JP2011016229A - 積層光学部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形素材による収縮及び製造上の誤差を最小限にして光学部品を高精度に積層化する。
【解決手段】第１の上型１１及び下型１２間に形成された第１のキャビティ１３に第１の樹脂１４を供給する工程と、第１の樹脂１４を成形して第１の光学部品１７を形成する工程と、第１の光学部品１７から第１の下型１２のみを離型する工程と、第２の上型２１及び下型２２の間に形成された第２のキャビティ２３に第２の樹脂２４を供給する工程と、第２の樹脂２４を成形して第２の光学部品２７を形成する工程と、第２の光学部品２７から第２の上型２２のみを離型する工程と、第１の光学部品１７を保持する第１の上型１１と、第２の光学部品２７を保持する第２の下型２２とを対向配置する工程と、第１の光学部品１７と第２の光学部品２７とを接合する工程とを有する。
【選択図】 図１Ｃ

Description

本発明は、複数の光学部品が積層された積層光学部品の製造方法に関する。

特許文献１には、複数のレンズアレイを接合した接合レンズアレイが開示されている。この接合レンズアレイは、複数の光学曲面を有する複数のレンズアレイが、対応する光学曲面の光軸を一致させた状態で相互に重ねられて接合されている。また、複数のレンズアレイの間には、対応する光学曲面の間に空隙を形成するための突起部が設けられている。

特開２００３−３２９８０８号公報

しかしながら、特許文献１では、複数のレンズアレイは、対応する光学曲面の光軸を一致させた状態で接合されているが、実際には、レンズアレイ自体の素材による収縮（温度特性）、製造上の誤差（硬化収縮）の影響で、光学曲面の相対位置が変化し、正確に光軸を合わせることは困難である。

特に、光学曲面が多数配置されている大面積レンズアレイでは、光学曲面の相対位置の変化が顕著に現れ、レンズアレイの中心位置と外周位置とでは大きな差が発生することになる。

本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、成形素材による収縮及び製造上の誤差を最小限にして光学部品を高精度に積層化することのできる積層光学部品の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、複数の光学部品を積層してなる積層光学部品の製造方法において、対向配置された第１の一対の型の間に形成された第１のキャビティに第１の光学材料を供給する工程と、前記第１の一対の型により前記第１の光学材料を成形して第１の光学部品を形成する工程と、前記第１の光学部品から前記第１の一対の型の一方のみを離型する工程と、対向配置された第２の一対の型の間に形成された第２のキャビティに第２の光学材料を供給する工程と、前記第２の一対の型により前記第２の光学材料を成形して第２の光学部品を形成する工程と、前記第２の光学部品から前記第２の一対の型の一方のみを離型する工程と、前記第１の光学部品を保持する前記第１の一対の型の他方と、前記第２の光学部品を保持する前記第２の一対の型の他方とを、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品とが接触するように対向配置する工程と、前記接触した部分で前記第１の光学部品と前記第２の光学部品とを接合する工程と、を有することを特徴とする。

本発明は、上記発明において、前記第１のキャビティと前記第２のキャビティとを夫々アレー状に複数設け、これに応じて前記第１の光学部品と前記第２の光学部品をともに複数形成してもよい。

本発明は、上記発明において、複数の前記第１の光学部品及び複数の前記第２の光学部品をいずれも独立して形成してもよい。
本発明は、上記発明において、複数の前記第１の光学部品と複数の前記第２の光学部品の少なくともいずれかに、光学部品がアレー状につながるように連結部を形成してもよい。

本発明は、上記発明において、前記連結部を切断する工程をさらに有してもよい。
本発明は、上記発明において、前記第１の一対の型の一方及び前記第２の一対の型の一方に、離型性を向上させる処理を施してもよい。

本発明は、上記発明において、前記第１の一対の型の他方及び前記第２の一対の型の他方に、離型性を低下させる処理を施してもよい。
本発明は、上記発明において、前記第１の光学部品及び前記第２の光学部品の少なくとも１つの光学面に反射防止構造を形成してもよい。

本発明は、上記発明において、前記第１の一対の型の少なくとも一方の型、又は前記第２の一対の型の少なくとも一方の型が光学材料で構成されていてもよい。
また、本発明は、複数の光学部品を積層してなる積層光学部品の製造方法において、対向配置された第１の一対の型の間に形成された第１のキャビティに第１の光学材料を供給する工程と、前記第１の一対の型により前記第１の光学材料を成形して第１の光学部品を形成する工程と、前記第１の光学部品から前記第１の一対の型の一方のみを離型する工程と、対向配置された第２の一対の型の間に形成された第２のキャビティに第２の光学材料を供給する工程と、前記第２の一対の型により前記第２の光学材料を成形して第２の光学部品を形成する工程と、前記第２の光学部品から前記第２の一対の型の一方のみを離型する工程と、対向配置された第３の一対の型の間に形成された第３のキャビティに第３の光学材料を供給する工程と、前記第３の一対の型により前記第３の光学材料を成形して第３の光学部品を形成する工程と、前記第３の光学部品から前記第３の一対の型の一方のみを離型する工程と、前記第１の光学部品を保持する前記第１の一対の型の他方と、前記第２の光学部品を保持する前記第２の一対の型の他方と、前記第３の光学部品を保持する前記第３の一対の型の他方と前記第１の光学部品を保持する前記第１の一対の型の他方と、前記第２の光学部品を保持する前記第２の一対の型の他方と、前記第３の光学部品を保持する前記第３の一対の型の他方の３つの型のうち、いずれか２つの型を、当該２つの型が保持している２つの光学部品が接触するように対向配置して当該２つの光学部品を接合する工程と、接合された前記２つの光学部品から前記２つの型のいずれかのみを離型する工程と、次に接合した前記２つの光学部品に接触するように残りの光学部品を対向配置して接合する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、成形素材による収縮及び製造上の誤差を最小限にして光学部品を高精度に積層化することができる。

第１のキャビティに第１の樹脂を供給する工程を示す図である。 第１の樹脂を成形する工程を示す図である。 第１の光学部品から下型のみを離型した状態を示す図である。 図１ＡのＡ部拡大を示す図である。 第２のキャビティに第２の樹脂を供給する工程を示す図である。 第２の樹脂を成形する工程を示す図である。 第２の光学部品から上型のみを離型した状態を示す図である。 図２ＡのＢ部拡大を示す図である。 第１の光学部品と第２の光学部品とが接触するように対向配置した状態を示す図である。 第１の光学部品と第２の光学部品とを接合して積層光学部品を得る状態を示す図である。 複数の第１のキャビティの夫々に第１の樹脂を供給する工程を示す図である。 第１の樹脂を成形する工程を示す図である。 複数の第１の光学部品から下型のみを離型した状態を示す図である。 複数の第２のキャビティの夫々に第２の樹脂を供給する工程を示す図である。 第２の樹脂を成形する工程を示す図である。 複数の第２の光学部品から上型のみを離型した状態を示す図である。 複数の第１の光学部品と複数の第２の光学部品とが接触するように対向配置した状態を示す図である。 複数の第１の光学部品と複数の第２の光学部品とを接合してアレー状につながった積層光学部品を得る状態を示す図である。 アレー状につながった第１の光学部品及び第２の光学部品を切断して得られた単体の積層光学部品を示す図である。 第１のキャビティに第１の樹脂を供給する工程を示す図である。 第１の樹脂を成形する工程を示す図である。 第１の光学部品から下型のみを離型した状態を示す図である。 第２のキャビティに第２の樹脂を供給する工程を示す図である。 第２の樹脂を成形する工程を示す図である。 第２の光学部品から上型のみを離型した状態を示す図である。 第３のキャビティに第３の樹脂を供給する工程を示す図である。 第３の樹脂を成形する工程を示す図である。 第３の光学部品から上型のみを離型した状態を示す図である。 第２の光学部品と第３の光学部品とが接触するように対向配置した状態を示す図である。 第２の光学部品と第３の光学部品を接合した後に上型のみを離型した状態を示す図である。 第１の光学部品と第２の光学部品と第３の光学部品とが接触するように対向配置した状態を示す図である。 第１の光学部品と第２の光学部品と第３の光学部品とを接合した後に３層の積層光学部品を得る状態を示す図である。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施の形態］
図１〜図３は、第１の実施の形態の積層光学部品の製造工程を示す。

図１Ａは、対向配置された第１の一対の型としての上型１１及び下型１２の間に形成された第１のキャビティ１３に、第１の光学材料としての第１の樹脂１４を供給する工程を示している。なお、第１の光学材料として樹脂を例として説明するが、特に樹脂に限定されるものではなく、例えばガラス等の光学材料であってもよい。

上型１１には、下型１２との対向面側に形成された非球面状の凹部１１ａと、その周囲に形成された平坦面１１ｂとを有している。これら凹部１１ａ及び平坦面１１ｂは、上型１１の成形面を形成している。また、ここでは凹部１１ａの光学軸は型中心軸Ｏと一致するように形成されている。

下型１２には、上型１１との対向面側に形成された細長矩形状の溝部１２ａ，１２ａと、その周囲に形成された平坦面１２ｂとを有している。これら溝部１２ａ，１２ａ及び平坦面１２ｂは、下型１２の成形面を形成している。また、溝部１２ａ，１２ａは、型中心軸Ｏを中心として左右対称な位置に形成されている。

このため、結果的に、上型１１の凹部１１ａの光学軸と下型１２の２つの溝部１２ａ，１２ａの対称軸とは一致している。
なお、溝部１２ａ，１２ａは、図１Ａの型中心軸Ｏを通り紙面に垂直な断面においても、同様な位置関係で形成されているため、溝部１２ａは型中心軸Ｏの周りに４個形成されていることになる。

ここで、図１ＡのＡ部拡大を示す図１Ｄに示すように、上型１１の平坦面１１ｂには、離型性を低下させる処理（例えば微細凹凸部１１１）が施されている。この微細凹凸部１１１は、上型１１に対して第１の樹脂１４の離型性を低下させる機能を有する。なお、上型１１の凹部１１ａは光学素子の光学面を形成する面であるため、その表面には微細凹凸部１１１を形成しない。

離型性を低下させる手段としては、凹凸部を設ける方法、微細凹凸部１１１のように表面積を広く形成する方法のほかに、シランカップリング剤をコートする方法、表面をプラズマ処理する方法がある。また。型の材質の違いによる離型性の違いを利用することもできる。

また、下型１２の平坦面１２ｂには、図示しないが離型性を向上させる処理が施されている。なお、下型１２の溝部１２ａにも同様の処理を施してもよい。この離型性を向上させる処理として、例えばフッ素系離型材料や、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を下型１２の平坦面１２ｂにコートする方法がある。この表面処理は、下型１２に対して第１の樹脂１４の離型性を向上させる機能を有する。また。型の材質の違いによる離型性の違いを利用することもできる。

なお、本実施形態では、上型１１の平坦面１１ｂに離型性を低下させる処理を施し、かつ、下型１２の平坦面１２ｂに離型性を向上させる処理を施したが、これに限らない。例えば、上型１１のみに離型性を低下させる処理を施すか、又は、下型１２のみに離型性を向上させる処理を施すかの何れかでもよい。

こうして、上型１１及び下型１２間に形成される成形空間としての第１のキャビティ１３に、供給装置１５により第１の樹脂１４が供給される。この第１の樹脂１４として、例えば紫外線硬化型樹脂等が用いられるが、その他、熱可塑性樹脂等を用いてもよい。

また、上型１１及び下型１２は、不図示の位置決め機構により夫々の型中心軸Ｏが高精度に一致するように位置決めされている。
図１Ｂは、下型１２に対し上型１１を接近移動させて第１の樹脂１４を成形する工程を示している。なお、上型１１に対して下型１２を接近移動させてもかまわない。この工程で、第１の樹脂１４が押圧されて変形し、第１の中間成形品１７’が成形される。この第１の中間成形品１７’の厚みは、上型１１及び下型１２間の距離で決定される。この距離は、不図示の制御部によって高精度に制御されるようになっている。

図１Ｃは、第１の中間成形品１７’を硬化させた後に（紫外線の照射又は冷却により）、下型１２のみを離型した状態を示している。この場合、前述したように、上型１１の平坦面１１ｂには離型性を低下させる微細凹凸部１１１が形成され、また、下型１２の平坦面１２ｂには離型性を向上させる処理が施されているため、第１の中間成形品１７’を硬化させてなる第１の光学部品１７は容易に下型１２から離型されて確実に上型１１に残ることになる。

この第１の光学部品１７は、下型１２との対向面側に２つの突出部１７ａ，１７ａが突出された形状をなしている。
次に、図２Ａは、対向配置された第２の一対の型としての上型２１及び下型２２の間に形成された第２のキャビティ２３に、第２の光学材料としての第２の樹脂２４を供給する工程を示している。なお、前述と同様に、ここでは第２の光学材料として樹脂を例として説明するが、特に樹脂に限定されるものではなく、例えばガラス等の光学材料であってもよい。

上型２１には、下型２２との対向面側に形成された非球面状の凹部２１ａと、その周囲に形成された平坦面２１ｂとを有している。これら凹部２１ａ及び平坦面２１ｂは、上型２１の成形面を形成している。また、凹部２１ａの光学軸は型中心軸Ｏと一致している。

下型２２には、上型２１との対向面側に形成された非球面状の凹部２２ａと、その周囲に形成された平坦面２２ｂとを有している。これら凹部２２ａ及び平坦面２２ｂは、下型２２の成形面を形成している。また、凹部２２ａの光学軸は型中心軸Ｏと一致している。

このため、結果として、上型２１の凹部２１ａの光学軸と下型２２の凹部２２ａの光学軸とは一致している。
ここで、上型２１の平坦面２１ｂには、離型性を向上させる処理が施されている。この離型性を向上させる処理として、例えばフッ素系離型材料や、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を上型２１の平坦面２１ｂにコートする処理が用いられている。なお、上型２１の凹部２１ａにも同様の処理を施してもよい。この表面処理は、上型２１に対して第２の樹脂２４の離型性を向上させる機能を有する。

また、図２ＡのＢ部拡大を示す図２Ｄに示すように、下型２２の平坦面２２ｂには離型性を低下させる処理（例えば微細凹凸部２２１）が施されている。この微細凹凸部２２１は、下型２２に対して第２の樹脂２４の離型性を低下させる機能を有する。なお、下型２２の凹部２２ａは光学素子の光学面を形成する面であるため、その表面には微細凹凸部２２１を形成しない。

こうして、上型２１及び下型２２の間に形成される成形空間としての第２のキャビティ２３に、供給装置２５により第２の樹脂２４が供給される。この第２の樹脂２４は第１の樹脂１４と同じ材料である場合もあり、また、異なる場合もある。

また、上型２１及び下型２２は、不図示の位置決め機構により夫々の型中心軸Ｏが高精度に一致するように位置決めされている。
図２Ｂは、下型２２に対し上型２１を接近移動させて第２の樹脂２４を成形する工程を示している。なお、この場合も上型２１に対して下型２２を接近移動させてもかまわない。この工程で、第２の樹脂２４が押圧されて変形し、第２の中間成形品２７’が成形される。この第２の中間成形品２７’の厚みは、上型２１及び下型２２間の距離で決定される。この距離は、不図示の制御部によって高精度に制御されるようになっている。

図２Ｃは、第２の中間成形品２７’を硬化させた後に（紫外線の照射又は冷却により）、上型２１のみを離型した状態を示している。この場合、前述したように、下型２２の平坦面２２ｂには離型性を低下させる微細凹凸部２２１が形成され、また、上型２１の平坦面２１ｂには離型性を向上させるための処理が施されているため、第２の中間成形品２７’を硬化させてなる第２の光学部品２７は容易に上型２１から離型されて確実に下型２２に残ることになる。

図３Ａは、第１の光学部品１７を保持した上型１１と、第２の光学部品２７を保持した下型２２とを、第１の光学部品１７と第２の光学部品２７とが接触するように対向配置した状態を示している。

そして、この接触した部分で第１の光学部品１７と第２の光学部品２７とが接合される。
すなわち、第１の光学部品１７の突出部１７ａ，１７ａが第２の光学部品２７に当接している。そして、この当接部に接着剤を塗布し、第１の光学部品１７と第２の光学部品２７とを接合している。なお、両者を接合する場合、接着剤による接着以外にも、例えば超音波溶着や熱溶着、レーザ溶着等により接合することができる。

この場合も、不図示の位置決め機構により、上型１１と下型２２の夫々の型中心軸Ｏが高精度に一致するように上型１１と下型２２とが位置決めされている。
図３Ｂは、第１の光学部品１７と第２の光学部品２７とを接合した後、上型１１と下型２２とを離型して積層光学部品３０を得る状態を示している。

得られた積層光学部品３０は、第１の光学部品１７と第２の光学部品２７とが所定間隔で接合された２層構造をなしている。
なお、本実施形態では、第１の光学部品１７から下型１２のみを離型し、第２の光学部品２７から上型２１のみを離型して、第１の光学部品１７と第２の光学部品２７とを接合した場合について説明したが、これに限らない。

例えば、第１の光学部品１７から上型１１のみを離型し、第２の光学部品２７から下型２２のみを離型して、上型２１と下型１２との間で第１の光学部品１７と第２の光学部品２７とを接合してもよい。この場合は、離型性を向上又は低下させるための処理は前述した場合と逆になる。

また、本実施形態において、第１の光学部品１７及び第２の光学部品２７の少なくとも１つの光学面に反射防止構造を形成するとよい。この反射防止構造は、光学面にコーティング膜を形成したり、光学面の表面を微細凹凸構造に加工したりして形成することができる。この反射防止構造により、入射する光の反射を防止してフレアの発生等を抑制することができる。

さらに、例えば、上型１１及び下型１２（又は上型２１及び下型２２）の少なくとも一方の型をガラス等の光学材料で構成するとよい。型を光学材料で構成することにより型に光学機能を付与させ、第１の光学部品１７または第２の光学部品２７を離型させずに製造することで、型を使った積層光学部品を得ることができる。

以上説明したように、本実施形態においては、第１の光学部品１７と第２の光学部品２７を別々に成形し、第１の光学部品１７を保持する上型１１と第２の光学部品２７を保持する下型２２とを、第１の光学部品１７と第２の光学部品２７とが接触するように対向配置して接着剤等で接合した。

この際、不図示の位置決め機構により、上型１１と下型２２の夫々の型中心軸Ｏが高精度に一致するように上型１１と下型２２とが位置決めされている。このため、第１の光学部品１７と第２の光学部品２７の光学面の相対位置ズレをなくすことができる。

これにより、第１の樹脂１４及び第２の樹脂２４の収縮及び製造上の誤差を最小限にし、高精度な積層光学部品３０を得ることができる。
［第２の実施の形態］
図４〜図６は、第２の実施の形態の積層光学部品の製造工程を示す。本実施形態では、第１の一対の型３１，３２の間に形成された第１のキャビティ３３と、第２の一対の型４１，４２の間に形成された第２のキャビティ４３とを、夫々アレー状に複数設けたものである。

図４Ａは、対向配置された第１の一対の型としての上型３１及び下型３２の間に形成された複数の第１のキャビティ３３の夫々に、第１の光学材料としての第１の樹脂３４を供給する工程を示している。なお、第１の光学材料として樹脂を例として説明するが、特に樹脂に限定されるものではなく、例えばガラス等の光学材料であってもよい。

上型３１には、下型３２との対向面側に形成された非球面状の凹部３１ａ、その周囲に形成された中間平面３１ｂ、さらにその周囲に段差を介して形成された平坦面３１ｃ、が対をなして複数設けられている。これら凹部３１ａ、中間平面３１ｂ、及び平坦面３１ｃは、上型３１の成形面を形成している。なお、図示しないが、上型１１の中間平面３１ｂ及び平坦面３１ｃには、離型性を低下させる処理（例えば微細凹凸部）が施されている。この微細凹凸部は、第１の実施の形態で説明したものと同様である。

下型３２には、上型３１との対向面側に形成された一対の溝部３２ａ，３２ａと、その周囲に形成された平坦面３２ｂと、が対をなして複数設けられている。これら溝部３２ａ及び平坦面３２ｂは、下型３２の成形面を形成している。また、複数の一対の溝部３２ａ，３２ａは、上型１１の凹部３１ａの光学軸に一致する中心軸Ｏを中心として左右対称に形成されている。

下型３２の平坦面３２ｂには、離型性を向上させるための表面処理が施されている。この表面処理は、第１の実施の形態で説明したものと同様である。
こうして、上型３１及び下型３２間に形成される成形空間としての第１のキャビティ３３に、供給装置３５により第１の樹脂３４が供給される。この第１の樹脂３４としては、紫外線硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、又はガラス等が用いられる。

また、上型１１の凹部３１ａの光学軸に一致する中心軸Ｏと、下型３２の一対の溝部３２ａ，３２ａの対称軸とは、不図示の位置決め機構により高精度に一致するように位置決めされている。

図４Ｂは、下型３２に対し上型３１を接近移動させて第１の樹脂３４を成形する工程を示している。
この工程で、第１の樹脂３４が押圧されて変形し、第１の中間成形品３７’が成形される。また、隣接する第１の中間成形品３７’は、薄肉の連結部３８により連結されている。これにより、複数の第１の中間成形品３７’はアレー状につながって形成されている。

図４Ｃは、複数の第１の中間成形品３７’を硬化させた後に（紫外線の照射又は冷却により）、下型３２のみを離型した状態を示している。この場合、前述したように、上型３１の中間平面３１ｂ及び平坦面３１ｃには離型性を低下させるための微細凹凸部が形成され、また、下型３２の平坦面３２ｂには離型性を向上させるための処理が施されているため、第１の中間成形品３７’を硬化させてなる第１の光学部品３７は離型時に確実に上型３１に残ることになる。

この第１の光学部品３７は、下型３２との対向面側に突出部３７ａ，３７ａが突出された形状をなしている。
図５Ａは、対向配置された第２の一対の型としての上型４１及び下型４２の間に形成された複数の第２のキャビティ４３の夫々に、第２の光学材料としての第２の樹脂４４を供給する工程を示している。なお、第２の光学材料として樹脂を例として説明するが、特に樹脂に限定されるものではなく、例えばガラス等の光学材料であってもよい。

上型４１には、下型４２との対向面側に形成された非球面状の凸部４１ａと、その周囲に形成された平坦面４１ｂとを有している。これら凸部４１ａ及び平坦面４１ｂは、上型４１の成形面を形成している。この上型４１の凸部４１ａ及び平坦面４１ｂには、第１の実施の形態で説明したと同様に、離型性を向上させるための処理が施されている。

下型４２には、上型４１との対向面側に形成された非球面状の凹部４２ａと、その周囲に形成された平坦面４２ｂとを有している。これら凹部４２ａ及び平坦面４２ｂは、下型４２の成形面を形成している。また、この凹部４２ａの光学軸は、上型４１の凸部４１ａの光学軸に一致する中心軸Ｏと同軸に配置されている。また、下型４２の平坦面４２ｂには、第１の実施の形態で説明したと同様に、離型性を低下させるための処理（不図示の微細凹凸部）が施されている。

こうして、上型４１及び下型４２の間に形成される成形空間としての第２のキャビティ４３に、供給装置４５により第２の樹脂４４が供給される。
また、上型４１の凸部４１ａの光学軸に一致する中心軸Ｏと、下型４２の凹部４２ａの光学軸とは、不図示の位置決め機構により高精度に一致するように位置決めされている。

図５Ｂは、下型４２に対し上型４１を接近移動させて第２の樹脂４４を成形する工程を示している。この工程で、第２の樹脂４４が押圧されて変形し、第２の中間成形品４７’が成形される。また、隣接する第２の中間成形品４７’は薄肉の連結部４８により連結されている。これにより、複数の第２の中間成形品４７’はアレー状につながって形成されている。

図５Ｃは、複数の第２の中間成形品４７’を硬化させた後に（紫外線の照射又は冷却により）、上型４１のみを離型した状態を示している。この場合、前述したように、下型４２の平坦面４２ｂには離型性を低下させるための処理が施され、また、上型４１の平坦面４１ｂには離型性を向上させるための処理が施されているため、第２の中間成形品４７’を硬化させてなる第２の光学部品４７は離型時に確実に下型４２に残ることになる。

複数の第２の光学部品４７は、上型４１との対向面側に複数の凹部４９を有し、これらの凹部４９が連結部４８によりアレー状につながった形状をなしている。
図６Ａは、複数の第１の光学部品３７を保持した上型３１と、複数の第２の光学部品４７を保持した下型４２とを、第１の光学部品３７が第２の光学部品４７に接触するように対向配置した状態を示している。

そして、この接触した部分で複数の第１の光学部品３７と複数の第２の光学部品４７とが接合される。
すなわち、第１の光学部品３７の突出部３７ａ，３７ａが第２の光学部品４７の連結部４８に当接している。そして、この当接部に接着剤を塗布し、第１の光学部品３７と第２の光学部品４７とを接合している。なお、両者を接合する場合、接着剤による接着以外にも超音波溶着や熱溶着、レーザ溶着により接合することもできる。

この場合も、不図示の位置決め機構により、第１の光学部品３７の光学軸に一致する中心軸Ｏと、第２の光学部品４７の光学軸に一致する中心軸Ｏとが高精度に一致するように上型３１と下型４２とが位置決めされている。

図６Ｂは、複数の第１の光学部品３７と複数の第２の光学部品４７とを接合した後、上型３１と下型４２とを離型してアレー状につながった積層光学部品５０を得る状態を示している。

得られた積層光学部品５０は、第１の光学部品３７と第２の光学部品４７とが所定間隔で接合された２層構造をなしている。
さらに、図６Ｃは、アレー状につながった第１の光学部品３７の連結部３８及び第２の光学部品４７の連結部４８を、不図示の切断装置により切断して得られた単体の積層光学部品１５０を示している。この場合、切断されるのは連結部３８、４８なので、切断された単体の積層光学部品１５０の光学機能面に影響を与えることはない。

また、第１の光学部品３７と第２の光学部品４７とは、突出部３７ａと連結部３８で既に接合されており、切断はその外側でなされるため、切断により第１の光学部品３７と第２の光学部品４７とが分離することはない。

なお、切断装置としては、固定砥粒を用いたダイサーや、切断刃を用いたもの、レーザ光を用いたもの、イオンビームを用いたもの等が考えられる。
なお、本実施形態では、第１の光学部品３７から下型３２のみを離型し、第２の光学部品４７から上型４１のみを離型して、第１の光学部品３７と第２の光学部品４７とを接合した場合について説明したが、これに限らない。

例えば、第１の光学部品３７から上型３１のみを離型し、第２の光学部品４７から下型４２のみを離型して、上型４１と下型３２との間で第１の光学部品３７と第２の光学部品４７とを接合してもよい。この場合は、離型性を向上又は低下させるための処理は前述した場合と逆になる。

また、本実施形態では、第１のキャビティ３３と第２のキャビティ４３とを夫々連結部３８、４８を介してアレー状に複数つなげ、これに応じて第１の光学部品３７と第２の光学部品４７を複数形成する場合について説明したが、これに限らない。

例えば、複数の第１の光学部品３７及び複数の第２の光学部品４７を、いずれも独立して形成してもよい。この場合は連結部３８、４８を設ける必要はない。独立して形成することにより、切断工程が不要になるとともに、連結部３８、４８による歪の影響を受けなくなる。

本実施形態によれば、複数の第１の光学部品３７と複数の第２の光学部品４７の両方に、光学部品３７，４７がアレー状につながるように連結部３８，４８を形成したので、単体の光学部品を成形する場合に比較して一度に多数の光学部品を得ることができる。これにより、製造コストを低減することができる。
［第３の実施の形態］
図７〜図１０は、第３の実施の形態の積層光学部品の製造工程を示す。本実施形態では、３層の積層光学部品を製造するものである。

図７Ａは、対向配置された第１の一対の型としての上型５１及び下型５２の間に形成された第１のキャビティ５３に、第１の光学材料としての第１の樹脂５４を供給する工程を示している。なお、第１の光学材料として樹脂を例として説明するが、特に樹脂に限定されるものではなく、例えばガラス等の光学材料であってもよい。

上型５１には、下型５２との対向面側に形成された非球面状の凹部５１ａと、その周囲に形成された平坦面５１ｂとを有している。これら凹部５１ａ及び平坦面５１ｂは、上型５１の成形面を形成している。また、凹部５１ａの光学軸は型中心軸Ｏと一致している。なお、図示しないが、上型５１の平坦面５１ｂには離型性を低下させるための処理（微細凹凸部）が施されている。

下型５２には、上型５１との対向面側に形成された一対の溝部５２ａ，５２ａと、その周囲に形成された平坦面５２ｂとを有している。これら溝部５２ａ，５２ａ及び平坦面５２ｂは、下型５２の成形面を形成している。また、溝部５２ａ，５２ａは、型中心軸Ｏを中心として左右対称な位置に形成されている。

これにより、上型５１の凹部５１ａの光学軸と下型５２の２つの溝部５２ａ，５２ａの対称軸とは一致している。なお、第１の実施の形態と同様、溝部５２ａは型中心軸Ｏの周りに４個形成されている。また、下型５２の平坦面５２ｂには、離型性を向上させるための処理が施されている。こうして、上型５１及び下型５２の間に形成される成形空間としての第１のキャビティ５３に、供給装置５５により第１の樹脂５４が供給される。

また、上型５１及び下型５２は、不図示の位置決め機構により夫々の型中心軸Ｏが高精度に一致するように位置決めされている。
図７Ｂは、下型５２に対し上型５１を接近移動させて第１の樹脂５４を成形する工程を示している。

この工程で、第１の樹脂５４が押圧されて変形し、第１の中間成形品５７’が成形される。
図７Ｃは、第１の中間成形品５７’を硬化させた後に（紫外線の照射又は冷却により）、下型５２のみを離型した状態を示している。この場合、前述したように、上型５１の平坦面５１ｂには離型性を低下させるための処理が施され、また、下型５２の平坦面５２ｂには離型性を向上させるための処理が施されているため、第１の中間成形品５７’を硬化させてなる第１の光学部品５７は離型時に確実に上型５１に残ることになる。

この第１の光学部品５７は、下型５２との対向面側に２つの突出部５７ａ，５７ａが突出された形状をなしている。
次に、図８Ａは、対向配置された第２の一対の型としての上型６１及び下型６２の間に形成される第２のキャビティ６３に、第２の光学材料としての第２の樹脂６４を供給する工程を示している。なお、第２の光学材料として樹脂を例として説明するが、特に樹脂に限定されるものではなく、例えばガラス等の光学材料であってもよい。

上型６１には、下型６２との対向面側の中央に形成された非球面状の凸部６１ａと、その周囲に形成された平坦面６１ｂとを有している。これら凸部６１ａ及び平坦面６１ｂは、上型６１の成形面を形成している。また、凸部６１ａの光学軸は型中心軸Ｏと一致している。この上型６１の平坦面６１ｂには、不図示の離型性を低下させるための処理（微細凹凸部）が施されている。

下型６２には、上型６１との対向面側に形成された非球面状の凹部６２ａ、この凹部６２ａを挟んで左右対称に形成された溝部６２ｂ，６２ｂ、及び凹部６２ａ等の周囲に形成された平坦面６２ｃを有している。これら凹部６２ａ、溝部６２ｂ、及び平坦面６２ｃは、下型６２の成形面を形成している。また、この凹部６２ａの光学軸は、型中心軸Ｏと同軸に配置されている。さらに、平坦面６２ｃには離型性を向上させるための処理が施されている。

こうして、上型６１及び下型６２の間に形成される成形空間としての第２のキャビティ６３に、供給装置６５により第２の樹脂６４が供給される。
また、上型６１及び下型６２は、不図示の位置決め機構により夫々の型中心軸Ｏが高精度に一致するように位置決めされている。

図８Ｂは、下型６２に対し上型６１を接近移動させて第２の樹脂６４を成形する工程を示している。この工程で、第２の樹脂６４が押圧されて変形し、第２の中間成形品６７’が成形される。

図８Ｃは、第２の中間成形品６７’を硬化させた後に（紫外線の照射又は冷却により）、下型６２のみを離型した状態を示している。この場合、前述したように、上型６１の平坦面６１ｂには離型性を低下させるための処理が施され、また、下型６２の平坦面６２ｃには離型性を向上させるための処理が施されているため、第２の中間成形品６７’を硬化させてなる第２の光学部品６７は離型時に確実に上型６１に残ることになる。

この第２の光学部品６７は、下型６２との対向面側の中央に凸部６７ａとその周囲に２つの突出部６７ｂ，６７ｂが突出した形状をなしている。
次に、図９Ａは、対向配置された第３の一対の型としての上型７１及び下型７２の間に形成される第３のキャビティ７３に、第３の光学材料としての第３の樹脂７４を供給する工程を示している。なお、第３の光学材料として樹脂を例として説明するが、特に樹脂に限定されるものではなく、例えばガラス等の光学材料であってもよい。

上型７１には、下型７２との対向面側に形成された非球面状の凸部７１ａと、その周囲に形成された平坦面７１ｂとを有している。これら凸部７１ａ及び平坦面７１ｂは、上型７１の成形面を形成している。また、凸部７１ａの光学軸は型中心軸Ｏと一致している。この上型７１の平坦面７１ｂには、離型性を向上させるための処理が施されている。

下型７２には、上型７１との対向面側の中央に形成された非球面状の凹部７２ａと、その周囲に形成された平坦面７２ｂとを有している。これら凹部７２ａ及び平坦面７２ｂは、下型７２の成形面を形成している。また、この凹部７２ａの光学軸は、型中心軸Ｏと一致している。さらに、平坦面７２ｂには離型性を低下させるための処理が施されている。

こうして、上型７１及び下型７２の間に形成される成形空間としての第３のキャビティ７３に、供給装置７５により第３の樹脂７４が供給される。
また、上型７１及び下型７２は、不図示の位置決め機構により夫々の型中心軸Ｏが高精度に一致するように位置決めされている。

図９Ｂは、下型７２に対し上型７１を接近移動させて第３の樹脂７４を成形する工程を示している。この工程で、第３の樹脂７４が押圧されて変形し、第３の中間成形品７７’が成形される。

図９Ｃは、第３の中間成形品７７’を硬化させた後に（紫外線の照射又は冷却により）、下型７２のみを離型した状態を示している。この場合、前述したように、下型７２の平坦面７２ｂには離型性を低下させるための処理が施され、また、上型７１の平坦面７１ｂには離型性を向上させるための処理が施されているため、第３の中間成形品７７’を硬化させてなる第３の光学部品７７は離型時に確実に下型７２に残ることになる。

この第３の光学部品７７は、上型７１との対向面側に凹部７８を有する形状をなしている。
図１０Ａは、第２の光学部品６７を保持した上型６１と、第３の光学部品７７を保持した下型７２とを、第２の光学部品６７が第３の光学部品７７に接触するように対向配置した状態を示している。

そして、この接触した部分で第２の光学部品６７と第３の光学部品７７とが接合される。
すなわち、第２の光学部品６７の突出部６７ｂ，６７ｂが第３の光学部品７７に当接している。そして、この当接部に接着剤を塗布し、第２の光学部品６７と第３の光学部品７７とを接合している。なお、両者を接合する場合、接着剤による接着以外にも超音波溶着や熱溶着、レーザ溶着等により接合することもできる。

この場合も、不図示の位置決め機構により夫々の型中心軸Ｏが高精度に一致するように上型６１と下型７２とが位置決めされている。
図１０Ｂは、第２の光学部品６７と第３の光学部品７７とを接合した後、上型６１のみを離型する工程を示している。

なお、第２の光学部品６７と第３の光学部品７７とを接合したものから上型６１のみを離型できるようにするため、例えば上型６１の平坦面６１ｂに形成した微細凹凸部は、下型７２の平坦面７２ｂに形成した微細凹凸部よりも離型性をよくしておくとよい。

図１０Ｃは、第２の光学部品６７と第３の光学部品７７が接合されたものが下型７２に接触している状態で、第２の光学部品６７に第１の光学部品５７の突出部５７ａが接触するように対向配置した状態を示している。

そして、この接触した部分で第２の光学部品６７と第１の光学部品５７とを接合する。
すなわち、第１の光学部品５７の突出部５７ａ，５７ａが第２の光学部品６７に当接している。そして、この当接部に接着剤を塗布し、第２の光学部品６７と第１の光学部品５７とを接合している。なお、両者を接合する場合、接着剤による接着以外にも超音波溶着や熱溶着、レーザ溶着等により接合することもできる。

この場合も、不図示の位置決め機構により、上型５１と下型７２の型中心軸Ｏが高精度に一致するように上型５１と下型７２とが位置決めされている。
図１０Ｄは、第１の光学部品５７と第２の光学部品６７とを接合した後、上型５１と下型７２を離型して、第１の光学部品５７と第２の光学部品６７と第３の光学部品７７からなる３層の積層光学部品８０を得る状態を示している。

なお、本実施形態では、第２の光学部品６７と第３の光学部品７７とを接合した後、次に第１の光学部品５７を接合した場合について説明したが、接合順序はこれに限らない。例えば、第１の光学部品５７と第２の光学部品６７とを接合した後、次に第３の光学部品７７を接合してもよい。また、本実施形態では３層の積層光学部品について説明したが、４層以上の積層光学部品を製造する場合も同様である。

本実施形態によれば、第１の光学部品５７、第２の光学部品６７、及び第３の光学部品７７を別々に成形し、まず第２の光学部品６７と第３の光学部品７７とを接合し、さらに第２の光学部品６７に第１の光学部品５７を接合して３層構造としたので、各光学材料の収縮及び製造上の誤差を最小限にし、高精度な３層の積層光学部品８０を得ることができる。

この際、不図示の位置決め機構により、上型６１と下型７２の夫々の型中心軸Ｏが高精度に一致するように位置決めされ、さらに、上型５１と下型７２の夫々の型中心軸Ｏが高精度に一致するように位置決めされている。このため、第１の光学部品５７、第２の光学部品６７、第３の光学部品７７の光学面の相対位置ズレをなくすことができる。

なお、第３の実施の形態では、３層からなる積層光学部品の製造方法について示したが、４層以上からなる積層光学部品についても同様な製造方法で製造できることは言うまでもない。

１１ 上型
１１ａ 凹部
１１ｂ 平坦面
１１１ 微細凹凸部
１２ 下型
１２ａ 溝部
１２ｂ 平坦面
１３ 第１のキャビティ
１４ 第１の樹脂
１５ 供給装置
１７ 第１の光学部品
１７ａ 突出部
１７’ 第１の中間成形品
２１ 上型
２１ａ 凹部
２１ｂ 平坦面
２２ 下型
２２ａ 凹部
２２ｂ 平坦面
２２１ 微細凹凸部
２３ 第２のキャビティ
２４ 第２の樹脂
２５ 供給装置
２７ 第２の光学部品
２７’ 第２の中間成形品
３０ 積層光学部品
３１ 上型
３１ａ 凹部
３１ｂ 中間平面
３１ｃ 平坦面
３２ 下型
３２ａ 溝部
３２ｂ 平坦面
３３ 第１のキャビティ
３４ 第１の樹脂
３５ 供給装置
３７ 第１の光学部品
３７ａ 突出部
３７’ 第１の中間成形品
３８ 連結部
４１ 上型
４１ａ 凸部
４１ｂ 平坦面
４２ 下型
４２ａ 凹部
４２ｂ 平坦面
４３ 第２のキャビティ
４４ 第２の樹脂
４５ 供給装置
４７ 第２の光学部品
４８ 連結部
４９ 凹部
５０ 積層光学部品
５１ 上型
５１ａ 凹部
５１ｂ 平坦面
５２ 下型
５２ａ 溝部
５２ｂ 平坦面
５３ 第１のキャビティ
５４ 第１の樹脂
５５ 供給装置
５７ 第１の光学部品
５７ａ 突出部
５７’ 第１の中間成形品
６１ 上型
６１ａ 凸部
６１ｂ 平坦面
６２ 下型
６２ａ 凹部
６２ｂ 溝部
６２ｃ 平坦面
６３ 第２のキャビティ
６４ 第２の樹脂
６５ 供給装置
６７ 第２の光学部品
６７ａ 凸部
６７ｂ 突出部
６７’ 第２の中間成形品
７１ 上型
７１ａ 凸部
７１ｂ 平坦面
７２ 下型
７２ａ 凹部
７２ｂ 平坦面
７３ 第３のキャビティ
７４ 第３の樹脂
７５ 供給装置
７７ 第３の光学部品
７７’ 第３の中間成形品
７８ 凹部
７９ ２層の積層光学部品
８０ ３層の積層光学部品
１５０ 積層光学部品

Claims (10)

1. 複数の光学部品を積層してなる積層光学部品の製造方法において、
   対向配置された第１の一対の型の間に形成された第１のキャビティに第１の光学材料を供給する工程と、
   前記第１の一対の型により前記第１の光学材料を成形して第１の光学部品を形成する工程と、
   前記第１の光学部品から前記第１の一対の型の一方のみを離型する工程と、
   対向配置された第２の一対の型の間に形成された第２のキャビティに第２の光学材料を供給する工程と、
   前記第２の一対の型により前記第２の光学材料を成形して第２の光学部品を形成する工程と、
   前記第２の光学部品から前記第２の一対の型の一方のみを離型する工程と、
   前記第１の光学部品を保持する前記第１の一対の型の他方と、前記第２の光学部品を保持する前記第２の一対の型の他方とを、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品とが接触するように対向配置する工程と、
   前記接触した部分で前記第１の光学部品と前記第２の光学部品とを接合する工程と、を有する
   ことを特徴とする積層光学部品の製造方法。
2. 前記第１のキャビティと前記第２のキャビティとを夫々アレー状に複数設け、これに応じて前記第１の光学部品と前記第２の光学部品をともに複数形成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の積層光学部品の製造方法。
3. 複数の前記第１の光学部品及び複数の前記第２の光学部品をいずれも独立して形成する
   ことを特徴とする請求項２に記載の積層光学部品の製造方法。
4. 複数の前記第１の光学部品と複数の前記第２の光学部品の少なくともいずれかに、光学部品がアレー状につながるように連結部を形成する
   ことを特徴とする請求項２に記載の積層光学部品の製造方法。
5. 前記連結部を切断する工程をさらに有する
   ことを特徴とする請求項４に記載の積層光学部品の製造方法。
6. 前記第１の一対の型の一方及び前記第２の一対の型の一方に、離型性を向上させる処理を施す
   ことを特徴とする請求項１に記載の積層光学部品の製造方法。
7. 前記第１の一対の型の他方及び前記第２の一対の型の他方に、離型性を低下させる処理を施す
   ことを特徴とする請求項１に記載の積層光学部品の製造方法。
8. 前記第１の光学部品及び前記第２の光学部品の少なくとも１つの光学面に反射防止構造を形成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の積層光学部品の製造方法。
9. 前記第１の一対の型の少なくとも一方の型、又は前記第２の一対の型の少なくとも一方の型が光学材料で構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の積層光学部品の製造方法。
10. 複数の光学部品を積層してなる積層光学部品の製造方法において、
    対向配置された第１の一対の型の間に形成された第１のキャビティに第１の光学材料を供給する工程と、
    前記第１の一対の型により前記第１の光学材料を成形して第１の光学部品を形成する工程と、
    前記第１の光学部品から前記第１の一対の型の一方のみを離型する工程と、
    対向配置された第２の一対の型の間に形成された第２のキャビティに第２の光学材料を供給する工程と、
    前記第２の一対の型により前記第２の光学材料を成形して第２の光学部品を形成する工程と、
    前記第２の光学部品から前記第２の一対の型の一方のみを離型する工程と、
    対向配置された第３の一対の型の間に形成された第３のキャビティに第３の光学材料を供給する工程と、
    前記第３の一対の型により前記第３の光学材料を成形して第３の光学部品を形成する工程と、
    前記第３の光学部品から前記第３の一対の型の一方のみを離型する工程と、
    前記第１の光学部品を保持する前記第１の一対の型の他方と、前記第２の光学部品を保持する前記第２の一対の型の他方と、前記第３の光学部品を保持する前記第３の一対の型の他方の３つの型のうち、いずれか２つの型を、当該２つの型が保持している２つの光学部品が接触するように対向配置して当該２つの光学部品を接合する工程と、
    接合された前記２つの光学部品から前記２つの型のいずれかのみを離型する工程と、
    次に接合した前記２つの光学部品に接触するように残りの光学部品を対向配置して接合する工程と、を有する
    ことを特徴とする積層光学部品の製造方法。

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