複合光学素子の製造装置及び製造方法並びに単レンズ及びその成形型
【課題】本発明は、単レンズの表面に樹脂層を形成する際に、単レンズと樹脂層との光軸のずれを小さくした複合光学素子の製造装置及び製造方法を提供する。
【解決手段】吸引ノズル２２ｂを有し、単レンズを吸引、保持する吸引保持型２２と、単レンズを支持する単レンズ支持部材２３と、紫外光を透過可能で樹脂層をプレス成形する樹脂層成形型２４と、小径孔２５ａを上部に、小径孔２５ａよりも径の大きい大径孔２５ｂを下部に有し、これらが１つの貫通孔として形成され、小径孔２５ａの下側開口部が、単レンズの傾斜面と同じ角度で、単レンズの傾斜面と輪環状に接触可能な対応傾斜面２５ｃとされ、かつ、小径孔２５ａと大径孔２５ｂの軸が一致して設けられている胴型２５と、樹脂層のプレス成形時に、下方から樹脂層成形型２４を透過させて樹脂層に紫外線を照射する紫外線照射手段２６と、を有する複合光学素子の製造装置２１。
【解決手段】吸引ノズル２２ｂを有し、単レンズを吸引、保持する吸引保持型２２と、単レンズを支持する単レンズ支持部材２３と、紫外光を透過可能で樹脂層をプレス成形する樹脂層成形型２４と、小径孔２５ａを上部に、小径孔２５ａよりも径の大きい大径孔２５ｂを下部に有し、これらが１つの貫通孔として形成され、小径孔２５ａの下側開口部が、単レンズの傾斜面と同じ角度で、単レンズの傾斜面と輪環状に接触可能な対応傾斜面２５ｃとされ、かつ、小径孔２５ａと大径孔２５ｂの軸が一致して設けられている胴型２５と、樹脂層のプレス成形時に、下方から樹脂層成形型２４を透過させて樹脂層に紫外線を照射する紫外線照射手段２６と、を有する複合光学素子の製造装置２１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス製の単レンズの表面に樹脂層を形成した複合光学素子の製造装置及び製造方法並びに単レンズ及びその成形型に係り、特に、単レンズと樹脂層との光軸のずれを抑制するのに有用な複合光学素子の製造装置及び製造方法並びにその製造方法に用いる単レンズ及びその成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクとして、Ｂｌｕ−ｒａｙ（商品名、以下、ＢＤと称する）、ＤＶＤ、ＣＤが幅広く普及している。これらＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤは、記録及び再生に用いる光の波長等が異なっている。具体的には、ＢＤは、基板の厚さ（カバー層の厚さ）が０．１ｍｍの情報記録媒体に、波長４０５ｎｍの光源から出射された光をＮＡ（開口数）が０．８５の対物レンズにより集光させて情報の記録及び再生を行う。ＤＶＤは、基板の厚さ（カバー層の厚さ）が０．６ｍｍの情報記録媒体に、波長６６０ｎｍの光源から出射された光をＮＡが０．６５の対物レンズにより集光させて情報の記録及び再生を行う。ＣＤは、基板の厚さ（カバー層の厚さ）が１．２ｍｍの情報記録媒体に、波長７８０ｎｍの光源から出射された光をＮＡが０．４５の対物レンズにより集光させて情報の記録及び再生を行う。
【０００３】
上述したＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤにおける光ディスクにおいて、１つの対物レンズにより各々の光ディスクに使用する波長の光を集光する場合、各々の光ディスクのカバー層の厚さの違いに起因する球面収差を補正でき、各光ディスクへの良好な集光特性が得られるような構成とする必要がある。また、各々の光の光軸方向に平行に移動する対物レンズが、光ディスクの表面との接触を防ぐため、対物レンズと光ディスクとの間に一定の距離を確保しながら、各光ディスクへの良好な集光特性が得られるようにする必要がある。
【０００４】
これに対応するため、ＤＶＤやＣＤに対応する各々の波長の光に対しても対物レンズとしての機能を有するように、これら波長の光に対して回折作用を示す回折光学素子を光学系中に配置して、１つの回折光学素子を用いて３つの異なる規格の光ディスクにおける情報の記録及び再生を行う光ピックアップ装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このような特許文献１に開示されている方法は、ＤＶＤやＣＤの各々の波長の光に対して独立に回折作用を与えられるため、各々の波長の光に対し好適な発散角とし、また、球面収差を補正するような位相分布をさらに付加できるので、ＣＤ用の光学系における対物レンズと光ディスクの間の距離を確保しながら、記録及び再生に用いられる光の波長の異なる光ディスクに対して好適に光を集光させられる。
【０００６】
このような方法では、回折光学素子を対物レンズとは別個に設置する必要があり、対物レンズ等に対し精密に位置合わせを行う必要があるため、量産性が低くなるという問題点を有していた。また、ＣＤ用の光を回折させるために断面が矩形状となるバイナリー格子を用いており、そのため±１次回折光のうち一方の回折光のみの利用であるため光の利用効率が低いという問題がある。
【０００７】
このような問題を解消するため、単レンズの表面に樹脂層を形成し、回折光学素子等の位置合わせを行う必要がなく、光の利用効率を高め、異なる規格の光ディスクに対しても各々好適に光の集光させる複合光学素子が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３９６６３０３号公報
【特許文献２】国際公開第２０１１／００４８２７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献２において単レンズの表面に樹脂層を形成するには、単レンズを予めプレス成形により作成しておき、図６に示したような上型５２、下型５３、胴型５４からなる樹脂層成形用の成形型５１を使用し、単レンズの表面に樹脂層をプレス成形して複合光学素子としている。このプレス成形により形成される樹脂層は、単レンズを上型５２、下型５３間に配置し、単レンズと下型５３の間に設けられた樹脂層形成用の所定の厚さの隙間を樹脂で埋めることで形成される。このとき、所定の厚さの隙間は、樹脂層のプレス成形時に、下型５３と単レンズのフランジ部分との接触部分が水平になるように、かつ、フランジ部分と上型５２との接触部分が互いに対応する形状（水平面に対して所定角度傾斜させる等）として、上下型５２，５３と単レンズとの光軸が合うようにしてプレス成形している。
【００１０】
しかしながら、位置合わせに使用するフランジ部分において、単レンズのプレス成形時（主に冷却時）に収縮による平行度のバラツキが生じ、樹脂層成形型の中で傾いて固定されてしまい、樹脂成形型と単レンズの光軸を合わせるのが困難で、光軸の傾きやずれが大きくなってしまう場合があった。そのため、偏心性能をより向上させた複合光学素子が求められている。
【００１１】
そこで、本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、単レンズの表面に樹脂を形成する際、単レンズと樹脂層の光軸のずれの抑制を可能とする複合光学素子の製造装置及び製造方法並びにその製造方法に用いる単レンズ及びその成形型の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の複合光学素子の製造装置は、一方の面の有効径外に、光軸と直交する円環状の平面部及び該平面部の外周に円錐台状の傾斜面を有するガラス製の単レンズを用い、該単レンズの他方の面に樹脂層を形成する複合光学素子の製造装置であって、下方に突出し先端に吸引口を開口させた円筒状の吸引ノズルを有し、前記単レンズの円環状の平面部に前記吸引ノズルの先端を接触させて単レンズを吸引、保持する吸引保持型と、前記単レンズの前記平面部を上方に向けて下方から支持する前記吸引保持型より大径の円柱状の単レンズ支持部材と、紫外光を透過可能な材料から形成され、前記単レンズ支持部材と前記樹脂層をプレス成形により形成する前記単レンズ支持部材と同径の円柱状の樹脂層成形型と、円筒状の部材であって、その上部が前記吸引保持型を上部から摺動させつつ挿抜可能な小径孔とされ、下部が前記単レンズ支持部材及び前記樹脂層成形型の一方を下方から摺動させつつ挿抜可能な大径孔とされ、前記小径孔の前記大径孔に接続される下側開口部が、前記単レンズの傾斜面と同じ角度で、前記単レンズの傾斜面と輪環状に接触可能な対応傾斜面として設けられており、かつ、前記小径孔及び大径孔が前記吸引保持型の下方に同軸的に配置されるように設けられた胴型と、前記吸引保持型を前記胴型の小径孔に挿入した状態で、先端を大径孔の所定の位置まで進退させる駆動手段と、前記樹脂層成形型を前記胴型の大径孔に挿入した状態で、下方から前記樹脂層成形型を透過させて前記樹脂層に紫外線を照射する紫外線照射手段と、を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の複合光学素子の製造方法は、上記本発明の複合光学素子の製造装置を用いてガラス製の単レンズの表面に樹脂層を形成する複合光学素子の製造方法であって、前記胴型の小径孔に挿入した吸引保持型の吸引ノズルの先端と前記胴型の大径孔に導入した単レンズ支持部材に支持された単レンズの平面部とを接触させて吸引し、単レンズを吸引保持型で保持する吸引保持工程と、前記吸引保持型に保持された単レンズを吸引保持型に吸引したまま上昇させ、前記単レンズの傾斜面と前記胴型の対応傾斜面とを接触させて単レンズを前記小径孔の下側開口部に吸引保持させた後、前記吸引保持型を下降させて前記単レンズと前記吸引ノズルを再度接触させ、前記大径孔の軸と前記単レンズの光軸とのずれを小さくする調心工程と、前記調心工程で調心された単レンズに、成形面に樹脂組成物が滴下された前記樹脂層成形型を下方から接近させ、プレスして前記単レンズの表面に樹脂層を形成するプレス工程と、前記プレス工程で形成された樹脂層に対し、前記樹脂層成形型を介して紫外線を照射し、前記樹脂層を硬化させる硬化工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の単レンズは、一方の面の有効径外に、輪環状に、かつ、単レンズの光軸に対して垂直に交わるように形成された平面部と、該平面部の外周に、前記平面部に対して所定の角度で傾斜するように円錐台状に形成された傾斜面と、を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の単レンズ用の成形型は、単レンズの上側の光学面を形成する上型と単レンズの下側の光学面を形成する下型とを有し、前記上型及び下型を用いたプレス成形により単レンズを成形する単レンズ用の成形型であって、前記上型及び下型の少なくとも一方において、そのプレス成形により形成される光学面の有効径外に、輪環状に、かつ、前記単レンズの光軸に対して垂直に交わるように形成される平面部を転写可能な平面部転写面と、該平面部の外周に、前記平面部に対して所定の角度で傾斜するように円錐台状に形成される傾斜面を転写可能な傾斜面転写面と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の複合光学素子の製造装置及び製造方法によれば、単レンズとその表面に形成される樹脂層の光軸のずれ（ディセンタ及びチルト）を抑制でき、偏心性能の高い複合光学素子を製造できる。
【００１７】
また、本発明の単レンズ及びその成形型によれば、ここで得られる単レンズは上記製造方法を実施する際に必須の形状を有しており、この単レンズの使用によって、初めて本発明の複合光学素子の製造方法が実施可能となる。すなわち、この単レンズは、偏心性能の高い複合光学素子を形成する材料として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一例である単レンズの概略形状を示した側断面図である。
【図２】図１の単レンズのプレス成形型の概略構成を示した側断面図である。
【図３】本発明の複合光学素子の製造装置の概略構成を示した側断面図である。
【図４Ａ】本発明の複合光学素子の製造方法における、単レンズの吸着保持工程を説明する図である。
【図４Ｂ】本発明の複合光学素子の製造方法における、単レンズの吸着保持工程を説明する図である。
【図４Ｃ】本発明の複合光学素子の製造方法における、単レンズの吸着保持工程を説明する図である。
【図４Ｄ】本発明の複合光学素子の製造方法における、単レンズの調心工程を説明する図である。
【図４Ｅ】本発明の複合光学素子の製造方法における、単レンズの調心工程を説明する図である。
【図４Ｆ】本発明の複合光学素子の製造方法における、単レンズのプレス工程を説明する図である。
【図４Ｇ】本発明の複合光学素子の製造方法における、単レンズのプレス工程を説明する図である。
【図４Ｈ】本発明の複合光学素子の製造方法における、単レンズの硬化工程を説明する図である。
【図４Ｉ】本発明の複合光学素子の製造方法における、単レンズの取出し工程を説明する図である。
【図５Ａ】本発明の複合光学素子の一構成例を示した側断面図である。
【図５Ｂ】本発明の複合光学素子の他の構成例を示した側断面図である。
【図６】従来の複合光学素子の成形型を示した側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
本発明の複合光学素子の製造装置及び製造方法で用いるガラス製の単レンズは、その形状に特徴を有しており、まず単レンズの形状について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一例である単レンズの概略形状を示した側断面図である。この単レンズ１の有効径内には、その光学機能を発揮する光学面が両面に形成され、有効径外には本発明のレンズの特徴とする平面部等が形成されている。単レンズの光学面は、従来公知のレンズ形状とすればよく、特に限定されるものではない。図１には、両凸形状のレンズを示したが、両凹、平凸、平凹、凸メニスカス、凹メニスカスのいずれの形状も使用できる。また、この光学面としては球面、非球面のいずれの形状としてもよい。
【００２２】
そして、本発明の単レンズ１は、その樹脂層を形成する光学面とは反対側の光学面における有効径外に、平面部１ａが形成されており、さらにその平面部１ａの外周には、平面部１ａに対して所定の角度で傾斜する傾斜面１ｂが円錐台状に形成されている。
【００２３】
ここで平面部１ａは、単レンズ１の有効径外に輪環状に、かつ、単レンズ１の光軸に対して垂直に交わる面として形成されている。この平面部１ａは後述する樹脂層の成形時には、水平面と一致するように保持され、単レンズと樹脂層との光軸を合わせるのに重要な機能を発揮する部分である。
【００２４】
また、傾斜面１ｂは、上記平面部１ａのさらに外周に輪環状に、平面部１ａに対して所定の角度を有して形成されている。このときの傾斜角度は、その単レンズの光軸を通る断面において、上記平面部１ａに対して厚さ方向に傾斜する角度であり、単レンズの外周側からのこの角度αは３５〜６０度が好ましい。この角度αを基準テーパー角度という。
【００２５】
この単レンズ１はプレス成形により製造でき、このとき用いる単レンズ用の成形型１１は、図２に示したように、例えば上型１２、下型１３、内胴１４及び外胴１５で構成される。このときのプレス成形は、通常の単レンズのプレス成形の条件で行われる。そして、ここで用いる成形型１１は、上記単レンズ１の形状を形成するために、上型１２には、形成する単レンズの有効径外に、平面部及びその外周に形成される傾斜面を転写可能な転写面を有する。
【００２６】
すなわち、これら転写面は、そのプレス成形により形成される光学面の有効径外に、輪環状に、かつ、単レンズの光軸に対して垂直に交わるように形成される平面部を転写可能な平面部転写面と、該平面部の外周に、平面部に対して所定の角度で傾斜するように円錐台状に形成される傾斜面を転写可能な傾斜面転写面と、からなる。
【００２７】
また、ここで得られる単レンズ１は、従来公知の光学ガラス用の硝材から形成されるものであれば特に限定されるものではなく、ここで用いる硝材としては、例えば、Ｍ−ＢＡＣＤ１２（ＨＯＹA社製、商品名），Ｌ−ＢＡＬ４２（オハラ社製、商品名）、Ａ−ＢＡＲ１２（旭硝子社製、商品名；バリウムシリケートガラス）等が挙げられる。
【００２８】
図２では、上型１２側に、平面部転写面と傾斜面転写面とを有する成形型を例示しているが、これらの転写面は、上型及び下型の少なくとも一方に有していればよく、下型のみに有する場合や、上型及び下型の両方に有する場合も本発明の単レンズを成形可能な成形型である。
【００２９】
次に、得られた単レンズ１を用いた、複合光学素子の製造装置及び製造方法を説明する。図３には、本発明の複合光学素子の製造装置の概略構成の断面図を、図４には、図３の装置を用いた複合光学素子の製造方法について説明する図を示した。
【００３０】
図３に示したように、本発明の複合光学素子の製造装置２１は、吸引保持型２２、単レンズ支持部材２３、樹脂層成形型２４、胴型２５、紫外線照射手段２６、スペーサー２７、上プレート２８及び下プレート２９から構成されている。
【００３１】
ここで、吸引保持型２２は、本体２２ａと、本体２２ａから下方に突出し先端に吸引口を開口させた円筒状の吸引ノズル２２ｂを有し、単レンズ１の平面部１ａと吸引ノズル２２ｂの吸引口を接触させて単レンズ１を吸引、保持するものである。吸引ノズル２２ｂの吸引口は下端に設けられ、吸引口から吸引ノズル２２ｂの内部には気体の通路が設けられ、この気体の通路は吸引保持型２２内を通り、図示していない吸引ポンプに接続されている。
【００３２】
吸引ノズル２２ｂの吸引口は、単レンズ１の平面部１ａと接触し、光学面とは接触しない形状であり、その接触部分が平坦な円環状に形成されている。このとき、吸引用の気体の通路から接触部分に向かって、通路の径が拡大するように吸引口（内部側）を円錐状に形成するのが好ましい。このようにすれば、気体の通路は吸引するのに十分な径で形成し、吸引口においては、単レンズ１の光学面と接触せずに平面部１ａとのみ接触するようにできるため、光学機能を損ねずに済む。また、このとき接触部分は、単レンズ１の平面部１ａとの接触面積をできるだけ大きく設けると、吸引、保持が安定するため好ましい。
【００３３】
また、この吸引保持型２２は、図示していない駆動手段により上下動が可能となっており、後述する調心工程の際に、ノズル先端が胴型の小径孔２５ａ内部を移動できるようになっている。また、後述するプレス成形時には吸引ノズル２２ｂの先端（吸引口）が大径孔２５ｂまで達する構造となっている。言い換えれば、本体２２ａから突出する吸引ノズル２２ｂの長さは、スペーサー２７の厚さと胴型２５の小径孔２５ａの軸方向長さとを合わせたものよりも長く設ける。これが短いと吸引口が小径孔２５ａの内部で止まってしまい、単レンズ１を吸引保持できなくなってしまう。
【００３４】
単レンズ支持部材２３は、単レンズ１の平面部１ａが上方に向くように下方から支持する円柱状の部材である。単レンズ１を下方から支持するため、単レンズ支持部材２３の上面は、単レンズ１のフランジ部分と接触して保持できるようになっている。この単レンズ支持部材２３は、単レンズ１の光学面とは接触してもしなくてもよいが、接触しない方が、光学面を傷つける等の不具合が生じないため好ましい。
【００３５】
単レンズ支持部材２３は、円柱状の部材であって、後述する胴型２５の大径孔２５ｂに摺動させつつ挿抜可能になっている。単レンズ支持部材２３は、胴型内に挿入して、その上面に支持する単レンズ１を小径孔２５ａの下側開口部近傍まで移動可能とする。また、単レンズ支持部材２３は、該移動により、小径孔２５ａの下側開口部から下方に突出している吸引ノズル２２ｂの吸引口と単レンズ１の平面部１ａとを接触できるだけの十分な高さを有している。
【００３６】
樹脂層成形型２４は、紫外線を透過可能な材料から形成され、プレス成形により単レンズ１の表面に樹脂層を形成するための円柱状の部材である。基本的な形状は単レンズ支持部材２３と同様であり、胴型２５の大径孔２５ｂに摺動させつつ挿抜可能な形状である。この樹脂層成形型２４の上面は、所望の樹脂層の形状を転写可能な成形面が形成されている。
【００３７】
樹脂層成形型２４の材質は、波長３６０ｎｍ近傍の紫外線を透過するものであれば公知のものを使用でき、その目的とする紫外線の透過率が５０％以上の材質が好ましい。この材質としては、例えば、石英ガラス、アクリル樹脂等の公知の材質が挙げられる。
【００３８】
また、この樹脂層成形型２４の成形面の外周に、プレス成形時に余分な樹脂を収容する空間を形成可能な樹脂ポケット形状を設けておけば、プレス成形時に成形される樹脂層に対して樹脂量が多い場合でも、余剰の樹脂が樹脂ポケットに収容され、プレス成形を円滑、確実に行える。具体的には、成形面外周に樹脂ポケット分の溝を形成すればよい。
【００３９】
胴型２５は、中空の円筒状部材であり、中空部分の上部が吸引ノズル２２ｂを摺動させつつ挿抜可能な小径孔２５ａとされ、その下部が単レンズ支持部材２３及び樹脂層成形型２４を摺動させつつ挿抜可能な大径孔２５ｂとされている。大径孔２５ｂは小径孔２５ａよりも径の大きいものである。
【００４０】
小径孔２５ａの下側開口部（大径孔との接続部）は、単レンズ１の傾斜面１ｂと同じ角度で、単レンズ１の傾斜面１ｂと輪環状に接触可能な対応傾斜面２５ｃとして設けられている。この対応傾斜面２５ｃは、単レンズ１の傾斜面１ｂと接触可能に設けられており、この対応傾斜面に単レンズ１を吸引して保持できるようにもなっている。ここに吸引保持する場合は、吸引ノズル２２ｂは上昇させ、吸引口が小径孔２５ａ内部に入り込むようにして、吸引保持型２２の吸引動作を継続し、吸引状態を保持すればよい。
【００４１】
また、小径孔２５ａと大径孔２５ｂの軸はそれぞれ一致するように設けられている。これを一致するようにしておくと、対応傾斜面２５ｃに保持される単レンズ１と、樹脂層成形型２４で形成される樹脂層の光軸とのずれを小さくできる。すなわち、この対応傾斜面２５ｃは、調心用の傾斜面として機能する。
【００４２】
紫外線照射手段２６は、樹脂層のプレス成形時に、下方から樹脂層成形型２４を透過させて形成する樹脂層にまで紫外線を照射可能なものである。この紫外線照射手段２６は、使用する樹脂を硬化可能な紫外線を照射できればよく、公知の紫外線照射手段を使用できる。例えば、樹脂としてアクリル樹脂を使用した場合には波長が３６７ｎｍの紫外線を照射可能とすればよい。
【００４３】
スペーサー２７は、吸引保持型２２と胴型２５との相対的な位置を決めるために設けられ、吸引ノズル２２ｂを一番深くまで挿入したときに、吸引口が胴型２５の大径孔２５ｂまで到達する所定の位置となるように調節する部材であり、このときの位置は、プレス成形時の配置でもある。
【００４４】
上プレート２８及び下プレート２９は、単レンズ１の表面に樹脂層を形成する際に用いる部材で、吸引保持型２２の上部を上プレート２８により押し下げ、樹脂層成形型２４の下部を下プレート２９により押し上げ、吸引保持型２２と樹脂層成形型２４を所定の位置に固定して所望の樹脂層を形成するものである。このとき、吸引保持型２２で保持された単レンズ１と樹脂層成形型２４とで形成される空間が樹脂で満たされると、単レンズ１の表面に所望の形状の樹脂層が形成される。ここで、下プレート２９には、樹脂層成形型２４を載置する位置に開口部２９ａが設けられており、この開口部２９ａを通じて紫外光を樹脂層に照射可能としている。なお、この開口部２９ａに、硬化用の紫外線を透過する素材で作製された透明板を設けてもよい。このように透明板を用いると樹脂層成形型２４の載置及びプレス時の胴型及び樹脂層成形型２４の押圧が安定し、プレス工程、紫外線照射工程を安全、確実に実施でき好ましい。
【００４５】
次に、複合光学素子の製造装置１を用いた場合を例にして、本発明の複合光学素子の製造方法を説明する。図４Ａ〜４Ｉは、この複合光学素子の製造方法の各工程を説明する図であり、図４Ａ〜４Ｃは吸引保持工程を、図４Ｄ〜４Ｅは調心工程を、図４Ｆ〜４Ｇはプレス工程を、図４Ｈは硬化工程を、図４Ｉは上記工程が終了した後の複合光学素子を取出した状態を、それぞれ示した図である。
【００４６】
本発明における吸引保持工程は、吸引保持型の吸引ノズルと単レンズの平面とを接触させて吸引し、単レンズを吸引保持型で保持する工程である。具体的な操作は、図４Ａ〜４Ｃに示した。
【００４７】
まず、吸引保持型２５の下方に、中空部分の上部が小径孔２５ａ、下部が大径孔２５ｂとなるように、かつ、吸引保持型２５の吸引ノズル２２ｂとこれら小径孔２５ａ及び大径孔２５ｂとが同軸的になるように胴型２５を配置し、小径孔２５ａに吸引保持型２２の吸引ノズル２２ｂを摺動させつつ深く挿入しておく。このとき、胴型２５と吸引保持型２２とは、スペーサー２７を介して密接に配置されている。そして、単レンズ支持部材２３に単レンズ１を平面部１ａが上を向くように載置する（図４Ａ）。
【００４８】
次に、単レンズ１を支持した単レンズ支持部材２３を、胴型２５の大径孔２５ｂに下方から挿入し、単レンズ１と吸引ノズル２２ｂの吸引口が接触するまで上昇させる。単レンズ１と吸引ノズル２２ｂの吸引口が接触した状態で、吸引ポンプを駆動させて吸引ノズル２２ｂに単レンズ１を吸引保持する（図４Ｂ）。単レンズ支持部材２３を下降させて大径孔２５ｂから抜いても単レンズ１は吸引ノズル２２ｂに保持された状態を維持する（図４Ｃ）。
【００４９】
本発明における調心工程は、吸引保持型に保持された単レンズを吸引保持型に吸引したまま上昇させ、単レンズの傾斜面と胴型の対応傾斜面とを接触させて単レンズを小径開口部に保持し、小径の軸と単レンズの光軸とのずれを小さくする工程である。具体的な操作は、図４Ｄ〜４Ｅに示した。
【００５０】
吸引保持工程の後、吸引保持型２２に単レンズ１を保持したまま上昇させる。すると、胴型２５の小径孔２５ａは、吸引ノズル２２ｂと摺動するように形成されており、一方、単レンズ１は、平面部１ａの外周に傾斜面１ｂが形成されており、吸引ノズル２２ｂの直径よりも単レンズ１の外径の方が大きくなっているため、単レンズ１ａは小径孔２５ａの開口部に接触し、小径孔２５ａ内部には移動しない。
【００５１】
吸引保持型２２への吸引状態を維持したまま、さらに上昇させると、吸引ノズル２２ｂの吸引口と単レンズ１とは離間する。ここで、単レンズ１の傾斜面１ｂは小径孔２５ａの下側開口部に接触するが、このとき、下側開口部は、傾斜面１ｂと同じ角度で、輪環状に接触可能な対応傾斜面２５ｃとして形成されているため、この対応傾斜面２５ｃと傾斜面１ｂとが隙間がないように接触する。単レンズ１は、吸引保持型２２による吸引状態が解除されないため、そのまま対応傾斜面２５ｃに保持される。そして、このとき、開口部に設けられた対応傾斜面２５ｃは輪環状に形成されており、その中心は円柱状に形成された大径孔２５ｂの軸と一致するようになっている。したがって、開口部に保持される単レンズ１は、その傾斜面１ｂが対応傾斜面２５ｃに合うように保持され、このとき、単レンズ１の光軸も大径孔２５ｂの軸と一致する（図４Ｄ）。
【００５２】
再度、吸引保持型２２を下降させ、吸引ノズル２２ｂで単レンズ１を保持する状態とすると、単レンズの光軸位置が所望の位置に保持された状態とできる（図４Ｅ）。
【００５３】
なお、この図４Ｄ〜４Ｅの操作は１回でもよいが、２以上の複数回繰り返すことが、より光軸のずれを小さくさせる観点から好ましい。繰り返す回数は３〜５回程度が好ましい。
【００５４】
本発明におけるプレス工程は、調心された単レンズに、その成形面に樹脂組成物が滴下された樹脂層成形型を下方から接近させ、プレスして単レンズの表面に樹脂層を形成する工程である。具体的な操作は、図４Ｆ〜４Ｇに示した。
【００５５】
単レンズ１に対して、その上面に樹脂層を形成するための成形面を有する樹脂層成形型２４をプレート２９上に載置し、その成形面に樹脂組成物３０を滴下する（図４Ｆ）。そのまま樹脂層成形型２４を上昇させ、胴型２５の大径孔２５ｂに摺動させつつ挿入する。上プレート２８と下プレート２９とで圧力をかけ、吸引保持型２２と樹脂層成形型２４により単レンズ１の表面に所定形状の樹脂層を形成する（図４Ｇ）。なお、ここで用いる樹脂組成物は、紫外線硬化型の樹脂組成物である。
【００５６】
本発明における硬化工程は、プレス工程で所望の形状の樹脂層に対し、樹脂層成形型を介して紫外線を照射し、樹脂層を硬化させる工程である。具体的な操作は、図４Ｈに示した。
【００５７】
プレス工程で形成した層状になった樹脂組成物３０に対して、紫外線照射手段２６から紫外線を照射し、樹脂組成物を硬化させて、単レンズ１の表面に樹脂層を固着させる（図４Ｈ）。下プレート２９には、紫外線照射を妨げないよう紫外線透過孔２９ａが設けられている。また、樹脂層成形型２４は、上記のように硬化用の紫外線を透過する材質で形成されており、紫外線照射手段２６の紫外線が単レンズ１表面の樹脂組成物にまで到達するようになっている。
【００５８】
上記硬化工程により単レンズ１の表面に樹脂層が固着して複合光学素子が得られるが、得られた複合光学素子は、樹脂層成形型２４を胴型２５から抜き出し（図４Ｉ）、その成形面上にある複合光学素子を樹脂層成形型２４と離型させればよい。
【００５９】
このようにして得られる複合光学素子は、図５Ａに示したように、単レンズ１の光学面表面に樹脂層３０が形成されたもので、単レンズ１の光軸と樹脂層３０の光軸のずれが改善されたものである。
【００６０】
また、複合光学素子としては、図５Ｂに示したように、樹脂層３１と樹脂層３２という複数の樹脂層を積層して形成することもでき、これは、上記図４Ｆ〜４Ｈで示したプレス工程を、それぞれの樹脂層の形成に対して連続して行えばよい。そのとき、プレス工程で用いる樹脂層成形型の成形面形状を回折格子用のものとすれば樹脂層３１のような形状とでき、異なる規格の光ディスクに対しても各々好適に光を集光させることが可能な複合光学素子が得られる。
【００６１】
なお、図５Ｂのように２種類の樹脂層を積層して設ける場合、単レンズ１の光学面側に低アッベ材、その上に高アッベ材の樹脂層とするのが好ましい。
【００６２】
このような低アッベ材としては、芳香族系炭化水素を含む樹脂材料やＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５等の低アッベ数の無機微粒子を含有した樹脂が用いられる。芳香族系炭化水素は紫外線の波長領域において吸収を有する場合があり、波長が４０５ｎｍ近傍において急峻な屈折率分散が得られる。しかしながら、４０５ｎｍの波長の光が照射された際に、劣化しやすい傾向にあり、これを避けるためにフェニルシラン構造等の４０５ｎｍの波長に対して劣化耐性のある構造を含むものが好ましい。
【００６３】
また、高アッベ材としては、脂肪族系炭化水素、フッ素系炭化水素、硫黄系炭化水素が用いられる。また、これらの樹脂にＺｒＯ２、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３等の高アッベ数の無機微粒子を含有した樹脂が用いられる。脂肪族系炭化水素は緩やかな屈折率分散が得られるが、屈折率が低くなる傾向にあるため、アダマンタン構造やジアマンタン構造等の材料を含めることにより屈折率を高めて、低アッベ数材料との屈折率の調整を行うことが好ましい。
【００６４】
また、必要に応じて、樹脂層３１のように、ブレーズ形状等の凹凸を形成し、入射する波長に応じて屈折率を調整することが好ましい。
【実施例】
【００６５】
以下、本発明を実施例及び比較例により説明する。
【００６６】
（例１）
［単レンズの製造；実施例］
単レンズ１の材料としてはプレス成形用光学ガラスＡ−ＢＡＲ１２（旭硝子社製、商品名；バリウムシリケートガラス）を用い、図２で示した構成の成形型１１により上型１２、下型１３を共に５７０℃にまで加熱し、荷重１ｋＮで４５秒間プレスした後、冷却して図１に示した両凸形状の単レンズ１を製造した。
ここで得られた単レンズの形状は、厚さ１．６６４ｍｍ、樹脂層形成面球欠１．４１ｍｍ、樹脂層形成面光学直径３．０２ｍｍ、フランジ直径３．８２１ｍｍ、非樹脂層形成面球欠０．０１８ｍｍ、非樹脂層形成面光学直径２．６ｍｍ、その外周に平面部が幅０．２ｍｍの輪環状に設けられ、さらにその外周に円錐台状に基準テーパー角度αが４５度で傾斜面が形成されたものであった。
【００６７】
（例２）
［複合光学素子の製造；実施例］
図３の複合光学素子の製造装置２１を用い、以下の通り複合光学素子を製造した。なお、ここで使用した装置は、以下の部材から構成されている。
〔吸引保持型〕
真鍮製の直径２０ｍｍ、高さ９ｍｍの円柱状の本体と、該本体から下方に突出した直径３ｍｍ、長さ１３．８ｍｍ、内部に直径１ｍｍの気体の通路を有する円筒状であって、吸引口の内部形状が入口直径２．８０１ｍｍ、角度４５度の円錐状の吸引ノズルと、を有する吸引保持型。
〔単レンズ支持部材〕
合成石英製、直径６ｍｍ、高さ１５ｍｍの円柱状で、その上面に直径３．３３ｍｍ、深さ１．４８３ｍｍ、単レンズの樹脂層形成面と同じ形状の非球面形状である単レンズ支持部を有する単レンズ支持部材。
〔樹脂層成形型〕
合成石英製、直径６ｍｍ、高さ１５ｍｍの円柱状で、その上面に直径３．３３ｍｍ、深さ１．４８３ｍｍ、所定の樹脂層用非球面形状の成形面を有する樹脂層成形型。
〔胴型〕
超硬合金製、直径１６ｍｍ、高さ２６ｍｍ、小径孔の直径３ｍｍ、高さ１０．４ｍｍ、大径孔の直径６ｍｍ、高さ１５．６ｍｍ、小径孔の大径孔に接続される下側開口部の傾斜角度４５度で、小径孔及び大径孔の軸は同軸となるように形成されている胴型。
〔スペーサー〕
ステンレス製、直径１６ｍｍ、高さ３ｍｍで、中央部に直径３．４ｍｍの孔が形成されている円環状のスペーサー。
〔上プレート〕
ステンレス製、幅９０ｍｍ、長さ１３０ｍｍ、厚さ２５ｍｍの上プレート。
〔下プレート〕
ステンレス製、幅９０ｍｍ、長さ１３０ｍｍ、厚さ１５ｍｍ、中央に紫外線透過用の直径４ｍｍの開口部を有し、開口部の上面はプレートの上面と同じ高さにした合成石英製の板ガラスを設けた下プレート。
〔紫外線照射装置〕
紫外線照射装置（浜松ホトニクス社製、商品名：ＬＣ６）である。
【００６８】
まず、胴型２５の上方から吸引保持型２２を下降させて、小径孔２５ａに吸引ノズル２２ｂを摺動させつつ挿入し、吸引ノズル２２ｂの吸引口が大径孔２５ｂに達するまで下降させた。次に、例１で得られた単レンズを単レンズ支持部材２３の上面で支持させ、そのまま単レンズ支持部材２３を下プレート２９に載置した。下プレート２９を上昇させ、単レンズ支持部材２３を胴型２５の下方から大径孔２５ｂに摺動させつつ挿入し、単レンズ１の平面部１ａが吸引ノズル２２ｂの先端に接触するまで上昇させた。
接触したところで、吸引ノズルの吸引ポンプを作動させ、単レンズ１を吸引ノズル２２ｂで吸引保持した。単レンズ支持部材２３は下プレート２９の下降により大径孔２３ｂから抜き去った。
【００６９】
次に、単レンズ１を吸引保持した吸引ノズル２２ｂをそのまま上昇させ、単レンズ１の傾斜面１ｂを胴型２５の対応傾斜面２５ｃに接触させ、吸引ノズル２２ｂは吸引状態を維持したままさらに上昇させた。このとき、単レンズ１は小径孔２５ａの下側開口部である対応傾斜面２５ｃで保持され、単レンズ１の光軸が対応傾斜面２５ｃの軸とずれが小さくなるように修正される。次いで、吸引保持型２２を下降させて、再度、単レンズ１と接触させ、吸引保持型２２により吸引保持された状態に戻す。
上記した、吸引保持型の上昇、下降を５回繰り返し、単レンズ１の光軸が対応傾斜面２５ｃの軸とできるだけ重なるようにした。
【００７０】
次いで、下プレート２９上の単レンズ支持部材２３を樹脂層成形型２４と入れ替え、樹脂層成形型２４の成形面に５０℃に加熱したアクリル樹脂組成物を滴下した。下プレート２９を上昇させ樹脂層成形型２４を胴型２５の下方から大径孔２５ｂに摺動させつつ挿入し、プレス位置にまで上昇させた。これと同時に、吸引保持型２２の上方から上プレート２８を下降させ、吸引保持型を押圧し、プレス位置にまで下降させた。上プレート２８及び下プレート２９で０．１ＭＰａの圧力を１２０秒間かけ、プレスを行った。これにより、単レンズ１の表面には樹脂組成物が樹脂層成形型の成形面形状に広がり、樹脂層が形成された。
そのプレス状態のまま保持しながら、下プレート２９の開口部から樹脂層成形型を介して、３６５ｎｍの紫外線を１２０秒間照射し、樹脂層を硬化させた。
樹脂の硬化後、吸引ポンプの動作を止め、単レンズ１の吸引状態を解除した。下プレート２９を下降させ、樹脂層成形型２４を大径孔２５ｂから抜き去り、樹脂層成形型２４の成形面から複合光学素子を離型させ、本発明の複合光学素子を得た。
【００７１】
（例３）
［複合光学素子の製造；比較例］
単レンズとして例１で得られた単レンズを使用し、図６に示した成形型５１を用いて、以下の通り、複合光学素子を製造した。
ここで使用した成形型５１は、合成石英製、径６ｍｍ、高さ９．４ｍｍで、プレス時に単レンズ１の傾斜面１ｂと接触により位置合わせを可能とする上型５２と、ステンレス製、直径６ｍｍ、高さ８．８ｍｍで、プレス時に単レンズ１のフランジ部分を下方から水平に支持する下型５３と、ステンレス製、外径１０ｍｍ、内径６ｍｍ、高さ１５．６ｍｍの胴型と、で構成される。
なお、本例では、単レンズ１は下型５３とフランジ部分で接触し、位置合わせをするが、ここで用いているのは、単レンズ１の平面部１ａの反対面側のフランジ部分である。しかしながら、この下型５３との接触面であるフランジ部分も設計上は光軸に対して垂直面として形成している。
【００７２】
まず、下型５３の成形面上に、５０℃に加熱したアクリル樹脂組成物を滴下した。その上から、単レンズ１を成形面上に載置し、上下プレートで挟持することで上型５２及び下型５３により０．１ＭＰａの圧力を１２０秒間かけ、プレス成形を行った。
そのプレス状態を保持しながら、下プレートの開口部から下型を介して、３６５ｎｍの紫外線を１２０秒間照射し、樹脂層を硬化させた。
樹脂の硬化後、上プレート及び上型５２を上昇させ、下型５３の成形面上に形成された複合光学素子を離型させ、本発明の複合光学素子を得た。
【００７３】
（試験例）
例２及び例３で得られた複合光学素子について、単レンズ１とその表面に形成された樹脂層の光軸のずれ（シフト及びチルト）をＵＡ３Ｐ（パナソニック社製、商品名）を用いて調べたところ、表１の結果が得られた。
【００７４】
【表１】
【００７５】
以上の結果より、本発明の複合光学素子の製造装置及び製造方法が、偏心性能を向上させた複合光学素子を製造するのに有用であることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の複合光学素子の製造装置及び製造方法並びに単レンズは、プレス成形による複合光学素子の製造に有用である。
【符号の説明】
【００７７】
１…単レンズ、１１…成形型、１２…上型、１３…下型、１４…内胴、１５…外胴、２１…複合光学素子の製造装置、２２…吸引保持型、２３…単レンズ支持部材、２４…樹脂層成形型、２５…胴型、２６…紫外線照射手段、２７…スペーサー、２８…上プレート、２９…下プレート、３０，３１，３２…樹脂層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス製の単レンズの表面に樹脂層を形成した複合光学素子の製造装置及び製造方法並びに単レンズ及びその成形型に係り、特に、単レンズと樹脂層との光軸のずれを抑制するのに有用な複合光学素子の製造装置及び製造方法並びにその製造方法に用いる単レンズ及びその成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクとして、Ｂｌｕ−ｒａｙ（商品名、以下、ＢＤと称する）、ＤＶＤ、ＣＤが幅広く普及している。これらＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤは、記録及び再生に用いる光の波長等が異なっている。具体的には、ＢＤは、基板の厚さ（カバー層の厚さ）が０．１ｍｍの情報記録媒体に、波長４０５ｎｍの光源から出射された光をＮＡ（開口数）が０．８５の対物レンズにより集光させて情報の記録及び再生を行う。ＤＶＤは、基板の厚さ（カバー層の厚さ）が０．６ｍｍの情報記録媒体に、波長６６０ｎｍの光源から出射された光をＮＡが０．６５の対物レンズにより集光させて情報の記録及び再生を行う。ＣＤは、基板の厚さ（カバー層の厚さ）が１．２ｍｍの情報記録媒体に、波長７８０ｎｍの光源から出射された光をＮＡが０．４５の対物レンズにより集光させて情報の記録及び再生を行う。
【０００３】
上述したＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤにおける光ディスクにおいて、１つの対物レンズにより各々の光ディスクに使用する波長の光を集光する場合、各々の光ディスクのカバー層の厚さの違いに起因する球面収差を補正でき、各光ディスクへの良好な集光特性が得られるような構成とする必要がある。また、各々の光の光軸方向に平行に移動する対物レンズが、光ディスクの表面との接触を防ぐため、対物レンズと光ディスクとの間に一定の距離を確保しながら、各光ディスクへの良好な集光特性が得られるようにする必要がある。
【０００４】
これに対応するため、ＤＶＤやＣＤに対応する各々の波長の光に対しても対物レンズとしての機能を有するように、これら波長の光に対して回折作用を示す回折光学素子を光学系中に配置して、１つの回折光学素子を用いて３つの異なる規格の光ディスクにおける情報の記録及び再生を行う光ピックアップ装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このような特許文献１に開示されている方法は、ＤＶＤやＣＤの各々の波長の光に対して独立に回折作用を与えられるため、各々の波長の光に対し好適な発散角とし、また、球面収差を補正するような位相分布をさらに付加できるので、ＣＤ用の光学系における対物レンズと光ディスクの間の距離を確保しながら、記録及び再生に用いられる光の波長の異なる光ディスクに対して好適に光を集光させられる。
【０００６】
このような方法では、回折光学素子を対物レンズとは別個に設置する必要があり、対物レンズ等に対し精密に位置合わせを行う必要があるため、量産性が低くなるという問題点を有していた。また、ＣＤ用の光を回折させるために断面が矩形状となるバイナリー格子を用いており、そのため±１次回折光のうち一方の回折光のみの利用であるため光の利用効率が低いという問題がある。
【０００７】
このような問題を解消するため、単レンズの表面に樹脂層を形成し、回折光学素子等の位置合わせを行う必要がなく、光の利用効率を高め、異なる規格の光ディスクに対しても各々好適に光の集光させる複合光学素子が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３９６６３０３号公報
【特許文献２】国際公開第２０１１／００４８２７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献２において単レンズの表面に樹脂層を形成するには、単レンズを予めプレス成形により作成しておき、図６に示したような上型５２、下型５３、胴型５４からなる樹脂層成形用の成形型５１を使用し、単レンズの表面に樹脂層をプレス成形して複合光学素子としている。このプレス成形により形成される樹脂層は、単レンズを上型５２、下型５３間に配置し、単レンズと下型５３の間に設けられた樹脂層形成用の所定の厚さの隙間を樹脂で埋めることで形成される。このとき、所定の厚さの隙間は、樹脂層のプレス成形時に、下型５３と単レンズのフランジ部分との接触部分が水平になるように、かつ、フランジ部分と上型５２との接触部分が互いに対応する形状（水平面に対して所定角度傾斜させる等）として、上下型５２，５３と単レンズとの光軸が合うようにしてプレス成形している。
【００１０】
しかしながら、位置合わせに使用するフランジ部分において、単レンズのプレス成形時（主に冷却時）に収縮による平行度のバラツキが生じ、樹脂層成形型の中で傾いて固定されてしまい、樹脂成形型と単レンズの光軸を合わせるのが困難で、光軸の傾きやずれが大きくなってしまう場合があった。そのため、偏心性能をより向上させた複合光学素子が求められている。
【００１１】
そこで、本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、単レンズの表面に樹脂を形成する際、単レンズと樹脂層の光軸のずれの抑制を可能とする複合光学素子の製造装置及び製造方法並びにその製造方法に用いる単レンズ及びその成形型の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の複合光学素子の製造装置は、一方の面の有効径外に、光軸と直交する円環状の平面部及び該平面部の外周に円錐台状の傾斜面を有するガラス製の単レンズを用い、該単レンズの他方の面に樹脂層を形成する複合光学素子の製造装置であって、下方に突出し先端に吸引口を開口させた円筒状の吸引ノズルを有し、前記単レンズの円環状の平面部に前記吸引ノズルの先端を接触させて単レンズを吸引、保持する吸引保持型と、前記単レンズの前記平面部を上方に向けて下方から支持する前記吸引保持型より大径の円柱状の単レンズ支持部材と、紫外光を透過可能な材料から形成され、前記単レンズ支持部材と前記樹脂層をプレス成形により形成する前記単レンズ支持部材と同径の円柱状の樹脂層成形型と、円筒状の部材であって、その上部が前記吸引保持型を上部から摺動させつつ挿抜可能な小径孔とされ、下部が前記単レンズ支持部材及び前記樹脂層成形型の一方を下方から摺動させつつ挿抜可能な大径孔とされ、前記小径孔の前記大径孔に接続される下側開口部が、前記単レンズの傾斜面と同じ角度で、前記単レンズの傾斜面と輪環状に接触可能な対応傾斜面として設けられており、かつ、前記小径孔及び大径孔が前記吸引保持型の下方に同軸的に配置されるように設けられた胴型と、前記吸引保持型を前記胴型の小径孔に挿入した状態で、先端を大径孔の所定の位置まで進退させる駆動手段と、前記樹脂層成形型を前記胴型の大径孔に挿入した状態で、下方から前記樹脂層成形型を透過させて前記樹脂層に紫外線を照射する紫外線照射手段と、を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の複合光学素子の製造方法は、上記本発明の複合光学素子の製造装置を用いてガラス製の単レンズの表面に樹脂層を形成する複合光学素子の製造方法であって、前記胴型の小径孔に挿入した吸引保持型の吸引ノズルの先端と前記胴型の大径孔に導入した単レンズ支持部材に支持された単レンズの平面部とを接触させて吸引し、単レンズを吸引保持型で保持する吸引保持工程と、前記吸引保持型に保持された単レンズを吸引保持型に吸引したまま上昇させ、前記単レンズの傾斜面と前記胴型の対応傾斜面とを接触させて単レンズを前記小径孔の下側開口部に吸引保持させた後、前記吸引保持型を下降させて前記単レンズと前記吸引ノズルを再度接触させ、前記大径孔の軸と前記単レンズの光軸とのずれを小さくする調心工程と、前記調心工程で調心された単レンズに、成形面に樹脂組成物が滴下された前記樹脂層成形型を下方から接近させ、プレスして前記単レンズの表面に樹脂層を形成するプレス工程と、前記プレス工程で形成された樹脂層に対し、前記樹脂層成形型を介して紫外線を照射し、前記樹脂層を硬化させる硬化工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の単レンズは、一方の面の有効径外に、輪環状に、かつ、単レンズの光軸に対して垂直に交わるように形成された平面部と、該平面部の外周に、前記平面部に対して所定の角度で傾斜するように円錐台状に形成された傾斜面と、を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の単レンズ用の成形型は、単レンズの上側の光学面を形成する上型と単レンズの下側の光学面を形成する下型とを有し、前記上型及び下型を用いたプレス成形により単レンズを成形する単レンズ用の成形型であって、前記上型及び下型の少なくとも一方において、そのプレス成形により形成される光学面の有効径外に、輪環状に、かつ、前記単レンズの光軸に対して垂直に交わるように形成される平面部を転写可能な平面部転写面と、該平面部の外周に、前記平面部に対して所定の角度で傾斜するように円錐台状に形成される傾斜面を転写可能な傾斜面転写面と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の複合光学素子の製造装置及び製造方法によれば、単レンズとその表面に形成される樹脂層の光軸のずれ（ディセンタ及びチルト）を抑制でき、偏心性能の高い複合光学素子を製造できる。
【００１７】
また、本発明の単レンズ及びその成形型によれば、ここで得られる単レンズは上記製造方法を実施する際に必須の形状を有しており、この単レンズの使用によって、初めて本発明の複合光学素子の製造方法が実施可能となる。すなわち、この単レンズは、偏心性能の高い複合光学素子を形成する材料として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一例である単レンズの概略形状を示した側断面図である。
【図２】図１の単レンズのプレス成形型の概略構成を示した側断面図である。
【図３】本発明の複合光学素子の製造装置の概略構成を示した側断面図である。
【図４Ａ】本発明の複合光学素子の製造方法における、単レンズの吸着保持工程を説明する図である。
【図４Ｂ】本発明の複合光学素子の製造方法における、単レンズの吸着保持工程を説明する図である。
【図４Ｃ】本発明の複合光学素子の製造方法における、単レンズの吸着保持工程を説明する図である。
【図４Ｄ】本発明の複合光学素子の製造方法における、単レンズの調心工程を説明する図である。
【図４Ｅ】本発明の複合光学素子の製造方法における、単レンズの調心工程を説明する図である。
【図４Ｆ】本発明の複合光学素子の製造方法における、単レンズのプレス工程を説明する図である。
【図４Ｇ】本発明の複合光学素子の製造方法における、単レンズのプレス工程を説明する図である。
【図４Ｈ】本発明の複合光学素子の製造方法における、単レンズの硬化工程を説明する図である。
【図４Ｉ】本発明の複合光学素子の製造方法における、単レンズの取出し工程を説明する図である。
【図５Ａ】本発明の複合光学素子の一構成例を示した側断面図である。
【図５Ｂ】本発明の複合光学素子の他の構成例を示した側断面図である。
【図６】従来の複合光学素子の成形型を示した側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
本発明の複合光学素子の製造装置及び製造方法で用いるガラス製の単レンズは、その形状に特徴を有しており、まず単レンズの形状について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一例である単レンズの概略形状を示した側断面図である。この単レンズ１の有効径内には、その光学機能を発揮する光学面が両面に形成され、有効径外には本発明のレンズの特徴とする平面部等が形成されている。単レンズの光学面は、従来公知のレンズ形状とすればよく、特に限定されるものではない。図１には、両凸形状のレンズを示したが、両凹、平凸、平凹、凸メニスカス、凹メニスカスのいずれの形状も使用できる。また、この光学面としては球面、非球面のいずれの形状としてもよい。
【００２２】
そして、本発明の単レンズ１は、その樹脂層を形成する光学面とは反対側の光学面における有効径外に、平面部１ａが形成されており、さらにその平面部１ａの外周には、平面部１ａに対して所定の角度で傾斜する傾斜面１ｂが円錐台状に形成されている。
【００２３】
ここで平面部１ａは、単レンズ１の有効径外に輪環状に、かつ、単レンズ１の光軸に対して垂直に交わる面として形成されている。この平面部１ａは後述する樹脂層の成形時には、水平面と一致するように保持され、単レンズと樹脂層との光軸を合わせるのに重要な機能を発揮する部分である。
【００２４】
また、傾斜面１ｂは、上記平面部１ａのさらに外周に輪環状に、平面部１ａに対して所定の角度を有して形成されている。このときの傾斜角度は、その単レンズの光軸を通る断面において、上記平面部１ａに対して厚さ方向に傾斜する角度であり、単レンズの外周側からのこの角度αは３５〜６０度が好ましい。この角度αを基準テーパー角度という。
【００２５】
この単レンズ１はプレス成形により製造でき、このとき用いる単レンズ用の成形型１１は、図２に示したように、例えば上型１２、下型１３、内胴１４及び外胴１５で構成される。このときのプレス成形は、通常の単レンズのプレス成形の条件で行われる。そして、ここで用いる成形型１１は、上記単レンズ１の形状を形成するために、上型１２には、形成する単レンズの有効径外に、平面部及びその外周に形成される傾斜面を転写可能な転写面を有する。
【００２６】
すなわち、これら転写面は、そのプレス成形により形成される光学面の有効径外に、輪環状に、かつ、単レンズの光軸に対して垂直に交わるように形成される平面部を転写可能な平面部転写面と、該平面部の外周に、平面部に対して所定の角度で傾斜するように円錐台状に形成される傾斜面を転写可能な傾斜面転写面と、からなる。
【００２７】
また、ここで得られる単レンズ１は、従来公知の光学ガラス用の硝材から形成されるものであれば特に限定されるものではなく、ここで用いる硝材としては、例えば、Ｍ−ＢＡＣＤ１２（ＨＯＹA社製、商品名），Ｌ−ＢＡＬ４２（オハラ社製、商品名）、Ａ−ＢＡＲ１２（旭硝子社製、商品名；バリウムシリケートガラス）等が挙げられる。
【００２８】
図２では、上型１２側に、平面部転写面と傾斜面転写面とを有する成形型を例示しているが、これらの転写面は、上型及び下型の少なくとも一方に有していればよく、下型のみに有する場合や、上型及び下型の両方に有する場合も本発明の単レンズを成形可能な成形型である。
【００２９】
次に、得られた単レンズ１を用いた、複合光学素子の製造装置及び製造方法を説明する。図３には、本発明の複合光学素子の製造装置の概略構成の断面図を、図４には、図３の装置を用いた複合光学素子の製造方法について説明する図を示した。
【００３０】
図３に示したように、本発明の複合光学素子の製造装置２１は、吸引保持型２２、単レンズ支持部材２３、樹脂層成形型２４、胴型２５、紫外線照射手段２６、スペーサー２７、上プレート２８及び下プレート２９から構成されている。
【００３１】
ここで、吸引保持型２２は、本体２２ａと、本体２２ａから下方に突出し先端に吸引口を開口させた円筒状の吸引ノズル２２ｂを有し、単レンズ１の平面部１ａと吸引ノズル２２ｂの吸引口を接触させて単レンズ１を吸引、保持するものである。吸引ノズル２２ｂの吸引口は下端に設けられ、吸引口から吸引ノズル２２ｂの内部には気体の通路が設けられ、この気体の通路は吸引保持型２２内を通り、図示していない吸引ポンプに接続されている。
【００３２】
吸引ノズル２２ｂの吸引口は、単レンズ１の平面部１ａと接触し、光学面とは接触しない形状であり、その接触部分が平坦な円環状に形成されている。このとき、吸引用の気体の通路から接触部分に向かって、通路の径が拡大するように吸引口（内部側）を円錐状に形成するのが好ましい。このようにすれば、気体の通路は吸引するのに十分な径で形成し、吸引口においては、単レンズ１の光学面と接触せずに平面部１ａとのみ接触するようにできるため、光学機能を損ねずに済む。また、このとき接触部分は、単レンズ１の平面部１ａとの接触面積をできるだけ大きく設けると、吸引、保持が安定するため好ましい。
【００３３】
また、この吸引保持型２２は、図示していない駆動手段により上下動が可能となっており、後述する調心工程の際に、ノズル先端が胴型の小径孔２５ａ内部を移動できるようになっている。また、後述するプレス成形時には吸引ノズル２２ｂの先端（吸引口）が大径孔２５ｂまで達する構造となっている。言い換えれば、本体２２ａから突出する吸引ノズル２２ｂの長さは、スペーサー２７の厚さと胴型２５の小径孔２５ａの軸方向長さとを合わせたものよりも長く設ける。これが短いと吸引口が小径孔２５ａの内部で止まってしまい、単レンズ１を吸引保持できなくなってしまう。
【００３４】
単レンズ支持部材２３は、単レンズ１の平面部１ａが上方に向くように下方から支持する円柱状の部材である。単レンズ１を下方から支持するため、単レンズ支持部材２３の上面は、単レンズ１のフランジ部分と接触して保持できるようになっている。この単レンズ支持部材２３は、単レンズ１の光学面とは接触してもしなくてもよいが、接触しない方が、光学面を傷つける等の不具合が生じないため好ましい。
【００３５】
単レンズ支持部材２３は、円柱状の部材であって、後述する胴型２５の大径孔２５ｂに摺動させつつ挿抜可能になっている。単レンズ支持部材２３は、胴型内に挿入して、その上面に支持する単レンズ１を小径孔２５ａの下側開口部近傍まで移動可能とする。また、単レンズ支持部材２３は、該移動により、小径孔２５ａの下側開口部から下方に突出している吸引ノズル２２ｂの吸引口と単レンズ１の平面部１ａとを接触できるだけの十分な高さを有している。
【００３６】
樹脂層成形型２４は、紫外線を透過可能な材料から形成され、プレス成形により単レンズ１の表面に樹脂層を形成するための円柱状の部材である。基本的な形状は単レンズ支持部材２３と同様であり、胴型２５の大径孔２５ｂに摺動させつつ挿抜可能な形状である。この樹脂層成形型２４の上面は、所望の樹脂層の形状を転写可能な成形面が形成されている。
【００３７】
樹脂層成形型２４の材質は、波長３６０ｎｍ近傍の紫外線を透過するものであれば公知のものを使用でき、その目的とする紫外線の透過率が５０％以上の材質が好ましい。この材質としては、例えば、石英ガラス、アクリル樹脂等の公知の材質が挙げられる。
【００３８】
また、この樹脂層成形型２４の成形面の外周に、プレス成形時に余分な樹脂を収容する空間を形成可能な樹脂ポケット形状を設けておけば、プレス成形時に成形される樹脂層に対して樹脂量が多い場合でも、余剰の樹脂が樹脂ポケットに収容され、プレス成形を円滑、確実に行える。具体的には、成形面外周に樹脂ポケット分の溝を形成すればよい。
【００３９】
胴型２５は、中空の円筒状部材であり、中空部分の上部が吸引ノズル２２ｂを摺動させつつ挿抜可能な小径孔２５ａとされ、その下部が単レンズ支持部材２３及び樹脂層成形型２４を摺動させつつ挿抜可能な大径孔２５ｂとされている。大径孔２５ｂは小径孔２５ａよりも径の大きいものである。
【００４０】
小径孔２５ａの下側開口部（大径孔との接続部）は、単レンズ１の傾斜面１ｂと同じ角度で、単レンズ１の傾斜面１ｂと輪環状に接触可能な対応傾斜面２５ｃとして設けられている。この対応傾斜面２５ｃは、単レンズ１の傾斜面１ｂと接触可能に設けられており、この対応傾斜面に単レンズ１を吸引して保持できるようにもなっている。ここに吸引保持する場合は、吸引ノズル２２ｂは上昇させ、吸引口が小径孔２５ａ内部に入り込むようにして、吸引保持型２２の吸引動作を継続し、吸引状態を保持すればよい。
【００４１】
また、小径孔２５ａと大径孔２５ｂの軸はそれぞれ一致するように設けられている。これを一致するようにしておくと、対応傾斜面２５ｃに保持される単レンズ１と、樹脂層成形型２４で形成される樹脂層の光軸とのずれを小さくできる。すなわち、この対応傾斜面２５ｃは、調心用の傾斜面として機能する。
【００４２】
紫外線照射手段２６は、樹脂層のプレス成形時に、下方から樹脂層成形型２４を透過させて形成する樹脂層にまで紫外線を照射可能なものである。この紫外線照射手段２６は、使用する樹脂を硬化可能な紫外線を照射できればよく、公知の紫外線照射手段を使用できる。例えば、樹脂としてアクリル樹脂を使用した場合には波長が３６７ｎｍの紫外線を照射可能とすればよい。
【００４３】
スペーサー２７は、吸引保持型２２と胴型２５との相対的な位置を決めるために設けられ、吸引ノズル２２ｂを一番深くまで挿入したときに、吸引口が胴型２５の大径孔２５ｂまで到達する所定の位置となるように調節する部材であり、このときの位置は、プレス成形時の配置でもある。
【００４４】
上プレート２８及び下プレート２９は、単レンズ１の表面に樹脂層を形成する際に用いる部材で、吸引保持型２２の上部を上プレート２８により押し下げ、樹脂層成形型２４の下部を下プレート２９により押し上げ、吸引保持型２２と樹脂層成形型２４を所定の位置に固定して所望の樹脂層を形成するものである。このとき、吸引保持型２２で保持された単レンズ１と樹脂層成形型２４とで形成される空間が樹脂で満たされると、単レンズ１の表面に所望の形状の樹脂層が形成される。ここで、下プレート２９には、樹脂層成形型２４を載置する位置に開口部２９ａが設けられており、この開口部２９ａを通じて紫外光を樹脂層に照射可能としている。なお、この開口部２９ａに、硬化用の紫外線を透過する素材で作製された透明板を設けてもよい。このように透明板を用いると樹脂層成形型２４の載置及びプレス時の胴型及び樹脂層成形型２４の押圧が安定し、プレス工程、紫外線照射工程を安全、確実に実施でき好ましい。
【００４５】
次に、複合光学素子の製造装置１を用いた場合を例にして、本発明の複合光学素子の製造方法を説明する。図４Ａ〜４Ｉは、この複合光学素子の製造方法の各工程を説明する図であり、図４Ａ〜４Ｃは吸引保持工程を、図４Ｄ〜４Ｅは調心工程を、図４Ｆ〜４Ｇはプレス工程を、図４Ｈは硬化工程を、図４Ｉは上記工程が終了した後の複合光学素子を取出した状態を、それぞれ示した図である。
【００４６】
本発明における吸引保持工程は、吸引保持型の吸引ノズルと単レンズの平面とを接触させて吸引し、単レンズを吸引保持型で保持する工程である。具体的な操作は、図４Ａ〜４Ｃに示した。
【００４７】
まず、吸引保持型２５の下方に、中空部分の上部が小径孔２５ａ、下部が大径孔２５ｂとなるように、かつ、吸引保持型２５の吸引ノズル２２ｂとこれら小径孔２５ａ及び大径孔２５ｂとが同軸的になるように胴型２５を配置し、小径孔２５ａに吸引保持型２２の吸引ノズル２２ｂを摺動させつつ深く挿入しておく。このとき、胴型２５と吸引保持型２２とは、スペーサー２７を介して密接に配置されている。そして、単レンズ支持部材２３に単レンズ１を平面部１ａが上を向くように載置する（図４Ａ）。
【００４８】
次に、単レンズ１を支持した単レンズ支持部材２３を、胴型２５の大径孔２５ｂに下方から挿入し、単レンズ１と吸引ノズル２２ｂの吸引口が接触するまで上昇させる。単レンズ１と吸引ノズル２２ｂの吸引口が接触した状態で、吸引ポンプを駆動させて吸引ノズル２２ｂに単レンズ１を吸引保持する（図４Ｂ）。単レンズ支持部材２３を下降させて大径孔２５ｂから抜いても単レンズ１は吸引ノズル２２ｂに保持された状態を維持する（図４Ｃ）。
【００４９】
本発明における調心工程は、吸引保持型に保持された単レンズを吸引保持型に吸引したまま上昇させ、単レンズの傾斜面と胴型の対応傾斜面とを接触させて単レンズを小径開口部に保持し、小径の軸と単レンズの光軸とのずれを小さくする工程である。具体的な操作は、図４Ｄ〜４Ｅに示した。
【００５０】
吸引保持工程の後、吸引保持型２２に単レンズ１を保持したまま上昇させる。すると、胴型２５の小径孔２５ａは、吸引ノズル２２ｂと摺動するように形成されており、一方、単レンズ１は、平面部１ａの外周に傾斜面１ｂが形成されており、吸引ノズル２２ｂの直径よりも単レンズ１の外径の方が大きくなっているため、単レンズ１ａは小径孔２５ａの開口部に接触し、小径孔２５ａ内部には移動しない。
【００５１】
吸引保持型２２への吸引状態を維持したまま、さらに上昇させると、吸引ノズル２２ｂの吸引口と単レンズ１とは離間する。ここで、単レンズ１の傾斜面１ｂは小径孔２５ａの下側開口部に接触するが、このとき、下側開口部は、傾斜面１ｂと同じ角度で、輪環状に接触可能な対応傾斜面２５ｃとして形成されているため、この対応傾斜面２５ｃと傾斜面１ｂとが隙間がないように接触する。単レンズ１は、吸引保持型２２による吸引状態が解除されないため、そのまま対応傾斜面２５ｃに保持される。そして、このとき、開口部に設けられた対応傾斜面２５ｃは輪環状に形成されており、その中心は円柱状に形成された大径孔２５ｂの軸と一致するようになっている。したがって、開口部に保持される単レンズ１は、その傾斜面１ｂが対応傾斜面２５ｃに合うように保持され、このとき、単レンズ１の光軸も大径孔２５ｂの軸と一致する（図４Ｄ）。
【００５２】
再度、吸引保持型２２を下降させ、吸引ノズル２２ｂで単レンズ１を保持する状態とすると、単レンズの光軸位置が所望の位置に保持された状態とできる（図４Ｅ）。
【００５３】
なお、この図４Ｄ〜４Ｅの操作は１回でもよいが、２以上の複数回繰り返すことが、より光軸のずれを小さくさせる観点から好ましい。繰り返す回数は３〜５回程度が好ましい。
【００５４】
本発明におけるプレス工程は、調心された単レンズに、その成形面に樹脂組成物が滴下された樹脂層成形型を下方から接近させ、プレスして単レンズの表面に樹脂層を形成する工程である。具体的な操作は、図４Ｆ〜４Ｇに示した。
【００５５】
単レンズ１に対して、その上面に樹脂層を形成するための成形面を有する樹脂層成形型２４をプレート２９上に載置し、その成形面に樹脂組成物３０を滴下する（図４Ｆ）。そのまま樹脂層成形型２４を上昇させ、胴型２５の大径孔２５ｂに摺動させつつ挿入する。上プレート２８と下プレート２９とで圧力をかけ、吸引保持型２２と樹脂層成形型２４により単レンズ１の表面に所定形状の樹脂層を形成する（図４Ｇ）。なお、ここで用いる樹脂組成物は、紫外線硬化型の樹脂組成物である。
【００５６】
本発明における硬化工程は、プレス工程で所望の形状の樹脂層に対し、樹脂層成形型を介して紫外線を照射し、樹脂層を硬化させる工程である。具体的な操作は、図４Ｈに示した。
【００５７】
プレス工程で形成した層状になった樹脂組成物３０に対して、紫外線照射手段２６から紫外線を照射し、樹脂組成物を硬化させて、単レンズ１の表面に樹脂層を固着させる（図４Ｈ）。下プレート２９には、紫外線照射を妨げないよう紫外線透過孔２９ａが設けられている。また、樹脂層成形型２４は、上記のように硬化用の紫外線を透過する材質で形成されており、紫外線照射手段２６の紫外線が単レンズ１表面の樹脂組成物にまで到達するようになっている。
【００５８】
上記硬化工程により単レンズ１の表面に樹脂層が固着して複合光学素子が得られるが、得られた複合光学素子は、樹脂層成形型２４を胴型２５から抜き出し（図４Ｉ）、その成形面上にある複合光学素子を樹脂層成形型２４と離型させればよい。
【００５９】
このようにして得られる複合光学素子は、図５Ａに示したように、単レンズ１の光学面表面に樹脂層３０が形成されたもので、単レンズ１の光軸と樹脂層３０の光軸のずれが改善されたものである。
【００６０】
また、複合光学素子としては、図５Ｂに示したように、樹脂層３１と樹脂層３２という複数の樹脂層を積層して形成することもでき、これは、上記図４Ｆ〜４Ｈで示したプレス工程を、それぞれの樹脂層の形成に対して連続して行えばよい。そのとき、プレス工程で用いる樹脂層成形型の成形面形状を回折格子用のものとすれば樹脂層３１のような形状とでき、異なる規格の光ディスクに対しても各々好適に光を集光させることが可能な複合光学素子が得られる。
【００６１】
なお、図５Ｂのように２種類の樹脂層を積層して設ける場合、単レンズ１の光学面側に低アッベ材、その上に高アッベ材の樹脂層とするのが好ましい。
【００６２】
このような低アッベ材としては、芳香族系炭化水素を含む樹脂材料やＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５等の低アッベ数の無機微粒子を含有した樹脂が用いられる。芳香族系炭化水素は紫外線の波長領域において吸収を有する場合があり、波長が４０５ｎｍ近傍において急峻な屈折率分散が得られる。しかしながら、４０５ｎｍの波長の光が照射された際に、劣化しやすい傾向にあり、これを避けるためにフェニルシラン構造等の４０５ｎｍの波長に対して劣化耐性のある構造を含むものが好ましい。
【００６３】
また、高アッベ材としては、脂肪族系炭化水素、フッ素系炭化水素、硫黄系炭化水素が用いられる。また、これらの樹脂にＺｒＯ２、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３等の高アッベ数の無機微粒子を含有した樹脂が用いられる。脂肪族系炭化水素は緩やかな屈折率分散が得られるが、屈折率が低くなる傾向にあるため、アダマンタン構造やジアマンタン構造等の材料を含めることにより屈折率を高めて、低アッベ数材料との屈折率の調整を行うことが好ましい。
【００６４】
また、必要に応じて、樹脂層３１のように、ブレーズ形状等の凹凸を形成し、入射する波長に応じて屈折率を調整することが好ましい。
【実施例】
【００６５】
以下、本発明を実施例及び比較例により説明する。
【００６６】
（例１）
［単レンズの製造；実施例］
単レンズ１の材料としてはプレス成形用光学ガラスＡ−ＢＡＲ１２（旭硝子社製、商品名；バリウムシリケートガラス）を用い、図２で示した構成の成形型１１により上型１２、下型１３を共に５７０℃にまで加熱し、荷重１ｋＮで４５秒間プレスした後、冷却して図１に示した両凸形状の単レンズ１を製造した。
ここで得られた単レンズの形状は、厚さ１．６６４ｍｍ、樹脂層形成面球欠１．４１ｍｍ、樹脂層形成面光学直径３．０２ｍｍ、フランジ直径３．８２１ｍｍ、非樹脂層形成面球欠０．０１８ｍｍ、非樹脂層形成面光学直径２．６ｍｍ、その外周に平面部が幅０．２ｍｍの輪環状に設けられ、さらにその外周に円錐台状に基準テーパー角度αが４５度で傾斜面が形成されたものであった。
【００６７】
（例２）
［複合光学素子の製造；実施例］
図３の複合光学素子の製造装置２１を用い、以下の通り複合光学素子を製造した。なお、ここで使用した装置は、以下の部材から構成されている。
〔吸引保持型〕
真鍮製の直径２０ｍｍ、高さ９ｍｍの円柱状の本体と、該本体から下方に突出した直径３ｍｍ、長さ１３．８ｍｍ、内部に直径１ｍｍの気体の通路を有する円筒状であって、吸引口の内部形状が入口直径２．８０１ｍｍ、角度４５度の円錐状の吸引ノズルと、を有する吸引保持型。
〔単レンズ支持部材〕
合成石英製、直径６ｍｍ、高さ１５ｍｍの円柱状で、その上面に直径３．３３ｍｍ、深さ１．４８３ｍｍ、単レンズの樹脂層形成面と同じ形状の非球面形状である単レンズ支持部を有する単レンズ支持部材。
〔樹脂層成形型〕
合成石英製、直径６ｍｍ、高さ１５ｍｍの円柱状で、その上面に直径３．３３ｍｍ、深さ１．４８３ｍｍ、所定の樹脂層用非球面形状の成形面を有する樹脂層成形型。
〔胴型〕
超硬合金製、直径１６ｍｍ、高さ２６ｍｍ、小径孔の直径３ｍｍ、高さ１０．４ｍｍ、大径孔の直径６ｍｍ、高さ１５．６ｍｍ、小径孔の大径孔に接続される下側開口部の傾斜角度４５度で、小径孔及び大径孔の軸は同軸となるように形成されている胴型。
〔スペーサー〕
ステンレス製、直径１６ｍｍ、高さ３ｍｍで、中央部に直径３．４ｍｍの孔が形成されている円環状のスペーサー。
〔上プレート〕
ステンレス製、幅９０ｍｍ、長さ１３０ｍｍ、厚さ２５ｍｍの上プレート。
〔下プレート〕
ステンレス製、幅９０ｍｍ、長さ１３０ｍｍ、厚さ１５ｍｍ、中央に紫外線透過用の直径４ｍｍの開口部を有し、開口部の上面はプレートの上面と同じ高さにした合成石英製の板ガラスを設けた下プレート。
〔紫外線照射装置〕
紫外線照射装置（浜松ホトニクス社製、商品名：ＬＣ６）である。
【００６８】
まず、胴型２５の上方から吸引保持型２２を下降させて、小径孔２５ａに吸引ノズル２２ｂを摺動させつつ挿入し、吸引ノズル２２ｂの吸引口が大径孔２５ｂに達するまで下降させた。次に、例１で得られた単レンズを単レンズ支持部材２３の上面で支持させ、そのまま単レンズ支持部材２３を下プレート２９に載置した。下プレート２９を上昇させ、単レンズ支持部材２３を胴型２５の下方から大径孔２５ｂに摺動させつつ挿入し、単レンズ１の平面部１ａが吸引ノズル２２ｂの先端に接触するまで上昇させた。
接触したところで、吸引ノズルの吸引ポンプを作動させ、単レンズ１を吸引ノズル２２ｂで吸引保持した。単レンズ支持部材２３は下プレート２９の下降により大径孔２３ｂから抜き去った。
【００６９】
次に、単レンズ１を吸引保持した吸引ノズル２２ｂをそのまま上昇させ、単レンズ１の傾斜面１ｂを胴型２５の対応傾斜面２５ｃに接触させ、吸引ノズル２２ｂは吸引状態を維持したままさらに上昇させた。このとき、単レンズ１は小径孔２５ａの下側開口部である対応傾斜面２５ｃで保持され、単レンズ１の光軸が対応傾斜面２５ｃの軸とずれが小さくなるように修正される。次いで、吸引保持型２２を下降させて、再度、単レンズ１と接触させ、吸引保持型２２により吸引保持された状態に戻す。
上記した、吸引保持型の上昇、下降を５回繰り返し、単レンズ１の光軸が対応傾斜面２５ｃの軸とできるだけ重なるようにした。
【００７０】
次いで、下プレート２９上の単レンズ支持部材２３を樹脂層成形型２４と入れ替え、樹脂層成形型２４の成形面に５０℃に加熱したアクリル樹脂組成物を滴下した。下プレート２９を上昇させ樹脂層成形型２４を胴型２５の下方から大径孔２５ｂに摺動させつつ挿入し、プレス位置にまで上昇させた。これと同時に、吸引保持型２２の上方から上プレート２８を下降させ、吸引保持型を押圧し、プレス位置にまで下降させた。上プレート２８及び下プレート２９で０．１ＭＰａの圧力を１２０秒間かけ、プレスを行った。これにより、単レンズ１の表面には樹脂組成物が樹脂層成形型の成形面形状に広がり、樹脂層が形成された。
そのプレス状態のまま保持しながら、下プレート２９の開口部から樹脂層成形型を介して、３６５ｎｍの紫外線を１２０秒間照射し、樹脂層を硬化させた。
樹脂の硬化後、吸引ポンプの動作を止め、単レンズ１の吸引状態を解除した。下プレート２９を下降させ、樹脂層成形型２４を大径孔２５ｂから抜き去り、樹脂層成形型２４の成形面から複合光学素子を離型させ、本発明の複合光学素子を得た。
【００７１】
（例３）
［複合光学素子の製造；比較例］
単レンズとして例１で得られた単レンズを使用し、図６に示した成形型５１を用いて、以下の通り、複合光学素子を製造した。
ここで使用した成形型５１は、合成石英製、径６ｍｍ、高さ９．４ｍｍで、プレス時に単レンズ１の傾斜面１ｂと接触により位置合わせを可能とする上型５２と、ステンレス製、直径６ｍｍ、高さ８．８ｍｍで、プレス時に単レンズ１のフランジ部分を下方から水平に支持する下型５３と、ステンレス製、外径１０ｍｍ、内径６ｍｍ、高さ１５．６ｍｍの胴型と、で構成される。
なお、本例では、単レンズ１は下型５３とフランジ部分で接触し、位置合わせをするが、ここで用いているのは、単レンズ１の平面部１ａの反対面側のフランジ部分である。しかしながら、この下型５３との接触面であるフランジ部分も設計上は光軸に対して垂直面として形成している。
【００７２】
まず、下型５３の成形面上に、５０℃に加熱したアクリル樹脂組成物を滴下した。その上から、単レンズ１を成形面上に載置し、上下プレートで挟持することで上型５２及び下型５３により０．１ＭＰａの圧力を１２０秒間かけ、プレス成形を行った。
そのプレス状態を保持しながら、下プレートの開口部から下型を介して、３６５ｎｍの紫外線を１２０秒間照射し、樹脂層を硬化させた。
樹脂の硬化後、上プレート及び上型５２を上昇させ、下型５３の成形面上に形成された複合光学素子を離型させ、本発明の複合光学素子を得た。
【００７３】
（試験例）
例２及び例３で得られた複合光学素子について、単レンズ１とその表面に形成された樹脂層の光軸のずれ（シフト及びチルト）をＵＡ３Ｐ（パナソニック社製、商品名）を用いて調べたところ、表１の結果が得られた。
【００７４】
【表１】
【００７５】
以上の結果より、本発明の複合光学素子の製造装置及び製造方法が、偏心性能を向上させた複合光学素子を製造するのに有用であることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の複合光学素子の製造装置及び製造方法並びに単レンズは、プレス成形による複合光学素子の製造に有用である。
【符号の説明】
【００７７】
１…単レンズ、１１…成形型、１２…上型、１３…下型、１４…内胴、１５…外胴、２１…複合光学素子の製造装置、２２…吸引保持型、２３…単レンズ支持部材、２４…樹脂層成形型、２５…胴型、２６…紫外線照射手段、２７…スペーサー、２８…上プレート、２９…下プレート、３０，３１，３２…樹脂層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面の有効径外に、光軸と直交する円環状の平面部及び該平面部の外周に円錐台状の傾斜面を有するガラス製の単レンズを用い、該単レンズの他方の面に樹脂層を形成する複合光学素子の製造装置であって、
下方に突出し先端に吸引口を開口させた円筒状の吸引ノズルを有し、前記単レンズの円環状の平面部に前記吸引ノズルの先端を接触させて単レンズを吸引、保持する吸引保持型と、
前記単レンズの前記平面部を上方に向けて下方から支持する前記吸引保持型より大径の円柱状の単レンズ支持部材と、
紫外光を透過可能な材料から形成され、前記単レンズ支持部材と前記樹脂層をプレス成形により形成する前記単レンズ支持部材と同径の円柱状の樹脂層成形型と、
円筒状の部材であって、その中空の上部が前記吸引保持型を上部から摺動させつつ挿抜可能な小径孔とされ、下部が前記単レンズ支持部材及び前記樹脂層成形型の一方を下方から摺動させつつ挿抜可能な大径孔とされ、前記小径孔の前記大径孔に接続される下側開口部が、前記単レンズの傾斜面と同じ角度で、前記単レンズの傾斜面と輪環状に接触可能な対応傾斜面として設けられており、かつ、前記小径孔及び大径孔が前記吸引保持型の下方に同軸的に配置されるように設けられた胴型と、
前記吸引保持型を前記胴型の小径孔に挿入した状態で、先端を大径孔の所定の位置まで進退可能な駆動手段と、
前記樹脂層成形型を前記胴型の大径孔に挿入した状態で、下方から前記樹脂層成形型を透過させて前記樹脂層に紫外線を照射する紫外線照射手段と、
を有することを特徴とする複合光学素子の製造装置。
【請求項２】
前記吸引保持型の吸引ノズルの吸引口が円錐状に形成されている請求項１記載の複合光学素子の製造装置。
【請求項３】
前記対応傾斜面の傾斜角度が、前記小径孔の軸を通る断面において、水平面に対して前記大径孔方向に傾斜する角度を表すものであって、該角度が４０〜６０度である請求項１又は２記載の複合光学素子の製造装置。
【請求項４】
前記対応傾斜面の傾斜角度が、前記単レンズについて、光軸を通る断面において、前記平面部に対して厚さ方向に前記傾斜面が傾斜する角度であって、前記単レンズの外周側からの角度と同じ角度である請求項３記載の複合光学素子の製造装置。
【請求項５】
前記樹脂層成形型が、前記単レンズの表面に形成する樹脂層毎に複数個用意されており、前記単レンズの表面に２以上の樹脂層を積層して形成できる請求項１乃至４のいずれか１項記載の複合光学素子の製造装置。
【請求項６】
前記樹脂層成形型の成形面の外周に、プレス成形時に余分な樹脂を収容する空間を形成可能な樹脂ポケット形状が設けられている請求項１乃至５のいずれか１項記載の複合光学素子の製造装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項記載の複合光学素子の製造装置を用いてガラス製の単レンズの表面に樹脂層を形成する複合光学素子の製造方法であって、
前記胴型の小径孔に挿入した吸引保持型の吸引ノズルの先端と前記胴型の大径孔に導入した単レンズ支持部材に支持された単レンズの平面部とを接触させて吸引し、単レンズを吸引保持型で保持する吸引保持工程と、
前記吸引保持型に保持された単レンズを吸引保持型に吸引したまま上昇させ、前記単レンズの傾斜面と前記胴型の対応傾斜面とを接触させて単レンズを前記小径孔の下側開口部に吸引保持させた後、前記吸引保持型を下降させて前記単レンズと前記吸引ノズルを再度接触させ、前記大径孔の軸と前記単レンズの光軸とのずれを小さくする調心工程と、
前記調心工程で調心された単レンズに、成形面に樹脂組成物が滴下された前記樹脂層成形型を下方から接近させ、プレスして前記単レンズの表面に樹脂層を形成するプレス工程と、
前記プレス工程で形成された樹脂層に対し、前記樹脂層成形型を介して紫外線を照射し、前記樹脂層を硬化させる硬化工程と、
を有することを特徴とする複合光学素子の製造方法。
【請求項８】
前記調心工程において、前記単レンズの前記吸引保持型の上昇及び下降を２回以上繰り返す請求項７記載の複合光学素子の製造方法。
【請求項９】
請求項５又は６記載の複合光学素子の製造装置を用いてガラス製の単レンズの表面に樹脂層を形成する複合光学素子の製造方法であって、前記複数個の樹脂層成形型のそれぞれに対し、前記プレス工程及び硬化工程を繰り返して行う請求項７又は８記載の複合光学素子の製造方法。
【請求項１０】
前記光学素子の表面に、低アッベ材の樹脂層と、該低アッベ材よりもアッベ数の高い高アッベ材の樹脂層を、その順番に積層して形成した請求項９記載の複合光学素子の製造方法。
【請求項１１】
一方の面の有効径外に、輪環状に、かつ、単レンズの光軸に対して垂直に交わるように形成された平面部と、該平面部の外周に、前記平面部に対して所定の角度で傾斜するように円錐台状に形成された傾斜面と、を有することを特徴とする単レンズ。
【請求項１２】
前記単レンズの傾斜面の傾斜角度が、前記単レンズの光軸を通る断面において、前記平面部に対して厚さ方向に傾斜する、前記単レンズの外周側からの角度を表すものであって、該角度が４０〜６０度である請求項１１記載の単レンズ。
【請求項１３】
単レンズの上側の光学面を形成する上型と単レンズの下側の光学面を形成する下型とを有し、前記上型及び下型を用いたプレス成形により単レンズを成形する単レンズ用の成形型であって、
前記上型及び下型の少なくとも一方において、そのプレス成形により形成される光学面の有効径外に、輪環状に、かつ、前記単レンズの光軸に対して垂直に交わるように形成される平面部を転写可能な平面部転写面と、該平面部の外周に、前記平面部に対して所定の角度で傾斜するように円錐台状に形成される傾斜面を転写可能な傾斜面転写面と、を有することを特徴とする単レンズ用の成形型。
【請求項１】
一方の面の有効径外に、光軸と直交する円環状の平面部及び該平面部の外周に円錐台状の傾斜面を有するガラス製の単レンズを用い、該単レンズの他方の面に樹脂層を形成する複合光学素子の製造装置であって、
下方に突出し先端に吸引口を開口させた円筒状の吸引ノズルを有し、前記単レンズの円環状の平面部に前記吸引ノズルの先端を接触させて単レンズを吸引、保持する吸引保持型と、
前記単レンズの前記平面部を上方に向けて下方から支持する前記吸引保持型より大径の円柱状の単レンズ支持部材と、
紫外光を透過可能な材料から形成され、前記単レンズ支持部材と前記樹脂層をプレス成形により形成する前記単レンズ支持部材と同径の円柱状の樹脂層成形型と、
円筒状の部材であって、その中空の上部が前記吸引保持型を上部から摺動させつつ挿抜可能な小径孔とされ、下部が前記単レンズ支持部材及び前記樹脂層成形型の一方を下方から摺動させつつ挿抜可能な大径孔とされ、前記小径孔の前記大径孔に接続される下側開口部が、前記単レンズの傾斜面と同じ角度で、前記単レンズの傾斜面と輪環状に接触可能な対応傾斜面として設けられており、かつ、前記小径孔及び大径孔が前記吸引保持型の下方に同軸的に配置されるように設けられた胴型と、
前記吸引保持型を前記胴型の小径孔に挿入した状態で、先端を大径孔の所定の位置まで進退可能な駆動手段と、
前記樹脂層成形型を前記胴型の大径孔に挿入した状態で、下方から前記樹脂層成形型を透過させて前記樹脂層に紫外線を照射する紫外線照射手段と、
を有することを特徴とする複合光学素子の製造装置。
【請求項２】
前記吸引保持型の吸引ノズルの吸引口が円錐状に形成されている請求項１記載の複合光学素子の製造装置。
【請求項３】
前記対応傾斜面の傾斜角度が、前記小径孔の軸を通る断面において、水平面に対して前記大径孔方向に傾斜する角度を表すものであって、該角度が４０〜６０度である請求項１又は２記載の複合光学素子の製造装置。
【請求項４】
前記対応傾斜面の傾斜角度が、前記単レンズについて、光軸を通る断面において、前記平面部に対して厚さ方向に前記傾斜面が傾斜する角度であって、前記単レンズの外周側からの角度と同じ角度である請求項３記載の複合光学素子の製造装置。
【請求項５】
前記樹脂層成形型が、前記単レンズの表面に形成する樹脂層毎に複数個用意されており、前記単レンズの表面に２以上の樹脂層を積層して形成できる請求項１乃至４のいずれか１項記載の複合光学素子の製造装置。
【請求項６】
前記樹脂層成形型の成形面の外周に、プレス成形時に余分な樹脂を収容する空間を形成可能な樹脂ポケット形状が設けられている請求項１乃至５のいずれか１項記載の複合光学素子の製造装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項記載の複合光学素子の製造装置を用いてガラス製の単レンズの表面に樹脂層を形成する複合光学素子の製造方法であって、
前記胴型の小径孔に挿入した吸引保持型の吸引ノズルの先端と前記胴型の大径孔に導入した単レンズ支持部材に支持された単レンズの平面部とを接触させて吸引し、単レンズを吸引保持型で保持する吸引保持工程と、
前記吸引保持型に保持された単レンズを吸引保持型に吸引したまま上昇させ、前記単レンズの傾斜面と前記胴型の対応傾斜面とを接触させて単レンズを前記小径孔の下側開口部に吸引保持させた後、前記吸引保持型を下降させて前記単レンズと前記吸引ノズルを再度接触させ、前記大径孔の軸と前記単レンズの光軸とのずれを小さくする調心工程と、
前記調心工程で調心された単レンズに、成形面に樹脂組成物が滴下された前記樹脂層成形型を下方から接近させ、プレスして前記単レンズの表面に樹脂層を形成するプレス工程と、
前記プレス工程で形成された樹脂層に対し、前記樹脂層成形型を介して紫外線を照射し、前記樹脂層を硬化させる硬化工程と、
を有することを特徴とする複合光学素子の製造方法。
【請求項８】
前記調心工程において、前記単レンズの前記吸引保持型の上昇及び下降を２回以上繰り返す請求項７記載の複合光学素子の製造方法。
【請求項９】
請求項５又は６記載の複合光学素子の製造装置を用いてガラス製の単レンズの表面に樹脂層を形成する複合光学素子の製造方法であって、前記複数個の樹脂層成形型のそれぞれに対し、前記プレス工程及び硬化工程を繰り返して行う請求項７又は８記載の複合光学素子の製造方法。
【請求項１０】
前記光学素子の表面に、低アッベ材の樹脂層と、該低アッベ材よりもアッベ数の高い高アッベ材の樹脂層を、その順番に積層して形成した請求項９記載の複合光学素子の製造方法。
【請求項１１】
一方の面の有効径外に、輪環状に、かつ、単レンズの光軸に対して垂直に交わるように形成された平面部と、該平面部の外周に、前記平面部に対して所定の角度で傾斜するように円錐台状に形成された傾斜面と、を有することを特徴とする単レンズ。
【請求項１２】
前記単レンズの傾斜面の傾斜角度が、前記単レンズの光軸を通る断面において、前記平面部に対して厚さ方向に傾斜する、前記単レンズの外周側からの角度を表すものであって、該角度が４０〜６０度である請求項１１記載の単レンズ。
【請求項１３】
単レンズの上側の光学面を形成する上型と単レンズの下側の光学面を形成する下型とを有し、前記上型及び下型を用いたプレス成形により単レンズを成形する単レンズ用の成形型であって、
前記上型及び下型の少なくとも一方において、そのプレス成形により形成される光学面の有効径外に、輪環状に、かつ、前記単レンズの光軸に対して垂直に交わるように形成される平面部を転写可能な平面部転写面と、該平面部の外周に、前記平面部に対して所定の角度で傾斜するように円錐台状に形成される傾斜面を転写可能な傾斜面転写面と、を有することを特徴とする単レンズ用の成形型。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図４Ｉ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図４Ｉ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１０７７９４（Ｐ２０１３−１０７７９４Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５４０８８（Ｐ２０１１−２５４０８８）
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
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