JP2014069470A - 光学素子及び成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡易に製造可能な成形金型によって成形され、上記のようなバリといったエアベント溝に達した樹脂によって形成されるエアベント部の除去を要することなく位置決めが可能な光学素子及び当該光学素子を製造する成形金型を提供すること。
【解決手段】レンズ１０において、近傍の曲面よりも光学面ＯＳ２の光軸ＯＡ側に形成される平坦面１４ｆを有しており、エアベント部１５が平坦面１４ｆから光軸に垂直な外側方向に突出して形成されており、成形金型のエアベント溝周辺を簡易に作製できる。さらに、成形されるレンズ１０において、エアベント部１５は、平坦面１４ｆを近傍の曲面よりも光軸ＯＡまでの距離が短い範囲内に形成されており、エアベント部１５の除去を要することなく位置決めが可能となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、エアベント溝を有する金型によって成形される光学素子及び当該光学素子を製造する成形金型に関する。

近年、例えば光ピックアップ装置に組み込まれる光学素子（レンズ）の作製において、金型内の空気を逃がしやすくするためにエアベント溝を設けることが行われる。このエアベント溝に達した樹脂によって形成されるレンズのバリについては、当該バリを切削除去する手間を要することなく、レンズホルダーに干渉させないように、成形金型において凸部を設けることで、レンズにおいてバリを収容するための凹部を形成する技術が知られている（特許文献１参照）。

しかしながら、上記特許文献１の方法では、エアベント溝の周囲にレンズの半径方向内側に向かって突出する凸面を形成するため、面形状が複雑な金型を作製することになり、高度な技量を要したり多くの作業工程を要したりするといった可能性がある。

特開２０１１−１８３５９３号公報

本発明では、比較的簡易に製造可能な成形金型によって成形され、上記のようなバリといったエアベント溝に達した樹脂によって形成されるエアベント部の除去を要することなく位置決めが可能な光学素子及び当該光学素子を製造する成形金型を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る光学素子は、光学面を有する光学機能部と、光学機能部の周辺に配置され外周側面を形成するフランジ部と、成形金型のエアベント溝に対応してフランジ部の周縁から外側に張り出すエアベント部とを有し、フランジ部は、外周側面において近傍の曲面よりも光学面の光軸側に形成される平面部分を有し、エアベント部は、フランジ部の平面部分から光軸に垂直な外側方向に突出した状態で、かつ、平面部分の近傍の曲面よりも光軸までの距離が短い範囲内に形成されている。

上記光学素子では、フランジ部が外周側面において近傍の曲面よりも光学面の光軸側に形成される平面部分を有しており、エアベント部が当該平面部分から光軸に垂直な外側方向に突出して形成されている。この場合、光学素子を成形するための成形金型を作製するにあたって、成形金型のうちエアベント部が形成されるエアベント溝の周辺部分に関して、上記の平面部分に対応する面を作製すればよい。従って、例えばエアベント溝の周辺において凸状の面を作製するといった複雑・困難となりがちな形状の面を作製する場合に比べて、簡易に成形金型を作製できる。より具体的に説明すると、成形金型を加工する際には、通常、任意の点からどのような軌跡を描くかを設定して所望の形状とするが、例えば、平面ではなく弧の形状に加工しようとすると切削などを行う金型加工装置がフランジの円周上から一度光軸方向に近づき、その後フランジとは異なる曲率で切削し、光軸から遠ざかり再びフランジの円周となるように切削する必要がある。この様な加工をする場合、各円弧をつなぐ部分（円弧または直線）の軌跡の設定も必要となり、設定作業が非常に煩雑になる。それに対して、フランジの円周に沿った側面形状の一部を切り欠いてできる平面部分を有する形状（以下、Ｄカット形状とも呼ぶ。）であれば、平面部分は直線形状の加工となるため、容易に加工できる。
さらに、エアベント部は、上記の平面部分の近傍の曲面よりも光軸までの距離が短い範囲内に形成されている。これにより、例えばエアベント部をそのままにしていても光学素子をホルダーへ取り付ける時に干渉させないようにすることが可能となる、すなわち、エアベント部の除去を要することなく位置決めが可能となる。

本発明の具体的な側面又は観点では、フランジ部において、平面部分を含む外周側面は、光学面の光軸に対して傾斜している。この場合、成形された後に成形金型からの型抜きを行いやすくすることができる。型抜きを行う部分が抜きテーパーかつ弧の形状であると、成形金型を加工する際に、テーパーの光軸に対する角度を各地点において変化させる必要があるため、元々、基準点の設定がしづらく複雑な軌跡がより一層複雑なものとなってしまう。それに対して、上述の平面部分を有するＤカット形状であれば直線形状となるため、形状が複雑とならず、そのような問題が発生しない。

本発明の別の側面では、フランジ部において、外周側面のうち平面部分以外の面は、光軸から一定の距離にある円筒状の曲面である。この場合、例えばホルダーへの取付けにおいて軸回転させて位置合わせの調整ができ、調整の際、エアベント部が干渉しないものとすることができる。

本発明のさらに別の側面では、エアベント部は、フランジ部の周縁側において、複数個所に形成されている。この場合、エアベント部が形成される複数個所のエアベント溝が存在する箇所において真空ポンプ（負圧発生装置）により、積極的に金型内の空気を引抜くことで、成形金型内の空気をより効率的に逃がす効果が得られる。また、エアベント部も複数形成される方が単独で形成される場合より１つあたりの大きさを小さくすることができる。

本発明のさらに別の側面では、フランジ部は、外周側面において平面部分から離れた位置に、光軸方向から見て平面部分に垂直な１つ以上のアライメント用の平坦面を有する。この場合、例えばホルダーへの取付けに際して、アライメント用の平坦面を基準とすることができる。

本発明のさらに別の側面では、フランジ部において、平坦面は、光軸を中心として対称であり、かつ、光軸に対して平行な一対の面である。この場合、アライメント用の平坦面を利用して、簡易かつ確実な位置合わせが可能となる。

本発明のさらに別の側面では、エアベント部の光軸方向についての厚さは、１／１００ｍｍ以上１／１０ｍｍ以下である。この場合、対応するエアベント溝の大きさは成形金型内の空気を逃がしやすくし、つまり押し出すのに十分であり、かつ、エアベント部となる樹脂の突出量が必要以上に大きくなって予定した範囲を越えて形成されることを回避できる。

本発明のさらに別の側面では、エアベント部は、フランジ部の外周側面における外周長さに対して２０％以下の周方向の長さを有する。この場合、例えばホルダーへの取付けのための位置合わせにおいて、エアベント部となる樹脂の突出量を適度な範囲内に抑えることができる。

上記目的を達成するため、本発明に係る成形金型は、光学面を有する光学機能部と、光学機能部の周辺に配置され外周側面を形成するフランジ部と、フランジ部の周縁から外側に張り出すように形成されるエアベント部とを有する光学素子を含む成形品を成形する成形金型であって、フランジ部の外周側面において近傍の曲面よりも光学面の光軸側に形成される平面部分を形成する平面部分形成部と、平面部分形成部の一部に隣接して配置され、平面部分から光軸に垂直な外側方向に突出した状態でかつ平面部分の近傍の曲面よりも光軸までの距離が短い範囲内にエアベント部を形成させるエアベント溝と、を備える。

上記成形金型では、平面部分形成部やエアベント溝等を用いることにより、フランジ部が外周側面において近傍の曲面よりも光学面の光軸側に形成される平面部分を有するとともにエアベント部が当該平面部分から光軸に垂直な外側方向に突出して形成されている光学素子を成形できる。この場合、成形金型のうちエアベント部が形成されるエアベント溝の周辺においては、上記の平面部分に対応する面を作製すればよい。従って、例えばエアベント溝の周辺において凸状の面を作製するといった複雑・困難となりがちな形状の面を作製する場合に比べて、簡易に成形金型の作製ができる。

さらに、成形される光学素子において、エアベント部は、上記の平面部分の近傍の曲面よりも光軸までの距離が短い範囲内に形成されている。これにより、例えばエアベント部をそのままにしていても光学素子をホルダーへ取り付ける時に干渉させないようにすることが可能となる、すなわち、エアベント部の除去を要することなく位置決めが可能となる。

本発明の具体的な側面又は観点では、エアベント溝に対して光軸を挟んだ反対側において、成形時にフランジ部の側面に対応する位置に樹脂を供給するためのゲート部形成部をさらに有する。この場合、樹脂を供給する側の反対側にエアベント溝が位置するものとなることで、型内の空気を効率的に逃がすことができる。

本発明の別の側面では、成形品は、複数の光学素子を有する。この場合、１つの成形品から光学素子を多数個取りでき、この際、各光学素子の成形において適切に型内の空気を逃がして、形成されるエアベント部を所望の状態にできる。

本発明のさらに別の側面では、エアベント溝は、樹脂の流動性を調整する流動性調整部を有する。この場合、流動性調整部によってエアベント溝から突出する樹脂の量や形状を制御して形成されるエアベント部を所望のものとすることができる。

本発明のさらに別の側面では、エアベント溝において、流動性調整部は、エアベント溝の周辺部分と異なる表面構造又は材質であることにより、樹脂の流動性を当該周辺部分よりも遅くする。この場合、エアベント溝において、成形時の空気抜きについては高くしつつ突出する樹脂の量を抑えることができる。

（Ａ）は、第１実施形態の光学素子の平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の側方断面図である。 図１の光学素子を形成するための成形金型を説明する部分側方断面図である。 （Ａ）は、成形金型のうち第２金型側の平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の側方断面図である。 成形金型の作製工程のうち側面部分の形成について説明するための図である。 第２実施形態の光学素子の側方断面図である。 （Ａ）は、第３実施形態の光学素子を形成するための一例の成形金型のうち第２金型側の平面図であり、（Ｂ）は、他の一例の成形金型のうち第２金型側の平面図である。 第４実施形態の光学素子のうちエアベント部及びその周辺を示す図である。 第５実施形態の光学素子を形成するための一例の成形金型のうち第２金型側の一部拡大平面図である。 第５実施形態の光学素子を形成するための他の一例の成形金型のうち第２金型側の平面図である。 第６実施形態の光学素子を形成するための成形金型のうち第２金型側の平面図である。 第７実施形態の光学素子を形成するための成形金型のうち第２金型側の平面図である。

〔第１実施形態〕
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る光学素子及び光学素子の製造方法等について説明する。

図１（Ａ）及び１（Ｂ）に示すレンズ１０は、プラスチック製で、光学的機能を有する円形の光学機能部１１と、光学機能部１１の外縁から半径方向外側に設けられた環状のフランジ部１２と、光学機能部１１とフランジ部１２との間に環状のネック部１３と、フランジ部１２の周縁から外側に張り出すように形成されるエアベント部１５とを備える。このレンズ１０は、好ましくはＮＡ０．７５以上０．９０以下の光学素子である。具体的には、レンズ１０は、例えば波長４０５ｎｍでＮＡ０．８５のＢＤ（Blu-Ray Disc）の規格に対応した光情報の読み取り又は書き込みを可能とするものである。なお、レンズ１０は、波長６５５ｎｍでＮＡ０．６５のＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、波長７８０ｎｍでＮＡ０．５３のＣＤ（Compact Disc）の規格に対応した光情報の読み取り又は書き込みを可能とするものでもよい。また、レンズ１０は、ＢＤ、ＤＶＤ、及びＣＤの規格に対応した３波長互換タイプの単玉レンズでもよい。

レンズ１０のうち光学機能部１１は、表側に曲率の比較的大きな凸の第１光学面ＯＳ１を有し、裏側に第１光学面ＯＳ１よりも曲率の小さな凸の第２光学面ＯＳ２を有する。このうち、第１光学面ＯＳ１は、レンズ１０を光ピックアップ装置に組み込んで動作させる際に、書き込み（記録）又は読み取り（再生）用のレーザ光源により近い側に配置される。また、第２光学面ＯＳ２は、レンズ１０を光ピックアップ装置に組み込んで動作させる際に、光情報記録媒体であるＢＤ等に対向して配置される。なお、レンズ１０は、光軸ＯＡに平行な方向のレンズ軸上厚をｔ（ｍｍ）とし、５００ｎｍ以下の波長の光束におけるレンズ１０の焦点距離をｆ（ｍｍ）としたときに、０．８≦ｔ／ｆ≦２．０、好ましくは１．０≦ｔ／ｆ≦１．８となっている。ｔ／ｆが上記範囲を満たすレンズ１０は、光軸ＯＡに平行な方向のレンズ軸上厚ｔが比較的大きくなる。

フランジ部１２は、ネック部１３の半径方向外側に設けられた環状の突起部分１４を備える。突起部分１４は、ネック部１３よりも比較的肉厚の部分である。突起部分１４は、ネック部１３よりもレーザ光源側すなわち第１光学面ＯＳ１側に突起し、光情報記録媒体側すなわち第２光学面ＯＳ２側にも突起している。突起部分１４は、第１光学面ＯＳ１側において、光軸ＯＡに垂直な第１フランジ面１２ａと、光学機能部１１の第１光学面ＯＳ１に対向する内径面１４ａとを有し、第２光学面ＯＳ２側において、光軸ＯＡに垂直な第２フランジ面１２ｂと、光学機能部１１の第２光学面ＯＳ２に対向する内径面１４ｂとを有し、第１及び第２フランジ面１２ａ，１２ｂを挟んで内径面１４ａ，１４ｂの反対側に配置される外径面１４ｃと平坦面１４ｆとを有する。ここで、図示のように、内径面１４ａ，１４ｂや外径面１４ｃは平面視した場合に、光軸ＯＡを中心とする円形状（円弧状）となっている。例えば、外径面１４ｃは、光軸ＯＡから一定の距離にある円筒状の曲面となっている。これに対して、平坦面１４ｆは平面状であり、平面視した場合に、直線状となっている。言い換えると、平坦面１４ｆは、フランジ部１２の外周部分に形成された平面部分である。外径面１４ｃと平坦面１４ｆとは、境界部分Ｐ１，Ｐ２において繋がっており、フランジ部１２の外周側面１４ｓを構成している。図示の場合の平坦面１４ｆについて具体的に説明すると、平坦面１４ｆは、破線によって図示する外径面１４ｃの曲率を維持して延長した仮想的な面である仮想面１４ｃ'を考えた場合に、この仮想面１４ｃ'の部分を直線状に切り欠いてできる面である。従って、平坦面１４ｆは、外周側面１４ｓにおいて近傍の外径面１４ｃによる曲面よりも光学面の光軸ＯＡの中心側に形成される平面部分となっている。以上からレンズ１０の外観形状は、全体として、Ｄカット形状となっている。なお、詳しい図示を省略しているが、平面部分である平坦面１４ｆと外径面１４ｃとの境界については、例えば適度にカーブした曲面によって滑らかに繋がれているものにできる。

内径面１４ａは、光軸ＯＡに対して傾斜して延びており、レーザ光源側で広がるテーパー形状を有し、内径面１４ｂは、光軸ＯＡに対して傾斜して延びており、光情報記録媒体側で広がるテーパー形状を有する。

これに対して、外径面１４ｃと平坦面１４ｆとは、光軸ＯＡに対して平行にそれぞれ延びており、外径面１４ｃは、筒形状を有する。一方、平坦面１４ｆは、光軸ＯＡに対して平行な平面であり、平坦面１４ｆの面上にはエアベント部１５が形成されている。第１及び第２フランジ面１２ａ，１２ｂは、光軸ＯＡに垂直に延びる平坦な面となっている。

ネック部１３は、光学機能部１１及びフランジ部１２よりも肉薄の部分であり、ネック部１３の光軸ＯＡに平行な方向の最大厚さＨ１は、フランジ部１２の光軸ＯＡに平行な方向の最大厚さＨ２よりも薄くなっている。なお、ネック部１３のレーザ光源側や光情報記録媒体側には、端面が形成されている。

エアベント部１５は、成形時にエアベント溝ＶＤ（図３（Ａ）等参照）に沿って形成される。具体的には、エアベント部１５は、成形時に成形金型内の空気を逃がすために設けられたエアベント溝ＶＤに達した樹脂によって形成されるものである。ここでは、エアベント部１５は、フランジ部１２の平面部分である平坦面１４ｆから光軸ＯＡに垂直な方向に突出した状態で延び、かつ、平坦面１４ｆの近傍の外径面１４ｃよりも光軸ＯＡまでの距離が短い範囲内に形成されている。つまり、図示のように平面視した状態において、エアベント部１５は、平坦面１４ｆと仮想面１４ｃ'とで囲まれた範囲内に形成されている。言い換えると、外周側面１４ｓの外径面１４ｃのうちエアベント部１５近くの曲面や仮想面１４ｃ'で規定される近傍の曲面よりも光軸ＯＡまでの距離が短い範囲内に形成されている。従って、フランジ部１２の外周側面１４ｓを円筒状の面として捉える、すなわち外周側面１４ｓが外径面１４ｃと仮想面１４ｃ'とで形成される円筒状の面であると仮想した場合に、エアベント部１５は、当該円筒状の面よりも外側に張り出すことがない。従って、例えばレンズ１０をホルダー等に取付ける時において、仮想した円筒状の外周側面１４ｓの範囲からエアベント部１５が突出して位置合わせにおいてホルダー等に干渉するといった事態を回避できる。

以下、図２等を参照して、図１に示すレンズ１０を製造するための成形金型について説明する。図示の成形金型４０は、第１金型としての可動金型４１と、第２金型としての固定金型４２とを備える。可動金型４１は、型開閉駆動装置５１に駆動されてＡＢ方向に進退移動可能になっており、固定金型４２との間で開閉動作が可能になっている。両金型４１，４２をパーティング面ＰＳ１，ＰＳ２で型合わせして型締めすることにより、射出成形用の型空間を形成することができる。

可動金型４１と固定金型４２との型締めにより、図３（Ａ）及び３（Ｂ）に示すように、レンズ１０を成形するための型空間ＣＶと、この型空間ＣＶに樹脂を供給するための流路空間ＦＣとが形成される。このうち、型空間ＣＶは、図１に示すレンズ１０の形状に対応するものとなっている。また、流路空間ＦＣは、レンズ１０を分離する前の成形品のランナー部ＲＰ等に対応する空間であり、ゲート部分ＧＳは、かかる成形品のゲート部ＧＰに対応する空間である。なお、図１に示すレンズ１０では、仕上げ加工によってゲート部ＧＰが完全に除去されている。

型空間ＣＶにおいて、一対の対向する第１及び第２転写面Ｓ１，Ｓ２は、レンズ１０のうち中央部の光学機能部１１の第１及び第２光学面ＯＳ１，ＯＳ２をそれぞれ形成するためのもので、後述するコア型６４ａ，７４ａの端面にそれぞれ対応している。従って、第１転写面Ｓ１は、第２転写面Ｓ２よりも深く曲率が大きくなっている。

また、成形金型４０には、樹脂の流入口ＩＭから延びるエアベント溝ＶＤが形成されている。図示のように、エアベント溝ＶＤは、ゲート面側とは反対側の面に形成されている。言い換えると、成形金型４０は、樹脂を供給するためのゲート部形成部であるゲート部ＧＰを、エアベント溝ＶＤの端部分である流入口ＩＭに対して光軸ＯＡを挟んだ反対側の位置に有している。エアベント溝ＶＤが設けられた箇所には、不図示の真空ポンプ（負圧発生装置）が存在し、これにより、積極的に金型内の空気を引抜くことで、成形金型４０内の空気をより効率的に逃がすことができる。

以下、図２に戻って、成形金型４０について説明する。まず、可動側の可動金型４１は、パーティング面ＰＳ１を形成する型板６１と、型板６１を背後から支持する受板６２と、受板６２を背後から支持する取付板６３と、図３に示す型空間ＣＶを形成する金型入子としてのコア型６４ａと、型空間ＣＶを形成する周辺部としての外周型６４ｂとを備える。さらに、可動金型４１は、レンズ１０を分離する前の成形品のランナー部ＲＰを突き出して離型する突き出しピン６５と、コア型６４ａを背後から押す可動ロッド６７ａと、突き出しピン６５を背後から押す可動ロッド６７ｂと、可動ロッド６７ａ，６７ｂを進退移動させる進退部材６８とを備える。ここで、コア型６４ａは、前進する可動ロッド６７ａに駆動されて固定金型４２側に前進し、可動ロッド６７ａの後退に伴って自動的に後退して元の位置に復帰する。また、突き出しピン６５は、前進する可動ロッド６７ｂに駆動されて固定金型４２側に前進し、可動ロッド６７ｂの後退に伴って自動的に後退して元の位置に復帰する。なお、進退部材６８は、進退駆動装置５２に駆動され、適当なタイミング及び量でＡＢ方向に進退動作する。

可動金型４１において、型面側の金型部品である型板６１は、図１に示すランナー部ＲＰを形成するランナー凹部６１ｂと、ゲート部ＧＰを形成するゲート凹部６１ｃと、外周型６４ｂや突き出しピン６５をそれぞれ挿入するために設けた貫通孔６１ｅ，６１ｆとを備える。

固定側の固定金型４２は、パーティング面ＰＳ２を形成する型板７１と、型板７１を背後から支持する取付板７２と、図３に示す型空間ＣＶを形成する金型入子としてのコア型７４ａと、型空間ＣＶを形成する周辺部としての外周型７４ｂとを備える。

固定金型４２において、型面側の金型部品である型板７１は、図１に示すランナー部ＲＰを形成するランナー凹部７１ｂと、ゲート部ＧＰを形成するゲート面７１ｃとを備える。

以下、成形金型４０を用いたレンズ１０の製造方法について説明する。まず、不図示の金型温度調節機により、可動金型４１と固定金型４２とを適宜加熱する。これにより、両金型４１，４２において型空間ＣＶを形成する金型部分の温度を成形に適する温度状態とする。次に、型開閉駆動装置５１を動作させ、可動金型４１を固定金型４２側に前進させて型閉じ状態とし、型開閉駆動装置５１の閉動作を更に継続することにより、可動金型４１と固定金型４２とを必要な圧力で締め付ける型締めが行われる。次に、不図示の射出装置を動作させて、型締めされた可動金型４１と固定金型４２との間の型空間ＣＶ中に、ゲート部分ＧＳ等を介して溶融樹脂を必要な圧力で注入する射出を行わせる。溶融樹脂を型空間ＣＶに導入した後は、型空間ＣＶ中の溶融樹脂が放熱によって徐々に冷却されるため、かかる冷却にともなって溶融樹脂が固化し成形が完了するのを待つ。次に、型開閉駆動装置５１を動作させて、可動金型４１を後退させ、可動金型４１を固定金型４２から離間させる型開きを行わせる。この結果、成形品であるレンズ１０は、可動金型４１に保持された状態で固定金型４２から離型される。次に、進退駆動装置５２を動作させて、可動ロッド６７ａ，６７ｂを介してコア型６４ａ及び突き出しピン６５によるレンズ１０の突き出しを行わせる。この結果、レンズ１０が、可動ロッド６７ａ等に付勢されて固定金型４２側に押し出されて、レンズ１０が可動金型４１から離型される。なお、両金型４１，４２から離型されたレンズ１０は、このレンズ１０のランナー部ＲＰから延びるスプルー部等を把持することによって、成形装置の外部に搬出される。さらに、搬出後のレンズ１０は、ゲート部ＧＰの除去等の外形加工を施されて出荷用の製品とされる。以上の工程において、溶融樹脂の加圧注入に伴って、エアベント溝ＶＤによって型空間ＣＶ内のガスを逃がされる。この際、溶融樹脂の一部がエアベント溝ＶＤに到達すると、エアベント溝ＶＤから一部がはみ出して突出し、結果として、上述したエアベント部１５（図１（Ａ）等参照）が形成されることになる。ここで、エアベント溝ＶＤの形状が調整されている。具体的には、例えば、エアベント部１５の光軸ＯＡの方向についての厚さが、１／１００ｍｍ以上１／１０ｍｍ以下となっている。また、エアベント部１５において、周方向の長さＬ１が、外周側面１４ｓにおける外周長さＬ２に対して２０％以下となっている。これらにより、形成されるエアベント部１５は、上述したような所望のサイズや形状となるようにできる。

さらに、上記のような成形金型４０の作製に関しては、エアベント溝ＶＤの周辺部分において、複雑な作業をあまり要せず、比較的簡易であるものとなっている。

以下、図４を参照して、成形金型の作製のうち、エアベント溝ＶＤの周辺部分の作製に関わる部分であるレンズ１０の側面に対応する固定金型４２の側面部分の作製について説明する。図４は、成形金型４０の側面部分を模式的に示す図である。図示のように、固定金型４２の側面部分に関する表面４２ａは、レンズ１０の外径面１４ｃに対応する筒状の面である側面４２ｃと、レンズ１０の平坦面１４ｆに対応する平面である側面４２ｆと、側面４２ｆの一部に樹脂の流入口ＩＭとなる孔を開けてエアベント溝ＶＤを形成する際にできる平面である側面ＶＤａとで構成される。ここでは、研磨装置ＳＥを用いて金型を切削・研磨することでこれらの面を作り出すものとする。研磨装置ＳＥは、例えば自転する円形状の刃を有することで、各側面を削り出すことができる。この場合、まず、側面部分の表面４２ａのうち、側面４２ｃと側面４２ｆとを形成する。この際、側面４２ｃは、筒状の面であるため、図中矢印Ｒ１，Ｒ２で示すように、軸ＸＸを中心に自転する研磨装置ＳＥを回転移動させれば形成できる。さらに、側面４２ｆは、平面であるため、図中矢印Ｒ３で示すように、軸ＸＸを中心に自転する研磨装置ＳＥを直進移動させれば形成できる。つまり、面４２ｃと側面４２ｆとは、矢印Ｒ１の回転移動、矢印Ｒ３の直進移動、矢印Ｒ２の回転移動の順で研磨装置ＳＥを操作させるだけで形成が可能である。この場合、矢印Ｒ１の回転移動から矢印Ｒ３の直進移動に移行する際及び矢印Ｒ３の直進移動から矢印Ｒ２の回転移動に移行する際に、平坦面１４ｆと外径面１４ｃとの境界に対応する部分が形成される。このため、当該境界に対応する部分については、曲面形状となり、平坦面１４ｆと外径面１４ｃとを滑らかに繋ぐ状態となる。なお、エアベント溝ＶＤを形成する側面ＶＤａについては、側面４２ｆが形成された後、側面４２ｆの一部にエアベント溝ＶＤの孔すなわち流入口ＩＭを形成すべく研磨装置ＳＥを直進移動させてエアベント溝ＶＤが形成される。

これに対して、エアベント溝ＶＤの周辺において、図１（Ａ）に示す外径面１４ｃと仮想面１４ｃ'とで形成される円形の領域内にエアベント部１５を収めるために、平坦面１４ｆやその周辺の形状を上記のようにせず、仮に凹形状のようなものを形成させようとすると、固定金型４２の側面部分の作製する加工において、当該凹形状に対応させるべく凸部を形成することになる。この場合、側面を削り出すための動作が上記のような回転移動と直進移動とを順に行うだけの単純なものとはならず、複雑な動きを組み合わせる等の複雑・困難な作業が必要となる。

以上説明した本実施形態に係る光学素子及びこれを成形するための成形金型では、光学素子であるレンズ１０において、フランジ部１２が外周側面１４ｓにおいて外径面１４ｃや仮想面１４ｃ'で規定される近傍の曲面よりも光学面ＯＳ２の光軸ＯＡ側に形成される平坦面１４ｆを有しており、エアベント部１５が平坦面１４ｆから光軸に垂直な外側方向に突出して形成されている。従って、成形金型４０を構成する固定金型４２のうちエアベント部１５が形成されるエアベント溝ＶＤの周辺においては、上記の平坦面１４ｆに対応する側面４２ｆを作製すればよいため、例えばエアベント溝ＶＤの周辺において凸状の面を作製するといった複雑・困難となりがちな形状の面を作製する場合に比べて、簡易に成形金型４０の作製ができる。

さらに、成形されるレンズ１０において、エアベント部１５は、平坦面１４ｆを近傍の曲面よりも光軸ＯＡまでの距離が短い範囲内に形成されている。これにより、例えば成形後、エアベント部１５を切削加工等せずそのままにしていてもレンズ１０をホルダー等へ取り付ける時に干渉させないようにすることが可能となる、すなわち、エアベント部１５の除去を要することなく位置決めが可能となる。エアベント部１５の切削加工等の作業が不要となることで、当該作業のための設備が不要となり、また、切削加工時の粉塵の発生に伴うレンズ不良の発生も回避される。すなわち、生産サイクルを短くし、かつ、生産能率を向上させることができる。また、平坦面１４ｆを位置合わせにおける基準の面とすることもできる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る光学レンズ、光学レンズユニット及び撮像装置について説明する。なお、本実施形態に係る光学レンズ等は、第１実施形態に係るレンズ１０等の変形例であり、一部を除いた他の構造については、第１実施形態の場合と同様であるため、一部の構造以外の部分については、説明を省略する。

図５は、本発明の第２実施形態に係るレンズの側方断面図である。図示のように、本実施形態では、レンズ１０のうち、フランジ部１２の平坦面１４ｆの形状が第１実施形態の場合と異なっている。より具体的には、フランジ部１２において、平坦面１４ｆを含む外周側面１４ｓは、光軸ＯＡに対して平行ではなく、傾斜している。具体的には、図中において一部拡大して示すように、平坦面１４ｆが光軸ＯＡに平行な状態に比べて物体側から像側に向かうほど光軸ＯＡに近づくように角度θだけ傾いた平面形状となっている。また、図示を省略するが、外周側面１４ｓのうち平坦面１４ｆ以外の部分である外径面１４ｃ（図１（Ａ）参照）も、物体側から像側に向かうほど光軸ＯＡに近づくように角度θだけ傾いたテーパー状となっている。以上のように外周側面１４ｓが全体として傾斜があることで、型抜きを容易にすることができる。なお、ここで平坦面１４ｆの傾斜角度であり外径面１４ｃのテーパー角度である角度θは、例えば３°〜５°で設定されている。

本実施形態の場合も、レンズ１０は、比較的簡易に作製される成形金型によって成形され、かつ、エアベント部１５を切削加工等せずそのままにしていてもレンズ１０をホルダー等へ取り付ける時に干渉させないようにすることが可能となるので、生産サイクルを短くし、かつ、生産能率を向上させることができる。

〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係るレンズを成形するための成形金型について説明する。なお、本実施形態に係る成形金型は、第１実施形態に係る成形金型４０の変形例であり、固定金型の一部を除いた他の構造については、第１実施形態の場合と同様であるため、一部の構造とその周辺部分以外の部分については、図示及び説明を省略する。

図６（Ａ）は、本発明の第３実施形態に係る光学レンズを成形するための成形金型２４０を説明する平面図である。

図示のように、本実施形態では、成形金型２４０の固定金型２４２のうち、エアベント部１５が形成されるエアベント溝ＶＤにおいて、樹脂の流動性を調整する流動性調整部ＦＡが形成されている。具体的には、流動性調整部ＦＡは、エアベント溝ＶＤのうち、流入側に形成されており、エアベント溝ＶＤの周辺部分である本体側を形成する部分と異なる表面構造又は材質で構成され、エアベント溝ＶＤに流入する樹脂の量を抑制している。つまり、流動性調整部ＦＡは、樹脂の流動性を流動性調整部ＦＡの周辺部分よりも遅くしている。これにより、エアベント溝ＶＤから突出する樹脂の量や形状を制御して形成されるエアベント部１５を所望の大きさや形状にする一方、流入口ＩＭの大きさは変化させないことで、成形時の空気抜きについては高いままに維持できる。流動性調整部ＦＡの表面構造や材質については、例えば表面に凹凸を設けることで、周辺部分である本体側の表面よりも樹脂の流動性を遅くすることができる。また、材質に関しては、熱伝導率の異なるものを採用することが考えられる。すなわち、流入する樹脂から熱を奪う速さを他の周辺部分を構成する金型の部分と異なるものとすることで、流動性を変化させ調整することができる。

また、図６（Ｂ）に示す変形例のように、さらに、流動性調整部ＦＡの表面構造や材質が、位置によって異なっていてもよい。具体的には、図示の場合、流動性調整部ＦＡのうちエアベント溝ＶＤの中央側に位置する第１調整部ＦＡ１と周辺側に位置する第２調整部ＦＡ２とで、表面構造や材質を異なるものとしている、すなわち流動性を異なるものとしている。図１（Ａ）に示すように、エアベント部１５は、仮想面１４ｃ'の部分を越えない範囲で形成されれば所期の目的を達成できるため、エアベント溝ＶＤの周辺側に比べて中央側には多くの樹脂が突出させることができる。従って、上記のような構成において、例えば、第１調整部ＦＡ１よりも第２調整部ＦＡ２において樹脂の流動性を遅くするようにしてもよい。また、以上の図６（Ｂ）に示す流動性調整部ＦＡの表面構造や材質を２段階にする構成は一例であり、例えば、３段階以上にする、或いは徐々に表面の粗さを変更する等、レンズ材料として採用する樹脂の材質や製造過程での温度圧力等に応じて、種々の応用が可能である。以上のように流動性調整部ＦＡに変化をもたせることで、より緻密にエアベント部１５の形成の制御ができる。

〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態に係るレンズについて説明する。なお、本実施形態に係るレンズは、第１実施形態に係るレンズ１０の変形例であり、レンズを形成するための成形金型は、第１実施形態に係る成形金型４０等の変形例であり、固定金型の一部を除いた他の構造については、第１実施形態の場合と同様であるため、一部の構造とその周辺部分以外の部分については、図示及び説明を省略する。

図７（Ａ）は、本発明の第４実施形態に係るレンズ３１０のうちエアベント部３１５及びその周辺を示す図である。図７（Ａ）は、フランジ部１２のうち平坦面１４ｆ側を正面として見た断面図を示している。図示のように、本実施形態では、平坦面１４ｆから突出するエアベント部３１５の厚みが、中央側と周辺側とで異なっており、中央側のほうが周辺側より厚くなっている。このような形状のレンズ２１０を作製するために、図７（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る成形金型３４０の流入口ＩＭは、中央側が周辺側よりも大きなものとなっている。つまり、エアベント溝ＶＤの周辺側に比べて中央側には多くの樹脂が突出させることができる。

〔第５実施形態〕
以下、第５実施形態に係るレンズを成形するための成形金型について説明する。なお、本実施形態に係る成形金型は、第１実施形態に係る成形金型４０等の変形例であり、一部を除いた他の構造については、第１実施形態の場合と同様であるため、一部の構造とその周辺部分以外の部分については、図示及び説明を省略する。

図示のように、本実施形態では、成形金型４４０は、型空間において、一対の対向する第１及び第２転写面を複数組有している。より具体的には、例えば成形金型４４０の固定金型４４２は、中央に位置するランナー部を形成するためのランナー凹部４７１ｂが略均等の角度で放射状に複数延びており、その延長上にゲート部ＧＰを形成するための複数のゲート面４７１ｃがそれぞれ設けられている。また、各ゲート面４７１ｃの反対側にそれぞれ対応するエアベント溝ＶＤが形成されている。なお、図示を省略するが、可動金型は、固定金型４４２の形状に合わせて複数の光学転写面を有している。この場合、１回で成形される成形品から、複数個のレンズを取り出すことができる。この成形金型４４０による成形では、樹脂の注入時に各エアベント溝ＶＤから抜け出る型空間内の空気は全体として放射状に逃げる（押し出される）ことになる。このため、各成形部分での空気抜きの動作は、互いに他の成形動作に影響を与えることがないものとなる。つまり、各エアベント溝ＶＤにおいて、各エアベント部１５は、他から影響を受けることなく所望の状態で形成される。

図９は、本実施形態の変形例の成形金型５４０について示す図である。図８では、放射状に配列することで、１つの成形部分での空気抜きが他の成形分での成形に影響を与えないようにするものとしているのに対して、図９に示す例では、成形金型５４０の固定金型５４２において、ランナー凹部５７１ｂが平行に延びて複数のゲート面４７１ｃがそれぞれ設けられていることでゲート側に対向して設けられる各エアベント溝ＶＤからの空気抜きが他の成形分での成形に影響を与えないようにするものとなっている。

〔第６実施形態〕
以下、第６実施形態に係るレンズを成形するための成形金型について説明する。なお、本実施形態に係る成形金型は、第１実施形態に係る成形金型４０等の変形例であり、固定金型の一部を除いた他の構造については、第１実施形態の場合と同様であるため、一部の構造とその周辺部分以外の部分については、図示及び説明を省略する。

図１０（Ａ）は、本発明の第６実施形態に係る光学レンズを成形するための成形金型５４０を説明する平面図である。本実施形態の場合、成形金型６４０において、エアベント溝ＶＤは、図１０（Ｂ）に示すレンズ６１０の平坦面１４ｆに対応する平面である側面４２ｆを複数個所（２箇所）に有している。従って、レンズ６１０において、エアベント部６１５は、フランジ部１２の周縁側の２箇所に形成されている。この場合、エアベント部が形成される２個所にエアベント溝ＶＤが存在しているので、成形金型６４０内の空気をより効率的に逃がすことができる。また、エアベント部６１５も複数形成される単独で形成される場合より１つあたりの大きさを小さくすることができる。

〔第７実施形態〕
以下、第７実施形態に係る光学素子であるレンズについて説明する。なお、本実施形態に係るレンズは、第１実施形態に係るレンズ１０の変形例であり一部を除いた他の構造については、第１実施形態の場合と同様であるため、一部の構造とその周辺部分以外の部分については、説明を省略する。

図１１は、本発明の第７実施形態に係るレンズ７１０を説明する平面図である。本実施形態のレンズ７１０は、フランジ部１２の外周側面１４ｓにおいて平坦面１４ｆから離れた位置に、光軸ＯＡの方向から見て平坦面１４ｆに垂直な１つ以上のアライメント用の平坦面ＩＳ１，ＩＳ２を有する。フランジ部１２において、平坦面ＩＳ１，ＩＳ２は、光軸ＯＡを中心として対称であり、かつ、光軸ＯＡに対して平行な一対の面となっている。この場合、例えばホルダーへの取付けに際して、平坦面ＩＳ１，ＩＳ２を基準とする、また、平坦面１４ｆと併せて基準とすることができ、位置合わせ等をより容易におこなうことができる。

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、固定金型４２及び可動金型４１で構成される射出成形金型に設ける型空間ＣＶの形状は、様々な形状とすることができる。すなわち、コア型６４ａ，７４ａ等によって形成される型空間ＣＶの形状は、単なる例示であり、レンズ１０その他の光学素子の用途等に応じて適宜変更することができる。例えば、固定金型４２でレンズ１０の第１光学面ＯＳ１を成形し、可動金型４１で第１光学面ＯＳ１よりも曲率の小さい第２光学面ＯＳ２を成形する金型構成とすることもできる。

また、上記実施形態において、レンズ１０の第１光学面ＯＳ１に回折構造等の微細形状を設けてもよい。

また、上記では光学素子としてピックアップレンズを取り上げているが、ピックアップレンズ以外の光学素子の製造においても、本発明を適用することができる。

また、上記のうち例えば第１実施形態において、外周側面１４ｓのうち平坦面１４ｆ以外の面すなわち外径面１４ｃは、光軸ＯＡから一定の距離にある円筒状の曲面である（平面視において円弧状となっている）ものとしているが、外径面１４ｃの形状が円筒状ではなく例えば平面視において円形状から多少歪んで楕円状となっていてもよい。

１０，３１０，６１０，７１０…レンズ、 １１…光学機能部、 １２…フランジ部、 １２ａ，１２ｂ…フランジ面、 １３…ネック部、 １３ａ，１３ｂ…端面、 １４…突起部分、 １４ａ，１４ｂ…内径面、 １４ｃ…外径面、 １４ｃ'…仮想面、 １５…エアベント部、 ４０，２４０，４４０，５４０，６４０…成形金型、 ４１…可動金型、 ４２…固定金型、 ５１…型開閉駆動装置、 ５２…進退駆動装置、 ６１，７１…型板、 ６３，７２…取付板、 ６４ａ，７４ａ…コア型、 ６４ｂ，７４ｂ…外周型、 ８１…筺体、 ＣＶ…型空間、 ＶＤ…エアベント溝、 ＦＣ…流路空間、 ＧＰ…ゲート部、 ＯＡ…光軸、 ＯＳ１，ＯＳ２…光学面、 ＰＳ１，ＰＳ２…パーティング面、 ＲＰ…ランナー部、 Ｓ１，Ｓ２…転写面

Claims (13)

1. 光学面を有する光学機能部と、前記光学機能部の周辺に配置され外周側面を形成するフランジ部と、成形金型のエアベント溝に対応して前記フランジ部の周縁から外側に張り出すエアベント部とを有し、
   前記フランジ部は、前記外周側面において近傍の曲面よりも前記光学面の光軸側に形成される平面部分を有し、
   前記エアベント部は、前記フランジ部の前記平面部分から光軸に垂直な外側方向に突出した状態で、かつ、前記平面部分の近傍の曲面よりも前記光軸までの距離が短い範囲内に形成されていることを特徴とする光学素子。
2. 前記フランジ部において、前記平面部分を含む前記外周側面は、前記光学面の光軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
3. 前記フランジ部において、前記外周側面のうち前記平面部分以外の面は、光軸から一定の距離にある円筒状の曲面であることを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載の光学素子。
4. 前記エアベント部は、前記フランジ部の周縁側において、複数個所に形成されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の光学素子。
5. 前記フランジ部は、前記外周側面において前記平面部分から離れた位置に、光軸方向から見て前記平面部分に垂直な１つ以上のアライメント用の平坦面を有することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の光学素子。
6. 前記フランジ部において、前記平坦面は、光軸を中心として対称であり、かつ、光軸に対して平行な一対の面であることを特徴とする請求項５に記載の光学素子。
7. 前記エアベント部の光軸方向についての厚さは、１／１００ｍｍ以上１／１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の光学素子。
8. 前記エアベント部は、前記フランジ部の前記外周側面における外周長さに対して２０％以下の周方向の長さを有することを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項に記載の光学素子。
9. 光学面を有する光学機能部と、前記光学機能部の周辺に配置され外周側面を形成するフランジ部と、前記フランジ部の周縁から外側に張り出すように形成されるエアベント部とを有する光学素子を含む成形品を成形する成形金型であって、
   前記フランジ部の前記外周側面において近傍の曲面よりも前記光学面の光軸側に形成される平面部分を形成する平面部分形成部と、
   前記平面部分形成部の一部に隣接して配置され、前記平面部分から光軸に垂直な外側方向に突出した状態でかつ前記平面部分の近傍の曲面よりも前記光軸までの距離が短い範囲内に前記エアベント部を形成させるエアベント溝と、を備えることを特徴とする成形金型。
10. 前記エアベント溝に対して前記光軸を挟んだ反対側において、成形時に前記フランジ部の側面に対応する位置に樹脂を供給するためのゲート部形成部をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の成形金型。
11. 前記成形品は、複数の前記光学素子を有することを特徴とする請求項１０に記載の成形金型。
12. 前記エアベント溝は、樹脂の流動性を調整する流動性調整部を有することを特徴とする請求項９から１１までのいずれか一項に記載の成形金型。
13. 前記エアベント溝において、前記流動性調整部は、前記エアベント溝の周辺部分と異なる表面構造又は材質であることにより、樹脂の流動性を当該周辺部分よりも遅くすることを特徴とする請求項１２に記載の成形金型。

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