JPS58151221A - 透明物体の成形方法及び装置 - Google Patents

透明物体の成形方法及び装置

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JPS58151221A
JPS58151221A JP58022242A JP2224283A JPS58151221A JP S58151221 A JPS58151221 A JP S58151221A JP 58022242 A JP58022242 A JP 58022242A JP 2224283 A JP2224283 A JP 2224283A JP S58151221 A JPS58151221 A JP S58151221A
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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】 本発明は少なくとも１個の型を具える成形装置内圧所定
音の透明材料を供給して成形処理するととにより透明物
体、％にレンズを高精ばに成形する方法に関するもので
ある。本発明は史に、この方法の実＃１ｉｉＫ使用する
透明物体の成形装置に関するものでもある。
透明材料は炉から成形装置の２個の型間における空所に
＃送される軟質ガラスとすることができ、の材料の代り
に、十分軟かい状態で成形装置内に供給されるプラスチ
ック材料を用いることができ、この材料は紫外線放射の
熱又は冷却により次＠に硬化される。物体全部を２個の
ｍｒｔｃよりプラスチック材料で成形することができる
。この代りに例えばガラスの予備成形体を用いて、これ
に１個又は３個の軟質プラスチック材料層を付着させる
ことができる。これら全ての処理を以下では「成形」と
称する。
米国籍杵第４．１６６．０８８号明細書には、プラスチ
ックレンズの成形方法が示されており、この方法では３
個の透明な型を用い、これに例えば紫外線放射を透過さ
せてプラスチックを硬化させる。
４１に党学紀鍮担体の分野では、厳しい仕様にマツチし
、それでいて安価なレンズの要求が高まっている。党学
紀録担体に記鎌したり、これを読取る場合、その情報支
持エレメントの寸法がｌ　７４ｍオーダー以下であるた
め、情報担体上ｋｃ１１ｖｌｉｌＡＭの大きさの放射ス
ポットを形成可能な対物レンズが必要となる。複数個、
例えば４個のレンズよりなる対物レンズの代りに、譲−
レンズのみよりなる対物レンズを使う方が好ましい。し
かし、かがるレンズは１個又は８個のアス７エリツク面
を有する必要がある。かかるレンズはガラス又はプラス
チックの精密成形又は加圧成形により得ることができる
。一方、レンズの厳しい寸法精度が要求され、レンズ面
の高品質が要求される。この点において、成形又は加圧
成形のｉ［Ｗ、即ち次゛の研摩作業を受けない状暢で、
レンズの白基は＝ｓ［＃ｉ上のいかなる点においても所
定曲悪から例えば０．８μｍ以上噛れてはならず、又レ
ンズＳ面の粗さは例えば０．０８μｍ以下である必要が
ある。
かかる厳しい要求の結果としてレンズの不良品が多く発
生する。この不良品は型の不整列に起因する。型のＩｌ
ダＩＪが不正確な場合、これｋより成形されたレンズ、
即ち透明物体は形状が不正確で所定の光学作用を行ない
得ない。
本発明は厳しい豐求精扉を満足する透明物体を―なくｂ
！［し、特にアスフエリカルレンズ等通常製造困雛なレ
ンズを成形するのに好適な透明物体の成形方法及び装置
な提供することを目的とする。
従って本発明の方法は、透明物体が最終形状となる前に
放射ビームな透明材料が充填された成形装置に通過させ
、出てくる放射ビームのｍ壕面に形成された放射スポッ
トの９１電分布を検出し、これが基準分布と一致するよ
う前記型を正確に位蓋決めすることをａｍとする。
本発明は、成形装置のｍｒｃａ明材料が充填されている
場合、製造すべき物体の形状が既に明白であるという＠
１１４力に基づいてなしたものである。
製造すべき物体の元学肴性は、型及びこれら型間におけ
る材料の合成光学籍へ性の測定後に知られる。
この測定は材料が最終形状となる前に行なうので。
型の位曹及び方向ｉｋ−修正するととくより、完成品の
形状を最終目的形状に合致させることができる。
かかる方法な実施するための本発明装置は、少なくとも
１個の型を具えた成形装置を有する透明物体の成形装ｆ
ｌｉｔｋおいて、成形装置の一個に壷列ビーム用の放射
源を設け、使用するｍｖ普列ビ−ムが透過し得るように
し、成形装置の他側にｍ察！）瞳を設けて、前記整列ビ
ームにより形成される放射スポットのＩＪ！Ｊ＃分布な
検出するよう忙構成したことを特徴とする。
本発明装置の第１例では、観察装置な研拳ガラススクリ
ーンと、放射スポットを目で検査するための目視手段と
で構成する。
本発明装着の第２例では、観察装置な光感応検出システ
ムとし、該システムを複数個の個々の検出器で構成し、
これら検出器の出力を電子回路の個々の入力に接続し・
て、前記出力を回路中忙記憶されている基準価と比較す
ると共に、型位置決めエレメント用の制御信号を発生す
るよう構成する。
本発明装置には更に、材料硬化用ビームを発する蘂紀放
射源を設け、少なくとも該ビームの波長を整列ビームの
波長と異ならせ、成形−ｊ！筒音方の放射通路に波長依
存型ビームスリッタを設けるのが良い。
以下、図示の実總例により本発明を＊ｍＫ：説明する。
線図的に示す。これら製及びレンズマウントを可とする
境界面６，７間にレンズ１１１１’製造するのく用いる
所定量の透明材料ｌＯを供給する。レンズ用の材料は硬
化後透明プラスチックとなる軟質材料とすることができ
る。材料、轡にこれに含まれた物質の硬化又は交差結合
は加熱又は冷却或いは放射（＠１図中ｉｓ参照）、特に
紫外線放射によりこれを行なうことができる。適当な材
料即ち重合させ得る物質としては特に紫外線硬化可能な
アクリル基モノブーがある。
この代りに成形装置は、２１−の型ｓ、’ｓが相互に矢
８の方向へ相対移動可能なガラス又はプラスチック成形
装置とすることができる。この場合票１図は型が最終位
曾に達してレンズ１１がａＫ成形された状態を示す。
実際の正確な成形工程を行なう方法及び装置は本発明の
要旨を構成するものでないため、その詳細な説明を省略
する。プラスチック材料からレンズを成形する例が例え
ば米ｌｊａ特Ｗ！ｆ第４．１ｌｊｉ、１１４号及び第４
，１６６．０８８号明細書に示されている。
ガラスレンズ、特にアスフエリカルレンズ−＋ｍる例が
米国特許第８，８０６．？１ａ８１間細書及び本願人の
オランダｔｉ％杵願第−８１０４８９６号に示されてい
る。
製造されたレンズは高いす法槓麿及び十分な表面品質を
有する必要がある。所望の表面品質、例えば０．０８μ
ｍ又はこれ以Ｆ＃電の面積響は圧縮成形とか、その他車
願人が先にオランダ国特許願嬉８０Ｇ８０６８号及び第
５ｔｏｏｔｓｏｓ−１１！ｘより提案した予圧及び補強
ガラス型を用いる成形方法により達成することができる
。
レンズの寸法積度は成形中における型Ｂ、Ｈの督列饗合
により決まる。第１図は型が互に正確に整列してレンズ
１１が所望の形状に製造された状態を示す。型が正確Ｖ
Ｃ＠列しない場合、レンズ１１はｆａＮ　ａ　Ｋに示す
形状となる。このＶにおいては型Ｂの軸線をａ、で示し
、ｍ８のそれをａ、で示す。第ｇａ図におけるレンズ１
１の不正確な形状は、成形中型の軸線が第ｔａ図に示す
如＜ｊａ゛だけずれたために生じたものである。レンズ
の不正確な形状は、第８ｂ図に示すように麺の軸−が相
互にΔα、及びΔα−だけ傾斜した場合も生ずる。
最後ＫＷｉの間の間隔によっても誤差を生ずる。
上記各誤差を本発明によれば検出したり、補正すること
ができ、この目的のため放射ビームを成形装置ｌ及び該
装置内の材料に通過させ、この放射ビームにより形成さ
れた放射スポット内の６２分布を測定し、これを基準と
比較する。これがため型を整列ビームの放射が透過し得
るよう造る。
適切な臘としては、例えば前記オランダ（３１％許鵬第
８００８１ｉ０８号及び第８１００６０８号で提案済の
皺がある。
第１図は本発明装置の第１例を示す。この装置はｉｌｌ
放射源１８を具え、これｋより党首合可能な物質ｌＯを
硬化するための紫外線ビームｉｓを放射する。第２放射
源１６は例えば１ｉｅＮｏレーザーのような第８ビーム
１７を放射し、これにより型８及び器を整列させ得るよ
うＫする。５ｌｉｌｌｌのビームの放射通路中忙二色性
の層１９を具えたプリズム１８を配電し、これによりビ
ームＩｇをほとんど完全に反射すると共に、ビーム１７
をはとんと減少することなく透過させるようにする。整
列ビーム１７は２個のｍｓ　、ｓ及び透明材料ｉｏを横
切り、レンズ２０により集光されて放射スポットｖを形
成する。この放射スポットは研牽ガラススクリーン１１
のマツトイｋｌｌ１ｇ上に形成することができ、スクリ
ーンの他＠６８を清らかにして緩ｌｌ装置ｔ１４により
見ることができるようにする。
研摩ガラススクリーン及び観察装置の代りにテレビジョ
ンカメラｍ　ｒｅ−ｖｔ及びモニターを用いて放射スポ
ットＶを観察し得るようにする。
放射スポット内の強度分布は型の軸線間距離（第２ａ図
中Δａ）、型の傾斜位Ｗ＜第ｇｂ図中Δα１．Δα８）
及び型間隔（ａ）により左右される。
第４ａ図、第４ｂ図及び第４ｃ図は放射スポットｖの禰
々の形状を例示する。第４ａ図Ｋ　Ｖ、で示す星雲状の
スポットは、例えば型の軸線が相互にずれている場合に
生ずる。
例えばｉＥ　４　ａ図の形状を持つ放射スポットが第８
がずれたり、傾斜している可能性があり、放射スポット
が第４ｂ図に示す形状Ｖ、になる迄はこの可能性がある
。製の軸線は従って正確に整列され、又傾斜することは
ないが、型間隔が所望値と異なる可能性はある。かかる
可能性は円形放射スポット内における強度分布の違いと
なって表われる。
強度分布は目又は光応答検出システムで検知し、基準分
布と比較することができる。例えばｍｓを矢８の方向へ
動かすことにより実際の強度分布を所望の分布に一致さ
せ得、る。第４ｃ図は回折制限レンズ製造用成形装置に
おける型の位置が正しい場合に観察される！Ｉｆ分布を
示す。゛放射スポット、所饋工了りスポットは明るい中
心部分Ｏ８と明るさの減少する複数個の１司心リングＲ
工、Ｒ３，・・・とよりなる。
第６図は本発明装置の説明図である。本発明においては
干渉装装置を用い、これにより成形装置及び成形材料に
通過したビーム１７を基準ビーム８８と干渉させる。こ
の基準ビームを得るために放＠源１ｔｌからのビームを
ビームスプリッタプリズムｌｌａにより分割する。反射
プリズムｇ＊、ｇｓは基噛ビームが成形装置を迂廻する
よう偏向し、スプリッタプリズムｚ６は基準ビームの一
部を成形装置から出たビーム１７と合流、させる。補助
レンズｚ７はビーム１７の横断面をビームｚ８のそれに
対応させる作用をなす。
ビーム１７．１８により形成される干渉パターンの位置
ＶｃＪ＃、感応検出システム２８を配置する。
４１１６図は該システムの正面を示す。このシステムは
例えばホトダイオードのような多数の一定ｔＩＪ′ｌ隔
に設けた検出１ｖＦ２９を具える。検出システムｚ８の
位置における９！１度分布を第６図に１で示す。型２．
８の位置が正確な場合、強電分布工は急な中心ピークＰ
と、低強度に関する複数個の側方突起り、　、　Ｌ、　
、・・・とよつなり、これら側方突起は九個のもの程小
さくなる。なお、パターンエは検出システムに関し対称
に配置されている。
型２．８の軸線が相互にずれている場合、強ｉ分布は第
６図に示す円形対称分布と異なる。型が正確Ｋ１１ｒ列
していても型間隔ｄが不正確である場合、第６図に示す
場合よりパターンエの中心ビークＰは小さくなり、側方
突起Ｌ１．　Ｌ、　、・・・は大きくなる。
検出システム上の強は分布を測定するために、個々の検
出器ｍ９の出力を電子装置８０の別々の入力［１１続し
、この電子装置に特にメモリ８１及び比較回路８ｚを設
ける。この回路において各検出６富ｏの出力信号はメモ
リ８１内に記憶されている複数個の基串値のうちの１個
と比較される。
この比ｆＷＩ果は制御信号Ｓ。に処坤され、この制御信
号は、副の一方又は双方なｗ４６図中８．８′及び１１
の方向へ位置決めするための装置に供給される。位置決
め装置は本発明の要部ではなく、ブロック８８で・示す
Ｋとどめた。
重合可能な材料で光学素子を造る場合、既に述べたよう
に素子全体をかかる材料で造る必豊はなく、ガラスの予
備成形品、例えばレンズを用いることができる。重合可
能な液体の比較的薄い層を該レンズの一面又は両面忙殺
けることができる。
かかる方法によれば、大部分を光学特性の良好な材料で
構成され、研摩のような付加作業なしにレンズの形状及
び表面品質に関する厳重な要求を満足し祷るレンズを得
るのに有利である。前記方法により有利に造り得る光学
素子の例としては所謂凹凸レンズがある。かかるレンズ
は寸法精度及び厚さに関する要求が厳しい故に通常の技
術では整造困難である。例えば両レンズ面が光軸上の点
に関し同心でなくてはならない要求がある。
棋７図は凹凸レンズを造るための装置を線図的に示す。
ここでも整列ビームを１７で、又重合に便う放射ビーム
をｔｇで夫々示す。ビームｌＢを４ｇするための光学シ
ャッタを８５で示す。成形装置は１個のガラスｍ４１を
具える。光首合叶能な液体８９をこの型４１と、ガラス
レンズ予備成形体８？との関に供給し、この成形体をフ
ィクスチャーｂ６により抑止する。レンズ８７の面８８
は曲１中心４８及び１塞半径Ｒ０を有する。レンズ＆Ｉ
７（形成すべきレンズ８９）の第８面は型４１の面４Ｉ
Ｏと一致し、曲１半径Ｒ３を持つ。性基中心４８と一致
していることである。この目的のため、整列ビームｌ？
、例えばＨ・−Ｍｅレーザービームをレンズ８７、重合
可能な液体８９及び型４１に通過させ、このビームによ
り形成される放射スポットを検出する。この検出は＠５
図につ剖前述したようにして自動的に行なったり、第７
図に示すような研摩スクリーン及び観察装置の使用によ
り目視観察により行なうことができる。かようＫして得
られた情報な基に、型を図示せざる位置決め装置により
、Ｘ又はＹ或いは２方向へ変位させたり、角＃　、９ｍ
’）Ｋ傾斜さｉて正確に位置決めすることがでする。
型の一面４ｚは平坦とせず湾曲させることができるが、
この場合その１藁中心を中心４１１Ｃ−欽させる。レン
ズ８７の屈折ｌｊＡ　ｎｕを例えばｆ：、］１合可能な
材料８９の屈折ｍＫ等しくする。＠ｉｌ＋ｉの屈折基ｎ
、をｎ８と異ならせて像を形成し得るようｋする。
本発明はアスフエリカルレンズ、円筒レンズ、凹凸レン
ズ又はフレスネルレンズのような一致レンズを造る場合
につき説明したが、新制三枚構成レンズのようなレンズ
システムの製造にも用いることができる。つまり例えば
第８図に示すようなガラスレンズ予備成形体６０の製１
ＩＩＫ用いることができる。このレンズの両面に重合可
能な液体の１−５１又は６ｇを設けることができる。整
列後液体を硬化させ、三枚構成レンズの最外側を形成す
る。本発明は例のレンズシステム、例えば球面又はアス
フエリカルレンズと、円筒レンズとの組合せＫなるレン
ズシステム、又はフレスネルレンズト、他の型式のレン
ズとの組合せになるレンズシステムの製造にも用いるこ
とができる。
本発明装置はプリズム又は回折格子のような他の光学素
子の製造にも用いることがで創る。第９図は回折格子５
８の正面を示す。回折格子を造る成形装置における型の
一方に、形成すべき格子パターンの補足となるパターン
を設ける。格子な終局的に形成するＵＫ、格子パターン
を支持する型の位置を、成形装置から出たビームの回折
パターンの観察によりチェックすることがで鎗る。
この代りに第１υ図に示す如くレンズ５Ｂと回折格子６
４との組合せになる光学素子を製造することができる。
この光学素子を最終的に形成する前に、前述した整列手
法を適用する。
【図面の簡単な説明】
第１図は２個の型を具える周知の成形装置を示す路線図
、 第２１図及び第８ｂ図は１ｍｌ装置により成形したレン
ズの２例を示す断面図、 第８図は本発明装置のｌｌＦｌ例を示すシステム図、第
４＆図、第４ｂ図及び第４ｃ図は同装置の整列ビームが
形成する放射スポットの８形状な示す説明図、 槙す図は本発明装置の第２例を示すシステム図、第６図
は同装置の光応答検出システム上における強電分布を示
す説明図、 １ｇ７図は凹凸レンズ酸形用に構成した不発ｍｓ置のシ
ステム図、 第８図は本発明装置により製造した三枚構成しンズの側
面図、 第９図は本発明装置により製造した回折格子の懐面図、 篇ＩＬ）図は本発明装着により造ったレンズ及び回折格
子組立体の一面図である。 ｌ・−・成形装置、　　　　２．８・・・型、６．７・
・・境界面、　　　　ｌＯ・・・透明材料、１１・・・
レンズ、１２・・・紫外線ビーム、１８・・・第１放射
ｆｍ＃、　　１６・・・ｇｓ放射線源、１７・・・第２
ビーム、１８・・・プリズム、富０・・・レンズ、　　
　　　　　ｌ・・・研摩ガラススクリーン、ｓｍ　、　
ｇａ・・・ビームスプリッタプリズム、ｖ（Ｖ、、Ｖ、
、■、）・・・放射スポット、感８・・・基卓ビーム、
　　　　ｉ６４　、２６・・・反射プリズム、ｓ？・・
・補助レンズ、　　　　２Ｂ・・・・弊感応横出システ
ム、ｓ９・・・検出器、　　　　　８０・・・成子装置
、８１・・・メモリ、　　　　　８８・・・位首決め装
置、８６・・・賞字シャッタ、８６・・・フイクスチャ
ー、８７・・・レンズ予備成形体、８９・・・液体、４
１・・・ガラス型、６０・・・レンズ予１ＩＩＡ成形体
、５１　、５１−・・液体層、　　　５８　、６４　・
・・回折格子、５６・・・レンズ。 特許出願人　　エヌ・ベー・フィリップスψフルーイフ
ンペンファブリケン ａ　　　　　　ｂ　　　　　Ｃ ＦＩＧ、４

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　少なくとも１個の型を具える成形装置内に所定量の
    透明材料を供給して成形処理するととＫより透明物体、
    特にレンズを高精廣に成形するに際し、該物体が最終形
    状となる前に放射ビームを透明材料が充填された成形装
    置に通過させ、出てくる放射ビームの蒙１ｊｆｆｉｌ：
    形成された放射スポットの強度分布を検出し、これが基
    準分布と一致するよう前記減を正確に位置決めすること
    を％徴とする透明物体の成形方法。 ｉ　所定量の軟質透明材料を炉から成形装置の２個の型
    間における空所に移送し、透明物体を特徴とする特許請
    求のＷ１囲第１項記載の透明物体の成、形刃法。 １　所定音の硬化性合成＊Ｊ實を成形装置の２−の型間
    に供給し、透明物体を硬化させて成形する特許＃＃Ｊ末
    の範囲第１項記載の透明物体の成形方法。 表　透明予備成形体を使用し、所定音の液体合成材料を
    予備成形体及び少なくとも１個の雛間に供給し、透明物
    体を合成材料の硬化により形成する特許請求のｔ！８１
    １１１項記載の透明物体の成形方法。 １　少なくとも１１１の型を具えた成形装置を有する透
    明物体の成形装置において、成形Ｉｓ曹のｍ個Ｋ１１列
    ビーム用の放射源を設け、使用する皺を整列ビームが透
    過し得るようにし、成形装置の他側に観察装置を設けて
    、前記整列ビームにより形成される放射スポットの強贋
    分布を検出するように構成したこと４−４Ｉ像とする透
    明物体の成形装置。 ａ　観察装置が研摩ガラススクリーン及び目視手段より
    なる特許請求の範囲１１６項記載の透明物体の成形装置
    。 ＝ｔ　　ａＳ装置が光感応検出システムよりなり、該シ
    ステムを複数個の個々の検出器で構威し、これら検出器
    の出力を電子回路の個々の入力に接続して、前記出力を
    回路中忙紀憶されている基準−と比鞭すると共に、型位
    曹決めエレメント用の制御信号を発生するよう構成した
    特許請求の範囲１１Ｅ５ｆＪ４紀載の透明物体の成形装
    着。 瓢　液状合成材料の放射硬化により透明物体を成形する
    ようｋし、硬化用放射ビームの波長を整列ビームの波長
    と異ならせ、成形装置前方の放射通路に波長依存型ビー
    ムスリッタをｉけた特許請求の範囲１ａ５項乃至第７項
    のいずれか忙紀載の透明物体の成形装置。
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