(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型及び下型を有する成形型により溶融ガラス滴を加圧成形して光学素子を製造する光学素子の製造方法において、
前記下型に溶融ガラス滴を滴下する滴下工程と、
前記上型及び前記下型を上下方向に所定の間隔まで近接させた状態で、当該溶融ガラス滴を放熱させつつ加圧成形する加圧成形工程と、
を行い、
前記加圧成形工程では、
前記上型及び前記下型は、前記所定の間隔に近接した後、前記溶融ガラス滴の温度Ｔが
（ガラス転移温度（℃）−６０）≦Ｔ≦（ガラス転移温度（℃）−２０）
となるまで、１kgf/mm2以上、９kgf/mm2以下の圧力で加圧を行なうことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の光学素子の製造方法において、
前記加圧成形工程では、
前記上型及び前記下型は、前記温度Ｔが
（ガラス転移温度（℃）＋５０）≦Ｔ≦（ガラス転移温度（℃）＋１５０）
を満たすときに、前記溶融ガラス滴に対する加圧を開始することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の光学素子の製造方法において、
前記光学素子として、
開口数が０．６以上の光学素子を製造することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の光学素子の製造方法において、
前記光学素子として、
波長５００ｎｍ以下のレーザー光によって情報の記録及び／または再生を行なう光ピックアップ装置に備えられる対物レンズを製造す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、光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス製の光学素子を成形する成形法として、いわゆる液滴法と呼ばれる方法がある。この方法では、溶融ガラス滴を上下に挟んで成形する上型及び下型を予め所定温度に加熱しておき、下型に溶融ガラス滴を滴下した後、上型及び下型を近接させてガラス滴をガラス転移温度まで上型，下型に対し放熱させつつ、加圧成形する（例えば、特許文献１参照）。なお、ガラス転移温度Ｔｇとは、ガラスを加熱したときに弾性状態から粘弾性状態へと転移する温度であり、具体的には、ガラスが弾性状態にあるときの温度変化に対する熱膨張の割合を示す熱膨張直線と、そのガラス素材が粘弾性状態にあるときの熱膨張直線との交点の温度をいう。
【０００３】
このような液滴法には、成形型の加熱・冷却を繰り返すことなく光学素子を成形することができるため、製造装置を簡略化するとともに成形サイクルを短縮できる利点がある反面、所定の曲面を有する成形型に対して溶融ガラス滴が押圧成形されるため、ガラス光学素子のレンズ本体の外周部に比較的大きな圧力が加わり、その圧力に起因してレンズ本体に歪みが生じる結果、複屈折が発生する。従来の液滴法では、ガラス滴がガラス転移温度以下となった後に加圧しないため、レンズ本体の外周部では成形型から比較的大きな圧力を受けつつ当該成形型に放熱する一方、収縮して成形型と密着しなくなるレンズ本体の中心部では成形型から圧力を受けずに放熱を行なわないこととなる結果、成形後に複屈折が残留する。このような複屈折は、レンズ本体の中心部と外周部との肉厚差の大きいレンズ、つまり開口数の大きいレンズ（たとえば開口数０．６以上）ほど発生しやすい。そして、光学素子に複屈折が生じてしまうと、透過光に非点収差を発生させることとなるため、例えばこのような光学素子が光ピックアップ装置の対物レンズとして用いられる場合には、集光スポットが所望の形状とならず、情報の記録・再生が正確に行なわれないこととなってしまう。
【０００４】
この点、液滴法によって光学素子を成形する場合であっても、成形後の処理によっては、複屈折を低減できる可能性がある。但し、このような後処理は、一般に手間やコストがかかってしまい、実用的ではない。
【０００５】
ところで、光学素子の他の成形法として、いわゆる再加熱法と呼ばれる方法がある。この方法では、下型に固形のガラス材料を載置した後、下型及び上型をガラスの変形可能温度から、ガラス転移温度未満の温度まで加熱・冷却して温度変化させつつ、加圧成形を行なう。そして、この方法によれば、複屈折の発生を防止した状態で光学素子を成形することができる（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２３４７４０号公報
【特許文献２】特開２００４−３３１４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２記載の技術は、ガラスの変形可能温度と、ガラス転移温度未満の温度との間で成形型の温度を積極的に制御しているため、成形型に対する加熱・冷却を行なわない液滴法に対しては適用することができない。
【０００７】
本発明の課題は、従来と比較して複屈折の少ない光学素子を製造することができる光学素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、上型及び下型を有する成形型により溶融ガラス滴を加圧成形して光学素子を製造する光学素子の製造方法において、
前記下型に溶融ガラス滴を滴下する滴下工程と、
前記上型及び前記下型を上下方向に所定の間隔まで近接させた状態で、当該溶融ガラス滴を放熱させつつ加圧成形する加圧成形工程と、
を行い、
前記加圧成形工程では、
前記上型及び前記下型は、前記所定の間隔に近接した後、前記溶融ガラス滴の温度Ｔが
（ガラス転移温度（℃）−６０）≦Ｔ≦（ガラス転移温度（℃）−２０）
となるまで、１kgf/mm2以上、９kgf/mm2以下の圧力で加圧を行なうことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光学素子の製造方法において、
前記加圧成形工程では、
前記上型及び前記下型は、前記温度Ｔが
（ガラス転移温度（℃）＋５０）≦Ｔ≦（ガラス転移温度（℃）＋１５０）
を満たすときに、前記溶融ガラス滴に対する加圧を開始することを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の光学素子の製造方法において、
前記光学素子として、
開口数が０．６以上の光学素子を製造することを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の光学素子の製造方法において、
前記光学素子として、
波長５００ｎｍ以下のレーザー光によって情報の記録及び／または再生を行なう光ピックアップ装置に備えられる対物レンズを製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、上型及び下型を所定の間隔まで近接させた状態で溶融ガラス滴を放熱させつつ加圧成形する加圧成形工程では、上型及び下型が前記所定の間隔となった後、溶融ガラス滴の温度Ｔが（ガラス転移温度（℃）−６０）≦Ｔ≦（ガラス転移温度（℃）−２０）となるまで、１kgf/mm2以上、９kgf/mm2以下の圧力で加圧を行なうので、ガラス滴がガラス転移温度以下に達しても、成形型はガラス滴（光学素子）の全体に対して均一に密着し続ける。従って、ガラス滴の中心部と外周部とが均一に成形型から加圧を受けつつ当該成形型に放熱を行なうよう、成形を行なうことができるため、従来と比較して複屈折の少ない光学素子を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態では、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１８】
図１は、本発明に係る光学素子が対物レンズとして用いられた光ピックアップ装置１の概略構成を示す概念図である。
【００１９】
この図に示すように、光ピックアップ装置１には、半導体レーザ発振器２が具備されている。この半導体レーザ発振器２は、使用波長が５００ｎｍ以下、好ましくは３８０ｎｍ以上で４３０ｎｍ以下の、いわゆる青紫色レーザ光源となっている。半導体レーザ発振器２から出射される青色光の光軸上には、半導体レーザ発振器２から離間する方向（図中、下から上への方向）に向かって、コリメータ３、ビームスプリッタ４、１／４波長板５、絞り６、対物レンズ７が順次配設されている。
【００２０】
対物レンズ７は、光ディスクＤに対向した位置に配置されるものであって、半導体レーザ発振器２から出射された青色光を、光ディスクＤの情報記録面上に集光するようになっている。この対物レンズ７の外径は４ｍｍとなっており、開口数ＮＡは０．６≦ＮＡ、好ましくは０．８≦ＮＡ、より好ましくは０．８≦ＮＡ≦０．９となっている。なお、本実施の形態における対物レンズ７は、レンズ本体７ａの周囲に環状に形成されたフランジ部７ｂを介して２次元アクチュエータ１０に搭載されており、この２次元アクチュエータ１０の動作によって光軸上を移動自在となっている。また、本実施形態では、光ディスクＤはいわゆる「高密度な光ディスク」であり、保護基板厚が０．１ｍｍ、記憶容量が約３０ＧＢとなっている。
【００２１】
また、ビームスプリッタ４の側方（図中、右側）には、２つのレンズからなるセンサーレンズ群８、センサー９が順次配設されている。
【００２２】
次に、光ピックアップ装置１の動作について説明する。
本実施形態における光ピックアップ装置１は、光ディスクＤへの情報の記録動作時や、光ディスクＤに記録された情報の再生動作時に、半導体レーザ発振器２から青色光を出射する。出射された青色光は、図１に示すように、光線Ｌ1となって、コリメータ３を透過して無限平行光にコリメートされた後、ビームスプリッタ４を透過して、１／４波長板５を透過する。さらに、絞り６及び対物レンズ７を順次透過した後、光ディスクＤの保護基板Ｄ1を介して情報記録面Ｄ2に集光スポットを形成する。
【００２３】
集光スポットを形成した光は、光ディスクＤの情報記録面Ｄ2で情報ピットによって変調され、情報記録面Ｄ2によって反射される。そして、この反射光は、光線Ｌ2となって、対物レンズ７及び絞り６を順次透過した後、１／４波長板５によって偏光方向が変更され、ビームスプリッタ４で反射する。その後、センサーレンズ群８を透過して非点収差が与えられ、センサー９で受光されて、最終的には、センサー９によって光電変換されることによって電気的な信号となる。
以後、このような動作が繰り返し行われ、光ディスクＤに対する情報の記録動作や、光ディスクＤに記録された情報の再生動作が完了する。
【００２４】
続いて、上記の対物レンズ７を成形するための成形装置について説明する。
図２は、本実施の形態における成形装置１００を示す図である。
【００２５】
この図に示すように、成形装置１００は、成形型１０１と、ガラス溶融槽１０４等とを有している。
【００２６】
このうち、成形型１０１には、溶融ガラス滴Ｇを上下に挟んで加圧成形を行なう上型１０２及び下型１０３が備えられており、上型１０２の下面と下型１０３の上面とは、対物レンズ７の光学面を形成できるよう、当該光学面の対応形状に形成されている。
【００２７】
また、上型１０２には、当該上型１０２を溶融ガラス滴Ｇに対する加圧方向、つまり下方向に移動させる駆動手段（図示せず）が接続されている。更に、この駆動手段には、上型１０２の位置に応じて駆動手段の出力を制御するとともに、駆動手段のトルクを一定の値に維持するように負荷に応じて駆動手段の出力を制御する制御手段（図示せず）が接続されている。
【００２８】
一方、下型１０３には、当該下型１０３を横方向に移動させて、ガラス溶融槽１０４の下方と、上型１０２の下方とに択一的に位置させる移動手段（図示せず）が接続されている。
【００２９】
また、ガラス溶融槽１０４には、溶融されたガラス材料が充填されており、下部のノズル１０４ａから下型１０３の上面に溶融ガラス滴Ｇを滴下するようになっている。
【００３０】
なお、以上のような成形装置１００としては、例えば特開２００２−２３４７４０号公報や特開２００５−３３０１５２号公報に開示のものを用いることができる。
【００３１】
続いて、上記の対物レンズ７の製造方法について説明する。
まず、上述の図２に示すように、溶融ガラス滴Ｇをガラス溶融槽１０４から下型１０３の上面に滴下した後、下型１０３を横方向に移動させて、下型１０３及び上型１０２を上下に対向した状態に配設する（滴下工程）。
【００３２】
なお、本発明の方法に適用されるガラス滴Ｇの大きさは特に制限されず、通常、重量で１０ｍｇ〜５０００ｍｇ程度、好ましくは１０ｍｇ〜１００ｍｇである。１回のガラス滴Ｇの滴下で所望のガラス重量に達しない場合には、複数のガラス滴Ｇを滴下しても良い。また、使用されるガラス材料は特に制限されないが、粘性の高いガラスを用いることが好ましい。また、上型１０２および下型１０３はそれぞれガラス滴Ｇと接触する前から（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）−１００）〜（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）−２０）、好ましくは（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）−６０）〜（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）−２０）の温度に制御されていることが好ましい。
【００３３】
次に、上型１０２を下方向に移動させ、上型１０２及び下型１０３を上下方向に所定の間隔、具体的には、製造すべき対物レンズ７の芯厚に対応する間隔（以下、「芯厚対応間隔」とする）まで近接させた状態とし、溶融ガラス滴Ｇを成形型１０１に放熱させつつ加圧成形する（加圧成形工程）。
【００３４】
より詳細には、この加圧成形工程では、溶融ガラス滴Ｇの温度Ｔが（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）＋５０）≦Ｔ≦（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）＋１５０）を満たすときに、溶融ガラス滴Ｇに対する加圧を開始する、つまり上型１０２を溶融ガラス滴Ｇに接触させ始める。そして、上型１０２及び下型１０３が前記芯厚対応間隔に近接した後、温度Ｔが（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）−６０）≦Ｔ≦（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）−２０）の所定温度となるまで、１kgf/mm2以上、９kgf/mm2以下の圧力で加圧を行なう。なお、本実施の形態においては、上型１０２及び下型１０３が芯厚対応間隔となったときには、これら上型１０２及び下型１０３は互いに当接しないようになっている。また、成形型１０１による加圧の圧力は、対物レンズ７の外径に応じて設定するのが好ましく、具体的には、外径が大きい場合には圧力を小さくし、外径が小さい場合には圧力を大きくすることが好ましい。
【００３５】
ここで、加圧開始時のガラス滴Ｇの温度Ｔが（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）＋５０）以上であると、加圧開始時でのガラス滴Ｇの温度が低くなり過ぎないため、当該ガラス滴Ｇの硬さで成形型１０１に損傷を与えてしまうのを低減でき、（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）＋１５０）以下であると、ガラス滴Ｇと成形型１０１との温度差が大きくなり過ぎず、成形型１０１との接触によりガラス滴Ｇにヒケが発生してしまうのを防止し、成形型１０１からガラス滴Ｇへの転写性を向上することができる。なお、温度Ｔが（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）＋２５０）より大きい場合には、転写性を低下する可能性がある。また、（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）＋５０）≦Ｔ≦（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）＋１５０）であると、成形される対物レンズ７の複屈折が低減される。
【００３６】
また、加圧終了時のガラス滴Ｇの温度Ｔが（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）−６０）未満であると、成形される対物レンズ７に割れが発生してしまう可能性があり、（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）−２０）より大きいと、対物レンズ７の複屈折が大きくなってしまう。一方、加圧終了時の温度Ｔが（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）−６０）≦Ｔ≦（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）−２０）であると、対物レンズ７の割れが防止されるとともに、複屈折が低減される。この場合には、従来と異なり、ガラス滴Ｇがガラス転移温度Ｔｇ以下に達しても、成形型１０１がガラス滴Ｇ（対物レンズ７）のレンズ本体７ａに対して均一に密着し続ける結果、ガラス滴Ｇのレンズ本体７ａの中心部及び外周部が均一に成形型１０１から加圧を受けつつ当該成形型１０１に放熱を行なうためである。
【００３７】
そして、上型１０２及び下型１０３を離型させた後、成形物としての対物レンズ７を取り出すことにより、対物レンズ７が製造される。
【００３８】
以上の対物レンズ７の製造方法によれば、加圧成形工程では、上型１０２及び下型１０３が芯厚対応間隔となった後、溶融ガラス滴Ｇの温度Ｔが（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）−６０）≦Ｔ≦（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）−２０）となるまで、１kgf/mm2以上、９kgf/mm2以下の圧力で加圧を行なうので、従来と比較して複屈折の少ない対物レンズ７を製造することができる。
【００３９】
また、加圧成形工程では、ガラス滴Ｇの温度Ｔが、（ガラス転移温度（℃）＋５０）≦Ｔ≦（ガラス転移温度（℃）＋１５０）を満たすときに、当該ガラス滴Ｇに対する加圧を開始するので、成形型１０１からガラス滴Ｇに対する転写性を確保しつつ、より複屈折の少ない対物レンズを製造することができる。
【００４０】
なお、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。
【００４１】
例えば、上記実施の形態においては、本発明における光学装置を光ピックアップ装置１、本発明に係る光学素子を対物レンズ７として説明したが、それぞれ他の光学装置，光学素子としても良い。
【００４２】
また、滴下工程では、溶融ガラス滴Ｇをガラス溶融槽１０４から下型１０３に滴下した後、下型１０３を上型１０２の下方に移動させることとして説明したが、溶融ガラス滴Ｇをガラス溶融槽１０４から他の受け皿（図示せず）上に滴下し、溶融ガラス滴Ｇを載せたまま当該受け皿を搬送した後、上型１０２の下方に配置されている下型１０３に溶融ガラス滴Ｇを移しても良い。
【００４３】
また、加圧成形工程では、上型１０２を下方に移動させて上型１０２及び下型１０３を芯厚対応間隔に近接させることとして説明したが、下型１０３を上方に移動させることとしても良いし、上型１０２を下方に、下型１０３を上方に、それぞれ移動させることとしても良い。
【実施例１】
【００４４】
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。
［試料（１）〜（５）］
【００４５】
（試料（１）〜（５）の作成）
上記実施形態における対物レンズ７として、試料（１）〜（５）を作成した。
【００４６】
ここで、ガラス材料としては、同一の材料を用いた。また、その他の成形時の条件は、図３（ａ）に示す通りとなっている。即ち、試料（１）〜（５）では、加圧開始時の溶融ガラス滴Ｇの温度を同一温度（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）＋１００）とし、上型１０２及び下型１０３が対物レンズ７の芯厚対応間隔となった後のガラス滴Ｇに対する圧力を同一圧力（４kgf/mm2）とした。一方、試料（１）〜（５）では、成形型１０１による加圧終了時点でのガラス滴Ｇの温度が異なっており、具体的には、試料（１）ではガラス転移温度Ｔｇ（℃）、試料（２）では（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）−２０）、試料（３）では（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）−４０）、試料（４）では（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）−６０）、試料（５）では（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）−８０）となっている。つまり、試料（２）〜（４）は本発明の実施例であり、試料（１），（５）は比較例である。
【００４７】
なお、以上のようにして作成した試料（１）〜（５）のうち、試料（５）には、成形時に割れが生じていた。
【００４８】
（複屈折による非点収差の評価）
作成された試料（１）〜（５）について、複屈折により生じる非点収差（以下、複屈折ＡＳとする）を測定したところ、図３（ａ），図４に示す通りとなった。
【００４９】
ここで、対物レンズ７としての実用性を考慮すると、複屈折ＡＳの値は１０mλrms以下となることが好ましく、９mλrms以下となることがより好ましい。
この点、図３（ａ），図４を見ると、試料（２）〜（５）では複屈折ＡＳの値が実用上、好ましい範囲に収まっており、試料（３），（４）ではより好ましい範囲に収まっていることが分かる。
【００５０】
（総合評価）
以上の結果から、試料（１）〜（５）について成形性及び複屈折ＡＳを考慮して実用性を評価したところ、上述の図３（ａ）に示すようになった。この結果より、実用上、試料（２）〜（４）が好ましく、試料（３），（４）がより好ましいことが分かる。
【００５１】
なお、図３の「総合評価」の欄において、「×」は実用上、使用が難しいことを意味し、「○」は実用上、使用可能であることを意味し、「◎」は実用上、好ましく使用可能であることを意味する。
【００５２】
［試料（６）〜（１０）］
（試料（６）〜（１０）の作成）
上記実施形態における対物レンズ７として、試料（６）〜（１０）を作成した。
【００５３】
ここで、ガラス材料としては、同一の材料を用いた。また、その他の成形時の条件は、図３（ｂ）に示す通りとなっている。即ち、試料（６）〜（１０）では、上型１０２及び下型１０３が対物レンズ７の芯厚対応間隔となった後のガラス滴Ｇに対する圧力を同一圧力（４kgf/mm2）とし、成形型１０１による加圧終了時点でのガラス滴Ｇの温度を同一温度（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）−４０）とした。一方、試料（６）〜（１０）では、加圧開始時の溶融ガラス滴Ｇの温度が異なっており、具体的には、試料（６）では（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）＋２００）、試料（７）では（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）＋１５０）、試料（８）では（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）＋１００）、試料（９）では（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）＋５０）、試料（１０）では（ガラス転移温度Ｔｇ（℃）＋３０）となっている。つまり、試料（６）〜（１０）は何れも本発明の実施例である。また、試料（８）は、上述の試料（３）と同一の試料である。
【００５４】
なお、試料（６）〜（９）では、１０００ショットの成形でも成形型１０１に傷などの損傷は発見されなかったが、試料（１０）については、加圧開始時点でのガラス滴Ｇの温度が比較的低いため、ガラス滴Ｇの硬さによって５０ショットの成形により成形型１０１に僅かに損傷が見受けられた。
【００５５】
（複屈折による非点収差の評価）
作成された試料（６）〜（１０）について、複屈折ＡＳを測定したところ、上述の図３（ｂ）に示す通りとなった。
【００５６】
この図を見ると、試料（６）〜（１０）では複屈折ＡＳの値が実用上、好ましい範囲に収まっており、資料（７）〜（９）ではより好ましい範囲に収まっていることが分かる。
【００５７】
（総合評価）
以上の結果から、試料（６）〜（１０）について、成形性及び複屈折ＡＳを考慮して実用性を評価したところ、上述の図３（ｂ）に示すようになった。この結果より、試料（７）〜（９）が実用上、より好ましいことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本実施の形態における光ピックアップ装置の概略構成を示す概念図である。
【図２】成形型による成形手順を説明するための図である。
【図３】試料の成形条件を示す図である。
【図４】成形型による加圧終了時点でのガラス滴の温度と、対物レンズに生じる複屈折ＡＳとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１      光ピックアップ装置
７      対物レンズ（光学素子）
１０１  成形型
１０２  上型
１０２  下型
Ｇ      溶融ガラス滴
【図１】
0004972793.tif 000002
【図２】
0004972793.tif 000003
【図３】
0004972793.tif 000004
【図４】
0004972793.tif 000005