JPH0482112B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

技術分野 本発明は、ビデオデイスクやコンパクトデイス
ク等のデイスクの記録・再生に使用される光ピツ
クアツプを構成する集光レンズ等に用いられる非
球面レンズに関する。 背景技術 従来、光ピツクアツプのレンズ系としては、球
面レンズにより発生する各種の収差を取り除くた
めにかかるレンズを３枚以上組み合わせたものが
使用されている。レンズ及びこれを支えるレンズ
鏡筒の加工においては、高精度の加工が要求さ
れ、さらにレンズのレンズ鏡筒への組み込みにも
多くの時間が費やされている。そこで、これらの
欠点を解消すべく、近年においては、PMMA等
の透明プラスチツクを射出形成することによつて
得られる非球面プラスチツクレンズが用いられる
場合も多くなつている。従来の球面レンズを３枚
以上組み合わせる従来方法に代えて、非球面プラ
スチツクレンズを光ピツクアツプに導入するの
は、レンズを非球面化することにより１枚のレン
ズのみで構成しようとするためである。かかる非
球面プラスチツクレンズは射出成形にて成形され
るために、生産性の点では優れている。 そこで、所望形状の非球面レンズを得るため
に、非球面金型によつてプラスチツク材料のレン
ズ基材を加圧しつつ射出成形するインジエクシヨ
ンコンプレツシヨン法が提案されている。しかし
ながら、かかる方法を実施せんとすれば射出成形
装置が大型化してしまう問題があつた。 同様にプラスチツク材料をレンズ基材として、
かかる基材の射出成形時におけるレンズ基材の収
縮を見越して金型設計を行う方法も提案されてい
るが、この場合でも、金型設計が難しくさらには
射出条件により収縮の度合が変動する故、正確な
非球面レンズを安定して得ることが出来ないとい
う問題があつた。 これらの従来技術においては、レンズ基材とし
て熱可塑樹脂を用いるために、成形された非球面
プラスチツクレンズは温度や湿度の影響で収差が
大きく変化するという欠点を有している。 そこで、近年、これらの収差の欠点を解消すべ
く、温度や湿度の影響が小さいガラス基材上に薄
い樹脂層を非球面形状に形成してなる非球面レン
ズが提案されている。 ところが、非球面レンズに形成されている薄い
樹脂層にも、例えば熱可塑性樹脂の射出成形法に
よる場合には、溶融した樹脂が冷却・固化する際
にいわゆる「ヒケ」と称している体積収縮が発生
する。また、紫外線や赤外線等のエネルギー線を
用いてこの樹脂層を硬化させる場合でも通常、数
パーセントの体積収縮が発生する。これら体積収
縮により、成形された樹脂層は設計通りの形状に
転写されないという欠点を有していた。 そこで、この欠点を解消する技術として特開昭
60−243601号公報には、樹脂層にスピロオルソエ
ステル類などのヘテロ環モノマーをルイス酸など
の触媒を用いてカチオン重合させ、体積収縮の小
さな樹脂層を形成する技術が開示されている。 しかしながら、かかる膨張性の樹脂の重合方法
においては、100℃以上で数時間という加熱を要
する為、生産性を上げるには非球面加工に手間を
要する金型を数多く用意する必要があり、かかる
方法は、未だ実用性に乏しい方法であると言え
る。 発明の目的 本発明の目的は、従来の欠点を解消すべく、精
度及び信頼性の共に高い非球面レンズを簡素な工
程にて得られる非球面レンズ製造方法を供するこ
とである。 発明の構成 本発明の非球面レンズの製造方法は、非球面を
形成すべきレンズ基材の表面に液状の活性エネル
ギー線硬化型樹脂を供給し、活性エネルギー線硬
化型樹脂側から非球面型体にて型締し、活性エネ
ルギー線を活性エネルギー線硬化型樹脂に照射し
てこれを硬化させた後、離形する成形工程を有す
る非球面レンズ製造方法であつて、離型後、同一
の非球面型体及び活性エネルギー線硬化型樹脂に
よりかかる成形工程を少なくとも１回繰り返すこ
とを特徴とする。 本発明によれば、先ず、第一層成形工程として
予め光学設計に基き非球面に加工された金型と、
予め球面に加工されたガラスレンズとの成形面間
に活性エネルギー線硬化型樹脂を充填し、活性エ
ネルギー線を照射し、該樹脂をレンズ上にて重
合、硬化させる。樹脂が硬化した後に、金型表面
から硬化した樹脂と共にレンズを離型する。 ここで、活性エネルギー線硬化型樹脂は、（メ
タ）アクリル酸エステル、不飽和ポリエステル等
のラジカル重合可能な樹脂、或いはエポキシ樹脂
の様なカチオン重合可能な樹脂である。更に、活
性エネルギー線とは、これらの樹脂を硬化させる
ことのできる電磁波及び粒子線を言い、例えは可
視光線、紫外線、赤外線（熱線）、電子線、イオ
ン線等がある。 第一層成形工程において、通常これらの樹脂は
重合硬化時に７〜８％程度の体積収縮が発生する
ので、設計された通りの非球面形状を硬化した樹
脂層上に正確に転写することが不可能となる。そ
こで、第一層成形工程と同じ工程（第二層成形工
程と呼ぶ）を再度行い、樹脂層上に第２層の活性
エネルギー線硬化型樹脂層を設けた非球面レンズ
を得ることとした。この非球面レンズにおいて
は、樹脂層の見掛け上の体積収縮が0.5〜0.6％と
小さい為、同一の金型の形状を精度良く転写した
ものとなつている。 なお、本発明においては、第二層形成工程まで
に止まらず第三層成形工程以上を繰り返し行うこ
とも可能である。 また、球面ガラスレンズ上に形成される非球面
樹脂層は、レンズの片側のみでも、両面でも形成
可能である。 また、非球面形成時にレンズと活性エネルギー
線硬化型樹脂との密着性を向上させる目的で、予
め球面ガラスレンズ基材上にシランカツプリング
剤を塗布する前処理を施すことも考えられる。 更に金型と活性エネルギー線硬化型樹脂層との
離型性を向上させる目的でフツ素系或いはシリコ
ン系の離型剤を塗布する等の離型処理を施すこと
もできる。 また、先述の金型は光学設計された非球面形状
を精度良く加工できるものであれば、材質は金属
に限らず例えばガラスや樹脂であつてもかまわな
い。 実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。 (1) 成形工程 成形工程のブロツク図を第１図に示す。 第１層成形工程では、まず球面ガラス基材と
フオトポリマーとの接着性を上げる為に、球面
ガラス基材にカツプリング剤を塗布する（S₁）。
次に、非球面金型上に所定量のフオトポリマー
を滴下し、カツプリング剤を塗布済みの球面ガ
ラス基材をフオトポリマー上に載せ、治具を用
いて位置決め、固定し、レンズの芯出しを行う
（S₂）。その後紫外線をガラス基材側から照射
し、重合成形し（S₃）、治具から解除後離型し
（S₄）、第１層成形は完了する。 第２層成形工程は同じ金型を用いて第１層成
形工程と同様にフオトポリマ充填（S₅）、重合
成型（S₆）、離型（S₇）を順に行い、第２層成
形工程の完了後、蒸着法により反射防止膜がコ
ーテイングされる（S₈）。 なお、フオトポリマー滴下時やガラス基材を
載置する際に気泡の巻き込みに充分注意を要す
る。また、フオトポリマーの厚さが径方向で異
なるために、紫外線照射量の条件設定も適宜設
定する。 (2) 成形装置 第２図に成形装置の概略図面を示す。 円筒状ケース１の中心軸線上に非球面型体で
あるコア２を載置して、コア２の側面から、コ
アの成形面上に液状フオトポリマー３を介して
レンズ基材４を案内するような円筒状ガイド５
を取り付ける。さらに、レンズ基材４の球面の
反対側上部から、石英等の透明板６を有する円
筒状カバー７によつて基材４及びケース１を覆
つてある。 尚、コア２は取付ネジ８でケースに固定され
ている。 この装置でカバー７の透明板６側から紫外線
が照射される。また、紫外線照射によるフオト
ポリマーの硬化中に透明板６によつて基材４を
コア２の方向へ加圧すると位置ずれ等がなく良
好な型成形ができる。 (3) フオトポリマー 紫外線硬化型樹脂である本実施例に用いたフ
オトポリマーの特性は成形性及び非球面精度な
どの光学特性に直接影響を与えるために重要で
ある。そのフオトポリマーの特性を第１表に示
す。 主成分にウレタンアクリレートオリゴマーを
用いることで、ウレタンの特徴である靱性と硬
度とを兼ね備えたバランスのとれた硬化膜を得
ることができた。また粘度調整及び架橋密度を
上げる目的でそれぞれ単官能及び多官能のアク
リレートモノマーを配合してある。粘度は低す
ぎるとガラス基材を金型に載せる際に気泡を巻
き込み易くなり、高すぎると膜厚にバラツキを
生じ易くなり、それぞれ成形性に悪影響を与え
る。実験の結果、数千センチポイズのオーダー
が適正粘度であることが分つた。

【表】 硬化物の物理特性を知る為に動的粘弾性試験を
行つた結果を第３図に示す。図よりガラス転移
点Tgは56℃であつた。第４図に硬化樹脂層の
分光透過率を測定した結果を示す。半導体レー
ザーの発光波長であるλ＝780nｍの光線透過
率は91.6％Ｔ（膜厚140μｍ）と高い透過率を示
した。なお、硬化膜は鉛筆硬度で2HとPMMA
並みの硬度を示した。 (4) 非球面金型 型材にはスタバツクスを選定し、ブランク加
工で予め粗加工した後、無電界Niメツキを施
す。これは最終工程の超精密NC仕上げ加工を
行うための下準備であり約100μｍ程のメツチ
厚を設ける。最終工程の仕上げ加工は、主軸に
エアスピンドルを搭載した超精密NC旋盤によ
つて非球面形状の設計値に加工される。加工精
度は0.1μｍ、面粗度は0.05μｍに加工されてい
る。 (5) 光学性能 以上述べてきた方法で、重合成形した非球面
レンズの光学性能を評価した。第２表に透過波
面収差の測定値を示す。得られた非球面レンズ
は、環境試験後も硬化フオトポリマー層の剥離
や収差の極度な変化が無く、レーザーデイスク
プレーヤやコンパクトデイスクプレーヤに使用
する対物レンズに十分使用可能なものであつ
た。

【表】 以上の如く本実施例におけるレンズの重合成形
は２回行い、レンズ表面の非球面層はフオトポリ
マーの２層構造となつている。これは２回の重合
成形を行うことによりフオトポリマーの見掛けの
重合収縮率を下げる効果を得ることができること
によるものである。 比較例として実施例に用いた樹脂と同じものを
用い、同じ方法で第一層成形工程のみを行い、樹
脂層を１層のみ形成した非球面レンズを得た。 この場合、比較例と本実施例における球面金型
を用いて重合成形したレンズの反射波面の干渉縞
写真を比較した結果、比較例の第１層成形ではフ
オトポリマーの重合収縮により球面金型の形状を
精密に転写していないが、本実施例によれば第２
層成形により非球面が高精度で転写されることが
確認できる。 更に、一般にプラスチツクレンズでは温湿度に
よる屈折率の変化がガラスに比べて大きいが、本
実施例によれば、屈折力のほとんどをガラスレン
ズ基材にもたせ、硬化フオトポリマー層には非球
面効果のみをもたせているので、温湿度の変化に
対する光学性能上の影響を最少限におさえること
ができる。 発明の効果 本発明によれば、球面レンズ基材上に活性エネ
ルギー線硬化型樹脂層を同一の型体及び同一の樹
脂によつて繰り返して型成形しているので、非球
面の加工精度が非常に高くなる。また、非球面の
加工はプラスチツクレンズと同様に金型面形状の
転写による型成形であることから大量生産が容易
である。常温による紫外線重合成形の工程をとる
ので、金型の寿命や損傷についても有利であり、
本発明により従来のガラス対物組レンズに比べ安
価にレンズ系を供給することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による非球面レンズの製造方法
の工程の要部を示す説明図であり、第２図は本発
明による非球面レンズを製造する装置の概略断面
図であり、第３図はフオトポリマーの動的粘弾性
特性を示すグラフであり、第４図はフオトポリマ
の分光透過率のグラフである。 主要部分の符号の説明、２……コア、３……フ
オトポリマ、４……基材、５……ガイド、６……
透明板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 非球面を形成すべきレンズ基材の表面に液状
   の活性エネルギー線硬化型樹脂を供給し、前記活
   性エネルギー線硬化型樹脂側から非球面型体にて
   型締し、活性エネルギー線を前記活性エネルギー
   線硬化型樹脂に照射してこれを硬化させた後、離
   形する成形工程を有する非球面レンズ製造方法で
   あつて、離型後、同一の前記非球面型体及び前記
   活性エネルギー線硬化型樹脂により前記成形工程
   を少なくとも１回繰り返すことを特徴とする非球
   面レンズの製造方法。 ２ 前記レンズ基材はガラス又は合成樹脂である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３ 前記活性エネルギー線は紫外線であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の方法。