JPH0534509A - 非球面光学素子及びその製造方法 - Google Patents

非球面光学素子及びその製造方法

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JPH0534509A
JPH0534509A JP3203483A JP20348391A JPH0534509A JP H0534509 A JPH0534509 A JP H0534509A JP 3203483 A JP3203483 A JP 3203483A JP 20348391 A JP20348391 A JP 20348391A JP H0534509 A JPH0534509 A JP H0534509A
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resin
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aspherical optical
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Toru Chiba
亨 千葉
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱安定性及び寸法安定性に優れた高精度の非
球面光学素子及びこれを効率よく、安定した精度で量産
できる方法を提供すること。 【構成】 ガラス基体上に非球面加工された光透過性樹
脂層３Ａを有することを特徴とする非球面光学素子。本
発明による非球面光学素子の製造方法は、ガラス基体と
非球面形状を有する成形型２との間で光透過性樹脂組成
物を硬化させるとともに成形することを特徴とする。光
透過性樹脂としては、−４０℃〜６０℃でロックウェル
硬度Ｍ４０〜８０のものが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【利用分野】本発明は、非球面光学素子及びその製造方
法に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】非球面光学素子、例えば、
非球面レンズは、球面レンズの球面収差を補正された状
態としたものであり、接眼レンズ、高級写真レンズなど
に使用されている。レンズは、ガラスあるいはプラスチ
ックから製造されるが、ガラスを非球面加工するには、
個々に研磨しなければならないため、非球面ガラスレン
ズは量産性及び加工精度の安定性に欠けるという問題点
があり、特殊な光学素子にしか使用されていないのが現
状である。他方、非球面プラスチックレンズは、成形型
を用いて成形できるため、量産性には優れているが、熱
安定性及び寸法安定性に欠け、あまり高い精度の要求さ
れない場所にしか使用できない。
【０００３】
【発明の目的】本発明は、熱安定性及び寸法安定性に優
れた高精度の非球面光学素子及びこのような非球面光学
素子を効率よく、安定した精度で量産できる方法を提供
することを目的とする。
【０００４】
【発明の構成】本発明は、熱安定性及び寸法安定性に優
れたガラスを基体として用い、このガラス基体上に光学
樹脂の非球面を一体成形することによって複合化し、上
記目的を達成したものである。
【０００５】すなわち、本発明の非球面光学素子は、ガ
ラス基体上に非球面加工された光透過性樹脂層を有する
ことを特徴とする。また、本発明による非球面光学素子
の製造方法は、ガラス基体と非球面形状を有する成形型
との間で光透過性樹脂組成物を硬化させるとともに成形
することを特徴とする。
【０００６】本発明において、ガラス基体は、予め球面
加工されたものであることが好ましい。すなわち、予め
球面加工されたガラス基体の収差を補正する非球面を光
透過性樹脂層で形成するのが好ましいが、本発明はこの
態様に限定されるものではない。
【０００７】光透過性樹脂としては、公知の熱硬化性樹
脂あるいは紫外線硬化性樹脂を用いることができ、例え
ば、エポキシ樹脂、アクリレート系樹脂、メタクリレー
ト系樹脂、スチレン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエチ
レングリコール誘導体系樹脂などが挙げられる。熱硬化
性樹脂は、紫外線硬化性樹脂に比べて、可視光線透過率
のバランスが極めて良く、透過率、屈折率、分散が安定
しており、熱による均一な重合が可能であり安定して厚
い層を得ることができ、紫外線吸収が少ないため黄変し
にくく、また、基板ガラスの材質に制限がないなどの多
くの利点を有するので、非球面光学素子の使用目的や樹
脂層の層厚などを考慮して、樹脂材料を選択するのが好
ましい。
【０００８】光透過性樹脂層は、上記のような各種の樹
脂から形成することができるが、ガラス基体との接合時
の応力を自身が変形することによって吸収でき、接合時
の応力が元来小さく、硬化収縮が小さく、熱膨張係数が
小さいものが好ましい。さらに、光透過性樹脂層は、こ
の層上に無機物質の蒸着により反射防止膜を形成するこ
とを考慮すると、熱変形温度が１００℃以上である樹脂
材料から選択するのが好ましい。
【０００９】このような条件を満足する樹脂材料のう
ち、特に、エポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂とし
ては、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＡＤ型ある
いはビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂を酸無水物系、
アミン系又はその他の硬化剤で硬化させたものが好適で
ある。使用しうる酸無水物系硬化剤としては、ヘキサヒ
ドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸な
どが挙げられ、アミン系硬化剤としては、脂肪族ポリア
ミン、ポリアミノアミド、芳香族ジアミン、脂環族ジア
ミン、さらにイミダゾールなどが挙げられる。その他の
硬化剤としては、フェノール樹脂、アミノ樹脂、メルカ
プタン系化合物、ジシアンジアミド、ルイス酸錯化合物
などが挙げられる。
【００１０】また、本発明の非球面光学素子において、
樹脂層はＭスケールでのロックウェル硬度が−４０〜６
０℃で４０〜８０であるものが特に好ましい。このロッ
クウェル硬度が４０未満では、柔らかすぎ、一般に、耐
薬品性が劣り、熱変形温度が低く、無機物質の蒸着によ
る反射防止膜の形成が困難となる。また、ロックウェル
硬度が８０を超えると、硬すぎて応力がかかったときに
剥離したり、基板ガラスを破壊するなどの問題を生ず
る。
【００１１】本発明により非球面光学素子を製造する場
合には、上記のようにガラス基体と非球面形状を有する
成形型との間で光透過性樹脂組成物を硬化させるととも
に成形する。ここで、光透過性樹脂組成物とは、光透過
性樹脂を形成しうる原料組成物であり、その都度必要な
モノマー、オリゴマー、硬化剤などの樹脂構成成分と溶
剤、重合開始剤、酸化防止剤などの添加物とを含有する
ものである。
【００１２】ガラス基体上に直接光透過性樹脂層を形成
しても、十分に密着性の良い複合化非球面光学素子が得
られるが、予めガラス基体上にシランカップリング剤層
を形成することにより、さらに密着性を向上させること
ができる。シランカップリング剤としては、公知の任意
のものを用いることができ、例えば、γ−グリシドキシ
トリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシ
シラン、γ−グリシドキシプロピルジメトキシシラン、
β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメ
トキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキ
シシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキ
シシラン等のシラン化合物又はこれらの加水分解物が挙
げられる。シランカップリング剤は、１種又は２種以上
用いることができる。
【００１３】次に、図面に基づいて本発明をさらに具体
的に説明する。図１は、球面加工したガラスレンズ１の
側面図であり、一方の面は、Ｒ1 の曲率半径を有し、他
方の面はＲ2 の曲率半径を有する。
【００１４】ガラスレンズ１のＲ2 の面上に非曲面を設
ける場合、図２に示したように、成形型２には、成形面
を所望の非曲面２Ａを形成しておく。ガラスレンズ１の
Ｒ2 の面上に光透過性樹脂組成物３を載せ、これを成形
型２の非曲面２Ａに合わせ、光透過性樹脂組成物を重合
・硬化させ、光透過性樹脂層３Ａを形成する。その後、
離型することにより、図３に示したように、球面ガラス
レンズ１と一体化された非球面２Ａを有する複合非球面
レンズ４が得られる。
【００１５】図面には、ガラスレンズの凹面上に非球面
を設ける場合を示したが、ガラスレンズの凸面上に非球
面を設ける場合には、光透過性樹脂組成物は非球面（凹
部）を有する成形型の方に載せておき、その上にガラス
レンズを載せて光透過性樹脂組成物を重合・硬化させれ
ばよい。
【００１６】
【発明の実施例】次に、実施例に基づいて本発明を詳述
するが、本発明はこれに限定されるものではない。な
お、下記の実施例には、基体として、直径２０mm、Ｒ1
＝２８mm、Ｒ2 ＝５５mmで、中心厚３mmで、材質がＢＫ
７の球面ガラスレンズを用いた。
【００１７】実施例１ シランカップリング剤であるγ−グリシドキシプロピル
トリメトキシシラン１００重量部と 0.1Ｎ塩酸３０重量
部を混合し、８時間加水分解し、得られた加水分解物を
上記球面ガラスレンズのＲ2 面側に塗布し、１２０℃で
１時間乾燥し、シランカップリング剤層を形成した。次
に、エピコート８２８（油化シェルエポキシ株式会社製
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の商品名）１００重量
部とヘキサヒドロフタル酸無水物（硬化剤）７０重量部
を含む樹脂組成物を一定量秤取り、上記シランカップリ
ング剤層上に滴下し、予め用意した非球面を有する直径
２６mmの成形型と合わせ、１００℃で２時間加熱して硬
化させ、中心厚５０μｍ、最大樹脂厚２５０μｍの樹脂
層を有する複合化非球面レンズを得た。
【００１８】実施例２ γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン１００重
量部と 0.1Ｎ塩酸３０重量部を混合し、８時間攪拌して
加水分解を行った。得られた加水分解物を上記球面ガラ
スレンズのＲ2 面側に塗布し、１２０℃で２時間乾燥
し、シランカップリング剤層を形成した。次に、エピコ
ート８２８（油化シェルエポキシ株式会社製ビスフェノ
ールＡ型エポキシ樹脂の商品名）１００重量部とメチル
ヘキサヒドロフタル酸無水物（硬化剤）９０重量部を含
む樹脂組成物を一定量秤取り、上記シランカップリング
剤層上に滴下し、予め用意した非球面を有する直径２６
mmの成形型と合わせ、６０℃で１時間、さらに１２０℃
で２時間加熱して硬化させ、中心厚１００μｍ、最大樹
脂厚６００μｍの樹脂層を有する複合化非球面レンズを
得た。
【００１９】実施例３ γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン１００重
量部と 0.1Ｎ塩酸３０重量部を混合し、８時間攪拌して
加水分解を行った。得られた加水分解物を上記球面ガラ
スレンズのＲ2 面側に塗布し、１２０℃で２時間乾燥
し、シランカップリング剤層を形成した。次に、エコボ
ンド４５クリアー（グレースジャパン株式会社製エポキ
シ樹脂の商品名）１００重量部とエコボンド１５クリア
ー（グレースジャパン株式会社製ポリアミン系硬化剤の
商品名）１００重量部を含む樹脂組成物を一定量秤取
り、上記シランカップリング剤層上に滴下し、予め用意
した非球面を有する直径２６mmの成形型と合わせ、２５
℃で８時間重合・硬化させて中心厚１００μｍ、最大樹
脂厚６００μｍの樹脂層となるように成形し、複合化非
球面レンズを得た。
【００２０】比較例１ γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン１００重
量部と 0.1Ｎ塩酸３０重量部を混合し、８時間攪拌して
加水分解を行った。得られた加水分解物を上記球面ガラ
スレンズのＲ2 面側に塗布し、１２０℃で１時間乾燥
し、シランカップリング剤層を形成した。次に、メトキ
シテトラエチレングリコールメタクリレート５０重量
部、メトキシポリエチレングリコール４００メタクリレ
ート５０重量部及びジエトキシアセトフェノン（光重合
開始剤）２重量部の混合物を作成し、上記シランカップ
リング剤層上に滴下し、予め用意した非球面を有する直
径２６mmの成形型と合わせ、紫外線（３６０ｎｍ）を１
００mW／cm2 の照射強度で照射し、樹脂を硬化させ、中
心厚５０μｍ、最大樹脂厚２５０μｍの樹脂層を有する
複合化非球面レンズを得た。
【００２１】比較例２ γ−グリシドキシトリメトキシシラン１００重量部と
0.1Ｎ塩酸３０重量部を混合し、８時間攪拌して加水分
解を行った。得られた加水分解物を上記球面ガラスレン
ズのＲ2 面側に塗布し、１２０℃で２時間乾燥し、シラ
ンカップリング剤層を形成した。次いで、メチルメタク
リレート１００重量部に過酸化ベンゾイル0.５重量部を
混合した樹脂組成物を一定量秤取り、上記シランカップ
リング剤層上に滴下し、予め用意した非球面を有する直
径２６mmの成形型と合わせ、２５℃で８時間重合・硬化
させて中心厚１００μｍ、最大樹脂厚６００μｍの樹脂
層となるように成形し、複合化非球面レンズを得た。
【００２２】試験例 ロックウェル硬度 各実施例及び比較例に用いた樹脂を用いて厚さ約５〜１
０mm、直径約２０mmの円板状試験片を作成し、そのロッ
クウェル硬度をＭスケールで測定し、結果を表１に示
す。
【００２３】熱サイクル試験 各実施例及び比較例で製造した複合化非球面レンズのそ
れぞれ１０個ずつについて、−４０℃で２０分、室温で
１０分、＋６０℃で２０分の熱サイクルに５回さらした
後、樹脂層の剥離及びレンズの破損の有無を肉眼で評価
し、結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、熱安定性及び寸法安定
性に優れた高精度の非球面光学素子を効率よく、安定し
た精度で量産することができる。また、特定の硬度範囲
の樹脂を選択することにより、熱変形による応力及び重
合収縮による応力を樹脂自体が吸収可能となるため、熱
安定性及び寸法安定性の極めて高い非球面光学素子を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】球面ガラスレンズの側面図である。
【図２】本発明による非球面レンズの製造方法の説明図
である。
【図３】本発明の非球面レンズの断面図である。
【符号の説明】
１ ガラスレンズ ２ 成形型 ２Ａ 非球面 ３ 光透過性樹脂組成物 ３Ａ 光透過性樹脂組成物層 ４ 複合化非球面レンズ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガラス基体上に非球面加工された光透過
    性樹脂層を有することを特徴とする非球面光学素子。
  2. 【請求項２】 ガラス基体が球面加工されたガラス基体
    である請求項１記載の非球面光学素子。
  3. 【請求項３】 樹脂層が紫外線硬化性樹脂層又は熱硬化
    性樹脂層である請求項１の非球面光学素子。
  4. 【請求項４】 樹脂層が−４０℃〜６０℃でＭスケール
    でのロックウェル硬度４０〜８０を示す請求項１又は３
    記載の非球面光学素子。
  5. 【請求項５】 ガラス基体と樹脂層との間にシランカッ
    プリング剤層を有する請求項１〜３のいずれか１項に記
    載の非球面光学素子。
  6. 【請求項６】 ガラス基体と非球面形状を有する成形型
    との間で光透過性樹脂組成物を硬化させるとともに成形
    することを特徴とする非球面光学素子の製造方法。
  7. 【請求項７】 ガラス基体が球面加工されたガラス基体
    である請求項６記載の非球面光学素子の製造方法。
  8. 【請求項８】 樹脂が紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹
    脂である請求項６の非球面光学素子の製造方法。
  9. 【請求項９】 樹脂として、硬化後に−４０℃〜６０℃
    でＭスケールでのロックウェル硬度４０〜８０を示す樹
    脂を使用する請求項６又は８記載の非球面光学素子の製
    造方法。
  10. 【請求項１０】 ガラス基体の非球面樹脂層を設けるべ
    き表面に予めシランカップリング剤層を設ける請求項６
    〜９のいずれか１項に記載の非球面光学素子の製造方
    法。
JP3203483A 1991-05-21 1991-07-19 非球面光学素子及びその製造方法 Pending JPH0534509A (ja)

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