(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸を中心とする多数の輪帯を有し、隣接する輪帯の間を微細な段部で接続した輪帯光学素子を成形するための金型において、
上記金型を、光軸を中心とする円筒面で分割され光軸方向に相対移動できる、中心に位置する円柱形状金型エレメントと、該円柱形状金型エレメントの外周側に同心的に位置する少なくとも一つの円筒形状金型エレメントとから構成し、
円柱形状金型エレメントの一方の端面及び円筒形状金型エレメントの一方の端面が、円柱形状金型エレメント及び円筒形状金型エレメントが所定の位置関係となったときに互いに連続する上記輪帯光学素子の成形面を構成することを特徴とする輪帯光学素子成形用金型。
【請求項２】
請求項１記載の金型において、上記円柱形状金型エレメント及び円筒形状金型エレメントによって構成される成形面の輪帯形状は、回折グレーティングレンズ用の輪帯形状である輪帯光学素子成形用金型。
【請求項３】
請求項１記載の金型において、上記円柱形状金型エレメント及び円筒形状金型エレメントによって構成される成形面の輪帯形状は、フレネルレンズ用の輪帯形状である輪帯光学素子成形用金型。
【請求項４】
請求項１記載の金型において、上記円柱形状金型エレメント及び円筒形状金型エレメントを分割する円筒面は、多数の輪帯の間のいずれかの段部と一致している輪帯光学素子成形用金型。
【請求項５】
光軸を中心とする多数の輪帯を有し、隣接する輪帯の間を微細な段部で接続した輪帯光学素子を成形するための金型が、光軸を中心とする円筒面で分割され光軸方向に相対移動できる、中心に位置する円柱形状金型エレメントと、該円柱形状金型エレメントの外周側に同心的に位置する少なくとも一つの円筒形状金型エレメントとから構成されており、
上記円柱形状金型エレメントの一方の端面及び円筒形状金型エレメントの一方の端面に形成した上記輪帯光学素子の成形面を互いに連続させるステップ；
該成形面により輪帯光学素子を成形するステップと；
成形終了後、上記円柱形状金型エレメント及び円筒形状金型エレメントを光軸方向に相対移動させて上記輪帯光学素子を上記成形面から離型するステップと；
を有することを特徴とする輪帯光学素子の成形及び離型方法。
【請求項６】
請求項５記載の成形及び離型方法において、輪帯光学素子を成形するステップは、所定の位置関係に保持した上記円柱形状金型エレメント及び円筒形状金型エレメントの上記成形面上に光硬化型樹脂を塗布するステップと；この光硬化型樹脂上に透光性基板を載せるステップと；透光性基板を通して光を照射するステップと；からなる輪帯光学素子の成形及び離型方法。
【請求項７】
請求項５または６記載の成形及び離型方法において、上記円柱形状金型エレメント及び円筒形状金型エレメントを光軸方向に相対移動させるステップは、上記円柱形状金型エレメントを成形輪帯光学素子側に押し上げて、成形輪帯光学素子の周辺部を上記円筒形状金型エレメントから離型させるステップと；上記円柱形状金型エレメントを上記円筒形状金型エレメント内に引き込んで、該成形輪帯光学素子の周辺部を上記円筒形状金型エレメントに当接させた後、成形輪帯光学素子の中心部を上記円柱形状金型エレメントから離型させるステップと；を含んでいる輪帯光学素子の成形及び離型方法。
【請求項８】
請求項５ないし７のいずれか１項記載の成形及び離型方法において、上記円柱形状金型エレメント及び円筒形状金型エレメントによって構成される成形面の輪帯形状は、回折グレーティングレンズ用の輪帯形状である輪帯光学素子の成形及び離型方法。
【請求項９】
請求項５ないし７のいずれか１項記載の成形及び離型方法において、上記円柱形状金型エレメント及び円筒形状金型エレメントによって構成される成形面の輪帯形状は、フレネルレンズ用の輪帯形状である輪帯光学素子の成形及び離型方法。
【請求項１０】
請求項５ないし９のいずれか１項記載の成形及び離型方法において、上記円柱形状金型エレメント及び円筒形状金型エレメントを分割する円筒面は、多数の輪帯の間のいずれかの段部と一致している輪帯光学素子の成形及び離型方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、回折グレーティングレンズ、フレネルレンズのような輪帯光学素子の成形用金型、及びこの金型を用いた成形及び離型方法に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
この種の微細な輪帯群を有する光学素子は、輪帯群による接触面積の多さに起因して、成形された輪帯光学素子と金型とが食い付きを起こすため、その離型は一般的に非常に困難である。
【０００３】
図４は、光硬化型樹脂を用いた従来の輪帯光学素子の成形金型及びその成形と離型の方法の一例を示している。成形金型１は、その成形面１ａに超微細な輪帯群を有している。この成形面１ａには、光硬化型樹脂２が均一に塗布され、この光硬化型樹脂２の上に、透光性基板３が重ねられる。透光性基板３を通して光源４からの光を照射して樹脂２を硬化させた後、透光性基板３の周縁一部に離型アーム５を引っ掛け、これを持ち上げて強引に離型させる。
【０００４】
図５は従来の別の離型方法を示すもので、金型１には、複数の押出ピン１ｂが備えられている。成形は、図４と同様にして行なわれ、成形が終了すると、この押出ピン１ｂにより透光性基板３を持ち上げて離型する。
【０００５】
しかし、図４のような離型方法では、透光性基板３に離型アーム４を引っ掛けるための余分な突起３ａを要し、図５の離型方法では、押出ピン１ｂを受ける部分３ｂを要するため、金型１あるいは透光性基板３が大型化する。仮に、これらを小型にすると、離型のための力が小さい部分に集中して加わり、その結果、最悪の場合には、成形された輪帯光学素子に亀裂が生じるおそれがある。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、従って、金型の大型化を招かず、成形された輪帯光学素子に過度の応力集中が生じない成形用金型、及びこの金型を用いた成形及び離型方法を得ることを目的とする。
【０００７】
【発明の概要】
本発明の輪帯光学素子成形用金型は、光軸を中心とする多数の輪帯を有し、隣接する輪帯の間を微細な段部で接続した輪帯光学素子を成形するための金型において、上記金型を、光軸を中心とする円筒面で分割され光軸方向に相対移動できる、中心に位置する円柱形状金型エレメントと、該円柱形状金型エレメントの外周側に同心的に位置する少なくとも一つの円筒形状金型エレメントとから構成し、円柱形状金型エレメントの一方の端面及び円筒形状金型エレメントの一方の端面が、円柱形状金型エレメント及び円筒形状金型エレメントが所定の位置関係となったときに互いに連続する上記輪帯光学素子の成形面を構成することを特徴としている。
【０００８】
またこの金型を用いた成形及び離型方法は、光軸を中心とする多数の輪帯を有し、隣接する輪帯の間を微細な段部で接続した輪帯光学素子を成形するための金型が、光軸を中心とする円筒面で分割され光軸方向に相対移動できる、中心に位置する円柱形状金型エレメントと、該円柱形状金型エレメントの外周側に同心的に位置する少なくとも一つの円筒形状金型エレメントとから構成されており、上記円柱形状金型エレメントの一方の端面及び円筒形状金型エレメントの一方の端面に形成した上記輪帯光学素子の成形面を互いに連続させるステップ；該成形面により輪帯光学素子を成形するステップと；成形終了後、上記円柱形状金型エレメント及び円筒形状金型エレメントを光軸方向に相対移動させて上記輪帯光学素子を上記成形面から離型するステップと；を有することを特徴としている。
【０００９】
上記円柱形状金型エレメント及び円筒形状金型エレメントによって構成される成形面の輪帯形状は、回折グレーティングレンズ用、フレネルレンズ用等に応じて決定される。上記円柱形状金型エレメント及び円筒形状金型エレメントを分割する円筒面は、多数の輪帯の間のいずれかの段部と一致させることが好ましい。
【００１０】
本発明方法において、輪帯光学素子を成形するステップは、例えば、所定の位置関係に保持した上記円柱形状金型エレメント及び円筒形状金型エレメント上に光硬化型樹脂を塗布するステップと；この光硬化型樹脂上に透光性基板を載せるステップと；透光性基板を通して光を照射するステップと；から構成できる。また上記円柱形状金型エレメント及び円筒形状金型エレメントを光軸方向に相対移動させるステップは、例えば、中心部の金型エレメントを成形輪帯光学素子側に押し上げて、成形輪帯光学素子の周辺部を周辺部の金型エレメントから離型させるステップと；中心部の金型エレメントを周辺部の金型エレメント内に引き込んで、成形輪帯光学素子の周辺部を周辺部の金型エレメントに当接させた後、成形輪帯光学素子の中心部を中心部の金型エレメントから離型させるステップと；から構成できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図２、図３は、本発明による成形金型１０の最も単純な構成例である。この成形金型１０は、光軸を中心とする円筒面１１で分割されたインナーエレメント（中心部金型エレメント。円柱形状金型エレメント）１２とアウターエレメント（周辺部金型エレメント。円筒形状金型エレメント）１３とからなっている。インナーエレメント１２は、円柱状をなしていて、その上端面に輪帯群を有する成形面１２ａを有し、アウターエレメント１３は、筒状をなしていて、その上端面に輪帯群を有する成形面１３ａを有している。円筒面１１は、成形面１２ａの輪帯群のうちの最も外側の輪帯と、成形面１３ａの輪帯群のうちの最も内側の輪帯との段部に一致させて設けられている。つまり、インナーエレメント１２とアウターエレメント１３の境界（円筒面１１）は、成形される輪帯の形状を崩さない。インナーエレメント１２とアウターエレメント１３の成形面１２ａと成形面１３ａの輪帯の具体的形状は、成形すべき輪帯光学素子、例えば回折グレーティング素子（レンズ）であるか、フレネルレンズ（素子）であるかに応じて決定される。
【００１２】
このインナーエレメント１２とアウターエレメント１３は、図２、図３に示すように、軸方向に相対移動できる。但し、相対回転はしないように、インナーエレメント１２とアウターエレメント１３との間には、キー等の相対回転防止手段が設けられている。
【００１３】
図１は、この成形金型１０を用いた成形方法及び離型方法を示している。まず、インナーエレメント１２とアウターエレメント１３は、所定の位置関係、つまり成形面１２ａと成形面１３ａが全体として正しい輪帯形成面を形成するようにセットされる。次に、この成形面１２ａと成形面１３ａ上に、光（紫外線）硬化型樹脂２０を均一に塗布する。この後は、従来の成形方法と同様に、光硬化型樹脂２０の上に、透光性基板３０を重ね、透光性基板３０を通して（紫外線）光源４０からの光を照射して樹脂２０を硬化させる。
【００１４】
離型に際しては、まずインナーエレメント１２をアウターエレメント１３に対して持ち上げ、成形面１２ａの高さ位置を成形面１３ａの高さ位置より高くする。すると、成形された輪帯光学素子２０’はその中心部が持ち上げられる形となり、その周辺部は、アウターエレメント１３の成形面１３ａから離型する。このときには、インナーエレメント１２の成形面１２ａと輪帯光学素子２０’とは離型していない。
【００１５】
次にインナーエレメント１２をアウターエレメント１３に対して下降させて、その成形面１２ａを成形面１３ａより低くする。すると、輪帯光学素子２０’は成形面１３ａに当接して下降が阻止されるので、今度は輪帯光学素子２０’と成形面１２ａとが離型する。以上の操作（作業）によって、成形された輪帯光学素子２０’は、成形金型１０から離型される。
【００１６】
インナーエレメント１２の昇降動作は、例えば送りねじ機構により行なうことができる。勿論シリンダ装置による流体圧を利用してもよい。
【００１７】
以上は、成形金型１０を二つに分割した実施形態であるが、３個以上に分割してもよい。また、以上は成形樹脂として光硬化型樹脂を用いる場合を示したが、熱硬化型その他の成形用樹脂も用いることができることは明らかである。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、金型の大型化や成形された輪帯光学素子への過度の応力集中を生じさせることなく、輪帯光学素子を金型から容易に離型することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による輪帯レンズ成形用金型の一実施形態、及び該金型による成形方法及び離型方法を示す工程図である。
【図２】図１の本発明による輪帯レンズ成形用金型の斜視図である。
【図３】同縦断面である。
【図４】従来の輪帯レンズ成形用金型の一例、及び該金型による成形方法及び離型方法を示す工程図である。
【図５】従来の輪帯レンズ成形用金型の別の例、及び該金型による成形方法及び離型方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１０ 成形金型
１１ 円筒面
１２ インナーエレメント（中心部金型エレメント）（円柱形状金型エレメント）
１３ アウターエレメント（周辺部金型エレメント）（円筒形状金型エレメント）
１２ａ １３ａ 成形面
２０ 光硬化型樹脂
２０’ 成形輪帯光学素子
３０ 透光性基板
４０ 光源
【図１】
0004070839.tif 000002
【図２】
0004070839.tif 000003
【図３】
0004070839.tif 000004
【図４】
0004070839.tif 000005
【図５】
0004070839.tif 000006