JPH02308102A - 合成樹脂軸方向屈折率分布型レンズの作成方法 - 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、屈折率分布が光軸方向に分布する合成樹脂軸
方向屈折率分布型レンズの作成方法に関する。

従来の技術 従来における光学レンズの作成方法としては、特開昭６
１−５２０１号公報に光学素子の作成方法として開示さ
れているものがある。以下、その作成方法を簡略化して
説明する。まず、第２図（ａ）に示すように、光学レン
ズｌの両面を球面状に形成する。次に、第２図（ｂ）に
示すように、光学レンズ１の表面層のイオン交換を行う
。この場合、イオン交換は、硝酸、カリウム等の塩類を
含むイオン溶液２の入ったイオン交換槽３をヒータ４で
加熱して塩類を溶融させた中に光学レンズｌを浸漬させ
ることにより行うことができる。このようなイオン交換
を行うことにより光学レンズ１の表面層の屈折率を変化
させることができる。

第２図（ａ）における点線部分ａは、イオン交換により
屈折率が変化した表面層の屈折率分布を示す等屈折率曲
線を示すものであり、、これにより、屈折率は表面から
の深さに応じた値となる。なお、Ｘ軸はレンズ肉厚の方
向である光軸方向の座標を示すものであり、Ｙ軸は光軸
から半径方向への座標を示すものである。そして、この
ようにして得られた光学レンズｌの両面を球面に研削、
研磨することにより第２図（ｃ）に示すような光学レン
ズ１を得ることができる。従来においては、このように
して光軸方向に屈折率分布をもつ光学レンズ、すなわち
、光軸方向屈折率分布型レンズを作成することができる
。

発明が解決しようとする課題 上述したような従来の作成方法により得られた光軸方向
に屈折率が徐々に減少する光学レンズ１は、一つのレン
ズでその球面収差を著しく減少させることが一般に知ら
れている。この種の光軸方向屈折率分布型レンズを作成
するためには、前述したように、２回に渡る球面研削と
、イオン交換による屈折率分布作成作業を必要とする。

この場合、特に、イオン交換後の球面研削、研磨はその
レンズ中心の位置を正確にとらえて行うものでありその
作業が非常に困難であり、また、レンズ両面に曲率を施
す場合には光学的に偏心を起しやすいという欠点がある
。そこで、このような欠点をなくすために、特開昭６１
−１０７２０９号公報に屈折率分布型単レンズとして開
示されているように、光軸方向屈折率分布型レンズを平
凸型の形状として作成することによりその作成を一段と
容易にすることができるという試みもある。このような
作成方法は、理論的には球面収差やコマ収差を減少する
ことができることがわかっているが、しかし、実際には
非常に手間がかかり確立されていない。

また、光学レンズ１に屈折率分布を与えこれにより光学
的効果を得ている光学素子として、いわゆる、半径方向
屈折率分布型レンズがある。これは、光の進行する方向
と垂直な方向に屈折率分布を与えて光の集束効果を実現
するものである。この場合、レンズ形状は円柱型であり
、光の透過面は平面であり球面研磨の必要がなくそあ作
成が容易であるが、しかし、屈折率分布の付与が表面か
ら浅い部分までしか行うことができないため大口径化に
するには困難である。そこで、光軸方向屈折率分布型レ
ンズにすると大口径化は容易となるが、その反面、前述
したように球面研磨を屈折率分布形成後に必要とするた
め偏心が起きやすくその作成が非常に困難である。

課題を解決するための手段 そこで、このような問題点を解決するために、本発明は
、レンズ形状形成工程にて、円筒型の中空部材の片側端
面に延伸フィルムを配設し、その延伸フィルムを底とし
て屈折率ｎａを有する単量体Ｍａを注入し、この単量体
Ｍａの自重により前記延伸フィルムを球面状にした状態
で重合し重合体Ｐａを形成し、屈折率分布形成工程にて
、前記屈折率ｎａとは異なる屈折率ｎｂを有する単量体
Ｍｂを前記重合体Ｐａ上に注入し、前記単量体Ｍｂを前
記重合体Ｐａの上部から下方に向けて拡散させると共に
重合させ重合体Ｐｂを形成して屈折率がレンズ光軸方向
に沿って連続的に変化する合成樹脂軸方向屈折率分布型
レンズを作成するようにした。

作用 これにより、レンズ形状形成工程にて、単量体の自重に
より延伸フィルムを球面状にすることができるためこの
球面をレンズ曲面とすることにより、従来のように球面
の研削や研磨が必要でなくなり、また、このようなレン
ズ形状形成工程を屈折率分布工程の事前若しくは同時に
行うことにより、レンズの光学的偏心の発生を防ぐこと
ができる。

実施例 本発明の一実施例を第１図（ａ）〜（ｆ）に基づいて説
明する。以下、合成樹脂軸方向屈折率分布型レンズの作
成方法を順を追って述べる。

まず、レンズ形状形成工程（ａ　−Ｃ）について述べる
。第１図（ａ）に示すように、金属やガラス等からなる
円筒型の中空部材５を作成し、その中空部材５の片側端
面に延伸フィルムとしての２軸延伸フイルム６を配設す
る。そして、第１図（ｂ）に示すように、この２軸延伸
フイルム６を底として屈折率ｎａを有する単量体（以下
、モノマーと呼ぶ）Ｍａを注入する。このモノマーＭａ
には重合開始剤が溶解しており、このモノマーＭａを注
入することにより、そのモノマーＭａ自体の自重により
２軸延伸フイルム６は球面状に延伸する。

この場合、２軸延伸フイルム６を同一材料で同一膜厚の
ものを使用して一定量のモノマーＭａを注入したとすれ
ば、延伸した球面の曲率半径は全面に渡って必ず一定な
ものとなる。その後、第１図（Ｃ）に示すように、球面
状を有するモノマーＭａを加熱等により重合を進行させ
て、重合体（以下、ポリマーと呼ぶ）Ｐａを作成する。

なお、重合の時は、Ｎ８雰囲気下にて行う。

次に、屈折率分布形成工程（ｄ−ｆ’）について述べる
。上述したレンズ形状形成工程において作成されたポリ
マーＰａの表面に、第１図（ｄ）に示すように、屈折率
ｎａとは異なる屈折率ｎｂ（ｎａ）ｎｂ）を有するモノ
マーＭｂを注入する。

そして、この注入時に加熱を続けて行うことにより、第
１図（ｅ）に示すように、千ツマ−ＭｂをポリマーＰａ
中に拡散させることができ、しかも、これと同時に重合
を行わせてポリマーＰｂを作成することができる。この
重合の際、ポリマーＰａの重合度は、１００％或いは１
００％未満のゲル状態のどちらでもよい。

ここで、モノマーＭａとしては、例えば、エチレンジメ
タクリレート、ベンジルメタクリレート、βメタリルメ
タクリレート等の重合をつかさどる基を２種類以上有す
るものを選択する。また、モノマーＭｂとしては、例え
ば、２．２．２　トリフロロエチルメタクリレート、１
．１．５　）リヒドロバープロロペンチルメタクリレー
ト等のフッ素を含んだメタクリル酸系のものを選択する
。さらに、２軸延伸フイルム６は、ポリエチレン、テフ
ロン等を使用し、その膜厚は５０μｍ程度のものを使用
する。

上述したように、レンズ形状形成工程にて球面形状を有
するポリマーＰａを作成した後、屈折率分布形成工程に
てそのポリマーＰａの球面形状とは反対側に位置する平
面からポリマーＰａとは異なる屈折率を有するポリマー
Ｐｂを拡散していくことにより、その平面側から球面側
に向かうに従って屈折率が徐々に上昇する不均質媒体の
レンズ、すなわち、第１図（ｅ）において、上部はどＰ
ｂの割合が多く、下部にいくに従ってＰｂの割合が減少
しＰａのホモポリマーに近い状態のレンズを作成するこ
とができる。この場合、屈折率差Δｎは、ポリマーＰａ
、Ｐｂの屈折率ｎａ、ｎｂや、第１図（Ｃ）におけるポ
リマーＰａの重合転化率等により決定される。従って、
レンズ材料とその作成条件（温度、時間等）を変化させ
ることにより、任意の屈折率分布をもった重合体を得る
ことができるわけである。そして、最終的には、第１図
（ｆ）に示すように、円筒型の中空部材５及び２軸延伸
フイルム６を取り除いて、球面７ａと反対側の平面７ｂ
を単に研磨するだけで平凸型の光軸方向屈折率分布型レ
ンズ７（いわゆる、合成樹脂軸方向分布型レンズ）を作
成することができる。

なお、これまで述べた実施例は、レンズ形状形成工程の
終了後に屈折率分布形成工程を行うようにしたが、この
他に、モノマーＭｂの蒸気雰囲気中に第１図（ｂ）の状
態の部材を設置し、ポリマーＰａ、中に拡散を行わせる
と同時に重合を行わせるような２つの工程を同時に進行
させるようにしても、上述した実施例と同様に、目的と
するレンズを得ることができる。

発明の効果 本発明は、レンズ形状形成工程において、単量体の自重
により延伸フィルムを球面状にすることができるためこ
の球面をレンズ曲面とすることにより従来のように球面
の研削や研磨が不要となり、その球面と反対側に位置す
る平面部の研削、研磨を行うのみで目的とする光軸方向
屈折率分布型レンズを容易に作成することができ、しか
も、これにより大口径レンズの作成が容易となる。また
、このようなレンズ形状形成工程を屈折率分布工程の事
前若しくは同時に行うことにより、レンズの光学的偏心
の発生を防ぐことができ、これにより、作業工程の簡略
化を一層図ることができると共に、その作成時間も短縮
することができるため生産コストを一段と低減させるこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の一実施例であるレンズ
作成工程を示す工程図、第２図（ａ）〜（ｃ）は従来に
おけるレンズ作成工程を示す工程図である。 ５・・・中空部材、６・・・延伸フィルム、７・・・合
成樹脂軸方向屈折率分布型レンズ 出　願　人　　　　株式会社　リ　コ　−３」　図 ＪＺ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レンズ形状形成工程にて、円筒型の中空部材の片側端面
   に延伸フィルムを配設し、その延伸フィルムを底として
   屈折率ｎａを有する単量体Ｍａを注入し、この単量体Ｍ
   ａの自重により前記延伸フィルムを球面状にした状態で
   重合し重合体Ｐａを形成し、屈折率分布形成工程にて、
   前記屈折率ｎａとは異なる屈折率ｎｂを有する単量体Ｍ
   ｂを前記重合体Ｐａ上に注入し、前記単量体Ｍｂを前記
   重合体Ｐａの上部から下方に向けて拡散させると共に重
   合させ重合体Ｐｂを形成して屈折率がレンズ光軸方向に
   沿つて連続的に変化する合成樹脂軸方向屈折率分布型レ
   ンズを作成するようにしたことを特徴とする合成樹脂軸
   方向屈折率分布型レンズの作成方法。