JPH0585881B2 - - Google Patents
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- JPH0585881B2 JPH0585881B2 JP16371984A JP16371984A JPH0585881B2 JP H0585881 B2 JPH0585881 B2 JP H0585881B2 JP 16371984 A JP16371984 A JP 16371984A JP 16371984 A JP16371984 A JP 16371984A JP H0585881 B2 JPH0585881 B2 JP H0585881B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refractive index
- monomer
- spherical
- mold
- lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Polymerisation Methods In General (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
本発明は、軸方向に変化する屈折率分布をもつ
合成樹脂光学素子の成形方法に関する。
合成樹脂光学素子の成形方法に関する。
＜従来技術＞
近年、球面レンズの収差補正を光軸方向に屈折
率分布をつけることに依つて行なう事が提案され
ており、たとえば球面と平面の屈折面に依つて形
成された凸レンズに於いては、光軸方向の屈折率
分布が、次に示す式(1)又は(2)、 ｎ（ｚ）＝np（１−tz） (1) ｎ（ｚ）＝np√１− (2) （式中ｎ（ｚ）は球面の中心から光軸方向にｚ
の距離にある点の屈折率、npは球面の中心の屈折
率、ｔは正の定数、ｚは球面の中心からの光軸方
向の距離）を満たす様であれば、レンズの球面収
差が飛躍的に減少することが理論的に示されてい
る。
率分布をつけることに依つて行なう事が提案され
ており、たとえば球面と平面の屈折面に依つて形
成された凸レンズに於いては、光軸方向の屈折率
分布が、次に示す式(1)又は(2)、 ｎ（ｚ）＝np（１−tz） (1) ｎ（ｚ）＝np√１− (2) （式中ｎ（ｚ）は球面の中心から光軸方向にｚ
の距離にある点の屈折率、npは球面の中心の屈折
率、ｔは正の定数、ｚは球面の中心からの光軸方
向の距離）を満たす様であれば、レンズの球面収
差が飛躍的に減少することが理論的に示されてい
る。
上記のような軸方向屈折率分布レンズは一般に
等屈折率面がすべて光軸に垂直であるような三次
元分布をもつが、これ以外に等屈折率面が曲面を
成すものも考えられる。
等屈折率面がすべて光軸に垂直であるような三次
元分布をもつが、これ以外に等屈折率面が曲面を
成すものも考えられる。
この概念を拡大すれば、球面レンズに等屈折率
面が平面または或る曲率の球面である様な屈折率
分布をつける事に依つて収差を自由に決定する事
が出来ると考えられ、この技術は、単に１個のレ
ンズの収差補正のみならず、例えば、複数のレン
ズの組み合せから成るレンズシステム中で或るレ
ンズに関して要求される焦点距離と収差のあらゆ
る組合せを実現できるものとしても非常に有用で
ある。
面が平面または或る曲率の球面である様な屈折率
分布をつける事に依つて収差を自由に決定する事
が出来ると考えられ、この技術は、単に１個のレ
ンズの収差補正のみならず、例えば、複数のレン
ズの組み合せから成るレンズシステム中で或るレ
ンズに関して要求される焦点距離と収差のあらゆ
る組合せを実現できるものとしても非常に有用で
ある。
この様な屈折率分布を形成する為には、素材中
に所定の屈折率分布を示現する組成分布を形成す
れば良く、たとえば無機ガラスを使用する場合に
はイオン交換やCVD法などの方法によつて形成
できる。しかしながら無機ガラスを使用する場
合、イオン交換にしてもCVDにしても、莫大な
熱や真空の設備を必要とし、余り実用的ではな
い。従つて、屈折率分布をもつた曲面レンズを製
造するには、有機ガラスが有利である。
に所定の屈折率分布を示現する組成分布を形成す
れば良く、たとえば無機ガラスを使用する場合に
はイオン交換やCVD法などの方法によつて形成
できる。しかしながら無機ガラスを使用する場
合、イオン交換にしてもCVDにしても、莫大な
熱や真空の設備を必要とし、余り実用的ではな
い。従つて、屈折率分布をもつた曲面レンズを製
造するには、有機ガラスが有利である。
一方、合成樹脂を使用して光学機器などに使用
するレンズを製造することは近年盛んになつてお
り、プラスチツクレンズを用いたカメラも最近製
作されている。
するレンズを製造することは近年盛んになつてお
り、プラスチツクレンズを用いたカメラも最近製
作されている。
特に、球面収差が減少する非球面レンズを精密
射出成形によつて製造する試みが最近行なわれて
いるが、精密な形状精度を有する金型を製造する
ことは非常に難しく、更には射出成形によつて生
じる歪みを除去することも難しいので、所望の性
能が得られていないのが現状である。このような
欠陥は前記のような屈折率分布を形成した球面レ
ンズを製造することで大幅に改善することができ
る。前記のような屈折率分布を形成した球面レン
ズを製造する方法としては、平板又は円柱状の合
成樹脂母材に前記のような屈折率分布を形成した
後、後加工（切削、研磨等）をして球面レンズと
する方法が既に知られている。
射出成形によつて製造する試みが最近行なわれて
いるが、精密な形状精度を有する金型を製造する
ことは非常に難しく、更には射出成形によつて生
じる歪みを除去することも難しいので、所望の性
能が得られていないのが現状である。このような
欠陥は前記のような屈折率分布を形成した球面レ
ンズを製造することで大幅に改善することができ
る。前記のような屈折率分布を形成した球面レン
ズを製造する方法としては、平板又は円柱状の合
成樹脂母材に前記のような屈折率分布を形成した
後、後加工（切削、研磨等）をして球面レンズと
する方法が既に知られている。
＜発明が解決しようとする問題点＞
しかし、このような方法では、切削又は研磨な
どの後加工に時間とコストがかかり、更に、形成
した屈折率分布を全て有効に使えないなどという
欠点がある。
どの後加工に時間とコストがかかり、更に、形成
した屈折率分布を全て有効に使えないなどという
欠点がある。
ところで、有機ガラスを用いて半径方向に屈折
率分布を有する自己集束性の光学素子を製造する
方法として良く知られているものに、例えば特公
昭52−5857に記載されているような２段階共重合
法が挙げられるが、これは、架橋性重合体を形成
する単量体を半ば重合させてゲル状態にしてお
き、その表面から別の単量体をゲル物体内へ拡散
させて単量体組成分布を形成し、次いで重合を完
結させることに依つて単量体組成分布を固定する
ものであり、この方法を軸方向分布レンズの製造
にそのまま適用した場合、屈折率分布の等分布層
形状が一様な平面または球面とならず局部的な歪
みを生じやすい。
率分布を有する自己集束性の光学素子を製造する
方法として良く知られているものに、例えば特公
昭52−5857に記載されているような２段階共重合
法が挙げられるが、これは、架橋性重合体を形成
する単量体を半ば重合させてゲル状態にしてお
き、その表面から別の単量体をゲル物体内へ拡散
させて単量体組成分布を形成し、次いで重合を完
結させることに依つて単量体組成分布を固定する
ものであり、この方法を軸方向分布レンズの製造
にそのまま適用した場合、屈折率分布の等分布層
形状が一様な平面または球面とならず局部的な歪
みを生じやすい。
すなわち、ゲル状態の物体表面は比較的大きい
凹凸を有しているため、このゲル体面から単量体
を拡散させると拡散単量体の等濃度面、言い換え
れば等屈折率分布層は上記のゲル体表面凹凸に従
つた歪みのある分布面となり、さらに単量体拡散
散に伴なつて上記ゲル体が膨潤して等屈折率分布
面の歪みは一層拡大されるという問題がある。
凹凸を有しているため、このゲル体面から単量体
を拡散させると拡散単量体の等濃度面、言い換え
れば等屈折率分布層は上記のゲル体表面凹凸に従
つた歪みのある分布面となり、さらに単量体拡散
散に伴なつて上記ゲル体が膨潤して等屈折率分布
面の歪みは一層拡大されるという問題がある。
＜問題点を解決する手段＞
単量体反応性比および重合体になつたときの屈
折率が異なる二種以上の単量体を含む単量体混合
物を、対向する平面の型面と一定の曲率半径の球
面の型面とをもち、且つ、要部を透明とした成形
型中に充填し、この成形型内充填物に光または電
子線を前記いずれかの型面側から照射して成形型
の内壁面から単量体混合物の重合反応を開始させ
て生成した共重合体を析出させ、単量体混合物の
全体をゲル状態とする。
折率が異なる二種以上の単量体を含む単量体混合
物を、対向する平面の型面と一定の曲率半径の球
面の型面とをもち、且つ、要部を透明とした成形
型中に充填し、この成形型内充填物に光または電
子線を前記いずれかの型面側から照射して成形型
の内壁面から単量体混合物の重合反応を開始させ
て生成した共重合体を析出させ、単量体混合物の
全体をゲル状態とする。
次に、ゲル状態となつた単量体混合物を加熱し
て重合を完結させる。
て重合を完結させる。
＜作用＞
共重合の進行とともに最も重合速度の早い特定
の単量体M1が急速に重合し、次いで単量体M2，
M3……というように順次重合する。
の単量体M1が急速に重合し、次いで単量体M2，
M3……というように順次重合する。
この結果、重合初期に生成する共重合体は単量
体M1を多量に含んでいるが重合の進行につれて
M1の含有量は急速に低下し、かわつて単量体M2
の含有量が増加する。更に重合が進行すればM2
の含有量も低下し、単量体M3の含有量が増加す
るという反応が次々と生じる。
体M1を多量に含んでいるが重合の進行につれて
M1の含有量は急速に低下し、かわつて単量体M2
の含有量が増加する。更に重合が進行すればM2
の含有量も低下し、単量体M3の含有量が増加す
るという反応が次々と生じる。
上記のように、被照射面において重合を開始さ
せ、重合反応を場所的に限定して重合反応の進行
と共に反応の起る場所が重合転化率の増大と共に
移動し、単量体を適当に選べば、重合開始位置か
ら深部に向けて次第に増大する屈折率分布あるい
は逆に減少する屈折率分布が重合体中に形成され
る。このようにして光または電子線をレンズ光軸
方向に照射すれば、所期の軸方向屈折率分布レン
ズが得られる。
せ、重合反応を場所的に限定して重合反応の進行
と共に反応の起る場所が重合転化率の増大と共に
移動し、単量体を適当に選べば、重合開始位置か
ら深部に向けて次第に増大する屈折率分布あるい
は逆に減少する屈折率分布が重合体中に形成され
る。このようにして光または電子線をレンズ光軸
方向に照射すれば、所期の軸方向屈折率分布レン
ズが得られる。
＜発明の詳細な説明＞
本発明に使用される単量体混合物に含まれる単
量体は複数であれば何種類でも良いが、その中で
少くとも２種類は次の様な条件を満たしていなく
てはならない。
量体は複数であれば何種類でも良いが、その中で
少くとも２種類は次の様な条件を満たしていなく
てはならない。
(1) 単量体反応性比が異なる。
(2) それぞれの単量体から得られるホモポリ・マ
ーの屈折率が異なる。
ーの屈折率が異なる。
本発明は基本的には重合体になつた時の屈折率
及び単量体反応性比が異なる２種以上の単量体の
重合反応に於ける知見を基礎に完成されたもので
ある。
及び単量体反応性比が異なる２種以上の単量体の
重合反応に於ける知見を基礎に完成されたもので
ある。
すなわち、下記条件を満足するようなＸ種類
（Ｘはすくなくとも２）の単量体M1，M2，M3…
…Mxの混合物を、例えば前述の特公昭52−5857
に記載の重合方法によつて重合する。一般に多元
共重合反応では次のようになる。
（Ｘはすくなくとも２）の単量体M1，M2，M3…
…Mxの混合物を、例えば前述の特公昭52−5857
に記載の重合方法によつて重合する。一般に多元
共重合反応では次のようになる。
生長反応Mi※
＋Mj→Mj※
の速度定数をKij
とすれば反応性比Rijは Rij＝Kii／Kij と定義され、Ｘ元共重合にはＸ（Ｘ−１）個の反
応性比がある。
とすれば反応性比Rijは Rij＝Kii／Kij と定義され、Ｘ元共重合にはＸ（Ｘ−１）個の反
応性比がある。
本発明の単量体の組合せが満足すべき条件を示
す。いま、二つの整数ｉ，ｊは１≦ｉおよびｊ≦
Ｘ，ｉ＜ｉとなる関係があるとき (1) 反応性比に関して （Rij（Mi／Mj）n＋１）／｛（Mi／Mj）n＋Rij｝＞1.
1 ここで（Mi／Mj）nは単量体Miと単量体Mjの
混合モル比である。
す。いま、二つの整数ｉ，ｊは１≦ｉおよびｊ≦
Ｘ，ｉ＜ｉとなる関係があるとき (1) 反応性比に関して （Rij（Mi／Mj）n＋１）／｛（Mi／Mj）n＋Rij｝＞1.
1 ここで（Mi／Mj）nは単量体Miと単量体Mjの
混合モル比である。
(2) 屈折率に関して
（2a） Ni（Miホモポリマーの屈折率）＜Nj（Mj
ホモポリマーの屈折率）又は、 （2b） Ni（…………）＞Nj（…………） である必要がある。
ホモポリマーの屈折率）又は、 （2b） Ni（…………）＞Nj（…………） である必要がある。
Ｘ＝３の場合について具体的に説明する。三元
共重合では次の９種類の生長反応が競合しておこ
る。
共重合では次の９種類の生長反応が競合しておこ
る。
M1※
＋M1→M1※
（速度定数K11）
M1※
＋M2→M2※
（ 〃 K12）
M1※
＋M3→M3※
（ 〃 K13）
M2※
＋M1→M1※
（ 〃 K21）
M2※
＋M2→M2※
（ 〃 K22）
M2※
＋M3→M3※
（ 〃 K23）
M3※
＋M1→M1※
（ 〃 K31）
M3※
＋M2→M2※
（ 〃 K32）
M3※
＋M3→M2※
（ 〃 K33）
単量体反応性比は(3)式によつて定義される。
R12＝K11／K12
R21＝K22／K21
R13＝K11／K13
R31＝K33／K31
R23＝K22／K23
R32＝K33／K32 (3)
本発明の単量体M1，M2，M3の組合せが満た
すべき条件は (1) 反応性比に関して （R12（M1／M2）n＋１）／｛（M1／M2）n＋R21｝＞1.
1(4) （R13（M1／M3）n＋１）／｛（M1／M3）n＋R31｝＞1.
1(5) （R23（M2／M3）n＋１）／｛（M2／M3）n＋R32｝＞1.
1(6) ここで（Mi／Mj）nは単量体Miと単量体Mjの
混合モル比である。
すべき条件は (1) 反応性比に関して （R12（M1／M2）n＋１）／｛（M1／M2）n＋R21｝＞1.
1(4) （R13（M1／M3）n＋１）／｛（M1／M3）n＋R31｝＞1.
1(5) （R23（M2／M3）n＋１）／｛（M2／M3）n＋R32｝＞1.
1(6) ここで（Mi／Mj）nは単量体Miと単量体Mjの
混合モル比である。
(2) 屈折率に関して
（2a） n1（M1ホモポリマーの屈折率）＜n2（M2
ホモポリマーの屈折率）＜n3（M3ホモポリマー
の屈折率）又は、 （2b） n1＞n2＞n3 となる。ここで｜n3−n2｜および｜n2−n1｜はと
もにすくなくとも0.005以上であることが好まし
い。
ホモポリマーの屈折率）＜n3（M3ホモポリマー
の屈折率）又は、 （2b） n1＞n2＞n3 となる。ここで｜n3−n2｜および｜n2−n1｜はと
もにすくなくとも0.005以上であることが好まし
い。
条件(1)は三元共重合の進行とともに最初単量体
M1が急速に重合し、次いで単量体M2が重合し、
単量体M3が最も遅れて重合することを示してい
る。言い換えれば重合初期に生成する共重合体は
単量体M1を多量に含んでいるが、重合の進行に
つれてM1の含有量は急速に低下し、かわつて単
量体M2の含有量が増加する。更に重合が進行す
ればM2の含有量も低下し、単量体M3の含有量が
増加することとなる。ここで条件（2a）が満足
されておれば、重合の進行とともに生成する共重
合体の屈折率が増すが、単量体の種類、単量体の
仕込比を調節することにより、共重合体の屈折率
を重合転化率とともに広い転化率の範囲にわたつ
てなだらかに増加させることができる。条件
（2b）が満足されていれば共重合体の屈折率は重
合転化率とともに低下する。
M1が急速に重合し、次いで単量体M2が重合し、
単量体M3が最も遅れて重合することを示してい
る。言い換えれば重合初期に生成する共重合体は
単量体M1を多量に含んでいるが、重合の進行に
つれてM1の含有量は急速に低下し、かわつて単
量体M2の含有量が増加する。更に重合が進行す
ればM2の含有量も低下し、単量体M3の含有量が
増加することとなる。ここで条件（2a）が満足
されておれば、重合の進行とともに生成する共重
合体の屈折率が増すが、単量体の種類、単量体の
仕込比を調節することにより、共重合体の屈折率
を重合転化率とともに広い転化率の範囲にわたつ
てなだらかに増加させることができる。条件
（2b）が満足されていれば共重合体の屈折率は重
合転化率とともに低下する。
２種類の単量体M1，M2の組合せの場合には反
応性に関して(4)式が成立すればよい（ただしこの
場合R12，R21はそれぞれR1，R2と表わすのが普
通である）。
応性に関して(4)式が成立すればよい（ただしこの
場合R12，R21はそれぞれR1，R2と表わすのが普
通である）。
本発明に使用することができる単量体として
は、透明な重合体を形成する単量体であることが
好ましいが、単一重合体が例えば高度の結晶性の
為に不透明になり易くても、共重合した場合に透
明になる様であれば、用いることができる。本発
明で使用できる単量体としては、ビニル基、アク
リル基、メタクリル基、アリル基などの重合性二
重結合を１種又は２種以上有した化合物が好適で
あり、例を挙げれば、塩化ビニル、酢酸ビニル、
スチレン、フエニル酢酸ビニル、安息香酸ビニ
ル、弗化ビニル、ビニルナフタレン、弗化ビニリ
デン、塩化ビニリデン、アクリル酸メチル、アク
リル酸エチル、アクリル酸２，２，２−トリフロ
ロエチル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フエ
ニル、アクリル酸ナフチル、メタクリル酸メチ
ル、メタクリル酸エチル、アクリロニトリル、メ
タクリル酸２，２，２−トリフロロエチル、メタ
クリル酸フエニル、メタクリル酸ベンジル、メタ
クリル酸ナフチル、メタクリル酸１，１，３−ト
リヒドロパーフロロプロピル、安息香酸アリル、
フエニルアリルエーテル、メタクリロニトリル、
α−メチルスチレン、パラクロロスチレン、ブタ
ジエン、１，５−ヘキサジエン、アクリル酸ビニ
ル、メタクリル酸ビニル、フタル酸ジビニル、イ
ソフタル酸ジビニル、ジビニルベンゼン、ジビニ
ルナフタレン、エチレングリコールジビニルエー
テル、α−ナフトエ酸ビニル、β−ナフトエ酸ビ
ニル、フタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリ
ル、アクリル酸アリル、メタクリル酸アリル、メ
タクリル酸β−メタリル、無水メタクリル酸、ジ
エチレングリコールビスアリールエーテル、ジエ
チレングリコールビスアリルカーボネート、テト
ラエチレングリコールジメタクリレート、ビスフ
エノールＡジメタクリレート、トリメリト酸トリ
アリル、リン酸トリアリル、亜リン酸トリアリ
ル、ジフエニルジアリルシラン、ジフエニルジビ
ニルシランなどである。
は、透明な重合体を形成する単量体であることが
好ましいが、単一重合体が例えば高度の結晶性の
為に不透明になり易くても、共重合した場合に透
明になる様であれば、用いることができる。本発
明で使用できる単量体としては、ビニル基、アク
リル基、メタクリル基、アリル基などの重合性二
重結合を１種又は２種以上有した化合物が好適で
あり、例を挙げれば、塩化ビニル、酢酸ビニル、
スチレン、フエニル酢酸ビニル、安息香酸ビニ
ル、弗化ビニル、ビニルナフタレン、弗化ビニリ
デン、塩化ビニリデン、アクリル酸メチル、アク
リル酸エチル、アクリル酸２，２，２−トリフロ
ロエチル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フエ
ニル、アクリル酸ナフチル、メタクリル酸メチ
ル、メタクリル酸エチル、アクリロニトリル、メ
タクリル酸２，２，２−トリフロロエチル、メタ
クリル酸フエニル、メタクリル酸ベンジル、メタ
クリル酸ナフチル、メタクリル酸１，１，３−ト
リヒドロパーフロロプロピル、安息香酸アリル、
フエニルアリルエーテル、メタクリロニトリル、
α−メチルスチレン、パラクロロスチレン、ブタ
ジエン、１，５−ヘキサジエン、アクリル酸ビニ
ル、メタクリル酸ビニル、フタル酸ジビニル、イ
ソフタル酸ジビニル、ジビニルベンゼン、ジビニ
ルナフタレン、エチレングリコールジビニルエー
テル、α−ナフトエ酸ビニル、β−ナフトエ酸ビ
ニル、フタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリ
ル、アクリル酸アリル、メタクリル酸アリル、メ
タクリル酸β−メタリル、無水メタクリル酸、ジ
エチレングリコールビスアリールエーテル、ジエ
チレングリコールビスアリルカーボネート、テト
ラエチレングリコールジメタクリレート、ビスフ
エノールＡジメタクリレート、トリメリト酸トリ
アリル、リン酸トリアリル、亜リン酸トリアリ
ル、ジフエニルジアリルシラン、ジフエニルジビ
ニルシランなどである。
この様な単量体の中から反応性比ならびに屈折
率の条件を満たす単量体を選び、その混合物に、
過酸化物やアゾ化合物などの熱ラジカル開始剤を
加えても良い。たとえばベンゾイル、アゾビスｔ
−ブタン、アゾビスイソブチロニトリルなどであ
る。
率の条件を満たす単量体を選び、その混合物に、
過酸化物やアゾ化合物などの熱ラジカル開始剤を
加えても良い。たとえばベンゾイル、アゾビスｔ
−ブタン、アゾビスイソブチロニトリルなどであ
る。
＜発明の効果＞
本発明方法によれば、球面収差の小さい球面レ
ンズのみならず、要求される焦点距離と球面収差
を有するレンズを一体成形することができ、後加
工などの工程が不要なので、現在製造されている
プラスチツク成形レンズと殆んど同等のコストで
精密な屈折率分布を有した球面レンズを製造する
ことができる。
ンズのみならず、要求される焦点距離と球面収差
を有するレンズを一体成形することができ、後加
工などの工程が不要なので、現在製造されている
プラスチツク成形レンズと殆んど同等のコストで
精密な屈折率分布を有した球面レンズを製造する
ことができる。
また、本発明方法によれば、当初の析出重合体
層は容器壁面上に形成され、後はこの重合体層上
に順次屈折率の異なる重合体層が析出積層してい
くので、上記容器壁を充分に平滑な面にしておけ
ばこの容器壁面に沿つた局部歪みのない均一な等
屈折率分布層を得ることができ、このように容器
の壁面を高度の平滑面とすることは前述した二段
階共重合法のようにゲル体表面を平滑化する場合
に比べて極めて容易である。
層は容器壁面上に形成され、後はこの重合体層上
に順次屈折率の異なる重合体層が析出積層してい
くので、上記容器壁を充分に平滑な面にしておけ
ばこの容器壁面に沿つた局部歪みのない均一な等
屈折率分布層を得ることができ、このように容器
の壁面を高度の平滑面とすることは前述した二段
階共重合法のようにゲル体表面を平滑化する場合
に比べて極めて容易である。
＜実施例＞
以下に実施例を用いて本発明を更に詳細に説明
する。
する。
本発明方法で成形できる軸方向屈折率分布レン
ズの種々の例を第１図Ａ〜Ｆに示す。
ズの種々の例を第１図Ａ〜Ｆに示す。
これらのレンズ１０は一方の屈折面１１Ａが平
面で他方の屈折面１１Ｂが凸または凹の球面で構
成され、その内部にはレンズ光軸方向に変化する
屈折率分布が与えられている。そして等屈折率層
１２は第１図Ｂ，Ｅのものは光軸に垂直であり、
Ａ，Ｆに示したものは球面屈折面１１Ｂとほぼ曲
率中心を一致させた球面形状を成し、Ｃ，Ｄに示
したレンズは球面屈折面と反対方向に曲率中心を
もつ球面形状を成している。
面で他方の屈折面１１Ｂが凸または凹の球面で構
成され、その内部にはレンズ光軸方向に変化する
屈折率分布が与えられている。そして等屈折率層
１２は第１図Ｂ，Ｅのものは光軸に垂直であり、
Ａ，Ｆに示したものは球面屈折面１１Ｂとほぼ曲
率中心を一致させた球面形状を成し、Ｃ，Ｄに示
したレンズは球面屈折面と反対方向に曲率中心を
もつ球面形状を成している。
また、第１図Ａ〜Ｆの各レンズにおいて屈折率
の増減方向は、球面屈折率面側を最大として平面
屈折面１１Ａに向けて順次減少する分布をもつ場
合と、逆に平面屈折面１１Ａ側を最大として球面
屈折面１１Ｂ側に向けて順次減少する分布をもつ
場合の二通りがある。
の増減方向は、球面屈折率面側を最大として平面
屈折面１１Ａに向けて順次減少する分布をもつ場
合と、逆に平面屈折面１１Ａ側を最大として球面
屈折面１１Ｂ側に向けて順次減少する分布をもつ
場合の二通りがある。
例えば第１図のＢに示したレンズにおいて球面
側が高屈折率になつていて屈折率分布が前述の式
(1)または(2)で示されるものについては、単体レン
ズの球面収差が非常に小さい。
側が高屈折率になつていて屈折率分布が前述の式
(1)または(2)で示されるものについては、単体レン
ズの球面収差が非常に小さい。
上記のレンズ形状と屈折率分布の組み合せは単
一レンズで低収差とするかあるいは組み合せて使
用する他のレンズの収差を補正し得る正または負
の収差をもつレンズとする等の用途に応じて適宜
選択され、本発明方法はこれらいずれのタイプの
レンズも製造が可能である。次に製造方法の好適
例について説明する。
一レンズで低収差とするかあるいは組み合せて使
用する他のレンズの収差を補正し得る正または負
の収差をもつレンズとする等の用途に応じて適宜
選択され、本発明方法はこれらいずれのタイプの
レンズも製造が可能である。次に製造方法の好適
例について説明する。
まず前述した条件(1)及び(2)を満足する単量体よ
り成る単量体混合物を調整する。
り成る単量体混合物を調整する。
単量体混合物の例としては、メタクリル酸メチ
ル−安息香酸ビニル系、メタクリル酸メチル−ア
クリロニトリル−安息香酸ビニル系などが挙げら
れる。この単量体混合物に過酸化ベンゾイルやベ
ンゾインメチルエーテルなどを0.001重量％〜10
重量％の範囲で加えてもよい。
ル−安息香酸ビニル系、メタクリル酸メチル−ア
クリロニトリル−安息香酸ビニル系などが挙げら
れる。この単量体混合物に過酸化ベンゾイルやベ
ンゾインメチルエーテルなどを0.001重量％〜10
重量％の範囲で加えてもよい。
このようにして調整した単量体混合物を第２図
に示すような成形型２内に注入する。
に示すような成形型２内に注入する。
この成形型２は凹球面の型面をもつ下型２Ａと
平面の型面をもつ上型２Ｂから成り、上型２Ｂは
透明体で構成され、下型２Ａは不透明体から成
る。上記成形型２内に単量体混合物１を、重合時
の体積収縮による気泡の発生や成形型からの離型
を防止するため高圧で注入する。
平面の型面をもつ上型２Ｂから成り、上型２Ｂは
透明体で構成され、下型２Ａは不透明体から成
る。上記成形型２内に単量体混合物１を、重合時
の体積収縮による気泡の発生や成形型からの離型
を防止するため高圧で注入する。
次に、透明な上型２Ｂの上方に配置した高圧水
銀ランプ等の光源から光または電子線３を単量体
混合物１に照射する。
銀ランプ等の光源から光または電子線３を単量体
混合物１に照射する。
これにより、上型２Ｂの内壁面で重合反応が開
始され、光または電子線の透過光強度は深部に向
けて急激に減衰するため、光源から遠い箇所ほど
重合の進行が遅れ、上層から順次深部に向けて重
合が進行して、屈折率の異なるゲル層が積層形成
されていく。
始され、光または電子線の透過光強度は深部に向
けて急激に減衰するため、光源から遠い箇所ほど
重合の進行が遅れ、上層から順次深部に向けて重
合が進行して、屈折率の異なるゲル層が積層形成
されていく。
全体がゲル状態となつたら熱処理して重合を完
結させ成形型２から取り出すと、第１図Ｂに示す
ように等屈折率層１２が光軸に垂直で光軸方向に
屈折率が直接的に変化する分布をもつ凸球面レン
ズ１０が得られる。
結させ成形型２から取り出すと、第１図Ｂに示す
ように等屈折率層１２が光軸に垂直で光軸方向に
屈折率が直接的に変化する分布をもつ凸球面レン
ズ１０が得られる。
そして、単量体の組み合せとしてメタクリル酸
メチル−アクリロニトリル−安息香酸メチル系を
用いた場合には、光または電子線を照射して最初
に析出したゲル層はメタクリル酸メチルが最も多
く含まれるため低屈折率となり、重合が進むにつ
れて析出するゲル層の屈折率は高くなるため、上
記の場合、平面１１Ａが低屈折率で球面１１Ｂ側
が高屈折率となり、このレンズは均一媒質を用い
たレンズに比べて球面収差は極めて小さい。そし
て単量体の組み合せを変えることにより屈折率の
勾配を逆にすることができる。
メチル−アクリロニトリル−安息香酸メチル系を
用いた場合には、光または電子線を照射して最初
に析出したゲル層はメタクリル酸メチルが最も多
く含まれるため低屈折率となり、重合が進むにつ
れて析出するゲル層の屈折率は高くなるため、上
記の場合、平面１１Ａが低屈折率で球面１１Ｂ側
が高屈折率となり、このレンズは均一媒質を用い
たレンズに比べて球面収差は極めて小さい。そし
て単量体の組み合せを変えることにより屈折率の
勾配を逆にすることができる。
また、一方の型面が凸球面の成形型を用いれば
第１図Ｅに示したような軸方向屈折率分布凹レン
ズが得られる。
第１図Ｅに示したような軸方向屈折率分布凹レン
ズが得られる。
また、成形型の球型面側を透明としてこの方向
から光または電子線を照射すれば、ゲル層は屈折
率が変化しつつ球殻状に順次積層形成されて第１
図のＡあるいはＦに示したような等屈折率層１２
がレンズの球面屈折面１１Ｂにほぼ沿つたカーブ
をもつ軸方向屈折率分布レンズが得られる。
から光または電子線を照射すれば、ゲル層は屈折
率が変化しつつ球殻状に順次積層形成されて第１
図のＡあるいはＦに示したような等屈折率層１２
がレンズの球面屈折面１１Ｂにほぼ沿つたカーブ
をもつ軸方向屈折率分布レンズが得られる。
次に、第１図のＣ，Ｄのように等屈折率層の曲
率中心がレンズ屈折面の曲率中心とは反対側にあ
るような分布形状をもつレンズの製法例について
説明する。
率中心がレンズ屈折面の曲率中心とは反対側にあ
るような分布形状をもつレンズの製法例について
説明する。
例えば第１図Ｃのレンズを成形する場合、第３
図に示すように透明体からなる成形型２の球面型
面側底壁を中央に小孔４を設けた遮光マスク５で
覆い、この遮光マスク５を介して光源６から光ま
たは電子線３を成形型２内の単量体混合物１に照
射する。
図に示すように透明体からなる成形型２の球面型
面側底壁を中央に小孔４を設けた遮光マスク５で
覆い、この遮光マスク５を介して光源６から光ま
たは電子線３を成形型２内の単量体混合物１に照
射する。
第４図イ，ロ，ハはゲル状の重合体が析出して
いく過程を模式的に示しており、同図のように遮
光マスクの孔４近傍の部分から重合が開始して以
後この孔部分を中心として深部に向け放射状に重
合が進行し屈折率の異なるゲル層６Ａ，６Ｂ……
が順次球殻状に積層形成されていき、このように
して全体がゲル化した後、加熱処理等により重合
を完結させて成形型から取り出すと、等屈折率層
が球面を成し、且つその曲率中心がレンズの球面
屈折面の曲率中心とは反対側に第１図Ｃに示した
分布形状をもつ軸方向屈折率分布凸球面レンズが
得られる。
いく過程を模式的に示しており、同図のように遮
光マスクの孔４近傍の部分から重合が開始して以
後この孔部分を中心として深部に向け放射状に重
合が進行し屈折率の異なるゲル層６Ａ，６Ｂ……
が順次球殻状に積層形成されていき、このように
して全体がゲル化した後、加熱処理等により重合
を完結させて成形型から取り出すと、等屈折率層
が球面を成し、且つその曲率中心がレンズの球面
屈折面の曲率中心とは反対側に第１図Ｃに示した
分布形状をもつ軸方向屈折率分布凸球面レンズが
得られる。
また、第５図に示すように凸球面型面と平面面
をもつ成形型の平面側を透明として、この平面側
に前述の遮光マスク５を設けてこちら側から光ま
たは電子線３を照射すれば第１図Ｄのような分布
形状をもつ軸方向屈折率分布凹球面レンズが得ら
れる。
をもつ成形型の平面側を透明として、この平面側
に前述の遮光マスク５を設けてこちら側から光ま
たは電子線３を照射すれば第１図Ｄのような分布
形状をもつ軸方向屈折率分布凹球面レンズが得ら
れる。
なお、本発明方法を実施するに当り、重合に依
つて単量体混合物は体積収縮を起すことがあり、
この収縮に伴なう気泡混入を防止する方法として
は、例えば単量体混合物を成形型内に高圧で充填
する方法、収縮分を考慮して成形型を設計する方
法、体積収縮に応じて縮む弾性成形型を使う方
法、光あるいは電子線を照射する面と反射側から
単量体混合物を補給する方法等が考えられる。
つて単量体混合物は体積収縮を起すことがあり、
この収縮に伴なう気泡混入を防止する方法として
は、例えば単量体混合物を成形型内に高圧で充填
する方法、収縮分を考慮して成形型を設計する方
法、体積収縮に応じて縮む弾性成形型を使う方
法、光あるいは電子線を照射する面と反射側から
単量体混合物を補給する方法等が考えられる。
第１図は本発明方法で成形し得る軸方向屈折率
分布レンズの種々の例を示す断面図、第２図は本
発明の一実施例を示す断面図、第３図は第１図Ｃ
のタイプのレンズを本発明方法でつくる例を示す
断面図、第４図イ〜ハは第３図の方法でゲル層の
生成状態を段階的に示す断面図、第５図は第１図
Ｄのタイプのレンズを本発明方法でつくる例を示
す断面図である。 １……単量体混合物、２……成形型、３……光
または電子線、１０……軸方向屈折率分布レン
ズ、１２……等屈折率層。
分布レンズの種々の例を示す断面図、第２図は本
発明の一実施例を示す断面図、第３図は第１図Ｃ
のタイプのレンズを本発明方法でつくる例を示す
断面図、第４図イ〜ハは第３図の方法でゲル層の
生成状態を段階的に示す断面図、第５図は第１図
Ｄのタイプのレンズを本発明方法でつくる例を示
す断面図である。 １……単量体混合物、２……成形型、３……光
または電子線、１０……軸方向屈折率分布レン
ズ、１２……等屈折率層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (a) 単量体反応性比と、重合体になつた時の
屈折率が異なる二種以上の単量体を含む単量体
混合物を、対抗する平面の型面と球面の型面と
を有し、且つ要部が透明な成形型中に保持する
工程、 (b) 前記成形型の要部を通して光または電子線を
前記いずれかの型面側から照射し、該照射部か
ら深部に向けて重合反応を進行させて生成した
共重合体を析出させ、単量体混合物の全体をゲ
ル状態とする工程、及び (c) ゲル状態となつた単量体混合物に加熱等の処
理を施して重合を完結させる工程、 とを備えた光軸方向に屈折率分布を有する合成樹
脂光学素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16371984A JPS6142601A (ja) | 1984-08-03 | 1984-08-03 | 屈折率分布を有する合成樹脂光学素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16371984A JPS6142601A (ja) | 1984-08-03 | 1984-08-03 | 屈折率分布を有する合成樹脂光学素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6142601A JPS6142601A (ja) | 1986-03-01 |
| JPH0585881B2 true JPH0585881B2 (ja) | 1993-12-09 |
Family
ID=15779348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16371984A Granted JPS6142601A (ja) | 1984-08-03 | 1984-08-03 | 屈折率分布を有する合成樹脂光学素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6142601A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5410866B2 (ja) * | 2009-07-08 | 2014-02-05 | 株式会社メニコン | プラスチックレンズおよびその製造方法 |
-
1984
- 1984-08-03 JP JP16371984A patent/JPS6142601A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6142601A (ja) | 1986-03-01 |
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