JP3753372B2 - 複合非球面レンズの製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複合非球面レンズの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
カメラ、顕微鏡などの光学製品に使用されるレンズは、主としてガラスレンズが用いられている。ガラスレンズは、溶融状態のガラスからプレス成形されたガラスブロック(レンズブランクと呼ばれる)を機械加工して所望の曲率を有するレンズを製造している。ガラスに代えて樹脂を用い、プレス成形、射出成形、注型などの方法で樹脂レンズを製造する方法も実用化されている。この方法は、一度鋳型を製作しておけば、それを用いて大量のレンズを量産できることから、製造コストが安いという特徴がある。しかし、樹脂レンズには、温度変化により光学性能が大きく変動するという致命的欠点があり、高精度なレンズには使用されていない。
【0003】
ところで、レンズには非球面レンズがあり、これは表面形状が非球面のレンズである。これは、球面レンズでは得られない優れた性能を有することから重用されている。現在、ガラスから非球面レンズを製造する方法としては主に、ブランクを研削加工する方法とダイレクトプレスで作製する方法がある。しかし、研削加工は量産性が低く、またダイレクトプレス法は硝種の種類や大きさに制限があり設備が高価になるという欠点がある。
【0004】
この欠点を解消するため、複合非球面レンズと呼ばれるものが開発された。これは、非球面を有する薄い(例えば、5〜100μm)樹脂成形層と主体となるガラスレンズとからなる。主体となるガラスレンズは、球面又は粗い非球面を有する。両者はいずれも安価な製造コストで入手できる。このような樹脂接合型非球面レンズ、すなわち複合非球面レンズは、例えば、次のような製法により製造される。すなわち、所望の非球面を有する金型を水平に置き、この金型の中央部に所定量の紫外線硬化型樹脂液を垂らし、球面又は非球面を有するガラスレンズを金型上に載せ、ガラスレンズと金型とを一定間隔まで接近させ、樹脂液を紫外線を照射して硬化させ、硬化した樹脂がガラスレンズに接合して複合非球面レンズを得る。
【0005】
上述した複合非球面レンズの製造方法によると、時として樹脂成形層に泡(気泡)が入ることがあった。泡は樹脂液と金型が接触する際に、外周部から接触し、接触した外周部よりも内側の部分に残った空気が逃げ場を失い空気溜まりとして存在してしまう。泡の入った製品は不良品となるので、従来の製法は良品率が低いという問題点があった。そこで、泡を入り難くすることにより良品率を向上させたものとして、特許第3191447号公報に記載のものが開発された。
【0006】
特許第3191447号公報に記載の製造方法(従来の特許発明)は、
第1工程:球面又は粗い非球面を有するガラスレンズを水平に置く工程;
第2工程:前記ガラスレンズの中央部に所定量の放射線(紫外線)硬化型樹脂液を垂らす工程;
第3工程:前記ガラスレンズの天地を反転させる工程;
第4工程:前記ガラスレンズを「所望の非球面を有する金型」上に載せる工程;
第5工程:前記ガラスレンズと前記金型との間隔を所定値まで接近させる工程;
第6工程:前記ガラスレンズと前記金型との間に挟まれた前記樹脂液に放射線(紫外線)を照射することにより硬化させる工程;及び
第7工程:硬化して得られた樹脂成形層を前記金型との界面から剥離する工程;
からなるものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の特許発明では、第2工程において「ガラスレンズの中央部に樹脂液を垂らす」と、この樹脂液が最終的に樹脂成形層を得るに足る量である場合、よほど樹脂液の粘度が高くないと、ガラスレンズの中央部から流れ落ちてしまい、あるいは次の第3工程の反転時に垂れ落ちてしまうおそれがあった。また、ガラスレンズの中央部の凸面の曲率半径が小さいほど流れ落ちてしまうものであった。例えば、中心厚150μmで外径51mmの樹脂成形層を形成する場合、曲率半径R37(mm)の凹レンズの中央部に粘度1000cpsの樹脂液(樹脂成形層形成に必要な量は0.522g)を0.123g垂らし、この凹レンズを逆さにしたら樹脂液は垂れ落ちてしまった。また、中心厚200μmで外径57mmの樹脂成形層を形成する場合、曲率半径R99(mm)の凸レンズの中央部に粘度1000cpsの樹脂液(成形層形成に必要な量は0.355g)を0.095g垂らしたときに、逆さにすると垂れ落ちてしまった。
【0008】
そこで、この発明は、従来の特許発明とは別の方法により、泡を入り難くすることにより良品率を向上させることを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、この発明は、所望の凹型の非球面を有する金型を水平にセットしてその非球面に紫外線硬化型樹脂液を滴下し、次いで非球面レンズの母材となる凸型のレンズを金型に接近させ紫外線硬化型樹脂液とふれる直前でレンズの移動を停止し、金型及びレンズを全体として傾斜させて紫外線硬化型樹脂液を流動させ、この流動し盛り上った紫外線硬化型樹脂液にレンズを接触させた後にレンズを金型に対して所定の位置まで移動してレンズと金型との間に紫外線硬化型樹脂液を挟み込み、レンズと金型とで紫外線硬化型樹脂液を挟んだ状態で全体の傾斜を水平に戻し、次いで紫外線硬化型樹脂液に紫外線を照射して樹脂液を硬化させ、硬化して得られた樹脂成形層を金型との界面から剥離させるようにしたものである。また、非球面レンズの母材となる凹型のレンズを水平にセットしてその凹型面に紫外線硬化型樹脂液を滴下し、次いで所望の凸型の非球面を有する金型をレンズの凹型面にその非球面を対向させてセットしてレンズを金型に接近させ紫外線硬化型樹脂液とふれる直前でレンズの移動を停止し、金型及びレンズを全体として傾斜させて紫外線硬化型樹脂液を流動させ、この流動し盛り上った紫外線硬化型樹脂液に金型を接触させた後にレンズを金型に対して所定の位置まで移動してレンズと金型との間に紫外線硬化型樹脂液を挟み込み、レンズと金型とで紫外線硬化型樹脂液を挟んだ状態で全体の傾斜を水平に戻し、次いで紫外線硬化型樹脂液に紫外線を照射して樹脂液を硬化させ、硬化して得られた樹脂成形層を金型との界面から剥離させるようにしたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の好適な実施例を図面を参照にして説明する。
【0011】
図1では、所望の凹型の非球面1Aを有する金型1を水平にセットしてその非球面1Aに紫外線硬化型樹脂液10を滴下し、次いで非球面レンズの母材となる凸型のガラス製レンズ2を金型1に接近させ紫外線硬化型樹脂液10とふれる直前でレンズ2の移動を停止させる。このレンズ2が金型1に接近した状態から、図2に示すように金型1及びレンズ2を全体として角度α分傾斜させて紫外線硬化型樹脂液10を図面上左手方向へ流動させる。樹脂液10が金型1の傾斜により流動し盛り上った状態において、レンズ2を金型1に対して接近させてレンズ2と樹脂液10とを狭い範囲で接触、いわば点接触させる。この点接触状態からさらにレンズ2を金型1に対して所定の位置まで移動して、レンズ2と金型1とで紫外線硬化型樹脂液10を挟み込む。
【0012】
前記レンズ2と金型1とで紫外線硬化型樹脂液10を所定の間隔で挟んだ状態で全体の傾斜を水平に戻し、次いで紫外線硬化型樹脂液10に紫外線20を照射して樹脂液10を硬化させる(図3参照)。このようにして紫外線20を照射すると、樹脂液10は硬化して樹脂成形層10Aを形成する。このようにして硬化して得られた樹脂成形層10Aを金型1との界面から剥離させてレンズ2に樹脂成形層10Aを形成した複合非球面レンズを得ることができる。
【0013】
前記レンズ2と金型1との全体の傾斜角度αは、30〜40度とするのが好ましい。傾斜角度が30度未満であると樹脂液10の流動に時間がかかりすぎ、傾斜角度が40度を超えてしまうと逆に樹脂液10の所定時間における流動流量が多くなり、レンズ2と樹脂液10とが点接触することが難しくなる。
【0014】
ここで用いた紫外線硬化型樹脂液10は、粘度1000〜1300cpsのものと粘度1000〜2500cpsのものが好適に用いられる。
【0015】
形成される樹脂成形層10Aの中心厚は5〜300μm程度である。また、その外径もφ15〜60mm程度である。この発明の製造方法では、樹脂成形層10Aの中心厚が100μmを超えるものでも製造可能かつ容易である。
【0016】
前記レンズ2は樹脂成形層10Aとの接着力を向上させるため表面に予めシランカップリング処理を施しておく。シランカップリング剤は2重量%エタノール溶液に稀釈して使用することができる。
【0017】
従来の方法、すなわちこの発明の図2に示すような傾斜させる工程を経ない場合には、樹脂液10を金型1の非球面1A上に垂らすと樹脂液10の重みで水平に広がり、表面はほぼ平らになってしまい、平らな樹脂液10に上からレンズ2を接触させると、樹脂液10とレンズ2が最初に接触する面積が広くなり、すなわち面接触するため、金型1とレンズ2との間に存在した空気は逃げ遅れて泡となり、気泡の混入を避けられなかったものと思われる。これに対し、この発明のように全体を傾斜させて金型1の非球面1Aに滴下した樹脂液10を流動させて盛り上った樹脂液10にレンズ2を狭い範囲で接触、いわば点接触させた後に樹脂液10をレンズ2の金型1の接近とともに均一にレンズ2に被覆させていくことになる。すなわち、この発明では樹脂液10とレンズ2が最初に接触する面積は狭くなり(いわば点接触)、そのため間に存在した空気は逃げ遅れることがなく、泡が入ることはない。上述した方法により複合非球面レンズを製造した結果、従来の方法によった場合の不良率が3割程度であったのが、この発明の方法によればほぼ100%気泡の混入が見られなかった。
【0018】
図4以下に示す実施例は、凸型の非球面を有する金型11と、これに対応する凹型のガラス製レンズ21を用いた複合非球面レンズの製造方法を示すものである。すなわち、非球面レンズの母材となる凹型のレンズ21を水平にセットしてその凹型面に紫外線硬化型樹脂液10を滴下し、次いで所望の凸型の非球面11Aを有する金型11をレンズ21の凹型面にその非球面11Aを対向させてセットしてレンズ21を金型11に接近させ紫外線硬化型樹脂液10とふれる直前でレンズ21の移動を停止する(図4参照)。
【0019】
次いで、金型11及びレンズ21を全体として角度α分傾斜させて紫外線硬化型樹脂液10を流動させる。この流動し盛り上った紫外線硬化型樹脂液10に金型11を狭い範囲で接触、いわば点接触させる。すなわち、レンズ21を金型11に接近させてレンズ21の凹型面の樹脂液10の盛り上った個所を金型11の非球面11Aに接触させる。しかる後、レンズ21を金型11に対して所定の位置まで移動してレンズ21と金型11との間に紫外線硬化型樹脂液10を挟み込む。レンズ21と金型11とで紫外線硬化型樹脂液10を挟んだ状態で全体の傾斜を水平に戻し、次いで紫外線硬化型樹脂液10に紫外線20をレンズ21側から照射して樹脂液10を硬化させる。このようにして硬化して得られた樹脂成形層10Aを金型11との界面から剥離させることにより、複合非球面レンズを得ることができる。
【0020】
図4ないし図7に示す製造方法においても、樹脂成形層10Aに泡(気泡)が入ることがなく、良品率がほぼ100%に近づいた。
【0021】
上述したいずれの実施例においても、使用する紫外線硬化型樹脂液10は、その粘度が1000〜2500cpsであることが製造効率上望ましかった。あまり粘度が高いと傾斜させたときに流動し盛り上るのに時間がかかりすぎ、反対に粘度が低すぎると傾斜させたときにすぐに流れ落ちてしまうおそれがある。
【0022】
また、いずれの実施例においても、金型1,11の非球面1A,11Aにはニッケルメッキを施すのが好ましい。このように表面を処理することにより、樹脂成形層10Aを形成した後の剥離が容易となる。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、紫外線硬化型樹脂液とレンズとが点接触し、あるいは凹型のレンズに滴下した樹脂液が金型の非球面に点接触し、この状態でレンズを金型に接近させることにより、樹脂液中に泡が入ることがなくなり、良品率が向上する。特に、この発明では、前述した従来の特許発明に比べて非球面量の大きいレンズや樹脂成形層の中心厚の厚いレンズでも製造が可能かつ容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】凹型の非球面を有する金型の非球面に紫外線硬化型樹脂液を滴下した状態を示す断面図。
【図2】金型及びレンズを一定角度傾斜させた状態を示す断面図。
【図3】レンズを金型に一定間隔まで接近させ、水平に戻して樹脂液に紫外線を照射する状態を示す断面図。
【図4】レンズとして凹型レンズを用いた場合にこのレンズの凹型面に樹脂液を滴下した状態を示す別の実施形態の断面図。
【図5】図4の状態から全体を一定角度傾斜させた状態の断面図。
【図6】レンズを金型に接近させて流動し盛り上った樹脂液に金型の非球面を点接触させた状態の断面図。
【図7】紫外線照射状態の断面図。
【符号の説明】
1,11 金型
1A,11A 非球面
2,21 レンズ
10 紫外線硬化型樹脂液
10A 樹脂成形層
20 紫外線

Claims (5)

  1. 所望の凹型の非球面を有する金型を水平にセットしてその非球面に紫外線硬化型樹脂液を滴下し、
    次いで非球面レンズの母材となる凸型のレンズを金型に接近させ紫外線硬化型樹脂液とふれる直前でレンズの移動を停止し、
    金型及びレンズを全体として傾斜させて紫外線硬化型樹脂液を流動させ、
    この流動し盛り上った紫外線硬化型樹脂液にレンズを接触させた後にレンズを金型に対して所定の位置まで移動してレンズと金型との間に紫外線硬化型樹脂液を挟み込み、
    レンズと金型とで紫外線硬化型樹脂液を挟んだ状態で全体の傾斜を水平に戻し、
    次いで紫外線硬化型樹脂液に紫外線を照射して樹脂液を硬化させ、
    硬化して得られた樹脂成形層を金型との界面から剥離させることを特徴とする複合非球面レンズの製造方法。
  2. 非球面レンズの母材となる凹型のレンズを水平にセットしてその凹型面に紫外線硬化型樹脂液を滴下し、
    次いで所望の凸型の非球面を有する金型をレンズの凹型面にその非球面を対向させてセットしてレンズを金型に接近させ紫外線硬化型樹脂液とふれる直前でレンズの移動を停止し、
    金型及びレンズを全体として傾斜させて紫外線硬化型樹脂液を流動させ、
    この流動し盛り上った紫外線硬化型樹脂液に金型を接触させた後にレンズを金型に対して所定の位置まで移動してレンズと金型との間に紫外線硬化型樹脂液を挟み込み、
    レンズと金型とで紫外線硬化型樹脂液を挟んだ状態で全体の傾斜を水平に戻し、
    次いで紫外線硬化型樹脂液に紫外線を照射して樹脂液を硬化させ、
    硬化して得られた樹脂成形層を金型との界面から剥離させることを特徴とする複合非球面レンズの製造方法。
  3. 前記レンズと金型の全体の傾斜角度を30〜40度としたことを特徴とする請求項1又は2に記載の複合非球面レンズの製造方法。
  4. 前記紫外線硬化型樹脂液の粘度が1000〜2500cpsであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の複合非球面レンズの製造方法。
  5. 前記金型の非球面にニッケルメッキを施してあることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の複合非球面レンズの製造方法。
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