JP2005010307A - 光学素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】新たな製造工程を必要とすることなく、成形後の光学素子の外表面の一部の面から、必要十分な反射光を検出することが可能な光学素子を提供する。
【解決手段】光学素子1は、光学有効部1aと、これに隣接する枠部1bとを備える。光学素子1の少なくとも一方の面において、枠部1bは表面粗さが互いに異なる第1平面部及び第2平面部を少なくとも備える。
【選択図】図1
【解決手段】光学素子1は、光学有効部1aと、これに隣接する枠部1bとを備える。光学素子1の少なくとも一方の面において、枠部1bは表面粗さが互いに異なる第1平面部及び第2平面部を少なくとも備える。
【選択図】図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、DVD、コンピューター用の光記録装置などの光ヘッドに用いられる光学素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、光ディスク等の光学記録装置用ピックアップレンズや、CD(コンパクトディスク)またはDVDで知られているように、音楽情報、映像情報の蓄積またはコンピュータデータの保存装置用ピックアップレンズ等の光学素子が知られている。この光学素子としてプラスチックレンズが多用されている。これらのピックアップにレンズを組み込む際に、レンズの傾きと必要な補正量とを検知する必要がある。これを実現するために特許文献1には以下の方法が開示されている。即ち、レンズの光軸と平行な法線を有する平面部をレンズに設け、この平面部に所定の波長帯域の光のみを反射する反射部を形成する。そして、この反射部からの反射光を検出してレンズの傾きと必要な補正量とを検知する。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−34991公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の方法では、光学素子(レンズ)の平面部上に、アルミニウム膜と誘電体膜等とを順次成膜して反射部を形成する必要があり、光学素子の製造工程が増える。また、光学素子の光学有効部の外側の外周部が複雑な形状を有する場合に、上記の膜を所望する位置に成膜することが困難となる。
【0005】
本発明は、上記の従来の技術における課題を解決し、新たな製造工程を必要とすることなく、成形後の光学素子の外表面の一部の面から、必要十分な反射光を検出することが可能な光学素子を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は以下の構成とする。
【0007】
本発明の第1の光学素子は、光学有効部と、前記光学有効部と隣接する枠部とを備えた光学素子であって、前記光学素子の少なくとも一方の面において、前記枠部が表面粗さが互いに異なる第1平面部及び第2平面部を少なくとも備えることを特徴とする。
【0008】
かかる第1の光学素子によれば、表面粗さが小さな平面部からの反射光のみを選択的に検出することができる。また、このような表面粗さが異なる第1平面部及び第2平面部は、光学素子の成形の際に使用する成形金型の対応する面を所定の表面粗さに加工しておくことで容易に形成できるので、新たな製造工程を必要としない。
【0009】
上記の第1の光学素子において、前記第1平面部及び前記第2平面部はいずれも前記光学素子の光軸に対して直交することが好ましい。これにより、表面粗さが小さい方の平面部を反射面として使用し、表面粗さが大きい方の平面部を光学素子をホルダーに保持させるための当接面として使用することができる。
【0010】
本発明の第2の光学素子は、光学有効部と、前記光学有効部と隣接する枠部とを備えた光学素子であって、前記光学素子の少なくとも一方の面において、前記枠部が前記光学素子の光軸に対して直交する、表面粗さRaが0.1μm以下の平面部を有することを特徴とする。
【0011】
かかる第2の光学素子によれば、表面粗さRaが0.1μm以下の平面部からの反射光を検出することができる。また、このような表面粗さを有する平面部は、光学素子の成形の際に使用する成形金型の対応する面を所定の表面粗さに加工しておくことで容易に形成できるので、新たな製造工程を必要としない。
【0012】
上記の第2の光学素子において、前記光学素子の少なくとも一方の面において、前記枠部が前記光学素子の光軸に対して直交する複数の平面部を有し、そのうちの1つの平面部が表面粗さRaが0.1μm以下の前記平面部であり、残りの平面部の表面粗さRaはいずれも0.1μmより大きいことが好ましい。これにより、表面粗さRaが0.1μm以下の平面部からの反射光のみを選択的に検出することができる。従って、精度良い検出が可能になる。
【0013】
本発明の第3の光学素子は、光学有効部と、前記光学有効部と隣接する枠部とを備えた光学素子であって、前記光学素子の少なくとも一方の面において、前記枠部が前記光学素子の光軸に対して直交する複数の平面部を有し、前記複数の平面部のうち最も大きな面積を有する第1平面部が光学反射面であることを特徴とする。
【0014】
かかる第3の光学素子によれば、最も大きな面積を有する第1平面部からの反射光を検出することができる。また、このような第1平面部は、光学素子の成形の際に使用する成形金型の対応する面を所定の寸法に設定しておくことで容易に形成できるので、新たな製造工程を必要としない。
【0015】
上記の第3の光学素子において、前記複数の平面部のうち、前記第1平面部の表面粗さRaが0.1μm以下であり、前記第1平面部を除く残りの平面部の表面粗さRaがいずれも0.1μmより大きいことが好ましい。これにより、最も大きな面積を有し、表面粗さRaが0.1μm以下の第1平面部からの反射光のみを選択的に検出することができる。従って、精度良い検出が可能になる。
【0016】
本発明の第4の光学素子は、光学有効部と、前記光学有効部と隣接する枠部とを備えた光学素子であって、前記光学素子の少なくとも一方の面において、前記枠部が複数の面を有し、前記複数の面のうち、1つは前記光学素子の光軸に対して直交する平面部であり、残りは全て前記光軸に対して傾斜した斜面であることを特徴とする。
【0017】
かかる第4の光学素子によれば、光学素子の光軸に対して直交する平面部からの反射光のみを選択的に検出することができる。また、このような平面部及び斜面は、光学素子の成形の際に使用する成形金型の対応する各面の方向を所定の方向に設定しておくことで容易に形成できるので、新たな製造工程を必要としない。
【0018】
本発明の第5の光学素子は、光学有効部と、前記光学有効部と隣接する枠部とを備えた光学素子であって、前記光学素子の少なくとも一方の面において、前記枠部が前記光学素子の光軸に対して直交する複数の平面部を有し、前記複数の平面部のうちの1つの半径方向の寸法が0.1mm以上であることを特徴とする。
【0019】
かかる第5の光学素子によれば、半径方向の寸法が0.1mm以上である平面部からの反射光を検出することができる。また、このような平面部は、光学素子の成形の際に使用する成形金型の対応する面を所定の寸法に設定しておくことで容易に形成できるので、新たな製造工程を必要としない。
【0020】
上記の第5の光学素子において、前記複数の平面部のうち、半径方向の寸法が0.1mm以上である前記1つの平面部を除く残りの平面部の半径方向の寸法がいずれも0.1mm未満であることが好ましい。これにより、半径方向の寸法が0.1mm以上である平面部からの反射光のみを検出することができる。従って、精度良い検出が可能になる。
【0021】
上記の第1〜第5の光学素子において、前記平面部には、光学素子の材料である樹脂又はガラスが露出していることが好ましい。これにより、反射膜を設けることなく平面部を反射面として使用できるので、製造工程の増加を招くことなく反射光検出が可能な光学素子を提供できる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光学素子について図面を参照しつつさらに具体的に説明する。
【0023】
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1に係る光学素子を図1〜図2を用いて説明する。
【0024】
図1は本発明の実施の形態1に係る光学素子1の断面図である。光学素子1は、図1に示したように、光束が入射して光学素子としての本来の機能を発揮する光学有効部1aと、その外側に隣接して形成された枠部1bとを備える。光学有効部1aは、入射する光束に対して所定の光学的作用を発揮するように所定の形状が付与された、互いに対向する光学有効面2、3を有する。枠部1bは、光学有効面2,3側から半径方向外側に向かって順に、平面部4a、4bと、斜面5a、5bと、平面部6a、6bとを有し、これらは互いに隣接し合っている。光学有効面2,3に隣接する平面部4a,4bは、光学素子1の光学中心軸(以下「光軸」という)に対して垂直な平面である。斜面5a,5bは、円錐面の一部を構成する。斜面5a,5bに隣接する平面部6a、6bは、光学有効面2、3よりも光軸方向にそれぞれ突出しており、これにより光学素子の製造工程において光学有効面2,3に傷が付くのを防止している。また、平面部6a、6bは、光学素子1をピックアップのレンズホルダーに組み込む際にレンズホルダーに対する当接面となるため、光軸と垂直な平面である。レンズホルダーとの接着代ろが必要であること、及び射出成形で光学素子1を成形する際に溶融樹脂を流し込むゲート口を大きくとる必要があることのために、枠部1bはなるべく大きな寸法が要求される。平面部4a、4bは、光が入射した際の反射率を高めるために小さな表面粗さを有している。一方、平面部6a、6bは、光が入射した際に光が特定の方向に反射せずに乱反射するように、大きな表面粗さを有している。
【0025】
図2は、光学素子1の傾き検出装置の概略構成図である。傾き検出装置は、光ビームを出射する光源11と、ピンホール12aを有するピンホール板12と、コリメートレンズ13と、ビームスプリッタ14と、コリメートレンズ15と、たとえばCCDからなる受光素子16とを備える。
【0026】
光源11から出射され、ピンホール板12のピンホール12aを通過した発散光はコリメートレンズ13で平行光束となり、ビームスプリッタ14で反射され、光学素子1に入射する。光学素子1に入射した光のうち枠部1bの平面部4aに入射した光はビームスプリッタ14に入射する。平面部4aに入射した光は、ここで反射され、ビームスプリッタ14を透過し、コリメートレンズ15により受光素子16に導かれ、受光素子16上に一つの集光スポットを形成する。この集光スポットの受光素子16上における位置を検出することにより、光学素子1の傾きを検出することができる。従って、光学素子1をピックアップのレンズホルダーに組み付けする際に、集光スポットの受光素子16上の位置が所定位置に来るように、光学素子1の傾きを補正した後、光学素子1をレンズホルダーに接着固定する。これにより、光学素子をレンズホルダーに所定の相対的傾きで組み込むことができる。
【0027】
上記において、平面部4aと平行な平面部6aに入射した光は、表面粗さが粗いため、乱反射されてしまうので、受光素子16上に集光スポットを実質的に形成しない。また、斜面5aに入射した光もここで反射される可能性があるが、同様に受光素子16上に集光スポットを実質的に形成しない。従って、表面粗さが小さな平面部4aからの反射光のみを選択的に検出して光学素子の傾き調整に使用することができる。
【0028】
また、干渉計による光学素子1の収差評価において、平面部4bにレーザ光を照射して、これからの反射光を利用してあおり調整を行い、光学素子1の傾き調整を行った上で、光学有効面の測定を行うことにより、誤差が少なく、繰り返し測定においてもばらつきの少ない測定評価が可能となる。この場合も、平面部6bに入射したレーザ光は乱反射され、斜面5bに入射した光は異なる方向に反射されるので、いずれもあおり調整には利用されない。
【0029】
以上のように、本実施の形態の光学素子1の枠部1bは、光学素子1の光軸に対して直交する平面部4a,4bと平面部6a,6bとを有するが、平面部4a,4bは平面部6a,6bよりも表面粗さが小さいので、平面部4a,4bからの十分な反射光のみを選択的に利用して、光学素子1の傾き検出及び干渉計による光学素子の収差評価を行うことができる。このような平面部4a,4b及び平面部6a,6bは、光学素子1の材料である樹脂又はガラスが露出した面であり、反射膜の形成は不要である。従って、平面部4a,4b及び平面部6a,6bは、光学素子1の成形の際に使用する成形金型の対応する面を所定の表面粗さに加工しておくことで容易に形成できるので、新たな製造工程を必要としない。
【0030】
なお、上記の実施の形態では、平面部4a、4bの全面の表面粗さを小さくしたが、その一部分のみの表面粗さを小さくしても良く、その場合も上記と同様の効果が得られる。
【0031】
(実施の形態2)
図3は本発明の実施の形態2に係る光学素子1の断面図である。本実施の形態の光学素子1の基本的な構造は実施の形態1の光学素子と同様である。図1に示した光学素子1と同様の構成要素には同一の符号を付してそられについての詳細な説明を省略する。
【0032】
図1に示した光学素子と同様に、枠部1bは、光学有効面2,3側から半径方向外側に向かって順に、平面部4a、4bと、斜面5a、5bと、平面部6a、6bとを有する。平面部4a,4bと平面部6a,6bとは光軸に対して直交する。図3に示したように、平面部4a,4b、平面部6a,6bの半径方向の幅をそれぞれ幅4A,4B、幅6A,6Bとすると、本実施の形態の一実施例では4A=0.3mm、6A=0.15mmとした。また、平面部4aの表面粗さRa=0.08μm、平面部6aの表面粗さRa=5μmとした。
【0033】
図2に示した傾き検出装置に本実施の形態の光学素子1を適用すると、光学素子1に入射した光は、光学有効面2及び平面部4aで反射される。このとき、平面部6aに入射した光は、平面部6aの表面粗さが粗いために乱反射され、拡散する。平面部4aで反射した光は、ビームスプリッタ14を透過し、コリメートレンズ15により受光素子16に導かれ、受光素子16上に一つの集光スポットを形成する。この集光スポットの受光素子16上における位置を検出することにより、光学素子1の傾きを検出することができる。
【0034】
ここで、上記の実施例において平面部4aの表面粗さRaを変えたときの受光素子16上における集光スポットの変化の様子を表1に示す。
【0035】
【表1】
【0036】
表1において、「○」は良好な集光スポットが形成されたことを、「×」は集光スポットが形成されないことを、「△」は集光スポットがぼやけた状態で形成され、光学素子1の傾き検出には支障が生じることを、それぞれ示している。
【0037】
表1の結果から、表面粗さRaが0.1μm以下であれば、良好な集光スポットが得られることが判明した。上記の実施例では平面部6aの表面粗さRaは0.12μm以上であるため、平面部6aでの反射光は、集光スポットを形成しないか、わずかに集光スポットを形成する場合があるが、平面部4aでの反射光による集光スポットに比べてその光量が小さいので、無視されるレベルである。
【0038】
なお、光軸と直交する平面部が複数ある場合、全ての複数の平面部の表面粗さRaを0.1μm以下にすることも可能である。例えば、上記の例では、平面部4a及び平面部6aの表面粗さRaをいずれも0.1μm以下にすることもできる。この場合、平面部4a及び平面部6aからの各反射光が共通する一つの集光スポットを形成する必要がある。しかしながら、光軸に対する平面部4a及び平面部6aのそれぞれの垂直度が一致しないと、スポット像が歪んだり、大きくなったりする場合があり、傾き検出に不具合が生じる場合がある。従って、反射光を得るための面は1つの面であることが好ましい。
【0039】
また、反射光を得るための面が1つであっても、その平面度が悪いと、同様にスポット像が歪んだり、大きくなったりする場合がある。従って、反射光を得るための面を、所定の平面度が確保できる特定の領域に限定しても良い。但し、反射面を得るための面の面積が小さすぎると、反射光の光量が不足し、集光スポットがはっきり見えない。従って、一般には、上記の実施の形態のように、枠部が光軸に直交する複数の平面部を有する場合には、最も大きな面積を有する平面部の表面粗さRaを0.1μm以下として反射面として使用し、他の平面部の表面粗さRaを0.1μmより大きく(更には0.14μm以上)とすることが好ましい。
【0040】
また、干渉計による光学素子1の収差評価において、光学有効面3側にレーザ光を照射して計測する際に、光学素子1からの反射光を利用して光学素子のあおり調整を行う。このとき、一実施例では、枠部1bの光学有効面3側の面において、幅4B>幅6Bであるため、平面部4bの表面粗さRaを0.08μm、平面部6bの表面粗さRaを3μmにした。レーザ光を照射した際に、平面部4bからの反射光を利用して光学素子1のあおり調整を行い、光学素子1の傾き調整を行った後に、光学有効面の測定を行うことにより、誤差が少なく、繰り返し測定においてもばらつきの少ない測定評価が可能となった。
【0041】
以上のように、本実施の形態の光学素子1の枠部1bは、光軸に対して直交する平面部4a,4b及び平面部6a,6bを備え、平面部4a,4bの表面粗さRaが0.1μm以下であり、平面部6a,6bの表面粗さRaが0.1μmより大きく、平面部4a,4bの面積が平面部6a,6bの面積より大きいので、反射膜を設けることなく、平面部4a,4bからの十分な反射光のみを選択的に利用して、光学素子1の傾き検出及び干渉計による光学素子の収差評価を行うことができる。このような平面部4a,4bは、光学素子1の成形の際に使用する成形金型の対応する面を所定の表面粗さに加工し、その寸法を適切に設定しておくことで容易に形成できるので、新たな製造工程を必要としない。
【0042】
(実施の形態3)
図4は本発明の実施の形態3に係る光学素子1の断面図である。本実施の形態の光学素子1の基本的な構造は実施の形態1の光学素子と同様である。図1に示した光学素子1と同様の構成要素には同一の符号を付してそられについての詳細な説明を省略する。
【0043】
本実施の形態の光学素子1では、図1に示した光学素子と異なり面6a,6bが光軸に対して傾斜している。即ち、図4に示す光学素子1の枠部1bにおいて、平面部4a,4bは光軸に対して直交する平面であり、その他の面5a,6a,5b,6bは光軸に対して傾斜している。
【0044】
図2に示した傾き検出装置に本実施の形態の光学素子1を適用すると、光学素子1に入射した光は、光学有効面2、平面部4a、斜面5a,6aで反射される。このとき、平面部4aでの反射光は、ビームスプリッタ14を透過し、コリメートレンズ15により受光素子16に導かれ、受光素子16上に一つの集光スポットを形成する。この集光スポットの受光素子16上における位置を検出することにより、光学素子1の傾きを検出することができる。
【0045】
一方、斜面5a,6aでの反射光は受光素子16上に集光スポットを実質的に形成しない。
【0046】
従って、実施の形態1と同様に、光学素子をレンズホルダーに所定の相対的傾きで組み込むことができる。
【0047】
また、干渉計による光学素子1の収差評価において、平面部4bにレーザ光を照射して、これからの反射光を利用してあおり調整を行い、光学素子1の傾き調整を行った上で、光学有効面の測定を行うことにより、誤差が少なく、繰り返し測定においてもばらつきの少ない測定評価が可能となる。
【0048】
以上のように、本実施の形態の光学素子1の枠部1bは、光学素子1の光軸に対して直交する平面部4a,4bと、光軸に対して傾斜した斜面5a,6a,5b,6bとを備えるので、反射膜を設けることなく、平面部4a,4bからの十分な反射光のみを選択的に利用して、光学素子1の傾き検出及び干渉計による光学素子の収差評価を行うことができる。このような平面部4a,4b及び斜面5a,6a,5b,6bは、光学素子1の成形の際に使用する成形金型を所定の形状に加工しておくことで容易に形成できるので、新たな製造工程を必要としない。
【0049】
(実施の形態4)
図5は本発明の実施の形態4に係る光学素子1の断面図である。本実施の形態の光学素子1の基本的な構造は実施の形態1の光学素子と同様である。図1に示した光学素子1と同様の構成要素には同一の符号を付してそられについての詳細な説明を省略する。
【0050】
本実施の形態の光学素子1は、枠部1bに光軸と直交する平面部4a、6a、8a、及び平面部4b、6b、8bを有する。
【0051】
図2に示した傾き検出装置を用いて光学素子にレーザ光を照射して平面部からの反射光を利用してあおり調整を行う際に、平面部の半径方向幅を変えたときの集光スポットの変化の様子を表2に示す。
【0052】
【表2】
【0053】
表2において、「○」は集光スポットが十分な光量を有していることを、「×」は集光スポットが光量不十分により明確に確認できないことを、「△」は集光スポットを確認できるものの光量が十分ではなく、光学素子1の傾き検出に支障が生じることを、それぞれ示している。
【0054】
表2より、平面部の半径方向幅は0.1mm以上であれば、反射光量が十分に確保でき、集光スポットが良好となることが判明した。
【0055】
そこで、一実施例では、枠部1bを構成する平面部4a,6a,8a,4b,6b,8bの半径方向幅を順に4A,6A,8A,4B,6B,8Bとしたとき、4A=0.25mm、6A=0.08mm、8A=0.05mm、4B=0.22mm、6B=0.07mm、8B=0.05mmとした。
【0056】
半径方向幅が0.1mm以上である平面部4a,4bからは十分な反射光量が得られ、その他の平面部6a,8a,6b,8bからの反射光量は不十分であり、実質的に無視できる程度である。
【0057】
従って、図2に示した傾き検出装置において集光スポットの受光素子16上における位置を検出する際には、平面部4aからの反射光のみを利用して光学素子1の傾きを検出することができる。これにより、光学素子1をピックアップのレンズホルダーに組み付ける際に光学素子1の傾きを補正しながら接着することが可能となる。
【0058】
また、干渉計による光学素子1の収差評価において、平面部4bにレーザ光を照射して、これからの反射光を利用してあおり調整を行い、光学素子1の傾き調整を行った上で、光学有効面の測定を行うことにより、誤差が少なく、繰り返し測定においてもばらつきの少ない測定評価が可能となる。
【0059】
以上のように、本実施の形態の光学素子1の枠部1bは、光学素子1の光軸に対して直交する環状の平面部4a、6a、8a、及び環状の平面部4b、6b、8bを有し、これらのうち平面部4a,4bの半径方向寸法が0.1mm以上であり、平面部6a,8a,6b,8bの半径方向寸法が0.1mm未満である。従って、反射膜を設けることなく、平面部4a,4bからの十分な反射光のみを選択的に利用して、光学素子1の傾き検出及び干渉計による光学素子の収差評価を行うことができる。このような平面部4a,4bは、光学素子1の成形の際に使用する成形金型の各部を所定の寸法に設定しておくことで容易に形成できるので、新たな製造工程を必要としない。
【0060】
上記の実施の形態1〜4では、枠部1bの両面に、反射面4a,4bを形成したが、一方の面にのみ反射面4a又は反射面4bを形成しても良い。
【0061】
また、本発明の光学素子は、上記の実施の形態1〜4に示した各形態のうちの2以上の形態を同時に備えていても良い。また、光学素子の一方の面と他方の面とが異なる形態を有していても良い。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学素子によれば、新たな製造工程を必要とすることなく、成形後の光学素子の枠部に設けた平面部から、必要十分な反射光を検出することができる。従って、例えば、傾き検出装置における光学素子の傾き検出や、干渉計による光学素子の収差評価を行う際に、光学素子の平面部からの反射光を利用して、正確な調整や評価が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の光学素子の断面図。
【図2】光学素子の傾き検出装置の概略構成図。
【図3】本発明の実施の形態2の光学素子の断面図。
【図4】本発明の実施の形態3の光学素子の断面図。
【図5】本発明の実施の形態4の光学素子の断面図。
【符号の説明】
1 光学素子
1a 光学有効部
1b 枠部
2、3 光学有効面
4a,4b 平面部
5a,5b 斜面
11 光源
12a ピンホール
12 ピンホール板
13 コリメートレンズ
14 ビームスプリッタ
15 コリメートレンズ
16 受光素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、DVD、コンピューター用の光記録装置などの光ヘッドに用いられる光学素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、光ディスク等の光学記録装置用ピックアップレンズや、CD(コンパクトディスク)またはDVDで知られているように、音楽情報、映像情報の蓄積またはコンピュータデータの保存装置用ピックアップレンズ等の光学素子が知られている。この光学素子としてプラスチックレンズが多用されている。これらのピックアップにレンズを組み込む際に、レンズの傾きと必要な補正量とを検知する必要がある。これを実現するために特許文献1には以下の方法が開示されている。即ち、レンズの光軸と平行な法線を有する平面部をレンズに設け、この平面部に所定の波長帯域の光のみを反射する反射部を形成する。そして、この反射部からの反射光を検出してレンズの傾きと必要な補正量とを検知する。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−34991公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の方法では、光学素子(レンズ)の平面部上に、アルミニウム膜と誘電体膜等とを順次成膜して反射部を形成する必要があり、光学素子の製造工程が増える。また、光学素子の光学有効部の外側の外周部が複雑な形状を有する場合に、上記の膜を所望する位置に成膜することが困難となる。
【0005】
本発明は、上記の従来の技術における課題を解決し、新たな製造工程を必要とすることなく、成形後の光学素子の外表面の一部の面から、必要十分な反射光を検出することが可能な光学素子を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は以下の構成とする。
【0007】
本発明の第1の光学素子は、光学有効部と、前記光学有効部と隣接する枠部とを備えた光学素子であって、前記光学素子の少なくとも一方の面において、前記枠部が表面粗さが互いに異なる第1平面部及び第2平面部を少なくとも備えることを特徴とする。
【0008】
かかる第1の光学素子によれば、表面粗さが小さな平面部からの反射光のみを選択的に検出することができる。また、このような表面粗さが異なる第1平面部及び第2平面部は、光学素子の成形の際に使用する成形金型の対応する面を所定の表面粗さに加工しておくことで容易に形成できるので、新たな製造工程を必要としない。
【0009】
上記の第1の光学素子において、前記第1平面部及び前記第2平面部はいずれも前記光学素子の光軸に対して直交することが好ましい。これにより、表面粗さが小さい方の平面部を反射面として使用し、表面粗さが大きい方の平面部を光学素子をホルダーに保持させるための当接面として使用することができる。
【0010】
本発明の第2の光学素子は、光学有効部と、前記光学有効部と隣接する枠部とを備えた光学素子であって、前記光学素子の少なくとも一方の面において、前記枠部が前記光学素子の光軸に対して直交する、表面粗さRaが0.1μm以下の平面部を有することを特徴とする。
【0011】
かかる第2の光学素子によれば、表面粗さRaが0.1μm以下の平面部からの反射光を検出することができる。また、このような表面粗さを有する平面部は、光学素子の成形の際に使用する成形金型の対応する面を所定の表面粗さに加工しておくことで容易に形成できるので、新たな製造工程を必要としない。
【0012】
上記の第2の光学素子において、前記光学素子の少なくとも一方の面において、前記枠部が前記光学素子の光軸に対して直交する複数の平面部を有し、そのうちの1つの平面部が表面粗さRaが0.1μm以下の前記平面部であり、残りの平面部の表面粗さRaはいずれも0.1μmより大きいことが好ましい。これにより、表面粗さRaが0.1μm以下の平面部からの反射光のみを選択的に検出することができる。従って、精度良い検出が可能になる。
【0013】
本発明の第3の光学素子は、光学有効部と、前記光学有効部と隣接する枠部とを備えた光学素子であって、前記光学素子の少なくとも一方の面において、前記枠部が前記光学素子の光軸に対して直交する複数の平面部を有し、前記複数の平面部のうち最も大きな面積を有する第1平面部が光学反射面であることを特徴とする。
【0014】
かかる第3の光学素子によれば、最も大きな面積を有する第1平面部からの反射光を検出することができる。また、このような第1平面部は、光学素子の成形の際に使用する成形金型の対応する面を所定の寸法に設定しておくことで容易に形成できるので、新たな製造工程を必要としない。
【0015】
上記の第3の光学素子において、前記複数の平面部のうち、前記第1平面部の表面粗さRaが0.1μm以下であり、前記第1平面部を除く残りの平面部の表面粗さRaがいずれも0.1μmより大きいことが好ましい。これにより、最も大きな面積を有し、表面粗さRaが0.1μm以下の第1平面部からの反射光のみを選択的に検出することができる。従って、精度良い検出が可能になる。
【0016】
本発明の第4の光学素子は、光学有効部と、前記光学有効部と隣接する枠部とを備えた光学素子であって、前記光学素子の少なくとも一方の面において、前記枠部が複数の面を有し、前記複数の面のうち、1つは前記光学素子の光軸に対して直交する平面部であり、残りは全て前記光軸に対して傾斜した斜面であることを特徴とする。
【0017】
かかる第4の光学素子によれば、光学素子の光軸に対して直交する平面部からの反射光のみを選択的に検出することができる。また、このような平面部及び斜面は、光学素子の成形の際に使用する成形金型の対応する各面の方向を所定の方向に設定しておくことで容易に形成できるので、新たな製造工程を必要としない。
【0018】
本発明の第5の光学素子は、光学有効部と、前記光学有効部と隣接する枠部とを備えた光学素子であって、前記光学素子の少なくとも一方の面において、前記枠部が前記光学素子の光軸に対して直交する複数の平面部を有し、前記複数の平面部のうちの1つの半径方向の寸法が0.1mm以上であることを特徴とする。
【0019】
かかる第5の光学素子によれば、半径方向の寸法が0.1mm以上である平面部からの反射光を検出することができる。また、このような平面部は、光学素子の成形の際に使用する成形金型の対応する面を所定の寸法に設定しておくことで容易に形成できるので、新たな製造工程を必要としない。
【0020】
上記の第5の光学素子において、前記複数の平面部のうち、半径方向の寸法が0.1mm以上である前記1つの平面部を除く残りの平面部の半径方向の寸法がいずれも0.1mm未満であることが好ましい。これにより、半径方向の寸法が0.1mm以上である平面部からの反射光のみを検出することができる。従って、精度良い検出が可能になる。
【0021】
上記の第1〜第5の光学素子において、前記平面部には、光学素子の材料である樹脂又はガラスが露出していることが好ましい。これにより、反射膜を設けることなく平面部を反射面として使用できるので、製造工程の増加を招くことなく反射光検出が可能な光学素子を提供できる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光学素子について図面を参照しつつさらに具体的に説明する。
【0023】
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1に係る光学素子を図1〜図2を用いて説明する。
【0024】
図1は本発明の実施の形態1に係る光学素子1の断面図である。光学素子1は、図1に示したように、光束が入射して光学素子としての本来の機能を発揮する光学有効部1aと、その外側に隣接して形成された枠部1bとを備える。光学有効部1aは、入射する光束に対して所定の光学的作用を発揮するように所定の形状が付与された、互いに対向する光学有効面2、3を有する。枠部1bは、光学有効面2,3側から半径方向外側に向かって順に、平面部4a、4bと、斜面5a、5bと、平面部6a、6bとを有し、これらは互いに隣接し合っている。光学有効面2,3に隣接する平面部4a,4bは、光学素子1の光学中心軸(以下「光軸」という)に対して垂直な平面である。斜面5a,5bは、円錐面の一部を構成する。斜面5a,5bに隣接する平面部6a、6bは、光学有効面2、3よりも光軸方向にそれぞれ突出しており、これにより光学素子の製造工程において光学有効面2,3に傷が付くのを防止している。また、平面部6a、6bは、光学素子1をピックアップのレンズホルダーに組み込む際にレンズホルダーに対する当接面となるため、光軸と垂直な平面である。レンズホルダーとの接着代ろが必要であること、及び射出成形で光学素子1を成形する際に溶融樹脂を流し込むゲート口を大きくとる必要があることのために、枠部1bはなるべく大きな寸法が要求される。平面部4a、4bは、光が入射した際の反射率を高めるために小さな表面粗さを有している。一方、平面部6a、6bは、光が入射した際に光が特定の方向に反射せずに乱反射するように、大きな表面粗さを有している。
【0025】
図2は、光学素子1の傾き検出装置の概略構成図である。傾き検出装置は、光ビームを出射する光源11と、ピンホール12aを有するピンホール板12と、コリメートレンズ13と、ビームスプリッタ14と、コリメートレンズ15と、たとえばCCDからなる受光素子16とを備える。
【0026】
光源11から出射され、ピンホール板12のピンホール12aを通過した発散光はコリメートレンズ13で平行光束となり、ビームスプリッタ14で反射され、光学素子1に入射する。光学素子1に入射した光のうち枠部1bの平面部4aに入射した光はビームスプリッタ14に入射する。平面部4aに入射した光は、ここで反射され、ビームスプリッタ14を透過し、コリメートレンズ15により受光素子16に導かれ、受光素子16上に一つの集光スポットを形成する。この集光スポットの受光素子16上における位置を検出することにより、光学素子1の傾きを検出することができる。従って、光学素子1をピックアップのレンズホルダーに組み付けする際に、集光スポットの受光素子16上の位置が所定位置に来るように、光学素子1の傾きを補正した後、光学素子1をレンズホルダーに接着固定する。これにより、光学素子をレンズホルダーに所定の相対的傾きで組み込むことができる。
【0027】
上記において、平面部4aと平行な平面部6aに入射した光は、表面粗さが粗いため、乱反射されてしまうので、受光素子16上に集光スポットを実質的に形成しない。また、斜面5aに入射した光もここで反射される可能性があるが、同様に受光素子16上に集光スポットを実質的に形成しない。従って、表面粗さが小さな平面部4aからの反射光のみを選択的に検出して光学素子の傾き調整に使用することができる。
【0028】
また、干渉計による光学素子1の収差評価において、平面部4bにレーザ光を照射して、これからの反射光を利用してあおり調整を行い、光学素子1の傾き調整を行った上で、光学有効面の測定を行うことにより、誤差が少なく、繰り返し測定においてもばらつきの少ない測定評価が可能となる。この場合も、平面部6bに入射したレーザ光は乱反射され、斜面5bに入射した光は異なる方向に反射されるので、いずれもあおり調整には利用されない。
【0029】
以上のように、本実施の形態の光学素子1の枠部1bは、光学素子1の光軸に対して直交する平面部4a,4bと平面部6a,6bとを有するが、平面部4a,4bは平面部6a,6bよりも表面粗さが小さいので、平面部4a,4bからの十分な反射光のみを選択的に利用して、光学素子1の傾き検出及び干渉計による光学素子の収差評価を行うことができる。このような平面部4a,4b及び平面部6a,6bは、光学素子1の材料である樹脂又はガラスが露出した面であり、反射膜の形成は不要である。従って、平面部4a,4b及び平面部6a,6bは、光学素子1の成形の際に使用する成形金型の対応する面を所定の表面粗さに加工しておくことで容易に形成できるので、新たな製造工程を必要としない。
【0030】
なお、上記の実施の形態では、平面部4a、4bの全面の表面粗さを小さくしたが、その一部分のみの表面粗さを小さくしても良く、その場合も上記と同様の効果が得られる。
【0031】
(実施の形態2)
図3は本発明の実施の形態2に係る光学素子1の断面図である。本実施の形態の光学素子1の基本的な構造は実施の形態1の光学素子と同様である。図1に示した光学素子1と同様の構成要素には同一の符号を付してそられについての詳細な説明を省略する。
【0032】
図1に示した光学素子と同様に、枠部1bは、光学有効面2,3側から半径方向外側に向かって順に、平面部4a、4bと、斜面5a、5bと、平面部6a、6bとを有する。平面部4a,4bと平面部6a,6bとは光軸に対して直交する。図3に示したように、平面部4a,4b、平面部6a,6bの半径方向の幅をそれぞれ幅4A,4B、幅6A,6Bとすると、本実施の形態の一実施例では4A=0.3mm、6A=0.15mmとした。また、平面部4aの表面粗さRa=0.08μm、平面部6aの表面粗さRa=5μmとした。
【0033】
図2に示した傾き検出装置に本実施の形態の光学素子1を適用すると、光学素子1に入射した光は、光学有効面2及び平面部4aで反射される。このとき、平面部6aに入射した光は、平面部6aの表面粗さが粗いために乱反射され、拡散する。平面部4aで反射した光は、ビームスプリッタ14を透過し、コリメートレンズ15により受光素子16に導かれ、受光素子16上に一つの集光スポットを形成する。この集光スポットの受光素子16上における位置を検出することにより、光学素子1の傾きを検出することができる。
【0034】
ここで、上記の実施例において平面部4aの表面粗さRaを変えたときの受光素子16上における集光スポットの変化の様子を表1に示す。
【0035】
【表1】
【0036】
表1において、「○」は良好な集光スポットが形成されたことを、「×」は集光スポットが形成されないことを、「△」は集光スポットがぼやけた状態で形成され、光学素子1の傾き検出には支障が生じることを、それぞれ示している。
【0037】
表1の結果から、表面粗さRaが0.1μm以下であれば、良好な集光スポットが得られることが判明した。上記の実施例では平面部6aの表面粗さRaは0.12μm以上であるため、平面部6aでの反射光は、集光スポットを形成しないか、わずかに集光スポットを形成する場合があるが、平面部4aでの反射光による集光スポットに比べてその光量が小さいので、無視されるレベルである。
【0038】
なお、光軸と直交する平面部が複数ある場合、全ての複数の平面部の表面粗さRaを0.1μm以下にすることも可能である。例えば、上記の例では、平面部4a及び平面部6aの表面粗さRaをいずれも0.1μm以下にすることもできる。この場合、平面部4a及び平面部6aからの各反射光が共通する一つの集光スポットを形成する必要がある。しかしながら、光軸に対する平面部4a及び平面部6aのそれぞれの垂直度が一致しないと、スポット像が歪んだり、大きくなったりする場合があり、傾き検出に不具合が生じる場合がある。従って、反射光を得るための面は1つの面であることが好ましい。
【0039】
また、反射光を得るための面が1つであっても、その平面度が悪いと、同様にスポット像が歪んだり、大きくなったりする場合がある。従って、反射光を得るための面を、所定の平面度が確保できる特定の領域に限定しても良い。但し、反射面を得るための面の面積が小さすぎると、反射光の光量が不足し、集光スポットがはっきり見えない。従って、一般には、上記の実施の形態のように、枠部が光軸に直交する複数の平面部を有する場合には、最も大きな面積を有する平面部の表面粗さRaを0.1μm以下として反射面として使用し、他の平面部の表面粗さRaを0.1μmより大きく(更には0.14μm以上)とすることが好ましい。
【0040】
また、干渉計による光学素子1の収差評価において、光学有効面3側にレーザ光を照射して計測する際に、光学素子1からの反射光を利用して光学素子のあおり調整を行う。このとき、一実施例では、枠部1bの光学有効面3側の面において、幅4B>幅6Bであるため、平面部4bの表面粗さRaを0.08μm、平面部6bの表面粗さRaを3μmにした。レーザ光を照射した際に、平面部4bからの反射光を利用して光学素子1のあおり調整を行い、光学素子1の傾き調整を行った後に、光学有効面の測定を行うことにより、誤差が少なく、繰り返し測定においてもばらつきの少ない測定評価が可能となった。
【0041】
以上のように、本実施の形態の光学素子1の枠部1bは、光軸に対して直交する平面部4a,4b及び平面部6a,6bを備え、平面部4a,4bの表面粗さRaが0.1μm以下であり、平面部6a,6bの表面粗さRaが0.1μmより大きく、平面部4a,4bの面積が平面部6a,6bの面積より大きいので、反射膜を設けることなく、平面部4a,4bからの十分な反射光のみを選択的に利用して、光学素子1の傾き検出及び干渉計による光学素子の収差評価を行うことができる。このような平面部4a,4bは、光学素子1の成形の際に使用する成形金型の対応する面を所定の表面粗さに加工し、その寸法を適切に設定しておくことで容易に形成できるので、新たな製造工程を必要としない。
【0042】
(実施の形態3)
図4は本発明の実施の形態3に係る光学素子1の断面図である。本実施の形態の光学素子1の基本的な構造は実施の形態1の光学素子と同様である。図1に示した光学素子1と同様の構成要素には同一の符号を付してそられについての詳細な説明を省略する。
【0043】
本実施の形態の光学素子1では、図1に示した光学素子と異なり面6a,6bが光軸に対して傾斜している。即ち、図4に示す光学素子1の枠部1bにおいて、平面部4a,4bは光軸に対して直交する平面であり、その他の面5a,6a,5b,6bは光軸に対して傾斜している。
【0044】
図2に示した傾き検出装置に本実施の形態の光学素子1を適用すると、光学素子1に入射した光は、光学有効面2、平面部4a、斜面5a,6aで反射される。このとき、平面部4aでの反射光は、ビームスプリッタ14を透過し、コリメートレンズ15により受光素子16に導かれ、受光素子16上に一つの集光スポットを形成する。この集光スポットの受光素子16上における位置を検出することにより、光学素子1の傾きを検出することができる。
【0045】
一方、斜面5a,6aでの反射光は受光素子16上に集光スポットを実質的に形成しない。
【0046】
従って、実施の形態1と同様に、光学素子をレンズホルダーに所定の相対的傾きで組み込むことができる。
【0047】
また、干渉計による光学素子1の収差評価において、平面部4bにレーザ光を照射して、これからの反射光を利用してあおり調整を行い、光学素子1の傾き調整を行った上で、光学有効面の測定を行うことにより、誤差が少なく、繰り返し測定においてもばらつきの少ない測定評価が可能となる。
【0048】
以上のように、本実施の形態の光学素子1の枠部1bは、光学素子1の光軸に対して直交する平面部4a,4bと、光軸に対して傾斜した斜面5a,6a,5b,6bとを備えるので、反射膜を設けることなく、平面部4a,4bからの十分な反射光のみを選択的に利用して、光学素子1の傾き検出及び干渉計による光学素子の収差評価を行うことができる。このような平面部4a,4b及び斜面5a,6a,5b,6bは、光学素子1の成形の際に使用する成形金型を所定の形状に加工しておくことで容易に形成できるので、新たな製造工程を必要としない。
【0049】
(実施の形態4)
図5は本発明の実施の形態4に係る光学素子1の断面図である。本実施の形態の光学素子1の基本的な構造は実施の形態1の光学素子と同様である。図1に示した光学素子1と同様の構成要素には同一の符号を付してそられについての詳細な説明を省略する。
【0050】
本実施の形態の光学素子1は、枠部1bに光軸と直交する平面部4a、6a、8a、及び平面部4b、6b、8bを有する。
【0051】
図2に示した傾き検出装置を用いて光学素子にレーザ光を照射して平面部からの反射光を利用してあおり調整を行う際に、平面部の半径方向幅を変えたときの集光スポットの変化の様子を表2に示す。
【0052】
【表2】
【0053】
表2において、「○」は集光スポットが十分な光量を有していることを、「×」は集光スポットが光量不十分により明確に確認できないことを、「△」は集光スポットを確認できるものの光量が十分ではなく、光学素子1の傾き検出に支障が生じることを、それぞれ示している。
【0054】
表2より、平面部の半径方向幅は0.1mm以上であれば、反射光量が十分に確保でき、集光スポットが良好となることが判明した。
【0055】
そこで、一実施例では、枠部1bを構成する平面部4a,6a,8a,4b,6b,8bの半径方向幅を順に4A,6A,8A,4B,6B,8Bとしたとき、4A=0.25mm、6A=0.08mm、8A=0.05mm、4B=0.22mm、6B=0.07mm、8B=0.05mmとした。
【0056】
半径方向幅が0.1mm以上である平面部4a,4bからは十分な反射光量が得られ、その他の平面部6a,8a,6b,8bからの反射光量は不十分であり、実質的に無視できる程度である。
【0057】
従って、図2に示した傾き検出装置において集光スポットの受光素子16上における位置を検出する際には、平面部4aからの反射光のみを利用して光学素子1の傾きを検出することができる。これにより、光学素子1をピックアップのレンズホルダーに組み付ける際に光学素子1の傾きを補正しながら接着することが可能となる。
【0058】
また、干渉計による光学素子1の収差評価において、平面部4bにレーザ光を照射して、これからの反射光を利用してあおり調整を行い、光学素子1の傾き調整を行った上で、光学有効面の測定を行うことにより、誤差が少なく、繰り返し測定においてもばらつきの少ない測定評価が可能となる。
【0059】
以上のように、本実施の形態の光学素子1の枠部1bは、光学素子1の光軸に対して直交する環状の平面部4a、6a、8a、及び環状の平面部4b、6b、8bを有し、これらのうち平面部4a,4bの半径方向寸法が0.1mm以上であり、平面部6a,8a,6b,8bの半径方向寸法が0.1mm未満である。従って、反射膜を設けることなく、平面部4a,4bからの十分な反射光のみを選択的に利用して、光学素子1の傾き検出及び干渉計による光学素子の収差評価を行うことができる。このような平面部4a,4bは、光学素子1の成形の際に使用する成形金型の各部を所定の寸法に設定しておくことで容易に形成できるので、新たな製造工程を必要としない。
【0060】
上記の実施の形態1〜4では、枠部1bの両面に、反射面4a,4bを形成したが、一方の面にのみ反射面4a又は反射面4bを形成しても良い。
【0061】
また、本発明の光学素子は、上記の実施の形態1〜4に示した各形態のうちの2以上の形態を同時に備えていても良い。また、光学素子の一方の面と他方の面とが異なる形態を有していても良い。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学素子によれば、新たな製造工程を必要とすることなく、成形後の光学素子の枠部に設けた平面部から、必要十分な反射光を検出することができる。従って、例えば、傾き検出装置における光学素子の傾き検出や、干渉計による光学素子の収差評価を行う際に、光学素子の平面部からの反射光を利用して、正確な調整や評価が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の光学素子の断面図。
【図2】光学素子の傾き検出装置の概略構成図。
【図3】本発明の実施の形態2の光学素子の断面図。
【図4】本発明の実施の形態3の光学素子の断面図。
【図5】本発明の実施の形態4の光学素子の断面図。
【符号の説明】
1 光学素子
1a 光学有効部
1b 枠部
2、3 光学有効面
4a,4b 平面部
5a,5b 斜面
11 光源
12a ピンホール
12 ピンホール板
13 コリメートレンズ
14 ビームスプリッタ
15 コリメートレンズ
16 受光素子
Claims (10)
- 光学有効部と、前記光学有効部と隣接する枠部とを備えた光学素子であって、前記光学素子の少なくとも一方の面において、前記枠部が表面粗さが互いに異なる第1平面部及び第2平面部を少なくとも備えることを特徴とする光学素子。
- 前記第1平面部及び前記第2平面部はいずれも前記光学素子の光軸に対して直交する請求項1に記載の光学素子。
- 光学有効部と、前記光学有効部と隣接する枠部とを備えた光学素子であって、前記光学素子の少なくとも一方の面において、前記枠部が前記光学素子の光軸に対して直交する、表面粗さRaが0.1μm以下の平面部を有することを特徴とする光学素子。
- 前記光学素子の少なくとも一方の面において、前記枠部が前記光学素子の光軸に対して直交する複数の平面部を有し、そのうちの1つの平面部が表面粗さRaが0.1μm以下の前記平面部であり、残りの平面部の表面粗さRaはいずれも0.1μmより大きい請求項3に記載の光学素子。
- 光学有効部と、前記光学有効部と隣接する枠部とを備えた光学素子であって、前記光学素子の少なくとも一方の面において、前記枠部が前記光学素子の光軸に対して直交する複数の平面部を有し、前記複数の平面部のうち最も大きな面積を有する第1平面部が光学反射面であることを特徴とする光学素子。
- 前記複数の平面部のうち、前記第1平面部の表面粗さRaが0.1μm以下であり、前記第1平面部を除く残りの平面部の表面粗さRaがいずれも0.1μmより大きい請求項5に記載の光学素子。
- 光学有効部と、前記光学有効部と隣接する枠部とを備えた光学素子であって、前記光学素子の少なくとも一方の面において、前記枠部が複数の面を有し、前記複数の面のうち、1つは前記光学素子の光軸に対して直交する平面部であり、残りは全て前記光軸に対して傾斜した斜面であることを特徴とする光学素子。
- 光学有効部と、前記光学有効部と隣接する枠部とを備えた光学素子であって、前記光学素子の少なくとも一方の面において、前記枠部が前記光学素子の光軸に対して直交する複数の平面部を有し、前記複数の平面部のうちの1つの半径方向の寸法が0.1mm以上であることを特徴とする光学素子。
- 前記複数の平面部のうち、半径方向の寸法が0.1mm以上である前記1つの平面部を除く残りの平面部の半径方向の寸法がいずれも0.1mm未満である請求項8に記載の光学素子。
- 前記平面部には、光学素子の材料である樹脂又はガラスが露出している請求項1〜9のいずれかに記載の光学素子。
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