JP2004098538A

JP2004098538A - プラスチック製光学素子の製造方法、成形型、及び光学素子

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Publication number: JP2004098538A
Application number: JP2002264928A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Shin; 新　勇一
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-11
Also published as: JP3962914B2

Abstract

【課題】以上のような問題が生じない光学素子の製造方法及びこれに用いる成形型、並びに、プラスチック製光学素子を提供すること。
【解決手段】転写部２３から縁部２４かけて、中心から周辺に延びる１本のガス抜き用の凹溝２５が形成されている。この凹溝２５は、分割面２３ａと段差２３ｂとを横切るように直線的に延びており、転写部２３上に設けた部分２５ａにおいて、中心側の根元部ＲＣから外側の転写端部ＲＰにかけて幅が徐々に増加している。これにより、凹溝２５は、根元部ＲＣから転写端部ＲＰにかけて徐々に溶融樹脂ＭＲで充填される。よって、各段差２３ｂの溝部分がほぼ完全に溶融樹脂ＭＲで充填されるまで、凹溝２５の部分に気道を確保することができる。段差２３ｂの溝部分を溶融樹脂ＭＲによってほぼ完全に埋め込むことができる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同心状の複数の回折溝が形成されたプラスチック製の回折レンズ等の光学素子の製造方法、及びこれに用いる成形型、並びに、これらによって形成されるプラスチック製の光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、光ディスクに対し情報を記録もしくは再生する光学式記録再生装置の光ピックアップ装置等において、凸面の基盤面上に同心状の回折溝を形成して色収差補正機能を持たせた正レンズを結像用レンズとして用いることが知られている。このようなレンズは、色収差補正レンズと呼ばれ、１枚のレンズでも簡便に色収差補正機能を有する結像系を構成し得る等の利点を有している。また、材料としてプラスチックを採用することで、射出成形に代表されるレプリカ法によるプラスチック成形技術の適用を可能にして、安価で大量に安定した性能の製品を供給出来ることが知られている。
【０００３】
上記のような結像用レンズについて、回折溝において転写不良を防止するための成形型が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この成形型には、光軸に対応する中心から周辺に延びるガス抜き用の細い凹溝が形成されている。このような凹溝により、成形中においてキャビティ中のガスを外部に排出して、回折溝形状に乱れのない結像用レンズを製造することができるとある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２００１−３３６１１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような成形型では、キャビティ中のガスを十分に外部に排出できない場合がある。例えば、キャビティ中に注入された溶融樹脂が凹溝の先端側から先に充填された場合、凹溝が先端側で塞がれてキャビティ中にガスが溜まってしまう場合があり、この場合、キャビティ中に残ったガスによって成形不良が発生する可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明は、以上のような問題が生じない光学素子の製造方法及びこれに用いる成形型、並びに、プラスチック製の光学素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る第１のプラスチック製光学素子の製造方法は、光路を境界で段階的に切り換える複数の分割面を光学面として有するプラスチック製の光学素子の製造方法であって、光学素子の光学面に対応する表面形状を有する成型面と、複数の分割面の境界を形成する複数の段差部分と交差するように成型面に沿って延在するとともに、光学素子の中央側から周辺側に向けて幅が変化する凹溝とを備える成形型を準備する工程と、成形型を用いてキャビティを形成する工程と、キャビティ中に溶融した樹脂を注入する工程とを備える。ここで、光学素子とは、レンズに代表される光学部材であり、位相シフトデバイスを含む。
【０００８】
上記製造方法では、これに用いる成形型が光学素子の中央側から周辺側に向けて幅が変化する凹溝を有するので、キャビティ中に溶融樹脂を注入する際に、凹溝を介して流通するガスの流れを制御できるようになり、複数の分割面間の境界の段差部分において形状に乱れの少ない光学素子を提供することができる。
【０００９】
上記製造方法の具体的な態様では、光学素子がレンズである。この場合、回折用の段差部分で形状に乱れのない結像用レンズを製造することができ、回折型のプラスチック製レンズの性能を高めることができる。
【００１０】
上記製造方法の別の具体的な態様では、凹溝が、レンズの屈折面に対応する成型面の中央から周辺に直線的に延びるとともに、周辺に向けてこの成型面に沿った溝幅が増加する。この場合、キャビティ中に溶融樹脂を注入する際に、周辺側の凹溝が充填されにくくなるので、中央側の凹溝が先に充填される。よって、キャビティ中のガスを外部に確実に排出することができ、キャビティの内面形状を確実に転写して高精度のレンズを製造することができる。
【００１１】
上記製造方法の別の具体的な態様では、凹溝が、レンズの屈折面に対応する成型面の中央から周辺に直線的に延びるとともに、周辺に向けてこの成型面に沿った溝幅が減少する。この場合、キャビティ中に溶融樹脂を注入する際に、最終段階でキャビティ中に残ったガスを中央に集めることができ、対象性の高いレンズを製造することができる。
【００１２】
本発明に係る第２のプラスチック製光学素子の製造方法は、光路を境界で段階的に切り換える複数の分割面を光学面として有するプラスチック製の光学素子の製造方法であって、光学素子の光学面に対応する表面形状を有する成型面と、複数の分割面の境界を隣接して形成する第１及び第２の段差部分間を連絡するように成型面に沿って互いに離間して延在する第１及び第２の凹溝と、複数の分割面の境界を形成するとともに第２の段差部分に隣接する第３の段差部分と第２の段差部分との間を第１及び第２の凹溝の双方から離間した位置で連絡するように成型面に沿って延在する第３の凹溝とを有する成形型を準備する工程と、成形型を用いてキャビティを形成する工程と、キャビティ中に溶融した樹脂を注入する工程とを備える。
【００１３】
上記製造方法では、成形型が、第１及び第２の段差部分間を連絡する第１及び第２の凹溝と、第２及び第３の段差部分間を連絡する第３の凹溝とを備え、第３の凹溝が第１及び第２の凹溝の双方から離間して配置されるので、キャビティ中に溶融樹脂を注入する際に第１の凹溝が先に充填されても、これから離間した第２及び第３の凹溝が直ちに充填されず、溝を切り換えてガスを排出することができる。つまり、凹溝が一筋に延びないので、境界の段差部分において形状に乱れの少ない光学素子を提供することができる。また、凹溝が一筋に延びない構造としているので、光学素子の特性に与える影響も比較的小さい。
【００１４】
本発明に係る第１の成形型は、光路を境界で段階的に切り換える複数の分割面を光学面として有するプラスチック製の光学素子の光学面に対応する表面形状を有する成型面と、複数の分割面の境界を形成する複数の段差部分と交差するように成型面に沿って延在するとともに光学素子の中央側から周辺側に向けて幅が変化する凹溝とを備える。
【００１５】
上記第１の成形型では、光学素子の中央側から周辺側に向けて幅が変化する凹溝を有するので、かかる成形型から形成したキャビティ中に溶融樹脂を注入する際に、凹溝を介して流通するガスの流れを制御できるようになり、境界の段差部分において形状に乱れの少ない光学素子を提供することができる。
【００１６】
本発明に係る第２の成形型は、光路を境界で段階的に切り換える複数の分割面を光学面として有するプラスチック製の光学素子の光学面に対応する表面形状を有する成型面と、複数の分割面の境界を隣接して形成する第１及び第２の段差部分間を連絡するように成型面に沿って互いに離間して延在する第１及び第２の凹溝と、複数の分割面の境界を形成するとともに第２の段差部分に隣接する第３の段差部分と第２の段差部分との間を第１及び第２の凹溝の双方から離間した位置で連絡するように成型面に沿って延在する第３の凹溝とを備える。
【００１７】
上記第２の成形型では、かかる成形型から形成したキャビティ中に溶融樹脂を注入する際に第１の凹溝が先に充填されても、これから離間した第２及び第３の凹溝が直ちに充填されず、溝を切り換えてガスを排出することができ、境界の段差部分において形状に乱れの少ない良好な光学特性の光学素子を提供することができる。
【００１８】
本発明に係る第１のプラスチック製の光学素子は、光路を境界で段階的に切り換える複数の分割面を含む光学面と、複数の分割面の境界を形成する複数の段差部分と交差するように光学面に沿って延在するとともに、光学素子の中央側から周辺側に向けて幅が変化する凸条とを備える。
【００１９】
上記第１の光学素子は、光学素子の中央側から周辺側に向けて幅が変化する凸条を有するので、かかる光学素子の外形に対応する内面形状のキャビティ中に溶融樹脂を注入して光学素子を形成する際に、凸条を形成すべきキャビティ内面の凹溝を介して流通するガスの流れを制御できるようになり、複数の分割面間の境界の段差部分において形状に乱れが少なくなる。
【００２０】
本発明に係る第２のプラスチック製の光学素子は、光路を境界で段階的に切り換える複数の分割面を含む光学面と、複数の分割面の境界を隣接して形成する第１及び第２の段差部分間を連絡するように光学面に沿って互いに離間して延在する第１及び第２の凸条と、複数の分割面の境界を形成するとともに第２の段差部分に隣接する第３の段差部分と第２の段差部分との間を第１及び第２の凸条の双方から離間した位置で連絡するように光学面に沿って延在する第３の凸条とを備える。
【００２１】
上記第２の光学素子では、かかる光学素子の外形に対応する内面形状のキャビティ中に溶融樹脂を注入して光学素子を形成する際に、第１の凸条に対応するキャビティ内面の凹溝が先に充填されても、これから離間した第２及び第３の凸条が直ちに形成されず、第２及び第３の凸条に対応するキャビティ内面の凹溝を切り換えてガスを排出することができ、複数の分割面間の境界の段差部分において形状に乱れの少ない良好な光学特性の光学素子を提供することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
図１（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係るプラスチック製回折レンズを製造する際に使用される成形型の一例を示した図である。図１（ａ）は、成形型の上面図であり、図１（ｂ）は、成形型の斜視図であり、図１（ｃ）は、成形型の部分拡大斜視図である。
【００２３】
成形型である金型部材２０は、円柱状の突起２１を備える。この突起２１の端部２２は、その中央に円形で全体として凹面状の転写部２３を備え、その周囲に環状で平坦な縁部２４を備える。
【００２４】
転写部２３には、複数の輪帯状の分割面２３ａが同心状に形成されており、隣接する一対の分割面２３ａの境界には、断面鋸歯状の段差２３ｂが形成されている。各分割面２３ａは、屈折面を形成する球面若しくは非球面であり、段差２３ｂと協働することで回折レンズの片面を形成すべき転写面すなわち成型面となる。
【００２５】
また、突起２１の端部２２には、転写部２３から縁部２４かけて、中心から周辺に延びる１本のガス抜き用の凹溝２５が形成されている。この凹溝２５は、分割面２３ａと段差２３ｂとを横切るように直線的に延びており、転写部２３上に設けた部分２５ａにおいて、中心側の根元部ＲＣから外側の転写端部ＲＰにかけて溝幅が徐々に増加している。また、凹溝２５は、縁部２４上に設けた部分２５ｂにおいて一定の溝幅を有する。凹溝２５は、各部分２５ａ、２５ｂにおいて、段差２３ｂの深さすなわち高低差とほぼ等しい深さを有するか、それよりわずかに深くなっており、同心状に配置された各段差２３ｂを完全に分断している（図１（ｃ）参照）。
【００２６】
図２は、図１に示す金型部材２０を用いて回折レンズを製造する工程を説明する図である。まず、図１の金型部材２０とこれに対向する金型部材３０とを準備し、両部材２０、３０を、対向する一対の円筒状ホルダ４１、４２に固定する。これにより、両部材２０、３０によって上面及び下面が画定され、ホルダ４１、４２によって側面が画定された両凸レンズ状の内部空間からなるキャビティＣＡが形成される。
【００２７】
ここで、金型部材３０は、その端面中央に凹面の転写部３３を備え、その周囲に環状で平坦な縁部３４を備える。前者の転写部３３は、金型部材２０の転写部２３に対向するが、転写部２３に形成した段差２３ｂに対応する回折溝が形成されておらず、平滑面となっている。後者の縁部３４は、金型部材２０の縁部２４に対向する。これら転写部３３や縁部３４には、金型部材２０の場合と異なり、図１（ｃ）に示す凹溝２５に対応する凹溝が形成されていない。
【００２８】
ホルダ４１、４２は、両者の端面同士を突き合わせることで、両金型部材２０、３０を位置合わせするとともに、これらを所定距離だけ互いに離間させる。また、両ホルダ４１、４２を付き合わせることにより、ホルダ４１、４２の端面間の一部に、溶融樹脂を注入するための注入ゲート４３が形成される。さらに、注入ゲート４３の対向位置には、細い隙間４４が形成されている。これにより、注入ゲート４３から溶融樹脂ＭＲを注入しつつ隙間４４から排気して、キャビティＣＡ中に溶融樹脂ＭＲを完全に充填することができる。
【００２９】
キャビティＣＡ中に溶融樹脂ＭＲを充填する最終段階では、キャビティＣＡが注入ゲート４３から導入された溶融樹脂ＭＲでほぼ満たされる。つまり、注入された溶融樹脂ＭＲの下面は、下側の金型部材３０に形成された転写部３３に密着して支持され、注入された溶融樹脂ＭＲの上面は、上側の金型部材２０に同心状に形成された各分割面２３ａにほぼ密着する。ただし、各分割面２３ａ間に形成された段差２３ｂの溝部分には、まだガスが溜まっており、溶融樹脂ＭＲが充填されていない。このようなガスは、キャビティＣＡ中に当初からあった空気か、溶融樹脂ＭＲから徐々に発生するガスである。
【００３０】
この状態から、キャビティＣＡ中に溶融樹脂ＭＲをさらに加圧充填すると、段差２３ｂの溝部分に徐々に溶融樹脂ＭＲが充填される。この際、凹溝２５と溶融樹脂ＭＲの上面との間に中央から外側に向かう空気抜きの通路が形成されるので、各段差２３ｂに溜まったガスを凹溝２５を介して周辺側に送り出すことができ、隙間４４を介してキャビティＣＡ外に排気することができる。ここで、凹溝２５の幅は、根元部ＲＣから転写端部ＲＰにかけて徐々に増加しているので、凹溝２５は、根元部ＲＣから転写端部ＲＰにかけて徐々に溶融樹脂ＭＲで充填される。よって、全ての段差２３ｂの溝部分がほぼ完全に溶融樹脂ＭＲで充填されるまで、凹溝２５の部分に気道を確保することができる。つまり、段差２３ｂの溝部分を溶融樹脂ＭＲによってほぼ完全に埋め込むことができ、分割面２３ａと段差２３ｂからなる転写部２３の形状を溶融樹脂ＭＲに完全に転写して冷却・硬化させることができる。
【００３１】
図３は、図２に示す製造方法を用いて製造した回折レンズ５０の構造を説明する斜視図である。この回折レンズ５０は、レンズ本体５１と、周辺部５２と、凸部５３とを備える。
【００３２】
レンズ本体５１は、凸レンズ状の外形を有し、その光学面を構成する上面５１ａには、複数の輪帯状の分割面５１ｂが同心に形成されている。各分割面５１ｂは、非球面若しくは球面からなり、隣接する一対の分割面５１ｂの間には、段差状の回折溝５１ｃが形成されている。各分割面５１ｂの曲率半径、輪帯の幅及び半径等は、回折レンズ５０の使用目的に応じて適宜設定される。なお、各分割面５１ｂは、図１に示す金型部材２０の転写部２３に形成した各分割面２３ａに対応し、それぞれを反転した形状を有する。また、回折溝５１ｃは、上記転写部２３に形成した各段差２３ｂの突起に対応し、それぞれを反転した形状を有する。
【００３３】
周辺部５２は、図２に示す回折レンズ５０を保持するための部分であり、金型部材２０の縁部２４と金型部材３０の縁部３４との間に挟まれて形成される環状の部材である。この周辺部５２の一部には、図２の注入ゲート４３に対応する凸部５３が残っている。
【００３４】
レンズ本体５１の上面５１ａ中央から周辺部５２にかけては、凸条５４が形成されている。この凸条５４は、レンズ本体５１上に形成された部分５４ａで、各分割面２３ａと各段差２３ｂとを横切るように直線的に延びており、中心側の根元部ＰＣから外側の転写端部ＰＰにかけて幅が徐々に増加している。また、凸条５４は、周辺部５２上に形成された部分５４ｂで一定の幅を有する。凸条５４の部分５４ａは、根元部ＰＣから転写端部ＰＰにかけて、回折溝５１ｃに伴ってその側方に形成された突起とほぼ等しい高さを有するか、それよりわずかに高くなっている。
【００３５】
なお、レンズ本体５１の裏面については図示していないが、金型部材３０の転写部３３を反転した凸面となっている。
【００３６】
以上の回折レンズ５０は、図２等を参照して説明した上記方法で成型されるので、レンズ本体５１の上面５１ａは、図１の金型部材２０に設けた転写部２３すなわち分割面２３ａ及び段差２３ｂに正確に対応する表面形状になる。つまり、このようにして得られた回折レンズ５０は、複数の分割面５１ｂ間の境界である回折溝５１ｃにおいて形状に乱れの少ない光学素子となっている。つまり、分割面５１ｂと回折溝５１ｃとを設計どおりに形成することができるので、例えば球面収差がなく、異なる２以上の波長に対して色収差を補正した回折レンズ５０を提供することができる。
【００３７】
〔第２実施形態〕
図４は、第２実施形態に係るプラスチック製回折レンズを製造する際に使用される成形型の上面図である。第２実施形態の成形型である金型部材１２０は、第１実施形態に係る成形型を変形したものであり、同一部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００３８】
この金型部材１２０の場合、転写部２３から縁部２４かけて、中心から周辺に延びる１本の通気用の凹溝１２５が形成されている。この凹溝１２５は、分割面２３ａと段差２３ｂとを横切るように直線的に延びており、転写部２３上に設けた部分１２５ａにおいて、中心側の根元部ＲＣから外側の転写端部ＲＰにかけて幅が徐々に減少している。また、凹溝１２５は、縁部２４上に設けた部分１２５ｂにおいて一定の幅を有する。凹溝１２５は、各部分１２５ａ、１２５ｂにおいて、段差２３ｂの深さすなわち高低差とほぼ等しい深さを有するか、それよりわずかに深くなっており、同心状に配置された各段差２３ｂを完全に分断している。
【００３９】
図４の金型部材１２０も、図２に示す金型部材３０及びホルダ４１、４２と同様の部材と組み合わされて、溶融樹脂を注入するためのキャビティを形成する。かかるキャビティ中に溶融樹脂を充填する最終段階では、注入された溶融樹脂の上面は、上側の金型部材１２０に同心状に形成された各分割面２３ａにほぼ密着する。ただし、金型部材１２０に形成された段差２３ｂの溝部分には、まだガスが溜まっており溶融樹脂が充填されない。
【００４０】
この状態から、金型部材１２０で形成されたキャビティ中に溶融樹脂をさらに加圧充填すると、段差２３ｂの溝部分に徐々に溶融樹脂が充填される。この際、凹溝１２５設けた部分１２５ａは、根元部ＲＣから転写端部ＲＰにかけて幅が徐々に減少しているので、転写端部ＲＰから根元部ＲＣにかけて溶融樹脂が徐々に充填されるものと考えられる。この場合、各段差２３ｂに溜まったガスは、部分１２５ａを介して周辺側から中央側に徐々に送り込まれて、最も中央の段差２３ｂに溜まることになる。つまり、キャビティ中に残ったガスを中央に集めることができ、対象性の高い回折レンズ（図示を省略）を製造することができる。なお、最も中央の段差２３ｂによって形成すべき回折溝やエッジは、必ずしも鋭利である必要がないので、回折レンズの特性が劣化する量は、用途にもよるがほとんど無視できる程度のものとなる。
【００４１】
〔第３実施形態〕
図５は、第３実施形態に係るプラスチック製回折レンズを製造する際に使用される成形型の上面図である。第３実施形態の成形型である金型部材２２０は、第１実施形態に係る成形型を変形したものである。
【００４２】
この金型部材２２０の場合も、転写部２３から縁部２４かけて、中心から周辺に延びる１本のガス抜き用の凹溝２２５が形成されている。この凹溝２２５は、転写部２３上に設けた部分２２５ａにおいて、中心側の根元部ＲＣから外側の転写端部ＲＰにかけて幅が徐々に増加している。ただし、幅の増加率は一定でなく、転写端部ＲＰに向かって幅の増加率が徐々に増大している。なお、凹溝２２５は、各部分２２５ａ、２２５ｂにおいて、第１実施形態の場合と同様の深さを有し、同心状に配置された各段差２３ｂを完全に分断している。
【００４３】
金型部材２２０で形成されたキャビティ中に溶融樹脂を充填した場合にも、第１実施形態の場合と同様に、段差２３ｂの溝部分を溶融樹脂によってほぼ完全に埋め込むことができ、分割面２３ａと段差２３ｂからなる転写部２３の形状を溶融樹脂に完全に転写することができる。つまり、このようにして得られた回折レンズ（図示を省略）は、複数の分割面間の境界の回折溝において形状に乱れの少ない光学素子となっている。
【００４４】
〔第４実施形態〕
図６は、第４実施形態に係るプラスチック製回折レンズを製造する際に使用される成形型の上面図である。第４実施形態の成形型である金型部材３２０も、第１実施形態に係る成形型を変形したものである。
【００４５】
この金型部材３２０の場合も、転写部２３から縁部２４かけて、中心から周辺に延びる１本のガス抜き用の凹溝３２５が形成されている。この凹溝３２５は、転写部２３上に設けた部分３２５ａにおいて、中心側の根元部ＲＣから外側の転写端部ＲＰにかけて幅が徐々に増加している。ただし、幅の増加率は一定でなく、転写端部ＲＰに向かって幅の増加率が徐々に減少している。なお、凹溝３２５は、各部分３２５ａ、３２５ｂにおいて、第１実施形態の場合と同様の深さを有し、同心状に配置された各段差２３ｂを完全に分断している。
【００４６】
金型部材３２０で形成されたキャビティ中に溶融樹脂を充填した場合にも、第１実施形態の場合と同様に、段差２３ｂの溝部分を溶融樹脂によってほぼ完全に埋め込むことができ、分割面２３ａと段差２３ｂからなる転写部２３の形状を溶融樹脂に完全に転写することができる。つまり、このようにして得られた回折レンズ（図示を省略）は、複数の分割面間の境界を構成する回折溝において形状に乱れの少ない光学素子となっている。
【００４７】
〔第５実施形態〕
図７は、第５実施形態に係るプラスチック製回折レンズを製造する際に使用される成形型の上面図である。第５実施形態の成形型である金型部材４２０は、第１実施形態に係る成形型を変形したものである。
【００４８】
この金型部材４２０の場合、転写部２３において、各分割面２３ａの２箇所以上にガス抜き用の細い凹溝４２５が形成されている。各凹溝４２５は、輪帯状の分割面２３ａを横断するように形成されているが、隣の分割面２３ａまでは延びていない。つまり、所定の間隔で配列された複数の段差２３ｂは、線分状の短い凹溝４２５によって異なる位置で連結されており、全体として阿弥陀籤状のパターンとなっている。なお、転写部２３の外側の縁部２４にも、一対の凹溝４２６が適宜離間して形成されている。これらの凹溝４２６は、最も外側の段差２３ｂに連結されており、縁部２４の外周まで延びる。つまり、凹溝４２６は、環状の縁部２４を横断している。
【００４９】
各凹溝４２５、４２６は、段差２３ｂの深さすなわち高低差とほぼ等しい深さを有するか、それよりわずかに深くなっている。
【００５０】
図７の金型部材４２０も、図２に示す金型部材３０及びホルダ４１、４２と同様の部材と組み合わされて、溶融樹脂を注入するためのキャビティを形成する。かかるキャビティ中に溶融樹脂を充填する最終段階では、注入された溶融樹脂の上面は、上側の金型部材４２０に同心状に形成された各分割面２３ａにほぼ密着する。ただし、これらに挟まれた段差２３ｂの溝部分には、まだガスが溜まっており溶融樹脂が充填されない。
【００５１】
この状態から、金型部材４２０で形成されたキャビティ中に溶融樹脂をさらに加圧充填すると、段差２３ｂの溝部分に徐々に溶融樹脂が充填される。この場合、各段差２３ｂに溜まったガスを凹溝４２５、４２６を介して周辺側に送り出すことができ、キャビティ外に排気することができる。ここで、複数の凹溝４２５が各分割面２３ａの異なる位置に形成されており、特定の分割面２３ａにおいて、一方の凹溝４２５が溶融樹脂で充填されて塞がっても、他方の凹溝４２５で気道を確保することができる。よって、各段差２３ｂの溝部分を溶融樹脂によってほぼ完全に埋め込むことができ、分割面２３ａと段差２３ｂからなる転写部２３の形状を溶融樹脂に完全に転写することができる。つまり、このようにして得られた回折レンズ（図示を省略）は、複数の分割面間の境界を構成する回折溝において形状に乱れの少ない光学素子となっている。
【００５２】
〔第６実施形態〕
図８は、第６実施形態に係るプラスチック製回折レンズを製造する際に使用される成形型の上面図である。第６実施形態の成形型である金型部材５２０は、第５実施形態に係る成形型を変形したものである。
【００５３】
この金型部材５２０の場合、転写部２３において、各分割面２３ａの２箇所以上にガス抜き用の細い凹溝５２５が形成されている。各凹溝５２５は、原則として、隣接する一対の分割面２３ａを横断するように形成されているが、特定の分割面２３ａに対して異なる位置に形成されており、隣接する３つの分割面２３ａを横断するようにはなっていない。つまり、ある輪帯状の分割面２３ａに着目すると、この分割面２３ａとこれの内側に隣接する分割面２３ａとを、内側にある凹溝５２５が横断し、着目する分割面２３ａとこれの外側に隣接する分割面２３ａとを、より外側にある凹溝５２５が横断する。なお、各凹溝５２５は、段差２３ｂの深さすなわち高低差とほぼ等しい深さを有するか、それよりわずかに深くなっている。
【００５４】
金型部材５２０で形成されたキャビティ中に溶融樹脂を充填した場合にも、特定の分割面２３ａに注目すると、一方の凹溝５２５が溶融樹脂で充填されて塞がっても、他方の凹溝５２５で気道を確保することができる。よって、第５実施形態の場合と同様に、段差２３ｂの溝部分を溶融樹脂によってほぼ完全に埋め込むことができ、分割面２３ａと段差２３ｂからなる転写部２３の形状を溶融樹脂に完全に転写することができる。つまり、このようにして得られた回折レンズ（図示を省略）は、複数の分割面間の境界を構成する回折溝において形状に乱れの少ない光学素子となっている。
【００５５】
〔第７実施形態〕
図９は、上記第１〜第６実施形態に係る回折レンズ、すなわち金型部材５０〜５２０を用いて形成した回折レンズからなる光ピックアップ用光学系を含む光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。
【００５６】
この光ピックアップ装置は、第１の光ディスク６１の情報再生用の半導体レーザ６２と、第２の光ディスク６５の情報再生用の半導体レーザ６６とを有しており、すなわち、互いに波長の異なるレーザ光を射出することができる。両半導体レーザ６２、６６からのレーザ光は、第１〜第６実施形態の方法で形成した回折レンズからなる対物レンズ７７を利用して光ディスク６１、６５に照射され、光ディスク６１、６５からの反射光は、対物レンズ７７を利用して集光される。なお、光ディスクの一方の基板厚さは０．６±０．１ｍｍであり、他方の基板厚さは１．２±０．１ｍｍであり、互いに厚さが異なる。
【００５７】
まず第１の光ディスク６１を再生する場合、第１半導体レーザ６２からビームを出射し、出射された光束は、ビームスプリッタ７１を透過し、偏光ビームスプリッタ７２、コリメータ７３、１／４波長板７４を透過して円偏光の平行光束となる。この光束は絞り７６によって絞られ、対物レンズ７７により第１の光ディスク６１の透明基板６１ａを介して情報記録面６１ｂに集光される。
【００５８】
情報記録面６１ｂで情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ７７、絞り７６、１／４波長板７４、コリメータ７３を透過して、偏光ビームスプリッタ７２に入射し、ここで反射してシリンドリカルレンズ７８により非点収差が与えられ、光検出器７９上ヘ入射し、その出力信号を用いて、第１光ディスク６１に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００５９】
また、光検出器７９上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて２次元アクチュエータ８１が第１の半導体レーザ６２からの光束を第１光ディスク６１の記録面６１ｂ上に結像するように対物レンズ７７を光軸方向に移動させるとともに、この半導体レーザ６２からの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ７７を光軸に垂直な方向に移動させる。
【００６０】
一方、第２の光ディスク６５を再生する場合、第２半導体レーザ６６からビームを出射し、出射された光束は、光合成手段であるビームスプリッタ７１で反射され、上記第１半導体レーザ６２からの光束と同様、偏光ビームスプリッタ７２、コリメータ７３、１／４波長板７４、絞り７６、対物レンズ７７を透過し、第２の光ディスク６５の透明基板６５ａを介して情報記録面６５ｂに集光される。
【００６１】
情報記録面６５ｂで情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ７７、絞り７６、１／４波長板７４、コリメータ７３、偏光ビームスプリッタ７２、シリンドリカルレンズ７８を介して、光検出器７９上へ入射し、その出力情号を用いて、第２光ディスク６５に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００６２】
また、第１光ディスク６１の場合と同様、光検出器７９上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、２次元アクチュエータ８１により、合焦、トラッキングのために対物レンズ７７を移動させる。
【００６３】
第７実施形態の光ピックアップ装置では、形状に乱れの少ない回折レンズからなる対物レンズ７７を用いているので、各半導体レーザ６２、６６からの異なる波長の光を低収差で集光又は結像することができる。
【００６４】
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い。例えば金型部材２０〜５２０で形成すべき回折レンズは凸レンズに限らず、凹レンズ等とするすることができる。
【００６５】
また、第１〜第４実施形態において、凹溝２５〜３２５の数は１に限らず２以上とすることができる。
【００６６】
また、第５及び第６実施形態において、凹溝４２５、５２５等の幅、配置、個数等は、回折レンズの仕様や成型の条件（例えは、レンズの素材等）に応じて適宜変更できる。
【００６７】
また、第１〜第６実施形態では、回折レンズを製造する場合について説明したか、本発明はレンズの製造に限るものではない。例えば、位相シフトデバイスの製造に用いることができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の発明によれば、成形型が光学素子の中央側から周辺側に向けて幅が変化する凹溝を有するので、キャビティ中に溶融樹脂を注入する際に、凹溝を介して流通するガスの流れを制御できるようになり、複数の分割面間の境界の段差部分において形状に乱れの少ない光学素子を提供することができる。
【００６９】
また、第２の発明によれば、成形型から形成したキャビティ中に溶融樹脂を注入する際に第１の凹溝が先に充填されても、これから離間した第２及び第３の凹溝が直ちに充填されず、溝を切り換えてガスを排出することができ、境界の段差部分において形状に乱れの少ない光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るプラスチック製光学素子の製造方法の一例を示した図で、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ金型部材の上面図、斜視図、及び部分拡大斜視図である。
【図２】図１の金型部材を用いた回折レンズの製造方法を説明する図である。
【図３】図１の金型部材を用いて製造した回折レンズの斜視図である。
【図４】第２実施形態に係るプラスチック製光学素子の製造に用いる金型部材の上面図である。
【図５】第３実施形態に係るプラスチック製光学素子の製造に用いる金型部材の上面図である。
【図６】第４実施形態に係るプラスチック製光学素子の製造に用いる金型部材の上面図である。
【図７】第５実施形態に係るプラスチック製光学素子の製造に用いる金型部材の上面図である。
【図８】第６実施形態に係るプラスチック製光学素子の製造に用いる金型部材の上面図である。
【図９】
【符号の説明】
２０　　　金型部材
２３　　　転写部
２３ａ　　分割面
２３ｂ　　段差
２５　　　凹溝
３０　　　金型部材
４１，４２　　　ホルダ
４３　　　注入ゲート
４４　　　隙間
５０　　　回折レンズ
５１　　　レンズ本体
５１ｂ　　分割面
５１ｃ　　回折溝
５４　　　凸条
ＣＡ　　　キャビティ
ＭＲ　　　溶融樹脂

Claims

光路を境界で段階的に切り換える複数の分割面を光学面として有するプラスチック製の光学素子の製造方法であって、
前記光学素子の光学面に対応する表面形状を有する成型面と、前記複数の分割面の境界を形成する複数の段差部分と交差するように前記成型面に沿って延在するとともに、前記光学素子の中央側から周辺側に向けて幅が変化する凹溝とを有する成形型を準備する工程と、
前記成形型を用いてキャビティを形成する工程と、
前記キャビティ中に溶融した樹脂を注入する工程と
を備えるプラスチック製光学素子の製造方法。
前記光学素子は、レンズであることを特徴とする請求項１記載のプラスチック製の光学素子の製造方法。
前記凹溝は、前記レンズの屈折面に対応する前記成型面の中央から周辺に直線的に延びるとともに、周辺に向けて当該成型面に沿った溝幅が増加することを特徴とする請求項２記載のプラスチック製光学素子の製造方法。
前記凹溝は、前記レンズの屈折面に対応する前記成型面の中央から周辺に直線的に延びるとともに、周辺に向けて当該成型面に沿った溝幅が減少することを特徴とする請求項２記載のプラスチック製光学素子の製造方法。
光路を境界で段階的に切り換える複数の分割面を光学面として有するプラスチック製の光学素子の製造方法であって、
前記光学素子の光学面に対応する表面形状を有する成型面と、前記複数の分割面の境界を隣接して形成する第１及び第２の段差部分間を連絡するように前記成型面に沿って互いに離間して延在する第１及び第２の凹溝と、前記複数の分割面の境界を形成するとともに前記第２の段差部分に隣接する第３の段差部分と前記第２の段差部分との間を前記第１及び第２の凹溝の双方から離間した位置で連絡するように前記成型面に沿って延在する第３の凹溝とを有する成形型を準備する工程と、
前記成形型を用いてキャビティを形成する工程と、
前記キャビティ中に溶融した樹脂を注入する工程と
を備えるプラスチック製光学素子の製造方法。
前記光学素子は、レンズであることを特徴とする請求項５記載のプラスチック製光学素子の製造方法。
光路を境界で段階的に切り換える複数の分割面を光学面として有するプラスチック製の光学素子の前記光学面に対応する表面形状を有する成型面と、
前記複数の分割面の境界を形成する複数の段差部分と交差するように前記成型面に沿って延在するとともに、前記光学素子の中央側から周辺側に向けて幅が変化する凹溝と
を備える成形型。
光路を境界で段階的に切り換える複数の分割面を光学面として有するプラスチック製の光学素子の前記光学面に対応する表面形状を有する成型面と、
前記複数の分割面の境界を隣接して形成する第１及び第２の段差部分間を連絡するように前記成型面に沿って互いに離間して延在する第１及び第２の凹溝と、
前記複数の分割面の境界を形成するとともに前記第２の段差部分に隣接する第３の段差部分と前記第２の段差部分との間を前記第１及び第２の凹溝の双方から離間した位置で連絡するように前記成型面に沿って延在する第３の凹溝と
を備える成形型。
光路を境界で段階的に切り換える複数の分割面を含む光学面と、
前記複数の分割面の境界を形成する複数の段差部分と交差するように前記光学面に沿って延在するとともに、前記光学素子の中央側から周辺側に向けて幅が変化する凸条と
を備えるプラスチック製の光学素子。
光路を境界で段階的に切り換える複数の分割面を含む光学面と、
前記複数の分割面の境界を隣接して形成する第１及び第２の段差部分間を連絡するように前記光学面に沿って互いに離間して延在する第１及び第２の凸条と、
前記複数の分割面の境界を形成するとともに前記第２の段差部分に隣接する第３の段差部分と前記第２の段差部分との間を前記第１及び第２の凸条の双方から離間した位置で連絡するように前記光学面に沿って延在する第３の凸条と
を備えるプラスチック製の光学素子。