JPS60147324A - 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】 本発明はカメラ、ビデオ等の光学機器や光通信、レーザ
ーディスク、複写機、レーザープリンター等のエレクト
ロオプティクス機器などに用いる光学素子の製造方法に
関する。

近年、光学機器の高性能化を図るため、非球面レンズの
必要性が高まっており、レーザープリンター等にはトー
リックレンズやシリンドリカルレンズが用いられるよう
になった。

従来、上記のような特殊形状レンズは、光学ガラスを研
摩することによって作成されてきたがこの方法ではコス
トが非常に高くなり生産性も悪かった。

また近年プラスチックのモールド成形により非球面レン
ズが作成されるようになったが、モールド成形は型製作
に費用がかかり、やはりコストが非常に高くなるという
欠点があった。

本発明の目的は、上述の従来技術の欠点を解決して、特
殊形状の光学素子であっても、研摩あるいは型成形によ
らずに、安価で高い生産性をもって光学素子を製造する
ことができる光学素子の製造方法を提供することにある
。

本発明による光学素子の製造方法は、最終的に硬化可能
な材料を、所定形状の光学部材に形成する第１工程と、
前記光学部材に張力又は圧力を加えて変形させる第２工
程と、変形した前記光学部材に対して硬化処理を施す第
３工程とからなることを特徴とするものである。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説
明する。

本発明の製造方法は、まず第１工程で所定形状の光学部
材を形成する。第１工程では１例えば第１図に示すよう
な円柱状の光学部材を形成する。光学部材ｌは適当な張
力又は圧力によって変形しうる程度の弾性を有している
。光学部材としては弾性体が好ましいが、張力又は圧力
によって塑性変形するものであってもかまわない。

この光学部材ｌに第２工程で上下方向から加圧して加圧
変形させる。第２図から明らかなように、加圧変形した
光学部材１の側面２はトーリック面となる。

そして第３工程で光学部材ｌに硬化処理を施す。・こう
して光学部材ｌの表面を光学表面とする光学素子を得る
。硬化処理は光学部材ｌの深部まで均一に施してもよい
が、場合によっては光学部材ｌの表面層だけでもかまわ
ない。

また、第３図に示すような光学素子では、光学表面４の
弾性率に適当な分布をつけておけば、光学表面４の形状
を任意の球面あるいは非球面とすることができる。第３
図に示す光学素子は、光学部材に圧力を加えて光学部材
１１自体を開口１０から凸状に突出又は凹状に沈降させ
ることによって、その間口１０での光学部材１１が形成
する光学表面４を変形して、所望の光学特性を得るもの
である。この場合、光学部材１１としては弾性体を使用
する。３は光学部材１１に張力又は圧力を加えるための
加圧板である。

光学部材として弾性体動使用する場合、第１工程の処理
が終了した段階での弾性率は通常の固体での弾性率１０
　”　〜ｌ　Ｏｌ３ｄｙｎｅ／　ｃｍ２よりも小Ｘ？、
ゴム弾性体のｌ　０８ｄｙｎｅ／　ｃｍ２以下が適当で
、好ましくはｌ　ＯＢｄｙｎｅ／　ｃｍ２以下がよい。

なお、光学素子は、多くの場合室温で用いられるが、特
に高温又は低温で用いられる場合もあるので、上記の弾
性率の範囲は光学素子の使用温度におけるものである。

第４図及び第５図は、本発明の製造方法で製造した光学
素子の他の例を示すもので、第４図に示　ｊすように複
数の開口１５（第３図の開口ＩＯに相当する）を設けれ
ば、所望形状のアレーレンズ状光学表面５を得ることが
できる。

また、第５図に示すようにアレー状番と並べた円筒状の
遮光性容器６に充填した光学部材１３を力■圧変形して
光学表面９を形成せしめた後、光学部材１３に硬化処理
を行なうことによって、遮光層を有するアレーレンズが
得られる。光学部材１３に圧力を加えるには、例えば遮
光性容器６にピエゾ素子等を使い、径方向に収縮させる
ことにより行うことができる。

本発明の製造方法で製造される光学素子は、レンズだけ
に限るものではなく、得られた光学表面に蒸着等により
反射面を形成すれば反射鏡を製造することもできる。

本発明で用いる弾性体材料としては、最初、圧力あるい
は張力により変形しうる程度の弾性を有し、最終的には
硬化処理によって光学素子として使用可能な硬さにまで
硬化することができるようなものであればよい。

例えばＣＲ３９（ＣＲ３９はジエチレングリコールビス
アリルカーボネートの商品名、　ｐｐｃＩＮＤＵＳＴＲ
ＩＥＳ　Ｉｎｃ、製）をはじめとする熱硬化性樹脂を使
用する。材料が熱硬化性樹脂の場合は、まずモノマーを
第１工程で熱処理により適当な弾性を有する程度に重合
させるととも番と所定形状に成形する。次にこれを第２
工程で加圧変形して所望の光学表面を形成せしめたのち
、さらに第３工程で熱処理を行って硬化させて光学素子
とする′。

また、材料がスチレン、メチルメタクリレートをはじめ
とする光硬化性樹脂や、光重合開始廟を含んだ樹脂の場
合は、まず七ツマ−を第１工程で光照射によりある程度
重合させるとともに所定形状に形成する。次にこれを第
２工程で加圧変形して光学表面を形成姦しめた後、さら
に第３工廊で光照射を行なって適当な硬度になるまで重
合させればよい。

さらに、材料がガラスや熱可塑性樹脂の場合は、まず材
料を加熱するとともに所定形状に成形する０次に第２工
程で加圧変形して光学表面を杉板せしめた後、さらに第
３工程で冷却して硬化すさて、第３工程において材料の
収縮が生ずることがめるが、この場合は第２工程で予め
収縮量を考慮に入れておけば材料の収縮を防ぐことがで
きる。また、最終的に硬化する段階で、収縮量に応じて
減圧あるいは加圧することにより収縮を防止することも
できる。

以下、実施例１及び実施例２を掲げて、本発明の製造方
法をさらに詳しく説明する。

〈実施例１〉 本発明の製造方法により、光学表面がトーリック面の光
学素子を製造した。材料として熱硬化性ｍ　ＩＩＷ　（
７）ジエチレングリコールどスアリルカーボネート（商
品名：ＴＳ−１８、徳山曹達製）を用いた。この材料に
、以下の第１工程〜第３工程の処理を施して光学素子を
製造した。

１上ユ１ まず、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートに
重合開始剤として適当量の過酸化ベンゾイルを加えた後
、ポリエチレン製の円筒容器に入れた。その後９０°Ｃ
で３０分間熱処理して予備重合させ、第１図に示すよう
な直径１００１ｍ膳、高さ３０ｓ＋ｍの円柱状の光学部
材ｌを形成した。この光学部材ｌは、適当な加圧によっ
て変形しうる程度の弾性（弾性率的５　Ｘ　ｌ　０５ｄ
ｙｎｅ／　ｃｍ２）を有していた。

筋」二り我 次に第２図に示すように、光学部材ｌを加圧板３を介し
て−Ｌ下方向から均一・に加圧し、光学部材■の側面２
を外側にふくらませた。このとき側面２の形状は、母線
２ａの曲率半径が５５ｍｍで、子線２ｂの曲率半径が２
２１１１ｆｆｉのトーリック面であった。尚、母線２ａ
、子線２ｂ共に側面２上の線である（以下同様）。

１主工１ 最後に、このトーリック状の側面２を有する光学部材ｌ
を、９０℃で３０時間加熱して全体を硬化ぎせた。そし
て最終的には母線２ａの曲率半１イ　１が５３ｍｍで子
線２ｂの曲率半径が２１ｍｍのトーリック状の側面２が
得られた。

一方、第６図に示すように、予ｗＩｔ合した光学部材ｌ
を加圧板３とを予め接着しておき、第２工程で光学部材
１に加圧板３を介して上下方向に負圧を加えたのち、第
３工程で前述のごとき硬化処理を行なったところ゛、母
線２Ｃが曲率半径４６ｍ５の凸状、子線２ｄが曲率半径
２６■の凹状のトーリック面が得られた。

〈実施例２〉 本発明の製造方法により第８図に示すように内側と外側
にトーリック面を有する光学素子を製造した。材料とし
て実施例１と同様に熱硬化性樹脂のジエチレングリコー
ルビスアリルカーボネートを用いた。この材料に、以下
の第１工程〜第３工程の処理を施して、内側と外側にト
ーリック面を有する光学素子を製造した。

１上工１ まず実施例１と同様にジエチレングリコールビスアリル
カーボネートを予備重合し、外径１００■、内径６０■
、高さ３０＋ｍの円筒状の光学部材１４を成形した（第
７図）。

庇え工Ｉ 方向から加圧板３を介して均一に圧力を加え、光学部材
１４の外側面７及び内側面８をふくらませた。

策」二り葺 最後に、この２つのトーリック面を有する光学部材１４
を熱処理して硬化させ、所望の光学素子を得た。この光
学素子の外側面７は、母線７ａが曲率半径５５ｍｍの凸
状、子線７ｂが曲率半径２２ｍｍの凸状であるトーリッ
ク面であった。また、内側面８は母線８ａが曲率半径２
５ｍｍの凹状、子線８ｂが曲率半径２２＋ｎ＋ｉの凸状
であるトーリック面であった・ また、第９図のように、予備重合した光学部材１４と加
圧板３とを接着しておき、光学部材１４に加圧板３を介
して上下方向に負圧を加えて外側面７及び内側面８をへ
こませた後、第３工程で加熱硬化処理を行なった。こう
して得られた光学素子の外側面７は、母線７Ｃか曲率半
径４６ｍｍの凸状、子線７ｄが曲率半径２６　ｍｍの凹
状のトーリッｈｉ？１ｉ−ｙｓ噛−−ナー−＃＋Ｉ＊Ｉ
ａｌＦｆＡＩ→）ＩＦＩｍＡＦ４＜曲求半径３４ｍｍの
凹状、子線８ｄが曲率半径２６■■の凹状のトーリック
面であった。

以」二説明したように本発明の製造方法によれば、光学
部材を加圧変形させた後、硬化処理を行なうという簡単
な工程により、トーリックレンズ、非球面レンズ、アレ
ーレンズなどの特殊形状レンズを、研摩や型成形によら
ず安価かつ高い生産性をもって製造することができる。

もちろん、通常の球面を有するレンズも製造することが
できる。

さらに、本発明の製造方法は型成形と異なり、作成工程
中に光学表面を外部から観察可能であり、したがって表
面形状をモニターしながら工程を進めることにより、高
精度な光学素子を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による製造方法の第１工程で形成された
光学部材の一例を示す斜視図、第２図は第１図に示した
光学部材を本発明による製造方法の第２工程で処理した
例を示す断面図、第３図は本発明の製造方法により製造
された光学素子の例を示す断面図、第４図は本発明の製
造方法で製造されたアレーレンズの例を示す断面図、第
５図は本発明の製造方法で製造された遮光層つきアレー
レンズの例を示す断面図、第６図は第７図に示した光学
部材に負圧をかけた状態を示す断面図、第７図は本発明
による製造方法の第１工程で形成された光学部材の他の
例を示す斜視図、第８図は第７図に示した光学部材を本
発明による製造方法の第２工程で処理した例を示す断面
図、第９図は第７図に示した光学部材に負圧をかけた状
態を示す断面図である。 １．１１，１２，１３．１４−ｍ−光学部材２−−−側
面 ３−ｍ−加圧板 ４．５．９−−一光学表面　７ ローーー遮光性容器 ７一−−外側面 ８−ｍ−内側面 １０．１５−−一開口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 最終的に硬化可能な材料を、所定形状の光学部材に形成
   する第１工程と、前記光学部材に張力又は圧力を加えて
   変形させる第２工程と、変形した前記光学部材に対して
   硬化処理を施す第３工程とからなることを特徴とする光
   学素子の製造方法。