光学元件、树脂成型用模具及光学元件制造方法

专利名称：光学元件、树脂成型用模具及光学元件制造方法
技术领域：
本发明涉及光学元件和用来成型该光学元件的树脂成型用模具。
背景技术：
用来对C D 、 D V D等光信息记录媒体进行记录或再生的光拾取装置， 其中的光学元件物镜使用树脂成型的塑料透镜。
与玻璃模型透镜相比，塑料透镜比重小能够轻量化。因此，能够减轻对 驱动透镜的传动器的负担，还具有惯性力矩小容易提高应答性之优点。
作为用树脂成型的光拾取装置用物镜，有一种塑料透镜已经被公开，它 是在透镜的外周设凸缘部，在安装镜框和线轴时与镜框和线轴碰接的安装基 准面和透镜面(光学功能面)之间设凹部(例如参照专利文献l)。
图12是用以往技术(专利文献1 )中记载的模具成型的物镜30被装到 光拾取装置的镜框31上时的模式截面图。
上述专利文献l中的塑料透镜，因为向镜框的安装基准面和光学功能面 是用不同的模具形成的，所以存在光学功能面相对安装基准面产生倾斜之问 题。这里的倾斜是相对理想光轴的倾斜。另外，塑料透镜从模具脱模时凹部 中产生形变，安装面的平面度恶化，因此产生透镜向镜框的安装安定性恶化 之问题。由于这些问题，结果出现彗形像差的初期性能和安定性容易恶化之 主要课题。
近年来，像蓝光光盘(B D)那样高记忆容量的光盘以及使用这种光盘 的光拾取装置已经实用化，蓝光光盘(B D )上的凹陷比以往DVD更高密 度，使用4 0 0 nm附近的蓝紫色激光，物镜的NA值在O. 8 5程度。向 这种使用蓝紫色激光的高记忆容量光盘的记录或再生时所使用的物镜，其N A值必须高于与C D和以往D VD对应的物镜。
NA值越高，倾斜引起的彗形像差量越大，与使用上述蓝紫色激光的高 记忆容量光盘对应的物镜的情况时，抑制该彗形像差变得尤其重要。专利文献l:(日本)特开2 002-20065 4号公报

发明内容
本发明鉴于上述问题，以提供一种模具以及光学元件为目的，其中，模 具在塑料透镜成型时，减轻光学功能面相对安装基准面的倾斜，同时确保安 装基准面的平面度，结果能够提高彗形像差的初期性能和安定性，光学元件 是用所述模具成型，尽管是高NA值但具有安定的光学性能。
另外，在为了降低模具加工的难易度而将模具分成嵌件部的中心部件 (型心)和周边部件(型腔)时，为了在周边部件中嵌入中心部件，必须在 两部件的边界设一间隙(clearance )。这样，担心透镜成型时^"脂进入该间隙， 在安装基准面侧发生光轴方向的毛边。把透镜装到传动器的线轴和镜框上 时，由于该毛边接触线轴和镜框，透镜可能会倾斜装到镜框上，存在透镜的 安装精度降低等问题。
在此，本发明进一步鉴于上述问题，以提供一种光学元件以及成型该光 学元件的模具为目的，其中，即使将模具分为中心部件和周边部件，安装透 镜时也不发生倾斜，能够提高安装精度。
上述目的，通过以下记载的发明达成。
1. 一种光学元件，具有光学功能部和在该光学功能部周边的凸缘部， 所述光学功能部的N A值在O. 7以上，光学元件的特征在于，所述光学功 能部具有互相对着的第1光学功能面和第2光学功能面，所述第1光学功能 面比所述第2光学功能面曲率小，所述凸缘部的所述第2光学功能面侧的面 上，至少设有随远离光轴而高度降低的2个台阶。
2. 1中记载的光学元件，其特征在于，所述凸缘部的所述第2光学功能 面侧的面，在装到镜框时是基准面。
3. l或2中记载的光学元件，其特征在于，满足以下条件式。 0. 4<Lfl/LfA<l. 0
其中，Ln表示所述凸缘部的所述第2光学功能面侧的面中，邻接所述 第2光学功能面的面在光轴垂直方向的长度(mm)， LfA表示凸缘部整体 在光轴垂直方向的长度(mm )。
4. 1 ~ 3的任何一项中记载的光学元件，其特征在于，所述凸缘部与 所述第2光学功能面邻接的面，是在所述第2光学功能面侧的所述凸缘部中
7高度最高的面。
5. 1 ~ 4的任何一项中记载的光学元件，其特征在于，所述凸缘部的
所述第1光学功能面侧的面上，设有多个凹部或凸部。
6. 1 ~ 5的任何一项中记载的光学元件，其特征在于，所述第1光学 功能面在光轴上的高度，比所述凸缘部的所述第l光学功能面侧的面突出。
7. 1 ~ 6的任何一项中记载的光学元件，其特征在于，所述第2光学 功能面侧的所述凸缘部上形成的垂直于所述光轴的面上，具有表面粗糙度R y为0 . 3 ji m以下的部分。
8. —种树脂成型用模具，制造具有光学功能部和在该光学功能部周边 的凸缘部、且所述光学功能部的NA值在O. 7以上的光学元件，树脂成型 用模具的特征在于，所述树脂成型用模具具有开模状态时留有所述光学元件 的第l模具部和开模状态时不留所述光学元件的第2模具部，所述光学功能 部具有互相对着的第1光学功能面和第2光学功能面，所述第1光学功能面 比所述第2光学功能面曲率小，分别通过所述第l模具部和所述第2模具部 形成所述第1光学功能面和所述第2光学功能面，在所述第l模具部上设顶 出部，顶出所述凸缘部使所述光学元件从所述第l模具部脱模，所述第2模 具部至少具有含光轴的中心部件和其周边的周边部件，用所述第2模具部的 所述中心部件一起形成所述光学元件的所述第2光学功能面和所述凸缘部的 至少一部分。
9. 8中记载的树脂成型用模具，其特征在于，满足以下条件式。 0. 4<Lfl/LfA<l. 0
其中，L 表示所述凸缘部的所述第2光学功能面侧的面中，邻接所述 第2光学功能面的面在光轴垂直方向的长度(mm ), L f,表示凸缘部整体 在光轴垂直方向的长度(mm )。
10. 8或9中记载的树脂成型用模具，其特征在于，所述凸缘部与所述 第2光学功能面邻接的面，是在所述第2光学功能面侧的所述凸缘部中高度 最高的面。
11. 8 ~ 1 O的任何一项中记载的树脂成型用模具，其特征在于，所迷 中心部件成型所述凸缘部的光轴垂直面的至少 一部分。
12. 11中记载的的树脂成型用模具，其特征在于，所述周边部件成型与 光轴垂直的所述凸缘部的面的其他部分，由所述周边部件成型的凸缘部的面，与由所述中心部件成型的凸缘部的面相比，位于所述第1光学功能面侧。
13. 12中记载的的树脂成型用模具，其特征在于，所述中心部件的所述
凸缘部相当部位具有台阶，所述周边部件的所述凸缘部相当部位被形成为与 所述台阶不同的高度。
14. 一种光学元件，具有光学功能部和在该光学功能部周边的凸缘部， 所述光学功能部的NA值在O. 7以上，光学元件的特征在于，所述光学功 能部具有互相对着的第1光学功能面和第2光学功能面，所述第1光学功能 面比所述第2光学功能面曲率小，所述凸缘部的所述第2光学功能面侧的面 上，至少设有随远离光轴而高度降低的1个台阶。
15. 14中记载的光学元件，其特征在于，所述凸缘部的所述第2光学功 能面侧的面，在装到镜框时是基准面。
16. 14或15中记载的光学元件，其特征在于，满足以下条件式。 0. 4<Lfl/LfA<l. 0
其中，LH表示所述凸缘部的所述第2光学功能面侧的面中，邻接所述 第2光学功能面的面在光轴垂直方向的长度(mm )， L f A表示凸缘部整体 在光轴垂直方向的长度(mm )。
17. 1 4 ~ 1 6的任何一项中记载的光学元件，其特征在于，所述凸缘 部与所述第2光学功能面邻接的面，是在所述第2光学功能面侧的所述凸缘 部中高度最高的面。
18. 1 4 ~ 1 7的任何一项中记载的光学元件，其特征在于，所述凸缘 部的所述第l光学功能面侧的面上，设有多个凹部或凸部。
19. 14-1 8的任何一项中记载的光学元件，其特征在于，所述第1 光学功能面在光轴上的高度，比所述凸缘部的所述第l光学功能面侧的面突 出。
20. 1 4 ~ 1 9的任何一项中记载的光学元件，其特征在于，所述第2 光学功能面侧的所述凸缘部上形成的垂直于所述光轴的面上，具有表面粗糙 度Ry为O. 3 pm以下的部分。
21. —种光学元件制造方法，用树脂成型用模具制造光学元件，光学元 件具有光学功能部和在该光学功能部周边的凸缘部、且所述光学功能部的N A值在O. 7以上，光学元件制造方法的特征在于，包括以下工序固定工 序，所述树脂成型用模具具有顶出所述凸缘部使之脱模的顶出部，同时，所
9述树脂成型用模具由第1模具部和第2模具部构成，所述第1模具部在开模 状态下留有所述光学元件，所述第2模具部具有一起形成光学功能面和所述 凸缘部至少 一部分的中心部件和其周边的周边部件，并且在开模状态下不留 所述光学元件，由所述第li^具部形成的光学功能面的曲率，小于由所述第
2模具部形成的光学功能面的曲率，事先调整所述第2模具部的所述中心部 件和所述周边部件的位置关系，用所望的相对位置关系进行固定；成型工序， 成型所述光学元件；脱模工序，开模后，由所述顶出部顶出所述光学元件的 所述凸缘部进行脱模；光学元件制造方法的特征还在于，满足以下条件式。 0. 4<Lfl/LfA<l. 0
其中，L f i表示所述凸缘部的所述第2光学功能面侧的面中，邻接所述 第2光学功能面的面在光轴垂直方向的长度(mm )， L f A表示凸缘部整体 在光轴垂直方向的长度(mm )。
根据本发明，能够提供一种能够精度良好地成型安装基准面，能够提高 彗形像差的初期性能和安定性，降低了加工难易度的模具，以及由该模具成 型的(即使是高NA值也)具有安定性能的光学元件，
另外，能够提供一种即使是模具分为中心部件和周边部件，在将透镜装 到镜框时也不产生倾斜，能够提高安装精度的光学元件，以及成型该光学元 件的模具。


图1:为本实施方式涉及的光学元件之光拾取装置用物镜，其一例的侧 面示意图。
图2:用来制造图1所示物镜的树脂成型用^^莫具的概略结构截面示意图。 图3:图2所示树脂成型用模具开模状态及顶出部工作状态示意图3 (a )、 3 ( b )。
图4:用图2所示树脂成型用模具制造的带有浇口状态的物镜示意图4 (a )、 4 ( b )。
图5:图2所示模具的合模线设在凸缘部厚度间时，凸缘部周边的模具 形状截面放大示意图。
图6:为本实施方式涉及的光学元件之光拾取装置用物镜，其其他例子 的侧面示意图。图7:用来制造图6所示物镜的树脂成型用模具的概略结构截面示意图。 图8:图7所示树脂成型用模具开模状态及顶出部工作状态示意图8 (a )、 8 ( b )。
图9:用图7所示树脂成型用模具制造的带有浇口状态的物镜示意图9 (a )、 9 ( b )。
图10:图7所示模具的合模线设在凸缘部厚度间时，凸缘部周边的模具 形状截面放大示意图。
图11:用图2所示树脂成型用模具成型的物镜，被装到光拾取装置的镜 框时的模式截面图1 1 ( a )、 1 1 ( b )。
图12:用以往技术中记载的模具成型的物镜，被装到光拾取装置的镜框 时的模式截面图。
图13:图2所示模具的合模线的其他设定例子，其中的凸缘部周边的模 具形状截面放大示意图。
图14:图7所示模具的合模线的其他设定例子，其中的凸缘部周边的模 具形状截面放大示意图。
图15:用图7所示树脂成型用模具成型的物镜，被装到光拾取装置的镜 框时的模式截面图1 5 ( a )、 1 5 ( b )。
具体实施例方式
以下通过实施方式详细说明本发明，但本发明不局限于此。
图6是本实施方式涉及的光学元件的光拾取装置用物镜，其第一例子的
侧面示意图。
图6所示的光拾取装置用物镜1 (以下又称物镜)具有为光学功能部的 光学功能面1 a 、光学功能面1 b ,以及形成在该光学功能面周边的凸缘部 1 f。以下对具有圆形光学功能面及圆形凸缘部的情况进行说明，但也可以 形成部分性和外形为矩形的凸缘部1 f。还可以在光学功能面的至少一面上 形成具有环带状台阶的衍射面等光程差付与构造。
优选配置图6所示的物镜1在光拾取装置中是光学功能面1 b对着光 盘，光学功能面l a对着光源。本实施方式中对着光盘的光学功能面1 b相 当于第l光学功能面，对着光源的光学功能面l a相当于第2光学功能面。
如图6所示，优选第2光学功能面(光学功能面1 a )比面对光盘的第
ii1光学功能面(光学功能面1 b )曲率大，并且有效径是第2光学功能面(光 学功能面1 a )大于第1光学功能面(光学功能面1 b )。优选第2光学功 能面的有效径在O. 3 mm以上、7mm以下，更优选在0 . 5 mm以上、
4 mm以下。
如图所示，凸缘部1 f形成了凸缘面1 f 。和第1台阶l f i，其中，凸 缘面1 f 。是最第2光学功能面(光学功能面1 a )侧垂直于光轴O的面， 第1台阶1 f i在凸缘面1 f 。外面且在光盘侧具有台阶。优选把该第1台阶 设成从光轴方向看物镜时是以光轴为中心的同心圆状。
图1 5 ( a )、 1 5 ( b )是图6所示的物镜1被装到拾取装置的镜框 时的模式性截面图。图15 (a)表示整体，图15 (b)是凸缘部1f周 边放大示意图。
如图1 5 ( a )所示，使凸缘部1 f的凸缘面1 f 。碰到镜框31,固定 物镜l。即，由图7所示的树脂成型用模具截面图中的为中心部件的模具12 形成的凸缘面l f。，是装到镜框时的基准面。另外，第l台阶l "与镜框 3 1不碰到，之间有间隙。
图1 5 ( b )中所示的为安装基准面的凸缘面1 f 。的径向宽度A优选 0. 1 0 ~ 0. 8 0 mm左右，较优选0 . 2 0 ~ 0. 5 0 mm左右。第1 台阶1 f i的径向宽度B优选O. 0 1~0. 2 0mm左右，较优选O. 0
5 ~ 0. 15 mm左右。并且，以凸缘面1 f 。为基准，第1台阶1 f !在光 轴方向的台阶量D，在不超过凸缘面1 f O在光轴方向的厚度的范围，优选 在O. 0 0 5 - 0. 2 0 mm左右，较优选在0. 0 2 - 0. 0 6 mm左右。 凸缘面1 f 。在光轴方向的厚度，优选O, 2 ~ 1. 5 Omm左右，较优选 0. 2~1. 0 0 mm左右。另外，优选凸缘面1 f 。和第1台阶1 f ,的连 接面与光轴平行。
另外，优选至少由中心部件模具12形成的凸缘面1 f。，至少在靠近光 轴侧的部分上，具有表面粗糙度Ry在O. 3 pm以下的部分。凸缘面1 f ,可以是表面粗糙度R y在O. 3 pm以下，也可以不是。更优选具有表面 粗糙度R y在0 . 1 p m以下的部分。表面粗糙度R y是指，在所属面的微 小凹凸中，从最低谷底到最高峰顶的高度。另外，台阶之间与光轴同方向的 面或锥形面也可以是表面粗糙度R y在0 3 (i m以上。
重申，图7是用来制造图6所示物镜1的树脂成型用模具的概略结构截面示意图。
图7中所示的树脂成型用模具，以合模线P L为界，第1模具部由模具
ll构成，第2模具部由模具12及模具14构成。另外，为第l模具部的模具 11相当于可动侧模具，为第2模具部的模具12及模具14相当于固定侧模具。
模具11上形成了形状lib,其用来形成物镜1的光学功能面1 b 。 并且，在物镜1凸缘部1 f的位置上、例如在圓周上的4处，设有顶出部13。 该顶出部13能够相对模具11向凸缘部1 f侧移动。该顶出部13与模具部 11以直径的间隙O. 0 0 1 - 0. 0 6 mm嵌合，并且如图所示，在才莫具部 11内部，顶出部13与模具部11之间形成了较大的间隙。
相对模具14来说模具12构成嵌件部。模具12形成形状1 2 a和凸缘 面1 f 。，其中，形状l 2 a用来形成光学功能面1 a (第2光学功能面)， 其为物镜1的光学功能面中有效径大的一个光学功能面，凸缘面1 f 。是凸 缘部l f第2光学功能面侧的面中的安装基准面。另外，模具14形成台阶 1 f ,。也就是说，模具12与模具14的边界，是安装基准面的凸缘面l fo 与台阶l L的边界线。另外，光学功能面1 a (第2光学功能面)与为安 装基准面的凸缘面l f 。的第2光学功能面侧的面之间，不形成凹部，形成 各自的延长线相交的形状。换而言之，优选凸缘部l f与第2光学功能面l a邻接的面l f。，被形成为是在第2光学功能面侧的凸缘部1 f ( 1 f 。、 1 f J中高度最高的面。这里的所谓"l f 。的高度高"，是把在光轴方向位 于第2光学功能面侧称为高，位于第1光学功能面侧称为低。即，优选非如 图12所示的凸缘部形状。本说明书所谓的各自的延长线相交的形状，不仅 局限于上述，也包括在各自的延长线的交点附近，通过与各自的延长线相接 的圆角(R )连接的形状。
有关凸缘面，作为别的指标，优选满足以下条件式。 0 . 4 < L ,」/ L r A < 1 . 0
L f !表示凸缘部的所述第2光学功能面侧的面1 f。、 1 f i中，邻接所 述第2光学功能面的面1 f 。在光轴垂直方向的长度(mm)， L"表示凸缘 部整体l f ( 1 f。、 1 f !合在一起)在光轴垂直方向的长度(mm)。即， 也可以说L 是图15(b)中A的长度，L 「A是图15 ( b )中A + B的 长度。
优选使L f , / L ,A的值小于上述条件式的上限值，这样能够在凸缘部的所述第2光学功能面侧的面上至少设1个台阶。但是，从模具12上与面1
f 。对应部分的加工观点出发，优选Lf,/L"的值为小，但为了减轻光学 功能面相对安装基准面的倾斜同时确保安装基准面的平面度，优选使L f, / L f A的值大于上述条件式的下限值。 更优选满足以下条件式。 0. 6<Lfl/LfA<l. 0 进一步优选满足以下条件式。 0. 6<Lfl/LfA<0. 9
通过在中心部件的模具12中一体形成第2光学功能面和凸缘部的第2 光学功能面侧的面，这样，为物镜安装基准面的凸缘部的第2光学功能面侧 的面、和第2光学功能面(光学功能面1 a )间的位置关系没有产生偏移的 余地，能够相对安装基准面正确形成第2光学功能面(光学功能面1 a )的 位置，能够得到具有安定性能的光拾取装置用物镜。
并且，能够微调模具12在物镜厚度方向相对模具14的位置，在进行厚 度方向位置微调后，进行固定。
合模线P L被设定的位置，是在模具11的凸缘部1 f的深度比模具14 的凸缘部的深度深的位置。lg是浇口，用于注射熔融树脂材料。
图8 ( a )、 8 ( b )是图7所示树脂成型用模具开模状态及顶出部工
作状态示意图。图8 ( a )表示开模状态，图8 ( b )表示顶出部的工作状 太
':、o
以下，参照图7及图8 ( a )、 8(b),说明物镜1的制造工序。
在图7所示的状态下，熔融状态的树脂材料从浇口 1 g流入。此时，模 具内部的气体从顶出部13和模具部11中形成的间隙流出。有关该模具内部 的排气，优选采用下述方法设采用真空泵等吸气器械及O环等的模具内部 密封机构，在熔融树脂材料流入模具之前进行吸引，作事先排气；在熔融树 脂材料流入模具中时进行吸引、排气；在熔融树脂材料流入模具之前开始吸 引，流入中也进行吸引、排气；等等，通过上述做法，进一步提高模具形状 向物镜1的转印性，能够形成更高精度的光学功能面1 a 、 1 b 。
接下去，如图8 ( a )所示，模具11移动，从模具12及模具14离间。 此时，是物镜1留在模具11侧的状态。
之后，如图8 ( b )所示，被配置在相当于凸缘部1 f位置上的顶出部13从模具11向图示箭头方向顶出，使物镜1脱模，于是得到带有浇口 1 g
状态的物镜l。该顶出部13净皮设在多处，各个顶出部13的动作同时，或即 使有所不同顶出时机差也在O. 5秒以内，完成所有的顶出，这对防止物镜 1变形来说优选。模具11相当于第1模具部，模具12及模具14相当于第2
模具部。
图9 ( a )、 9 ( b )是用图7所示树脂成型用模具制造的带有浇口 1 g状态的物镜1示意图。图9 ( a )是从顶出部侧看到的物镜1平面图，图 9(b)是侧面图。
图9 ( a )表示顶出部被间隔略90度配置在凸缘部1 f上l 3 n所示4 处的情况。该顶出部留下的顶出部痕迹在之后组装到光头部时，成为判别光 学功能面l a、 1 b的标志，具有方便组装的效果。
优选该顶出部留下的顶出部痕迹为凹部，但也可以是凸部，此时是凸缘 部具有多个凸部。另外，优选凹部或凸部是如图9 ( a )、 9(b)所示的 圓形。并且，从保持良好成型性地脱模的观点出发，优选顶出部痕迹、即凹 部或凸部的个数为2 ~ 4个左右。
如图9 ( b )所示，优选凸缘部1 f上顶出部碰到的面，与光学功能面 1 b的光轴上的位置相比，在不超出凸缘部l f厚度的范围，仅d = 0. 0
0 5 mm ~ 0 . 5 mm位于光学功能面1 a侧，较优选仅d = 0 . 0 2 mm ~ 0. 1 2mm位于光学功能面l a侧。通过形成这样的形状，容易将凸缘部
1 f上的面的至少一部分的表面粗糙度Ry形成在O. 1 pm以下，能够将 该表面粗糙度R y为0 . 1 p m以下的部分，在把该物镜1装到光拾取装置 时，用于调整。并且，即使在顶出部痕迹上由于图7中的顶出部13和模具 ll的嵌合间隙产生毛边，因为有上述d的台阶，物镜装到光4合取装置时，工 作距离也不会变短。
并且，优选顶出部碰到的面设在有效径为D , 、 D 2的2个光学功能面中、 有效径小的D,侧的光学功能面侧，即光学功能面lb (第l光学功能面) 侧的凸缘部上。这样，能够保持较小的包括凸缘部1 f的物镜外形地形成较 大的顶出部。
从图9 ( a )、 9(b)所示的带有浇口 1 g状态的物镜1去掉浇口 1 g ,物镜1便完成。
图10是图7所示的模具，其合模线PL设在凸缘部1 f厚度间时，凸缘部lf周边的模具形状截面放大示意图。
如图10所示，以合模线为界，当以顶出部13所在侧的模具11侧的深
度为t 1;以另一侧模具14及模具12侧的深度为t 2时，优选使t〉t 2。 并且，当以顶出部13所在侧的模具11侧的拔出锥形角度为a，以另一侧模 具12及模具14侧的拔出锥形角度为卩时，优选使a邻。另外a的范围优选 0。^0^3°。通过形成这样的模具部11、 12、 14，开模时物镜不会被模具12、 14带走，能够确切地留在备有顶出部的模具11侧。
另外，优选在凸缘部lf的第1光学功能面侧的面上，形成与光轴垂直 的平面部。如图14所示例，尤其优选在凸缘部lf的第1光学功能面侧的面 中靠近光轴部分的一部分上，形成与光轴垂直的平面部lk,尤其优选在第1 光学功能面终端随即外侧，形成与光轴垂直的平面部lk。并且，优选该平面 部lk的表面粗糙度R y在O. 1 (am以下。优选该平面部lk的宽度W(与 光轴垂直方向)在O. 1 mm以上、0. 5mm以下。较优选在0. 2 mm 以上、0. 4mm以下。可以对该平面部l k照射平行光，用其反射光4企测 将物镜1装到镜框时的倾斜等。并且通过使t> t 2,这样开模时物镜1被 模具部12带走的力减小，所以又有该平面部不易变形的效果。
也可以如图14所示，将第1光学功能面lb侧的模具分割成形成第1 光学功能面lb和上述平面部lk的中心部件15;形成其周边的周边部件。这 样有利于降低模具加工难易度。
另外，优选使模具12及模具14的边界与光轴平行，这样，能够使模具 12及模具14以非常小的间隙(空隙)嵌合，能够抑制毛边的发生。
接下去，对本实施方式涉及的光拾取装置用物镜的第二例作说明。该例 子表示，即使因模具12和模具14间的间隙而产生毛边，在安装透镜时也不 发生倾斜，能够提高安装精度。
图1是本实施方式涉及的光学元件的光拾取装置用物镜，其第二例的侧 面示意图。
图1所示的光拾取装置用物镜1(以下又称物镜)具有为光学功能部的 光学功能面1 a、光学功能面l b,以及形成在该光学功能面周边的凸缘部 1 f。以下对具有圆形光学功能面及圓形凸缘部的进行说明，但也可以形成 部分性和外形为矩形的凸缘部1 f。还可以在光学功能面的至少一面上形成 具有环带状台阶的衍射面等光程差付与构造。优选配置图1所示的物镜1在光拾取装置中是光学功能面1 b对着光
盘，光学功能面1 a对着光源。本实施方式中对着光盘的光学功能面1 b相 当于第l光学功能面，对着光源的光学功能面l a相当于第2光学功能面。
如图1所示，优选第2光学功能面(光学功能面1 a )比面对光盘的第 1光学功能面(光学功能面1 b )曲率大，并且有效径是第2光学功能面(光 学功能面1 a )大于第1光学功能面(光学功能面1 b )。另外，优选第2 光学功能面的有效径在O. 3mm以上、7mm以下，更优选在O. 5 mm 以上、4mm以下。
如图所示，凸缘部1 f形成了凸缘面1 f 。和第1台阶l f !以及第2台 阶l f 2，其中，凸缘面l f 。是最第2光学功能面(光学功能面l a )侧垂 直于光轴O的面，第l台阶l f,在凸缘面l f 。外面且在光盘侧具有台阶。 优选把上述第1台阶及第2台阶设成从光轴方向看物镜时是以光轴为中心的 同心圆状。
图1 1 ( a )、 11 ( b )是图1所示的物镜1被装到拾取装置的镜框 时的模式性截面图。图11(a)表示整体，图11(b)是凸缘部1f周 边放大示意图。
如图1 1 ( a )所示，使凸缘部1 f的凸缘面1 f 。碰到镜框31固定物 镜1。即，由图2所示的树脂成型用模具截面图中的为中心部件的模具12 形成的凸缘面1 f 。，是装到镜框时的基准面。另外，第1台阶l f与镜框 3 1不碰到，之间有间隙。
另外，图1 1 ( b )中所示的为安装基准面的凸缘面1 f 。的径向宽度 A^f尤选0. 10 — 0. 8 0 mm左右，專交优选O. 2 0~0. 5 0 mm左右。 第1台阶l f ,的径向宽度B'优选O. 0 1-0.25 mm左右，较优选O. 0 8 ~ 0. 15 mm左右。第2台阶l f 2的径向宽度C优选0. 0 1 ~ 0. 2 Om左右，较优选O. 0 5~0. 1 5 mm左右。并且，以凸缘面1 f 。为 基准的第1台阶l f !在光轴方向的台阶量D、以及以第1台阶l f ,为基准 的第2台阶1 f 2在光轴方向的台阶量E,在不超过凸缘面1 f。在光轴方向 的厚度的范围，优选在0 . 0 0 5 - 0. 2 0 mm左右，较优选在0 0 2 ~ 0. 0 6mm左右。凸缘面1 f 。在光轴方向的厚度优选0 . 2 0~1. 5 Omm左右，较优选O. 2 0 ~ 1. 0 0 mm左右。另外，优选凸缘面1 f 。与第1台阶1 f !的连接面被形成为在截面图看是1。到6 0。范围的锥形，优选第l台阶l f]与第2台阶l f 2的连接面被形成为与光轴平行。
另外，优选凸缘面1 f 。至少在靠近光轴侧的部分上，具有表面粗糙度
Ry在O. 3 (im以下的部分。凸缘面1 f !可以是表面粗糙度R y在0 . 3 )i m以下，也可以不是。更优选具有表面粗糙度R y在0 ， 1 ja m以下的部 分。表面粗糙度Ry是指，在所属面的微小凹凸中从最低谷底到最高峰顶的 高度。另外，第2台阶1 f 2也可以是表面粗糙度R y在O. 3 pm以上。 台阶之间与光轴同方向的面或锥形面也可以是表面粗糙度Ry在O. 3 pm 以上。
图2是用来制造图1所示物镜1的树脂成型用模具的概略结构截面示意图。
为了避免重复说明，以下图中对同功能部件付与同符号进行说明。
图2中所示的树脂成型用模具，以合模线P L为界，第1模具部由模具 ll构成，第2模具部由模具12及模具14构成。另外，为第l模具部的模具 ll相当于可动侧模具，为第2模具部的模具12及模具14相当于固定侧模具。
模具11上形成了形状lib,其用来形成物镜1的光学功能面1 b 。 并且，在物镜1凸缘部1 f的位置上、例如在圆周上的4处，设有顶出部13。 该顶出部13能够相对模具11向凸缘部1 f侧移动。该顶出部13与模具部 11以直径的间隙O. 0 0 1 ~ 0. 0 6 mm嵌合，并且如图所示，在才莫具部 11内部，顶出部13与模具部11之间形成了较大的间隙。
相对模具14来说模具12构成嵌件部。模具12形成形状1 2 a和凸缘 面1 f 。以及第1台阶1 f !，其中，形状1 2 a用来形成光学功能面1 a (第 2光学功能面)，其为物镜1的光学功能面中有效径大的一个光学功能面， 凸缘面1 f 。是凸缘部1 f第2光学功能面侧的面中的安装基准面。另外， 模具14形成第2台阶1 f 2。也就是说，模具12与模具14的边界是第1台 阶l f :与第2台阶l f 2的边界线。另外，光学功能面1 a (第2光学功能 面)与为安装基准面的凸缘面1 f 。的第2光学功能面侧的面之间不形成凹 部，形成各自的延长线相交的形状。换而言之，优选凸缘部l f与第2光学 功能面1 a邻接的面1 f 。，被形成为是在第2光学功能面侧的凸缘部1 f (lf。、 lf\、 1 f 2 )中高度最高的面。即，优选非如图12所示的凸缘 部形状。这里的所谓"l f 。的高度高"，是把在光轴方向位于第2光学功能 面侧称为高，位于第l光学功能面侧称为低。本说明书所谓的各自的延长线相交的形状，不只局限于上述，也包括在各自的延长线的交点附近，通过与各自的延长线相接的圆角(R)连接的形状。
有关凸缘面，作为别的指标，优选满足以下条件式。
0. 4<Lfl/LfA<l. 0
L n表示凸缘部的所述第2光学功能面侧的面1 f。、 1 f ,、 1 f2中，邻接所述第2光学功能面的面1 f 。在光轴垂直方向的长度(mm), Lq表示凸缘部整体l f ( 1 f。、 1 f ,、 1 f 2合在一起)在光轴垂直方向的长度(mm)。即，也可以说Lf!是图1 1 ( b )中A的长度，L"是图1 1(b )中A + B + C的长度。
优选使L f > / L fA的值小于上述条件式的上限值，这样能够在凸缘部的所述第2光学功能面侧的面上至少设2个台阶。但是，从模具12上与面1f 。对应部分的加工观点出发，优选L f: / L fA的值为小，但为了减轻光学功能面相对安装基准面的倾斜同时确保安装基准面的平面度，优选使L f, /L f A的值大于上述条件式的下限值。
更优选满足以下条件式。
0. 6<Lfl/LrA<l. 0
进一步优选满足以下条件式。
0. 6<Lfl/LfA<0. 9
通过在中心部件的模具12中一体形成第2光学功能面和凸缘部的第2光学功能面侧的面，这样，为物镜安装基准面的凸缘部的第2光学功能面侧的面、和第2光学功能面(光学功能面1 a )间的位置关系没有产生偏移的余地，能够相对安装基准面正确形成第2光学功能面(光学功能面1 a )的位置，能够得到具有安定性能的光拾取装置用物镜。
并且，能够微调模具12在物镜厚度方向相对模具14的位置，在进行厚度方向位置微调后进行固定。
合模线PL被设定的位置，是在模具11的凸缘部l f的深度，比模具14的凸缘部的深度深的位置。1 g是浇口，用于注射熔融树脂材料。
图3 ( a )、 3 ( b )是图2所示树脂成型用模具开模状态及顶出部工
作状态示意图。图3 ( a )表示开模状态，图3 ( b )表示顶出部的工作状太
心o
以下，参照图2及图3 ( a )、 3(b),说明物镜l的制造工序。在图2所示的状态下，熔融状态的树脂材料从浇口 1 g流入。此时，模具内部的气体从顶出部13和模具部11中形成的间隙流出。有关该模具内部
的排气，优选采用下述方法设采用真空泵等吸气器械及O环等的模具内部密封机构，在熔融树脂材料流入模具之前进行吸引，作事先排气；在熔融树脂材料流入模具中时进行吸引、排气；在熔融树脂材料流入模具之前开始吸引，流入中也进行吸引、排气；等等，通过上述做法，进一步提高模具形状向物镜1的转印性，能够形成更高精度的光学功能面1 a 、 1 b 。
接下去，如图3 ( a )所示，模具11移动，从模具12及模具14离间。此时，物镜1留在模具11侧之状态。
之后，如图3 ( b )所示，被配置在相当于凸缘部1 f位置上的顶出部13从模具11向图示箭头方向顶出，使物镜l脱模，于是得到带有浇口 1 g状态的物镜l。该顶出部13被设在多处，各个顶出部13的动作同时，或即使有所不同顶出时机差也在O. 5秒以内，完成所有的顶出，这对防止物镜1变形来说优选。模具11相当于第1模具部，模具12及模具14相当于第2模具部。
图4 ( a )、 4 ( b )是用图2所示树脂成型用模具制造的带有浇口 1g状态的物镜l示意图。图4(a)是从顶出部侧看到的物镜1平面图，图4(b)是侧面图。
图4 ( a )表示顶出部被间隔略90度配置在凸缘部1 f上l 3 n所示4处之情况。该顶出部留下的顶出部痕迹在之后组装到光头部时，成为判别光学功能面l a、 1 b的标志，具有方便组装的效果优选该顶出部留下的顶出部痕迹为凹部，但也可以是凸部，此时是凸缘部具有多个凸部。另外，优选凹部或凸部是如图4 ( a )、 4 ( b )所示的
圆形。并且，从保持良好成型性地脱模之观点出发，优选顶出部痕迹、即凹部或凸部的个it为2 ~ 4个左右。
如图4 ( b )所示，优选凸缘部l f上顶出部碰到的面，与光学功能面1 b的光轴上的位置相比，在不超出凸缘部l f厚度的范围，仅d = 0.0
0 5 mm ~ 0 . 5 mm位于光学功能面1 a侧，较优选仅d = 0. 02mm~0. 1 2mm位于光学功能面l a侧。通过形成这样的形状，容易将凸缘部
1 f上的面的至少一部分的表面粗糙度R y形成在0. 1 pm以下，能够将该表面粗糙度R y为0 . 1 p m以下的部分，用于把该物镜1装到光拾取装置时的调整。并且，即使因图7中的顶出部13和模具11的嵌合间隙在顶出
部痕迹上产生毛边，因为有上述d的台阶，物镜装到光拾取装置时，工作距离也不会变短。
并且，优选顶出部碰到的面设在有效径为D 3 、 D 2的2个光学功能面中、有效径小的D J则的光学功能面侧，即光学功能面lb (第l光学功能面)侧的凸缘部上。这样，能够保持较小的包括凸缘部1 f的物镜外形地形成较大的顶出部。
从图4 ( a )、 4(b)所示的带有浇口 1 g状态的物镜1去掉浇口 1g ，物镜1便完成。
图5是图2所示的模具，其合模线PL设在凸缘部1 f厚度间时，凸缘部lf周边的模具形状截面放大示意图。
如图5所示，以合模线为界，当以顶出部13所在侧的模具11侧的深度为t 15以另一侧模具14及模具12侧的深度为t 2时，优选使t ! > t 2。并且，当以顶出部13所在侧的模具11侧的拔出锥形角度为a，以另一侧模具14侧的拔出锥形角度为(3时，优选使a邻。另外，当以模具12的拔出锥形角度为Y时，优选使(x^。另外a的范围优选0。^^3。。如图13所示例，也可以将合模线设在第2台阶的位置上，以a = 0°。通过形成这样的模具部11、 12、 14，开模时物镜不会被模具12、 14带走，能够确切地留在备有顶出部的模具11侧。
另外，优选在凸缘部lf的第1光学功能面侧的面上，形成与光轴垂直的平面部。如图13所示例，尤其优选在凸缘部lf的第1光学功能面侧的面中靠近光轴部分的一部分上，形成与光轴垂直的平面部lk，尤其优选在第1光学功能面终端随即外侧，形成与光轴垂直的平面部lk。并且，优选该平面部lk的表面粗糙度R y在O. 1 !xm以下。优选该平面部lk的宽度W(与光轴垂直方向)在O. 1 mm以上、0. 5mm以下。较优选在0. 2 mm以上、0 . 4 m m以下。可以对该平面部1 k照射平4亍光，用其反射光冲企测将物镜1装到镜框时的倾斜等。并且通过使t ! 〉 t 2，由此开模时物镜1被模具部12带走的力减小，所以又有该平面部不易变形的效果。
并且，如图13所示，也可以将第1光学功能面侧的模具分割成形成第1光学功能面lb和上述平面部lk的中心部件15;形成其周边的周边部件。
另外，优选使模具12及模具14的边界与光轴平行，这样，能够使模具12及模具14以非常小的间隙(空隙)嵌合，能够抑制毛边的发生。即使是发生毛边，也因为有高低面，所以在装到镜框时也不影响安装基准面。
如上所作说明，物镜从可动侧的第l模具部脱模时，通过顶出形成在光学功能面外周的凸缘部的一部分，没有必要为了脱模而使形成第1光学功能面的第1模具部11侧模具移动，这样，避免了形成第1光学功能面的模具在每次注射时的倾斜量和位移量不同。这里所说的位移，是模具在理想光轴
O垂直方向的变位。有关第2模具部的模具12及模具14,虽然2个模具分开，但因为安装基准面和光学功能面由同一模具12 —体形成，所以，避免了第2光学功能面(光学功能面1 a )相对物镜1装到镜框时作为安装基准面的、凸缘部的第2光学功能面侧的面的、倾斜量每次不同。因此，能够得到 一种树脂成型用模具，其中能够得到具有安定性能的光拾取装置用物镜。
另外，利用顶出部的间隙进行排气，这样没有必要另行形成排气部，能够形成良好的光学功能面。并且，顶出部的精度可以不很严格，不影响光学功能面的形成。
并且如第2实施例所述，持有2个台阶面的凸缘部方式的情况，即使由于模具12和模具14间的间隙而产生毛边，安装透镜时也不会倾斜，能够提高安装精度。因此，与第1实施方式相比，第2实施方式的模具其模具11和模具14间的间隙稍微大一点也可以，这样更有效于便于模具加工。
本实施方式所示的物镜，因为2个光学功能面没有偏心，且光学功能面到安装基准面的位置安定，所以，应用于对采用N A值为0. 7~0. 9左右、波长为4 0 0 - 4 5 0 nm左右的蓝紫色激光的高记忆容量的光盘进行记录或再生时所使用的物镜时，具有更大的效果。
本实施方式所示的物镜，在被作为对多个光盘进行记录/再生的互换透镜时，所述N A值是所作记录/再生的光盘中N A值最高光盘的N A值。例如，将本发明涉及的光学元件用作B D、 HDDVD的互换透镜时，所述NA值是BD的NA值约为O. 8 5，用作BD、 DVD、 CD的互换透镜时，所述NA值是BD的NA值约为0. 8 5。
权利要求
1.一种光学元件，具有光学功能部和在该光学功能部周边的凸缘部，所述光学功能部的N A值在0.7以上，光学元件的特征在于，所述光学功能部具有互相对着的第1光学功能面和第2光学功能面，所述第1光学功能面比所述第2光学功能面曲率小，所述凸缘部的所述第2光学功能面侧的面上，至少设有随远离光轴而高度降低的2个台阶。
2. 如权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述凸缘部的所述第2 光学功能面侧的面，在装到镜框时是基准面。
3. 如权利要求1或2所述的光学元件，其特征在于，满足以下条件式 0. 4<Lfl/LrA<l, 0其中，Ln表示所述凸缘部的所述第2光学功能面侧的面中，邻接所述 第2光学功能面的面在光轴垂直方向的长度(mm )， L "表示凸缘部整体 在光轴垂直方向的长度(mm )。
4. 如权利要求1 ~ 3中任一项所述的光学元件，其特征在于，所述凸 缘部与所述第2光学功能面邻接的面，是在所述第2光学功能面侧的所述凸 缘部中高度最高的面。
5. 如权利要求1 ~ 4中任一项所述的光学元件，其特征在于，所述凸 缘部的所述第l光学功能面侧的面上，设有多个凹部或凸部。
6. 如权利要求1 ~ 5中任一项所述的光学元件，其特征在于，所述第1 光学功能面在光轴上的高度，比所述凸缘部的所述第l光学功能面侧的面突 出。
7. 如权利要求1 ~ 6中任一项所述的光学元件，其特征在于，所述第2 光学功能面侧的所述凸缘部上形成的垂直于所述光轴的面上，具有表面粗糙 度Ry为O. 3 (xm以下的部分。
8. —种树脂成型用模具，制造具有光学功能部和在该光学功能部周边 的凸缘部、且所述光学功能部的NA值在O. 7以上的光学元件，树脂成型 用模具的特征在于，所述树脂成型用模具具有开模状态时留有所述光学元件 的第l模具部和开模状态时不留所述光学元件的第2模具部，所述光学功能 部具有互相对着的第1光学功能面和第2光学功能面，所述第1光学功能面 比所述第2光学功能面曲率小，分别通过所述第1模具部和所述第2模具部形成所述第1光学功能面和所述第2光学功能面，在所述第1模具部上设顶 出部，顶出所述凸缘部使所述光学元件从所述第l模具部脱模，所述第2模具部至少具有含光轴的中心部件和其周边的周边部件，用所述第2模具部的 所述中心部件一起形成所述光学元件的所述第2光学功能面和所述凸缘部的至少一部分。
9. 如权利要求8所述的树脂成型用模具，其特征在于，满足以下条件式<formula>formula see original document page 3</formula>其中，Ln表示所述凸缘部的所述第2光学功能面侧的面中，邻接所述 第2光学功能面的面在光轴垂直方向的长度(mm ), L f A表示凸缘部整体 在光轴垂直方向的长度(mm )。
10. 如权利要求8或9所述的树脂成型用模具，其特征在于，所述凸缘 部与所述第2光学功能面邻接的面，是在所述第2光学功能面侧的所述凸缘 部中高度最高的面。
11. 如权利要求8 ~ 1 0中任一项所述的树脂成型用模具，其特征在于， 所述中心部件成型所述凸缘部的光轴垂直面的至少 一部分。
12. 如权利要求11所述的树脂成型用模具，其特征在于，所述周边部 件成型与光轴垂直的所述凸缘部的面的其他部分，由所述周边部件成型的凸 缘部的面，与由所述中心部件成型的凸缘部的面相比，位于所述第l光学功 能面侧。
13. 如权利要求12所述的树脂成型用模具，其特征在于，所述中心部 件的所述凸缘部相当部位具有台阶，所述周边部件的所述凸缘部相当部位被 形成为与所迷台阶不同的高度。
14. 一种光学元件，具有光学功能部和在该光学功能部周边的凸缘部， 所述光学功能部的NA值在O. 7以上，光学元件的特征在于，所述光学功 能部具有互相对着的第1光学功能面和第2光学功能面，所述第1光学功能 面比所述第2光学功能面曲率小，所述凸缘部的所述第2光学功能面侧的面 上，至少设有随远离光轴而高度降低的1个台阶。
15. 如权利要求14所述的光学元件，其特征在于，所述凸缘部的所述 第2光学功能面侧的面，在装到镜框时是基准面。
16. 如权利要求14或15所述的光学元件，其特征在于，满足以下条件式0<formula>formula see original document page 4</formula>其中，Ln表示所述凸缘部的所述第2光学功能面侧的面中，邻接所述 第2光学功能面的面在光轴垂直方向的长度(mm ), L f A表示凸缘部整体 在光轴垂直方向的长度(mm )。
17. 如权利要求l 4 ~ 1 6中任一项所述的光学元件，其特征在于，所 述凸缘部与所述第2光学功能面邻接的面，是在所述第2光学功能面侧的所 述凸缘部中高度最高的面。
18. 如权利要求l 4 ~ 1 7中任一项所述的光学元件，其特征在于，所 述凸缘部的所述第l光学功能面侧的面上，设有多个凹部或凸部。
19. 如权利要求l 4 ~ 1 8中任一项所述的光学元件，其特征在于，所 述第1光学功能面在光轴上的高度，比所述凸缘部的所述第l光学功能面侧 的面突出。
20. 如权利要求l 4 ~ 1 9中任一项所述的光学元件，其特征在于，所 述第2光学功能面侧的所述凸缘部上形成的垂直于所述光轴的面上，具有表 面粗糙度Ry为O. 3pm以下的部分。
21. —种光学元件制造方法，用树脂成型用模具制造光学元件，光学元 件具有光学功能部和在该光学功能部周边的凸缘部、且所述光学功能部的N A值在O. 7以上，光学元件制造方法的特征在于，包括以下工序固定工 序，所述树脂成型用模具具有顶出所述凸缘部使之脱模的顶出部，同时，所 述树脂成型用模具由第l模具部和第2模具部构成，所述第l模具部在开模 状态下留有所述光学元件，所述第2模具部具有一起形成光学功能面和所述 凸缘部至少 一部分的中心部件和其周边的周边部件，并且在开模状态下不留 所述光学元件，由所述第l模具部形成的光学功能面的曲率，小于由所述第 2模具部形成的光学功能面的曲率，事先调整所述第2模具部的所述中心部 件和所述周边部件的位置关系，用所望的相对位置关系进行固定；成型工序， 成型所述光学元件；脱模工序，开模后，由所述顶出部顶出所述光学元件的 所述凸缘部进行脱模；光学元件制造方法的特征还在于，满足以下条件式<formula>formula see original document page 4</formula>其中，L f i表示所述凸缘部的所述第2光学功能面侧的面中，邻接所述 第2光学功能面的面在光轴垂直方向的长度(mm )， L f A表示凸缘部整体在光轴垂直方向的长度(mm )。
全文摘要
本发明涉及光学元件、用来成型该光学元件的树脂成型用模具，以及该光学元件的制造方法。本发明涉及的光学元件具有光学功能部和凸缘部，光学功能部包括互相对着的第1光学功能面和第2光学功能面，第1光学功能面比第2光学功能面曲率小，凸缘部的第2光学功能面侧的面上，设有装到镜框时成为安装基准面的面和随远离光轴而高度降低的台阶。
文档编号G11B7/135GK101529300SQ20078004005
公开日2009年9月9日 申请日期2007年10月15日 优先权日2006年11月1日
发明者山本省吾 申请人:柯尼卡美能达精密光学株式会社