(57)【要約】      （修正有）【課題】光学レンズの光学面に設けられた複数の段差を正確な形状で形成するとともに、良好な離型性をも実現する成形方法を提供する。【解決手段】光学レンズ射出成形するに於いて、金型１の光学レンズの外周部に相当する箇所に、抜きテーパ２０ｂを設けた金型１を使用する。さらに、成形材料は無機粒子を分散された溶融状態の樹脂材料を用いて、金型１に充填させて光学面に設けられた複数の段差１０ｂを正確な形状に形成された光学レンズを成形する。【選択図】図１
2008119830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学面に複数の段差を有する光学レンズを成形する光学レンズの成形方法であって、
前記光学レンズの外周部に相当する箇所に抜きテーパを設けた金型を使用し、且つ無機粒子を分散された溶融状態の樹脂材料を前記金型に充填させて前記光学レンズを成形することを特徴とする光学レンズの成形方法。
【請求項２】
前記段差は、光軸を中心とした輪帯状のパターンである回折構造における段差であることを特徴とする請求項１に記載の光学レンズの成形方法。
【請求項３】
前記光学レンズは、光ディスク用ピックアップレンズであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学レンズの成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融状態の樹脂材料を金型に充填させて光学レンズを成形する光学レンズの成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学レンズとして軽量のプラスチックレンズが用いられており、プラスチックレンズを採用した光ピックアップ装置やカメラ等の光学機器が多く見受けられる。
【０００３】
このプラスチックレンズには色々な構造のものがあり、例えば光軸を中心とした輪帯状のパターンである回折構造等、光学面に複数の段差を有するプラスチックレンズがある（特許文献１参照）。
【０００４】
図６（ａ）は光学面に複数の段差を有するプラスチックレンズの一例を示した説明図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＡ領域の拡大図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）で示される複数の段差１００１は非常に微細な構造であり、回折効率等、プラスチックレンズ１０００の性能に多大な影響を与える。従ってプラスチックレンズ１０００を製造する際に段差１００１が正常な形状になるよう留意する必要がある。
【０００５】
通常、プラスチックレンズは溶融状態の樹脂材料を金型に充填させて成形することにより製造される。図６（ｃ）に光学レンズ射出成形用の金型２０００の一例を示す。溶融状態の樹脂材料はキャビティ２００３に充填され、プラスチックレンズの光学面２００１ａは入子２００１により成形され、プラスチックレンズの光学面以外の部分２００２ａは入子２００１の外周に位置する型板２００２により成形される。複数の段差を有する光学面２００１ａは厳密に曲率や形状等が設定されているため、光学面２００１ａに対しては高精度且つ高転写性の成形処理が必要になってくる。そこで、キャビティ２００３内の光学面２００１ａにおける熱が入子２００１に吸収され、光学面２００１ａにおける転写性が低下することを防止するため、入子２００１を熱伝導率の低い、例えばセラミックス（熱伝導率が１．７〜３．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）のもの）などを使用し、入子２００１の外周に位置する型板２００２を入子２００１より熱伝導率が高い、例えば熱間ダイス鋼（熱伝導率は３０．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）のもの）などを使用している。
【特許文献１】特開２００２−２９８４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図６（ｃ）で示すような金型２０００によりプラスチックレンズを成形するわけであるが、金型２０００のキャビティ２００３に充填される樹脂材料の熱収縮率が高いと、成形される際にプラスチックレンズが図６（ｃ）に示すＢ方向に収縮してしまう。その結果光学面２００１ａにおける段差の形状が正確な形状にならない。
【０００７】
また熱収縮率の低い樹脂材料を使用してプラスチックレンズを成形しようとする場合、プラスチックレンズの外周部に相当する箇所２００２ｂに抜きテーパが設置されていないと成形されたプラスチックレンズが金型２０００から離れず、離型性が好ましくない。
【０００８】
従って、本発明の目的は、光学面に設けられた複数の段差を正確な形状で形成するとともに、良好な離型性を実現する光学レンズの成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく、本発明に係る光学レンズの成形方法は、
光学面に複数の段差を有する光学レンズを成形する光学レンズの成形方法であって、
前記光学レンズの外周部に相当する箇所に抜きテーパを設けた金型を使用し、且つ無機粒子を分散された溶融状態の樹脂材料を前記金型に充填させて前記光学レンズを成形することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る光学レンズの成形方法によれば、光学面に設けられた複数の段差を正確な形状で形成でき、且つ良好な離型性を実現出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る光学レンズの成形方法を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は金型１の構成を示す図、図２は金型１の型開きを示す図、図３は可動入子１０によりプラスチックレンズ（光学レンズ）１００を突き出した状態を示す図である。
【００１３】
図１に示す金型１はプラスチックレンズ１００を製造するものであり、図１は金型１のうち代表的な部分を示している。光学面１０ａに対しては高精度且つ高転写性の成形処理が必要になるため、熱伝導率が低い可動入子１０により成形され、光学面３０ａに対しては熱伝導率が低い固定入子３０により成形される。可動入子１０の外周面には可動型板２０が設置されており、光学面１０ａ以外のプラスチックレンズ部分２０ａは可動型板２０により成形される。固定入子３０も同様に外周面に固定型板４０が設置されている。金型１が開く際は、固定入子３０及び固定金型４０に対して可動入子１０及び可動型板２０が移動する構造になっている。なお、可動入子１０及び固定入子３０は、熱伝導性が低いセラミックス（熱伝導率が１．７〜３．０Ｗ／（ｍ・Ｋ））で形成され、可動型板２０及び固定型板４０は、可動入子１０等より熱伝導率が高い熱間ダイス鋼（熱伝導率は３０．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）のもの）で形成されている。
【００１４】
次に金型１によりプラスチックレンズ１００を成形する方法を図１〜図３を用いて説明する。まず図１で示すように可動型板２０と固定型板４０が接触する位置で溶融状態の樹脂材料がキャビティ５０に充填される。樹脂材料の充填はランナー６０を経路として実行される。充填された樹脂材料がある程度冷却されると、図２に示すように矢印方向に可動入子１０と可動型板２０が固定入子３０及び固定金型４０に対して移動し金型１が開く。金型１が開いた状態ではプラスチックレンズ１００は可動入子１０と可動型板２０に着いている。その後、図３で示すように、可動型板２０に対して可動入子１０が矢印方向に移動し、プラスチックレンズ１００を突き出し離型させる。
【００１５】
図１〜図３で説明した金型１により成形されるプラスチックレンズ１００は、光学面１０ａに複数の段差１０ｂ（図１参照）を有している。この段差１０ｂは光軸を中心とした輪帯状のパターンである回折構造における段差であり、その断面が鋸歯状となっている。つまり図１〜図３で説明した金型１により成形されるプラスチックレンズ１００の一例として、いわゆる回折レンズが考えられる。
【００１６】
複数の段差１０ｂは非常に微細な構造である。複数の段差１０ｂは回折効率等、プラスチックレンズ１００の性能に多大な影響を与えるため、プラスチックレンズ１００を成形する際に段差１０ｂを正確な形状にする必要がある。そこで無機粒子を分散させた樹脂材料を使用してプラスチックレンズ１００を成形する。無機粒子を分散させた樹脂材料を使用することによりプラスチックレンズ１００の熱収縮が低減され、段差１０ｂを正常な形状にすることができる。
【００１７】
本発明で用いることのできる無機粒子としては以下のものが挙げられる。
【００１８】
例えば、フッ化バリウム、ダイアモンド、炭酸カルシウム、フッ化カルシウム、臭化セシウム、臭化セシウム、沃化セシウム、臭化カリウム、塩化カリウム、フッ化カリウム、沃化カリウム、リン酸チタンカリウム、ホウ酸リチウム、フッ化リチウム、沃素酸リチウム、アルミン酸リチウム、臭化ナトリウム、塩化ナトリウム、フッ化ナトリウム、沃化ナトリウム、石英、硫化亜鉛等である。
【００１９】
また、無機粒子として酸化物微粒子も挙げられる。より具体的には、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ベリリウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化鉛等である。
【００２０】
さらに無機粒子として複合金属化合物も挙げられる。より具体的には、例えば、ＬｉＮｂＯ3、ＰＬＺＴ〔（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3〕、ＬｉＡｌＳｉＯ4、Ｓｃ2Ｗ3Ｏ12、ＰｂＴｉＯ3、Ｌｕ2Ｗ3Ｏ12、ＺｒＷ2Ｏ8、ＡｌＰＯ4等である。
【００２１】
これらの無機粒子は２種類以上の粒子を併用しても良く、また同一粒子内にこれらの中から２種類以上の成分が存在しても良い。またレンズの光線透過率を損なわないようにするために、これらの無機粒子の平均粒径は４０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
ところで、無機粒子を分散させた樹脂材料を充填してプラスチックレンズ１００を成形しようとすると、熱収縮率が低いためプラスチックレンズ１００が金型１における可動入子１０や可動型板２０から離れにくく、離型性が好ましくない。そこで、図１に示すように、プラスチックレンズ１００の外周部に相当する箇所に抜きテーパ２０ｂを設ける。このようにすることにより無機粒子を分散させた樹脂材料を充填してプラスチックレンズ１００を成形しても良好な離型性を実現することが出来る。離型性の観点で抜きテーパ２０ｂの角度α（図１におけるαは水平線に対する抜きテーパ２０ｂの傾き）は０．５〜５°であることが好ましい。
【００２３】
本発明に係る光学レンズの成形方法は光学面に複数の段差を有するプラスチックレンズ（光学レンズ）の成形に適用されるものであり、成形されるプラスチックレンズの構造は色々な構造のものが考えられる。図１で示した構造のプラスチックレンズの他、例えば図４（ａ）〜（ｄ）に示すような構造（光学面に複数の段差を有する構造）のプラスチックレンズが考えられる。
【００２４】
図４（ａ）に示すプラスチックレンズ１００は、両面非球面の単玉光学素子であり、その一方の光学面上に、該光学面を通過する所定の光に対して予め定められた光路差を付与する光路差付与構造１０１を有している。光路差付与構造１０１は、光学面が光軸２００を中心とした３つの輪帯状レンズ面１０１Ａ〜１０１Ｃにより構成され、該３つの輪帯状レンズ面１０１Ａ〜１０１Ｃのうち隣り合う輪帯状レンズ面は異なる屈折力を有している。
【００２５】
図４（ｂ）に示すプラスチックレンズ１００の光路差付与構造１０２は、光軸２００を中心とした位相差を生じる複数の輪帯状凹部１０２Ａを同心円状に有している。輪帯状凹部１０２Ａは、光学面１０３のうちの光軸２００を中心とした一方の面（図４（ｂ）における光軸２００を中心に上下の光学面）に５つずつ形成されている。また、隣り合う輪帯状凹部１０２Ａどうしは、連続して一体になっており、各輪帯状凹部１０２Ａ全体としての断面が階段状となっている。図４（ｂ）に示すプラスチックレンズ１０ｂはいわゆる位相差レンズである。
【００２６】
なお、図４（ｂ）では輪帯状凹部１０２Ａを同心円状に有しているとしたが、図４（ｃ）に示すように、図４（ａ）の輪帯状レンズ面１０１Ａ上に輪帯状凸部１０４Ａを有したプラスチックレンズ１００としても良い。
【００２７】
図４（ｄ）に示すプラスチックレンズ１００の光路差付与構造１０３は、光軸２００を中心とした複数の回折輪帯１０３Ａからなり、複数の回折輪帯１０３Ａの断面が鋸歯状となっている。
【００２８】
なお、図４（ｄ）に示すプラスチックレンズ１００は、例えば、図５（ａ）に示すように図４（ｄ）と同様の光路差付与構造１０３を有するホログラム光学素子３００とプラスチックレンズ４００とで別体の構成としても良い。この場合、ホログラム光学素子３００は平板状の光学素子を使用して、該光学素子のプラスチックレンズ４００の面に光路差付与構造３００Ａを設ける。ホログラム光学素子３００における複数の段差を正確な形状として形成するため、図５（ｂ）に示すようにホログラム光学素子３００を光学レンズと同様に図１〜図３で説明した成形方法で形成しても良い。
【００２９】
なお、図１〜図４で説明したプラスチックレンズ１００は、例えば光ディスク用ピックアップレンズとして使用される。光ディスク用ピックアップレンズが使用される光ピックアップ装置は、例えばＣＤ、現行ＤＶＤ、次世代ＤＶＤの３種の光情報記録媒体について情報の再生、記録を行なうものである。
【００３０】
以上、図面を用いて説明したように無機粒子を分散させた樹脂材料を用いて光学レンズを成形することにより、光学レンズの熱収縮が低減され、光学面に設置された複数の段差を正常な形状にすることができる。また、光学レンズの外周部に相当する箇所に抜きテーパを設けた金型を使用することにより無機粒子を分散させた樹脂材料を充填して光学レンズを成形しても良好な離型性を実現することが出来る。
【００３１】
なお、本発明は当該実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】金型（光学レンズ射出成形用金型）１の構成を示す図である。
【図２】金型１の型開きを示す図である。
【図３】可動入子１０によりプラスチックレンズ（光学レンズ）１００を突き出した状態を示す図である。
【図４】光学面に複数の段差を有するプラスチックレンズの種類を示した説明図である。
【図５】ホログラム光学素子３００とプラスチックレンズ４００により構成された光学系の説明図である。
【図６】従来のプラスチックレンズ及び光学レンズ射出成形用金型に関する説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  金型
１０  可動入子
１０ｂ  段差
２０  可動型板
２０ｂ  抜きテーパ
３０  固定入子
４０  固定型板
５０  キャビティ
６０  ランナー
１００  プラスチックレンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008119830.tif 000005
【図４】
2008119830.tif 000006
【図５】
2008119830.tif 000007
【図６】
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