JPH02304505A - 非球面光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、非球面光学素子の製造方法に関する。

（従来技術） 光学素子を熱可塑性樹脂材にて製造する場合は硬化収縮
率が大きく所定の形状精度が得られないという問題点が
あった。この問題点を解決するために、熱可塑性樹脂材
の硬化時に加圧するという成形方法が既にしられている
、また、熱可塑性樹脂材の硬化による収縮は、避けられ
ないということから、予めその硬化収縮量を見込んだ金
型を用いて製造するという方法も既にしられている。

また上記熱可塑性樹脂材に替えて紫外線硬化型の樹脂材
を用いた場合においても上記と同様の問題点を有してい
る。

この問題点を解決した対応策も既に知られている。

例えば特開昭６２−２５８４０１号公報がある。

この公報に開示されている技術とは、硬化収縮率の小さ
な樹脂にて形成され、その樹脂の硬化時に母材レンズと
金型との間隔をせばめる方向に加圧するという方法であ
る。この方法を用いることにより形成される樹脂の形状
および精度は向上するが、低圧成形では効果が無いため
にある程度の圧力を掛ける必要があるというものである
。

（発明が解決しようとする課題） 上記した従来の各樹脂成形方法に示す、硬化収縮率が大
きくて形状精度が出にくいという問題点を解決するため
に、予め硬化収縮量を見込んだ型を用いる方法について
は、所望する光学素子の形状が変更する度毎に金型を成
形測定してその測定値に基づいてその見込み量を算出し
た上で正規の金型を作成しなければならないという問題
点があり、またこの方法は多くの労力と時間を要すると
いう問題点もあった。

また収縮率の小さい樹脂材を用いる方法においても、そ
の当該樹脂材の種類も少なくかつ入手が困難で一般的で
ないという問題点があった。

更に樹脂材の硬化時に加圧するという方法においても、
低圧では効果が無いため成る程度の圧力を加える必要が
あり、その結果作動中にレンズブランク（母材レンズ）
が破損するという虞があり、強度の高い材質の光学素子
や厚い光学素子にのみしか適用できないという問題点が
あった。

本発明は、上記諸問題点を解決するために創作されたも
のである。即ち金型を所望の光学素子の成形面形状とは
正反対の転写面に形成し、被成形樹脂材も極めて一般的
なウレタンアクリレート系樹脂材を用いることにより硬
化時においての必要な圧力も低圧のみ必要としない非球
面光学素子の製造方法を提供することを目的とするもの
である。

、□、決を廖Ｉｋ） 本発明は、光学部材の光透過面上に光硬化性透明樹脂材
を配設し、この光硬化性透明樹脂材の上面に所望の形状
に成形面を成形された成形型を配設し、上記光硬化性透
明樹脂材に光照射してゲル状態となったとき、上記成形
型を押圧重合しながら硬化収縮による変形状を印えて反
転性を得ることにより成形される非球面光学素子の製造
方法である。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

（第１実施例） 第１図は、本発明に用いられる装置の概要を示す側面よ
りの平面図、第２図は、第１図に示す成形装置の要部を
側面より示す作用説明図。第３図は、第２図の成形装置
の作用説明図、第４図は、第２図の成形装置の作用説明
図。第５図は、本発明により成形された成形品を示す側
面よりの平面図である。

第１図にて本発明に用いる装置の構成を説明する０図に
示す符号１は中央の下面に円筒形エアシリンダー２の基
端部と、そのエアシリンダー２の左右両側辺に所望の間
隔を設けて並列配設された案内棒６と７を嵌着した円筒
形状の案内部材３および４のそれぞれの基端に設けた支
持部材１６を介して装着された矩形状のシリンダー取付
板部材ｌである。

このシリンダー取付部材１は、固定部材（図示されず）
にその一端を装着されている。

上記エアシリンダー２の中央の下端面には、シリンダー
軸５が配設されその伸延する先端面には、型板８を介し
て上金型９の基端部が装着されている。

上記上金型９を装着した型板８は、上記シリンダー取付
板部材ｌと平行状に配設している。上記シリンダー軸５
の先端位置の下面には円柱形状でその先端面に被成形光
学素子１２の非球面形状とは正反対の転写面を持つステ
ンレース系の合金よりなる非球面上金型９の基端部を装
着している。

また上記型ｖｉ８の上面左右近傍には上記シリンダー軸
５と並列に立設した案内部材３および４内を精密的に上
下摺動する案内棒６と７の基端部をそれぞれ支持部材を
介して固設してエアシリンダー２の駆動により下降し被
成形材料を押圧して成形する際にガイドするよう構成さ
れている。

上記上金型９と対応する下方位置には、円筒形状でその
先端部を被成形光学素子の球面形状と対応した所望の球
面形状の端面を形成した下金型１０が配設されており、
上記上金型９の下降により被成形材料を押圧成形するよ
う構成されている。

また上記下金型１０は、その先端面に被成形紫外線硬化
型樹脂１２と接合構成するガラスブランク１１の端面（
透過面）を載置するためにガラスブランク１１の！！置
面と対応形成されている。

上記下金型１０の外周には、螺子を設けて上記ガラスブ
ランク１１を載置したときその外周辺を押え保持するた
めの押え部材１４を上下動自在に設けている。即ち押え
部材１４の内径に、上記下金型１０の外周の螺子と螺合
する螺子を設けて回動することにより下金型１０の外周
壁を上下動自在に構成されている。更に押え部材１４の
先端部内方には、突出する押え鍔１５を形成して載置さ
れるガラスブランク１１の外周辺を押さえるよう構成さ
れている。

上記下金型１０の中芯には、上記ガラスブランクｌｌ上
の紫外線硬化型樹脂１２を照射するため下金型１０の下
方位置に配設した紫外線照射ランプ１８を配設しその光
束を通過させる照射孔１３を穿設されている。

次に上記構成による成形装置による本発明の成形方法を
説明する。

まづエアシリンダー２を駆動し、上金型９を上昇させて
下金型１０との間に所望の間隔を設けて保持し、その下
金型１０の先端面上に下金型１０の端面と対応した形成
面を有するガラスブランク１１を載置し、更にそのガラ
スブランクｌｌ上に適量の紫外線硬化型樹脂１２をｉ！
！置する。この紫外線硬化型樹脂１２にガラスブランク
１１の下方に配設した紫外線照射ランプ１８を点灯する
。即ち紫外線照射ランプ１８よりの光束は照射用孔１３
を介してガラスブランク１１を透過して照射されるこの
照射により紫外線硬化型樹脂１２がゲル状態に固まりか
けたとき第２図に示すようにエアシリンダー２を駆動し
て上金型９を下降作動し、所定の速度でかつ所定の位置
迄紫外線硬化型樹脂１２を押圧して成形する。

上記作動中部ち上金型９を押圧作動し紫外線硬化型樹脂
１２の成形中においては、紫外線の紫外線硬化型樹脂１
２への紫外線照射を一時的に中断し、上記所定の加圧と
所定の時間経過後において再度紫外線照射ランプ１８を
照射し硬化型樹脂１２へ再度紫外線を照射し紫外線硬化
型樹脂１２が完全に硬化するまで照射する硬化した後、
エアシリンダー２を駆動させて上金型９を上昇作動させ
、上金型９を紫外線硬化型樹脂１２より離型させる。

離型された紫外線硬化型樹脂１２はガラスブランク１１
の表面と一体接合されて所定の樹脂層を形成し、更にそ
の紫外線硬化型樹脂Ｎ１２の上方面は、第５図に示すよ
うに上金型９の先端面に形成した非球面形状を正確に転
写されて所定の非球面が成形される。

子記成形作用において、−ａに肉厚の均一成形において
は、上金型９をエアシリンダー２による加圧を加えない
（自重のみ）で紫外線硬化型樹脂１２を押圧成形した場
合、紫外線硬化型樹脂層１２は硬化に伴って収縮し成形
される。この場合は肉厚が均一なので全域同一に収縮す
るため転写層の形状はそのまま転写されて変わらない、
これに対し、上記しに本実施例のように非球面形状を先
端面に形成した上金型９をエアシリンダー２により押圧
成形した場合は、上記した球面のように紫外線硬化型樹
脂層のように肉厚が均一でないので肉厚の厚い部分は薄
い部分に比較して収！１世が多くなる。即ち上金型９の
先端面に成形した非球面形状が正確に紫外線硬化型樹脂
１２に転写されないのである。このような現象に対処し
て、紫外線硬化型樹脂１２を半硬化状態即ちゲル状態に
なったところで加圧して成形するようにしたのである。

なは詳しくは、紫外線硬化型樹脂１２の硬化収縮は液体
からゲル状態に硬化移行する際に殆ど収縮が完了してし
まうので、そのゲル状態即ち軟らかい状態にて上金型９
を作動し押圧するので紫外線硬化型樹脂１２は既に収縮
完了しているため上金型９の押圧による転写は収縮がな
いので正確な転写ができる。

（第２実施例） 第６図は、本発明の第２実施例の要部を示す側面よりの
平面図である。

上記第１実施例と同一構成および同一部材については、
同一符号を用いその説明を省略する。

上記第１実施例に用いた成形装置において、まづエアシ
リンダー２を駆動させて上金型９を所定位置に上昇停止
させ、上金型９と下金型１０間に所望の間隔を構成し、
その下金型１０の先端球面上に予め形成されたシランカ
ップリング剤ＫＢＭ５０３（信越化学工業型、商品名）
をエタノールで約１重量％に希釈した溶液を、通常の光
学ガラスの球面研磨により作成したガラスブランク（レ
ンズ）１１を載置しそのガラスブランク１１の非球面形
成上面に均一に塗布し、８０°Ｃで２０分乾熾させ、紫
外線硬化樹脂１２とガラスブランク１１との結合を容易
とするための接合層１９を形成する。次に被成形光学素
子の形状と正反対の転写面を有する非球面上金型９の先
端部転写面に紫外線硬化型樹脂１２と上金型９との成形
後における離型を容易とする離型剤ＫＳ−７０１（信越
化学工業製、商品名）をトルエンで約１０重量％に希釈
した溶液を均一に塗布し、２００　’Ｃで１時間の熱処
理をして離型層２０を形成する０次に上金型９を駆動し
エアシリンダー２と上記球面形状を有するガラスブラン
ク１１とを第１図に示すような位置関係即ち所望の間隔
を設けて配置する。この間隔において所望の被成形光学
素子の中心肉厚×１．６程度とし、この間隙間に紫外線
硬化型樹脂１２を満たし、紫外線照射ランプ１８を点灯
して下金型１０の照明孔１８より照射する。照射によっ
て紫外線硬化型樹脂１２が硬化収縮を開始してゲル状態
になった時点で上金型９を保持しているエアシリンダー
２のエアをリリースすることによって上金型９およびエ
アシリンダー２をフリーの状態にする。

このときの重量の全てがゲル状態にある紫外線硬化型樹
脂［１２に掛かるようにする。ここで紫外線硬化型樹脂
１２の平均肉厚が約０　、３　ｍｍ程度においては紫外
線照度は１０ｍＷ／ｃｄであり、この場合ゲル状態（常
温による測定は針入度５０〜６０）にあるのは紫外線の
照射が開始されてから３〜４秒間である。即ち、紫外線
照射後３〜４秒後にエアシリンダー２をリリースして上
金型９をフリーにすることによりゲル状態にある紫外線
硬化型樹脂１２に上金型９の重量を掛けることができる
。そのときに必要な圧力は、ガラスブランク１１に光学
歪みを与えない程度の適度な荷重で充分である。即ち上
金型９およびエアシリンダー２の重量で充分であり、特
別な重りは必要ととしない。

紫外線硬化型樹脂１２の硬化後は、光学素子（紫外線硬
化型樹脂とガラスブランクの接合体）１２と上金型９と
は、密着状態となっているが、エアシリンダー２を駆動
することのより上金型９は上昇し光学素子１２との密着
状態は容易に離型され°、成形された光学素子１２は外
部に取り出されて工程を終了する。

上記各実施例において、紫外線照射ランプ１８にて紫外
線硬化型樹脂１２を照射してゲル状態になったとき照射
を停止し、ゲル状態を保ったまま上金型９で加圧成形し
、成形面を転写後再び紫外線を照射して完全に硬化せし
めたが、必ずしも上記実施例に限定するものではなく、
紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂１２がゲル状態にな
ったときにエアシリンダー２を駆動させて上金型９を下
降させて成形を開始し、ゲル状態中に所定の肉厚（間隔
）まで上金型９を下降させて完全に硬化させる。即ち紫
外線を照射して紫外線硬化型樹脂１２がゲル状態になり
、完全に硬化されて成形が終了するまで照射を継続して
加圧成形してもよい。

また上記各実施例においてのガラスブランク１１は、紫
外線硬化型樹脂１２の成形面（非ｆ、Ｙ面成形面）を凹
状成形面に形成されたものを用いたが、凸状形成面でも
よいことは勿論である。

また上記各実施例においては、上金型９を保持（支持）
　ｔＪＩ成しているエアシリンダー２により所定寸法ま
でリリースしたが、これをエアシリンダー２のエアを完
全にリリースせず途中にレギュレータを設けて紫外線硬
化型樹脂１２に■かる重量を制御するようにしてもよい
。

更に上記実施例において用いたウレタン２アクリレ−Ｌ
、系の他エポキシ・アクリレート系等を用いてもよい。

（効果） 上記方法による本発明の非球面光学素子の製造方法は、
ゲル状態にて加圧するため、数誌の加圧力で充分であり
、而も紫外線硬化型樹脂層の硬化収縮率を小さくするこ
とができるので、精度の高い形状の反転性が容易に得ら
れ、割れやすい材質の光学素子や薄肉の光学素子にも使
用でき、自由度の高い設計を可能となる。

更に特別な樹脂も必要としないため安価に製造できるな
どの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例における装置の概要を示す側
面よりの平面図。 第２図は、第１図に示す装置の成形要部の側面よりの作
用平面図。 第３図は、第２図の装置の作用を示す側面よりの平面図
。 第４図は、第２図、第３図の装置の作用を示す側面より
の平面図。 第５図は、本発明により成形された成形品を示す側面よ
りの平面図。 第６図は、本発明の他の実施例を示し、第１図に示す装
置の成形要部の側面よりの作用平面図。 １・・・取付部材　　　　２・・・エアシリンダー３．
４・・・案内部材　　　　５・・・シリンダー軸６．７
・・・案内棒　　　　　８・・・型板９・・・上金型　
　　　１０・・・下金型１１・・・ガラスブランク１２
・・・紫外線硬化型樹脂１４・・−押え部材　　　１８
・・・紫外線照射ランプ特許出願人　　　オリンパス光
学工業株式会社第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光学部材の光透下面上に光硬化性透明樹脂材を配設し、
   この光硬化性透明樹脂材の上面に所望の形状に成形面を
   形成された成形型を配設し、上記光硬化性透明樹脂材に
   光照射してゲル状態となったとき、上記成形型を押圧重
   合しながら、硬化収縮による変形状を抑えて反転性を得
   るようにしたことを特徴とする非球面光学素子の製造方
   法。