JP6865708B2 - 複合レンズの製造装置、製造方法、および製造プログラム - Google Patents

Description

本発明は、基材レンズおよび基材レンズの光学面に備えられた樹脂レンズを有する複合レンズの製造装置、方法、プログラムおよび複合レンズ製造用の金型に関する。

カメラ、ビデオカメラ、あるいはプロジェクタなどの光学レンズとして、基材レンズとその基材レンズの片側または両側の光学面に積層された樹脂層からなる樹脂レンズとを備えた複合レンズが用いられることがある。このような複合レンズを製造する製造装置が種々提案されている（例えば特許文献１〜３参照）。

特許文献１に記載された複合レンズの製造装置は、樹脂レンズ成形用の金型が胴型内で上下動可能に設置されており、基材レンズの球面と金型との距離によって樹脂層（樹脂レンズ）の厚みを規定するように構成されている。

特許文献２に記載された複合レンズの製造方法では、樹脂レンズ成形用の型部材の外側に型部材の外周面と嵌合する内周面を有する支持部材に備えられた支持面と、ガラス基材に備えられている高さ決め面とを当接させることにより樹脂層の厚みを規定している。また、支持部材の位置決め部の内周面にガラス基材の胴付き部外周面を嵌め合せることにより、光軸の位置決めを行っている。

特許文献３に記載された複合レンズの製造装置は、高さ調整ワッシャーを介して結合された上部および下部プレート内に金型が収容され、下部プレートに対する上部プレートの高さを高さ調整ワッシャーにより調整して、樹脂層（樹脂レンズ）の厚さを調整している。

特開平９−２４５２２号公報 特開平５−３１８５００号公報 特開２００６−１４２７２２号公報

特許文献１の方式では、胴型と金型の位置制御精度次第で樹脂レンズに厚み誤差が生じる恐れがある。同様に、特許文献３の方式では、調整ワッシャーによる位置制御精度次第で樹脂レンズに厚み誤差が生じる恐れがある。

特許文献２の方式では、支持部材の支持面とガラス基材の高さ決め面の面精度並びに支持部材の位置決め部の内周およびガラス基材の胴付部外周の径精度次第で、樹脂レンズの厚み、および樹脂レンズとガラス基材の光軸のずれが生じてしまう恐れがある。

また、特許文献１〜３の方法では、金型と、胴型、支持部材あるいはプレートとが別体とであることから、装着あるいは脱着時に両者間に塵埃が付着してしまう恐れがある。樹脂中への塵埃の混入はレンズの精度低下およびレンズ製造の歩留りの低下につながり好ましくない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、基材レンズ上に樹脂レンズを積層させた複合レンズにおいて、基材レンズと樹脂レンズとの光軸を精度よく一致させ、樹脂レンズの厚みを高精度に制御し、歩留りを向上させることを目的とする。

本発明による複合レンズの製造装置は、
光学面が球面である基材レンズと、基材レンズの光学面に積層された樹脂レンズとを有する複合レンズの製造装置であって、
樹脂レンズの光学面の反転形状を有する転写面と、転写面の周囲に設けられた凸部であって、基材レンズの光学面の一部が突き当てられることにより転写面と基材レンズの前記光学面との間で樹脂レンズの厚みを規定する突き当て部とを備えた複合レンズ製造用の金型と、
金型を保持する金型保持部と、
金型保持部に設置された金型の転写面の光軸に垂直な平面を基準面として検出する第１の検出部と、
金型の突き当て部に基材レンズを載置する基材レンズ載置機構と、
基材レンズの位置を調整して基材レンズの光軸に垂直な平面を第１の検出部で検出された基準面に対して平行にする調整部とを備えた複合レンズの製造装置である。

「垂直」とは、厳密に垂直であることのみならず、例えば±１分、すなわち±１／６０度程度のある程度の誤差を持って垂直であることをも含む。
「平行」とは、厳密に平行であることのみならず、例えば±１分、すなわち±１／６０度程度のある程度の誤差を持って平行であることをも含む。

本発明の複合レンズの製造装置においては、調整部が、基材レンズの光軸に垂直な平面の基準面に対する傾きを検出する第２の検出部と、第２の検出部により検出された傾きに応じて基材レンズを移動させる移動部とを備えていることが好ましい。

本発明の複合レンズの製造装置においては、第２の検出部が、基材レンズ上に載置された平行平面ミラーに対して光を入反射させて基材レンズの光軸に垂直な面の基準面に対する傾きを検出することが好ましい。

「平行平面ミラー」とは、平行平面基板の一平面にミラーが形成されてなるものをいう。

本発明の複合レンズの製造装置においては、金型が、転写面の光軸に垂直な平面部を有していてもよい。

本発明の複合レンズの製造装置においては、第１の検出部が、金型の突き当て部に載置された平行平面ミラーに対して光を入反射させて金型の転写面の光軸に垂直な平面を検出するものであってもよい。

本発明の複合レンズの製造装置においては、金型が、平面部にミラー面を有し、第１の検出部が、ミラー面に対して光を入反射させて金型の転写面の光軸に垂直な平面を検出するものであってもよい。

本発明の複合レンズの製造装置においては、金型の転写面が非球面であってもよい。

本発明の複合レンズの製造方法は、光学面が球面である基材レンズと、基材レンズの光学面に備えられた樹脂レンズとを有する複合レンズの製造方法であって、
樹脂レンズの光学面の反転形状を有する転写面と、転写面の周囲に設けられた凸部であって、基材レンズの光学面の一部が突き当てられることにより転写面と基材レンズの光学面との間で樹脂レンズの厚みを規定する突き当て部とを備えた複合レンズ製造用の金型を用意し、
金型の転写面の光軸に垂直な平面を基準面として検出し、
金型の転写面に樹脂を供給し、
金型の突き当て部に基材レンズを載置し、
基材レンズの位置を調整して基材レンズの光軸に垂直な平面を基準面に対して平行にして樹脂レンズを成形する複合レンズの製造方法である。

本発明の複合レンズの製造方法は、基材レンズとして、樹脂レンズが備えられる面とは反対の面に、基材レンズの光軸に垂直な平面部を有する基材レンズを用いてもよい。

本発明の複合レンズの製造プログラムは、光学面が球面である基材レンズと、基材レンズの光学面に積層された樹脂レンズとを有する複合レンズの製造方法をコンピュータに実行させる製造プログラムをであって、
樹脂レンズの光学面の反転形状を有する転写面と、転写面の周囲に設けられた凸部であって、基材レンズの光学面の一部が突き当てられることにより転写面と基材レンズの光学面との間で樹脂レンズの厚みを規定する突き当て部とを備えた複合レンズ製造用の金型の転写面の光軸に垂直な平面を基準面として検出する手順と、
金型の転写面に樹脂を供給する手順と、
金型の突き当て部に基材レンズを載置する手順と、
基材レンズの位置を調整して基材レンズの光軸に垂直な平面を基準面に対して平行にする手順とをコンピュータに実行させる複合レンズの製造プログラムである。

本発明の複合レンズ製造用の金型は、光学面が球面である基材レンズと、基材レンズの光学面に積層された樹脂レンズとを有する複合レンズの製造用の金型であって、
樹脂レンズの光学面の反転形状を有する転写面と、転写面の周囲に設けられた凸部であって、基材レンズの光学面の一部が突き当てられることにより転写面と基材レンズの光学面との間で樹脂レンズの厚みを規定する突き当て部とを備えた複合レンズ製造用の金型である。

本発明の複合レンズ製造用の金型は、転写面の光軸に垂直な平面と平行な平面を有していてもよい。
この場合、平面にミラー面を有することが好ましい。

本発明の複合レンズの製造装置および製造方法では、樹脂レンズの光学面の反転形状を有する転写面と、転写面の周囲に設けられた凸部であって、基材レンズの光学面の一部が突き当てられることにより転写面と基材レンズの光学面との間で樹脂レンズの厚みを規定する突き当て部とを備えた複合レンズ製造用の金型を用いる。そのため、樹脂レンズの厚みを容易に一定なものとすることができ、樹脂厚みの製造ばらつきを抑制することができる。また、金型の転写面の光軸に垂直な平面を基準面として検出し、金型の転写面に樹脂を供給し、金型の突き当て部に基材レンズを載置し、基材レンズの位置を調整して基材レンズの光軸に垂直な平面を基準面に対して平行にすることにより、容易に基材レンズの光軸と金型の転写面の光軸とを一致させることができる。従って、樹脂レンズの製造ばらつきを抑制することができ、かつ、軸ズレ調整のためのコストおよび時間を低減させることができ、その結果、複合レンズの製造コストを低減することができる。

本発明の実施形態による複合レンズの製造装置の概略構成図 制御装置の構成を示す概略ブロック図 金型の上面図（ａ）および一部断面を含む側面図（ｂ） 金型の光軸と基材レンズの光軸との関係を示す図 金型の光軸と基材レンズの光軸との関係を示す図 軸ズレおよび軸倒れを含む複合レンズの断面図 軸ズレおよび軸倒れのない複合レンズの断面図 本発明の実施形態において行われる処理を示すフローチャート 本発明の実施形態において行われる処理を示すフローチャート 本発明の実施形態において行われる処理を示すフローチャート 金型の基準面検出時の状態を示す模式図 レンズ平行調整処理を説明するための模式図 レンズ平行調整処理を説明するための模式図 樹脂レンズの成形を説明するための図 設計変更例の金型１１０についての傾き測定時の模式図 設計変更例の基材レンズＬ２についての傾き測定時の模式図 本実施形態の製造装置によって製造した複合レンズにおける樹脂レンズの膜厚ばらつきを示す図 従来の製造装置によって製造した複合レンズにおける樹脂レンズの膜厚ばらつきを示す図

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による複合レンズの製造装置の概略構成図である。なお、図１においては、一部に断面を示している。

第１の実施形態による複合レンズの製造装置１（以下、単に製造装置１とする。）は、基材レンズＬの凸側の光学面ＬＳに樹脂レンズが積層されてなる複合レンズを製造するものである。そして、製造装置１は、光ラジカル重合開始剤および熱ラジカル重合開始剤を含む硬化性樹脂を用いて樹脂層からなる樹脂レンズを形成する。

基材レンズＬは、光学面ＬＳが球面である球面レンズである。基材レンズＬとしては、上記の硬化性樹脂を硬化させるための光に対する透過性、および硬化性樹脂を硬化させるための照射光または加熱によって光学性能に影響するような変形が生じない安定性を考慮して、ガラスレンズを好適に用いることができる。なお、上記の光透過性および安定性を満足する限りにおいて、基材レンズＬとして樹脂性レンズを用いることもできる。基材レンズＬとしては、例えば、直径が２５ｍｍ〜２００ｍｍ程度のものを用いることができるが、限定されるものではない。

製造装置１は、基材レンズＬに樹脂レンズを積層するための複合レンズ製造用の金型１０、金型１０を保持する金型保持部２０、金型１０の傾きおよび基材レンズＬの傾きを検出する傾き検出部３０、基材レンズＬを保持する基材レンズ保持部４０、基材レンズＬを上下方向に移動させる第１の移動部５０、金型１０を上下方向に移動させる第２の移動部６０、並びに傾き検出部３０、基材レンズ保持部４０、第１の移動部５０および第２の移動部６０を制御する制御装置７０を備える。なお、金型１０、金型保持部２０、傾き検出部３０、基材レンズ保持部４０、第１の移動部５０および第２の移動部６０は、図示しないチャンバ内に収容されていてもよい。

なお、基材レンズ保持部４０、第１の移動部５０および第２の移動部６０により、基材レンズを金型上に載置する基材レンズ載置機構が構成されている。
また、傾き検出部３０は金型保持部２０に設置された金型１０の転写面ＭＳの光軸ＭＡに垂直な平面を基準面ＭＰとして検出する第１の検出部であり、基材レンズＬの光軸ＬＡに垂直な平面の基準面ＭＰに対する傾きを検出する第２の検出部である。

また、製造装置１は、硬化性樹脂を供給する樹脂供給部、硬化性樹脂に光を照射する光照射部、および硬化性樹脂を加熱する加熱部を備えるが、説明を簡単なものとするために、図１においてはこれらを省略している。なお、図１において、紙面の左右方向がＸ方向、紙面に直交する方向がＹ方向、紙面の上下方向をＺ方向とする。なお、ここでは、ＸＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。

金型１０は、形成する樹脂レンズの光学面の反転形状を有する転写面ＭＳと、転写面ＭＳの周囲に設けられた凸部１２とを備えている。また、図１において、金型１０の転写面ＭＳ付近は一部断面図となっている。金型１０の詳細については後述する。

金型保持部２０は、樹脂レンズ成形時に金型保持部２０が載置される板状部材であり、金型保持部２０は第１の移動部５０により鉛直上下に移動可能とされている。

傾き検出部３０は、例えば、レーザ光を測定光として対象面に入射させ、その反射光を受光して対象面の傾きを検出するものである。傾き検出部３０としては、例えばオートコリメータが好適である。傾き検出部３０は、測定光の光軸が略鉛直方向（すなわちＺ方向）に一致するように調整されて製造装置１に設置されている。

なお、本製造装置１には、平行平面ミラー３５および平行平面ミラー３５を金型１０上および基材レンズＬ上に載置するミラー載置機構３８が備えられている。ミラー載置機構３８は、平行平面ミラー３５を把持自在な把持部を有し、平行平面ミラー３５を把持した状態で金型１０上あるいは、基材レンズＬ上に移動させ、平行平面金型１０あるいは基材レンズＬ上に載置して把持を解除する。傾き検出部３０は、平行平面ミラー３５に対してレーザ光を入射させ、その反射光の光軸傾きを検出することにより、平行平面ミラーの傾き、すなわち、金型１０あるいは基材レンズＬの傾きを検出する。ミラー載置機構３８は制御装置７０により制御される。

本実施形態の製造装置１は平行平面ミラー３５およびミラー載置機構３８を備えるが、それらは製造装置に備えられていなくてもよく、平行平面ミラー３５を操作者が手動で金型あるいは基材レンズ上に載置するようにしてもよい。

基材レンズ保持部４０は、ベースプレート４１および基材レンズＬの保持枠４２を備える。

ベースプレート４１は水平に配置されており、その中央部には開口４１ａが形成されている。なお、図１において、ベースプレート４１の開口４１ａ付近は一部断面図となっている。ここで、開口４１ａの直径は、基材レンズＬおよび金型１０の直径よりも大きい。

保持枠４２は、例えば、開口４１ａの縁に沿って間隔をあけて開口４１ａの周囲の３箇所に配置されており、公知の駆動機構により基材レンズＬの縁部を周囲三方から挟持する。保持枠４２により挟持された基材レンズＬは、光学面ＬＳを下方に向けて保持される。光学面ＬＳは、開口１１ａを通して露呈する。なお、保持枠４２は、基材レンズＬを金型１０上に載置した後には、基材レンズＬの金型に対して平行となるように調整する際の移動部として機能する。保持枠４２は、駆動部４５により駆動されて基材レンズＬの保持および位置調整を行う。駆動部４５は制御装置７０により制御される。

基材レンズ保持部４０は、第２の移動部６０により鉛直上下および水平方向に移動可能とされている。

なお、第１の移動部５０および第２の移動部６０としては、例えばボールネジおよびパルスモータによる機構等、公知の任意の機構を用いることができる。

制御装置７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリおよびハードディスク等を備えたコンピュータから構成される。そして、ハードディスクに本発明の製造プログラムがインストールされており、製造プログラムにより複合レンズの製造方法が実行される。

図２は制御装置の構成を示す概略ブロック図である。図２に示すように、制御装置７０は、基準設定部７１およびレンズ位置調整処理部７２を備える。

基準設定部７１は、傾き検出部３０に対して指示を行って、金型１０の転写面ＭＳの光軸ＭＡに垂直な平面ＭＰを基準面として検出する。ここでは、傾き検出部３０により平面ＭＰの水平からの傾きを検出し、平面ＭＰを基準面（以下において、基準面ＭＰともいう。）として検出する。

レンズ位置調整処理部７２は、傾き検出部３０に対して指示を行って、基材レンズＬの光軸に垂直な平面（以下において基材レンズＬの平面ＬＰという。）の、基準面ＭＰからの傾きを検出する。そして、レンズ位置調整処理部７２は、さらに保持枠４２に対して支持を行って、検出された傾きに応じて、基材レンズＬの平面ＬＰが基準面ＭＰと平行になるように基材レンズＬを移動させる。

なお、基準面ＭＰ、基材レンズＬの平面ＬＰは、いずれも実体のある面ではなく、仮想的な面である。本明細書において「基材レンズを金型に平行にする」とは、基材レンズの平面ＬＰを基準面ＭＰと平行にすることを意味する。

ここで、金型１０の詳細について説明する。図３に金型１０の上面図（ａ）および一部断面とした側面図（ｂ）を示す。なお、図３の（ｂ）には、金型１０上に基材レンズＬが設置された状態を示している。

金型１０は、円柱状の胴部１４の一端（ここでは、上端）に転写面ＭＳが形成されており、転写面ＭＳの周囲に凸部１２を備えている。ここで、転写面ＭＳは樹脂レンズの光学面の光線有効領域ＥＡに対応する領域とし、凸部１２はこの転写面ＭＳに対して凸となっている部分である。凸部１２は転写面ＭＳに対して立設された凸部に限らず、転写面ＭＳに連続的に勾配が大きくなるように変化して形成された凸部であってもよい。

図３に示すように、金型１０において、凸部１２は転写面ＭＳを囲むように円環状に設けられており、その内周の角部１２Ｃが基材レンズＬの光学面ＬＳの一部ＬＳＰが突き当てられる突き当て部を構成している。なお、この突き当て部である角部１２Ｃ（以下において、突き当て部１２Ｃともいう。）同士を結ぶ直線は１つの平面内に位置し、その平面は、転写面ＭＳの光軸ＭＡに垂直である。すなわち、金型１０において、突き当て部１２Ｃは、平行平板が載置された場合に、この平行平板の平面が転写面ＭＳの光軸ＭＡに垂直となるように形成されている。

本例において、凸部１２は転写面ＭＳの円周に沿った円環状に設けられているが、金型１０は、円環状の凸部に代えて、図３の（ａ）中において破線で示すように、孤立した複数の凸部１２Ａを備えていてもよい。

基材レンズＬの光学面ＬＳは突き当て部１２Ｃで規制されて転写面ＭＳと光学面ＬＳとの間は予め定められた間隔で離隔される。この転写面ＭＳと光学面ＬＳとの間隔が樹脂レンズＲＬの厚みとなる。このように、金型１０において突き当て部１２Ｃは、基材レンズＬの光学面ＬＳの一部ＬＳＰが突き当てられることにより転写面ＭＳと基材レンズＬの光学面ＬＳとの間で樹脂レンズＬの厚みを規定するものとして機能する。なお、基材レンズＬの光学面ＬＳの突き当て部１２Ｃに突き当てられる部分ＬＳＰは複合レンズにおいて、非光線有効領域となる周縁部の一部である。

このように、金型１０が、転写面ＭＳと基材レンズＬの光学面ＬＳとの間で樹脂レンズの厚みを規定する突き当て部１２Ｃを備えているので、所定の厚みの樹脂レンズを精度よく得ることができる。したがって、従来の胴型中で金型を移動させ、胴型と金型の位置制御によって樹脂レンズの厚みを規定する場合と比較して、胴型を備えず、金型のみで厚み規定を可能とした本金型１０を用いれば容易に樹脂レンズの厚み誤差を抑制することができる。また、胴型と金型とが別部材である場合には、両者の装着、脱着時に塵埃が生じる恐れがあるが、一体型であるので、塵埃の発生を抑制することができる。

また、この金型１０を用いることにより、容易に、転写面ＭＳの光軸ＭＡと、基材レンズＬの光軸ＲＡとが一致するように基材レンズＬを金型１０上に設置することができる。この原理について説明する。なお、金型１０の転写面ＭＳの光軸ＭＡとは、成形される樹脂レンズＲＬの光軸ＲＡと一致する軸である。従って、金型１０の転写面ＭＳの光軸ＭＡと基材レンズＬの光軸ＬＡとを一致させることは、すなわち、基材レンズＬの光軸ＬＡと樹脂レンズＲＬの光軸ＲＡと一致させることと同義である。

図４は金型１０の光軸ＭＡと基材レンズＬの光軸ＬＡとが傾いた状態を示す図であり、図５は金型１０の光軸ＭＡと基材レンズＬの光軸ＬＡとが一致した状態を示す図である。

図４、図５に示されるように、基材レンズＬは、その球面からなる光学面ＬＳの一部が突き当て部１２Ｃに突き当てられた状態で金型１０上に設置される。図４に示すように、基材レンズＬの光軸ＬＡが、金型の転写面の光軸ＭＡに対して傾きを持った状態で基材レンズＬが金型上に設置された場合、当然ながら、基材レンズＬの光軸ＬＡに垂直な平面ＬＰは光軸ＭＡに垂直な平面ＭＰに対して傾きを有する。そして、この状態で硬化性樹脂を硬化させると、図６に示すように、成形品としては、基材レンズと樹脂レンズとの間で軸ズレが生じ、同時に軸倒れが生じた複合レンズとなってしまう。ここで、軸倒れとは光軸ＬＡと光軸ＬＭとが平行でなく、傾きを有していることをいう。ここで、軸ズレとは光軸ＬＡと光軸ＬＭとが平行であった場合でも生じ得る軸の位置ズレである。

一方、図５に示すように、基材レンズＬの光軸ＬＡが光軸ＭＡに対して、傾きがない状態であれば、光軸中心位置のズレも生じない。金型の突き当て部１２Ｃに突き当てられる基材レンズＬの光学面ＬＳが球面であるので、光軸ＬＡと光軸ＭＡとの傾きを一致させれば軸ズレも同時に解消することができる。この状態で硬化性樹脂を硬化させると、図７に示すように、成形品として、基材レンズＬと複合レンズとの間で軸ズレもなく、軸倒れもない複合レンズを得ることができる。

本発明の実施形態のように金型１０は突き当て部１２Ｃを有し、基材レンズＬの球面からなる光学面ＬＳの一部を受けるように構成されている。したがって、軸ズレと軸倒れとをそれぞれに調整する必要がなく、軸倒れの補正を行うのみで軸ズレも補正でき、容易に転写面ＭＳの光軸ＭＡと、基材レンズＬの光軸ＲＡとを一致させることができる。

以下、複合レンズ製造工程中における、金型の転写面の光軸と基材レンズＬの光軸とを一致させる処理について詳細に説明する。図８は第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。

まず、操作者は所定の金型１０を金型保持部２０に載置する（ステップＳＴ１）。そして、操作者による操作開始の指示が行われると、まず、基準設定部７１は、傾き検出部３０により金型１０の転写面ＭＳの光軸ＭＡに垂直な平面ＭＰの水平からの傾きを検出し、金型１０の転写面ＭＳの光軸ＭＡに垂直な平面ＭＰを基準面（以下において、基準面ＭＰともいう。）として検出する（ステップＳＴ２）。

次いで、制御装置７０は、図示しない樹脂供給部を駆動して、金型の転写面に所定量の硬化性樹脂を供給する（ステップＳＴ３）。

その後、レンズ位置調整処理部７２は、第１の移動部５０および第２の移動部６０を駆動して基材レンズＬと金型１０とを相対的に移動させて金型１０上に基材レンズＬを載置する（ステップＳＴ４）。この際、金型１０および基材レンズＬのいずれか一方のみを移動させてもよく、両方を移動させてもよい。基材レンズＬを金型１０上に載置した際、保持枠４２による基材レンズＬの挟持を一旦解除する。ここで挟持を解除するとは、保持枠４２を基材レンズＬに対して非接触状態にすることのみならず、基材レンズＬに対して応力がかからない状態で基材レンズＬに接触させた状態を含む。

次に、レンズ位置調整処理部７２により、傾き検出部３０を駆動させ、基材レンズＬの光軸に垂直な平面ＬＰの基準面ＭＰに対する傾きを検出し、検出された傾きに応じて保持枠４２に基材レンズＬを移動させて、基材レンズＬの光軸ＬＡに垂直な平面ＬＰを基準面ＭＰに対して平行にする（ステップＳＴ５）。

上記工程における基準面設定の詳細について説明する。図９は基準面設定のステップＳＴ２における具体的な処理工程を示すフローチャートであり、図１０は基準面検出時の状態を示す模式図である。

図１０に示すように、金型保持部２０に設置された金型１０上に平行平面ミラー３５を載置する（ステップＳＴ２１）。このとき、金型１０の突き当て部１２Ｃを含む凸部１２に平行平面ミラー３５を載置する。平行平面ミラー３５のミラー面３５ａは、金型１０の光軸ＭＡに垂直な平面ＭＰである。

次に、傾き検出部３０から平行平面ミラー３５のミラー面３５ａに測定光１０１を入射させ、ミラー３５で反射された反射光１０２の光軸の測定光光軸からの傾きθ_１を検出する（ステップＳＴ２２）。そして、この傾きθ_１を基準値として設定する（ステップＳＴ２３）。反射光光軸の傾きθ_１を検出することは平行平面ミラー３５のミラー面３５ａの測定光光軸に垂直な面からの傾きθ_１を検出することと等価である（図１０参照）。そして、反射光の傾きを基準値として設定することは、平面ＭＰを基準面として設定することに相当する。

なお、この基準面設定の処理においては、反射光１０２の光軸の傾きを測定光１０１の光軸に一致するように、金型１０の傾きを調整して基準面を設定してもよい。

次に、レンズ平行調整処理の詳細について説明する。図１１はレンズ平行調整処理のステップＳＴ５における具体的な処理工程を示すフローチャートであり、図１２および図１３は、レンズ平行調整処理を説明するための模式図である。

図１２に示すように、金型１０上に載置された基材レンズＬ上に平行平面ミラー３５を載置する（ステップＳＴ５１）。そして、傾き検出部３０から平行平面ミラー３５のミラー面３５ａに測定光１０１を入射して、ミラー３５で反射された反射光１０２の光軸の測定光光軸からの傾きθ_２を検出する（ステップＳＴ５２）。この傾きθ_２と先に検出した傾きθ_１との差が、基材レンズＬの平面ＬＰの基準面ＭＰからの傾きに等しい。

そして、レンズ位置調整処理部７２においては、平面ＬＰと基準面ＭＰとが平行であるか否かを判定する。図１３のように、θ_２＝θ_１であるとき、平面ＬＰと基準面ＭＰは平行であり、このように両者が平行である場合（ステップＳＴ５３：ＹＥＳ）、調整処理は終了する。他方、両者が平行でない場合（ステップＳＴ５３：ＮＯ）、レンズ位置調整処理部７２は、両者間の傾きに応じて基材レンズＬを移動すべき距離および方向を求め、保持枠４２の駆動部４５に指示を行って基材レンズＬの移動調整を行う（ステップＳＴ５４）。その後、両者が平行となるまで、ステップＳＴ５２〜ＳＴ５４の処理を繰り返す。

以上の処理により、基材レンズＬの光軸ＬＡと、金型１０の転写面ＭＳの光軸ＭＡを一致させることができる。
なお、このように光軸を一致させた状態で、金型の転写面と基材レンズの光学面との間で展延された硬化性樹脂を硬化させる。

図１４は樹脂レンズの成形を説明するための図である。
基準面の設定がなされた金型１０の転写面ＭＳに、硬化性樹脂Ｒを供給する（図１４の（ａ））。その後、基材レンズＬを金型１０上に載置すると、転写面ＭＳに供給された硬化性樹脂Ｒが転写面ＭＳと光学面ＬＳとの間に展延される（図１４の（ｂ））。ここで、硬化性樹脂Ｒを硬化させる前に、基材レンズＬの光軸と金型１０の転写面との光軸を一致させる上記処理を行う。その後、図１４の（ｃ）に示すように、不図示の光源から硬化性樹脂Ｒに基材レンズＬを透過した紫外線ＵＶを照射して、硬化性樹脂Ｒを半硬化させる。さらに、図１４の（ｄ）に示すように、半硬化状態にある硬化性樹脂Ｒを、転写面ＭＳと第１光学面ＬＳとの間で加圧した状態で、不図示の加熱手段により加熱して完全に硬化させる。その後、離型させることにより、図１４（ｅ）に示すような、基材レンズＬの光学面ＬＳに樹脂レンズＲＬが積層形成された複合レンズＣＬが作製される。

なお、基材レンズＬを金型１０上に載置する前に、基材レンズＬの光学面ＬＳには、カップリング剤を塗布しておくことが好ましい。

このように、本実施形態においては、基材レンズＬを金型１０と平行にすれば、基材レンズＬの光軸と金型１０の転写面の光軸とを一致させることができ、かつ軸倒れも同時に解消させることができる。転写面の周囲に設けられた、転写面よりも凸に形成された突き当て部を備えた金型を用いているので、基材レンズの球面を突き当て部に突き当てて、基材レンズと金型とを互いに平行にすれば、基材レンズの光軸と金型の転写面の光軸とを一致させることができる。従って、容易に、基材レンズの光軸と金型の転写面の光軸とを一致させることができる。また、同時に、基材の光学面と金型の転写面との間の距離が規定されるため、樹脂レンズの厚みを高い精度で成形することができる。これにより、複合レンズの製造において樹脂レンズの厚み、軸ズレ調整のためのコストおよび時間を低減させることができ、その結果、複合レンズの製造コストを低減することができる。

なお、基材レンズ保持部４０は、基材レンズＬの光学面ＬＳを金型の転写面に向けて、かつ光学面ＬＳを露呈させて基材レンズＬを保持可能であればよい。本実施形態においては、基材レンズＬの縁部を外周側から押圧して挟持するものであるが基材レンズＬを吸着して保持するものであってもよい。基材レンズ保持部４０が基材レンズＬを吸着して保持するものである場合、基材レンズ保持部４０とは別途に基材レンズの位置調整用の基材レンズ移動部を備えればよい。

なお、上記実施形態においては、金型あるいは基材レンズの傾きを検出する際に、平行平板ミラーを用いたが、平行平板ミラーを用いず、金型の一部、基材レンズの一部に設けられたミラー面を用いてもよい。

図１５は、設計変更例の金型１１０についての傾き測定時の模式図を示す。
金型１１０は、凸部１２は転写面ＭＳの光軸ＭＡに対して垂直に交わる平面部１２Ｓを有しており、この金型１１０の平面部１２Ｓに、ミラー面１６備えている。このミラー面１６備えた金型１１０を用いれば、平行平板ミラーを用いることなく、そのミラー面１６利用して金型１１０の傾きを検出することができる。

図１６は、設計変更例の基材レンズＬ２についての傾き測定時の模式図を示す。
基材レンズＬ２は、樹脂レンズが積層される光学面ＭＳとは反対の面に、基材レンズＬ２の光軸に垂直な平面部ＬＳ２を有しており、この基材レンズＬ２の平面部ＬＳ２にミラー面１８を有している。このミラー面１８を備えた基材レンズＬ２を用いれば、平行平板ミラーを用いることなく、そのミラー面１８を利用して基材レンズＬ２の傾きを検出することができる。

以下、本発明の実施形態の製造装置を用いて作製した複合レンズについて膜厚ばらつきについて検証した結果を説明する。

図３に示した金型を用い、上記実施形態において説明した製造装置および方法により複合レンズを作製した。複合レンズにおける樹脂レンズの中心厚みの設計値を２９０μｍとした。基材レンズとして曲率１１３．２２ｍｍの球面ガラスレンズを用いた。

また、比較のため、従来の胴型に対して金型をスライドさせることにより、膜厚を制御する製造装置を用いて複合レンズを作製した。基材レンズおよび樹脂レンズの設計値は上記と同一とした。

図１７は、本実施形態の製造装置で作製した複合レンズのｎ数、縦軸に設計値２９０μｍからの差を示すグラフである。図１８は、従来の製造装置で作製した複合レンズのｎ数、縦軸に樹脂レンズの中心厚みを示すグラフである。なお、従来の製造装置としては、すでに設計値２９０μｍに対して調整済みの装置を用いているため、設計値を挟んでばらつきが生じている。一方、本実施形態の製造装置では、設計値に対する最終調整前であるために、ばらつきの中心が設計値からずれている。実際の製造に当たっては、ばらつきの中心付近に設計値がくるように金型等の調整がなされるので厚みの成形精度はばらつきの大きさで評価することができる。

図１８に示すように、従来の製造装置で作製した複合レンズは、厚みばらつきが６μｍ程度生じていた。一方、図１７に示すように、本実施形態の製造装置で作製した複合レンズは厚みばらつきが２μｍ以下に抑えられており、厚みの成形精度が大幅に改善したことが明らかである。

１ 製造装置
１０、１１０ 金型
１２、１２Ａ 金型の凸部
１２Ｃ 突き当て部（凸部の角部）
１２Ｓ 平面部
１４ 胴部
１６ ミラー面
１８ ミラー面
２０ 金型保持部
３０ 傾き検出部
３５ 平行平板ミラー
３５ａ ミラー面
３８ ミラー載置機構
４０ 基材レンズ保持部
４１ ベースプレート
４１ａ 開口
４２ 保持枠
４５ 駆動部
５０ 第１の移動部
６０ 第２の移動部
７０ 制御装置
７１ 基準設定部
７２ レンズ位置調整処理部
１０１ 測定光
１０２ 反射光
ＣＬ 複合レンズ
Ｌ、Ｌ２ 基材レンズ
ＬＡ 基材レンズの光軸
ＬＳ 基材レンズの光学面
ＬＳ２ 基材レンズの平面部
ＭＡ 金型の転写面の光軸
ＭＳ 金型の転写面
Ｒ 硬化性樹脂
ＲＡ 樹脂レンズの光軸
ＲＬ 樹脂レンズ

Claims (10)

1. 光学面が球面である基材レンズと、該基材レンズの前記光学面に積層された樹脂レンズとを有する複合レンズの製造装置であって、
   前記樹脂レンズの光学面の反転形状を有する転写面と、該転写面の周囲に設けられた凸部であって、前記基材レンズの前記光学面の一部が突き当てられることにより前記転写面と前記基材レンズの前記光学面との間で前記樹脂レンズの厚みを規定する突き当て部とを備えた複合レンズ製造用の金型と、
   前記金型を保持する金型保持部と、
   前記金型保持部に設置された前記金型の前記転写面の光軸に垂直な平面を基準面として検出する第１の検出部と、
   前記金型の前記突き当て部に前記基材レンズを載置する基材レンズ載置機構と、
   前記基材レンズの位置を調整して該基材レンズの光軸に垂直な平面を前記第１の検出部で検出された前記基準面に対して平行にする調整部とを備えた複合レンズの製造装置。
2. 前記調整部が、前記基材レンズの光軸に垂直な平面の前記基準面に対する傾きを検出する第２の検出部と、該第２の検出部により検出された傾きに応じて前記基材レンズを移動させる移動部とを備えた請求項１に記載の複合レンズの製造装置。
3. 前記第２の検出部が、前記基材レンズ上に載置された平行平面ミラーに対して光を入反射させて前記基材レンズの光軸に垂直な面の前記基準面に対する傾きを検出する請求項２に記載の複合レンズの製造装置。
4. 前記金型が、前記転写面の光軸に垂直な平面部を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の複合レンズの製造装置。
5. 前記第１の検出部が、前記金型の前記突き当て部に載置された平行平面ミラーに対して光を入反射させて前記金型の前記転写面の光軸に垂直な平面を検出する請求項１から４のいずれか１項に記載の複合レンズの製造装置。
6. 前記金型が、前記平面部にミラー面を有し、
   前記第１の検出部が、前記ミラー面に対して光を入反射させて前記金型の前記転写面の光軸に垂直な平面を検出する請求項４に記載の複合レンズの製造装置。
7. 前記金型の転写面が非球面である請求項１から６のいずれか１項に記載の複合レンズの製造装置。
8. 光学面が球面である基材レンズと、該基材レンズの前記光学面に備えられた樹脂レンズとを有する複合レンズの製造方法であって、
   前記樹脂レンズの光学面の反転形状を有する転写面と、該転写面の周囲に設けられた凸部であって、前記基材レンズの前記光学面の一部が突き当てられることにより前記転写面と前記基材レンズの前記光学面との間で前記樹脂レンズの厚みを規定する突き当て部とを備えた複合レンズ製造用の金型を用意し、
   前記金型の前記転写面の光軸に垂直な平面を基準面として検出し、
   前記金型の前記転写面に樹脂を供給し、
   前記金型の前記突き当て部に前記基材レンズを載置し、
   前記基材レンズの位置を調整して該基材レンズの光軸に垂直な平面を前記基準面に対して平行にして樹脂レンズを成形する複合レンズの製造方法。
9. 前記基材レンズとして、前記樹脂レンズが積層される面とは反対の面に、該基材レンズの光軸に垂直な平面部を有する基材レンズを用いる請求項８に記載の複合レンズの製造方法。
10. 光学面が球面である基材レンズと、該基材レンズの前記光学面に積層された樹脂レンズとを有する複合レンズの製造方法をコンピュータに実行させる製造プログラムをであって、
    前記樹脂レンズの光学面の反転形状を有する転写面と、該転写面の周囲に設けられた凸部であって、前記基材レンズの前記光学面の一部が突き当てられることにより前記転写面と前記基材レンズの前記光学面との間で前記樹脂レンズの厚みを規定する突き当て部とを備えた複合レンズ製造用の金型の前記転写面の光軸に垂直な平面を基準面として検出する手順と、
    前記金型の前記転写面に樹脂を供給する手順と、
    前記金型の前記突き当て部に前記基材レンズを載置する手順と、
    前記基材レンズの位置を調整して該基材レンズの光軸に垂直な平面を前記基準面に対して平行にする手順とをコンピュータに実行させる複合レンズの製造プログラム。

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