专利名称：：光学元件及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及光学元件及其制造方法，特别是涉及能够抑制像差变动及透明度下降的光学元件及其制造方法。
背景技术：
：此前，从光学特性及机械强度等优良的观点看，作为光学元件(主要是透镜)的构成材料，一般采用玻璃，但伴随着使用光学元件的仪器小型化的进展，光学元件也必需小型化，用玻璃难以制造非球面形状及复杂形状的光学元件，玻璃从精密元件的批量生产性方面考虑是不适宜的材料。由此，探讨，使用加工容易的塑料材料。作为该塑料材料，可以举出聚烯烃、聚碳酸酯等透明性(光透过性)良好的热塑性树脂。但是，近几年来，除采用了老式的780nm左右波长光源的CD类的记录介质用光学拾取(opticalpickup)装置、采用了650nm左右波长光源的DVD类的记录介质用光学拾取装置以外，采用350nm450nm的蓝色或蓝紫色的短波长光源、提高光学系统的开口数(NA)，由此开射出提高了记录密度的蓝光(Blu-ray)等记录介质用光拾取光学装置。当这种光学系统的开口数(NA)大的，采用了短波长光源的光学装置中采用塑料光学元件时，与现有的激光相比，除能量高外，由于激光光束被强烈收束，光学元件的界面上施加的负荷增大，构成光学元件的原材料变得不稳定，产生变形及改性等问题。这种变形及改性非常微小，对现有的光学装置未达到构成问题的水平，但是，人们发现，在高密度光学装置中，发生对光学装置的性能产生影响的问题。针对这种问题，作为对蓝光透过率较高、耐光性也优良的树脂材料，提出采用了具有脂环式结构的聚烯烃类树脂的光学元件(例如，专利文献1)。然而，即使提高树脂材料本身的透过率，为了用作这种光学装置用的光学元件，为了抑制因光学元件表面的反射所引起的光损失及散射光的发生，必需设置防反射膜，由于在防反射膜与树脂的界面负荷集中，故上述问题容易发生，所以，要求进一步改善。[OO(H][专利文献1]特开2003-73559号公报
发明内容发明要解决的课题本发明人等研究的结果认为，因上述变形及改性引起的光学性能的降低，除树脂基材与防反射膜的界面上因激光照射而造成负荷集中外，因透过了防反射膜的氧而使树脂发生氧化所发生。因此，研究了新设置抑制氧透过的功能膜，当新设置功能膜时，工序增加，引起成本上升，同时，因与作为基材的树脂的折射率不同所产生的干涉效果，使防反射膜的功能降低而防反射效果劣化，或呈现对短波长的光的吸收，存在透过率降低的问题。因此，要求作为光学元件的透过率不降低，得到稳定的光学特性的光学元件。因此，本发明的主要目的是提供即使在采用波长350nm450nm激光光源的光拾取装置中使用，仍具有高透过性，光学稳定性优良的光学元件及其制造方法。用于解决课题的手段3按照本发明的一个方案，提供光学元件，在具有射出波长A为350nm《A《450nm光的光源的光学装置中使用的光学元件，其特征在于，具有成型树脂而成的成型部；以及在上述成型部上形成的1层或多层的防反射膜；上述防反射膜的层构成中的至少1层由Six0y构成，Si与0的组成比r(=y/x)满足式(1)的条件1.40《r《1.80...(1)按照本发明的另一个方案，提供光学元件的制造方法，在具有射出波长A为350nm《A《450nm光的光源的光学装置中使用的光学元件的制造方法中，其特征在于，具有成型树脂、形成成型部的工序；以及形成防反射膜的工序，该防反射膜是在上述成型部上的1层或多层的防反射膜，该层构成中的至少1层为SixOy，在形成上述防反射膜的工序中，作为蒸镀源采用SiO，同时向蒸镀装置内导入(^气，调节上述02气的导入压力，形成使Si与0的组成比r(二y/x)满足式(1)的条件的SixOy层，1.40《r《1.80...(1)发明效果按照本发明，防反射膜中具有Si凡层，通过使该层满足式(1)的条件，Si,Oy层发挥捕集透过氧的作用，由此降低透过的氧对树脂基材的影响，即使在采用波长350nm450nm激光光源的光拾取装置中使用，仍可以抑制因树脂基材的变形或改性引起的像差变动及透过率下降，同时，通过满足式(1)的条件，则可以与原来的用作防反射层的Si(^层同样用作防反射层，也能够得到提高光学元件光透过率的效果，对波长为350nm450nm激光光源的光吸收也被抑制。因此，在本发明的构成中，通过设置兼作防反射层与氧透过的防止层，能够同时得到不引起成本的增加而采用原有设计的防反射效果、以及降低因短波长激光使基材劣化的新问题的效果。图1为表示本发明的优选实施方案中使用的光拾取装置的概要构成图。[符号的说明]30光拾取装置32半导体激光振荡器33准直仪34分束器351/4波长板36光圈37物镜37a表面37b表面38传感器透镜组39传感器40二维驱动器50成型部60防反射膜61第1层62第2层63第3层D光盘保护基板D2信息记录面具体实施例方式下面，参照附图对本发明的优选实施方案加以说明。如图1所示，作为光学装置的一例的光拾取装置30，具有作为光源的半导体激光振荡器32。半导体激光振荡器32，作为BD(蓝光光盘，Blu-rayDisc)用的波长350450nm的特定波长(例如，405nm)光，射出蓝色激光(蓝紫色激光)。在半导体激光振荡器32射出的蓝紫色光的光轴上，向从半导体激光振荡器32分开的方向依次配置准直仪33、分束器34、1/4波长板35、光圈36、物镜37。在与分束器34相邻的位置、在与上述蓝紫色光的光轴的垂直方向，依次设置由2组透镜构成的传感器透镜组38、传感器39。物镜37，配置在与高密度光盘D(BD用光盘)相对的位置上，从半导体激光振荡器32射出的蓝紫色光，在光盘D的一个面上集光。物镜37，像侧开口数NA达到0.7以上。物镜37具有二维驱动器40，通过二维驱动器40的动作，在光轴上物镜37能够移动自如。如图1的放大图所示，物镜37，主要由成型部50构成，其表面37b上形成防反射膜60。成型部50成型为透镜形状，发挥集光功能等本质的光学功能。成型部50由热塑性树脂构成，作为这样的热塑性树脂，优选丙烯酸类树脂、环状烯烃树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚醚树脂、聚酰胺树脂或聚酰亚胺树脂，特优选环状烯烃。作为具体例子，可以举出特开2003-73559号公报中记载的化合物，其优选的化合物示于下表l。[表1]<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>还有，上述的热塑性树脂，从作为光学材料的尺寸稳定性的观点看，希望吸湿率在0.2%以下，故优选采用聚烯烃树脂(聚乙烯、聚丙烯)、氟树脂(聚四氟乙烯、于7口乂(注册商标)AF水>社制造)、环状烯烃树脂(日本七才>制造ZEONEX，三井化学制造APEL，JSR制造7-卜>，，-*制造T0PAS)、茚/苯乙烯类树脂、聚碳酸酯树脂等。本实施方案中的防反射膜60具有3层构成。但是，在本发明中只要仅限于具有x及y满足上式(1)关系的SixOy层，对层的构成未作特别限定，既可以是单层，也可以是多层的叠层。满足上式(1)关系的SixOy层，也可仅设置l层，但作为构成防反射膜的膜，优选设置多层。防反射膜的层数，可根据要求的防反射效果加以适当设定。在本实施方案中，对成型部50直接形成第1层61，在第1层61上形成第2层62，在第2层62上形成第3层63。本实施方案中的防反射膜60的第1层61，是由折射率小于1.7的低折射率材料构成的层，优选由S"Oy构成。在第1层61中，Si与0的组成比r(二y/x)满足式(1)的条件。组成比r，采用英国VGScientific社制造的ESCALab200R的X线光电子分光法(XPS)求出的元素存在量算出的值。1.40《r《1.80...(1)本发明的SixOy层中，必需满足式(1)，当组成比r小于1.40时，作为SiO(—氧化硅)特征的短波长区城中的光吸收加大，不优选。反之，当组成比r大于1.80时，防止因成型部50的变形或改性所产生的像差或透过率的降低的效果，达不到所希望的程度。本实施方案中的防反射膜60的第2层62，是由折射率1.7以上的高折射率材料构成的层。高折射率层的材料只要具有所希望的折射率即可而未作特别限定。作为高折射率层的材料，优选的可以举出Ta205、Ta205与Ti02的混合物、Zr(^、Zr02与Ti02的混合物等。另外，还可以采用1102、恥203、11)2等。本实施方案中的防反射膜60的第3层63，是由折射率小于1.7的低折射率材料构成的层，既可以是满足式(1)关系的SixOy层，也可以由Si(^、Mg&等低折射率材料构成。还有，在物镜37中，在防反射膜60中至少含有第1层61，当由多层构成时，满足上述式(1)关系的Si,Oy层，既可以是第l层(最靠近基材侧)，也可以设置在离开基材的位置，还可以设置多层。另外，在本实施例中，防反射膜60可在物镜37的射出面侧的表面37b上形成，但也可在物镜37的入射面侧的表面37a上形成，还可在两面形成。通过物镜使光束收束，提高射出面侧的光密度，所以，含有满足上述式(1)关系的Si,Oy层的防反射膜，设置在射出面侧的表面37b上，或在物镜37的两面上设置的构成是优选的。下面，对物镜37的制造方法加以说明。首先，在一定条件下，把上述热塑性树脂相对模具进行注射成型，形成具有规定形状的成型部50。然后，采用真空蒸镀法等，对成型部50形成防反射膜60(第1层61)。详细地说，作为构成第1层61的蒸镀源，采用氧比例较Si02少的SiO，往真空蒸镀装置内导入02气(氧气)，把该02气的导人压力调整至规定值，形成满足式(1)条件的第1层61。然后，继续在第1层61上采用构成第2层62的蒸镀源，形成第2层62。例如，作为第2层62，形成(Ta205+5%Ti02)膜时，作为蒸镀源，采用才7°卜，^社制造的0A600，采用电子枪加热，使该蒸镀源蒸发即可。在蒸镀中，导入02气便真空蒸镀装置内部的压力达到1.0X10—乍a，一边控制蒸镀速度在5A/秒的条件下一边形成膜即可。而且，成膜温度(蒸镀装置内的温度)保持在适当的温度范围内。然后，继续在第2层62上采用构成第3层63的蒸镀源，形成第3层63。例如，作为第3层63，形成Si02膜时，导入02气使真空蒸镀装置内部的压力达到1.0X10—2Pa，一边控制蒸镀速度在5A/秒的条件下一边形成膜即可。而且，成膜温度(蒸镀装置内的温度)保持在适当的温度范围内。通过上述工序制造物镜37。接着，对光拾取装置30的动作加以说明。在光盘D上进行记录信息的动作时及在光盘D上使记录的信息进行再生动作时，从半导体激光振荡器32射出蓝紫色光。使射出的蓝紫色光透过准直仪33准直为无限平行光后，透过分束器34，透过1/4波长板35。另外，该蓝紫色光透过光圈36及物镜37后，通过光盘D的保护基板D"在信息记录面D2上形成集光点。形成了集光点的蓝紫色光，在光盘D的信息记录面D2上通过信息位加以变调，通过信息记录面D2反射。而且，该反射光依次透过物镜37及光圈36后，通过1/4波长板35变更偏光方向，由分束器34反射。然后，该反射光透过传感器透镜组38，给予非点像差，由传感器39受光，最终由传感器39进行光电变换而形成电信号。以后，反复进行该动作，完成对光盘D的信息记录以及光盘D上记录的信息的再生动作。按照上述实施方案，在防反射膜60中，具有作为第1层61的Six0y层，第1层61满足式(1)的条件，与S叫相比，由于0对Si的存在比例小于2，故能够认为大气中存在的氧被第1层61吸收。因此，大气中的氧难以透过防反射膜60到达树脂成型部50，成型部50的氧化被抑制，结果是能够抑制物镜37的像差变动及透明性降低(参照下列实施例)。实施例实施例1(i)样品的制造在采用环状烯烃树脂(三井化学制造APBL)制造的树脂透镜基材(蓝光用物镜)的入射侧、射出侧的表面上，如下所述形成以表2记载的厚度由Si,Oy层单层构成的防反射膜。各样品的防反射膜通过真空蒸镀法形成，在形成这些各个膜时，一边对蒸镀源、氧气的导入压力施加适当改变，一边形成5种样品，根据其条件，形成"样品No.15"。样品No.15的蒸镀条件如表2所示。表2中示出防反射膜的膜厚，以及Si与0的组成比r(Si,0y中的y/x值)。还有，表2中的组成比r，从采用英国VGScientific社制造的ESCALab200R的X线光电子分光法(XPS)求出的元素存在量算出的值。设定膜厚，使对设计波长的折射率(n)X膜厚(d)达到约波长/4。通过nd设定为波长/4，因光的干涉效果可以得到防反射效果。但是，作为设计波长(设定反射率达到最低时的波长)，考虑透镜面的形状与总透过率，以在入射面侧(Sl面侧)为470nm，射出面侧(S2面侧)为440nm来设定膜厚。[OO川(2)样品的评价(2.1)像差变动的测定对各样品No.15，于环境温度75t:、强度10mW、照射的点直径lmm、照射时间1000h的条件下，采用405nm的激光光源进行光照射，测定各样品No.15的照射前后的球面像差的变动量ASA3。在测定时，采用内置泰曼格林型干涉仪。球面像差的变动量ASA3的基准规定在±0.03rms以下。通过是否满足该条件，评价样品15。其评价结果示于表2。表2中满足上述基准的情况记作"A"，不满足上述基准的情况记作"B"。(2.2)第1层的透明性评价(使用防反射膜的必要条件)将与样品15的第1层同种类的氧化硅膜，于光学玻璃BK7上形成100nm膜，采用日立八<于夕制造的U4100分光光度计，测定350450nm的光吸收率。作为评价透明性时的基准，确认是否在350450nm达到2%以上的光吸收，评价样品Nl5。其评价结果示于表2。表2中确认低于2X光吸收时记作"A"，2X以上光吸收时记作"B"。表2样品No.<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>(3)总结如表2所示，从组成比r处于1.40《r《1.80范围的样品1、2，均得到以像差变动、透明性的观点来看良好的结果。反之，组成比r大于1.80的样品3，像差变动大，而组成比r小于1.40的样品4、5，短波长区域(350450nm)的光吸收大。从上述可知，防反射膜的第l层(SixOy)的组成比r处于1.40《r《1.80的范围，从像差变动及以透明性的观点来自是有用的。实施例2(1)样品的制造采用与实施例1同样制造的环状烯烃树脂(三井化学制造APEL)制造的树脂透镜基材(蓝光用物镜)的入射侧、射出侧的表面上，分别以下表3所示膜厚形成防反射膜。表3中，离基材侧最近的层作为下层，离基材侧远的层作为上层，设置相同组成比r(Si,0y中的y/x值)的氧化硅膜。作为中间层，采用对400nm的光的折射率1.93的氧化锆层。作为设计波长(设定反射率达到最低的波长)，考虑透镜面的形状与总透过率，在入射面侧(Sl面侧)为470nm，射出面侧(S2面侧)为440nm来设定膜厚。(2)样品的评价(2.1)像差变动的测定对各样品No.68，在与实施例1同样的条件下，测定球面像差的变动量ASA3。除实施例1的基准外，球面像差的变动量ASA3的基准达到士0.01rms以下者用"S"表示。其评价结果示于表3。(2.2)防反射膜的透明性评价(使用防反射膜的必要条件)对样品No.68，与实施例1同样进行评价。其评价结果示于表3。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>(3)总结如表3所示，组成比r处于1.40《r《1.80范围的氧化硅膜设置2层的样品6、7，均显示像差变动方面特别良好的值，当上述氧化硅层设置多层时，显示出得到的本发明的结果特别良好。权利要求光学元件，在具有射出波长λ为350nm≤λ≤450nm光的光源的光学装置使用的光学元件中，其特征在于，具有成型树脂而成的成型部、以及上述成型部上形成的1层或多层的防反射膜；上述防反射膜的层构成中的至少1层由SixOy构成，Si与O的组成比r(＝y/x)满足式(1)的条件1.40≤r≤1.80...(1)。2.按照权利要求l中所述的光学元件，其特征在于，上述树脂为环状烯烃树脂。3.光学元件的制造方法，在具有射出波长A为350nm《A《450nm光的光源的光学装置使用的光学元件的制造方法中，其特征在于，具有成型树脂、形成成型部的工序；以及形成防反射膜的工序，该防反射膜是在上述成型部上的1层或多层的防反射膜，该层构成中的至少1层为SixOy;在形成上述防反射膜的工序中，作为蒸镀源采用SiO，同时向蒸镀装置内导入(^气，调节该02气的导入压力，形成使Si与0的组成比r(二y/x)满足式(1)的条件的SixOy层<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>4.按照权利要求3中所述的光学元件的制造方法，其特征在于，上述树脂为环状烯烃树脂。全文摘要本发明抑制像差变动及透明性的降低。在具有射出波长λ为350nm≤λ≤450nm光的光源的半导体激光振荡器(32)的光拾取装置(30)使用的物镜(37)中，具有成型树脂而成的成型部(50)、在该成型部(50)上形成的1层或多层的防反射膜(60)；该防反射膜(60)的层构成中的至少1层(第1层61)由SixOy构成，Si与O的组成比r(＝y/x)满足式(1)的条件1.40≤r≤1.80…(1)。文档编号G11B7/12GK101713835SQ20091017871公开日2010年5月26日申请日期2009年9月25日优先权日2008年10月2日发明者平山博士,高桥弘典申请人:柯尼卡美能达精密光学株式会社