JP2008296450A - Molding method for composite optical element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基材側の光学素子に別の成形素材を一体的に接合する複合光学素子の成形方法に関する。 The present invention relates to a method for molding a composite optical element in which another molding material is integrally joined to an optical element on a base material side.
複合光学レンズ等の複合光学素子は、ベースとなる光学レンズの光学面に非球面等の樹脂レンズ層を積層して形成し、全体として収差補正の性能を向上させたものである。この複合光学素子は、単一の光学レンズでは得られない優れた光学性能を有する。このため、例えば撮影光学系を有するカメラや、顕微鏡、内視鏡等の医療機器の分野において重用されている。 A compound optical element such as a compound optical lens is formed by laminating a resin lens layer such as an aspherical surface on the optical surface of an optical lens serving as a base to improve the performance of aberration correction as a whole. This composite optical element has excellent optical performance that cannot be obtained with a single optical lens. For this reason, it is heavily used in the field of medical equipment such as a camera having a photographing optical system, a microscope, and an endoscope.
従来、この種の複合光学素子として、例えば特許文献１に記載された技術が知られている。この特許文献１には、基材となる光学レンズの光学面に紫外線硬化型樹脂を吐出し、これらを一体的に接合して複合光学素子を成形する点が開示されている。 Conventionally, for example, a technique described in Patent Document 1 is known as this type of composite optical element. This Patent Document 1 discloses that a composite optical element is formed by discharging an ultraviolet curable resin onto the optical surface of an optical lens serving as a base material and integrally bonding them.
そして、基材となる光学レンズ及び金型の温度を一定に制御しながら成形することにより、例えば樹脂の硬化時に発生する熱によって光学レンズ及び金型が膨張変形することを防止している。
しかしながら、特許文献１では、紫外線硬化型樹脂の収縮に伴う基材側の光学レンズの変形については、何ら考慮されていない。ここで、例えば図４Ａに示すように、熱可塑性樹脂の基材レンズ１１６を用い、この基材レンズ１１６の光学面に紫外線硬化型樹脂１１５を積層して接合する場合を考えてみる。 However, in Patent Document 1, no consideration is given to the deformation of the optical lens on the substrate side accompanying the shrinkage of the ultraviolet curable resin. Here, for example, as shown in FIG. 4A, a case where a thermoplastic resin base lens 116 is used and an ultraviolet curable resin 115 is laminated and bonded to the optical surface of the base lens 116 will be considered.
すると、紫外線硬化型樹脂１１５は、一方の光学面（予定面）を基材レンズ１１６に当接され、他方の光学面（予定面）を金型１１２の成形面に拘束された状態で成形される。このため、紫外線硬化型樹脂１１５の硬化による収縮に伴い、基材レンズ１１６には矢印Ａ方向の応力が発生する。 Then, the ultraviolet curable resin 115 is molded in a state where one optical surface (scheduled surface) is brought into contact with the base lens 116 and the other optical surface (scheduled surface) is constrained by the molding surface of the mold 112. The For this reason, stress in the direction of arrow A is generated in the base lens 116 as the ultraviolet curable resin 115 contracts due to curing.
そして、図４Ｂに示すように、紫外線硬化型樹脂１１５が硬化した後に離型され拘束が解かれると、基材レンズ１１６の弾性回復により紫外線硬化型樹脂１１５（及び基材レンズ１１６）が矢印Ｂ方向に変形してしまう。これでは、所望の複合光学素子を得ることはできない。 Then, as shown in FIG. 4B, when the ultraviolet curable resin 115 is released after being cured and the restraint is released, the ultraviolet curable resin 115 (and the base lens 116) is restored to the arrow B by the elastic recovery of the base lens 116. It will be deformed in the direction. Thus, a desired composite optical element cannot be obtained.
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、第１の樹脂と第２の樹脂とを積層して一体化する場合に、第１の樹脂の硬化収縮による第２の樹脂の変形を防止し得る複合光学素子の成形方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and when the first resin and the second resin are laminated and integrated, the deformation of the second resin due to the curing shrinkage of the first resin. It is an object of the present invention to provide a method for molding a composite optical element that can prevent the above.
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
第１の樹脂を供給する工程と、
前記第１の樹脂を硬化させる工程と、
前記第１の樹脂の光学面に第２の樹脂を供給する工程と、
前記第２の樹脂を硬化させる工程と、を有し、
前記第１の樹脂の収縮率が、前記第２の樹脂の収縮率よりも大きいことを特徴とする。
In order to achieve the object, the invention according to claim 1
Supplying a first resin;
Curing the first resin;
Supplying a second resin to the optical surface of the first resin;
Curing the second resin,
The shrinkage rate of the first resin is larger than the shrinkage rate of the second resin.
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の複合光学素子の成形方法において、
前記第１の樹脂を硬化させる工程では、前記第１の樹脂にエネルギーを与えることで樹脂の硬化が行なわれ、
前記第２の樹脂を硬化させる工程では、前記第２の樹脂の温度を下げることで樹脂の硬化が行われることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the molding method of the composite optical element according to claim 1,
In the step of curing the first resin, the resin is cured by applying energy to the first resin,
In the step of curing the second resin, the resin is cured by lowering the temperature of the second resin.
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の複合光学素子の成形方法において、
前記第１の樹脂がエネルギー硬化型樹脂であり、
前記第２の樹脂が熱可塑性樹脂であることを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the molding method of the composite optical element according to claim 1 or 2,
The first resin is an energy curable resin;
The second resin is a thermoplastic resin.
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の複合光学素子の成形方法において、
前記第１の樹脂のガラス転移点が、前記第２の樹脂のガラス転移点よりも高いことを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the method for molding a composite optical element according to any one of claims 1 to 3,
The glass transition point of the first resin is higher than the glass transition point of the second resin.
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の複合光学素子の成形方法において、
前記第１の樹脂と前記第２の樹脂が熱可塑性樹脂であることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the method for molding a composite optical element according to claim 4,
The first resin and the second resin are thermoplastic resins.
本発明によれば、第１の樹脂と第２の樹脂とを積層して一体化する場合に、第１の樹脂の硬化収縮による第２の樹脂の変形を防止することができる。 According to the present invention, when the first resin and the second resin are laminated and integrated, deformation of the second resin due to curing shrinkage of the first resin can be prevented.
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
本実施形態では、光学レンズの色収差を効果的に補正するために、紫外線硬化型樹脂（エネルギー硬化型樹脂）と熱可塑性樹脂とを接合した複合光学素子を検討する。なお、熱可塑性樹脂の代わりにガラスを用いることも可能である。但し、製造コストの低減を図るためには、熱可塑性樹脂を用いるのが好ましい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
In this embodiment, in order to effectively correct the chromatic aberration of the optical lens, a composite optical element in which an ultraviolet curable resin (energy curable resin) and a thermoplastic resin are bonded is considered. It is also possible to use glass in place of the thermoplastic resin. However, in order to reduce the manufacturing cost, it is preferable to use a thermoplastic resin.
例えば、熱可塑性樹脂を基材とし、この熱可塑性樹脂の層に紫外線硬化型樹脂を滴下して固化させる場合を考える。ここで、紫外線硬化型樹脂と熱可塑性樹脂とでは、収縮率が大きく異なる。例えば、紫外線硬化型樹脂の収縮率は８％程度であるのに対し、熱可塑性樹脂の収縮率は０．６〜０．７％程度である。このため、紫外線硬化型樹脂の収縮に伴い、熱可塑性樹脂が変形してしまう。なお、仮に熱可塑性樹脂（基材）の剛性が高い場合は、基材はほとんど変形しない。しかし、界面（接合面）には時間経過の中で変形や剥離につながる大きな応力が発生する。 For example, let us consider a case in which a thermoplastic resin is used as a base material and an ultraviolet curable resin is dropped and solidified on the thermoplastic resin layer. Here, the shrinkage rate is greatly different between the ultraviolet curable resin and the thermoplastic resin. For example, the shrinkage rate of the ultraviolet curable resin is about 8%, while the shrinkage rate of the thermoplastic resin is about 0.6 to 0.7%. For this reason, the thermoplastic resin is deformed as the ultraviolet curable resin contracts. In addition, if the rigidity of the thermoplastic resin (base material) is high, the base material hardly deforms. However, a large stress is generated at the interface (bonding surface) that leads to deformation and peeling over time.
一方、熱可塑性樹脂の収縮率は、前述したように０．６〜０．７％程度である。すなわち、紫外線硬化型樹脂と比較して収縮率が非常に小さい。そこで、本実施形態では、紫外線硬化型樹脂を基材とし、この紫外線硬化型樹脂の層に熱可塑性樹脂を積層することを考える。すると、熱可塑性樹脂によって硬化収縮が生じても、この硬化収縮による紫外線硬化型樹脂（基板）を変形させる力は弱くなる。また、この場合、界面に発生する応力も弱いので経時変化も低減される。本実施形態では、この点に着目して複合光学素子の成形を行う。 On the other hand, the shrinkage rate of the thermoplastic resin is about 0.6 to 0.7% as described above. That is, the shrinkage rate is very small as compared with the ultraviolet curable resin. Therefore, in the present embodiment, it is considered that an ultraviolet curable resin is used as a base material, and a thermoplastic resin is laminated on the ultraviolet curable resin layer. Then, even if curing shrinkage occurs due to the thermoplastic resin, the force for deforming the ultraviolet curable resin (substrate) due to the curing shrinkage becomes weak. In this case, since the stress generated at the interface is also weak, the change with time is also reduced. In the present embodiment, the composite optical element is molded by paying attention to this point.
図１Ａ〜図１Ｇは、成形装置１０により複合光学素子を成形する工程を示す図である。
成形装置１０は、型部材１１、第１の上型１２（図１Ｂ参照）、第２の上型１２’（図１Ｅ参照）、下型１３、及び紫外線照射装置１４（図１Ｃ参照）を有している。型部材１１には、円形の型収容孔１１ａが形成されている。この型収容孔１１ａに、第１の上型１２（又は第２の上型１２’）、及び下型１３が嵌挿される。なお、第１の上型１２と第２の上型１２’は、選択的に型収容孔１１ａに嵌挿されるようになっている。
1A to 1G are views showing a process of molding a composite optical element by the molding apparatus 10.
The molding apparatus 10 includes a mold member 11, a first upper mold 12 (see FIG. 1B), a second upper mold 12 ′ (see FIG. 1E), a lower mold 13, and an ultraviolet irradiation device 14 (see FIG. 1C). is doing. The mold member 11 is formed with a circular mold accommodation hole 11a. The first upper mold 12 (or the second upper mold 12 ′) and the lower mold 13 are inserted into the mold accommodation hole 11a. The first upper mold 12 and the second upper mold 12 ′ are selectively inserted into the mold accommodating holes 11a.
第１の上型１２（又は第２の上型１２’）と下型１３は、型収容孔１１ａ内で、それぞれの成形面１２ａ（又は成形面１２’ａ）と成形面１３ａが対向するように嵌挿される。成形面１２ａは、凹球面状をなし、また、成形面１２’ａと成形面１３ａは凸球面状をなしている。これらの成形面１２ａ，１２’ａ、成形面１３ａは、いずれも鏡面に仕上げられている。 The first upper mold 12 (or the second upper mold 12 ′) and the lower mold 13 are arranged such that the molding surface 12a (or molding surface 12′a) and the molding surface 13a face each other in the mold receiving hole 11a. Inserted. The molding surface 12a has a concave spherical shape, and the molding surface 12'a and the molding surface 13a have a convex spherical shape. These molding surfaces 12a, 12'a and molding surface 13a are all finished to be mirror surfaces.
第１の上型１２と第２の上型１２’は、型収容孔１１ａの軸方向に摺動可能となっている。成形にあたって、まず最初に収縮率の大きい第１の樹脂、すなわち紫外線硬化型樹脂１５を成形する。次いで、成形後の紫外線硬化型樹脂１５の層の一方の光学面に、収縮率の小さい第２の樹脂、すなわち熱可塑性樹脂１６を接合成形する。以下、その成形工程を具体的に説明する。 The first upper mold 12 and the second upper mold 12 'are slidable in the axial direction of the mold receiving hole 11a. In molding, first, a first resin having a large shrinkage rate, that is, an ultraviolet curable resin 15 is molded. Next, a second resin having a small shrinkage rate, that is, a thermoplastic resin 16 is bonded and molded to one optical surface of the layer of the ultraviolet curable resin 15 after molding. Hereinafter, the molding process will be specifically described.
図１Ａにおいて、下型１３の成形面１３ａ上に、液状の紫外線硬化型樹脂１５１を所定量吐出する。この紫外線硬化型樹脂１５１は常温では液状（又は半流動体状）であり、紫外線のエネルギーを照射することによって固化する。この吐出工程は、不図示の吐出装置によって行われる。 In Figure 1A, on the forming surface 13a of the lower die 13, a predetermined amount ejecting ultraviolet curable resin 15 1 of liquid. The ultraviolet curable resin 15 1 is in the normal temperature is liquid (or semi-fluid form), solidified by irradiating the UV energy. This discharge process is performed by a discharge device (not shown).
次いで、図１Ｂに示すように、下型１３の成形面１３ａに対向して第１の上型１２を配置する。この第１の上型１２は、例えば紫外線が透過可能なようにガラスで形成されている。次いで、この第１の上型１２を下型１３に接近移動させる。この場合、第１の上型１２の成形面１２ａと下型１３の成形面１３ａとの間隔が、求める成形品の中心肉厚よりも若干大き目の位置で停止させるようにする（その理由は後述する）。こうして、液状の紫外線硬化型樹脂１５１は、所定形状（薄い凹面鏡状）に変形される。 Next, as shown in FIG. 1B, the first upper mold 12 is disposed to face the molding surface 13 a of the lower mold 13. The first upper mold 12 is formed of glass so that, for example, ultraviolet rays can be transmitted. Next, the first upper mold 12 is moved closer to the lower mold 13. In this case, the interval between the molding surface 12a of the first upper mold 12 and the molding surface 13a of the lower mold 13 is stopped at a position slightly larger than the center thickness of the desired molded product (the reason will be described later). To do). Thus, ultraviolet curing resin 15 1 of liquid, is transformed into a predetermined shape (a thin concave shape).
次に、図１Ｃに示すように、第１の上型１２の上方に配置された紫外線照射装置１４の紫外線ランプ１４ａに通電し、紫外線硬化型樹脂１５１に紫外線を照射する。これにより、紫外線硬化型樹脂１５１は硬化し、薄い凹面鏡状の紫外線硬化型レンズ１５２が得られる。 Next, as shown in FIG. 1C, by energizing the ultraviolet lamp 14a of the ultraviolet irradiation device 14 disposed above the first upper die 12, it is irradiated with ultraviolet rays in UV-curable resin 15 1. Accordingly, the ultraviolet curable resin 15 1 is hardened, a thin concave-shaped UV curable lens 15 2 is obtained.
なお、この工程では、液状である紫外線硬化型樹脂１５１の硬化収縮に合わせて、第１の上型１２を下型１３に接近させるように移動させるとよい。こうすることで、成形後の紫外線硬化型レンズ１５２にひけが発生するのを防止することができる。 In this step, in accordance with the curing shrinkage of the ultraviolet curing resin 15 1 it is liquid, moving the first upper die 12 so as to approach the lower mold 13 may. Thereby, it is possible to prevent the shrinkage occurs in UV-curable lens 15 2 after molding.
次に、図１Ｄに示すように、第１の上型１２を型収容孔１１ａから離脱させて退避させる。このとき、成形された紫外線硬化型レンズ１５２は、一方の光学面が下型１３に付着したままである。なお、この場合、下型１３はスライド式又はロータリ式のものでもよい。また、第１の上型１２を退避させる代わりに、型部材１１及び下型１３を次工程に移動させるようにしてもよい。本実施形態では、第１の上型１２を退避させる場合を例として説明する。 Next, as shown in FIG. 1D, the first upper mold 12 is detached from the mold accommodating hole 11a and retracted. At this time, ultraviolet curable lens 15 2 molded remains one optical surface is adhered to the lower mold 13. In this case, the lower mold 13 may be a slide type or a rotary type. Further, instead of retracting the first upper mold 12, the mold member 11 and the lower mold 13 may be moved to the next process. In the present embodiment, a case where the first upper mold 12 is retracted will be described as an example.
次に、図１Ｅに示すように、第１の上型１２の代わりに、これと別体の第２の上型１２’を、下型１３に対向するように型収容孔１１ａに嵌挿する。こうして、第２の上型１２’の成形面１２’ａと紫外線硬化型レンズ１５２との間に、所定の空間（キャビティ）１９を形成する。このとき形成される空間１９は、両凹レンズ状となっている。 Next, as shown in FIG. 1E, instead of the first upper mold 12, a second upper mold 12 ′ that is separate from the first upper mold 12 is inserted into the mold accommodation hole 11 a so as to face the lower mold 13. . Thus, between the molding surface 12'a and the ultraviolet curable lens 15 2 of the second upper die 12 'to form a predetermined space (cavity) 19. The space 19 formed at this time has a biconcave lens shape.
次に、図１Ｆに示すように、前述の空間（キャビティ）１９に、型部材１１に形成された射出口１１ｂから、熱可塑性樹脂１６１を射出充填する。すると、紫外線硬化型レンズ１５２における下型１３の成形面１３ａと反対側の光学面（接合面）に、熱可塑性樹脂１６１が供給される。やがて、空間（キャビティ）１９内が射出された熱可塑性樹脂１６１で満杯になる。次いで、供給された熱可塑性樹脂１６１に対し所定の保圧力を付与する。すると、熱可塑性樹脂１６１が熱可塑性樹脂レンズ１６２として成形される。その後、型を冷却して成形品を取り出す。 Next, as shown in FIG. 1F, a space (cavity) 19 of the above, from the injection port 11b formed in the mold member 11, injecting and filling the thermoplastic resin 16 1. Then, the molding surface 13a and the opposite side of the optical surface of the lower mold 13 in the ultraviolet curable lens 15 2 (bonding surface), the thermoplastic resin 16 1 is supplied. Eventually, becomes full in the thermoplastic resin 16 1 space (cavity) in 19 has been injected. Then applies a predetermined holding pressure of the thermoplastic resin 16 1 supplied. Then, the thermoplastic resin 16 1 is molded as a thermoplastic resin lens 16 2. Thereafter, the mold is cooled and the molded product is taken out.
取り出された成形品は、図１Ｇに示すように、紫外線硬化型レンズ１５２に熱可塑性樹脂レンズ１６２が界面で接合された両凹レンズ状の複合光学素子１８である。
本実施形態では、紫外線硬化型樹脂１５に対しては紫外線のエネルギーを与えることで硬化させ、また、熱可塑性樹脂１６の硬化はその温度を下げることで硬化させている。すなわち、成形後の紫外線硬化型レンズ１５２は、硬化した状態で既に収縮が完了している。よって、熱可塑性樹脂１６１を射出して成形する際に、紫外線硬化型樹脂１５１の硬化は、該熱可塑性樹脂１６１に影響を及ぼすことはない。
Retrieved molded article, as shown in FIG. 1G, the UV-curable lens 15 2 Thermoplastic resin lens 16 2 is a composite optical element 18 of the double-concave lens shape are joined at the interface.
In the present embodiment, the ultraviolet curable resin 15 is cured by applying ultraviolet energy, and the thermoplastic resin 16 is cured by lowering its temperature. That, ultraviolet curable lens 15 2 after molding, already contracted are completed in the cured state. Therefore, the thermoplastic resin 16 1 in molding by injection, curing of the ultraviolet curable resin 15 1, does not affect the thermoplastic resin 16 1.
なお、本実施形態では、紫外線硬化型樹脂１５と熱可塑性樹脂１６の２つの樹脂層を接合した場合について説明したが、これに限らず、例えば３種類以上の樹脂層を接合することもできる。この場合にも、成形時には収縮率の大きい樹脂から順に成形していく。また、基材レンズとしての紫外線硬化型レンズ１５２の両方の光学面に熱可塑性樹脂１６を積層することもできる。 In addition, although this embodiment demonstrated the case where the two resin layers of the ultraviolet curable resin 15 and the thermoplastic resin 16 were joined, it is not restricted to this, For example, three or more types of resin layers can also be joined. Also in this case, at the time of molding, molding is performed in order from a resin having a large shrinkage rate. It is also possible to laminate the thermoplastic resin 16 to both optical surfaces of the ultraviolet curable lens 15 2 as the substrate lens.
本実施形態によれば、紫外線硬化型樹脂１５を先に成形することで、紫外線硬化型樹脂１５側の界面（接合面）の収縮が完了した状態で熱可塑性樹脂１６との接合を行うことができる。このため、紫外線硬化型樹脂１５の硬化収縮に伴う熱可塑性樹脂１６の変形を防止することができる。よって、高精度に設計された通りの所望の形状の複合光学素子１８を得ることができる。 According to the present embodiment, the ultraviolet curable resin 15 is molded first, so that the bonding with the thermoplastic resin 16 can be performed in a state where the shrinkage of the interface (bonding surface) on the ultraviolet curable resin 15 side is completed. it can. For this reason, the deformation of the thermoplastic resin 16 accompanying the curing shrinkage of the ultraviolet curable resin 15 can be prevented. Therefore, the composite optical element 18 having a desired shape as designed with high accuracy can be obtained.
なお、基板を変形させる力や界面に発生する応力は、紫外線硬化型樹脂と熱可塑性樹脂の体積にも関係してくるものと思われる。したがって、実際に複合光学素子の成形を行なう際には、紫外線硬化型樹脂の大きさ（体積）を考慮して、紫外線硬化型樹脂の量を決定することになる。
（第２の実施の形態）
本実施形態は、圧縮成形法によって２種類の熱可塑性樹脂同士を成形するものである。
In addition, it is thought that the force which deform | transforms a board | substrate, and the stress which generate | occur | produces in an interface are related also to the volume of ultraviolet curable resin and a thermoplastic resin. Therefore, when actually molding the composite optical element, the amount of the ultraviolet curable resin is determined in consideration of the size (volume) of the ultraviolet curable resin.
(Second Embodiment)
In the present embodiment, two types of thermoplastic resins are molded by a compression molding method.
すなわち、光学特性が合致すれば、２種類の熱可塑性樹脂同士の複合化も可能である。この場合は、第１の熱可塑性樹脂のガラス転移点（Ｔｇ１）が第２の熱可塑性樹脂のガラス転移点（Ｔｇ２）よりも高いことが好ましい。すなわち、Ｔｇ１＞Ｔｇ２ の関係にあることが好ましい。そして、第１の熱可塑性樹脂を硬化させた後に、その光学面に第２の熱可塑性樹脂を供給して硬化させる。 That is, if the optical characteristics match, it is possible to combine two types of thermoplastic resins. In this case, the glass transition point (Tg 1 ) of the first thermoplastic resin is preferably higher than the glass transition point (Tg 2 ) of the second thermoplastic resin. That is, it is preferable that Tg 1 > Tg 2 . Then, after the first thermoplastic resin is cured, the second thermoplastic resin is supplied to the optical surface and cured.
これは、若しも、第１の熱可塑性樹脂のガラス転移点（Ｔｇ１）が第２の熱可塑性樹脂のガラス転移点（Ｔｇ２）よりも低いと、第１の熱可塑性樹脂の光学面に、ガラス転移点以上に加熱された第２の熱可塑性樹脂が接触して、第１の熱可塑性樹脂の変形が大きくなるためである。 If the glass transition point (Tg 1 ) of the first thermoplastic resin is lower than the glass transition point (Tg 2 ) of the second thermoplastic resin, the optical surface of the first thermoplastic resin. This is because the second thermoplastic resin heated to a temperature higher than the glass transition point comes into contact with it, and the deformation of the first thermoplastic resin is increased.
これに対し、逆の場合(Ｔｇ１＞Ｔｇ２)には、第１の熱可塑性樹脂の変形は大きくならない。以下、その成形工程を具体的に説明する。
図２Ａ〜図２Ｃは、圧縮成形法に用いられる型セット２０の全体構成を示している。
On the other hand, in the opposite case (Tg 1 > Tg 2 ), the deformation of the first thermoplastic resin does not increase. Hereinafter, the molding process will be specifically described.
2A to 2C show the overall configuration of the mold set 20 used in the compression molding method.
図２Ａに示すように、型セット２０は、第１の上型２１、下型２２、及びスリーブ２３を有している。第１の上型２１と下型２２は、スリーブ２３の内部で、それぞれの成形面２１ａ，２２ａが対向するようにスリーブ２３の両端側から嵌挿されている。第１の上型２１の成形面２１ａは凸球面をなし、下型２２の成形面２２ａは凹球面をなしている。第１の上型２１は、スリーブ２３の軸方向に摺動可能となっている。第１の上型２１の成形面２１ａと下型２２の成形面２２ａとの間には、球形状の第１の熱可塑性樹脂（ガラス転移点Ｔｇ１）２４１が配置されている。 As shown in FIG. 2A, the mold set 20 includes a first upper mold 21, a lower mold 22, and a sleeve 23. The first upper mold 21 and the lower mold 22 are fitted into the sleeve 23 from both end sides of the sleeve 23 so that the molding surfaces 21a and 22a face each other. The molding surface 21a of the first upper mold 21 has a convex spherical surface, and the molding surface 22a of the lower mold 22 has a concave spherical surface. The first upper mold 21 is slidable in the axial direction of the sleeve 23. Between the molding surface 21 a of the first upper mold 21 and the molding surface 22 a of the lower mold 22, a spherical first thermoplastic resin (glass transition point Tg 1 ) 24 1 is disposed.
この状態で、型セット２０を所定温度（ガラス転移点Ｔｇ１付近の温度）に加熱して第１の熱可塑性樹脂２４１を加熱軟化させる（加熱工程）。次いで、下型２２に対し第１の上型２１を接近移動させる。すると、図２Ｂに示すように、第１の熱可塑性樹脂２４１は所定形状に押しつぶされて変形し、第１のレンズ２４２に成形される（押圧工程）。次に、図２Ｃに示すように、型セット２０を冷却して分解し、成形後の固化した第１のレンズ２４２を取り出す（冷却取り出し工程）。この第１のレンズ２４２は、両凹レンズ形状をなしている。 In this state, the mold set 20 is heated to a predetermined temperature (a temperature in the vicinity of the glass transition point Tg 1 ) to heat and soften the first thermoplastic resin 241 (heating process). Next, the first upper mold 21 is moved closer to the lower mold 22. Then, as shown in FIG. 2B, the first thermoplastic resin 24 1 is deformed being crushed into a predetermined shape, it is formed on the first lens 24 2 (pressing step). Next, as shown in Figure 2C, to decompose and cool the mold sets 20, take out the first lens 24 2 solidified after molding (cooling extraction process). The first lens 24 2 has a biconcave shape.
次に、図３Ａ〜図３Ｃに基づき、成形された第１のレンズ２４２に第２の熱可塑性樹脂２５１を接合する工程について説明する。なお、前述したように、第１の熱可塑性樹脂２４１のガラス転移点（Ｔｇ１）は第２の熱可塑性樹脂２５１のガラス転移点（Ｔｇ２）よりも高いものを用いている。 Next, based on FIG 3A~ Figure 3C, the step of bonding the second thermoplastic resin 25 1 will be described first lens 24 2 molded. As described above, the first thermoplastic resin 24 1 having a glass transition point (Tg 1) is used as higher than the second thermoplastic resin 25 1 glass transition point (Tg 2).
図３Ａに示すように、第１の上型２１の代わりに第２の上型２１’を下型２２に対向配置する。この第２の上型２１’は、凸球面状の成形面２１ａ’を有している。そして、下型２２の成形面２２ａ上に前述した第１のレンズ２４２を載置し、さらに下型２２の成形面２２ａと反対側の光学面に、球形状の第２の熱可塑性樹脂２５１を配置する。 As shown in FIG. 3A, a second upper mold 21 ′ is disposed opposite to the lower mold 22 instead of the first upper mold 21. The second upper mold 21 'has a convex spherical molding surface 21a'. Then, placing the first lens 24 2 described above on the forming surface 22a of the lower mold 22, further the optical surface opposite to the molding surface 22a of the lower mold 22, a spherical-shaped second thermoplastic resin 25 1 is placed.
この状態で、型セット２０を所定温度（ガラス転移点Ｔｇ２付近の温度）に加熱して第２の熱可塑性樹脂２５１を加熱軟化させる（加熱工程）。このとき、第１の熱可塑性樹脂２４１のガラス転移点（Ｔｇ１）が第２の熱可塑性樹脂２５１のガラス転移点（Ｔｇ２）よりも高いため、既に成形された第１のレンズ２４２は軟化しない。このため、硬化した第１のレンズ２４２に、加熱軟化された第２の熱可塑性樹脂２５１が接触しても、それほど大きな変化は見られない。 In this state, the mold set 20 is heated and softened the second thermoplastic resin 25 1 is heated to a predetermined temperature (temperature around the glass transition point Tg 2) (heating step). At this time, since the glass transition point (Tg 1 ) of the first thermoplastic resin 24 1 is higher than the glass transition point (Tg 2 ) of the second thermoplastic resin 25 1 , the already molded first lens 24. 2 does not soften. Therefore, the first lens 24 2 cured, even if the second thermoplastic resin 25 1 which is heated and softened in contact, not so large change was observed.
次いで、下型２２に対し第２の上型２１’を接近移動させる。すると、図３Ｂに示すように、第２の熱可塑性素材２５１は、第１のレンズ２４２上で所定形状に押しつぶされて第２のレンズ２５２に成形される（押圧工程）。次に、図３Ｃに示すように、型セット２０を冷却して分解し、成形品を取り出す（冷却取り出し工程）。取り出された成形品は、第１のレンズ２４２に第２のレンズ２５２が接合された複合光学素子２６である。 Next, the second upper mold 21 ′ is moved closer to the lower mold 22. Then, as shown in FIG. 3B, the second thermoplastic material 25 1 is formed into a predetermined shape crushed by the second lens 25 2 on the first lens 24 2 (pressing step). Next, as shown in FIG. 3C, the mold set 20 is cooled and disassembled, and the molded product is taken out (cooling-out step). Retrieved moldings, a composite optical element 26 in which the second lens 25 2 is bonded to the first lens 24 2.
なお、本実施形態では、第１の熱可塑性樹脂２４１と第２の熱可塑性樹脂２５１の２つの樹脂層を接合した場合について説明したが、これに限らず、例えば３種類以上の樹脂層を接合することもできる。この場合にも、成形時にはガラス転移点の高い樹脂から順に成形していく。また、基材レンズの両方の光学面に熱可塑性樹脂を積層することもできる。 In the present embodiment has described the case of joining a first thermoplastic resin 24 1 and the second layer 2 of a resin of the thermoplastic resin 25 1 is not limited to this, for example, three or more kinds of resin layer Can also be joined. Also in this case, at the time of molding, molding is performed in order from a resin having a high glass transition point. A thermoplastic resin can also be laminated on both optical surfaces of the base lens.
本実施形態によれば、ガラス転移点の高い第１の熱可塑性樹脂２４１を先に成形することで、接合面の収縮が完了した状態でガラス転移点の低い第２の熱可塑性樹脂２５１との接合を行うことができる。このため、第２の熱可塑性樹脂２５１の硬化収縮に伴う第１のレンズ２４２の変形を防止することができる。 According to the present embodiment, the first thermoplastic resin 24 1 having a high glass transition point is formed first, so that the second thermoplastic resin 25 1 having a low glass transition point in a state where the shrinkage of the joint surface has been completed. Can be joined. Therefore, it is possible to prevent deformation of the first lens 24 2 caused by the second curing shrinkage of the thermoplastic resin 25 1.
１０ 成形装置
１１ 型部材
１１ａ 型収容孔
１１ｂ 射出口
１２ 第１の上型
１２ａ 成形面
１２’ 第２の上型
１２’ａ 成形面
１３ 下型
１４ 紫外線照射装置
１４ａ 紫外線ランプ
１５ 紫外線硬化型樹脂
１５１ 紫外線硬化型樹脂
１５２ 紫外線硬化型レンズ
１６ 熱可塑性樹脂
１６１ 熱可塑性樹脂
１６２ 熱可塑性樹脂レンズ
１７ 界面
１８ 複合光学素子
１９ 所定の空間（キャビティ）
２０ 型セット
２１ 第１の上型
２１ａ 成形面
２１’ 第２の上型
２１’ａ 成形面
２２ 下型
２３ スリーブ
２４ 第１の熱可塑性部材
２４１ 第１の熱可塑性樹脂
２４２ 第１のレンズ
２５ 第２の熱可塑性部材
２５１ 第２の熱可塑性樹脂
２５２ 第２のレンズ
２６ 複合光学素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Molding apparatus 11 Mold member 11a Mold accommodation hole 11b Injection port 12 First upper mold 12a Molding surface 12 'Second upper mold 12'a Molding surface 13 Lower mold 14 UV irradiation device 14a UV lamp 15 UV curable resin 15 1 UV curable resin 15 2 UV curable lens 16 Thermoplastic resin 16 1 Thermoplastic resin 16 2 Thermoplastic resin lens 17 Interface 18 Composite optical element 19 Predetermined space (cavity)
20 mold set 21 first upper mold 21a molding surface 21 'second upper mold 21'a molding surface 22 lower mold 23 sleeve 24 first thermoplastic member 24 1 first thermoplastic resin 24 2 first lens 25 2nd thermoplastic member 25 1 2nd thermoplastic resin 25 2 2nd lens 26 Compound optical element
Claims (5)
前記第１の樹脂を硬化させる工程と、
前記第１の樹脂の光学面に第２の樹脂を供給する工程と、
前記第２の樹脂を硬化させる工程と、を有し、
前記第１の樹脂の収縮率が、前記第２の樹脂の収縮率よりも大きい
ことを特徴とする複合光学素子の成形方法。 Supplying a first resin;
Curing the first resin;
Supplying a second resin to the optical surface of the first resin;
Curing the second resin,
A shrinkage ratio of the first resin is larger than a shrinkage ratio of the second resin.
前記第２の樹脂を硬化させる工程では、前記第２の樹脂の温度を下げることで樹脂の硬化が行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の複合光学素子の成形方法。 In the step of curing the first resin, the resin is cured by applying energy to the first resin,
The method for molding a composite optical element according to claim 1, wherein in the step of curing the second resin, the resin is cured by lowering the temperature of the second resin.
前記第２の樹脂が熱可塑性樹脂である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の複合光学素子の成形方法。 The first resin is an energy curable resin;
The method for molding a composite optical element according to claim 1, wherein the second resin is a thermoplastic resin.
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の複合光学素子の成形方法。 The method for molding a composite optical element according to any one of claims 1 to 3, wherein the glass transition point of the first resin is higher than the glass transition point of the second resin.
ことを特徴とする請求項４に記載の複合光学素子の成形方法。 The method for molding a composite optical element according to claim 4, wherein the first resin and the second resin are thermoplastic resins.
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