JP3083836B2 - 複合型光学素子の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガラスブランク上に紫外線硬化型樹脂より
なる樹脂層を形成する複合型光学素子の製造装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来よりガラスブランク上に樹脂層を積層した構成の
非球面レンズは知られている。

このような非球面レンズの成形方法として、一般に紫
外線硬化型樹脂を用いた所謂レプリカ法が知られてい
る。

このレプリカ法は、成形容易な紫外線硬化型樹脂を用
いて光学面を成形するため、所望の形状を光学面を有す
る非球面レンズを比較的容易に製造することができるた
め、量産性に優れた方法であるが、高精度の非球面レン
ズを製造することは極めて困難であった。

これは主として硬化時における紫外線硬化型樹脂の硬
化収縮によることが原因であるとされている。

また、紫外線硬化時の照射においては、50mw/cm²程度
の出力を持った高圧水銀ランプが一般に用いられている
が、このようなランプを用いて成形した場合、硬化に要
する時間は数十秒と短く、量産性という点では優れてい
るが、しかしこのようなエネルギー強度の大きな紫外線
を用いると紫外線硬化型樹脂が急速に硬化して、それに
伴って急激な硬化収縮を生じる。

従って、上記のようなプロセスを経て成形が完了して
レンズを金型から離型させると、硬化収縮によって生じ
た内部応力が緩和される方向に進み、成形面の面精度が
悪化する。

このような樹脂の急激な収縮を防止し、内部応力を少
なくすることで面精度を向上させるためには、エネルギ
ー強度の小さな紫外線を用いることが有効である。

この方法を採れば、硬化は徐々に進行するので急激な
硬化収縮は起きず、転写精度の向上を計ることができ
る。

しかしながら、この方法ではエネルギー強度が小さい
ので硬化時間が高圧水銀ランプを用いた場合に比較して
かなり長くなり、量産性に欠けるという問題があった。

更に、この場合紫外線のエネルギーが小さいので照射
時間が不十分であると、樹脂の硬化が完全に進まず、こ
のため樹脂中に未反応モノマーが残存して、耐候性を劣
化させる原因となっている。

上記のような問題点を解決するために特開昭63−4770
2号公報に記載された技術が紹介されている。

この公報に記載されている技術とは、急激な硬化収縮
を防止するために有効なエネルギー強度の弱い紫外線ラ
ンプを用い、更に硬化時間が長くなるという欠点を克服
するために、ゲル化率が70〜95％まで部分硬化が完了し
てから、前工程よりもエネルギー強度の大きな紫外線ラ
ンプを用いて未硬化分を一気に硬化させ、タクトタイム
を稼ぐという技術である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記方法では、紫外線照射ランプが第１
工程用と第２工程用と２台必要となり、全体の装置構成
が大型化することと、複雑化し、更にはコスト高となる
などの問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みて創作されたもので、紫
外線硬化型樹脂よりなる樹脂層を精度よく、短時間で成
形でき、量産性に優れ、かつ装置全体構成を簡略化し
て、安価な複合型光学素子の製造装置を提供することを
目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、レンズブランク上に紫外線硬化型樹脂より
なる樹脂層を形成する複合型光学素子の製造装置におい
て、上記レンズブランクを樹脂層を形成するために載置
保持する保持手段と、上記レンズブランク上の紫外線硬
化型樹脂に紫外線を照射して硬化成形する紫外線照射手
段と、上記紫外線照射手段による紫外線エネルギーを減
衰させる紫外線減衰手段と、上記紫外線照射手段による
紫外線エネルギーを増幅させる紫外線増幅手段と、上記
紫外線減衰手段および上記紫外線増幅手段を上記レンズ
ブランクの保持手段と上記紫外線照射手段との間に挿入
出させる移動手段と、を具備するものである。

〔作 用〕

すなわち、本発明は、紫外線照射手段から照射された
紫外線を、紫外線減衰手段を介してエネルギー強度を減
衰させ、保持手段に載置保持されたレンズブランク上の
紫外線硬化型樹脂に照射する。

その後、紫外線減衰手段を移動手段によって退避させ
ると共に、紫外線増幅手段を保持手段と紫外線照射手段
との間に挿入する。そして、紫外線照射手段からの紫外
線を紫外線増幅手段を介してエネルギー強度を増幅さ
せ、レンズブランク上の紫外線硬化型樹脂に照射する。

このように硬化成形された樹脂層は、急激な収縮が生
じないため、内部応力が余り蓄積されることがない。従
って、離型しても精度が良く、樹脂の硬化が十分で、し
かも短時間に優れた耐候性を有する複合型光学素子を量
産性よく製造することができるようになる。

〔実 施 例〕

本発明の複合画光学素子の製造装置の実施例を図面に
基づいて説明する。

なお、各実施例の図面中において、同一構成および同
一部材については、同一符号を付し、その説明は最初の
図面にて行ない後は省略する。

（第１実施例） 第１図は、本発明の複合型光学素子の製造装置の第１
実施例の要部を示し、その一部を断面にて示す正面図で
ある。

図に示すように、円柱形状で下端面に非球面形成され
た金型１は、その上端部に矩形板状の支持部材11と接続
構成し、その支持部材11の左方端縁部の上下方向に螺子
孔を穿設し、その上方に直立配設したボール螺子15と螺
合構成されている。

このボール螺子15は図示されていないが、上方に配設
したACサーボモータと接続し、金型１を矢印12に示すよ
うに上下動可能にするように構成されている。

金型１の成形面と対応する下方位置には、レンズブラ
ンク２を載置するため円筒形状に形成された保持手段と
してのヤトイ３が直立配設されている。

このヤトイ３は、その上端面上に載置されるレンズブ
ランク２上に載置される樹脂（紫外線硬化型樹脂）を金
型１の下降（点線14）により押圧成形するように構成さ
れている。

上記ヤトイ３の下方向には、上記レンズブランク２上
に載置された樹脂を照射するための紫外線照射手段とし
ての紫外線照射ランプ４が配設されている。

また、上記紫外線照射ランプ４と上記ヤトイ３間に
は、紫外線照射ランプ４のエネルギー強度を減衰させる
ための紫外線減衰手段としてのフィルター５が、光軸16
上を挿入出可能に配設されている。

即ち、フィルター５の一端を支持構成した腕杆９の基
端と接続構成した移動手段としてのロータリーアクチュ
エーター７により光軸16上を挿入出可能に構成されてい
る。

また、上記フィルター５と上記紫外線照射ランプ４と
の間には、紫外線照射ランプ４のエネルギー強度を増幅
するための紫外線増幅手段としての増幅光学系６が鏡枠
13に装着されて、光軸16上を挿入出可能に配設されてい
る。

即ち、円筒形状の鏡枠13に増幅用レンズを装着構成し
た増幅光学系６の一端を、支持構成した腕杆10の基端と
接続構成した移動手段としてのロータリーアクチュエー
ター８により、光軸16上を挿入出可能に構成されてい
る。

次に上記構成よりなる本実施例の作用（成形方法）を
説明する。

まず、レンズブランク２をヤトイ３上に載置する。

続いて、レンズブランク２上に紫外線硬化型樹脂を所
定量載置し、ACサーボモータを駆動し、金型１を下降
（矢印12）させて紫外線硬化型樹脂に、その成形面を当
接させて樹脂層が所望の肉厚になるまで降下させる。

次にロータリーアクチュエーター７を駆動させて、フ
ィルター５を光軸16上に移動挿入して、紫外線硬化型樹
脂面に紫外線を照射する。

即ち、紫外線照射ランプ４を点灯して紫外線フィルタ
ー５を介して照射する。

このときの紫外線のエネルギー強度は、例えば30mw/c
m²程度にする。

ここで、紫外線硬化型樹脂が金型１から離型されても
その形状が所望の形状と変わらなくなる迄照射する。

この時間については、例えば20秒程度であるが、光重
合DSC（熱分析装置）などによる分析および実験によ
り、予め確認しておくことが必要である。

上記紫外線照射を終了したのちフィルター５は元の位
置、即ち光軸16上より退避して元の位置に戻される。

続いて、紫外線強度を増幅するために、ロータリーア
クチュエーター８を駆動させて、増幅光学系６を光軸16
上に挿入移動して、紫外線照射ランプ４よりの光束を照
射する。

つまり上記フィルター５と同様に紫外線照射ランプ４
から照射された紫外線を増幅光学系６を透過させて、エ
ネルギー強度の大きな紫外線を被成形体に照射する。

このときの紫外線強度は例えば、100mw/cm²程度にす
る。

上記フィルター５による紫外線照射段階では、紫外線
硬化型樹脂は硬化収縮はほとんど発生しないので、エネ
ルギー強度の大きな紫外線で未硬化成分を一気に完全硬
化させる。

このときの時間は約20秒程度にする。

上記工程終了後金型１を樹脂表面層から取り去ること
により、紫外線硬化型樹脂よりなる非球面光学素子が得
られる。

なお、上記紫外線硬化型樹脂は嫌気性であるため、上
記工程を全て窒素雰囲気中で行なうことにより、より一
層硬化が完全に進む。

（第２実施例） 第２図は、本発明の複合型光学素子の製造装置の第２
実施例の要部を示し、その一部を断面にて示す正面図が
ある。

本実施例は、上記第１実施例において、エネルギー強
度を減衰させるためにフィルター５を設けた構成に対
し、拡散板17を代替して設けたものである。

即ち、ヤトイ３と紫外線照射ランプ４との間に、ロー
タリーアクチュエーター７と接続した腕杆９を介して接
続構成した拡散板17を光軸16上に挿入出自在に配設し、
上記ヤトイ３の上面上に載置したレンズブランク２の面
上に所定量載置し、金型１の成形面にて押し圧された紫
外線硬化型樹脂を紫外線照射ランプ４よりのエネルギー
を減衰した光量にて照射するよう構成されている。

本実施例による他の構成および作用は、上記第１実施
例と同一である。

上記において、拡散板17を透った紫外線の全エネルギ
ー量は変わらないが、拡散面にて拡散されるため、被成
形体（紫外線硬化型樹脂）に照射されるエネルギー量は
低くなっているので、硬化収縮を極力抑えることができ
る。

（第３実施例） 第３図は、本発明の複合型光学素子の製造装置の第３
実施例の要部を示し、その一部を断面にて示す正面図で
ある。

本実施例は、図面に示すとおり、上記第１実施例にお
いて、エネルギー強度を減衰させるためにフィルター５
を挿入出するよう構成したのに対し、凹レンズ18を代替
して設けたものである。

即ちヤトイ３と紫外線照射ランプ４との間に、ロータ
リーアクチュエーター７と接続した腕杆９を介して接続
構成して凹面被成形体（紫外線硬化型樹脂とレンズブラ
ンク２）方向に配して設けた凹レンズ18を光軸16上に挿
入出自在に構成配設し、上記ヤトイ３の上端面上に載置
したレンズブランク２の上面上に所定量載置し、金型１
の成形面に押し圧された紫外線硬化型樹脂を紫外線照射
ランプ４よりのエネルギーを減衰した光量にて照射する
よう構成されている。

本実施例の他の構成および作用は、上記第１実施例と
同一であるので省略する。

上記本実施例において、凹レンズ18を透過した光量
は、凹レンズ18の出射面にて拡散させるため被成形体
（紫外線硬化型樹脂）に照射されるエネルギー量は低く
なっているので、硬化収縮を極力抑えることができる。

〔発明の効果〕

上記構成による本発明によれば、紫外線硬化型樹脂よ
りなる樹脂層を有する光学素子が、硬化収縮に伴う内部
応力による成形後の変形を最小に抑えて成形することが
できるので、装置の全体構成が簡略化でき、安価にしか
も量産性よく製造することができるなどの効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の要部を示し、その一部
を断面にて示す正面図。 第２図は、本発明の第２実施例の要部を示し、その一部
を断面にて示す正面図。 第３図は、本発明の第３実施例の要部を示し、その一部
を断面にて示す正面図。 １……金型 ２……レンズブランク ３……ヤトイ ４……紫外線照射ランプ ５……フィルター ６……増幅光学系 7,8……ロータリーアクチュエーター 9,10……腕杆 11……支持部材 12……矢印 13……鏡枠 14……点線 15……ボールネジ 16……光軸 17……拡散板 18……凹レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 3/02 C03C 17/32 G02B 3/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レンズブランク上に紫外線硬化型樹脂より
   なる樹脂層を形成する複合型光学素子の製造装置におい
   て、 上記レンズブランクを樹脂層を形成するために載置保持
   する保持手段と、 上記レンズブランク上の紫外線硬化型樹脂に紫外線を照
   射して硬化成形する紫外線照射手段と、 上記紫外線照射手段による紫外線エネルギーを減衰させ
   る紫外線減衰手段と、 上記紫外線照射手段による紫外線エネルギーを増幅させ
   る紫外線増幅手段と、 上記紫外線減衰手段および上記紫外線増幅手段を上記レ
   ンズブランクの保持手段と上記紫外線照射手段との間に
   挿入出させる移動手段と、 を具備することを特徴とする複合型光学素子の製造装
   置。