(57)【要約】【課題】レンズ部分の損傷を防止することができるビーム整形素子を得る。【解決手段】ビーム整形素子５において、表面に凹部８を有する基板７と、その凹部８に基板７の表面から突出しないように設けられ光源から出射されたビームの形状を整形するレンズ９と、を設けるようにした。これにより、レンズ９の表面は基板表面より低い位置に位置付けられるため、ビーム整形素子５をハンドリングする等、ビーム整形素子５に対して様々な作業を行ったとしても、レンズ９が傷つき難くなるので、レンズ９の損傷を防止することができる。【選択図】　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に凹部を有する基板と、
前記凹部に前記基板の表面から突出しないように設けられ、光源から出射されたビームの形状を整形するレンズと、
を具備するビーム整形素子。
【請求項２】
前記レンズは、前記基板の表面の一部であって前記基板を他部材に接着するための接着面から所定距離だけ離反した位置に位置付けられている請求項１記載のビーム整形素子。
【請求項３】
前記基板は、前記凹部に設けられ前記レンズと前記接着面との間に位置付けられた溝部を具備する請求項２記載のビーム整形素子。
【請求項４】
前記基板は、前記接着面に形成された凹凸を具備する請求項２又は３記載のビーム整形素子。
【請求項５】
前記基板は、前記光源と前記レンズとの位置合わせに使用されるアライメントマークを具備する請求項１、２、３又は４記載のビーム整形素子。
【請求項６】
前記アライメントマークは、前記基板の表面を加工することで形成されている請求項５記載のビーム整形素子。
【請求項７】
前記アライメントマークは、前記光源から出射されたビームに干渉しない位置に設けられている請求項５又は６記載のビーム整形素子。
【請求項８】
前記アライメントマークは、前記基板の表面から突出しないように凹形状に形成されている請求項５、６又は７記載のビーム整形素子。
【請求項９】
前記アライメントマークは、前記基板と異なる透過率を有する請求項５、６、７又は８記載のビーム整形素子。
【請求項１０】
前記アライメントマークは、光を散乱させる凹凸を具備する請求項９記載のビーム整形素子。
【請求項１１】
前記レンズは複数個設けられており、これらのレンズは、異なる波長を有する複数個の前記光源から出射された各ビームの形状を整形する位置に各々位置付けられている請求項１ないし１０のいずれか一記載のビーム整形素子。
【請求項１２】
光源から出射されたビームの形状を整形する請求項１ないし１１のいずれか一記載のビーム整形素子を備える光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビーム整形素子及び光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ピックアップやレーザプリンタ等の様々な装置では、光源として半導体レーザ素子（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）が用いられている。この半導体レーザ素子は、その素子構造により放射角（発光角）が水平方向と垂直方向で異なる素子であり、そのため、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光（レーザビーム）は、ファーフィールドパターンで断面円形状とならずに断面楕円形状となる。このような半導体レーザ素子を光ピックアップ装置等に用いた場合には、信号再生時における円周方向と半径方向との光学的周波数特性が異なり、クロストークや信号劣化等の様々な問題が発生する。また、記録時にも、レーザ光のスポット内のパワー密度が下がるために、レーザ光のパワーを高くする必要が生じたり、光ディスクに対する高密度記録ができなくなったりする等の様々な問題が発生する。
【０００３】
これらの問題を解決するためには、ビーム整形素子として三角プリズムやシリンドリカルレンズ等を用いて、断面楕円形状のレーザ光の短手方向への拡大率を変えてレーザ光を断面円形状にすることを行っている。このようなビーム整形素子、例えば、レーザ光の入力面がシリンドリカルレンズで出力面がトロイダルレンズで構成されたビーム整形素子は、半導体レーザ素子が支持された支持部材に取り付けられている（例えば、特許文献１参照）。また、支持部材にビーム整形素子を取り付ける場合、半導体レーザ素子とビーム整形素子（ビーム整形レンズ）との位置決めが必要となるが、このためにビーム整形素子には、支持部材に設けられた凹部に挿入される凸部が設けられている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
一方、近年では、ビーム整形素子をマイクロレンズとして小型化し、半導体レーザ素子に近接した位置に取り付け、半導体レーザ素子を備える装置、例えば光ピックアップ装置等を小型化することが行われている。このようなビーム整形素子の取り付けには、ビーム整形素子と半導体レーザ素子との位置合わせが必要であり、高い精度が要求されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２９４９４０号公報
【特許文献２】
特開２０００−２４９８８５公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ビーム整形素子を支持部材等の他部材に取り付ける際には、ビーム整形素子をハンドリングする等、ビーム整形素子に対して様々な作業を行うため、ビーム整形素子のレンズ部分を傷つけてしまうことがあり問題になっている。
【０００７】
また、ビーム整形素子の他部材への取り付けには、接着剤が使用されており、ビーム整形素子を他部材に取り付ける際には、その接着剤が押し出されレンズ部分に付着することがあり、ビーム整形素子のレンズ部分が汚れてしまうという問題がある。
【０００８】
さらに、ビーム整形素子を他部材に取り付ける際には、半導体レーザ素子に対するビーム整形素子の位置合わせを高い精度で行う必要があるが、ビーム整形素子の小型化のため、その位置合わせ作業が難しいという問題もある。
【０００９】
本発明の目的は、レンズ部分の損傷を防止することができるビーム整形素子及び光学装置を提供することである。
【００１０】
本発明の目的は、接着剤によるレンズ部分の汚れを防止することができるビーム整形素子及び光学装置を提供することである。
【００１１】
本発明の目的は、光源に対する位置合わせを高い精度で簡単に行うことができるビーム整形素子及び光学装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明のビーム整形素子は、表面に凹部を有する基板と、前記凹部に前記基板の表面から突出しないように設けられ、光源から出射されたビームの形状を整形するレンズと、を具備する。
【００１３】
したがって、基板の凹部にその表面から突出させずにレンズを設けることで、レンズの表面は基板表面より低い位置に位置付けられるため、ビーム整形素子をハンドリングする等、ビーム整形素子に対して様々な作業を行ったとしても、レンズが傷つき難くなり、レンズ部分の損傷を防止することが可能になる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のビーム整形素子において、前記レンズは、前記基板の表面の一部であって前記基板を他部材に接着するための接着面から所定距離だけ離反した位置に位置付けられている。
【００１５】
したがって、接着面とレンズとを所定距離だけ離反させることで、接着時に使用する接着剤がレンズ側に流れ出してもレンズまで到達し難くなり、接着剤によるレンズ部分の汚れを防止することが可能になる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のビーム整形素子において、前記基板は、前記凹部に設けられ前記レンズと前記接着面との間に位置付けられた溝部を具備する。
【００１７】
したがって、レンズと接着面との間に溝部を設けることで、接着時に接着面から流れ出した接着剤が多くても溝部に溜まり、レンズまで到達し難くなり、接着剤によるレンズ部分の汚れを確実に防止することが可能になる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載のビーム整形素子において、前記基板は、前記接着面に形成された凹凸を具備する。
【００１９】
したがって、接着面に凹凸を形成することで、接着面が接着剤に触れる接触面積が増加し、接着力が強くなり、その結果として、ビーム整形素子を確実に他部材に固定することが可能となる。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１、２、３又は４記載のビーム整形素子において、前記基板は、前記光源と前記レンズとの位置合わせに使用されるアライメントマークを具備する。
【００２１】
したがって、基板にアライメントマークを設けることによって、基板を他部材に接着する場合に、光源とレンズとの位置合わせが精度良く容易に行われ、光源に対するビーム整形素子の位置合わせを高い精度で簡単に行うことが可能になる。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項５記載のビーム整形素子において、前記アライメントマークは、前記基板の表面を加工することで形成されている。
【００２３】
したがって、基板の表面を加工してアライメントマークを形成することで、アライメントマークが構造物となるため、アライメントマークをレンズと同時に同じ製造方法で形成することが可能となる。
【００２４】
請求項７記載の発明は、請求項５又は６記載のビーム整形素子において、前記アライメントマークは、前記光源から出射されたビームに干渉しない位置に設けられている。
【００２５】
したがって、光源から出射されたビームに干渉しない位置にアライメントマークを設けることで、アライメントマークがレンズから十分に離れるため、アライメントマークを設けても、光の利用効率を維持し、かつ、迷光の発生を防止することが可能になる。
【００２６】
請求項８記載の発明は、請求項５、６又は７記載のビーム整形素子において、前記アライメントマークは、前記基板の表面から突出しないように凹形状に形成されている。
【００２７】
したがって、アライメントマークを基板の表面から突出しないように凹形状に形成することで、アライメントマークが基板の表面より深い位置に位置し、基板の表面には構造物が存在しないため、アライメントマークが形成された基板表面を他部材に接着する場合にアライメントマークが障害とならず、その結果として、ビーム整形素子を確実に他部材に固定することが可能になる。
【００２８】
請求項９記載の発明は、請求項５、６、７又は８記載のビーム整形素子において、前記アライメントマークは、前記基板と異なる透過率を有する。
【００２９】
したがって、アライメントマークの透過率と基板の透過率とが異なるため、その透過率の差がエッジとして観察され、このエッジを利用してアライメントマークを用いた位置合わせを容易に行うことが可能になる。
【００３０】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載のビーム整形素子において、前記アライメントマークは、光を散乱させる凹凸を具備する。
【００３１】
したがって、アライメントマークに凹凸を形成することで、アライメントマークに入射した光が散乱するため透過率が減少し、アライメントマークの透過率と基板の透過率とが大きく異なるため、その透過率の差がエッジとして確実に観察され、このエッジを利用してアライメントマークを用いた位置合わせを容易に行うことが可能になる。
【００３２】
請求項１１記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれか一記載のビーム整形素子において、前記レンズは複数個設けられており、これらのレンズは、異なる波長を有する複数個の前記光源から出射された各ビームの形状を整形する位置に各々位置付けられている。
【００３３】
したがって、波長が異なる複数の光源に対応させて複数のレンズを基板の凹部に設けることで、複数の光源を備える装置、例えばＣＤやＤＶＤ等を再生するために２つの光源を備える光ピックアップ装置等にビーム整形素子を搭載する場合には、ビーム整形素子を１個だけ搭載すれば良く、光ピックアップ装置等を小型化することが可能になる。
【００３４】
請求項１２記載の発明の光学装置は、光源から出射されたビームの形状を整形する請求項１ないし１１のいずれか一記載のビーム整形素子を備える。
【００３５】
したがって、請求項１ないし１１のいずれか一記載の発明と同様な作用を奏する。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図６に基づいて説明する。本実施の形態は、光学装置としての光ピックアップ装置が備える光源ユニット１に適用した一例である。
【００３７】
図１は光源ユニット１を概略的に示す側面図である。光源ユニット１は、放熱のためのヒートシンク２と、このヒートシンク２上に設けられたサブマウント３と、このサブマウント３上に設けられた光源である半導体レーザ素子（以下、ＬＤとする）４と、ヒートシンク２に設けられＬＤ４から出射された断面楕円形状のレーザ光（レーザビーム）を断面円形状のレーザ光に整形するビーム整形素子５を備えている。ここで、サブマウント３は、ＬＤ４で発生する熱の放熱及びヒートシンク２との熱応力緩和のために設けられている。なお、ヒートシンク２及びサブマウント３がＬＤ４を支持する支持部材として機能する。
【００３８】
ビーム整形素子５は、ヒートシンク２に接着剤Ｂにより固定されて設けられており、ＬＤ４が有する発光層（活性層）６から出射されたレーザ光の光軸上に位置付けられている。ここで、ＬＤ４としては、赤色の波長を有するものが用いられているが、これに限るものではなく、例えば必要に応じて赤外や青色等の波長を有するものが用いられても良い。
【００３９】
ビーム整形素子５はガラス基板７で形成されており、そのガラス基板７はＬＤ４の波長に対して透過率の高い材料、例えば石英やＢＫ７等の材料により形成されている。なお、本実施の形態では、ビーム整形素子５を構成する基板としてガラス基板７が用いられているが、これに限るものではない。
【００４０】
ヒートシンク２は、金メッキを施した銅等で形成されており、サブマウント３は、ＡｌＮ（窒化アルミ）、ＳｉＣ、Ｓｉ等で形成されている。
【００４１】
ＬＤ４とサブマウント３との接合には、Ａｕ−Ｓｎ共晶ハンダが用いられており、サブマウント３とヒートシンク２との接合には、同じくＡｕ−Ｓｎ共晶ハンダや導電性ペースト等が用いられている。
【００４２】
図２はビーム整形素子５を概略的に示す外観斜視図、図３はその側面図である。
【００４３】
ビーム整形素子５は、ガラス基板７に設けられた凹部８と、この凹部８の底面８ａに設けられたシリンドリカルレンズ９と、を備えている。ここで、凹部８はガラス基板７の表面に溝状に形成されているが、これに限るものではない。
【００４４】
シリンドリカルレンズ９は、入射した断面楕円形状のレーザ光を断面円形状のレーザ光に整形するレンズ、すなわち、水平方向と垂直方向とで放射角が異なるレーザ光を水平方向と垂直方向とで放射角がほぼ同じであるレーザ光に変換するレンズである。
【００４５】
このようなシリンドリカルレンズ９は、ガラス基板７の表面の一部であってヒートシンク２に接着する接着面となる基準面１０から突出しないように、すなわち、基準面１０より低い位置にシリンドリカルレンズ９の表面（曲面の頂点）が位置するように構成されている（図３参照）。さらに、シリンドリカルレンズ９は、基準面１０から所定距離だけ離反した位置に位置付けられている。この所定距離とは、基準面１０から接着剤Ｂが流れ出してもシリンドリカルレンズ９に到達しない距離であり、その距離は接着剤Ｂの材料やガラス基板７の濡れ性等を考慮して設定される。ここで、シリンドリカルレンズ９は、ガラス基板７上にフォトリソグラフィとエッチングとによって形成されたレンズである。
【００４６】
なお、本実施の形態では、凹部８の底面８ａに設けられる凸レンズとしてシリンドリカルレンズ９を設けているが、これに限るものではない。また、本実施の形態では、１枚のシリンドリカルレンズ９を凹部８の底面８ａに形成しているが、これに限るものではなく、例えば、シリンドリカルレンズ９を設けた凹部８の底面８ａに対する反対面にもう１枚シリンドリカルレンズ９を形成してメニスカスレンズとしても良いし、あるいは、アナモフィックレンズとしても良く、さらに、球面レンズを用いても良い。
【００４７】
ガラス基板７の凹部８の底面８ａには、基準面１０とシリンドリカルレンズ９との間であって基準面１０側に近接する位置に位置付けられた溝部１１が設けられている。この溝部１１は、溝状に形成されており、基準面１０から流れ出した接着剤Ｂの流れを止める機能を有している。溝部１１もフォトリソグラフィとエッチングとにより形成されたものであるが、これに限るものではなく、例えばガラス基板７の凹部８の底面８ａを研削することで形成されたものであっても良い。
【００４８】
また、ガラス基板７の基準面１０には、ビーム整形素子５をヒートシンク２に接着する場合にビーム整形素子５とＬＤ４との位置合わせのために使用されるアライメントマーク１２が設けられている。詳しくは、ビーム整形素子５のシリンドリカルレンズ９とＬＤ４の発光層６との位置合わせが行われる。すなわち、シリンドリカルレンズ９が断面楕円形状のレーザ光の短軸を拡大する機能を有しているので、シリンドリカルレンズ９の曲率面の軸とＬＤ４から出射された断面楕円形状のレーザ光の短軸とを一致させるようにビーム整形素子５がヒートシンク２に配置される。
【００４９】
図４はアライメントマーク１２を拡大して概略的に示す平面図、図５はその一部分を概略的に示すＡ−Ａ切断端面図である。アライメントマーク１２は、十字のパターンであり、ガラス基板７の基準面１０から突出しないように、すなわち、ガラス基板７の基準面１０に対して凹形状（溝状）に形成されており、ＬＤ４から出射されたレーザ光に干渉しない位置に設けられている。アライメントマーク１２の側壁面は傾斜面１３として形成されており、その傾斜面１３には光を散乱させるための微小な凹凸１４が形成されている。ここで、図４及び図５では、明瞭化のために微小な凹凸１４を拡大して示している。
【００５０】
なお、本実施の形態では、アライメントマーク１２の傾斜面１３だけに微小な凹凸１４を形成しているが、これに限るものではなく、例えば、アライメントマーク１２の底面１５にも微小な凹凸１４を形成しても良い。また、本実施の形態では、アライメントマーク１２を十字のパターンに形成しているが、これに限るものではなく、例えば、他のパターンに形成しても良く、位置合わせを行いやすいパターンに形成して構わない。
【００５１】
ここで、このようなアライメントマーク１２を用いて、ビーム整形素子５をヒートシンク２に接着する場合にシリンドリカルレンズ９とＬＤ４との位置合わせを行う場合には、アライメントマーク１２のエッジのコントラスト差を利用して位置合わせを行う。したがって、エッジのコントラスト差が大きければ、位置合わせが容易になる。例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）カメラを使うような画像認識を用いて位置合わせを行う場合にも、エッジのコントラスト差を検出することで位置合わせを行うので、エッジのコントラスト差を大きくする必要がある。ところが、アライメントマーク１２を構造物として形成する場合には、明確なエッジが発生せずにそのコントラスト差の認識が難しいことがある。このとき、アライメントマーク１２の傾斜面１３に微小な凹凸１４のある部分を設けておくことにより、微小な凹凸１４のある部分では光の散乱が発生し、微小な凹凸１４のある部分とない部分とでは透過率の差が生じる。この透過率の差から見かけ上エッジが存在することになるので、エッジのコントラスト差を認識することが可能になり、その結果として、アライメントマークを用いた位置合わせを容易に行うことができる。
【００５２】
本実施の形態では、微小な凹凸１４をフォトリソグラフィとエッチングとにより形成しているが、これに限るものではなく、例えば、研磨で形成しても良く、あるいは、化学処理で形成しても良い。また、微小な凹凸１４の断面形状は必ずしも矩形である必要はなく、さらに、微小な凹凸１４は周期構造でも不規則でランダムな配列構造であっても構わない。また、傾斜面１３には全体ではなく一部分だけに微小な凹凸１４を形成しても構わないが、微小な凹凸１４がある部分とない部分の境は直線となっていた方がアライメントする際に精度を上げることができる。
【００５３】
図６はヒートシンク２に接着された状態のビーム整形素子５を概略的に示す側面図である。ビーム整形素子５をヒートシンク２に接着する場合には、ビーム整形素子５の基準面１０に接着剤Ｂを塗布し、その状態でヒートシンク２に接着するため、接着剤Ｂは押し出されて基準面１０からシリンドリカルレンズ９側に流れ出す。このとき、流れ出た接着剤Ｂは、溝部１１に溜まり、シリンドリカルレンズ９に到達することがないので、接着剤Ｂによるシリンドリカルレンズ９の汚れを防止することができる。実際には、アライメントマーク１２やヒートシンク２のエッジ等でビーム整形素子５とＬＤ４との位置を合わせて仮固定し、その位置合わせを確認して固定（硬化処理）することで、ビーム整形素子５がヒートシンク２に接着固定される。
【００５４】
このような構成の光源ユニット１では、ＬＤ４から断面楕円形状のレーザ光が出射されると、このレーザ光がビーム整形素子５のシリンドリカルレンズ９に入射する。ここで、シリンドリカルレンズ９は断面楕円形状のレーザ光の短軸を拡大する機能を有しており、断面楕円形状のレーザ光の短軸とシリンドリカルレンズ９の曲率面の軸とを一致させるようにビーム整形素子５がヒートシンク２に配置されているので、シリンドリカルレンズ９に入射した断面楕円形状のレーザ光は、その短軸がシリンドリカルレンズ９により拡大されて断面円形状に整形される。
【００５５】
このように本実施の形態では、ガラス基板７の凹部８にその表面から突出させずにシリンドリカルレンズ９を設けることで、シリンドリカルレンズ９の表面は基準面１０より低い位置に位置付けられるため、ビーム整形素子５をハンドリングする等、ビーム整形素子５に対して様々な作業を行ったとしても、シリンドリカルレンズ９が傷つき難くなるので、レンズ部分の損傷を防止することができる。
【００５６】
さらに、接着面となる基準面１０とシリンドリカルレンズ９とを所定距離だけ離反させ、さらに、シリンドリカルレンズ９と基準面１０との間に溝部１１を設けることで、接着時に基準面１０から流れ出した接着剤Ｂが多くても溝部１１に溜まり、シリンドリカルレンズ９まで到達し難くなるので、接着剤Ｂによるシリンドリカルレンズ９の汚れを防止することができる。
【００５７】
また、アライメントマーク１２をガラス基板７に設けることによって、ビーム整形素子５をヒートシンク２に接着する場合に、ＬＤ４とシリンドリカルレンズ９との位置合わせが精度良く容易に行われるので、ＬＤ４に対するビーム整形素子５の位置合わせを高い精度で簡単に行うことができる。
【００５８】
ここで、異なる波長を有する複数個のＬＤ４をサブマウント３上に設けた場合には、各ＬＤ４に対応するように複数のシリンドリカルレンズ９を凹部８に設けるように構成しても良い。このとき、複数のシリンドリカルレンズ９は、異なる波長を有する複数個のＬＤ４からから出射された断面楕円形状の各ビームを断面円形状の各ビームに整形する位置に各々位置付けられている。このように、波長が異なる複数のＬＤ４に対応させて複数のシリンドリカルレンズ９を設けることで、複数のＬＤ４を備える装置、例えばＣＤやＤＶＤ等を再生するために２つのＬＤ４を備える光ピックアップ装置等にビーム整形素子５を搭載する場合には、ビーム整形素子５を１個だけ搭載すれば良いので、光ピックアップ装置等を小型化することができる。
【００５９】
本発明の第二の実施の形態を図７に基づいて説明する。本実施の形態は、光学装置としての光ピックアップ装置が備える光源ユニット１に適用した一例である。なお、第一の実施の形態で説明した部分と同一部分は同一符号で示し、その説明も省略する。
【００６０】
本実施の形態の基本的構成は第一の実施の形態と同様であり、その相違点はビーム整形素子５を構成するガラス基板７の基準面１０に微小な凹凸２０を設けた点である。
【００６１】
図７はヒートシンク２に接着された状態のビーム整形素子５を概略的に示す側面図である。ガラス基板７の基準面１０の表面には、非常に微小な凹凸２０が形成されている。なお、図７では、明瞭化のために微小な凹凸２０を拡大して示している。
【００６２】
微小な凹凸２０は、ヒートシンク２に接着される部分である基準面１０だけにランダムに形成されており、シリンドリカルレンズ９を挟んで反対側に位置するガラス基板７の表面には形成されていない。これにより、ＬＤ４から出射されたレーザ光がシリンドリカルレンズ９を透過する際に微小な凹凸２０を透過して散乱光となることを防いでいる。
【００６３】
本実施の形態では、微小な凹凸２０をフォトリソグラフィとエッチングとにより形成しているが、これに限るものではなく、例えば、研磨で形成しても良く、あるいは、化学処理で形成しても良い。また、微小な凹凸２０の断面形状は必ずしも矩形である必要はなく、微小な凹凸２０は周期構造でも不規則でランダムな配列構造であっても構わない。
【００６４】
ビーム整形素子５をヒートシンク２に接着する場合には、ビーム整形素子５の基準面１０に接着剤Ｂを塗布し、その状態でヒートシンク２に接着する。その後、接着剤Ｂを硬化させることでビーム整形素子５はヒートシンク２に固定される。このとき、基準面１０には微小な凹凸２０が形成されているため、基準面１０の断面積が増え、基準面１０が接着剤Ｂに触れる接触面積が増加し接着力が強くなるので、ビーム整形素子５はヒートシンク２に確実に固定されることになる。
【００６５】
このように本実施の形態では、接着面である基準面１０に微小な凹凸２０を形成することで、基準面１０が接着剤Ｂに触れる接触面積が増加するため、接着力を強くすることが可能となり、その結果として、ビーム整形素子５を確実にヒートシンク２に固定することができる。
【００６６】
本発明の第三の実施の形態を図８に基づいて説明する。本実施の形態は、第一の実施の形態のビーム整形素子５を製造する製造方法の一例である。なお、第一の実施の形態で説明した部分と同一部分は同一符号で示し、その説明も省略する。
【００６７】
図８はビーム整形素子５を製造する製造工程を概略的に示す断面図である。本実施の形態の製造工程は、ガラス基板７上に感光層であるフォトレジスト層３０を形成する感光層形成工程３１と（図８（ａ）参照）、そのフォトレジスト層３０に対しフォトマスクを介して露光し、露光したフォトレジスト層３０を現像することで、そのフォトレジスト層３０をエッチングマスク３０ａとして形成するエッチングマスク形成工程３２と（図８（ｂ）参照）、エッチングマスク３０ａが形成されたガラス基板７をエッチングするエッチング工程３３と（図８（ｃ）参照）、エッチング後にエッチングマスク３０ａを除去（アッシング）するエッチングマスク除去工程３４と（図８（ｄ）参照）、から構成されている。ここで、感光層形成工程３１とエッチングマスク形成工程３２とがフォトリソプロセスであり、エッチング工程３３とエッチングマスク除去工程３４がエッチングプロセスである。
【００６８】
感光層形成工程３１では、ガラス基板７上に感光性材料であるフォトレジストを塗布することで、フォトレジスト層３０が形成される。なお、本実施の形態では、ガラス基板７上に塗布する感光性材料として、通常の半導体製造プロセスで用いられるフォトレジストを用いているが、これに限るものではなく、例えば、感光性ドライフィルム等を用いても良い。また、本実施の形態では、ビーム整形素子５を製造するための基板としてガラス基板７が用いられているが、これに限るものではない。
【００６９】
ここで、形成するフォトレジスト層３０の厚さは、シリンドリカルレンズ９の高さ（サグ）に応じて数μｍから数１０μｍ程度に設定される。実際には、フォトレジスト層３０の厚さは、ガラス基板７上に形成するシリンドリカルレンズ９の高さ、及び、ガラス基板７のエッチング速度とフォトレジストのエッチング速度との比（選択比）によって設定される。例えば、両者のエッチング速度が等しい場合（選択比１）には、フォトレジスト層３０の厚さは、形成するシリンドリカルレンズ９の高さとほぼ等しく設定される。また、ガラス基板７のエッチング速度が感光性材料のエッチング速度より２倍大きい場合（選択比２）には、フォトレジスト層３０の厚さは、シリンドリカルレンズ９の高さの半分に設定される。なお、ここでは、フォトレジスト層３０の厚さは、両者のエッチング速度が等しい場合（選択比１）のフォトレジスト層３０の厚さに設定されている。
【００７０】
エッチングマスク形成工程３２では、フォトマスクを介してガラス基板７上のフォトレジスト層３０を露光してフォトレジスト層３０にフォトマスクのパターン形状を転写し、転写後のフォトレジスト層３０を現像すると、ガラス基板７上には、シリンドリカルレンズ９と同等形状（選択比１であるため）のフォトレジスト層３０が形成される。同時に、凹部８やアライメントマーク１２等を形成するためのフォトレジスト層３０も形成される。このようにして、現像後にガラス基板７上に残ったフォトレジスト層３０がエッチングマスク３０ａとして機能する。
【００７１】
ここでは、ポジ型のフォトレジストが使用されている。なお、ポジ型又はネガ型等のフォトレジストの種類によって、使用するフォトマスクのパターン形状は変化するが、基本的な工程手順は変わらない。また、フォトマスクとしては、凹部８やアライメントマーク１２等の形状に合わせたパターン形状を有し、さらに、シリンドリカルレンズ９の形状に合わせた透過率分布を有するマスクが使用されている。このマスクとしては、濃度分布を有するマスクや微細なドットがレイアウトされたグレースケールマスク等を用いることができる。また、フォトレジストのリフローによりシリンドリカルレンズ９の形状を形成するようにしても良い。
【００７２】
エッチング工程３３では、フォトマスクにより形成されたフォトレジスト層３０をエッチングマスク３０ａとして、ガラス基板７をその基板面に対し垂直な方向にエッチング（異方性エッチング）する。エッチング方法としては、半導体製造プロセスで通常用いられるドライエッチングを用いることができ、具体的には、例えば、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）等を用いることができる。ドライエッチングに用いるエッチングガス（図８中矢印）は基板材料に応じて選択され、例えば基板材料がガラスの場合にはＣＦ４やＣＨＦ３等をエッチングガスとして用いることができる。また、エッチング速度等を調整するためには、エッチングガスにＮ２、Ｏ２、Ａｒ等のガスを混入することも可能である。
【００７３】
エッチングマスク除去工程３４では、エッチング後に不要となったエッチングマスク３０ａ（フォトレジスト層３０）を除去する。こうして、凹部８、シリンドリカルレンズ９、アライメントマーク１２等が形成されたビーム整形素子５が製造される。
【００７４】
このようにして製造されたビーム整形素子５に対しフォトリソプロセスとエッチングプロセスとを数回行うことで、ガラス基板７の溝部１１、アライメントマーク１２の傾斜面１３、傾斜面１３の凹凸１４等が形成される。なお、フォトマスクとしては、それぞれの形状に合わせたパターン形状や透過率分布等を有するマスクが使用されている。
【００７５】
なお、本実施の形態では、フォトリソプロセスとエッチングプロセスとによって溝部１１を形成しているが、これに限るものではなく、例えば、ガラス基板７の凹部８の底面８ａを研削することで形成しても良い。
【００７６】
また、本実施の形態では、フォトリソプロセスとエッチングプロセスとによってアライメントマーク１２の傾斜面１３に微小な凹凸１４を形成しているが、これに限るものではなく、例えば、研磨で形成しても良く、あるいは、化学処理で形成しても良い。
【００７７】
ここで、第二の実施の形態のビーム整形素子５を製造する場合には、フォトリソプロセスとエッチングプロセスとによって基準面１０に微小な凹凸２０を形成しても良く、あるいは、第一の実施の形態のビーム整形素子５の製造後に基準面１０だけを荒い砥粒で研摩することで形成しても良い。
【００７８】
このように本実施の形態では、半導体製造プロセスに基づく製造工程を用いることで、大量に低コストでビーム整形素子５を製造することができる。さらに、シリンドリカルレンズ９やアライメントマーク１２等を同工程で形成することが可能であり、アライメントマーク１２を後工程、例えば切削工程等で形成する場合に比べ、製造工程数を減少させることができる。
【００７９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明のビーム整形素子によれば、表面に凹部を有する基板と、前記凹部に前記基板の表面から突出しないように設けられ、光源から出射されたビームの形状を整形するレンズと、を具備することから、レンズの表面は基板表面より低い位置に位置付けられるため、ビーム整形素子をハンドリングする等、ビーム整形素子に対して様々な作業を行ったとしても、レンズが傷つき難くなるので、レンズ部分の損傷を防止することができる。
【００８０】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載のビーム整形素子において、前記レンズは、前記基板の表面の一部であって前記基板を他部材に接着するための接着面から所定距離だけ離反した位置に位置付けられていることから、接着時に使用する接着剤がレンズ側に流れ出してもレンズまで到達し難くなるので、接着剤によるレンズ部分の汚れを防止することができる。
【００８１】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載のビーム整形素子において、前記基板は、前記凹部に設けられ前記レンズと前記接着面との間に位置付けられた溝部を具備することから、接着時に接着面から流れ出した接着剤が多くても溝部に溜まり、レンズまで到達し難くなるので、接着剤によるレンズ部分の汚れを確実に防止することができる。
【００８２】
請求項４記載の発明によれば、請求項２又は３記載のビーム整形素子において、前記基板は、前記接着面に形成された凹凸を具備することから、接着面が接着剤に触れる接触面積が増加し、接着力が強くなるので、ビーム整形素子を確実に他部材に固定することができる。
【００８３】
請求項５記載の発明によれば、請求項１、２、３又は４記載のビーム整形素子において、前記基板は、前記光源と前記レンズとの位置合わせに使用されるアライメントマークを具備することから、基板を他部材に接着する場合に、光源とレンズとの位置合わせが精度良く容易に行われるので、光源に対するビーム整形素子の位置合わせを高い精度で簡単に行うことができる。
【００８４】
請求項６記載の発明によれば、請求項５記載のビーム整形素子において、前記アライメントマークは、前記基板の表面を加工することで形成されていることから、アライメントマークが構造物となるため、アライメントマークをレンズと同時に同じ製造方法で形成することが可能となり、その結果として、製造工程数を減少させることができる。
【００８５】
請求項７記載の発明によれば、請求項５又は６記載のビーム整形素子において、前記アライメントマークは、前記光源から出射されたビームに干渉しない位置に設けられていることから、アライメントマークがレンズから十分に離れるため、アライメントマークを設けても、光の利用効率を維持し、かつ、迷光の発生を防止することができる。
【００８６】
請求項８記載の発明によれば、請求項５、６又は７記載のビーム整形素子において、前記アライメントマークは、前記基板の表面から突出しないように凹形状に形成されていることから、アライメントマークが基板の表面より深い位置に位置し、基板の表面には構造物が存在しないため、アライメントマークが形成された基板表面を他部材に接着する場合にアライメントマークが障害とならないので、ビーム整形素子を確実に他部材に固定することができる。
【００８７】
請求項９記載の発明によれば、請求項５、６、７又は８記載のビーム整形素子において、前記アライメントマークは、前記基板と異なる透過率を有することから、その透過率の差がエッジとして観察され、このエッジを利用してアライメントマークを用いた位置合わせを容易に行うことが可能になる。
【００８８】
請求項１０記載の発明によれば、請求項９記載のビーム整形素子において、前記アライメントマークは、光を散乱させる凹凸を具備することから、アライメントマークに入射した光が散乱するため透過率が減少し、アライメントマークの透過率と基板の透過率とが大きく異なるため、その透過率の差がエッジとして確実に観察され、このエッジを利用してアライメントマークを用いた位置合わせを容易に行うことができる。
【００８９】
請求項１１記載の発明によれば、請求項１ないし１０のいずれか一記載のビーム整形素子において、前記レンズは複数個設けられており、これらのレンズは、異なる波長を有する複数個の前記光源から出射された各ビームの形状を整形する位置に各々位置付けられていることから、複数の光源を備える装置、例えばＣＤやＤＶＤ等を再生するために２つの光源を備える光ピックアップ装置等にビーム整形素子を搭載する場合には、ビーム整形素子を１個だけ搭載すれば良いので、光ピックアップ装置等を小型化することができる。
【００９０】
請求項１２記載の発明の光学装置によれば、光源から出射されたビームの形状を整形する請求項１ないし１１のいずれか一記載のビーム整形素子を備えることから、請求項１ないし１１のいずれか一記載の発明と同様な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の光源ユニットを概略的に示す側面図である。
【図２】ビーム整形素子を概略的に示す外観斜視図である。
【図３】ビーム整形素子を概略的に示す側面図である。
【図４】アライメントマークを拡大して概略的に示す平面図である。
【図５】アライメントマークの一部分を概略的に示すＡ−Ａ切断端面図である。
【図６】ヒートシンクに接着された状態のビーム整形素子を概略的に示す側面図である。
【図７】本発明の第二の実施の形態のヒートシンクに接着された状態のビーム整形素子を概略的に示す側面図である。
【図８】ビーム整形素子を製造する製造工程を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　光学装置（光源ユニット）
２　　　　　他部材（ヒートシンク）
４　　　　　光源（半導体レーザ素子）
５　　　　　ビーム整形素子
７　　　　　基板（ガラス基板）
８　　　　　凹部
９　　　　　レンズ（シリンドリカルレンズ）
１０　　　　接着面（基準面）
１１　　　　溝部
１２　　　　アライメントマーク
１４　　　　凹凸
２０　　　　凹凸
【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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【図７】
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【図８】
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