JPH04361009A - 複合型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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス基材とこの基材
表面に形成された光硬化型樹脂とから成る複合型光学素
子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学部品であるレンズの多くはガ
ラスを用いて形成されていたが、特に非球面レンズを加
工する場合、球面レンズの加工コストに比べて加工コス
トが非常に高くなる。

【０００３】そこで、この欠点を解消する光学部品の製
造方法として、透明な熱可塑性樹脂を型に注入して成形
加工するいわゆるプラスチックレンズを製造する方法が
知られている。

【０００４】この方法は、研磨加工が不要なため、低コ
ストで量産が可能な反面、ガラス材料に比べて成形後の
冷却の際にひけが生じやすいため、焦点距離が狂ってし
まう欠点があった。

【０００５】因って、この欠点を補う製造方法として以
下の様な発明が開示されている。

【０００６】例えば、特開昭６０−５６５４４号公報お
よび特開平３−１３９０２号公報記載の発明においては
、所望の光学的形状を有する金型とガラス基材との間に
樹脂を介在させて硬化させることにより、ガラス基材と
樹脂層とからなる光学部品を形成する複合型光学素子の
製造方法が提案されている。

【０００７】上記方法によれば、樹脂層が薄膜となって
いるため、熱膨張や熱による屈折率変化も小さく、歪や
ひけの発生も押さえることができる。

【０００８】複合型光学素子の製造手順としては、レン
ズまたはプラスチック基材の樹脂層形成面上に樹脂を吐
出し、その樹脂に所望の形状を有する金型を当接して樹
脂を拡げ薄膜状の樹脂層を形成する。

【０００９】そして、該樹脂層を硬化させた後、金型を
分離する工程である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記複合型
光学素子の製造方法には以下の様な欠点がある。

【００１１】すなわち、基材への樹脂の吐出位置が基材
中心とずれていたり、吐出された樹脂の真円度が悪い場
合（形状が円形状でない場合）、金型により樹脂を拡げ
るとその樹脂は基材中心とずれて拡がったり、あるいは
楕円に拡がってしまう。そのために吐出後の樹脂位置の
ずれおよび吐出された樹脂の真円度を高精度に押さえる
必要があり、樹脂量が数十〜数百立方ｍｍも必要な複合
型光学素子としては不可能である。

【００１２】さらには、基材表面および金型表面のぬれ
性の不均一さからも樹脂は不均一に拡がってしまう。

【００１３】この欠点を回避する方法として、従来は必
要以上に大きな径の基材および金型を用いて対処してい
たが、必要最小限の径で必要な光学面を得る光学部品と
しては大きくなりすぎ、コスト高やその複合光学素子を
用いた製品自体も大きくなってしまう。また別の方法と
して、必要以上の樹脂を用い樹脂を金型からはみ出させ
て成形を行う方法もあるが、これは後工程で、はみ出し
た樹脂を拭き取る工程が必要となってしまう。

【００１４】従来の製造方法の別の問題点として、樹脂
を拡げる際にその樹脂層が基材中心と一致して且つその
真円度も良好であったとしても、樹脂吐出量のばらつき
や樹脂層の厚さのばらつきにより樹脂径がばらつくため
、必要以上に大きな径の基材および金型を用いなければ
ならない事に代わりはなかった。

【００１５】因って、本発明は上記従来技術の欠点に鑑
みて開発されたもので、必要最小限の基材径および金型
径で真円度が良く、かつ樹脂径のばらつきのない樹脂層
を有する複合型光学素子が製造できる複合型光学素子の
製造方法の提供を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、光
学ガラスにて形成した球面レンズの基材と光硬化型樹脂
層からなる複合型光学素子の製造方法において、前記基
材をベルクランプにより位置決めする工程と、前記ベル
クランプと前記基材と前記ベルクランプに内径嵌合する
所望形状を有する金型とにより前記樹脂を流し込むため
の所望空間を形成する工程と、前記ベルクランプから前
記樹脂を流し込む工程と、前記ベルクランプの樹脂注入
口を塞ぐ工程と、前記基材側から光エネルギーを照射す
ることにより樹脂を硬化させる工程と、硬化した樹脂層
を前記金型および前記ベルクランプより離型する工程と
からなる製造方法である。

【００１７】図１は本発明に係る複合型光学素子の製造
方法に用いる装置の概念図である。

【００１８】１は基材で、この基材１はベルクランプ２
上に搭載されている。基材１の上面にはベルクランプ３
が当接しており、ベルクランプ３には所望形状の成形面
４ａを有する金型４が嵌合されている。

【００１９】基材１とベルクランプ３と金型４の成形面
４ａとにより形成される閉空間５は成形される所望の樹
脂層と同一形状に設定されている。

【００２０】ベルクランプ３の内周面には金型４の成形
面４ａ外周より下の位置に樹脂注入口６が開口されてお
り、樹脂注入口６には樹脂注入管７の先端が接続されて
いる。

【００２１】以上の構成から成る装置を用いての製造方
法は、樹脂注入管７より閉空間５に樹脂を数ｋｇｆ／ｃ
ｍ２　の圧力で注入する。この注入により閉空間５内の
空気は基材１とベルクランプ３との間の微細な隙間から
出てゆき樹脂と置き変わる。

【００２２】閉空間５内に樹脂が充填した際、樹脂の粘
度は数千〜数万ｃｐｓあるため、樹脂は基材１とベルク
ランプ３との微細な隙間からは出ることがない。同様に
、ベルクランプ３と金型４とのクリアランスも数μｍに
押さえておけば、樹脂がそのクリアランスに入りこむこ
とはない。

【００２３】その後、樹脂に基材１側より光エネルギー
を照射して硬化させ、金型４およびベルクランプ３を樹
脂から離型して複合型光学素子が得られる。

【００２４】上記製造方法により得られた複合型光学素
子８を図２に示す。複合型光学素子８は基材１上に樹脂
層９を有し、樹脂層９は金型４の成形面４ａを正確に反
転した光学面９ａと、ベルクランプ３の内径に規制され
た精度の高い真円度・樹脂外径９ｂとを有する。

【００２５】

【実施例１】図３〜図７は本実施例に用いる装置を示し
、図３は要部の断面図、図４〜図７は工程図である。

【００２６】１は基材で、この基材１はベルクランプ２
に搭載されている。基材１の上面にはベルクランプ３が
当接しており、ベルクランプ３には所望形状の成形面４
ａを有する金型４が摺動可能に嵌合しており、そのクリ
アランスは１０μｍ以下に押さえられている。

【００２７】基材１とベルクランプ３と金型４とにより
形成される閉空間５は成形される所望樹脂層と同形状に
設定されている。

【００２８】ベルクランプ３の内周面には金型４の成形
面４ａ外周より常に下となる位置に樹脂注入口６が開口
されており、樹脂注入口６には樹脂注入管７の先端が接
続されている。

【００２９】樹脂注入管７の内部先端近傍には、樹脂硬
化時に樹脂注入管７内部の樹脂を硬化させないために樹
脂注入口６の開け締めを行う注入口開閉ピン１０が前後
動自在に内接されている。

【００３０】樹脂注入管７の樹脂注入口６近傍にはテー
パ部７ａが形成されており、注入口開閉ピン１０の先端
近傍にもテーパ部１０ａが形成されている。これらのテ
ーパ部７ａとテーパ部１０ａとの角度は同じに形成され
ており、樹脂注入口６を塞いだ状態でテーパ部７ａとテ
ーパ部１０が合わさる様に形成されている。樹脂注入管
７に注入口開閉ピン１０を挿入する挿入部１１には樹脂
の漏れが発生しない様にシールされている。

【００３１】金型４はシリンダー等の駆動源（図示省略
）とロッド１２を介して接続され、上下駆動可能に保持
されている。金型４の上部に形成されたフランジ４ｂ下
面とベルクランプ３の上端面との間にはバネ１３が弾装
されており、ベルクランプ３は常時基材１側に押し付け
られる様に構成されている。

【００３２】基材１を搭載するベルクランプ２はベルク
ランプ３にかかるバネ圧により基材１を挟んで基材１の
位置出しを行っており、高精度に位置出しを行うため、
ベルクランプ２の中心と金型４の光軸およびベルクラン
プ３の中心とは精度良く位置決めされている。

【００３３】基材１を通して光エネルギーを照射し、注
入された樹脂を硬化させるためのエネルギー照射機１４
が基材１の下方に設置されている。

【００３４】以上の構成からなる装置を用いての製造方
法は、まずベルクランプ２上に光学ガラスＢＫ−７製の
両凹研磨レンズ基材１を樹脂層形成面１ａを上にして置
き、基材１の樹脂層形成面１ａにベルクランプ３を当接
する。そして、バネ１３のバネ圧によりベルクランプ３
で基材１の位置出しを行う。

【００３５】この時、ベルクランプ３と基材１と金型４
とによって形成される閉空間５ａはまだ所望の樹脂層と
同形状になっていない。

【００３６】また、樹脂注入管７内には紫外線硬化型の
樹脂１５が入っているが、樹脂注入管７内に圧力をかけ
ていないため、閉空間５ａの中には樹脂１５が入ってこ
ない（図４参照）。この時、注入口開閉ピン１０によっ
て樹脂注入口６は塞がれていないが、この状態で注入口
開閉ピン１０によって樹脂注入口６が塞がれていても問
題はない。

【００３７】次に、金型４をロッド１２を介して接続す
る駆動部（図示省略）によって下降させ、所望の樹脂層
と同形状の閉空間５ｂを形成する（図５参照）。この時
でも、注入口開閉ピン１０によって樹脂注入口６は塞が
れていないが、この状態で注入口開閉ピン１０によって
樹脂注入口６が塞がれていても問題はない。

【００３８】次に、樹脂注入管７内の樹脂１５に３ｋｇ
ｆ／ｃｍ２　の圧力をかけ、所望樹脂層と同形状の閉区
間５ｂに樹脂１５を樹脂注入口６より注入する（図６参
照）。この時、注入口開閉ピン１０が樹脂注入口６を塞
がないようにする。

【００３９】樹脂１５の注入完了後、樹脂注入管７内の
圧力を解除し、注入口開閉ピン１０を前進させて樹脂注
入口６を塞ぐ。樹脂注入口６を塞いだ状態で、基材１の
下方に設けられた紫外線照射装置１４より紫外線を照射
して樹脂層１６を硬化させる。

【００４０】この後、金型４およびベルクランプ３を樹
脂層１６から離型することにより、基材１と樹脂層１６
との密着体である複合型光学素子１７が得られる。

【００４１】本実施例によれば、得られた複合型光学素
子１７は樹脂層１６の外径がベルクランプ３の内径によ
り規制されるためばらつきのないものとなり、金型４径
を光学的に必要な径と同径にしたため必要最小限の基材
径で製造できる。

【００４２】尚、本実施例では基材として両凹レンズを
用いたが、本発明はこれに限定するものではなく、両凸
レンズ・メニスカスレンズを基材とすることができる。

【００４３】また、紫外線硬化型樹脂のほかに赤外線硬
化型等の光硬化型樹脂を用いることができる。

【００４４】さらに、基材を搭載するベルクランプ（樹
脂成形面と反対面を受けるベルクランプ）に代わり、端
面受けにしても同様な効果が得られる。

【００４５】

【実施例２】図８〜図１０は本実施例に用いる装置を示
し、図８および図９は要部の断面図、図１０は図９のＡ
−Ａ′線断面図である。

【００４６】本実施例は、前記実施例１における注入口
開閉ピン１０を廃止し、代わりに注入口開閉板を設けて
構成した点が異なり、他の構成部分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。

【００４７】本実施例では、金型４と嵌合するベルクラ
ンプ２１の内周面には樹脂注入口６側に縦の溝２２が形
成されている。この溝２２に嵌合する注入口開閉板２３
を溝２２に沿って上下摺動可能に設ける。

【００４８】上記構成の装置を用いての製造方法は、ま
ず基材１，金型４およびベルクランプ２１により所望樹
脂層と同形状の閉空間５を形成し、その閉空間５へ樹脂
注入管７内の樹脂１５に３ｋｇｆ／ｃｍ２　の圧力を加
えて樹脂１５を注入する（図８参照）。この時、注入口
開閉板２３は上部に上がっており、樹脂注入口６は開い
ている。

【００４９】樹脂１５の注入完了後、樹脂注入管７内の
圧力を解除して注入口開閉板２３を下降し、樹脂注入口
６を塞ぐ（図９参照）。

【００５０】この状態で、紫外線照射装置１４により紫
外線を照射して樹脂層１６を硬化させる。この後、金型
４およびベルクランプ２１を樹脂層１６から離型するこ
とにより、基材１と樹脂層１６との密着体である複合型
光学素子１７が得られる。

【００５１】本実施例によれば、前記実施例１と同様な
効果が得られる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係る複合型
光学素子の製造方法によれば、基材と金型とベルクラン
プとにより所望樹脂形状と同等の閉空間を設けた後、そ
の閉空間に樹脂を注入することで、樹脂層真円度の良い
かつ樹脂径のばらつきの無い複合型光学素子が得られる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる装置の概念図である。

【図２】成形された複合型光学素子の断面図である。

【図３】実施例１の要部の断面図である。

【図４】実施例１の工程図である。

【図５】実施例１の工程図である。

【図６】実施例１の工程図である。

【図７】実施例１の工程図である。

【図８】実施例２の要部の断面図である。

【図９】実施例２の要部の断面図である。

【図１０】図９のＡ−Ａ′線断面図である。

【符号の説明】

１　　基材 ２，３　　ベルクランプ ４　　金型 ５　　閉空間 ６　　樹脂注入口 ７　　樹脂注入管 ８　　複合型光学素子 ９　　樹脂層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光学ガラスにて形成した球面レンズの
   基材と光硬化型樹脂層からなる複合型光学素子の製造方
   法において、前記基材をベルクランプにより位置決めす
   る工程と、前記ベルクラプと前記基材と前記ベルクラン
   プに内径嵌合する所望形状を有する金型とにより前記樹
   脂を流し込むための所望空間を形成する工程と、前記ベ
   ルクランプから前記樹脂を流し込む工程と、前記ベルク
   ランプの樹脂注入口を塞ぐ工程と、前記基材側から光エ
   ネルギーを照射することにより樹脂を硬化させる工程と
   、硬化した樹脂層を前記金型および前記ベルクランプよ
   り離型する工程とからなることを特徴とする複合型光学
   素子の製造方法。