專利名稱：光學(xué)元件、其金屬模及光學(xué)元件加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)元件、基體材料、其金屬模、光拾取裝置、光學(xué)元件加工方法、用該加工方法加工的基體材料、以及電子束掃描裝置，特別涉及在以注射成形制作的物鏡中包括全息圖結(jié)構(gòu)和雙折射相位結(jié)構(gòu)等的物鏡。
背景技術(shù)：
以往，作為信息記錄媒體，例如CD、DVD等被廣泛使用，在讀取這些記錄媒體的讀取裝置(光磁盤裝置)等精密機(jī)器中，使用了很多光學(xué)元件。
作為使用了這樣的光學(xué)元件、例如光透鏡等的讀取裝置等光拾取裝置的一例，例如可列舉出圖36所示的裝置。
在該圖所示的光拾取裝置900中，來自未圖示的半導(dǎo)體激光器的激光通過物鏡902被聚光至衍射邊界并照射在光磁盤901(光磁記錄媒體)上，拾取并反射記錄信號。來自光磁盤901的激光反射光射光到物鏡902并成為平行光，透過1/4波長板903并改變偏振方位后，入射到全息圖板904，由該全息圖板904將正常光作為0級衍射光透過，入射的入射光的偏振光作為1級衍射光、-1級衍射光進(jìn)行衍射并被分光成三個光束入射到多分割光檢測器905。
在多分割光檢測器905的分離受光區(qū)域(受光元件)中，形成有各個光點(diǎn)，通過1級衍射光來檢測聚焦誤差，通過0級和-1級衍射光來檢測尋跡誤差。
但是，在現(xiàn)有的光拾取裝置中，作為被使用的光學(xué)元件，存在物鏡、全息圖板、1/4波長板等安裝部件數(shù)目多，成本升高的問題。
特別是物鏡等大多使用玻璃制的光透鏡，成為導(dǎo)致上述高成本的主要原因。
而且，為了制造全息圖板和波長板等，需要對基體材料的表面進(jìn)行用于獲得規(guī)定形狀的處理，但需要對全息圖板和波長板一個一個地進(jìn)行該處理，從批量生產(chǎn)的觀點(diǎn)來看是不利的，導(dǎo)致生產(chǎn)率的下降。
而且，所述全息圖板和波長板、物鏡分別單獨(dú)構(gòu)成，所以在對準(zhǔn)時(shí)必須使它們?nèi)恳苿?，用于使它們移動的機(jī)構(gòu)大型化，同時(shí)配置這些各種光學(xué)部件的占有空間變大，存在不利于該光拾取裝置等的小型化的問題。
此外，從低成本化和小型化的觀點(diǎn)來看，與玻璃制的光透鏡相比，這些機(jī)器中使用的光學(xué)元件、例如光透鏡等可考慮使用樹脂制的光透鏡，但為了制造這樣的樹脂制的光透鏡，也必須形成用于注射成形的成形模。此時(shí)，以往，通過普通的切削加工、以及使用曝光等方法的曝光裝置等，在光學(xué)功能面和成形模上形成微細(xì)結(jié)構(gòu)，但如果用當(dāng)前使用的成形技術(shù)和加工技術(shù)的切削刀具在成形模中形成微細(xì)結(jié)構(gòu)，則加工精度惡化，在刀具的強(qiáng)度、壽命方面有限制，不能進(jìn)行亞微米級或其以下的精密加工，此外，基體材料的加工深度由曝光能量控制，所以特別是在光學(xué)元件的精密加工、或光刻(フォト二ック)結(jié)晶的形成等中，需要正確地形成比照射到非平面上的光的波長短的結(jié)構(gòu)，所以存在只能進(jìn)行平坦材料的加工的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況的發(fā)明，其目的在于提供光學(xué)元件、基體材料、其金屬模、光拾取裝置、光學(xué)元件加工方法、用該加工方法加工的基體材料、以及電子束掃描裝置，可防止光拾取裝置、光學(xué)元件等的生產(chǎn)率下降，并且降低部件數(shù)目，有助于裝置的小型化和成本降低，對于用于它們的光學(xué)元件等的基體材料，可進(jìn)行亞微米級的三維變化的基體材料加工。
上述目的可通過以下各項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)或方法來實(shí)現(xiàn)。
方案1所述的光學(xué)元件在至少一個表面上有曲面部，可將入射到另一個表面?zhèn)鹊娜肷涔鈴囊粋€表面?zhèn)茸鳛樯涑龉馍涑?，其特征在于，該光學(xué)元件至少在所述一個表面?zhèn)仍O(shè)置全息圖結(jié)構(gòu)，可將所述入射光在衍射級數(shù)相互不同的各方向上進(jìn)行分光，并分別從所述一個表面?zhèn)壬涑觥?br> 方案2所述的光學(xué)元件的特征在于，所述全息圖結(jié)構(gòu)將所述入射光在相互不同的0級、1級、-1級的各衍射級數(shù)的三個方向上進(jìn)行分光，并分別從所述一個表面?zhèn)壬涑觥?br> 方案3所述的光學(xué)元件的特征在于，所述全息圖結(jié)構(gòu)使從所述一個表面?zhèn)热肷涞娜肷涔馔高^，并從所述另一個表面?zhèn)壬涑觥?br> 方案4所述的光學(xué)元件的特征在于，在所述另一個表面?zhèn)仍O(shè)置雙折射相位結(jié)構(gòu)，使得在與光的行進(jìn)方向交叉的表面內(nèi)至少相互垂直的方向上振動的各直線偏振中，在一個直線偏振和另一個直線偏振上產(chǎn)生相位差。
方案5所述的光學(xué)元件的特征在于，在所述另一個表面?zhèn)仍O(shè)置衍射結(jié)構(gòu)。
方案6所述的光學(xué)元件的特征在于，所述全息圖結(jié)構(gòu)是衍射結(jié)構(gòu)。
方案7所述的光學(xué)元件的特征在于，所述衍射結(jié)構(gòu)是多個凹凸部構(gòu)成的二元(バイナリ一)結(jié)構(gòu)。
方案8所述的光學(xué)元件的特征在于，所述衍射結(jié)構(gòu)是包含傾斜部和側(cè)壁部的炫耀光柵(ブレ一ズ)結(jié)構(gòu)。
方案9所述的光學(xué)元件的特征在于，在所述全息圖結(jié)構(gòu)、所述雙折射相位結(jié)構(gòu)、或所述衍射結(jié)構(gòu)中，設(shè)置防止表面反射的防反射結(jié)構(gòu)。
方案10所述的光學(xué)元件的特征在于，所述另一個表面包含曲面部。
方案11所述的光學(xué)元件的特征在于，將可對從所述一個表面?zhèn)壬涑龅纳涑龉膺M(jìn)行聚光的曲面部形成在所述一個表面、所述另一個表面的任何一方或雙方上。
方案12所述的光學(xué)元件的特征在于，所述雙折射相位結(jié)構(gòu)中具有第1寬度的凸部、以及具有比所述第1寬度窄的第2寬度的凹部交替地形成。
方案13所述的光學(xué)元件的特征在于，所述全息圖結(jié)構(gòu)將具有第1寬度的第1凸部和具有與所述第1寬度不同的第2寬度的第1凹部交替形成的第1凹凸部、和按與所述第1、第2寬度不同的第3寬度形成的第2凹部交替形成。
方案14所述的光學(xué)元件的特征在于，所述衍射結(jié)構(gòu)至少在一個表面上形成的曲面部中按各節(jié)距傾斜形成衍射光柵，在該衍射光柵的至少一個節(jié)距中，包括在該節(jié)距的分界線位置從所述曲面部上升的側(cè)壁部、以及在相鄰的各側(cè)壁間形成的傾斜部。
方案15所述的基體材料的特征在于，用物鏡來形成所述光學(xué)元件。
方案16所述的基體材料的特征在于，該基體材料在至少一個表面上有通過光束掃描形成掃描圖形的被掃描面，所述被掃描面有全息圖結(jié)構(gòu)，將從該被掃描面射出的光在相互不同的0級、1級、-1級三個方向上分光并分別射出，同時(shí)透過從所述被掃描面?zhèn)热肷涞娜肷涔狻?br> 方案17所述的基體材料的特征在于，所述被掃描面有曲面部。
方案18所述的基體材料包括第1被掃描面，通過束掃描來掃描第1掃描圖形并將其形成在一個表面上；以及第2被掃描面，形成在與所述第1被掃描面相反側(cè)的另一個表面上，使與所述第1掃描圖形不同的第2掃描圖形被掃描；所述第1被掃描面具有全息圖結(jié)構(gòu)，將從該第1被掃描面射出的光在相互不同的0級、1級、-1級三個方向上進(jìn)行分光并分別射出，同時(shí)透過從所述被掃描面?zhèn)热肷涞娜肷涔?；所述?被掃描面具有雙折射相位結(jié)構(gòu)，在與該光的行進(jìn)方向交叉的表面內(nèi)至少相互垂直的方向上振動的各直線偏振中，使一個直線偏振和另一個直線偏振產(chǎn)生相位差。
方案19所述的基體材料包括第1被掃描面，通過電子束掃描來掃描第1掃描圖形并將其形成在一個表面上；以及第2被掃描面，形成在與所述第1被掃描面相反側(cè)的另一個表面上，使與所述第1掃描圖形不同的第2掃描圖形被掃描；所述第1被掃描面具有全息圖結(jié)構(gòu)，將從該第1被掃描面射出的光在相互不同的0級、1級、-1級三個方向上進(jìn)行分光并分別射出，同時(shí)透過從所述被掃描面?zhèn)热肷涞娜肷涔猓凰龅?被掃描面具有衍射結(jié)構(gòu)，對入射到所述第1被掃描面并從所述第2被掃描面射出的光進(jìn)行衍射。
在方案20中，定義用于形成上述任何一個基體材料的金屬模。
方案21所述的光拾取裝置包括光磁記錄媒體；光學(xué)元件，對來自激光供給源的激光進(jìn)行聚光，將聚光后的所述激光照射所述光磁記錄媒體，同時(shí)對所述光磁記錄媒體上的反射光進(jìn)行分光；以及多分割光檢測器，包括用于根據(jù)分光后的各光，進(jìn)行尋跡誤差、聚焦誤差的各誤差檢測的各檢測部；所述光學(xué)元件在其一個表面?zhèn)壬暇哂腥D結(jié)構(gòu)，將所述反射光分光為相互不同的0級、1級、-1級三個方向的各衍射光并分別從所述一個表面?zhèn)壬涑觯瑫r(shí)透過從所述一個表面?zhèn)热肷涞娜肷涔獠⑹蛊鋸牧硪粋€表面?zhèn)壬涑?；在所述另一個表面?zhèn)壬暇哂须p折射相位結(jié)構(gòu)，在與光的行進(jìn)方向交叉的表面內(nèi)至少相互垂直的方向上振動的各直線偏振中，使一個直線偏振和另一個直線偏振產(chǎn)生相位差。
方案22所述的光拾取裝置包括光磁記錄媒體；第1光學(xué)元件，使來自激光供給源的激光成為平行光；第2光學(xué)元件，使所述平行光聚束并照射到所述光磁記錄媒體上；以及光檢測器，通過所述第2光學(xué)元件來接受被所述光磁記錄媒體反射的所述激光；根據(jù)所述光檢測器的輸出來讀出光磁記錄媒體上的記錄信息，所述第1光學(xué)元件在其一個表面?zhèn)壬暇哂腥D結(jié)構(gòu)，將所述激光分光為相互不同的0級、1級、-1級三個方向的各衍射光并分別從所述一個表面?zhèn)壬涑觥?br> 方案23所述的光學(xué)元件加工方法用于對包含曲面部的第1基體材料形成微細(xì)結(jié)構(gòu)，其特征在于，該方法包括掃描步驟，所述微細(xì)結(jié)構(gòu)上由電子束掃描在所述曲面部，對于該曲面部，將全息圖結(jié)構(gòu)的截面略凹凸形狀平面大致為圓狀的掃描行通過相對所述第1基體材料的所述電子束的焦點(diǎn)位置的相對移動來進(jìn)行高度方向的位置調(diào)整，并且一邊進(jìn)行表面方向的位置調(diào)整一邊進(jìn)行掃描。
方案24所述的光學(xué)元件加工方法的特征在于，還包括以下步驟對照射了所述電子束的所述第1基體材料進(jìn)行顯像，在顯像過的所述第1基體材料的表面進(jìn)行電鑄，形成用于成形的第1金屬模。
方案25所述的光學(xué)元件加工方法的特征在于，還包括以下步驟對照射了所述電子束的所述第1基體材料進(jìn)行顯像，在腐蝕處理過的所述第1基體材料上進(jìn)行電鑄，形成用于成形的第1金屬模。
方案26所述的光學(xué)元件加工方法的特征在于，還包括對于包含由電子束掃描的被掃描面的第2基體材料，在所述第2基體材料的所述被掃描面上掃描雙折射相位結(jié)構(gòu)的第2掃描步驟；對照射了所述電子束的所述第2基體材料進(jìn)行顯像，在顯像過的所述第2基體材料的表面進(jìn)行電鑄，形成用于成形的第2金屬模的步驟；將所述第1、第2金屬模相互對置配置，通過注射成形，形成在一個表面上具有全息圖結(jié)構(gòu)、在另一個表面上具有雙折射相位結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件的步驟。
方案27所述的光學(xué)元件加工方法的特征在于，還包括對于包含由電子束掃描的被掃描面的第2基體材料，在所述第2基體材料的所述被掃描面上進(jìn)行衍射光柵的掃描的第2掃描步驟；對照射了所述電子束的所述第2基體材料進(jìn)行顯像，在顯像過的所述第2基體材料的表面進(jìn)行電鑄，形成用于成形的第2金屬模的步驟；將所述第1、第2金屬模相互對置配置，通過注射成形，形成在一個表面上具有全息圖結(jié)構(gòu)、在另一個表面上具有衍射結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件的步驟。
方案28所述的光學(xué)元件加工方法的特征在于，還包括對于包含由電子束掃描的曲面部的第2基體材料，在所述第2基體材料的所述曲面部上進(jìn)行掃描，使得衍射光柵傾斜并按各節(jié)距來形成的第2掃描步驟；對照射了所述電子束的所述第2基體材料進(jìn)行顯像，在顯像過的所述第2基體材料的表面進(jìn)行電鑄，形成用于成形的第2金屬模的步驟；將所述第1、第2金屬模相互對置配置，通過注射成形，形成在一個表面的曲面部上具有全息圖結(jié)構(gòu)、在另一個表面的曲面部上具有按各節(jié)距傾斜的衍射結(jié)構(gòu)的基體材料的步驟。
方案29所述的光學(xué)元件加工方法的特征在于，在按各節(jié)距傾斜形成時(shí)，所述第2掃描步驟按照所述曲面部上的傾斜的傾斜角度來提取預(yù)先定義了相對于掃描位置的劑量分布的劑量分布特性，根據(jù)提取的所述劑量分布特性，計(jì)算該劑量并進(jìn)行所述基體材料的所述曲面部的掃描。
方案30所述的光學(xué)元件加工方法的特征在于，包括對所述成形用的第1金屬模進(jìn)行注射成形，并形成所述基體材料的步驟。
方案31所述的光學(xué)元件加工方法的特征在于，包括使用成形用的第1金屬模作為所述基體材料，對該第1金屬模進(jìn)行掃描的步驟。
方案32所述的光學(xué)元件加工方法的特征在于，包括使用成形用的第2金屬模作為所述基體材料，對該第2金屬模進(jìn)行掃描的步驟。
方案33所述的發(fā)明中，定義用上述任何一個光學(xué)元件加工方法進(jìn)行加工的基體材料，此外，在方案34所述的發(fā)明中，用光學(xué)元件來形成所述基體材料。
方案35所述的電子束掃描裝置的特征在于，它包括電子束照射部件，照射電子束；電子透鏡，用于改變由所述電子束照射部件照射的電子束的焦點(diǎn)位置；裝載臺，裝載通過照射所述電子束被掃描的被掃描面上具有曲面部的基體材料；測定部件，在所述基體材料的曲面部上形成全息圖結(jié)構(gòu)時(shí)，測定被掃描在所述基體材料上的掃描位置；以及控制部件，根據(jù)所述測定部件測定的所述掃描位置進(jìn)行控制，以調(diào)整所述電子透鏡的電流值，按照所述掃描位置來可變控制所述電子束的焦點(diǎn)位置，進(jìn)行所述基體材料的曲面部和全息圖結(jié)構(gòu)部分的掃描。
方案36所述的電子束掃描裝置的特征在于，它包括電子束照射部件，照射電子束；裝載臺，裝載通過照射所述電子束而被掃描的被掃描面上具有曲面部的基體材料；驅(qū)動部件，驅(qū)動所述裝載臺；測定部件，在所述基體材料的曲面部上形成全息圖結(jié)構(gòu)時(shí)，測定被掃描在所述基體材料上的掃描位置；以及控制部件，根據(jù)所述測定部件測定的所述掃描位置進(jìn)行控制，以通過所述驅(qū)動部件使所述裝載臺升降，按照所述掃描位置來可變控制所述電子束照射部件照射的電子束的焦點(diǎn)位置，進(jìn)行所述基體材料的曲面部和全息圖結(jié)構(gòu)部分的掃描。
方案37所述的電子束掃描裝置的特征在于，它包括電子束照射部件，照射電子束；電子透鏡，用于使由所述電子束照射部件照射的電子束的焦點(diǎn)位置可變；裝載臺，裝載通過照射所述電子束而被掃描的被掃描面上具有曲面部的基體材料；測定部件，在所述基體材料的曲面部上形成雙折射相位結(jié)構(gòu)時(shí)，測定被掃描在所述基體材料上的掃描位置；以及控制部件，根據(jù)所述測定部件測定的所述掃描位置進(jìn)行控制，使得調(diào)整所述電子透鏡的電流值，按照所述掃描位置來可變控制所述電子束的焦點(diǎn)位置，進(jìn)行所述基體材料的曲面部和雙折射相位結(jié)構(gòu)部分的掃描。
方案38所述的電子束掃描裝置的特征在于，它包括電子束照射部件，照射電子束；裝載臺，裝載通過照射所述電子束而被掃描的被掃描面上具有曲面部的基體材料；驅(qū)動部件，驅(qū)動所述裝載臺；測定部件，在所述基體材料的曲面部上形成雙折射相位結(jié)構(gòu)時(shí)，測定被掃描在所述基體材料上的掃描位置；以及控制部件，根據(jù)所述測定部件測定的所述掃描位置進(jìn)行控制，使得通過所述驅(qū)動部件使所述裝載臺升降，按照所述掃描位置來可變控制所述電子束照射部件照射的電子束的焦點(diǎn)位置，進(jìn)行所述基體材料的曲面部和雙折射相位結(jié)構(gòu)部分的掃描。
方案39所述的電子束掃描裝置包括電子束照射部件，照射電子束；電子透鏡，用于使由所述電子束照射部件照射的電子束的焦點(diǎn)位置可變；裝載臺，按照需要裝載通過照射所述電子束在被掃描的被掃描面上具有曲面部的第1、第2基體材料；測定部件，在所述第1基體材料上形成全息圖結(jié)構(gòu)時(shí)，測定被掃描在所述第1基體材料上的掃描位置，在所述第2基體材料上形成雙折射相位結(jié)構(gòu)時(shí)，測定所述第2基體材料上被掃描的掃描位置；存儲部件，在所述第2基體材料的曲面部上形成雙折射相位結(jié)構(gòu)時(shí)，存儲劑量分布的特性，該特性對附加有按照曲面部上的傾斜位置傾斜的衍射光柵的各節(jié)距部分的劑量的掃描位置預(yù)先定義了劑量分布；以及控制部件，在對所述第1基體材料掃描曲面部和全息圖結(jié)構(gòu)的情況下，根據(jù)所述測定部件測定的所述掃描位置進(jìn)行控制，以便調(diào)整所述電子透鏡的電流值，按照所述掃描位置來可變控制所述電子束的焦點(diǎn)位置，而在對所述第2基體材料掃描曲面部和雙折射相位結(jié)構(gòu)的情況下，根據(jù)所述測定部件測定的所述掃描位置進(jìn)行控制，使得調(diào)整所述電子透鏡的電流值，按照所述掃描位置來可變控制所述電子束的焦點(diǎn)位置，同時(shí)在所述焦點(diǎn)位置的焦深內(nèi)，根據(jù)所述存儲部件的所述劑量分布特性進(jìn)行控制，使得計(jì)算該劑量并且進(jìn)行所述基體材料的曲面部上和雙折射相位結(jié)構(gòu)部分的掃描；分別獨(dú)立掃描所述第1、第2基體材料，在掃描后的工序中將所述第1、第2基體材料作為一個基體材料來生成。
方案40所述的電子束掃描裝置包括電子束照射部件，照射電子束；電子透鏡，用于使由所述電子束照射部件照射的電子束的焦點(diǎn)位置可變；裝載臺，按照需要裝載通過照射所述電子束而被掃描的被掃描面上具有曲面部的第1、第2基體材料；測定部件，在所述第1基體材料上形成全息圖結(jié)構(gòu)時(shí)，測定被掃描在所述第1基體材料上的掃描位置，在所述第2基體材料上形成衍射結(jié)構(gòu)時(shí)，測定被掃描在所述第2基體材料上的掃描位置；存儲部件，在所述第2基體材料的曲面部上形成衍射結(jié)構(gòu)時(shí)，存儲劑量分布的特性，該特性對附加有按照曲面部上的傾斜位置傾斜的衍射光柵的各節(jié)距部分的劑量的掃描位置預(yù)先定義了劑量分布；以及控制部件，在對所述第1基體材料掃描曲面部和全息圖結(jié)構(gòu)的情況下，根據(jù)所述測定部件測定的所述掃描位置進(jìn)行控制，使得調(diào)整所述電子透鏡的電流值，按照所述掃描位置來可變控制所述電子束的焦點(diǎn)位置，而在對所述第2基體材料掃描曲面部和衍射結(jié)構(gòu)的情況下，根據(jù)所述測定部件測定的所述掃描位置進(jìn)行控制，使得調(diào)整所述電子透鏡的電流值，按照所述掃描位置來可變控制所述電子束的焦點(diǎn)位置，同時(shí)在所述焦點(diǎn)位置的焦深內(nèi)，根據(jù)所述存儲部件的所述劑量分布特性進(jìn)行控制，使得計(jì)算該劑量并且進(jìn)行所述基體材料的曲面部上和衍射結(jié)構(gòu)部分的掃描；分別獨(dú)立掃描所述第1、第2基體材料，在掃描后的工序中將所述第1、第2基體材料作為一個基體材料來生成。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式的基體材料(光學(xué)元件)的示意結(jié)構(gòu)一例的說明圖。
圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式的基體材料(光學(xué)元件)的全息圖結(jié)構(gòu)的示意結(jié)構(gòu)一例的說明圖。
圖3是表示本發(fā)明實(shí)施方式的基體材料(光學(xué)元件)的雙折射相位結(jié)構(gòu)(波長板結(jié)構(gòu))的示意結(jié)構(gòu)一例的說明圖。
圖4(A)、圖4(B)是表示波長板結(jié)構(gòu)生成的入射角為0度的TM波、TE波特性的說明圖。
圖5(A)、圖5(B)是表示波長板結(jié)構(gòu)生成的入射角為24度的TM波、TE波特性的說明圖。
圖6(A)、圖6(B)是表示波長板結(jié)構(gòu)生成的入射角為46度的TM波、TE波特性的說明圖。
圖7(A)、圖7(B)是說明全息圖結(jié)構(gòu)的另一方式例的說明圖，圖7(A)是說明光學(xué)系統(tǒng)的衍射級數(shù)的原理說明圖，圖7(B)是結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖8是表示圖7的全息圖結(jié)構(gòu)生成的TE波特性的說明圖。
圖9是表示圖7的全息圖結(jié)構(gòu)生成的TM波特性的說明圖。
圖10是說明全息圖結(jié)構(gòu)的另一方式例的說明圖。
圖11是表示本發(fā)明的電子束掃描裝置的整體示意結(jié)構(gòu)的功能方框圖。
圖12(A)、圖12(B)是表示被圖11的電子束掃描裝置掃描的基體材料的說明圖，圖12(C)是說明掃描原理的說明圖。
圖13是說明測定裝置原理的說明圖。
圖14(A)～圖14(C)是說明測定基體材料表面高度的方法的說明圖。
圖15是表示電子束掃描裝置的更詳細(xì)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一例的功能方框圖。
圖16是表示用本發(fā)明的電子束掃描裝置對基體材料進(jìn)行掃描情況下的處理步驟的流程圖。
圖17是表示用本發(fā)明的電子束掃描裝置對基體材料進(jìn)行掃描情況下的處理步驟的流程圖。
圖18是表示用本發(fā)明的電子束掃描裝置對基體材料進(jìn)行掃描情況下的處理步驟的流程圖。
圖19(A)～圖19(D)是說明使用基體材料來形成用于成形的金屬模，并制造基體材料情況下的整體處理步驟的說明圖。
圖20(A)、圖20(B)是說明使用基體材料來形成用于成形的金屬模，并制造基體材料情況下的整體處理步驟的說明圖。
圖21是說明使用基體材料來形成用于成形的金屬模，并制造基體材料情況下的整體處理步驟的說明圖。
圖22是表示本發(fā)明實(shí)施方式中的基體材料的示意結(jié)構(gòu)一例的說明圖。
圖23(A)～圖23(D)是說明使用基體材料來形成用于成形的金屬模，并制造基體材料情況下的整體處理步驟的說明圖。
圖24(A)～圖24(C)是說明使用基體材料來形成用于成形的金屬模，并制造基體材料情況下的整體處理步驟的說明圖。
圖25是說明使用基體材料來形成用于成形的金屬模，并制造基體材料情況下的整體處理步驟的說明圖。
圖26是表示本發(fā)明實(shí)施方式中的基體材料的示意結(jié)構(gòu)一例的說明圖。
圖27是表示圖26的基體材料的細(xì)節(jié)說明圖。
圖28是表示用本發(fā)明的電子束掃描裝置對基體材料進(jìn)行掃描情況下的處理步驟的流程圖。
圖29(A)表示掃描圖形，圖29(B)是表示劑量(ド一ズ)分布的說明圖。
圖30(A)～圖30(D)是說明使用基體材料形成用于成形的金屬模，并制造基體材料情況下的整體處理步驟的說明圖。
圖31(A)～圖31(C)是說明使用基體材料形成用于成形的金屬模，并制造基體材料情況下的整體處理步驟的說明圖。
圖32是表示本發(fā)明實(shí)施方式中的基體材料的一表面的示意結(jié)構(gòu)一例的說明圖。
圖33是表示使用本發(fā)明的基體材料(光學(xué)元件)的光拾取裝置的示意結(jié)構(gòu)一例的說明圖。
圖34是表示使用本發(fā)明的基體材料(光學(xué)元件)的光拾取裝置的示意結(jié)構(gòu)一例的說明圖。
圖35是表示圖34的光拾取裝置內(nèi)的光磁盤和照射的激光的位置關(guān)系的說明圖。
圖36是示意性表示現(xiàn)有的光拾取裝置的示意結(jié)構(gòu)的說明圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖具體說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的一例。
(光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)說明)首先，參照圖1說明用于本發(fā)明的光拾取裝置的光學(xué)元件的示意結(jié)構(gòu)。圖1是說明本實(shí)施方式中光學(xué)元件結(jié)構(gòu)的說明圖。
在本實(shí)施方式的光學(xué)元件中，具有以下特征在光透鏡的一個表面上形成全息圖結(jié)構(gòu)，在光透鏡的另一表面上形成雙折射相位結(jié)構(gòu)。
具體地說，如圖1所示，作為光學(xué)元件一例的物鏡2是可將入射到另一表面2d側(cè)的入射光S1從一個表面2a側(cè)作為射出光S2射出的樹脂制的部件，在所述一個表面2d側(cè)，形成全息圖結(jié)構(gòu)3，它可將所述入射光S1分光成相互不同的0級、1級、-1級3方向的各衍射光并從所述一個表面2a分別射出，同時(shí)使從所述一個表面2a側(cè)入射的入射光透過并從所述另一表面2d側(cè)射出。
此外，在物鏡2的所述另一表面2d側(cè)，形成波長板結(jié)構(gòu)4，它是在與光行進(jìn)方向交叉的表面中至少在相互垂直的方向上振動的各直線偏振TE波、TM波中，在一個直線偏振TE波和另一直線偏振TM波上產(chǎn)生相位差的波長板結(jié)構(gòu)的一例(使光的偏振方向旋轉(zhuǎn)規(guī)定的角度)。
在全息圖結(jié)構(gòu)3中，從一個表面2a側(cè)入射的入射光中TM波(在垂直于行進(jìn)方向的表面中沒有電場分量僅有磁場分量的波)進(jìn)行透過并聚光，從另一表面2d側(cè)入射的入射光中TE波(在垂直于行進(jìn)方向的表面中沒有磁場分量僅有電場分量的波)形成平行光后按0級、1級、-1級進(jìn)行偏振。
在波長板結(jié)構(gòu)4中，從一個表面2a側(cè)入射的入射光中例如TM波進(jìn)行偏振，使其振動方向旋轉(zhuǎn)規(guī)定的角度，如果在指定的位置反射的該偏振光從另一表面2d入射，則進(jìn)行偏振來使所述振動方向旋轉(zhuǎn)，作為TM波射出。
再有，作為波長板結(jié)構(gòu)，最好形成例如1/4波長板等功能。即，在波長板之前進(jìn)行雙折射，入射到波長板后被旋轉(zhuǎn)1/4后返回或旋轉(zhuǎn)1/4。
根據(jù)這樣的樹脂制的物鏡2，全息圖結(jié)構(gòu)3和波長板結(jié)構(gòu)4一體地形成，所以例如在光拾取裝置等光學(xué)系統(tǒng)中使用時(shí)，可以用一個部件來具有物鏡、波長板、全息圖板三種功能，可以減少部件數(shù)目、光學(xué)部件的占有區(qū)域小并有助于裝置的小型化。
此外，波長板結(jié)構(gòu)和全息圖結(jié)構(gòu)都可以在物鏡上制造微細(xì)結(jié)構(gòu)并通過集中注射成形來形成，用樹脂一體地形成，所以可降低成本，通過使用成形模具等可有助于裝置的批量生產(chǎn)。
而且，在光拾取裝置等中，在物鏡上可以包含尋跡和聚焦功能，在進(jìn)行尋跡時(shí)，不必如以往那樣使物鏡和全息圖板等整體移動，僅使物鏡移動就可以，由于是一個部件，所以所述光拾取裝置等對準(zhǔn)移動容易進(jìn)行。
再有，具體地說，例如，最好將檢測信號分配為0級光，將用于聚焦的信號和用于尋跡的信號分配為+1和-1。
這里，在本實(shí)施方式的全息圖結(jié)構(gòu)3中，射出三個光并生成球面波，但在僅射出0級光方面與普通的偏振板有所不同。
再有，也可以是在物鏡的一個表面上有全息圖結(jié)構(gòu)，而沒有波長板。但是，從效率的觀點(diǎn)來看，最好有波長板。
在上述例中，作為波長板結(jié)構(gòu)，例如形成1/4波長板等功能，但不限于此，也可以按照需要來形成1/2波長板或其他各種波長板。
(關(guān)于基體材料)在本發(fā)明的基體材料中，在光透鏡的一表面上形成全息圖結(jié)構(gòu)這方面有特征。此外，在本發(fā)明的基體材料的另一形態(tài)中，具有在光透鏡的另一表面上形成波長板功能(雙折射相位結(jié)構(gòu))這方面有特征。
(全息圖結(jié)構(gòu))首先，參照圖2～圖10來說明被具有這樣的特征的由電子束掃描的基體材料。圖2展示了掃描在基體材料上的掃描圖形和其細(xì)部的掃描形狀。
如圖所示，作為掃描在本實(shí)施方式的基體材料一例的物鏡2上的掃描圖形的一例，展示了圓掃描，如果放大觀察被掃描面上具有曲面部2a的基體材料一例的物鏡2的掃描部分的局部即E部分，則基體材料的物鏡2形成多個凹凸構(gòu)成的全息圖結(jié)構(gòu)3。再有，作為基體材料的物鏡2，光學(xué)元件最好由例如拾取透鏡等構(gòu)成。
全息圖結(jié)構(gòu)3將入射到該曲面部2a的光或射出的光偏振分離成在與該光的行進(jìn)方向交叉的表面內(nèi)至少相互垂直的方向上進(jìn)行振動的兩個偏振分量，即TE波、TM波，特別是TE波作為1級衍射光和-1級衍射光進(jìn)行偏振，TM波具有作為0級衍射光直行的功能，通過凸部3a和凹部3b來形成凹凸部(二元圖形的衍射光柵結(jié)構(gòu))。
更詳細(xì)地說，如放大了圖1所示的F部的圖所示，全息圖結(jié)構(gòu)3按高度d3形成多個具有第1寬度d1的凸部3a、以及具有與上述第1寬度d1不同的第2寬度d2的凹部3b。
再有，通過非對稱地形成周期內(nèi)的結(jié)構(gòu)，即使對于垂直入射的光，也可以進(jìn)行偏振分離。
在本實(shí)施方式的基體材料中，通過在曲面部2a上形成這樣的周期結(jié)構(gòu)，可以將透過該結(jié)構(gòu)的光分離成TE波(在垂直于行進(jìn)方向的表面中沒有磁場分量僅有電場分量的波)的1級衍射光、-1級衍射光、TM波(在垂直于行進(jìn)方向的表面中沒有電場分量僅有磁場分量的波)的0級衍射光。
這里，作為圖2中的d1、d2、d3的具體數(shù)值，例如，如果基體材料(物鏡)2的折射率n＝1.475、波長為400nm，則最好是d1＝200-0.36×200nm、d2＝0.36×200nm、d3＝2320nm。
不用說，只要是可以實(shí)現(xiàn)所謂‘將行進(jìn)波分離成0級衍射光、-1級衍射光、1級衍射光’的全息圖結(jié)構(gòu)(偏振分光鏡)的功能，該全息圖結(jié)構(gòu)中的尺寸d1～d3的尺寸設(shè)定、以及其凹凸結(jié)構(gòu)不限定于上述例。
這樣，在曲面部2a上，通過構(gòu)成基于圖2所示凹凸形狀的全息圖結(jié)構(gòu)3，可以將光偏振分離成0級衍射光、1級衍射光、-1級衍射光。
(雙折射相位結(jié)構(gòu))下面，參照圖3來說明配有雙折射相位結(jié)構(gòu)的基體材料。在圖3中，展示了被掃描在基體材料上的掃描圖形和其細(xì)部的掃描形狀。
如圖所示，作為被掃描在基體材料一例的物鏡2上的掃描圖形的一例，展示了圓掃描，如果放大觀察被掃描面上具有曲面部2d的基體材料一例的物鏡2的掃描部分的局部即E部分，則基體材料(物鏡)2形成多個凹凸(二元素結(jié)構(gòu)的衍射結(jié)構(gòu))構(gòu)成的雙折射相位結(jié)構(gòu)4。再有，作為基體材料(物鏡)2，最好由光學(xué)元件例如拾取透鏡等構(gòu)成。
雙折射相位結(jié)構(gòu)4具有在入射到該曲面部2d的光或射出的光的與該光行進(jìn)方向交叉的表面內(nèi)至少相互垂直的方向上振動的兩個偏振分量TE波、TM波中，在一個偏振TE波和另一個偏振TM波之間產(chǎn)生相位差φ的功能，并具有凸部4a和凹部4b。
更詳細(xì)地說，如放大了圖3表示的F部的圖所示，雙折射相位結(jié)構(gòu)4具有使具有所述第1寬度d5的凸部4a、以及具有比所述第1寬度d5短的第2寬度d6的凹部5b處于交叉位置而形成的周期結(jié)構(gòu)。再有，凸部4a的高度按d7來形成。
在本實(shí)施方式的基體材料(物鏡)2中，通過在曲面部2d上形成這樣的周期結(jié)構(gòu)，從而在透過該結(jié)構(gòu)的光中，可在TE波、TM波之間產(chǎn)生相位差φ。
這里，作為圖3中的d5、d6、d7的具體數(shù)值，例如，如果基體材料(物鏡)2的折射率n＝2、波長為λ，則最好d5∶d6＝7∶3、d7＝1λ。再有，這種情況例如是假設(shè)具有與1/4波長板相同功能的情況，但不限于此，也可以具有與1/2波長板、1波長板等相同的功能。
圖4(A)、圖4(B)、圖5(A)、圖5(B)、圖6(A)、圖6(B)分別表示將這樣情況下的可由雙折射相位結(jié)構(gòu)4產(chǎn)生相位差的TE波、TM波的波狀況按照分別改變?nèi)肷浣菚r(shí)的由FDTD法等進(jìn)行解析的結(jié)果。在圖4(A)中，展示入射角為0度的由所述雙折射相位結(jié)構(gòu)4生成的TM波的情況，另一方面，在圖4(B)中，展示入射角為0度的由所述雙折射相位結(jié)構(gòu)4生成的TE波的情況。
在圖5(A)中，展示入射角為24度的由所述雙折射相位結(jié)構(gòu)4生成的TM波的情況，另一方面，在圖5(B)中，展示入射角為24度的由所述雙折射相位結(jié)構(gòu)4生成的TE波的情況。
在圖6(A)中，展示入射角為46度的由所述雙折射相位結(jié)構(gòu)4生成的TM波的情況，另一方面，在圖6(B)中，展示入射角為46度的由所述雙折射相位結(jié)構(gòu)4生成的TE波的情況。
其中，在這些圖中，都假設(shè)光從圖中的下方向上方的為進(jìn)入光(假設(shè)基體材料的情況下，在從基體材料的曲面部射出的光的TE波、TM波中產(chǎn)生相位差的情況)，假設(shè)為向上方側(cè)無限擴(kuò)寬的平面波。再有，橫軸表示沿著雙折射相位結(jié)構(gòu)G1的橫方向的位置(單位×20nm)，縱軸表示沿著垂直于雙折射相位結(jié)構(gòu)G1的上方向的位置。在該圖中，假設(shè)是波長λ為500nm的情況。
如這些圖所示，在形成了基于圖3所示形狀的凹凸的雙折射相位結(jié)構(gòu)4(在圖4(A)、圖4(B)中為雙折射相位結(jié)構(gòu)G1)的情況下，如圖4(A)、圖4(B)所示，可按規(guī)定的相位差分別良好地生成TM波A1、TE波A2。因此，可以說將上述d5～d7設(shè)定為上述所示的數(shù)值，在良好地生成相對于TE波、TM波的相位差方面是優(yōu)選的。
這樣，在入射直進(jìn)光和斜線傳播的光，研討是否有作為波長板的效果的情況下的模擬結(jié)果中，即使傾斜地進(jìn)入，相位也偏移，所以在相同結(jié)構(gòu)中具有波長板的功能。再有，入射角的邊界值例如可至50度或60度。
但是，只要可以實(shí)現(xiàn)所謂‘使TE波、TM波上產(chǎn)生相位差’的雙折射相位結(jié)構(gòu)的功能，不用說，該雙折射結(jié)構(gòu)中的尺寸d5～d7的尺寸設(shè)定或其凹凸結(jié)構(gòu)不限于上述例。
此外，在形成于物鏡這樣的曲面上的情況下，入射角也為傾斜的，但在這樣的情況下，例如，在圖5所示的入射角為24度的情況下，可按規(guī)定的相位差分別良好地生成TM波A3、TE波A4，在圖6表示的入射角為46度的情況下，也可以按規(guī)定的相位差分別良好地生成TM波A5、TE波A6。因此，在形成于物鏡上的情況下，上述設(shè)定也沒有問題。
這樣，在曲面部2d上，通過構(gòu)成圖2所示形狀的凹凸的雙折射相位結(jié)構(gòu)4，可在TE波、TM波中產(chǎn)生相位差。
(全息圖結(jié)構(gòu)的其他方式I)再有，作為所述全息圖結(jié)構(gòu)3的方式，不限于圖2所示的凹凸結(jié)構(gòu)的方式，也可以按圖7所示的凹凸結(jié)構(gòu)的方式來形成。
具體地說，如圖7(B)所示，全息圖結(jié)構(gòu)3形成由具有第1寬度p1-qp1的凸部和具有第2寬度qp1的凹部構(gòu)成的凹凸部和平面部組成的周期結(jié)構(gòu)。
這里，設(shè)一個凹凸部和一個平面部構(gòu)成的1周期為寬度p2，一個凸部的高度為t1，從平面部至凸部頂部的高度為t2。
此時(shí)，在透鏡的折射率n＝1.475、入射光的波長λ＝400nm的情況下，作為上述圖7(B)中的結(jié)構(gòu)的具體數(shù)值，例如，最好是t1＝2320nm、t2＝1160nm、q＝0.36、p1＝200nm、p2＝2000nm。
即使是在這樣構(gòu)成的情況下，如圖7(A)所示，在全息圖結(jié)構(gòu)中，如果將光入射，則按0級透過光(入射光)、+1級衍射光(例如用于尋跡)、-1級衍射光(用于聚焦)分別偏振。
圖8、圖9分別表示按照FDTD法等解析這種情況中全息圖結(jié)構(gòu)3可產(chǎn)生的TM波、TE波的情況。在圖8中，展示了可由所述全息圖結(jié)構(gòu)3產(chǎn)生的TE波的情況，另一方面，在圖10中，展示了可由上述全息圖結(jié)構(gòu)3產(chǎn)生的TM波的情況。
其中，在這些圖中，都假設(shè)光從圖中的下方朝上方進(jìn)入，假設(shè)為向上側(cè)無限擴(kuò)寬的平面波。再有，橫軸表示沿著全息圖結(jié)構(gòu)G2的橫方向的位置(單位×40nm)，縱軸表示沿著垂直于雙折射相位結(jié)構(gòu)G1的上方的位置(單位×40nm)。在該圖中，假設(shè)是波長λ為500nm的情況。
如這些圖所示，在形成了圖7(B)所示形狀的凹凸的全息圖結(jié)構(gòu)3(圖8、圖9中為全息圖結(jié)構(gòu)G2)的情況下，如圖8、圖9所示，可良好地生成基于TM波A1、TE波A2的規(guī)定的偏振。因此，可以說將上述p1、p2、t1、t2、q設(shè)定為上述所示的數(shù)值，在良好地生成0級透過光、1級衍射光、-1級衍射光方面是理想的。
但是，不用說，只要是能夠?qū)崿F(xiàn)所謂‘產(chǎn)生0級透過光、1級衍射光、-1級衍射光’的全息圖結(jié)構(gòu)的功能，則其結(jié)構(gòu)中的尺寸p1、p2、t1、t2、q的尺寸設(shè)定及其凹凸結(jié)構(gòu)不限于上述例。
這樣，通過構(gòu)成基于圖7(B)所示形狀的凹凸的全息圖結(jié)構(gòu)3，可以將光偏振分離成0級透過光、1級衍射光、-1級衍射光。
(全息圖結(jié)構(gòu)的其他方式II)而且，在所述模擬中，假設(shè)了在平面上形成全息圖結(jié)構(gòu)的情況，但實(shí)際上，作為全息圖結(jié)構(gòu)，如圖10所示，在基體材料80的曲面部80a上形成全息圖結(jié)構(gòu)82。
全息圖結(jié)構(gòu)82由第1凸部82aa、第1凹部82ab組成的周期結(jié)構(gòu)構(gòu)成的第1凹凸部82a和第2凹部82b構(gòu)成。這樣，通過在曲面部形成所述全息圖結(jié)構(gòu)，可以將光以0級、1級、-1級進(jìn)行衍射，將光供給各部。
如以上那樣，通過構(gòu)成在一表面上形成全息圖結(jié)構(gòu)3、在另一表面上形成雙折射相位結(jié)構(gòu)4的基體材料(物鏡2)，例如在圖1那樣的光學(xué)系統(tǒng)中，來自物鏡2一個表面2a側(cè)的平行光的激光S3由物鏡2聚焦而成為光S4，指定部位反射的來自另一表面2d的光S1由物鏡2返回為平行光。
此時(shí)，全息圖結(jié)構(gòu)3將從一個表面2a側(cè)入射的激光S3透過，但在從另一表面2d入射的光S1被衍射，并在從一個表面2a射出時(shí)被按0級、-1級、1級的各光進(jìn)行偏振。
此外，通過波長板結(jié)構(gòu)4，在垂直于從一個表面2a側(cè)入射的激光S3的行進(jìn)方向的表面內(nèi)將一指定方向的振動偏振并聚束到另一指定方向的振動上，指定部位(光磁記錄媒體等)反射的光S1通過所述波長板結(jié)構(gòu)4，將另一指定方向的振動再次偏振到所述一指定方向的振動上，同時(shí)形成平行光。
由此，0級、-1級、1級的各光在后述的光拾取裝置等中可各自尋跡或聚焦等時(shí)使用。
如以上那樣，在三維的掃描中對曲面部進(jìn)行掃描時(shí)，對基于子波長級的凹凸的周期結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，通過在所述基體材料上形成全息圖結(jié)構(gòu)和雙折射相位結(jié)構(gòu)，最終可形成在一表面上配有全息圖結(jié)構(gòu)、在另一表面上配有雙折射相位結(jié)構(gòu)的光透鏡等，由此也可改變現(xiàn)有的波長板、全息圖板，而應(yīng)用于各種機(jī)器。
這樣，根據(jù)所述基體材料來構(gòu)成金屬模，作為注射成形的最終成形品，可以依次批量生產(chǎn)具有全息圖結(jié)構(gòu)的元件。因此，鑒于以往那樣一個一個地形成全息圖板和波長板時(shí)的各工序的工夫、時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)制造成本的大幅度降低和生產(chǎn)率的提高。
以下，說明以形成具有這樣的全息圖結(jié)構(gòu)、波長板功能的基體材料為前提的電子束掃描裝置的具體結(jié)構(gòu)。
(電子束掃描裝置的整體結(jié)構(gòu))下面，參照圖11來說明電子束掃描裝置的整體的示意結(jié)構(gòu)。圖11是表示本例的電子束掃描裝置的整體結(jié)構(gòu)的說明圖。
如圖11所示，本實(shí)施例的電子束掃描裝置1000以大電流形成高清晰度的電子射線探測器，在掃描對象的基體材料102上高速地進(jìn)行電子束掃描，它包括作為電子束生成部件的電子槍1012，形成高析像度電子束探針，生成電子束，對靶進(jìn)行電子束照射；縫隙1014，使來自該電子槍1012的電子束通過；電子透鏡1016，用于控制通過縫隙1014的電子束的相對于所述基體材料1002的焦點(diǎn)位置；閘閥1018-尋跡校正用線圈1019，配置在電子束發(fā)射的路徑上；偏轉(zhuǎn)器1020，通過使電子束偏轉(zhuǎn)來控制作為靶的基體材料1002上的掃描位置等；用于進(jìn)行像散校正的電子透鏡1022；以及物鏡1023。再有，這些部件被配置在鏡筒1010內(nèi)，在電子束發(fā)射時(shí)維持真空狀態(tài)。
電子透鏡1016由沿高度方向多個部位分開設(shè)置的各線圈1017a、1017b、1017c的各自電流值生成多個電子透鏡，由此各自被控制，并控制電子束的焦點(diǎn)位置。
而且，電子束掃描裝置1000包括XYZ載物臺1030，是用于裝載作為掃描對象的基體材料1002的裝載臺；加料器1040，是用于將基體材料1002傳送到該XYZ載物臺1003上的裝載位置的傳送部件；測定裝置1080，是用于測定XYZ載物臺1030上的基體材料1002的表面基準(zhǔn)點(diǎn)的測定部件；載物臺驅(qū)動部件1050，是用于驅(qū)動XYZ載物臺1030的驅(qū)動部件；加料器驅(qū)動裝置1060，用于驅(qū)動加料器；真空排氣裝置1070，進(jìn)行排氣，使得包含鏡筒1010內(nèi)及XYZ載物臺1030的機(jī)殼1011內(nèi)為真空；二次電子檢測器1091，用于檢測基于對基體材料1002的電子束照射產(chǎn)生的例如二次電子并觀察掃描行等；微小電流計(jì)，對XYZ載物臺1030的微小電流進(jìn)行測定；電氣操作排氣控制系統(tǒng)1101-掃描控制系統(tǒng)1120，是進(jìn)行上述部件的控制的控制部件；控制使用的信息處理單元1180，配有各種計(jì)算機(jī)；以及未圖示的電源等。
再有，也可以取代所述二次電子檢測器91而配有電子顯微鏡等觀察系統(tǒng)，或配有未圖示的其他觀察光學(xué)系統(tǒng)，也可以利用這些系統(tǒng)來觀察基體材料的狀態(tài)。
測定裝置1080用于檢測基體材料1002的高度位置，包括第1激光測長器1082，通過對基體材料1002照射激光來測定基體材料2；第1受光部1084，使第1激光測長器1082發(fā)光的激光(第1照射光)被基體材料1002反射并接受該反射光；第2激光測長器1086，從與所述第1激光測長器1082不同的照射角度進(jìn)行照射；以及第2受光部1088，使由所述第2激光測長器1086發(fā)光的激光(第2照射光)被基體材料1002反射并接受該反射光。
載物臺驅(qū)動部件1050包括X方向驅(qū)動機(jī)構(gòu)1051，沿X方向驅(qū)動XYZ載物臺1030；Y方向驅(qū)動機(jī)構(gòu)1052，沿Y方向驅(qū)動XYZ載物臺1030；Z方向驅(qū)動機(jī)構(gòu)1053，沿Z方向驅(qū)動XYZ載物臺1030；以及θ方向驅(qū)動機(jī)構(gòu)，沿θ方向驅(qū)動XYZ載物臺1030。再有，除此以外，還可設(shè)置以可在X軸為中心的φ方向上旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的φ方向驅(qū)動機(jī)構(gòu)1056，形成對載物臺可進(jìn)行縱向擺動、左右擺動、滾動的結(jié)構(gòu)。由此，可使XYZ載物臺1030三維地移動，或進(jìn)行對準(zhǔn)。
電氣操作排氣控制系統(tǒng)1101包括TFE電子槍控制部1102，調(diào)整控制向電子槍1012供給電源的電子槍電源部中的電流、電壓等；電子槍軸配合控制部1103，調(diào)整控制用于使電子透鏡1016(多個各電子透鏡)移動的透鏡電源部中的各電子透鏡所對應(yīng)的各電流，控制電子槍的軸組合；聚束透鏡控制部1104，調(diào)整控制電子透鏡1016(多個各電子透鏡)的各透鏡所對應(yīng)的各電流；像散校正控制部1105，用于控制像散校正用的線圈1022；物鏡控制部1106，用于控制物鏡1023；掃描信號發(fā)生部1108，產(chǎn)生對偏轉(zhuǎn)器1020進(jìn)行基體材料1002上的掃描時(shí)的掃描信號；二次電子檢測控制部1111，控制來自二次電子檢測器1091的檢測信號；圖像信號顯示控制部1112，根據(jù)來自二次電子檢測控制部1111的檢測信號進(jìn)行用于顯示圖像信號的控制；真空排氣控制電路1113，控制真空排氣裝置1070的真空排氣；以及控制部1114，承擔(dān)上述各部的控制和微小電流計(jì)1092的控制。
掃描控制系統(tǒng)1120包括成形偏轉(zhuǎn)部1122a，用偏轉(zhuǎn)器1020進(jìn)行成形方向的偏轉(zhuǎn)；副偏轉(zhuǎn)部1122b，用于由偏轉(zhuǎn)器1020進(jìn)行副掃描方向的偏轉(zhuǎn)；主偏轉(zhuǎn)部1122c，用于由偏轉(zhuǎn)器1020進(jìn)行(主)掃描方向的偏轉(zhuǎn)；高速D/A變換器1124a，將數(shù)字信號變換控制為模擬信號，以便對成形偏轉(zhuǎn)部1122a進(jìn)行控制；高速D/A變換器1124b，將數(shù)字信號變換控制為模擬信號，以便對副偏轉(zhuǎn)部1122b進(jìn)行控制；以及高精度D/A變換器1124c，將數(shù)字信號變換控制為模擬信號，以便對主偏轉(zhuǎn)部1122c進(jìn)行控制。
掃描控制系統(tǒng)1120包括第1激光測定控制電路1131，進(jìn)行第1激光測長器182的激光照射位置的移動和激光照射角的角度等；第2激光測定控制電路1132，進(jìn)行第2激光測長器1086的激光照射位置的移動和激光照射角的角度等的控制；第1激光輸出控制電路1134，用于對第1激光測長器82的激光照射光的輸出(激光的光強(qiáng)度)進(jìn)行調(diào)整控制；第2激光輸出控制電路1136，用于對第2激光測長器186的激光照射光的輸出進(jìn)行調(diào)整控制；第1測定計(jì)算部1140，用于根據(jù)第1受光部1084的受光結(jié)果，來計(jì)算測定結(jié)果；第2測定計(jì)算部1142，用于根據(jù)第2受光部1088的受光結(jié)果，計(jì)算測定結(jié)果；載物臺控制電路1150，用于控制載物臺驅(qū)動部件1050；加料器控制電路1152，控制加料器驅(qū)動裝置1060；以及機(jī)構(gòu)控制電路1154，對上述第1、第2激光測定控制電路1131、1132、第1、第2激光輸出控制電路1134、1136、第1、第2測定計(jì)算部1140、1142、載物臺控制電路1150、加料器控制電路1152進(jìn)行控制。
掃描控制系統(tǒng)1120包括電子束尋跡控制部1161，通過控制線圈1019中的電流值，控制從一掃描行到下一掃描行的尋跡區(qū)間即電子束尋跡；場旋轉(zhuǎn)控制部1162，用于控制掃描場；多模式控制部1163，控制將對應(yīng)于掃描圖形的各種掃描模式(圓+光柵等)進(jìn)行組合利用等；光柵掃描控制部1164，用于進(jìn)行控制，使得電子束光柵掃描在基體材料2上；圓圖形控制部1165，進(jìn)行控制，以便對圓圖形進(jìn)行掃描；埃圖形控制部1166，進(jìn)行控制，以便對埃圖形進(jìn)行掃描；EB偏轉(zhuǎn)控制部1167，控制各種偏轉(zhuǎn)；視頻放大器1168，與二次電子檢測器1091相關(guān)聯(lián)；主時(shí)鐘計(jì)數(shù)部1171，根據(jù)基準(zhǔn)時(shí)鐘來生成控制各種控制信號(脈沖信號)；控制系統(tǒng)1300，進(jìn)行用于將來自信息處理單元1180的信息形成適合各部形式的控制信號；以及CPG接口1169，控制對各部的控制信號的輸入輸出。
信息處理單元1180包括操作輸入部1158，由用于操作輸入各種信息的鍵盤、鼠標(biāo)器、尋跡球等構(gòu)成；顯示器等顯示部1182，可進(jìn)行各種顯示，即后述的校正用掃描和普通掃描等的模式切換及模式設(shè)定等各種設(shè)定、基體材料2的表面狀態(tài)和斷層圖像(基體材料的指定位置的各截面)、掃描圖像等的監(jiān)視和三維圖解圖像等的顯示，各種掃描的模擬等各種軟件的顯示等；硬盤1183，是用于存儲的存儲部件，存儲輸入的信息和用于進(jìn)行各種控制的控制程序等各種程序、測定結(jié)果、校正表、各種軟件等和其他多個信息；是可讀寫外部記錄媒體即MO1184等中記錄的信息的裝置(無符號)、打印機(jī)1185是可打印輸出各種信息的打印部件或可進(jìn)行圖像形成的圖像形成裝置；以及是控制部1186，它承擔(dān)上述各部件的控制的主計(jì)算機(jī)。
此外，在本實(shí)施方式的電子束掃描裝置1000中，在包含操作輸入部1181等所謂‘操作系統(tǒng)’或‘操作部件’中，不用說，可進(jìn)行模擬掃描方式、數(shù)字掃描方式的選擇、基本形狀的多個掃描圖形的選擇等的各種命令選擇的基本操作。
在硬盤1183(盤裝置)中，例如最好存儲有關(guān)掃描圖形的信息、掃描軟件(專用CAD)1191、用于設(shè)計(jì)掃描圖形和基體材料1002的三維形狀的具有普通的三維CAD功能的軟件CAD1192、對該CAD1192形成的例如文件形式進(jìn)行用所述專用掃描軟件1191讀入的文件形式的格式變換的格式變換軟件1193等。再有，作為存儲部件，例如也可以作為半導(dǎo)體存儲器等存儲裝置的一區(qū)域來形成。
控制部1186包括進(jìn)行用于觀察識別基體材料1002和其掃描圖像等的各種圖像處理的圖像處理部1186b。
圖像處理部1186b接收例如來自二次電子檢測器1091的檢測信號，通過二次電子檢測控制部1111和圖像信號顯示控制部1112來形成圖像數(shù)據(jù)。而且，為了顯示指定部位，根據(jù)各圖像數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)，例如進(jìn)行將圖像等顯示在顯示部1182上的處理。此時(shí)，圖像處理部1186b可從所述圖像數(shù)據(jù)中讀出任意的X、Y、Z坐標(biāo)的數(shù)據(jù)，將從期望的觀察點(diǎn)看到的立體的圖像顯示在顯示部1182上。此外，對于該圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行基于亮度變化的輪廓提取其圖像的處理，識別由電子束形成的孔、線等基體材料表面的特征部分的大小和位置，可判定XYZ載物臺1030是否將基體材料1002配置在期望的位置上，期望尺寸的孔、線是否通過電子束形成在基體材料2上就可以。
控制部1186根據(jù)操作輸入部1181的指示或圖像數(shù)據(jù)等來對各部設(shè)定各種條件。而且，按照從操作輸入部1181等輸入的用戶指示等，可以控制XYZ載物臺1030和用于電子束照射的各部。
此外，上述控制部1186接收由二次電子檢測器控制部1111變換成數(shù)字值的來自二次電子檢測器1091的所有檢測信號。該檢測信號按照電子束掃描的位置、即電子束的偏轉(zhuǎn)方向來變化。因此，通過使偏轉(zhuǎn)方向和該檢測信號同步，可以檢測電子束的各掃描位置上的基體材料的表面形狀?？刂撇?186將這些形狀對應(yīng)于掃描位置進(jìn)行再構(gòu)成，可將基體材料表面的圖像數(shù)據(jù)顯示在顯示部1182上。
在具有上述結(jié)構(gòu)的電子束掃描裝置1000中，如果由加料器1040運(yùn)送的基體材料1002被裝載在XYZ載物臺1030上，則在由真空排氣裝置1070對鏡筒1010和機(jī)殼1011內(nèi)的空氣及粉塵等進(jìn)行排氣后，從電子槍1012照射電子束。
用戶例如最好使用操作輸入部1181等，指定例如掃描區(qū)域、掃描時(shí)間、電壓值等掃描的條件設(shè)定。
當(dāng)掃描開始時(shí)，則從電子槍1012照射的電子束通過電子透鏡1016由偏轉(zhuǎn)器1020進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)后的電子束B(以下，僅對通過該電子透鏡1016后的被偏轉(zhuǎn)控制的電子束相關(guān)聯(lián)，賦予‘電子束B’的標(biāo)號)通過照射XYZ載物臺1030上的基體材料1002的表面、例如曲面部(曲面)1002a上的掃描位置來進(jìn)行掃描。
此時(shí)，通過測定裝置1080，來測定基體材料1002上的掃描位置(掃描位置中至少高度位置)、或后述的基準(zhǔn)點(diǎn)的位置，電氣操作控制系統(tǒng)1101、掃描控制系統(tǒng)1120根據(jù)該測定結(jié)果，對流過電子透鏡1016的線圈1017a、1017b、1017c等的各電流值進(jìn)行調(diào)整控制，控制電子束B的焦深位置、即焦點(diǎn)位置，移動控制該焦點(diǎn)位置，以使其成為所述掃描位置。
或者，根據(jù)測定結(jié)果，電氣操作控制系統(tǒng)110、掃描控制系統(tǒng)1120通過對載物臺驅(qū)動部件1050進(jìn)行控制，使XYZ載物臺1030移動，以使所述電子束B的焦點(diǎn)位置成為所述掃描位置。
此外，在本例中，通過由電子束的控制、XYZ載物臺1030的控制中任何一方的控制來進(jìn)行，也可以利用雙方來進(jìn)行。
然后，通過掃描，檢測從基體材料2的表面釋放的二次電子，根據(jù)檢測結(jié)果，由圖像處理部1186b實(shí)施圖像處理，將表示該區(qū)域的表面形狀的圖像顯示在顯示部1182上。
再有，作為裝置，不限于上述例子，也可以形成以下結(jié)構(gòu)同時(shí)進(jìn)行基于電子束的掃描和表面觀測，依次取得平行于基體材料表面的平面圖像，作為三維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，同時(shí)通過圖像變換來獲得任意的截面。
接著，如圖13所示，測定裝置1080通過第1激光測長器1082從與電子束交叉的方向?qū)w材料1002照射第1光束S1，利用透過基體材料1002的第1光束S1的受光，來檢測第1光強(qiáng)度分布。
此時(shí)，第1光束S1被基體材料1002的底部反射，所以根據(jù)第1強(qiáng)度分布，可測定計(jì)算基體材料1002的平坦部1002b上的(高度)位置。但是，在該情況下，不能測定基體材料1002的曲面部1002a上的(高度)位置。
因此，在本例中，還設(shè)置第2激光測長器1086。即，通過第2激光測長器1086，從大致垂直于與第1光束S1不同的電子束的方向?qū)w材料1002照射第2光束S2，透過基體材料1002的第2光束S2通過第2受光部1088來受光，從而檢測第2光強(qiáng)度分布。
這種情況下，如圖14(A)～圖14(C)所示，由于第2光束S2在曲面部1002a上透過，所以根據(jù)所述第2強(qiáng)度分布，可以測定計(jì)算從基體材料1002的平坦部突出的曲面部1002a上的(高度)位置。
具體地說，如果第2光束S2透過XY基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的曲面部1002a上的某個位置(x，y)的特定高度，則在該位置(x，y)中，如圖14(A)～圖14(C)所示，因第2光束S2接觸曲面部1002a的曲面而產(chǎn)生漫射光，該漫射光部分的光強(qiáng)度變?nèi)?。這樣，根據(jù)第2受光部1088檢測出的第2光強(qiáng)度分布，測定計(jì)算位置。
然后，將該基體材料的高度位置例如作為掃描位置，進(jìn)行所述電子束的焦點(diǎn)位置的調(diào)整并進(jìn)行掃描。
(掃描位置計(jì)算的原理概要)下面，說明電子束掃描裝置1000中的進(jìn)行掃描情況下的原理概要。
首先，如圖12(A)、圖12(B)所示，基體材料1002例如最好由樹脂等形成的光學(xué)元件例如光透鏡等形成，包括截面略呈平板狀的平坦部1002b、以及形成自該平坦部1002b突出形成的曲面的曲面部1002a。該曲面部1002a的曲面不限于球面，也可以是非球面等其他的在所有高度方向上有變化的自由曲面。
在這樣的基體材料1002中，在將基體材料1002預(yù)先裝載在XYZ載物臺1030上前，確定基體材料1002上的多個、例如3個基準(zhǔn)點(diǎn)P00、P01、P02并測定其位置(測定A)。由此，例如，由基準(zhǔn)點(diǎn)P00和P01來定義X軸，由基準(zhǔn)點(diǎn)P00和P02來定義Y軸，可計(jì)算三維坐標(biāo)系中的第1基準(zhǔn)坐標(biāo)系。這里，設(shè)第1基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的高度位置為Ho(x，y)(第1高度位置)。由此，可進(jìn)行基體材料2的厚度分布計(jì)算。
另一方面，在將基體材料1002裝載在XYZ載物臺1030上后，也進(jìn)行同樣的處理。即，如圖12(A)所示，預(yù)先確定基體材料1002上的多個、例如3個基準(zhǔn)點(diǎn)P10、P11、P12并測定其位置(測定B)。由此，例如，由基準(zhǔn)點(diǎn)P10和P11來定義X軸，有基準(zhǔn)點(diǎn)P10和P12來定義Y軸，可計(jì)算三維坐標(biāo)系中的第2基準(zhǔn)坐標(biāo)系。
而且，通過這些基準(zhǔn)點(diǎn)P00、P01、P02、P10、P11、P12來計(jì)算用于將第1基準(zhǔn)坐標(biāo)系變換成第2基準(zhǔn)坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換矩陣，利用該坐標(biāo)變換矩陣，計(jì)算第2基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的所述Ho(x，y)所對應(yīng)的高度位置Hp(x，y)(第2高度位置)，將該位置作為最佳聚焦位置、即掃描位置，成為電子束的焦點(diǎn)位置要對準(zhǔn)的位置。由此，可進(jìn)行上述基體材料1002的厚度分布的校正。
再有，上述測定B可以使用電子束掃描裝置1000的測定部件即測定裝置1080進(jìn)行測定。
而且，測定A在其他場所中必須使用其他測定裝置預(yù)先進(jìn)行測定。作為這樣的將基體材料1002裝載在XYZ載物臺1030上前預(yù)先測定基準(zhǔn)點(diǎn)的測定裝置，可以采用與上述測定裝置1080完全相同結(jié)構(gòu)的測定裝置。
該情況下，測定結(jié)果通過未圖示的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，被存儲在存儲器硬盤1183等中。當(dāng)然，也有不需要該測定裝置的情況。
如上述那樣，計(jì)算掃描位置，控制使電子束的焦點(diǎn)位置受控制來進(jìn)行掃描。
具體地說，如圖12(C)所示，將電子束的焦深FZ(束腰BW)的焦點(diǎn)位置調(diào)整控制在三維基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的單位空間的1場(m＝1)內(nèi)的掃描位置中。(如上所述，該控制通過電子透鏡1016的電流值調(diào)整或XYZ載物臺1030的驅(qū)動控制中任何一方或雙方來進(jìn)行)。再有，在本例中，為了使1場的高度比焦深FZ長，對場進(jìn)行了設(shè)定，但不限于此。這里，焦深FZ在通過電子透鏡照射的電子束B中，表示束腰BW有效范圍的高度。
再有，在電子束B的情況下，設(shè)電子透鏡的寬度為D、電子透鏡至束腰(電子束直徑最細(xì)的地方)BW的深度為f，則D/f為0.01左右，例如具有50nm左右的析像清晰度，焦深例如為幾十μm左右。
然后，如圖12(C)所示，例如通過在1場內(nèi)向Y方向移動同時(shí)沿X方向依次掃描，可進(jìn)行1場內(nèi)的掃描。而且，在1場內(nèi)，如果存在沒有被掃描的區(qū)域，則對于該區(qū)域也進(jìn)行上述焦點(diǎn)位置的控制，同時(shí)沿Z方向移動，進(jìn)行基于同樣掃描的掃描處理。
接著，在進(jìn)行了1場內(nèi)的掃描后，在其他場、例如m＝2的場、m＝3的場中，與上述同樣，進(jìn)行測定和掃描位置的計(jì)算，同時(shí)使掃描處理實(shí)時(shí)進(jìn)行。這樣，當(dāng)對于要掃描的掃描區(qū)域結(jié)束所有的掃描時(shí)，則結(jié)束基體材料1002表面中的掃描處理。再有，在本例中，將對應(yīng)于該掃描區(qū)域中的曲面部的表面曲面的部分作為被掃描面。
而且，進(jìn)行上述那樣的各種運(yùn)算處理、測定處理、控制處理等處理的處理程序可作為控制程序預(yù)先存儲在硬盤1183中。
此外，在電子束掃描裝置1100的硬盤1183中，有形狀存儲表，在該形狀存儲表中，有劑量分布運(yùn)算程序、其他處理程序等，例如用于根據(jù)有關(guān)預(yù)先定義了基體材料1002的曲面部1002a中傾斜并按各節(jié)距形成衍射光柵時(shí)相對于掃描位置與劑量的分布信息等的劑量分布特性等的劑量分布信息、在按每個節(jié)距形成表面防反射的凹凸時(shí)有關(guān)該凹凸部分的劑量的劑量分布信息、對劑量分布進(jìn)行校正運(yùn)算的劑量分布校正運(yùn)算信息、其他信息、進(jìn)行這些處理的處理程序(更詳細(xì)地說，例如后述的圖16～圖18的S101～S118的一連串的處理等)、所述劑量分布信息和劑量分布校正運(yùn)算信息等信息，通過運(yùn)算來計(jì)算曲面部上規(guī)定的傾斜角度中的劑量分布特性等。
在具有這樣結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)中，劑量分布信息被預(yù)先存儲在硬盤1183的形狀存儲表等中，根據(jù)處理程序，在掃描時(shí)提取該劑量分布信息，根據(jù)該劑量分布信息來進(jìn)行各種掃描。
再有，可以由上述實(shí)施方式的硬盤來構(gòu)成本發(fā)明的存儲部件，可以由控制部、掃描控制系統(tǒng)、電氣操作-排氣控制系統(tǒng)來構(gòu)成本發(fā)明的‘控制部件’。
該控制部件根據(jù)所述測定部件測定的所述掃描位置進(jìn)行控制，以調(diào)整所述電子透鏡的電流值，按照所述掃描位置來可變控制所述電子束的焦點(diǎn)位置，進(jìn)行所述基體材料的曲面部和全息圖結(jié)構(gòu)部分的掃描。
此外，控制部件根據(jù)所述測定部件測定的所述掃描位置進(jìn)行控制，以可調(diào)整所述電子透鏡的電流值，按照所述掃描位置來可變控制所述電子束的焦點(diǎn)位置，進(jìn)行所述基體材料的曲面部和雙折射相位結(jié)構(gòu)部分的掃描。
而且，根據(jù)所述測定部件測定的所述掃描位置進(jìn)行控制，由所述驅(qū)動部件來升降所述裝載臺，按照所述掃描位置來可變控制由所述電子束照射部件照射的電子束的焦點(diǎn)位置，進(jìn)行所述基體材料的曲面部和雙折射相位結(jié)構(gòu)部分的掃描。
另外，測定部件在所述第1基體材料上形成全息圖結(jié)構(gòu)時(shí)，測定被掃描在所述第1基體材料上的掃描位置，在所述第2基體材料上形成雙折射相位結(jié)構(gòu)時(shí)，測定被掃描在所述第2基體材料上的掃描位置的情況下，所述存儲部件在所述第2基體材料的曲面部上形成雙折射相位結(jié)構(gòu)時(shí)，存儲對附加了按照曲面部上的傾斜位置傾斜的衍射光柵的各節(jié)距部分的劑量的掃描位置預(yù)先定義了劑量分布的劑量分布特性。
此時(shí)，控制部件進(jìn)行控制，使得在所述第1基體材料上對曲面部和全息圖結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描的情況下，根據(jù)所述測定部件測定的所述掃描位置，調(diào)整所述電子透鏡的電流值，并按照所述掃描位置來可變控制所述電子束的焦點(diǎn)位置，而在所述第2基體材料上對曲面部和雙折射相位結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描的情況下，根據(jù)所述測定部件測定的所述掃描位置，調(diào)整所述電子透鏡的電流值，并按照所述掃描位置來可變控制所述電子束的焦點(diǎn)位置，同時(shí)在所述焦點(diǎn)位置中的焦深內(nèi)，根據(jù)所述存儲部件的所述劑量分布的特性，計(jì)算該劑量，并且進(jìn)行所述基體材料的曲面部上和雙折射相位結(jié)構(gòu)部分的掃描。由此，分別獨(dú)立掃描所述第1、第2基體材料，在掃描后的工序中將所述第1、第2基體材料作為一個基體材料來生成。
而且，測定部件在所述第1基體材料上形成全息圖結(jié)構(gòu)時(shí)，測定被掃描在所述第1基體材料上的掃描位置，在所述第2基體材料上形成衍射結(jié)構(gòu)時(shí)，測定被掃描在所述第2基體材料上的位置這種情況下，所述存儲部件在所述第2基體材料的曲面部上形成衍射光柵時(shí)，存儲對附加了按照曲面部上的傾斜位置傾斜的衍射光柵的各節(jié)距部分的劑量的掃描位置預(yù)先定義了劑量分布的劑量分布特性。
此時(shí)，控制部件進(jìn)行控制，使得在所述第1基體材料上對曲面部和全息圖結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描的情況下，根據(jù)所述測定部件測定的所述掃描位置，調(diào)整所述電子透鏡的電流值，并按照所述掃描位置來可變控制所述電子束的焦點(diǎn)位置，在對所述第2基體材料的曲面部和雙折射相位結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描的情況下，根據(jù)所述測定部件測定的所述掃描位置，調(diào)整所述電子透鏡的電流值，并按照所述掃描位置來可變控制所述電子束的焦點(diǎn)位置，同時(shí)在所述焦點(diǎn)位置中的焦深內(nèi)，根據(jù)所述存儲部件的所述劑量分布的特性，計(jì)算該劑量，并且進(jìn)行所述基體材料的曲面部上和衍射結(jié)構(gòu)部分的掃描。由此，分別獨(dú)立掃描所述第1、第2基體材料，在掃描后的工序中將所述第1、第2基體材料作為一個基體材料來生成。
(其他控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu))下面，參照圖15來說明在對掃描行進(jìn)行掃描時(shí)，例如按正多邊形近似所述圓掃描，進(jìn)行直線掃描情況下的各種處理的控制系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)。圖15展示本實(shí)施方式的電子束掃描裝置的控制系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
如圖15所示，在電子束掃描裝置中，包括掃描條件運(yùn)算部件1186c，例如根據(jù)在圓掃描時(shí)近似為正多邊形(包括不定多邊形)所需的(對應(yīng)于圓的半徑)各種數(shù)據(jù)(例如，對于某一半徑kmm的圓，包含其多邊形的分割數(shù)n、各邊位置的各點(diǎn)位置的坐標(biāo)信息和時(shí)鐘數(shù)的倍數(shù)值、以及Z方向的位置等的對應(yīng)于各圓的信息等)、對不限于圓掃描的各種曲線進(jìn)行掃描時(shí)直線近似所需的各種數(shù)據(jù)、存儲有關(guān)各種掃描圖形(矩形、三角形、多邊形、縱線、橫線、斜線、圓板、圓周、三角周、圓弧、扇形、橢圓等)數(shù)據(jù)的掃描圖形存儲部件的掃描圖形數(shù)據(jù)1183a，以及所述掃描圖形數(shù)據(jù)1183a的掃描圖形數(shù)據(jù)，進(jìn)行掃描條件的運(yùn)算；(2n+1)行掃描條件運(yùn)算部件1186d，由所述掃描條件運(yùn)算部件1186c運(yùn)算(2n+1)行((n＝0、1、2、...)時(shí)的情況是(2n+1)，而(n＝1、2、...)時(shí)的情況也作為(2n-1))、即奇數(shù)行的掃描條件；以及(2n)行掃描條件運(yùn)算部件1186e，由所述掃描條件運(yùn)算部件1186c運(yùn)算(2n)行即偶數(shù)行的掃描條件。
再有，掃描圖形數(shù)據(jù)1183a最好構(gòu)成在硬盤1183中，掃描條件部件1186c、(2n+1)行掃描條件運(yùn)算部件1186d、(2n)行掃描條件運(yùn)算部件1186e等構(gòu)成在控制部1186中較好。
如圖15所示，電子束掃描裝置的控制系統(tǒng)1300包括時(shí)間常數(shù)設(shè)定電路1312，根據(jù)(2n+1)行掃描條件運(yùn)算部件1186d來設(shè)定1行的時(shí)間常數(shù)；始點(diǎn)/終點(diǎn)電壓設(shè)定電路1313，根據(jù)(2n+1)行掃描條件運(yùn)算部件1186d來設(shè)定1行的始點(diǎn)和終點(diǎn)的電壓；計(jì)數(shù)器數(shù)設(shè)定電路1314，根據(jù)(2n+1)行掃描條件運(yùn)算部件1186d來設(shè)定計(jì)數(shù)器數(shù)；有效信號生成電路1315，根據(jù)(2n+1)行掃描條件運(yùn)算部件1186d來生成有效信號；以及偏轉(zhuǎn)信號輸出電路1320，用于輸出奇數(shù)行的偏轉(zhuǎn)信號。
而且，控制系統(tǒng)1300包括時(shí)間常數(shù)設(shè)定電路1332，根據(jù)(2n)行掃描條件運(yùn)算部件1186e來設(shè)定1行的時(shí)間常數(shù)；始點(diǎn)/終點(diǎn)電壓設(shè)定電路1333，根據(jù)(2n)行掃描條件運(yùn)算部件1186e來設(shè)定1行的始點(diǎn)和終點(diǎn)的電壓；計(jì)數(shù)器數(shù)設(shè)定電路1334，根據(jù)(2n)行掃描條件運(yùn)算部件1186e來設(shè)定計(jì)數(shù)器數(shù)；有效信號生成電路1335，根據(jù)(2n)行掃描條件運(yùn)算部件1186e來生成有效信號；偏轉(zhuǎn)信號輸出電路1340，用于輸出偶數(shù)行的偏轉(zhuǎn)信號；以及切換電路1360，根據(jù)掃描條件運(yùn)算部件1186a的來自奇數(shù)行的偏轉(zhuǎn)信號輸出電路1320和偶數(shù)行的偏轉(zhuǎn)信號輸出電路1340的信息，切換奇數(shù)行的處理和偶數(shù)行的處理。
奇數(shù)行的偏轉(zhuǎn)信號輸出電路1320包括計(jì)數(shù)器電路1321，是根據(jù)掃描時(shí)鐘、來自計(jì)數(shù)器數(shù)設(shè)定電路1314的奇數(shù)行計(jì)數(shù)信號、有效信號生成電路1315的有效信號進(jìn)行計(jì)數(shù)處理的計(jì)數(shù)部件；DA變換電路1322，根據(jù)來自計(jì)數(shù)器電路1321的計(jì)數(shù)定時(shí)、始點(diǎn)/終點(diǎn)電壓設(shè)定電路1313中的奇數(shù)行掃描條件信號，進(jìn)行DA變換；以及平滑電路1323，對該DA變換電路1322變換后的模擬信號進(jìn)行平滑化處理(除去偏轉(zhuǎn)信號的高頻分量等處理)。
偶數(shù)行的偏轉(zhuǎn)信號輸出電路1340包括計(jì)數(shù)器電路1341，是根據(jù)掃描時(shí)鐘、來自計(jì)數(shù)器數(shù)設(shè)定電路1334的偶數(shù)行計(jì)數(shù)信號、有效信號生成電路1335的有效信號進(jìn)行計(jì)數(shù)處理的計(jì)數(shù)部件；DA變換電路1342，根據(jù)來自計(jì)數(shù)器電路1341的計(jì)數(shù)定時(shí)、始點(diǎn)/終點(diǎn)電壓設(shè)定電路1333中的偶數(shù)行掃描條件信號，進(jìn)行DA變換；以及平滑電路1343，對該DA變換電路1342變換后的模擬信號進(jìn)行平滑化處理。
此外，這些控制系統(tǒng)1300也可以分別形成X偏轉(zhuǎn)用控制系統(tǒng)和Y偏轉(zhuǎn)用控制系統(tǒng)。
具有上述結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)1300大致具有以下作用。即，掃描條件運(yùn)算部件1186c從掃描圖形數(shù)據(jù)1183a中取得基于直線近似的掃描所需的信息后，進(jìn)行規(guī)定的掃描條件的運(yùn)算處理，例如對一個圓近似為正多邊形的各邊情況下的各邊中有關(guān)第一邊、奇數(shù)號碼的行的信息被傳送到(2n+1)行掃描條件運(yùn)算部件1186d，而有關(guān)第二邊、偶數(shù)號碼的行的信息被傳送到(2n)行掃描條件運(yùn)算部件1186e。
由此，例如，(2n+1)行掃描條件運(yùn)算部件1186d生成有關(guān)奇數(shù)行的掃描條件，根據(jù)掃描時(shí)鐘和生成的奇數(shù)行掃描條件生成信號，從偏轉(zhuǎn)信號輸出電路1320輸出奇數(shù)行偏轉(zhuǎn)信號。
另一方面，例如，(2n)行掃描條件運(yùn)算部件1186e生成有關(guān)偶數(shù)行的掃描條件，根據(jù)掃描時(shí)鐘和生成的偶數(shù)行掃描條件生成信號，從偏轉(zhuǎn)信號輸出電路1340輸出偶數(shù)行偏轉(zhuǎn)信號。
這些奇數(shù)行偏轉(zhuǎn)信號和偶數(shù)行偏轉(zhuǎn)信號在掃描條件運(yùn)算部件1186c下通過切換電路1360交替切換其輸出。因此，在某一圓中，如果近似為正多邊形，對各邊進(jìn)行計(jì)算，則在某一個邊、即奇數(shù)號碼的邊被掃描后，下一個邊、即偶數(shù)號碼的邊被掃描，接著下一個邊、即奇數(shù)號碼的邊被掃描，這種情況下，各邊被交替地直行掃描。
然后，如果對于某一圓結(jié)束掃描，則掃描條件運(yùn)算部件1186c將這一情況傳送到消隱控制部1161，進(jìn)行催促處理，以便可對下一個圓進(jìn)行掃描。于是，對于各圓進(jìn)行以多邊形近似的掃描。
于是，對于被電子束掃描的第1基體材料，通過所述電子束進(jìn)行掃描來進(jìn)行所述第1基體材料的掃描，在所述第1基體材料的一表面上形成曲面部，并且對該曲面部成為全息圖結(jié)構(gòu)的截面略凹凸形狀的平面略呈圓形的掃描線，通過相對于所述第1基體材料的所述電子束的焦點(diǎn)位置的相對移動來進(jìn)行高度方向的位置調(diào)整，同時(shí)一邊進(jìn)行表面方向的位置調(diào)整一邊進(jìn)行掃描。
而且，對于被電子束掃描的第2基體材料，通過進(jìn)行所述電子束掃描來進(jìn)行所述第2基體材料的掃描，在所述第2基體材料的一表面上形成曲面部，并且對該曲面部成為波長板結(jié)構(gòu)(雙折射相位結(jié)構(gòu))的衍射結(jié)構(gòu)的截面略凹凸?fàn)畹钠矫媛猿蕡A形的掃描線，通過相對于所述第1基體材料的所述電子束的焦點(diǎn)位置的相對移動來進(jìn)行高度方向的位置調(diào)整，同時(shí)一邊進(jìn)行表面方向的位置調(diào)整一邊進(jìn)行掃描。
由此，分別獨(dú)立掃描第1、第2基體材料，在掃描后的工序中可將所述第1、第2基體材料作為一個基體材料來生成。再有，在第1基體材料上形成全息圖結(jié)構(gòu)，在第2基體材料上形成衍射結(jié)構(gòu)的情況也是同樣。
(關(guān)于處理步驟)下面，參照圖16～圖18來說明使用可三維掃描的電子束掃描裝置形成具有上述結(jié)構(gòu)的基體材料時(shí)的處理步驟。
首先，在對陰模材(基體材料)通過SPDT(Single Point Diamond Turning超精密加工機(jī)的金剛石切削)進(jìn)行非球面加工時(shí)，實(shí)施同心圓標(biāo)記的同時(shí)加工(步驟，以下為‘S’101)。此時(shí)，最好在光學(xué)顯微鏡下，例如形成±1μ以內(nèi)的檢測精度的形狀。
接著，用FIB例如在3個部位附加對準(zhǔn)標(biāo)記(S102)。這里，十字狀的對準(zhǔn)標(biāo)記最好在電子束掃描裝置內(nèi)具有±20nm以內(nèi)的檢測精度。
而且，用光學(xué)顯微鏡觀察所述對準(zhǔn)標(biāo)記的與同心圓標(biāo)記的相對位置，測定相對于非球面結(jié)構(gòu)的中心的位置，記錄在數(shù)據(jù)庫(DB)(或存儲器(以下同))中(S103)。再有，該測定精度最好在±1μ以內(nèi)，將作為中心基準(zhǔn)的三個對準(zhǔn)標(biāo)記的位置、即x1y1、x2y2、x3y3存儲在數(shù)據(jù)庫(DB)中。
此外，預(yù)先測定抗蝕劑涂敷/焙烘后的陰模(基體材料)的各部高度和對準(zhǔn)標(biāo)記的位置(Xn、Yn、Zn)(S104)。這里，將按中心基準(zhǔn)校正的陰模(基體材料)位置表Tb11(OX、OY、OZ)、對準(zhǔn)標(biāo)記OA(Xn、Yn、Zn)(都為3×3矩陣)存儲在數(shù)據(jù)庫(DB)中。
接著，進(jìn)行將電子束聚焦到斜面測定用的測定裝置(高度檢測裝置)的測定束的位置上等其他各種準(zhǔn)備處理(S105)。
此時(shí)，向載物臺上安裝的EB(電子束)聚焦用針狀的較正器投射用于高度檢測的測定束，同時(shí)用電子束掃描裝置以SEM模式進(jìn)行觀察、對聚。
接著，將陰模(基體材料)設(shè)置在電子束掃描裝置內(nèi)，讀取對準(zhǔn)標(biāo)記(XXn、YYn、ZZn)(S106)。此時(shí)，在電子束掃描裝置內(nèi)，將S106所示的各值存儲在數(shù)據(jù)庫(DB)中。
而且，根據(jù)陰模(基體材料)的形狀，來確定最合適的場位置(S107)。這里，在場以同心圓的扇形進(jìn)行分配的場之間，具有若干重疊。而且，在中央第1環(huán)帶內(nèi)不分配場。
然后，對于各場，進(jìn)行相鄰場的關(guān)聯(lián)地址的計(jì)算(S108)。該計(jì)算作為平面來進(jìn)行計(jì)算。再有，多邊形的一個線段存儲在同一場內(nèi)。這里，‘多邊形’如在上述控制系統(tǒng)項(xiàng)目中說明的那樣，指按規(guī)定的n邊形近似圓掃描情況下的至少一個掃描行。
接著，對于作為對象的場中，作為焦深區(qū)域的區(qū)分，使同一行進(jìn)入同一區(qū)分。此外，場的中央為焦深區(qū)分的高度中心(S109)。這里，設(shè)高度50μ以內(nèi)為同一焦深范圍。
接著，對于作為對象的場，計(jì)算同一焦深區(qū)域內(nèi)的(x，y)地址的變換矩陣(Xc、Yc)(S110)。該Xc、Yc分別如圖示的式(16)那樣。
而且，對于作為對象的場，換算相鄰的關(guān)聯(lián)地址(S111)。這里，使用S110的式(16)來換算S108中計(jì)算出的關(guān)聯(lián)地址。
然后，對于作為對象的場，向中心移動XYZ載物臺，將高度設(shè)定在EB(電子束)的聚焦位置(S112)。即，用XYZ載物臺設(shè)置在場中心。此外，檢測測定裝置(高度檢測器)的信號，同時(shí)移動XYZ載物臺，讀取高度位置。
此外，對于作為對象的場，使電子束(EB)的聚焦位置與第1外側(cè)(m號碼)的同一焦深內(nèi)區(qū)域的高度中心一致(S113)。具體地說，參照表B，使XYZ載物臺移動與規(guī)定量場中心的高度位置的差分。
接著，對于作為對象的同一焦深內(nèi)，進(jìn)行第1外側(cè)(n號碼)的行的劑量及多邊形的始點(diǎn)、終點(diǎn)的計(jì)算(S114)。然后，以固定的劑量進(jìn)行行掃描(S115)。然后，將上述S113至S115實(shí)施規(guī)定級數(shù)(S116)。
接著，進(jìn)行XYZ載物臺的移動、實(shí)施下一個場掃描的準(zhǔn)備(S117)。此時(shí)，向數(shù)據(jù)庫存儲場號碼、時(shí)間、溫度等。
這樣，通過將上述S109至S117實(shí)施規(guī)定級數(shù)(S118)，可由電子束形成曲面部上具有偏振分離結(jié)構(gòu)的基體材料，或具有雙折射相位結(jié)構(gòu)的基體材料。
如以上那樣，根據(jù)本實(shí)施方式，在以三維掃描對曲面部進(jìn)行掃描時(shí)，通過對子波長級的凹凸造成的周期結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，在所述基體材料上形成全息圖結(jié)構(gòu)，從而最終可在一表面上形成包括全息圖結(jié)構(gòu)的光透鏡等，所以可改變現(xiàn)有的全息圖板而適用于各種機(jī)器。
根據(jù)所述基體材料來構(gòu)成金屬模，作為注射成形的最終成形品，可以依次批量生產(chǎn)具有全息圖結(jié)構(gòu)的元件。因此，鑒于以往那樣一個一個形成全息圖板時(shí)的各處理中的工夫、時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)制造成本的大幅度降低和生產(chǎn)率的提高。
此外，通過在所述基體材料中形成雙折射相位結(jié)構(gòu)，最終可形成在一表面上包括雙折射相位結(jié)構(gòu)的波長板功能的光透鏡等，所以可替換現(xiàn)有的波長板來適用于各種機(jī)器。
根據(jù)所述基體材料來構(gòu)成金屬模，作為注射成形的最終成形品，可以依次批量生產(chǎn)具有波長板結(jié)構(gòu)的元件。因此，鑒于以往那樣一個一個形成波長板時(shí)的各處理中的工夫、時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)制造成本的大幅度降低和生產(chǎn)率的提高。
下面，根據(jù)圖19～圖21說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式。再有，以下省略實(shí)質(zhì)上與上述第1實(shí)施方式相同結(jié)構(gòu)的說明，僅論述不同的部分。
在上述第1實(shí)施方式中，展示了通過電子束在基體材料上實(shí)施全息圖結(jié)構(gòu)等精密加工的工序，而在本實(shí)施方式中，說明包含上述工序的整體處理工序，特別說明制造金屬模等的工序，該金屬模通過注射成形來制造光學(xué)元件等光透鏡。
(具有全息圖結(jié)構(gòu)的金屬模形成工序)首先，通過機(jī)械加工進(jìn)行金屬模(無電解鎳等)的非球面加工(加工工序)。接著，如圖19(A)所示，通過金屬模進(jìn)行具有所述半球面的基體材料200的樹脂成形(樹脂成形工序)。而且，在將基體材料200清洗后進(jìn)行干燥。
接著，進(jìn)行樹脂基體材料200的表面上的處理(樹脂表面處理)。具體地說，如圖19(B)所示，進(jìn)行基體材料200的定位，一邊滴下涂敷材料的抗蝕劑一邊旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)器，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)涂敷。此外，還進(jìn)行預(yù)烘焙等。
在旋轉(zhuǎn)涂敷后，進(jìn)行該抗蝕劑膜的膜厚測定，進(jìn)行抗蝕劑膜的評價(jià)(抗蝕劑評價(jià)工序)。然后，如圖19(C)所示，進(jìn)行基體材料200的定位，沿X、Y、Z軸分別控制該基體材料200，如上述第1實(shí)施方式那樣通過三維的電子束進(jìn)行具有全息圖結(jié)構(gòu)202的曲面部的掃描(掃描工序)。
接著，進(jìn)行基體材料200上的抗蝕劑膜L的表面平滑處理(表面平滑工序)。而且，如圖19(D)所示，一邊進(jìn)行基體材料200的定位，一邊進(jìn)行顯像處理(顯像工序)。此外，進(jìn)行表面固化處理。
接著，通過SEM觀察和膜厚測定器等，進(jìn)行評價(jià)抗蝕劑形狀的工序(抗蝕劑形狀評價(jià)工序)。然后，通過干法腐蝕等進(jìn)行腐蝕處理。
此時(shí)，如果放大全息圖結(jié)構(gòu)202的J部，則有凸部202a和凹部202b，而在放大了F部的圖中，全息圖結(jié)構(gòu)202有具有第1寬度d1的凸部202a、以及具有與所述第1寬度d1不同的第2寬度d2的凹部202b并間隔形成多個。
接著，為了形成對進(jìn)行了表面處理的基體材料200的金屬模204，如圖20(A)所示，在金屬模電鑄前進(jìn)行處理后，進(jìn)行電鑄處理等，如圖20(B)所示，進(jìn)行將基體材料200和金屬模204剝離的處理。
對于進(jìn)行了表面處理的基體材料和剝離的金屬模204，進(jìn)行表面處理(金屬模表面處理工序)。然后，進(jìn)行金屬模204的評價(jià)。
此時(shí)，在金屬模204中，如果放大K部，則對應(yīng)于所述基體材料200的凸部、凹部，形成由凹部205a、凸部205b構(gòu)成的結(jié)構(gòu)205。
(雙折射相位結(jié)構(gòu)的金屬模的形成工序)接著，與形成全息圖結(jié)構(gòu)情況同樣，形成用于構(gòu)成具有雙折射相位結(jié)構(gòu)的波長板功能的基體材料。
然后，如圖21所示，在將曲面部上可形成全息圖結(jié)構(gòu)的金屬模204、以及曲面部上可形成雙折射相位結(jié)構(gòu)的金屬模224相互對置配置后，進(jìn)行注射成形。
此時(shí)，在一個金屬模204中，如果放大K部，則對應(yīng)于如作為全息圖結(jié)構(gòu)起作用功能那樣設(shè)定了尺寸的基體材料上的凸部、凹部，形成凹部205a、凸部205b構(gòu)成的結(jié)構(gòu)205，。
另一個金屬模224也同樣形成凹部凸部構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，其對應(yīng)于如作為雙折射結(jié)構(gòu)起作用那樣設(shè)定了尺寸的基體材料上的凸部、凹部。
這樣，在評價(jià)后，使用該金屬模224、204，如圖21所示，通過注射成形來制作成形品。然后，進(jìn)行該成形品的評價(jià)。
此時(shí)，如圖21所示，在注射成形品250中，完成與所述第1實(shí)施方式的基體材料同樣的結(jié)構(gòu)，在一個曲面部上形成多個非對稱的凹凸構(gòu)成的全息圖結(jié)構(gòu)252。而且，如果放大表示J部，有凸部252a和凹部252b，而在放大了F部的圖中，全息圖結(jié)構(gòu)252有具有第1寬度d1的凸部252a、以及具有與所述第1寬度d1不同的第2寬度d2的凹部252b并間隔形成多個。
此外，在注射成形品250中，在另一個曲面部上形成多個凹凸構(gòu)成的雙折射相位結(jié)構(gòu)256。而且，如果放大表示U部，具有通過第1寬度d5的凸部256a、以及具有比所述第1寬度d5窄的第2寬度d6的凹部256b交替定位而形成的周期結(jié)構(gòu)。再有，凸部256a的高度按d7來形成。
如以上那樣，根據(jù)本實(shí)施方式，在作為所述第1實(shí)施方式的基體材料形成光學(xué)元件(例如透鏡)的情況下，在使用三維掃描裝置對曲面部進(jìn)行掃描時(shí)，對子波長級的凹凸構(gòu)成的全息圖結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，作為金屬模形狀可成形全息圖結(jié)構(gòu)，可以使用金屬模通過注射成形來制造該光學(xué)元件，可以實(shí)現(xiàn)制造成本下降。
此外，作為金屬模，通過附加具有全息圖功能的結(jié)構(gòu)，在注射成形透鏡時(shí)，可以同時(shí)附加功能，不需要追加處理。因此，盡管金屬模本身的成本上升、可注料數(shù)增加(100萬次左右)，但與以往那樣對全息圖板的偏振分光鏡等一個一個基體材料實(shí)施處理的情況相比，可以實(shí)現(xiàn)大幅度的成本降低、工時(shí)數(shù)減少。
而且，在塑料透鏡的注射成形的過程中，可以同時(shí)制作全息圖結(jié)構(gòu)，所以不需要偏振分離元件的形成工序，有利于光學(xué)部件的低成本化。
特別是還可適用于不具有曲面部結(jié)構(gòu)、由注射成形形成的透鏡，通過除去各種步驟，可以大幅度降低成本。
此外，作為上述第1實(shí)施方式的基體材料，在形成光學(xué)元件(例如透鏡)的情況下，在使用三維掃描裝置對曲面部進(jìn)行掃描時(shí)，對子波長級的凹凸構(gòu)成的雙折射相位結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，作為金屬模形狀可成形雙折射相位結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，可以使用金屬模通過注射成形來制造該光學(xué)元件，可以實(shí)現(xiàn)制造成本下降。
此外，作為金屬模，通過附加具有波長板功能的結(jié)構(gòu)，在注射成形透鏡時(shí)，可以同時(shí)附加功能，不需要追加處理。因此，盡管金屬模本身的成本上升、可注料數(shù)增加(100萬次左右)，但與以往那樣對波長板等一個一個基體材料實(shí)施處理的情況相比，可以實(shí)現(xiàn)大幅度的成本降低、工時(shí)數(shù)減少。
而且，在塑料透鏡的注射成形的過程中，可以同時(shí)加入波長板功能，所以不需要波長板的形成工序，有利于光學(xué)部件的低成本化。
特別是還可適用于不具有曲面部結(jié)構(gòu)、由注射成形形成的透鏡，通過除去各種步驟，可以大幅度降低成本。
下面，根據(jù)圖22來說明本發(fā)明的第3實(shí)施方式。
在上述實(shí)施方式中，說明了在一個曲面部中形成二元圖形的凹凸部構(gòu)成的衍射結(jié)構(gòu)的全息圖結(jié)構(gòu)，在另一個曲面部中有二元圖形的凹凸部構(gòu)成的衍射結(jié)構(gòu)的雙折射相位結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件，而在本實(shí)施方式中，展示在一個曲面部中形成二元圖形的凹凸部構(gòu)成的衍射結(jié)構(gòu)的全息圖結(jié)構(gòu)，在另一個曲面部中有炫耀光柵(ブレ一ズ)狀的衍射結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件情況下的例子。
具體地說，在基體材料420的一側(cè)曲面部420a上，如圖22所示，作為被掃描的掃描圖形的一例展示了圓掃描，如果放大觀察被掃描面中掃描部分的局部即E部分，則基體材料420形成多個凹凸構(gòu)成的全息圖結(jié)構(gòu)422。再有，作為基體材料420，最好由光學(xué)元件例如拾波透鏡等構(gòu)成。
全息圖結(jié)構(gòu)422具有使入射到該曲面部420a的光透過，將射出的光衍射偏振分離成0級、1級、-1級的各光的功能，它包括凸部422a和凹部422b。
更詳細(xì)地說，如放大了圖22所示的F部的圖所示，全息圖結(jié)構(gòu)422包括具有第1寬度d1的凸部422a、以及具有與所述第1寬度d1不同的第2寬度d2的凹部422b，被隔開間隔形成多個。再有，通過使周期內(nèi)的結(jié)構(gòu)非對稱，可以對垂直射出的光進(jìn)行偏振分離。
在本實(shí)施方式的基體材料420中，通過在曲面部420a上構(gòu)成這樣的周期結(jié)構(gòu)，可以將透過該結(jié)構(gòu)的光分離成0級透過光、1級衍射光、-1級衍射光。
這里，作為圖22中的d1、d2、d3的具體數(shù)值，例如，設(shè)基體材料2的折射率n＝1.475、波長為400nm，則最好d1＝200-0.36×200nm、d2＝0.36×200nm、d3＝2320nm。
至此，與第1實(shí)施方式同樣。在本實(shí)施方式中，還在基體材料420的另一面?zhèn)鹊那娌?20b中構(gòu)成衍射結(jié)構(gòu)的炫耀光柵426。
具體地說，如果放大觀察基體材料420的另一個曲面部420b側(cè)的局部，基體材料420形成多個炫耀光柵426構(gòu)成的衍射結(jié)構(gòu)。
炫耀光柵426形成傾斜部426b和側(cè)壁部426a，該側(cè)壁部426b沿周邊方向平面狀形成多個。
更詳細(xì)地說，基體材料420的另一面?zhèn)?里側(cè))有至少在一表面上形成的曲面部420b，使衍射光柵傾斜并按每個節(jié)距L1形成，在該衍射光柵的至少1節(jié)距L1中，形成在該節(jié)距的分隔線位置從所述曲面部420a上升的側(cè)壁部426a、相鄰的各側(cè)壁部426a、426b間形成的傾斜部426b、側(cè)壁部426a和傾斜部426b的邊界區(qū)域中形成的溝部426c。而且，炫耀光柵形狀最好是向曲面部420b的周圍傾斜的結(jié)構(gòu)。再有，如后述那樣，最好該衍射結(jié)構(gòu)通過對曲面部420b上涂敷的涂敷劑(抗蝕劑)進(jìn)行掃描來形成。再有，在傾斜部426b中，可以形成防止由該傾斜部426b入射的光的反射的防反射結(jié)構(gòu)。
如以上那樣，在本實(shí)施方式中，通過在基體材料的一個表面上形成全息圖結(jié)構(gòu)，在另一個表面上形成衍射結(jié)構(gòu)的多個炫耀光柵，可應(yīng)用于CD、DVD互換的光拾取裝置。此外，炫耀光柵通過朝向曲面部的周圍，形成陡峭的結(jié)構(gòu)，可以消除因光柵密度造成的入射角度增大引起的拾取功能的下降。
下面，根據(jù)圖23～圖25來說明本發(fā)明的第4實(shí)施方式。
在上述第3實(shí)施方式中，展示了在基體材料的一個曲面部上構(gòu)成全息圖結(jié)構(gòu)，在另一個表面上構(gòu)成炫耀光柵狀的衍射結(jié)構(gòu)的例子，在本實(shí)施方式中，說明用于制造上述結(jié)構(gòu)的整體處理工序，特別說明制造金屬模等的工序，該金屬模用于通過注射成形來制造光學(xué)元件等光透鏡。
再有，對于在基體材料的一個曲面部上，構(gòu)成全息圖結(jié)構(gòu)情況下的處理，由于與上述第2實(shí)施方式相同而被省略，以在基體材料的另一個曲面部中形成衍射結(jié)構(gòu)的制造處理為中心來進(jìn)行說明。
首先，通過機(jī)械加工進(jìn)行金屬模(無電解鎳等)的非球面加工(加工工序)。接著，如圖23(A)所示，通過金屬模進(jìn)行具有所述半球面的基體材料430的樹脂成形(樹脂成形工序)。而且，在將基體材料430清洗后進(jìn)行干燥。
接著，進(jìn)行樹脂基體材料430的表面上的處理(樹脂表面處理)。具體地說，如圖23(B)所示，進(jìn)行基體材料430的定位，一邊滴下涂敷材料的抗蝕劑L一邊旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)器，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)涂敷。此外，還進(jìn)行預(yù)烘焙等。
在旋轉(zhuǎn)涂敷后，進(jìn)行該抗蝕劑膜的膜厚測定，進(jìn)行抗蝕劑膜的評價(jià)(抗蝕劑評價(jià)工序)。然后，如圖23(C)所示，進(jìn)行基體材料430的定位，沿X、Y、Z軸分別控制該基體材料430，一邊如上述第1實(shí)施方式那樣通過三維的電子束進(jìn)行具有衍射結(jié)構(gòu)的曲面部的掃描(掃描工序)。
此時(shí)，在形成衍射結(jié)構(gòu)的炫耀光柵時(shí)，最好如下進(jìn)行第1實(shí)施方式所示的圖18的S114、S115。
具體地說，在作為對象的同一焦深內(nèi)，進(jìn)行第1外側(cè)(n號碼)的線的劑量及多邊形的始點(diǎn)、終點(diǎn)的計(jì)算。再有，設(shè)開始(始點(diǎn))、結(jié)束(終點(diǎn))為相鄰場的關(guān)聯(lián)點(diǎn)(S114)。此時(shí)，始點(diǎn)、終點(diǎn)為整數(shù)的點(diǎn)，劑量表示為徑向位置(入射角度)確定的最大劑量和光柵位置確定的系數(shù)乘以最大劑量。
接著，用通過S114中提供的劑量所確定的劑量分布DS(x、y)進(jìn)行掃描(S115)。此時(shí)，對于斜面(傾斜部)中淺的部分(頂部)，最好劑量分布DS寬大，而深的部分(溝部)尖銳。由此，通過提供該劑量分布，可以對衍射結(jié)構(gòu)的掃描(通過1級掃描)進(jìn)行掃描。然后，將S113至S115實(shí)施規(guī)定級數(shù)(S116)，進(jìn)行XYZ載物臺的移動，進(jìn)行下一個場的掃描準(zhǔn)備(S117)，通過將所述S109至S117實(shí)施規(guī)定級數(shù)(S118)，可通過電子束在曲面部形成具有衍射結(jié)構(gòu)的基體材料。
返回到圖23的說明，接著，進(jìn)行基體材料430上的抗蝕劑膜L的表面平滑處理(表面平滑工序)。而且，如圖23(D)所示，一邊進(jìn)行基體材料430的定位，一邊進(jìn)行顯像處理(顯像工序)。此外，進(jìn)行表面固化處理。
接著，通過SEM觀察和膜厚測定器等，進(jìn)行評價(jià)抗蝕劑形狀的工序(抗蝕劑形狀評價(jià)工序)。然后，通過干法腐蝕等進(jìn)行腐蝕處理。
此時(shí)，如果放大衍射結(jié)構(gòu)432的W1部，則由傾斜部432b和側(cè)壁部432a構(gòu)成的多個炫耀光柵來形成衍射光柵。最好形成該炫耀光柵，使得衍射光柵面的角度隨著向周邊部而變得陡峭。
接著，為了形成對進(jìn)行了表面處理的基體材料430的金屬模434，如圖24(A)所示，在金屬模電鑄前進(jìn)行處理后，進(jìn)行電鑄處理等，如圖24(B)所示，進(jìn)行將基體材料430和金屬模434剝離的處理。
對于進(jìn)行了表面處理的基體材料和剝離的金屬模434，進(jìn)行表面處理(金屬模表面處理工序)。然后，進(jìn)行金屬模434的評價(jià)。
此時(shí)，在金屬模434中，如果放大表示W(wǎng)2部，則對應(yīng)于所述基體材料430的炫耀光柵，形成凹部436，在這些各凹部436中，對應(yīng)于所述基體材料430的衍射結(jié)構(gòu)432的炫耀光柵的孔部形狀(傾斜部和側(cè)壁部)，形成側(cè)壁部436a和傾斜部436b。
這里，在基體材料的一個曲面部中有全息圖結(jié)構(gòu)，基體材料的另一個曲面部中有炫耀光柵狀的衍射結(jié)構(gòu)的情況下，在所述評價(jià)后，將該金屬模434和所述第2實(shí)施方式的金屬模204相對配置，如圖24(C)所示，通過注射成形來制作成形品。然后，進(jìn)行該成形品的評價(jià)。
此時(shí)，如圖25所示，在注射成形品450中，完成與所述第3實(shí)施方式的基體材料相同的結(jié)構(gòu)。具體地說，如圖25所示，在基體材料450的一個曲面部中形成全息圖452，在基體材料450的另一個曲面部中形成炫耀光柵狀的衍射結(jié)構(gòu)456。而且，如果放大表示J部，則將構(gòu)成全息圖結(jié)構(gòu)452的凹部452b、凸部452a分別構(gòu)成。
而且，在放大了F部的圖中，全息圖結(jié)構(gòu)452的凸部452a有具有第1寬度d1的凸部452a、以及具有與所述第1寬度d1不同的第2寬度d2的凹部452b并隔開間隔形成多個。
在另一個曲面部上，形成衍射結(jié)構(gòu)即炫耀光柵456，如果放大W3部，則構(gòu)成由側(cè)壁部456a和傾斜部456b構(gòu)成的炫耀光柵456。
如以上那樣，根據(jù)本實(shí)施方式，使用三維掃描裝置，對第1基體材料的曲面部進(jìn)行全息圖結(jié)構(gòu)的掃描，根據(jù)該第1基體材料形成第1金屬模，另一方面，對第2基體材料的曲面部進(jìn)行衍射結(jié)構(gòu)的炫耀光柵形狀的掃描，根據(jù)該第2基體材料形成第2金屬模。通過將該第1、第2金屬模相對應(yīng)配置來進(jìn)行注射成形，可以構(gòu)成在基體材料的一個曲面部上形成全息圖結(jié)構(gòu)，在基體材料的另一個曲面部上形成衍射結(jié)構(gòu)的炫耀光柵形狀的一個基體材料。
再有，在上述實(shí)施方式中，將形成衍射結(jié)構(gòu)的形成面形成曲面部上，但也可在平面部上構(gòu)成衍射結(jié)構(gòu)。此外，也可還將全息圖結(jié)構(gòu)構(gòu)成在平面部上。
這樣，可以使用金屬模通過注射成形來制造光學(xué)元件，所以可以降低制造成本。此外，作為金屬模，通過附加全息圖結(jié)構(gòu)、具有衍射結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，在注射成形透鏡時(shí)，可以同時(shí)附加功能，不需要追加處理。因此，盡管金屬模本身的成本上升、可注入數(shù)增加(100萬次左右)，但與以往那樣對一個一個透鏡實(shí)施蒸鍍處理的情況相比，可以實(shí)現(xiàn)大幅度的成本降低、工時(shí)數(shù)減少。
而且，在塑料透鏡的注射成形的過程中，可以同時(shí)制作全息圖結(jié)構(gòu)、衍射結(jié)構(gòu)，所以有利于光學(xué)部件的低成本化。
下面，根據(jù)圖26～圖27來說明本發(fā)明的第5實(shí)施方式。圖27是表示本發(fā)明第5實(shí)施方式的圖。
在本實(shí)施方式中，展示在上述第1或第3實(shí)施方式中展示的基體材料(或通過注射成形產(chǎn)生的樹脂成形的成形品的光學(xué)元件)的一個表面、或另一個表面、或在一個和另一個表面上形成防反射結(jié)構(gòu)的情況。即，例示在一個曲面部的全息圖結(jié)構(gòu)中設(shè)置防反射結(jié)構(gòu)，在另一個曲面部的炫耀光柵狀的衍射結(jié)構(gòu)中設(shè)置防反射結(jié)構(gòu)的情況。
(結(jié)構(gòu)說明)具體地說，如圖26所示，在基體材料46的一側(cè)的曲面部上，如果放大觀察J部分，則基體材料460形成由多個凹凸構(gòu)成的全息圖結(jié)構(gòu)462。再有，作為基體材料460，最好由光學(xué)元件例如拾波透鏡等構(gòu)成。
全息圖結(jié)構(gòu)462具有將入射到該曲面部460a的光透過，將射出的光衍射偏振分離成0級、1級、-1級的各光的功能，它包括凸部462a和凹部462b。
更詳細(xì)地說，如放大了圖26所示的F部的圖所示，全息圖結(jié)構(gòu)462包括具有第1寬度d1的凸部462a、以及具有與所述第1寬度d1不同的第2寬度d2的凹部462b，被隔開間隔形成多個。再有，通過使周期內(nèi)的結(jié)構(gòu)非對稱，可以對垂直射出的光進(jìn)行偏振分離。
在本實(shí)施方式的基體材料460中，通過在曲面部460a上構(gòu)成這樣的周期結(jié)構(gòu)，可以將透過該結(jié)構(gòu)的光分離成0級透過光、1級衍射光、-1級衍射光。
這里，作為圖26中的d1、d2、d3的具體數(shù)值，例如，設(shè)基體材料2的折射率n＝1.475、波長為400nm，則最好d1＝200-0.36×200nm、d2＝0.36×200nm、d3＝2320nm。
此外，在凸部462a的頂部和凹部462b的底壁部上，分別形成防止從各個曲面部460a入射的光的反射的防反射結(jié)構(gòu)462ba。該防反射結(jié)構(gòu)462ba最好形成結(jié)構(gòu)性雙折射的多個凹凸構(gòu)成的形狀，在本實(shí)施方式中，例如，通過多個孔部462bb來形成。該孔部462bb為向深度方向逐漸變尖細(xì)的形狀，孔部462bb的開口直徑按亞微米單位來形成，孔部462bb與曲面部460a的面積的面積比按約30％來形成。
再有，在本實(shí)施方式中，作為防反射結(jié)構(gòu)，說明了設(shè)置多個孔部的例子，但不限于這樣的形狀，例如在以多個凸部形狀來形成防反射結(jié)構(gòu)時(shí)，可以是組合所述孔部和凸部的例子。
另一方面，在基體材料460的另一個曲面部側(cè)，形成多個炫耀光柵構(gòu)成的衍射結(jié)構(gòu)464。
衍射結(jié)構(gòu)464的炫耀光柵形成傾斜部464b和側(cè)壁部464a，該側(cè)壁部464b沿周邊方向平面狀形成多個。
更詳細(xì)地說，如圖27所示，在基體材料460的另一個曲面部上，使衍射光柵傾斜并按每個節(jié)距L1形成，在該衍射光柵的至少1節(jié)距L1形成有形成在該節(jié)距的分隔線位置從所述曲面部上升的側(cè)壁部464a、相鄰的各側(cè)壁部464a、464a間形成的傾斜部464b、側(cè)壁部464a和傾斜部464b的邊界區(qū)域中形成的溝部464c。再有，該衍射結(jié)構(gòu)最好通過對曲面部上涂敷的涂敷劑(抗蝕劑)進(jìn)行掃描來形成。
返回圖26的說明，在傾斜部464b中，形成防止從該傾斜部464b入射的光的反射的防反射結(jié)構(gòu)464ba。該防反射結(jié)構(gòu)464ba最好形成由結(jié)構(gòu)性雙折射的多個凹凸構(gòu)成的形狀，在本實(shí)施方式中，例如由多個孔部464bb形成。該孔部464bb為向深度方向逐漸變尖細(xì)的形狀，孔部464bb的開口直徑按亞微米單位來形成，孔部464bb的面積與傾斜部464b的面積比按約30％來形成。
再有，在本實(shí)施方式中，作為防反射結(jié)構(gòu)，說明了設(shè)置多個孔部的例子，但不限于這樣的形狀，例如在以多個凸部形狀來形成防反射結(jié)構(gòu)時(shí)，也可是組合所述孔部和凸部的例子。
這里，具有子波長結(jié)構(gòu)的周期光柵對光波的透過、反射特性產(chǎn)生很大影響，但可透過微小凹凸來獲取防反射效果。即，光的反射因折射率的急劇變化而產(chǎn)生，但平均折射率通過所述錐狀體相對于基體材料2的厚度方向緩慢改變，所以折射率連續(xù)地變化，成為光幾乎不反射的結(jié)構(gòu)。
由此，高密度的衍射結(jié)構(gòu)的表面反射照樣增大，但通過子波長級的光的集團(tuán)性的作用，作為所述防反射結(jié)構(gòu)464ba、462ba，通過具有連續(xù)的折射率分布，可以防止反射。
于是，在按三維掃描對衍射光柵進(jìn)行掃描時(shí)，對子波長級的線束結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，通過在所述基體材料2上形成防止表面反射的結(jié)構(gòu)，在作為金屬模形狀成形防反射結(jié)構(gòu)時(shí)，可以大幅度地減低成本。
此外，隨著高密度化，即使曲面部的曲率增大，也可以降低周邊部的表面反射，降低偏轉(zhuǎn)方向造成的透過率的差異。由此，在檢測信號的讀取處理中不產(chǎn)生拾取功能的下降。
而且，為了DVD、CD互換、像差校正，賦予了衍射光柵的情況，也可以消除因光柵密度造成的入射角度增加引起的拾取功能的下降。
(處理工序)下面，使用圖28至圖29來說明在具有上述結(jié)構(gòu)的基體材料中，在曲面部上的全息圖結(jié)構(gòu)中通過電子束來掃描防反射結(jié)構(gòu)情況下的處理步驟。
再有，有關(guān)在基體材料的曲面部上形成全息圖結(jié)構(gòu)的情況下、以及在基體材料的曲面部上形成雙折射相位結(jié)構(gòu)的情況下的基本掃描步驟，與上述第1實(shí)施方式相同，所以這里以形成防反射結(jié)構(gòu)的點(diǎn)為中心來進(jìn)行說明。
即，從上述第1實(shí)施方式的圖16的S101至圖18的S113是相同的，最好如下進(jìn)行上述第1實(shí)施方式所示的S114、S115。
即，對于作為對象的同一焦深內(nèi)，進(jìn)行第1外側(cè)(n號碼)的線的劑量及多邊形的始點(diǎn)、終點(diǎn)的計(jì)算。再有，設(shè)開始(始點(diǎn))、結(jié)束(終點(diǎn))為相鄰場的關(guān)聯(lián)點(diǎn)(S214)。此時(shí)，始點(diǎn)、終點(diǎn)為整數(shù)的點(diǎn)，劑量表示為徑向位置(入射角度)確定的最大劑量和光柵位置確定的系數(shù)乘以最大劑量。
接著，按通過S214中提供的劑量所確定的劑量分布DS(x、y)向面積比S％的區(qū)域重復(fù)提供劑量(S215)。此時(shí)，包含鄰近效應(yīng)，該追加劑量的擴(kuò)大收斂于炫耀光柵的斜面(傾斜部)。此外，對于斜面(傾斜部)中淺的部分(頂部)，最好劑量分布DS寬大，而深的部分(溝部)尖銳，例如形成圖29(B)所示的劑量分布。
由此，通過提供該劑量分布，可以幾乎同時(shí)進(jìn)行對衍射結(jié)構(gòu)的掃描和對防反射結(jié)構(gòu)的掃描(通過1級掃描)。然后，將上述S213至S215實(shí)施規(guī)定級數(shù)(S216)。
接著，進(jìn)行XYZ載物臺的移動、實(shí)施下一個場掃描的準(zhǔn)備(S217)。此時(shí)，向數(shù)據(jù)庫存儲場號碼、時(shí)間、溫度等。
這樣，通過將上述S109、S110(圖18)、S211至S217實(shí)施規(guī)定級數(shù)(S218)，可由電子束在曲面部上具有衍射結(jié)構(gòu)的基體材料上形成防反射結(jié)構(gòu)(線束)。
如以上那樣，根據(jù)本實(shí)施方式，高密度的衍射結(jié)構(gòu)的表面反射照樣增大，但通過子波長級的光的集團(tuán)性的作用，在曲面部上具有全息圖結(jié)構(gòu)、或具有衍射結(jié)構(gòu)的基體材料上作為所述防反射結(jié)構(gòu)，通過形成具有連續(xù)的折射率分布的孔部，可以防止反射。
此外，隨著高密度化，即使曲面部的曲率增大，也可以降低周邊部的表面反射，降低偏轉(zhuǎn)方向造成的透過率的差異。由此，在檢測信號的讀取處理中不產(chǎn)生拾取功能的下降。
而且，為了DVD、CD互換、像差校正，還與賦予了衍射光柵的情況有關(guān)，可以消除因光柵密度造成的入射角度增加引起的拾取功能的下降。
再有，作為上述防反射結(jié)構(gòu)，考慮了上述那樣的各種情況，但特別是形成多個具有向著深度方向逐漸尖細(xì)的錐度的孔部，使面積比為傾斜部的30％左右，表面反射率的降低十分顯著。
下面，根據(jù)圖30～圖31來說明本發(fā)明的第6實(shí)施方式。
在上述第5實(shí)施方式中，展示了通過電子束在基體材料上實(shí)施包含防反射結(jié)構(gòu)的全息圖結(jié)構(gòu)、衍射結(jié)構(gòu)等的精密加工的工序，而在本實(shí)施方式中，說明包含上述工序的整體處理工序，特別是制造金屬模等的工序，該金屬模用于通過注射成形來制造光學(xué)元件等的光透鏡。
首先，通過機(jī)械加工進(jìn)行金屬模(無電解鎳等)的非球面加工(加工工序)。接著，如圖30(A)所示，通過金屬模進(jìn)行具有所述半球面的基體材料500的樹脂成形(樹脂成形工序)。而且，在將基體材料500清洗后進(jìn)行干燥。
接著，進(jìn)行樹脂基體材料500的表面上的處理(樹脂表面處理)。具體地說，如圖30(B)所示，進(jìn)行基體材料500的定位，一邊滴下抗蝕劑一邊旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)器，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)涂敷。此外，還進(jìn)行預(yù)烘焙等。
在旋轉(zhuǎn)涂敷后，進(jìn)行該抗蝕劑膜的膜厚測定，進(jìn)行抗蝕劑膜的評價(jià)(抗蝕劑評價(jià)工序)。然后，如圖30(C)所示，進(jìn)行電子射線探測器500的定位，沿X、Y、Z軸分別控制該基體材料500，并如上述第5實(shí)施方式那樣通過三維的電子束進(jìn)行包含防反射結(jié)構(gòu)的具有炫耀光柵狀的衍射結(jié)構(gòu)502的曲面部的掃描(掃描工序)。
接著，進(jìn)行基體材料500上的抗蝕劑膜L的表面平滑處理(表面平滑工序)。而且，如圖30(D)所示，一邊進(jìn)行基體材料500的定位，一邊進(jìn)行顯像處理(顯像工序)。此外，進(jìn)行表面固化處理。
接著，通過SEM觀察和膜厚測定器等，進(jìn)行評價(jià)抗蝕劑形狀的工序(抗蝕劑形狀評價(jià)工序)。
然后，通過干法腐蝕等進(jìn)行腐蝕處理。此時(shí)，如果放大衍射結(jié)構(gòu)502的D部，則由傾斜部502b和側(cè)壁部502a構(gòu)成的多個炫耀光柵來形成衍射結(jié)構(gòu)，而且在傾斜部502b中，形成具有向深度方向逐漸尖細(xì)的錐形的多個孔部502bb構(gòu)成的防反射結(jié)構(gòu)。該多個孔部502bb形成傾斜部502b的面積的約30％(更好是約20％～40％的范圍)。由于該炫耀光柵沿周邊部的衍射光柵面的角度變得陡峭，所以孔部的錐體角度也最好形成按照衍射光柵面的角度變化而變化的角度。
接著，為了形成相對于進(jìn)行了表面處理的基體材料500的金屬模504，如圖31(A)所示，在金屬模電鑄前進(jìn)行處理后，進(jìn)行電鑄處理等，如圖31(B)所示，進(jìn)行將基體材料500和金屬模504剝離的處理。
對于進(jìn)行了表面處理的基體材料和剝離的金屬模504，進(jìn)行表面處理(金屬模表面處理工序)。然后，進(jìn)行金屬模504的評價(jià)。
此時(shí)，在金屬模504中，如果放大表示W(wǎng)4部，則對應(yīng)于所述基體材料400的炫耀光柵，形成凹部505，在這些各凹部505中，對應(yīng)于所述基體材料400的傾斜部502b的孔部形狀，形成多個凸部506。
這樣，在評價(jià)后，使用該金屬模504，如圖31所示，通過注射成形來制作成形品。然后，進(jìn)行該成形品的評價(jià)。
此時(shí)，如圖31(C)所示，在注射成形品510中，完成與上述第5實(shí)施方式的基體材料同樣的結(jié)構(gòu)，在曲面部上形成多個炫耀光柵構(gòu)成的衍射結(jié)構(gòu)511。而且，如果放大表示W(wǎng)5部，衍射光柵的一個節(jié)距構(gòu)成由側(cè)壁部512b和傾斜部512a構(gòu)成的炫耀光柵，在該傾斜部512a中，構(gòu)成具有亞微米單位的直徑的多個孔部513構(gòu)成的防反射結(jié)構(gòu)。
如以上那樣，根據(jù)本實(shí)施方式，作為所述第5實(shí)施方式的基體材料，在形成光學(xué)元件(例如透鏡)的情況下，在使用三維掃描裝置對衍射光柵進(jìn)行掃描時(shí)，對子波長級的線束結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，作為金屬模形狀，成形防反射結(jié)構(gòu)，可通過使用金屬模注射成形來制造該光學(xué)元件，所以可以大幅度地減低成本。
此外，作為金屬模，通過附加具有防反射結(jié)構(gòu)功能的結(jié)構(gòu)，在注射成形透鏡時(shí)，可以同時(shí)附加功能，不需要追加處理。因此，盡管金屬模本身的成本上升、可注入數(shù)增加(100萬次左右)，但與以往那樣對一個一個透鏡實(shí)施蒸鍍處理的情況相比，可以實(shí)現(xiàn)大幅度的成本降低、工數(shù)時(shí)減少。
而且，在塑料透鏡的注射成形的過程中，可以同時(shí)制作用于防反射的微細(xì)結(jié)構(gòu)，所以不需要電媒體的蒸鍍工序，有利于光學(xué)部件的低成本化。
特別是還可適用于不具有衍射結(jié)構(gòu)、由注射成形制作的透鏡，通過除去蒸鍍等步驟，可以大幅度降低成本。
下面，根據(jù)圖32來說明本發(fā)明的第7實(shí)施方式。在上述實(shí)施方式中，例示了以在一個曲面部上形成全息圖結(jié)構(gòu)為前提，在另一個平面或曲面上形成凹凸構(gòu)成的雙折射相位結(jié)構(gòu)的波長板功能的情況、形成炫耀光柵狀的衍射結(jié)構(gòu)的情況，但在另一面?zhèn)?，也可以是形成偏振分離結(jié)構(gòu)的情況。
具體地說，如圖32所示，作為被掃描在一個曲面部上具有全息圖結(jié)構(gòu)的基體材料602上的掃描圖形的一例，展示了圓掃描，如果放大觀察被掃描面中具有曲面部602a的掃描部分的局部即E部分，則基體材料602形成多個凹凸構(gòu)成的偏振分離結(jié)構(gòu)603。
偏振分離結(jié)構(gòu)603具有將入射到該曲面部602a的光或射出光偏振分離成在與該光的行進(jìn)方向交叉的表面內(nèi)至少相互垂直的方向上振動的兩個偏振分量，即TE波、TM波，它包括凸部603a和凹部603b。
更詳細(xì)地說，如放大了圖32所示的F部的圖所示，偏振分離結(jié)構(gòu)603的凸部603a包括具有第1寬度d1的第1凸部603aa；以及具有與所述第1寬度d1不同的第2寬度d2的第2凸部603ab；第1凸部603aa和第2凸部603ab隔開間隔形成多個。而且，在第1凸部603aa和第2凸部603ab之間，形成寬度窄的第1凹部603ba、寬度寬的第2凹部603bb，由該第1、第2凹部603ba、603bb構(gòu)成凹部603b。再有，這些第1、第2凸部603aa、603bb分別以高度d4形成，以一個長度d3為單位，將第1凸部603aa、第2凸部603ab、第1凹部603ba、第2凹部603bb構(gòu)成多個周期結(jié)構(gòu)。再有，通過使周期內(nèi)的結(jié)構(gòu)非對稱，對于垂直入射的光也可進(jìn)行偏振分離。
在本實(shí)施方式的基體材料602中，通過在曲面部602a上構(gòu)成這樣的周期結(jié)構(gòu)，可將透過該結(jié)構(gòu)的光分離成TE波(在垂直于行進(jìn)方向的表面中沒有磁場分量而僅有電場分量的波)、TM波(在垂直于行進(jìn)方向的表面中沒有電場分量而僅有磁場分量的波)。
這里，作為圖32中的d1、d2、d3、d4的具體數(shù)值，例如，如果基體材料602的折射率n＝1.92、波長為λ，則最好d1＝0.25λ、d2＝0.39λ、d3＝2λ、d4＝1.22λ。
這樣，在曲面部602a上，通過圖32所示形狀的凹凸那樣來構(gòu)成偏振分離結(jié)構(gòu)603，可將光偏振分離成TE波、TM波。再有，嚴(yán)格來說，TE波、TM波的透過率的分配比例如在1級時(shí)是TE波為0.575，TM波為0.036，在0級時(shí)是TE波為0.031，TM波為0.574，在-1級時(shí)是TE波為0.036，TM波為0.016，由于-1級小到可忽略的程度，所以沒有問題。
如以上那樣，在以三維掃描對曲面部進(jìn)行掃描時(shí)，對子波長級的凹凸產(chǎn)生的周期結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，通過在所述基體材料上形成偏振分離結(jié)構(gòu)，最終可形成在一個表面上包括偏振分離結(jié)構(gòu)的光透鏡等，所以可替換現(xiàn)有的偏振分離元件而適用于各種機(jī)器。
通過基于所述基體材料來構(gòu)成金屬模，作為基于射出成形的最終成形品，可依次批量生產(chǎn)具有偏振分離結(jié)構(gòu)的元件。因此，鑒于以往那樣一個一個地形成偏振分離元件時(shí)的各處理的工夫、時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)制造成本的大幅度降低和生產(chǎn)率的提高。
下面，根據(jù)圖33來說明本發(fā)明的第8實(shí)施方式。圖33是表示本發(fā)明的第8實(shí)施方式的功能方框圖。
在本實(shí)施方式中，展示了光拾取裝置的一例，它是作為使用了由上述電子束掃描裝置掃描的被掃描基體材料(或作為通過注射成形由樹脂成形的成形品的光學(xué)元件)的電子機(jī)器一例。
在圖33中，光拾取裝置700包括未圖示的半導(dǎo)體激光器；DVD、CD等光磁盤701(光磁記錄媒體)；在一個表面上配有全息圖結(jié)構(gòu)703、在另一個表面上配有雙折射相位結(jié)構(gòu)即波長板結(jié)構(gòu)704的樹脂制的與上述第1實(shí)施方式相同結(jié)構(gòu)的物鏡702；以及多分割光檢測器710。
再有，物鏡702的波長板結(jié)構(gòu)704例如具有與1/4波長板相同的功能。
在具有上述結(jié)構(gòu)的光拾取裝置700中，來自未圖示的半導(dǎo)體激光器的激光通過物鏡702被聚光至衍射邊界并照射在光磁盤701(光磁記錄媒體)上，拾取并反射記錄信號。來自光磁盤701的激光反射光射光到物鏡702并成為平行光，透過波長板結(jié)構(gòu)704并改變偏振方位后，入射到全息圖結(jié)構(gòu)703，由該全息圖結(jié)構(gòu)703將正常光作為0級衍射光透過，透過波長板結(jié)構(gòu)704并入射到全息圖結(jié)構(gòu)703的入射光的偏振光作為1級衍射光、-1級衍射光進(jìn)行衍射，分光成0級、1級、-1級的各衍射級數(shù)的三個光束，分別入射到多分割光檢測器710。
在多分割光檢測器710的分離受光區(qū)域(受光元件)中，形成各個光點(diǎn)F、T、S，通過使1級衍射光輸入到F區(qū)域來檢測聚焦誤差(聚焦FE<FocusingError>)，通過0級透過光輸入到T區(qū)域和-1級衍射光輸入到S區(qū)域來檢測尋跡誤差。
再有，具體地說，三個各檢測系統(tǒng)在F區(qū)域(聚焦誤差檢測部)中，根據(jù)所述+1級衍射光，按照SSD法來計(jì)算F1和F2的差動信號FE＝F1-F2的聚焦誤差信號，根據(jù)該信號來計(jì)算聚焦誤差。
而且，在T區(qū)域(第1尋跡誤差檢測部)中，根據(jù)0級透過光，按照FF法來計(jì)算TE1＝T1+T2-(T3+T4)的第1尋跡誤差信號。
另一方面，在S區(qū)域(第2尋跡誤差檢測部)中，根據(jù)-1級衍射光，按照CFF法來計(jì)算TE2＝S1-S2的第2尋跡誤差信號。
然后，根據(jù)以上的第1尋跡誤差信號TE1、以及第2尋跡誤差信號TE2，由運(yùn)算部按照MCFF(Modified Correct FarField Detection)法來計(jì)算TE＝(TE1-TE2)/m的尋跡誤差信號，根據(jù)該信號來計(jì)算尋跡誤差。
這樣，0級、-1級、1級的各衍射級數(shù)的光被分別用作聚焦誤差、尋跡誤差各自的誤差檢測信號。
如以上那樣，在本實(shí)施方式中，通過使用在一個表面上包括全息圖結(jié)構(gòu)、在另一個表面上包括波長板結(jié)構(gòu)(一體形成)的光透鏡，從而不需要使用以往那樣的專用的全息圖板和波長板，可以降低安裝部件數(shù)，實(shí)現(xiàn)大幅度的成本下降。
由于不需要配設(shè)全息圖板和波長板等，所以可降低部件配設(shè)的占有空間，實(shí)現(xiàn)光拾取裝置的小型化，而且，不需要光拾取裝置的光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)整。
而且，在光拾取裝置中，容易進(jìn)行小型一體化，可以簡化尋跡機(jī)構(gòu)。
再有，在上述實(shí)施方式中，例示了在物鏡的另一面?zhèn)葮?gòu)成波長板結(jié)構(gòu)的情況，但也可以不設(shè)置所述波長板結(jié)構(gòu)。
此外，形成將0級光、-1級光用于尋跡，將1級光用于聚焦的結(jié)構(gòu)，但將0級、-1級、1級各光分配給某一個功能是任意的。
而且，不限于聚焦誤差和尋跡誤差，也可以是可進(jìn)行圖像信號讀取和檢測聚焦誤差及尋跡誤差的基于其他各種方法的光檢測器的結(jié)構(gòu)。
下面，根據(jù)圖34來說明本發(fā)明的第9實(shí)施方式。圖34是表示本發(fā)明的第9實(shí)施方式的功能方框圖。
在本實(shí)施方式中，展示了光拾取裝置的一例，它是作為使用了由上述各實(shí)施方式或其變形例的基體材料(或通過注射成形由樹脂成形的成形品即光學(xué)元件)的電子機(jī)器一例。
在圖34中，光拾取裝置860包括半導(dǎo)體激光器861；準(zhǔn)直透鏡862(第1光學(xué)元件)；分離棱鏡863；物鏡864(第2光學(xué)元件)；DVD、CD等光磁盤865(光磁記錄媒體)；聚光透鏡866；以及分割光檢測器868。
其中，在本實(shí)施方式中，將包含上述實(shí)施方式的全息圖結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件例如用于(無論有無曲面部)準(zhǔn)直透鏡862，將上述實(shí)施方式的在一表面上包含雙折射相位結(jié)構(gòu)(波長板的功能)的光學(xué)元件例如用于物鏡864。即，準(zhǔn)直透鏡862有全息圖結(jié)構(gòu)862a，物鏡864有波長板結(jié)構(gòu)864a。
在具有上述結(jié)構(gòu)的光拾取裝置860中，來自半導(dǎo)體激光器861的激光由準(zhǔn)直透鏡862變?yōu)槠叫泄狻４藭r(shí)，用全息圖結(jié)構(gòu)862a分離成0級、1級、-1級的各衍射級數(shù)的光。包含這些光的平行光透過分離棱鏡863，通過物鏡864聚光至衍射邊界并照射在光磁盤865(光磁記錄媒體)上。
此時(shí)，在光磁盤865中，圖35所示的0級、1級、-1級的各光照射到坑或島上。
來自光磁盤865的0級、1級、-1級的激光反射光射光到物鏡864并再次變成平行光。此時(shí)，通過波長板結(jié)構(gòu)864a，在按規(guī)定角度旋轉(zhuǎn)偏振方位后，由分離棱鏡863進(jìn)行反射，通過各個聚光透鏡866進(jìn)行聚光，0級、1級、-1級的各衍射級數(shù)的光在分割光檢測器868的分離受光區(qū)域(受光元件)上形成各自的光點(diǎn)。
這樣，在用于生成聚焦、尋跡的各控制等中使用的各光的光學(xué)系統(tǒng)中，可以使用上述結(jié)構(gòu)。
再有，通過在物鏡864中也構(gòu)成衍射光柵結(jié)構(gòu)，還可進(jìn)行具有互換性的CD、DVD互換中的像差校正。這種情況下，通過衍射結(jié)構(gòu)的炫耀光柵向曲面部的周圍形成陡峭的結(jié)構(gòu)，可以消除因光柵密度造成的入射角度增大引起的拾取功能的下降。
如以上那樣，在本實(shí)施方式中，通過使用在一個表面上包括全息圖結(jié)構(gòu)、在另一個表面上包括波長板結(jié)構(gòu)(一體形成)的光透鏡，從而不需要使用以往那樣的專用的全息圖板和波長板，可以降低部件數(shù)、安裝部件數(shù)，實(shí)現(xiàn)大幅度的成本下降。
由于不需要配設(shè)全息圖板和波長板等，所以可降低部件配設(shè)的占有空間，實(shí)現(xiàn)光拾取裝置的小型化，而且，不需要光拾取裝置的光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)整。
而且，在光拾取裝置中，容易進(jìn)行小型一體化，可以簡化尋跡機(jī)構(gòu)。
再有，本發(fā)明的裝置和方法根據(jù)幾個特定的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可對本發(fā)明說明書中記述的實(shí)施方式進(jìn)行各種變形，而不脫離本發(fā)明的主要精神和范圍。
例如，在上述各實(shí)施方式中，說明了在一個表面上具有曲面部的基體材料的曲面部上形成全息圖結(jié)構(gòu)或雙折射相位結(jié)構(gòu)的情況，但當(dāng)然也可以是形成在一個表面為平面的基體材料上的情況。而且，不限于此，還包括在平面部上形成衍射光柵的情況。
而且，在上述實(shí)施方式中，說明了對光透鏡等光學(xué)元件的基體材料直接掃描的情況，但在對通過注射成形來形成樹脂等光透鏡的成形模(金屬模)進(jìn)行加工的情況下，也可使用上述原理、處理步驟、處理方法。
此外，作為基體材料，展示了用于DVD和CD等的拾波透鏡的例子，但也可以用于在一方的一個表面上沒有衍射光柵的物鏡、衍射光柵節(jié)距20μ的DVD-CD互換透鏡、衍射光柵節(jié)距3μ的高密度藍(lán)色激光互換物鏡等。
而且，在作為基體材料使用光學(xué)元件的情況下，作為具有該基體材料的電子機(jī)器，不限于上述的DVD、CD等讀取裝置，也可以是各種光學(xué)機(jī)器或電子機(jī)器。即，不限于上述結(jié)構(gòu)的光拾取裝置，還可應(yīng)用于各種光學(xué)機(jī)器或電子機(jī)器，不限于物鏡，當(dāng)然可以是其他各種透鏡，例如在聚光透鏡、圓柱形透鏡等上形成各種全息圖結(jié)構(gòu)，或者形成波長板結(jié)構(gòu)、衍射結(jié)構(gòu)的情況。這種情況下，作為用于包含光拾取裝置的光磁盤裝置的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，也可以是重放專用形、追記形、可寫形等的任何一種形式。而且，在聚焦誤差信號的檢測中，也可以是像散性法、傅科法、束尺寸法、臨界角法等。尋跡誤差信號的檢測也是三束方式，當(dāng)然也可以是連續(xù)伺服方式或采樣伺服方式的任何一種方式。
此外，對于至少有曲面部的基體材料，在將衍射光柵的至少1節(jié)距部分傾斜形成的情況下，也可以是基體材料中至少有溝部(或按稠密的節(jié)距形成溝部的情況)的結(jié)構(gòu)。而且，作為基體材料，也可以沒有曲面部，但至少形成傾斜面。此外，也可以是基體材料為平面或傾斜面，按規(guī)定角度傾斜的狀態(tài)下照射電子束的情況。
此外，也可以測定基體材料上的多個基準(zhǔn)點(diǎn)，根據(jù)該測定結(jié)果來計(jì)算基準(zhǔn)坐標(biāo)系，在電子束照射中進(jìn)行根據(jù)該坐標(biāo)系來測定基體材料的厚度分布的步驟。而且，根據(jù)厚度分布，也可以在電子束照射中進(jìn)行計(jì)算最佳焦點(diǎn)位置的計(jì)算步驟和使掃描位置與該焦點(diǎn)位置一致的調(diào)整步驟。這種情況下，在某一掃描位置進(jìn)行掃描的電子束照射中，最好是一邊進(jìn)行其他掃描位置的所述焦點(diǎn)位置的計(jì)算等的運(yùn)算處理，一邊準(zhǔn)備下次電子束照射。此外，作為電子束照射中計(jì)算步驟可算出的項(xiàng)目，除了基體材料的厚度分布以外，還包含厚度分布的校正等處理。
此外，在基體材料的一個表面上形成全息圖結(jié)構(gòu)，在基體材料的另一個表面上形成雙折射相位結(jié)構(gòu)或衍射結(jié)構(gòu)時(shí)，例示了使用第1、第2基體材料、第1、第2金屬模的情況，但也有對于一個某一厚度的基體材料，對一個表面進(jìn)行掃描后，對另一個表面進(jìn)行掃描，對一個基體材料制作金屬模來制造的情況。
此外，在上述實(shí)施方式中，在一個曲面部上形成全息圖結(jié)構(gòu)，在另一個曲面部上形成炫耀光柵狀的衍射結(jié)構(gòu)的情況下，在所述全息圖結(jié)構(gòu)和所述衍射結(jié)構(gòu)上分別包含防反射結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，但并不限于此，也可以在一個曲面部上形成全息圖結(jié)構(gòu)，在另一個曲面部上形成雙折射相位結(jié)構(gòu)的波長板功能的情況下，在所述全息圖結(jié)構(gòu)和所述雙折射相位結(jié)構(gòu)的某一個或雙方中包含防反射結(jié)構(gòu)。特別是炫耀光柵時(shí)最好在傾斜部中，形成防止由該傾斜部入射的光的反射的防反射結(jié)構(gòu)，在二元時(shí)，在凸部頂部和凹部底壁部分別形成防反射結(jié)構(gòu)。
再有，在上述實(shí)施方式中，例示了在基體材料的一個表面上構(gòu)成全息圖結(jié)構(gòu)，在基體材料的另一個表面上構(gòu)成衍射結(jié)構(gòu)的情況，當(dāng)然也有在基體材料的一個表面上構(gòu)成雙折射相位結(jié)構(gòu)，在基體材料的另一個表面上構(gòu)成衍射結(jié)構(gòu)的情況。
而且，也可以一個面為曲面而另一面為平面。此外，在上述各實(shí)施方式中，說明了在一個表面上具有曲面部的基體材料的曲面部上形成衍射結(jié)構(gòu)的情況，當(dāng)然也有在一表面為平面的基體材料上形成衍射結(jié)構(gòu)的情況。
此外，凹凸最好是兩面都為二元結(jié)構(gòu)，但也可以是另一個面為炫耀光柵面。
此外，至少一個面為曲面，在該曲面上有幾個微細(xì)結(jié)構(gòu)，只要在里外某一個表面上有全息圖結(jié)構(gòu)就可以。此時(shí)，作為光學(xué)元件，只要在一個表面上有全息圖結(jié)構(gòu)就可以，另一個表面可以作為包括普通的曲面、平面、或具有衍射結(jié)構(gòu)、偏振板功能、波長板功能等面的光學(xué)元件來形成。
當(dāng)然，需要按照這些基體材料或光學(xué)元件的形狀來變更金屬模的形狀，使其與之對應(yīng)。
此外，不限于上述電子束掃描裝置，也可以是可通過多個電子束分別獨(dú)立多重掃描的結(jié)構(gòu)。例如，在對基體材料上的一個掃描行進(jìn)行掃描，同時(shí)可形成對另一個掃描行進(jìn)行掃描的結(jié)構(gòu)中，也可以采用上述掃描方法。
此外，在本發(fā)明中，作為‘全息圖結(jié)構(gòu)’，舉例說明了以0級、-1級、1級三個衍射級數(shù)進(jìn)行偏振分離的情況，當(dāng)然也可以按任意的衍射級數(shù)(例如3以上)進(jìn)行偏振分離。這種情況下，在衍射級數(shù)為m，光柵的表面節(jié)距為d，入射光的行進(jìn)方向與光柵面的法線形成的角為θi，M數(shù)衍射光的行進(jìn)方向與光柵面的法線形成的角為θd時(shí)，最好是m＝d(cosθi+cosθd)/λ。再有，本發(fā)明中所謂的‘全息圖結(jié)構(gòu)’不僅包含作為所謂的全息圖板(將0級、1級、-1級光進(jìn)行偏振分離)的功能，而且包含進(jìn)行上述的任意衍射級數(shù)的偏振分離的功能和生成球面波等的功能等。
此外，也可以將二元圖形和炫耀光柵組合來構(gòu)成全息圖結(jié)構(gòu)(例如，使傾斜部及側(cè)壁部、凹部底壁·傾斜部及側(cè)壁部重復(fù)的結(jié)構(gòu))。
而且，在上述實(shí)施方式中包含各種階段，通過公開的多個主要結(jié)構(gòu)部件的適當(dāng)組合，可提取各種發(fā)明。即，不用說，還包含上述各實(shí)施方式之間、或它們的任何一個和各變形例的任何一個的組合而成的例子。這種情況下，即使沒有特別記載于本實(shí)施方式中，對于從各實(shí)施方式及變形例中公開的各結(jié)構(gòu)中可明顯的作用效果，當(dāng)然在該例中也具有對應(yīng)的作用效果。此外，也可以是從實(shí)施方式所示的所有主要結(jié)構(gòu)部件中除去幾個主要部件的結(jié)構(gòu)。
而且，在至此的記述中，為了容易理解本發(fā)明，展示了本發(fā)明的實(shí)施方式的一例，所述實(shí)施方式用于例證而不用于限制，在規(guī)定的范圍內(nèi)可進(jìn)行適當(dāng)變形和或變更。因此，上述實(shí)施方式中所展示的各要素包括屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)的所有設(shè)計(jì)變更和等價(jià)物。
如以上說明，根據(jù)本發(fā)明，在按三維掃描對曲面部進(jìn)行掃描時(shí)，通過在基體材料或光學(xué)元件上形成全息圖結(jié)構(gòu)，從而最終可形成在一個表面上包括全息圖結(jié)構(gòu)的光透鏡等，所以可替換以往的全息圖板來用于各種機(jī)器。
由此，通過基于基體材料來構(gòu)成金屬模，作為注射成形的最終成形品，可順序批量生產(chǎn)具有全息圖結(jié)構(gòu)的元件。因此，鑒于以往那樣一個一個地形成全息圖板時(shí)的各工序的工夫、時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)制造成本的大幅度降低和生產(chǎn)率的提高。
此外，通過在基體材料或光學(xué)元件上形成雙折射相位結(jié)構(gòu)，最終可形成在一個表面上包括雙折射相位結(jié)構(gòu)的波長板功能的光透鏡等，所以可改變以往的全息圖板來用于各種機(jī)器。
由此，通過基于基體材料來構(gòu)成金屬模，作為注射成形的最終成形品，可順序批量生產(chǎn)具有波長板功能的元件。因此，鑒于以往那樣一個一個地形成波長板時(shí)的各工序的工夫、時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)制造成本的大幅度降低和生產(chǎn)率的提高。
此外，使用金屬模并通過注射成形來制造基體材料，所以可實(shí)現(xiàn)制造成本的降低。在注射成形該基體材料時(shí)，可以同時(shí)附加全息圖功能和作為波長板的功能，不需要追加處理。因此，與以往那樣一個一個制造全息圖板和波長板的情況相比，可以實(shí)現(xiàn)大幅度的制造成本的降低和工數(shù)的降低，有利于光學(xué)部件的低成本化。
再有，除此以外，根據(jù)在另一側(cè)的表面上形成了衍射結(jié)構(gòu)的基體材料，可適合實(shí)施DVD、CD互換等中的像差校正。
此外，在光拾取裝置中，通過使用在一個表面上包括全息圖結(jié)構(gòu)(一體形成)的光學(xué)元件，不需要使用以往那樣的專用的全息圖板，可以降低部件數(shù)目、安裝部件數(shù)，實(shí)現(xiàn)大幅度的成本下降。
而且，由于不需要配設(shè)全息圖板和波長板等，所以可降低部件配設(shè)的占有空間，實(shí)現(xiàn)光拾取裝置的小型化，而且，容易進(jìn)行拾取裝置的光學(xué)系統(tǒng)的小型一體化，可以簡化尋跡機(jī)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)元件，包括第一光學(xué)表面；第二光學(xué)表面，與第一光學(xué)表面相反以便光束入射到第一光學(xué)表面并從第二光學(xué)表面射出，其中，第一光學(xué)表面和第二光學(xué)表面中的至少一個是具有折射能力的彎曲光學(xué)表面；和周期性圖形結(jié)構(gòu)，具有構(gòu)成雙折射的特性，并設(shè)置于彎曲光學(xué)表面，周期性圖形結(jié)構(gòu)中的圖形節(jié)距小于光束的波長。
2.如權(quán)利要求1的光學(xué)元件，其中，第二光學(xué)表面是彎曲表面，其上以全息圖結(jié)構(gòu)形式設(shè)置周期性圖形結(jié)構(gòu)以把光束衍射成為具有各自不同的衍射級的衍射光線。
3.如權(quán)利要求1的光學(xué)元件，其中，全息圖結(jié)構(gòu)將光束衍射成至少0級衍射光線、+1級衍射光線和-1級衍射光線。
4.如權(quán)利要求3的光學(xué)元件，其中，全息圖結(jié)構(gòu)將光束的橫電波衍射成+1級衍射光線和-1級衍射光線，將橫磁波衍射成0級衍射光線。
5.如權(quán)利要求2的光學(xué)元件，其中，全息圖結(jié)構(gòu)傳送入射到第二光學(xué)表面的光束，以便發(fā)射來自第一光學(xué)表面的光束。
6.如權(quán)利要求2的光學(xué)元件，其中，全息圖結(jié)構(gòu)是衍射結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求6的光學(xué)元件，其中，衍射結(jié)構(gòu)是凹陷和凸起部構(gòu)成的二元結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7的光學(xué)元件，其中，由凸起的寬度與凹陷的寬度之和計(jì)算的距離小于光束的波長。
9.如權(quán)利要求7的光學(xué)元件，其中，凹陷部的寬度小于凸起部的寬度。
10.如權(quán)利要求6的光學(xué)元件，其中，衍射結(jié)構(gòu)是凹陷和凸起部結(jié)構(gòu)，在凸起中，多個寬度窄的凸起和多個寬度窄的凹陷交替地形成。
11.如權(quán)利要求10的光學(xué)元件，其中，由凸起的寬度與凹陷的寬度之和計(jì)算的距離小于光束的波長。
12.如權(quán)利要求1的光學(xué)元件，其中，第一表面是彎曲表面，其上以雙折射相結(jié)構(gòu)形式設(shè)置周期性的圖形結(jié)構(gòu)，用以在兩個線性極化光線之間提供相差，該兩個線性極化光線在橫截光束前進(jìn)方向的平面上分別沿彼此垂直的不同方向振動。
13.如權(quán)利要求12的光學(xué)元件，其中，雙折射相結(jié)構(gòu)是衍射結(jié)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求13的光學(xué)元件，其中，衍射結(jié)構(gòu)是凹陷和凸起部的雙元結(jié)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求13的光學(xué)元件，其中，衍射結(jié)構(gòu)是傾斜部和側(cè)壁部的炫耀光柵結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求15的光學(xué)元件，其中，以側(cè)壁部被設(shè)置于各節(jié)距的邊界和傾斜部設(shè)置于兩側(cè)壁之間的方式，由傾斜部和側(cè)壁部形成衍射結(jié)構(gòu)的周期性圖形結(jié)構(gòu)的各節(jié)距。
17.如權(quán)利要求15的光學(xué)元件，其中，由傾斜部的寬度和側(cè)壁部的寬度之和計(jì)算的距離小于光束的波長。
18.如權(quán)利要求1的光學(xué)元件，其中，設(shè)置彎曲表面以便會聚光束。
19.如權(quán)利要求1的光學(xué)元件，其中，周期性圖形結(jié)構(gòu)具有抗反射結(jié)構(gòu)。
20.如權(quán)利要求1的光學(xué)元件，其中，光學(xué)元件是物鏡。
21.如權(quán)利要求1的光學(xué)元件，其中光學(xué)元件是準(zhǔn)直透鏡。
22.如權(quán)利要求1的光學(xué)元件，其中，光學(xué)元件由塑料材料制成。
23.用于對光信息記錄媒體進(jìn)行記錄和/或重現(xiàn)信息的光拾取裝置，包括光源，發(fā)射光束；光學(xué)元件，將光束會聚成到光信息記錄媒體上并將從光信息記錄媒體反射的光束分裂成分光束；和光檢測器，接收分光束并基于分光束誤差檢測尋跡誤差和聚焦，其中光學(xué)元件包括第一光學(xué)表面；第二光學(xué)表面，與第一光學(xué)表面相反以便光束入射到第一光學(xué)表面并從第二光學(xué)表面射出，第一光學(xué)表面和第二光學(xué)表面中的至少一個是具有折射能力的彎曲光學(xué)表面；和周期性圖形結(jié)構(gòu)，具有構(gòu)成雙折射的特性并設(shè)置于彎曲光學(xué)表面，周期性圖形結(jié)構(gòu)中的圖形節(jié)距小于光束的波長。
24.如權(quán)利要求23的光拾取裝置，其中，第二光學(xué)表面是彎曲表面，其上以全息圖結(jié)構(gòu)形式設(shè)置周期性圖形結(jié)構(gòu)以把光束衍射成為具有各自不同的衍射級的衍射光線。
25.如權(quán)利要求24的光拾取裝置，其中，全息圖結(jié)構(gòu)將光束衍射成至少0級衍射光線、+1級衍射光線和-1級衍射光線，光檢測器檢測尋跡誤差并聚焦基于+1級衍射光線和-1級衍射光線的誤差。
26.如權(quán)利要求23的光拾取裝置，其中，第一表面是彎曲表面，其上以雙折射相結(jié)構(gòu)形式設(shè)置周期性的圖形結(jié)構(gòu)，用以在兩個線性極化光線之間提供相差，該兩個線性極化光線在橫截光束前進(jìn)方向的平面上分別沿彼此垂直的不同方向振動。
27.如權(quán)利要求23的光拾取裝置，其中，光學(xué)元件包括第一光學(xué)元件，使光源發(fā)射的光束成為平行光束和第二光學(xué)元件，將平行光束會聚到光信息記錄媒體上，其中第一元件具有彎曲表面，其上以全息圖結(jié)構(gòu)形式設(shè)置周期性的圖形結(jié)構(gòu)，以將光束衍射成具有各自不同的衍射級的衍射光線。
28.如權(quán)利要求23的光拾取裝置，其中，光源是發(fā)射激光束的激光源。
29.如權(quán)利要求23的光拾取裝置，其中，光信息記錄媒體是磁光記錄媒體。
全文摘要
一種光學(xué)元件，該光學(xué)元件包括第一光學(xué)表面；第二光學(xué)表面，與第一光學(xué)表面相反以便光束入射到第一光學(xué)表面并從第二光學(xué)表面射出，其中，第一光學(xué)表面和第二光學(xué)表面中的至少一個是具有折射能力的彎曲光學(xué)表面；周期性圖形結(jié)構(gòu)，具有構(gòu)成雙折射的特性，并設(shè)置于彎曲光學(xué)表面，周期性圖形結(jié)構(gòu)中的圖形節(jié)距小于光束的波長。
文檔編號G11B7/135GK1453597SQ0312256
公開日2003年11月5日 申請日期2003年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月23日
發(fā)明者古田和三, 茜部佑一, 森川雅弘, 增田修 申請人:柯尼卡株式會社