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WO2007111077A1 - 複合光学素子 - Google Patents

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Publication number
WO2007111077A1
WO2007111077A1 PCT/JP2007/054045 JP2007054045W WO2007111077A1 WO 2007111077 A1 WO2007111077 A1 WO 2007111077A1 JP 2007054045 W JP2007054045 W JP 2007054045W WO 2007111077 A1 WO2007111077 A1 WO 2007111077A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
surface portion
optical
convex
optical element
concave
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/054045
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kenji Inoue
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. filed Critical Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority to US12/294,345 priority Critical patent/US7826152B2/en
Priority to JP2008506855A priority patent/JP4672058B2/ja
Publication of WO2007111077A1 publication Critical patent/WO2007111077A1/ja

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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/18Diffraction gratings
    • G02B5/1876Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
    • G02B5/189Structurally combined with optical elements not having diffractive power
    • G02B5/1895Structurally combined with optical elements not having diffractive power such optical elements having dioptric power
    • GPHYSICS
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    • G02B3/00Simple or compound lenses
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/02Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/08Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
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    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/10Bifocal lenses; Multifocal lenses
    • GPHYSICS
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    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1353Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/0006Arrays
    • G02B3/0037Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372Lenses
    • G11B2007/13727Compound lenses, i.e. two or more lenses co-operating to perform a function, e.g. compound objective lens including a solid immersion lens, positive and negative lenses either bonded together or with adjustable spacing

Definitions

  • the present invention relates to a composite optical element.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-249208
  • optical elements phase correction element, objective lens, etc.
  • the light of about 405 nm corresponding to BD is recorded on the optical disc information.
  • Optical function unit with NA of 0.47 to 0.6 for focusing, approximately 405 ⁇ m light corresponding to BD, approximately 655 nm light corresponding to DVD, and approximately 785 nm light corresponding to CD In some cases, an objective lens having a lens surface having an optical function part with NA of 0.47 or less for condensing on the information recording surface of each optical disk may be used.
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a composite optical element having a structure that can be easily manufactured with high shape accuracy.
  • the present invention includes a first optical unit having an optical functional surface, and a second optical unit joined to the first optical unit on the optical functional surface.
  • the optical functional surface includes a smooth surface portion and an uneven surface portion adjacent to each other, and the normal line of the smooth surface portion at the lowest point of the concave portion of the uneven surface portion in the vicinity of the boundary between the smooth surface portion and the uneven surface portion.
  • the position in the direction is configured to be located closer to the center of the first optical unit than the same position of the end portion on the uneven surface portion side of the smooth surface portion.
  • the present invention is directed to a composite optical element including a first optical unit having an optical functional surface and a second optical unit joined to the first optical unit on the optical functional surface.
  • the optical functional surface includes a smooth surface portion and an uneven surface portion that are adjacent to each other, and the position in the normal direction of the smooth surface portion of the convex portion of the uneven surface portion near the boundary between the smooth surface portion and the uneven surface portion is the uneven surface portion of the smooth surface portion. It is configured to be separated from the center of the first optical unit rather than the same position of the side end.
  • the “smooth surface” refers to a smooth surface having a step or a ridge line.
  • the “concavo-convex surface” means a surface in which a plurality of concave and convex portions are arranged periodically or aperiodically.
  • the boundary between the concave portion and the convex portion may be a rounded shape such as a chamfered shape that does not have to be a ridge line.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a composite optical element 1 according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion near the boundary of the composite optical element 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing the composite optical element 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a process of manufacturing a first optical part in which the uneven surface part of the optical functional surface protrudes (thicker) than the smooth surface part.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a composite optical element 2 according to Modification 1.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion near the boundary of the composite optical element 2.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a composite optical element 3 according to Embodiment 2.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion near the boundary of the composite optical element 3.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a composite optical element 4 according to Modification 2.
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion near the boundary of the composite optical element 4.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion in the vicinity of the boundary of the composite optical element 5 according to Modification 3.
  • FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion in the vicinity of the boundary of the composite optical element 6 according to Modification 4.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a composite optical element 101 according to Embodiment 3.
  • FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion in the vicinity of the boundary of the composite optical element 101.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the composite optical element 101.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of a composite optical element 200.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of a composite optical element 102 according to Modification Example 5.
  • FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion in the vicinity of the boundary of the composite optical element 102.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of composite optical element 103 according to Embodiment 4.
  • FIG. 20 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion near the boundary of the composite optical element 103.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of a composite optical element 104 according to Modification 6.
  • FIG. 22 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion near the boundary of the composite optical element 104.
  • FIG. 23 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion near the boundary of the composite optical element 105 according to Modification 7.
  • FIG. 24 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion near the boundary of the composite optical element 106 according to Modification 8.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the composite optical element 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion near the boundary of the composite optical element 1.
  • the composite optical element 1 includes a first optical unit 10 and a second optical unit 20.
  • the first optical unit 10 is composed of a biconvex lens having a convex aspherical optical function surface (lens surface) 11 and an optical function surface (lens surface) 14.
  • Optical function The surface 11 includes an uneven surface portion 12 provided at the center thereof, and a smooth surface portion 13 provided adjacent to the uneven surface portion 12.
  • the concavo-convex surface portion 12 is configured by a diffractive surface having a sawtooth cross section.
  • the second optical unit 20 is constituted by a meniscus lens joined to the first optical unit 10 on the optical function surface 11.
  • the optical functional surface 21 on the first optical unit 10 side of the second optical unit 20 has a shape corresponding to the optical functional surface 11. Specifically, the diffraction surface located in the center of the optical functional surface 21 and its diffraction surface And a smooth surface provided adjacent to the surface. On the other hand, the optical functional surface 22 facing the optical functional surface 21 is entirely composed of a smooth surface.
  • the optical functional surface 11 is constituted by the uneven surface portion 12 and the smooth surface portion 13 as described above, in the central region R1 (see FIG. 1) where the uneven surface portion 12 is provided.
  • the optical power of the optical functional surface 11 can be made different from the optical power of the optical functional surface 11 in the peripheral region R2 where the smooth surface portion 13 is provided.
  • light of a certain wavelength can be collected using the central region R1
  • light of a different wavelength can be collected using the peripheral region R2.
  • a composite optical element 1 as an objective lens, for example, light having a wavelength of about 655 nm is condensed on the information recording surface of the DVD by the central region R1 of the composite optical element 1, and the central region R1 and the peripheral region R2 allow light with a wavelength of about 405 nm to be collected on the information recording surface of the BD, and an optical pickup compatible with multiple types of information recording media (for example, optical discs).
  • An apparatus can be realized.
  • the concave-convex surface portion 12 may be further composed of a plurality of diffractive surfaces having different optical powers, and the central region R1 may be composed of a plurality of regions having mutually different optical powers.
  • the concave-convex surface portion 12 formed of a diffractive surface is formed, and the second optical portion 20 is bonded onto the optical functional surface 11. RU For this reason, the wavelength dependency of the uneven surface portion 12 can be reduced, and high diffraction efficiency can be realized not only for light having a blaze wavelength but also for light having a wavelength different from the blaze wavelength.
  • the optical functional surface 11 is the lowest point of the concave portion of the concave / convex surface portion 12 in the vicinity of the boundary NR (see FIG. 1) between the smooth surface portion 13 and the concave / convex surface portion 12.
  • Smoothing part 13 The position P2 in the normal N direction is configured to be located closer to the center of the first optical unit 10 than the position P1 in the normal N direction of the end portion on the side of the irregular surface 12 of the smooth surface portion 13 in the normal N direction. . That is, the uneven surface portion 12 is recessed (thin) than the smooth surface portion 13. Therefore, as described in detail below, the first optical unit 10 with high shape accuracy can be easily manufactured. Therefore, the composite optical element 1 with high shape accuracy can be easily manufactured.
  • the distance in the normal N direction (distance between P2 and P3) between the lowest point of the concave portion of the concave and convex surface portion 12 and the vertex of the convex portion in the vicinity of the boundary NR is the smooth surface portion 13. It is preferable that it is 1Z5 times or more the distance in the normal N direction (the distance between P1 and P2) between the uneven surface portion 12 side end portion and the lowest point of the concave portion.
  • the virtual aspheric surface BM including the lowest point of each concave portion of the uneven surface portion 12 is located closer to the center of the first optical portion 10 than the smooth surface portion 13.
  • the position P3 in the normal N direction of the convex vertex of the concave-convex surface portion 12 is located closer to the center of the first optical unit 10 than the position P1. It is further preferable that each convex vertex of the first optical unit 10 is located closer to the center of the virtual aspherical surface including P1 and having the same aspherical coefficient as the virtual aspherical BM. Better!/,.
  • the first optical unit 10 is manufactured. Specifically, the first optical unit 10 is manufactured using a pair of molding dies 31 and 35 shown in FIG.
  • the lower mold 31 has a columnar body force with a molding surface 32 formed on the top surface.
  • the molding surface 32 is for molding the optical functional surface 11, and includes an irregular molding surface portion 34 for molding the irregular surface portion 12 and a smooth molding surface portion 33 for molding the smooth surface portion 13.
  • the upper die 35 is constituted by a columnar body having a molding surface 36 facing the lower die 31 as a top surface. Then, using the lower mold 31 and the upper mold 35, the glass preform 30 covered with the ball and the first optical part 10 is heated and pressed (heat pressed).
  • a glass preform 30 is disposed between the lower mold 31 and the upper mold 35.
  • the glass preform 30 is heated to near its soft temperature.
  • the soft glass preform 30 is softened by displacing the upper mold 35 relative to the lower mold 31 in the direction of the lower mold 31 to form the softened glass preform 30 into the molding surface 32 of the lower mold 31 and the molding surface 36 of the upper mold 35.
  • press to obtain the first optical unit 10 see FIG. 3B.
  • the first optical unit 10 is released from the lower mold 31 and the upper mold 35.
  • FIG. 3C is a cross-sectional view of the obtained first optical unit 10.
  • thermosetting resin 38 is pressed to a predetermined position with the optical functional surface 11 of the first optical unit 10 molded as described above, and heat is applied to the thermosetting resin 38 in that state. By doing so, the thermosetting resin 38 is cured. In this step, since the thermosetting resin 38 in a soft state before applying heat is very soft compared to the first optical unit 10, the thermosetting resin 38 is attached to the first optical unit 10. Even if the optical function surface 11 is pressed, the shape of the optical function surface 11 does not substantially change.
  • thermosetting resin 38 flows in accordance with the shape of the optical functional surface 11 and enters the concave portion of the concave and convex surface portion 12, so that the shape of the optical functional surface 11 is suitably transferred.
  • the composite optical element 1 including the first optical unit 10 and the second optical unit 20 joined to the first optical unit 10 on the optical function surface 11 can be obtained.
  • the second optical unit is formed on the first optical unit 10.
  • the optical functional surface 11 is subjected to a treatment for improving the adhesion between the first optical unit 10 and the second optical unit 20.
  • the optical functional surface 11 has a silane. It is preferable to apply a coupling agent such as a coupling agent.
  • the uneven surface portion of the optical functional surface protrudes (thick) than the smooth surface portion, more specifically, the normal line of the lowest point of the recess portion of the uneven surface portion in the vicinity of the boundary between the smooth surface portion and the uneven surface portion. If the position in the direction is farther from the center force of the first optical unit than the position in the normal direction of the end of the smooth surface on the concave and convex surface side, the first optical unit 60 is shown in FIG.
  • the glass preform is pressed by a lower mold 61 having a molding surface 62 including a surface portion 63 and a concave and convex molding surface portion 64 recessed from the smooth molding surface portion 63, and an upper die 65 disposed opposite to the lower die 61. It is produced by molding.
  • the concavo-convex molding surface portion 64 is recessed from the slip-molding surface portion 63, the slip-molding surface portion 63 comes into contact with the glass preform before the concavo-convex molding surface portion 64, and the concavo-convex molding surface portion 64 is in contact with the glass preform.
  • a gap 64a is formed between the concave / convex molding surface portion 64 of the lower mold 61 and the molded first optical portion 60. That is, the shape of the concave / convex molding surface portion 64 is not sufficiently transferred, and the shape accuracy of the first optical portion 60 to be molded is lowered. As a result, it becomes difficult to obtain a composite optical element with high shape accuracy.
  • the uneven surface portion 12 of the optical function surface 11 is recessed (thin) than the smooth surface portion 13.
  • the position P2 in the normal N direction of the lowest point of the concave portion of the concave-convex surface portion 12 is the first optical portion than the position P1 in the normal N direction of the convex-concave surface portion 12 side of the smooth surface portion 13 Located near the center of 10. Therefore, as shown in FIG. 3, in the molding surface 32 corresponding to the shape of the optical function surface 11, conversely, the uneven molding surface portion 34 protrudes from the slip molding surface portion 33.
  • the concavo-convex molded surface portion 34 comes into contact with the glass preform 30 before the slip-molded surface portion 33. Accordingly, the pressure applied to the glass preform 30 by the concave / convex forming surface portion 34 is increased, and the pressing amount of the concave / convex forming surface portion 34 against the glass preform 30 is also increased. As a result, since the shape of the concavo-convex molding surface portion 34 is transferred to the glass preform 30 with a relatively high shape accuracy, the first optical portion 10 with a high shape accuracy is obtained, and thus the composite optical element 1 with a high shape accuracy is obtained. Can be obtained.
  • the shape accuracy of the obtained first optical part 10 tends to improve as the pressure applied to the glass preform 30 by the concavo-convex molding surface part 34 and the pressing amount of the concavo-convex molding surface part 34 against the glass preform 30 increase.
  • the optical functional surface 11 can be configured so that the pressure applied to the glass preform 30 by the concave / convex molding surface portion 34 is larger and the pressing amount of the concave / convex molding surface portion 34 against the glass preform 30 is larger. preferable.
  • the optical function surface 11 is configured so that the optical functional surface 11 is configured so that the virtual aspheric surface BM including the lowest point of each concave portion of the uneven surface portion 12 is located closer to the center of the first optical portion 10 than the smooth surface portion 13. It is preferable to do.
  • the optical functional surface 11 is configured so that the position P3 in the normal N direction of the convex vertex of the uneven surface portion 12 is located closer to the center of the first optical portion 10 than the position P1.
  • Each convex vertex of the concavo-convex surface portion 12 is preferably located closer to the center of the first optical portion 10 than the virtual aspheric surface including P1 and having the same aspheric surface coefficient as the virtual aspheric surface BM. It is still preferred to configure the optical function surface 11 as U.
  • the thermosetting resin 38 contracts.
  • the amount of shrinkage of the thermosetting resin 38 varies depending on the thickness of the molded thermosetting resin 38 (that is, the thickness of the second optical unit 20). Specifically, the amount of shrinkage of the thick portion of the thermosetting resin 38 is relatively large, and the amount of shrinkage of the thin portion is relatively small. Therefore, the portion of the second optical unit 20 located on the uneven surface portion 12 has a different amount of contraction between the portion of the uneven surface portion 12 located on the concave portion and the portion located on the convex portion. There is a risk that the optical functional surface 22 of the second optical unit 20 will swell corresponding to the shape of the concavo-convex surface portion 12.
  • the thickness of the portion located on the uneven surface portion 12 of the second optical unit 20 is the smooth surface portion. 13 Thicker compared to the thickness of the part located above. For this reason, the undulation of the optical function surface 22 as described above is effectively suppressed.
  • the portion of the second optical portion 20 located above the uneven surface portion 12 when the thickness is increased, the thickness of the portion located on the smooth surface portion 13 is further increased.
  • the portion located on the smooth surface portion 13 of the second optical portion 20 is kept on the uneven surface portion 12 of the second optical portion 20 while being kept relatively thin.
  • the located part can be made relatively thick. Therefore, the amount of the thermosetting resin 38 used to form the second optical unit 20 can be suppressed, and an inexpensive composite optical element 1 can be realized. Can do.
  • the first optical unit 10 has substantially a glass force.
  • the second optical unit 20 has substantially a resin (for example, a thermoplastic resin, an energy-curing resin)
  • the glass first molded into a desired shape as described above.
  • the composite optical element 1 can be obtained easily and with high shape accuracy by pressing and curing the resin in the soft state using the optical part 10 as a mold and curing it.
  • an energy curable resin such as an ultraviolet curable resin or an electron beam curable resin is used as the material of the second optical unit 20, it can be cured in a short period of time, so that productivity can be improved. it can.
  • thermosetting resin when used as the material of the second optical unit 20, the composite optical element is easily and inexpensively heated by heating without requiring a large device that irradiates ultraviolet rays or electron beams. You can get one.
  • energy-curing resin means a resin that is cured by applying predetermined energy (heat, ultraviolet rays, electron beam (EB), etc.).
  • the energy curable resin include a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, an electron beam (EB) curable resin, and the like.
  • the case where the first optical unit 10 is substantially made of glass has been described as an example, but the same applies to the case where the first optical unit 10 is substantially made of resin. is there. That is, by adopting a configuration in which the concave / convex surface portion 12 of the optical functional surface 11 is recessed (thin) than the smooth surface portion 13, the transferability of the concave / convex molding surface portion 34 can be improved, and the first optical with high shape accuracy is achieved. Part 10 and composite optical element 1 can be obtained. Further, the undulation of the optical function surface 22 of the second optical unit 20 can be suppressed.
  • the first optical unit 10 is substantially made of a resin, from the viewpoint of preventing the shape of the optical functional surface 11 from collapsing when the second optical unit 20 is joined.
  • the second optical unit 20 is soft in comparison with the first optical unit 10 in the softened state, energy-cured resin, or softer thermoplastic resin than the first optical unit 10 at the molding temperature. Formation It is preferable to do.
  • both the first optical unit 10 and the second optical unit 20 are substantially made of resin, a high-temperature heating device is used as in the case where one of them is glass. It can be manufactured easily and inexpensively without using expensive and complicated equipment. Furthermore, since the material composition of the first optical unit 10 and the second optical unit 20 are close and the physical properties (coefficient of thermal expansion, etc.) are also close, the first optical unit 10 and the second optical unit 20 In addition to achieving high adhesion, it also achieves high environmental resistance such as being resistant to temperature changes. Further, when the second optical unit 20 is substantially made of energy-curing resin, the energy-curing resin in a soft state is press-molded by the first optical unit 10 that has been molded in advance. At the same time, by applying energy and solidifying the composite optical element 1 can be obtained easily and with high shape accuracy.
  • both the first optical unit 10 and the second optical unit 20 may substantially have a glass force. By doing so, it is possible to realize a composite optical element 1 that is particularly excellent in light transmittance and weather resistance. If both the first optical unit 10 and the second optical unit 20 are substantially glassy, the first optical unit 10 is higher than the second optical unit 20, It is preferable to exhibit a glass transition temperature and a soft temperature. More preferably, it is preferable that the second optical unit 20 has a low melting point glass force.
  • the smooth surface portion 13 is configured by an aspheric surface and the uneven surface portion 12 is configured by a diffractive surface having a sawtooth cross section has been described.
  • the smooth surface portion May be, for example, a flat surface, a spherical surface, a cylindrical surface, an elliptical surface, a toric surface, or the like.
  • the uneven surface portion may be, for example, a diffraction surface having a rectangular cross section or a sinusoidal cross section, a lens array surface having a convex or concave lens surface force, a phase step surface, or an antireflection structure (for example, suppressing reflection). It may be a light reflection preventing surface on which a plurality of cone-shaped protrusions or cone-shaped concave portions arranged at a pitch equal to or less than the wavelength of the light to be obtained is formed.
  • the first optical unit 10 is not limited to a press-molded one, but may be formed by etching, for example.
  • the second optical unit 20 may be formed by applying a resin material on the optical functional surface 11 by a coating method such as a spin coating method or a squeezing method, followed by curing.
  • FIG. 5 is a sectional view of the composite optical element 2 according to the first modification.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion near the boundary of the composite optical element 2.
  • the uneven surface portion 12 is located in the center portion of the optical functional surface 11 and the smooth surface portion 13 is provided around the uneven surface portion 12.
  • the smooth surface portion has been described. It is also possible to adopt a configuration in which 13 is positioned at the center of the optical functional surface 11 and the uneven surface portion 12 is provided around the smooth surface portion 13.
  • the first modification such a configuration example will be described. In the description of the first modification, components having substantially the same function will be described using the same reference numerals as those in the first embodiment, and description thereof will be omitted.
  • the optical functional surface 11 is composed of a smooth surface portion 13 located in the center thereof, and an uneven surface portion 12 provided adjacent to the smooth surface portion 13 around the smooth surface portion 13. ing. Then, as shown in FIG. 6, the optical functional surface 11 is in the vicinity of the boundary N between the smooth surface portion 13 and the uneven surface portion 12, and in the normal N direction of the smooth surface portion 13 at the lowest concave portion of the uneven surface portion 12.
  • the position P 12 is configured to be located closer to the center of the first optical unit 10 than the position P 11 in the normal N direction of the end portion on the uneven surface portion 12 side of the smooth surface portion 13. That is, the concavo-convex surface portion 12 is recessed (thin) than the smooth surface portion 13.
  • the concave / convex surface portion of the molding surface corresponding to the concave / convex surface portion 12 (hereinafter, sometimes referred to as “concavo-convex molding surface portion”) is a smooth surface portion. It is configured to protrude from the smooth surface portion of the molding surface corresponding to 13 (hereinafter, sometimes referred to as “smooth molding surface portion”). Therefore, as in the case of Embodiment 1 above, since the shape of the concavo-convex molding surface portion is transferred to the glass preform with a relatively high shape accuracy, the first optical portion 10 having a high shape accuracy is obtained. A composite optical element 2 with high shape accuracy can be obtained. In addition, since the thickness of the portion of the second optical unit 20 located above the uneven surface portion 12 can be made relatively thick, the undulation of the optical function surface 22 can be suppressed.
  • the distance (distance between P12 and P13) is 1Z5 times or more of the distance in the normal N direction (distance between P11 and P12) between the uneven surface 12 side end of the smooth surface 13 and the lowest point of the recess. Can preferable.
  • the virtual aspheric surface BM including the lowest point of each concave portion of the uneven surface portion 12 is located closer to the center of the first optical portion 10 than the smooth surface portion 13. Further, in the vicinity of the boundary NR, it is more preferable that the position P13 in the normal N direction of the convex vertex of the irregular surface 12 is located closer to the center of the first optical unit 10 than the position PI 1. Each convex vertex of the concave-convex surface portion 12 is located closer to the center of the first optical portion 10 than the virtual aspheric surface including P11 and having the same aspheric coefficient as the virtual aspheric surface BM. And still more preferred.
  • Embodiment 1 and Modification 1 described above an example of a composite optical element using a biconvex lens having a concavo-convex surface portion 12 constituted by a diffractive surface as a first optical portion 10 has been described. It is not limited to a diffractive surface.
  • the first optical unit is not limited to a lens such as a biconvex lens.
  • the first optical unit may be, for example, a masked or biconcave lens, or a parallel plate.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the composite optical element 3 according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion near the boundary of the composite optical element 3.
  • the composite optical element 3 according to Embodiment 2 includes a first optical unit 50 and a second optical unit 20.
  • the first optical unit 50 includes a planar optical functional surface 54 and an optical functional surface 51 that faces the optical functional surface 54 substantially in parallel.
  • the optical functional surface 51 includes an uneven surface portion 52 provided at the center thereof, and a smooth surface portion 53 provided around the uneven surface portion 52.
  • the second optical unit 20 is bonded to the first optical unit 50 on the optical functional surface 51, and the optical functional surface 22 facing the optical functional surface 21 bonded to the first optical unit 50 is the first optical unit 50.
  • the optical unit 50 is configured to have a smooth surface substantially parallel to the optical function surfaces 51 and 54 of the optical unit 50.
  • the concavo-convex surface portion 52 is configured as a so-called stepped diffractive surface in which the sloped portions of each relief are formed in a stepped cross section. Therefore, perpendicular to the composite optical element 3 Of the substantially parallel light beams incident on the light, the light incident on the region provided with the smooth surface portion 53 is emitted from the composite optical element 3 as a substantially parallel light beam whose phase is not substantially converted by the composite optical element 3. .
  • the incident substantially parallel light beam provided with the uneven surface portion 52 as a so-called stepped diffraction surface is phase-converted by the uneven surface portion 52 and emitted from the composite optical element 3.
  • the substantially parallel light beam incident on the region provided with the concavo-convex surface portion 52 is emitted as a condensed light beam by the combined optical element 3 force.
  • the optical function surface 51 is located near the boundary between the smooth surface portion 53 and the uneven surface portion 52 NR, and the position P22 in the normal line N direction of the smooth surface portion 53 at the lowest point of the concave portion of the uneven surface portion 52 is the uneven surface portion 52 side of the smooth surface portion 53. It is configured to be positioned closer to the center of the first optical unit 50 than the position P21 in the normal N direction of the end. That is, the uneven surface portion 52 is recessed (thin) than the smooth surface portion 53. For this reason, in the molding surface of the molding die for molding the optical functional surface 51, the concave / convex molding surface portion corresponding to the concave / convex surface portion 52 is projected more than the smooth molding surface portion corresponding to the smooth surface portion 53.
  • the first optical unit 50 with a high shape accuracy is obtained.
  • a composite optical element 3 with high shape accuracy can be obtained.
  • the thickness of the portion located on the uneven surface portion 52 of the second optical unit 20 can be made relatively thick, the undulation of the optical functional surface 22 can be suppressed.
  • the distance (distance between P22 and P23) is 1Z5 times or more of the distance in the normal N direction (distance between P21 and P22) between the end of the smooth surface 53 on the uneven surface 52 side and the lowest point of the recess. It is preferable.
  • the virtual plane BM including the lowest point of each concave portion of the concavo-convex surface portion 52 is located closer to the center of the first optical unit 50 (lower side in FIG. 8) than the smooth surface portion 53. It is preferable. Furthermore, in the vicinity of the boundary NR, the position P23 in the normal N direction of the top of the convex portion of the concave and convex surface portion 52 is located closer to the center of the first optical unit 50 than the position P21.
  • the convex portion vertices of the uneven surface portion 52 that are more preferably placed are positioned closer to the center of the first optical portion 50 (lower side in FIG. 8) than the virtual plane to which the smooth surface portion 53 belongs. Power is preferable.
  • the power in terms of optical design also includes a position P21 in the normal line N direction of the uneven surface portion 52 side end of the smooth surface portion 53 and a position P23 in the normal line N direction of the convex portion vertex of the uneven surface portion 52.
  • the positions P21 may be located closer to the center of the first optical unit 50 (lower in FIG. 8) than the position P23.
  • the second modification is a modification of the second embodiment.
  • the concavo-convex surface portion is constituted by a lens array surface
  • FIG. 9 and FIG. In the description of the second modification, components having substantially the same function will be described with reference numerals common to the first and second embodiments, and description thereof will be omitted.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the composite optical element 4 according to Modification 2.
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion near the boundary of the composite optical element 4.
  • the uneven surface portion 52 is configured as a lens array surface (a surface formed by arranging a plurality of concave or convex lens surfaces 52a). For this reason, among the substantially parallel light beams that are perpendicularly incident on the composite optical element 4, the light incident on the region where the smooth surface portion 53 is provided is not substantially changed in phase by the composite optical element 4. The light is emitted from the composite optical element 4 as a parallel light beam. On the other hand, the incident substantially parallel light flux provided with the uneven surface portion 52 as the lens array surface is phase-converted by the uneven surface portion 52 and emitted from the composite optical element 4.
  • the optical functional surface 51 is located near the boundary between the smooth surface portion 53 and the uneven surface portion 52 NR, and the position P32 in the normal N direction of the smooth surface portion 53 at the lowest point of the concave portion of the uneven surface portion 52 is the uneven surface portion 52 of the smooth surface portion 53.
  • the side end portion is configured to be positioned closer to the center of the first optical unit 50 than the position P31 in the normal N direction. That is, the uneven surface portion 52 is recessed (thin) than the smooth surface portion 53.
  • the concavo-convex molding surface portion corresponding to the concavo-convex surface portion 52 protrudes more than the smooth molding surface portion corresponding to the smooth surface portion 53. Therefore, as in the case of Embodiment 1 above, Because the shape of the uneven surface is transferred to the glass preform with relatively high shape accuracy
  • the first optical unit 50 with high shape accuracy is obtained, and thus the composite optical element 4 with high shape accuracy can be obtained.
  • the thickness of the portion located on the uneven surface portion 52 of the second optical unit 20 can be made relatively thick, the undulation of the optical functional surface 22 can be suppressed.
  • the distance (distance between P32 and P33) is at least 1Z5 times the distance in the normal N direction (distance between P31 and P32) between the end of the smooth surface 53 on the uneven surface 52 side and the lowest point of the recess. It is preferable.
  • the virtual plane BM including the lowest point of each concave portion of the uneven surface portion 52 is located closer to the center of the first optical unit 50 than the smooth surface portion 53 (downward in FIG. 10). It is preferable. Further, in the vicinity of the boundary NR, it is more preferable that the position P33 in the normal N direction of the convex vertex of the concave-convex surface portion 52 is located closer to the center of the first optical unit 50 than the position P31. It is still more preferable that the convex vertices are located closer to the center of the first optical unit 50 (lower in FIG. 10) than the virtual plane to which the smooth surface portion 53 belongs.
  • the third modification is a further modification of the first modification.
  • Modification 3 an example in which the concavo-convex surface portion is composed of a phase step surface will be described in detail with reference to FIG.
  • components having substantially the same functions will be described with reference numerals common to the first embodiment and the first modification, and the description thereof will be omitted. Also, refer to FIG. 5 in common with Modification 1.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion near the boundary of the composite optical element 5 according to Modification 3.
  • the uneven surface portion 12 is configured by a phase step surface having a stepped cross section. More specifically, the optical functional surface 11 is located near the boundary NR between the smooth surface portion 13 and the uneven surface portion 12 at the position P42 in the normal N direction of the smooth surface portion 13 at the lowest concave portion of the uneven surface portion 12. Normal surface of the concavo-convex surface part of the 12 side The position in the N direction of the first optical part 10 than the position P41 It is configured to be located closer to the center. That is, the uneven surface portion 12 is recessed (thin) than the smooth surface portion 13.
  • the concavo-convex molding surface portion corresponding to the concavo-convex surface portion 12 protrudes more than the slip molding surface portion corresponding to the smooth surface portion 13. Therefore, as in the case of Embodiment 1 above, since the shape of the concavo-convex molding surface portion is transferred to the glass preform with a relatively high shape accuracy, the first optical portion 10 with a high shape accuracy is obtained, and thus the shape A highly accurate composite optical element 5 can be obtained. Further, since the thickness of the portion of the second optical unit 20 located on the uneven surface portion 12 can be made relatively thick, the undulation of the optical function surface 22 can be suppressed.
  • the virtual aspheric surface BM including the lowest point of each concave portion of the uneven surface portion 12 is located closer to the center of the first optical portion 10 than the smooth surface portion 13. Further, in the vicinity of the boundary NR, it is more preferable that the position P13 in the normal N direction of the convex vertex of the irregular surface 12 is located closer to the center of the first optical unit 10 than the position PI 1. Each convex vertex of the concave-convex surface portion 12 is located closer to the center of the first optical portion 10 than the virtual aspheric surface including P11 and having the same aspheric coefficient as the virtual aspheric surface BM. And still more preferred.
  • the fourth modification is a further modification of the second embodiment.
  • the uneven surface portion is constituted by a light reflection preventing surface formed with a light reflection preventing structure
  • FIG. 7 is referred to in common with the second embodiment.
  • FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion near the boundary of the composite optical element 6 according to Modification 4.
  • the uneven surface portion 52 is formed with a light reflection preventing structure including a plurality of conical projections 52b arranged at a pitch P equal to or less than the wavelength of light to be reflected. It is composed on the surface. For this reason, the light beam incident on the region in which the uneven surface portion 52 is formed in the substantially parallel light flux that is perpendicularly incident on the composite optical element 6 is suppressed from being reflected by the uneven surface portion 52, and the high smooth surface portion 53 is formed. The light is transmitted from the composite optical element 6 after being transmitted at a high transmittance compared to the region thus formed.
  • the optical functional surface 51 has a position P in the normal N direction of the smooth surface portion 53 at the lowest point of the concave portion of the concave and convex surface portion 52 in the vicinity NR of the smooth surface portion 53 and the concave and convex surface portion 52.
  • 52 is configured to be positioned closer to the center of the first optical unit 10 than the position P51 in the normal N direction of the end portion of the smooth surface portion 53 on the uneven surface portion 52 side. That is, the uneven surface portion 52 is recessed (thin) than the smooth surface portion 53.
  • the molding surface of the mold for molding the optical functional surface 51 has a configuration in which the concavo-convex molding surface portion corresponding to the concavo-convex surface portion 52 protrudes more than the smooth molding surface portion corresponding to the flat smooth surface portion 53. Therefore, as in the case of Embodiment 1 above, since the shape of the concavo-convex molding surface portion is transferred to the glass preform with a relatively high shape accuracy, the first optical portion 10 with a high shape accuracy is obtained, and thus the shape A highly accurate composite optical element 5 can be obtained. In addition, since the thickness of the portion of the second optical unit 20 located on the uneven surface portion 52 can be made relatively thick, the undulation of the optical function surface 22 can be suppressed.
  • the distance (distance between P52 and P53) is 1Z5 times or more of the distance in the normal N direction (distance between P51 and P52) between the end of the smooth surface 53 on the uneven surface 52 side and the lowest point of the recess. It is preferable.
  • the virtual plane BM including the lowest point of each concave portion of the concavo-convex surface portion 52 is located closer to the center of the first optical unit 50 than the smooth surface portion 53 (lower side in FIG. 12). It is preferable. Furthermore, in the vicinity of the boundary NR, it is more preferable that the position P53 in the normal N direction of the convex vertex of the concave-convex surface portion 52 is located closer to the center of the first optical unit 50 than the position P51. Each of the convex vertices of the imaginary It is preferable that the first optical unit 50 is located closer to the center (lower side in FIG. 12) than the plane.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the composite optical element 101 according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion near the boundary of the composite optical element 101.
  • the composite optical element 101 includes a first optical unit 110 and a second optical unit 120.
  • the first optical unit 110 is composed of a biconvex lens having a convex aspherical optical functional surface (lens surface) 111 and an optical functional surface (lens surface) 114, respectively.
  • the optical function surface 111 includes an uneven surface portion 112 provided at the center thereof, and a smooth surface portion 113 provided so as to be adjacent to the uneven surface portion 112.
  • the concavo-convex surface portion 112 is constituted by a diffractive surface having a sawtooth cross section.
  • the second optical unit 120 is configured by a meniscus lens that is joined to the first optical unit 110 on the optical function surface 111.
  • the optical functional surface 121 on the first optical unit 110 side of the second optical unit 120 has a shape corresponding to the optical functional surface 111. Specifically, the diffractive surface located at the center thereof, And a smooth surface provided adjacent to the surface. On the other hand, the optical functional surface 122 facing the optical functional surface 121 is entirely constituted by a smooth surface.
  • the optical functional surface 111 is constituted by the uneven surface portion 112 and the smooth surface portion 113 as described above, in the central region R1 (see FIG. 13) where the uneven surface portion 112 is provided.
  • the optical power of the optical functional surface 111 and the optical power of the optical functional surface 111 in the peripheral region R2 provided with the smooth surface portion 113 can be made different.
  • light of a certain wavelength can be collected using the central region R1, and light of a different wavelength can be collected using the peripheral region R2.
  • a composite optical element 101 as an objective lens, for example, light having a wavelength of about 655 nm is condensed on the information recording surface of the DVD by the central area R1 of the composite optical element 101, and the central area R 1 and the peripheral region R2 can condense light with a wavelength of about 405 nm onto the information recording surface of the BD, realizing an optical pickup device that is compatible with multiple types of information recording media (for example, optical discs). It becomes possible to do.
  • the concave / convex surface portion 112 is further composed of a plurality of diffractive surfaces having different optical powers, and the central region R1 is optically connected to each other. It is composed of multiple areas with different powers.
  • the concave-convex surface portion 112 formed of a diffractive surface is formed, and the second optical portion 120 is bonded onto the optical functional surface 111. Talk to you. For this reason, the wavelength dependency of the uneven surface portion 112 can be reduced, and high diffraction efficiency can be realized not only for light having a blaze wavelength but also for light having a wavelength different from the blaze wavelength.
  • the optical functional surface 111 has a convex vertex of the concave / convex surface portion 112 in the vicinity of the boundary NR (see FIG. 13) between the smooth surface portion 113 and the concave / convex surface portion 112.
  • the position P2 in the normal line N direction of the smooth surface portion 113 is configured such that the central force of the first optical unit 110 is also separated from the position P1 in the normal line N direction of the uneven surface portion 112 side end portion of the smooth surface portion 113. . That is, the uneven surface portion 112 protrudes (thicker) than the smooth surface portion 113. Therefore, the composite optical element 101 with high shape accuracy can be easily manufactured as will be described in detail below.
  • the distance in the normal N direction (distance between P2 and P3) between the lowest point of the concave portion of the concave and convex surface portion 112 and the vertex of the convex portion in the vicinity of the boundary NR is the smooth surface portion 113.
  • Convex Convex part of normal 112 between the edge of the concave part and the lowest point of the concave part in the N direction (distance between P1 and P2) 5 times or less (preferably 2 times or less, for example 1.5 times) It is preferable that in the vicinity of the boundary NR, it is preferable that the virtual aspheric surface BM including the convex vertices of the concavo-convex surface portion 112 is separated from the central force of the first optical unit 110 more than the smooth surface portion 113.
  • the position P3 in the normal N direction of the concave bottom point of the concave-convex surface portion 112 is more separated from the central force of the first optical unit 110 than the position P1. It is more preferable that the central force of the first optical unit 110 is further away from the virtual aspherical surface having the same aspherical coefficient as the virtual aspherical BM including the lowest point force P1 of each of the 112 concave portions. Yes.
  • the first optical unit 110 is manufactured.
  • the first optical unit 110 when the first optical unit 110 has substantially a glass force, the first optical unit 110 is shown in FIGS. 15 (a) to 15 (c), for example. It can be molded in the same way.
  • the lower die 131 having a molding surface 132 having a shape corresponding to the optical functional surface 111 on the top surface, and the molding surface 136 having a shape corresponding to the optical functional surface 114 on the top surface facing the molding surface 132.
  • the glass preform 130 is placed between the upper mold 135 on which the glass mold 130 is formed, and after the glass preform 130 is heated to the glass softening temperature, the upper mold 135 and the lower mold as shown in FIG.
  • the first optical unit 110 can be obtained by press molding with 131.
  • FIG. 15C is a cross-sectional view of the obtained first optical unit 110.
  • the second optical unit 120 is pressed and bonded onto the optical functional surface 111 of the first optical unit 110.
  • the softened state is formed on the molding surface 137a of the molding die 137 having the concave molding surface 137a corresponding to the shape of the optical functional surface 122 of the second optical unit 120.
  • the arranged resin 138 is pressed to a predetermined position by the optical function surface 111 of the first optical unit 110, and the resin 138 is cured in this state.
  • Resin 138 is cured when the resin 138 is energy-cured resin (heat-cured resin, UV-cured resin, electron beam (EB) -cured resin) and the corresponding energy (heat, ultraviolet, electron beam). Etc.) can be performed. In the case of thermoplastic resin, it can be performed by cooling.
  • energy-cured resin heat-cured resin, UV-cured resin, electron beam (EB) -cured resin
  • EB electron beam
  • the resin 138 in a soft state is much softer than the first optical unit 110, and therefore the resin 138 is used as the first optical unit 110. Even if the optical function surface 111 is pressed, the shape of the optical function surface 111 does not substantially change.
  • the resin 138 flows in accordance with the shape of the optical functional surface 111 and enters the concave portion of the concave and convex surface portion 112, so that the shape of the optical functional surface 111 is suitably transferred. In such a manner, a composite optical element 101 including the first optical unit 110 and the second optical unit 120 that is bonded to the first optical unit 110 on the optical functional surface 111 can be obtained. .
  • the optical function surface 111 is subjected to a process for improving the adhesion between the first optical unit 110 and the second optical unit 120.
  • the optical function surface 111 has a sila. It is preferable to apply a coupling agent such as a coupling agent.
  • the position of the convex portion vertex of the uneven surface portion 212 in the normal direction is the first optical portion than the position in the normal direction of the end portion on the uneven surface portion side of the smooth surface portion 213. If it is closer to the center of 210, in the step of molding the second optical part 220 by pressing and bonding the resin in the soft state, the smooth surface part 212 is brought into contact with the uneven surface part 212 before contacting the resin.
  • the concave portion of the concave-convex surface portion 212 is not sufficiently filled with resin, and as shown in FIG. 16, between the optical functional surface 211 of the first optical portion 210 and the optical functional surface 221 of the second optical portion 220. There is a possibility that the gap 230 may be formed. As described above, when the uneven surface portion of the optical function surface is recessed from the smooth surface portion, the shape accuracy is high and it is difficult to obtain a composite optical element.
  • the uneven surface portion 112 of the optical function surface 111 protrudes (thicker) than the smooth surface portion 113.
  • the position P2 in the normal line N direction of the convex vertex of the convex / concave surface part 112 is the first optical part than the position P1 in the normal line N direction of the convex / concave surface part 112 side of the smooth surface part 113 in the N direction.
  • the central force of 110 is also separated. Accordingly, in the molding process of the second optical unit 120 shown in FIGS. 15D and 15E, the uneven surface portion 112 comes into contact with the resin 138 in the soft state prior to the smooth surface portion 113. .
  • the pressure applied to the resin 138 by the uneven surface portion 112 increases, and the pressing amount of the uneven surface portion 112 against the resin 138 also increases. Accordingly, the resin 138 in a soft state is surely filled in each concave portion of the concave and convex surface portion 112, and a gap is hardly generated between the first optical portion 110 and the second optical portion 120. As a result, it is possible to obtain the second optical unit 120 with high shape accuracy and the composite optical element 101 with high shape accuracy.
  • the shape accuracy of the obtained second optical part 120 tends to improve as the pressure applied to the resin 138 by the uneven surface part 112 and the pressing amount against the resin 138 increase. For this reason, the pressure applied to the resin 138 by the uneven surface portion 112 is greater, and the resin 13 of the uneven surface portion 112 is also increased. It is preferable to configure the optical function surface 111 so that the pressing amount against 8 is larger. Specifically, the distance in the normal N direction between the lowest point of the concave portion of the concave and convex surface portion 112 and the vertex of the convex portion in the vicinity of the boundary NR (the distance between P2 and P3) is the end portion of the smooth surface portion 113 on the concave and convex surface portion 112 side.
  • the optical functional surface 111 is configured so that the virtual aspheric surface BM including the convex vertices of the uneven surface portion 112 is separated from the central force of the first optical portion 110 more than the smooth surface portion 113. I prefer that.
  • the position P3 in the normal N direction of the lowest point of the concave portion of the concave and convex surface portion 112 is more distant from the central force of the first optical unit 110 than the position P1. It is more preferable that the lowest point of each concave part of the first optical part 110 is further away from the center of the first optical part 110 than the virtual aspherical surface including P1 and having the same aspherical coefficient as the virtual aspherical BM. .
  • the materials of the first optical unit 110 and the second optical unit 120 are not particularly limited.
  • Each of the first optical unit 110 and the second optical unit 120 is substantially It may be made of glass or resin. Glass has a relatively high light transmittance (especially a good light transmittance in the short wavelength region), is excellent in homogeneity and weather resistance, and is a high strength material. Therefore, the first optical unit 110 and the second optical unit 120 are substantially made of glass, so that the light transmittance is good (especially the light transmittance in the short wavelength region is good) and the high weather resistance is high. Therefore, it is possible to realize the composite optical element 101 having excellent optical properties, high hardness, and high optical characteristics.
  • the first optical unit 110 and the second optical unit 120 are substantially made of resin, it is possible to manufacture the composite optical element 101 easily and inexpensively without using high-temperature equipment. it can. From the viewpoint of ease of production and production cost, it is particularly preferable to use energy-cured resin. Specifically, when an energy curable resin such as an ultraviolet curable resin or an electron beam curable resin is used, it can be cured in a short time, and thus productivity can be improved. In contrast, when a thermosetting resin is used as the material of the second optical unit 120, the composite optical element 101 can be easily and inexpensively heated by heating without requiring a large device that irradiates ultraviolet rays or electron beams. Can be obtained.
  • an energy curable resin such as an ultraviolet curable resin or an electron beam curable resin
  • energy curing resin means predetermined energy (heat, ultraviolet rays, electron beam (EB), etc. ) Means a resin that hardens when applied.
  • energy curable resin include a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, and an electron beam (EB) curable resin.
  • the first optical unit 110 has substantially glass power, and the second optical unit 120
  • the resin has substantially the strength of a resin (for example, thermoplastic resin, energy-cured resin)
  • the first optical part 110 made of glass formed into a desired shape as described above is formed into a mold. As a result, it is possible to suppress deformation and breakage of the first optical unit 110 when the softened resin is pressed.
  • both the first optical unit 110 and the second optical unit 120 are substantially made of a resin, the material composition of the first optical unit 110 and the second optical unit 120 And close to the physical properties (thermal expansion coefficient, etc.), it achieves high adhesion between the first optical unit 110 and the second optical unit 120, and is highly resistant to temperature changes. Environmental performance is realized.
  • both the first optical unit 110 and the second optical unit 120 may substantially have a glass force. By doing so, it is possible to realize the composite optical element 101 that is particularly excellent in light transmittance and weather resistance.
  • the first optical unit 110 is higher than the second optical unit 120, and the glass.
  • U which is preferably indicative of the transition temperature and softening temperature. More preferably, it is preferable that the second optical unit 120 has a low melting point glass force.
  • the surface portion may be, for example, a flat surface, a spherical surface, a cylindrical surface, an elliptical surface, a toric surface, or the like.
  • the uneven surface portion is, for example, a diffraction surface having a rectangular cross section or a sinusoidal cross section, a lens array surface having a plurality of convex or concave lens surface forces, a phase step surface, or an antireflection structure (for example, suppressing reflection). It may be a light reflection preventing surface on which a plurality of cone-shaped protrusions or cone-shaped concave portions arranged at a pitch equal to or less than the wavelength of the light to be obtained is formed.
  • the first optical unit 110 is not limited to the press-molded one, but may be formed by etching or formed by injection molding.
  • the second optical unit 120 may be formed by applying a resin material on the optical functional surface 111 by a coating method such as a spin coating method or a squeezing method and then curing it. Yes.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of the composite optical element 102 according to the fifth modification.
  • FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion near the boundary of the composite optical element 102.
  • the uneven surface portion 112 is located at the center of the optical functional surface 111 and the smooth surface portion 113 is provided around the uneven surface portion 112.
  • the smooth surface portion 113 has been described. May be positioned at the center portion of the optical function surface 111 and the uneven surface portion 112 may be provided around the smooth surface portion 113.
  • the fifth modification such a configuration example will be described. In the description of the fifth modification, components having substantially the same function will be described with reference numerals common to the third embodiment, and description thereof will be omitted.
  • the optical functional surface 111 includes a smooth surface portion 113 located in the center thereof, and an uneven surface portion 112 provided adjacent to the smooth surface portion 113 around the smooth surface portion 113. ing. As shown in FIG. 18, the optical functional surface 111 is in the normal N direction of the smooth surface portion 113 at the top of the convex portion of the uneven surface portion 112 in the vicinity NR of the smooth surface portion 113 and the uneven surface portion 112. The position P12 is configured to be further away from the center of the first optical unit 110 than the position P11 in the normal N direction of the end portion on the uneven surface portion 112 side of the smooth surface portion 113.
  • the concave / convex surface portion 112 protrudes (thicker) than the smooth surface portion 113.
  • the uneven surface part 112 comes into contact with the resin before the smooth surface part 113. Accordingly, the pressure applied by the uneven surface portion 112 to the resin and the pressing amount against the resin become relatively large. As a result, it is possible to obtain the composite optical element 102 with high shape accuracy in which a gap is substantially formed between the first optical unit 110 and the second optical unit 120.
  • the distance in the normal N direction (between P12 and P13) between the lowest point of the concave portion of the concave-convex surface portion 112 in the vicinity of the boundary NR and the vertex of the convex portion.
  • (Distance) is 5 times or less (preferably 2 times or less) of the distance (distance between P11 and P12) in the normal N direction between the uneven surface portion 112 side end portion of the smooth surface portion 113 and the lowest point of the recessed portion. For example, it is preferably 1.5 times.
  • the virtual aspheric surface BM including the vertices of the convex portions of the concavo-convex surface portion 112 is separated from the central force of the first optical unit 110 more than the smooth surface portion 113.
  • the optical functional surface 111 is preferably configured. Furthermore, in the vicinity of the boundary NR, it is preferable that the position P13 in the normal N direction of the lowest point of the concave portion of the concave-convex surface portion 112 is more separated from the central force of the first optical unit 110 than the position P11. It is still more preferable that the lowermost point of each of the concave portions of the first optical unit 110 is separated from the virtual aspherical surface including P11 and having the same aspherical coefficient as the virtual aspherical BM. ,.
  • the example of the composite optical element using the biconvex lens having the concavo-convex surface portion 112 configured by the diffractive surface as the first optical portion 110 has been described. Is not limited to a diffractive surface.
  • the first optical department is not limited to lenses such as biconvex lenses.
  • the first optical unit may be, for example, a meniscus or biconcave lens, or a parallel plate.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of the composite optical element 103 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 20 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion near the boundary of the composite optical element 103.
  • the composite optical element 103 includes a first optical unit 150 and a second optical unit 120.
  • the first optical unit 150 includes a planar optical functional surface 154 and an optical functional surface 151 that faces the optical functional surface 154 substantially in parallel.
  • the optical functional surface 151 includes an uneven surface portion 152 provided in the center thereof and a smooth surface portion 153 provided around the uneven surface portion 152.
  • the second optical unit 120 is bonded to the first optical unit 150 on the optical functional surface 151, and the optical functional surface 122 facing the optical functional surface 121 bonded to the first optical unit 150 is the first optical unit 150.
  • the optical unit 150 is configured to have a smooth surface substantially parallel to the optical function surfaces 151 and 154.
  • the concavo-convex surface portion 152 is configured as a so-called stepped diffractive surface in which the sloped portions of each relief are formed in a stepped cross section. For this reason, out of the substantially parallel light flux perpendicularly incident on the composite optical element 103, the light incident on the area where the smooth surface portion 153 is provided is The light is emitted from the composite optical element 103 as a substantially parallel light beam whose phase is not substantially converted by the composite optical element 103. On the other hand, the incident substantially parallel light beam provided with the uneven surface portion 152 as a so-called stepped diffraction surface is phase-converted by the uneven surface portion 152 and emitted from the composite optical element 103.
  • the substantially parallel light beam incident on the region where the concavo-convex surface portion 152 is provided is emitted from the composite optical element 103 as a condensed light beam.
  • the optical functional surface 151 is located near the boundary between the smooth surface portion 153 and the uneven surface portion 152, and the position P22 in the normal line N direction of the smooth surface portion 153 of the convex surface vertex of the uneven surface portion 152 is the end of the smooth surface portion 153 on the side of the uneven surface portion 152.
  • the central force of the first optical unit 150 is separated from the position P21 in the normal N direction of the part. That is, the uneven surface portion 152 is projected (thick) than the smooth surface portion 153.
  • the uneven surface part 152 comes into contact with the resin before the smooth surface part 153. Accordingly, the pressure applied by the uneven surface portion 152 to the resin and the amount of pressure applied to the resin are relatively large. As a result, it is possible to obtain the composite optical element 103 with high shape accuracy in which a gap is substantially formed between the first optical unit 150 and the second optical unit 120.
  • the distance in the normal N direction between the lowest point of the concave portion of the concave-convex surface portion 152 and the vertex of the convex portion in the vicinity of the boundary NR (between P22 and P23) (Distance) is 5 times or less (preferably 2 times or less, preferably 2 times or less of the distance (distance between P21 and P22) in the normal N direction between the end of the smooth surface portion 153 on the uneven surface portion 152 side and the lowest point of the recess. 1.5 times) is preferable.
  • the optical function surface 151 in the vicinity of the boundary NR, it is preferable to configure the optical function surface 151 so that the virtual plane BM including the convex vertices of the uneven surface portion 152 is separated from the central force of the first optical unit 150 more than the smooth surface portion 153. . Further, in the vicinity of the boundary NR, it is preferable that the position P23 in the normal N direction of the lowest point of the concave portion of the concave-convex surface portion 152 is separated from the central force of the first optical unit 150 than the position P21. It is still more preferable that the lowermost point of each concave portion is separated from the central force of the first optical unit 150 more than the virtual plane to which the smooth surface portion 153 belongs. [0092] (Modification 6)
  • the sixth modification is a modification of the fourth embodiment.
  • Modification 6 an example in which the uneven surface portion is formed of a lens array surface will be described in detail with reference to FIGS.
  • components having substantially the same function will be described with reference numerals common to the third and fourth embodiments, and description thereof will be omitted.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of the composite optical element 104 according to the sixth modification.
  • FIG. 22 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion near the boundary of the composite optical element 104.
  • the uneven surface portion 152 is configured as a lens array surface (a surface on which a plurality of concave or convex lens surfaces 152a are arranged). For this reason, out of the substantially parallel light beams perpendicularly incident on the composite optical element 104, the light incident on the area where the smooth surface portion 153 is provided is not substantially changed in phase by the composite optical element 104. The light is emitted from the composite optical element 104 as a parallel light beam. On the other hand, the incident substantially parallel light flux provided with the uneven surface portion 152 as the lens array surface is phase-converted by the uneven surface portion 152 and emitted from the composite optical element 104.
  • the optical function surface 151 is located near the boundary NR between the smooth surface portion 153 and the uneven surface portion 152.
  • the central force of the first optical unit 150 is separated from the position P31 in the normal N direction of the part. That is, the uneven surface portion 152 is projected (thick) than the smooth surface portion 153.
  • the uneven surface part 152 comes into contact with the resin before the smooth surface part 153. Accordingly, the pressure applied by the uneven surface portion 152 to the resin and the amount of pressure applied to the resin are relatively large. As a result, it is possible to obtain the composite optical element 104 with high shape accuracy in which a gap is substantially formed between the first optical unit 150 and the second optical unit 120.
  • the distance in the normal N direction between the lowest point of the concave portion of the concave-convex surface portion 152 and the vertex of the convex portion in the vicinity of the boundary NR (between P32 and P33)
  • the distance) is in the normal N direction between the end of the smooth surface 153 on the uneven surface 152 side and the lowest point of the recess. It is preferable that the distance (the distance between P31 and P32) is 5 times or less (preferably 2 times or less, for example, 1.5 times).
  • the optical function surface 151 in the vicinity of the boundary NR, it is preferable to configure the optical function surface 151 so that the virtual plane BM including the convex vertices of the uneven surface portion 152 is separated from the central force of the first optical unit 150 more than the smooth surface portion 153. . Furthermore, in the vicinity of the boundary NR, it is preferable that the position P33 in the normal N direction of the lowest point of the concave and convex surface portion 152 of the concave and convex surface portion 152 is more separated from the central force of the first optical unit 150 than the position P31. It is still more preferable that the lowermost point of each concave portion is separated from the central force of the first optical unit 150 more than the virtual plane to which the smooth surface portion 153 belongs.
  • the present modified example 7 is a further modified example of the modified example 5 described above.
  • Modification 7 an example in which the concavo-convex surface portion is composed of a phase step surface will be described in detail with reference to FIG.
  • components having substantially the same functions are described with reference numerals common to the third embodiment and the fifth modification, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 17 is referred to in common with the fifth modification.
  • FIG. 23 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion near the boundary of the composite optical element 105 according to Modification 7.
  • the uneven surface portion 112 is configured by a phase step surface having a stepped cross section.
  • the optical functional surface 111 is in the vicinity of the boundary NR between the smooth surface portion 113 and the uneven surface portion 112, and the position P42 in the normal N direction of the smooth surface portion 113 at the top of the convex surface of the uneven surface portion 112 is the smooth surface.
  • the central force of the first optical unit 110 is also separated from the position P41 in the normal N direction of the end portion on the uneven surface portion 112 side of the surface portion 113. That is, the uneven surface portion 112 protrudes (thicker) than the smooth surface portion 113.
  • the uneven surface portion 112 comes into contact with the resin before the smooth surface portion 113. Accordingly, the pressure applied to the resin by the uneven surface portion 112 and the amount of pressure applied to the resin are relatively large. As a result, it is possible to obtain a composite optical element 105 with high shape accuracy in which a gap is substantially formed between the first optical unit 110 and the second optical unit 120.
  • the uneven surface portion 1 in the vicinity of the boundary NR 1 The normal line between the lowest point of the concave part of 12 and the apex of the convex part in the N direction (distance between P42 and P43) is the method between the uneven surface part 112 side end of the smooth surface part 113 and the lowermost point of the concave part It is preferably 5 times or less (preferably 2 times or less, for example, 1.5 times) the distance in the line N direction (distance between P41 and P42).
  • the optical functional surface 111 is configured such that the virtual aspheric surface BM including the convex vertices of the uneven surface portion 112 is also separated from the central force of the first optical portion 110 than the smooth surface portion 113. Is preferred. Further, in the vicinity of the boundary NR, it is preferable that the position P43 in the normal N direction of the lowest point of the concave portion of the concave-convex surface portion 112 is more distant from the central force of the first optical unit 110 than the position P41.
  • each concave portion of the first optical unit 110 is separated from the virtual aspherical surface including P41 and has the same aspherical coefficient as the virtual aspherical BM by the central force of the first optical unit 110. ,.
  • the present modification 8 is a further modification of the fourth embodiment.
  • Modification 8 an example in which the uneven surface portion is formed of a light reflection preventing surface formed with a light reflection preventing structure will be described in detail with reference to FIG. Note that, in the description of the present modification 8, components having substantially the same functions are described with reference numerals common to the third and fourth embodiments, and the description thereof is omitted. Further, FIG. 19 is referred to in common with the fourth embodiment.
  • FIG. 24 is an enlarged cross-sectional view of the NR portion near the boundary of the composite optical element 106 according to Modification 8.
  • the light-reflecting structure in which the light-reflection preventing structure including the plurality of conical protrusions 152b arranged at the pitch P equal to or less than the wavelength of the light to be reflected is formed on the uneven surface 152. It is configured on the prevention surface. For this reason, of the substantially parallel light flux that is perpendicularly incident on the composite optical element 106, the light incident on the region where the uneven surface portion 152 is formed is prevented from being reflected by the uneven surface portion 152, and a high smooth surface portion 153 is formed. The light is transmitted from the composite optical element 106 with a higher transmittance than that of the region.
  • the optical functional surface 151 has a normal N direction of the smooth surface portion 153 at the vertex of the convex portion of the uneven surface portion 152 in the vicinity of the boundary NR between the smooth surface portion 153 and the uneven surface portion 152.
  • the position P52 force at the smooth surface portion 153 is configured to be further away from the center of the first optical unit 110 than the position P51 in the normal N direction of the end portion on the uneven surface portion 152 side of the smooth surface portion 153. That is, uneven surface The portion 152 is projected (thick) than the smooth surface portion 153.
  • the distance in the normal N direction between the lowest point of the concave portion of the concave-convex surface portion 152 in the vicinity of the boundary NR and the vertex of the convex portion (between P52 and P53) is 5 times or less (preferably 2 times or less, preferably 2 times or less, for example, the distance in the normal N direction between the uneven surface portion 152 side end of the smooth surface portion 153 and the lowest point of the recess (distance between P51 and P52) 1.5 times) is preferable.
  • the optical function surface 151 in the vicinity of the boundary NR, it is preferable to configure the optical function surface 151 so that the virtual plane BM including the convex vertices of the uneven surface portion 152 is separated from the central force of the first optical unit 150 more than the smooth surface portion 153. . Furthermore, in the vicinity of the boundary NR, it is preferable that the position P53 in the normal N direction of the lowest point of the concave and convex surface portion 152 of the concave and convex surface portion 152 is separated from the central force of the first optical unit 150 than the position P51. It is still more preferable that the lowermost point of each concave portion is separated from the central force of the first optical unit 150 more than the virtual plane to which the smooth surface portion 153 belongs.
  • the composite optical element according to the present invention is useful for optical equipment because it can be easily manufactured with high shape accuracy, and includes an optical pickup device, an imaging device (digital still camera, digital video camera, etc.), It is particularly useful for display devices (such as projectors).

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Abstract

 複合光学素子1は、光学機能面11を有する第1の光学部10と、光学機能面11上において第1の光学部10と接合された第2の光学部20とを備えている。光学機能面11は、相互に隣接する滑面部13と凹凸面部12とを含み、滑面部13と凹凸面部12との境界近傍NRにおいて凹凸面部12の凹部最下点の滑面部13の法線方向における位置P2が滑面部13の凹凸面部12側端部の同位置P1よりも第1の光学部10の中心寄りに位置するように構成されている。

Description

明 細 書
複合光学素子
技術分野
[0001] 本発明は複合光学素子に関する。
背景技術
[0002] 従来、相互に接合された 2つの光学部からなり、それら 2つの光学部の界面にレリ ーフノターン(回折面)が形成された複合光学素子が知られている(例えば、特許文 献 1等)。この複合光学素子は、回折面の波長依存性を低減することができ、ブレー ズ波長とは異なる波長の光に対しても高い回折効率が得られるものとして、例えば撮 像光学系のように複数種類の波長帯域の光が用いられる光学系に特に有用であると されている。
特許文献 1:特開 2001— 249208号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] ところで、複数種類の光ディスクに対して互換性を有する光ピックアップ装置の対物 光学系等において、光学有効部内に光学機能が相互に異なる(例えば、光学的パヮ 一や光反射特性の異なる)複数の光学機能部が形成された光学素子 (位相補正素 子や対物レンズ等)が使用される場合がある。例えば、 CD (Compact Disk)、 DV D (Digital Versatile Disk)、及び BD (Blu— Ray Disk (登録商標))の読み出し が可能な光ピックアップ装置では、 BDに対応する約 405nmの光を光ディスクの情報 記録面に集光するための NAが 0. 6から 0. 85の光学機能部と、 BDに対応する約 4 05nmの光及び DVDに対応する約 655nmの光をそれぞれの光ディスクの情報記録 面に集光するための NAが 0. 47から 0. 6の光学機能部と、 BDに対応する約 405η mの光、 DVDに対応する約 655nmの光、及び CDに対応する約 785nmの光をそれ ぞれの光ディスクの情報記録面に集光するための NAが 0. 47以下の光学機能部と を有するレンズ面を備えた対物レンズが使用される場合がある。
[0004] このような光学機能が相互に異なる複数の光学機能部を有する光学素子を得るた めに、例えば、光学有効部の一部にのみ回折面を形成することが考えられる。さらに 、上述の如ぐ相互に波長の異なるすべての種類の光ディスクに対応する光に対して 高い回折効率を付与するために回折面を形成した光学有効部上に他の光学素子を 接合することが考えられる。しカゝしながら、相互に接合された 2つの光学部カゝらなり、 それら 2つの光学部の界面の一部に回折面が形成された複合光学素子は、その製 造が困難であり、形状精度の高い複合光学素子を得るのが困難であるという問題が ある。
[0005] 尚、このような問題は、界面の一部にレンズアレイ面や位相段差面等に代表される 凹凸面を形成する場合に共通するものである。
[0006] 本発明は斯力る点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高い形状 精度で製造することが容易である構造の複合光学素子を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0007] 上記課題を解決するために、本発明は、光学機能面を有する第 1の光学部と、光 学機能面上において第 1の光学部と接合された第 2の光学部とを備えた複合光学素 子を対象とし、光学機能面は、相互に隣接する滑面部と凹凸面部とを含み、滑面部 と凹凸面部との境界近傍において凹凸面部の凹部最下点の滑面部の法線方向にお ける位置が滑面部の凹凸面部側端部の同位置よりも第 1の光学部の中心寄りに位置 するように構成されて 、ることを特徴とする。
[0008] また、本発明は、光学機能面を有する第 1の光学部と、光学機能面上において第 1 の光学部と接合された第 2の光学部とを備えた複合光学素子を対象とし、光学機能 面は、相互に隣接する滑面部と凹凸面部とを含み、滑面部と凹凸面部との境界近傍 において凹凸面部の凸部頂点の滑面部の法線方向における位置が滑面部の凹凸 面部側端部の同位置よりも第 1の光学部の中心から離間するように構成されているこ とを特徴とする。
[0009] 尚、本明細書において「滑面」とは、段差や稜線がなぐ滑らかな面のことをいう。そ れに対して、「凹凸面」とは、凹部と凸部とが周期的又は非周期的に複数配列された 面をいう。尚、凹凸面において、凹部と凸部との境界は稜線でなくてもよぐ面取り状 等の丸みを帯びた形状であってもよ 、。 発明の効果
[0010] 本発明によれば、高 、形状精度で製造することが容易である構造の複合光学素子 を実現することができる。
図面の簡単な説明
[0011] [図 1]図 1は、実施形態 1に係る複合光学素子 1の断面図である。
[図 2]図 2は、複合光学素子 1の境界近傍 NR部分を拡大した断面図である。
[図 3]図 3は、複合光学素子 1の製造方法を説明するための断面図である。
[図 4]図 4は、光学機能面の凹凸面部が滑面部よりも出っ張つている (厚い)第 1の光 学部を作製する工程を説明するための断面図である。
[図 5]図 5は、変形例 1に係る複合光学素子 2の断面図である。
[図 6]図 6は、複合光学素子 2の境界近傍 NR部分を拡大した断面図である。
[図 7]図 7は、実施形態 2に係る複合光学素子 3の断面図である。
[図 8]図 8は、複合光学素子 3の境界近傍 NR部分を拡大した断面図である。
[図 9]図 9は、変形例 2に係る複合光学素子 4の断面図である。
[図 10]図 10は、複合光学素子 4の境界近傍 NR部分を拡大した断面図である。
[図 11]図 11は、変形例 3に係る複合光学素子 5の境界近傍 NR部分を拡大した断面 図である。
[図 12]図 12は、変形例 4に係る複合光学素子 6の境界近傍 NR部分を拡大した断面 図である。
[図 13]図 13は、実施形態 3に係る複合光学素子 101の断面図である。
[図 14]図 14は、複合光学素子 101の境界近傍 NR部分を拡大した断面図である。
[図 15]図 15は、複合光学素子 101の製造方法を説明するための断面図である。
[図 16]図 16は、複合光学素子 200の断面図である。
[図 17]図 17は、変形例 5に係る複合光学素子 102の断面図である。
[図 18]図 18は、複合光学素子 102の境界近傍 NR部分を拡大した断面図である。
[図 19]図 19は、実施形態 4に係る複合光学素子 103の断面図である。
[図 20]図 20は、複合光学素子 103の境界近傍 NR部分を拡大した断面図である。
[図 21]図 21は、変形例 6に係る複合光学素子 104の断面図である。 [図 22]図 22は、複合光学素子 104の境界近傍 NR部分を拡大した断面図である。
[図 23]図 23は、変形例 7に係る複合光学素子 105の境界近傍 NR部分を拡大した断 面図である。
圆 24]図 24は、変形例 8に係る複合光学素子 106の境界近傍 NR部分を拡大した断 面図である。
符号の説明
[0012] 1、 2、 3、 4、 5、 6 複合光学素子
10、 50 第 1の光学部
11、 14、 21、 22、 51、 54 光学機能面
12、 52 凹凸面部
13 滑面部
20 第 2の光学部
53 平滑面部
101、 102、 103、 104、 105、 106 複合光学素子
110、 150 第 1の光学部
111、 114、 121、 122、 151、 154 光学機能面
112、 152 凹凸面部
113 滑面部
120 第 2の光学部
153 平滑面部
発明を実施するための最良の形態
[0013] 以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
[0014] (実施形態 1)
図 1は本実施形態 1に係る複合光学素子 1の断面図である。図 2は複合光学素子 1 の境界近傍 NR部分を拡大した断面図である。
[0015] 本実施形態 1に係る複合光学素子 1は、第 1の光学部 10と第 2の光学部 20とを備 えている。第 1の光学部 10は、それぞれ凸状非球面の光学機能面(レンズ面) 11と 光学機能面(レンズ面) 14とを有する両凸のレンズにより構成されている。光学機能 面 11は、その中央部に設けられた凹凸面部 12と、凹凸面部 12に隣接するように設 けられた滑面部 13とを含む。具体的に、本実施形態 1では、凹凸面部 12は断面鋸 歯状の回折面により構成されている。第 2の光学部 20は、光学機能面 11上において 第 1の光学部 10に接合されたメニスカス状のレンズにより構成されている。第 2の光 学部 20の第 1の光学部 10側の光学機能面 21は光学機能面 11に対応した形状をし ており、具体的には、その中央部に位置する回折面と、その回折面に隣接して設けら れた滑面とにより構成されている。一方、光学機能面 21と対面する光学機能面 22は 全体が滑面により構成されて 、る。
[0016] 本実施形態 1では、上記の如く光学機能面 11が凹凸面部 12と滑面部 13とにより構 成されているため、凹凸面部 12が設けられている中央領域 R1 (図 1参照)における 光学機能面 11の光学的パワーと、滑面部 13が設けられている周辺領域 R2における 光学機能面 11の光学的パワーとを異ならしめることができる。従って、例えば、ある 波長の光を中央領域 R1を使用して集光させると共に、異なる波長の光を周辺領域 R 2を使用して集光させることができる。具体的には、このような複合光学素子 1を対物 レンズとして用いることによって、例えば、複合光学素子 1の中央領域 R1によって波 長約 655nmの光を DVDの情報記録面に集光させ、中央領域 R1と共に周辺領域 R 2とによって波長約 405nmの光を BDの情報記録面に集光させることが可能となり、 複数種類の情報記録媒体 (例えば、光ディスク)に対して互換性を有する光ピックァ ップ装置を実現することが可能となる。尚、凹凸面部 12がさらに光学的パワーの異な る複数の回折面により構成されており、中央領域 R1が相互に光学的パワーの異なる 複数の領域により構成されて 、てもよ 、。
[0017] また、本実施形態 1に係る複合光学素子 1では、回折面により構成された凹凸面部 12が形成されて 、る光学機能面 11の上には第 2の光学部 20が接合されて 、る。こ のため、凹凸面部 12の波長依存性を低下させることができ、ブレーズ波長の光はもと よりブレーズ波長とは異なる波長の光に対しても高い回折効率を実現することができ る。
[0018] 本実施形態 1において、光学機能面 11は、図 2に示すように、滑面部 13と凹凸面 部 12との境界近傍 NR (図 1参照)において、凹凸面部 12の凹部最下点の滑面部 13 の法線 N方向における位置 P2が、滑面部 13の凹凸面部 12側端部の法線 N方向に おける位置 P1よりも第 1の光学部 10の中心寄りに位置するように構成されて 、る。す なわち、凹凸面部 12が滑面部 13よりも凹んだ (薄い)状態とされている。このため、以 下に詳述するように高い形状精度の第 1の光学部 10を容易に作製することができる 。従って、高い形状精度の複合光学素子 1を容易に製造することができる。
[0019] 尚、製造容易性の観点から、境界近傍 NRにおける凹凸面部 12の凹部最下点と凸 部頂点との間の法線 N方向における距離 (P2, P3間の距離)が滑面部 13の凹凸面 部 12側端部とその凹部最下点との間の法線 N方向における距離 (P1、P2間の距離 )の 1Z5倍以上であることが好ましい。また、境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 12の 各凹部の最下点を含む仮想の非球面 BMが滑面部 13よりも第 1の光学部 10の中心 寄りに位置していることが好ましい。さらに、境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 12の 凸部頂点の法線 N方向における位置 P3が位置 P 1よりも第 1の光学部 10の中心寄り に位置していることが好ましぐ凹凸面部 12の各凸部頂点が、 P1を含み、仮想の非 球面 BMと同一の非球面係数を有する仮想の非球面よりも第 1の光学部 10の中心寄 りに位置して 、ることがなお好まし!/、。
[0020] 次に図 3を参照しながら本実施形態 1に係る複合光学素子 1の製造方法について 説明する。尚、ここでは、実質的にガラス力もなる第 1の光学部 10と実質的に熱硬化 榭脂からなる第 2の光学部 20とからなる複合光学素子 1の製造方法を例に挙げて説 明する。
[0021] まず最初に、第 1の光学部 10を作製する。詳細には、第 1の光学部 10の作製は、 図 3 (a)に示す一対の成形型 31、 35を用いて行う。下型 31は頂面に成形面 32が形 成された柱状体力 なるものである。成形面 32は光学機能面 11を成形するためのも のであり、凹凸面部 12を成形するための凹凸成形面部 34と滑面部 13を成形するた めの滑成形面部 33を含む。一方、上型 35は下型 31に対向位置する成形面 36を頂 面とする柱状体により構成されている。そして、これら下型 31及び上型 35を用いてボ 一ル状ゃ第 1の光学部 10とほぼ近似の形状寸法にカ卩ェされたガラスプリフォーム 30 を加熱押圧 (ヒートプレス)する。具体的には、下型 31と上型 35とに間にガラスプリフ オーム 30を配置する。次に、ガラスプリフォーム 30をその軟ィ匕温度近傍にまで加熱し て軟ィ匕させ、上型 35を下型 31に対して下型 31方向に相対的に変位させることにより 軟化したガラスプリフォーム 30を下型 31の成形面 32と上型 35の成形面 36とでもつ てプレスし、第 1の光学部 10を得る(図 3 (b)参照)。そして、第 1の光学部 10を所定 の温度 (例えば、ガラス転移温度 150°C〜室温)にまで冷却した後、第 1の光学部 10を下型 31及び上型 35から離型させることにより完成させる。図 3 (c)は得られた第 1の光学部 10の断面図である。
[0022] 次に、図 3 (d)に示すように、第 2の光学部 20の光学機能面 22の形状に対応した 凹状の成形面 37aを有する成形型 37の成形面 37a上に軟化状態にある熱硬化榭脂 38を配置する。そして、その配置された熱硬化榭脂 38を上記の如く成形された第 1 の光学部 10の光学機能面 11でもって所定の位置までプレスし、その状態で熱硬化 榭脂 38に熱を付与することによって熱硬化榭脂 38を硬化させる。この工程において 、熱を付与する前の軟ィ匕状態にある熱硬化榭脂 38は第 1の光学部 10と比較して非 常に柔らかいため、熱硬化榭脂 38を第 1の光学部 10の光学機能面 11でもって押圧 しても、光学機能面 11の形状変化は実質的に起こらない。また、光学機能面 11の形 状に合わせて熱硬化榭脂 38が流動して凹凸面部 12の凹部に入り込み、光学機能 面 11の形状が好適に転写される。このような要領で第 1の光学部 10と、光学機能面 11上において第 1の光学部 10に接合された第 2の光学部 20とからなる複合光学素 子 1を得ることができる。
[0023] 尚、本実施形態 1のように、第 1の光学部 10と第 2の光学部 20との材質が異なるよう な場合は、第 1の光学部 10の上に第 2の光学部 20を形成するに先立って、光学機 能面 11に第 1の光学部 10と第 2の光学部 20との密着性を向上させる処理を施して おくことが好ましい。具体的に、第 1の光学部 10が実質的にガラス力もなるものであり 、第 2の光学部 20が実質的に榭脂からなるものである場合は、例えば、光学機能面 1 1にシランカップリング剤等のカップリング剤を塗布しておくことが好ま 、。
[0024] 例えば、光学機能面の凹凸面部が滑面部よりも出っ張つている (厚い)場合、詳細 には、滑面部と凹凸面部との境界近傍において凹凸面部の凹部最下点の法線方向 における位置が滑面部の凹凸面部側端部の法線方向における位置よりも第 1の光学 部の中心力 離れている場合は、第 1の光学部 60は、図 4 (a)に示すように、滑成形 面部 63と滑成形面部 63よりも凹んだ凹凸成形面部 64とを含む成形面 62を頂面に 有する下型 61と、下型 61に対向配置された上型 65とによりガラスプリフォームを押 圧成形することにより作製される。この場合、凹凸成形面部 64が滑成形面部 63よりも 凹んでいるために、凹凸成形面部 64よりも先に滑成形面部 63がガラスプリフォーム に当接することとなり、凹凸成形面部 64がガラスプリフォームに付与する圧力が小さ くなると共に、凹凸成形面部 64のガラスプリフォームに対する押圧量も小さくなる。従 つて、図 4 (b)に示すように、下型 61の凹凸成形面部 64と成形された第 1の光学部 6 0との間に隙間 64aができてしまうこととなる。すなわち、凹凸成形面部 64の形状が十 分に転写されず、成形される第 1の光学部 60の形状精度も低くなつてしまう。その結 果、形状精度の高い複合光学素子を得ることが困難となる。
[0025] それに対して、本実施形態 1では、上述のように、光学機能面 11の凹凸面部 12が 滑面部 13よりも凹んでいる(薄い)。詳細には、境界近傍 NRにおいて凹凸面部 12の 凹部最下点の法線 N方向における位置 P2が滑面部 13の凹凸面部 12側端部の法 線 N方向における位置 P1よりも第 1の光学部 10の中心寄りに位置している。従って、 図 3に示すように、この光学機能面 11の形状に対応した成形面 32においては、逆に 、凹凸成形面部 34が滑成形面部 33よりも出っ張る構成となる。このため、ガラスプリ フォーム 30をプレス成形する際に、凹凸成形面部 34が滑成形面部 33よりも先にガラ スプリフォーム 30に当接することとなる。従って、凹凸成形面部 34がガラスプリフォー ム 30に付与する圧力が大きくなると共に、凹凸成形面部 34のガラスプリフォーム 30 に対する押圧量も大きくなる。その結果、凹凸成形面部 34の形状が比較的高い形状 精度でガラスプリフォーム 30に転写されるため、形状精度の高い第 1の光学部 10が 得られ、よって、形状精度の高い複合光学素子 1を得ることができる。
[0026] 得られる第 1の光学部 10の形状精度は凹凸成形面部 34がガラスプリフォーム 30に 付与する圧力及び凹凸成形面部 34のガラスプリフォーム 30に対する押圧量が大きく なると共に向上する傾向にある。このため、凹凸成形面部 34がガラスプリフォーム 30 に付与する圧力がより大きぐ且つ凹凸成形面部 34のガラスプリフォーム 30に対す る押圧量がより大きくなるように光学機能面 11を構成することが好ましい。具体的に は、境界近傍 NRにおける凹凸面部 12の凹部最下点と凸部頂点との間の法線 N方 向における距離 (P2, P3間の距離)が滑面部 13の凹凸面部 12側端部とその凹部最 下点との間の法線 N方向における距離 (P1、P2間の距離)の 1Z5倍以上となるよう に光学機能面 11を構成することが好ましい。また、境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 12の各凹部の最下点を含む仮想の非球面 BMが滑面部 13よりも第 1の光学部 10の 中心寄りに位置するように光学機能面 11を構成することが好ましい。さらに、境界近 傍 NRにおいて、凹凸面部 12の凸部頂点の法線 N方向における位置 P3が位置 P1 よりも第 1の光学部 10の中心寄りに位置するように光学機能面 11を構成することが 好ましぐ凹凸面部 12の各凸部頂点が、 P1を含み、仮想の非球面 BMと同一の非球 面係数を有する仮想の非球面よりも第 1の光学部 10の中心寄りに位置するように光 学機能面 11を構成することがなお好ま U、。
[0027] 尚、熱硬化榭脂 38を硬化させる工程において、熱硬化榭脂 38は収縮する。この熱 硬化榭脂 38の収縮量は成形された熱硬化榭脂 38の厚み (すなわち第 2の光学部 2 0の厚み)によって異なる。具体的には、熱硬化榭脂 38の厚みが厚い部分の収縮量 は比較的大きくなり、厚みが薄い部分の収縮量は比較的小さくなる。従って、第 2の 光学部 20の凹凸面部 12の上に位置する部分は、凹凸面部 12の凹部上に位置する 部分と凸部上に位置する部分とでその収縮量が異なることとなり、場合によっては第 2の光学部 20の光学機能面 22が凹凸面部 12の形状に対応してうねる虞がある。し 力しながら、本実施形態 1では、上述のように凹凸面部 12が滑面部 13よりも凹んでい るため、第 2の光学部 20の凹凸面部 12上に位置する部分の厚みが滑面部 13上に 位置する部分の厚みと比較して厚くなる。このため、上記のような光学機能面 22のう ねりが効果的に抑制される。
[0028] また、凹凸面部 12が滑面部 13よりも出っ張っているような場合には光学機能面 22 のうねりを抑制するために第 2の光学部 20の凹凸面部 12の上に位置する部分の厚 みを厚くすると、滑面部 13の上に位置する部分の厚みがさらに厚くなつてしまう。しか しながら、本実施形態 1における構成によれば、第 2の光学部 20の滑面部 13の上に 位置する部分を比較的薄く保ったまま第 2の光学部 20の凹凸面部 12の上に位置す る部分を比較的厚くすることができる。従って、第 2の光学部 20を形成するための熱 硬化榭脂 38の使用量を抑制することができ、安価な複合光学素子 1を実現すること ができる。また、ガラス材料と比べて短波長域の光 (例えば青色光、青紫光、紫外光 等)の透過率が低ぐ均質性、耐候性が低い榭脂材料の使用を極力低減することが でき、短波長域の光の透過率がよぐ均質性、耐候性にすぐれた複合光学素子 1を 実現することができる。
[0029] 尚、一般的に、ガラスは榭脂よりも軟ィ匕温度が高ぐ硬度も高いため、例えばここで 説明したように、第 1の光学部 10が実質的にガラス力もなるものであり、第 2の光学部 20が実質的に榭脂 (例えば、熱可塑性榭脂、エネルギー硬化榭脂)力もなるもので ある場合は、上述のように所望の形状に成形したガラス製の第 1の光学部 10を成形 型として軟ィヒ状態にある榭脂を押圧すると共に硬化させて接合することによって容易 且つ高い形状精度で複合光学素子 1を得ることができる。また、第 2の光学部 20の材 料として紫外線硬化榭脂ゃ電子線硬化榭脂等のエネルギー硬化榭脂を使用した場 合は、短時間で硬化処理できるため、生産性を向上することができる。それに対して 、第 2の光学部 20の材料として熱硬化榭脂を使用した場合は、紫外線や電子線を照 射する大が力りな装置を要することなぐ加熱によって容易且つ安価に複合光学素 子 1を得ることができる。尚、本明細書において「エネルギー硬化榭脂」とは、所定の エネルギー (熱、紫外線、電子線 (EB)等)を付与することにより硬化する榭脂をいう。 エネルギー硬化樹脂の具体例としては、例えば、熱硬化榭脂、紫外線硬化榭脂、電 子線 (EB)硬化榭脂等が挙げられる。
[0030] 以上、ここでは、第 1の光学部 10が実質的にガラスである場合を例に挙げて説明し たが、第 1の光学部 10が実質的に榭脂からなる場合も同様である。すなわち、光学 機能面 11の凹凸面部 12を滑面部 13よりも凹んでいる(薄い)構成とすることによって 、凹凸成形面部 34の転写性を向上することができ、形状精度の高い第 1の光学部 1 0、複合光学素子 1を得ることができる。また、第 2の光学部 20の光学機能面 22のう ねりを抑制することができる。
[0031] 尚、第 1の光学部 10が実質的に榭脂からなるものである場合は、第 2の光学部 20 を接合する際に光学機能面 11の形状が崩れないようにする観点から、第 2の光学部 20は軟化状態において第 1の光学部 10と比べて柔らカ^、エネルギー硬化榭脂、又 は成形温度において第 1の光学部 10と比べて柔らかい熱可塑性榭脂等により形成 することが好ましい。
[0032] 第 1の光学部 10と第 2の光学部 20との両方が実質的に榭脂からなるものである場 合は、それらどちらか一方がガラスである場合のように高温加熱装置といった高価で 複雑な設備を使用することなぐ容易且つ安価に製造することができる。さらに、第 1 の光学部 10と第 2の光学部 20との材料組成が近ぐ且つ物理的性質 (熱膨張係数 等)も近いため、第 1の光学部 10と第 2の光学部 20との高い密着性が実現されると共 に、温度変化に強い等の高い耐環境性が実現される。さらに、第 2の光学部 20が実 質的にエネルギー硬化榭脂からなるものである場合は、軟ィ匕状態にあるエネルギー 硬化榭脂を予め成形された第 1の光学部 10によって押圧成形すると共にエネルギー を付与して固化させることによって容易且つ高い形状精度で複合光学素子 1を得るこ とがでさる。
[0033] また、第 1の光学部 10と第 2の光学部 20との両方が実質的にガラス力もなるもので あってもよい。そうすることによって、特に、光透過性及び耐候性に優れた複合光学 素子 1を実現することができる。尚、第 1の光学部 10と第 2の光学部 20との両方が実 質的にガラス力もなるものである場合、第 1の光学部 10の方が第 2の光学部 20よりも 高 、ガラス転移温度及び軟ィ匕温度を示すものであることが好ま 、。より好ましくは第 2の光学部 20が低融点ガラス力もなるものであることが好ましい。
[0034] 尚、本実施形態 1では、滑面部 13が非球面により構成されており、凹凸面部 12が 断面鋸歯状の回折面により構成されている例について説明したが、本発明において 、滑面部は、例えば、平面、球面、円筒面、楕球面、トーリック面等であってもよい。ま た、凹凸面部は、例えば、断面矩形状や断面正弦波状の回折面、複数の凸状又は 凹状レンズ面力 なるレンズアレイ面、位相段差面、若しくは光反射防止構造 (例え ば、反射を抑制しょうとする光の波長以下のピッチで配列された複数の錐体状突起 部又は錐体状凹部力 なる構造)が形成された光反射防止面であってもよ 、。
[0035] また、第 1の光学部 10は、プレス成形されたものに限定されるものではなぐ例えば 、エッチングにより形成されたものであってもよい。また、第 2の光学部 20は、スピンコ 一ティング法ゃスクイ一ジング法等の塗布法により光学機能面 11の上に榭脂材料を 塗布した後に硬化させることにより形成してもよい。 [0036] (変形例 1)
図 5は本変形例 1に係る複合光学素子 2の断面図である。図 6は複合光学素子 2の 境界近傍 NR部分を拡大した断面図である。
[0037] 上記実施形態 1では凹凸面部 12が光学機能面 11の中央部分に位置し、凹凸面 部 12の周辺に滑面部 13が設けられて 、る例につ 、て説明したが、滑面部 13が光学 機能面 11の中央部分に位置し、滑面部 13の周辺に凹凸面部 12が設けられた構成 としてもよい。本変形例 1ではそのような構成例について説明する。尚、本変形例 1の 説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態 1と共通の参照符 号で説明し、説明を省略する。
[0038] 本変形例 1では、光学機能面 11は、その中央部に位置する滑面部 13と、滑面部 1 3の周辺に滑面部 13に隣接して設けられた凹凸面部 12とにより構成されている。そ して、図 6に示すように、光学機能面 11は、滑面部 13と凹凸面部 12との境界近傍 N 、て、凹凸面部 12の凹部最下点の滑面部 13の法線 N方向における位置 P 12 が、滑面部 13の凹凸面部 12側端部の法線 N方向における位置 P 11よりも第 1の光 学部 10の中心寄りに位置するように構成されている。すなわち、凹凸面部 12が滑面 部 13よりも凹んだ (薄い)状態とされている。このため、光学機能面 11を成形するた めの成形型の成形面においては、凹凸面部 12に対応する成形面の凹凸面部(以下 、「凹凸成形面部」とすることがある。)が滑面部 13に対応する成形面の滑面部 (以下 、「滑成形面部」とすることがある。)よりも出っ張る構成となる。従って、上記実施形態 1の場合と同様に、凹凸成形面部の形状が比較的高い形状精度でガラスプリフォー ムに転写されるため、形状精度の高い第 1の光学部 10が得られ、よって、形状精度 の高い複合光学素子 2を得ることができる。また、第 2の光学部 20の凹凸面部 12の 上に位置する部分の厚みを比較的厚くすることができるため、光学機能面 22のうねり を抑制することができる。
[0039] 本変形例 1においても上記実施形態 1と同様に、製造容易性の観点から、境界近 傍 NRにおける凹凸面部 12の凹部最下点と凸部頂点との間の法線 N方向における 距離 (P12, P13間の距離)が滑面部 13の凹凸面部 12側端部とその凹部最下点と の間の法線 N方向における距離 (P11、P12間の距離)の 1Z5倍以上であることが 好ましい。また、境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 12の各凹部の最下点を含む仮想 の非球面 BMが滑面部 13よりも第 1の光学部 10の中心寄りに位置していることが好 ましい。さらに、境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 12の凸部頂点の法線 N方向にお ける位置 P13が位置 PI 1よりも第 1の光学部 10の中心寄りに位置して 、ることがより 好ましぐ凹凸面部 12の各凸部頂点が、 P11を含み、仮想の非球面 BMと同一の非 球面係数を有する仮想の非球面よりも第 1の光学部 10の中心寄りに位置して 、るこ とがなお好ましい。
[0040] (実施形態 2)
上記実施形態 1及び変形例 1では、回折面により構成された凹凸面部 12を有する 両凸レンズを第 1の光学部 10として用いた複合光学素子の例について説明したが、 本発明において、凹凸面部は回折面に限定されるものではない。また、第 1の光学 部は両凸レンズ等のレンズに限定されるものではない。第 1の光学部は、例えばメ- スカス状、両凹状のレンズであってもよぐ平行平板状であってもよい。
[0041] 本実施形態 2では平行平板状の第 1の光学部 50を備えた複合光学素子の例につ いて図 7及び図 8を参照しながら詳細に説明する。尚、本実施形態 2の説明において 、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態 1と共通の参照符号で説明し、説 明を省略する。
[0042] 図 7は本実施形態 2に係る複合光学素子 3の断面図である。図 8は複合光学素子 3 の境界近傍 NR部分を拡大した断面図である。
[0043] 本実施形態 2に係る複合光学素子 3は、第 1の光学部 50と、第 2の光学部 20とを備 えている。第 1の光学部 50は、平面状の光学機能面 54と、その光学機能面 54に略 並行に対面する光学機能面 51とを備えて!/ヽる。光学機能面 51はその中央部に設け られた凹凸面部 52と、凹凸面部 52の周辺に設けられた平滑面部 53とを含んでいる 。第 2の光学部 20は光学機能面 51上において第 1の光学部 50に接合されており、 第 1の光学部 50と接合された光学機能面 21と対向する光学機能面 22は第 1の光学 部 50の光学機能面 51及び 54と略並行な滑面に構成されている。
[0044] 本実施形態 2では、凹凸面部 52は各レリーフの斜面的な所が断面階段状に形成さ れた所謂階段状回折面に構成されている。このため、複合光学素子 3に対して垂直 に入射した略並行光束のうち、平滑面部 53が設けられた領域に入射した光は複合 光学素子 3によって実質的にその位相が変換されることなぐ略並行光束として複合 光学素子 3から出射される。その一方、所謂階段状回折面としての凹凸面部 52が設 けられた入射した略並行光束は、凹凸面部 52によって位相が変換されて複合光学 素子 3から出射される。例えば、図 7に示すような形状の凹凸面部 52の場合は、凹凸 面部 52が設けられた領域に入射した略並行光束は集光光束として複合光学素子 3 力 出射される。
[0045] 次に、光学機能面 51の具体的形状について図 8を参照しながら詳細に説明する。
光学機能面 51は、平滑面部 53と凹凸面部 52との境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 52の凹部最下点の平滑面部 53の法線 N方向における位置 P22が、平滑面部 53の 凹凸面部 52側端部の法線 N方向における位置 P21よりも第 1の光学部 50の中心寄 りに位置するように構成されている。すなわち、凹凸面部 52が平滑面部 53よりも凹ん だ (薄い)状態とされている。このため、光学機能面 51を成形するための成形型の成 形面においては、凹凸面部 52に対応する凹凸成形面部が平滑面部 53に対応する 滑成形面部よりも出っ張る構成となる。従って、上記実施形態 1の場合と同様に、凹 凸成形面部の形状が比較的高い形状精度でガラスプリフォームに転写されるため、 形状精度の高い第 1の光学部 50が得られ、よって、形状精度の高い複合光学素子 3 を得ることができる。また、第 2の光学部 20の凹凸面部 52の上に位置する部分の厚 みを比較的厚くすることができるため、光学機能面 22のうねりを抑制することができる
[0046] 本変形例 1においても上記実施形態 1と同様に、製造容易性の観点から、境界近 傍 NRにおける凹凸面部 52の凹部最下点と凸部頂点との間の法線 N方向における 距離 (P22, P23間の距離)が平滑面部 53の凹凸面部 52側端部とその凹部最下点 との間の法線 N方向における距離 (P21、P22間の距離)の 1Z5倍以上であることが 好ましい。また、境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 52の各凹部の最下点を含む仮想 の平面 BMが平滑面部 53よりも第 1の光学部 50の中心寄り(図 8において下寄り)に 位置していることが好ましい。さらに、境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 52の凸部頂 点の法線 N方向における位置 P23が位置 P21よりも第 1の光学部 50の中心寄りに位 置していることがより好ましぐ凹凸面部 52の各凸部頂点が、平滑面部 53が属する仮 想の平面よりも第 1の光学部 50の中心寄り(図 8において下寄り)に位置していること 力 お好ましい。但し、図 8に示すように、光学設計上の観点力も平滑面部 53の凹凸 面部 52側端部の法線 N方向における位置 P21と凹凸面部 52の凸部頂点の法線 N 方向における位置 P23とが等しくなるようにしてもよぐさらには位置 P23よりも位置 P 21が第 1の光学部 50の中心寄り(図 8において下寄り)に位置するようにしてもよい。
[0047] (変形例 2)
本変形例 2は上記実施形態 2の変形例である。本変形例 2では凹凸面部がレンズ アレイ面で構成された例について図 9及び図 10を参照しながら詳細に説明する。尚 、本変形例 2の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態 1、 2 と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。
[0048] 図 9は本変形例 2に係る複合光学素子 4の断面図である。図 10は複合光学素子 4 の境界近傍 NR部分を拡大した断面図である。
[0049] 本変形例 2では、凹凸面部 52はレンズアレイ面 (複数の凹状又は凸状のレンズ面 5 2aが配列されてなる面)に構成されている。このため、複合光学素子 4に対して垂直 に入射した略並行光束のうち、平滑面部 53が設けられた領域に入射した光は複合 光学素子 4によって実質的にその位相が変換されることなぐ略並行光束として複合 光学素子 4から出射される。その一方、レンズアレイ面としての凹凸面部 52が設けら れた入射した略並行光束は、凹凸面部 52によって位相が変換されて複合光学素子 4から出射される。
[0050] 次に、光学機能面 51の具体的形状について図 10を参照しながら詳細に説明する 。光学機能面 51は、平滑面部 53と凹凸面部 52との境界近傍 NRにおいて、凹凸面 部 52の凹部最下点の平滑面部 53の法線 N方向における位置 P32が、平滑面部 53 の凹凸面部 52側端部の法線 N方向における位置 P31よりも第 1の光学部 50の中心 寄りに位置するように構成されている。すなわち、凹凸面部 52が平滑面部 53よりも凹 んだ (薄い)状態とされている。このため、光学機能面 51を成形するための成形型の 成形面においては、凹凸面部 52に対応する凹凸成形面部が平滑面部 53に対応す る滑成形面部よりも出っ張る構成となる。従って、上記実施形態 1の場合と同様に、 凹凸成形面部の形状が比較的高い形状精度でガラスプリフォームに転写されるため
、形状精度の高い第 1の光学部 50が得られ、よって、形状精度の高い複合光学素子 4を得ることができる。また、第 2の光学部 20の凹凸面部 52の上に位置する部分の厚 みを比較的厚くすることができるため、光学機能面 22のうねりを抑制することができる
[0051] 本変形例 1においても上記実施形態 1と同様に、製造容易性の観点から、境界近 傍 NRにおける凹凸面部 52の凹部最下点と凸部頂点との間の法線 N方向における 距離 (P32, P33間の距離)が平滑面部 53の凹凸面部 52側端部とその凹部最下点 との間の法線 N方向における距離 (P31、P32間の距離)の 1Z5倍以上であることが 好ましい。また、境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 52の各凹部の最下点を含む仮想 の平面 BMが平滑面部 53よりも第 1の光学部 50の中心寄り(図 10において下寄り) に位置していることが好ましい。さらに、境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 52の凸部 頂点の法線 N方向における位置 P33が位置 P31よりも第 1の光学部 50の中心寄りに 位置していることがより好ましぐ凹凸面部 52の各凸部頂点が、平滑面部 53が属する 仮想の平面よりも第 1の光学部 50の中心寄り(図 10において下寄り)〖こ位置している ことがなお好ましい。
[0052] (変形例 3)
本変形例 3は上記変形例 1のさらなる変形例である。本変形例 3では凹凸面部が位 相段差面で構成された例について図 11を参照しながら詳細に説明する。尚、本変形 例 3の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態 1、変形例 1と 共通の参照符号で説明し、説明を省略する。また、図 5を変形例 1と共通に参照する
[0053] 図 11は本変形例 3に係る複合光学素子 5の境界近傍 NR部分を拡大した断面図で ある。
[0054] 本変形例 3では、凹凸面部 12は断面階段状の位相段差面によって構成されている 。詳細には、光学機能面 11は、滑面部 13と凹凸面部 12との境界近傍 NRにおいて 、凹凸面部 12の凹部最下点の滑面部 13の法線 N方向における位置 P42が、滑面 部 13の凹凸面部 12側端部の法線 N方向における位置 P41よりも第 1の光学部 10の 中心寄りに位置するように構成されている。すなわち、凹凸面部 12が滑面部 13よりも 凹んだ (薄い)状態とされている。このため、光学機能面 11を成形するための成形型 の成形面においては、凹凸面部 12に対応する凹凸成形面部が滑面部 13に対応す る滑成形面部よりも出っ張る構成となる。従って、上記実施形態 1の場合と同様に、 凹凸成形面部の形状が比較的高い形状精度でガラスプリフォームに転写されるため 、形状精度の高い第 1の光学部 10が得られ、よって、形状精度の高い複合光学素子 5を得ることができる。また、第 2の光学部 20の凹凸面部 12の上に位置する部分の厚 みを比較的厚くすることができるため、光学機能面 22のうねりを抑制することができる
[0055] 本変形例 3においても上記実施形態 1と同様に、製造容易性の観点から、境界近 傍 NRにおける凹凸面部 12の凹部最下点と凸部頂点との間の法線 N方向における 距離 (P42, P43間の距離)が滑面部 13の凹凸面部 12側端部とその凹部最下点と の間の法線 N方向における距離 (P41、P42間の距離)の 1Z5倍以上であることが 好ましい。また、境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 12の各凹部の最下点を含む仮想 の非球面 BMが滑面部 13よりも第 1の光学部 10の中心寄りに位置していることが好 ましい。さらに、境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 12の凸部頂点の法線 N方向にお ける位置 P13が位置 PI 1よりも第 1の光学部 10の中心寄りに位置して 、ることがより 好ましぐ凹凸面部 12の各凸部頂点が、 P11を含み、仮想の非球面 BMと同一の非 球面係数を有する仮想の非球面よりも第 1の光学部 10の中心寄りに位置して 、るこ とがなお好ましい。
[0056] (変形例 4)
本変形例 4は上記実施形態 2のさらなる変形例である。本変形例 4では凹凸面部が 光反射防止構造が形成された光反射防止面で構成された例について図 12を参照し ながら詳細に説明する。尚、本変形例 4の説明において、実質的に同じ機能を有す る構成要素を実施形態 1、 2と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。また、図 7 を実施形態 2と共通に参照する。
[0057] 図 12は本変形例 4に係る複合光学素子 6の境界近傍 NR部分を拡大した断面図で ある。 [0058] 本変形例 4では、凹凸面部 52は反射させようとする光の波長以下のピッチ Pで配列 された複数の錐体状突起部 52bからなる光反射防止構造が形成された光反射防止 面に構成されている。このため、複合光学素子 6に対して垂直に入射する略並行光 束のうち凹凸面部 52が形成された領域に入射した光束は凹凸面部 52による反射が 抑制されて、高 ヽ平滑面部 53が形成された領域と比較して高 ヽ透過率で透過して 複合光学素子 6から出射される。
[0059] 図 12に示すように、光学機能面 51は、平滑面部 53と凹凸面部 52との境界近傍 N Rにおいて、凹凸面部 52の凹部最下点の平滑面部 53の法線 N方向における位置 P 52が、平滑面部 53の凹凸面部 52側端部の法線 N方向における位置 P51よりも第 1 の光学部 10の中心寄りに位置するように構成されている。すなわち、凹凸面部 52が 平滑面部 53よりも凹んだ (薄い)状態とされている。このため、光学機能面 51を成形 するための成形型の成形面においては、凹凸面部 52に対応する凹凸成形面部が平 滑面部 53に対応する滑成形面部よりも出っ張る構成となる。従って、上記実施形態 1 の場合と同様に、凹凸成形面部の形状が比較的高い形状精度でガラスプリフォーム に転写されるため、形状精度の高い第 1の光学部 10が得られ、よって、形状精度の 高い複合光学素子 5を得ることができる。また、第 2の光学部 20の凹凸面部 52の上 に位置する部分の厚みを比較的厚くすることができるため、光学機能面 22のうねりを 抑帘 Uすることができる。
[0060] 本変形例 4においても上記実施形態 1と同様に、製造容易性の観点から、境界近 傍 NRにおける凹凸面部 52の凹部最下点と凸部頂点との間の法線 N方向における 距離 (P52, P53間の距離)が平滑面部 53の凹凸面部 52側端部とその凹部最下点 との間の法線 N方向における距離 (P51、P52間の距離)の 1Z5倍以上であることが 好ましい。
また、境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 52の各凹部の最下点を含む仮想の平面 B Mが平滑面部 53よりも第 1の光学部 50の中心寄り(図 12において下寄り)に位置し ていることが好ましい。さらに、境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 52の凸部頂点の法 線 N方向における位置 P53が位置 P51よりも第 1の光学部 50の中心寄りに位置して いることがより好ましぐ凹凸面部 52の各凸部頂点が、平滑面部 53が属する仮想の 平面よりも第 1の光学部 50の中心寄り(図 12において下寄り)に位置していることがな お好ましい。
[0061] (実施形態 3)
図 13は本実施形態 3に係る複合光学素子 101の断面図である。図 14は複合光学 素子 101の境界近傍 NR部分を拡大した断面図である。
[0062] 本実施形態 3に係る複合光学素子 101は、第 1の光学部 110と第 2の光学部 120と を備えている。第 1の光学部 110は、それぞれ凸状非球面の光学機能面 (レンズ面) 111と光学機能面(レンズ面) 114とを有する両凸のレンズにより構成されている。光 学機能面 111は、その中央部に設けられた凹凸面部 112と、凹凸面部 112に隣接す るように設けられた滑面部 113とを含む。具体的に、本実施形態 3では、凹凸面部 11 2は断面鋸歯状の回折面により構成されている。第 2の光学部 120は、光学機能面 1 11上にぉ 、て第 1の光学部 110に接合されたメニスカス状のレンズにより構成されて いる。第 2の光学部 120の第 1の光学部 110側の光学機能面 121は光学機能面 111 に対応した形状をしており、具体的には、その中央部に位置する回折面と、その回折 面に隣接して設けられた滑面とにより構成されている。一方、光学機能面 121と対面 する光学機能面 122は全体が滑面により構成されている。
[0063] 本実施形態 3では、上記の如く光学機能面 111が凹凸面部 112と滑面部 113とに より構成されているため、凹凸面部 112が設けられている中央領域 R1 (図 13参照) における光学機能面 111の光学的パワーと、滑面部 113が設けられて 、る周辺領域 R2における光学機能面 111の光学的パワーとを異ならしめることができる。従って、 例えば、ある波長の光を中央領域 R1を使用して集光させると共に、異なる波長の光 を周辺領域 R2を使用して集光させることができる。具体的には、このような複合光学 素子 101を対物レンズとして用いることによって、例えば、複合光学素子 101の中央 領域 R1によって波長約 655nmの光を DVDの情報記録面に集光させ、中央領域 R 1と共に周辺領域 R2とによって波長約 405nmの光を BDの情報記録面に集光させる ことが可能となり、複数種類の情報記録媒体 (例えば、光ディスク)に対して互換性を 有する光ピックアップ装置を実現することが可能となる。尚、凹凸面部 112がさらに光 学的パワーの異なる複数の回折面により構成されており、中央領域 R1が相互に光学 的パワーの異なる複数の領域により構成されて 、てもよ 、。
[0064] また、本実施形態 3に係る複合光学素子 101では、回折面により構成された凹凸面 部 112が形成されて 、る光学機能面 111の上には第 2の光学部 120が接合されて ヽ る。このため、凹凸面部 112の波長依存性を低下させることができ、ブレーズ波長の 光はもとよりブレーズ波長とは異なる波長の光に対しても高い回折効率を実現するこ とがでさる。
[0065] 本実施形態 3において、光学機能面 111は、図 14に示すように、滑面部 113と凹 凸面部 112との境界近傍 NR (図 13参照)において、凹凸面部 112の凸部頂点の滑 面部 113の法線 N方向における位置 P2が、滑面部 113の凹凸面部 112側端部の法 線 N方向における位置 P1よりも第 1の光学部 110の中心力も離間するように構成され ている。すなわち、凹凸面部 112が滑面部 113よりも出っ張った (厚い)状態とされて いる。従って、以下に詳述するように高い形状精度の複合光学素子 101を容易に製 造することができる。
[0066] 尚、製造容易性の観点から、境界近傍 NRにおける凹凸面部 112の凹部最下点と 凸部頂点との間の法線 N方向における距離 (P2, P3間の距離)が滑面部 113の凹 凸面部 112側端部とその凹部最下点との間の法線 N方向における距離 (P1、P2間 の距離)の 5倍以下 (好ましくは 2倍以下、例えば、 1. 5倍)であることが好ましい。また 、境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 112の各凸部頂点を含む仮想の非球面 BMが 滑面部 113よりも第 1の光学部 110の中心力も離間して 、ることが好ま 、。さらに、 境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 112の凹部最下点の法線 N方向における位置 P3 が位置 P1よりも第 1の光学部 110の中心力も離間していることがより好ましぐ凹凸面 部 112の各凹部最下点力 P1を含み、仮想の非球面 BMと同一の非球面係数を有 する仮想の非球面よりも第 1の光学部 110の中心力も離間していることがなお好まし い。
[0067] 次に図 15を参照しながら本実施形態 3に係る複合光学素子 101の製造方法につ いて説明する。
[0068] まず最初に、第 1の光学部 110を作製する。例えば、第 1の光学部 110が実質的に ガラス力もなるものである場合は、第 1の光学部 110は、例えば図 15 (a)〜(c)に示 す要領にて成形することができる。具体的には、頂面に光学機能面 111に対応した 形状の成形面 132が形成された下型 131と、成形面 132に対向する頂面に光学機 能面 114に対応した形状の成形面 136が形成された上型 135との間にガラスプリフ オーム 130を配置し、そのガラスプリフォーム 130をそのガラス軟化温度程度までカロ 熱した後に、図 15 (b)に示すように上型 135と下型 131とでもってプレス成形すること により第 1の光学部 110を得ることができる。図 15 (c)は得られた第 1の光学部 110の 断面図である。
[0069] 次に、第 1の光学部 110の光学機能面 111の上に第 2の光学部 120を押圧接合さ せる。具体的には、図 15 (d)に示すように、第 2の光学部 120の光学機能面 122の 形状に対応した凹状の成形面 137aを有する成形型 137の成形面 137a上に軟化状 態とした榭脂 138を配置する。そして、図 15 (e)に示すように、その配置された榭脂 1 38を第 1の光学部 110の光学機能面 111でもって所定の位置までプレスし、その状 態で榭脂 138を硬化させる。榭脂 138の硬化は、榭脂 138がエネルギー硬化榭脂( 熱硬化榭脂、紫外線硬化榭脂、電子線 (EB)硬化榭脂)である場合は該当するエネ ルギー (熱、紫外線、電子線等)を付与することにより行うことができる。また、熱可塑 性榭脂である場合は、冷却することにより行うことができる。
[0070] この第 2の光学部 120の工程において、軟ィ匕状態にある榭脂 138は第 1の光学部 1 10と比較して非常に柔らかいため、榭脂 138を第 1の光学部 110の光学機能面 111 でもって押圧しても、光学機能面 111の形状変化は実質的に起こらない。また、光学 機能面 111の形状に合わせて榭脂 138が流動して凹凸面部 112の凹部に入り込み 、光学機能面 111の形状が好適に転写される。このような要領で第 1の光学部 110と 、光学機能面 111上にぉ 、て第 1の光学部 110に接合された第 2の光学部 120とか らなる複合光学素子 101を得ることができる。
[0071] 尚、第 1の光学部 110と第 2の光学部 120との材質が異なるような場合は、第 1の光 学部 110の上に第 2の光学部 120を形成するに先立って、光学機能面 111に第 1の 光学部 110と第 2の光学部 120との密着性を向上させる処理を施しておくことが好ま しい。具体的に、第 1の光学部 110が実質的にガラス力もなるものであり、第 2の光学 部 120が実質的に榭脂からなるものである場合は、例えば、光学機能面 111にシラ ンカップリング剤等のカップリング剤を塗布しておくことが好ましい。
[0072] 例えば、図 16に示すように光学機能面 211の凹凸面部 212が滑面部 213よりも凹 んでいる(薄い)第 1の光学部 210を備えた複合光学素子 200の場合、詳細には、滑 面部 213と凹凸面部 212との境界近傍において凹凸面部 212の凸部頂点の法線方 向における位置が滑面部 213の凹凸面部側端部の法線方向における位置よりも第 1 の光学部 210の中心寄りである場合は、軟ィ匕状態にある榭脂を押圧接合することに よって第 2の光学部 220を成形する工程において、凹凸面部 212が榭脂に当接する に先立って滑面部 213が榭脂に当接することとなる。このため、凹凸面部 212が榭脂 に付与する圧力が小さくなると共に、凹凸面部 212の榭脂に対する押圧量も小さくな る。従って、凹凸面部 212の凹部に樹脂が十分に充填されず、図 16に示すように、 第 1の光学部 210の光学機能面 211と第 2の光学部 220の光学機能面 221との間に 隙間 230が生じてしまう虞がある。以上のように、光学機能面の凹凸面部が滑面部よ りも凹んで 、る (薄 ヽ)場合は形状精度の高!、複合光学素子を得ることが困難となる
[0073] それに対して、本実施形態 3では、上述のように、光学機能面 111の凹凸面部 112 が滑面部 113よりも出っ張つている (厚い)。詳細には、境界近傍 NRにおいて凹凸面 部 112の凸部頂点の法線 N方向における位置 P2が滑面部 113の凹凸面部 112側 端部の法線 N方向における位置 P1よりも第 1の光学部 110の中心力も離間している 。従って、図 15 (d)、(e)に示す第 2の光学部 120の成形工程において、滑面部 113 よりも先に凹凸面部 112が軟ィ匕状態にある榭脂 138に当接することとなる。このため、 凹凸面部 112が榭脂 138に付与する圧力が大きくなると共に、凹凸面部 112の榭脂 138に対する押圧量も大きくなる。従って、軟ィ匕状態にある榭脂 138が凹凸面部 112 の各凹部に確実に充填され、第 1の光学部 110と第 2の光学部 120との間に隙間が 生じにくくなる。この結果、形状精度の高い第 2の光学部 120、形状精度の高い複合 光学素子 101を得ることができる。
[0074] 得られる第 2の光学部 120の形状精度は凹凸面部 112が榭脂 138に付与する圧 力及び榭脂 138に対する押圧量が大きくなると共に向上する傾向にある。このため、 凹凸面部 112が榭脂 138に付与する圧力がより大きぐ且つ凹凸面部 112の榭脂 13 8に対する押圧量がより大きくなるように光学機能面 111を構成することが好ましい。 具体的には、境界近傍 NRにおける凹凸面部 112の凹部最下点と凸部頂点との間の 法線 N方向における距離 (P2, P3間の距離)が滑面部 113の凹凸面部 112側端部 とその凹部最下点との間の法線 N方向における距離 (P1、P2間の距離)の 5倍以下( 好ましくは 2倍以下、例えば、 1. 5倍)であることが好ましい。また、境界近傍 NRにお いて、凹凸面部 112の各凸部頂点を含む仮想の非球面 BMが滑面部 113よりも第 1 の光学部 110の中心力も離間するように光学機能面 111を構成することが好ま 、。 さらに、境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 112の凹部最下点の法線 N方向における 位置 P3が位置 P1よりも第 1の光学部 110の中心力も離間していることが好ましぐ凹 凸面部 112の各凹部最下点が、 P1を含み、仮想の非球面 BMと同一の非球面係数 を有する仮想の非球面よりも第 1の光学部 110の中心から離間していることがなお好 ましい。
尚、本実施形態 3において、第 1の光学部 110及び第 2の光学部 120の材質は特 に限定されるものではなぐ第 1の光学部 110及び第 2の光学部 120のそれぞれは、 実質的にガラス又は樹脂からなるものであってもよ!/、。ガラスは比較的光透過率がよ く(特に短波長域の光の透過率がよく)、且つ均質性、耐候性に優れると共に高強度 な材料である。このため、第 1の光学部 110、第 2の光学部 120を実質的にガラスから なるものとすることによって、光透過率がよく(特に短波長域の光の透過率がよく)、高 耐候性に優れ、高硬度であると共に、高い光学特性を有する複合光学素子 101を実 現することができる。一方、第 1の光学部 110、第 2の光学部 120を実質的に榭脂か らなるものとすることによって、高温設備を用いることなく容易且つ安価に複合光学素 子 101を製造することができる。製造容易性、製造コストの観点から、特にエネルギ 一硬化榭脂を用いることが好ましい。具体的に、紫外線硬化榭脂ゃ電子線硬化榭脂 等のエネルギー硬化榭脂を使用した場合は、短時間で硬化処理できるため、生産性 を向上することができる。それに対して、第 2の光学部 120の材料として熱硬化榭脂 を使用した場合は、紫外線や電子線を照射する大が力りな装置を要することなぐ加 熱によって容易且つ安価に複合光学素子 101を得ることができる。尚、本明細書に おいて「エネルギー硬化榭脂」とは、所定のエネルギー (熱、紫外線、電子線 (EB)等 )を付与することにより硬化する榭脂をいう。エネルギー硬化樹脂の具体例としては、 例えば、熱硬化榭脂、紫外線硬化榭脂、電子線 (EB)硬化榭脂等が挙げられる。
[0076] また、一般的に、ガラスは榭脂よりも軟ィ匕温度が高ぐ硬度も高いため、第 1の光学 部 110が実質的にガラス力 なるものであり、第 2の光学部 120が実質的に榭脂 (例 えば、熱可塑性榭脂、エネルギー硬化榭脂)力もなるものである場合は、上述のよう に所望の形状に成形したガラス製の第 1の光学部 110を成形型として軟化状態にあ る榭脂を押圧する際の第 1の光学部 110の変形、破損を抑制することができる。
[0077] 第 1の光学部 110と第 2の光学部 120との両方が実質的に榭脂からなるものである 場合は、第 1の光学部 110と第 2の光学部 120との材料組成が近ぐ且つ物理的性 質 (熱膨張係数等)も近いため、第 1の光学部 110と第 2の光学部 120との高い密着 性が実現されると共に、温度変化に強い等の高い耐環境性が実現される。
[0078] また、第 1の光学部 110と第 2の光学部 120との両方が実質的にガラス力もなるもの であってもよい。そうすることによって、特に、光透過性及び耐候性に優れた複合光 学素子 101を実現することができる。尚、第 1の光学部 110と第 2の光学部 120との 両方が実質的にガラス力 なるものである場合、第 1の光学部 110の方が第 2の光学 部 120よりも高 、ガラス転移温度及び軟化温度を示すものであることが好ま U、。より 好ましくは第 2の光学部 120が低融点ガラス力もなるものであることが好ましい。
[0079] 尚、本実施形態 3では、滑面部 113が非球面により構成されており、凹凸面部 112 が断面鋸歯状の回折面により構成されている例について説明したが、本発明におい て、滑面部は、例えば、平面、球面、円筒面、楕球面、トーリック面等であってもよい。 また、凹凸面部は、例えば、断面矩形状や断面正弦波状の回折面、複数の凸状又 は凹状レンズ面力 なるレンズアレイ面、位相段差面、若しくは光反射防止構造 (例 えば、反射を抑制しょうとする光の波長以下のピッチで配列された複数の錐体状突 起部又は錐体状凹部力 なる構造)が形成された光反射防止面であってもよ 、。
[0080] また、第 1の光学部 110は、プレス成形されたものに限定されるものではなぐ例え ば、エッチングにより形成されたもの、射出成形により形成されたものであってもよい。 また、第 2の光学部 120は、スピンコーティング法ゃスクイ一ジング法等の塗布法によ り光学機能面 111の上に榭脂材料を塗布した後に硬化させることにより形成してもよ い。
[0081] (変形例 5)
図 17は本変形例 5に係る複合光学素子 102の断面図である。図 18は複合光学素 子 102の境界近傍 NR部分を拡大した断面図である。
[0082] 上記実施形態 3では凹凸面部 112が光学機能面 111の中央部分に位置し、凹凸 面部 112の周辺に滑面部 113が設けられて 、る例につ 、て説明したが、滑面部 113 が光学機能面 111の中央部分に位置し、滑面部 113の周辺に凹凸面部 112が設け られた構成としてもよい。本変形例 5ではそのような構成例について説明する。尚、本 変形例 5の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態 3と共通 の参照符号で説明し、説明を省略する。
[0083] 本変形例 5では、光学機能面 111は、その中央部に位置する滑面部 113と、滑面 部 113の周辺に滑面部 113に隣接して設けられた凹凸面部 112とにより構成されて いる。そして、図 18に示すように、光学機能面 111は、滑面部 113と凹凸面部 112と の境界近傍 NRにお 、て、凹凸面部 112の凸部頂点の滑面部 113の法線 N方向に おける位置 P 12が、滑面部 113の凹凸面部 112側端部の法線 N方向における位置 P11よりも第 1の光学部 110の中心から離間するように構成されている。すなわち、凹 凸面部 112が滑面部 113よりも出っ張った (厚い)状態とされている。このため、第 1 の光学部 110でもって榭脂を押圧成形して第 2の光学部 120を得る際に、凹凸面部 112が滑面部 113よりも先に樹脂に当接する。従って、凹凸面部 112が榭脂に付与 する圧力及び榭脂に対する押圧量が比較的大きくなる。その結果、第 1の光学部 11 0と第 2の光学部 120との間に隙間が実質的になぐ高い形状精度の複合光学素子 102を得ることができる。
[0084] 本変形例 5においても上記実施形態 3と同様に、境界近傍 NRにおける凹凸面部 1 12の凹部最下点と凸部頂点との間の法線 N方向における距離 (P12, P13間の距離 )が滑面部 113の凹凸面部 112側端部とその凹部最下点との間の法線 N方向にお ける距離 (P11、P12間の距離)の 5倍以下 (好ましくは 2倍以下、例えば、 1. 5倍)で あることが好ましい。また、境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 112の各凸部頂点を含 む仮想の非球面 BMが滑面部 113よりも第 1の光学部 110の中心力も離間するように 光学機能面 111を構成することが好ましい。さらに、境界近傍 NRにおいて、凹凸面 部 112の凹部最下点の法線 N方向における位置 P13が位置 P11よりも第 1の光学部 110の中心力 離間していることが好ましぐ凹凸面部 112の各凹部最下点が、 P11 を含み、仮想の非球面 BMと同一の非球面係数を有する仮想の非球面よりも第 1の 光学部 110の中心力 離間して 、ることがなお好ま U、。
[0085] (実施形態 4)
上記実施形態 3及び変形例 5では、回折面により構成された凹凸面部 112を有す る両凸レンズを第 1の光学部 110として用いた複合光学素子の例について説明した 力 本発明において、凹凸面部は回折面に限定されるものではない。また、第 1の光 学部は両凸レンズ等のレンズに限定されるものではない。第 1の光学部は、例えばメ ニスカス状、両凹状のレンズであってもよぐ平行平板状であってもよい。
[0086] 本実施形態 4では平行平板状の第 1の光学部 150を備えた複合光学素子の例に ついて図 19及び図 20を参照しながら詳細に説明する。尚、本実施形態 4の説明に おいて、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態 3と共通の参照符号で説 明し、説明を省略する。
[0087] 図 19は本実施形態 4に係る複合光学素子 103の断面図である。図 20は複合光学 素子 103の境界近傍 NR部分を拡大した断面図である。
[0088] 本実施形態 4に係る複合光学素子 103は、第 1の光学部 150と、第 2の光学部 120 とを備えている。第 1の光学部 150は、平面状の光学機能面 154と、その光学機能面 154に略並行に対面する光学機能面 151とを備えて!/、る。光学機能面 151はその中 央部に設けられた凹凸面部 152と、凹凸面部 152の周辺に設けられた平滑面部 153 とを含んでいる。第 2の光学部 120は光学機能面 151上において第 1の光学部 150 に接合されており、第 1の光学部 150と接合された光学機能面 121と対向する光学 機能面 122は第 1の光学部 150の光学機能面 151及び 154と略並行な滑面に構成 されている。
[0089] 本実施形態 4では、凹凸面部 152は各レリーフの斜面的な所が断面階段状に形成 された所謂階段状回折面に構成されている。このため、複合光学素子 103に対して 垂直に入射した略並行光束のうち、平滑面部 153が設けられた領域に入射した光は 複合光学素子 103によって実質的にその位相が変換されることなぐ略並行光束とし て複合光学素子 103から出射される。その一方、所謂階段状回折面としての凹凸面 部 152が設けられた入射した略並行光束は、凹凸面部 152によって位相が変換され て複合光学素子 103から出射される。例えば、図 19に示すような形状の凹凸面部 15 2の場合は、凹凸面部 152が設けられた領域に入射した略並行光束は集光光束とし て複合光学素子 103から出射される。
[0090] 次に、光学機能面 151の具体的形状について図 20を参照しながら詳細に説明す る。光学機能面 151は、平滑面部 153と凹凸面部 152との境界近傍 NRにおいて、 凹凸面部 152の凸部頂点の平滑面部 153の法線 N方向における位置 P22が、平滑 面部 153の凹凸面部 152側端部の法線 N方向における位置 P21よりも第 1の光学部 150の中心力 離間するように構成されている。すなわち、凹凸面部 152が平滑面部 153よりも出っ張った (厚い)状態とされている。このため、第 1の光学部 150でもって 榭脂を押圧成形して第 2の光学部 120を得る際に、凹凸面部 152が平滑面部 153よ りも先に樹脂に当接する。従って、凹凸面部 152が榭脂に付与する圧力及び樹脂に 対する押圧量が比較的大きくなる。その結果、第 1の光学部 150と第 2の光学部 120 との間に隙間が実質的になぐ高い形状精度の複合光学素子 103を得ることができ る。
[0091] 本変形例 5においても上記実施形態 3と同様に、境界近傍 NRにおける凹凸面部 1 52の凹部最下点と凸部頂点との間の法線 N方向における距離 (P22, P23間の距離 )が平滑面部 153の凹凸面部 152側端部とその凹部最下点との間の法線 N方向に おける距離 (P21、 P22間の距離)の 5倍以下 (好ましくは 2倍以下、例えば、 1. 5倍) であることが好ましい。また、境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 152の各凸部頂点を 含む仮想の平面 BMが平滑面部 153よりも第 1の光学部 150の中心力も離間するよう に光学機能面 151を構成することが好ましい。さらに、境界近傍 NRにおいて、凹凸 面部 152の凹部最下点の法線 N方向における位置 P23が位置 P21よりも第 1の光学 部 150の中心力 離間していることが好ましぐ凹凸面部 152の各凹部最下点が、平 滑面部 153が属する仮想の平面よりも第 1の光学部 150の中心力も離間していること がなお好ましい。 [0092] (変形例 6)
本変形例 6は上記実施形態 4の変形例である。本変形例 6では凹凸面部がレンズ アレイ面で構成された例について図 21及び図 22を参照しながら詳細に説明する。 尚、本変形例 6の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態 3 、 4と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。
[0093] 図 21は本変形例 6に係る複合光学素子 104の断面図である。図 22は複合光学素 子 104の境界近傍 NR部分を拡大した断面図である。
[0094] 本変形例 6では、凹凸面部 152はレンズアレイ面 (複数の凹状又は凸状のレンズ面 152aが配列されてなる面)に構成されている。このため、複合光学素子 104に対して 垂直に入射した略並行光束のうち、平滑面部 153が設けられた領域に入射した光は 複合光学素子 104によって実質的にその位相が変換されることなぐ略並行光束とし て複合光学素子 104から出射される。その一方、レンズアレイ面としての凹凸面部 15 2が設けられた入射した略並行光束は、凹凸面部 152によって位相が変換されて複 合光学素子 104から出射される。
[0095] 次に、光学機能面 151の具体的形状について図 22を参照しながら詳細に説明す る。光学機能面 151は、平滑面部 153と凹凸面部 152との境界近傍 NRにおいて、 凹凸面部 152の凸部頂点の平滑面部 153の法線 N方向における位置 P32が、平滑 面部 153の凹凸面部 152側端部の法線 N方向における位置 P31よりも第 1の光学部 150の中心力 離間するように構成されている。すなわち、凹凸面部 152が平滑面部 153よりも出っ張った (厚い)状態とされている。このため、第 1の光学部 150でもって 榭脂を押圧成形して第 2の光学部 120を得る際に、凹凸面部 152が平滑面部 153よ りも先に樹脂に当接する。従って、凹凸面部 152が榭脂に付与する圧力及び樹脂に 対する押圧量が比較的大きくなる。その結果、第 1の光学部 150と第 2の光学部 120 との間に隙間が実質的になぐ高い形状精度の複合光学素子 104を得ることができ る。
[0096] 本変形例 5においても上記実施形態 3と同様に、境界近傍 NRにおける凹凸面部 1 52の凹部最下点と凸部頂点との間の法線 N方向における距離 (P32, P33間の距離 )が平滑面部 153の凹凸面部 152側端部とその凹部最下点との間の法線 N方向に おける距離 (P31、 P32間の距離)の 5倍以下 (好ましくは 2倍以下、例えば、 1. 5倍) であることが好ましい。また、境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 152の各凸部頂点を 含む仮想の平面 BMが平滑面部 153よりも第 1の光学部 150の中心力も離間するよう に光学機能面 151を構成することが好ましい。さらに、境界近傍 NRにおいて、凹凸 面部 152の凹部最下点の法線 N方向における位置 P33が位置 P31よりも第 1の光学 部 150の中心力 離間していることが好ましぐ凹凸面部 152の各凹部最下点が、平 滑面部 153が属する仮想の平面よりも第 1の光学部 150の中心力も離間していること がなお好ましい。
[0097] (変形例 7)
本変形例 7は上記変形例 5のさらなる変形例である。本変形例 7では凹凸面部が位 相段差面で構成された例について図 23を参照しながら詳細に説明する。尚、本変形 例 7の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態 3、変形例 5と 共通の参照符号で説明し、説明を省略する。また、図 17を変形例 5と共通に参照す る。
[0098] 図 23は本変形例 7に係る複合光学素子 105の境界近傍 NR部分を拡大した断面 図である。
[0099] 本変形例 7では、凹凸面部 112は断面階段状の位相段差面によって構成されてい る。詳細には、光学機能面 111は、滑面部 113と凹凸面部 112との境界近傍 NRに お!、て、凹凸面部 112の凸部頂点の滑面部 113の法線 N方向における位置 P42が 、滑面部 113の凹凸面部 112側端部の法線 N方向における位置 P41よりも第 1の光 学部 110の中心力も離間するように構成されている。すなわち、凹凸面部 112が滑面 部 113よりも出っ張った (厚い)状態とされている。このため、第 1の光学部 110でもつ て榭脂を押圧成形して第 2の光学部 120を得る際に、凹凸面部 112が滑面部 113よ りも先に樹脂に当接する。従って、凹凸面部 112が榭脂に付与する圧力及び樹脂に 対する押圧量が比較的大きくなる。その結果、第 1の光学部 110と第 2の光学部 120 との間に隙間が実質的になぐ高い形状精度の複合光学素子 105を得ることができ る。
[0100] 本変形例 7においても上記実施形態 3と同様に、境界近傍 NRにおける凹凸面部 1 12の凹部最下点と凸部頂点との間の法線 N方向における距離 (P42, P43間の距離 )が滑面部 113の凹凸面部 112側端部とその凹部最下点との間の法線 N方向にお ける距離 (P41、 P42間の距離)の 5倍以下 (好ましくは 2倍以下、例えば、 1. 5倍)で あることが好ましい。また、境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 112の各凸部頂点を含 む仮想の非球面 BMが滑面部 113よりも第 1の光学部 110の中心力も離間するように 光学機能面 111を構成することが好ましい。さらに、境界近傍 NRにおいて、凹凸面 部 112の凹部最下点の法線 N方向における位置 P43が位置 P41よりも第 1の光学部 110の中心力も離間していることが好ましぐ凹凸面部 112の各凹部最下点が、 P41 を含み、仮想の非球面 BMと同一の非球面係数を有する仮想の非球面よりも第 1の 光学部 110の中心力 離間して 、ることがなお好ま U、。
[0101] (変形例 8)
本変形例 8は上記実施形態 4のさらなる変形例である。本変形例 8では凹凸面部が 光反射防止構造が形成された光反射防止面で構成された例について図 24を参照し ながら詳細に説明する。尚、本変形例 8の説明において、実質的に同じ機能を有す る構成要素を実施形態 3、 4と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。また、図 1 9を実施形態 4と共通に参照する。
[0102] 図 24は本変形例 8に係る複合光学素子 106の境界近傍 NR部分を拡大した断面 図である。
[0103] 本変形例 8では、凹凸面部 152は反射させようとする光の波長以下のピッチ Pで配 列された複数の錐体状突起部 152bからなる光反射防止構造が形成された光反射 防止面に構成されている。このため、複合光学素子 106に対して垂直に入射する略 並行光束のうち凹凸面部 152が形成された領域に入射した光束は凹凸面部 152に よる反射が抑制されて、高い平滑面部 153が形成された領域と比較して高い透過率 で透過して複合光学素子 106から出射される。
[0104] 図 24に示すように、光学機能面 151は、平滑面部 153と凹凸面部 152との境界近 傍 NRにお 、て、凹凸面部 152の凸部頂点の平滑面部 153の法線 N方向における 位置 P52力 平滑面部 153の凹凸面部 152側端部の法線 N方向における位置 P51 よりも第 1の光学部 110の中心から離間するように構成されている。すなわち、凹凸面 部 152が平滑面部 153よりも出っ張った (厚い)状態とされている。第 1の光学部 150 でもって榭脂を押圧成形して第 2の光学部 120を得る際に、凹凸面部 152が平滑面 部 153よりも先に樹脂に当接する。従って、凹凸面部 152が榭脂に付与する圧力及 び榭脂に対する押圧量が比較的大きくなる。その結果、第 1の光学部 150と第 2の光 学部 120との間に隙間が実質的になぐ高い形状精度の複合光学素子 106を得るこ とがでさる。
[0105] 本変形例 8においても上記実施形態 3と同様に、境界近傍 NRにおける凹凸面部 1 52の凹部最下点と凸部頂点との間の法線 N方向における距離 (P52, P53間の距離 )が平滑面部 153の凹凸面部 152側端部とその凹部最下点との間の法線 N方向に おける距離 (P51、 P52間の距離)の 5倍以下 (好ましくは 2倍以下、例えば、 1. 5倍) であることが好ましい。また、境界近傍 NRにおいて、凹凸面部 152の各凸部頂点を 含む仮想の平面 BMが平滑面部 153よりも第 1の光学部 150の中心力も離間するよう に光学機能面 151を構成することが好ましい。さらに、境界近傍 NRにおいて、凹凸 面部 152の凹部最下点の法線 N方向における位置 P53が位置 P51よりも第 1の光学 部 150の中心力 離間していることが好ましぐ凹凸面部 152の各凹部最下点が、平 滑面部 153が属する仮想の平面よりも第 1の光学部 150の中心力も離間していること がなお好ましい。
産業上の利用可能性
[0106] 本発明に係る複合光学素子は、高い形状精度で製造することが容易であるため、 光学機器に有用であり、光ピックアップ装置、撮像装置 (デジタルスチルカメラ、デジ タルビデオカメラ等)、表示装置 (プロジェクタ等)等に特に有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 光学機能面を有する第 1の光学部と、該光学機能面上において該第 1の光学部と 接合された第 2の光学部とを備えた複合光学素子であって、
上記光学機能面は、相互に隣接する滑面部と凹凸面部とを含み、該滑面部と該凹 凸面部との境界近傍において該凹凸面部の凹部最下点の該滑面部の法線方向に おける位置が該滑面部の上記凹凸面部側端部の同位置よりも上記第 1の光学部の 中心寄りに位置するように構成されて 、る複合光学素子。
[2] 請求項 1に記載された複合光学素子にお!、て、
上記第 1の光学部はプレス成形されてなるものである複合光学素子。
[3] 請求項 1に記載された複合光学素子にお!、て、
上記第 2の光学部は、上記第 1の光学部との接合面を一方のレンズ面とし、該一方 のレンズ面と対面する他方のレンズ面が滑面に形成されているレンズである複合光 学素子。
[4] 請求項 1に記載された複合光学素子にお!ヽて、
上記第 1の光学部と上記第 2の光学部とのそれぞれは、実質的にガラス又は榭脂 からなる複合光学素子。
[5] 請求項 1に記載された複合光学素子にお!、て、
上記凹凸面部は、回折面、複数の凸状又は凹状レンズ面力 なるレンズアレイ面、 位相段差面、若しくは光反射防止構造が形成された光反射防止面である複合光学 素子。
[6] 請求項 1に記載された複合光学素子にお!、て、
上記光学機能面は、上記境界近傍における上記凹凸面部の凹部最下点と凸部頂 点との間の上記法線方向における距離が上記滑面部の凹凸面部側端部と当該凹部 最下点との間の同距離の 1Z5倍以上となるように構成されている複合光学素子。
[7] 光学機能面を有する第 1の光学部と、該光学機能面上において該第 1の光学部と 接合された第 2の光学部とを備えた複合光学素子であって、
上記光学機能面は、相互に隣接する滑面部と凹凸面部とを含み、該滑面部と該凹 凸面部との境界近傍において該凹凸面部の凸部頂点の該滑面部の法線方向にお ける位置が該滑面部の上記凹凸面部側端部の同位置よりも上記第 1の光学部の中 心から離間するように構成されて 、る複合光学素子。
[8] 請求項 7に記載された複合光学素子において、
上記第 2の光学部は上記第 1の光学部に押圧接合されたものである複合光学素子
[9] 請求項 7に記載された複合光学素子において、
上記第 1の光学部と上記第 2の光学部とのそれぞれは、実質的にガラス又は榭脂 からなる複合光学素子。
[10] 請求項 7に記載された複合光学素子において、
上記凹凸面部は、回折面、複数の凸状又は凹状レンズ面力 なるレンズアレイ面、 位相段差面、若しくは光反射防止構造が形成された光反射防止面である複合光学 素子。
[11] 請求項 7に記載された複合光学素子において、
上記光学機能面は、上記境界近傍における上記凹凸面部の凹部最下点と凸部頂 点との間の上記法線方向における距離が上記滑面部の凹凸面部側端部と当該凸部 頂点との間の同距離の 5倍以下となるように構成されて 、る複合光学素子。
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