JP2021098206A - 透過型光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】形状精度が十分に高い、小型の円形透過型光学素子を製造することが可能な、透過型光学素子の製造方法を提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂フィルムを用いて透過型光学素子を製造する製造方法である。かかる製造方法は、熱可塑性樹脂フィルムを、波長３５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下のレーザー光を用いて円形切断して、直径１０ｍｍ以下の透過型光学素子を得る、レーザー切断工程を含む。【選択図】なし

Description

本発明は、透過型光学素子の製造方法に関する。より具体的には、熱可塑性樹脂フィルムを用いた透過型光学素子の製造方法に関する。

電子電気機器の低コスト化及び性能向上への要求の高まり、並びに樹脂材料の品質向上等を背景として、電子電気機器に搭載される透過型光学素子の構成部品を、樹脂フィルムを用いて製造することが試みられてきた。

例えば、特許文献１には、環状オレフィン樹脂の層を備える原反フィルムを、波長が３６０ｎｍ以下、好ましくは、２８０ｎｍ以下のレーザー光で切断することを含む、カットフィルムの製造方法が開示されている。より具体的には、特許文献１では、原反フィルムとして、環状オレフィン樹脂の層と偏光子層とを積層させて得たフィルムを用いて、かかる原反フィルムを上記所定のレーザー光で切断して、偏光板を製造する製造方法が提案されている。かかる製造方法によれば、カットフィルムに形成されるレーザー処理影響部の幅を小さくすることができる。なお、レーザー処理影響部とは、レーザー光により切断された樹脂フィルムが切断時に発生した熱によって、フィルムが隆起するなどして変形した部分を云う。

また、特許文献２には、高分子樹脂フィルムを加工して、厚さ方向に延びる複数の貫通孔を有する高分子樹脂フィルムを得るための製造方法において、集光パルスレーザーを照射する方途が開示されている。より詳細には、特許文献２では、実施例において、波長３５５ｎｍ、パルス幅２０ｎｓ（２０，０００ｐｓ）、及び出力７．６Ｗのパルスレーザーを用いて、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムに貫通孔を形成することが検討されている。

特開２０１６−５７４０３号公報 特開２０１６−２１３８２９号公報

ここで近年、電子電気機器に備えられる小型のカメラユニット等には、一層の高画質化が求められている。そのため、高精度な光学系を構築可能とする観点から、かかるカメラユニットの構成部品である小型レンズなどの円形の透過型光学素子には、形状精度に優れることが必要とされている。しかしながら、上記特許文献１に記載されたようなレーザーカット技術、及び、特許文献２に記載されたようなレーザーによる穿孔技術に関する検討の中では、形状精度が十分に高い、小型の円形透過型光学素子を製造することが可能な、透過型光学素子の製造方法に関する知見及び示唆は得られていなかった。

そこで、本発明は、形状精度が十分に高い、小型の円形透過型光学素子を製造することが可能な、透過型光学素子の製造方法を提供することを目的とする。

即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の透過型光学素子の製造方法は、熱可塑性樹脂フィルムを用いて透過型光学素子を製造する製造方法であって、前記熱可塑性樹脂フィルムを、波長３５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下のレーザー光を用いて円形切断して、直径１０ｍｍ以下の透過型光学素子を得る、レーザー切断工程を含む、ことを特徴とする。上記特定範囲の波長のレーザー光を用いて熱可塑性樹脂フィルムを円形切断することにより、形状精度が十分に高い、小型の円形透過型光学素子を製造することができる。

また、本発明の透過型光学素子の製造方法において、前記レーザー切断工程における、前記レーザー光のパルス幅（Ｐ）が、０．０１ｐｓ以上２０ｐｓ以下であることが好ましい。かかるパルス幅のレーザー光を用いてレーザー切断工程を実施することで、レーザー切断工程における切断効率を効果的に高めることができるとともに、得られる透過型光学素子の形状精度を一層高めることができる。

また、本発明の透過型光学素子の製造方法において、前記レーザー切断工程における、前記レーザー光の出力（Ｏ）が、０．４Ｗ以上２０Ｗ以下である、ことが好ましい。出力が０．４Ｗ以上２０Ｗ以下であるレーザー光を用いてレーザー切断工程を実施することで、得られる透過型光学素子の形状精度を一層高めることができるとともに、得られる透過型光学素子の表面が汚染されることを効果的に抑制することができる。

また、本発明の透過型光学素子の製造方法において、前記レーザー切断工程における、前記レーザー光のパルス幅（Ｐ）［ｐｓ］で前記レーザー光の出力（Ｏ）［Ｗ］を除した値（Ｏ［Ｗ］／Ｐ［ｐｓ］）が、０．０２５［Ｗ／ｐｓ］以上１．５［Ｗ／ｐｓ］以下であることが好ましい。（Ｏ［Ｗ］／Ｐ［ｐｓ］）の値が上記範囲内となる条件で、レーザー切断工程を実施することで、レーザー切断工程における切断効率を効果的に高めることができ、且つ、得られる透過型光学素子の形状精度を一層高めることができ、さらには、得られる透過型光学素子の光学面が汚染されることを効果的に抑制することができる。

本発明の透過型光学素子の製造方法によれば、形状精度が十分に高い、小型の円形透過型光学素子を製造することができる。

本発明の一例に係る透過型光学素子の製造方法において、切断対象とし得る熱可塑性樹脂フィルムの概略断面図である。 本発明の一例に係る透過型光学素子の製造方法に従って得られた小型の円形透過型光学素子の切断面傾斜角θの測定方法を説明するための概略断面図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明の透過型光学素子の製造方法によれば、レンズ等の円形の透過型光学素子を、十分に高い形状精度で、製造することができる。より具体的には、本発明の製造方法によれば、平面視で円形の小型の透過型光学素子を製造するにあたり、切断面及び切断面近傍の平面領域（以下、「切断端部」とも称することがある。）における形状精度を高めることができる。そのため、本発明の製造方法に従って得られた透過型光学素子は、例えば、小型電子電気機器のカメラユニットのレンズとして好適に用いることができる。

（透過型光学素子の製造方法）
本発明の透過型光学素子の製造方法は、熱可塑性樹脂フィルムを用いて透過型光学素子を製造する製造方法である。そして、本発明の透過型光学素子の製造方法は、熱可塑性樹脂フィルムを、波長３５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下のレーザー光を用いて円形切断して、直径１０ｍｍ以下の透過型光学素子を得る、レーザー切断工程を含むことを特徴とする。なお、本発明の製造方法は、任意で、レーザー切断工程で得られた透過型光学素子の光学面を洗浄する洗浄工程を実施してもよい。

＜熱可塑性樹脂フィルム＞
本発明の製造方法で用いる熱可塑性樹脂フィルムとしては、熱可塑性である限りにおいて特に限定されることなく、既知のあらゆる熱可塑性樹脂を用いて形成されたフィルムを用いることができる。ここで、「フィルム」とは、表面及び裏面（即ち、主面）が、厚み分の距離を隔てて対向してなる形状を有する物体を意味する。熱可塑性樹脂フィルムを構成し得る熱可塑性樹脂としては、例えば、（メタ）アクリル樹脂、脂環構造含有樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ウレタン樹脂、及びチオウレタン樹脂等が挙げられる。なお、「（メタ）アクリル」とは、アクリル及び／又はメタクリルを指す。これらの中でも、透明性に優れる透過型光学素子が得られることから、熱可塑性樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂が、脂環構造含有樹脂を含むことが好ましい。また、形状精度に一層優れる透過型光学素子を得る観点からは、熱可塑性樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂が繰り返し単位に極性基を有さない樹脂を含むことが好ましい。繰り返し単位に極性基を有さない樹脂は、極性基を有する樹脂等に比較してレーザー光を吸収しにくいため、加工が難しい。その一方で、繰り返し単位に極性基を有さない樹脂は、加工した場合には、加工時に熱に変わるエネルギー量も少ないため、熱に起因する変形の発生を抑制することができる。その結果、繰り返し単位に極性基を有さない樹脂を含む熱可塑性樹脂フィルム用いることで、形状精度の高い透過型光学素子を得ることができる。
従って、透明性及び形状精度に一層優れる透過型光学素子を得る観点からは、熱可塑性樹脂フィルムが、繰り返し単位に極性基を有さない脂環構造含有樹脂を含むことが好ましい。

脂環構造含有樹脂とは、主鎖及び／又は側鎖に飽和環状炭化水素構造及び不飽和環状炭化水素構造等の脂環式構造を有する重合体である。なかでも、機械強度及び耐熱性に優れる透過型光学素子が得られ易いことから、シクロアルカン構造を主鎖に有するものが好ましい。脂環式構造含有樹脂を構成する重合体（以下、「脂環式構造含有重合体」とも称する）中の脂環式構造を有する繰り返し単位の割合は特に限定されないが、重合体に含まれる全繰り返し単位に対して、５０質量％以上が好ましく、７０質量％以上がより好ましく、９０質量％以上がさらに好ましい。脂環式構造を有する繰り返し単位の割合が５０質量％以上の脂環式構造含有重合体を用いることで、透明性及び耐熱性に優れる透過型光学素子が得られ易くなる。

脂環式構造含有重合体の具体例としては、ノルボルネン系重合体、単環の環状オレフィン系重合体及び環状共役ジエン系重合体などが挙げられる。これらの中でも、得られる透過型光学素子の透明性、耐熱性、及び機械的強度を高める観点から、ノルボルネン系重合体が好ましい。なお、本明細書において、これらの重合体は、重合反応生成物だけでなく、その水素化物も意味するものである。

ノルボルネン系重合体は、ノルボルネン系モノマーの重合体又はその水素化物である。ノルボルネン系重合体としては、ノルボルネン系モノマーの開環重合体、ノルボルネン系モノマーとこれと開環共重合可能なその他のモノマーとの開環重合体、ノルボルネン系モノマーの付加重合体、ノルボルネン系モノマーとこれと共重合可能なその他のモノマーとの付加重合体、及びこれらの重合体の水素化物などが挙げられる。なかでも、ノルボルネン系モノマーの開環重合体水素化物（即ち、ノルボルネン系開環重合体水素化物）が好ましい。ノルボルネン系開環重合体水素化物を用いて形成された熱可塑性樹脂フィルムを用いることで、得られる透過型光学素子の透明性、耐熱性、及び機械的強度等を一層高めることができる。

ノルボルネン系モノマーとしては、ビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン（慣用名：ノルボルネン）及びその誘導体、トリシクロ［４．３．０^1,6．１^2,5］デカ−３，７−ジエン（慣用名ジシクロペンタジエン）及びその誘導体、７，８−ベンゾトリシクロ［４．３．０．１^2,5］デカ−３−エン（慣用名メタノテトラヒドロフルオレン：１，４−メタノ−１，４，４ａ，９ａ−テトラヒドロフルオレンともいう）及びその誘導体、テトラシクロ［４．４．０．１^2,5．１^7,10］ドデカ−３−エン（慣用名：テトラシクロドデセン）及びその誘導体、などが挙げられる。誘導体に含まれうる置換基としては、アルキル基、アルキレン基、ビニル基、アルキリデン基などが挙げられる。これらのノルボルネン系モノマーは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

ノルボルネン系モノマーと開環共重合可能なその他のモノマーとしては、シクロヘキセン、シクロヘプテン、及びシクロオクテンなどの単環の環状オレフィン系単量体などが挙げられる。ノルボルネン系モノマーと付加共重合可能なその他のモノマーとしては、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、及び１−ヘキセンなどの炭素数２〜２０のα−オレフィン並びにこれらの誘導体；シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロオクテン、及び３ａ，５，６，７ａ−テトラヒドロ−４，７−メタノ−１Ｈ−インデンなどのシクロオレフィン並びにこれらの誘導体；１，４−ヘキサジエン、４−メチル−１，４−ヘキサジエン、５−メチル−１，４−ヘキサジエン、及び１，７−オクタジエンなどの非共役ジエン；などが挙げられる。

上述のようなノルボルネン系モノマーを含む開環重合体及び付加重合体は、公知の触媒の存在下で重合させることにより合成することができる。また、これらの水素化物は、公知の水素化触媒を用いた水素化反応により、得ることができる。

なお、単環の環状オレフィン系重合体及び環状共役ジエン系重合体としては、例えば、特開２０１６−５７４０３号公報に記載されたものが挙げられる。

また、脂環式構造含有重合体として、市販品を使用することもできる。市販品としては、日本ゼオン社製、ＺＥＯＮＥＸ（登録商標）、三井化学社製、ＡＰＥＬ（登録商標）、ＪＳＲ社製、ＡＲＴＯＮ（登録商標）、ポリプラスチックス社製、ＴＯＰＡＳ（登録商標）などが挙げられる。

熱可塑性樹脂フィルムは、上述したような樹脂成分以外の成分を含有するものであってもよい。樹脂成分以外の成分としては、光安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、離型剤、帯電防止剤、炭素材料（カーボン等）、顔料、及び、染料等の添加剤が挙げられる。これらの成分の配合量は、特に限定されず適宜決定することができる。例えば、これらの添加剤の合計量は、樹脂成分を１００質量％として、例えば２０質量％以下、好ましくは１０質量％以下でありうる。

なお、熱可塑性樹脂フィルムの製造方法としては、特に限定されることなく、従来公知の適宜な方法を採用することができる。例えば、所定の成分を混合して熱可塑性樹脂フィルム製造用の成形材料を得、これを用いて、溶融押出成形法、溶融流延成形法、射出成形法等により、熱可塑性樹脂フィルムを得ることができる。また、熱可塑性樹脂フィルムとして、市販製品を用いてもよい。

さらに、本発明の製造方法で用いる熱可塑性樹脂フィルムとして、所望の表面形状を有する光学領域が複数形成されてなる、熱可塑性樹脂フィルムを用いることが好ましい。熱可塑性樹脂フィルムに形成された光学領域は、所望の表面形状を有する、平面視円形の領域であり得る。より詳細には、かかる光学領域は、表面及び裏面の両面が平面形状であってもよく、表面及び裏面のうちの少なくとも一方が球面又は非球面形状であってもよい。なお、表面及び裏面のうちの少なくとも一方が球面又は非球面形状である光学領域を有する光学素子としては、具体的には、平凸レンズ、両凸レンズ、凸メニスカスレンズ、平凹レンズ、両凹レンズ、凹メニスカスレンズ、及び、片面／両面が変曲点のある非球面形状である非球面レンズが挙げられる。これらの光学領域は、例えば、一対の平板金型を用いて熱可塑性フィルムを熱プレスすることにより、効率的に形成することができる。なお、熱可塑性樹脂フィルムを熱プレスすることにより光学領域を形成するにあたり、複数枚の熱可塑性樹脂フィルムを重ねて熱プレスしてもよい。樹脂フィルムの積層数を異ならせることで、複数種類の厚みのフィルムを準備する必要なく、所望の厚みの光学領域付き樹脂フィルムを準備することが可能となるからである。その結果、透過型光学素子の製造効率を高めることができる。

また、本発明の製造方法で用いる熱可塑性樹脂フィルムの厚みは、レーザー切断工程において、レーザー光により切断する位置（以下、「切断位置」とも称する。）において、１００μｍ以上であることが好ましく、２００μｍ以上であることがより好ましく、８００μｍ以下であることが好ましく、５００μｍ以下であることがより好ましい。なお、上記したように、複数枚の樹脂フィルムを積層することにより形成した光学領域付き樹脂フィルムを切断対象とする場合であっても、その切断位置における厚みが、上記範囲を満たすことが好ましい。

＜レーザー光＞
レーザー切断工程にて用いるレーザー光としては、波長３５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下のレーザー光を用いる。レーザー光として、波長３５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下のレーザー光を用いることで、熱可塑性樹脂フィルムを良好に切断することができる。さらに、レーザー光としては、下記の条件を満たすレーザー光を用いることが好ましい。レーザー切断工程にて用いるレーザー光の条件を適切に制御することで、熱可塑性樹脂フィルムの切断端部における隆起を抑制し、且つ、切断面の垂直性を高めることができる。そのため、レーザー光の条件の最適化により、得られる透過型光学素子の形状精度を一層高めることができる。

＜＜波長＞＞
レーザー切断工程にて用いるレーザー光の波長は、上記の通り、３５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であることが必要であり、好ましくは、５００ｎｍ以下である。レーザー光の波長が５００ｎｍ以下であれば、レーザー切断工程における切断効率を高めることができる。

＜＜パルス幅（Ｐ）＞＞
レーザー切断工程にて用いるレーザー光のパルス幅（Ｐ）は、０．０１ｐｓ以上であることが好ましく、１．０ｐｓ以上であることがより好ましく、２０ｐｓ以下であることが好ましい。レーザー光のパルス幅（Ｐ）が１．０ｐｓ以上であればレーザー切断工程における切断効率を高めることができる。また、レーザー光のパルス幅（Ｐ）が２０ｐｓ以下であれば、熱可塑性樹脂フィルムの切断端部の隆起幅が大きくなることを抑制することができ、且つ、切断面の垂直性を高めることができるため、得られる透過型光学素子の形状精度を一層高めることができる。

＜＜出力（Ｏ）＞＞
レーザー切断工程にて用いるレーザー光の出力は、０．４Ｗ以上が好ましく、１．０Ｗ以上がより好ましく、２．０Ｗ以上がより好ましく、２０Ｗ以下が好ましい。レーザー光の出力が１．０Ｗ以上であれば、レーザー切断工程における加工時間を短縮して、当該工程における切断効率を高めることができる。また、レーザー光の出力が２０Ｗ以下であれば、レーザー切断工程において、熱可塑性樹脂フィルムに起因するガスにより得られる透過型光学素子の光学面が汚染されることを効果的に抑制することができる。その結果、得られる透過型光学素子の品質を高めることができる。また、レーザー光の出力が２０Ｗ以下であれば、熱可塑性樹脂フィルムの切断端部の隆起幅が大きくなることを抑制することができ、且つ、切断面の垂直性を高めることができるため、透過型光学素子の形状精度を一層高めることができる。

＜＜出力（Ｏ）［Ｗ］／パルス幅（Ｐ）［ｐｓ］＞＞
レーザー切断工程にて用いるレーザー光について、レーザー光の出力（Ｏ）［Ｗ］をレーザー光のパルス幅（Ｐ）［ｐｓ］で除した値（Ｏ［Ｗ］／Ｐ［ｐｓ］）が、０．０２５［Ｗ／ｐｓ］以上であることが好ましく、０．１０［Ｗ／ｐｓ］以上であることがより好ましく、１．５［Ｗ／ｐｓ］以下であることが好ましく、０．８［Ｗ／ｐｓ］以下であることがより好ましい。（Ｏ［Ｗ］／Ｐ［ｐｓ］）の値が０．１０［Ｗ／ｐｓ］以上であれば、レーザー切断工程における加工時間を短縮して、当該工程における切断効率を高めることができる。また、（Ｏ［Ｗ］／Ｐ［ｐｓ］）の値が０．８［Ｗ／ｐｓ］以下であれば、熱可塑性樹脂フィルムの切断端部における隆起幅が拡大することを抑制することができ、且つ、切断面の垂直性を高めることができるため、得られる透過型光学素子の形状精度を一層高めることができる。さらに、（Ｏ［Ｗ］／Ｐ［ｐｓ］）の値が０．８［Ｗ／ｐｓ］以下であれば、レーザー切断工程において、熱可塑性樹脂フィルムに起因するガスにより得られる透過型光学素子の光学面が汚染されることを効果的に抑制することができる。その結果、得られる透過型光学素子の品質を高めることができる。

＜＜周波数＞＞
レーザー切断工程にて用いるレーザー光の周波数は５０ｋＨｚ以上であることが好ましく、１００ｋＨｚ以上であることがより好ましく、２００ｋＨｚ以上であることがさらに好ましく、１８００ｋＨｚ以下であることが好ましく、５００ｋＨｚ以下であることがより好ましい。レーザー光の周波数が１００ｋＨｚ以上であれば、レーザー切断工程における加工時間を短縮して、当該工程における切断効率を高めることができる。レーザー光の周波数が１８００ｋＨｚ以下であれば、熱可塑性樹脂フィルムの切断端部における隆起幅が拡大することを抑制することができ、且つ、切断面の垂直性を高めることができるため、得られる透過型光学素子の形状精度を一層高めることができる。

＜透過型光学素子の形状＞
本発明の製造方法において、レーザー切断工程にて円形切断して得られる透過型光学素子の直径は、１０ｍｍ以下である。透過型光学素子の直径は、１ｍｍ以上８ｍｍ以下であってもよい。かかる小径の透過型光学素子を製造するにあたり、本発明の製造方法を適用することで、形状精度に優れた小型の透過型光学素子を効率的に得ることができる。なお、本明細書において、「透過型光学素子の直径」は、透過型光学素子全体の直径を意味する。そして、本発明の製造方法に従って製造し得る透過型光学素子は、光学領域に隣接する外周部を含みうる。かかる外周部の幅は、径方向合計値で、例えば、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり得る。よって、「透過型光学素子の直径」は、透過型光学素子の「光学領域」の直径に、外周部の幅の値（径方向合計値）を加えた値に相当する。

図１に、本発明の一例に係る製造方法において切断対象とし得る熱可塑性樹脂フィルムの概略断面図を示す。図１に示す熱可塑性樹脂フィルム１００は、透過型光学素子１０を切り出す前の状態である。図１では、熱可塑性樹脂フィルム１００に含まれた状態の１つの透過型光学素子１０を拡大表示するが、熱可塑性樹脂フィルム１００は、複数の透過型光学素子１０を所定間隔で離間した状態で、含みうる。図１では、透過型光学素子１０は、所謂、ガルウィング（Ｇｕｌｌ Ｗｉｎｇ）状の非球面形状を有する光学領域を含んでなる、レンズとして図示する。勿論、本発明の製造方法にて製造する透過型光学素子の光学領域の形状は、図示の態様に限定されない。そして、透過型光学素子１０の光学領域の端部線ＥＬと、切断線ＣＬとにより挟まれた部分は、略平面となっており、かかる部分が光学領域に隣接する外周部を形成する。かかる外周部は、透過型光学素子がカメラユニット等の光学系に対して取り付けられる際の取り付け領域として用いられ得る。すなわち、透過型光学素子の外周部は、透過型光学素子の光学面として機能させることを目的とした部分ではない。そのため、たとえ、レーザー切断工程において発生したガスにより、透過型光学素子の外周部が汚染されたとしても、外周部の汚染による透過型光学素子の光学的な機能への影響は少ない、或いは無いに等しい。その一方で、外周部の形状精度は、透過型光学素子を光学系内に取り付ける際の取り付け精度に影響し得る。従って、本発明の製造方法に従って、形状精度に優れる透過型光学素子を提供することで、ひいては、かかる透過型光学素子を備える光学系の精度を高めることができる。

また、図１では、一例として、端部線ＥＬに挟まれた光学領域の直径を５ｍｍ、かかる光学領域に隣接する外周部の幅（径方向合計値）を１ｍｍ、さらに、切断位置における熱可塑性樹脂フィルムの厚みを４００μｍとして図示する。勿論、これらの寸法も図示の態様に制限されず、上記したような好適な範囲内の種々の値であり得る。なお、図１では、外周部の幅が直径の１／５である態様を図示したが、外周部の幅と光学領域の直径との相対関係も図示の態様に限定されない。切断位置における熱可塑性樹脂フィルムの厚みと、光学領域の直径及び外周部の幅との間の相対関係についても、図示の態様に限定されない。

ここで、図１に示すような熱可塑性樹脂フィルムを、切断線ＣＬに従って、レーザー光を用いて切断しようとしても、従来法では、熱可塑性樹脂フィルムの表面に対して完全に垂直な切断面を形成することは難しかった。具体的には、図２を参照して後述するように、実際の切断面１１は、傾斜角θに従う傾斜面となることが一般的であった。しかし、本発明の製造方法によれば、傾斜角θの値を低減するか、切断面１１の少なくとも一部を垂直面とすることが可能となった。このように、本発明によれば、切断面の傾斜の少ない、形状精度に優れる透過型光学素子を形成することができる。

＜レーザー光照射パターン＞
さらに、レーザー切断工程において、ある１つの透過型光学素子を円形切断するために、円形の切断線に沿ってレーザー光を照射するトレパニング加工を実施することが好ましい。さらに、トレパニング加工にあたり、一周の走査で、ある１つの透過型光学素子の切断を完了するのでなく、複数周にわたり走査することで切断を完了することが好ましい。複数周にわたるレーザー光の照射により切断を完了する、換言すれば、切断のために必要なエネルギー量を、熱可塑性樹脂フィルムに対して、一度の照射により付与するのではなく、複数回に分けて付与することで、切断面の傾斜角θを一層効果的に低減することができる。その結果、得られる透過型光学素子の形状精度を一層高めることができる。

ある１つの透過型光学素子を円形切断するために、レーザー光を用いて、複数周にあたりトレパニング加工する場合に、ある周回から次の周回に移るタイミングのうち、少なくとも１回は、当該透過型光学素子に対しては、レーザー光を照射しない期間（以下、「照射休止期間」とも称する。）を設けることが好ましい。照射休止期間を少なくとも一回介在させつつ、レーザー切断工程を実施することで、切断面の傾斜角θを一層効果的に低減することができ、得られる透過型光学素子の形状精度を一層高めることができる。

照射休止期間を設けるための具体的な方途は特に限定されない。例えば、整列配置された複数（ｎ個）の光学領域を含む、光学領域付き樹脂フィルムを切断対象とする場合においては、以下のような照射手順（１）〜（３）に従うことにより、照射休止期間を設けることができる。（１）まず、一葉の光学領域付き樹脂フィルムをステージ上に載置し、各光学領域にて１周以上のトレパニング加工を、１個目の光学領域からｎ個目の光学領域まで順次実施する。（２）次いで、再度１個目の光学領域からトレパニング加工を実施する。（３）任意の回数だけ、上記（１）〜（２）を繰り返す。かかる照射手順によれば、ある１つの光学領域（例えば、ｎ個めの光学領域）に関して言えば、（ｎ−１）個分の光学領域のトレパニング加工に要する時間分の照射休止期間を設けることができる。

なお、レーザー切断工程において、熱可塑性樹脂フィルムに起因するガスにより得られる透過型光学素子の光学面が汚染されることを効果的に抑制する観点から、ガス等の不純物を除去する目的で、集塵機を利用してもよい。さらに、得られる透過型光学素子の形状精度を一層高める観点から、切断対象物（光学領域付き樹脂フィルム）を載置するステージは、冷却装置を有していてもよい。あるいは、得られる透過型光学素子の形状精度を一層高める観点から、レーザー切断工程において、切断対象物に対して冷媒を吹き付けてもよい。

以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではない。実施例及び比較例において、各種属性の測定及び評価は、下記に従って実施した。
なお、実施例１〜８、１０〜１６及び比較例１〜４は、透過型光学素子として片面非球面形状の光学レンズを製造した。また、実施例９では、透過型光学素子として、両平面の光学素子を製造した。

＜切断面の傾斜角θ＞
実施例、比較例で得た透過型光学素子を測定試料として、非接触三次元測定装置（三鷹光器社製、「ＮＨ−３ＳＰ」）を用いて、測定ピッチ０．００００５〜０．０００３ｍｍで、測定試料の端部の三次元構造を計測した。測定時の走査は、図２に示す測定経路ＭＰに従った。測定により得られた計測値に従って、切断面１１の傾斜角θを算出した。かかる計測を同一試料について３か所実施し、平均値を得た。ただし、切断面内に、連続して、厚み方向長さ１００μｍ以上のストレート部分がある場合には、傾斜角θは０とした。ストレート部分の位置は、測定試料の厚み方向においていずれの位置であってもよいものとした。すなわち、透過型光学素子の、入射側、出射側及びいずれにも該当しない部分（厚み方向中央付近）のいずれであってもよいものとした。得られた傾斜角θを、以下の基準に従って評価した。
Ａ：傾斜角θ＜２°、あるいは、ストレート部分が検出された。
Ｂ：２°≦傾斜角θ≦１０°
Ｃ：傾斜角θ＞１０

＜切断端部における隆起幅＞
＜切断面の傾斜角θ＞の項目で説明した方途と同様にして、測定試料の端部の三次元構造を計測した。かかる計測を同一試料について３か所実施し、隆起幅の平均値を得た。得られた隆起幅の値を、以下の基準に従って評価した。
Ａ：５μｍ未満
Ｂ：５μｍ以上、１０μｍ以下
Ｃ：１０μｍ超、１００μｍ以下
Ｄ：１００μｍ超

＜ガスによる汚染＞
実施例、比較例で得た透過型光学素子を測定試料として、透過型光学素子の光学領域及び外周部について、ガスによる汚染状態を目視観察し、以下の基準に従って評価した。
Ａ−１：光学領域及び外周部の双方に白濁が観察されない。
Ａ−２：光学領域には白濁が無いが、外周部に白濁が観察された。
Ｂ：光学領域に白濁が観察された。

＜加工時間＞
実施例、比較例にて、透過型光学素子を製造した際の、１個当たりの加工時間を算出し、以下の基準に従って評価した。加工時間が短いほど、透過型光学素子の製造効率に優れることを意味する。
Ａ：３［ｓ／個］未満
Ｂ：３［ｓ／個］以上、６［ｓ／個］未満
Ｃ：６［ｓ／個］以上、１５［ｓ／個］未満
Ｄ：１５［ｓ／個］以上、１００［ｓ／個］未満
Ｅ：１００［ｓ／個］以上

（実施例１）
＜光学領域付き樹脂フィルムの準備＞
ノルボルネン系開環重合体水素化物を含む樹脂よりなる熱可塑性樹脂フィルム（日本ゼオン社製、ゼオノアフィルムＺＦ１４、厚み：４００μｍ）を、一対の平板金型によりプレスして、複数（０．３２個／ｃｍ²）の光学領域（直径：５ｍｍ）及び外周部（径方向合計幅：１ｍｍ）を含む光学領域付き樹脂フィルム（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ（Ａ４サイズ））を得た。得られた光学領域付き樹脂フィルムの、後述するレーザー切断工程における切断位置における厚みは４００μｍであった。
＜レーザー切断工程＞
レーザー切断装置のステージ上に、上記工程で準備した光学領域付き樹脂フィルムを載置し、レーザー光（波長：３５５ｎｍ、パルス幅（Ｐ）：１５ｐｓ、出力（Ｏ）：８Ｗ、Ｏ／Ｐ：０．５３、周波数：４００［ｋＨｚ］）によるトレパニング加工を実施した。目的とする透過型光学素子の直径は６ｍｍ（光学領域５ｍｍ、外周部１ｍｍ）であったので、トレパニング径は６ｍｍであった。トレパニング加工は、走査速度２０００ｍｍ／ｓで、複数周に分けて実施し、ある周回と次の周回との間に、少なくとも１回の照射休止期間を設けた。
上記工程を経て得られた透過型光学素子について、上記に従って各種評価を実施した。結果を表１に示す。

（実施例２〜３）
＜レーザー切断工程＞におけるトレパニング加工に用いるレーザー光の周波数を表１に示す通りに変更した以外は、実施例１と同様にして、各種操作及び評価を実施した。結果を表１に示す。

（実施例４〜５）
＜レーザー切断工程＞におけるトレパニング加工に用いるレーザー光の出力及び周波数を表１に示す通りに変更した以外は、実施例１と同様にして、各種操作及び評価を実施した。結果を表１に示す。

（実施例６）
＜レーザー切断工程＞におけるトレパニング加工に用いるレーザー光の出力を表１に示す通りに変更した以外は、実施例１と同様にして、各種操作及び評価を実施した。結果を表１に示す。

（実施例７）
＜光学領域付き樹脂フィルムの準備＞にて、用いる熱可塑性樹脂フィルムを厚み２００μｍのもの（樹脂組成は実施例１で用いたフィルムと同じ）に変更し、切断位置における厚みが２００μｍである光学領域付き樹脂フィルムを調製した。さらに、＜レーザー切断工程＞におけるトレパニング加工に用いるレーザー光の出力及び周波数を表１に示す通りに変更した。これらの点以外は、実施例１と同様にして、各種操作及び評価を実施した。結果を表１に示す。

（実施例８）
＜光学領域付き樹脂フィルムの準備＞にて用いる熱可塑性樹脂フィルムを、ポリエステル樹脂（即ち、繰り返し単位に極性基を有する樹脂より構成されるフィルム）よりなる熱可塑性樹脂フィルム（大阪ガスケミカル社製、「ＯＫＰ−Ｆ」、厚み：４００μｍ）に変更した。さらに、＜レーザー切断工程＞におけるトレパニング加工に用いるレーザー光の周波数を表１に示す通りに変更した。これらの点以外は、実施例１と同様にして、各種操作及び評価を実施した。結果を表１に示す。

（実施例９）
＜光学領域付き樹脂フィルムの準備＞工程を実施せず、実施例１で用いたものと同じ熱可塑性樹脂フィルムを、一対の平板によりプレスして４００μｍの均一厚みを有する樹脂フィルムを調製した。さらに、＜レーザー切断工程＞におけるトレパニング加工に用いるレーザー光の周波数を表１に示す通りに変更した。これらの点以外は、実施例１と同様にして、各種操作及び評価を実施した。結果を表１に示す。

（実施例１０）
＜レーザー切断工程＞において、照射休止期間を設けることなく、複数周にわたるトレパニング加工を連続的に実施して透過型光学素子を得た。かかる点以外は、実施例１と同様にして、各種操作及び評価を実施した。結果を表１に示す。

（実施例１１）
＜レーザー切断工程＞において、照射休止期間を設けることなく、複数周にわたるトレパニング加工を連続的に実施して透過型光学素子を得た。かかる点以外は、実施例２と同様にして、各種操作及び評価を実施した。結果を表１に示す。

（実施例１２）
＜レーザー切断工程＞において、照射休止期間を設けることなく、複数周にわたるトレパニング加工を連続的に実施して透過型光学素子を得た。かかる点以外は、実施例３と同様にして、各種操作及び評価を実施した。結果を表１に示す。

（実施例１３）
＜レーザー切断工程＞において、照射休止期間を設けることなく、複数周にわたるトレパニング加工を連続的に実施して透過型光学素子を得た。かかる点以外は、実施例４と同様にして、各種操作及び評価を実施した。結果を表１に示す。

（実施例１４）
＜レーザー切断工程＞において、照射休止期間を設けることなく、複数周にわたるトレパニング加工を連続的に実施して透過型光学素子を得た。かかる点以外は、実施例６と同様にして、各種操作及び評価を実施した。結果を表１に示す。

（実施例１５）
＜レーザー切断工程＞におけるトレパニング加工に用いるレーザー光の出力及び周波数を表１に示す通りに変更した。さらに、＜レーザー切断工程＞において、照射休止期間を設けることなく、複数周にわたるトレパニング加工を連続的に実施して透過型光学素子を得た。これらの点以外は、実施例１と同様にして、各種操作及び評価を実施した。結果を表１に示す。

（実施例１６）
＜レーザー切断工程＞におけるトレパニング加工に用いるレーザー光の波長、パルス幅、出力、及び周波数を表１に示す通りに変更した。これらの点以外は、実施例１と同様にして、各種操作及び評価を実施した。結果を表１に示す。

（比較例１〜２）
＜レーザー切断工程＞におけるトレパニング加工に用いるレーザー光の波長、パルス幅、出力、及び周波数を表１に示す通りに変更した。これらの点以外は、実施例１と同様にして、各種操作及び評価を実施した。結果を表１に示す。

（比較例３〜４）
＜レーザー切断工程＞におけるトレパニング加工に用いるレーザー光の波長、パルス幅、出力、及び周波数を表１に示す通りに変更した。これらの点以外は、実施例１０と同様にして、各種操作及び評価を実施した。結果を表１に示す。

表１より、熱可塑性樹脂フィルムを、波長３５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下のレーザー光を用いて円形切断する、レーザー切断工程を実施した実施例１〜１６では、切断面の傾斜角θが十分に小さく、且つ切断端部隆起幅も十分に狭い、即ち、形状精度が十分に高い、小型（直径６ｍｍ）の透過型光学素子を製造できたことが分かる。
また、表１より、波長が３５０ｎｍ未満又は５５０ｎｍ超のレーザー光を用いた比較例１〜４では、形状精度に優れる小型の透過型光学素子を製造することができなかったことが分かる。

本発明の透過型光学素子の製造方法によれば、形状精度が十分に高い、小型の円形透過型光学素子を製造することができる。

１０ 透過型光学素子
１１ 切断面
１００ 熱可塑性樹脂フィルム
ＣＬ 切断線
ＥＬ 光学領域の端部線
ＭＰ 測定経路
θ 切断面の傾斜角

Claims (4)

1. 熱可塑性樹脂フィルムを用いて透過型光学素子を製造する製造方法であって、
   前記熱可塑性樹脂フィルムを、波長３５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下のレーザー光を用いて円形切断して、直径１０ｍｍ以下の透過型光学素子を得る、レーザー切断工程を含む、
   透過型光学素子の製造方法。
2. 前記レーザー切断工程における、前記レーザー光のパルス幅（Ｐ）が、０．０１ｐｓ以上２０ｐｓ以下である、請求項１に記載の透過型光学素子の製造方法。
3. 前記レーザー切断工程における、前記レーザー光の出力（Ｏ）が、０．４Ｗ以上２０Ｗ以下である、請求項１又は２に記載の透過型光学素子の製造方法。
4. 前記レーザー切断工程における、前記レーザー光のパルス幅（Ｐ）［ｐｓ］で前記レーザー光の出力（Ｏ）［Ｗ］を除した値（Ｏ［Ｗ］／Ｐ［ｐｓ］）が、０．０２５［Ｗ／ｐｓ］以上１．５［Ｗ／ｐｓ］以下である、請求項１〜３の何れかに記載の透過型光学素子の製造方法。

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