JPWO2009096230A1 - 光学素子の製造方法及び光学素子 - Google Patents

Abstract

エアベントバリをなくすとともに、成形時のゲート側位置を識別可能とする。キャビティ１０４で成形される対物レンズ７と、ゲート１０３で成形されるゲート成形部７１と、エアベント１０５で成形されるエアベントバリ７２と、が一体化された成形物７０を、キャビティ１０４、ゲート１０３及びエアベント１０５を有する成形型１００を用いて樹脂材料から成形する成形工程と、成形物７０から、ゲート成形部７１とエアベントバリ７２とを除去し、ゲート成形部７１及びエアベントバリ７２の各基部７１０，７２０を互いに異なる形状にカットするカット工程と、によって対物レンズ７を製造する。

Description

本発明は、光学素子の製造方法及び光学素子に関する。

従来、ＣＤやＤＶＤ等の情報記録媒体を用いて情報の記録・再生を行なう光ピックアップ装置の対物レンズは、例えば図８に示すような成形型１００を用いて樹脂材料を成形することにより、製造されている。

成形型１００は、固定型１０１と、固定型１０１に対してＸ方向に接離可能な可動型１０２とを有している。固定型１０１及び可動型１０２を当接させることにより、樹脂材料を対物レンズの形状に成形するキャビティ１０４と、樹脂材料をキャビティ１０４内に流入させるゲート１０３と、樹脂材料を行き亘らせるようキャビティ１０４の奥側でキャビティ１０４内の空気をキャビティ１０４の外へ逃がすエアベント１０５等と、が形成される。

なお、成形型１００によって成形された成形物では、ゲート側とエアベント側とで光学性能に僅かな違いが生じることから、光ピックアップ装置の組立時にもゲート側の位置を識別可能とする必要があり、また、ゲート内での樹脂材料の硬化部分、つまりゲート成形部が邪魔になってしまう。そのため、成形後の成形物は、元のゲート側の位置が分かるようにゲート成形部がカットされた後、対物レンズとして出荷されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、近年、ＢＤ（Blu-lay Disk）やＨＤＤＶＤなど、より高密度化された情報記録媒体が開発されるに伴い、光ピックアップ装置の対物レンズは、開口数ＮＡが大きくなっている。開口数ＮＡの大きい対物レンズでは、従来のレンズ以上に厚み方向に膨らんだ形状となることから、成形時にキャビティ内でより確実に樹脂材料を行き亘らせる必要がある。
特開２００３−１１４３０７号公報

しかしながら、厚み方向に膨らんだ形状のキャビティ内で樹脂材料を確実に行き亘らせようとすると、成形物では上述のゲート成形部に加え、エアベント内での樹脂材料の硬化部分、つまりエアベントバリが大きく形成されてしまう。エアベントバリが大きく形成されて対物レンズと一体化された状態となることにより、エアベントバリが搬送用のレンズケースに引っ掛かって対物レンズを出し入れし難くしたり、搬送時に対物レンズ部分から折損してレンズ面に傷を付けたり、粉塵化してレンズ面に付着したり、光ピックアップ装置の組立時に邪魔になったりしてしまう。

一方、成形物からゲート成形部と同様にしてエアベントバリを単純にカットしてしまうと、カットされた部分がゲート成形部であるのか、エアベントバリであるのかが分からなくなってしまい、光ピックアップ装置に対物レンズを正確に配設することができない。

本発明の課題は、エアベントバリをなくすとともに、成形時のゲート側位置を識別可能とすることのできる光学素子の製造方法及び光学素子を提供することである。

請求の範囲第１項記載の発明は、光学素子の製造方法において、
キャビティで成形される光学素子と、ゲートで成形されるゲート成形部と、エアベントで成形されるエアベントバリと、が一体化された成形物を、前記キャビティ、前記ゲート及び前記エアベントを有する成形型を用いて樹脂材料から成形する成形工程と、
前記成形物から、前記ゲート成形部と前記エアベントバリとを除去し、前記ゲート成形部及び前記エアベントバリの各基部を互いに異なる形状にカットするカット工程と、
によって光学素子を製造することを特徴とする。

請求の範囲第２項記載の発明は、請求の範囲第１項記載の光学素子の製造方法において、
前記カット工程では、
前記ゲート成形部の基部を、前記成形物の厚み方向の全幅に亘ってカットするとともに、
前記エアベントバリの基部を、前記成形物の厚み方向の一部のみについてカットすることを特徴とする。

請求の範囲第３項記載の発明は、請求の範囲第１項記載の光学素子の製造方法において、
前記カット工程では、
前記ゲート成形部の基部を、前記成形物の厚み方向の一部のみについてカットするとともに、
前記エアベントバリの基部を、前記成形物の厚み方向の全幅に亘ってカットすることを特徴とする。

請求の範囲第４項記載の発明は、請求の範囲第１項記載の光学素子の製造方法において、
前記カット工程では、
前記ゲート成形部の基部を、前記成形物の厚み方向の全幅に亘ってＤカット形状またはＵカット形状にカットするとともに、
前記エアベントバリの基部を、前記成形物の厚み方向の全幅に亘って円弧カット形状にカットすることを特徴とする。

請求の範囲第５項記載の発明は、請求の範囲第１項記載の光学素子の製造方法において、
前記カット工程では、
前記ゲート成形部の基部を、前記成形物の厚み方向の一部のみについてＤカット形状またはＵカット形状にカットするとともに、
前記エアベントバリの基部を、前記成形物の厚み方向の一部のみについて円弧カット形状にカットすることを特徴とする。

請求の範囲第６項記載の発明は、光学素子において、
請求の範囲第１項〜第５項の何れか一項に記載の光学素子の製造方法によって製造されたことを特徴とする。

請求の範囲第７項記載の発明は、光ピックアップ装置用の光学素子であって、
ゲートカット部とエアベントカット部との形状が互いに異なることを特徴とする。

本発明によれば、成形工程によって得られる成形物のうち、エアベントによって成形されるエアベントバリを成形物から除去するよう、エアベントバリの基部をカットするので、光学素子からエアベントバリをなくすことができる。

また、成形物のうち、ゲート成形部及びエアベントバリの各基部を互いに異なる形状にカットするので、成形時のゲート側位置をカット後にも識別可能とすることができる。従って、光学装置の製造時に、光学素子を正確に配設することができる。

本実施の形態における光ピックアップ装置の概略構成を示す概念図である。 本発明における成形物を示す斜視図である。 エアベントについてのカット工程を説明するための図である。 ゲート成形部についてのカット工程を説明するための図である。 製造された対物レンズを示す斜視図である。 エアベントカット部の断面を示す図である。 ゲート成形部及びエアベントバリのカット態様を示す図である。 成形型を示す図である。

符号の説明

７ 対物レンズ（光学素子）
７０ 成形物
７１ ゲート成形部
７２ エアベントバリ
１００ 成形型
１０３ ゲート
１０４ キャビティ
１０５ エアベント
７１０ ゲート成形部の基部
７２０ エアベントバリの基部

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。但し、以下の実施形態では、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明を以下の実施形態に限定するものではない。

図１は、本発明に係る光学素子が対物レンズとして用いられた光ピックアップ装置１の概略構成を示す概念図である。

図１に示すように、光ピックアップ装置１には、半導体レーザ発振器２が具備されている。半導体レーザ発振器２は、使用波長が４０５ｎｍのいわゆる青紫色レーザの光源となっている。半導体レーザ発振器２から出射されるレーザ光の光軸上には、半導体レーザ発振器２から離間する方向（図中、下から上への方向）に向かって、コリメータ３、ビームスプリッタ４、１／４波長板５、絞り６、対物レンズ７が順次配設されている。

対物レンズ７は、光ディスクＤに対向した位置に配置されており、半導体レーザ発振器２から出射されたレーザ光を、光ディスクＤの面上に集光する。なお、本実施形態における対物レンズ７は、レンズ本体７ａの周囲に環状に形成されたフランジ部７ｂを介して２次元アクチュエータ（ボビン）１０に搭載されており、２次元アクチュエータ１０の動作によって光軸上を移動自在となっている。また、本実施形態において、光ディスクＤはいわゆる「高密度光ディスク」であり、保護基板厚が０．１ｍｍ、記憶容量が約３０ＧＢとなっている。光ディスクＤにおける保護基板Ｄ₁の厚さ及び情報ピットの大きさにより、対物レンズ７に要求される開口数ＮＡは異なり、本実施形態において、開口数ＮＡは０．８５に設定されている。

また、ビームスプリッタ４の側方（図中、右側）には、２つのレンズからなるセンサーレンズ群８、センサー９が順次配設されている。

次に、光ピックアップ装置１の動作について説明する。

本実施形態における光ピックアップ装置１は、光ディスクＤへの情報の記録動作時や、光ディスクＤに記録された情報の再生動作時に、半導体レーザ発振器２からレーザ光を出射する。出射されたレーザ光は、図１に示すように、光線Ｌ₁となって、コリメータ３を透過して無限平行光にコリメートされた後、ビームスプリッタ４を透過して、１／４波長板５を透過する。さらに、絞り６及び対物レンズ７を順次透過した後、光ディスクＤの保護基板Ｄ₁を介して情報記録面Ｄ₂に集光スポットを形成する。

集光スポットを形成した光は、光ディスクＤの情報記録面Ｄ₂で情報ピットによって変調され、情報記録面Ｄ₂によって反射される。そして、この反射光は、光線Ｌ₂となって、対物レンズ７及び絞り６を順次透過した後、１／４波長板５によって偏光方向が変更され、ビームスプリッタ４で反射する。その後、センサーレンズ群８を透過して非点収差が与えられ、センサー９で受光されて、最終的には、センサー９によって光電変換されることによって電気的な信号となる。

以後、このような動作が繰り返し行われ、光ディスクＤに対する情報の記録動作や、光ディスクＤに記録された情報の再生動作が完了する。

続いて、対物レンズ７の製造方法について説明する。

まず、図８に示すように、成形型１００を用い、対物レンズ７を一体的に含む成形物７０を樹脂材料から成形する（成形工程）。なお、成形型１００では、開口数ＮＡの大きい対物レンズ７を成形する場合に、後述のエアベントバリ７２ａ（図２参照）が大きく形成されるようになっている。

この成形工程では、具体的には、まず可動型１０２を固定型１０１に当接させた状態で、溶融した樹脂材料をゲート１０３からキャビティ１０４内に流入させる。これにより、キャビティ１０４内の空気はエアベント１０５を通じてキャビティ１０４の外へ追い出され、樹脂材料はキャビティ１０４内に行き亘った状態で硬化する。そして、図２に示すように、キャビティ１０４で成形される対物レンズ７と、ゲート１０３で成形されるゲート成形部７１と、エアベント１０５で成形されるエアベントバリ７２と、が成形物７０として一体的に成形される。なお、図２には図示していないが、ゲート成形部７１には、成形型１００のスプルーやランナー（図示せず）の内部で硬化した棒状の樹脂部分（以下、棒状部分とする）が連続して設けられている。

次に、可動型１０２を固定型１０１から離間させた後、棒状部分を保持することによって成形型１００から成形物７０を取り出し、金属製の回転鋸などで棒状部分をゲート成形部７１から切断する。

次に、ゲート成形部７１とエアベントバリ７２とを成形物７０から除去し、ゲート成形部７１の基部７１０とエアベントバリ７２の基部７２０とを互いに異なる形状にして、ゲート成形部７１のカット部分（以下、ゲートカット部７１ａとする）と、エアベントバリ７２のカット部分（以下、エアベントカット部７２ａとする）とを形成する（カット工程）。

具体的には、図３（ａ），図４（ａ）に示すように、エンドミルＥを用いて、エアベントバリ７２の基部７２０を成形物７０の厚み方向（対物レンズ７の光軸方向）の一部（図中の上側部分）のみについて円弧状にカット、即ちレンズの外周部にそって、実質的に円弧状にゲートカットし、ゲート成形部７１の基部７１０を成形物７０の厚み方向の全幅に亘って円弧カット形状にカットする。また、ゲート成形部７１の基部７１０をカットする際には、成形物７０の周方向において、ゲート成形部７１の中心位置がゲートカット部７１ａの中心となるよう、カット位置を調整する。なお、図３，図４や、後述の図５においては、対物レンズ７の光学面を簡略化して平坦にしている。

本実施形態において、エアベントバリ７２は対物レンズ７の一方の光学面側に偏って形成されており（図３（ａ）参照）、エンドミルＥを成形物７０の厚み方向に対して斜めに押し当てることにより、エアベントバリ７２のカットを行なっている。また、ゲート成形部７１に対するカットの際のエンドミルＥの移動方法については、例えば、特開２００５−１６１５６４号公報に開示の方法を用いることができる。これらエアベントバリ７２及びゲート成形部７１をカットする装置としては、上述のエンドミルＥの他に、成形物７０を把持するチャッキング手段や、数値制御によってエンドミルＥ及び前記チャッキング手段を自動で移動させる可動台など、従来より公知の装置を用いることができる。

以上の工程を経ることにより、最終的には図５に示すようなゲート成形部７１及びエアベントバリ７２の除去された対物レンズ７が製造される。

以上の対物レンズ７の製造方法によれば、成形によって得られる成形物７０のうち、エアベント１０５によって成形されるエアベントバリ７２を成形物７０から除去するよう、エアベントバリ７２の基部７２０をカットするので、対物レンズ７からエアベントバリ７２をなくすことができる。

また、成形物７０のうち、ゲート成形部７１及びエアベントバリ７２の基部７１０，７２０を互いに異なる形状にカットする、つまりゲートカット部７１ａ（対物レンズ７（光学素子）においてゲート成形部７１を除去した部分）及びエアベントカット部７２ａ（対物レンズ７（光学素子）においてエアベントバリ７２を除去した部分）を異なる形状に形成するので、成形時のゲート１０３側の位置を、カット工程後にも識別可能とすることができる。よって、２次元アクチュエータ１０に対して対物レンズ７を固定する際に、元のゲート成形部７１の正確な位置を、位置決めの基準とすることができる。つまり、対物レンズ７を正確に配設することができる。

また、成形物７０の周方向においてゲート成形部７１の中心位置がゲートカット部７１ａの中心となるようゲート成形部７１の基部７１０をカットするので、より正確に元のゲート成形部７１の位置をカット後に識別可能とすることができる。よって、対物レンズ７をより正確に配設することができる。

また、対物レンズ７の一方の光学面側に偏って形成されるエアベントバリ７２を厚み方向の一部のみについてカットするので、図６に示すように、厚み方向の全幅に亘ってカットする場合（図６（ｂ）参照）と異なり、エアベントカット部７２ａの上部または下部に位置する対物レンズ７の側周面を、未切削状態とすることができる（図６（ａ）参照）。従って、対物レンズ７が小型化されて２次元アクチュエータ１０との接触面積が小さい場合でも、エアベントバリ７２のカットによる更なる接触面積の減少を防止し、２次元アクチュエータ２０に対する対物レンズ７の固定を安定化することができる。 また、本発明の光学素子は、ＮＡが０．７５以上０．９以下の対物レンズである場合に、エアベントバリがより発生しやすいため、本発明の効果がより顕著となる。

また、本発明の光学素子は、以下の条件式を満たす場合に、エアベントバリがより発生しやすいため、本発明の効果がより顕著となる。
１．１＜ｄ／ｆ＜２．０
但し、ｄは光学素子の光軸上の厚み（ｍｍ）を表し、ｆは光学素子が用いられる光ピックアップ装置の使用波長での焦点距離（ｍｍ）を表す。尚、使用波長は、３９０ｎｍ以上、４２０ｎｍ以下であることが好ましい。

なお、本発明は上記実施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。

例えば、上記実施形態においては、成形物７０の厚み方向の全幅に亘ってゲート成形部７１を円弧カット形状にカットし、一部のみについてエアベントバリ７２を円弧カット形状にカットすることとして説明したが、ゲート成形部７１及びエアベントバリ７２の基部７１０，７２０を互いに異なる形状にカットする限りにおいて、図７に示すように、それぞれ他の形状にカットすることとしても良い。これらの場合であっても、ゲート成形部７１及びエアベントバリ７２の基部７１０，７２０は互いに異なる形状にカットされるので、成形時のゲート１０３側の位置をカット後にも識別可能とし、光ピックアップ装置１の製造時に、対物レンズ７を正確に配設することができる。

図７における「全幅」とは、成形物７０における厚み方向の全幅に亘ってカットを行なうことを意味し、「一部」とは、成形物７０における厚み方向の一部のみについてカットを行なうことを意味する。但し、製造後の対物レンズ７を２次元アクチュエータ１０に固定し易くする観点からは、成形物７０の側周面に未切削領域を大きく残すことが好ましいため、「一部」のカットを行なう場合には、例えば対物レンズ７の一方の光学面から、成形型１００のパーティングラインに対応する位置よりも０．０５〜０．１ｍｍだけ他方の光学面側の位置までの幅内で行なうことが好ましい。

また、図７における「Ｄカット」とは、ゲート成形部７１（またはエアベントバリ７２）の基部７１０（または基部７２０）をＤカット形状にカットすることを意味し、具体的には、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、基部７１０（または基部７２０）を直線状に除去することで成形物７０を全体として正面視略Ｄ字状に形成するカット方法を意味する。成形物７０の厚み方向の一部のみにＤカットを行なう場合には、エンドミルＥを光学面の接線方向と平行にして成形物７０に当てることによりカットを行なっても良いし、成形物７０の厚み方向と平行にして成形物７０に当てることによりカットを行なっても良い。

また、図７における「Ｕカット」とは、ゲート成形部７１（またはエアベントバリ７２）の基部７１０（または基部７２０）をＵカット形状にカットすることを意味し、具体的には、図４（ｄ）に示すように、基部７１０（または基部７２０）を円弧カットした後、成形物７０の周方向におけるゲートカット部７１ａ（またはエアベントカット部７２ａ）の中心位置を正面視略Ｕ字状にカットするカット方法を意味する。このようなＵカット形状のカットによれば、より正確に元のゲート成形部７１の位置を識別することができるため、対物レンズ７をいっそう正確に配設することができる。

また、上記実施形態においては、成形物７０の厚み方向の一部のみに円弧カットを行う場合に、エンドミルＥの切削面を成形物７０の厚み方向に対し斜めに当ててカットを行なうこととして説明したが（図３（ａ）参照）、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、平行に当ててカットを行なっても良い。ここで、図３（ｂ）では、エンドミルＥが寸胴な場合でのエンドミルＥと成形物７０とのカット時の位置関係を示しており、図３（ｂ）では、エンドミルＥが先太りの場合での位置関係を示している。

Claims (7)

1. キャビティで成形される光学素子と、ゲートで成形されるゲート成形部と、エアベントで成形されるエアベントバリと、が一体化された成形物を、前記キャビティ、前記ゲート及び前記エアベントを有する成形型を用いて樹脂材料から成形する成形工程と、
   前記成形物から、前記ゲート成形部と前記エアベントバリとを除去し、前記ゲート成形部及び前記エアベントバリの各基部を互いに異なる形状にカットするカット工程と、
   によって光学素子を製造することを特徴とする光学素子の製造方法。
2. 請求の範囲第１項記載の光学素子の製造方法において、
   前記カット工程では、
   前記ゲート成形部の基部を、前記成形物の厚み方向の全幅に亘ってカットするとともに、
   前記エアベントバリの基部を、前記成形物の厚み方向の一部のみについてカットすることを特徴とする光学素子の製造方法。
3. 請求の範囲第１項記載の光学素子の製造方法において、
   前記カット工程では、
   前記ゲート成形部の基部を、前記成形物の厚み方向の一部のみについてカットするとともに、
   前記エアベントバリの基部を、前記成形物の厚み方向の全幅に亘ってカットすることを特徴とする光学素子の製造方法。
4. 請求の範囲第１項記載の光学素子の製造方法において、
   前記カット工程では、
   前記ゲート成形部の基部を、前記成形物の厚み方向の全幅に亘ってＤカット形状またはＵカット形状にカットするとともに、
   前記エアベントバリの基部を、前記成形物の厚み方向の全幅に亘って円弧カット形状にカットすることを特徴とする光学素子の製造方法。
5. 請求の範囲第１項記載の光学素子の製造方法において、
   前記カット工程では、
   前記ゲート成形部の基部を、前記成形物の厚み方向の一部のみについてＤカット形状またはＵカット形状にカットするとともに、
   前記エアベントバリの基部を、前記成形物の厚み方向の一部のみについて円弧カット形状にカットすることを特徴とする光学素子の製造方法。
6. 請求の範囲第１項〜第５項の何れか一項に記載の光学素子の製造方法によって製造されたことを特徴とする光学素子。
7. 光ピックアップ装置用の光学素子であって、
   ゲートカット部とエアベントカット部との形状が互いに異なることを特徴とする光学素子。