JP5263208B2 - 光学素子の製造方法、光学素子、及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラスチックレンズ等の光学素子の製造方法、これを用いて製造された光学素子、及び光ピックアップ装置に関する。

光学素子の製造方法のうち、光学素子の仕上げとして、光学素子の成形時に形成される不要なゲート部を切除するものがある（特許文献１等参照）。これにより、光学素子の外周部にゲート部が残らないようにし、光学素子を装置や治具等に装着可能にする。

特開２００１−２７２５０１号公報

しかしながら、特許文献１のような光学素子の製造方法では、ゲート部を切除した光学素子の外周部において、ゲート部の除去跡の上下の稜線に切り残しすなわちバリが生じるという問題がある。この場合、光学素子を装置や治具等に装着する際に、正確に設置することが困難となる。

そこで、本発明は、ゲート部を切除した光学素子の外周部において、ゲート部の切除跡の稜線にバリが生じることを防止する光学素子の製造方法、これを用いて製造した光学素子、及び光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る光学素子の製造方法は、光学素子の外周部に連続して形成されたゲート部を切除する対象部切断工程と、対象部切断工程後に、光学素子のうちゲート部の切除跡の稜線に沿って稜線部を切削する稜線加工工程とを有し、稜線加 工工程により切削される部分の高さは、光学素子の外周部に設けられた成形面取り部の高 さよりも小さいことを備えることを特徴とする。

上記光学素子の製造方法では、光学素子に残ったゲート部を切除した後に、ゲート部の切除跡の稜線に沿って稜線部を切削加工することにより、光学素子にバリが生じることを防止することができる。これにより、光学素子を装置や治具に装着する際に正確に設置することができる。

本発明の具体的な態様では、対象部切断工程は、光学素子とゲート部との境界を切除し分離する第１切断工程と、第１切断工程後、外周部に残ったゲート部を外周部から切除する第２切断工程とを備えることを特徴とする。この場合、ゲート部の切除を２段階に分けて行うことにより、ゲート部を容易にかつ精密に切除することができる。

本発明の別の態様では、第２切断工程と、稜線加工工程とを同時に行うことを特徴とする。この場合、稜線加工工程を効率よく迅速に行うことができる。

本発明のさらに別の態様では、稜線加工工程において、光学素子の稜線部を面取り形状に切削することを特徴とする。この場合、ゲート部の切除跡の稜線が鋭利でなくなるため、搬送時や組み立て時等において、稜線部を切削した後の外周部の稜線加工部に傷がつきにくくなる。

本発明のさらに別の態様では、面取り形状は、角面取り形状及びＲ面取り形状のいずれか一方であることを特徴とする。ここで、角面取り形状とは、交差する面部分を所定の傾斜角度でカットした面取り形状であり、Ｒ面取り形状とは、交差する面部分を丸形状にカットした面取り形状である。この場合、面取り形状を角面取り形状及びＲ面取り形状のいずれか一方にすることにより、光学素子を装置や治具の組み付け部分や位置決め部分等に装着しやすくすることができる。

本発明のさらに別の態様では、角面取り形状の傾斜角度は、３０度以上６０度以下であることを特徴とする。この場合、角面取り形状の傾斜角度を３０度以上６０度以下にすることにより、ゲート部の切除跡の稜線を鋭利でない実質的な面取り形状にすることができる。

本発明のさらに別の態様では、光学素子は、光学部に設けた光学機能面の少なくとも一部に複数の段差からなる光路差付与構造を有する多波長互換レンズであることを特徴とする。この場合、光学素子にバリが生じることを防ぐことにより、高精度の多波長互換レンズを高精度で組み付け等することができる。なお、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付与する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。本発明の光路差付与構造は回折構造であることが好ましい。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差及び／又は位相差が付与される。

本発明のさらに別の態様では、対象部切断工程と稜線加工工程において、エンドミルを用いて切除及び切削の少なくとも一方を行うことを特徴とする。この場合、エンドミルを用いることにより、機械的な切削によって精密に光学素子を仕上げ加工することができる。
本発明のさらに別の態様では、光学素子の開口数は０．７５以上、０．９以下である。 本発明のさらに別の態様では、光学素子は、光ピックアップ用の対物レンズであって、 以下の式
０．９≦ｄ／ｆ≦１．８
を満たす。
ここで、
ｄ：対物レンズの光軸上の厚さ（ｍｍ）
ｆ：波長λ１の光束における対物レンズの焦点距離（ｍｍ）
本発明のさらに別の態様では、稜線加工工程により切削される部分の高さＨは１／１０ ０ｍｍ以上１／１０ｍｍ以下である。

上記課題を解決するため、本発明に係る光学素子は、光学機能面を有する光学部と、光学部の周囲に設けられた外周部と、を備え、外周部に形成されたゲート部の切除跡の稜線加工部が、面取り形状を有しており、外周部のうちゲート部の切除跡を除く領域には成形 面取り部が設けられており、稜線加工部の高さは、成形面取り部の高さよりも小さいことを特徴とする。この場合、バリの発生を低減させた光学素子とすることができる。これにより、光学素子を装置や治具に装着する際に正確に設置することができる。また、ゲート部の切除跡の稜線加工部が面取り形状を有するため、稜線が鋭利でなくなり、搬送時や組み立て時等において、稜線加工部に傷がつきにくくなる。
本発明の別の態様では、光学素子は樹脂製である。

本発明の別の態様では、外周部のうちゲート部の切除跡に設けられた稜線加工部と、外周部のうちゲート部の切除跡を除く領域に設けられた成形面取り部とを有し、稜線加工部は、成形面取り部よりも小さいことを特徴とする。この場合、稜線加工部が成形面取り部よりも小さいことにより、成形品である光学素子の形状にほとんど影響を与えずにゲート部の切除跡の稜線部を切削することができる。

本発明のさらに別の態様では、上記光学素子が光ピックアップ用の対物レンズであって、以下の式
０．９≦ｄ／ｆ≦１．８ （１）
を満たすことを特徴とする。ここで、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）とする。この場合、上記光学素子が例えば短波長、高ＮＡの光ディスク（例えば、ＢＤ）に対応する対物レンズの場合でも、上記式（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。また、光学機能面へのゴミの付着が低減されるため、短波長、高ＮＡの光ディスクに対応する対物レンズであっても製造や取り扱いを容易にすることができる。
本発明の光ピックアップ装置は、少なくとも波長３９０ｎｍ以上、４２０ｎｍ以下の波 長λ１の光束を出射するレーザ光源と対物レンズとを有し、レーザ光源から出射された波 長λ１の光を対物レンズによってBlu-ray用の光ディスク上にスポットを形成するように 集光させる光ピックアップ装置であって、対物レンズは光学機能面を有する光学部と、光 学部の周囲に設けられた外周部と、を備え、外周部に形成されたゲート部の切除跡の稜線 加工部が、面取り形状を有しており、外周部のうちゲート部の切除跡を除く領域には成形 面取り部が設けられており、稜線加工部の高さは、成形面取り部の高さよりも小さい。
本発明の別の態様では、対物レンズは、外周部のうち、光ディスク側の稜線が面取り形 状となっている。
本発明のさらに別の態様では、光ピックアップ装置は多波長互換用であり、対物レンズ は以下の式
０．９≦ｄ／ｆ≦１．８
を満たす。
ここで、
ｄ：対物レンズの光軸上の厚さ（ｍｍ）
ｆ：波長λ１の光束における対物レンズの焦点距離（ｍｍ）

（Ａ）は、第１実施形態に係るレンズの正面図であり、（Ｂ）、は、（Ａ）に示すレンズのＡ矢視側面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）に示すレンズのＢ矢視側面図である。 加工装置を説明するブロック図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、図１のレンズを加工するための図２の加工装置に組み込まれたチャック装置等の平面図及び側面図である。 第２実施形態に係るレンズを説明する側面図である。 図４のレンズを加工するための加工装置に組み込まれたチャック装置等の側面図である。 第３実施形態に係るレンズを説明する側面図である。 図６のレンズを加工するための加工装置に組み込まれたチャック装置等の側面図である。 第４実施形態に係るレンズを説明する側面図である。

〔第１実施形態〕
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態に係る光学素子及び光学素子の製造方法について説明する。

図１（Ａ）、１（Ｂ）、及び１（Ｃ）に示すレンズ１００は、樹脂製の小型の回折屈折複合レンズであり、例えば光ピックアップ装置等に用いられるコリメータレンズや対物レンズ等のピックアップレンズである。レンズ１００は、光学的機能を有する光学的機能部としての光学部に相当する本体部１０１と、本体部１０１の外周に延在する環状の外周部に相当するフランジ部１０２とを備える。図１（Ｂ）等において、本体部１０１は、その上側(レーザ光源側)に曲率の大きい第１光学面ＯＳ１と、その下側(情報記録媒体側)に曲率の小さい第２光学面ＯＳ２とを有する。本体部１０１において、第１光学面ＯＳ１は、多波長互換のため、回折構造の段差を有する微細構造（複数の段差からなる光路差付与構造）を有している。つまり、レンズ１００は、短波長で高開口数の規格と、中波長で中程度の開口数の規格と、長波長で低開口数の規格とに対応する３波長互換光学素子であり、第１光学面ＯＳ１に設けた微細構造は、各波長に適合して集光を可能にする形状を有している。図示の例では、第１光学面ＯＳ１は、開口数の異なる３波長の光束に対応するため同心の３つの領域に分割されており、内側から外側に向かって３波長互換領域ＡＲ１と、２波長互換領域ＡＲ２と、１波長専用領域ＡＲ３とで構成される。これらすべての領域ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３により、例えば開口数（ＮＡ）０．８５でＢＤ（Blu-ray Disc）の波長（４０５ｎｍ）を選択的に回折等させることにより集光させ、ＢＤの光ディスク上に最適なスポットを形成する。また、光軸ＯＡから離れた最周辺側を除いた領域ＡＲ１，ＡＲ２により、例えば開口数（ＮＡ）０．６でＤＶＤ（Digital Versatile Disc）の波長（６５０ｎｍ）を選択的に回折等させることにより集光させ、ＤＶＤの光ディスク上に最適なスポットを形成する。また、光軸ＯＡ側の領域ＡＲ１により、例えば開口数（ＮＡ）０．４５でＣＤ（Compact Disc）の波長（７８０ｎｍ）を選択的に回折等させることにより集光させ、ＣＤの光ディスク上に最適なスポットを形成する。

フランジ部１０２は、レンズ１００の組み付けや測定に際して基準面となる環状面１０２ａを有する輪帯部分１０２ｂと、輪帯部分１０２ｂから本体部１０１の一方の第２光学面ＯＳ２側に延びる筒状の支持部分１０２ｃとを有する。輪帯部分１０２ｂの環状面１０２ａは、光軸ＯＡに垂直に延び、支持部分１０２ｃは、光軸ＯＡに平行に延びている。支持部分１０２ｃは、レンズ１００を支持するために設けられており、下側に環状の底面１０２ｄを有する。支持部分１０２ｃは、レンズ１００の保管や搬送に際して第２光学面ＯＳ２を保護する役割を有する。支持部分１０２ｃは、その一部の外側に、成形後の仕上げ加工によって形成された浅い切り欠き状の切断部１０３を有している。

切断部１０３は、支持部分１０２ｃの側面ＳＳの特定領域を厚み方向すなわち光軸ＯＡ方向に関して一括して除去したものである。切断部１０３は、支持部分１０２ｃの側面ＳＳ側に位置し、本体部１０１から略一定距離離れている。切断部１０３は、平面視でフランジ部１０２に沿って半径方向にわずかに窪んだ凹部となっており、全体として凸の円筒面状の切断面１０３ａを有する。図１（Ｂ）に示すように、フランジ部１０２の下面である底面１０２ｄと切断面１０３ａとの境界１０３ｂには、角面取り加工（例えばＣ面取り加工）が施されて稜線部１０３ｄが除去されており、残された稜線加工部１０３ｃは、斜面状の角面取り形状となっている。具体的には、稜線加工部１０３ｃの傾斜角度θ１は、例えば３０度以上６０度以下であり、特にＣ面取り形状の場合はθ１＝４５度となっている。また、稜線加工部１０３ｃの高さＨは、例えば１／１００ｍｍ以上１／１０ｍｍ以下となっている。

なお、レンズ１００の加工前には、フランジ部１０２の側面ＳＳすなわち支持部分１０２ｃの一部にゲート部ＧＰが形成されており、加工後のレンズ１００では、切断部１０３の形成に伴ってゲート部ＧＰが除去されている。また、ゲート部ＧＰの切除跡の下側については、バリ除去等を目的として、底面１０２ｄと切断面１０３ａとの境界１０３ｂにおいて稜線部１０３ｄが切削されて、上記のような形状的特徴を有する稜線加工部１０３ｃが形成されている。つまり、本実施形態において、加工前のレンズ１００のうち、このゲート部ＧＰと切断部１０３を形成するための支持部分１０２ｃの一部（加工領域Ａ０）とが、切削又は切除加工によって除去される加工対象部となっている。

以下、図２等を参照して、図１（Ａ）等に示すレンズ１００の加工装置及び加工方法について説明する。
図２は、レンズ１００の加工に用いる加工装置について説明する図である。この加工装置１０は、加工対象のレンズ１００からゲート部ＧＰ等を除去するための装置である。加工装置１０は、ホルダ装置２０と、切削ユニット３０と、ＮＣ装置４０と、集塵装置６０と、制御装置７０とを備える。

まず、ホルダ装置２０は、レンズホルダとして、支持ステージ２１とチャック装置２２とを備える。チャック装置２２は、レンズ支持部として、レンズ１００を着脱可能に固定する。この際、チャック装置２２は、レンズ１００を一方の下面側から支持してレンズ１００を水平に保持するとともに、レンズ１００の外周の一部に形成されたゲート部ＧＰが切削ユニット３０側に向くように保持している。

図３（Ａ）及び３（Ｂ）に示すように、チャック装置２２は、支持台８１と、移動制限部材８２ａ，８２ｂと、後側チャック部８３と、上面チャック部８４とを備える。支持台８１は、支持面８１ａと、凹部８１ｂとを有する。支持面８１ａは、レンズ１００のフランジ部１０２の底面１０２ｄを支持してレンズ１００を水平に保つ平坦面となっている。凹部８１ｂは、レンズ１００の本体部１０１の下側に突起が形成されている場合に、これを収納するためのものであり、支持台８１の先端側に設けられている。ここで、レンズ１００は、本体部１０１の下側すなわち第２光学面ＯＳ２が支持台８１側になるように載置される。これにより、支持面８１ａ又は凹部８１ｂは、加工時にレンズ１００の本体部１０１の下側の第２光学面ＯＳ２を保護する。なお、ホルダ装置２０に固定されたレンズ１００のうちゲート部ＧＰその他の加工対象部は、支持台８１の正面側に突起して配置されており、切削ユニット３０による加工を妨げないようになっている。

一対の移動制限部材８２ａ，８２ｂは、支持台８１の先端側すなわち−Ｘ側に形成されている。両移動制限部材８２ａ，８２ｂは、例えば三角柱状の部材であり、それらの側面８２ｃ，８２ｃは、支持面８１ａに垂直に延びている。移動制限部材８２ａ，８２ｂのそれぞれの側面８２ｃ，８２ｃがレンズ１００の支持部分１０２ｃの側面ＳＳに当接することで、レンズ１００の−Ｘ側への移動を制限する。後側チャック部８３は、一対の移動制限部材８２ａ，８２ｂの後方であって、支持台８１の奥側に配置されている。後側チャック部８３は、レンズ１００の側面ＳＳに向けて進退可能な突き押しロッド８３ａと、突き押しロッド８３ａを進退動作させるロッド駆動部８３ｂとを有する。突き押しロッド８３ａの端面８３ｃは、前進した動作状態でレンズ１００の側面ＳＳに当接し、側面ＳＳを適当な圧力で付勢する。これにより、一対の移動制限部材８２ａ，８２ｂと突き押しロッド８３ａとによって挟むようにして、支持台８１上にレンズ１００をアライメントした状態で固定することができる。なお、レンズ１００の固定の直前に、支持台８１上でレンズ１００を微小回転させることにより、ゲート部ＧＰが光軸ＯＡを基準として正確に正面すなわち−Ｘ方向に向くように調整することができる。

上面チャック部８４は、支持台８１等の上方に配置されている。上面チャック部８４は、レンズ１００のフランジ部１０２の環状面１０２ａに向けて進退可能な筒部材８４ａと、筒部材８４ａを進退動作させる筒部材駆動部８４ｂとを有する。筒部材８４ａの端面８４ｃは、前進した動作状態でレンズ１００のフランジ部１０２の環状面１０２ａに軽く当接し、フランジ部１０２の環状面１０２ａを適当な圧力で下方に付勢する。これにより、レンズ１００を支持台８１と筒部材８４ａとによって挟むことになり、レンズ１００の固定を安定させることができる。このように、レンズ１００を固定することで、エンドミル３１による加工中にレンズ１００が回転等するのを確実に防ぐことができる。なお、筒部材８４ａは、加工時にレンズ１００の本体部１０１の上側の第１光学面ＯＳ１を保護する機能も有する。

図２に戻って、切削ユニット３０は、加工部として、エンドミル３１と、回転駆動部３３と、集塵カバー３４とを備える。切削ユニット３０のうちエンドミル３１は、Ｚ軸に平行な軸ＡＸまわりに回転することによってレンズ１００に付随的に形成されたゲート部ＧＰ等を機械的な切削によって除去する切除具である。この際、図３（Ａ）、３（Ｂ）等に示すように、加工対象部として、ゲート部ＧＰだけでなく、フランジ部１０２の支持部分１０２ｃの一部であって、加工後の切断部１０３の反転形状に対応する部分を含めた加工領域Ａ０が除去される。エンドミル３１は、ゲート部ＧＰ等の側面をその先端部３１ａによって切削加工することによって、切断面１０３ａに相当する切削面Ｓ１を形成する。また、切削面Ｓ１の形成と同時に、フランジ部１０２の底面１０２ｄと切断面１０３ａとの境界１０３ｂから稜線部１０３ｄを切削して稜線加工部１０３ｃを形成する（図１参照）。ここで、エンドミル３１は、図３（Ｂ）に例示するように、その先端部３１ａの根元部分Ｒ１が軸ＡＸに対して所定の傾斜角度θ２を有している。例えば、Ｃ面取り加工の場合、傾斜角度θ２は４５度となっている。これにより、フランジ部１０２に残ったゲート部ＧＰを除去するとともに、図１（Ａ）等に示す稜線加工部１０３ｃに所望の傾斜角度θ１（＝θ２）の角面取り形状を有する稜線加工部１０３ｃを設けることができる。図２に示す回転駆動部３３は、エンドミル３１をレンズ１００の光軸ＯＡに平行な軸ＡＸのまわりに高速で回転させる。集塵カバー３４は、回転駆動部３３を支持するフレーム部材（不図示）に固定されている。集塵カバー３４は、エンドミル３１を全体的に覆って、エンドミル３１による加工部位から切除粉が飛散することを防止するとともに、エンドミル３１の加工刃部分を部分的に露出させている。

ＮＣ装置４０は、切削ユニット３０を支持して２次元的に変移させることができる位置駆動装置である。この場合、ホルダ装置２０に対して切削ユニット３０を直線的又は曲線的に光軸ＯＡに垂直な方向に送り移動させることにより、エンドミル３１の回転軌跡及び移動軌跡に対応して、レンズ１００のゲート部ＧＰその他の加工対象部を切除することができる。なお、ＮＣ装置４０は、切削ユニット３０の光軸ＯＡ方向の位置を調整可能な構造となっている。

集塵装置６０は、吸気装置６１と、吸引ダクト６２とを備える。吸気装置６１は、排気ファンやフィルタを有する。吸引ダクト６２は、吸気装置６１から延びており、切削ユニット３０に設けた集塵カバー３４の後部に接続されている。吸引ダクト６２は、集塵カバー３４内すなわちエンドミル３１の周囲に発生する切除粉を吸い込んで吸気装置６１に送り込む。

制御装置７０は、加工装置１０の動作を全体として統括的に制御しており、ホルダ装置２０によるレンズ１００の保持動作を制御し、切削ユニット３０やＮＣ装置４０によるレンズ１００の切削動作を制御し、集塵装置６０の動作を制御する。

以下、レンズ１００の加工工程について説明する。本実施形態において、加工工程は、ゲート部ＧＰを切除する対象部切断工程と、対象部切断工程後のレンズ１００のうちゲート部ＧＰの切除跡において底面１０２ｄと切断面１０３ａとの境界１０３ｂを切削する稜線加工工程とで構成される。

図２の加工装置１０を利用して、まず対象部切断工程として、レンズ１００のフランジ部１０２とゲート部ＧＰとの境界を切除し分離する第１切断工程と、第１切断工程後、フランジ部１０２からフランジ部１０２に残ったゲート部ＧＰを切除する第２切断工程とを行う。第１切断工程において、ニッパーやカッター等を用いて成形品であるレンズ１００のフランジ部１０２に延びるゲート部ＧＰの根元付近で切断を行い、レンズ１００とゲート部ＧＰとを分離する。この際、フランジ部１０２には、ゲート部ＧＰがわずかに残った状態となっている。

次に、第２切断工程において、図２のエンドミル３１を用いてフランジ部１０２に残ったゲート部ＧＰを切除する。なお、第２切断工程と並行して稜線加工工程も行われ、レンズ１００のゲート部ＧＰの切除跡の稜線に沿って稜線部１０３ｄを切削する。具体的には、エンドミル３１は、軸ＡＸのまわりに高速で回転しつつ、フランジ部１０２の外周に沿いつつ−Ｙ方向に一定速度で移動する。この際、フランジ部１０２の側面ＳＳの外側にあるゲート部ＧＰとともに、稜線部１０３ｄが除去される。この結果、切除跡又は切削加工面として、切削面Ｓ１すなわち切断面１０３ａと稜線加工部１０３ｃとが形成される。

上記光学素子の製造方法では、レンズ１００のフランジ部１０２に残ったゲート部ＧＰを切除した後に、ゲート部ＧＰの切除跡の稜線に沿って稜線部１０３ｄを切削加工することにより、レンズ１００にバリが生じることを防止することができる。これにより、レンズ１００を装置や治具に装着する際に正確に設置することができる。また、稜線加工部１０３ｃを角面取り形状とすることにより、底面１０２ｄと切断面１０３ａとの境界１０３ｂが鋭利でなくなるため、搬送時や組み立て時等において、稜線加工部１０３ｃに傷がつきにくくなる。

また、上記製造方法により製造された光学素子は、レンズ１００にバリが生じることを防ぐことによりレンズ１００の光学面ＯＳ１，ＯＳ２にゴミがつかないため、特に回折構造のような微細構造を有し、僅かなゴミが微細構造の間に入り込むことにより、光学性能に大きな影響を与える多波長互換レンズのような高精度のレンズ１００の製造や取り扱いを容易にすることができる。

また、上記製造方法により製造された光学素子が、例えば、波長３９０ｎｍ以上、４２０ｎｍ以下の波長λ１のレーザ光を用い、必要開口数（ＮＡ）がそれぞれ０．９以下、０．７５以上であるような光ディスク（例えば、ＢＤ等）に用いる対物レンズである場合、対物レンズの光軸上の厚さｄ（ｍｍ）と、波長λ１の光束における対物レンズの焦点距離ｆ（ｍｍ）が以下の式を満たすことが好ましい。
０．９≦ｄ／ｆ≦１．８ （１）
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ｆに対する光軸上の厚さｄ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、作動距離が確保できなくなったりするという課題が生じる。一方、対物レンズの焦点距離ｆに対する光軸上の厚さｄ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。上記式（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。また、このような短波長、高ＮＡの光ディスクに対応する対物レンズは、他のＤＶＤ用やＣＤ用の対物レンズに比して、高精度の光学特性が要求されるため、僅かなゴミの付着も許されない。即ち、ゴミの付着という課題がより大きなものになるが、本発明はそのような大きな課題を有する短波長、高ＮＡの光ディスクに対応する対物レンズであっても製造や取り扱いを容易にすることができる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係るレンズについて説明する。なお、第２実施形態に係るレンズは、第１実施形態のレンズ１００を変更したものであり、特に説明しない部分は、第１実施形態と同様であるものとする。

図４に示すように、第２実施形態のレンズ２００に形成された切断部２０３は、光軸ＯＡ方向に垂直な方向に窪んだ凹部となっている点で第１実施形態と一致するが、フランジ部１０２の下面である底面１０２ｄと切断面２０３ａとの境界２０３ｂにＲ面取り加工が施されている点で第１実施形態と異なる。つまり、第２実施形態に係るレンズ２００の稜線加工部２０３ｃは、Ｒ面取り形状となっている。稜線加工部２０３ｃの高さＨは、例えば１／１００ｍｍ以上１／１０ｍｍ以下となっている。なお、Ｒ形状の寸法は、レンズ２００の取り付け方法にもよるが、レンズ２００を設置する装置や治具の組み付け部分や位置決め部分のＲ形状よりも大きいことが望ましい。

図４のレンズ２００の加工は、図５に示すようなエンドミル２３１を用いて行われる。エンドミル２３１は、図５に例示するように、その先端部３１ａの根元部分Ｒ１が軸ＡＸに対して丸みをおびている。これにより、フランジ部１０２に残ったゲート部ＧＰを除去するとともに、図４に示すフランジ部１０２のゲート部ＧＰの切除跡の稜線から稜線部２０３ｄを切削し、稜線加工部２０３ｃに所望のＲ面取り形状を設けることができる。

〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係るレンズについて説明する。なお、第３実施形態に係るレンズは、第１実施形態のレンズ１００を変更したものであり、特に説明しない部分は、第１実施形態と同様であるものとする。

図６に示すように、第３実施形態のレンズ３００に形成された切断部３０３は、光軸ＯＡ方向に垂直な方向に窪んだ凹部となっている点で第１実施形態と一致するが、フランジ部１０２の上面である環状面１０２ａと切断面３０３ａとの境界３０３ｅの稜線加工部３０３ｆにも角面取り加工が施されている点で第１実施形態と異なる。つまり、第３実施形態に係るレンズ３００の上下の稜線加工部３０３ｃ，３０３ｆは、角面取り形状、例えばＣ面取り形状となっている。

図６のレンズ３００の加工は、図７に示すようなエンドミル３３１を用いて行われる。エンドミル３３１は、図７に例示するように、フランジ部の厚さに相当する部分のみの径を小さくした中間部３３１ａの根元部分Ｒ１及び先端部分Ｒ２が軸ＡＸに対して所定の傾斜角度θ２を有している。これにより、フランジ部１０２に残ったゲート部ＧＰを除去するとともに、図６に示すフランジ部１０２のゲート部ＧＰの切除跡の上下の稜線から稜線部３０３ｄ，３０３ｇを切削し、稜線加工部３０３ｃ，３０３ｆに所望の傾斜角度θ１（＝θ２）の角面取り形状、例えばＣ面取り形状を同時に設けることができる。

なお、本実施形態において、エンドミル３３１の先端部３３１ａの根元部分Ｒ１及び先端部分Ｒ２が軸ＡＸに対して丸みをおびたものを用いてもよい。この場合、上下の稜線の稜線加工部がＲ面取り形状となる。

〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態に係るレンズについて説明する。なお、第４実施形態に係るレンズは、第１実施形態のレンズ１００を変更したものであり、特に説明しない部分は、第１実施形態と同様であるものとする。

図８に示すように、第４実施形態のレンズ４００に形成された切断部４０３は、光軸ＯＡ方向に垂直な方向に窪んだ凹部となっている点で第１実施形態と一致するが、フランジ部１０２の上下の縁部４０２ｅに成形金型によって成形された比較的大きい成形面取り部４０２ｆを有する点で第１実施形態と異なる。ここで、第１実施形態に係るレンズ１００にも通常成形面取り部は形成されるが、第４実施形態に係るレンズ４００のような比較的大きい面取りよりも微小なものとなっている。

フランジ部１０２の下側の縁部４０２ｅのうちゲート部ＧＰの切除跡の下側の稜線には、稜線加工部４０３ｃが形成されている。つまり、フランジ部１０２の下側の縁部４０２ｅのうち切除跡を除いた領域には、成形面取り部４０２ｆが形成されている。稜線加工部４０３ｃの高さＨ１は、成形面取り部４０２ｆの高さＨ２よりも小さくなっている。具体的には、稜線加工部４０３ｃの高さＨ１は、例えば１／１００ｍｍ以上１／１０ｍｍ以下であり、成形面取り部４０２ｆの高さＨ２は、例えば５／１００ｍｍ以上となっている。これにより、成形品であるレンズ４００の形状にほとんど影響を与えずに切除跡の稜線加工部４０３ｃを形成することができる。

なお、本実施形態において、稜線加工部４０３ｃをＲ面取り形状としてもよい。また、ゲート部ＧＰの切除跡の上下の稜線に角面取り形状やＲ面取り形状を設けてもよい。

以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態において、レンズ１００等の第１光学面ＯＳ１が段差の微細構造を有するとしたが、微細構造を有しないレンズでもよい。

上記実施形態において、切断部１０３，２０３，３０３，４０３を平面視でフランジ部１０２に沿って半径方向にわずかに窪んだ凹部としたが、切断部１０３，２０３，３０３，４０３の形状は適宜変更することができる。例えば、フランジ部１０２の側面ＳＳの特定領域を光軸ＯＡ方向に平行な面上で直線的に除去してもよい。

上記実施形態において、一本のエンドミル３１，２３１，３３１で加工を行っているが複数のエンドミルでレンズ１００，２００，３００，４００のゲート部ＧＰを除去することもできる。

上記実施形態において、切除具としてエンドミル３１，２３１，３３１を用いる場合について説明したが、エンドミル３１，２３１，３３１に代えて砥石等の研削具やヤスリ状又は刃物状の加工具を用いてゲート部ＧＰ等を除去することができる。

上記実施形態において、レンズ１００，２００，３００，４００を回転させながら、エンドミル３１等で切削等してゲート部ＧＰ等を除去してもよい。

上記実施形態において、第１切断工程及び稜線加工工程を同時に行ったが、エンドミル３１，２３１，３３１を適宜駆動させ、各工程を別々に行ってもよい。

上記実施形態において、稜線の稜線加工部の高さＨを１／１００ｍｍ以上１／１０ｍｍ以下としたが、レンズ１００，２００，３００，４００の形状や材質によって適宜変更することができる。

第４実施形態において、稜線加工部４０３ｃの高さＨ１を、成形面取り部４０２ｆの高さＨ２よりも小さくしたが、稜線加工部４０３ｃの高さＨ１を、成形面取り部４０２ｆの高さＨ２よりも大きくしてもよい。

１０…加工装置、 ２０…ホルダ装置、 ２２…チャック装置、 ３０…切削ユニット、 ３１，２３１，３３１…エンドミル、 ３３…回転駆動部、 ３４…集塵カバー、 ４０…ＮＣ装置、 ６０…集塵装置、 ６１…吸気装置、 ６２…吸引ダクト、 ７０…制御装置、 ８１…支持台、 ８２ａ，８２ｂ…移動制限部材、 ８４…上面チャック部、 Ａ０…加工領域、 ＡＸ…軸、 １００，２００，３００，４００…レンズ、 １０１…本体部、 １０２…フランジ部、 １０３，２０３，３０３，４０３…切断部、 １０３ａ，２０３ａ，３０３ａ…切断面、 １０３ｂ，２０３ｂ，３０３ｂ，３０３ｅ…稜線、 １０３ｃ，２０３ｃ，３０３ｃ，３０３ｆ，４０３ｃ…稜線加工部、 １０３ｄ，２０３ｄ，３０３ｄ，３０３ｇ…稜線部、 ＧＰ…ゲート部、 ＯＡ…光軸、 ＯＳ１，ＯＳ２…光学面、 Ｓ１…切削面、 Ａ０…加工領域

Claims (24)

1. 光学素子の外周部に連続して形成されたゲート部を切除する対象部切断工程と、
   前記対象部切断工程後に、前記光学素子のうち前記ゲート部の切除跡の稜線に沿って稜線部を切削する稜線加工工程とを有し、
   前記稜線加工工程により切削される部分の高さは、前記光学素子の前記外周部に設けら れた成形面取り部の高さよりも小さいことを特徴とする光学素子の製造方法。
2. 前記対象部切断工程は、前記光学素子と前記ゲート部との境界を切除し分離する第１切断工程と、前記第１切断工程後、前記外周部に残った前記ゲート部を前記外周部から切除する第２切断工程とを備えることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
3. 前記第２切断工程と、前記稜線加工工程とを同時に行うことを特徴とする請求項２に記載の光学素子の製造方法。
4. 前記稜線加工工程において、前記光学素子の稜線部を面取り形状に切削することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
5. 前記面取り形状は、角面取り形状及びＲ面取り形状のいずれか一方であることを特徴とする請求項４に記載の光学素子の製造方法。
6. 前記角面取り形状の傾斜角度は、３０度以上６０度以下であることを特徴とする請求項５に記載の光学素子の製造方法。
7. 前記光学素子は、光学部に設けた光学機能面の少なくとも一部に複数の段差からなる光路差付与構造を有する多波長互換レンズであることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
8. 前記対象部切断工程と前記稜線加工工程において、エンドミルを用いて切除及び切削の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
9. 前記光学素子の開口数は０．７５以上、０．９以下であることを特徴とする請求項１か ら８までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
10. 前記光学素子は、光ピックアップ用の対物レンズであって、以下の式
    ０．９≦ｄ／ｆ≦１．８
    を満たすことを特徴とする請求項１から９までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方 法。
    ここで、
    ｄ：対物レンズの光軸上の厚さ（ｍｍ）
    ｆ：波長λ１の光束における対物レンズの焦点距離（ｍｍ）
11. 前記稜線加工工程により切削される部分の高さＨは１／１００ｍｍ以上１／１０ｍｍ以 下であることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか一項に記載の光学素子の製造 方法。
12. 光学機能面を有する光学部と、
    前記光学部の周囲に設けられた外周部と、
    を備え、
    前記外周部に形成されたゲート部の切除跡の稜線加工部が、面取り形状を有しており、 前記外周部のうち前記ゲート部の切除跡を除く領域には成形面取り部が設けられており 、
    前記稜線加工部の高さは、前記成形面取り部の高さよりも小さいことを特徴とする光学素子。
13. 前記面取り形状は、角面取り形状及びＲ面取り形状のいずれか一方であることを特徴とする請求項１２に記載の光学素子。
14. 前記角面取り形状の傾斜角度は、３０度以上６０度以下であることを特徴とする請求項１３に記載の光学素子。
15. 前記光学部は、前記光学機能面の少なくとも一部に複数の段差からなる光路差付与構造を有することを特徴とする請求項１２から請求項１４までのいずれか一項に記載の光学素子。
16. 前記光学素子の開口数は０．７５以上、０．９以下であることを特徴とする請求項１２ から１５までのいずれか一項に記載の光学素子。
17. 前記光学部は、曲率が大きい光学機能部と、曲率が小さい光学機能部とを有しており、 前記外周部のうち、曲率が小さい光学機能部側の稜線が、面取り形状となっていることを 特徴とする請求項１２から１６までのいずれか一項に記載の光学素子。
18. 前記稜線加工部の高さＨは１／１００ｍｍ以上１／１０ｍｍ以下であることを特徴とす る請求項１２から１７までのいずれか一項に記載の光学素子
19. 前記光学素子は樹脂製であることを特徴とする請求項１２から１８までのいずれか一項 に記載の光学素子。
20. 請求項１２から請求項１９までのいずれか一項に記載の光学素子は光ピックアップ用の対物レンズであって、以下の式
    ０．９≦ｄ／ｆ≦１．８
    を満たすことを特徴とする光学素子。
    ここで、
    ｄ：対物レンズの光軸上の厚さ（ｍｍ）
    ｆ：波長λ１の光束における対物レンズの焦点距離（ｍｍ）
21. 少なくとも波長３９０ｎｍ以上、４２０ｎｍ以下の波長λ１の光束を出射するレーザ光 源と対物レンズとを有し、前記レーザ光源から出射された前記波長λ１の光を前記対物レ ンズによってBlu-ray用の光ディスク上にスポットを形成するように集光させる光ピック アップ装置であって、
    前記対物レンズは光学機能面を有する光学部と、
    前記光学部の周囲に設けられた外周部と、を備え、
    前記外周部に形成されたゲート部の切除跡の稜線加工部が、面取り形状を有しており、 前記外周部のうち前記ゲート部の切除跡を除く領域には成形面取り部が設けられており 、
    前記稜線加工部の高さは、前記成形面取り部の高さよりも小さいことを特徴とする光ピ ックアップ装置。
22. 前記対物レンズは、前記外周部のうち、前記光ディスク側の稜線が面取り形状となって いることを特徴とする請求項２１に記載の光ピックアップ装置。
23. 前記光ピックアップ装置は多波長互換用であり、
    前記対物レンズは以下の式
    ０．９≦ｄ／ｆ≦１．８
    を満たすことを特徴とする請求項２１又は２２に記載の光ピックアップ装置。
    ここで、
    ｄ：対物レンズの光軸上の厚さ（ｍｍ）
    ｆ：波長λ１の光束における対物レンズの焦点距離（ｍｍ）
24. 前記稜線加工部の高さＨは１／１００ｍｍ以上１／１０ｍｍ以下であることを特徴とす る請求項２１から２３までのいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。

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