专利名称：光学元件、光学元件的制造用金属模和光学元件的制造方法
技术领域：
本发明涉及光学元件、光学元件的制造用金属模和光学元件的制造方法。
背景技术：
在现有的光学元件的制造方法中，例如有在将空洞加工为所希望的形状的金属模中充填熔融玻璃等的光学材料来制造模塑透镜的光学元件的制造方法。
此外，有利用反应性离子刻蚀(RIE)等的刻蚀方法、以光致抗蚀剂膜作为刻蚀掩模将光学材料刻蚀为所希望的透镜形状的光学元件的制造方法。
此外，有以机械的方式将光学材料研磨为所希望的透镜形状的光学元件的制造方法。
此外，在光磁盘装置或DVD(数字多用途盘)装置等的信息存储装置中，将光头接近地配置在圆盘状的信息记录媒体的表面上，对信息记录媒体的表面照射已被聚束的激光，进行对于信息记录媒体的信息的记录或来自信息记录媒体的信息的读出。
在这样的信息存储装置中，在为了谋求信息记录的大容量化、打算提高信息的记录密度的情况下，必须将激光聚焦成很细的光束，照射到信息记录媒体的表面上，为此，必须使用数值孔径(NA)高的物镜。此时，由于使用口径大的透镜，光头变得大型化，故必须抑制透镜的口径。因而，就要使用数值孔径高的、而且小型的透镜，其结果，透镜必须非常靠近地配置在信息记录媒体的表面上。
由于浮起用光头与高速旋转的信息记录媒体的表面之间形成薄的空气层、以从信息记录媒体的表面稍微浮起了的状态来工作，故可将透镜很接近地配置在信息记录媒体的表面上，因而，在记录信息的高密度化方面是有利的。可利用上述的光学元件来构成上述浮起用光头。
图19A～图19E是示出制造现有的浮起用光头中被应用的光学元件的工序的一例的工序图，示出了制造工序的各阶段中的光学元件的侧剖面。首先，参照
现有的光学元件的制造方法。在该例中，使用组合了通常的透镜2112和球透镜2106的高数值孔径的物镜形成了光学元件。
如图19A中所示，如果从平面来看，则首先在矩形的板状的滑动基板2102的中央部形成研钵状的、而且贯通滑动基板2102的透镜容纳孔2104。如图19B中所示，在将球透镜2106放进该孔2104中并进行粘接固定后，如图19C中所示，将球透镜2106的从透镜容纳孔2104突出的部分2106A研磨成与滑动基板2102的下表面为同一水平面。以这种方式进行了平坦化的滑动基板2102和球透镜2106的下表面成为从信息记录媒体的表面稍微浮起了的面。
接着，如图19D中所示，为了在滑动基板2102的下表面的两端部上形成2条浮起用导轨2108、2108，采用利用了例如离子研磨或RIE(反应性离子刻蚀)等的干法刻蚀和半导体光刻技术的有选择的刻蚀，夹住球透镜2106形成2个槽2110、2110。
最后，在滑动基板2102上以封住透镜容纳孔2104的方式配置并粘接固定在另外的工序中形成的透镜2112(例如模塑玻璃透镜)，完成光学元件2114。
在上述的现有的光学元件的制造方法、例如模塑透镜的制造方法中，在空洞的加工方面很麻烦。
在上述的现有的光学元件的制造方法、例如使用RIE等的刻蚀技术的制造方法中，在光学材料方面存在制约，能进行RIE等的刻蚀的光学材料中的能得到数值孔径NA大的透镜的高折射率的光学材料很少。
此外，从降低光学系统的制造成本的观点来看，希望有制造多个光学系统的制造方法。
此外，在利用上述的光学元件构成了浮起用光头的情况下，为了对于信息记录媒体以高密度记录信息并从信息记录媒体重放以高密度记录了的信息，必须使激光聚焦成很细的光束，同时必须以高精度照射到信息记录媒体上的特定的位置上。因而，在现有的浮起用光头2114中，特别是在与透镜有关的加工、组装作业中，要求非常高的精度，在作业中很费时间，同时必须有熟练的操作。此外，关于所使用的部件，也必须以非常高的精度来形成。
例如，必须在滑动基板2102中以高精度形成透镜容纳孔2104，必须在透镜容纳孔2104内以高精度配置并固定球透镜2106。此外，对球透镜2106要求非常高的正球度和半径的精度。而且，在从透镜容纳孔2104突出的球透镜2106的研磨中，也必须以高精度控制研磨量，以便与滑动基板2102的表面为相同的水平面。再者，在将透镜2112配置在透镜容纳孔2104的情况下，也必须以3维的微米级的非常高精度进行位置重合，由于以往在观察像差时进行该位置重合，故加上透镜2112是两个凸透镜而且是难以操纵的形状，在作业方面很费时间，此外必须有熟练的操作。
而且，因为必须有高精度的部件，而且作业效率差，结果，成本变高。此外，由于成为在透镜容纳孔2104上配置透镜2112、透镜2112从滑动基板2102突出的状态，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实现制造成本便宜的浮起用光头方面有利的光学元件、可使用于该光学元件的制造的制造用金属模和该光学元件的制造方法。
本发明是以上述诸问题的解决为目的而进行的。
发明内容
因而，本发明的目的在于提供能容易地制造而且制造成本便宜的光学元件、可使用于该光学元件的制造的制造用金属模和该光学元件的制造方法。
按照本发明，提供以下那样的光学元件，该具有光学材料的基体材料的光学元件，其特征在于在上述基体材料的一个面上形成了具有第1曲率的凸部，在与上述基体材料的上述一个面的凸部相对的另一个面上形成了具有第2曲率的凹部，在上述凹部中充填了其折射率与上述基体材料的折射率不同的光学材料。
上述凸部和上述凹部具有关于光轴呈轴对称或大致轴对称的形状，在上述一个面中的上述凸部的周围形成了第1平坦部，在上述另一个面中的上述凹部的周围形成了第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关系。
在上述凹部中已被充填的上述光学材料的表面与上述第2平坦部可互相呈平行或大致平行的关系。
在上述凹部中已被充填的上述光学材料的表面与上述第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轴可位于同一直线上或大致同一直线上。
上述凸部和上述凹部的表面的曲率半径可为恒定或大致恒定。
此外，本发明的光学元件是具有光学材料的基体材料的光学元件，其特征在于在上述基体材料的一个面上形成了孔，在上述孔的底部形成了具有第1曲率的凸部。
在与上述基体材料的上述一个面相对的另一个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关于光轴呈轴对称或大致轴对称的形状，在上述一个面中的上述孔的周围形成了第1平坦部，在上述另一个面中的上述凹部的周围形成了第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关系。
上述孔的上述凸部可位于通过上述第1平坦部的平面与上述第2面之间。
上述凸部和凹部的光轴可位于同一直线上或大致同一直线上。
上述凸部和上述凹部的表面的曲率半径可为恒定或大致恒定。
在上述凹部中可充填了其折射率与上述基体材料的折射率不同的光学材料。
在上述凹部中已被充填的上述光学材料的表面与上述第2平坦部可互相呈平行或大致平行的关系。
在上述凹部中已被充填的上述光学材料的表面与上述第2平坦部可位于同一平面上或大致同一平面上。
此外，本发明的光学元件是包含由光学材料构成的基体材料和被该基体材料支撑的透镜的光学元件，其特征在于上述基体材料由第1折射率的透明材料形成，上述透镜作为在上述基体材料的一个板面上形成的凹部中充填了具有与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镜来形成，在上述基体材料的上述透镜一侧的板面上，与上述基体材料一体地形成了浮起用导轨。
上述基体材料可由石英玻璃来形成。
在上述基体材料的上述透镜一侧的板面上，可覆盖了其硬度比形成上述基体材料的上述透明材料的硬度高的、由以碳为主要成分的透明材料构成的保护膜。
在上述基体材料的上述透镜一侧的板面与上述保护膜之间，可形成了由其硬度比上述基体材料的硬度高、但比上述保护膜的硬度低的透明材料构成的第2保护膜。
上述第2保护膜可由氧化铝或石英或氮化硅来形成。
此外，本发明的光学元件是包含由光学材料构成的基体材料和被该基体材料支撑的透镜的光学元件，其特征在于上述基体材料包含由透明材料形成的第1和第2基体材料，上述透镜作为在上述第1基体材料的一个板面上形成的具有第1曲率的凹部中充填了具有与构成上述第1基体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镜来形成，上述第2基体材料由其硬度比形成上述第1基体材料的上述透明材料的硬度高的透明材料构成，使其板面与上述第1基体材料的上述透镜一侧的板面相对并被密接到上述第1基体材料上而配置，在上述第2基体材料的与上述第1基体材料相反一侧的板面上，与上述第2基体材料一体地形成浮起用导轨，在上述第2基体材料的上述浮起用导轨一侧的板面上，覆盖了其硬度比形成上述第2基体材料的上述透明材料的硬度高的、以碳为主要成分的透明的保护膜。
形成上述第1基体材料的上述透明材料可以是石英玻璃。
形成上述第2基体材料的上述透明材料可以是氧化铝或石英或氮化硅。
上述保护膜可以是类似金刚石的碳膜。
上述保护膜的厚度最好为5nm以上。
此外，本发明的光学元件的制造用金属模由光学材料构成的光学元件的制造用金属模，其特征在于具有被充填了熔融状态或软化状态的上述光学材料的空洞；以及对于上述空洞内的上述光学材料形成凸部或凹部的第1销，上述第1销从外部贯通了上述空洞的壁，上述第1销的前端部的中央部具有以第1曲率凹下的凹形状。
上述第1销的前端部可具有关于轴中心呈轴对称或大致轴对称的形状。
在上述第1销的前端部中，上述中央部的曲率半径可为恒定或大致恒定。
上述第1销可从外部贯通上述空洞的壁并突出到上述空洞内。
在上述空洞的壁中，被贯通了上述第1销的周边是平坦的，上述第1销的前端部中的上述凹形状的底部可位于上述空洞的壁中通过上述第1销的周边的平面与相对于该空洞的壁的相对壁之间。
还具有对于上述空洞内的上述光学材料形成位置重合用的标记的第2销，上述第2销可从外部贯通了上述空洞的壁。
此外，本发明的光学元件的制造方法如下所述，在该方法中，使用由形成了多个第1透镜和多个位置重合用的第1标记的光学材料构成的圆盘状的第1基体材料和由形成了与上述多个第1透镜对应的第2透镜和与上述多个位置重合用的第1标记对应的多个位置重合用的第2标记的光学材料构成的圆盘状的第2基体材料来制造光学元件，其特征在于上述圆盘状的第1基体材料的表面上的上述多个第1透镜的中心位置和上述多个第1标记的位置的配置与上述圆盘状的第2基体材料的表面上的对应的上述多个第2透镜的中心位置和上述多个第2标记的位置的配置相一致，具有以上述第1和第2标记重叠的方式接合上述第1和第2基体材料的工序；以及将已被接合的上述第1和第2基体材料分离为由上述第1和第2透镜构成的各个光学元件的工序。
可在上述第1基体材料的表面中的与上述第2基体材料相对的相对面上形成了上述多个第1标记，可在上述第2基体材料的表面中的与上述第1基体材料相对的相对面上形成了上述多个第2标记。
可在上述第1基体材料中形成了与上述多个第1透镜对应的多个孔，在上述多个孔的底面上分别形成了关于轴中心呈轴对称或大致轴对称的形状的凸部，上述凸部构成了上述第1透镜。
此外，本发明的光学元件的制造方法是制造包含由光学材料构成的基体材料和被该基体材料支撑的透镜的光学元件的制造方法，其特征在于准备具有在一个板面的凹部中充填透明材料而形成的透镜的透明的基体材料，在上述基体材料的上述透镜一侧的板面上形成光致抗蚀剂膜，利用光刻技术将上述透镜部分和上述光致抗蚀剂膜构图为支撑部的形状，以上述光致抗蚀剂膜为掩模，对上述基体材料的上述板面进行干法刻蚀以形成槽，其后，除去上述光致抗蚀剂膜，得到上述光学元件。
可利用玻璃形成了上述基体材料。
在除去了上述光致抗蚀剂膜后，可在上述基体材料的上述透镜一侧的板面上覆盖了其硬度比形成上述基体材料的上述透明材料的硬度高的、由以碳为主要成分的透明材料构成的保护膜。
在除去了上述光致抗蚀剂膜后，在上述保护膜的形成之前，可在上述基体材料的上述板面上形成由其硬度比上述基体材料的硬度高、但比上述保护膜的硬度低的透明材料构成的第2保护膜。
上述第2保护膜可由氧化铝或石英或氮化硅来形成。
此外，本发明的光学元件的制造方法是制造包含由光学材料构成的基体材料和被该基体材料支撑的透镜的光学元件的制造方法，其特征在于准备具有在一个板面的凹部中充填透明材料而形成的透镜的透明的第1基体材料，在上述第1基体材料的上述透镜一侧的板面上淀积其硬度比上述第1基体材料的硬度高的透明材料，作成密接到上述第1基体材料上的第2基体材料，在上述第2基体材料的与上述第1基体材料相反一侧的板面上形成光致抗蚀剂膜，利用光刻技术将上述光致抗蚀剂膜构图为浮起用导轨的形状，以上述光致抗蚀剂膜为掩模，对上述第2基体材料的上述板面进行干法刻蚀，在上述第2基体材料的上述板面上形成槽，其后，除去上述光致抗蚀剂膜，得到上述光学元件。
此外，本发明的光学元件的制造方法是制造包含由光学材料构成的基体材料和被该基体材料支撑的透镜的光学元件的制造方法，其特征在于在上述第1基体材料的上述透镜一侧的板面上，使具有在一个板面的凹部中充填透明材料而形成的透镜的透明的第1基体材料与由其硬度比上述第1基体材料的硬度高的第2基体材料的板面相对地接合来形成上述光学元件，在将上述第2基体材料接合到上述第1基体材料上之前或将上述第2基体材料接合到上述第1基体材料上之后，在上述第2基体材料的与上述第1基体材料相反一侧的板面上形成光致抗蚀剂膜，利用光刻技术将上述光致抗蚀剂膜构图为浮起用导轨的形状，以上述光致抗蚀剂膜为掩模，对上述第2基体材料的上述板面进行干法刻蚀，在上述第2基体材料的上述板面上形成槽，其后，除去上述光致抗蚀剂膜，得到上述光学元件。
上述第1基体材料可由玻璃来形成。
上述第2基体材料可由氧化铝或石英或氮化硅来形成。
在除去了上述第2基体材料上的上述光致抗蚀剂膜后，可在上述槽一侧的板面上形成其硬度比上述第2基体材料的硬度高的、以碳为主要成分的保护膜。
以碳为主要成分的保护膜可以是类似金刚石的碳膜。
将上述保护膜的厚度最好形成为5nm以上。
图1是示出本发明的光学元件的第1实施形态的概略的结构图。
图2A～图2D是示出图1的光学元件的制造方法的实施形态的图。
图3是示出本发明的光学元件的第2实施形态的概略的结构图。
图4A～D是示出图3的光学元件的制造方法的实施形态的图。
图5是示出本发明的光学元件的第3实施形态的概略的结构图。
图6A、6B是示出图5的光学元件的制造方法的实施形态的图。
图7是示出组合了图3和图5的光学元件的光学系统的概略的结构图。
图8是示出使用了图7的光学元件的光学系统的概略的结构图。
图9A～图9I是示出高效率地且高精度地制造多个图8中图示的组合光学系统的方法的图。
图10A是示出本发明的光学元件的一例的斜视图，图10B是示出制造图10A的光学元件用的具有透镜的玻璃基板的斜视图。
图11A～图11D是示出制造图10A的光学元件时的各工序的剖面侧面图。
图12A～图12D是示出本发明的第5至第8实施形态的光学元件的剖面侧面图。
图13A～图13D是示出第7实施形态的光学元件的制造工序的剖面侧面图。
图14A～图14E是示出第8实施形态的光学元件的制造工序的剖面侧面图。
图15A～图15D是示出第8实施形态的光学元件的另一制造工序的剖面侧面图。
图16是示出第9实施形态的斜视图。
图17A是示出光学元件的制造方法的斜视图，图17B是示出图17A的一部分的局部剖面侧面图。
图18A是示出光学元件的另一制造方法的斜视图，图18B是示出图18A的一部分的局部剖面侧面图。
图19A～图19E是示出制造现有的光学元件的工序的一例的工序图。
具体实施例方式
由此开始，参照
本发明的优选实施例。
图1是示出本发明的光学元件的第1实施形态的概略的结构图。
该光学元件100具有在平面为正方形或大致正方形、高度比四边的一边小的长方体或大致长方体的一个面100U上形成了凸部103D的形状。光学元件100具有基体材料(基体)101和透镜102。
光学元件100的基体材料101和透镜102的折射率互不相同，可使光在基体材料101和透镜102的边界处折射。此外，可使光在凸部103D的表面上折射。
基体材料101中，在基体材料101的下表面100B上具有呈轴对称或大致轴对称的凹部101B。该凹部101B的表面的曲率半径为恒定或大致恒定。
在凹部101B中充填了其折射率与基体材料101的折射率不同的光学材料，由被该光学材料充填的凹部101B形成了透镜102。
此外，透镜102的凸状的曲面与凹部101B的表面密接。
透镜102的下表面呈平坦或大致平坦，对于光学元件100的上表面100U的平坦部103E呈平行或大致平行。此外，透镜102的下表面和基体材料101的下表面100B的平坦部101C相对于上表面100U的平坦部103E呈平行或大致平行，在图1中位于同一平面上。
基体材料101中，在基体材料101的上表面100U上具有呈轴对称或大致轴对称的凸部103D。该凸部103D的表面的曲率半径为恒定或大致恒定。在凸部103D的周围形成了平坦部103E。
基体材料101的凸部103D和凹部101B的对称轴位于同一直线上或大致同一直线上，同时对于平坦部103E、101C呈垂直或大致垂直。与此相对应，构成透镜的凸部103D和透镜102的光轴位于同一直线上或大致同一直线上。
在将基体材料101的材料例如定为可模塑的光学玻璃、将透镜102的材料例如定为与光学玻璃相比其折射率高的氧化铌(NbO2)的情况下，由于透镜102的折射率比基体材料101的折射率大，故可使透镜102起到凸透镜的功能。作为透镜102的材料，除了上述的氧化铌外，可使用氧化钽、氧化钛、磷化镓、氮化镓、钽·钛·氧化合物等。
通常，利用基体材料101的折射率来提高透镜102的折射率。基体材料101通常使用折射率比空气高的、强度高的光学材料、例如石英玻璃、塑料树脂等的透光性材料。
再有，上述光学元件100适合于在光磁盘装置或DVD装置等的信息存储装置中被接近地配置在圆盘状的信息记录媒体的表面上、对信息记录媒体的表面照射已被聚束的激光以进行对于信息记录媒体的信息的记录或来自信息记录媒体的信息的读出的浮起用光头。以下说明的第2～第8实施形态的光学元件也适合于浮起用光头。
图2A～图2D是示出光学元件100的制造方法的实施形态的概略的说明图。
图2A示出了在光学元件100的制造中使用的制造用金属模199的概略的剖面图。在该制造用金属模199中形成了熔融状态或软化状态的光学材料通过的通路192和空洞(腔)191。
此外，在金属模199的空洞191中，金属模销110的凸部111的一部分从空洞191的底面突出到空洞191内。空洞191中的底面中的凸部111的周围为平坦的。
金属模销110具有平的形状的头部113和从头部113起在垂直方向上突出的凸部111。金属模销110的头部113与金属模199的底面密接，金属模销110的凸部111贯通设置在金属模199的底壁的贯通孔193，其一部分突出到空洞191内。
在金属模199的空洞191中，金属模销160的凸部161的一部分从空洞191的上壁起对于空洞191露出。空洞191的上壁中的凸部161的周围为平坦的。
金属模销160的凸部161的前端部的中央部165成为以圆弧状凹下的凹形状，中央部165的表面的曲率半径呈恒定或大致恒定。
金属模销160具有平的形状的头部163和从头部163起在垂直方向上突出的凸部161。金属模销160的头部163与制造用金属模199的上表面密接，金属模销160的凸部161贯通设置在制造用金属模199的上壁的贯通孔196。从头部163的座面算起的凸部161的前端部的周围边缘的高度与制造用金属模199的上壁的厚度相同或大致相同，贯通孔196的周围边缘与金属模销160的凸部161的前端部的周围边缘密接。
在金属模199中，由于作成了销110、160贯通空洞191的壁的结构，故可制造具有与销110的凸部111的形状和销160的中央部165的形状对应的曲率的透镜102和凸部103D。再者，与对空洞的壁进行加工来设置透镜形状的凹凸的情况相比，金属模的加工可变得简单。
图2B是示出利用图2A的光学元件的制造用金属模199制造的成形品的说明图。
在将夹住空洞191相对地设置的金属模销110、160朝向空洞191按压的状态下，从通路192起在图2A的金属模199的空洞191中充填熔融状态或软化状态的光学材料，使该光学材料硬化，打开金属模199，取出成形品(模塑成形品)。然后，通过从该成形品除去与通路192对应的部分，可得到由图2B中示出的基体材料106构成的成形品。或者，在充填了光学材料后，从已被充填的熔融状态或软化状态的光学材料中除去与通路192对应的部分并进行硬化，通过打开金属模199、取出成形品，可得到由图2B中示出的基体材料106构成的成形品。
再有，注入到空洞191中的光学材料可以是例如熔融状态或软化状态的石英玻璃、塑料合成树脂等。
在基体材料106的底面105B中形成复制了金属模销110的凸部111的孔105H，孔105H的周围是平坦的。
在基体材料106的上表面100U中形成复制了金属模销160的凸部161的前端部的凸部103D，在凸部103D的周围形成了平坦部103E。凸部103D与孔105H的光轴C-C为一致或大致一致。
图2C示出了在图2B的基体材料106的底面105B上淀积了光学材料的层107的状态。在成形品100C中，基体材料106的折射率与层107的折射率不同。
作为光学材料的层107，例如利用溅射、蒸镀、离子镀等方法，在底面105B上层叠了其折射率比基体材料106的折射率高的光学材料、例如氧化铌(NbO2)。利用层107的层叠，就在基体材料106的孔105H中充填光学材料。在层107的表面上形成了与孔105H对应的孔107H。
图2D示出了由在图2C中示出的成形品制造的光学元件。该光学元件100中，图2C示出的成形品100C的层107和底面105B被研磨到用虚线示出的面L-L，研磨面(透镜底面)被平坦化，图2C的基体材料106成为基体材料101。
在光学元件100中，进行了研磨或磨削，以便留下孔105H中的曲率半径为恒定或大致恒定的凹部101B，在光学元件100中，被充填到孔105H中的光学材料在底面100B上露出，同时形成了透镜102，该光学材料的研磨面和磨削面与底面100B位于同一平面上。
图3是示出本发明的光学元件的第2实施形态的概略的结构图。
该光学元件200具有在平面为正方形或大致正方形、高度比四边的一边小的长方体或大致长方体的一个面200U上形成了孔204、在孔204的底部上形成了凸部203D的形状。光学元件200具有用光学材料形成的基体材料(基体)201和透镜202。
光学元件200的基体材料201和透镜202的折射率互不相同，可使光在基体材料201和透镜202的边界处折射。此外，可使光在凸部203D的表面上折射。
基体材料201中，在基体材料201的下表面200B上具有呈轴对称或大致轴对称的凹部201B。该凹部201B的表面的曲率半径为恒定或大致恒定。
凹部201B的折射率与基体材料201的折射率不同，较为理想的是，充填了折射率高的光学材料，由被该光学材料充填的凹部201B形成了透镜202。
此外，透镜202的凸状的曲面与凹部201B的表面密接。
透镜202的下表面呈平坦或大致平坦，对于光学元件200的上表面200U的平坦部203E呈平行或大致平行。此外，透镜202的下表面和基体材料201的下表面200B的平坦部201C为平行或大致平行，在图3中位于同一平面上。
基体材料201中，在上表面200U的孔204的底部，具有对于光轴C-C呈轴对称或大致轴对称的凸部203D。该凸部203D的表面的曲率半径为恒定或大致恒定。在孔204的周围形成了平坦部203E。凸部203D位于通过平坦部203E的平面与底面200B之间。
通过基体材料201的凸部203D和凹部201B的光轴C-C位于同一直线上或大致同一直线上，同时对于平坦部203E、201C呈垂直或大致垂直。
在将基体材料201的材料例如定为可模塑的光学玻璃、将透镜202的材料例如定为与光学玻璃相比其折射率高的氧化铌的情况下，由于透镜202的折射率比基体材料201的折射率大，故可使透镜202起到凸透镜的功能。
在光学元件200中，由于凸部203D陷落于基体材料201中，故可在上表面200U上堆叠具有与光学元件200同样的平坦面的其它的光学元件，通过组合光学元件的透镜，可得到高的数值孔径，同时可减小所组合的透镜的相互的倾斜度的误差。
图4A～图4D是示出光学元件200的制造方法的实施形态的概略的说明图。
图4A示出了在光学元件200的制造中使用的制造用金属模299的概略的剖面图。在该制造用金属模299中形成了熔融状态或软化状态的光学材料通过的通路292和空洞(腔)291。
金属模销210的凸部211的一部分从空洞291的底面突出到空洞291内。空洞291中的底面中的被嵌入了凸部211的贯通孔293的周围为平坦的。
金属模销210具有平的形状的头部213和从头部213起在垂直方向上突出的凸部211。金属模销210的头部213与金属模299的底面密接，金属模销210的凸部211贯通设置在金属模299的底壁的贯通孔293，其一部分突出到空洞291内。
金属模销260的凸部261的一部分从空洞291的上壁起突出到空洞291内。空洞291的上壁中的被嵌入了凸部261的贯通孔296的周围为平坦的。
金属模销260的凸部261的前端部的中央部265成为以圆弧状凹下的凹形状，中央部265的表面的曲率半径呈恒定或大致恒定。
金属模销260具有平的形状的头部263和从头部263起在垂直方向上突出的凸部261。金属模销260的头部263与金属模299的上表面密接，金属模销260的凸部261贯通设置在金属模299的上壁的贯通孔296。
在金属模299中，由于作成了销210、260贯通空洞291的壁的结构，故可制造具有与销210的凸部211的形状和销260的中央部265的形状对应的曲率的透镜202和凸部203D。再者，与对空洞的壁进行加工来设置透镜形状的凹凸的情况相比，金属模的加工可变得简单。
图4B是示出利用图4A的光学元件的制造用金属模299制造的成形品的说明图。
在将夹住空洞291相对地设置的金属模销210、260朝向空洞291按压的状态下，从通路292起在图4A的金属模299的空洞291中充填熔融状态或软化状态的光学材料，使该光学材料硬化，打开金属模299，取出成形品(模塑成形品)。然后，通过从该成形品除去与通路292对应的部分，可得到由图4B中示出的基体材料206构成的成形品。或者，在空洞291中充填了光学材料后，从已被充填的熔融状态或软化状态的光学材料中除去与通路292对应的部分并使其硬化，通过打开金属模299、取出成形品，可得到由图4B中示出的基体材料206构成的成形品。
再有，注入到空洞291中的光学材料可以是例如熔融状态或软化状态的石英玻璃、塑料合成树脂等。
在基体材料206的底面205B中形成复制了金属模销210的凸部211的孔205H，孔205H的周围是平坦的。
在基体材料206的上表面200U中形成复制了金属模销260的凸部261的孔204，在该孔204的底部上形成了凸部203D，在孔204的周围形成了平坦部203E。凸部203D与孔205H的光轴C-C为一致或大致一致。
图4C示出了在图4B的基体材料206的底面205B上淀积了光学材料的层207的状态。在成形品200C中，基体材料206的折射率与层207的折射率不同。
作为光学材料的层207，例如利用溅射、蒸镀、离子镀等方法，在底面205B上层叠了其折射率比基体材料206的折射率高的光学材料、例如氧化铌。利用层207的层叠，就在基体材料206的孔205H中充填光学材料。在层207的表面上形成了与孔205H对应的孔207H。
图4D示出了由在图4C中示出的成形品制造的光学元件。该光学元件200中，图4C示出的成形品200C的层207和底面205B被研磨到用虚线示出的面L-L，研磨面(透镜底面)被平坦化，图4C的基体材料206成为基体材料201。
在光学元件200中，进行了研磨或磨削，以便留下孔205H中的曲率半径为恒定或大致恒定的凹部201B，在光学元件200中，被充填到孔205H中的光学材料在底面200B上露出，同时形成了透镜202，该光学材料的研磨面和磨削面与底面200B位于同一平面上。
图5是示出本发明的光学元件的第3实施形态的概略的结构图。
该光学元件300具有在平面为正方形或大致正方形、高度比四边的一边小的长方体或大致长方体的一个面300U上形成了孔304、在孔304的底部上形成了凸部303D、在与孔304的形成面300U相对的相对面300B上形成了凹部301B的形状。
光学元件300由光学材料的基体材料(基体)301构成，使光在凹部301B和凸部303D的表面上折射。
基体材料301中，在基体材料301的下表面300B上具有对于光轴C-C呈轴对称或大致轴对称的凹部301B，在该凹部301B的周围，形成了平坦部301C。凹部301B的表面的曲率半径为恒定或大致恒定。
基体材料301中，在上表面300U的孔304的底部，具有对于光轴C-C呈轴对称或大致轴对称的凸部303D。该凸部303D的表面的曲率半径为恒定或大致恒定。在孔304的周围形成了平坦部303E。凸部303D位于通过平坦部303E的平面与底面300B之间。
通过基体材料301的凸部303D和凹部301B的光轴C-C位于同一直线上或大致同一直线上，同时对于平坦部303E、301C呈垂直或大致垂直。
光学元件300利用凸部303D和凹部301B的组合，可得到高的数值孔径。
此外，在光学元件300中，由于凸部303D陷落于基体材料301中，故可在上表面300U上堆叠具有与光学元件300同样的平坦面的其它的光学元件，通过组合光学元件的透镜，可得到更高的数值孔径，同时可减小所组合的透镜的相互的倾斜度的误差。
图6A、6B是示出光学元件300的制造方法的实施形态的概略的说明图。
图6A示出了在光学元件300的制造中使用的制造用金属模399的概略的剖面图。在该金属模399中形成了熔融状态或软化状态的光学材料通过的通路392和空洞(腔)391。
金属模销310的凸部311的一部分从空洞391的底面突出到空洞391内。空洞391中的底面中的被嵌入了凸部311的贯通孔393的周围为平坦的。
金属模销310具有平的形状的头部313和从头部313起在垂直方向上突出的凸部311。金属模销310的头部313与金属模399的底面密接，金属模销310的凸部311贯通设置在金属模399的底壁的贯通孔393，其一部分突出到空洞391内。
金属模销360的凸部361的一部分从空洞391的上壁起突出到空洞391内。空洞391的上壁中的被嵌入了凸部361的贯通孔396的周围为平坦的。
金属模销360的凸部361的前端部的中央部365成为以圆弧状凹下的凹形状，中央部365的表面的曲率半径呈恒定或大致恒定。
金属模销360具有平的形状的头部363和从头部363起在垂直方向上突出的凸部361。金属模销360的头部363与金属模399的上表面密接，金属模销360的凸部361贯通了设置在金属模399的上壁的贯通孔396。
在金属模399中，由于作成了销310、360贯通空洞391的壁的结构，故可制造具有与销310的凸部311的形状和销360的中央部365的形状对应的曲率的凹部301B和凸部303D。再者，与对空洞的壁进行加工来设置透镜形状的凹凸的情况相比，金属模的加工可变得简单。
图6B是示出利用图6A的光学元件的制造用金属模399制造的成形品的说明图。
在将夹住空洞391相对地设置的金属模销310、360朝向空洞391按压的状态下，从通路392起在图6A的金属模399的空洞391中充填熔融状态或软化状态的光学材料，使该光学材料硬化，打开金属模399，取出成形品(模塑成形品)。然后，通过从该成形品除去与通路392对应的部分，可得到由图6B中示出的基体材料301构成的光学元件300。或者，在空洞391中充填了光学材料后，从已被充填的熔融状态或软化状态的光学材料中除去与通路392对应的部分并使其硬化，通过打开金属模399、取出成形品，可得到由图6B中示出的基体材料301构成的光学元件300。
再有，注入到空洞391中的光学材料可以是例如熔融状态或软化状态的石英玻璃、塑料合成树脂等。
在基体材料306的底面305B中形成复制了金属模销310的凸部311的凹部301B，凹部301B的周围形成了平坦部301C。
在基体材料306的上表面300U中形成复制了金属模销360的凸部361的孔304，在该孔304的底部上形成了凸部303D，在孔304的周围形成了平坦部303E。凸部303D与凹部301B的光轴C-C为一致或大致一致。
图7是示出组合了图3和图5的光学元件的光学系统的概略的结构图。
该光学系统500是堆叠了光学元件200、300的结构，将光学元件300的底面300B接合到光学元件200的上表面200U上。
在光学系统500中，凸部303D、203D与凹部301B、201B的中心轴(光轴C-C)为一致或大致一致，对于平坦部303E、203E、301C、201C呈垂直或大致垂直。
基体材料201、301的纵横的尺寸相同，高度也相同或大致相同。
在沿光轴C-C平行的光入射到光学系统500的光学元件300的孔304上的情况下，光在孔304内的凸部303D的表面上折射，入射到基体材料301上，该入射光透过基体材料301，在凹部301B表面上折射后射出。其次，来自凹部301B的射出光在光学元件200的孔204内的凸部203D的表面上折射，入射到基体材料201上，该入射光透过基体材料201，在凹部201B表面上折射，入射到透镜202上，该入射光透过透镜202，在透镜202的底面上折射后射出。
这样，在光学系统500中，由于在从光学元件200的透镜202射出的过程中使入射到光学元件300的孔304上的入射光折射3次，故可得到高的数值孔径NA。
图8是示出组合了图5的光学元件300和光学元件700的光学系统的概略的结构图。
光学元件700具有平面为正方形或大致正方形、高度比四边的一边小的长方体或大致长方体的形状。该光学元件700具有基体材料(基体)701和透镜702。
光学元件700的基体材料701和透镜702的折射率互不相同，可使光在基体材料701和透镜702的边界处折射。
基体材料701中，在基体材料701的下表面700B上具有对于光轴C-C呈轴对称或大致轴对称的凹部701B。该凹部701B的表面的曲率半径为恒定或大致恒定。在凹部701B的周围形成了平坦部701C。用其折射率与基体材料701的折射率不同的光学材料充填了凹部701B，由被该光学材料充填的凹部701B形成了透镜702。透镜702的凸状的曲面与凹部701B的表面密接。
透镜702的下表面呈平坦或大致平坦，对于光学元件700的上表面700U的平坦部703E呈平行或大致平行。此外，透镜702的下表面和基体材料701的下表面700B的平坦部701C为平行或大致平行，在图8中位于同一平面上。在上表面700U上什么也没有形成，整体是平坦的。
该组合光学系统600是堆叠了光学元件300、700的结构，将光学元件300的底面300B接合到光学元件700的上表面700U上。
在光学系统600中，凸部303D与凹部301B、701B的中心轴(光轴C-C)为一致或大致一致，对于平坦部303E、301C、701C呈垂直或大致垂直。
基体材料701、301的纵横的尺寸相同，高度也相同或大致相同。
在沿光轴C-C平行的光入射到光学系统600的光学元件300的孔304上的情况下，光在孔304内的凸部303D的表面上折射，入射到基体材料301上，该入射光透过基体材料301，在凹部301B表面上折射后射出。其次，来自凹部301B的射出光在光学元件700的上表面700U的表面上折射，入射到基体材料701上，该入射光透过基体材料701，在凹部701B表面上折射，入射到透镜702上，该入射光透过透镜702，在透镜702的底面上折射后射出。
这样，在光学系统600中，由于在从光学元件700的透镜702射出的过程中使入射到光学元件300的孔304上的入射光折射4次，故可得到高的数值孔径NA。
其次，例示并说明其它的光学元件的制造方法。
图9A～图9I是示出高效率地且高精度地制造多个图8中图示的组合光学系统的方法的图。
图9A示出了在具有多个透镜的光学元件800的制造中使用的制造用金属模899的概略的剖面图。在该金属模899中，形成了熔融状态或软化状态的光学材料通过的通路892和空洞(腔)891。
金属模销810、820、830的凸部的一部分从空洞891的底面突出到空洞891内，在空洞891的底面上，金属模销840、850的上部平坦部在空洞891内露出，金属模销860、870、880的凸部的一部分从空洞891的上表面起突出到空洞891内。
空洞891内的底面是平坦的，同时空洞891的内上表面是平坦的，内底面与内上表面平行。
金属模销810、820、830具有不插入到空洞891中的平的形状的头部和从头部起在垂直方向上突出的凸部。金属模销810、820、830的头部与金属模899的外底面密接，金属模销810、820、830的凸部贯通设置在金属模899的底壁的贯通孔，其一部分突出到空洞891内。
金属模销840、850具有不插入到空洞891中的平的形状的头部和从头部起在垂直方向上突出的凸部。金属模销840、850的头部与金属模899的外底面密接，金属模销840、850的凸部的顶部(端部)是平坦的并贯通了设置在金属模899的外底壁的贯通孔，平坦的端部在空洞891中露出，在该露出的平坦的端部的面上形成了位置重合用的标记。
金属模销860、870、880的凸部的前端从空洞891的上壁起突出到空洞891内。
金属模销860、870、880的凸部的前端部的中央部成为以圆弧状凹下的凹形状，中央部的表面的曲率半径呈恒定或大致恒定。
金属模销860、870、880具有不插入到空洞891中的平的形状的头部和从头部起在垂直方向上突出的凸部。金属模销860～880的头部与金属模899的外上表面密接，金属模销860、870、880的凸部贯通了设置在金属模899的上壁的贯通孔。
图9B和9C是示出利用图9A的光学元件的制造用金属模899制造的成形品的图。图9B示出了成形品的概略的剖面图。图9C示出了成形品的概略的底面图。从通路892起在图9A的金属模899的空洞891中充填熔融状态或软化状态的光学材料，使该光学材料硬化，打开金属模899，取出成形品(模塑成形品)。然后，通过从该成形品除去与通路892对应的部分，可得到由图9B、9C中示出的基体材料801构成的光学元件800。或者，在空洞891中充填了光学材料后，从已被充填的熔融状态或软化状态的光学材料中除去与通路892对应的部分并使其硬化，通过打开金属模899、取出成形品，可得到由图9B、9C中示出的基体材料801构成的光学元件800。
再有，注入到空洞891中的光学材料可以是例如熔融状态或软化状态的石英玻璃、塑料合成树脂等。
在基体材料801的底面800B中形成复制了金属模销810、820、830的凸部的前端的凹部812、822、832，凹部812、822、832的周围形成了平坦部801C。此外，在底面800B上复制金属模销840、850的凸部的顶部的位置重合标记，形成了位置重合标记842、852。
在基体材料801的上表面800U中形成复制了金属模销860、870、880的凸部的孔864、874、884，在该孔864、874、884的底部上形成了凸部863～883，在孔864、874、884的周围形成了平坦部803E。
凸部863与凹部812、凸部873与凹部822、凸部883与凹部832的光学轴为一致或大致一致。在基体材料801的上表面800U中，以3行3列形成孔，在形成了凸透镜的同时，在基体材料801的下表面800B中，以3行3列形成凹部，形成了凹透镜。
图9D、9E示出了图9B、C中示出的光学元件800和将图8中图示的上表面为平坦的、下表面上形成了凹部的光学元件700与光学元件800内的透镜个数3×3相一致地并列地配置了以3×3形成了凹部的光学元件900的情况的说明图，图9D是光学元件800、900的概略的斜视图，图9E是光学元件800、900的概略的剖面图。
圆盘状的光学元件800的底面与圆盘状的光学元件900的上表面900U相对。
在基体材料901的底面800B上形成了凹部912、922、932，在凹部912、922、932的周围形成了平坦部。此外，在上表面900U上形成了位置重合用的标记942、952。
在基体材料901的底面900B上以3行3列形成了对于各自的光轴呈轴对称或大致轴对称的凹部。在该9个孔中，与图8的光学元件700的透镜702同样，充填其折射率与基体材料901的折射率不同的光学材料，形成了透镜。
圆盘状的光学元件800、900的透镜周边的平坦部的厚度例如约为0.6mm，透镜直径例如约0.2mm～约1mm。
基体材料801的表面上的9个透镜的中心位置和2个位置重合用的标记842、852的位置与基体材料901的表面上的对应的9个透镜的中心位置和2个位置重合用的标记942、952的位置一致。
在图9D、9E中，将光学元件800的标记842和光学元件900的标记942配置成位于同一直线42上，将光学元件800的标记852和光学元件900的标记952配置成位于同一直线52上。再有，标记842、852之间的中央点01与圆盘状的基体材料901的中央一致或大致一致。
图9F、9G是示出重叠了光学元件800、900的状况的说明图，图9F是已重叠的光学元件800、900的概略的斜视图，图9G是已重叠的光学元件800、900的概略的剖面图。
在图9F、9G中，这样来接合基体材料801、901，使得光学元件800的标记842与光学元件900的标记942重合，同时使光学元件800的标记852与光学元件900的标记952重合。这样，通过在相对面上作标记，可提高光学元件800、900的位置重合的精度。
图9H、9I是示出切断已被接合的光学元件800、900的切断线的说明图，图9H是示出已被接合的光学元件800、900和切断线的概略的斜视图，图9I是示出已被接合的光学元件800、900和切断线的概略的剖面图。
用横方向的切断线11～14和纵方向的切断线16～19切断已被接合的光学元件800、900，通过分离成具有在基体材料801上形成的透镜和在基体材料901上形成的透镜的各个光学系统，可得到与图8的光学系统600相同的或大致相同的形状的光学系统。这样，通过用切断线11～14和切断线16～19来切断，从已被接合的光学元件800、900可得到各自的光轴一致、几乎没有重合透镜的倾斜度的图8中所示那样的多个(9个)光学系统，适合于光学系统的大量生产。
再有，在图9A的金属模899中，也可在空洞891的底面上对位置重合用标记进行加工、作成将该标记复制到基体材料801的底面800B上的结构来代替销840、850。
被注入到金属模199～499、899的空洞191～491、891中的光学材料是石英玻璃、塑料合成树脂，提高折射率的透镜部分的光学材料例如可以是氧化钽、氧化铌、氧化钛、磷化镓、氮化镓、钽·钛·氧化合物等。
图10A是示出本发明的光学元件的第4实施形态的斜视图，图10B是示出制造图10A的光学元件用的具有透镜的玻璃基板的斜视图。此外，图11A～图11D是示出制造图10A的光学元件时的各工序的剖面侧面图。
第4实施形态的光学元件1002，如图10B中所示，如果从平面来看，则由矩形的透明的例如玻璃基板1004(相当于由本发明的光学材料构成的基体材料)来构成，在玻璃基板1004的一个板面1006的中央部上形成凹部1008，在该凹部1008中充填具有与璃基板1004的折射率不同的折射率的透明材料，形成了透镜1010。
如图10A中所示，在玻璃基板1004的上述板面1006上与玻璃基板1004一体地形成了夹住透镜1010、在玻璃基板1004的相对端面1012间平行地延伸的2条浮起用导轨1014、1014。
在将光学元件1002作为浮起用光头来使用进行信息的记录量放的情况下，例如以滑动方式来支撑光学元件1002，使得玻璃基板1004的板面1006与高速旋转的圆盘状的信息记录媒体的表面相对、而且浮起用导轨1014的延伸方向与信息记录媒体的光道接线方向一致，光学元件1002经浮起用导轨1014的上表面1016与旋转的信息记录媒体的表面之间形成的薄的空气层成为浮起在信息记录媒体上的状态。
这样的光学元件1002例如可使用模塑金属模来形成。即，由于单纯的板状的玻璃基板通常利用模塑金属模来形成，故通过在模塑金属模中形成与浮起用导轨1014等对应的结构，可容易地得到图10A中示出的结构。
此外，光学元件1002可利用图11A～图11D中示出的工序来制造。
如图11A中所示，准备具有在玻璃基板1004上形成了凹部1008后在一个板面1006的凹部1008中充填其折射率比玻璃基板1004的折射率高的光学材料、例如氧化铌而形成的透镜1010的透明的玻璃基板1004，在该玻璃基板的透镜1010一侧的板面1006的整个面上形成光致抗蚀剂膜1018，进而利用光刻技术，如图11B中所示，留下透镜1010和平行地延伸的2条带状的导轨1014、1014的区域的光致抗蚀剂膜1018，除去其它的光致抗蚀剂膜1018。
其次，如图11C中所示，将剩下的光致抗蚀剂膜1018作为掩模，对玻璃基板1004的板面1006进行干法刻蚀，形成2条槽1020。
其后，如图11D中所示，除去光致抗蚀剂膜1018，得到将玻璃基板1004的板面1006上的上述2条槽1020的外侧的两侧部作为2条浮起用导轨1014的光学元件1002。
这样，由于第4实施形态的光学元件1002的结构是在具备透镜1010的玻璃基板1004上一体地形成了2条浮起用导轨1014的简单的结构，故没有必要如参照图19A～图19E已叙述的以往那样高精度地形成球容纳孔、或在准备正球度高的透镜的同时进行难以操纵的形状的透镜的精密的安装作业，此外，也没有与透镜有关的精密加工的问题或透镜的位置重合的问题。
因而，光学元件1002的制造变得容易，不费时间，也可抑制成本。而且，由于不象以往那样透镜从基板起向上方突出，故在小型化方面是有利的，通过利用这样的光学元件1002来构成浮起用光头，也可实现超小型的信息存储装置。
此外，由于透镜1010在玻璃基板1004内密接地被形成，故与将透镜粘接到基板上的现有的结构相比，是牢固的，即使在假定对光学元件1002施加了冲击的情况下，也不容易发生破损。
在玻璃基板等中形成的透镜具有其整体能形成板状的透镜、可形成非球面透镜、能形成高的数值孔径(NA)的透镜以及能形成微小透镜等的特长，在本实施形态中，通过有效地利用这样的透镜，实现了起到上述效果的光学元件1002。
再有，在本实施形态中，如图11D等中所示，玻璃基板中央部的透镜形成部位的表面1022与浮起用导轨1014的上表面为相同的高度，但表面1022也可比浮起用导轨1014的上表面低，此时，由于浮起用导轨1014的缘故，透镜1010稳定地浮起在信息记录媒体上。但是，在要求尽可能接近于信息记录媒体的表面来配置透镜1010的情况下，希望在不超过浮起用导轨1014的上表面的范围内，尽可能将表面1022的高度形成得高一些。
其次，说明本发明的第5～第8实施形态。图12A～图12D是示出本发明的第5至第8实施形态的光学元件的剖面侧面图。图中，对于与图10A～图10B、图12A～图12D相同的要素，附以同一符号。
首先，说明第5实施形态。
图12A中示出的第5实施形态的光学元件1024与上述第4实施形态的光学元件1002的不同之处是，在玻璃基板1004的板面1006的表面上覆盖了由其硬度比玻璃基板1004的硬度高、以碳为主要成分的透明材料构成的保护膜1026。
上述保护膜1026可通过利用例如溅射法等的真空薄膜淀积技术使上述透明材料淀积在玻璃基板1004的板面1006上来形成。
光学元件因冲击等而不能维持浮起状态、从而与信息记录媒体的表面碰撞而发生破损的情况很少发生，但也是可能发生的。在这样的情况下，由于在光学元件1024中在浮起用导轨1014的上表面等上形成了保护膜1026，故可避免破损。再者，在信息记录媒体的启动时或旋转停止时，由于光学元件不浮起、浮起用导轨1014的上表面成为在信息记录媒体的表面上滑动的状态，故通过如光学元件1024那样形成保护膜1026，可抑制浮起用导轨1014的磨损。
其次，说明第6实施形态。
图12B中示出的第6实施形态的光学元件1028与上述第5实施形态的光学元件1024的不同之处是，在玻璃基板1004的板面1006的表面上覆盖了由其硬度比玻璃基板1004的硬度高、其硬度比上述保护膜1026的硬度低的透明材料构成的保护膜1030，在其上形成了保护膜1026。
上述保护膜1030与保护膜1026相同，可通过利用例如溅射法等的真空薄膜淀积技术使保护膜1030的材料淀积在玻璃基板1004的板面1006上来形成。
在光学元件1028的结构中，在不能将保护膜1026形成得太厚的情况下，利用在硬度方面虽然较差但可形成厚膜的材料，可形成足够的厚度的保护膜1030，可进一步有效地避免因与信息记录媒体的碰撞而引起的破损。
其次，说明第7实施形态。
第7实施形态的光学元件1032，如图12C中所示，成为对于玻璃基板1004(本发明的第1基体材料)、在其透镜1010一侧的板面1006上较厚地层叠了由其硬度比玻璃基板1004的硬度高的透明材料构成的透明层1034(本发明的第2基体材料)的结构。透明层1034如后面详细地说明的那样，可例如利用成膜技术在玻璃基板1004上淀积上述透明材料而形成。
然后，在透明层1034的与玻璃基板1004相反一侧的表面上，与透明层1034一体地形成了在平面视图上夹住透镜1010、在透明层1034的相对端面间平行地延伸的2条浮起用导轨1014。再者，在透明层1034的浮起用导轨1014一侧的板面上覆盖了由其硬度比透明层1034的硬度高、以碳为主要成分的透明材料构成的保护膜1026。
在该结构中，不是在玻璃基板1004上、而是在透明层1034上形成了槽1020，透明层1034厚到能形成槽1020的程度。因而，在光学元件1032中，可比光学元件1028更有效地避免因对于信息记录媒体的碰撞而引起的破损。
其次，说明第8实施形态。
图12D中示出的第8实施形态的光学元件1036与上述光学元件1032的不同之处是，使用了透明基板1038(本发明的第2基体材料)来代替透明层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，使其板面与玻璃基板1004的板面1006相对，与玻璃基板1004密接地被配置。
在透明基板1038的与玻璃基板1004相反一侧的表面上，与透明基板1038一体地形成了在平面视图上夹住透镜1010、在透明基板1038的相对端面间平行地延伸的2条浮起用导轨1014。再者，在透明基板1038的浮起用导轨1014一侧的板面上覆盖了由其硬度比透明基板1038的硬度高、以碳为主要成分的透明材料构成的保护膜1026。
在该光学元件1036的结构中，可使用具有足够的厚度的基板作为透明基板1038，因而，在由光学元件1036构成了浮起用光头的情况下，可更有效地避免因对于信息记录媒体的碰撞而引起的光学元件1036的破损。
再有，通过使用比光学元件1002的玻璃基板1004薄的基板作为光学元件1036的玻璃基板1004，可抑制光学元件1036的整体的厚度。
再有，覆盖在图12A～图12D中示出的光学元件的浮起用导轨一侧的表面上的保护膜1026，具体地说可定为类似金刚石的碳膜，通过将其厚度定为5nm以上，在浮起用光头的避免破损中，可得到充分的效果。
此外，构成图12B～图12D中示出的第6至第8实施形态的上述保护膜1026、透明层1034和透明基板1038例如可由氧化铝或石英或氮化硅来形成。
而且，在玻璃基板1004、透明层1034和透明基板1038中，形成槽1020用的干法刻蚀例如可利用氩离子的离子研磨来进行。
其次，说明图12C中示出的第7实施形态的光学元件1032的制造方法。图13A～图13E是示出第7实施形态的光学元件1032的制造工序的剖面侧面图。
如图13A中所示，准备具有在玻璃基板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的折射率高的光学材料而形成的透镜1010的透明的玻璃基板1004，在该玻璃基板1004的透镜1010一侧的板面1006上，如图13B中所示，例如利用溅射法淀积其硬度比玻璃基板1004的硬度高的透明材料，作成与玻璃基板1004密接的透明层1034。
如图13C中所示，在透明层1034的与玻璃基板1004相反一侧的板面上形成光致抗蚀剂膜1018，利用光刻技术，在平面视图中，在透镜1010和平行地延伸的2条带状的导轨1014、1014的区域中，除去光致抗蚀剂膜1018。
如图13D中所示，将剩下的光致抗蚀剂膜1018作为掩模，对透明层1034的板面进行干法刻蚀，在透明层1034的板面上形成2条槽1020，其后，如图13E中所示，除去光致抗蚀剂膜1018，得到将透明层1034的板面上的上述2条槽1020的外侧的两侧部作为2条浮起用导轨1014的光学元件1032。
其次，说明图12D中示出的第8实施形态的光学元件1036的制造方法。图14A～图14E是示出第8实施形态的光学元件1036的制造工序的剖面侧面图，图15A～图15D是示出第8实施形态的光学元件的另一制造工序的剖面侧面图。
图12D中示出的光学元件1036通过使板面相对地将具有在一个板面1006的凹部1008中充填透明材料而形成的透镜1010的、从平面看为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构成的平面视图为矩形的透明基板1038接合到玻璃基板1004的透镜1010一侧的板面1006上来形成。
在透明基板1038上形成的浮起用导轨1014可在将透明基板1038接合到玻璃基板1004上后在透明基板1038上形成，或可在将透明基板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导轨1014的情况下，如图14A中所示，准备具有在一个板面1006的凹部1008中充填透明材料而形成的透镜1010的玻璃基板1004，如图14B中所示，使板面相对地将由其硬度比玻璃基板1004的硬度高的透明材料构成的透明基板1038接合到该玻璃基板1004的透镜1010一侧的板面1006上。
其次，如图14C中所示，在透明基板1038的与玻璃基板1004相反一侧的板面上形成光致抗蚀剂膜1018，利用光刻技术，在平面视图中，在夹住透镜1010平行地延伸的2条带状区域中，除去光致抗蚀剂膜1018。
如图14D中所示，将剩下的光致抗蚀剂膜1018作为掩模，对透明基板1038的板面进行干法刻蚀，在透明基板1038的板面上形成2条槽1020，其后，如图14E中所示，除去光致抗蚀剂膜1018，可得到将透明基板1038的板面上的上述2条槽1020的外侧的两侧部作为2条浮起用导轨1014的光学元件，进而，如图12D中所示，通过在透明基板1038的表面上覆盖保护膜1026，完成光学元件1036。
另一方面，在接合透明基板1038与透明基板1038之前形成浮起用导轨1014的情况下，如图15A中所示，准备由其硬度比透明基板1038的硬度高的材料构成的透明基板1038，在其一个板面上，如图15B中所示，形成光致抗蚀剂膜1018，利用光刻技术，在以后接合玻璃基板1004时，在平面视图中，在夹住透镜1010在透明基板1038的相对端面间平行地延伸的2条带状区域中，除去光致抗蚀剂膜1018。
然后，如图15C中所示，将剩下的光致抗蚀剂膜1018作为掩模，对透明基板1038的板面进行干法刻蚀，在透明基板1038的板面上形成2条槽1020，其后，如图15D中所示，除去光致抗蚀剂膜1018，可得到将具有透镜1010的玻璃基板1004密接接合到透明基板1038的与浮起用导轨1014相反一侧的板面上，得到光学元件。而且，如图12D中所示，通过在透明基板1038的表面上覆盖保护膜1026，完成光学元件1036。
其次，说明第9实施形态。
图16是示出第9实施形态的斜视图。图中，对于与图10A～图10B相同的要素，附以同一符号。
第9实施形态的光学元件1040，如图16中所示，成为对于光学元件1002接合具有透镜1042的玻璃基板1044的结构。即，在平面视图为矩形的玻璃基板1044的一个板面1046的中央部，形成凹部1048，在该凹部1048中充填具有与玻璃基板1044不同的折射率的透明材料，形成了透镜1042。而且，使透镜1042一侧的板面与玻璃基板1004的与透镜1010相反一侧的板面相对地密接接合了玻璃基板1044。
这样，通过组合2个透镜1010、1042，构成固体浸没透镜。通过利用该光学元件1040来构成浮起用光头，可进一步使照射到信息记录媒体上的激光直径缩小，在提高信息记录密度方面是有效的。而且，尽管使用了2个透镜，但由于结构简单，故可容易地制造，此外，可实现小型的光学元件。
例如可利用以下的方法高精度地、而且一并地制造多个光学元件1040。
图17A是示出光学元件1040的制造方法的斜视图，图17B是示出图17A的一部分的局部剖面侧面图。
如图17A中所示，在平面视图为圆形的玻璃基板1050上以一定的间距并以矩阵状配置并形成了多个透镜1042。此外，在玻璃基板1050的周边部的不同的2个部位上，以与透镜1042一定的位置关系形成了例如由表面部的小孔等形成的标记1052、1054。
在玻璃基板1056上，也同样地以与透镜1042相同的间距并以矩阵状配置并形成了多个透镜1010，在玻璃基板1056的周边部的不同的2个部位上，以与透镜1010一定的位置关系形成了例如由表面部的小孔等形成的标记1058、1060。而且，标记1052、1054对于透镜1042的位置关系与标记1058、1060对于透镜1010的位置关系是相同的。
使板面相对地、以标记1052、1054与标记1058、1060一致的方式密接接合这样的玻璃基板1050、1056，其后，为了形成浮起用导轨，在玻璃基板1056的外侧的板面上，例如在透镜1010的各列中，使用光致抗蚀剂形成夹住透镜1010的槽，然后，通过在透镜1010和透镜1042的各组中将玻璃基板1050、1056切断为平面视图的矩形，可得到图21中示出的光学元件1040。
在该制造方法中，由于如上所述使用了位置重合用的标记1052、1054、1058、1060，故可高精度地、一并地、简单地进行多个透镜1010、1042的位置重合。再者，在为了形成浮起用导轨而形成上述槽时，也可使用标记1052、1054、1058、1060进行光致抗蚀剂的构图，可容易地、高精度地形成浮起用导轨。其结果，可实现光学元件的低价格。
图18A是示出光学元件1040的另一制造方法的斜视图，图18B是示出图18A的一部分的局部剖面侧面图。图中，对于与图17A～图17B相同的要素，附以相同的符号。
在图18A～图18B中示出的制造方法中，在将由形成了槽1020、因而是浮起用导轨1014的透明材料构成的平面视图为圆形的透明基板1062接合到玻璃基板1056上这一点上与图22的制造方法不同。此时，在透明基板1062上，也在其周边部的不同的2个部位上，以与浮起用导轨1014一定的位置关系形成了例如由表面部的小孔等形成的标记1064、1066。而且，在将透明基板1062接合到玻璃基板1056上时，通过分别使标记1064、1066与标记1058、1060一致，可对于透镜1010高精度地配置浮起用导轨1014。
此外，上述各实施形态是本发明的例示，本发明不限定于上述实施形态。
如上所述，本发明起到了能提供可容易地制造、制造成本便宜的光学元件、光学元件的制造用金属模和光学元件的制造方法的这样的良好的效果。
产业上利用的可能性本发明的光学元件和光学系统例如可作为光盘装置的光检测器的物镜部分等的光学部件来使用。
权利要求
1.一种光学元件的制造方法，在该方法中，使用由形成了多个第1透镜和多个位置重合用的第1标记的光学材料构成的圆盘状的第1基体材料和由形成了与上述多个第1透镜对应的多个第2透镜和与上述多个位置重合用的第1标记对应的多个位置重合用的第2标记的光学材料构成的圆盘状的第2基体材料来制造光学元件，其特征在于上述圆盘状的第1基体材料的表面上的上述多个第1透镜的中心位置和上述多个第1标记的位置的配置与上述圆盘状的第2基体材料的表面上的对应的上述多个第2透镜的中心位置和上述多个第2标记的位置的配置相一致，具有以上述第1和第2标记重叠的方式接合上述第1和第2基体材料的工序；以及将已被接合的上述第1和第2基体材料分离为由上述第1和第2透镜构成的各个光学元件的工序。
2.如权利要求1中所述的光学元件的制造方法，其特征在于在上述第1基体材料的表面中的与上述第2基体材料相对的相对面上形成了上述多个第1标记，在上述第2基体材料的表面中的与上述第1基体材料相对的相对面上形成了上述多个第2标记。
3.如权利要求1中所述的光学元件的制造方法，其特征在于在上述第1基体材料中形成了与上述多个第1透镜对应的多个孔，在上述多个孔的底面上分别形成了关于轴中心呈轴对称或大致轴对称的形状的凸部，上述凸部构成了上述第1透镜。
全文摘要
光学元件(100)具有在大致长方体的一个面(100U)上形成了凸部(103D)的形状。光学元件(100)具有基体材料(基体)(101)和透镜(102)。光学元件(100)的基体材料(101)和透镜(102)的折射率互不相同。基体材料(101)在其下表面(100B)上具有大致呈轴对称的凹部(101B)。对凹部(101B)充填了其折射率与基体材料(101)的折射率不同的光学材料，利用被该光学材料充填的凹部(101B)形成了透镜(102)。在凸部(103D)的周围形成了平坦部(103E)。基体材料(101)的凸部(103D)和凹部(101B)的对称轴位于大致同一直线上，同时相对于平坦部(103E)、(101C)大致呈垂直。
文档编号C03C15/00GK1553221SQ20041004957
公开日2004年12月8日 申请日期2001年10月4日 优先权日2000年10月4日
发明者山田正裕, 渡边哲 申请人:索尼公司