JP2002347037A - 金型作製方法、成形金型、及びレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度の成形品を量産する。 【解決手段】 基準金型を作製するための暫定金型を作
製し、この暫定金型で実際に暫定対物レンズを成形し、
その対物レンズの光学評価を行う。暫定対物レンズの光
学評価が良い場合には、第１の測定器αによる非球面規
定式（１）を使用して基準金型の形状評価とパラメータ
設定を行ない、このパラメータ値を用いて基準金型の表
面形状を基準金型設計式（２）を決定する。また、第２
の測定器βによる基準金型の形状評価と評価式のパラメ
ータ値の設定を行い、暫定量産金型評価式（３）を決定
する。そして、式（２）の各パラメータ値を加工装置に
入力することにより、暫定量産金型を作製し、その形状
ずれを評価して許容範囲内である場合には、この暫定量
産金型を量産金型として採用し、これを対物レンズの量
産に用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種成形品の加工
に用いられる成形金型の作製方法及び金型に関し、例え
ば光学素子の成形に用いて有効な金型の作製方法と成形
金型、及びその成形金型によって作製されるレンズに関
する。

【０００２】

【従来の技術】最近のＣＤ（コンパクトディスク）、Ｍ
Ｄ（ミニディスク）、ＤＶＤ（デジタルビデオディス
ク）等に用いられる光学ピックアップの対物レンズで
は、年々高ＮＡ（開口数）化が進んでおり、これらの成
形に使用される成形金型においてもその加工時において
高い傾斜角度を精度良く加工しなければならない。これ
に伴い、成形面を評価する検査装置においても、正しい
評価を行わなければ、レンズ性能にまで影響を及ぼすこ
とになる。そこで、光学素子を成形によって作製するた
めの金型を加工する場合には、通常、その成形面の検査
工程において、設計形状パラメータからの形状誤差が規
格内かどうか判定することで、金型性能の良否を決めて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば金型成
形面の形状誤差を触針式形状測定装置で行う場合におい
て、ダイヤモンドを球面状に研磨したプローブを使用し
て測定する場合、ある傾斜角度以上の測定では、ダイヤ
モンドの研磨形状が球面から外れてしまい追従性が良好
でなくなってくるため、正しい測定結果を得ることは不
可能である。したがって、このような触針式形状測定装
置を評価基準とする場合、設計どおりの形状パラメータ
を入力する限りにおいては、ダイヤモンド先端形状の不
確定性によって、成形面形状の評価判定基準にならない
可能性がある。

【０００４】そこで本発明は、以上のような問題点を解
決するために提案されたものであり、ダイヤモンド先端
形状の不確定性に影響されることなく、所望の金型精度
を維持して加工することができる金型作製方法と、その
作製方法によって作製された成形金型、及びその金型に
よって作製されたレンズを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、量産用の成形金型を作製する金型作製方法に
おいて、基準金型を作製する基準金型作製工程と、前記
基準金型で成形された成形品の評価に基づいて量産用の
金型を作製する量産金型作製工程とを有することを特徴
とする。また本発明は、成形品を量産する量産用成形金
型において、基準金型を作製し、前記基準金型で成形さ
れた成形品の評価に基づいて量産用に作製されることを
特徴とする。さらに本発明は、成形金型によって量産さ
れるレンズであって、基準金型を作製し、前記基準金型
で成形された成形品の評価に基づいて量産用に作製され
た成形金型によって成形されたことを特徴とする。

【０００６】本発明の金型作製方法によれば、まず、光
学評価の良い成形品が作製できる基準金型を作製し、こ
の基準金型で成形された成形品の評価に基づいて量産用
金型の設計・加工パラメータを決定することができ、基
準金型の成形面の形状を基準にすることによって他の装
置間との測定能力差（評価差）を補完することができ
る。また、基準金型を量産金型の測定の基準とすること
により、レンズ等の成形において発生する成形品の収縮
などを考慮することなく、量産金型の形状（良否）を評
価することができ、これによって成形されたレンズ等の
光学評価が推定できる。さらに１つの基準金型を作製し
ておけば、その後は、作製された量産金型の成形面の形
状評価を行うだけで、即座にその量産金型の良否を判断
できるため、容易に量産金型の作製を行うことができ
る。

【０００７】また本発明の成形金型によれば、基準金型
で成形された成形品の評価に基づいて量産用金型の設計
・加工パラメータを決定することができ、信頼性の高い
成形金型を容易に量産することが可能となるので、高性
能な光学素子等を低コストで安定的に量産することが可
能となる。さらに本発明のレンズによれば、高性能なレ
ンズの低コストの量産化が可能となり、このレンズが設
けられる光学機器の性能向上や低廉化を達成できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による金型作製方
法、成形金型、及びレンズの実施の形態について説明す
る。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の好適
な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付され
ているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に
本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に
限定されないものとする。本実施の形態では、本発明を
レンズ成形用の成形金型及びその作製方法に適用した例
について説明する。

【０００９】図１は、本実施の形態において作製される
コンパクトディスク（ＣＤ）用の対物レンズ１の成形金
型を模式的に示す断面図である。この成形金型２は、所
望の形状に作製された上側成形金型３と所望の形状に作
製された下側成形金型４と、型枠８と、これらを左右が
挟むように配置されたヒータ５とを有して構成されてい
る。そして、上側成形金型３と下側成形金型４との間に
はキャビティ６が形成され、このキャビティ６に成形材
料７が型枠８をガイドとして配置され、上記ヒータ５に
よって成形材料が加熱され、各成形金型３、４によって
プレスされる。これにより、上側成形金型３と下側成形
金型４との形状が転写された対物レンズ１が成形され
る。

【００１０】そして、本形態においては、所望の光学特
性を有する対物レンズ１を得るために、図２のフローチ
ャートに示すような工程によって成形金型の設計、加工
を行なうものである。以下、図２に示すフローチャート
に基づいて、本形態による金型作製方法について説明す
る。本形態では、最終的な量産金型を作製する前に、ま
ず、基準となる基準金型を作製するものであり、この基
準金型の評価及び作製方法をステップ１からステップ４
で説明する。

【００１１】まず、ステップ１では、基準金型を作製す
るための暫定金型を作製する。この暫定金型は、とりあ
えず従来の方法により作製された、おおまかな精度の表
面形状を有する金型である。次に、ステップ２では、暫
定金型で実際に対物レンズを成形し、その対物レンズの
光学評価を行う。この対物レンズは、暫定的なものなの
で暫定対物レンズというものとする。そして、この暫定
対物レンズの光学評価が悪い場合には、暫定金型の設計
・作製をステップ１に戻ってやり直す。また、暫定対物
レンズの光学評価が良い場合にはステップ３に進む。こ
の結果、暫定金型は基準金型となり、暫定対物レンズは
基準レンズとなる。なお、光学評価としては、例えばレ
ーザ干渉測定（透過波面収差測定計：Ｚｙｇｏ社製）に
より干渉縞の観察を行う。ここで、干渉縞は、例えば図
３に示すように、上下方向に真直ぐで揺らぎが見られな
いことがよいという条件となる。

【００１２】次に、ステップ３では、第１の測定器αに
よる基準金型の形状評価と設計式のパラメータ値の設定
を行なう。ここでは既に基準金型により成形した基準レ
ンズの光学特性については良い評価が得られているの
で、基準金型は成形金型として所望の性能を有するもの
と判断できる。そこで、この基準金型の表面（成形面）
の形状測定を第１の測定器αを用いて行い、そのデータ
を非球面を規定する図６に示す式（１）を使用して解析
し、式（１）の各パラメータ値を用いて、基準金型の表
面形状を図６に示す基準金型設計式（２）のように表現
する。

【００１３】なお、第１の測定器αは、測定探針の真球
度が良く、基準金型の高傾斜角度部位の測定においても
データの信頼性がある測定器であるものとする（第１の
測定器αの例：松下電器産業（株）製の３次元形状測定
器）。図４は、第１の測定器αを使用して球面原器（半
径５．５５）を傾斜角５３°まで測定し、設計半径から
の形状誤差を示す説明図であり、縦軸に誤差（μｍ）、
横軸に測定位置（ｍｍ）を示している。また、式（２）
における各パラメータ値は、第１の測定器αを使用した
場合の基準金型の表面形状を表しているため、このパラ
メータ値を後述する暫定量産金型の基準とし、このパラ
メータ値を暫定量産金型を加工する加工装置に入力して
加工を行うものとする。そして、このようなステップ３
の後、ステップ４及びステップ５に進む。

【００１４】ステップ４では、第２の測定器βによる基
準金型の形状評価と評価式のパラメータ値の設定を行な
う。上述のように基準金型によって成形した基準レンズ
の光学特性については良い評価が得られているので、基
準金型は成形金型として所望の性能を有するものと判断
できる。そこで、基準金型の表面（成形面）形状測定を
第２の測定器βを用いて行い、そのデータを非球面を規
定する図６に示す式（１）を使用して解析し、式（１）
の各パラメータ値を用いて基準金型の成形面形状を図６
に示す暫定量産金型評価式（３）のように表現する。

【００１５】なお、第２の測定器βにおいては、基準金
型の高傾斜角度部位の測定において信頼性が劣るもので
ある。すなわち、第２の測定器βはその使用する測定探
針の真球度が高傾斜角度の測定まで保証されておらず、
基準金型の高傾斜角度部位の測定において量産金型の使
用の許容範囲以上の形状ずれがあり、データの信頼性が
劣る測定器であるものとする（第２の測定器βの例：テ
ーラーホブソン（株）製の形状測定器）。図５は、第２
の測定器βを使用して球面原器（半径５．５５）を傾斜
角５３°まで測定し、設計半径からの形状誤差を示す説
明図であり、縦軸に誤差（μｍ）、横軸に測定位置（ｍ
ｍ）を示している。また、式（３）における各パラメー
タ値は、第２の測定器βを使用した場合の基準金型の表
面形状を表しているため、このパラメータ値を後述する
暫定量産金型の成形面形状を第２の測定器βで評価する
際の基準とする。

【００１６】一方、ステップ５では、量産レンズを成形
するための暫定的な暫定量産金型を作製する。ここで
は、第１の測定器αを使用して求めた基準金型の表面形
状を表す式（２）の各パラメータ値を加工装置に入力す
ることにより、暫定量産金型を作製する。すなわち、ス
テップ３に示したように評価された基準金型の成形面を
基準にして、ほぼ同じ形状の金型が作製される。

【００１７】次に、ステップ６では、作製された暫定量
産金型の成形面の形状測定を行う。すなわち、ステップ
４で示したように、第２の測定器βを使用して基準金型
の成形面形状を解析した各パラメータ値である式（３）
を用いて、暫定量産金型の形状評価を行う。そして、こ
の暫定量産金型の形状測定結果と、式（３）で示される
基準金型の成形面形状とを比較し、暫定量産金型の形状
のずれが、暫定量産金型の仕様の許容範囲内か否かを判
断する。そして、暫定量産金型の形状ずれが、仕様の許
容範囲内である場合には、この暫定量産金型を量産金型
として採用し、これを対物レンズの量産に用いる。ま
た、暫定量産金型の形状ずれが、仕様の許容範囲内でな
い場合には、上記ステップ５に戻り、暫定量産金型の作
製を行い、量産金型として採用できる成形金型の作製を
繰り返す。

【００１８】以上のようにして、量産金型を設計・評価
・作製することにより、この量産金型で実際に対物レン
ズを成形しなくても、その量産金型の良否を判断するこ
とができる。また、基準金型を量産金型の測定の基準と
することにより、レンズの成形において発生する成形品
の収縮などを考慮することなく量産金型の形状（良否）
を評価することができ、これによって成形されたレンズ
の光学評価を推定できる。また、１つの基準金型を作製
しておけば、その後は、作製された量産金型の表面（成
形面）の形状測定・評価を行うだけで、即座に量産金型
の良否を判断できるため、容易に量産金型の作製を行う
ことができる。

【００１９】なお、上記実施の形態においては、本発明
を光学ピックアップ装置の対物レンズとその成形金型、
及び金型作製方法に適用したたが、本発明はこれに限ら
ず、プラスチック、ガラスなどのように成形されるレン
ズと、その成形金型及び金型製造方法に広く適用するこ
とができる。また、上記実施の形態においては、プレス
による成形方法について説明したが、本発明はこれに限
らず、金型を用いる成形方法、例えば、射出成形などに
も適用することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の金型作製方
法によれば、まず、光学評価の良い成形品が作製できる
基準金型を作製し、この基準金型で成形された成形品の
評価に基づいて量産用金型の設計・加工パラメータを決
定することができ、基準金型の成形面の形状を基準にす
ることによって他の装置間との測定能力差（評価差）を
補完することができる。また、基準金型を量産金型の測
定の基準とすることにより、レンズ等の成形において発
生する成形品の収縮などを考慮することなく、量産金型
の形状（良否）を評価することができ、これによって成
形されたレンズ等の光学評価が推定できる。さらに１つ
の基準金型を作製しておけば、その後は、作製された量
産金型の成形面の形状評価を行うだけで、即座にその量
産金型の良否を判断できるため、容易に量産金型の作製
を行うことができる。

【００２１】また本発明の成形金型によれば、基準金型
で成形された成形品の評価に基づいて量産用金型の設計
・加工パラメータを決定することができ、信頼性の高い
成形金型を容易に量産することが可能となるので、高性
能な光学素子等を低コストで安定的に量産することが可
能となる。さらに本発明のレンズによれば、高性能なレ
ンズの低コストの量産化が可能となり、このレンズが設
けられる光学機器の性能向上や低廉化を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態においてレンズの成形に用
いる成形金型の構成例を模式的に示す断面図である。

【図２】本発明の実施の形態における成形金型の作製方
法の具体例を示すフローチャートである。

【図３】本発明の実施の形態で用いる基準金型で成形さ
れたレンズの光学特性を示す干渉縞の説明図である。

【図４】本発明の実施の形態で用いる第１の測定器αを
使用して球面原器（半径５．５５）を傾斜角５３°まで
測定した場合の設計半径からの形状誤差を示す説明図で
ある。

【図５】本発明の実施の形態で用いる第２の測定器βを
使用して球面原器（半径５．５５）を傾斜角５３°まで
測定した場合の設計半径からの形状誤差を示す説明図で
ある。

【図６】本発明の実施の形態で用いる演算式とパラメー
タを示す説明図である。

【符号の説明】

１……対物レンズ、２……成形金型、３……上側成形金
型、４……下側成形金型、５……ヒータ、６……キャビ
ティ、７……成形材料、８……型枠。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 量産用の成形金型を作製する金型作製方
   法において、 基準金型を作製する基準金型作製工程と、 前記基準金型で成形された成形品の評価に基づいて量産
   用の金型を作製する量産金型作製工程と、 を有することを特徴とする金型作製方法。
2. 【請求項２】 前記基準金型作製工程は、暫定金型を作
   製する工程と、この暫定金型によって暫定成形品を作製
   する工程と、前記暫定成形品の光学的評価を行なう工程
   とを有し、評価結果が所定の基準を満足する暫定金型を
   基準金型として採用することを特徴とする請求項１記載
   の金型作製方法。
3. 【請求項３】 前記光学的評価は、レーザ干渉測定によ
   り行なうことを特徴とする請求項２記載の金型作製方
   法。
4. 【請求項４】 前記量産金型作製工程は、 前記基準金型の成形面の形状測定を第１の測定器によっ
   て行い、非球面形状を規定する基準金型設計式に基づく
   設計パラメータを決定する工程と、 前記量産金型の暫定的な金型である暫定量産金型を基準
   金型と同じ形状で作製する工程と、 前記基準金型の成形面の形状測定を第２の測定器によっ
   て行い、前記基準金型設計式に対応する暫定量産金型評
   価式の評価パラメータを決定する工程と、 前記暫定量産金型評価式を用いて前記暫定量産金型を形
   状を評価する工程とを有し、 前記暫定量産金型の形状誤差が許容範囲内になるまで暫
   定量産金型の加工を繰り返し、許容範囲内になった暫定
   量産金型を暫定金型として採用することを特徴とする請
   求項２記載の金型作製方法。
5. 【請求項５】 前記第１の測定器は、測定探針の真球度
   が良く、前記基準金型の高傾斜角度部位の測定において
   もデータの信頼性がある測定器であることを特徴とする
   請求項４記載の金型作製方法。
6. 【請求項６】 成形品を量産する量産用成形金型におい
   て、 基準金型を作製し、前記基準金型で成形された成形品の
   評価に基づいて量産用に作製されることを特徴とする成
   形金型。
7. 【請求項７】 前記成形品は、光学ピックアップの対物
   レンズであることを特徴とする請求項６記載の成形金
   型。
8. 【請求項８】 成形金型によって量産されるレンズにお
   いて、 基準金型を作製し、前記基準金型で成形された成形品の
   評価に基づいて量産用に作製された成形金型によって成
   形されたことを特徴とするレンズ。
9. 【請求項９】 光学ピックアップの対物レンズであるこ
   とを特徴とする請求項８記載のレンズ。