JPH10177105A - 複合型光学素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カメラ等の光学装置における複合型光学素子
の形状をコンパクト化し、余剰スペースを有効利用し得
る複合型光学素子の提供を目的とする。 【解決手段】 ガラス基材１と、前記ガラス基材１の成
形面１ａに形成するエネルギー硬化型樹脂から成る複合
型光学素子において、前記ガラス基材１と樹脂層５の外
周を光軸に対して非軸対称に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス基材上にエ
ネルギー硬化型樹脂よりなる樹脂層を所望の形状に成形
する所謂レプリカ成形法により得られる複合型光学素子
に関する。

【０００２】

【従来の技術】複合型光学素子の公知例としては、特開
昭６３−２２５５５７号公報に記載される複合光学部品
の製造方法を挙げることができる。

【０００３】かかる公報記載の複合光学部品の製造方法
は、ガラス基材に形成する樹脂層との接着強度の向上と
温度変化時の樹脂層の安定化を図ることを目的として提
案されたもので、その要旨とするところは、図１３に示
す如く、光学ガラス材料により形成されたレンズ基材１
００に対して、光学樹脂により成形される樹脂層（図示
省略）の成形前に、特に前記レンズ基材１００の樹脂層
形成面側１０１の光学的に影響を受けることのない周縁
部をヤスリによって所定の荒さに加工したスリ面１０１
Ａをリング状に形成しておくことにより、前記の目的を
達成しようとしたものである。

【０００４】しかして、前記方法により成形される複合
型光学素子の構成におけるレンズ基材１００および樹脂
層（図示省略）については、光軸に対して軸対称に形成
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記特開昭
６３−２２５５５７号公報記載の複合型光学素子におい
ては、その構成上、レンズ基材と樹脂層とにおける接着
強度の向上と温度変化時の安定化を図るという目的を達
成し得るが、この種の複合型光学素子にあっては以下の
点における欠点を有するものである。

【０００６】すなわち、現在、カメラ等の光学装置の光
学素子として、前記複合型光学素子が適用された場合
に、一般にその撮影に使用されるフィルムは長方形であ
り、フィルム面に届く光線は必ずしも光学素子基材の光
軸すなわち中心軸を中心とする軸対称形状である必要は
ないわけである。従って、複合型光学素子の光学性能に
関係がある有効直径自体必ずしも軸対称形状である必要
はない。つまり設計時に少しでも不必要な部分を削りた
いという要求があるコンパクトカメラ等においては軸対
称形状というのは無駄なものである。よってこの光学性
能上不要な部分の無いものが得られれば、余分なスペー
スができるのでカメラ等の鏡枠において、カメラ等の機
能上必要な他の部材をこのスペースに収めることができ
る。

【０００７】すなわち、本発明は、前記従来の複合型光
学素子の構成における欠点に鑑みて開発されたもので、
この種の複合型光学素子の光学性能上から、その構成に
おいて不要な部分を除去し、カメラ等の光学装置の小型
化およびスペースの有効利用をし得るところの、外周の
全周もしくはその一部が光軸に対して非軸対称であるこ
とを特徴とする複合型光学素子の提供を目的とするもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の発明に係る複合型光学素子は、ガラ
ス基材と、前記ガラス基材上に形成するエネルギー硬化
型樹脂からなる樹脂層とから構成される複合型光学素子
において、前記ガラス基材および前記樹脂層の外周の少
なくとも一部の形状を光軸に対して非軸対称に形成した
ものである。

【０００９】また、第２の発明に係る複合型光学素子
は、第１の発明に係る複合型光学素子において、前記樹
脂層の外周の少なくとも一部の形状を前記ガラス基材の
外周の形状と同様に形成したものである。

【００１０】さらに、第３の発明に係る複合型光学素子
は、ガラス基材と、前記ガラス基材上に形成するエネル
ギー硬化型樹脂からなる樹脂層とから構成される複合型
光学素子において、前記ガラス基材の外周の形状を光軸
に対して軸対称にすると共に、前記樹脂層の外周の形状
を光軸に対して非軸対称に形成したものである。

【００１１】すなわち、第１の発明に係る複合型光学素
子は、前記ガラス基材および前記樹脂層の外周の少なく
とも一部の形状を光軸に対して非軸対称にして、形状を
コンパクト化する。

【００１２】また、第２の発明に係る複合型光学素子
は、前記樹脂層の外周の少なくとも一部の形状を前記ガ
ラス基材の外周の形状と同様にして、形状をコンパクト
化する。

【００１３】さらに、第３の発明に係る複合型光学素子
は、ガラス基材と、前記ガラス基材上に形成するエネル
ギー硬化型樹脂からなる樹脂層とから構成される複合型
光学素子において、前記ガラス基材の外周の形状を光軸
に対して軸対称にすると共に、前記樹脂層の外周の形状
を光軸に対して非軸対称にして、形状をコンパクト化す
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面とともに説明する。

【００１５】（実施の形態１）図１〜４は、本発明の実
施の形態１を示し、図１はガラス基材に対する樹脂層の
成形方法を示す説明図、図２は樹脂層の成形用金型の要
部の斜視図、図３は図１にてガラス基材に樹脂層を成形
した後の複合型光学素子の斜視図、図４はガラス基材と
樹脂層の不要部分をカットして、非軸対称形状に形成し
た複合型光学素子の斜視図である。

【００１６】まず、本発明の実施の形態１において、成
形する複合型光学素子７は、図４に示す構成のものであ
るが、当該複合型光学素子７の成形は、図１に示す如
く、ガラス基材１の成形面１ａ側に図示しないディスペ
ンサー等により所要量のエネルギー硬化型樹脂としての
ウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂２を吐出しつ
つ塗布した後、所望の非球面形状（近似Ｒ約３０ｍｍ）
に加工された成形面３ａを有する成形用金型３を、前記
紫外線硬化型樹脂２に押圧しつつセットするとともに、
前記ガラス基材１の反成形面１ｂ側より高圧水銀ランプ
使用の紫外線照射装置４によって１５０ｍＷ／ｃｍ² 程
度の紫外線を照射させて、前記紫外線硬化型樹脂２を硬
化することにより、前記ガラス基材１の成形面１ａ側に
樹脂層５を形成する。

【００１７】ここで、前記ガラス基材１としては、図示
の如く、球面ガラス基材を使用し、これはＢＳＬ−７
（（株）小原社製）で、成形面１ａ側は曲率半径約Ｒ４
０ｍｍ、反成形面１ｂ側は曲率半径約Ｒ７０ｍｍのメニ
スカス形状、φ２１ｍｍ、中心肉厚３．５ｍｍの各寸法
に加工されたものを使用する。また、ガラス基材として
の球面ガラス基材１を成形用金型３に対向せしめて、保
持手段（図示省略）にて保持させて、この球面ガラス基
材１の成形面１ａに吐出するウレタンアクリレート系紫
外線硬化型樹脂２の吐出量は約０．１ｇとした。

【００１８】さらに樹脂２を成形する成形用金型３は、
図示しない上下動機構によって支持されており、金型３
の成形面３ａと球面ガラス基材１の成形面１ａとの中心
距離を所望の樹脂厚とほぼ同じ（約０．１ｍｍ）になる
ように設定する。

【００１９】ここで、ほぼ同じ（約０．１ｍｍ）になる
ようにと説明した理由は、所望の樹脂厚と同様であると
樹脂２が硬化する際に生じる収縮により薄くなってしま
うので、その分を見込んで若干多めにこの距離を設定し
ておかなければならないからである。なお、この金型３
の成形面３ａは図２に示すように、非軸対称ではなく通
常の軸対称形状を有している。さらに、前記ガラス基材
１の成形面１ａに吐出した紫外線硬化型樹脂２の外径は
少なくとも全周に渡ってガラス基材１の有効径（φ１８
ｍｍ）を上回っている必要がある。つまり、最大で片側
１．５ｍｍ、樹脂２が球面ガラス基材１の成形面１ａを
覆っていない部分が存在する。

【００２０】上記各条件下で樹脂層５を成形した後、前
記金型３を、その上下動機構を作動して離型することに
より、図３に示すような金型３の成形面３ａが転写され
た所望の成形面５ａを有する樹脂層５とガラス基材１が
一体となった複合型光学素子６を成形することができ
る。

【００２１】因て、以上のようにして成形した図３に示
される複合型光学素子６において、これがカメラ等の光
学装置の光学系の所要位置に配設セットされるに当たっ
て、その構成上、光学系にとって不要な外周の一部分
（不要な光線が通過する部分）、例えば、図３の点線
イ、ロで示す外側の不要部分に相当する球面ガラス基材
１の外周部分１ｃ，１ｄと樹脂層５の外周部分５ｂ，５
ｃとを図３の点線イ、ロに沿って円弧状もしくは直線状
にカットすることにより、光軸に対して非軸対称形状と
なった図４に示す複合型光学素子７を形成する。

【００２２】尚、前記樹脂層５の成形において球面ガラ
ス基材１と紫外線硬化型樹脂２の密着力が弱いと必要な
部分の樹脂２まで球面ガラス基材１から剥離してしまう
という問題が出てしまうので、密着力を強化するために
樹脂２を球面ガラス基材１に塗布する前にシランカップ
リング剤を球面ガラス基材１の成形面１ａに焼き付ける
いわゆるカップリング処理しておくことが望ましい。

【００２３】以上のようにして得られる本実施の形態１
による複合型光学素子７によれば、非軸対称形状とな
り、光学性能上不要な部分を極力少なくすることが可能
となり、複合型光学素子７自体の小型化に伴い、スペー
スを最大限有効に利用することができる。

【００２４】（実施の形態２）図５〜７は、本発明の実
施の形態２を示し、図５はガラス基材に対する樹脂層の
成形方法を示す説明図、図６は図５にてガラス基材に樹
脂層を成形した後の複合型光学素子の斜視図、図７は、
図６の複合型光学素子の不要部分をカットした後の非軸
対称形状の複合型光学素子の斜視図である。

【００２５】本実施の形態２における構成は、前記実施
の形態１における構成上、球面ガラス基材１の成形面１
ａに成形する樹脂層５の外周部を球面ガラス基材１の外
周形状と同一となるように拡げて成形することが異なる
もので、他の点は同一の構成から成るものである。

【００２６】すなわち、図５において、ガラス基材とし
ての球面ガラス基材１の成形面１ａ側にエネルギー硬化
型樹脂としてのウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹
脂２を吐出しつつ塗布するに当たって、実施の形態１に
おいては、これを球面ガラス基材１の成形面１ａの有効
径で止めたが（実施の形態１における当該樹脂φ１８ｍ
ｍ）、本実施の形態では、図５に示す如く、球面ガラス
基材１の外周まで全周に渡って、前記紫外線硬化型樹脂
２を拡げる（球面ガラス基材１と同様の外径２１ｍｍま
で拡げた状態）。

【００２７】次に、実施の形態１と同様の条件にて紫外
線照射装置４を介して、前記樹脂２を硬化させることに
より、金型３の成形面３ａを転写した所望の成形面５ａ
を備える樹脂層５を成形し、図６に示す複合型光学素子
８を形成する。

【００２８】しかる後、図７に示す如く、図６の複合型
光学素子８における不要な外周の一部分１ｃ，１ｄ，５
ｂ，５ｃを図６の点線イ、ロに沿って円弧状もしくは直
線状にカットすることにより、光軸に対して軸対称形状
の複合型光学素子９を形成する。

【００２９】尚、前記成形方法並びに構成については、
前記説明以外の条件等は、実施の形態１と同様であるの
で省略する。

【００３０】本実施の形態によれば、実施の形態１の効
果に加え、樹脂層をガラス基材の成形面全面に形成する
ことにより、ガラス基材の外周の形状を光学的有効径と
ほぼ同じにできるので、より複合型光学素子の外径を小
さくすることができる。

【００３１】（実施の形態３）図８は、本発明の実施の
形態３を示すもので、同図はガラス基材の成形面に樹脂
層を成形する方法を示すものである。

【００３２】しかして、本実施の形態３においては、実
施の形態１、２にて形成した図４あるいは、図７に示す
複合型光学素子７，９の形成に当たり、ガラス基材とし
ての球面ガラス基材１を複合型光学素子７，９の構成に
要求される形状に予めカットして形成したものを使用す
る。

【００３３】すなわち、図８に示す如く、図示しない保
持手段に支持セットされる球面ガラス基材１は、予め光
軸に対して非軸対称形状に外周の一部分１ｃ，１ｄをカ
ットして形成されている。

【００３４】そこで、前記球面ガラス基材１の成形面１
ａに、実施の形態１の場合と同様の方法、条件にてウレ
タンアクリレート系紫外線硬化型樹脂２を吐出しつつ塗
布するとともに成形用金型３を実施の形態１と同様の条
件、方法にて押圧保持した後、実施の形態１と同様の条
件、方法にて紫外線照射装置４を介して、前記樹脂２を
硬化する。この時に金型３の成形面３ａはその中心軸に
対して軸対称形状であるが、球面ガラス基材１は前述の
実施の形態１とは異なるので、紫外線硬化型樹脂２を球
面ガラス基材１上に拡げる際に樹脂２が球面ガラス基材
１上からはみ出してしまうので、当然除去しなければな
らないものであるが、これは紫外線照射装置４により硬
化させる前でも後でも良い。例えば硬化させる前であれ
ば液状なので拭き取ることによって除去し、硬化後であ
れば削り取ることによって除去する。

【００３５】かかる方法により、前記樹脂２の硬化後の
球面ガラス基材１の成形面１ａに樹脂層５を成形した図
４に示される複合型光学素子７を形成することができ
る。

【００３６】又、前記紫外線硬化型樹脂２を球面ガラス
基材１の成形面１ａに吐出、塗布する工程において、図
８とは異なる図５に示す実施の形態２と同様に、球面ガ
ラス基材１の成形面１ａの全面に、同樹脂２を実施の形
態２とほぼ同様の条件にて吐出、塗布した後、前述と同
様の方法により図７に示される複合型光学素子９を形成
することができる。

【００３７】以上のような本実施の形態３によれば、ガ
ラス基材１をカットする際に必要な研削液等で侵され易
い紫外線硬化型樹脂２を用いたとしても、実施の形態１
及び２で得られる成形品と同様な形状の複合型光学素子
７または９を得ることができる。

【００３８】（実施の形態４）図９〜１２は本発明の実
施の形態４を示し、図９はガラス基材の成形面に成形す
る樹脂層の成形用金型を示す要部の斜視図、図１０は、
図９とは樹脂層の成形形状を異にする成形用金型の要部
の斜視図、図１１は図９の成形用金型を用いて成形した
複合型光学素子の斜視図、図１２は図１０の成形用金型
を用いて成形した複合型光学素子の斜視図である。

【００３９】本実施の形態においては、ガラス基材とし
て使用する球面ガラス基材１の形状等については、実施
の形態１、２と同様であるが、成形面１ａに樹脂層５を
成形するための成形用金型３の構成を異にするものであ
る。

【００４０】すなわち、図９、図１０に示す如く、成形
用金型３０，３１は、それぞれガラス基材としての球面
ガラス基材１の成形面１ａのＲと同様のＲを有する当接
面３２ａ，３３ａを備えるスリーブ３２，３３と、前記
球面ガラス基材１の成形面１ａ上の樹脂層５を成形する
ための所望の非球面形状の成形面３４ａ，３５ａを備え
る中子３４，３５とから構成されている。また、中子３
４，３５の外形形状に対応する内形形状を有するスリー
ブ３２，３３内に、それぞれの中子３４，３５の成形面
３４ａ，３５ａが成形すべき樹脂層５の層厚に対応する
距離だけ、前記スリーブ３２，３３の当接面３２ａ，３
３ａより内側に埋没せしめて嵌装して構成されている。

【００４１】前記スリーブ３２，３３内で中子３４，３
５を摺動させて、位置の変化をさせても良いが、本実施
の形態のように、当接面３２ａ，３３ａが成形面１ａに
当接したときの成形面３４ａと成形面１ａとの距離（引
込量）を所望の中心樹脂厚とほぼ同量（約０．１ｍｍ）
に固定しても良い。

【００４２】又、前記成形用金型３０，３１の中子３
２，３３の形状は図９に示すように、外周が４辺で構成
されているもの、図１０に示すように一部が直線状（も
しくは円弧状）にカットされた構成を有するもの等があ
る。

【００４３】かかる以上の構成から成るスリーブ３２，
３３の当接面３２ａ，３３ａを球面ガラス基材１の成形
面１ａに当接させることにより、スリーブ３２，３３、
中子３４，３５および前記球面ガラス基材１の成形面１
ａによって、球面ガラス基材１の成形面１ａ上に成形す
る樹脂層５のキャビティを構成することができる。

【００４４】そこで、球面ガラス基材１を実施の形態１
と同様に、不図示の保持手段にて保持した後、球面ガラ
ス基材１の成形面１ａに紫外線硬化型樹脂２を吐出する
とともにスリーブ３２，３３の当接面３２ａ，３３ａを
成形面１ａに当接させて前記キャビティを構成し、実施
の形態１と同様に（図１に示す如く）紫外線照射装置４
により紫外線を照射して、前記キャビティ内の紫外線硬
化型樹脂２を硬化する。

【００４５】しかる後、前記金型３０，３１をガラス素
材１から離型し、球面ガラス基材１の成形面１ａに、前
記金型３０，３１の中子３４，３５の成形面３４ａ，３
５ａが転写された成形面５ａを有する非軸対称な樹脂層
５を成形することができると同時に、図１１、１２に示
す如く非軸対称な樹脂層５を持つ複合型光学素子１０，
１１を形成することができる。

【００４６】前記樹脂層５の成形に当たっては、成形用
金型３０，３１の当接面３２ａ，３３ａが球面ガラス基
材１の成形面１ａに当接されている部分には、紫外線硬
化型樹脂２が入り込まないので、前記キャビティの部分
のみに非軸対称の非球面光学面が形成されるとともに実
施の形態１、２のように球面ガラス基材１および樹脂層
５の不要な部分を直線状もしくは円弧状にカットする必
要なく成形し得る。

【００４７】以上のような本実施の形態によれば、実施
の形態１、２のようにガラス基材１をカットせずに、有
効形外の軸方向のスペースを樹脂層の厚み分だけではあ
るが、稼ぐことが可能となる。

【００４８】（実施の形態５）本実施の形態５の場合に
は、前述の実施の形態４と同様の方法を採用することに
より、図４、図７に示す複合型光学素子７，９を形成す
るものである。従って、図面については、図４、７、
８、９および１０を使用して以下に説明する。

【００４９】まず、ガラス基材としては、実施の形態３
にて使用した、予め外周の不要部分１ｃ，１ｄを直線状
もしくは円弧状にカットした球面ガラス基材１を使用す
るとともに、これの成形面１ａに成形する樹脂層５の成
形に当たっては、実施の形態４において使用した成形用
金型３０，３１を適用して実施するものである。

【００５０】又、成形用金型３０，３１の樹脂層５を成
形するために要求されるキャビティの構成に当たって
は、スリーブ３２，３３および中子３４，３５の形状を
成形すべき図４、図７における複合型光学素子７，９の
樹脂層５に対応せしめた構成により実施するものであ
る。

【００５１】因て、実施の形態３と同様に、図８に示す
如く球面ガラス基材１をセットした後、図８の成形用金
型３に換えて、図９、１０に示される、前記構成から成
る成形用金型３０，３１の当接面３２ａ，３３ａを前記
球面ガラス基材１の成形面１ａに当接させ、球面ガラス
基材１の成形面１ａに吐出された紫外線硬化型樹脂２を
成形用金型３０，３１のキャビティ内にて、図４、７に
示す樹脂層５の非軸対称形状に保持する。

【００５２】そして、これを紫外線照射装置４にて紫外
線を照射して硬化することにより、図４、７に示す樹脂
層５を球面ガラス基材１の成形面１ａに成形することが
でき、又、これを離型することにより、同図示の複合型
光学素子７，９を形成することができる。

【００５３】以上の本実施の形態によれば、図４、７に
示される非軸対称形状を持つ複合型光学素子７もしくは
９を得ることが可能になる。つまり、図９もしくは図１
０の成形用金型３０，３１によってキャビティが構成さ
れるので、成形前にガラス基材１がカットされているに
も関わらず、実施の形態３等に比べると、はみ出す樹脂
２が出ないために、はみ出した樹脂２を拭き取ったり、
削り取ったりする手間もかからず、作業性を向上し得る
ことに加えて樹脂材料の削減といった効果がある。

【００５４】なお、各実施の形態では、ガラス基材とし
て凸メニスカス形状のものを用いたが、この形状に限定
されものではなく、凹メニスカス形状、両凸形状、両凹
形状であっても良い。

【００５５】

【発明の効果】請求項１または請求項２による本発明の
複合型光学素子によれば、形状をコンパクト化すること
ができる効果を奏する。また、請求項３による本発明の
複合型光学素子によれぱ、形状をコンパクト化し、光軸
方向へのスペースを広げることができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガラス基材に対する樹脂層の成形方法を示す説
明図。

【図２】樹脂層の成形用金型の要部の斜視図。

【図３】図１にてガラス基材に樹脂層を成形した後の複
合型光学素子の斜視図。

【図４】ガラス基材と樹脂層の不要部分をカットして非
軸対称形状に形成した複合型光学素子の斜視図。

【図５】ガラス基材に対する樹脂層の成形方法を示す説
明図。

【図６】図５にてガラス基材に樹脂層を成形した後の複
合型光学素子の斜視図。

【図７】図６の複合型光学素子の不要部分をカットした
後の非軸対称形状の複合型光学素子の斜視図。

【図８】ガラス基材の成形面に樹脂層を成形する方法を
示す説明図。

【図９】ガラス基材の成形面に成形する樹脂層の成形用
金型を示す要部の斜視図。

【図１０】図９とは樹脂層の成形形状を異にする成形用
金型の要部の斜視図。

【図１１】図９の成形用金型を用いて成形した複合型光
学素子の斜視図。

【図１２】図１０の成形用金型を用いて成形した複合型
光学素子の斜視図。

【図１３】従来の複合型光学素子に使用されるガラス基
材の斜視図。

【符号の説明】

１ 球面ガラス基材 １ａ 成形面 ２ 紫外線硬化型樹脂 ３，３０，３１ 成形用金型 ４ 紫外線照射装置 ５ 樹脂層 ６，７，８，９，１０，１１ 複合型光学素子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス基材と、前記ガラス基材上に形成
   するエネルギー硬化型樹脂からなる樹脂層とから構成さ
   れる複合型光学素子において、 前記ガラス基材および前記樹脂層の外周の少なくとも一
   部の形状を光軸に対して非軸対称に形成したことを特徴
   とする複合型光学素子。
2. 【請求項２】 前記樹脂層の外周の少なくとも一部の形
   状を前記ガラス基材の外周の形状と同様に形成したこと
   を特徴とする請求項１記載の複合型光学素子。
3. 【請求項３】 ガラス基材と、前記ガラス基材上に形成
   するエネルギー硬化型樹脂からなる樹脂層とから構成さ
   れる複合型光学素子において、 前記ガラス基材の外周の形状を光軸に対して軸対称にす
   ると共に、 前記樹脂層の外周の形状を光軸に対して非軸対称に形成
   したことを特徴とする複合型光学素子。