JPH03197106A - 複合型光学素子の製造方法および製造装置 - 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〕 本発明はガラスまたはプラスチック材料にて形成された
光学素子の基材と、この基材表面に形成された合成樹脂
層から成る複合型光学素子の製造方法と装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、非球面レンズを製造する一般的な方法としては、
透明な熱可塑性樹脂を成形用金型に注入して成形加工す
る、所謂プラスチックレンズの製造方法が存在する。

しかるに、当該方法は、低コストで量産が可能である反
面、成形後の冷却の際にひけが生じ易いため焦点距離が
狂ってしまう等の光学特性精度にバラツキを生ずる欠点
がある。

従つて、かかる欠点を解消する製造方法として、所望の
光学的形状の成形面を存する金型とガラスまたはプラス
チック基材間に硬化型樹脂を介在させて硬化することに
より、前記基材表面に、前記金型の成形面を転写せしめ
た光学的面を有する樹脂層を設けた光学部品を成形する
所謂複合型光学素子の製造方法が開発実施されている。

かかる製造方法によれば、樹脂層が薄膜となっているた
め、熱膨張や熱による屈折率変化も小さく、さらには、
歪みやひけの発生も抑えることができ、光学特性精度の
バラツキのない非球面レンズを量産し得る。

但し、前記複合型光学素子の製造方法において、金型と
基材間に硬化型樹脂を介在させる際に、基材表面に所要
量の硬化型樹脂を吐出する方法が採用されるが、基材に
吐出された樹脂の位置が、基材中心よりズしたり、ある
いは吐出樹脂の真円度が悪い場合、これに金型を押圧し
て基材表面に樹脂を拡げると、樹脂は基材中心よりズし
た状態にて拡がったり、あるいは楕円状に拡がってしま
う等、基材表面に光軸を中心に一様に拡がってくれない
欠点を有することから、かかる欠点を解消しつつ製造す
る方法を、出願人は特願平１−１４８９４７号にて提案
している。

すなわち、当該出願に係る方法は、金型または基材の光
学的な有効径の外側に環状の凸条または凹溝を形成し、
この環状の凸条または凹溝によって基材表面に形成され
る樹脂層の外周部を結合することにより所要の樹脂層の
真円性あるいは基材中心と樹脂層中心との一致性を担保
せしめたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、前記複合型光学素子の製造方法における、環
状の凸条または凹溝により樹脂層の真円性あるいは基材
中心と樹脂層中心を一致させる方法においては、環状の
凸条または凹溝が光学的に必要な径より外周に存在する
としても、その凸条または凹溝を通る光線は大きく屈折
されることから、これを撮影レンズ等に用いた場合、ゴ
ーストが発生し易くなる。

また、金型または基材に環状の凸条や凹溝を加工しなけ
ればならず、成形に際して金型内や基材面に損傷を生ず
る可能性等の問題点が判明した。

因って、本発明は前記問題点を解消すべく開発されたも
ので、成形の際に吐出される硬化型樹脂の位置ずれ、真
円度等に影響されず、しかも金型や基材に対する２次元
的な加工を施すことな（、基材中心と樹脂層中心を一致
させた光学特性等にバラツキがなく、かつゴーストの発
生しない複合型光学素子を製造し得る方法と装置の提供
を目的とする。

〔課題を解決するための手段および作用〕第１図は本発
明の概念図である。

ガラスまたはプラスチックにより形成した基材１を回転
自在に保持するとともにこの基材１の光軸３に軸心を一
致せしめて、金型４を基材１に対して昇降自在に対向配
置し、かつエネルギー硬化型樹脂２の吐出手段（不図示
）を介して、前記基材１の樹脂層の形成表面上に所要量
のエネルギー硬化型樹脂２を吐出した後、前記基材ｌを
光軸３を中心に回転するとともにこの回転する基材ｌの
表面に吐出されたエネルギー硬化型樹脂２に、前記金型
４を隣下せしめて、その成形面を当接して前記エネルギ
ー硬化型樹脂２を基材１表面に展延し、さらに、前記基
材１表面に展延されたエネルギー硬化型樹脂２を、前記
金型４の成形面を転写せしめつつ硬化することにより基
材ｌと樹脂層から成る複合型光学素子を成形するもので
ある。

しかして、基材１上に吐出されたエネルギー硬化型樹脂
２を金型４の成形面を転写しつつ基材１表面に所要の光
学面を備える樹脂層を成形するに当り、前記基材ｌを光
軸を中心に回転しつつ金型４をエネルギー硬化型樹脂２
に当接することによって、エネルギー硬化型樹脂２を基
材１表面に、基材１の光軸を中心にして同径に展延し、
前記基材１表面に対するエネルギー硬化型樹脂２の吐出
状態に左右されることのないエネルギー硬化型樹脂の展
延作用を得ることができる。

尚、前記作用を得るに要する構成要件としての基材ｌの
回転は金型４との相対的な回転によっても同様の作用が
得られ、具体的には基材１の回転に換えて、金型４を回
転する構成あるいは基材１と金型４を同時に回転する構
成、かつ両者を同時に回転する構成においては両者を同
一方向に回転するかあるいは両者を互いに逆方向に回転
する構成を挙げることができる。

また、前記エネルギー硬化型樹脂２としては紫外線硬化
型樹脂、熱硬化型樹脂あるいは電子線硬化型樹脂を具体
的に挙げることができ、前記各エネルギー硬化型樹脂の
硬化は紫外線照射装置、加熱装置およびアルファ線、ガ
ンマ線、Ｘ線あるいは電磁線の照射装置を介して遂行さ
れる。

さらに、前記エネルギー硬化型樹脂を基材１と金型４に
介在する方法としては、前記基材ｌの表面に吐出する方
法に加えて、金型４の成形面に吐出する方法を挙げ得る
とともに前記基材１あるいは金型４の成形面をエネルギ
ー硬化型樹脂２に当接する方法としては、基材１に対し
て金型４を移動する方法に換えて、基材１を金型４方向
に移動せしめて当接する方法あるいは両者を同時に対向
方向に移動せしめて当接する方法を挙げることができる
。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面とともに説明する。

（第１実施例） 第２図は本発明の第１実施例を示す、一部を縦断した製
造装置の正面図である。

基材ｌの保持手段は、支持枠（不図示）により支持され
る支持台８に筒状の受は部７を取付けるとともにこの受
は部７に環状のベアリング６を介装して基材ｌの保持筒
５を回転自在に取付けることにより構成されている。

また、前記保持筒５の上部の内周部には基材ｌの環状の
保合縁１６を設けるとともに下部にはプーリ１７を一体
に形成しである。

そして、前記支持台８の下部にはモータ９を固定すると
ともにこのモータ９の駆動軸９ａにブーＩＪ　１８を取
付け、このプーリ１８と前記保持筒５のプーリ１７間に
ベルト１０を張設することにより保持筒５に保持する基
材１の回転手段を構成している。

尚、１３．１４は前記受は部７および保持筒５間にベア
リング６を固定するための受は部７および保持筒５のネ
ジ部７ａおよび５ａに螺着した押えリングである。

また、前記保持筒５の受は部１６に載置して保持せしめ
た基材ｌの光軸３に金型４の軸を一致せしめつつ金型４
を保持する手段は、前記支持台８上側に支持柱１５を立
設するとともにこの支持柱１５にシリンダ１１を取付け
、かつこのシリンダ１１のシリンダロッド１２に金型４
を取付けることにより構成されている。

尚、前記金型４の成形面４ａには、樹脂層に所要の光学
表面を成形するに足る凸状の成形面が設けられている。

さて、以上の構成から成る製造装置により複合型光学素
子を成形する場合について説明すると、まず、基材１は
光学硝材（ＢＫ−７）に所要の形状の研摩加工を施すこ
とにより形成した研摩レンズであって、この基材１の樹
脂層の成形表面２０に、樹脂層との密着性を向上すべく
カンプリング処理を施す。

このカップリング処理はメタアクリレート系シランカッ
プリング剤ＫＢＭ−５０３（商品名・信越化学工業株式
会社製）１重量％とエタノール９９重量％の組成から成
る希釈液を基材ｌの表面２０に塗布し、これを８０℃に
て２０分間エージリング処理することにより実施した。

しかる後、カップリング処理後の基材１を保持筒５の保
合縁１６に係止しつつ乗載するとともに基材１の表面２
０にエネルギー硬化型樹脂２を吐出手段（不図示）を介
して、所要量吐出する。

前記エネルギー硬化型樹脂２としては紫外線硬化型ウレ
タンアクリレート系樹脂を用い、基材ｌの表面２０に対
する吐出位置あるいは吐出形状の真円度等については全
く管理することなく吐出した。

また、金型４の成形面４ａについては、シリコン系焼付
型層型剤ＫＳ−７０１（商品名・信越化学工業株式会社
製）１０重量％とトルコン９０重量％の組成から成る希
釈液を塗布し、２００℃にて１時間の焼付けを行うこと
により離型処理した後、シリンダ１１を作動して０．５
〜２ｍ／ｓｅｃの速度にて下降させるとともにモータ９
を作動して、保持筒５を回転することにより、これに乗
載した基材ｌを５〜２０ｒｐｍ＋の回転数にて回転させ
る。

しかして、前記金型４の成形面４ａが基材１の表面２０
に吐出された紫外線硬化型樹脂２に当接し、基材１の回
転に伴って、表面２ｏに展延され、基材１の表面２０に
必要膜厚の樹脂層を得るに足る樹脂２の展延を確認した
時点にて、シリンダｌｌとモータ９を停止して、基材ｌ
の回転および金型４の下降を停止した後、基材１側から
紫外線照射装置（不図示）を介して紫外線を照射して金
型４と基材１間の紫外線硬化型樹脂２を硬化することに
より、金型４の成形面４ａが転写された光学表面を有す
る樹脂層を基材１の表面２ｏに形成することができる。

因って、これを金型４の成形面４ａより成形品を離型す
ることにより所望のガラスレンズがら成る基材１と樹脂
層から成る複合型光学素子を得ることができる。

尚、こうして得られた複合型光学素子の基材１と樹脂層
の中心は一致し、樹脂層の真円度も良好であった。

しかして、前記本発明の実施例における作用効果を第３
図によって具体的に説明する。

まず、第３図ａは基材１の表面２０上に吐出された紫外
線硬化型樹脂２１の形状を示す。

ここで、基材１の表面２０と樹脂２１の中心は一致して
おらず、また、樹脂２１の真円度も悪い。

次に、第３図すは基材１を回転させながら金型４を下降
し、樹脂２１を拡げている状態を示している。

樹脂２１は基材ｌの回転に伴って、基材１の光軸中心に
沿って均一に拡がっている部分２２と不均一な展延部分
２３が残っている。

また、第３図Ｃは、第３図すの状態よりさらに樹脂２１
の展延を進めた状態を示すもので、樹脂２１の均一に拡
がっている部分２２が大半をしめるとともに不均一な展
延部分２３は極一部分となっている。

これによって、最終的に必要な樹脂層を得るまで、金型
４を下降しつつ基材ｌを回転した場合、基材１の表面２
０の回転中心と樹脂層中心が一致するとともに所望の真
円度を得ることができる。

かかる結果は、液状体が回転中心に同径に拡がるという
特徴を利用したもので、特に、本発明の複合型光学素子
に用いるエネルギー硬化型樹脂は、粘度が数千ｃｐｓで
あるため、回転中心に樹脂が寄り易くまた、樹脂の揺変
性も回転しつつ展延せしめることによって得られる前記
作用を得るのに役立っている。

従って、金型４の下降速度、基材１の回転速度およびエ
ネルギー硬化型樹脂の吐出量等の展延条件は基材１の径
、硬化型樹脂によって形成する樹脂層の径、厚味等によ
って決定される。

（比較例） 因みに、前記第１実施例の装置を用いて、前記第１実施
例の方法中、モータ９による基材１の回転をせずにその
他は、同様の方法によって複合型光学素子の成形を行っ
たところ、基材ｌの成形面２０に対する硬化型樹脂２の
吐出位置が悪い場合には、拡げられた樹脂２はその偏よ
りを修正できず、基材１の光軸中心と樹脂層の中心がズ
してしまうとともにその真円度も悪いことが判明した。

（第２実施例） 第４図は本発明の第２実施例を示す、一部を縦断した製
造装置の正面図である。

本実施例の複合型光学素子の製造装置は、基材１を回転
自在に保持するとともに当該基材ｌに対して金型４を対
向方向に昇降自在に保持して構成した第１実施例の製造
装置とは逆に、基材１を昇降自在に保持するとともに金
型４を回転自在に保持することにより構成したものであ
る。

しかして、基材１の保持手段は支持枠（不図示）に支持
される支持台３２上側にガイド支柱３５．３５を立設す
るとともにこのガイド支柱３５．３５間にガイドブツシ
ュ３９を介装しつつ基材１の保持台３６を昇降自在に渡
架し、かつ前記ガイド支柱３５．３５間に渡架して固定
した支持台３７にシリンダ１１０を取付けるとともにこ
のシリンダ１１０のシリンダロッド１２０に前記保持台
３６を連結することにより構成されている。

また、前記基材１の保持台３６の中央部には円形状の基
材１の嵌合孔４０を設けるとともにこの嵌合孔４０の内
周壁に環状の段部から成る基材ｌの保合縁４１を設け、
かつこの保合縁４１の径より大径の環状壁面に設けたネ
ジ部４２に基材ｌの押え環３８を着脱自在に螺着しであ
る。

さらに、金型４の保持手段は、前記支持台３２に筒状の
受は部３１を取付けるとともにこの受は部３１にベアリ
ング６０を介装して金型４を回転自在に取付けることに
より構成されている。

また、前記金型４の下部にはプーリ４３を一体に形成す
るとともに前記支持台３２の下部に固定されるモータ９
０の駆動軸９０ａに取付けたプーリ４４を前記ブー１Ｊ
４３にベルト１００を張設して連結することにより前記
金型４０回転手段を構成しである。

尚、３１．３４は前記光は部３１および金型４の外周間
に前記ベアリング６０を固定するための受は部３１およ
び金型４のネジ部３１および４ｂに螺着した押えリング
である。

また、前記金型４０回転中心と前記保持台３６に保持さ
れる基材１の光軸３とが同軸となるように金型４と保持
台３６が対向配設されるとともに金型４の成形面４ａは
基材ｌの成形面に成形する樹脂層に対して所要の光学表
面を成形するに足る凹状の成形面が設けられている。

さて、以上の構成から成る複合型光学素子の製造装置に
よる成形方法について以下に説明する。

まず、基材１の成形材料、基材１の成形面２０に対する
カップリング処理、金型４の成形面４ａに対する離型処
理については第１実施例と同様である。

しかして、カップリング処理後の基材１を保持台３６の
嵌合孔４０中に落とし込むとともに外周縁を係合縁４１
に係止せしめた後、ネジ部４２に押え環３８を螺着する
ことにより、基材１の外周縁を保合縁４１と押え環３８
間に固定し、かつ金型４の成形面４ａ上に所要量の紫外
線硬化型樹脂２を吐出する。

しかる後、前記シリンダ１１０を作動して基材ｌを保持
する保持台３６を下降しつつ、基材ｌを、下方の金型４
方向に０．５〜２■／ｓｅｃの速度で下降させるととも
にモータ９０を作動してプーリ４４、ベルト１００およ
びプーリ４３を介して金型４を５〜２０ｒｐ■の回転数
にて回転させる。

そこで、金型４の成形面４ａに吐出される紫外線硬化型
樹脂２に基材１の樹脂層成形面２０が当接されると金型
４０回転に伴って、前述の第３図示と同様の状態下に樹
脂２が基材１の光軸を中心に展延される。

従って、基材１の成形面２０に樹脂２０が必要な径と厚
味を以て展延された時点にてシリンダ１１０およびモー
タ９０を停止した後、基材１側から紫外線を照射して樹
脂２を硬化させるとともに金型４より離型することによ
って基材１の成形面２０に所望の光学表面を有する樹脂
層を具備する複合型光学素子を成形することができる。

かかる方法により得られた複合型光学素子は、第１実施
例にて得られた複合型光学素子と同様に基材１と樹脂層
の光学中心は一致するとともに樹脂層の真円度も良好で
あった。

尚、以上の第１および第２実施例における製造装置にお
いて、基材１あるいは金型４の回転手段および移動手段
の構成をモータ９．９０、プーリ１７．１８．４３．４
４およびベルト１Ｏ１１００とシリンダ１１．１１０に
より構成した実施例を挙げたが、同様の動作が達成し得
るその他の構成手段にて実施可能で、前述の各実施例に
限定されるものではない。

また、第１および第２実施例においては基材１あるいは
金型４のいずれか一方を回転し、他方を対向方向に移動
する場合について述べたが、基材ｌあるいは金型４のい
ずれか一方を固定し、他方を回転かつ移動せしめる実施
例、あるいは両者を回転し、いずれか一方を対向方向に
移動する実施例に加えて、両者を回転しく両者を同一あ
るいは互いに逆方向に回転し）、かつ互いに対向方向に
移動させて実施することによっても、前記各実施例と同
様の作用効果を得つつ、所要の複合型光学素子の製造を
行うことができる。

さらに、前記した紫外線硬化型樹脂２については、これ
に限定されず、その他の熱硬化型樹脂、あるいは電子線
硬化型樹脂のエネルギー硬化型樹脂を使用しつつ実施で
き、これの硬化には加熱装置あるいはアルファ線、ガン
マ線、Ｘ線、電磁線の対応する照射装置を使用しつつ、
硬化することにより実施する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、基材と金型間に介在されるエネルギー
硬化型樹脂の位置あるいは真円度に左右されることなく
、良好な真円度と光軸中心の一致する樹脂層を基材に成
形することができ、構成上ゴーストの発生もなく、光学
特性にバラツキのない優れた製品精度を有する複合型光
学素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念図、第２図は本発明の第１実施例
を示す一部縦断正面図、第３図ａ　−ｃはエネルギー硬
化型樹脂の展延状態を示す説明図、第４図は本発明の第
２実施例を示す一部縦断正面図である。 １・・・基材 ２・・・エネルギー硬化型樹脂 ３・・・光軸 ４・・・金型 ５・・・保持筒 ６．６０・・・ベアリング ７．３１・・・受は部 ８．３２・・・支持台 ９．９０・・・モータ １０．１００・・・ベルト １１．１１０・・・シリンダ １２．１２０・・・シリンダロッド １３．１４．３１．３４・・・押えリング１５・・・支
持柱 １６．４１・・・係合縁 １７．１８．４３．４４・・・プーリ ２０・・・基材表面 ２１・・・エネルギー硬化型樹脂 ２２・・・均一展延部分 ２３・・・不均一展延部分 ３５・・・ガイド支柱 ３６・・・保持台 ３７・・・支持台 ３８・・・押え環 ３９・・・ガイドブツシュ ４０・・・嵌合孔 ４２・・・ネジ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラスまたはプラスチック基材の表面または金型
   の成形面にエネルギー硬化型樹脂を吐出し、当該硬化型
   樹脂の樹脂層を前記基材表面を金型の成形面の転写にて
   形成した後、硬化することにより前記基材と樹脂層から
   成る複合型光学素子を製造する方法において、 前記基材表面または金型成形面に吐出されたエネルギー
   硬化型樹脂に前記金型の成形面または基材表面を当接し
   つつ、基材または金型の少なくとも一方を、その光軸を
   中心に回転し、前記樹脂層を形成することを特徴とする
   複合型光学素子の製造方法。
2. （２）ガラスまたはプラスチック基材と成形用金型を光
   軸を一致せしめつつ対向保持する手段と、前記保持手段
   にて対向保持した基材または金型の少なくともいずれか
   一方を対向方向に移動する手段と、前記保持手段にて対
   向保持した基材または金型の少なくともいずれか一方を
   、その光軸を中心に回転する手段とから成る複合型光学
   素子の製造装置。