JP2006220816A - Method of manufacturing optical element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非球面を有するレンズや表面に微細な形状(凹凸)を有する素子、例えば回折格子やフレネルレンズ、光ディスク基板等の作製方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a lens having an aspherical surface and an element having a fine shape (unevenness) on the surface, such as a diffraction grating, a Fresnel lens, and an optical disk substrate.
光学素子の製造方法にはガラスの研削、研摩や型を用いた精密成形、熱可塑性樹脂の射出成形やプレス成形等があり、機能やコスト、
要求精度等により使い分けられている。例えば、カメラ等に使用される結像系のレンズには球面レンズとしては温度、 湿度の環境変動に関して性能劣化が少なく、 経済的にも有利なガラスの研削、研摩により製造され、非球面レンズに関しては、型を用いたガラスの精密成形により製造される。カメラでもファインダーに使用されるレンズは優れた結像性能を要求されないため、コスト面から樹脂の射出成形により製造される。
Optical element manufacturing methods include glass grinding, polishing and precision molding using molds, thermoplastic resin injection molding and press molding, etc.
It is properly used depending on the required accuracy. For example, an imaging lens used in a camera or the like is manufactured by grinding and polishing glass, which is economically advantageous and has little performance deterioration with respect to temperature and humidity fluctuations as a spherical lens. Is manufactured by precision molding of glass using a mold. A lens used for a finder in a camera is not required to have an excellent imaging performance, and is manufactured by injection molding of a resin from the viewpoint of cost.
又、径が30mm以上の非球面レンズや表面に微細な凹凸形状を有する光学素子では、ガラス基材の上に光エネルギー硬化型樹脂の薄層を成形し、硬化させることにより所要の表面形状を形成する方法が用いられる。大きな非球面レンズはガラスの精密成形では形状精度が悪くなり、精度を確保しようとすると成形時間が長くなりコスト高になる。微細な凹凸形状を有する光学素子もガラスでは離型時に凹凸部が破壊し製造できず、樹脂による製造が必須となるが、素子全体が樹脂では、環境変動に対する性能劣化が大きく樹脂部を薄層にする上記の方法によりその影響を小さくする。 In addition, in the case of an aspheric lens having a diameter of 30 mm or more or an optical element having a fine uneven shape on the surface, a thin layer of light energy curable resin is formed on a glass substrate and cured to obtain a required surface shape. The forming method is used. A large aspherical lens has poor shape accuracy in precision molding of glass, and if an attempt is made to ensure accuracy, the molding time becomes longer and the cost becomes higher. Optical elements with fine irregularities cannot be manufactured with glass because the irregularities are destroyed during mold release, and it is essential to manufacture with resin, but if the entire element is made of resin, the performance degradation due to environmental changes is large and the resin part is thin. The effect is reduced by the above method.
この光エネルギー硬化型樹脂の製造方法としては、例えば特許文献1,2等がある。
As a method for producing this light energy curable resin, there are, for example,
特許文献1では、第1の樹脂を型全面に塗布し、更に第2の樹脂を薄いベースフィルムを介して加圧ロールで均して第2の樹脂を積層した後硬化、離型することにより気泡を巻き込まないフレネル形状等を有したレンズシートの製造方法を提案している。
In
又、特許文献2では、第1の樹脂を型上に充填し、硬化させた後、第2の樹脂を充填、母材を載置した後硬化させることにより、樹脂層の厚み偏差が大きい場合に生ずるヒケや歪み等の転写不良のない非球面レンズ等の製造方法が提案されている。
Also, in
光エネルギー硬化型樹脂の成形において、特許文献2にも記載されているように、樹脂の厚み差が大きい形状、図7(a)のマイクロレンズレンズや図8(a)の回折格子等(厚みH1と厚みH2の差大)は、図7(b)、図8(b)の31a,32aのように硬化時に型から樹脂が部分的に剥離してしまい形状不良となる。又、これを防ぐために特許文献2では、第1の樹脂を型上に充填し硬化させた後、第2の樹脂を充填硬化させることにより、硬化時の型からの剥離を防いでいるが、この場合、第1の樹脂と第2の樹脂に硬化収縮量に差があるため(第1の樹脂は2回紫外線が照射される)樹脂内の残留応力により複屈折となり、光学性能に影響を与える。特に、第1の樹脂の開放側の面形状が悪いと大きく光学性能が低下する。
In the molding of a light energy curable resin, as described in
又、離型時に型と樹脂の密着力、樹脂とガラス基板の密着力が大きい場合には、第1の樹脂と第2の樹脂の界面で剥離してしまうといった課題がある。 Further, when the adhesive force between the mold and the resin and the adhesive force between the resin and the glass substrate are large at the time of mold release, there is a problem that peeling occurs at the interface between the first resin and the second resin.
更に、光学素子に用いる樹脂として機能を分離するために複数種類の樹脂を積層する必要がある。例えば、光の透過率が小さい樹脂を使用する場合、機能部の樹脂の厚みを最小限にし、残りの部分を透過率の大きい樹脂にするような場合である。 Furthermore, it is necessary to laminate a plurality of types of resins in order to separate the functions as resins used for optical elements. For example, when using a resin with low light transmittance, the thickness of the resin of the functional part is minimized, and the remaining part is made of resin with high transmittance.
従って、本発明の第1の目的は、樹脂の厚みの差が大きいために硬化時に型から剥離してしまうヒケを防止するとともに、樹脂内の複屈折による光学性能の低下を防ぐことができる光学素子の製造方法を提供することにある。 Accordingly, the first object of the present invention is to prevent the sinking from peeling off from the mold at the time of curing due to the large difference in thickness of the resin, and to prevent the optical performance from being deteriorated due to the birefringence in the resin. The object is to provide a method for manufacturing an element.
又、本発明の第2の目的は、更に離型時の樹脂界面での剥離を防止するために界面の密着力を向上させることができる光学素子の製造方法を提供することにある。 A second object of the present invention is to provide an optical element manufacturing method capable of improving the adhesion at the interface in order to prevent peeling at the resin interface at the time of mold release.
更に、本発明の第3の目的は、樹脂の機能を分離した複数種類の樹脂を積層した光学素子の製造方法を提供することにある。 Furthermore, the third object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical element in which a plurality of types of resins having separated functions are laminated.
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、光エネルギー硬化型樹脂を、ガラス基板上に型を用いて成形、硬化し、一体化した複合型光学素子の製造方法として、第1の樹脂を型上に滴下する工程と、前記第1の樹脂を平面、球面等所要の形状にならす工程と、前記第1の樹脂を縦弾性率100MPa以上1500MPa以下に硬化させる工程と、第2の樹脂を第1の樹脂の上に滴下する工程と、前記第2の樹脂の上にガラス基板を接液する工程と、前記第2の樹脂を硬化させる工程と、型から樹脂を剥離する工程を経て光学素子を製造することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記第1の樹脂が嫌気性樹脂であり、酸素含有雰囲気で前記第1の樹脂を硬化させることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the first resin is an anaerobic resin, and the first resin is cured in an oxygen-containing atmosphere.
請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記第1、第2の樹脂が異なることを特徴とする。 According to a third aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the first and second resins are different.
請求項1記載の発明によれば、樹脂硬化時のヒケ等の形状不良を防止することができるとともに、残留応力に起因する複屈折よる光学性能の低下を防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to prevent shape defects such as sink marks during resin curing, and it is possible to prevent a decrease in optical performance due to birefringence due to residual stress.
請求項2記載の発明によれば、離型時の積層樹脂間の密着力を向上させて樹脂間の剥離を防止することができる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to prevent adhesion between the resins by improving the adhesion between the laminated resins at the time of release.
請求項3記載の発明によれば、樹脂の機能を分離した光学素子を製造することができる。 According to invention of Claim 3, the optical element which isolate | separated the function of resin can be manufactured.
本出願に係る発明の実施形態としては、ガラス基板に光エネルギー硬化型樹脂を一体化した複合型光学素子を製造する方法として、成形された樹脂表面の機能面に対応した型を用意し、その上に光エネルギー硬化型樹脂を所要量滴下し、この樹脂を一体化するガラス基板の形状に対応した形状に均す。 As an embodiment of the invention according to the present application, as a method of manufacturing a composite optical element in which a light energy curable resin is integrated with a glass substrate, a mold corresponding to the functional surface of the molded resin surface is prepared, A required amount of light energy curable resin is dropped on the top, and the resin is leveled into a shape corresponding to the shape of the glass substrate on which the resin is integrated.
一体化するガラス基板の樹脂接触面が平面の場合には平面に球面の場合には球面に均す。そして、この光エネルギー硬化型樹脂をこの樹脂の縦弾性率が100MPa以上1500MPa以下の状態に光エネルギーを与えることにより硬化させる。このとき、この樹脂は望ましくは嫌気性樹脂、即ち酸素が存在した状態では硬化が進行しない樹脂を用い、且つ、酸素が存在した雰囲気で硬化させることにより表面のみが未硬化の状態で硬化させる。 When the resin contact surface of the glass substrate to be integrated is a flat surface, it is leveled to a spherical surface when it is a spherical surface. The light energy curable resin is cured by applying light energy to a state where the longitudinal elastic modulus of the resin is 100 MPa or more and 1500 MPa or less. At this time, this resin is desirably an anaerobic resin, that is, a resin that does not proceed in the presence of oxygen, and is cured in an uncured state by curing in an atmosphere in which oxygen is present.
その後、同じ樹脂を縦弾性率が100MPa以上1500MPa以下に硬化した第1の樹脂の上に所要量滴下した後、ガラス基板をこの第2の樹脂の上に接液し、所要の屈折率になるまでガラス基板越しに光エネルギーを与えることにより第1の樹脂及び第2の樹脂を硬化させる。そして、型から第1の樹脂を剥離することにより、表面に機能面を有するガラス基板に一体化された第1及び第2の樹脂を得る。 Then, after dropping a required amount of the same resin on the first resin cured to have a longitudinal elastic modulus of 100 MPa or more and 1500 MPa or less, the glass substrate is in contact with the second resin to obtain a required refractive index. The first resin and the second resin are cured by applying light energy through the glass substrate. Then, the first resin and the second resin integrated on the glass substrate having a functional surface on the surface are obtained by peeling the first resin from the mold.
図1は本発明に係る製造方法の概略を示す図面であり、図1において、1は硬化前のエネルギー硬化型樹脂、2は樹脂表面の機能面を形成するための型、3は滴下した樹脂を平面に均すためのへら状部材であり、不図示の機構により型上を移動する。4は紫外線、5は縦弾性率が500MPaに硬化した第1の樹脂、6はエネルギー硬化型樹脂1と同じ材質の光エネルギー硬化型樹脂、7はガラス基板、8は紫外線、9は型から樹脂を剥離させるためのエジェクターで不図示の機構により上に持ち上げられる。10,11は硬化した第1、第2の樹脂、12は樹脂とガラス基板が一体化した複合型光学素子である。
FIG. 1 is a schematic view of a production method according to the present invention. In FIG. 1, 1 is an energy curable resin before curing, 2 is a mold for forming a functional surface of the resin surface, and 3 is a dropped resin. This is a spatula-shaped member for leveling the surface of the mold, and moves on the mold by a mechanism (not shown). 4 is ultraviolet light, 5 is a first resin cured to a longitudinal elastic modulus of 500 MPa, 6 is a light energy curable resin of the same material as the energy
先ず、型2の上に液状の光エネルギー硬化型樹脂を所要量滴下する(図1(a))。型2は表面に高さ10μmピッチ900μm〜20000μmの微細な鋸歯状の形状が同心円状に形成されている。この樹脂をへら3を用いて平面に均すが、へらは鋸歯の頂点より1μm高くなっている型の外周突き当て部2aに突き当たった状態で型上を移動することにより、樹脂の厚みは11μmに均される(図1(b))。
First, a required amount of a liquid light energy curable resin is dropped on the mold 2 (FIG. 1A). On the surface of the
平面に均された樹脂1に波長360μmの強度が2mW/cm2の紫外線を25sec照射することにより、樹脂1を硬化させる。この状態で樹脂1は縦弾性率は500Mpaにまで硬化している(図1(c))。この上に樹脂1と同じ材質の第2の樹脂6を所要量滴下する(図1(d))。この上に樹脂接触面7aが平面のガラス基板7を接液する。ガラス基板は鋸歯の頂点より4μm高くなっている型の外周突き当て部2bに突き当り、第2の樹脂6の鋸歯上の厚みは3μmとなる(図1(e))。この状態でガラス基板7越しに波長360μmの強度が50mW/cm2の紫外線8を240sec照射することにより第1の樹脂1及び第2の樹脂6を硬化させる(図1(f))。
その後、エジェクター9をガラス基板の外周部7bに突き当て上に持ち上げることにより、硬化した樹脂10を型2から剥離し、硬化した第1、第2の樹脂10,11とガラス基板7が一体化した複合型光学素子12を得る。
Thereafter, the
得られた素子は、鋸歯上の部分を形成する樹脂10の表面にはヒケ等も無く、形状精度は良好であり、又、硬化した第2の樹脂11の屈折率ndは1.6358、樹脂11よりも50mJ多く紫外線を照射された樹脂10の屈折率ndもほぼ同値の1.6358であり、樹脂11と10の屈折率差は測定誤差内であり、回折光学素子としての光学性能は十分仕様を満たすものであった。 The obtained element has no sink marks or the like on the surface of the resin 10 forming the portion on the sawtooth, and the shape accuracy is good, and the refractive index nd of the cured second resin 11 is 1.6358, the resin The refractive index nd of the resin 10 irradiated with ultraviolet rays 50 mJ more than 11 is 1.6358, which is almost the same value, and the refractive index difference between the resins 11 and 10 is within the measurement error, so that the optical performance as a diffractive optical element is sufficient. The specification was met.
<比較例1>
比較例1として、図2に示すように樹脂を2層に分けて硬化させず、上記実施例1の第1の樹脂の硬化工程を省いて成形した。即ち、型2の上に所要量の樹脂13(上記実施例1の第1の樹脂と第2の樹脂量の和)を滴下し(図2(a))、平面のガラス基板7を接液した後(図2(b))、ガラス基板越しに最初に波長360nmの強度が2mW/cm2の紫外線を25sec照射、続いて50mW/cm2の紫外線を240sec照射し(図2(c))、型から樹脂を剥離させて(図2(d))ガラス基板と一体化した複合型光学素子14を得た。しかし、この素子の樹脂面は鋸歯部の斜面の所々にヒケが発生しており、光学素子として使用できる状態ではなかった。
<Comparative Example 1>
As Comparative Example 1, as shown in FIG. 2, the resin was not divided into two layers and cured, and the first resin curing step of Example 1 was omitted. That is, a required amount of resin 13 (the sum of the first resin and the second resin amount in Example 1 above) is dropped on the mold 2 (FIG. 2A), and the
<比較例2>
比較例2として、前記実施例1の製造方法に対して第1の樹脂の硬化を波長360μmの強度が2mW/cm2の紫外線を10sec照射することにより、樹脂1を硬化させ、第1の樹脂の縦弾性率を100MPa未満にしたこと以外同様な方法で製造した。この素子の樹脂面にも鋸歯部の斜面の所々にヒケが発生していた。照射時間を20secにしたところ、第1の樹脂の縦弾性率は100MPaとなり、ヒケの発生はなかった。
<Comparative example 2>
As Comparative Example 2, the first resin was cured by irradiating ultraviolet rays having a wavelength of 360 μm with an intensity of 2 mW / cm 2 for 10 seconds with respect to the manufacturing method of Example 1 to cure the first resin. Was produced by the same method except that the longitudinal elastic modulus was less than 100 MPa. On the resin surface of this element, sink marks were generated on the slopes of the sawtooth portion. When the irradiation time was 20 seconds, the longitudinal elastic modulus of the first resin was 100 MPa, and no sink marks were generated.
<比較例3>
比較例3として、前記実施例1の製造方法に対して第1の樹脂の硬化を波長360μmの強度が2mW/cm2の紫外線を150sec照射することにより、樹脂1を硬化させ、第1の樹脂の縦弾性率を2000MPaにしたこと以外同様な方法で製造した。この素子にはヒケの発生はなかったが、樹脂内に硬化収縮量の差に起因する残留応力が発生し、複屈折による光学性能の低下を招いた。照射時間を100secにしたところ、縦弾性率は1500MPa、硬化収縮量の差は小さくなり複屈折は発生しなかった。
<Comparative Example 3>
As a comparative example 3, the first resin is cured by irradiating ultraviolet rays having a wavelength of 360 μm with an intensity of 2 mW / cm 2 for 150 seconds with respect to the manufacturing method of the first embodiment, thereby curing the
図3は実施例2の製造方法を示す概略図であり、図4に示すようなマイクロレンズの製造方法である。図3の15は硬化前のエネルギー硬化型樹脂で、16はマイクロレンズの曲面を成形する型、17は滴下した樹脂を平面に均すためのへら状部材であり、不図示の機構により型上を移動する。18は紫外線、19は縦弾性率が500MPaに硬化した第1の樹脂、20はエネルギー硬化型樹脂15と同じ材質の光エネルギー硬化型樹脂、21はガラス基板、22は紫外線、23は型から樹脂を剥離させるためのエジェクターで不図示の機構により上に持ち上げられる。24,25は硬化した第1、第2の樹脂で、26は樹脂とガラス基板が一体化した複合型光学素子である。
FIG. 3 is a schematic view showing a manufacturing method of Example 2, and is a manufacturing method of a microlens as shown in FIG. 3 in FIG. 3 is an energy curable resin before curing, 16 is a mold for molding the curved surface of the microlens, 17 is a spatula-shaped member for leveling the dropped resin on a plane, To move. 18 is an ultraviolet ray, 19 is a first resin cured to a longitudinal elastic modulus of 500 MPa, 20 is a light energy curable resin made of the same material as the energy
型16の上に液状の光エネルギー硬化型樹脂を所要量滴下する(図3(a))。型16には表面に深さ180μmの曲率半径120μmの凹部が多数形成されており、図3はその一部を示している。この樹脂をへら17を用いて平面に均すが、へらは型16の平坦部16aより30μm高くなっている型の外周突き当て部16bに突き当たった状態で型上を移動することにより、樹脂の厚みは平坦部15aの厚みが30μmに均される(図3(b))。
A required amount of a liquid light energy curable resin is dropped on the mold 16 (FIG. 3A). The
平面に均された樹脂15に波長360μmの強度が2mW/cm2の紫外線を25sec照射することにより、樹脂15を硬化させる。この状態で樹脂19は縦弾性率は500Mpaに迄硬化している(図3(c))。この上に樹脂15と同じ材質の第2の樹脂を所要量滴下する(図3(d))。この上に樹脂接触面21aが平面のガラス基板21を接液する。ガラス基板は型平坦部16aより50μm高くなっている型の外周突き当て部16cに突き当り、第2の樹脂20の厚みは20μmとなる(図3(e))。この状態でガラス基板21越しに波長360μmの強度が50mW/cm2の紫外線22を240sec照射することにより第1の樹脂15と第2の樹脂20を硬化させる(図3(f))。
The
その後、エジェクター23をガラス基板の外周部21bに突き当て上に持ち上げることにより硬化した樹脂24を型16から剥離し、硬化した第1、
第2の樹脂24,25とガラス基板21が一体化した複合型光学素子26を得る。
Thereafter, the cured
A composite
得られた素子はマイクロレンズの凸部26aにヒケ等も無く、形状精度は良好であり、又、硬化した樹脂25の屈折率ndは1.6358、樹脂25よりも50mJ多く紫外線を照射された樹脂24の屈折率ndもほぼ同値の1.6358であり、樹脂24と25の屈折率差は測定誤差内で、撮像用のマイクロレンズとしての光学性能は十分仕様を満たすものであった。
The obtained element was free from sink marks or the like on the convex portion 26a of the microlens, had good shape accuracy, and the refractive index nd of the cured
<比較例4>
比較例4として、図5に示すように樹脂を2層に分けて硬化させず、上記実施例2の第1の樹脂の硬化工程を省いて成形した。即ち、型16の上に所要量の樹脂27(上記実施例2の第1の樹脂と第2の樹脂量の和)を滴下し(図5(a))、平面のガラス基板21を接液した後(図5(b))、ガラス基板越しに最初に波長360nmの強度が2mW/cm2の紫外線を25sec照射、続いて50mW/cm2の紫外線を240sec照射し(図5(c))、型から樹脂を剥離させて(図5(d))ガラス基板と一体化した複合型光学素子28を得た。しかし、この素子の曲率部28aにはヒケが発生しており、光学素子として使用できる状態ではなかった。
<Comparative example 4>
As Comparative Example 4, as shown in FIG. 5, the resin was not divided into two layers and cured, and the first resin curing step of Example 2 was omitted. That is, a required amount of resin 27 (the sum of the first resin and the second resin amount in Example 2 above) is dropped onto the mold 16 (FIG. 5A), and the
<比較例5>
比較例5として、前記実施例2の製造方法に対して第1の樹脂の硬化を波長360μmの強度が2mW/cm2の紫外線を10sec照射することにより、樹脂15を硬化させ、第1の樹脂の縦弾性率を100MPa未満にしたこと以外同様な方法で製造した。この素子の樹脂面にも鋸歯部の斜面の所々にヒケが発生していた。照射時間を20secにしたところ、第1の樹脂の縦弾性率は100MPaとなり、ヒケの発生はなかった。
<Comparative Example 5>
As a comparative example 5, the
<比較例6>
比較例6として、前記実施例2の製造方法に対して第1の樹脂の硬化を波長360μmの強度が2mW/cm2の紫外線を150sec照射することにより、樹脂15を硬化させ、第1の樹脂の縦弾性率を2000MPaにしたこと以外同様な方法で製造した。この素子にはヒケの発生はなかったが、樹脂内に硬化収縮量の差に起因する残留応力が発生し、複屈折による光学性能の低下を招いた。照射時間を100secにしたところ、縦弾性率は1500MPa、硬化収縮量の差は小さくなり複屈折は発生しなかった。
<Comparative Example 6>
As Comparative Example 6, the
<比較例7>
比較例7として、前記実施例2に対して図6に示すように、第1の樹脂を滴下した後、平面に均さず成形した。即ち、型16の上に所要量の樹脂を滴下した後(図6(a))そのまま第1の樹脂を硬化させた(図6(b))。このとき、硬化した樹脂29は表面が約30μm高さの凸状になっていた。その後、第2の樹脂を滴下し(図6(c))、平面のガラス基板21を接液した後(図6(d))、ガラス基板越しに最初に波長360nmの強度が2mW/cm2の紫外線を100sec照射、続いて50mW/cm2の紫外線を240sec照射し(図6(e))、型から樹脂を剥離させて(図6(f))ガラス基板と一体化した複合型光学素子30を得た。
<Comparative Example 7>
As Comparative Example 7, as shown in FIG. 6 with respect to Example 2, the first resin was dropped and then molded without being even on a flat surface. That is, after dripping a required amount of resin onto the mold 16 (FIG. 6A), the first resin was cured as it was (FIG. 6B). At this time, the cured
この素子は曲率部にヒケはなかったが、樹脂内に第1層目の形状に対応した複屈折が発生し、所要の光学特性が得られなかった。これは第1の樹脂と第2の樹脂の界面の形状が前記実施例2では平面であるが、比較例7では曲面になっており、第1の樹脂と第2の樹脂の間で硬化収縮量の差による残留応力が不均一に発生し、複屈折量としては少ないものの光学性能に影響を与えることになった。更に、同様の方法で5回繰り返し製造したところ、第1の樹脂の凸部の形状は安定せず、それに伴い光学性能も安定しなかった。 In this element, there was no sink in the curvature portion, but birefringence corresponding to the shape of the first layer was generated in the resin, and required optical characteristics could not be obtained. This is because the shape of the interface between the first resin and the second resin is a flat surface in the second embodiment, but is a curved surface in the comparative example 7, and is cured and contracted between the first resin and the second resin. Residual stress due to the difference in amount was generated non-uniformly, and the optical performance was affected although the amount of birefringence was small. Furthermore, when the same method was repeated 5 times, the shape of the convex portion of the first resin was not stable, and the optical performance was not stable accordingly.
以上から第1の樹脂を所要の形状に均し、表面を自由な状態で樹脂の縦弾性率を100MPa以上1500MPa以下に硬化した後、第2の樹脂を滴下し、ガラス基板越しに硬化後、離型させることにより、表面にヒケがなく、第1の樹脂と第2の樹脂の硬化状態の違いによる光学性能の低下を防ぐことができる。 From the above, the first resin is leveled into a required shape, and after the surface is free and the longitudinal elastic modulus of the resin is cured to 100 MPa or more and 1500 MPa or less, the second resin is dropped and cured through the glass substrate, By releasing the mold, there is no sink on the surface, and it is possible to prevent a decrease in optical performance due to a difference in the cured state between the first resin and the second resin.
実施例1の方法で複合型光学素子を100回成形したところ、そのうちの5回で型から樹脂を剥離するとき、型と樹脂の界面で剥離せず第1の樹脂と、第2の樹脂の界面で剥離してしまい、第2の樹脂が型に残ってしまった。 When the composite optical element was molded 100 times by the method of Example 1, when the resin was peeled from the mold in 5 of them, the first resin and the second resin were not peeled off at the interface between the mold and the resin. It peeled at the interface and the second resin remained in the mold.
実施例3として実施例1に対して、樹脂材料を嫌気性の樹脂にして、大気中で第1の樹脂を硬化した以外は、実施例1と同様に100回成形したところ、離型時に第1の樹脂と、第2の樹脂の界面で剥離することはなく、ヒケの無い形状精度の良好な成形品を得るができた。 As Example 3, when the resin material was changed to an anaerobic resin and the first resin was cured in the atmosphere 100 times in the same manner as in Example 1, it was molded 100 times. There was no peeling at the interface between the first resin and the second resin, and a molded product with good shape accuracy free from sink marks could be obtained.
実施例4として実施例1に対して、回折光学素子の回折効率を向上するために、異なった光学定数を有する樹脂を用いて成形した。ここで用いた樹脂は光の透過率が小さいため第1の樹脂としては、この材料を用い、第2の樹脂としては光の透過率の大きい樹脂を用いて実施例1と同様に成形したところ、鋸歯状の部分にヒケも無く形状精度は良好であったが、所要の光学性能を得ることはできなかった。これは、第1の樹脂と第2樹脂で屈折率が異なるため、この界面で光の屈折が生じたためである。そこで、この屈折量を見込んで光学設計を行い、鋸歯の高さやピッチ、曲率半径を変更した型を用いて成形したところ、得られた光学素子は所要の光学性能を満たした。 In order to improve the diffraction efficiency of the diffractive optical element as Example 4, it was molded using resins having different optical constants. Since the resin used here has a low light transmittance, this material is used as the first resin, and a resin having a high light transmittance is used as the second resin, which is molded in the same manner as in Example 1. Although the sawtooth-shaped portion had no sink marks and the shape accuracy was good, the required optical performance could not be obtained. This is because the refractive index is different between the first resin and the second resin, and light is refracted at this interface. Therefore, optical design was performed in consideration of this amount of refraction, and molding was performed using a mold in which the height, pitch, and radius of curvature of the saw blade were changed, and the obtained optical element satisfied the required optical performance.
<比較例8>
比較例8として、上記実施例1に対して、球面に均さず成形した。ヒケ等は無く形状精度は良好であったが、比較例7でも述べたように当然のことながら、第1の樹脂の表面形状は安定せず、これによる光の屈折量が変化、更に第1の樹脂の形状に対応した複屈折により、所要の光学特性は得られなかった。
<Comparative Example 8>
As Comparative Example 8, it was molded in a non-spherical shape with respect to Example 1 described above. Although there was no sink or the like, the shape accuracy was good. However, as described in Comparative Example 7, as a matter of course, the surface shape of the first resin is not stable, and the amount of refraction of light due to this changes. The required optical characteristics could not be obtained due to the birefringence corresponding to the shape of the resin.
以上から第1の樹脂を所要の形状に均し、表面を自由な状態で樹脂の縦弾性率を100MPa以上1500MPa以下に硬化した後、第2の樹脂を滴下し、ガラス基板越しに硬化後、離型させることにより、表面のヒケによる光学性能の低下を防ぐことができるとともに、第1の樹脂と第2の樹脂を異なった樹脂が使用可能となり、機能を分離したより高性能な光学素子の製造が可能となる。 From the above, the first resin is leveled into a required shape, and after the surface is free and the longitudinal elastic modulus of the resin is cured to 100 MPa or more and 1500 MPa or less, the second resin is dropped and cured through the glass substrate, By releasing the mold, it is possible to prevent the optical performance from being deteriorated due to the surface sink, and different resins can be used for the first resin and the second resin. Manufacture is possible.
1,6,13,15,20,27,29 光エネルギー硬化型樹脂樹脂
2,16 型
3,17 へら
4,8,18,22,28 紫外線
5,10,11,19,24,25 硬化した樹脂
7,21 ガラス基板
9,23 エジェクター
12,14,26,28,30 成形された複合化た光学素子
1,6,13,15,20,27,29 Light energy
Claims (3)
第1の樹脂を型上に滴下する工程と、前記第1の樹脂を平面、球面等所要の形状にならす工程と、前記第1の樹脂を縦弾性率100MPa以上1500MPa以下に硬化させる工程と、第2の樹脂を第1の樹脂の上に滴下する工程と、前記第2の樹脂の上にガラス基板を接液する工程と、前記第2の樹脂を硬化させる工程と、型から樹脂を剥離する工程と、から成ることを特徴とする光学素子の製造方法。 In the manufacturing method of a composite optical element in which a light energy curable resin is molded and cured using a mold on a glass substrate, and integrated,
A step of dripping the first resin onto a mold, a step of making the first resin into a required shape such as a flat surface, a spherical surface, a step of curing the first resin to a longitudinal elastic modulus of 100 MPa to 1500 MPa, Dropping the second resin onto the first resin; contacting the glass substrate on the second resin; curing the second resin; and removing the resin from the mold An optical element manufacturing method comprising the steps of:
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- 2005-02-09 JP JP2005032899A patent/JP2006220816A/en not_active Withdrawn
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