(57)【要約】【課題】本発明の複合光学素子は、光学設計の自由度が高くしかも量産性に優れた、樹脂とガラスとからなる複合光学素子を提供することを目的とする。【解決手段】ガラスからなる光学構造部（両面非球面レンズ１０）と、透光性の樹脂からなる回折構造部１３とを有し、回折構造部１３が鋸歯状の回折構造単位１１から構成されている複合光学素子において、回折構造部１３が形成されていない部分の両面非球面レンズ１０の光学機能面（第２の光学機能面１０ｂ）１４を輪帯状に露出させる構成にすることによって、課題を解決した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスからなる光学構造部と、透光性の樹脂からなる回折構造部とを有し、前記回折構造部が鋸歯状の回折構造単位から構成されている複合光学素子であって、前記回折構造単位が前記光学構造部の光学機能面に輪帯状に形成され、かつ前記回折構造単位が形成されていない部分の前記光学機能面が輪帯状に露出していることを特徴とする複合光学素子。
【請求項２】
前記回折構造部が成形方法で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の複合光学素子。
【請求項３】
前記樹脂がエネルギー硬化樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の複合光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスと樹脂とからなる複合光学素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂を光学基材にすると、非球面形状やレリーフパターンなどの微細形状を有する光学素子を比較的容易に作成することができる。また、樹脂からなる光学素子は、プレス成形や射出成形といった量産性に優れた方法で製造できるため、高機能の光学素子を安価に供給できる利点がある。その反面、イ）光学特性に優れた樹脂の種類が少ない、ロ）機械的強度が弱い、ハ）温湿度・光などの環境変化に対する信頼性が乏しい、などの欠点も併せ持っている。そこで、樹脂の欠点を補うために、光学素子の基体をガラスで構成し、微細形状を有する光学機能部を樹脂で構成した複合光学素子がいろいろ提案されている。
【０００３】
例えば、母型を用いて成形した光エネルギー硬化樹脂からなるマイクロレンズを平坦なガラス基板上に形成した複合光学素子が従来から知られている。しかし、光エネルギー硬化樹脂は、樹脂の硬化に伴う体積収縮により内部応力が発生するため、離型時にガラス基板が割れるという問題がある。そこで、ガラス基板の割れを防止するために、マイクロレンズを光学機能部となる球形部と平坦部とから構成し、ガラス基板の板厚とマイクロレンズの厚さ（平坦部の厚さと球形部の高さの和）とを最適化する技術が提案されている。球形部の高さはマイクロレンズに要求される光学特性によって一義的に決まるため、マイクロレンズの厚さは平坦部の厚さで調節している（特許文献１参照）。
【０００４】
また、ＣＤ・ＤＶＤ・ＢＤなど規格の異なる光ディスクを単一の対物レンズで記録／再生する光ピックレンズとして、ガラスからなる対物レンズに樹脂からなる回折構造を担持させた複合光学素子が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−１７７５７４号公報
【特許文献２】特開２００７−２９４０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている複合光学素子は、ガラス基板の板厚とマイクロレンズの厚さすなわち樹脂からなる光学素子の厚さとが制約されるため、光学設計の自由度が損なわれるという問題があった。
【０００６】
また、樹脂からなる光学素子の厚さを調節するために平坦部すなわち光学機能のない部分を設ける構造にすると、一般的に樹脂とガラスの屈折率が異なるため、複合光学素子の光学設計が複雑になるという問題があった。
【０００７】
したがって、特許文献２に記載されている光ピックレンズのように構造が複雑な回折構造を樹脂で構成する場合、回折構造に光学機能のない部分を設けると、光学設計がより複雑になるばかりではなく、光ピックレンズの製造歩留まりが低くなるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、かかる点に鑑みてなされたものであり、光学設計の自由度が高くしかも量産性に優れた、樹脂とガラスとからなる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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係る複合光学素子は、ガラスからなる光学構造部と、透光性の樹脂からなる回折構造部とを有し、回折構造部が鋸歯状の回折構造単位から構成されている複合光学素子であって、回折構造単位がガラスからなる光学構造部の光学機能面に輪帯状に形成され、かつ回折構造単位が形成されていない部分の該光学機能面が輪帯状に露出していることを特徴とする。
【００１０】
このような構成にすることによって、回折機能に不要な樹脂層が回折構造に形成されないため、複合光学素子の設計が容易になりしかも複合光学素子の製造歩留まりの向上が図れる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光学設計の自由度が高くしかも量産性に優れた、樹脂とガラスとからなる複合光学素子を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図１、図２に基づいて説明する。図１は、本発明による複合光学素子の一構成例を示す概略断面図である。図２は、図１に示す複合光学素子の製造方法の一例を示す工程図である。尚、ここでは、複合光学素子として、樹脂からなる回折構造をガラスからなる対物レンズに担持させてなる光ピックレンズを例にして説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１（Ａ）は光ピックレンズの概略断面図、図１（Ｂ）は第２の光学機能面から見た光ピックレンズの平面図である。
【００１４】
[光ピックレンズの構成]
光ピックレンズは、図１に示すように、ガラスからなる両面非球面レンズ１０と、樹脂からなる回折構造部１３とから構成されている。両面非球面レンズ１０は、第１の光学機能面１０ａと第２の光学機能面１０ｂとを有している。
【００１５】
回折構造部１３は、図１（Ｂ）に示すように、両面非球面レンズ１０の光軸１２を中心にして形成された複数の輪帯（図中の点でハッチングした輪）から構成されている。そして、各輪帯は、図１（Ａ）に示すように、複数の鋸歯状の回折構造単位１１から構成されている。回折構造部１３の輪帯と輪帯との間は、第２の光学機能面１４（１０ｂ）が輪帯状に露出している。
【００１６】
このように、本発明による光ピックレンズは、回折機能に不要な樹脂層が回折構造に形成されていないため、温度や湿度の変化による光学特性の変化が極めて小さくなり良好な光学特性が得られる。つぎに、図１に示す光ピックレンズの製造方法について説明する。
【００１７】
［光ピックレンズの製造方法］
図２は、光ピックレンズの製造工程を示す概略断面図である。図２（１）と図２（２）は、ガラスからなる両面非球面レンズ１０の製造工程を示す概略断面図である。図２（３）と図２（４）は、樹脂からなる回折構造部１３の製造工程を示す概略断面図である。尚、図２において、図１と同じ構成要素については、同一の符号を付与し、ここでは説明を省略する。
【００１８】
両面非球面レンズ１０は金型成形方法によって形成する。まず、図２（１）に示すように、両面非球面レンズ１０を成形するための金型を用意する。２１は金型の上型、２２は金型の下型である。上型２１は、両面非球面レンズ１０の第１の光学機能面１０ａを成形するための金型である。下型２２は、両面非球面レンズ１０の第２の光学機能面１０ｂを成形するための金型である。
【００１９】
光学ガラス２３を、図２（１）に示すように、上型２１と下型２２とで構成される空間に供給する。つぎに、加熱部・加圧部・冷却部を有する成形装置（図示せず）により、上型２１と下型２２を介して光学ガラス２３を所望の温度になるまで加熱して溶融させる。つぎに、図２（２）に示すように、熱溶融した光学ガラス２３を上型２１と下型２２とで加圧して変形させ、冷却する。冷却後、光学ガラス２３を金型から離型すると両面非球面レンズ１０が得られる。
【００２０】
回折構造部１３は、図２（３）に示すように、回折構造部１３のパターンを有する雌型２４を用いて形成する。雌型２４の型面は、両面非球面レンズ１０の第２の光学機能面１０ｂと嵌合するように凹形状になっている。そして型面には、回折構造単位１１からなる回折構造パターン２５が凹状に形成されている。つぎに、回折構造部１３を形成する樹脂として紫外線硬化樹脂を用い、両面非球面レンズ１０の第２の光学機能面１０ｂに回折構造部１３を形成する方法について説明する。
【００２１】
図２（３）に示すように、回折構造パターン２５の凹部に紫外線硬化樹脂２６を滴下する。このとき、各回折構造単位の回折構造パターン２５に滴下する紫外線硬化樹脂２６の量を、回折構造単位１１の体積と同体積になるようにする。このように、紫外線硬化樹脂２６の量を調整して滴下すると、紫外線硬化樹脂２６が回折構造パターン２５以外の部分に広がるのを防止することができる。仮に、紫外線硬化樹脂２６が回折構造パターン２５以外の部分に広がったとしても、その部分の紫外線硬化樹脂２６の膜厚が薄くなる。したがって、温度や湿度の変化に対する光学特性の変化は極めて小さく、光学特性にほとんど影響を及ぼすことはない。
【００２２】
つぎに、図２（４）に示すように、両面非球面レンズ１０の第２の光学機能面１０ｂと雌型２４のそれぞれの中心線が一致するようにして、両面非球面レンズ１０を雌型２４に嵌入する。そして、両面非球面レンズ１０の第１の光学機能面１０ａから紫外線を所定時間照射して、紫外線硬化樹脂を硬化させる。その後、両面非球面レンズ１０を雌型２５から離型することで、両面非球面レンズ１０の第２の光学機能面１０ｂに回折構造部１３が形成された光ピックレンズが得られる。
【００２３】
尚、回折構造部１３を形成する樹脂として紫外線硬化樹脂を用いたが、電子線硬化樹脂などのエネルギー硬化樹脂であればいずれでも用い得る。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明による複合光学素子は、耐環境性に優れるため、光ディスク装置の光学系や、デジタルスチルカメラや携帯電話などの撮像系に用いる光学素子に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による複合光学素子の一構成例を示す概略断面図
【図２】図１に示す複合光学素子の製造方法の一例を示す製造工程図
【符号の説明】
【００２６】
１０  両面非球面レンズ
１０ａ  第１の光学機能面
１０ｂ  第２の光学機能面
１１  回折構造単位
１３  回折構造部
２１  上型
２２  下型
２３  光学ガラス
２４  雌型
２５  回折構造パターン
２６  紫外線硬化樹脂
【図１】
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【図２】
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