CN101259740B - 树脂成型用模具和光学元件以及光拾取装置 - Google Patents

Abstract

一种树脂成型用模具，其中在模具中形成凸缘部的部分设空隙部，用来排出合模时模具内的空气，空隙部与形成凸缘部部分相接的光轴方向的尺寸在0.01mm-0.1mm。

Description

树脂成型用模具和光学元件以及光拾取装置

技术领域

本发明涉及制造光学元件的树脂成型用模具，以及光学元件和备有该光学元件的光拾取装置。

背景技术

以往用于向CD、DVD等光信息记录媒体进行记录或再生的光拾取装置，其中使用的物镜光学元件，是树脂成型的塑料透镜。

塑料透镜与玻璃模型透镜相比，由于比重小，所以能够实现轻量化。因此，使用塑料透镜能够减轻对驱动物镜之传动器的负载，且由于其惯性动量小，所以具有易提高应答性之优点。

作为这种用于光拾取装置的用树脂成型的物镜，已知有一种塑料透镜，是在光学功能面的外周设凸缘部，形成以基准面侧的凸缘面为基准的面和设有段差的低面之2个面，使嵌件和其插入时周边部分模具的嵌合位置，位于设有段差的低面或外周(例如请参照专利文献1)。

近年来，市场上出现BD、HD等使用兰紫色激光的更高密度的光信息记录媒体。伴随该光盘的高密度化，要求透镜的NA(数值孔径)也必须高NA化。用于高密度光信息记录媒体用光拾取装置中的物镜必须高NA，其面向光源侧的光学功能面的曲率非常大，呈大幅度突出之形状。成型这种光学元件时，将树脂注入模具之际，树脂难以遍布整个模具，残留在模具内的空气形成气泡，给转印性带来不良影响，存在问题。

本发明鉴于上述问题，以得到一种树脂成型用模具以及光学元件为目的，其既有高NA值又能确保良好的面精度，得到一种光拾取装置，其中在装入镜框时，对光学元件不产生组装上的障碍。

专利文献1：特开平9-131802号公报

发明内容

上述目的通过以下记载的发明实施方式达成。

(A)一种制造光学元件的树脂成型用模具，该光学元件具有光学功能部和光学功能部周边的凸缘部，所述光学功能部的NA值为0.7以上，且所述光学功能部具有相互面对的第1光学功能面和第2光学功能面，所述第1光学功能面的曲率小于所述第2光学功能面，树脂成型用模具的特征在于，所述树脂成型用模具具有形成所述第1光学功能面的第1模具部和形成所述第2光学功能面的第2模具部，在所述第1模具部或所述第2模具部的形成所述凸缘部的部分设空隙部，用来抽出所述第1模具部与所述第2模具部合模之际模具内的空气，与形成所述凸缘部部分相接的所述空隙部的光轴方向的尺寸为0.01mm-0.1mm。

(B)一种光学元件，具有相互面对的第1光学功能面和第2光学功能面，具有NA值为0.7以上的光学功能部和光学功能部周边的凸缘部，光学元件的特征在于，所述第1光学功能面的曲率小于所述第2光学功能面，在所述凸缘部上具有光轴垂直方向上突出的凸部，所述凸部与所述凸缘部相接部位的光轴方向的厚度为0.001mm-0.1mm。

(C)一种光拾取装置，其特征在于，备有上述光学元件。

附图说明

图1：本实施方式涉及的光学元件、光拾取装置用物镜的一例侧面示意图。

图2：用来制造图1所示物镜的树脂成型用模具的概略结构剖面示意图。

图3：图2所示树脂成型用模具的开模状态以及顶出部的工作状态示意图。

图4：用图2以及图3所示树脂成型用模具成型的、带有浇口状态的物镜一例示意图。

图5：去掉浇口后的成品物镜一例示意图。

图6：光学元件物镜外形为非圆形时，外形与凸部幅度的优选形态示意图。

图7：物镜浇口与凸部的配置例子示意图。

图8：凸部在光轴方向的位置示意图。

图9：备有本实施方式涉及的光学元件物镜的光拾取装置一例立体示意图。

图10：镜架装入物镜部位的概略示意图。

具体实施方式

以下说明根据上述实施方式的其他实施方式。

1.(A)项中记载的树脂成型用模具，其特征在于，开模状态时，所述光学元件留在所示第1模具部。

2.(A)项中记载的树脂成型用模具，其特征在于，开模状态时，所述光学元件留在所示第2模具部。

3.(A)、1、2项的任何一项中记载的树脂成型用模具，其特征在于，所述空隙部设在所述第1模具部中形成所述凸缘部的部位。

4.(A)、1、2项的任何一项中记载的树脂成型用模具，其特征在于，所述空隙部设在所述第2模具部中形成所述凸缘部的部位。

5.(A)、1-4项的任何一项中记载的树脂成型用模具，其特征在于，所述空隙部对着用来向所述树脂成型用模具注入树脂的树脂注入部。

6.(A)、1-5项的任何一项中记载的树脂成型用模具，其特征在于，当以所述空隙部在圆周方向的幅度为H，以模具与所述光学元件外形对应的部位中，从光轴方向看时以光轴为中心的距离的最小尺寸为D时，满足0.01D≤H≤D。

7.(B)项中记载的光学元件，其特征在于，所述凸部对着用来注入树脂的树脂注入部。

8.(B)或7项中记载的光学元件，其特征在于，当以所述凸部在圆周方向的幅度为H，以所述光学元件的外形中，从光轴方向看时以光轴为中心的距离中的最小尺寸为D时，满足0.01D≤H≤D。

9.(B)、7、8项的任何一项中记载的光学元件，其特征在于，所述凸部的位置，比所述凸缘部的光轴方向上的中点来得靠所述第2光学功能面侧。

10.(B)、7、8项的任何一项中记载的光学元件，其特征在于，所述凸部的位置，比所述凸缘部的光轴方向上的中点来得靠所述第1光学功能面侧。

11.(C)项中记载的光拾取装置，其特征在于，支承所述光学元件的镜架，在镜架与所述光学元件的凸部对应的位置上，形成有退避部。

12.(C)或11项中记载光拾取装置，其特征在于，贴有较高的防护罩，其掩盖所述凸部，且光轴方向的突出高度高于所述第1光学功能面的面顶点。

以下通过实施方式详细说明本发明，但本发明不局限于此。

图1是本实施方式涉及的光学元件、光拾取装置用物镜的一例侧面示意图。

图1所示光拾取装置用物镜1(以下也称物镜)，包括光学功能部的光学功能面1a和光学功能面1b，以及形成在光学功能面周边的檐状凸缘部1f。以下对具有圆形光学功能面以及圆形凸缘部的透镜作说明，但也可以是形成部分性凸缘部1f或外形为矩形状的透镜。也可以是在光学功能面1a、1b的至少一个上形成具有环带状段差的衍射面等光程差付与构造的透镜。

将图1所示物镜1设置于光拾取装置时，优选光学功能面1b面向光盘，光学功能面1a面向光源。本实施方式中，面向光盘的光学功能面1b相当于第1光学功能面，面向光源的光学功能面1a相当于第2光学功能面。

如图1所示，面向光源的第2光学功能面(光学功能面1a)，其曲率大于面向光盘的第1光学功能面(光学功能面1b)，并且，优选第2光学功能面(光学功能面1a)的有效径大于第1光学功能面(光学功能面1b)。且优选第2光学功能面的有效径为0.3mm以上7mm以下，更优选0.5mm以上4mm以下。

另外，在凸缘部1f上形成了光轴垂直方向上的凸部15。

图2是用来制造图1所示物镜的树脂成型用模具，其概略结构剖面示意图。为了避免重复，以下附图中对同功能部件标相同符号，进行说明。

图2所示的树脂成型用模具，以合模线PL为界，由为第1模具部的模具部11和为第2模具部的模具部12以及模具部16构成。模具部11相当于可动侧模具，模具部12以及模具部16相当于固定侧模具。

模具部11上形成了形状11b，其用来形成物镜1光学功能面1b(第1光学功能面)。并且，在物镜1凸缘部1f位置、例如圆周上的4处，设有顶出部13。该顶出部13能够相对模具部11向凸缘部1f侧移动。该顶出部13与模具部11通过直径的余隙0.001-0.06mm嵌合，并且如图所示，在模具部11内部，顶出部13和模具部11之间形成了较大的间隙。

模具部12以及模具部16构成的固定侧模具，其中嵌件模具部12和模具部16由不同的部件形成，嵌件模具部12具有形状12a，用来形成光学功能面1a(第2光学功能面)，该面为物镜1光学功能部中具有较大曲率的光学功能面，模具部16则形成第2光学功能面侧凸缘部1f的最外周段差。另外，1g为树脂注入部的浇口，从这里注入熔融树脂材料。

如图2所示，可动侧模具部11的凸缘部1f的周边一部分上，在光轴垂直方向上形成有例如槽状的空隙部14(以下称之为排气道)，其对着浇口1g，用来排出残留在模具内的空气。该空隙部排气道14与凸缘部相接部位的光轴方向的尺寸t1为0.01mm-0.1mm。且排气道也可以设在固定侧模具16上。

优选该空隙部排气道14的光轴方向的尺寸t1为0.01mm-0.1mm。较优选在0.02mm-0.1mm，更优选为0.02-0.07mm，并且更优选在0.04mm-0.07mm。

图3是图2所示的树脂成型用模具的开模状态以及顶出部的工作状态示意图。图2(a)表示开模状态，图2(b)表示顶出部的工作状态。

以下参照图2、图3对物镜1的成型工序进行说明。

首先在图2所示状态，从浇口1g注入熔融状态树脂材料。此时使模具内部的气体从排气道14排出。有关模具内部的脱气，优选采用下述各种方法，即：采用真空泵等吸气器具以及O型圈等设置模具内部密封结构，在往模具中注入熔融树脂材料之前进行吸引，事先脱气；在向模具注入熔融树脂材料的注入过程中进行吸引脱气；在向模具注入熔融树脂材料之前开始吸引，且注入过程中也继续进行吸引脱气等，通过上述方法，提高模具形状向物镜1的转印性，能够形成精度较高的光学功能面1a、1b。

此时排气道14中也有熔融状树脂材料进入，形成凸部15。

接下去如图3(a)所示，模具部11移动，离开模具部12以及模具部16。此时物镜1留在模具部11。采用这种结构，使凸部15形成在第1光学功能面和第2光学功能面的第2光学功能面一侧。

之后如图3(b)所示，使配置在凸缘部1f相当位置的顶出部13从模具11向图示箭头方向突出，使物镜1脱模，成为带有浇口1g状态的物镜1。该顶出部13被设置在多处，各顶出部13的动作是同时或即使是不同的话，其顶出时机的差也控制在0.1秒以内，从防止物镜1变形观点来说，优选所有的顶出完成动作。

上述实施例中，对开模状态时光学元件留在第1模具部，之后通过使多个顶出部顶出，使光学元件从第1模具部脱模的例子进行了说明。但是，能够应用本发明的形态不局限于上述。比如本发明也适用于开模状态时光学元件留在第2模具部的方式。开模状态时光学元件留在第2模具部的场合，也可以不采用多个顶出部，而是将第2模具部分割成中心部(形成光学功能面的中心模具部分)和腔部(形成凸缘部的周边模具部分)，通过使中心部顶出，从而使光学元件脱模。

图4是用图2以及图3所示的树脂成型用模具成型的、带有浇口状态的物镜一例示意图。图4(a)是从顶出部侧看到的物镜1平面图，图4(b)是侧面图。

图4(a)所示的情况，是各顶出部略间隔90度地配置在凸缘部1f上用13n表示的4处。该顶出部留下的顶出痕迹在之后装入光头部时，成为判别光学功能面1a和1b的标志，还具有方便组装之效果。

如图4(a)、(b)所示，流入空隙部的树脂形成凸部15，其从凸缘部1f突出。模具中的空隙部的光轴方向尺寸在0.01-0.10mm范围时，该凸部15被形成为图示A的尺寸在0.01-0.4mm范围。更优选0.1-0.4mm。另外，没有图示的空隙部的圆周方向的宽度尺寸在1.0-2.5mm范围时，凸部15的宽度、即图示H的尺寸形成在1.0-2.5mm范围。装入光头部时，在判别以光轴为中心的物镜旋转位置时，该凸部成为标志，即可以被用作旋转角度基准，具有更方便组装之效果。

另外，凸部15与凸缘部1f相接部位的光轴方向的厚度t2为0.001mm-0.1mm。该凸部15的厚度t2较优选0.01mm-0.1mm。并且较优选0.02mm-0.1mm，更优选0.02mm-0.07mm，并且更优选0.04mm-0.07mm。

并且，在物镜1为圆形时，若以凸部15在圆周方向的宽度H的最外径尺寸为D，则优选满足0.01D≤H≤D。较优选0.2D≤H≤D，又较优选0.4D≤H≤D，更优选形成为0.4D≤H≤0.8D。

为了求得上述t1尺寸、A尺寸、厚度t2以及宽度H的上述优选值，进行了实验，这里对所实施的实验进行说明。实验方法是制作25种模具进行实验，该25种模具用表1、表2所示的5个t1模具尺寸和5个Hm模具尺寸作成，其中Hm相当于图4(a)中H部分。具体的是采用各个模具，分别成型10个透镜，对各个透镜进行评价。评价结果出示在表1。另外，算出此时10个透镜t2、H、A尺寸测定值的平均值，作成表2。

表1

(注)这里的Hm相当于H、Dm相当于D位置的模具尺寸(面精度评价基准)

5：面精度的合格品为10个中10个时

4：面精度的合格品为10个中8-9个时

3：面精度的合格品为10个中5-7个时

2：面精度的合格品为10个中3-4个时

1：面精度的合格品为10个中2个以下时

表2

(注)1.Hm相当于H、Dm相当于D部分的模具尺寸

2.t2、A的单位为mm

3.T2以及A是10个测定值的平均值，精确到0.01mm

4.H是从H和D各自的10个测定平均值算出比例，精确到百分之一

图5是去掉浇口1g后的成品物镜1一例示意图。图5(a)是从顶出部侧看到的物镜1平面图，图5(b)是侧面图。

如图5所示，物镜1从图4所示带有浇口1g以及凸部15状态，变为去掉浇口1g用于光拾取装置形状的光学元件。

图1-图5中，对凸缘部1f的第2光学功能面(光学功能面1a)侧的面被形成为阶梯状的情况进行了说明，但并不局限于此，也可以将凸缘部1f形成为略等厚。

图6是光学元件物镜1的外形不为圆形时外形与凸部15宽度的优选形态示意图。图6(a)、(b)表示光学功能部为圆形，凸缘部为非圆形椭圆状的情况，图6(c)、(d)表示光学功能部以及凸缘部为非圆形椭圆状的情况。

如图6(a)、(b)所示，物镜1外形非圆形时，以物镜1外形的最小部的尺寸为D，优选凸部15的圆周方向的宽度H满足0.01D≤H≤D。进一步优选满足0.2D≤H≤D。此时如果为0.4D≤H≤D则更优选，更优选为0.4D≤H≤0.8D。

图4所示的物镜1，其中，凸部15被配置在浇口1g与光轴O连线的延长线上，但凸部15也可以如下配置。

图7是物镜1浇口与凸部15的配置例子示意图。

如图7所示，凸部15也可以配置成如下，即其宽度方向的中点B和光轴O的连线与浇口1g和光轴O的连线形成夹角θ，优选该夹角θ略在30度以内，凸部15与浇口1g相对。

图8是凸部15在光轴方向的位置示意图。

如图8(a)所示，通过使凸部15在光轴方向的位置位于比凸缘部1f在光轴方向上的中点C来得靠近第2光学功能面1a侧，在开模状态时，容易地使物镜1留在形成曲率小的第1光学功能面1b侧的第1模具部，从这一观点出发优选。

另外如图8(b)所示，通过使凸部15在光轴方向的位置位于比凸缘部1f在光轴方向上的中点C来得靠近第1光学功能面1b侧，能够降低将物镜1装入拾取装置之际凸部15碰触组装面的危险度，所以优选。尤其优选将物镜装入筒时，凸部位于比筒组装基准面高出一段的面还要高的位置。

图9是备有本实施方式涉及的光学元件物镜1的光拾取装置100的一例立体示意图。图9表示物镜1被装入由金属线支撑的镜架的例子。

如图9所示，光拾取装置100包括光学系单元30、反射部件40、装有物镜1的镜架20。没有图示的光盘位于物镜1上方。

光学系单元30包括向物镜1射出激光的激光光源、接受来自于光盘放射光的受光部、构成上述光束光路的光学部件。反射部件40使得从光学系单元30射出的光束入射到物镜1，同时将该光束的光盘反射光导向光学系单元30。

镜架20由从支撑部件27延伸出的4根可绕性金属线26支撑，以金属线26为悬架能够在光轴方向(聚焦方向)以及光轴垂直方向(跟踪方向)的一定范围移动。另外没有图示，镜架20中还构成磁路，其中包括焦点驱动用线圈、跟踪驱动用线圈、磁铁、外轭铁、内轭铁。通过向上述焦点驱动用线圈、跟踪驱动用线圈供电，能够在物镜1光轴方向(聚焦方向)以及光轴垂直方向(跟踪方向)摇动镜架20。另外，电源通过金属线26供给到各线圈。

还设置了没有图示的移动机构，其使光学系单元30、反射部件40、镜架20一体地在光盘半径方向移动。

图10是镜架20装入物镜1部位的概略示意图。图10(a)是平面图，图10(b)是剖面图，所示物镜的凸部15所在的端面，比凸缘部1f在光轴方向上的中点C来得靠近第2光学功能面1a侧。

如图10所示，镜架20上形成了接受面，其所接受的面是凸缘部1f的第2光学功能面1a侧的面。反之凸部15近旁形成了退避部，以防与镜架碰触。

且如图10(b)所示，凸缘部1f的第1光学功能面1b侧的面上装有护具21。如图所示，该护具21的光盘侧高度高于第1光学功能面1b的面顶点。这样，在例如凸部折弯时，能够防止凸部接触透镜或光盘。可以将护具装在镜架上，也可以粘贴在镜架上。

如上所述，成型具有凸缘部的光学元件物镜的模具，通过使模具排气道的空隙部的光轴方向的尺寸为0.01mm-0.1mm，能够充分地进行模具内残留空气的排气，能够良好转印性，能够得到一种树脂成型用模具，实现即使光学元件是高NA值的物镜，也能确保面精度。

还通过在凸缘部的光轴垂直方向上，形成与凸缘部相接部分的光轴方向厚度为0.001mm-0.1mm的凸部，实现能够得到确保良好面精度的高NA值物镜。

根据本发明，能够得到一种即使是高NA值也能够确保良好面精度的树脂成型用模具以及光学元件，能够得到一种在装入镜框之际，组装上不产生障碍的光拾取装置。

Claims (7)

1.一种制造光拾取装置用光学元件的树脂成型用模具，该光学元件具有光学功能部和光学功能部周边的凸缘部，所述光学功能部的NA值为0.7以上，且所述光学功能部具有相互面对的第1光学功能面和第2光学功能面，所述第1光学功能面的曲率小于所述第2光学功能面，树脂成型用模具的特征在于，所述树脂成型用模具具有形成所述第1光学功能面、且设置有将所述光学元件顶出而使其脱模的顶出部的第1模具部，和形成所述第2光学功能面的第2模具部，所述光学元件在开模状态时留在所述第1模具部，在所述第1模具部或所述第2模具部的形成所述凸缘部的部分设空隙部，用来排出所述第1模具部与所述第2模具部合模之际模具内的空气，与形成所述凸缘部部分相接的所述空隙部的光轴方向的尺寸为0.01mm-0.1mm。

2.权利要求1记载的树脂成型用模具，其特征在于，所述空隙部设在所述第1模具部中形成所述凸缘部的部位。

3.权利要求1记载的树脂成型用模具，其特征在于，所述空隙部设在所述第2模具部中形成所述凸缘部的部位。

4.权利要求1-3的任何一项中记载的树脂成型用模具，其特征在于，所述空隙部对着用来向所述树脂成型用模具注入树脂的树脂注入部。

5.权利要求1-3的任何一项中记载的树脂成型用模具，其特征在于，当以所述空隙部在圆周方向的幅度为H，以模具与所述光学元件外形对应的部位中，从光轴方向看时以光轴为中心的距离的最小尺寸为D时，满足0.01D≤H≤D。

6.一种光拾取装置用光学元件，使用权利要求1-5的任何一项中记载的树脂成型用模具制造而成。

7.一种光拾取装置，其特征在于，备有权利要求6中记载的光学元件。

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