JP7353962B2 - 光学素子、光学機器および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、２つの透明基材が接着剤で接合される光学素子に関する。

凹面を有する第１透明基材と、凸面を有する第２透明基材とが接合された光学素子は、色消し性能を有するレンズとして用いられ、デジタルカメラやビデオカメラなどの光学系の小型化・軽量化を実現している。このような光学素子は、２つの透明基材が接着剤で接合されているため、２つの透明基材の線膨張係数差が大きいほど、温度変化による膨張または収縮量の差が大きく、接着部に発生する応力も大きくなる。その応力により光学面にひずみが生じ、光学性能が変動することが知られている。また、透明基材の直径が大きいほど光学性能が大きく変動することが知られている。

特許文献１には、温度変化した際の２つのレンズ（透明基材）の外径の膨張量の差に起因して発生する接着部の応力を低減するために、接着部の直径に合わせて、接着部の最外周の厚みを決定することが開示されている。

特開２００３－１４００３７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された光学素子は、透明基材の種類や形状によっては、環境温度が大きく変動した際に、光学性能が変動してしまうことがあった。

上記課題を解決するための光学素子は、凹面を有する第１透明基材と、前記凹面と対向する凸面を有する第２透明基材と、前記凹面と前記凸面とを接着する接着部と、を備える光学素子であって、前記光学素子を平面視した際の、前記接着部の半径をＲ、前記接着部の中心を始点とした径方向の距離をｒとしたときに、前記接着部は０．３５Ｒ≦ｒ≦０．６５Ｒの範囲の少なくとも一部に弾性率がＥ１である第１領域を有し、前記接着部の中心から前記第１領域までの部分である前記接着部の第２領域の弾性率をＥ２、前記第１領域から前記接着部の外周までの部分である前記接着部の第３領域の弾性率をＥ３としたときに、前記Ｅ１、前記Ｅ２および前記Ｅ３が下記一般式（１）および（２） ０．５Ｅ１≦Ｅ２≦０．９Ｅ１ （１） ０．５Ｅ１≦Ｅ３≦０．９Ｅ１ （２）を満たすことを特徴とする。

本発明によれば、温度が大きく変化しても光学性能の変動が小さい光学素子を提供することができる。

第１実施形態の光学素子を示した概略図である。 変形例の光学素子を示した模式的断面図である。 第１実施形態の光学素子の製造方法を示した概略図である。 第２実施形態の撮像装置を示した概略図である。 比較例の光学素子を示した模式的断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
（光学素子）
図１は第１実施形態の光学素子を示した概略図である。図１の上部は、光学素子１０の模式的断面図であり、図１の下部に示す光学素子の中心Ｏを通るＡ－Ａ直線で積層方向に切断したときの断面図である。また、図１の下部は光学素子１０を積層方向から平面視した際の上面図であり、説明の便宜上、第２透明基材は省略している。

光学素子１０は、凹面を有する第１透明基材１１と、前記凹面と対向する凸面を有する第２透明基材１２と、前記凹面と前記凸面とを接着する接着部１３と、を備える。すなわち、光学素子１０は、２つの透明基材が接着剤で接合される接合レンズと呼ばれるタイプの光学素子である。

第１透明基材１１は、接着部１３が設けられる第１面１１Ａを有し、第１面１１Ａは凹面（凹球面）である。第２透明基材１２は、接着部１３が設けられる第１面１２Ａを有し、第１面１２Ａは凸面（凸球面）である。第１透明基材１１および第２透明基材１２には、透明な樹脂や、透明なガラスを用いることができる。ここで、本明細書において透明とは可視光（波長が３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の範囲である光）全域の透過率が３０％以上の透過率であることを示す。第１透明基材１１および第２透明基材１２は、ガラスを用いることが好ましく、例えば、珪酸ガラスや硼珪酸ガラス、リン酸ガラスに代表される一般的な光学ガラスや、石英ガラス、ガラスセラミックスを用いることができる。第１透明基材１１および第２透明基材１２の外形は平面視した際に円形であることが好ましい。

第１透明基材１１は、図１の上部に示すように同一断面における厚さが異なる偏肉形状である。第１透明基材１１は、中心の厚さが最も薄く、径方向の端部の厚さが最も厚い。第１透明基材１１の最小の厚さに対する最大の厚みの割合を示す偏肉比は、例えば、２．０以上７．０以下の範囲である。なお、第１透明基材１１の凹面の曲率は、光学素子の所望の光学性能に応じて適宜設定することができる。

第２透明基材１２も、第１透明基材１１と同様に、同一断面における厚さが異なる偏肉形状である。第２透明基材１２は、中心の厚さが最も厚く、径方向の端部の厚さが最も薄い。第２透明基材１２の最小の厚さに対する最大の厚みの割合を示す偏肉比は、例えば、７．０以上１５．０以下の範囲である。なお、第２透明基材１２の凸面の曲率は、光学素子の所望の光学性能に応じて適宜設定することができる。

接着部１３は、第１領域１３１、第２領域１３２および第３領域１３３から構成される。

接着部の第１領域１３１とは、光学素子１０を平面視した際の接着部１３の半径をＲ、接着部の中心Ｏを始点とした径方向の距離をｒとしたときに、０．３５Ｒ≦ｒ≦０．６５Ｒの範囲の少なくとも一部に位置する弾性率がＥ１の領域のことである。接着部の第２領域１３２とは、光学素子１０を平面視した際に接着部１３の中心Ｏから第１領域１３１まで位置する弾性率がＥ２の領域のことである。接着部の第３領域１３３とは、光学素子１０を平面視した際に第１領域１３１から接着部１３の外周まで位置する弾性率がＥ３の領域のことである。なお、接着部１３の中心Ｏは、第１透明基材１１および第２透明基材１２の中心と一致ないし略一致する。そのため、接着部１３の中心Ｏは光学素子１０の中心であるともいえる。

図５は比較例の光学素子１０Ｘの模式的断面図である。光学素子１０Ｘは、凹面を有する第１透明基材１１Ｘと、前記凹面と対向する凸面を有する第２透明基材１２Ｘと、前記凹面と前記凸面とを接着する接着部１３Ｘと、を備える。光学素子１０Ｘは、いわゆる接合レンズである。

第１透明基材１１Ｘは、同一断面における厚さが異なる偏肉形状である。第１透明基材１１Ｘは、中心の厚さが最も薄く、径方向の端部の厚さが最も厚い。第２透明基材１２Ｘも、第１透明基材１１Ｘと同様に、同一断面における厚さが異なる偏肉形状である。第２透明基材１２Ｘは、中心の厚さが最も厚く、径方向の端部の厚さが最も薄い。光学素子１０Ｘは接着部の弾性率が一様である点が、光学素子１０と異なる。

しかしながら本願発明者は、比較例の光学素子１０Ｘは環境温度を４０℃以上変化させると、接着部１３Ｘに歪みが生じ、光学性能が変動することを見出した。また、この原因が、接着部１３Ｘに大きな応力が発生する箇所と小さな応力が発生する箇所が発現した結果、光学面の形状が変化するためであることを見出した。

光学素子１０Ｘの接着部１３Ｘにかかる応力は、Ｓｔｏｎｅｙの式を近似変形した下記（３）式を基に説明することが可能である。

ここでＥは第１または第２透明基材のヤング率、ｔは第１または第２透明基材の厚み、Ｌは第１または第２透明基材の直径、ｔａは接着部の厚さ、ΔＹは接着部の厚み方向における変位である。

第１透明基材１１Ｘは、いわゆる凹レンズであるため、第１透明基材１１Ｘの中心から径方向に向かうにつれて、ｔおよびΔＹが増大する。一方、第２透明基材１２Ｘは、いわゆる凸レンズであるため、第２透明基材１２Ｘの中心から径方向に向かうにつれて、ｔおよびΔＹが減少する。そのため、接着部１３Ｘは径方向の中央付近に、発生する応力σが小さい領域が現われる。ここで、中央付近とは、光学素子１０Ｘを平面視した際の接着部１３Ｘの半径をＲｘ、接着部の中心を始点とした径方向の距離をｒｘとしたときに、０．３５Ｒｘ≦ｒｘ≦０．６５Ｒｘを満たす位置である。一方、この中央付近より接着部の中心方向には中央付近よりも高い応力が発生し、中央付近より外周方向にはさらに高い応力が発生することになる。結果、０．３５Ｒｘ≦ｒｘ≦０．６５Ｒｘを満たさない位置では接着部１３ｘには相対的に大きな歪みが発生するため、光学面の形状が変化していた。

そこで第１実施形態においては、Ｅ１、Ｅ２およびＥ３が、下記一般式（１）および（２）を満たす構成を採用した。
０．５Ｅ１≦Ｅ２≦０．９Ｅ１ （１）
０．５Ｅ１≦Ｅ３≦０．９Ｅ１ （２）

光学素子１０は、一般式（１）および（２）を満たすことにより、温度が大きく変化しても光学性能の変動が小さくなる。これらの式は、弾性率が一様であると相対的に応力が低い位置となる第１領域１３１の弾性率Ｅ１に対し、弾性率が一様であると相対的に応力が高い位置となる第２領域１３２および第３領域１３３の弾性率Ｅ２，Ｅ３を十分に小さくすることを意味している。すなわち、Ｅ２およびＥ３が、０．９Ｅ１より大きくなると第１領域１３１に対して応力を十分に緩和できないため、光学素子の光学面の変形が大きくなってしまう。一方、Ｅ２およびＥ３が、０．５Ｅ１より小さくなると第１領域１３１に対して弾性率が低すぎるため、環境温度を４０℃以上変化させた際に接着力を保持できず、第１透明基材１１の中心位置と第２透明基材１２の中心位置がずれてしまうおそれがある。なお、Ｅ２はＥ３より大きいことが好ましい。第３領域１３３に発生する応力が、第２領域１３２に発生する応力より大きくなりやすいため、第３領域１３３における応力の緩和効果をより高めるためである。

また、第１領域１３１の径方向の長さは、０．０５Ｒ以上０．３０Ｒ以下の範囲であることが好ましい。第１透明基材１１と第２透明基材１２との接着力を十分に確保するためである。０．０５Ｒより小さいと接着力が十分に確保できないおそれがある。一方、０．３０Ｒより大きいと応力を緩和するための領域が小さくなり、温度が大きく変化した際に光学性能の変動を小さくできないおそれがある。

第１領域１３１の光学素子１０を平面視した際の形状は、環状であることが好ましい。光学素子１０をレンズとして用いた際の光学特性が、光軸に対して対称性をもつことになるためである。

接着部１３の厚みは、接着力と光学性能とを両立する観点において、５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。ここで接着部１３の厚みとは、第１透明基材の第１面１１Ａまたは第２透明基材の第１面１２Ａの法線方向の接着部１３の厚みである。５μｍ未満であると、温度が大きく変化した際の２つの透明基材の線膨張係数差によって生じる歪みを接着部１３で吸収できなくなるおそれがある。一方、５０μｍを超えると接着力が十分でなくなるおそれがある。また、接着部１３の厚みの最大値と最小値の差は１０μｍ以下であることが好ましい。弾性率分布による光学特性の変動を抑制しやすくするためである。より好ましい接着部１３の厚みの最大値と最小値の差は５μｍ以下である。

接着部１３の材質は特に限定されないが、例えば、紫外線硬化樹脂などの光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂といった樹脂を用いることができる。光硬化性樹脂としては、例えば、メタクリレート、アクリレート、ウレタンアクリレートが挙げられる。商業的に入手可能なものとしては、例えば、ＭＳアーデル株式会社のＵＴ２０、ＨＲ１５４、ＨＶ１５３、Ｖ３００、ＯＰＭ５５、協立化学産業株式会社のＷＯＲＬＤ ＲＯＣＫ ５２００ＬＬ、５２１０、５３４２、５５１７、３９７０、デンカ株式会社のＯＰ－１０２０Ｚ、１０３０Ｚ、１０５０Ｚ、１０２０Ｋ、１０３０Ｋ、１０４５Ｋ、１０８０Ｌ、１０５５Ｈ、１０８０Ｌ、株式会社スリーボンドのＴＢ３０３０，３１１４，３１７０Ｄ、東亞合成株式会社のＬＣＲ０６２８Ａ、セメダイン株式会社のＥＰ－００１Ｋ、ＥＰ－１６０が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂が挙げられる。商業的に入手可能なものとしては、例えば、株式会社スリーボンドのＴＢ３１１４、ＴＢ３１１３Ｂや、セメダイン株式会社のＥＰ００１Ｋ、ＥＰ１６０が挙げられる。

なお、第１領域１３１、第２領域１３２および第３領域１３３は異なる種類の接着剤で形成しても構わないが、１つの種類の接着剤で形成することが好ましい。すなわち、第１領域１３１、第２領域１３２および第３領域１３３を構成する樹脂が同一の構造の繰り返し単位を有する樹脂であることが好ましい。接着部１３の厚みを均一にすることが容易なためである。

（光学素子の変形例）
図２は、変形例の光学素子を示した模式的断面図である。

図２（ａ）の光学素子１０Ｂは凹面を有する第１透明基材１１Ｂと、凸面を有する第２透明基材１２Ｂと、前記凹面と前記凸面とを接着する接着部１３Ｂと、を備える。また、接着部１３Ｂは、第１領域１３１Ｂ、第２領域１３２Ｂおよび第３領域１３３Ｂから構成される。光学素子１０Ｂは、第２透明基材の第１透明基材と対向しない面の形状が、光学素子１０と異なる。

図２（ｂ）の光学素子１０Ｃは凹面を有する第１透明基材１１Ｃと、凸面を有する第２透明基材１２Ｃと、前記凹面と前記凸面とを接着する接着部１３Ｃと、を備える。また、接着部１３Ｃは、第１領域１３１Ｃ、第２領域１３２Ｃおよび第３領域１３３Ｃから構成される。光学素子１０Ｃは、第２透明基材の第１透明基材と対向しない面の形状および第１透明基材の第２透明基材と対向しない面の形状が、光学素子１０と異なる。

光学素子１０Ｂおよび光学素子１０Ｃは、光学素子１０と同様に、弾性率Ｅ１，Ｅ２およびＥ３が式（１）および（２）を満たせば、温度が大きく変化しても光学性能の変動が小さい光学素子を提供することができる。なお、変形例は図２（ａ）および（ｂ）の形態には限定されない。

（光学素子の製造方法）
次に、第１実施形態の光学素子の製造方法を説明する。

まず、第１透明基材１１は、接着部１３との密着性を向上させるため、第１面１１Ａに前処理をしておくことが好ましい。第２透明基材１２は、接着部１３との密着性を向上させるため、第１面１２Ａに前処理をしておくことが好ましい。第１面１１Ａおよび１２Ａの前処理は、オゾン処理することが好ましい。オゾン処理することにより、接着剤が濡れ広がりやすくなるためである。また、シランカップリング剤を用いてカップリング処理をしても構わない。具体的なカップリング剤としては、ヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、トリエチルクロロシラン等が挙げられる。

次に、図３（ａ）のように、接着部が形成される面が凹面形状である第１透明基材１１に接着部１３の前駆体である未硬化の接着剤１３ａを設ける。接着剤１３ａは、例えば、光エネルギーを与えて硬化可能な光硬化性樹脂もしくは熱エネルギーを与えて硬化可能な熱硬化性樹脂を用いることができる。また、接着剤１３ａを設ける方法は特に限定されないが、例えば、ディスペンサーを用いることができる。なお、以下の説明では、接着剤１３ａとして光硬化性樹脂を用いた場合について説明する。

次に、第２透明基材１２の中心と第１透明基材１１の中心が合うように不図示の治具を用いて位置合わせしたのちに、図３（ｂ）および（ｃ）のように第１透明基材１１に第２透明基材１２を近づけることによって、接着剤１３ａを径方向に充填させる。接着剤１３ａが所望の厚さになるまで、第１透明基材１１に第２透明基材１２を近づける。

次に、図３（ｄ）のように、第２透明基材１２を通して光源１７から光を接着剤１３ａに照射することにより、接着剤１３ａの硬化反応を開始させる。一定時間、光を照射した後、図３（ｅ）のように、光源１７と第２透明基材１２の間に遮光部材であるグレイトーンマスク１８を設ける。このとき光学素子１０を平面視した際の接着部１３の半径をＲ、接着部の中心Ｏを始点とした径方向の距離をｒとしたときに、０．３５Ｒ≦ｒ≦０．６５Ｒとなる位置の一部または全域にはグレイトーンマスク１８は設けない。なお遮光部材はグレイトーンマスクに限定されない。

その後、さらに光を照射することにより、図３（ｆ）に示すような弾性率がＥ１である第１領域１３１、弾性率がＥ２である第２領域１３２および弾性率がＥ３である第３領域１３３からなる接着部１３が形成され、光学素子１０が得られる。

以上の工程により、図１に示した第１実施形態の光学素子を製造することができる。

なお、上記の説明では１種類の接着剤を用いる例を説明したが、第１透明基材１１に複数種類の接着剤をディスペンサーで載置しても構わない。

また、上記の説明では接着剤１３ａは第１透明基材１１に設けたが、第２透明基材１２に設けても構わない。さらに、第１透明基材１１と第２透明基材１２の両方に設けても構わない。

また、上記の説明では接着剤１３ａとして光硬化性樹脂を用いたが、熱硬化性樹脂であっても構わない。その際は、光源の代わりにヒーター等の熱源を用いて、熱分布を設けるように加熱することで、弾性率分布を有する接着部１３を備えた光学素子１０を得ることができる。

［第２実施形態］
（光学機器）
第２実施形態では、第１実施形態の光学素子の具体的な適用例について説明する。具体的な適用例としては、カメラやビデオカメラ用の光学機器（撮影光学系）を構成するレンズや液晶プロジェクター用の光学機器（投影光学系）を構成するレンズ等が挙げられる。また、ＤＶＤレコーダー等のピックアップレンズに用いることもできる。これらの光学系は、筐体内に配置された複数のレンズからなり、それらの複数のレンズの少なくとも１つを第１実施形態の光学素子とすることができる。

（撮像装置）
図４は、本発明の光学素子を用いた撮像装置の好適な実施形態の一例である、一眼レフデジタルカメラ６００の構成を示している。図４において、カメラ本体６０２と光学機器であるレンズ鏡筒６０１とが結合されているが、レンズ鏡筒６０１はカメラ本体６０２に対して着脱可能ないわゆる交換レンズである。

被写体からの光は、レンズ鏡筒６０１の筐体６２０内の撮影光学系の光軸上に配置された複数のレンズ６０３、６０５などからなる光学系を介して撮影される。第１実施形態の光学素子は例えば、レンズ６０３、６０５に用いることができる。ここで、レンズ６０５は内筒６０４によって支持されて、フォーカシングやズーミングのためにレンズ鏡筒６０１の外筒に対して可動支持されている。

撮影前の観察期間では、被写体からの光は、カメラ本体の筐体６２１内の主ミラー６０７により反射され、プリズム６１１を透過後、ファインダレンズ６１２を通して撮影者に撮影画像が映し出される。主ミラー６０７は例えばハーフミラーとなっており、主ミラーを透過した光はサブミラー６０８によりＡＦ（オートフォーカス）ユニット６１３の方向に反射され、例えばこの反射光は測距に使用される。また、主ミラー６０７は主ミラーホルダ６４０に接着などによって装着、支持されている。不図示の駆動機構を介して、撮影時には主ミラー６０７とサブミラー６０８を光路外に移動させ、シャッタ６０９を開き、撮像素子６１０がレンズ鏡筒６０１から入射して撮影光学系を通過した光を受光して撮影光像を結像するようにする。また、絞り６０６は、開口面積を変更することにより撮影時の明るさや焦点深度を変更できるよう構成される。

なお、ここでは、一眼レフデジタルカメラを用いて撮像装置を説明したが、第１実施形態の光学素子はスマートフォンやコンパクトデジタルカメラなどにも同様に用いることができる。

以下、実施例および比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明をする。まず、実施例および比較例の評価方法について説明する。

（光学素子の形状）
第１透明基材および第２透明基材の形状は、ＮＥＸＩＶ（ニコン社製）などの３次元測定器や測長機能を備える光学顕微鏡およびノギスを用いて測定した。

接着部の直径、曲率、厚みおよび各領域の長さは、光学素子の中心を通る直線で積層方向に切断して作成した測定用のサンプルを用いて、測長機能を備える光学顕微鏡によって測定した。厚みは、光学素子の中心より径方向に１ｍｍごとに多点測定を行い、最大値と最小値を測定した。

（弾性率）
接着部の弾性率は、光学素子の中心を通る直線で積層方向に切断して作成した測定用のサンプルを用いて測定した。具体的には、ナノインデンターＧ２００（Ｋｅｙｓｉｇｈｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製）を用いて測定した。光学素子の中心より径方向に１ｍｍごとに多点測定を行い、領域ごと（第１領域、第２領域、第３領域）に平均値を算出した。

（熱耐久性）
光学素子を製造した後、オーブンで高温化に放置し、測定前と測定後の形状を比較することで熱耐久性の評価を行った。具体的には、製造した光学素子について、まず環境温度２０℃±５℃の条件で、Ｖｅｒｉｆｉｒｅレーザー干渉計システム（ＺＹＧＯ社製）を使用し、面形状の測定を行った。その後、光学素子をオーブンに投入し、２０℃から７０℃までを５時間かけて昇温し、７０℃に１２時間保持した後、７０℃から２０℃まで５時間かけて降温した。そして降温冷却から１時間後に光学素子の温度が２５℃以下になっていることを確認してから、環境温度２０℃±５℃の条件において、面形状の測定を行った。第１透明基材と第２透明基材のレンズ径９０％の領域について、Ｒ形状のフィッティングを行い、初期と高温試験後の面形状変化の結果をニュートンリングに換算した。また、測定された面形状からニュートンリング変形分を除去した後に、クセ変化量を算出した。クセ変化量が７０ｎｍ以下だったものを良好と判断し、Ａと評価した。一方、クセ変化量が７０ｎｍを超えたものを不良と判断し、Ｂと評価した。

（実施例１）
実施例１では、図１に示した形状の光学素子を図３に示した製造方法で作製した。

第１透明基材１１には、株式会社オハラのＳ－ＬＡＨ６０（可視光全域の透過率が８３％以上）を用いた。第２透明基材１２には、Ｓ－ＦＰＬ５１（可視光全域の透過率が９９．４％以上）を用いた。まず、図３（ａ）に示すように、第１透明基材１１に、未硬化の接着剤１３ａとしてアクリル系ＵＶ硬化性樹脂を滴下した。次に、図３（ｂ）および（ｃ）に示すように、第１透明基材１１と第２透明基材１２とを近づけて、接着剤１３ａを押し広げることによって、第１透明基材１１と第２透明基材１２の間に接着剤１３ａを充填した。続いて、図３（ｄ）に示すように、第２透明基材１２の側から接着剤１３ａ全体に紫外線を照射して、接着剤１３ａの硬化反応を開始させた。光源１７には高圧水銀ランプ（ＥＸＥＣＵＲＥ２５０、ＨＯＹＡ ＣＡＮＤＥＯ ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ（株））を用いた。このときの紫外線の照射条件は、１０ｍＷ／ｃｍ^２、２００秒とした。その後、図３（ｅ）に示すように、第１領域１３１となる０．３５Ｒから０．５５Ｒの部分まではマスクをせずに、紫外線を照射した。このときの照射条件は１０ｍＷ／ｃｍ^２、１６０秒とした。以上の工程で、接着部１３に弾性率分布をつけることにより、実施例１の光学素子を製造した。

表１に実施例１の光学素子の形状を、表２に実施例１の光学素子の評価結果をそれぞれまとめた。

（比較例１）
比較例１では、接着剤を硬化させる工程が実施例１と異なる。比較例１でも図３（ｄ）に示すように、第２透明基材の側から光源を用いて接着剤全体に紫外線を照射して、接着剤の硬化反応を開始させたが、このときの紫外線の照射条件を、１０ｍＷ／ｃｍ^２、２５０秒とした。その後、図３（ｅ）に示すように、第１領域となる０．３５Ｒから０．５５Ｒの部分まではマスクをせずに、紫外線を照射した。このときの照射条件は１０ｍＷ／ｃｍ^２、１１０秒とした。

表１に比較例１の光学素子の形状を、表２に比較例１の光学素子の評価結果をそれぞれまとめた。

（実施例２）
実施例２では、図２（ａ）に示した形状の光学素子を図３に示した製造方法で作製した。

第１透明基材１１Ｂには、株式会社オハラのＳ－ＮＢＨ５１（可視光全域の透過率が８７％以上）を用いた。第２透明基材１２Ｂには、Ｓ－ＦＰＬ５３（可視光全域の透過率が９９．６％以上）を用いた。まず、図３（ａ）に示すように、第１透明基材１１Ｂに、未硬化の接着剤１３ａとして実施例１と同じアクリル系ＵＶ硬化性樹脂を滴下した。次に、図３（ｂ）および（ｃ）に示すように、第１透明基材１１Ｂと第２透明基材１２Ｂとを近づけて、接着剤１３ａを押し広げることによって、第１透明基材１１Ｂと第２透明基材１２Ｂの間に接着剤１３ａを充填した。続いて、図３（ｄ）に示すように、第２透明基材１２Ｂの側から接着剤１３ａ全体に紫外線を照射して、接着剤１３ａの硬化反応を開始させた。光源１７には、高圧水銀ランプ（ＥＸＥＣＵＲＥ２５０、ＨＯＹＡ ＣＡＮＤＥＯ ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ（株））を用いた。このときの紫外線の照射条件は、１０ｍＷ／ｃｍ^２、１００秒とした。その後、図３（ｅ）に示すように、第１領域１３１Ｂとなる０．４０Ｒから０．６０Ｒの部分まではマスクをせずに、紫外線を照射した。このときの照射条件は１０ｍＷ／ｃｍ^２、２６０秒とした。以上の工程で、接着部１３Ｂに弾性率分布をつけることにより、実施例２の光学素子を製造した。

（比較例２）
比較例２では、接着剤を硬化させる工程が実施例２と異なる。比較例２でも図３（ｄ）に示すように、第２透明基材の側から光源を用いて接着剤全体に紫外線を照射して、接着剤の硬化反応を行ったが、このときの紫外線の照射条件を、１０ｍＷ／ｃｍ^２、３６０秒とした。比較例２では、マスクを用いて光照射する工程がなかった。

表１に比較例２の光学素子の形状を、表２に比較例２の光学素子の評価結果をそれぞれまとめた。

（実施例３）
実施例３では、図２（ｂ）に示した形状の光学素子を図３に示した製造方法で作製した。

第１透明基材１１Ｃには、株式会社オハラのＳ－ＮＢＨ８（可視光全域の透過率が８６％以上）を用いた。第２透明基材１２Ｃには、Ｓ－ＦＰＬ５５（可視光全域の透過率が９９．５％以上）を用いた。まず、図３（ａ）に示すように、第１透明基材１１Ｃに、未硬化の接着剤１３ａとしてアクリル系ＵＶ硬化性樹脂を滴下した。次に、図３（ｂ）および（ｃ）に示すように、第１透明基材１１Ｃと第２透明基材１２Ｃとを近づけて、接着剤１３ａを押し広げることによって、第１透明基材１１Ｃと第２透明基材１２Ｃの間に接着剤１３ａを充填した。続いて、図３（ｄ）に示すように、第２透明基材１２Ｃの側から接着剤１３ａ全体に紫外線を照射して、接着剤１３ａの硬化反応を開始させた。光源１７には、高圧水銀ランプ（ＥＸＥＣＵＲＥ２５０、ＨＯＹＡ ＣＡＮＤＥＯ ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ（株））を用いた。このときの紫外線の照射条件は、１０ｍＷ／ｃｍ^２、７０秒とした。その後、図３（ｅ）に示すように、第１領域１３１Ｃとなる０．５０Ｒから０．６５Ｒの部分まではマスクをせずに、紫外線を照射した。このときの照射条件は１０ｍＷ／ｃｍ^２、３０秒とした。以上の工程で、接着部１３Ｃに弾性率分布をつけることにより、実施例３の光学素子を製造した。

表１に実施例３の光学素子の形状を、表２に実施例３の光学素子の評価結果をそれぞれまとめた。

（比較例３）
比較例３では、接着剤を硬化させる工程が実施例３と異なる。比較例２でも図３（ｄ）に示すように、第２透明基材の側から光源を用いて接着剤全体に紫外線を照射して、接着剤の硬化反応を行ったが、このときの紫外線の照射条件を、１０ｍＷ／ｃｍ^２、１００秒とした。比較例３では、マスクを用いて光照射する工程がなかった。

表１に比較例３の光学素子の形状を、表２に比較例３の光学素子の評価結果をそれぞれまとめた。

（評価結果）
一般式（１）および（２）を満たした実施例１～３はいずれも、クセ変化量が７０μｍ以下であり、５０℃の環境温度の変化があっても光学性能の変動が小さかった。一方、一般式（１）および（２）を満たさなかった比較例１～３はいずれも、クセ変化量が７０μｍより大きく、５０℃の環境温度の変化により光学性能が大きく変動してしまった。

１０ 光学素子
１１ 第１透明基材
１２ 第２透明基材
１３ 接着部
１３ａ 接着剤
１３１ 第１領域
１３２ 第２領域
１３３ 第３領域
６００ 一眼レフデジタルカメラ（撮像装置）
６０１ レンズ鏡筒（交換レンズ、光学機器）
６０２ カメラ本体
６０３ レンズ
６０４ 内筒
６０５ レンズ
６０６ 絞り
６０７ 主ミラー
６０８ サブミラー
６０９ シャッタ
６１０ 撮像素子
６１１ プリズム
６２１ 筐体

Claims (10)

1. 凹面を有する第１透明基材と、前記凹面と対向する凸面を有する第２透明基材と、前記凹面と前記凸面とを接着する接着部と、を備える光学素子であって、
   前記光学素子を平面視した際の、前記接着部の半径をＲ、前記接着部の中心を始点とした径方向の距離をｒとしたときに、前記接着部は０．３５Ｒ≦ｒ≦０．６５Ｒの範囲の少なくとも一部に弾性率がＥ１である第１領域を有し、
   前記接着部の中心から前記第１領域までの部分である前記接着部の第２領域の弾性率をＥ２、前記第１領域から前記接着部の外周までの部分である前記接着部の第３領域の弾性率をＥ３としたときに、前記Ｅ１、前記Ｅ２および前記Ｅ３が下記一般式（１）および（２）
   ０．５Ｅ１≦Ｅ２≦０．９Ｅ１ （１）
   ０．５Ｅ１≦Ｅ３≦０．９Ｅ１ （２）
   を満たすことを特徴とする光学素子。
2. 前記光学素子を平面視した際に、前記第１領域の径方向の長さが、０．０５Ｒ以上０．３０Ｒ以下の範囲である請求項１に記載の光学素子。
3. 前記光学素子を平面視した際に、前記第１領域の形状が、環状である請求項１または２に記載の光学素子。
4. 前記Ｅ２が前記Ｅ３より大きい請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学素子。
5. 前記接着部は樹脂からなり、前記第１領域、前記第２領域および前記第３領域は、同一の構造の繰り返し単位を有する樹脂からなる請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学素子。
6. 前記接着部の厚みが、５μｍ以上５０μｍ以下である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学素子。
7. 前記第１透明基材の最小の厚さに対する最大の厚みの割合である偏肉比が、２．０以上７．０以下の範囲であり、
   前記第２透明基材の最小の厚さに対する最大の厚みの割合である偏肉比が、７．０以上１５．０以下の範囲である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学素子。
8. 筐体と、該筐体内に配置された複数のレンズを有する光学系と、を有する光学機器であって、前記レンズの少なくとも１つが請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学素子であることを特徴とする光学機器。
9. 筐体と、該筐体内に配置された複数のレンズを有する光学系と、該光学系を通過した光を受光する撮像素子と、を有する撮像装置であって、
   前記レンズの少なくとも１つが請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学素子であることを特徴とする撮像装置。
10. 前記撮像装置がカメラであることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。

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