JPS62256641A - 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】 １亙豆ｊ 本発明は、弾性率の異なる弾性体層からなる積層弾性体
を利用した光学素子を、精度よく製造する方法に関する
。

１１韮３ カメラ、ビデオ等の光学機器や光通信、レーザーディス
クをはじめとするエレクトロオプティクス機器に用いら
れる光学素子として、光学表面形状を変化させることに
より、焦点距離を可変とした光学素子が本出願人により
提案されている（特開昭６０−１１１２０１号公報）。

この可変焦点光学素子は、弾性体と、開口部を有し、該
弾性体に接触する比較的硬い開口部材とからなり、上記
弾性体を変形させて開口部材の開口部から露出した弾性
体の光学表面（以下「開口表面という）の形状を変化さ
せることにより、比較的小さな外力の変化で大きな焦点
距離の変化を得ることを可能としたものである。

この可変焦点光学素子の望ましい光学的特性を保持しつ
つ、該光学素子の小型化を図るためには、前記した弾性
体の開口表面（特にその外縁部）を望ましい形状（球面
等）に維持しつつ該弾性体を変形させることが必要であ
る。このような好ましい変形特性を有する光学素子とし
て、本出願人は先に、異なる弾性率を有する２以上の弾
性体層を光軸方向に積層してなる積層弾性体を利用した
可変焦点光学素子を提案した（特願昭６０−８０８６３
号）＃ この光学素子の積層弾性体においては、異なる弾性率（
したがって異なる変形特性）を有する複数の弾性体の変
形を／ヘランスさせることにより、積層弾性体全体とし
て好ましい変形特性を得るものであるが、このような好
ましい変形特性を得るためには、該積層弾性体を構成す
るそれぞれの弾性体層の形状、肉厚等を精度よくコント
ロールすることが不可欠である。

しかしながら、この積層弾性体は、（前述したように優
れた変形特性、光学的特性を有する反面）、単一の弾性
体からなる単層弾性体に比べて構成が複雑で、高精度で
形成することが相対的に困難であるため、このような積
層弾性体を高精度で形成できるような光学素子の製造方
法が切望されていた。

発ｍの 本発明の主要な目的は、上述したような積層弾性体を高
精度で形成することにより、優れた光学的特性を有する
可変焦点光学素子を与える製造方法を提供することにあ
る。

ｌ１立１１ 本発明の光学素子製造方法は、上記目的を達成するため
に開発されたものであり、光軸方向に沿って、互いに異
なる弾性率を有する２以上の弾性体層からなる積層弾性
体と、２以上の弾性体層の少なくとも１層に接した開口
部を有する開口部材とからなる光学素子を製造するに際
して、前記積層弾性体を製造する工程が、相対的に大き
い弾性率を有する第１弾性体層に、相対的に小さい弾性
率を有する第２弾性体層を積層する工程からなることを
特徴とするものである。

本発明の製造方法においては、弾性率の大きい第１弾性
体層に、弾性率の小さい第２弾性体層を積層することに
より、この積層工程におけるそれぞれの弾性体の変形を
最小限に抑制している。

したがって、本発明の製造方法によれば、第１および第
２弾性体層の形状、肉厚等を精度よく制御することによ
り、優れた変形特性を有する積層弾性体を得ることがで
き、この積層弾性体を用いることにより、優れた光学的
特性を有する可変焦点光学素子が得られる。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を更に詳
細に説明する。以下の記録において量比を表わす１％」
および「部」は、特に断らない限り重量基準とする。

、　　　　　１ 本発明の特徴を詳細に説明するために、（本発明の積層
工程とは異なり）相対的に小さい弾性率を有する第２弾
性体層に、相対的に大きい弾性率を有する第１弾性体層
を積層して積層弾性体を形成する方法（以下「参考積層
方法」という、）の概略について、まず説明する。

第１図（ａ）ないしくＣ）は、このような参考積層方法
を説明するための、弾性体層の厚さ方向模式断面図であ
る。

この参考積層方法においては、第１図（ａ）に示すよう
に、上型１ｄおよび側型１ｅを用いて、底板３上に、ま
ず（相対的に小さい弾性率を有する）第２弾性体層２２
を形成する。

次いで、第１図（ｂ）に示すように、上記により形成さ
れた第２弾性体層２２と、これに所望の間隔をもって対
向させた上型１ｆと、側型１ｇとから形成される間隙部
分に１第１弾性体層２１の原ネ１を注入した後、硬化さ
せることにより、相対的に小さい弾性率を有する第２弾
性体層２２に、相対的に大きい弾性率を有する第１弾性
体層２１を積層する。

この際、この参考積層方法においては、ＷＩＪ１弾性体
層２１成形時の型（の一方）を兼ねる弾性率の小さい第
２弾性体層２２は、第１弾性体原料注入時におけるわず
かの力によっても表面の変形を生ずるため、この参考積
層工程により形成された第１弾性体層２１においては、
その肉厚の所望の値からのズレ、あるいは肉厚ムラが生
ずることは避けがたい。

したがって、第１図（ｃ）に示すように、上型ｌｆを分
離した後の積層りｉ性体２４においては、その形状、特
に、第１弾性体層２１の空気接触面（光学面）の形状を
高い精度で形成することは困難であるのみならず、前述
した第１弾性体層２１の肉厚ムラ等に起因する変形特性
の低下のため、この積層弾性体の空気接触面を所望の形
状（球面等）に維持しつつ、変形させることは困難であ
る。

本発明の光学素子製造方法は、以上において説明した参
考積層方法とは異なり、第１　’７’ｌｌ性体層２１の
変形を抑制しつつ、該第１弾性体層２１に第２弾性体層
２２を積層して積層弾性体２を高い精度で形成すること
により、初期形状および変形特性に優れる積層弾性体を
得るものである。

第２図（ａ）ないしくｄ）は、本発明の光学素子製造方
法の典型的な実施態様を説明するための弾性体層の厚さ
方向模式断面図である。

第２図（ａ）を参照して、第１の工程において。

円柱状の上型１ａと、これと一定の間隔をもって対向す
る円柱状の下型１ｂと、これらの上型１ａおよび１ｂの
外周面に接触する円筒状の側型ＩＣとから構成される成
形型１中に、シリコーン等からなる第１弾性体層２１の
原料を注入し該弾性体原料を硬化させて、（相対的に大
きい弾性率を有する）第１弾性体層２１を形成する（キ
ャスティング法）。

次いで、７５２図（ｂ）に示すように、このように形成
した第１弾性体層２１から上型１ａを分離するが、この
際、必要に応じて、第１弾性体層２１の上型１ａと分離
した面に、この第１弾性体層２１と、後述する第２弾性
体層２２との接着性を向上させるための処理を施しても
よい。

第２の工程においては、第２図（Ｃ）に示すように、側
型ＩＣの上部（上型１ａを取り去った部分）に、ガラス
等からなる円形底板３を、該底板３が先に形成した第１
弾性体層２１と所定の間隙を形成するように配置した後
、シリコーン等からなる第２弾性体層２２の原料を注入
し、硬化剤等により該原料を硬化させて、（相対的に小
さい弾性率を有する）第２弾性体層２２を（先に形成し
た第１弾性体層２１と光軸り方向に積層するように）形
成し、本発明に用いる円柱状の積層弾性体２を得る。

この際、先に形成した第１弾性体層２１は、これに積層
される第２弾性体層２２の成形型（の一方）を兼ねるこ
とになるが、この第１弾性体層２１は相対的に大きい弾
性率を有するため、第２弾性体層２２の原料注入時にお
ける第１弾性体層２１の変形は最小限に抑制される。し
たがって、上述の方法により、相対的に小さい弾性率を
有する第２弾性体層２２も精度よく形成することができ
る。

次いで、上記のように形成された積層弾性体２は下型１
ｂおよび側型ＩＣから分ｇｉキれる。

更に、第２図（ｄ）に示すように、第３の工程において
、上記により得た積層弾性体２を、円形開口部４ａを有
し、金属、樹脂等の比較的硬い材料からなる円筒状の開
口部材４中に配置して、可変焦点光学素子５とする。こ
の光学素子５において、底板３は、開口部材４に対して
光軸り方向に移動可能なように設けられる。

本発明の光学素子製造方法の概要は上述した通りである
が、上記第１工程における第１弾性体層２１の成形方法
としては、前記したキャスティング法の他に、例えばイ
ンジェクション法、コンプレッション法等のプラスチッ
クの分野において公知の成形方法が同様に使用できる。

上型１ａ、下型１ｂおよび側型１ｃはいずれも金属（例
えば真ちゅう）、ガラス等からなるが。

第１工程（第２図（ａ））において形成した第１りＮ性
体層２１と型との離型性を向上させるために、上型１ａ
、下型１ｂ等の該弾性体層接触面に適宜、離型剤等によ
る離型処理を施してもよい、特に、上型１ａの第１弾性
体層接触面は、（例えばテフロンコーティング等の方法
により）下型１ｂの第１弾性体層接触面よりも雌型性を
向上させておくことが好ましい。

また、これとは別に、第２弾性体層２２（この弾性体層
表面は第１弾性体層２１の表面よりも粘着性が大きい場
合が多い）の側型１ｃからの雌型性を考慮して、第３図
に示すように、第１弾性体層２１のみが該側型１ｃに接
触するような態様で該りｉ性体層２１を形成してもよい
。

更に、前述した第２工程において、第１弾性体層２１と
底板３との間隙部分に第２弾性体層２２の原料を注入す
る際（第２図（Ｃ））は、側型１ｃや底板３等の光線が
通らない部分に設けた注入口を通じて、該第２弾性体原
料を注入することが好ましい。

以上に述べた本発明の光学素子製造方法に用いる夕１性
体層２工ないし２２を構成する材料としては、光学素子
使用温度においてエラストマーたる性質を示す天然ない
し合成の高分子物質を特に制限なく使用することができ
る。

このような弾性体としては、本発明により得られる光学
素子をレンズとして使用する場合には、（少なくとも使
用する波長の光に対して）透明度の高いものを用いるこ
とが好ましい。

本発明においては、例えば、以下に列挙するような弾性
体材料が用いられる。

（イ）ジエン系ゴム 例えば、ブタジェン、インプレン等のジエン系共重合体
、ニトリルゴム、アクリルゴム等のジエン−ビニル系共
重合体。

（ロ）エチレン系共重合体 例エバ、α−オレフィン、ジエン、ｓ性基モノ置換ビニ
ル化合物（アクリル酸類、メタアクリル酸類、スチレン
、塩化ビニル、ビニルエーテル等）、ジ置換ビニル化合
物（マレイン酸類）等から選ばれた１種ないし数種の化
合物と、エチレンとの共重合体（これらのエチレン系共
重合体は、エチレンの結晶化度を著しく減少ないし消失
させたものである。） （ハ）例えば、ポリイソブチン、アタクチックポリプロ
ピレン、アクリル酸ないしアクリル酸エステルの２種以
上のモノヤーからなる共重合体、２種以上のアクリル酸
誘導体上ツマ−からなる共重合体（水ないし高沸点溶媒
を含有させたもの）。

に）その他のゴム 例えば、ポリ塩化ビニル（可塑剤を比較的多量に混合し
たもの）、シリコーンポリマー（ジメチルシリコーンポ
リマー、ジ２エニルシリコーンポ’）７−等）、ホスフ
ァゼンポリマー。

以上に列挙したような弾性体材料は必要に応じて架橋さ
れるが、例えば、この架橋の程度を制御することによっ
て、弾性体の弾性−’ＫＥを変化さセることができる。

この架橋は、例えば、イオウやパーオキサイド等からな
る架橋剤を用いて行えばよい。

本発明において、第１弾性体層２１ないし第２弾性体層
２２を構成する材料としては、上述したような種々のエ
ラストで−が用いられるが、好ましい力学的特性（弾性
率等）、あるいは好ましい光学的特性（透明度、届折率
等）を有する弾性体を容易に形成できる点からは、シリ
コーンゴム、エチレン−プロピレンゴム等が特に好まし
く用いられる。

第２図（ｄ）を参照して、上述したような弾性体材料か
ら構成される第１弾性体および第２弾性体の弾性率をそ
れぞれＥ、およびＥ２　（Ｎ／ｉ）。

第１弾性体層２１および第２．ｊＩＩ性体層２２の光軸
り上の層厚をそれぞれｔ＋　、　　ｔｚ　　（ｓａ）と
すると、この第１図（ａ）ないしくｄ）に示す実施態様
においては、Ｅ、＞Ｅ２であり、更には、このようなＥ
、、Ｅ２の関係においては、１．≦Ｌ２であることが好
ましい、この場合、１．＞１２では積層弾性体２の変形
に要する力が増大することとなる。

また、このようなりｉ性体層２１および２２からなる積
層弾性体２を変形させる場合に、該弾性体２の（開口部
材４の開口部４ａから露出した）開口表面２１ａを球面
に近い形状に維持しつつ変形させる点からは、 ５　＜　（Ｅ　ｓ　Ｘ　ｔ　１）　／　（Ｅ　２Ｘ　ｔ
　２　）　＜　１００・・・　（１） の関係があることが好ましい。

また、光学素子５を通常のレンズとして使用する場合に
は、２≦１．＋１２≦３０程度であることが好ましい、
第１弾性体層２１の厚さくｔｌ）の下限は特にないが、
ｔｌが極端に小さい場合は、第１弾性体層２１の強度が
不足したり、あるいは、該弾性体層２１にシワ等が発生
し易くなる。

第１弾性体層２１と、第２弾性体層２２とは、同種の材
料を用いて形成してもよく、また異種の材料を用いて形
成してもよいが、第１りｉ性体と第２弾性体との屈折率
の差を比較的小さくして、優れた光学特性を有する光学
素子５を容易に成形する点、あるいは、第１弾性体層２
１と第２弾性体層との接着性を好ましい範囲に維持する
点からは、同種の材料（例えばシリコーンゴム）を用い
てこれらの弾性体層２１および２２を構成することが好
ましい。

これらの弾性体層２１ないし２２の層厚が、（光軸り方
向に関して）均一な厚さであることは必ずしも必要とさ
れない０例えば、第１弾性体層２１の層厚にある程度の
分布を与えることにより、積層弾性体２の開口表面２１
ａの形状変化をコントロールすることも可能である。こ
のような場合、例えば、第１弾性体層２１の厚さが、そ
の中央部（光軸りの近傍）で相対的に薄く、その外縁部
（光軸りから遠い部分）で相対的に厚い場合には、前記
した（ＥｌＸｔ、）／　（Ｅ２　Ｘｔ２）の値の好まし
い範囲は、前述の（１）式で示した範囲より小さい値の
方向に移動し、一方、第１弾性体層２１が中央部で相対
的に厚く外縁部で相対的に薄い場合は、（Ｅ＋　Ｘｔ＋
　）／　（Ｅ２　Ｘｔ２）の値の好ましい範囲は、前述
の（＋）式で示した範囲より大きい値の方向に移動する
。

第２図（ｄ）を参照して、上述した積層弾性体２を収容
する開口部材４は、金属、ガラス、樹脂等の比較的硬い
材料からなる好ましくは厚さ０．５〜５■程度の板を、
円形の開口部４ａを有する円筒状に形成してなる。

この開口部材４は、不透明の材料から構成されることが
好ましい。

上述した開口部材４とともに積層弾性体２を挾持する円
形底板３は、透明で比較的硬い材料であるガラス、樹脂
等からなり、その厚さは０．５〜５ｍｍ程度であること
が好ましい。

光学素子５は、上記したような積層弾性体２と、開口部
材４と、底板３とからなり、該光学素子５全体は第２図
（ｃｌ）に示すような円筒形状に形成されるが、本発明
において、例えば、直方体状に形成した積層弾性体と、
矩形の開口部を有する直方体状の開口部材とを用いて光
学素子を構成してもよい、このような光学素子の矩形状
の開口表面は、シリンドリカルレンズ、トーリックレン
ズ等として用いることが可能である。

次に、本発明の製造方法により４’Ｊられた光学素子５
の使用方法について、第２図（ｄ）および（ｅ）を参照
しつつ説明する。

第２図（ｄ）にその初期状態（積層弾性体２を変形させ
６ていない状態）を示すような光学素子５に、第２図（
ｅ）に示すように、底板３に図面下方から圧力を印加し
て該弾性体２を加圧変形させると、この圧力の大きさに
対応して、積層弾性体２の開口表面２１ａが開口部材４
の開口部４ａから凸レンズ状に突出する。積層弾性体２
に印加する上記圧力の大きさを制御することにより、上
記開口表面２１ａの凸レンズ形状を可逆的に変化させる
ことができるため、この光学素子５を用いて所望の焦点
距離を得ることができる。

一方、上記とは逆に１弾性体２に負圧を印加した場合に
おいては、この弾性体２の開口表面２１ａは、可逆的に
変化しうる凹レンズ形状（図示せず）を与える。

上述したように積層弾性体２を変形させる際における該
弾性体２の開口表面２１ａの変化の様子は、後述するよ
うに、有限要素法による構造解析プログラムを用いて解
析することができるが、このような積層弾性体２の変形
の際に、第１弾性体層２１および第２弾性体層２２は、
これらの層の境界面において好ましい力のバランスを保
ちつつ変形するため、積層弾性体２の開口表面２１ａは
−（球面等の）所望の形状を維持しつつ変形する。

以上においては、本発明の製造方法により第２図（ｄ）
に示したような積層弾性体２と、開口部材４と、底板３
とから構成される光学素子５を形成する態様について説
明したが、本発明の製造方法によれば、他の構成を有す
る光学素子をも好適に得ることができる。このような他
の構成を有する光学素子の例について、その概略を以下
に述べる（参考のため、前述した本出願人の特開昭６０
−１１１２０１号に係り、円柱状の単層弾性体２５と、
円形の開口板４１と、円形の底板３と、円筒状の側壁６
とからなる光学素子７の構成を第４図（ａ）に、この光
学素子７の単層弾性体２５を変形させた場合の１ｇ様を
第４図（ｂ）に示す）。

第５図ないし第１Ｏ図は、本発明の製造方法によって得
られる光学素子の例を示す、積層弾性体２の厚さ方向模
式断面図である。

第５図は、積層弾性体２の開口表面２１ａの初期形状を
フラットな形状とし、開口板４１を側壁６に対して移動
可能に配置した光学素子５ａを示す、このようにｖｉ層
りｉ性体２の外周面が側壁６によって拘束される光学素
子５ａにおいては、第１弾性体層２１と第２弾性体層２
２どの弾性率の比（Ｅｌ／Ｅ２）をやや大きくし、Ｅ　
１／　Ｅ　２　＝１００程度とすることが、開口表面２
１ａを球面形状に保ちつつ積層弾性体２を変形できる点
から好ましい。

第６図（ａ、）は、積層弾性体２を開口板４１と底板３
とで挾持した光学素子５ｂを示しくこの光学素子５ｂに
おいては、側壁６が設けられていない）、この光学素子
５ｂの積層弾性体２を変形させた場合の態様を第６図（
ｂ）に示す、参考までに、この光学素子５ｂにおいて、
第１弾性体層２１および第２弾性体層２２のそれぞれの
弾性率をＥ１＝６Ｘ１０’　　（Ｎ／＃）、Ｅ２　＝Ｉ
ＸＩＯ’（Ｎ／１１１１＋）、（Ｅｌ　／Ｅ２　＝６０
）　、これらの弾性体層のポアソン比をいずれも０，４
７、これらの弾性体層２１および２２の光軸り上の厚さ
をそれぞれｔ　Ｈ＝　１　（ｍｍ）、ｔ２＝４（＋＊ｍ
）、円柱状の積層弾性体２の底面径（ｄ）を２５ｍｍ、
円形の開口表面２１ａの径（！ｌ）を２０ｍｍ、この開
口表面２１ａの形状および第１弾性体層２１と第２弾性
体Ｖ：ｊ２２との境界面の形状を、いずれも曲率半径５
０＋ｅｍの球面と仮定した場合の有限要素法による構造
解析の具体例を示す。

このような第６図（ａ）の光学素子５ｂの開口板４１と
底板３との距＃（Ｚ）をΔＺだけ縮めて第６図（ｂ）の
状態とした場合、積層弾性体２の開口表面２１ａの形状
がどのように変形するかを、「応用有限要素解析Ｊ　（
Ｌａｒｒｙ　Ｊ、Ｓｅｇｅｒｌｉｎｄ著、用井忠彦監訳
　丸善刊）に記載された方法に準じて有限要素法による
構造解析プログラムを用いて解析したところ、ΔＺ　−
０，４ｍｍで開口表面２１ａの曲率半径は約３０．２ｍ
＋＊であり、ΔＺをＯ〜０．４ｍｍの範囲で変化させる
と、上記開口表面２１ａは、曲率半径は５０〜３０．２
Ｈの間でほぼ球面形状を保持しつつ変形し、（このΔＺ
＝Ｏ〜０．４＋ｓ層の範囲で）開口表面２１ａ形状の球
面からのずれは、常に１Ｏル国以下であった。

上述したような構造解析の結果から、この光学素子５ｂ
の開口表面２１ａを（例えば蒸着等により）反射面とし
て利用する場合、２をＱ、４ｍｍ変化させるだけで２６
デイオブターの屈折力変化が得られ、また、開口表面２
１ａを屈折面として利用する場合（第１弾性体および第
２弾性体の屈折率をいずれも　１．５と仮定すると）、
　６．８デイオプターの屈折力変化が得られることとな
る。

第７図（ａ）は、光軸りに沿って図面上方から、第１弾
性体層２１（弾性率Ｅ□）と、第２弾性体層２２（骨性
率Ｅ２）と、第３弾性体層２３（弾性率Ｅ３）とを順次
積層してなる弾性体２ａを用い、且つ、開口板を複数（
４１および４２）用いて開口表面（２１ａおよび２３ａ
）を複数設けてなる光学素子５Ｃを示す、この第７図（
ａ）の態様光学素子５ｃにおいては、Ｅ、＞Ｅ２．且つ
Ｅ３＞Ｅ２であるが、Ｅ、とＥ３は等しくなくてもよい
、また、開口板４１および４２のうち、少くとも一方は
側壁６に沿って移動可部に設けられる。

この第７図（ａ）の光学素子５Ｃを得るには、例えば第
７図（ｂ）に示すように、前述した方法を用いて第１弾
性体層２Ｉを上型１ｂ上で、第３弾性体層２３を下型１
ｈ上でそれぞれ形成した後、第１弾性体層２１と第３弾
性体層２３が所定の間隔で対向するように、側型１ｃ中
で上型１ｂおよび下型１ｈを配置し、第１弾性体層２１
と第３弾性体層２３との間隙に、第２弾性体層２２のｙ
Ｋ料を側型１ｃに設けた注入口８より注入した後、該原
料を硬化させることにより第２弾性体層２２を形成し、
間層弾性体２ａを得ればよい、 第８図は、積層弾性体２内部の第２り１性体層２２の表
面に開口板４１を設けてなる（開口板４１は第１および
第２弾性体層と接着されている）光学素子５ｄを示し、
第９図は積層弾性体２ａの外周に圧電体素子からなる円
筒状の側壁９を設けてなり、この側壁９に印加する電圧
を制御することにより側壁９の内径を変化させて、積層
弾性体２ａを変形させる態様の光学素子５ｅを示す。

第１０図（ａ）ないしくｃ）は、積層弾性体２と、光学
的有効面を構成する底板３ａ（非弾性体）とを組合せて
用いる態様の光学素子５ｆ、５ｇおよび５ｈを示す。

このような光学素子５ｆないし５ｈに用いる積層弾性体
２はその構造が比較的複雑であって、所望の光学特性を
得るためには特に高い精度で形成することが要求される
ため、本発明の製造方法がより好適に用いられる。

第１０図（ａ）を参照して、間層弾性体２は、開口板４
１と、ガラス、樹脂等の透明な非弾性体からなる底板３
ａとによって挾持されるが、第１弾性体層２１は開口板
４１に接着剤等により接着されていることが好ましい。

この底板３ａの形状、あるいは積層弾性体２の形状を適
宜組合せることによって、本発明の方法により種々の光
学的特性を有する光学素子を製造することができる０例
えば、全体をメニスカスレンズとした光学素子５ｆ（第
１０ＩＮ（ａ））の他、全体を両凸レンズ状とした光学
素子５ｇ（第１Ｏ図（ｂ）　）　、全体を両凹レンズ状
とした光学素子５ｈ（第１０［１Ｕ（ｃ））等も好適に
製造することができる。

以上において説明した本発明の態様においては、第１弾
性体層２１に第２弾性体層２２を積層してなる積層弾性
体２の、相対的に大きい弾性率を有する第１弾性体層２
１側に開口部材４（ないし開口板４１）を配置すること
によって、第１弾性体層２１の表面を開口表面２１ａと
しているが、本発明において、精度よく形成された積層
弾性体２の（相対的に小さい弾性率を有する）第２弾性
体層２２側に開口部材４等を配置して、該第２弾性体層
２２の表面を開口表面としてもよい。

また、これとは別に、前述したように積層弾性体２の開
口表面に金属を蒸着させる等の方法により、この開口表
面を反射面として利用することも可能である。このよう
な態様においては、弾性体を構成する材料は透明である
必要はなく、また、該弾性体中に金属粉末等の充填剤が
分散されていてもよい。

以上においては、第２図等を参照しつつ、本発明の製造
方法の典型的な実施態様について説明した。

上述した実施態様においては、（弾性率の大きい）第１
弾性体層２１の開口表面２１ａ側の表面のみならず、該
弾性住居２１の第２弾性体層２２対向面側の表面をも高
精度で形成するために、複数の型（第２図（ａ）におけ
る上型１ａと下型１ｂ）を用いて該第１弾性体層２１を
形成している。

この第１弾性体層２１の開口表面２１ａ側の形状は、光
学特性に大きく影響するため高い精度が要求されるが、
第１弾性体層２１の第２弾性体層２２対向面側の形状に
おいては、（例えば、第１りＩ性体と第２弾性体との屈
折率の差が比較的小さい場合には）、成形の精度がやや
低いものであっても、望ましい光学的特性の点からは充
分である場合がある。特に、弾性体層２１および２２が
弾性率のみが異なる同種の材料からなる場合（例えば１
両弾性体がともにシリコーンゴムからなる場合）には、
弾性体ｉ２１と２２との屈折率差はほとんど無視できる
程度に小さいので、第１弾性体層２１を成形する際に要
求される精度は、例えば、第１弾性体層２１の層厚ない
し第１弾性体層２１と第２＋７１１性体層２２との境界
面の形状等に関してやや低い水準で足りることとなる。

このような場合は、前述した典型的な実施態様における
第１の工程（すなわち、成形型ｌを用いて、第１弾性体
層２１を成形する工程）に代えて、複数の型を用いるこ
とが不要で、且つ簡便な成形方法である（イ）スピンキ
ャスティング法。

（ロ）スピンナー塗布法、（／＼）スプレー法ないしデ
ィッピング法等を採用することが可能である。

以下、本発明におけるそれぞれの成形方法の概略につい
て述べる。

（イ）スピンキャスティング法 例えば、所定形状の型に、第１弾性体層２１の液状原料
を注入し、この型を回転させることにより、上記弾性体
原料の液面に所望の形状を付与しつつ、該原料を加熱等
の手段により硬化させて第１弾性体層２１を成形すれば
よい。

（ロ）スピンナー塗布法 例えば、所定形状の型に、比較的粘度の高い第１？＃性
体層２１の原料をスピンナーで所望の厚さに塗布した後
、該原料を加熱等の手段により硬化させることにより、
第１弾性体層２１を成形すればよい。

（ハ）スプレー法ないしディッピング法例えば、第１９
１１性体層２１の原料を、均一な厚さの膜を形成するこ
とが可能なワニス状態とし、このワニスを所定形状の型
面にスプレーないしディッピング等の手段により塗布し
て、所望の厚さの膜を形成した後、この膜を加熱等の手
段により硬化させて、第１Ｉ３１ＩＩ性体層２１を成形
すればよい。

これらのスピンキャスティング法、スピンナー塗布法、
スプレー法ないしディッピング法等により、第１弾性体
層２１を成形した後、この第１弾性体層２１が付着した
型をそのまま第２図（ｃ）の下型１ｂとして用い、ｍ２
図′（Ｃ）以下の説明において述べたと同様の方法によ
り、上記第１弾性体層２１に第２弾性体層２２を積層し
て、光学素子５を得ることができる。

以上に述べた光学素子の製造方法においては、先に形成
した第１？ｉ１１性体層２１を成形型の一部として用い
、該第１ＩＡＩ性体層２１上で直接に第２弾性体層２２
を形成することにより積層弾性体２を形成しているが、
本発明においては、この第２弾性体層２２を（第１弾性
体層２１とは別個に）キャスティング法等により成形し
、その後に、成形後の第２弾性体層２２を第１弾性体層
２１に重ね合わせることにより積層弾性体２を得てもよ
い。

発」ＬＬ」Ｌ里 上述したように本発明によれば、積層弾性体を有する光
学素子を製造するに際し、相対的に大きい弾性率を有す
る第１弾性体層をまず形成し、その後に、この第１弾性
体層に、相対的に小さい弾性率を有する第２弾性体層を
積層する光学素子の製造方法が提供される。

この本発明の製造方法によれば、積層弾性体を有する種
々の態様の光学素子を高い精度で製造することにより、
光学的特性に優れる光学素子を得ることができる。

以下、本発明の製造方法を、実施例を用いて更に具体的
に説明する。

支直皇」 第２図（ａ）を参照して、第１９１１性体暦２１との接
触面（成形面）にテフロンコーティングしてなる真ちゅ
うからなり、凸状球面（曲率半径５０ｍｍ、凸部の経文
が２０　ｍｌりをその表面（成形面）に有する直径（ｄ
）が２５ｍｍφの円柱状の上型１ａと、曲率半径５０■
の凹状球面をその表面に有する、真ちゅう製の円柱状下
型ｉｂ（直径ｄが２５ｆｆｌｆｌｌφ）と、内径２５ｍ
ｍφの真ちゅう製円筒状の側型ＩＣとからなる成形型ｌ
を用意する。

シリコーンゴム（ＫＥ１０６．信越化学工業社製）１０
０部に硬化触媒（Ｃａｔａ　　ＲＧ、信越化学工業社製
）１０部を添加し、攪拌、真空脱泡してなる混合物を、
上記した成形型１中に注入した後、６５℃で４時間放置
し、上記シリコーンゴム混合物を硬化させて透明な第１
弾性体層２１（弾性率Ｅ１が約１．２Ｘ１０’Ｎ／ｒｒ
？、光軸り上の肉厚ｔ１が１　ｍｍ）を得た。

次に、第２図（ｂ）に示すように、上型１ａを硬化後の
第１弾性体層２１から分離した後、第２図（Ｃ）に示す
ように、透明なガラスからなる直径（ｋ）が２８ｍ＋ａ
φの円形底板３（厚さ３　＋ａ＋ｗ）を側型ＩＣの上部
（上型１ａを取り去った部分）に配置した。

シリコーンゴムＫＥ１０４Ｇｅｌと、硬化触媒［：ａｔ
ａｌｙｓｔｌ　Ｏ４（いずれも信越化学工業社製）とを
重量比１０：１で混合し、真空脱泡した混合物を、上記
した下型１ｂ、側型ＩＣ１および底板３からなる間隙中
に注入した後、４０°Ｃで７２時間放置し、上記シリコ
ーンゴム混合物を硬化させて、（先に形成した）第１弾
性体層２１」二に、透明な第２弾性体層２２（弾性率Ｅ
２が約２×１０３Ｎ／ｄ、光軸り上の肉厚４　■）を形
成し、積層弾性体２を得た。

上記により得た積層弾性体２を、第２図（ｄ）に示すよ
うに、直径（文）が２０ｍｗφの開口部４ａを有する円
筒状の開口部材４中に配置し、光学素子５とした。

この光学素子５を用い、ガラス底板３を光軸り方向に移
動させて、積層弾性体２の開口表面２１ａの形状変化を
測定した。第２図（ｅ）に示すように、ガラス底板３を
、弾性体２を加圧する方向に、光軸りに沿ってＯ〜Ｑ、
４ｍａ＋の移動量で移動させたところ、積層りｉ性体２
の開口表面２１ａの形状は、はぼ球面形状を保持しつつ
変形し、該開口表面２１ａの曲率半径は５０〜３５＋ｕ
ａの間で可逆的且つ連続的に変化させることができた。

又上皇」 実施例】で用いたものと同様の第１弾性体の原料たるシ
リコーンゴム混合物を、実施例１で用いた下型１ｂの成
形面（凹状球面を有する面）にスピンナーを用いてｉｔ
ｓした後、１５０℃で３０分間加熱して硬化させること
により、この下型１ｂに光軸り上の肉厚がＯ’、１ｍｍ
の第１弾性体層２１を形成した。

次に、上記下型１ｂを第２図（ｂ）に示すように、実施
例１で用いた側型ＩＣ中に配置した後は、実施例１と同
様に処理して、光学素子を得た。

夾Ｊｕｔλ 実施例１で用いた下型１ｂの成形面に、シリコーンワニ
ス（ペルガンＺ、ダウコーニング社製）をディッピング
法により塗布した後、２０”で２０時間放置して硬化さ
せることにより、この下型１ｂ上に光軸り上の肉厚が０
．１１の第１弾性体層２１を形成した。

次に、上記下型１ｂを第２図（ｂ）に示すように、実施
例１で用いた側型ＩＣ中に配置した後、シリコーンゴム
ＫＥ１０４Ｇｅｌ（信越化学工業社製）１００部に硬化
触媒Ｃａｔａｌｙｓｔｌ　Ｏ４（信越化学工業社製）１
０部を混合し、真空脱泡したシリコーンゴム混合物を用
い、この混合物を４０℃、７２時間放置して硬化させる
他は、実施例１と同様に処理して、光学素子を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１０図はいずれも弾性体層の厚さ方向模
式断面図であり、第１図（ａ）ないしくｃ）は参考積層
方法を説明するための図、第２図（ａ）ないしくｅ）、
第３図および第７図（ｂ）は本発明の光学素子製造方法
の実施態様を説明するための図、第４図（ａ）および（
ｌｌｌ）は従来の単層弾性体を利用した光学素子を示す
図であり、第５図ないし第６図、第７図（ａ）、第８図
ないし第１０図は木発明の製造方法によって得られる光
学素子の態様を示す図である。 ｌ・・・成形型 １ａ・・・上型 １ｂ・・・下型 ＩＣ・・・側型 ２・・・積層弾性体 ２、　Ｌ　ａ・・・開口表面 ２１・・・第１弾性体層 ２２・・・第２弾性体層 ３・・・底板 ４・・・開口部材 ５・・・光学素子 ６・・・側壁 ７・・・単層弾性体を有する光学素子 ８・・・注入口 ｆ！ＪＬＪ：第２図（ｂ）、（Ｃ）、（ｄ）第２図 （ｄ　） （ｅ） 一一−＾−−− リ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
８第４図 （ａ） 第６図 （ｂ） 第７図 ｈ （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光軸方向に沿って、互いに異なる弾性率を有する２
   以上の弾性体層からなる積層弾性体と、２以上の弾性体
   層の少なくとも１層に接した開口部を有する開口部材と
   からなる光学素子を製造するに際して、前記積層弾性体
   を製造する工程が、相対的に大きい弾性率を有する第１
   弾性体層に、相対的に小さい弾性率を有する第２弾性体
   層を積層する工程からなることを特徴とする光学素子の
   製造方法。 ２、前記積層弾性体を製造する工程が、２つの型に挾持
   させつつ第１弾性体層を形成する工程と、上記２つの型
   の一方を第１弾性体層から分離する工程と、該第１弾性
   体層の型と分離した後の表面に第２弾性体層を積層する
   工程と、第１弾性体層に接触している型を該第１弾性体
   層から分離する工程とからなる特許請求の範囲第１項に
   記載の光学素子の製造方法。 ３、前記積層弾性体を製造する工程が、第１弾性体の液
   状原料を型の表面に塗布する工程と、該液状原料からな
   る塗布層を硬化させて第１弾性体層を形成する工程と、
   該第１弾性体層の型との接触面と反対側の表面に第２弾
   性体層を積層する工程と、第１弾性体層から型を分離す
   る工程とからなる特許請求の範囲第１項に記載の光学素
   子の製造方法。