JP2007015334A - 複合光学素子の製造方法および複合光学素子モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 金型と樹脂層の密着により生じる金型およびレンズ基材のダメージが小さく、樹脂層の厚みのコントロールが容易で、生産性の高い複合光学素子の製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明は、基材の表面に樹脂層を有する複合光学素子の製造方法であって、基材と型体のうち少なくとも１つに紫外線硬化性樹脂液を付与する工程と、基材と型体の配置を調整する工程と、離型を容易化するために設ける離型容易化領域の外周にある紫外線硬化性樹脂液を硬化する工程と、離型容易化領域にある紫外線硬化性樹脂液を硬化する工程と、硬化により形成した樹脂層を型体から分離する離型工程とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガラス製基材レンズの表面、ガラス製基材レンズ同士の界面およびミラーなどに樹脂を密着成形した非球面レンズ、フレネルレンズ、色消しレンズ、回折格子、回折格子レンズまたはミラーなどの複合光学素子の製造方法およびこれを用いる複合光学素子モジュールに関する。

近年、ガラス基材の表面に、紫外線硬化性樹脂などの活性エネルギー硬化性樹脂を密着成形する技術が開発され、非球面レンズなどの製造方法に利用されている。たとえば、非球面に加工された金型と、レンズ基材との間に紫外線硬化性樹脂などの液状物を充填し、液状樹脂を硬化し、第１層を成形した後、離型し、その後、第１層成形工程と同じ工程を再度行ない、第２層を形成する非球面レンズの製造方法が知られている（特許文献１参照）。この方法によれば、第１層の成形時には、通常、７％〜８％の体積収縮（ヒケ）が発生するが、第１層成形工程と同じ第２層成形工程を再度行なうことにより、見かけの体積収縮率が０．５％〜０．６％と小さくなり、精度および信頼性の高い非球面レンズを製造することができるとある。

また、金型とレンズ基材との間に紫外線硬化性樹脂液を充填し、レンズ基材の表面に樹脂層を硬化形成した後、離型し、レンズ基材と樹脂層からなる複合光学素子を製造する方法であって、金型またはレンズ基材の樹脂層形成面外周に環状の凸条または凹溝を形成する方法が知られている（特許文献２参照）。金型によりレンズ基材上の樹脂液を押し広げると、外周に環状に形成した凸条または凹溝に沿って樹脂液が拡がり、それより外周には拡がらないため、位置ずれがなく、真円度の高い樹脂層を形成することができるとある。

しかしながら、レンズ基材の表面に金型を用いて樹脂層を形成しようとすると、金型と樹脂層が密着するため、金型の寿命が短くなり、離型の際にレンズ基材を傷つけやすいという問題がある。このため、金型にフッ素系離型剤を塗布する方法、または、金型に離型用の突起物を設ける方法が紹介されている（特許文献３参照）。しかし、離型剤は、金型に塗布すると形状精度が悪化するため、離型層を非常に薄く形成する必要があり、数回転写するごとに再度、離型剤を塗布しなければならず、量産に適さない。また、近年、携帯電話、デジタルカメラなどの小型化により、光学系自体も小型化が進み、複合レンズの場合も外径に対する有効径が大きくなっているため、金型の光学有効径の外側に突起物を設けるスペースを確保するのは容易ではない。
特開平１−１７１９３２号公報 特開平３−０１３９０２号公報 特開平５−０７０１５３号公報

本発明の課題は、金型と樹脂層の密着により生じる金型およびレンズ基材のダメージが小さく、樹脂層の厚みのコントロールが容易で、生産性の高い複合光学素子の製造方法を提供することにある。また、かかる方法により製造した素子を用いる複合光学素子モジュールを提供することにある。

本発明は、基材の表面に樹脂層を有する複合光学素子の製造方法であって、基材と型体のうち少なくとも１つに紫外線硬化性樹脂液を付与する工程と、基材と型体の配置を調整する工程と、離型を容易化するために設ける離型容易化領域の外周にある紫外線硬化性樹脂液を硬化する工程と、離型容易化領域にある紫外線硬化性樹脂液を硬化する工程と、硬化により形成した樹脂層を型体から分離する離型工程とを備えることを特徴とする。

本発明は、基材の表面に樹脂層を有する複合光学素子の製造方法であって、他の局面によれば、基材と型体のうち少なくとも１つに紫外線硬化性樹脂液を付与する工程と、基材と型体の配置を調整する工程と、離型容易化領域の外周と形状安定化領域にある紫外線硬化性樹脂液を硬化する工程と、硬化により形成した樹脂層を型体から分離する離型工程と、少なくとも形状安定化領域において、樹脂層と型体のうち少なくとも１つに紫外線硬化性樹脂液を付与する工程と、樹脂層と型体の配置を調整する工程と、少なくとも形状安定化領域と離型容易化領域にある紫外線硬化性樹脂液を硬化する工程と、硬化により形成した樹脂層を型体から分離する離型工程とを備えることを特徴とする。

本発明の複合光学素子モジュールは、かかる方法により製造した複合光学素子を、集光および／または反射のための媒体として用いることを特徴とする。

樹脂層の形状の制御が容易で、生産性の高い複合光学素子の製造方法を提供することができる。

図１は、本発明に係る複合光学素子の製造方法を示す工程図である。この製造方法は、まず、図１（ａ）に示すように、レンズ基材などの基材２と型体１の少なくとも１つに紫外線硬化性樹脂液７を付与し、気泡などが含まれないようにしながら、基材２と型体１の配置を調整する。型体１には、ニッケルなどからなる金型または透明な石英型などを使用することができる。基材と型体の配置の調整は、基材と型体との間に精密な位置決め機構がある場合には、図１（ａ）に示すように、基材２と型体１とを当接することなく、たとえば、１０μｍ程度離間させて配置する態様とすることができる。また、型体は、樹脂液と接触する面に非球面加工などの加工が施されており（図示していない。）、型体と基材とを当接させて、型体表面の凹状の加工部分などに樹脂液を配置する態様とすることができる。つぎに、図１（ｂ）に示すように、遮光板６を介して紫外線８を照射して、離型を容易化するために設ける離型容易化領域７ａの外周７ｂにある紫外線硬化性樹脂液を硬化する。つづいて、図１（ｃ）に示すように、遮光板６を除去し、再度、紫外線８を照射することにより、離型容易化領域７ａにある紫外線硬化性樹脂液を硬化し、最後に、図１（ｄ）に示すように、型体１から樹脂層７’を分離すると、基材２の表面に樹脂層７’を有する複合光学素子１０が得られる。

基材２上の樹脂液７のうち、離型容易化領域７ａが硬化収縮する際に、周辺からの樹脂液の供給を止めるために、離型容易化領域７ａの外周７ｂから先に硬化させる。基材２上の樹脂液７に離型容易化領域７ａを設け、離型容易化領域７ａの外周７ｂを先に硬化させ、その後、離型容易化領域７ａを硬化することにより、離型容易化領域７ａでは樹脂層が収縮し、離型性を良くすることができる。また、離型容易化領域７ａの外周７ｂでは、十分に樹脂液の供給がある状態で硬化するため、外周７ｂにおける樹脂層の厚みを容易に制御することができる。

離型容易化領域の位置は、製造しようとする複合光学素子に合わせて任意に設定することができ、図１（ｄ）に示すように、離型容易化領域７ａを光学素子の中央部に設定することができる。また、図３（ｄ）に示すように、離型容易化領域３７ａを、樹脂層の形状を安定化しようとする形状安定化領域３７ｃの外部に設けることができる。離型容易化領域は、必ずしも形状安定化領域の外周に設ける必要はなく、形状安定化領域の外側の領域の少なくとも一部に設けることにより離型の容易化を図ることができる。一方、離型容易化領域を、形状精度が必要な所望の領域である形状安定化領域内に形成する必要があるときは、離型容易化領域を光学的に問題のない程度に十分に小面積とする態様が好ましい。

図３は、本発明に係る複合光学素子の製造方法の他の形態を示す工程図である。この製造方法は、まず、図３（ａ）に示すように、基材３２と型体３１のうち少なくとも１つに紫外線硬化性樹脂液３７を付与し、基材と型体の配置を調整する。つぎに、図３（ｂ）に示すように、遮光板３６を介して紫外線３８を照射して、離型容易化領域３７ａの外周３７ｂと形状安定化領域３７ｃにある紫外線硬化性樹脂液を硬化する。つづいて、図３（ｃ）に示すように、遮光板３６を除去し、再度、紫外線３８を照射することにより、離型容易化領域３７ａにある紫外線硬化性樹脂液を硬化し、最後に、図３（ｄ）に示すように、型体３１から樹脂層３７’を分離すると、基材３２の表面に樹脂層３７’を有する複合光学素子３０が得られる。

このように離型容易化領域３７ａにある紫外線硬化性樹脂液を硬化する工程（図３（ｃ））は、樹脂層の形状安定化領域３７ｃにある紫外線硬化性樹脂液を硬化する工程（図３（ｂ））の後に実施する態様が好ましい。形状精度が必要な形状安定化領域３７ｃを先に硬化することにより、離型容易化領域３７ａの樹脂液が、形状安定化領域３７ｃが硬化収縮する際に供給されるため、形状安定化領域３７ｃの形状精度を高めることができる。さらに、離型容易化領域３７ａの外周３７ｂと、形状安定化領域３７ｃが同時に硬化される態様が望ましい。同時に硬化することにより硬化時間の短縮を図ることができる。

図６は、本発明に係る複合光学素子の製造方法の他の形態を示す工程図である。この製造方法は、まず、図６（ａ）に示すように、基材６２と型体６１のうち少なくとも１つに紫外線硬化性樹脂液６７を付与し、基材と型体の配置を調整する。その後、紫外線６８を照射して、紫外線硬化性樹脂液６７を８０％以下の範囲で硬化する。つぎに、図６（ｂ）に示すように、遮光板６６を介して紫外線６８を照射して、離型容易化領域６７ａの外周６７ｂと形状安定化領域６７ｃにある紫外線硬化性樹脂液を完全に硬化する。つづいて、図６（ｃ）に示すように、遮光板６６を除去し、再度、紫外線６８を照射することにより、離型容易化領域６７ａにある紫外線硬化性樹脂液を硬化し、最後に、図６（ｄ）に示すように、型体６１から樹脂層６７’を分離すると、基材６２の表面に樹脂層６７’を有する複合光学素子６０が得られる。

このように離型容易化領域６７ａの外周６７ｂにある紫外線硬化性樹脂液を完全に硬化する前に、離型容易化領域６７ａにある紫外線硬化性樹脂液を８０％以下の範囲内で硬化することにより、全体の硬化時間の短縮を図ることができる。外周６７ｂにある紫外線硬化性樹脂液を完全に硬化する前における、離型容易化領域６７ａにある紫外線硬化性樹脂液の硬化の程度（重合度）と、型体の離型性との関係を表１に示す。表１に示すとおり、離型容易化領域における樹脂液の硬化の程度（重合度）が８０％以内であるときは、離型性が良好であり、硬化の程度は６０％以下がより好ましい。離型容易化領域６７ａにおける樹脂液の硬化の程度が８０％以下であれば、外層６７ｂが完全に硬化する際に、離型容易化領域６７ａから樹脂が供給されるため、型体の離型性を高めることができる。

離型容易化領域の外周にある紫外線硬化性樹脂液を硬化する工程においては、紫外線を遮光し、または減衰し、または集光する態様が好ましい。たとえば、図３（ｂ）に示すように、遮光板３６を利用して、任意の位置に離型容易化領域３７ａを設定することができる。また、紫外線を減衰させるフィルタを利用すると、離型容易化領域の外周を先に硬化するときに同時に、離型容易化領域をある程度硬化できるため、紫外線照射の合計時間を短縮し、生産性が向上させることができる点で好ましい。また、レンズなどの光学系を利用すると、離型容易化領域の外周に紫外線を集光して硬化させることができ、紫外線を照射している時間を短縮し、生産性を向上することができるため好ましい。

図７は、本発明に係る複合光学素子の製造方法の他の形態を示す工程図である。この製造方法は、まず、図７（ａ）に示すように、基材７２上に紫外線硬化性樹脂液７７を付与し、基材と型体の配置を調整する。型体７１は、図７（ａ）に示すように、紫外線硬化性樹脂液７７と接触する面に溝７１ａを有するため、溝７１ａに紫外線硬化性樹脂が充填される。つぎに、図７（ｂ）に示すように、遮光板を介することなく紫外線７８を照射すると、離型容易化領域７７ａにある紫外線硬化性樹脂液は、他の領域に比べて厚いため、硬化度が低くなる。つづいて、型体７１から樹脂層７７’を分離すると、図７（ｃ）に示すような基材７２の表面に樹脂層７７’を有する複合光学素子７０が得られる。

このように離型容易化領域７７ａにある紫外線硬化性樹脂液は、離型容易化領域７７ａの外周７７ｂにある紫外線硬化性樹脂液に比べて厚みが大きいと、遮光板などを設けなくても、離型容易化領域７７ａの硬化が遅くすることができ、離型性を向上できる点で好ましい。離型容易化領域の外周７７ｂの厚さが１００μｍであるとき、離型容易化領域７７ａの厚さと離型性との関係を表２に示す。表２から明らかなとおり、離型容易化領域７７ａの厚さを外周７７ｂの厚さより２０％以上厚くすると、離型性が向上する点で好ましく、３０％以上厚くすると、より好ましい。

図８は、本発明に係る複合光学素子の製造方法の他の形態を示す工程図である。この製造方法は、まず、図８（ａ）に示すように、基材８２と型体８１のうち少なくとも１つに紫外線硬化性樹脂液８７を付与し、基材と型体の配置を調整する。つぎに、図８（ｂ）に示すように、遮光板８６を介して紫外線８８を照射して、離型容易化領域８７ａの外周８７ｂと形状安定化領域８７ｃにある紫外線硬化性樹脂液を硬化する。つづいて、図８（ｃ）に示すように、遮光板８６を除去し、再度、紫外線８８を照射することにより、離型容易化領域８７ａにある紫外線硬化性樹脂液を硬化し、その後、図８（ｄ）に示すように、離型する。つぎに、少なくとも形状安定化領域において、樹脂層と型体のうち少なくとも１つに紫外線硬化性樹脂液を付与する。図８（ｅ）では、樹脂層８７ａ，８７ｂ，８７ｃ上に紫外線硬化性樹脂液８７ｄを付与する態様を例示する。その後、樹脂層と型体の配置を調整する。つぎに、図８（ｆ）に示すように、紫外線８８を照射して、紫外線硬化性樹脂液を硬化する。最後に、図８（ｇ）に示すように、型体８１から樹脂層８７’を分離すると、基材８２の表面に樹脂層８７’を有する複合光学素子８０が得られる。

このように、型体８１から樹脂層を分離する離型工程の後、少なくとも形状安定化領域８７ｃにおいて、樹脂層と型体のうち少なくとも１つに紫外線硬化性樹脂液８７ｄを付与し、樹脂層と型体の配置を調整し、その後、紫外線硬化性樹脂液８７ｄを硬化し、型体８１から樹脂層８７’を分離する工程を備えると、形状安定化領域の形状精度をさらに高めることができ、また、型体の寿命が長くなり、複合光学素子の生産性が向上する点で好ましい。

図９は、本発明に係る複合光学素子の製造方法の他の形態を示す工程図である。この製造方法は、まず、図９（ａ）に示すように、基材９２と型体９１のうち少なくとも１つに紫外線硬化性樹脂液９７を付与し、基材と型体の配置を調整する。つぎに、図９（ｂ）に示すように、遮光板９６を介して紫外線９８を照射して、離型容易化領域９７ａの外周９７ｂと形状安定化領域９７ｃにある紫外線硬化性樹脂液を硬化する。つづいて、図９（ｃ）に示すように、離型する。つぎに、図９（ｄ）に示すように、少なくとも形状安定化領域９７ｃにおいて、樹脂層と型体のうち少なくとも１つに紫外線硬化性樹脂液９７ｄを付与し、樹脂層と型体の配置を調整する。つぎに、図９（ｅ）に示すように、紫外線９８を照射して、少なくとも形状安定化領域９７ａと離型容易化領域９７ｃにある紫外線硬化性樹脂液を硬化する。最後に、図９（ｆ）に示すように、型体９１から樹脂層９７’を分離すると、基材９２の表面に樹脂層９７’を有する複合光学素子９０が得られる。この製造方法によれば、型体と樹脂層の密着により生じる型体と基材へのダメージが小さいため、生産性が高く、また、形状精度の高い複合光学素子を提供することができる。

本発明の複合光学素子モジュールは、かかる方法により製造した複合光学素子を、集光および／または反射のための媒体として用いることを特徴とする。このため、ビデオディスクまたはコンパクトディスクなどの光ディスクの記録または再生を行なう高精度の光学素子モジュールを提供することができる。

実施例１
本実施例では、図１に示すように、材質ＢＫ−７で、直径４ｍｍの研磨した円形平板状の市販のガラス基材２上に、泡が混入しないように紫外線硬化性樹脂液７を付与した（図１（ａ））。本明細書において使用した樹脂液は、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン（ＭＰＴＥＳ）５．５ｍＬと、エタノール２０．５ｍＬと、塩酸（２Ｎ）１．６５ｍＬと、フェニルトリメトキシシラン３．７５ｍＬとを混合し、２４℃で７２時間放置した後、紫外線硬化性を促進するために、光重合開始剤である１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンを１質量％混合し、１００℃で１時間加熱して、エタノールを蒸発させて製造した。

その後、非球面加工したニッケル製金型である型体１を、基材２との距離が１００μｍになるように近づけて、基材と型体の配置を調整した（図１（ａ））。つぎに、直径３．５ｍｍの円形遮光板６を、ニッケル製の型体１、遮光板６、紫外線ランプが一直線上にくるように配置してから、ガラス基材２側から中心波長約３６５ｎｍ、照度５００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線８を３０秒間照射し、離型容易化領域７ａの外周７ｂを硬化した（図１（ｂ））。その後、遮光板６を取り除き、ガラス基材２側から中心波長約３６５ｎｍ、照度５００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線８を３０秒間照射して離型容易化領域７ａを硬化した（図１（ｃ））。最後に、型体１から剥離すると、ガラス基材２の表面に樹脂層７’を有し、直径４ｍｍ、有効径３．４ｍｍの複合光学素子１０が得られた（図１（ｄ））。

図１（ｄ）において、型体１に密着した複合レンズを離型するときにかかる力を、引っ張り試験により測定し、離型性の検討を行なった。引っ張り速度は１ｍｍ／ｓｅｃとした（以下の実施例においても同様である）。その結果、実施例１では離型にかかる力が０ｋｇであった。つぎに、離型容易化領域７ａにおける複合光学素子１０の膜厚の測定すると、設計膜厚１００μｍに対し、１００μｍであった。つぎに、本実施例で製造した複合光学素子の非球面形状の精度の測定を行なった。測定は、非接触式三次元形状測定機を用いて行なった（以下の実施例においても同様である）。測定の結果、設計非球面式に対し、形状精度が５μｍであった。

比較例１
図２は、比較例１に係る複合光学素子の製造方法を示す工程図である。図２に示すように、比較例１では、遮光板を介することなく紫外線を照射した以外は、実施例１と同様にして複合光学素子２０を製造した。まず、市販のＢＫ−７を研磨した直径４ｍｍの円形平板状の基材２２上に紫外線硬化性樹脂液２７を付与した後、非球面加工したニッケル製の型体２１を、ガラス基材２２との距離が１００μｍになるように配置を調整した（図２（ａ））。その後、遮光板を介することなく、基材２２の側から中心波長約３６５ｎｍ、照度５００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線２８を３０秒間照射して樹脂液２７を硬化した（図２（ｂ））。最後に、型体２１から剥離すると、ガラス基材２２の表面に樹脂層２７’を有する複合光学素子２０が得られた（図２（ｃ））。

実施例１と同様に、離型時にかかる力を測定すると１．６ｋｇであったことから、離型容易化領域を設け、その外側を先に硬化し、その後、離型容易化領域を硬化することで離型性を向上できることがわかった。また、膜厚の測定を行なうと、設計膜厚１００μｍに対し、実施例１では１００μｍであり、比較例１では９４μｍであった。実施例１では、樹脂層の収縮に合わせて膜厚が変化するのを、離型容易化領域の外周領域が支えることで、樹脂層が設計通りに形成されたと考えられ、膜厚精度も向上することがわかった。つぎに、形状精度の測定を行なったところ、設計非球面式に対し、実施例１では形状精度が５μｍであったのに対し、比較例１では形状精度が２μｍであった。実施例１では、離型容易化領域の樹脂が収縮する際に樹脂液の供給が無いため、供給がある比較例１より、多く収縮し、形状精度が悪くなることがわかった。

実施例２
本実施例では、図３に示すように、市販のＢＫ−７を研磨した直径４ｍｍの円形平板状の基材３２上に泡が混入しないように紫外線硬化性樹脂液３７を付与した。その後、非球面加工したニッケル製の型体３１を、ガラス基材３２との距離が１００μｍになるように近づけた（図３（ａ））。その後、基材３２側に、外径３．８ｍｍ、内径３．４ｍｍの円形遮光板３６を配置し、ガラス基材３２側から、中心波長約３６５ｎｍ、照度５００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線３８を３０秒間照射して離型容易化領域３７ａ以外を硬化した（図３（ｂ））。つぎに、遮光板３６を取り除き、ガラス基材３２側から中心波長約３６５ｎｍ、照度５００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線３８を３０秒間照射して離型容易化領域３７ａを硬化した（図３（ｃ））。最後に、型体３２から剥離して、基材３２の表面に樹脂層３７'を有し、直径４ｍｍ、有効径３．４ｍｍの複合光学素子３０を得た（図３（ｄ））。この複合光学素子３０において、離型容易化領域３７ａは、形状安定化領域３７ｃの外周にあった。

得られた複合光学素子３０について、同様に離型性の検討を行なった結果、離型時にかかる力は０．２ｋｇであり、比較例１の１．６ｋｇに比べると、離型容易化領域３７ａを最後に硬化しても離型性を向上できることがわかった。また、同様に、形状安定化領域３７ｃの膜厚を測定した結果、設計膜厚１００μｍに対し、膜厚１００μｍであり、離型容易化領域３７ａを最後に硬化しても膜厚の制御が可能であることがわかった。つぎに、形状安定化領域３７ｃについて形状精度の測定を行なった結果、０．５μｍであり、離型容易化領域３７ａを最後に硬化すると形状精度がさらに向上することがわかった。

実施例３
図４は、本実施例に係る複合光学素子の製造方法の他の態様を示す工程図である。本実施例では、図４に示すように、市販のＢＫ−７を研磨した直径４ｍｍの円形平板状の基材４２上に泡が混入しないように紫外線硬化性樹脂液４７を付与した後、基材４２との距離が１００μｍになるように型体４１の配置を調整した（図４（ａ））。型体４１は、図４（ａ）に示すように、外周部にガラスレンズの支えを有する非球面加工したニッケル金型とした。その後、基材４２の側に、外径３．８ｍｍ、内径３．４ｍｍの遮光板４６を配置し、基材４２側から中心波長約３６５ｎｍ、照度５００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線４８を３０秒間照射して離型容易化領域４７ａ以外を硬化した（図４（ｂ））。つぎに、遮光板４６を取り除き、ガラス基板４２側から中心波長約３６５ｎｍ、照度５００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線４８を３０秒間照射して離型容易化領域４７ａを硬化した（図４（ｃ））。最後に、型体４１から剥離して、基材４２の表面に樹脂層４７'を有し、直径４ｍｍ、有効径３．４ｍｍの複合光学素子４０を得た（図４（ｄ））。

得られた複合光学素子４０について、離型性の検討を行なった結果、離型時にかかる力は０．２ｋｇであった。また、形状安定化領域は、膜厚が、設計膜厚１００μｍに対し、１００μｍであった。さらに、非球面形状精度は０．５μｍであった。

比較例２
図５は、比較例２に係る複合光学素子の製造方法を示す工程図である。比較例２では、図５に示すように、市販のＢＫ−７を研磨した直径４ｍｍの円形平板状の基材５２上に、泡が混入しないように紫外線硬化性樹脂液５７を付与した後、実施例３と同様に、基材５２と型体５１の配置を調整した（図５（ａ））。その後、ガラス基材５２の側に、外径４．５ｍｍ、内径３．４ｍｍの円形遮光板５６を配置し、ガラス基材５２側から中心波長約３６５ｎｍ、照度５００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線５８を３０秒間照射して形状安定化領域５７ｃを硬化した（図５（ｂ））。つぎに、遮光板５６を取り除き、ガラス基材５２側から中心波長約３６５ｎｍ、照度５００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線５８を３０秒間照射して離型容易化領域５７ａとその外周５７ｂを硬化した（図５（ｃ））。最後に、型体５１から剥離して、基材５２の表面に樹脂層５７'を有し、直径４ｍｍ、有効径３．４ｍｍの複合光学素子５０を得た（図５（ｄ））。

得られた複合光学素子５０について、離型性の検討を行なった結果、実施例３では離型にかかる力が０．２ｋｇであったのに対し、比較例２では１．６ｋｇであった。このことから、型体の外周部にガラス基材の支えを有する場合でも、離型容易化領域５７ａを外周５７ｂより後で硬化することにより、離型性が向上することがわかった。また、形状安定化領域について膜厚の測定を行なった結果、設計膜厚１００μｍに対し、実施例３および比較例２では膜厚１００μｍであった。このことから金型の外周部にガラス基材の支えを有する金型を用いた場合でも膜厚制御が可能であることがわかった。さらに、形状安定化領域について複合光学素子の非球面形状精度の測定を行なった結果、実施例４および比較例２では形状精度が０．５μｍであった。このことから金型の外周部にガラス基材の支えを有する金型を用いた場合でも形状精度を向上できることがわかった。

実施例４
図６に示すように、市販のＢＫ−７を研磨した直径４ｍｍの円形平板状の基材６２上に泡が混入しないように紫外線硬化性樹脂液６７を付与した後、非球面加工したニッケル製の型体６１を、ガラス基材６２との距離が１００μｍになるように配置を調整した（図６（ａ））。つぎに、遮光板を介することなく、ガラス基材６２の側から中心波長約３６５ｎｍ、照度５００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線６８を１８秒間照射して、樹脂液の全体を重合度で６０％程度硬化させた（図６（ａ））。つぎに、ガラス基材６２の側に、外径３．８ｍｍ、内径３．４ｍｍの遮光板６６を配置し、ガラス基材６２側から中心波長約３６５ｎｍ、照度５００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線６８を１２秒間照射して離型容易化領域６７ａ以外を硬化した（図６（ｂ）。その後、遮光板６６を取り除き、ガラス基材６２側から中心波長約３６５ｎｍ、照度５００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線６８を１２秒間照射して離型容易化領域６７ａを硬化した（図６（ｃ））。最後に、型体６１から剥離して、基材６２の表面に樹脂層６７'を有し、直径４ｍｍ、有効径３．４ｍｍの複合光学素子６０を得た（図５（ｄ））。

得られた複合光学素子６０について離型性の検討を行なった結果、０．３ｋｇであり、離型容易化領域６７ａを６０％程度硬化した後に、離型容易化領域６７ａの外周６７ｂを硬化し、最後に離型容易化領域６７ａを硬化させても離型性が高いことがわかった。また、形状安定化領域について膜厚の測定を行なった結果、設計膜厚１００μｍに対し、１００μｍであり、離型容易化領域を６０％程度硬化した後に、離型容易化領域の外周６７ｂを硬化し、最後に離型容易化領域６７ａを硬化させても膜厚の制御は可能であることがわかった。つぎに、形状安定化領域について複合光学素子の非球面形状精度の測定を行なった結果、０．５μｍであり、離型容易化領域６７ａを６０％程度硬化した後に、離型容易化領域６７ａの外周６７ｂを硬化し、最後に離型容易化領域６７ａを硬化しても形状精度を向上できることがわかった。さらに、実施例２における紫外線照射の合計時間が６０秒であったのに対し、本実施例では紫外線照射の合計時間を４２秒に短縮可能であることがわかった。

実施例５
本実施例では、図３に示すように、市販のＢＫ−７を研磨した直径４ｍｍの円形平板状の基材３２上に泡が混入しないように紫外線硬化性樹脂液３７を付与した後、非球面加工したニッケル製の型体３１をガラス基材３２との距離が１００μｍになるように配置を調整した（図３（ａ））。その後、基材３２の側に、外径３．８ｍｍ、内径３．４ｍｍであり、波長３６５ｎｍの光透過率が２０％のガラス製紫外線減衰板３６を配置し、ガラス基材３２側から中心波長約３６５ｎｍ、照度５００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線３８を３０秒間照射し、離型容易化領域３７ａ以外を硬化した（図３（ｂ））。つぎに、ガラス製紫外線減衰板３６を取り除き、基材３２側から中心波長約３６５ｎｍ、照度５００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線を２４秒間照射し、離型容易化領域３７ａを硬化した（図３（ｃ））。最後に、型体３１から剥離して、基材３２の表面に樹脂層３７'を有し、直径４ｍｍ、有効径３．４ｍｍの複合光学素子３０を得た（図３（ｄ））。

得られた複合光学素子について離型性を検討した結果、離型時にかかる力は０．３ｋｇであった。遮光板を使用した実施例２において離型時に０．２ｋｇの引っ張り力が必要であったことを考慮すると、遮光板の代わりにガラス紫外線減衰板を用いても離型性を向上できることがわかった。つぎに、形状安定化領域について膜厚の測定を行なった結果、設計膜厚１００μｍに対し、実施例２では膜厚１００μｍであり、本実施例では膜厚１００μｍであった。このことから実施例２の遮光板の代わりに、ガラス紫外線減衰板を用いても膜厚の制御が可能であることがわかった。さらに、形状安定化領域について非球面形状精度の測定を行なった結果、実施例２では０．５μｍであり、本実施例では０．５μｍであったことから、実施例２の遮光板の代わりにガラス紫外線減衰板を用いても形状精度が向上することがわかった。また、実施例２では紫外線照射の合計時間が６０秒であったが、本実施例では５４秒に短縮することができた。

実施例６
図７に示すように、市販のＢＫ−７を研磨した直径４ｍｍの円形平板状の基材７２上に泡が混入しないように紫外線硬化性樹脂液７７を付与した。その後、形状安定化領域７７ｃの外周７７ａに、円状に深さ３０μｍ、幅２００μｍの溝を設け、非球面加工したニッケル製型体７１を、ガラス基材７２との距離が１００μｍになるように配置を調整したところ、型体７１の溝内に樹脂液が充填し、離型容易化領域７７ａにおける樹脂液の厚みは１３０μｍとなった。他の領域における樹脂液の厚みが１００μｍであったことから、離型容易化領域７７ａの厚みは他の領域の厚みに比べて３０％大きくなった（図７（ａ））。つぎに、遮光板などを介することなく、ガラス基材７２側から中心波長約３６５ｎｍ、照度５００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線７８を３０秒間照射した（図７（ｂ））。離型容易化領域７７ａは、厚みが大きいため、完全には硬化しなかったが、他の領域は完全に硬化した。最後に、型体７１から剥離して、基材７２の表面に樹脂層７７'を有し、直径４ｍｍ、有効径３．４ｍｍの複合光学素子７０を得た（図７（ｃ））。

得られた複合光学素子について離型性を検討した結果、離型時にかかる力は０．４ｋｇであり、離型容易化領域７７ａの膜厚を増加させても離型性を向上できることがわかった。つぎに、複合光学素子の膜厚の測定を行なった結果、形状安定化領域７７ｃは、設計膜厚１００μｍに対し、実際の膜厚は１００μｍであり、離型容易化領域７７ａの膜厚を増加させても、形状安定化領域７７ｃにおける膜厚の制御は可能であることがわかった。また、形状安定化領域について、非球面形状精度の測定を行なった結果、形状精度が０．６μｍであり、離型容易化領域７７ａの膜厚を増加させても形状精度が向上することがわかった。

実施例７
図８に示すように、市販のＢＫ−７を研磨した直径４ｍｍの円形平板状の基材８２上に泡が混入しないように紫外線硬化性樹脂液８７を付与した。その後、非球面加工したニッケル製の型体８１とガラス基材８２との距離が１００μｍになるように配置を調整した（図８（ａ））。その後、ガラス基材８２側に、外径３．８ｍｍ、内径３．４ｍｍの遮光板８６を配置し、基材８２側から中心波長約３６５ｎｍ、照度５００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線８８を３０秒間照射して離型容易化領域８７ａ以外を硬化した（図８（ｂ））。つぎに、遮光板８６を取り外し、ガラス基材８２側から中心波長約３６５ｎｍ、照度５００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線８８を３０秒間照射して離型容易化領域８７ａを硬化した（図８（ｃ））。その後、離型し（図８（ｄ））、形状安定化領域８７ｃを含む樹脂層上に、樹脂液８７ｄを付与し、非球面加工した型体８１と樹脂層の配置を調整した（図８（ｅ））。つづいて、ガラス基材８２側から中心波長約３６５ｎｍ、照度５００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線８８を３０秒間照射して硬化した（図８（ｆ））。最後に、型体８１から剥離して、基材８２の表面に樹脂層８７'を有し、直径４ｍｍ、有効径３．４ｍｍの複合光学素子８０を得た（図８（ｇ））。

得られた複合光学素子について離型性を検討した結果、離型時にかかる力が、１度目の成型では０．２ｋｇであり、２度目の成型では１．６ｋｇであったことから、２回成型する場合には、１度目の離型性が向上することがわかった。つぎに、形状安定化領域について膜厚の測定を行なった結果、設計膜厚１００μｍに対し、１０１μｍであり、一度目に離型容易化領域８７ａの外周８７ｂを硬化し、２度目に離型容易化領域を含む部分を硬化しても膜厚の制御は可能であることがわかった。また、形状安定化領域について形状精度の測定を行なった結果、形状精度は０．３μｍであり、一度目に離型容易化領域の外側８７ｂを硬化し、２度目に離型容易化領域８７ａを含む部分を硬化すると形状精度がさらに向上することがわかった。

実施例８
図９に示すように、市販のＢＫ−７を研磨した直径４ｍｍの円形平板状の基材９２上に泡が混入しないように紫外線硬化性樹脂液９７を付与した後、非球面加工したニッケル製の型体９１とガラス基材９２との距離が１００μｍになるように配置を調整した（図９（ａ））。その後、ガラス基材９２側に、外径３．８ｍｍ、内径３．４ｍｍの遮光板９６を配置し、ガラス基材９２側から中心波長約３６５ｎｍ、照度５００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線９８を３０秒間照射して離型容易化領域９７ａ以外を硬化した（図９（ｂ））。つぎに、型体９１から分離し、樹脂液を洗浄してから（図９（ｃ））、形状安定化領域９７ｃを含む樹脂層上に、紫外線硬化性樹脂液９７ｄを付与した後、非球面加工した型体９１と樹脂層の配置を調整した（図９（ｄ））。つづいて、遮光板を介することなく、ガラス基材９２側から中心波長約３６５ｎｍ、照度５００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線９８を３０秒間照射して硬化した（図９（ｅ））。最後に、型体９１から剥離して、基材９２の表面に樹脂層９７'を有し、直径４ｍｍ、有効径３．４ｍｍの複合光学素子９０を得た（図９（ｆ））。

得られた複合光学素子について離型性を検討した結果、離型時にかかる力が０．２ｋｇであり、一度目に離型容易化領域９７ａの外周９７ｂを硬化し、２度目に離型容易化嶺域９７ａを含む部分を硬化しても離型性が向上することがわかった。つぎに、形状安定化領域について膜厚の測定を行なった結果、設計膜厚１００μｍに対し、１０１μｍであり、一度目に離型容易化領域９７ａの外周９７ｂを硬化し、２度目に離型容易化領域９７ａを含む部分を硬化しても膜厚の制御は可能であることがわかった。また、形状安定化領域について非球面形状精度の測定を行なった結果、０．３μｍであり、一度目に離型容易化領域９７ａの外周９７ｂを硬化し、２度目に離型容易化領域９７ａを含む領域を硬化すると、形状精度がさらに向上することがわかった。

以上の実施例では、ガラス基材の側から紫外線を照射し、ガラス基材を透過した紫外線により紫外線硬化性樹脂を硬化したが、金型の代わりに、たとえば、石英などの紫外線が透過する材料からなる型体を使用すれば、透明な型体側から紫外線を照射し、型体を通過した紫外線により硬化することができる。また、実施例では、基材上に紫外線硬化性樹脂液を付与した後に、基材上に型体を配置したが、かかる態様のほか、型体上に紫外線硬化性樹脂液を付与した後、基材上に型体を配置する態様も有効である。さらに、基材と型体の双方に紫外線硬化性樹脂液を付与した後、基材と型体を配置しても同様に有効である。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の高精度な複合光学素子を、非球面レンズ、フレネルレンズ、色消しレンズ、回折格子または回折格子レンズなどとして利用して、たとえば、光ピックアップまたは携帯電話用カメラなどの複合光学素子モジュールを製造することができる。したがって、高精度の複合光学素子モジュールを提供することができる。

本発明（実施例１）に係る複合光学素子の製造方法を示す工程図である。 比較例１に係る複合光学素子の製造方法を示す工程図である。 本発明（実施例２と実施例５）に係る複合光学素子の製造方法を示す工程図である。 本発明（実施例３）に係る複合光学素子の製造方法を示す工程図である。 比較例２に係る複合光学素子の製造方法を示す工程図である。 本発明（実施例４）に係る複合光学素子の製造方法を示す工程図である。 本発明（実施例６）に係る複合光学素子の製造方法を示す工程図である。 本発明（実施例７）に係る複合光学素子の製造方法を示す工程図である。 本発明（実施例８）に係る複合光学素子の製造方法を示す工程図である。

符号の説明

１ 型体、２ 基材、６ 遮光板、７ 紫外線硬化性樹脂液、７ａ 離型容易化領域、７ｂ 外周、３７ｃ 形状安定化領域、７’ 樹脂層、８ 紫外線、１０ 複合光学素子。

Claims (9)

1. 基材の表面に樹脂層を有する複合光学素子の製造方法であって、
   基材と型体のうちの少なくとも１つに紫外線硬化性樹脂液を付与する工程と、
   基材と型体の配置を調整する工程と、
   離型を容易化するために設ける離型容易化領域の外周にある紫外線硬化性樹脂液を硬化する工程と、
   離型容易化領域にある紫外線硬化性樹脂液を硬化する工程と、
   硬化により形成した樹脂層を型体から分離する離型工程と
   を備えることを特徴とする複合光学素子の製造方法。
2. 前記離型容易化領域は、樹脂層の形状を安定化しようとする形状安定化領域の外側領域の少なくとも一部に設けることを特徴とする請求項１に記載の複合光学素子の製造方法。
3. 離型容易化領域にある紫外線硬化性樹脂液を硬化する前記工程は、樹脂層の形状安定化領域にある紫外線硬化性樹脂液を硬化する工程の後に実施することを特徴とする請求項１または２に記載の複合光学素子の製造方法。
4. 離型容易化領域の外周にある紫外線硬化性樹脂液を完全に硬化する前に、離型容易化領域にある紫外線硬化性樹脂液を８０％以下の範囲内で硬化することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の複合光学素子の製造方法。
5. 離型容易化領域の外周にある紫外線硬化性樹脂液を硬化する工程において、紫外線を遮光または減衰または集光することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の複合光学素子の製造方法。
6. 離型容易化領域にある紫外線硬化性樹脂液は、離型容易化領域の外周にある紫外線硬化性樹脂液に比べて、厚みが２０％以上大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の複合光学素子の製造方法。
7. 型体から樹脂層を分離する前記離型工程の後に、
   少なくとも形状安定化領域において、樹脂層と型体のうち少なくとも１つに紫外線硬化性樹脂液を付与する工程と、
   樹脂層と型体の配置を調整する工程と、
   前記紫外線硬化性樹脂液を硬化する工程と、
   硬化により形成した樹脂層を型体から分離する離型工程と
   を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の複合光学素子の製造方法。
8. 基材の表面に樹脂層を有する複合光学素子の製造方法であって、
   基材と型体のうちの少なくとも１つに紫外線硬化性樹脂液を付与する工程と、
   基体と型体の配置を調整する工程と、
   離型容易化領域の外周と形状安定化領域にある紫外線硬化性樹脂液を硬化する工程と、
   硬化により形成した樹脂層を型体から分離する離型工程と、
   少なくとも形状安定化領域において、樹脂層と型体のうち少なくとも１つに紫外線硬化性樹脂液を付与する工程と、
   樹脂層と型体の配置を調整する工程と、
   少なくとも形状安定化領域と離型容易化領域にある紫外線硬化性樹脂液を硬化する工程と、
   硬化により形成した樹脂層を型体から分離する離型工程と
   を備えることを特徴とする複合光学素子の製造方法。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の方法により製造した複合光学素子を、集光および／または反射のための媒体として用いることを特徴とする複合光学素子モジュール。

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