(31)의 주위에 위치하는 두께가 얇은 평탄부(32)를 적게 할 수 있어서, 예를 들면 감광성 재료의 해상도까지 좁게 하는 것이 가능하다.
또한, 외주부(33)에서의 두께를 볼록부(31)에서의 두께보다 크게 할 수 있기 때문에, 광학 소자(30)는 기계적 강도를 보다 향상시키는 동시에 기판(34A)의 두께방향의 진동의 공진 주파수를 높일 수 있어서 공진하기 어렵게 할 수 있다.
또한, 광학 소자(30)에서는 평탄부(32)의 주위에 두꺼운 외주부(33)가 형성되어 있어서, 도 5a 내지 5e의 제조 방법을 이용함으로써 유리 몰드법으로는 작성이 곤란한 형상의 광학 소자를 작성할 수 있다.
또한, 도 5a의 제2 마스크 층(37B)은 리프트-오프법 등에 의해 형성할 수 있는데, 이 형성 공정에서는 포토레지스트의 리무버 등의 사용을 수반하므로 마스크 층(35)이 감광성 재료 등의 유기재료인 경우에는 제2 마스크 층(37B)의 형성 공정을 마스크 층(35, 36)의 형성 공정보다 전에 하는 것이 바람직하다.
또한, 제2 마스크 층(37B)은 도 5e의 기판(34A)의 가공 공정에서 가공되지 않는 것이 바람직하기 때문에, 도 5e의 공정에서는 이온 밀링법보다 화학적인 반응을 이용하는 RIE법 쪽이 바람직하다.
도 5a 내지 5e의 제조 방법에서는, 일례로서 마스크 층(35)은 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.에서 만든 PMER P-LA900PM 또는 Clariant에서 만든 AZ PLP-30이나 AZ PLP-40과 같은 유리 전이 온도(Tg 점)가 약 45℃ ∼ 약 55℃의 재료를 이용하며, 열처리 온도는 약 110℃ ∼ 약 150℃의 범위에서 행한다.
또한, 제1 마스크 층(36)을 열처리에 의해 광학적으로 완만한 면이 얻어질 정도로 둥글게 변형시키기 위해서는 마스크 층(35)의 재료는 Tg 점이 열처리 온도보다 낮은 재료로 하고 있다.
또한, 드라이 에칭 등의 제조법에 의해 제1 마스크 층(36)의 형상을 기판(34)에 형성하는 경우에는 열처리 후의 마스크 층(36A)이 변질되지 않을 것이요구되기 때문에, 열처리 온도는 마스크 층(36A)이 변질되지 않는 온도로 하고 있다. 예를 들면, 열처리 온도는 제1 마스크 층(36)의 탄화 온도보다 낮은 온도로 한다.
마스크 층(36, 37B)이 형성된 기판(34)의 유지 상태에서 마스크 층(36)이 변형되면, 프로세스의 재현(재현성)이 어렵게 된다. 또한, 드라이 에칭 프로세스 중에 마스크 층(36, 37B)이 변형되면 프로세스의 재현이 곤란하게 된다.
이에 따라, 마스크 층(35)의 재료는 Tg 점이 보존 온도(실온 또는 상온) 또는 가공 프로세스 온도(실온 부근 또는 상온 부근)보다 높은 재료로 하고 있다.
프로세스의 안정성의 관점에서 열처리 온도는 Tg 점보다 여유를 가지고 높은 온도로 하는 것이 바람직하다.
즉, 마스크 층(36)을 열처리에 의해 그 표면적이 작아지도록 변형시키기[열처리에 의해 마스크 층(36)을 유동이 가능한 상태로 하고 마스크 층(36)의 표면 장력에 의해 마스크 층(36)을 변형시키기] 위해서는 열처리 온도는 Tg 점보다 수십℃ 높은 것이 바람직하다.
일례로서, 열처리 온도를 Tg 점보다 40℃ 정도 이상 높은 온도로 함으로써 예를 들면 1시간 이내에 마스크 층(36)을 둥글게 변형시킬 수 있어서 효율적으로 광학 소자(30)를 제조할 수 있다.
또한, 같은 관점에서 보존 온도 또는 가공 온도와 Tg 점의 관계에서는 보존 온도 또는 가공 온도와 Tg 점의 차이는 수십℃ 이내로 할 수도 있다.
광학 소자와 그 제조 방법의 제3 실시예
다음에, 본 발명의 광학 소자와 그 제조 방법의 제3 실시예를 도 6a 내지 6e를 참조하여 설명한다.
도 6a에서는 용융 실리카(용융된 실리카 기반의 유리) 같은 광학 재료로 이루어지는 기판(44) 상에 개구부(47H)를 가지는 제3 마스크 층(47B)이 형성되어 있다. 이 제3 마스크 층(47B)은 내에칭성의 재료로 이루어지며, 그 두께는 일례로서 약 0.1㎛로 한다. 제3 마스크 층(47B)은 예를 들면 백금 등의 무기재료로 구성할 수도 있으며 하드마스크로 구성할 수도 있다.
도 6b에서는 도 6a의 기판(44) 상에 마스크 층(45)이 도포되어 있다. 마스크 층(45)은 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.에서 만든 PMER P-LA900PM 또는 Clariant에서 만든 AZ PLP-30이나 AZ PLP-40과 같은 두꺼운 막을 형성하는 데 양호한 특성을 가지는 감광성 재료(또는 포토레지스트)로 이루어지며, 스핀 코팅법 등에 의해 소정 두께로 도포되어 있다. 마스크 층(45)의 두께는 일례로서 약 25㎛로 한다. 또한, 마스크 층(45)은 상기 마스크 층(35)과 동일한 재료로 한다.
도 6c에서는 도 6b의 기판(44) 상의 마스크 층(45)의 패터닝에 의해 제1 마스크 층(46) 및 제2 마스크 층(47C)이 형성되어 있다.
제2 마스크 층(47C)은 제3 마스크 층(47B)과 이 제3 마스크 층(47B)을 덮도록 적층된 제4 마스크 층(47)을 가진다.
제4 마스크 층(47)은 제3 마스크 층(47B)보다 마스크 층(46)에 가깝게 배치되어 있다. 마스크 층(45)의 패터닝은 예를 들면 노광 및 현상에 의해 행한다.제1 마스크 층(46)과 제2 마스크 층(47C)의 간격은 일례로서 약 50㎛로 하며, 제1 마스크 층(46)의 직경은 일례로서 약 100㎛ ∼ 약 250㎛로 한다.
도 6d에서는 도 6c의 기판(44)[또는 기판(44) 상의 제1 및 제2 마스크 층(46, 47C)]에 열처리를 행하며, 마스크 층(46)의 표면적이 표면 장력으로 적어지도록 변형시켜서 완만한 곡면을 가지는 볼록 형상으로 변형시킨다.
열처리에 의해 도 6c의 마스크 층(46, 47)은 도 6d의 마스크 층(46A, 47A)으로 되어 있으며, 마스크 층(46A)은 둥근 볼록 형상(볼록 렌즈 형상)을 가진다.
도 6e에서는 도 6d의 마스크 층(46A, 47A)의 형상이 기판(44)에 전사되어 기판(44A)이 형성되어 있고 광학 소자(40)가 형성되어 있다. 예를 들면, RIE법 등의 에칭에 의해 마스크 층(46A, 47A)의 형상을 기판(44)에 전사하여 광학 소자(40)를 형성한다. 마스크 층(47B)은 볼록부(41) 형성용의 에칭 시에 에칭되지 않는 재료 또는 에칭되기 어려운 재료 또는 에칭 레이트가 작은 재료로 구성된다. 또한, 볼록부(41) 형성용의 에칭에서는 NLD 장치 또는 ICP 장치를 이용한다.
볼록부(41)는 마스크 층(46A)이 전사되어 형성되어 있으며, 평탄부(42)는 마스크 층(46A, 47A) 사이의 형상이 전사되어 형성되어 있다.
외주부(43)는 내측의 제1 외주부(43A)와 외측의 제2 외주부(43B)를 가지며, 제1 외주부(43A)의 두께는 제2 외주부(43B)의 두께보다 작고 단(2단)을 형성하고 있다. 또한, 제2 외주부(43B)는 마스크 층(47B)에 의해 마스크되어 있어 에칭되지 않는다. 제1 및 제2 외주부(43A, 43B)의 표면은 평탄하거나 또는 대략 평탄하다.
볼록부(41)의 외주에는 홈(49)이 형성되어 있으며, 평탄부(42)의 외주에는홈(48)이 형성되어 있다. 홈(48, 49)에 의해 볼록부(41), 평탄부(42) 및 외주부(43)의 구별이 명확하게 되어 있다.
도 6a 내지 6e에 나타내는 제조 방법에 의하면, 볼록 렌즈의 기능을 가지는 볼록부(41)를 형성하는 동시에 두께가 두꺼운 외주부(43)를 형성할 수 있다. 또한, 볼록부(41)와 외주부(43)의 위치 정밀도는 마스크 층(45)의 패터닝 정밀도를 유지할 수 있기 때문에, 높은 위치 정밀도로 볼록부(41)와 외주부(43)를 작성할 수 있다. 이에 따라, 볼록부(41)의 주위에 위치하는 두께가 얇은 평탄부(42)를 적게 할 수 있어서, 예를 들면 감광성 재료의 해상도까지 좁게 하는 것이 가능하다.
또한, 외주부(43)[제2 외주부(43B)]를 볼록부(41)보다 두껍게 할 수 있기 때문에, 광학 소자(40)의 기계적 강도를 보다 향상시키는 동시에 두께 방향의 진동의 공진 주파수를 높일 수 있어서 공진하기 어려운 구조로 할 수 있다.
도 6e의 광학 소자(40)는 볼록부(41)에 가까운 제1 외주부(43A)가 제2 외주부(43B)보다 두께가 얇게 되어 있기 때문에, 광로를 가로막기 어려운 구조로 되어 있어서 이른바 가림을 방지할 수 있는 구조로 되어 있다.
또한, 이러한 구조에 의해 도 5e의 광학 소자(30)와 비교하여 외주부를 볼록부의 가까이까지 형성할 수 있어서 기계적 강도 및 공진 주파수를 한층 더 향상시킬 수 있다.
또한, 광학 소자(40)에서는 평탄부(42)의 주위에 두께가 두꺼운 부분(43)이 형성되어 있어서, 도 6a 내지 6e6e조 방법을 이용함으로써 유리 몰드법으로는 작성이 곤란한 형상의 광학 소자를 작성할 수 있다.
광 픽업
도 7은 본 발명에 따른 광학 소자를 가지는 광 픽업의 제1 실시예를 나타내는 구성도이다.
이 광 픽업(1)은 레이저 다이오드(4)와, 콜리메이터 렌즈(5)와, 빔 스플리터(3)와, 1/4 파장판(λ/4판)(9)과, 집광렌즈(6)와, 광 검출기(8)와, 광학 소자(20)를 가진다. 이 광학 소자(20)는 암에 장착된 슬라이더일 수도 있으며, 2축 액츄에이터에 의해 포커스 방향 및 트래킹 방향으로 이동하는 구성으로 할 수도 있다.
레이저 다이오드(4)는 구동신호 SL에 따라 직선 편광의 레이저광을 출력하고, 출력 레이저광을 콜리메이터 렌즈(5)에 공급한다.
콜리메이터 렌즈(5)는 레이저 다이오드(4)로부터의 레이저광을 평행광으로 하여 빔 스플리터(3)에 공급한다.
빔 스플리터(3)는 콜리메이터 렌즈(5)로부터의 레이저광을 투과하여 1/4 파장판(9)을 통하여 광학 소자(20)의 볼록부(21)에 공급한다.
광학 소자(20)의 볼록부(21)는 대물렌즈의 기능을 가지며, 빔 스플리터(3)로부터의 레이저광을 집광하여 광 디스크(80)의 트랙에 공급한다. 이에 따라, 레이저 다이오드(4)로부터의 레이저광은 광 디스크(80)의 기록면에 집광된다.
또한, 광학 소자(20)는 광 디스크(80)에서 반사한 레이저광을 1/4 파장판(9)을 통하여 빔 스플리터(3)에 복귀시킨다.
빔 스플리터(3)는 광학 소자(20)로부터의 레이저광을 입사시키고, 입사된 레이저광을 반사하여 집광렌즈(6)에 공급한다.
집광렌즈(6)는 빔 스플리터(3)로부터의 레이저광을 집광하여 광 검출기(8)에 공급한다.
광 검출기(8)는 집광렌즈(6)로부터의 레이저광을 수광부에서 수광하여 출력신호 SA를 생성한다. 광 검출기(8)는 예를 들면 트래킹 에러 신호, 포커스 에러 신호, RF 신호 또는 다른 신호를 계산하는 신호를 생성하는 4분할 광 검출기로 구성한다.
도 7의 광 픽업(1)에서는 광학 소자(20)를 이용함으로써 도 1a 및 1b의 광학 소자(10)를 이용한 광 픽업에 비해 공진 주파수를 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 전송 레이트가 높은 데이터의 기록 및 /또는 재생이 가능해진다. 또한, 광학 소자(20)를 이용함으로써 광 픽업의 기계적 강도 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 광학 소자(30)를 가지는 광 픽업의 제2 실시예를 나타내는 구성도이다.
이 광 픽업(1A)은 도 7에 나타낸 광 픽업(1)에 사용된 광학 소자(20)를 대신하여 광학 소자(30)를 갖는다. 나머지 구성은 광 픽업(1)의 구성과 동일하다.
도 9는 본 발명에 따른 광학 소자(40)를 가지는 광 픽업의 제3 실시예를 나타내는 구성도이다.
이 광 픽업(1B)은 도 7에 나타낸 광 픽업(1)에 사용된 광학 소자(20)를 대신하여 광학 소자(40)를 갖는다. 나머지 구성은 광 픽업(1)의 구성과 동일하다.
본 발명의 실시예에서, 광학 기판으로서 예를 들면 용융 실리카(용융된 실리카 기반의 유리)를 사용함으로써 굴절 지수가 약 1.46이고 NA가 약 0.85이며(2군의 렌즈를 형성할 때) 공진 주파수가 약 400㎑ 내지 약 700㎑인 광학 소자와 광 픽업을 제조할 수 있다. 광학 소자의 관련 기술의 공진 주파수는 약 100㎑ 내지 약 250㎑이다.
예를 들면, 도 1a에 나타낸 관련 기술의 광학 소자(10)는 볼록부(11)의 곡률 반경 R1이 150㎛일 때 ψ1200㎛, L11200㎛, t130㎛, 공진 주파수 227㎑를 컴퓨터 시뮬레이션으로 얻을 수 있다. 또한, 예를 들면 도 3a에 나타낸 본 발명의 광학 소자(20)는 볼록부(21)의 곡률 반경 R2가 150㎛일 때 ψ2200㎛, ψ3400㎛, L21200㎛, t230㎛, t380㎛, 공진 주파수 630㎑를 컴퓨터 시뮬레이션으로 얻을 수 있다.
본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 광학 소자와 대물 렌즈로서 이 광학 소자를 사용하는 광 픽업은 광 디스크뿐만 아니라 컴팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD), 미니 디스크(MD) 또는 자기 광(MO) 디스크 같은 여러 가지의 다양한 저장 매체를 사용하는 광 디스크 장치와 자기-광 디스크 장치에서 기록 및/또는 재생에 이용될 수 있다.
이러한 상기 실시예들은 본 발명의 단순한 예에 불과하며 따라서 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 광학 소자는 외주부가 두껍게 형성되어 있기 때문에, 외주부보다 얇은 평탄부를 적게 할 수 있어서 기계적 강도를 증대할수 있다. 또한, 두께가 얇은 평탄부의 감소에 의해 벤딩 강도가 증가하며 두께 방향의 공진 주파수는 높아져서 공진되기 어려운 구조로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 광학 소자는 두께가 얇은 평탄부의 감소에 의해 광학 소자의 사이즈를 크게 할 수 있다. 이에 따라, 접착제의 돌출량의 허용치를 크게 하는 것이 가능하게 되어 렌즈 홀더에 대한 장착 공정이 용이하게 되는 동시에 렌즈 홀더에 형성되는 장착 부분의 직경도 크게 할 수 있으며 그 정밀도도 완화할 수 있기 때문에, 이 광학 소자를 장착하는 렌즈 홀더의 정밀도를 완화시킬 수 있다.
본 발명의 광학 소자의 제조 방법에 의하면, 볼록부를 형성하는 경우에 공정을 증대시키지 않거나 또는 거의 증대시키지 않고도 두께가 두꺼운 외주부를 형성할 수 있다. 또한, 볼록부와 외주부의 위치 정밀도는 마스크 층의 패터닝의 위치 정밀도를 유지할 수 있으므로 고정밀도로 제작할 수 있으며, 볼록부의 외주의 평탄부를 적게 할 수 있어서, 예를 들면 마스크 층의 재료의 해상도 정도까지 좁게 하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 광학 소자의 제조 방법에 의하면, 외주부의 마스크 층의 재료로서 내에칭성의 재료를 이용함으로써 외주부를 볼록부보다 두껍게 할 수 있어서 기계적 강도 및 공진 주파수를 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 외주부의 마스크 층으로서 적층 구조의 마스크 층을 이용함으로써 두꺼운 외주부가 다단구조의 광학 소자를 작성할 수 있어서 외주부가 광로를 가로막기 어려운 구조로 할 수 있기 때문에, 두꺼운 외주부를 볼록부의 가까이까지 형성할 수 있어서 기계적 강도 및 공진 주파수를 한층 더 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광 픽업에 의하면, 상기 본 발명에 따른 광학 소자를 가지는 광 픽업을 제공할 수 있다.

Claims (23)

  1. 광학 재료로 이루어지는 기판을 가지는 광학 소자로서,
    상기 기판은,
    볼록 렌즈의 기능을 가지는 볼록부와,
    상기 볼록부의 주위에 위치하는 평탄부와,
    상기 평탄부의 주위에 위치하는 외주부를 가지며,
    상기 외주부의 두께는 상기 평탄부의 두께보다 두꺼운 광학 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외주부의 두께는 상기 볼록부의 두께보다 두꺼운 광학 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 상기 볼록부와 상기 평탄부간의 경계에 형성되어 상기 볼록부 영역을 정하는 제1 홈을 포함하는 광학 소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기판은 상기 평탄부와 상기 외주부간의 경계에 형성되어 상기 평탄부 영역을 정하는 제2 홈을 포함하는 광학 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광학 재료는 용융 실리카를 포함하는 광학 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 외주부의 표면은 평탄 또는 대략 평탄하여 장착이 용이한 광학 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 외주부에는 복수의 단이 형성되어 있으며, 외측 단에서의 상기 기판의 두께는 내측 단에서의 상기 기판의 두께보다 두꺼워서 가림이 방지되는 광학 소자.
  8. 광학 재료로 이루어지는 기판을 가지는 광학 소자로서,
    상기 기판은,
    볼록 렌즈의 기능을 가지는 볼록부와,
    상기 볼록부의 주위에 위치하는 평탄부와,
    상기 평탄부의 주위에 위치하는 외주부와,
    상기 볼록부와 상기 평탄부간의 경계에 형성되어 상기 볼록부 영역을 정하는 제1 홈과,
    상기 평탄부와 상기 외주부간의 경계에 형성되어 상기 평탄부 영역을 정하는 제2 홈을 가지며,
    상기 외주부의 두께는 상기 평탄부의 두께보다 두꺼우며,
    상기 평탄부와 상기 외주부는 모두 두께 방향으로 평면 형상을 가지며,
    상기 볼록부, 상기 평탄부 및 상기 외주부는 상기 기판에 의해 일체형이 되는 광학 소자.
  9. 광학 재료로 이루어지는 기판을 가지는 광학 소자로서,
    상기 기판은,
    볼록 렌즈의 기능을 가지는 볼록부와,
    상기 볼록부의 주위에 위치하는 평탄부와,
    상기 평탄부의 주위에 위치하는 외주부와,
    상기 볼록부와 상기 평탄부간의 경계에 형성되어 상기 볼록부 영역을 정하는 홈을 가지며,
    상기 외주부의 두께는 상기 볼록부의 두께보다 두꺼우며,
    상기 평탄부와 상기 외주부는 모두 두께 방향으로 평면 형상을 가지며,
    상기 볼록부, 상기 평탄부 및 상기 외주부는 상기 기판에 의해 일체형이 되는 광학 소자.
  10. 광학 재료로 이루어지는 기판을 가지는 광학 소자로서,
    상기 기판은,
    볼록 렌즈의 기능을 가지는 볼록부와,
    상기 볼록부의 주위에 위치하는 평탄부와,
    상기 평탄부의 주위에 위치하는 제1 외주부와,
    상기 제1 외주부의 주위에 위치하는 제2 외주부와,
    상기 볼록부와 상기 평탄부간의 경계에 형성되어 상기 볼록부 영역을 정하는 제3 홈과,
    상기 평탄부와 상기 제1 외주부간의 경계에 형성되어 상기 평탄부 영역을 정하는 제4 홈을 가지며,
    상기 제1 및 제2 외주부의 두께는 상기 평탄부의 두께보다 두껍고, 상기 제2 외주부의 두께는 상기 제1 외주부의 두께보다 두꺼우며,
    상기 평탄부와 상기 제1 및 제2 외주부는 모두 두께 방향으로 평면 형상을 가지며,
    상기 볼록부, 상기 평탄부, 및 상기 제1 및 제2 외주부는 상기 기판에 의해 일체형이 되는 광학 소자.
  11. 광학 재료로 이루어지는 기판 상에 제1 마스크 층과 상기 제1 마스크 층을 둘러싸는 제2 마스크 층을 형성하는 공정과,
    상기 제1 마스크 층을 열처리에 의해 볼록 렌즈의 형상으로 하는 공정과,
    상기 제1 마스크 층의 상기 볼록 렌즈의 형상이 상기 기판에 전사되도록 상기 기판을 에칭하는 공정
    을 포함하는 광학 소자의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 마스크 층을 형성하는 공정에서는 상기 기판 상의 감광성 재료로 이루어지는 마스크 층을 패터닝함으로써 상기 제1 및 제2 마스크 층을 형성하는 광학 소자의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 마스크 층을 열처리에 의해 볼록 렌즈의 형상으로 하는 공정에서, 상기 열처리 온도는 상기 제1 마스크 층의 유리 전이 온도보다 높은 광학 소자의 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 마스크 층을 열처리에 의해 볼록 렌즈의 형상으로 하는 공정에서, 상기 열처리 온도는 상기 제1 마스크 층의 탄화 온도보다 낮은 광학 소자의 제조 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 마스크 층을 열처리에 의해 볼록 렌즈의 형상으로 하는 공정에서, 상기 열처리 온도는 실온 또는 상온보다 높은 광학 소자의 제조 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 마스크 층을 형성하는 공정에서는 개구부를 가지는 상기 제2 마스크 층을 형성한 후에 상기 개구부에 상기 제1 마스크 층을 형성하며,
    상기 제2 마스크 층은 내에칭성의 재료로 이루어지는 광학 소자의 제조 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제2 마스크 층은,
    내에칭성의 재료로 이루어지는 제3 마스크 층과,
    상기 기판 상의 상기 제3 마스크 층을 덮도록 상기 제3 마스크 층상에 적층된 제4 마스크 층
    을 가지며,
    상기 제4 마스크 층은 상기 제1 마스크 층과 같은 재료로 이루어지는 광학 소자의 제조 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 기판은 용융 실리카로 형성되며,
    상기 제1 마스크 층은 두꺼운 막을 형성하는 데 양호한 특성을 갖는 광학상의 투명 재료로 형성되며,
    상기 제2 마스크 층은 백금으로 형성되는 광학 소자의 제조 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제3 마스크 층은 백금으로 형성되며,
    상기 제4 마스크 층은 두꺼운 막을 형성하는 데 양호한 특성을 갖는 광학상의 투명 재료로 형성되는 광학 소자의 제조 방법.
  20. 광 저장 매체의 기록 및/또는 재생 장치 상에 장착될 때 대물 렌즈의 기능을 하는 광학 소자와, 상기 광 저장 매체에 대해 기록 및/또는 재생하는 데 사용되는 반사광 빔을 수광하는 광 검출기를 가지는 광 픽업으로서,
    상기 광학 소자는 광학 재료로 이루어지는 기판을 가지며,
    상기 기판은,
    볼록 렌즈의 기능을 가지는 볼록부와,
    상기 볼록부의 주위에 위치하는 평탄부와,
    상기 평탄부의 주위에 위치하는 외주부
    를 가지며,
    상기 외주부의 두께는 상기 평탄부의 두께보다 두꺼워서 기계적 강도를 향상시키며 공진 주파수를 증가시키는 광 픽업.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 외주부의 두께는 상기 볼록부의 두께보다 두꺼워서 상기 광학 소자의 기계적 강도를 향상시키며 상기 광학 소자의 공진 주파수를 증가시키는 광 픽업.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 외주부의 표면은 평탄 또는 대략 평탄하여 상기 광학 소자의 장착을 용이하게 하는 광 픽업.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 외주부에는 복수의 단이 형성되어 있으며, 외측 단에서의 상기 기판의 두께는 내측 단에서의 상기 기판의 두께보다 두꺼워서 가림이 방지되는 광 픽업.
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