JP2019104140A - Plastic optical element, mold for manufacturing plastic optical element, and method for manufacturing the mold - Google Patents

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克夫 川嶋
Katsuo Kawashima
克夫 川嶋
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Abstract

To provide a plastic optical element of high quality which has high form accuracy and can effectively suppress internal reflection inside, a mold for manufacturing the optical element, and a method of manufacturing the mold.SOLUTION: In order to achieve this object, a plastic optical element is provided with an optical surface and an edge surface located on an outer periphery of the optical surface, and the edge surface is an optical element-side rough surface provided with irregular asperity shape, and the optical surface is made of a plastic optical element or the like characterized in that a surface roughness Ra measured by a noncontact three-dimensional surface texture measuring apparatus is 20 nm or less. Further, in a production of a mold for plastic optical element production, an optical element molding surface of a fixed core and a movable core constituting a mold for plastic optical element production are roughened by sandblasting, and after the roughening, optical surface forming regions of the fixed core and the movable core are subjected to a lathe turning processing using a polycrystalline diamond bite or the like.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光学機器に用いるプラスチック光学素子、プラスチック光学素子の製造用金型及びその金型の製造方法に関する。   The present invention relates to a plastic optical element used for an optical device, a mold for manufacturing the plastic optical element, and a method for manufacturing the mold.

カメラ等の撮像装置、車載用撮像装置等の光学機器に組み込むレンズは、被写体側から入射する光線を、光学設計どおりに屈折させ、像面側に向けて出射することが求められる。ところが、当初の光学設計に反し、レンズのコバ面等で1回以上の内面反射を行った後に出射する光線が発生する場合がある。このようにレンズ内で内面反射した光線は、ゴーストやフレア等を発生させる原因となり、本来の光学機器の機能を阻害し、結像品質を低下させるため、不要な光線である。よって、光学素子には、レンズ内で内面反射する光線を、可能な限り防止することが求められてきた。   A lens incorporated in an imaging apparatus such as a camera or an optical apparatus such as an in-vehicle imaging apparatus is required to refract light incident from the object side as the optical design and emit it toward the image plane side. However, contrary to the original optical design, there may be a case where a ray of light is emitted after performing one or more internal reflections on the edge of the lens or the like. A light beam internally reflected in the lens as described above is an unnecessary light beam because it causes ghosts, flares, and the like, impairs the function of the original optical device, and degrades the imaging quality. Therefore, it has been required for the optical element to prevent light rays internally reflected in the lens as much as possible.

このような課題を解決しようとして、従来は、有害光を反射する部分に筆等を用いて反射防止の塗料(例えば、黒色つや消し塗料)を、手作業で塗布する「墨塗り」を行っていた。この墨塗り作業は、墨塗り範囲にばらつきがあり、レンズ面と墨塗り範囲との境界位置を精度良く仕上げることが困難であった。また、墨塗り工程は、レンズ製造後に行うため工数が増加し、製造コストの上昇を招くという問題があった。   In an effort to solve such a problem, conventionally, "painting" was performed by manually applying an anti-reflection paint (for example, a black matting paint) using a brush or the like to a part that reflects harmful light . In this redaction operation, the redaction range varies, and it is difficult to finish the boundary position between the lens surface and the redaction range with high accuracy. In addition, since the inking process is performed after lens production, the number of man-hours increases, and there is a problem that the manufacturing cost is increased.

そこで、墨塗りの問題を解決するために、樹脂成形加工法でプラスチック光学素子を製造する場合には、予め有害光を反射する部分の金型表面に、光の反射を低減させる目的で粗面処理を行い、成形レンズ表面に光学面と粗面とを同時に転写する方法が用いられている。このレンズ成形用金型を用いた粗面処理方法の一つに、サンドブラスト法がある。この場合、金型の光学面形成領域と粗面との境界位置の精度確保のため、金型の駒径全面をサンドブラスト法で粗面加工を行う。そして、この金型の光学面形成領域となる範囲のみを超精密加工機を用いて旋削加工することにより平滑面とし、光学面形成領域と粗面との双方を備える光学素子を得るための金型加工法が知られている。確かに、この金型を用いれば、墨塗加工を省略できる。   Therefore, in order to solve the problem of blackening, when manufacturing a plastic optical element by a resin molding method, rough surface is used to reduce light reflection on the mold surface of the part that reflects harmful light in advance. A method is used in which processing is performed to simultaneously transfer the optical surface and the rough surface to the surface of the molded lens. The sand blasting method is one of the roughening methods using this lens molding die. In this case, in order to ensure the accuracy of the boundary position between the optical surface forming region of the mold and the rough surface, roughening processing is performed on the entire surface of the die diameter of the mold by the sand blast method. Then, only the range to be the optical surface forming region of the mold is turned by using an ultra-precision processing machine to make a smooth surface, and a gold for obtaining an optical element having both the optical surface forming region and the rough surface. Mold processing methods are known. Certainly, using this mold, it is possible to omit the painting process.

しかしながら、金型の駒径全面にサンドブラスト法で粗面加工を行う方法では、その後、金型の光学面形成領域となる範囲のみを超精密加工機を用いて旋削加工する場合に、サンドブラスト法で形成された粗面の旋削によってダイヤモンドバイトの刃先に欠損(チッピング)が発生する確率が高い。この欠損したダイヤモンドバイトで光学面形成領域を加工すると、レンズ成形用金型の光学面形成領域に局所的な面粗れが発生する場合がある。一般に、ダイヤモンドバイトの欠損により形成された光学面形成領域の局所的な面粗れ部は、表面粗さRaが50nm程度となり、良好な品質の光学素子を得ることができなくなるため好ましくない。   However, in the method of roughening the entire die diameter of the mold by sandblasting, the sandblasting is used to turn only the area that will be the optical surface forming area of the mold using an ultra-precision processing machine. There is a high probability that chipping of the cutting edge of the diamond cutting tool occurs due to the turning of the formed rough surface. When the optical surface forming region is processed with this broken diamond bit, local surface roughness may occur in the optical surface forming region of the lens molding die. In general, the local surface roughness portion of the optical surface forming region formed by the diamond bite breakage is not preferable because the surface roughness Ra becomes about 50 nm and it becomes impossible to obtain an optical element of good quality.

そこで、事後的に行われる金型の光学形成面の旋削加工を不要とするものとして、例えば、特許文献1に示すレンズ成形用金型や、特許文献2に示す粗面加工システムがある。特許文献1には、レンズの光学面に転写される鏡面を備えた鏡面駒と、鏡面駒の周囲に形成され、レンズのフランジ部を形成するフランジ形成面を備えたレンズ成形用金型が開示されている。このフランジ形成面には、レンズのフランジ面を粗化するため、研削加工痕を断続的に並べて形成している。   Therefore, for example, a lens molding die shown in Patent Document 1 and a surface roughening system shown in Patent Document 2 are examples of devices that do not require turning of the optical forming surface of the die to be performed later. Patent Document 1 discloses a lens molding die having a mirror surface piece provided with a mirror surface transferred to the optical surface of the lens, and a flange forming surface formed around the mirror surface piece and forming a flange portion of the lens. ing. Grinding marks are intermittently formed on the flange formation surface in order to roughen the flange surface of the lens.

また、特許文献2には、プラスチック光学素子の製造の際に、当該プラスチック光学素子製造用金型の主形状加工用のNCデータに、有害光の発生を防止する領域においてのみ、所定の周期で加工信号(ON)と未加工信号(OFF)とを交互に発するパルスデータ(粗面加工用データ)を組み込み、加工機をフィードバック制御して、レンズ成形用金型に粗面加工して、この表面を光学素子に転写し、光学面と粗面との双方を備える光学素子を得る方法が開示されている。   Further, according to Patent Document 2, when manufacturing a plastic optical element, NC data for processing the main shape of the mold for manufacturing a plastic optical element only has a predetermined cycle in a region that prevents generation of harmful light. The pulse data (data for rough surface processing) alternately emitting the processing signal (ON) and the raw signal (OFF) is incorporated, and the processing machine is feedback-controlled to roughen the lens forming mold, and this processing is performed. A method is disclosed for transferring a surface to an optical element to obtain an optical element comprising both an optical surface and a rough surface.

特開2008−194995号公報JP, 2008-194995, A 特開2012−121122号公報JP 2012-121122 A

しかしながら、特許文献1に開示のレンズ成形用金型では、レンズのフランジ部を形成するフランジ形成面が、レンズの光学面に転写される鏡面駒とは異なる部材で構成されているため、鏡面駒の周縁部とフランジ形成面との間に少なからず隙間が存在する。そのため、この鏡面駒とフランジ形成面とを用いて、成形レンズ表面に光学面と粗面とを同時に転写すると、レンズの光学面と粗面との境界は、所定の幅をもった境界領域となる。当該境界領域は広くなるほど、レンズ内で内面反射する光線を抑制する効果が不十分となり、設計どおりの光学機器機能、結像品質を得ることが困難となる。   However, in the lens molding die disclosed in Patent Document 1, since the flange forming surface forming the flange portion of the lens is constituted by a member different from the mirror surface piece to be transferred to the optical surface of the lens, There is not a small gap between the peripheral portion and the flange forming surface. Therefore, when the optical surface and the rough surface are simultaneously transferred to the surface of the molded lens using this mirror surface piece and the flange forming surface, the boundary between the optical surface of the lens and the rough surface has a boundary area with a predetermined width. Become. As the boundary area becomes wider, the effect of suppressing the internally reflected light in the lens becomes insufficient, and it becomes difficult to obtain the designed optical device function and imaging quality.

一方、特許文献2に開示の方法を採用すると、当該プラスチック光学素子製造用金型の表面加工にNCデータを用いているため、旋削加工により創成される粗面は、周期性がある凹凸形状となる。この場合、成形レンズの光学面と粗面との境界は、周期性を持って蛇行した凹凸形状となるため、特許文献1の場合と同様、所定の幅を持った境界領域となる。NCプログラムによっても異なるが、規則性をもって粗面加工が行われることで、旋削深さが深くなるほど、境界領域の幅が広くなる傾向にある。周期性のある境界領域が広くなると、レンズ内に回折成分が残りやすく、完全散乱とすることは困難となる。よって、NCデータを用いた粗面加工方法の場合であっても、レンズ内で内面反射する光線を抑制する効果が不十分となり、設計どおりの光学機器機能、結像品質を得ることが困難であった。   On the other hand, when the method disclosed in Patent Document 2 is used, NC data is used to process the surface of the plastic optical element manufacturing mold, so that the rough surface created by turning has a periodic uneven shape and Become. In this case, since the boundary between the optical surface of the molded lens and the rough surface has a concavo-convex shape meandering with periodicity, it becomes a boundary region having a predetermined width as in the case of Patent Document 1. Although it differs depending on the NC program, by performing roughening with regularity, the width of the boundary region tends to be wider as the turning depth is deeper. If the periodic boundary region becomes wide, diffracted components are likely to remain in the lens, making it difficult to achieve complete scattering. Therefore, even in the case of the roughening method using NC data, the effect of suppressing the light ray reflected internally in the lens becomes insufficient, and it is difficult to obtain the optical device function as designed and the imaging quality. there were.

以上のことから理解できるように、本発明の課題は、形状精度が高く、内部での内面反射を効果的に抑制できる良好な品質のプラスチック光学素子、当該光学素子の製造用金型及びその金型の製造方法を提供することにある。   As can be understood from the above, the object of the present invention is to provide a plastic optical element of good quality which has high shape accuracy and can effectively suppress internal reflection inside, a mold for manufacturing the optical element, and its gold It is in providing the manufacturing method of a type | mold.

そこで、本件発明者等の鋭意研究の結果、以下の発明内容をもって課題を解決することに想到した。   Then, as a result of earnest research of the present inventors et al., It was conceived to solve the problem with the following invention contents.

本発明に係るプラスチック光学素子: 本発明に係るプラスチック光学素子は、光学面と当該光学面の外周に位置するコバ面とを備えたプラスチック光学素子であって、当該コバ面は、不規則な凹凸形状を備える光学素子側粗面であり、当該光学面は、非接触三次元表面性状測定装置で測定した表面粗さRaが20nm以下であることを特徴とする。 The plastic optical element according to the present invention: The plastic optical element according to the present invention is a plastic optical element provided with an optical surface and an edge surface located on the outer periphery of the optical surface, and the edge surface has irregular irregularities. It is an optical element side rough surface provided with a shape, and the optical surface concerned is characterized in that surface roughness Ra measured with a noncontact three-dimensional surface texture measuring device is 20 nm or less.

本発明に係るプラスチック光学素子製造用金型: 本発明に係るプラスチック光学素子製造用金型は、光学素子の光学面を形成するための光学面形成領域と、光学素子のコバ面に設ける光学素子側粗面を形成するための金型側粗面領域とを備えたプラスチック光学素子を製造するための金型であって、当該金型側粗面領域は、不規則な凹凸形状を備え、当該金型側粗面領域に隣接配置されている光学面形成領域は、非接触三次元表面性状測定装置を用いて得られる表面粗さRaが20nm以下であることを特徴とする。 The mold for manufacturing a plastic optical element according to the present invention: The mold for manufacturing a plastic optical element according to the present invention is an optical element provided on an optical surface forming region for forming an optical surface of the optical element and an edge surface of the optical element. A mold for manufacturing a plastic optical element comprising a mold-side rough surface area for forming a side rough surface, wherein the mold-side rough surface area has an irregular asperity shape, The optical surface forming region disposed adjacent to the rough surface region on the mold side is characterized in that the surface roughness Ra obtained using the noncontact three-dimensional surface texture measuring apparatus is 20 nm or less.

本発明に係るプラスチック光学素子製造用金型の製造方法: 本発明に係るプラスチック光学素子製造用金型の製造方法は、上述のプラスチック光学素子製造用金型の製造方法であって、当該プラスチック光学素子製造用金型は、固定コアと固定コア側キャビテーション型とで構成される固定側金型ブロックと、可動コアと可動コア側キャビテーション型とで構成される可動側金型ブロックとを対向接触させ、固定コアと可動コアとの間に成形体形成空間を備えるものであり、当該固定コアと可動コアとの光学素子成形面をサンドブラスト法で粗化し、当該粗化後に当該固定コア及び可動コアの光学面形成領域を多結晶ダイヤモンドバイトを用いて旋削加工することを特徴とする。 The method for producing a mold for producing a plastic optical element according to the present invention: The method for producing a mold for producing a plastic optical element according to the present invention is a method for producing a mold for producing a plastic optical element according to the present invention The mold for manufacturing the element is such that the fixed side mold block constituted by the fixed core and the fixed core side cavitation type is brought into opposed contact with the movable side mold block constituted by the movable core and the movable core side cavitation type An optical element forming surface of the fixed core and the movable core is roughened by sandblasting, and after the roughening, the fixed core and the movable core are The optical surface forming region is turned using a polycrystalline diamond bite.

本発明に係る光学素子は、コバ面に所定の粗面を備えることで、コバ面に入射した不要な光が光学面に混入することを効果的に抑制できる。その結果、良好な光学性能を備える撮像装置等の提供が可能となる。また、本発明に係る光学素子は、その製造方法の中で、所定のダイヤモンドバイトを用いることで初めて得ることができるものである。この製造方法は、従来の製造装置の使用が可能であり、設備的損失も招かない。   The optical element according to the present invention can effectively suppress unnecessary light entering the edge surface from being mixed into the optical surface by providing the edge surface with a predetermined rough surface. As a result, it is possible to provide an imaging device or the like having good optical performance. Further, the optical element according to the present invention can be obtained for the first time by using a predetermined diamond bite in its manufacturing method. This manufacturing method allows the use of conventional manufacturing equipment without causing any equipment loss.

本発明に係るプラスチック光学素子の構造を模式的に示す断面図である。It is a sectional view showing typically the structure of the plastic optical element concerning the present invention. 図1の部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of FIG. プラスチック光学素子製造用金型の構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the metal mold | die for plastic optical element manufacture. 図3のプラスチック光学素子製造用金型と他の金型を組み合わせた状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which combined the metal mold | die for plastic optical element manufacture of FIG. 3, and the other metal mold | die. 本発明のプラスチック光学素子製造用金型の旋削加工の説明図である。It is explanatory drawing of the lathe turning process of the metal mold | die for plastic optical element manufacture of this invention. ダイヤモンドバイトの部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of a diamond cutting tool. 実施例の金型側粗面領域の顕微鏡観察写真である。It is a microscope observation photograph of the mold side rough surface area | region of an Example. 比較例の金型側粗面領域の顕微鏡観察写真である。It is a microscope picture of the mold side rough surface field of a comparative example. 実施例の金型側粗面領域と光学面形成領域の境界部分の顕微鏡観察写真である。It is a microscope picture of a boundary part of a mold side rough surface field and an optical surface formation field of an example. 比較例の金型側粗面領域と光学面形成領域の境界部分の顕微鏡観察写真である。It is a microscope picture of a boundary part of a mold side rough surface field and an optical surface formation field of a comparative example.

以下、図面を参照して本発明に係るプラスチック光学素子、プラスチック光学素子製造用金型及びプラスチック光学素子製造用金型の製造方法の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of a plastic optical element, a mold for manufacturing a plastic optical element, and a method for manufacturing a mold for manufacturing a plastic optical element according to the present invention will be described with reference to the drawings.

1.プラスチック光学素子
まず、本発明に係るプラスチック光学素子(以下、単に「光学素子」と称する。)10について説明する。本発明は、レンズ、プリズム(色分解プリズム、色合成プリズム等)、偏光ビームスプリッター(PBS)、カットフィルタ(赤外線用、紫外線用等)などの撮像光学系、投影光学系等の種々の光学系を構成する種々の光学素子10に適用することができる。本発明に係る光学素子10としては、後述するようなプラスチック光学素子製造用金型(以下、単に「光学素子製造用金型」と称する。)にプラスチック材料を供給して、型面の形状をプラスチック材料に転写して製造されるプラスチック製の光学素子であればよく、レンズの種類、レンズの形状等に、特段の限定はない。例えば、光学素子10としては、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ、凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ、非球面レンズ、自由曲面レンズ、プリズム等の種々のものを対象にできる。
1. Plastic Optical Element First, a plastic optical element (hereinafter simply referred to as "optical element") 10 according to the present invention will be described. The present invention relates to various optical systems such as imaging optical systems such as lenses, prisms (color separation prisms, color synthesis prisms, etc.), polarization beam splitters (PBS), cut filters (for infrared, ultraviolet etc.), projection optical systems, etc. Can be applied to the various optical elements 10 that make up the In the optical element 10 according to the present invention, a plastic material is supplied to a plastic optical element manufacturing mold (hereinafter simply referred to as “optical element manufacturing mold”) as described later, and the shape of the mold surface is determined. There is no particular limitation on the type of lens, the shape of the lens, etc. as long as it is a plastic optical element manufactured by transferring to a plastic material. For example, as the optical element 10, various elements such as a biconvex lens, a biconcave lens, a planoconvex lens, a planoconcave lens, a concave meniscus lens, a convex meniscus lens, an aspheric lens, a free curved lens, and a prism can be used.

図1及び図2に、本発明の光学素子10の一例として、凹メニスカスレンズを示している。図1は本発明の光学素子10の構造を模式的に示す断面図である。図2は図1の部分拡大断面図である。図1及び図2は、図の見やすさを考慮し、断面部のハッチングを省略し、以下に述べる光学面12,13及びコバ面14を領域表示で示している。なお、図1及び図2に示す光学面12,13及びコバ面14の形状、範囲等は一例に過ぎず、光学素子10の光学的特性及びその具体的な形状等に応じて、光学面及びコバ面の形状、範囲等は適宜変更可能である。   A concave meniscus lens is shown in FIG. 1 and FIG. 2 as an example of the optical element 10 of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an optical element 10 according to the present invention. FIG. 2 is a partial enlarged cross-sectional view of FIG. 1 and 2 omit the hatching of the cross section in consideration of the viewability of the drawing, and show the optical surfaces 12 and 13 and the edge surface 14 described below in an area representation. The shapes, ranges, and the like of the optical surfaces 12 and 13 and the edge surface 14 shown in FIGS. 1 and 2 are merely examples, and the optical surface and the optical surface may be selected depending on the optical characteristics of the optical element 10 and the specific shape thereof. The shape, range, etc. of the edge surface can be changed as appropriate.

本発明に係る光学素子10は、「コバ面14が不規則な凹凸形状を備える光学素子側粗面15となっていること。」と、「この光学素子側粗面15と隣接する光学面12,13の表面粗さRaが20nm以下であること。」という特徴を併せ持っている。以下、光学素子側粗面15及び光学面12,13について詳説する。   The optical element 10 according to the present invention has "the edge surface 14 is the optical element side rough surface 15 having irregular asperity shape" and "the optical surface 12 adjacent to the optical element side rough surface 15". , And 13 have a surface roughness Ra of 20 nm or less. The optical element-side rough surface 15 and the optical surfaces 12 and 13 will be described in detail below.

(1)光学面
本発明に係る光学素子10が備える光学面12,13について述べる。この光学面12,13は、後述する光学素子側粗面15と隣接して位置し、結像に寄与する有効光束を通過させる光学有効領域であり、表面粗さRaが20nm以下という特徴を備える。従来、当該光学面12,13の「表面粗さRaが20nm以下」の条件を満たす光学素子10は、量産が不可能であり、後述する製造方法をもって、初めて量産が可能になったものである。当該光学面12,13の「表面粗さRaが20nm以下」とは、局所的に表面粗さRaが20nmを超える箇所がなく、従来にない滑らかな面であることを意味する。また、本発明において、光学素子10の光学面12,13の表面粗さRaは、10nm以下であることが好ましく、5nm以下、さらには、2nm以下であることがより好ましい。ここで、「表面粗さRa」の下限値を定めていないが、表面粗さRaは小さいほど理想的な滑らかな面に近づくため、特に下限値を定める必要の無い指標であると考えるからである(経験的には、0.5nm程度が下限と考えている。)。このような光学面12,13を備える光学素子10は、コバ面での不要な光の混入がない限り、設計どおりの光学機能を発揮することができ、高い結像品質を実現することが可能となる。なお、本発明にいう光学面の表面粗さRaの測定方法に関しては、白色干渉計を用いた非接触三次元表面性状測定装置により測定したものであり、後述する。
(1) Optical Surface The optical surfaces 12 and 13 provided in the optical element 10 according to the present invention will be described. The optical surfaces 12 and 13 are located adjacent to the optical element-side rough surface 15 described later, and are optical effective areas for transmitting an effective light beam contributing to image formation, and have a feature that the surface roughness Ra is 20 nm or less . Conventionally, mass production is impossible for the optical element 10 that satisfies the condition of “surface roughness Ra of 20 nm or less” of the optical surfaces 12 and 13, and mass production is possible for the first time by the manufacturing method described later. . The “surface roughness Ra of 20 nm or less” of the optical surfaces 12 and 13 means that there is no part where the surface roughness Ra locally exceeds 20 nm, and the surface is a smooth surface unlike in the prior art. Further, in the present invention, the surface roughness Ra of the optical surfaces 12 and 13 of the optical element 10 is preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less, and still more preferably 2 nm or less. Here, although the lower limit value of the “surface roughness Ra” is not determined, the smaller the surface roughness Ra, the closer to an ideal smooth surface, so it is considered as an index that does not need to particularly define the lower limit value. (Empirically, about 0.5 nm is considered to be the lower limit.) The optical element 10 provided with such optical surfaces 12 and 13 can exhibit the designed optical function as long as unnecessary light is not mixed in the edge surface, and high imaging quality can be realized. It becomes. In addition, about the measuring method of surface roughness Ra of the optical surface said to this invention, it measures with the non-contact three-dimensional surface texture measuring apparatus which used the white_light | sunlight interferometer, and mentions it later.

(2)光学素子側粗面
光学素子側粗面15は、光学面12,13の径方向外側に隣接して位置するコバ面14に形成された粗面であり、不規則な凹凸形状を有している。即ち、光学素子側粗面15は、特定の方向性及び特定の周期性がなく、不規則に形成された微細凹凸形状を備えた面のことである。このような凹凸形状を有する光学素子側粗面15は、従来のNCデータを用いた機械加工により形成された金型側粗面を備える金型を用いて得られる規則性凹凸を備える粗面とは全く異なるものになる。本願にいう光学素子粗面15の場合、当該光学素子粗面15に入射した光をほぼ完全に散乱させることが可能であり、光学素子10の光学面12,13に、コバ面14での散乱・回折光が混入しにくくなる。よって、本発明における粗面15を備えたコバ面14は、不要な光が最終的に結像面に入射することで生じるフレアやゴーストの発生を効果的に抑制することができる。
(2) Optical element-side rough surface The optical element-side rough surface 15 is a rough surface formed on the edge surface 14 located adjacent to the outside in the radial direction of the optical surfaces 12 and 13 and has irregular asperity shapes. doing. That is, the optical element-side rough surface 15 is a surface having a fine concavo-convex shape formed irregularly without specific directionality and specific periodicity. The optical element-side rough surface 15 having such a concavo-convex shape is a rough surface having regular irregularities obtained by using a mold provided with a die-side rough surface formed by machining using conventional NC data and Will be totally different. In the case of the optical element rough surface 15 as referred to in the present invention, light incident on the optical element rough surface 15 can be almost completely scattered, and scattering on the optical surface 12 or 13 of the optical element 10 by the peripheral surface 14 -It becomes difficult to mix the diffracted light. Therefore, the edge surface 14 provided with the rough surface 15 in the present invention can effectively suppress the occurrence of flare and ghost caused by the fact that unnecessary light finally enters the image forming surface.

本発明における光学素子側粗面15は、表面粗さRzが5μm以上20μm以下であることが好ましい。光学素子側粗面15の表面粗さRzが5μm未満の場合、光の散乱吸収効率が向上する可能性はあるが、サンドブラスト法により金型に5μm未満の転写表面を均一に形成することが困難となり、生産性が低下するため好ましくない。一方、当該粗面15の表面粗さRzが20μmを超える場合、光の散乱吸収効率が低下し、当該光学素子側粗面15における光の反射低減効果を十分に発揮できず、回折光によるゴーストやフレアの発生を効果的に抑制することが困難となり好ましくない。当該光学素子側粗面15における光の反射低減効果の観点から、当該粗面15の表面粗さRzは、15μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましい。   The optical element side rough surface 15 in the present invention preferably has a surface roughness Rz of 5 μm or more and 20 μm or less. If the surface roughness Rz of the optical element-side rough surface 15 is less than 5 μm, there is a possibility that the light scattering and absorption efficiency may be improved, but it is difficult to uniformly form a transfer surface less than 5 μm on the mold by sandblasting. It is not preferable because the productivity is lowered. On the other hand, when the surface roughness Rz of the rough surface 15 exceeds 20 μm, the light scattering and absorption efficiency decreases, and the reflection reduction effect of the light on the optical element side rough surface 15 can not be sufficiently exhibited. It is difficult to effectively suppress the occurrence of flare and flare, which is not preferable. From the viewpoint of the light reflection reduction effect on the optical element-side rough surface 15, the surface roughness Rz of the rough surface 15 is preferably 15 μm or less, and more preferably 10 μm or less.

上述に加えて、本発明における光学素子側粗面15は、隣接する光学面12,13との境界領域の幅が10μm以下であることが好ましい。ここで、境界領域とは、光学素子10の光学素子側粗面15と光学面12,13とが隣接する部位を微視的に観察したときに、「光学素子側粗面15の微細凹凸部分」と「光学面12,13の平滑部分」とが入り交じった状態で観察される一定の幅を有する領域のことである。この境界領域の幅が広くなるほど、光学面12,13の寸法精度が低下し設計品質を維持できなくなる。また、光学素子側粗面15よりも光反射低減効果の低い境界領域が広くなると、フレアやゴーストが発生しやすくなるため好ましくない。そこで、後述する製造方法を採用することで、当該境界領域の幅を10μm以下の最小限に止めることが可能となり、光学素子10の光学面12,13の寸法精度を設計どおりに維持できると共に、光学素子側粗面15における入射光の内面反射を効率良く抑制できる。なお、この境界領域に関する下限を特に限定していないが、現段階での加工技術であれば、5μm程度が下限となる。   In addition to the above, the optical element-side rough surface 15 in the present invention preferably has a width of 10 μm or less at the boundary region with the adjacent optical surfaces 12 and 13. Here, the boundary region refers to the “micro-relief portion of the optical element-side rough surface 15 when the portion where the optical element-side rough surface 15 of the optical element 10 is adjacent to the optical surfaces 12 and 13 is microscopically observed. And the “smooth portion of the optical surfaces 12 and 13” are regions having a certain width observed in a mixed state. As the width of the boundary area is increased, the dimensional accuracy of the optical surfaces 12 and 13 is reduced and the design quality can not be maintained. In addition, if the boundary area where the light reflection reducing effect is low is wider than the optical element side rough surface 15, flare and ghost are easily generated, which is not preferable. Therefore, by adopting a manufacturing method described later, the width of the boundary area can be minimized to 10 μm or less, and the dimensional accuracy of the optical surfaces 12 and 13 of the optical element 10 can be maintained as designed. Internal reflection of incident light on the optical element-side rough surface 15 can be efficiently suppressed. Although the lower limit of the boundary region is not particularly limited, in the case of the processing technology at the current stage, the lower limit is about 5 μm.

また、上述した光学素子側粗面15の微細凹凸形状は、凹凸形状の凸部頂点間隔の平均値が(平均頂点間隔)が、所定の範囲内であることも好ましい。ここでも、後述する白色干渉計を用いた非接触三次元表面性状測定装置により得られた一視野中で観察できる任意の凸部頂点を基準頂点として定め、隣り合った凸部頂点との複数個の距離を測定し、その距離の平均(以下、「平均頂点間隔」と称する。)を指標として採用している。この平均頂点間隔は、15μm以上20μm以下であることが好ましい。平均頂点間隔が15μm未満の場合、微細凹凸形状を構成する凸部の存在密度が高くなっていることを意味するが、凸部が過剰に微細になり、外的要因による衝撃で損傷に弱くなり、脆弱化するため好ましくない。一方、平均頂点間隔が20μmを超える場合、微細凹凸形状を構成する凸部の存在密度が少なくなり、不要な光の反射防止・回折防止を効率的に行うことが困難となり好ましくない。   Moreover, as for the fine concavo-convex shape of the optical element side rough surface 15 mentioned above, it is also preferable that the average value of the convex part vertex spacing of the concavo-convex shape (average vertex spacing) is within a predetermined range. Also here, any convex apex that can be observed in one field of view obtained by a noncontact three-dimensional surface texture measuring apparatus using a white light interferometer described later is defined as a reference apex, and a plurality of adjacent convex apexes The distance of is measured, and the average of the distances (hereinafter referred to as "average vertex spacing") is adopted as an index. The average vertex spacing is preferably 15 μm or more and 20 μm or less. If the average vertex spacing is less than 15 μm, this means that the presence density of the convex parts constituting the fine uneven shape is high, but the convex parts become excessively fine and are vulnerable to damage by an impact due to an external factor. Unfavorably because it weakens. On the other hand, when the average vertex spacing exceeds 20 μm, the existing density of the convex portions constituting the fine concavo-convex shape decreases, which makes it difficult to efficiently perform the reflection prevention / diffraction prevention of unnecessary light, which is not preferable.

なお、本発明において、上述した表面粗さRz、凸部の頂点間隔の各値は、白色干渉計を用いた非接触三次元表面性状測定装置(例えば、Zygo社製のNewView 7300)により測定したものである。ここでの測定条件は、対物レンズ10倍、イメージズーム1倍、測定視野を0.69mm×0.52mmとした。   In the present invention, the values of the surface roughness Rz and the vertex spacing of the convex portions described above were measured by a noncontact three-dimensional surface texture measuring apparatus (for example, NewView 7300 manufactured by Zygo Corporation) using a white light interferometer. It is a thing. The measurement conditions here were an objective lens of 10 ×, an image zoom of 1 ×, and a measurement field of view of 0.69 mm × 0.52 mm.

2.プラスチック光学素子製造用金型
本発明に係る光学素子製造用金型50について、図3及び図4を参照しつつ説明する。図4から理解できるように、本発明に係る光学素子製造用金型50は、「固定コア20及びその外周に配する固定コア側キャビテーション型21からなる固定側金型ブロック24」と、「可動コア30及びその外周に配する可動コア側キャビテーション型31からなる可動側金型ブロック33」とから構成され、固定側金型ブロック24と可動側金型ブロック33とで形成する成形体形成空間35に樹脂材料を射出成形して光学素子10を製造するものである。このときの固定コア20、固定コア側キャビテーション型21、可動コア30及び可動コア側キャビテーション型31の構成素材には、特段の限定はなく、硬さ、耐食性、切削容易性等を考慮し、従来から用いられているプラスチック金型用材料の中から任意に選択して用いることができる。以下、各構成部材に関して詳細に述べる。
2. Mold for Manufacturing Plastic Optical Element A mold 50 for manufacturing an optical element according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. As can be understood from FIG. 4, the optical element manufacturing mold 50 according to the present invention comprises “a fixed side mold block 24 composed of a fixed core 20 and a fixed core side cavitation mold 21 disposed on the outer periphery thereof” A molded body forming space 35 is constituted by a core 30 and a movable side mold block 33 comprising the movable core side cavitation mold 31 disposed on the outer periphery thereof and is formed by the fixed side mold block 24 and the movable side mold block 33. The optical element 10 is manufactured by injection molding of a resin material. There is no particular limitation on the constituent materials of the fixed core 20, the fixed core side cavitation type 21, the movable core 30, and the movable core side cavitation type 31 at this time, considering hardness, corrosion resistance, ease of cutting, etc. It can be arbitrarily selected and used out of the plastic mold material used from the above. Hereinafter, each component will be described in detail.

2−1.固定側金型ブロック
固定側金型ブロック24は、固定コア20と、その外周に配する固定コア側キャビテーション型21からなる。以下、「固定コア20」と「固定コア側キャビテーション型21」に関して述べる。
2-1. The stationary mold block The stationary mold block 24 is composed of a stationary core 20 and a stationary core side cavitation die 21 disposed on the outer periphery thereof. Hereinafter, "fixed core 20" and "fixed core side cavitation type 21" will be described.

(1)固定コア
図3に固定コア20を示している(図3では、図面の見やすさを考慮し、断面部のハッチングを省略している)。この固定コア20は、光学素子10の一面側の光学面12を形成するための光学面形成領域22と、その外側に隣接した金型側粗面領域23とを備える。以下、金型側粗面領域23及び光学面形成領域22について説明する。
(1) Fixed Core FIG. 3 shows the fixed core 20 (in FIG. 3, the hatching of the cross section is omitted in consideration of the legibility of the drawing). The fixed core 20 includes an optical surface forming area 22 for forming the optical surface 12 on one surface side of the optical element 10, and a mold-side rough surface area 23 adjacent to the outer side. Hereinafter, the mold side rough surface area 23 and the optical surface forming area 22 will be described.

光学面形成領域: 固定コア20の光学面形成領域22は、そのレプリカであり光学素子10の一方の光学面12と同様の表面状態を備えるものでなければならない。即ち、本発明において用いる固定コア20の光学面形成領域22は、表面粗さRaが20nm以下でなければならず、10nm以下であることが好ましく、5nm以下、さらには、2nm以下であることがより好ましい。当該固定コア20の光学面形成領域22の表面粗さRaが20nmを超えると、そのレプリカである光学素子10の光学面12の表面粗さRaを、20nm以下とすることができないからである。 Optical Surface Forming Region: The optical surface forming region 22 of the fixed core 20 should be a replica thereof and have the same surface state as one of the optical surfaces 12 of the optical element 10. That is, the optical surface forming region 22 of the fixed core 20 used in the present invention must have a surface roughness Ra of 20 nm or less, preferably 10 nm or less, 5 nm or less, and 2 nm or less. More preferable. When the surface roughness Ra of the optical surface forming region 22 of the fixed core 20 exceeds 20 nm, the surface roughness Ra of the optical surface 12 of the optical element 10 which is the replica thereof can not be 20 nm or less.

金型側粗面領域: 固定コア20において、金型側粗面領域23は、光学面形成領域22の径方向の外周に配置されている。この金型側粗面領域23は、その表面粗さ形状を、光学素子10のコバ面14に転写し、レプリカ表面として光学素子側粗面15を形成するものである。本発明における固定コア20の金型側粗面領域23は、サンドブラスト法により形成されるものである。このサンドブラスト法により形成した金型側粗面領域23は、従来のNC加工により形成された規則性のある凹凸形状を備える金型側粗面とは全く異なる。固定コア20の金型側粗面領域23は、そのレプリカであり光学素子10の一方の光学素子側粗面15と同様の表面状態を備えるものでなければならない。即ち、金型側粗面領域23は、表面粗さRzが5μm以上20μm以下である必要があり、その上限値は、15μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましい。そして、金型側粗面領域23は、隣接する光学面形成領域22との境界領域の幅が、レプリカである光学素子10と同様に10μm以下であることが、より好ましい。また、金型側粗面領域23は、レプリカである光学素子10と同様に、微細凹凸形状の凸部頂点間隔の平均頂点間隔は、15μm以上20μm以下であることが、より好ましい。金型側粗面領域23が、このような表面品質を備えなければ、上述の品質を備える光学素子10を得ることができないからである。 Mold side rough surface area: In the fixed core 20, the mold side rough surface area 23 is disposed on the outer periphery of the optical surface forming area 22 in the radial direction. The mold-side rough surface area 23 transfers the surface roughness shape to the edge surface 14 of the optical element 10 to form the optical element-side rough surface 15 as a replica surface. The mold-side rough surface region 23 of the fixed core 20 in the present invention is formed by sandblasting. The mold-side rough surface area 23 formed by the sandblasting method is completely different from the mold-side rough surface provided with a regular uneven shape formed by the conventional NC processing. The mold-side rough surface region 23 of the fixed core 20 must be a replica thereof and have the same surface state as the one optical element-side rough surface 15 of the optical element 10. That is, the surface roughness Rz of the rough surface region 23 on the mold side needs to be 5 μm or more and 20 μm or less, and the upper limit thereof is preferably 15 μm or less, and more preferably 10 μm or less. The width of the boundary area between the mold-side rough surface area 23 and the adjacent optical surface forming area 22 is more preferably 10 μm or less as in the case of the optical element 10 which is a replica. Further, as in the case of the optical element 10 which is a replica, the mold-side rough surface region 23 more preferably has an average vertex distance of 15 μm to 20 μm in the distance between the apexes of the convex portions in the fine concavo-convex shape. This is because the optical element 10 having the above-mentioned quality can not be obtained unless the mold-side rough surface area 23 has such a surface quality.

そして、この光学面形成領域22及び金型側粗面領域23は、以下の金型の製造方法で述べるが、その表面に無電解ニッケルめっき層を備えることが好ましい。当該製造方法で採用するサンドブラスト法による加工性に優れるからである。この無電解ニッケルめっき層の厚さは、当該サンドブラスト法による加工前の時点で100μm以上であることが好ましい。加工前の無電解ニッケルめっき層の厚さが100μm以上であれば、サンドブラスト法による粗面加工や、その後の旋削加工によって形成される光学面形成領域22の無電解ニッケルめっき層の厚さを50μm以上とすることができる。旋削加工後の光学面形成領域22の無電解ニッケルめっき層の厚さが50μm以上であれば、金型材料25の寸法誤差の影響があっても、無電解ニッケルめっき層から金型材料25が露出してしまう不都合を回避できる。また、当該製造方法において、サンドブラスト法による加工に加えて旋削加工を受ける光学面形成領域22の無電解ニッケルめっき層と、その後の旋削加工を受けない金型側粗面領域23の無電解ニッケルめっき層の厚さの差は、35μm以上65μm以下の範囲が好ましく、30μm以上60μm以下であることがより好ましい。理想的な光学面形成領域22の無電解ニッケルめっき層と、金型側粗面領域23の無電解ニッケルめっき層の厚さの差は50μmである。   And although this optical surface formation area 22 and the metal mold side rough surface area 23 are described by the manufacturing method of the following metal molds, it is preferable to equip the surface with an electroless nickel plating layer. It is because it is excellent in the workability by the sand blasting method adopted by the manufacturing method concerned. The thickness of the electroless nickel plating layer is preferably 100 μm or more before processing by the sand blast method. If the thickness of the electroless nickel plating layer before processing is 100 μm or more, the thickness of the electroless nickel plating layer of the optical surface forming region 22 formed by roughing by sand blasting and subsequent turning is 50 μm. It can be more than. If the thickness of the electroless nickel plating layer in the optical surface forming area 22 after the turning process is 50 μm or more, even if the dimensional error of the mold material 25 is affected, the mold material 25 can be obtained from the electroless nickel plating layer. The inconvenience of being exposed can be avoided. In addition, in the manufacturing method, the electroless nickel plating layer of the optical surface forming area 22 which is subjected to turning in addition to the processing by the sand blast method and the electroless nickel plating of the rough surface area 23 on the mold side which is not subjected to the subsequent turning. The difference of the layer thickness is preferably in the range of 35 μm to 65 μm, and more preferably 30 μm to 60 μm. The difference between the thickness of the electroless nickel plating layer of the ideal optical surface forming area 22 and the thickness of the electroless nickel plating layer of the mold-side rough surface area 23 is 50 μm.

(2)固定コア側キャビテーション型
図4から理解できるように、固定コア側キャビテーション型21は、前述の固定コア20の外周に配するものである。そして、固定コア側キャビテーション型21の内部に固定コア20を収容して嵌合した状態のものが、図4に示した固定側金型ブロック24となる。
(2) Fixed Core Side Cavitation Type As can be understood from FIG. 4, the fixed core side cavitation type 21 is disposed on the outer periphery of the above-mentioned fixed core 20. The fixed core mold block 24 shown in FIG. 4 is a state in which the fixed core 20 is housed and fitted inside the fixed core side cavitation mold 21.

2−2.可動側金型ブロック
可動側金型ブロック33は、可動コア30と、その外周に配する可動コア側キャビテーション型31とから構成されている。上述のように、可動側金型ブロック33は、固定側金型ブロック24と組み合わせて、成形体形成空間35を形成し、ここに樹脂材料を射出成形して光学素子10を製造するものである。以下、「可動コア30」と「可動コア側キャビテーション型31」に関して述べる。
2-2. Movable side mold block The movable side mold block 33 is composed of a movable core 30 and a movable core side cavitation mold 31 disposed on the outer periphery thereof. As described above, the movable-side mold block 33 is combined with the fixed-side mold block 24 to form the molded body forming space 35, and the resin material is injection-molded there to manufacture the optical element 10. . Hereinafter, the "movable core 30" and the "movable core side cavitation type 31" will be described.

(1)可動コア
この可動コア30は、光学素子10の他面側の光学面13を形成するための光学面形成領域22と、その外側に隣接した金型側粗面領域23とを、固定コア20と同様に備える。この可動コア30の金型側粗面領域23及び光学面形成領域22に関しては、固定コア20と同様の概念を適用できるため、ここでの重複した説明を省略する。
(1) Movable core This movable core 30 fixes the optical surface forming area 22 for forming the optical surface 13 on the other surface side of the optical element 10 and the mold-side rough surface area 23 adjacent to the outer side thereof. Similar to the core 20. The same concept as that of the fixed core 20 can be applied to the mold-side rough surface area 23 and the optical surface forming area 22 of the movable core 30, and therefore, the duplicated description here is omitted.

(2)可動コア側キャビテーション型
図4から理解できるように、可動コア側キャビテーション型31は、前述の可動コア30の外周に配するものである。そして、可動コア側キャビテーション型31の内部に可動コア30を収容して嵌合した状態のものが、図4に示した可動側金型ブロック24となる。
(2) Movable core side cavitation type As can be understood from FIG. 4, the movable core side cavitation type 31 is disposed on the outer periphery of the movable core 30 described above. Then, the movable core mold block 24 shown in FIG. 4 is a state in which the movable core 30 is accommodated and fitted inside the movable core side cavitation mold 31.

念のために述べておくが、以上に述べてきた固定コア20及び可動コア30の金型側粗面領域23の表面粗さRz・平均頂点間隔、及び、光学面形成領域22の表面粗さRaは、上述の白色干渉計を用いた非接触三次元表面性状測定装置により同様に測定した値を採用している。   It should be mentioned just in advance that the surface roughness Rz of the mold-side rough surface area 23 of the fixed core 20 and the movable core 30 described above, the average vertex distance, and the surface roughness of the optical surface forming area 22 As Ra, a value similarly measured by a noncontact three-dimensional surface texture measuring apparatus using the above-mentioned white light interferometer is adopted.

3.プラスチック光学素子製造用金型の製造方法
本発明に係る光学素子製造用金型50は、「固定コア20及びその外周に配する固定コア側キャビテーション型21からなる固定側金型ブロック24」と、「可動コア30及びその外周に配する可動コア側キャビテーション型31からなる可動側金型ブロック33」とから構成されている。この光学素子製造用金型50の製造方法において、固定コア20及び可動コア30の光学面形成領域22の形成方法に、最も大きな特徴を備えている。以下、「金型側粗面領域加工工程」、「光学面形成領域加工工程」の順に述べる。
3. A method of manufacturing a mold for manufacturing a plastic optical element The mold 50 for manufacturing an optical element according to the present invention is "a fixed side mold block 24 comprising a fixed core 20 and a fixed core side cavitation mold 21 arranged on the outer periphery thereof" It is comprised from "the movable side metal mold block 33 which consists of the movable core 30 and the movable core side cavitation type | mold 31 distribute | arranged to the outer periphery." In the method of manufacturing the optical element manufacturing mold 50, the method of forming the optical surface forming region 22 of the fixed core 20 and the movable core 30 has the most significant feature. Hereinafter, “the mold side rough surface region processing step” and the “optical surface forming region processing step” will be described in order.

(1)金型側粗面領域加工形態
本発明における金型側粗面領域の加工は、固定コア20及び可動コア30の光学素子形成面の全面をサンドブラスト法により粗面化するものである。一例として、図5に固定コア20を製造するための金型材料25を示している。当該固定コア20及び可動コア30を得るための金型材料25の金型側粗面領域23及び光学面形成領域22を含む光学素子成形面26の全体をサンドブラスト法を用いて粗面化する。
(1) Mold side rough surface area processing form In processing of the mold side rough surface area in the present invention, the whole surface of the optical element formation surface of fixed core 20 and movable core 30 is roughened by sand blast method. As an example, FIG. 5 shows a mold material 25 for producing the fixed core 20. The entire optical element forming surface 26 including the rough surface area 23 on the mold side and the optical surface forming area 22 of the mold material 25 for obtaining the fixed core 20 and the movable core 30 is roughened using a sand blast method.

このときの金型材料25は、その金型材料25の光学素子成形面26に、無電解ニッケルめっき層を備えることが好ましい。この無電解ニッケルめっき層が存在することで、光学素子10の光学素子側粗面15を形成するのに適した性状の金型材料25の光学素子成形面26を得ることが容易になるからである。サンドブラスト法による加工前の無電解ニッケルめっき層は、上述した理由により100μm以上であることが好ましい。ここで、加工前の当該無電解ニッケルめっき層の厚さの上限値は、特に限定はない。当該無電解ニッケルめっき層の厚さが100μm以上であれば、適正にサンドブラスト法での粗化を行うことができ、その後の旋削加工によって金型材料25を露出させることなく光学面形成領域22を形成できるからである。このようにして、全面に無電解ニッケルめっき層を備えた光学素子成形面26のうち、光学面形成領域22のみ旋削加工を施すことで、光学面形成領域22の無電解ニッケルめっき層の厚さは、当該旋削加工を施さなかった金型側粗面領域23の無電解ニッケルめっき層の厚さよりも薄くなる。   At this time, the mold material 25 preferably has an electroless nickel plating layer on the optical element molding surface 26 of the mold material 25. By the presence of the electroless nickel plating layer, it becomes easy to obtain the optical element molding surface 26 of the mold material 25 having properties suitable for forming the optical element-side rough surface 15 of the optical element 10. is there. It is preferable that the electroless nickel plating layer before the process by the sandblasting method is 100 micrometers or more by the reason mentioned above. Here, the upper limit of the thickness of the electroless nickel plating layer before processing is not particularly limited. If the thickness of the electroless nickel plating layer is 100 μm or more, roughening can be appropriately performed by the sand blast method, and the optical surface forming region 22 can be formed without exposing the mold material 25 by the subsequent turning process. It is because it can form. In this manner, only the optical surface forming area 22 of the optical element forming surface 26 provided with the electroless nickel plating layer on the entire surface is subjected to turning processing, whereby the thickness of the electroless nickel plating layer of the optical surface forming area 22 is obtained. Is thinner than the thickness of the electroless nickel plating layer of the die-side rough surface area 23 which has not been subjected to the turning process.

ここで用いるサンドブラスト法は、従来より金型の粗面加工方法として用いられている方法を採用することが可能である。サンドブラスト法で金型材料25の光学素子成形面26を粗化することにより、特定の方向性及び特定の周期性がなく、不規則な凹凸形状の粗面を得ることができる。サンドブラスト法による粗面加工の条件としては、特に限定はない。   As the sand blasting method used here, it is possible to adopt a method conventionally used as a surface roughening method of a mold. By roughening the optical element molding surface 26 of the mold material 25 by sand blasting, it is possible to obtain a rough surface having irregular asperity shape without specific directionality and specific periodicity. There are no particular limitations on the conditions for roughening by the sand blast method.

(2)光学面形成領域加工形態
図5を参照しつつ光学面形成領域加工について説明する。本発明における光学面形成領域加工は、いわゆる旋削工程である。上述の金型側粗面領域加工工程において、金型材料25の粗化が施された光学素子成形面26において、光学面形成領域22のみに旋削加工を施す工程である。光学面形成領域22の旋削加工は、高精度の微細切削が可能な超精密加工機40と、ダイヤモンドバイト42を用いることが好ましい。図5に示すように、金型材料25を超精密加工機40の回転軸41に固定し、金型材料25の光学素子成形面26にダイヤモンドバイト42を対向して配置する。超精密加工機40とダイヤモンドバイト42とは、ダイヤモンドバイト42が超精密加工機40の回転軸41に対して、平行な水平軸(z軸)と、垂直な水平軸(x軸)方向に移動可能である。当該構成により、ダイヤモンドバイト42の金型材料25への接触点(切削加工点46)が目標とする形状の軌跡を辿るように、当該金型材料25に対して一定量の切り込みを加えながら、x軸方向及びz軸方向に移動して、光学素子成形面26の旋削を行い、目標とする光学面形成領域22を形成する。
(2) Optical Surface Forming Region Processing Form The optical surface forming region processing will be described with reference to FIG. The optical surface forming area processing in the present invention is a so-called turning process. This is a step of turning only the optical surface forming area 22 on the optical element forming surface 26 where the roughening of the mold material 25 is performed in the mold side rough surface area processing step described above. For turning of the optical surface forming area 22, it is preferable to use an ultra-precision processing machine 40 capable of fine cutting with high accuracy and a diamond cutting tool 42. As shown in FIG. 5, the mold material 25 is fixed to the rotation shaft 41 of the ultra-precision processing machine 40, and the diamond cutting tool 42 is disposed opposite to the optical element molding surface 26 of the mold material 25. The ultra precision processing machine 40 and the diamond cutting tool 42 move the diamond cutting tool 42 in the horizontal axis (z axis) parallel to the parallel horizontal axis (z axis) with respect to the rotation axis 41 of the ultra precision processing machine 40 It is possible. According to the configuration, a certain amount of cut is added to the mold material 25 so that the contact point (cutting point 46) of the diamond cutting tool 42 with the mold material 25 follows a target shape trajectory. The optical element molding surface 26 is turned while moving in the x-axis direction and the z-axis direction to form a target optical surface forming area 22.

本発明における光学面形成領域加工(旋削加工)において、用いるダイヤモンドバイト42に大きな特徴がある。以下、図6を参照して説明する。図6はダイヤモンドバイト42の部分拡大断面図である。図6に示すダイヤモンドバイト42は、円弧状の切れ刃を有している。このダイヤモンドバイト42は、粒径100μm以下のナノ多結晶ダイヤモンドを用いて製造したものを用いることが好ましい。単結晶ダイヤモンドを用いたバイトを用いて、光学素子成形面26にある粗面(凹凸形状)を旋削加工すると、当該単結晶ダイヤモンドバイトの刃先の欠損(チッピング)が起こりやすい。これに対し、ナノ多結晶ダイヤモンドバイトを使用し当該旋削加工を行うと、刃先の欠損(チッピング)が起こり難く、旋削後に得られる光学面形成領域22の表面粗さが均一で、バラツキのないものとなり好ましい。   A major feature of the diamond cutting tool 42 used in optical surface forming area processing (turning) in the present invention is. This will be described below with reference to FIG. FIG. 6 is a partial enlarged cross-sectional view of the diamond cutting tool 42. As shown in FIG. The diamond cutting tool 42 shown in FIG. 6 has an arc-shaped cutting edge. The diamond cutting tool 42 is preferably manufactured using nano-polycrystalline diamond having a grain size of 100 μm or less. When a rough surface (concave and convex shape) on the optical element forming surface 26 is turned using a cutting tool using single crystal diamond, chipping of the cutting edge of the single crystal diamond cutting tool is likely to occur. On the other hand, when the nano-polycrystalline diamond cutting tool is used to carry out the turning process, chipping of the cutting edge is unlikely to occur, and the surface roughness of the optical surface forming area 22 obtained after turning is uniform and does not vary And is preferable.

そして、図6に示すように、本発明において用いるダイヤモンドバイト42は、円弧状の切れ刃43の稜線上に「すくい面44」を有し、当該「すくい面44」と「前逃げ面45」との間に「切削加工点46」が存在することが好ましい。このとき、「すくい面44」と「ダイヤモンドバイト42の走査方向」とがなす「すくい角47」は、被切削物に対向して配置されるダイヤモンドバイト42の軸線方向Aを基準として、当該ダイヤモンドバイト42の走査方向を正としたときに、負のすくい角であることが好ましい。図6から理解できるように、この「すくい角47」は、「ダイヤモンドバイト42の軸線方向A」を基準として、25°以上30°以下の範囲で負の方向に傾斜していることが好ましい。この「すくい角47」が25°未満の場合には、ダイヤモンドバイト42の切削加工点46からの損傷が起きやすくなり、旋削屑の排出も困難となるため好ましくない。一方、この「すくい角47」が35°を超える場合には、ダイヤモンドバイト42の切削性能が低下するため好ましくない。   And, as shown in FIG. 6, the diamond cutting tool 42 used in the present invention has the "rake surface 44" on the ridge of the arc-shaped cutting edge 43, and the "rake surface 44" and the "front flank 45". Preferably, there is a "cutting point 46" between them. At this time, the "rake angle 47" formed by the "rake surface 44" and the "scanning direction of the diamond cutting tool 42" is the diamond relative to the axial direction A of the diamond cutting tool 42 disposed opposite to the object to be cut. When the scanning direction of the cutting tool 42 is positive, a negative rake angle is preferable. As can be understood from FIG. 6, it is preferable that the “rake angle 47” is inclined in the negative direction in the range of 25 ° or more and 30 ° or less with reference to “the axial direction A of the diamond bite 42”. If this "rake angle 47" is less than 25 °, damage from the cutting point 46 of the diamond cutting tool 42 is likely to occur, and discharge of turning chips becomes difficult, which is not preferable. On the other hand, if the “rake angle 47” exceeds 35 °, the cutting performance of the diamond cutting tool 42 is unfavorably reduced.

また、本発明において用いるダイヤモンドバイト42は、切れ刃43の稜線上におけるすくい面44の幅48が、1μm以上3μm以下であることが好ましい。ダイヤモンドバイト42のすくい面44の幅が1μm未満の場合には、バイト寿命が低くなるため好ましくない。一方、当該すくい面44の幅が3μmを上回る場合には、旋削屑の排出が困難となり好ましくない。   In the diamond cutting tool 42 used in the present invention, the width 48 of the rake surface 44 on the ridge line of the cutting edge 43 is preferably 1 μm or more and 3 μm or less. If the width of the rake face 44 of the diamond cutting tool 42 is less than 1 μm, it is not preferable because the cutting tool life is reduced. On the other hand, when the width of the rake face 44 exceeds 3 μm, discharge of turning chips becomes difficult, which is not preferable.

以上の述べてきた条件を満たすダイヤモンドバイト42は、金型(固定コア20及び可動コア30)の光学面形成領域22を旋削する際に欠損が生じ難いため、当該光学面形成領域22に局所的な面粗れが形成されにくくなり、表面粗さRaが20nm以下という表面品質を得ることができるようになる。また、固定コア20及び可動コア30を得るための金型材料25の光学素子形成面26の全面を粗化し、事後的に、当該ダイヤモンドバイト42を用いて光学面形成領域22のみを旋削形成することで、当該光学面形成領域22とその外周の金型側粗面領域23との境界領域の幅を10μm以下に止めることができるようになる。なお、全面が粗化された光学素子成形面26のうち、光学面形成領域22のみ旋削加工を施すことで、当該旋削加工を施さなかった光学面形成領域22の外周が金型側粗面領域23となる。   Since the diamond cutting tool 42 satisfying the above-described conditions is unlikely to be chipped when turning the optical surface forming area 22 of the mold (the fixed core 20 and the movable core 30), the diamond cutting tool 42 locally This makes it difficult to form a rough surface, and a surface quality such that the surface roughness Ra is 20 nm or less can be obtained. In addition, the entire surface of the optical element forming surface 26 of the mold material 25 for obtaining the fixed core 20 and the movable core 30 is roughened, and thereafter only the optical surface forming area 22 is formed by using the diamond cutting tool 42. Thus, the width of the boundary region between the optical surface forming region 22 and the die-side rough surface region 23 on the outer periphery thereof can be reduced to 10 μm or less. In the optical element forming surface 26 whose entire surface is roughened, only the optical surface forming region 22 is subjected to turning processing, so that the outer periphery of the optical surface forming region 22 not subjected to the turning processing is the rough surface on the mold side It will be 23.

(3)キャビテーション型の形態
本発明にいうキャビテーション型には、図4に示すように「固定コア20の外周に配する固定コア側キャビテーション型21」と、「可動コア30の外周に配する可動コア側キャビテーション型31」がある。これらのキャビテーション型に関しては、特段の限定はなく、製品仕様に応じた金型設計を採用すれば良い。
(3) Cavitation type form In the cavitation type according to the present invention, as shown in FIG. 4, “fixed core side cavitation type 21 arranged on the outer periphery of fixed core 20” and “movable on the outer periphery of movable core 30” There is a core side cavitation type 31 ". There is no particular limitation on these cavitation types, and a mold design according to product specifications may be adopted.

(4)光学素子製造用金型の形態
以上に述べてきた製造方法を適用して得られ「固定コア20」を収容して「固定コア側キャビテーション型21」と嵌合することで「固定側金型ブロック24」が得られる。一方では、「可動コア30」を収容して「可動コア側キャビテーション型31」と嵌合することで「可動側金型ブロック33」が得られる。これら「固定側金型ブロック24」と「可動側金型ブロック33」とを、図4に示したように対向接触させ、「固定コア20」と「可動コア30」との間に成形体形成空間35を備える光学素子製造用金型50となる。
(4) Form of mold for manufacturing optical element The fixed side is obtained by applying the manufacturing method described above and accommodating the "fixed core 20" and fitting with the "fixed core side cavitation mold 21". A mold block 24 "is obtained. On the other hand, the "movable side mold block 33" is obtained by accommodating the "movable core 30" and fitting with the "movable core side cavitation type 31". The "fixed side mold block 24" and the "movable side mold block 33" are brought into opposed contact as shown in FIG. 4 to form a molded body between the "fixed core 20" and the "movable core 30". The optical element manufacturing mold 50 including the space 35 is obtained.

4.プラスチック光学素子の製造形態
上述した光学素子製造用金型50を用いた光学素子10の製造方法について説明する。図4に示す光学素子製造用金型50の成形体形成空間35に、光学素子10の材料となる樹脂材料を射出充填して光学素子として成形する。その後、図4に示す光学素子製造用金型50を構成する「可動側金型ブロック33」を「固定側金型ブロック24」から分離し、「固定側金型ブロック24」の「固定コア20」にある光学素子10を離型して採取する。よって、光学素子製造用金型20にある光学面形成領域22と金型側粗面領域23との表面形状が、得られた光学素子10の光学面12、13及び光学素子側粗面15に転写された状態となる。
4. Manufacturing Method of Plastic Optical Element A method of manufacturing the optical element 10 using the above-described optical element manufacturing mold 50 will be described. A resin material to be a material of the optical element 10 is injected and filled in the molded body forming space 35 of the optical element manufacturing mold 50 shown in FIG. 4 to form an optical element. Thereafter, the “movable mold block 33” constituting the optical element manufacturing mold 50 shown in FIG. 4 is separated from the “fixed mold block 24”, and the “fixed core 20 of the fixed mold block 24” is separated. The optical element 10 described in the above is released and collected. Therefore, the surface shapes of the optical surface forming area 22 and the mold side rough surface area 23 in the optical element manufacturing mold 20 are the optical surfaces 12 and 13 of the obtained optical element 10 and the optical element side rough surface 15. It will be in the state of being transferred.

以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定して解釈されるものではないことを明記しておく。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by showing Examples and Comparative Examples. It should be noted that the present invention should not be construed as being limited to the following examples.

(1)金型側粗面領域加工工程
実施例の光学素子製造用金型において、固定コア20及び可動コア30を得るため、金型用鋼(STAVAX(ウッデホルム株式会社製))を金型材料25として用い、その光学素子成形面26に厚さ200μmの無電解ニッケルめっき層を形成したものを用いた。
(1) Mold side rough surface area processing step In the mold for manufacturing an optical element of the embodiment, in order to obtain the fixed core 20 and the movable core 30, a mold steel (STAVAX (made by Uddeholm KK)) is used as a mold material An optical element molding surface 26 was formed with an electroless nickel plating layer having a thickness of 200 μm.

そして、この無電解ニッケルめっき層の表面から、サンドブラスト法によってメディア粒径74μm以下のアルミナ製粒子を吹き付け、金型材料25の光学素子成形面26の全面を粗面とした。このときの表面粗さRzは、10μmであった。   Then, alumina particles having a medium particle size of 74 μm or less are sprayed from the surface of the electroless nickel plating layer by sand blasting to make the entire surface of the optical element molding surface 26 of the mold material 25 rough. The surface roughness Rz at this time was 10 μm.

(2)光学面形成領域加工工程
光学素子成形面26を粗面化した金型材料25を、超精密加工機(株式会社不二越社製)40の回転軸41に取り付け、対向位置に多結晶ダイヤモンドを用いたダイヤモンドバイト42を配置して、光学素子成形面26の光学面形成領域22のみを旋削加工した。このときに用いたダイヤモンドバイト42は、粒径100nm以下の多結晶ダイヤモンドで構成したものであり、すくい角は28°負角、すくい面44の幅48が2μmであった。これにより、光学面形成領域22と、その外周に金型側粗面領域23を備えた固定コア20及び可動コア30を得た。
(2) Optical surface forming area processing step The mold material 25 obtained by roughening the optical element molding surface 26 is attached to the rotating shaft 41 of the super precision processing machine (manufactured by Fujikoshi Co., Ltd.) 40, and polycrystalline diamond is provided at the opposite position. A diamond cutting tool 42 was used to turn only the optical surface forming area 22 of the optical element forming surface 26. The diamond cutting tool 42 used at this time was composed of polycrystalline diamond having a grain size of 100 nm or less, the rake angle was 28 ° negative angle, and the width 48 of the rake face 44 was 2 μm. Thus, the fixed core 20 and the movable core 30 provided with the optical surface forming area 22 and the mold-side rough surface area 23 on the outer periphery thereof were obtained.

(3)光学素子製造用金型
以上に述べた「固定コア20」と「固定コア側キャビテーション型21」と嵌合して「固定側金型ブロック24」を得た。一方、「可動コア30」と「可動コア側キャビテーション型31」と嵌合して「可動側金型ブロック33」を得た。そして、これら「固定側金型ブロック24」と「可動側金型ブロック33」とを、図4に示したように対向接触させ、「固定コア20」と「可動コア30」との間に成形体形成空間35を備える光学素子製造用金型50とした。
(3) Mold for manufacturing optical element The above-described “fixed core 20” and “fixed core side cavitation type 21” were fitted to obtain “fixed side mold block 24”. On the other hand, the movable core 30 and the movable core cavitation mold 31 were fitted to obtain the movable mold block 33. Then, the “fixed side mold block 24” and the “movable side mold block 33” are brought into opposed contact as shown in FIG. 4 to form between the “fixed core 20” and the “movable core 30”. The optical element manufacturing mold 50 is provided with the body forming space 35.

(4)プラスチック光学素子の製造
上述した光学素子製造用金型50を用いた光学素子10の製造は、光学素子製造用金型50の成形体形成空間35に、射出成形機(S−2000i50B(ファナック株式会社製))を用い、溶融した熱可塑性樹脂(ZEONEX E−48R(日本ゼオン株式会社製))を射出充填した。その後、光学素子製造用金型50を構成する「可動側金型ブロック33」を「固定側金型ブロック24」から分離し、「固定側金型ブロック24」の「固定コア20」にある光学素子10を離型して採取した。このようにして得られた光学素子10は、製造に用いた光学素子製造用金型50にある光学面形成領域22と金型側粗面領域23との表面形状が、得られた光学素子10の光学面12,13及び光学素子側粗面15に転写された状態となっていた。
(4) Production of Plastic Optical Element In the production of the optical element 10 using the above-described optical element production mold 50, an injection molding machine (S-2000i 50B (S-2000i 50B (in the mold forming space 35) of the optical element production mold 50). A thermoplastic resin (ZEONEX E-48R (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.)) was injected and filled with the resin using FANUC Co., Ltd.). After that, the "movable mold block 33" constituting the optical element manufacturing mold 50 is separated from the "fixed mold block 24", and the optical in the "fixed core 20" of the "fixed mold block 24" The element 10 was released and collected. The optical element 10 obtained in this manner is the optical element 10 in which the surface shape of the optical surface forming area 22 and the mold side rough surface area 23 in the optical element manufacturing mold 50 used for manufacturing is obtained. The optical surface 12, 13 and the rough surface 15 on the optical element side are in a transferred state.

比較例Comparative example

比較例では、実施例の粗化の方法であるサンドブラスト法に代えて、NC加工を採用して規則性のある凹凸形状を採用した点と、光学素子成形面26の光学面形成領域22のみを旋削加工する際に、単結晶ダイヤモンドを用いたダイヤモンドバイト42を用いた点のみが異なる。よって、ここでの重複した説明は省略する。   In the comparative example, instead of the sandblasting method which is a roughening method of the embodiment, NC processing is adopted to adopt a regular uneven shape and only the optical surface forming region 22 of the optical element molding surface 26 The only difference is that a diamond cutting tool 42 using single crystal diamond is used in turning. Therefore, duplicate explanations are omitted here.

[評価結果]
以下、各実施例及び比較例の評価結果について述べる。
[Evaluation results]
Hereinafter, evaluation results of each example and comparative example will be described.

光学素子の光学面の表面粗さ: 各実施例及び比較例で得られた光学素子の光学面の表面粗さRaは、白色干渉計を用いた非接触三次元表面性状測定装置のNewView 7300(Zygo社製)により、上述と同様の測定条件で測定した。実施例の光学素子の光学面の表面粗さRaは、全域で2nm以下であり、局所的な面粗れは認められなかった。これに対し、金型加工に単結晶ダイヤモンドバイトを用いた比較例の場合、ダイヤモンドバイトの損傷が起きたため、金型側に局所的な面粗れが発生し、得られた光学素子にも場所的な表面粗さの乱れがあり、表面粗さRaが50nm程度となったため、全域で表面粗さRaが20nm以下という条件を満たせていなかった。 Surface roughness of the optical surface of the optical element: The surface roughness Ra of the optical surface of the optical element obtained in each of the examples and the comparative examples is NewView 7300 (a noncontact three-dimensional surface texture measuring apparatus using a white light interferometer) It measured on the same measurement conditions as the above-mentioned by Zygo company make). The surface roughness Ra of the optical surface of the optical element of the example was 2 nm or less over the entire area, and no local surface roughness was observed. On the other hand, in the case of the comparative example using a single crystal diamond bite for die processing, damage to the diamond bite occurred, so that local surface roughness was generated on the die side, and a place was obtained also in the obtained optical element The surface roughness Ra was about 50 nm, and the condition that the surface roughness Ra was 20 nm or less was not satisfied in the entire region.

光学素子製造用金型の表面性状: 実施例及び比較例の光学素子製造用金型の粗面部分の表面を、微分干渉顕微鏡(STM6(オリンパス株式会社製))を用いて倍率1000倍で観察した。この結果として、実施例及び比較例の粗面部分の顕微鏡観察写真を図7及び図8に示す。また、実施例及び比較例の粗面と光学面形成領域との境界部分の顕微鏡観察写真を図9及び図10に示している。さらに、実施例及び比較例の光学素子製造用金型の粗面の表面性状は、白色干渉計を用いた非接触三次元表面性状測定装置(Zygo社製のNewView 7300)により測定した。このときの測定条件は、上述した光学素子の光学面の表面粗さRaの測定条件と同様にした。実施例及び比較例の金型側粗面の表面粗さRz、凹凸形状の平均頂点間隔を表1に示す。 Surface Properties of Optical Element Manufacturing Mold: The surface of the rough surface of the optical element manufacturing mold of Examples and Comparative Examples is observed at a magnification of 1000 using a differential interference microscope (STM6 (manufactured by Olympus Corporation)) did. As a result, the microscopic observation photograph of the rough surface part of an Example and a comparative example is shown in FIG.7 and FIG.8. Moreover, the microscope observation photograph of the boundary part of the rough surface and optical surface formation area of an Example and a comparative example is shown in FIG.9 and FIG.10. Furthermore, the surface property of the rough surface of the mold for manufacturing an optical element of the example and the comparative example was measured by a noncontact three-dimensional surface property measuring apparatus (NewView 7300 manufactured by Zygo) using a white light interferometer. The measurement conditions at this time were the same as the measurement conditions of the surface roughness Ra of the optical surface of the optical element described above. Table 1 shows the surface roughness Rz of the rough surface on the mold side of the example and the comparative example, and the average vertex distance of the concavo-convex shape.

サンドブラスト法により粗面処理された実施例は、表面粗さRzが10μm、平均頂点間隔が16μm(標準偏差2μm)であった。実施例の表面性状は、図7から、特定の方向性及び特定の周期性がない不規則な微細凹凸形状であることが確認できる。これに対し、NC加工法を用いた工作機械により形成された比較例は、表面粗さRzが5μm、「径方向の平均頂点間隔が34μm(標準偏差1.5μm)」、「円周方向の平均頂点間隔が140μm(標準偏差6μm)」であった。比較例の表面性状は、図8からも、一定のパターンを有する微細凹凸形状であることが確認できる。なお、比較例において、径方向と円周方向とのデータを分けて考えたのは、凹凸形状に規則性があり、この規則性が方位により異なるからである。   In the example roughened by sandblasting, the surface roughness Rz was 10 μm, and the average vertex spacing was 16 μm (standard deviation 2 μm). It can be confirmed from FIG. 7 that the surface texture of the example is an irregular fine uneven shape without specific directionality and specific periodicity. On the other hand, in the comparative example formed by the machine tool using the NC processing method, the surface roughness Rz is 5 μm, “the average vertex distance in the radial direction is 34 μm (standard deviation 1.5 μm)”, “the circumferential direction The average vertex spacing was 140 μm (standard deviation 6 μm). The surface texture of the comparative example can be confirmed also from FIG. 8 as a fine uneven shape having a constant pattern. In the comparative example, the data in the radial direction and the circumferential direction are considered separately because the concavo-convex shape has regularity, and this regularity differs depending on the direction.

また、この実施例と比較例との製造方法の差により生じる表面形状の差は、金型側粗面と光学面形成領域との境界部分において顕著に表れる。すなわち、図9に示す実施例の金型側粗面と光学面形成領域との境界領域の幅は、図中の10μmのスケールバーと対比すると、約5μmと狭く、光学面形成領域の輪郭線が大きく乱れていないことが分かる。これに対し、図10に示す比較例の金型側粗面と光学面形成領域との境界領域の幅は、図中の10μmのスケールバーと対比すると、約15μmと広く、光学面形成領域の輪郭線は、金型側粗面を形成する凹凸のパターン形状が明瞭に表れていることが認識できる。   Further, the difference in the surface shape caused by the difference between the manufacturing method of this embodiment and the comparative example appears notably at the boundary between the rough surface on the mold side and the optical surface forming region. That is, the width of the boundary area between the rough surface on the mold side and the optical surface forming area in the embodiment shown in FIG. 9 is as narrow as about 5 μm as compared with the scale bar of 10 μm in the figure. It can be seen that is not greatly disturbed. On the other hand, the width of the boundary area between the mold-side rough surface and the optical surface forming area in the comparative example shown in FIG. 10 is as wide as about 15 μm as compared to the scale bar of 10 μm in the figure. It can be recognized that the contour line clearly shows the pattern shape of the unevenness forming the rough surface on the mold side.

本発明に係るプラスチック光学素子は、光学素子のコバ面に入射する不要な光が、光学素子の光学面に混入することを効果的に抑制できる。したがって、このプラスチック光学素子を採用した撮像装置等の光学機器は、被写体側から入射する光線を、光学設計どおりに屈折させ、像面側に向けて出射することが可能となる。   The plastic optical element according to the present invention can effectively suppress the mixing of unnecessary light entering the edge surface of the optical element into the optical surface of the optical element. Therefore, an optical apparatus such as an imaging device adopting this plastic optical element can refract a light beam incident from the object side as the optical design and emit it toward the image plane side.

10 プラスチック光学素子
12、13 光学面
14 コバ面
15 粗面
20 固定コア
21 固定コア側キャビティ型
22 光学面形成領域
23 金型側粗面領域
24 固定側金型ブロック
25 金型材料
26 光学素子成形面
30 可動コア
31 可動コア側キャビティ型
33 可動側金型ブロック
35 成形体形成空間
40 超精密加工機
41 回転軸
42 ダイヤモンドバイト
43 切れ刃
44 すくい面
45 前逃げ面
46 加工点
47 すくい角
48 すくい面の幅

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 plastic optical element 12, 13 optical surface 14 edge surface 15 rough surface 20 fixed core 21 fixed core side cavity type 22 optical surface formation area 23 mold side rough surface area 24 fixed side mold block 25 mold material 26 optical element formation Face 30 Movable core 31 Movable core side cavity type 33 Movable side mold block 35 Mold forming space 40 Ultra precision processing machine 41 Rotary shaft 42 Diamond cutting tool 43 Cutting edge 44 Rake surface 45 Front flank surface 46 Machining point 47 Rake angle 48 Width of face

Claims (13)

光学面と当該光学面の外周に位置するコバ面とを備えたプラスチック光学素子であって、
当該コバ面は、不規則な凹凸形状を備える光学素子側粗面であり、
当該光学面は、非接触三次元表面性状測定装置で測定した表面粗さRaが20nm以下であることを特徴とするプラスチック光学素子。
A plastic optical element comprising an optical surface and an edge surface located on the outer periphery of the optical surface,
The edge surface is an optical element-side rough surface having irregular asperity shape,
A plastic optical element characterized in that the optical surface has a surface roughness Ra of 20 nm or less measured by a noncontact three-dimensional surface texture measuring apparatus.
前記光学素子側粗面と前記光学面との境界領域の幅が10μm以下である請求項1に記載のプラスチック光学素子。 The plastic optical element according to claim 1, wherein a width of a boundary area between the rough surface on the optical element side and the optical surface is 10 μm or less. 前記光学素子側粗面は、非接触三次元表面性状測定装置で測定した表面粗さRzが5μm以上20μm以下である請求項1又は請求項2に記載のプラスチック光学素子。 The plastic optical element according to claim 1 or 2, wherein the rough surface on the optical element side has a surface roughness Rz of 5 μm to 20 μm as measured by a noncontact three-dimensional surface texture measuring device. 前記光学素子側粗面の凹凸形状は、非接触三次元表面性状測定装置を用いて測定した凹凸形状の凸部の平均頂点間隔が15μm以上20μm以下である請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のプラスチック光学素子。 The uneven shape of the rough surface on the optical element side is an average vertex distance of 15 μm or more and 20 μm or less of convex portions of the uneven shape measured using a noncontact three-dimensional surface texture measuring device. The plastic optical element according to one item. 光学素子の光学面を形成するための光学面形成領域と、光学素子のコバ面に設ける光学素子側粗面を形成するための金型側粗面領域とを備えたプラスチック光学素子を製造するための金型であって、
当該金型側粗面領域は、不規則な凹凸形状を備え、
当該金型側粗面領域に隣接配置されている光学面形成領域は、非接触三次元表面性状測定装置を用いて得られる表面粗さRaが20nm以下であることを特徴とするプラスチック光学素子製造用金型。
To manufacture a plastic optical element having an optical surface forming area for forming an optical surface of an optical element and a mold-side rough surface area for forming an optical element-side rough surface provided on an edge surface of the optical element Is a mold of
The mold side rough surface area has an irregular asperity shape,
The optical surface forming region disposed adjacent to the rough surface region on the side of the mold has a surface roughness Ra of 20 nm or less obtained by using a noncontact three-dimensional surface texture measuring apparatus. Mold.
前記金型側粗面領域と前記光学面形成領域との境界領域の幅が10μm以下である請求項5に記載のプラスチック光学素子製造用金型。 The mold for manufacturing a plastic optical element according to claim 5, wherein a width of a boundary area between the rough surface area on the mold side and the optical surface forming area is 10 μm or less. 前記金型側粗面領域は、非接触三次元表面性状測定装置を用いて測定した表面粗さRzが5μm以上20μm以下である請求項5又は請求項6に記載のプラスチック光学素子製造用金型。 The mold according to claim 5 or 6, wherein the rough surface region on the side of the mold has a surface roughness Rz of 5 μm to 20 μm as measured using a noncontact three-dimensional surface texture measuring device. . 前記金型側粗面領域が有する凹凸形状は、非接触三次元表面性状測定装置を用いて得られる隣接する凸部同士の平均頂点間隔が15μm以上20μm以下である請求項5から請求項7のいずれか一項に記載のプラスチック光学素子製造用金型。 The uneven shape of the rough surface on the side of the mold has an average vertex distance between adjacent protrusions obtained by using a noncontact three-dimensional surface texture measuring apparatus of 15 μm to 20 μm. A mold for producing a plastic optical element according to any one of the preceding claims. 前記金型側粗面領域及び前記光学面形成領域は、その表面に無電解ニッケルめっき層を備える請求項5から請求項8のいずれか一項に記載のプラスチック光学素子製造用金型。 The mold for manufacturing a plastic optical element according to any one of claims 5 to 8, wherein the rough surface region on the mold side and the optical surface forming region are provided with an electroless nickel plating layer on the surface thereof. 請求項5から請求項9のいずれか一項に記載のプラスチック光学素子製造用金型の製造方法であって、
当該プラスチック光学素子製造用金型は、固定コアと固定コア側キャビテーション型とで構成される固定側金型ブロックと、可動コアと可動コア側キャビテーション型とで構成される可動側金型ブロックとを対向接触させ、固定コアと可動コアとの間に成形体形成空間を備えるものであり、
当該固定コアと可動コアとの光学素子成形面をサンドブラスト法で粗化し、当該粗化後に当該固定コア及び可動コアの光学面形成領域を多結晶ダイヤモンドバイトを用いて旋削加工することを特徴とするプラスチック光学素子製造用金型の製造方法。
A method of manufacturing a plastic optical element manufacturing mold according to any one of claims 5 to 9, wherein
The plastic optical element manufacturing mold comprises a fixed side mold block constituted by a fixed core and a fixed core side cavitation type, and a movable side mold block constituted by a movable core and a movable core side cavitation type It is a counter contact and is provided with a molded body forming space between the fixed core and the movable core,
The optical element forming surface of the fixed core and the movable core is roughened by sandblasting, and after roughening, the optical surface forming region of the fixed core and the movable core is turned using a polycrystalline diamond bite. A method of manufacturing a mold for manufacturing a plastic optical element.
前記多結晶ダイヤモンドバイトは、粒径100μm以下のナノ多結晶粒子を用いて得られるものである請求項10に記載のプラスチック光学素子製造用金型の製造方法。 The method for producing a mold for producing a plastic optical element according to claim 10, wherein the polycrystalline diamond bite is obtained by using nano-polycrystalline particles having a particle diameter of 100 μm or less. 前記多結晶ダイヤモンドバイトは、その軸線方向を基準とし、当該多結晶ダイヤモンドバイトの走査方向を正としたときに、当該多結晶ダイヤモンドバイトの走査方向と当該多結晶ダイヤモンドバイトのすくい面とがなす角度が、25°以上30°以下の範囲で負の方向に傾斜したものを用いる請求項10又は請求項11に記載のプラスチック光学素子製造用金型の製造方法。 The angle between the polycrystalline diamond bite scan direction and the rake face of the polycrystalline diamond bite, where the polycrystalline diamond bite is relative to the axial direction and when the polycrystalline diamond bite scanning direction is positive. The method of manufacturing a mold for manufacturing a plastic optical element according to claim 10 or 11, wherein the light emitting element is inclined in the negative direction in the range of 25 ° to 30 °. 前記多結晶ダイヤモンドバイトの切れ刃稜線上におけるすくい面の幅が1μm以上3μm以下のものを用いる請求項10から請求項12のいずれか一項に記載のプラスチック光学素子製造用金型の製造方法。

The method for manufacturing a mold for manufacturing a plastic optical element according to any one of claims 10 to 12, wherein a rake surface on the cutting edge ridge line of the polycrystalline diamond bite has a width of 1 μm to 3 μm.

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