JPH04340903A - 複合光学素子とその製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学素子基材上に光硬
化型の樹脂を形成する複合光学素子とその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】光（特に紫外線）の作用で硬化する液状
の材料が一般的に知られている。この材料を応用してレ
ンズなどの光学素子に用いられる。この材料により成形
された光学素子の面精度に関する複合光学素子とその製
造方法に関する文献としては、特開昭６０−５６５４４
号公報および特開平１−１７１９３２号公報がある。上
記前者の公報（特開昭６０−５６５４４号）に記載され
ている技術は、光学素子基材上の樹脂層を２層にし、そ
の第１層は硬化収縮歪の小さい樹脂で構成され、第２層
は耐候性のよい樹脂で構成されている複合光学素子の製
造方法が提案されている。

【０００３】また上記後者の公報（特開平１−１７１９
３２号）に記載されている技術は、光学素子基材上に樹
脂層を同一の型および同一の光硬化型樹脂によって繰り
返し型成形する複合光学素子の製造方法が提案されてい
る。

【０００４】一般に複合光学素子の中心から外周に向か
う径方向で樹脂層の厚みに分布がある場合、即ち不均一
な場合、樹脂の硬化過程において厚みの薄い部分と厚い
部分とでは硬化収縮量に差が生じる。この収縮量の差は
樹脂層の金型形状の反転性を悪化させる原因の歪を発生
させる。この歪の発生は高い面精度を必要とする複合光
学素子にとっては問題となる。上記前者の公報で示され
ている複合光学素子は、硬化収縮の小さい樹脂を使用す
ると共に、型成形を２回行うことで精度を確保しようと
している。また、後者の公報で示されている複合光学素
子の製造方法においては、型成形の工程を複数回行って
精度を確保しようとしている。これらの方法では、複合
光学素子の面精度を確保するために、生産工程での加工
時間を増加させるということは生産面、原価面において
大きな問題であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたもので、複合光学素子の高面精度を確
保すると共に、加工時間を増加させることなく製造でき
る複合光学素子とその製造方法とを提供することを目的
とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、光
学素子基材と樹脂層とからなり、樹脂層の材料に光硬化
型樹脂を用い、その樹脂層の空気に接する面は所望の形
状を有し、樹脂層に接する光学素子基材の面は、上記樹
脂層の厚みが全体的に均一になるように、最小２乗法で
求められた曲率半径の球面を有するように、樹脂層の厚
みが均一になるよう設定されているため、全体的に樹脂
層の収縮量を一定にすることができる。また製造工程に
おいて、上記樹脂層が均一になるように、最小２乗法に
より光学素子基材の樹脂層に接する面の曲率半径を設定
する工程と、光学素子基材と所望形状を有する型とによ
り透明な光硬化型樹脂を挾み込み、光照射によって光硬
化型樹脂を硬化させて、複合光学素子の樹脂層を型成形
する工程とからなる複合光学素子の製造方法である。

【０００７】

【実施例１】本発明の複合光学素子とその製造方法の実
施例１を図１から図４に基づいて説明する。図１は、本
発明の係わる複合光学素子の実施例１の基本的構成を示
す説明図である。図２は、本発明の製造方法の要部を示
す断面図である。図３は、図２に示す製造方法により成
形された複合光学素子を示す断面図である。図４は、他
の形状の複合光学素子を示す断面図である。

【０００８】図に示す凹形状で両側面がガラスにて成形
されたガラスレンズ２と、樹脂材料の屈折率が上記ガラ
スレンズ２の屈折率とほぼ同等の屈折率を有するＵＶ光
で硬化するタイプのウレタンアクリレート系の樹脂層３
とにより一体構成されている複合レンズ１（図３）の樹
脂層３の一方の面、即ち外気に接する球面６は、非球面
に成形されている。上記樹脂層３の基本的な厚みは、設
計上必要とされる中心樹脂厚４によって決められている
。

【０００９】また、上記ガラスレンズ２が、樹脂層３と
接合するレンズ球面５は、次のようにして決められる。 樹脂層３の樹脂面６が所望の非球面形状を有していると
仮定し、樹脂面６よりの中心樹脂厚４が分離された位置
に仮想レンズ球面１０を設定する。光軸から複合レンズ
１の有効径までを等分割し、各径位置で光軸方向にとっ
た樹脂厚７を調べる。最小２乗法により、各樹脂厚７が
中心樹脂厚４に最も近くなるように仮想レンズ球面１０
の曲率半径を求める。この曲率半径の値がガラスレンズ
２のレンズ球面５の曲率半径になる。

【００１０】なお径方向に分割は、レンズの大きさにも
よるが、少なくとも４分割以上の分割が必要である。実
用的には、５０〜１００分割程度あれば十分である。こ
のようにして、本発明の複合光学素子の形状は決められ
る。また本発明の複合光学素子としては、上記した凹形
状（図２，図３）に限らず図４に示すように凸形状の複
合レンズ１２でもよく、またミラー，プリズムなどとし
てもよい。

【００１１】次に、本発明の複合光学素子の製造方法を
説明する。複合レンズ１の製造方法は、大きく２つの工
程に分けられる。その１つの工程としては、上記した決
定方法にて行うものである。即ちガラスレンズ２のレン
ズ球面５を決定する工程である。他の１つの工程は、図
２に示すように、樹脂層３に所望の形状の成形面９を端
面に有する円柱形状の金型８にてＵＶ硬化型樹脂３を押
圧にて転写する型成形の工程である。

【００１２】上記した型成形工程は、次のような手順に
て行われる。まず、液状のＵＶ硬化型樹脂をガラスレン
ズ２のレンズ球面５上に、所定量滴下する。次に所望の
形状に形成された成形面９を有する金型８を上記ガラス
レンズ２の液状のＵＶ硬化型樹脂３上より挾むように所
定位置まで下降させる。更に、ガラスレンズ２の下方側
（矢印にて示す）より、ＵＶ光を照射１１させて、ＵＶ
硬化型樹脂３を硬化させる。硬化後、金型８を上昇させ
てガラスレンズ２より金型８を離型すると、ガラスレン
ズ２上に樹脂層３が一体成形されて複合光学素子が製造
される。

【００１３】上記した製造工程において、ＵＶ硬化型樹
脂層３は、硬化による収縮が大きく、収縮率が５０〜１
０％程度である。従って、樹脂厚７が不均一であると樹
脂の収縮量に差が生じてしまうが、本実施例においては
、できるだけ樹脂厚７を均一にするように設定されてい
るため、各径位置での樹脂層３の収縮量が一定になるの
で、樹脂厚７は、全体的に金型８の成形面９の形状を正
確に転写することになる。

【００１４】上記した本実施例によれば、複合レンズ１
を製造する工程で生ずるＵＶ硬化型樹脂層３の硬化収縮
による歪を最小限に抑えられるため、１回の型成形で高
精度の複合光学素子が、生産性よく、また原価性よく製
造できる利点は大きい。

【００１５】

【実施例２】本発明の実施例２を図５に基づいて説明す
る。図５は、本発明の複合光学素子の実施例２に係わる
基本的構成を示す説明図である。なお図中に用いる符号
中、上記実施例１と同一部材および同一構成については
、同一符号を用い、その説明は省略する。

【００１６】本実施例の基本的な構成作用は、上記した
実施例１と同じである。本実施例と上記実施例１との相
違点としては、第１工程である最小２乗法による曲率半
径の決め方である。即ち上記実施例１においては、各樹
脂厚７を光軸方向でとったが、本実施例では、図５に示
すように、ベストフィットＲ１５の曲率中心の方向にと
ることが異なっている。ベストフィットＲ１５は、非球
面である樹脂面６を球面で近似して最適化したものであ
る。従って仮想レンズ球面１６の曲率半径は、ベストフ
ィットＲ１５に修正中心樹脂厚１８を加えたものである
。即ち修正中心樹脂厚１８は、中心樹脂厚４に光軸上で
の樹脂面６に対するベストフィットＲ１５の位置ズレの
量を加えたものである。その外の具体的な工程は、上記
実施例１と同一であるため省略する。

【００１７】上記した本実施例による利点は、基本的に
は実施例１と同じである。しかし、上記実施例１との相
違点については、樹脂面６の曲率半径が小さきものに対
しては、上記実施例１よりも歪を小さく成形できる利点
がある。

【００１８】

【実施例３】本発明の複合光学素子の実施例３を説明す
る。本実施例の基本的な構成作用は、上記実施例２と同
様に実施例１と同じである。相違点としては、実施例１
においては、径方向の分割を等分割にしていたものを、
本実施例においては、局部的に分割を増して曲率半径を
求めるようにした点である。

【００１９】上記した本実施例により利点は、基本的に
は、実施例１と同じである。しかし上記実施例１との相
違点についたは、レンズ性能に特に影響を与えやすい部
分の歪を実施例１よりも抑えることができるという利点
である。

【００２０】

【発明の効果】上記構成と方法による本発明によれば、
複合光学素子を製造する工程で発生する光硬化型樹脂の
硬化収縮による歪を最小限に抑えられるため、１回の型
成形で、高精度の複合光学素子が得られる。また１回の
型成形にて成形するため生産面に原価面に顕著な効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合光学素子に係わる実施例１の基本
的構成を示す説明図である。

【図２】本発明の複合光学素子の製造方法の要部を示す
断面図である。

【図３】図２に示す製造方法により成形された複合光学
素子を示す断面図である。

【図４】他の形状の複合光学素子を示す断面図である。

【図５】本発明の複合光学素子に係わる実施例２の基本
的構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１　　１２　　複合レンズ ２　　１３　　ガラスレンズ ３　　１４　　樹脂層 ４　　中心樹脂厚 ５　　レンズ球面 ６　　樹脂面 ７　　樹脂厚 ８　　金型 ９　　成形面 １０　　１６　　仮想レンズ球面（光学素子基材の面）
１１　　ＵＶ光の照射方向 １５　　ベストフィットＲ １７　　曲率中心方向 １８　　修正中心樹脂厚

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ガラスまたはプラスチックの光学素子
   基材と樹脂層とからなり、樹脂層の材料に光硬化型樹脂
   を用い、その樹脂層の面は所望の形状を有し、また樹脂
   層に接する光学素子基材の面は、上記樹脂層の厚みが全
   体的に均一となるように、最小２乗法で求められた曲率
   半径を有する球面が形成されていることを特徴とする複
   合光学素子。
2. 【請求項２】　　光学素子基材と所望形状を有する型と
   で透明な光硬化型樹脂を挟み込み、光照射によって光硬
   化型樹脂を硬化させて、複合光学素子の樹脂層を形成す
   る工程において、上記光学素子基材の樹脂層に接する面
   の厚みが全体的に均一となるように、最小２乗法で求め
   られた曲率半径の球面に形成したものを用いることを特
   徴とする複合光学素子の製造方法。