WO2014175059A1

WO2014175059A1 - 光学素子の製造方法及び光学素子の製造装置

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Publication number: WO2014175059A1
Application number: PCT/JP2014/060169
Authority: WO
Inventors: 清水　直紀; 章弘藤本; 勝己古田; 広貴工藤; 陽祐河邑; 大貴平田
Original assignee: コニカミノルタ株式会社
Priority date: 2013-04-23
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2014-10-30
Also published as: JPWO2014175059A1

Abstract

　製造条件が異なることを抑制しつつ、均質な光学素子を大量生産できる光学素子の製造方法及び光学素子の製造装置を提供する。上型ＭＤ１と下型ＭＤ２は閉じた円形軌跡に沿って第１の処理部Ａから第４の処理部Ｄへ回転移動し、再び第１の処理部Ａに戻る。従って、光硬化性樹脂ＰＬを供給するディスペンサＤＳＰや，光硬化性樹脂ＰＬを硬化させる光源ＯＰＳや，製造された光学素子ＯＥを取り出すロボットＲＢを共通化でき、設備コストを低減できる。又、複数の上型ＭＤ１と下型ＭＤ２を用いたことで、製造条件を同様にでき、光学素子の製造バラツキを抑制できる。

Description

光学素子の製造方法及び光学素子の製造装置

　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及び光学素子の製造装置に関する。

　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、高精度な光学素子を安価に大量生産するには、金型を用いた成形が好ましいといえるが、金型を用いた成形の場合、光学素子の素材の供給、型締め、素材硬化、型開き、光学素子の取り出しという工程を，繰り返す必要がある。従って、光学素子の生産個数を増大させるためには、一度に多くの金型を用いて成形工程を行えば良いという考えもある。しかしながら、多くの金型を用いて、一度に光学素子の素材の供給、型締め、素材硬化、型開き、光学素子の取り出しを行うと、素材の供給設備や、取り出しなどの設備が金型の数だけ必要になるとともに、型締めの位置決めや、素材硬化時の条件等が金型毎に変化して、製造された光学素子の形状がばらつく恐れがある。

特開２０１０－２８００５８号公報特開２０１１－１４８１８０号公報特開２０１２－１１１１３１号公報

　光学素子の増産を別なアプローチで行う従来例として、特許文献１には、成形サイクルを短くすべく、射出成形において、溶融樹脂の流動経路に溶融樹脂が到達する直前に、固定側金型のキャビティ面を樹脂のガラス転移点以上に加熱する（後に冷却）技術が開示されている。しかしながら、特許文献１の技術では、成形サイクルの延長は抑制できるが、一度に多数の成形品を形成するためには、相応の数の金型を準備しなくてはならないため、上述したような設備コストなどの問題がある。

　次に、特許文献２には、ロールからロールへと供給されるベースフィルムの表裏面に紫外線硬化性樹脂を供給し、経路の途中にある型を用いて複数の光学素子を連続的に形成する技術が開示されている。特許文献２を用いれば、ベースフィルムから光学素子を切断することで、多数の光学素子を効率的に形成できるが、以下に述べる問題がある。すなわち、製造された光学素子はベースフィルムを内在しているので、例えば極端なメニスカス形状のレンズのように、レンズの光軸に直交する平面のうちレンズ側面を通る平面よりもさらに凹面が窪んでいるような形状を持つレンズの場合、特許文献２の技術で製造することは困難である。これに対し、ベースフィルムの成形位置中心に穴を設けることで、そのような形状のメニスカスレンズ等を形成することもできるが、ベースフィルムはフレキシブルな素材から形成されているため、ロールに巻き取られる際の張力で容易に伸びるから、表裏の光学面の成形位置がずれやすく、必要な光学性能が得られにくいという問題がある。又、特許文献２では、経路途中の対向ローラの周面に型を備えているので、型を製造する際に高精度な機械加工が困難であるという問題もある。

　更に、特許文献３には、紫外線硬化性樹脂を用いた製造において、樹脂型と基板の間に樹脂材料を介在させる工程と、介在する樹脂材料を硬化させレンズ部を形成させる硬化工程と、樹脂型から基板及びレンズ部を離間させる離型工程と、を有することで、多数のレンズを基板上に形成する技術が開示されている。特許文献３を用いれば、光学素子毎に基板を切断することで、多数の光学素子を効率的に形成できるが、以下に述べる問題がある。すなわち、製造された光学素子は基板を内在しているので、特許文献２と同様に光学面の自由度が制限され、またレンズ部を薄肉化するためには基板の薄肉化が必須となる。基板を薄肉化すると、ベースフィルムを用いる場合と同様に、表裏の光学面の成形位置がずれやすく、必要な光学性能が得られにくいという問題がある。また、切断した基板の外形は精度が悪いので、製造した光学素子を組み付ける際の位置決めに基板の外形を用いることができないことが多い。一方、切断した基板の外形精度を向上させようとすると、後加工が必要となって工数の増加を招く。更に、基板とレンズ部の素材が異なる場合、環境（温度、湿度など）変化により伸縮量が異なって、レンズ部の剥がれなどを招く恐れがある。更に、一度に多数のレンズ部を形成する型を用いて成形を行うので、型を製造する際の加工精度に起因する面形状のバラツキや、型を装置に組み付けた際の外力等に起因する面形状のバラツキといった、いわゆる面内歪を生じる恐れがある。この面内歪は、面形状の製造バラツキすなわち製造ロット内における成形したレンズの面形状の平均値からのズレ量で求められる。

　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、製造条件が異なることを抑制しつつ、均質な光学素子を大量生産できる光学素子の製造方法及び光学素子の製造装置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、以下を有する。
　第１の型と第２の型との間にエネルギー硬化性樹脂を供給して光学素子を成形する光学素子の製造方法であって、
　第１の処理部において、前記第１の型と前記第２の型とを型締めする工程と、
　第２の処理部において、前記第１の型と前記第２の型との間のエネルギー硬化性樹脂にエネルギーを付与して硬化させる工程と、
　第３の処理部において、前記第１の型と前記第２の型とを型開きする工程と、
　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す工程とを有し、
　前記第１の型と前記第２の型は、それぞれ閉じた軌跡を移動するように設けられていると共に、それぞれ閉じた軌跡に沿ってそれぞれ複数個設けられ、先行する前記第１の型と前記第２の型とが前記工程のうち或る一つの工程を経た後に、後続する前記第１の型と前記第２の型とが前記或る一つの工程を経るようになっており、
　前記第１の型と前記第２の型とは、それぞれ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の処理部へと再び戻ることを繰り返す。

　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装置は、以下を有する。
　第１の型と第２の型との間にエネルギー硬化性樹脂を供給して光学素子を成形する光学素子の製造装置であって、
　前記第１の型と前記第２の型とを型締めする第１の処理部と、
　前記第１の型と前記第２の型との間のエネルギー硬化性樹脂にエネルギーを付与して硬化させる第２の処理部と、
　前記第１の型と前記第２の型とを型開きする第３の処理部と、
　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す第４の処理部と、
　複数の前記第１の型を回転軸回りに並べて保持する回転可能な第１の保持体と、
　前記第１の型に対応して複数の前記第２の型を回転軸回りに並べて保持するとともに、対向する前記第１の型に対して前記第２の型を相対移動可能とする回転可能な第２の保持体と、
　前記第１の保持体と前記第２の保持体とを同期して回転させる回転駆動部と、を有し、
　前記回転駆動部により前記第１の保持体と前記第２の保持体とを同期して回転させたとき、回転方向で先行する前記第１の型と前記第２の型とが前記処理部を通過した後に、回転方向で後続の前記第１の型と前記第２の型とが同じ処理部を通過するようになっている。

　本発明によれば、製造条件が異なることを抑制しつつ、均質な光学素子を大量生産できる光学素子の製造方法及び光学素子の製造装置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。光学素子の製造装置を周方向に展開して示す図である。本実施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）は、別な実施形態にかかる光学素子の製造装置を側面から見た図である。（ｂ）は、第１の無端ベルトと１つの第１の型とを示す斜視図である。本実施形態に用いることができる上型、下型を示す図である。

　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。

　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を備えている場合のみならず、複数の光学素子を成形する転写面を備えていても良い。型の転写面などの表面には、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。又、第１の型と第２の型とを位置合わせする位置決め部を設けると、高精度に位置決めを行えるので好ましい。かかる位置決め部は、第１の型と第２の型とを保持する保持体に設けても良いし、第１の型と第２の型自体に設けても良い。

　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、熟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。

　また、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装置を示す斜視図である。図２は、図１に示した光学素子の製造装置の要部を周方向に展開して示す図である。図１，図２に示す製造装置は、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、円柱状の上型（第１の型）ＭＤ１が固定されている。上型ＭＤ１は、下面に転写面ＭＤ１ａを有する。上型ＭＤ１は、光透過性のプラスチック又は透明なガラスにより形成されている。ここでは、光透過性のプラスチックの射出成形により製造した上型ＭＤ１を用いた。

　尚、光透過性を有する第１の型ＭＤ１を、光透過性樹脂の射出成形により形成することができ、これにより同じ形状の第１の型ＭＤ１を高精度に大量に生産できる。

　また特に、第１の型ＭＤ１の素材がガラスであると耐久性に優れる。又、ガラスで型を製造することで、同じ形状の型を高精度に生産できる。更に、第１の型ＭＤ１が、ガラスを金型に転写することにより形成されていると、同じ形状の第１の型ＭＤ１を高精度に大量に生産できるので好ましい。

　第２円盤ＤＣ２には、円形開口ＤＣ１ａと同じ配置になるようにして、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、円柱状の下型（第２の型）ＭＤ２が、回転軸ＳＦＴの軸線方向に移動可能に配置されている。下型ＭＤ２は、上面に転写面ＭＤ２ａを有する。

　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、光学素子の材料であるエネルギー硬化性樹脂を硬化させるための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、本製造装置は、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となるように構成されている。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。

　本実施形態における製造装置の動作及び光学素子の製造工程について、ここでは、一対の上型ＭＤ１と下型ＭＤ２に着目しながら説明する。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における前段では、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と下型ＭＤ２とが開いた状態にあり、よってディスペンサＤＳＰを介して、下型ＭＤ２の転写面ＭＤ２ａ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。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における後段）。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。第２の処理部Ｂにおいては、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。それぞれに一対の上型ＭＤ１と下型ＭＤ２とは、固定された複数の光源ＯＰＳの下方を同様に通過するので、これにより一対の上下型毎にそれぞれ個別に設けられた光源を用いる場合と比較して、光硬化性樹脂の均一な硬化が確保される。また、複数の光源ＯＰＳを用いることで、光硬化性樹脂ＰＬに付与する光量を十分確保でき、上下型の高速移動による大量生産を可能にしている。

　本実施形態によれば、エネルギー硬化性樹脂として光硬化性樹脂ＰＬを用いて光学素子ＯＥを形成するものであり、第１の型ＭＤ１を、光硬化性樹脂ＰＬを硬化させる光に対して光透過性を有する素材から形成している。これにより第１の型ＭＤ１を介して外部に設けた光源ＯＰＳより光を供給することで、第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２の間の光硬化性樹脂ＰＬが硬化するので短時間での硬化が可能になる。

　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に対して下型ＭＤ２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、転写面ＭＤ１ａ、ＭＤ２ａ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に着目して製造装置の動作及び光学素子の製造工程を説明したが、別の上型ＭＤ１と下型ＭＤ２も、タイミングをずらして順次同様な製造工程をたどるので、高精度な光学素子ＯＥを大量に生産できる。

　本実施形態によれば、保持体ＤＣ１，ＤＣ２の回転に応じて、閉じた軌跡（円）に沿ってそれぞれ複数個設けられた第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２が該軌跡に沿って移動するので、移動してくる第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２に、光硬化性樹脂を供給する供給装置としてのディスペンサＤＳＰを共通化できるから、省スペースを図れ、設備コストを低減できる。又、第２の処理部Ｂに対して、閉じた軌跡に沿って第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２が移動するので、移動してくる第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２との間に供給された光硬化性樹脂に、共通化されたエネルギー付与装置としての光源ＯＰＳより光を付与することができるので、製造条件が同一になり、製造バラツキを抑制できる。更に、第４の処理部Ｃに対して、閉じた軌跡に沿って第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２が移動するので、移動してくる第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２から、製造された光学素子を取り出す装置としてのロボットＲＢを共通化できるから、省スペースを図れ、設備コストを低減できる。これにより、低コストで均質な光学素子ＯＥを大量に生産できる。

　本実施形態によれば、第１の処理部Ａにおいて、第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２とは閉じた軌跡に沿った移動に伴って徐々に接近することができる。これにより、第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２とを徐々に接近させることで、気泡の巻き込みなどを抑制し、高精度な光学素子ＯＥを製造できる。又、型締め時に該軌跡に沿って相対移動することで、後続の第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２の移動を邪魔することがない。

　本実施形態によれば、第２の処理部Ｂには、エネルギー供給源としての光源ＯＰＳが設けられている。光源ＯＰＳに対して、第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２が相対移動することで、ムラなくエネルギーを、第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２の間の光硬化性樹脂に付与することができる。特に、光源ＯＰＳから光を照射する場合、場所によって影ができやすいので、光源ＯＰＳに対して第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２を相対移動させることが、安定した製造を行う上で望ましい。

　本実施形態によれば、第３の処理部Ｃにおいて第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２とは閉じた軌跡に沿った移動に伴って徐々に離間する。第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２とを徐々に離間させることで、例えば製造した光学素子ＯＥに微細な回折構造などが形成されている場合にも、回折構造を損傷させることなく、型開きが可能になる。又、型開き時に軌跡に沿って第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２が移動することで、後続の第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２の移動を邪魔することがない。

　本実施形態によれば、第２の型ＭＤ２を、第１の処理部Ａに入ったことに応動して、第１の型ＭＤ１に対して接近させ、また第３の処理部Ｃに入ったことに応動して、第１の型ＭＤ１に対して離間させる型駆動部としての、リング状のカム板ＣＰと、フォロワＦＷとを有する。これにより、最適のタイミングで第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２の接近、離間を制御できる。

　図３は、本実施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。例えば、外形がφ７ｍｍ、軸上厚が０．１ｍｍ、光学面の最大厚さが０．６ｍｍであって、一方の光学面Ｓ１の光軸方向位置と他方の光学面Ｓ２の光軸方向位置とが重なるメニスカスレンズを製造できる。

　本実施形態によれば、光学素子ＯＥは、光学素子ＯＥの光軸ＯＸと直交し且つ光学素子ＯＥの外周側面ＯＥ１と交差する全ての仮想平面が、外周側面ＯＥ１より内側で光学素子ＯＥの内部を通過しない領域（図３で光学面Ｓ２の面頂点より下方の空間）を有する形状である。すなわち、光学素子ＯＥの製造の際に、第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２の間にベースフィルムや基板などを挟まないので、例えば深い凹状光学面を有するメニスカスレンズ等も容易に形成できる。

　図４（ａ）は、別な実施形態にかかる光学素子の製造装置を側面から見た図である。複数の上型ＭＤ１が、スチール製の第１の無端ベルトＳＢ１に等間隔に連結されている。第１の無端ベルトＳＢ１は、図４（ｂ）に示すように、上型ＭＤ１の中央位置に対応して開口ＳＢ１ａを設けており、複数のローラＲＬにより移動可能に支持されている。第３の処理部Ｃにおける、第１の無端ベルトＳＢ１の上方には、遮蔽部ＳＨに支持されてなる光源ＯＰＳが配置されている。

　一方、複数の下型ＭＤ２が、スチール製の第２の無端ベルトＳＢ２に等間隔に連結されている。第２の無端ベルトＳＢ２は、２つのローラＲＬにより移動可能に支持されている。下型ＭＤ２は、第１の処理部Ａから順に第３の処理部Ｃまでは水平に移動し、第４の処理部ＤでローラＲＬ回りに傾いて回動するようになっている。上型ＭＤ１，下型ＭＤ２は上述の実施形態と同様な構成を有する。

　本実施形態における製造装置の動作について、一対の上型ＭＤ１と下型ＭＤ２に着目しながら説明する。まず、不図示の電源からの給電により駆動用のローラＲＬが駆動され、無端ベルトＳＢ１，ＳＢ２が移動する。ここで、第１の処理部Ａにおける前段では、上型ＭＤ１が下型ＭＤ２より離れているので、ディスペンサＤＳＰを介して、開いた下型ＭＤ２上に光硬化性樹脂ＰＬを滴下させることができる。

　次いで、上方から第１の無端ベルトＳＢ１とともに上型ＭＤ１が下型ＭＤ２に接近してくる。そして、型締め直前の位置で、例えば光学的センサＳＳにより、上型ＭＤ１と下型ＭＤ２の位置が確認され、両者の位置が一致するように、いずれかのローラＲＬの回転が制御される。位置が一致した時点で、上型ＭＤ１と下型ＭＤ２が密着して型締めがなされる（第１の処理部Ａにおける後段）。

　その後、上型ＭＤ１と下型ＭＤ２は、無端ベルトＳＢ１，ＳＢ２とともに水平方向に移動するので、型締めを維持した状態で第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、第１の無端ベルトＳＢ１の開口ＳＢ１ａを通過して、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、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、無端ベルトＳＢ１，ＳＢ２とともに水平方向に移動して、第３の処理部Ｃへと至るが、第３の処理部Ｃにおいては、端にあるローラＲＬを無端ベルトＳＢ１，ＳＢ２が通過する時点で、上型ＭＤ１と下型ＭＤ２は徐々に離間する。この後、下型ＭＤ２が傾いて転写面が下を向くので、成形された光学素子ＯＥを重力にて、下方の搬送部ＣＲへと落下させることができる（第４の処理部Ｄ）。

　第４の処理部Ｄを通過した上型ＭＤ１，下型ＭＤ２は、無端ベルトＳＢ１，ＳＢ２とともに循環移動して、第１の処理部Ａへと戻るようになっている。以上、一対の上型ＭＤ１と下型ＭＤ２に着目して製造装置の動作を説明したが、後続する別の上型ＭＤ１と下型ＭＤ２も、タイミングをずらして順次同様な製造工程をたどるので、高精度な光学素子ＯＥを大量に生産できる。

　図５は、上述した実施形態に用いることができる上型、下型の一例の断面図を示す。尚、フォロワ等は省略している。図５において、上型ＭＤ１は、転写面ＭＤ１ａの周囲に、軸線直交方向に延在する平面部ＭＤ１ｂと、軸線に対して傾いたテーパ面ＭＤ１ｃと、円筒状内面ＭＤ１ｄとを有する。一方、下型ＭＤ２は、転写面ＭＤ２ａの周囲に、軸線直交方向に延在する平面部ＭＤ２ｂと、軸線に対して傾いたテーパ面ＭＤ２ｃと、円筒状外面ＭＤ２ｄとを有する。平面部ＭＤ１ｂと、テーパ面ＭＤ１ｃと、円筒状内面ＭＤ１ｄと、平面部ＭＤ２ｂと、テーパ面ＭＤ２ｃと、円筒状外面ＭＤ２ｄとで、上型ＭＤ１の転写面ＭＤ１ａと下型ＭＤ２の転写面ＭＤ２ａとの位置合わせを行う位置決め部を構成する。

　第１の処理部Ａにて、型締めを行うために上型ＭＤ１と下型ＭＤ２とを接近させると、テーパ面ＭＤ２ｃにより型同士の大まかなセンタリングがなされ、その後、テーパ面ＭＤ１ｃ、ＭＤ２ｃの係合により精密なセンタリングが行われ、最終的に平面部ＭＤ１ｂ、ＭＤ２ｂが当接することで、軸線方向の位置決めが行われ、また円筒状内面ＭＤ１ｄと円筒状外面ＭＤ２ｄとが嵌合することで、軸線直交方向の位置決めが行われる。

　本実施形態によれば、第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２には、型締め時に相対位置決めを行う位置決め部として、平面部ＭＤ１ｂと、テーパ面ＭＤ１ｃと、円筒状内面ＭＤ１ｄと、平面部ＭＤ２ｂと、テーパ面ＭＤ２ｃと、円筒状外面ＭＤ２ｄとで、上型ＭＤ１の転写面ＭＤ１ａと下型ＭＤ２の転写面ＭＤ２ａとが設けられている。このように、第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２に位置決め部を設けることで、簡素な構成ながら高精度な製造を行える。

　以上の実施形態においては、第２の処理部における上型の上部より光硬化性樹脂を硬化させるための光照射を行う例を示したが、下型の下部より光照射するようにしてもよく、上型及び下型の両方から光照射するようにしても良い。また、エネルギー硬化性樹脂として、熱硬化性樹脂を用いた場合には、第２の処理部に熱源を配置したり、上下型を加熱したりすることもできる。

　以下、本発明者らが行った検討結果を説明する。本発明者らは、実施例として、図１、２に示す製造装置を用いて光学素子の製造を行うとともに、比較例として，特許文献３の技術で光学素子の製造を行って、その結果を比較評価した。評価結果を表１に示す。

　表１に示すように、光硬化性樹脂に対する照度バラツキは、比較例では１０％であったが、実施例では０．３％に抑えることができた。又、型のチルトは、比較例では±１μｍであり、毎回調整が必要であったが、実施例では±０．１μｍに抑えることができた。更に、面内歪は、比較例では±５μｍであったが、実施例では±０．２μｍに抑えることができた。尚、ここでは、面内歪を求める際の「製造ロット」に、比較例では１つの型内で製造される複数のレンズ部を一つの製造ロットとし、実施例では閉じた軌跡に沿って配列された上下型を１組とする型の個数に対応し、その個数の一対の型により各１個製造されたレンズ群を一つの製造ロットとした。

　本発明は、明細書に記載の実施形態や実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施形態や実施例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
ＣＰ　　　　　　　カム板
ＣＰａ　　　　　　カム面
ＣＰｂ　　　　　　低部
ＣＰｃ　　　　　　登り斜面
ＣＰｄ　　　　　　高部
ＣＰｅ　　　　　　下り斜面
ＣＲ　　　　　　　搬送部
ＤＣ１　　　　　　第１の円盤
ＤＣ１ａ　　　　　円形開口
ＤＣ２　　　　　　第２の円盤
ＤＣ２ａ　　　　　円形開口
ＳＰ　　　　　　　支持部
ＤＳＰ　　　　　　ディスペンサ
ＦＷ　　　　　　　フォロワ
ＭＤ１　　　　　　上型
ＭＤ１ａ　　　　　転写面
ＭＤ１ｂ　　　　　平面部
ＭＤ１ｃ　　　　　テーパ面
ＭＤ１ｄ　　　　　円筒状内面
ＭＤ２　　　　　　下型
ＭＤ２ａ　　　　　転写面
ＭＤ２ｂ　　　　　平面部
ＭＤ２ｃ　　　　　テーパ面
ＭＤ２ｄ　　　　　円筒状外面
ＯＥ　　　　　　　光学素子
ＯＰＳ　　　　　　光源
ＰＬ　　　　　　　光硬化性樹脂
ＲＢ　　　　　　　ロボット
ＲＬ　　　　　　　ローラ
ＳＢ１　　　　　　第１の無端ベルト
ＳＢ２　　　　　　第２の無端ベルト
ＳＦＴ　　　　　　回転軸
ＳＨ　　　　　　　遮蔽部
ＳＳ　　　　　　　光学的センサ

Claims

　第１の型と第２の型との間にエネルギー硬化性樹脂を供給して光学素子を成形する光学素子の製造方法であって、
　第１の処理部において、前記第１の型と前記第２の型とを型締めする工程と、
　第２の処理部において、前記第１の型と前記第２の型との間のエネルギー硬化性樹脂にエネルギーを付与して硬化させる工程と、
　第３の処理部において、前記第１の型と前記第２の型とを型開きする工程と、
　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す工程とを有し、
　前記第１の型と前記第２の型は、それぞれ閉じた軌跡を移動するように設けられていると共に、それぞれ閉じた軌跡に沿ってそれぞれ複数個設けられ、先行する前記第１の型と前記第２の型とが前記工程のうち或る一つの工程を経た後に、後続する前記第１の型と前記第２の型とが前記或る一つの工程を経るようになっており、
　前記第１の型と前記第２の型とは、それぞれ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の処理部へと再び戻ることを繰り返す、光学素子の製造方法。
　前記第１の処理部において、前記第１の型と前記第２の型とは閉じた軌跡に沿った移動に伴って徐々に接近する、請求項１に記載の光学素子の製造方法。
　前記第２の処理部には、エネルギー供給源が設けられている、請求項１又は２に記載の光学素子の製造方法。
　前記第３の処理部において、前記第１の型と前記第２の型とは閉じた軌跡に沿った移動に伴って徐々に離間する、請求項１～３のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
　前記光学素子は、前記光学素子の光軸と直交し且つ前記光学素子の外周側面と交差する全ての平面が、前記外周側面より内側で前記光学素子の内部を通過しない領域を有する形状である、請求項１～４のいずれかに記載の光学素子の成形方法。
　エネルギー硬化性樹脂が光硬化性樹脂であり、前記第１の型と前記第２の型のうち少なくとも一方が光硬化性樹脂を硬化させる光に対して光透過性を有する、請求項１～５のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
　前記光透過性を有する型は、射出成形により形成されている、請求項６に記載の光学素子の製造方法。
　前記光透過性を有する型はガラス製である、請求項６に記載の光学素子の製造方法。
　前記光透過性を有する型は、金型形状を転写して形成されている、請求項８に記載の光学素子の製造方法。
　前記第１の型と前記第２の型には、型締め時に相対位置決めを行う位置決め部が設けられている、請求項１～９のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
　第１の型と第２の型との間にエネルギー硬化性樹脂を供給して光学素子を成形する光学素子の製造装置であって、
　前記第１の型と前記第２の型とを型締めする第１の処理部と、
　前記第１の型と前記第２の型との間のエネルギー硬化性樹脂にエネルギーを付与して硬化させる第２の処理部と、
　前記第１の型と前記第２の型とを型開きする第３の処理部と、
　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す第４の処理部と、
　複数の前記第１の型を回転軸回りに並べて保持する回転可能な第１の保持体と、
　前記第１の型に対応して複数の前記第２の型を回転軸回りに並べて保持するとともに、対向する前記第１の型に対して前記第２の型を相対移動可能とする回転可能な第２の保持体と、
　前記第１の保持体と前記第２の保持体とを同期して回転させる回転駆動部とを有し、
　前記回転駆動部により前記第１の保持体と前記第２の保持体とを同期して回転させたとき、回転方向で先行する前記第１の型と前記第２の型とが前記処理部を通過した後に、回転方向で後続の前記第１の型と前記第２の型とが同じ処理部を通過するようになっている、光学素子の製造装置。
　前記第２の型を、前記第１の処理部に入ったことに応動して、前記第１の型に対して接近させ、また前記第３の処理部に入ったことに応動して、前記第１の型に対して離間させる型駆動部を有する、請求項１１に記載の光学素子の製造装置。