(57)【要約】【課題】反射領域に精度の良い微小な開口を簡単に製造することができる光学素子の加工方法及び固浸ミラーの加工方法を提供する。【解決手段】基材の一つの面に、使用する波長の光を反射する反射領域と該反射領域の内側に前記光を透過する透過領域とが形成されて成る光学素子の加工方法において、前記一つの面に、前記光を反射する材料から成る層を形成する反射領域形成工程と、前記反射領域形成工程にて形成された層に吸収されて熱エネルギーに変換され、前記基材は透過するレーザ光を集光して前記層に照射して、照射された該層を除去して透過領域を形成する透過領域形成工程と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の一つの面に、使用する波長の光を反射する反射領域と該反射領域の内側に前記光を透過する透過領域とが形成されて成る光学素子の加工方法において、
前記一つの面に、前記光を反射する材料から成る層を形成する反射領域形成工程と、
前記反射領域形成工程にて形成された層に吸収されて熱エネルギーに変換され、前記基材は透過するレーザ光を集光して前記層に照射して、照射された該層を除去して透過領域を形成する透過領域形成工程と、を有することを特徴とする光学素子の加工方法。
【請求項２】
前記光を反射する材料がアルミニウムであり、前記レーザ光がＹＡＧレーザから発せられる光であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の加工方法。
【請求項３】
基材の一方の面は屈折力を有し、該面に対峙する他方の面に、使用する波長の光を反射する反射領域と該反射領域の中央部に前記光を透過する透過領域とが形成されて成る固浸ミラーの加工方法において、
前記他方の面に、前記光を反射する材料から成る層を形成する反射領域形成工程と、
前記反射領域形成工程にて形成された層に吸収されて熱エネルギーに変換され、前記基材は透過するレーザ光を集光して前記層に照射して、照射された該層を除去して透過領域を形成する透過領域形成工程と、を有することを特徴とする固浸ミラーの加工方法。
【請求項４】
前記光を反射する材料がアルミニウムであり、前記レーザ光がＹＡＧレーザから発せられる光であることを特徴とする請求項３に記載の固浸ミラーの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の加工方法及び固浸ミラーの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小な光スポットを得るためには、なるべく高い開口数（ＮＡ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）で光を回折限界まで集光することが望まれる。それを実現するために、従来から高屈折率物質からなり集光する光学系に反射系が用いられている固浸ミラー（いわゆるＳＩＭ：Ｓｏｌｉｄ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｍｉｒｒｏｒ）を用いて光の実効的な開口数を大きくする方法がある。固浸ミラーは、固浸ミラーにより得られる光スポットの焦点付近に、例えば、直径０．３ｍｍ程度の微小な開口を設けて、自己集光作用によって形成される光スポットよりもさらに小さな光スポットを微小な開口から浸み出させるように構成されている。この小さな光スポットを利用すれば、情報の記録又は再生を行う際の記録密度の高密度化が可能になる。
【０００３】
ＳＩＭには、中心部分に入射した光束を周辺部分で反射させるカタディオプトリック系（Ｃａｔａ−ｄｉｏｐｔｒｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍ）があり、このカタディオプトリックレンズを用いた光学ヘッド用スライダがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、正の光学的パワーを有し入射光を透過させる第１面と、正の光学的パワーを有し入射光を反射させる第２面と、を有し、第１面を透過した入射光を第２面で反射させた後、第１面で反射させて第２面の面頂点付近で集光させる反射屈折対物レンズであって、第１面，第２面のうちの少なくとも１つの面が非球面から成る反射屈折対物レンズがある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−１１３４８４号公報
【特許文献２】特開２００５−３１３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１においては、カタディオプトリックレンズを使用した光学ヘッドに関しての記述はあるが、カタディオプトリックレンズの製造、詳しくは、凹面屈折面からなる第１面と平面ミラーからなる第２面と、凹面非球面ミラーからなる第３面とを有するカタディオプトリックレンズの第２面の光反射膜の中央に光が透過する開口を設けることに関する記述がない。
【０００６】
また、特許文献２においては、ＳＩＭである反射屈折対物レンズにおいて、入射光線を全て反射させる特性を有する膜が集光付近（開口となる領域）を除いて施される方法として、（Ａ）開口となる領域にマスクを設けて入射光線を全て反射させる特性を有する膜を蒸着で形成する方法、（Ｂ）入射光線を全て反射させる特性を有する膜を蒸着で形成した後にエッチング等を行って開口を設ける方法、が挙げられている。しかし、（Ａ）のマスクを設けて蒸着を行う方法の場合、中央部だけを精度よく覆うことが困難である、また（Ｂ）のドライエッチングやウェットエッチング等を行って開口を設ける方法の場合、曲面にレジストを精度よく設けることが困難でかつレジスト剥離時の汚れも発生し、製造プロセスが煩雑という問題がある。
【０００７】
ここで（Ａ）のマスクを設けて反射膜を蒸着で形成する方法の例を示す。例えば、ガラス基板に反射面の中央に開口を有する円形のミラーを製造する場合、ガラス基板に反射膜としてアルミニウム膜を成膜する際、図６（ａ）に示すような形状のマスクＭを使用する。マスクＭは、ミラーの中央にアルミニウム膜が付かないようにするための円形部３２を備えている。この円形部３２を支持するために、例えば、ステー３３及びリング状ステー３１が必要となる。このマスクＭを用いて成膜すると中央部３２にはアルミがつかないが、ステー３３及びリング状ステー３１の領域にもアルミニウム膜が形成されない。ここで、ステー３３による未成膜をなくすため、このマスクＭを図６（ｂ）に示すように図６（ａ）のマスクＭの状態から１８０度回転させて再度アルミニウム膜の成膜を行う。このようにすると、中央部３２だけにアルミニウム膜が形成されず所望の開口を得ることができる。
【０００８】
しかしながら、ステー３３に１回マスクされたところと１回もマスクされないところでアルミニウム膜の膜厚が変わるために反射特性にムラが生じ、また、マスクＭを１８０度回転させるときに、中央部３２の位置ずれが生じやすく、位置ずれが生じることによりマスクの中央部３２による開口を精度良く形成することができない。
【０００９】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、反射領域に精度の良い微小な開口を簡単に製造することができる光学素子の加工方法及び固浸ミラーの加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題は、以下の構成により解決される。
【００１１】
１．  基材の一つの面に、使用する波長の光を反射する反射領域と該反射領域の内側に前記光を透過する透過領域とが形成されて成る光学素子の加工方法において、
前記一つの面に、前記光を反射する材料から成る層を形成する反射領域形成工程と、
前記反射領域形成工程にて形成された層に吸収されて熱エネルギーに変換され、前記基材は透過するレーザ光を集光して前記層に照射して、照射された該層を除去して透過領域を形成する透過領域形成工程と、を有することを特徴とする光学素子の加工方法。
【００１２】
２．  前記光を反射する材料がアルミニウムであり、前記レーザ光がＹＡＧレーザから発せられる光であることを特徴とする１に記載の光学素子の加工方法。
【００１３】
３．  基材の一方の面は屈折力を有し、該面に対峙する他方の面に、使用する波長の光を反射する反射領域と該反射領域の中央部に前記光を透過する透過領域とが形成されて成る固浸ミラーの加工方法において、
前記他方の面に、前記光を反射する材料から成る層を形成する反射領域形成工程と、
前記反射領域形成工程にて形成された層に吸収されて熱エネルギーに変換され、前記基材は透過するレーザ光を集光して前記層に照射して、照射された該層を除去して透過領域を形成する透過領域形成工程と、を有することを特徴とする固浸ミラーの加工方法。
【００１４】
４．  前記光を反射する材料がアルミニウムであり、前記レーザ光がＹＡＧレーザから発せられる光であることを特徴とする３に記載の固浸ミラーの加工方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基材の一つの面に、使用する波長の光を反射する材料から成る層を反射領域として形成し、この層に吸収されて熱エネルギーに変換され、基材は透過するレーザ光を集光することで形成することができる光スポットを反射領域であるこの層の内側に照射することで、照射された層は加熱されて飛散され、レーザ光を透過する基材に影響を与えることなく除去されて透過領域が形成される。
【００１６】
よって反射領域にレーザ光を集光して形成することができる光スポットを用いて開口となる透過領域を反射領域の内側に形成することができる。
【００１７】
従って、反射領域に精度の良い微小な開口を簡単に設けることができる光学素子の加工方法を提供することができる。
【００１８】
また、一方の面に屈折力を有する基材の他方の面に、使用する波長の光を反射する材料から成る層を形成し、この層に吸収されて熱エネルギーに変換され、基材は透過するレーザ光を集光することで形成することができる光スポットを反射領域であるこの層の中央部に照射することで、照射された層は加熱されて飛散され、レーザ光を透過する基材に影響を与えることなく除去されて透過領域を形成される。
【００１９】
よって反射領域にレーザ光を集光して形成することができる光スポットを用いて開口となる透過領域を反射領域の中央部に形成することができる。
【００２０】
従って、反射領域に精度の良い微小な開口を簡単に設けることができる固浸ミラーの加工方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係わる実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は第１の実施形態における固浸ミラー１を示す図である。固浸ミラー１は、高屈折率媒質の材料で形成されたガラスレンズ１０を有し、そのガラスレンズ１０の上面側は凸形状の球面で形成され、下面側は凸形状の球面で形成される。図１において固浸ミラー１の上面側は第２面となり、下面側は第１面となる。
【００２２】
固浸ミラー１の第１面側にはその中央部の開口１３を除く部分に反射膜１２が形成され、開口１３から光が射出することができ、第２面側にはダイクロイック膜１１が形成されている。ダイクロイック膜１１は、その膜への入射角に応じて反射特性が異なり、小さい入射角の光線を透過させ、大きな入射角の光線を反射させる特性を有する。反射膜１２は反射率の高い材料、例えば金属、金属化合物、合金等によって形成され、具体的には、アルミニウム、銀等の単体又はこれらの化合物であり、これら反射膜１２は、真空蒸着法、スパッタリング法等の真空製膜法により形成される。
【００２３】
固浸ミラー１は、上方側に設置される光源（図示しない）からの光Ａが第２面から入射し、第１面に形成された第１の反射膜１２で反射され、その反射光が第２面に設けられたダイクロイック膜１１によって反射され、第１面の開口１３の集光位置に集光されるように構成されている。例えば、開口数ＮＡが１．３のとき、屈折率ｎ＝１．８のガラスからなる固浸ミラー１に対して波長４１０ｎｍのＧａＮレーザを光源とするレーザ光を入射させた場合、固浸ミラー１の内部の集光位置に形成される光スポットの径は波長よりも小さい約２００ｎｍ程度になる。
【００２４】
尚、固浸ミラーに使用する光の波長は、概ね可視光域である４００ｎｍから７５０ｎｍ程度である。
【００２５】
次に、固浸ミラー１の製造方法について説明する。図２（ａ）乃至（ｄ）は、第１面の開口１３の製造過程を示す図である。図２（ａ）に示すように、第１面と第２面が凸面になるように、高屈折率のガラス基材からガラスレンズ１０を成形し、図２（ｂ）で第２面の全面に真空蒸着法によりダイクロイック膜１１を成膜する。
【００２６】
次に、図２（ｃ）で第１面の全面に真空蒸着法により反射膜１２を成膜し、図２（ｄ）で中央部の反射膜１２を除去し、直径０．３５ｍｍの開口１３を形成する。反射膜１２は、その中央部に反射膜が設けられないようにするための蒸着マスクが不要であるので、第１面の全面に厚みの均一性が良好な状態となる。反射膜１２を除去し開口１３を形成する方法については、図３に示す開口形成装置で説明する。
【００２７】
図３は固浸ミラー１に対する開口の形成を行う開口形成装置の例を示す図である。この装置は、開口形成部５０と検査部６０とを有しており、開口形成部５０にはレーザ光源５１、レンズ５２、ピンホール板５３、コリメートレンズ５４、集光レンズ５６及び支持部５５が設けられ、検査部６０には対物レンズ６１、レンズ６２、及びＣＣＤ撮像センサ６３が設けられている。レーザ光源５１は、高出力の光源である、例えば、ＹＡＧレーザを用いればよい。高出力の光源を用いることで、効率よく微小な開口１３を形成することができる。
【００２８】
開口形成部５０は支持部５５に固浸ミラー１となる、例えば、図２（ｃ）に示す状態の基材１ａをセットした状態で、反射膜１２に開口１３を形成するための構成部であり、検査部６０は反射膜１２に形成される開口１３をモニタして、支持部５５への基材１ａの取り付け状態の確認や加工状態を検査するための構成部である。まず、固浸ミラー１を支持部５５にセットする。そして、約１００ｍＪのＹＡＧレーザ光源５１からの光をレンズ５２で集光し、ピンホール５３を通してビーム形成した後、コリメートレンズ５４で平行光にする。平行光とした光を集光レンズ５６で基材１ａの第１面側の反射膜１２に集光させる。
【００２９】
反射膜１２に集光される光スポット径は、加工する開口の大きさに合わせて適宜決めれば良いが、開口の大きさに対して十分に小さい、例えば約１０μｍ程度とすることができ、加工個所を十分に選択することができるため精度の良い形状を加工することができる。反射膜１２に集光させた状態を維持しながら、例えば、基材１ａを支持した支持部５５を基材１ａの光軸を中心として回転させながら、光軸と垂直方向に移動させることにより、第１面の反射膜１２にレーザ光による光スポットを走査し、レーザ光が照射された反射膜１２はレーザ光を吸収して加熱、飛散されて円形状に除去され、精度良く所望の大きさの開口１３が形成される。
【００３０】
また、反射膜１２の除去に際して、ガラスレンズ１０にレーザ光が照射されるが、レーザ光を透過する物質であるためガラスレンズ１０には何ら問題は生じない。基材１ａを支持部５５にセットする状態や開口１３の加工状態は、検査部６０を用いて拡大して容易に見ることができるので、加工位置を精度良く設定することができ、加工の仕上がり状態を十分に確認することができる。
【００３１】
図４は第２の実施形態における固浸ミラー２を示す図である。固浸ミラー２は、高屈折率媒質の材料で形成されたガラスレンズ２０を有し、そのガラスレンズ２０の上面側では、凸形状の球面で形成され、上面側中央部の開口２２には凹形状の球面が形成され、ガラスレンズ２０の下面側では平面状に形成される。図４において固浸ミラー２の上面側は第２面となり、下面側は第１面となる。
【００３２】
固浸ミラー２の第１面側にはその中央部の開口２４を除く部分に第１の反射膜２３が形成され、第２面側にはその中央部の開口２２を除く部分に第２の反射膜２１が形成されている。反射膜２１、２３は反射率の高い材料、例えば金属、金属化合物、合金等によって形成され、具体的には、アルミニウム、銀等の単体又はこれらの化合物であり、これら反射膜２１、２３は、真空蒸着法、スパッタリング法等の真空製膜法により形成される。
【００３３】
固浸ミラー２には上方側に設置される光源（図示しない）からの光Ｂが入射する。つまり、固浸ミラー２の第２面の開口２２から光Ｂが入射し、開口２２の凹面によりガラスレンズ２０内で発散した光が第１面に形成された第１の反射膜２３で反射され、その反射光が凸面形状の第２面に設けられた第２の反射膜２１によって第１面の開口２４の集光位置に集光されるように構成されている。
【００３４】
次に、固浸ミラー２の製造方法について説明する。図５（ａ）乃至（ｅ）は、開口２２、２４の製造過程を示す図である。図５（ａ）に示すように、第１面が平面で第２面が凸面であり、第２面の中央部の開口２２が凹形状になるように、高屈折率のガラス素材からガラスレンズ２０を成形し、図５（ｂ）に示すように、第２面の全面に真空蒸着法により反射膜２１を成膜する。
【００３５】
次に、図５（ｃ）で第２面の中央部の反射膜２１を除去し、開口２２を形成する。開口２２を形成するには、第１の実施形態で説明した開口形成装置（図３）を用いることができる。図３に示す開口形成装置に固浸ミラー２となる図５（ｂ）で示す状態の基材２ｂを支持部５５にセットし、ＹＡＧレーザ光源５１からの光をレンズ５２で集光し、ピンホール５３を通してビーム形成した後、コリメートレンズ５４で平行光にする。平行光とした光を集光レンズ５６で基材２ａの第２面側の凹面上の反射膜２１に集光させ、凹面上に集光させた状態を維持しながら支持部５５を回転させながら光軸と垂直方向に移動させることにより、第２面の凹面を外に向けた部分の反射膜２１がレーザ光を吸収することで、反射膜２１は加熱、飛散されて凹面部の反射膜２１が除去される。
【００３６】
また、反射膜２１の除去に際して、ガラスレンズ２０にレーザ光が照射されるが、レーザ光を透過する物質であるためガラスレンズ２０には何ら問題は生じない。基材２ａを支持部５５にセットする状態や開口２２の加工状態は、検査部６０を用いて拡大して容易に見ることができるので、加工位置を精度良く設定することができ、加工の仕上がり状態を十分に確認することができる。
【００３７】
次に、図５（ｄ）で第１面の全面に真空蒸着法により反射膜２３を成膜し、図５（ｅ）に示すように、開口形成装置（図３）により第１の実施形態で説明した開口１３や上記の開口２２と同様にして、ガラスレンズ２０には何ら問題は生じることなく、中央部の反射膜２３を除去し、直径０．３５ｍｍの開口２４を形成することができる。固浸ミラー２となる図５（ｄ）に示す状態の基材２ｂを支持部５５にセットする状態や開口２４の加工状態は、検査部６０を用いて拡大して容易に見ることができるので、加工位置を精度良く設定することができ、加工の仕上がり状態を十分に確認することができる。
【００３８】
固浸ミラーの第１面、第２面の面形状は、平面、凸形状の面に限らず、凹形状の面など他の形状でも良い。
【００３９】
これまで説明した通り、光を反射させる反射膜１２、２１、２３を形成し、ＹＡＧレーザ光を上記のそれぞれの反射膜の所定の位置に集光させて反射膜１２、２１、２３の所定の位置に精度の良い開口を容易に設けることができる。またＹＡＧレーザ光を用いることで、反射膜１２、２１、２３は、マスクを用いることなく真空蒸着等により成膜することができるため、膜厚の均一性が良く反射特性が良好な反射膜となる。また、エッチングによる開口部を形成する場合のようにフォトリソグラフィー処理（レジスト塗布、露光、現像）及びエッチング処理が不要であるため製造工程が煩雑でなく反射膜の汚れも生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１の実施形態の光学素子を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態の光学素子の製造工程を示す図である。
【図３】光学素子の開口形成装置の構成例を示す図である。
【図４】第２の実施形態の光学素子を示す断面図である。
【図５】第２の実施形態の光学素子の製造工程を示す図である。
【図６】従来例として蒸着により開口を形成する際に使用するマスクを示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１、２  固浸ミラー
１ａ、２ａ、２ｂ  基材
１０、２０  ガラスレンズ
１１  ダイクロイック膜
１２、２１、２３  反射膜（反射領域）
１３、２２、２４  開口（透過領域）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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