JP2001300944A - 複合レンズの成形方法及び複合レンズ - Google Patents

複合レンズの成形方法及び複合レンズ

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小泉　　博
Kazuhiro Tanaka
和洋 田中
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学ガラスの種類に影響されることもなく紫
外線硬化性樹脂の硬化を効果的に行え、かつ硬化ムラな
く高精度の複合レンズが製作できるようにした複合レン
ズの成形方法及び複合レンズを得る。 【解決手段】 凸レンズの一面に成形型を用いて紫外線
の照射により硬化する紫外線硬化性樹脂からなる複合層
を転写する方法において、成形型１を紫外線が透過する
材質を使用し、成形型１側から紫外線ＵＶを照射し、成
形型１を透過した紫外線によって紫外線硬化性樹脂３ａ
を硬化し、凸レンズ４に非球面複合層３を転写するよう
にした。また、上述した成形型を利用して成形された複
合レンズ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、紫外線硬化性樹脂
で非球面複合層を形成するようにした複合レンズの成形
方法及び複合レンズに関し、詳しくは、非球面複合層を
成形する型材として紫外線が透過する成形型を使用し、
成形型側から紫外線を樹脂に照射し硬化させることによ
って、レンズの曲面等の影響を受けることなく、精度の
高い非球面複合層を成形できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、母材である光学ガラスからな
る単レンズに非球面複合層を形成した、いわゆる複合レ
ンズは比較的安価に非球面レンズを成形する手段として
実用化されている。この複合レンズは、光学ガラス製の
単レンズのレンズ面に紫外線硬化性樹脂からなる非球面
複合層を転写することによって製作されている。
【０００３】図１３は複合レンズの従来の成形方法を示
したもので、金型３０の鏡面加工した非球面複合層の形
成のための転写面３１に所定量の紫外線硬化性樹脂３２
を滴下した後、金型３０に凸レンズ３３をセットし、こ
の凸レンズ３３を支持枠３４を用いて金型３０に固定す
ることによって、紫外線硬化性樹脂３２が転写面３１内
全体に充満する。この状態において凸レンズ３３側から
紫外線ＵＶを所定時間照射することで、凸レンズ３３を
透過した紫外線によって紫外線硬化性樹脂３２が硬化
し、凸レンズ３３に非球面複合層が転写された複合レン
ズが成形される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した方法によれ
ば、金型３０が加工性及び耐久性に優れていることから
比較的安価に精度のよい複合レンズを製作することがで
きるが、しかし、凸レンズ３３は使用する光学ガラスの
種類によって紫外線を透過しにくいものがあるため、紫
外線硬化性樹脂３２の硬化に時間がかかり過ぎて生産性
が低下し、このため、使用する光学ガラスの種類が限定
されることから設計の自由度が低下するといった問題が
ある。
【０００５】また、紫外線硬化性樹脂３２の硬化は凸レ
ンズ３３側から照射し、レンズ内を透過した紫外線ＵＶ
を利用して行っているため、紫外線ＵＶがレンズ曲率の
影響を受けやすく、例えば凸レンズ３３は光を集光する
作用を有することから、図１３に示すように照射された
紫外線ＵＶが凸レンズ３３の中心側に集まり、紫外線の
強度分布が不均一となる。このことから、紫外線硬化性
樹脂３２に硬化ムラが生じ精度のよい複合レンズの製作
には問題があった。
【０００６】本発明は、上述したような課題を解消する
ためになされたもので、光学ガラスの種類や曲率に影響
されることもなく紫外線硬化性樹脂の硬化を効果的に行
え、かつ硬化ムラなく高精度の複合レンズが製作できる
ようにした複合レンズの成形方法及び複合レンズを得る
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め本発明による複合レンズの成形方法は、成形型を光線
が透過する材質を使用し、成形型側から光線を照射し、
成形型を透過した光線によって光硬化性樹脂を硬化し、
レンズに複合層を転写するようにしたものである。
【０００８】上述した複合レンズの成形方法によれば、
成形型側から照射した光線によって光硬化性樹脂の硬化
が行えることから、光線がレンズ曲率の影響を受けるこ
ともなく光硬化性樹脂を均一な強度分布で照射すること
ができる。これによって、光硬化性樹脂に硬化ムラもな
く精度の高い複合レンズを製作することができる。
【０００９】また、本発明による複合レンズは、複合層
と一体にレンズ枠が形成されるようにしたことで、複合
レンズにレンズ枠をあとから組付ける作業工程を省くこ
とができ、部品点数の削減と共に複合レンズの低コスト
化を図ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明による複合レンズの
成形方法及び複合レンズの幾つかの実施の形態を図面を
参照して説明する。
【００１１】図１は光学ガラスからなる凸レンズの一面
に成形型を使用して非球面複合層を転写するための成形
方法を示す。成形型１は一例として２００ｎｍ〜４００
ｎｍの範囲の紫外線を透過する型材であり、例えばＢＫ
７（あるいはＢＳＣ７）等から構成されている。この成
形型１の下面は平坦面に形成され、紫外線の入射面１ａ
となる。
【００１２】上述した成形型１には平滑加工した非球面
複合層を成形するための凹面状の転写面２が形成され、
この転写面２の外周部には後述する凸レンズが載置され
る環状の受け面２ａを有する。転写面２には非球面複合
層の樹脂材料となる紫外線硬化性樹脂３ａが所定量滴下
された後、成形型１上に光学ガラスからなる凸レンズ４
をセットし、この凸レンズ４を支持枠５を用いて成形型
１に図示しない固定手段によって固定される。これによ
って、紫外線硬化性樹脂３ａは転写面２と凸レンズ４と
の空間内全体に充満し、転写面２から溢れた紫外線硬化
性樹脂は受け面２ａと凸レンズ４との接合面を通り、さ
らに、凸レンズ４と支持枠５との間隙７から外部へ排出
される。紫外線硬化性樹脂３ａは２００ｎｍ〜４００ｎ
ｍの範囲の紫外線によって硬化する例えばアクリル系あ
るいはエポキシ系の透明樹脂が使用される。
【００１３】かくして、成形型１に凸レンズ４がセット
された状態において、成形型１の入射面１ａから紫外線
ＵＶが照射されると、紫外線ＵＶは入射面１ａから成形
型１内へ平行に入射し、紫外線硬化性樹脂３ａの全体が
均一な強度分布で照射され硬化される。これによって、
凸レンズ４の外周部に非球面複合層の形成されてい未成
形部３ｂを有する非球面複合層３が転写された図２に示
す複合レンズ８が成形される。この未成形部３ｂの形成
によって複合レンズ８をレンズホルダーのカシメや突き
当てに用いることができる。
【００１４】図３は光学ガラスからなる凹レンズの一面
に成形型を使用して非球面複合層を転写するための成形
方法を示す。この場合、凹レンズ１０はまず、支持枠１
１にセットされ、凹レンズ１０上に紫外線硬化性樹脂１
２ａが所定量滴下される。この後、凹レンズ１０の上か
ら凸面状の転写面１３を有する成形型１４がセットさ
れ、支持枠１１と図示しない固定手段により固定され
る。
【００１５】成形型１４は上述した成形型１と同様に２
００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の紫外線を透過する型材で
あり、例えばＢＫ７あるいはＢＳＣ７等から構成されて
いる。この成形型１４の上面は平坦面に形成され、紫外
線の入射面１４ａとなる。また、紫外線硬化性樹脂１２
ａは２００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の紫外線によって硬
化する例えばアクリル系あるいはエポキシ系の透明樹脂
が使用される。
【００１６】凹レンズ１０上に成形型１４がセットされ
ることで、紫外線硬化性樹脂１２ａは凹レンズ１０と転
写面１３との空間内全体に充満し、転写面１３から溢れ
た紫外線硬化性樹脂は凹レンズ１０と支持枠１１との接
合面１５を通り外部へ排出される。
【００１７】かくして、成形型１４の入射面１４ａから
紫外線ＵＶが照射されると、紫外線ＵＶは入射面１４ａ
から成形型１４内へ平行に入射し、紫外線硬化性樹脂１
２ａの全体が均一な強度分布で照射され硬化される。こ
れによって、凹レンズ１０のレンズ面に非球面複合層１
２が転写された図４に示す複合レンズ１６が成形され
る。
【００１８】図５は図１の変形例であって、成形型１の
転写面２の外周面にアルミ箔等の遮光膜１７を取り付
け、凸レンズ４の外周部に非球面複合層の未成形部を設
けるようした成形方法である。尚、図１の構成と同一部
分には同じ符号を付して説明する。
【００１９】成形型１の入射面１ａから紫外線ＵＶが照
射されると、紫外線ＵＶは入射面１ａから成形型１内へ
平行に入射し、紫外線硬化性樹脂３ａが照射される。こ
の際、遮光膜１７のない紫外線硬化性樹脂３ａの部分で
は硬化されて複合層が成形されるが、遮光膜１７が形成
されている部分の紫外線硬化性樹脂３ａは紫外線ＵＶが
照射されずに未硬化部となる。従って、成形型１から凸
レンズ４を取り出し、紫外線硬化性樹脂３ａの未硬化部
は例えば拭き取りあるいは洗浄することによって除去さ
れ、図６に示すように凸レンズ４の外周部に複合層の未
成形部３ｂを有する非球面複合層３が転写された複合レ
ンズ１８が成形される。この未成形部３ｂの部分で複合
レンズ１８をレンズホルダーのカシメや突き当てに用い
ることができ、複合レンズ１８の組付け精度の向上が図
れる。
【００２０】ここで、遮光膜１７の遮光度は高いほど望
ましいが、拭き取りあるいは洗浄により凸レンズ４から
紫外線硬化性樹脂３ａの未硬化部を除去するためには、
未硬化部の硬化度が５％以下であれば容易に可能であ
る。このため、遮光膜１７の遮光度は未硬化部の硬化度
から設定することができる。例えば、紫外線の照射で紫
外線硬化性樹脂３ａが概ね５０％の硬化度に達する場合
は、遮光膜１７の遮光度は１／１０以下であればよい。
【００２１】図７は成形型１の転写面２の外周面にアル
ミ箔等の遮光膜１９を取り付け、凹レンズ２０のレンズ
面に非球面複合層の未成形部を設けるようした成形方法
であり、図５の構成と同一部分には同じ符号を付して説
明する。
【００２２】この場合も成形型１の入射面１ａから紫外
線ＵＶが照射されることで、遮光膜１７のない紫外線硬
化性樹脂３ａの部分では硬化されて複合層が成形される
が、遮光膜１９が形成されている部分の紫外線硬化性樹
脂３ａは紫外線ＵＶが照射されずに未硬化部となり、紫
外線硬化性樹脂３ａの未硬化部を拭き取りあるいは洗浄
することによって除去され、図８に示すように凹レンズ
２０の外周部に複合層の未成形部３ｂを有する非球面複
合層３が転写された複合レンズ２１を成形することがで
きる。
【００２３】図９は非球面複合層と一体になるようなレ
ンズ枠を同時に製作するようにした成形方法であり、こ
の場合の成形型２２も上述と同様な紫外線透過性の成形
型が使用され、下面に平坦面状の紫外線の入射面２２ａ
を有する。
【００２４】成形型２２は非球面複合層を転写するため
の凹面状の転写面２３と、転写面２３の外周側に連続す
るようにしてレンズ枠成形型２４が設けられている。こ
の転写面２３には紫外線硬化性樹脂３ａが所定量滴下さ
れる。この後、凸レンズ２５と共に組付けた樹脂材から
なる透孔２６ａを有するレンズ枠２６を成形型２２に押
し付けながらセットし、レンズ枠２６を成形型２２に図
示しない固定手段によって固定する。これによって、紫
外線硬化性樹脂３ａは転写面２３と凸レンズ２５との空
間内全体に充満し、さらに、レンズ枠成形型２４内へ流
れ込みレンズ枠２６の透孔２６ａからドーム状に溢れさ
せる。
【００２５】この後、成形型２２側と凸レンズ２５側の
両方から紫外線ＵＶを照射し、紫外線硬化性樹脂３ａを
硬化させることによって、図１０に示すように凸レンズ
２５に非球面複合層３が転写されると共に、非球面複合
層３から張り出し硬化した樹脂２７によりレンズ枠２６
が一体化された図１０に示すような複合レンズ２８が成
形される。このように成形した複合レンズ２８は、レン
ズ枠２６を利用してレンズ鏡筒に組付けることができる
ことから、従来のように複合レンズにレンズホルダーを
セットするような工程が削減でき低コスト化が図れる。
【００２６】図１１は図１の変形例で、紫外線硬化性樹
脂３ａの厚みに応じて紫外線の照度分布が可変できるよ
うに入射面を曲面形状にした成形型の例である。この場
合、転写面２の紫外線硬化性樹脂３ａは中心側から外周
側に厚みが厚くなるようにされていることから、図１２
に示すように中心側では紫外線の照度分布が低く、外周
側に紫外線の照度分布が高くなるような凸レンズ状の入
射面１ｂにされている。
【００２７】このようにしたことによって、入射面１ｂ
から入射した紫外線ＵＶは紫外線硬化性樹脂３ａの全体
を硬化ムラなく硬化させることが可能となり、図１１ａ
に示すような精度の高い非球面複合層３が転写された複
合レンズを成形することができる。
【００２８】ここで、上述した各成形型１において紫外
線の入射面には、２００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の紫外
線に対して透過率が最大となるような反射防止膜を形成
するのが一層効果的である。反射防止膜の材質として
は、単層膜の場合は屈折率が１．３８程度のフッ化マグ
ネシウム（ＭｇＦ2 ）等を用いる。このフッ化マグネシ
ウムの場合、波長３００ｎｍ付近で最も透過率が高くな
るようにするには、膜厚を約５４ｎｍ程度にすればよ
い。
【００２９】また、２層膜にするならば、酸化ハフニウ
ム（ＨｆＯ2 ）とフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2 ）、酸
化チタン（ＴｉＯ2 ）とフッ化マグネシウム（Ｍｇ
Ｆ2 ）、５酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）とフッ化マグネ
シウム（ＭｇＦ2 ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）と
フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2 ）等の組み合わせがあ
る。尚、これらの組み合わせで、フッ化マグネシウム
（ＭｇＦ2 ）の代わりに酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）に置
き換えてもよい。
【００３０】上述したように入射面に反射防止膜を形成
することで、反射防止膜を形成しない場合に比べて紫外
線硬化性樹脂へ到達する紫外線の強度が改善でき、硬化
時間の短縮化が図れ複合レンズの生産性が向上する。
【００３１】また、非球面複合層を形成する材料を紫外
線によって硬化する合成樹脂を使用したことで、一般に
広く市販されている樹脂材料や紫外線ランプが適用でき
ることから複合レンズを低コストに製作することができ
る。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明による複合レ
ンズの成形方法は、成形型を光線が透過する材質を使用
し、成形型側から光線を照射し、成形型を透過した光線
によって光硬化性樹脂を硬化し、レンズに複合層を転写
するようにしたので、光線がレンズ曲率の影響を受ける
こともなく光硬化性樹脂を均一な強度分布で照射するこ
とができ、光硬化性樹脂に硬化ムラもなく精度の高い複
合レンズを製作することができる。
【００３３】また、成形型は少なくとも２００ｎｍ〜４
００ｎｍの紫外線を透過する材質を用いたことで、成形
型を一般に市販されている安価な材質で成形型を低コス
トに製作することができる。
【００３４】また、成形型の一部に遮光膜を形成するこ
とにより、複合層の一部に容易に未成形部を設けること
ができ、複合レンズへレンズホルダーの組付け精度を向
上することができる。
【００３５】また、成形型の光線入射面に２００ｎｍ〜
４００ｎｍの範囲の光線に対して透過率が最大となるよ
うな反射防止膜を形成したことによって、光硬化性樹脂
の硬化時間の短縮が図れ複合レンズの生産性が向上でき
る。
【００３６】また、成形型の光線入射面を光硬化性樹脂
に照射される光線の強度が不均一な分布となるような非
平面状にしたことで、光硬化性樹脂が厚みが異なる場合
でも硬化ムラの生じない精度の高い複合層を成形するこ
とができる。
【００３７】また、複合層と一体にレンズ枠が形成され
るようにしたことで、複合レンズにレンズ枠を組付ける
工程が削減でき、安価にレンズ枠付きの複合レンズを製
作することができる。
【００３８】また、複合層を非球面形状にしたことで、
複合レンズ単体の収差の向上やユニットとして組付けた
ときの収差補正能力か向上できる。
【００３９】さらに、複合層が２００ｎｍ〜４００ｎｍ
の範囲の紫外線によって硬化する紫外線硬化性樹脂を用
いたことで、一般に市販されている材料や紫外線ランプ
が使用でき低コストに複合レンズが製作できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】凸レンズを利用した複合レンズの成形方法の説
明図である。
【図２】図１の成形型から取り出した複合レンズの断面
図である。
【図３】凹レンズを利用した複合レンズの成形方法の説
明図である。
【図４】図３の成形型から取り出した複合レンズの断面
図である。
【図５】遮光膜を利用して複合層の未成形部を成形する
凸レンズからなる複合レンズの成形方法の説明図であ
る。
【図６】図５の成形型から取り出した複合レンズの断面
図である。
【図７】遮光膜を利用して複合層の未成形部を成形する
凹レンズからなる複合レンズの成形方法の説明図であ
る。
【図８】図７の成形型から取り出した複合レンズの断面
図である。
【図９】複合層にレンズホルダーが一体化された複合レ
ンズの成形方法の説明図である。
【図１０】図９の成形型から取り出した複合レンズの断
面図である。
【図１１】紫外線硬化性樹脂に紫外線強度が不均一な分
布となるように入射面を非平面状にした成形方法の説明
図である。ａ 図１１の成形型から取り出した複合レン
ズの断面図である。
【図１２】紫外線強度の分布グラフである。
【図１３】従来の複合レンズの成形方法の説明図であ
る。
【符号の説明】
１…成形型、１ａ…紫外線の入射面、２…転写面、３…
非球面複合層、３ａ…紫外線硬化性樹脂、３ｂ…複合層
の未成形部、４…凸レンズ、１０…凹レンズ、１２…非
球面複合層、１２ａ…紫外線硬化性樹脂、１４…成形
型、１７，１９…遮光膜、２２…成形型、２５…凸レン
ズ、２６…レンズ枠、２７…硬化した樹脂、ＵＶ…紫外
線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｌ 11:00 Ｂ２９Ｌ 11:00 (72)発明者 大嶋 英司 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 4F202 AA44 AH74 AJ01 CA01 CB01 CK09 4F204 AA44 AH74 EA03 EB01 EF27 EK18 4G059 AA11 AA20 AB05 AC09 FA09 FA15 FA21 FB03

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 単レンズの少なくとも一面に成形型を用
    いて光線の照射により硬化する光硬化性樹脂からなる複
    合層を転写する方法において、 上記成形型を光線が透過する材質を使用し、上記成形型
    側から上記光線を照射し、上記成形型を透過した上記光
    線によって上記光硬化性樹脂を硬化し、上記単レンズに
    上記複合層を転写することを特徴とする複合レンズの成
    形方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の複合レンズの成形方法に
    おいて、 上記成形型は、少なくとも２００ｎｍ〜４００ｎｍの光
    線を透過する材質であることを特徴とする複合レンズの
    成形方法。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の複合レンズの成形方法に
    おいて、 上記成形型の一部に遮光膜を形成することにより、上記
    遮光膜と対応する上記単レンズのレンズ面上に複合層の
    未成形部ができるようにしたことを特徴とする複合レン
    ズの成形方法。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の複合レンズの成形方法に
    おいて、 上記成形型の光線入射面に２００ｎｍ〜４００ｎｍの範
    囲の光線に対して透過率が最大となるような反射防止膜
    を形成したことを特徴とする複合レンズの成形方法。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の複合レンズの成形方法に
    おいて、 上記成形型の光線入射面を上記光硬化性樹脂に照射され
    る光線の強度が不均一な分布となるような非平面状にし
    たことを特徴とする複合レンズの成形方法。
  6. 【請求項６】 単レンズの少なくとも一面に成形型を用
    いて光線の照射により硬化する光硬化性樹脂からなる複
    合層を転写するようにした複合レンズにおいて、 上記複合層と一体にレンズ枠が形成されるようにしたこ
    とを特徴とする複合レンズ。
  7. 【請求項７】 請求項１又は６記載の複合レンズにおい
    て、 上記複合層は、非球面形状であることを特徴とする複合
    レンズ。
  8. 【請求項８】 請求項１又は６記載の複合レンズにおい
    て、 上記複合層は、２００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の紫外線
    によって硬化する紫外線硬化性樹脂であることを特徴と
    する複合レンズ。
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