JPH10272701A - 樹脂接合型レンズの製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 曲面の幾何学的中心から樹脂被着面を見込む
角度が大きいレンズ基材であっても、未硬化部分のない
均一な樹脂層を得ること。 【解決手段】 レンズ基材１と金型３とに挟持された光
硬化樹脂２に光線４を照射する際に、界面７で全反射し
ないように光線の光路を変える。集束レンズ５を用いれ
ば、光線４ｂを集束光６のように方向を変えることがで
きるので、樹脂被着面に入射する光は臨界角より小さく
なり、光は樹脂に到達する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ基材の表面
に所定の面形状をもつ樹脂層を形成させた樹脂接合型レ
ンズを製造する方法およびその装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ガラスレンズ基材上に所定の
硬化樹脂層を形成させた樹脂接合型レンズが知られてい
る。この様なガラスレンズ基材上に硬化樹脂層を形成さ
せる方法としては、紫外線硬化樹脂等の光反応性樹脂を
レンズ基材表面に被着させ、紫外線等の光を照射して硬
化させてレンズ基材上に形成させる方法がある。図４
は、樹脂接合型レンズの製造方法の一例であり、（ａ）
から（ｄ）は工程順を表す。はじめに、図４（ａ）にお
いて、樹脂接合のための金型２３は、ガラスレンズ基材
２１の一方の面（Ｒ２面）２７に樹脂層を形成させたと
きに、樹脂層の表面を所望の光学面形状とするための鋳
型面２９を有している。この金型２３に樹脂層の面積と
厚さ等により決定される分量の紫外線硬化樹脂２２を注
入し、金型２３の中心軸とガラスレンズ基材２１の光軸
とを一致させて鋳型面２９とＲ２面２７とを対峙させて
配設する。次に、図４（ｂ）において、前述した中心軸
に沿ってガラスレンズ基材２１を金型２３側に移動さ
せ、ガラスレンズ基材２１のＲ２面２７と鋳型面２９と
の間に紫外線硬化樹脂２２を狭持する。このとき、ガラ
スレンズ基材２１のＲ２面２７と金型２３の鋳型面２９
との間の紫外線硬化樹脂２２は、鋳型面２９全体に拡が
った状態となっている。図４（ｃ）において、レンズ基
材２１の他方の面（Ｒ１面）２８側からキセノンランプ
等により紫外線２４を照射する。この段階で、Ｒ２面２
７上で鋳型面２９全体に拡がっている紫外線硬化樹脂２
２の反応が進み、ある一定の硬さをもった紫外線硬化樹
脂層２２が形成される。最後に、図４（ｄ）において、
紫外線硬化樹脂２２の反応が終了した後に紫外線２４の
照射を止め、鋳型面２９と紫外線硬化樹脂層２２との境
界面を分離させ、Ｒ２面２７に紫外線硬化樹脂層２２が
形成された樹脂接合型レンズを取り外す。このように、
光反応性樹脂を用いて表面に樹脂層を形成させるレンズ
の製造方法は、製造工程が比較的簡単であることに加え
て、使用するガラスレンズ基材に、高精度な面形状のレ
ンズを必要としないので、製造コストを抑えられるとい
う利点がある。特に非球面レンズ等の複雑な形状のレン
ズを作製する場合はレンズ基材自体の光学面を正確に非
球面形状にするには加工コストがかさむ問題がある。し
かし、上記方法によれば、レンズ基材自体は目的とする
光学面の形状に大体近いものであれば良く、その表面に
形成する樹脂層の表面を目的とする非球面形状に仕上げ
ればよいので、レンズの製造コストを低く抑えることが
でき、量産性に優れた方法ということができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カメ
ラ、顕微鏡等に用いられる樹脂接合型レンズには、要求
される光学性能によりさまざまなレンズの形状が存在す
る。これらさまざまな形状をしたレンズの中には、例え
ば図３に示すレンズ基材のように、樹脂被着面の幾何学
的中心から樹脂被着面を見込む角度の大きいものがあ
る。図３は、樹脂被着面を見込む角度が大きい樹脂接合
型レンズの断面図である。すなわち、レンズ基材１１の
凹面の大部分に、樹脂層１２が接合されている。図３
で、点Ｏは、樹脂が被着している側のレンズ面（球面）
の幾何学的中心、破線Ａは、中心Ｏと樹脂の最外周端を
結ぶ直線、実線Ｂは、レンズの光軸、θは、破線Ａと実
線Ｂとのなす角である。

【０００４】従来、この様な形状を有する樹脂接合型レ
ンズは、樹脂の外周まで光線が到達し難かったために、
樹脂の硬化が不十分であった。本発明は上記の問題点に
鑑みてなされたものであり、レンズ基材の曲面部分が大
きくとも、樹脂被着面全面にわたって均一に硬化した樹
脂層を得る製造方法とその装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の発明は、「レンズ基材と金型との間に光硬化樹脂を挟
持し、光線を前記レンズ基材を透過させて前記樹脂に照
射し、前記樹脂を前記レンズ基材に被着硬化させて、前
記レンズ基材と樹脂層とからなる樹脂接合型レンズを製
造する方法において、前記光線が前記樹脂に入射する際
の入射角を、臨界角より小さくなるように、前記光線の
光路を調整する」樹脂接合型レンズの製造方法である。

【０００６】請求項２に記載の発明は、「前記金型と、
前記光硬化樹脂に光線を照射するための光照射装置とを
有する樹脂接合型レンズの製造装置において、前記光照
射装置は、光源と前記レンズ基材との間に、前記樹脂に
入射する際の入射角を臨界角よりも小さくするための光
学素子を備えた」樹脂接合型レンズの製造装置である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、レンズ基材に被着させ
る樹脂層をレンズ基材の形状に依らず形成するために、
光硬化樹脂に照射する光の光線方向を調整する。調整方
法としては、光源と、光源からの光を透過させるレンズ
基体との間に、光硬化樹脂に光が入射する際の入射角を
臨界角より小さくするように光の光線方向を変更する光
学素子を設置する。光学素子として凹凸レンズや非球面
レンズ等を用いることにより、照射光に前記条件を満た
す発散光あるいは集束光等の所望の光線方向を与える。
光学素子としては、レンズだけではなく、例えば、光源
からの光線の反射角を任意に変えられる角度可変ミラー
や、必要な方向から照射するための複数の光源が挙げら
れる。この光学素子の光学的特性は、レンズ基材や光硬
化樹脂の光学的特性（形状、屈折率等）および光源から
の光束の特性（平行光、発散光、集束光等）により決定
されるが、装置の製造コスト等を考慮すれば、集光レン
ズや発散レンズのように構成が簡単で安価な光学素子を
用いることが好ましい。以上により本発明では、レンズ
基材の形状に応じた所望の光線方向をもつ光を照射する
ことにより、一方の光学面全域、少なくとも光硬化樹脂
の被着領域の全体に光が到達し、なおかつ、レンズ基材
と光硬化樹脂との界面に到達した光が全反射することな
くレンズ基材から光反応性樹脂に進入することができる
ため、光硬化樹脂全体の硬化が達成できる。

【０００８】以下、本発明を具体的に説明する。先ず、
上記のように角度θが非常に大きいレンズにおいては、
光軸から離れた外周部の樹脂が十分に硬化しない原因
を、図２によって説明する。図２は、角度θの大きいレ
ンズ凹面に樹脂層を形成する状態を示す断面図である。
光線４は、凹レンズ１のＲ１面８から入射し、凹レンズ
１によって光路を曲げられ、凹レンズ１と金型３とに挟
持された樹脂２に到達する。

【０００９】光硬化樹脂とレンズ基材の屈折率を比較し
た場合、一般に、レンズ基材の方が屈折率が高い傾向が
ある。光線の照射は、レンズ基材の光軸に対してほぼ平
行に行われるために、レンズ基材から光硬化樹脂へ光が
進むときに、光軸からある一定の距離より外周部にある
光の入射角が、全反射を起こす臨界角より大きくなる場
合がある。図２において、光線４ａは、破線Ｘの光路を
進み、樹脂２に到達するが、全反射を起こす臨界角で入
射するために、樹脂２に進入することができない。つま
り、光線４ａよりも光軸側の光線は、樹脂２に進入する
ことができるが、光線４ａよりも外側の光線は、樹脂２
に進入することができない。従って樹脂２において、２
ａの部分は硬化するが、２ｂの部分は硬化しない。次
に、本発明において、樹脂全体が硬化し、均質な樹脂層
が形成される理由を図１によって説明する。図１は、角
度θの大きいレンズ凹面に樹脂層を形成する状態を示す
断面図である。図１が図２と異なる点は、集光レンズ５
を配置した点である。集光レンズ５によって、光線４
は、凹レンズ１のＲ１面８に入射する前に方向を変えら
れる。この場合、光軸から離れる程光線方向の変化が大
きい。この光線方向が変えられた光が、凹レンズ１のＲ
１面８から入射し、凹レンズ１と金型３とに挟持された
樹脂２に到達する。つまり、集光レンズ５によって、光
軸と平行な光線４は、所定の光線方向をもつ光に変換さ
れた後、凹レンズ１のＲ１面８から入射する。

【００１０】光軸から離れた光線４ｂは、凹レンズ１と
樹脂２との界面７において全反射を起こす臨界角で入射
する光である。光線４ｂの光路を追跡すると、集光レン
ズ５によって光線方向が変えられた集束光６は、破線Ｙ
の光路を進み、樹脂２の最外周部に入射する。このよう
に、樹脂２の最外周部に到達する光線の入射角が臨界角
に等しくなるように調整すれば、少なくとも樹脂被着領
域全面にわたって樹脂を硬化させることができる。

【００１１】もちろん、安全のために、凹レンズ１と樹
脂２との界面７に入射する光が樹脂２の最外周部よりさ
らに外側で臨界角となるようにするのが現実的である。
以上の様に、レンズ基材の形状、屈折率に応じた光学素
子を用いることにより、少なくとも樹脂被着領域全面に
わたって樹脂を硬化させることができる。従って、金型
３の鋳型面形状が正確に転写された樹脂層２が形成さ
れ、所望の光学特性をもった樹脂接合型レンズを得るこ
とができる。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば、レンズ基材の形状、屈
折率に影響されることなく、光源からの光を光硬化樹脂
全面に導くことができ、レンズ表面に均一に硬化した樹
脂層を形成することができる。特に、金型を介して所望
の表面形状をレンズ基材にトレースさせることができる
ので、非球面等の加工が難しい光学面を簡単な手段で且
つ低コストで成形することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係る、角度θの大きい
レンズ凹面に樹脂層を形成する状態を示す部分断面図で
ある。

【図２】 従来の、角度θの大きいレンズ凹面に樹脂層
を形成する状態を示す部分断面図である。

【図３】 角度θの大きい樹脂接合型レンズの断面図で
ある。

【図４】 樹脂接合型レンズの製造手順を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 凹レンズ（レンズ基材） ２ 樹脂（樹脂層） ３ 金型 ４ 光線（照射光） ５ 集光レンズ ６ 集束光 ７ レンズ基材と樹脂との界面 ８ Ｒ１面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レンズ基材と金型との間に光硬化樹脂を
   挟持し、光線を前記レンズ基材を透過させて前記樹脂に
   照射し、前記樹脂を前記レンズ基材に被着硬化させて、
   前記レンズ基材と樹脂層とからなる樹脂接合型レンズを
   製造する方法において、 前記光線が前記樹脂に入射する際の入射角を、臨界角よ
   り小さくなるように、前記光線の光路を調整することを
   特徴とする、樹脂接合型レンズの製造方法。
2. 【請求項２】 前記金型と、前記光硬化樹脂に光線を照
   射するための光照射装置とを有する樹脂接合型レンズの
   製造装置において、 前記光照射装置は、光源と前記レンズ基材との間に、前
   記樹脂に入射する際の入射角を臨界角よりも小さくする
   ための光学素子を備えたことを特徴とする樹脂接合型レ
   ンズの製造装置。
3. 【請求項３】 前記光学素子は、レンズあるいはミラー
   であることを特徴とする請求項２に記載の樹脂接合型レ
   ンズの製造装置。