本發(fā)明涉及利用成形模具的光學(xué)元件的成形方法，尤其涉及適合能量固化性樹脂的成形的光學(xué)元件的成形方法、成形模具、以及由此獲得的光學(xué)元件。

背景技術(shù)：

由于移動終端的普及，要求用于攝像元件等的透鏡極端小型化。隨之，也要求用于此的透鏡是薄且厚度不均的透鏡。但是，已知將薄且厚度不均的透鏡通過射出成形進行成形是困難的。于是，考慮利用光固化性樹脂或其它能量固化性樹脂來成形透鏡，這類樹脂在成形薄且厚度不均的成形品方面是優(yōu)異的。

作為光固化性樹脂制透鏡的成形方法，已有在由透明材料制成的上模具和下模具之間夾住紫外線固化樹脂，將來自安裝于支承上模具和下模具的載物臺上的光源的紫外光向模具間的紫外線固化樹脂照射來成形透鏡的技術(shù)(例如參照專利文獻1)。

另外，已有利用成形模具使紫外線固化樹脂粘附到玻璃透鏡等基體材料的復(fù)合元件的成形方法(例如參照專利文獻2)。在該成形方法中，將樹脂供給到成形模具的轉(zhuǎn)印面上，使基體材料接近成形模具直到樹脂的厚度合適為止，并在維持適當(dāng)接近的狀態(tài)下從成形模具的外側(cè)照射紫外光。

在紫外線固化樹脂等能量固化性樹脂的成形中，因為使用外周部開放的成形模具，所以難以形成精密的外形，樹脂向用于透鏡的外形的外側(cè)泄漏而形成飛邊。在形成這樣的飛邊的情況下，在將透鏡裝入支座時，會與支座的內(nèi)壁面或內(nèi)表面發(fā)生干涉。即，透鏡的安裝會變得困難，透鏡的安裝精度會下降。另外，雖然能夠設(shè)置切除飛邊的工序，但工序增加會成為成本增加的原因，另外，在切除工序中還可能會發(fā)生偏芯。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：(日本)特開2011-242478號公報

專利文獻2(日本)特開2007-15240號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于上述背景技術(shù)中的技術(shù)問題而做出的發(fā)明，目的在于提供一種光學(xué)元件的成形方法，其能夠防止由能量固化性樹脂或其它成形材料獲得的光學(xué)元件的飛邊阻礙將光線元件組裝到其它部件。

另外，本發(fā)明的目的在于提供用于實現(xiàn)上述光學(xué)元件的成形方法的成形模具和由此制造的光學(xué)元件。

為了達到上述目的，本發(fā)明的光學(xué)元件的成形方法是在下側(cè)成形模具和上側(cè)成形模具之間夾持成形材料使之固化的光學(xué)元件用的成形方法，其特征在于，所述下側(cè)成形模具具有：下光學(xué)轉(zhuǎn)印面、形成光學(xué)元件的外形側(cè)面的內(nèi)側(cè)壁、與所述內(nèi)側(cè)壁的外側(cè)鄰接的下外壁，所述上側(cè)成形模具具有：上光學(xué)轉(zhuǎn)印面、與豎直的基準軸大致垂直地延伸且形成光學(xué)元件的周平面的周平壁、與所述周平壁的外側(cè)鄰接的上外壁，所述下外壁相對于所述內(nèi)側(cè)壁的角度θ1大于180°，所述上外壁相對于所述周平壁的角度θ2大于180°，在將所述下側(cè)成形模具和所述上側(cè)成形模具定位的狀態(tài)下，所述內(nèi)側(cè)壁的所述下外壁側(cè)的端部與所述周平壁的所述上外壁側(cè)的端部相比位于外側(cè)。

在上述成形方法中，因為將內(nèi)側(cè)壁設(shè)置在下側(cè)成形模具中，所以樹脂的擴展容易被限制在內(nèi)側(cè)壁內(nèi)。進而，下外壁相對于內(nèi)側(cè)壁的角度θ1大于180°，容易阻止樹脂越過內(nèi)側(cè)壁及周平壁而擴展。此時，內(nèi)側(cè)壁的下外壁側(cè)的端部位于周平壁的上外壁側(cè)的端部的外側(cè)，所以即使成形材料與內(nèi)側(cè)壁接觸而到達端部，也會容易地從內(nèi)側(cè)壁向內(nèi)側(cè)延伸而到達對置的周平壁。并且，因為上外壁相對于周平壁的角度θ2大于180°，所以到達周平壁的成形材料即使到達與端部相比位于外側(cè)的部位，也能夠減少其向外側(cè)的擴展量。通過上述方式，因為可容易阻止成形材料從內(nèi)側(cè)壁的端部向外側(cè)擴展，所以將成形后的光學(xué)元件通過與內(nèi)側(cè)壁對應(yīng)的側(cè)面向支座等安裝時，安裝變得簡易且精密。

根據(jù)本發(fā)明的具體方面，在上述成形方法中，內(nèi)側(cè)壁在上端側(cè)具有沿基準軸以筒狀延伸的部分。在該情況下，能夠在光學(xué)元件上形成筒狀的側(cè)面，從而能夠使向支座等的安裝更穩(wěn)定。

根據(jù)本發(fā)明的另外方面，在將下光學(xué)轉(zhuǎn)印面和上側(cè)成形模具定位的狀態(tài)下，內(nèi)側(cè)壁的下外壁側(cè)的端部和周平壁的上外壁側(cè)的端部被配置在大致相同的高度。在該情況下，能夠?qū)⒊尚尾牧鲜樟粼谙聜?cè)成形模具側(cè)并利用上側(cè)成形模具將成形材料限制在內(nèi)側(cè)，從而能夠更可靠地阻止成形材料從內(nèi)側(cè)壁的端部向外側(cè)擴展。

根據(jù)本發(fā)明的再另外的方面，成形材料的固化前的粘度在5000mPa·s以下。通過使成形材料的粘度在5000mPa·s以下，能夠保持良好的形狀轉(zhuǎn)印性。

根據(jù)本發(fā)明的再另外的方面，成形材料是能量固化性樹脂。在該情況下，即使在低溫下也能夠使成形材料供給到成形模具間時的粘度充分得低，并且，能夠以較高的精度成形薄且厚度不均的光學(xué)元件。

根據(jù)本發(fā)明的再另外的方面，成形材料是光固化性樹脂。在該情況下，能夠在低溫下成形高精度的光學(xué)元件。

為了達到上述目的，本發(fā)明的成形模具具備接受成形材料的下側(cè)成形模具、與下側(cè)成形模具相對配置的上側(cè)成形模具，且所述成形模具是在所述下側(cè)成形模具及所述上側(cè)成形模具之間夾持成形材料使之固化的鑄造成形用的成形模具，其特征在于，所述下側(cè)成形模具具有：下光學(xué)轉(zhuǎn)印面、形成光學(xué)元件的外形側(cè)面的內(nèi)側(cè)壁、與所述內(nèi)側(cè)壁的外側(cè)鄰接的下外壁，所述上側(cè)成形模具具有：上光學(xué)轉(zhuǎn)印面、與豎直的基準軸大致垂直地延伸且形成光學(xué)元件的周平面的周平壁、與所述周平壁的外側(cè)鄰接的上外壁，所述下外壁相對于所述內(nèi)側(cè)壁的角度θ1大于180°，所述上外壁相對于所述周平壁的角度θ2大于180°，所述內(nèi)側(cè)壁的所述下外壁側(cè)的端部與所述周平壁的所述上外壁側(cè)的端部相比位于外側(cè)。

在上述成形模具中，因為將內(nèi)側(cè)壁設(shè)置在下側(cè)成形模具中，所以容易將樹脂的擴展限制在內(nèi)側(cè)壁內(nèi)。進而，下外壁相對于內(nèi)側(cè)壁的角度θ1大于180°，容易阻止樹脂越過內(nèi)側(cè)壁及周平壁而擴展。此外，內(nèi)側(cè)壁的下外壁側(cè)的端部與周平壁的上外壁側(cè)的端部相比位于外側(cè)，所以即使成形材料與內(nèi)側(cè)壁接觸并到達端部，也會容易地從內(nèi)側(cè)壁向內(nèi)側(cè)延伸而到達對置的周平壁。而且，因為上外壁相對于周平壁的角度θ2大于180°，所以到達周平壁的成形材料即使到達與端部相比位于外側(cè)的部位，也能夠減少其向外側(cè)的擴展量。通過上述方式，因為可容易阻止成形材料從內(nèi)側(cè)壁的端部向外側(cè)的擴展，所以由本成形模具成形的光學(xué)元件通過與內(nèi)側(cè)壁對應(yīng)的側(cè)面向支座等安裝時，安裝變得簡易且精密。

為了達到上述目的，本發(fā)明的光學(xué)元件通過使用了上述成形模具的鑄造成形而形成，具有與內(nèi)側(cè)壁對應(yīng)的外形基準。

附圖說明

圖1A及圖1B是用于實施實施方式的光學(xué)元件的成形方法的成形模具中的下側(cè)成形模具的端面圖及側(cè)方剖視圖。

圖2A及圖2B是上述成形模具中的上側(cè)成形模具的側(cè)方剖視圖及端面圖。

圖3是說明已組裝好成形模具的成形裝置的概念圖。

圖4是說明在鑄造成形時被相互定位的上下成形模具的配置關(guān)系的側(cè)方剖視圖。

圖5A及5B是說明供給樹脂的鑄造成形工序的側(cè)方剖視圖及部分放大剖視圖。

圖6A及6B是說明在上下成形模具周邊的樹脂的延伸狀態(tài)的概念圖。

圖7是說明向光學(xué)元件支座的安裝的側(cè)方剖視圖。

具體實施方式

以下，參照附圖，對本發(fā)明的第一實施方式的光學(xué)元件的成形方法進行說明。

圖1A及圖1B所示的下側(cè)成形模具30是構(gòu)成用于實施本實施方式的光學(xué)元件成形方法的成形模具的一方的模具部分。圖示的下側(cè)成形模具30由具有透光性的玻璃或其它材料形成。下側(cè)成形模具30具備表面中央側(cè)的轉(zhuǎn)印部分31、從背后支承轉(zhuǎn)印部分31的基板部分32。轉(zhuǎn)印部分31從基板部分32突起，在最外側(cè)具有外輪突起33?；宀糠?2是平板狀，如圖所示具有圓形輪廓，但也可使之具有矩形輪廓。

轉(zhuǎn)印部分31具有：用于形成光學(xué)元件的光學(xué)面的下光學(xué)轉(zhuǎn)印面35；形成光學(xué)元件的周平面的周平壁36；形成光學(xué)元件的外形側(cè)面的內(nèi)側(cè)壁37；與內(nèi)側(cè)壁37的外側(cè)鄰接的下外壁38。下光學(xué)轉(zhuǎn)印面35整體具有凸的非球面形狀，但不限于此，也可成為凹面或球面形狀。周平壁36是與豎直的基準軸AX垂直地延伸的環(huán)帶平面，在低位置將下光學(xué)轉(zhuǎn)印面35包圍。另外，在圖示的例子中，在下光學(xué)轉(zhuǎn)印面35和周平壁36之間形成有臺階，但也可根據(jù)下光學(xué)轉(zhuǎn)印面35的形狀去掉臺階。內(nèi)側(cè)壁37具有與豎直的基準軸AX平行地筒狀延伸的圓筒面部分37a、相對于圓筒面部分37a向內(nèi)側(cè)傾斜的錐面部分37b。下外壁38是環(huán)形表面狀的環(huán)狀面，構(gòu)成轉(zhuǎn)印部分31的環(huán)狀的側(cè)面。下外壁38以從基板部分32的表面32a隆起的方式從此處連續(xù)形成。

圖2A及圖2B所示的上側(cè)成形模具40是構(gòu)成用于實施實施方式的光學(xué)元件成形方法的成形模具的另一方的模具部分。上側(cè)成形模具40由具有透光性的玻璃或其它材料形成。上側(cè)成形模具40具備：表面中央側(cè)的轉(zhuǎn)印部分41、從背后支承轉(zhuǎn)印部分41的基板部分42。轉(zhuǎn)印部分41從基板部分42突起，在最外側(cè)具有外輪突起43?；宀糠?2是平板狀，如圖所示具有圓形輪廓，但也可使之具有矩形輪廓。

轉(zhuǎn)印部分41具有：用于形成光學(xué)元件的光學(xué)面的上光學(xué)轉(zhuǎn)印面45；形成光學(xué)元件的周平面的周平壁46；與周平壁46的外側(cè)鄰接的上外壁48。上光學(xué)轉(zhuǎn)印面45整體具有凹陷的非球面形狀，但不限于此，也可成為凸面或者球面形狀。周平壁46是與豎直的基準軸AX垂直地延伸的環(huán)帶平面，在高位置或者更突出的位置將上光學(xué)轉(zhuǎn)印面45包圍。另外，在圖示的例子中，上光學(xué)轉(zhuǎn)印面45和周平壁46連續(xù)地連接，但也可在它們之間形成臺階。上外壁48是在根部側(cè)擴展的錐狀的環(huán)狀面，構(gòu)成轉(zhuǎn)印部分41的環(huán)狀的側(cè)面。上外壁48以從基板部分42的表面42a隆起的方式從此處連續(xù)形成。

圖3是說明裝入了圖1的成形模具30、40的制造裝置的概念圖，實施光學(xué)元件的成形方法，具體而言，實施鑄造成形。圖示的制造裝置100在處理室10中收納有下側(cè)載物臺11、下側(cè)驅(qū)動部12、上側(cè)載物臺13、上側(cè)驅(qū)動部14。在處理室10的外側(cè)設(shè)置有在固化處理時從下側(cè)載物臺11的背面?zhèn)认蚬ぜ倪m當(dāng)部位照射固化光KK的UV光源22、使上側(cè)驅(qū)動部14升降的主驅(qū)動部23。另外，處理室10內(nèi)可形成真空或氮氣沖洗的環(huán)境。在該情況下，能夠利用具有厭氣性的光固化性樹脂RA進行成形。

下側(cè)載物臺11具有未圖示的夾持部等，保持作為工件的下側(cè)成形模具30。下側(cè)驅(qū)動部12使下側(cè)載物臺11升降。上側(cè)載物臺13具有未圖示的夾持部等，保持作為工件的上側(cè)成形模具40。上側(cè)驅(qū)動部14調(diào)整上側(cè)載物臺13的位置和姿態(tài)。即，在上側(cè)驅(qū)動部14設(shè)置有三軸驅(qū)動部、調(diào)節(jié)傾斜姿態(tài)的傾斜驅(qū)動部等。由此，上側(cè)載物臺13能夠支承上側(cè)成形模具40使之進行三維的位移并且可使之例如繞豎直軸旋轉(zhuǎn)。在進行調(diào)整時，上側(cè)驅(qū)動部14的豎直軸被設(shè)定成與下側(cè)成形模具30的基準軸AX一致。另外，上側(cè)驅(qū)動部14被主驅(qū)動部23驅(qū)動升降。

在上述制造裝置100中，能夠進行與下側(cè)成形模具30和上側(cè)成形模具40的三維的平移及旋轉(zhuǎn)相關(guān)的對位，利用在兩成形模具30、40形成的未圖示的對位標記能夠精密地配置下側(cè)成形模具30和上側(cè)成形模具40的相對配置關(guān)系。

利用圖3的制造裝置100等對光學(xué)元件的成形方法進行說明。以在分離狀態(tài)下，將下側(cè)成形模具30和上側(cè)成形模具40放置在制造裝置100中，將作為成形材料的光固化性樹脂RA(能量固化性樹脂)適量供給到下側(cè)成形模具30上。此時，光固化性樹脂(成形材料)RA的粘度在1000～5000mPa·s以下。通過使光固化性樹脂RA的粘度在5000mPa·s以下，能夠保持良好的形狀轉(zhuǎn)印性。之后，使上側(cè)成形模具40逐漸下降，將下側(cè)成形模具30和上側(cè)成形模具40設(shè)定在合適的距離上。也就是說，兩成形模具30、40為了成形而處于被定位的狀態(tài)。之后，通過使UV光源22工作，能夠利用固化光KK使兩成形模具30、40間的光固化性樹脂RA固化或凝固。之后，利用使下側(cè)成形模具30和上側(cè)成形模具40分離的開模工具，取出由光固化性樹脂RA獲得的成形品。對該成形品，能夠?qū)嵤┩ㄟ^熱處理進一步固化而成為穩(wěn)定狀態(tài)的后加工。

圖4是說明上、下成形模具30、40的形狀和配置關(guān)系的圖。在下側(cè)成形模具30中，與內(nèi)側(cè)壁37鄰接的下外壁38相對于內(nèi)側(cè)壁37的角度θ1被設(shè)定成大于180°，并在270°以上。另一方面，在上側(cè)成形模具40中，與周平壁46鄰接的上外壁48相對于周平壁46的角度θ2被設(shè)定成大于180°，并在210°以上270°以下。如圖所示，在上側(cè)成形模具40相對于下側(cè)成形模具30被定位的狀態(tài)下，內(nèi)側(cè)壁37的下外壁38側(cè)的端部E1比周平壁46的上外壁48側(cè)的端部E2朝向外側(cè)具有寬度h的距離。也就是說，內(nèi)側(cè)壁37的外徑比周平壁46的外徑大了規(guī)定以上的寬度2h。該寬度2h可根據(jù)光固化性樹脂RA的變動量進行調(diào)整。同樣地，在上側(cè)成形模具40相對于下側(cè)成形模具30被定位的狀態(tài)下，內(nèi)側(cè)壁37的下外壁38側(cè)的端部E1和周平壁46的上外壁48側(cè)的端部E2被配置在大致相同的高度。更具體地說，內(nèi)側(cè)壁37的端部E1比配置在其內(nèi)側(cè)的周平壁46的端部E2稍高。但是，內(nèi)側(cè)壁37的端部E1可以比周平壁46的端部E2低。需要說明的是，在使內(nèi)側(cè)壁37的端部E1比周平壁46的端部E2高的情況下，要使端部E1不與上側(cè)成形模具40接觸，或者，使端部E2不與下側(cè)成形模具30接觸。

圖5A及圖5B是說明在下側(cè)成形模具30和上側(cè)成形模具40之間夾持光固化性樹脂(成形材料)RA使之固化之前的狀態(tài)的圖。供給到下側(cè)成形模具30上的光固化性樹脂RA被上側(cè)成形模具40壓展而在內(nèi)側(cè)壁37的內(nèi)側(cè)充滿，但不至于達到越過內(nèi)側(cè)壁37的端部E1而溢到下外壁38側(cè)的程度。在上側(cè)成形模具40，光固化性樹脂RA充滿在周平壁46的下側(cè)，越過周平壁46的端部E2，但受到阻止其向上外壁48側(cè)大幅度擴展的力。

如圖6A所示，在下側(cè)成形模具30，供給到內(nèi)側(cè)壁37的光固化性樹脂RA沿內(nèi)側(cè)壁37上升，因為端部E1的角度θ1大幅超過180°，所以利用端部E1的釘扎效果阻止光固化性樹脂RA越過端部E1向下外壁38側(cè)溢出。

如圖6B所示，在上側(cè)成形模具40中，光固化性樹脂RA沿周平壁46向外側(cè)擴展。在光固化性樹脂RA的供給量不多的情況下，因為端部E2的角度θ2超過180°，所以利用端部E2的釘扎效果阻止光固化性樹脂RA越過端部E2向上外壁48側(cè)溢出。但是，在光固化性樹脂RA的供給量進一步增多的情況下，因為端部E2的角度θ2沒有大幅超過180°，所以即使在光固化性樹脂RA沒有越過端部E1的情況下，也會發(fā)生光固化性樹脂RA越過端部E2向上外壁48側(cè)擴展的狀態(tài)。但是，因為端部E2的角度θ2超過180°，所以能夠抑制光固化性樹脂RA向上外壁48側(cè)大幅擴展，可靠地防止越過下側(cè)成形模具30的端部E1向外側(cè)擴展。需要說明的是，光固化性樹脂RA的排出或者滴下可能會產(chǎn)生百分之幾以下的偏差，但還是能夠可靠地防止如上所述的光固化性樹脂RA越過端部E2向上外壁48側(cè)大幅擴展的情況。

如圖7所示，在下側(cè)成形模具30和上側(cè)成形模具40之間利用光固化性樹脂RA的固化而形成的成形品(光學(xué)元件)50具備通過一對相對配置的光學(xué)轉(zhuǎn)印面35、45的轉(zhuǎn)印而形成的主體部51、通過一對相對配置的周平壁36、46及內(nèi)側(cè)壁37而形成的凸緣部52。主體部51具有一對光學(xué)面51a、51b。在凸緣部52的上部形成有上外壁48引起的飛邊狀的突起部分53，但其因向上側(cè)延伸，所以沒有越過凸緣部52的側(cè)面52a向外側(cè)擴展。飛邊狀的突起部分53的內(nèi)側(cè)面53a相對于凸緣部52的上表面52u呈角度γ，該角度γ處于90～180°。另外，凸緣部52的側(cè)面52a成為成形品(光學(xué)元件)50的外形基準。另外，成形品(光學(xué)元件)50的光軸OA與成形模具30、40的基準軸AX一致。

成形品50以被收納于支座60的方式被安裝。支座60具有筒狀的側(cè)壁61和環(huán)狀的底部壁62。成形品50的凸緣部52以被側(cè)壁61阻止向外側(cè)移動的方式被保持，作為外形側(cè)面的側(cè)面52a與內(nèi)表面61a接觸。并且，凸緣部52以被底部壁62阻止向下側(cè)移動的方式被保持，下表面52b與底面62a接觸。

以上述方式，根據(jù)本實施方式的光學(xué)元件的成形方法，因為將內(nèi)側(cè)壁37設(shè)置在下側(cè)成形模具30中，所以容易將光固化性樹脂(成形材料)RA的擴展限制在內(nèi)側(cè)壁37內(nèi)。此外，下外壁38相對于內(nèi)側(cè)壁37的角度θ1大于180°，所以容易阻止光固化性樹脂RA越過內(nèi)側(cè)壁37等而擴展。此時，內(nèi)側(cè)壁37的下外壁38側(cè)的端部E1與周平壁46的上外壁48側(cè)的端部E2相比位于外側(cè)，所以即使光固化性樹脂RA與內(nèi)側(cè)壁37接觸并到達端部E1，也會容易地從內(nèi)側(cè)壁37向內(nèi)側(cè)延伸而到達周平壁46。并且，因為上外壁48相對于周平壁46的角度θ2大于180°，所以到達周平壁46的光固化性樹脂RA即使到達端部E2的外側(cè)，也能夠減少其向外側(cè)的擴展量。根據(jù)上述方式，因為容易阻止光固化性樹脂(成形材料)RA從內(nèi)側(cè)壁37的端部E1向外側(cè)擴展，所以成形后的成形品(光學(xué)元件)50通過與內(nèi)側(cè)壁37對應(yīng)的側(cè)面52a向支座60等安裝時，安裝可以變得簡易且精密。

以上，對本實施方式的光學(xué)元件的成形方法、成形模具等進行了說明，但本發(fā)明的光學(xué)元件的成形方法等不限于上述方法。例如，在上述實施方式的上側(cè)成形模具40中，周平壁46不限于與基準軸AX垂直地延伸，也可以相對于與基準軸AX直交的平面稍微傾斜或彎曲。另外，下側(cè)成形模具30的內(nèi)側(cè)壁37也可以成為相對于基準軸AX傾斜并在上側(cè)擴展的錐面。

轉(zhuǎn)印部分31、41和光學(xué)轉(zhuǎn)印面35、45不限于圓形，也可以成為橢圓、四邊形等其它多邊形。

以上，對將光固化性樹脂RA作為成形材料向成形模具30、40間供給來得到成形品的情況進行了說明，但也可以代替光固化性樹脂RA而使用熱固化性樹脂等。在利用熱固化性樹脂的情況下，成形模具30、40無需是使紫外線或其它光透過的模具。

在圖3中，利用載物臺11、13進行一對成形模具30、40的定位，但也可以利用定位用夾具進行兩個成形模具30、40的定位及固定。

成形模具30、40可以是能夠一并將多個光學(xué)元件成形的模具，也可以成形具有多個透鏡部分的透鏡陣列。