JP6465021B2 - 光学素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学素子を大量生産するのに適した光学素子の製造方法に関する。

一般的に光ピックアップ装置や撮像装置等に用いられる光学素子は、高精度を必要とされる一方、近年では海外メーカーとの競合が激化し、製品の競争力を高めるために、よりコストを抑制することが求められている。

ここで、従来から光学素子を成形するために一般的に行われている射出成形の場合、溶融した熱可塑性樹脂を高圧でキャビティ内に押し出すため、かかる樹脂充填時の圧力に抗するように型の剛性を確保するとともに、型同士を高い剛性で支持する必要があるが、これにより大型の成形装置が必要となって設備コストが増大するという問題がある。これに対し、射出成形によらず、より簡素な設備で光学素子を生産する技術も模索されている。このような技術としては、エネルギーを照射することで硬化するエネルギー硬化性樹脂を用いて光学素子を成形する技術がある。特許文献１には、エネルギー硬化性樹脂を用いた光学素子の成形において、第１の型と第２の型とを円筒状のスリーブを用いて同軸に位置決めする成形装置が開示されている。

特開２００７−２９６６７７号公報

しかるに、たとえエネルギー硬化性樹脂を用いた成形により低コストで光学素子を成形できたとしても、成形された光学素子の精度が低いものであってはならないことは言うまでもない。かかる観点から、特許文献１の構成について検討してみると、第１の型とスリーブとの間に第１の偏心が生じ、第２の型とスリーブとの間に第２の偏心が生じるので、これにより転写成形された光学素子には、最大で、（第１の偏心＋第２の偏心）の偏心が生じてしまい、精度的に問題があることが分かる。従って、偏心をより抑えた高精度な光学素子の成形を行いたいという要請がある。

本発明の目的は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、エネルギー硬化性樹脂を用いて、高精度な光学素子を成形できる光学素子の製造方法を提供することである。

上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した光学素子の製造方法は、
第１の型と第２の型との間に供給されたエネルギー硬化性樹脂を用いて光学素子を成形する製造方法であって、
前記第１の型と前記第２の型の少なくとも一方は、樹脂又はガラスにより形成されており、
前記第１の型には、前記光学素子の第１の光学面を転写する第１光学面転写面と、前記光学素子における前記第１の光学面の周囲に形成される第１フランジ面を転写する第１フランジ面転写面と、第１位置決め部とを有し、前記第１位置決め部と前記第１光学面転写面との間に前記第１フランジ面転写面が形成されており、
前記第２の型には、前記光学素子の第２の光学面を転写する第２光学面転写面と、前記光学素子における前記第２の光学面の周囲に形成される第２フランジ面を転写する第２フランジ面転写面と、第２位置決め部とを有し、前記第２位置決め部と前記第２光学面転写面との間に前記第２フランジ面転写面が形成されており、
前記第１の型と前記第２の型のうち少なくとも一方は、前記一方の型の軸線に交差する方向に二次元的に、前記第１の型と前記第２の型のうち他方に対して相対移動可能に保持され、
前記第１の型及び前記第２の型は、閉じた軌跡に沿って移動し、
第１の処理部において、前記第１の型と前記第２の型とを型締めし、
前記型締め時に、前記第１位置決め部と前記第２位置決め部とを嵌合させることにより、型同士の位置決めを行い、
第２の処理部において、前記第１光学面転写面及び前記第１フランジ面転写面と、前記第２光学面転写面及び前記第２フランジ面転写面とで囲われたキャビティ内に充填されたエネルギー硬化性樹脂にエネルギーを付与して前記エネルギー硬化性樹脂を硬化させ、
第３の処理部において、前記第１の型と前記第２の型とを型開きし、
第４の処理部において、前記第１の型と前記第２の型との間から、成形された光学素子を取り出し、
前記第１の型と前記第２の型とは、前記閉じた軌跡に沿って、前記第１の処理部から前記第２の処理部、前記第３の処理部、前記第４の処理部へと順に移動し且つ前記第４の処理部から前記第１の処理部へと戻ることを特徴とする。

エネルギー硬化性樹脂は一般的に硬化前の粘度が低いため、熱可塑性樹脂を高圧でキャビティ内に注入する射出成形とは異なり、キャビティ内に高い圧力が発生しないことから、成形型を金属以外の素材で形成でき、また成形設備を簡素化できる。ここで、樹脂やガラスを成形型の素材とすると、例えば母型を用いて、母転写面形状を精度良く成形型に転写成形できる。これにより、第１光学面転写面と第１位置決め部との位置精度が確保され、及び／又は第２光学面転写面と第２位置決め部との位置精度が確保されるので、第１の型と第２の型との型締め時に、第１位置決め部と第２位置決め部とが嵌合することで、第１光学面転写面と第２光学面転写面との偏心を抑えることができるから、第１の型と第２の型とで成形された光学素子における第１の光学面と第２の光学面の同軸度を確保できる。

又、エネルギー硬化性樹脂を硬化させるために外部からエネルギーを供給する際に、第１の型と第２の型とを強い力で保持する必要はなく、これにより第１光学面転写面と第２光学面転写面の変形を抑制できる。加えて、第１の型と第２の型との型締め時に、第１位置決め部と第２位置決め部とが嵌合した際に、双方が金属製の位置決め部である場合に比較して、相手の位置決め部に対して相互に付与する力が比較的小さいから、第１位置決め部と第２位置決め部の変形を抑制でき、また長期間にわたって初期の形状を維持できる。更に、嵌合する第１位置決め部と第２位置決め部にわずかな変形が生じたとしても、第１位置決め部と第１光学面転写面との間に第１フランジ面転写面が形成され、第２位置決め部と第２光学面転写面との間に第２フランジ面転写面が形成されているので、第１位置決め部の変形の影響を第１光学面転写面に伝達しにくくなり、また第２位置決め部の変形の影響を第２光学面転写面に伝達しにくくなり、これにより高精度な成形を行うことができる。

本発明によれば、エネルギー硬化性樹脂を用いて、高精度な光学素子を成形できる光学素子の製造方法を提供することができる。

本実施形態における光学素子の製造装置を示す斜視図である。 図１の光学素子の製造装置を周方向に展開して示す図である。 図２の第１型部品ＭＤ１ａと第２型部材ＭＤ２ｂとを拡大して示す図である。 （ａ）は、型締め前の第１型部品ＭＤ１ａと第２型部材ＭＤ２ｂとを示す図であり、（ｂ）は、型締め中の第１型部品ＭＤ１ａと第２型部材ＭＤ２ｂとを示す図であり、（ｃ）は、型締め後の第１型部品ＭＤ１ａと第２型部材ＭＤ２ｂとを示す図である。 本実施の形態の製造装置により製造される光学素子ＯＥの一例を示す断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は母型を用いて第１型部品を成形する工程を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は位置決め部の変形例を示す図である。 別な実施の形態にかかる第１型部品ＭＤ１ａと第２型部材ＭＤ２ｂとを拡大して示す斜視図である。 図８の構成をIX-IX線で切断して矢印方向に見た図である。

本発明において製造される「光学素子」としては、撮像用の光学素子以外に、プロジェクタ用のミラー、照明用の光学素子などがある。光学素子はレンズに限られないが、例えばレンズである場合、フランジ一体タイプでも、フランジ別体タイプでも良い。又、複数の光軸を有する一体型レンズであっても良い。レンズ形状としては種々の形態が考えられ、例えば凸レンズ、凹レンズ、薄肉レンズ、偏肉レンズ、フレネルレンズ、回折レンズなどを含む。本発明の適用されるレンズとしては、特にレンズの最薄肉部の厚さが０．０５〜０．３mmであると好ましく、更にレンズの最薄肉部の厚さが０．０５〜０．１５mmであるとより好ましい。

成形した光学素子を搬送するために「キャリヤ」を用いる場合、このキャリヤは開口を有する複数のキャリヤ片を連結したものであり、好ましくは連結されたキャリヤ片同士が枢動するものであって、閉じたループ状でも良いし、両端を有してロールなどに巻き取られる形でもよい。キャリヤ片は板状であることが望ましく、プラスチック、ガラス、セラミックなどの素材から形成できる。キャリヤ片の開口は、光学素子の外周を成形する形状であると好ましい。好ましくは、開口には段差が形成されている。

第１の型と第２の型の少なくとも一方は、樹脂又はガラスから形成されている。樹脂には、大量に成形が可能でコストが安い熱可塑性の樹脂や、エネルギー硬化性樹脂がある。ガラスを素材とした場合、位置決め部の劣化が少なく、耐久性に優れるという効果がある。第１の型と第２の型の他方は、樹脂又はガラスの他、金属やセラミックから形成することができる。

第１の型は、光学素子の第１の光学面を転写する第１光学面転写面と、光学素子における第１の光学面の周囲に形成される第１フランジ面を転写する第１フランジ面転写面と、第１位置決め部とを有する。第１位置決め部と第１光学面転写面との間に第１フランジ面転写面が形成されている。

第２の型は、光学素子の第２の光学面を転写する第２光学面転写面と、光学素子における第２の光学面の周囲に形成される第２フランジ面転写面と、第２位置決め部とを有する。第２位置決め部と第２光学面転写面との間に第２フランジ面転写面が形成されている。

第１の型と第２の型のうち樹脂又はガラスを素材する型（以下、特定型という）は、母型から転写成形されると，高精度の特定型を大量生産できるので好ましい。この場合、母型は金属を素材として機械加工等で形成されると好ましい。母型においては、特定型の光学面転写面を転写する母光学面転写面と、特定型の位置決め部を転写する母位置決め部転写面を同軸で機械加工すると好ましい。母光学面転写面は、自由曲面加工であって良い。母型より特定型を成形する場合、素材に応じて射出成形、液滴成形、リヒート成形などを用いることができる。

エネルギー硬化性樹脂が光硬化性樹脂である場合、特定型は、光を透過する素材から形成されることが望ましい。尚、特定型でない場合、必ずしも光を透過する必要はない。

第１の型と第２の型は、一部材から形成されていても良く、複数部材を組み合わせて形成しても良い。好ましくは一方の型が一部材から形成され、他方の型が複数部材を組み合わせていることである。

第１位置決め部と第２の位置決め部の一方は、円筒内周面形状を有し、他方は円筒外周面形状を有しても良い。これにより位置決め精度を確保できる。又、第１位置決め部と第２の位置決め部の一方は、円錐テーパ内周面形状を有し、他方は円錐テーパ外周面形状を有しても良い。これにより型締めをスムーズに行うことができる。更に、第１位置決め部と第２の位置決め部の一方は、円筒内周面形状を有し、他方は円錐テーパ外周面形状を有しても良い。第１位置決め部と第２の位置決め部の少なくとも一方に、面取り部を設けると、嵌合時の案内を行えるので好ましい。位置決め部が連続しない場合、２カ所以上設けることが好ましい。

第１位置決め部と第２の位置決め部の軸線直交方向の最大クリアランスを、−１０μｍ以上、０μｍ以下に調整すると、第１の型と第２の型の高精度な位置決めを行える。一方、第１位置決め部と第２の位置決め部の軸線直交方向の最大クリアランスを、０μｍを超え、１０μｍ以下に調整すると、嵌合をスムーズに行うことができる。

型締め時に、第１位置決め部と第２の位置決め部の一方が、相手型に面で突き当たると好ましい。これにより、成形される光学素子の軸厚を精度良く設定できる。尚、突き当て部に適切な厚みのシムを介在させることで、成形される光学素子の軸厚を調整できる。

第１の型と第２の型のうち少なくとも一方を、この一方の型の軸線に交差する方向に相対移動可能に保持する保持手段を有すると、第１位置決め部と第２の位置決め部の嵌合時に、保持手段の機能によってセンタリングが行われ、嵌合をスムーズに実現できる。保持手段としては、エアスライダ、ゴムやバネなどの弾性体、マグネットなどを使用できる。

第１の型と第２の型は、単一の光学素子を成形する転写面のみならず、複数の光学素子を成形する転写面を有していても良い。型には、光学素子の離型性を高める為に、微細な凹凸などの構造や、撥水性の膜などを形成しても良い。

本発明において用いることができる「エネルギー硬化性樹脂」としては、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂などが挙げられる。

エネルギー硬化性樹脂として光硬化性樹脂を用いる場合、第１の型と第２の型のうち少なくとも一方が光透過性の素材から形成されていれば好ましい。光硬化性樹脂を用いる場合、型材は例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）樹脂、ＣＯＣ（シクロオレフィンコポリマー）樹脂、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）樹脂、ＰＣ（ポリカーボネイト）樹脂、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂、或いは、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ビニル系樹脂等の光硬化性樹脂、或いは、ガラスなどを用いることができる。ガラスは、ガラスモールド成形、液滴成形又は再加熱成形等により製造することができる。型材には、光学素子の材料として使用する光硬化性樹脂を硬化させる波長を透過しやすい素材を用いるのが好ましい。

第１の型と第２の型とを型開きした状態で、エネルギー硬化性樹脂を供給する場合、いずれの型に供給しても良いが、ディスペンサなどを用いる場合、重力方向下方にある型に供給することが望ましい。エネルギー硬化性樹脂を供給した型を回転させて、遠心力でエネルギー硬化性樹脂を型の転写面上に展開させても良い。

又、例えば射出成形のように、第１の型と第２の型とを型締めした後に、エネルギー硬化性樹脂を供給することもできる。

一方、第１の型と第２の型とを型締めしながら、エネルギー硬化性樹脂にエネルギーを付与することもできる。かかるエネルギーの付与は、第１の型と第２の型の片方もしくは両方から行うことができる。

成形された光学素子を型と容易に離型するため、離型補助構造として、成形された光学素子をコアやピンで突き出す構造や、型に超音波振動を付与する構造を設けても良い。成形された光学素子を型から取り出すには、エアーチャック、ロボットチャック、エアー吹き飛ばしなど種々の形態を用いることができる。

型締め工程を行う第１の処理部において、成形前の前処理を行う成形前工程を各種行っても良い。成形前工程には、例えば型に異常がないかをカメラ等で監視して、異常がある場合にはアラームを発して光学素子の製造を停止する工程や、成形に用いた型を洗浄する工程や、型に光学素子の離型を促す処理（シリコン塗布）などを行う工程がある。

また、成形された光学素子を取り出す工程を行う第４の処理部において、成形後の後処理を行う成形後工程を行っても良い。成形後工程には、成形された光学素子を完全に硬化させるため、加熱等を行うポストキュア、アニールを行う工程などが挙げられる。尚、これらの成形後工程は、型から取り出された光学素子に対して別の場所で行っても良い。

先行する第１の型及び第２の型と、後続する第１の型及び第２の型とは、等間隔で配置され、等速で移動することが望ましい。但し、タイミング調整のため、局所的に型間の間隔を変更することはあり得る。

本発明において「閉じた軌跡」とは、形状にはこだわらず、第１の処理部から第２の処理部、第３の処理部、第４の処理部へと順に向かい、再び第１の処理部に向かうまでの第１の型と第２の型の移動軌跡が閉ループとなっていることをいう。但し、異常のある型を排除するために移動軌跡に分岐を設けたり、待機させていた異常のない型を軌跡に挿入するために閉じた軌跡に結合する別なルートを設けていても良い。

以下、図面を参照しながら本発明にかかる実施形態について説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲は以下の実施形態及び図示例に限定されるものではない。

図１は、本実施形態における光学素子の製造方法を実行できる製造装置を示す斜視図である。図２は、図１の光学素子の製造装置を周方向に展開して示す図である。図１，図２に示すように、製造装置は、第１の保持体である第１円盤ＤＣ１と、第２の保持体である第２円盤ＤＣ２とを、隙間を空けて同軸に配置している。第１円盤ＤＣ１と第２円盤ＤＣ２の中央は、スプライン等を介して回転軸ＳＦＴに相対回転不能に連結されており、更に回転軸ＳＦＴを介して、固定された駆動部であるアクチュエータＡＣにより、第１円盤ＤＣ１と第２円盤ＤＣ２は同期して回転駆動されるようになっている。

第１円盤ＤＣ１には、円形開口ＤＣ１ａが複数個（ここでは８個）形成されており、円形開口ＤＣ１ａ内には、円筒状の上型ＭＤ１が固定されている。上型ＭＤ１は、下面に第１型部品ＭＤ１ａを取り付けている。上型ＭＤ１と第１型部品ＭＤ１ａは、樹脂又はガラスより形成されている。尚、上型ＭＤ１と第１型部品ＭＤ１ａとで、第１の型を構成するが、これらは一体で形成されていても良い。

第２円盤ＤＣ２には、円形開口ＤＣ１ａと同軸になるようにして、円形開口ＤＣ２ａが複数個（ここでは８個）形成されており、円形開口ＤＣ２ａ内には、円筒状の下型ＭＤ２が、軸線方向に移動可能に配置されている。下型ＭＤ２は、上面に第２型部品ＭＤ２ａを取り付けている。尚、下型ＭＤ２と第２型部品ＭＤ２ａとで、第２の型を構成する。

第１円盤ＤＣ１と第２円盤ＤＣ２の周方向の一部を覆うようにして、遮蔽部ＳＨが形成されている。遮蔽部ＳＨの頂面には、エネルギー供給源として複数の光源ＯＰＳが、第１円盤ＤＣ１と第２円盤ＤＣ２の周方向に沿って配置され，発光面を下方に向けている。尚、光源ＯＰＳは、回転移動する上型ＭＤ１の中心の軌跡の直上に設けると好ましい。

第２円盤ＤＣ２の下方には、型駆動部を構成するリング状のカム板ＣＰが固定配置されている。図２に示すように、カム板ＣＰのカム面ＣＰａは、周方向の位置に応じて、低部ＣＰｂ、登り斜面ＣＰｃ、高部ＣＰｄ、下り斜面ＣＰｅを有している。

下型ＭＤ２の下面には、カム面ＣＰａ上を転動する車輪状のフォロワＦＷと、フォロワＦＷを回転可能に支持する支持部ＳＰとが形成されている。

図２に示すように、第１円盤ＤＣ１と第２円盤ＤＣ２の回転位置に応じて、第１の処理部Ａ、第２の処理部Ｂ，第３の処理部Ｃ，第４の処理部Ｄとなっている。第１の処理部Ａにおいては、光硬化性樹脂を適量吐出できるディスペンサＤＳＰが配置されている。第２の処理部Ｂには、光源ＯＰＳが配置されている。第４の処理部Ｄには、成形された光学素子ＯＥを取り出すアーム式ロボットＲＢが配置されている。

図３は、図２の第１型部品ＭＤ１ａと第２型部品ＭＤ２ａとを拡大して示す図である。図３のように、第１型部品ＭＤ１ａは、全体的に円盤状であって、中央に曲面状の第１光学面転写面ＭＤ１ｂを有し、その周囲に平面輪帯状の第１フランジ面転写面ＭＤ１ｃを有し、その周囲に円筒部ＭＤ１ｄを形成している。円筒部ＭＤ１ｄの内周面ＭＤ１ｅが、第１位置決め部を構成する。尚、円筒部ＭＤ１ｄの先端は、平面である突き当て面ＭＤ１ｆであり、内周面ＭＤ１ｅと突き当て面ＭＤ１ｆとの間に、面取り部としてのテーパ面ＭＤ１ｇが形成されている。

一方、第２型部品ＭＤ２ａは、第２型部材ＭＤ２ｂと、第２の型ＭＤ２に固定された環状のエアスライダＡＳと、第２型部材ＭＤ２ｂを固定して保持するとともに、エアスライダＡＳによりフローティング支持されたホルダＨＬＤを有する。第２型部材ＭＤ２ｂは、全体的に円盤状であって、中央に曲面状の第２光学面転写面ＭＤ２ｃを有し、その周囲に平面輪帯状の第２フランジ面転写面ＭＤ２ｄを有する。第２フランジ面転写面ＭＤ２ｄの周囲が円筒形状に形成され、その外周面ＭＤ２ｅが、第２位置決め部を構成する。外周面ＭＤ２ｅの外側は放射状に広がる平面ＭＤ２ｆである。

エアスライダＡＳは、ホルダＨＬＤに対向する面からエアを吹き出すことで、ホルダＨＬＤを低フリクションでフローティング支持できるものである。

本実施の形態にかかる光学素子の製造方法について説明する。ここでは、一対の上型ＭＤ１と下型ＭＤ２に着目して、製造を説明する。まず、不図示の電源からの給電によりアクチュエータＡＣが駆動され、回転軸ＳＦＴを回転させると、第１円盤ＤＣ１と第２円盤ＤＣ２が同期して回転する。ここで、第１の処理部Ａの前段では、下型ＭＤ２のフォロワＦＷは、カム板ＣＰのカム面ＣＰａにおける低部ＣＰｂにあるので、上型ＭＤ１の第１型部品ＭＤ１ａと下型ＭＤ２の第２型部材ＭＤ２ｂとが開いた状態にあり、よってディスペンサＤＳＰを介して、第２光学面転写面ＭＤ２ｃ上に光硬化性樹脂ＰＬを滴下させることができる。

次いで、光硬化性樹脂ＰＬを間に供給された上型ＭＤ１と下型ＭＤ２は、第１円盤ＤＣ１と第２円盤ＤＣ２の同期回転により移動する。ここで、下型ＭＤ２のフォロワＦＷは、カム板ＣＰのカム面ＣＰａにおける登り斜面ＣＰｃ上を転動するようになるので、上型ＭＤ１に対して下型ＭＤ２が徐々に接近する。

このとき、図４（ａ）を参照して、第１型部品ＭＤ１ａの第１光学面転写面ＭＤ１ｂの軸線ＡＸ１と、第２型部材ＭＤ２ｂの第２光学面転写面ＭＤ２ｃの軸線ＡＸ２とずれていたものとする。図４（ｂ）に示すように、第１型部品ＭＤ１ａに第２型部材ＭＤ２ｂが接近したとき、最初に第１型部品ＭＤ１ａの円筒部ＭＤ１ｄの斜面ＭＤ１ｇが、第２型部材ＭＤ２ｂにおける第２フランジ面転写面ＭＤ２ｄの外縁Ｐに当接するが、斜面ＭＤ１ｇは外縁Ｐから軸線に直交する方向成分の力を受けるので、エアスライダＡＳによって支持されたホルダＨＬＤ毎、第２型部材ＭＤ２ｂが第１型部品ＭＤ１ａに対して光軸直交方向に移動してセンタリングを行え、これにより軸線ＡＸ１，ＡＸ２が一致するようになる。

軸線ＡＸ１，ＡＸ２が一致した状態で、更に上型ＭＤ１に対して下型ＭＤ２が接近するので、第１型部品ＭＤ１ａの円筒部ＭＤ１ｄの内周面ＭＤ１ｅに、第２型部材ＭＤ２ｂの外周面ＭＤ２ｅが嵌合することとなる（図４（ｃ）参照）。

図２において、フォロワＦＷが、カム板ＣＰのカム面ＣＰａにおける高部ＣＰｄに到達した時点で、両者が密着して型締めがなされる（第１の処理部Ａの後段）。このとき、図４（ｃ）に示すように、第１型部品ＭＤ１ａの円筒部ＭＤ１ｄの突き当て面ＭＤ１ｆに、第２型部材ＭＤ２ｂの平面ＭＤ２ｆが当接し、第１光学面転写面ＭＤ１ｂと第２光学面転写面ＭＤ２ｃとの間隔を精度良く確保できる。又、フォロワＦＷが、高部ＣＰｄを転動する間、上型ＭＤ１と下型ＭＤ２の型締め状態が維持される。

その後、上型ＭＤ１と下型ＭＤ２は、型締め状態を維持しつつ、第１円盤ＤＣ１と第２円盤ＤＣ２の同期回転により第２の処理部Ｂへと移動する。ここで、光源ＯＰＳから出射された光が、上型ＭＤ１を介して光硬化性樹脂ＰＬへと到達し、光硬化性樹脂ＰＬを硬化させる。上型ＭＤ１と下型ＭＤ２は、固定された複数の光源ＯＰＳの下方を通過するので、これにより種々の方向から光が照射されることで、上型ＭＤ１と下型ＭＤ２のキャビティ内に付与された光硬化性樹脂の均一な硬化が確保される。

更に、上型ＭＤ１と下型ＭＤ２は、第１円盤ＤＣ１と第２円盤ＤＣ２の同期回転により第３の処理部Ｃへと移動する。ここで、下型ＭＤ２のフォロワＦＷは、カム板ＣＰのカム面ＣＰａにおける下り斜面ＣＰｅ上を転動するようになるので、上型ＭＤ１に対して下型ＭＤ２が徐々に離間することで型開きが行われる。

フォロワＦＷが、下り斜面ＣＰｅを転動し終わった後、再び低部ＣＰｂを転動するようになるので、上型ＭＤ１の第１型部品ＭＤ１ａと下型ＭＤ２の第２型部材ＭＤ２ｂとが開いた状態に維持されるから、続く第４の処理部Ｄにて、ロボットＲＢのアームを伸縮させることで、成形された光学素子ＯＥを取り出し、別工程に搬送することができる。以上、一対の上型ＭＤ１と下型ＭＤ２に着目して成形を説明したが、別の上型ＭＤ１と下型ＭＤ２も、タイミングをずらして同じ成形工程をたどるので、高精度な光学素子ＯＥを大量に生産できる。

図５は、本実施の形態の製造装置により製造される光学素子ＯＥの一例を示す断面図である。光学素子ＯＥの第１の光学面Ｓ１は、第１型部品ＭＤ１ａの第１光学面転写面ＭＤ１ｂにより転写形成され、フランジ部ＦＬの第１フランジ面ＦＬ１は、第１フランジ面転写面ＭＤ１ｃにより転写形成され、フランジ部ＦＬの外周面ＦＬ３は、円筒部ＭＤ１ｄの内周面ＭＤ１ｅにより転写形成される。一方、光学素子ＯＥの第２の光学面Ｓ２は、第２型部材ＭＤ１ｂの第２光学面転写面ＭＤ２ｃにより転写形成され、フランジ部ＦＬの第２フランジ面ＦＬ２は、第２フランジ面転写面ＭＤ２ｄにより転写形成される。

図６は、本実施の形態の製造装置に用いる第１型部品の成形工程を示す図である。まず、第１型部材に対応した母型ＭＭを形成する。図６（ａ）に示すように、超鋼などの素材を旋盤等に取り付けて、回転させながら切削工具Ｔで母転写面の旋削を行う。これにより、母型ＭＭには、母光学面転写面ＭＭａと、母フランジ面転写面ＭＭｂと、母位置決め部転写面ＭＭｃが形成される。

次いで、図６（ｂ）に示すように、母型ＭＭを別型ＭＭ２の端面に対して型締めし、内部に生じた空間（キャビティ）に、溶融した熱可塑性樹脂ＨＰＬを供給する。その後、加熱して樹脂ＨＰＬを固化させ、図６（ｃ）に示すように、母型ＭＭを別型ＭＭ２から離型することで、第１型部材ＭＤ１ａが得られる。このように樹脂を射出成形することで得られた第１型部材ＭＤ１ａは、母光学面転写面ＭＭａにより転写成形された第１光学面転写面ＭＤ１ｂと、母フランジ面転写面ＭＭｂにより転写成形された第１フランジ面転写面ＭＤ１ｃと、母位置決め部転写面ＭＭｃにより転写成形された円筒部ＭＤ１ｄとを有する。その後、図６（ｄ）に示すように、第１型部材ＭＤ１ａを、ガラス基材である型ベースＭＤ１ｆ（接合することで上型ＭＤ１となる）に取り付ける。尚、射出成形時に、図６（ｅ）に示すように、型ベースＭＤ１ｆと一体で第１型部材ＭＤ１ａを成形しても良い。これによりガラス基材が不要であり、型ベースＭＤ１ｆと第１型部材ＭＤ１ａとの接合が不要になる。

母型ＭＭを用いて、ガラスを素材として第１型部材ＭＤ１ａを形成しても良い。この場合、ガラスモールド成形、又はガラスリヒート成形となる。

図７は、位置決め部の変形例を示す図である。図７（ａ）の変形例は、上述した実施の形態に対して、第２型部材ＭＤ２ｂにおける第２フランジ面転写面ＭＤ２ｄの外縁をテーパ面ＭＤ２ｇとしている。これにより、第２型部材ＭＤ２ｂと第１型部品ＭＤ１ａとの嵌合を、更に容易に行える。

図７（ｂ）の変形例は、第１型部品ＭＤ１ａの円筒部ＭＤ１ｄの内周面を、テーパ面ＭＤ１ｅとし、第２型部材ＭＤ２ｂの外周面を、テーパ面ＭＤ２ｅとしている点が異なる。型締め時に、テーパ面ＭＤ１ｅ、ＭＤ２ｅ同士が当接嵌合する。

図７（ｃ）の変形例は、第１型部品ＭＤ１ａの円筒部ＭＤ１ｄの内周面を、テーパ面ＭＤ１ｅとするが、第２型部材ＭＤ２ｂの外周面ＭＤ２ｅを円筒面としたままとする。型締め時に、テーパ面ＭＤ１ｅが、第２型部材ＭＤ２ｂにおける第２フランジ面転写面ＭＤ２ｄの外縁Ｐに当接する。

図８は、別の実施の形態にかかる第１型部品と第２型部材の斜視図であり、図９は、図８の構成をIX-IX線で切断して矢印方向に見た図である。本実施の形態では、第１型部品ＭＤ１ａと第２型部材ＭＤ２ｂの間に、板状のスペーサＳＰＳを配置するものである。

図９において、第２型部材ＭＤ２ｂの第２フランジ面転写面ＭＤ２ｄの両側に、略三日月状の突起ＭＤ２ｈを形成している。突起ＭＤ２ｈの外側面ＭＤ２ｉは、第２位置決め部を構成する部分円筒面であり、内側は平面ＭＤ２ｊである。平面ＭＤ２ｊに両側を当接するようにして、第２フランジ面転写面ＭＤ２ｄ上に、スペーサＳＰＳを設けている。スペーサＳＰＳは、中央に開口ＳＰＳａを有している。

第１型部品ＭＤ１ａの下面は、中央が浅皿状にくぼんでおり、その底面に第１光学面転写面ＭＤ１ｂと、第１フランジ面転写面ＭＤ１ｃが形成されていて、第１フランジ面転写面ＭＤ１ｃの径方向両側には、スペーサＳＰＳの幅の切り欠きＭＤ１ｈが形成されている。切り欠きＭＤ１ｈの外側は、略三日月状の凸部ＭＤ１ｉとなっている。第２位置決め部を構成する凸部ＭＤ１ｉの内周面ＭＤ１ｊは部分円筒面であって、突起ＭＤ２ｈの外側面ＭＤ２ｉと同径である。

スペーサＳＰＳの開口ＳＰＳａ内に光硬化性樹脂を供給し、型締めを行うと、第１型部品ＭＤ１ａと第２型部材ＭＤ２ｂとが互いに接近し、凸部ＭＤ１ｉの内周面ＭＤ１ｊに、突起ＭＤ２ｈの外側面ＭＤ２ｉが嵌合することで、第１光学面転写面ＭＤ１ｂと第２光学面転写面ＭＤ２ｃの軸線が一致する。又、第１型部品ＭＤ１ａの第１フランジ面転写面ＭＤ１ｃがスペーサＳＰＳの上面に密着する。その後、第１型部品ＭＤ１ａ側から光を照射することで、内部の光硬化性樹脂を硬化させて、光学素子を成形できる。このとき、スペーサＳＰＳの開口ＳＰＳａで、光学素子の外周面を成形することとなる。尚、スペーサＳＰＳは、成形した光学素子を搬送するキャリヤとして用いることもできる。

本発明は、本明細書に記載の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施形態や技術思想から本分野の当業者にとって明らかである。

Ａ 第１の処理部
Ｂ 第２の処理部
Ｃ 第３の処理部
Ｄ 第４の処理部
ＡＣ アクチュエータ
ＡＳ エアスライダ
ＡＸ１ 軸線
ＡＸ２ 軸線
ＣＰ カム板
ＣＰａ カム面
ＣＰｂ 低部
ＣＰｃ 斜面
ＣＰｄ 高部
ＣＰｅ 斜面
ＤＣ１ 第１の円盤
ＤＣ１ａ 円形開口
ＤＣ２ 第２の円盤
ＤＣ２ａ 円形開口
ＤＳＰ ディスペンサ
ＦＬ 光学素子のフランジ部
ＦＬ１ 第１フランジ面
ＦＬ２ 第２フランジ面
ＦＬ３ 外周面
ＦＷ フォロワ
ＨＬＤ ホルダ
ＨＰＬ 熱可塑性樹脂
ＭＤ１ 上型
ＭＤ１ａ 第１型部品
ＭＤ１ｂ 第１光学面転写面
ＭＤ１ｃ 第１フランジ面転写面
ＭＤ１ｄ 円筒部
ＭＤ１ｅ テーパ面
ＭＤ１ｅ 内周面
ＭＤ１ｆ 突き当て面
ＭＤ１ｇ テーパ面
ＭＤ１ｉ 凸部
ＭＤ１ｊ 内周面
ＭＤ２ 下型
ＭＤ２ａ 第２型部品
ＭＤ２ｂ 第２型部材
ＭＤ２ｃ 第２光学面転写面
ＭＤ２ｄ 第２フランジ面転写面
ＭＤ２ｅ テーパ面又は外周面
ＭＤ２ｆ 平面
ＭＤ２ｇ テーパ面
ＭＤ２ｈ 突起
ＭＤ２ｉ 外側面
ＭＤ２ｊ 平面
ＭＭ 母型
ＭＭａ 母光学面転写面
ＭＭｂ 母フランジ面転写面
ＭＭｃ 部転写面
ＯＥ 光学素子
ＯＰＳ 光源
Ｐ 外縁
ＰＬ 光硬化性樹脂
ＲＢ ロボット
Ｓ１ 光学面
Ｓ２ 光学面
ＳＦＴ 回転軸
ＳＨ 遮蔽部
ＳＰ 支持部
ＳＰＳ スペーサ
ＳＰＳａ 開口
Ｔ 切削工具

Claims (6)

1. 第１の型と第２の型との間に供給されたエネルギー硬化性樹脂を用いて光学素子を成形する製造方法であって、
   前記第１の型と前記第２の型の少なくとも一方は、樹脂又はガラスにより形成されており、
   前記第１の型には、前記光学素子の第１の光学面を転写する第１光学面転写面と、前記光学素子における前記第１の光学面の周囲に形成される第１フランジ面を転写する第１フランジ面転写面と、第１位置決め部とを有し、前記第１位置決め部と前記第１光学面転写面との間に前記第１フランジ面転写面が形成されており、
   前記第２の型には、前記光学素子の第２の光学面を転写する第２光学面転写面と、前記光学素子における前記第２の光学面の周囲に形成される第２フランジ面を転写する第２フランジ面転写面と、第２位置決め部とを有し、前記第２位置決め部と前記第２光学面転写面との間に前記第２フランジ面転写面が形成されており、
   前記第１の型と前記第２の型のうち少なくとも一方は、前記一方の型の軸線に交差する方向に二次元的に、前記第１の型と前記第２の型のうち他方に対して相対移動可能に保持され、
   前記第１の型及び前記第２の型は、閉じた軌跡に沿って移動し、
   第１の処理部において、前記第１の型と前記第２の型とを型締めし、
   前記型締め時に、前記第１位置決め部と前記第２位置決め部とを嵌合させることにより、型同士の位置決めを行い、
   第２の処理部において、前記第１光学面転写面及び前記第１フランジ面転写面と、前記第２光学面転写面及び前記第２フランジ面転写面とで囲われたキャビティ内に充填されたエネルギー硬化性樹脂にエネルギーを付与して前記エネルギー硬化性樹脂を硬化させ、
   第３の処理部において、前記第１の型と前記第２の型とを型開きし、
   第４の処理部において、前記第１の型と前記第２の型との間から、成形された光学素子を取り出し、
   前記第１の型と前記第２の型とは、前記閉じた軌跡に沿って、前記第１の処理部から前記第２の処理部、前記第３の処理部、前記第４の処理部へと順に移動し且つ前記第４の処理部から前記第１の処理部へと戻ることを特徴とする光学素子の製造方法。
2. 樹脂又はガラスにより形成されてなる少なくとも前記一方の型は、金属製の母型から成形されており、前記母型は、少なくとも光学面転写面を転写する母光学面転写面と、位置決め部を転写する母位置決め部転写面を同軸で機械加工されることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
3. 前記第１位置決め部と前記第２位置決め部の一方は、円筒内周面形状を有し、他方は円筒外周面形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の製造方法。
4. 前記第１位置決め部と前記第２位置決め部の一方は、テーパ内周面形状を有し、他方はテーパ外周面形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の製造方法。
5. 前記第１位置決め部と前記第２位置決め部の一方は、円筒内周面形状を有し、他方はテーパ外周面形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の製造方法。
6. 前記第１の型と前記第２の型のうち少なくとも一方を、エアスライダにより保持することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学素子の製造方法。

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