(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスレンズ上に樹脂成形層を付加して複合型光学素子を製造する複合型光学素子の製造方法において、
金型またはガラスレンズ上に樹脂を吐出する工程と、金型とガラスレンズを相対的に接近させることにより樹脂を押し広げて所望の樹脂の厚さにする工程と、樹脂を押し広げた後に放射線を照射し樹脂を硬化させる工程と、得られた樹脂成形層を金型との境界面から剥離する工程とを有し、
上記の樹脂を押し広げた後に放射線を照射し樹脂を硬化させる工程時に、ガラスレンズ及び成形金型を光軸を中心として回転させることを特徴とする複合型光学素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の複合型光学素子の製造方法において、
上記の樹脂を押し広げた後に放射線を照射し樹脂を硬化させる工程時に、ガラスレンズ及び成形金型を光軸を中心として回転させるとともに、上記放射線照射手段を移動させて放射線の照射位置を変える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】
この発明は、ガラスレンズ上に樹脂成形層を付加した複合型光学素子を製造する方法に関し、特に、球面または粗い非球面を有するガラスレンズと、非球面を有する樹脂成形層から成る複合型光学素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学素子の屈折面や反射面に、非球面に代表される特殊な面形状が使用されるようになってきている。非球面のような特殊な面形状は機械的な研磨で創成することが容易でなく、通常は型を用いた成形加工により作製される場合が多い。
このため、この種の特殊な面を持つ光学デバイス、例えば、非球面の屈折面を持つレンズなどは、その殆どがプラスチック材料を用いたプラスチック成形品として作製されているが、材料選択の余地が少ないことと、耐環境性で問題になることが多い。
【０００３】
所望の面形状を、型を用いてガラス表面に創成する技術として「ガラスプレス法」が知られているが、使用される型は、ガラスに形成する際の高温・高圧に耐えなければならず、高温下での酸化に対する耐性も必要である。
このため、ガラスプレス法に用いられる「型」はコストが高く、しかも高温・高圧下で使用されるため、材料を選択するにもかかわらず「型としての寿命」はさほど長くなく、製品もコスト高な物となっている。
【０００４】
この欠点を解決する方法として、ガラスレンズ上に樹脂成形層を付加して成る複合型光学素子が存在している。この複合型光学素子の製造方法では、成形金型を用いてガラスレンズ上に樹脂成形層を形成する方法のため、材料となるガラスレンズの材料選択の幅が広く安価なコストで入手でき、製造装置も安価なものとなり安価な非球面レンズを得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の複合型光学素子の製造方法では、樹脂成形層の偏芯や吐出樹脂量の多少により樹脂層の有効面が大小するという不具合が時折見られ、良品率を低下させていた。
そこで本発明の目的は、樹脂層の偏芯を防止し、樹脂層の有効面の大きさを一定にすることにより良品率を高めることができる複合型光学素子の製造方法を提供することにある。
【０００６】
一方、従来の複合型光学素子の製造方法では、放射線を照射し樹脂を硬化させる際に、放射線の照射強度の分布により非球面の対称性が崩れるという不具合が発生している。
そこで本発明の別の目的は、放射線の強度分布を制御し、非球面形状の対称性の向上及び形状精度の向上を目指すことのできる複合型光学素子の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、ガラスレンズ上に樹脂成形層を付加した光学素子を製造する複合型光学素子の製造方法において、金型またはガラスレンズ上に樹脂を吐出する工程と、金型とガラスレンズを相対的に接近させることにより樹脂を押し広げて所望の樹脂の厚さにする工程と、樹脂を押し広げた後に放射線を照射し樹脂を硬化させる工程と、得られた樹脂成形層を金型との境界面から剥離する工程とを有する。
そして本発明に係る第１の手段では、上記の金型（またはガラスレンズ）上に樹脂を吐出する工程時に、成形金型（またはガラスレンズ）を光軸を中心として回転させることを特徴としている。
すなわち本発明に係る第１の手段では、金型及びそれを保持する金型本体を回転可能にする機構を設置し、樹脂吐出時には金型及びそれを保持する金型本体を回転することにより、樹脂吐出先端部を正確に中心に合わせること無く容易に金型の中心に吐出可能にするものである。
【０００８】
本発明に係る第２の手段では、上記の樹脂を押し広げる工程時に、樹脂の広がり状態をセンサーで検出し、ガラスレンズと成形金型の間隔を制御することを特徴としている。
すなわち本発明に係る第２の手段では、樹脂を押し広げる工程において、センサーを使用して樹脂と空気層の境界を検出し、樹脂の広がりの状態を検出し、ガラスレンズと成形金型の間隔を制御するものである。
【０００９】
本発明に係る第３の手段は、上記の樹脂を押し広げた後に放射線を照射し樹脂を硬化させる工程時に、ガラスレンズ及び成形金型を光軸を中心として回転させることを特徴としている（請求項１）。
すなわち本発明に係る第３の手段では、金型及びそれを保持する金型本体を回転可能にする機構を設置し、放射線照射中には金型及びそれを保持する金型本体を回転することにより、放射線の照射強度を軸対称にし、樹脂成形層の非球面形状を軸対称にするものである。
【００１０】
本発明に係る第４の手段は、上記の樹脂を押し広げた後に放射線を照射し樹脂を硬化させる工程時に、ガラスレンズ及び成形金型を光軸を中心として回転させるとともに、放射線照射手段を移動させて放射線の照射位置を変えることを特徴としている（請求項２）。
すなわち本発明に係る第４の手段では、放射線の照射手段を移動させる機構を設置し、放射線を照射し樹脂を硬化させる工程時に、上記機構を利用して放射線の強度分布の制御を行なうものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明による複合型光学素子の製造方法の工程説明図であり、（ａ）金型１（またはガラスレンズ）上に樹脂３を吐出する工程と、（ｂ）金型１とガラスレンズ４を相対的に接近させることにより樹脂３を押し広げる工程と、（ｃ）放射線７を照射し樹脂３を硬化させる工程と、（ｄ）得られた樹脂成形層３を金型１との境界面から剥離する工程とを実施することにより、ガラスレンズ４上に樹脂成形層３を付加した複合型光学素子が製造される。
【００１２】
まず、金型またはガラスレンズ上に樹脂を吐出する工程時の状態を説明する。
図１（ａ）は成形金型１に樹脂３を滴下する状態を示したものである。また、図２（ａ）は図１（ａ）を上方から見た状態を示したものである。図２（ａ）のように樹脂吐出先端部２の位置２ａが成形金型１の中心から外れた位置にある場合、成形金型１を回転しないときは図２（ｂ）の様に樹脂３は金型１の中心から外れた位置に吐出されることになり、このままガラスレンズを載せた場合は樹脂３が偏芯した光学素子になる。そこで、金型１及びそれを保持する金型本体を回転可能とする機構（図示せず）を設置しておき、樹脂吐出中に金型１及びそれを保持する金型本体を回転することにより、図２（ａ）の様に樹脂３が金型１の中心に吐出された状態になり、樹脂層の偏芯の無い複合型光学素子を得ることができる。
【００１３】
次に、樹脂を押し広げる工程時の状態を説明する。
図１（ｂ）は成形金型１上に吐出された樹脂３を押し広げるときの状態を示したものであり、成形金型１上に吐出された樹脂３の上にガラスレンズ４を載せ、成形金型１を上下動する機構（図示せず）あるいは、ガラスレンズ４を保持し上下及び水平方向に移動する機構（図示せず）により、ガラスレンズ４と成形金型１を相対的に接近させることにより、所望の樹脂の厚さにする工程である。この工程時には、ガラスレンズ４と成形金型１の上方にセンサーとしてテレビカメラ５と照明装置６を配置し、ガラスレンズ４の状態をモニターできるように設置する。図３はテレビカメラ５で入力された画像をモニターに写した状態を示したものである。樹脂３と空気層の境界では光量の分布が異なるため、境界線３ａが明瞭に見える。従って、所望の位置に境界線３ａが達したときにガラスレンズ４と成形金型１の相対接近を停止させることにより、一定の樹脂の広がりを得ることができる。また、樹脂と空気層の境界の検出では、テレビカメラのような二次元で検出するのものばかりでなく、ラインセンサー（ＣＣＤ等）のような一次元で検出するものや、光ファイバーと光検出器とを組み合わせたような点で検出するものにおいても可能である。
【００１４】
次に、放射線を照射し樹脂を硬化させる工程の状態を説明する。
図１（ｃ）はガラスレンズ４と成形金型１の相対接近により樹脂３を押し広げた後に放射線７を照射中の状態を示したものである。ここで、図４は放射線７の照射位置が金型１の中心からずれているときの放射線の強度分布を表しており、成形金型１の中心軸Ｏと放射線の強度分布の中心軸Ｏ’がずれていることを模式的に表している。また、この時の成形金型１を回転させない場合の放射線の累積エネルギーの分布は図５（ａ）のようになる。
このような場合、金型１及びそれを保持する金型本体を回転することにより、放射線の累積エネルギーの分布は図５（ｂ）のようになり、光軸（成形金型１の中心軸Ｏ）に対して対称な分布となる。これにより非球面形状も光軸（Ｏ）に対して対称な形状になる。また、このときに積極的に放射線の照射位置を変えることにより、放射線の強度分布を制御することが可能になる。
【００１５】
【実施例】
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
［実施例１］
図１は本実施例の複合型光学素子の製造方法における各工程の工程説明図である。以下、工程順に説明する。
第一工程：金型またはガラスレンズ上に樹脂を吐出する工程。
図１（ａ）に示すように、回転機構部の付いた成形金型１及びそれを保持する金型本体（図示を省略）を水平に置く。成形金型１の中央部近傍の上方に樹脂吐出先端部２を置き、金型１及びそれを保持する金型本体を回転させる。それと同時に樹脂吐出先端部２より所定量の紫外線硬化型樹脂３を吐出する。吐出終了後、金型の回転を停止する。
図２は金型１を上方から見たときの状態を模式的に示す図であり、樹脂吐出先端位置２ａが金型１の中心からずれていても、金型１の回転により樹脂３が略中心に吐出される。
【００１６】
第二工程：樹脂を押し広げる工程。
図１（ｂ）に示すように、ガラスレンズ４を金型１上に吐出された樹脂３の上に載せ、固定手段を用いて固定する。固定手段としてはスクロールチャック、コレットチャック等を使用しても構わない。次に、金型１の上方にテレビカメラ５を設置し、ガラスレンズ側あるいは金型側の移動機構によりガラスレンズ４と金型１を相対的に接近させる。その時、テレビカメラ５からガラスレンズ４を見たときの状態が図３である。
ガラスレンズ４と金型１の間隔が近づくと樹脂３と空気層の境界線３ａがガラスレンズ４の外周方向へ移動する。ここでテレビカメラ５により所定の有効面の大きさに達したかを判定すると共に、他のセンサーにより、あらかじめ決められているガラスレンズ４と金型１の間隔の範囲に有るかを判定し、いずれも満足できる間隔に制御する。
【００１７】
第三工程：放射線を照射し樹脂を硬化させる工程。
上記の工程でガラスレンズ４と金型の間隔を設定し樹脂を押し広げた後、図１（ｃ）に示すように、紫外線照射装置（図示せず）を金型１の上方に配置し、しかる後に金型１を回転させる。それと同時に紫外線７を照射する。ここで、図４に示すように金型１の中心軸Ｏと紫外線７の強度分布の中心軸Ｏ’がずれている場合、非回転時の紫外線７の累積エネルギー分布は図５（ａ）のようになるため、金型１を非回転のまま紫外線７を照射した場合は強度分布がレンズ４の光軸に対して非対称となるため樹脂３の硬化速度が場所により異なり歪が発生し、複合型レンズの対称性が悪化するが、金型１を回転することにより積算の照射強度分布が図５（ｂ）のようになり金型の中心軸Ｏに対して対称となるため、樹脂３の硬化速度がほぼ均一となり、レンズの対称性も向上する。また、上記理由により光源の位置を積極的にずらしたり移動させたりすることにより任意の分布を作ることが可能になる。
【００１８】
第四工程：得られた樹脂成形層を金型との境界面から剥離する工程。
紫外線を照射して樹脂を硬化させた後、図１（ｄ）に示すようにガラスレンズ４と金型１を分離する方向に移動して、金型１から樹脂成形層３を剥離すれば、ガラスレンズ４上に非球面形状の樹脂成形層３を持つ複合型光学素子を得ることができる。また、この時の金型１の移動手段として、インデックステーブル等の使用により、連続的に成形することも可能である。
【００１９】
［実施例２］
本実施例では、前記の第二工程：樹脂を押し広げる工程で、図６に示すように、前述のテレビカメラの代わりに１個または複数個の光ファイバー８を配置し、光ファイバー８は光量測定器（図示せず）に接続する。また、ガラスレンズ４の上部には照明６を配置する。すなわち、テレビカメラの時と同様に樹脂３と空気層の境界では光量の分布が異なるため、光量測定器で樹脂３と空気層の境界が判定できる。このことにより、光ファイバーを所望の樹脂広がり位置に配置することにより樹脂の広がりを検出することが可能となり、樹脂の広がりを一定にすることが可能となる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の複合型光学素子の製造方法によれば、金型またはガラスレンズ上に樹脂を吐出する工程と、金型とガラスレンズを相対的に接近させることにより樹脂を押し広げて所望の樹脂の厚さにする工程と、樹脂を押し広げた後に放射線を照射し樹脂を硬化させる工程と、得られた樹脂成形層を金型との境界面から剥離する工程とを有し、
１．上記の金型（またはガラスレンズ）上に樹脂を吐出する工程時に、成形金型（またはガラスレンズ）を光軸を中心として回転させる、
２．上記の樹脂を押し広げる工程時に、樹脂の広がり状態をセンサーで検出し、ガラスレンズと成形金型の間隔を制御する、
３．上記の樹脂を押し広げた後に放射線を照射し樹脂を硬化させる工程時に、ガラスレンズ及び成形金型を光軸を中心として回転させる、
４．上記の樹脂を押し広げた後に放射線を照射し樹脂を硬化させる工程時に、ガラスレンズ及び成形金型を光軸を中心として回転させるとともに、放射線照射手段を移動させて放射線の照射位置を変える、
の中の少なくとも１つ（特に３，４）の制御を行なうことにより、レンズ母材に対して樹脂層の偏りが少なく、樹脂層の有効面が一定の大きさで、非球面形状の軸対称性の良い複合型光学素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複合型光学素子の製造方法の一実施例を示す工程説明図であり、（ａ）は金型上に樹脂を吐出する工程での垂直断面を示す図、（ｂ）は樹脂を押し広げる工程での垂直断面を示す図、（ｃ）は放射線を照射し樹脂を硬化させる工程での垂直断面を示す図、（ｄ）は得られた樹脂成形層を金型との境界面から剥離する工程での垂直断面を示す図である。
【図２】図１（ａ）に示す樹脂吐出時の状態を金型上方より見たときの平面図である。
【図３】図１（ｂ）の樹脂の広がり途中の状態をテレビカメラでレンズ上方より見たときの平面図である。
【図４】図１（ｃ）の放射線を照射する際に、金型の中心軸に対して放射線の強度分布の中心がずれている場合の状態を示す平面図である。
【図５】図４のように金型の中心軸に対して放射線の強度分布の中心がずれている場合の強度分布を示す図であって、（ａ）は金型を回転しないときの累積強度分布を示す図、（ｂ）は金型を回転したときの累積強度分布を示す図である。
【図６】本発明による複合型光学素子の製造方法の別の実施例の説明図であって、樹脂を押し広げる工程での垂直断面を示す図である。
【符号の説明】
１      成形金型
２      樹脂吐出先端部
２ａ    樹脂吐出先端部位置
３      樹脂
３ａ    樹脂と空気層の境界線
４      ガラスレンズ
５      テレビカメラ
６      照明装置
７      紫外線（放射線）
８      光ファイバー
【図１】
0003802111.tif 000002
【図２】
0003802111.tif 000003
【図３】
0003802111.tif 000004
【図４】
0003802111.tif 000005
【図５】
0003802111.tif 000006
【図６】
0003802111.tif 000007