JPH05116155A - 光学素子の成形方法及び成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】硝子部材の中心軸と成形面の中心軸とを正確に
一致させることが可能でありながら、硝子部材と樹脂層
との間、及び型部材と樹脂層との間において、剥離を生
ずることがない様な光学素子の成形方法及び成形装置を
提供する。 【構成】硝子部材３０を、支持部１４に載置する第１の
工程と、成形面１２ｂと硝子部材３０の表面３０ａとの
間に規定される空間に充填された樹脂材料が、所定の粘
度内の時に、硝子部材３０を、型手段１２に対して位置
合わせする第２の工程と、樹脂材料が所定の重合度まで
硬化する間、硝子部材３０を所定位置に保持する第３の
工程と、樹脂材料が所定の重合度まで硬化した後に、硝
子部材３０の保持状態を解除する第４の工程とを具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、硝子部材の表面に樹脂
層を一体的に形成するための光学素子の成形方法及び成
形装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、硝子部材の表面に、樹脂材料
から成る薄い膜を成形加工することにより、硝子材料で
は加工しにくい非球面形状を有するレンズを形成する方
法が知られている。このような方法により成形されたレ
ンズは、一般的にレプリカレンズと呼ばれている。

【０００３】このレプリカレンズの成形加工において
は、完成したレプリカレンズの光学性能を確保するため
に、硝子部材の光軸と、この硝子部材に所定の非球面形
状を転写するための型の中心軸とを正確に一致させる必
要がある。従来、この硝子部材の光軸と型の中心軸とを
一致させる方法の一例としては、特開昭６２−２７２２
０３号に開示されている様に、硝子部材の外周部にフラ
ンジ部を設け、このフランジ部の外周面を、型に形成さ
れた嵌合部に嵌合させる方法が知られている。また、他
の例としては、特開昭６２−２８８０３０号に開示され
ている様に、硝子部材の球面状に加工された両側の面
を、いわゆるベルクランプでクランプすることにより、
その求心作用を利用して硝子部材の光軸と型の中心軸と
を一致させる方法が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例のうち硝子部材にフランジ部を設ける方法におい
ては、硝子部材にフランジ部を形成する加工に手間がか
かるため、レンズの製造コストが高くなるという問題点
がある。また、硝子部材の外周部にフランジ部を設けて
いるため、レンズが大型化するという問題点がある。ま
た、硝子部材の球面部の光軸を、型の中心軸と一致させ
たいわけであるが、上記の様にフランジ部の外周面を型
に嵌合させて位置合わせを行った場合には、硝子部材の
球面部の光軸とフランジ部の外周面の中心軸とが加工誤
差等により僅かにずれていた場合、その分だけ球面部の
光軸が型の中心軸からずれてしまうという問題点があ
る。

【０００５】更に、樹脂材料を型により成形加工する場
合には、通常、樹脂材料の硬化につれて樹脂材料が収縮
を起こす。この樹脂材料の半径方向の収縮に関しては、
通常、樹脂材料の各部の収縮具合の僅かの違いにより、
樹脂材料は、硝子部材の中心軸に向かって収縮するので
はなく、中心軸からややズレた位置を中心に収縮するこ
ととなる。そのため、樹脂材料の硬化に伴って、硝子部
材には、この硝子部材を型に対して、半径方向に微小距
離だけ移動させようとする力が働くことになる。そし
て、上記の様に、硝子部材を型に対して中心合わせをす
るために固定した場合には、硝子部材は、樹脂材料の収
縮に伴って、上記の様な力が働いても、型部材に対して
相対的に移動することができなくなり、硝子部材の表面
と、樹脂材料との間で剥離が生じたり、あるいは、型部
材の成形面と樹脂材料との間で剥離が生ずるという問題
点があった。

【０００６】また、上記の従来例のうちベルクランプを
用いる方法においては、硝子部材の球面の曲率半径が大
きく、平面に近い様な場合には、求心力が弱くなるため
硝子部材と型の正確な位置決めができないという問題点
があった。従って、本発明は、上述した課題に鑑みてな
されたものであり、この発明の第１の目的は、硝子部材
の中心軸と成形面の中心軸とを正確に一致させることが
可能でありながら、硝子部材と樹脂層との間、及び型部
材と樹脂層との間において、剥離を生ずることがない様
な光学素子の成形方法及び成形装置を提供することであ
る。

【０００７】また、この発明の第２の目的は、硝子部材
に特別な加工をすることなく、硝子部材の光軸を型の中
心軸に正確に一致させることが可能であり、また、光学
素子が大型化することがない様な光学素子の成形装置及
び成形方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明の光学素子の成形方法は、
硝子部材の表面に、所定の表面形状を有する樹脂層を、
成形加工によって形成することにより、硝子材料と樹脂
材料とを一体化した光学素子を形成するための、光学素
子の成形方法において、前記硝子部材を、前記樹脂層の
表面に前記所定の表面形状を転写するための成形面と、
前記硝子部材を、該硝子部材の前記表面を前記成形面か
ら前記樹脂層の厚みを規定する距離だけ離間させた状態
で支持するための支持部に載置する第１の工程と、前記
成形面と前記硝子部材の前記表面との間に規定される空
間に充填された樹脂材料が、所定の粘度内の時に、前記
硝子部材を、前記型手段に対して、前記成形面に略平行
な面に沿う方向の所定位置に位置合わせする第２の工程
と、前記樹脂材料が所定の重合度まで硬化する間、前記
硝子部材を前記所定位置に保持する第３の工程と、前記
樹脂材料が前記所定の重合度まで硬化した後に、前記硝
子部材の保持状態を解除する第４の工程とを具備するこ
とを特徴としている。

【０００９】また、この発明に係わる光学素子の成形方
法において、前記第２の工程は、前記樹脂材料の粘度
が、１０⁰ 〜１０⁶ ｃｐｓである時に、前記硝子部材
を、位置決めすることを特徴としている。また、この発
明に係わる光学素子の成形方法において、前記第２の工
程は、前記支持部の外周面に摺動可能に嵌合した位置合
わせ部材を軸線方向に移動することにより、前記成形面
の中心軸に向けて求心動作させ、前記硝子部材の外周を
チャッキングして、前記硝子部材の中心軸を、前記成形
面の中心軸に一致する様に、位置決めすることを特徴と
している。

【００１０】また、この発明に係わる光学素子の成形方
法において、前記第４の工程は、前記樹脂材料の重合度
が、８０〜９５％付近まで硬化した時に、前記硝子部材
の保持状態を解除することを特徴としている。また、本
発明の光学素子の成形方法は、硝子部材の第１の表面
に、所定の表面形状を有する樹脂層を、成形加工によっ
て形成することにより、硝子材料と樹脂材料とを一体化
した光学素子を形成するための、光学素子の成形方法に
おいて、前記硝子部材の第１の表面の外周部に当接し、
且つ該第１の表面を前記樹脂層の表面に前記所定の表面
形状を転写するための成形面から前記樹脂層の厚みを規
定する距離だけ離間させた状態で支持するための支持部
上に前記硝子部材を載置する第１の工程と、前記第１の
表面に対向する第２の表面の外周部に当接し、且つ前記
硝子部材を前記支持部材上にクランプするためのクラン
プ部を有する蓋体を、前記支持部に対して装着する第２
の工程と、前記支持部の外周面と、前記蓋体の内周面と
を嵌合させた状態で、前記支持部と前記蓋体とを相対的
に回転させる第３の工程とを具備することを特徴として
いる。

【００１１】また、この発明に係わる光学素子の成形方
法において、前記樹脂材料は、活性エネルギー線硬化型
の樹脂であることを特徴としている。また、本発明の光
学素子の成形装置は、硝子部材の表面に、所定の表面形
状を有する樹脂層を、成形加工によって形成することに
より、硝子材料と樹脂材料とを一体化した光学素子を形
成するための、光学素子の成形装置において、前記樹脂
層の表面に前記所定の表面形状を転写するための成形面
と、前記硝子部材を、該硝子部材の前記表面を前記成形
面から前記樹脂層の厚みを規定する距離だけ離間させた
状態で支持するための支持部とを有する型手段と、前記
成形面と前記硝子部材の前記表面との間に規定される空
間に充填された樹脂材料が、所定の粘度内の時に、前記
硝子部材を、前記成形面に略平行な面に沿う方向に位置
合わせし、前記樹脂材料が所定の重合度に達した時に前
記位置合わせ状態を解除するための位置合わせ手段とを
具備することを特徴としている。

【００１２】また、この発明に係わる光学素子の成形装
置において、前記位置合わせ手段は、前記型手段の外周
面に摺動可能に嵌合する嵌合部と、該嵌合部が前記型手
段の外周面に嵌合した状態で、前記型手段の軸線方向に
移動するにつれて、その当接部が前記型手段に設けられ
たカム面に当接することにより、前記成形面の中心軸を
中心に開閉動作を行う複数のアーム部と、該アーム部の
先端に設けられ、前記硝子部材をチャッキングするため
の爪部とを備えることを特徴としている。

【００１３】また、この発明に係わる光学素子の成形装
置において、前記樹脂材料は、活性エネルギー線硬化型
樹脂であることを特徴としている。また、この発明に係
わる光学素子の成形装置において、前記所定の粘度と
は、１０⁰ｃｐｓ〜１０⁶ ｃｐｓであることを特徴とし
ている。また、本発明の光学素子の成形装置は、硝子部
材の第１の表面に、所定の表面形状を有する樹脂層を、
成形加工によって形成することにより、硝子材料と樹脂
材料とを一体化した光学素子を形成するための光学素子
の成形装置において、前記樹脂層の表面に前記所定の表
面形状を転写するための成形面を有する型手段と、前記
成形面の外側の、光軸を中心軸とする円周上に形成さ
れ、前記硝子部材の第１の表面を前記成形面から前記樹
脂層の厚みを規定する距離だけ離間させた状態で支持す
るための支持部と、前記成形面の光軸を中心軸とする円
筒状の外周面とを有する支持手段と、前記支持手段の外
周面に円周方向及び軸方向に沿って摺動可能に嵌合する
内周面を有する嵌合部と、該嵌合部の上面を封止する天
井部と、該天井部の下面の前記成形面の光軸を中心軸と
する円周上に形成され、前記硝子部材の前記第１の表面
に対向する第２の表面に当接するクランプ部とを有する
蓋手段と、前記支持手段の外周面と、前記嵌合部の内周
面とを嵌合させた状態で、前記成形面の光軸を中心軸と
して、前記支持手段と前記蓋手段とを相対的に回転させ
るための回転駆動手段とを具備することを特徴としてい
る。

【００１４】また、この発明に係わる光学素子の成形装
置において、前記クランプ部は、前記硝子部材の光線有
効径の外周に対応する位置に形成されていることを特徴
としている。また、この発明に係わる光学素子の成形装
置において、前記回転駆動手段は、前記蓋手段を回転さ
せるための第１の駆動手段を具備することを特徴として
いる。

【００１５】また、この発明に係わる光学素子の成形装
置において、前記型手段は前記成形面の光軸を中心軸と
する円筒状の外周面を有すると共に、前記支持手段は前
記型手段の外周面に周方向に沿って摺動可能に嵌合する
内周面を有し、前記回転駆動手段は、前記支持手段を回
転させるための第２の駆動手段を具備することを特徴と
している。

【００１６】また、この発明に係わる光学素子の成形装
置において、前記樹脂材料は、活性エネルギー線硬化型
の樹脂であることを特徴としている。

【００１７】

【作用】以上の様に、この発明に係わる光学素子の成形
方法及び成形装置は構成されているので、樹脂層が所定
粘度内の時に、硝子部材を、その中心軸が成形面の中心
軸に正確に一致する様に位置決めし、その後、樹脂材料
が完全に硬化する前に、この位置合わせ状態を解除する
ことにより、硝子部材の中心軸を成形面の中心軸に一致
させることが可能でありながら、樹脂層の剥離を防止す
ることができる。

【００１８】また、硝子部材を型手段に対して支持する
ための支持手段と、この支持手段上に硝子部材をクラン
プするためのクランプ部を有する蓋体とを、相対的に回
転させることにより、求心力に対して硝子部材が求心方
向に動き易くなるため、硝子部材の光軸と成形面の光軸
とを正確に一致させることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について、添付
図面を参照して詳細に説明する。 （第１の実施例）図１は、第１の実施例の光学素子の成
形方法により、非球面レンズを成形する場合に使用され
る成形装置の概略構造を示した図である。

【００２０】まず、成形装置の構成について説明する前
に、第１の実施例の光学素子の成形方法の概略内容につ
いて説明する。この第１の実施例の光学素子の成形方法
は、ガラス材料の表面に、ガラス材料では、加工しにく
いような形状を形成するためのものであり、比較的加工
し易い形状に加工した硝子部材の表面に、樹脂材料から
成る所望の複雑な表面形状の樹脂層を形成するものであ
る。例としては、球面形状に加工した硝子部材の表面
に、非球面形状の樹脂の膜を成形し、ガラス材料と樹脂
材料とを組み合わせた非球面レンズを作成することがあ
げられる。すなわち、単レンズで収差を補正したレンズ
を提供するためには、レンズの表面形状を非球面形状に
する必要があるが、ガラス材料を非球面形状に加工する
ことは容易ではなく、また、非球面形状に成形し易い樹
脂を用いたレンズでは、レンズのパワーを稼ぎにくいた
め、この両者を組み合わせることにより、両者の長所の
みを生かそうとするものである。このようにして製造さ
れたレンズをレプリカレンズと呼ぶ。

【００２１】具体的には、図１に示す様に、表面を球面
状に加工された硝子部材３０の片面である接合面３０ａ
に、活性エネルギー線硬化型樹脂の薄い膜から成る樹脂
層３２を形成するものである。硝子部材３０は、その外
周部にフランジ状の胴付き部３０ｂを有しており、この
胴付き部３０ｂが、支持部材１４の上端面１４ｂに当接
した状態で、支持部材１４上に支持されている。この上
端面１４ｂは、樹脂材料の表面形状を形成するための、
型部材１２の成形面１２ｂのエッジ部から、高さｈだけ
突出している。この突出量ｈにより、樹脂層３２の厚み
が規定される（成形面１２ｂが非球面形状であるため、
樹脂層の厚みは場所により異なる）。そして、型部材１
２の成形面１２ｂと、接合面３０ａとにより規定される
空間内に充填された液体状の樹脂材料に、活性エネルギ
ー線を照射することにより、この樹脂材料を硬化させ、
レプリカレンズ３３を完成させる。

【００２２】以下、図１に基づいて、レプリカレンズを
成形加工するための装置の構成について説明する。参照
符号１０は、樹脂層３２を成形するための型部材１２
や、硝子部材３０を支持するための支持部材１４等を保
持するための基板を示しており、水平に沿って延出する
様に設けられている。この基板１０の上面には、型部材
１２、支持部材１４及び、型枠１６及びチャッキング部
材１７が支持されており、基板１０の下面には、チャッ
キング部材１７を、型部材１２に対して相対的に移動さ
せるためのエアシリンダ２０が配設されている。

【００２３】詳しくは、基板１０の上面には、中心部に
鉛直上方に開口した円柱状の凹部１６ａを有する型枠１
６が固定されている。円柱状の凹部１６ａの中央部に
は、円筒状の支持部材１４が固定されており、この支持
部材１４の内側には、支持部材１４の内周面と嵌合する
外周面を有する型部材１２が装着されている。そして、
型部材１２も支持部材１４と同様に型枠１６に固定され
ている。

【００２４】支持部材１４の外壁と、型枠１６の内壁の
間には、円筒状の空間部１９が形成されており、この空
間部１９には、略円筒状のチャッキング部材１７が、そ
の下側の嵌合部１７ａの内周面と外周面とを、それぞれ
支持部材１４の外壁と、型枠１６の内壁に嵌合させた状
態で装着されている。そして、このチャッキング部材１
７は、その嵌合部１７ａが、支持部材１４の外壁と型枠
１６の内壁にガイドされた状態で軸方向に沿って（すな
わち、図中上下方向に沿って）スライド可能にされてい
る。

【００２５】ここで、チャッキング部材１７の上部は、
円筒を等分に４分割した形状をしており、この分割され
た夫々の部分は、それぞれアーム部１７ｂを形成してい
る。アーム部１７ｂは、嵌合部１７ａよりも薄肉にされ
ているので、チャッキング部材１７を形成する材料の弾
性により、内方及び外方に撓むことが可能である。そし
て、このアーム部１７ｂの先端部には、後述する硝子部
材３０の外周面をチャッキングして位置決めするための
爪部１７ｃが設けられている。

【００２６】アーム部１７ｂの中間部位には、突起部１
７ｄが形成されているとともに、先端部には、突起部１
７ｅが形成されており、突起部１７ｄは、支持部材１４
の外壁に形成されたカム面１４ｄに当接し、突起部１７
ｅは、型枠１６の上端部に形成された斜面１６ｇに当接
する。従って、チャッキング部材１７を支持部材１４及
び型枠１６に対して上下方向にスライドさせることによ
り、４つのアーム部１７ｂが、カム面１４ｄと斜面１６
ｇに沿って動き、爪部１７ｃの開閉動作を行わせること
ができる。すなわち、チャッキング部材１７の上下方向
のスライドにより、硝子部材３０のチャッキングと、こ
のチャッキングの解除が行われるわけである。

【００２７】一方、基板１０の下側の面には、チャッキ
ング部材１７を支持部材１４及び型枠１６に対して、上
下方向に移動させるためのエアシリンダ２０が固定され
ている。エアシリンダ２０は、その上部にエアシリンダ
本体２０ａに対して相対的に移動するシリンダロッド２
０ｂを有しており、このシリンダロッド２０ｂの上面に
は、支持部材１７を接続させるための円板状の連結部材
２２が取りつけられている。

【００２８】連結部材２２の上面の円周上３か所には、
接続ロッド２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ（２４Ｃのみ不図
示）が直立した状態で固定されている。この接続ロッド
２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃの上端部は、基板１０に穿設さ
れた透穴１０ａ，１０ｂ，１０ｃ（１０ｃのみ不図
示）、及び型枠１６の底部の３か所に穿設された透穴１
６ｃ，１６ｄ，１６ｅ（１６ｅのみ不図示）をそれぞれ
介して、円柱状凹部１６ａ内に進入し、チャッキング部
材１７の下側の嵌合部１７ａに接続されている。

【００２９】また、基板１０の下面１０ｄと、連結部材
２２の上面の間には、接続ロッド２４Ａ，２４Ｂ，２４
Ｃの外周面に緩く嵌合した状態で、圧縮バネ２６Ａ，２
６Ｂ，２６Ｃ（２６Ｃのみ不図示）が配置されており、
これにより、連結部材２２は、型枠１０の下面１０ｄに
対して押し下げられる方向に付勢されている。従って、
エアシリンダ２０が作動していない状態では、シリンダ
ロッド２０ｂ及び、連結部材２２は、これらの自重及
び、圧縮バネ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃの付勢力により下
方に押し下げられており、チャッキング部材１７は、型
部材１２及び型枠１６に対して、下側に位置している。
この状態では、第３図に示した様にチャッキング部材１
７の４つの爪部１７ｃは閉じた状態になっており、硝子
部材３０は、その外周部を、４つの爪部１７ｃによりチ
ャッキングされている。

【００３０】そして、この状態においては、硝子部材３
０は、チャッキング部材１７により、その光軸の位置
が、型部材１２の成形面１２ｂの中心に正確に一致した
状態で、保持されている。一方、エアシリンダ２０が作
動して、連結部材２２が上側に移動すると、接続ロッド
２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃを介して、チャッキング部材１
７が上方向に押し上げられることとなる。これにより、
チャッキング部材１７の４つの爪部１７ｃは図１に示し
た様に開状態となり、硝子部材３０のチャッキング状態
は解除される。

【００３１】なお、型部材１２の成形面１２ｂは、レプ
リカレンズ３３の完成形状に要求される非球面形状に加
工されているので、この支持部材１４の上端面１４ｂ上
に硝子部材３０を載置した状態で、硝子部材３０の接合
面３０ａと成形面１２ｂとにより規定される空間内に充
填された樹脂材料を硬化させることにより、硝子部材３
０の表面に、成形面１２ｂの非球面形状が転写された樹
脂層３２を形成することができる。

【００３２】ここで、図を見れば分かる様に、支持部材
１４の突出量ｈは、硝子部材３０上に形成される樹脂層
３２の厚みを規定するものである。そして、突出量ｈの
値は、成形面１２ｂの非球面の度合いによって異なるの
であるが、樹脂層３２が最も薄くなる位置で、この樹脂
層３２の厚みが例えば３０μｍよりも薄くならない程度
の値に設定されている。

【００３３】また、支持部材１４の上端部には、樹脂材
料のはみ出し分を収容するための逃げ部１４ｃが形成さ
れており、はみ出した樹脂材料が支持部材１４に付着す
ることを防止すると共に、硝子部材３０と、支持部材１
４の上端面１４ｂとの接触部分から樹脂材料がはみ出し
てバリが形成されることを防止する様にされている。硝
子部材３０の上方には、活性エネルギー線を照射するた
めの照射装置３４が配置されており、この照射装置３４
によって、活性エネルギー線を樹脂層３２に照射するこ
とにより、樹脂層３２を硬化させることができる。この
照射装置３４は、移動機構３６に支持されており、必要
に応じて硝子部材３０の光軸上から退避できる様にされ
ている。

【００３４】一方、硝子部材３０の上方には、照射装置
３４以外に、硝子部材３０の光軸上の位置と退避位置と
の間を移動可能とする移動機構３８に支持された、樹脂
材料の供給装置４０が配置されている。この供給装置４
０は、移動機構３８に保持された上下方向の昇降機構４
２と、この昇降機構４２に支持されたシリンジ４４と、
このシリンジ４４のピストンを駆動するための駆動装置
４６とを備えている。そして、この供給装置４０によ
り、型部材１２の成形面１２ｂに樹脂材料が所定量供給
される。

【００３５】次にこのように構成された成形装置におい
て、レプリカレンズを成形加工する手順について説明す
る。レプリカレンズ３３の成形に当たっては、まず、エ
アシリンダ２０を作動させた状態として、チャッキング
部材１７を、図１に示した開状態にしておき、その後、
型部材１２の成形面１２ｂに樹脂材料を供給する。図２
は、この樹脂材料の供給動作の手順を示した図である。

【００３６】まず、移動機構３８を作動させて供給装置
４０を、型部材１２に対して、そのシリンジ４４の先端
部が、成形面１２ｂの中央に来る様に位置決めする。こ
の状態を示したものが図２（ａ）である。この状態か
ら、図２（ｂ）に示す様に昇降機構４２を作動させて、
シリンジ４４を成形面１２ｂに近づける様に下降させて
いき、シリンジ４４の先端部が成形面１２ｂに接する直
前で停止させる。この状態で、図２（ｃ）に示す様に、
樹脂材料をシリンジ４４の先端部から少しずつ吐出して
いき、この吐出開始と同時または、吐出開始から所定時
間経過後に、シリンジ４４を、図２（ｄ）に示した様に
ゆっくりと上昇させる。このシリンジ４４の上昇時にお
いても継続的に樹脂材料の吐出動作は続けられ、樹脂材
料の供給量が所定値に達したところで、吐出動作を終了
する。ただし、このときの樹脂材料の吐出速度及びシリ
ンジ４４の上昇速度は、このシリンジ４４の上昇時に、
成形面１２ｂとシリンジ４４の先端部との間で、樹脂材
料が途切れない様な速度に設定される。その後シリンジ
４４が所定の高さに達したところで、昇降機構４２の動
作を停止させる。

【００３７】この樹脂材料の供給動作の一つの具体的な
例として、樹脂材料にウレタン変性アクリレート及びア
クリレートをモノマー成分とする紫外線硬化型樹脂を使
用し、直径１８ｍｍのガラスレンズの表面に中心部の厚
さ３０μｍ、最大厚さ６０μｍの非球面形状の樹脂層を
成形する場合（このときの樹脂材料の供給される体積
は、１４×１０^-3ｃｃである）について説明する。

【００３８】まず、図２（ａ）において、シリンジ４４
の先端部の成形面１２ｂからの高さＨ１は１００ｍｍで
あり、この位置から、シリンジ４４をＶ１＝１００ｍｍ
／ｓの速度で下降させ、シリンジ４４の先端部が、図２
（ｂ）に示す様に、成形面１２ｂから高さＨ２＝１．１
ｍｍとなった位置で停止させる。次に、図２（ｂ）に示
した状態で、樹脂材料を３．５×１０^-3ｃｃ／ｓの速度
で、シリンジ４４から吐出し始め、図２（ｃ）に示した
様にシリンジ４４の先端から３．５×１０^-3ｃｃの樹脂
材料が吐出されて、この樹脂材料が成形面１２ｂに接触
したところで、シリンジ４４をゆっくりと上昇させ始め
る。このときの上昇速度は、０．２ｍｍ／ｓである。こ
のシリンジ４４を上昇させている状態においても、図２
（ｄ）に示す様に樹脂材料の吐出動作は続けて行われ、
樹脂材料の吐出を開始してから４秒後には、樹脂材料の
適正供給量である１４×１０^-3ｃｃの吐出を終了する。
このとき、シリンジ４４の先端部は、成形面１２ｂから
１．７ｍｍの高さにあるが、この後も、シリンジ４４の
上昇動作は続けて行われ、シリンジ４４の先端部が成形
面１２ｂから６ｍｍとなった位置で停止する。その後、
シリンジ４４は、高速で上昇され、図２（ｃ）に示した
ように、図２（ａ）に示した位置と同じ位置に戻り、樹
脂材料の供給の工程を終了する。

【００３９】樹脂材料の供給の工程を上記のようにする
ことにより、以下のような２つの効果が得られる。 （１）樹脂材料を、成形面１２ｂの上方の高い位置から
落下させずに、樹脂材料を、その表面張力により玉状に
なった状態で、成形面１２ｂに接触させているので、樹
脂材料の落下のショックにより、樹脂材料に気泡が混入
することを防止できる。 （２）成形面１２ｂに近い位置で、吐出を続けた場合に
は、樹脂材料の表面張力により、シリンジ４４の先端部
分を包み込む様に、樹脂材料の玉が形成されるため、シ
リンジ４４の先端部に樹脂材料が付着し、供給量が不正
確になる。これに対し、吐出につれてシリンジ４４の先
端部を上昇させた場合には、シリンジ４４の先端部に樹
脂材料が付着することがなくなり、樹脂材料の供給量を
正確に制御することができる。

【００４０】（１）に関していえば、この樹脂材料の供
給の工程の後の、硝子部材３０を支持部材１４上に載置
する工程においても、樹脂材料の中に気泡が混入するこ
とが考えられるので、それぞれの工程において、気泡が
混入しない様に管理することは極めて重要である。たと
え、光学性能に影響のない程度の気泡であっても、目視
で確認することができる様な気泡が混入した場合は、製
品として出荷することは不可能になるため、製品の歩留
りを向上させる上でも重要である。

【００４１】また、（２）に関しては、硝子部材３０の
接合面３０ａと成形面１２ｂとの間に充填される樹脂材
料の量が極めて微量であるため、この樹脂材料の量を精
密に一定量に制御することは重要である。その点上記の
ような方法をとることにより、供給する樹脂材料の体積
を、正確に一定量に制御することができる。ここで、例
えば、供給時に樹脂材料の重量を制御する様にした場合
には、重量が一定であっても、樹脂材料の体積は、温度
と湿度により大きく変化するため、接合面３０ａと成形
面１２ｂの間に、隅々まで樹脂材料を行き渡らせ、且つ
はみ出し量も多くならない様にするためには、温度及び
湿度を厳密に管理する必要がある。そのため、樹脂材料
の供給量は、体積で制御することがもっとも好ましい。

【００４２】樹脂材料の供給が終了すると、移動機構３
８を作動させて、供給装置４０を、硝子部材３０の光軸
上から退避させる。この状態で、図１に示した様に、支
持部材１４の上端面１４ｂの上に、接合面３０ａに樹脂
層３２を剥離しにくくするためのカップリング剤をコー
ティングした硝子部材３０を載置する。このとき、樹脂
材料が、硝子部材３０の接合面３０ａと型部材１２の成
形面１２ｂとにより規定される空間内に、気泡が混じる
ことなく隅々まで行き渡る様に、慎重に、硝子部材３０
を載置する。

【００４３】このとき、樹脂材料が接合面３０ａと型部
材１２の成形面１２ｂとの間の空間の隅々まで行き渡
り、且つ、はみ出しが全くない様に、この樹脂材料の量
を制御することは、実際には不可能である。そのため、
必ず成形面１２ｂのエッジから少量の樹脂材料がはみ出
すことになる。そして、このはみ出した樹脂材料が硝子
部材３０の胴付き部３０ｂに付着した場合には、完成し
たレプリカレンズ３３を鏡筒に組み込む時に鏡筒の光軸
に対して、このレプリカレンズ３３が傾いて取りつけら
れることになり、光学性能を低下させることとなる。そ
のため、このはみ出した樹脂材料が胴付き部３０ｂに付
着しない様に、硝子部材３０には、光線有効径Ｄの外側
と胴付き部３０ｂとの間に、樹脂材料の逃げ部３０ｃが
設けられている（図５参照）。この逃げ部３０ｃは、硝
子部材３０の接合面３０ａの延長面よりも、上方に向か
って急な斜面を形成する様に硝子部材３０を削り込んだ
ものである。はみ出した樹脂材料は、重力に従って、下
方に移動しようとするため、このように逃げ部３０ｃを
上側に向かう急な斜面とすることにより、樹脂材料が胴
付き部３０ｂにまで回り込むことを防ぐことができる。

【００４４】また、支持部材１４の上端部にも、逃げ部
１４ｃが形成されており、はみ出した樹脂材料が支持部
材１４に付着することを防止する様にされている。硝子
部材３０を、支持部材１４上に載置する作業が終了する
と、次に、移動機構３６を作動させて、照射装置３４を
硝子部材３０の光軸上に移動させる。そして、硝子部材
３０を通して、活性エネルギー線としての紫外線を樹脂
層３２に照射する。この照射により、樹脂層３２は硬化
を始める。

【００４５】ここで、レプリカレンズにおいては、完成
したレンズの光学性能を確保する上で、硝子部材３０の
光軸と、型部材１２の成形面１２ｂの中心とを一致させ
ることは極めて重要であり、これを実現するために、第
１の実施例においては、紫外線照射の工程の途中で、前
述した様にチャッキング部材１７で硝子部材３０をチャ
ッキングすることにより、硝子部材３０と、型部材１２
の芯合わせを行っている。

【００４６】また、紫外線硬化型の樹脂に限らず、接着
剤の類は、その硬化時に、一般的に、その体積が収縮す
る。すなわち、レプリカレンズにおいては樹脂層３２が
硝子部材３０の半径方向に収縮することになる。このと
き、樹脂層３２は、樹脂層３２の各部における収縮の具
合の僅かな違いにより、硝子部材３０の中心軸に向かっ
て収縮するのではなく、この中心軸からややズレた位置
を中心に収縮することとなる。そのため、樹脂層３２の
硬化につれて、硝子部材３０には、この硝子部材３０
を、型部材１２に対して、この型部材１２の半径方向に
微小距離だけ移動させようとする力が働くことになる。
この力に抗して、硝子部材３０をチャッキング部材１７
でチャッキングした芯合わせ状態を保持した場合には、
硝子部材３０と樹脂層３２との間、あるいは型部材１２
の成形面１２ａとの間で剥離が生ずることとなる。これ
を解決するために、第１の実施例においては、樹脂層３
２が完全に硬化する前に、再びチャッキング部材１７に
よる硝子部材３０のチャッキング状態を解除する様にし
ている。

【００４７】これを一つの具体的な例について説明する
と、樹脂材料として、前述したウレタン変性アクリレー
ト及びアクリレートをモノマー成分とする紫外線硬化型
の樹脂を使用した場合には、まず、照射装置３４内の蛍
光ランプにより、樹脂層３２に対して中心波長３６５ｎ
ｍの紫外線を、３０ｍＷ／ｃｍ²の照射強度で３０秒間
照射する。この１段目の照射による１ｃｍ² あたりの照
射エネルギー量は３０ｍＷ×３０ｓｅｃ＝９００ｍＷｓ
＝９００ｍＪであり、このときの樹脂材料の重合率は、
図４の照射エネルギーと重合率の関係を示すグラフ上に
白丸で示した様に、約７０％である。そして、このとき
の樹脂材料の粘度は、１３００〜１７００ｃｐｓ程度で
あり、樹脂層３２は、ある程度硬化しているが、まだ外
部から力を加えれば、型部材１２に対して、硝子部材３
０を動かすことができる状態である。

【００４８】そして、この１段目の照射が終了したとこ
ろで、図３に示した様にエアシリンダ２０の作動を解除
し、チャッキング部材１７により硝子部材３０の外周部
をチャッキングし、硝子部材３０の光軸の位置と、型部
材１２の成形面１２ｂの中心の位置を正確に一致させ
る。この後、照射装置３４内のもう一つの光源である高
圧水銀キセノンランプにより、樹脂層３２に対して、同
じく中心波長３６５ｎｍの紫外線を、１００ｍＷ／ｃｍ
² の照射強度で６０秒間照射する。この２段目の照射に
よる１ｃｍ² あたりの照射エネルギー量は１００ｍＷ×
６０ｓｅｃ＝６０００ｍＪであり、１段目の照射エネル
ギー量とのトータルでは、照射エネルギー量は、６９０
０ｍＪとなる。この照射エネルギー量に対応する重合率
は、図４に黒丸で示した様に、９６％程度であり、略完
全な硬化状態となっている。

【００４９】ここで、上記の２段目の照射を開始してか
ら２０秒間経過した時点、すなわち１段目の照射エネル
ギー量とのトータルの照射エネルギー量が、１００ｍＷ
×２０ｓｅｃ＋９００ｍＪ＝２９００ｍＪとなったとこ
ろで、図１に示した様にチャッキング部材１７による硝
子部材３０のチャッキング状態を、再び解除する。この
ときの照射エネルギー量に対する重合率は８５％程度で
ある。樹脂層３２が、この８５％程度の重合率まで硬化
した状態では、もはや硝子部材３０は、型部材１２に対
して、樹脂層３２の柔軟性により移動することはなく、
この後の硬化の過程で、樹脂層３２各部での収縮状態の
僅かな違いにより、硝子部材３０が、型部材１２に対し
て、型部材１２の半径方向に僅かに移動するのみであ
る。ただし、この樹脂層３２の収縮状態の違いによる硝
子部材３０の移動量は極めて微小であるため、完成した
レプリカレンズの光学性能を低下させることにはつなが
らない。

【００５０】また、硝子部材３０と成形面１２ｂの中心
合わせを行うに当たっては、１段目の照射を行う前の、
樹脂材料が全く硬化していない状態で、硝子部材３０と
成形面１２ｂの中心合わせを行った場合には、樹脂材料
がまだ液体状であるため、硝子部材３０が動いた時に、
硝子部材３０の表面に付着している樹脂材料が、不規則
な形状で、成形面１２ｂのエッジからはみ出すことが考
えられる。この状態のままで、樹脂材料を硬化させた場
合には、このはみ出した樹脂材料が、薄膜状のバリや、
不規則で不安定な形状のバリとなる可能性がある。その
ため、第１の実施例においては、この様な不安定なバリ
が形成されない様にするために、樹脂材料を、ある程度
硬化させた状態で、中心合わせを行う様にしている。

【００５１】ただし、１段目の照射により、樹脂材料を
硬化させる度合いは、上記の例に限定されるものではな
く、上記の例で示した値の前後で変化させても良い。ま
た、上述したバリの問題が解決できれば、樹脂材料を全
く硬化させていない状態で中心合わせを行っても良い。
そして、実際上は、樹脂材料の粘度が１０⁰ ｃｐｓ〜１
０⁶ ｃｐｓの範囲であれば、中心合わせを行うことが可
能である。

【００５２】この様にして樹脂層３２の硬化が完了した
レプリカレンズ３３を、型部材１２から離型し、上下の
面に所定のコーティング（例えば反射防止コーティン
グ）を施してレプリカレンズ３３が完成する。このレプ
リカレンズ３３の完成形状を示した図が図５である。次
に、以下に第１の実施例の第２の態様について説明す
る。

【００５３】この第２の態様においては、樹脂材料とし
て、第１の実施例で使用した樹脂材料より、硬化速度が
速いタイプの樹脂材料である、ウレタン変性ポリエステ
ルアクリレート３８重量％、ジトリメチロールプロパン
テトラアクリレート３５重量％、イソボロニルアクリレ
ート２５重量％、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニ
ルケトン２重量％の液状組成物を使用し、図１と全く同
じ成形装置及び型部材を用いて成形を行う。

【００５４】まず、照射装置３４の蛍光ランプにより、
樹脂層３２に対して中心波長３６５ｎｍの紫外線を２ｍ
Ｗ／ｃｍ² の照射強度で１０秒間照射する。この１段目
の照射による１ｃｍ² あたりの照射エネルギー量は２ｍ
Ｗ×１０ｓｅｃ＝２０ｍＷｓ＝２０ｍＪであり、このと
きの樹脂材料の重合率は、約９０％である。そして、こ
の時の樹脂材料の粘度は５００００ｃｐｓ程度であり、
樹脂層３２は、ある程度硬化しているが、まだ外部から
力を加えれば、型部材１２に対して、ガラス部材３０を
動かすことができる様な状態にある。

【００５５】そして、この１段目の照射が終了したとこ
ろで、図３に示した様にエアシリンダ２０の作動を解除
し、チャッキング部材１７により硝子部材３０の外周部
をチャッキングし、硝子部材３０の光軸の位置と、型部
材１２の成形面１２ｂの中心の位置を正確に一致させ
る。この後、照射装置３４内のもう一つの光源である高
圧水銀キセノンランプにより、樹脂層３２に対して、同
じく中心波長３６５ｎｍの紫外線を、１００ｍＷ／ｃｍ
² の照射強度で２０秒間照射する。この２段目の照射に
よる１ｃｍ² あたりの照射エネルギー量は１００ｍＷ×
２０ｓｅｃ＝２０００ｍＪであり、１段目の照射エネル
ギー量とのトータルでは、照射エネルギー量は、２０２
０ｍＪとなる。この照射エネルギー量に対応する重合率
は、９７％程度であり、略完全な硬化状態となってい
る。

【００５６】ここで、上記の２段目の照射を開始してか
ら５秒間経過した時点、すなわち１段目の照射エネルギ
ー量とのトータルの照射エネルギー量が、１００ｍＷ×
５ｓｅｃ＋２０ｍＪ＝５２０ｍＪとなったところで、図
１に示した様にチャッキング部材１７による硝子部材３
０のチャッキング状態を、再び解除する。このときの照
射エネルギー量に対する重合率は９５％程度である。樹
脂層３２が、この９５％程度の重合率まで硬化した状態
では、もはや硝子部材３０は、型部材１２に対して、樹
脂層３２の柔軟性により移動することはなく、この後の
硬化の過程で、樹脂層３２各部での収縮状態の僅かな違
いにより、硝子部材３０が、型部材１２に対して、型部
材１２の半径方向に僅かに移動するのみである。ただ
し、この樹脂層３２の収縮状態の違いによる硝子部材３
０の移動量は極めて微小であるため、完成したレプリカ
レンズの光学性能を低下させることにはつながらない。

【００５７】なお、この第２の態様によれば、照射時間
が１段目が１０ｓｅｃ、２段目が２０ｓｅｃ、合計３０
ｓｅｃと短く、従って成形時間の短縮化がなされ、製造
効率の向上に有利である。更に、この第２の態様に使用
される樹脂材料は、１段目照射後の粘度が１００００〜
１０００００ｃｐｓと比較的高いため、硝子部材３０を
動かした時の樹脂材料の不規則なはみ出し等がより起こ
りにくい。

【００５８】次に、このレプリカレンズを取りつけるレ
ンズ鏡筒の例を示した図が、図６である。図６におい
て、レンズ鏡筒４８には、前述したレプリカレンズ３３
の胴付き部３０ｂに当接して、このレプリカレンズ３３
の中心位置と、光軸に沿う方向の位置を規定するための
位置決め部４８ａが設けられている。また、レプリカレ
ンズ３３の樹脂の逃げ部３０ｃにはみ出した樹脂材料を
収容するための逃げ部４８ｂが形成されている。そし
て、レンズ鏡筒４８の入射側、すなわちレプリカレンズ
３３の前方には、入射光線の有効径よりも僅かに大きい
内径を有し、この樹脂の逃げ部３０ｃの部分に光線が入
射することを防止するための遮光部４８ｃが設けられて
いる。

【００５９】この様に、レンズ鏡筒４８に、樹脂材料の
はみ出し分を収容するための逃げ部４８ｂを設け、さら
に光線入射側の前方に遮光部４８ｃを設けることによ
り、レプリカレンズ３３をレンズ鏡筒４８に対して正確
に位置決めすることができると共に、不規則な表面形状
をしている樹脂材料のはみ出し部に光線が入射すること
により生ずる、光線の好ましくない乱反射や、光線の不
規則な屈折を防止して、画質の劣化を防止することがで
きる。

【００６０】なお、上記の実施例においては、凸面を有
するレプリカレンズを成形する場合について説明した
が、第１の実施例の光学素子の成形方法は、凹面を有す
るレプリカレンズを成形する場合についても全く同様に
適用可能である。図７は、凹面を有するレプリカレンズ
を成形する場合の成形装置を示したものであるが、これ
は、図１に示した成形装置において、型部材１２を、凹
面に対応した型部材に置き換えたのみで、その他の構成
及びその成形動作は、図１に示した成形装置と全く同様
である。

【００６１】また、図８は、凹面を有するレプリカレン
ズの完成形状を示したものであり、凸面を有するものと
同様に、胴付き部及び樹脂材料の逃げ部を有している。
また、図９は、凹面を有するレプリカレンズを取りつけ
るレンズ鏡筒を示した図であり、図６に示したレンズ鏡
筒４８と全く同様に、レプリカレンズ３３の位置決め
部、はみ出した樹脂を収容するための逃げ部、及び樹脂
のはみ出し部に光線が入射することを防止するための遮
光部を有している。

【００６２】なお、樹脂材料の型部材への供給時の、吐
出速度、シリンジの移動速度等の条件、及び紫外線照射
時の照射強度、照射時間等の条件に関しては、上記実施
例で示したものは、１つの好適な例であり、上記の実施
例に示した条件に限定されるものではない。また、活性
エネルギー線硬化型の樹脂として、紫外線硬化型の樹脂
を使用する場合について説明したが、Ｘ線硬化型の樹脂
や、赤外線硬化型の樹脂を使用してもよい。

【００６３】また、樹脂材料を型部材に供給してから硝
子部材を支持部材に載置する様に説明したが、型部材に
樹脂供給用の穴部を形成しておけば、硝子部材を載置し
た後に、樹脂材料を硝子部材と型部材の間の空間に供給
することも可能である。また、型部材ではなく、硝子部
材に樹脂を供給し、樹脂が供給された硝子部材を、支持
部材上に載置する様にしても良い。

【００６４】また、レプリカレンズを形成する場合につ
いて説明したが、この実施例の光学素子の成形方法は、
硝子材料の表面に樹脂層を形成するものであれば、他の
種類の光学素子にも同様に適用可能である。また、支持
部材を上下させるために、エアシリンダーとバネを用い
る場合について説明したが、これらを、ボールネジと、
ステッピングモータ、あるいはＤＣサーボモータ等を組
み合わせた様な昇降機構で置き換えても良いことは言う
までもない。

【００６５】以上説明した様に、第１の実施例の光学素
子の成形方法及び成形装置によれば、樹脂層が所定粘度
内の時に、硝子部材を、その中心軸が成形面の中心軸に
正確に一致する様に位置決めし、その後、樹脂材料が完
全に硬化する前に、この位置合わせ状態を解除すること
により、硝子部材の中心軸を成形面の中心軸に正確に一
致させることが可能でありながら、樹脂層の剥離を防止
することができるという効果がある。 （第２の実施例）図１０は、第２の実施例の光学素子の
成形装置の構造を示した図である。

【００６６】図１０において、レンズ体１３３は、両面
を凸面状の球面形状に加工された硝子部材１３０の接合
面１３０ａに、非球面形状の樹脂層１３２を形成したも
のであり、いわゆるレプリカレンズと呼ばれるものであ
る。ここで、樹脂層１３２は、活性エネルギー線硬化型
の樹脂材料を硬化させたものである。このレンズ体１３
３を成形するための型１１１は、レンズ体１３３を製造
するための不図示の製造装置本体に、水平方向に延出し
た状態で支持されている支持基板１１０上に載置されて
いる。詳しくは、支持基板１１０上には、型１１１の主
要部を構成する略円柱状の型部材１１２がその中心軸を
鉛直線に添わせた状態で固定されており、この型部材１
１２の上端面には、樹脂層１３２の表面に所定の非球面
形状を転写するための成形面１１２ａが形成されてい
る。

【００６７】型部材１１２の外側には、型部材１１２の
外周面１１２ｂと嵌合する内周面１１４ｂを有する略円
筒状の支持部材１１４が装着されている。そして、この
支持部材１１４は、型部材１１２の外周面１１２ｂにそ
の内周面１１４ｂを嵌合させた状態で、型部材１１２に
対して成形面１１２ａの光軸（成形面１１２ａの中心を
通り成形面１１２ａに直交する軸）の回りに相対的に回
転可能にされている。

【００６８】また、支持部材１１４の上部には、硝子部
材１３０を、この硝子部材１３０の接合面１３０ａを型
部材１１２の成形面１１２ａから樹脂層１３２の厚みを
規定する距離だけ離間させた状態で支持するための支持
部１１４ａが、円周状に突出する様に形成されている。
この支持部１１４ａの上端部は、ナイフエッジ状に加工
されており、後述する回転駆動モータ１２０により支持
部材１１４を型部材１１２の回りに回転させた時に、支
持部材１１４が硝子部材１３０に対して相対的に回転す
ることへの抵抗力を小さくする様にされている。

【００６９】また、支持部１１４ａは、図示した様に型
部材１１２の成形面１１２ａのエッジ部から突出量ｈだ
け突出しており、この突出量ｈにより樹脂層１３２の厚
みが規定される。この突出量ｈの値は、成形面１１２ａ
の非球面量によって異なるが、樹脂層１３２の厚みが最
も薄くなる部位においても、所定の厚み（例えば３０μ
ｍ）より薄くならない様に設定されている。

【００７０】また、支持部材１１４の外周面１１４ｂの
下部には、この支持部材１１４を取り巻く様に歯車部１
１４ｃが形成されている。一方、支持基板１１０の下面
には、不図示の固定部材により回転駆動モータ１２０が
固定されており、この回転駆動モータ１２０の回転軸１
２１は、支持基板１１０に穿設された透穴１１０ａを介
して支持基板１１０の上面に突出している。そして、回
転軸１２１には歯車１２２が同軸に取りつけられてお
り、この歯車１２１は、支持部材１１４の歯車部１１４
ｃと歯合している。従って、回転駆動モータ１２０を回
転させることにより、支持部材１１４を、成形面１１２
ａの光軸の回りに、型部材１１２に対して相対的に回転
させることができる。

【００７１】支持部材１１４の外側には、この支持部材
１１４の外周面１１４ｂと嵌合する内周面１１６ｂを有
し、上端を封止された円筒状の蓋体１１６が装着されて
いる。そして、この蓋体１１６は、支持部材１１４の外
周面１１４ｂにその内径１１６ｂを嵌合させた状態で、
支持部材１１４の中心軸（成形面１１２ａの光軸と一致
している）の回りに、この支持部材１１４に対して相対
的に回転可能に、また軸方向に沿って摺動可能にされて
いる。

【００７２】また、蓋体１１６の上面には、この蓋体１
１６の内周面１１６ｂと同心円状の穴部１１６ｃが形成
されており、この穴部１１６ｃを介して、樹脂層１３２
に活性エネルギー線が照射される。また、この穴部１１
６ｃの内周面の下端部には、硝子部材１３０の上面の光
線有効径の外側の部位に当接して、この硝子部材１３０
を支持部１１４ａ上にクランプするためのクランプ部１
１６ａが形成されている。このクランプ部１１６ａの下
端部も、支持部１１４ａの上端部と同様にナイフエッジ
状に形成されており、後述する回転駆動モータ１２４に
より蓋体１１６を支持部材１１４の回りに回転させた時
に、この蓋体１１６が硝子部材１３０に対して相対的に
回転することへの抵抗力を小さくする様にされている。

【００７３】蓋体１１６の外周面１１６ｄの下部には、
この蓋体１１６を取り巻く様に歯車部１１６ｅが形成さ
れている。一方、支持基板１１０の下面には、不図示の
固定部材により回転駆動モータ１２４が固定されてお
り、この回転駆動モータ１２４の回転軸１２３は、支持
基板１１０に穿設された透穴１１０ｂを介して支持基板
１１０の上面に突出している。そして、回転軸１２３に
は歯車１２６が同軸に取りつけられており、この歯車１
２６は、蓋部材１１６の歯車部１１６ｅと歯合してい
る。従って、回転駆動モータ１２４を回転させることに
より、蓋部材１１６を、支持部材１１４に対して、成形
面１１２ａの光軸を中心として相対的に回転させること
ができる。

【００７４】次に、上記の様に構成された成形装置によ
りレンズ体１３３を成形加工する手順について図１０乃
至図１２を参照して説明する。まず、図１０において、
支持部材１１４から蓋体１１６と硝子部材１３０を取り
はずした状態で、樹脂材料を型部材１１２の成形面１１
２ａ上に供給する。ここで、供給する樹脂材料は、活性
エネルギー線硬化型の樹脂である。特にレンズ体１３３
を成形するために適した活性エネルギー線硬化型の樹脂
材料としては、例えば紫外線硬化型の樹脂（ウレタン変
性アクリレート及びアクリレートをモノマー成分とする
樹脂）が知られている。

【００７５】次に、硝子部材１３０を、支持部材１１４
上に載置する。そして、硝子部材１３０が支持部材１１
４上に載置された状態では、硝子部材１３０の接合面１
３０ａは、支持部材１１４の支持部１１４ａの上端部に
当接している。この状態では、硝子部材１３０は、その
光軸に沿う方向に関しては、型部材１１２に対して略正
確に位置決めされているが、光軸に直交する方向に関し
ては、硝子部材１３０が多少傾いていることが考えられ
るので、硝子部材１３０の光軸は、成形面１１２ａの光
軸にあまり正確には一致していない。

【００７６】なお、硝子部材１３０を支持部材１１４上
に載置する時には、硝子部材１３０の接合面１３０ａが
樹脂材料を成形面１１２ａ上の全面に押し広げていくわ
けであるが、この時に、樹脂材料に気泡が混入しない様
に、この載置の工程は慎重に行われるものである。硝子
部材１３０を支持部材１１４上に載置する工程が終了す
ると、次に、蓋体１１６を、その内周面１１６ｂが支持
部材１１４の外周面１１４ｂに嵌合する様に装着する。
この時、蓋体１１６の天井部の下面に形成されたクラン
プ部１１６ａが硝子部材１３０の上面に自重により当接
して、硝子部材１３０を支持部１１４ａ上にクランプす
る。この様に蓋体１１６を支持部材１１４に装着した状
態では、硝子部材１３０は、支持部材１１４の支持部１
１４ａと蓋体１１６のクランプ部１１６ａとによって挟
まれている。そして、硝子部材１３０の上下の面は球面
状に加工されているので、硝子部材１３０には、その表
面の曲率半径の大きさに応じた求心力が作用し、硝子部
材１３０の光軸は、かなり正確に成形面１１２ａの光軸
と一致している。

【００７７】ただし、硝子部材１３０の両面の曲率半径
が大きい場合には、支持部１１４ａの上端部と硝子部材
１３０の下面との間、及び硝子部材１３０の上面とクラ
ンプ部１１６ａの下端面の間における摩擦力の方が、求
心力よりも大きくなり、硝子部材１３０の光軸が成形面
１１２ａの光軸と正確に一致しないことがある。このよ
うに硝子部材１３０の光軸と成形面１１２ａの光軸が正
確に一致していない状態を示した図が図１１である。図
１１において、硝子部材１３０の上面は図示した様に蓋
体１１６の自重により、その接線に直交する方向に力Ｆ
を受ける。この力Ｆの垂直方向の分力がｆ１であり、蓋
体１１６の自重に略一致している。また、力Ｆの水平方
向の分力がｆ２であり、硝子部材１３０を図中白矢印で
示した方向に移動させようとする力、すなわち硝子部材
１３０の光軸を成形面１１２ａの光軸と一致させようと
する求心力として作用する。また、蓋体１１６のクラン
プ部１１６ａの下端部と硝子部材１３０の上面との間の
静摩擦係数をμ_S とすると、硝子部材１３０の上面に
は、その接線方向に静摩擦力μ_S Ｆが作用する。そし
て、この静摩擦力μ_S Ｆの水平方向分力がｆ３であり、
硝子部材１３０が白矢印方向に移動することを阻止する
様に働く。

【００７８】一方、硝子部材１３０の下面は、図示した
様に蓋体１１６の自重と硝子部材１３０の自重に対する
反力として、その接線に直交する方向に力Ｆ′を受け
る。この力Ｆ′の垂直方向の分力がｆ１′であり、蓋体
１１６の自重に対して硝子部材１３０の自重が無視でき
るものと仮定すると、ｆ１′＝ｆ１である。また、力
Ｆ′の水平方向分力はｆ２′であり、硝子部材１３０の
上面に働く分力ｆ２と同様に硝子部材１３０を図中白矢
印で示した方向に移動させようとする力すなわち求心力
として作用する。また、支持部材１１４の支持部１１４
ａの上端部と硝子部材１３０の下面との間の静摩擦係数
をμ_S ′とすると硝子部材１３０の下面には、その接線
方向に静摩擦力μ_S ′Ｆ′が作用する。そして、この静
摩擦力μ_S ′Ｆ′の水平方向分力がｆ３′であり、ｆ３
と同様に、硝子部材１３０が白矢印方向に移動すること
を阻止する様に働く。

【００７９】ここで、求心力である分力ｆ２，ｆ２′の
大きさは、蓋体１１６の自重と硝子部材３０の表面の曲
率半径に依存しているが、蓋体１１６の自重は一定であ
るので、結果として、これらの求心力は、硝子部材１３
０の表面の曲率半径の大きさによって決まることにな
る。一方、硝子部材１３０の求心方向の動きを阻止する
静摩擦力であるｆ３及びｆ３′の大きさは、蓋体１１６
の自重と静摩擦係数μ_S ，μ_S ′に依存しているが、上
述した様に蓋体１１６の自重は一定であるので、結果と
して、これらの静摩擦力は静摩擦係数μ_S 及びμ_S ′の
大きさによって決まることになる。

【００８０】従って、硝子部材１３０の表面の曲率半径
が大きい場合には、静摩擦力ｆ３，ｆ３′の方が求心力
ｆ２，ｆ２′よりも大きくなり、硝子部材１３０は、図
１１に示した様に、その光軸が成形面１１２ａの光軸か
らずれた状態でとどまることとなる。この様な状態を回
避して、硝子部材１３０の光軸を成形面１１２ａの光軸
と正確に一致させるために、次の工程では、蓋体１１６
を支持部材１１４に装着した状態で、回転駆動モータ１
２０，１２４を回転させて支持部材１１４及び蓋体１１
６を型部材１１２の成形面１１２ａの光軸の回りに回転
させる。この時の支持部材１１４と蓋体１１６の回転方
向は、逆方向である。

【００８１】このように、硝子部材１３０を支持してい
る支持部材１１４と蓋体１１６とを相対的に回転させれ
ば、硝子部材１３０の上面とクランプ部１１６ａの間、
及び硝子部材１３０の下面と支持部１１４ａの間におい
て滑りが生ずることとなる。この滑りが生ずることによ
り、それまで硝子部材１３０に作用していた静摩擦力ｆ
３，ｆ３′が、第１２図に示した様に、この静摩擦力の
数分の一である動摩擦力に変化し（周知の様に動摩擦係
数は静摩擦係数の数分の一である）、硝子部材１３０が
小さい求心力ｆ２，ｆ２′に対しても、この求心力の作
用方向（白矢印で示した方向）に動き易くなる。これに
より、硝子部材１３０の表面の曲率半径が大きい場合で
も、この硝子部材１３０の光軸を成形面１１２ａの光軸
に正確に一致させることができる。また、このようにす
れば、硝子部材１３０の表面の曲率半径が大きい場合ば
かりでなく、曲率半径が小さい場合でも、硝子部材１３
０の光軸を成形面１１２ａの光軸に、より正確に一致さ
せることができる。

【００８２】この硝子部材１３０の中心合わせの工程が
終了すると、次に、図１０に示した状態で、蓋体１１６
に形成された穴部１１６ｃを介して樹脂材料に活性エネ
ルギー線を照射し、樹脂材料を硬化させる。この時、樹
脂材料として、紫外線硬化型の樹脂を使用した場合に
は、当然のことながら、活性エネルギー線として紫外線
を照射する。そして、樹脂層１３２の硬化が完全に終了
した後に、レンズ体１３３を型１１１から離型し、レン
ズ体１３３が完成する。

【００８３】なお、上記の実施例では、支持部材と蓋体
とを、夫々逆方向に回転させる様に説明したが、同方向
に各々異なる速度で回転させる様にしても良い。また、
支持部材と蓋体のうち片方を固定し、もう一方のみを回
転させる様にしてもよい。また、樹脂材料に活性エネル
ギー線を照射する前に硝子部材の中心合わせをする様に
説明したが、樹脂材料をある程度硬化させた後に中心合
わせをする様にしてもよい。その場合には、樹脂材料の
粘度が１０⁰ ｃｐｓ〜１０⁶ ｃｐｓの範囲であれば、中
心合わせを行うことが実質的に可能である。

【００８４】また、凸面を有するレンズ体を成形加工す
る場合について説明したが、この実施例の光学素子の成
形方法は、凹面を有するレンズ体を成形加工する場合に
も全く同様に適用可能である。その場合には、第１０図
に示した型部材を凹面に対応した形状の型部材に交換す
るだけでよい。また、活性エネルギー線硬化型の樹脂と
して、紫外線硬化型の樹脂を使用する場合について説明
したが、Ｘ線硬化型の樹脂や、赤外線硬化型の樹脂を使
用してもよい。

【００８５】以上説明した様に、第２の実施例の光学素
子の成形方法及び成形装置によれば、硝子部材を型部材
に対して支持するための支持部材と、この支持部材上に
硝子部材をクランプするためのクランプ部を有する蓋体
とを、相対的に回転させることにより、求心力に対して
硝子部材が求心方向に動き易くなるため、硝子部材の光
軸と成形面の光軸とを正確に一致させることができると
いう効果がある。

【００８６】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の光学素子の
成形方法及び成形装置によれば、樹脂層が所定粘度内の
時に、硝子部材を、その中心軸が成形面の中心軸に正確
に一致する様に位置決めし、その後、樹脂材料が完全に
硬化する前に、この位置合わせ状態を解除することによ
り、硝子部材の中心軸を成形面の中心軸に一致させるこ
とが可能でありながら、樹脂層の剥離を防止することが
できる。

【００８７】また、硝子部材を型手段に対して支持する
ための支持手段と、この支持手段上に硝子部材をクラン
プするためのクランプ部を有する蓋体とを、相対的に回
転させることにより、求心力に対して硝子部材が求心方
向に動き易くなるため、硝子部材の光軸と成形面の光軸
とを正確に一致させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の光学素子の成形装置の構成を示
した図である。

【図２】樹脂材料の供給動作の手順を示した図である。

【図３】第１の実施例の成形装置の支持部材を解除した
状態を示した図である。

【図４】照射エネルギー量と重合度の関係を示した図で
ある。

【図５】凸面を有するレプリカレンズの完成形状を示し
た図である。

【図６】図５のレプリカレンズを取りつけるレンズ鏡筒
の例を示した図である。

【図７】凹面を有するレプリカレンズの成形装置の構成
を示した図である。

【図８】凹面を有するレプリカレンズの完成形状を示し
た図である。

【図９】図８に示したレプリカレンズを取りつけるレン
ズ鏡筒の例を示した図である。

【図１０】図１０は第２の実施例の光学素子の成形装置
の構造を示した図である。

【図１１】硝子部材の光軸と成形面の光軸が一致してい
ない状態を示した図である。

【図１２】静摩擦力が動摩擦力に変化した状態を示した
図である。

【符号の説明】

１０ 基板 １２ 型部材 １４ 支持部材 １６ 型枠 ２０ エアシリンダ ２２ 連結部材 ２４ 連結ロッド ２６ 圧縮バネ ３０ 硝子部材 ３２ 樹脂層 ３３ レプリカレンズ ３４ 照射装置 ３６ 移動機構 ３８ 移動機構 ４０ 供給装置 ４２ 昇降機構 ４４ シリンジ ４６ 駆動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 9:00 4Ｆ 11:00 4Ｆ

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硝子部材の表面に、所定の表面形状を有
   する樹脂層を、成形加工によって形成することにより、
   硝子材料と樹脂材料とを一体化した光学素子を形成する
   ための、光学素子の成形方法において、 前記硝子部材を、前記樹脂層の表面に前記所定の表面形
   状を転写するための成形面と、前記硝子部材を、該硝子
   部材の前記表面を前記成形面から前記樹脂層の厚みを規
   定する距離だけ離間させた状態で支持するための支持部
   に載置する第１の工程と、 前記成形面と前記硝子部材の前記表面との間に規定され
   る空間に充填された樹脂材料が、所定の粘度内の時に、
   前記硝子部材を、前記型手段に対して、前記成形面に略
   平行な面に沿う方向の所定位置に位置合わせする第２の
   工程と、 前記樹脂材料が所定の重合度まで硬化する間、前記硝子
   部材を前記所定位置に保持する第３の工程と、 前記樹脂材料が前記所定の重合度まで硬化した後に、前
   記硝子部材の保持状態を解除する第４の工程とを具備す
   ることを特徴とする光学素子の成形方法。
2. 【請求項２】 前記第２の工程は、前記樹脂材料の粘度
   が、１０⁰ 〜１０⁶ｃｐｓである時に、前記硝子部材
   を、位置決めすることを特徴とする請求項１に記載の光
   学素子の成形方法。
3. 【請求項３】 前記第２の工程は、前記支持部の外周面
   に摺動可能に嵌合した位置合わせ部材を軸線方向に移動
   することにより、前記成形面の中心軸に向けて求心動作
   させ、前記硝子部材の外周をチャッキングして、前記硝
   子部材の中心軸を、前記成形面の中心軸に一致する様
   に、位置決めすることを特徴とする請求項１に記載の光
   学素子の成形方法。
4. 【請求項４】 前記第４の工程は、前記樹脂材料の重合
   度が、８０〜９５％付近まで硬化した時に、前記硝子部
   材の保持状態を解除することを特徴とする請求項１に記
   載の光学素子の成形方法。
5. 【請求項５】 硝子部材の第１の表面に、所定の表面形
   状を有する樹脂層を、成形加工によって形成することに
   より、硝子材料と樹脂材料とを一体化した光学素子を形
   成するための、光学素子の成形方法において、 前記硝子部材の第１の表面の外周部に当接し、且つ該第
   １の表面を前記樹脂層の表面に前記所定の表面形状を転
   写するための成形面から前記樹脂層の厚みを規定する距
   離だけ離間させた状態で支持するための支持部上に前記
   硝子部材を載置する第１の工程と、 前記第１の表面に対向する第２の表面の外周部に当接
   し、且つ前記硝子部材を前記支持部材上にクランプする
   ためのクランプ部を有する蓋体を、前記支持部に対して
   装着する第２の工程と、 前記支持部の外周面と、前記蓋体の内周面とを嵌合させ
   た状態で、前記支持部と前記蓋体とを相対的に回転させ
   る第３の工程とを具備することを特徴とする光学素子の
   成形方法。
6. 【請求項６】 前記樹脂材料は、活性エネルギー線硬化
   型の樹脂であることを特徴とする請求項５に記載の光学
   素子の成形方法。
7. 【請求項７】 硝子部材の表面に、所定の表面形状を有
   する樹脂層を、成形加工によって形成することにより、
   硝子材料と樹脂材料とを一体化した光学素子を形成する
   ための、光学素子の成形装置において、 前記樹脂層の表面に前記所定の表面形状を転写するため
   の成形面と、前記硝子部材を、該硝子部材の前記表面を
   前記成形面から前記樹脂層の厚みを規定する距離だけ離
   間させた状態で支持するための支持部とを有する型手段
   と、 前記成形面と前記硝子部材の前記表面との間に規定され
   る空間に充填された樹脂材料が、所定の粘度内の時に、
   前記硝子部材を、前記成形面に略平行な面に沿う方向に
   位置合わせし、前記樹脂材料が所定の重合度に達した時
   に前記位置合わせ状態を解除するための位置合わせ手段
   とを具備することを特徴とする光学素子の成形装置。
8. 【請求項８】 前記位置合わせ手段は、前記型手段の外
   周面に摺動可能に嵌合する嵌合部と、 該嵌合部が前記型手段の外周面に嵌合した状態で、前記
   型手段の軸線方向に移動するにつれて、その当接部が前
   記型手段に設けられたカム面に当接することにより、前
   記成形面の中心軸を中心に開閉動作を行う複数のアーム
   部と、 該アーム部の先端に設けられ、前記硝子部材をチャッキ
   ングするための爪部とを備えることを特徴とする請求項
   ７に記載の光学素子の成形装置。
9. 【請求項９】 前記樹脂材料は、活性エネルギー線硬化
   型樹脂であることを特徴とする請求項７に記載の光学素
   子の成形装置。
10. 【請求項１０】 前記所定の粘度とは、１０⁰ ｃｐｓ〜
    １０⁶ ｃｐｓであることを特徴とする請求項７に記載の
    光学素子の成形装置。
11. 【請求項１１】 硝子部材の第１の表面に、所定の表面
    形状を有する樹脂層を、成形加工によって形成すること
    により、硝子材料と樹脂材料とを一体化した光学素子を
    形成するための光学素子の成形装置において、 前記樹脂層の表面に前記所定の表面形状を転写するため
    の成形面を有する型手段と、 前記成形面の外側の、光軸を中心軸とする円周上に形成
    され、前記硝子部材の第１の表面を前記成形面から前記
    樹脂層の厚みを規定する距離だけ離間させた状態で支持
    するための支持部と、前記成形面の光軸を中心軸とする
    円筒状の外周面とを有する支持手段と、 前記支持手段の外周面に円周方向及び軸方向に沿って摺
    動可能に嵌合する内周面を有する嵌合部と、該嵌合部の
    上面を封止する天井部と、該天井部の下面の前記成形面
    の光軸を中心軸とする円周上に形成され、前記硝子部材
    の前記第１の表面に対向する第２の表面に当接するクラ
    ンプ部とを有する蓋手段と、 前記支持手段の外周面と、前記嵌合部の内周面とを嵌合
    させた状態で、前記成形面の光軸を中心軸として、前記
    支持手段と前記蓋手段とを相対的に回転させるための回
    転駆動手段とを具備することを特徴とする光学素子の成
    形装置。
12. 【請求項１２】 前記クランプ部は、前記硝子部材の光
    線有効径の外周に対応する位置に形成されていることを
    特徴とする請求項１１に記載の光学素子の成形装置。
13. 【請求項１３】 前記回転駆動手段は、前記蓋手段を回
    転させるための第１の駆動手段を具備することを特徴と
    する請求項１１に記載の光学素子の成形装置。
14. 【請求項１４】 前記型手段は前記成形面の光軸を中心
    軸とする円筒状の外周面を有すると共に、前記支持手段
    は前記型手段の外周面に周方向に沿って摺動可能に嵌合
    する内周面を有し、 前記回転駆動手段は、前記支持手段を回転させるための
    第２の駆動手段を具備することを特徴とする請求項１１
    に記載の光学素子の成形装置。
15. 【請求項１５】 前記樹脂材料は、活性エネルギー線硬
    化型の樹脂であることを特徴とする請求項１１に記載の
    光学素子の成形装置。