JP5765333B2 - 成形金型、射出成形機及び対物光学素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、成形金型、射出成形機及び対物光学素子の製造方法に関する。

プラスチックレンズを成形する成形金型として、特許文献１に記載の成形金型では、コアに分割構造を設けることが記載されており、かかるコアは、成形品の主要成形面を形成するコア（第２のコア）と、第２のコアの外周に配置した主要成形面以外を形成するコア（第１のコア）に分割された構造となっている。

特許文献１に記載の成形金型では、この分割構造を設けたコアを型板内に装着しているが、この場合、第１のコアと型板の間だけでなく、第１のコアと第２のコアの間にもクリアランスが生じる構成となっている。

クリアランスがあると、クリアランスの分だけコアがシフトやチルトをする余地が有ることになる。ここで、シフトとは金型の理想光軸に垂直な方向の変位のことであり、チルトとは理想光軸に対する傾きのことである。このようなチルトやシフトはレンズを構成する２つの光学機能面の芯ずれを引き起こしてしまう。そして、この芯ずれは、光学特性の悪化を引き起こすコマ収差の発生要因となる。

特開平１０−１２８８０３号公報

従って、特許文献１に記載されているようなコアに分割構造を設けた成形金型では、コアと型板間のクリアランスの数が多くなってしまうため、芯ずれを引き起こしやすく、その結果、コマ収差の発生量が多くなってしまい光学特性が悪化してしまうという問題がある。

ここで、光ピックアップ装置で使用する対物レンズの場合、コマ収差の発生量が大きくなると、光ディスクの信号面に照射されるレーザ光のスポット形状が変化するため、光ディスクに記録されている信号の再生動作や光ディスクへの信号の記録動作を正確に行えなくなってしまう。そのため、光ピックアップ装置で使用する対物レンズを成形する場合、レンズの芯ずれによるコマ収差の発生は特に大きな問題となる。

また、近年では、４００ｎｍ近傍の青紫色のレーザを使用し、対物レンズのＮＡ値が０．８５程度であるブルーレイディスク（ＢＤ）のような高記録容量のディスク及び、このディスクを使用する光ピックアップ装置も実用化されている。このような青紫色レーザを使用する高記録容量のディスクへの記録、又は、再生に使用する対物レンズは、ＣＤやＤＶＤに対応した対物レンズよりも高いＮＡ値が必要とされている。芯ずれによるコマ収差の発生量は、高ＮＡ値となるほど大きくなり、そのうえ、ＢＤ用の対物レンズでは、ＣＤやＤＶＤ用の対物レンズと比較して、コマ収差の許容範囲が狭くなっている。そのため、ＢＤ用の対物レンズを成形する場合には特に、レンズの芯ずれによるコマ収差の発生を低減させる必要がある。

また、特許文献１のように、コアに分割構造を設ける場合、部品点数も多くなる。そのため、コアの組み立て作業や、成形金型の調整に手間がかかり、作業性が悪化するという問題も生じてしまう。

そこで、本願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。レンズの芯ずれによるコマ収差の発生を低減するとともに、作業性の良い成形金型、射出成形機及び対物光学素子の製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の成形金型は、ＮＡ値が０．７０以上０．９５以下の光ピックアップ装置用の対物光学素子を製造する射出成形用の成形金型において、前記成形金型は、第１型板と第１コアと第２型板と第２コアを有し、前記第１型板は、前記第１コアを装着するための第１コア支持穴を有し、前記第２型板は、前記第２コアを装着するための第２コア支持穴を有し、前記第１型板に対して、前記第２型板は重力方向の上方側に重ねて配置されており、前記第１コアは、前記対物光学素子の第１光学面を形成するための第１光学転写面を有し、前記第１型板と前記第２型板とが型開きする際に前記対物光学素子を保持し、前記第２コアは、前記対物光学素子の第２光学面を形成するための第２光学転写面を有し、前記第１型板と前記第２型板とが型開きする際に前記対物光学素子を保持せず、前記第１光学転写面の曲率半径の絶対値は、前記第２光学転写面の曲率半径の絶対値よりも小さく、前記第１光学転写面の少なくとも一部が、複数の段差からなる光路差付与構造を有し、前記対物光学素子の前記第１光束における焦点距離をｆ１（ｍｍ）とし、前記対物光学素子の中心厚さをｄ（ｍｍ）としたときに、０．７≦ｄ／ｆ１≦２．０を満たし、前記対物光学素子は、波長λ１（３７５ｎｍ≦λ１≦４３５ｎｍ）の第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ用の対物光学素子であり、前記対物光学素子は、光軸を含む中心領域と、その周囲に設けられた周辺領域と、前記中心領域と前記周辺領域の間に設けられた中間領域とを少なくとも有し、前記中心領域を通過した前記第１光束は前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記中心領域を通過した前記第２光束は前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記中心領域を通過した前記第３光束は前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記中間領域を通過した前記第１光束は前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記中間領域を通過した前記第２光束は前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記中間領域を通過した前記第３光束は前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光されず、前記周辺領域を通過した前記第１光束は前記第１光ディスクの情報記録面上に集光され、前記周辺領域を通過した前記第２光束は前記第２光ディスクの情報記録面上に集光されず、前記周辺領域を通過した前記第３光束は前記第３光ディスクの情報記録面上に集光されないようになっていることを特徴とする。

本発明によれば、第１型板は、第１コアを装着するための第１コア支持穴を有し、第２型板は、第２コアを装着するための第２コア支持穴を有している。つまり、コアに分割構造を設けずに、コアを型板に直接装着させる構成となっている。そのため、クリアランスが生じるのは、コアと型板の間のみとなるため、クリアランスの数を少なくすることが可能となる。これにより、コアがチルトやシフトする量を少なくなるできるため、レンズを構成する２つの光学機能面間の芯ずれを低減することができ、その結果、コマ収差の発生を低減することが可能となる。

ここで、横型の成形機のように、重力方向に対して直交する方向に２枚の型板を配置することも考えられる。ところが、この場合、重力の影響により型板間の上下方向の平行度が失われやすくなってしまう。そのため、それぞれの型板に装着されるコア同士の平行度も失われてしまうので、芯ずれを引き起こしやすくなると考えられる。特に、コアに分割構造を設けずに、型板にコアを直接装着する場合、コアを組み立てる作業を省略することはできるのだが、逆に分割構造にした場合のように組み立てによってコアを微調整することができない構成であるため、コアに分割構造を設けない場合には、あらかじめ型板の平行度を得ておくことが特に重要となる。このような、型板の平行度の問題に対して、本発明では、第１型板に対して、第２型板は重力方向の上下方向に重ねて配置されている。これにより、第１型板と第２型板には均一に重力がかかることになり、第１型板と第２型板の平行度を得ることが可能となる。そのため、それぞれの型板に装着されている第１コアと第２コアとの平行度も得ることが可能になり、芯ずれを低減することができ、コマ収差の発生を低減することが可能となる。

また、一般的に、２枚の型板を重力方向の上下方向に重ねて配置する場合、重力方向上方にある型板に装着されるコアが重力に応じて下方に付勢されるため、コア装着時には、作業者が型板の下面を覗き込みつつ、落下による損傷を回避すべく一方の手で注意深くコアを支えながら、他方の手で工具を用いてコアを型板やその他の部材に固定するボルトを締め付ける必要がある。そのため、コアが分割構造のように組み立てが必要な構成を有する場合、型板にコアを装着する作業性がさらに悪くなるという問題が生ずることが考えられる。また、コアに対物光学素子等の転写面が形成されている場合、作業者が不用意に触れることで転写面が汚染される恐れがあり、それにより洗浄などの付加的作業が必要となる。このような問題についても、コアに分割構造を設ける場合、コアを組み立てる必要が生じ、組立の最中に転写面に触れてしまう虞が高くなり、さらなる作業性の悪化を招いてしまうことが考えられる。

以上のような作業性の問題に関し、本発明では、コアに分割構造を設けずにコアを型板に直接装着させる構成となっているので、２枚の型板を重力方向の上下方向に重ねて配置する場合であっても、作業性を向上させることが可能となる。

また、レンズを成形する方法の一つとして圧縮成形がある。圧縮成形では、所定の温度に加熱された２枚の型板の間に計量した材料を投入し、材料が流動性を帯びてきたら、２枚の型板を閉じ加圧することにより成形を行う。ところが、圧縮成形では、材料を押しつぶしながら２枚の型板の締め付けを行うため、芯ずれが生じやすいという問題が発生する。このような問題に対して、本発明では、射出成形により成形を行っており、２枚の型板を締め付けた状態つまりはコアの芯をあらかじめ合わせた状態で、材料となる樹脂を投入するため、圧縮成形に比べて芯ずれの発生を低減することが可能となる。

また、射出成形で熱可塑性の樹脂を成形する場合、圧縮成形の場合に比べて生産効率を良くでき、大量生産することが可能となる。

このように、本発明によれば、芯ずれを低減することができ、コマ収差の発生を低減することが可能となる。そのため、レンズの芯ずれによるコマ収差の発生が特に問題となる、光ピックアップ装置で使用する対物レンズを成形する場合でも、良好な光学特性の得られる対物レンズを成形することが可能となる。特に、ＮＡ値が大きいために芯ずれが発生しやすく、かつ、ＣＤやＤＶＤ用の対物レンズと比較してコマ収差の許容範囲の狭い、ＢＤ用の対物レンズを成形する場合でも、良好な光学特性の得られる対物レンズを成形することが可能となる。さらに、本発明によれば、成形時の作業性を向上させたり、生産効率を向上させたりすることが可能となる。

尚、型板は、該型板の重力方向の上下どちらか一方に配置された取り付け板や受け板などの部材にとりつけられていることが好ましい。さらに、型板は、コアを装着するための少なくとも２個以上のコア支持穴を有していることが好ましい。

また、成形時に溶融した樹脂をキャビティへ充填する際、溶融した樹脂には重力がはたらくため、重力の向きよりも、重力の向きとは反対の向きへの樹脂の充填が比較的しにくくなるため、その結果、成形時にキャビティ内に空気が残留するエア溜まりが生じてしまうことが考えられる。特に、曲率半径の絶対値の小さい方の光学転写面を重力方向上方側となるように配置した場合、即ち、重力の向きとは反対の向きに曲率半径の絶対値の小さい方の光学転写面が配置される場合、このようなエア溜まりの問題が特に顕著となることが考えられる。このような問題に対して、本発明では、第１型板に対して、第２型板を重力方向上方側に配置する、つまりは、曲率半径の絶対値の小さい方の第１光学転写面を重力方向下方側に配置している。これにより、成形時にキャビティ内に空気が残留してしまうエア溜まりを解消し、転写性を向上させることが可能となる。さらに、第１光学転写面が回折構造などの微細な段差形状を有する場合であっても、第１光学転写面を重力方向下方側に配置することで、成形の際、溶融した樹脂が自重により回折構造を形成する微細な段差形状へ入り込んでいくため、エア溜まりを解消し転写性を向上させることが可能となる。

また、第１光学転写面の少なくとも一部が、複数の段差からなる光路差付与構造を有する、即ち、成形する対物光学素子の光学面の少なくとも一部が、複数の段差からなる光路差付与構造を有する場合、光路差付与構造を有しない場合に比して、レンズの光学面の芯ずれをより低減させる必要がある。本発明によれば、レンズの光学面の芯ずれを低減させることが可能となるので、光学面に光路差付与構造を有する場合であっても、良好な光学特性の得られる対物光学素子を成形することが可能となる。

尚、ここで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／又は位相差が付加される。
また、対物光学素子の中心厚さ等に関しては、短波長、高ＮＡの光ディスクに対応する対物光学素子の場合、対物光学素子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、対物光学素子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ったりするという課題が生じる。一方、対物光学素子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、レンズの光学面の芯ずれの感度が大きくなるという課題が生じる。上記式を満たすことにより非点収差の発生やレンズの光学面の芯ずれの感度を抑制することが可能となる。
また、少なくとも３種類の光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う対物光学素子の場合、１種類あるいは２種類の光ディスクに対してのみ情報の記録及び／又は再生を行う対物光学素子に比べて、光学面の芯ずれをより低減させる必要があるが、本発明によれば、レンズの光学面の芯ずれを低減させることが可能となるので、このような少なくとも３種類の光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う対物光学素子でも、光学特性良く成形することが可能である。

請求項２に記載の成形金型は、請求項１に記載の成形金型において、光ピックアップ装置用の対物光学素子であって、波長λ１（３７５ｎｍ≦λ１≦４３５ｎｍ）の第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させることによって、前記第１光ディスクに対してのみ情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の対物光学素子であることを特徴とする。

短波長、高ＮＡの光ディスクに対応する対物光学素子、例えば、ＢＤ用の対物光学素子では、ＣＤやＤＶＤ用の対物光学素子に比べて、光学面の芯ずれをより低減させる必要があるが、本発明によれば、レンズの光学面の芯ずれを低減させることが可能となるので、このような、短波長、高ＮＡの光ディスクに対応する対物光学素子でも、光学特性良く成形することが可能となる。

請求項３に記載の成形金型は、請求項２に記載の成形金型において、前記対物光学素子の前記第１光束における焦点距離をｆ１（ｍｍ）とし、前記対物光学素子の中心厚さをｄ（ｍｍ）としたときに、０．９≦ｄ／ｆ１≦２．０を満たすことを特徴とする。

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、レンズの光学面の芯ずれの感度が大きくなるという課題が生じる。上記式を満たすことにより非点収差の発生やレンズの光学面の芯ずれの感度を抑制することが可能となる。

尚、本明細書において、第１光ディスクは、厚さｔ１の保護基板と情報記録面とを有し、第２光ディスクは、厚さ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板と情報記録面とを有し、第３光ディスクは、厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板と情報記録面とを有する。第１光ディスクはＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、第２光ディスクはＤＶＤである事が好ましく、第３光ディスクはＣＤであることが好ましいが、これに限られない。第１光ディスク、第２光ディスク、又は第３光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。尚、保護基板の厚さというときは、０の場合も含み、或いは光ディスクに厚さ数〜数十μｍの保護膜が塗布されている場合には、その膜厚も含むものとする。

ＢＤは、ＮＡ０．８５の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．１ｍｍ程度である。更に、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、本明細書においては、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５３程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、ＢＤの記録密度が最も高く、次いでＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。

なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３に関しては、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満たすことが好ましいが、これに限られない。尚、ここで言う、保護基板の厚さとは、光ディスク表面に設けられた保護基板の厚さのことである。即ち、光ディスク表面から、表面に最も近い情報記録面までの保護基板の厚さのことをいう。

０．０７５０ｍｍ≦ｔ１≦０．１１２５ｍｍ （１）
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ （２）
１．０ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍ （３）
本明細書において、第１光源、第２光源、第３光源は、好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。第１光源から出射される第１光束の第１波長λ１、第２光源から出射される第２光束の第２波長λ２（λ２＞λ１）、第３光源から出射される第３光束の第３波長λ３（λ３＞λ２）は以下の条件式（４）、（５）を満たすことが好ましい。

１．５×λ１＜λ２＜１．７×λ１ （４）
１．８×λ１＜λ３＜２．０×λ１ （５）
また、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスクとして、それぞれ、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤが用いられる場合、第１光源の第１波長λ１は好ましくは、３７５ｎｍ以上、４３５ｎｍ以下、より好ましくは、３９０ｎｍ以上、４２０ｎｍ以下であって、第２光源の第２波長λ２は好ましくは５７０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下、より好ましくは６３０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下であって、第３光源の第３波長λ３は好ましくは、７５０ｎｍ以上、８５０ｎｍ以下、より好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。

請求項４に記載の射出成型機は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の成形金型を有することを特徴とする。

これにより、レンズ芯ずれを低減することができ、コマ収差の発生を低減することが可能であり、作業性に優れた射出成形機を提供することが可能となる。

請求項５に記載の対物光学素子の製造方法は、ＮＡ値が０．７０以上０．９５以下の光ピックアップ装置用の対物光学素子を成形金型により製造する製造方法において、前記成形金型は、第１型板と第１コアと第２型板と第２コアを有し、前記第１型板は、前記第１コアを装着するための第１コア支持穴を有し、前記第２型板は、前記第２コアを装着するための第２コア支持穴を有し、前記第１型板に対して、前記第２型板は重力方向の上方側に重ねて配置されており、前記第１コアは、前記対物光学素子の第１光学面を形成するための第１光学転写面を有し、前記第２コアは、前記対物光学素子の第２光学面を形成するための第２光学転写面を有し、前記第１光学転写面の曲率半径の絶対値は、前記第２光学転写面の曲率半径の絶対値よりも小さく、前記第１光学転写面の少なくとも一部が、複数の段差からなる光路差付与構造を有し、前記対物光学素子の前記第１光束における焦点距離をｆ１（ｍｍ）とし、前記対物光学素子の中心厚さをｄ（ｍｍ）としたときに、０．７≦ｄ／ｆ１≦２．０を満たしており、前記対物光学素子は、波長λ１（３７５ｎｍ≦λ１≦４３５ｎｍ）の第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ用の対物光学素子であり、前記対物光学素子は、光軸を含む中心領域と、その周囲に設けられた周辺領域と、前記中心領域と前記周辺領域の間に設けられた中間領域とを少なくとも有し、前記中心領域を通過した前記第１光束は前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記中心領域を通過した前記第２光束は前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記中心領域を通過した前記第３光束は前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記中間領域を通過した前記第１光束は前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記中間領域を通過した前記第２光束は前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記中間領域を通過した前記第３光束は前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光されず、前記周辺領域を通過した前記第１光束は前記第１光ディスクの情報記録面上に集光され、前記周辺領域を通過した前記第２光束は前記第２光ディスクの情報記録面上に集光されず、前記周辺領域を通過した前記第３光束は前記第３光ディスクの情報記録面上に集光されないようになっており、前記第１光学転写面と前記第２光学転写面とで形成されたキャビティに樹脂を射出する工程と、前記第１型板と前記第２型板を型開きし、前記対物光学素子を前記第１コアで保持する工程と、型開き状態で前記対物光学素子を保持する前記第１コアから前記対物光学素子を離型させる工程を有することを特徴とする。

この製造方法によれば、レンズの芯ずれを低減することができ、コマ収差の発生を低減することが可能となる。そのため、レンズの芯ずれによるコマ収差の発生が特に問題となる、光ピックアップ装置で使用する対物レンズを成形する場合でも、良好な光学特性の得られる対物レンズを成形することが可能となる。さらに、ＮＡ値が大きいために芯ずれが発生しやすく、かつ、ＣＤやＤＶＤ用の対物レンズと比較してコマ収差の許容範囲の狭い、ＢＤ用の対物レンズを成形する場合でも、良好な光学特性の得られる対物レンズを成形することが可能となる。

本発明によれば、レンズの芯ずれを低減することができ、コマ収差の発生を低減することが可能となる。そのため、レンズの芯ずれによるコマ収差の発生が特に問題となる、光ピックアップ装置で使用する対物レンズを成形する場合でも、良好な光学特性の得られる対物レンズを成形することが可能となる。特に、ＮＡ値が大きいために芯ずれが発生しやすく、かつ、ＣＤやＤＶＤ用の対物レンズと比較してコマ収差の許容範囲の狭い、ＢＤ用の対物レンズを成形する場合でも、良好な光学特性の得られる対物レンズを成形することが可能となる。さらに、本発明によれば、成形時の作業性を向上させたり、生産効率を向上させることが可能となる。

本実施の形態に係る成形金型の一例を示す概略の断面図である。

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成形金型の一例を示す概略の断面図である。同図は、樹脂レンズの成形金型を示している。

本実施の形態に係る成形金型は、ＮＡ値が０．７０以上０．９５以下の光ピックアップ装置用の対物光学素子を製造する射出成形用の成形金型となっている。図１に示すように、成形金型は、第１型板５と第１コア７と第２型板６と第２コア８を有している。

第１型板５は、第１コア７を装着するための第１コア支持穴１８を有し、第２型板６は、第２コア８を装着するための第２コア支持穴１９を有している。図１に示すように、第１コア支持穴１８と第２コア支持穴１９は同一直線状に配列している。また、第１型板５に対して、第２型板６は重力方向の上下方向に重ねて配置されている。本実施の形態では、第１型板５に対して、第２型板６は重力方向上方側に配置されている。

また、成形金型は、第１受け板３と第２受け板４を有している。第１取り付け板１には、第１受け板３が取り付けられ、第１受け板３には、第１型板５が取り付けられている。同様に、第２取り付け板２には、第２受け板４が取り付けられ、第２受け板４には、第２型板６が取り付けられている。また、第１型板５と第２型板６は、パーティングラインＰＬで開閉可能となっている。

第１コア７は、対物光学素子の第１光学面を形成するための第１光学転写面９を有し、第２コア８は、対物光学素子の第２光学面を形成するための第２光学転写面１０を有している。ここで、第１光学転写面９及び第２光学転写面１０は、対物光学素子の光学機能面を形成するものとなっている。また、第１コア７は、対物光学素子のフランジ部分を形成するための第１フランジ形成面１１を有し、第２コアは、対物光学素子のフランジ部分を形成するための第２フランジ形成面１２を有している。

第１光学転写面９の曲率半径の絶対値は、第２光学転写面１０の曲率半径の絶対値よりも小さくなっている。また、第１光学転写面９は、複数の段差からなる光路差付与構造（図示せず）を有している。本実施の形態において、第１光学転写面９に設けられている光路差付与構造は、複数の段差からなる回折構造である。尚、第１光学転写面９は、光路差付与構造を有しない屈折面によって構成することもできる。

図１において、キャビティ１３は対物光学素子が形成される成形空間である。キャビティ１３は、第１コア７に設けられている第１光学転写面９及び第１フランジ形成面１１と、第２コア８に設けられている第２光学転写面１０及び第２フランジ形成面１２と、第１型板５の第１コア支持穴１８によって形成された成形空間となっている。ここで、第１フランジ形成面１１と第２フランジ形成面１２は、対物光学素子のフランジ部を形成するための面となっている。尚、対物光学素子のフランジ部を形成するためのフランジ形成面を第１型板５や第２型板６に設けても良い。

第１型板５及び第２型板６には、重力方向に対して垂直な方向に貫通する２つの流路１４がそれぞれ穿設されている。流路１４は金型温度調節機（不図示）に連通し、この金型温度調節機から供給される熱媒体を流路１４に流通させ、第１型板５と第２型板６の温度を調整している。本実施の形態では、金型温度調節機として、熱媒体として水を用いる水温度調節機を用いている。なお、熱媒体として油を用いる油温度調節機を用いることもできる。ただし、水温度調節機の方が油温度調節機に比べ、昇温や降温に要する時間を短くすることが可能となりより好ましい。

射出装置（図示せず）で溶融された樹脂は、スプルー１５、ランナー１６、ゲート１７を通ってキャビティ１３内に射出充填され、冷却固化される。冷却固化した状態で、対物光学素子のフランジとゲートが一体的に形成された状態となっており、後のゲートカット工程でゲート部分を切断する。

樹脂が冷却固化した後、第１型板５と第２型板６とを型開きする。この型開き状態で、成形品である対物光学素子は、第１コア７に保持され、第２コア８には保持されない状態となっている。型開きを行った後、対物光学素子が保持されている第１コア７から成形品である対物光学素子の離型を行う。ここで、型開き状態で、成形品である対物光学素子は、第１コア７に保持され、つまりは、成形品である対物光学素子は、重力方向下方側に配置されている第１型板５上に残る。そのため、第１コアから対物光学素子の離型を行ったとしても、対物光学素子は第１型板上に残るので、離型の際に対物光学素子が落下し、レンズ面に傷をつけてしまう虞がなくなる。

第１コア７から対物光学素子を離型させる方法としては、従前より知られている種々の方法を用いることができる。本実施の形態では、第１コア７が第１コア支持穴１８内を摺動可能になっており、第１コア７を第２型板６側へ摺動させることで対物光学素子を突き出し離型させている。ここで、第１コア７に形成された第１光学転写面９は、複数の段差からなる光路差付与構造を有しているから、第１コア７を第２型板６側へ摺動させて対物光学素子を突き出し離型する際に、対物光学素子の光路差付与構造の面全体が突き出され、光路差付与構造の形状の変形を低減することが可能となり、一層高精度で所望の光学特性が得られる光路差付与構造を有する対物光学素子の製造が可能である。

また、型開きを行う際に、第１型板５と第２型板６の間でずれが生じたとしても、第１コア７の第１光学転写面９と対物光学素子の光路差付与構造の面はずれることがないので、より一層高精度で所望の光学特性が得られる光路差付与構造を有する対物光学素子の製造が可能である。

尚、第１コア７から対物光学素子を離型させる別の方法として、第１コア７または第１型板５にエジェクタピン等の突き出し機構を設け、この突き出し機構で対物光学素子のフランジ部分や対物光学素子の第１光学面を突き出して離型を行うものであっても良い。対物光学素子のフランジ部分を突き出す場合、突き出しによって対物光学素子に形成された光路差付与構造を変形させる恐れがないのでより好ましい。

本実施の形態に係る成形金型により製造する対物光学素子は、波長λ１＝４０５ｎｍの第１光束を厚さｔ１＝０．１ｍｍの保護層を有する第１光ディスク（ＢＤ）の情報記録面上に集光させ、波長λ２＝６６０ｎｍの第２光束を厚さｔ２＝０．６ｍｍの保護層を有する第２光ディスク（ＤＶＤ）の情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の対物光学素子であり、光軸を含む中心領域と、その周囲に設けられた周辺領域とを少なくとも有し、中心領域を通過した第１光束は第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、中心領域を通過した第２光束は第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、周辺領域を通過した第１光束は第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、周辺領域を通過した第２光束は第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光されない対物光学素子である。中心領域または周辺領域の少なくとも一方には光路差付与構造が形成されている。

また、本実施の形態の成形金型により製造される対物光学素子は、対物光学素子の第１光束における焦点距離をｆ１（ｍｍ）とし、対物光学素子の中心厚さをｄ（ｍｍ）としたときに、ｄ／ｆ１＝１．１となっており、０．７≦ｄ／ｆ１≦２．０を満たしている。

本実施の形態では、第１型板に対して、第２型板は重力方向上方側に配置している、即ち、曲率半径の絶対値の小さい方の第１光学転写面を重力方向下方側に配置した構成となっている。そのため、ｄ／ｆ１の値が０．７≦ｄ／ｆ１≦２．０であるような対物光学素子を製造する場合であっても、エア溜まりを解消し転写性を向上させることができる。

なお、上述した対物光学素子以外にも、本実施形態に係る製造金型により製造される対物光学素子としては、波長λ１＝４０５ｎｍの第１光束を厚さｔ１＝０．１ｍｍの保護層を有する第１光ディスク（ＢＤ）の情報記録面上に集光させ、波長λ２＝６６０ｎｍの第２光束を厚さｔ２＝０．６ｍｍの保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、波長λ３＝７８５ｎｍの第３光束を厚さｔ３＝１．２ｍｍの保護層を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ用の対物光学素子であり、光軸を含む中心領域と、その周囲に設けられた周辺領域と、中心領域と周辺領域の間に設けられた中間領域とを少なくとも有し、中心領域を通過した第１光束は第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、中心領域を通過した第２光束は第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、中心領域を通過した第３光束は第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、中間領域を通過した第１光束は第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、中間領域を通過した第２光束は第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、中間領域を通過した第３光束は第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光されず、周辺領域を通過した第１光束は第１光ディスクの情報記録面上に集光され、周辺領域を通過した第２光束は第２光ディスクの情報記録面上に集光されず、周辺領域を通過した第３光束は第３光ディスクの情報記録面上に集光されないようになっている対物光学素子であっても良い。

この対物光学素子において、対物光学素子の前記第１光束における焦点距離をｆ１（ｍｍ）とし、対物光学素子の中心厚さをｄ（ｍｍ）としたときに、０．７≦ｄ／ｆ１≦２．０を満たしていることが好ましい。

さらに、上述した対物光学素子以外にも、本実施形態に係る製造金型により製造される対物光学素子としては、波長λ１＝４０５ｎｍの第１光束を厚さｔ１＝０．１ｍｍの保護層を有する第１光ディスク（ＢＤ）の情報記録面上に集光させることによって、第１光ディスク（ＢＤ）に対してのみ情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の対物光学素子であっても良い。

この対物光学素子において、対物光学素子の前記第１光束における焦点距離をｆ１（ｍｍ）とし、前記対物光学素子の中心厚さをｄ（ｍｍ）としたときに、０．９≦ｄ／ｆ１≦２．０を満たしていることが好ましい。

本発明は、レンズの芯ずれによるコマ収差の発生を低減するとともに、成形金型の調整を容易に行うことのできる成形金型、射出成形機及び対物光学素子の製造方法を提供することができるので、成形精度が高く良好な光学特性の得られる光ピックアップ装置用の対物光学素子を提供することができる。

１ 第１取り付け板
２ 第２取り付け板
３ 第１受け板
４ 第２受け板
５ 第１型板
６ 第２型板
７ 第１コア
８ 第２コア
９ 第１光学転写面
１０ 第２光学転写面
１１ 第１フランジ形成面
１２ 第２フランジ形成面
１３ キャビティ
１４ 流路
１５ スプルー
１６ ランナー
１７ ゲート
１８ 第１コア支持穴
１９ 第２コア支持穴

Claims (5)

1. ＮＡ値が０．７０以上０．９５以下の光ピックアップ装置用の対物光学素子を製造する射出成形用の成形金型において、
   前記成形金型は、第１型板と第１コアと第２型板と第２コアを有し、
   前記第１型板は、前記第１コアを装着するための第１コア支持穴を有し、前記第２型板は、前記第２コアを装着するための第２コア支持穴を有し、
   前記第１型板に対して、前記第２型板は重力方向の上方側に重ねて配置されており、
   前記第１コアは、前記対物光学素子の第１光学面を形成するための第１光学転写面を有し、前記第１型板と前記第２型板とが型開きする際に前記対物光学素子を保持し、
   前記第２コアは、前記対物光学素子の第２光学面を形成するための第２光学転写面を有し、前記第１型板と前記第２型板とが型開きする際に前記対物光学素子を保持せず、
   前記第１光学転写面の曲率半径の絶対値は、前記第２光学転写面の曲率半径の絶対値よりも小さく、
   前記第１光学転写面の少なくとも一部が、複数の段差からなる光路差付与構造を有し、
   前記対物光学素子の前記第１光束における焦点距離をｆ１（ｍｍ）とし、前記対物光学素子の中心厚さをｄ（ｍｍ）としたときに、０．７≦ｄ／ｆ１≦２．０を満たし、
   前記対物光学素子は、波長λ１（３７５ｎｍ≦λ１≦４３５ｎｍ）の第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ用の対物光学素子であり、
   前記対物光学素子は、光軸を含む中心領域と、その周囲に設けられた周辺領域と、前記中心領域と前記周辺領域の間に設けられた中間領域とを少なくとも有し、
   前記中心領域を通過した前記第１光束は前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記中心領域を通過した前記第２光束は前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記中心領域を通過した前記第３光束は前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、
   前記中間領域を通過した前記第１光束は前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記中間領域を通過した前記第２光束は前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記中間領域を通過した前記第３光束は前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光されず、
   前記周辺領域を通過した前記第１光束は前記第１光ディスクの情報記録面上に集光され、前記周辺領域を通過した前記第２光束は前記第２光ディスクの情報記録面上に集光されず、前記周辺領域を通過した前記第３光束は前記第３光ディスクの情報記録面上に集光されないようになっていることを特徴とする成形金型。
2. 光ピックアップ装置用の対物光学素子であって、波長λ１（３７５ｎｍ≦λ１≦４３５ｎｍ）の第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させることによって、前記第１光ディスクに対してのみ情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の対物光学素子であることを特徴とする請求項１に記載の成形金型。
3. 前記対物光学素子の前記第１光束における焦点距離をｆ１（ｍｍ）とし、前記対物光学素子の中心厚さをｄ（ｍｍ）としたときに、０．９≦ｄ／ｆ１≦２．０を満たすことを特徴とする請求項２に記載の成形金型。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の成形金型を有することを特徴とする射出成形機。
5. ＮＡ値が０．７０以上０．９５以下の光ピックアップ装置用の対物光学素子を成形金型により製造する製造方法において、
   前記成形金型は、第１型板と第１コアと第２型板と第２コアを有し、
   前記第１型板は、前記第１コアを装着するための第１コア支持穴を有し、前記第２型板は、前記第２コアを装着するための第２コア支持穴を有し、
   前記第１型板に対して、前記第２型板は重力方向の上方側に重ねて配置されており、
   前記第１コアは、前記対物光学素子の第１光学面を形成するための第１光学転写面を有し、前記第２コアは、前記対物光学素子の第２光学面を形成するための第２光学転写面を有し、
   前記第１光学転写面の曲率半径の絶対値は、前記第２光学転写面の曲率半径の絶対値よりも小さく、
   前記第１光学転写面の少なくとも一部が、複数の段差からなる光路差付与構造を有し、
   前記対物光学素子の前記第１光束における焦点距離をｆ１（ｍｍ）とし、前記対物光学素子の中心厚さをｄ（ｍｍ）としたときに、０．７≦ｄ／ｆ１≦２．０を満たしており、
   前記対物光学素子は、波長λ１（３７５ｎｍ≦λ１≦４３５ｎｍ）の第１光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ用の対物光学素子であり、
   前記対物光学素子は、光軸を含む中心領域と、その周囲に設けられた周辺領域と、前記中心領域と前記周辺領域の間に設けられた中間領域とを少なくとも有し、
   前記中心領域を通過した前記第１光束は前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記中心領域を通過した前記第２光束は前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記中心領域を通過した前記第３光束は前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、
   前記中間領域を通過した前記第１光束は前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記中間領域を通過した前記第２光束は前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光され、前記中間領域を通過した前記第３光束は前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光されず、
   前記周辺領域を通過した前記第１光束は前記第１光ディスクの情報記録面上に集光され、前記周辺領域を通過した前記第２光束は前記第２光ディスクの情報記録面上に集光されず、前記周辺領域を通過した前記第３光束は前記第３光ディスクの情報記録面上に集光されないようになっており、
   前記第１光学転写面と前記第２光学転写面とで形成されたキャビティに樹脂を射出する工程と、
   前記第１型板と前記第２型板を型開きし、前記対物光学素子を前記第１コアで保持する工程と、
   前記対物光学素子を保持する前記第１コアから前記対物光学素子を離型させる工程を有することを特徴とする対物光学素子の製造方法。