JP4808089B2

JP4808089B2 - 光学素子成形方法

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Publication number: JP4808089B2
Application number: JP2006168097A
Authority: JP
Inventors: 正幸村上
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2026-06-16
Also published as: JP2007331311A

Description

本発明は、光学素子成形方法に関する。

近年、光学機器の小型軽量化および多機能化に伴い、光学系に用いられる様々な光学素子が開発されている。特に、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｋ）等、光学機器に用いられるピックアップレンズを始めとする、光ディスク用レンズを使用する製品では、光学素子の高開口数化が要求されている。さらに、「次世代ＤＶＤ」規格とされるブルーレイディスク（大容量相変化光ディスク）では、高密度なデータ記録を実現するために短波長の青紫色レーザとともに高開口数レンズが用いられており、光学素子に対する高開口数化の要求は今後とも一層高まるものと予想されている。

光学素子の成形方法としては、プリフォーム等の予備成形素材をプレス成形型上に載置して加熱軟化した状態でプレス成形することで、光学素子を成形する精密プレス成形が知られている。精密プレス成形により成形された光学素子のレンズ面は、研削、研磨等の後加工を必要とせず、所望の形状を高精度に成形可能であるため、特に非球面や微細パターンを有するレンズ面を高精度に成形できる点で優れている。

予備成形素材は、例えば、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂等の合成樹脂材からなり、下記特許文献１に示されるように、レンズ形成面とレンズ形成面の外縁に設けられたフランジ部とを備えて射出成形される場合がある。予備成形素材の射出成形に際しては、まず、予備成形素材のレンズ形成面に要求される面形状を備えた射出成形型のキャビティ内に溶解素材が成形型側面のゲートを通じて注入・充填される。そして、キャビティ内の溶解素材が成形型から所定の型締力を作用された状態で冷却硬化されることで所定形状の予備成形素材が成形される。さらに、冷却硬化後の予備成形素材は、フランジ部を介してゲートに充填された素材（ゲート部）と一体化しているため、例えばニッパ等の切断手段を用いて切離される。ここで、予備成形素材は、例えば、ゲート部を含むフランジ部の一部が切除されて切離される。

特開２００４−１８８９７２公報

従来の光学素子成形方法においては、切離された予備成形素材がプレス成形型上に載置されて加熱軟化された状態でプレス成形されることで、光学素子成形品が成形されていた。しかし、切離しに際してゲート部を含むフランジ部の一部が切除されることで、プレス成形前の予備成形素材には形状偏差が生ずる場合がある。そして、かかる状態の予備成形素材がプレス成形されることで、プレス成形型から予備成形素材に作用するプレス圧力が不均一となり易い。これにより、プレス成形より得られた光学素子成形品では、熱塑性変形に伴う密度偏差や形状偏差が生じ易くなり、レンズ面の異方性に起因する収差が生ずることで、光学性能が劣るという問題が生じていた。特に、高開口数レンズの性能要求を満たす上では、レンズ面の曲率半径をより小さく（表面曲率を大きく）する必要があるため、レンズ面の異方性に起因する収差が顕著に生じることが問題となっていた。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、予備成形素材の形状偏差により生じる光学素子成形品の密度偏差や形状偏差等の異方性に伴う性能劣化を抑制可能な、新規かつ改良された光学素子成形方法を提供することにある。

本発明の第１の観点によれば、レンズ形成面とレンズ形成面の外縁に設けられたフランジ部とからなり、フランジ部の一端にゲート部を突出してなる予備成形素材を射出成形する第１の工程と、ゲート部を含むフランジ部の一端を切除部として切除するとともに、フランジ部の形状がレンズ形成面の光軸に対して軸対称となるようにフランジ部の他端を形状補償部として切除する第２の工程と、第２の工程で成形された予備成形素材を加熱軟化した状態でプレス成形して光学素子成形品を成形する第３の工程と、を含む光学素子成形方法が提供される。

かかる光学素子成形方法によれば、第１の工程では、溶解素材がゲートを通じて射出成形型に注入・充填され、所定の型締力を作用された状態で冷却硬化されることで、予備成形素材が射出成形される。ここで、フランジ部の一端にはゲートに充填された素材（ゲート部）が一体化して突出している。第２の工程では、ゲート部を含むフランジ部の一端が切除部として切除されるとともに、フランジ部の他端が形状補償部として切除される。ここで、形状補償部は、フランジ部の形状がレンズ形成面の光軸に対して軸対称となるように形成される。第３の工程では、第２の工程で成形された予備成形素材が加熱軟化された状態でプレス成形され、光学素子成形品が成形される。よって、形状補償部が形成されることで、予備成形素材に生ずる形状偏差が抑制されるため、プレス成形型から予備成形素材に作用するプレス圧力が均一となり易くなる。これにより、プレス成形より得られた光学素子成形品では、熱塑性変形に伴う密度偏差や形状偏差等の異方性が生じ難くなり、レンズ面の異方性に起因して収差が生じることで光学性能に劣るという問題も生じ難くなる。

本発明の第２の観点によれば、レンズ形成面とレンズ形成面の外縁に設けられたフランジ部とからなり、フランジ部の一端にゲート部を突出するとともに、フランジ部の他端に形状補償部を予め設けてなる予備成形素材を射出成形する第１の工程と、フランジ部の形状がレンズ形成面の光軸に対して軸対称となるように、フランジ部の一端においてゲート部およびフランジ部の少なくとも一部を切除部として切除する第２の工程と、第２の工程で成形された予備成形素材を加熱軟化した状態でプレス成形して光学素子成形品を成形する第３の工程と、を含む光学素子成形方法が提供される。

かかる光学素子成形方法によれば、第１の工程では、溶解素材がゲートを通じて射出成形型に注入・充填され、所定の型締力を作用された状態で冷却硬化されることで、予備成形素材が射出成形される。ここで、フランジ部の一端にはゲートに充填された素材（ゲート部）が一体化して突出し、フランジ部の他端には形状補償部が予め設けられている。第２の工程では、ゲート部およびフランジ部の少なくとも一部が切除部として切除される。ここで、切除部は、フランジ部の形状がレンズ形成面の光軸に対して軸対称となるように形成される。第３の工程では、第２の工程で成形された予備成形素材が加熱軟化された状態でプレス成形され、光学素子成形品が成形される。よって、形状補償部が形成されることで、予備成形素材に生ずる形状偏差が抑制されるため、プレス成形型から予備成形素材に作用するプレス圧力が均一となり易くなる。これにより、プレス成形により得られた光学素子成形品では、熱塑性変形に伴う密度偏差や形状偏差等の異方性が生じ難くなり、レンズ面の異方性に起因して収差が生じることで光学性能に劣るという問題も生じ難くなる。また、形状補償部が射出成形により予め形成されるため、プレス成形に際してフランジ部の他端を切除する必要がない。

以上説明したように、本発明によれば、予備成形素材の形状偏差により生じる光学素子成形品の密度偏差や形状偏差等の異方性に伴う性能劣化を抑制可能な、光学素子成形方法を提供することができる。

以下に、添付した図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る光学素子成形方法について説明する。

本発明の第１の実施形態に係る光学素子成形方法によれば、まず、第１の工程では、レンズ形成面とレンズ形成面の外縁に設けられたフランジ部とからなり、フランジ部の一端にゲート部を突出してなる予備成形素材が射出成形される。つぎに、第２の工程では、ゲート部を含むフランジ部の一端が切除部として切除されるとともに、フランジ部の形状がレンズ形成面の光軸に対して軸対称となるようにフランジ部の他端が形状補償部として切除される。さらに、第３の工程では、第２の工程で成形された予備成形素材が加熱軟化された状態でプレス成形されることで光学素子成形品が成形される。

なお、以下では「予備成形素材」を「プリフォーム」とも称する。プリフォームとは、成形素材を、例えば、球形、両凸曲面形、円板形または円柱形等の形状に予備成形したものである。通常、プリフォームは、精密プレス成形の容易性の観点より、得ようとする光学素子成形品（レンズ成形品）の形状に近い形状であることが望ましい。

まず、本発明の実施形態に係る光学レンズ成形方法について説明する。図１は本実施形態に係るプリフォームの射出成形の概略を示し、図２は光学レンズ成形用の精密プレス成形装置の概略を示す。

まず第１の工程では、例えば、図１に示すような射出成形装置４００が用いられる。プリフォームの射出成形に用いられる射出成形装置４００では、例えば、プリフォーム１００のレンズ形成面１２０に要求される面形状を備えた射出成形型４１０のキャビティ４１２に、射出成形型４１０の側面に設けられたゲート４１４から溶解素材が注入（ａ）、充填される（ｂ）。ここで、キャビティ４１２内の溶解素材には射出成形型４１０から所定の型締力およびゲート４１４からの充填圧力が作用するため、溶解素材を冷却硬化させることで所定形状のプリフォームが成形される。

これにより、第１の工程では、例えば、図２に示すように、略凸状のレンズ形成面１２０とレンズ形成面１２０の外縁に設けられたフランジ部１１０とからなるプリフォーム１００が成形される。プリフォーム１００のレンズ形成面１２０は、レンズ形成面１２０の法線と光軸Ｘ−Ｘ’との間の角度が所定の角度θ１（例えば、６０°）以上となるように成形され、すなわち、レンズ成形品１５０のレンズ面１７０のθ２と比して、曲率半径が小さく（表面曲率が大きく）、急なカーブの曲面をなしてもよい（図４（Ｂ）参照）。なお、第１の工程で成形されるプリフォーム１００の形状は、冷却硬化後に収縮するため、その収縮量を補償するように予め設計された射出成形型３１０が一般に用いられる。

つぎに、第２の工程では、詳細は後述するが、フランジ部１１０を介してゲート４１４に充填された素材（ゲート部１３０）と一体化しているプリフォーム１００が、例えばニッパ等の切断手段を用いて切離される。

さらに、第３の工程では、例えば、図２に示すような精密プレス成形装置３００が用いられる。ここで、精密プレス成形装置３００は、例えば、プレス成形型３１０、胴型３２０、支持部３５０および支持台３４０、ならびに、それらを収容する密閉管３７０、および密閉管３７０の外周に配設された熱電対３８０を含んで構成される。ここで、プレス成形型３１０は、一対の上型３１２および下型３１４からなり、少なくともいずれか一方に光学機能転写面が形成された光学機能転写部３１６が備えられ、プリフォーム１００のフランジ部１１０を支持するフランジ支持部３１８を備えている。

精密プレス成形装置３００では、例えば、一対のプレス成形型３１０の間にプリフォーム１００が載置され、密閉管３７０内を所定の気体構成の雰囲気に保った状態で、加熱装置の熱電対３８０等に通電して密閉管３７０内が加熱される。そして、プレス成形型３１０の内部温度を素材の屈伏点を上回る所定の温度、例えば、ガラス転移温度＋略２０℃に設定した状態で、プレス部材３３０を降下させて上型３１２を押下してプレス成形型３１０に配置されたプリフォーム１００をプレス成形する。さらに、プレス成形の後、成形圧力を低下させてプリフォーム１００をプレス成形型３１０に接触させた状態でプリフォーム素材のガラス転移温度を下回る所定の温度まで徐冷し、次いで室温まで急冷してプレス成形型３１０から脱型する。

第３の工程では、例えば、プリフォーム１００のレンズ形成面１２０の曲率半径Ｒ１より大きな曲率半径Ｒ２を有し、光学機能転写面が形成された光学機能転写部３１６を備えたプレス成形型３１０にプリフォーム１００を載置して、プリフォーム１００を加熱軟化した状態でプレス成形することで、プリフォーム１００のレンズ形成面１２０に光学機能転写面を転写する。ここで、プレス成形型３１０の光学機能転写部３１６は、プレス成形型３１０に載置されたプリフォーム１００のレンズ形成面１２０を、高精度の光学機能面を伴いつつ、レンズ成形品１５０のレンズ面１７０に要求される所望の形状に成形できるように、高い精度で面設計されている。

ところで、従来の光学レンズ成形方法においては、切離されたプリフォーム２００がプレス成形型３１０に載置されて加熱軟化された状態でプレス成形されることで、レンズ成形品２５０が成形されていた。しかし、切離しに際して、ゲート部２３０を含むフランジ部２１０の一部が切除されることで、プリフォーム２００には形状偏差が生ずるため、かかる状態のプリフォーム２００がプレス成形されると、プレス成形型３１０からプリフォーム２００に作用するプレス圧力が不均一となり易い。これにより、プレス成形後のプリフォーム、すなわち、レンズ成形品２５０では、熱塑性変形に伴う密度偏差や形状偏差が生じ易くなり、レンズ面２７０の異方性に起因する収差が生ずることで、レンズ成形品２５０の光学性能が劣るという問題が生じていた。特に、高開口数レンズの性能要求を満たす上では、レンズ面２７０の曲率半径をより小さく（表面曲率を大きく）する必要があるため、レンズ面２７０の異方性に起因する収差が顕著に生じることが問題となっていた。

なお、収差とは、光学系における理想的な結像からのズレを称する。例えば、理想的な結像とは、「点状物体は点像を作る」、「光軸に垂直な平面物体は平面の像を作る」、「光軸に垂直な平面上の図形はそれと相似な像の図形を作る」の３条件を満たす状態を称する。そして、収差には主にレンズの形状に起因する以下の５種類の単色収差、すなわち、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差、と称されるザイデルの５収差が含まれる。ここで、収差は、開口数や視野の広さの階乗に比例して変動するため、特に、高開口数のレンズにおいて顕著に生じる。

一方、本実施形態に係る光学レンズ成形方法は、切離しに際して、プレス成形前のプリフォーム１００に生じた形状偏差を補償する工程（第２の工程）を含むことで、プレス成形後のプリフォーム１５０において熱塑性変形に伴う密度偏差や形状偏差の発生を抑制できることを特徴とする。

図３は、本実施形態に係るプリフォームおよびプリフォームの成形方法（第１、２の工程）を示す図であり、図３（ａ）が射出成形されたプリフォームの形状、図３（ｂ）〜（ｄ）が成形方法を各々に示す。

図３（ａ）に示すように、プリフォーム１００は、レンズ形成面１２０とレンズ形成面１２０の外縁に設けられたフランジ部１１０とを含む。レンズ形成面１２０は、例えば円板状を呈し、レンズ成形品１５０においてレンズ面１７０として機能する部分であり、フランジ部１１０は、レンズ形成面１２０と一体形成され、レンズ成形品１５０自体を光学機器等のレンズ保持部等に装着するために用いられる。なお、図３（ａ）に示すプリフォーム１００では、フランジ部１１０がレンズ形成面１２０の外縁に環状に形成されているが、例えば、外縁の一部に形成されるようにしてもよい。

図３（ａ）に示すように、フランジ部１１０の外縁の一端には切除部１１２が形成されている。切除部１１２は、切離しに際して、ゲート部１３０とともにフランジ部１１０の一端が切除されることで形成される。ここで、切除部１１２は、図３（ａ）に示すように、フランジ部１１０の一端を光軸Ｘ−Ｘ’に対して斜めに切除することで形成されることが望ましい。これにより、切離されたプリフォーム１００では、フランジ部１１０の上面または下面の形状が維持されているため、レンズ成形品１５０は、形状が維持されている部分を介してレンズ保持部等に装着されうる。

また、図３（ａ）に示すように、フランジ部１１０の外縁の他端には形状補償部１１４が形成されている。形状補償部１１４は、フランジ部１１０の形状がレンズ形成面１２０の光軸Ｘ−Ｘ’に対して軸対称となるように、フランジ部１１０の他端が切除されることで形成される。

プリフォーム１００の成形に際しては、まず、図３（ｂ）に示すように、フランジ部１１０に切除部１１２および形状補償部１１４を備えていない成形品が成形される。例えば、図１に示すように、プリフォーム１００のレンズ形成面１２０に要求される面形状を備えた射出成形型４１０が準備され、溶解素材がゲート４１４から成形型４１０のキャビティ４１２に注入・充填されて型締された後に、冷却硬化されることで、プリフォーム１００が成形される。冷却硬化後のプリフォーム１００では、フランジ部１１０の外縁の一端にゲート部１３０が一体形成されている。

そして、図３（ｃ）に示すように、フランジ部１１０の一端が切除されることで、プリフォーム１００が切離される。切離しに際しては、フランジ部１１０の一端の一部が例えばニッパ等の切断手段を用いてゲート部１３０とともに切除される。切離しにより、プリフォーム１００のフランジ部１１０の一端には切除部１１２が形成される。

さらに、図３（ｄ）に示すように、フランジ部１１０の形状がレンズ形成面１２０の光軸Ｘ−Ｘ’に対して軸対称となるように、フランジ部１１０の他端が形状補償部１１４として切除される。なお、かかるプリフォーム１００の成形方法においては、切除部１１２と形状補償部１１４とが同時に形成されるようにしてもよい。

図４は、本実施形態に係るレンズ成形品の成形方法（第３の工程）を、従来の成形方法と対比して示す図であり、図４（Ａ）が従来の成形方法、図４（Ｂ）が本実施形態に係る成形方法を各々に示す。

まず、従来のレンズ成形品２５０の成形方法について、図４（Ａ）を参照しつつ説明する。図４（Ａ）（ａ）には、例えば、図１に示すような射出成形装置４００により成形されたプリフォーム２００が示される。ここで、射出成形されたプリフォーム２００は、切離しに際してフランジ部２１０の一端に切除部２１２が形成されることで、フランジ部２１０の両端の形状が異なるという形状偏差を伴っている。

図４（Ａ）（ｂ）は、かかるプリフォーム２００がプレス成形型３１０に載置されて、加熱軟化された状態でプレス成形される状況を示す。ここで、下型３１４の光学機能転写部３１６がプリフォーム２００のレンズ形成面２２０の曲率半径より大きな曲率半径を有するため、プリフォーム２００のレンズ形成面２２０と、下型３１４の光学機能転写部３１６との間には所定のクリアランスが確保されている。また、フランジ部２２０の両端と胴型３２０との間にも同様なクリアランスが確保されている。また、フランジ部２２０の下面は、下型３１４に形成されたフランジ支持部３１８の当接面に当接することで支持されている。

かかる状態のプリフォーム２００が、例えば、上型３１２によりプレスされると、プリフォーム２００の上側の平坦面が上型３１２によりプレスされることになる。ここで、プリフォーム２００および上型３１２の相互に接触する加圧面の平坦性、ならびに、プリフォーム２００の配置精度および成形型３１０の設置精度等を含む成形精度が確保されており、かつ、プリフォーム２００が切除部２１２の形成以外に起因する形状偏差を伴わなければ、プリフォーム２００の加圧面には、均一なプレス圧Ｐが作用する。これにより、加熱軟化された状態のプリフォーム２００では、プレス圧Ｐのプレス圧力による熱塑性変形が生ずる。

図４（Ａ）（ｂ）には、プリフォーム２００の各部分において想定される熱塑性変形の発生方向が概念的に示されている。レンズ形成面２２０では、光学機能転写部３１６との間のクリアランスを充填するような変形が生ずる。また、フランジ部２１０の両端は、フランジ支持部３１８の当接面と上型３１２との間で圧縮されることで、部材厚（軸Ｘ−Ｘ’方向の高さ）を減少させつつ、外縁側に拡張するような変形が生ずる。ここで、切除部２１２が形成されたフランジ部２１０の一端では、例えば、部材厚が小さい先端部において下向きの変形が生じ易くなる。一方、フランジ部２１０の他端では、部材厚が略同一であるため、フランジ部２１０の一端と同様な変化が生じ難い。しかし、例えば、フランジ部２１０の外縁側への拡張が胴型３２０との間で確保されているクリアランス内に収まらなくなれば、フランジ部２１０とレンズ形成面２２０との境界部分において、レンズ形成面２２０の他の部分と比して相対的に充填性の高い（高密度）領域Ａが生ずることとなる。なお、上記説明は、密度偏差が発生する場合の一因を示すものに過ぎず、発生要因をかかる場合に限定するものではない。

図４（Ａ）（ｃ）には、プレス成形による熱塑性変形が略完了した時点におけるプリフォーム２００’が示される。プリフォーム２００’は、成形型３１０からプレス圧力が外縁に作用することで、熱塑性変形が生じている。ここで、フランジ部２１０の両端の形状が異なるという、射出成形時の形状偏差に起因して、フランジ部２１０’とレンズ形成面２２０’との境界部分において、レンズ形成面２２０’の他の部分と比して相対的に充填性の高い（高密度）領域Ａが生じている。

図４（Ａ）（ｄ）には、プレス成形後のプリフォーム２００’が成形型３１０から脱型されることで得られたレンズ成形品２５０が示される。かかる従来の成形方法により成形されたレンズ成形品２５０は、熱塑性変形に伴う密度偏差を伴うため、レンズ面２７０の異方性に起因する収差が生じてしまう。

つぎに、本実施形態に係るレンズ成形品２５０の成形方法（第３の工程）について、図４（Ｂ）を参照しつつ説明する。なお、従来の成形方法と実質的に同一となる事項については、重複説明をさけるために説明を省略する。

図４（Ｂ）（ａ）には、例えば、図１に示すような射出成形装置４００により成形されたプリフォーム１００が示される。ここで、本実施形態に係る射出成形されたプリフォーム１００では、第２の工程により、切離しに際して、フランジ部１１０の一端に切除部１１２が形成されるとともに、フランジ部１１０の他端に形状補償部１１４が形成されることで、フランジ部１１０の両端の形状が略同一となり形状偏差が殆ど伴わない。

本実施形態に係るプリフォーム１００が、例えば、上型３１２によりプレスされると、プリフォーム１００の上側の平坦面が上型３１２によりプレスされることになる。ここで、プリフォーム１００および上型３１２の相互に接触する加圧面の平坦性、ならびに、プリフォーム１００の配置精度および成形型３１０の設置精度等を含む成形精度が確保されていれば、プリフォーム１００が形状偏差を殆ど伴わないため、プリフォーム１００の加圧面には、均一なプレス圧Ｐが作用する。これにより、加熱軟化された状態のプリフォーム１００では、プレス圧Ｐに伴うプレス圧力による熱塑性変形が生ずる。

図４（Ｂ）（ｂ）には、プリフォーム１００の各部分において想定される熱塑性変形の発生方向が概念的に示されている。レンズ形成面１２０では、光学機能転写部３１６との間のクリアランスを充填するような変形が生ずる。また、フランジ部１１０の両端は、フランジ支持部３１８の当接面と上型３１２との間で圧縮されることで、部材厚（軸Ｘ−Ｘ’方向の高さ）を減少させつつ、外縁側に拡張するような変形が生ずる。ここで、フランジ部１１０の両端では、形状偏差を伴わないため、均一な変化が生じ易くなる。これにより、従来の成形方法に関して説明されたように、フランジ部１１０とレンズ形成面１２０との境界部分において、レンズ形成面１２０の他の部分と比して相対的に充填性の高い（高密度）領域の発生が抑制されうる。

図４（Ｂ）（ｃ）には、プレス成形による熱塑性変形が略完了した時点におけるプリフォーム１１０’が示される。プリフォーム１００’は、成形型３１０からプレス圧力が外縁に作用することで、熱塑性変形が生じている。ここで、射出成形後のプリフォーム１００が形状偏差を殆ど伴わないため、プレス成形後のプリフォーム１００’では、相対的に充填性を異にするような領域が生じてない。

図４（Ｂ）（ｄ）には、プレス成形後のプリフォーム１００’が成形型３１０から脱型されることで得られたレンズ成形品１５０が示される。かかる本実施形態に係る成形方法により成形されたレンズ成形品１５０は、熱塑性変形に伴う密度偏差を殆ど伴わないため、レンズ面１７０の異方性に起因する収差の発生が抑制されうる。

なお、上記では、レンズ面１７０の異方性がプレス成形時の熱塑性変形に伴う密度偏差により発生する場合について説明したが、異方性の発生要因は、密度偏差に限定されるものでない。例えば、切離しに際して、フランジ部１１０の一端が所定量以上に切除された場合について考えれば、プレス成形後のプリフォーム１００’において、充填性の低い（低密度）領域が生じ、所望のレンズ形成面１２０’（レンズ面１７０）が形成されないことで、レンズ成形品１５０が形状偏差を伴ってしまうことも考えられる。そして、かかる場合においても、プレス成形前のプリフォーム１００の形状偏差を可能な限り取除くことができれば、レンズ成形品１５０の形状偏差が抑制されうる。

（第２の実施形態）
つぎに、本発明の第２の実施形態に係る光学素子成形方法について説明する。なお、例えば、図１に示されたプリフォームの射出成形の概略、図２に示された光学レンズ成形用の精密プレス成形装置の概略等、第１の実施形態と実質的に同一となる事項については、重複説明をさけるために説明を省略する。

本発明の第２の実施形態に係る光学素子成形方法によれば、まず、第１の工程では、レンズ形成面とレンズ形成面の外縁に設けられたフランジ部とからなり、フランジ部の一端にゲート部を突出するとともに、フランジ部の他端に形状補償部を予め設けてなる予備成形素材が射出成形される。つぎに、第２の工程では、フランジ部の形状がレンズ形成面の光軸に対して軸対称となるように、フランジ部の一端においてゲート部およびフランジ部の少なくとも一部が切除部として切除される。さらに、第３の工程では、第２の工程で成形された予備成形素材が加熱軟化された状態でプレス成形されることで光学素子成形品が成形される。

図５は、本実施形態に係るプリフォームおよびプリフォームの成形方法（第１、２の工程）の一例を示す図であり、図５（ａ）が射出成形されたプリフォームの形状、図５（ｂ）〜（ｃ）が成形方法を各々に示す。

図５（ａ）において、プリフォーム１００ａは、前述した第１の実施形態に係るプリフォーム１００と同様に、レンズ形成面１２０ａの外縁にフランジ部１１０ａが形成されて構成される。図５（ａ）に示すように、フランジ部１１０ａの外縁の一端にはゲート部１３０ａの一部がゲート残存部１１２ａとして残存している。ゲート残存部１１２ａは、切離しに際して、ゲート部１３０ａの一端の一部が切除されずに残存されることで形成される。

また、図５（ａ）に示すように、フランジ部１００ａの外縁の他端には凸状の形状補償部１１４ａが形成されている。形状補償部１１４ａは、フランジ部１１０ａの形状がレンズ形成面１２０ａの光軸Ｘ−Ｘ’に対して軸対称となるように、フランジ部１１０ａの他端に突出して射出形成される。

プリフォーム１００ａの成形に際しては、まず、図５（ｂ）に示すように、フランジ部１１０ａの他端に凸状の形状補償部１１４ａが予め設けられた成形品が成形される。例えば、プリフォーム１１０ａのレンズ形成面１２０ａに要求される面形状を備えた射出成形型３１０ａが準備され、溶解素材がゲート４１４から成形型３１０ａのキャビティ３１２ａに注入・充填されて型締された後に、冷却硬化されることで、プリフォーム１００ａが成形される。ここで、成形型３１０ａは、プリフォーム１００ａのレンズ形成面１２０ａおよびフランジ部１１０ａとともに、フランジ部１１０ａの外縁の他端に凸状の形状補償部１１４ａを形成させる部分を備えてなる。冷却硬化後のプリフォーム１１０ａでは、フランジ部１１０ａの外縁の一端にゲート部１３０ａが一体形成されている。

そして、図５（ｃ）に示すように、フランジ部１１０ａの一端においてゲート部１３０ａの一部が切除されることで、プリフォーム１００ａが切離される。切離しに際しては、ゲート部１３０ａの一端の一部が例えばニッパ等の切断手段を用いてゲート部１３０ａの他部から切除される。切離しにより、プリフォーム１００ａのフランジ部１１０ａの一端にはゲート残存部１１２ａが形成される。ここで、ゲート残存部１１２ａは、フランジ部１１０ａの形状がレンズ形成面１２０ａの光軸Ｘ−Ｘ’に対して軸対称となるように、ゲート部１３０ａの一部が切除されることで形成される。

図６は、本実施形態に係るプリフォームの成形方法（第１、２の工程）の他例を示す図であり、図６（ａ）が射出成形されたプリフォームの形状、図６（ｂ）〜（ｃ）が成形方法を各々に示す。なお、本例の成形方法によれば、図６（ａ）に示すように、図３（ａ）に示したプリフォームと同様なプリフォームが成形されうる。

プリフォーム１００ｂの成形に際しては、まず、図６（ｂ）に示すように、フランジ部１１０ｂの他端に凹状の形状補償部１１４ｂが予め設けられた成形品が成形される。例えば、プリフォーム１００ｂのレンズ形成面１２０ｂに要求される面形状を備えた射出成形型４１０ｂが準備され、溶解素材がゲート４１４ｂから成形型４１０ｂのキャビティ４１２ｂに注入・充填されて型締された後に、冷却硬化されることで、プリフォーム１００ｂが成形される。ここで、成形型４１０ｂは、プリフォーム１００ｂのレンズ形成面１２０ｂおよびフランジ部１１０ｂとともに、フランジ部１１０ｂの外縁の他端に凹状の形状補償部１１４ｂを形成させる部分を備えてなる。冷却硬化後のプリフォーム１００ｂでは、フランジ部１１０ｂの外縁の一端にゲート部１３０ｂが一体形成されている。

そして、図６（ｃ）に示すように、フランジ部１１０ｂの一端においてゲート部４１４ｂとともにフランジ部１１０ｂの一部が切除されることで、プリフォーム１００ｂが切離される。切離しに際しては、ゲート部１３０ｂとともにフランジ部１１０ｂの一端の一部が例えばニッパ等の切断手段を用いてフランジ部１１０ｂから切除される。切離しにより、プリフォーム１００ｂのフランジ部１１０ｂの一端には切除部１１２ｂが形成される。ここで、切除部１１２ｂは、フランジ部１１０ｂの形状がレンズ形成面１２０ｂの光軸Ｘ−Ｘ’に対して軸対称となるように、ゲート部１３０ｂとともにフランジ部１１０ｂの一部が切除されることで形成される。

なお、本実施形態に係るレンズ成形品１５０ａ、１５０ｂの成形方法（第３の工程）については、前述した第１の実施形態に係る成形方法と比して、フランジ部１１０ａ、１１０ｂに設けられたゲート残存部１１２ａもしくは切除部１１２ｂおよび形状補償部１１４ａ、１１４ｂの構成を異にするものである。しかし、プレス成形時のプレス圧Ｐの作用状況および熱塑性変形時の現象等については、概念的に殆ど同様であるため、重複説明をさけるために説明を省略する。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

上記の実施形態では、切除部１１２、１１２ｂまたはゲート残存部１１２ａ、および形状補償部１１４、１１４ａ、１１４ｂがフランジ部１１０、１１０ａ、１１０ｂの一端および他端の１箇所に各々に形成される場合について説明したが、本発明の適用はかかる場合に限定されるものではない。すなわち、本発明は、フランジ部１１０、１１０ａ、１１０ｂがレンズ形成面１２０、１２０ａ、１２０ｂの光軸Ｘ−Ｘ’に対して軸対象となるように形成される範囲内において、例えば、切除部１１２、１１２ｂまたはゲート残存部１１２ａ、および形状補償部１１４、１１４ａ、１１４ｂがフランジ部１１０、１１０ａ、１１０ｂの一端および他端の２箇所以上に各々に形成される場合の成形方法としても適用されうる。

また、上記の実施形態では、プリフォーム１００、１００ａ、１００ｂがプレス成形型３１０の下型３１４に配置され、可動自在な上型３１２によってプレスされる場合について説明したが、本発明の適用はかかる場合に限定されるものではなく、例えば、可動自在な下型３１４または可動自在な上下型３１２、３１４によってプレスされる場合の成形方法としても適用されうる。

また、上記の実施形態では、プレス成形型３１０の下型３１４の光学機能転写部３１６に形成された光学機能転写面がプリフォーム１００、１００ａ、１００ｂのレンズ形成面１２０、１２０ａ、１２０ｂに転写される場合について説明したが、本発明の適用はかかる場合に限定されるものではない。すなわち、本発明は、例えば、上型２１２の光学機能転写部２１６’に形成された光学機能転写面、または上型２１２および下型２１４の両方の光学機能転写部２１６、２１６’に形成された光学機能転写面がプリフォーム１００、１００ａ、１００ｂのレンズ形成面１２０、１２０ａ、１２０ｂに転写される場合の成形方法としても適用されうる。

本発明の実施形態に係るプリフォームの射出成形の概略を示す図である。本発明の実施形態に係る光学レンズ成形用の精密プレス成形装置の概略を示す図である。本発明の第１の実施形態に係るプリフォームおよびプリフォームの成形方法を示す図である。本発明の第１の実施形態に係るレンズ成形品の成形方法を、従来の成形方法と対比して示す図である。本発明の第２の実施形態に係るプリフォームおよびプリフォームの成形方法の一例を示す図である。本発明の第２の実施形態に係るプリフォームおよびプリフォームの成形方法の他例を示す図である。

符号の説明

１００、１００ａ、１００ｂプリフォーム
１１０、１１０ａ、１１０ｂフランジ部
１１２、１１２ｂ切除部
１１２ａゲート残存部
１１４、１１４ａ、１１４ｂ形状補償部
１２０、１２０ａ、１２０ｂレンズ形成面
１３０、１３０ａ、１３０ｂゲート部
１５０、１５０ａ、１５０ｂレンズ成形品

Claims

射出成形された予備成形素材をプレス成形する光学素子成形方法であって、
レンズ形成面と前記レンズ形成面の外縁に設けられたフランジ部とからなり、前記フランジ部の一端にゲート部を突出してなる前記予備成形素材を射出成形する第１の工程と、
前記ゲート部を含む前記フランジ部の一端を切除部として切除するとともに、前記フランジ部の形状が前記レンズ形成面の光軸に対して軸対称となるように前記フランジ部の他端を形状補償部として切除する第２の工程と、
前記第２の工程で成形された前記予備成形素材を加熱軟化した状態でプレス成形して前記光学素子成形品を成形する第３の工程と、
を含むことを特徴とする光学素子成形方法。
射出成形された予備成形素材をプレス成形する光学素子成形方法であって、
レンズ形成面と前記レンズ形成面の外縁に設けられたフランジ部とからなり、前記フランジ部の一端にゲート部を突出するとともに、前記フランジ部の他端に形状補償部を予め設けてなる前記予備成形素材を射出成形する第１の工程と、
前記フランジ部の形状が前記レンズ形成面の光軸に対して軸対称となるように、前記フランジ部の一端において前記ゲート部および前記フランジ部の少なくとも一部を切除部として切除する第２の工程と、
前記第２の工程で成形された前記予備成形素材を加熱軟化した状態でプレス成形して前記光学素子成形品を成形する第３の工程と、
を含むことを特徴とする光学素子成形方法。