(57)【要約】【課題】レーザー光による劣化を防止する。【解決手段】光学素子の成形方法であって、一般式（１）と一般式（２）とで表される各構成単位から成るポリカーボネート樹脂を主成分とする樹脂材料を、当該ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度Ｔｇ以上に保持された金型に充填して成形する成形工程と、前記成形工程によって成形された成形物を冷却固化する冷却工程と、前記冷却工程によって冷却固化された前記成形物を前記金型から取り出す取出工程と、を備える。【選択図】図１
2008284809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子の成形方法であって、
下記一般式（１）と一般式（２）とで表される各構成単位から成るポリカーボネート樹脂を主成分とする樹脂材料を、前記ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度Ｔｇ以上に保持された金型に充填して成形する成形工程と、
前記成形工程によって成形された成形物を冷却固化する冷却工程と、
前記冷却工程によって冷却固化された前記成形物を前記金型から取り出す取出工程と、
を備えることを特徴とする光学素子の成形方法。
【化１】
2008284809.tif 000008
（式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、シクロアルキル基、シクロアルコキシル基、アリール基またはアリールオキシ基を表す。Ａはアルキレン基、シクロアルキレン基またはアリーレン基を表す。ｎ、ｍ、ｏ、ｐは、１〜４の整数を表し、ｑおよびｒは０〜５の整数を表す。）
【化２】
2008284809.tif 000009
（式（２）中、Ｂは、アルキレン基、シクロアルキレン基またはアリーレン基を表す。）
【請求項２】
請求項１記載の光学素子の成形方法において、
前記冷却工程では、
前記金型をＴｇ−１０℃以下の温度に保持して前記成形物を冷却固化することを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の光学素子の成形方法において、
前記樹脂材料が、
ヒンダードアミン系安定剤、フェノール系安定剤及びリン系安定剤の少なくとも１種を含有する前記材料を成形することを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の光学素子の成形方法によって成形されたことを特徴とする光学素子。
【請求項５】
少なくとも３９０〜４２０ｎｍの波長のレーザー光を出射する光源と、請求項４に記載の光学素子とを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の成形方法、光学素子及び光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＯやＣＤ、ＤＶＤといった光情報記録媒体に対して、情報の読み取りや記録を行う光ピックアップ装置には、対物レンズなどの光学素子が備えられている。
【０００３】
このような光学素子は、射出成形等の手段により安価に作製できる等の観点から、プラスチック材料により成形することが好ましい。光学素子の適用可能なプラスチックとしては、環状オレフィンとα−オレフィンとの共重合体（例えば、特許文献１参照）等が知られている。
【０００４】
また、光学素子の材料としては、例えばレンズの曲率を小さくして光学系を小型化できたり、温度変化による球面収差をより低減できたりする等の観点から、屈折率の高い材料が好ましい。比較的屈折率の高い樹脂材料としては、ポリカーボネート樹脂が知られているが、複屈折が大きいことから、光ピックアップ装置用の光学素子の材料としては用いられていないのが現状である。そのため、近年、屈折率を向上させつつ複屈折を低減したポリカーボネート樹脂として、９，９−ビス（４−ヒドロキシフェニル）フルオレン類にカーボネート前駆体を反応させて得られる芳香族ポリカーボネート樹脂（例えば、フルオレン誘導体を構成単位とするポリカーボネート樹脂）が開発されており（例えば、特許文献２，３参照）、光ピックアップ装置の光学素子としての用途も検討されている。
【特許文献１】特開２００２−１０５１３１号公報
【特許文献２】特開平６−２５３９８号公報
【特許文献３】特開２００７−５７９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、光ピックアップ装置としては、近年高密度記録に対する要望に対応して、従来のＣＤやＤＶＤ加えて、３９０ｎｍ〜４２０ｎｍという比較的短波長のレーザー光源を用いたＨＤ  ＤＶＤやＢｌｕ−ｒａｙといった次世代ＤＶＤと呼ばれる光ピックアップ装置が開発されている。しかしながら、上述のように次世代ＤＶＤでは、波長３９０〜４２０ｎｍの高エネルギーなレーザー光を情報の記録、再生に用いるため、特許文献２，３に開示の材料を単純に光学素子に適用した場合、レーザー光によって光学素子が劣化してしまうという問題が発生することが明らかになった。
【０００６】
本発明の課題は、屈折率が高く、複屈折の小さいポリカーボネート樹脂を用いながら、高密度ＤＶＤのような波長３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの短波長のレーザー光原を用いた場合であっても、レーザー光による劣化を防止することのできる光学素子の成形方法、光学素子及び光ピックアップ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、光学素子の成形方法であって、
下記一般式（１）と一般式（２）とで表される各構成単位から成るポリカーボネート樹脂を主成分とする樹脂材料を、前記ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度Ｔｇ以上に保持された金型に充填して成形する成形工程と、
前記成形工程によって成形された成形物を冷却固化する冷却工程と、
前記冷却工程によって冷却固化された前記成形物を前記金型から取り出す取出工程と、
を備えることを特徴とする。
【化１】
2008284809.tif 000003
（式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、シクロアルキル基、シクロアルコキシル基、アリール基またはアリールオキシ基を表す。Ａはアルキレン基、シクロアルキレン基またはアリーレン基を表す。ｎ、ｍ、ｏ、ｐは、１〜４の整数を表し、ｑおよびｒは０〜５の整数を表す。）
【化２】
2008284809.tif 000004
（式（２）中、Ｂは、アルキレン基、シクロアルキレン基またはアリーレン基を表す。）
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、上記一般式（１）と一般式（２）とで表される各構成単位から成るポリカーボネート樹脂を主成分とする樹脂材料を、前記ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度Ｔｇ以上に保持された金型に充填して成形し、成形された成形物を冷却固化した後、成形物を金型から取り出すので、波長３９０〜４２０ｎｍの高エネルギーなレーザー光を使用する場合であっても、従来と比較して、レーザー光による劣化を防止することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光学素子の成形方法において、
前記冷却工程では、
前記金型をＴｇ−１０℃の温度に保持して前記成形物を冷却固化することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、金型をＴｇ−１０℃以下の温度に保持して成形物を冷却固化するので、成形物を取り出す際の変形を防止することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の光学素子の成形方法において、
前記樹脂材料が、
ヒンダードアミン系安定剤、フェノール系安定剤及びリン系安定剤の少なくとも１種を含有することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、ヒンダードアミン系安定剤、フェノール系安定剤及びリン系安定剤の少なくとも１種を含有する材料を成形するので、高温環境下や短波長の光照射に対する光学特性の劣化抑制効果を相乗的に高めることができる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、光学素子であって、
請求項１〜３の何れか一項に記載の光学素子の成形方法によって成形されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、光ピックアップ装置であって、
少なくとも波長３９０〜４２０ｎｍの光源と、請求項４に記載の光学素子とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、波長３９０〜４２０ｎｍの高エネルギーなレーザー光を使用する光ピックアップ装置に用いられた場合であっても、レーザー光による劣化を防止することができる光学素子の成形方法、光学素子及び当該光学素子を用いた光ピックアップ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
［光ピックアップ装置］
まず、本発明に係る光ピックアップ装置について図１及び図２を参照して説明する。図１は光ピックアップ装置１の全体構成の概略図であり、図２は本発明に係る光学素子としての対物レンズ１０の構造を示す要部側面図である。
【００１７】
光ピックアップ装置１は、波長６５０ｎｍの光を適用する現行のＤＶＤ（以下、現行ＤＶＤと表記）、波長３９０〜４２０ｎｍの光を適用するいわゆる次世代のＤＶＤ（以下、次世代ＤＶＤ）の２種類の光情報記録媒体５について情報の再生、記録を行う装置である。
【００１８】
より詳細には、光ピックアップ装置１は、レーザ発振器（光源）２から出射されるレーザ光（光）を、コリメータレンズ３、後述する対物レンズ１０を通過させて、光軸４上で光情報記録媒体５の情報記録面６に集めて集光スポットを形成し、情報記録面６からの反射光を、偏向ビームスプリッタ７で取り込み、検出器８の受光面に再びビームスポットを形成するようになっている。
【００１９】
光源２は、レーザダイオードを有して構成されており、公知の切り換え方法により、６５０ｎｍ、３９０〜４２０ｎｍという２種類の波長の光を選択して出射できる構成となっている。
【００２０】
［対物レンズ］
対物レンズ１０は、樹脂組成物からなる樹脂材料を射出成形で成形することにより作製されている。この対物レンズ１０は、図２に示すように、両面非球面の単レンズであり、その一方（光源側）の光学面１１上に、該光学面１１を通過する所定の光束に対して予め定められた光路差を付与する光路差付与構造（微細構造）２０を有している。
【００２１】
光路差付与構造２０は、光学面１１が光軸４を中心とした３つの輪帯状レンズ面（以下、内側から順に第１輪帯状レンズ面２１、第２輪帯状レンズ面２２、第３輪帯状レンズ面２３と言う）により構成され、該３つの輪帯状レンズ面２１〜２３のうち隣り合う輪帯状レンズ面２１〜２３は異なる屈折力を有している。
【００２２】
第１輪帯状レンズ面２１と第３輪帯状レンズ面２３とは、同一の光学面１１上にあり、第２輪帯状レンズ面２２は、光学面１１から平行移動した面となっている。
【００２３】
第１輪帯状レンズ面２１は、波長６５０ｎｍ、３９０〜４２０ｎｍ両方の光を通過させ、第２輪帯状レンズ面２２は、現行ＤＶＤに対応した波長６５０ｎｍの光を通過させ、第３輪帯状レンズ面２３は、次世代ＤＶＤに対応した波長３９０〜４２０ｎｍの光を通過させる。そして、各輪帯状レンズ面２１〜２３を通過した光は、情報記録面６の同じ位置に集光されるようになっている。
なお、対物レンズ１０の表面には、反射防止膜などが成膜されていても良い。
【００２４】
また、図２では、第１輪帯状レンズ面２１と第３輪帯状レンズ面２３とは同一光学面１１上に設けられているが、これら第１及び第３輪帯状レンズ面２１、２３とは同一光学面上に設けなくても良く、また、第２輪帯状レンズ面２２は、光学面１１から平行移動した面となっているが、特に平行移動した面でなくても良い。また、３つの輪帯状レンズ面２１〜２３は５つであっても良く、少なくとも３つ以上であれば良い。
【００２５】
なお、本発明に係る対物レンズ１０は、上記光路差付与構造２０を有するものに限らず、例えば図３〜図７に示す構造２０ａ〜２０ｄを有するレンズ１０ａ〜１０ｅとしても良い。
【００２６】
図３における光路差付与構造２０ａは、光軸４を中心とした複数の回折輪帯２１ａからなり、複数の回折輪帯２１ａの断面が鋸歯状であり、かつ、各回折輪帯２１ａの光学面１１ａが不連続面となっている。また、複数の回折輪帯２１ａは、光軸４から離れるにしたがって厚みが増すように形成されている。図３に示すレンズ１０ａは、いわゆる回折レンズである。
【００２７】
図４における光路差付与構造２０ｂは、光軸４を中心とした位相差を生じる複数の輪帯状凹部２１ｂを同心円状に有している。輪帯状凹部２１ｂは、光学面１１ｂのうちの光軸４を中心とした一方の面（図４における光軸４を中心に上下の光学面）に５つずつ形成されている。また、隣り合う輪帯状凹部２１ｂどうしは、連続して一体になっており、各輪帯状凹部２１ｂ全体としての断面が階段状となっている。また、各輪帯状凹部２１ｂを形成する光学面２２ｂは、光学面１１ｂに対して平行移動した面となっている。図４に示すレンズ１０ｂはいわゆる位相差レンズである。
【００２８】
なお、図４では、隣り合う輪帯状凹部２１ｂどうしが連続して一体になっていて、全体の断面が階段状のものであるとしたが、単に光学面１１ｂに輪帯状凹部２１ｂを個々に設けたものとしても良い（この場合、例えば図２に示したレンズ１０と同様の構造となる）。また、図４では輪帯状凹部２１ｂを同心円状に有しているとしたが、図５に示すように、図２の第３輪帯状レンズ面２３上に凸部２３ｂを有したレンズ１０ｃとしても良い（図５中、図２と同様の構成部分については同様の符号を付した）。
【００２９】
図６における光路差付与構造２０ｄは、光軸４を中心とした複数の回折輪帯２１ｄからなり、複数の回折輪帯２１ｄの断面が鋸歯状であり、かつ、各回折輪帯２１ｄの光学面１１ｄが不連続面である。そして、各回折輪帯２１ｄの断面が光軸方向に沿った３段２２ｄの階段状であり、各段２２ｄの光学面１２ｄが不連続面で、光軸４に対して直交する面となっている。
【００３０】
なお、図６に示すレンズ１０ｄは、例えば、図７に示すように図６と同様の光路差付与構造２０ｄを有するホログラム光学素子（ＨＯＥ）１０ｅと対物レンズ１０ｆとで別体の構成としても良い。この場合、ホログラム光学素子１０ｅは、平板状の光学素子を使用して、該光学素子の対物レンズ１０ｆの面に光路差付与構造２０ｄを設ける。
【００３１】
［対物レンズの樹脂材料］
続いて、対物レンズ１０を成形するための樹脂材料について、より詳細に説明する。
対物レンズ１０を成形するための樹脂材料は、下記一般式（１）と一般式（２）とで表される各構成単位から成るポリカーボネート樹脂を主成分とする樹脂組成物であり、好ましくはヒンダードアミン系安定剤及びフェノール系安定剤の少なくとも１種を添加剤として含有している。ここで、「主成分」とは、樹脂材料において、前記ポリカーボネート樹脂の重量比が他の成分よりも大きいことを意味するが、前記ポリカーボネート樹脂は樹脂材料において、７０重量％以上であることが好ましく、８０重量％以上であることが更に好ましく、９０％以上であることが特に好ましい。
【００３２】
【化１】
2008284809.tif 000005
【００３３】
式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、シクロアルキル基、シクロアルコキシル基、アリール基またはアリールオキシ基を表す。Ａはアルキレン基、シクロアルキレン基またはアリーレン基を表す。ｎ、ｍ、ｏ、ｐは、１〜４の整数を表し、ｑおよびｒは０〜５の整数を表す。
【００３４】
【化２】
2008284809.tif 000006
【００３５】
式（２）中、Ｂは、アルキレン基、シクロアルキレン基またはアリーレン基を表す。
以下、各成分について説明する。
【００３６】
（ポリカーボネート樹脂）
本発明の好ましい実施形態で使用されるポリカーボネート樹脂は、上記一般式（１）で示される構成単位と一般式（２）で示される構成単位とが交互に結合した化学構造を有している。
【００３７】
ポリカーボネート樹脂を形成する一般式（１）で示される構成単位は、フルオレン骨格を有するジヒドロキシ化合物から得られ、具体的には、９，９−ビス（４−ヒドロキシフェニル）フルオレン、９，９−ビス（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）フルオレン、９，９−ビス（３−エチル−４−ヒドロキシフェニル）フルオレン等の９，９−ビス（４−ヒドロキシフェニル）フルオレン類や、９，９−ビス（４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル）フルオレン、９，９−ビス（４−（２−ヒドロキシエトキシ）−３−メチルフェニル）フルオレン、９，９−ビス（４−（２−ヒドロキシエトキシ）−３，５−ジメチルフェニル）フルオレン、９，９−ビス（４−（２−ヒドロキシエトキシ）−３−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）フルオレン、９，９−ビス（４−（２−ヒドロキシエトキシ）−３−イソプロピルフェニル）フルオレン、９，９−ビス（４−（２−ヒドロキシエトキシ）−３−シクロヘキシルフェニル）フルオレン等の９，９−ビス（４−ヒドロキシアルコキシフェニル）フルオレン類等が例示される。
【００３８】
他方、ポリカーボネート樹脂を形成する一般式（２）で示される構成単位としては、トリシクロ［５．２．１．０２，６］デカンジメタノール、シクロヘキサン−１，４−ジメタノール、ノルボルナンジメタノール、ペンタシクロペンタデカンジメタノール、シクロペンタン−１，３−ジメタノール、１，４−ブタンジオール等のジヒドロキシ化合物から得られる。
【００３９】
ポリカーボネート樹脂は、前記ジヒドロキシ化合物をホスゲンを使用する界面重縮合法、又は炭酸ジエステルを使用するエステル交換反応によって製造される。
【００４０】
（安定剤）
樹脂材料に添加される安定剤としては、上述の通りヒンダードアミン系安定剤及びフェノール系安定剤が使用されるが、これらと共に、或いはこれらと別にリン系安定剤を適宜添加しても良い。これらの安定剤を適当量樹脂に配合することにより、高温環境下や短波長の光照射に対する光学特性の劣化抑制効果を相乗的に高めることができ、より信頼性の高い光ピックアップ装置を得ることができる。
【００４１】
ヒンダードアミン系安定剤としては、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）スクシネート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（Ｎ−オクトキシ−２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（Ｎ−ベンジルオキシ−２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（Ｎ−シクロヘキシルオキシ−２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）２−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ブチルマロネート、ビス（１−アクロイル−２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）２，２−ビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ブチルマロネート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）デカンジオエート、２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジルメタクリレート、４−［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ］−１−［２−（３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ）エチル］−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、２−メチル−２−（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）アミノ−N−（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）プロピオンアミド、テトラキス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシレート、テトラキス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシレート等が挙げられる。
【００４２】
本実施形態にあっては、上記の中から選択された少なくとも１種のヒンダードアミン系安定剤が樹脂材料に添加されるようになっている。
【００４３】
フェノール系安定剤としては、従来公知のものが使用でき、例えば、２−ｔ−ブチル−６−（３−ｔ−ブチル−２−ヒドロキシ−５−メチルベンジル）−４−メチルフェニルアクリレート、２，４−ジ−ｔ−アミル−６−（１−（３，５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）エチル）フェニルアクリレートなどの特開昭６３−１７９９５３号公報や特開平１−１６８６４３号公報に記載されるアクリレート系化合物；オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、２，２’−メチレン−ビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、テトラキス（メチレン−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニルプロピオネート）メタン［すなわち、ペンタエリスリメチル−テトラキス（３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニルプロピオネート））、トリエチレングリコールビス（３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオネート）などのアルキル置換フェノール系化合物；６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリノ）−２，４−ビスオクチルチオ−１，３，５−トリアジン、４−ビスオクチルチオ−１，３，５−トリアジン、２−オクチルチオ−４，６−ビス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−オキシアニリノ）−１，３，５−トリアジンなどのトリアジン基含有フェノール系化合物などが挙げられる。
【００４４】
本実施形態にあっては、上記の中から選択された少なくとも１種のフェノール系安定剤が樹脂組成物に添加されるようになっている。
【００４５】
これらの中で、ヒドロキシフェニル骨格中の水酸基に対し、オルト位にｔ−ブチル基等のかさ高い置換基を有する化合物が好ましく用いられる。
【００４６】
リン系安定剤としては、一般の樹脂工業で通常使用される物であれば格別な限定はなく、例えば、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、１０−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキサイドなどのモノホスファイト系化合物；４，４’−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェニル−ジ−トリデシルホスファイト）、４，４’イソプロピリデン−ビス（フェニル−ジ−アルキル（Ｃ１２〜Ｃ１５）ホスファイト）などのジホスファイト系化合物などが挙げられる。これらの中でも、モノホスファイト系化合物が好ましく、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイトなどが特に好ましい。
【００４７】
本実施形態にあっては、上記の中から選択された少なくとも１種のリン系安定剤が樹脂材料に添加されても良い。
【００４８】
（その他の配合剤）
樹脂組成物には、必要に応じて、その他の配合剤として、紫外線吸収剤、光安定剤、近赤外線吸収剤、染料や顔料などの着色剤、滑剤、可塑剤、帯電防止剤、蛍光増白剤などを配合することができ、これらは単独で、あるいは２種以上混合して用いることができ、その配合量は本発明の好ましい実施形態の目的を損ねない範囲で適宜選択される。
【００４９】
（樹脂材料の作製方法）
以上の樹脂材料は、上記各成分を適宜混合することにより得ることができる。混合方法としては、前記樹脂材料に各成分が十分に分散される方法であれば特に限定されず、例えばミキサー、二軸混錬機、ロール、ブラベンダー、押出機などで樹脂を溶融状態で混練する方法、適当な溶剤に溶解して分散させ凝固する方法などが挙げられる。二軸混練機を用いる場合、混錬後に通常は溶融状態で棒状に押し出し、ストランドカッターで適当な長さに切り、ペレット化した樹脂材料として用いられることが多い。
【００５０】
［光学素子の成形方法］
続いて、本発明に係る光学素子の成形方法として、対物レンズ１０の成形方法について説明する。
【００５１】
まず、ヒートサイクル用金型を用い、主成分としてのポリカーボネート樹脂のガラス転移温度Ｔｇ以上に金型温度を保持した状態で、溶融した樹脂材料を金型内に充填し、加圧成形する。これにより、金型内の樹脂材料によって対物レンズ１０の形状に成形物が形成される。なお、このようなヒートサイクル用金型としては、例えば温度管理された水や油が流される流路を有するものなど、従来より公知のものを用いることができる。
【００５２】
次に、金型をＴｇ−１０℃以下の温度に保持することによって、成形物を冷却固化する。
そして、金型から成形物としての対物レンズ１０を取り出す。
【００５３】
以上の光学素子の成形方法によれば、上記一般式（１）と一般式（２）とで表される各構成単位から成るポリカーボネート樹脂を主成分とする材料を、当該ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度Ｔｇ以上に保持された金型に充填して成形し、成形された成形物を冷却固化した後、成形物を金型から取り出すことで、波長３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの高エネルギーなレーザー光を用いる場合であっても、レーザー光の照射による劣化を防止することができる。
【００５４】
また、金型をＴｇ−１０℃以下の温度に保持して成形物を冷却固化するので、成形物を取り出す際の変形を防止することができる。
【００５５】
また、ヒンダードアミン系安定剤、フェノール系安定剤及びリン系安定剤の少なくとも１種を含有する樹脂材料を成形した場合、高温環境下や短波長の光照射に対する光学特性の劣化抑制効果を相乗的に高めることができる。よって、光ピックアップ装置１を長期間にわたり、高いピックアップ特性で作動させることができる。
【００５６】
また、対物レンズ１０に上述の樹脂組成物を適用しているので、溶融して金型に射出して成形する際、金型の第１輪帯状レンズ面２１、第２輪帯状レンズ面２２、第３輪帯状レンズ面２３の境界部分に対応する部分に確実に樹脂を行き渡らせることができる。そのため、対物レンズ１０に高い精度で光路差付与構造２０を設けることができる。また、こうして形成された光路差付与構造２０の作用により、対物レンズ１０は現行ＤＶＤ、次世代ＤＶＤといった複数種の光情報記録媒体５について、光源２で出射した光の情報記録面６への集光と、情報記録面６で反射した光の検出器８へ向けての集光とを高い信頼性で行うことができる。
【００５７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び変更を行っても良い。
【００５８】
例えば、光ピックアップ装置１は、現行ＤＶＤ及び次世代ＤＶＤの２種の光情報記録媒体５について情報の再生、記録を行うこととして説明したが、ＣＤ、現行ＤＶＤ、次世代ＤＶＤの３種の光情報記録媒体５について情報の再生、記録を行うこととしても良いし、次世代ＤＶＤのみについて情報の再生、記録を行うこととしても良い。光ピックアップ装置１で情報の再生、記録を行う光情報記録媒体５の組み合わせは設計事項であり、適宜設定される。
【００５９】
また、本発明に係る光学素子を対物レンズ１０として説明したが、球状、棒状、板状、円柱状、筒状、チューブ状、繊維状、フィルムまたはシート形状など種々の形態の他の光学素子としても良い。但し、金型と成形物内部との温度差を低減する観点からは、直径２〜５ｍｍ、厚さ１〜３ｍｍ程度の形状が好ましい。このような光学素子の具体例としては、以下のものが挙げられる。光学レンズや光学プリズムとしては、カメラの撮像系レンズ；顕微鏡、内視鏡、望遠鏡レンズなどのレンズ；眼鏡レンズなどの全光線透過型レンズ；ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＷＯＲＭ（追記型光ディスク）、ＭＯ（書き変え可能な光ディスク；光磁気ディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）などの光ディスクのピックアップレンズ；レーザビームプリンターのｆθレンズ、センサー用レンズなどのレーザ走査系レンズ；カメラのファインダー系のプリズムレンズなどが挙げられる。光ディスク用途としては、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＷＯＲＭ（追記型光ディスク）、ＭＯ（書き変え可能な光ディスク；光磁気ディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）などが挙げられる。その他の光学用途としては、液晶ディスプレイなどの導光板；偏光フィルム、位相差フィルム、光拡散フィルムなどの光学フィルム；光拡散板；光カード；液晶表示素子基板などが挙げられる。本発明に係る光学素子は、これらの中でも、低複屈折性が要求される光ピックアップ装置を構成する光学系レンズやレーザ走査系レンズとして使用するのが好適であり、光ピックアップ装置の光学系レンズに使用するのが最も好適である。光ピックアップ装置の光学系レンズとしては、例えば、上述の対物レンズの他、対物レンズユニット、カップリングレンズ（コリメータ）、ビームエキスパンダ、ビームシェイパ、補正板等として使用することができる。このうち、対物レンズユニットは、複数の単玉光学レンズを光軸方向に一体に組み合わせて構成してなるレンズ群であり、前記複数の単玉光学レンズのうちの少なくとも一つの単玉光学レンズとして本発明の光学素子を使用することが好ましい。
【００６０】
また、対物レンズ１０を射出成形によって成形することとして説明したが、成形方法としては、格別に制限されるものはなく、低複屈折性、機械強度、寸法精度等の特性に優れた光学素子を得る為には溶融成形が好ましい。溶融成形法としては、上述の射出成形の他に、例えばプレス成形、押し出し成形等が挙げられる。成形条件は使用目的、又は成形方法により適宜選択されるが、例えば射出成形における樹脂温度は、通常２３０〜３５０℃の範囲で適宜選択される。樹脂温度が過度に低いと流動性が悪化し、成形物にヒケやひずみを生じ、樹脂温度が過度に高いと樹脂の熱分解によるシルバーストリークが発生したり、光学素子が黄変するなどの成形不良が発生するおそれがある。
【実施例１】
【００６１】
以下に、実施例および比較例を挙げることにより、本発明をさらに具体的に説明する。
［実施例（１）〜（７），比較例（１）〜（３）］
（樹脂材料の物性の測定）
まず、樹脂材料の主成分として使用する前記一般式（１）と一般式（２）で表される構成単位からなるフルオレン系構造含有ポリカーボネート樹脂「ユピゼータ ＥＰ−４０００」（商品名、三菱ガス化学社製）のガラス転移温度Ｔｇを、JIS K7121に基づく示差走査熱量分析法により昇温速度１０℃/minで測定したところ、ガラス転移温度Ｔｇは１２５℃であった。
【００６２】
この樹脂からなる樹脂材料を熱風乾燥器により１００℃で５時間乾燥して水分を除去した後、射出成形機「ＡＵＴＯＳＨＯＴ ＭＯＤＥＬ ３０Ａ」（商品名、ファナック社製）により、シリンダー温度２５０℃、金型温度１１０℃、一次射出圧力５０ＭＰａ、二次射出圧力４０ＭＰａにて射出成形し、直径３０ｍｍ、厚さ３ｍｍの成形板を得た。
【００６３】
この成形板から直角部位を持つサンプルを切り出し、屈折率計「ＫＰＲ-２００」（商品名、島津製作所社製）を用い２５℃における波長５８６ｎｍでの屈折率を測定したところ、１．６０２であった。また、同温度における波長４０５ｎｍでの屈折率は１．６４１であった。
【００６４】
（レンズの射出成形）
上記の樹脂材料を熱風乾燥器により１００℃で５時間乾燥して水分を除去した後、射出成形機「ＡＵＴＯＳＨＯＴ ＭＯＤＥＬ ３０Ａ」（商品名、ファナック社製）により、シリンダー温度２５０℃、一次射出圧力７０ＭＰａ、二次射出圧力６０ＭＰａにて射出成形し、有効径３．０ｍｍ、開口数０．８５のＢｌｕ−ｒａｙ専用対物レンズを成形した。
【００６５】
このとき、金型温度は油媒を使用して以下の表１に示す通りコントロールした。具体的には、実施例（１）〜（７）では、射出充填完了とともに金型を冷却し、キャビティ温度（金型温度）が表１に示す「成形品取出時のキャビティ温度」の値となったところで金型を開き、自動取り出し機により成形物を取り出した。一方、比較例（１）〜（３）では、充填時と成形物取り出し時の金型温度を変えることなく成形を行った。
【００６６】
【表１】
2008284809.tif 000007
【００６７】
なお、表１中、成形物を自動取り出しする際に、ランナーが変形してしまったものについては「△」、特に問題を生じなかったものについては「○」を標記した。「△」のケースについては、製品の性能としては特に問題を生じるものではないが、その後の工程に影響が生じる場合もあり、○であることが好ましい。この観点では成形物取り出し時の金型温度としては、主成分としてのポリカーボネート樹脂のガラス転移温度Ｔｇ−１０℃以下が好ましいといえる。
【００６８】
（レンズの収差測定）
上記によって得られたレンズ成形物について、周知の方法により数値解析可能な干渉計（使用波長：４０５ｎｍ）で波面収差を測定した。各レンズにおける収差測定結果を上述の表１に示す。なお、表中の標記は以下の基準に従っている。
【００６９】
◎：レンズの波面収差が０．０２０λｒｍｓ未満であり、実用上好ましいレベルである。
○：レンズの波面収差が０．０２０λｒｍｓ以上、０．０４０未満であり、実使用に耐え得るレベルである。
×：レンズの波面収差が０．０４０λｒｍｓ以上であり実使用に相応しくないレベルである。
【００７０】
表１の結果から、レンズの波面収差は、主成分としてのポリカーボネート樹脂のガラス転移温度Ｔｇ以上の金型キャビティ温度（金型温度）で射出したときに、非常に良好な性能となることが分かる。
【００７１】
（耐４０５ｎｍレーザー性試験）
上記によって得られたレンズ成形物に対してレーザーダイオードから波長４０５ｎｍの光を１００ｍＷ、直径３ｍｍの円形スポット光として８５℃雰囲気下で１６８時間に亘り連続照射した後、再度収差性能を測定した。結果を上述の表１に示す。なお、表中の標記は以下の基準に従っている。
【００７２】
◎：レーザー照射による収差変動量が０．００５λｒｍｓ未満で実用上非常に好ましいレベルである。
○：レーザー照射による収差変動量が０．００５λｒｍｓ以上、０．０２０λｒｍｓ未満であり、実使用に耐え得るレベルである。
×：レーザー照射による収差変動量が０．０２０λｒｍｓ以上であり実使用に相応しくないレベルである。
−：連続照射前の波面収差が実使用に相応しくないため、測定せず。
【００７３】
表１の結果から、実施例（１）〜（７）の条件で成形されたレンズ、つまり、主成分としてのポリカーボネート樹脂のガラス転移温度Ｔｇ以上の金型キャビティ温度（金型温度）で射出し、冷却固化後に金型から取り出されたレンズは、レーザー光による劣化が少なく、実用可能なレベルであることが分かる。
【００７４】
［実施例（８）〜（１２）］
上述のポリカーボネート樹脂「ユピゼータ ＥＰ−４０００」１００質量部と、ヒンダードアミン系耐光安定剤としてのテトラキス（２、２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシレート（表１中では添加剤「Ａ」として記載）０．０５〜７質量部とを、ニ軸混練機（東芝機械社製、ＴＥＭ−３５Ｂ、スクリュー径３７ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３２、スクリュー回転数１５０ｒｐｍ、樹脂温度２２０℃、フィードレート１０ｋｇ／時間）に添加して混練した後、ペレット化したものを射出成形用材料とした以外は、上述の実施例（４）と同様に実験を行った。結果を上記表１に示す。
【００７５】
表１の結果から、耐４０５ｎｍレーザー性を向上させるためには、光安定剤の添加量は０．１質量部以上であることが好ましく、離型性を損なわないためには、５質量部以下であることが好ましいことが分かる。
【００７６】
［実施例（１３）〜（１９），比較例（４）〜（６）］
（樹脂材料の物性の測定）
まず、樹脂材料の主成分として使用する前記一般式（１）と一般式（２）で表される構成単位からなるフルオレン系構造含有ポリカーボネート樹脂「ＳＰ−１５１６」（商品名、帝人化成社製）のガラス転移温度Ｔｇを実施例（１）と同様に測定したところ、ガラス転移温度Ｔｇは１５１℃であった。
【００７７】
この樹脂からなる樹脂材料の乾燥温度を１２０℃、シリンダー温度３２０℃、金型温度１４０℃、一次射出圧力７０ＭＰａ、二次射出圧力６０ＭＰａに変更した以外は、実施例（１）と同様に直径３０ｍｍ、厚さ３ｍｍのプレートを成形して屈折率を測定したところ、２５℃における波長５８６ｎｍでの屈折率は１．６１４であった。また同温度における波長４０５ｎｍでの屈折率は１．６６０であった。
【００７８】
（レンズの射出成形）
上記の樹脂材料を熱風乾燥器により１２０℃で５時間乾燥して水分を除去した後、射出成形機「ＡＵＴＯＳＨＯＴ ＭＯＤＥＬ ３０Ａ」（商品名、ファナック社製）により、シリンダー温度３２０℃、一次射出圧力９０ＭＰａ、二次射出圧力８０ＭＰａにて射出成形し、有効径３．０ｍｍ、開口数０．８５のＢｌｕ−ｒａｙ専用対物レンズを成形した。
【００７９】
このとき、金型温度は油媒を使用して上記表１に示す通りコントロールした。具体的には、実施例（１３）〜（１９）では、射出充填完了とともに金型を冷却し、キャビティ温度（金型温度）が表１に示す「成形品取出時のキャビティ温度」の値となったところで金型を開き、自動取り出し機により成形物を取り出した。一方、比較例（４）〜（６）では、充填時と成形物取り出し時の金型温度を変えることなく成形を行った。
表１の結果から、成形物取り出し時の金型温度としては、主成分としてのポリカーボネート樹脂のガラス転移温度Ｔｇ−１０℃以下が好ましいことが分かる。
【００８０】
（レンズの収差測定）
上記によって得られたレンズ成形物について、実施例（１）と同様に波面収差を測定した。各レンズにおける収差測定結果を上述の表１に示す。
【００８１】
表１の結果から、レンズの波面収差は、主成分としてのポリカーボネート樹脂のガラス転移温度Ｔｇ以上の金型キャビティ温度（金型温度）で射出したときに、非常に良好な性能となることが分かる。
【００８２】
（耐４０５ｎｍレーザー性試験）
上記によって得られたレンズ成形物について、実施例（１）と同様に４０５ｎｍレーザー照射後に再度収差性能を測定した。結果を上述の表１に示す。
【００８３】
表１の結果から、実施例（１３）〜（１９）の条件で成形されたレンズ、つまり、主成分としてのポリカーボネート樹脂のガラス転移温度Ｔｇ以上の金型キャビティ温度（金型温度）で射出し、冷却固化後に金型から取り出されたレンズは、透過光による劣化が少なく、実用可能なレベルであることが分かる。
【００８４】
［実施例（２０）〜（２４）］
上述のポリカーボネート樹脂「ＳＰ−１５１６」１００質量部と、ヒンダードアミン系耐光安定剤としての２−メチル−２−（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）アミノ−N−（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）プロピオンアミド（表１中では添加剤「Ｂ」として記載）０．０５〜７質量部とを、ニ軸混練機（東芝機械社製、ＴＥＭ−３５Ｂ、スクリュー径３７ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３２、スクリュー回転数１５０ｒｐｍ、樹脂温度２８０℃、フィードレート１０ｋｇ／時間）に添加して混練した後、ペレット化したものを射出成形用材料とした以外は、上述の実施例（１４）と同様に実験を行った。結果を上記表１に示す。
【００８５】
表１の結果から、耐４０５ｎｍレーザー性を向上させるためには、光安定剤の添加量は０．１質量部以上であることが好ましく、離型性を損なわないためには、５質量部以下であることが好ましいことが分かる。
【００８６】
［実施例（２５）〜（２９）］
上述のポリカーボネート樹脂「ＳＰ−１５１６」１００質量部と、リン系安定剤としてのトリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト（表１中では添加剤「Ｃ」として記載）０．０５〜７質量部とを、ニ軸混練機（東芝機械社製、ＴＥＭ−３５Ｂ、スクリュー径３７ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３２、スクリュー回転数１５０ｒｐｍ、樹脂温度２８０℃、フィードレート１０ｋｇ／時間）に添加して混練した後、ペレット化したものを射出成形用材料とした以外は、上述の実施例（１４）と同様に実験を行った。結果を上記表１に示す。
【００８７】
表１の結果から、耐４０５ｎｍレーザー性を向上させるためには、リン系安定剤の添加量は０．１質量部以上であることが好ましく、離型性を損なわないためには、５質量部以下であることが好ましいことが分かる。
【００８８】
［比較例（７）〜（１５）］
（樹脂材料の物性の測定）
まず、樹脂材料の主成分として使用するポリカーボネート樹脂「ＡＤ−５５０３」（商品名、帝人化成社製）のガラス転移温度Ｔｇを上記実施例（１）と同様に測定したところ、ガラス転移温度Ｔｇは１４５℃であった。なお、このポリカーボネート樹脂「ＡＤ−５５０３」は、本発明におけるポリカーボネート樹脂とは異なる構造を有している。
【００８９】
この樹脂からなる樹脂材料の乾燥温度を１２０℃、シリンダー温度３００℃、金型温度１３０℃、一次射出圧力７０ＭＰａ、二次射出圧力６０ＭＰａに変更した以外は、実施例（１）と同様に直径３０ｍｍ、厚さ３ｍｍのプレートを成形して屈折率を測定したところ、２５℃における波長５８６ｎｍでの屈折率は１．５８３であった。また同温度における４０５ｎｍでの屈折率は１．６１８であった。
【００９０】
（レンズの射出成形）
上記の樹脂材料を熱風乾燥器により１２０℃で５時間乾燥して水分を除去した後、射出成形機「ＡＵＴＯＳＨＯＴ ＭＯＤＥＬ ３０Ａ」（商品名、ファナック社製）により、シリンダー温度３００℃、一次射出圧力９０ＭＰａ、二次射出圧力８０ＭＰａにて射出成形し、有効径３．０ｍｍの開口数０．８５のＢｌｕ−ｒａｙ専用対物レンズを成形した。
【００９１】
このとき、金型温度は油媒を使用して上記表１に示す通りコントロールした。具体的には、比較例（１０）〜（１５）では、射出充填完了とともに金型を冷却し、キャビティ温度（金型温度）が表１に示す「成形品取出時のキャビティ温度」の値となったところで金型を開き、自動取り出し機により成形物を取り出した。比較例（７）〜（９）では、充填時と成形物取り出し時の金型温度を変えることなく成形を行った。
【００９２】
（レンズの収差測定）
上記によって得られたレンズ成形物について、実施例（１）と同様に波面収差を測定したところ、いずれの条件でも干渉縞が大きく歪み、または千切れてしまい収差測定可能レベルのレンズは得られなかった。そのため、耐４０５ｎｍレーザー性試験も実施できなかった。
【００９３】
以上の結果より、フルオレン系構造を含有するポリカーボネート樹脂を用い、射出成形にてＢｌｕ−ｒａｙ用のピックアップ素子を得る工程において、当該ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度Ｔｇ以上の金型キャビティ温度で射出充填を行い、好ましくはキャビティ温度をＴｇ−１０℃以下まで冷却した後に金型を開いて成形物を取り出すことにより、良好な収差性能と良好な生産性を具備する光学素子が得られることが分かった。
【００９４】
また、ヒンダードアミン系の耐光安定剤やリン系安定剤等の酸化防止剤を母材樹脂１００質量部に対して０．１〜５重量部添加することにより、耐４０５ｎｍレーザー性を向上させた光学素子が得られることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明に係る光ピックアップ装置の概略を示す側面図である。
【図２】本発明に係る対物レンズの断側面図である。
【図３】本発明に係る対物レンズの断側面図である。
【図４】本発明に係る対物レンズの断側面図である。
【図５】本発明に係る対物レンズの断側面図である。
【図６】本発明に係る対物レンズの断側面図である。
【図７】本発明に係るホログラム光学素子及び対物レンズの断側面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１  光ピックアップ装置
２  光源
３  コリメータレンズ
４  光軸
５  光情報記録媒体
６  情報記録面
７  偏光ビームスプリッタ
８  検出器
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｆ  対物レンズ（光学素子）
１１、１１ａ、１１ｄ、１２ｄ、２２ｂ  光学面
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ  光路差付与構造
２１  第１輪帯状レンズ面（輪帯状レンズ面）
２２  第２輪帯状レンズ面（輪帯状レンズ面）
２３  第３輪帯状レンズ面（輪帯状レンズ面）
２３ｂ  輪帯状凸部
【図１】
2008284809.tif 000010
【図２】
2008284809.tif 000011
【図３】
2008284809.tif 000012
【図４】
2008284809.tif 000013
【図５】
2008284809.tif 000014
【図６】
2008284809.tif 000015
【図７】
2008284809.tif 000016