(57)【要約】【課題】簡単な金型構造で、かつガラス基材の直径も大きくすることなく、非球面成形金型から容易に離型が可能な複合光学素子の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】成形すべき光学機能有効面の反転形状およびその外縁面を有する成形面を持ち、外縁面に外部から供給されるガスを射出する孔部を持つ成形型を準備する第１工程、成形面上またはガラス基材上にエネルギー硬化型樹脂を吐出し、エネルギー硬化型樹脂を挟むように成形面とガラス基材とを配置する第２工程、エネルギー硬化型樹脂が予め定められた厚みになるようガラス基材または成形型を所定の位置まで移動する第３工程、エネルギー硬化型樹脂にエネルギー線を照射して、エネルギー硬化型樹脂を硬化させて硬化樹脂層を成形する第４工程、孔部からガスを射出して硬化樹脂層に吹きつける第５工程、ガラス基材と硬化樹脂層が一体となった複合光学素子を成形型から離型する第６工程とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基材上にエネルギー硬化型樹脂の層を持つ複合光学素子の製造方法であって、成形すべき光学機能有効面の反転形状およびその外縁面を有する成形面を持ち、前記外縁面に外部から供給されるガスを射出する孔部を持つ成形型を準備する第１工程と、前記成形面上またはガラス基材上にエネルギー硬化型樹脂を吐出し、前記エネルギー硬化型樹脂を挟むように前記成形面と前記ガラス基材とを配置する第２工程と、前記エネルギー硬化型樹脂が予め定められた厚みになるよう前記ガラス基材または前記成形型を所定の位置まで移動する第３工程と、前記エネルギー硬化型樹脂にエネルギー線を照射して、前記エネルギー硬化型樹脂を硬化させて硬化樹脂層を成形する第４工程と、前記孔部からガスを射出して前記硬化樹脂層に吹きつける第５工程と、前記ガラス基材と前記硬化樹脂層が一体となった複合光学素子を前記成形型から離型する第６工程と、を備える、複合光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記孔部の前記成形面側の開口形状は、直径１．０ｍｍ以下の円形状であることを特徴とする、請求項１記載の複合光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記第３工程において、前記エネルギー硬化型樹脂が前記孔部に一部入り込んで凸部を形成し、前記エネルギー硬化型樹脂の前記成形面側における最外径Ｄと、前記凸部の外端から前記エネルギー硬化型樹脂の前記成形面側における外端までの最短距離Ｌが、以下の式を満たすように、前記ガラス基材または前記成形型を移動することを特徴とする、請求項１記載の複合光学素子の製造方法。
Ｌ／Ｄ＜１／１０
【請求項４】
前記第３工程において、前記エネルギー硬化型樹脂が前記孔部に一部入り込んで凸部を形成し、前記凸部は、その凸形状の立ち上がり角度が０度以上６０度以下となるように、前記ガラス基材または前記成形型を移動することを特徴とする、請求項１記載の複合光学素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１または２記載の製造方法にて製造された、ガラス基材の表面にエネルギー硬化型樹脂を接合した複合光学素子であって、前記エネルギー硬化型樹脂の外縁部に前記孔部に対応した前記凸部を形成したことを特徴とする、複合光学素子。
【請求項６】
請求項３記載の製造方法にて製造された、ガラス基材の表面にエネルギー硬化型樹脂を接合した複合光学素子であって、前記エネルギー硬化型樹脂の最外径Ｄと、前記孔部に対応した前記凸部の外端から前記樹脂の最外径までの最短距離Ｌが、以下の式を満たすことを特徴とする、複合光学素子。
Ｌ／Ｄ＜１／１０
【請求項７】
請求項４記載の製造方法にて製造された、ガラス基材の表面にエネルギー硬化型樹脂を接合した複合光学素子であって、前記エネルギー硬化型樹脂の外縁に設けられ前記孔部に対応した前記凸部は、その凸形状の立ち上がり角度が０度以上６０度以下となることを特徴とする、複合光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複合光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学機器に対して、高性能化、小型軽量化を図るために非球面光学素子が多用されるようになってきた。その中でも、非球面光学素子としては、ガラス光学素子の表面上にエネルギー硬化型樹脂を形成し、そのエネルギー硬化型樹脂によって非球面光学層を形成する複合光学素子が用いられることが多い。
【０００３】
複合光学素子は、非球面成形金型にエネルギー硬化型樹脂を塗布し、その上からガラス基材を載せ、所定の位置まで押し下げることによってエネルギー硬化型樹脂を伸ばし、前記ガラス基材側から紫外線照射することによってエネルギー硬化型樹脂を硬化させて、非球面光学層を形成した後、前記ガラス基材と非球面光学層からなる複合光学素子を非球面金型から離型することにより製造できる。
【０００４】
しかしながら、紫外線照射することによってエネルギー硬化型樹脂を硬化させて光学層を形成した後、非球面成形金型から複合光学素子を離型する際に、非球面光学層と非球面成形金型の接着性が強いと、非球面光学層が引き裂かれ、その一部が非球面成形金型から離型できず、非球面成形金型に付着してしまう。製造した複合光学素子の中で、この事象が生じてしまった複合光学素子は不良品となり製品として用いることは到底できない。また、この事象はガラス基材が大口径になるに従って頻繁に生じる。
【０００５】
そのため、非球面成形金型からエネルギー硬化型樹脂とガラス基材からなる複合光学素子が簡単に、かつ確実に離型できる複合光学素子の製造方法が必要不可欠となる。
【０００６】
これに対し、例えば、特許文献１には、「所望の樹脂層表面を形成する有効面を有した内型とこれに嵌合する外型のそれぞれが上下自在に形成された金型」が示されており、内型と外型とを相対的に離反させて離型を容易にすることが考えられる。
【０００７】
また、特許文献２では、「成形面における光学有効径外周縁部にその材質よりも密着性が悪い材質からなる輪帯状の凹凸部が設けられた金型にて押圧する」方法が示されている。
【特許文献１】特開平８−５７９７６号公報
【特許文献２】特開平５−２２０７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、内型と外型の間のクリアランスにおいて、毛細管現象などによりエネルギー硬化型樹脂が入り込んでバリの原因となることがあり、また内型と外型がエネルギー硬化型樹脂により接着してしまうことがある。その問題を解決しようとするには、内型と外型のクリアランスにおいて精度の高い加工が必要となり、かつ非球面成形金型全体の構造が複雑となり、結果的に生産コストが高くなるという問題点がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載された方法では、当該構造を実現するには、金型の成形面における光学有効径外周縁部に凹凸形状を形成し、その上に密着性の悪い物資を形成するため、凹凸形状形成後、金型にマスクをして接着剤や物質を塗布するなどの複雑な工程が必要となる。また、密着性の悪い物質を利用して離型のきっかけとするには、当該物質が離型のきっかけとなる程度の一定の幅が必要であり、ガラス基材の直径を大きくしなければならない。ゆえに、製品自体が大きくなってしまうという問題点がある。
【００１０】
そこで、本発明は簡単な金型構造で、かつガラス基材の直径も大きくすることなく、非球面成形金型から容易に離型が可能な、複合光学素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の目的は、以下の製造方法によって達成される。
【００１２】
成形すべき光学機能有効面の反転形状およびその外縁面を有する成形面を持ち、前記外縁面に外部から供給されるガスを射出する孔部を持つ成形型を準備する第１工程と、前記成形面上またはガラス基材上にエネルギー硬化型樹脂を吐出し、前記エネルギー硬化型樹脂を挟むように前記成形面と前記ガラス基材とを配置する第２工程と、前記エネルギー硬化型樹脂が予め定められた厚みになるよう前記ガラス基材または前記成形型を所定の位置まで移動する第３工程と、前記エネルギー硬化型樹脂にエネルギー線を照射して、前記エネルギー硬化型樹脂を硬化させて硬化樹脂層を成形する第４工程と、前記孔部からガスを射出して前記硬化樹脂層に吹きつける第５工程と、前記ガラス基材と前記硬化樹脂層が一体となった複合光学素子を前記成形型から離型する第６工程と、を備える、複合光学素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡単な金型構造で、かつガラス基材を大きくすることなく、成形金型からガラス基材とエネルギー硬化型樹脂を硬化させた硬化樹脂層からなる複合光学素子の離型を容易に行うことができる複合光学素子の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明にかかる実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００１５】
（実施形態１）
本発明に係る複合光学素子の実施形態１について説明する。図１乃至図６は、実施形態１にかかる製造方法の各工程を示している。図１は、実施形態１における第１工程にかかる成形型の縦断面の概略図を示している。成形型１１は成形すべき光学機能有効面の反転形状およびその外側にあたる外縁部を有する成形面１３を持ち、前記外縁部に、外部から供給されたガスを射出するために、ドリル加工によって製作した孔部１２をもつ。
【００１６】
孔部１２の端面の開口について図７乃至図９を用いて説明する。図7は成形型１１の上面図であり、光学機能有効面は成形面１３の内、光学機能有効面の反転形状の外端２０の内側で成形される。孔部１２は前記光学機能有効面の外端２０の外側にあたる外縁部に設けられている。
【００１７】
図８は孔部１２を上面から見た拡大図であり、図９は孔部１２を側面側から見た拡大図である。開口部分としては、成形面１３の外周上に開口２１が３つあり、成形型１１の側面上にある１つの開口２２につながっている。開口２１および開口２２の形状は円形状である。また、成形面側に設けられた開口２１の穴径はΦ０．１５ｍｍで、０．３ｍｍピッチで並べた。開口２２の穴径はΦ０．７５ｍｍである。孔部１２の配置としては、成形面１３の外周に４箇所、等間隔で設けた。
【００１８】
図２は、実施形態１における第２工程を示した縦断面図である。本工程では、成形面１３上にエネルギー硬化型樹脂であるアクリル樹脂１４が吐出され、その上部にガラス基材１５が配置される。孔部１２の成形型１１側面の開口はガス栓１６で塞がれている。
【００１９】
図３は、実施形態１における第３工程を示した縦断面図である。本工程では、アクリル樹脂１４が所定の厚さになる位置までガラス基材１５を押し下げ、アクリル樹脂１４が孔部１２の成形面１３側に設けられた開口を完全に塞ぐまで拡げられる。
【００２０】
図４は、実施形態１における第４の工程を示した縦断面図である。本工程では、ガラス基材１５の上部側からエネルギー線である紫外線１７を照射して、アクリル樹脂１４を硬化させて非球面光学層を形成する。
【００２１】
図５は、実施形態１における第５の工程を示した縦断面図である。本工程では、孔部１２において、ガス栓１６を外し、ガス栓１６を外した開口から所定の圧力のガス、例えば窒素ガス１８を高圧で供給する。この工程により非球面光学層が成形型１１より持ち上げられ、離型のきっかけとなる。
【００２２】
図６は、実施形態１における第６の工程を示した縦断面図である。本工程では、離型具１９をガラス基材１５の端部に引っ掛け、上方に持ち上げることでガラス基材１５と非球面光学層からなる複合光学素子を成形型１１から離型する。このとき第５の工程が離型のきっかけとなって容易に離型することができる。
【００２３】
上述した第１工程乃至第６工程を経ることで、簡単な成形型構造で、かつガラス基材を大きくすることなく、成形型からガラス基材とエネルギー硬化型樹脂を硬化させた非球面光学層からなる複合光学素子の離型を容易に行うことができる複合光学素子の製造方法を提供することができる。
【００２４】
ここで第３工程における、孔部１２付近の拡大図を図１０に示す。アクリル樹脂１４が孔部１２に一部入り込んで凸部２３を形成している。アクリル樹脂１４の成形面１３側における最外径Ｄと、凸部２３の最外端からアクリル樹脂１４の成形面１３側における外端までの最短距離Ｌが、
Ｌ／Ｄ ＜ １／１０
を満たすようにガラス基材１５が押し下げられている。
【００２５】
こうすることで、第４乃至第６工程を経て離型をさせる際に、非球面光学層と成形面１３の界面を離間させて流れていくガスが、非球面光学層の最外周に到達する時間が短くなり、より第６工程での離型が容易となる。またガラス基材１５を離型具１９で力を加えてより早く離型させる場合には、孔部１２による凸部２３と成形型１１との境界部に剥離力を生じさせてガスとの相乗効果で離型を図るが、Ｌが大きいため力が伝わらず離型が困難になることを防ぐことが可能となる。なお実験においては、Ｄ＝３０ｍｍ、Ｌ＝１．５ｍｍの場合には離型不良がなく、Ｌ＝２．７ｍｍでは離型不良が１／２０の低い頻度で、Ｌ＝３．６ｍｍでは５／２０の高い頻度で離型不良が発生した。
【００２６】
さらに、凸部２３は、図１０に示すように、その凸形状の立ち上がり角度θが０度以上６０度以下になるように調整されている。ここで、凸形状の立ち上がり角度θとは、凸形状の端部における接線Ａと、非球面光学層の平面部の接線Ｂとがなす角度であって、凸部２３側の角度である。
【００２７】
立ち上がり角度θが６０度より大きくなると、アクリル樹脂１４を第４工程にて硬化した時の収縮で凸部２３が孔部１２の角に引っかかって、非球面光学層に亀裂が生じてしまう。０度以上６０度以下に調整することでこれを防止することが可能となる。なお、０度より小さくなることは、樹脂が重力で垂れ下がるので起こらない。なお実験においては角度θが３０度では亀裂不良がなく、θが６０度の場合には亀裂発生頻度は２／２０と比較的低く、７０度になると６／２０と高い頻度で不良が発生した。
【００２８】
図１１は実施形態１の製造方法を経て、製造された複合光学素子２４の概略図を示す。ガラス基材１５上に非球面光学層２５が形成されている。凸部２３は孔部１２の成形面１３側に設けられた端面の開口の形状に依存して形成される。凸部２３は、また複合光学素子の光学機能面の外端２６の外側にあり、光学機能に影響を与えることはない。
【００２９】
ここで、ガラス基材１５の端部と凸部２３との距離を測定することで、ガラス基材１５の中心位置と非球面光学層の中心位置のズレであるディセンタを確認することが可能であり、不良品を識別することができる。
【００３０】
また、複合光学素子２４を備えた鏡筒を構成する際などにおいて、凸部２３を目印として複合光学素子の向きを統一することが可能となる。
【００３１】
なお、本実施形態において、成形面側に設けられた孔部１２の端面の開口形状としては円形状としたが、楕円形状や多角形状であってもよい。
【００３２】
また、本実施形態において、孔部１２の成形面１３側とは逆側の開口の場所は、成形型１１の側面部としたが、成形型１１下部であっても良い。
【００３３】
また、本実施形態において、孔部１２の成形面１３側の開口穴径はΦ０．１５ｍｍとしたが、Φ１．０ｍｍ以下であれば良い。このことによって、ガラス基材の押し込みによって拡がるエネルギー硬化型樹脂が、孔部に完全に流れ込む前に孔部を塞ぐことができるため、孔部がエネルギー硬化型樹脂で詰まるようなことはない。
【００３４】
また、本実施形態において、孔部１２の配置は、成形面１３の外周上に４箇所、等間隔で設けた、とあるが、成形面１３の外周で１箇所以上あれば、非等間隔であってもよい。
【００３５】
また、本実施形態において、成形型１１の孔部１２はドリルで製作したが、放電加工などドリル加工とは異なる加工法でも良い。
【００３６】
また、本実施形態においては、第２工程でエネルギー硬化型樹脂としてアクリル樹脂を用いたが、エポキシ樹脂を用いてもよい。
【００３７】
（実施形態２）
本発明に係る複合光学素子の実施形態２について説明する。実施形態２は、ガラス基材として凹レンズを用いた複合光学素子を製造する点で実施形態１とは異なる。
【００３８】
図１２乃至図１７は、実施形態２にかかる製造方法の各工程を示している。図１２は、実施形態２における第１の工程にかかる成形型の縦断面の概略図を示している。成形型２７は成形すべき光学機能有効面の反転形状およびその外側にあたる外縁部を有する成形面２８を持ち、前記外縁部に、外部から供給されたガスを射出するために、ドリル加工によって製作した孔部１２をもつ。孔部１２の形状は実施の形態１と同様である。
【００３９】
図１３は、実施形態２における第２の工程を示した縦断面図である。本工程では、成形面２８上にエネルギー硬化型樹脂であるアクリル樹脂１４が吐出され、その下部にガラス基材２９が配置される。孔部１２の成形型２７側面の開口はガス栓１６で塞がれている。
【００４０】
図１４は、実施形態２における第３の工程を示した縦断面図である。本工程では、アクリル樹脂１４が所定の厚さになる位置までレンズ基材を押し上げ、アクリル樹脂１４が孔部１２の成形面２８側に設けられた開口を完全に塞ぐまで拡げられる。
【００４１】
図１５は、実施形態２における第４の工程を示した縦断面図である。本工程では、ガラス基材２９の上部側からエネルギー線である紫外線１７を照射して、アクリル樹脂１４を硬化させて非球面光学層を形成する。
【００４２】
図１６は、実施形態２における第５の工程を示した縦断面図である。本工程では、孔部１２において、ガス栓１６を外し、ガス栓１６を外した開口から所定の圧力のガス、例えば窒素ガス１８を高圧で供給する。この工程により非球面光学層を成形型２７より剥し、離型のきっかけとなる。
【００４３】
図１７は、実施形態２における第６の工程を示した縦断面図である。本工程では、離型具１９をガラス基材２９の端部に引っ掛け、下方に引き下げることでガラス基材２９と非球面光学層からなる複合光学素子を成形型２７から離型する。このとき第５の工程が離型のきっかけとなって容易に離型することができる。
【００４４】
なお、本実施形態において、成形面側に設けられた孔部１２の端面の開口形状としては円形状としたが、楕円形状や多角形状であってもよい。
【００４５】
また、本実施形態において、孔部１２の成形面２８側とは逆側の開口の場所は、成形型２７の側面部としたが、成形型２７上部であっても良い。
【００４６】
また、本実施形態において、孔部１２の配置は、成形面２８の外周上に４箇所、等間隔で設けた、とあるが、成形面２８の外周で１箇所以上あれば、非等間隔であってもよい。
【００４７】
また、本実施形態において、成形型２７の孔部１２はドリルで製作したが、放電加工などドリル加工とは異なる加工法でも良い。
【００４８】
また、本実施形態においては、第２工程でエネルギー硬化型樹脂としてアクリル樹脂を用いたが、エポキシ樹脂を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、ガラス基材とエネルギー硬化型樹脂を硬化した非球面光学層からなる複合光学素子の製造方法に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態１にかかる第１工程の成形型の概略を示した断面図
【図２】本発明の実施形態１にかかる第２工程の概略を示した断面図
【図３】本発明の実施形態１にかかる第３工程の概略を示した断面図
【図４】本発明の実施形態１にかかる第４工程の概略を示した断面図
【図５】本発明の実施形態１にかかる第５工程の概略を示した断面図
【図６】本発明の実施形態１にかかる第６工程の概略を示した断面図
【図７】本発明の実施形態１にかかる成形型の上面図
【図８】本発明の実施形態１にかかる孔部の上面拡大図
【図９】本発明の実施形態１にかかる孔部の側面拡大図
【図１０】本発明の実施形態１にかかる孔部付近の拡大図
【図１１】本発明の実施形態１の製造方法で作られた複合光学素子の概略図
【図１２】本発明の実施形態２にかかる第１工程の成形型の概略を示した断面図
【図１３】本発明の実施形態２にかかる第２工程の概略を示した断面図
【図１４】本発明の実施形態２にかかる第３工程の概略を示した断面図
【図１５】本発明の実施形態２にかかる第４工程の概略を示した断面図
【図１６】本発明の実施形態２にかかる第５工程の概略を示した断面図
【図１７】本発明の実施形態２にかかる第６工程の概略を示した断面図
【符号の説明】
【００５１】
１１  成形型
１２  孔部
１３  成形面
１４  エネルギー硬化型樹脂
１５  ガラス基材
１６  ガス栓
１７  紫外線
１８  ガス
１９  離型具
２０  成形面における光学機能有効面の外端
２１  成形面側の開口
２２  成形型側面側の開口
２３  凸部
２４  製造した複合光学素子
２５  複合光学素子の非球面光学層
２６  複合光学素子の光学機能面の外端
２７  成形型
２８  成形面
２９  ガラス基材
【図１】
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【図２】
2009137148.tif 000004
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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