(57)【要約】【課題】樹脂が接合された状態で、光学素子が所定の光学性能を発揮できるような基材の成形型及びその製造方法並びに光学素子の製造方法を提供する。【解決手段】基材を成形するための成形面を備える成形型の製造方法において、仮成形面で上記基材を成形し（Ｓ１）、樹脂の接合に伴い変形する上記基材の所定の面について変形量を算出し（Ｓ２〜Ｓ４）、この変形量に基づいて、上記樹脂の接合後に上記基材が目的の形状となるための補正値を算出し（Ｓ４）、この補正値に基づいて上記仮成形面を加工して（Ｓ５）、本成形面を得るようにする。【選択図】図１
2008143021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材を成形するための成形面を備える成形型の製造方法において、
仮成形面で前記基材を成形し、
樹脂の接合に伴い変形する前記基材の所定の面について変形量を算出し、
該変形量に基づいて、前記樹脂の接合後に前記基材が目的の形状となるための補正値を算出し、
該補正値に基づいて前記仮成形面を加工して、本成形面を得ることを特徴とする成形型の製造方法。
【請求項２】
前記所定の面は前記樹脂が接合される面に対向する面であり、
前記樹脂の接合前に前記所定の面を測定した測定値と前記樹脂の接合後に前記所定の面を測定した測定値に基づいて、前記変形量を算出することを特徴とする請求項１記載の成形型の製造方法。
【請求項３】
前記補正値は、前記所定の面に関する補正値であることを特徴とする請求項２記載の成形型の製造方法。
【請求項４】
前記補正値は、樹脂接合面に関する補正値であることを特徴とする請求項１記載の成形型の製造方法。
【請求項５】
基材を成形するための成形面を備える成形型において、
前記成形面は、樹脂の接合後に前記基材が目標の形状となるための補正値に基づいて仮成形面を加工することで得られたことを特徴とする成形型。
【請求項６】
基材に樹脂を接合してなる光学素子の製造方法において、
前記樹脂の接合に伴い変形する前記基材の所定の面について変形量を算出し、
該変形量に基づいて、前記樹脂の接合後に前記基材が目的の形状となるための補正形状を得て、
前記基材を前記補正形状に成形し、
前記基材に前記樹脂を接合して前記光学素子を製造することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記補正形状を得るために、
仮成形面で前記基材を成形し、
前記変形量に基づいて得た補正値を算出し、
該補正値に基づいて前記仮成形面を加工して、本成形面を得て、
該本成形面で前記基材を成形し、
前記基材に前記樹脂を接合して前記光学素子を製造することを特徴とする請求項６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、樹脂を接合するための基材を成形するための成形型及びその製造方法、並びに、樹脂と基材からなる光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス、プラスチック、セラミック等の基材にエネルギー硬化型等の樹脂を接合してなる、いわゆる複合型の光学素子が知られている。この複合型の光学素子を製造する際には、樹脂を光学基材上に供給し、この光学基材と成形型との間で樹脂を紫外線等の樹脂硬化手段により硬化させるのが一般的である。
【０００３】
ここで、樹脂の硬化の際の収縮に伴って基材が変形することにより、複合型光学素子が所望の光学性能を発揮できないという問題がある。そこで、基材を押圧する押圧機構を用いて、樹脂の収縮分だけ基材を変形させる手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１１３３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載の押圧機構を用いると、基材を１点から押圧することによる変形と樹脂による変形との間に誤差が生じ、光学素子の性能が悪化するという問題が生じてしまう。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来の実情に鑑み、樹脂が接合された状態で、光学素子が所定の光学性能を発揮できるような基材の成形型及びその製造方法並びに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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の成形型の製造方法は、基材を成形するための成形面を備える成形型の製造方法において、仮成形面で上記基材を成形し、樹脂の接合に伴い変形する上記基材の所定の面について変形量を算出し、この変形量に基づいて、上記樹脂の接合後に上記基材が目的の形状となるための補正値を算出し、この補正値に基づいて上記仮成形面を加工して、本成形面を得るようにする。
【０００７】
また、上記所定の面は上記樹脂が接合される面に対向する面であり、上記樹脂の接合前に上記所定の面を測定した測定値と上記樹脂の接合後に上記所定の面を測定した測定値に基づいて、上記変形量を算出するようにするとよい。
【０００８】
また、上記補正値は、上記所定の面に関する補正値であるようにしてもよい。
また、上記補正値は、樹脂接合面に関する補正値であるようにしてもよい。
上記課題を解決するために、本発明の成形型は、基材を成形するための成形面を備える成形型において、上記成形面は、樹脂の接合後に上記基材が目標の形状となるための補正値に基づいて仮成形面を加工することで得られた構成とする。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の光学素子の製造方法は、基材に樹脂を接合してなる光学素子の製造方法において、上記樹脂の接合に伴い変形する上記基材の所定の面について変形量を算出し、この変形量に基づいて、上記樹脂の接合後に上記基材が目的の形状となるための補正形状を得て、上記基材を上記補正形状に成形し、上記基材に上記樹脂を接合して上記光学素子を製造するようにする。
【００１０】
また、上記補正形状を得るために、仮成形面で上記基材を成形し、上記変形量に基づいて得た補正値を算出し、この補正値に基づいて上記仮成形面を加工して、本成形面を得て、この本成形面で上記基材を成形し、上記基材に上記樹脂を接合して上記光学素子を製造するようにするとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、基材の変形量に基づいて、樹脂の接合後に目標の形状となる基材の面形状に関する補正値を算出している。そして、この補正値に基づいて、成形型の成形面を加工している。そのため、この成形面によって基材を成形した場合、樹脂を接合することで基材に変形が生じても、変形後の基材の形状を、目標としていた形状にすることができる。また、そのような基材の成形型の成形面を得ることができる。また、樹脂と基材が接合された光学素子において、光学素子が所定の光学性能を発揮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係る成形型及びその製造方法並びに光学素子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る成形型の製造方法及び光学素子の製造方法の概略工程を示すフローチャートである。
【００１３】
同図に示すように、まず、基材を成形する（Ｓ１）。この基材は、光学素子として使用する際の目標形状に成形する。そのため、予め目標形状の基材を成形する成形型、すなわち仮成形型を用意しておく。この仮成形型には、仮成形面が形成されている。ステップＳ１で形成された基材の１面（下記の裏面）は、この仮成形面によって形成されている。
【００１４】
次に、図２Ａ（上記光学素子の樹脂の接合状態を示す断面図）に示すように、上記の基材２に樹脂３を接合する（Ｓ２）。具体的には、まず、支持部材６により基材２を支持する。続いて、支持した基材２の樹脂接合面２ａ上に、樹脂３を供給する。さらに、図示しない駆動手段により、円柱形状の内型４及び円筒形状の外型５を、樹脂３に当接する所定の位置まで下降させる。そして、例えば紫外線等の図示しない樹脂硬化手段により、樹脂３を硬化させて、基材２の樹脂接合面２ａに樹脂３を接合する。これにより、図２Ｂ（基材が変形した上記光学素子を示す断面図）に示すように、光学素子１が得られる。なお、樹脂接合面２ａは、仮成形面によって形成された面とは反対側の面である。
【００１５】
ここで、樹脂３は硬化の際に収縮する。そして、これに伴い、基材２も、図２Ｂに示す基材２´のように変形する。図２Ｂにおいて、２点鎖線は変形前の基材２の裏面２ｂの位置（形状）であり、実線は変形後の基材２´の裏面２ｂ´の位置（形状）を示している。この例では、図２Ｂに示すように、樹脂３の接合後の裏面２ｂ´の曲率半径は、樹脂接合前の裏面２ｂの曲率半径よりも小さくなっている。すなわち、基材２´の裏面２ｂ´の位置は、樹脂接合前の裏面２ｂの位置から上方に移動（変形）する。このとき、面の移動量（変形量）は、周縁においてΔＨとなる。なお、基材２の樹脂接合面２ａ及び側面並びに樹脂３も実際には変形しているが、同図においては裏面２ｂの変形（２ｂ´）のみ図示している。
【００１６】
次に、図２Ｂに示す基材２´の裏面２ｂ´について、その形状を測定する（Ｓ３）。この測定は、例えば、周縁部のみの厚みを測定する。これにより、上記の高さΔＨが得られる。或いは、裏面２ｂ´の周縁以外の他の部分について、その形状を測定してもよい。そして、その測定結果から、変形量を求めることができる。そのため、予め変形前の基材２の形状を把握しておく必要がある。
【００１７】
なお、変形前の基材２の形状は、設計時の形状データから求めても、基材２を実測して求めても良い。また、測定範囲は、裏面２ｂ´の全範囲であっても、一部の範囲でも良い。また、測定は連続的に行っても、離散的に行っても良い。
【００１８】
そして、上記の変位ΔＨ等を基にして、例えばコンピュータを用いたシミュレーションにより裏面２ｂ´の変形量を算出する。なお、裏面２ｂ´の全範囲を測定した場合は、予め把握していた基材の形状（変形前の基材２の形状）との差から変形量を算出できる。よって、このような場合は、コンピュータを用いたシミュレーションを省略することができる。そして、この変形量に基づき、変形後の裏面２ｂの形状が目標形状となる補正値（補正形状）を算出する（Ｓ４）。
【００１９】
この補正値に基づいて（補正形状に合わせて）、仮成形型の仮成形面を加工する。すなわち、仮成形面を加工することにより、図３（補正後の上記基材の成形状態を示す断面図である。）に示す下型７の成形面７ａを得る（Ｓ５）。上述のように、裏面２ｂ´は樹脂３の収縮により、裏面２ｂに比べて曲率半径が小さな面となる。そこで、成形面７ａの形状は、仮成形面に比べて曲率半径が緩くなった形状になっている。
【００２０】
このような成形面７ａを使って、裏面２ｂ´´を成形するべく、下型７及び上型８により基材２´´を成形する。なお、図３に二点鎖線で示す裏面２ｂは、目標形状のものである。
【００２１】
補正後の基材２´´を成形した後、図４Ａ（上記変形後の基材への樹脂の接合状態を示す断面図）に示すように、この基材２´´に樹脂３を接合する（Ｓ６）。これにより、基材２´´は変形して図４Ｂ（理想の形状に製造された光学素子を示す断面図）に示す目標形状の裏面２ｂを有する基材２となる。
【００２２】
この後、図４Ｂに示す光学素子１が良品か否か判定する（Ｓ７）。良品であれば、成形面７ａを本成形面として用い、光学素子１を連続的に製造する（Ｓ８）。一方、光学素子１が良品でなければ、成形面７ａを仮成形面とし、目標形状の基材２の成形（Ｓ１）、基材裏面測定（Ｓ３）、裏面変形量・補正形状算出（Ｓ４）等の工程を繰り返し行う。
【００２３】
なお、本実施の形態では、基材２の成形を下型７及び上型８を用いた例を説明したが、例えば射出成形等により基材２を成形してもよい。
以上説明した本実施の形態では、基材２の裏面２ｂの変形量に基づいて、樹脂３の接合後に目標の形状となるための補正値を算出している。そして、この補正値に基づいて、成形型の成形面を加工して成形面７ａ（本成形面）を得ている。そのため、この成形面７ａによって基材２をあらためて成形した場合、樹脂３を接合することで基材２に変形が生じても、変形後の基材２の形状を、目標としていた形状にすることができる。また、そのような基材２の成形型の成形面７ａを得ることができる。また、樹脂３と基材２が接合された光学素子１において、光学素子１が所定の光学性能を発揮できる。
【００２４】
図５は、本発明の他の実施の形態に係る成形型の製造方法及び光学素子の製造方法の概略工程を示すフローチャートである。
ステップＳ１３〜Ｓ１６以外のステップは、上述の実施形態と同じ処理が行われるため、説明を省略する。なお、ステップＳ１３では、形成された基材１２の両面（下記の裏面と樹脂接合面）は、それぞれ仮成形面によって形成されている。
【００２５】
上述の実施形態では、基材１２の裏面１２ｂの変形だけを考慮していた。これに対して、本実施形態では、基材１２の裏面１２ｂに加えて、樹脂接合面１２ａの変形も考慮している。上述のように、樹脂１３は硬化の際に収縮する。そして、これに伴い、基材１２も、図６Ｂに示すように変形する。図６Ｂにおいて、２点鎖線は変形前の基材１２（図６Ａ）の樹脂接合面１２ａと裏面１２ｂの位置（形状）であり、実線は変形後の樹脂接合面１２ａ´と裏面１２ｂ´の位置（形状）を示している。この例では、図６Ｂに示すように、樹脂１３の接合後の裏面１２ｂ´の曲率半径は、樹脂接合前の裏面１２ｂの曲率半径よりも小さくなっている。すなわち、基材１２´の裏面１２ｂ´の位置は、樹脂接合前の裏面１２ｂの位置から上方に移動（変形）する。このとき、面の移動量（変形量）は、周縁においてΔＨとなる。
【００２６】
同様に、樹脂１３の接合後の樹脂接合面１２ａ´の曲率半径は、樹脂接合前の樹脂接合面１２ａの曲率半径よりも小さくなっている。すなわち、基材１２´の樹脂接合面１２ａ´の位置は、樹脂接合前の樹脂接合面１２ａの位置から上方に移動（変形）する。このとき、面の移動量（変形量）は、周縁においてΔＨ´となる。なお、基材１２の側面及び樹脂１３も実際には変形しているが、同図においては樹脂接合面１２ａ及び裏面１２ｂの変形（１２ａ´，１２ｂ´）のみ図示している。
【００２７】
次に、図６Ｂに示す基材１２´について、その形状を測定する（Ｓ１３）。この測定は、例えば、周縁部のみの厚みを測定する。これにより、上記の高さΔＨが得られる。或いは、裏面１２ｂ´の周縁以外の他の部分について、その形状を測定しても良い。そして、その測定結果から、変形量を求めることができる。そのため、予め変形前の基材１２の形状を把握しておく必要がある。
【００２８】
なお、変形前の基材１２の形状は、設計時の形状データから求めても、基材１２を実測して求めても良い。また、測定範囲は、裏面１２ｂ´の全範囲であっても、一部の範囲でも良い。また、測定は連続的に行っても、離散的に行っても良い。
【００２９】
そして、上記の変位ΔＨ等を基にして、例えばコンピュータを用いたシミュレーションにより裏面１２ｂ´の変形量を算出する。なお、裏面１２ｂ´の全範囲を測定した場合は、予め把握していた基材の形状（変形前の基材１２の形状）との差から変形量を算出できる。よって、このような場合は、コンピュータを用いたシミュレーションを省略することができる。そして、この変形量に基づき、変形後の裏面１２ｂの形状が目標形状となる補正値（補正形状）を算出する（Ｓ１４）。
【００３０】
また、樹脂接合面１２ａ´の変形量については、裏面１２ｂ´の測定結果から得ることができる。例えば、上記変位ΔＨ或いは裏面１２ｂの変形量を基にして、コンピュータを用いたシミュレーションにより算出することができる。そして、この変形量に基づき、変形後の樹脂接合面１２ａの形状が目標形状となる補正値（補正形状）を算出する（Ｓ１５）。
【００３１】
なお、周縁部の厚みを測定した結果には、ΔＨとΔＨ´が含まれている。そして、この測定結果において、ΔＨとΔＨ´を分離することは困難である。そのため、ΔＨを使って変形量を算出する場合は、ΔＨとΔＨ´の割合を予めシミュレーション等で求めておく必要がある。
【００３２】
あるいは、周縁部を測定した結果を用いない方法を用いても良い。すなわち、上述のように、裏面１２ｂ´について、その面形状を測定する。このとき、測定する範囲は、面の全範囲あるいは、一部の範囲でよい。そして、測定した結果から得た面形状と変形前の形状の差を求めることで、裏面１２ｂ´における変形量を求めることができる。そして、この変形量に基づいて、シミュレーション等で樹脂接合面１２ａ´の変形量を求めることができる。そして、この変形量に基づき、変形後の樹脂接合面１２ａの形状が目標形状となる補正値（補正形状）を算出する。
【００３３】
これらの補正値に基づいて（補正形状に合わせて）、仮成形型の仮成形面を加工する。すなわち、仮成形面を加工することにより、図７（補正後の上記基材の成形状態を示す断面図である。）に示す下型１７の成形面１７ａ及び上型１８の成形面１８ａを得る（Ｓ１６）。上述のように、裏面１２ｂ´及び樹脂接合面１２ａ´は樹脂３の収縮により、裏面１２ｂ及び樹脂接合面１２ａに比べて曲率半径が小さな面となる。そこで、成形面１７ａ及び成形面１８ａの形状は、おのおの仮成形面に比べて曲率半径が緩くなった形状になっている。
【００３４】
なお、本実施の形態では、基材１２の成形を下型１７及び上型１８を用いた例を説明したが、例えば射出成形等により基材１２を成形してもよい。その場合、樹脂接合面１２ａ及び裏面１２ｂの補正形状のみならず、側面の補正値（補正形状）を基に基材１２の成形を行うとよい。このようにすることで、側面が変形して目標形状の樹脂接合面１２ａを成形できないという事態を回避することができる。
【００３５】
以上説明した本実施の形態では、基材１２の裏面１２ｂの変形量に基づいて、樹脂１３の接合後に目標の形状となるための補正値を算出している。そして、この補正値に基づいて、成形型の成形面を加工して成形面１７ａ，１８ａを得ている。そのため、これら成形面１７ａ，１８ａによって基材１２をあらためて成形した場合、樹脂１３を接合することで基材１２に変形が生じても、変形後の基材１２の形状を、目標としていた形状にすることができる。また、そのような基材１２の成形型の成形面１７ａ，１８ａを得ることができる。また、樹脂１３と基材１２が接合された光学素子１１において、光学素子１１が所定の光学性能を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る成形型の製造方法及び光学素子の製造方法の概略工程を示すフローチャートである
【図２Ａ】上記光学素子の樹脂の接合状態を示す断面図である。
【図２Ｂ】基材が変形した上記光学素子を示す断面図である。
【図３】補正後の上記基材の成形状態を示す断面図である。
【図４Ａ】上記変形後の基材への樹脂の接合状態を示す断面図である。
【図４Ｂ】目的形状に製造された光学素子を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る成形型の製造方法及び光学素子の製造方法の概略工程を示すフローチャートである
【図６Ａ】上記光学素子の樹脂の接合状態を示す断面図である。
【図６Ｂ】基材が変形した上記光学素子を示す断面図である。
【図７】補正後の上記基材の成形状態を示す断面図である。
【図８Ａ】上記変形後の基材への樹脂の接合状態を示す断面図である。
【図８Ｂ】目的形状に製造された光学素子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１      光学素子
２      基材
２ａ      樹脂接合面
２ｂ      裏面
３      樹脂
４      内型
５      外型
６      支持部材
７      基材下型
７ａ      基材成形面
８      基材上型
１１      光学素子
１２      基材
１２ａ      樹脂接合面
１２ｂ      裏面
１３      樹脂
１４      内型
１５      外型
１６      支持部材
１７      基材下型
１７ａ      基材成形面
１８      基材上型
１８ａ      基材成形面
【図１】
2008143021.tif 000003
【図２Ａ】
2008143021.tif 000004
【図２Ｂ】
2008143021.tif 000005
【図３】
2008143021.tif 000006
【図４Ａ】
2008143021.tif 000007
【図４Ｂ】
2008143021.tif 000008
【図５】
2008143021.tif 000009
【図６Ａ】
2008143021.tif 000010
【図６Ｂ】
2008143021.tif 000011
【図７】
2008143021.tif 000012
【図８Ａ】
2008143021.tif 000013
【図８Ｂ】
2008143021.tif 000014