JPH0422609A

JPH0422609A - 非球面光学素子の成形方法および装置

Info

Publication number: JPH0422609A
Application number: JP12833390A
Authority: JP
Inventors: Norimitsu Nagayama; 典光永山; Hideo Yoshioka; 吉岡　秀雄
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-05-18
Filing date: 1990-05-18
Publication date: 1992-01-27
Anticipated expiration: 2014-02-17
Also published as: JP2859695B2

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成形方法とその装置に関する
。

〔従来の技術〕

従来、レンズブランクと所望の形状を有した型から構成
される空隙に光硬化性透明樹脂層を介在させて複合型光
学素子を形成した場合、光硬化性透明樹脂層の硬化収縮
率が大きく、所望の形状精度が得られないという欠点が
あった。

因って前記欠点を解決すべく以下の様な発明が開示され
ている。

例えば、特開昭６３−４７７０２号公報記載の発明にお
いては、低エネルギー量でゲル化率７０〜９５％まで硬
化させた後、それより大きなエネルギー量で完全硬化さ
せる方法が提案されている。

また、特開昭６３−１５７１０３号公報記載の発明にお
いては、レンズブランクの接合面が所望の加工精度より
も粗い加工精度を有し、且つ所望の非球面と同−又は近
似の非球面を有することによって、成形品となりだ際の
樹脂の厚さがほぼ一定になるようにして、樹脂の厚さの
違いからくる硬化収縮のばらつきを少なくし、所望の形
状精度を得られるようにする発明が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、前記従来技術には以下の欅な欠点がある。

すなわち、特開昭６３−４７７０２号公報記載の発明に
おいては、第１の工程で低エネルギーで照射するが故に
かなりの時間を消費してしまう問題が生じる。更に第２
の工程が続くとすれば、サイクルタイムが嵩み、ひいて
はコスト高につながる。

また、特開昭６３−１５７１０３号公報記載の発明にお
いては、いくら粗いとは言いつつもそれは厳然たる非球
面であり、球面レンズをレンズブランクとして使用する
ことに比較すれば、製造コストが嵩む事は明白である。

更に、−船釣な一回の照射で完全硬化させてしまう方法
では、成形品が離型前の状態においてブランク側、型側
共に拘束されているので、樹脂面は一応所望の形状を保
っている。しかし、両面拘束された状態で硬化収縮する
ので、内部応力が溜まり、離型した瞬間にその内部応力
が緩和されて理想の形状が崩れてしまう。

因って、本発明は前記従来技術における欠点に鑑み開発
されたもので、製造コストを高めずに、非球面の加工精
度の高い複合型光学素子を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段および作用〕本発明は、ガ
ラスまたは透明プラスチックのブランクの光透過面上に
光硬化性透明樹脂層を設けるとともに、光硬化性透明樹
脂層の表面に所望の形状の型を密着させた後、光を照射
して硬化させ、型を除去する光学素子の成形方法におい
て、前記光硬化性透明樹脂の硬化収縮分だけその硬化収
縮にあわせてブランクの光軸と平行に型を移動し、一定
の加圧を加えつつ成形を行う方法である。

また、ガラスまたは透明プラスチックのブランクの光透
過面上に光硬化性透明樹脂層を設けるとともに、光硬化
性透明樹脂層の表面に所望の形状の型を密着させた後、
光を照射して硬化させ、型を除去する光学素子の成形装
置において、樹脂の硬化収縮中に型を移動させる駆動部
を設けたものである。

本発明は、ガラス又はプラスチックのレンズブランクの
光透過面上に光硬化性透明樹脂層を載置し、この光硬化
性透明樹脂層の上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層に光を照射して
硬化収縮が発生開始されたと同時に、硬化によって引き
起こされる光学軸方向への収縮速度に合わせて、応力が
樹脂内部に蓄積されないように上記成形型を降下させて
成形することにより、硬化収縮による変形を阻止するこ
とができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明に係る非球面光学素子の成形方法および装
置の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する
。

（第１実施例）第１図〜第３図は、本発明の第１実施例の成形方法に用
いる装置を示し、第１図は概略構成図、第２図は要部を
示す断面図、第３図は作用を示す断面図である。

１は取付部材で、この取付部材ｌは駆動装置（図示省略
）により上下動自在に保持されている。

取付部材１の下面には案内部材２および寓内棒３を介し
て型板４が取着され、取着部材１中央下面に設けられた
エアシリンダー５とシリンダー軸６とにより上下動自在
に保持されている。この型板４の中央下面には成形型７
が係止されている。型板４の下方には貫通孔８ををする
ベース９が載置されている０貫通孔８の上部にはレンズ
ブランク１０を載置する段部１１が設けられ、段部１１
の上部には押さえリング１２を螺合する螺合部１３が形
成されている。ベース９の貫通孔８の下方には紫外線ラ
ンプ１４が設置されている。そして、前記成形型７は貫
通孔８の軸線と同一軸線上を上下動するように構成され
ている。

以上の構成からなる装置を用いての成形方法は、所望の
レンズ形状を反転させた非球面金型７の転写１１ｉ７ａ
に離型層ＫＳ７０１（商品名：信越化学工業株式会社製
）をトルエンで約１０重量％に希釈した溶液を均一に塗
布し、２０℃で１時間の熱処理をして離型層１５を形成
す石０次に樹脂と硝子とが結合しやすいように、シラン
カシブリング副ＫＢＭ−５０３（商品名：信越化学工業
株式会社製）をエタノールで約１重量％に希釈した溶液
を通常の光学硝子の球面研摩により作成したレンズブラ
ンク１０の非球面形成表面に均一に塗布し、８０℃で２
０分乾燥させてカップリング剤層１６を形成する。

カップリング剤層１６が形成されたレンズブランク１０
の成形面上に適量の紫外線硬化型樹脂１７を吐出装置（
図示省略）等により吐出した後、レンズブランク１０を
貫通孔８の段部１１に載置し、螺合部１３に押さえリン
グ１２を螺合する。

成形型７を降下させて成形型７とレンズブランク１０と
の間隔を、所望する被成形光学素子の中心肉厚Ｘ（１＋
使用樹脂の硬化収縮率）にする。

そして、紫外線ランプ１４を点灯して紫外線硬化型樹脂
１７に紫外線を照射する。紫外線の照射によって紫外線
硬化型樹脂１７が硬化収縮を始めると同時に、エアシリ
ンダー５を駆動して成形型７を硬化収縮速度（硬化収縮
速度は事前に調査しておく）と同様の速度で硬化させる
。

紫外線硬化型樹脂Ｉ７の硬化後、成形型５を上昇させる
と押さえリング１２により、成形型５と光学素子とは容
易に離型され、成形された複合光学素子が得られる。

本実施例によれば、紫外線硬化型樹脂１７に無理な応力
がかからずに硬化させることができる。

（第２実施例）第４図は、本発明の第２実施例の成形方法に用いる装置
を示す概略構成図である。

本実施例は、前記第１実施例における型板４を型板押さ
え治具１８により保持して構成した点が異なり、他の構
成は同一の構成から成るもので、同一構成部分には同一
番号を付してその説明を省略する。

二の装置を用いての成形方法は、前記第１実施例と同様
に、成形型７に離型層１５を形成し、レンズブランク１
０にカップリング剤層１６を形成する。そして、レンズ
ブランク１０に紫外線硬化型樹脂１７を吐出した後、貫
通孔８の段部１１に載置し、成形型７を降下させて成形
型７とレンズブランク１０との間隔を所望する被成形光
学素子の中心肉厚×（１＋使用樹脂の硬化収縮率）にす
る。

この後、紫外線ランプ１４を点灯して紫外線硬化型樹脂
１７に紫外線を照射する。紫外線の照射によって紫外線
硬化型樹脂１７が硬化収縮を始めると同時にエアシリン
ダーをリリースし、約２秒後に型板押さえ治具１８を移
動させて型板４の保持を解除する。すると、紫外線硬化
型樹脂１７と成形型７は密着状態にあるため、紫外線硬
化型樹脂１７の硬化収縮に合わせて成形型７が引かれる
ように降下する。

以下、前記第１実施例と同様な作用であり作用の説明を
省略する。

本実施例によれば、前記第１実施例と同様な効果が得ら
れる。

尚、上記各実施例においてのレンズブランク１０は、紫
外線硬化型樹脂１７の成形品（非球面成形面）を凹状成
形面に形成されたものを用いたが、凸状成形面でも良い
ことは勿論である。

（第３実施例）第５図は、本発明の第３実施例の成形方法に用いる装置
を示す一部を断面した側面図である。

２１は略り字形状をしたベースで、このベース２１の上
部２１ａにはストッパネジ２２とストッパネジ２２を伝
導手段２３を介して駆動するステッピングモータ２４と
が設けられている。ベース２１の基部２１ｂ上面には複
数の直進ガイド２５が立設され、直進ガイド２５には２
つのテーブル２６．２７が上下動自在に設けられている
。また、直進ガイド２５の上部には中央に貫通孔２８を
有するレンズ保持部２９が架設されている。レンズ保持
部２９の貫通孔２８内周面にはレンズブランク３０を載
置する段部３１が形成されており、しンズ保持部２９上
面には押さえ部材３２が矢印Ａ方向に摺動自在に設けら
れている。

ベース２１の基部２１ｂ上面中央近傍には油圧シリンダ
ー３３が設置され、油圧シリンダー３３の油圧シリンダ
ー上部３３ａはテーブル２６の下面に係着している。テ
ーブル２６にはストッパネジ２２の下端と当接する突部
２６ａが形成され、上面にはエアシリンダー３４が載置
されている。

エアシリンダー３４のエアシリンダー軸３４ａ上部はテ
ーブル２７の下面に係着している。テーブル２７の上面
には成形型３５が取着されており、レンズ保持部２９の
段部３１に載置されたレンズブランク３０の光軸と成形
型３５の軸線とが同一軸線上となるように構成されてい
る。レンズ保持部２９の貫通孔２８上方には紫外線ラン
プ３６が設けられている。

以上の構成から成る装置を用いての成形方法は、前記各
実施例と同様に、成形型３５に離型剤処理を施し、レン
ズブランク３０にカップリング処理を施す。そして、レ
ンズブランク３０の成形面上に適量の紫外線硬化型樹脂
樹脂１７を吐出装置（図示省略）等により吐出する０次
に、押さえ部材３２を駆動手段（図示省略）により矢印
Ａ方向に開き、レンズブランク３０をレンズ保持部２９
の段部３１に載置した後、油圧シリンダー３３により成
形型３５を上昇させる。この時、エアシリンダー３４は
予め設定した圧力で下室３４ｂに加圧しておく、そして
、レンズブランク３０と成形型３５との間隔が前記各実
施例と同様な所望する非成形光学素子の中心肉厚×（１
＋使用樹脂の硬化収縮率）となるように調整されたスト
ッパネジ２２によってテーブル２６を位置決めする。

この後、紫外線ランプ３６を点灯して紫外線硬化型樹脂
１７に紫外線を照射する。紫外線の照射開始直後からス
テッピングモータ２４により、ストッパネジ２２を予め
定めた速度で、予め定めた位置までねじ戻してテーブル
２６をさらに上昇させる。紫外線硬化型樹Ｊｉｔ１７が
硬化した後、テーブル２６を下降させて離型し、成形さ
れた複合光学素子を取り出す。

本実施例によれば、駆動用の油圧シリンダー３３と加圧
用のエアシリンダー３４とを別々に設けたため、エアシ
リンダー３４の加圧圧力を調整することにより、硬化中
のゲル状の樹脂を最適の力で押圧することができる。ま
た、ステッピングモータ２４で駆動されるストッパネジ
２２を設けたため、樹脂層の厚さを精密に制御できると
ともに、硬化の過程を通じて樹脂の硬化に伴う収縮の速
度に合わせ、上述の押圧を適確に行うことができる。

さらに、樹脂成形面を下側にしたことにより、レンズブ
ランク３０の樹脂との境界面が凸形状をした複合光学素
子の成形を容易に行なえるとともに、光学素子の出し入
れがしやすく、特に自動化に適する。

尚、本実施例における各部の構造はこれに限定されるも
のではなく、例えば、油圧シリンダー３３は他の駆動手
段でも良く、直進ガイド２５は他の構造でも良く、かつ
テーブル２６．２７に対応するものが互いに独立してい
ても良い、また、テーブル２Ｇの上面にテーブル２７用
の直進ガイドが立設される構成でも良い。さらに、ステ
ッピングモータ２４とストッパネジ２２との伝導手段は
単なるカップリングのような変速機能のないものでも良
い。また、成形型３５が固定されてレンズ保持部２９の
方が可動の構成でも良く、エアシリンダ−３４は他の加
圧手段、例えばバネ等により構成しても良い。

（第４実施例）第６図は、本発明の第４実施例の成形方法に用いる装置
を示す一部を断面した側面図である。

４１は略コの字形状をしたベースで、このベース４１の
上部４１ａにはステッピングモータまたはサーボモータ
を用いたモータ４２が固設されている。このモータ４２
の反対側上部にはポールネジ４３が回転自在に設けられ
、伝導手段４４にょリモータ４２の駆動力が伝達される
。ベース４１のボールネジ４３側側部にはガイド４５が
設けられ、ガイド４５にはテーブル４６とテーブル４７
が上下動自在に係止されている。テーブル４６はボール
ネジ４３により保持され、テーブル４７はテーブル４６
に設けられたエアシリンダー４８およびストッパ４９で
連結保持されている。チーフル４７下面には成形型５０
が取着されている。ベース４１の下部には貫通孔５１を
有するレンズ保持部５２が固設されている０貫通孔５１
にはレンズブランク５３を載置する段部５４が形成され
ている。レンズ保持部５２上面には押さえ部材５５が矢
印Ａ方向に摺動自在に設けられている。レンズ保持部５
２の貫通孔５１下方には紫外線ランプ３６が設けられて
いる。そして、レンズ保持部５２の段部５４に載置され
たレンズブランク５３の光軸と成形型５０の軸線とが同
一軸線上となるように構成されている。

以上の構成から成る装置を用いての成形方法は、前記各
実施例と同様に、成形型５０に離型剤処理を施し、レン
ズブランク５３にカップリング処理を施す、そして、モ
ータ４２によりポールネジ４３を介してテーブル４６を
上昇させ、押さえ部材５５を開いた状態でレンズブラン
ク５３を段部５４に載置し、紫外線硬化型樹脂１７を吐
出した後、テーブル４６を降下させる。この時、予め設
定した圧力でエアシリンダー４８に加圧し、ストッパ４
９の頭部でテーブル４６とテーブル４７との間隔が規制
されるようにしておく。また、レンズブランク５３と成
形型５０との間隔が前記各実施例と同様になるようにモ
ータ４２を介してテーブル４６の位置を制御する。

紫外線硬化型樹脂１７を降下させるための紫外線照射開
始直後から、モータ４２とポールネジ４３により予め定
めた速度で、予め定めた位置までテーブル４６を更に降
下させる。紫外線照射完了後、押さえ部材５５を閉じて
（矢印Ａ方向と反対方向に摺動させる）からテーブル４
６を上昇させて離型し、押さえ部材を矢印Ａ方向に開い
て成形された複合レンズを取り出す。

本実施例によれば、ストッパ４９を設けたことにより、
テーブル４７のテーブル４６に対する位置、ひいては硬
化前の樹脂層の厚さを正確に一定にすることができる。

且つ、エアシリンダー４８の加圧圧力を調整することに
よりテーブル４７と成形型５０の重量をキャンセルした
微小力量から、その重量と空気加圧を加算した大きな力
量まで広範囲に押圧力を設定でき、汎用性に優れる。ま
た、ポールネジ４３とステンピングモータまたはサーボ
モータとの組合わせにより駆動することで、前記第３実
施例より更に精密に位置と速度の制御を行うことができ
、成形型を上下動させる過程、樹脂を押し広げる過程お
よび離型の過程等のそれぞれを最適の速度に制御し、高
精度な成形を行うことができる。

尚、本実施例においても、前記第３実施例と同様に細部
の構造については限定するものではなく、例えばガイド
４５の配置と構造、押さえ部材５５の数と形態、ストッ
パ４９によるテーブル４６゜４７間の規制の形態および
エアシリンダー４８と重力の代わりにバネ等を併用した
加圧手段等が挙げられる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の非球面光学素子の成形方
法および装置によれば、内部応力が成形品内に蓄積しな
いような方法で成形されるため、成形後に成形型から離
型する際に緩和される内部応力が開放されることで、成
形面が変形することもなく、精度の高い形状反転性が容
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、自由度の高い設計が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、本発明に係る非球面光学素子の成形
方法および装置の第１実施例の成形方法に用いる装置を
示し、第１図は概略構成図、第２図は要部を示す断面図
、第３図は作用を示す断面図、第４図は同第２実施例の
成形方法に用いる装置を示す概略構成図、第５図は同第
３実施例の成形方法に用いる装置を示す一部を断面した
側面図、第６図は同第４実施例の成形方法に用いる装置
を示す一部を断面した側面図である。１・・・取付部材２・・・案内部材３・・・案内棒４・・・型板５・・・エアシリンダー６・・・シリンダー軸？、３５．５０・・・成形型８．２８．５１・・・貫通孔９．２１．４１・・・ベース１０．３０．５３・・・レンズブランク１１．３１．５
４・・・段部１２・−・リング１３・・・螺合部１４．３６・・・紫外線ランプ１５・・・離型層１６・・・カップリング剤層１７・・・樹脂１８・・・型板押さえ治具２２・・・ストッパネジ２３．４４・・・伝導手段２４・・・ステンビングモータ２５・・・直進ガイド２６．２７．４６　４７・・・テーブル２９．５２・・
・レンズ保持部３２．５５・・・押さえ部材３３・・・油圧シリンダー３４．４８・・・エアシリンダー４２・・・モータ４３・・・ポールネジ４５・−・ガイド４９・・・ストツバ第図第図第図手続補正書（自発）平成３年７月３日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガラスまたは透明プラスチックのブランクの光透
過面上に光硬化性透明樹脂層を設けるとともに、光硬化
性透明樹脂層の表面に所望の形状の型を密着させた後、
光を照射して硬化させ、型を除去する光学素子の成形方
法において、前記光硬化性透明樹脂の硬化収縮分だけそ
の硬化収縮にあわせてブランクの光軸と平行に型を移動
し、一定の加圧を加えつつ成形を行うことを特徴とする
非球面光学素子の成形方法。
（２）ガラスまたは透明プラスチックのブランクの光透
過面上に光硬化性透明樹脂層を設けるとともに、光硬化
性透明樹脂層の表面に所望の形状の型を密着させた後、
光を照射して硬化させ、型を除去する光学素子の成形装
置において、樹脂の硬化収縮中に型を移動させる駆動部
を設けたことを特徴とする非球面光学素子の成形装置。