JP2005346000A - Manufacturing method and device for optical article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学物品の製造方法及び製造装置に関し、特に成形用型により紫外線硬化性樹脂に成形面を転写して所望の光学面形状を得る所謂レプリカ成形による複合型光学素子等の光学物品の製造方法及び製造装置に関するものである。 The present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus for an optical article, and in particular, an optical article such as a composite optical element by so-called replica molding that obtains a desired optical surface shape by transferring a molding surface to an ultraviolet curable resin by a molding die. The present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus.
従来、光学物品を製造するに際して、その成形の容易さから大量生産に適している成形技術の一つとてレプリカ成形技術がある。特に大面積成形性と高転写性に優れていることから、非球面レンズや回折光学素子などの複合型光学素子の成形等に用いられている。このレプリカ成形技術は、所望の光学形状の反転形状を有する成形型面上に光硬化性樹脂を滴下し、その上からレンズブランクを圧着させて押し広げ、所望の形状になったところで、光源からの光を照射し光硬化性樹脂を硬化させ、当該光硬化樹脂をレンズブランクと共に離型することで成形を行う。
上記したレプリカ成形に用いられる主な光硬化性樹脂としては、アクリレート系樹脂やメタクリレート系樹脂等が挙げられる。レプリカ成形法において、このような光硬化性樹脂をできるだけ早く完全に硬化させ、且つ高精度な成形性を図るようにした提案が、これまでに数多くなされてきている。
例えば、光硬化性樹脂の硬化促進を図る先例技術としては、既に一般的な手法である光硬化性樹脂の光開始剤の増量や増感剤の添加等のような、材料そのものを改良する方法が知られている。また、高精度な成形性を図る従来技術としては、既に一般的な手法である光硬化性樹脂への離型剤の添加等のような、材料そのものを改良する方法が知られている。
Conventionally, when an optical article is manufactured, there is a replica molding technique as one of molding techniques suitable for mass production because of easy molding. Particularly, since it has excellent large area moldability and high transferability, it is used for molding composite optical elements such as aspherical lenses and diffractive optical elements. In this replica molding technique, a photocurable resin is dropped onto a mold surface having a reversal shape of a desired optical shape, and a lens blank is crimped and spread out from the mold surface. Is performed by curing the photocurable resin and releasing the photocurable resin together with the lens blank.
Examples of the main photocurable resin used in the above replica molding include acrylate resins and methacrylate resins. In the replica molding method, many proposals have been made so far in which such a photocurable resin is completely cured as soon as possible and high moldability is achieved.
For example, as a precedent technique for accelerating the curing of a photocurable resin, a method for improving the material itself, such as an increase in the amount of a photoinitiator or addition of a sensitizer, which is already a common technique It has been known. In addition, as a conventional technique for achieving high-precision moldability, a method for improving a material itself, such as addition of a release agent to a photocurable resin, which is already a general technique, is known.
さらに、特許文献1においては、レプリカ成形における光硬化性樹脂を30℃以上に加熱することで、樹脂の硬化を促進させる方法が提案されている。
また、特許文献2においては、短波長遮断用ガラスを用いて、光開始剤の吸収波長より長波長側を先に照射し硬化反応を緩やかに進ませ、後に短波長側も照射して硬化反応を促進させることで高精度な成形性を得る方法が提案されている。
Further, in
以上のように、光学物品、例えば非球面レンズや回折光学素子などの複合型光学素子等のレプリカ成形において、その生産性を考慮する上で、用いる光硬化性樹脂をできるだけ早く硬化させ且つ高精度な成形性を得る工夫がなされてきている。それは、成形後の光硬化性樹脂の硬化が不十分である場合、上記光学物品の未硬化樹脂部の経時変形が発生し、その光学性能を著しく低下させることになる。また、樹脂形状の変形や樹脂の硬化収縮によるヒケなど成形性の不良が発生した場合も、上記光学物品の光学性能を著しく低下させることになるからである。 As described above, in the case of replica molding of optical articles, for example, composite optical elements such as aspherical lenses and diffractive optical elements, the photo-curing resin used is cured as quickly as possible in consideration of productivity. Ingenuity to obtain a good moldability has been made. That is, when the photo-curing resin after molding is insufficiently cured, the uncured resin portion of the optical article is deformed with time, and the optical performance thereof is significantly reduced. In addition, even when moldability such as deformation of the resin shape or sink marks due to curing shrinkage of the resin occurs, the optical performance of the optical article is significantly reduced.
しかしながら、上記した、光硬化性樹脂の光開始剤の増量や増感剤を添加する方法、あるいは光硬化性樹脂へ離型剤を添加する方法などの材料そのものを改良する方法による場合には、優れた光学物性を有する光学用樹脂に対してこれらの助剤を添加することによって、その光学物性を大きく低下させてしまうことになる。例えば、近年に至って高屈折率−低分散や高分散等の優れた光学物性を有する新光学材料が数多く開発されているが、これら精密な光学材料への助剤の添加は、その高い屈折率や透過率を大きく低下させる。 However, in the case of the above-described method of improving the material itself, such as a method of adding a photoinitiator or a sensitizer of a photocurable resin, or a method of adding a release agent to a photocurable resin, By adding these auxiliaries to an optical resin having excellent optical properties, the optical properties are greatly reduced. For example, many new optical materials having excellent optical properties such as high refractive index-low dispersion and high dispersion have been developed in recent years, and the addition of an auxiliary agent to these precise optical materials has a high refractive index. And greatly reduce the transmittance.
また、上記した従来技術の特許文献1あるいは特許文献2による場合にも、より高精度な成形性とより安定した材料特性を求める上で、つぎのような問題を有している。
まず、特許文献1においては、加熱により光硬化性樹脂の硬化率を向上させる効果はあるものの、成形型の熱膨張による型補正や熱制御装置を必要とするため、大幅なコストアップとなる。とりわけ、回折光学素子などのナノレベルの三次元微細形状を有する成形型への型補正は極めて難しい。また、光硬化性樹脂を加熱することでその体積は膨張して粘度は低下する。このために、硬化収縮によるヒケがより顕著に現れ、複合型光学素子等の光学物品の光学性能を低下させる要因となる。
Also, according to the above-described prior
First, although
また、特許文献2においては、光硬化性樹脂への照射波長を選択することで、その硬化の進行を制御し成形性を向上させる効果はあるものの、光開始剤が吸収する紫外光のみによる光硬化だけでは、その硬化度に限界がある。具体的には、光硬化性樹脂を構成する各成分の不飽和結合部は、紫外光照射によって全てが架橋重合するとは限らない。とりわけ、硬化速度が遅いメタクリレート系樹脂などでは、大量の紫外光を照射したとしても、完全に架橋重合できない未硬化成分が少なくとも10〜20%wtは残存すると考えられる。さらに、このような特許文献2のものにおいては、紫外光をほとんど透過しないガラス基板を用いた場合にその効果は減少し、当該光硬化性樹脂を光硬化させるのにもより長い照射タクトが必要となり、その生産性が低下することになる。
Moreover, in
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、光硬化性樹脂を用いた光学物品のレプリカ成形において、従来のものに比して光硬化性樹脂をより早く確実に硬化させ、高精度な成形性を得ることが可能となる光学物品の製造方法及び製造装置を提供することを目的とするものである。 Therefore, in view of the above problems, the present invention, in replica molding of an optical article using a photocurable resin, cures the photocurable resin faster and more reliably than the conventional one, and provides high-precision moldability. An object of the present invention is to provide an optical article manufacturing method and manufacturing apparatus that can be obtained.
本発明は、以下のように構成した光学物品の製造方法及び製造装置を提供するものである。
すなわち、本発明の光学物品の製造方法は、所望の光学形状を有する成形型面上に紫外線硬化性樹脂を滴下し、該紫外線硬化性樹脂を、平面または曲面ガラス基板で押圧充填し、光照射することにより光学物品を製造する光学物品の製造方法において、前記紫外線硬化性樹脂を構成する分子中の不飽和結合部に、該不飽和結合部のみを振動させる赤外光を照射する工程を有することを特徴としている。
また、本発明の光学物品の製造装置は、所望の光学形状を有する成形型と、該成形型面上に滴下された紫外線硬化性樹脂を押圧充填するための平面または曲面ガラス基板を備え、光照射により光学物品をレプリカ成形する光学物品の製造装置において、前記成形型に充填された紫外線硬化性樹脂を照射するための紫外線照射手段と、前記紫外線照射手段の光照射と同時に、紫外線硬化性樹脂を構成する分子中の不飽和結合部に対して、該不飽和結合部のみを振動させる赤外光を照射する手段と、を有することを特徴としている。
また、本発明の光学物品の製造装置は、所望の光学形状を有する成形型と、該成形型面上に滴下された紫外線硬化性樹脂を押圧充填するための平面または曲面ガラス基板を備え、光照射により光学物品をレプリカ成形する光学物品の製造装置において、前記成形型に充填された紫外線硬化性樹脂を照射するための紫外線照射手段を有する第1の硬化装置と、前記第1の硬化装置による樹脂の硬化不足を補うための紫外線照射手段と、該硬化不足を補うための紫外線照射手段の紫外線照射と同時に、紫外線硬化性樹脂を構成する分子中の不飽和結合部に対して、該不飽和結合部のみを振動させる赤外光を照射する手段と、を備えた第2の硬化装置と、を有することを特徴としている。
The present invention provides an optical article manufacturing method and manufacturing apparatus configured as follows.
That is, in the method for producing an optical article of the present invention, an ultraviolet curable resin is dropped on a mold surface having a desired optical shape, the ultraviolet curable resin is pressed and filled with a flat or curved glass substrate, and light irradiation is performed. In the method of manufacturing an optical article by manufacturing an optical article, the method includes a step of irradiating an unsaturated bond portion in a molecule constituting the ultraviolet curable resin with infrared light that vibrates only the unsaturated bond portion. It is characterized by that.
The optical article manufacturing apparatus of the present invention includes a mold having a desired optical shape, and a flat or curved glass substrate for press-filling the ultraviolet curable resin dropped on the mold surface. In an optical article manufacturing apparatus for replica-molding an optical article by irradiation, an ultraviolet irradiation means for irradiating the ultraviolet curable resin filled in the mold, and an ultraviolet curable resin simultaneously with the light irradiation of the ultraviolet irradiation means And means for irradiating the unsaturated bond part in the molecule constituting the infrared light with which only the unsaturated bond part is vibrated.
The optical article manufacturing apparatus of the present invention includes a mold having a desired optical shape, and a flat or curved glass substrate for press-filling the ultraviolet curable resin dropped on the mold surface. In an optical article manufacturing apparatus for replica-molding an optical article by irradiation, a first curing apparatus having an ultraviolet irradiation means for irradiating an ultraviolet curable resin filled in the mold, and the first curing apparatus Ultraviolet irradiation means for compensating for insufficient curing of the resin, and simultaneously with the ultraviolet irradiation of the ultraviolet irradiation means for compensating for the insufficient curing, the unsaturated bond portion in the molecule constituting the ultraviolet curable resin And a second curing device provided with a means for irradiating infrared light that vibrates only the coupling portion.
本発明によれば、光硬化性樹脂を用いた光学物品のレプリカ成形において、従来のものに比して光硬化性樹脂をより早く確実に硬化させ、高精度な成形性を得ることが可能となる光学物品の製造方法及び製造装置を実現することができる。 According to the present invention, in replica molding of an optical article using a photocurable resin, it is possible to cure the photocurable resin more quickly and reliably than in the conventional one, and to obtain highly accurate moldability. An optical article manufacturing method and manufacturing apparatus can be realized.
以下に、本発明の実施の形態として紫外線硬化性樹脂を用いた光学物品のレプリカ成形について説明する。
図1は本実施の形態に用いる紫外線硬化性樹脂におけるアクリル酸エステルの不飽和結合部の構造式を示す図であり、また図2はメタクリル酸エステルの不飽和結合部の構造式を示す図である。
アクリレート系樹脂やメタクリレート系樹脂などの紫外線硬化性樹脂においては、その成分であるオリゴマーやモノマーの分子構造中に、架橋重合を引き起こすこれら不飽和結合部を有している。
Hereinafter, replica molding of an optical article using an ultraviolet curable resin will be described as an embodiment of the present invention.
FIG. 1 is a diagram showing a structural formula of an unsaturated bond portion of an acrylate ester in an ultraviolet curable resin used in the present embodiment, and FIG. 2 is a diagram showing a structural formula of an unsaturated bond portion of a methacrylate ester. is there.
Ultraviolet curable resins such as acrylate resins and methacrylate resins have these unsaturated bonds that cause cross-linking polymerization in the molecular structure of oligomers and monomers that are components thereof.
つぎに、図3を用いてその一般的な硬化反応の作用を、アクリル酸エステルを例に挙げて、説明する。
紫外線硬化性樹脂中に添加された光開始剤Iは、紫外光により励起され光開裂することでラジカルIa・とIb・を生成させる(図3(a))。
生成されたラジカルIa・(またはIb・)は、隣接するオリゴマーやモノマーなどのアクリル酸エステル部に作用することで(図3(b))、ラジカルの連鎖反応が引き起こされる(図3(c))。
このように紫外線硬化性樹脂においては、単官能や多官能成分の不飽和結合部による架橋重合によって、硬化反応が進行する。
Next, the action of the general curing reaction will be described with reference to FIG. 3 using an acrylic ester as an example.
The photoinitiator I added to the ultraviolet curable resin is excited by ultraviolet light and photocleavaged to generate radicals I a. And I b . (FIG. 3A).
The generated radical I a · (or I b ·) acts on an acrylate ester portion such as an adjacent oligomer or monomer (FIG. 3B), thereby causing radical chain reaction (FIG. 3 ( c)).
As described above, in the ultraviolet curable resin, the curing reaction proceeds by cross-linking polymerization with an unsaturated bond portion of a monofunctional or polyfunctional component.
図4は、紫外線硬化性樹脂の成分が硬化する際の、三次元網目構造を模式的に表したものである。図4(a)は紫外線硬化性樹脂の硬化前を示しており、図4(b)は紫外線硬化性樹脂の硬化後を示している。図4において=は不飽和結合部、●は不飽和結合部同士が結合した結合部、それらを接続する実線は不飽和結合部以外の高分子鎖を示している。図4(a)に示す高分子鎖の末端に不飽和結合部=を有する樹脂成分は、前述したラジカルによる連鎖反応によって、隣接する不飽和結合部が互いに結合していくことで、図4(b)に示すように力学的に強度をもった網目構造を形成する。しかし、その形成過程において、隣接距離などの制限によって物理的に結合できない不飽和結合部=が残存する。これら残存した不飽和結合部は、硬化樹脂中の未硬化成分として少なくとも10〜20%wtは残存すると考えられる。この残存した不飽和結合部に対して、いかに大量の紫外光を照射したとしても、隣接する不飽和結合が存在しないために、架橋重合は成さない。 FIG. 4 schematically shows a three-dimensional network structure when the components of the ultraviolet curable resin are cured. FIG. 4A shows the ultraviolet curable resin before curing, and FIG. 4B shows the ultraviolet curable resin after curing. In FIG. 4, = indicates an unsaturated bond portion, ● indicates a bond portion where unsaturated bond portions are bonded, and a solid line connecting them indicates a polymer chain other than the unsaturated bond portion. In the resin component having an unsaturated bond = at the end of the polymer chain shown in Fig. 4 (a), adjacent unsaturated bonds are bonded to each other by the chain reaction by the radicals described above. As shown in b), a network structure having mechanical strength is formed. However, in the formation process, there remains an unsaturated bond portion = that cannot be physically bonded due to limitations such as the adjacent distance. It is considered that at least 10 to 20% by weight of these remaining unsaturated bond portions remains as an uncured component in the cured resin. No matter how much ultraviolet light is irradiated to the remaining unsaturated bond portion, there is no adjacent unsaturated bond, so that no cross-linking polymerization is performed.
紫外線硬化性樹脂を用いて複合型光学素子等の光学物品を製造する上で、これら未硬化成分の残存は好ましくない。未硬化成分が残存するほど、複合型光学素子の屈折率の低下や素子形状の変形を引き起こすため、できるだけ硬化させることが望まれる。
紫外線硬化性樹脂中の不飽和結合部をできるだけ架橋重合させるためには、不飽和結合部が互いに結合可能な隣接距離をできるだけ構成しておれば良い。具体的には、紫外線硬化性樹脂を含む高分子は、熱を加えたりすることで、高分子そのものの伸縮振動や回転を誘起してその運動範囲を広くする。紫外線硬化性樹脂中の不飽和結合部において、その運動範囲が広くなればなるほど、不飽和結合部が互いに接近する可能性が高くなるため、その架橋重合がより容易になる。同様の効果で光硬化性樹脂に熱を加えることで硬化が促進されることは一般的に知られているところである。
In producing an optical article such as a composite optical element using an ultraviolet curable resin, the remaining of these uncured components is not preferable. The more uncured components remain, the lower the refractive index of the composite optical element and the deformation of the element shape.
In order to crosslink and polymerize the unsaturated bond portion in the ultraviolet curable resin as much as possible, the adjacent distance that allows the unsaturated bond portion to bond to each other should be configured as much as possible. Specifically, a polymer containing an ultraviolet curable resin widens the range of motion by inducing stretching vibration or rotation of the polymer itself by applying heat or the like. In the unsaturated bond part in the ultraviolet curable resin, the wider the range of motion, the higher the possibility that the unsaturated bond part will be close to each other, so that the cross-linking polymerization becomes easier. It is generally known that curing is accelerated by applying heat to the photocurable resin with the same effect.
しかしながら、前述したように複合型光学素子等の光学物品の製造方法において、紫外線硬化性樹脂に熱を加える手段は、成形型の熱膨張による型補正や熱制御装置を必要とし、さらには光学素子の光学性能を低下させてしまう等の問題を有している。
これに対して、本実施の形態においては、紫外線硬化性樹脂中の不飽和結合部であるアクリル酸エステル部またはメタクリル酸エステル部に対し、波数2813cm-1または1658cm-1または1179cm-1の赤外光だけを照射する手法を採っている。
However, as described above, in the method of manufacturing an optical article such as a composite optical element, the means for applying heat to the ultraviolet curable resin requires mold correction or thermal control device due to thermal expansion of the mold, and further the optical element. There are problems such as degrading the optical performance.
In contrast, in the present embodiment, with respect to acrylic acid ester unit or methacrylate unit is an unsaturated bond portion in the ultraviolet curable resin, red wavenumber 2813cm -1 or 1658 cm -1 or 1179cm -1 A method of irradiating only external light is used.
すなわち、不飽和結合部の波数1658cm-1の赤外吸収は、不飽和結合部における炭素二重結合の伸縮振動を誘起し、波数2813cm-1または1179cm-1の赤外吸収は、同不飽和結合部における炭素−水素間や面内外の伸縮振動を誘起するものである。
これにより、不飽和結合部が活性化されてその運動範囲が広がり、不飽和結合部が互いに接近する可能性が高くなるために、架橋重合が容易になる。さらに、赤外光は一般的に熱線とも呼ばれ被照射物を熱する性質をもつが、本実施の形態においては、紫外線硬化性樹脂に対して特定波長の一部の赤外光だけを照射するため、赤外光の全波長領域に亙って照射する場合とは異なり、樹脂の加熱は大幅に抑えることができる。
また、不飽和結合部の振動を誘起する2813cm-1または1658cm-1または1179cm-1の赤外光の波数は、不飽和結合部を除いた高分子構造の特性や温度圧力雰囲気などによって変動するが、概ね±100cm-1の範囲に含まれる。
That is, the infrared absorption at a wavenumber of 1658 cm -1 of the unsaturated bond portion is to induce stretching vibration of the carbon double bonds in unsaturated bonds unit, the infrared absorption at a wavenumber of 2813cm -1 or 1179cm -1 is the unsaturated It induces stretching vibration between carbon and hydrogen and in and out of the plane at the joint.
As a result, the unsaturated bond portion is activated and its range of motion is expanded, and the possibility that the unsaturated bond portion approaches each other is increased, so that cross-linking polymerization is facilitated. Furthermore, infrared light is generally called a heat ray and has the property of heating an object to be irradiated. However, in this embodiment, only a part of infrared light having a specific wavelength is irradiated to an ultraviolet curable resin. Therefore, unlike the case of irradiation over the entire wavelength region of infrared light, the heating of the resin can be greatly suppressed.
Also, the wave number of infrared light 2813Cm -1 or 1658 cm -1 or 1179cm -1 to induce vibration of the unsaturated bond portion varies depending on the characteristics and the temperature and pressure atmosphere of the polymer structure, excluding the unsaturated bond portion Is generally included in a range of ± 100 cm −1 .
つぎに、本発明の実施例について説明する。
[実施例1]
本発明における実施例1は、上記した本発明の構成及び実施の形態を、複合型光学素子である回折光学素子のレプリカ成形に適用したものである。図5は本実施例におけるカメラレンズに用いられる複合型光学素子のレプリカ成形装置を示す概略構成図である。
図5において、2は成形金型、3は成形金型2に形成された光学機能形状の反転形状、4はレンズブランク保持部材、5はレンズブランクである。6は光学機能形状を形成する紫外線硬化性樹脂、7は紫外線照射ランプ、8は赤外線光源、9はバンドパスフィルターである。
Next, examples of the present invention will be described.
[Example 1]
In Example 1 of the present invention, the configuration and the embodiment of the present invention described above are applied to replica molding of a diffractive optical element which is a composite optical element. FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a composite optical element replica molding apparatus used for the camera lens in this embodiment.
In FIG. 5, 2 is a molding die, 3 is an inverted shape of the optical functional shape formed on the molding die 2, 4 is a lens blank holding member, and 5 is a lens blank. 6 is an ultraviolet curable resin that forms an optical functional shape, 7 is an ultraviolet irradiation lamp, 8 is an infrared light source, and 9 is a band-pass filter.
成形金型2には、所望とする光学機能形状の反転形状3がその成形面に設けられている。成形金型2は固定されており、成形金型2を嵌め込んでいるリング状のレンズブランク保持部材4上にはレンズブランク5が載置され、レンズブランク5の中心軸と成形金型2の成形面の中心との軸合わせは、レンズブランク保持材4上のレンズブランク5を載置する面の内周部の全周に、金型2の成形面の中心と軸を合わせた深さ1mm,幅1mm程度の嵌合部を設け、嵌合部にレンズブランク5を嵌め込むことで実現する。レンズブランク5は、ガラスまたはプラスティックの材質から成り、光学面においては平面または曲面を有する。
レンズブランク保持部材4はリング状に形成されており、上下動自在に保持されている。成形金型2の成形面上には不図示のディスペンサーにより紫外線硬化性樹脂6が適量供給され、レンズブランク5の上方には紫外線照射ランプ7が成形金型2の光学機能面に対して紫外光が垂直に入射するように設置されている。
The molding die 2 is provided with a
The lens
紫外線硬化性樹脂6としては、光開始剤の紫外線波長365nm付近の吸収からラジカルが生成される、アクリレート系またはメタクリレート系の光学用樹脂を使用しており、紫外線照射ランプ7は、高圧水銀ランプまたは超高圧水銀ランプの波長365nm付近に発振のピークを有する光源を使用する。
紫外線照射ランプ7に隣接したハロゲンランプ等の赤外線光源8は、成形金型2の光学機能面に対して赤外光が入射するように設置されており、その間には2813cm-1または1658cm-1または1179cm-1(各±100cm-1以内)の赤外波数帯のみを透過させるバンドパスフィルター9が配置されている。
また、赤外線光源8とバンドパスフィルター9の代替装置としては、当該波数を発振するダイオードレーザー等の赤外レーザーを利用できる。
As the ultraviolet
Infrared
As an alternative device for the infrared
図6は、本実施例における成形金型2の上面図と側面図を示している。光学機能面3を形成する微細形状は、光学有効径φ20mmにおいて、平面上に格子高さ5〜20μm、格子幅0.1〜3mmのブレーズ型回折格子を有し、上面図に示されるように中心への凸形状で同心円状に配置されている。
図7は、本実施例における当該成形金型2により理想的に作製される回折光学素子1を示している。レンズブランク5上に形成された樹脂層の光学機能面3’は、ブレーズ型回折格子の中心への凹形状、即ち当該成形型の反転形状として同心円状に形成される。
FIG. 6 shows a top view and a side view of the molding die 2 in the present embodiment. The fine shape forming the optical
FIG. 7 shows a diffractive
次に、本実施例における回折光学素子の成形プロセスを図5と図8を参照して説明する。まず、成形金型2の成形面上中央付近に不図示のディスペンサーにて紫外線硬化性樹脂6を適量供給し、あらかじめ樹脂との密着力を上げるためのシランカップリング処理を片面に施したレンズブランク5を、カップリング処理面を下にしてリング状のレンズブランク保持部材4上の内周に設けられた嵌合部に嵌め込む。この際に、芯だし用チャックやベルクランプ方式等、さらにレンズブランク5を保持するための機構を備えても良い。
次に、図8に示されるように、リング状のレンズブランク保持部材4を下降させ、成形金型2とレンズブランク5を相対的に接近させ、紫外線硬化性樹脂6を所望の厚み、かつ光学有効径外周まで満たすように押し広げる。この時、紫外線硬化性樹脂6への気泡混入や型の成形形状への樹脂未充填を防止するために、樹脂の粘度や型の成形面の濡れ性を考慮して、接液速度を調整しなければならない。
Next, the molding process of the diffractive optical element in the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, an appropriate amount of UV
Next, as shown in FIG. 8, the ring-shaped lens
次に、充填された紫外線硬化性樹脂6に対して、紫外線照射ランプ7による紫外光を24J(40[mW/cm2]×10分)照射するのと同時に、バンドパスフィルター9を透過した赤外線光源8からの波数2813cm-1または1658cm-1または1179cm-1の赤外光を照射する。この時、当該赤外光の照射強度を一定に保つだけでなく、連続的に変化させても良い。弱い赤外光強度において、樹脂は緩やかな硬化反応を示し、強い赤外光強度において、樹脂は急激な硬化反応を示す。例えば、樹脂への照射強度を弱い赤外光強度から強い赤外光強度へと徐々に変化させることで、照射プロセスの前半においては急激な硬化反応による樹脂のヒケを抑えることができ、且つ照射プロセスの後半においては樹脂を十分に硬化させることができる。
Next, the filled ultraviolet
紫外線硬化性樹脂6の重合硬化が完了した後、リング状のレンズブランク保持部材4を上昇させることで、成形金型2から紫外線硬化性樹脂6とレンズブランク5とから成る回折光学素子1を剥離させる。
このように、本実施例によれば、紫外線硬化性樹脂6や成形型2を加熱することがないので高精度な成形性が得られ、且つ効率良く十分に硬化した耐環境性に優れた回折光学素子を得ることができる。また、このような光学特性の優れた回折光学素子を用いて光学系を構成し、それらを撮影装置あるいは観察装置等に適用することが可能となる。
After the polymerization and curing of the ultraviolet
As described above, according to the present embodiment, since the ultraviolet
[実施例2]
本発明における実施例2は、上記した本発明の構成及び実施の形態を、複合型光学素子である回折光学素子のレプリカ成形に適用したものである。
図9は本実施例の第1硬化装置を示した概略図である。図9に示した装置構成は、実施例1の装置構成に比較して、赤外光源8とバンドパスフィルター9が設置されていない。また図10は本実施例の第2硬化装置を示した概略図である。図10に示した装置構成は、単品または複数個の光学物品に光を照射する紫外線照射ランプ7’と赤外光源8と、該赤外線光源8と光学物品の間に配置されるバンドパスフィルター9から構成され、図9に示した第1硬化装置とは別に設置されている。尚図9、10において図5に示す実施例1と同じ部材には同じ符号を付し、その説明は省略する。
まず、第1硬化装置を構成する成形金型2の成形面上の中央付近に、不図示のディスペンサーにて紫外線硬化性樹脂6を適量供給し、あらかじめ樹脂との密着力を上げるためのシランカップリング処理を片面に施したレンズブランク5を、カップリング処理面を下にしてリング状のレンズブランク保持部材4上の内周に設けられた嵌合部に嵌め込む。この際に、芯だし用チャックやベルクランプ方式等、さらにレンズブランク5を保持するための機構を備えても良い。
[Example 2]
In Example 2 of the present invention, the above-described configuration and embodiment of the present invention are applied to replica molding of a diffractive optical element that is a composite optical element.
FIG. 9 is a schematic view showing the first curing device of the present embodiment. The apparatus configuration shown in FIG. 9 is not provided with the infrared
First, an appropriate amount of UV
つぎに、図9に示されるように、リング状のレンズブランク保持部材4を下降させ、成形金型2とレンズブランク5を相対的に接近させ、紫外線硬化性樹脂6を所望の厚み、かつ光学有効径外周まで満たすように押し広げる。この時、紫外線硬化性樹脂6への気泡混入や型の成形形状への樹脂未充填を防止するために、樹脂の粘度や型の成形面の濡れ性を考慮して、接液速度を調整しなければならない。充填された紫外線硬化性樹脂6に対して、紫外線照射ランプ7による紫外光を0.6J(10[mW/cm2]×1分)照射した後、リング状のレンズブランク保持部材4を上昇させることで、成形金型2から紫外線硬化性樹脂6とレンズブランク5とから成る回折光学素子1を剥離させる。
この時の紫外線硬化性樹脂6は、離型に耐えうる程度の樹脂強度と粘弾性を有するが、その樹脂の硬化度は低く不十分である。
Next, as shown in FIG. 9, the ring-shaped lens
The ultraviolet
そこで、図10に示されるように、当該樹脂の硬化不足を補うため、成形装置に対して独立に設置された第2硬化装置を用いる。
ここで、第2硬化装置における紫外線照射ランプ7’による紫外光を24J(40[mW/cm2]×10分)照射するのと同時に、バンドパスフィルター9を透過した赤外線光源8からの波数2813cm-1または1658cm-1または1179cm-1の赤外光を照射する。これにより、回折光学素子1を成す紫外線硬化性樹脂6を十分に硬化させる。さらに、用いる紫外線硬化性樹脂によっては、紫外光照射によって生成されたラジカルが当該紫外線硬化性樹脂中に数時間以上も残留することがあるため、とりわけ紫外光の照射が無い赤外光のみの照射であっても樹脂の十分な硬化は可能である。
Therefore, as shown in FIG. 10, in order to compensate for insufficient curing of the resin, a second curing device installed independently of the molding device is used.
Here, the wave number 2813 cm from the infrared
また、ここに示した硬化プロセスにおいては、1個の回折光学素子を後硬化装置中に投入しているが、生産性を考慮する上では大量の回折光学素子を同時に投入しても良く、成形型上での紫外線照射ランプ7による光照射も1分であることから大幅な成形タクト短縮も見込め、その生産コストの削減も期待できる。
このように、本実施例によれば、紫外線硬化性樹脂6や成形金型2を加熱することがないので高精度な成形性が得られ、且つ効率良く十分に硬化した耐環境性に優れた回折光学素子を、低コストで得ることができる。また、このような光学特性の優れた回折光学素子を用いて光学系を構成し、それらを撮影装置あるいは観察装置等に適用することが可能となる。
In the curing process shown here, one diffractive optical element is put into the post-curing apparatus. However, in consideration of productivity, a large amount of diffractive optical elements may be put at the same time. Since the light irradiation by the
As described above, according to this example, since the ultraviolet
なお、本発明は、上記各実施例のような回折光学素子のレプリカ成形に限らず、非球面レンズなどの他の複合型光学素子等のレプリカ成形に適用可能であることは、言うまでもないことである。 Needless to say, the present invention is not limited to replica molding of diffractive optical elements as in the above embodiments, but can also be applied to replica molding of other composite optical elements such as aspherical lenses. is there.
1:回折光学素子
2:成形金型
3:光学機能面
3’:光学機能面
4:レンズブランク保持部材
5:レンズブランク
6:紫外線硬化性樹脂
7:紫外線照射ランプ
7’:紫外線照射ランプ
8:赤外線光源
9:バンドパスフィルター
1: diffractive optical element 2: molding die 3: optical
Claims (8)
前記紫外線硬化性樹脂を構成する分子中の不飽和結合部に、該不飽和結合部のみを振動させる赤外光を照射する工程を有することを特徴とする光学物品の製造方法。 Manufacture of an optical article in which an ultraviolet curable resin is dropped onto a mold surface having a desired optical shape, the ultraviolet curable resin is pressed and filled with a flat or curved glass substrate, and irradiated with light to produce an optical article. In the method
A method for producing an optical article, comprising the step of irradiating an unsaturated bond portion in a molecule constituting the ultraviolet curable resin with infrared light that vibrates only the unsaturated bond portion.
前記成形型に充填された紫外線硬化性樹脂を照射するための紫外線照射手段と、
前記紫外線照射手段の光照射と同時に、紫外線硬化性樹脂を構成する分子中の不飽和結合部に対して、該不飽和結合部のみを振動させる赤外光を照射する手段と、
を有することを特徴とする光学物品の製造装置。 Production of an optical article comprising a mold having a desired optical shape and a flat or curved glass substrate for press-filling an ultraviolet curable resin dripped onto the mold surface, and replicating the optical article by light irradiation In the device
UV irradiation means for irradiating the ultraviolet curable resin filled in the mold,
Simultaneously with the light irradiation of the ultraviolet irradiation means, means for irradiating the unsaturated bond part in the molecule constituting the ultraviolet curable resin with infrared light that vibrates only the unsaturated bond part,
An apparatus for manufacturing an optical article, comprising:
前記成形型に充填された紫外線硬化性樹脂を照射するための紫外線照射手段を有する第1の硬化装置と、
前記第1の硬化装置による樹脂の硬化不足を補うための紫外線照射手段と、該硬化不足を補うための紫外線照射手段の紫外線照射と同時に、紫外線硬化性樹脂を構成する分子中の不飽和結合部に対して、該不飽和結合部のみを振動させる赤外光を照射する手段と、を備えた第2の硬化装置と、
を有することを特徴とする光学物品の製造装置。 Production of an optical article comprising a mold having a desired optical shape and a flat or curved glass substrate for press-filling an ultraviolet curable resin dripped onto the mold surface, and replicating the optical article by light irradiation In the device
A first curing device having ultraviolet irradiation means for irradiating the ultraviolet curable resin filled in the mold;
An ultraviolet irradiation means for making up for insufficient curing of the resin by the first curing device, and an unsaturated bond part in the molecule constituting the ultraviolet curable resin simultaneously with the ultraviolet irradiation of the ultraviolet irradiation means for making up for the insufficient curing A second curing device comprising: means for irradiating infrared light that vibrates only the unsaturated bond portion;
An apparatus for manufacturing an optical article, comprising:
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