JP3979708B2

JP3979708B2 - 複合型光学素子の成形方法

Info

Publication number: JP3979708B2
Application number: JP27097397A
Authority: JP
Inventors: 典光永山
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-10-03
Filing date: 1997-10-03
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2017-10-03
Also published as: JPH11105144A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス基材等の基材上にエネルギー硬化型の樹脂を塗布して所望の形状の複合型光学素子に成形する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開昭６３−２２５５５７号公報には、複合型光学素子の従来の製造方法が記載されている。この方法は図１１に示すように、ガラス基材１００の樹脂層形成面１１にスリ面部１２０を形成するものである。スリ面部１２０は樹脂層形成面１１０の外周部分にリング状に形成されており、スリ面部１２０に樹脂が食い込むため、樹脂とガラス基材１００とを良好に密着させることができる。
【０００３】
この方法においては、外形々状が円形となっているガラス基材１００を使用するものであり、成形される複合型光学素子も同様に光軸に対して軸対称となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カメラに使用されているフィルムの多くは長方形なので、フィルム面に達する光線は必ずしもガラス基材の中心軸を中心とする円形形状である必要はない。従って、複合型光学素子の光学性能に関係がある有効直径自体必ずしも円形形状である必要はない。このことは、設計時に少しでも不必要な部分を削りたいという要求があるコンパクトカメラ等においては円形形状というのは無駄なものである。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、球面レンズの不要な部分を除去した後に、非球面の樹脂層を成形することにより非円形とすることができる複合型光学素子の成形方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、基材の光学面上に形成されたエネルギー硬化型の樹脂層にエネルギーを照射して、樹脂層を硬化させる複合型光学素子の成形方法において、外径が円形々状で且つ光学面が球面形状である基材を、該基材の外周面を直線状に切断して非円形形状に加工する工程と、前記加工した基材の光学面上にエネルギー硬化型の樹脂を供給する工程と、基材の光学面上に供給された前記樹脂を所望の形状の樹脂層に成形する工程と、成形した前記樹脂層にエネルギーを照射して前記樹脂層を硬化させ、非球面形状とする工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
この発明では、円形形状の基材を、その光軸を中心とした非円形形状に加工した後、基材の光学面上に樹脂層を形成し、硬化することによって非球面形状とする。
【０００８】
従って、複合型光学素子の光学性能上不要な部分を取り除くことにより、この不要な部分がスペースとなるため、光学機器の機能上、必要な他の部材をスペースに収めることができ、光学機器をコンパクトにすることができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明であって、前記基材における前記加工した部分に当接部材を当接し、基材と当接部材とを組み合わせた形状を円形形状とする工程と、基材の光学面上の樹脂層を硬化させた後、当接部材を基材から分離する工程と、基材の光学面上以外に存在する樹脂層を除去する工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
この発明では、非円形形状の基材に当接部材を当接させ、この当接状態で樹脂層を硬化させ、その後、基材の光学面上以外に存在する樹脂層を除去するため、基材と樹脂層の外径形状を光学的有効径と同様にすることができ、光学系をより小径とすることができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１の発明であって、前記基材における前記加工した部分に当接部材を当接させ、基材の光学面上の樹脂を金型によって押圧して樹脂層とし、この金型、前記当接部材及び基材によって樹脂を成形するキャビティを形成することを特徴とする。
【００１２】
この発明では、基材と、基材に当接した当接部材と、樹脂層を押圧する金型とによって成形のためのキャビティを形成するため、樹脂層のみを非円形形状にすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施の形態により具体的に説明する。なお、各実施の形態において、同一の要素は同一の符号を付して対応させてある。
（実施の形態１）
図１〜図３は、本発明の複合型光学素子の成形方法の実施の形態１を示す。ガラス基材２は通常の研磨加工によって、外形が円形々状、すなわち光学中心を軸とする円形形状であり、且つその光学面２ａが凹状の球面形状となっている。このガラス基材２に対し、外周面の２箇所を直線状に同方向に切断して除去することによって、非円形形状になるように加工する。
【００１４】
非円形形状への加工の後、ガラス基材２の光学面２ａに、シランカップリング剤（商品名「ＫＢＭ−５０３」（株）信越化学製）を滴下し、スピンナー（図示省略）によって光学面２ａに均一に塗布する。この場合、シランカップリング剤は適宜エタノールで希釈して使用する。この塗布の後、８０℃の温度雰囲気内に２０分間放置して、シランカップリング剤をガラス基材２の光学面２ａに焼き付ける。
【００１５】
シランカップリング処理が施されたガラス基材２を室温に戻した後、図２に示すように、液体定量吐出装置（図示省略）により、紫外線硬化型樹脂３を光学面２ａに適量吐出する。そして、上下動可能な成形用金型１（以下、金型１）の下部に、双方の中心軸を一致させた状態で載置台２０に支持させる。
【００１６】
次に、ガラス基材２と金型１との間隔が所望の間隔になるまで金型１を下降させる。これにより、ガラス基材２上に吐出されている樹脂３は金型１に押圧されるため、図３に示すようにガラス基材２上の光学面２ａの全面に拡がって樹脂層３ａとなる。
【００１７】
この押圧状態のままで図３に示すように、ガラス基材２下方に位置しているエネルギー照射手段としての高圧水銀ランプ８から紫外線を出射する。紫外線はガラス基材２を透過して樹脂層３を照射し、樹脂層３を硬化させる。この硬化によって、樹脂層３がガラス基材２と一体となった複合型光学素子となる。
【００１８】
樹脂層の硬化が完了した後、ガラス基材２と樹脂層３とが一体化した複合型光学素子を図示しない離型手段で押さえ、この押え状態のままで金型１を上昇させることにより複合型光学素子を金型１から離型させる。
【００１９】
以上のような成形では、カメラ等の光学機器にとって不要な部分を有さない非円形形状の複合型光学素子とすることができる。
【００２０】
（実施の形態２）
図４〜図７は実施の形態２を示す。この実施の形態では、実施の形態１で用いられた構成に加えて、当接部材１０を用いるものである。
【００２１】
当接部材１０は、実施の形態１と同様な加工によって非円形形状に成形されたガラス基材２の両端面２ｂに当接する当接面１１と、この当接面１１の上端から上方に円弧状に湾曲した接触面１２とを有している。当接面１１はガラス基材２の除去された部分を補うものであり、接触面１２は金型１の成形面１ａに接触するようになっている。かかる当接部材１０は、ガラス基材２の光軸に向かって、すなわち光軸に対して直交する方向（矢印Ｘ方向）に進退可能であり、その進出によってガラス基材２を挟むことができる。
【００２２】
この実施の形態では、実施の形態１と同様にガラス基材２の光学面２ａに紫外線硬化型樹脂３を適量吐出し、上下動可能な金型１の下部に、双方の中心軸を一致させた状態で載置台２０上に配置する。その後、ガラス基材２に向けて当接部材１０を前進させ、当接面１１をガラス基材２に当接させることによりガラス基材２を挟む。
【００２３】
当接部材１０がガラス基材２と当接したとき、外形が円形形状で、且つガラス基材２の光学面２ａと当接部材１０の接触面１２とが連続面となる。かかる当接部材１０は紫外線を透過することが可能なようなガラスもしくは透明プラスチックによって成形されている。
【００２４】
次に、ガラス基材２と金型１との間隔が所望の間隔になるまで金型１を下降させる。これにより、ガラス基材２上に吐出されている樹脂３は金型１に押圧され、ガラス基材２の光学面２ａの全面に拡がり樹脂層３ａとなる。その際には、ガラス基材２の光学面２ａと当接部材１０の接触面１２とが軸対称の連続面になっているため、樹脂３は接触面１２にまで均等に拡がった樹脂層３ａとなる。
【００２５】
その後、金型１による押圧を維持したままで、ガラス基材２下方に位置している高圧水銀ランプ８により、紫外線を樹脂層３ａに照射して硬化させる。硬化が完了した後、ガラス基材２と樹脂層３ａとが一体化した複合型光学素子を図示しない離型手段によって押さえ、金型１を上昇させる、これにより複合型光学素子３０を金型１から離型させる。さらに、その後、当接部材１０を後退させる。
【００２６】
この当接部材１０の後退によって、当接部材１０の接触面１２に対応した樹脂層３ａ部分は、ガラス基材２の光学面２ａの外側に延設し、且つフィルム状の余剰部分３ｂとなっている。この余剰部分３ｂを図７に示すように、カッティングによって除去する。
【００２７】
このような実施の形態では、実施の形態１の効果に加えて、非円形形状に加工したガラス基材２の除去加工面に樹脂がはみ出すことがなく、除去加工面と同じ位置まで樹脂層を有した非円形形状の複合型光学素子を成形することができる。
【００２８】
（実施の形態３）
図８〜図１０は実施の形態３を示す。この実施の形態では、実施の形態２と同様に当接部材１０を使用する。この実施の形態の当接部材１０では、その当接面１１が非円形形状に加工されたガラス基材２の両端面（除去加工面）２ｂに当接するが、この当接面１１はガラス基材２の厚さよりも高くなっている。従って、当接面１１の上端に連設されている接触面１２は、ガラス基材２の光学面２ａよりも上方に位置する。
【００２９】
また、当接部材１０の接触面１２に対しては、金型１の成形面１ａが接触する。この接触面１２は金型１の成形面１ａと同等の曲率の円弧状の湾曲面となっており、金型１の成形面１ａが密着することができる。
【００３０】
かかる当接部材１０がガラス基材２の両端面２ｂに当接し、且つ、金型１が下降して当接部材１０の接触面１２に接触した状態では、ガラス基材２、当接部材１０及び金型１によって封鎖された空間が形成される。この空間は樹脂層３ａを成形するためのキャビティ１３となり、樹脂層３ａはキャビティ１３内で成形される。
【００３１】
この実施の形態では、非円形形状に加工したガラス基材２の成形面２ａに樹脂３を吐出する。そして、当接部材１０がガラス基材２方向に進出して、その当接面１１がガラス基材２の除去加工面２ｂに当接し、この当接によって当接部材１０がガラス基材２を挟む。
【００３２】
この状態で金型１が下降し、金型１、ガラス基材２及び当接部材１０によってキャビティ１３を形成する。金型１が下降することによって樹脂３が押圧されるため、樹脂３が光学面２ａに拡がる。この樹脂３は除去加工面２ｂに達すると、当接部材１０の当接面１１に堰き止められるため、それ以上は拡がらない。その分、除去加工面２ｂでない側に拡がる。
【００３３】
そして、このようにして拡がった状態で、ガラス基材２下方に位置している高圧水銀ランプ８により紫外線を樹脂３に照射し、硬化させる。硬化が完了した後、ガラス基材２と樹脂３とが一体化した複合型光学素子を図示しない離型手段により金型１から離型させる。
【００３４】
このような実施の形態によれば、実施の形態２と同様にガラス基材２の除去加工面２ｂと同じ位置まで樹脂層３ａを形成することができる。また、この樹脂層３ａは、ガラス基材２の外側に出ないため、、余分な樹脂層を除去する２次加工が不要となる効果がある。
【００３５】
なお、上記した具体的実施の形態から次のような構成の技術的思想が導き出される。
【００３６】
（１）球面ガラス基材上にエネルギー硬化型樹脂よりなる樹脂層が形成される複合型光学素子において、円形球面のガラス基材を、光軸を中心とした非円形形状に加工した後、エネルギー硬化型樹脂よりなる非球面樹脂層を形成することを特徴とする複合型光学素子の成形方法。
【００３７】
（２）非円形形状に加工されたガラス基材を、前記非円形形状と円形形状との差分を補完する形状の部材によって挟むことによって、円形形状で且つ同一球面となるようにし、この状態に対して非球面樹脂層を成形することを特徴とする上記（１）記載の複合型光学素子の成形方法。
【００３８】
（３）非円形形状を有するガラス基材と、エネルギー硬化型樹脂を押圧する金型と、前記ガラス基材の加工面を挟む部材とによって、前記加工面へのエネルギー硬化型樹脂の流れ出しを防止することを特徴とする上記（１）記載の複合型光学素子の成形方法。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１の複合型光学素子の成形方法によれば、複合型光学素子の光学性能上不要な部分を取り除くことにより、この不要な部分をスペースとして使用することができるため、カメラ等の光学機器の鏡枠においては、光学機器の機能上、必要な他の部材をスペースに収めることができ、光学機器をコンパクトにすることができる効果がある。
【００４０】
請求項２の複合型光学素子の成形方法によれば、請求項１の効果に加え、基材と樹脂層の外形々状を光学的有効径と同様にすることができるため、光学系をより小径とすることができ、基材の成形面全面を光学面として有効に使用することができる。
【００４１】
請求項３の複合型光学素子の成形方法によれば、請求項１の効果に加え、基材が円形形状であっても、樹脂層のみを非円形形状にすることができるため、軸方向へのスペースを若干拡げられるとともに、使用する樹脂を最小量とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における平面図である。
【図２】実施の形態１の側面からの断面図である。
【図３】実施の形態１の成形時の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２における平面図である。
【図５】実施の形態２の側面からの断面図である。
【図６】実施の形態２の成形時の断面図である。
【図７】実施の形態２での余剰部分を除去する工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３における平面図である。
【図９】実施の形態３の側面からの断面図である。
【図１０】実施の形態３の成形時の断面図である。
【図１１】従来の成形方法に使用する基材の斜視図である。
【符号の説明】
１金型
２ガラス基材
２ａ光学面
３樹脂
３ａ樹脂層
１０当接部材

Claims

基材の光学面上に形成されたエネルギー硬化型の樹脂層にエネルギーを照射して、樹脂層を硬化させる複合型光学素子の成形方法において、
外径が円形々状で且つ光学面が球面形状である基材を、該基材の外周面を直線状に切断して非円形形状に加工する工程と、
前記加工した基材の光学面上にエネルギー硬化型の樹脂を供給する工程と、
基材の光学面上に供給された前記樹脂を所望の形状の樹脂層に成形する工程と、
成形した前記樹脂層にエネルギーを照射して前記樹脂層を硬化させ、非球面形状とする工程と、を有することを特徴とする複合型光学素子の成形方法。
前記基材における前記加工した部分に当接部材を当接し、基材と当接部材とを組み合わせた形状を円形形状とする工程と、
基材の光学面上の樹脂層を硬化させた後、当接部材を基材から分離する工程と、
基材の光学面上以外に存在する樹脂層を除去する工程と、
を有することを特徴とする請求項１記載の複合型光学素子の成形方法。
前記基材における前記加工した部分に当接部材を当接させ、基材の光学面上の樹脂を金型によって押圧して樹脂層とし、この金型、前記当接部材及び基材によって樹脂を成形するキャビティを形成することを特徴とする請求項１記載の複合型光学素子の成形方法。