JP2000033653A - 光学素子及び光学素子製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 精度良く光学素子を製造する光学素子製造装
置を提供すること。 【解決手段】 光学素子１の１面に凹部１ａが設けられ
て、この凹部１ａの略中央に形成された回折格子３を有
する平らな回折平面４と、この回折平面４の両側に、さ
らに凹部５ｃ、５ｄとなるようにそれぞれ傾斜した第１
屈折面５ａと第２屈折面５ｂとを有する光学素子１であ
って、この光学素子１を製造する型内において、前記第
１屈折面５ａ又は前記第２屈折面５ｂを形成する型部材
により、干渉されない位置に設けられたゲート部２５か
ら材料を流し込むことにより形成される光学素子１によ
り達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子及び光学
素子製造装置の改良、特に光学素子を精度よく製造する
ことができる光学素子及び光学素子製造装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ディスクに代表される光学記録
媒体が記録媒体として広く使用されており、この光ディ
スク等に記録されている情報を再生し、もしくは光ディ
スク等に情報を記録する際には一般的に光学ピックアッ
プ装置が用いられる。光学ピックアップ装置は、レーザ
ダイオードから光ディスク等にレーザ光を出力させて、
光ディスクにより反射された反射光を検出することで再
生を行う。最近光学ピックアップ装置の小型化が進めら
れて、光源であるレーザダイオードと受光部であるフォ
トダイオードを１つの基板の上に形成したいわゆる集積
光学ピックアップ装置が用いられる場合がある。集積光
学ピックアップ装置その他の光学ピックアップ装置は再
生する際にトラッキングサーボエラーの検出を行うた
め、３スポットの光を光ディスクに照射する。この３ス
ポットは、レーザダイオードから出力されるレーザ光が
回折格子（グレーティング）に入射することにより形成
される。

【０００３】ここで、図５は集積光学ピックアップ装置
の構成の一部として利用される搭載される光学素子の一
例を示す図であり、図５を参照して光学素子１について
説明する。図５（Ａ）の光学素子１の底面には凹部１ａ
が形成されていて、凹部１ａにはには回折平面４、屈折
面５ａ、５ｂが形成されている。回折平面４には回折格
子３が形成されており、回折格子３の下側にはレーザダ
イオードが配置されている。回折格子３は図５（Ｂ）の
ようにレーザダイオードから出力されたレーザ光を回折
して３スポットの光を形成する。

【０００４】回折格子３の両側には屈折面５ａ、５ｂが
形成されており、屈折面５ａ、５ｂは回折平面４に対し
て傾いている。よって、屈折面５ａ、５ｂは凹部１ａ内
にさらに凹部５ｄ、５ｅを形成する。レーザ光は回折格
子３を経て光ディスクに照射され、その戻り光が回折格
子２に入射される。回折格子２で回折された戻り光は屈
折面５ａ、５ｂで屈折されて、フォトダイオードに入射
される。フォトダイオードで検出された信号に基づい
て、光ディスクの情報等が読み取られる。

【０００５】図６には光学素子１を製造するための従来
の光学素子製造装置の一例を示すシステム図を示してお
り、図６を参照して光学素子製造装置６について詳しく
説明する。図６の光学素子製造装置６は樹脂供給部７、
ゲート部８、第１金型９ａ、第２金型９ｂ、第３金型９
ｃからなっている。第１金型９ａと第２金型９ｂは光学
素子の外形が形成されている中空部を有しており、第１
金型９ａと第２金型９ｂが接合して光学素子１を形成す
る。第２金型９ｂは穴を有しており、この穴には第３金
型９ｃが挿入される。第３金型９ｃは一体成形された金
型であり、光学素子１の凹部１ａを形成するものであ
る。従って、第３金型９ｃには凹部５ｄ、５ｅを形成す
るための突起部９ｄ、９ｅが形成されている。

【０００６】第１金型９ａと第２金型９ｂとの接合面に
はゲート部８が形成されており、ゲート部８は第３金型
９ｃにおける突起部９ｄもしくは突起部９ｅ側に設けら
れている。すなわち、ゲート部８は図５の回折平面４に
対する屈折面５ａ、５ｂの形成方向に対して形成されて
いる。ゲート部８は樹脂供給部７と接続されていて、樹
脂供給部７から光学素子１の材料が金型９内に流入す
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図６のような各金型９
ａ、９ｂ、９ｃを用いて射出成形することにより光学素
子が製造される際、樹脂は第３金型９ｃの屈折面５ｂを
乗り越えて金型９内に流れ込む。この樹脂の流れは第３
金型９ｃの部位９ｅに当たってから、この部位９ｅを乗
り越えて回折平面５ａの部位へと流動する。このとき第
３金型９ｃの部位樹脂が空気を巻き込みながら回折平面
５ａを乗り越える場合があり（エアーたまり）、光学素
子の形状を正確に転写することができないという問題が
ある。

【０００８】また、金型９内の空気は射出成形において
各金型９ａ、９ｂ、９ｃ外に排出する必要があるが、第
３金型９ｃは一体成形されているため、第１金型９ａと
第２金型９ｂの接合面からしかエアー抜きをする事がで
きない。よって、回折平面５ａ、屈折面５ｂ、５ｃに残
っている空気を排出することができないという問題があ
る。さらに、ゲート部８が矢印Ｘ１方向、すなわち、回
折平面に対して屈折面が形成されている方向とほぼ平行
方向側に設けられているため、ゲート部４から金型内に
樹脂が流入する際第３金型９ｅに樹脂が当たってしま
う。この樹脂が当たることにより第３金型９ｃの位置に
ずれが生じる場合があり、成形された光学素子１の寸法
がずれてしまうという問題がある。

【０００９】そこで本発明は上記課題を解消し、寸法精
度の良い光学素子製造装置を提供することを目的として
いる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項１の
発明によれば、光学素子の１面に凹部が設けられて、こ
の凹部の略中央に形成された回折格子を有する平らな回
折平面と、この回折平面の両側に、さらに凹部となるよ
うにそれぞれ傾斜した第１屈折面と第２屈折面とを有す
る光学素子であって、この光学素子を製造する型内にお
いて、前記第１屈折面又は前記第２屈折面を形成する型
部材により、干渉されない位置に設けられたゲート部か
ら材料を流し込むことにより形成される光学素子により
達成される。

【００１１】請求項１の構成によれば、光学素子は第１
屈折面又は第２屈折面を形成する型部材により、干渉さ
れない位置に設けられたゲート部から材料を流し込むこ
とにより形成される。これにより、第１屈折面もしくは
第２屈折面を形成する部位がゲート部流入する光学素子
材料の流れを妨げることがなくなる。従って、光学素子
１内のエアーたまりの発生を防止して、寸法精度を向上
させることができる。

【００１２】上記目的は、請求項２の発明によれば、請
求項１の構成において、前記光学素子の前記回折平面、
前記第１屈折面及び前記第２屈折面がそれぞれ異なる金
型で形成される光学素子により、達成される。請求項２
の構成によれば、回折平面、第１屈折面及び第２屈折面
をそれぞれ異なる金型で形成することにより、金型間の
隙間から金型内の空気、特に回折平面、第１屈折面及び
第２屈折面上に溜まった空気を抜くことができるため、
光学素子の形状を正確に形成することができる。

【００１３】上記目的は、請求項３の発明によれば、請
求項１の構成において、前記光学素子材料は、プラステ
ィックである光学素子により達成される。請求項３の構
成によれば、光学素子の材料にプラスチックを用いるこ
とで、安価に製造することができる。

【００１４】上記目的は、請求項４の発明によれば、光
学素子の１面に凹部が設けられて、この凹部の略中央に
形成された回折格子を有する平らな回折平面と、この回
折平面の両側に、さらに凹部となるようにそれぞれ傾斜
した第１屈折面と第２屈折面とを有する光学素子を製造
する光学素子製造装置において、前記光学素子の形状に
対応した内部空間を有するように、相互に接合可能に形
成した第１金型及び第２金型と、前記光学素子の前記１
面に対応する箇所に配置され、前記回折平面に対応する
回折平面金型と、この回折平面金型の両側に配置され、
前記回折平面金型よりさらに突出した第１屈折面金型及
び第２屈折面金型とからなる第３金型と、前記第１屈折
面金型及び前記第２屈折面金型の突出した部分に干渉さ
れない位置に形成された、型内に光学素子の材料を流入
するためのゲート部とを有する光学素子製造装置により
達成される。

【００１５】請求項４の構成によれば、光学素子は第１
屈折面又は第２屈折面を形成する型部材により、干渉さ
れない位置に設けられたゲート部から材料を流し込むこ
とにより形成される。これにより、第３金型における第
１屈折面もしくは第２屈折面を形成する部位がゲート部
流入する光学素子材料の流れを妨げることがなくなる。
従って、いわゆる光学素子１内のエアーたまりの発生を
防止して、寸法精度を向上させることができる。

【００１６】上記目的は、請求項５の発明によれば、請
求項４の構成において、前記回折平面金型、前記第１屈
折面金型及び前記第２屈折面金型がそれぞれ異なる金型
で形成される光学素子により、達成される。請求項５の
構成によれば、回折平面金型、第１屈折面金型及び第２
屈折面金型をそれぞれ異なる金型で形成することによ
り、各金型間の隙間から金型内の空気、特に回折平面、
第１屈折面及び第２屈折面上に溜まった空気を抜くこと
ができるため、光学素子の形状を正確に形成することが
できる。

【００１７】上記目的は、請求項６にあっては、請求項
４の構成において、前記光学素子の材料は、プラスティ
ックである光学素子により達成される。請求項６の構成
によれば、光学素子の材料にプラスチックを用いること
で、安価に製造することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【００１９】ここで、図１は本発明の光学素子の一例を
示す図であり、図１を参照して光学素子１について説明
する。光学素子１は集積光学ピックアップ装置に搭載さ
れるレンズであって、略台形状に形成されている。光学
素子１は回折格子２、３、回折平面４、屈折面５ａ、５
ｂ、ゲート部６等からなっている。回折格子２は光学素
子１の上面に形成されていて、回折格子２は光ディスク
からの戻り光を回折して、３スポットの光を形成する。
光学素子１の底面には凹部１ａが形成されていて、その
中央に回折格子３が形成されている。回折格子３の下側
にはレーザダイオードが配置されて、レーザダイオード
から出射されるレーザ光は回折格子３により回折され、
３スポットの光を形成する。

【００２０】図２は光学素子１における下部の拡大断面
図を示しており、図１と図２を参照して回折平面４及び
屈折格子面５ａ、５ｂについて詳しく説明する。回折平
面４は凹部１ａのほぼ中央に平らに形成されていて、回
折平面４のほぼ中央部に回折格子３が形成されている。
回折平面４の両側には第１屈折面５ａ、第２屈折面５ｂ
が形成されている。第１屈折面５ａ及び第２屈折面５ｂ
は回折平面４に対してそれぞれ角度θ分だけ傾いてい
て、凹部１ａの内にさらに凹部５ｃ、５ｄを形成してい
る。屈折面５ａ、５ｂは、回折格子２で３スポットに回
折された戻り光を屈折させて、図示しない光学ピックア
ップの光検出器に出力するものである。

【００２１】図３には本発明の光学素子製造装置の好ま
しい実施の形態を示す断面図を示しており、図３を参照
して光学素子製造装置について詳しく説明する。図３の
レンズ製造装置１０は、金型２０、樹脂供給部３０等を
備えており、金型２０は第１金型２１、第２金型２２、
第３金型２３から形成されている。この金型２０は図示
しない母材によって保持されている。第１金型２１と第
２金型２２には光学素子１の外形が形成された中空部を
有しており、それぞれ矢印Ｚ方向に移動可能に保持され
ている。

【００２２】図４には第３金型２３の周辺部位の断面図
を示しており、図３と図４を参照して第３金型２３につ
いて詳しく説明する。図３と図４の第３金型２３は図２
に示す光学素子１の凹部１ａを形成するものであって、
第２金型２２の貫通穴２２ａに挿入されている。第３金
型２３は回折平面金型２３ａ、屈折面金型２３ｂ、２３
ｃからなっている。回折平面金型２３ａの両側に屈折面
金型２３ｂ、２３ｃが配置されていて、回折平面金型２
３ａと屈折面金型２３ｂ、２３ｃはそれぞれ光学素子１
ａの回折平面５ａと屈折面５ｂ、５ｃを形成する。よっ
て、屈折面金型２３ｂ、２３ｃは図２の凹部１ａ内の凹
部５ｃ、５ｄを形成するために、突起部２３ｄ、２３ｅ
が形成されている。

【００２３】次に、図３と図４を参照してゲート部２５
について詳しく説明する。図３のゲート部２５は第１金
型２１と第２金型２２の接合面に形成されていて、光学
素子１の材料が流入されたとき、屈折面金型２３ｂ、２
３ｃの突起部２３ｄ、２３ｅに干渉されない位置に設け
られている。すなわち、ゲート部２５は回折平面金型２
３ａに対して屈折面金型２３ｂ、２３ｃが形成されてい
るＤ１方向とほぼ垂直方向Ｄ２側に形成されている。

【００２４】ゲート部２５は樹脂供給部３０と接続され
ていて、樹脂供給部３０には光学素子の材料となる樹脂
が収容されている。収容されている樹脂はゲート部２５
を介して金型２０内の空間に油圧等により樹脂を注入す
る。この樹脂は例えばプラスティックであり、プラステ
ィックを用いることにより図１の光学素子１を安価に生
産することができる。

【００２５】次に、図３と図４を参照してレンズ製造装
置１０を用いた光学素子１の製造方法について詳しく説
明する。まず、第１金型２１、第２金型２２及び第３金
型２３を組み合わせて、樹脂供給部３０からゲート部２
５に対して樹脂が供給される。このとき、図４のゲート
部２５が突起部２３ｄ、２３ｅに干渉されない位置に形
成されているため、樹脂の流れが遮られることがない。
よって、樹脂の流れがスムーズになるとともに空気を巻
き込むことによるエアーたまりの発生を防止することが
できる。

【００２６】樹脂供給部３０は金型２０内に完全に充填
されるまで樹脂を供給し続ける。このとき、第１金型２
１と第２金型２２の接合面、第２金型２２と第３金型２
３との接合面及び回折平面金型２３ａと屈折面金型２３
ｂ、２３ｃの接合面から金型２０内にある空気が抜かれ
ていく。回折平面金型２３ａと屈折面金型２３ｂ、２３
ｃの接合面からも空気を抜くことができるようにする事
で、従来取り除きにくかった回折平面５ａ及び屈折面５
ｂ、５ｃにあるエアーたまりを確実に除去することがで
きる。そして、金型２０内の樹脂が固化した後、光学素
子１が完成する。

【００２７】上記実施の形態によれば、樹脂が金型２０
に流入する際に屈折面金型２３ｂ、２３ｃが樹脂の流れ
を阻害しないようにゲート部２５が設けられているた
め、精度良く光学素子１を提供することができる。ま
た、第３金型２３を割り構造にすることで樹脂射出時の
エアーが第３金型２３の間から抜けて、エアーによる形
状不良を防止することができる。よって、光学素子１の
成形性が向上することで歩留まりが向上し、光学素子１
のコストを低くすることができる。さらに、第３金型２
３の構造を割り構造にすることにより、回折平面金型２
３ａを平面化でき、半導体プロセスを利用した型加工プ
ロセスが利用できるため、安価に金型２０を製造するこ
とができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
寸法精度がよい光学素子を製造する光学素子製造装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学素子の好ましい実施の形態を示す
斜視図。

【図２】本発明の光学素子における凹部の周辺部位を示
す断面図。

【図３】本発明の光学素子製造装置の好ましい実施の形
態を示す切り欠き斜視図。

【図４】本発明の光学素子製造装置における第３金型の
周辺部位を示す断面図。

【図５】光学ピックアップを構成する光学素子を示す
図。

【図６】従来の光学素子製造装置の一例を示す断面図。

【符号の説明】

１・・・光学素子、３・・・回折格子、５ａ・・・回折
平面、５ｂ、５ｃ・・・屈折面、１０・・・光学素子製
造装置、２０・・・金型、２１・・・第１金型、２２・
・・第２金型、２３・・・第３金型、２３ａ・・・回折
平面形成金型、２３ｂ、２３ｃ・・・屈折面形成金型、
２５・・・ゲート部、３０・・・樹脂供給部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H042 AA03 AA05 AA20 AA31 2H049 AA02 AA04 AA14 AA31 AA43 AA51 AA57 AA63 4F202 AA00 AH33 AH73 CA11 CB01 CK06 4F213 AA00 AH33 AH73 WA05 WB01 WC01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学素子の１面に凹部が設けられて、こ
   の凹部の略中央に形成された回折格子を有する平らな回
   折平面と、この回折平面の両側に、さらに凹部となるよ
   うにそれぞれ傾斜した第１屈折面と第２屈折面とを有す
   る光学素子であって、 この光学素子を製造する型内において、前記第１屈折面
   又は前記第２屈折面を形成する型部材により、干渉され
   ない位置に設けられたゲート部から材料を流し込むこと
   により形成されることを特徴とする光学素子。
2. 【請求項２】 前記光学素子の前記回折平面、前記第１
   屈折面及び前記第２屈折面がそれぞれ異なる金型で形成
   される請求項１に記載の光学素子。
3. 【請求項３】 前記光学素子の材料は、プラスティック
   である請求項１に記載の光学素子。
4. 【請求項４】 光学素子の１面に凹部が設けられて、こ
   の凹部の略中央に形成された回折格子を有する平らな回
   折平面と、この回折平面の両側に、さらに凹部となるよ
   うにそれぞれ傾斜した第１屈折面と第２屈折面とを有す
   る光学素子を製造する光学素子製造装置において、 前記光学素子の形状に対応した内部空間を有するよう
   に、相互に接合可能に形成した第１金型及び第２金型
   と、 前記光学素子の前記１面に対応する箇所に配置され、前
   記回折平面に対応する回折平面金型と、この回折平面金
   型の両側に配置され、前記回折平面金型よりさらに突出
   した第１屈折面金型及び第２屈折面金型とからなる第３
   金型と、 前記第１屈折面金型及び前記第２屈折面金型の部分に干
   渉されない位置に形成された、型内に光学素子の材料を
   流入するためのゲート部とを有することを特徴とする光
   学素子製造装置。
5. 【請求項５】 前記回折平面金型、前記第１屈折面金型
   及び前記第２屈折面金型は、分割されている請求項４に
   記載の光学素子製造装置。
6. 【請求項６】 前記光学素子の材料は、プラスティック
   である請求項４に記載の光学素子製造装置。