JPH05232302A - 光学部材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レンズと情報記録部を一体に成形した光学部
材を得る。 【構成】 金属基体上に耐食性被覆層を形成し、さらに
情報記録層を積層した後に、情報記録層上に形成したフ
ォトレジスト膜に所定の情報のパターンを形成し、さら
に得られたパターンによってエッチングして情報記録部
を作成した情報記録原版を設けた情報記録部形成用入れ
子とレンズ形成用入れ子とを金型内に装着して射出成形
することによって、レンズ部２と情報記録部３とを一体
に成形した光学部材１を得る。 【効果】 レンズと情報記録部との位置関係精度の向
上、品質の安定化などを図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高分子材料からなるレ
ンズと、回折格子、ホログラム等の情報記録部を有する
光学部材およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学的に各種の情報の読み出しあるいは
書き込みを行う回折格子、ホログラム等には情報記録部
とともに読み出しあるいは書き込み時の光学系を形成す
るレンズを設けた光学部材で形成されたものが知られて
いる。

【０００３】これらの光学部材の製造は、レンズと情報
記録部とを個別に成形し、それぞれの部材を接着または
融着等の方法を用いて張り合わせることによって製造さ
れている。

【０００４】合成樹脂製のレンズの製造は球面、非球面
等の使用に適したレンズと同形状の凹部または凸部を金
型表面に作製し、圧縮成形、射出成形、射出圧縮成形法
等による成形法、合成樹脂の熱溶融によってレンズ形状
を形成する方法等によって製造が行われている。

【０００５】一方、光学的に読み出しが可能な情報記録
部へ情報を記録する方法には、平滑なプラスチック材
料をエンボス加工して表面に凹凸を転写する大量に安価
に製造するのに適した方法。フォトポリマー法と呼ば
れる感光材料を用いる方法。ニッケル電鋳により情報
記録部を複製したスタンパーを金型内に装着して合成樹
脂を射出成形することによって情報を記録する方法等が
知られている。そして、、はホログラム、，は
光ディスクの製造に主として用いられており、とくに、
ＣＤ、ＬＤとしてして知られている光ディスクは大量生
産が可能な射出成形によるの方法が多用されており、
スタンパーに形成されたグルーブやピットが転写される
ようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来行われていたレン
ズと情報記録部とを有する光学部材を、レンズ部、情報
記録部のそれぞれの部材を個別に製造し後工程において
張り合わせる方法では、製造工程、検査工程が増え、張
り合わせの工程における位置合わせ精度の問題、再現性
の問題、接着工程での気泡の抱き込み、ゴミ等の不純物
の混入等の品質が低下するといった問題点があり、製造
コスト上でも問題点があった。

【０００７】また、情報記録部を基材の表面にエンボス
法によって凹凸を転写する方法は、基材の表面の凹凸に
よって左右され、微細な凹凸パターンを再現性良く均一
にエンボス加工するうえでは問題があり、またフォトポ
リマーを用いる方法は、フォトポリマーが硬化する時間
を長時間を要し、生産性が悪く、またフォトポリマーは
高価でありコストが上昇するといった問題点がある。さ
らに、製造の際に気泡が混入し歩留まりの低下を起こす
といった問題点もある。また、ニッケルの電鋳によって
製造したスタンパーを射出成形装置等の金型に装着して
製造する方法は、スタンパーが多数の工程を経て製造さ
れており、製造に長時間を要するという問題点があっ
た。

【０００８】また上記のように製造されたスタンパーを
金型の内部に挿入し、射出成形を繰り返すと、基材がニ
ッケル材であるために約１０万ショットでスタンパーが
使用できなくなるという問題も生じる。更に金型中にス
タンパーを挿入する際に、金型に接触し、スタンパーの
信号面を損傷したりすることもある。また金型内でのス
タンパーは中央部に固定されており、外周部は自由端と
なっているために射出成形時での樹脂充填工程において
剥離面に空気が残ったり、樹脂の流入に際してスタンパ
ー自体が振動したりして賦形性や転写性が劣ることがあ
り、金型へのスタンパーの装着は金型全面にわたるの
で、厚みの薄いスタンパーの同一面上に信号記録部と大
きな凹凸を必要とするレンズ部を形成することは不可能
である。

【０００９】更に、金型の温度管理の面からも、金型の
可動板側に固定されるスタンパーはスタンパーの中央部
のみに固定されるために、スタンパーと金型表面には微
小空間が存在し、金型温度が直接スタンパーに伝達され
ないという問題があり、また逆に高温の樹脂が金型内に
流入してきた時に、樹脂の温度がスタンパーを介して金
型へ直接伝達されず、固定板側の冷却速度より可動板側
の冷却速度の方が遅くなり、樹脂基板のそりの原因とな
ることが問題となっている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の光学部材は、レ
ンズと情報記録部を同一成形品中に有するもので、従来
のようにレンズと情報記録部とを個別に製造した後に張
り合わせるのてはなく、一体成形されているものであ
る。

【００１１】本発明の光学部材は、圧縮成形、トランス
ファー成形、射出成形、射出圧縮成形等の各種の成形方
法によって製造することができる。また、成形用の金型
は、レンズ部と情報記録部を同一の金型中に有してお
り、レンズ部は金型表面に直接にレンズ形状を作成した
ものでも、金型の内部に入れ子式にレンズ成形用の部材
を取り付けてもよい。また、情報記録部は金型内部に入
れ子式の情報記録原版を設けており、情報記録原版は、
金属母体表面に耐食性被覆層、情報記録層が順次積層さ
れており、耐食性被覆層には、窒化チタン、炭化チタ
ン、炭窒化チタン、酸化チタン、炭化タングステン、ア
ルミナ、炭化ケイ素等の耐食性と硬度の大きな物質が好
ましい。情報記録層は、耐食性被覆層を侵さないエッチ
ング液あるいはドライエッチング法によって選択的に情
報記録層のみのエッチングが可能な各種の材料を用いる
ことができるが、クロム、ニッケル、およびそれらの合
金が好ましく、タングステン、モリブデン、タンタル等
の高融点金属、酸化チタン、窒化チタン、炭化チタン、
炭窒化チタン、炭化タングステン、アルミナ、炭化ケイ
素等の金属、合金、セラミックス等を挙げることができ
る。

【００１２】情報記録原版の製造は、析出硬化鋼、ステ
ンレス鋼、超鋼合金等からなる金属母体表面に、耐食性
被覆層、情報記録層を順次積層した後にレジストを塗布
し、記録すべき情報のパターンが形成されたフォトマス
クを介して露光するか、またはフォトマスクを使用しな
いでレーザー光線を照射して直接に情報記録部を作成し
た後現像、エッチング処理することによって形成する。

【００１３】

【作用】本発明の光学部材は、レンズと情報記録部を同
一成形品中に有し、個別に製造したレンズと情報記録部
を張り合わせたものではなく、一体成形されているの
で、張り合わせ工程の位置合わせの問題が無く、精度・
再現性が向上し、張り合わせ時の気泡の抱き込み、ゴミ
等の不純物の混入が無くなり品質の向上が図られ、併せ
て製造工程を簡素化することができる。

【００１４】また、本発明の情報記録原版は、ニッケル
電鋳により作製されたスタンパーを用いた場合と比較し
て、情報記録原版の製造工程の簡略化が図れる。また、
情報記録部を除去した後に再度情報記録層を形成するこ
とによって、情報記録原版の再利用が可能となる。

【００１５】更に従来のスタンパーと異なり取り扱いに
さほどの注意を要しない。すなわち、本発明の情報記録
原版は、金型母体表面に信号が記録されており、厚さも
スタンパーの３００μｍと比較して充分に厚いために、
取扱いの際に記録面を損傷する心配がない。また、成形
時において異質素材を成形用キャビティー内に設ける必
要がなく、原版に直接温度調節回路を設けることができ
熱分布が均一となるので、従来法におけるそりの原因を
なくすとともに、製造サイクルを短縮することも可能と
なる。

【００１６】また、金属基体表面上には窒化チタン等の
耐食性被覆層を形成したので、情報記録層のエッチング
の際に使用するエッチング液は、金属基体の材料とは無
関係に、情報記録層のエッチング特性に応じて選ぶこと
ができ、耐食性被覆層として窒化チタンのように硬度が
大きな物質の被覆層を形成したので、情報記録原版の耐
久性が向上する。

【００１７】成形方法としては、圧縮成形、トランスフ
ァー成形、射出成形、射出圧縮成形が用いられる。いず
れの方法を用いてもエンボス加工法や、フォトポリマー
法よりも情報の転写性は優れているが、射出成形あるい
は射出圧縮成形が好ましい。本発明は、ピックアップレ
ンズ、マイクロレンズ、ホログラムレンズ等の光学素
子、従来の方式とは異なる光ディスク、光カード、ディ
スプレイ用ホログラム等に使用でき、応用範囲は広い。
以下に、具体的な原版作製方法および成形方法を以下に
示す。

【００１８】

【実施例】図１は、本発明の光学部材の１実施例を示
し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を示す。光学部材
１にはレンズ部２と情報記録部３を有しており、レンズ
部と情報記録部は一体に成形されている。図２は、本発
明の光学部材の製造用の金型４の１実施例を示している
が、金型の内部にはレンズ形成用の入れ子５、情報記録
原版である情報記録部成形用の入れ子６から構成されて
おり、金型内に樹脂を充填して成形し光学部材を製造す
る。

【００１９】情報記録原版の作製方法について、図面を
参照して説明する。図３（Ａ）は、情報記録原版の断面
図である。析出硬化鋼、ステンレス鋼、超鋼合金などの
金属で形成された金属基体７上には、窒化チタン、炭化
チタン、炭窒化チタン等の耐食性被覆層８が形成されて
おり、更に耐食性被覆層上にはクロム、ニッケル等の金
属またはその合金等の情報記録層９が形成されており、
エッチング等によって情報記録部１０が設けられてい
る。

【００２０】図４は、情報記録原版の製造方法を順に示
したものである。まず、図４（Ａ）に示すように、所定
の形状に機械加工し、表面を鏡面研磨した金属基体７上
に窒化チタンからなる耐食性被覆層８を形成する。金属
基体の鏡面度は最大表面粗さ０．１μｍ以下とし、特に
０．０２μｍ以下が好ましい。

【００２１】耐食性被覆層の形成は、ＣＶＤ法、または
蒸着、スパッタリングのようなＰＶＤ法等によって形成
することができるが、耐食性被覆層の膜厚は膜厚は５μ
ｍ以下、特に２〜３μｍが好ましい。また、耐食性被覆
層の膜厚が均一でないか、あるいは表面が滑らかでない
場合には、耐食性被覆層上を鏡面研磨しても良い。

【００２２】次いで、耐食性被覆層上にニッケル、クロ
ム等の金属等からなる情報記録層９を形成する。情報記
録層の膜厚は成形品の情報記録部のグルーブ深さと等し
くなるように形成する。また、情報記録層の密着性が低
い場合には、耐食性被覆層をサンドブラスト等で粗面化
しても良い。

【００２３】情報記録層の形成は、スパッタリング、蒸
着、めっき等の各種の膜形成方法を用いることができる
が、特にスパッタリングが好ましい。また、情報記録層
の膜厚が均一でないかあるいは表面が滑らかでない場合
には情報記録層を鏡面研磨してもよい。

【００２４】次いで図４（Ｂ）に示すように、情報記録
層上にフォトレジスト膜１１をスピンナー等によって被
覆した後にプリベークした後に、所定の記録すべき情報
を描いたフォトマスク１２を介して紫外線によってフォ
トレジストを露光した。フォトレジストは、ネガ型、ポ
ジ型等の任意のものを使用することができる。

【００２５】図４（Ｃ）に示すように、フォトレジスト
を現像処理を行い、ポストベークしてフォトレジストの
パターンを形成した。

【００２６】図４（Ｄ）に示すように、得られたパター
ンに基づいて情報記録層９をエッチングし情報記録部１
０を形成した後に、フォトレジストを除去し情報記録原
版を形成した。エッチングは、情報記録層の材質に応じ
て適宜選択することが可能であり、湿式、乾式いずれの
方法を用いることもできるが、本発明の方法では耐食性
被覆層を金属基体上に形成しているので、エッチングに
よる金属基体の損傷を防止することができる。エッチン
グの終了後には、フォトレジストを除去して情報記録原
版を製造する。得られた情報記録原版とレンズ用の入れ
子を金型に装着して、ポリカーボネート樹脂、メタクリ
ル樹脂等を射出成形することによってレンズ部と情報記
録部とを一体に成形した光学部材を製造することができ
る。

【００２７】実施例１ 直径３０ｍｍ、厚み３０ｍｍの析出硬化鋼からなる金属
基体の表面をダイヤモンドペーストによって、鏡面処理
をした後に、ＰＶＤ法によって、金属基体の表面に厚み
３μｍの窒化チタンからなる耐食性被膜を形成した。次
いで、耐食性被膜上に金属クロム層をスパッタリングに
よって形成し、金属クロム層上にフォトレジストとし
て、ポジ型レジストを塗布し、フォトマスクを介して５
Ｗの水銀灯によって露光し、現像した後にポストベーク
しレジストのパターンを形成した。次いで、硝酸セリウ
ムの溶液によってクロム層をエッチングした。エッチン
グの終了後メチルエチルケトンによってフォトレジスト
を除去して情報記録部を形成した。得られた情報記録原
版とレンズ成形用型とを射出成形機用の金型に装着して
メタクリル樹脂を充填してレンズと情報記録部を有する
光学部材が得られた。

【００２８】

【発明の効果】本発明の光学部材は、レンズ部と情報記
録部とを一体に成形したものであり、製造工程の簡略
化、品質の向上、レンズと情報記録部との位置関係精度
の向上、品質の安定化などを図ることができ、同時に本
発明の光学部材の製造に適用した情報記録原版には、情
報記録層にエッチング等によって直接に情報記録部を形
成したので、原版作製工程の簡略化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学部材の１実施例を示す図。

【図２】本発明の光学部材の成形用金型の断面を示す図
である。

【図３】本発明中の情報記録原版の断面図。

【図４】情報記録原版の製造工程を示す図。

【符号の説明】

１…光学部材、２…レンズ部、３…情報記録部、４…金
型、５…レンズ形成用の入れ子、６…情報記録部成形用
の入れ子、７…金属基体、８…耐食性被覆層、９…情報
記録層、１０…情報記録部、１１…フォトレジスト膜、
１２…フォトマスク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レンズと情報記録部を有する光学部材に
   おいて、レンズと情報記録部が一体に成形した成形品中
   に設けられていることを特徴とする光学部材。
2. 【請求項２】 金属基体上の耐食性被覆層上の情報記録
   層にエッチングによって情報記録部を形成した情報記録
   原版とレンズ形成用型とを設けた金型によってレンズと
   情報記録部とを一体に形成したことを特徴とする光学部
   材。
3. 【請求項３】 金属基体上に形成した耐食性被覆層上の
   情報記録層に形成した情報記録部を有する情報記録原版
   とレンズ形成用型とを金型内部に装着して充填した合成
   樹脂を一体に成形することを特徴とする光学部材の製造
   方法。