JP2003340832A - 光学素子成形用金型の製造方法 - Google Patents

光学素子成形用金型の製造方法

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JP2003340832A
JP2003340832A JP2002158446A JP2002158446A JP2003340832A JP 2003340832 A JP2003340832 A JP 2003340832A JP 2002158446 A JP2002158446 A JP 2002158446A JP 2002158446 A JP2002158446 A JP 2002158446A JP 2003340832 A JP2003340832 A JP 2003340832A
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optical element
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Kazuyuki Sakamoto
和幸 阪本
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Nikon Corp
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    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • C03B11/082Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses having profiled, patterned or microstructured surfaces
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00Press-moulding glass
    • C03B2215/02Press-mould materials
    • C03B2215/05Press-mould die materials
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 窪みの周囲に盛上りが殆ど形成されず、深い
窪みを形成することができ、圧子の形状の転写性が優れ
た光学素子成形用金型の製造方法を提供する。 【解決手段】 金属板1の表面11にマイクロレンズア
レイを成形するための凹面状の窪み12を形成するマイ
クロレンズアレイ成形用金型の製造方法において、ま
ず、金属板1の裏面13に凹部14を形成するエッチン
グ加工工程を行い、エッチング加工工程の後、凹部14
の裏面に位置する部分にダイヤモンド圧子3を押し付け
て窪み12を形成する圧痕加工工程を行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はマイクロレンズア
レイ、焦点板、拡散板等の光学素子を成形するための金
型の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、マイクロレンズの数が数十個程度
の成形品を得るための金型であれば、旋盤等の機械加工
で凹面状の窪み(レンズ形成面)を1つずつ加工してい
た。
【0003】しかし、マイクロレンズの数が100個以
上になると、機械加工では時間が掛かりすぎ、また、バ
イトの消耗により、窪みの形状を一定にすることがでな
いという問題が生じる。
【0004】このため、マイクロレンズの数が100個
を超えるような成形品を得るための金型を製造する方法
としては、従来圧痕加工により凹面状の窪みを形成する
方法が用いられていた。
【0005】図4は従来の圧痕加工による光学素子成形
用金型の製造方法を示す概念図、図5は図4の製造方法
により製造された光学素子成形用金型の一部を示す拡大
断面図である。
【0006】この光学素子成形用金型の製造方法では、
まず、金属板201を圧痕加工専用機(図示せず)のス
テージ上に固定する。次に、このステージを移動させ
て、金属板201の所定箇所を圧痕加工専用機のホルダ
に固定されたダイヤモンド圧子3の直下に配置する。次
に、ダイヤモンド圧子3を降下させ、金属板201の表
面211に圧接させる。その後、ダイヤモンド圧子3を
上昇させてダイヤモンド圧子3を金属板201から離
す。
【0007】以上の工程を繰返すことにより、金属板2
01の表面211に凹面状の窪み212が多数形成され
た光学素子成形用金型が製造される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この光学素子成形用金
型の製造方法では、十分な強度を有する金型を得るため
に、金型母材として肉厚の厚い金属板201を用いてい
た。このため、ダイヤモンド圧子3が金属板201に圧
接したときに、その部分の金属板201の肉は金属板2
01の厚さ方向へ逃げることができず、金属板201の
平面方向へ逃げる。その結果、図5に示すように、窪み
212の周囲にリング状の盛上り219ができる。ま
た、同様の理由で、深い窪みを形成することもできな
い。
【0009】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は圧子によって形成される窪みの周
囲に盛上りが殆ど形成されず、深い窪みを形成すること
ができる光学素子成形用金型の製造方法を提供すること
である。
【0010】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項1の発明の光学素子成形用金型の製造方法は、
光学素子を成形するための窪みを有する光学素子成形用
金型の製造方法において、金型母材の一方の面に凹部又
は溝を形成する第1工程と、前記第1工程の後、前記一
方の面の反対側の面であって前記凹部又は前記溝の反対
に位置する部分に、圧子を押し付けて前記窪みを形成す
る第2工程とを含むことを特徴とする。
【0011】上述のように第1工程では凹部又は溝が形
成され、第2工程では凹部又は溝の反対に位置する部分
に圧子が押し付けられるので、圧子に押圧された金型母
材の肉は凹部又は溝の方へ逃げる。
【0012】請求項2の発明の光学素子成形用金型の製
造方法は、請求項1の発明の光学素子成形用金型の製造
方法において、前記凹部又は溝をエッチング加工によっ
て形成することを特徴とする。
【0013】上述のように凹部又は溝をエッチング加工
によって形成するので、凹部又は溝を細密に形成でき
る。
【0014】請求項3の発明の光学素子成形用金型の製
造方法は、請求項1の発明の光学素子成形用金型の製造
方法において、前記溝を機械加工によって形成すること
を特徴とする。
【0015】上述のように溝を機械加工によって形成す
るので、窪みがそれ程小さくない場合、窪みが形成され
る部分の反対側に溝を効率良く形成できる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。
【0017】図1〜図3はこの発明の一実施形態に係る
マイクロレンズアレイ成形用金型の製造方法の各工程を
示し、図1はエッチング加工前の金属板の状態を示す断
面図、図2はエッチング加工後の金属板の状態を示す断
面図、図3は圧痕加工工程中の金属板の状態を示す断面
図である。
【0018】この光学素子成形用金型の製造方法によっ
て得られる金型1´は、金属板(金型母材)1の表面
(一方の面の反対側の面)11にマイクロレンズを成形
するための凹面状の窪み12が縦横に多数並べられた金
型である。光学素子としては例えばマイクロレンズアレ
イ等がある。
【0019】この光学素子成形用金型の製造方法はエッ
チング加工工程(第1工程)と圧痕加工工程(第2工
程)とを有する。
【0020】エッチング加工工程では、図1に示す金属
板1の裏面(一方の面)13に多数の円柱状の凹部14
が規則的に形成される。凹部14の内径は窪み12の径
にほぼ等しい。
【0021】エッチング加工の作業を具体的に説明する
と、まず、金属板1の裏面13にフォトレジスト(図示
せず)を塗り、フォトレジストを硬化させる。このフォ
トレジストは露光された部分が溶けるタイプのものであ
る。
【0022】次に、凹部14が形成される部分以外の部
分を遮光するマスキング剤(図示せず)をフォトレジス
ト上に印刷する。
【0023】その後、フォトレジストを露光する。そし
て、感光したフォトレジストを現像して取り除く。
【0024】次に、金属板1の裏面13をフォトレジス
トと一緒にエッチング剤でエッチングする。その結果、
フォトレジストの無い部分、すなわち、凹部14を形成
すべき部分だけがエッチングされる。金属板1のエッチ
ング時間とエッチング剤の温度とで凹部14の深さを制
御する。
【0025】エッチングにより所望の凹部14が形成さ
れたら、金属板1からマスキング剤を取り除く。
【0026】最後に、金属板1を剥離剤に浸漬し、フォ
トレジストを剥がす。その結果、金属板1は図2に示す
状態になる。
【0027】以上のようにしてエッチング加工工程が終
了したら、次に図3に示す圧痕加工工程に移る。
【0028】圧痕加工工程では、まず、圧痕加工専用機
(図示せず)のステージ上に凹部14が形成された金属
板1を表面11を上にして固定する。
【0029】次に、1つの凹部14の裏側部分(金属板
1の表面11の一部)が圧痕加工専用機のホルダに取り
付けられたダイヤモンド圧子3の直下に位置するよう
に、ステージを動かす。ダイヤモンド圧子3の先端部は
凸面状に形成されている。
【0030】ステージが所定の位置で停止したら、ダイ
ヤモンド圧子3を降下させて金属板1の表面11に圧接
させ、凹面状の窪み12を形成する。
【0031】その後、ダイヤモンド圧子3を上昇させ、
ダイヤモンド圧子3を金属板1から離す。
【0032】以上の作業を全ての凹部14の裏側部分に
対して行うことにより、金属板1の表面11に窪み12
が多数形成された光学素子成形用金型1´が完成する。
【0033】以上のように、圧痕加工の前にエッチング
加工により凹部14が形成されるので、窪み12が形成
すべき部分12´の肉厚が薄くなっている。このため、
圧痕加工のとき、ダイヤモンド圧子3に押圧された部分
12´´の肉は凹部14の方へ逃げる。凹部14の周り
の部分15はリブの働きをするので、金型としての強度
は十分保たれる。
【0034】このように、ダイヤモンド圧子3に押圧さ
れた部分12´´の肉が凹部14の方へ逃げることがで
きるので、窪み12の周囲に生じる盛上りを抑えること
ができる。このため、窪みの周囲の盛上りが転写される
ことよって形成されるレンズ面周囲の溝の深さは浅く、
この溝によって生じる異常な光の屈折や反射を最小限に
することができる。また、従来の製造方法よりも深い窪
みを形成することができる。このため、曲率が大きく、
有効径の大きなレンズを得ることができる。更に、従来
の製造方法よりもダイヤモンド圧子の形状の転写性が向
上する。このように、この金型はとりわけ、マイクロレ
ンズアレイの成形用金型として有効である。
【0035】また、この実施形態では、エッチング加工
によって凹部14を形成しているので、小さな凹部14
を形成することができる。このため、窪み12の径が小
さくなっても凹部14のサイズを小さくして対応するこ
とができる。
【0036】なお、金型母材として金属板1を用いた
が、金型母材の形状は平板状に限らず、例えば、有底筒
状のものや一部分に平板部を有するブロック状のもの
等、平板部を有するものであれば金型母材の形状は特に
限定されない。
【0037】また、この実施形態では、金属板1の裏面
に多数の凹部14を形成したが、凹部14の代わりに溝
(図示せず)を形成してもよい。溝を形成する場合、窪
み12は縦横に配列されるので、溝も窪み12の並びに
ならって縦方向及び横方向にそれぞれ複数形成し、縦方
向の溝と横方向の溝との交点の裏側部分に窪み12を形
成するようにする。この場合、溝の幅は窪み12の直径
とほぼ等しくする。
【0038】なお、必ずしも縦方向の溝と横方向の溝の
両方を設ける必要はなく、どちらか一方の溝を設けるよ
うにしてもよい。
【0039】溝はエンドミル加工等の機械加工でもエッ
チング加工でも形成することができるが、溝幅が0.8
mm以上のときは機械加工が適し、溝幅が0.8mmよ
りも小さいときはエッチング加工が適する。溝を機械加
工によって形成するようにすると、窪み12が形成され
る部分12´の反対側に溝を短時間のうちに形成できる
ので、光学素子成形用金型をより短時間に形成すること
ができる。溝をエッチング加工によって形成するように
すると、幅の狭い溝を形成することができるので、窪み
12の径が小さくても対応することができる。
【0040】なお、この実施形態ではダイヤモンド圧子
3を用いているが、圧子はこれに限定されず、窪み12
の数が100個程度のものであれば、超硬合金からなる
圧子を用いてもよい。
【0041】また、この実施形態はマイクロレンズアレ
イ成形用の金型1´の製造方法であるが、本願発明の製
造方法はマイクロレンズアレイに限らず、焦点板、拡散
板等、マイクロレンズアレイ以外の光学素子を成形する
ための金型にも適用できる。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように本発明の光学素子成
形用金型の製造方法によれば、圧子に押圧された金型母
材の肉を一方の面に設けた凹部又は溝の方へ逃がすこと
ができるので、深い窪みを形成することができる。ま
た、圧子に押圧された金型母材の肉を一方の面に設けた
凹部又は溝の方へ逃がすことができるので、圧子の形状
の転写性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はエッチング加工前の金属板の状態を示す
断面図である。
【図2】図2はエッチング加工後の金属板の状態を示す
断面図である。
【図3】図3は圧痕加工工程中の金属板の状態を示す断
面図である。
【図4】図4は従来の圧痕加工による光学素子成形用金
型の製造方法を示す概念図である。
【図5】図5は図4の製造方法により製造された光学素
子成形用金型の一部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
1,201 金属板 1´ 光学素子成形用金型 11,211 表面(一方の面の反対側の面) 12,212 窪み 13 裏面(一方の面) 14 凹部 3 ダイヤモンド圧子
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // B29L 11:00 B29L 11:00

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学素子を成形するための窪みを有する
    光学素子成形用金型の製造方法において、 金型母材の一方の面に凹部又は溝を形成する第1工程
    と、 前記第1工程の後、前記一方の面の反対側の面であって
    前記凹部又は前記溝の反対に位置する部分に、圧子を押
    し付けて前記窪みを形成する第2工程とを含むことを特
    徴とする光学素子成形用金型の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記凹部又は溝をエッチング加工によっ
    て形成することを特徴とする請求項1記載の光学素子成
    形用金型の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記溝を機械加工によって形成すること
    を特徴とする請求項1記載の光学素子成形用金型の製造
    方法。
JP2002158446A 2002-05-31 2002-05-31 光学素子成形用金型の製造方法 Withdrawn JP2003340832A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006062011A (ja) * 2004-08-25 2006-03-09 Fuji Xerox Co Ltd 微小構造体およびその製造方法
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TWI606919B (zh) * 2015-12-17 2017-12-01 國立臺灣科技大學 微透鏡陣列結構的製作方法以及微透鏡陣列結構其模具的製作方法

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