(57)【要約】【課題】不良品の発生などを効果的に抑制できる光学素子成形方法、光学素子成形用の成形型及び光学素子を提供する。【解決手段】低融点ガラス素材に着目し、このようなガラス素材を用いることで、成形型に孔等を設けても熱ひずみ等の影響が小さくなり、従ってロット番号に代わる識別情報を表す突起やくぼみを有する光学素子を適切に成形できる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子の光学機能面を形成する第１転写部と、前記光学機能面以外の非光学機能面を形成する第２転写部と、該第２転写部に設けられた所定の凹部及び／又は凸部とを備えた成形型を用いて、ガラス転移点温度が４００℃以下であるガラス素材を加熱し、粘度が１０７〜１０１０ポアズとなった状態で押圧成形して、前記光学機能面と、前記凹部及び／又は凸部に対応したくぼみ及び／又は突起を備えた前記非光学機能面を備えた光学素子を形成することを特徴とする光学素子成形方法。
【請求項２】
前記非光学機能面は、前記光学素子のフランジ部の表面であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子成形方法。
【請求項３】
前記凹部及び／又は凸部の最大径が３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子成形方法。
【請求項４】
前記凹部及び／又は凸部の最大軸線方向長が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学素子成形方法。
【請求項５】
前記凹部及び／又は凸部は複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光学素子成形方法。
【請求項６】
前記光学素子を成形する成形型が複数ある場合、異なる成形型ごとに、前記凹部及び／又は凸部の位置及び／又は位相を変更することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光学素子成形方法。
【請求項７】
成形すべき光学素子が異なる場合、光学素子ごとに、前記凹部及び／又は凸部の位置及び／又は位相を変更することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光学素子成形方法。
【請求項８】
前記凹部及び／又は凸部は、前記第１転写部の軸線と垂直な面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光学素子成形方法。
【請求項９】
前記凹部及び／又は凸部は、前記第１転写部の軸線に対して傾斜した面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光学素子成形方法。
【請求項１０】
前記凹部及び／又は凸部はテーパ形状を有しており、そのテーパ角は、前記光学素子の光軸に近い側が緩やかになっていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の光学素子成形方法。
【請求項１１】
光学素子の光学機能面を形成する第１転写部と、前記光学機能面以外の非光学機能面を形成する第２転写部と、該第２転写部に設けられた所定の凹部及び／又は凸部とを備えた成形型であって、ガラス転移点温度が４００℃以下であるガラス素材を加熱し、粘度が１０７〜１０１０ポアズとなった状態で押圧成形して、前記光学機能面と、前記凹部及び／又は凸部に対応したくぼみ及び／又は突起を備えた前記非光学機能面を備えた光学素子を形成することができることを特徴とする光学素子成形用の成形型。
【請求項１２】
前記非光学機能面は、前記光学素子のフランジ部の表面であることを特徴とする請求項１１に記載の光学素子成形用の成形型。
【請求項１３】
前記凹部及び／又は凸部の最大径が３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光学素子成形用の成形型。
【請求項１４】
前記凹部及び／又は凸部の最大軸線方向長が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の光学素子成形用の成形型。
【請求項１５】
前記凹部及び／又は凸部は複数設けられていることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれかに記載の光学素子成形用の成形型。
【請求項１６】
前記光学素子を成形する成形型が複数ある場合、異なる成形型ごとに、前記凹部及び／又は凸部の位置及び／又は位相を変更することを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれかに記載の光学素子成形用の成形型。
【請求項１７】
成形すべき光学素子が異なる場合、光学素子ごとに、前記凹部及び／又は凸部の位置及び／又は位相を変更することを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれかに記載の光学素子成形用の成形型。
【請求項１８】
前記凹部及び／又は凸部は、前記第１転写部の軸線と垂直な面に設けられていることを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれかに記載の光学素子成形用の成形型。
【請求項１９】
前記凹部及び／又は凸部は、前記第１転写部の軸線に対して傾斜した面に設けられていることを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれかに記載の光学素子成形用の成形型。
【請求項２０】
前記凹部及び／又は凸部はテーパ形状を有しており、そのテーパ角は、前記光学素子の光軸に近い側が緩やかになっていることを特徴とする請求項１１乃至１９のいずれかに記載の光学素子成形用の成形型。
【請求項２１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の光学素子成形方法、又は請求項１１乃至２０のいずれかに記載の光学素子成形用の成形型を用いて成形されることを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子成形方法、光学素子成形用の成形型及び光学素子に関し、特にガラス転移点温度が４００℃以下であるガラス素材を成形するのに好適な光学素子成形方法、光学素子成形用の成形型及びそれらを用いて成形される光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学素子の素材として、ガラスやプラスチックが一般的に用いられており、それらには相反する長所と短所とがある。例えばプラスチック素材に比べると、ガラス素材は屈折率が高く、また温度変化に強いという長所がある。しかし、これを成形して光学素子を得ようとする場合は、ガラス素材を加熱・冷却・搬送する手段が必要になり、装置全体が大掛かりになるとともに、素材のガラス転移点以上への加熱と、常温への冷却という時間のかかる工程を経なくてはならないため、プラスチック素材に比して、成形に必要なタクトタイムが長くなるという短所がある。一方、加熱・冷却工程を含む成形に頼ることなく研磨加工によってガラスレンズを得ることもできるが、時間がかかり又光学特性に優れた非球面を形成する事が困難という問題がある。
【０００３】
ところで、最近提案されている素材として低融点のガラス素材がある。これは添加剤などを工夫したことにより、ガラス転移点温度を４００℃以下にせしめた素材である。この素材を使用することにより、従来のような大掛かりな加熱・冷却・搬送の装置はより簡素化され、タクトタイムの短縮化・省力化・低コスト化が可能である。また、成形型の素材選択の幅が広がることとなるし、さらに成形型の寿命も延び、耐用期間も長くなることからランニングコストも含めて低コストに貢献する。このような低融点のガラス素材に関しては、例えば特許文献１に記載されている。
【特許文献１】
特開平７−９７２３４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、プラスチック素材と比較考察するに、ガラス素材によって構成された光学素子を使用することは、例えば屈折率や対温度特性の点で好ましいが、光学系において採用される個所・点数が増えていくと、部品管理、点数管理、品質管理の問題が顕在化してくるという問題がある。
【０００５】
たとえば大量生産を行う場合、同じ光学機能面を有する成形型を多数用意することになるが、成形型個々に微小な形状差があり、これが出来上がりの光学素子の性能にも影響し、場合によっては不良品の発生（率）にも関係してくる。同様に耐久性の点でも成形型個々に差があり、それも性能に影響してくる。
【０００６】
また多品種少量生産の場合、工程上でコンタミネーションが生じる可能性があり、光学素子の光学特性を十分発揮するためには、それを解消しなければならない。特に小型の光学素子を成形する際は、目視での判別がしずらいということがあり、コンタミネーションの発生をさらに確実に防止するために、いずれの工程で不良品が生じたのかその履歴を調査したいという要請がある。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、不良品の発生などを効果的に抑制できる光学素子成形方法、光学素子成形用の成形型及び光学素子を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学素子成形方法は、光学素子の光学機能面を形成する第１転写部と、前記光学機能面以外の非光学機能面を形成する第２転写部と、該第２転写部に設けられた所定の凹部及び／又は凸部とを備えた成形型を用いて、ガラス転移点温度が４００℃以下であるガラス素材を加熱し、粘度が１０７〜１０１０ポアズとなった状態で押圧成形して、前記光学機能面と、前記凹部及び／又は凸部に対応したくぼみ及び／又は突起を備えた前記非光学機能面を備えた光学素子を形成することを特徴とする。
【０００９】
例えば光学素子の不良品が生じた場合、再発防止策としては、どのような工程を経て光学素子が製造されたのか、その履歴調査をすることが通常行われる。しかるに、例えば複数の成形型を用いて、同じ仕様の光学素子を製造したときに、ある成形型から成形された光学素子の不良品率が、他より高いという場合も生じうる。ところが、最終的に光学機器に組み込まれた光学素子において不良が発見された場合、目視により、かかる光学素子がどの成形型で成形されたのか判別することは困難である。
【００１０】
これに対し、例えば光学素子がレンズである場合、非光学機能面であるそのフランジ部にロット番号などを印刷することなどが考えられる。ところが、成形と別工程でロット番号等を印刷しようとすると、工程数が増えてコストが増大する。
【００１１】
そこで、本発明者らは、ロット番号等に代わる識別情報を、成形と同時に光学素子に付与できないかを検討した。ところが、例えば成形型の転写面に小さな孔を設け、かかる孔を光学部材に転写させて、識別情報の代わりとして用いることは、理論的には可能であるが、これを実現する上では、１０００℃近い高温にさらされる成形型に、そのような孔を設けることは、熱ひずみ等の問題があり、また型寿命を確保するという観点からも好ましくないということがあった。そこで、本発明者らは、近年開発された低融点ガラス素材に着目し、このようなガラス素材を用いることで、成形型に孔等を設けても熱ひずみ等の影響が小さくなり、従ってロット番号に代わる識別情報を表す突起やくぼみを有する光学素子を適切に成形できることを見出したのである。
【００１２】
低融点ガラス素材としては、たとえがガラス転移点が４００℃以下のものを採用し、粘度が１０７〜１０１０ポアズとなった状態で押圧成形を行えば、前記成形型に凹部や凸部を形成しても、型損傷が抑制され、その型寿命を長く確保することができる。また、そのようなガラス素材では、加熱〜冷却の温度差が従来のガラス素材比べて小さくなるので、サイクルタイムが短くなる。また、低融点ガラス素材を用いることで、成形温度を低下させることができるため、成形型素材の選択の幅が広がった。成形型としては、金属製の金型でもよいが、熱膨張の小さい、セラミックなどの素材を用いることが好ましい。特に、放電加工が可能な、導電性セラミックを焼結させて得た母材を用いれば、前記凹部及び／又は凸部を形成しやすいという利点がある。
【００１３】
請求項２に記載の光学素子成形方法は、請求項１に記載の発明において、前記非光学機能面は、前記光学素子のフランジ部の表面であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の光学素子成形方法は、請求項１又は２に記載の発明において、前記凹部及び／又は凸部の最大径が３ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の光学素子成形方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記凹部及び／又は凸部の最大軸線方向長が１ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の光学素子成形方法は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記凹部及び／又は凸部は複数設けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の光学素子成形方法は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記光学素子を成形する成形型が複数ある場合、異なる成形型ごとに、前記凹部及び／又は凸部の位置及び／又は位相を変更することを特徴とする。
【００１８】
請求項７に記載の光学素子成形方法は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、成形すべき光学素子が異なる場合、光学素子ごとに、前記凹部及び／又は凸部の位置及び／又は位相を変更することを特徴とする。
【００１９】
請求項８に記載の光学素子成形方法は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明において、前記凹部及び／又は凸部は、前記第１転写部の軸線（すなわち成形される光学素子の光軸）と垂直な面に設けられていることを特徴とする。
【００２０】
請求項９に記載の光学素子成形方法は、請求項１に記載の発明において、前記凹部及び／又は凸部は、前記第１転写部の軸線に対して傾斜した面に設けられていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１０に記載の光学素子成形方法は、請求項１乃至９のいずれかに記載の発明において、前記凹部及び／又は凸部はテーパ形状を有しており、そのテーパ角は、前記光学素子の光軸に近い側が緩やかになっていることを特徴とする。
【００２２】
請求項１１に記載の光学素子成形用の成形型は、光学素子の光学機能面を形成する第１転写部と、前記光学機能面以外の非光学機能面を形成する第２転写部と、該第２転写部に設けられた所定の凹部及び／又は凸部とを備えた成形型であって、ガラス転移点温度が４００℃以下であるガラス素材を加熱し、粘度が１０７〜１０１０ポアズとなった状態で押圧成形して、前記光学機能面と、前記凹部及び／又は凸部に対応したくぼみ及び／又は突起を備えた前記非光学機能面を備えた光学素子を形成することができることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項１に記載の発明と同様である。
【００２３】
請求項１２に記載の光学素子成形用の成形型は、請求項１１に記載の発明において、前記非光学機能面は、前記光学素子のフランジ部の表面であることを特徴とする。
【００２４】
請求項１３に記載の光学素子成形用の成形型は、請求項１１又は１２に記載の発明において、前記凹部及び／又は凸部の最大径が３ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２５】
請求項１４に記載の光学素子成形用の成形型は、請求項１１乃至１３のいずれかに記載の発明において、前記凹部及び／又は凸部の最大軸線方向長が１ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２６】
請求項１５に記載の光学素子成形用の成形型は、請求項１１乃至１４のいずれかに記載の発明において、前記凹部及び／又は凸部は複数設けられていることを特徴とする。
【００２７】
請求項１６に記載の光学素子成形用の成形型は、請求項１１乃至１５のいずれかに記載の発明において、前記光学素子を成形する成形型が複数ある場合、異なる成形型ごとに、前記凹部及び／又は凸部の位置及び／又は位相を変更することを特徴とする。
【００２８】
請求項１７に記載の光学素子成形用の成形型は、請求項１１乃至１５に記載の発明において、成形すべき光学素子が異なる場合、光学素子ごとに、前記凹部及び／又は凸部の位置及び／又は位相を変更することを特徴とする。
【００２９】
請求項１８に記載の光学素子成形用の成形型は、請求項１１乃至１７のいずれかに記載の発明において、前記凹部及び／又は凸部は、前記第１転写部の軸線と垂直な面に設けられていることを特徴とする。
【００３０】
請求項１９に記載の光学素子成形用の成形型は、請求項１１乃至１７のいずれかに記載の発明において、前記凹部及び／又は凸部は、前記第１転写部の軸線に対して傾斜した面に設けられていることを特徴とする。
【００３１】
請求項２０に記載の光学素子成形用の成形型は、請求項１１乃至１９のいずれかに記載の発明において、前記凹部及び／又は凸部はテーパ形状を有しており、そのテーパ角は、前記光学素子の光軸に近い側が緩やかになっていることを特徴とする。
【００３２】
請求項２１に記載の光学素子は、請求項１乃至１０のいずれかに記載の光学素子成形方法、又は請求項１１乃至２０のいずれかに記載の光学素子成形用の成形型を用いて成形されることを特徴とする。
【００３３】
ここで「光学素子」としては、例えばレンズ、プリズム、回折格子光学素子（回折レンズ、回折プリズム、回折板）、光学フィルター（空間ローパスフィルター、波長バンドパスフィルター、波長ローパスフィルター、波長ハイパスフィルター等々）、偏光フィルター（検光子、旋光子、偏光分離プリズム等々）、位相フィルター（位相板、ホログラム等々）があげられるが、以上に限られることはない。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる光学素子成形方法を実施する成形型を含む成形装置の概略断面図である。図１（ａ）に示す成形前の状態では、上型１と、これに対向する下型２との間に、ガラス転移点温度が４００℃以下のガラス素材（プリフォームという）ＰＦを配置する。プリフォームＰＦの温度を調整し、その粘度が１０７〜１０１０ポアズとなったとき、上型１を胴型３に沿って降下させて、図１（ａ）に示すように上型１と下型２とでプレス成形することによって、光学素子Ｌが成形される。
【００３５】
図２は、図１（ｂ）に示すようにプレス成形された状態での光学素子Ｌの周辺部を拡大して示す図である。光学素子Ｌは、上型１の上側第１転写部１ａで転写される上側光学機能面Ｌ１ａと、下型２の下側第１転写部２ａで転写される下側光学機能面Ｌ２ａと、上型１の上側第２転写部１ｂで転写される上側非光学機能面Ｌ１ｂと、下型２の下側第２転写部２ｂで転写される下側非光学機能面Ｌ２ｂとを有している。
【００３６】
ここで、本実施の形態においては、上側第２転写部１ｂに凹部１ｃが形成されている。切頭円錐形状の凹部１ｃはテーパ形状となっているが、光軸側の斜面１ｅのテーパ角は、その反対側の斜面１ｄのテーパ角より穏やかとなっている。上側第２転写部１ｂに凹部１ｃが形成されているので、光学素子Ｌの非光学機能面Ｌ１ｂには、成形と同時に凹部１ｃに対応した突起Ｌ１ｃが形成される。成形型である上型１が複数ある場合（成形する光学素子の仕様が異なる場合を含む）、個々の上型１に応じて、凹部１ｃを周方向に複数設け、又その位相を変えることで、光学素子Ｌを成形する際に用いた成形型を示す識別情報として、突起Ｌ１ｃを利用することができる。
【００３７】
好適に突起Ｌ１ｃを成形するために、凹部１ｃは光学機能面を形成する第１転写部１ａに近づけることが好ましい。このようにすれば、プリフォームＰＦと、凹部１ｃとの距離が短くなるので、プレスされたガラス素材が凹部１ｃに流れ込みやすくなる。更に、凹部１ｃはテーパ形状であるので、プレス成形後にプリフォームＰＦを冷却した際に突起Ｌ１ｃの離型性が良いという特徴がある。又、光軸側の斜面１ｅのテーパ角は、その反対側の斜面１ｄのテーパ角より穏やかとなっているので、プレス成形時に、ガラス素材が凹部１ｃ内に進入しやすいという特徴がある。本実施の形態では、光軸に直交する平面である上側第２転写部１ｂによって、光学素子Ｌのフランジ部ＬＢの上面が形成される。尚、非光学機能面は、光学機能に関与しない面を意味するので、例えば光学素子Ｌのフランジ部ＬＢに近い球面部であっても、使用時に光束が通過しないとすれば、それも非光学機能面であり、よってかかる場合には、光軸に直交しない曲面部に突起を設けてもよい（図２に点線で示す突起Ｌ１ｄ参照）。
【００３８】
更に、本実施の形態においては、下側第２転写部２ｂに凸部２ｃが形成されている。切頭円錐形状の凸部２ｃはテーパ形状となっている。下側第２転写部２ｂに凸部２ｃが形成されているので、光学素子Ｌの非光学機能面Ｌ２ｂには、成形と同時に凸部２ｃに対応したくぼみＬ２ｃが形成される。すなわち、成形型である下型２が複数ある場合（成形する光学素子の仕様が異なる場合を含む）、個々の下型２に応じて、凸部２ｃを周方向に複数設け、又その位相を変えることで、光学素子Ｌを成形する際に用いた成形型を示す識別情報として、くぼみＬ２ｃを利用することができる。
【００３９】
好適にくぼみＬ２ｃを成形するために、凸部２ｃは光学機能面を形成する第１転写部２ａに近づけることが好ましい。このようにすれば、プリフォームＰＦと、凸部２ｃとの距離が短くなるので、プレスされたガラス素材が凹部１ｃに流れ込みやすくなる。更に、凸部２ｃはテーパ形状であるので、プレス成形後にプリフォームＰＦを冷却した際にくぼみＬ２ｃの離型性が良いという特徴がある。本実施の形態では、光軸に直交する平面である下側第２転写部２ｂによって、光学素子Ｌのフランジ部ＬＢの下面が形成される。尚、非光学機能面は、光学機能に関与しない面を意味するので、例えば光学素子Ｌのフランジ部ＬＢに近い球面部であっても、使用時に光束が通過しないとすれば、それも非光学機能面であり、よってかかる場合には、光軸に直交しない球面部にくぼみを設けてもよい（図２に点線で示すくぼみＬ２ｄ参照）。又、突起Ｌ１ｃやくぼみＬ２ｃは、双方を設ける必要はなく、一方の種類だけでもよく、さらには必ずしも両面に設ける必要はなく、片方の面に設ければ足りる。
【００４０】
このように複数の突起Ｌ１ｃやくぼみＬ２ｃを光学素子Ｌに設けた場合、それらの相対的な位置関係にルールを設けておけば、それを利用して成形に用いた成形型を特定することができる。かかるルールの例として、例えば基準となる突起Ｌ１ｃやくぼみＬ２ｃ配列のルールを設け、さらに基準位置と別の突起Ｌ１ｃやくぼみＬ２ｃとの距離・角度によって成形型の名称・番号がわかるようなルールを設けておくことができる。また、特に基準位置を設けず、複数の突起Ｌ１ｃやくぼみＬ２ｃの相対位置関係によって成形型の名称・番号がわかるようなルールを設けてもよい。
【００４１】
これ以外にも、突起Ｌ１ｃやくぼみＬ２ｃの形状や大きさ（径）を変えることにより、異なる識別標識として用いることもできる。また図形や記号などを、突起Ｌ１ｃやくぼみＬ２ｃとして転写することもできる。特に、○だけでなく、□、△などを始め、文字や記号など、３ｍｍの最大寸法内に収まる大きさで、任意の形状を設けても良い。またバーコード状の突起Ｌ１ｃやくぼみＬ２ｃでも良い。
【００４２】
しかしながら、ガラス素材を加熱して成形する場合、このような成形型内の小さい凹部や凸部にガラス素材が満たされて、確実に転写できるかは不確定な要素があるので、同じ識別情報を意味する複数の凹部や凹部を同一光学素子に設けることが望ましい。
【００４３】
更に、光学素子が微小な成形品である場合、当然凹部や凸部も微小になるため、ガラス素材が流れ込みにくいという問題がある。この場合には、成形時間を長くすることによって、粘性流動が生じ、突起やくぼみの転写が可能になる。加えて、ガス溜まりが生じて成形が困難になる場合は、成形雰囲気を減圧したり、真空とすることが有効となる。
【００４４】
本実施の形態によって得られる光学素子の例としては、次のようなものがある。
（１）光ピックアップ装置用光学素子
光ピックアップ装置用光学素子としては、カップリングレンズ、コリメータ、対物レンズ、フラットトップ素子、ビームシェイパー、ビームエキスパンダーなどがある。
【００４５】
表１に、ビームシェイパーの実施例にかかるレンズデータを示す。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば  ２．５×１０−３）を、Ｅ（例えば  ２．５×Ｅ―３）を用いて表すものとする。尚、表３は、かかる対物レンズの屈折率を示すものである。図３，４は、ビームシェイパーを含む光ピックアップ装置の概略断面図である。
【表１】
2004256381.tif 000003
【００４６】
尚、本明細書のレンズデータにおいて、非球面はその面の頂点に接する平面からの変形量をＸ（ｍｍ）、光軸に垂直な方向の高さをｈ（ｍｍ）、曲率半径をｒ（ｍｍ）とするとき、次の数１で表される。ただし、κを円錐係数、Ａ２ｉを非球面係数とする。
【数１】
2004256381.tif 000004
【００４７】
図５（ａ）は、ビームエキスパンダーを用いた光ピックアップ装置ＰＵ１を概略的に表す図であり、図５（ｂ）は、ビームエキスパンダーを構成するレンズの光学断面を拡大して示す図である。図５（ａ）において、光ピックアップ装置ＰＵ１は、光源として青紫色半導体レーザＬＤと、青紫色半導体レーザＬＤから射出された光束を、光ディスクＯＤの保護層ＤＰを介して情報記録面ＤＲ上に集光させる集光光学系とを備えており、この集光光学系は、青紫色半導体レーザＬＤから射出された発散光束を平行光束に変換するカップリングレンズＣＵＬと、負の近軸パワーを有する第１レンズ群Ｌ１と、正の近軸パワーを有する第２レンズ群Ｌ２とから構成され、且つカップリングレンズＣＵＬからの平行光束の径を変換するビームエキスパンダーＥＸＰと、対物レンズＯＢＪとから構成されている。波長４００ｎｍ近傍の短波長光源として、青紫色半導体レーザＬＤの代わりに、２次高調波発生を利用したＳＨＧ半導体レーザを使用してもよい。対物レンズＯＢＪは、ｄ線の屈折率が１．５５以上の単レンズ構成のガラスレンズであり、その光ディスクＯＤ側の開口数は０．７以上とされている。そして、対物レンズＯＢＪは、フランジ部ＦＬにより光ピックアップ装置ＰＵに高精度に取り付けることが可能である。
【００４８】
青紫色半導体レーザＬＤから射出された発散光束は、偏光ビームスプリッタＢＳを透過し、１／４波長板ＷＰを経て円偏光の光束となった後、カップリングレンズＣＵＬで平行光束となる。この平行光束は、ビームエキスパンダーＥＸＰに入射される。ビームエキスパンダーＥＸＰを経た光束は、光束径を拡大され、絞りＳＴを経た後、対物レンズＯＢＪによって光ディスクＯＤの保護層ＤＰを介して、情報記録面ＤＲ上に形成される集光スポットとなる。対物レンズＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカス方向及びトラッキング方向に駆動される。情報記録面ＤＲで情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴ、ビームエキスパンダーＥＸＰを透過した後、カップリングレンズＣＵＬにより収斂光束となる。この収斂光束は、１／４波長板ＷＰにより直線偏光とされた後、偏光ビームスプリッタＢＳによって反射され、シリンドリカルレンズＣＹ、凹レンズＮＬを経ることによって非点収差が与えられ、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号に基づいて生成されたフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号を用いて光ディスクＯＤに対して情報の記録・再生を行うことができる。
【００４９】
対物レンズＯＢＪは、光学面同士の光軸ずれに対する十分な許容公差を確保するために、ｄ線の屈折率が１．５５以上以上のガラス材料から構成されているが、高屈折率のガラス材料は分散が大きいので、半導体レーザＬＤのモードホッピング現象により情報記録面ＤＲ上の集光スポットにデフォーカスが大きく発生する恐れがある。そこで、ビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズ群Ｌ１の光学面上に、拡大図（図５（ｂ））に示したような輪帯状の回折パターンを回折部として形成して、モードホッピングによるデフォーカス発生を小さく抑えた。この際、回折パターンにより対物レンズＯＢＪの色収差を良好に補正するために、波長変化に対する回折パターンの近軸パワーの変化量を大きく設定しているので、半導体レーザの波長変化に対する球面収差変化が大きくなり、温度変化に伴う半導体レーザの波長変化により、無視できない量の球面収差変化が発生する。光ピックアップ装置ＰＵでは、かかる温度変化に伴う球面収差変化を、ビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズ群Ｌ１を光軸方向に移動させて、対物レンズＯＢＪに入射する光束の発散度を変化させて補正するので、常に良好な記録・再生特性が得られる。第１レンズ群Ｌ１は、光検出器ＰＤの出力信号に基づいて生成された情報記録面ＤＲ上の集光スポットの球面収差変化信号を用いて、その周辺に配置された作動手段である１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向に所定の量だけ移動される。
【００５０】
尚、本実施の形態で球面収差補正光学系を構成するビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２は、それぞれ単レンズであってもよく、また、複数枚のレンズから構成されるものでもよい。また、図５の光ピックアップ装置ＰＵでは、ビームエキスパンダーＥＸＰは２つのレンズ群から構成されているが、３つ以上のレンズ群から構成されるものでもよい。また、図５の光ピックアップ装置ＰＵでは、ビームエキスパンダーＥＸＰは入射光束の径を拡大する構成とされているが、光束径変換素子としては入射光束の径を縮小する構成としても良い。更に、図５の光ピックアップ装置ＰＵでは回折パターンを第２レンズ群Ｌ２の光学面上に形成したが、第１レンズ群Ｌ１の光学面上に形成してもよく、また、２つ以上の複数の光学面上にかかる回折パターンを形成してもよい。そして、図１の光ピックアップ装置ＰＵでは、第１レンズ群Ｌ１を１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向に移動させる構成としたが、第２レンズ群Ｌ２を移動させる構成としてもよく、いずれの場合でも温度変化に伴う半導体レーザの波長変化による球面収差変化を補正することが可能である。
【００５１】
以下、ビームエキスパンダーを含む集光光学系の実施例について説明する。本実施例における非球面は、その面の頂点に接する平面からの変形量をＸ（ｍｍ）、光軸に垂直な方向の高さをｈ（ｍｍ）、曲率半径をｒ（ｍｍ）とするとき、次の数２で表される。ただし、κを円錐係数、Ａ２ｉを非球面係数とする。
【数２】
2004256381.tif 000005
【００５２】
また、本実施例における回折パターンは、この回折パターンにより透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、光軸に垂直な方向の高さをｈ（ｍｍ）、ｂ２ｊを光路差関数係数とするとき次の数３で定義される光路差関数Φｂ（ｍｍ）で表される。
【数３】
2004256381.tif 000006
【００５３】
この光路差関数Φｂ（ｍｍ）の値をもとに輪帯状の回折パターンを形成する場合、光路差関数Φｂ（ｍｍ）の値が設計波長のｎ倍（ただし、ｎは自然数）変わる毎に輪帯を形成する。
【００５４】
また、本実施例のレンズデータ表において、ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ（ｍｍ）は面間隔、Ｎｄはｄにｄ線における屈折率、Ｎ４０５は設計波長４０５ｎｍにおける屈折率、Ｎ４１０は波長４１０ｎｍにおける屈折率、Ｎ４００は波長４００ｎｍにおける屈折率、Ｎｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率、νｄはｄ線におけるアッベ数を表す。
【００５５】
図６に光路図を示す集光光学系は、図１の光ピックアップ装置ＰＵ１の集光光学系として好適なものであり、そのレンズデータを表２に示す。対物レンズＯＢＪは、開口数０．８５のガラスレンズあり、光学面同士の光軸ずれに対するマージンを十分に確保するために、ｄ線の屈折率が１．７５４７６の高屈折率材料を使用した。本実施例の集光光学系では、エキスパンダーレンズＥＸＰの第２レンズ群Ｌ２の両方の光学面上に数３で表される回折パターンを形成することで、このデフォーカスによる波面収差の劣化を小さく抑えた。
【表２】
2004256381.tif 000007
【００５６】
尚、光ピックアップ装置において、低融点ガラス製のコリメータと、プラスチック製対物光学素子とを組合せて用いると、安価な光ピックアップ装置を構成できる。仮に対物レンズの温度特性が問題になる場合、対物レンズに回折格子を形成することによって温度補償をすることができる。また回折に限らず、ＮＰＳ（Ｎｏｎ  Ｐｅｒｉｏｄｉｃ  Ｓｕｒｆａｃｅ）やマルチレベル構造を設けても良い。
【００５７】
又、光ピックアップ装置において、低融点ガラス製のコリメータと、低融点ガラス製対物光学素子とを組合せて用いると、温度変化が生じても収差劣化が少く、従って良好に情報の記録／再生を行えるピックアップ装置を構成できる。
【００５８】
尚、ガラスレンズに回折面を形成出来ない場合、ガラス素材に樹脂を一体化したハイブリッドレンズとして、その樹脂側に回折面を形成するといったこともできる。また、回折に限らず、ＮＰＳやマルチレベル構造を設けてもよい。
【００５９】
（２）撮影光学系のレンズ
撮影光学系のレンズとしては、撮像素子・レンズ一体型カメラユニット用のレンズ、ＶＴＲカメラ用レンズ、デジタルスチルカメラ用レンズなどがある。たとえば５メガクラスの高ピクセル数のＣＣＤセンサを使う場合、高屈折力を持つガラスレンズを採用するほうが好ましい。また小型化の点からも、高屈折力を持つガラスレンズを採用するほうが好ましい。
【００６０】
表３に撮像素子・レンズ一体型カメラユニット用のレンズの第１実施例にかかるレンズデータを示し、表４に撮像素子・レンズ一体型カメラユニット用のレンズの第２実施例にかかるレンズデータを示す。表３，４に示す非球面係数は、数２に用いるものである。又、図７は、第１実施例にかかるレンズの断面図であり、図８は、第２実施例にかかるレンズの断面図であり、図９は、第１実施例にかかるレンズの収差特性図であり、図１０は、第２実施例にかかるレンズの収差特性図である。
【表３】
2004256381.tif 000008
【表４】
2004256381.tif 000009
【００６１】
表５にＶＴＲ用のレンズの実施例にかかるレンズデータを示す。表５に示す非球面係数は、数２に用いるものである。又、図１１は、本実施例のレンズの断面図であり、図１２は、本実施例にかかるレンズの広角端の収差特性図（ａ）、中間域の収差特性図（ｂ）、望遠端の収差特性図（ｃ）である。
【表５】
2004256381.tif 000010
【００６２】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、不良品の発生などを効果的に抑制できる光学素子成形方法、光学素子成形用の成形型及び光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかる光学素子成形方法を実施する成形型を含む成形装置の概略断面図である。
【図２】プレス成形された光学素子Ｌの周辺部を拡大して示す図である。
【図３】ビームシェイパーを含む光ピックアップ装置の概略断面図である。
【図４】ビームシェイパーを含む光ピックアップ装置の概略断面図である。
【図５】図５（ａ）は、ビームエキスパンダーを用いた光ピックアップ装置ＰＵ１を概略的に表す図であり、図５（ｂ）は、ビームエキスパンダーを構成するレンズの光学断面を拡大して示す図である。
【図６】図１の光ピックアップ装置ＰＵ１の集光光学系の光路図である。
【図７】第１実施例にかかるレンズの断面図である。
【図８】第２実施例にかかるレンズの断面図である。
【図９】第１実施例にかかるレンズの収差特性図である。
【図１０】第２実施例にかかるレンズの収差特性図である。
【図１１】ＶＴＲ用レンズの断面図である。
【図１２】ＶＴＲ用レンズの収差特性図である。
【符号の説明】
１  上型
２  下型
３  胴型
Ｌ  光学素子
【図１】
2004256381.tif 000011
【図２】
2004256381.tif 000012
【図３】
2004256381.tif 000013
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004256381.tif 000017
【図８】
2004256381.tif 000018
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004256381.tif 000021
【図１２】
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