CN109863426A - 复合光学元件 - Google Patents

Abstract

以低成本提供遮光膜并不形成在光学面而是形成在光学面的外侧的透镜。复合光学元件(1)具备：玻璃基材(2)，具有光学面(4)及设置于光学面(4)的外周的凸缘面(5)；及树脂层(3)，形成在光学面(4)及凸缘面(5)上，树脂层(3)在与凸缘面(5)重叠的凸缘面区域(7)具有朝向外周逐渐变厚的至少一个环状凸部(8)，在包含光轴(x)的截面中，环状凸部(8)的表面的内径侧边缘(8e)上的切线(t1)与凸缘面(5)所呈的角度(θ1)为60°以上且90°以下。

Description

复合光学元件

技术领域

本发明涉及一种复合光学元件。

背景技术

关于在玻璃基材的表面设置树脂层而成的复合光学元件，典型地夹在玻璃基材的表面的中央部与成型模的成型面之间的树脂组合物沿玻璃基材的表面朝向外径侧扩张，且被扩张的树脂组合物固化来制造(例如，参考专利文献1及专利文献2)。

专利文献1所记载的复合光学元件中，树脂层不仅形成在设置于玻璃基材的表面的中央部的光学元件面，还形成在设置于光学元件面的外周的切口面，从提高树脂层的密合性的观点考虑，切口面被设为粗糙面。

专利文献2所记载的复合光学元件中，树脂层不仅形成在玻璃基材的表面的中央部还形成在外周部，形成在玻璃基材的外周部的树脂层的光学有效外部中，形成有朝向外径侧逐渐变薄的倾斜部分。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-299148号公报

专利文献2：日本特开2013-254200号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

上述复合光学元件的制造方法中，优选树脂组合物从玻璃基材的表面的中央部均匀地扩展为圆状，但存在树脂组合物的扩展不均匀的情况。例如，专利文献1所记载的复合光学元件中，设置在形成有树脂层的光学元件面的外周的切口面被设为粗糙面，玻璃基材的表面相对于树脂组合物的润湿性在光学元件面及切口面上不同，存在被该润湿性的变化影响而树脂组合物的扩展不均匀的情况。若树脂组合物的扩展不均匀，则玻璃基材的表面的同一圆周上产生被树脂层覆盖的部分及不被树脂层覆盖的部分，具有外观不良的忧虑，并且还具有产生重影的忧虑。

相对于树脂组合物的不均匀的扩展，专利文献2所记载的复合光学元件中，在树脂层的光学有效外部形成有朝向外径侧逐渐变薄的倾斜部分。成型出树脂层的倾斜部分的玻璃基材的表面与成型模的成型面之间的成型空间(以下，称为倾斜部分成型空间)朝向外径侧逐渐变窄，由于朝向外径侧逐渐变窄的空间形状，树脂组合物的倾斜部分成型空间中的朝向外径侧的流动阻抗变得高于圆周方向的流动阻抗。因此，若沿玻璃基材的表面朝向外径侧扩张的树脂组合物到达倾斜部分成型空间，则树脂组合物沿圆周方向在倾斜部分成型空间中流动。其结果，倾斜部分成型空间被树脂组合物填满，树脂组合物的不均匀的扩展得到抑制。

但是，利用树脂组合物的朝向外径侧的流动阻抗与圆周方向的流动阻抗之差将树脂组合物填充于倾斜部分成型空间时，需要在朝向外径侧的流动阻抗与圆周方向的流动阻抗之间产生较大的差。因此，树脂组合物中要求相应的粘度，但粘度越高，沿玻璃基材的表面而扩张树脂组合物时越需要时间，从而制造效率下降。并且，若要缩短扩张树脂组合物的时间，则具有如下忧虑：即使成型模的成型面的润湿性稍有变化，树脂组合物中也嵌入气泡。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种具备在玻璃基材的表面上均匀地扩展的树脂层，且制造效率优异的复合光学元件。

用于解决技术课题的手段

本发明的一方式的复合光学元件具备：玻璃基材，具有光学面及设置于上述光学面的外周的凸缘面；及树脂层，形成在上述光学面及上述凸缘面上，上述树脂层在与上述凸缘面重叠的凸缘面区域具有朝向外周逐渐变厚的至少一个环状凸部，在包含光轴的截面中，上述环状凸部表面的内径侧边缘上的切线与上述凸缘面所呈的角度为60°以上且90°以下。

发明效果

根据本发明，能够提供一种具备在玻璃基材的表面上均匀地扩展的树脂层，且制造效率优异的复合光学元件。

附图说明

图1是用于说明本发明的实施方式的复合光学元件的一例的剖视图。

图2是由图1的虚线圆II包围的部分的放大图。

图3是放大表示图1的复合光学元件的变形例的主要部分的剖视图。

图4是用于图1的复合光学元件的制造的成型模的剖视图。

图5是由图4的虚线圆V包围的部分的放大图。

图6A是表示图1的复合光学元件的制造过程中的固化性树脂组合物的状态的示意图。

图6B是表示图1的复合光学元件的制造过程中的固化性树脂组合物的状态的示意图。

图7A是表示图1的复合光学元件的制造过程中的固化性树脂组合物的状态的示意图。

图7B是表示图1的复合光学元件的制造过程中的固化性树脂组合物的状态的示意图。

图8A是表示图1的复合光学元件的制造过程中的固化性树脂组合物的状态的示意图。

图8B是表示图1的复合光学元件的制造过程中的固化性树脂组合物的状态的示意图。

图9是图4的成型模的变形例的剖视图。

具体实施方式

图1及图2表示用于说明本发明的实施方式的复合光学元件的一例。

图1及图2所示的复合光学元件1具备玻璃基材2及与玻璃基材2的一侧表面重叠的树脂层3。

树脂层3重叠的玻璃基材2的一侧表面具有圆形状的光学面4及设置于光学面4的外周的凸缘面5。光学面4在图示的例中形成为凹球面状，但并不限定于凹球面状，可以形成为平坦面状，也可以形成为凸球面状。

树脂层3形成为与光学面4同心的圆形状，具有与光学面4重叠的光学面区域6及与凸缘面5重叠的凸缘面区域7，且形成在光学面4及凸缘面5上。另外，凸缘面区域7无需与整个凸缘面5重叠，在图示的例中，凸缘面区域7的外缘配置于凸缘面5的面内。

为了阻止从玻璃基材2的另一表面侧视觉辨认配置于凸缘面5的面内的树脂层3的凸缘面区域7的外缘，并且抑制使用时产生闪光及重影，在本例中，凸缘面5被设为表面粗糙化，且凸缘面5的表面粗糙度大于光学面4的表面粗糙度。作为将凸缘面5进行表面粗糙化的方法，能够例示出通过使用粗磨砂轮来磨削凸缘面5而将凸缘面5进行表面粗糙化的方法、通过使用经表面粗糙化的成型模来成型出凸缘面5而将凸缘面5进行表面粗糙化的方法、及通过将仅曝光凸缘面5的掩模施用于透镜之后进行喷砂而将凸缘面5进行表面粗糙化的方法。在屏蔽树脂层3的外缘并且抑制产生闪光及重影的观点上，凸缘面5的表面粗糙度以算数平均粗糙度Ra计优选为0.3μm以上。

如图2所示，树脂层3的凸缘面区域7中，设置有以光轴x(参考图1)为中心的环状凸部8。环状凸部8形成为朝向外周逐渐变厚，在包含光轴x的截面中，环状凸部8的表面的内径侧边缘8e上的切线t1与凸缘面5所呈的角度θ1被设为60°以上且90°以下。另外，图1及图2所示的例中，在凸缘面区域7中设置有一个环状凸部8，但如图3所示的例，也可以在凸缘面区域7中以同心圆状设置有多个环状凸部8。

图4及图5表示用于复合光学元件1的制造的成型模。

复合光学元件1的制造方法具备：在玻璃基材2的光学面4与成型模10的成型面11之间夹持固化性树脂组合物R的步骤；将夹在光学面4与成型面11之间的固化性树脂组合物R沿玻璃基材2的光学面4及凸缘面5朝向外径侧扩张的步骤；及使沿光学面4及凸缘面5扩张的固化性树脂组合物R固化而形成树脂层3的步骤。

成型模10的成型面11具有与玻璃基材2的光学面4对向配置的光学面区域12及与凸缘面5对向配置的凸缘面区域13。光学面区域12在图示的例中形成为凸球面状，但并不限定于凸球面状。作为固化性树脂组合物R的固化物的树脂层3的凸缘面区域7中，如上所述形成有朝向外周逐渐变厚的环状凸部8(参考图2)，成型出固化性树脂组合物R的成型面11的凸缘面区域13中，与树脂层3的环状凸部8对应而设置有朝向外周逐渐变深的环状凹部14，环状凹部14的表面的内径侧边缘14e上的切线t2与凸缘面5所呈的角度θ2被设为60°以上且90°以下。

图6A及图6B示意地表示沿玻璃基材2的凸缘面5朝向外径侧扩张的过程的固化性树脂组合物R的状态，图6A表示角度θ2相对小的情况下固化性树脂组合物R的状态，图6B表示角度θ2相对大的情况下固化性树脂组合物R的状态。

固化性树脂组合物R沿凸缘面5朝向外径侧扩张的过程中，固化性树脂组合物R在成型面11的凸缘面区域13中湿润扩展，但是若固化性树脂组合物R在成型面11上的边缘到达环状凹部14的表面的内径侧边缘14e，则在内径侧边缘14e暂且阻挡固化性树脂组合物R的湿润扩展。

若研究固化性树脂组合物R超过内径侧边缘14e而在环状凹部14的表面进行湿润扩展时的、相对于固化性树脂组合物R的沿凸缘面5的位移量Δr的固化性树脂组合物R的沿环状凹部14的表面的位移量Δh，则角度θ2越大，位移量Δh越大。即，角度θ2越大，沿环状凹部14的表面的固化性树脂组合物R的湿润扩展越得到抑制。

如此抑制沿环状凹部14的表面的固化性树脂组合物R的湿润扩展，由此抑制沿凸缘面5的固化性树脂组合物R的局部扩展，从而固化性树脂组合物R的扩展以圆状均匀化。沿环状凹部14的表面的固化性树脂组合物R的湿润扩展与固化性树脂组合物R的表面张力有关，因此无论固化性树脂组合物R的粘性如何，都能够有效地形成在玻璃基材2的光学面4及凸缘面5上均匀地扩展的树脂层3。

并且，通过将环状凹部14的表面的内径侧边缘14e上的切线t2与凸缘面5所呈的角度θ2设为60°以上，能够充分地抑制沿凸缘面5的固化性树脂组合物R的局部扩展，且能够有效地形成在玻璃基材2的光学面4及凸缘面5上以圆状均匀地扩展的树脂层3。另一方面，若角度θ2大于90°，则在树脂层3的环状凸部8中形成有所谓底切，成型模10的拆卸变得困难。因此，角度θ2及为通过环状凹部14成型的树脂层3的环状凸部8的表面的内径侧边缘8e上的切线t1与凸缘面5所呈的角度并且与角度θ2对应的角度θ1被设为60°以上且90°以下。

图7A及图7B以及图8A及图8B示意地表示沿玻璃基材2的凸缘面5朝向外径侧扩张的过程的固化性树脂组合物R的状态，图7A表示成型模10的环状凹部14的表面的内径侧边缘14e与玻璃基材2的凸缘面5的间隔D相对大的情况下固化性树脂组合物R的状态，图7B表示间隔D相对小的情况下固化性树脂组合物R的状态。另外，间隔D为凸缘面5的法线方向的距离。并且，图8A表示凸缘面5的表面粗糙度相对大的情况下固化性树脂组合物R的状态，图8B表示凸缘面5的表面粗糙度相对小的情况下固化性树脂组合物R的状态。

将被内径侧边缘14e阻挡的固化性树脂组合物R的液面的内径侧边缘14e上的切线t3与通过内径侧边缘14e的凸缘面5的法线n所呈的角度设为湿润扩展角β，在将固化性树脂组合物R以圆状均匀地扩展的观点上，优选缩小湿润扩展角β。

如图7A及图7B所示，间隔D越小，湿润扩展角β变得越小。优选间隔D及为通过环状凹部14成型的树脂层3的环状凸部8的表面的内径侧边缘8e上的厚度并且与间隔D对应的厚度T(参考图2)为0.5mm以下。

从屏蔽树脂层3的外缘，并且抑制闪光及重影的产生的观点考虑，凸缘面5被设为粗糙面，但凸缘面5的表面粗糙度越大，固化性树脂组合物R在凸缘面5越容易湿润扩展，如图8A及图8B所示，凸缘面5的表面粗糙度越小，湿润扩展角β变得越小。优选凸缘面5的表面粗糙度以算数平均粗糙度Ra计为2.0μm以下。

并且，湿润扩展角β与固化性树脂组合物R的表面张力有关，表面张力越大湿润扩展角β变得越小。作为表面张力较大的固化性树脂组合物，能够例示出含有含聚合性芳香族的单体的固化性树脂组合物，优选相对于固化性树脂组合物的总固体成分含有40质量％以上的含聚合性芳香族的单体。

含聚合性芳香族的单体为在其结构中包含芳香族基，并且包含(甲基)丙烯酰基、乙烯基等聚合性不饱和双键的化合物。作为芳香族基，能够例示出苯环、萘环、联苯环、杂环等，作为杂环，能够例示出吗啉环、哌啶环、吡咯烷环、哌嗪环等。作为含聚合性芳香族的单体，例如能够使用日本特开2012-140579号公报、日本特开2014-198819号公报、日本特开2015-178547号公报、日本特开2015-193809号公报、日本特开2012-082386号公报中记载的含聚合性芳香族的单体。

另外，如图9所示，可以在成型面11的凸缘面区域13中以同心圆状设置有多个环状凹部14，在该情况下，如图3所示，在树脂层3的凸缘面区域7中以同心圆状设置有多个环状凸部8。通过设置有多个环状凹部14，在成型面11的凸缘面区域13湿润扩展的固化性树脂组合物R的湿润扩展每次被各个环状凹部14的内径侧边缘14e阻挡，因此能够将固化性树脂组合物R的扩展进一步均匀化。

以下，对实验例进行说明。

＜玻璃基材＞

如图1所示，准备了具有光学面4及设置于光学面4的外周的凸缘面5的玻璃基材。光学面4形成为外径36mm且曲率半径20mm的凹球面状。并且，对凸缘面5实施使用了磨石的磨削加工，并对经磨削的凸缘面5的算数平均粗糙度Ra进行了评价。

关于凸缘面5的算数平均粗糙度Ra，将玻璃基材的径向上的凸缘面5的形状轮廓设为(x_i、f(x_i))，并通过下式进行了定义。使用三维测定机(商品名：UA3P PanasonicCorporation制)，设为Δx_i＝1μm，在玻璃基材的径向上测定凸缘面5的形状1mm，使用所测定的形状轮廓进行了评价。

Ra＝∫|f(x)|dx＝Σ|f(x_i)|Δx_i……(1)

在此，式(1)中，为Δx_i＝x_i+1-x_i。

＜固化性树脂组合物的制备＞

将作为非含有聚合性芳香族聚合物(基础聚合物)的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(商品名：A-DCP Shin Nakamura Chemical Co.,Ltd.制)、并且作为含聚合性芳香族的单体的丙烯酸邻苯基苯酯(商品名：PhOEA Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.制)或丙烯酸苄酯(商品名：BnA Sigma-Aldrich,CO.LTD.制)、作为光自由基聚合引发剂的1-羟基环己基苯基甲酮(商品名：Irg184 BASF公司制)按照表1所示的成分比率进行了混合，并调整了相对于总固体成分的含聚合性芳香族的单体的含量互不相同的固化性树脂组合物1～固化性树脂组合物4。

[化学式1]

[化学式2]

[化学式3]

[表1]

＜固化性树脂组合物的成型＞

对玻璃基材的光学面4及玻璃基材的凸缘面5实施了用于增强与树脂层3的密合的硅烷偶联处理。然后，在实施了硅烷偶联处理的玻璃基材的光学面4的中央部配置0.66ml的固化性树脂组合物，使用成型模成型出固化性树脂组合物。作为成型模，使用在成型面11的凸缘面区域13中设置有一个环状凹部14的图4及图5所示的成型模或在成型面11的凸缘面区域13中设置有两个环状凹部14的图9所示的成型模，在每一实验例中设定了环状凹部14的表面的内径侧边缘14e上的切线t2与凸缘面5所呈的角度θ2(参考图5)。另外，成型面11在所有实验例的成型模中共同形成为外径37mm且曲率半径21mm的凸球面状。并且，成型模的环状凹部14的表面的内径侧边缘14e与玻璃基材的凸缘面5的间隔D(参考图7A及图7B)成为在每一实验例中所设定的值为止使玻璃基材和成型模以0.1mm/s的速度相对靠近，通过使固化性树脂组合物沿玻璃基材的光学面4及凸缘面5朝向外径侧扩张，从而将固化性树脂组合物充填于光学面4及凸缘面5与成型面11之间。对于充填在光学面4及凸缘面5与成型面11之间的固化性树脂组合物，从紫外线照射灯照射紫外光，由此使固化性树脂组合物固化而形成了树脂层3。

＜填充性评价＞

在每一实验例中进行了10次上述固化性树脂组合物的成型，并评价了位于最外侧的环状凹部14的内侧中，固化性树脂组合物无空隙地填充于玻璃基材的表面与成型模的成型面11之间的概率(填充成功率)。将评价结果与每一实验例的角度θ2、间隔D、表面粗糙度(算数平均粗糙度)Ra、环状凹部14的数量、所使用的固化性树脂组合物的种类一并示于表2。

[表2]

成型模的环状凹部14的表面的内径侧边缘14e上的切线t2与凸缘面5所呈的角度θ2小于60°的实验例1～实验例7中，填充成功率为40％以下，相对于此，角度θ2为60°以上的实验例8～实验例16中，填充成功率成为70％以上。由此可知，通过将角度θ2设为60°以上，能够充分的抑制沿凸缘面5的固化性树脂组合物的局部扩展，作为结果，能够形成在玻璃基材的光学面4及凸缘面5上以圆状均匀地扩展的树脂层。

并且，若对只有成型模的环状凹部14的表面的内径侧边缘14e与玻璃基材的凸缘面5的间隔D不同的实验例2及实验例3进行比较，则间隔D为1000μm的实验例3中填充成功率为10％，相对于此，间隔D为500μm的实验例2中填充成功率提高至40％。由此可知，在以圆状均匀地扩展固化性树脂组合物的观点上，间隔D优选500μm以下(0.5mm以下)。尤其，间隔D为250μm的实验例10中填充成功率成为100％，可知间隔D更优选250μm以下。

并且，若对只有凸缘面5的表面粗糙度Ra不同的实验例15及实验例16进行比较，则凸缘面5的表面粗糙度Ra为大于2.0μm的2.08μm的实验例16中填充成功率为80％，相对于此，凸缘面5的表面粗糙度Ra为2.0μm以下的1.12μm的实验例15中填充成功率提高至90％。并且，若对只有环状凹部14的数量不同的实验例12及实验例15进行比较，则环状凹部14的数量为1个的实验例15的填充成功率为90％，相对于此，环状凹部14的数量为2个的实验例12中填充成功率提高至100％。由此可知，在以圆状均匀地扩展固化性树脂组合物的观点上，凸缘面5的表面粗糙度Ra优选2.0μm以下，环状凹部14优选设置多个。

并且，若对只有固化性树脂组合物的种类不同的实验例2、实验例5、实验例6及实验例7进行比较，则使用了不含有含聚合性芳香族的单体的固化性树脂组合物1的实验例5的填充成功率为20％，使用了含聚合性芳香族的单体的含量小于40质量％的固化性树脂组合物2的实验例6的填充成功率为25％，相对于此，使用了含聚合性芳香族的单体的含量为40质量％以上的固化性树脂组合物3或固化性树脂组合物4的实验例2及实验例7中填充成功率提高至40％。相同地，对只有固化性树脂组合物的种类不同的实验例9、实验例13及实验例14进行比较，使用了含聚合性芳香族的单体的含量小于40质量％的固化性树脂组合物2的实验例13的填充成功率为75％，相对于此，使用了含聚合性芳香族的单体的含量为40质量％以上的固化性树脂组合物3或固化性树脂组合物4的实验例9及实验例14中填充成功率提高至90％。由此可知，在以圆状均匀地扩展固化性树脂组合物的观点上，作为固化性树脂组合物，优选包含表面张力较大的含聚合性芳香族的单体的固化性树脂组合物，相对于总固体成分的含聚合性芳香族的单体的含量更优选40质量％以上。

如以上所说明，本说明书中所公开的复合光学元件具备：玻璃基材，具有光学面及设置于上述光学面的外周的凸缘面；及树脂层，形成在上述光学面及上述凸缘面上，上述树脂层在与上述凸缘面重叠的凸缘面区域具有朝向外周逐渐变厚的至少一个环状凸部，在包含光轴的截面中，上述环状凸部表面的内径侧边缘上的切线与上述凸缘面所呈的角度为60°以上且90°以下。

并且，本说明书中所公开的复合光学元件中，上述环状凸部表面的内径侧边缘处的厚度为0.5mm以下。

并且，本说明书中所公开的复合光学元件中，上述凸缘面的表面粗糙度大于上述光学面的表面粗糙度。

并且，本说明书中所公开的复合光学元件中，上述凸缘面的算数平均粗糙度Ra为0.3μm以上且2.0μm以下。

并且，本说明书中所公开的复合光学元件中，上述树脂层在上述凸缘面区域具有多个上述环状凸部。

并且，本说明书中所公开的复合光学元件中，上述树脂层为含有含聚合性芳香族的单体的固化性组合物的固化物。

并且，本说明书中所公开的复合光学元件中，上述固化性组合物中的上述含聚合性芳香族的单体的含量相对于上述固化性组合物的总固体成分为40质量％以上。

产业上的可利用性

本发明能够用于在玻璃基材的表面设置树脂层而成的复合光学元件。

以上对本发明的实施方式进行了详述，但其仅仅只是一例示，本发明能够以在不脱离其宗旨的范围内追加了各种变更的方式进行实施。本申请基于2016年9月29日申请的日本专利申请(日本专利申请2016-191673)，其内容作为参考引用于此。

符号说明

1-复合光学元件，2-玻璃基材，3-树脂层，4-玻璃基材的光学面，5-玻璃基材的凸缘面，6-树脂层的光学面区域，7-树脂层的凸缘面区域，8-环状凸部，8e-环状凸部表面的内径侧边缘，10-成型模，11-成型面，12-成型面的光学面区域，13-成型面的凸缘面区域，14-环状凹部，14e-环状凹部表面的内径侧边缘，D-间隔，n-法线，R-固化性树脂组合物，T-厚度，t1-切线，t2-切线，t3-切线，x-光轴，β-湿润扩展角，Δh-位移量，Δr-位移量，θ1-角度，θ2-角度。

Claims (7)

1.一种复合光学元件，其具备：

玻璃基材，具有光学面及设置于所述光学面的外周的凸缘面；及

树脂层，形成在所述光学面及所述凸缘面上，

所述树脂层在与所述凸缘面重叠的凸缘面区域具有朝向外周逐渐变厚的至少一个环状凸部，

在包含光轴的截面中，所述环状凸部表面的内径侧边缘上的切线与所述凸缘面所呈的角度为60°以上且90°以下。

2.根据权利要求1所述的复合光学元件，其中，

所述环状凸部表面的内径侧边缘处的厚度为0.5mm以下。

3.根据权利要求1或2所述的复合光学元件，其中，

所述凸缘面的表面粗糙度大于所述光学面的表面粗糙度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合光学元件，其中，

所述凸缘面的算数平均粗糙度Ra为0.3μm以上且2.0μm以下。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的复合光学元件，其中，

所述树脂层在所述凸缘面区域具有多个所述环状凸部。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的复合光学元件，其中，

所述树脂层为含有含聚合性芳香族的单体的固化性组合物的固化物。

7.根据权利要求6所述的复合光学元件，其中，

所述固化性组合物中的所述含聚合性芳香族的单体的含量相对于所述固化性组合物的总固体成分为40质量％以上。