JPS5974501A - 複合レンズおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は合成樹脂あるいはガラスの透明基板中に焦点距
離および口径の異なる屈折率分布型レンズを重ねて形成
した複合レンズに関するものである。

７つのレンズ内にこれとは焦点距離の異なる小さい他の
レンズを重ねて一体に設けた複合レンズは眼鏡において
使用されている。

このような在来の複合レンズは大径レンズに別途に製作
したこれとは異なる曲率をもつ小径レンズをはめこみ連
結しているためその製造は非常に難しく、また眼鏡のよ
うに大きなレンズにおいて僅かに実現されているのみで
例えば光信号処理装置。

存在していない。

本発明の目的は非常に小さい複合レンズでも容易にかつ
安価に製造することのできる複合レンズの構造を提供す
ることにある。

また本発明の他の目的は上記複合レンズを合成樹脂材料
で極めて容易に製造することのできる方法を提供するこ
とにある。

以下本発明を図面に示した一実施例に基づいて詳細に説
明する。

第７図は本発明に係る複合レンズ体の横断面図。

第２図は同平面図である。

複合レンズ／は合成樹脂あるいはガラスからなる平行平
面をもつ透明基板−に、この基板面２Ａに垂直な光軸３
の方向に表面から内部に向けて連続的に変化する屈折率
分布および基板面ｊＡに平行な仮想面において光軸３か
ら離れるに従い連続的に変化する屈折率分布をもつほぼ
半球形の屈折率分布型のオルロン１部分りを形成しであ
る。

このオ／レンズ部分ｌは例えば基板コの表面のレンズ中
心部で屈折率が最大で内部および光軸３から周辺に向け
て屈折率が放物線状に減少し最終的に基板コの屈折率と
一致する分布をもっている。

上記オ／レンズ部分ダの中心には、このレンズ部分より
も小さい径ｄ２で下底の尖鋭な一例として逆円錐型の四
部５が設けてあってこの四部３内は基板λと面一になる
ように透明樹脂で埋めである０部分ｌとは異なる屈折率
分布、例えば内部かうオｌレンズ部分グとの境界に向け
て次第に屈折率が増加する分布を与えである。

上記の平板複合レンズ体／においては屈折率分布型のオ
／レンズ部分ｌが凸レンズ作用をもち、このオ／レンズ
部分ｌ内に形成された屈折率分布型のオコレンズ部分乙
が凹レンズ作用をもつ０同様にしてオ／レンズ部分ｌを
中心から外周に向けて次第に屈折率が増大する屈折率分
布とし、オ境界に向けて次第に屈折率が減少するたこと
もできる０ 次に上記複合レンズを合成樹脂で製造する好適な方法に
ついて牙３図（イ）ないしく口）に基づいて説明する。

まず第３図（イ）に示すように屈折率Ｎａの網状重合体
Ｐａを形成する単量体Ｍａを一部重合させて透明ゲルの
基板１０をつくる。。

また透明ゲル基板１０の注型成形と同時または基板成形
後の穴あけ加工等により、屈折率分布型レンズを形成す
べき位置に下底が尖鋭な一例として逆円錐型の凹み部／
ｌを形成する。

この凹み部／／の深さＨはあまり小さい場合は、屈折率
を変化させる単量体を拡散させたとき基板面全表面にわ
たり拡散速度がほぼ一様になってしまって光軸（基板面
法線）からの距離に比例した屈折率分布が十分に付かな
くなるのでＨは７ｍｍ以上にとるのが望ましい。

次に上記凹み部／／の形成面側に、上述の網状重合体Ｐ
ａの屈折率Ｎａとは異なる例えばＮａより大きな屈折率
Ｎｂの１合体ｐｂを形成する単量体Ｍｂの液状樹脂／コ
を、上記凹み部／ｌを埋めるようにして接触させ、この
単量体Ｍｂを基板中に拡散させるとともに重合させる。

このとき、単量体Ｍｂは凹み部／／の全内壁面／／Ａか
ら基板内に拡散浸透していくが、凹み部下底／／Ｂを通
り基板面に平行な仮想面／３内での単量体Ｍｂの濃度分
布は下底／／ｂで最も高く、且つこの下底／／Ｂから離
れるに従い内壁面／／Ａからの拡散がそれだけ遅延する
ため濃度が低くなる。

このようにして研摩等で上記仮想面／３より上の単量体
Ｍａの重合した樹脂部分／、２と基板の一部ＩＯＡを除
去して平面化すれば残りの基板部分１０Ｈには、凹み部
／／の中心線を光軸／４（とし表面中心で屈折率が最大
で光軸方向に内部に向けて連続的に減少する屈折率分布
、および基板面に平行な仮想面内で光軸／４／から離れ
るにしたがい屈折率が連続的に減少する屈折率分布をも
つレンズ部分／＆が形成される。

以上のようにして透明合成樹脂基板中に単一のあるいは
複数の屈折率分布型レンズを形成する平板レンズの製造
方法について先に提案したが、上記の製造過程で凹み部
／Ｉを完全に削りとってしまうことなく残しておく桑と
、この凹み部／／がその周囲に存在するレンズ部分とは
また異なったレンズ体を形成していることを見い出し本
発明に至ったものである。

したがって本発明では深さ、方向において凹み部／ｌの
全部または一部・を残すように、例えば図中７５で示す
基板に平行な仮想面の位置まで研摩加工する。

上述の方法によって凹み部ｌ／を満たす樹脂中にレンズ
が形成される理由については十分解明はされていないが
次のようにｍ測される。

単量体Ｍｂの拡散が重合よりも速く進行する様な条件下
に置いた場合、単量体Ｍｂはゲル物体中へ拡散していく
。この際、拡散した単量体Ｈｂのゲル物体中の濃度の等
しい点は、ゲル物体表面から大体等距離にあると理想的
に考えられる。従って・ゲル物体の円錐状凹部の下の方
には、オを図に於いている。

単量体Ｍｂがゲル物体中に拡散している際には、ゲル物
体に含まれている単量体Ｍａもまた、単量体Ｍｂ中へと
拡散していく。ゲル物体中へ拡散していく単量体Ｍｂは
ゲル物体に依る抵抗がかなり大きいので、ゲル物体表面
に最も単量体Ｍｂの濃度が高い様な分布となっているが
、単量体Ｎｂ中へ拡散していく単量体Ｍａは、単量体Ｍ
ｂがゲル物体から受ける様な大きな抵抗を受けないので
、単量体ＭａとＭｂは相互に混合して、特に単量体Ｍｂ
がゲル物体中で示す様な分布はできていないものと思わ
れる。

単量体Ｍｂがゲル物体中へ適当に拡散していった時点に
於いて、これらの重合を完結させる為に、拡散よりも重
合の方が速く進行する様な条件下に置くと、ゲル物体は
更に重合が進み、拡散していた単量体Ｍｂも拡散しなが
ら重合していく。この時、同時にゲル物体に接触してい
た単量体Ｍｂも重合するが、単量体Ｍｂの重合はゲル物
体表面から開始する０このとき、単量体Ｍａのモノマー
反応性比ｒａ及び単量体Ｍｂのモノマー反応性比ｒｂが
、ｒａ）／）ｒｂであれば、ゲル物体に近い部分はど単
量体Ｍａの比率が大きく、遠ざかるほど単量体Ｍｂの比
率が大きくなる様に重合していく。

また、ｒａ〈／くｒｂの場合には逆に、ゲル物体に近い
ほど単量体Ｍｂが多く、遠いほど単量体Ｍａが多くなる
。

この様にして重合゛を完結させた樹脂ブロックを、ゲル
物体に設けていた四部ＯＡＨの一部または全部を残した
形で、つまり、単量体Ｍｂの多い側がら、削りとって行
って円錐状凹部の頂点Ｏまで到達しない内に止め、表面
を研磨して見ると、この樹脂ブロックは、ちょうど、大
口径のレンズの中央に小口径のレンズを埋め込んだ様に
なっており、真上からは第２図に示したように見える。

ここで両車量体Ｈａ　＋　Ｍｂ　の屈折率Ｎ　ａ　＋　
Ｎｂおよびモノマー反応性比ｒａ、ｒｂの関係に応じて
第７図におけるオｌレンズ部分ｌとオコレンズ部分６は
オ１表に示すような関係になる。

上述の方法によって製造される複合レンズでは牙オ１表 ／レンズ部分ダとオコレンズ部分６が共に凸レンズまた
は凹レンズの場合であっても両者は屈折率の分布状態が
異なっているため焦点距離が異なっている。

第３図の実施例では凹み部／／を逆円錐形状としたが第
５図に示すように透明ゲル基板ＩＯの凹み部／／を断面
が逆三角形で一方向に延びる溝に形成し、前述と同様の
単量体相μ拡散を行なって重合させた後、°溝ｌ／を残
すように加工を施すことにより、オｌの屈折率分布型レ
ンチキュラレンズ中にこれとはレンズ特性め異なる第２
の屈折率分布型レンチキュラレンズを設けた複合レンチ
キュラレンズ体が得られる。

上記レンチキュラレンズにおいては、基板面に垂直な光
軸の方向に連続的に変化する屈折率分布、および横断面
内で光軸から離れるにしたがい連続的に変化する屈折率
分布を有し、レンズの長手方向には距離によらず屈折率
が一定であるような屈折率分布である。

以上に説明した方法によれば一連の操作で単一基板中に
複合レンズ体を構成する個々のレンズ部分を同時に形成
することが可能であり、従来のように個々のレンズをそ
れぞれ別途製作して連結する方法に比べて非常に製造が
容易であり、工程を大幅に簡素化、短縮化できるととも
に連結部分のとにより複合レンズを構成する個々のレン
ズ部分をつくる方法であるから非常に小さい複合レンズ
・でも高精度で容易に製造することができる。

実施例／ ジアリルイソフタレー）　（ＤＡＩＰ）に過酸化ベンゾ
イル３重量％を溶かし、ざＯｏＣで３時間加熱して直径
、２ｍｍ’＋深さＱｍ’ｍの第３図に示した様な円錐形
の四部／’／を有するゲル物体とした。こレヲハハ３−
トリヒドロパー７０ロブロピルメタクリレート（グＦＭ
Ａ）に浸漬してｓ　ｏ　’ｃでへＳ時間保持し、次いで
ｇｏ”ｃで／、ｌｔ時間加熱して重合をＩＩＦＭＡと共
に完結させた。これを、円錐形四部を有していたゲル物
体表面と平行な平面ではさまれる様に削り、かっての円
錐形四部の直径が７ｍｍになるまで研磨した。完成した
レンズ体は、直径約ｊ　ｍｍの凹レンズの中心に直径約
７ｍｍの凸レンズが埋め込まれたレンズ作用をもち、凹
レンズの焦点距離は約１００ｍｍ　、凸レンズの焦点距
離は約７ｊ；ｍｍであっな。

実施例コ シエチレングリコールビスアリルカーボネートＣＯＲ−
３９）に過酸化ベンゾイル３重量％を溶かし、／Ｊ− ざＯｏＣで尋問加熱して直径、２ｍｍ、深さダｍｍ０）
に浸漬してｊＯｏＣで／、３時間保持し、次いでざＯｏ
Ｃで７５時間加熱して重合をＩＩＦＭＡと共に完結させ
た。これを、円錐形凹部を有していたゲル物体表面と平
行な平面ではさまれる様に削り、かっての円錐形四部の
直径が７ｍｍになるまで研磨した。完成したレンズ体は
、直径約ｊｍｍの凸レンズの中心に直径約７ｍｍの凹レ
ンズが埋め込まれたレンズ作用をもち、凸レンズの焦点
距離は、約１００ｍｍ　、凹レンズの焦点距離は約−２
０ｍｍであった。

【図面の簡単な説明】

第７図は本発明の一実施例を示す横断面図、オコ図は第
７図のものの平面図、牙３図（イ）、（ロ）は本発明方
法の一例を段階的に示す横断面図、オヴ図は第３図の方
法における要部を拡大して示す横断面模式図、第５図は
本発明方法で使用する凹み部を設けたゲル基板の他の構
造例を示す斜視図である。 ／・・・・・・・・複合レンズ　　−・・・・・・・・
透明基板３・・・・・・・・光　軸　　ｌ・・・・・・
・・オｌレンズ部分。 ！；、／／・・・・・・凹み部　ｔ・・・・・・オーレ
ンズ部分１０・・・・・・・・透明ゲル基板　Ｈａ、Ｍ
ｂ・・・・・・単量体第１図 第２図 第３図 手　　続　　補　　正　　書 昭和５７年／／月ツタ日 特許庁長官殿 ／　事件の表示 特願昭５７−７８１１１２０号 時公揶 −発明の名称 複合レンズおよびその製造方法 ３　補正をする渚 事件との関係　特許出願人 住　所　大阪府大阪市東区道修町４丁目８番地名　称　
（４′０θ）日本板硝子株式会社代表者　　刺　賀　信
　雄 グ代理人 ７　補正の内容 １）　オ／３頁オＪ行［＃ＦＭＡＪ　　とあるのを１１
３ＺＭＡＪと補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）透明基板内に、屈折率が光軸方向に連続的に変化す
   るとともに光軸を含む少なくとも７つの断面　３内で光
   軸から離れるに従い層板率が連続的に変化するような屈
   折率分布を°もっレンズ部分を形成し、該レンズに対応
   する基板面に前記レンズ径（または幅）よりも小さい径
   （または幅）の四部を設け、前記四部を前記レンズ部分
   とは異なる屈折率分布をもつ透明体で一体に埋めたこと
   を特徴とする複合レンズ。 ２）屈折率がＮａの網状重合体（共重合体）Ｐａを形成
   する単量体（単量体混合物を含む）Ｍａを一部重合して
   透明ゲルの基板をつくるとともにこのゲル基板面に四部
   を形成し、次いでこの四部を含む基板面にＮａとは異な
   る屈折率Ｎｂを有する重量体温合物を含む）Ｍｂを前記
   凹部を埋める状態モ接触させて単量体Ｍｂをゲル基板中
   に拡散させるとともに重合させ、前記凹部を深さ方向に
   全部残すかまたは一部残すようにして基板表面の不用な
   部分を除去する加工を施すことを特徴とする複合レンズ
   の製造方法。