(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回折面を有するレンズ部と前記レンズ部の周囲に設けたフランジ部とにより構成され、かつ前記フランジ部の任意の面と前記レンズ部の光軸とのなす角度をβ２とし、前記レンズ部の前記回折面と前記レンズ部の光軸とのなす角度の最小値をα２とし、α２＞β２を満たす抗収縮力部の面を有する複数の凹形状を前記フランジ部に設けた光学素子を成形する光学素子成形金型であって、
前記フランジ部の前記抗収縮力部の面を形成する抗収縮力部成形面と前記レンズ部のレンズ面の成形面とを、成形用の樹脂が流入するキャビティに配設される金型に形成したことを特徴とする光学素子成形金型。
【請求項２】
回折面を有するレンズ部と前記レンズ部の周囲に設けたフランジ部とにより構成され、かつ前記フランジ部の任意の面と前記レンズ部の光軸とのなす角度をβ２とし、前記レンズ部の前記回折面と前記レンズ部の光軸とのなす角度の最小値をα２とし、α２＞β２を満たす抗収縮力部の面を有する複数の凸形状を前記フランジ部に設けた光学素子を成形する光学素子成形金型であって、
前記フランジ部の前記抗収縮力部の面を形成する抗収縮力部成形面と前記レンズ部のレンズ面の成形面を、成形用の樹脂が流入するキャビティに配設される金型に形成したことを特徴とする光学素子成形金型。
【請求項３】
前記光学素子が前記金型から離型する際に、前記金型の前記抗収縮力部成形面と前記光学素子が接触し、かつ、前記金型の前記α２の角度を構成する前記回折面を成形する面と前記光学素子が接触しない状態で、前記金型から前記光学素子を離型するよう構成した
請求項１または請求項２に記載の光学素子成形金型。
【請求項４】
前記抗収縮力部成形面と前記α２の角度を構成する前記回折面を成形する面を形成した入れ子を、前記金型に摺動可能に備えた
請求項３記載の光学素子成形金型。
【請求項５】
回折面を有するレンズ部と前記レンズ部の周囲に設けたフランジ部とにより構成され、かつ前記フランジ部の任意の面と前記レンズ部の光軸とのなす角度をβ２とし、前記レンズ部の前記回折面と前記レンズ部の光軸とのなす角度の最小値をα２とし、α２＞β２を満たす抗収縮力部の面を有する複数の凹形状を前記フランジ部に設けた光学素子。
【請求項６】
回折面を有するレンズ部と前記レンズ部の周囲に設けたフランジ部とにより構成され、かつ前記フランジ部の任意の面と前記レンズ部の光軸とのなす角度をβ２とし、前記レンズ部の前記回折面と前記レンズ部の光軸とのなす角度の最小値をα２とし、α２＞β２を満たす抗収縮力部の面を有する複数の凸形状を前記フランジ部に設けた光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ部と該レンズ部の周囲に設けたフランジ部とを有する光学素子、およびその光学素子を成形する光学素子成形金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、階段状の回折構造をもつ成型レンズにおいて、回折面（グレーティング状の面）形状が、金型が移動して型開きを行う際、微小なずれを生じ回折面形状を変形させ所望の光学特性が得られないことがあった。
【０００３】
この影響を小さくする目的で、特許文献１に記載の光学素子の製造方法は、図１３に示すように、レンズ面形状おけるパーティング面位置を検討し、レンズ成型品１００の回折面を有するレンズ面１００ａを、型開き時に、金型１０１，１０２におけるレンズ成形品１００が残る側の金型１０１、すなわち、突き出し機構（入れ子）１０３を摺動可能に備えた金型１０１側に配するようにしている。
【０００４】
特に、型開き時のずれの影響を受けるのは、高傾斜の回折面を有するレンズ面１００ａである。特許文献１に記載の光学素子の製造方法では、このずれの影響を小さくするために、高傾斜の回折面を有するレンズ面１００ａを、型開き状態においてレンズ成形品１００が残る金型１０１側に配することにより、型開き時のずれの影響を小さくし、所望の光学性能を得ることを目的としている。
【特許文献１】特開２００２−２００６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記従来の技術において、回折面を有するレンズ面１００ａをレンズ成形品１００が残る金型１０１側から、突き出し機構１０３により離型する際、レンズ成形品１００の樹脂流入口（ゲート）の収縮力によって引っ張られ、レンズ面の対称性がくずれるという問題があった。
【０００６】
特許文献１に記載の方法のように、高傾斜側の回折面を有するレンズ面１００ａを、型開き時に、レンズ成形品１００が残る側の金型１０１に配する方が、ずれの影響を小さくできるが、レンズ成形品１００が残る側の金型１０１には、樹脂流入口（ゲート）と流路（ランナー）が共に形成されている。このため型開き時には、レンズ成形品１００が残る側の金型１０１に、ランナー部分とゲートとがつながった形で高傾斜の回折面を有するレンズ面１００ａが金型に密着した状態になる。
【０００７】
特許文献１の記載の方法では、図１３に示すように、高傾斜の回折面を有するレンズ面１００ａによりコバ部を離型しているが、この際、レンズ成型品１００と連なるゲートとランナー部も離型される。ゲートとランナー部は、スプルー部分をレンズ成形品１００が残る側の金型１０１に設けるため、凹形状などの離型抵抗面を設ける。
【０００８】
ランナー部は、高傾斜の回折面を有するレンズ面１００ａとは、別の金型面で規制された状態で突き出されて離型する。その際、ランナーとゲート部の収縮力が、高傾斜の回折面を成形する金型面以外の規制面を起点に作用することとなり、高傾斜の回折面を有するレンズ面１００ａには、ランナー部およびゲート方向に引っ張られる力が発生する。
【０００９】
前記の状態で回折面をゲートを介して、引っ張って離型させようとすると、ランナー部およびゲート方向の面に、ゲート方向に引っ張られる収縮力を受けた状態で離型するため、高傾斜の回折面形状および非球面形状の形状精度を悪化させる。このため、レンズ面が非対称性をもったり、内部ひずみを発生させることとなる。これにより、レンズ成形品が高傾斜であって階段状の回折面であると、側面方向の抵抗が、通常の非球面レンズよりも高くなり、離型時の変形あるいは内部ひずみを発生させることになる。
【００１０】
また、近年の回折面を有するレンズには、入光側および出光側の両面に回折面を有するレンズもあり、レンズ面の片面のみの対策では、問題の解決にはならず、従来技術の型開閉時の対策は、両面がレンズ面をなす変形対策としての効果は得られない。
【００１１】
本発明は、前記従来の技術の課題を解決し、レンズ面が金型面より離型する際にレンズ面形状を変形させる力を、階段状の回折面などを有するレンズ面に加わらないようにする構成の光学素子、およびその光学素子を成形する光学素子成形金型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１記載の光学素子成形金型は、回折面を有するレンズ部と前記レンズ部の周囲に設けたフランジ部とにより構成され、かつ前記フランジ部の任意の面と前記レンズ部の光軸とのなす角度をβ２とし、前記レンズ部の前記回折面と前記レンズ部の光軸とのなす角度の最小値をα２とし、α２＞β２を満たす抗収縮力部の面を有する複数の凹形状を前記フランジ部に設けた光学素子を成形する光学素子成形金型であって、前記フランジ部の前記抗収縮力部の面を形成する抗収縮力部成形面と前記レンズ部のレンズ面の成形面とを、成形用の樹脂が流入するキャビティに配設される金型に形成したことを特徴とする。
本発明の請求項２記載の光学素子成形金型は、回折面を有するレンズ部と前記レンズ部の周囲に設けたフランジ部とにより構成され、かつ前記フランジ部の任意の面と前記レンズ部の光軸とのなす角度をβ２とし、前記レンズ部の前記回折面と前記レンズ部の光軸とのなす角度の最小値をα２とし、α２＞β２を満たす抗収縮力部の面を有する複数の凸形状を前記フランジ部に設けた光学素子を成形する光学素子成形金型であって、前記フランジ部の前記抗収縮力部の面を形成する抗収縮力部成形面と前記レンズ部のレンズ面の成形面とを、成形用の樹脂が流入するキャビティに配設される金型に形成したことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項３記載の光学素子成形金型は、請求項１または請求項２において、前記光学素子が前記金型から離型する際に、前記金型の前記抗収縮力部成形面と前記光学素子が接触し、かつ、前記金型の前記α２の角度を構成する前記回折面を成形する面と前記光学素子が接触しない状態で、前記金型から前記光学素子を離型するよう構成したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項４記載の光学素子成形金型は、請求項３において、前記抗収縮力部成形面と前記α２の角度を構成する前記回折面を成形する面を形成した入れ子を、前記金型に摺動可能に備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項５記載の光学素子は、回折面を有するレンズ部と前記レンズ部の周囲に設けたフランジ部とにより構成され、かつ前記フランジ部の任意の面と前記レンズ部の光軸とのなす角度をβ２とし、前記レンズ部の前記回折面と前記レンズ部の光軸とのなす角度の最小値をα２とし、α２＞β２を満たす抗収縮力部の面を有する複数の凹形状を前記フランジ部に設けたことを特徴とする。
本発明の請求項６記載の光学素子は、回折面を有するレンズ部と前記レンズ部の周囲に設けたフランジ部とにより構成され、かつ前記フランジ部の任意の面と前記レンズ部の光軸とのなす角度をβ２とし、前記レンズ部の前記回折面と前記レンズ部の光軸とのなす角度の最小値をα２とし、α２＞β２を満たす抗収縮力部の面を有する複数の凸形状を前記フランジ部に設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、離型する直前から離型後までの過程において、階段状の回折面などを有するレンズ面の収縮を、フランジ部の抗収縮力部分が支えるため、光学部分に成形収縮力が加わらず、よって、レンズ面の変形を起さないようにすることができるため、高精度の光学面と低ひずみの光学素子を提供することができる。
【００２５】
また本発明は、回折形状を具備しないレンズに適用して同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１は本発明の実施形態１の成形レンズの構成を説明するための断面図である。
【００２８】
図１において、１は光学レンズの成形に適した成形樹脂が用いられた成形レンズ、２は上下面にレンズ面２ａ，２ｂを有する成形レンズ１のレンズ部、３は該レンズ部２の周囲に設けられたフランジ部、４はゲート、５はランナー部である。
【００２９】
前記フランジ部３は、成形レンズ１の収縮力に抗する面である抗収縮力部３ａを有する。実施形態１では、下抗収縮力部３ａはレンズ面２ｂに対して一定の距離で３６０°円周に凹状に形成され、光軸方向に対して外側に傾斜するβ１の角度をなして形成され、さらに、抗収縮力部３ａは、下レンズ面２ｂに対する接線角度の光軸方向に対する最小角度をα１とすると、α１＞β１の関係になるように構成されている。
【００３０】
図２，図３は、実施形態１の成形レンズ１の成形過程における抗収縮力部分の働きを説明するための断面図である。
【００３１】
図２，図３において、６は上金型、７は下金型、８は下金型７を構成するレンズインサート（金型入れ子）、９は成形樹脂が流入するキャビティ部分である。
【００３２】
本実施形態の一対の金型６，７において、下金型７を、両金型６，７が開いた際に成形レンズ１が残る側の金型とし、この下金型７に、下金型７に残った成形レンズ１のレンズ面全体を押し、離型するレンズインサート８を具備する構造にしている。さらに、このレンズインサート８に、レンズ成形面８ａと抗収縮力部成形面８ｂとが共に形成されている。
【００３３】
実施形態１では図２に示すように、成形レンズ１において、成形レンズ１の形状中心に向かって収縮しようとする体積収縮力ｆ１と、溶融した成形樹脂の流入口となるゲート４、ランナー部５方向へ収縮しようとする体積収縮力ｆ２とが、成形樹脂の冷却過程において作用する。
【００３４】
図３（ａ）〜（ｃ）は実施形態１における離型する際の抗収縮力部の働きを説明するための図である。
【００３５】
成形レンズ１の冷却固化後、下金型７のレンズインサート８が下レンズ面２ｂ全体を突き上げ、その後、前記ランナー部５部分のみを引っ張るか、突き上げることによって、成形レンズ１の下レンズ面２ｂをレンズインサート８のレンズ成形面から離型させる。
【００３６】
その際、レンズインサート８におけるレンズ面より離型する微少量離れた量をｔ１とすると、抗収縮力部３ａとレンズインサート８の面とにおいて前記ｆ２の力が働く方向の隙間Δｔβ１と、下レンズ面２ｂの光軸に対する最大角度α１の面における前記ｆ２方向の隙間Δｔα１との間の関係は、Δｔβ１＝ｔ１ｔａｎβ１、Δｔα１＝ｔ１ｔａｎα１である。
【００３７】
ここで、β１＜α１であるから、Δｔβ１＜Δｔα１の関係になるため、微小量金型面から離型した際、ｆ１方向に移動したとき、図３（ｂ）に示すように、抗収縮力部３ａが、下レンズ面２ｂよりも先にレンズインサート８の対応箇所に当接し（Ａ部）、下レンズ面２ｂが部分的にレンズインサート８面に当接することはない（Ｂ部）ようにしている。
【００３８】
このように、成形レンズ１の光学部分の面が離型するまで、成形レンズ１を支える抗収縮力部３ａを成形レンズ１の周辺に設けることにより、成形レンズ１の対称性を崩さずに成形することが可能になる。
【００３９】
図４は本発明の実施形態２における成形レンズの構成を説明するための断面図である。
【００４０】
図４において、実施形態２の成形レンズ１１は、レンズ部１２の両レンズ面１２ａ，１２ｂに階段状の形状が形成された回折光学素子であり、両レンズ面１２ａ，１２ｂをつなぐ面の段差部における光軸方向となす最小角α２が、上レンズ面１２ａ側ではα２−１、下レンズ面１２ｂ側ではα２−２の角度をなしている。
【００４１】
また、成形レンズ１１の外周部のフランジ部１３は、成形レンズ１１の収縮力に抗する面である抗収縮力部１３ａ，１３ｂを両レンズ面１２ａ，１２ｂにそれぞれ有し、各抗収縮力部１３ａ，１３ｂが光軸方向に対して外側に傾斜するβ２の角度をなして形成されている。すなわち、上レンズ面１２ａ側の抗収縮力部１３ａは、上レンズ面１２ａに対して一定の距離で３６０°円周に凹状に形成され、光軸方向に対して外側に傾斜するβ２−１の角度をなして形成され、下レンズ面１２ｂ側の抗収縮力部１３ｂも下レンズ面１２ｂに対して一定の距離で３６０°円周に凹状に形成され、光軸方向に対して外側に傾斜するβ２−２の角度をなして形成されており、さらに、それぞれα２−１＞β２−１、α２−２＞β２−２の関係になるように形成されている。
【００４２】
なお、図４中の１４はゲート、１５はランナー部である。
【００４３】
図５，図６は実施形態２の成形レンズ１１の成形過程における抗収縮力部分の働きを説明するための断面図である。
【００４４】
図５，図６において、１６は上金型、１７は下金型、１８は下金型１７の成形面を構成するレンズインサート（金型入れ子）、１９は成形樹脂が流入するキャビティ部分である。そして、レンズインサート１８に、レンズ成形面１８ａと抗収縮力部分成形面１８ｂとが共に形成され、また、上金型１６に、レンズ成形面１６ａと抗収縮力部分成形面１６ｂとが形成されている。
【００４５】
図５（ａ），（ｂ）において、微小量Δｔ２開いた時、体積収縮力ｆ１が発生し、ｆ１方向へレンズ面が動こうとする。その際、移動方向への金型面とレンズ成形面との隙間は、実施形態１と同様、Δｔβ２−１＝Δｔ２ｔａｎβ２−１、Δｔα２−１＝Δｔ２ｔａｎα２−１となる。
【００４６】
ここで、α２−１＞β２−１であるから、Δｔβ２−１＜Δｔα２−１となり、成形レンズ１１が金型面から微小量離型した際、ｆ１方向に移動したとき、抗収縮力部１３ａが上レンズ面１２ａよりも先に上金型１６の対応箇所に当接し（Ａ部）、階段状の回折面である光学面と光学面とつなぐ面は当接することなく（Ｂ部）、離型方向に金型を開くことができる。
【００４７】
また、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、成形レンズ１１が残る側の下金型１７において、ゲート１４とランナー部１５による前記体積収縮力ｆ２が作用するが、実施形態１と同様、Δｔβ２−２＝Δｔ２ｔａｎβ２−２、Δｔα２−２＝Δｔ２ｔａｎα２−２となる。
【００４８】
ここで、α２−２＞β２−２であるから、Δｔβ２−２＜Δｔα２−２となるため、前記上レンズ面１２ａ側と同様に、抗収縮力部１３ｂが下レンズ面１２ｂより先にレンズインサート１８の対応箇所に当接し、階段状の回折面の光学面と光学面とをつなぐ面は当接することなく、離型方向に成形レンズ１１を離型することができる。
【００４９】
図７（ａ）は本発明の実施形態３における成形レンズの構成を説明するための断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の成形レンズの要部の底面図、図８は実施形態３の金型の要部を示す断面図であり、以下の説明において、実施形態２にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００５０】
実施形態３では、実施形態２における上金型１６と下金型１７の成形面を上下逆にし、成形レンズ１１の高傾斜側を、型開き時、成形品が金型に残る側、すなわち下金型１７に配した例である。
【００５１】
実施形態３において、抗収縮力部分の働きは実施形態２と同様であるが、金型面により長く高傾斜側の面を残すことによって、転写性の向上を図っている。
【００５２】
図９（ａ）は本発明の実施形態４における成形レンズの構成を説明するための断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）の成形レンズの要部の底面図である。
【００５３】
実施形態４では、成形レンズ１１の光学面の円周方向に形成されたフランジ部１３における下レンズ面１２ｂ側に複数の凹部２１を形成し、この凹部２１の内傾斜面２１ａの形状を、側面方向の光軸方向に対する角度が光学面に対して、図示したように前記実施形態１，２と同様な関係になるように形成することにより前記抗収縮力部として機能させる。この凹部２１を等角度間隔で配置する。このことにより、レンズ面への収縮力の影響を与えないようにしている。
【００５４】
実施形態４では、図示しないが成形レンズ１１の前記形状に対応させて、レンズインサートの同一パーツに、レンズ面の成形面と抗収縮力部である凹部２１の成形面を形成する。
【００５５】
図１０（ａ）は本発明の実施形態５における成形レンズの構成を説明するための断面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の成形レンズの要部を示す底面図である。
【００５６】
実施形態５では、成形レンズ１１の光学面の円周方向に形成されたフランジ部１３における下レンズ面１２ｂ側に複数の凸部２２を形成し、この凸部２２の外傾斜面２２ａの形状を、側面方向の光軸方向に対する角度が光学面に対して、図示したように前記実施形態１，２と同様な関係になるように形成することにより前記抗収縮力部として機能させる。この凸部２２を等角度間隔で配置する。このことにより、レンズ面への収縮力の影響を与えないようにしている。
【００５７】
実施形態５では、図示しないが成形レンズ１１の前記形状に対応させて、レンズインサートの同一パーツに、レンズ面の成形面と抗収縮力部である凸部２２の成形面を形成する。
【００５８】
図１１，図１２は本発明の実施形態６を説明するための成形金型の断面図である。
【００５９】
図１１，図１２において、３１は上金型、３２は下金型、３３は、レンズ成形面３３ａが形成され、上金型３１の成形面の一部を構成する上レンズインサート、３４は、レンズ成形面３４ａが形成され、下金型３２の成形面の一部を構成する下レンズインサート、３５は成形樹脂が流入するキャビティ部分であり、上金型３１と下金型３２とに、抗収縮力部成形面３１ｂ，３２ｂがそれぞれ形成されている。
【００６０】
実施形態６では、前記実施形態と異なり、成形レンズ１１の抗収縮力部１３ａ，１３ｂを、レンズインサート３３，３４でなく、上金型３１と下金型３２とに形成している。
【００６１】
そして、図１２に示すように、レンズ成形面３３ａ，３４ａを有する両レンズインサート３３，３４を金型３１，３２よりも先に動作させ、成形レンズ面から金型面を離型させる。その後、抗収縮力を形状を形成している両金型３１，３２間を開き、ランナー部１５を突き出すことにより、抗収縮力部１３ａ，１３ｂを離型させる。
【００６２】
このようにすることによって、レンズ面１２ａ，１２ｂを離型する際には、抗収縮力部１３ａ，１３ｂが、金型３１，３２に密着しているため、前記体積収縮力ｆ１，ｆ２の影響を受けることなく、レンズ面１２ａ，１２ｂを良好に離型させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、ピックアップ用のレンズ、あらゆる精密成型レンズに適用され、例えばカメラや望遠鏡、顕微鏡のレンズに実施して有効である。また、レンズでなくても精度の要るプリズムなどのその他の精密部品にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態１の成形レンズの構成を説明するための断面図
【図２】実施形態１の成形レンズ１の成形過程における抗収縮力部分の働きを説明するための断面図
【図３】実施形態１の成形レンズ１の成形過程における抗収縮力部分の働きを説明するための断面図
【図４】（ａ）〜（ｃ）は実施形態１における離型する際の抗収縮力部の働きを説明するための図
【図５】（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態２における成形レンズの構成を説明するための断面図
【図６】（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態２における成形レンズの構成を説明するための断面図
【図７】（ａ）は本発明の実施形態３における成形レンズの構成を説明するための断面図、（ｂ）は（ａ）の成形レンズの要部の底面図
【図８】実施形態３の金型の要部の断面図
【図９】（ａ）は本発明の実施形態４における成形レンズの構成を説明するための断面図、（ｂ）は（ａ）の成形レンズの要部を示す底面図
【図１０】（ａ）は本発明の実施形態５における成形レンズの構成を説明するための断面図、（ｂ）は（ａ）の成形レンズの要部を示す底面図
【図１１】本発明の実施形態６を説明するための成形金型の断面図
【図１２】本発明の実施形態６を説明するための成形金型の断面図（離型時）
【図１３】従来の光学素子の製造方法を説明するための金型部分を示す断面図
【符号の説明】
【００６５】
１，１１  成形レンズ
２，１２  レンズ部
２ａ，１２ａ  上レンズ面
２ｂ，１２ｂ  下レンズ面
３，１３  フランジ部
３ａ，１３ａ  抗収縮力部
４，１４  ゲート
５，１５  ランナー部
６，１６，３１  上金型
７，１７，３２  下金型
８，１８，３３，３４  レンズインサート（金型入れ子）
８ａ，１６ａ，１８ａ，３３ａ，３３ｂ  レンズ成形面
８ｂ，１６ｂ，１８ｂ  抗収縮力部成形面
９，１９，３５  キャビティ
２１  凹部
２１ａ  内傾斜面
２２  凸部
２２ａ  外傾斜面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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