JPH07227916A

JPH07227916A - 非球面光学素子の製造方法

Info

Publication number: JPH07227916A
Application number: JP6024540A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ichikawa; 正典市川; Koji Nakada; 耕司中田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-02-22
Filing date: 1994-02-22
Publication date: 1995-08-29

Abstract

(57)【要約】【目的】基材レンズを破壊したり割ったりすることな
く、離型する。それにより量産効率を向上させる。【構成】樹脂成形層（２）よりも外側の基材レンズ部
（１）の一部に、偏心荷重部材（７）を当接し、偏心荷
重部材（７）を起点として、硬化して得られた樹脂成形
層（２）を金型（３）との界面から剥離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、「非球面を有する樹脂
成形層」と「球面若しくは粗い非球面を有するガラスレ
ンズ又は球面若しくは粗い非球面を有するプラスチック
レンズ」とからなる樹脂接合型非球面レンズを製造する
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カメラ、顕微鏡等の光学製品に使用され
るレンズは、主としてガラスレンズが用いられている。
ガラスレンズでは、溶融状態のガラスからプレス成形さ
れたガラスブロック( ブランクレンズと呼ばれる) を機
械加工して、所望の曲率を有するレンズを製造してい
る。

【０００３】ガラスに代えて樹脂を用い、プレス成形、
射出成形、注型などの方法で樹脂レンズを製造する方法
も実用化されている。この方法は、一度鋳型を製作して
おけば、それを用いて大量のレンズを量産出来る事か
ら、製造コストが安いという特徴がある。しかし、樹脂
レンズには、温度変化により光学性能が大きく変動する
という致命的欠点があり、高精度なレンズには使用され
ていない。

【０００４】最近、非球面レンズは球面レンズでは得ら
れない優れた性能を有する事から重要視されている。非
球面レンズは、球面でない事から、ガラスから製造しよ
うとすれば、レンズブランクを研削機械で加工する事に
より１個１個製造するか、又はダイレクトプレス法で製
造する事になる。しかし、研削機械による加工は、生産
性が低く、ダイレクトプレス法は、硝種の種類や大きさ
に制限がある。そのため非球面レンズの製造コストは、
球面レンズに比べて相当に高いものとなる欠点がある。

【０００５】この欠点を解決するため、樹脂接合型非球
面レンズが開発された。これは、非球面を有する薄い(
例えば5 〜100 μｍ) 樹脂成形層と主体となる基材レン
ズとからなる。主体となる基材レンズは、球面( 特開昭
60-56544号参照) 又は粗い非球面( 特開昭63-157103 号
参照) を有する。両者はいずれも安価な製造コストで入
手出来る。

【０００６】この成形法は、成形容易な紫外線硬化型樹
脂液を用いて光学面を形成するため、所望形状の光学面
を有する非球面レンズを比較的容易に得ることができ、
量産性に優れた方法である。上記に示すような樹脂接合
型非球面レンズは、例えば、次の第１〜第４工程からな
る製法により製造される。

【０００７】第１工程：所望の非球面を有する金型
（３）の中央部に所定量の紫外線硬化型樹脂液（２ａ）
を垂らし、球面又は粗い非球面を有するガラス( プラス
チック) レンズ（１）を金型（３）の上に置く工程（図
６(a)）。第２工程：基材レンズ（１）と金型（３）との間隔を所
定値まで接近させる工程（この時樹脂液はレンズとし機
能するまで( 有効径まで) 十分に広がっている）（図６
(b））。

【０００８】第３工程：基材レンズ（１）と金型（３）
との間に挟まれた樹脂液（２ａ）に放射線（４）を照射
することにより硬化させる工程（図６(c) ）。第４工程：離型部材（５）を使用し、樹脂成形層（２）
を金型（３）との界面から剥離する工程（図６(d））。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】樹脂接合型光学素子の
成形において、樹脂成形層を金型より離型する際に、離
型を容易にする方法としては、例えば、特開昭６０−７
３８１６号公報には、金型に離型剤を浸せきする方法、
スプレー法、スピン法及びハケ塗り等により塗布する方
法が提案され、特開昭５４−６００６号公報には、樹脂
と基材との温度差を与え、その熱膨張率の違いを利用し
て離型させる方法が提案され、特開昭６０−７６３１９
号公報には、成形品と金型との密着体に超音波振動子を
当接させて、超音波振動を密着体に与えることにより離
型させる方法が提案されている。

【００１０】しかし、どの製法もサイクルタイムが長く
なり、量産効率が悪いと言う欠点を有している。また、
特開平５−１４７９５５号公報に示すように金型形状を
変更することにより離型性の改善を計ったものもある。
この方式では量産効率を悪化させることなく離型を行う
ことが可能である。しかし、金型の外周部に離型機構を
組み込むことにより金型の大きさ( 直径) が大きくな
り、これが基材レンズの大型化につながる。このことに
より基材レンズの硝材費のアップや鏡玉の小型化、軽量
化に反する。一方、図６(d) に示すように、基材レンズ
の外周部分に離型部材（５）により外力を加え、金型よ
り離型する方式がある。この方式では従来製法に比べサ
イクルタイムも短く量産効率も高い。しかし、この方式
では金型界面に直接力が作用しないため非効率的であ
り、離型が起こりにくく離型部材に迅速且つ大きな力を
発生させると基材レンズが破損する恐れがあった。

【００１１】本発明は、基材レンズが破損したり割るこ
となく容易に且つ量産効率を妨げることなく離型する方
式を提供することを目標とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、「球面または粗い非球面を有する基材レンズ」と
「所望の非球面を有する金型」との間に放射線硬化型樹
脂液を挟む第１工程と、前記基材レンズと前記金型との
間隔を所定値まで接近させて、前記樹脂液をレンズ有効
径の外側で、且つ金型最外周のやや内側まで拡げる第２
工程と、前記基材レンズと前記金型との間に挟まれた前
記樹脂液に放射線を照射して硬化させ、樹脂成形層を形
成する第３工程と、樹脂成形層よりも外側の基材レンズ
部の一部に、偏心荷重部材を当接する第４工程と、前記
偏心荷重部材を起点として、硬化して得られた樹脂成形
層を金型との界面から剥離する第５工程からなることを
特徴とする非球面光学素子の製造方法を行うこととし
た。

【００１３】

【作用】従来の技術では、樹脂成形層が硬化後、図６
(d) に示したように、離型部材を基材レンズの外周部の
稜線に均一に接触させ、均一の力で十分な時間をかけ且
つ強力な力で離型する必要があった。しかし、本発明に
よれば、離型部材上に配置した偏心荷重部材が少なくと
も１箇所、基材レンズに接触するようにしておけば、偏
心荷重部材より部分離型が発生し、徐々に伝播し全面離
型に至るため、従来方法に比べて相当小さな力で離型す
る事が可能となる。

【００１４】樹脂成形層（２）の厚さは一般には1 〜50
0 μｍである。樹脂成形層（２）は、基材レンズ（１）
が精度の高い球面を持つ場合には、基材レンズ（１）と
屈折率が一致していなくても良いが、基材レンズ（１）
が粗い精度の非球面を有する場合には、屈折率が同一ま
たは近似していることが望ましい。本発明で用いる放射
線の照射強度は、特に限定しない。もちろん照射途中か
ら段階的若しくは、連続的に照射強度が異なっても構わ
ない。

【００１５】放射線の照射時間は、使用する樹脂、樹脂
厚分布、レンズの種類（レンズの分光透過率）などによ
るため一概には言えないが、樹脂層全面が、十分硬化
し、連続成形を行った場合、金型形状の転写精度が十分
得られる程度の時間まで照射すると良い。ウレタンアク
リレート系の樹脂であれば、放射線の照射時間は数秒〜
数十秒程度でよい。

【００１６】樹脂成形層（２）は、放射線硬化型樹脂液
（２ａ）に放射線（４）を照射する事により、樹脂液
（２ａ）を硬化させた結果として形成される。このよう
な樹脂液の材料としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽
和ポリエステル、ポリウレタン、ウレタンアルリレー
ト、紫外線硬化型樹脂、変成アクリル樹脂などの熱硬化
型樹脂が使用される。放射線（４）としては例えば、紫
外線、電子線、γ線、α線などが使用される。

【００１７】尚、上記に於いて特に説明しなかったが、
本発明は図１、２に例示の如き基材レンズ（１）の凸面
側樹脂層（２）を設けた構成の非球面レンズを製造する
場合のみ限定されるものではなく、例えば図５に例示の
如き基材レンズ（１）の凸面側及び凹面側の双方に樹脂
層（２）をそれぞれ設ける場合、あるいは、凹面側のみ
樹脂層を設ける場合等にも適応し得るものである。

【００１８】また、基材レンズ（１）は製造コストの観
点から球面レンズである事が望ましい。しかし、接合面
が粗い非球面を有するレンズでも構わない。粗い非球面
とは、所望の加工精度または面精度（例えば６μｍ以下
または３μｍ以下）よりも粗い加工精度を有し、且つ所
望の非球面と同一または近似の非球面を有するものを言
う。

【００１９】このような基材レンズ（１）は、所望の加
工精度よりも粗くて良い事から、非球面レンズとは言う
ものの、さほど製造コストは高くならない。このような
非球面レンズの製造方法は、既に公知であり、また市販
の研削機械により容易に製造可能である。樹脂との接着
力を向上させるために基材レンズ（１）は予めシランカ
ップリング処理をしておくことが望ましい。

【００２０】

【実施例】

〔実施例１〕図１は、本実施例で製造されたレンズの垂
直断面図である。このレンズは、球面の基材レンズ
（１）とその表面に形成された非球面の樹脂層（２）か
ら構成されている。樹脂成形層の厚さは中心で５〜１０
０μｍである。

【００２１】一方、基材レンズ（１）は、外径がφ15〜
40mmで、中心厚が1 〜10mmである。両面とも球面に研磨
加工されている。樹脂成形層（２）との接合面は、所望
の非球面に近い球面を持っている。基材レンズ（１）
は、樹脂成形層（２）との密着力を向上させるために表
面を予め、シランカップリング処理を施してある。シラ
ンカップリング剤として、ここでは商品名KBM503（信越
化学（株）製）を２wt% エタノール溶液に希釈して使用
した。

【００２２】放射線（４）には紫外線を、また放射線硬
化型樹脂液（２ａ）には、紫外線硬化型樹脂液である商
品名アロニックスUV3700又はアロニックス3033HV（東亜
合成化学（株）製）を使用した。金型材料は、ステンレ
ス系の合金を用いた。金型（３）の表面にはニッケルメ
ッキが施されている。次に製法を説明する。

【００２３】第１工程：直径φ34ｍｍ、凸面Ｒ1 の曲率
半径65.0ｍｍ、凹面Ｒ2 の曲率半径20ｍｍ、中心厚み1.
5 ｍｍ、基材レンズとしてのガラス（ＢＫ７）を用意す
る。また、所望の非球面とは反転した非球面（樹脂表面
の曲率が95ｍｍの非球面）を持つ上記金型（３）を用意
する（図３(a) ）。

【００２４】第２工程：前記紫外線硬化型樹脂を150 ｍ
ｇ（0.15ｇ）を前記金型（３）に滴下した後、これに基
材レンズ（１）を押しつけて、金型（３）と基材レンズ
（１）との間に挟んだ。この時、樹脂層の中心厚が100
μｍになるように、金型（３）と基材レンズ（１）との
間隔を設定した（図３(b) ）。

【００２５】第３工程：基材レンズ（１）側より出力１
５０Ｗのキセノンランプを用いて照射強度２５ｍＷ／ｃ
ｍ²の紫外線を樹脂層に３０秒間照射して硬化させ樹脂
成形層（２）を形成した（図３(c) ）。第４工程：離型部材（５）に接着した偏心荷重部材
（６）を用意する。前記離型部材（５）は基材レンズ
（１）の外周部の全周に一様に接触するように配置され
ており、前記偏心荷重部材（６）は前記離型部材（５）
と前記基材レンズ（１）の接点上に１箇所当接されてい
る（図３(d) ）。

【００２６】第５工程：前記離型部材（５）を上昇させ
て離型を行う。前記偏心荷重部材（６）を起点として樹
脂成形層（２）を金型（３）との界面から剥離すること
により、図１に示す非球面レンズを得た。離型部材
（５）に接着した偏心荷重部材（６）は、幅約５ｍｍ厚
さ0.05ｍｍである（図３(e) ）。〔実施例２〕実施例２の構成は上述した実施例１の構成
と同様であるので、構成においての説明は省略する。

【００２７】実施例２の製造方法に関して説明する。実
施例１では偏心荷重部材（６）は離型部材（５）上に
接着し、一体化したものであったが、前記２部材が分離
したものであっても同様の効果が得られる。その例を図
４に示す。第１工程から第３工程までは実施例１と同様
である。このため第４工程以降を説明する。

【００２８】第４工程：前記金型（３）と樹脂成形層
（２）の間に幅５ｍｍ厚さ0.05ｍｍの偏心荷重部材
（７）を挿入した。偏心荷重部材の材質はバネ材を使用
した（図４(a））。第５工程：前記偏心荷重部材（７）を離型部材（５）に
より挟んだ（図４(b））。

【００２９】第６工程：前記離型部材（５）により離型
を行うが、前記偏心荷重部材（７）を起点として、樹脂
成形層（２）を金型（３）との界面から剥離する事によ
り、図１に示す非球面レンズを得た（図４(c））。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、基材レンズが破損した
り割れることなく、従来の製法と比較してもサイクルタ
イムが長くならない。また、成形設備の構造も簡単であ
るため、成形品の低コスト化が容易に実現でき、且つ容
易な離型が連続して可能となるため、量産性に優れてい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な樹脂接合型非球面レンズの概
略垂直断面図である。

【図２】本発明の代表的な樹脂接合型非球面レンズの概
略垂直断面図である。

【図３】本発明の実施例１の製造方法におけるレンズ
（１）等の垂直断面を示す概念図である。

【図４】本発明の実施例２の製造方法におけるレンズ
（１）等の垂直断面を示す概念図である。

【図５】本発明を使用した利用例の垂直断面を示す概念
図である。

【図６】従来の製造方法の各工程におけるレンズ（１）
等の垂直断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・基材レンズ（ガラス又はプラスチックレンズ）２・・・・・・樹脂成形層２ａ・・・・放射線硬化型樹脂液３・・・・・・金型４・・・・・・放射線（実施例では紫外線）５・・・・・・離型部材６・・・・・・偏心荷重部材７・・・・・・偏心荷重部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金型と基材レンズの間に、放射線熱硬化型
樹脂を介在させ、前記基材表面に樹脂層を形成した後、
金型を分離する基材と樹脂層から成る樹脂接合型非球面
レンズの製造方法に於て、「球面または粗い非球面を有する基材レンズ」と「所望
の非球面を有する金型」との間に放射線硬化型樹脂液を
挟む第１工程と、前記基材レンズと前記金型との間隔を
所定値まで接近させて、前記樹脂液をレンズ有効径の外
側で、且つ金型最外周のやや内側まで拡げる第２工程
と、前記基材レンズと前記金型との間に挟まれた前記樹
脂液に放射線を照射して硬化させ、樹脂成形層を形成す
る第３工程と、樹脂成形層よりも外側の基材レンズ部の
一部に、偏心荷重部材を当接する第４工程と、前記偏心
荷重部材を起点として、硬化して得られた樹脂成形層を
金型との界面から剥離する第５工程からなることを特徴
とする非球面光学素子の製造方法。