光学素子の製造方法及び成形金型
【課題】個別に比較的簡易に非点収差量の調整が可能な光学素子の製造方法及び成形金型を提供すること。
【解決手段】可動金型４２の外周部材３２に溝３２ａを設けることにより、固定金型４１と可動金型４２との型締めの際に、外周部材３２に対向する外周部２２において、光学面形成面５６ａを所望の方向に変形させることができる。これにより、光学面形成面５６ａに非点収差を発生させることができる。また、溝３２ａを設けた外周部材３２を回転させることに伴う溝３２ａの方向変化によって光学面形成面５６ａに加わる力の方向を変えることができる。これにより、光学面形成面５６ａの輪郭の変形方向を簡易に調整することができる。以上のことから、多数個取りのレンズＯＬを製造する場合でも、個別に非点収差を調整してレンズＯＬを製造することができる。
【解決手段】可動金型４２の外周部材３２に溝３２ａを設けることにより、固定金型４１と可動金型４２との型締めの際に、外周部材３２に対向する外周部２２において、光学面形成面５６ａを所望の方向に変形させることができる。これにより、光学面形成面５６ａに非点収差を発生させることができる。また、溝３２ａを設けた外周部材３２を回転させることに伴う溝３２ａの方向変化によって光学面形成面５６ａに加わる力の方向を変えることができる。これにより、光学面形成面５６ａの輪郭の変形方向を簡易に調整することができる。以上のことから、多数個取りのレンズＯＬを製造する場合でも、個別に非点収差を調整してレンズＯＬを製造することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置等に組み込まれる対物レンズその他の光学素子の製造方法、及びかかる光学素子用の成形金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の成形金型として、円筒状のピンを楕円断面の凹部に陥入させる動作によって、金型転写面に直接歪みを与え、このような歪みに基づいて形成される光学素子に非点収差を与えるものが存在する（特許文献１参照）。
【０００３】
また、光学面形成面を有するインサートやこのインサートに連接して配置されるスペーサを回転させたり、傾斜や軸非対称面を形成したスペーサを用いたりしてレンズの光学特性を制御するものも存在する（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３１４３２５号公報
【特許文献２】特開２００４−２８４１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、光学素子、例えばレンズの成形において、多数個取りによる量産を行う場合、成形条件（温度、圧力等）や金型加工精度等の違いにより、成形されたレンズ間で非点収差量に差が生じうる。よって、レンズの生産性向上のために、各レンズの非点収差量を個別に調整してレンズ間の個体差を相殺する必要がある。また、レンズを装着するピックアップ装置において、情報の記録／再生に用いられる光源（主に半導体レーザ）には出射光束に非点収差をもつものがあり、その非点収差量には光源の個体差がある。よって、この場合、装着するレンズの非点収差量を調整することで光源の個体差を相殺する必要がある。
【０００６】
上記特許文献１の技術は、非点収差を有する成形金型を製造する方法を開示するものであることから、一度形成した非点収差を補正又は修正することが困難であり、その対処法も明示されていない。例えば、特許文献１の方法で得た非点収差量が適正でない場合、再度条件に適合する金型を製造するまでに時間と労力とを要するものと考えられる。
【０００７】
上記特許文献２の技術は、インサートの回転によって光学面を回転させることが前提となっており、インサートの光学素子面の曲率等を変化させることができない。つまり、片側のインサートを回転することにより、非点収差の方向を調整できても、非点収差量を調整することはできない。
【０００８】
そこで、本発明は、個別に比較的簡易に非点収差量の調整が可能な光学素子の製造方法及び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】
【０００９】
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、光学素子の第１光学面を形成する第１金型と、光学素子の第２光学面を形成する第２金型とを型合わせした成形金型を用いた光学素子の製造方法であって、第１金型は、光学素子の第１光学面を形成する第１光学面形成面を先端に有するコア部材と、コア部材の周囲に配置される外周部材とを有し、第２金型は、光学素子の第２光学面を形成する第２光学面形成面を先端に有し、外周部材は、コア部材に対し回転可能であり、第２金型に対向する面に第２金型との当接を回避する溝を有し、第２金型は、第２光学面形成面に連通するゲートを先端に有し、成形に際して、溝によって外周部材の端面に形成される複数の当接領域を利用して、外周部材に対向する第２金型の第２光学面形成面を変形させることを特徴とする。
【００１０】
上記光学素子の製造方法では、第１金型の外周部材に溝を設けることにより、第１金型と第２金型との型締めの際に、外周部材に対向する第２金型において、第２光学面形成面を所望の方向に変形させることができる。すなわち、外周部材とこれに対向する第２金型との当接領域の中心とは溝を挟んで特定方向に離間しており、この特定方向に分離されて偏った力を与えることで、第２光学面形成面の輪郭を特定方向に関して外側にわずかに変形させることができる。これにより、第２光学面形成面に非点収差を発生させることができる。また、溝を設けた外周部材を回転させることに伴う溝の方向変化によって第２光学面形成面に加わる力の方向を変えることができる。これにより、第２光学面形成面の輪郭の変形方向を簡易に調整することができる。ここで、ゲートが設けられていない第１金型に溝を設けることにより、ゲートの位置を固定しつつ、溝の位置を変化させることができる。以上のことから、多数個取りの光学素子を製造する場合でも、個別に非点収差を調整して光学素子を製造することができる。
【００１１】
本発明の具体的な態様又は観点では、上記光学素子の製造方法において、第１金型は、可動金型である。この場合、可動金型に突き出し機構を設ける際に、コア部材と外周部材とを別体としやすいため、外周部材に設けられた溝を簡易に回転させる構成とすることができる。また、ゲートが固定金型に設けられることとなり、第１金型の外周部材の回転にかかわらず、ゲートを固定させた状態とすることができる。
【００１２】
本発明の別の態様では、第２金型は、第２光学面形成面を有するコア部と、コア部の周囲に配置される外周部とを有し、コア部と外周部とは、一体に形成された部材である。この場合、コア部と外周部とを一体に形成することにより、溝から受ける力をコア部に確実に伝えることができる。
【００１３】
本発明のさらに別の態様では、第１金型において、溝は、コア部材に連通し、コア部材を挟んで外周部材の径方向に直線状に延びる。この場合、溝をコア部材に連通するように直線的に配置することにより、第２光学面形成面の輪郭において、溝に直交する径方向に効率よく力を加えることができる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様では、第１金型において、溝は、コア部材に連通し、コア部材を挟んで外周部材の径方向に延びるとともに外周部材の中心側の幅よりも径の外側の幅の方が広くなるように扇状に設けられる。この場合、溝をコア部材に連通させることにより、第２光学面形成面の輪郭において、溝に直交する径方向に効率よく力を加えることができる。また、溝が外周部材の径方向に延び、扇状に設けられることにより、第２光学面形成面に伝わる力の偏りを大きくすることができる。
【００１５】
本発明のさらに別の態様では、第２金型は、第２光学面形成面を有する部材を背面から支持する保持部材を有する。この場合、保持部材の長さを調整することによって、第１金型と第２金型との型当たり強さを調整することができる。これにより、溝を挟んで偏って付与される力の強さを増減調整することができ、第２光学面形成面の非点収差の量を簡易に微調整することができる。なお、例えば可動金型に突き出し機構が設けられるような複雑な構成となっている場合、保持部材は、構成部材が固定された固定金型側に設けることが望ましい。
【００１６】
本発明に係る成形金型は、光学素子の第１光学面を形成する第１金型と、光学素子の第２光学面を形成する第２金型とを備える成形金型であって、第１金型は、光学素子の第１光学面を形成する第１光学面形成面を先端に有するコア部材と、コア部材の周囲に配置される外周部材とを有し、第２金型は、光学素子の第２光学面を形成する第２光学面形成面を先端に有し、外周部材は、コア部材に対し回転可能であり、第２金型に対向する面に第２金型との当接を回避する溝を有し、第２金型は、第２光学面形成面に連通するゲートを先端に有することを特徴とする。
【００１７】
上記成形金型では、第１金型の外周部材に溝を設けることにより、第１金型と第２金型との型締めの際に、第２光学面形成面の輪郭が第１金型と第２金型との当接領域が互いに離間する特定方向の外側にわずかに変形し、第２光学面形成面に非点収差を発生させることができる。また、溝を設けた外周部材を回転させて溝の方向を変化させることにより、第２光学面形成面の輪郭の変形方向を簡易に調整することができる。また、ゲートが設けられていない第１金型に溝を設けることにより、ゲートの位置を固定しつつ、溝の位置を変化させることができる。以上のことから、多数個取りの光学素子用の成形金型の場合でも、個別に非点収差を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（Ａ）は、第１実施形態の成形金型の構造を説明する部分側断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の部分拡大図である。
【図２】図１の成形金型によって射出成形されるレンズの拡大側面図である。
【図３】（Ａ）は、可動金型のコアユニットの平面図であり、（Ｂ）は、固定金型のコアユニットの平面図であり、（Ｃ）は、溝の拡大断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｆ）は、可動金型の溝の機能を説明する図である。
【図５】第２実施形態の成形金型の構造を説明する平面図である。
【図６】第３実施形態の成形金型の構造を説明する平面図である。
【図７】第４実施形態の成形金型の構造を説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る成形金型とこれを用いた光学素子の製造方法とについて、図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１（Ａ）に示すように、成形金型４０は、第２金型である固定金型４１と第１金型である可動金型４２とで構成され、両金型４１，４２は、パーティングラインＰＬを境として開閉可能になっている。固定金型４１と可動金型４２とに挟まれた空間である型空間ＣＶは、成形品である光学素子としてのレンズＯＬ（図２参照）の形状に対応するものとなっている。レンズＯＬは、プラスチック製で、光学的機能を有する光学的機能部としての中心部ＯＬａと、中心部ＯＬａから外径方向に延在する環状のフランジ部ＯＬｂとを備える。このレンズＯＬは、光ピックアップ装置用の対物レンズであり、例えばＢＤ（Blu-ray disc）、ＤＶＤ（digital versatile disc）等用の波長を有する光束に対して、ＮＡ０．８５、ＮＡ０．７等を満たすレンズである。
【００２１】
固定金型４１は、コアユニット５１と、型板５３と、取付板５４とを備える。ここで、コアユニット５１は、型空間ＣＶを形成するため、後述する可動金型４２のコア部材３１及び外周部材３２に対向して配置される。型板５３は、コアユニット５１を周囲から保持する型部材であり、取付板５４は、コアユニット５１や型板５３を背後から支持する型部材である。なお、固定金型４１は、各部材５１，５３，５４が相互に固定された状態となっている。
【００２２】
コアユニット５１は、当接部材２３と、保持部材２４とを有する。コアユニット５１は、当接部材２３と保持部材２４とを軸ＡＸ方向に連結した構造となっており、略円柱状の外形を有している。当接部材２３は、中心側に配置されるコア部２１と、周辺側に配置される外周部２２とを有する。コア部２１と外周部２２とは、後述する可動金型４２のコア部材３１と外周部材３２とにそれぞれ対向する部材である。なお、外周部２２は、コア部２１と一体に、すなわち１つの部材として形成されており、コア部２１の周囲に配置される。
【００２３】
図１（Ａ）、１（Ｂ）、及び３（Ｂ）に示すように、コアユニット５１を構成するコア部２１の先端面には、型空間ＣＶを形成するための光学面形成面５６ａとフランジ形成面５６ｂとが設けられている。光学面形成面５６ａは、比較的浅い凹面であり、レンズＯＬを構成する中心部ＯＬａの一方（例えば光ディスク側）の光学面Ｓａを成形する転写面である。フランジ形成面５６ｂは、環状の平面であり、レンズＯＬを構成するフランジ部ＯＬｂの一方のフランジ面Ｆ１を成形する転写面である。詳細は後述するが、光学面形成面５６ａは、型締め時に固定金型４１と可動金型４２との間に非一様な力が加わることにより微小変形可能であり、所望の非点収差を発生させることができる。コア部２１の後端面は、外周部２２の後端面よりも突出している凸部２１ａを有する。凸部２１ａは、後述する保持部材２４の凹部２４ａに嵌合し例えばねじ止め等によって固定される。
【００２４】
図１（Ｂ）及び３（Ｂ）に示すように、コアユニット５１を構成する外周部２２の先端面には、光学面形成面５６ａ（型締め時には型空間ＣＶ）に連通するゲートＧＰやランナＲＰが形成される。不図示のスプルからゲートＧＰ及びランナＲＰを介して型空間ＣＶ内部に溶融樹脂が供給され、充填される。
【００２５】
保持部材２４は、コア部２１と外周部２２と含む当接部材２３を背面から支持し、コアユニット５１の全長を調整する型部材である。保持部材２４の外径は、外周部２２の外径と略同径となっている。保持部材２４の先端面は、図示の例では、コア部２１の凸部２１ａに対向する位置に凹部２４ａを有する。保持部材２４は、凹部２４ａと当接部材２３の凸部２１ａとを嵌合させ不図示のねじ等で固定することにより、当接部材２３に設けられたゲートＧＰを所定方向に向けた状態に保持する。保持部材２４は、交換可能であり、予め様々な長さのものを多数用意することにより、コアユニット５１の全長を微調整することができる。これにより、固定金型４１と可動金型４２との型当たりの力を微調整することができる。
【００２６】
その他、型板５３には、コアユニット５１と保持部材２４とを挿入支持する円柱状の貫通孔５７ａが形成されている。また、型板５３は、パーティングラインＰＬを形成する端面５３ａを有する。
【００２７】
可動金型４２は、コアユニット６１と、型板６３と、取付板６４とを備える。可動金型４２は、軸ＡＸに沿って移動可能になっており、固定金型４１に対して開閉動作する。可動金型４２において、コアユニット６１は、型空間ＣＶを形成するため、固定金型４１のコアユニット５１に対向して配置される。型板６３は、外周部材３２を周囲から支持する型部材であり、取付板６４は、外周部材３２や型板６３を背後から支持する型部材である。
【００２８】
コアユニット６１は、コア部材３１と、外周部材３２とを有する。コアユニット６１は、軸状のコア部材３１の周囲にシース状の外周部材３２を配置した構造となっており、略円柱状の外形を有している。以上のように、コア部材３１と外周部材３２とが別部材で形成されていることから、コア部材３１は、外周部材３２に対して回転可能になっている。既に説明したように、コア部材３１と外周部材３２とは、固定金型４１に設けたコアユニット５１のコア部２１と外周部２２とにそれぞれ対向する。
【００２９】
図１（Ａ）、１（Ｂ）、及び３（Ａ）に示すように、コア部材３１の先端面には、型空間ＣＶを形成するため、光学面形成面６６ａとフランジ形成面６６ｂとが設けられている。光学面形成面６６ａは、比較的深い凹面であり、レンズＯＬの中心部ＯＬａの一方（例えば光源側）の光学面Ｓｂを成形する転写面である。フランジ形成面６６ｂは、環状の平面であり、レンズＯＬのフランジ部ＯＬｂの他方のフランジ面Ｆ２を成形する転写面である。
【００３０】
コア部材３１は、円柱状のロッド部３１ａと、円板状の基部３１ｂとを備える。ロッド部３１ａの先端３１ｃは、外周部材３２に形成された小径孔３２ｉとの間に樹脂が流入しない程度の僅かな隙間を有する状態で軸ＡＸに垂直な方向に微小変位可能に、かつ、軸ＡＸ方向に移動可能に挿通されている。基部３１ｂは、外周部材３２に形成された大径孔３２ｊとの間に僅かな隙間を有する状態で、軸ＡＸ方向に移動可能に挿通されている。つまり、コア部材３１は、本実施形態の場合、突き出し部として機能し、軸ＡＸ方向に往復動可能になっている。ロッド部３１ａの周囲に装着された戻しバネ６８は、コア部材３１を根元の基部３１ｂ側に付勢しており、外周部材３２内におけるコア部材３１の保持を確実なものとしている。可動金型４２を固定金型４１から離間させる型開き後において、不図示のエジェクタによりコア部材３１を外周部材３２に対して固定金型４１側に移動させることにより、可動金型４２に残るレンズＯＬを簡単に離型させることができる。
【００３１】
外周部材３２は、コア部材３１を周囲から保持する型部材である。外周部材３２は、シース状であり、コア部材３１を外周部材３２内に保持するための挿通孔３２ｈを有する。この挿通孔３２ｈは、既に説明したように、先端側に開口としての小径孔３２ｉを有し、根元側に大径孔３２ｊを有する２段構造となっている。
【００３２】
図３（Ａ）に示すように、外周部材３２の先端面には、一対の直線状の溝３２ａが設けられている。これらの溝３２ａは、固定金型４１との当接を回避し、結果的に可動金型４２に対向する固定金型４１の光学面形成面５６ａを変形させるためのものである。両溝３２ａは、コア部材３１の光学面形成面６６ａから外周部材３２の外縁まで延び、光学面形成面６６ａを挟むように形成されている。具体的には、両溝３２ａは、外周部材３２の径方向であって軸ＡＸと直交する横断線に沿って直線状に延びており、軸ＡＸを挟んで対称に配置されている。図３（Ａ）及び３（Ｃ）に示すように、溝３２ａは、平面視において略矩形であり、側面視又は断面視において浅い凹形状となっている。図３（Ｃ）に示すように、溝３２ａの側面３２ｂ，３２ｂは、互いに平行であり、外周部材３２の先端面６６ｃに対して垂直となっている。溝３２ａの底面３２ｃは、外周部材３２の先端面６６ｃに対して略平行となっている。図３（Ａ）に示すように、溝３２ａの溝幅Ｄは、固定金型４１のコアユニット５１が変形可能な大きさとなっており、光学面形成面６６ａの外径よりも小さいことが望ましい。つまり、溝３２ａの溝幅Ｄは、コアユニット５１が変形可能なある程度の大きさを有しつつも、コアユニット５１の先端面５６ｃとコアユニット６１の先端面６６ｃとの当接する面積がある程度確保されるようなものとなっている。これにより、型締め時に固定金型４１のコアユニット５１が可動金型４２から受ける力を溝３２ａに直交な方向に限定し、光学面形成面５６ａに特定方向の力を有効に伝えることができる。また、図３（Ｃ）に示すように、溝３２ａの深さＨは、コアユニット５１が変形しても、溝３２ａの底面３２ｃが型締め時に固定金型４１の外周部２２に接触せず、かつ、溶融樹脂が流入しない程度の深さとなっている。具体的には、溝３２ａの深さＨは、０．１（ｍｍ）以下となっている。コアユニット６１において、端面のうち溝３２ａ以外の部分は、固定金型４１との当接領域ＡＲとなる。本実施形態の場合、当接領域ＡＲは、図３（Ａ）に示すように、外周部材３２の先端面６６ｃのうち溝３２ａ以外の先端面６６ｃに半円の扇状に形成される。固定金型４１と可動金型４２とを型締めすると、固定金型４１は、当接領域ＡＲのみから力を受ける。
【００３３】
溝３２ａは、例えば切削によって形成される。なお、溝３２ａ以外の部分に選択的な成膜を行って、溝３２ａを形成してもよい。成膜材料として、例えば金属、金属化合物、炭素薄膜等を用いることができる。
【００３４】
外周部材３２は、コア部材３１に対して回転可能となっており、外周部材３２を回転させることにより、溝３２ａの方向を変化させることができる。
【００３５】
その他、型板６３には、外周部材３２を挿入支持する円柱状の貫通孔６７ａが形成されている。また、型板６３は、パーティングラインＰＬを形成する端面６３ａを有する。
【００３６】
なお、１つのレンズＯＬを成形する一対のコアユニット５１，６１について説明したが、同様のコアユニット５１，６１を多数組み込んだ多数個取りタイプの成形金型を構成し、複数のレンズＯＬの成形に用いることができる。この場合、各コアユニット５１に形成されるゲートＧＰは、１つのスプルに連通している。各コアユニット６１の溝３２ａの角度を個別に調整することができるため、各コアユニット５１の光学面形成面５６ａの非点収差を個別に調整することができる。
【００３７】
図４（Ａ）〜４（Ｆ）を参照して、溝３２ａの機能について説明する。図４（Ａ）及び４（Ｄ）は、可動金型４２のコアユニット６１の正面図であり、図４（Ｂ）及び４（Ｅ）は、固定金型４１の光学面形成面５６ａの拡大図であり、図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、図４（Ｆ）は、図４（Ｅ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。なお、図４（Ｂ）、４（Ｃ）、４（Ｅ）、及び４（Ｆ）において、点線は型開き時の光学面形成面５６ａ、フランジ形成面５６ｂの輪郭であり、実線は、型締め時の光学面形成面５６ａ、フランジ形成面５６ｂの輪郭である。固定金型４１と可動金型４２とを型締めすると、コアユニット５１の先端面のうち溝３２ａ以外の外周部材３２の先端面と接触した面、すなわち当接領域ＡＲのみに型締め力が加わる。この型締め力は、当接部材２３の外周部２２に偏った力（径方向に相反する回転モーメント）を生じさせる。これにより、固定金型４１の光学面形成面５６ａのうち外周部２２と外周部材３２との当接領域ＡＲに隣接する光学面形成面５６ａが径方向の外側に広がるように変形する。具体的に説明すると、例えば、図４（Ａ）に示すように、溝３２ａを固定金型４１のゲートＧＰに対して９０°の位置に回転させた場合、図４（Ｂ）及び４（Ｃ）に示すように、固定金型４１の光学面形成面５６ａ及びフランジ形成面５６ｂの輪郭は、当接領域ＡＲの中心方向である溝３２ａに対して９０°（ゲートＧＰに対して０°、１８０°）の径方向の外側に広がるように変形する。また、図４（Ｄ）に示すように、溝３２ａを固定金型４１のゲートＧＰに平行な位置（すなわち０°）に回転させた場合、図４（Ｅ）及び４（Ｆ）に示すように、固定金型４１の光学面形成面５６ａ及びフランジ形成面５６ｂの輪郭は、当接領域ＡＲの中心方向である溝３２ａに対して９０°（ゲートＧＰに対して９０°）の径方向の外側に広がるように変形する。以上のように、外周部材３２をコア部材３１に対して所望の角度に回転させると、固定金型４１の光学面形成面５６ａ及びフランジ形成面５６ｂの輪郭が所望の方向に変形し、光学面形成面５６ａに非点収差が発生する。よって、外周部材３２の溝３２ａの方向を適宜変化させることにより、固定金型４１の光学面形成面５６ａの非点収差の発生方向を調整することができる。また、固定金型４１において、コア部２１及び外周部２２を支持する保持部材２４の長さを増減し、型締め力を変化させることにより、光学面形成面５６ａの非点収差の量を調整する。
【００３８】
具体的な実施例として、例えば、保持部材２４の長さを０．０１１（ｍｍ）長くして型締めした場合、光学面形成面５６ａの非点収差の変化量は０．００４１λであった。なお、この変化量の値は、レンズ形状、仕様等によって変わるものである。
【００３９】
以下、図１の成形金型４０を用いた樹脂製品の製造方法について説明する。なお、図示を省略しているが、成形金型４０は、射出成形機に組み込まれて使用されるものであり、固定金型４１は、射出成形機の固定盤に固定され、可動金型４２は、射出成形機の可動盤に固定される。
【００４０】
金型温度調節機（不図示）により、両金型４１，４２は成形に適する温度まで加熱されており、可動金型４２を支持する可動盤を固定金型４１を支持する固定盤に近接させて、固定金型４１と可動金型４２とが接触する型当たり位置まで移動させて型閉じを行うとともに、固定金型４１と可動金型４２とを必要な圧力で締め付ける型締めを行う。この際、可動金型４２の溝３２ａによって形成された当接領域ＡＲを利用して、固定金型４１の光学面形成面５６ａ及びフランジ形成面５６ｂの輪郭が溝３２ａに直交する方向に微小変形する。次に、射出装置（不図示）を動作させて、型締めされた固定金型４１と可動金型４２との間に形成される型空間である型空間ＣＶ中に、必要な圧力で溶融樹脂を注入する射出が行われ、保圧工程を経て溶融樹脂が緩やかに冷却される。溶融樹脂が冷却されて十分硬化した段階で、可動金型４２を後退させる型開きを行うことにより、固定金型４１と可動金型４２とが離間する。この結果、両型４１，４２間から樹脂成形品としてのレンズＯＬを取り出すことができる。成形されたレンズＯＬは、光学面形成面５６ａの微小変形により曲率の小さい光学面Ｓａに非点収差が生じている。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態の光学素子の製造方法及び成形金型によれば、可動金型４２の外周部材３２に溝３２ａを設けることにより、固定金型４１と可動金型４２との型締めの際に、外周部材３２に対向する外周部２２において、光学面形成面５６ａを所望の方向に変形させることができる。すなわち、外周部材３２とこれに対向する固定金型４１との当接領域ＡＲの中心は溝３２ａを挟んで特定方向に離間しており、この特定方向に分離されて偏った力を与えて、光学面形成面５６ａの輪郭を特定方向に関して外側にわずかに変形させることができる。これにより、光学面形成面５６ａに非点収差を発生させることができる。また、溝３２ａを設けた外周部材３２を回転させることに伴う溝３２ａの方向変化によって光学面形成面５６ａに加わる力の方向を変えることができる。これにより、光学面形成面５６ａの輪郭の変形方向を簡易に調整することができる。また、ゲートＧＰが設けられていない可動金型４２に溝３２ａを設けることにより、ゲートＧＰの位置を固定しつつ、溝３２ａの位置を変化させることができる。以上のことから、多数個取りのレンズＯＬを製造する場合でも、個別に非点収差を調整してレンズＯＬを製造することができる。
【００４２】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態に係る光学素子の製造方法とこれに用いる成形金型について、図面を参照しつつ説明する。なお、第２実施形態に係る製造方法や成形金型は、第１実施形態を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。
【００４３】
図５に示すように、第２実施形態の場合、コアユニット６１の外周部材３２の先端面には、扇状の溝３２ａが設けられている。溝３２ａは、コア部材３１の光学面形成面６６ａから外周部材３２の外縁まで延び、光学面形成面６６ａを挟んで径方向に２つ形成されている。具体的には、一対の溝３２ａは、外周部材３２の径方向に扇状に延びており、軸ＡＸを挟んで対称となっている。すなわち、各溝３２ａは、外周部材３２の中心側の幅よりも径の外側の幅の方が広くなっている。具体的には、溝３２ａの中心側の溝幅Ｄは、光学面形成面６６ａの外径よりも小さくなっている。溝３２ａが外周部材３２の径方向に延び、扇状であることにより、固定金型４１の光学面形成面５６ａに伝わる力の偏りを大きくすることができる。コアユニット６１において、端面のうち溝３２ａ以外の部分は、固定金型４１との当接領域ＡＲとなる。本実施形態の場合、当接領域ＡＲは、図５に示すように、外周部材３２の先端面６６ｃのうち溝３２ａ以外の先端面６６ｃに扇状に形成される。固定金型４１と可動金型４２とを型締めすると、固定金型４１は、当接領域ＡＲのみから力を受ける。
【００４４】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態に係る光学素子の製造方法とこれに用いる成形金型について、図面を参照しつつ説明する。なお、第３実施形態に係る製造方法や成形金型は、第１実施形態を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。
【００４５】
図６に示すように、第３実施形態の場合、コアユニット６１の外周部材３２の先端面には、長方形状又は短い直線状の溝３２ａが設けられている。溝３２ａは、コア部材３１の光学面形成面６６ａから径方向の途中まで形成されており、外周部材３２の外縁まで延びていない。溝３２ａは光学面形成面６６ａを挟んで径方向に２つ形成されている。具体的には、溝３２ａは、外周部材３２の径方向に直線状に延びており、軸ＡＸを挟んで対称となっている。これにより、コアユニット６１において、端面のうち略半円の扇状の部分が固定金型４１との当接領域ＡＲとなる。なお、溝３２ａの径方向の長さＬは、固定金型４１の当接部材２３を変形させることが可能な程度の長さとなっている。
【００４６】
〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態に係る光学素子の製造方法とこれに用いる成形金型について、図面を参照しつつ説明する。なお、第４実施形態に係る製造方法や成形金型は、第１実施形態を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。
【００４７】
図７に示すように、第４実施形態の場合、コアユニット６１の外周部材３２の先端面には、直線状の溝３２ａが交差するように設けられている。溝３２ａは、コア部材３１の光学面形成面６６ａから外周部材３２の外縁まで延び、光学面形成面６６ａを挟んで径方向に４つ形成されている。具体的には、溝３２ａは、コア部材３１の外縁から等間隔に放射状に延びており、軸ＡＸを挟んで対となる溝３２ａが対称となっている。これにより、コアユニット６１において、端面のうち円を４等分した形の扇状の部分が固定金型４１との各当接領域ＡＲとなる。図示は省略するが、溝３２ａは、直交方向で溝幅や長さ等の形状に差を設けることが望ましい。
【００４８】
なお、第４実施形態の溝３２ａでは、非点収差だけでなく球面収差も発生させることができる。
【００４９】
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く、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態において、溝３２ａの深さＨは、溶融樹脂が流入しない程度の深さとしたが、溶融樹脂が流入してバリが発生しても２次加工によりバリを除去すればよい。
【００５０】
また、上記実施形態において、溝３２ａの形状は例示であり、固定金型４１の光学面形成面５６ａの輪郭を特定方向に変形可能なものであればよい。
【００５１】
また、上記実施形態において、溝３２ａがコア部材３１に連通しているとしたが、固定金型４１の光学面形成面５６ａが変形可能であれば、コア部材３１に連通していなくてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態において、保持部材２４を固定金型４１に設けたが、可動金型４２において、突き出し機構等の型構成が複雑でない場合、可動金型４２に設けてもよい。
【００５３】
また、上記実施形態において、ゲートＧＰを可動金型４２に設ければ、固定金型４１に溝３２ａを設けてもよい。この場合、固定金型４１を上記実施形態の可動金型４２のコアユニット６１のようにコア部材３１に対して外周部材３２が回転可能な機構にする。
【００５４】
また、上記実施形態において、固定金型４１のコアユニット５１がコア部２１と外周部２２とで一体に形成されているとしたが、別部材で形成されてもよい。この場合、コア部２１と外周部２２とが回転しないように固定されており、かつ外周部２２にかかる力がコア部２１に有効に伝わるようにしている必要がある。
【００５５】
また、上記実施形態において、固定金型４１及び可動金型４２で構成される成形金型４０に設ける型空間ＣＶの形状は、図示のものに限らず、様々な形状とすることができる。すなわち、型空間ＣＶの形状は、単なる例示であり、レンズＯＬの用途等に応じて適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００５６】
２１…コア部 、２２…外周部 、２３…当接部材 、２４…保持部材 、３１…コア部材 、３２…外周部材 、３２ａ…溝 、４０…成形金型 、４１…固定金型 、４２…可動金型 、５１…コアユニット 、５３…型板 、５４…取付板 、５６ａ…光学面形成面 、５６ｂ…フランジ形成面 、６１…コアユニット 、６３…型板 、６４…取付板 、６６ａ…光学面形成面 、６６ｂ…フランジ形成面 、ＡＲ…当接領域 、ＡＸ…軸 、ＣＶ…型空間 、Ｆ１，Ｆ２…フランジ面 、ＧＰ…ゲート 、ＯＬ…レンズ 、ＯＬａ…中心部 、ＯＬｂ…フランジ部 、ＰＬ…パーティングライン 、ＲＰ…ランナ 、Ｓａ，Ｓｂ…光学面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置等に組み込まれる対物レンズその他の光学素子の製造方法、及びかかる光学素子用の成形金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の成形金型として、円筒状のピンを楕円断面の凹部に陥入させる動作によって、金型転写面に直接歪みを与え、このような歪みに基づいて形成される光学素子に非点収差を与えるものが存在する（特許文献１参照）。
【０００３】
また、光学面形成面を有するインサートやこのインサートに連接して配置されるスペーサを回転させたり、傾斜や軸非対称面を形成したスペーサを用いたりしてレンズの光学特性を制御するものも存在する（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３１４３２５号公報
【特許文献２】特開２００４−２８４１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、光学素子、例えばレンズの成形において、多数個取りによる量産を行う場合、成形条件（温度、圧力等）や金型加工精度等の違いにより、成形されたレンズ間で非点収差量に差が生じうる。よって、レンズの生産性向上のために、各レンズの非点収差量を個別に調整してレンズ間の個体差を相殺する必要がある。また、レンズを装着するピックアップ装置において、情報の記録／再生に用いられる光源（主に半導体レーザ）には出射光束に非点収差をもつものがあり、その非点収差量には光源の個体差がある。よって、この場合、装着するレンズの非点収差量を調整することで光源の個体差を相殺する必要がある。
【０００６】
上記特許文献１の技術は、非点収差を有する成形金型を製造する方法を開示するものであることから、一度形成した非点収差を補正又は修正することが困難であり、その対処法も明示されていない。例えば、特許文献１の方法で得た非点収差量が適正でない場合、再度条件に適合する金型を製造するまでに時間と労力とを要するものと考えられる。
【０００７】
上記特許文献２の技術は、インサートの回転によって光学面を回転させることが前提となっており、インサートの光学素子面の曲率等を変化させることができない。つまり、片側のインサートを回転することにより、非点収差の方向を調整できても、非点収差量を調整することはできない。
【０００８】
そこで、本発明は、個別に比較的簡易に非点収差量の調整が可能な光学素子の製造方法及び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】
【０００９】
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、光学素子の第１光学面を形成する第１金型と、光学素子の第２光学面を形成する第２金型とを型合わせした成形金型を用いた光学素子の製造方法であって、第１金型は、光学素子の第１光学面を形成する第１光学面形成面を先端に有するコア部材と、コア部材の周囲に配置される外周部材とを有し、第２金型は、光学素子の第２光学面を形成する第２光学面形成面を先端に有し、外周部材は、コア部材に対し回転可能であり、第２金型に対向する面に第２金型との当接を回避する溝を有し、第２金型は、第２光学面形成面に連通するゲートを先端に有し、成形に際して、溝によって外周部材の端面に形成される複数の当接領域を利用して、外周部材に対向する第２金型の第２光学面形成面を変形させることを特徴とする。
【００１０】
上記光学素子の製造方法では、第１金型の外周部材に溝を設けることにより、第１金型と第２金型との型締めの際に、外周部材に対向する第２金型において、第２光学面形成面を所望の方向に変形させることができる。すなわち、外周部材とこれに対向する第２金型との当接領域の中心とは溝を挟んで特定方向に離間しており、この特定方向に分離されて偏った力を与えることで、第２光学面形成面の輪郭を特定方向に関して外側にわずかに変形させることができる。これにより、第２光学面形成面に非点収差を発生させることができる。また、溝を設けた外周部材を回転させることに伴う溝の方向変化によって第２光学面形成面に加わる力の方向を変えることができる。これにより、第２光学面形成面の輪郭の変形方向を簡易に調整することができる。ここで、ゲートが設けられていない第１金型に溝を設けることにより、ゲートの位置を固定しつつ、溝の位置を変化させることができる。以上のことから、多数個取りの光学素子を製造する場合でも、個別に非点収差を調整して光学素子を製造することができる。
【００１１】
本発明の具体的な態様又は観点では、上記光学素子の製造方法において、第１金型は、可動金型である。この場合、可動金型に突き出し機構を設ける際に、コア部材と外周部材とを別体としやすいため、外周部材に設けられた溝を簡易に回転させる構成とすることができる。また、ゲートが固定金型に設けられることとなり、第１金型の外周部材の回転にかかわらず、ゲートを固定させた状態とすることができる。
【００１２】
本発明の別の態様では、第２金型は、第２光学面形成面を有するコア部と、コア部の周囲に配置される外周部とを有し、コア部と外周部とは、一体に形成された部材である。この場合、コア部と外周部とを一体に形成することにより、溝から受ける力をコア部に確実に伝えることができる。
【００１３】
本発明のさらに別の態様では、第１金型において、溝は、コア部材に連通し、コア部材を挟んで外周部材の径方向に直線状に延びる。この場合、溝をコア部材に連通するように直線的に配置することにより、第２光学面形成面の輪郭において、溝に直交する径方向に効率よく力を加えることができる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様では、第１金型において、溝は、コア部材に連通し、コア部材を挟んで外周部材の径方向に延びるとともに外周部材の中心側の幅よりも径の外側の幅の方が広くなるように扇状に設けられる。この場合、溝をコア部材に連通させることにより、第２光学面形成面の輪郭において、溝に直交する径方向に効率よく力を加えることができる。また、溝が外周部材の径方向に延び、扇状に設けられることにより、第２光学面形成面に伝わる力の偏りを大きくすることができる。
【００１５】
本発明のさらに別の態様では、第２金型は、第２光学面形成面を有する部材を背面から支持する保持部材を有する。この場合、保持部材の長さを調整することによって、第１金型と第２金型との型当たり強さを調整することができる。これにより、溝を挟んで偏って付与される力の強さを増減調整することができ、第２光学面形成面の非点収差の量を簡易に微調整することができる。なお、例えば可動金型に突き出し機構が設けられるような複雑な構成となっている場合、保持部材は、構成部材が固定された固定金型側に設けることが望ましい。
【００１６】
本発明に係る成形金型は、光学素子の第１光学面を形成する第１金型と、光学素子の第２光学面を形成する第２金型とを備える成形金型であって、第１金型は、光学素子の第１光学面を形成する第１光学面形成面を先端に有するコア部材と、コア部材の周囲に配置される外周部材とを有し、第２金型は、光学素子の第２光学面を形成する第２光学面形成面を先端に有し、外周部材は、コア部材に対し回転可能であり、第２金型に対向する面に第２金型との当接を回避する溝を有し、第２金型は、第２光学面形成面に連通するゲートを先端に有することを特徴とする。
【００１７】
上記成形金型では、第１金型の外周部材に溝を設けることにより、第１金型と第２金型との型締めの際に、第２光学面形成面の輪郭が第１金型と第２金型との当接領域が互いに離間する特定方向の外側にわずかに変形し、第２光学面形成面に非点収差を発生させることができる。また、溝を設けた外周部材を回転させて溝の方向を変化させることにより、第２光学面形成面の輪郭の変形方向を簡易に調整することができる。また、ゲートが設けられていない第１金型に溝を設けることにより、ゲートの位置を固定しつつ、溝の位置を変化させることができる。以上のことから、多数個取りの光学素子用の成形金型の場合でも、個別に非点収差を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（Ａ）は、第１実施形態の成形金型の構造を説明する部分側断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の部分拡大図である。
【図２】図１の成形金型によって射出成形されるレンズの拡大側面図である。
【図３】（Ａ）は、可動金型のコアユニットの平面図であり、（Ｂ）は、固定金型のコアユニットの平面図であり、（Ｃ）は、溝の拡大断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｆ）は、可動金型の溝の機能を説明する図である。
【図５】第２実施形態の成形金型の構造を説明する平面図である。
【図６】第３実施形態の成形金型の構造を説明する平面図である。
【図７】第４実施形態の成形金型の構造を説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る成形金型とこれを用いた光学素子の製造方法とについて、図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１（Ａ）に示すように、成形金型４０は、第２金型である固定金型４１と第１金型である可動金型４２とで構成され、両金型４１，４２は、パーティングラインＰＬを境として開閉可能になっている。固定金型４１と可動金型４２とに挟まれた空間である型空間ＣＶは、成形品である光学素子としてのレンズＯＬ（図２参照）の形状に対応するものとなっている。レンズＯＬは、プラスチック製で、光学的機能を有する光学的機能部としての中心部ＯＬａと、中心部ＯＬａから外径方向に延在する環状のフランジ部ＯＬｂとを備える。このレンズＯＬは、光ピックアップ装置用の対物レンズであり、例えばＢＤ（Blu-ray disc）、ＤＶＤ（digital versatile disc）等用の波長を有する光束に対して、ＮＡ０．８５、ＮＡ０．７等を満たすレンズである。
【００２１】
固定金型４１は、コアユニット５１と、型板５３と、取付板５４とを備える。ここで、コアユニット５１は、型空間ＣＶを形成するため、後述する可動金型４２のコア部材３１及び外周部材３２に対向して配置される。型板５３は、コアユニット５１を周囲から保持する型部材であり、取付板５４は、コアユニット５１や型板５３を背後から支持する型部材である。なお、固定金型４１は、各部材５１，５３，５４が相互に固定された状態となっている。
【００２２】
コアユニット５１は、当接部材２３と、保持部材２４とを有する。コアユニット５１は、当接部材２３と保持部材２４とを軸ＡＸ方向に連結した構造となっており、略円柱状の外形を有している。当接部材２３は、中心側に配置されるコア部２１と、周辺側に配置される外周部２２とを有する。コア部２１と外周部２２とは、後述する可動金型４２のコア部材３１と外周部材３２とにそれぞれ対向する部材である。なお、外周部２２は、コア部２１と一体に、すなわち１つの部材として形成されており、コア部２１の周囲に配置される。
【００２３】
図１（Ａ）、１（Ｂ）、及び３（Ｂ）に示すように、コアユニット５１を構成するコア部２１の先端面には、型空間ＣＶを形成するための光学面形成面５６ａとフランジ形成面５６ｂとが設けられている。光学面形成面５６ａは、比較的浅い凹面であり、レンズＯＬを構成する中心部ＯＬａの一方（例えば光ディスク側）の光学面Ｓａを成形する転写面である。フランジ形成面５６ｂは、環状の平面であり、レンズＯＬを構成するフランジ部ＯＬｂの一方のフランジ面Ｆ１を成形する転写面である。詳細は後述するが、光学面形成面５６ａは、型締め時に固定金型４１と可動金型４２との間に非一様な力が加わることにより微小変形可能であり、所望の非点収差を発生させることができる。コア部２１の後端面は、外周部２２の後端面よりも突出している凸部２１ａを有する。凸部２１ａは、後述する保持部材２４の凹部２４ａに嵌合し例えばねじ止め等によって固定される。
【００２４】
図１（Ｂ）及び３（Ｂ）に示すように、コアユニット５１を構成する外周部２２の先端面には、光学面形成面５６ａ（型締め時には型空間ＣＶ）に連通するゲートＧＰやランナＲＰが形成される。不図示のスプルからゲートＧＰ及びランナＲＰを介して型空間ＣＶ内部に溶融樹脂が供給され、充填される。
【００２５】
保持部材２４は、コア部２１と外周部２２と含む当接部材２３を背面から支持し、コアユニット５１の全長を調整する型部材である。保持部材２４の外径は、外周部２２の外径と略同径となっている。保持部材２４の先端面は、図示の例では、コア部２１の凸部２１ａに対向する位置に凹部２４ａを有する。保持部材２４は、凹部２４ａと当接部材２３の凸部２１ａとを嵌合させ不図示のねじ等で固定することにより、当接部材２３に設けられたゲートＧＰを所定方向に向けた状態に保持する。保持部材２４は、交換可能であり、予め様々な長さのものを多数用意することにより、コアユニット５１の全長を微調整することができる。これにより、固定金型４１と可動金型４２との型当たりの力を微調整することができる。
【００２６】
その他、型板５３には、コアユニット５１と保持部材２４とを挿入支持する円柱状の貫通孔５７ａが形成されている。また、型板５３は、パーティングラインＰＬを形成する端面５３ａを有する。
【００２７】
可動金型４２は、コアユニット６１と、型板６３と、取付板６４とを備える。可動金型４２は、軸ＡＸに沿って移動可能になっており、固定金型４１に対して開閉動作する。可動金型４２において、コアユニット６１は、型空間ＣＶを形成するため、固定金型４１のコアユニット５１に対向して配置される。型板６３は、外周部材３２を周囲から支持する型部材であり、取付板６４は、外周部材３２や型板６３を背後から支持する型部材である。
【００２８】
コアユニット６１は、コア部材３１と、外周部材３２とを有する。コアユニット６１は、軸状のコア部材３１の周囲にシース状の外周部材３２を配置した構造となっており、略円柱状の外形を有している。以上のように、コア部材３１と外周部材３２とが別部材で形成されていることから、コア部材３１は、外周部材３２に対して回転可能になっている。既に説明したように、コア部材３１と外周部材３２とは、固定金型４１に設けたコアユニット５１のコア部２１と外周部２２とにそれぞれ対向する。
【００２９】
図１（Ａ）、１（Ｂ）、及び３（Ａ）に示すように、コア部材３１の先端面には、型空間ＣＶを形成するため、光学面形成面６６ａとフランジ形成面６６ｂとが設けられている。光学面形成面６６ａは、比較的深い凹面であり、レンズＯＬの中心部ＯＬａの一方（例えば光源側）の光学面Ｓｂを成形する転写面である。フランジ形成面６６ｂは、環状の平面であり、レンズＯＬのフランジ部ＯＬｂの他方のフランジ面Ｆ２を成形する転写面である。
【００３０】
コア部材３１は、円柱状のロッド部３１ａと、円板状の基部３１ｂとを備える。ロッド部３１ａの先端３１ｃは、外周部材３２に形成された小径孔３２ｉとの間に樹脂が流入しない程度の僅かな隙間を有する状態で軸ＡＸに垂直な方向に微小変位可能に、かつ、軸ＡＸ方向に移動可能に挿通されている。基部３１ｂは、外周部材３２に形成された大径孔３２ｊとの間に僅かな隙間を有する状態で、軸ＡＸ方向に移動可能に挿通されている。つまり、コア部材３１は、本実施形態の場合、突き出し部として機能し、軸ＡＸ方向に往復動可能になっている。ロッド部３１ａの周囲に装着された戻しバネ６８は、コア部材３１を根元の基部３１ｂ側に付勢しており、外周部材３２内におけるコア部材３１の保持を確実なものとしている。可動金型４２を固定金型４１から離間させる型開き後において、不図示のエジェクタによりコア部材３１を外周部材３２に対して固定金型４１側に移動させることにより、可動金型４２に残るレンズＯＬを簡単に離型させることができる。
【００３１】
外周部材３２は、コア部材３１を周囲から保持する型部材である。外周部材３２は、シース状であり、コア部材３１を外周部材３２内に保持するための挿通孔３２ｈを有する。この挿通孔３２ｈは、既に説明したように、先端側に開口としての小径孔３２ｉを有し、根元側に大径孔３２ｊを有する２段構造となっている。
【００３２】
図３（Ａ）に示すように、外周部材３２の先端面には、一対の直線状の溝３２ａが設けられている。これらの溝３２ａは、固定金型４１との当接を回避し、結果的に可動金型４２に対向する固定金型４１の光学面形成面５６ａを変形させるためのものである。両溝３２ａは、コア部材３１の光学面形成面６６ａから外周部材３２の外縁まで延び、光学面形成面６６ａを挟むように形成されている。具体的には、両溝３２ａは、外周部材３２の径方向であって軸ＡＸと直交する横断線に沿って直線状に延びており、軸ＡＸを挟んで対称に配置されている。図３（Ａ）及び３（Ｃ）に示すように、溝３２ａは、平面視において略矩形であり、側面視又は断面視において浅い凹形状となっている。図３（Ｃ）に示すように、溝３２ａの側面３２ｂ，３２ｂは、互いに平行であり、外周部材３２の先端面６６ｃに対して垂直となっている。溝３２ａの底面３２ｃは、外周部材３２の先端面６６ｃに対して略平行となっている。図３（Ａ）に示すように、溝３２ａの溝幅Ｄは、固定金型４１のコアユニット５１が変形可能な大きさとなっており、光学面形成面６６ａの外径よりも小さいことが望ましい。つまり、溝３２ａの溝幅Ｄは、コアユニット５１が変形可能なある程度の大きさを有しつつも、コアユニット５１の先端面５６ｃとコアユニット６１の先端面６６ｃとの当接する面積がある程度確保されるようなものとなっている。これにより、型締め時に固定金型４１のコアユニット５１が可動金型４２から受ける力を溝３２ａに直交な方向に限定し、光学面形成面５６ａに特定方向の力を有効に伝えることができる。また、図３（Ｃ）に示すように、溝３２ａの深さＨは、コアユニット５１が変形しても、溝３２ａの底面３２ｃが型締め時に固定金型４１の外周部２２に接触せず、かつ、溶融樹脂が流入しない程度の深さとなっている。具体的には、溝３２ａの深さＨは、０．１（ｍｍ）以下となっている。コアユニット６１において、端面のうち溝３２ａ以外の部分は、固定金型４１との当接領域ＡＲとなる。本実施形態の場合、当接領域ＡＲは、図３（Ａ）に示すように、外周部材３２の先端面６６ｃのうち溝３２ａ以外の先端面６６ｃに半円の扇状に形成される。固定金型４１と可動金型４２とを型締めすると、固定金型４１は、当接領域ＡＲのみから力を受ける。
【００３３】
溝３２ａは、例えば切削によって形成される。なお、溝３２ａ以外の部分に選択的な成膜を行って、溝３２ａを形成してもよい。成膜材料として、例えば金属、金属化合物、炭素薄膜等を用いることができる。
【００３４】
外周部材３２は、コア部材３１に対して回転可能となっており、外周部材３２を回転させることにより、溝３２ａの方向を変化させることができる。
【００３５】
その他、型板６３には、外周部材３２を挿入支持する円柱状の貫通孔６７ａが形成されている。また、型板６３は、パーティングラインＰＬを形成する端面６３ａを有する。
【００３６】
なお、１つのレンズＯＬを成形する一対のコアユニット５１，６１について説明したが、同様のコアユニット５１，６１を多数組み込んだ多数個取りタイプの成形金型を構成し、複数のレンズＯＬの成形に用いることができる。この場合、各コアユニット５１に形成されるゲートＧＰは、１つのスプルに連通している。各コアユニット６１の溝３２ａの角度を個別に調整することができるため、各コアユニット５１の光学面形成面５６ａの非点収差を個別に調整することができる。
【００３７】
図４（Ａ）〜４（Ｆ）を参照して、溝３２ａの機能について説明する。図４（Ａ）及び４（Ｄ）は、可動金型４２のコアユニット６１の正面図であり、図４（Ｂ）及び４（Ｅ）は、固定金型４１の光学面形成面５６ａの拡大図であり、図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、図４（Ｆ）は、図４（Ｅ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。なお、図４（Ｂ）、４（Ｃ）、４（Ｅ）、及び４（Ｆ）において、点線は型開き時の光学面形成面５６ａ、フランジ形成面５６ｂの輪郭であり、実線は、型締め時の光学面形成面５６ａ、フランジ形成面５６ｂの輪郭である。固定金型４１と可動金型４２とを型締めすると、コアユニット５１の先端面のうち溝３２ａ以外の外周部材３２の先端面と接触した面、すなわち当接領域ＡＲのみに型締め力が加わる。この型締め力は、当接部材２３の外周部２２に偏った力（径方向に相反する回転モーメント）を生じさせる。これにより、固定金型４１の光学面形成面５６ａのうち外周部２２と外周部材３２との当接領域ＡＲに隣接する光学面形成面５６ａが径方向の外側に広がるように変形する。具体的に説明すると、例えば、図４（Ａ）に示すように、溝３２ａを固定金型４１のゲートＧＰに対して９０°の位置に回転させた場合、図４（Ｂ）及び４（Ｃ）に示すように、固定金型４１の光学面形成面５６ａ及びフランジ形成面５６ｂの輪郭は、当接領域ＡＲの中心方向である溝３２ａに対して９０°（ゲートＧＰに対して０°、１８０°）の径方向の外側に広がるように変形する。また、図４（Ｄ）に示すように、溝３２ａを固定金型４１のゲートＧＰに平行な位置（すなわち０°）に回転させた場合、図４（Ｅ）及び４（Ｆ）に示すように、固定金型４１の光学面形成面５６ａ及びフランジ形成面５６ｂの輪郭は、当接領域ＡＲの中心方向である溝３２ａに対して９０°（ゲートＧＰに対して９０°）の径方向の外側に広がるように変形する。以上のように、外周部材３２をコア部材３１に対して所望の角度に回転させると、固定金型４１の光学面形成面５６ａ及びフランジ形成面５６ｂの輪郭が所望の方向に変形し、光学面形成面５６ａに非点収差が発生する。よって、外周部材３２の溝３２ａの方向を適宜変化させることにより、固定金型４１の光学面形成面５６ａの非点収差の発生方向を調整することができる。また、固定金型４１において、コア部２１及び外周部２２を支持する保持部材２４の長さを増減し、型締め力を変化させることにより、光学面形成面５６ａの非点収差の量を調整する。
【００３８】
具体的な実施例として、例えば、保持部材２４の長さを０．０１１（ｍｍ）長くして型締めした場合、光学面形成面５６ａの非点収差の変化量は０．００４１λであった。なお、この変化量の値は、レンズ形状、仕様等によって変わるものである。
【００３９】
以下、図１の成形金型４０を用いた樹脂製品の製造方法について説明する。なお、図示を省略しているが、成形金型４０は、射出成形機に組み込まれて使用されるものであり、固定金型４１は、射出成形機の固定盤に固定され、可動金型４２は、射出成形機の可動盤に固定される。
【００４０】
金型温度調節機（不図示）により、両金型４１，４２は成形に適する温度まで加熱されており、可動金型４２を支持する可動盤を固定金型４１を支持する固定盤に近接させて、固定金型４１と可動金型４２とが接触する型当たり位置まで移動させて型閉じを行うとともに、固定金型４１と可動金型４２とを必要な圧力で締め付ける型締めを行う。この際、可動金型４２の溝３２ａによって形成された当接領域ＡＲを利用して、固定金型４１の光学面形成面５６ａ及びフランジ形成面５６ｂの輪郭が溝３２ａに直交する方向に微小変形する。次に、射出装置（不図示）を動作させて、型締めされた固定金型４１と可動金型４２との間に形成される型空間である型空間ＣＶ中に、必要な圧力で溶融樹脂を注入する射出が行われ、保圧工程を経て溶融樹脂が緩やかに冷却される。溶融樹脂が冷却されて十分硬化した段階で、可動金型４２を後退させる型開きを行うことにより、固定金型４１と可動金型４２とが離間する。この結果、両型４１，４２間から樹脂成形品としてのレンズＯＬを取り出すことができる。成形されたレンズＯＬは、光学面形成面５６ａの微小変形により曲率の小さい光学面Ｓａに非点収差が生じている。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態の光学素子の製造方法及び成形金型によれば、可動金型４２の外周部材３２に溝３２ａを設けることにより、固定金型４１と可動金型４２との型締めの際に、外周部材３２に対向する外周部２２において、光学面形成面５６ａを所望の方向に変形させることができる。すなわち、外周部材３２とこれに対向する固定金型４１との当接領域ＡＲの中心は溝３２ａを挟んで特定方向に離間しており、この特定方向に分離されて偏った力を与えて、光学面形成面５６ａの輪郭を特定方向に関して外側にわずかに変形させることができる。これにより、光学面形成面５６ａに非点収差を発生させることができる。また、溝３２ａを設けた外周部材３２を回転させることに伴う溝３２ａの方向変化によって光学面形成面５６ａに加わる力の方向を変えることができる。これにより、光学面形成面５６ａの輪郭の変形方向を簡易に調整することができる。また、ゲートＧＰが設けられていない可動金型４２に溝３２ａを設けることにより、ゲートＧＰの位置を固定しつつ、溝３２ａの位置を変化させることができる。以上のことから、多数個取りのレンズＯＬを製造する場合でも、個別に非点収差を調整してレンズＯＬを製造することができる。
【００４２】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態に係る光学素子の製造方法とこれに用いる成形金型について、図面を参照しつつ説明する。なお、第２実施形態に係る製造方法や成形金型は、第１実施形態を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。
【００４３】
図５に示すように、第２実施形態の場合、コアユニット６１の外周部材３２の先端面には、扇状の溝３２ａが設けられている。溝３２ａは、コア部材３１の光学面形成面６６ａから外周部材３２の外縁まで延び、光学面形成面６６ａを挟んで径方向に２つ形成されている。具体的には、一対の溝３２ａは、外周部材３２の径方向に扇状に延びており、軸ＡＸを挟んで対称となっている。すなわち、各溝３２ａは、外周部材３２の中心側の幅よりも径の外側の幅の方が広くなっている。具体的には、溝３２ａの中心側の溝幅Ｄは、光学面形成面６６ａの外径よりも小さくなっている。溝３２ａが外周部材３２の径方向に延び、扇状であることにより、固定金型４１の光学面形成面５６ａに伝わる力の偏りを大きくすることができる。コアユニット６１において、端面のうち溝３２ａ以外の部分は、固定金型４１との当接領域ＡＲとなる。本実施形態の場合、当接領域ＡＲは、図５に示すように、外周部材３２の先端面６６ｃのうち溝３２ａ以外の先端面６６ｃに扇状に形成される。固定金型４１と可動金型４２とを型締めすると、固定金型４１は、当接領域ＡＲのみから力を受ける。
【００４４】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態に係る光学素子の製造方法とこれに用いる成形金型について、図面を参照しつつ説明する。なお、第３実施形態に係る製造方法や成形金型は、第１実施形態を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。
【００４５】
図６に示すように、第３実施形態の場合、コアユニット６１の外周部材３２の先端面には、長方形状又は短い直線状の溝３２ａが設けられている。溝３２ａは、コア部材３１の光学面形成面６６ａから径方向の途中まで形成されており、外周部材３２の外縁まで延びていない。溝３２ａは光学面形成面６６ａを挟んで径方向に２つ形成されている。具体的には、溝３２ａは、外周部材３２の径方向に直線状に延びており、軸ＡＸを挟んで対称となっている。これにより、コアユニット６１において、端面のうち略半円の扇状の部分が固定金型４１との当接領域ＡＲとなる。なお、溝３２ａの径方向の長さＬは、固定金型４１の当接部材２３を変形させることが可能な程度の長さとなっている。
【００４６】
〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態に係る光学素子の製造方法とこれに用いる成形金型について、図面を参照しつつ説明する。なお、第４実施形態に係る製造方法や成形金型は、第１実施形態を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。
【００４７】
図７に示すように、第４実施形態の場合、コアユニット６１の外周部材３２の先端面には、直線状の溝３２ａが交差するように設けられている。溝３２ａは、コア部材３１の光学面形成面６６ａから外周部材３２の外縁まで延び、光学面形成面６６ａを挟んで径方向に４つ形成されている。具体的には、溝３２ａは、コア部材３１の外縁から等間隔に放射状に延びており、軸ＡＸを挟んで対となる溝３２ａが対称となっている。これにより、コアユニット６１において、端面のうち円を４等分した形の扇状の部分が固定金型４１との各当接領域ＡＲとなる。図示は省略するが、溝３２ａは、直交方向で溝幅や長さ等の形状に差を設けることが望ましい。
【００４８】
なお、第４実施形態の溝３２ａでは、非点収差だけでなく球面収差も発生させることができる。
【００４９】
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く、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態において、溝３２ａの深さＨは、溶融樹脂が流入しない程度の深さとしたが、溶融樹脂が流入してバリが発生しても２次加工によりバリを除去すればよい。
【００５０】
また、上記実施形態において、溝３２ａの形状は例示であり、固定金型４１の光学面形成面５６ａの輪郭を特定方向に変形可能なものであればよい。
【００５１】
また、上記実施形態において、溝３２ａがコア部材３１に連通しているとしたが、固定金型４１の光学面形成面５６ａが変形可能であれば、コア部材３１に連通していなくてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態において、保持部材２４を固定金型４１に設けたが、可動金型４２において、突き出し機構等の型構成が複雑でない場合、可動金型４２に設けてもよい。
【００５３】
また、上記実施形態において、ゲートＧＰを可動金型４２に設ければ、固定金型４１に溝３２ａを設けてもよい。この場合、固定金型４１を上記実施形態の可動金型４２のコアユニット６１のようにコア部材３１に対して外周部材３２が回転可能な機構にする。
【００５４】
また、上記実施形態において、固定金型４１のコアユニット５１がコア部２１と外周部２２とで一体に形成されているとしたが、別部材で形成されてもよい。この場合、コア部２１と外周部２２とが回転しないように固定されており、かつ外周部２２にかかる力がコア部２１に有効に伝わるようにしている必要がある。
【００５５】
また、上記実施形態において、固定金型４１及び可動金型４２で構成される成形金型４０に設ける型空間ＣＶの形状は、図示のものに限らず、様々な形状とすることができる。すなわち、型空間ＣＶの形状は、単なる例示であり、レンズＯＬの用途等に応じて適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００５６】
２１…コア部 、２２…外周部 、２３…当接部材 、２４…保持部材 、３１…コア部材 、３２…外周部材 、３２ａ…溝 、４０…成形金型 、４１…固定金型 、４２…可動金型 、５１…コアユニット 、５３…型板 、５４…取付板 、５６ａ…光学面形成面 、５６ｂ…フランジ形成面 、６１…コアユニット 、６３…型板 、６４…取付板 、６６ａ…光学面形成面 、６６ｂ…フランジ形成面 、ＡＲ…当接領域 、ＡＸ…軸 、ＣＶ…型空間 、Ｆ１，Ｆ２…フランジ面 、ＧＰ…ゲート 、ＯＬ…レンズ 、ＯＬａ…中心部 、ＯＬｂ…フランジ部 、ＰＬ…パーティングライン 、ＲＰ…ランナ 、Ｓａ，Ｓｂ…光学面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子の第１光学面を形成する第１金型と、前記光学素子の第２光学面を形成する第２金型とを型合わせした成形金型を用いた光学素子の製造方法であって、
前記第１金型は、前記光学素子の第１光学面を形成する第１光学面形成面を先端に有するコア部材と、前記コア部材の周囲に配置される外周部材とを有し、
前記第２金型は、前記光学素子の第２光学面を形成する第２光学面形成面を先端に有し、
前記外周部材は、前記コア部材に対し回転可能であり、前記第２金型に対向する面に前記第２金型との当接を回避する溝を有し、
前記第２金型は、前記第２光学面形成面に連通するゲートを先端に有し、
成形に際して、前記溝によって前記外周部材の端面に形成される複数の当接領域を利用して、前記外周部材に対向する前記第２金型の前記第２光学面形成面を変形させることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１金型は、可動型であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記第２金型は、前記第２光学面形成面を有するコア部と、前記コア部の周囲に配置される外周部とを有し、
前記コア部と前記外周部とは、一体に形成された部材であることを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１金型において、前記溝は、前記コア部材に連通し、前記コア部材を挟んで前記外周部材の径方向に直線状に延びることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記第１金型において、前記溝は、前記コア部材に連通し、前記コア部材を挟んで前記外周部材の径方向に延びるとともに前記外周部材の中心側の幅よりも径の外側の幅の方が広くなるように扇状に設けられることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記第２金型は、前記第２光学面形成面を有する部材を背面から支持する保持部材を有することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
光学素子の第１光学面を形成する第１金型と、前記光学素子の第２光学面を形成する第２金型とを備える成形金型であって、
前記第１金型は、前記光学素子の第１光学面を形成する第１光学面形成面を先端に有するコア部材と、前記コア部材の周囲に配置される外周部材とを有し、
前記第２金型は、前記光学素子の第２光学面を形成する第２光学面形成面を先端に有し、
前記外周部材は、前記コア部材に対し回転可能であり、前記第２金型に対向する面に前記第２金型との当接を回避する溝を有し、
前記第２金型は、前記第２光学面形成面に連通するゲートを先端に有することを特徴とする成形金型。
【請求項８】
前記第１金型は、可動型であることを特徴とする請求項７に記載の成形金型。
【請求項９】
前記第２金型は、前記第２光学面形成面を有するコア部と、前記コア部の周囲に配置される外周部とを有し、
前記コア部と前記外周部とは、一体に形成されることを特徴とする請求項７及び請求項８のいずれか一項に記載の成形金型。
【請求項１０】
前記第１金型において、前記溝は、前記コア部材に連通し、前記コア部材を挟んで前記外周部材の径方向に直線状に延びることを特徴とする請求項７から請求項９までのいずれか一項に記載の成形金型。
【請求項１１】
前記溝は、前記コア部材に連通し、前記コア部材を挟んで前記外周部材の径方向に延びるとともに前記外周部材の中心側の幅よりも径の外側の幅の方が広くなるように扇状に設けられることを特徴とする請求項７から請求項９までのいずれか一項に記載の成形金型。
【請求項１２】
前記第２金型は、前記第２光学面形成面を有する部材を背面から支持する保持部材を有することを特徴とする請求項７から請求項１１までのいずれか一項に記載の成形金型。
【請求項１】
光学素子の第１光学面を形成する第１金型と、前記光学素子の第２光学面を形成する第２金型とを型合わせした成形金型を用いた光学素子の製造方法であって、
前記第１金型は、前記光学素子の第１光学面を形成する第１光学面形成面を先端に有するコア部材と、前記コア部材の周囲に配置される外周部材とを有し、
前記第２金型は、前記光学素子の第２光学面を形成する第２光学面形成面を先端に有し、
前記外周部材は、前記コア部材に対し回転可能であり、前記第２金型に対向する面に前記第２金型との当接を回避する溝を有し、
前記第２金型は、前記第２光学面形成面に連通するゲートを先端に有し、
成形に際して、前記溝によって前記外周部材の端面に形成される複数の当接領域を利用して、前記外周部材に対向する前記第２金型の前記第２光学面形成面を変形させることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１金型は、可動型であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記第２金型は、前記第２光学面形成面を有するコア部と、前記コア部の周囲に配置される外周部とを有し、
前記コア部と前記外周部とは、一体に形成された部材であることを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１金型において、前記溝は、前記コア部材に連通し、前記コア部材を挟んで前記外周部材の径方向に直線状に延びることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記第１金型において、前記溝は、前記コア部材に連通し、前記コア部材を挟んで前記外周部材の径方向に延びるとともに前記外周部材の中心側の幅よりも径の外側の幅の方が広くなるように扇状に設けられることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記第２金型は、前記第２光学面形成面を有する部材を背面から支持する保持部材を有することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
光学素子の第１光学面を形成する第１金型と、前記光学素子の第２光学面を形成する第２金型とを備える成形金型であって、
前記第１金型は、前記光学素子の第１光学面を形成する第１光学面形成面を先端に有するコア部材と、前記コア部材の周囲に配置される外周部材とを有し、
前記第２金型は、前記光学素子の第２光学面を形成する第２光学面形成面を先端に有し、
前記外周部材は、前記コア部材に対し回転可能であり、前記第２金型に対向する面に前記第２金型との当接を回避する溝を有し、
前記第２金型は、前記第２光学面形成面に連通するゲートを先端に有することを特徴とする成形金型。
【請求項８】
前記第１金型は、可動型であることを特徴とする請求項７に記載の成形金型。
【請求項９】
前記第２金型は、前記第２光学面形成面を有するコア部と、前記コア部の周囲に配置される外周部とを有し、
前記コア部と前記外周部とは、一体に形成されることを特徴とする請求項７及び請求項８のいずれか一項に記載の成形金型。
【請求項１０】
前記第１金型において、前記溝は、前記コア部材に連通し、前記コア部材を挟んで前記外周部材の径方向に直線状に延びることを特徴とする請求項７から請求項９までのいずれか一項に記載の成形金型。
【請求項１１】
前記溝は、前記コア部材に連通し、前記コア部材を挟んで前記外周部材の径方向に延びるとともに前記外周部材の中心側の幅よりも径の外側の幅の方が広くなるように扇状に設けられることを特徴とする請求項７から請求項９までのいずれか一項に記載の成形金型。
【請求項１２】
前記第２金型は、前記第２光学面形成面を有する部材を背面から支持する保持部材を有することを特徴とする請求項７から請求項１１までのいずれか一項に記載の成形金型。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−７１５４６（Ｐ２０１２−７１５４６Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１９８１７（Ｐ２０１０−２１９８１７）
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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