(57)【要約】【課題】樹脂材料から成形される光学素子は、成形される光学素子によって収差性能にばらつきが生じ、非点収差の角度が安定しないという課題がある。【解決手段】光学素子の外径が５ｍｍ以下であって、その光学素子の外径部とゲート部の境界部の最小断面積Ａ（ｍｍ2 ）が、０．１≦Ａ＜０．４の範囲にある光学素子にその非点収差の方向を示すためのマークを施し、ピックアップ装置に組み込む際に前記マークに合わせて最適角度の位置に組み込むようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料を射出成形して得られた光学素子の外径が５ｍｍ以下であって、その光学素子の外径部とゲート部との境界部の最小断面積Ａ（ｍｍ2 ）が、０．１≦Ａ＜０．４の範囲にある光学素子に非点収差の方向を示すためのマークを施したことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
ポリオレフィン系の樹脂材料あるいはノルボルネン系の樹脂材料、またはフルオレン系の樹脂材料で成形したことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光学素子を、その光学素子に施したマークにより該光学素子の回転方向を調整し位置決めして組み込んだことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
樹脂材料を成形金型で成形して外径が５ｍｍ以下の光学素子を得る工程と、前記光学素子の外径部とゲート部との境界部の最小断面積Ａ（ｍｍ2 ）が、０．１≦Ａ＜０．４の範囲にある光学素子の非点収差を測定する工程と、前記非点収差の方向を示すためのマークを該光学素子に施す工程を備えることを特徴とする光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルビデオディスク装置、コンピューター用の光記録装置等に用いられる光学素子及びその光学素子の製造方法ならびに光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光記録再生装置に用いられる光学素子の非点収差には、複屈折により生ずる非点収差と、光学素子面の形状の非対称性により生ずる非点収差とがある。光学素子の非点収差が例えばピックアップの光学系に影響する状態で組み込まれると、ピックアップ装置の光学特性が悪くなり、充分な光学性能が得られない。
【０００３】
従来、特許文献１に開示されているように、成形金型によって成形される対物レンズの非点収差の方向を示すためのマークを対物レンズの光学有効径外に転写されるように、成形金型そのものにマーキング形状を予め付加したものがある。
【０００４】
しかしながら、成形金型の摺動部のクリアランスに起因するばらつきや、成形金型表面の酸化の具合に起因する熱伝導の不均一による温度分布のばらつき、また、樹脂ペレット材料の乾燥状態、表面状態のばらつき等により、射出成形装置の射出機構内への樹脂ペレット材の供給、その後の圧縮、計量工程の不均一の発生に起因して、樹脂溶融温度むらや密度の不均一等が生じ、その結果、対物レンズの光学有効部（光学機能面）形状に軸非対称のばらつきが生じ、これが非点収差量のばらつきとなってしまう。したがって成形金型にマーキング形状を予め付加しておいても成形時の諸条件のばらつきにより、非点収差が依然としてばらつくという課題があった。
【特許文献１】特許第３２０４０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記のような従来の課題、すなわち、光学素子成形時のばらつきによって収差性能にばらつきが生じ、非点収差の角度が安定しないという課題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、樹脂材料を射出成形して得られた光学素子の外径が５ｍｍ以下であって、その光学素子の外径部とゲート部との境界部の最小断面積Ａ（ｍｍ2 ）が、０．１≦Ａ＜０．４の範囲にある光学素子に非点収差の方向を示すためのマークを施したことを特徴とする光学素子であり、またその光学素子の製造方法として、樹脂材料を成形金型で成形して外径が５ｍｍ以下の光学素子を得る工程と、前記光学素子の外径部とゲート部との境界部の最小断面積Ａ（ｍｍ2 ）が、０．１≦Ａ＜０．４の範囲にある光学素子の非点収差を測定する工程と、前記非点収差の方向を示すためのマークを該光学素子に施す工程を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の光学素子は、樹脂材料を射出成形して得られた光学素子の外径が５ｍｍ以下であって、その光学素子の外径部とゲート部との境界部の最小断面積Ａ（ｍｍ2 ）が、０．１≦Ａ＜０．４の範囲にある光学素子は、非点収差の方向（角度）にマークを施すことにより、この光学素子をピックアップ装置に組み込む際に、マークに合わせて最適角度の位置に組み込むことによって、光学性能が良好で、品質の安定したピックアップ光学系を簡単に得ることができるものである。そして前記のマーキングは光学素子の成形後に施すため、その成形時の光学性能の各種ばらつきを踏まえたものとなるために、性能が極めて安定したものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における光学素子を示し、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は上面図、図１（ｃ）は成形後の状態の断面図である。図２は本発明の実施の形態１における光学素子の成形に供される射出成形装置の概略断面図である。
【０００９】
１は光学素子であり、２はその光学素子１の光学有効部の外側に一体に形成された外径部３に施されたマークである。
【００１０】
光学素子１の成形は、図２に示すように、まず、あらかじめ乾燥された非晶質ポリオレフィン樹脂のペレット材料１０をホッパー１１に供給し、射出シリンダー１２内のスクリュー１３により前記ペレット材料１０を移動させながら可塑化する。そして、可塑化された樹脂材料をノズル１４から成形金型１５のキャビティ１６内にスプルー１７、ランナー１８、ゲート１９を経由して射出充填し、ここで加熱加圧され、保圧された成形金型１５により光学素子の形が成形される。その後、成形金型１５を冷却後、この成形金型１５を開いて成形品を取り出し、ゲートカットを行うことにより光学素子１が得られる。前記成形金型１５には複数個の光学素子（ここでは対物レンズ）が同時に成形されるように複数個のキャビティ１６が組み込まれている。
【００１１】
図１（ｃ）は成形金型１５から取り出された状態の光学素子１であり、光学素子１と一体に成形されているゲート部４と光学素子１の外径部３との境界部５でゲートカットが行われ、そのゲートカット面６が外径部３の周面に付いた単体の光学素子１が得られる。前記所定の長さを有するゲート部４においては、光学素子１の外径部３との境界部５の部分が最小径に形成されており、したがってこの実施の形態１では境界部５がゲートカット面６と一致しており、そしてこの部分がゲート部４の最小断面積Ａ（ｍｍ2）部分である。
【００１２】
上記光学素子１の成形における成形条件を表１に示す。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
上記の成形装置にて同様の方法により、外径Ｇ（ｍｍ）や中心厚（ｍｍ）、境界部５の断面積などが異なるＡ〜Ｏの１５種類の光学素子１を成形し、その波面収差測定を行った。その測定結果を表２に示す。
【００１５】
【表２】
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【００１６】
そして、前記Ａ〜Ｏの各々の光学素子を光ピックアップ装置に組み込んで光学性能を評価した。図３は光ピックアップ装置の一例を示す概略光学図であり、光ピックアップ装置は、光情報記録媒体としての光ディスク２６への情報の記録及び／又は光ディスク２６からの情報の再生に用いられ、光源を含む半導体レーザモジュール２１とその半導体レーザモジュール２１の光源から出射された発散光束２２を略平行光２４に変換するコリメートレンズ２３と略平行光２４を集光させて光ディスク２６の情報記録面２７上に結像させる集光手段としての対物レンズ（光学素子）１とを備えている。なお、２８は光学素子１の保持手段である。
【００１７】
前記光ピックアップ装置の対物レンズ１を上記の成形で得た光学素子Ａ〜Ｏと置き換え、ジッター評価、集光性能評価、信号再生評価、温度特性等の光学性能を評価した。なお、コリメートレンズ２３は各々光学素子１に対応したものに変更した。
【００１８】
表２に示すように、Ｋ〜Ｏの光学素子１はいずれの回転角度にセットしても光学性能がそれぞれにおいて変わらないことが分かった。また、Ａ〜Ｊの光学素子１は各々最適な回転角度に位置決めしてセットすることにより、良好な光学性能が得られることが分かった。すなわち非点収差が１０ｍλ以上の光学素子については、最適な回転角度に位置決めすることにより、良好な光学性能を得ることができる。
【００１９】
上記のように、非点収差にばらつきが生ずるのは成形装置のゲート２９の断面積が小さくなると樹脂充填不良が発生し、これにより成形された光学素子１に光学性能不良が発生するものと考えられる。
【００２０】
さらに、同一形状の光学素子１においても、最適な非点収差の方向（角度）にばらつきがあることが分かった。表３に光学素子Ｅを複数個成形し、そのうちの５個について非点収差角度を示す。
【００２１】
【表３】
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【００２２】
上記の検証により、非点収差が１０ｍλ以上の光学素子１について、その光学素子１の外径部３とゲート部４との境界部５、すなわちゲート部４の最小断面積Ａ（ｍｍ2）が０．１≦Ａ＜０．４に該当する光学素子１はピックアップ装置に組み込む時に非点収差の方向により最適な回転角度に調整して位置決めすればよい。しかしながらピックアップ装置への組み込み時に、いちいち回転角度を調整することは作業性が悪く、非効率的である。
【００２３】
このため、本発明は光学素子１の外径部３とゲート部４との境界部５、すなわちゲート部４の最小断面積Ａ（ｍｍ2）が０．１≦Ａ＜０．４に該当する光学素子１はピックアップ装置へ組み込む前に図１（ｂ）に示すように、その外径部３に非点収差の角度に合わせてマーク２を施し、これによりピックアップ装置の組み立て作業が効率的に行えるようにしたものである。
【００２４】
前記マーキングを行う方法の例を図４、図５を参照して説明する。まず、図４に示すＳＰＯＴ測定装置で非点収差の方向の確認を行う。図４において、レーザー光源３０からのレーザー光をレンズ３１により平行光にし、この平行光を反射ミラー３２によって垂直方向に立ち上げて、マーキングを施す光学素子１の光学有効部を通過させ、カバーガラス３３を経由して対物レンズ３４で集光した像をＣＣＤカメラ３５でとらえる。
【００２５】
前記ＣＣＤカメラ３５で受光したＳＰＯＴ像を図５に示す。図５（ｂ）はＣＣＤカメラ３５の受光部に焦点位置が合致した状態の図であり、像は円形をなしている。図５（ａ）ならびに（ｃ）は図４に示す光学素子１を上下方向にわずかに動かした時のＳＰＯＴ像を示しており、ここでは光学素子１を上方向に動かした時に得られた楕円像の長径の角度θを非点収差の角度とした。そして角度θがなす外径部３にマーク２を施した。
【００２６】
上記のようにしてマーク２が施された光学素子１をピックアップ装置に組み込む際に、そのマーク２に合わせて角度調整し最適角度の位置に組み込むことによって、光学性能の良いピックアップ装置を得ることができる。
【００２７】
なお、マーキングの方法は、例えばレーザマーキング、インクジェット方式のマーキング、マジックによるマーキング等いずれでもよい。
【００２８】
この実施の形態１では、対物レンズの収差を測定し、マーキングを行い最適な位置でピックアップ装置に組み込みを行うようにしたが、これはコリメートレンズあるいはその他の光学部品についても同様のマーキングを施し、最適な組み合わせとすることも可能である。
【００２９】
なお、上記は非点収差について説明したが、コマ収差についても評価したところ、１５ｍλ以上のコマ収差の光学素子については、最適な回転角度に位置決めすることにより、良好な光学性能となった。すなわち、光学素子の外径部とゲート部との境界部、すなわちゲート部の最小断面積Ａ（ｍｍ2）が０．１≦Ａ＜０．４である光学素子において、コマ収差の方向にマーキングすると良い。以上のように光学素子の外径が５ｍｍ以下であって、外径部とゲート部との境界部の最小断面積Ａ（ｍｍ2 ）が、０．１≦Ａ＜０．４のものは、コマ収差のでる方向（角度）に合わせて、光学素子の外径部にマークを施し、ピックアップ装置に組み込む際に、そのマークに合わせて、光軸に対して最適角度の位置に組み込むことによって、光学性能の良いピックアップ装置を得ることができる。
【００３０】
（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２における光学素子の断面図であり、これは光学素子の外径部の形状が、外周部が肉厚に形成され、内周部が肉薄に形成されている点が上記実施の形態１の光学素子と異なるのみで、他は実施の形態１の光学素子１と同様であるため、その説明は省略する。もちろん、この実施の形態２においても光学素子１の外径部３とゲート部４との境界部５、すなわちゲート部４の最小断面積Ａ（ｍｍ2）が０．１≦Ａ＜０．４のものについては、マークを施すことは同様である。
【００３１】
上記の各実施の形態では、光学素子の樹脂材料として、非晶質ポリオレフィンを使用したが、これに限らず、ノルボルネン系、フルオレン系の材料でも同様の結果が得られた。一方、ポリカーボネート、スチレン等の材料で成形した光学素子は、内部歪みが大きいために、回転角度を変更してもピックアップ装置として満足する光学性能は得られなかった。
【００３２】
また、上記の各実施の形態では、光学素子として対物レンズを例にしてその収差を測定し、マーキングを施し、最適な位置でピックアップ装置に組み込みを行うようにしたが、これはコリメートレンズあるいはその他の光学部品についても同様にマーキングを施し、そのマークによって最適な位置合わせで組み立てることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、光学素子の成形時の成形条件によって非点収差等にばらつきが生じても、これをピックアップ装置等に組み込むに際して、最適角度の位置に合わせることができるため、光学性能の良好な光学装置が得られるもので、これは各種光学部品と光学装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１における光学素子を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は成形後の状態の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における光学素子の成形装置の概略断面図
【図３】光ピックアップ装置の例を示す概略光学図
【図４】ＳＰＯＴ測定装置の例を示す概略光学図
【図５】ＳＰＯＴ像の例を示す図
【図６】本発明の実施の形態２における光学素子の断面図
【符号の説明】
【００３５】
１  光学素子
２  マーク
３  外径部
４  ゲート部
５  境界部
６  ゲートカット面
１５  成形金型
１６  キャビティ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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