JPH0571801U - 積層光学部品 - Google Patents

積層光学部品

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 数年間にわたって高い等級に品質を維持し、
しかも迅速、かつ安価な仕方で製造しうる、極めて精度
の高い高級光学部品を提供する。 【構成】 透明無機材料製になる支持部材を備え、該支
持部材の少なくとも一面上に特定の組成を有する放射キ
ュアリングしたラッカー層を有する積層光学部品。

Description

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この考案は、透明無機材料製になる支持部材を備え、該支持部材の少なくとも 一面上に放射キュアリングしたラッカー層を有し、かつ該層の自由面をレプリカ 型により成形した積層光学部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような部品は、この考案の出願人による公表されたオランダ国特許出願第 81.04.588 号(PHN10 173) 明細書によって知られる。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】
この考案の目的は、数年間にわたって高い等級に品質を維持し、しかも迅速、 かつ安価な仕方で製造しうる、極めて精度の高い、高級光学部品を提供すること である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
考案者らは、積層光学部品の品質が使用ラッカーの、キュアリングをし、また しない両方の状態における特性にかなり依存することを確かめた。さらに、ラッ カーの特性は、支持部材を製造する材料の特性と正確に適合しなければならない 。
【０００５】 この考案の基礎的認識によれば、ラッカーは多数の要求を満たさねばならない 。例えば、キュアリングした状態において、ラッカーは、支持部材、又は支持部 材上に設けた接着剤層に容易に固着しなければならない。ラッカーと共重合する 特に適当な接着剤は、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランで ある。接着は長時間、温度の変動及び水分にも耐えなければならない。
【０００６】 キュアリングしたラッカー層は、大気（空気の成分）により、又は支持部材、 例えば、ガラス支持部材からラッカー層内に拡散しうるNa+ 及びＫ+ イオンのよ うな成分により攻撃を受けてはならない。キュアリングしたラッカー層は、内部 応力がないか、顕著な程ないことが必要であり、かつ比較的高い屈折率（ｎD ＝ 1.56又はこれより高い）を有することが必要である。
【０００７】 キュアリング中、収縮は小さく、すなわち、数容量パーセントの大きさでなけ ればならない。さらに、変形に対する良好な耐性、硬さ及び耐引つかき性が重要 である。キュアリングしない状態においては、ラッカーは、好ましくは20℃で２ 〜４Pa.sの粘度を有さねばならず、また迅速にキュアリングしなければならない 。キュアリング時間は、２〜20mJ/ cm2 の照度（λ＝300 〜400nm ）を用いる場 合、長くとも１分、好ましくは長くとも10ないし20秒である。
【０００８】 この考案は、最初の節で述べた形のもので、長期間持続する高級品質を有し、 特に使用ラッカーが上記一括要求を満たす積層光学部品を提供する。
【０００９】 この考案に従って、このことは、ラッカーが、式
【化５】 （式中、 R1 は水素原子又はメチル基であり、R は式
【化６】 -O-R2 - 、又は
【化７】 -O-R3 - O- R4 - で示される基であり、 R2 は２〜８個の炭素原子を有するアルキレン基であり、該基は１個又はそれ より多い水酸基で置換することができ、 R3 及びR4は同じか異なり、それぞれ１〜４個の炭素原子を有するアルキレン 基を示し、またｍ＝０又は１である） で表される化合物の少なくとも50重量％を含有することを特徴とする積層光学部 品によって達成される。
【００１０】 この考案の高級光学部品は、それ自体が知られるレプリカ方法を用いて製造さ れる。この方法は、光学部品の大量生産の迅速、かつ安価な方法を提供する。レ プリカ方法においては、正確に画成した表面、例えば、非球面を有する型（母型 (matrix)）を用いる。少量の放射キュアリング可能なラッカー、例えば、UV−キ ュアリング可能なラッカーを型面上に与える。支持部材を型に対しプレスするか 、その逆を行い、ラッカーが支持部材と型の間に広がるようにする。また、型の 代わりに、型に面する支持部材の表面に、少量のラッカーを与えておくことも可 能である。後者の場合にも、支持部材と型をそれぞれ、型と支持部材の表面に対 してプレスするとき、それぞれラッカーが支持部材と型の間に広がる。次いで、 ラッカーの放射によるキュアリングを行い、最後に支持部材及びそれに結合した 、キュアリングされたラッカー層を型すなわち母型の表面から取りはずす。ラッ カー層の自由面は、型のそれに対し負である。
【００１１】 この考案の部品において用いるラッカーは、部品を型から取りはずした後、ラ ッカー層の自由面が永久的な、完全な光学的性質を有するという利点を与える。 これは、表面が多くとも0.02μm の表面荒さ RT を有する超平滑表面組織を有す ることを意味する。
【００１２】 支持部材は、透明な無機酸化物又はカルコゲニドから製造されるのが好ましい 。その例は、ガラス、石英ガラス、酸化ジルコニウム及び三硫化ヒ素である。
【００１３】 ラッカー層に接する支持部材の表面は、研削又は研摩方法によるのみで作成し うる形状を有することが好ましい。さらに、形状は、ラッカー層の厚さができる だけ小さいようなものとする。例として、非球面光学部品について述べる。その ラッカー層の自由表面は、勿論非球面である。支持部材の表面は、例えば、ラッ カー層の表面上で測った、ラッカー層の厚さの差ができるだけ小さくなるような 曲率半径を有する球面である。球面を有する支持部材は、非球面を有する支持部 材より、製造がはるかに簡単かつ容易である。上記の例において、ラッカー層が ない場合は、非球面が必要になる。
【００１４】 この考案に従う光学部品において、支持板及びキュアリングしたラッカー層は 、それらの屈折率が等しいか、ほとんど等しいものを用いる。これにより、ラッ カー層に接する支持部材又は支持板の表面を、正確に画成する必要がないように なる。これは、例えば、上記例の前記表面が正確に球面である必要がないことを 意味する。したがって、精巧な研削及び研摩段階が最早必要がなく、そしてこの 段階の回避は費用を節約する。
【００１５】 上記式〔化５〕の化合物は既知物質である。この物質は、ビスフェノールＡを アルコキシル化して、式
【化８】 （式中のR 及びｍは前記の意味を有する） の化合物となし、次いでこれをアクリル酸（メタクリル酸）、塩化アクリロイル （塩化メタクリロイル）との反応によるか、対応するメチルエステルを用いる再 エステル化によるかで、それらのアクリル酸（メタクリル酸）ジエステルに変え ることにより製造される。
【００１６】 適当な化合物の例は以下の式で示される。
【化９】
【化１０】
【化１１】
【化１２】
【化１３】
【化１４】
【化１５】
【化１６】 〔化９〕の化合物の使用が好ましい。〔化１１〜１４〕に従う化合物は、固体 又は極めて高粘度の物質であり、共重合する反応性希釈剤、例えば、アクリル酸 モノエステル、メタクリル酸モノエステル又はＮ−ビニル−ピロリドンにより希 釈又は溶解する。
【００１７】 この考案の他の好ましい形としては、ラッカーが〔化５〕の化合物と芳香族の アクリル酸モノエステルとの混合物を含む。適当な芳香族のアクリル酸モノエス テルの例は、式
【化１７】 を満足させるフェノキシエチルアクリラートである。
【００１８】 芳香族のアクリル酸モノエステルは、例えば、脂肪族のアクリル酸モノエステ ルと比べて、キュアリング後、比較的高い屈折率を与えるという利点がある。 希釈剤量は、４〜45重量％の範囲内で変化する。
【００１９】 〔化５〕の化合物及び、任意である、希釈剤のほかに、ラッカーは、通常の添 加剤、例えば、感光開始剤を0.1 〜８重量％の量で含む。適当な開始剤は、ケタ ール、例えば、ベンジルジメチルケタール又は芳香族カルボニル化合物、例えば 、ベンゾイン−イソブチルエーテルである。また、ラッカーが安定剤、例えば、 ハイドロキノンモノメチルエーテルを0.1 〜0.05重量％の量で、又は促進剤、例 えば、メチルジエタノールアミンを0.3 重量％の量で含有することもありうる。
【００２０】 この考案の光学部品に用いるラッカーの屈折率が高いことは、高い光学品質を 達成するようにするのに重要である。さらに、非球面を有するレンズに対して、 非球面度は、屈折率が高くなるにつれて低くなるということが成り立つ。その結 果、ラッカー層の厚さの差が小さくなり、これにより光学部品の製造が容易とな る。また、母型の製造も一層簡単になる。
【００２１】 この考案に従う積層光学部品は、例えば、非球面レンズ、例えば、コリメータ ー若しくは対物レンズ、光学格子、ビームスプリッター、プリズム又は鏡であり うる。
【００２２】 特に、眼鏡ガラス向けの簡単なレンズを、すべてプラスチックから製造するこ とは、それ自体、例えば、特開昭57−85002 号公報（特願昭55−162443号）及び 特開昭57−116301号公報（特願昭56−2937号）において知られていることは、注 目すべきである。共重合体又は単量体の混合物を含む紫外線キュアリング又は熱 キュアリング可能な組成物を用いる。前記ラッカーの若干の成分は、ビスフェノ ールＡから導かれたアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルに基づく。こ れらの公開発明においては、この発明の基本的問題、例えば、高級光学部品にお ける、無機材料の支持部材とラッカーの極めて薄いキュアリングした層との間で の相互の影響及び釣り合いは、全く何らの役割りも果さない。上記公開発明に従 うレンズの製造方法は、射出成形方法を用いるものであり、この点も、この出願 の積層光学部品を製造するのに用いるレプリカ方法とは全く異なる。
【００２３】
【実施例】
この考案を、例及び図面によって詳細に説明する。 実施例１ コリメーターレンズの製造。 図１の符号１は、石英ガラスから製造した型を示し、非球面２を有する。図示 しない離型剤を表面２上に塗布し、次いで以下の組成の紫外線キュアリング可能 なラッカーの１滴３を置いた：96重量％の式〔化９〕の化合物、商品名ジアクリ ル（Diacryl ）101 のものあり、４重量％の開始剤（ベンジルジメチルケタール ）。
【００２４】 ラッカーの粘度は、20℃で３Pa.sであった。 ガラス支持部材４には、図示していないが接着剤、例えば、γ−メタクリロイ ルオキシプロピル−トリメトキシ−シランを与えてあった。支持部材は球面５を 有する。部材４を型１の非球面２の方向に圧力板６を用いて動かし、破線７で示 される最終位置まで至らせた。そのとき、球面５と非球面２との間の距離は、10 μm （最小距離）から11μm （最大距離）までであった。ガラス支持部材４の移 動中、滴３は非球面２の上に広がった。
【００２５】 支持部材４の最終位置においては、支持部材と型１との間の全空間が滴３のラ ッカーにより満たされた。ラッカーを紫外線に型１を通して１分間、波長300 〜 400 nmで全量100mJ/cm2 の光エネルギーを用いて露光させた。キュアリング中、 数容量パーセントの大きさでラッカーのわずかな収縮が起こった。ラッカーのキ ュアリング後、支持部材４とそれに結合し、キュアリングしたラッカー層８（図 ２）を型１から取りはずした。得られたコリメーターレンズを図２に示す。図２ において、対応する部品に対して図１で使用したのと同じ符号を用いる。図２に 示す積層レンズは、平面９、円筒面10及び型１の非球面２の負である非球面11を 有する。第２図に示すコリメーターレンズは、すぐれた光学的性質を有し、発散 光線ｂをコリメート光線にする。図では、光線ｂの端光線、すなわち、ひとみ12 の縁部をちょうど通る光線のみを示す。
【００２６】 レンズの平坦面９上に入射する光線は、光軸 Ｏ−Ｏ′の方に屈折され、次い で積層レンズ部材４、８を透過し、さらに非球面11により光軸の方へ屈折されて 、平行線となる。ラッカー層８は、すぐれた硬さ及び耐引つかき性を有し、耐熱 性及び耐候性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】積層非球面レンズの製造装置の断面図である。
【図２】図１に示す装置を用いて製造した非球面レンズ
の断面図である。
【符号の説明】
１ 型 ２ 非球面 ３ ラッカー滴 ４ 支持部材 ５ 球面 ６ 圧力板 ８ キュアリング後のラッカー層 ９ 平面 10 円筒面 11 非球面 12 ひとみ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 ロベルト ヘオルフ ホシンク オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １ (72)考案者 ヘラルダス マルチヌス マリア ファン デ ヘイ オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １ (72)考案者 ヨハネス マリア ヘラルダス ファルホ ーフェン オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １

Claims (3)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】 透明無機材料製になる支持部材を備え、
    該支持部材の少なくとも一面上に放射キュアリングした
    ラッカー層を有し、かつ該層の自由面をレプリカ型によ
    り成形し、これによりラッカーが式 【化１】 （式中、 R1 は水素原子又はメチル基であり、 R は式 【化２】-O-R2 - 、又は 【化３】-O-R3 -O-R4 -で示される基であり、 R2 は２〜８個の炭素原子を有するアルキレン基であ
    り、該基は１個又はそれより多い水酸基で置換すること
    ができ、 R3 及び R4 は同じか異なり、それぞれ１〜４個の炭素
    原子を有するアルキレン基を示し、またｍ＝０又は１で
    ある）で表される化合物の少なくとも50重量％を含有す
    ることを特徴とする積層光学部品。
  2. 【請求項２】 化合物が式 【化４】 を満足させる請求項１記載の積層光学部品。
  3. 【請求項３】 ラッカーが〔化１〕の化合物及び芳香族
    のアクリル酸モノエステルの混合物を含む請求項１記載
    の積層光学部品。
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