光学元件、 树脂成型用模具及光学元件制造方法 本申请为柯尼卡美能达精密光学株式会社于 2007 年 10 月 15 日向中国专利局提 交的题为 “光学元件、 树脂成型用模具及光学元件制造方法” 的、 申请号为 200780040057.2 的中国专利申请的分案申请。
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 CD、 DVD 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 1)。
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 1 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 (BD) 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 (BD) 上的凹陷比以往 DVD 更高密度， 使用 400nm 附近的蓝紫色激 光， 物镜的 NA 值在 0.85 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 NA 值必须高于与 CD 和以往 DVD 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 1 ： ( 日本 ) 特开 2002-200654 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， 担心透镜成型时树脂进入该间隙， 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 NA 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。
2.1 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。
3.1 或 2 中记载的光学元件， 其特征在于， 满足以下条件式。
0.4 ＜ Lf1/LfA ＜ 1.0
其中， Lf1 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 1 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 Ry 为 0.3μm 以下的部分。
8. 一种树脂成型用模具， 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 0.7 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 1 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 1 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 ＜ Lf1/LfA ＜ 1.0
其中， Lf1 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)。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 ～ 10 的任何一项中记载的树脂成型用模具， 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。
12.11 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 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 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 ＜ Lf1/LfA ＜ 1.0
其中， Lf1 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)。
17.14 ～ 16 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。
18.14 ～ 17 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。
19.14 ～ 18 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 1 光学功能面侧的面突出。
20.14 ～ 19 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 0.3μm 以下的部分。
21. 一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 NA 值在 0.7 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 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 1 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。
0.4 ＜ Lf1/LfA ＜ 1.0
其中， Lf1 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)。
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。 附图说明 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模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 11(a)、 11(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 15(a)、 15(b)。
具体实施方式
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 1a、 光学功能面 1b， 以及形成在该光学功能面周边的凸缘部 1f。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 1f。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 1b 对着光盘， 光学功能 面 1a 对着光源。本实施方式中对着光盘的光学功能面 1b 相当于第 1 光学功能面， 对着光 源的光学功能面 1a 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 1a) 比面对光盘的第 1 光学功能 面 ( 光学功能面 1b) 曲率大， 并且有效径是第 2 光学功能面 ( 光学功能面 1a) 大于第 1 光 学功能面 ( 光学功能面 1b)。优选第 2 光学功能面的有效径在 0.3mm 以上、 7mm 以下， 更优 选在 0.5mm 以上、 4mm 以下。
如图所示， 凸缘部 1f 形成了凸缘面 1f0 和第 1 台阶 1f1， 其中， 凸缘面 1f0 是最第 2 光学功能面 ( 光学功能面 1a) 侧垂直于光轴 O 的面， 第 1 台阶 1f1 在凸缘面 1f0 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 15(a)、 15(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 15(a) 所示， 使凸缘部 1f 的凸缘面 1f0 碰到镜框 31， 固定物镜 1。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 1f0， 是装到镜框时 的基准面。另外， 第 1 台阶 1f1 与镜框 31 不碰到， 之间有间隙。
图 15(b) 中所示的为安装基准面的凸缘面 1f0 的径向宽度 A 优选 0.10 ～ 0.80mm 左右， 较优选 0.20 ～ 0.50mm 左右。第 1 台阶 1f1 的径向宽度 B 优选 0.01 ～ 0.20mm 左右， 较优选 0.05 ～ 0.15mm 左右。并且， 以凸缘面 1f0 为基准， 第 1 台阶 1f1 在光轴方向的台阶 量 D， 在不超过凸缘面 1f0 在光轴方向的厚度的范围， 优选在 0.005 ～ 0.20mm 左右， 较优选 在 0.02 ～ 0.06mm 左右。凸缘面 1f0 在光轴方向的厚度， 优选 0.2 ～ 1.50mm 左右， 较优选 0.2 ～ 1.00mm 左右。另外， 优选凸缘面 1f0 和第 1 台阶 1f1 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 1f0， 至少在靠近光轴侧的部分 上， 具有表面粗糙度 Ry 在 0.3μm 以下的部分。凸缘面 1f1 可以是表面粗糙度 Ry 在 0.3μm 以下， 也可以不是。 更优选具有表面粗糙度 Ry 在 0.1μm 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， 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 0.3μm 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 PL 为界， 第 1 模具部由模具 11 构成， 第2 模具部由模具 12 及模具 14 构成。另外， 为第 1 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 11b， 其用来形成物镜 1 的光学功能面 1b。并且， 在物镜 1 凸缘部 1f 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 1f 侧移动。该顶出部 13 与模具部 11 以直径的间隙 0.001 ～ 0.06mm 嵌合， 并且 如图所示， 在模具部 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 12a 和凸缘面 1f0， 其中， 形状 12a 用来形成光学功能面 1a( 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 1f0 是凸缘部 1f 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 1f1。也就是说， 模具 12 与模具 14 的边界， 是安装基准面的凸缘面 1f0 与台阶 1f1 的边界线。另外， 光学功能面 1a( 第 2 光学功能面 ) 与为安装基准面的凸缘面 1f0 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 1f 与第 2 光学功能面 1a 邻接的面 1f0， 被形成为是在第 2 光学功能面侧的凸 缘部 1f(1f0、 1f1) 中高度最高的面。这里的所谓 “1f0 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 ＜ Lf1/LfA ＜ 1.0
Lf1 表示凸缘部的所述第 2 光学功能面侧的面 1f0、 1f1 中， 邻接所述第 2 光学功能 面的面 1f0 在光轴垂直方向的长度 (mm)， LfA 表示凸缘部整体 1f(1f0、 1f1 合在一起 ) 在光轴 垂直方向的长度 (mm)。即， 也可以说 Lf1 是图 15(b) 中 A 的长度， LfA 是图 15(b) 中 A+B 的 长度。
优选使 Lf1/LfA 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 1f0 对应部分的加工观点出发， 优选 Lf1/LfA 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 Lf1/LfA 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 ＜ Lf1/LfA ＜ 1.0
进一步优选满足以下条件式。
0.6 ＜ Lf1/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 1a) 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 1a) 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 1f 的深度比模具 14 的凸缘部的 深度深的位置。1g 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态。
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 1g 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 1a、 1b。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 1f 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 1g 状态的物镜 1。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 0.5 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 1g 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 1f 上 13n 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 1a、 1b 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) 所示的圆形。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 1f 上顶出部碰到的面， 与光学功能面 1b 的光轴上的 位置相比， 在不超出凸缘部 1f 厚度的范围， 仅 d ＝ 0.005mm ～ 0.5mm 位于光学功能面 1a 侧， 较优选仅 d ＝ 0.02mm ～ 0.12mm 位于光学功能面 1a 侧。通过形成这样的形状， 容易将凸缘 部 1f 上的面的至少一部分的表面粗糙度 Ry 形成在 0.1μm 以下， 能够将该表面粗糙度 Ry 为 0.1μm 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 11 的嵌合间隙产生毛边， 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 D1、 D2 的 2 个光学功能面中、 有效径小的 D1 侧的光学功能面侧， 即光学功能面 1b( 第 1 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 1f 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 1g 状态的物镜 1 去掉浇口 1g， 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 1f 厚度间时， 凸缘部 1f 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 t1， 以另 一侧模具 14 及模具 12 侧的深度为 t2 时， 优选使 t1 ＞ t2。并且， 当以顶出部 13 所在侧的模 具 11 侧的拔出锥形角度为 α， 以另一侧模具 12 及模具 14 侧的拔出锥形角度为 β 时， 优选 使 α ≤ β。另外 α 的范围优选 0°≤ α ≤ 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 1f 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 1f 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 1k， 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 1k。并且， 优选该平面部 1k 的表面粗糙度 Ry 在 0.1μm 以下。优选该平面部 1k 的宽度 W( 与光轴垂直方向 ) 在 0.1mm 以上、 0.5mm 以下。较优选在 0.2mm 以上、 0.4mm 以 下。可以对该平面部 1k 照射平行光， 用其反射光检测将物镜 1 装到镜框时的倾斜等。并且
通过使 t1 ＞ t2， 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 1b 侧的模具分割成 ： 形成第 1 光学功能面 1b 和上述平面部 1k 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 1a、 光学功能面 1b， 以及形成在该光学功能面周边的凸缘部 1f。以下对具有圆形光学功 能面及圆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 1f。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 1b 对着光盘， 光学功能 面 1a 对着光源。本实施方式中对着光盘的光学功能面 1b 相当于第 1 光学功能面， 对着光 源的光学功能面 1a 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 1a) 比面对光盘的第 1 光学功能 面 ( 光学功能面 1b) 曲率大， 并且有效径是第 2 光学功能面 ( 光学功能面 1a) 大于第 1 光 学功能面 ( 光学功能面 1b)。另外， 优选第 2 光学功能面的有效径在 0.3mm 以上、 7mm 以下， 更优选在 0.5mm 以上、 4mm 以下。
如图所示， 凸缘部 1f 形成了凸缘面 1f0 和第 1 台阶 1f1 以及第 2 台阶 1f2， 其中， 凸 缘面 1f0 是最第 2 光学功能面 ( 光学功能面 1a) 侧垂直于光轴 O 的面， 第 1 台阶 1f1 在凸缘 面 1f0 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 11(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 11(a) 所示， 使凸缘部 1f 的凸缘面 1f0 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 1f0， 是装到镜框时 的基准面。另外， 第 1 台阶 1f1 与镜框 31 不碰到， 之间有间隙。
另外， 图 11(b) 中所示的为安装基准面的凸缘面 1f0 的径向宽度 A 优选 0.10 ～ 0.80mm 左右， 较优选 0.20 ～ 0.50mm 左右。 第 1 台阶 1f1 的径向宽度 B′优选 0.01 ～ 0.25mm 左右， 较优选 0.08 ～ 0.15mm 左右。第 2 台阶 1f2 的径向宽度 C 优选 0.01 ～ 0.20m 左右， 较 优选 0.05 ～ 0.15mm 左右。并且， 以凸缘面 1f0 为基准的第 1 台阶 1f1 在光轴方向的台阶量 D、 以及以第 1 台阶 1f1 为基准的第 2 台阶 1f2 在光轴方向的台阶量 E， 在不超过凸缘面 1f0 在光轴方向的厚度的范围， 优选在 0.005 ～ 0.20mm 左右， 较优选在 0.02 ～ 0.06mm 左右。 凸 缘面 1f0 在光轴方向的厚度优选 0.20 ～ 1.50mm 左右， 较优选 0.20 ～ 1.00mm 左右。另外，
优选凸缘面 1f0 与第 1 台阶 1f1 的连接面被形成为在截面图看是 1°到 60°范围的锥形， 优 选第 1 台阶 1f1 与第 2 台阶 1f2 的连接面被形成为与光轴平行。
另外， 优选凸缘面 1f0 至少在靠近光轴侧的部分上， 具有表面粗糙度 Ry 在 0.3μm 以下的部分。凸缘面 1f1 可以是表面粗糙度 Ry 在 0.3μm 以下， 也可以不是。更优选具有 表面粗糙度 Ry 在 0.1μm 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 1f2 也可以是表面粗糙度 Ry 在 0.3μm 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 0.3μm 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 PL 为界， 第 1 模具部由模具 11 构成， 第2 模具部由模具 12 及模具 14 构成。另外， 为第 1 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 11b， 其用来形成物镜 1 的光学功能面 1b。并且， 在物镜 1 凸缘部 1f 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 1f 侧移动。该顶出部 13 与模具部 11 以直径的间隙 0.001 ～ 0.06mm 嵌合， 并且 如图所示， 在模具部 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 12a 和凸缘面 1f0 以及第 1 台阶 1f1， 其中， 形状 12a 用来形成光学功能面 1a( 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 1f0 是凸缘部 1f 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 1f2。也就是说， 模具 12 与模具 14 的边界是第 1 台阶 1f1 与第 2 台阶 1f2 的边界线。另外， 光学功能面 1a( 第 2 光学功能面 ) 与为安装基准 面的凸缘面 1f0 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 1f 与第 2 光学功能面 1a 邻接的面 1f0， 被形成为是在第 2 光学功能 面侧的凸缘部 1f(1f0、 1f1、 1f2) 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 “1f0 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。 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 ＜ Lf1/LfA ＜ 1.0
Lf1 表示凸缘部的所述第 2 光学功能面侧的面 1f0、 1f1、 1f2 中， 邻接所述第 2 光学功 能面的面 1f0 在光轴垂直方向的长度 (mm)， LfA 表示凸缘部整体 1f(1f0、 1f1、 1f2 合在一起 ) 在光轴垂直方向的长度 (mm)。即， 也可以说 Lf1 是图 11(b) 中 A 的长度， LfA 是图 11(b) 中 A+B+C 的长度。
优选使 Lf1/LfA 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 1f0 对应部分的加工观点出发， 优选 Lf1/LfA 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 Lf1/LfA 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 ＜ Lf1/LfA ＜ 1.0
进一步优选满足以下条件式。
0.6 ＜ Lf1/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 1a) 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 1a) 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 1f 的深度， 比模具 14 的凸缘部的 深度深的位置。1g 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态。
以下， 参照图 2 及图 3(a)、 3(b)， 说明物镜 1 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 1g 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 1a、 1b。
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 1f 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 1g 状态的物镜 1。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 0.5 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 1 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 1f 上 13n 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 1a、 1b 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、 即凹部或凸部的个数为 2 ～ 4 个左右。
如图 4(b) 所示， 优选凸缘部 1f 上顶出部碰到的面， 与光学功能面 1b 的光轴上的 位置相比， 在不超出凸缘部 1f 厚度的范围， 仅 d ＝ 0.005mm ～ 0.5mm 位于光学功能面 1a 侧， 较优选仅 d ＝ 0.02mm ～ 0.12mm 位于光学功能面 1a 侧。通过形成这样的形状， 容易将凸缘 部 1f 上的面的至少一部分的表面粗糙度 Ry 形成在 0.1μm 以下， 能够将该表面粗糙度 Ry 为 0.1μm 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 D1、 D2 的 2 个光学功能面中、 有效径小的 D1 侧的光学功能面侧， 即光学功能面 1b( 第 1 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 1f 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 1g 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 1f 厚度间时， 凸缘部 1f 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 t1， 以 另一侧模具 14 及模具 12 侧的深度为 t2 时， 优选使 t1 ＞ t2。并且， 当以顶出部 13 所在侧 的模具 11 侧的拔出锥形角度为 α， 以另一侧模具 14 侧的拔出锥形角度为 β 时， 优选使 α ≤ β。另外， 当以模具 12 的拔出锥形角度为 γ 时， 优选使 α ≤ γ。另外 α 的范围优 选 0°≤ α ≤ 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 α ＝ 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 1f 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 1f 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 1k， 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 1k。并且， 优选该平面部 1k 的表面粗糙度 Ry 在 0.1μm 以下。优选该平面部 1k 的宽度 W( 与光轴垂直方向 ) 在 0.1mm 以上、 0.5mm 以下。较优选在 0.2mm 以上、 0.4mm 以 下。可以对该平面部 1k 照射平行光， 用其反射光检测将物镜 1 装到镜框时的倾斜等。并且 通过使 t1 ＞ t2， 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 1b 和上述平面部 1k 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 1 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 一体形成， 所以， 避 免了第 2 光学功能面 ( 光学功能面 1a) 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 NA 值为 0.7 ～ 0.9 左右、 波长为 400 ～ 450nm 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 NA 值是所作记录 / 再生的光盘中 NA 值最高光盘的 NA 值。例如， 将本发明涉及的光学元 件用作 BD、 HD DVD 的互换透镜时， 所述 NA 值是 BD 的 NA 值约为 0.85， 用作 BD、 DVD、 CD 的 互换透镜时， 所述 NA 值是 BD 的 NA 值约为 0.85。