(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子基材の表面にエネルギー硬化型樹脂からなる樹脂層を形成した複合型光学素子において、
前記基材には、樹脂層を形成する表面の光学有効径の周縁部に、光学有効径より大きい同心円を起点として、基材の光軸方向厚さが減少すると共に前記樹脂層を形成する表面よりも陥没する欠落部を設け、該欠落部の表面に遮光処理を施してあり、前記樹脂層が硬化された後においては当該樹脂層の最外周部が前記遮光処理を施してある表面上に位置することを特徴とする複合型光学素子。
【請求項２】
前記欠落部は、光軸に垂直な平面と光軸に平行な円筒面とにより形成され、前記遮光処理はこの平面と円筒面の両方に施してあることを特徴とする請求項１記載の複合型光学素子。
【請求項３】
光学素子基材の表面にエネルギー硬化型の樹脂を供給し、金型と前記基材とを相対的に接近させて前記樹脂を押し広げ、前記金型と前記基材との間に所望の樹脂層を形成した後、エネルギーの照射により該樹脂層を硬化させ、その後硬化した樹脂層と前記金型とを剥離する複合型光学素子の製造方法において、
前記基材に、樹脂層を形成する表面の光学有効径の周縁部に、光学有効径より大きい同心円を起点として、基材の光軸方向厚さが減少すると共に前記樹脂層を形成する表面よりも陥没する欠落部を設け、該欠落部の表面に遮光処理を施してあり、前記樹脂層が硬化された後においては当該樹脂層の最外周部が前記遮光処理を施してある表面上に位置する基材を用いたことを特徴とする複合型光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子基材上に樹脂層を積層した複合型光学素子とその製造方法に係わり、詳しくは余剰樹脂の処理手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複合型光学素子の余剰樹脂の処理手段に関しては、複合型非球面レンズの製造方法として、特開平５−３３７９５９号公報所載の技術が開示されている。この技術は、図１３に示すように、はみ出し樹脂を積極的に流入させる空間を形成することにより、過剰な注入樹脂の拭き取り作業を不要にするという発想に基づいて完成されたものである。すなわち、球面形状のガラス製レンズ１１１の表面に非球面形状の鋳型１１５を介して非球面からなる合成樹脂層を付着成形する複合型非球面レンズの製造方法において、ガラス製レンズ１１１と鋳型１１５の少なくとも一方の周縁部に、合成樹脂層の成形空間１１７を、ガラス製レンズの球面形状１１３または鋳型の非球面形状１１６よりも広げる樹脂溜まり１１２を設け、合成樹脂層の成形時に、少なくともその一部をこの樹脂溜まり１１２に流入させるというものである。この方法によれば、意図的であると否とを問わずに過剰な注入樹脂は、この樹脂溜まりに流入するから、はみ出し樹脂の拭き取り作業が不要であり、かつ目的とする非球面形状を確実に得ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記従来技術には、以下のような問題点があった。一般に、基材たるガラス製レンズに樹脂溜まりを設ける場合、ガラス製レンズの樹脂溜まり部分の表面状態は、研磨面ではなく砂摺り面となる。この砂摺り面に樹脂を積層した部分に光線が投射されると、光線の乱反射が起きる。この光線の乱反射の影響は光学有効径外のみではなく、光学有効径内にも及び、ゴーストやフレア等の光学性能の劣化の原因になるという問題点がある。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、請求項１または２に係る発明の課題は、樹脂吐出量のバラツキがあっても、樹脂が基材より外側にはみ出すことがなく、かつゴーストやフレア等の光学性能の劣化がない複合型光学素子を提供することである。
請求項３に係る発明の課題は、請求項１または２に係る発明を実施するための製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１または２に係る発明は、光学素子基材の表面にエネルギー硬化型樹脂からなる樹脂層を形成した複合型光学素子において、前記基材には、樹脂層を形成する表面の光学有効径の周縁部に、光学有効径より大きい同心円を起点として、基材の光軸方向厚さが減少すると共に前記樹脂層を形成する表面よりも陥没する欠落部を設け、該欠落部の表面に遮光処理を施してあり、前記樹脂層が硬化された後においては当該樹脂層の最外周部が前記遮光処理を施してある表面上に位置することを特徴とする。
請求項３に係る発明は、光学素子基材の表面にエネルギー硬化型の樹脂を供給し、金型と前記基材とを相対的に接近させて前記樹脂を押し広げ、前記金型と前記基材との間に所望の樹脂層を形成した後、エネルギーの照射により該樹脂層を硬化させ、その後硬化した樹脂層と前記金型とを剥離する複合型光学素子の製造方法において、前記基材に、樹脂層を形成する表面の光学有効径の周縁部に、光学有効径より大きい同心円を起点として、基材の光軸方向厚さが減少すると共に前記樹脂層を形成する表面よりも陥没する欠落部を設け、該欠落部の表面に遮光処理を施してあり、前記樹脂層が硬化された後においては当該樹脂層の最外周部が前記遮光処理を施してある表面上に位置する基材を用いたことを特徴とする。
【０００６】
請求項１または２に係る発明の作用では、基材には、樹脂層を形成する表面の光学有効径の周縁部に、光学有効径よりやや大きい同心円を起点として、基材の光軸方向厚さが減少すると共に前記樹脂層を形成する表面よりも陥没する欠落部を設け、該欠落部の表面に遮光処理を施してあり、前記樹脂層が硬化された後においては当該樹脂層の最外周部が前記遮光処理を施してある表面上に位置する構成としたことにより、欠落部に余剰の樹脂層を延設し、欠落部の表面に施した遮光処理により光線の乱反射を防止する。
請求項２に係る発明の作用では、上記作用に加え、欠落部は、光軸に垂直な平面と光軸に平行な円筒面とにより形成され、前記遮光処理はこの平面と円筒面の両方に施してあることにより、基材の製作を容易に行うことができる。
請求項３に係る発明の作用では、基材には、樹脂層を形成する表面の光学有効径の周縁部に、光学有効径より大きい同心円を起点として、基材の光軸方向厚さが減少すると共に前記樹脂層を形成する表面よりも陥没する欠落部を設け、該欠落部の表面に遮光処理を施してあり、前記樹脂層が硬化された後においては当該樹脂層の最外周部が前記遮光処理を施してある表面上に位置する基材を用いたことにより、樹脂層の形成作業を容易に推進することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態１】
図１〜図６は発明の実施の形態１を示し、図１は複合型光学素子の基本構成図、図２は複合型光学素子の縦断面図、図３は基材に樹脂を供給した図、図４は基材上の樹脂を金型により押し広げた図、図５は複合型光学素子と離型用部材とが当接した図、図６は複合型光学素子と金型とが離型した図である。
【０００８】
まず、複合型光学素子について説明する。図１において、基材２は光学ガラスからなり、外径２５ｍｍの両凹レンズ状をなしている。基材２の樹脂層３を積層する積層面２ａは、曲率半径１５ｍｍの研磨面で、光学有効径は１９．５ｍｍ、その凹球面は直径２０ｍｍまであり、その周縁部は、基材２の光軸方向の厚さが薄くなるように積層面２ａと２ｍｍの段差をなし、直径２０ｍｍの円筒面２ｃと幅２．５ｍｍの環状平面２ｂとが砂摺り面に仕上げられた欠落部が形成されている。また、樹脂層３を積層しない非積層面２ｄは、曲率半径１００ｍｍの研磨面であり、基材２の光軸上の厚さは３ｍｍである。基材２上には、光軸上の厚さが０．１ｍｍ、表面の曲率半径が１３ｍｍ、光学有効径１９．５ｍｍの樹脂層３が積層されており、樹脂層３は基材２の積層面２ａ、円筒面２ｃおよび環状平面２ｂの一部と密着している。
【０００９】
一般に、複合型光学素子では、基材上に吐出する樹脂量は、光学有効径以上に到達し、かつ基材上からはみ出さない範囲で設定するが、量産する場合は、樹脂の吐出量のバラツキを考慮する必要がある。従って、基材の樹脂層を積層する面を、最大径まで同一の曲率半径で形成すると、余剰樹脂の逃げ場がないので、基材を大きくする必要が生じる。
【００１０】
しかし、図１において、基材２の直径２０ｍｍより外側の周縁部は、基材２の最大径まで樹脂層を積層する積層面２ａと同一の曲率半径で形成するよりも、基材２が薄くなるような形状に形成しているので、基材２が薄くなった体積分だけ余剰樹脂の逃げ場とすることができる。従って、樹脂吐出量のバラツキが生じても、基材２の直径を大きくする必要はない。ところが、この場合、基材２の欠落部の円筒面２ｃおよび環状平面２ｂは砂摺り面なので、この欠落部で光線の乱反射が起きてしまう。すると、乱反射が発生する部分は光学有効径外であるが、ゴーストやフレア等の光学性能の劣化につながる不具合は、光学有効径内にまで波及することとなる。
【００１１】
本発明の実施の形態１では、以上の光学性能上の不具合について、以下のような防止対策をしている。図２は、図１と同一の形状寸法の複合型光学素子６であるが、基材２の欠落部の円筒面２ｃおよび環状平面２ｂに遮光性の和墨を塗布して、遮光層７を形成した。従って、樹脂層３は、基材２の積層面２ａと遮光層７とに密着するように積層されている。
【００１２】
これにより、基材２の欠落部の円筒面２ｃと環状平面２ｂとは、砂摺り面であるが、遮光性の和墨からなる遮光層７によって光線を吸収し、砂摺り面を光線が透過できないので、乱反射が発生しない。従って、余剰樹脂の逃げ場もあり、かつ光学性能の劣化に繋がる不具合も発生しない。
【００１３】
なお、和墨の塗布範囲は、必ずしも円筒面２ｃおよび環状平面２ｂの全表面である必要はなく、少なくとも樹脂と密着する部分に塗布すれば、光学性能が劣化することはない。ただし、和墨の塗布作業を考慮すると、円筒面２ｃおよび環状平面２ｂの全表面に塗布するのが容易である。また、和墨の塗布方法は公知の方法で行って差し支えない。
【００１４】
つぎに、複合型光学素子の製造方法について説明する。図３に示すように、基材２の積層面２ａに紫外線硬化型の樹脂５を必要量吐出する。この場合、既に説明したように、基材２の欠落部の円筒面２ｃおよび環状平面２ｂには、和墨が塗布され遮光層７が形成されている。また、樹脂５の必要量は、基材２の光学有効径１９．５ｍｍ以上に到達し、基材２からはみ出さないように、予め設定されている。
【００１５】
続いて、図４に示すように、所望の樹脂層表面を形成するための光学面１ａを有し、外径が２０ｍｍで、かつ軸心が基材２の光軸と同一の金型１を下降させて、基材２に近づけることにより、樹脂５を押し広げ、樹脂５が所望の厚さの樹脂層３を形成する位置で金型１の下降を停止する。ここで、樹脂層３は、光軸上の厚さが０．１ｍｍ、表面の曲率半径が１３ｍｍ、光学有効径が１９．５ｍｍであり、樹脂層３の最外周部は、基材２の積層面２ａよりも外側に到達しており、かつ基材２の環状平面２ｂの外側には到達していない。
【００１６】
つぎに、基材２の下方から、図示を省略した手段により、紫外線を樹脂層３の全面に照射して、樹脂層３の硬化を開始する。その結果、紫外線の照射が完了した時点では、金型１、基材２、遮光層７および樹脂層３が一体となった密着体８が形成される。
【００１７】
つぎに、図５に示すように、密着体８を上昇させると、基材２の環状平面２ｂの上方に予め設けられた剥離用部材４が、基材２の環状平面２ｂに当接する。ここで、剥離用部材４の下面は、基材２の環状平面２ｂと平行な平面４ａが形成されている。そして、基材２の環状平面２ａと剥離用部材４ａが接触した部分にまず荷重が集中し、その後荷重が基材２、遮光層７および樹脂層３の全体に分散する。ここで、密着体８の上昇を続けると、図６に示すように、容易かつ瞬時に、金型１より、基材２、遮光層７および樹脂層３が一体となった複合型光学素子６が剥離される。
【００１８】
本発明の実施の形態１によれば、樹脂吐出量のバラツキがあっても、樹脂が光学有効径以上に到達し、かつ基材から樹脂がはみ出すことがなく、また、光線の乱反射によるゴーストやフレア等の光学性能の劣化に繋がる不具合の発生がない複合型光学素子を得ることができる。また、基材が両凹レンズ状で、曲率半径が小さい場合に、周縁部を薄肉とし、軽量化することができる。
【００１９】
本発明の実施の形態１では、紫外線硬化型樹脂により樹脂層を形成したが、他のエネルギー重合型の樹脂を用いてもよい。また、遮光層には、和墨を塗布したが、これに替えて、他の遮光性のある黒色塗料を用いてもよい。さらに、樹脂層の表面は球面としたが、非球面であってもよい。さらにまた、基材には、光学有効径よりやや大きい凹球面の直径の外側に、円筒面と環状平面とからなる欠落部を形成しているが、これに替えて、円錐面と環状平面との組み合わせ、または円錐面単独の余剰樹脂の処理空間を形成してもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態２】
図７〜図８は発明の実施の形態２を示し、図７は複合型光学素子の縦断面図、図８は基材上に樹脂を供給した図である。本発明の実施の形態２の複合型光学素子の製造方法は、発明の実施の形態１の製造方法と同様のため、主として、複合型光学素子について説明し、製造方法の一部の図と説明を省略する。
【００２１】
図７において、複合型光学素子１６の基材１２は光学ガラスからなり、外径３０ｍｍの両凹レンズ状をなしている。基材１２の樹脂層１３を積層する積層面１２ａは、曲率半径５０ｍｍの研磨面で、光学有効径は２５ｍｍ、その凹球面は直径２６ｍｍまで形成され、その周縁部には、幅２ｍｍの環状平面１２ｂが、砂摺り面に仕上げられて形成されている。この場合、基材１２の最大径まで積層面１２ａを形成するよりも、基材１２の体積が減少する分だけ、樹脂吐出量のバラツキに対して有利である。また、樹脂層１３を積層しない非積層面１２ｄは、曲率半径１００ｍｍの研磨面であり、基材１２の光軸上の厚さは２ｍｍである。基材１２の環状平面１２ｂ全体には、遮光用の和墨を塗布した遮光層１７が形成されている。従って、光線は遮光層１７によって吸収され、砂摺り面を透過出来ないので、光線の乱反射が発生しない。基材１２上には、光軸上の厚さが０．１ｍｍ、表面の曲率半径が４６ｍｍ、光学有効径２５ｍｍの樹脂層１３が積層されており、樹脂層１３は基材１２の積層面１２ａ、および環状平面１２ｂ上の遮光層１７の一部と密着している。
【００２２】
つぎに、複合型光学素子の製造方法について説明する。図８に示すように、基材１２の積層面１２ａ上に、紫外線硬化型の樹脂１５を必要量吐出する。この場合、既に説明したように、基材１２の環状平面１２ｂには、和墨が塗布され遮光層１７が形成されている。また、樹脂１５の必要量は、基材１２の光学有効径２５ｍｍ以上に到達し、基材１２からはみ出さないように、予め設定されている。以後、所望の樹脂層を形成する工程から、複合型光学素子を金型から剥離するまでの工程は、発明の実施の形態１と同様のため、説明を省略する。剥離後は、図７に示した複合型光学素子１６が得られる。
【００２３】
本発明の実施の形態２によれば、樹脂吐出量のバラツキがあっても、樹脂が光学有効径以上に到達し、かつ基材から樹脂がはみ出すことがなく、また、光線の乱反射によるゴーストやフレア等の光学性能の劣化に繋がる不具合の発生がない複合型光学素子を得ることができる。また、余剰樹脂の逃げ場が平面に形成されているため、比較的曲率半径の大きな薄肉の両凹レンズ状の基材に適し、形状を簡易にすることができる。
【００２４】
本発明の実施の形態２では、紫外線硬化型樹脂により樹脂層を形成したが、他のエネルギー重合型の樹脂を用いてもよい。また、遮光層には、和墨を塗布したが、これに替えて、他の遮光性のある黒色塗料を用いてもよい。さらに、樹脂層の表面は球面としたが、非球面であってもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態３】
図９〜図１２は発明の実施の形態３を示し、図９は複合型光学素子の縦断面図、図１０は基材に樹脂を供給した図、図１１は複合型光学素子と離型用部材とが当接した図、図１２は複合型光学素子と金型とが離型した図である。
【００２６】
図９において、複合型光学素子２６の基材２２は、光学ガラスからなり、外径２０ｍｍ、積層面２２ａが凹面、非積層面２２ｄが凸面のメニスカスレンズ状をなしている。基材２２の樹脂層２３を積層する積層面２２ａは、曲率半径７０ｍｍの研磨面で、光学有効径は１６．５ｍｍ、その凹球面は直径１７ｍｍまで形成され、その周縁部には、基材２２の光軸方向の厚さが薄くなるように積層面２２ａと２ｍｍの段差をなし、直径１７ｍｍの円筒面２２ｃと幅１．５ｍｍの環状平面２２ｂとが砂摺り面に仕上げられた欠落部が形成されている。この欠落部によって、樹脂吐出量にバラツキがあっても、樹脂が基材上からはみ出すのを防止することができる。また、樹脂層２３を積層しない非積層面２２ｄは、曲率半径３０ｍｍの研磨面であり、基材２２の光軸上の厚さは５ｍｍである。基材２２の欠落部の円筒面２２ｃおよび環状平面２２ｂ全体には、遮光性の和墨を塗布した遮光層２７が形成されている。従って、光線は遮光層２７によって吸収され、砂摺り面を透過できないので、光線の乱反射が発生しない。基材２２上には、光軸上の厚さが０．１ｍｍ、表面の曲率半径が６６ｍｍ、光学有効径１６．５ｍｍの樹脂層２３が積層されており、樹脂層２３は基材２２の積層面２２ａ、および環状平面２２ｂ上の遮光層２７の一部と密着している。
【００２７】
つぎに、複合型光学素子の製造方法について説明する。図１０に示すように、基材２２の積層面２２ａ上に、紫外線硬化型の樹脂２５を必要量吐出する。この場合、既に説明したように、基材２２の欠落部の円筒面２２ｃおよび環状平面２２ｂには、和墨が塗布され遮光層２７が形成されている。また、樹脂２５の必要量は、基材１２の光学有効径１６．５ｍｍ以上に到達し、基材２２からはみ出さないように、予め設定されている。以後、所望の樹脂層を形成する工程から、紫外線を照射して金型２１、基材２２、遮光層２７および樹脂層２３が一体となった密着体２８を形成するまでの工程は、発明の実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
【００２８】
つぎに、図１１に示すように、密着体２８を上昇させると、基材２２の環状平面２２ｂの上方に予め設けられた剥離用部材２４が、基材２２の環状平面２２ｂ上の樹脂層２３に当接する。ここで、剥離用部材２４の下面は、基材２２の環状平面２２ｂと平行な平面２４ａが形成されている。そして、基材２２の樹脂層２３と剥離用部材２４が接触した部分にまず荷重が集中し、その後荷重が基材２２、遮光層２７および樹脂層２３の全体に分散する。ここで、密着体２８の上昇を続けると、図１２に示すように、容易かつ瞬時に、金型２１より、基材２２、遮光層２７および樹脂層２３が一体となった複合型光学素子２６が剥離される。
【００２９】
本発明の発明の実施の形態３によれば、樹脂吐出量のバラツキがあっても、樹脂が光学有効径以上に到達し、かつ基材から樹脂がはみ出すことがなく、また、光線の乱反射によるゴーストやフレア等の光学性能の劣化に繋がる不具合の発生がない複合型光学素子を得ることができる。また、基材の外径に制限があって、環状平面の幅を大きくできない複合型光学素子であっても、容易に製造することができる。
【００３０】
本発明の実施の形態３では、紫外線硬化型樹脂により樹脂層を形成したが、他のエネルギー重合型の樹脂を用いてもよい。また、遮光層には、和墨を塗布したが、これに替えて、他の遮光性のある黒色塗料を用いてもよい。さらに、樹脂層の表面は球面としたが、非球面であってもよい。さらにまた、基材は凸メニスカスレンズ状のものを例としたが、凹メニスカスレンズ状であっても、同様に適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１および２に係る発明によれば、基材の光軸方向厚さが減少すると共に樹脂層を形成する表面よりも陥没するように形成した欠落部に余分の樹脂層を延設し、欠落部の表面に施した遮光処理により光線の乱反射を防止するので、樹脂吐出量のバラツキがあっても、樹脂が基材より外側にはみ出すことがなく、かつゴーストやフレア等の光学性能の劣化がない複合型光学素子を得ることができる。請求項２に係る発明によれば、上記効果に加え、基材の製作を容易に行えるので、安価な複合型光学素子を得ることができる。請求項３に係る発明によれば、樹脂層の形成作業を容易に推進することができるので、品質の安定した複合型光学素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態１の複合型光学素子の基本構成図である。
【図２】発明の実施の形態１の複合型光学素子の縦断面図である。
【図３】発明の実施の形態１の基材に樹脂を供給した図である。
【図４】発明の実施の形態１の基材上の樹脂を金型により押し広げた図である。
【図５】発明の実施の形態１の複合型光学素子と離型用部材とが当接した図である。
【図６】発明の実施の形態１の複合型光学素子と金型とが離型した図である。
【図７】発明の実施の形態２の複合型光学素子の縦断面図である。
【図８】発明の実施の形態２の基材上に樹脂を供給した図である。
【図９】発明の実施の形態３の複合型光学素子の縦断面図である。
【図１０】発明の実施の形態３の基材に樹脂を供給した図である。
【図１１】発明の実施の形態３の複合型光学素子と離型用部材とが当接した図である。
【図１２】発明の実施の形態３の複合型光学素子と金型とが離型した図である。
【図１３】従来技術の複合型光学素子の製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
２  基材
２ａ  積層面
２ｂ  環状平面
２ｃ  円筒面
２ｄ  非積層面
３  樹脂層
６  複合型光学素子
７  遮光層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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