JP2011118964A - 光ピックアップ装置用の対物レンズ及び成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】高ＮＡのレンズにおいて成形時の不具合を抑制できる光ピックアップ装置用の対物レンズ及びそのような対物レンズを成形できる成形金型を提供する。
【解決手段】成形時には、光軸直交方向に対して傾いた斜め方向であって、第２のフランジ端転写面２１ｄ側から第１の光学面転写面１１ａに向かうようにプラスチック素材が流れるので、最も間隔が狭い第１の領域転写面１１ｂと第２の領域転写面２１ｂとの間をスムーズに通過することができる。従って、第１の光学転写面１１ａに微細構造を形成していた場合でも、その内部に効率的にプラスチック素材が充填されるため、高精度な光学面を形成できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ピックアップ装置用の対物レンズに関し、特にＮＡ０．７５以上の光ピックアップ装置用の対物レンズ及びそれを成形する成形金型に関する。

近年のＩＴ技術の発達に伴い、従来の記憶媒体としてのＣＤやＤＶＤに対して、より大容量のデータを保存するために、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び／又は再生（以下、「記録及び／又は再生」を「記録／再生」と記載する）を行える高密度光ディスクシステムが開発され、既に市販されている。その一例であるＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）を用いるシステムが主流になりつつあるが、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４．７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり２５ＧＢの情報の記録が可能である。

このような光ピックアップ装置に用いる対物レンズとして、樹脂の成形によって得られるものが、例えば特許文献１に開示されている。

特開２００７−３２６３７１号公報

ところで、特許文献１に示すようなＮＡ０．８以上の対物レンズは、ＢＤ用の波長の光束における対物レンズの焦点距離ｆに対する対物レンズの光軸上の厚さｄ（ｄ／ｆ）が１．３以上あるが、光路長を比較的長く確保できる据え置き型のプレーヤ／レコーダ用の光ピックアップ装置に主として用いられているために特に大きな問題は生じなかった。これに対し、最近ではＢＤ用の光ピックアップ装置がノートＰＣや車載用プレーヤに展開される傾向があり、従って光ピックアップ装置の薄形化の要求が高まっている。このような光ピックアップ装置の薄形化を図るべく光路長の短縮が検討されており、その一環として対物レンズの軸上厚ｄをより小さくしたいという要求が生じた。ここで、高NAを保持したまま、軸上厚ｄを極力薄くするレンズ設計を行うと、有効径との関係から対物レンズの縁厚が薄くなる傾向がある。このように縁厚を薄くしたレンズについて、本発明者が検討を行ったところ、樹脂が金型から入りこまず未充填などのレンズ不良が発生する事が分かった。又、光路長を短縮するとしても、十分なワーキングディスタンスを確保したいという要求もある。更に、対物レンズの素材をガラスとする場合でも、保持のために外周にフランジ部を作る必要があり、その際に素材流動が必須となるため、フランジ部への素材の流れ込み不良による未充填が問題となる。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、高ＮＡのレンズにおいて成形時の不具合を抑制できる光ピックアップ装置用の対物レンズ及びそのような対物レンズを成形できる成形金型を提供することを目的とする。

請求項１に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、少なくとも波長λ１（３８０ｎｍ≦λ１≦４２０ｎｍ）の光束を光ディスクの情報記録面に集光して情報の記録及び／又は再生を行うＮＡ０．７５以上の光ピックアップ装置用の対物レンズであって、
第１の光学面と、
前記第１の光学面に対して対向する側に形成され、前記第１の光学面よりも曲率半径が大きい第２の光学面と、
前記対物レンズの外周に形成されたフランジ部と、
前記第１の光学面と前記フランジ部の外周との間に形成され、光軸に略直交する第１の端面領域と、
前記第２の光学面と前記フランジ部の外周との間に形成され、光軸に略直交する第２の端面領域と、を有し、
光軸方向に見たときに、前記第１の端面領域と前記第２の端面領域とは、全く重なっていないか、一部のみが重なっており、更に以下の式を満たすことを特徴とする。
０．８≦ｄ／ｆ≦１．２ （１）
但し、
ｄ：前記対物レンズの光軸上の厚さ（ｍｍ）
ｆ：前記波長λ１の光束における前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ）である。

特にＮＡ０．７５以上のレンズを金型成形により形成する場合、曲率半径の小さい第１の光学面側のキャビティに速やかに充填させると共に、素材を断面積の最も小さな領域で、レンズが固化しないうちに速やかに通過させる必要がある。

これに対し本発明によれば、レンズを光軸方向に見たときに、前記第１の端面領域と前記第２の端面領域とが、全く重なっていないか、一部のみが重なっているようにすることで、前記第１の端面領域と前記第２の端面領域とを転写形成する成形金型の転写面の間の抵抗を減少させ、成形時に素材がスムーズに通過できるようにし、また曲率半径の小さい第１の光学面側のキャビティに速やかに充填させることができる。又、（１）式を満たすような対物レンズであれば、軸上厚が小さくても焦点距離を比較的長く確保できるので、これによりワーキングディスタンスを確保できる。尚、第１の端面領域と第２の端面領域とが一部のみが重なっている場合、その重なり度合いは一方の端面領域の１／２以下であることが望ましい。

請求項２に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１に記載の発明において、更に以下の式を満たすことを特徴とする。
０．９≦ｄ／ｆ≦１．１ （１’）

請求項３に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１又は２に記載の発明において、更に以下の式を満たすことを特徴とする。（２）式を満たす対物レンズの場合、成形時に素材が通過する領域の最小断面積が小さくなる傾向があるので、本発明が特に有効である。
５．０≦ｄ／ｔ≦８．０ （２）
但し、
ｔ：前記第１の端面領域と前記第２の端面領域との光軸方向における最小間隔（ｍｍ）である。

請求項４に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記第１の端面領域の外周は、前記第２の端面領域の外周よりも半径方向外側に位置していることを特徴とする。このように、前記第１の端面領域と前記第２の端面領域とを光軸直交方向にずらすことで、成形金型の転写面の間の抵抗を更に減少させ、素材をスムーズに通過させることができる。

請求項５に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項４に記載の発明において、前記対物レンズの素材は、金型の外部から供給口を介して供給されたプラスチック素材を前記金型により転写成形することによって形成されており、前記供給口は、前記フランジ部の光軸方向中心よりも前記第２の光学面側にあることを特徴とする。前記第１の端面領域と前記第２の端面領域とを光軸直交方向にずらし、更に前記供給口からキャビティ内に斜め方向に供給することで、更にプラスチック素材をスムーズに通過させることができる。尚、「供給口が、フランジ部の光軸方向中心よりも第２の光学面側にある」とは、少なくとも供供給口の中心が、フランジ部の光軸方向中心よりも第２の光学面側に位置することを意味する。

請求項６に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項４に記載の発明において、前記対物レンズは、ガラス素材を金型により転写成形することによって形成されていることを特徴とする。成形転写時にはガラス素材も前記第１の端面領域と前記第２の端面領域との間を流動するため、両者間の抵抗を減少させることで成形性を高めることができる。

請求項７に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記第１の端面領域の外周は、前記第２の端面領域の外周よりも半径方向内側に位置していることを特徴とする。このように、前記第１の端面領域と前記第２の端面領域とを光軸直交方向にずらすことで、成形金型の転写面の間の抵抗を更に減少させ、素材をスムーズに通過させることができる。

請求項８に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項７に記載の発明において、前記対物レンズの素材は、金型の外部から供給口を介して供給されたプラスチック素材を前記金型により転写成形することによって形成されており、前記供給口は、前記フランジ部の光軸方向中心よりも前記第１の光学面側にあることを特徴とする。前記第１の端面領域と前記第２の端面領域とを光軸直交方向にずらし、更に前記供給口からキャビティ内に斜め方向に供給することで、更にプラスチック素材をスムーズに通過させることができる。尚、「供給口が、フランジ部の光軸方向中心よりも第１の光学面側にある」とは、少なくとも供供給口の中心が、フランジ部の光軸方向中心よりも第１の光学面側に位置することを意味する。

請求項９に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項７に記載の発明において、前記対物レンズは、ガラス素材を金型により転写成形することによって形成されていることを特徴とする。成形転写時にはガラス素材も前記第１の端面領域と前記第２の端面領域との間を流動するため、両者間の抵抗を減少させることで成形性を高めることができる。

請求項１０に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、前記第２の光学面の面頂点は、前記フランジ部の光軸方向における端面よりも、前記第１の光学面から遠い側に設けられていることを特徴とする。前記フランジ部に対して前記第２の光学面を出っ張らせることで、実使用時のワーキングディスタンスを確保できる。

請求項１１に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜１０のいずれかに記載の発明において、前記フランジ部の一部に切欠が形成されていることを特徴とする。これにより、実使用時のワーキングディスタンスを確保できる。

請求項１２に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズは、請求項１〜１１のいずれかに記載の発明において、前記第１の光学面と前記第２の光学面のうち少なくとも一方に回折構造が形成されていることを特徴とする。素材の流動性が高まるので、回折構造を転写するための金型の微細構造内にも素材が効果的に充填されることとなる。

請求項１３の成形金型は、前記第１の光学面と、前記第２の光学面と、前記第１の端面領域と、前記第２の端面領域と、前記フランジ部の表面とを転写する転写面を有し、請求項１〜１２のいずれかに記載の対物レンズを成形することを特徴とする。

尚、樹脂としては、例えば光学材料として一般的に用いられる透明の熱可塑性樹脂材料等であれば特に制限はないが、光学素子としての加工性を考慮すると、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、またはポリイミド樹脂であることが好ましい。適用可能な熱可塑性樹脂としては、例えば、特開２００３−７３５５９に記載の化合物を挙げることができる。

また、対物レンズをガラス素材から成形する場合は、ガラス転移点Ｔｇが５００℃以下、更に好ましくは４００℃以下であるガラス材料を使用することが好ましい。ガラス転移点Ｔｇが５００℃以下であるガラス材料を使用することにより、比較的低温での成形が可能となるので、金型の寿命を延ばすことが出来る。このようなガラス転移点Ｔｇが低いガラス材料としては、例えば（株）住田光学ガラス製のＫ−ＰＧ３２５や、Ｋ−ＰＧ３７５（共に製品名） がある。

加えて，ガラス素材を成形して対物レンズを製作する際に重要となる物性値が線膨張係数αである。仮にＴｇが４００℃以下の材料を選んだとしても、樹脂材料と比較して室温との温度差は依然大きい。線膨張係数αが大きい硝材を用いてレンズ成形を行った場合、降温時に割れが発生しやすくなる。硝材の線膨張係数αは、２００（１０Ｅ−７／Ｋ）以下にあることが好ましく、更に好ましくは１２０以下であることが好ましい。

更に、ガラス素材は一般的にプラスチック素材よりも比重が大きいため、対物レンズをガラス素材から形成すると、重量が大きくなり対物レンズを駆動するアクチュエータに負担がかかる。そのため、対物レンズをガラスレンズとする場合には、比重が小さいガラス材料を使用するのが好ましい。具体的には、比重が４．０以下であるのが好ましく、更に好ましくは比重が３．０以下であるものである。

また、対物レンズは、以下の条件式(１)を満たすことが好ましい。
０．８≦ｄ／ｆ≦１．２ （１）
但し、ｄは、対物レンズの光軸上の厚さ（ｍｍ）を表し、ｆは、第１光束における対物レンズの焦点距離を表す。なお、ｆは、１．０ｍｍ以上、１．８ｍｍ以下となることが好ましい。

ＢＤのような短波長、高ＮＡの光ディスクに対応する対物レンズの場合、対物レンズの焦点距離に対する光軸上の厚さの比が大きくなりすぎると、対物レンズに対して軸外光束が入射した際に非点収差が発生しやすくなったり、作動距離が確保出来なくなるという課題が生じる。一方、対物レンズの焦点距離に対する光軸上の厚さの比が小さくなりすぎると、面シフト感度が大きくなるという課題が生じる。条件式（１）を満たすことにより非点収差の発生や面シフト感度を抑制することが可能となる。好ましくは、以下の式を満たすことである。
０．９≦ｄ／ｆ≦１．１ （１’）

また、ＢＤを用いる際の対物レンズのワーキングディスタンスは、０．１５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明によれば、高ＮＡのレンズにおいて成形時の不具合を抑制できる光ピックアップ装置用の対物レンズ及びそのような対物レンズを成形できる成形金型を提供することができる。

第１の実施の形態にかかる対物レンズを、成形金型を用いて成形する工程を示す図である。 成形金型の拡大図である。 比較例の対物レンズＯＥ’を示す断面図である。 成形金型により成形された本実施の形態の対物レンズＯＥの断面図である。 変形例にかかる対物レンズＯＥの断面図である。 別な変形例にかかる対物レンズＯＥの断面図である。 別な変形例にかかる対物レンズＯＥの断面図である。 変形例にかかる成形金型の拡大図である。 第２の実施の形態にかかる対物レンズを、成形金型を用いて成形する工程を示す図である。 成形金型の拡大図である。 変形例にかかる対物レンズＯＥの断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、波長λ１（３８０ｎｍ≦λ１≦４２０ｎｍ）の光束を光ディスクの情報記録面に集光して情報の記録及び／又は再生を行うＢＤ用光ピックアップ装置に用いるＮＡ０．７５の対物レンズを、プラスチック素材から成形金型を用いて成形する工程を示す図である。図２は、成形金型の拡大図である。成形金型は、第１の型１０と第２の型２０とを含み、両者が型締めされた状態で複数のキャビティを形成するようになっている。尚、図１におけるキャビティ形状は概略的である。

図２に示すように、第１の型１０は、中心軸Ｘを中心として、レンズの第１の光学面を転写形成するための第１の光学転写面１１ａと、それに続く第１の端面領域を転写形成するための第１の領域転写面１１ｂと、それに続く第１の遷移領域を転写形成するための第１の遷移転写面１１ｃと、それに続くフランジ部の第１端面を転写形成するための第１のフランジ端転写面１１ｄと、それに直交するフランジ部の周面を転写形成するための第１のフランジ周転写面１１ｅとを、それぞれ複数個有する。第１の領域転写面１１ｂと第１のフランジ端転写面１１ｄとは、第１の光学転写面１１ａの中心軸Ｘ（レンズの光軸）に対して直交しており、第１の遷移転写面１１ｃは、中心軸Ｘに直交する平面に対して傾いている。ここで、第１の光学転写面１１ａの曲率半径Ｒ１は、第２の光学転写面２１ａの曲率半径Ｒ２より小さくなっており、第１の光学転写面１１ａには回折構造を形成するための微細構造を形成することができる。

更に第２の型２０は、中心軸Ｘを中心として、レンズの第２の光学面を転写形成するための第２の光学転写面２１ａと、それに続く第２の端面領域を転写形成するための第２領域転写面２１ｂと、それに続く第２の遷移領域を転写形成するための第２遷移転写面２１ｃと、それに続くフランジ部の第２端面を転写形成するための第２のフランジ端転写面２１ｄとを、それぞれ複数個有する。第２の領域転写面２１ｂと第２のフランジ端転写面２１ｄとは、第２の光学転写面２１ａの中心軸Ｘ（レンズの光軸）に対して直交しており、第２の遷移転写面２１ｃは、中心軸Ｘに直交する平面に対して傾いている。第１のフランジ周転写面１１ｅは抜き勾配を考慮して、中心軸Ｘに対して互いに逆方向に僅かに傾いた円錐状面となっている場合もある。

又、中心軸Ｘに沿って見たときに、第１の領域転写面１１ｂと第２の領域転写面２１ｂとは部分的に重なっており、即ち第１の領域転写面１１ｂの外周は、第２の領域転写面２１ｂの外周よりも、距離Δ１だけ外側に位置し、又第１の領域転写面１１ｂの内周は、第２の領域転写面２１ｂの内周よりも、距離Δ２だけ光軸直交方向外側に位置している。第１の遷移転写面１１ｃと第２の遷移転写面２１ｃとは、中心軸Ｘに直交する平面に対して互いに逆方向に傾いている。

図１、２に示すように、第１の型１０の第１のフランジ周転写面１１ｅの一部には、ゲート（供給口）ＧＴが形成されている。ゲートＧＴは、第１のフランジ端転写面１１ｄと、第１のフランジ周転写面１１ｅと、第２のフランジ端転写面１２ｄとにより転写成形されるフランジ部（図４のＯＥＦ）の光軸方向の中心から、第２の光学転写面２１ａに近い側にシフトしている。

次に、レンズの成形方法について説明する。まず、図１（ａ）に示すように、第２の型２０に対向するようにして第１の型１０をセットする。その後、図１（ｂ）に示すように、第２の型２０に対して第１の型１０を相対的に接近させ密着させて、所定の保圧にて型締めを行う。

更に第１の型１０と第２の型２０とを不図示のヒータにより加熱することにより、型締め時点での光学転写面１１ａ、２１ａを所定温度まで加熱した後、不図示のノズルからランナー２２及びゲートＧＴを介して任意の圧力に加圧された状態で樹脂を供給する（図１（ｃ）参照）。このとき、図２に矢印で示すように、光軸直交方向に対して傾いた斜め方向であって、第２のフランジ端転写面２１ｄ側から第１の光学面転写面１１ａに向かうようにプラスチック素材が流れるので、最も間隔が狭い第１の領域転写面１１ｂと第２の領域転写面２１ｂとの間をスムーズに通過することができる。従って、第１の光学転写面１１ａに微細構造を形成していた場合でも、その内部に効率的にプラスチック素材が充填されるため、高精度な光学面を形成できる。又、図２で光軸方向から見て、第２の領域転写面２１ｂの、第２の遷移転写面２１ｃと接する端部が、第１の領域転写面１１ｂの光軸直交方向中央より光軸Ｘ側に位置している（図４の対物レンズＯＥにおいて、第１の端面領域ＯＥ１１ｂと第２の端面領域ＯＥ２１ｂの重なり具合が１／２以下である）ので、より十分な流動性が確保される。更に、第１の領域転写面１１ｂに対する第１の遷移転写面１１ｃの傾き角θ１（図４の対物レンズＯＥでは、１８０°−第１の端面領域ＯＥ１１ｂに対する第１の遷移領域ＯＥ１１ｃの傾き角θ１’）、及び第２の領域転写面２１ｂに対する第２の遷移転写面２１ｃの傾き角θ２（図４の対物レンズＯＥでは、１８０°−第２の端面領域ＯＥ２１ｂに対する第２の遷移領域ＯＥ２１ｃの傾き角θ２’）の少なくとも一方を３０°以上９０°未満としているので、より十分流動性が確保される。プラスチック素材の充填により、不図示のエアベントからキャビティＣＢ内に残存している空気が抜けるので、キャビティＣＢ内にエア溜まりが形成されることが抑制され、転写面に樹脂が精度良く密着することができる。

次に、溶融した樹脂が転写面１１ａ〜１１ｅ，２１ａ〜２１ｄの形状を転写した状態で固化した後、型温度を低下させて樹脂を冷却して固化させる。

その後、第１の型１０と第２の型２０とを相対的に移動させて型開きを行うと、図１（ｄ）に示すように、対物レンズＯＥを含む成形品が第１の型１０に貼り付いた状態で露出する。かかる成形品をゲートＧＴの位置でカットすることにより、単体の対物レンズＯＥが形成される。

ここで、比較例と比較して、本実施の形態の対物レンズについて説明する。図３は、比較例の対物レンズＯＥ’を示す断面図であり、図４は、上述した成形金型により成形された本実施の形態の対物レンズＯＥである。

図４において、対物レンズＯＥは、光軸Ｘを中心として、光軸Ｘを含む円形の第１の光学面ＯＥ１１ａと、それに続く輪帯状の第１の端面領域ＯＥ１１ｂと、それに続く輪帯状の第１の遷移領域ＯＥ１１ｃと、それに続いて最も外側になる環状のフランジ部ＯＥＦの第１端面ＯＥ１１ｄと、それに直交するフランジ部ＯＥＦの周面ＯＥ１１ｅと、更に第１の光学面ＯＥ１１ａに同軸に対向する円形の第２の光学面ＯＥ２１ａと、それに続く輪帯状の第２の端面領域ＯＥ２１ｂと、それに続く輪帯状の第２の遷移領域ＯＥ２１ｃと、それに続くフランジ部の第２端面ＯＥ２１ｄとを有している。フランジ部ＯＥＦの周面ＯＥ１１ｅには、ゲートをカットした跡ＧＴＣ（常に突出しているとは限らない）が形成されている。第１の光学面ＯＥ１１ａの曲率半径Ｒ１は、第２の光学面ＯＥ２１ａの曲率半径Ｒ２より小さくなっている。尚、不図示の光ピックアップ装置に組み付けたとき、第１の光学面ＯＥ１１ａが光源側になり、第２の光学面ＯＥ２１ａが光ディスク側になる。ここで、対物レンズＯＥの光軸上の厚さをｄ（ｍｍ）、波長λ１の光束における対物レンズＯＥの焦点距離をｆ（ｍｍ）、第１の端面領域１１ｂと第２の端面領域２１ｂとの光軸方向における最小間隔をｔ（ｍｍ）とすると、以下の式を満たす。
０．８≦ｄ／ｆ≦１．２ （１）
５．０≦ｄ／ｔ≦８．０ （２）

図４に示す対物レンズＯＥは、光軸に沿って見たときに、第１の端面領域ＯＥ１１ｂと第２の端面領域ＯＥ２１ｂとは部分的に重なっており、即ち第１の端面領域ＯＥ１１ｂの外周は、第２の端面領域ＯＥ２１ｂの外周よりも、距離Δ１だけ外側に位置し、又第１の端面領域ＯＥ１１ｂの内周は、第２の端面領域ＯＥ２１ｂの内周よりも、距離Δ２だけ光軸直交方向外側に位置している。

これに対し、図３に示す対物レンズＯＥ’は、光軸に沿って見たときに、第１の端面領域ＯＥ１１ｂと第２の端面領域ＯＥ２１ｂとが重なっており、即ち第１の端面領域ＯＥ１１ｂ’の外周は、第２の端面領域ＯＥ２１ｂ’の外周よりも、距離Δ１’だけ外側に位置し、又第１の端面領域ＯＥ１１ｂ’の内周は、第２の端面領域ＯＥ２１ｂ’の内周よりも、距離Δ２’だけ光軸直交方向内側に位置している。

ここで、図３に示す対物レンズＯＥ’は、射出成形時に、成形金型のスプールとランナーを介して供給された樹脂が、平行で光軸方向に重なっている第１の端面領域ＯＥ１１ｂ’と第２の端面領域ＯＥ２１ｂ’の転写面間を通過する際に大きな抵抗を受け、これにより第１の光学面ＯＥ１１ａ’に脈理を発生する恐れがある。

これに対し、本実施の形態の対物レンズＯＥによれば、光軸に沿って見たときに、第１の端面領域ＯＥ１１ｂと第２の端面領域ＯＥ２１ｂとは部分的に重なっているので、成形金型において最も絞られる絞り部の領域が少なくなるので、射出成形時における樹脂の抵抗を減少させることができ、これにより第１の光学面ＯＥ１１ａに脈理を発生することを抑制できる。

図５は、本実施の形態の変形例にかかる対物レンズの断面図である。図５に示す対物レンズＯＥは、光軸に沿って見たときに、第１の端面領域ＯＥ１１ｂと第２の端面領域ＯＥ２１ｂとは部分的に重なっており、即ち第１の端面領域ＯＥ１１ｂの外周は、第２の端面領域ＯＥ２１ｂの外周よりも、距離Δ１だけ内側に位置し、又第１の端面領域ＯＥ１１ｂの内周は、第２の端面領域ＯＥ２１ｂの内周よりも、距離Δ２だけ光軸直交方向内側に位置している。又、本変形例においては、フランジ部ＯＥＦの第２端面ＯＥ２１ｄよりも、第２の光学面ＯＥ２１ａの面頂点Ｐが、第１の光学面ＯＥ１１ａから遠い側に距離δだけシフトしている。

本変形例の対物レンズＯＥによれば、光軸に沿って見たときに、第１の端面領域ＯＥ１１ｂと第２の端面領域ＯＥ２１ｂとは部分的に重なっているので、成形金型において最も絞られる絞り部の領域が少なくなるので、射出成形時における樹脂の抵抗を減少させることができ、これにより第１の光学面ＯＥ１１ａに脈理を発生することを抑制できる。又、本変形例においては、フランジ部ＯＥＦの第２端面ＯＥ２１ｄよりも、第２の光学面ＯＥ２１ａの面頂点Ｐが外側に出っ張っているので、フランジ部ＯＥＦを介して対物レンズＯＥを光ピックアップ装置に固定する場合でも、第２の光学面ＯＥ２１ａに対向する光ディスク（不図示）との距離を確保でき、これによりワーキングディスタンスを確保できる。

図６は、本実施の形態の別な変形例にかかる対物レンズの断面図である。図６に示す対物レンズＯＥは、光軸に沿って見たときに、第１の端面領域ＯＥ１１ｂと第２の端面領域ＯＥ２１ｂとは重なっておらず、即ち第１の端面領域ＯＥ１１ｂの外周は、第２の端面領域ＯＥ２１ｂの内周よりも、距離Δだけ光軸直交方向内側に位置している。又、本変形例においても、フランジ部ＯＥＦの第２端面ＯＥ２１ｄよりも、第２の光学面ＯＥ２１ａの面頂点Ｐが、第１の光学面ＯＥ１１ａから遠い側に距離δだけシフトしている。

本変形例の対物レンズＯＥによれば、光軸に沿って見たときに、第１の端面領域ＯＥ１１ｂと第２の端面領域ＯＥ２１ｂとは重なっていないので、成形金型において最も絞られる絞り部の領域が少なくなるので、射出成形時における樹脂の抵抗を減少させることができ、これにより第１の光学面ＯＥ１１ａに脈理を発生することを抑制できる。尚、第１の端面領域ＯＥ１１ｂの内周を、第２の端面領域ＯＥ２１ｂの外周よりも、光軸直交方向外側に位置させてもよい。又、本変形例においても、フランジ部ＯＥＦの第２端面ＯＥ２１ｄよりも、第２の光学面ＯＥ２１ａの面頂点Ｐが外側に出っ張っているので、フランジ部ＯＥＦを介して対物レンズＯＥを光ピックアップ装置に固定する場合でも、第２の光学面ＯＥ２１ａに対向する光ディスク（不図示）との距離を確保でき、これによりワーキングディスタンスを確保できる。

図７は、本実施の形態の別な変形例にかかる対物レンズの断面図である。図７の変形例は、図６の対物レンズに対して、更にフランジ部ＯＥＦの第２端面ＯＥ２１ｄの外縁に切欠ＣＴを形成している。切欠ＣＴは、光ピックアップ装置に対して対物レンズＯＥを光軸方向に挟持して固定するレンズホルダＬＨ（点線で図示）の把持用に形成されている。このように切欠ＣＴを設ければ、レンズホルダＬＨをコンパクトにすることができると共に、光ディスク側（図７で右側）へのその突出量を極力抑えることができ、これにより実質的にワーキングディスタンスを確保できる。尚、切欠ＣＴは、少なくともフランジ部ＯＥＦの周面ＯＥ１１ｅに形成されていれば足りる。

図８は、変形例にかかる対物レンズを成形する成形金型の断面図である。図８に示すように、第１の型１０は、中心軸Ｘを中心として、レンズの第１の光学面を転写形成するための第１の光学転写面１１ａと、それに続く第１の端面領域を転写形成するための第１の領域転写面１１ｂと、それに続く第１の遷移領域を転写形成するための第１の遷移転写面１１ｃと、それに続くフランジ部の第１端面を転写形成するための第１のフランジ端転写面１１ｄとを、それぞれ複数個有する。第１の領域転写面１１ｂと第１のフランジ端転写面１１ｄとは、第１の光学転写面１１ａの中心軸Ｘ（レンズの光軸）に対して直交しており、第１の遷移転写面１１ｃは、中心軸Ｘに直交する平面に対して傾いている。ここで、第１の光学転写面１１ａの曲率半径Ｒ１は、第２の光学転写面２１ａの曲率半径Ｒ２より小さくなっており、第２の光学転写面２１ａには回折構造を形成するための微細構造を形成することができる。

更に第２の型２０は、中心軸Ｘを中心として、レンズの第２の光学面を転写形成するための第２の光学転写面２１ａと、それに続く第２の端面領域を転写形成するための第２領域転写面２１ｂと、それに続く第２の遷移領域を転写形成するための第２遷移転写面２１ｃと、それに続くフランジ部の第２端面を転写形成するための第２のフランジ端転写面２１ｄと、それに直交するフランジ部の周面を転写形成するための第２のフランジ周転写面２１ｅとを、それぞれ複数個有する。第２の領域転写面２１ｂと第２のフランジ端転写面２１ｄとは、第２の光学転写面２１ａの中心軸Ｘ（レンズの光軸）に対して直交しており、第２の遷移転写面２１ｃは、中心軸Ｘに直交する平面に対して傾いている。第１のフランジ周転写面１１ｅは抜き勾配を考慮して、中心軸Ｘに対して互いに逆方向に僅かに傾いた円錐状面となっている場合もある。

又、中心軸Ｘに沿って見たときに、第１の領域転写面１１ｂと第２の領域転写面２１ｂとは部分的に重なっておらず、即ち第１の領域転写面１１ｂの外周は、第２の領域転写面２１ｂの内周よりも、距離Δだけ内側に位置している。第１の遷移転写面１１ｃと第２の遷移転写面２１ｃとは、中心軸Ｘに直交する平面に対して互いに逆方向に傾いている。

図８に示すように、第２の型２０の第２のフランジ周転写面２１ｅの一部には、ゲート（供給口）ＧＴが形成されている。ゲートＧＴは、第１のフランジ端転写面１１ｄと、第２のフランジ周転写面２１ｅと、第２のフランジ端転写面１２ｄとにより転写成形されるフランジ部の光軸方向の中心から、第１の光学転写面１１ａに近い側にシフトしている。

成形時には、図８に矢印で示すように、光軸直交方向に対して傾いた斜め方向であって、第１のフランジ端転写面１１ｄ側から第２の光学面転写面２１ａに向かうようにプラスチック素材が流れるので、最も間隔が狭い第１の領域転写面１１ｂと第２の領域転写面２１ｂとの間をスムーズに通過することができる。従って、第２の光学転写面２１ａに微細構造を形成していた場合でも、その内部に効率的にプラスチック素材が充填されるため、高精度な光学面を形成できる。

図９は、波長λ１（３８０ｎｍ≦λ１≦４２０ｎｍ）の光束を光ディスクの情報記録面に集光して情報の記録及び／又は再生を行うＢＤ用光ピックアップ装置に用いるＮＡ０．７５の対物レンズを、ガラス素材から成形金型を用いて成形する工程を示す図である。図１０は、成形金型の拡大図である。成形金型は、第１の型１１０と第２の型１２０とを含み、両者が型締めされた状態で複数のキャビティを形成するようになっている。尚、図９におけるキャビティ形状は概略的である。

図１０に示すように、第１の型１１０は、中心軸Ｘを中心として、レンズの第１の光学面を転写形成するための第１の光学転写面１１１ａと、それに続く第１の端面領域を転写形成するための第１の領域転写面１１１ｂと、それに続く第１の遷移領域を転写形成するための第１の遷移転写面１１１ｃと、それに続くフランジ部の第１端面を転写形成するための第１のフランジ端転写面１１１ｄと、それに直交するフランジ部の周面を転写形成するための第１のフランジ周転写面１１１ｅとを、それぞれ複数個有する。第１の領域転写面１１１ｂと第１のフランジ端転写面１１１ｄとは、第１の光学転写面１１１ａの中心軸Ｘ（レンズの光軸）に対して直交しており、第１の遷移転写面１１１ｃは、中心軸Ｘに直交する平面に対して傾いている。ここで、第１の光学転写面１１１ａの曲率半径Ｒ１は、第２の光学転写面１２１ａの曲率半径Ｒ２より小さくなっている。

更に第２の型１２０は、中心軸Ｘを中心として、レンズの第２の光学面を転写形成するための第２の光学転写面１２１ａと、それに続く第２の端面領域を転写形成するための第２領域転写面１２１ｂと、それに続く第２の遷移領域を転写形成するための第２遷移転写面１２１ｃと、それに続くフランジ部の第２端面を転写形成するための第２のフランジ端転写面１２１ｄと、それに直交するフランジ部の周面を転写形成するための第２のフランジ周転写面１２１ｅとを、それぞれ複数個有する。第２の領域転写面１２１ｂと第２のフランジ端転写面１２１ｄとは、第２の光学転写面１２１ａの中心軸Ｘ（レンズの光軸）に対して直交しており、第２の遷移転写面１２１ｃは、中心軸Ｘに直交する平面に対して傾いている。第１のフランジ周転写面１１１ｅは抜き勾配を考慮して、中心軸Ｘに対して互いに逆方向に僅かに傾いた円錐状面となっている場合もある。第１の光学転写面１１１ａと第２の光学転写面１１１ｂのうち少なくとも一方には、回折構造を形成するための微細構造を形成することができる。

又、中心軸Ｘに沿って見たときに、第１の領域転写面１１１ｂと第２の領域転写面１２１ｂとは部分的に重なっており、即ち第１の領域転写面１１１ｂの外周は、第２の領域転写面１２１ｂの外周よりも、距離Δ１だけ内側に位置し、又第１の領域転写面１１１ｂの内周は、第２の領域転写面１２１ｂの内周よりも、距離Δ２だけ光軸直交方向内側に位置している。第１の遷移転写面１１１ｃと第２の遷移転写面１２１ｃとは、中心軸Ｘに直交する平面に対して互いに逆方向に傾いている。

次に、レンズの成形方法について説明する。まず、図９（ａ）に示すように、第２の型１２０に対向するようにして第１の型１１０をセットする。

更に第１の型１１０と第２の型１２０とを不図示のヒータにより加熱することにより、光学転写面１１１ａ、１２１ａを所定温度まで加熱した後、加熱溶融したガラス素材ＭＴを光学転写面１１１ａ、１２１ａの間に載置し、かかる状態から、図９（ｂ）に示すように、第２の型１２０に対して第１の型１１０を相対的に接近させ密着させて、所定の保圧にて型締めを行う。

このとき、光学転写面１１１ａ、１２１ａに押されたガラス素材ＭＴは、図１０に矢印で示すように光軸直交方向外側に流動するが、第１の領域転写面１１１ｂと第２の領域転写面１２１ｂとは部分的に重なっているので、最も間隔が狭い第１の領域転写面１１１ｂと第２の領域転写面１２１ｂとの間をガラス素材がスムーズに通過することができる。従って、フランジ部の端面等を高精度に成形転写することができる。

更に、図９（ｃ）に示すように、溶融したガラス素材ＭＴが転写面１１１ａ〜１１１ｅ，１２１ａ〜１２１ｅの形状を転写した状態で固化した後、型温度を低下させてガラス素材を冷却して固化させる。

その後、図９（ｄ）に示すように、第１の型１１０と第２の型１２０とを相対的に移動させて型開きを行うと、成形された対物レンズＯＥが露出するので、これを取り出せばよい。このようにして形成された対物レンズの光軸上の厚さをｄ（ｍｍ）、波長λ１の光束における対物レンズの焦点距離をｆ（ｍｍ）、第１の端面領域と第２の端面領域との光軸方向における最小間隔をｔ（ｍｍ）とすると、以下の式を満たす。ガラス製の対物レンズＯＥが、図４〜７と同様の形状を有して良いことはいうまでもない。
０．８≦ｄ／ｆ≦１．２ （１）
５．０≦ｄ／ｔ≦８．０ （２）

尚、フランジ部ＯＥＦは、以上述べた実施の形態の形状に限られない。例えば図１１に示すように、フランジ部ＯＥＦの光軸方向厚さは、第１の端面領域１１ｂと第２の端面領域２１ｂとの間隔より狭くても良い。かかる場合、第２の端面領域２１ｂはフランジ部ＯＥＦの外周面２１ｅと交差するまで、光軸直交方向に延在している。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。

１０、１１０ 第１の型
１１ａ、１１１ａ 第１の光学転写面
１１ｂ、１１１ｂ 第１の領域転写面
１１ｃ、１１１ｃ 第１の遷移転写面
１１ｄ、１１１ｄ 第１のフランジ端転写面
１１ｅ、１１１ｅ 第１のフランジ周転写面
２０、１２０ 第２の型
２１ａ、１２１ａ 第２の光学転写面
２１ｂ、１２１ｂ 第２の領域転写面
２１ｃ、１２１ｃ 第２の遷移転写面
２１ｄ、１２１ｄ 第２のフランジ端転写面
２１ｅ、１２１ｅ 第２のフランジ周転写面
２２ ランナー
ＣＢ キャビティ
ＯＥ 対物レンズ
ＯＥ１１ａ 第１の光学面
ＯＥ１１ｂ 第１の端面領域
ＯＥ１１ｃ 第１の遷移領域
ＯＥ１１ｄ 第１の端面
ＯＥ１１ｅ フランジ部周面
ＯＥ２１ａ 第２の光学面
ＯＥ２１ｂ 第２の端面領域
ＯＥ２１ｃ 第２の遷移領域
ＯＥ２１ｄ 第２の端面
ＯＥＦ フランジ部
Ｘ 中心軸（光軸）
ＧＴ ゲート

Claims (13)

1. 少なくとも波長λ１（３８０ｎｍ≦λ１≦４２０ｎｍ）の光束を光ディスクの情報記録面に集光して情報の記録及び／又は再生を行うＮＡ０．７５以上の光ピックアップ装置用の対物レンズであって、
   第１の光学面と、
   前記第１の光学面に対して対向する側に形成され、前記第１の光学面よりも曲率半径が大きい第２の光学面と、
   前記対物レンズの外周に形成されたフランジ部と、
   前記第１の光学面と前記フランジ部の外周との間に形成され、光軸に略直交する第１の端面領域と、
   前記第２の光学面と前記フランジ部の外周との間に形成され、光軸に略直交する第２の端面領域と、を有し、
   光軸方向に見たときに、前記第１の端面領域と前記第２の端面領域とは、全く重なっていないか、一部のみが重なっており、更に以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の対物レンズ。
   ０．８≦ｄ／ｆ≦１．２ （１）
   但し、
   ｄ：前記対物レンズの光軸上の厚さ（ｍｍ）
   ｆ：前記波長λ１の光束における前記対物レンズの焦点距離（ｍｍ）である。
2. 更に以下の式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
   ０．９≦ｄ／ｆ≦１．１ （１’）
3. 更に以下の式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
   ５．０≦ｄ／ｔ≦８．０ （２）
   但し、
   ｔ：前記第１の端面領域と前記第２の端面領域との光軸方向における最小間隔（ｍｍ）である。
4. 前記第１の端面領域の外周は、前記第２の端面領域の外周よりも半径方向外側に位置していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
5. 前記対物レンズの素材は、金型の外部から供給口を介して供給されたプラスチック素材を前記金型により転写成形することによって形成されており、前記供給口は、前記フランジ部の光軸方向中心よりも前記第２の光学面側にあることを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
6. 前記対物レンズは、ガラス素材を金型により転写成形することによって形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
7. 前記第１の端面領域の外周は、前記第２の端面領域の外周よりも半径方向内側に位置していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
8. 前記対物レンズの素材は、金型の外部から供給口を介して供給されたプラスチック素材を前記金型により転写成形することによって形成されており、前記供給口は、前記フランジ部の光軸方向中心よりも前記第１の光学面側にあることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
9. 前記対物レンズは、ガラス素材を金型により転写成形することによって形成されていることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
10. 前記第２の光学面の面頂点は、前記フランジ部の光軸方向における端面よりも、前記第１の光学面から遠い側に設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
11. 前記フランジ部の一部に切欠が形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
12. 前記第１の光学面と前記第２の光学面のうち少なくとも一方に回折構造が形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
13. 前記第１の光学面と、前記第２の光学面と、前記第１の端面領域と、前記第２の端面領域と、前記フランジ部の表面とを転写する転写面を有し、請求項１〜１２のいずれかに記載の対物レンズを成形することを特徴とする成形金型。

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