專利名稱：：光學元件及其制造方法
技術領域：
：本發明涉及光學元件及其制造方法，特別是涉及能夠抑制像差變動及透明度下降的光學元件及其制造方法。
背景技術：
：此前，從光學特性及機械強度等優良的觀點看，作為光學元件(主要是透鏡)的構成材料，一般采用玻璃，但伴隨著使用光學元件的儀器小型化的進展，光學元件也必需小型化，用玻璃難以制造非球面形狀及復雜形狀的光學元件，玻璃從精密元件的批量生產性方面考慮是不適宜的材料。由此，探討，使用加工容易的塑料材料。作為該塑料材料，可以舉出聚烯烴、聚碳酸酯等透明性(光透過性)良好的熱塑性樹脂。但是，近幾年來，除采用了老式的780nm左右波長光源的CD類的記錄介質用光學拾取(opticalpickup)裝置、采用了650nm左右波長光源的DVD類的記錄介質用光學拾取裝置以外，采用350nm450nm的藍色或藍紫色的短波長光源、提高光學系統的開口數(NA)，由此開射出提高了記錄密度的藍光(Blu-ray)等記錄介質用光拾取光學裝置。當這種光學系統的開口數(NA)大的，采用了短波長光源的光學裝置中采用塑料光學元件時，與現有的激光相比，除能量高外，由于激光光束被強烈收束，光學元件的界面上施加的負荷增大，構成光學元件的原材料變得不穩定，產生變形及改性等問題。這種變形及改性非常微小，對現有的光學裝置未達到構成問題的水平，但是，人們發現，在高密度光學裝置中，發生對光學裝置的性能產生影響的問題。針對這種問題，作為對藍光透過率較高、耐光性也優良的樹脂材料，提出采用了具有脂環式結構的聚烯烴類樹脂的光學元件(例如，專利文獻1)。然而，即使提高樹脂材料本身的透過率，為了用作這種光學裝置用的光學元件，為了抑制因光學元件表面的反射所引起的光損失及散射光的發生，必需設置防反射膜，由于在防反射膜與樹脂的界面負荷集中，故上述問題容易發生，所以，要求進一步改善。[OO(H][專利文獻1]特開2003-73559號公報
發明內容發明要解決的課題本發明人等研究的結果認為，因上述變形及改性引起的光學性能的降低，除樹脂基材與防反射膜的界面上因激光照射而造成負荷集中外，因透過了防反射膜的氧而使樹脂發生氧化所發生。因此，研究了新設置抑制氧透過的功能膜，當新設置功能膜時，工序增加，引起成本上升，同時，因與作為基材的樹脂的折射率不同所產生的干涉效果，使防反射膜的功能降低而防反射效果劣化，或呈現對短波長的光的吸收，存在透過率降低的問題。因此，要求作為光學元件的透過率不降低，得到穩定的光學特性的光學元件。因此，本發明的主要目的是提供即使在采用波長350nm450nm激光光源的光拾取裝置中使用，仍具有高透過性，光學穩定性優良的光學元件及其制造方法。用于解決課題的手段3按照本發明的一個方案，提供光學元件，在具有射出波長A為350nm《A《450nm光的光源的光學裝置中使用的光學元件，其特征在于，具有成型樹脂而成的成型部；以及在上述成型部上形成的1層或多層的防反射膜；上述防反射膜的層構成中的至少1層由Six0y構成，Si與0的組成比r(=y/x)滿足式(1)的條件1.40《r《1.80...(1)按照本發明的另一個方案，提供光學元件的制造方法，在具有射出波長A為350nm《A《450nm光的光源的光學裝置中使用的光學元件的制造方法中，其特征在于，具有成型樹脂、形成成型部的工序；以及形成防反射膜的工序，該防反射膜是在上述成型部上的1層或多層的防反射膜，該層構成中的至少1層為SixOy，在形成上述防反射膜的工序中，作為蒸鍍源采用SiO，同時向蒸鍍裝置內導入(^氣，調節上述02氣的導入壓力，形成使Si與0的組成比r(二y/x)滿足式(1)的條件的SixOy層，1.40《r《1.80...(1)發明效果按照本發明，防反射膜中具有Si凡層，通過使該層滿足式(1)的條件，Si,Oy層發揮捕集透過氧的作用，由此降低透過的氧對樹脂基材的影響，即使在采用波長350nm450nm激光光源的光拾取裝置中使用，仍可以抑制因樹脂基材的變形或改性引起的像差變動及透過率下降，同時，通過滿足式(1)的條件，則可以與原來的用作防反射層的Si(^層同樣用作防反射層，也能夠得到提高光學元件光透過率的效果，對波長為350nm450nm激光光源的光吸收也被抑制。因此，在本發明的構成中，通過設置兼作防反射層與氧透過的防止層，能夠同時得到不引起成本的增加而采用原有設計的防反射效果、以及降低因短波長激光使基材劣化的新問題的效果。圖1為表示本發明的優選實施方案中使用的光拾取裝置的概要構成圖。[符號的說明]30光拾取裝置32半導體激光振蕩器33準直儀34分束器351/4波長板36光圈37物鏡37a表面37b表面38傳感器透鏡組39傳感器40二維驅動器50成型部60防反射膜61第1層62第2層63第3層D光盤保護基板D2信息記錄面具體實施例方式下面，參照附圖對本發明的優選實施方案加以說明。如圖1所示，作為光學裝置的一例的光拾取裝置30，具有作為光源的半導體激光振蕩器32。半導體激光振蕩器32，作為BD(藍光光盤，Blu-rayDisc)用的波長350450nm的特定波長(例如，405nm)光，射出藍色激光(藍紫色激光)。在半導體激光振蕩器32射出的藍紫色光的光軸上，向從半導體激光振蕩器32分開的方向依次配置準直儀33、分束器34、1/4波長板35、光圈36、物鏡37。在與分束器34相鄰的位置、在與上述藍紫色光的光軸的垂直方向，依次設置由2組透鏡構成的傳感器透鏡組38、傳感器39。物鏡37，配置在與高密度光盤D(BD用光盤)相對的位置上，從半導體激光振蕩器32射出的藍紫色光，在光盤D的一個面上集光。物鏡37，像側開口數NA達到0.7以上。物鏡37具有二維驅動器40，通過二維驅動器40的動作，在光軸上物鏡37能夠移動自如。如圖1的放大圖所示，物鏡37，主要由成型部50構成，其表面37b上形成防反射膜60。成型部50成型為透鏡形狀，發揮集光功能等本質的光學功能。成型部50由熱塑性樹脂構成，作為這樣的熱塑性樹脂，優選丙烯酸類樹脂、環狀烯烴樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂、聚醚樹脂、聚酰胺樹脂或聚酰亞胺樹脂，特優選環狀烯烴。作為具體例子，可以舉出特開2003-73559號公報中記載的化合物，其優選的化合物示于下表l。[表1]<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>還有，上述的熱塑性樹脂，從作為光學材料的尺寸穩定性的觀點看，希望吸濕率在0.2%以下，故優選采用聚烯烴樹脂(聚乙烯、聚丙烯)、氟樹脂(聚四氟乙烯、于7口乂(注冊商標)AF水>社制造)、環狀烯烴樹脂(日本七才>制造ZEONEX，三井化學制造APEL，JSR制造7-卜>，，-*制造T0PAS)、茚/苯乙烯類樹脂、聚碳酸酯樹脂等。本實施方案中的防反射膜60具有3層構成。但是，在本發明中只要僅限于具有x及y滿足上式(1)關系的SixOy層，對層的構成未作特別限定，既可以是單層，也可以是多層的疊層。滿足上式(1)關系的SixOy層，也可僅設置l層，但作為構成防反射膜的膜，優選設置多層。防反射膜的層數，可根據要求的防反射效果加以適當設定。在本實施方案中，對成型部50直接形成第1層61，在第1層61上形成第2層62，在第2層62上形成第3層63。本實施方案中的防反射膜60的第1層61，是由折射率小于1.7的低折射率材料構成的層，優選由S"Oy構成。在第1層61中，Si與0的組成比r(二y/x)滿足式(1)的條件。組成比r，采用英國VGScientific社制造的ESCALab200R的X線光電子分光法(XPS)求出的元素存在量算出的值。1.40《r《1.80...(1)本發明的SixOy層中，必需滿足式(1)，當組成比r小于1.40時，作為SiO(—氧化硅)特征的短波長區城中的光吸收加大，不優選。反之，當組成比r大于1.80時，防止因成型部50的變形或改性所產生的像差或透過率的降低的效果，達不到所希望的程度。本實施方案中的防反射膜60的第2層62，是由折射率1.7以上的高折射率材料構成的層。高折射率層的材料只要具有所希望的折射率即可而未作特別限定。作為高折射率層的材料，優選的可以舉出Ta205、Ta205與Ti02的混合物、Zr(^、Zr02與Ti02的混合物等。另外，還可以采用1102、恥203、11)2等。本實施方案中的防反射膜60的第3層63，是由折射率小于1.7的低折射率材料構成的層，既可以是滿足式(1)關系的SixOy層，也可以由Si(^、Mg&等低折射率材料構成。還有，在物鏡37中，在防反射膜60中至少含有第1層61，當由多層構成時，滿足上述式(1)關系的Si,Oy層，既可以是第l層(最靠近基材側)，也可以設置在離開基材的位置，還可以設置多層。另外，在本實施例中，防反射膜60可在物鏡37的射出面側的表面37b上形成，但也可在物鏡37的入射面側的表面37a上形成，還可在兩面形成。通過物鏡使光束收束，提高射出面側的光密度，所以，含有滿足上述式(1)關系的Si,Oy層的防反射膜，設置在射出面側的表面37b上，或在物鏡37的兩面上設置的構成是優選的。下面，對物鏡37的制造方法加以說明。首先，在一定條件下，把上述熱塑性樹脂相對模具進行注射成型，形成具有規定形狀的成型部50。然后，采用真空蒸鍍法等，對成型部50形成防反射膜60(第1層61)。詳細地說，作為構成第1層61的蒸鍍源，采用氧比例較Si02少的SiO，往真空蒸鍍裝置內導入02氣(氧氣)，把該02氣的導人壓力調整至規定值，形成滿足式(1)條件的第1層61。然后，繼續在第1層61上采用構成第2層62的蒸鍍源，形成第2層62。例如，作為第2層62，形成(Ta205+5%Ti02)膜時，作為蒸鍍源，采用才7°卜，^社制造的0A600，采用電子槍加熱，使該蒸鍍源蒸發即可。在蒸鍍中，導入02氣便真空蒸鍍裝置內部的壓力達到1.0X10—乍a，一邊控制蒸鍍速度在5A/秒的條件下一邊形成膜即可。而且，成膜溫度(蒸鍍裝置內的溫度)保持在適當的溫度范圍內。然后，繼續在第2層62上采用構成第3層63的蒸鍍源，形成第3層63。例如，作為第3層63，形成Si02膜時，導入02氣使真空蒸鍍裝置內部的壓力達到1.0X10—2Pa，一邊控制蒸鍍速度在5A/秒的條件下一邊形成膜即可。而且，成膜溫度(蒸鍍裝置內的溫度)保持在適當的溫度范圍內。通過上述工序制造物鏡37。接著，對光拾取裝置30的動作加以說明。在光盤D上進行記錄信息的動作時及在光盤D上使記錄的信息進行再生動作時，從半導體激光振蕩器32射出藍紫色光。使射出的藍紫色光透過準直儀33準直為無限平行光后，透過分束器34，透過1/4波長板35。另外，該藍紫色光透過光圈36及物鏡37后，通過光盤D的保護基板D"在信息記錄面D2上形成集光點。形成了集光點的藍紫色光，在光盤D的信息記錄面D2上通過信息位加以變調，通過信息記錄面D2反射。而且，該反射光依次透過物鏡37及光圈36后，通過1/4波長板35變更偏光方向，由分束器34反射。然后，該反射光透過傳感器透鏡組38，給予非點像差，由傳感器39受光，最終由傳感器39進行光電變換而形成電信號。以后，反復進行該動作，完成對光盤D的信息記錄以及光盤D上記錄的信息的再生動作。按照上述實施方案，在防反射膜60中，具有作為第1層61的Six0y層，第1層61滿足式(1)的條件，與S叫相比，由于0對Si的存在比例小于2，故能夠認為大氣中存在的氧被第1層61吸收。因此，大氣中的氧難以透過防反射膜60到達樹脂成型部50，成型部50的氧化被抑制，結果是能夠抑制物鏡37的像差變動及透明性降低(參照下列實施例)。實施例實施例1(i)樣品的制造在采用環狀烯烴樹脂(三井化學制造APBL)制造的樹脂透鏡基材(藍光用物鏡)的入射側、射出側的表面上，如下所述形成以表2記載的厚度由Si,Oy層單層構成的防反射膜。各樣品的防反射膜通過真空蒸鍍法形成，在形成這些各個膜時，一邊對蒸鍍源、氧氣的導入壓力施加適當改變，一邊形成5種樣品，根據其條件，形成"樣品No.15"。樣品No.15的蒸鍍條件如表2所示。表2中示出防反射膜的膜厚，以及Si與0的組成比r(Si,0y中的y/x值)。還有，表2中的組成比r，從采用英國VGScientific社制造的ESCALab200R的X線光電子分光法(XPS)求出的元素存在量算出的值。設定膜厚，使對設計波長的折射率(n)X膜厚(d)達到約波長/4。通過nd設定為波長/4，因光的干涉效果可以得到防反射效果。但是，作為設計波長(設定反射率達到最低時的波長)，考慮透鏡面的形狀與總透過率，以在入射面側(Sl面側)為470nm，射出面側(S2面側)為440nm來設定膜厚。[OO川(2)樣品的評價(2.1)像差變動的測定對各樣品No.15，于環境溫度75t:、強度10mW、照射的點直徑lmm、照射時間1000h的條件下，采用405nm的激光光源進行光照射，測定各樣品No.15的照射前后的球面像差的變動量ASA3。在測定時，采用內置泰曼格林型干涉儀。球面像差的變動量ASA3的基準規定在±0.03rms以下。通過是否滿足該條件，評價樣品15。其評價結果示于表2。表2中滿足上述基準的情況記作"A"，不滿足上述基準的情況記作"B"。(2.2)第1層的透明性評價(使用防反射膜的必要條件)將與樣品15的第1層同種類的氧化硅膜，于光學玻璃BK7上形成100nm膜，采用日立八<于夕制造的U4100分光光度計，測定350450nm的光吸收率。作為評價透明性時的基準，確認是否在350450nm達到2%以上的光吸收，評價樣品Nl5。其評價結果示于表2。表2中確認低于2X光吸收時記作"A"，2X以上光吸收時記作"B"。表2樣品No.<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>(3)總結如表2所示，從組成比r處于1.40《r《1.80范圍的樣品1、2，均得到以像差變動、透明性的觀點來看良好的結果。反之，組成比r大于1.80的樣品3，像差變動大，而組成比r小于1.40的樣品4、5，短波長區域(350450nm)的光吸收大。從上述可知，防反射膜的第l層(SixOy)的組成比r處于1.40《r《1.80的范圍，從像差變動及以透明性的觀點來自是有用的。實施例2(1)樣品的制造采用與實施例1同樣制造的環狀烯烴樹脂(三井化學制造APEL)制造的樹脂透鏡基材(藍光用物鏡)的入射側、射出側的表面上，分別以下表3所示膜厚形成防反射膜。表3中，離基材側最近的層作為下層，離基材側遠的層作為上層，設置相同組成比r(Si,0y中的y/x值)的氧化硅膜。作為中間層，采用對400nm的光的折射率1.93的氧化鋯層。作為設計波長(設定反射率達到最低的波長)，考慮透鏡面的形狀與總透過率，在入射面側(Sl面側)為470nm，射出面側(S2面側)為440nm來設定膜厚。(2)樣品的評價(2.1)像差變動的測定對各樣品No.68，在與實施例1同樣的條件下，測定球面像差的變動量ASA3。除實施例1的基準外，球面像差的變動量ASA3的基準達到士0.01rms以下者用"S"表示。其評價結果示于表3。(2.2)防反射膜的透明性評價(使用防反射膜的必要條件)對樣品No.68，與實施例1同樣進行評價。其評價結果示于表3。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>(3)總結如表3所示，組成比r處于1.40《r《1.80范圍的氧化硅膜設置2層的樣品6、7，均顯示像差變動方面特別良好的值，當上述氧化硅層設置多層時，顯示出得到的本發明的結果特別良好。權利要求光學元件，在具有射出波長λ為350nm≤λ≤450nm光的光源的光學裝置使用的光學元件中，其特征在于，具有成型樹脂而成的成型部、以及上述成型部上形成的1層或多層的防反射膜；上述防反射膜的層構成中的至少1層由SixOy構成，Si與O的組成比r(＝y/x)滿足式(1)的條件1.40≤r≤1.80...(1)。2.按照權利要求l中所述的光學元件，其特征在于，上述樹脂為環狀烯烴樹脂。3.光學元件的制造方法，在具有射出波長A為350nm《A《450nm光的光源的光學裝置使用的光學元件的制造方法中，其特征在于，具有成型樹脂、形成成型部的工序；以及形成防反射膜的工序，該防反射膜是在上述成型部上的1層或多層的防反射膜，該層構成中的至少1層為SixOy;在形成上述防反射膜的工序中，作為蒸鍍源采用SiO，同時向蒸鍍裝置內導入(^氣，調節該02氣的導入壓力，形成使Si與0的組成比r(二y/x)滿足式(1)的條件的SixOy層<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>4.按照權利要求3中所述的光學元件的制造方法，其特征在于，上述樹脂為環狀烯烴樹脂。全文摘要本發明抑制像差變動及透明性的降低。在具有射出波長λ為350nm≤λ≤450nm光的光源的半導體激光振蕩器(32)的光拾取裝置(30)使用的物鏡(37)中，具有成型樹脂而成的成型部(50)、在該成型部(50)上形成的1層或多層的防反射膜(60)；該防反射膜(60)的層構成中的至少1層(第1層61)由SixOy構成，Si與O的組成比r(＝y/x)滿足式(1)的條件1.40≤r≤1.80…(1)。文檔編號G11B7/12GK101713835SQ20091017871公開日2010年5月26日申請日期2009年9月25日優先權日2008年10月2日發明者平山博士,高橋弘典申請人:柯尼卡美能達精密光學株式會社