(57)【要約】【課題】光学素子の基材にエネルギー硬化型樹脂層を形成してなる複合光学素子において、硬化収縮に伴うヒケを確実に防止し、高精度の光学面を実現する。【解決手段】基材と成形型の間に紫外線硬化型樹脂を挟んで成形し、紫外線を照射して硬化させることにより複合光学素子を製造する製造方法において、紫外線の照射開始直後の成形型の硬化開始時速度Ｖ４を、紫外線の照射開始前の展延速度Ｖ３よりも大きくして、紫外線の照射時における紫外線硬化型樹脂の硬化収縮に成形型の変位を追随させるようにして、成形時のヒケ等に起因する紫外線硬化型樹脂の成形精度の劣化を防止し、高精度の複合光学素子を得る。【選択図】  図４
2008175905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子の基材にエネルギー硬化型樹脂層を形成する複合光学素子の製造方法であって、
前記基材と成形手段との間にエネルギー硬化型樹脂を挟んで前記基材と前記成形手段とを第１接近速度にて相対的に接近させる第１ステップと、
前記エネルギー硬化型樹脂に対してエネルギーの印加を開始する第２ステップと、
前記エネルギーの印加の開始後、前記第１接近速度よりも大きな第２接近速度にて前記基材と前記成形手段とを相対的に接近させる第３ステップと、
を含むことを特徴とする複合光学素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の複合光学素子の製造方法において、
前記第２ステップの直後に前記基材と前記成形手段との相対的な接近を停止させる接近停止時間を設けたことを特徴とする複合光学素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の複合光学素子の製造方法において、
前記第３ステップでは、前記第２接近速度にて断続的に前記基材と前記成形手段との相対的な接近動作を行わせることを特徴とする複合光学素子の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の複合光学素子の製造方法において、
前記エネルギーの印加開始からの経過時間が長いほど、１回の前記接近動作の実行時間を短くすることを特徴とする複合光学素子の製造方法。
【請求項５】
請求項３記載の複合光学素子の製造方法において、
前記エネルギーの印加開始からの経過時間が長いほど、１回の前記接近動作に伴う前記基材と前記成形手段との接近距離を短くすることを特徴とする複合光学素子の製造方法。
【請求項６】
請求項３記載の複合光学素子の製造方法において、
前記エネルギーの印加開始からの経過時間が長いほど、前記接近動作の停止時間を長くすることを特徴とする複合光学素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の複合光学素子の製造方法において、
前記第２接近速度を漸減させることを特徴とする複合光学素子の製造方法。
【請求項８】
光学素子の基材にエネルギー硬化型樹脂層を形成する複合光学素子の製造装置であって、
前記基材と成形型との間にエネルギー硬化型樹脂を挟んで前記基材と前記成形型を所望の接近速度にて相対的に接近させる変位手段と、
前記エネルギー硬化型樹脂に対してエネルギーを印加するエネルギー印加手段と、
前記エネルギー印加手段による前記エネルギー硬化型樹脂への前記エネルギーの印加開始後における前記基材と前記成形型の第２接近速度が、前記エネルギーの印加開始前の第１接近速度よりも大きくなるように前記変位手段を制御する速度制御手段と、
を含むことを特徴とする複合光学素子の製造装置。
【請求項９】
請求項８記載の複合光学素子の製造装置において、
前記速度制御手段は、前記エネルギー印加手段による前記エネルギー硬化型樹脂への前記エネルギーの印加開始直後に前記基材と前記成形手段との相対的な接近が所定の接近停止時間だけ停止するように前記変位手段を制御することを特徴とする複合光学素子の製造装置。
【請求項１０】
請求項８記載の複合光学素子の製造装置において、
前記速度制御手段は、前記第２接近速度にて断続的に前記基材と前記成形手段との相対的な接近動作が行われるように前記変位手段を制御することを特徴とする複合光学素子の製造装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の複合光学素子の製造装置において、
前記速度制御手段は、前記エネルギーの印加開始からの経過時間が長いほど、前記第２接近速度による断続的な前記接近動作における１回あたりの実行時間が短くなるように前記変位手段を制御することを特徴とする複合光学素子の製造装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の複合光学素子の製造装置において、
前記速度制御手段は、前記エネルギーの印加開始からの経過時間が長いほど、前記第２接近速度による断続的な前記接近動作における１回あたりの接近距離が短くなるように前記変位手段を制御することを特徴とする複合光学素子の製造装置。
【請求項１３】
請求項１０記載の複合光学素子の製造装置において、
前記速度制御手段は、前記エネルギーの印加開始からの経過時間が長いほど、前記第２接近速度による断続的な前記接近動作における１回あたりの停止時間が長くなるように前記変位手段を制御することを特徴とする複合光学素子の製造装置。
【請求項１４】
請求項１０記載の複合光学素子の製造装置において、
前記速度制御手段は、前記第２接近速度が漸減するように前記変位手段を制御することを特徴とする複合光学素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合光学素子の製造技術に関し、たとえば、エネルギー硬化型樹脂をガラスまたはプラスチックの基材に対して被着させた複合光学素子を得る方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複合光学素子を得る技術として、特許文献１に開示されている技術がある。特許文献１に開示された技術では、まず、レンズ等の基材（レンズブランク）と所望の成形面を有する型との間に光硬化型樹脂を挟む。そしてこの状態で光照射により、光硬化型樹脂を硬化させる。このようにすることにより、レンズの表面に所望の光学面を有する樹脂層を被着させて複合光学素子を得る。
【０００３】
ここで、特許文献１の技術では、光硬化性樹脂の硬化収縮に合わせて成形型をレンズブランクの光軸方向に平行に移動させている。このようにすることで、硬化収縮に影響されることなく、樹脂の光学面の加工精度を高めることができる。
【特許文献１】特許第２８５９６９５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、特許文献１では、光硬化性樹脂の硬化収縮における成形型の相対的な移動速度については開示されていない。
本発明の目的は、光学素子の基材にエネルギー硬化型樹脂層を形成してなる複合光学素子において、硬化収縮に伴うヒケを確実に防止し、高精度の光学面を実現することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、光学素子の基材にエネルギー硬化型樹脂層を形成してなる複合光学素子において、成形時におけるエネルギー硬化型樹脂層への過負荷を防止して、高精度の光学面を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の複合光学素子の製造方法は、光学素子の基材にエネルギー硬化型樹脂層を形成する複合光学素子の製造方法であって、
前記基材と成形手段との間にエネルギー硬化型樹脂を挟んで前記基材と前記成形手段とを第１接近速度にて相対的に接近させる第１ステップと、
前記エネルギー硬化型樹脂に対してエネルギーの印加を開始する第２ステップと、
前記エネルギーの印加の開始後、前記第１接近速度よりも大きな第２接近速度にて前記基材と前記成形手段とを相対的に接近させる第３ステップと、
を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の複合光学素子の製造装置は、光学素子の基材にエネルギー硬化型樹脂層を形成する複合光学素子の製造装置であって、
前記基材と成形型との間にエネルギー硬化型樹脂を挟んで前記基材と前記成形型を所望の接近速度にて相対的に接近させる変位手段と、
前記エネルギー硬化型樹脂に対してエネルギーを印加するエネルギー印加手段と、
前記エネルギー印加手段による前記エネルギー硬化型樹脂への前記エネルギーの印加開始後における前記基材と前記成形型の第２接近速度が、前記エネルギーの印加開始前の第１接近速度よりも大きくなるように前記変位手段を制御する速度制御手段と、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光学素子の基材にエネルギー硬化型樹脂層を形成してなる複合光学素子において、硬化収縮に伴うヒケを確実に防止し、高精度の光学面を実現することができる。
【０００９】
また、光学素子の基材にエネルギー硬化型樹脂層を形成してなる複合光学素子において、成形時におけるエネルギー硬化型樹脂層への過負荷を防止して、高精度の光学面を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態について説明を行う前に、本発明の態様について簡単に説明する。
第１の態様は、光学素子の基材にエネルギー硬化型樹脂層を形成してなる複合光学素子の製造技術における成形手段と基材の相対的な接近動作において、エネルギーの印加開始後の最初の第２接近速度が、エネルギーの印加開始直前の第１接近速度よりも速くなるように制御する。
【００１１】
すなわち、エネルギーの印加開始直後は、樹脂の重合が急激に進み、硬化収縮に伴う樹脂の体積減少量が大きい。そのため、本発明の第１の態様では、照射開始後の最初の第２接近動作を照射開始前の第１接近速度よりも速くして、樹脂層のひけを防止する。
【００１２】
第２の態様は、前記第１の態様の複合光学素子の製造技術において、エネルギーの印加開始直後に、一定の接近停止時間を設ける。
樹脂の重合開始に伴う体積収縮の開始は、重合開始に対して僅かなタイムラグがある。そのため、エネルギーの印加開始直後に停止時間を設けることにより、樹脂の圧縮を防止し、樹脂層内部への歪の蓄積や、樹脂外周形状が崩れることを防止できる。
【００１３】
第３の態様は、前記第１または第２の態様の複合光学素子の製造技術において、エネルギーの印加開始後の接近が、断続的な動作となるようにする。
樹脂の体積変化に対して、成形手段と基材の接近距離を完全に一致させることが理想であるが、現実の製造においては、供給した樹脂体積のバラツキや紫外線照度のバラツキがあり、また、成形手段と基材の接近動作を制御する機構の精度にも限界があるため、接近動作の完全なコントロールは困難である。
【００１４】
そのため、断続的な接近動作をさせることにより、体積収縮と接近動作を概ね一致させる。
この第１〜第３の態様の複合光学素子の製造技術により、樹脂層の光学面の精度が向上する。
【００１５】
第４の態様は、前記第３の態様の複合光学素子の製造技術において、エネルギーの印加開始からの経過時間が長いほど、１回の接近動作の所要時間が短くなるようにする。
第５の態様は、前記第３の態様の複合光学素子の製造技術において、エネルギーの印加開始からの経過時間が長いほど、１回の接近動作に伴う接近距離が短くなるようにする。
【００１６】
第６の態様は、前記第３の態様の複合光学素子の製造技術において、エネルギーの印加開始からの経過時間が長いほど、接近動作を停止する時間が長くなるようにする。
第７の態様は、第１〜第３の態様の複合光学素子の製造技術において、エネルギーの印加開始後の接近速度が、徐々に遅くなるようにする。この場合、速度が一定の区間があってもよい。
【００１７】
エネルギーの印加開始直後は樹脂の重合が急激に進むが、時間の経過とともに、重合の進行速度は緩やかになり単位時間当たりの体積収縮量も減少する。
そのため、第４〜第７の態様の複合光学素子の製造技術によれば、単位時間当たりの接近距離を少なくして、樹脂層への過負荷を防止し、内部歪みの発生や蓄積等に起因する複合光学素子の精度低下を防止することが可能になる。
【００１８】
また、第８の態様は、第１〜第７の態様の複合光学素子の製造技術において、エネルギーの印加の開始から終了までの間に所定の期間を設け、この所定の期間を過ぎても接近速度を維持し、その後エネルギーの印加の終了前までにこの接近速度をゼロにする。このとき、接近速度は、第２接近速度であっても良いが、そうでなくても良い。
【００１９】
なお、いずれの態様においても、エネルギーの印加の終了前までに、接近速度はゼロになる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態である複合光学素子の製造方法を実施する成形装置１００の構成の一例を示す概念図であり、図２は、本実施の形態の動作中の成形装置１００の一部を拡大して示す断面図、図３は、本実施の形態の複合光学素子の製造方法にて製造された複合光学素子の構成の一例を示す断面図である。
【００２１】
図４は、本実施の形態の複合光学素子の製造方法および成形装置１００の作用の一例を示す線図である。
図１に例示されるように、本実施の形態の成形装置１００は、昇降装置（図示省略）により上下動自在に保持されている取付部材１０１を備えている。
【００２２】
この取付部材１０１の下面には、複数組の案内部材１０２および案内棒１０３を介して型板１０４が取着されている。型板１０４は、取付部材１０１の中央下面に設けられた型駆動機構１０５と駆動軸１０６とにより上下動自在に保持されている。
【００２３】
この型板１０４の中央下面には成形型１０７が係止されている。型板１０４の下方には貫通孔１０８を有するベース１０９が載置されている。貫通孔１０８の上部には、レンズブランク等の基材１１を載置する段部１１０が設けられている。また、段部１１０の上部には、押さえリング１１２を螺合する螺合部１１３が形成されている。
【００２４】
ベース１０９の貫通孔１０８の下方には、紫外線ランプ１１４が設置されている。紫外線ランプ１１４は、貫通孔１０８の軸方向に沿って、基材１１に対して紫外線１１５（エネルギー）を照射する。そして、前記成形型１０７は貫通孔１０８の軸線と同一軸線上を上下動するように構成されている。
【００２５】
成形型１０７には、所望のレンズ形状を反転させた転写面１０７ａが形成されている。
本実施の形態の場合、型駆動機構１０５は、たとえばステップモータと、当該ステップモータの回転を直線変位に変換するボールねじ等で構成されている。このような構成により、型駆動機構１０５は、駆動軸１０６の上下方向における位置および変位速度が自在に制御可能になっている。
【００２６】
また、型駆動機構１０５は、コンピュータ等からなる成形制御部１２０によって制御される。
成形制御部１２０は制御メモリ１２１を有し、制御メモリ１２１には制御プログラムや制御データが格納されている。この制御プログラムや制御データに基づいて、型駆動機構１０５が制御される。このようにすることで、後述の図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１３、図１４等に例示されるような所定のプロファイルで、駆動軸１０６の軸方向の速度制御が行われる。その結果、駆動軸１０６に支持された成形型１０７の速度制御も、同様のプロファイルで行われる。
【００２７】
また、成形制御部１２０は、紫外線１１５の照射タイミングを制御する機能を備えている。具体的には、成形制御部１２０は成形型１０７の昇降動作と連動して、紫外線ランプ１１４の点灯および消灯を制御する。
【００２８】
以下、本実施の形態の複合光学素子の製造方法および成形装置１００の作用を説明する。
まず、基材１１の成形面１１ａ上に、適量の紫外線硬化型樹脂１２（エネルギー硬化型樹脂）を吐出装置（図示省略）等により吐出する。その後、基材１１を貫通孔１０８の段部１１０に載置し、螺合部１１３に押さえリング１１２を螺合して固定する。
【００２９】
次に、成形型１０７を降下させて、成形型１０７の転写面１０７ａと基材１１の成形面１１ａとを接近させる。両者を近接させることで、転写面１０７ａと紫外線硬化型樹脂１２が接触する。接触後もさらに成形型１０７を降下させ、転写面１０７ａと成形面１１ａとの間に紫外線硬化型樹脂１２を押し広げている。そして、所望の厚みになったところで紫外線ランプ１１４を点灯して、紫外線硬化型樹脂１２に紫外線１１５を照射して硬化させる。
【００３０】
ここで、本実施の形態の場合、成形制御部１２０は、成形型１０７の基材１１に対する相対的な接近速度と、紫外線ランプ１１４による紫外線１１５の照射の開始／停止を、図４に例示されるプロファイルおよびタイミングにて制御する。
【００３１】
本実施形態では、成形型１０７と基材１１上の紫外線硬化型樹脂１２を相対移動させるにあたって、第１接近速度と、第１接近速度よりも大きな第２接近速度を用いて両者を相対移動させている。第１接近速度はエネルギー硬化型樹脂にエネルギーを印加する前の速度で、第２接近速度はエネルギー硬化型樹脂にエネルギーを印加した後の速度である。
【００３２】
第１接近速度は、早送り速度Ｖ１、接触速度Ｖ２及び展延速度Ｖ３のうち、少なくとも１つを含んでいる。また、第２接近速度は硬化開始時速度Ｖ４を含んでいる。
早送り速度Ｖ１は、成形型１０７と基材１１上の紫外線硬化型樹脂１２が所定の間隔になるまで、両者の間隔を相対的に接近させるときの速度である。接触速度Ｖ２は、上記所定の間隔になった後から更に所定の時間が経過するまでの間に、成形型１０７と基材１１上の紫外線硬化型樹脂１２を相対的に接近させるときの速度である。なお、この接触速度Ｖ２となっている間に、成形型１０７と紫外線硬化型樹脂１２が接触する。展延速度Ｖ３は、上記所定の時間の経過後から紫外線硬化型樹脂１２に紫外線が印加されるまでの間に、成形型１０７と基材１１上の紫外線硬化型樹脂１２を相対的に接近させるときの速度である。硬化開始時速度Ｖ４は、紫外線硬化型樹脂１２に紫外線が印加された後に、成形型１０７と基材１１上の紫外線硬化型樹脂１２を相対的に接近させるときの速度である。
【００３３】
本実施形態では、最初は、比較的大きな早送り速度Ｖ１で成形型１０７を基材１１上の紫外線硬化型樹脂１２に接近させる。
そして、成形型１０７と紫外線硬化型樹脂１２の接触の直前の時刻ｔ１において、速度を早送り速度Ｖ１よりも低い接触速度Ｖ２に落とす。続いて接触速度Ｖ２で、成形型１０７の転写面１０７ａを徐々に紫外線硬化型樹脂１２に接近させる。この後、転写面１０７ａと紫外線硬化型樹脂１２の接触が生じる。すなわち、本実施の形態では、この接触速度Ｖ２にて、時刻ｔ１からｔ２までの間に転写面１０７ａを紫外線硬化型樹脂１２に接触させることになる。
【００３４】
そして、時刻ｔ２において、接近速度を接触速度Ｖ２から展延速度Ｖ３に増加させる。この展延速度Ｖ３によって、基材１１の成形面１１ａと成形型１０７の転写面１０７ａの間の空間に、中心部から周辺部に向かって紫外線硬化型樹脂１２を展延させる。
【００３５】
なお、接触速度Ｖ２と展延速度Ｖ３は同じ速度にしてもよい。
そして、この展延速度Ｖ３での接近中の適当な時刻ｔ３において、紫外線ランプ１１４を点灯させる。これにより、基材１１上の紫外線硬化型樹脂１２に対して、下側から紫外線１１５の照射を開始する。
【００３６】
ここで、ｄを成形型１０７の転写面１０７ａの中心と基材１１の成形面１１ａの距離（紫外線硬化型樹脂１２の光軸部での肉厚）、Ｄを複合光学素子１０の光軸部における紫外線硬化型樹脂１２の層の目標肉厚、αを紫外線硬化型樹脂１２の収縮率とする。すると、紫外線ランプ１１４を点灯させるタイミング（時刻ｔ３）は、たとえば、ｄがＤ×（１＋α）に一致するタイミングである。
【００３７】
紫外線１１５の照射が行われると、紫外線硬化型樹脂１２の硬化収縮が始まる。そこで、本実施の形態では、紫外線硬化型樹脂１２の硬化収縮に追随するように、展延速度Ｖ３よりも大きな硬化開始時速度Ｖ４にて、増速期間Ｈの間だけ成形型１０７を基材１１に接近させる。
【００３８】
このように、紫外線硬化型樹脂１２に対する紫外線１１５の照射の初期に展延速度Ｖ３から硬化開始時速度Ｖ４へと、成形型１０７（転写面１０７ａ）と基材１１（成形面１１ａ）を接近させる速度を増加させることで、紫外線硬化型樹脂１２の硬化収縮に起因するヒケの発生が確実に防止される。
【００３９】
その後、硬化収縮が終息する増速期間Ｈの終わりの時刻ｔ４において、成形型１０７の基材１１に対する接近を停止させる。そして、転写面１０７ａと成形面１１ａとの間隔を一定に維持した状態で、紫外線１１５の照射を継続して紫外線硬化型樹脂１２の硬化を進行させる。最後に、時刻ｔ５にて、紫外線１１５の照射を停止する。
【００４０】
このように、本実施形態では、紫外線１１５の照射を停止する前に、硬化開始時速度Ｖ４をゼロにしている。このような制御は、他の実施形態でも同様に行われている。
なお、時刻ｔ４以降においては、成形型１０７と基材１１との距離が、紫外線硬化型樹脂１２の製品厚さ寸法に一致するように、上述のような成形型１０７と基材１１との相対的な変位が制御され、上述のように、硬化開始時速度Ｖ４がゼロになっている。よって、成形型１０７と基材１１との相対的な変位の制御は、成形型１０７と基材１１の少なくとも一方を、紫外線硬化型樹脂１２の硬化収縮に合わせて追随させることで実現できる。
【００４１】
このようにして紫外線硬化型樹脂１２を硬化させた後、成形型１０７を上昇させる。すると、押さえリング１１２により基材１１の位置は固定されているので、成形型１０７の転写面１０７ａと、紫外線硬化型樹脂１２の表面（光学面１２ａ）とは容易に離型される。このとき、紫外線硬化型樹脂１２の表面は、転写面１０７ａの転写形状に硬化したしている。よって、図３に例示されるように成形された複合光学素子１０が得られる。
【００４２】
上述のように、紫外線硬化型樹脂１２に対する紫外線１１５の照射開始直後は、紫外線硬化型樹脂１２の重合が急激に進み、硬化収縮に伴う樹脂の体積減少量が大きい。
そこで、本実施の形態のように、紫外線１１５の照射開始後の最初の接近動作における硬化開始時速度Ｖ４をそれ以前の展延速度Ｖ３よりも速くすることで、紫外線硬化型樹脂１２の表面の硬化収縮に転写面１０７ａが確実に追随するようになる。このように速度を制御することで、基材１１の成形面１１ａに形成される樹脂層のひけを防止することができる。その結果、転写面１０７ａの形状を紫外線硬化型樹脂１２の光学面１２ａに転写する際、その転写精度を向上させることができる。
【００４３】
この結果、高精度な光学面１２ａを有する複合光学素子１０を製造することができる。
（実施の形態２）
図５は、本実施の形態の複合光学素子の製造方法および成形装置１００の作用の変形例を示す線図である。
【００４４】
この図５の変形例では、紫外線１１５の照射開始直後に、一定の接近停止時間Δｔを設けたところが、上述の図４の場合と異なっている。
すなわち、紫外線硬化型樹脂１２の重合開始に伴う体積収縮の開始は、重合開始に対して僅かなタイムラグがある。このため、実際の体積収縮の開始よりも硬化開始時速度Ｖ４への増速がわずかに早まると、紫外線硬化型樹脂１２の圧縮が余分に行われることになる。紫外線硬化型樹脂１２の圧縮が余分に行われると、樹脂層内部に歪が蓄積されることになる。
【００４５】
そのため、図５の変形例では、成形制御部１２０は、紫外線１１５の照射開始の時刻ｔ３の直後に時刻ｔ３ａまで接近停止時間Δｔを設けている。このようにすることにより、本実施形態では、紫外線硬化型樹脂１２の余分な圧縮を防止することができる。
【００４６】
これにより、樹脂層内部への歪の蓄積や、紫外線硬化型樹脂１２の外周形状の崩れ等を防止できる。その結果、成形型１０７の転写面１０７ａの形状を、高精度に紫外線硬化型樹脂１２の光学面１２ａに転写することが可能になる。
【００４７】
（実施の形態３）
図６は、硬化開始時速度Ｖ４の制御の一例を示す図である。すなわち、図６は、上述の実施の形態１（図４）または実施の形態２（図５）における増速期間Ｈを拡大して例示した線図である。
【００４８】
紫外線硬化型樹脂１２に紫外線１１５を照射した場合、紫外線硬化型樹脂１２の体積変化が生じる。この体積変化は樹脂層の厚みの変化となる。そこで、樹脂層の厚みの変化に対して、成形型１０７と基材１１の間隔の変化を完全に一致（追従）させることが理想である。ところが、現実の製造においては、供給した紫外線硬化型樹脂１２の体積のバラツキや紫外線１１５の照度のバラツキがある。これらのバラツキは、１回の成形ごとにおける樹脂の収縮率のばらつきになる。この場合、１回の成形ごとに、硬化開始時速度Ｖ４を微妙に変化させればよい。しかしながら、成形型１０７と基材１１の接近動作を制御する型駆動機構１０５の精度にも限界がある。そのため、成形型１０７と基材１１の間隔変化（接近動作）の完全なコントロールは困難である。
【００４９】
そのため、図６に例示されるように、本実施の形態３では、基材１１に対して成形型１０７が接近する際に、断続的な接近動作をさせている。このようにすることにより、紫外線硬化型樹脂１２の体積収縮と成形型１０７の相対的な接近動作を概ね一致させることができる。
【００５０】
本実施の形態３では、増速期間Ｈにおいて、ほぼ等間隔のタイミング（時間間隔）で、硬化開始時速度Ｖ４による接近と停止を交互に行っている。これにより、型駆動機構１０５の制御精度を必要以上に高精度化することなく、紫外線硬化型樹脂１２の体積収縮に対して、成形型１０７の相対的な接近動作を概ね追従させることが可能になる。
【００５１】
（実施の形態４）
実施の形態４は、実施の形態３の変形例である。図７（a）は実施の形態４を示す図であって、異なる間隔のタイミングで、硬化開始時速度Ｖ４による接近と停止を交互に行っている。すなわち、成形制御部１２０が、紫外線１１５の照射開始（時刻ｔ３）からの経過時間が長いほど、１回の接近動作の継続時間（接近動作時間Ｈ１）が短くなるように、型駆動機構１０５を制御する例である。なお、本実施形態では、接近動作の停止時間（接近動作停止時間Ｈ２）は一定である。
【００５２】
すなわち、本実施形態においても、接近動作停止時間Ｈ２を挟んで接近と停止が反復される。ただし、本実施形態では、硬化開始時速度Ｖ４による接近動作時間Ｈ１は、時刻ｔ３からの時間経過とともに漸減する。
【００５３】
この点について説明する。紫外線１１５の照射開始直後は紫外線硬化型樹脂１２における重合が急激に進むが、時間の経過とともに、重合の進行速度は緩やかになる。また、単位時間当たりの体積収縮量も、時間の経過とともに減少する。そのため、紫外線硬化型樹脂１２の樹脂層への負荷が過負荷となる（樹脂層に余分な圧縮が生じる）と、樹脂層の内部に歪みが発生し、その歪みが蓄積される。そこで、本実施の形態４では、１回当たりの接近動作時間Ｈ１を短くして（すなわち単位時間当たりの接近距離を少なくして）、紫外線硬化型樹脂１２の樹脂層への負荷が過負荷となること（樹脂層に余分な圧縮が生じること）を防止している。
【００５４】
これにより、紫外線硬化型樹脂１２の樹脂層の内部に歪みが発生すること等を確実に防止できる。その結果、高精度の（すなわち、転写面１０７ａが正確に転写された）光学面１２ａを有する複合光学素子１０を得ることができる。
【００５５】
（実施の形態５）
実施の形態５として、実施の形態３の別の変形例を示す。実施の形態５は、成形制御部１２０が、紫外線１１５の照射開始（時刻ｔ３）からの経過時間が長いほど、成形型１０７の基材１１に対する１回の接近動作に伴う接近距離が短くなるように、型駆動機構１０５を制御する例である。
【００５６】
これは、上述の実施の形態４と等価な関係である。
従って、本実施の形態５の場合には、単位時間当たりの接近距離を少なくして（すなわち接近動作時間Ｈ１を短くして）、紫外線硬化型樹脂１２の樹脂層への負荷が過負荷となることを防止することができる。
【００５７】
（実施の形態６）
実施の形態６は、実施の形態３の更に別の変形例である。図７（ｂ）は実施の形態６を示す図であって、異なる間隔のタイミングで、硬化開始時速度Ｖ４による接近と停止を交互に行っている。すなわち、成形制御部１２０が、紫外線１１５の照射開始（時刻ｔ３）からの経過時間が長いほど、１回の接近動作停止時間Ｈ２が長くなるように、型駆動機構１０５を制御する例である。なお、本実施形態では、接近動作時間Ｈ１は一定である。
【００５８】
これにより、転写面１０７ａと成形面１１ａの間における紫外線硬化型樹脂１２の層への過負荷を防止することができる。
なお、図７（ｃ）に示すように、実施の形態４と本実施形態を組み合わせてもよい。すなわち、接近動作時間Ｈ１と接近動作停止時間Ｈ２を共に、時間の経過と共に変化させても良い。
【００５９】
（実施の形態７）
次に、実施の形態７として、実施の形態３の更に別の変形例を示す。実施の形態７は、成形制御部１２０が、紫外線１１５の照射開始後の成形型１０７の基材１１に対する接近速度（硬化開始時速度Ｖ４）が、徐々に遅くなるように、型駆動機構１０５を制御する例である。なお、増速期間Ｈにおいて、硬化開始時速度Ｖ４が一定の期間があってもよい。
【００６０】
すなわち、図８は、上述の図４または図５における増速期間Ｈにおいて、成形制御部１２０が、紫外線１１５の照射開始（時刻ｔ３）からの時間の経過とともに硬化開始時速度Ｖ４が連続的に滑らかに減少するように制御する例である。
【００６１】
また、図９は、硬化開始時速度Ｖ４を断続的に変化させる場合において、硬化開始時速度Ｖ４が、紫外線１１５の照射開始（時刻ｔ３）からの時間の経過とともに段階的に減少するように、型駆動機構１０５を制御する例を示している。
【００６２】
上述のように、紫外線１１５の照射開始（時刻ｔ３）からの時間の経過とともに、紫外線硬化型樹脂１２における重合の進行速度が緩やかになる。また、紫外線硬化型樹脂１２における単位時間当たりの体積収縮量も減少する。そこで、実施の形態７では、成形型１０７の基材１１に対する単位時間当たりの接近距離を少なくして、紫外線硬化型樹脂１２の体積収縮に成形型１０７を追従させるようにしている。このようにすることで、紫外線硬化型樹脂１２の樹脂層への負荷が過負荷となることを防止しすることができる。その結果、高精度の光学面１２ａを有する複合光学素子１０を製造することができる。
【００６３】
（実施の形態８）
図１０は、本発明の成形装置１００の他の実施の形態を示す概念図である。
この実施の形態８の場合には、成形型１０７−１と基材２１の上下の位置関係が、上述の図１に例示された実施の形態１の場合と逆になっている。
【００６４】
すなわち、この実施の形態８では、成形型１０７−１の凹形状の転写面１０７−１ａを上向きの姿勢で駆動軸１０６に支持させ、当該転写面１０７−１ａに紫外線硬化型樹脂１２を供給する。
【００６５】
そして、凸レンズ形状の基材２１に対して成形型１０７−１を相対的に接近させ、基材２１の成形面２１ａと転写面１０７−１ａとの間の空間に、紫外線硬化型樹脂１２を展延させる。その後、紫外線ランプ１１４から基材２１を介して、紫外線１１５を紫外線硬化型樹脂１２に照射する。このようにすることにより、紫外線硬化型樹脂１２を所望の形状に成形するものである。
【００６６】
これにより、図１１に例示されるように、基材２１の成形面２１ａに、転写面１０７−１ａの形状の光学面１２ｂが形成される。このようにして、紫外線硬化型樹脂１２の樹脂層（光学面１２ｂ）が被着形成された複合光学素子２０を製造することができる。
【００６７】
この場合にも、上述の実施の形態１〜実施の形態７のように、基材２１に対する成形型１０７−１の接近速度を、早送り速度Ｖ１〜硬化開始時速度Ｖ４のように制御すればよい。このようにすることで、紫外線硬化型樹脂１２の硬化収縮等に影響されることなく、転写面１０７−１ａの形状が正確に転写された光学面１２ｂを紫外線硬化型樹脂１２に形成することができる。その結果、高精度の光学面１２ｂを有する複合光学素子２０を得ることができる。
【００６８】
（実施の形態９）
上記の実施形態では、基材１１がレンズで、転写面１０７ａが所望のレンズ形状を反転させた面であった。これに対して、本実施形態では図１２に示すように、基材３１が平行平面に研磨されたガラス板で、転写面２０７ａが微細凹凸構造を有している。このような違いはあるが、基本的には図１に示す成形装置１００を使って複合光学素子３０の成形が行われる。
【００６９】
まず、図１２（ａ）に示すように、基材３１の成形面３１ａ上に、適量の紫外線硬化型樹脂１２（エネルギー硬化型樹脂）を吐出装置（図示省略）等により吐出する。続いて、図１２（ｂ）に示すように、成形型２０７を降下させて、成形型２０７の転写面２０７ａと基材３１の成形面３１ａとを接近させる。両者を近接させることで、転写面２０７ａと紫外線硬化型樹脂１２が接触する。接触後もさらに成形型２０７を降下させ、図１２（ｃ）に示すように、転写面２０７ａと成形面３１ａとの間に紫外線硬化型樹脂１２を押し広げる。そして、所望の厚みになったところで紫外線ランプ（図示せず）を点灯して、紫外線硬化型樹脂１２に紫外線を照射して硬化させる。その後、図１２（ｄ）に示すように、成形型２０７から紫外線硬化型樹脂１２を離型し、基材３１と紫外線硬化型樹脂１２からなる複合光学素子３０が得られる。
【００７０】
成形制御部１２０は、成形型２０７の基材３１に対する相対的な接近速度と、紫外線ランプ１１４による紫外線１１５の照射の開始／停止を、図５と同じようなプロファイルおよびタイミングにて制御する。ただし、図１３に示すように、紫外線ランプ１１４の点灯から（時刻ｔ３）消灯（時刻ｔ５）までの制御が異なる。
【００７１】
本実施形態における硬化開始時速度Ｖ４と紫外線の照射の開始／停止は、図１３に例示されるプロファイルおよびタイミングにて実施する。具体的には、硬化収縮が終息する増速期間Ｈの終わりの時刻ｔ４を経過後も、硬化開始時速度Ｖ４で成形型１０７と基材１１を接近させる。時刻ｔ４前後の樹脂の状態は、圧力を加えると変形する程度まで固化が進んでいる（半硬化状態）。そのため、時刻ｔ４の経過後も硬化開始時速度Ｖ４を維持することで、成形型２０７の転写面２０７ａを、半硬化状態の紫外線硬化型樹脂１２の樹脂層に押し付けることになる。これにより、樹脂層に対して加圧力が発生する。そのため、より確実に、転写面２０７ａの形状を紫外線硬化型樹脂１２の光学面１２ａに転写することができる。
【００７２】
特に、本実施形態における転写面２０７ａは、樹脂の充填性の悪い微細凹凸構造を有している。しかしながら、本実施形態に寄れば、転写面の形状反転性が良好となるので、その転写精度を向上させることができる。
【００７３】
本実施形態で用いた成形型２０７の転写面２０７ａには、鋸歯形状の微細凹凸構造が形成されている。この微細凹凸構造は中心側が凸形状で、凹凸は同心円状に形成されている。具体的には、機械加工により平面上に格子高さ２〜１５μｍ、格子幅３〜５０μｍの形状を形成している。なお、微細凹凸構造は、矩形形状であっても、同心円状でなくても、ランダムな形状であっても良い。
【００７４】
（実施の形態１０）
本実施形態も実施の形態９と同様に、基材が平行平面に研磨されたガラス板で、転写面が微細凹凸構造を有している。転写面の微細凹凸構造が、四角錐の規則的な集まりである点で実施の形態９と異なる。また、紫外線ランプ１１４の点灯から（時刻ｔ３）消灯（時刻ｔ５）までの制御が異なる。
【００７５】
本実施形態における硬化開始時速度Ｖ４と紫外線の照射の開始／停止は、図１４に例示されるプロファイルおよびタイミングにて実施する。具体的には、硬化収縮が終息する増速期間Ｈの終わりの時刻ｔ４になる前に、接近動作を一旦停止する。そして、時刻ｔ４の直前から再び接近動作を開始し、硬化収縮が終息する増速期間Ｈの終わりの時刻ｔ４を経過後も、硬化開始時速度Ｖ４で成形型１０７と基材１１を接近させる。なお、時刻ｔ４をまたぐ接近動作の速度は、硬化開始時速度Ｖ４と同じである必要はない。
【００７６】
上述のように、時刻ｔ４前後の樹脂の状態は、圧力を加えると変形する程度まで固化が進んでいる（半硬化状態）。この状態で硬化開始時速度Ｖ４を維持することにより、樹脂層に対して加圧力が発生する。そのため、より確実に、転写面の形状を紫外線硬化型樹脂１２の光学面１２ａに転写することができる。これにより、複合光学素子４０が得られる。
【００７７】
本実施形態で用いる成形型の転写面３０７ａの構造は、図１５（ａ）に示すように、微細な四角錐の周期構造となっている。この構造は、石英基板上に電子ビームによってレジストパターンを形成した後、このレジストパターンをエッチングすることで形成することができる。更に、ニッケル電鋳法により、微細構造の反転形状（四角錐の規則的な孔）を有する転写面３０７ａが得られる。本実施形態では、転写面３０７ａの微細構造のピッチｐは１５０ｎｍで、深さｈは２００ｎｍである。
【００７８】
図１５（ｂ）に示すように、複合光学素子４０は、基材４１の成形面４１ａ上に、紫外線硬化型樹脂１２が形成されている。そして、この紫外線硬化型樹脂１２の表面には、四角錐の規則的な微細凹凸構造を持つ光学面１２ａが形成されている。光学面１２ａの一部を拡大したものが図１５（ｃ）である。図１５（ｃ）に示された構造は、反射防止として機能する。なお、反射防止として機能させる場合、周期構造である必要はない。
【００７９】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施の形態である複合光学素子の製造方法を実施する成形装置の構成の一例を示す概念図である。
【図２】本発明の一実施の形態である動作中の成形装置の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態である複合光学素子の製造方法にて製造された複合光学素子の構成の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態である複合光学素子の製造方法および成形装置の作用の一例を示す線図である。
【図５】本発明の一実施の形態である複合光学素子の製造方法および成形装置の作用の変形例を示す線図である。
【図６】図４または図５における増速期間Ｈを拡大して例示した線図である。
【図７】図４または図５における増速期間Ｈを拡大して例示した線図である。
【図８】図４または図５における増速期間Ｈを拡大して例示した線図である。
【図９】図４または図５における増速期間Ｈを拡大して例示した線図である。
【図１０】本発明の成形装置の他の実施の形態を示す概念図である。
【図１１】本発明の一実施の形態である複合光学素子の製造方法にて製造された複合光学素子の構成の変形例を示す断面図である。
【図１２】本発明の一実施の形態である複合光学素子の製造方法を示す図であって、（ａ）紫外線硬化型樹脂を吐出した状態、（ｂ）転写面と紫外線硬化型樹脂が接触した状態、（ｃ）紫外線硬化型樹脂を押し広げ他状態、（ｄ）複合光学素子が得られた状態を示す図である。
【図１３】図５における増速期間Ｈを拡大して例示した線図である。
【図１４】図５における増速期間Ｈを拡大して例示した線図である。
【図１５】本発明の一実施の形態である複合光学素子の製造方法を説明する図であって、（ａ）転写面３０７aの形状を示す図、（ｂ）複合光学素子を示す図、（ｃ）光学面１２ａの一部を拡大した図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０  複合光学素子
１１  基材
１１ａ  成形面
１２  紫外線硬化型樹脂
１２ａ  光学面
１２ｂ  光学面
２０  複合光学素子
２１  基材
２１ａ  成形面
３０  複合光学素子
３１  基材
３１ａ  成形面
４０  複合光学素子
４１  基材
４１ａ  成形面
１００  成形装置
１０１  取付部材
１０２  案内部材
１０３  案内棒
１０４  型板
１０５  型駆動機構
１０６  駆動軸
１０７  成形型
１０７−１  成形型
１０７−１ａ  転写面
１０７ａ  転写面
１０８  貫通孔
１０９  ベース
１１０  段部
１１２  押さえリング
１１３  螺合部
１１４  紫外線ランプ
１１５  紫外線
１２０  成形制御部
１２１  制御メモリ
２０７  成形型
２０７ａ  転写面
３０７ａ  転写面
Ｈ  増速期間
Ｈ１  接近動作時間
Ｈ２  接近動作停止時間
Ｖ１  早送り速度
Ｖ２  接触速度
Ｖ３  展延速度
Ｖ４  硬化開始時速度
Δｔ  接近停止時間
【図１】
2008175905.tif 000003
【図２】
2008175905.tif 000004
【図３】
2008175905.tif 000005
【図４】
2008175905.tif 000006
【図５】
2008175905.tif 000007
【図６】
2008175905.tif 000008
【図７】
2008175905.tif 000009
【図８】
2008175905.tif 000010
【図９】
2008175905.tif 000011
【図１０】
2008175905.tif 000012
【図１１】
2008175905.tif 000013
【図１２】
2008175905.tif 000014
【図１３】
2008175905.tif 000015
【図１４】
2008175905.tif 000016
【図１５】
2008175905.tif 000017