JPH02234103A - 樹脂接合型非球面レンズの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主要部を成すガラスレンズの表面に所望の非
球面形状を有する薄い樹脂成形層を直に成形してなる樹
脂接合型非球面レンズに関する。

〔従来の技術〕

カメラ、顕微鏡などの光学製品に使用されるレンズは、
主としてガラス製レンズが用いられている。

ガラス製レンズは、溶融状態のガラスからプレス成形さ
れたガラスブロック（レンズブランクと呼ばれる）を粗
い研削→精研削→研磨等の工程からなる機械加工により
所望の曲率、表面誤差、表面粗さを有するレンズを製造
している。

他方、ガラスに代えて樹脂を用い、プレス成形、射出成
形、注型などの方法で樹脂製レンズを製造する方法も実
用化されている。この方法は、一度鋳型を製作しておけ
ば、それを用いて大量のレンズを量産できることから、
製造コストが安いという特徴がある。

しかし、樹脂製レンズは、温度変化により光学性能が大
きく変動するという致命的欠点があり、精密なしノンズ
には使用されていない。

一方、レンズには、非球面レンズというものがあり、球
面レンズでは得られない優れた性能を有することから重
用されている。

この非球面レンズは、球面ではないことから、ガラスか
ら製造しようとすれば、レンズブランクを研削機械で加
工することにより１個１個製造せざるを得ない。そのた
め、製造コストは、球面レンズよりも相当に高いものと
なる欠点がある。

そこで、予め主要部となるガラス製の球面レンズを製造
し、このレンズと「所望の非球面とは反転した面を有す
る鋳型」との間に溶融された樹脂又は七ノマー又は硬化
性樹脂を挟み、その上で固化又は重合又は硬化させるこ
とにより、所望の非球面を有する薄い樹脂成形層をその
場で成形、接合した樹脂接合型非球面レンズが提案され
ている。

例えば、特開昭６０−５６５４４号の発明がその一つで
ある。この発明（以下、先行技術という）では、樹脂成
形層を、ガラスレンズ面上に直に成形された■比較的厚
い第１樹脂成形層（以下、第１層と略す）と、その上に
直に成形された■比較的薄い所望の非球面形状を有する
第２樹脂成形層（以下、第２層と略す）との２層で構成
している。

この理由は、硬化時の収縮歪みが小さく、耐候性が高く
、しかも硬度の高い理想的な樹脂を入手することが現在
のところ不可能であるが、（１）硬化時の収縮歪みが小
さいだけの樹脂及び（２）耐候性が高く、しかも硬度の
高いだけの樹脂をそれぞれ入手することは現在でも可能
であることから、外層となる第２層に後者（２）の樹脂
を少量（その方が収縮歪みが少なくて済む）使用して薄
く形成し、内層となる第１層に前者（１）の樹脂を多量
に使用して厚く形成することで、理想的な樹脂を使用し
たときの利点を実現したいからである。

ところで、先行技術のレンズは、第１層を第２層より厚
く形成しており、従って、中心部における厚さも、第１
層の厚さは、第２層より厚い（第２図参照）。

しかしながら、樹脂成形層の厚さは、■硬化時の歪み量
が大きいこと、並びに■ガラスに比較して硬度、耐温度
光学特性及び耐久性が劣ることなどの理由からできるだ
け薄いことが望ましい。

特に樹脂の種類を１種にすることによりコストダウンを
図ろうすると、どうしても（１）硬化時の収縮歪みが小
さいだけの樹脂及び《２》耐候性が高く、しかも硬度の
高いだけの樹脂の中間の樹脂を選択することになり、結
局、そのような樹脂は、硬化時の収縮が先行技術の第１
層のそれより大きくなる。このような樹脂のときには、
特に形状誤差が大きくなる。

一般に、非球面レンズの表面形状は、周辺部ほど球面か
らのズレが大きいので、樹脂接合型非球面レンズでは、
樹脂成形層の厚さは、周辺部ほど厚く、中心部ほど薄い
。

従って、樹脂成形層全体を薄くしようとすると、必然的
に中心部は更に薄くなる（例えば、４０μｍ以下）。そ
のため、先行技術に従うと、第１層に比べ薄い第２層は
極めて薄く例えばＩＯμｍ以下の厚さに成形しなければ
ならない。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、実験してみると、成形性の問題から膜厚
を薄くすることにも限界がある。成形性の問題とは、樹
脂をガラスレンズ又は金型の上に滴下し、ガラスレンズ
と金型との間隔を狭める際に発生する次の問題である。

（１）樹脂量が少ないのでガラスレンズと金型との間隔
全体に行き渡るのに時間がかかることから、ガラスレン
ズ又は金型を一方から他方に押す圧力を増やすので、ガ
ラスレンズが変形して形状誤差が大きくなってしまう。

（２）均一な厚さの第２層の膜厚を２０μｍ以下特にＩ
Ｏμｍ以下にすると、樹脂中に泡が入り易く、また、入
ってしまった泡を脱泡することも困難になる。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、鋭意研究したところ、本発明者らは、第一に、
第２層をほぼ均一な厚さで比較的厚く（例えば２０μｍ
以上に）成形すれば、前記問題点（２）は解決されるこ
と、第二に、その場合には第１層を極めて薄く成形しな
ければならないが、極めて薄いといっても中心部だけで
あり、周辺部では厚さが少なくとも５０〜２００μｍあ
るので、樹脂量が多いため、前記問題点（１）は解決さ
れること、しかも、仮に第１層の形状誤差が大きくても
、その上に第２層が形成されるので、何ら問題のないこ
とをそれぞれ知見し、これらの知見に基づき、本発明を
成すに至った。

よって、本発明は、 ・所望の非球面に近似の非球面又は球面からなるＲ２面
を有するガラスレンズ（１）と、・そのＲ２面の上に直
に成形された周辺部が厚く中心部が薄い第１層（２）と
、 ・その上に直に成形されたほぼ均一な厚さを有し、所望
の非球面形状を有する第２層（３）とからなる樹脂接合
型非球面レンズにおいて、第１層（２）の中心部におけ
る厚さを第２層（３）より薄くしたことを特徴とするレ
ンズを提供する。

〔作用〕

主要部を成すガラスレンズの樹脂層を乗せるＲ２面は、
所望の非球面に近似の非球面でも球面でもよい。非球面
でもよい理由は、ガラス製であるものの、所望の加工精
度よりも荒くてよいのであれば、さほど製造コストは高
くならないからである。

このような非球面又は球面ガラスレンズの製造方法は、
既に公知であり、また市販のレンズ研削機械、レンズ研
磨機械等により容易に製造可能である。

本発明のレンズを製造するには、例えば、第１工程でガ
ラスレンズと「所望の非球面とは反転した面を有する鋳
型」との間に、溶融された樹脂又はモノマー又は硬化性
樹脂を挟み、その上でそれを固化又は重合又は硬化させ
ることで中心部の厚さが相対的に薄い第１層を成形し、
得られた半製品を第２工程で第１層と「所望の非球面と
は反転した面を有する鋳型」との間に、再び溶融された
樹脂又はモノマー又は硬化性樹脂を挟み、その上でそれ
を固化又は重合又は硬化させることで中心部の厚さが相
対的に厚く、ほぼ均一な厚さを有する第２層を成形すれ
ばよい。

第１層の厚さは、中心部で一般に０〜３０μｍが好まし
《、第２層のそれは、一般に２０〜５０μｍ特に２５〜
３５μｍが好ましい。第１、第２層合計の厚さは、３０
〜５０μｍが好ましい。

所定の厚さの第１層、第２層を１与る手段には、主とし
て２つあり、（１）ガラスレンズ（又は半製品）と鋳型
とを所定間隔で予め固定しておき両者の隙間に樹脂を入
れる手法（射畠成形、注型成形等）、（２）ガラスレン
ズ（又は半製品）又は鋳型の一方の上に所定量の樹脂を
乗せておき、樹脂が逃げないようにして他方を押しつけ
る手法（プレス成形等）がある。

ガラスレンズを予めシランカップリング処理しておくこ
とは、第１層との密着性が高まるので好ましい。

使用される樹脂としては、例えばポリメチルメタクリレ
ート（アクリル樹脂）、熱可塑性ポリエステル、ポリ塩
化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネートなどの熱可
塑性樹脂、使用されるモノマーとしては、メチルメタク
リレート、エチルメタクリレート、メチルアクリレート
、エチルアクリレート、プチルアクリレ−１・などのア
クリレート、アクリル酸、スチレン、ブタジエン、ジビ
ニルベンゼンなどのエチレン系不飽和モノマー、使用さ
れる硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエ
ステル、ポリウレタン、紫外線硬化性樹脂などの熱硬化
性樹脂が挙げられる。

第１層と第２層の樹脂は、同種でも異種でもよいが、両
者の屈折率、分散率、熱膨張率等の諸物性が同一又は近
似のものが好ましい。何故ならば、屈折率及び分散率が
異なると第１層、第２層の界面で光の屈折、反射等が生
じて光学性能が低下するからであり、また、熱膨張率が
異なると長いこと使用したとき、界面で剥離してくるが
らである。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。

〔実施例〕

第１図は、本実施例の樹脂接合型非球面レンズ（凹レン
ズ）の部分断面図であり、ガラスレンズ１のＲ２面（所
望の非球面に近似の球面を有する）に第１層２、第２層
３が順に成形されている。

ガラスレンズ１は、外径φ３０ｍｍ，中心厚２ａ＋ｍで
、Ｒｌ面（凹面）が曲率２０ｍｍで、Ｒ２面（凸面）が
曲率７０ｍｍで、両面とも研磨してある。

ガラスレンズ１のＲ２面（凸面）側に成形された第１層
２は、中心部ので厚さが１０μｍで周辺部での厚さが２
００μｍである。

第１層２上に成形された第２層３は、全体にほぼ均一な
厚さを有し、中心部、周辺部での厚さが共に３０μＩで
ある。

つまり、中心部での厚さを比較すると、第２眉３は第１
層２に比べ１／３と薄い。

次に、この樹脂接合型非球面レンズの製造工程を説明す
る。

先ず、上述の形状を有するガラスレンズ１を用意し、そ
のＲ２面をシランカップリング処理する。

このレンズ１は予め芯出しされている。

また、別途、所望の非球面とは反転した内面を有し、そ
の面の形状誤差が所望の値より小さい０．１μｍ以下の
金型４を用意する。

この金型４は予め芯出しされている。

第１工程：第２図に示すように円筒形ジグ５の中に金型
４を落とし入れる。

第２工程：金型ルの上に例えば商品名アロニツクスＵＶ
３７００やアロニックス３０３３ＨＶ　（東亜合成化学
株式会社製）のような紫外線硬化性樹脂ｍを３０ｍｇ適
下する。

第３工程：ガラスレンズ１をＲ２面を下にして円筒形ジ
グ５の中に落とし入れ、ガラスレンズ１を樹脂ｍに押し
つけることにより樹脂ｍを両者で挟み込む。

第４工程：ガラスレンズ１を通して紫外線を照射して樹
脂ｍを硬化させることにより、第１層２をその場でレン
ズ１の上に直に成形する。

これにより形状誤差３μｍ以下の第１層２を寿る。

第５工程：得られた半製品をジグ５から取り出し、金型
４から離型する。

第６工程：前工程で離型した金型４を再び同じジグ５の
中に落とし入れる。

第７工程：金型４の上に第２工程で使用した樹脂と同一
の樹脂ｍを１８ｍｇ適下する。

第８工程：第５工程で離型した半製品を、第１層２を下
にして円筒形ジグ５の中に落とし入れ、半製品を樹脂ｍ
に押しつけることにより樹脂ｍを両者で挟み込む。

第９工程：半製品を通して紫外線を照射して樹脂ｍを硬
化させることにより、第２層３をその場で第１層２の上
に直に成形する。

こうして、本実施例のレンズ（形状誤差０，３μｍ以下
）が得られた。

なお、ガラスレンズ１のシランカップリング処理には、
例えば商品名ＫＢＭ５０３　（信越化学株式会社製）を
２ｗｔ％エタノール溶液に稀釈して使用すればよい。

また、金型４と樹脂成形層との剥離性を良くするために
、金型表面にニッケルメッキの如き表面処理を施してお
くとよい。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明に従い、周辺部に比べて薄くなる中
心部での厚さを、第２層に比べ第１層を薄くすれば、全
体の厚さを薄くしても、第２層の厚さ（ほぼ均一な厚さ
）を比較的厚く確保でき、そのため、■表面の形状誤差
を小さくすることができ、それでいて、■全体の厚さを
薄くすることができるので、表面の形状誤差の悪化が防
止され、また、周囲温度が向上しても形状誤差の悪化が
防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例にかかる樹脂接合型非球面レ
ンズの断面を示す概念図である。 第２図は、従来の実施例にかかる樹脂接合型非球面レン
ズの断面を示す概念図である。 第３図は、実施例のレンズを製造する途中工程を示す説
明図である。 ＊いずれもデホルメしてあり、正確な寸法比を表さない
。 〔主要部分の符号の説明〕 ］−一・−ガラスレンズ ２−・−・−・・・一第１樹脂成形体層（第１層）ｍ−
一一一・・硬化前の樹脂 ３　゛゜゜゛・・・゜第２樹脂成形体層（第２層）４・
・・−・・−・・金型（鋳型の一例）５−・−・−ジグ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　所望の非球面に近似の非球面又は球面からなるＲ２面
   を有するガラスレンズ（１）と、 そのＲ２面の上に直に成形された周辺部が厚く中心部が
   薄い第１樹脂成形層（２）と、 その上に直に成形されたほぼ均一な厚さを有し、所望の
   非球面形状を有する第２樹脂成形層（３）とからなる樹
   脂接合型非球面レンズにおいて、第１樹脂成形層（２）
   の中心部における厚さを第２樹脂成形層（３）のそれよ
   り薄くしたことを特徴とするレンズ。