树脂贴合型光学元件的成形模具及光学制品制造技术

一种用于制造树脂贴合型光学元件的成形模具，是用于在具有母材和在此母材表面上形成的树脂层的树脂贴合光学元件上形成此树脂层的成形模具，其特征为：在成形面外侧的外缘上具有比此成形面曲率大的凹形曲面。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在母材表面附有树脂层的树脂贴合型光学元件、用于制造这种元件的成形模具、具有这种元件的光学制品、以及该元件的制造方法。
技术介绍
现在在很多领域使用光学元件，有时由于用途的不同，现有的球面透镜难以满足所要求的光学特性，因此非球面透镜逐渐受到关注。这种非球面透镜是指从透镜的中心到边部曲率连续变化的透镜的总称。若光学系统的一部分采用非球面透镜，与仅仅使用球面透镜的光学系统相比，可以大幅度减少为修正像差所需要的透镜片数，且可以使光学系统小型化和轻量化。此外由于使用球面透镜难以高精度修正像差，采用非球面透镜可提高成像性能。具有这种优良特性的非球面透镜至今没有能普及的最主要的原因是加工困难。现有的非球面透镜只能由精密研磨玻璃母材的方法制造，存在加工成本高的问题。近年来随着采用与玻璃精密研磨的方法相比非常容易得到所需形状的树脂层制造的非球面形状的树脂贴合型光学元件的实用化的发展，非球面透镜得到迅速普及。树脂贴合型光学元件是把树脂层贴合在玻璃等的母材上。这种树脂贴合型光学元件使用成形模具(金属模具等)，通过在母材和成形模具之间注入树脂组合物(包括树脂前体组合物)并使其硬化，在母材表面形成所希望形状的树脂层的复合型非球面成形法等方法制造的。在本说明书中，把这种用复合型非球面成形法制造的透镜称做PAG透镜。在用复合型非球面成形法制造树脂贴合型光学元件时，在母材上使树脂硬化后，脱模时有时会损坏母材。特别是树脂层厚的情况下，这种现象更严重。实际上不能制造最大膜厚850μm以上的厚树脂层的PAG透镜。这种现象被认为是由于树脂层和成形模具之间的粘结造成的。一般树脂的脱模是对于露出元件外缘的母材，用拆卸器(突出的部件)施加脱离成形模具方向的力，从而把在此母材表面形成的树脂层从成形模具上剥离下来。此时若母材的变形量在允许的范围内，则树脂层还粘在成形模具上不能剥离，但若超过了允许的变形范围则因畸变造成母材破损。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供不产生母材破损，而且具有厚的树脂层的树脂贴合型光学元件、用于制造这种元件的成形模具和具有这种元件的光学制品。为了达到这个目的，本专利技术提供一种具有母材和在母材表面形成的树脂层的树脂贴合型光学元件，其特征为在外缘(也就是树脂层外缘端面1mm内的区域或有效直径外的区域)至少有一部分的树脂层厚度在300μm以下，树脂层最厚位置的厚度在850μm以上。此外，本专利技术提供一种形成具有母材和在母材表面形成的树脂层的树脂贴合型光学元件的树脂层的成形模具，其特征为在此成形模具外侧的外缘具有比此成形面曲率大的凹面；本专利技术还提供一种制造本专利技术的树脂贴合型光学元件的方法，以及具有此种元件的光学制品。附图说明下面结合附图说明本专利技术，以明了本专利技术的以上及其它特征、目的和优点。附图中图1表示本专利技术的光学元件结构例的断面图。图2是具有台阶的光学元件的断面图。图3表示母材表面法线和树脂层切面所成角度的说明图。图4为表示本专利技术光学元件结构例的断面图。图5为表示实施例1的光学元件的制造工序的说明图。图6是表示实施例1中制作的光学元件树脂厚度的曲线图。图7表示实施例2使用的金属模具的断面图。图8表示实施例2使用的金属模具外缘部位的断面图。图9表示实施例2使用的金属模具制造工序的说明图。具体实施例方式如图1所示，本专利技术的树脂贴合型光学元件外缘(也就是从树脂层11外缘端面17开始的1mm内的区域或有效直径外的区域)的树脂层11厚度至少有一部分在300μm以下(最好100μm以下)，树脂层11厚度的最大值在850μm以上(最好1mm以上)此外，为了得到必要的强度以及光学特征等，树脂层11的厚度不必拘泥于外缘部的内外。通常20μm以上为理想。在图1中给出的是树脂层成形面为凸面的光学元件的例子，本专利技术并不仅限于此。虽然树脂层的厚度整个外缘都在300μm以下为最好，但至少有一部分在300μm以下就足够了。这是由于在把它脱模时，施加脱模的力附近的树脂膜厚度是这样大小就可以了。在本专利技术中距离施加脱模的力的部位(也就是拆卸器推压的部位)最近的树脂层端部周围1mm内的树脂厚度在300μm以下就可以。所谓外缘是从树脂层外缘端面1mm以内的区域，或有效直径外的区域。所谓有效直径内的区域是指光学设计中光束通过的区域，即保证设计的光学特性的区域，所谓有效直径外的区域是指它以外的区域。一般，元件的树脂层厚度是要根据要求的光学特性严格确定的，在有效直径外的话，对元件的光学特性没有影响，所以可以适当的选择层厚。本专利技术的光学元件，理想的情况为在外缘至少有一部分树脂层厚度向外缘逐渐减薄。最好树脂层的厚度不是随着形成台阶发生急剧的变化，这样不仅容易制作成形模具，还可以避免在注入树脂组合物成形时树脂不流入而产生的缺陷。通过本专利技术，如以下a～k所示，即使是对于以往不可能具有的最大膜厚850μm以上树脂层的树脂贴合型光学元件，脱模时也不会损坏母模，而且制造的成品率也会提高。a.如图1所示，树脂层11的最大膜厚12是最小膜厚13的4倍。b.树脂层11的总质量为700mg以上。c.树脂层11的外径14为34mm以上。d.母材10的厚度最大值为10mm以上。e.母材10的厚度最小值为1mm以上。f.母材10的外径15为35mm以上。g.如图2所示，母材10的树脂层11成形面为凹面，母材10的外缘有向外周突出的台阶16(例如用于安装在镜筒上的固定部位)。为了表示清楚，省略了图2的剖面线。h.如图3所示，母材10和树脂层11的界面20的法线21，与此法线21相交的树脂层11外侧切面22的夹角23的最小值为80°以下。i.如图4所示，母材10的树脂层11成形面为凹面，此树脂层11的外径14为此凹面曲率半径31的1.2倍以上。j.如图4所示，母材10的树脂层11成形面为凹面，此树脂层11成形面的凹面曲率半径31为24mm以下。k.母材的树脂层成形面为凸面，树脂层外径为此凸面曲率半径的1.2倍以上。通过本专利技术可以得到合格率高的、具有最大膜厚更大的树脂层的树脂贴合型光学元件。本专利技术的光学元件使用的母材没有特别的限定，可使用溶胶凝胶玻璃、无机玻璃、有机玻璃等，一般采用折射率nd＝1.4～2.0、νd＝20～100左右的透明材料。可是在不使用曝光进行树脂硬化的情况下，作为母材可使用不透明材料或半透明材料，即使利用曝光硬化的情况下，从成型模具侧曝光时作为母材也可使用不透明材料或半透明材料。无机玻璃的组成成分有SiO2、B2O3、P2O5、Na2O、K2O、CaO、BaO、MgO、ZnO、PbO、MnO、Al2O3、Fe2O3等。有机玻璃的组成成分有聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酯、赛璐珞、纤维素衍生物等。在本专利技术中构成树脂层的树脂没有特别的限定，用成形模具可以成形的话，可适当选用感光性树脂、热固化性树脂、热可塑性树脂等。本专利技术中适宜的热固化性树脂有环氧树脂、聚氨脂树脂、硫代氨基甲酸乙酯、不饱和聚酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂、以及众所周知的商品名CR-39的二甘醇二烯丙基碳酸酯等。此外热可塑性树脂有聚甲基甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等。而且感光性丙烯基树脂和感光性甲基丙烯树脂等为本专利技术优选。本专利技术的光学元件使用的树脂组合物聚合前的粘度在室温为50000cP以下最理想本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造树脂贴合型光学元件的成形模具，是用于在具有母材和在此母材表面上形成的树脂层的树脂贴合光学元件上形成此树脂层的成形模具，其特征为：在成形面外侧的外缘上具有比此成形面曲率大的凹形曲面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宫川晶子，石山裕史，
申请(专利权)人：株式会社尼康，
类型：发明
国别省市：JP[]