固体浸没透镜以及制造该固体浸没透镜的方法

摘要

突起部分设置在固体浸没透镜的物镜侧上以向光学记录介质突出，水平差异部分或凹陷部分至少设置在部分突出部分上。然后，提供一种用于令人满意地保持透镜保持件的粘结状态的固体浸没透镜、使用这种固体浸没透镜的聚焦透镜、光拾取装置、光学记录和再生装置和形成固体浸没透镜的方法。

说明书

相关申请的交叉参考

本发明包含与2004年9月14日在日本专利局提交的日本专利申请JP2004-267397、2005年2月22日在日本专利局提交的日本专利申请JP2005-045736有关的主题，其全部内容作为参考结合入此处。

技术领域

本发明通常涉及一种固体浸没透镜(SIL)、使用固体浸没透镜的聚焦透镜、光拾取装置、光学(或光磁)记录和再生(reproducing)装置以及形成固体浸没透镜的方法。更具体地，本发明涉及一种适合用于所谓的近场关系记录和再生系统，其中通过使用光学透镜具有大折射率的材料提高聚焦透镜的数值孔径，由此将信息记录在光学(或光-磁)记录介质上并从其再生，以及使用该固体浸没透镜的聚焦透镜、光学记录和再装置和形成固体浸没透镜的方法。

背景技术

以压缩盘(CD)、迷你盘(MD)和数字通用盘(DVD)为代表的光学记录介质(包括光磁记录介质)，被广泛用于在其中储存音乐信息、视频信息、数据、程序等的储存矩阵。然而，随着音乐信息、视频信息、数据、程序等日益改善，并在曲调质量、图像质量上变得更高、记录时间和演奏时间变得更长、存贮容量变得更大，这要求光学记录介质在储存容量上应该提高，并且应该实现能够记录并再生该大量储存的光学记录介质的光学记录和再生装置(包括光磁记录和再生装置)。

因此，为了满足上述要求，在光学记录和再生装置中，其例如半导体激光器的光源的波长缩短，聚焦透镜的数值孔径提高，由此通过聚焦透镜汇聚的光束点的直径减小。

例如，就半导体激光器来说，GaN半导体激光器已经投入使用，它发射的激光的波长从相关技术的红色激光的635nm减小到400nm带，因此减小了光束点的直径。而且，关于能够减小到大于上述短波长的波长，例如能够连续发射266nm的单波长激光的远紫外固态激光器，现在已经在市场上可以商业获得(由Sony公司生产，牌号为UW-1020)，所以可以更进一步减小光点直径。另外，现在正在研发Nd:YAG的二次波激光器(266nm带)、金刚石激光器(235nm带)、GaN激光器的二次波激光器(202nm带)等。

已经研究了所谓的近场光学记录和再生系统，其中通过使用由固体浸没透镜(SIL)为代表的具有大数字孔径的光学镜头，可以实现具有数字孔径大于1的聚焦透镜，并且其中利用该聚焦透镜的物镜表面靠近光学记录介质，距离为其光源波长的大约10/1，可以进行记录和再生(例如参见引证专利参考，US Patent No.5125750)。

在该近场光学记录和再生系统中，重要的是在高精度光学接触状态下保持在光学记录介质和聚焦透镜之间的距离。而且，因为从光源进入到聚焦透镜的光束直径减小，并且在光学记录介质和聚焦透镜之间的距离减小并变得非常小，其小于大约几十纳米，即所谓的在光学记录介质和聚焦透镜之间的倾斜度可以变得非常小，所以聚焦透镜不可避免的受形状固定点(shape standpoint)的极大限制。

附图1是示出固体浸没透镜(SIL)实施例布置的示意图。如图1所示，固体浸没透镜11和光学透镜12可以以此顺序位于物镜侧，例如光学记录介质10(包括光磁记录介质)，由此构造成近场(near field)聚焦透镜。如图1所示，固体浸没透镜11的形状象具有曲率半径r的半球形或多半球形透镜(在图1的实施例中为多半球形)。当固体浸没透镜11的形状象半球形固体浸没透镜时，将其沿光轴延伸的厚度选择为r。如图1所示，当固体浸没透镜11的形状象多半球形固体浸没透镜时，将其沿光轴延伸的厚度选择为r(1+1/n)，其中n表示折射率。

当具有上述布置的聚焦透镜应用于光学记录和再生装置时，例如它安装在具有双轴调节器并由此将光学记录介质和聚焦透镜之间的距离保持在光学接触状态。当上述聚焦透镜应用于光磁记录时，将用于磁记录和再生的磁头装置组装在光拾取装置中，由此同样地可以将光学记录介质和聚焦透镜之间的距离保持在光学接触状态。

在上述近场光学记录和再生系统中，为了稳定的控制在相对于光学记录介质的聚焦方向和/或寻轨(tracking)方向上驱动的聚焦透镜，同时也为了稳定地记录和再生光学记录介质，必须在光学记录介质和聚焦透镜的物镜表面之间保持一定量的倾斜度。

因此，本申请的受让人在之前已经提出了固体浸没透镜，其在美国专利申请No.11/063608中公开，例如其中在浸没透镜的物镜侧上形成如圆形椎状突起部分或金字塔状突起部分的突起部分，并且其末端部分被处理成平面部分以提供物镜表面，因此，甚至当物镜表面和光学记录介质之间的距离选择成大约几十纳米时，也可以保持约±0.1度的倾斜度。因此，能够提供光拾取装置和记录和再生特性稳定的光学记录和再生装置。

在如上所述物镜侧上形成的具有突起部分的固体浸没透镜中，随着固体浸没透镜的数字孔径NA的增加，即激光的入射角增加，突起部分的突起角度应该降低，以便不影响激光的入射光路。例如，当固体浸没透镜的形状为圆锥固体浸没透镜时，应该提高锥顶角的角度。

结果，具有用于保持具有大数字孔径NA的固体浸没透镜的透镜保持件的固体浸没透镜的粘结面积减小，在施加很小的震动的情况下，产生透镜保持件与固体浸没透镜分开的危险。

同样，随着固体浸没透镜的球形部分半径的降低或随着固体浸没透镜折射率的增加，具有用于保持该固体浸没透镜的透镜保持件的固体浸没透镜的粘结面积减小。而且，上述粘结面积同样随着在突起部分顶端的聚光平面部分(即物镜表面)半径的增加而降低。

特别是，为了满足将来制造高密度光学记录介质和制造尺寸紧凑和重量轻的光拾取装置的要求，应该增加固体浸没透镜的数字孔径并使固体浸没透镜微型化。所以，甚至当可以大大减小具有用于保持该固体浸没透镜的透镜保持件的固体浸没透镜的粘结面积时，固体浸没透镜也能被稳定地固定和保持。

发明内容

鉴于上述方面，本发明试图提供一种用于令人满意地在固体浸没透镜和透镜保持件之间保持粘结状态的固体浸没透镜、使用这种固体浸没透镜的聚焦透镜、光拾取装置、光学记录和再生装置和固体浸没透镜的形成方法。

根据本发明的一个方案，提供一种固体浸没透镜，它包括在固体浸没透镜的物镜侧上设置的突起部分和至少在部分突起部分上设置的水平差异部分或凹陷部分。

根据本发明的另一个方案，提供一种聚焦透镜，它包括固体浸没透镜；其光轴与固体浸没透镜一致的光学透镜，其位于物镜侧的相反侧；在固体浸没透镜的物镜侧上突出地设置的突起部分以及至少在部分突起部分上设置的水平差异部分或凹陷部分。

根据本发明的另一个方案，提供一种光拾取装置，它至少包括固体浸没透镜；其光轴与光源一致的光学透镜，它们自物镜侧依次定位；用于会聚由光源发射的光以形成光束点的聚焦透镜；在固体浸没透镜的物镜侧上设置以向光学记录介质突出的突起部分以及至少在部分突起部分上设置的水平差异部分或凹陷部分。

根据本发明的进一步的方案，提供一种光学记录和再生装置，它至少包括光拾取装置，用于通过聚焦透镜将光集中在光学记录介质的记录位置，以记录和/或再生光学记录介质；以及控制驱动装置，用于在聚焦方向和/或光学记录介质的寻轨方向移动聚焦透镜和光拾取装置，聚焦装置至少包括位于物镜侧的固体浸没透镜的聚焦透镜，突起部分设置在固体浸没透镜的物镜侧上以向光学记录介质突出以及突起部分具有至少在其部分上设置的水平差异部分或凹陷部分。

仍然根据本发明的进一步的方案，提供一种固体浸没透镜的形成方法，包括如下步骤：在固体浸没透镜的物镜侧上形成突起部分以及通过聚焦离子束处理方法至少在部分突出部分上形成水平差异部分或凹陷部分。

如上所述，根据本发明的固体浸没透镜，由于将突出的突起部分设置在固体浸没透镜的物镜侧上，水平差异部分或凹陷部分的突起部分至少设置在部分突出部分上，可以提高与透镜保持件的粘结区域，所以与相关技术相比，通过透镜保持件可以更稳定地保持固体浸没透镜。

而且，根据本发明的聚焦透镜、光拾取装置和光学记录和再生装置，可以稳定地保持与聚焦透镜一起使用的固体浸没透镜，通过使用具有大数字孔径的固体浸没透镜，可以提供能够相对于光学记录介质稳定运动的光拾取装置和光学记录和再生装置。

而且，根据本发明的固体浸没透镜的形成方法，在不对入射光施加影响的情况下，能够高精度地形成可以被比较稳定地保持的固体浸没透镜。

附图说明

图1是示出使用根据现有技术的固体浸没透镜(SIL)的聚焦透镜例子的布置的示意图；

图2是示出根据本发明的聚焦透镜例子的布置的示意图；

图3是示出根据本发明的光拾取装置例子的主要部分布置的示意图；

图4是示出根据本发明的光学记录和再生装置例子的主要部分布置的示意图；

图5A是示出可以应用于本发明的固体浸没透镜例子的侧视示意图；

图5B是示出可以应用于本发明的固体浸没透镜例子的平面示意图；

图6A是示出可以应用于本发明的固体浸没透镜另一例子的侧视示意图；

图6B是示出可以应用于本发明的固体浸没透镜另一例子的平面示意图；

图7A是示出可以应用于本发明的固体浸没透镜进一步例子的侧视示意图；

图7B是示出可以应用于本发明的固体浸没透镜进一步例子的平面示意图；

图8A仍然是示出可以应用于本发明的固体浸没透镜另一例子的侧视示意图；

图8B仍然是示出可以应用于本发明的固体浸没透镜另一例子的平面示意图；

图9是示出固体浸没透镜的侧视示意图；

图10是示出通过保持件保持的固体浸没透镜例子布置状态的示意图；

图11是示出通过保持件保持的固体浸没透镜例子布置状态的示意图；

图12是示出根据本发明的固体浸没透镜例子布置的横截面示意图；

图13是示出根据本发明的固体浸没透镜另一例子布置的横截面示意图；

图14是示出根据本发明的固体浸没透镜进一步例子布置的横截面示意图；

图15仍然是示出根据本发明的固体浸没透镜进一步例子布置的横截面示意图；

图16还是示出根据本发明的固体浸没透镜进一步例子布置的横截面示意图；

图17是解释固体浸没透镜例子的形状的参考示意图；以及

图18是解释固体浸没透镜另一例子的形状的参考示意图。

具体实施方式

尽管下面参考附图描述本发明的实施例，无需赘言，本发明不限于下面的实施例。

本发明可以应用于由固体浸没透镜和光学透镜构成的聚焦透镜，其中光学透镜具有与固体浸没透镜一致的光轴，并且其位于物镜侧的对面。而且，本发明可以应用于包括该聚焦透镜的光拾取装置，其使用所谓的近场光学记录和再生系统和包括该光拾取装置的光学记录和再生装置。

在描述根据本发明的固体浸没透镜之前，将参考图2到4描述其中将本发明应用于聚焦透镜、光拾取装置和光学记录和再生装置的实施例。在图2到4中，为了有助于说明固体浸没透镜的布局和设置，通过简化根据本发明布置的例子来提供固体浸没透镜的形状。不用说，该固体浸没透镜的形状可以采用本发明的布置，包括图5A和5B及下面的附图的例子。

图2是示出根据本发明的聚焦透镜例子的布置的示意图。如图2所示，根据本发明布置的固体浸没透镜11和光学透镜12以该顺序以这种方式与透镜目标例如光学记录介质成对置关系设置。从而它们的光轴彼此一致。固体浸没透镜11的形状为具有曲率半径r的半球形或多半球形。当固体浸没透镜形成为半球形时，将沿它的光轴延伸的其厚度选择为r。当固体浸没透镜11形成为如图中的例子的半球形时，如果将折射率选择为n，沿它的光轴延伸的厚度选择为r(1+1/n)。根据该布置，可以提供具有超过光学透镜12的数字孔径NA的数字孔径的聚焦透镜13。

虽然在实际应用中固体浸没透镜11和光学记录介质10彼此没有接触，但是在固体浸没透镜11和光学记录介质10之间的间隔与固体浸没透镜11的厚度相比足够小，以至于在图2到4中没有示出这样小的间隔。固体浸没透镜11和光学记录介质10之间的距离比从光源发射的激光的波长短。具体而言，当激光波长为405nm时，固体浸没透镜11和光学记录介质10之间的距离处于彼此非常靠近的状态，距离为85nm或25nm。

图3是示出使用图2所示的固体浸没透镜和聚焦透镜的的光拾取装置的光学系统的布置例子的示意图。例如，第一和第二光束分离器14和15位于光源和光探测器之间，尽管未示出，并且由固体浸没透镜11和光学透镜12构成聚焦透镜13。例如，如果其形状为盘形，将光学记录介质10安装在主轴电机(未示出)上，并以预定转速旋转。

而且，图2和3所示的光拾取装置具有用于在寻轨方向和聚焦方向移动聚焦透镜13的部件。

作为这些部件，可以是列举的与普通光拾取一起使用的双轴调节器，与磁头装置一起使用的滑动器。

下面将描述和聚焦透镜13一起使用的这些控制驱动部件的例子。

图4是示出根据本发明的构成一部分光学记录和再生装置的光拾取装置例子的布置的示意图，即使用双轴调节器作为控制驱动部件的光拾取装置的例子。如图4所示，由透镜保持件20固定聚焦透镜13，由此固体浸没透镜11和光学透镜12的光轴可以彼此一致。该透镜保持件20固定到可以在聚焦方向和/或寻轨方向驱动的双轴调节器16。

如图4所示，双轴调节器16由用于在寻轨方向驱动聚焦透镜13的寻轨线圈17和用于在聚焦方向驱动聚焦透镜13的聚焦线圈18构成。

然后，例如通过监视返回光的数量，该双轴调节器16能够控制光学记录介质10和固体浸没透镜11之间的距离，由此可以反馈所得的距离信息。结果，光学记录介质10和固体浸没透镜11之间的距离可以保持基本上恒定，而且可以阻止固体浸没透镜11和光学记录介质10彼此碰撞。

而且，通过监视在寻轨方向上返回光的数量，该双轴调节器16能够将聚焦束点移动到所需轨迹，由此可以反馈所得的位置信息。

再回来参考图3，下面将描述光拾取装置的示意性布置。如图3所示，通过准直透镜(未示出)将从如半导体激光器的光源发射的向外的光校准成平行光(L1)，经过第一光束分离器14(L)并通过聚焦透镜13汇聚到光学记录介质10的信息记录表面上。在信息记录表面反射的向内的光经过聚焦透镜13，由第一光束分离器14(L2)反射并由此进入第二光束分离器15。然后，由第二光束分离器15分开的向内的光(L3和L4)聚焦在聚焦光探测器(未示出)和信号光探测器(未示出)上，并由此检测聚焦的错误信号、再生的报靶信号等。

而且，例如，由第二光束分离器15反射的向内的光聚焦在寻轨光探测器，并由此检测寻轨错误信号。如果必要，在该光拾取装置中，为了消除来自光学记录介质10的盘的旋转波动，能够校正聚焦误差分量和通过改变两个透镜之间的间隔而在聚焦透镜的装配过程中形成的误差分量的中继透镜可以插入在第一光束分离器14和光学透镜12之间，其中，聚焦透镜13固定在其上的双轴调节器16可以不完全跟随(follow)所述聚焦误差分量。

尽管未示出，当聚焦透镜安装在滑动器上时，作为用于校正跟随滑动器的其余聚焦误差分量和在聚焦透镜的组装过程产生的误差分量的部件，聚焦透镜可以固定到滑动器，通过例如压电元件的合适的部件，光学透镜可以在光轴方向上移动。

而且，在光学记录和再生的情形中，其中主轴电机包括安装多个光学记录介质的部件，滑动器可以包括用于将光轴基本弯曲90度的镜子是合适的。因为具有上述布置的光学记录和再生装置能够减小光学记录介质之间的间隔，所以使装置能够变得尺寸小和厚度薄。

上述光拾取装置可以包含仅为再生信息单独设计的再生光拾取装置、仅为记录信息单独设计的记录光拾取装置和为记录和再生信息设计的记录和再生光拾取装置。可以修改上述各自的光拾取装置，使得可以将磁线圈等组装成部分光拾取装置。该光学也将用于热磁记录和再生系统。而且，光学记录和再生装置可以包含仅为再生信息单独设计的再生装置、仅为记录信息单独设计的记录装置和能够记录和再生的记录和再生装置。

接下来将描述根据本发明的适合用于固体浸没透镜的透镜形状的例子。

图5A和5B是示出根据本发明的固体浸没透镜例子的侧视示意图和平面示意图。在该例子中，球状部分1的形状为半球部分，并具有固体浸没透镜11，其中曲率半径假设为r，折射率假设为n，沿光轴c的方向延伸的厚度假设为r(1+1/n)。向着光学记录介质突出的突起部分2设置在物镜侧。

在图5A和5B中，虚线R表示横截面，其中在横截面上半径为r，该横截面垂直于固体浸没透镜11的光轴。

在该固体浸没透镜11中，突起部分2的形状可以为圆锥部分或金字塔部分。

另外，如图6A和6B所示，球状部分1的形状可以为其厚度选择为r的半球部分，突起部分的形状基本上为圆锥或金字塔部分。这样，在顶端部分的物镜表面3可以形成为基本上限制为球的形状，如虚线f所示，其半径基本上为r/2。在这种情况下，具有下面的优点，即甚至当例如激光的入射光的光轴与固体浸没透镜11的光轴稍微倾斜时，也可以防止其中入射光经过固体浸没透镜11的距离改变，因此入射光令人满意地集中在物镜表面上。

而且，如图7A和7B所示，球状部分1的形状可以为半球部分，突起部分2的形状基本上为圆锥形或金字塔形，在顶端部分的物镜表面3可以形成为基本上限制为球的形状，如点划线线g所示，例如，其半径聚集于r/n。同样在这种情况下，具有下面的优点，即甚至当例如激光的入射光的光轴与固体浸没透镜11的光轴稍微倾斜时，也可以防止其中入射光经过固体浸没透镜11的距离改变，因此入射光令人满意地集中在物镜表面上。

而且，如图8A和8B所示，例如，突起部分2可以形成为包含球状表面的各种弯曲表面。

在图6A和6B、图7A和7B和图8A和8B中，由同样的参考数字表示和图5A和5B同样的元件和部分，因此无需描述。

将突起部分2的倾斜角设定为大于入射角，以便不影响来自激光的入射光。当使用折射率在大约2到3的范围内的透镜材料时，它的与物镜表面3的角度基本上在10到30度的范围内。

而且，因为与光学记录介质相关的近场光学记录和再生系统在记录和/或再生时需要磁场，所以在固体浸没透镜11的物镜表面3的一部分上或围绕固体浸没透镜11的物镜表面3附加一个适合的装置，例如磁线圈。

作为该固体浸没透镜11的材料，如上所述，可以合适地使用相对于光学记录和再生装置和光拾取装置的激光源的波长而具有大折射率、大透射率和小光吸收率的材料。例如，由OHARA公司生产的S-LAH79(牌号)，其为高折射率玻璃，Bi₄Ge₃O₁₂、SrTiO₃、ZrO₂、HfO₂、SiC、KtaO₃、金刚石，这些高折射率陶瓷或高折射率单晶材料，也可以是合适的材料。

而且，需要这些材料应该具有非晶结构，如果它们是单晶材料，需要它们应该具有立方结构。如果透镜材料具有非晶结构或立方结构，那么因为通过晶体方位角没有改变蚀刻速率或蚀刻特性，所以已经得到用于处理公知的半导体的蚀刻方法和蚀刻系统。

然后，在根据本发明的固体浸没透镜中，水平差异(difference-in-level)部分或凹陷部分设置在至少部分突起部分上。

当处理该水平差异部分或凹陷部分时，如果水平差异部分由多于两个倾斜表面构成，其具有凹陷部分的深度或沿固体浸没透镜的光轴延伸的横截面中相对于光轴的不同的倾斜角。已经得到用于高精度处理倾斜面的倾斜角的用于半导体处理的腐蚀方法和腐蚀系统。具体而言，当处理非常小的倾斜部分或凹陷和突起形状的倾斜角时，优选通过使用聚焦离子束处理方法处理它们，该方法基于聚焦离子束处理系统，例如HITACCHI公司制造的聚焦离子束检查系统FB-2100(牌号)。当通过聚焦离子束处理方法形成倾斜表面、曲面等时，具有能够高精度调节倾斜角等和在不影响入射光的情况下能够可靠处理水平差异部分或凹陷部分的优点。

接着，在描述由根据本发明的固体浸没透镜的水平差异部分和凹陷部分获得的作用之前，先参考附图描述固体浸没透镜和保持件粘结在一起的方式。

图9是示出具有球状部分1和圆形椎状或金字塔状的突起部分2的固体浸没透镜11的例子的主要部分布置的放大的横截面图。如图9所示，在该例子中，球状部分1的形状为过半球部分，其中它的曲率半径假设为r，在沿突起部分2的光轴c横截面中沿物镜表面3的平面(由虚线b表示)的角度假设为θ，物镜表面3的半径假设为d，固体浸没透镜11的厚度假设为r(1+1/n)，从突起部分2的物镜表面3到球状部分1的边缘部分4的高度假设为x，从光轴到边缘部分4的距离假设为y，固体浸没透镜11中具有的波长的折射率假设为n。在图9中，虚线a表示穿过球状部分1的边缘部分4的横截面，虚线R表示在垂直于光轴c的横截面中半径为r的横截面。

这时，从下面的等式(1)和(2)计算从物镜表面3到球状部分1的倾斜角θ和高度x之间的关系：

tanθ＝x/(y-d)                           ......(1)

r²＝y²+((r/n)-x)²                    ......(2)

例如，当半径r选择为0.45mm时，物镜表面3的半径d选择为20μm，并且透镜的折射率n选择为2.075，当倾斜角θ在10度到30度范围内改变时，计算从物镜表面3到球状部分1的边缘部分4的高度，即高度差x。

透镜保持件以这样的方式粘结到透镜上，即它的表面(与光学记录介质相对的表面)与物镜表面3间隔一定的余量。在该余量中，当透镜保持件和透镜物镜表面的高度差为50μm时，在透镜保持件和透镜之间的粘结区域的高度(高度差)x’的值由上述高度差x减去50μm产生，在图9所示的横截面中的粘结区域的长度y’由y’＝x’/(sinθ)获得。在下面的表1中列出结果。

表1

倾斜角θ(度)  自边缘部分的物镜表  面的高度差x(μm)  粘结区域的高度差  x′(μm)  粘结区域的长度  y′(μm)10  71.6  21.6  124.415  111.9  61.9  239.120  155  105  30725  200.4  150.4  355.930  247.7  197.7  395.4

从表1的结果很清楚，当突起部分2的倾斜角θ为30度时，可以维持将近250μm的从物镜表面3到球状部分1的高度差。然而，当倾斜角θ为30度时，最多可以维持将近70μm的从物镜表面3到球状部分1的边缘部分4的高度差。研究表明，从物镜表面3到球状部分1的边缘部分4的高度差x随倾斜角θ的减小而减小，并且粘结区域的高度差x’和长度y’也减小。

在固体浸没透镜中，随着数字孔径NA的增加，即激光倾斜角的增加，或随着固体浸没透镜的半径r的减小并随着折射率n的减小，突起部分2的倾斜角θ减小。因此很明显，随着固体浸没透镜的数字孔径NA的增加，从物镜表面3到球状部分1的边缘部分4的高度减小，并减小了固体浸没透镜的尺寸和重量。

图10和11是示出固体浸没透镜各例子的示意性布置，在具有上述突起部分2的固体浸没透镜中，将突起部分2的部分倾斜表面用作透镜保持件20的粘结区域5，通过例如紫外固化树脂或热固树脂的适合的材料制成的粘结剂6，将透镜保持件20固定粘结到粘结区域5。当从平面看时，透镜保持件20的形状为环绕物镜表面3的具有圆孔的环形圈。透镜保持件20在光轴上的横截面形状为三角形，其中朝着物镜表面3形成锐角。

因为在固体浸没透镜11的突起部分2的端部的物镜表面3的半径在大约几微米到几十微米的范围内，突起部分2的倾斜角，即相对于物镜表面3形成的角θ在大约10度到30度的范围内，在物镜表面3和与光学记录介质(未示出)相对的透镜保持件20的表面之间的高度x在大约几十微米到几百微米的范围内。

图10示出其中角θ为大约20度的例子，图11示出其中角θ为大约10度的例子。在图10和11中，由相同的参考数字表示与图9相同的元件和部分，因此不需要描述。

对上述表1和图10和11的研究结果表明，随着突起部分2的倾斜角θ的减小，粘结区域减小。

具体而言，如图10所示，当倾斜角θ相对变大时，球状部分1由物镜表面3到边缘部分4的高度差x相对变大，且可以保持粘结区域5。另一方面，如图11所示，当倾斜角θ相对变小时，球状部分1由物镜表面3到边缘部分4的高度差x相对变小。结果，可以理解，与图10的例子相比，粘结区域5的面积明显减小。

而且，如图11的例子所示，当突起部分2的倾斜角θ变小、物镜表面3和与光学记录介质相对的透镜保持件20的表面之间的高度差变小时，透镜保持件20与光学记录介质之间的间隔也减小。这样，为了维持一定量的光学记录介质与透镜保持件20之间的倾斜角，应该抑制透镜保持件20的尺寸增加，所以粘结区域减小得更多。

例如，如上所述，当固体浸没透镜的物镜表面3和与光学记录介质相对的透镜保持件20的表面之间的高度差选择为50μm时，如上述表1所示，如果倾斜角θ为30度，那么能够维持大约400μm粘结区域长度y’。然而，如果倾斜角θ为10度，那么可以理解，仅能够维持20μm的高度差x’和大约120μm的长度y’。

如上所述，当将透镜保持件20粘结为很小的区域时，由于粘结区域变小，所以透镜保持件20被不可避免地粘结到小的粘结区域，这在实际应用中很不稳定。

为了解决这个问题，根据本发明，至少在部分突起部分上形成水平差异部分或凹陷部分。

首先，参考图12到15描述其中在带保持件的突起部分的粘结区域上形成凹陷部分的例子。

图12示出了一个例子，其中突起部分2的形状为圆锥部分，例如在透镜保持件20的锥形倾斜表面的粘结区域5上形成具有三角形横截面的凹陷部分7。当在如上所述粘结区域5上形成凹陷部分7时，通过在粘结区域5上形成很小的不均匀表面来增加具有粘结剂6的粘结区域，因此与现有技术相比，可以将固体浸没透镜11足够牢固地保持在透镜保持件20上。

在处理凹陷部分7时，优选通过聚焦离子束方法来处理凹陷部分7，该方法是基于聚焦离子束处理系统，例如由HITACHI公司制造的聚焦离子束处理检测系统FB-2100(牌号)。当通过如上所述聚焦离子束处理方法形成凹陷部分7时，可以高精度地形成凹陷部分7的形状，例如它的深度，并可以避免影响进入固体浸没透镜11中的由虚线箭头Li表示的入射光。在图12中，由同样的参考数字表示和图9同样的元件和部分，因此无需描述。

图13表示一个例子，其中将凹陷部分7成形以具有方形的横截面。同样，通过提供凹陷部分7，可以同样增加粘结区域5中的粘结区域，并可以将固体浸没透镜11以足够大的强度固定粘结到保持件。

在图12中，由同样的参考数字表示和图9同样的元件和部分，因此无需描述。

如上所述，当突起部分2的形状为圆锥、金字塔和曲面的任何一种时，可以提供一种可以被稳定地保持住的固体浸没透镜，其中，通过相对简单的形状就可以把粘结区域保持在该固体浸没透镜中。

固体浸没透镜11的形状不限于图12和13所示出的那些例子，可以将球状部分成形为半球状部分。而且，如图4所示，例如，固体浸没透镜11的形状可以和图7的上述例子相同，其中将物镜表面3形成为这样的形状，即基本上限定一个球形，如点划线g所示，半径为r/n，例如如图14所示。而且，如图15所示，可以将突起部分2形成为曲面形状，即可以将突起部分2形成为与图8的上述例子相似的形状。如上所述，如图14和15所示，当在粘结区域5上设置凹陷部分7时，它变得可以将固体浸没透镜11固定粘结到透镜保持件20，并具有足够大的强度。在图14和15中，由同样的参考数字表示和图12同样的元件和部分，因此无需描述。

如上所述，当至少在部分粘结区域5上形成凹陷部分7时，与图11的上述例子比较就会清楚，通过突起部分2的凹陷部分7中处理的不均匀区域的量，可以增加粘结面积。所以，由于可以稳定地保持固体浸没透镜，甚至当固体浸没透镜的尺寸做得紧凑时，也可以稳定地保持固体浸没透镜，因此可以使固体浸没透镜与光学记录介质等的相对运动稳定。

特别是，当突起部分2的倾斜角θ做得相对小时，即当到固体浸没透镜11的激光入射角θi增加并且数字孔径NA增加时，或当固体浸没透镜11的折射率n变大时，进而当固体浸没透镜11的半径r变小时，通过提供上述的凹陷部分，可以保持粘结区域，通过该粘结区域，可以将固体浸没透镜11稳定地保持到透镜保持件20上。

接下来将描述其中在部分突起部分上形成水平差异部分的例子。在图16中示出的例子中，在突起部分2上形成的水平差异部分8由两个以上的倾斜表面构成，该倾斜表面相对于在沿固体浸没透镜11的光轴c延伸的横截面中的光轴c以不同的角倾斜，即在所示的例子中自物镜表面3依次形成的第一表面9A和第二表面9B。

如上所述，如果突起部分2的倾斜部分被处理成相对于光轴以不同的角度倾斜，即具有多个倾斜角的部分，甚至当突起部分2的倾斜角自光轴增加以增加固体浸没透镜11的数字孔径时，通过提供倾斜表面，其中在粘结区域5中自光轴的倾斜角相对于透镜保持件20减小，这样，第二表面9B，在该倾斜表面中可以相对增加相对于透镜保持件20的粘结区域，所以它可以将固体浸没透镜11保持到透镜保持件20上。

然而在这种情况下，需要考虑入射角θi来选择第二表面9B的倾斜角，以便不干扰到固体浸没透镜11的入射光Li。

具体而言，通过物镜表面3的半径d，固体浸没透镜11的突起部分2的倾斜角可以形成有相对于到固体浸没透镜11的入射角θi的余量。换句话说，通过使用该余量，可以提供其自物镜表面3的倾斜角大于第一表面9A的倾斜角的第二表面9B。结果，可以更大的提高倾斜部分的长度，由此可以维持相对于透镜保持件20的粘结面积。

同样在这种情况下，当突起部分的倾斜角变得相对小时，当在固体浸没透镜时的入射光的入射角变大时，当数字孔径NA变大时，当固体浸没透镜的折射率较大时或当固体浸没透镜的半径较小时，可以维持稳定的粘结区域。

在图16中，由同样的参考数字表示和图12同样的元件和部分，因此无需描述。

接下来将描述其中在不影响入射光的情况下形成凹陷部分或水平差异部分的例子，如发明例1和2。

(1)发明例1：

作为固体浸没透镜，使用由OHARA公司制造的高折射率玻璃材料S-LAH79(牌号)并按图17所示的示意图布置，这样制造出发明例1的固体浸没透镜，其中固体浸没透镜11的半径r选择为0.45mm，它的厚度r(1+1/n)选择为0.667mm，在物镜侧的突起部分2的形状为相对于物镜表面3具有20度倾斜角的圆锥。这时，物镜表面3的半径d选择为20μm。

在该发明例1中，当球状部分1从物镜表面3到边缘部分4的高度x为155.0μm时，从物镜表面3到入射光Li的入射位置的高度Xi为216.6μm。因此，根据基于聚焦离子束系统的加工，通过切削61.6μm的高度x和xi之间的差的部分，形成图12中所示的很小的凹陷部分，并将凹陷部分粘结到固体浸没透镜11的透镜保持件20。结果，如图10所示，与没有通过根据机械加工的切削形成凹陷部分的情况相比，它被证明提高了粘结强度。

(2)发明例2：

接下来描述发明例2。作为固体浸没透镜，使用由OHARA公司制造的高折射率玻璃材料S-LAH79(牌号)并如图18所示，这样制造出发明例2的固体浸没透镜，其中固体浸没透镜11的半径r选择为0.45mm，它的厚度r(1+1/n)选择为0.667mm，在物镜侧的突起部分2的形状为相对于物镜表面3具有10度倾斜角的圆锥。这时，物镜表面3的半径d选择为20μm。

这时，当球状部分1从物镜表面3到边缘部分4的高度x为71.6μm时，从物镜表面3到入射光Li的入射位置的高度Xi为130μm。因此，根据聚焦离子束系统，通过处理58.4μm的高度x和xi之间的差的部分，形成图16中所示的水平差异形状，并将该水平差异部分粘结到固体浸没透镜11的透镜保持件20。结果，与没有形成该水平差异部分的情况相比，它被证明提高了粘结强度。

在下面的表2中列出了发明例1和2的入射角θi、倾斜角θ、边缘部分的高度x以及入射位置的高度x和高度xi之间的差(xi-x)。

表2

 入射角θi(度)倾斜角θ(度)  自物镜表面到边  缘部分的高度  x(μm) X和Xi之间的差 (μm) 发明例1  64.320  155 61.6 发明例2  73.610  71.6 58.4

如上所述，通过考虑入射位置的高度xi和从物镜表面到透镜边缘部分的高度差x并适当选择在粘结区域上形成的凹陷部分的深度，可以维持粘结区域而不干扰入射光，因此可以将固体浸没透镜牢固地粘结到透镜保持件上。

如上所述，根据本发明的固体浸没透镜，通过提供突起部分可以提高相对于光学记录介质的倾斜余量。而且，通过在至少部分突起上形成凹陷部分或水平差异部分，在固体浸没透镜和透镜保持件之间可以维持足够大的粘结区域。

然后，根据本发明，可以稳定地保持小的固体浸没透镜，它能够实现具有大数字孔径的聚焦透镜。因此，可以实现固体聚焦透镜相对于光学记录介质的稳定移动，因此它可以提高记录和再生的稳定性。这样，可以构造使用近场记录和再生系统的相对于光学记录介质稳定的记录和再生系统。

而且，因为通过使用根据本发明的固体浸没透镜可以实现小的重量轻的聚焦透镜，可以提高伺服特性，例如聚焦伺服、寻轨伺服和搜寻时间。所以，它可以使光学记录和再生装置变得尺寸小、厚度薄、性能高。

结果，根据本发明，通过使用近场记录和再生系统，可以实现具有更高记录密度和更大存储容量的光学记录介质。

本发明不限于上述个别例子，在不脱离本发明的布置的情况下，通过在突起部分中形成凹陷部分的横截面形状，例如波纹状、不规则状或水平差异状，它可以进行各种修改和变化，由此具有不同曲率半径的曲面可以彼此临近。另外，无需赘言，固体浸没透镜的材料、布置、透镜保持件的形状等，也可以修改和变化。

如上所述，根据本发明的固体浸没透镜，因为将突起部分设置在固体浸没透镜的物镜侧，水平差异部分或凹陷部分设置在至少部分突起部分上，因此可以提高与透镜保持件的粘结区域，所以与现有技术相比，通过透镜保持件可以更稳定地保持固体浸没透镜。

而且，根据本发明的聚焦透镜、光拾取装置和光学记录和再生装置，可以稳定地保持与聚焦透镜一起使用的固体浸没透镜，通过使用具有大数字孔径的固体浸没透镜，可以提供能够相对于光学记录介质稳定运动的光拾取装置和光学记录和再生装置。

而且，根据本发明的固体浸没透镜的形成方法，在不对入射光施加影响的情况下，能够高精度地形成可以被比较稳定的保持的固体浸没透镜。

本领域的技术人员可以理解，根据设计要求和其它因素，可以进行各种修改、组合、亚组合和选择，它们都落在附加的权利要求及其等同物的范围内。