光学素子の製造方法、光学素子及び光ピックアップ装置。
【課題】耐環境性を向上させることのできる光学素子の製造方法、光学素子及び光ピックアップ装置を提供すること。
【解決手段】ブルー用光ピックアップ装置に用いられる対物レンズの製造方法は、酸化防止剤を１〜５ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂製の成形部５０を成形する成形工程と、成形部５０の表面に対してフッ素化処理を行うフッ素化工程とを備える。
【解決手段】ブルー用光ピックアップ装置に用いられる対物レンズの製造方法は、酸化防止剤を１〜５ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂製の成形部５０を成形する成形工程と、成形部５０の表面に対してフッ素化処理を行うフッ素化工程とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の製造方法、光学素子及び光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学素子の材料としては、成形性やコストの観点から樹脂材料を用いることが多く、このような樹脂材料製の光学素子においては、ガラス製のものに比して熱や光による性能劣化が生じ易いことから、耐熱性や耐光性といった耐環境性を高くしたいという要望が強い。
【０００３】
この耐環境性を向上させる方法としては、光学素子に酸化防止材や紫外線吸収剤を添加する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この二つを同時に添加すれば一層の耐環境性の向上が期待できるものの、例えばＢＤ（Blu-ray Disk）用途のような短波長光用の光学素子に対しては、紫外線吸収剤を添加すると光が吸収されて透過しにくくなるため、酸化防止剤だけが添加されている。
【０００４】
そして、この酸化防止剤は、基本的には多量に添加するほど耐環境性を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００７−１７２８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、酸化防止剤はそもそも樹脂材料に混ざりにくく、多くても１ｗｔ％程度しか添加できない。これを超える量を添加した場合には、凝集固化した未混合分が樹脂材料の表面に粉吹きするブリードアウトが生じ易くなるため、添加量を増やして耐環境性を向上させることができなかった。
【０００６】
本発明の課題は、耐環境性を向上させることのできる光学素子の製造方法、光学素子及び光ピックアップ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、樹脂製の成形部を有する光学素子の製造方法であって、
酸化防止剤を１〜５ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂製の前記成形部を成形する成形工程と、
前記成形部の表面に対してフッ素化処理を行うフッ素化工程と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の光学素子の製造方法においては、
前記フッ素化処理された前記成形部の表面に対して、無機材料製の反射防止膜を形成する膜形成工程を備えることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の光学素子の製造方法においては、
前記熱可塑性樹脂は、脂環式ポリオレフィンであることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の光学素子の製造方法においては、
前記酸化防止剤は、ヒンダートアミン系耐光安定剤であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の光学素子の製造方法においては、
前記光学素子としてブルー用光ピックアップ装置に用いられる対物レンズを製造することが好ましい。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、光学素子であって、
本発明の光学素子の製造方法によって製造されたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の他の態様によれば、光ピックアップ装置であって、
ブルー光を出射する光源と、
本発明の光学素子とを備え、
前記光学素子が対物レンズとして使用されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、酸化防止剤を１〜５ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂製の成形部の表面に対しフッ素化処理を行うので、成形部の表面を改質しつつ酸化防止剤をシールして、ブリードアウトを防止することができる。従って、従来よりも多量の酸化防止剤を添加して、耐環境性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
【００１６】
図１に示す通り、光ピックアップ装置３０には、光源としての半導体レーザー発振器３２が具備されている。半導体レーザー発振器３２は、ＢＤ（Blu-ray Disc）用として波長３８０〜４２０ｎｍの特定波長（例えば４０５ｎｍ）のブルー光（青紫色光）を出射するようになっている。半導体レーザー発振器３２から出射される青紫色光の光軸上には、半導体レーザー発振器３２から離間する方向に向かって、コリメータ３３、ビームスプリッタ３４、１／４波長板３５、絞り３６、対物レンズ３７が順次配設されている。
【００１７】
ビームスプリッタ３４と近接した位置であって、上述した青紫色光の光軸と直交する方向には、２組のレンズからなるセンサーレンズ群３８、センサー３９が順次配設されている。
【００１８】
対物レンズ３７は、高密度な光ディスクＤ（ＢＤ用光ディスク）に対向した位置に配置されており、半導体レーザー発振器３２から出射された青紫色光を光ディスクＤの一面上に集光するようになっている。対物レンズ３７は像側開口数ＮＡが０．７以上となっている。対物レンズ３７には、２次元アクチュエータ４０が具備されており、２次元アクチュエータ４０の動作により、対物レンズ３７は光軸上を移動自在となっている。
【００１９】
図１中の拡大図に示す通り、対物レンズ３７は主には成形部５０で構成されており、その表面３７ａ上にフッ素層５５と反射防止膜６０とが形成されている。
【００２０】
このうち、成形部５０はレンズ形状に成形されており、集光機能などの本質的な光学機能を発揮するようになっている。この成形部５０は熱可塑性樹脂で構成されており、そのような熱可塑性樹脂としては、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂又はポリイミド樹脂であることが好ましく、環状オレフィンであることが特に好ましい。具体例として、特開２００３−７３５５９号公報に記載の化合物を挙げることができ、その好ましい化合物を下記表１に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】
なお、上述した熱可塑性樹脂は、光学材料としての寸法安定性の観点から、吸湿率が０．２％以下であることが望ましいため、ポリオレフィン樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン）、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン、テフロン（登録商標）ＡＦ：デュポン社製）、脂環式ポリオレフィン樹脂（環状オレフィン樹脂）（日本ゼオン製：ＺＥＯＮＥＸ、三井化学製：ＡＰＥＬ、ＪＳＲ製：アートン、チコナ製：ＴＯＰＡＳ）、インデン／スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂等が好適に用いられる。
【００２３】
また、成形部５０とは、熱可塑性樹脂の構成元素が炭素と水素から成る重合体で、上記の例のほかにも、炭素と水素からなる重合体であるならば、特に、限定されるものではない。
【００２４】
また、成形部５０を製造する際に使用される触媒や反応停止剤のような重合副資材が残留している場合でも、残留量が１ｗｔ％未満であれば、その構成元素が炭素と水素に限定されるものではない。
【００２５】
また、成形部５０に添加される耐候安定剤や可塑剤のような、添加量が５ｗｔ％以下である添加剤の構成元素は、炭素と水素以外でも構わない。
【００２６】
ここで、本発明に用いられる耐候安定剤について説明する。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤のほか、耐光安定剤として後述するヒンダートアミン系耐光安定剤（以下、ＨＡＬＳと記す）などが挙げられ、これらの中でもフェノール系酸化防止剤、特にアルキル置換フェノール系酸化防止剤、或いはＨＡＬＳが好ましい。これらの酸化防止剤を配合することにより、透明性、耐熱性等を低下させることなく、成型時の酸化劣化等によるレンズの着色や強度低下を防止できる。これらの酸化防止剤は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができ、その配合量は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択されるが、本発明に係る重合体１００質量部に対して好ましくは０．００１〜５質量部、より好ましくは０．０１〜１質量部である。
【００２７】
フェノール系酸化防止剤としては、従来公知のものが使用でき、例えば、２−ｔ−ブチル−６−（３−ｔ−ブチル−２−ヒドロキシ−５−メチルベンジル）−４−メチルフェニルアクリレート、２，４−ジ−ｔ−アミル−６−（１−（３，５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）エチル）フェニルアクリレートなどの特開昭６３−１７９９５３号公報や特開平１−１６８６４３号公報に記載されるアクリレート系化合物；オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、２，２’−メチレン−ビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、テトラキス（メチレン−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニルプロピオネート）メタン［ペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］］、トリエチレングリコールビス（３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオネート）などのアルキル置換フェノール系化合物；６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリノ）−２，４−ビスオクチルチオ−１，３，５−トリアジン、４−ビスオクチルチオ−１，３，５−トリアジン、２−オクチルチオ−４，６−ビス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−オキシアニリノ）−１，３，５−トリアジンなどのトリアジン基含有フェノール系化合物；などが挙げられる。
【００２８】
リン系酸化防止剤としては、一般の樹脂工業で通常使用される物であれば格別な限定はなく、例えば、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、１０−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキサイドなどのモノホスファイト系化合物；４，４’−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェニル−ジ−トリデシルホスファイト）、４，４’イソプロピリデン−ビス（フェニル−ジ−アルキル（Ｃ１２〜Ｃ１５）ホスファイト）などのジホスファイト系化合物などが挙げられる。これらの中でも、モノホスファイト系化合物が好ましく、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイトなどが特に好ましい。
【００２９】
イオウ系酸化防止剤としては、例えば、ジラウリル３，３−チオジプロピオネート、ジミリスチル３，３’−チオジプロピピオネート、ジステアリル３，３−チオジプロピオネート、ラウリルステアリル３，３−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス−（β−ラウリル−チオ−プロピオネート、３，９−ビス（２−ドデシルチオエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］ウンデカンなどが挙げられる。
【００３０】
耐光安定剤としては、ベンゾフェノン系耐光安定剤、ベンゾトリアゾール系耐光安定剤、ＨＡＬＳなどが挙げられるが、本発明においては、レンズの透明性、耐着色性等の観点から、ＨＡＬＳを用いるのが好ましい。ＨＡＬＳを用いるのであれば特に限定されるわけではないが、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を溶媒として用いたゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定したポリスチレン換算の数平均分子量（Ｍｎ）が４００〜５０００であるものが好ましい。
【００３１】
このようなＨＡＬＳの具体例としては、Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’’−テトラキス−〔４，６−ビス−｛ブチル−（Ｎ−メチル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）アミノ｝−トリアジン−２−イル〕−４，７−ジアザデカン−１，１０−ジアミン、ジブチルアミンと１，３，５−トリアジンとＮ，Ｎ’−ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）ブチルアミンとの重縮合物、ポリ〔｛（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝〕、１，６−ヘキサンジアミン−Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）とモルフォリン−２，４，６−トリクロロ−１，３，５−トリアジンとの重縮合物、ポリ〔（６−モルフォリノ−ｓ−トリアジン−２，４−ジイル）（２，２，６，６，−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ〕−ヘキサメチレン〔（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ〕〕などの、ピペリジン環がトリアジン骨格を介して複数結合した高分子量ＨＡＬＳ；コハク酸ジメチルと４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジンエタノールとの重合物、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸と１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジノールと３，９−ビス（２−ヒドロキシ−１，１−ジメチルエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］ウンデカンとの混合エステル化物などの、ピペリジン環がエステル結合を介して結合した高分子量ＨＡＬＳ等が挙げられる。
【００３２】
また、デカン二酸ビス（２，２，６，６−テトラメチル−１（オクチルオキシ）−４−ピペリジル）エステル、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）（（３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドリキシフェニル）メチル）ブチルマロネート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケートなどの低分子量ＨＡＬＳ等が挙げられる。
【００３３】
なお、本実施形態において、成形部５０としては、特に上記条件が満たされていれば限定されないが、高透明性、高耐熱性、低吸水性、高純度、低複屈折性を加味すると、環状オレフィン重合体であることがより好ましい。
【００３４】
フッ素層５５は成形部５０に対しフッ素化処理が実行されることで形成された層であり、対物レンズ３７の表面反射率を低下させる機能を有している。フッ素層５５はｄ線に対する屈折率が１．３５〜１．４５となっており、当該屈折率の値は表面反射率により測定することができる。フッ素層５５の層厚は好ましくは１０〜５０００ｎｍである。層厚が５０００ｎｍを超えると、干渉縞の影響が光の波長に大きく依存し、その上に反射防止膜６０を形成してもその機能を発揮させるのが難しくなり、逆に層厚が１０ｎｍ未満であると、フッ素層５５の機能を十分に発揮させるのが難しくなるからである。
【００３５】
反射防止膜６０は基本的には２層構造を有している。フッ素層５５に対し直に第１層６１が形成されており、その上に第２層６２が形成されている。
【００３６】
第１層６１は屈折率１．７以上の高屈折率材料から構成された層であり、好ましくはＴａ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５とＴｉＯ２との混合物，ＺｒＯ２，ＺｒＯ２とＴｉＯ２との混合物のいずれかで構成されている。第１層６１はＴｉＯ２，Ｎｂ２Ｏ３，ＨｆＯ２で構成されてもよい。第２層６２は屈折率１．７未満の低屈折率材料から構成された層であり、好ましくはＳｉＯ２，ＭｇＦ２から構成されている。
【００３７】
対物レンズ３７では、第１層６１，第２層６２の上にさらに第１層６１，第２層６２を交互に積層し、反射防止膜６０を全体で２〜７層構造としてもよい。この場合、フッ素層５５に直に接触する層は成形部５０の種類に応じて、高屈折率材料の層（第１の層６１）としてもよいし、低屈折率材料の層（第２の層６２）としてもよい。本実施形態ではフッ素層５５に直に接触する層が高屈折率材料の層となっている。
【００３８】
なお、対物レンズ３７では、表面３７ａにフッ素層５５と反射防止膜６０とが形成されているのと同様に、裏面３７ｂにもフッ素層５５と反射防止膜６０とが形成されており、表面３７ａと裏面３７ｂとの両面において成形部５０の表面に対しフッ素層５５と反射防止膜６０とが形成されている。
【００３９】
続いて、対物レンズ３７の製造方法について説明する。
【００４０】
始めに、上記熱可塑性樹脂を一定条件下で金型に対し射出成形し、所定形状を有する成形部５０を形成する（成形工程）。この際、酸化防止剤を１〜５ｗｔ％の範囲で添加する。
【００４１】
次に、成形部５０に対してフッ素化処理を実行し、成形部５０上にフッ素層５５を形成する（フッ素化工程）。
【００４２】
このフッ素化工程では、成形部５０をフッ素ガス雰囲気中に晒し、その表面にフッ素化層を形成する。これにより、高分子材料（熱可塑性樹脂）の屈折率を低下させ、対物レンズ３７の表面反射率を低下させることができる。
【００４３】
フッ素ガス雰囲気中のフッ素ガス濃度、フッ素ガス雰囲気中に曝露する温度や時間を適宜選択することにより、フッ素化層厚およびフッ素化率を任意に制御でき、所望の波長の表面反射率を低下させることが出来る。
【００４４】
ここで、フッ素ガス雰囲気とは、フッ素ガスを含む気体に覆われていることを意味し、フッ素ガスと窒素，アルゴン等の不活性ガスとの混合ガスに覆われていることも含まれる。
【００４５】
また、フッ素ガス雰囲気中のフッ素ガスの濃度は、所望の屈折率およびフッ素化層厚の材料に応じて適宜選択することができる。
【００４６】
成形部５０を例えば窒素ガス等で希釈した種々の濃度のフッ素ガス中に、所定温度、所定時間曝すことにより、高分子材料の表面から内部に向かって徐々に分子内でのフッ素の導入が起こり、材料のフッ素含有率が増加してゆくことになる。
【００４７】
材料表面からのフッ素の浸透深さ、フッ素処理後の材料中のフッ素含有率は、フッ素処理中のフッ素ガスの濃度、フッ素処理温度、フッ素処理時間に依存して変化する。
【００４８】
これらの条件については特に制限はないが、フッ素濃度が高い場合、処理時間が長い場合、処理温度が高い場合に、フッ素の浸透深さが深くなり、またフッ素処理後の高分子材料のフッ素含有率が高くなる。
【００４９】
フッ素含有率の増加に伴ってフッ素化された部分の屈折率が低減するので、フッ素濃度、処理温度、処理時間を適宜選択すれば、所望の厚さの低屈折フッ素化層を形成することが可能である。
【００５０】
ただし、極端にフッ素濃度を高くしたり、極端な高温長時間でのフッ素処理を行うと分子が劣化するため、通常のフッ素処理条件としてはフッ素濃度が１ｐｐｍ〜２５％、処理温度が０〜１００℃、処理時間が０．１秒〜１２０分が好適である。
【００５１】
次に、フッ素層５５上に反射防止膜６０を形成する（膜形成工程）。詳しくは、第１層６１を構成する蒸着源を用いて第１層６１を形成する。例えば、第１層６１として（Ｔａ２Ｏ５＋５％ＴｉＯ２）膜を形成する場合には、蒸発源としてオプトラン社製OA600を用い、電子銃加熱により当該蒸着源を蒸発させればよい。蒸着中は、真空蒸着装置内部の圧力が１．０×１０−２ＰａまでＯ２ガスを導入し、蒸着速度を５Å／ｓｅｃの条件にコントロールしながら成膜するのがよい。そして成膜温度（蒸着装置内の温度）を適切な温度範囲内で保持する。
【００５２】
次に、成形部５０の反対面にも第１層６１を形成するため、蒸着装置内部の反転機構により成形部５０を反転させ、上記と同様にしてその反対面にも第１層６１を形成する（第２層６２の裏面への成膜についても同様である。）。
【００５３】
そして、第１層６１の上に続けて、第２層６２を構成する蒸着源を用いて第２層６２を形成する。例えば、第２層６２としてＳｉＯ２膜を形成する場合には、真空蒸着装置内部の圧力が１．０×１０−２ＰａまでＯ２ガスを導入し、蒸着速度を５Å／ｓｅｃの条件にコントロールしながら成膜するのがよい。そして成膜温度（蒸着装置内の温度）を適切な温度範囲内で保持する。
【００５４】
以上の工程により、対物レンズ３７が製造される。
【００５５】
続いて、光ピックアップ装置３０の動作について説明する。
【００５６】
光ディスクＤへの情報の記録動作時や光ディスクＤに記録された情報の再生動作時に、半導体レーザー発振器３２から青紫色光が出射される。出射された青紫色光は、コリメータ３３を透過して無限平行光にコリメートされた後、ビームスプリッタ３４を透過して、１／４波長板３５を透過する。さらに、当該青紫色光は絞り３６及び対物レンズ３７を透過した後、光ディスクＤの保護基板Ｄ１を介して情報記録面Ｄ２に集光スポットを形成する。
【００５７】
集光スポットを形成した青紫色光は、光ディスクＤの情報記録面Ｄ２で情報ビットによって変調され、情報記録面Ｄ２によって反射される。そして、この反射光は、対物レンズ３７及び絞り３６を順次透過した後、１／４波長板３５によって偏光方向が変更され、ビームスプリッタ３４で反射する。その後、当該反射光は、センサーレンズ群３８を透過して非点収差が与えられ、センサー３９で受光されて、最終的には、センサー３９によって光電変換されることによって電気的な信号となる。
【００５８】
以後、このような動作が繰り返し行われ、光ディスクＤに対する情報の記録動作や、光ディスクＤに記録された情報の再生動作が完了する。
【００５９】
以上の本実施形態によれば、酸化防止剤を１〜５ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂製の成形部５０の表面に対しフッ素化処理を行うので、成形部５０の表面を改質しつつ酸化防止剤をシールして、ブリードアウトを防止することができる。従って、従来よりも多量の酸化防止剤を添加して、耐環境性を向上させることができる。
【００６０】
なお、上記の実施形態においては、本発明に係る光学素子を対物レンズ３７として説明したが、他の種類・用途の光学素子としても良い。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例および比較例を挙げることにより、本発明に係る光学素子をさらに具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００６２】
（１）サンプルの作製
本発明の実施例，比較例として、以下の表２に示すようなサンプルを作製した。以下、各サンプルについて具体的に説明する。
【００６３】
【表２】
【００６４】
（１．１）実施例１
エチレン及びビシクロ［２，２，１］ヘプタ−２−エンのランダム共重合体１００質量部と、界面活性剤としてのペンタエリスリトールジステアレート０．５質量部とからなる「樹脂材料１」に対し、酸化防止剤としてＨＡＬＳのビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート１質量部を添加して、二軸混練機にて混練した。
【００６５】
混練した樹脂を射出成形により３ｍｍ厚のプレートに成形し、１．１気圧，常温，Ｆ２ガス濃度５％の条件下で３分間フッ素化処理を行ったものを「実施例１」のサンプルとした。
【００６６】
（１．２）実施例２
実施例１の「樹脂材料１」に、酸化防止剤としてＨＡＬＳのビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケートを５質量部添加して、二軸混練した。混練した樹脂を実施例１と同様に処理したものを「実施例２」のサンプルとした。
【００６７】
（１．３）実施例３
実施例１の「樹脂材料１」に、酸化防止剤としてフェノール系酸化防止剤のペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］を１質量部添加して、二軸混練した。混練した樹脂を実施例１と同様に処理したものを「実施例３」のサンプルとした。
【００６８】
（１．４）実施例４
攪拌装置を備えたステンレス製反応器内を十分に乾燥、窒素置換した。その後、この反応器に対し脱水シクロヘキサン３００質量部、スチレン６０質量部及びジブチルエーテル０．３８質量部を仕込み、これらを６０℃で攪拌しながら、ｎ−ブチルリチウム溶液（１５％含有ヘキサン溶液）０．３６質量部を添加して重合反応を開始させた。
【００６９】
１時間重合反応を行い、その後、反応溶液中に、スチレン８質量部、イソプレン１２質量部及び１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジリメタクリレート０．８質量部からなる混合モノマーを添加し、さらに１時間重合反応を行い、その後、反応溶液にイソプロピルアルコール０．２質量部を添加して反応を停止させた。
【００７０】
次に、上記重合反応溶液３００質量部を、攪拌装置を備えた耐圧反応器に移送し、水素化触媒として、シリカ−アルミナ担持型ニッケル触媒（日揮科学工業社製：Ｅ２２Ｕ，ニッケル担持型量６０％）１０質量部を添加して混合した。反応器内部を水素ガスで置換して、さらに溶液を攪拌しながら水素を供給し、温度を１６０℃に設定し、その後圧力４．５ＭＰａにて８時間水素化反応を行った。
【００７１】
反応終了後、反応溶液をろ過して水素化触媒を除去し、シクロヘキサン８００質量部を加えて希釈し、その後当該反応溶液を３５００質量部のイソプロパノール中に注いで共重合体を析出させた。その後、この共重合体をろ過し取り出し、８０℃にて４８時間減圧乾燥させて「樹脂材料２」を得た。
【００７２】
この「樹脂材料２」１００質量部に、酸化防止剤としてＨＡＬＳのビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケートを３質量部添加して、二軸混練した。混練した樹脂を実施例１と同様に処理したものを「実施例４」のサンプルとした。
【００７３】
（１．５）実施例５
実施例４の「樹脂材料２」に、酸化防止剤としてフェノール系酸化防止剤のペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］を１質量部添加して、二軸混練した。混練した樹脂を実施例１と同様に処理したものを「実施例５」のサンプルとした。
【００７４】
（１．６）比較例１
実施例１の「樹脂材料１」に、酸化防止剤としてＨＡＬＳのビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケートを０．５質量部添加して、二軸混練した。混練した樹脂を実施例１と同様に処理したものを「比較例１」のサンプルとした。
【００７５】
（１．７）比較例２
実施例１の「樹脂材料１」に、酸化防止剤としてＨＡＬＳのビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケートを７質量部添加して、二軸混練した。混練した樹脂を実施例１と同様に処理したものを「比較例２」のサンプルとした。
【００７６】
（１．８）比較例３
実施例１の「樹脂材料１」に、酸化防止剤を添加せずに、実施例１と同様に成形・処理したものを「比較例３」のサンプルとした。
【００７７】
（１．９）比較例４
実施例４の「樹脂材料２」に、酸化防止剤としてＨＡＬＳのビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケートを６質量部添加して、二軸混練した。混練した樹脂を実施例１と同様に処理したものを「比較例４」のサンプルとした。
【００７８】
（１．１０）比較例５
実施例１と同様に成形まで行い、フッ素化処理を行わなかったものを「比較例５」のサンプルとした。
【００７９】
（１．１１）比較例６
実施例１の「樹脂材料１」に、酸化防止剤としてＨＡＬＳのビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケートを３質量部添加して、二軸混練した。混練した樹脂を実施例１と同様に成形し、フッ素化処理を行わなかったものを「比較例６」のサンプルとした。
【００８０】
（１．１２）比較例７
比較例１と同様に成形まで行い、フッ素化処理を行わなかったものを「比較例７」のサンプルとした。
【００８１】
（１．１３）比較例８
実施例３と同様に成形まで行い、フッ素化処理を行わなかったものを「比較例８」のサンプルとした。
【００８２】
（２）サンプルの評価
作製した各サンプルを９０℃の温度下で５００ｈ保存し、以下の基準に従って耐熱性を評価したところ、上述の表２に示す通りとなった。
【００８３】
○：透過率に変化なく、ブリードアウトも発生していない。
△：着色により透過率が低下したが、ブリードアウトは発生していない。
×：ブリードアウトが発生した。
【００８４】
また、作製した各サンプルに対し７０℃で２０ｍＷレーザーを１０００ｈ照射し、以下の基準に従って耐光性を評価したところ、上述の表２に示す通りとなった。
【００８５】
○：レーザー照射前後で全く変化がない。
△：レーザー照射後、白濁は観られないがブリードアウトによる透過率の低下あり。
×：レーザー照射により白濁が発生した。
【００８６】
（３）まとめ
表２の結果から、実施例１〜５のサンプルは、耐熱性や耐光性といった耐環境性に優れていることが分かる。つまり、１〜５ｗｔ％の酸化防止剤を添加してフッ素化処理を行うことで、ブリードアウトを防止して耐環境性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の好ましい実施形態で使用される光ピックアップ装置の概略構成を示す図面である。
【符号の説明】
【００８８】
３０ 光ピックアップ装置
３２ 半導体レーザー発振器
３３ コリメータ
３４ ビームスプリッタ
３５ １／４波長板
３６ 絞り
３７ 対物レンズ
３７ａ 表面
３７ｂ 裏面
３８ センサーレンズ群
３９ センサー
４０ ２次元アクチュエータ
５０ 成形部
５５ フッ素層
６０ 反射防止膜
６１ 第１層
６２ 第２層
Ｄ 光ディスク
Ｄ１ 保護基板
Ｄ２ 情報記録面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の製造方法、光学素子及び光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学素子の材料としては、成形性やコストの観点から樹脂材料を用いることが多く、このような樹脂材料製の光学素子においては、ガラス製のものに比して熱や光による性能劣化が生じ易いことから、耐熱性や耐光性といった耐環境性を高くしたいという要望が強い。
【０００３】
この耐環境性を向上させる方法としては、光学素子に酸化防止材や紫外線吸収剤を添加する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この二つを同時に添加すれば一層の耐環境性の向上が期待できるものの、例えばＢＤ（Blu-ray Disk）用途のような短波長光用の光学素子に対しては、紫外線吸収剤を添加すると光が吸収されて透過しにくくなるため、酸化防止剤だけが添加されている。
【０００４】
そして、この酸化防止剤は、基本的には多量に添加するほど耐環境性を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００７−１７２８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、酸化防止剤はそもそも樹脂材料に混ざりにくく、多くても１ｗｔ％程度しか添加できない。これを超える量を添加した場合には、凝集固化した未混合分が樹脂材料の表面に粉吹きするブリードアウトが生じ易くなるため、添加量を増やして耐環境性を向上させることができなかった。
【０００６】
本発明の課題は、耐環境性を向上させることのできる光学素子の製造方法、光学素子及び光ピックアップ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、樹脂製の成形部を有する光学素子の製造方法であって、
酸化防止剤を１〜５ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂製の前記成形部を成形する成形工程と、
前記成形部の表面に対してフッ素化処理を行うフッ素化工程と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の光学素子の製造方法においては、
前記フッ素化処理された前記成形部の表面に対して、無機材料製の反射防止膜を形成する膜形成工程を備えることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の光学素子の製造方法においては、
前記熱可塑性樹脂は、脂環式ポリオレフィンであることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の光学素子の製造方法においては、
前記酸化防止剤は、ヒンダートアミン系耐光安定剤であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の光学素子の製造方法においては、
前記光学素子としてブルー用光ピックアップ装置に用いられる対物レンズを製造することが好ましい。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、光学素子であって、
本発明の光学素子の製造方法によって製造されたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の他の態様によれば、光ピックアップ装置であって、
ブルー光を出射する光源と、
本発明の光学素子とを備え、
前記光学素子が対物レンズとして使用されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、酸化防止剤を１〜５ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂製の成形部の表面に対しフッ素化処理を行うので、成形部の表面を改質しつつ酸化防止剤をシールして、ブリードアウトを防止することができる。従って、従来よりも多量の酸化防止剤を添加して、耐環境性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
【００１６】
図１に示す通り、光ピックアップ装置３０には、光源としての半導体レーザー発振器３２が具備されている。半導体レーザー発振器３２は、ＢＤ（Blu-ray Disc）用として波長３８０〜４２０ｎｍの特定波長（例えば４０５ｎｍ）のブルー光（青紫色光）を出射するようになっている。半導体レーザー発振器３２から出射される青紫色光の光軸上には、半導体レーザー発振器３２から離間する方向に向かって、コリメータ３３、ビームスプリッタ３４、１／４波長板３５、絞り３６、対物レンズ３７が順次配設されている。
【００１７】
ビームスプリッタ３４と近接した位置であって、上述した青紫色光の光軸と直交する方向には、２組のレンズからなるセンサーレンズ群３８、センサー３９が順次配設されている。
【００１８】
対物レンズ３７は、高密度な光ディスクＤ（ＢＤ用光ディスク）に対向した位置に配置されており、半導体レーザー発振器３２から出射された青紫色光を光ディスクＤの一面上に集光するようになっている。対物レンズ３７は像側開口数ＮＡが０．７以上となっている。対物レンズ３７には、２次元アクチュエータ４０が具備されており、２次元アクチュエータ４０の動作により、対物レンズ３７は光軸上を移動自在となっている。
【００１９】
図１中の拡大図に示す通り、対物レンズ３７は主には成形部５０で構成されており、その表面３７ａ上にフッ素層５５と反射防止膜６０とが形成されている。
【００２０】
このうち、成形部５０はレンズ形状に成形されており、集光機能などの本質的な光学機能を発揮するようになっている。この成形部５０は熱可塑性樹脂で構成されており、そのような熱可塑性樹脂としては、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂又はポリイミド樹脂であることが好ましく、環状オレフィンであることが特に好ましい。具体例として、特開２００３−７３５５９号公報に記載の化合物を挙げることができ、その好ましい化合物を下記表１に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】
なお、上述した熱可塑性樹脂は、光学材料としての寸法安定性の観点から、吸湿率が０．２％以下であることが望ましいため、ポリオレフィン樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン）、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン、テフロン（登録商標）ＡＦ：デュポン社製）、脂環式ポリオレフィン樹脂（環状オレフィン樹脂）（日本ゼオン製：ＺＥＯＮＥＸ、三井化学製：ＡＰＥＬ、ＪＳＲ製：アートン、チコナ製：ＴＯＰＡＳ）、インデン／スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂等が好適に用いられる。
【００２３】
また、成形部５０とは、熱可塑性樹脂の構成元素が炭素と水素から成る重合体で、上記の例のほかにも、炭素と水素からなる重合体であるならば、特に、限定されるものではない。
【００２４】
また、成形部５０を製造する際に使用される触媒や反応停止剤のような重合副資材が残留している場合でも、残留量が１ｗｔ％未満であれば、その構成元素が炭素と水素に限定されるものではない。
【００２５】
また、成形部５０に添加される耐候安定剤や可塑剤のような、添加量が５ｗｔ％以下である添加剤の構成元素は、炭素と水素以外でも構わない。
【００２６】
ここで、本発明に用いられる耐候安定剤について説明する。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤のほか、耐光安定剤として後述するヒンダートアミン系耐光安定剤（以下、ＨＡＬＳと記す）などが挙げられ、これらの中でもフェノール系酸化防止剤、特にアルキル置換フェノール系酸化防止剤、或いはＨＡＬＳが好ましい。これらの酸化防止剤を配合することにより、透明性、耐熱性等を低下させることなく、成型時の酸化劣化等によるレンズの着色や強度低下を防止できる。これらの酸化防止剤は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができ、その配合量は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択されるが、本発明に係る重合体１００質量部に対して好ましくは０．００１〜５質量部、より好ましくは０．０１〜１質量部である。
【００２７】
フェノール系酸化防止剤としては、従来公知のものが使用でき、例えば、２−ｔ−ブチル−６−（３−ｔ−ブチル−２−ヒドロキシ−５−メチルベンジル）−４−メチルフェニルアクリレート、２，４−ジ−ｔ−アミル−６−（１−（３，５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）エチル）フェニルアクリレートなどの特開昭６３−１７９９５３号公報や特開平１−１６８６４３号公報に記載されるアクリレート系化合物；オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、２，２’−メチレン−ビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、テトラキス（メチレン−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニルプロピオネート）メタン［ペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］］、トリエチレングリコールビス（３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオネート）などのアルキル置換フェノール系化合物；６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリノ）−２，４−ビスオクチルチオ−１，３，５−トリアジン、４−ビスオクチルチオ−１，３，５−トリアジン、２−オクチルチオ−４，６−ビス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−オキシアニリノ）−１，３，５−トリアジンなどのトリアジン基含有フェノール系化合物；などが挙げられる。
【００２８】
リン系酸化防止剤としては、一般の樹脂工業で通常使用される物であれば格別な限定はなく、例えば、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、１０−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキサイドなどのモノホスファイト系化合物；４，４’−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェニル−ジ−トリデシルホスファイト）、４，４’イソプロピリデン−ビス（フェニル−ジ−アルキル（Ｃ１２〜Ｃ１５）ホスファイト）などのジホスファイト系化合物などが挙げられる。これらの中でも、モノホスファイト系化合物が好ましく、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイトなどが特に好ましい。
【００２９】
イオウ系酸化防止剤としては、例えば、ジラウリル３，３−チオジプロピオネート、ジミリスチル３，３’−チオジプロピピオネート、ジステアリル３，３−チオジプロピオネート、ラウリルステアリル３，３−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス−（β−ラウリル−チオ−プロピオネート、３，９−ビス（２−ドデシルチオエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］ウンデカンなどが挙げられる。
【００３０】
耐光安定剤としては、ベンゾフェノン系耐光安定剤、ベンゾトリアゾール系耐光安定剤、ＨＡＬＳなどが挙げられるが、本発明においては、レンズの透明性、耐着色性等の観点から、ＨＡＬＳを用いるのが好ましい。ＨＡＬＳを用いるのであれば特に限定されるわけではないが、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を溶媒として用いたゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定したポリスチレン換算の数平均分子量（Ｍｎ）が４００〜５０００であるものが好ましい。
【００３１】
このようなＨＡＬＳの具体例としては、Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’’−テトラキス−〔４，６−ビス−｛ブチル−（Ｎ−メチル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）アミノ｝−トリアジン−２−イル〕−４，７−ジアザデカン−１，１０−ジアミン、ジブチルアミンと１，３，５−トリアジンとＮ，Ｎ’−ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）ブチルアミンとの重縮合物、ポリ〔｛（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝〕、１，６−ヘキサンジアミン−Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）とモルフォリン−２，４，６−トリクロロ−１，３，５−トリアジンとの重縮合物、ポリ〔（６−モルフォリノ−ｓ−トリアジン−２，４−ジイル）（２，２，６，６，−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ〕−ヘキサメチレン〔（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ〕〕などの、ピペリジン環がトリアジン骨格を介して複数結合した高分子量ＨＡＬＳ；コハク酸ジメチルと４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジンエタノールとの重合物、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸と１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジノールと３，９−ビス（２−ヒドロキシ−１，１−ジメチルエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］ウンデカンとの混合エステル化物などの、ピペリジン環がエステル結合を介して結合した高分子量ＨＡＬＳ等が挙げられる。
【００３２】
また、デカン二酸ビス（２，２，６，６−テトラメチル−１（オクチルオキシ）−４−ピペリジル）エステル、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）（（３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドリキシフェニル）メチル）ブチルマロネート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケートなどの低分子量ＨＡＬＳ等が挙げられる。
【００３３】
なお、本実施形態において、成形部５０としては、特に上記条件が満たされていれば限定されないが、高透明性、高耐熱性、低吸水性、高純度、低複屈折性を加味すると、環状オレフィン重合体であることがより好ましい。
【００３４】
フッ素層５５は成形部５０に対しフッ素化処理が実行されることで形成された層であり、対物レンズ３７の表面反射率を低下させる機能を有している。フッ素層５５はｄ線に対する屈折率が１．３５〜１．４５となっており、当該屈折率の値は表面反射率により測定することができる。フッ素層５５の層厚は好ましくは１０〜５０００ｎｍである。層厚が５０００ｎｍを超えると、干渉縞の影響が光の波長に大きく依存し、その上に反射防止膜６０を形成してもその機能を発揮させるのが難しくなり、逆に層厚が１０ｎｍ未満であると、フッ素層５５の機能を十分に発揮させるのが難しくなるからである。
【００３５】
反射防止膜６０は基本的には２層構造を有している。フッ素層５５に対し直に第１層６１が形成されており、その上に第２層６２が形成されている。
【００３６】
第１層６１は屈折率１．７以上の高屈折率材料から構成された層であり、好ましくはＴａ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５とＴｉＯ２との混合物，ＺｒＯ２，ＺｒＯ２とＴｉＯ２との混合物のいずれかで構成されている。第１層６１はＴｉＯ２，Ｎｂ２Ｏ３，ＨｆＯ２で構成されてもよい。第２層６２は屈折率１．７未満の低屈折率材料から構成された層であり、好ましくはＳｉＯ２，ＭｇＦ２から構成されている。
【００３７】
対物レンズ３７では、第１層６１，第２層６２の上にさらに第１層６１，第２層６２を交互に積層し、反射防止膜６０を全体で２〜７層構造としてもよい。この場合、フッ素層５５に直に接触する層は成形部５０の種類に応じて、高屈折率材料の層（第１の層６１）としてもよいし、低屈折率材料の層（第２の層６２）としてもよい。本実施形態ではフッ素層５５に直に接触する層が高屈折率材料の層となっている。
【００３８】
なお、対物レンズ３７では、表面３７ａにフッ素層５５と反射防止膜６０とが形成されているのと同様に、裏面３７ｂにもフッ素層５５と反射防止膜６０とが形成されており、表面３７ａと裏面３７ｂとの両面において成形部５０の表面に対しフッ素層５５と反射防止膜６０とが形成されている。
【００３９】
続いて、対物レンズ３７の製造方法について説明する。
【００４０】
始めに、上記熱可塑性樹脂を一定条件下で金型に対し射出成形し、所定形状を有する成形部５０を形成する（成形工程）。この際、酸化防止剤を１〜５ｗｔ％の範囲で添加する。
【００４１】
次に、成形部５０に対してフッ素化処理を実行し、成形部５０上にフッ素層５５を形成する（フッ素化工程）。
【００４２】
このフッ素化工程では、成形部５０をフッ素ガス雰囲気中に晒し、その表面にフッ素化層を形成する。これにより、高分子材料（熱可塑性樹脂）の屈折率を低下させ、対物レンズ３７の表面反射率を低下させることができる。
【００４３】
フッ素ガス雰囲気中のフッ素ガス濃度、フッ素ガス雰囲気中に曝露する温度や時間を適宜選択することにより、フッ素化層厚およびフッ素化率を任意に制御でき、所望の波長の表面反射率を低下させることが出来る。
【００４４】
ここで、フッ素ガス雰囲気とは、フッ素ガスを含む気体に覆われていることを意味し、フッ素ガスと窒素，アルゴン等の不活性ガスとの混合ガスに覆われていることも含まれる。
【００４５】
また、フッ素ガス雰囲気中のフッ素ガスの濃度は、所望の屈折率およびフッ素化層厚の材料に応じて適宜選択することができる。
【００４６】
成形部５０を例えば窒素ガス等で希釈した種々の濃度のフッ素ガス中に、所定温度、所定時間曝すことにより、高分子材料の表面から内部に向かって徐々に分子内でのフッ素の導入が起こり、材料のフッ素含有率が増加してゆくことになる。
【００４７】
材料表面からのフッ素の浸透深さ、フッ素処理後の材料中のフッ素含有率は、フッ素処理中のフッ素ガスの濃度、フッ素処理温度、フッ素処理時間に依存して変化する。
【００４８】
これらの条件については特に制限はないが、フッ素濃度が高い場合、処理時間が長い場合、処理温度が高い場合に、フッ素の浸透深さが深くなり、またフッ素処理後の高分子材料のフッ素含有率が高くなる。
【００４９】
フッ素含有率の増加に伴ってフッ素化された部分の屈折率が低減するので、フッ素濃度、処理温度、処理時間を適宜選択すれば、所望の厚さの低屈折フッ素化層を形成することが可能である。
【００５０】
ただし、極端にフッ素濃度を高くしたり、極端な高温長時間でのフッ素処理を行うと分子が劣化するため、通常のフッ素処理条件としてはフッ素濃度が１ｐｐｍ〜２５％、処理温度が０〜１００℃、処理時間が０．１秒〜１２０分が好適である。
【００５１】
次に、フッ素層５５上に反射防止膜６０を形成する（膜形成工程）。詳しくは、第１層６１を構成する蒸着源を用いて第１層６１を形成する。例えば、第１層６１として（Ｔａ２Ｏ５＋５％ＴｉＯ２）膜を形成する場合には、蒸発源としてオプトラン社製OA600を用い、電子銃加熱により当該蒸着源を蒸発させればよい。蒸着中は、真空蒸着装置内部の圧力が１．０×１０−２ＰａまでＯ２ガスを導入し、蒸着速度を５Å／ｓｅｃの条件にコントロールしながら成膜するのがよい。そして成膜温度（蒸着装置内の温度）を適切な温度範囲内で保持する。
【００５２】
次に、成形部５０の反対面にも第１層６１を形成するため、蒸着装置内部の反転機構により成形部５０を反転させ、上記と同様にしてその反対面にも第１層６１を形成する（第２層６２の裏面への成膜についても同様である。）。
【００５３】
そして、第１層６１の上に続けて、第２層６２を構成する蒸着源を用いて第２層６２を形成する。例えば、第２層６２としてＳｉＯ２膜を形成する場合には、真空蒸着装置内部の圧力が１．０×１０−２ＰａまでＯ２ガスを導入し、蒸着速度を５Å／ｓｅｃの条件にコントロールしながら成膜するのがよい。そして成膜温度（蒸着装置内の温度）を適切な温度範囲内で保持する。
【００５４】
以上の工程により、対物レンズ３７が製造される。
【００５５】
続いて、光ピックアップ装置３０の動作について説明する。
【００５６】
光ディスクＤへの情報の記録動作時や光ディスクＤに記録された情報の再生動作時に、半導体レーザー発振器３２から青紫色光が出射される。出射された青紫色光は、コリメータ３３を透過して無限平行光にコリメートされた後、ビームスプリッタ３４を透過して、１／４波長板３５を透過する。さらに、当該青紫色光は絞り３６及び対物レンズ３７を透過した後、光ディスクＤの保護基板Ｄ１を介して情報記録面Ｄ２に集光スポットを形成する。
【００５７】
集光スポットを形成した青紫色光は、光ディスクＤの情報記録面Ｄ２で情報ビットによって変調され、情報記録面Ｄ２によって反射される。そして、この反射光は、対物レンズ３７及び絞り３６を順次透過した後、１／４波長板３５によって偏光方向が変更され、ビームスプリッタ３４で反射する。その後、当該反射光は、センサーレンズ群３８を透過して非点収差が与えられ、センサー３９で受光されて、最終的には、センサー３９によって光電変換されることによって電気的な信号となる。
【００５８】
以後、このような動作が繰り返し行われ、光ディスクＤに対する情報の記録動作や、光ディスクＤに記録された情報の再生動作が完了する。
【００５９】
以上の本実施形態によれば、酸化防止剤を１〜５ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂製の成形部５０の表面に対しフッ素化処理を行うので、成形部５０の表面を改質しつつ酸化防止剤をシールして、ブリードアウトを防止することができる。従って、従来よりも多量の酸化防止剤を添加して、耐環境性を向上させることができる。
【００６０】
なお、上記の実施形態においては、本発明に係る光学素子を対物レンズ３７として説明したが、他の種類・用途の光学素子としても良い。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例および比較例を挙げることにより、本発明に係る光学素子をさらに具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００６２】
（１）サンプルの作製
本発明の実施例，比較例として、以下の表２に示すようなサンプルを作製した。以下、各サンプルについて具体的に説明する。
【００６３】
【表２】
【００６４】
（１．１）実施例１
エチレン及びビシクロ［２，２，１］ヘプタ−２−エンのランダム共重合体１００質量部と、界面活性剤としてのペンタエリスリトールジステアレート０．５質量部とからなる「樹脂材料１」に対し、酸化防止剤としてＨＡＬＳのビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート１質量部を添加して、二軸混練機にて混練した。
【００６５】
混練した樹脂を射出成形により３ｍｍ厚のプレートに成形し、１．１気圧，常温，Ｆ２ガス濃度５％の条件下で３分間フッ素化処理を行ったものを「実施例１」のサンプルとした。
【００６６】
（１．２）実施例２
実施例１の「樹脂材料１」に、酸化防止剤としてＨＡＬＳのビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケートを５質量部添加して、二軸混練した。混練した樹脂を実施例１と同様に処理したものを「実施例２」のサンプルとした。
【００６７】
（１．３）実施例３
実施例１の「樹脂材料１」に、酸化防止剤としてフェノール系酸化防止剤のペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］を１質量部添加して、二軸混練した。混練した樹脂を実施例１と同様に処理したものを「実施例３」のサンプルとした。
【００６８】
（１．４）実施例４
攪拌装置を備えたステンレス製反応器内を十分に乾燥、窒素置換した。その後、この反応器に対し脱水シクロヘキサン３００質量部、スチレン６０質量部及びジブチルエーテル０．３８質量部を仕込み、これらを６０℃で攪拌しながら、ｎ−ブチルリチウム溶液（１５％含有ヘキサン溶液）０．３６質量部を添加して重合反応を開始させた。
【００６９】
１時間重合反応を行い、その後、反応溶液中に、スチレン８質量部、イソプレン１２質量部及び１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジリメタクリレート０．８質量部からなる混合モノマーを添加し、さらに１時間重合反応を行い、その後、反応溶液にイソプロピルアルコール０．２質量部を添加して反応を停止させた。
【００７０】
次に、上記重合反応溶液３００質量部を、攪拌装置を備えた耐圧反応器に移送し、水素化触媒として、シリカ−アルミナ担持型ニッケル触媒（日揮科学工業社製：Ｅ２２Ｕ，ニッケル担持型量６０％）１０質量部を添加して混合した。反応器内部を水素ガスで置換して、さらに溶液を攪拌しながら水素を供給し、温度を１６０℃に設定し、その後圧力４．５ＭＰａにて８時間水素化反応を行った。
【００７１】
反応終了後、反応溶液をろ過して水素化触媒を除去し、シクロヘキサン８００質量部を加えて希釈し、その後当該反応溶液を３５００質量部のイソプロパノール中に注いで共重合体を析出させた。その後、この共重合体をろ過し取り出し、８０℃にて４８時間減圧乾燥させて「樹脂材料２」を得た。
【００７２】
この「樹脂材料２」１００質量部に、酸化防止剤としてＨＡＬＳのビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケートを３質量部添加して、二軸混練した。混練した樹脂を実施例１と同様に処理したものを「実施例４」のサンプルとした。
【００７３】
（１．５）実施例５
実施例４の「樹脂材料２」に、酸化防止剤としてフェノール系酸化防止剤のペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］を１質量部添加して、二軸混練した。混練した樹脂を実施例１と同様に処理したものを「実施例５」のサンプルとした。
【００７４】
（１．６）比較例１
実施例１の「樹脂材料１」に、酸化防止剤としてＨＡＬＳのビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケートを０．５質量部添加して、二軸混練した。混練した樹脂を実施例１と同様に処理したものを「比較例１」のサンプルとした。
【００７５】
（１．７）比較例２
実施例１の「樹脂材料１」に、酸化防止剤としてＨＡＬＳのビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケートを７質量部添加して、二軸混練した。混練した樹脂を実施例１と同様に処理したものを「比較例２」のサンプルとした。
【００７６】
（１．８）比較例３
実施例１の「樹脂材料１」に、酸化防止剤を添加せずに、実施例１と同様に成形・処理したものを「比較例３」のサンプルとした。
【００７７】
（１．９）比較例４
実施例４の「樹脂材料２」に、酸化防止剤としてＨＡＬＳのビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケートを６質量部添加して、二軸混練した。混練した樹脂を実施例１と同様に処理したものを「比較例４」のサンプルとした。
【００７８】
（１．１０）比較例５
実施例１と同様に成形まで行い、フッ素化処理を行わなかったものを「比較例５」のサンプルとした。
【００７９】
（１．１１）比較例６
実施例１の「樹脂材料１」に、酸化防止剤としてＨＡＬＳのビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケートを３質量部添加して、二軸混練した。混練した樹脂を実施例１と同様に成形し、フッ素化処理を行わなかったものを「比較例６」のサンプルとした。
【００８０】
（１．１２）比較例７
比較例１と同様に成形まで行い、フッ素化処理を行わなかったものを「比較例７」のサンプルとした。
【００８１】
（１．１３）比較例８
実施例３と同様に成形まで行い、フッ素化処理を行わなかったものを「比較例８」のサンプルとした。
【００８２】
（２）サンプルの評価
作製した各サンプルを９０℃の温度下で５００ｈ保存し、以下の基準に従って耐熱性を評価したところ、上述の表２に示す通りとなった。
【００８３】
○：透過率に変化なく、ブリードアウトも発生していない。
△：着色により透過率が低下したが、ブリードアウトは発生していない。
×：ブリードアウトが発生した。
【００８４】
また、作製した各サンプルに対し７０℃で２０ｍＷレーザーを１０００ｈ照射し、以下の基準に従って耐光性を評価したところ、上述の表２に示す通りとなった。
【００８５】
○：レーザー照射前後で全く変化がない。
△：レーザー照射後、白濁は観られないがブリードアウトによる透過率の低下あり。
×：レーザー照射により白濁が発生した。
【００８６】
（３）まとめ
表２の結果から、実施例１〜５のサンプルは、耐熱性や耐光性といった耐環境性に優れていることが分かる。つまり、１〜５ｗｔ％の酸化防止剤を添加してフッ素化処理を行うことで、ブリードアウトを防止して耐環境性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の好ましい実施形態で使用される光ピックアップ装置の概略構成を示す図面である。
【符号の説明】
【００８８】
３０ 光ピックアップ装置
３２ 半導体レーザー発振器
３３ コリメータ
３４ ビームスプリッタ
３５ １／４波長板
３６ 絞り
３７ 対物レンズ
３７ａ 表面
３７ｂ 裏面
３８ センサーレンズ群
３９ センサー
４０ ２次元アクチュエータ
５０ 成形部
５５ フッ素層
６０ 反射防止膜
６１ 第１層
６２ 第２層
Ｄ 光ディスク
Ｄ１ 保護基板
Ｄ２ 情報記録面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製の成形部を有する光学素子の製造方法であって、
酸化防止剤を１〜５ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂製の前記成形部を成形する成形工程と、
前記成形部の表面に対してフッ素化処理を行うフッ素化工程と、
を備えることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の光学素子の製造方法において、
前記フッ素化処理された前記成形部の表面に対して、無機材料製の反射防止膜を形成する膜形成工程を備えることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の光学素子の製造方法において、
前記熱可塑性樹脂は、脂環式ポリオレフィンであることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の光学素子の製造方法において、
前記酸化防止剤は、ヒンダートアミン系耐光安定剤であることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の光学素子の製造方法において、
前記光学素子としてブルー用光ピックアップ装置に用いられる対物レンズを製造することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の光学素子の製造方法によって製造されたことを特徴とする光学素子。
【請求項７】
ブルー光を出射する光源と、
請求項６に記載の光学素子とを備え、
前記光学素子が対物レンズとして使用されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１】
樹脂製の成形部を有する光学素子の製造方法であって、
酸化防止剤を１〜５ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂製の前記成形部を成形する成形工程と、
前記成形部の表面に対してフッ素化処理を行うフッ素化工程と、
を備えることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の光学素子の製造方法において、
前記フッ素化処理された前記成形部の表面に対して、無機材料製の反射防止膜を形成する膜形成工程を備えることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の光学素子の製造方法において、
前記熱可塑性樹脂は、脂環式ポリオレフィンであることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の光学素子の製造方法において、
前記酸化防止剤は、ヒンダートアミン系耐光安定剤であることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の光学素子の製造方法において、
前記光学素子としてブルー用光ピックアップ装置に用いられる対物レンズを製造することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の光学素子の製造方法によって製造されたことを特徴とする光学素子。
【請求項７】
ブルー光を出射する光源と、
請求項６に記載の光学素子とを備え、
前記光学素子が対物レンズとして使用されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−４４０９７（Ｐ２０１０−４４０９７Ａ）
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０５９４３（Ｐ２００８−２０５９４３）
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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