JP4992107B2 - 光学部品の製造装置 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は，高精度な光学部品を射出成形する光学部品の製造装置及び製造方法に関する。さらに詳細には，小型の成形機を利用して，成形時間の短縮化，高生産効率化，低コスト化等を図る光学部品の製造装置及び製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年，対物レンズ等の光学部品は，プラスチック等の可塑性樹脂の射出成形によって製造されている（例えば，特許文献１や特許文献２参照）。プラスチックを利用して光学部品を成形すると，均一な形状の製品を迅速に製造することができるため，大量生産に適している。
【０００３】
例えば，プラスチックレンズの成形金型は，図３に示すように固定金型１と，固定金型１に対して圧接・離間可能に設けられた可動金型２とを備えている。そして，固定金型１と可動金型２とが圧接することにより空隙部５０が設けられ，両金型が圧接された状態で，溶融樹脂がランナー５２およびゲート５１を順に介して空隙部５０に射出される。樹脂が凝固した後，可動金型２を固定金型１から離間させ，プラスチックレンズの成形品を突き出して離型させる。これにより，プラスチックレンズが複数個同時に抽出される。
【０００４】
このプラスチックレンズを利用する光学機器は，年々小型化および高性能化しており，それにともなってプラスチックレンズに対する小型化および高精度化の要求も高まっている。
【０００５】
例えば，光ピックアップ装置は，従来，ＣＤ（Compact Disk）のみの記録／再生に利用されていたが，ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）とＣＤとの互換，さらには両者の記録とその用途が拡張してきている。また最近では，より高密度の情報記録を可能とした光情報記録媒体の規格についても研究開発が行われている。すなわち，波長が４００ｎｍ程度の青色光源を利用した高密度な光ディスクも提案されている。これらを実現するためには，開口数（ＮＡ）が０．８５程度の対物レンズが必要となる。また，最近では，球面収差補正，色収差補正，温度特性補正といった目的のために，回折格子等の微細な構造を光学面に設けることも行われている。そして，ピックアップ装置の小型化にともない光学部品自体も小型化が図られている。
［０００６］ また，撮像光学系では，撮像光学素子を用いたいわゆるデジタル撮影装置が一般的なものとなり，例えばビデオカメラ，デジタルスチルカメラ等に利用されている。特に携帯電話等の携行用電子機器に搭載される小型のカメラユニットが普及している。これらの撮像装置に搭載されている撮像素子としては，ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ），ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等が一般的であるが，こられも年々高画素化してきており，撮像光学素子に対する要求精度も高まっている。
【特許文献１】
特開平１１−４２６８５号公報 型締め力：５００ＫＮ
【特許文献２】
特開２００１−２７２５０１号公報 型締め力：３００ＫＮ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
［０００７］ しかしながら，従来の製造装置には，次のような問題があった。すなわち，従来の光学部品の製造装置としては，３００〜５００ＫＮクラスの型締め力によって金型を圧接する比較的大型の成形機が利用されていた。そのため，金型の圧接・離間時における，金型のひずみが大きい。従って，光軸に垂直な方向へのレンズ面のずれである面シフトや光軸に対するレンズ面の角度のずれであるチルト等の発生が問題となる。特に，高精度が要求される光学部品では，面シフトやチルト等の発生が光学特性に大きな影響を与える。さらに，型締め力が大きいと，金型に対する負荷も当然に大きい。そのため，型の変形が生じ易く，成形不良が発生し易くなる。
［０００８］ また，型締め力が８００〜５００ＫＮクラスの成形機では型締部が大型となり，また大容量の樹脂を射出したいために，可塑化部・射出部も大型になるのが一般的である。このような成形機にて小物部品を成形するケースにおいては，射出分解能が低いため，成形条件の微妙な調整が困難になる。その結果，転写不良を引き起こす。さらに，装置が大型化することで，大きな設置スペースが必要となる，成形機の稼動に必要な動力が大きい等のコストアップ要因も多く含んでいる。
［０００９］ 本発明は，前記した従来の光学部品の製造装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，樹脂製の光学部品を高精度でかつ効率よく製造することができる光学部品の製造装置及び製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
［００１０］ この課題の解決を目的としてなされた本発明の光学部品の製造装置は，固定側金型と，その固定側金型に対して接離可能に設けられた可動側金型とを有し，当該固定側金型と当該可動側金型とを２〜１５０ＫＮの範囲内（０．２トンから１５トンの範囲内）の型締め力で圧接させ，それらの金型間の空隙に樹脂材料を充填することにより，外径が１２ｍｍ以下であるとともに光学面の面粗度がＲａ２０ｎｍ以下である光学部品を複数個同時に成形する光学部品の製造装置であることを特徴とするものである。
［００１１］ また，本発明の光学部品の製造方法は，固定側金型と可動側金型とを２〜１５０ＫＮの範囲内の型締め力で圧接させる型締め工程と，それらの金型間の空隙に樹脂材料を充填する充填工程と，固定側金型と可動側金型とを離間させて光学部品を取り出す取り出し工程とを有し，外径が１２ｍｍ以下であるとともに光学面の面粗度がＲａ２０ｎｍ以下である光学部品を複数個同時に成形する方法である。
［００１２］ すなわち，本発明では，金型間に設けられた空隙に樹脂材料を充填することにより光学部品を成形する，つまり樹脂材料の射出成形によって光学部品を製造するものである。成形品である光学部品としては，外径が１２ｍｍ以下であるとともに光学面の面粗度がＲａ２０ｎｍ以下であるものを対象としている。この光学部品は，例えば，光ピックアップ装置やカメラ機能付き携帯電話に利用される。なお，光学部品の用途は，光ピックアップ光学系や撮影光学系に限るものではなく，例えば，ファインダー光学系でもよい。
［００１３］ 本発明では，可動側金型と固定側金型とを離間させて再度圧接させた際の，圧接方向に対して垂直な方向に対する可動側金型と固定側金型との型位置のずれ量の最大値が±２０μｍ以内であることが望ましい。
［００１４］ また，固定側金型及び可動側金型の少なくとも一方，または一方のみは，光学部品の光学面を形成するための転写部材と，当該転写部材を保持する型板とから構成されるとともに，転写部材は，型板に対して，金型の圧接方向と垂直な方向の位置が調整可能であることが望ましい。ここで転写部材は，型板に対して，金型の圧接方向から挿入されることが望ましい。また，転写部材は，固定側金型または可動側金型に挿入されるとともに，挿入された金型に対して位置調節が可能であることが望ましい。さらに，転写部材は，その外形形状が円柱状または角柱状であることが望ましい。また，転写部材は，単一の部材から構成されていることが望ましい。
［００１５］ 転写部材はさらに，光学部品のうちの光学面を形作る転写部が設けられた第１転写部材と，光学部品のうちの光学面の外周に位置するフランジ部を形作る転写部が設けられた第２転写部材とを有することが望ましい。そして，第１転写部材と第２転写部材との少なくとも一方は，その外形形状が円柱状または角柱状であることが望ましい。
［００１６］ 本発明ではまた，可動側金型と固定側金型との型位置のずれ量の最大値が±１０μｍ以内であること，より好ましくは±５μｍ以内であることが望ましい。
［００１７］ 本発明ではまた，固定側金型と可動側金型との少なくとも一方の金型の光学面の転写部には，光学部品の光軸を中心とした輪帯状の段差が設けられることが望ましい。また，可動側金型と前記固定側金型とを圧接させる際の型締め力が３〜１３０ＫＮの範囲内であることが望ましい。
［００１８］ そして本発明では，１回の型締めにより取り出せる光学部品の数は，３２個以下，より好ましくは８個から１６個の範囲内であることが望ましい。また，主として対象とする製造対象は，撮影光学系に利用される素子や光ピックアップ光学系に利用される素子である。
［００１９］ また，本発明では，型締め工程，充填工程，取り出し工程を繰り返すことにより光学部品を連続して製造するとともに，取り出し工程の後の型締め工程において，圧接方向に対して垂直な方向に対する可動側金型と固定側金型との型位置のずれ量の最大値が±２０μｍ以内であることが望ましい。
【発明の効果】
［００２０］ 本発明によれば，可動側金型と固定側金型とを圧接させる際の型締め力が２〜１５０ＫＮの範囲内であるため，成形機を設置するスペースが５００ＫＮクラスの成形機と比較して小さくなり，省エネルギー化・省スペース化を図ることができる。従って，製造時間の短縮化、樹脂量の低減等，低コスト化を図ることができる。また，型締め力が小さいことから，金型の圧接・離間時の金型のひずみが小さい。従って，面シフトやチルト等の発生が抑制される。よって，樹脂製の光学部品を高精度でかつ効率よく製造することができる光学部品の製造装置および製造方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
［００２１］［図１］図１は実施の形態に係るプラスチックレンズの成形機の概略構成（金型離間）を示す図である。
［図２］図２は実施の形態に係るプラスチックレンズの成形機の概略構成（金型圧接）を示す図である。
［図３］図３はプラスチックレンズの成形金型の概略構成を示す断面図である。
［図４］図４はプリプラ方式の射出部の概略構成を示す図である。
［図５］図５はインラインスクリュ方式の射出部の概略構成を示す図である。
［図６］図６はキャビティの位置調節機構の概略を示す図（調整前）である。
［図７］図７はキャビティの位置調節機構の概略を示す図（調整後）である。
［図８］図８はコアおよびキャビティの構成のうち，第１のパターン（一方の金型に位置調節機能有り）を示す図である。
［図９］図９はコアおよびキャビティの構成のうち，第２のパターン（両方の金型に位置調節機能有り）を示す図である。
［図１０］図１０はコアおよびキャビティの構成のうち，第３のパターン（１つのキャビティに複数のコア有り）を示す図である。
［図１１］図１１はコアおよびキャビティの構成のうち，第４のパターン（キャビティ無し）を示す図である。
［図１２］図１２はコアおよびキャビティの構成のうち，第５のパターン（１対となるコアのいずれか一方に位置調節機能有り）を示す図である。
［図１３］図１３は型締め力調査に係る圧力ごとの金型サイズを示す表である。
［図１４］図１４は型締め力調査に係るひずみ量の結果を示す表である。
【図１５】図１５はＭＴＦ曲線から求められる片ボケ量を示す図である。
【図１６】図１６は軸ずれが３μｍでの軸上コマ収差を示す図である。
【図１７】図１７は軸ずれが８μｍでの軸上コマ収差を示す図である。
【図１８】図１８は軸ずれが１５μｍでの軸上コマ収差を示す図である。
【図１９】図１９は軸ずれが２２μｍでの軸上コマ収差を示す図である。
【図２０】図２０は実施の形態にかかる光ピックアップ装置の構成を示す図である。
【図２１】図２１は実施の形態で使用されるプラスチック樹脂の具体例を示す表である。
【符号の説明】
【００２２】
１ 固定金型（固定側金型）
１０ 固定プラテン
１１ キャビティ（転写部材，第２転写部材）
１２ コア（転写部材，第１転写部材）
１３ ベース金型
２ 可動金型（可動側金型）
２０ 可動プラテン
２１ キャビティ（転写部材，第２転写部材）
２２ コア（転写部材，第１転写部材）
２３ ベース金型
５０ 空隙部
５１ ゲート
５２ ランナー
１００ 成形機（光学部品の製造装置）
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお，本実施の形態は，光ピックアップ装置あるいは撮像光学系に搭載されるプラスチックレンズの成形機に本発明を適用したものである。
【００２４】
図１および図２は，本形態の成形機１００の概略構成を示している。なお，図１は金型を離間させた状態を示しており，図２は金型を圧接させた状態を示している。また，図３は，本形態の金型の概略構成を示している。
【００２５】
具体的に，本形態のプラスチックレンズの成形機１００は，図１あるいは図２に示すように固定金型１を備えた固定プラテン１０と，固定金型１に対して圧接・離間する可動金型２を備えた可動プラテン２０とを有している。両金型の圧接面のサイズは，縦方向が２００ｍｍであり，横方向が２００ｍｍである。また，図３に示すように，固定金型１のベース金型１３には，キャビティ１１が挿入されており，さらにそのキャビティ１１には，コア１２が挿入されている。また同じく，可動金型２のベース金型２３には，キャビティ２１が挿入されており，さらにそのキャビティ２１には，コア２２が挿入されている。すなわち，キャビティおよびコアは，ベース金型の入れ子として構成されている。なお，本明細書では，プラスチックレンズの光学面を形作る転写部が形成された部材を「コア」とし，光学面の外周に位置するフランジ部を形作る転写部が形成された部材を「キャビティ」とする。
【００２６】
コアの形状は，光路差付与構造を始めとした微細な形状をはじめ，非球面形状，あるいはビームシェイパー等の光軸非回転対称の形状，さらにそれらの組合せがありうる。なお，本明細書において「光路差付与構造」とは，光軸を含む中心領域と該中心領域の外側に微細な段差をもって分割された複数の輪帯とから構成される構造であって，所定の温度においては，隣接する輪帯間で入射光束の波長の整数倍の光路差を発生し，温度がその所定の温度から変化した場合においては，屈折率変化に伴い，隣接する輪帯間で発生する光路差が入射光束の波長の整数倍からずれるような特性を有する構造を指す。かかる「光路差付与構造」の具体的な構造は，例えば中心領域の外側に隣接する輪帯が，中心領域に対して光路長が長くなるように光軸方向に変移して形成され，最大有効径位置における輪帯が，その外側に隣接する輪帯に対して光路長が長くなるように光軸方向に変移して形成され，最大有効径の７５％の位置における輪帯が，その内側に隣接する輪帯とその外側に隣接する輪帯とに対して光路長が短くなるように光軸方向に変移して形成されている構造である。ここで，「中心領域」とは，光軸を含み，光軸から最も近い位置にある段差で囲まれた光学機能領域を指す。
【００２７】
また，転写部材（コアあるいはキャビティ）の転写部の表面には，金属メッキを施すことが好ましい。金属メッキ層は，１０〜１００μｍの間で，適宜厚さを決定する。また，光路差付与構造を設ける場合は，このメッキ層を切削加工して設けることが好ましい。また，離型性向上や型保護のため，ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などによる保護コートを行なってもよい。これにより，成形・転写する際，金型内における樹脂の流動性や，型から成形品を取り出す際の剥離性（離型性）等が向上する。
［００２８］ また，本形態では，１回の型締めにより４〜３２個の成形品の取り出しを可能とする。すなわち，多数個取りの金型を使用する。なお，本形態の成形機１００では，プラスチックレンズの成形金型がコアとキャビティとに分かれているが，これに限るものではない。すなわち，コアとキャビティとが一体化したもの（光学面の転写部とフランジ部の転写部と一体となっているもの）であってもよい。コアおよびキャビティの配置例については後述する。
［００２９］ 本形態の成形機１００は，可動プラテン２０が固定プラテン１０側に移動し，固定金型１と可動金型２とが圧接することにより，両金型間に空隙部５０が設けられる（図３参照）。なお，固定金型１と可動金型２との型締め力は，２〜１５０ＫＮの範囲内である。
［００３０］ また，本形態の成形機１００は，可動金型２を固定金型１から離間させ，再度圧接させた際の圧接方向に対して垂直な方向に対する両金型の型位置のずれ量の最大値が±２０μｍ以内となるように設定されている。なお，型位置のずれ量の最大値を±２０μｍ以内とするには，例えば可動プラテン，固定プラテンおよびタイバの剛性，組み付け調整精度を向上させる等の方法による。
［００３１］ 本形態の成形機１００では，両金型が圧接された状態で，射出装置８０から溶融樹脂がランナー５２およびゲート５１を順に介して空隙部５０に射出される。金型内の樹脂が凝固した後，可動金型２を固定金型１から離間させ，プラスチックレンズの成形品３０を突き出して離型させる。離型後の成形品３０は，プラスチックレンズ本体の他，プラスチックレンズの光学面の外周に位置するフランジ部とランナー５２およびゲート５１に対応する部分とが一体的に形成される。そして，後のカット工程でゲート５１に対応する部分が切断されることにより，プラスチックレンズが抽出される。
［００３２］ プラスチックレンズの成形条件としては，例えば溶融樹脂として非晶質ポリオレフィン系樹脂を利用する場合，金型の温度を１２０℃とし，樹脂温度を２８０℃とし，射出速度を５０ｍｍ／ｓｅｃとし，保持圧力を１００ＭＰａとし，冷却時間を３０ｓｅｃとする。
【００３３】
なお，本形態の成形機１００に使用されるプラスチック樹脂としては，光学材料として一般的に用いられる透明樹脂材料であればよい。例えば、特願２００４−１４４９５１号，特願２００４−１４４９５３号，特願２００４−１４４９５４号等に記載されているような樹脂を適宜好ましく採用することができる。具体的にはアクリル樹脂，環状オレフェン樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリエステル樹脂，ポリエーテル樹脂，ポリアミド樹脂，ポリイミド樹脂等が挙げられる。
【００３４】
また，プラスチック樹脂は，温度が上昇することにより屈折率が低下してしまうが，大部分の無機粒子は温度が上昇すると屈折率が上昇する。そこでこれらの性質をあわせて打ち消しあうように作用させることにより，屈折率変化が生じないようにする技術が知られている。そのためには，母材となる樹脂に３０ｎｍ以下，好ましくは２０ｎｍ以下，さらに好ましくは１０〜１５ｎｍの範囲内の無機粒子を分散させるとよい。なお，プラスチックレンズに利用されるプラスチック樹脂，その樹脂に添加される無機粒子として好適な例は後述する。
【００３５】
固定プラテン１０には，溶融樹脂の注入口が設けられており，射出部８０によって金型内に樹脂が射出される。射出部８０については，プリプラ方式のもの（図４参照）であってもインラインスクリュ方式のもの（図５参照）であってもよい。射出部８０の仕様としては，例えばプリプラ方式であれば，スクリュの直径が１０〜３０ｍｍ，プランジャの直径が８〜２０ｍｍ，スクリュの有効長Ｌをスクリュの外径Ｄで除した比Ｌ／Ｄが２０〜３０，圧縮比が２〜３である。一方，インラインスクリュ方式であれば，スクリュの直径が１０〜２０ｍｍ，Ｌ／Ｄが２０〜３０，圧縮比が２〜３である。
【００３６】
なお，プリプラ方式であってもインラインスクリュ方式であっても，スクリュの直径を小径化することで射出分解能が向上し，細やかな成形条件の制御が可能となる。また，プリプラ方式では，樹脂の可塑化部（スクリュ）と射出部（プランジャ）とを分離することで樹脂の可塑化が安定し，射出される樹脂の溶融状態が安定する。また，樹脂の計量，射出をプランジャで行うため，その計量，射出の精度がインラインスクリュ方式と比較して向上する。
【００３７】
また，本形態の成形機１００では，キャビティとベース金型との間の位置調節が，あるいはコアとキャビティとの間の位置調節が可能である。そこで，キャビティとベース金型との間の位置調節について説明する。ベース金型には，キャビティを収容するためにキャビティよりも僅かに広いスペース（凹み）が設けられている。そして，キャビティを収容した際に生じるキャビティとベース金型との隙間にスペーサブロックを挿入することによりキャビティを固定している。
【００３８】
図６は，固定金型１側の光学面の光軸と，可動金型２側の光学面の光軸とにずれが生じている場合の金型を示している。これは，固定金型１側のキャビティ１１のうち，ゲート５１側の部材の幅が，可動金型２側のキャビティ２１のうちの同部位と比較して広いためである。そこで，固定金型１側のキャビティ１１を研削加工等によってそのずれ量（図６中のドットハッチング部分）だけ削り落とす。そして，図７に示すように研削後のスペースに新しいスペーサブロック１５を挿入することにより位置ずれが修正される。
【００３９】
成形品であるプラスチックレンズは，最大外径が１２ｍｍであり，その光学面の面粗度がＲａ２０ｎｍ以下であるものを対象としている。このプラスチックレンズは，光ピックアップ装置等の光ピックアップ光学系やカメラ機能付き携帯電話等の撮像光学系に利用される。なお，プラスチックレンズの光ピックアップ装置への適用例については後述する。
【００４０】
続いて，固定金型１および可動金型２におけるコアおよびキャビティの構成を５つのパターンに分けて例示する。なお，以下のパターンはあくまでも例示であり，コアおよびキャビティの構成を以下の５パターンに限るものではない。
【００４１】
第１のパターンは，図８に示すように固定金型１にコアとキャビティとが一体化した金型１２（すなわち，光学面に対応する転写部が直彫りされたキャビティ）を設け，可動金型２にコア２１のみを設けた構成となっている。第１のパターンでは，キャビティ１２に光学面の転写部が直彫りされていることから，プラスチックレンズの製品外形に対する表面・裏面の各光軸のずれ（以下，この位置ずれを「外形偏芯」とする）を金型の加工時に調節する。一方，コア２１はベース金型２３に対して位置調節可能に設けられており，プラスチックレンズの表面・裏面の光軸のずれ（以下，この位置ずれを「面別偏芯」とする）をコア２１の挿入時に調節する。すなわち，可動金型２側では外形偏芯の調節には関与していない。また，第１のパターンでは，キャビティ１２に複数の光学面を形成することにより，部品点数を削減することができる。第１のパターンの固定金型１においては，ベース金型１３が型板に該当し，キャビティ１１が転写部材に該当する。第１のパターンの可動金型２においては，ベース金型２３が型板に該当し，コア２２が転写部材に該当する。
【００４２】
なお，固定金型１および可動金型２の金型構成は反対であっても構わない。すなわち，可動金型２にコアとキャビティとが一体化した金型を設け，固定金型１にコアのみを設けるとしてもよい。以下のパターンでも同様とする。
【００４３】
第２のパターンは，図９に示すように固定金型１および可動金型２ともにキャビティ１１，２１とコア１２，２２とを設け，さらに１つの光学部品に対応する部位に対してコアおよびキャビティを１個ずつ有する構成となっている。第２のパターンでは，キャビティおよびコアの全てにおいて位置調節可能となっており，位置調節の自由度が高い。さらに，１つの光学面に対してコアおよびキャビティを１個ずつ有していることから，多品種を組み合わせることが容易である。第２のパターンの固定金型１および可動金型２においては，キャビティ１１，２１が型板に該当し，コア１２，２２が転写部材に該当する。
【００４４】
なお，コアの形状は，円形であっても角形であっても構わない。丸形状であれば，全ての加工が軸対称の加工となる。そのため，同時加工が容易であり，高精度に加工することができる。特に，位置ずれに対しては有利である。一方，角形状であれば，直交２軸での偏芯調節が容易である。また，キャビティの形状についても円形であっても角形であっても構わない。なお，キャビティが角形状であれば，面別偏芯の調節の際，調節量の割出およびその調節がともに容易となる。
【００４５】
第３のパターンは，図１０に示すように１つのキャビティ１１の中に複数個のコア１２が挿入されている構成となっている。第３のパターンでは，キャビティの配置および構成を簡素化し，部品点数の削減や位置調節の簡略化を図っている。また，コア１２，１２間の間隔が短いため，ランナー等に必要な樹脂量の低減を図ることができる。
【００４６】
第４のパターンは，図１１に示すように固定金型１，可動金型２ともにキャビティなしの構成となっている。そのため，部品点数の削減や位置調節の簡略化を第３のパターンと比較してさらに図ることができる。また，各コア間の間隔が短いため，ベース金型１３，２３の小型化，あるいはさらなる多数個取りを図ることができる。
［００４７］ 第５のパターンは，図１２に示すように位置調節機構の有無を固定金型１と可動金型２とで互い違いに設けた構成となっている。そのため，各金型に設けられたキャビティの寸法の自由度が高い。
［００４８］ 続いて，プラスチックレンズの成形機において，型締め力の大小による金型のひずみへの影響を調査した結果について述べる。図１３に本調査で使用した金型のサイズを示す。なお，本調査では，固定金型と可動金型との相対的な位置ずれは生じていないものとする。以下，図１４に本調査の結果を示す。
［００４９］ 型締め力が１５０ＫＮ未満で成形を行うと，型厚方向（金型の厚み方向）のひずみ量は１μｍ以下となることがわかる。一方，５００ＫＮ以上で成形を行うと，型厚方向のひずみ量は３μｍ以上となることがわかる。すなわち，５００ＫＮクラスの成形機では，１５０ＫＮクラスの成形機と比較して３倍以上の型厚方向のひずみがあることから，１５０ＫＮクラスの成形機を使用する方が有利であることがわかる。
［００５０］ また，型締め力が１５０ＫＮ未満で成形を行うと，外形方向（圧接方向に対して垂直な力向に対する位置ずれ方向）のひずみ量は１．５μｍ以下となることがわかる。一方，５００ＫＮ以上で成形を行うと，型厚方向のひずみ量は４μｍ以上となることがわかる。このひずみは，固定金型１と可動金型２との位置決め機構（ＰＬ面のテーパブロック・テーパピン等）があれば拘束点が同じであるが，現実的にはμｍオーダーで複数の拘束点を合わせることは困難であり，軸ずれの一因となる。
［００５１］ また，ひずみは型締め時に発生し，型開き時に開放されるため，型開き時に成形品の光学面を引っ掻くことがある。この現象は，表面に微細構造を有する光学素子（回折光学レンズ，フレネルレンズ等）に与える影響が大きい。また，これらのプラスチックレンズにおいては，ひずみによる位置ずれが形状だれとなって現れ，そのまま光学特性の低下の一因となる。光学特性の低下は，ひずみ量が大きいほど，また表面の形状が微細であるほど大きい。この点においても，１５０ＫＮクラスの成形機を使用する方が有利であることがわかる。
【００５２】
続いて，プラスチックレンズにおいて，光軸の軸ずれの大小よる光学特性への影響について調査した結果を述べる。レンズ面の光軸が一致しているレンズに点光線を入射した場合，射出される光線は光軸に垂直な平面上に像を結ぶことになる。一方，レンズ面の光軸がずれている場合，射出される光線は光軸に対して傾斜した平面上に像を結ぶことになる。本調査では，この片側へのずれ量（片ボケ量）を測定する。
【００５３】
なお，本調査の前提として，被調査レンズは携帯電話用カメラレンズであり，固定鏡胴を製作し，被調査レンズ以外は光軸のずれ量（軸ずれ）が０であるマスターレンズを使用する。そして，片ボケ量の測定では，ＭＴＦ（Modulated Transfer Function）測定機にてカメラレンズユニットの画角に対して７割像高のＭＴＦを測定する。図１５は，ＭＴＦ測定の結果を示している。そして，プラス像高とマイナス像高のピーク位置（フォーカス位置）の差を読み取る。その差が片ボケ量となる。
【００５４】
本調査では，５００ｎｍの点光源をカメラレンズユニットに入射させ，４０倍の対物レンズにてその点像を観察した。以下，軸ずれ量ごとの点像および片ボケ量について調査した結果を述べる。図１６は軸ずれが３μｍ，図１７は軸ずれが８μｍ，図１８は軸ずれが１５μｍ，図１９は軸ずれが２２μｍでのそれぞれの片ボケ量を示している。
【００５５】
軸ずれが３μｍであれば，図１６に示したように点像はほぼ同心円状に結像し，片ボケ量はおよそ１０μｍであった。軸ずれが８μｍであれば，図１７に示したように図１６と比較して点像が崩れ始め，片ボケ量はおよそ３０μｍであった。軸ずれが１５μｍであれば，図１８に示したように図１７と比較して点像がさらに崩れ始め，片ボケ量はおよそ４０μｍであった。軸ずれが２２μｍとなると，図１９に示したように像の形状が著しく崩れ，光学特性を大きく悪化させることとなった。
【００５６】
これらの結果，高精度が要求される携帯電話用カメラレンズ（外径が１２ｍｍ以下であるとともに光学面の面粗度がＲａ２０ｎｍ以下である光学部品）において，軸ずれが２２μｍ以上となっては光学特性の劣化が大きく，製品として不適切であることがわかった。そのため，圧接方向に対して垂直な方向に対する軸ずれは，２０μｍ以下でなれければらなず，好ましくは１０μｍ以下であることがわかった。さらに，高精度の光学部品を提供するならば，軸ずれは５μ以下でなければならないことがわかった。
【００５７】
［光ピックアップ装置への適用例］
続いて，本形態の成形機１００にて成形されたプラスチックレンズの，光ピックアップ装置への適用例を説明する。なお，本明細書においては，情報の記録／再生用の光源として，青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザを使用する光ディスクを総称して「高密度光ディスク」といい，ＮＡ０．８５の対物光学系により情報の記録／再生を行い，保護層の厚さが０．１ｍｍ程度である規格の光ディスクの他に，ＮＡ０．６５の対物光学系により情報の記録／再生を行い，保護層の厚さが０．６ｍｍ程度である規格の光ディスクも含むものとする。また，このような保護層をその情報記録面上に有する光ディスクの他に，情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや，保護層或いは保護膜の厚さが０の光ディスクも含むものとする。また，本明細書においては，高密度光ディスクには，情報の記録／再生用の光源として，青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザを使用する光磁気ディスクも含まれるものとする。
【００５８】
本形態の光ピックアップ装置では，使用波長が４０５ｎｍのいわゆる青紫色レーザー光源を用いた高密度な光ディスク，ＤＶＤ，ＣＤの３フォーマット互換の光ピックアップ装置をターゲットとしており，第１光情報記録媒体として保護基板厚ｔ１が０．６ｍｍの高密度な光ディスク，第２光情報記録媒体として保護基板厚ｔ２が０．６ｍｍのＤＶＤ，第３光情報記録媒体として保護基板厚ｔ３が１．２ｍｍのＣＤを想定している。図２０のＤ０は記録媒体の保護基板面が載置される面であって，光源との位置関係は記録媒体の種類によって変化することはない。ここで，それぞれＤ１，Ｄ２，Ｄ３とＤ０との厚さが基盤厚を示している。
【００５９】
なお，本明細書においては，ＤＶＤとは，ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ，ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ，ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ，ＤＶＤ＋Ｒ，ＤＶＤ＋ＲＷ等のＤＶＤ系列の光ディスクの総称であり，ＣＤとは，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ａｕｄｉｏ，ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系列の光ディスクの総称である。
【００６０】
図２０中，レーザーダイオードＬＤ１は，第１光源であり，波長λ１が４０５ｎｍの青紫色レーザーが用いられるが，波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍである範囲のものを適宜採用することができる。レーザーダイオードＬＤ２は，第２光源であり，波長λ２が６５５ｎｍの赤色レーザーが用いられるが，波長が６３０ｎｍ〜６８０ｎｍである範囲のものを適宜採用することができる。レーザーダイオードＬＤ３は，第３光源であり，波長λ３が７８０ｎｍの赤外レーザーが用いられるが，波長が７５０ｎｍ〜８００ｎｍである範囲のものを適宜採用することができる。
【００６１】
レーザーダイオードＬＤ２は，第２の光源（ＤＶＤ用の光源），第３の光源（ＣＤ用の光源）の，２つの発光点を同一のパッケージに収めた，いわゆる２レーザー１パッケージの光源ユニットである。
【００６２】
なお，レーザーダイオードＬＤ２から実線で描かれているのがＤＶＤ用の光源光束であり，点線で描かれているのがＣＤ用の光源光束である。ビームスプリッタＢＳ１はレーザーダイオードＬＤ１およびレーザーダイオードＬＤ２から入射する光源光束を対物光学素子である対物レンズＯＢＬの方向へ透過させる。
【００６３】
レーザーダイオードＬＤ１から投光された光束は，ビーム品位向上のため，ビームシェイパーＢＳＬに入射してからビームスプリッタＢＳ１を経て，コリメータＣＬに入射し，これによって無限平行光にコリメートされたのち，ビームスプリッタＢＳ３，さらに凹レンズと凸レンズとから構成されるビームエキスパンダーＢＥを経て対物光学素子（光ディスクに最も近い光学素子）である対物レンズＯＢＬに入射する。そして第１光情報記録媒体の保護基板を介して情報記録面上に集光スポットを形成する。そして情報記録面上で反射したのち，同じ経路をたどって，コリメータＣＬ１を通過してから，ビームスプリッタＢＳ３によってセンサーレンズＳＬ１を経てセンサーＳ１に集光する。このセンサーによって光電変換され，電気的な信号となる。
【００６４】
なお，ビームエキスパンダーＢＥと対物レンズＯＢＬとの間には図示しないλ／４（四分の一波長）板が配置されており，行きと帰りとで丁度半波長分位相がずれて偏光方向が変わる。このため復路の光束はビームスプリッタＢＳ３によって進行方向が変わる。
【００６５】
ビームシェイパーＢＳＬは，光軸に対して垂直なある方向と，この方向に対して垂直な方向の，２つの方向に対してそれぞれ異なった曲率を有している（光軸について，回転非対象な曲率を有している）。
【００６６】
光源から出射された光束は，半導体光源の構造上，光軸に対して垂直なある方向と，この方向に対して垂直な方向の，２つの方向に対してそれぞれ発散角が異なっており，光軸方向から見て楕円状のビームとなっているが，このままでは光ディスク用の光源光束として好ましくないため，ビームシェイパーＢＳＬによって各々の方向に異なった屈折作用を与えることにより，出射光束が略円形断面のビームとなるようにしている。
【００６７】
また，ここではレーザーダイオードＬＤ１の光路中にビームシェイパーＢＳＬを配置しているが，レーザーダイオードＬＤ２の光路に配置することも当然可能である。レーザーダイオードＬＤ２から投光された光束も，レーザーダイオードＬＤ１の場合と同様に、光ディスク（第２光情報記録媒体、第３光情報記録媒体）に集光スポットを形成し，反射して最終的にセンサーＳ２に集光する。ビームスプリッタＢＳ２によって光路が一致するようにせしめられているだけであって，レーザーダイオードＬＤ１の場合と変わりはない。なお，対物光学素子ＯＢＬは，図２０では単一のレンズであるが，必要に応じて複数の光学素子から構成されるようにしてもよい。
【００６８】
また，各レーザーダイオードＬＤから投光された光束が光ディスクの保護基板を介して情報記録面に集光する状態が描かれているが，再生／記録する記録媒体の規格ごとに，光源と保護基板表面との距離は変わらないが，対物光学素子の基本的な位置（基準位置）がアクチュエータによって切り替わり，その基準位置からピント合わせ（フォーカシング）を行う。
【００６９】
そして，各々の光情報記録媒体の保護基板厚，さらにピットの大きさにより，対物光学素子ＯＢＬに要求される開口数も異なる。ここでは，ＣＤ用の開口数は０．４５、ＤＶＤおよび高密度な光ディスクの開口数は０．６５としている。ただし，ＣＤについては０．４３〜０．５０，ＤＶＤについては０．５８〜０．６８の範囲で適宜選択可能である。
【００７０】
なお，ＩＲは不要な光をカットするための絞りである。また，対物レンズＯＢＬには平行光が入射しているが，コリメートせずに，有限発散光が入射するような構成であってもよい。図２０に示したこれら光学素子は，本形態の成形機１００によって成形されたプラスチック光学部品である。
【００７１】
さて，図２０に示した本形態の成形機１００では，第１光源，第２光源及び第３光源の共通光路に配置される回折構造を有する対物光学素子ＯＢＬも成形している。そして，対物光学素子ＯＢＬに鋸歯状の回折構造を設けている。
【００７２】
これは光軸を中心として，同心円状に細かい段差を設けたものであり，隣り合う輪帯を通過した光束は、所定の光路差を与えられる。そしてこの鋸歯のピッチ（回折パワー）や深さ（ブレイズド化波長）を設定することにより，高密度な光ディスクに対しては，特定のＮＡ内の第１光源からの光束が２次回折光による集光スポットとして形成され，ＤＶＤに対しては，同じＮＡ内の第２光源からの光束が１次回折光による集光スポットとして形成されるようになっている。
【００７３】
このように，回折次数が異なる光を利用することにより，各々の場合における回折効率を高くすることができ，光量を確保することができる。また，ＣＤに対しては，同じＮＡ内の第３光源からの光束を，ＤＶＤと同じ次数（１次）の回折光にすることが好ましいが，これは適宜異なった次数になるようにしても良い。この例では，ＤＶＤと同じ１次の回折光として集光スポットを形成するようにしている。
【００７４】
なお，本明細書において「回折構造」とは，光軸を中心として配された鋸歯形状或いは階段形状の複数の輪帯から構成される構造を指し，各輪帯が更に，階段状に分割されている「重畳型回折構造」とは区別するものとする。具体的に「重畳型回折構造」とは，光軸を中心として配された鋸歯形状あるいは階段形状の複数の輪帯において，各輪帯が更に，複数の不連続な光軸方向の段差により階段状に分割された構造を指す。かかる重畳型回折構造の，段差量△，段差数Ｎを適切に設定することにより，複数の波長のうち１つだけを選択的に回折させ，且つ他の波長は回折せずにそのまま透過させたり，複数の波長の回折次数を異ならせたり，あるいは特定の波長に対し，回折効率を極端に小さくしたりする作用を，波長の異なる複数の入射光束に対して与えることが可能となる。
【００７５】
このような回折構造は，光路差付与構造の一例であるが，他に公知の「位相差付与構造」や「マルチレベル構造」も採用することができる。なお，マルチレベル構造とは，所定の段数を有する階段状の形状を，周期的に繰り返した形状である。この階段の段数や，段の高さ，幅（ピッチ）は適宜設定できる。
【００７６】
またここでは，光ディスクフォーマットの基盤厚差にもとづく球面収差を補正する目的で光路差付与構造が採用されているが，それだけでなく，使用波長の波長差や，使用波長の変動（モードホップ）に基づいて生じる収差の補正にももちろん使用可能である。前者の場合は５０ｎｍ以上の波長差に基づいて生じる球面色収差の補正であり，後者の場合は５ｎｍ以内の微小な波長変動を補正する。
［００７７］ なお，この例では，回折構造を対物光学素子に設けた例を説明したが，コリメータやカップリングレンズなどの他の素子に設けることはもちろん可能である。また屈折面，非球面を有する光学素子に，このような素材を用いることが，もっとも好ましい。
［００７８］ 以上詳細に説明したように本形態の成形機１００は，型締め力が１５０ＫＮ未満のマイクロ成形機であって，高精度が要求される光学部品を製造することとしている。型締め力が１５０ＫＮ未満であることから，金型の圧接・離間によって不可避的に生じるひずみが小さいため，ひずみに伴う位置ずれも小さい。さらに，可動金型２を固定金型１から離間させ，再度圧接させた際の圧接方向に対して垂直な方向に対する両金型の位置ずれ量の最大値が±２０μｍ以内となるように設定することとしている。そのため，本形態の成形機１００は，型締めの再現性が高精度，つまり固定金型１と可動金型２との間の光軸の軸ずれが小さい。
［００７９］ また，本形態の成形機１００は，ベース金型とキャビティとの位置，あるいはキャビティとコアとの位置を調節することができるとしている。これにより，固定金型１と可動金型２との絶対位置のずれについて調節することが可能である。そして，この位置調節機能は，固定金型１と可動金型２との少なくとも一方に設けられている。これにより，光学面を形成する転写部をコアとして分割しておき，転写部ごとに個別に位置調節をすることが可能になる。よって，多数個取りの金型であっても，各転写部について位置調節が可能になる。そのため，多数個取りの金型であっても，全成形品について軸ずれを２０μｍ未満に絞り込むことができる。よって，少なくとも４つの多数個取りが可能となり，高効率で生産することができる。
［００８０］ また，本形態の成形機１００に搭載される金型は，そのサイズも５００ＫＮクラスの金型と比較してコンパクトである。そのため，設置するためのスペースが小さい。さらに，製造時間が短い，射出に要する樹脂量が少ない，金型の移動に必要な動力が小さい等により，低コスト化を図ることができる。従って，樹脂製の小型光学部品を高精度でかつ効率よく製造することができる光学部品の製造装置が実現されている。
［００８１］ なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。 したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，射出部については，プリプラ方式やインラインスクリュ方式に限るものではなく，例えばインラインプランジャ方式のものであってもよい。
【００８２】
また，成形品である光学部品は，母材となるプラスチック樹脂に微粒子を混合される場合，その混合方法は特に限定されるものではない。すなわち，プラスチック樹脂と微粒子をそれぞれ独立して作成し，その後に両者を混合させる方法，予め作成した微粒子が存在する条件でプラスチック樹脂を作成する方法，予め作成したプラスチック樹脂が存在する条件で微粒子を作成する方法，プラスチック樹脂と微粒子の両者を同時に作成させる方法など，いずれの方法をも採用できる。具体的には，例えば，プラスチック樹脂が溶解した溶液と，微粒子が均一に分散した分散液の二液を均一に混合し，プラスチック樹脂に対して溶解性が乏しい溶液中に打ち合わせることにより，目的とする材料組成物を得る方法好適に挙げることができるが，これに限定されるものではない。
【００８３】
また，光学部品において，プラスチック樹脂と微粒子の混合の程度は特に限定されるものではないが，望ましくは均一に混合していることとする。混合の程度が不十分の場合には，特に屈折率やアッベ数，光線透過率などの光学特性に影響を及ぼすことが懸念され，また熱可塑性や溶融成形性などの樹脂加工性にも影響を及ぼすことが懸念される。混合の程度は，その作成方法に影響されることが考えられ，プラスチック樹脂及び微粒子の特性を十分に勘案して，方法を選択することが重要である。プラスチック樹脂と微粒子の両者が均一に混合するために，プラスチック樹脂と微粒子を直接結合させる方法等も好適に用いることができる。
【００８４】
また，以下に本発明の成形機によって成形されるプラスチックレンズに好適なプラスチック樹脂，その樹脂に添加される無機粒子について詳説する。
【００８５】
まず，プラスチック材料への無機粒子の添加量は必要とする性能を鑑みて適宜調整することができ，特に限定はないが，無機粒子の添加量が全重量に対し５重量％以上，８０重量％以下であることが好ましい。なぜなら，ナノレベルの無機粒子をプラスチック樹脂に添加した後，射出成形することで光学素子を得ることができるが，無機粒子の添加量が上述の範囲を下回ると，性能の改善（アサーマル性の向上）が充分に得られないからである。また，逆に添加量が上述の範囲を越える場合，成形性が悪化したり，光学素子としての重量が増加したりして，樹脂材料（成形材料）としての性能が低下する場合がある。さらに成形にあたり粒子の周りに焼けなどの問題が生じるからである。
【００８６】
無機粒子が有するｄｎ／ｄｔ（温度変化による屈折率変動）の値によってアサーマル性の効果は異なるが，無機粒子を５重量％以上添加することでアサーマル性の改善効果が得られる。ＰＬＺＴやＬｉＮｂＯ₃ 等の無機粒子を用いる場合は，５重量％以上添加することで，樹脂のｄｎ／ｄｔを約１０％以上軽減させることができるため，これにより温度変化による収差変化を補正する必要性が低下する。よって，光学設計の自由度を増加させることができる。
【００８７】
一方，無機粒子の添加量を８０重量％以下とすることにより，比重の増加を抑えることができる。特に光学素子が，光ピックアップ装置内で駆動させる光学素子である場合，重量の増加による駆動部材（アクチュエータ）の消費電力増大を抑えることができ，消費電力増大による高温の発生を抑えることができる。
【００８８】
また，光学素子においては，無機粒子の添加量を調整することにより，樹脂のｄｎ／ｄｔを逆転させることも可能である。つまり，光学素子の温度が上昇するにしたがって，屈折率が増加するようにせしめることも可能である。例えば，ＬｉＮｂＯ₃ からなる無機粒子をアクリル樹脂中に分散させる場合，無機粒子の添加量を４０重量％以上とすることによりアクリル樹脂のｄｎ／ｄｔの符号を逆転させることができる。このような構成を有する光学素子は温度変化に対して過剰補正となるため，通常の樹脂からなる光学素子と組み合わせることにより，お互いの温度変化による屈折率変化を相殺することも可能である。このように，一部の光学素子を過剰補正とすることにより，光学系において，全ての光学素子をアサーマル化しなくても，全系において温度変化による屈折率変化を相殺することができる。
【００８９】
光学素子の母材となる樹脂材料は，例えばアクリル樹脂に酸化ニオブ（Ｎｂ₂Ｏ₅）の微粒子を分散させることで得られる。その母材となる熱可塑性樹脂は，体積比で８０，酸化ニオブは２０程度の割合であり，これらを均一に混合する。微粒子は凝集しやすいという問題があるが，粒子表面に電荷を与えて分散させる等の技術により，必要な分散状態を生じさせることができる。
【００９０】
また，樹脂材料に添加される微粒子は無機物であることが好ましいが，さらに酸化物であることが好ましい。そして酸化状態が飽和していて，それ以上酸化しない酸化物であることが好ましい。
【００９１】
具体的に，微粒子は，平均粒子直径が３０ｎｍ以下であるが，１ｎｍ以上であることが好ましい。１ｎｍ未満だと粒子の分散が困難であるため，所望の性能が得られない恐れがあり，また平均粒子直径が３０ｎｍを越えると，得られる熱可塑性材料組成物が濁るなどして透明性が低下し，光線透過率が７０％未満となる恐れがある。なお，ここでいう平均粒子直径は粒子と同体積の球に換算したときの直径を言う。
【００９２】
また，無機微粒子の形状は，特に限定されるものではないが，球状の微粒子が好ましく用いられる。また，粒子径の分布に関しても特に制限されるものではないが，広範な分布を有するものよりも，比較的狭い分布を持つものが好適に用いられる。
【００９３】
無機微粒子としては，例えば，酸化物微粒子が挙げられる。より具体的には，例えば，酸化チタン，酸化亜鉛，酸化アルミニウム，酸化ジルコニウム，酸化ハフニウム，酸化ニオブ，酸化タンタル，酸化マグネシウム，酸化カルシウム，酸化ストロンチウム，酸化バリウム，酸化イットリウム，酸化ランタン，酸化セリウム，酸化インジウム，酸化錫，酸化鉛，これら酸化物より構成される複酸化物であるニオブ酸リチウム，ニオブ酸カリウム，タンタル酸リチウム等，これらの酸化物との組合せで形成されるリン酸塩，硫酸塩等，が好ましく挙げられる。
【００９４】
また，無機微粒子としては半導体結晶組成の微粒子も好ましく利用できる。該半導体結晶組成には特に制限はないが，光学素子として使用する波長領域において，吸収，発光，蛍光等が生じないものが望ましい。具体的な組成例としては，炭素，ケイ素，ゲルマニウム，錫等の周期表第１４族元素の単体，リン（黒リン）等の周期表第１５族元素の単体，セレン，テルル等の周期表第１６族元素の単体，炭化珪素（ＳｉＣ）等の複数の周期表第１４族元素からなる化合物，酸化錫（ＩＶ）（ＳｎＯ₂），硫化錫（ＩＩ，ＩＶ）（Ｓｎ（ＩＩ）Ｓｎ（ＩＶ）Ｓ₃），硫化錫（ＩＶ）（ＳｎＳ₂），硫化錫（ＩＩ）（ＳｎＳ），セレン化錫（ＩＩ）（ＳｎＳｅ），テルル化錫（ＩＩ）（ＳｎＴｅ），硫化鉛（ＩＩ）（ＰｂＳ），セレン化鉛（ＩＩ）（ＰｂＳｅ），テルル化鉛（ＩＩ）（ＰｂＴｅ）等の周期表第１４族元素と周期表第１６族元素との化合物，窒化ホウ素（ＢＮ），リン化ホウ素（ＢＰ），砒化ホウ素（ＢＡｓ），窒化アルミニウム（ＡｌＮ），リン化アルミニウム（ＡｌＰ），砒化アルミニウム（ＡｌＡｓ），アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ），窒化ガリウム（ＧａＮ），リン化ガリウム（ＧａＰ），砒化ガリウム（ＧａＡｓ），アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ），窒化インジウム（ＩｎＮ），リン化インジウム（ＩｎＰ），砒化インジウム（ＩｎＡｓ），アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）等の周期表第１３族元素と周期表第１５族元素との化合物（あるいはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体），硫化アルミニウム（Ａｌ₂Ｓ₃），セレン化アルミニウム（Ａｌ₂Ｓｅ₃），硫化ガリウム（Ｇａ₂Ｓ₃），セレン化ガリウム（Ｇａ₂Ｓｅ₃），テルル化ガリウム（Ｇａ₂Ｔｅ₃），酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃），硫化インジウム（Ｉｎ₂Ｓ₃），セレン化インジウム（Ｉｎ₂Ｓｅ₃），テルル化インジウム（Ｉｎ₂Ｔｅ₃）等の周期表第１３族元素と周期表第１６族元素との化合物，酸化亜鉛（ＺｎＯ），硫化亜鉛（ＺｎＳ），セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ），テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ），酸化カドミウム（ＣｄＯ），硫化カドミウム（ＣｄＳ），セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ），テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ），硫化水銀（ＨｇＳ），セレン化水銀（ＨｇＳｅ），テルル化水銀（ＨｇＴｅ）等の周期表第１２族元素と周期表第１６族元素との化合物（あるいはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体），硫化砒素（ＩＩＩ）（Ａｓ₂Ｓ₃），セレン化砒素（ＩＩＩ）（Ａｓ₂Ｓｅ₃），テルル化砒素（ＩＩＩ）（Ａｓ₂Ｔｅ₃），硫化アンチモン（ＩＩＩ）（Ｓｂ₂Ｓ₃），セレン化アンチモン（ＩＩＩ）（Ｓｂ₂Ｓｅ₃），テルル化アンチモン（ＩＩＩ）（Ｓｂ₂Ｔｅ₃），硫化ビスマス（ＩＩＩ）（Ｂｉ₂Ｓ₃），セレン化ビスマス（ＩＩＩ）（Ｂｉ₂Ｓｅ₃），テルル化ビスマス（ＩＩＩ）（Ｂｉ₂Ｔｅ₃）等の周期表第１５族元素と周期表第１６族元素との化合物，酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ₂Ｏ），セレン化銅（Ｉ）（Ｃｕ₂Ｓｅ），等の周期表第１１族元素と周期表第１６族元素との化合物，塩化銅（Ｉ）（ＣｕＣｌ），臭化銅（Ｉ）（ＣｕＢｒ），ヨウ化銅（Ｉ）（ＣｕＩ），塩化銀（ＡｇＣｌ），臭化銀（ＡｇＢｒ）等の周期表第１１族元素と周期表第１７族元素との化合物，酸化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＯ）等の周期表第１０族元素と周期表第１６族元素との化合物，酸化コバルト（ＩＩ）（ＣｏＯ），硫化コバルト（ＩＩ）（ＣｏＳ）等の周期表第９族元素と周期表第１６族元素との化合物，四酸化三鉄（Ｆｅ₃Ｏ₄），硫化鉄（ＩＩ）（ＦｅＳ）等の周期表第８族元素と周期表第１６族元素との化合物，酸化マンガン（ＩＩ）（ＭｎＯ）等の周期表第７族元素と周期表第１６族元素との化合物，硫化モリブデン（ＩＶ）（ＭｏＳ₂），酸化タングステン（ＩＶ）（ＷＯ₂）等の周期表第６族元素と周期表第１６族元素との化合物，酸化バナジウム（ＩＩ）（ＶＯ），酸化バナジウム（ＩＶ）（ＶＯ₂），酸化タンタル（Ｖ）（Ｔａ₂Ｏ₅）等の周期表第５族元素と周期表第１６族元素との化合物，酸化チタン（ＴｉＯ₂，Ｔｉ₂Ｏ₅，Ｔｉ₂Ｏ₃，Ｔｉ₅Ｏ₉等）等の周期表第４族元素と周期表第１６族元素との化合物，硫化マグネシウム（ＭｇＳ），セレン化マグネシウム（ＭｇＳｅ）等の周期表第２族元素と周期表第１６族元素との化合物，酸化カドミウム（ＩＩ）クロム（ＩＩＩ）（ＣｄＣｒ₂Ｏ₄），セレン化カドミウム（ＩＩ）クロム（ＩＩＩ）（ＣｄＣｒ₂Ｓｅ₄），硫化銅（ＩＩ）クロム（ＩＩＩ）（ＣｕＣｒ₂Ｓ₄），セレン化水銀（ＩＩ）クロム（ＩＩＩ）（ＨｇＣｒ₂Ｓｅ₄）等のカルコゲンスピネル類，バリウムチタネート（ＢａＴｉＯ₃）等が挙げられる。なお，Ｇ．Ｓｃｈｍｉｄら；Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，４巻、４９４頁（１９９１）に報告されているＣｕ₁₄₆Ｓｅ₇₃（トリエチルホスフィン）₂₂のように構造の確定されている半導体クラスターも同様に例示される。これらの微粒子は，１種類の無機微粒子を用いてもよく，また，複数種類の無機微粒子を併用してもよい。
【００９５】
無機物であることは，高分子有機化合物であるプラスチック樹脂との反応を低く抑えられるために好ましく，また酸化物であることによって，使用に伴う劣化を防ぐことが出来る。特に高温化や，レーザー光を照射されるという過酷な条件において，酸化が促進されやすくなるが，このような無機酸化物の微粒子であれば，酸化による劣化を防ぐことが出来る。また，その他の要因による樹脂の酸化を防止するために，酸化防止剤を添加することも好ましい。
【００９６】
無機微粒子の製造方法は，特に限定されるものではなく，公知のいずれの方法も用いることができる。例えば，ハロゲン化金属やアルコキシ金属を原料に用い，水を含有する反応系において加水分解することにより，所望の酸化物微粒子を得ることができる。この際，微粒子の安定化のために有機酸や有機アミンなどを併用する方法も用いられる。
【００９７】
さらに，無機微粒子は，表面修飾を施されることが好ましい。表面修飾する方法は，特に限定されるものではなく，公知のいずれの方法も用いることができる。例えば，水が存在する条件下で，加水分解により，無機微粒子の表面に修飾する方法が挙げられる。この方法では，酸またはアルカリなどの触媒が好適に用いられ，微粒子表面の水酸基と，表面修飾剤が加水分解して生じる水酸基とが，脱水して結合を形成することが一般に考えられている。
【００９８】
続いて，プラスチック樹脂について詳説する。プラスチック樹脂としては，前述したようにアクリル樹脂，環状オレフェン樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリエステル樹脂，ポリエーテル樹脂，ポリアミド樹脂，ポリイミド樹脂等が挙げられる。光学素子に用いられるプラスチック樹脂としては，特に脂環式構造を有する重合体が好ましく用いられる。特に，アクリル樹脂，環状脂肪族鎖を有するポリカーボネート樹脂，環状脂肪族鎖を有するポリエステル樹脂，環状脂肪族鎖を有するポリエーテル樹脂，環状脂肪族鎖を有するポリアミド樹脂，または環状脂肪族鎖を有するポリイミド樹脂等が好ましく挙げられる。より具体的には，例えば，図２１に示す第１表記載の化学式（３）〜（１６）で示される構造骨格を有する樹脂を挙げることができるが，これらに限定されるものではない。
【００９９】
脂環式構造を有する重合体としては，重合体全繰り返し単位中に，下記一般式（１）で表される脂環式構造を有する繰り返し単位（ａ）と，下記一般式（２）および／または下記一般式（３）で表される鎖状構造の繰り返し単位（ｂ）とを，合計含有量が９０重量％以上になるように含有し，さらに繰り返し単位（ｂ）の含有量が１重量％以上１０重量％未満である脂環式炭化水素系共重合体が更に好ましい。
【化１】

【化２】

【化３】

【０１００】
式（１）中，Ｘは脂環式炭化水素基であり，式（１），式（２），および式（３）中，Ｒ１〜Ｒ１３は，それぞれ独立に水素原子，鎖状炭化水素基，ハロゲン原子，アルコキシ基，ヒドロキシ基，エーテル基，エステル基，シアノ基，アミド基，イミド基，シリル基，および極性基（ハロゲン原子，アルコキシ基，ヒドロキシ基，エーテル基，エステル基，シアノ基，アミド基，イミド基，またはシリル基）で置換された鎖状炭化水素基である。その中でも水素原子または炭素原子数１〜６個の鎖状炭化水素基の場合が，耐熱性，低吸水性に優れるので好ましい。ハロゲン原子としては，フッ素原子，塩素原子，臭素原子，およびヨウ素原子を挙げることができる。極性基で置換された鎖状炭化水素基としては，例えば炭素原子数１〜２０，好ましくは１〜１０，より好ましくは１〜６のハロゲン化アルキル基が挙げられる。鎖状炭化水素基としては，例えば炭素原子数１〜２０，好ましくは１〜１０，より好ましくは１〜６のアルキル基；炭素原子数２〜２０，好ましくは２〜１０，より好ましくは２〜６のアルケニル基が挙げられる。
【０１０１】
一般式（１）中のＸは脂環式炭化水素基を表し，それを構成する炭素数は，通常４個〜２０個，好ましくは４個〜１０個，より好ましくは５個〜７個である。脂環式構造を構成する炭素数をこの範囲にすることで複屈折を低減することができる。また脂環式構造は単環構造に限らず，例えばノルボルナン環やジシクロヘキサン環などの多環構造のものでもよい。
【０１０２】
脂環式炭化水素基は，炭素−炭素不飽和結合を有してもよいが，その含有量は，全炭素−炭素結合の１０％以下，好ましくは５％以下，より好ましくは３％以下である。脂環式炭化水素基の炭素−炭素不飽和結合をこの範囲とすることで，透明性，耐熱性が向上する。また，脂環式炭化水素基を構成する炭素には，水素原子，炭化水素基，ハロゲン原子，アルコキシ基，ヒドロキシ基，エーテル基，エステル基，シアノ基，アミド基，イミド基，シリル基，および極性基（ハロゲン原子，アルコキシ基，ヒドロキシ基，エーテル基，エステル基，シアノ基，アミド基，イミド基，またはシリル基）で置換された鎖状炭化水素基等が結合していてもよく，中でも水素原子又は炭素原子数１〜６個の鎖状炭化水素基が耐熱性，低吸水性の点で好ましい。
【０１０３】
また，一般式（３）中の……は，主鎖中の炭素−炭素飽和，または炭素−炭素不飽和結合を示すが，透明性，耐熱性を強く要求される場合，不飽和結合の含有率は，主鎖を構成する全炭素−炭素間結合の，通常１０％以下，好ましくは５％以下，より好ましくは３％以下である。
【０１０４】
一般式（１）で表される繰り返し単位の中でも，下記一般式（４）で表される繰り返し単位が，耐熱性，低吸水性の点で優れている。
【化４】

【０１０５】
一般式（２）で表される繰り返し単位の中でも，下記一般式（５）で表される繰り返し単位が，耐熱性，低吸水性の点で優れている。
【化５】

【０１０６】
一般式（３）で表される繰り返し単位の中でも，下記一般式（６）で表される繰り返し単位が，耐熱性，低吸水性の点で優れている。
【化６】

【０１０７】
一般式（４），一般式（５），及び一般式（６）中の，Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄ，Ｒｅ，Ｒｆ，Ｒｇ，Ｒｈ，Ｒｉ，Ｒｊ，Ｒｋ，Ｒｌ，Ｒｍ，Ｒｎはそれぞれ独立に水素原子または低級鎖状炭化水素基を示し，水素原子または炭素数１〜６の低級アルキル基が，耐熱性，低吸水性の点で優れている。
【０１０８】
一般式（２）及び一般式（３）で表される鎖状構造の繰り返し単位の中では，一般式（３）で表される鎖状構造の繰り返し単位の方が，得られる炭化水素系重合体の強度特性に優れている。
【０１０９】
炭化水素共重合体中の，一般式（１）で表される脂環式構造を有する繰り返し単位（ａ）と，一般式（２）及び／又は一般式（３）で表される鎖状構造の繰り返し単位（ｂ）との合計含有量は，重量基準で，通常９０％以上，好ましくは９５％以上，より好ましくは９７％以上である。合計含有量を上記範囲にすることで，低複屈折性，耐熱性，低吸水性，機械強度が高度にバランスされる。
【０１１０】
脂環式炭化水素系共重合体における鎖状構造の繰り返し単位（ｂ）の含有量は使用目的に応じて適宜選択されるが，通常，重量基準で１％以上１０％未満，好ましくは１％以上８％以下，より好ましくは２％以上６％以下の範囲である。繰り返し単位（ｂ）の含有量が上記範囲にあると，低複屈折性，耐熱性，低吸水性が高度にバランスされる。
【０１１１】
また，繰り返し単位（ａ）の連鎖長は，脂環式炭化水素系共重合体の分子鎖長に対して十分に短く，具体的には，Ａ＝（脂環式構造を有する繰り返し単位連鎖の重量平均分子量），Ｂ＝（脂環式炭化水素系共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）×（脂環式構造を有する繰り返し単位数／脂環式炭化水素系共重合体を構成する全繰り返し単位数））とした時，ＡがＢの３０％以下であり，好ましくは２０％以下，より好ましくは１５％以下，特に好ましくは１０％以下の範囲である。Ａがこの範囲外では，低複屈折性に劣る。
【０１１２】
さらに，繰り返し単位（ａ）の連鎖長が特定の分布を有しているもの好ましい。具体的には，Ａ＝（脂環式構造を有する繰り返し単位連鎖の重量平均分子量），Ｃ＝（脂環式構造を有する繰り返し単位連鎖の数平均分子量）としたとき，Ａ／Ｃが，好ましくは１．３以上，より好ましくは１．３〜８．０，最も好ましくは１．７〜６．０の範囲である。Ａ／Ｃが過度に小さいとブロック程度が増加し，過度に大きいとランダムの程度が増加して，いずれの場合にも低複屈折性に劣る。
【０１１３】
脂環式炭化水素系共重合体の分子量は，ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（以下、ＧＰＣ）により測定されるポリスチレン（またはポリイソプレン）換算重量平均分子量（Ｍｗ）で，１０００〜１００００００，好ましくは５０００〜５０００００，より好ましくは１００００〜３０００００，最も好ましくは５００００〜２５００００の範囲である。脂環式炭化水素系共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）が過度に小さいと成形物の強度特性に劣り，逆に過度に大きいと成形物の複屈折が大きくなる。
【０１１４】
かかる共重合体の分子量分布は，使用目的に応じて適宜選択できるが，ＧＰＣにより測定されるポリスチレン（またはポリイソプレン）換算の重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比（Ｍｗ／Ｍｎ）で，通常２．５以下，好ましくは２．３以下，より好ましくは２以下の範囲である。Ｍｗ／Ｍｎがこの範囲にあると，機械強度と耐熱性が高度にバランスされる。
【０１１５】
共重合体のガラス転移温度（Ｔｇ）は，使用目的に応じて適宜選択されればよいが，通常５０℃〜２５０℃，好ましくは７０℃〜２００℃，より好ましくは９０℃〜１８０℃である。
【０１１６】
プラスチック樹脂中に粒子を分散させる技術については，粒子に電荷を持たせるといった方法が知られている。例えば，ペレット状のプラスチック樹脂をチャンバーに充填しておき，このチャンバー内に粒子を注入・分散させ，このチャンバー内を加熱して，プラスチック樹脂を溶融させる。こうすると，分散しておいた粒子が溶融したプラスチック樹脂中に分散される。この際，沈殿を防止するために攪拌したり，電界・磁界をかけたり，超音波を付与することも可能である。
【０１１７】
また，溶融させたプラスチック樹脂を射出成形する際に，インラインミキサーなどを用いて粒子を添加するといった方法も考えられる。この場合はライン上で螺旋状に混合されるので，分散状態を好ましく作り出すことが可能である。
【０１１８】
ここで，微粒子を分散させたプラスチック樹脂を，一端冷却・固化させたのち，再度溶融させて射出成形すると，再加熱・再溶融によって，分散状態が変化したり，粒子周辺の樹脂に微小な焼けが発生する可能性があるので，好ましくない。特に焼けが生じた場合，焼けの部位によって光線透過率が低下してしまい，光学素子として使用できなくなる。従って，一度プラスチック樹脂を溶融させ，かつ粒子を分散させたら，溶融かつ分散した状態を保持したまま，成形品を得ることが好ましい。すなわち，溶融した状態のプラスチック樹脂中に，直径が３０ナノメートル以下の粒子を分散させた後，溶融状態を保ったまま金型内に流入させて，成形品を得ることが好ましい。

Claims (22)

1. 固定側金型と，その固定側金型に対して接離可能に設けられた可動側金型とを有し，
   前記固定側金型と前記可動側金型とを２〜１５０ＫＮの範囲内の型締め力で圧接させ，それらの金型間の空隙に樹脂材料を充填することにより，外径が１２ｍｍ以下であるとともに光学面の面粗度がＲａ２０ｎｍ以下である光学部品を複数個同時に成形する光学部品の製造装置。
2. 請求項１に記載する光学部品の製造装置において，
   前記可動側金型と前記固定側金型とを離間させて再度圧接させた際の，圧接方向に対して垂直な方向に対する前記可動側金型と前記固定側金型との型位置のずれ量の最大値が±２０μｍ以内であることを特徴とする光学部品の製造装置。
3. 請求項１または２に記載の光学部品の製造装置において，
   前記固定側金型及び前記可動側金型の少なくとも一方は，光学部品の光学面を形成するための転写部材と，当該転写部材を保持する型板とから構成されるとともに，
   前記転写部材は，前記型板に対して，金型の圧接方向と垂直な方向の位置が調整可能であることを特徴とする光学部品の製造装置。
4. 請求項３に記載の光学部品の製造装置において，
   前記固定側金型及び前記可動側金型のうちの一方のみが，光学部品の光学面を形成するための転写部材と，当該転写部材を保持する型板とから構成されるとともに，
   前記転写部材は，前記型板に対して，金型の圧接方向と垂直な方向の位置が調整可能であることを特徴とする光学部品の製造装置。
5. 請求項３または４に記載の光学部品の製造装置において，
   前記転写部材は，前記型板に対して，金型の圧接方向から挿入されることを特徴とする光学部品の製造装置。
6. 請求項３に記載する光学部品の製造装置において，
   前記転写部材は，前記固定側金型または前記可動側金型に挿入されるとともに，挿入された金型に対して位置調節が可能であることを特徴とする光学部品の製造装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１つに記載する光学部品の製造装置において，
   前記可動側金型と前記固定側金型との型位置のずれ量の最大値が±１０μｍ以内であることを特徴とする光学部品の製造装置。
8. 請求項１から請求項６のいずれか１つに記載する光学部品の製造装置において，
   前記可動側金型と前記固定側金型との型位置のずれ量の最大値が±５μｍ以内であることを特徴とする光学部品の製造装置。
9. 請求項３に記載する光学部品の製造装置において，
   前記転写部材は，その外形形状が円柱状であることを特徴とする光学部品の製造装置。
10. 請求項３に記載する光学部品の製造装置において，
    前記転写部材は，その外形形状が角柱状であることを特徴とする光学部品の製造装置。
11. 請求項３に記載する光学部品の製造装置において，
    前記転写部材は，単一の部材から構成されていることを特徴とする光学部品の製造装置。
12. 請求項３に記載する光学部品の製造装置において，
    前記転写部材は，
    光学部品のうちの光学面を形作る転写部が設けられた第１転写部材と，
    光学部品のうちの光学面の外周に位置するフランジ部を形作る転写部が設けられた第２転写部材とを有することを特徴とする光学部品の製造装置。
13. 請求項１２に記載する光学部品の製造装置において，
    前記第１転写部材と前記第２転写部材との少なくとも一方は，その外形形状が円柱状であることを特徴とする光学部品の製造装置。
14. 請求項１２に記載する光学部品の製造装置において，
    前記第１転写部材と前記第２転写部材との少なくとも一方は，その外形形状が角柱状であることを特徴とする光学部品の製造装置。
15. 請求項１から請求項１４のいずれか１つに記載する光学部品の製造装置において，
    前記固定側金型と前記可動側金型との少なくとも一方の金型の光学面の転写部には，光学部品の光軸を中心とした輪帯状の段差が設けられることを特徴とする光学部品の製造装置。
16. 請求項１から請求項１５のいずれか１つに記載する光学部品の製造装置において，
    前記可動側金型と前記固定側金型とを圧接させる際の型締め力が３〜１３０ＫＮの範囲内であることを特徴とする光学部品の製造装置。
17. 請求項１から請求項１６のいずれか１つに記載する光学部品の製造装置において，
    １回の型締めにより取り出せる光学部品の数は，３２個以下であることを特徴とする光学部品の製造装置。
18. 請求項１から請求項１７のいずれか１つに記載する光学部品の製造装置において，
    １回の型締めにより取り出せる光学部品の数は，８個から１６個の範囲内であることを特徴とする光学部品の製造装置。
19. 請求項１から請求項１８のいずれか１つに記載する光学部品の製造装置において，
    製造対象である光学部品は，撮影光学系に利用される素子であることを特徴とする光学部品の製造装置。
20. 請求項１から請求項１８のいずれか１つに記載する光学部品の製造装置において，
    製造対象である光学部品は，光ピックアップ光学系に利用される素子であることを特徴とする光学部品の製造装置。
21. 光学部品の製造方法であって，
    固定側金型と可動側金型とを２〜１５０ＫＮの範囲内の型締め力で圧接させる型締め工程と，
    それらの金型間の空隙に樹脂材料を充填する充填工程と，
    前記固定側金型と前記可動側金型とを離間させて光学部品を取り出す取り出し工程と，
    を有し，
    外径が１２ｍｍ以下であるとともに光学面の面粗度がＲａ２０ｎｍ以下である光学部品を複数個同時に成形する光学部品の製造方法。
22. 請求項２１に記載の光学部品の製造方法において，
    前記型締め工程，前記充填工程，前記取り出し工程を繰り返すことにより、光学部品を連続して製造する方法であり，
    前記取り出し工程の後の前記型締め工程において，圧接方向に対して垂直な方向に対する前記可動側金型と前記固定側金型との型位置のずれ量の最大値が±２０μｍ以内である，光学部品の製造方法。

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