JP2008126611A

JP2008126611A - 光学素子製造方法

Info

Publication number: JP2008126611A
Application number: JP2006316847A
Authority: JP
Inventors: Shogo Yamamoto; 省吾山本
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2026-11-24
Also published as: JP5007556B2

Abstract

【課題】良好な面精度が確保できると共に、鏡枠に取り付ける際の取り付け精度に影響を与えず、鏡枠に組み込み後に自由に回転させることができる光学素子の製造方法を得ること。
【解決手段】金型部のフランジ部を形成する部分に、型内の空気を抜くための空隙部を設け、金型内に樹脂を射出して光学素子を成形し、空隙部に樹脂が注入されることにより形成された不要部分を、除去する工程を有する光学素子の製造方法とする。
【選択図】図５

Description

本発明は樹脂成形用金型により光学素子を製造する光学素子製造方法に関するものである。

従来より、ＣＤ、ＤＶＤ等の光情報記録媒体への記録、又は再生用の光ピックアップ装置用の光学素子である対物レンズは、樹脂成形されたプラスチックレンズが使用されている。

プラスチックレンズはガラスモールドレンズに比べ、比重が小さくこのため軽量化が可能である。このため、レンズを駆動するアクチュエータへの負荷を軽減でき、且つ慣性モーメントが小さいため、その応答性を向上させることが容易である利点を有している。

このような樹脂成形による光ピックアップ装置用の対物レンズとして、光学機能面の外周にフランジ部を設け、基準面側のフランジ面を基準となる面と段差をつけた低い面の２つの面に形成し、入子と入子が挿入される周辺部の金型の嵌合する位置を、段差をつけた低い面又は外周に位置させたプラスチックレンズが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−１３１８０２号公報

光ピックアップ装置用の対物レンズは、光源側に面した光学機能面の曲率は非常に大きくなり、大きく突出した形状となる。このような、光学素子を成形する場合、金型内に残留する空気が空気溜まりを形成し、転写性に悪影響を与える場合がある。このため、金型内に残留する空気を排気するためのエアベントと呼ばれる溝を金型内に設けることが対策として考えられる。

一方、高いＮＡ値を有する対物レンズを成形する場合、２つの光学機能面間での偏心等のズレを防止するため、大きい曲率を有する光学機能面を形成する型は固定しておき、小さい曲率を有する光学機能面を形成する型を光軸方向に移動することで、小さい曲率を有する光学機能面側を金型に残しつつ、大きい曲率を有する光学機能面を先に金型から離型し、その後で小さい曲率を有する光学機能面側のフランジ面に突き出し部を配置し、突き出すことで完全に離型することが考えられる。

しかしながら、小さい曲率を有する光学機能面側のフランジ面に突き出し部を配置しつつ、パーティングラインのフランジ部周囲にエアベントの溝を配置すると、エアベントの溝に入り込んだ樹脂がバリとなり、対物レンズを鏡枠に取り付ける際に邪魔になり、鏡枠内で回転させることができないという問題がある。また、二つの金型を離す際に、小さい曲率を有する光学機能面を形成する金型にレンズを残すために、金型におけるフランジ部の光軸方向の深さは、小さい曲率を有する光学機能面を形成する金型の方が深くなっている。そのため、エアベントによるバリの位置が、大きな曲率を有する光学機能面に近い場所になる。そのため余計、エアベントに起因するバリによる問題が大きなものとなる。

また、パーティングラインが、対物レンズを鏡枠に取り付ける取り付け基準面の位置に設定された場合には、このエアベントの溝に入り込んだ樹脂がバリとなり取り付け精度に悪影響を与えるという問題がある。

本発明は上記問題に鑑み、良好な面精度が確保できると共に、鏡枠に取り付ける際の取り付け精度に影響を与えず、鏡枠に組み込み後に自由に回転させることができる光学素子の製造方法を得ることを目的とする。

上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。

１．光学機能部と該光学機能部の周辺にフランジ部を有し、前記光学機能部のＮＡ値が０．７以上であって、前記光学機能部は、互いに向かい合う第１の光学機能面と第２の光学機能面とを有し、前記第１の光学機能面のほうが前記第２の光学機能面よりも曲率が小さい光学素子を金型により成形する光学素子製造方法において、前記金型は、型開き状態で前記光学素子が残り、前記第１の光学機能面を形成する第１の金型部と、型開き状態で前記光学素子が残らず、前記第２の光学機能面を形成する第２の金型部とを有し、前記第１の金型部の前記フランジ部を形成する部分に、前記第１の金型部と前記第２の金型部を合わせた際に型内の空気を抜くための空隙部が設けられており、前記金型内に樹脂を射出して前記光学素子を成形することにより、前記空隙部に相当する部分にも前記樹脂が注入され、前記光学素子の当該空隙部に前記樹脂が注入されることにより形成された不要部分を、除去する工程を有することを特徴とする光学素子製造方法。

２．前記不要部分を機械加工で除去することを特徴とする１に記載の光学素子製造方法。

３．前記不要部分をレーザ加工で除去することを特徴とする１に記載の光学素子製造方法。

本発明によれば、良好な光学機能面精度及び取り付け基準面精度を有し、鏡枠に取り付ける際には、取り付け精度に影響を与えず、鏡枠に組み込み後に自由に回転させることができる光学素子の製造方法を得ることが可能となる。

以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本実施の形態に係る光学素子である光ピックアップ装置用対物レンズの一例を示す側面図である。

同図に示す光ピックアップ装置用対物レンズ１（以下、対物レンズとも称す）は、光学機能部である光学機能面１ａと光学機能面１ｂ及びこの光学機能面の周辺に形成された鍔状のフランジ部１ｆを有している。なお、以下で、円形の光学機能面及び円形のフランジ部を有するもので説明するが、フランジ部１ｆが部分的に形成されたものや外形が矩形状のものであってもよい。また、光学機能面１ａ、１ｂの少なくとも一方に輪帯状の段差を有する回折面等の光路差付与構造が形成されたものであってもよい。

同図に示す対物レンズ１は、光ピックアップ装置においては、光学機能面１ｂが光ディスク側に面し、光学機能面１ａが光源側に面するように配置されることが好ましい。なお、本実施の形態においては、光ディスク側に面する光学機能面１ｂが第１の光学機能面に相当し、光源側に面する光学機能面１ａが第２の光学機能面に相当する。

同図に示すように、第２の光学機能面（光学機能面１ａ）は光ディスク側に面する第１の光学機能面（光学機能面１ｂ）より曲率が大きく、更に、有効径は第２の光学機能面（光学機能面１ａ）が第１の光学機能面（光学機能面１ｂ）より大きいことが好ましい。また、第２の光学機能面の有効径は０．３ｍｍ以上７ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下であればより好ましい。

図２は、図１に示す対物レンズ１を製造するための樹脂成形用金型の概略構成を示す断面図である。

なお、以下の図においては、説明の重複を避けるため、同機能部材には同符号を付与して説明する。

同図に示す樹脂成形用金型は、パーティングラインＰＬを境にして第１の金型部である金型部１１と第２の金型部である金型部１２及び金型部１６で構成されている。また、金型部１１が可動側、金型部１２及び金型部１６が固定側の金型に相当する。

金型部１１には、対物レンズ１の光学機能面１ｂを形成するための形状１１ｂが形成されている。更に、対物レンズ１のフランジ部１ｆの位置には突き出し部１３が、例えば円周上の４箇所に、設けられている。この突き出し部１３は、金型部１１に対し相対的にフランジ部１ｆ側に移動可能とされている。この突き出し部１３と金型部１１は、直径のクリアランス０．００１〜０．０６ｍｍで嵌合しており、更に図示の如く、金型部１１内部では、突き出し部１３と金型部１１との間には大きな隙間が形成されている。

金型部１２及び金型部１６からなる固定側の金型は、対物レンズ１の光学機能部のうち大きい曲率を有する光学機能面である光学機能面１ａ（第２の光学機能面）を形成するための形状１２ａを有する入れ子の金型部１２と、フランジ部１ｆの第２の光学機能面側の面の中で最外周の段差部を形成する金型部１６とが、別部材により形成されている。また、光学機能面１ａ（第２の光学機能面）とフランジ部１ｆの第２の光学機能面側の面の中で第２の光学機能面に最も近い面との間には凹部を形成せず、それぞれの延長線を繋いだ形状に形成されている。なお、本明細書で言うところの、それぞれの延長線を繋いだ形状とは、上記のみに限るものでなく、それぞれの延長線の交点近傍でそれぞれの延長線に接するような角丸め（Ｒ）で接続した形状をも含むものである。

パーティングラインＰＬは、金型部１１のフランジ部１ｆの深さが、金型部１２のフランジ部の深さより深くなる位置に設定されている。また、１ｇはゲートであり、ここから溶融した樹脂材料が射出される。また図示の如く、可動側の金型部１１のフランジ部１ｆの周辺にエアベント１４が形成されている。

図３は、図２に示す樹脂成形用金型の型開き状態及び突き出し部の作動状態を示す図である。同図（ａ）は型開き状態を示し、同図（ｂ）は突き出し部の作動状態を示している。

以下、図２及び図３を用いて対物レンズ１の成形工程を説明する。

図２に示す状態で、ゲート１ｇから溶融状態の樹脂材料が流し込まれる。この時、エアベント１４から、金型内部の気体を流出させる。この金型内部の脱気に関しては、真空ポンプ等の吸気する機器及びＯリング等を用いた金型内部密封機構を設け、金型に溶融された樹脂材料が流入される前に吸引して事前に脱気しておく方法、金型に溶融された樹脂材料の流入中に吸引を行って脱気する方法、金型に溶融された樹脂材料が流入される前より吸引を開始し、流入中も吸引を行って脱気する方法等が用いられるとより好ましく、このようにすることにより、金型の形状の対物レンズ１への転写性がより向上し、より高精度の光学機能面１ａ、１ｂを形成することが可能となる。

なお、このとき、エアベント１４にも溶融状態の樹脂材料が入り込み、バリ１５が形成される。

次いで、図３（ａ）に示すように、金型部１１が金型部１２及び金型部１６から離間するよう移動する。この時、対物レンズ１は、金型部１１側に残った状態となる。このように、金型部１１側に対物レンズ１を残すためには、金型におけるフランジ部の光軸方向の深さにおいて、金型部１１の深さの方が、金型部１２の深さに比べて、深くなるように形成することが好ましい。これによって、対物レンズ１が、金型部１１側に残りやすくなる。しかしながら、この構成を採用すると、エアベント１４に起因するバリ１５は、第１の光学機能面よりも第２の光学機能面に近い側に発生することになる。そのため、対物レンズ１を鏡枠に取り付ける際に、バリが邪魔になるという問題がより大きなものとなる。

この後、図３（ｂ）に示すように、金型１１からフランジ部１ｆに相当する位置に配置された突き出し部１３を図示矢印方向に突出させて対物レンズ１を離型させることで、ゲート１ｇが付いた状態の対物レンズ１となる。この突き出し部１３は、複数箇所に設けられており、それぞれの突き出し部１３の作動は同時もしくは異なったとしても突き出しタイミングの差が０．５秒以内に収まって、全ての突き出しが完了するようになっていることが、対物レンズ１の変形を防止する上で好ましい。

図４は、図２に示す樹脂成形用金型で成形された、ゲート１ｇが付いた状態の対物レンズ１を示す図である。同図（ａ）は対物レンズ１を突き出し部側から見た平面図、同図（ｂ）は側面図である。

同図（ａ）は、突き出し部が略９０度間隔でフランジ部１ｆ上の１３ｎで示す４箇所に配置された場合を示している。この突き出し部による、突き出し部跡は、その後の光ヘッド部への組み込み時に、光学機能面１ａと１ｂの判別をする指標となり、組み込みをより容易にする効果をも有している。

同図（ａ）、（ｂ）に示すように、エアベントの溝に流入した樹脂は、フランジ部１ｆから異形のバリ１５として形成される。このバリ１５は、金型でのエアベントの溝深さが０．０１〜０．１０ｍｍ程度の場合、図示Ａの寸法が０．１〜０．４ｍｍ程度発生する。また、図示していないエアベントの溝幅が１．０〜２．５ｍｍ程度の場合、図示Ｂの寸法が１．０〜２．５ｍｍ程度に発生する。

このバリ１５のため、特にバリ１５が第２の光学機能面側に存在しているため、対物レンズ１を鏡枠に取り付ける際には邪魔となり、鏡枠内で回転させることができない。

よって、同図に示した、ゲート１ｇ及びエアベント１４に流入して形成されたバリ１５が付いた状態の対物レンズ１から、ゲート１ｇ及びバリ１５が除去されて光ピックアップ装置に用いられる形となる。

図５は、対物レンズ１から、ゲート１ｇ及びバリ１５が除去された状態を示す図である。同図（ａ）は対物レンズ１を突き出し部側から見た平面図、同図（ｂ）は側面図である。

同図は、ゲート１ｇ及びバリ１５を機械加工で除去した後を示している。ゲート１ｇ及びバリ１５は、バレル研磨や表面研磨等のタンブラー処理や、フライス盤、エンドミル、カッター、ヒートニッパー等の機械加工或いはレーザ加工等でＤカットされ除去される。もちろん、機能上問題なければカット形状はＤカット形状に限るものでなく、フランジ部を円弧状にカットしてもＵ字状に抉るようにカットしてもよい。同図に示す形状に加工された後、光ピックアップ装置の鏡枠に取り付けられる。このような形状であれば、鏡枠内で自由に回転させることも可能となる。

以上説明したように、金型のフランジ部を形成する部分に、型内の空気を抜くための空隙部を設け、金型内に樹脂を射出して光学素子を成形し、空隙部に樹脂が注入されることにより形成された不要部分を、除去する工程を有することにより、光学機能面は良好な面精度で、鏡枠に取り付ける際の取り付け精度に影響を与えず、鏡枠に組み込み後に自由に回転させることができる光学素子の製造方法を得ることが可能となる。

なお、上記の実施の形態においては、フランジ部１ｆが鏡枠への取り付け面と２つの段差で形成された対物レンズ１を用いて説明したが、フランジ部１ｆが鏡枠への取り付け面と１つの段差で形成された対物レンズであっても適用できるのは勿論である。

本実施の形態に係る光学素子である光ピックアップ装置用対物レンズの一例を示す側面図である。図１に示す対物レンズを製造するための樹脂成形用金型の概略構成を示す断面図である。図２に示す樹脂成形用金型の型開き状態及び突き出し部の作動状態を示す図である。図２に示す樹脂成形用金型で成形された、ゲートが付いた状態の対物レンズを示す図である。対物レンズから、ゲート及びバリが除去された状態を示す図である。

符号の説明

１対物レンズ
１ａ第２の光学機能面
１ｂ第１の光学機能面
１ｆフランジ部
１ｇゲート
１１金型部（第１の金型部）
１２金型部（第２の金型部）
１３突き出し部
１４エアベント
１５バリ
１６金型部（第２の金型部）

Claims

光学機能部と該光学機能部の周辺にフランジ部を有し、
前記光学機能部のＮＡ値が０．７以上であって、
前記光学機能部は、互いに向かい合う第１の光学機能面と第２の光学機能面とを有し、
前記第１の光学機能面のほうが前記第２の光学機能面よりも曲率が小さい光学素子を金型により成形する光学素子製造方法において、
前記金型は、型開き状態で前記光学素子が残り、前記第１の光学機能面を形成する第１の金型部と、型開き状態で前記光学素子が残らず、前記第２の光学機能面を形成する第２の金型部とを有し、
前記第１の金型部の前記フランジ部を形成する部分に、前記第１の金型部と前記第２の金型部を合わせた際に型内の空気を抜くための空隙部が設けられており、
前記金型内に樹脂を射出して前記光学素子を成形することにより、前記空隙部に相当する部分にも前記樹脂が注入され、
前記光学素子の当該空隙部に前記樹脂が注入されることにより形成された不要部分を、除去する工程を有することを特徴とする光学素子製造方法。
前記不要部分を機械加工で除去することを特徴とする請求項１に記載の光学素子製造方法。
前記不要部分をレーザ加工で除去することを特徴とする請求項１に記載の光学素子製造方法。