JP2006224342A - ハイブリッドレンズの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 金型ベースレンズ押さえ治具でベースレンズの周辺のR面を押さえるので、ベースレンズの曲率の違いやレンズ面の粗さによってベースレンズのセンター出しにばらつきが生じ、芯振れ精度の確保が難しい問題点があった。
【解決手段】 本発明では、ベースレンズ7は各工程でコレットチャック1でその周端が固定されている状態で加工されているので、ベースレンズ7の芯振れは発生しない。そのためにコレットチャック1と同芯に形成された金型コア2により非球面形状樹脂層8を成形するので、芯振れ精度が格段に向上する。
【選択図】 図3

Description

本発明は、カメラ、複写機、レーザープリンタ等に用いられる非球面形状を有するハイブリッドレンズの製造方法に関する。
従来から各種光学機器に用いられるレンズに非球面レンズが利用され、小型化、軽量化および低コスト化が図られてきた。このような非球面レンズを低コストで製造する方法として、球面ガラスレンズの表面に光硬化性樹脂による非球面樹脂層を接合した樹脂接合型非球面レンズ(以下ハイブリッドレンズと呼ぶ)がある。
このハイブリッドレンズは図10から図18に示すように製造されている。
まず、図10に示すようにベースレンズ受け治具20を準備する。この治具20は基台21の中央部の貫通孔22にUV照射機23を埋め込み、貫通孔22の上部にベースレンズを装着する受け部24から構成されている。
図11に示すように、治具の受け部24に球面のガラス製のベースレンズ25を装着する。ベースレンズ25は治具の貫通孔22から真空に引くことで治具20に固定をされる。かかる治具20は多数個用意され、各治具20に1つのベースレンズ25を装着してハイブリッドレンズが製造される。
図12に示すように、治具20をディスペンサー26の下まで横方向に移動させ、ディスペンサー26を下降させる。
図13に示すように、ディスペンサー26から適量の光硬化性樹脂27をベースレンズ25上に塗布し、ディスペンサー26を上昇させる。この治具20も次の成形位置に横方向に移動させる。
図14に示すように、金型ベースレンズ押さえ治具28及び反転した非球面の金型コア29を下降させる。金型ベースレンズ押さえ治具28はベースレンズ25の周端部分の何点かを押さえてベースレンズ25のセンター出しを行う。
図15では、金型コア29が下がり、ベースレンズ25上に塗布した光硬化性樹脂27の成形を行う。
図16では、UV照射機23から紫外線を照射してこの光硬化性樹脂27の硬化を行い、非球面樹脂層30を有するハイブリッドレンズを完成させる。
その後、図17では金型コア29を上昇させて非球面樹脂層30から金型コア29を離形させる。このときにはベースレンズ25は真空で固定されているので、金型コア29の離形ができる。
図18では、金型ベースレンズ押さえ治具28及び金型コア29を上昇させ、真空引きを止めてハイブリッドレンズ31をベースレンズ受け治具24から取り出す。
特開平9−71439号公報
しかしながら、上述したハイブリッドレンズの製造方法では、金型ベースレンズ押さえ治具28でベースレンズ25の周辺のR面を押さえるので、ベースレンズ25の曲率の違いやレンズ面の粗さによってベースレンズ25のセンター出しにばらつきが生じ、芯振れ精度の確保が難しい問題点があった。
また、ベースレンズ受け治具24がディスペンサー26による光硬化性樹脂27の塗布位置と金型ベースレンズ押さえ治具28及び反転した非球面の金型コア29による非球面樹脂層30の成形位置とを横方向にスライドする動きをするので、ベースレンズ25のセンター位置決めにもばらつきが生じて芯振れ精度に影響がある問題点もある。
更に、ベースレンズ25は真空によりベースレンズ受け治具24に固定されているため、真空チャック力が弱いので、離形時にハイブリッドレンズ31が金型コア29に付着して上昇し、金型コア29の破損やハイブリッドレンズ31の不良の原因となっている問題点もある。
更に、ハイブリッドレンズ31の芯厚もベースレンズ25の芯厚のばらつきによりばらつき、ベースレンズ25の芯厚をばらつき別に層別して使用しなくてはいけない問題点もある。
更に、紫外線による硬化の際に紫外線はベースレンズ受け治具20の貫通孔22から照射されるので、受け部24が邪魔になり照射範囲が縮小して樹脂硬度がばらついてしまう問題点もある。
本発明ではかかる問題点に鑑みてなされ、コレットチャックとその下側に上下する先端に非球面と反転した形状を有する金型コアを準備する工程と、ディスペンサーを移動させて前記金型コアに光硬化樹脂を滴下する工程と、前記コレットチャックにベースレンズを入れて固定する工程と、前記金型コアを上昇させて前記ベースレンズに非球面形状樹脂層を成形する工程と、光照射機を移動させて、前記ベースレンズを通して光照射を行い前記非球面形状樹脂層を硬化させてハイブリットレンズを形成する工程と、前記金型コアを下降させて、前記金型コアを前記非球面形状樹脂層から離形させる工程と、前記ベースレンズを前記コレットチャックから取り出す工程とを具備することを特徴とする。
また、本発明では、前記ベースレンズは各工程中にずっと同一位置にあり、コレットチャックで固定されていることを特徴とする。
更に、本発明では、前記コレットチャックは前記ベースレンズを装着後は各工程中で前記ベースレンズの周囲から機械的に固定し続けることを特徴とする。
更にまた、前記光照射機は円状に回転するように形成され、前記非球面形状樹脂層を前記ベースレンズ側から光照射を行うことを特徴とする。
更にまた、本発明では、前記金型コアをモーター駆動することにより上下させることによりハイブリッドレンズの芯厚を微調させることを特徴とする。
更にまた、前記コレットチャックおよび金型コアを前記光照射機の円状の移動ライン上に複数個配置することを特徴とする。
ハイブリッドレンズでは形状精度、芯振れ精度、芯厚精度および面精度が重要である。
形状精度とは、ハイブリッドレンズの非球面形状樹脂層の形状が規格通りにできているかどうかの精度である。
芯振れ精度とは、ハイブリッドレンズのベースレンズと非球面形状樹脂層の芯が一致しているかどうかの精度である。
芯厚精度とは、ハイブリッドレンズの芯の厚み精度であり、ベースレンズの芯厚のばらつきを非球面形状樹脂層で補償した両者の芯厚の精度である。
面精度とは非球面形状樹脂層のはがれ、傷、泡、硬度、くもりなどがない精度である。
本発明によれば、ベースレンズは各工程でコレットチャックでその周端が固定されている状態のままで各工程を加工されているので、ベースレンズの芯振れは発生しない。そのためにコレットチャックと同芯に形成された金型コアにより非球面形状樹脂層を成形するので、芯振れ精度が格段に向上する。
また、本発明によれば、ベースレンズは各工程中にずっと同一位置にあり、移動はしないので、製造工程中の移動による芯振れも発生しない利点がある。
更に、本発明によれば、光照射機は円状に回転するように形成し、非球面形状樹脂層をベースレンズ側から光照射を行うようにしたので、照度、照度角度、距離を微調整することができ、また非球面形状樹脂層全体を照射できるようになった。このために非球面形状樹脂層全面が均一な硬度を確保でき、非球面形状樹脂層を金型コアから離形しやすくできるので、ハイブリッドレンズの形状精度および面精度を大幅に向上できる利点がある。
更に、本発明によれば、コレットチャックでベースレンズを強く固定できるので、非球面形状樹脂層を金型コアから離形が容易となり、形状精度を更に向上できる。
更に、本発明によれば、金型コアをモーター駆動することにより上下スライドが微調整できるので、ハイブリッドレンズの芯厚精度を向上できる。
更に、本発明によれば、コレットチャックおよび金型コアを光照射機の円状の移動ライン上に複数個配置することにより、ハイブリッドレンズの成形数を複数に増やせ量産化が図れる。また、同一機種あるいは異機種の同時生産を実現できる。
図1から図7を参照して本発明のハイブリッドレンズの製造方法の最良の形態を説明する。
本発明は、コレットチャックとその下側に上下する先端に所定の非球面と反転した形状を有する金型コアを準備する工程と、ディスペンサーを移動させて前記金型コアに光硬化樹脂を塗布する工程と、前記コレットチャックにベースレンズを入れて固定する工程と、前記金型コアを上昇させて前記ベースレンズに非球面形状樹脂層を成形する工程と、光照射機を移動させて、前記ベースレンズを通して光照射を行い前記非球面形状樹脂層を硬化させてハイブリットレンズを形成する工程と、前記金型コアを下降させて、前記金型コアを前記非球面形状樹脂層から離形させる工程と、前記ベースレンズを前記コレットチャックから取り出す工程とから構成されている。
まず、本発明の最初の工程は図1に示すように、コレットチャック1とその下側に上下スライドする先端に所定の非球面と反転した形状を有する金型コア2を準備することにある。
コレットチャック1は先端にベースレンズ7を入れる受け部3を有し、先端には6箇所にスリットを形成してモータでコレットチャック1を下方に引っ張ることでベースレンズ7を固定する構造になっている。コレットチャック1と同一の芯で金型コア2が上下スライドするようにコレットチャック1内にガイド孔4が設けられ、金型コア2がステップモーターでその位置を調整されながら上下スライドされる。金型コア2の先端はベースレンズ7に接合する非球面形状樹脂層の非球面形状を反転させた形状に形成されている。
コレットチャック1は取り扱うベースレンズ7の径の大きさにより複数種類作られており、ベースレンズ7の大きさにより取り替えられて使用される。
次の工程は図2に示すごとく、ディスペンサー5を移動させて金型コア2に光硬化樹脂6を滴下することにある。
ディスペンサー5には脱泡処理した液状のUV紫外線硬化樹脂6を貯蔵し、ディスペンサー5をコレットチャック1まで斜め移動して金型コア2の上に適量のUV紫外線硬化樹脂6を滴下する。本工程ではディスペンサー5の下降、上昇は行わず、直接ディスペンサー5をコレットチャック1まで斜め移動するだけで処理時間を短縮できる。
更に次の工程は図3に示すごとく、コレットチャック1にベースレンズ7を入れて固定することにある。
ベースレンズ7は球面を有するガラス製のレンズであり、たとえば、直径9.3mm、r1面有効径7.6mm、r2面有効径7.5mm、芯厚2.256mmとする。
ベースレンズ7はコレットチャック1の受け部3に入れられ、コレットチャック1を下方に引っ張ってベースレンズ7の周端が固定される。これによりベースレンズ7の芯と金型コア2の芯とが一致して固定されるので、以後の工程での芯振れは起きなくなる。また、コレットチャック1での固定は従来の真空チャックに比べてはるかに強く、ベースレンズ7の周端の固定なのでベースレンズ7に傷などが発生する恐れはない。
更に次の工程は図4に示すごとく、金型コア2を上昇させてベースレンズ7に非球面形状樹脂層8を成形することにある。
本工程では、金型コア2をステップモーター(図示せず)で駆動して上昇させて、ベースレンズ7の下側に金型コア2上に滴下したUV紫外線硬化樹脂6を非球面形状樹脂層8に成形する。非球面形状樹脂層8の芯厚分を残して金型コア2はステップモーターで上昇される。これによりステップモーターの制御でベースレンズ7の芯厚のばらつきも補償する形で非球面形状樹脂層8の芯厚を制御できることに特徴がある。
更に次の工程は図5に示すごとく、光照射機9を移動させて、ベースレンズ7を通して光照射を行い非球面形状樹脂層8を硬化させてハイブリットレンズを形成することにある。
本工程では光照射機9が円状に移動自在に取り付けられ、コレットチャック1の上まで光照射機9を移動させてベースレンズ7の上から非球面形状樹脂層8の硬化を行う。光照射機9としてはUVスポットキュア照射機を用い、照射距離80mmで、紫外線強度が4000mW/cm2で約20〜30秒間行う。ベースレンズ7の上から非球面形状樹脂層8を紫外線で照射する場合はベースレンズ7全体に照射が可能であり、照度、照度角度、距離を微調整することで非球面形状樹脂層8全体を均一に照射できるようになる。このために非球面形状樹脂層8全面が均一な硬度を確保でき、非球面形状樹脂層8を金型コア2から離形しやすくできる。
更に次の工程は図6に示すように、金型コア2を下降させて、金型コア2を非球面形状樹脂層8から離形させることにある。
本工程では、ベースレンズ7がコレットチャック1で固定されていると同時に受け部3
の段差で下側には行くことができないので、金型コア2と非球面形状樹脂層8との離形は従来よりは確実に行える特徴がある。離形をきれいにするために最初に超音波振動を与えるか衝撃を加えることで離形性を向上させると更に非球面形状樹脂層8の面精度を向上できる。従来のように金型コアにハイブリッドレンズが付着して持ち上げられ、高価な金型コアが破損する恐れはなくなる。
最後に、図7に示すように、ハイブリッドレンズ9をコレットチャック1から取り出すことにある。
本工程では、コレットチャック1を上方に押して緩めてから金型コア2で完成したハイブリッドレンズ9を押し上げるとコレットチャック1からハイブリッドレンズ9が浮き上がり取り出せる。
次に、図8を参照して本発明の製造方法で製作したハイブリッドレンズについて説明する。
まず、コレットチャック1の採用によりベースレンズ7が径が5.0mmから30mmまで製造可能になる。従来は真空チャックのために離形時の固定力が小さく径が20mmが上限とされていたので、より口径の大きいハイブリッドレンズが製造できる。
次に、ハイブリッドレンズの芯厚精度が金型コア2のステップモーターでの制御により0.01〜0.02mmまで向上できる。従来の製造方法では0.03〜0.04mmが限界であり、本発明の製造方法はきわめて優れていることが分かる。従って、ベースレンズ7の芯厚のばらつきも十分に補償できる。
更に、ハイブリッドレンズの透過編芯精度については、外形からのセンターとレンズとしてのセンターの透過編芯精度が従来の140秒から本発明では120秒以下に抑えられる。これはコレットチャック1と金型コア2のセンターの狂いが少ないためである。
更に図9を参照して本発明の製造方法を具体化した製造装置の概略図を説明する。
コレットチャック1は1つでも複数でも配置でき、いずれも光照射機9の動く円状に配置される。デイスペンサー5はそれぞれのコレットチャック1の近傍に配置され、スライド上に駆動する駆動部分10にディスペンサー5が固定され、点線の上をスライドしてコレットチャック1の下側に設けた金型コア2に光硬化性樹脂6の滴下を行う。また、光照射機9は円状に動き、各コレットチャック1の上でUV照射をして非球面形状樹脂層8の硬化を行う。
この製造装置ではコレットチャック1は固定式であり、すべての製造工程で動かないので移動による芯ぶれは一切発生しない特徴がある。
本発明のハイブリッドレンズの製造方法を説明する断面図である。 本発明のハイブリッドレンズの製造方法を説明する断面図である。 本発明のハイブリッドレンズの製造方法を説明する断面図である。 本発明のハイブリッドレンズの製造方法を説明する断面図である。 本発明のハイブリッドレンズの製造方法を説明する断面図である。 本発明のハイブリッドレンズの製造方法を説明する断面図である。 本発明のハイブリッドレンズの製造方法を説明する断面図である。 本発明の製造方法で作成されたハイブリッドレンズを説明する断面図である。 本発明のハイブリッドレンズの製造方法を具体化した製造装置の概略図である。 従来のハイブリッドレンズの製造方法を説明する断面図である。 従来のハイブリッドレンズの製造方法を説明する断面図である。 従来のハイブリッドレンズの製造方法を説明する断面図である。 従来のハイブリッドレンズの製造方法を説明する断面図である。 従来のハイブリッドレンズの製造方法を説明する断面図である。 従来のハイブリッドレンズの製造方法を説明する断面図である。 従来のハイブリッドレンズの製造方法を説明する断面図である。 従来のハイブリッドレンズの製造方法を説明する断面図である。 従来のハイブリッドレンズの製造方法を説明する断面図である。
符号の説明
1 コレットチャック
2 金型コア
3 受け部
4 ガイド孔
5 ディスペンサー
6 光硬化性樹脂
7 ベースレンズ
8 非球面形状樹脂層
9 ハイブリッドレンズ
10 駆動部分


Claims (6)

  1. コレットチャックとその下側に上下する先端に所定の非球面と反転した形状を有する金型コアを準備する工程と、
    ディスペンサーを移動させて前記金型コアに光硬化樹脂を滴下する工程と、
    前記コレットチャックにベースレンズを入れて固定する工程と、
    前記金型コアを上昇させて前記ベースレンズに非球面形状樹脂層を成形する工程と、
    光照射機を移動させて、前記ベースレンズを通して光照射を行い前記非球面形状樹脂層を硬化させてハイブリットレンズを形成する工程と、
    前記金型コアを下降させて、前記金型コアを前記非球面形状樹脂層から離形させる工程と、
    前記ベースレンズを前記コレットチャックから取り出す工程とを具備することを特徴とするハイブリッドレンズの製造方法。
  2. 前記ベースレンズは各工程中にずっと同一位置にあり、コレットチャックで固定されていることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッドレンズの製造方法。
  3. 前記コレットチャックは前記ベースレンズを装着後は各工程中で前記ベースレンズの周囲から機械的に固定し続けることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッドレンズの製造方法。
  4. 前記光照射機は円状に回転するように形成され、前記非球面形状樹脂層を前記ベースレンズ側から光照射を行うことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッドレンズの製造方法。
  5. 前記金型コアをモーター駆動することにより上下させることによりハイブリッドレンズの芯厚を微調させることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッドレンズの製造方法。
  6. 前記コレットチャックおよび金型コアを前記光照射機の円状の移動ライン上に複数個配置することを特徴とする請求項4に記載のハイブリッドレンズの製造方法。
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