光学部材及び光学部材の製造方法

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【発明の名称】	光学部材及び光学部材の製造方法
【発明者】	【氏名】富樫正敏
【要約】	【課題】光軸回りで方向性を持たない光学部材及び光学部材の製造方法を提供する。【解決手段】光軸Ｎを有するレンズ１００は成形型１１０～１１２を用いた樹脂成形により形成され、レンズ面１００ａにおける光軸Ｎ位置を樹脂の流入口であるピンポイントゲート１１６位置とし、ピンポイントゲート１１６部分の樹脂１２０の切断部１１６′を取り囲むように光を遮るドーナツ状の遮光面１００ｃを設けた。

【特許請求の範囲】
【請求項１】光軸を有する光学部材であって、該光学部材は樹脂成形により形成され、光の透過面あるいは反射面における前記光軸位置を樹脂の流入口であるゲート位置とし、該ゲート位置部分に光の透過あるいは反射を遮る遮光帯を設けたことを特徴とする光学部材。
【請求項２】前記遮光帯は前記透過面あるいは前記反射面よりも粗い面で形成された遮光面であることを特徴とする請求項１に記載の光学部材。
【請求項３】前記遮光面は前記透過面あるいは前記反射面よりも突出させて形成したことを特徴とする請求項２に記載の光学部材。
【請求項４】前記光学部材はレンズであり、前記遮光帯を該レンズの超解像効果のための遮光マスクに利用したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学部材。
【請求項５】光軸を有する光学部材を成形型を用いた樹脂成形よって製造するための製造方法であって、前記光学部材の光の透過面あるいは反射面における前記光軸位置に対応して前記成形型にゲートを設け、該ゲートから樹脂を注入するとともに、前記光学部材の前記ゲート位置部分に対応した所定の箇所に遮光帯を配設することを特徴とする光学部材の製造方法。
【請求項６】前記成形型の前記ゲート位置部分に前記透過面あるいは前記反射面よりも粗い粗面を形成し、前記ゲート位置部分の前記光学部材に前記粗面を転写し前記遮光帯である遮光面を形成することを特徴とする請求項５に記載の光学部材の製造方法。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学装置に用いられる樹脂製のレンズ等に適用して好適な光学部材及び光学部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、例えば光ピックアップ装置などの光学装置では安価に製造できる樹脂製のレンズの需要が高まっている。通常、このようなレンズは成形型を用いた樹脂成形によって製造されている。
【０００３】図８は従来の成形により製造されたゲートが切り離される前のレンズ５０を示す平面図、図９は図８における９－９断面図、図１０は樹脂７０のキャビティ６５内への充填状態を説明するための説明図である。
【０００４】従来のレンズ５０は、図９に示すように、成形型６０と６１を用いて樹脂成形されていた。これら成形型６０、６１は、樹脂の注入口であるスプルー６２と、流れの路にあたるランナー６３と、成形品（レンズ５０）が成形されるキャビティ６５と、ランナー６３からキャビティ６５への流入口にあたるゲート６４を備えている。
【０００５】そして、レンズ５０が成形されるキャビティ６５においては、レンズ５０の側壁面（外周面）の一部に相当する位置にゲート６４を設けて、このゲート６４を流入口としてキャビティ６５内に樹脂７０を充填するようにしていた。すなわち、図１０に示すように、樹脂７０がキャビティ６５内へ充填されるときには、樹脂７０はゲート６４からこのゲート６４と対向するキャビティ６５の側壁面側へほぼ一方向に流入するようになっている。そして、キャビティ６５内が樹脂７０で完全に満たされた後に、樹脂７０は冷却されてレンズ５０が完成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このように製造されたレンズ５０は、樹脂７０のほぼ一方向（ｘ方向）の流れに沿った歪みを生じ、その結果、例えば、樹脂７０の流れの方向であるｘ方向とｘ方向と直交する方向で光の焦点位置が一致しないというように、いわゆる非点収差が発生して、レンズ５０が方向性を持つ問題点があった。そのため、このレンズ５０を光学装置に搭載するときには、レンズ５０の光軸回りの位置を例えば光学装置の光学系として非点収差が最小となるように特定してから固定しなければならず、作業性が悪くなる問題があった。
【０００７】本発明の目的は、光軸回りで方向性を持たない光学部材及び光学部材の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するための第１の解決手段として、光軸を有する光学部材であって、該光学部材は樹脂成形により形成され、光の透過面あるいは反射面における前記光軸位置を樹脂の流入口であるゲート位置とし、該ゲート位置部分に光の透過あるいは反射を遮る遮光帯を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】さらに、第２の解決手段として、前記遮光帯は前記透過面あるいは前記反射面よりも粗い面で形成された遮光面であることを特徴とするものである。
【００１０】さらに、第３の解決手段として、前記遮光面は前記透過面あるいは前記反射面よりも突出させて形成したことを特徴とするものである。
【００１１】さらに、第４の解決手段として、前記光学部材はレンズであり、前記遮光帯を該レンズの超解像効果のための遮光マスクに利用したことを特徴とするものである。
【００１２】さらに、第５の解決手段として、光軸を有する光学部材を成形型を用いた樹脂成形よって製造するための製造方法であって、前記光学部材の光の透過面あるいは反射面における前記光軸位置に対応して前記成形型にゲートを設け、該ゲートから樹脂を注入するとともに、前記光学部材の前記ゲート位置部分に対応した所定の箇所に遮光帯を配設することを特徴とするものである。
【００１３】さらに、第６の解決手段として、前記成形型の前記ゲート位置部分に前記透過面あるいは前記反射面よりも粗い粗面を形成し、前記ゲート位置部分の前記光学部材に前記粗面を転写し前記遮光帯である遮光面を形成することを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態である光学部材及び光学部材の製造方法について、図面を用いて以下に説明する。
【００１５】図１は、本発明の実施の形態のレンズ１００を示す平面図、図２は図１における２－２断面図、図３は成形型１１０～１１２とこの成形型に充填された樹脂１２０を示す一部断面図、図４はレンズ１００を成形型１１０～１１２から取り出す状態を示す説明図、図５は樹脂１２０のキャビティ１１７内への充填状態を説明するための説明図である。
【００１６】樹脂成形により形成される光学部材すなわちレンズ１００は、図１、図２に示すように、透過面である２つのレンズ面１００ａと１００ｂからなる凸レンズである。そして、レンズ１００の成形時において、レンズ面１００ａにおける光軸Ｎ位置にこの光軸Ｎを略中心とした円形断面のゲートすなわちピンポイントゲート１１６（図３参照）を配設するようになっている。図中１１６′はピンポイントゲート１１６における樹脂１２０の切断部を示している。
【００１７】また、レンズ面１００ａには、切断部１１６′を取り囲み、かつ、ほぼ同軸状に形成したドーナツ状の凹部１００ｄが形成されており、凹部１００ｄの内底面の全面には遮光帯すなわち遮光面１００ｃが形成されている。遮光面１００ｃはレンズ面１００ａ、１００ｂよりも成形面を粗く形成することによって構成している。このようにして、遮光面１００ｃは光の透過を遮るようになっている。
【００１８】次に、レンズ１００の製造方法の実施の形態について説明する。
【００１９】図３、図４に示すように、レンズ１００は成形型１１０と１１１と１１２を主に用いて樹脂成形される。これら成形型１１０、１１１、１１２は、樹脂の注入口であるスプルー１１３と、流れの路にあたるランナー１１４、１１５と、成形品（レンズ１００）が成形されるキャビティ１１７と、ランナー１１４からキャビティ１１７への流入口にあたるピンポイントゲート１１６を備えている。
【００２０】そして、成形型１１０と１１１との合わせ面に横長のランナー１１４を形成し、このランナー１１４の中央部に連結するように成形型１１０の上方からスプルー１１３が貫通して形成されている。また、成形型１１１にはランナー１１４の両端部側から下方に向かって配設した２つのランナー１１５と、このランナー１１５の下端部からキャビティ１１７に貫通する２つのピンポイントゲート１１６が形成されている。
【００２１】また、それぞれのピンポイントゲート１１６に対応して成形型１１１の下面に形成されたキャビティ１１７には、レンズ１００のレンズ面１００ａと凹部１００ｄと遮光面１００ｃを形成するためのそれぞれ、曲面１１７ｃと、曲面１１７ｃの中心（光軸Ｎ）位置で曲面１１７ｃよりも下方に突出して形成した円筒状の突出部１１７ｂと、突出部１１７ｂの先端面に形成した粗面１１７ａとを設けてある。また、突出部１１７ｂの中心を貫通するように上述したピンポイントゲート１１６が設けられている。
【００２２】一方、成形型１１２の上面には、レンズ１００のレンズ面１００ｂを形成するための曲面１１７ｄが形成されている。なお、曲面１１７ｃと１１７ｄは研磨加工等により精密な表面に仕上げられている。また、粗面１１７ａは曲面１１７ｃ、１１７ｄに比べて充分に粗い表面となるように加工されているものである。
【００２３】このように構成された成形型１１０～１１２により、レンズ１００が成形される。すなわち、スプルー１１３より所定の圧力により樹脂１２０が注入される。そして、図５に示すように、樹脂１２０がキャビティ１１７内へ充填されるときには、樹脂１２０はぽピンポイントゲート１１６からキャビティ１１７の側壁面（内周面）へ放射状に流入されるようになっている。そして、キャビティ１１７内が樹脂１２０で完全に満たされた後に、樹脂１２０は冷却されてレンズ１００が完成する。
【００２４】また、図４に示すように、レンズ１００を成形型１１０～１１２から取り出すときには、成形型１１０～１１２に設けた図示しない切断手段によりピンポイントゲート１１６部分の樹脂１２０が切断されるようになっている。このレンズ１００側の切断部１１６′（図２参照）の切断面は遮光面１００ｃと同様に光を遮断できるような粗面となるように切断することが好ましい。なお、成形型１１０～１１２に切断手段を設けないで、レンズ１００を成形型１１１から取り出すときの引張力によってピンポイントゲート１１６部分の樹脂１２０を切断するようにしてもよい。このときは、引張力がレンズ１００の特性に悪影響を及ぼさない程度にピンポイントゲート１１６の断面積をできるかぎり小さくしておくことが好ましい。
【００２５】このように製造されたレンズ１００は、図５を用いて説明したように、樹脂１２０はキャビティ１１７内で放射状に沿って充填され、すなわち光軸Ｎに対して回転対称に充填されるので、従来のレンズ５０のように非点収差が発生することがなく、レンズ１００が方向性を持つことがない。したがって、このレンズ１００を光学装置に搭載するときには、レンズ１００の光軸Ｎ回りの位置を気にせずに固定してよいので、作業性が良くなる効果が得られる。
【００２６】また、図２に示すように、遮光面１００ｃと切断部１１６′を凹部１００ｄの内底面に設けているので、これらがレンズ面１００ａよりも突出することがなく、他の部材を接近させて配置することが可能となる。
【００２７】なお、本実施の形態では、成形型１１０～１１２によって、レンズ１００を２個成形する２個取りとしたが、これに限らず、１個取りあるいは３個以上の多数個取りとしてもよい。
【００２８】次に、レンズ１００に設けた遮光面１００ｃの作用について図６Ａ、Ｂを用いて説明する。
【００２９】図６Ａはレンズ１００に遮光面１００ｃを設けない場合の光の集光状態を説明するための説明図、図６Ｂはレンズ１００に遮光面１００ｃを設けた場合の光の集光状態を説明するための説明図である。
【００３０】レンズ１００を例えば、光ピックアップ装置に用いる対物レンズに適用した場合には、レンズ１００によって集光された光すなわちレーザ光を光ディスクの情報記録面に照射して情報の記録あるいは再生が行われる。このとき、集光されたレーザ光（集光スポット）の径が小さいほど光ディスクにおける情報の記録密度を向上させることができる。
【００３１】集光スポットを小さくする方法として、レーザ光の波長を短くすることと、超解像効果を用いることが知られている。このうち、超解像効果はレンズの中心部（瞳位置）に円形状あるいは方形状などの遮光マスクを設置することによって得られ、波動光学的な回折限界で決定される集光スポット径よりも小さくすることができる。一方、短波長化は、短波長のレーザ光を出射するレーザダイオードを使用することによって実現できるが、レーザダイオードを短波長化するためには常に最先端の技術導入が必要でありコストがアップする問題点がある。
【００３２】図６Ａ、Ｂは同じ波長のレーザ光を用いたときに、レンズ１００に遮光面１００ｃ（遮光マスク）を設けない（切断部１１６′も含まず）場合（Ａ）と設けた場合（Ｂ）の光ディスクに集光された状態における集光スポットの強度分布を定性的に示している。図６Ａに示すメインビーム２００のビーム径Ｄ１（半値幅）に対して、図６Ｂにおけるメインビーム２０１のビーム径Ｄ２（半値幅）が細くなっている。このときメインビーム２０１の両側にはサイドローブと呼ばれる２次的なレーザ光２０１ａ、２０１ａが発生するが、光ディスクの記録／再生にはメインビーム２０１のみを用いることができるので、レーザ光２０１ａ、２０１ａが記録／再生動作に悪影響を及ぼすことはない。
【００３３】このように、レンズ１００を光ピックアップ装置に搭載した場合には、波長を短波長化することなく安価なレーザダイオードを用いて集光スポット径を小さくすることができ、高密度な光ディスクの記録あるいは再生に対応することができるメリットが得られる。なお、光ピックアップ装置に限らず他の光学装置にも適用することができる。
【００３４】次に、本発明の他の実施の形態について、図７を用いて説明する。
【００３５】図７は本発明の他の実施の形態のレンズ３００を示す断面図である。なお、第１の実施の形態のレンズ１００と共通部分には共通の符号を付してある。
【００３６】レンズ３００では、レンズ面１００ａの光軸Ｎ位置にピンポイントゲート１１６を配置するのは第１の実施の形態と同様であるが、本実施の形態では、遮光面３００ｃをレンズ面１００ａよりも突出した位置に配設している。すなわち、レンズ面１００ａの光軸Ｎと同軸で、かつ、レンズ面１００ａよりも突出した円柱状の突出部３００ｄを形成し、この突出部３００ｄの上端面に遮光面３００ｃを形成している。なお、遮光面３００ｃの中央部にピンポイントゲート１１６部分の切断部１１６′が配置される。
【００３７】このようにしたことで、第１の実施の形態と同様の効果が得られるだけでなく、レンズ３００を成形型から取り出した後に、切断部１１６′を再度切断して遮光面３００ｃ位置に揃えるような場合に、切断位置をレンズ面１００ａから上方に離れた位置にすることができるので、レンズ面１００ａを傷つけることなく切断作業ができる。
【００３８】なお、レンズ３００の成形時に、突出部３００ｄの上端面を粗面ではなく平坦な加工面としておき、レンズ３００を成形型から取り出した後に、切断部１１６′を含めた突出部３００ｄの上端面を粗く研いて遮光面３００ｃを形成するようにしてもよい。
【００３９】以上説明した２つの実施の形態においては、ピンポイントゲート１１６の断面を円形としたが、これに限らず、方形状としても良い。また、遮光面１００ｃ、３００ｃの外形を円形としたが、これに限らず、方形状としても良い。
【００４０】また、光学部材として、レンズ１００、３００を実施の形態として説明したが、これに限らず、対物レンズの他、コリメートレンズ、シリンドリカルレンズ等でもよいし、反射ミラー、ハーフミラー、及びビームスプリッタ等でもよい。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、光軸を有する光学部材であって、該光学部材は樹脂成形により形成され、光の透過面あるいは反射面における前記光軸位置を樹脂の流入口であるゲート位置とし、該ゲート位置部分に光の透過あるいは反射を遮る遮光帯を設けたことにより、光学部材は、樹脂が光軸部分のゲートから放射状に広がって充填されて形成されているので、すなわち光軸に対して回転対称に充填されているので、従来の一方向の樹脂の充填によって形成されたレンズのように非点収差が発生することがなく、光学部材が方向性を持つことをなくすことができる。また、この光学部材を光学装置に搭載するときには、光学部材の光軸回りの位置を気にせずに固定してよいので、作業性が良くすることができる。また、光学部材を例えばレンズとした場合には、遮光帯を利用して波長を短波長化することなく集光スポット径を小さくする作用を得ることができる。
【００４２】さらに、遮光帯は透過面あるいは反射面よりも粗い面で形成された遮光面であることにより、遮光帯は透過面あるいは反射面に比べて粗く形成するだけでよいので光学部材を簡単に構成できコストも安価なものとすることができる。
【００４３】さらに、遮光面は透過面あるいは反射面よりも突出させて形成したことにより、例えば、光学部材を成形型から取り出した後に、ゲート位置の樹脂を切断して所定の位置に揃えるような場合に、切断位置を透過面あるいは反射面から離れた位置にすることができるので、透過面あるいは反射面を傷つけることなく切断作業ができる。
【００４４】さらに、記光学部材はレンズであり、遮光帯を該レンズの超解像効果のための遮光マスクに利用したことにより、例えば、レンズを光ピックアップ装置に適用した場合には、波長を短波長化することなく、例えば安価なレーザダイオードから出射するレーザ光を用いて集光スポット径を小さくすることができ、高密度な光ディスクの記録あるいは再生に対応することができるメリットが得られる。
【００４５】さらに、光軸を有する光学部材を成形型を用いた樹脂成形よって製造するための製造方法であって、前記光学部材の光の透過面あるいは反射面における前記光軸位置に対応して前記成形型にゲートを設け、該ゲートから樹脂を注入するとともに、前記光学部材の前記ゲート位置部分に対応した所定の箇所に遮光帯を配設することにより、光学部材は、樹脂が光軸部分のゲートから放射状に広がって充填されて形成されるので、すなわち光軸に対して回転対称に充填されるので、従来の一方向の樹脂の充填によって形成されたレンズのように非点収差が発生することがなく、方向性を持つことのない光学部材を簡単に製造できる。また、光学部材を例えばレンズとした場合には、遮光帯を利用して波長を短波長化することなく集光スポット径を小さくする作用を得ることのできるレンズを簡単に製造することができる。
【００４６】さらに、成形型のゲート位置部分に透過面あるいは反射面よりも粗い粗面を形成し、前記ゲート位置部分の光学部材に前記粗面を転写し遮光帯である遮光面を形成することにより、光学部材の遮光帯に対応した位置の成形型に透過面あるいは反射面に比べて粗い粗面を形成するだけでよいので光学部材を簡単に製造できコストも安価なものとすることができる。

【出願人】	【識別番号】００００１００９８【氏名又は名称】アルプス電気株式会社
【出願日】	平成１２年１月１３日（２０００．１．１３）
【代理人】
【公開番号】	特開２００１－１９４５１１（Ｐ２００１－１９４５１１Ａ）
【公開日】	平成１３年７月１９日（２００１．７．１９）
【出願番号】	特願２０００－１００２８（Ｐ２０００－１００２８）