(57)【要約】【課題】型開きに際して成形品の回折構造に形状不良が生じにくい回折レンズ等の光学素子の製造方法を提供すること。【解決手段】可動型１４の光学面１４ａに嵌め込まれたプラスチックレンズＰＬは、その周囲のフランジ部分ＰＬａが突き出しピン１６によって外方向に押し出された結果として、光学面１４ａに対してわずかに離間した初期離型状態となっている。このように、初期型開きの直後に可動型１４に対してプラスチックレンズＰＬを初期離型させることで、プラスチックレンズＰＬが冷却されて収縮した場合にも、プラスチックレンズＰＬに形成された回折レンズ面ＰＬｂと、可動型１４の光学面１４ａに形成された回折パターンとが接触することを完全に回避することができる。【選択図】  図６
2004314545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１型部材と当該第１型部材に対向する第２型部材とによって形成されたキャビティ中に樹脂を充填する工程と、
前記キャビティ中の樹脂が所定以上に固化した段階で、前記第１型部材を前記第２型部材に対して相対的に離間させて型開きを行う工程と、
前記型開きの工程後に、前記第１型部材側に光学面を避けて設けた突き出し部材を突起させることにより、前記キャビティ中の樹脂から得た成形品を前記第１型部材の成形面から離型させる工程と、
離型された前記成形品を前記第１型部材に近接した状態で一旦保持する工程とを備える光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１型部材の光学面には、微細パターンが設けられていることを特徴とする請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記成形品を前記第１型部材の光学面から離型させる際における前記突き出し部材の突き出し量は、前記微細パターンの凹凸量以上であることを特徴とする請求項２記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
離型された前記成形品は、前記第１型部材に浅く嵌合した状態で当該第１型部材に近接して保持されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記成形品を前記第１型部材の光学面から離型させる際における前記突き出し部材の突き出し量は、前記第１型部材の成形面において当該突き出し部材の突き出し方向に一様に又は連続的に延在する部位の当該突き出し方向に関する最大長さより小さいことを特徴とする請求項４記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記離型の工程後又は工程中に、前記第１型部材を前記第２型部材からさらに離間させて追加型開きを行う工程をさらに備えることを特徴とする請求項５記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記追加型開きの工程の後に、前記突き出し部材をさらに突起させることにより、前記成形品を前記第１型部材の光学面からさらに離間させる追加離型を行う工程をさらに備え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。
【請求項８】
離型された前記成形品は、前記突き出し部材の支持によって前記第１型部材から分離した状態で近接して保持されることを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか一項記載の光学素子の製造方法。
【請求項９】
前記型開きの工程における型開き距離は、前記成形品を前記第１型部材の光学面から離型させる際における前記突き出し部材の突き出し量より大きいことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項記載の光学素子の製造方法。
【請求項１０】
前記第１型部材は、可動型であり、前記第２型部材は、固定型であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項記載の光学素子の製造方法。
【請求項１１】
光学面を設けた成形面を有する第１型部材と、
前記第１型部材に対向して配置される第２型部材と、
前記第１及び第２型部材によって形成されたキャビティ中に樹脂を充填する樹脂供給手段と、
前記第１型部材側に光学面を避けて設けられており、前記第１型部材の内面側に突起可能な突き出し部材と、
前記第１及び第２型部材を相対的に開閉動作させる開閉機構と、
前記突き出し部材を動作させる進退機構と、
前記キャビティ中の樹脂が所定以上に固化した段階で、前記開閉機構を動作させて、前記第１型部材を前記第２型部材に対して相対的に離間させて型開きを行うとともに、当該型開きの後に、前記進退機構を動作させて前記突き出し部材を突起させることにより、前記キャビティ中の樹脂から得た成形品を前記第１型部材の光学面から離型させ、離型された前記成形品を前記第１型部材に近接した状態で一旦保持させる制御装置と
を備える光学素子の製造装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項記載の光学素子の製造方法により形成したことを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、回折パターン等の微細パターンを有するプラスチック製の光学素子の製造方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック製の回折レンズの製造装置として、型開き状態において成形品である回折レンズが残る可動金型側に回折構造に対応する型面を設けるとともに、この可動金型に回折レンズを離型するための突き出し機構を設けたものがある。そして、このような製造装置では、この突き出し機構の端面を、回折レンズの回折構造に対応する型面すなわち光学面そのものとしている。これにより、この可動金型から回折レンズを離型する際に、その回折構造の部分を介して成形品が確実に押し出される（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２００６５２号公報
【特許文献２】
特開２００２−２００６５４号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような製造装置では、▲１▼型開き時に可動側金型内で微小に成形品が離型（１μｍくらい）する場合がある。この状態で成形品が冷却収縮して、成形品のエッジが金型の回折エッジと干渉して変形する現象が生じる。
【０００４】
▲２▼さらに、成形品の回折エッジが金型の回折エッジとずれた状態で成形品を押し出し離型することで、回折エッジが変形する現象も生じる。
【０００５】
上記▲１▼や▲２▼の現象が原因となって、成形品の回折エッジが数μｍオーダで異常に変形して回折レンズの光学性能を劣化させる場合があった。
【０００６】
そこで、本発明は、型開き及び離型に際して成形品の回折構造などの微細パターンに形状不良が生じにくい光学素子の製造方法及び装置、並びにかかる方法等によって製造される光学素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る光学素子の製造方法は、第１型部材と当該第１型部材に対向する第２型部材とによって形成されたキャビティ中に樹脂を充填する工程と、前記キャビティ中の樹脂が所定以上に固化した段階で、前記第１型部材を前記第２型部材に対して相対的に離間させて型開きを行う工程と、前記型開きの工程後に、前記第１型部材側に光学面を避けて設けた突き出し部材を突起させることにより、前記キャビティ中の樹脂から得た成形品を前記第１型部材の光学面から離型させる工程と、離型された前記成形品を前記第１型部材に近接した状態で保持する工程とを備える。
【０００８】
上記製造方法では、成形品を前記第１型部材の光学面から離型させるための突き出し部材が前記第１型部材側に光学面を避けて設けられているので、成形品の光学面が離型によって損傷を受けることを防止できる。つまり、離型に際して成形品の光学面と突き出し部材とが直接接触しないので、成形品の光学面が突き出し部材との再当りによって形状不良となることを回避でき、成形品の光学特性が劣化することを防止できる。また、離型された前記成形品を前記第１型部材に近接した状態で一旦保持するので、離型後所望のタイミングで成形品から延びるスプルー等を確実にチャックすることができる。よって、突き出し部材による離型に際して成形品が落下することを簡易・確実に防止することができる。その後は、通常の場合、さらに追加の型開きを行った後、追加の離型を行う。
【０００９】
なお、上記型開きの工程で第１及び第２型部材を離間させる距離は、成形品が第１型部材から確実に離型できるように一定以上の幅を有する必要があるが、あまり大きくすると離型までの時間が長くなるため、成形品の収縮量が大きくなるので、成形品の収縮による変形を小さくするように、この距離を小さく設定することが望ましい。
【００１０】
また、上記製造方法の具体的な態様では、前記第１型部材の光学面には、微細パターンが設けられている。ここで、「微細パターン」とは、局所的な凹凸形状を含むパターンを意味し、回折パターンや位相差形成パターン等の光路差付与構造のほか、段差を利用して２次元的な照明を行う導光板等も含む。なお、回折パターンとは、光学素子表面、例えばレンズ表面にレリーフを設けて、回折によって光線の角度を変える作用を持たせた形態をいい、位相差形成パターンとは、光学素子表面、例えばレンズ表面に階段形状を設けて、光線に位相差を設ける作用を持たせた形態をいう。以上の製造方法によれば、成形品に形成された微細パターンが離型によって損傷を受けることを防止でき、成形品の回折構造等によって達成されるべき光学特性が劣化することを防止できる。光学面に微細パターンが設けられている場合、型開きの工程後に突き出し部材を突起させるまでの時間は、短いことが望ましいが、成形品が大きく収縮しない程度の遅延時間は許容される。
【００１１】
また、上記製造方法の別の具体的な態様では、前記成形品を前記第１型部材の光学面から離型させる際における前記突き出し部材の突き出し量が、前記微細パターンの凹凸量以上である。この場合、離型後に成形品が収縮しても、成形品の微細パターン部分と第１型部材の光学面とが再当たりすることを確実に回避することができる。
【００１２】
また、上記製造方法のさらに別の具体的な態様では、離型された前記成形品が、前記第１型部材に浅く嵌合した状態で当該第１型部材に近接して保持される。この場合、第１型部材自体を利用して成形品の離型後取出前においてその脱落を簡易に防止することができる。
【００１３】
また、上記製造方法のさらに別の具体的な態様では、前記成形品を前記第１型部材の光学面から離型させる際における前記突き出し部材の突き出し量は、前記第１型部材の成形面において当該突き出し部材の突き出し方向に一様に又は連続的に延在する部位の当該突き出し方向に関する最大長さより小さい。この場合、第１型部材自体に形成された成形面を利用して成形品の離脱を防止できる。なお、「突き出し方向に一様に又は連続的に延在する部位」とは、成形品が例えば回折レンズである場合、その外周のフランジ部の円筒状側面等に対応する。
【００１４】
また、上記製造方法のさらに別の具体的な態様では、前記離型の工程後又は工程中に、前記第１型部材を前記第２型部材からさらに離間させて追加型開きを行う工程をさらに備える。この場合、２段階の型開きとなるので、最初の型開きと突き出しで成形品が急冷収縮した際の型との再当りを防止し、追加の型開きによって成形品を取り出す準備ができる。
【００１５】
また、上記製造方法のさらに別の具体的な態様では、前記追加型開きの工程の後に、前記突き出し部材をさらに突起させることにより、前記成形品を前記第１型部材の光学面からさらに離間させる追加離型を行う工程をさらに備える。この場合、第１型部材から成形品を分離して外部に取り出すことができる。
【００１６】
また、上記製造方法のさらに別の具体的な態様では、初期離型された前記成形品が、前記突き出し部材の支持によって前記第１型部材から分離した状態で近接して保持される。この場合、突き出し部材を利用して成形品の離型後取出前においてその脱落を簡易に防止することができる。
【００１７】
また、上記製造方法のさらに別の具体的な態様では、前記初期型開きの工程における型開き距離が、前記成形品を前記第１型部材の光学面から離型させる際における前記突き出し部材の突き出し量より大きい。この場合、離型によって成形品が第２型部材に当たって成形不良が生じることを防止することができる。
【００１８】
また、上記製造方法のさらに別の具体的な態様では、前記第１型部材が、可動型であり、前記第２型部材は、固定型である。この場合、可動型側に成形品が残ること、すなわち離型された成形品が第１型部材に近接した状態で保持されることになる。
【００１９】
また、本発明に係る光学素子の製造装置は、微細パターンを持つ光学面を設けた第１型部材と、前記第１型部材に対向して配置される第２型部材と、前記第１及び第２型部材によって形成されたキャビティ中に樹脂を充填する樹脂供給手段と、前記第１型部材側に光学面を避けて設けられており前記第１型部材の内面側に突起可能な突き出し部材と、前記第１及び第２型部材を相対的に開閉動作させる開閉機構と、前記突き出し部材を動作させる進退機構と、前記キャビティ中の樹脂が所定以上に固化した段階で、前記開閉機構を動作させて、前記第１型部材を前記第２型部材に対して相対的に離間させて型開きを行うとともに、当該型開きの後に、前記進退機構を動作させて前記突き出し部材を突起させることにより、前記キャビティ中の樹脂から得た成形品を前記第１型部材の光学面から離型させ、離型された前記成形品を前記第１型部材に近接した状態で一旦保持させる制御装置とを備える。
【００２０】
上記製造装置では、制御装置が、初期型開きの工程後に進退機構を動作させて、光学面を避けて設けた突き出し部材を突起させることにより、成形品を第１型部材の光学面から離型させるので、第１型部材から成形品を離型する際に、成形品の光学面が突き出し機構に直接接触しない。よって、成形品の光学面が再当りによって形状不良となることを回避でき、成形品の光学特性が劣化することを防止できる。また、初期離型された前記成形品を第１型部材に近接した状態で一旦保持するので、離型後所望のタイミングで成形品から延びるスプルー等を確実にチャックすることができる。よって、突き出し部材による離型に際して成形品が落下することを簡易・確実に防止することができる。
【００２１】
また、本発明に係る光学素子は、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項記載の光学素子の製造方法により形成したものである。この場合、以上の説明からも明らかなように、光学面に形状不良がほとんどない回折レンズ等の良好な光学特性の光学素子を提供することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る光学素子の製造装置の構造を概念的に説明するブロック図である。
【００２３】
この製造装置は、固定型１２と、可動型１４と、温度調節部２２と、可動型駆動部２４と、ピン駆動部２６と、樹脂射出部２８と、これらの統括的な制御ための制御装置３２とを備える。
【００２４】
図２は、固定型１２及び可動型１４の形状及び構造を説明する縦断面図であり、図３は、可動型１４に設けた突き出し部材である突き出しピン１６の配置を説明する正面図である。
【００２５】
図からも明らかなように、固定型１２は、可動型１４に対向して滑らかな凹面の光学面１２ａを有している。光学面１２ａは、成形品であるプラスチックレンズの一方のレンズ面に対応する。
【００２６】
一方、可動型１４は、固定型１２に対向して回折パターンＤＰが設けられているとともに全体として凹面になっている光学面１４ａを有しており、その周囲に、環状の溝１４ｂを有している。光学面１４ａは、成形品であるプラスチックレンズの他方のレンズ面に対応し、溝１４ｂは、プラスチックレンズの周囲のフランジに対応する。突き出しピン１６は、可動型１４に設けた環状の溝１４ｂの４箇所に等間隔で配置されている。突き出しピン１６が退避位置にあるとき、図２に示すように、突き出しピン１６の先端１６ａは、溝１４ｂの底部とほぼ同じ高さとなる。また、突き出しピン１６が動作位置にあるとき、突き出しピン１６の先端１６ａは、溝１４ｂの底部から突起した状態となる。なお、成形品を離型させる距離は、突き出しピン１６突出量によって２段階で調節することができ、以下に詳述するが、前段の初期離型では、成形品を初期離型距離だけ溝１４ｂ底部から離型し、後段の追加離型では、成形品を追加離型距離だけ溝１４ｂ底部から離型する。
【００２７】
図４は、図３に示す突き出しピン１６の変形例を示す正面図であり、可動型２４の中央部２１４ａと周辺部２１４ｂとの間に、円筒状の突き出しスリーブ２１６を設けている。この場合、中央部２１４ａと周辺部２１４ｂの相対的な位置を保ったままで、これらに対しスリーブ２１６を段階的に突出させることで、成形品を初期離型距離あるいは追加離型距離だけ可動型２１４すなわち中央部２１４ａ及び周辺部２１４ｂから離型させることができる。
【００２８】
図１に戻って、温度調節部２２は、ヒータやその制御回路等からなり、成形中における固定型１２及び可動型１４の温度を調節する。これにより、固定型１２及び可動型１４によって形成されるキャビティ中に導入された溶融プラスチック材料を固定型１２及び可動型１４側から所望の速度で冷却することができる。
【００２９】
可動型駆動部２４は、モータ等の駆動装置からなる開閉機構であり、可動型１４を固定型１２に対して密着させたり所望の距離だけ離間させたりすることができる。これにより、両型１２、１４による成形に際して、キャビティ形成のタイミング、成形後の初期型開きタイミング等が所望の条件に設定される。なお、固定型１２と可動型１４との間隔は、２段階で調節することができ、間隔の狭い第１状態では、可動型１４が固定型１２から初期型開き距離だけ離れ、間隔の広い第２状態では、可動型１４が固定型１２から追加型開き距離だけ離れる。
【００３０】
ピン駆動部２６は、モータ等の駆動装置からなる進退機構であり、可動型１４に設けた４つの突き出しピン１６を、適当なタイミングで同期させて２段階で進退動作させることができる。つまり、各突き出しピン１６の先端１６ａは、ピン駆動部２６に駆動されて、可動型１４の成形面１４ｂに後退した退避位置と、成形面１４ｂから微小量（つまり、上述の初期離型距離）だけ突起する第１突起位置と、可動型１４のほぼ端面まで（つまり、上述の追加離型距離）突起する第２突起位置との間で適当なタイミングで往復移動する。なお、突き出しピン１６が退避位置にあるとき、その先端１６ａは、成形面１４ｂと正確に一致させる必要はなく、例えば成形面１４ｂよりも数ｍｍ程度奥に引っ込んだ状態とすることができる。この場合、突き出しピン１６が第１突起位置に移動しても、その先端１６ａが成形面１４ｂから突起しない場合もあり得る。
【００３１】
樹脂射出部２８は、樹脂供給手段であり、固定型１２と可動型１４を突き合わせて固定した際に形成されるキャビティ中に、ランナーやゲート（不図示）を介して溶融プラスチック材料を供給し、キャビティを溶融プラスチック材料で充填する。溶融プラスチック材料は、成形すべき回折プラスチックレンズに要求される特性に応じて適宜選択される。
【００３２】
制御装置３２は、コンピュータ等で構成され、予め入力されているプログラムに基づいて、可動型駆動部２４、ピン駆動部２６、及び樹脂射出部２８の動作を統括的に制御する。これにより、以下に詳述するが、型合わせ、材料注入、初期型開き、初期離型、追加離型等の一連の動作を所望の条件及びタイミングで進行させることができる。
【００３３】
図５は、図１に示す装置の動作の概要を説明するフローチャートである。まず、可動型駆動部２４を動作させて、可動型１４を固定型１２に向けて移動させるとともに、可動型１４を固定型１２に接合することによって型閉じを行う（ステップＳ１）。この際、固定型１２と可動型１４は、図示を省略する嵌合ピン等のアライメント手段を利用して互いに位置合わせされた状態で固定される。このような型閉じによって、固定型１２の光学面１２ａと可動型１４の光学面１４ａとを閉じ合わせた形状のキャビティが両型１２、１４間に形成される。
【００３４】
次に、樹脂射出部２８を動作させて、両型１２、１４間に形成されたキャビティ中に溶融プラスチック樹脂を射出する（ステップＳ２）。樹脂射出部２８から供給される溶融プラスチック樹脂は、不図示のランナーやゲートを介して両型１２、１４間のキャビティ中に導入され、キャビティを充填する。
【００３５】
図６（ａ）は、ステップＳ２において溶融プラスチック樹脂ＭＰを充填した直後の状態を示す断面図である。固定型１２と可動型１４とは互いに接合された状態になっており、それらの間に形成されたキャビティ中に溶融プラスチック樹脂が完全に充填されている。つまり、キャビティ中に充填された溶融プラスチック樹脂ＭＰは、可動型１４に設けた光学面１４ａを構成する回折パターンＤＰに適合するように流動又は変形して、回折パターンＤＰの微少な溝を埋め込む。
【００３６】
図５のフローチャートに戻って、次に固定型１２及び可動型１４の温度を適宜制御しつつ、キャビティ中に充填された溶融プラスチック樹脂ＭＰを放熱・冷却する（ステップＳ３）。この際、両型１２、１４の温度設定や溶融プラスチック樹脂ＭＰの保持時間、つまり冷却速度や冷却時間は、溶融プラスチック樹脂ＭＰの種類、キャビティの容量等を考慮して適宜設定される。
【００３７】
次に、可動型駆動部２４を動作させて、可動型１４を固定型１２からわずかに離間させる初期型開きを行う（ステップＳ４）。つまり、可動型１４は、固定型１２から比較的小さな距離である初期型開き距離だけ離れた第１状態となる。この結果、成形品は、可動型１４側に残り、固定型１２から離型した状態となる。ここで、初期型開き距離は、以下で行う初期離型を可能にする程度のものであり、あまり大きくなっていない。これは、次に説明する初期離型によって成形品が固定型１２に当たって成形不良が生じることを防止しつつ、成形品が冷却収縮により型（すなわちパターンＤＰ）によって変形するのを防止したものである。なお、初期型開き距離があまり大きくなると、初期型開きの間に成形品が冷却収縮するので、初期離型の程度にもよるが、成形品に形成された微少な回折パターンに可動型１４に設けた微少な回折パターンＤＰが食い込んで形成不良が生じ易くなる。
【００３８】
この初期型開きに続いて、或いは初期型開きと並行して、ピン駆動部２６を動作させて、４つの突き出しピン１６を、その先端１６ａが可動型１４の溝１４ｂ底部に収納された退避位置から、先端１６ａが初期離型距離だけ突起した第１突起位置までそれぞれ移動させる（ステップＳ５）。この初期離型により、成形品の回折パターンに成形不良が生じることを防止できるだけでなく、成形品が可動型１４から脱落することを防止しつつ、次工程で成形品の簡易なチャックが可能になる。なお、初期型開きと初期離型とを並行して行う場合、突き出しピン１６の突出速度を遅くするなどして、初期離型によって成形品が固定型１２に当たって成形不良が生じることを防止する。一方、初期型開きの完了後一定の待機期間をおいて初期離型を開始する場合、待機時間があまり長くならないようにする。これは、初期離型の前に成形品が収縮してその回折パターンが可動型１４の回折パターンＤＰによって変形することを防止するためである。上記の待機時間は、成形品の冷却速度に応じて適宜調節する必要がある。
【００３９】
図６（ｂ）は、ステップＳ５において成形品を可動型１４に対して初期離型させた状態を示す断面図である。可動型１４の光学面１４ａに嵌め込まれた成形品であるプラスチックレンズＰＬは、その周囲のフランジ部分ＰＬａが突き出しピン１６によって外方向に押し出される結果として、光学面１４ａに対してわずかに離間した初期離型状態となっている。このように、初期型開きの直後に可動型１４に対してプラスチックレンズＰＬを初期離型させることで、プラスチックレンズＰＬがその後に急冷されて収縮した場合にも、プラスチックレンズＰＬに形成された回折レンズ面ＰＬｂと、可動型１４の光学面１４ａに形成された回折パターンとが接触又は干渉することを完全に回避することができる。
【００４０】
ここで、可動型１４に対してプラスチックレンズＰＬを初期離型させる初期離型距離Ｌａは、可動型１４の光学面１４ａに形成された回折パターンの深さをＬｂとすると（図６（ｄ）参照）、以下の関係を満たす。
【数１】
Ｌｂ＜Ｌａ      （１）
この場合、初期型開き後にプラスチックレンズＰＬが冷却されて収縮しても、光学面１４ａと回折レンズ面ＰＬｂとが干渉することを回避できるので、初期若しくは追加型開き、初期若しくは追加離型に際しての回折レンズ面ＰＬｂの特性劣化を防止できる。具体的な実施例では、回折パターンの深さＬｂが数μｍであることから、初期離型距離Ｌａを１０μｍ程度とした。
【００４１】
また、初期離型距離Ｌａは、可動型１４の溝１４ｂの深さをＬｃとすると、以下の関係を満たす。
【数２】
Ｌａ＜Ｌｃ      （２）
つまり、溝１４ｂの深さＬｃは、可動型１４の光学面１４ａに形成された局所的凹部等の最大深さ（つまり、突き出し方向に延びる部材の突き出し方向に関する最大長さ）であり、上記式（１）の条件を満たす場合、初期離型によって可動型１４からプラスチックレンズＰＬが脱落することを防止できる。なお、具体的な実施例では、可動型１４の溝１４ｂの深さＬｃを１ｍｍ程度とした。
【００４２】
図５のフローチャートに戻って、次に可動型駆動部２４を動作させて、可動型１４を固定型１２からさらに離間させる追加型開きを行う（ステップＳ６）。つまり、可動型１４は、固定型１２から比較的大きな距離である追加型開き距離だけ離れた第２状態となる。ここで、追加型開き距離は、以下で行うプラスチックレンズＰＬの追加離型処理と型からの取出し処理とを可能にする程度のもので、プラスチックレンズＰＬの肉厚程度以上となっている。
【００４３】
次に、プラスチックレンズＰＬのチャックを行う（ステップＳ７）。プラスチックレンズＰＬからは、ゲート部等を介してスプルー（不図示）が延びるので、このスプルーを不図示のチャック装置で保持する。これによって、後の追加離型の工程でプラスチックレンズＰＬが可動型１４から落下することを防止できる。
【００４４】
次に、適当な待機時間をおいてピン駆動部２６を動作させて、各突き出しピン１６を、その先端１６ａが初期離型距離Ｌａだけ突起した第１突起位置（すなわち初期突き出し位置）から、追加離型距離Ｌｄだけ突起した第２突起位置（すなわち追加突き出し位置）まで移動させる（ステップＳ８）。
【００４５】
図６（ｃ）は、ステップＳ８においてプラスチックレンズＰＬを可動型１４に対して追加離型させた状態を示す断面図である。成形品であるプラスチックレンズＰＬは、ピン１６によって外方向に追加離型距離Ｌｄだけ押し出された結果として、可動型１４の光学面１４ａから完全に分離した状態となっている。これにより、固定型１２と可動型１４との間からプラスチックレンズＰＬを取り出すことができる。なお、プラスチックレンズＰＬは、前のステップＳ７でチャックされており落下しない。具体的な実施例では、上記追加離型距離Ｌｄを２ｍｍ程度とした。
【００４６】
最後に、プラスチックレンズＰＬの外周のフランジ部ＰＬａを保持して、このフランジ部ＰＬａから延びるゲート部（不図示）をカットしてプラスチックレンズＰＬを完成する（ステップＳ９）。
【００４７】
図７（ａ）〜（ｄ）は、プラスチックレンズＰＬに形成された回折レンズ面ＰＬｂに成形不良が生じる原因を比較のために説明する参考図である。図７（ａ）は、型開き前における可動型１１４とプラスチックレンズＰＬとの関係を示す拡大断面図である。図７（ｂ）は、型開き直後における可動型１１４とプラスチックレンズＰＬとの関係を示す拡大断面図である。可動型１１４とプラスチックレンズＰＬは、型開きの影響によって約１μｍ程度以上離間するものと考えられる。図７（ｃ）は、型開き直後に初期離型処理を行わなかった比較例を説明する図である。冷却によって中心方向に収縮したプラスチックレンズＰＬの突起部分に可動型１１４が食い込んで、パターン転写を劣化させる。なお、実験によれば、上述のような初期離型処理を行わないプラスチックレンズＰＬでは、このようなプラスチックレンズＰＬの外周で転写不良が顕著になる傾向が認められた。図７（ｄ）は、可動型１１４の光学面を利用してプラスチックレンズＰＬを突き出した比較例を説明する図である。この場合、可動型１１４がプラスチックレンズＰＬの突起部分ＰＬｅに食い込むだけでなく、この突起部分ＰＬｅを部分的に抉って捲れあがらせるように変形させ、ここに傷部分ＰＬｆを形成する。
【００４８】
図７（ｅ）〜（ｇ）は、図７（ａ）〜（ｄ）の場合とは多少異なる過程で回折レンズ面に成形不良が生じる場合を説明する図である。図７（ｅ）に例示する型開き直後の状態は、図７（ｂ）の離間距離よりも大きな離間距離（例えば、３μｍ）となっている。この場合、図７（ｆ）に示すように、プラスチックレンズＰＬが収縮しても、プラスチックレンズＰＬの突起部分ＰＬｅに可動型１１４が食い込まない。しかしながら、可動型１１４の光学面を利用してプラスチックレンズＰＬを突き出した場合、図７（ｇ）に示すように、可動型１１４がプラスチックレンズＰＬの突起部分ＰＬｅを部分的に抉って変形させ、ここに傷部分ＰＬｆを形成する。
【００４９】
図８は、上記製造装置及び方法によって作製したプラスチックレンズを対物レンズに用いた光ピックアップ用光学系を含む光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。
【００５０】
この光ピックアップ装置は、情報記録媒体である第１の光ディスク６１の情報再生用の半導体レーザ６２と、情報記録媒体である第２の光ディスク６５の情報再生用の半導体レーザ６６とを有しており、互いに波長の異なるレーザ光を射出することができる。両半導体レーザ６２、６６からのレーザ光は、図１〜図６に示す方法で形成したプラスチックレンズＰＬである回折型の対物レンズ７７を利用して光ディスク６１、６５に照射され、光ディスク６１、６５からの反射光は、この対物レンズ７７を利用して集光される。なお、光ディスクの一方の基板厚さは０．６±０．１ｍｍであり、他方の基板厚さは１．２±０．１ｍｍであり、互いに厚さが異なる。
【００５１】
まず第１の光ディスク６１を再生する場合、第１半導体レーザ６２からビームを出射し、出射された光束は、ビームスプリッタ７１を透過し、偏光ビームスプリッタ７２、コリメータ７３、１／４波長板７４を透過して円偏光の平行光束となる。この光束は絞り７６によって絞られ、対物レンズ７７により第１の光ディスク６１の透明基板６１ａを介して情報記録面６１ｂに集光される。
【００５２】
情報記録面６１ｂで情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ７７、絞り７６、１／４波長板７４、コリメータ７３を透過して、偏光ビームスプリッタ７２に入射し、ここで反射してシリンドリカルレンズ７８により非点収差が与えられ、光検出器７９上ヘ入射し、その出力信号を用いて、第１光ディスク６１に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００５３】
また、光検出器７９上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて２次元アクチュエータ８１が第１の半導体レーザ６２からの光束を第１光ディスク６１の記録面６１ｂ上に結像するように対物レンズ７７を光軸方向に移動させるとともに、この半導体レーザ６２からの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ７７を光軸に垂直な方向に移動させる。
【００５４】
一方、第２の光ディスク６５を再生する場合、第２半導体レーザ６６からビームを出射し、出射された光束は、光合成手段であるビームスプリッタ７１で反射され、上記第１半導体レーザ６２からの光束と同様、偏光ビームスプリッタ７２、コリメータ７３、１／４波長板７４、絞り７６、対物レンズ７７を透過し、第２の光ディスク６５の透明基板６５ａを介して情報記録面６５ｂに集光される。
【００５５】
情報記録面６５ｂで情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ７７、絞り７６、１／４波長板７４、コリメータ７３、偏光ビームスプリッタ７２、シリンドリカルレンズ７８を介して、光検出器７９上へ入射し、その出力情号を用いて、第２光ディスク６５に記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００５６】
また、第１光ディスク６１の場合と同様、光検出器７９上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、２次元アクチュエータ８１により、合焦、トラッキングのために対物レンズ７７を移動させる。
【００５７】
この光ピックアップ装置では、形状に乱れの少ないプラスチックレンズＰＬ（図６（ｃ）等参照）からなる対物レンズ７７を用いているので、各半導体レーザ６２、６６からの異なる波長の光を低収差で集光又は結像することができる。
【００５８】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る光学素子の製造装置について説明する。第２実施形態の装置は、第２実施形態の装置を変形したものであるので、同一部分には同一の符号を付し重複部分についてのみ説明する。
【００５９】
図９（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係る製造装置の可動型１４の断面図である。この場合、突き出しピン１１６が退避位置にあっても、突き出しピン１１６の先端１１６ａは、可動型１４に設けた環状の溝１４ｂの底部から所定量だけ突起した状態となっている（図９（ａ）参照）。つまり、突き出しピン１１６は、当初から突起状態となっている。また、突き出しピン１１６が退避位置から動作位置に移動すると、突き出しピン１１６の先端１１６ａは、可動型１４に設けた環状の溝１４ｂの底部からさらに一括離型距離だけ追加的に突起した状態となる（図９（ｂ）参照）。このように、突き出しピン１１６の先端１１６ａを突起動作させることにより、成形品であるプラスチックレンズＰＬを突き出しピン１１６によって外方向に一括離型距離だけ押し出すことができ、プラスチックレンズＰＬを一回の突き出し動作（一括突き出し動作）で光学面１４ａから完全に分離した離型状態とすることができる。この際、突き出しピン１１６の先端１１６ａが当初の突起分だけプラスチックレンズＰＬにはめ込まれているので、突き出しピン１１６にプラスチックレンズＰＬを支持させることができ、プラスチックレンズＰＬが一括離型によって落下することを防止できる。
【００６０】
図１０は、第２実施形態の製造方法を説明するフローチャートである。ここで、ステップＳ３までは、第１実施形態の場合と同様であるので、説明を省略する。
【００６１】
ステップＳ３で溶融プラスチック樹脂を放熱・冷却した後は、可動型１４を固定型１２から離間させる初期型開きを行う（ステップＳ１４）。この結果、成形品は、可動型１４側に残り、固定型１２から離型した状態となる。
【００６２】
次に、突き出しピン１６を、待避位置から突起位置まで移動させて、プラスチックレンズＰＬを光学面１４ａから完全に離型させる（ステップＳ１５）。この一括離型により、成形品の回折パターンに成形不良が生じることを防止できるだけでなく、突き出しピン１６の支持によってプラスチックレンズＰＬが脱落することができる。
【００６３】
次に、追加型開き（ステップＳ１６）を行う。この工程における型開き量は、以下で行う一括離型後に成形品ＰＬを取り出すことができる程度とする。
【００６４】
次に、プラスチックレンズＰＬのチャックを行う（ステップＳ１７）。この際、突き出しピン１６を、突起位置から待避位置まで後退させて、突き出しピン１６によるプラスチックレンズＰＬの支持を解除する。
【００６５】
最後に、両型１２、１４間からプラスチックレンズＰＬを取出し、プラスチックレンズＰＬの外周のフランジ部ＰＬａを保持して、このフランジ部ＰＬａから延びるゲート部（不図示）をカットすることにより、プラスチックレンズＰＬを完成する（ステップＳ９）。
【００６６】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る光学素子の製造装置について説明する。第２実施形態の装置は、第１実施形態の装置を可動型の形状に関して変形したものである。
【００６７】
図１１（ａ）、（ｂ）は、第３実施形態に係る製造装置の可動型２１４の断面図である。図１１（ａ）は、初期離型前の状態を示し、図１１（ｂ）は、初期離型後の状態を示す。初期離型に際して、プラスチックレンズＰＬは、その周囲のフランジ部分ＰＬａが突き出しピン１６によって外方向に押し出される。結果として、プラスチックレンズＰＬは、可動型３１４の光学面３１４ａに対して初期離型した状態となるが、フランジ部分ＰＬａが底部に階段部を有する溝３１４ｂに浅く嵌合している。つまり、溝３１４ｂの突き出し方向に延びる側壁によってプラスチックレンズＰＬを支持して、その落下を防止することができる。
【００６８】
図１２は、図１１に示す可動型の変形例を示す断面図である。図１２（ａ）は、初期離型前の状態を示し、図１２（ｂ）は、初期離型後の状態を示す。初期離型に際して、プラスチックレンズＰＬは、その周囲のフランジ部分ＰＬａが突き出しピン１６によって外方向に押し出される。結果として、プラスチックレンズＰＬは、可動型４１４の光学面４１４ａに対して初期離型した状態となるが、プラスチックレンズＰＬの本体部分が光学面４１４ａに浅く嵌合しており、光学面４１４ａの側壁を利用した支持によってプラスチックレンズＰＬの落下を防止できる。
【００６９】
図１３は、図１１に示す可動型のさらに別の変形例を示す断面図である。図１３（ａ）は、初期離型前の状態を示し、図１３（ｂ）は、初期離型後の状態を示す。初期離型に際して、プラスチックレンズＰＬは、その周囲のフランジ部分ＰＬａが突き出しピン１６によって外方向に押し出される。プラスチックレンズＰＬは、可動型５１４の光学面５１４ａに対して初期離型した状態となるが、フランジ部分ＰＬａが上部に階段部を有する溝５１４ｂに浅く嵌合しており、プラスチックレンズＰＬの落下を防止できる。
【００７０】
以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、プラスチックレンズＰＬを形成する光学面１４ａは、図２等に示すように、断面形状が鋸刃状に形成されているが、これに限定されず回折現象や干渉が生じる各種形状とすることができる。
【００７１】
また、本発明に係る光学素子は、光ピックアップ装置に適用する場合に限らない。つまり、ＤＶＤとＣＤの如く異なる光情報記録媒体の記録面に対して、情報の記録又は再生を行う場合に、共通して情報記録／再生光を結像させることができる対物レンズ７７に限らず、様々な光学系に適用することができる。すなわち、本発明に係るプラスチックレンズは、例えば、プラスチック製の対物レンズにおける環境温度の変化に起因して生ずる球面収差の悪化を緩和するカップリングレンズ（コリメートレンズも含む）、或いは回折効果によって環境温度変化に起因して生ずる球面収差悪化を自ら緩和する対物レンズ、レーザ波長の変化に起因して発生する収差劣化を緩和するレンズ、更には回折のパワーを高めて大開口数を実現した対物レンズなど、種々のものに適用できる。さらに、かかるプラスチックレンズを、レーザービームプリンタの走査光学系や、光通信装置における半導体レーザとファイバとの結合光学系や、バーコードの読み取り光学系の半導体レーザ応用光学系にも使用可能である。その他、撮影レンズやファインダ等の可視光を使う光学系に対しても、曲面上に回折効果を発揮する段差を設ける例は種々提案されているが、半導体レーザ用の回折光学素子と比較して光学面の有効面積が大きく、さらに金型による加工性を悪化させることがある。しかしながら本発明のようなプラスチックレンズを適用することによって、これらを改善することもできる。
【００７２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る光学素子の製造方法及び装置によれば、成形品の光学面が冷却収縮を伴った再当りによって形状不良となることを回避でき、成形品の光学特性が劣化することを防止できる。また、離型後所望のタイミングで成形品から延びるスプルー等を確実に保持することができ、突き出し部材による離型に際して成形品が落下することを簡易・確実に防止することができる。
【００７３】
また、本発明に係る光学素子は、上述の光学素子の製造方法により形成したものであり、良好な光学特性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る製造装置の構造を概念的に説明するブロック図である。
【図２】固定型及び可動型の形状及び構造を説明する縦断面図である。
【図３】可動型に設けた突き出しピンの配置を説明する正面図である。
【図４】可動型に設けた突き出しピンの変形例を説明する正面図である。
【図５】図１の製造装置の動作を説明するフローチャートである。
【図６】（ａ）は、溶融プラスチック樹脂を充填した直後の状態を示す図であり、成形品を可動型に対して初期離型させた状態を示す図であり、（ｃ）は、成形品を可動型に対して追加離型させた状態を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、プラスチックレンズＰＬに形成された回折レンズ面ＰＬｂに成形不良が生じる原因を説明する図である。
【図８】光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図９】第２実施形態に係る製造装置の構造を概念的に説明するブロック図である。
【図１０】第２実施形態の装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は、第３実施形態に係る装置の可動型の断面図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）は、第３実施形態に係る装置の別の可動型の断面図である。
【図１３】（ａ）、（ｂ）は、第３実施形態に係る装置のさらに別の可動型の断面図である。
【符号の説明】
１２      固定型
１２ａ      光学面
１４      可動型
１４ａ      光学面
１６      突き出しピン
２４      可動型駆動部
２６      ピン駆動部
３２      制御装置
ＭＰ      溶融プラスチック樹脂
ＰＬ      プラスチックレンズ
ＤＰ      回折パターン
ＰＬａ      フランジ部分
ＰＬｂ      回折レンズ面
【図１】
2004314545.tif 000003
【図２】
2004314545.tif 000004
【図３】
2004314545.tif 000005
【図４】
2004314545.tif 000006
【図５】
2004314545.tif 000007
【図６】
2004314545.tif 000008
【図７】
2004314545.tif 000009
【図８】
2004314545.tif 000010
【図９】
2004314545.tif 000011
【図１０】
2004314545.tif 000012
【図１１】
2004314545.tif 000013
【図１２】
2004314545.tif 000014
【図１３】
2004314545.tif 000015