(57)【要約】【課題】レプリカ成形における生産性を向上させ、コスト削減を図り、かつ十分な光学的機能を満たした所望形状の複合型光学素子を得ることを目的とする。【解決手段】光学的所望かつ機構的所望の光学形状を有する成形型面上に光硬化性樹脂を滴下し、当該光硬化性樹脂を、平面または曲面レンズブランクで押圧充填し、光照射することにより複合型光学素子を製造する製造技術において、離型時に界面剥離を発生させる充填硬化樹脂と成形型からなる界面の外周部での当該充填硬化樹脂面が成形型面となす充填硬化樹脂側で表した角θを９０°＜θ＜１８０°とする界面角の形成手段の後に当該複合型光学素子を離型することを特徴とする複合型光学素子の製造方法。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的所望かつ機構的所望の光学形状を有する成形型面上に光硬化性樹脂を滴下し、当該光硬化性樹脂を、平面または曲面レンズブランクで押圧充填し、光照射することにより複合型光学素子を製造する製造技術において、離型時に界面剥離を発生させる充填硬化樹脂と成形型からなる界面の外周部での当該充填硬化樹脂面が成形型面となす充填硬化樹脂側で表した角θを９０°＜θ＜１８０°とする界面角の形成手段の後に当該複合型光学素子を離型することを特徴とする複合型光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記界面角の形成手段は、レンズブランクと成形型の間に充填された光硬化性樹脂への光照射による光硬化時において、樹脂内部で連続的に発生する樹脂の硬化収縮力に比較して、当該硬化収縮力よりも常に大きな内部応力を、レンズブランクまたは成形型による当該光硬化性樹脂への押圧手段をもって連続的に負荷することを特徴とする請求項１記載の複合型光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記界面角の形成手段は、レンズブランクにより光硬化性樹脂を押圧充填された成形型面上の光学有効径外と光硬化用光源との間に遮光体を設置し、当該遮光体による未硬化充填樹脂の遮光部と非遮光部との境界条件において、入射する硬化光によって硬化する充填樹脂面が成形型面となす硬化する充填樹脂側で表した角θを９０°＜θ＜１８０°とすることを特徴とする請求項１記載の複合型光学素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれかに記載の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする複合型光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形用型により光硬化性樹脂に成形面を転写して所望の光学面形状を得る所謂レプリカ成形法、およびそれを用いて形成された複合型光学素子に係る複合型光学素子の製造方法および複合型光学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、非球面レンズや回折光学素子など複合型光学素子の成形技術のひとつとして、大面積成形性と高転写性に優れたことを特徴とし、その成形技術の容易さから大量生産に適しているレプリカ成形技術がある。このレプリカ成形技術は、所望の光学形状の反転形状を有する成形型面上に光硬化性樹脂を滴下し、その上からレンズブランクを圧着させて押し広げ、所望の形状になったところで、光源からの光を照射し光硬化性樹脂を硬化させ、当該硬化樹脂をレンズブランクと共に離型することで成形を行う。
【０００３】
当該レプリカ成形の離型においては、硬化樹脂の一部が成形型表面に接着してしまうことや、回折光学素子などの光学微細形状が離型時の応力により変形あるいは欠損を受けるなどして、成形品を容易に精度良く離型することが難しい。
【０００４】
所望形状を有する複合型光学素子を成形する当該レプリカ成形法においては、離型性を向上させて転写性に優れた高精度な成形品を得る目的でのレプリカ離型方法が数多く提案されている。
【０００５】
当該課題を対象とした先例提案としては、既に一般的な手法である離型剤の成形型面への塗布、または離型剤の樹脂材料への添加などが知られている。
【０００６】
本発明の課題についての先例提案としては、特許文献１において、樹脂層の偏肉に対応した強度分布を有する光を照射し、重合率変化に対応した圧力を型より樹脂に与えることで樹脂の転写性を向上させる方法が提案されている。また、特許文献２においては、成形樹脂の硬化収縮によるレンズ基材の変形量が最も大きい位置での当該レンズ基材の変形量を打ち消すように金型とレンズ基材を光軸に平行な方向に相対的に接近させることで樹脂の硬化収縮による光学素子の変形を軽減する方法が提案されている。また、特許文献３においては、接液樹脂の端部と接する金型光学有効径外外周の型中心軸との角度θを１５°＜θ＜４５°とすることで、接触角と表面張力による接液樹脂端部形状を制御し、外周部から欠損なく離型する方法が提案されている。また、特許文献４においては、レンズブランク上の光学有効径外でのマスキングを介して放射線を照射することで、非マスク部の樹脂の硬化収縮分を当マスク部の未硬化樹脂から補い供給することで成形品の転写性を向上させる方法が提案されている。
【０００７】
しかしながら、下記特許文献においては、プロセス構成やその目的に差異があるだけでなく、より高精度な離型性と効率的な生産性を求める場合には次に上げるような課題が発生する。
【特許文献１】特開平６−３０４９３６号公報
【特許文献２】特開平８−９９３６７号公報
【特許文献３】特開平７−６８５６９号公報
【特許文献４】特開平６−７５１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非球面レンズや回折光学素子など複合型光学素子のレプリカ成形技術の離型プロセスにおいて、離型時応力による光学形状の変形または欠損は多少なりとも避けがたい。
【０００９】
レプリカ成形の離型メカニズムは、成形樹脂と成形型からなる界面の外周端部に、成形型面に垂直な負荷を集中的に与えることで界面亀裂を発生させ、この界面亀裂を内部成形面へと連続的に進行させることで離型を行う。この離型プロセスの間に界面に与えられる離型時応力は、小さければ小さいほど良く、とりわけ大きな離型時応力が負荷された場合には、非球面レンズにおける光学曲面や回折光学素子における格子面などに変形や欠損を与える。これらの変形部や欠損部は複合型光学素子の光学性能を著しく低下させることは言うまでもない。
【００１０】
しかるに、この障害を回避するための一般的な特許文献のひとつとして、成形型面上に離型剤を塗布して成形型と硬化樹脂との密着力を低下させる方法が上げられるが、液剤塗布による液垂れまたは表面張力による膜厚の不均一性などによって、極めて精密に加工された成形型面上の光学曲面や微細形状を歪めることになる。
【００１１】
一方、離型剤を樹脂材料そのものへ添加する方法においては、樹脂材料の耐環境性の悪化や屈折率低下等の影響が観察され、複合型光学素子を成形する光学材料としては好ましくない。
【００１２】
しかるに、レプリカ成形における成形樹脂の転写性を向上させる目的での前記特許文献１においては、圧力負荷等のプロセス構成が異なるだけでなく、充填樹脂の外周端部の形状を制御することで離型性を向上させる効果を十分に与えていない。さらには、重合率変化と硬化収縮力とが一致しない樹脂材料に対する応用展開が困難である。また、レプリカ成形における樹脂の硬化収縮による光学素子の変形を軽減する目的での前記特許文献２においても、プロセス構成が異なるだけでなく、充填樹脂の外周端部の形状を制御することで離型性を向上させる効果を十分に与えていない。また、レプリカ成形における離型性の向上を目的とした前記特許文献３においては、本発明と同様の効果を目的としているが、プロセス構成や成形型の構成が異なるだけでなく、充填樹脂の外周端部を凹形状にするという本発明と相反する形状制御を提案している。また、レプリカ成形品の転写性の向上を目的とした前記特許文献４においては、光照射等のプロセス構成や目的が異なるだけでなく、充填樹脂の外周端部の形状を制御することで離型性を向上させる効果を十分に与えていない。
【００１３】
さらに、これら前記した特許文献においては、本発明による充填樹脂の外周端部の形状制御が行われないかまたは不十分なために、離型時における硬化樹脂の凝集破壊によって生じる成形型面上への樹脂残留が多く発生する。この現象が生産現場において発生した場合、成形型面上に付着した残留樹脂を作業者が毎回拭き取らなければならないため、生産性を低下させ大幅なコストアップとなるだけでなく、成形型の耐久性も低くなる。大きな凝集破壊が生じて離型した複合型光学素子は、製品不良となってしまうことは言うまでもない。
【００１４】
因って、本発明においては、前述した方法例を使うことなく、レプリカ成形の離型時に界面剥離を発生させる充填硬化樹脂と成形型からなる界面の外周部での当該充填硬化樹脂面が成形型面となす充填硬化樹脂側で表した角θを９０°＜θ＜１８０°にするという界面角の形成手段を用いることで、離型時の初期亀裂を小さい力で発生させて、離型性を向上させるものである。
【００１５】
これにより、レプリカ成形における生産性を向上させ、コスト削減を図り、かつ十分な光学的機能を満たした所望形状の複合型光学素子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前述の課題を解決するための請求項１の発明は、光学的所望かつ機構的所望の光学形状を有する成形型面上に光硬化性樹脂を滴下し、当該光硬化性樹脂を、平面または曲面レンズブランクで押圧充填し、光照射することにより複合型光学素子を製造する製造技術において、離型時に界面剥離を発生させる充填硬化樹脂と成形型からなる界面の外周部での当該充填硬化樹脂面が成形型面となす充填硬化樹脂側で表した角θを９０°＜θ＜１８０°とする界面角の形成手段の後に当該複合型光学素子を離型することを特徴とする複合型光学素子の製造方法である。
【００１７】
請求項２の発明は、レンズブランクと成形型の間に充填された光硬化性樹脂への光照射による光硬化時において、樹脂内部で連続的に発生する樹脂の硬化収縮力に比較して、当該硬化収縮力よりも常に大きな内部応力を、レンズブランクまたは成形型による当該光硬化性樹脂への押圧手段をもって連続的に負荷することを特徴とする請求項１記載の複合型光学素子の製造方法である。
【００１８】
請求項３の発明は、レンズブランクにより光硬化性樹脂を押圧充填された成形型面上の光学有効径外と光硬化用光源との間に遮光体を設置し、当該遮光体による未硬化充填樹脂の遮光部と非遮光部との境界条件において、入射する硬化光によって硬化する充填樹脂面が成形型面となす硬化する充填樹脂側で表した角θを９０°＜θ＜１８０°とすることを特徴とする請求項１記載の複合型光学素子の製造方法である。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１ないし３いずれかに記載の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする複合型光学素子である。
【００２０】
［作用］
請求項１の構成を用いることにより、以下に示すような作用を得る。
【００２１】
図１，図２は、レプリカ成形における光硬化性樹脂の硬化プロセスを表した模式図である。成形型１とレンズブランク３の間に押圧充填された硬化前の光硬化性樹脂２の雰囲気に接する外周端部は、充填直後の光照射前の未硬化状態において、４に示されるような外に向く凸形状を形成する。この外周端部の凸面形状は、成形型１やレンズブランク３の撥水性などの表面状態、または用いる硬化前の光硬化性樹脂２の粘弾性、さらには重力や雰囲気温度による経時変化等の諸条件によって形成される。
【００２２】
さらに、光硬化用光源５の光を硬化前の光硬化性樹脂２に対して照射することで、硬化後の光硬化性樹脂２’の雰囲気に接する外周端部は、図２の４’に示されるような内に向く凹形状を形成する。これは、硬化後の光硬化性樹脂２’内に図示した矢印（↑）で表される硬化収縮が、界面エネルギーが比較的に高い硬化前の光硬化性樹脂２と成形型１またはレンズブランク３との界面にわずかしか発生せずに、界面エネルギーが比較的に低い硬化前の光硬化性樹脂２と雰囲気との界面に集中的に発生したことによる。ここで示した硬化プロセスにおいて、レンズブランク保持部材７によりレンズブランク３は成形型１に対して等間隔で保持されているが、硬化前の光硬化性樹脂２と成形型１との界面に硬化収縮が働くならば、所謂ひけと呼ばれる当該界面の剥離現象として発生する。一方、硬化前の光硬化性樹脂２とレンズブランク３との界面に生じる硬化収縮は、レンズブランク３の歪みとして発生するが、レンズブランク３が厚いほどまたはその弾性が小さいほどその歪みは軽減する。
【００２３】
図３，図４，図５は、レプリカ成形における複合型光学素子の離型プロセスを表した模式図である。各々の図は、離型時に界面剥離を発生させる充填した硬化後の光硬化性樹脂２’と成形型１からなる界面の外周部での当該充填硬化樹脂面４’が成形型面となす充填硬化樹脂側で表した角θの０°＜θ＜９０°、θ＝９０°、９０°＜θ＜１８０°の断面を表したものである。
【００２４】
図３は、充填硬化樹脂面４’が内に向く凹形状を形成した断面であり（０°＜θ＜９０°）、図中に示した離型力Ｆをレンズブランク３の端部に対して垂直に負荷した場合の、離型の亀裂進行を図中の破線矢印６で示したものである。離型力Ｆによって凹形状の充填硬化樹脂面４’に負荷される応力分布は、成形型１と硬化後の光硬化性樹脂２’の界面からわずかに離れた離型の亀裂進行６の始点において最も大きく、充填硬化樹脂面４’の凹形状中央部のそれに比較しておよそ３倍の応力が負荷されている。具体的には、図６において示されるように、膜厚５０μｍで充填硬化樹脂面４’が曲率半径２５μｍの凹形状にて形成された硬化後の光硬化性樹脂２’において、レンズブランク３の端部に垂直方向１．０［Ｎ／ｍｍ２］の離型力を負荷した場合、充填硬化樹脂面４’と成形型１との接触界面より水平方向に１５μｍ、垂直方向に４μｍの位置にて応力集中が確認された。これは、離型亀裂が充填硬化樹脂面４’と成形型１との接触界面よりも充填硬化樹脂面４’上にて発生するという樹脂の凝集破壊の可能性が高いことを示している。充填した硬化後の光硬化性樹脂２’の凝集破壊においては、離型の際により大きな離型力を必要とするだけでなく、成形型１上に残留樹脂を残すことになる。
【００２５】
図４は、充填硬化樹脂面４’が成形型１に対して垂直面を形成した断面であり（θ＝９０°）、図中に示した離型力Ｆをレンズブランク３の端部に対して垂直に負荷した場合の、離型の亀裂進行を図中の破線矢印６で示したものである。離型力Ｆによって垂直な充填硬化樹脂面４’に負荷される応力分布は、成形型１と充填硬化樹脂面４’との界面において最も大きく、充填硬化樹脂面４’の垂直面中央部のそれに比較しておよそ２倍の応力が負荷されている。これは、離型亀裂が成形型１と充填硬化樹脂面４’との接触界面にて発生する可能性が高いことを示している。成形型１と充填硬化樹脂面４’との界面破壊においては、離型の際に大きな離型力を必要とせず、成形型１上に残留樹脂は残さない。
【００２６】
図５は、充填硬化樹脂面４’が外に向く凸形状を形成した断面であり（９０°＜θ＜１８０°）、図中に示した離型力Ｆをレンズブランク３の端部に対して垂直に負荷した場合の、離型の亀裂進行を図中の破線矢印６で示したものである。離型力Ｆによって凸形状の充填硬化樹脂面４’に負荷される応力分布は、成形型１と充填硬化樹脂面４’との界面において最も大きく、充填硬化樹脂面４’の凸形状中央部のそれに比較してもおよそ５倍以上の応力が集中的に負荷される。これは、離型亀裂が成形型１と充填硬化樹脂面４’との接触界面にて発生する可能性がより高いことを示している。成形型１と充填硬化樹脂面４’との界面破壊においては、離型の際に大きな離型力を必要とせず、成形型１上に残留樹脂は残さない。さらには、充填硬化樹脂面４’において比較的に均一な応力分布を示す図４の垂直面を形成した離型プロセスとは異なり、離型応力を成形型１と充填硬化樹脂面４’との界面に集中できるためより効率的に小さい応力で離型することができる。以上の結果は、実験と構造解析のシミュレーションにより得られたものである。
【００２７】
また、図３，図４，図５で示される各離型プロセスにおいては、成形型１とレンズブランク３が充填した硬化後の光硬化性樹脂２’となす両界面に上下対称性があるため、当該硬化後の光硬化性樹脂２’内に負荷される応力分布も樹脂の中心線を挟んで上下対称なものとなる。ただし、レンズブランク３と硬化後の光硬化性樹脂２’との界面については、成形型１と硬化後の光硬化性樹脂２’の界面に同様の応力が負荷されるが、ガラスと樹脂との密着処理を施してあるために亀裂は発生しない。
【００２８】
さらに、請求項２の構成を用いることにより、以下に示すような作用を得る。
【００２９】
図１１は、前述した図２において、レンズブランク保持部材７によりレンズブランク３が成形型１に対して等間隔で保持されている時の、硬化後の光硬化性樹脂２’の内部に発生する光照射量ごとの硬化収縮力（硬化収縮する硬化後の光硬化性樹脂２’が成形型１とレンズブランク３を引きつける力）を測定したものである。光照射の初期において急激に硬化収縮が発生し、光照射による硬化後の光硬化性樹脂２’の重合硬化が進むにつれて、ある一定の値に収束していくのがわかる。この時のレンズブランク３は、図１２にあるように硬化後の光硬化性樹脂２’の硬化収縮力ｆにより、凹形状に歪曲する。
【００３０】
ここで、図１３に示されるように、硬化後の光硬化性樹脂２’の硬化収縮力ｆに同調した同方向で等しい力ｆをレンズブランク３に対して与えた場合、充填硬化樹脂面４’は充填未硬化樹脂面４に等しく変化しない。これは、硬化後の光硬化性樹脂２’の硬化収縮力とレンズブランク３を押圧することによって負荷された樹脂の内部応力とが釣り合ったためである。
【００３１】
さらに、図１４に示されるように、硬化後の光硬化性樹脂２’の硬化収縮力ｆに同方向でより大きな力ｆ’をレンズブランク３に対して与えた場合、充填硬化樹脂面４’は充填未硬化樹脂面４よりも外へ張り出した凸形状を形成する。これは、レンズブランク３を力ｆ’で押圧することによって負荷された樹脂の内部応力が硬化後の光硬化性樹脂２’の硬化収縮力ｆにまさったことで、その応力差（ｆ’−ｆ）が充填硬化樹脂面４’を押し出したことによる。
【００３２】
さらに、請求項３の構成を用いることにより、以下に示すような作用を得る。
【００３３】
図１５は、成形型１とレンズブランク３との間に充填された硬化前の光硬化性樹脂２に、遮光体９を介して図示の光線１０を入射させた当該硬化前の光硬化性樹脂２の硬化プロセスを示す。この時の硬化後の光硬化性樹脂２’と硬化前の光硬化性樹脂２は、図示の角θで示される境界の充填硬化樹脂面４’で分けられる。
【００３４】
因って、前述したこれら接触界面と界面離型の作用を有効に活用し、以下に示す実施例において応用することで、離型時の初期亀裂を小さい力で発生させて離型性を向上させることを目的とする。
【発明の効果】
【００３５】
本願の請求項１及び請求項２及び請求項３及び請求項４に記載した発明によるその効果は、レプリカ成形における複合型光学素子の離型性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００３７】
図７，図１０は本発明のレプリカ成形装置における実施例１を示す概略構成図である。１は所望とする光学機能形状の反転形状８をその成形面に設けた成形型である。成形型１は固定されており、成形型１を嵌め込んでいるリング状のレンズブランク保持部材７にはレンズブランク３が嵌合され、レンズブランク３の中心軸と成形型１の成形面の中心軸との合わせは、当該レンズブランク保持部材７の嵌合部にレンズブランク３を嵌め込むことで実現する。レンズブランク３は、ガラスの材質から成り、光学面においては平面または曲面を有する。リング状のレンズブランク保持部材７は上下動自在に保持されており、垂直方向に対して０〜３００［ｋｇｆ］までの負荷をかけることができる油圧機構を備えている。成形型１の成形面上には不図示のディスペンサーにより硬化前の光硬化性樹脂２が供給されており、レンズブランク３の上方には光硬化用光源５が成形型光学機能面に対して紫外線が垂直に入射されるように設置されている。硬化前の光硬化性樹脂２としては、波長３６５ｎｍ付近をピークとして重合が開始されるアクリレート系またはメタクリレート系またはエポキシ等の光学樹脂を使用しており、光硬化用光源５は、高圧水銀ランプまたは超高圧水銀ランプ等の波長３６５ｎｍ付近に発振のピークを有する光源を使用する。
【００３８】
図８は、本実施例における成形型１の上面図と側面図を示す。光学機能面８を形成する微細形状は、光学有効径２０ｍｍにおいて、平面上に格子高さ５〜２０μｍ、格子幅０．１〜３ｍｍのブレーズ型回折格子を有し、上面図に示されるように中心への凸形状で同心円状に配置されている。
【００３９】
図９は、当該成形型１により理想的に作製される回折光学素子を示す。レンズブランク３上に形成された樹脂層の光学機能面８’は、ブレーズ型回折格子の中心への凹形状、即ち当該成形型の反転形状として同心円状に形成される。
【００４０】
以下、本実施例における成形プロセスを図７，図１０において説明する。まず、成形型１の成形面上中央付近に不図示のディスペンサーにて硬化前の光硬化性樹脂２を適量供給し、あらかじめ樹脂との密着力を上げるためのカップリング処理を片面に施したレンズブランク３を、カップリング処理面を下にしてリング状のレンズブランク保持部材７に嵌め込む。この際に、芯だし用チャックやベルクランプ方式等、さらにレンズブランク３を保持するための機構を備えても良い。その後、リング状のレンズブランク保持部材７を油圧式機構によって下降させ、成形型１とレンズブランク３を相対的に接近させ、硬化前の光硬化性樹脂２に対して５．０［ｋｇｆ］の一定荷重を加える。さらに、当該一定荷重により押圧されていく硬化前の光硬化性樹脂２が、所望の厚みかつ光学有効径外の外周部まで満たすように充填された瞬間に、光硬化用光源５からの３０［ｍＷ／ｃｍ２］の光照射を行うことで当該硬化前の光硬化性樹脂２を硬化させる。この時、硬化前の光硬化性樹脂２への気泡混入や型上の光学有効形状への樹脂未充填を防止するために、樹脂の粘度や型成形面の濡れ性を考慮して、光学有径内での樹脂充填時に負荷する一定荷重を０．１［ｋｇｆ］として、光学有効径外での樹脂充填時に負荷する一定荷重を５．０［ｋｇｆ］とした不連続な荷重プロセスとしても良い。さらに、硬化前の光硬化性樹脂２は、３０［ｍＷ／ｃｍ２］の光硬化用光源５により１０分間照射されることで完全に硬化される。その後、リング状のレンズブランク保持部材７を上昇させることで、成形型１から硬化後の光硬化性樹脂２’とレンズブランク３から成る回折光学素子を剥離させる。
【００４１】
本発明の作用において前述したように、本実施例においては、レンズブランク３を５．０［ｋｇｆ］の一定荷重によって押圧することで、硬化後の光硬化性樹脂２’の硬化収縮力にまさる内部応力を当該硬化後の光硬化性樹脂２’に与えて、その充填硬化樹脂面４’を外に張り出した凸形状とした。この時の、離型時に界面剥離を発生させる充填硬化樹脂と成形型からなる界面の外周部での当該充填硬化樹脂面４’が成形型面となす充填硬化樹脂側で表した角θは、９０°＜θ＜１８０°となる。さらに、本発明の作用において前述したように、本実施例の離型プロセスにおいては、得られた当該角θ（９０°＜θ＜１８０°）に離型応力を集中できるため、より効率的に小さい力で離型することができた。
【００４２】
因って、本実施例の構成において、回折光学素子の充填硬化樹脂面４’を形成して離型性を向上させるものである。これにより、レプリカ成形における生産性を向上させ、コスト削減を図り、かつ十分な光学的機能を満たした所望形状の回折光学素子を得ることを目的とする。
【実施例２】
【００４３】
図１６，図１７，図１８は本発明のレプリカ成形装置における実施例２を示す概略構成図である。１は所望とする光学機能形状の反転形状８をその成形面に設けた成形型である。成形型１は固定されており、成形型１を嵌め込んでいるリング状のレンズブランク保持部材７にはレンズブランク３が嵌合され、レンズブランク３の中心軸と成形型１の成形面の中心軸との合わせは、当該レンズブランク保持部材７の嵌合部にレンズブランク３を嵌め込むことで実現する。レンズブランク３は、光学用プラスティックの材質から成り、光学面においては曲面と平面を有する。リング状のレンズブランク保持部材７は上下動自在に保持されており、内に離型用の突き上げ部材１１を備えている。成形型１の成形面上には不図示のディスペンサーにより硬化前の光硬化性樹脂２が供給されており、レンズブランク３の斜め上方には光硬化用光源５が成形型光学機能面に対して紫外線が斜めに入射されるように設置されている。硬化前の光硬化性樹脂２としては、波長３６５ｎｍ付近をピークとして重合が開始されるアクリレート系またはメタクリレート系またはエポキシ等の光学樹脂を使用しており、光硬化用光源５は、高圧水銀ランプまたは超高圧水銀ランプ等の波長３６５ｎｍ付近に発振のピークを有する光源を使用する。
【００４４】
図１９は、本実施例におけるφ６４ｍｍ（光学有効径φ５４ｍｍ），曲率半径Ｒ＝７７ｍｍの成形型１の上面図と側面図を示す。
【００４５】
図２０は、当該成形型１により理想的に作製される球面レンズを示す。レンズブランク３上に形成された樹脂層の光学機能面８’は、φ６０ｍｍ（光学有効径φ５４ｍｍ），膜厚〜２００μｍ，曲率半径Ｒ＝７７ｍｍ、即ち当該成形型の反転形状として形成される。
【００４６】
以下、本実施例における成形プロセスを図１６，図１７，図１８において説明する。まず、成形型１の成形面上中央付近に不図示のディスペンサーにて硬化前の光硬化性樹脂２を適量供給し、あらかじめ樹脂との密着力を上げるためのカップリング処理を片面に施したレンズブランク３を、カップリング処理面を下にしてリング状のレンズブランク保持部材７に嵌め込む。この際に、芯だし用チャックやベルクランプ方式等、さらにレンズブランク３を保持するための機構を備えても良い。その後、リング状のレンズブランク保持部材７を下降させ、成形型１とレンズブランク３を相対的に接近させ、硬化前の光硬化性樹脂２を所望の厚み、かつ光学有効径外の外周まで満たすように充填させる。この時、硬化前の光硬化性樹脂２への気泡混入や型成形形状への樹脂未充填を防止するために、樹脂の粘度や型成形面の濡れ性を考慮して、接液速度を調整しなければならない。
【００４７】
その後、図２１の上面図において示されるような厚さ１ｍｍのゴム板より切り抜かれた遮光体９をレンズブランク３上の光学有効径外の外周部に正確に設置して、光硬化用光源５により１５０［ｍＷ／ｃｍ２］の紫外線を、光軸に対して４０°の角度で入射するように、４分間照射する。ここで、図１８に示されるように、遮光部と非遮光部の境界上にある当該入射光１０は、雰囲気とレンズブランク３と硬化前の光硬化性樹脂２のそれぞれの界面で屈折を繰り返すが、最終的に光学有効径外のφ５６ｍｍの成形面上にて、光軸に対して３５°の角度で入射する。この時のφ５６ｍｍの成形面上にて、入射光が成形面となす充填硬化樹脂側４’で表した角θはおよそ９３°である。また、本実施例において、当該遮光体９の素材をゴム板としたが、レンズブランク３に傷を付けず且つ硬化光を透さない素材であればこれに限定されない。さらに、光照射による硬化前の光硬化性樹脂２の重合硬化が完了した後、リング状のレンズブランク保持部材７の内に備えた離型用の突き上げ部材１１を上昇させることで、成形型１から硬化後の光硬化性樹脂２’とレンズブランク３から成る複合型光学素子を剥離させる。さらに、離型してから硬化後の光硬化性樹脂２’やレンズブランク３に付着している硬化前の光硬化性樹脂２の処理については、拭き取るか、再び紫外線を照射することで当該硬化前の光硬化性樹脂２を硬化させる。
【００４８】
本発明の作用において前述したように、本実施例においては、遮光体９を介した光照射による入射光１０によって、光硬化性樹脂内に硬化前の光硬化性樹脂２と硬化後の光硬化性樹脂２’との界面を形成した。この時の、離型時に界面剥離を発生させる充填硬化樹脂と成形型からなる界面の外周部での当該充填硬化樹脂面４’が成形型面となす充填硬化樹脂側で表した角θは、９０°＜θ＜１８０°となる。さらに、本発明の作用において前述したように、本実施例の離型プロセスにおいては、得られた当該角θ（９０°＜θ＜１８０°）に離型応力を集中できるため、より効率的に小さい力で離型することができた。
【００４９】
因って、本実施例の構成において、複合型光学素子の充填硬化樹脂面４’を形成して離型性を向上させるものである。これにより、レプリカ成形における生産性を向上させ、コスト削減を図り、かつ十分な光学的機能を満たした所望形状の複合型光学素子を得ることを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の硬化プロセスの作用を説明する図である。
【図２】本発明の硬化プロセスの作用を説明する図である。
【図３】本発明の離型プロセスの作用を説明する図である。
【図４】本発明の離型プロセスの作用を説明する図である。
【図５】本発明の離型プロセスの作用を説明する図である。
【図６】本発明の離型プロセスの作用を説明する図である。
【図７】本発明の実施例１を示す成形型と成形装置の断面図である。
【図８】本発明の実施例１を示す成形型の断面図と上面図である。
【図９】本発明の実施例１を示す光学素子の断面図と上面図である。
【図１０】本発明の実施例１を示す成形型と成形装置の断面図である。
【図１１】本発明の硬化プロセスの作用を説明するグラフである。
【図１２】本発明の硬化プロセスの作用を説明する図である。
【図１３】本発明の硬化プロセスの作用を説明する図である。
【図１４】本発明の硬化プロセスの作用を説明する図である。
【図１５】本発明の硬化プロセスの作用を説明する図である。
【図１６】本発明の実施例２を示す成形型と成形装置の断面図である。
【図１７】本発明の実施例２を示す成形型と成形装置の断面図である。
【図１８】本発明の実施例２を示す成形型と成形装置の断面図である。
【図１９】本発明の実施例２を示す成形型の断面図と上面図である。
【図２０】本発明の実施例２を示す光学素子の断面図と上面図である。
【図２１】本発明の実施例２を示す遮光体の上面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    成形型
２    硬化前の光硬化性樹脂
２’  硬化後の光硬化性樹脂
３    レンズブランク
４    充填未硬化樹脂面
４’  充填硬化樹脂面
５    光源
６    離型の亀裂進行
７    レンズブランク保持部材
８    成形型の光学機能面
８’  光学素子の光学機能面
９    遮光体
１０    光源からの入射光
１１    離型用の突き上げ部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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