JP2008130160A

JP2008130160A - 光学素子

Info

Publication number: JP2008130160A
Application number: JP2006314016A
Authority: JP
Inventors: Shogo Yamamoto; 省吾山本
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】突き出し部に起因するバリ等が発生しても光ディスクの記録再生に悪影響を与えない光学素子を得る。
【解決手段】フランジ部の光ディスク側の面に、成形時に突き出しに伴って形成された複数の凹部又は凸部に対し、該凹部又は凸部を覆うように被覆材により被覆部を形成した光学素子とする。
【選択図】図６

Description

本発明は樹脂成形用金型で製造される光学素子に関するものである。

従来より、ＣＤ、ＤＶＤ等の光情報記録媒体への記録、又は再生用の光ピックアップ装置用の光学素子である対物レンズは、樹脂成形されたプラスチックレンズが使用されている。

プラスチックレンズはガラスモールドレンズに比べ、比重が小さくこのため軽量化が可能である。このため、レンズを駆動するアクチュエータへの負荷を軽減でき、且つ慣性モーメントが小さいため、その応答性を向上させることが容易である利点を有している。

このような樹脂成形による光ピックアップ装置用の対物レンズとして、レンズの外周部にフランジ部を設け、基準面側のフランジ面を基準となる面と段差をつけた低い面の２つの面に形成し、入子と入子が挿入される周辺部の金型の嵌合する位置を、段差をつけた低い面又はレンズ最外周部に位置させたプラスチックレンズが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−１３１８０２号公報

高いＮＡ値を有する対物レンズを成形する場合、一方の光学機能面を形成する金型を突き出して離型させる方法では、２つの光学機能面間で偏心等のズレを生じる恐れがあり、これを防止するため、有効径の小さいディスク側に面する光学機能面側のフランジ面に突き出し部を配置することが考えられる。しかし、突き出し部と嵌合している金型部と突き出し部との間に隙間（クリアランス）があることにより樹脂材料流入時にその隙間（クリアランス）に樹脂が入り込むことから、また突き出し部がフランジ部に圧接することにより、対物レンズが離型する際に突き出し部跡近傍に変形を生じることから、フランジ部に突き出し部の跡である複数の凹部や凸部と共に、その凹部や凸部の周りにバリが生じてしまうという問題がある。更に、そのバリが光ディスクに接触する危険性がある問題や、バリが飛散して光ディスクの記録再生に悪影響を与える危険性を有するという問題がある。

本発明は上記問題に鑑み、突き出し部に起因するバリ等が発生しても光ディスクの記録再生に悪影響を与えない光学素子を得ることを目的とするものである。

上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。

１．光学機能部と該光学機能部の周辺にフランジ部を有し、前記光学機能部のＮＡ値が０．７以上であって、前記光学機能部は、互いに向かい合う第１の光学機能面と第２の光学機能面とを有し、前記第１の光学機能面のほうが前記第２の光学機能面よりも曲率が小さく、前記フランジ部の前記第１の光学機能面側の面に複数の凹部又は凸部が形成されており、前記複数の凹部又は凸部のうち、少なくとも１つを覆う被覆部を形成したことを特徴とする光学素子。

２．前記被覆部は、樹脂材料で形成されていることを特徴とする１に記載の光学素子。

３．前記被覆部が前記第１の光学機能面の高さより高く形成されていることを特徴とする１又は２に記載の光学素子。

４．前記被覆部を、光ディスク表面を形成する材料よりも硬度が低く柔らかい材料で形成したことを特徴とする１〜３のいずれかに記載の光学素子。

本発明によれば、突き出し部に起因するバリ等が発生しても光ディスクの記録再生に悪影響を与えない光学素子を得ることが可能となる。

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光学素子である光ピックアップ装置用対物レンズの一例を示す側面図である。

同図に示す光ピックアップ装置用対物レンズ１（以下、対物レンズとも称す）は、光学機能部である光学機能面１ａと光学機能面１ｂ及びこの光学機能面の周辺に形成された鍔状のフランジ部１ｆを有している。なお、以下で、円形の光学機能面及び円形のフランジ部を有するもので説明するが、フランジ部１ｆが部分的に形成されたものや外形が矩形状のものであってもよい。また、光学機能面１ａ、１ｂの少なくとも一方に輪帯状の段差を有する回折面等の光路差付与構造が形成されたものであってもよい。

同図に示す対物レンズ１は、光ピックアップ装置においては、光学機能面１ｂが光ディスク側に面し、光学機能面１ａが光源側に面するように配置されることが好ましい。なお、本実施の形態においては、光ディスク側に面する光学機能面１ｂが第１の光学機能面に相当し、光源側に面する光学機能面１ａが第２の光学機能面に相当する。

同図に示すように、第２の光学機能面（光学機能面１ａ）は光ディスク側に面する第１の光学機能面（光学機能面１ｂ）より曲率が大きく、更に、有効径は第２の光学機能面（光学機能面１ａ）が第１の光学機能面（光学機能面１ｂ）より大きいことが好ましい。また、第２の光学機能面の有効径は０．３ｍｍ以上７ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下であることがより好ましい。

図２は、図１に示す対物レンズ１を製造するための樹脂成形用金型の概略構成を示す断面図である。

なお、以下の図においては、説明の重複を避けるため、同機能部材には同符号を付与して説明する。

同図に示す樹脂成形用金型は、パーティングラインＰＬを境にして第１の金型部である金型部１１と第２の金型部である金型部１２で構成されている。また、金型部１１が可動側、金型部１２が固定側の金型に相当する。

金型部１１には、対物レンズ１の光学機能面１ｂを形成するための形状１１ｂが形成されている。更に、対物レンズ１のフランジ部１ｆの位置には突き出し部１３が、例えば円周上の４箇所に、設けられている。この突き出し部１３は、金型部１１に対し相対的にフランジ部１ｆ側に移動可能とされている。この突き出し部１３と金型部１１は、直径のクリアランス０．００１〜０．０６ｍｍで嵌合しており、更に図示の如く、金型部１１内部では、突き出し部１３と金型部１１との間には大きな隙間が形成されている。

金型部１２は、対物レンズ１の光学機能部のうち有効径が大きい方の光学機能面である光学機能面１ａ（第２の光学機能面）を形成するための形状１２ａと、フランジ部１ｆの第２の光学機能面側の面とが、同一部材により一体に形成されている。また、光学機能面１ｂ（第２の光学機能面）とフランジ部１ｆの第２の光学機能面側の面との間には凹部を形成せず、それぞれの延長線を繋いだ形状に形成されている。なお、本明細書で言うところの、それぞれの延長線を繋いだ形状とは、上記のみに限るものでなく、それぞれの延長線の交点近傍でそれぞれの延長線に接するような角丸め（Ｒ）で接続した形状をも含むものである。

パーティングラインＰＬは、金型部１１のフランジ部１ｆの深さが、金型部１２のフランジ部の深さより深くなる位置に設定されている。また、１ｇはゲートであり、ここから溶融した樹脂材料が射出される。

図３は、図２に示す樹脂成形用金型の型開き状態及び突き出し部の作動状態を示す図である。同図（ａ）は型開き状態を示し、同図（ｂ）は突き出し部の作動状態を示している。

以下、図２及び図３を用いて対物レンズ１の成形工程を説明する。

図２に示す状態で、ゲート１ｇから溶融状態の樹脂材料が流し込まれる。この時、突き出し部１３と金型部１１に形成されたクリアランスから、金型内部の気体が流出する。この金型内部の脱気に関しては、真空ポンプ等の吸気する機器及びＯリング等を用いた金型内部密封機構を設け、金型に溶融された樹脂材料が流入される前に吸引して事前に脱気しておく方法、金型に溶融された樹脂材料の流入中に吸引を行って脱気する方法、金型に溶融された樹脂材料が流入される前より吸引を開始し、流入中も吸引を行って脱気する方法等が用いられるとより好ましく、このようにすることにより、金型の形状の対物レンズ１への転写性がより向上し、より高精度の光学機能面１ａ、１ｂを形成することが可能となる。

次いで、図３（ａ）に示すように、金型１１が金型１２から離間するよう移動する。この時、対物レンズ１は、金型１１側に残った状態となる。

この後、図３（ｂ）に示すように、金型１１からフランジ部１ｆに相当する位置に配置された突き出し部１３を図示矢印方向に突出させて対物レンズ１を離型させることで、ゲート１ｇが付いた状態の対物レンズ１となる。この突き出し部１３は、複数箇所に設けられており、それぞれの突き出し部１３の作動は同時もしくは異なったとしても突き出しタイミングの差が０．５秒以内に収まって、全ての突き出しが完了するようになっていることが、対物レンズ１の変形を防止する上で好ましい。

図４は、図２、図３に示す樹脂成形用金型で製造された、ゲート１ｇが付いた状態の対物レンズ１を示す図である。同図（ａ）は対物レンズ１を突き出し部側から見た平面図、同図（ｂ）は側面図である。

同図（ａ）は、突き出し部が略９０度間隔でフランジ部１ｆ上の１３ｎで示す４箇所に配置された場合を示している。この突き出し部による、突き出し部跡は、その後の光ヘッド部への組み込み時に、光学機能面１ａと１ｂの判別をする指標となり、組み込みをより容易にする効果をも有している。

この突き出し部による、突き出し部跡は凹部となっていることが好ましいが、フランジ部の突き出し部に相当する位置に凸部を設けるようにしてもよい。この場合、フランジ部は複数の凸部を有することになる。また、同図に示すように円形であることが好ましい。更に、突き出し部すなわち、凹部の数は良好な成形性を保ちつつ離型するという観点から２〜４個程度が好ましい。

更に、突き出し部が当接する面は、有効径がＤ₁とＤ₂の２つの光学機能面のうち、有効径の小さいＤ₁側の光学機能面側、即ち光学機能面１ｂ（第１の光学機能面）側のフランジ部に設けられることが望ましい。このようにすることにより、フランジ部１ｆを含む対物レンズ外形を小さく保ったままで突き出し部を大きく形成することができる。また、同図（ｂ）に示すフランジ部１ｆの光軸垂直方向の幅ｗは０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下に形成するのが好ましく、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下に形成するのがより好ましい。このような寸法に形成することで、以降で説明する保護部材を適切な大きさで問題なく設けることができる。

なお、同図に示すゲート１ｇが付いた状態の対物レンズ１から、ゲート１ｇは除去されて用いられる。

図５は、パーティングラインＰＬがフランジ部１ｆの厚みの間に設定された際の、フランジ部１ｆ周辺を示す断面図である。同図は、フランジ部１ｆの突き出し部１３の跡が凹部に形成される場合を示している。同図（ａ）は突き出し部１３周辺の金型を示す拡大図であり、同図（ｂ）は成形後の突き出し部１３周辺のフランジ部１ｆ周辺を示している。

同図（ａ）に示すように、パーティングラインＰＬを境に、突き出し部１３がある方の金型部１１側の深さをｔ₁とし、他方の金型部１２側の深さをｔ₂としたとき、ｔ₁＞ｔ₂とすることが好ましい。なお、ｔ₂＝０であってもよい。更に、突き出し部１３がある方の金型部１１側の抜きテーパの角度をαとし、他方の金型部１２側の抜きテーパの角度をβとしたとき、α≦βとすることが好ましい。また、α＝０であってもよい。好ましくは、０°≦α≦３°である。

このように金型部１１、１２を形成することにより、型開きの際に対物レンズが金型部１２側に持って行かれることがなく、確実に突き出し部を備えた金型部１１側に残るようにすることができる。

同図（ａ）に示す金型構成の場合、同図（ｂ）に示したように、突き出し部１３の跡の凹部１３ｎの、突き出し部１３と金型１１の境界部にバリＢが発生する。

上記のようにして成形された対物レンズ１のフランジ部１ｆに形成された突き出し部１３の跡の凹部１３ｎの少なくとも１つに、被覆部が設けられる。

図６は、本実施の形態に係る対物レンズ１に形成された被覆部１４の一例を示す図である。同図（ａ）は被覆部１４が形成された対物レンズ１を第１の光学機能面１ｂ側から見た図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＦ−Ｆ線で切断した被覆部１４周辺の拡大断面図である。

同図（ａ）に示すように、個々の凹部１３ｎ上に、各凹部１３ｎを覆うように被覆部１４が形成される。なお、図６の例においては、全ての凹部１３ｎの上に被覆部１４が設けられており、この様な態様が好ましいが、全てではなく一部の凹部１３ｎの上にのみ被覆部１４を設けるようにしてもよい。

同図（ｂ）に示すように、被覆部１４は被覆材により凹部１３ｎの周囲に発生したバリＢを覆うように被覆されている。被覆部は、液状の樹脂を塗布し、その後硬化させることにより設けてもよいし、すでに硬化している樹脂を貼り付けることにより設けてもよい。

この被覆部１４は、光ディスク表面を形成する材料よりも硬度が低く柔らかい材料で形成されることが好ましく、図４に示すフランジ部１ｆの光学機能面１ｂ側の面からの第１の光学機能面１ｂの光軸上の高さｄよりも高く形成されることが好ましい。このようにすることで、振動等により光ディスクと対物レンズ１が接触する前に、被覆部１４が接触することになり、光ディスクに傷を付けることを防止することができる。

図７は、本実施の形態に係る対物レンズ１に形成された被覆部１４のその他の例を示す図である。同図（ａ）は被覆部１４が形成された対物レンズ１を第１の光学機能面１ａ側から見た図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＦ−Ｆ線で切断した被覆部１４周辺の拡大断面図である。

同図（ａ）に示すように、凹部１３ｎを含むフランジ部１ｆ上の、ほぼ全面に、被覆部１４が形成されている。

同図（ｂ）に示すように、被覆部１４は被覆材により凹部１３ｎの周囲に発生したバリＢを覆うように被覆されている。

この場合も同様に、被覆部１４は、光ディスク表面を形成する材料よりも硬度が低く柔らかい材料で形成されることが好ましく、図４に示すフランジ部１ｆの光学機能面１ｂ側の面からの第１の光学機能面１ｂの光軸上の高さｄよりも高く形成されることが好ましい。このようにすることで、振動等により光ディスクと対物レンズ１が接触する前に、被覆部１４が接触することになり、光ディスクに傷を付けることを防止することができる。

被覆部に用いられる材料としては、ある程度の強度を有するものであれば特に限定されるものではないが、上述したように、被覆部の高さを第１の光学機能面の光軸上の高さよりも高く形成する場合には、保護部材が光ディスクと衝突しても光ディスクを傷つけない素材とすることが好ましい。
被覆部に用いられる材料としては、例えばシリコーンゴムを用いることができる。シリコーンゴムを用いる場合、ＪＩＳ−Ａに準じて測定されるゴム硬度が４０°以下であることが好ましい。更に好ましくは、ゴム硬度が２０°〜３０°である。
シリコーンゴムとしては、直鎖状で高重合度のポリオルガノシロキサンで天然ゴムなどと同様に取り扱える、いわゆるミラブル型シリコーンゴムや、架橋性基を有するポリオルガノシロキサンでペースト状や流動性の液状物を型に注入することによりゴム弾性体となるＲＴＶゴムなどの液状シリコーンゴムなどを使用できる。また、液状シリコーンゴムとしては、付加型液状シリコーンゴムあるいは縮合型液状シリコーンゴムの何れも使用できる。なお、シリコーンゴムは一般的に、生ゴムに、加硫材、加工助剤、ゴム硬度調整用の充填剤などを配合してなるものである。また、シリコーンゴムにポリウレタン粒子やフッ素樹脂粉末を配合することによりゴム硬度を調整するようにしてもよい。なお、液状ゴムを塗布して硬化させてもよい。

シリコーンゴムの主原料である生ゴム（シリコーンポリマー）としては、ジメチル系生ゴム、メチルビニル系生ゴム、メチルフェニルビニル系生ゴム、メチルフルオロアルキル系生ゴムなどが挙げられる。入手が容易であり、安価であることから、ジメチル系生ゴムを用いたシリコーンゴムを使用することが好ましい。
シリコーンゴムの他にも、ブチル系のゴムや樹脂を用いることが出来る。
他にも以下の樹脂組成物を用いることができる。ポリウレタン樹脂、ナイロン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂（以下、ＰＰＳと略称する）、ポリアセタール樹脂（ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）系など）、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、ポリエチレン樹脂、フッ素樹脂、液晶性樹脂（以下、ＬＣＰと略称する）等。これらの合成樹脂は単独でも、あるいは混合樹脂でも使用できる。

これらの中でも、被覆部が高弾性率を要求する場合であっても、十分に満足できる繊維状充填材を配合したＰＰＳ組成物やＬＣＰ組成物が好ましい。

特に、ＬＣＰは高弾性率に加え、減衰力特性も優れ、また、レンズホルダおよびレンズプロテクタ内での配向性に優れるため好ましい。ＬＣＰは、異方性溶融相を形成し得る芳香族ポリエステル（液晶ポリエステル）、芳香族ポリエステルイミド（液晶ポリエステルイミド）、芳香族ポリエステルアミド（液晶ポリエステルアミド）、ポリカーボネート（液晶ポリカーボネート）類が挙げられる。

繊維状充填材は、無機質繊維及び有機質繊維いずれであっても使用できる。例えば、ガラス繊維、グラファイト繊維、炭素繊維、タングステン心線もしくは炭素繊維などにボロンもしくは炭化珪素などを蒸着したいわゆるボロン繊維もしくは炭化珪素繊維、芳香族ポリアミド繊維など、また各種のウィスカ類が例示できる。また、これらの繊維表面をエポキシ系やアミノ系のシランカップリング剤で処理した繊維であってもよい。

他に、エポキシ系樹脂や、アクリル系樹脂を用いてもよい。また、紫外線硬化性樹脂を塗布し、その後紫外線を照射し硬化させることにより被覆部を設けてもよい。

以上説明したように、フランジ部の第１の光学機能面側の面に、成形時の突き出しに伴って形成された複数の凹部に対し、該凹部を覆うように被覆部を形成することで、突き出し部跡に発生したバリを覆い、これにより、バリＢの飛散を防止し、光ディスクの記録再生に悪影響を与えることを防止することが可能となる。

また、光ピックアップ装置の鏡枠に組み込む際に、該被覆部が第１、第２の光学機能面を区別する指標ともなり、組み込みをより容易にする効果も奏するものである。

なお、上記の実施の形態では、フランジ部に形成された突き出し部跡が凹部の場合を例に取り説明したが、突き出し部跡が凸部に形成されている場合も同様に、被覆材により凸部の周囲に発生したバリを覆うように被覆することにより同様の効果を得ることができるのは勿論である。

また、フランジ部に形成された突き出し部跡の全てを被覆材により覆うことが好ましく、全てを覆った例で説明したが、これに限るものでなく、例えば、バリの発生した特定の部位のみを被覆し、バリの発生しない部位は被覆しないように構成しても良い。

本実施の形態に係る光学素子である光ピックアップ装置用対物レンズの一例を示す側面図である。図１に示す対物レンズを製造するための樹脂成形用金型の概略構成を示す断面図である。図２に示す樹脂成形用金型の型開き状態及び突き出し部の作動状態を示す図である。図２、図３に示す樹脂成形用金型で製造された、ゲートが付いた状態の対物レンズを示す図である。パーティングラインがフランジ部の厚みの間に設定された際の、フランジ部周辺を示す断面図である。本実施の形態に係る対物レンズに形成された被覆部の一例を示す図である。本実施の形態に係る対物レンズに形成された被覆部のその他の例を示す図である。

符号の説明

１対物レンズ
１ｂ第１の光学機能面
１ａ第２の光学機能面
１ｆフランジ部
１ｇゲート部
１１、１２金型
１３突き出し部
１４被覆部
Ｂバリ

Claims

光学機能部と該光学機能部の周辺にフランジ部を有し、
前記光学機能部のＮＡ値が０．７以上であって、
前記光学機能部は、互いに向かい合う第１の光学機能面と第２の光学機能面とを有し、
前記第１の光学機能面のほうが前記第２の光学機能面よりも曲率が小さく、
前記フランジ部の前記第１の光学機能面側の面に複数の凹部又は凸部が形成されており、
前記複数の凹部又は凸部のうち、少なくとも１つを覆う被覆部を形成したことを特徴とする光学素子。
前記被覆部は、樹脂材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
前記被覆部が前記第１の光学機能面の高さより高く形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
前記被覆部を、光ディスク表面を形成する材料よりも硬度が低く柔らかい材料で形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子。