JP2009151924A - 工具及び金型の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光学素子10の回折溝14の第1面11と第2面12とは、光路差関数等で近似されない第3の面13で連結されており、第2の面12は光軸に対して1°以下の角度誤差で平行であり、第3の面13の光軸直角方向の幅Δ1は、それに接続される第1の面11の光軸直角方向の幅Δ2と、第3の面13の光軸直角方向の幅Δ1の和の0.5%以上かつ15%以下であるので、入射光束の散乱を極力抑制して、透過光量を高めることができる。
【選択図】図2
Description
(Δ1+Δ2)×0.5/100≦Δ1≦ (Δ1+Δ2)×15/100
を満たすようにしている。第3の面13は、母非球面及び位相差もしくは光路差関数で近似されないため、光学素子10の光学性能を向上させることに関与しない領域であり、従ってなるべく狭い方がよい。ところが金型製造上、工具刃先が大きさを持つため、第3の面13に対応する金型の面は必ず形成されてしまう。そこで、この面を極力小さくすることで、第3の面13を上述のごとく狭く抑え、それにより光学素子10の透過光量を十分に確保するようにしている。
X(h,N)=h2/(rN(1+√(1-(1+KN)h2/rN 2)))+A4Nh4+A6Nh6
+A8Nh8+A10Nh10+ΔN
但し、Nは前記回折溝の輪帯番号、hは光軸からの高さ、Xは接平面からの光軸方向距離、rNは第N輪帯の曲率半径、KNA4N〜A10Nは第N輪帯の非球面係数、Δ=−λ0/(n−1)は光軸上1λ0分の面シフト量である。上式は、「回折光学素子入門」(オプトロニクス社発行)92頁に記載されており、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の回折面を表すことができる。ただし、λ0は、回折輪帯の製造波長として良い。尚、光学素子の回折面の面形状を表せるのであれば、上記関数以外を用いることも可能である。
請求項7に記載の光学素子は、光学面の少なくとも一部に、所定の光学的関数で近似される第1の面と、前記第1の面に交差する方向に延在する第2の面とを少なくとも備えた回折溝を有し、光を透過可能な光学素子であって、前記第1の面の表面粗さRz値が、前記光源における使用波長の1/10以下であるので、入射光の散乱を抑制して、透過光量を十分に確保できる。尚、前記第1の面の表面粗さRz値の最小値は、前記光源における使用波長の1/1000以上である。また、これら表面粗さRz値は、JIS B0601−1994(ISO 4287)で定義される値である。
X(h,N)=h2/(rN(1+√(1-(1+KN)h2/rN 2)))+A4Nh4+A6Nh6
+A8Nh8+A10Nh10+ΔN
但し、Nは前記回折溝の輪帯番号、hは光軸からの高さ、Xは接平面からの光軸方向距離、rNは第N輪帯の曲率半径、KNA4N〜A10Nは第N輪帯の非球面係数、Δ=−λ0/(n−1)は光軸上1λ0分の面シフト量である。
請求項14に記載の金型は、光学面の少なくとも一部に、所定の光学的関数で近似される第1の面と、前記第1の面に交差する方向に延在する第2の面とを少なくとも備えた回折溝を有し、且つ光を透過可能な光学素子を、成形によって形成する際に用いる金型であって、前記光学素子の少なくとも前記第1面に対応する前記金型の面は回転切削加工により形成され、加工時における切削工具の半径方向の送り量を、前記金型の一回転当たり0.1μm以上1μm以下としたので、入射光の散乱を抑制して、透過光量を十分に確保できる。
Rz=R(1−cosφ) ただし、φ=Sin−1(P/2R) (式1)
これに基づいて、前述した刃先先端が頂点の場合も含め、λ=650nmの時の各Rz値におけるフィードレートPを求めると以下の[データ1]のようになる。刃先先端Rは、図5でも示したように3μm以下で急速に回折効率が向上し、1μm以下では微小化に伴う回折効率の向上が緩やかになる。そのため本発明では、刃先先端がRでない場合も含めて、式2に基づき刃先頂角αが90°の場合まで考慮して、頂点位置から0.1μmから3μmの範囲で刃先先端がある場合を規定している。一方、工具の製作におけるカケや研磨摩耗などによる収率低下や効率などと、実際の切削加工中のカケや刃先折損などを少なくする実用的な見地から、刃先先端Rは0.3μm程度が限界と言われているので、刃先先端Rは0.3〜0.5μm程度が回折効率を高く維持し、安定して供給でき加工できる最適範囲と言える。これも、前述した刃先先端がRでない場合も含めて、刃先頂角が一般的な40°前後とすると、より好ましい範囲として頂点から0.2〜1.5μmの範囲に刃先先端があることとなる。以下の[データ1]は、この範囲について刃先先端Rを変えてフィードレートを算出したものである。
[データ1]
刃先先端R Rz=λ/10 Rz=λ/100
R=0 37.5nm/rev 3.8nm/rev
R=0.1μm 187nm/rev 57.7nm/rev
R=0.3μm 241nm/rev 111nm/rev
R=0.5μm 361nm/rev 147nm/rev
ここで、工具の製作上の刃先先端Rの限界値である0.3μmと、先端Rがゼロ、すなわち理想的な頂点である場合とを比較すると、Rz値でλ/100(6.5nm)の表面粗さを得るには、フィードレートにおいて15倍以上の差があり、これはそのまま刃先先端Rを0.3μmにした方が、金型切削加工の効率が15倍向上できることを示している。また、刃先先端R0.3μmとは、ただ製作上の収率や効率の点で限界であるだけでなく、切削加工においてもレーリー散乱を押さえ実用的な生産性を確保する上で、微小さの限界であることがこれでわかる。以上を要約すると、剣先バイトで金型光学面を切削加工する場合、フィードレートは刃先先端Rの大きさに合わせて決めることが理想的であるが、少なくとも1μm/rev以下である必要があり、かつ100nm/rev以上であることが好ましい。
請求項15に記載の金型において、前記第2の面は、光軸に対して1°以下の角度誤差で平行であることを特徴とする。
X(h,N)=h2/(rN(1+√(1-(1+KN)h2/rN 2)))+A4Nh4+A6Nh6
+A8Nh8+A10Nh10+ΔN
但し、Nは前記回折溝の輪帯番号、hは光軸からの高さ、Xは接平面からの光軸方向距離、rNは第N輪帯の曲率半径、KNA4N〜A10Nは第N輪帯の非球面係数、Δ=−λ0/(n−1)は光軸上1λ0分の面シフト量である。
請求項22に記載の工具は、光学面の少なくとも一部に、所定の光学的関数で近似される第1の面と、前記第1の面に交差する方向に延在する第2の面と、前記第1の面と前記第2の面とを接続する第3の面とを少なくとも備えた回折溝を有し、且つ光を透過可能な光学素子を、成形によって形成する際に用いる金型を切削するための工具であって、前記金型の面の少なくとも一部は、前記工具を用いた回転切削加工により形成され、前記回転切削加工の際に前記工具における前記金型の回転方向に対抗するすくい面が少なくとも、前記光学素子の第2の面に対応する前記金型の面を切削形成する第1の縁部と、前記第1の縁部に交差する方向に延在する第2の縁部と、前記第1の縁部と前記第2の縁部とを接続し、前記光学素子の第3の面に対応する前記金型の面を切削形成する第3の縁部とで輪郭づけられており、前記第1の縁部の延長線と前記第2の縁部の延長線との交点から、前記第3の縁部までの距離は0.1μm以上3μm以下であるので、かかる工具を用いて切削された金型により成形される光学素子において、入射光の散乱を抑制して、透過光量を十分に確保することができる。
X(h,N)=h2/(rN(1+√(1-(1+KN)h2/rN 2)))+A4Nh4+A6Nh6
+A8Nh8+A10Nh10+ΔN
但し、Nは前記回折溝の輪帯番号、hは光軸からの高さ、Xは接平面からの光軸方向距離、rNは第N輪帯の曲率半径、KNA4N〜A10Nは第N輪帯の非球面係数、Δ=−λ0/(n−1)は光軸上1λ0分の面シフト量である。
X(h,N)=h2/(rN(1+√(1-(1+KN)h2/rN 2)))+A4Nh4+A6Nh6
+A8Nh8+A10Nh10+ΔN
但し、Nは前記回折溝の輪帯番号、hは光軸からの高さ、Xは接平面からの光軸方向距離、rNは第N輪帯の曲率半径、KNA4N〜A10Nは第N輪帯の非球面係数、Δ=−λ0/(n−1)は光軸上1λ0分の面シフト量である。
請求項41に記載の工具は、光学面の少なくとも一部に、所定の光学的関数で近似される第1の面と、前記第1の面に交差する方向に延在する第2の面と、前記第1の面と前記第2の面とを接続する第3の面とを少なくとも備えた回折溝を有し、且つ光を透過可能な光学素子を、成形によって形成する際に用いる金型を切削するための工具であって、前記金型の面の少なくとも一部は前記工具を用いて回転切削加工により形成され、前記回転切削加工の際に前記工具における前記金型の回転方向に対抗するすくい面が少なくとも、前記光学素子の第2の面に対応する前記金型の面を切削形成する第1の縁部と、前記第1の縁部に交差する方向に延在する第2の縁部と、前記第1の縁部と前記第2の縁部とを接続し、前記光学素子の第3の面に対応する前記金型の面を切削形成する第3の縁部とで輸郭づけられており、前記すくい面と前記第1の縁部を構成する工具の第1の側面、及び前記第2の縁部を構成する第2の側面において、すくい面に対する第1の側面の傾き角と、第2の側面の傾き角とが互いに異なっており、その差が1°以上20°以下であるので、金型に工具干渉を生じさせることが無く、より適切な形状の光学素子の製造を可能とする。差が1°未満なら効果が少なく、20°を超えると、工具製作が困難であるからである。尚、傾き角とは、すくい面の第1の縁部と第2の縁部で、すくい面に直交する仮想面に対して、第1の側面と第2の側面のそれぞれなす角をいう。
X(h,N)=h2/(rN(1+√(1-(1+KN)h2/rN 2)))+A4Nh4+A6Nh6
+A8Nh8+A10Nh10+ΔN
但し、Nは前記回折溝の輪帯番号、hは光軸からの高さ、Xは接平面からの光軸方向距離、rNは第N輪帯の曲率半径、KNA4N〜A10Nは第N輪帯の非球面係数、Δ=−λ0/(n−1)は光軸上1λ0分の面シフト量である。
請求項50に記載の工具は、光学面の少なくとも一部に、所定の光学的関数で近似される第1の面と、前記第1の面に交差する方向に延在する第2の面と、前記第1の面と前記第2の面とを接続する第3の面とを少なくとも備えた回折溝を有し、且つ光を透過可能な光学素子を、成形によって形成する際に用いる金型を切削するための工具であって、前記金型の面の少なくとも一部は前記工具を用いて回転切削加工により形成され、前記回転切削加工の際に前記工具における前記金型の回転方向に対抗するすくい面が少なくとも、前記光学素子の第2の面に対応する前記金型の面を切削形成する第1の縁部と、前記第1の縁部に交差する方向に延在する第2の縁部と、前記第1の縁部と前記第2の縁部とを接続し、前記光学素子の第3の面に対応する前記金型の面を切削形成する第3の縁部とで輸郭づけられており、前記すくい面と前記第1の縁部を構成する工具の第1の側面、及び前記第2の縁部を構成する第2の側面において、少なくともどちらか一方の側面がすくい面に対する第1の傾き角を有して、前記第1側面と前記第2側面の交線によって第1逃げ角を構成し、さらに少なくとも前記第1の側面または第2の側面がさらにすくい面に対して第2の傾き角を有し、少なくともこの第2の傾き角を有する側面ともう一方の側面とが交線を形成しこの交線が第2逃げ角を構成するので、金型に工具干渉を生じさせることが無く、より適切な形状の光学素子の製造を可能とする。
X(h,N)=h2/(rN(1+√(1-(1+KN)h2/rN 2)))+A4Nh4+A6Nh6
+A8Nh8+A10Nh10+ΔN
但し、Nは前記回折溝の輪帯番号、hは光軸からの高さ、Xは接平面からの光軸方向距離、rNは第N輪帯の曲率半径、KNA4N〜A10Nは第N輪帯の非球面係数、Δ=−λ0/(n−1)は光軸上1λ0分の面シフト量である。
本明細書中で用いる回折溝とは、レンズの表面に、レリーフを設けて、回折によって光束を集光あるいは発散させる作用を持たせた溝のことをいう。レリーフの形状としては、例えば、レンズの表面に、光軸を中心とする略同心円状の輪帯として形成され、光軸を含む平面でその断面をみれば各輪帯は鋸歯のような形状が知られているが、そのような形状を含むものである。
刃先頂角40°の工具(以下、剣先バイトという)の刃先先端部は、800倍の光学顕微鏡で観察したところ弦長約1μmの円弧状となっていた。従って、刃先形状は半径0.5μmの円弧とほぼ見なせた。この時、刃先頂点からこの円弧全周までの距離は、0.5μm/sin20°=1.46μmで、3μm以内であった。この剣先バイトを20°オフセットして超精密旋盤(図3)に取付け、回折溝段差部が加工光学面の光軸に対して角度誤差1°以内で平行となるようにセッティングし、DVD/CD兼用プラスチック対物レンズの金型回折光学面を切削加工した。一方、頂角40°、刃先すくい面R3μmで真円度50nm以下に仕上げられたRバイトを用いて、超精密旋盤に20°オフセットして同じ形状のピックアップ用対物レンズの成形金型の回折光学面を切削加工した。切削加工条件は、両者で同じである。得られた前者と後者の加工金型の表面粗さRz値を測定した後、同一のダイセットに組み込んで全く同一条件で射出成形を行い、同仕様のDVD/CD兼用プラスチック対物レンズをそれぞれ得た。この対物レンズをピックアップユニットに実装して、DVDとCDにおけるアイパターンの信号振幅を測定した。以上の結果を[データ2]に示す。
[データ2]
金型表面粗さ 最大刃先鈍り幅 DVD信号 CD信号
Rz /回折溝幅 振幅 振幅
剣先バイト加工 42.1nm 3.8% 1.756Vpp 1.323Vpp
金型成形レンズ
Rバイト加工 12.3nm 21.1% 1.251Vpp 1.278Vpp
金型成形レンズ
加工金型の表面粗さRz値では、剣先バイトによる金型の方が約3倍悪いにもかかわらず、使用光源波長(650nm)の1/15以下であるため、散乱による光量損失はほとんど発生していない。むしろ、刃先先端Rが約3倍鋭利なことにより、刃先先端形状による回折溝の不完全形状部の回折溝幅に対する割合がRバイトの1/6近くになっているため回折効率が大きく向上し、回折光の影響が大きいDVD信号での振幅値は、Rバイトで切削した金型の方より29%も向上している。この結果、剣先バイトにより切削した金型では、表面粗さRz値が波長の1/1000以上1/10以下にあり、切削した回折溝の不完全形状部の回折溝幅に対する割合が0.5%以上15%以下であれば、散乱が少なく十分な透過光量を得ることが出来た。
刃先先端が、頂点位置から1.3μm以内にある頂角30°の剣先バイトを用いて、使用光源波長405nmのピックアップ用対物レンズの成形金型回折光学面を切削加工した。加工に際して、限界Rz値をλ/10(40.5nm)にし、刃先先端が円弧と見なしたときのRを式2により算出し、348nmを得た。この値と限界Rz値より式1を用いてフィードレートを算出すると、244nm/revを得た。この切削条件に従って、主軸回転数2000rpm、工具送り速度0.5mm/minに設定して回折光学面の切削加工を行い、できあがった金型をダイセットに組み込んで射出圧縮成形を行い、低複屈折で金型形状転写性にすぐれたプラスチック対物レンズを得た。このレンズの透過光量を測定したところ、反射防止コート無しで89.2%(材料屈折率n400=1.55)であり、垂直入射による表面反射の光量損失計算値9.3%(両面)に対して、ほぼ理想的な値を得ることができた。
刃先頂角40°の剣先バイトで、第一逃げ角10°、第二逃げ面角度40°仕様と刃先頂角のみ30°で他は同一仕様の剣先バイト、刃先頂角30°で刃先側面の傾き角が非対称の剣先バイトの計3種類の工具を用いて、有効径外である金型最外周で最大法線角53°となるDVD用ピックアップ対物レンズの成形金型の回折光学面を切削加工した。刃先頂角40°の工具をオフセット角左20°で、回折溝の段差部が加工光学面の光軸に対して角度誤差1°以下で平行となるように超精密旋盤に取り付け、金型の最外周部から切削を開始したが、最外周部に円錐状の光学面が創成され、工具のすくい面と側面の稜線が金型に干渉していることがわかった。そこで、刃先頂角30°の工具に切り替え、工具ホルダーはそのままで20°のオフセット角を設けて工具を取り付け切削加工したところ、金型光学面の最外周部で側面と第2逃げ面との稜線が金型に接触していることがわかった。第2逃げ面の逃げ角を測定したところ、38.5°とわずかに40°に足らず、工具製作上のバラツキによりたまたま第2逃げ角の小さな工具に当たって工具干渉が発生したことがわかった。
刃先頂角25°、第一逃げ角10°、第二逃げ面角40°で、右側側面の傾き角4.9°、左側側面の傾き角0°の非対称形状の剣先バイトと、刃先頂角25°、第一逃げ角10°、第二逃げ面はなく左右側面の交わりで第二逃げ角稜線が形成され、第二逃げ角40°、右側側面の第一傾き角を4.9°で第2傾き角が20°、左側側面は傾き角0°で第2傾き角はない非対称形状の剣先バイトを用いて、最大法線角61.6°のNA0.85ピックアップ用回折対物レンズの成形金型光学面を切削加工した。どちらの工具も法線角(90°−(25°/2+15°))=62.5°で、最大法線角に対して刃先頂角の工具干渉はかわせることがわかったので、オフセット角左15°で超精密旋盤にセットした。
50 金型
70 工具
Claims (58)
- 光学面の少なくとも一部に、所定の光学的関数で近似される第1の面と、前記第1の面に交差する方向に延在する第2の面とを少なくとも備えた回折溝を有し、光を透過可能な光学素子であって、前記回折溝の前記第1面と前記第2面とは、前記所定の光学的関数で近似されない第3の面で連結されており、第2の面は光軸に対して1°以下の角度誤差で平行であり、前記第3の面の光軸直角方向の幅は、それに接続される前記第1の面の光軸直角方向の幅と、前記第3の面の光軸直角方向の幅の和の0.5%以上かつ15%以下であることを特徴とする光学素子。
- 前記所定の光学的関数は以下の式で表されることを特徴とする請求頂1に記載の光学素子。
N=INT(Ah2+Bh4+C)
X(h,N)=h2/(rN(1+√(1-(1+KN)h2/rN 2)))+A4Nh4+A6Nh6
+A8Nh8+A10Nh10+ΔN
但し、Nは前記回折溝の輪帯番号、hは光軸からの高さ、Xは接平面からの光軸方向距離、rNは第N輪帯の曲率半径、KNA4N〜A10Nは第N輪帯の非球面係数、Δ=−λ0/(n−1)は光軸上1λ0分の面シフト量である。 - 前記光学素子は、情報記録及び/又は再生装置に用いる光ピックアップ装置のカップリングレンズであることを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の光学素子。
- 前記光学素子は、光軸方向からの平行光を収束する対物レンズであることを特徴とする請求項3に記載の光学素子。
- 前記光学素子は、光軸方向からの発散光を収束する対物レンズであることを特徴とする請求項3に記載の光学素子。
- 前記光学素子は、コリメーターであることを特徴とする請求項3に記載の光学素子。
- 光学面の少なくとも一部に、所定の光学的関数で近似される第1の面と、前記第1の面に交差する方向に延在する第2の面とを少なくとも備えた回折溝を有し、光を透過可能な光学素子であって、前記第1の面の表面粗さRz値が、前記光源における使用波長の1/10以下であることを特徴とする光学素子。
- 前記所定の光学的関数は以下の式で表されることを特徴とする請求頂7に記載の光学素子。
N=INT(Ah2+Bh4+C)
X(h,N)=h2/(rN(1+√(1-(1+KN)h2/rN 2)))+A4Nh4+A6Nh6
+A8Nh8+A10Nh10+ΔN
但し、Nは前記回折溝の輪帯番号、hは光軸からの高さ、Xは接平面からの光軸方向距離、rNは第N輪帯の曲率半径、KNA4N〜A10Nは第N輪帯の非球面係数、Δ=−λ0/(n−1)は光軸上1λ0分の面シフト量である。 - 前記第2の面は、光軸に対して1°以下の角度誤差で平行であることを特徴とする請求項7又は8に記載の光学素子。
- 前記光学素子は、情報記録及び/又は再生装置に用いる光ピックアップ装置のカップリングレンズであることを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の光学素子。
- 前記光学素子は、光軸方向からの平行光を収束する対物レンズであることを特徴とする請求項7〜10に記載の光学素子。
- 前記光学素子は、光軸方向からの発散光を収束する対物レンズであることを特徴とする請求項7〜10に記載の光学素子。
- 前記光学素子は、コリメーターであることを特徴とする請求項7〜10に記載の光学素子。
- 光学面の少なくとも一部に、所定の光学的関数で近似される第1の面と、前記第1の面に交差する方向に延在する第2の面とを少なくとも備えた回折溝を有し、且つ光を透過可能な光学素子を、成形によって形成する際に用いる金型であって、前記光学素子の少なくとも前記第1面に対応する前記金型の面は回転切削加工により形成され、加工時における切削工具の半径方向の送り量を、前記金型の一回転当たり0.1μm以上1μm以下としたことを特徴とする金型。
- 前記第2の面は、光軸に対して1°以下の角度誤差で平行であることを特徴とする請求項14に記載の金型。
- 請求項14又は15に記載の金型を用いて射出成形もしくは射出圧縮成形されることにより形成されたことを特徴とする光学素子。
- 前記所定の光学的関数は以下の式で表されることを特徴とする請求頂16に記載の光学素子。
N=INT(Ah2+Bh4+C)
X(h,N)=h2/(rN(1+√(1-(1+KN)h2/rN 2)))+A4Nh4+A6Nh6
+A8Nh8+A10Nh10+ΔN
但し、Nは前記回折溝の輪帯番号、hは光軸からの高さ、Xは接平面からの光軸方向距離、rNは第N輪帯の曲率半径、KNA4N〜A10Nは第N輪帯の非球面係数、Δ=−λ0/(n−1)は光軸上1λ0分の面シフト量である。 - 前記光学素子は、情報記録及び/又は再生装置に用いる光ピックアップ装置のカップリングレンズであることを特徴とする請求項16又は17に記載の光学素子。
- 前記光学素子は、光軸方向からの平行光を収束する対物レンズであることを特徴とする請求頂16〜18のいずれかに記載の光学素子。
- 前記光学素子は、光軸方向からの発散光を収束する対物レンズであることを特徴とする請求頂16〜18に記載の光学素子。
- 前記光学素子は、コリメーターであることを特徴とする請求項16〜18に記載の光学素子。
- 光学面の少なくとも一部に、所定の光学的関数で近似される第1の面と、前記第1の面に交差する方向に延在する第2の面と、前記第1の面と前記第2の面とを接続する第3の面とを少なくとも備えた回折溝を有し、且つ光を透過可能な光学素子を、成形によって形成する際に用いる金型を切削するための工具であって、前記金型の面の少なくとも一部は、前記工具を用いた回転切削加工により形成され、前記回転切削加工の際に前記工具における前記金型の回転方向に対抗するすくい面が少なくとも、前記光学素子の第2の面に対応する前記金型の面を切削形成する第1の縁部と、前記第1の縁部に交差する方向に延在する第2の縁部と、前記第1の縁部と前記第2の縁部とを接続し、前記光学素子の第3の面に対応する前記金型の面を切削形成する第3の縁部とで輪郭づけられており、前記第1の縁部の延長線と前記第2の縁部の延長線との交点から、前記第3の縁部までの距離は0.1μm以上3μm以下であることを特徴とする工具。
- 請求項22に記載の工具を用いて加工されたことを特徴とする金型。
- 前記第2の面は、光軸に対して1°以下の角度誤差で平行であることを特徴とする請求項23に記載の金型。
- 請求項23又は24に記載の金型を用いて射出成形もしくは射出圧縮成形されることにより形成されたことを特徴とする光学素子。
- 前記所定の光学的関数は以下の式で表されることを特徴とする請求頂25に記載の光学素子。
N=INT(Ah2+Bh4+C)
X(h,N)=h2/(rN(1+√(1-(1+KN)h2/rN 2)))+A4Nh4+A6Nh6
+A8Nh8+A10Nh10+ΔN
但し、Nは前記回折溝の輪帯番号、hは光軸からの高さ、Xは接平面からの光軸方向距離、rNは第N輪帯の曲率半径、KNA4N〜A10Nは第N輪帯の非球面係数、Δ=−λ0/(n−1)は光軸上1λ0分の面シフト量である。 - 前記光学素子は、情報記録及び/又は再生装置に用いる光ピックアップ装置の力ップリングレンズであることを特徴とする請求項25又は26に記載の光学素子。
- 前記光学素子は、光軸方向からの平行光を収束する対物レンズであることを特徴とする請求項25〜26のいずれかに記載の光学素子。
- 前記光学素子は、光軸方向からの発散光を収束する対物レンズであることを特徴とする請求頂24〜26のいずれかに記載の光学素子。
- 前記光学素子は、コリメーターであることを特徴とする請求項24〜26のいずれかに記載の光学素子。
- 光学面の少なくとも一部に、所定の光学的関数で近似される第1の面と、前記第1の面に交差する方向に延在する第2の面と、前記第1の面と前記第2の面とを接続する第3の面とを少なくとも備えた回折溝を有し、光源からの光を透過可能な光学素子を、成形によって形成する際に用いる金型を切削するための工具であって、前記金型の面の少なくとも一部は前記工具を用いて回転切削加工により形成され、前記回転切削加工の際に前記工具における前記金型の回転方向に対抗するすくい面が、少なくとも、前記光学素子の第2の面に対応する前記金型の面を切削形成する第1の縁部と、前記第1の縁部に交差する方向に延在する第2の縁部と、前記第1の縁部と前記第2の縁部とを接続し、前記光学素子の第3の面に対応する前記金型の面を切削形成する第3の縁部とで輸郭づけられており、前記第1の縁部と前記第2の縁部との成す角度αは、前記光学面に対価する前記金型の最大法線角をθmaxとし、工具の光学面光軸に対する設定角をSとしたときに、5°以上かつθmax≦(90−(α/2+S))°を満たすことを特徴とする工具。
- 請求項31に記載の工具を用いて加工されたことを特徴とする金型。
- 前記第2の面は、光軸に対して1°以下の角度誤差で平行であることを特徴とする請求項32に記載の金型。
- 前記最大法線角θが、40°以上70°以下の範囲に、前記光学素子の前記回折溝に対応する溝が形成されていることを特徴とする請求項32又は33に記載の金型。
- 請求項32〜34のいずれかに記載の金型を用いて射出成形もしくは射出圧縮成形されることにより形成されたことを特徴とする光学素子。
- 前記所定の光学的関数は以下の式で表されることを特徴とする請求頂35に記載の光学素子。
N=INT(Ah2+Bh4+C)
X(h,N)=h2/(rN(1+√(1-(1+KN)h2/rN 2)))+A4Nh4+A6Nh6
+A8Nh8+A10Nh10+ΔN
但し、Nは前記回折溝の輪帯番号、hは光軸からの高さ、Xは接平面からの光軸方向距離、rNは第N輪帯の曲率半径、KNA4N〜A10Nは第N輪帯の非球面係数、Δ=−λ0/(n−1)は光軸上1λ0分の面シフト量である。 - 前記光学素子は、情報記録及び/又は再生装置に用いる光ピックアップ装置の力ップリングレンズであることを特徴とする請求頂35又は36に記載の光学素子。
- 前記光学素子は、光軸方向からの平行光を収束する対物レンズであることを特徴とする請求項35〜37のいずれかに記載の光学素子。
- 前記光学素子は、光軸方向からの発散光を収束する対物レンズであることを特徴とする請求項35〜37のいずれかに記載の光学素子。
- 前記光学素子は、コリメーターであることを特徴とする請求頂35〜37のいずれかに記載の光学素子。
- 光学面の少なくとも一部に、所定の光学的関数で近似される第1の面と、前記第1の面に交差する方向に延在する第2の面と、前記第1の面と前記第2の面とを接続する第3の面とを少なくとも備えた回折溝を有し、且つ光を透過可能な光学素子を、成形によって形成する際に用いる金型を切削するための工具であって、前記金型の面の少なくとも一部は前記工具を用いて回転切削加工により形成され、前記回転切削加工の際に前記工具における前記金型の回転方向に対抗するすくい面が少なくとも、前記光学素子の第2の面に対価する前記金型の面を切削形成する第1の縁部と、前記第1の縁部に交差する方向に延在する第2の縁部と、前記第1の縁部と前記第2の縁部とを接続し、前記光学素子の第3の面に対応する前記金型の面を切削形成する第3の縁部とで輸郭づけられており、前記すくい面と前記第1の縁部を構成する工具の第1の側面、及び前記第2の縁部を構成する第2の側面において、すくい面に対する第1の側面の傾き角と、第2の側面の傾き角とが互いに異なっており、その差が1°以上20°以下であることを特徴とする工具。
- 請求項41に記載の工具を用いて加工されたことを特徴とする金型。
- 前記第2の面は、光軸に対して1°以下の角度誤差で平行であることを特徴とする請求項42に記載の金型。
- 請求項43に記載の金型を用いて射出成形もしくは射出圧縮成形されることにより形成されたことを特徴とする光学素子。
- 前記所定の光学的関数は以下の式で表されることを特徴とする請求頂44に記載の光学素子。
N=INT(Ah2+Bh4+C)
X(h,N)=h2/(rN(1+√(1-(1+KN)h2/rN 2)))+A4Nh4+A6Nh6
+A8Nh8+A10Nh10+ΔN
但し、Nは前記回折溝の輪帯番号、hは光軸からの高さ、Xは接平面からの光軸方向距離、rNは第N輪帯の曲率半径、KNA4N〜A10Nは第N輪帯の非球面係数、Δ=−λ0/(n−1)は光軸上1λ0分の面シフト量である。 - 前記光学素子は、情報記録及び/又は再生装置に用いる光ピックアップ装置のカップリングレンズであることを特徴とする請求項44又は45に記載の光学素子。
- 前記光学素子は、光軸方向からの平行光を収束する対物レンズであることを特徴とする請求項44〜46のいずれかに記載の光学素子。
- 前記光学素子は、光軸方向からの発散光を収束する対物レンズであることを特徴とする請求頂44〜46のいずれかに記載の光学素子。
- 前記光学素子は、コリメーターであることを特徴とする請求頂44〜46のいずれかに記載の光学素子。
- 光学面の少なくとも一部に、所定の光学的関数で近似される第1の面と、前記第1の面に交差する方向に延在する第2の面と、前記第1の面と前記第2の面とを接続する第3の面とを少なくとも備えた回折溝を有し、且つ光を透過可能な光学素子を、成形によって形成する際に用いる金型を切削するための工具であって、前記金型の面の少なくとも一部は前記工具を用いて回転切削加工により形成され、前記回転切削加工の際に前記工具における前記金型の回転方向に対抗するすくい面が少なくとも、前記光学素子の第2の面に対応する前記金型の面を切削形成する第1の縁部と、前記第1の縁部に交差する方向に延在する第2の縁部と、前記第1の縁部と前記第2の縁部とを接続し、前記光学素子の第3の面に対応する前記金型の面を切削形成する第3の縁部とで輸郭づけられており、前記すくい面と前記第1の縁部を構成する工具の第1の側面、及び前記第2の縁部を構成する第2の側面において、少なくともどちらか一方の側面がすくい面に対する第1の傾き角を有して、前記第1側面と前記第2側面の交線によって第1逃げ角を構成し、さらに少なくとも前記第1の側面または第2の側面がさらにすくい面に対して第2の傾き角を有し、少なくともこの第2の傾き角を有する側面ともう一方の側面とが交線を形成しこの交線が第2逃げ角を構成することを特徴とする工具。
- 請求項50に記載の工具を用いて加工されたことを特徴とする金型。
- 前記第2の面は、光軸に対して1°以下の角度誤差で平行であることを特徴とする請求項51に記載の金型。
- 請求項52に記載の金型を用いて射出成形もしくは射出圧縮成形されることにより形成されたことを特徴とする光学素子。
- 前記所定の光学的関数は以下の式で表されることを特徴とする請求頂53に記載の光学素子。
N=INT(Ah2+Bh4+C)
X(h,N)=h2/(rN(1+√(1-(1+KN)h2/rN 2)))+A4Nh4+A6Nh6
+A8Nh8+A10Nh10+ΔN
但し、Nは前記回折溝の輪帯番号、hは光軸からの高さ、Xは接平面からの光軸方向距離、rNは第N輪帯の曲率半径、KNA4N〜A10Nは第N輪帯の非球面係数、Δ=−λ0/(n−1)は光軸上1λ0分の面シフト量である。 - 前記光学素子は、情報記録及び/又は再生装置に用いる光ピックアップ装置のカップリングレンズであることを特徴とする請求項53又は54に記載の光学素子。
- 前記光学素子は、光軸方向からの平行光を収束する対物レンズであることを特徴とする請求項53〜55のいずれかに記載の光学素子。
- 前記光学素子は、光軸方向からの発散光を収束する対物レンズであることを特徴とする請求頂53〜55のいずれかに記載の光学素子。
- 前記光学素子は、コリメーターであることを特徴とする請求頂53〜55のいずれかに記載の光学素子。
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