(57)【要約】【課題】  樹脂層を有する外周形状が非円形の光学素子を効率的に製造できる光学素子の製造方法を提供する。【解決手段】  外周形状が非円形である透光性部材の一面にレンズ面形状が形成された樹脂層を具備する光学素子の製造方法であって、樹脂層に複数のレンズ面形状を形成するためのレンズ形成領域と、前記レンズ形成領域と前記レンズ形成領域の外接円との間に位置するダミー領域とをそれぞれ有する型材または前記透光性部材の基板のいずれかに対し、前記外接円の中心部に未硬化の光学材料樹脂を滴下する工程と、前記型材および前記基板により、前記光学材料樹脂を同心円状に押し広げて前記レンズ形成領域に塗布する塗布工程と、前記光学材料樹脂を硬化させる工程と、前記基板を分割して前記光学素子を個片化する分割工程と、を備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
2006263975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周形状が非円形である透光性部材の一面にレンズ面形状が形成された樹脂層を具備する光学素子の製造方法であって、
樹脂層に複数のレンズ面形状を形成するためのレンズ形成領域と、前記レンズ形成領域と前記レンズ形成領域の外接円との間に位置するダミー領域とをそれぞれ有する型材または前記透光性部材の基板のいずれかに対し、前記外接円の中心部に未硬化の光学材料樹脂を滴下する工程と、
前記型材および前記基板により、前記光学材料樹脂を同心円状に押し広げて前記レンズ形成領域に塗布する塗布工程と、
前記光学材料樹脂を硬化させる工程と、
前記基板を分割して前記光学素子を個片化する分割工程と、
を備えたことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記型材のレンズ形成領域には、同一形状の前記レンズ型が格子状に配列されてな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。
【請求項３】
前記樹脂層のレンズ面が回折格子を構成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記塗布工程が減圧下で行われることを特徴とする請求項３に記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記分割工程において、レーザー加工または液体ジェット加工で前記基板を切断して前記光学素子を個片化することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は樹脂層を有する外周形状が非円形の光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ハードコート用の樹脂層や回折機能を有する樹脂層を光学面に形成してなる光学素子は広く一般に知られている。かかる樹脂層を形成する場合の一手法として、光学素子に滴下した未硬化の光学材料樹脂を押し広げて塗布し、光学材料樹脂を硬化させて樹脂層を形成する方法が知られている。また、レンズ周縁を研削加工して非円形のレンズを形成する技術も公知である（特許文献１参照）。
【特許文献１】実開平５−９３７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、樹脂層を有する外周形状が非円形の光学素子を製造する場合には以下のような問題が指摘されていた。第１に、予め非円形にカットされた光学素子に対し、光学材料樹脂を中央から押し広げて塗布しようとすると光学素子の長手方向端部まで樹脂をむらなく塗布するのが困難となる。第２に、非円形の光学素子に１個ずつ樹脂層を形成する作業は煩雑であって、製造歩留まりが低い点で改善の余地があった。
【０００４】
本発明は上記従来技術の課題を解決するものであって、その目的は、樹脂層を有する外周形状が非円形の光学素子を効率的に製造できる光学素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明は、外周形状が非円形である透光性部材の一面にレンズ面形状が形成された樹脂層を具備する光学素子の製造方法であって、樹脂層に複数のレンズ面形状を形成するためのレンズ形成領域と、前記レンズ形成領域と前記レンズ形成領域の外接円との間に位置するダミー領域とをそれぞれ有する型材または前記透光性部材の基板のいずれかに対し、前記外接円の中心部に未硬化の光学材料樹脂を滴下する工程と、前記型材および前記基板により、前記光学材料樹脂を同心円状に押し広げて前記レンズ形成領域に塗布する塗布工程と、前記光学材料樹脂を硬化させる工程と、前記基板を分割して前記光学素子を個片化する分割工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明において、前記型材のレンズ形成領域には、同一形状の前記レンズ型が格子状に配列されてなることを特徴とする。
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記樹脂層のレンズ面が回折格子を構成することを特徴とする。
第４の発明は、第３の発明において、前記塗布工程が減圧下で行われることを特徴とする。
【０００７】
第５の発明は、第１から第４のいずれかの発明において、前記分割工程において、レーザー加工または液体ジェット加工で前記基板を切断して前記光学素子を個片化することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、型材や透光性部材の基板におけるレンズ形成領域にむらなく樹脂を塗布することが容易であって、かつ複数の光学素子を同時に生産できるので、光学素子の製造歩留まりを著しく向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（第１実施形態の説明）
図１は第１実施形態に係る矩形レンズの製造方法の説明図である。第１実施形態では、型材１１，１２を用いてレンズ部材（透光性部材）である基板１３に樹脂層からなる矩形レンズ群を形成し、その後に基板１３を分割して各矩形レンズを個片化する。この第１実施形態の矩形レンズには、それぞれ回折格子をなす第１樹脂層および第２樹脂層がレンズ部材に積層されている（図１（ｅ）参照）。
【００１０】
図２に、第１樹脂層の回折格子を形成するための第１の型材１１を示す。なお、第２樹脂層を形成するための第２の型材１２は、後述のレンズ型の形状が相違する点を除いては、第１の型材１１と同じ構成であることから説明を省略する。
第１の型材１１にはレンズ形成領域１４とダミー領域１５とが形成されている。第１の型材１１のレンズ形成領域１４には、それぞれ同一形状である矩形のレンズ型１６が格子状に複数配置されている。各レンズ型１６には第１樹脂層の回折格子に対応する同心円状の輪帯パターンが形成されている。
【００１１】
一方、ダミー領域１５は、レンズ形成領域１４とともに樹脂が塗布されるレンズ非形成部分である。このダミー領域１５はレンズ形成領域１４の外側に形成され、その外周部は少なくともレンズ形成領域１４の外接円以上の大きさに設定されている。ここで、型材１１にダミー領域１５を設けるのは、レンズ形成領域１４にむらなく樹脂を塗布できるようにするためである。以下、その理由を詳述する。
【００１２】
上記のレンズ形成領域は非円形の形状となるため、型材がレンズ形成領域と同形状であると以下の不都合が生じる。すなわち、レンズ形成領域の中心に樹脂を滴下して押し広げる場合、同心円状に広がった樹脂がレンズ形成領域の短手方向端部まで到達すると、それ以後は樹脂が型材からはみ出して側面に回り込みだす（図２（ｃ）参照）。したがって、上記の型材ではレンズ形成領域の長手方向には樹脂が十分に行き渡らないので樹脂を均一に塗布するのが困難である。しかも、型材からはみ出した樹脂は型材の側面を著しく汚すこととなる。
【００１３】
一方、レンズ形成領域の外周に沿って型材に土手を設けたとしても、樹脂の膜厚にムラが生じるのでレンズ形成領域の全面に樹脂を均一に塗布するのはやはり困難である。以上の理由から、第１実施形態の型材１１では、レンズ形成領域１４の外接円の範囲まで樹脂をむらなく塗布できるようにダミー領域１５を設けている（図２（ｂ）参照）。
以下、第１実施形態における矩形レンズの製造方法の各工程を説明する。
【００１４】
（１）第１樹脂層の形成
まず、図１（ａ）に示すように、第１の型材１１のレンズ形成領域１４の中心に未硬化の紫外線硬化型樹脂（光学材料樹脂）１７を滴下する。そして、レンズ部材（透光性部材）の基板１３を第１の型材１１の上方に位置合わせして配置する。ここで、レンズ部材の基板１３はプラスチック製またはガラス製であって、第１の型材１１の樹脂塗布範囲に対応する形状に形成されている。また、基板１３の各レンズ型１６との対応位置にはそれぞれレンズ作用を有する光学面が研削加工またはプレス加工で形成されている。
【００１５】
次に、基板１３を第１の型材１１に押しつけて、未硬化の紫外線硬化型樹脂１７を第１の型材１１上に押し広げて塗布する。このとき、紫外線硬化型樹脂１７はレンズ形成領域１４の中心から同心円状に広がって、第１の型材１１におけるレンズ形成領域１４の外接円の範囲にむらなく塗布される（図２（ｂ）参照）。
ここで、紫外線硬化型樹脂１７を大気圧下で型材に塗布する場合には、回折格子の溝に空気が巻き込まれて樹脂層に気泡が形成されるおそれがある。そのため、特に限定するものではないが、紫外線硬化型樹脂１７の塗布工程は減圧下で行うことが好ましい。なお、紫外線硬化型樹脂１７の硬化前に大気圧下に戻せば、大気圧で型材および基板が押圧されることで樹脂とレンズ型との密着性をより高めることもできる。
【００１６】
次に、図１（ｂ）に示すように、基板１３に紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂１７を硬化させて、基板１３の表面に第１樹脂層を形成する。その後、第１の型材１１から基板１３を取り外す。なお、第１樹脂層のレンズ有効領域の対応位置には、第１の型材１１のレンズ型１６に対応する形状の回折格子群が形成されることとなる。
（２）第２樹脂層の形成
次に、図１（ｃ）に示すように、レンズ型１６が球面または非球面のレンズ面である第２の型材１２に対し、レンズ形成領域１４の中心に未硬化の紫外線硬化型樹脂１８を滴下する。なお、この（２）の工程の紫外線硬化型樹脂１８には、第１樹脂層の紫外線硬化型樹脂１７とは屈折率の値が異なる別の樹脂が使用される。そして、上記（１）の基板１３を第１樹脂層を下向きにして第２の型材１２の上方に位置合わせして配置する。
【００１７】
次に、基板１３を第２の型材１２に押しつけて、未硬化の紫外線硬化型樹脂１８を第２の型材１２上に押し広げて塗布する。これにより、第１樹脂層の形成範囲（第２の型材１２におけるレンズ形成領域１４の外接円の範囲）に紫外線硬化型樹脂１８がむらなく塗布される。なお、この紫外線硬化型樹脂１８の塗布工程も減圧下で行うことが好ましい。
次に、図１（ｄ）に示すように、基板１３に紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂１８を硬化させて、第１樹脂層の下に第２樹脂層を形成する。その後、第２の型材１２から基板１３を取り外す。以上で、基板１３のレンズ形成領域の対応位置には、第１樹脂層の下に第２樹脂層が積層されてなる矩形レンズ群が形成される。なお、矩形レンズ群の第２樹脂層は、第１樹脂層側が第１樹脂層の回折格子とかみ合う形状の回折格子をなし、表面側が第２の型材１２のレンズ型１６に対応するレンズ面をなしている。
【００１８】
（３）矩形レンズの個片化
次に、図１（ｅ）に示すように、矩形レンズ群が形成された基板１３をワイヤーソー、レーザー加工または液体ジェット加工で切断し、レンズ有効領域に形成された矩形レンズ群をそれぞれ個片化する。上記の加工方法のうち、レーザー加工は他の２つの加工方法と比べて著しく短い時間で基板１３を切断できるので好ましい。また、レーザー加工による加工変質層の発生が問題となる場合には、液体ジェット加工で基板１３を切断すれば加工変質層が問題となることは少なく、かつワイヤーソーと比べて加工時間を短縮することができる。以上の工程で第１実施形態の矩形レンズが製造される。
【００１９】
以下、第１実施形態の効果を説明する。
第１実施形態では、レンズ形成領域１４の外接円の範囲にダミー領域１５を設けた型材１１、１２を使用するため、複数のレンズ型１６が配置されたレンズ形成領域１４にむらなく樹脂を塗布することができる。また、第１実施形態では、押し広げた紫外線硬化型樹脂１７、１８がレンズ形成領域１４の短手方向端部に到達しても型材１１、１２の側面に流れ込むことはないので、型材１１、１２の側面の汚れも抑制される。そして、第１実施形態では、基板１３に樹脂層を形成した後に光学素子を個片化して複数の光学素子を同時生産するので、矩形レンズの製造歩留まりを著しく向上させることができる。
【００２０】
（第２実施形態の説明）
図３は第２実施形態に係る矩形レンズの製造方法の説明図である。第２実施形態は、２枚のレンズ部材の中間にそれぞれ回折格子をなす第１樹脂層および第２樹脂層が形成された貼り合わせレンズの製造方法に関する。なお、以下に示す第２実施形態の各工程の説明では、第１実施形態と共通の構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００２１】
（１）第１樹脂層の形成
まず、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、型材１１を用いて、第１実施形態と同様の工程で第１の基板１３ａの表面に第１樹脂層の回折格子群を形成する。
（２）第２樹脂層の形成
次に、図３（ｃ）に示すように、第１の基板１３ａと同形状に形成された第２の基板１３ｂにおいて、レンズ形成領域１４の中心に未硬化の紫外線硬化型樹脂１８を滴下する。この（２）の工程の紫外線硬化型樹脂１８には、第１樹脂層の紫外線硬化型樹脂１７とは屈折率の値が異なる別の樹脂が使用される。
【００２２】
次に、上記（１）の基板を第１樹脂層を下向きにして第２の基板の上方に位置合わせして配置し、第１樹脂層を紫外線硬化型樹脂１８に押しつける。これにより、第１樹脂層と第２の基板との間において、紫外線硬化型樹脂１８がレンズ形成領域１４の外接円の範囲内にむらなく塗布される。
次に、図３（ｄ）に示すように、第１の基板１３ａ（または第２の基板１３ｂ）に紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂１８を硬化させて第２樹脂層を形成し、第１の基板１３ａと第２の基板１３ｂとを貼り合わせる。なお、第２樹脂層のレンズ形成領域では、第１樹脂層の形状が一種の型材の役割を果たし、第１樹脂層の回折格子とかみ合う形状の回折格子群が構成される。以上で、２枚の基板１３ａ、１３ｂの間に、回折格子をなす第１樹脂層および第２樹脂層を有する矩形レンズ群が形成される。
【００２３】
（３）矩形レンズの個片化
次に、図３（ｅ）に示すように、矩形レンズ群が形成された基板１３ａ、１３ｂをワイヤーソー、レーザー加工または液体ジェット加工で切断し、レンズ有効領域に形成された矩形レンズ群をそれぞれ個片化する。以上の工程で第２実施形態の矩形レンズが製造される。上記の第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
なお、上記第２実施形態に係る技術的思想を一般的な表現で付記する。
外周形状が非円形である透光性部材を樹脂層を介して貼り合わせてなる光学素子の製造方法であって、樹脂層に複数のレンズ面形状を形成するためのレンズ形成領域と、前記レンズ形成領域と前記レンズ形成領域の外接円との間に位置するダミー領域とを有する透光性部材の第１の基板に対し、前記外接円の中心部に未硬化の光学材料樹脂を滴下する工程と、前記レンズ形成領域および前記ダミー領域を有する前記透光性部材の第２の基板と前記第１の基板とにより前記光学材料樹脂を同心円状に押し広げて前記レンズ形成領域に塗布する塗布工程と、前記光学材料樹脂を硬化させて、前記第１の基板および前記第２の基板の中間に樹脂層が形成された貼り合わせ基板を形成する工程と、前記貼り合わせ基板を分割して前記光学素子を個片化する分割工程と、を備えたことを特徴とする。
【００２５】
（実施形態の補足事項）
以上、本発明を上記の実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、基板または型材のレンズ形成領域にスピンコートで樹脂を押し広げて塗布する場合も本発明の技術的範囲に含まれる。勿論、基板に樹脂を塗布する場合にも、レンズ形成領域以外にダミー領域を設けることが肝要である。
【００２６】
また、第１実施形態において、レンズに形成する樹脂層は回折格子に限定されることなく、例えばハードコート用の樹脂層などであってもよい。さらに、本発明の光学材料樹脂は紫外線硬化型樹脂に限定されることなく、例えば加熱硬化型樹脂であってもよい。
また、上記実施形態のレンズの個片化工程では、基板を矩形レンズの周縁部を削って格子状に脆弱部を設け、外力により基板を割断して矩形レンズを個片化してもよい。
【００２７】
また、本発明の光学素子において樹脂層の数は上記実施形態のように２層に限定されるものではない。例えば、光学素子の樹脂層は１層だけであってもよく、あるいは樹脂層が３層以上積層されたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態の矩形レンズの製造方法の各工程の説明図
【図２】第１実施形態の型材の説明図
【図３】第２実施形態の矩形レンズの製造方法の各工程の説明図
【符号の説明】
【００２９】
１１、１２  型材
１３、１３ａ、１３ｂ  基板
１４  レンズ形成領域
１５  ダミー領域
１６  レンズ型
１７、１８  紫外線硬化型樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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