光学素子の製造方法
【課題】本発明は、成形可能温度で光学材料を金型成形する光学素子の製造方法に関するものであり、金型成形後の光学素子について、屈折率分布の全数確認を実現することを目的とする。
【解決手段】この目的を解決するために、本発明の光学素子１の製造方法は、成形可能温度の光学材料５に成形金型２の成形面２ａを転写し光学素子１を成形する成形工程と、光学素子１の屈折率分布を評価する評価工程を含み、評価工程は、光学素子１の内部応力分布を測定して、この内部応力分布を用いて屈折率分布を評価するとしたのである。
【解決手段】この目的を解決するために、本発明の光学素子１の製造方法は、成形可能温度の光学材料５に成形金型２の成形面２ａを転写し光学素子１を成形する成形工程と、光学素子１の屈折率分布を評価する評価工程を含み、評価工程は、光学素子１の内部応力分布を測定して、この内部応力分布を用いて屈折率分布を評価するとしたのである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形可能温度で光学材料を成形金型の成形面を転写する光学素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、光ピックアップ用の対物レンズなど小型で非球面形状を有するような光学素子を形成するにおいては、光学材料を成形金型内に投入し成形可能な温度に昇温させ、成形金型で加圧して成形面を転写し、冷却してから成形金型から取り出す手法が用いられている。
【０００３】
しかしながら、このような成形面の転写後に冷却工程を含む光学素子の製造方法においては、量産における冷却速度のバラツキにより個々の光学素子における屈折率分布に差が生じてしまう。
【０００４】
そして、このような光学素子の屈折率分布を測定する場合、従来、干渉計が用いられていた。
【０００５】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１乃至３が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２５８２９２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５１５７８号公報
【特許文献３】特開平５−１３３８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そして、干渉計を用いた屈折率分布の測定は、光学素子を平板状に加工し測定する手法と、光学素子をマッチングオイルに浸して測定する手法がある。
【０００８】
光学素子を平板加工する方法では、量産した光学素子の全数確認が不可能であり、また、光学素子をマッチングオイルに浸す方法では、測定後の洗浄に手間が掛かるという問題があり、いずれの場合においても量産時における抜き取り確認は可能であっても全数確認には不向きであった。
【０００９】
そこで本発明は、このような問題を解決し、成形金型の成形面の転写後に冷却工程を含む光学素子の製造方法において、屈折率分布の全数確認を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そして、この目的を解決するために本発明は、成形可能温度の光学材料に成形金型の成形面を転写し光学素子を成形する成形工程と、光学素子の屈折率分布を評価する評価工程を含み、評価工程は、光学素子の内部応力分布を測定して、この内部応力分布を用いて屈折率分布を評価するとしたのである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の評価方法は、成形金型の成形面の転写後に冷却工程を含む光学素子の製造方法において、屈折率分布の全数確認を実現することが出来るのである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態における光学素子の成形方法を示す模式図
【図２】同光学素子の内部応力分布を示す図
【図３】同光学素子の歪差と屈折率差の関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は光学素子１の成形方法の一例である両凸レンズのプレス成形方法を示したもので、上下一対の成形金型２とこの成形金型２の摺動を規制する胴型３からなる成形空間４に光学硝子からなる光学材料５を配置し、この光学材料５を成形金型２で硝子軟化点以上の成形可能温度に昇温させ、成形金型２を摺動させ加圧することで成形面２ａを光学材料５に転写し、その後、取り出し可能温度まで冷却して成形金型２の間から成形された光学素子１を取り出すというものである。
【００１５】
そして、この成形面２ａの転写後の冷却は、成形可能温度から取り出し可能温度まで冷却するもので、冷却する温度幅が数百度と大きく、また、生産性を考慮すると短時間での冷却が望まれ、このような状況において、冷却速度を緻密に制御することが困難である。
【００１６】
しかしながら、冷却速度がバラツキ、冷却速度が速くなればその部分の密度が低くなり屈折率も低くなる。また、冷却速度が遅くなればその部分の密度が高くなり屈折率も高くなるため、冷却速度のバラツキは光学素子１の密度バラツキとなり、この密度バラツキが屈折率のバラツキ、つまり、屈折率分布を生じさせてしまうため、成形した光学素子１の全てに対してそれぞれ屈折率分布を評価し選別することが必要となる。
【００１７】
そこで、この一実施の形態においては、成形可能温度の光学材料５に成形金型２の成形面２ａを転写し光学素子１を成形する成形工程と、光学素子１の屈折率分布を評価する評価工程を含む製造方法において、成形工程後の光学素子１の全てに対して屈折率分布を測定できる評価工程を検討したのである。
【００１８】
この評価工程では、光学素子１の内部応力分布を測定し、この内部応力分布を用いて屈折率分布を評価しており、内部応力分布の測定は光学素子１の複屈折から導き出すため、板状加工やマッチングオイルを用いる従来の干渉計を用いた屈折率の測定と異なり、成形した光学素子１のままで測定できることから、量産において全数検査が可能となるのである。
【００１９】
次に、光学素子１における内部応力分布と屈折率分布の関連性について説明する。図２は光学素子１の内部応力分布の測定し、光学素子１の光軸を含む直径方向の内部応力分布を示したものである。なお、この内部応力分布の測定は株式会社フォトニックラティス製の二次元複屈折評価システムＰＡ−１００を用いて測定した。
【００２０】
この測定結果をみると、両凸レンズ形状の光学素子１において、肉厚で冷却速度が遅く密度が大きくなる光学素子１の中央部分の内部応力が小さく、肉薄で冷却速度が早く密度が小さくなる光学素子１の外周部分の内部応力が大きくなっていることがわかる。なお、図２における細線で示した折れ線は、内部応力の実測値であり、太線で示した曲線は、内部応力分布の実測値を二次関数で近似して測定ノイズを平滑化したものである。そして、この測定ノイズを平滑化した二次曲線を用いて、内部応力分布の最大値から最小値を引いた歪差を求める。
【００２１】
また、この歪差を求めた光学素子１の屈折率分布を干渉計で測定し、屈折率分布の最大値から最小値を引いた屈折率差を求め、歪差との関係を図３に示す。
【００２２】
この図３によれば、歪差が小さいものは、屈折率差の値が小さく且つバラツキも小さく、歪差が大きいものは、屈折率差の値が小さいものから大きいものまでとバラツキが大きくなっている。
【００２３】
なお、この点については、歪差が内部応力の最大値と最小値の差をとったもので、この差が小さいということは、内部応力の原因となる光学素子１の密度バラツキが小さいことを意味し、この密度バラツキが小さければ屈折率の分布も小さくなる。
【００２４】
つまり、成形した光学素子１のままで測定できる内部応力から求める歪差を閾値として、屈折率分布のバラツキを評価できることが解かる。
【００２５】
従って、光学素子１を量産する中で光学素子１の屈折率分布を全数評価しようとする場合、予め複数の光学素子１を評価用サンプルとして抜き取り、その評価用サンプルの屈折率差と歪差を求め図２に示す関連性を導き、所望の屈折率差の範囲を特定する歪差を閾値と定め、この閾値に対して光学素子１の内部応力分布を比較することで全数評価が実現できるのである。
【００２６】
なお、この一実施の形態においては、光学素子１の成形方法としてプレス成形を挙げて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものでなく、成形可能温度の光学材料５に対して成形金型２の成形面２ａを転写する成形工程、例えば射出成形などにおいても同様の効果を奏するものである。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の光学素子の製造方法は、量産において光学素子の屈折率分布を全数確認することができ、特に成形可能温度が高い光学素子において有用である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 光学素子
２ 成形金型
２ａ 成形面
５ 光学材料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形可能温度で光学材料を成形金型の成形面を転写する光学素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、光ピックアップ用の対物レンズなど小型で非球面形状を有するような光学素子を形成するにおいては、光学材料を成形金型内に投入し成形可能な温度に昇温させ、成形金型で加圧して成形面を転写し、冷却してから成形金型から取り出す手法が用いられている。
【０００３】
しかしながら、このような成形面の転写後に冷却工程を含む光学素子の製造方法においては、量産における冷却速度のバラツキにより個々の光学素子における屈折率分布に差が生じてしまう。
【０００４】
そして、このような光学素子の屈折率分布を測定する場合、従来、干渉計が用いられていた。
【０００５】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１乃至３が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２５８２９２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５１５７８号公報
【特許文献３】特開平５−１３３８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そして、干渉計を用いた屈折率分布の測定は、光学素子を平板状に加工し測定する手法と、光学素子をマッチングオイルに浸して測定する手法がある。
【０００８】
光学素子を平板加工する方法では、量産した光学素子の全数確認が不可能であり、また、光学素子をマッチングオイルに浸す方法では、測定後の洗浄に手間が掛かるという問題があり、いずれの場合においても量産時における抜き取り確認は可能であっても全数確認には不向きであった。
【０００９】
そこで本発明は、このような問題を解決し、成形金型の成形面の転写後に冷却工程を含む光学素子の製造方法において、屈折率分布の全数確認を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そして、この目的を解決するために本発明は、成形可能温度の光学材料に成形金型の成形面を転写し光学素子を成形する成形工程と、光学素子の屈折率分布を評価する評価工程を含み、評価工程は、光学素子の内部応力分布を測定して、この内部応力分布を用いて屈折率分布を評価するとしたのである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の評価方法は、成形金型の成形面の転写後に冷却工程を含む光学素子の製造方法において、屈折率分布の全数確認を実現することが出来るのである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態における光学素子の成形方法を示す模式図
【図２】同光学素子の内部応力分布を示す図
【図３】同光学素子の歪差と屈折率差の関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は光学素子１の成形方法の一例である両凸レンズのプレス成形方法を示したもので、上下一対の成形金型２とこの成形金型２の摺動を規制する胴型３からなる成形空間４に光学硝子からなる光学材料５を配置し、この光学材料５を成形金型２で硝子軟化点以上の成形可能温度に昇温させ、成形金型２を摺動させ加圧することで成形面２ａを光学材料５に転写し、その後、取り出し可能温度まで冷却して成形金型２の間から成形された光学素子１を取り出すというものである。
【００１５】
そして、この成形面２ａの転写後の冷却は、成形可能温度から取り出し可能温度まで冷却するもので、冷却する温度幅が数百度と大きく、また、生産性を考慮すると短時間での冷却が望まれ、このような状況において、冷却速度を緻密に制御することが困難である。
【００１６】
しかしながら、冷却速度がバラツキ、冷却速度が速くなればその部分の密度が低くなり屈折率も低くなる。また、冷却速度が遅くなればその部分の密度が高くなり屈折率も高くなるため、冷却速度のバラツキは光学素子１の密度バラツキとなり、この密度バラツキが屈折率のバラツキ、つまり、屈折率分布を生じさせてしまうため、成形した光学素子１の全てに対してそれぞれ屈折率分布を評価し選別することが必要となる。
【００１７】
そこで、この一実施の形態においては、成形可能温度の光学材料５に成形金型２の成形面２ａを転写し光学素子１を成形する成形工程と、光学素子１の屈折率分布を評価する評価工程を含む製造方法において、成形工程後の光学素子１の全てに対して屈折率分布を測定できる評価工程を検討したのである。
【００１８】
この評価工程では、光学素子１の内部応力分布を測定し、この内部応力分布を用いて屈折率分布を評価しており、内部応力分布の測定は光学素子１の複屈折から導き出すため、板状加工やマッチングオイルを用いる従来の干渉計を用いた屈折率の測定と異なり、成形した光学素子１のままで測定できることから、量産において全数検査が可能となるのである。
【００１９】
次に、光学素子１における内部応力分布と屈折率分布の関連性について説明する。図２は光学素子１の内部応力分布の測定し、光学素子１の光軸を含む直径方向の内部応力分布を示したものである。なお、この内部応力分布の測定は株式会社フォトニックラティス製の二次元複屈折評価システムＰＡ−１００を用いて測定した。
【００２０】
この測定結果をみると、両凸レンズ形状の光学素子１において、肉厚で冷却速度が遅く密度が大きくなる光学素子１の中央部分の内部応力が小さく、肉薄で冷却速度が早く密度が小さくなる光学素子１の外周部分の内部応力が大きくなっていることがわかる。なお、図２における細線で示した折れ線は、内部応力の実測値であり、太線で示した曲線は、内部応力分布の実測値を二次関数で近似して測定ノイズを平滑化したものである。そして、この測定ノイズを平滑化した二次曲線を用いて、内部応力分布の最大値から最小値を引いた歪差を求める。
【００２１】
また、この歪差を求めた光学素子１の屈折率分布を干渉計で測定し、屈折率分布の最大値から最小値を引いた屈折率差を求め、歪差との関係を図３に示す。
【００２２】
この図３によれば、歪差が小さいものは、屈折率差の値が小さく且つバラツキも小さく、歪差が大きいものは、屈折率差の値が小さいものから大きいものまでとバラツキが大きくなっている。
【００２３】
なお、この点については、歪差が内部応力の最大値と最小値の差をとったもので、この差が小さいということは、内部応力の原因となる光学素子１の密度バラツキが小さいことを意味し、この密度バラツキが小さければ屈折率の分布も小さくなる。
【００２４】
つまり、成形した光学素子１のままで測定できる内部応力から求める歪差を閾値として、屈折率分布のバラツキを評価できることが解かる。
【００２５】
従って、光学素子１を量産する中で光学素子１の屈折率分布を全数評価しようとする場合、予め複数の光学素子１を評価用サンプルとして抜き取り、その評価用サンプルの屈折率差と歪差を求め図２に示す関連性を導き、所望の屈折率差の範囲を特定する歪差を閾値と定め、この閾値に対して光学素子１の内部応力分布を比較することで全数評価が実現できるのである。
【００２６】
なお、この一実施の形態においては、光学素子１の成形方法としてプレス成形を挙げて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものでなく、成形可能温度の光学材料５に対して成形金型２の成形面２ａを転写する成形工程、例えば射出成形などにおいても同様の効果を奏するものである。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の光学素子の製造方法は、量産において光学素子の屈折率分布を全数確認することができ、特に成形可能温度が高い光学素子において有用である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 光学素子
２ 成形金型
２ａ 成形面
５ 光学材料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形可能温度の光学材料に対して成形金型の成形面を転写し光学素子を成形する成形工程と、前記光学素子の屈折率分布を評価する評価工程を含み、前記評価工程は、前記光学素子の内部応力分布を測定して、この内部応力分布を用いて前記屈折率分布を評価することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
光学素子から複数の評価用サンプルを抜き取り、これらの評価用サンプルの屈折率分布を測定し、この屈折率分布の最大値から最小値を引いた屈折率差を求め、前記複数の評価用サンプルの屈折率差と歪差の関係を求め、所望の範囲となる屈折率差の上限に基づく前記歪差を評価基準とした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１】
成形可能温度の光学材料に対して成形金型の成形面を転写し光学素子を成形する成形工程と、前記光学素子の屈折率分布を評価する評価工程を含み、前記評価工程は、前記光学素子の内部応力分布を測定して、この内部応力分布を用いて前記屈折率分布を評価することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
光学素子から複数の評価用サンプルを抜き取り、これらの評価用サンプルの屈折率分布を測定し、この屈折率分布の最大値から最小値を引いた屈折率差を求め、前記複数の評価用サンプルの屈折率差と歪差の関係を求め、所望の範囲となる屈折率差の上限に基づく前記歪差を評価基準とした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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１４８９１０（Ｐ２０１２−１４８９１０Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７４５２（Ｐ２０１１−７４５２）
【出願日】平成２３年１月１８日（２０１１．１．１８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１８日（２０１１．１．１８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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