JP2005201976A - Optical element and optical element array - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラス成形された超小型の光学素子及び光学素子アレイに関する。 The present invention relates to a glass molded ultra-compact optical element and an optical element array.
従来のガラス成形される光学素子は、加熱軟化されたガラス素材を成形型内に入れて加熱・加圧してプレス成形していた(特許文献1参照)。このようなプレス成形光学素子を、コンパクトディスク(CD)を読み取る際の光学系に用いた場合、レーザビームを小さなビームスポットとするために光学素子のNA(開口数)を0.45としていた(特許文献2参照)。NA(Numerical Aperture)は、光学系に収差がない場合の集光限界を表す。従来のCDには赤い光のレーザ光が用いられ、このレーザ波長は780nmであり、このレーザ光を光学素子で絞り込んでいた。
従来の成形技術で成形された光学素子は、CDを読み取るためのレーザ光の波長が780nm、NAが0.45程度までには対応できたが、より小さなビームスポットを実現するため光学素子によるさらなる光の絞り込みが必要となる場合には対応が困難であった。NAは、焦点距離一定のときの開口瞳の大きさを示す値であり、NAが大きいほどレーザ光が絞れ、高密度記録が可能となり、最近は、赤い光のレーザ光よりも短い波長の青紫色レーザ光(ブルーレーザ)を用い、NAが0.6以上の光学素子を用いてディスクの記録を読み取るようになってきた。この場合、NAが大きいため、光学素子と光ディスクとの距離が短く、スペースの確保が困難になってきている。そのような事情から、光学素子に形成される光学機能面となる凸部に隣接するフランジ部の厚みは、できるだけ薄い方が好ましい。 The optical element molded by the conventional molding technique can cope with the wavelength of the laser beam for reading the CD up to 780 nm and NA of about 0.45. However, in order to realize a smaller beam spot, the optical element is further improved. When it is necessary to narrow down the light, it was difficult to cope with it. NA is a value indicating the size of the aperture pupil when the focal length is constant, and the larger the NA, the narrower the laser beam and the higher the density recording possible. Recently, blue having a shorter wavelength than the red laser beam. The recording of a disk has been read using an optical element having a NA of 0.6 or more using a violet laser beam (blue laser). In this case, since the NA is large, the distance between the optical element and the optical disk is short, and it is difficult to secure a space. Under such circumstances, it is preferable that the thickness of the flange portion adjacent to the convex portion serving as the optical function surface formed in the optical element is as thin as possible.
そこで、本発明では、高開口数のガラス成形の光学素子と光学素子アレイであって、フランジ部の薄い形状のものを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a high numerical aperture glass-molded optical element and an optical element array having a thin flange portion.
上述の目的を達成するため、本発明は、ガラス成形された凸状の光学機能面に隣接したフランジ部の厚みを0.3mm未満としたものである。また、本発明に係る光学素子のNAは0.6以上としたものである。さらに、フランジ部の薄い光学素子とするような型構造で成形を行なうと、凸部とフランジ部との境界面の転写性が悪い、あるいは型から取り出した時に割れてしまう等の不具合がある可能性があるので、そのような場合を考慮し、フランジ部の厚みが厚い状態でプレス成形を行ない、光学機能面と反対側を研磨面として、プレス成形後にこの研磨面を研磨してフランジ部の厚みを薄くしたものである。また、本発明に係る光学素子アレイは、ガラス素材をプレス成形して複数の凸状の光学機能面をフランジ部で連結してシート状にし、光学機能面に隣接したフランジ部の厚みを0.3mm未満としたものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is such that the thickness of the flange portion adjacent to the convex optical functional surface formed with glass is less than 0.3 mm. The NA of the optical element according to the present invention is 0.6 or more. Furthermore, if molding is performed with a mold structure that uses an optical element with a thin flange portion, there is a possibility that the transferability of the boundary surface between the convex portion and the flange portion may be poor, or cracks may occur when removed from the mold. Therefore, in consideration of such a case, press molding is performed in a state where the flange portion is thick, and the polishing surface is polished after press molding with the opposite side of the optical function surface as the polished surface. The thickness is reduced. In the optical element array according to the present invention, a glass material is press-molded to connect a plurality of convex optical function surfaces with a flange portion into a sheet shape, and the thickness of the flange portion adjacent to the optical function surface is 0. It is less than 3 mm.
本発明によれば、曲率半径の小さな(曲率の大きな)光学機能面を有し、この光学機能面に隣接するフランジ部の厚みを0.3mm未満とすることで、光学素子と光ディスクとの距離を確保しつつ、短い波長のレーザ光(ブルーレーザ)を絞り込んで小さなビームスポットを実現することのできる光学素子を提供できる。また、NAを0.6以上とした光学素子はブルーレーザ光を絞り込むのに適する。さらに、プレス成形後に光学機能面とは反対側の面を研磨してフランジ部を0.3mm未満とするので、従前のプレス成形手段で容易かつ迅速に成形可能である。また、ガラス素材をプレス成形して複数の凸状の光学機能面をフランジ部で連結してシート状にし、光学機能面に隣接したフランジ部の厚みを0.3mm未満としたものでは、大量生産が可能で、コストダウンを図れる。 According to the present invention, the optical functional surface having a small radius of curvature (large curvature) is provided, and the distance between the optical element and the optical disk is set by making the thickness of the flange portion adjacent to the optical functional surface less than 0.3 mm. It is possible to provide an optical element capable of realizing a small beam spot by narrowing down a short-wavelength laser beam (blue laser) while securing the above. An optical element with NA of 0.6 or more is suitable for narrowing down blue laser light. Furthermore, since the surface opposite to the optical function surface is polished after press molding to make the flange portion less than 0.3 mm, it can be easily and quickly molded by conventional press molding means. In addition, mass production is possible when a glass material is press-molded to connect a plurality of convex optical functional surfaces with a flange to form a sheet, and the thickness of the flange adjacent to the optical functional surface is less than 0.3 mm. It is possible to reduce costs.
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照にして説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る光学素子1の断面図を示し、ガラス成形された凸状の光学機能面2に隣接したフランジ部3の厚みtを0.3mm未満としてある。このフランジ部3の厚みtは0.05mm〜0.2mmが好ましい。このような光学素子1を成形するには、図2に示すようなプレス成形用の成形型100を用い、そのキャビティ101内にガラス素材を入れて加熱・加圧してプレス成形する。このような成形型100でプレス成形された成形品は、図3に示すようにフランジ部3の厚みTは最終製品の厚みtよりも厚いものである。このプレス成形後の製品をラインXに示す個所まで研磨し、図1に示すフランジ部3の厚みt(0.3mm未満)とする。したがって最終製品は、光学機能面2を備えた側をプレス成形面とし、この成形面とは反対側を平坦な研磨面としたものである。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of an
図4は、光学素子アレイのプレス成形装置を示す断面図であり、大きな平面型である上型100Aと、下型100Bに中子100Cを設け、キャビティ101にガラス素材を入れ、上型100Aと下型100Bとを締結することによりガラス素材を加熱・プレスして成形する。中子100Cに曲率の大きな凸状の光学機能面を形成するための凹部1Aを形成してある。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing an optical element array press molding apparatus, in which an upper mold 100A, which is a large flat mold, and a core 100C are provided in a lower mold 100B, a glass material is placed in a cavity 101, and an upper mold 100A A glass material is heated and pressed by fastening with the lower mold | type 100B, and it shape | molds. A concave portion 1A for forming a convex optical functional surface having a large curvature is formed in the core 100C.
図5は、図4のプレス成形装置で成形された光学素子アレイを示すものであり、複数の光学素子1が同時にプレス成形され、連結されたシート状になったものである。この図4のプレス成形装置で成形された直後は、フランジ部3の厚みtは0.3mm以上であるため、この光学機能面2の反対側の平坦な面を研磨して0.3mm未満とする。この実施形態では、厚みが0.3mm未満のフランジ部3に隣接して凸状の光学機能面2よりも高さが高い外縁フランジ部30が形成される。この外縁フランジ部30は他の光学素子1との連結部でもある。この外縁フランジ部30は、光学機能面2の高さよりも高い位置にあることにより、反対側の平坦面をラインXまで研磨する時に、この外縁フランジ部30の頂面が研磨台などに載置されることにより、光学機能面2を保護することとなる。このようにプレス成形された光学素子アレイはその外縁フランジ部30の個所で切断し、他の光学素子と接合して用いられる。この1例としては、図6に示すように別の光学素子20と光学素子10と組合わせることにより、NAの数値の高い光学素子を簡単に製造することができる。
FIG. 5 shows an optical element array molded by the press molding apparatus of FIG. 4, in which a plurality of
1,10,20 光学素子
2 凸状の光学機能面
3 光学機能面に隣接したフランジ部
1, 10, 20
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