特許 6557233 低複屈折性の成形光学部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6557233

(24)【登録日】2019年7月19日

(45)【発行日】2019年8月7日

(54)【発明の名称】低複屈折性の成形光学部品

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/17 20060101AFI20190729BHJP

   B29D 11/00 20060101ALI20190729BHJP

   B29C 45/27 20060101ALI20190729BHJP

   G02B 5/04 20060101ALN20190729BHJP

【ＦＩ】

   B29C45/17

   B29D11/00

   B29C45/27

   !G02B5/04 E

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-536169(P2016-536169)

(86)(22)【出願日】2014年11月26日

(65)【公表番号】特表2017-501903(P2017-501903A)

(43)【公表日】2017年1月19日

(86)【国際出願番号】US2014067668

(87)【国際公開番号】WO2015084674

(87)【国際公開日】20150611

【審査請求日】2017年11月9日

(31)【優先権主張番号】61/911,145

(32)【優先日】2013年12月3日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】505005049

【氏名又は名称】スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100107456

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 成人

(74)【代理人】

【識別番号】100128381

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義憲

(74)【代理人】

【識別番号】100162352

【弁理士】

【氏名又は名称】酒巻 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100154656

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 英彦

(72)【発明者】

【氏名】オーデルカーク， アンドリュー ジェイ．

(72)【発明者】

【氏名】ウォン， ティモシー エル．

(72)【発明者】

【氏名】マクドウェル， エリン エー．

【審査官】 塩見 篤史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−３４１０４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００３８０７２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００６／０５０２３０（ＷＯ，Ａ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ３３／００−３３／７６，３９／２６−３９／３６，４１／３８−４１／４４，４３／３６−４３／４２，４３／５０，４５／００−４５／８４，４９／４８−４９／５６，４９／７０，５１／３０−５１／４０，５１／４４，６４／００−６４／４０，６７／００−６７／０８，６７／２４−６９／０２，７３／００−７３／３４，

Ｂ２９Ｄ１／００−２９／１０，３３／００，９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

成形部品を形成するように少なくとも１つの光学面を画定する金型内で光学材料を射出成形することと、
機械加工された光学面を含む機械加工された光学部品を形成するように前記成形部品を機械加工すること、
光学接着剤を使用して前記機械加工された光学面に光学的に活性なフィルムを接着することとを備える、方法。

【請求項2】

前記機械加工された光学部品を形成するように前記成形部品を機械加工することが、前記機械加工された光学部品において少なくとも１つの鋭角の内角を生成する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記成形部品が前記成形部品の長軸まわりに軸対称であり、前記機械加工された光学部品が前記長軸まわりに軸対称でない、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記機械加工された光学面を含む前記機械加工された光学部品を形成するように前記成形部品を機械加工することが、複数の機械加工された光学部品を形成するように前記成形部品を機械加工することを備え、前記複数の機械加工された光学部品のうちの少なくとも１つの機械加工された光学部品が機械加工された光学面を含み、前記複数の機械加工された光学部品のうちの少なくとも１つがゲート領域を含まない、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

成形部品を形成するように少なくとも１つの光学面を画定する軸対称金型キャビティ内で光学材料を射出成形することと、
軸対称性を有しないプリズムを含む光学部品を形成するように前記成形部品を機械加工することとを備え、
前記光学材料を射出成形することは、前記軸対称金型キャビティの対称軸に沿って前記軸対称金型キャビティ内に前記光学材料を射出することを備える、方法。

【請求項6】

前記軸対称金型キャビティが長軸を画定し、前記金型キャビティが前記長軸のまわりに軸対称である、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

成形部品を形成するように少なくとも１つの光学面を画定する軸対称金型キャビティ内で光学材料を射出成形することと、
軸対称性を有しないプリズムを含む光学部品を形成するように前記成形部品を機械加工することとを備える方法であって、
軸対称性を有しない前記光学部品を形成するように前記成形部品を機械加工することが、機械加工された光学面を形成し、前記方法が、光学接着剤を使用して前記機械加工された光学面に光学的に活性なフィルムを接着することをさらに備える、方法。

【請求項8】

前記光学部品を形成するように前記成形部品を機械加工することが、前記光学部品において少なくとも１つの鋭角の内角を生成する、請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光学部品及び光学部品を形成するための技術について記載する。

【背景技術】

【0002】

レンズやプリズムなどの成形光学部品は、携帯電話カメラ、コンパクトディジタルカメラ、ディジタルビデオプロジェクタなどのデバイスにおける使用のためにますます普及しつつある。成形は、ガラス光学部品を製造するための従来の方法を使用して達成することが困難な大量生産及び幾何学的形状を可能とする。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

一般に、本開示は、光学部品、光学部品を形成するための金型及び光学部品を形成するための技術を記載する。いくつかの例において、光学部品は、射出成形を使用して形成することができ、金型は、成形プロセス中に成形材料に付与される成形応力を低減するように選択された形状を有する金型キャビティを画定することができる。例えば、形状若しくは断面積が急激な変化する鋭角形状又は非対称断面形状を含むキャビティを画定する金型よりも、金型は、直方体又は円筒形などの比較的単純な形状のキャビティを画定することができる。成形部品における鋭角の形状及び／又は断面積の急激な変化、及び／又は非対称断面形状の数を低減することにより、成形材料に付与される成形応力を低減することができる。成形材料に付与される成形応力を低減することは、成形プロセスが完了した後、成形部品に存在する残留応力に起因する複屈折を低減することができる。成形中における成形材料の応力を低減するように設計された金型を利用することにより、成形部品における複屈折は、低減又は実質的に除去することができる。

【0004】

いくつかの例において、金型キャビティは、形成されるべき光学部品の形状以外の形状を画定することができる。そして、成形部品は、最終的な形状を有する光学部品を形成するように機械加工されることができる。成形部品を機械加工することにより、最終的な形状に直接成形された光学部品と比較して光学部品における残留応力を低減しながら、１つ以上の鋭角、非対称断面形状及び／又は形状及び／又は断面積の変化が光学部品において形成されることができる。

【0005】

１つの例において、本開示は、成形部品を形成するように少なくとも１つの光学面を画定する金型に光学材料を射出成形することと、機械加工された光学面を含む機械加工された光学部品を形成するように成形部品を機械加工することとを含む方法を記載する。

【0006】

他の例において、本開示は、成形部品を形成するように少なくとも１つの光学面を画定する軸対称金型キャビティ内に光学材料を射出成形することと、軸対称性を有しない光学部品を形成するように成形部品を機械加工することとを含むことができる方法を記載する。

【0007】

他の例において、本開示は、本願明細書に記載された方法のいずれかによって形成された光学部品を記載する。

【0008】

１つ以上の例の詳細は、添付図面及び以下の詳細な説明に記載されている。他の特徴、目的及び利点は、詳細な説明及び図面並びに特許請求の範囲から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】成形部品を形成するための例示的な金型を図示する概念図である。

【図2】図１に図示される例示的な金型を使用して形成された例示的な成形部品を図示する概念図である。

【図3】射出成形及び機械加工を使用して光学部品を形成するための例示的技術を図示するフロー図である。

【図4】少なくとも１つの機械加工された光学面を含む例示的な光学部品を図示する概念図である。

【図5】射出成形及び機械加工を使用して光学部品を形成するための他の例示的な技術を図示するフロー図である。

【図6】機械加工された光学面に付着した光学的に活性なフィルムを含む例示的な光学部品を図示する概念図である。

【図7】射出成形及び機械加工を使用して複数の光学部品を形成するための例示的な技術を図示するフロー図である。

【図8】成形部品を機械加工することによって形成される複数の光学部品の例を図示する概念図である。

【図9】射出成形を使用して光学系を形成し、機械加工し、光学接着剤を使用して組み立てるための例示的な技術を図示するフロー図である。

【図10】射出成形を使用して形成され、機械加工し、光学接着剤を使用して組み立てた光学系の例を図示する概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示は、光学部品、光学部品を形成するための金型及び光学部品を形成するための技術を記載する。いくつかの例において、光学部品は、低複屈折ポリマーなどの低複屈折材料から形成され、金型は、成形プロセス中に低複屈折材料に付与される成形応力を低減するように選択された金型キャビティを画定することができる。例えば、鋭角の形状若しくは断面積の急激な変化又は非対称断面形状を有するキャビティを画定する金型よりも、金型は、直方体又は円筒形などの比較的単純な形状を有するキャビティを画定することができる。鋭角の形状及び／又は断面積の急激な変化、及び／又は非対称断面形状の数を低減することにより、低複屈折材料に付与される成形応力を低減することができる。低複屈折材料に付与される成形応力を低減することは、成形プロセスが完了した後、成形部品に存在する残留応力によって生じる複屈折を低減することができる。低複屈折材料及び成形中における低複屈折材料の応力を低減するように設計された金型を利用することにより、成形部品における複屈折は、低減又は実質的に除去することができる。

【0011】

いくつかの例において、金型キャビティは、形成されるべき光学部品の形状以外の形状を画定することができる。金型キャビティの形状は、成形時の低複屈折材料の応力を低減するように選択することができる。そして、成形部品は、機械加工された光学部品を形成するために、切断され、粉砕され又は機械加工されることができる。成形部品を切断し、粉砕し又は他の機械加工を行うことにより、１つ以上の鋭角の非対称断面形状、及び／又は形状及び／又は断面積の変化が機械加工された光学部品において形成されることができる。

【0012】

いくつかの例において、機械加工された光学部品は、金型の壁によって画定される少なくとも１つの成形された光学面と、成形部品の機械加工することによって画定される少なくとも１つの機械加工された光学面とを含むことができる。いくつかの例において、機械加工された光学面は、比較的異なる屈折率を有する材料に隣接して配置されたときに望ましくない散乱をもたらすことがある表面粗さを有することがあることから、少なくとも１つの機械加工された光学面は、使用時に、比較的類似する屈折率（例えば、約５％の範囲内又は約２％の範囲内など、機械加工された光学部品の屈折率の約２０％の範囲内の屈折率）を有する材料に隣接して配置された光学面とすることができる。

【0013】

いくつかの例において、本願明細書に記載された金型及び技術は、比較的低い複屈折性を有する光学部品の形成を容易とすることができる。追加的又は代替的に、本願明細書に記載された金型及び技術は、鋭角の形状及び／又は断面積の急激な変化、及び／又は非対称断面形状を有する金型において成形されたときに望ましくない複屈折を呈することができるポリマーからの光学部品の形成を容易とすることができる。いくつかの例において、本願明細書に記載された金型及び技術は、例えば、成形されるべき光学部品の最終形状を画定する金型を使用するよりも高いスループットを有する光学部品の経済的な形成を容易とすることができる。

【0014】

図１は、成形部品を形成するための例示的な金型を図示する概念図である。金型１０は、第１の金型部１２及び第２の金型部１４を含む。ともに、第１及び第２の金型部１２及び１４は、成形されるべき部品の形状を画定する金型キャビティ１６を画定する。第１及び第２の金型部１２及び１４はまた、成形プロセス中に材料が金型キャビティ１６内に入るゲート領域１８を画定する。

【0015】

図示された例において、金型１０は、単一の金型キャビティ１６を画定しているが、他の例において、金型１０は、複数の金型キャビティを画定することができる。いくつかの例において、複数の金型キャビティのそれぞれは、実質的に同一（例えば、製造公差別に同一又は略同一）の形状及び／又は大きさを画定することができる。他の例において、少なくとも１つのキャビティは、他のキャビティとは異なる形状を有してもよい。

【0016】

いくつかの例において、金型キャビティ１６は、比較的小さい断面積の変化を有する形状及び／又は長軸２０に対して略垂直な面内での形状を含むことができる。例えば、金型キャビティ１６の断面積は、フロー長（例えば、長軸２０）の少なくとも約５０％に沿って約５０％未満だけ変化することができる。他の例として、金型キャビティ１６の断面積は、フロー長（例えば、長軸２０）の少なくとも約５０％に沿って約２５％未満だけ変化することができる。追加的に又は代替的に、図１に示されるように、金型キャビティ１６は、長軸２０に対して垂直な方向に測定される金型キャビティ１６の幅と比べて長軸２０に平行な方向に測定される金型キャビティ１６の長さの比として決定される大きなアスペクト比を有してもよい。例えば、アスペクト比は、約２．５：１（長さ：幅）よりも大きくすることができる。いくつかの例において、図１に示されるように、金型１０は、鋭角を含まない金型キャビティ１６を画定する。本願明細書において使用される場合、鋭角は、約１０°から約８０°の角度を含むことができる。図１に示された例は、長軸２０に対して略垂直な平面における大きなアスペクト比と断面積及び／又は形状の比較的小さな変化との双方を含むが、他の例においては、金型キャビティ１６は、長軸２０に対して略垂直な平面における大きなアスペクト比又は断面積及び／又は形状の比較的小さな変化を含んでいてもよい。

【0017】

図１に図示された例において、金型１０は、一般に直方体形状を有する金型キャビティ１６を画定する。他の例において、金型１０は、円柱、球、又は、１つ以上の曲面（例えば、球、楕円又は他の曲率）を有する一般に直方体形状などの他のより複雑な形状など、異なる形状を有する金型キャビティ１６を画定することができる。

【0018】

金型キャビティ１６を画定する金型１０の壁は、金型キャビティ１６内で成形部品（例えば、図２に図示された成形部品３０）の表面を画定する。いくつかの例において、部品の表面の少なくとも１つは、光学面とすることができる。本願明細書において使用される場合、光学面は、光が透過するか、又は、内部全反射によって若しくはコーティングによって光が反射される部品の表面を指す。このため、いくつかの例において、金型キャビティ１６を画定する金型１０の壁は、例えば、低い表面粗さを有する表面を画定するためにシングルポイントダイヤモンド加工及び／又は研磨を使用して形成することができる。

【0019】

図２は、図１に図示される例示的な金型１０を使用して形成された例示的な成形部品を図示する概念図である。図２に示されるように、成形部品３０は、金型キャビティ１６のネガである形状を画定する。成形部品３０は、金型キャビティ１６のネガに一般に対応する形状を画定する。図１及び図２の例において、金型キャビティ１６は、一端に付加されたゲート領域１８を有する一般に直方体形状を画定し、それゆえに、成形部品３０は、ゲート領域１８に対応する位置において一端に付加された円筒３２を有する一般に直方体形状を画定する。

【0020】

成形部品３０は、図２にラベル付けされた第１の表面３４ａ及び第２の表面３４ｂ（総称して、「表面３４」）という金型１０によって画定された複数の表面を含む。いくつかの例において、表面３４のうちの１つ以上は、光学装置又はシステムにおける成形部品３０又は成形部品３０の一部の使用中に、光を透過するか、又は、内部全反射によって若しくはコーティングによって光が反射される光学面とすることができる。このため、低い表面粗さが望まれることがあり、上述したように、金型キャビティ１６を画定する金型１０の壁（又は成形部品３０の光学面を画定する少なくともそれらの壁）は、例えば、シングルポイントダイヤモンド加工及び／又は研磨を使用して形成することができる。

【0021】

成形部品３０を形成することは、成形部品３０に応力を与える。いくつかの例において、応力は、例えば圧力下で金型キャビティ１６内への材料の流れに起因して成形部品３０が金型キャビティ１６内に形成される材料の注入の間に生成されることがある。いくつかの例において、応力は、例えば異なる速度で凝固及び／又は冷却する成形部品３０の異なる部分に起因して材料の凝固及び冷却中に生成されることがある。いくつかの例において、応力はまた、金型１０から成形部品３０の排出中に生成されることがある。

【0022】

金型キャビティ１６、それゆえに成形部品３０の形状及びアスペクト比は、成形部品３０に付与される応力に影響を与えることがある。例えば、大きなアスペクト比を有する金型キャビティ１６は、例えば注入及び／又は冷却中に低アスペクト比を有する金型キャビティよりも成形部品３０が形成される材料に低い応力を付与することができる。同様に、比較的均一の断面積及び／又は形状を画定する金型キャビティ１６は、例えば注入及び／又は冷却中に非均一の断面積及び／又は形状を有する金型キャビティよりも成形部品３０が形成される材料に低い応力を付与することができる。いくつかの例において、成形部品３０に付与される低い応力は、より対称的な材料の流れ及び／又は冷却に起因することがある。

【0023】

成形中に成形部品３０に付与される応力を低減することにより、成形部品３０内の残留応力を低減することができる。成形部品３０内の残留応力は、複屈折を生じさせることがあるため、残留応力を低減することは、より高いレベルの残留応力を有する成形部品に比べて複屈折を低減することができる。このようにして、金型キャビティ１６を画定する金型１０及び本願明細書において記載される技術は、同じ材料及び他の金型形状を使用して製造される光学部品よりも低い複屈折を生成する光学部品を製造することができる。

【0024】

いくつかの例において、成形部品３０における残留応力を低減するために選択される金型キャビティ１６の形状は、光学部品の所望の形状と同じでなくてもよい。いくつかの例において、成形部品３０は、成形部品３０の形状とは異なる形状を有する光学部品を形成するように機械加工することができる。追加的又は代替的に、２つ以上の光学部品（例えば、複数の光学部品）は、成形部品３０を機械加工することによって成形部品３０から形成することができる。図３−図９は、射出成形、機械加工、及び、必要に応じて、他のプロセスを使用して形成される少なくとも１つの光学部品及び複数の光学部品を形成するための射出成形、機械加工、及び、必要に応じて、他のプロセスを含む技術の例を図示するフロー図及び概念図である。

【0025】

図３は、射出成形及び機械加工を使用して光学部品を形成するための例示的技術を図示するフロー図である。図３の技術は、図１、図２及び図４の概念図を参照しながら記載されるが、他の例においては、図３の技術は、他の成形部品を製造するために他の金型形状とともに使用されてもよく、及び／又は、図４に図示されるものとは異なる形状によって光学部品を製造するために使用されてもよい。

【0026】

図３の技術は、少なくとも１つの光学面（４２）を画定する金型１０内に光学材料を射出成形することを含む。射出成形は、金型１０のゲート領域１８を介して加圧下で溶融状態において成形されるべき材料を導入することによって行うことができる。いくつかの例において、光学材料は、例えば、ポリ（メタクリル酸メチル）、シクロオレフィン系熱可塑性樹脂などのアクリルを含む比較的低複屈折のポリマー材料を含む。例示的なポリマー材料は、日本の東京のゼオン社から商品名ＺＥＯＮＥＸ（登録商標）Ｋ２６Ｒのもとに入手可能なもの、ゼオン社から商品名ＺＥＯＮＥＸ（登録商標）Ｅ４８Ｒのもとに入手可能なシクロオレフィン系熱可塑性樹脂、又は、ニューヨーク州ライブルックの三井化学アメリカ社から商品名ＡＰＥＬ（商標）ＡＰＬ５０１４ＤＰのもとに入手可能な環状オレフィン共重合体を含む。

【0027】

溶融材料は、ゲート領域１８を介して金型キャビティ１６内に流入することから、溶融材料は流れに起因して応力を受ける。より高いレベルの応力は、ゲート領域１８に隣接する金型キャビティ１６の領域又は金型キャビティ１６のコーナーなどの金型が形状を変化させる近い領域を生じることがある。さらに、応力は、形状の変化がより急激なときに又はコーナーがよりシャープである（例えば、鋭角）場合に、より大きくなることがある。長軸２０に対して略垂直な平面において実質的に同様の断面形状及び／又は面積を維持し且つ鋭角をほとんど又は全く含まないことにより（例えば、約１０°から約８０°の角度）、流動応力を低減することができる。

【0028】

金型キャビティ１６が所望の圧力で材料によって実質的に充填されると、金型１０及び（金型キャビティ１６内に配置された）成形部品３０は、溶融材料を凝固して成形部品３０を形成するように冷却することができる。冷却はまた、例えば、成形部品３０の異なる部分の冷却速度差に起因して成形部品３０内に応力を導入することがある。いくつかの例において、より大きな金型キャビティ１６及び成形部品３０の対称性は、例えば成形部品３０のより均一な冷却速度に起因して冷却応力を低減することができる。成形部品３０の冷却及び凝固後において、成形部品３０は、金型１０から排出されることができる。上述したように、表面３４のうちの少なくとも１つは、成形部品３０の少なくとも一部から形成された光学部品の使用中に、光を透過するか、又は、内部全反射又はコーティングによって光が反射される光学面とすることができる。

【0029】

図３の技術はまた、少なくとも１つの機械加工された光学面（４４）を形成するように成形部品３０を機械加工することを含む。成形部品３０を機械加工することは、例えば、切断、粉砕、研磨などを含むことができる。いくつかの例において、成形部品３０を機械加工することは、シングルポイント・ダイヤモンドフライカッティング、マルチポイント・ダイヤモンドフライカッティング、粗切断に続く微細切断、切断に続く研磨などを含む。いくつかの例において、成形部品３０を機械加工することは、円筒３２を除去することを含むことができる。

【0030】

図４は、少なくとも１つの機械加工された光学面を含む例示的な光学部品５０を図示する概念図である。図４に図示された例において、光学部品５０は、第１の機械加工された表面５４ａ及び第２の機械加工された表面５４ｂ（総称して、「機械加工された光学面５４」）を含む。光学部品５０はまた、第１の成形された表面５２ａ、第２の成形された表面５２ｂ、第３の成形された表面５２ｃ及び第４の成形された表面５２ｄ（総称して、「成形された表面５２」）を含む。成形された表面５２は、金型キャビティ１６の壁によって画定される。いくつかの例において、成形された表面５２のうちの少なくとも１つは、例えば、光学部品５０の使用中に、光が透過するか、又は、内部全反射若しくはコーティングによって光が反射される表面である成形された光学面であってもよい。

【0031】

成形された表面５４のうちの少なくとも１つは、例えば、光学部品５０の使用中に、光が透過するか、又は、内部全反射若しくはコーティングによって光が反射される表面である機械加工された光学面であってもよい。このように、光学部品５０は、成形部品３０とは異なる形状を有していてもよく、光学面のうちの少なくとも１つは、機械加工された表面として画定されてもよい。これは、光学部品５０内の複屈折を低減又は実質的に除去しながら（例えば、除去する又はほぼ除去する）、所望の形状を有する光学部品５０を形成する際に柔軟性を提供することができる。

【0032】

少なくとも１つの機械加工された光学面は、比較的低い表面粗さを含むことができる。しかしながら、いくつかの例において、少なくとも１つの機械加工された光学面の表面粗さは、少なくとも１つの成形された光学面の表面粗さよりも大きくてもよい。このため、いくつかの例において、少なくとも１つの機械加工された光学面は、光学部品５０の屈折率と略同様である屈折率を有する材料に隣接して配置された表面として使用することができる。例えば、少なくとも１つの機械加工された光学面に隣接する材料の屈折率は、光学部品５０の屈折率の約５％の範囲内又は光学部品５０の屈折率の約２％の範囲内など、光学部品５０の屈折率の約２０％の範囲内とすることができる。いくつかの例において、実質的に同様の少なくとも１つの機械加工された光学面及び光学部品に隣接する材料の屈折率を有することは、少なくとも１つの成形された光学面の表面粗さによって生じる光の散乱に起因する歪みを低減することができる。

【0033】

図５は、射出成形及び機械加工を使用して光学部品を形成するための他の例示的な技術を図示するフロー図である。図５の技術は、図１、図２及び図６の概念図を参照しながら記載されるが、他の例においては、図５の技術は、他の成形部品を製造するために他の金型形状とともに使用されてもよく、及び／又は、図６に図示されるものとは異なる形状によって光学部品を製造するために使用されてもよい。図６は、機械加工された光学面に付着した光学的に活性なフィルムを含む例示的な光学部品を図示する概念図である。

【0034】

図３に図示された技術と同様に、図５の技術は、少なくとも１つの光学面（４２）を画定する金型１０内に光学材料を射出成形することと、少なくとも１つの機械加工された光学面（４４）を形成するように成形部品３０を機械加工することとを含む。３次元平行四辺形を形成するよりもむしろ、図４に図示されているように、光学部品７０は、変更されたプリズムである。光学部品７０は、例えば図６に図示された軸８０に対して定義されたときに軸対称性を有しない。軸８０は、光学部品７０の第１の表面７２の中間点を通る。いくつかの例において、軸８０は、成形部品（例えば、図２の成形部品３０）の長軸に略平行とすることができ、光学部品７０は、成形部品３０を機械加工することによって形成することができる。このように、軸８０に対して軸対称性を有しない光学部品７０は、軸対称性を有する成形部品３０から形成されることができる。上述したように、成形部品３０の軸対称性は、成形部品３０における残留応力を低減又は実質的に除去することができ、例えば光学部品７０などの成形部品３０から形成された光学部品における複屈折を低減又は実質的に除去することができる。

【0035】

いくつかの例において、第１の表面７２は、機械加工された表面であってもよい。他の例において、第１の表面７２は、成形された表面であってもよい。いくつかの例において、第１の表面７２は、例えば、光学部品７０の使用中に、光が透過するか、又は、内部全反射若しくはコーティングによって光が反射される表面である光学面である。他の例において、第１の表面７２は、光学面ではない。第１の表面７２は、いくつかの例においては略平面（例えば、平面又はほぼ平面）であってもよく、又は、少なくとも１つの寸法において曲率（例えば、楕円、球状又はより複雑な曲率）を含んでもよい。

【0036】

光学部品７０はまた、第２の表面７４を含む。いくつかの例において、第２の表面７４は、機械加工された表面であってもよい。他の例において、第２の表面７４は、成形された表面であってもよい。図６に図示された例において、第２の表面７４は、第１の表面７２に対して略垂直に配向されている。いくつかの例において、第２の表面７４は、例えば、光学部品７０の使用中に、光が透過するか、又は、内部全反射若しくはコーティングによって光が反射される表面である光学面である。他の例において、第２の表面７４は、光学面ではない。第２の表面７４は、いくつかの例においては略平面（例えば、平面又はほぼ平面）であってもよく、又は、少なくとも１つの寸法において曲率（例えば、楕円、球状又はより複雑な曲率）を含んでもよい。

【0037】

光学部品７０はまた、第３の表面７６を含む。第３の表面７６は、機械加工された表面であってもよい。図６に図示された例において、第３の表面７６は、第２の表面７４とともに鋭角内角（例えば、約１０°から約８０°の内角）を画定する。第３の表面７６は、例えば、光学部品７０の使用中に、光が透過するか、又は、内部全反射若しくはコーティングによって光が反射される表面である光学面であってもよい。

【0038】

図３に図示された技術とは異なり、図５の技術はまた、第３の表面７６（６６）に光学的に活性なフィルム７８を取り付けることを含む。いくつかの例において、光学的に活性なフィルム７８は、接着剤又は光学セメントを使用して第３の表面７６に取り付けられることができる。例示的な光学接着剤又はセメントは、ＵＶ硬化型光学接着剤又はセメント、熱硬化性光学接着剤又はセメント、圧力感知型光学接着剤などを含む。いくつかの例は、ミネソタ州セントポールの３Ｍ（商標）社から入手可能な光学的に透明な接着剤を含む。

【0039】

光学部品７０の本体が形成される材料の屈折率及び光学接着剤の屈折率が比較的密接に一致するように、光学接着剤を選択することができる。いくつかの例において、比較的密接に一致することは、同一又は実質的に同様のことを意味することができる。例えば、光学部品７０の本体が形成される材料の屈折率と光学接着剤の屈折率との差は、約２０％未満又は約５％未満又は約２％未満とすることができる。光学部品７０の本体が形成される材料の屈折率と光学接着剤の屈折率との間の比較的密接な一致は、第３の表面７６の表面粗さに起因して光学部品の本体及び接着剤の界面における散乱を低減することができる。

【0040】

光学的に活性なフィルム７８は、光学的リターディング層、円偏光子層、反射層、光吸収層などの光学的に活性な材料のうちの１つ以上の層を含むことができる。光学的に活性なフィルム７８は、第３の表面７６において所望の光学効果をもたらすように選択することができる。

【0041】

光学部品７０は、単一の表面（第３の表面７６）に取り付けられた単一の光学的に活性なフィルム７８を含むが、他の例において、光学部品は、単一の表面又は複数の表面に取り付けることができる複数の光学的に活性なフィルム７８を含んでもよい。例えば、単一種類の光学的に活性なフィルム７８は、光学部品７０の複数の表面に取り付けることができ、又は、異なる種類の光学的に活性なフィルム７８は、光学部品７０の第２の表面（例えば、第２の表面７４）に取り付けることができる光学的に活性なフィルム７８の種類よりも光学部品７０の第１の表面（例えば、第１の表面７２）に取り付けることができる。同様に、光学部品７０の異なる表面に各光学的に活性なフィルム７８を取り付けるために、同じ光学接着剤又は異なる光学接着剤が使用されることができる。

【0042】

図５に図示された技術は、光学部品７０内の複屈折を低減又は実質的に除去しながら（例えば、除去する又はほぼ除去する）、所望の形状を有する光学部品７０を形成する際に柔軟性を提供することができる。例えば、第２の表面７４及び第３の表面７６は、鋭角内角（例えば、約１０°から約８０°の内角）を画定する。光学部品７０が光学部品７０の形状を画定する金型内で成形される例において、残留応力は、第２の表面７４と第３の表面７６との間の頂点の近くに存在することがあり、この位置において複屈折を生成することがある。しかしながら、鋭角内角を含まない成形部品３０を形成した後、光学部品７０を形成するように成形部品３０を機械加工することにより、第２の表面７４と第３の表面７６との間の頂点近くの残留応力を低減することができ、この光学部品の位置において複屈折を低減することができる。追加的に又は代替的に、第３の表面７６に対して光学的に活性なフィルム７８を取り付けるために光学接着剤又はセメントを使用することは、第３の表面７６を機械加工することによって生じる表面粗さに起因する表面散乱を軽減することができる。

【0043】

いくつかの例において、本願明細書に記載された技術は、成形部品３０（図２）などの成形部品から複数の光学部品を形成することを含むことができる。成形部品３０は、複数の光学部品が成形部品３０を機械加工することによって形成されるのを可能とする形状を画定することができる。いくつかの例において、これは、少なくとも１つの軸まわりに軸対称である成形部品から非軸対称形状を有する複数の光学部品の形成を可能とすることができる。上述したように、それらは、その形状に直接成形された同様の形状を有する部品よりも低い残留応力を有する光学部品を製造することができる。これは、光学部品の複屈折を低減することができる。

【0044】

図７は、射出成形及び機械加工を使用して複数の光学部品を形成するための例示的な技術を図示するフロー図である。図７の技術は、図１、図２及び図８の概念図を参照しながら記載されるが、他の例においては、図７の技術は、他の成形部品を製造するために他の金型形状とともに使用されてもよく、及び／又は、図８に図示されるものとは異なる形状によって光学部品を製造するために使用されてもよい。図８は、成形部品を機械加工することによって形成される複数の光学部品の例を図示する概念図である。

【0045】

図３及び図５に図示された技術と同様に、図７に図示された技術は、成形部品３０（４２）を形成するように少なくとも１つの光学面を画定する金型１０内に光学材料を射出成形することを含む。図７の技術は、さらに、複数の光学部品（９２）を形成するように成形部品３０を機械加工することを含む。

【0046】

図８は、成形部品３０を機械加工することによって形成することができる複数の光学部品の例を図示している。図８に図示された複数の光学部品は、第１の光学部品１０２と、第２の光学部品１０４と、第３の光学部品１０６とを含む。ゲート部材１０８はまた、図８の例おいては成形部品３０を機械加工することによって形成される。図８の例において、ゲート部材１０８は、光学部品ではなく、代わりに廃棄部材であってもよい。

【0047】

いくつかの例において、図８に示されるように、第１の光学部品１０２及び第３の光学部品１０６はプリズムであり、第２の光学部品１０４は、３次元平行四辺形である。成形部品３０は、長軸３６（図２）まわりに軸対称であるが、第１の光学部品１０２、第２の光学部品１０４及び第３の光学部品１０６は、長軸１２０（図８）まわりに軸対称ではない。

【0048】

第１の光学部品１０２は、第１の光学部品１０２の機械加工された表面１１２及び第２の光学部品１０４の機械加工された表面１１４を形成するように成形部品３０を機械加工することによって形成することができる。本願明細書に記載された機械加工技術のいずれも、第１の光学部品１０２の機械加工された表面１１２及び第２の光学部品１０４の機械加工された表面１１４を形成するために使用することができる。いくつかの例において、第１の光学部品１０２の表面１１０は機械加工されることができる一方で、他の例においては、表面１１０は成形されることができる。

【0049】

第２の光学部品１０４は、第１の光学部品１０２の機械加工された表面１１２及び第２の光学部品１０４の機械加工された表面１１４を形成するように成形部品３０を機械加工することによって且つ第２の光学部品１０４の機械加工された表面１１６及び第３の光学部品１０６の機械加工された表面１１８を形成するように成形部品３０を機械加工することによって形成することができる。いくつかの例において、第２の光学部品１０４の他の表面のうちの少なくとも１つは機械加工されることができる一方で、他の例においては、第２の光学部品１０４の他の表面のうちの少なくとも１つは成形されることができる。

【0050】

第３の光学部品は、第２の光学部品１０４の機械加工された表面１１６及び第３の光学部品１０６の機械加工された表面１１８を形成するように成形部品３０を機械加工することによって且つ第３の光学部品１０６の機械加工された表面１２２を形成するように成形部品３０を機械加工することによって形成することができる。いくつかの例において、第３の光学部品１０６の他の表面のうちの少なくとも１つは機械加工されることができる一方で、他の例においては、第３の光学部品１０６の他の表面のうちの少なくとも１つは成形されることができる。

【0051】

いくつかの例において、第１の光学部品１０２、第２の光学部品１０４及び第３の光学部品１０６のうちの１つ以上は、光学系の一部としてその後に使用されてもよい。例えば、光学部品１０２、１０４及び１０６は、図７及び図８に図示されるように形成され、１つ以上の方法（例えば、光学部品１０２、１０４及び１０６のうちの少なくとも１つの１つ以上の表面に光学的に活性なフィルムを取り付けることにより）で処理され、同様の形状の光学部品によって組み立て直されることができる。図９は、射出成形を使用して光学系を形成し、機械加工し、光学接着剤を使用して組み立てるための例示的な技術を図示するフロー図である。図１０は、射出成形を使用して形成され、機械加工し、光学接着剤を使用して組み立てた光学系１４０の例を図示する概念図である。

【0052】

図７に図示された技術と同様に、図９に図示された技術は、成形部品３０（４２）を形成するように少なくとも１つの光学面を画定する金型１０内に光学材料を射出成形することと、複数の光学部品（９２）を形成するように成形部品３０を機械加工することとを含む。さらに、図９の技術は、少なくとも１つの機械加工された光学面（１３２）に光学的に活性なフィルムを取り付けることを含む。例えば、第１の光学的に活性なフィルム１４８は、第１の光学部品１４２の機械加工された光学面１５２又は第２の光学部品１４４の機械加工された光学面１５４のうちの少なくとも１つに取り付けることができる。他の例として、第２の光学的に活性なフィルム１５０は、第２の光学部品１４４の機械加工された光学面１５６又は第３の光学部品１４６の機械加工された光学面１５８の少なくとも１つに取り付けることができる。光学的に活性なフィルム１４８及び１５０は、図５及び図６に関して上述したように、光学接着剤又はセメントを使用して所定の表面に取り付けることができる。例示的な光学接着剤又はセメントは、ＵＶ硬化型光学接着剤又はセメント、熱硬化性光学接着剤又はセメント、圧力感知型光学接着剤などを含む。

【0053】

光学的に活性なフィルム１４８及び１５０のそれぞれは、光学的リターディング層、円偏光子層、反射層、光吸収層などの光学的に活性な材料のうちの１つ以上の層を含むことができる。光学的に活性なフィルム１４８及び１５０のそれぞれは、機械加工された光学面１５２及び１５４並びに機械加工された光学面１５６及び１５８の界面においてそれぞれ所望の光学効果をもたらすように選択することができる。例えば、光学系１４０は、偏光ビームスプリッタであってもよく、光学的に活性なフィルム１４８及び１５０のそれぞれは、反射偏光フィルムを含んでもよい。

【0054】

図９の技術はまた、光学系１４０（１３４）に光学部品１４２、１４４及び１４６を組み立てることを含む。いくつかの例において、光学部品１４２、１４４及び１４６は、光学的に活性なフィルム１４８及び１５０がステップ（１３２）の間に取り付けられなかった他の表面に光学的に活性なフィルム１４８及び１５０を接着することによって光学系１４０（１３４）に組み立てることができる。例えば、第１の光学的に活性なフィルム１４８がステップ（１３２）の間に第１の光学部品１４２の機械加工された光学面１５２に取り付けられた場合、第１の光学的に活性なフィルム１４８は、ステップ（１３４）の間に第２の光学部品１４４の機械加工された光学面１５４に取り付けることができる。逆に、第１の光学的に活性なフィルム１４８がステップ（１３２）の間に第２の光学部品１４４の機械加工された光学面１５４に取り付けられた場合、第１の光学的に活性なフィルム１４８は、ステップ（１３４）の間に第１の光学部品１４２の機械加工された光学面１５２に取り付けることができる。

【0055】

同様に、第２の光学的に活性なフィルム１５０がステップ（１３２）の間に第２の光学部品１４４の機械加工された光学面１５６に取り付けられた場合、第２の光学的に活性なフィルム１５０は、ステップ（１３４）の間に第３の光学部品１４６の機械加工された光学面１５８に取り付けることができる。逆に、第２の光学的に活性なフィルム１５０がステップ（１３２）の間に第３の光学部品１４６の機械加工された光学面１５８に取り付けられた場合、第２の光学的に活性なフィルム１５０は、ステップ（１３４）の間に第２の光学部品１４４の機械加工された光学面１５６に取り付けることができる。第１及び第２の光学的に活性なフィルム１４８及び１５０が光学部品１４２、１４４、１４６の所定の表面に取り付けられる順序にかかわらず、光学接着剤又はセメントは、光学部品１４２、１４４及び１４６の所定の表面に取り付けられる第１及び第２の光学的に活性なフィルム１４８及び１５０を取り付けるために使用することができる。

【0056】

いくつかの例において、光学部品１４２、１４４及び１４６は、異なる成形部品から得ることができる。例えば、第１の光学部品１４２は、第１の成形部品から機械加工されることができ、第２の光学部品１４４は、第２の成形部品から機械加工されることができ、第３の光学部品１４６は、第３の成形部品から機械加工されることができる。いくつかの例において、第１、第２及び第３の成形部品は、同じ金型を使用して形成され、そのため、第１、第２及び第３の成形部品は、形状及びサイズが実質的に同一であり得る。したがって、いくつかの例において、第１の成形部品から形成された第１の光学部品１４２は、第２の成形部品から形成された第１の光学部品１４２の形状及びサイズと実質的に同一であってもよい。このように、光学系１４０は、異なる成形部品から得られる第１、第２及び第３の光学部品１４２、１４４及び１４６から形成することができる。このように、複数のより複雑な部品を含む光学系１４０は、単一の成形部品３０から又は複数の交換可能な（例えば同等の）成形部品から形成されてもよい。

【0057】

様々な例が記載されてきた。これら及び他の例は、下記特許請求の範囲の範囲内である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】