JP2010224205A - 接合光学素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光学有効径D0よりも外側に接触部161、162を有する2つの光学基材11,12と、2つの光学基材11,12と接触部161、162によって空間5が形成され、その空間5内に充填されるエネルギー硬化型樹脂1による樹脂層2と、接触部161、162と樹脂層2との間の光学有効径D0外を満たす空気層18とを備えている。
【選択図】 図2
Description
光学有効径よりも外側に接触部を有する少なくとも2つの光学基材と、
前記少なくとも2つの光学基材と前記接触部とによって空間が形成され、当該空間内に充填されるエネルギー硬化型樹脂によるレンズ層と、
前記接触部と前記レンズ層との間の光学有効径外を満たす空気層と、を備えたことを特徴とする。
前記少なくとも2つの光学基材のうち、対向する少なくとも一方の前記接触部は、光学有効径よりも外側において複数に分割して配置されているのが好ましい。
前記空気層が輪帯状に形成されているのが好ましい。
また、上記の接合光学素子において、
前記空気層と外気とを連通させる空気孔を有するのが好ましい。
前記接触部は微細凹凸部を有する粗面に形成されているのが好ましい。
本発明は、
光学有効径よりも外側に接触部を有する第1の光学基材の光学面上にエネルギー硬化型樹脂を塗布する工程と、
光学有効径よりも外側に接触部を有する第2の光学基材により前記エネルギー硬化型樹脂を押延する工程と、
エネルギー硬化型樹脂の外周に空気層を残した状態になるように前記第1の光学基材の持つ接触部と前記第2の光学基材の持つ接触部を接触させる工程と、
エネルギーを照射することにより前記エネルギー硬化型樹脂を硬化する工程と、を備えたことを特徴とする。
前記エネルギー硬化型樹脂を塗布する工程では、前記接触部を接触させた際の前記エネルギー硬化型樹脂の外周が光学有効径と前記接触部の間になるように必要な量の前記エネルギー硬化型樹脂を塗布するのが好ましい。
[実施の形態1]
図1は、貼り合わせる2つの光学基材11,12の断面図である。また、図2は、2つの光学基材11,12を貼り合わせてできた接合光学素子10の断面図である。
本実施の形態では、光学基材11として、光学硝材S−BSL7((株)オハラ製)を用いた。この光学基材11は、光学有効径D0を有する貼り合わせ面131の外周部に、非接触部151を有している。この非接触部151は、光軸Oに対し垂直な方向に延びる平面に形成されている。この非接触部151の外周部には、接触部161が形成されている。ここで、非接触部151は、輪帯状の平面である。ただし、非接触部151は、必ずしも平面である必要はなく、また、光軸Oに対し垂直な方向に伸びる面である必要はない。これらの点は後述する各実施の形態においても同様である。
本実施の形態では、光学基材12として、PC(ポリカーボネート)樹脂(ユピゼータEP5000:三菱ガス化学(株)社製)の熱可塑性樹脂を用いた。この光学基材12は、光学有効径D0(図2参照)を有する貼り合わせ面132の外周部に、非接触部152を有している。この非接触部152は、光軸Oに対し垂直な方向に延びる平面により形成されている。この非接触部152の外周部には、接触部162が形成されている。ここで、非接触部152は、輪帯状の平面である。ただし、非接触部152は、必ずしも平面である必要はなく、また、光軸Oに対し垂直な方向に伸びる面である必要はない。これらの点は後述する各実施の形態においても同様である。
そして、このエネルギー硬化型樹脂1により、レンズ層としての樹脂層2が形成される。
図1において、光学基材11の貼り合わせ面131に、不図示の供給装置によりエネルギー硬化型樹脂1としての熱硬化型樹脂を所望量吐出する。なお、エネルギー硬化型樹脂1として、熱硬化型樹脂の代わりに例えば紫外線硬化型樹脂を用いてもよい。
空気層18を残したのは、樹脂層2が硬化により体積収縮するときに、空気層18との接触面側から優先的にひけが発生するようにするためである。これにより、樹脂層2の体積収縮は専ら空気層18との接触部分に発生する。また、樹脂層2と空気層18との接触
部分は、光学有効径D0の外周側にあるので光学特性に影響を与えることもない。
このとき、光学基材11と樹脂、樹脂と光学基材12の密着性を上げるため、基材同士を貼り合わせる前に、光学基材11の貼り合わせ面131はシランカップリング処理を行った。また、光学基材12の貼り合わせ面132は紫外線オゾン処理による親水処理を行った後、シランカップリング処理を行った。
[実施の形態2]
図3は、貼り合わせる2つの光学基材21、22の断面図である。図4は、光学基材22の外観を示す図である。また、図5は、2つの光学基材21,22を貼り合わせてできた接合光学素子20の断面図である。
この図4で明らかなように、光学基材22の接触部262は、外周全体に亘っては形成されていない。すなわち、光学基材22の接触部262は、円周が等間隔に4つの接触部262−1〜262−4に分割されている。
こうして、図5に示すように、光学基材21と光学基材22とが接触部261,262で接触している。すると、接触部261,262で接触した時点で、貼り合わせ面231と貼り合わせ面232との間に空間5が形成される。そして、この空間5内にエネルギー硬化型樹脂1が充填される。こうして、このエネルギー硬化型樹脂1によりレンズ層としての樹脂層2が形成される。
次に、貼り合わせ方法は、第1の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
[実施の形態3]
図6は、貼り合わせる2つの光学基材31、32の断面図である。また、図7は、2つの光学基材31,32を貼り合わせてできた中間接合光学素子30’の断面図である。
本実施の形態では、接触部361と接触部362が粗面(砂ズリ面)に形成されているため、その接触部361と接触部362の間の接触面は微細凹凸部の凸部同士で接触する点接触状態となっている。このため、この接触面を介して後述する空間5は外気と連通状態となっている。
光学基材31の貼り合わせ面331に、不図示の供給装置によりエネルギー硬化型樹脂1としての熱硬化型樹脂を所望量吐出する。
このとき、光学基材31、32の光学有効径D0よりも外側にある接触部361,362が、互いに嵌合するまで熱硬化型樹脂を押延する。この接触部361,362は、互いに嵌合することで樹脂層2が所望の樹脂厚(中心樹脂厚t0)となるように加工されている。
これにより、樹脂層2の体積収縮は専ら空気層38との接触部分に発生する。また、樹脂層2と空気層38との接触部分は、光学有効径D0の外周側にあるので光学特性に影響を与えることもない。
このとき、光学基材31と樹脂、樹脂と光学基材32の密着性を上げるため、貼り合わせ前に、光学基材31の貼り合わせ面331はシランカップリング処理を行った。また、光学基材32の貼り合わせ面332は紫外線オゾン処理による親水処理を行った後、シランカップリング処理を行った。
光学基材31’の貼り合わせ面331’に、不図示の供給装置によりエネルギー硬化型樹脂1としての熱硬化型樹脂を所望量吐出する。次いで、光学基材31’に、中間接合光学素子30’の光学基材32を接近移動させる。
この状態を保持したまま、貼り合わせた光学基材31’及び中間接合光学素子30’を加熱炉に入れ、50℃30分加熱し、樹脂層3を硬化した。
[実施の形態4]
図10は、貼り合わせる2つの光学基材41,42の断面図である。図11は、2つの光学基材41,42を貼り合わせてできた接合光学素子40の断面図である。また、図12は、図11の要部拡大図である。
この光学基材41は、中心肉厚t1がt1=1mm、外径D1がD1=φ20mmのプラスチック成形レンズである。
この光学基材42は、中心肉厚t2がt2=5mm、外径D2がD2=φ20mmのプラスチック成形レンズである。
この光学基材42は、光学有効径D0(図11参照)を有する貼り合わせ面432の外周部に、段差面49を介して非接触部452を有している。段差面49は光軸Oに対し平行な平面に形成されている。また、非接触部452は、光軸Oに対し垂直に延びる平面に形成されている。
第1の接触部462は、光軸Oに対し30°の斜面に形成されている。また、第2の接触部472は、光軸Oに対し垂直に延びる平面に形成されている。
図10において、光学基材41の貼り合わせ面431に、不図示の供給装置によりエネルギー硬化型樹脂1としての紫外線硬化型樹脂を所望量吐出する。
このとき、光学基材41、42の光学有効径D0よりも外側にある第1の接触部461、462及び第2の接触部471、472が、互いに嵌合するまで紫外線硬化型樹脂を押延する。この第1の接触部461、462及び第1の接触部471、472は、嵌合することで所望の樹脂厚(中心樹脂厚t0)となるように加工されている。
本実施の形態では、図11に示すように、紫外線硬化型樹脂の吐出量は、樹脂層2の径が光学有効径D0以上となるようにした。
このときの閉空間5の容積は、設計段階で正確に計算することができる。一方、紫外線硬化型樹脂の吐出量にはバラツキが生じ得る。このようにバラツキが生じる場合においても、図12に示すように、余剰の樹脂の一部2aが空気溜まり部48に押し出されて、空気溜まり部48には空気層が残る程度の吐出量とした。
[実施の形態5]
図13は、貼り合わせる2つの光学基材51,52の断面図である。また、図14は、2つの光学基材51,52を貼り合わせてできた接合光学素子50の断面図である。
この光学基材51は、中心肉厚t1がt1=1mm、外径D1がD1=φ20mmのプラスチック成形レンズである。
この光学基材52は、光学有効径D0(図14参照)を有する貼り合わせ面532の外周部に、段差面59を介して非接触部552を有している。段差面59は、光軸Oに対し傾斜した面に形成されている。非接触部552は、光軸Oに対し垂直な平面に形成されている。また、この非接触部552の外周部には、第1の接触部562が形成されている。さらに、この第1の接触部562の外周部に第2の接触部572を有している。
また、非接触部552には、光軸Oに対し平行に延びる空気孔52aが形成されている。この空気孔52aは、光学基材51と光学基材52とを貼り合わせた後に外気と連通するとともに、後述する空気溜まり部58とも連通する。これにより、空気溜まり部58が負圧になることはない。
次に、貼り合わせ方法について説明する。
次いで、光学基材51に光学基材52を接近移動させる。
このときの閉空間5の容積は、設計段階で正確に計算することができる。一方、紫外線硬化型樹脂の吐出量にはバラツキが生じ得る。このようにバラツキが生じる場合も、余剰の樹脂が空気溜まり部58に押し出されて空気層が形成される程度の吐出量とした。
[実施の形態6]
図15は、貼り合わせる2つの光学基材61,62の断面図である。図16は、2つの光学基材61,62を貼り合わせてできた接合光学素子60の断面図である。また、図17は、図16のA矢視図である。
図15において、光学基材61の貼り合わせ面631に、不図示の供給装置によりエネルギー硬化型樹脂1としての紫外線硬化型樹脂を所望量吐出する。
このとき、光学基材61、62の光学有効径D0よりも外側にある第1の接触部661、662及び第2の接触部671、672が、互いに嵌合するまで紫外線硬化型樹脂を押延する。この第1の接触部661、662及び第2の接触部671、672は、嵌合することで接合光学素子60が所望の樹脂厚(中心樹脂厚t0)となるように加工されている。
2 樹脂層
2a 樹脂層の外周側の一部
3 樹脂層
4 紫外線ランプ
5 空間
10 接合光学素子
11 光学基材
11a 外周面
12 光学基材
12a 外周面
131 貼り合わせ面
132 貼り合わせ面
141 反貼り合わせ面
142 反貼り合わせ面
151 非接触部
152 非接触部
161 接触部
162 接触部
18 空気層
20 接合光学素子
21 光学基材
22 光学基材
231 貼り合わせ面
232 貼り合わせ面
241 反貼り合わせ面
242 反貼り合わせ面
251 非接触部
252 非接触部
261 接触部
262 接触部
28 空気層
30 接合光学素子
30’ 中間接合光学素子
31 光学基材
32 光学基材
31’ 光学基材
31a’ 外周面
331 貼り合わせ面
331’ 貼り合わせ面
332 貼り合わせ面
341 反貼り合わせ面
341’ 反貼り合わせ面
342 貼り合わせ面
351 非接触部
351’ 非接触部
352 非接触部
361 接触部
361’ 接触部
362 接触部
38 空気層
39 空気層
40 接合光学素子
41 光学基材
42 光学基材
431 貼り合わせ面
432 貼り合わせ面
441 反貼り合わせ面
442 反貼り合わせ面
451 非接触部
452 非接触部
461 第1の接触部
462 第1の接触部
471 第2の接触部
472 第2の接触部
48 空気溜まり部
49 段差面
50 接合光学素子
51 光学基材
52 光学基材
52a 空気孔
531 貼り合わせ面
532 貼り合わせ面
541 反貼り合わせ面
542 反貼り合わせ面
551 非接触部
552 非接触部
561 第1の接触部
562 第1の接触部
571 第2の接触部
572 第2の接触部
58 空気溜まり部
59 段差面
60 接合光学素子
61 光学基材
61a 空気孔
62 光学基材
631 貼り合わせ面
632 貼り合わせ面
641 反貼り合わせ面
642 反貼り合わせ面
651 非接触部
652 非接触部
661 第1の接触部
662 第1の接触部
671 第2の接触部
672 第2の接触部
68 空気溜まり部
69 段差面
101 エネルギー硬化型樹脂
102 樹脂層
111 光学基材
112 光学基材
Claims (7)
- 光学有効径よりも外側で接触部を介して接触する2つの光学基材と、
前記2つの光学基材の間に配置されたエネルギー硬化型樹脂からなるレンズ層と、
前記光学基材および前記レンズ層の間に形成された空気層と、
を備えた接合光学素子。 - 前記少なくとも2つの光学基材のうち、対向する少なくとも一方の前記接触部は、光学有効径よりも外側において複数に分割して配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の接合光学素子。 - 前記空気層が輪帯状に形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の接合光学素子。 - 前記空気層と外気とを連通させる空気孔を有する
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の接合光学素子。 - 前記接触部は微細凹凸部を有する粗面に形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の接合光学素子。 - 光学有効径よりも外側に接触部を有する第1の光学基材の光学面上にエネルギー硬化型樹脂を塗布する工程と、
光学有効径よりも外側に接触部を有する第2の光学基材により前記エネルギー硬化型樹脂を押延する工程と、
前記エネルギー硬化型樹脂の外周に空気層を残した状態になるように前記第1の光学基材の持つ接触部と前記第2の光学基材の持つ接触部を接触させる工程と、
エネルギーを照射することにより前記エネルギー硬化型樹脂を硬化する工程と、を備えた
ことを特徴とする接合光学素子の製造方法。 - 前記エネルギー硬化型樹脂を塗布する工程では、前記接触部を接触させた際の前記エネルギー硬化型樹脂の外周が光学有効径と前記接触部の間になるように必要な量のエネルギー硬化型樹脂を塗布する
ことを特徴とする請求項6に記載の接合光学素子の製造方法。
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20141104 |