JPH0764033B2

JPH0764033B2 - 接合形光学部材及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0764033B2
Application number: JP58165738A
Authority: JP
Inventors: 洋志小林
Original assignee: ミノルタ株式会社
Priority date: 1983-09-07
Filing date: 1983-09-07
Publication date: 1995-07-12
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: US4657354A; JPS6056544A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明はガラス基材の表面に有機高分子の層を形成して
１つの光学部材となした接合形の光学部材に関する。

従来技術レンズなどの光学部材においては従来よりガラス素材を
研摩することによって所望の形状としたものが多く用い
られている。ガラス素材は種類が多く種々な屈折率のも
のが得られ、また研摩によって高い精度が得られるとい
う利点を持っている。しかしながらガラス素材の研摩と
いう方法では球面や平面は得ることができるが、例えば
非球面レンズなどの特殊な形状のものは形成することが
できないため、高精度の研削機械によって加工するなど
の方法によらざるを得ず、非常に高価なものとならざる
を得なかった。

これに対し、合成樹脂材料をモールドして所望の形状と
するものも知られている。この方法によれば上記ガラス
素材を研摩するものと異なり、自由に所望の形状の光学
部材を安価にかつ大量に得ることができるという利点が
ある。しかし、この方法は次のような欠点を有してい
る。即ち、まず合成樹脂材料においてはガラス素材のよ
うに任意の屈折率を得ることが難かしい。また。光が透
過するタイプの光学部材（レンズなど）では、有色の材
料や透明性の低い材料は使用することができない。更に
合成樹脂は硬化時に収縮し、寸法や形状の精度が低くな
るとともに内部歪をおこし、光学的性能が低くなってし
まうことがある。またガラス素材と違い、耐候性に欠け
経時変化を生じ易いものも多い。このような理由から、
合成樹脂材料による光学部材は高い精度を要求される製
品には使用され難かった。

上記のような技術に対し、例えば米国特許第2464738号
や特開昭52−25651号のように、光学基材（例えばガラ
スレンズ）上に合成樹脂の層を形成し、光学基材と合成
樹脂層の両方で１つの接合型光学部材となしたものが提
案されている。これら提案の方法は所望形状の型と光学
基材の間に半重合状態の合成樹脂材料を挾み、そのまま
重合を完了させて後型を剥離することによって合成樹脂
の型の形状を転写するものである。この方法によれば、
光学基材をガラス素材で形成することにより屈折率を比
較的自由に選択することができ、また光学基材は球面や
平面などの研摩し易い形状にしておきば良いので比較的
安価に製造できるという利点がある。

この方法に用いる合成樹脂材料は、大量生産が行なえる
ために硬化時間の短いものが好ましく、また型の形状を
正確に転写し、かつ光学歪を少なくするために硬化収縮
が起こり難い必要が有る。また更に、光学部材の表面を
形成するものであるので、外気の影響で変質し易いもの
であってはならず、耐候性の高いもの即ち外気の温度や
湿度などの環境によって変質し難いものでなくてはなら
ない。

従来、これに用いる合成樹脂材料としてエポキシ樹脂の
ような熱硬化性樹脂やNOA−60、フォトボンド12（商品
名）などの光重合接着剤などが提案されているが、前者
においては、硬化収縮が小さいので転写性が良く歪も少
ないが、硬化させるために高温で長時間加熱する必要が
あるため大量生産に向いていない。より高温で急激に加
熱すれば硬化時間は短縮できるが硬化収縮が大きくなっ
てしまう。

一方、光重合接着剤は比較的短時間で硬化するので大量
生産には適しているが硬化収縮が大きく耐候性も劣って
いる。

以上の如く、接合型光学部材に最適な合成樹脂材料は得
難く、また光学基材の形状と得られるべき面の形状がよ
り近似している程合成樹脂層の厚みを薄くすることがで
き、硬化収縮の影響を小さくできるので好ましいが、得
られるべき面の形状が複雑になる程光学基材において近
似の形状を得ることが困難となるという問題も有してい
た。

目的本発明は大量生産に適し、精度が高く耐候性もよい接合
形光学部材及びその製造方法を得ることを目的としてい
る。

要旨本発明はガラス基材上に硬化収縮歪の小さいエネルギー
照射型樹脂と耐候性の高いエネルギー照射硬化型樹脂と
を重ねあわせて成型したことを特徴とする。

実施例以下に本発明の実施例につき図面を参照して説明する。
本実施例においては非球面レンズの製造を例にとって説
明する。第１図乃至第４図は本発明による光学部材の形
成時の状態を模式的に示したもので、実際には各部材が
適切な治具によって支持され、設置位置・間隔もスペー
サー等によって決められる。

第１図において（１）はガラス材料で形成されたレンズ
であり、光学部材の基材となるもので、面（1a）は所望
の球面に研摩されており、反対側の面（1b）は所望の曲
面（非球面）に近似する球面に研摩されている。（３）
は金型であり、その面（3a）はあらかじめレンズ（１）
の面（1b）上に形成されるべき樹脂層の面と逆の面をな
すように形成されている。

今、第１図に示すように金型（３）の上にエネルギー照
射硬化型樹脂の半重合物（２）を適量流し、更にその上
にレンズ（１）を重ねる。この状態で半重合物（２）に
例えば紫外線や電子線（Ｅ）をレンズ（１）越しに照射
して重合を行なわせる。重合が完了した後外力を加える
と金型を取り除くことができる。これにより第２図に示
すようにレンズ（１）の面（1b）にはエネルギー照射硬
化型樹脂による第１の層（２′）が固着された状態とな
る。半重合物（２）は硬化時に硬化収縮が生じるが、第
１の層（２′）を形成する樹脂を例えば単官能オリゴエ
ステルアクリレートと２官能ウレタンアクリレートを合
わせて50％以上含む樹脂のように硬化収縮歪みの小さい
樹脂を選択して使用すれば硬化収縮の影響は小さくなり
第１の層（２′）の面は所望形状の曲面に極めて近い形
状（形状差は軸方向の寸法で１〜２μｍ程）の面とな
り、硬化収縮歪によって生じる内部歪も小さい。また、
硬化収縮歪が小さいので第１の層（２′）はある程度の
厚みをもたせることができ、レンズ（１）と金型（３）
との形状の差がある程度（軸方向の寸法で0.2〜0.3mm程
度）大きくともやはり所望形状の曲面に近い形状とな
る。ただし、上記樹脂は耐候性の点で劣っており、また
余り硬度が高くないので変質したり傷を受け易く、外気
に曝しておくことは好ましくない。

次に第３図に示すように、金型（３）の上に他のエネル
ギー照射硬化型樹脂の半重合物（４）を適量流しその上
に既に第１の層（２′）が形成されているレンズ（１）
を重ねる。この状態で半重合物（４）にレンズ（１）及
び第１の層（２′）越しに紫外線や電子線（Ｅ）を照射
すると重合が行なわれて半重合物（４）が硬化する。重
合が完了した後外力を加えて金型（３）を取り除くと第
４図に示すように第１の層（２′）の表面に更に第２の
層（４′）が固着された状態となる。以上、第２の層
（４′）を形成する樹脂を例えば多官能オリゴエステル
アリクレートや多官能ウレタンアクリレートのように耐
候性が良く硬度の高い樹脂を選択して使用すれば、耐候
性の劣る第１の層（２′）の表面を保護することができ
る。上記多官能オリゴエステルアクリレートは耐候性は
良いが硬化収縮歪が大きい樹脂である。このため、この
樹脂層が厚く、またこの樹脂を固着する面（第１の層の
面）と金型（３）との形状差が大きいと第２の層
（４′）の厚さが不均一となって硬化収縮によって生じ
る寸法の狂いが各部分によって異なり、寸法精度が低下
して光学性能上好ましくなく、またこの樹脂層自身にも
硬化収縮による大きな内部応力が発生してクラック等の
原因にもなる。しかし、第１の層（２′）が硬化収縮歪
の小さい樹脂で形成されており第１の層（２′）の表面
形状が略所望形状となっているため、第２の層（４′）
の厚みを極めて薄くすることができ、硬化収縮歪の影響
が少なくなるとともに、第２の層（４′）の厚みが全面
にわたって略均一になるため、部分によって硬化収縮の
程度が異なって精度を低下させてしまうようなことがな
い。従って、精度が高く、かつ耐候性の良い面を形成す
ることができる。

尚、各図面において合成樹脂層は説明のため厚く描かれ
ているが実際には薄いものである。

上記実施例において半重合物（２）（４）を紫外線照射
によって重合させる場合には紫外線重合開始剤として商
品名IRGACURE184（チバガイギー社）,DAROCUR1116（MER
CK社）等を付して販売されているものを添加することに
より重合がすみやかに開始され、数分で硬化するので大
量生産に適している。電子線照射による場合には重合開
始剤は不要であり数秒以内で硬化が完了するのでより好
ましい。

以上の説明において、ガラス材料によるレンズ（１）と
樹脂である第１の層（２′）の固着を良くするためには
商品名KBM503（信越化学）,MOPS−Ｍ（チッソ）等を付
して販売されているシランカップリング剤を使用すると
良い。シランカップリング剤をメチルアルコールで稀釈
して塗布すると、ガラス表面とシランカップリング材が
結合し、更にシランカップリング材の有している有機官
能基によってガラス表面が有機化合物に対して活性化
し、樹脂が結合し易くなる。

また、上記実施例の第２層（４′）を形成する多官能オ
リゴエステルアクリレートには無加熱の真空蒸着によっ
てガラス,TiO₂,ZrO₂,Al₂O₃,MgF₂等の誘電体をコーティ
ングすることができる。第２の層を形成している多官能
オリゴエステルアクリレートは熱膨張が少ないので、膨
張係数の違いによってコーティング層に生じるクラック
が発生し難い。

また上述の実施例は非球面レンズを例に説明したが、レ
ンズに限らず反射鏡など様々な光学部材に用いることが
できることは言うまでもない。

効果以上説明した如く、本発明においてはガラス基材上に透
明有機高分子の重合物層を設けた接合形光学部材におい
て、重合物層を２層とし、第１層は硬化収縮歪の小さい
材料で構成し、所望形状の面即ち外気に面する面を有す
る第２層を耐候性の高い材料で構成した。このため精度
の高い接合形光学部材において耐候性の高い部材を得る
ことができる。尚、上記接合形光学部材において透明有
機高分子を紫外線硬化型樹脂とすれば硬化速度が速いの
で製造時間が短くなって、大量生産に適するものとする
ことができる。

また、ガラス基材上に透明有機高分子の重合物層を設け
た接合型光学部材の製造方法において、重合物層を２層
とし、硬化収縮歪の小さい材料の半重合物を介して所望
形状の型とガラス基材とを重ねて半重合物を硬化させる
ことによって第１層に所望形状に略等しい面を形成し、
この面に耐候性の高い材料の半重合物を介して第１層の
場合と同じ所望形状の型を重ねて半重合物を硬化させる
ことによって所望形状の面を有する第２層を形成した。
この方法に於ては第１層は硬化収縮歪の小さい材料で所
望形状の型を用いて形成しているので所望の形状に略等
しい面が形成でき、この面上に形成される第２層は薄く
かつ均一な厚みの層にすることができ、比較的硬化収縮
歪の大きな材料であっても精度良く所望形状の面を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の第１層形成中の状態を示す説
明図、第２図は第１層形成完了を示す説明図、第３図は
第２層形成中の状態を示す説明図、第４図は第２層形成
完了を示す説明図である。１……ガラス基材,2,4……半重合物,2′……第１の層,3
……型,4′……第２の層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス基材とガラス基材上に第１及び第２
の順に積層された透明有機高分子の重合物層とからなる
接合形光学部材において、前記第２の重合物層は耐候性が高い高硬度のエネルギー
照射硬化型樹脂材料からなり、前記第１の重合物層の反
対側にガラス基材の面形状とは異なる第１の面形状の面
を有している比較的薄い層であり、前記第１の重合物層は硬化収縮歪の小さいエネルギー照
射硬化型樹脂材料からなり、第２の重合物層側に前記第
１の面形状に略等しい形状の第２の面形状を有している
比較的厚い層であることを特徴とする接合形光学部材。
【請求項２】エネルギー照射硬化型樹脂は紫外線硬化型
樹脂であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の接合形光学部材。
【請求項３】ガラス基材上にガラス基材の面形状とは異
なる透明有機高分子の重合物層を設けた接合形光学部材
の製造において、ガラス基材上に硬化収縮歪の小さいエネルギー照射硬化
型樹脂の第１の半重合化合物を介してガラス基材とは異
なる面形状の型を重ね合わせ、エネルギー照射によってその第１の半重合物の重合を完
了させた後離型して比較的厚い第１の層を形成し、該第１の層の形成後該第１の層上に耐候性の高い高硬度
のエネルギー照射硬化型樹脂の第２の半重合物を介して
前記型を重ね合わせ、エネルギー照射によってその第２の半重合物の重合を完
了させた後離型して比較的薄い第２の層を形成することを特徴とする接合形光学部材の製造方法。
【請求項４】ガラス基材において第１の層が形成される
べき面は、予めシランカップシング剤によって表面処理
されていることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
の接合形光学部材の製造方法。