(57)【要約】【課題】過大なプレス圧力を必要とせず、離型膜により成形品の寸法精度を低下させずに、レンズの頂点部に凹みを生じさせないプレス成形方法を提供する。【解決手段】本発明による、金型によるレンズのプレス成形方法は、レンズの開口半径をｒ、金型のレンズ頂点部の深さをｄ、成形材の成形厚みをｔとし、ｒ／ｄをｘ、ｔ／ｄをｙとしたときにｘ＞０において  ｙ≧-0.013ｘ２＋0.77ｘ  を満たす範囲において、金型に対する成形材料の充填率が９５％以下となるようにする。本発明の一実施形態による、金型によるレンズのプレス成形方法は、金型に対する成形材料の充填率が９０％以下となるようにする。本発明の別の実施形態による、金型によるレンズのプレス成形方法は、金型に対する成形材料の充填率が８０％以下となるようにする。【選択図】図４
2005280065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型によるレンズのプレス成形方法であって、レンズの開口半径をｒ、金型のレンズ頂点部の深さをｄ、成形材の成形厚みをｔとし、ｒ／ｄをｘ、ｔ／ｄをｙとしたときにｘ＞０において
ｙ≧-0.013ｘ２＋0.77ｘ
を満たす範囲において、金型に対する成形材料の充填率が９５％以下となるようにする、レンズのプレス成形方法。
【請求項２】
金型に対する成形材料の充填率が９０％以下となるようにする、請求項１に記載のレンズのプレス成形方法。
【請求項３】
金型に対する成形材料の充填率が８０％以下となるようにする、請求項２に記載のレンズのプレス成形方法。
【請求項４】
プレス圧力を操作することにより、金型に対する成形材料の充填率を制御する請求項１から３のいずれか一項に記載のレンズのプレス成形方法。
【請求項５】
充填率から充填形状を予測して金型形状を決める請求項１から４のいずれか一項に記載のレンズのプレス成形方法。
【請求項６】
成形材料の厚みが１から500μｍである請求項１から５のいずれか一項に記載のレンズのプレス成形方法。
【請求項７】
レンズのプレス成形温度で軟化変形しない光透過基板上に成形材料を設けた請求項１から６のいずれか一項に記載のレンズのプレス成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズのプレス成形方法に関する。
【０００２】
本発明は、特にマイクロレンズおよびマイクロレンズアレイの光学機能面を有する光学素子や分析用素子のプレス成形方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
マイクロレンズアレイは液晶プロジェクター、デジタルカメラ、デジタルビデオ、スキャナー、光通信用コネクション、レーザービームコリメーティング／シェイピング、光拡散板、立体ディスプレー、光計測等に広く用いられ手いる。近年これらのマイクロレンズアレイの寸法精度の向上が望まれている。
【０００４】
従来、マイクロレンズを製造する場合、効率や透過率等のパラメータより光学設計を行い、この設計結果に基づいて金型を作製し、作成された金型を使用してマイクロレンズを成形していた。成形品の寸法精度を向上するための手順は、従来以下のものであった。すなわち、成形材料の金型形状に対する充填率を100％に近づけるようにする。つぎに、成形品の収縮、成形歪の補正を金型で行い成形品の寸法精度を向上させていた。光学素子のプレス成形における充填率（転写率）を高める従来の技術として、たとえば、特許文献１に開示されたものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−８０４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、プレス成形によりレンズを製造する際に、金型形状や成形厚み、プレス圧力によってはレンズの頂点部に凹みが発生することがあった。特にガラス基板上に樹脂成形薄膜層を設けて成形する場合にこの傾向は顕著であった。従来技術においては、上記のように、成形材料の金型形状に対する充填率を100％に近づけることにより、レンズの頂点部に生じる凹みの問題を解決しようとしていた。
【０００７】
しかしながら、プレス成形において、成形材料の金型形状に対する充填率を100％に近づけようとすると過大なプレス圧力が必要となり装置が大型化するという問題点があった。また、成形品の離型性が悪くなり、離型性を補うために離型膜を設けると、成形品の寸法精度が低下するという問題点があった。
【０００８】
したがって、過大なプレス圧力を必要とせず、離型膜により成形品の寸法精度を低下させずに、レンズの頂点部に凹みを生じさせないプレス成形方法に対する大きなニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による、金型によるレンズのプレス成形方法は、レンズの開口半径をｒ、金型のレンズ頂点部の深さをｄ、成形材の成形厚みをｔとし、ｒ／ｄをｘ、ｔ／ｄをｙとしたときにｘ＞０において
ｙ≧-0.013ｘ２＋0.77ｘ
を満たす範囲において、金型に対する成形材料の充填率が９５％以下となるようにする。
【００１０】
上記の数式を満たすことにより、レンズの頂点部の凹みを生じることはない。また、充填率を９５％以下とすることにより、プレス圧力は、充填率が１００％の場合の約７０％以下となるとなる。したがって、過大なプレス圧力を必要とせず、離型膜により成形品の寸法精度を低下させることもない。
【００１１】
本発明の一実施形態による、金型によるレンズのプレス成形方法は、金型に対する成形材料の充填率が９０％以下となるようにする。
【００１２】
充填率を９０％以下とすることにより、プレス圧力は、充填率が１００％の場合の約５０％以下となるとなる。したがって、過大なプレス圧力を必要とせず、離型膜により成形品の寸法精度を低下させることもない。
【００１３】
本発明の一実施形態による、金型によるレンズのプレス成形方法は、金型に対する成形材料の充填率が８０％以下となるようにする。
【００１４】
充填率を８０％以下とすることにより、プレス圧力は、充填率が１００％の場合の約２０％以下となるとなる。したがって、過大なプレス圧力を必要とせず、離型膜により成形品の寸法精度を低下させることもない。
【００１５】
本発明の一実施形態による、金型によるレンズのプレス成形方法は、プレス圧力を操作することにより、金型に対する成形材料の充填率を制御する。
【００１６】
したがって、金型に対する成形材料の充填率を確実に制御することができる。
【００１７】
本発明の一実施形態による、金型によるレンズのプレス成形方法は、充填率から充填形状を予測して金型形状を決める。
【００１８】
したがって、所望のレンズ形状を実現することができる。
【００１９】
本発明の一実施形態による、金型によるレンズのプレス成形方法は、成形材料の厚みが１から500μｍである。
【００２０】
本発明の一実施形態による、金型によるレンズのプレス成形方法は、レンズのプレス成形温度で軟化変形しない光透過基板上に成形材料を設けている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
最初に、金型（１）と成形材料（２）との関係を図１に示す。図１において、ｒはレンズの開口半径、ｄは金型のレンズ頂点部の深さ、ｔは成形材の成形厚みを表す。
【００２２】
ガラス基板上にアクリル樹脂を成形材料として厚みを50μｍにし、曲面シリンドリカルマイクロレンズアレイのプレス成形を行った場合について解析を行った。成形材料の金型形状に対する充填率は、７０％とした。なお、充填率を高めても、成形材料の充填形状（凹みの有無、平坦の形状）は、ほぼ一定である。金型形状と成形材料の厚みによる充填形状の解析結果を表１に示す。
【表１】
2005280065.tif 000003
【００２３】
表１において、ｒはレンズの開口半径、ｄは金型のレンズ頂点部の深さ、ｔは成形材の成形厚みを表す。また、表１の結果からｒ／ｄをｘ、ｔ／ｄをｙとしたときにｘ＞０において
ｙ≧-0.013ｘ２＋0.77ｘ  (1)
を満たす場合に凹みが生じないことがわかる。
【００２４】
比較解析実施例としてr/d=xが3.0、t/d=yが1の場合の、成形材料（２）の金型（１）に対する充填の様子を図２に示す。成形材料においてレンズの光学面に対応する部分を３で表す。この場合、
-0.013ｘ２＋0.77ｘ= 2.193
であるので、上記の式（１）は満たされない。図２のように充填率が７０％ではレンズ頂点部が凹形状となっている。凹みがなくなるのは１００％充填された場合のみである。
【００２５】
さらに別の比較解析実施例としてr/d=xが1.4、t/d=yが1の場合の、成形材料の充填の様子を図２に示す。この場合、
-0.013ｘ２＋0.77ｘ= 1.053
であるので、上記の式（１）は満たされない。図３のように１００％充填されるまでレンズ頂点部が平坦な形状に近くなる。
【００２６】
本発明の実施例としてr/dが1.0、t/dが1の場合の、成形材料の充填の様子を図４に示す。この場合、
-0.013ｘ２＋0.77ｘ= 0.757
であるので、上記の式（１）は満たされる。図４のように充填率が８０％でもレンズの頂点部には凹みは生じない。
【００２７】
r/dが1.0、t/dが1の場合において、金型に100％充填するプレス圧力を100％としたときのプレス圧力に対する充填率を解析した結果を表２に示す。この結果を見てわかるとおり約80％の充填を得るためには20％のプレス圧力、約90％の充填を得るためには50％のプレス圧力で済むことがわかる。したがって、充填率を低下させることができれば、プレス圧力は大幅に低下する。
【表２】
2005280065.tif 000004
【００２８】
実際にr/dが1.7、t/dが2の金型形状、成形材の厚みで７０％の充填率でアクリル樹脂をプレス成形したところ離型膜がなくとも離型性も良好で凹みのない形状が得られた。
【００２９】
８０％以下の充填率で製品設計できることにより、１００％充填させる場合に比べて２０％の圧力で整形でき成形品の離型性が良くなることや、過大な圧力が必要ないので装置の小型化、金型寿命の延長、金型へのコートが不要になることによる光学面の精度向上の効果が得られる。
【００３０】
成形材料としては、ポリオレフィン系、ポリカーボネート系、エポキシ系樹脂およびガラスなど、どのような材料にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】金型と成形材料との関係を示す図である。
【図２】比較解析実施例における成形材料の充填形状を示す図である。
【図３】別の比較解析実施例における成形材料の充填形状を示す図である。
【図４】本発明の一実施例における成形材料の充填形状を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  金型
２  成形材料
３  レンズの光学面
【図１】
2005280065.tif 000005
【図２】
2005280065.tif 000006
【図３】
2005280065.tif 000007
【図４】
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