JP2003139914A

JP2003139914A - 貼合レンズ

Info

Publication number: JP2003139914A
Application number: JP2001336166A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Abe; 哲也阿部
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2001-11-01
Filing date: 2001-11-01
Publication date: 2003-05-14

Abstract

(57)【要約】【目的】大口径レンズを貼り合わせた場合や、螢石や
低分散ガラス等の特殊な硝子材からなるレンズと通常の
ガラスレンズとを貼り合わせた場合であっても、歪や剥
れ等の問題が生じない貼合レンズを得る。【構成】少なくとも２枚のレンズを接着剤で貼り合わ
せることによって構成された貼合レンズにおいて、接合
面外周部に、接着剤層の厚さを規定するスペーサを配置
した貼合レンズ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は様々な光学系に使用される貼合レ
ンズに関する。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】正レンズと負レンズの少
なくとも２枚のレンズをわずかな空気間隔を隔てて配置
した密着型色消しレンズは多く使用されている。密着型
色消しレンズは正レンズと負レンズ双方に強いパワーを
与えて軸上色収差を補正するため、特に空気間隔を隔て
て対向する凸面と凹面とが共に強い面パワーをもつ。こ
のため一方のレンズが他方のレンズに対して偏芯すると
強いコマ収差やフレアが発生して極度に性能が劣化す
る。この性能劣化を防ぐために、従来の密着型色消しレ
ンズはレンズ外径とレンズ枠とを高精度に加工してレン
ズの偏芯を抑えなくてはならないため、コストが高くつ
く。

【０００３】これに対し、正しく調心した一対のレンズ
を接着剤によって貼り合わせた貼合レンズは偏芯が生じ
ないため、偏芯による性能劣化のない色消しレンズを得
ることができる。しかし、線膨張係数の異なる硝材から
なる２枚のレンズを貼り合わせた貼合レンズでは、温度
が変化すると２枚のレンズの膨張（収縮）が異なるため
にレンズ外径に差が生じる。このレンズ外径の差が接合
面に加わる半径方向の応力となり、特に温度変化が大き
くなると接合面に加わる応力が大きくなって、レンズに
歪が生じたり接合面の接着剤層が応力に耐えきれなくな
って貼り合わせたレンズが剥れるといった問題がある。

【０００４】特にレンズ外径が大きくなるほど膨張によ
って生じるレンズ外径の差が大きくなるため、口径の大
きな貼合レンズは上記問題が顕著になる。また螢石や低
分散ガラスは色消し特性に優れるために高性能レンズに
多く使用されるが、これらの特殊な硝材は一般の光学ガ
ラスに対して２倍以上の大きな線膨張係数をもつ。従っ
てこれらの特殊な硝材からなるレンズと一般の光学ガラ
スからなるレンズとを貼り合わせた場合には、上記問題
が一層顕著になる。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、上記問題に鑑みて為されたも
のであり、少なくとも２枚のレンズの接合面を接着剤を
介して貼り合わせる貼合レンズにおいて、歪や剥れ等の
問題が生じない貼合レンズを得ることを目的とする。本
発明は特に、大口径貼合レンズや、螢石や低分散ガラス
等の特殊な硝材と通常のガラスレンズとの貼合せに適用
して好適な貼合レンズを得ることを目的とする。また本
発明は、接着剤層の厚さ管理を容易にすると共に、接着
剤層の弾性変形による光学性能の低下がない貼合レンズ
を得ることを目的とする。

【０００６】

【発明の概要】本発明は、少なくとも２枚のレンズを貼
り合わせることによって構成された貼合レンズにおい
て、接合面の接着剤層に適度な厚さを与える一方、硬化
後も適度な弾力を保有する接着剤を使用することで、貼
り合わせたレンズの膨張の差によって接合面に生じる応
力を、接着剤層で吸収するという着想、及び接着剤層の
厚さを管理する（必要な厚さを確保する）ために接合面
外周部に特定の厚さをもつスペーサを配置させるという
着想に基づいてなされたものである。

【０００７】すなわち本発明は、少なくとも２枚のレン
ズを接着剤で貼り合わせることによって構成された貼合
レンズにおいて、接合面外周部に、接着剤層の厚さを規
定するスペーサを配置したことを特徴としている。この
ようにスペーサによって接着剤層の厚さを規定すると、
接合面をはさむ２枚のレンズが膨張することによって生
じるレンズ外径の差を、接着剤層の弾性によって吸収す
ることができる。

【０００８】接合面外周部に配置するスペーサは、接合
面外周部の数カ所に断続的に配置されてもよく、接合面
外周部全体に渡って連続的に配置されてもよい。また、
スペーサには、上記接合面外周部に位置する被挟着部分
と、２枚のレンズの少なくとも一方のコバ面に沿う非挟
着部分とを設けてもよい。スペーサは樹脂製フィルムも
しくは樹脂製シート、金属箔等から構成することができ
る。

【０００９】本発明による貼合レンズは、上記スペーサ
によって厚さを規定される接着剤層が、次の条件式
（１）を満足することが好ましい。（１）｜Δα・Ｄ／ｄ｜＜０．０３但し、 Δα：貼合わされる２枚のレンズの線膨張係数の差、Ｄ：上記接合面の直径、ｄ：上記スペーサによって規定される上記接合面の接着
剤層の厚さ、である。

【００１０】本発明による貼合レンズは、より好ましく
は、次の条件式（１’）を満足するとよい。（１’）｜Δα・Ｄ／ｄ｜＜０．０１また、次の条件式（２）を満足することが好ましい。（２）ｄ／Ｄ＜０．００２

【００１１】本発明による貼合レンズは、さらに次の条
件式（３）ないし（５）のいずれか一つ以上を満足する
ことが好ましい。（３）ｄ＞０．０１５mm （４）ｄ＜０．２mm （５）Ｄ＞８０mm

【００１２】また本発明による貼合レンズは、次の条件
式（６）を満足する硝材の組み合わせからなる貼合レン
ズに適用すると好適である。（６）｜Δα｜＞０．０００００１５

【００１３】接着剤は、有機シリコン化合物よりなるシ
リコン樹脂であることが好ましく、特に付加反応硬化性
を有するシリコン樹脂であることが好ましい。あるい
は、接着剤は１００％以上の伸びを有するシリコン樹脂
から構成してもよい。上記伸びはＪＩＳ規格で、伸びた
量÷元の長さ×１００で表される。つまり、例えば伸び
１００％は長さ２倍、伸び１５０％は長さ２．５倍で表
される。

【００１４】

【発明の実施形態】図１、図２は本発明による貼合レン
ズの第一の実施形態を示している。この実施形態は、正
の第１レンズ１０の接合面１２と負の第２レンズ３０の
接合面３１とを接着剤層２１によって接合したもので、
接合面１２と３１の外周部の間には、１２０゜間隔で３
個のスペーサ２２を挟着している。このスペーサ２２
は、短冊状に切断した錫箔２３からなっており、その厚
さ（例えば０．１ｍｍ程度）によって接着剤層２１の厚
さを規定している。接合面１２と３１の曲率半径は同一
である。スペーサ２２及び接着剤層２１の厚さは誇張し
て描いている。接着剤層２１は、硬化後に伸縮可能な弾
性を保有する。

【００１５】図３、図４は、本発明による貼合レンズの
別の実施形態を示している。図３は図２に対応し、この
図３の断面図は図１と同様に表れる。この実施形態で
は、スペーサ２２を環状をなす合成樹脂シート２４で構
成している。この環状合成樹脂シート２４は、図４に単
体形状を示すように、接合面外周部に位置する被挟着部
分２４ａと、２枚のレンズ１０、３０の一方のコバ面
（筒状面）に沿う非挟着部分２４ｂとを有している。

【００１６】この実施形態では、被挟着部分２４ａの厚
さ（例えば０．１ｍｍ程度）によって接着剤層２１の厚
さを規定し、非挟着部分２４ｂによって、スペーサ２２
（環状合成樹脂シート２４）がレンズ中心に対して移動
するのを防ぐことができる。図１、図２の実施形態にお
いても、錫箔２３の外側に、２枚のレンズ１０、３０の
一方のコバ面に沿う非挟着部分２３ｂ（図１、図２鎖線
参照）を形成してもよい。

【００１７】スペーサ２２を環状合成樹脂シート２４か
ら構成すると、該シート２４を接合する一方のレンズに
被せた状態で接合作業を行えば、スペーサのズレを防ぐ
ことができ、接合作業の効率を向上させることができる
という利点がある。

【００１８】以上のように接合面の外周部にスペーサ２
２（２３、２４）を介在させると、特別な冶具等を必要
とすることなく接着剤層の厚さを精度良く均一にするこ
とができるため、レンズの芯ずれの原因となる接着剤層
２１の厚さの片寄りを防止して光学性能の低下を防止で
きる。また接着剤を接合面に均等に分布させて接合面に
かかる応力を均一にし、不規則な歪が生じたり貼り合わ
せたレンズが剥れやすくなる等の問題を未然に防止でき
る。

【００１９】貼合レンズの接合過程は、一方のレンズの
接合面に接着剤を滴下し、他方のレンズを重ね合わせ、
接着剤に混入した気泡を除去し、レンズの芯出しを行
い、紫外線照射、加熱等の硬化過程によって接着剤を硬
化させるという手順が一般的である。以上の各実施形態
では、上述した接合過程において、レンズを重ね合わせ
るときにスペーサを挟みこむだけで、特別な工程を必要
とすることなく接着剤層の厚さを精度良く均一にするこ
とができる。

【００２０】本発明の各条件式を、具体例（実施例）と
ともに説明する。いま、図１、図２の貼合レンズを、物
体側から順に、オハラ製の硝材ＦＰＬ５３からなる正の
第１レンズ１０と、ＮＳＬ３６からなる負の第２レンズ
３０とを貼り合せることによって構成された色消しレン
ズとする。接合面である第１レンズ１０の第２面（凸
面）１２と第２レンズ３０の第１面（凹面）３１とは曲
率半径が同じであり、レンズ直径（接合面直径）は１０
０ｍｍとする。スペーサ２２（２３、２４）の接合面に
挟着される部分の厚さは０．１ｍｍとし、接着剤層２１
の厚さがほぼ０．１ｍｍになるようにしている。接着剤
には信越化学工業製の付加反応型シリコン樹脂ＫＥ１０
９を使用し、接着剤の硬化条件は４０℃１２時間であ
る。

【００２１】ＦＰＬ５３の線膨張係数は１4２×１
０^-7、ＮＳＬ３６の線膨張係数は７６×１０^-7であるこ
とから、本実施例の貼合レンズの温度が接合時の４０℃
から１０℃へと変化したとき、第１レンズ１０の直径が
０．０４３ｍｍ収縮し、第２レンズ３０の直径が０．０
２３ｍｍ収縮して、第１レンズと第２レンズとで０．０
２ｍｍの直径の差が生じる。この直径の差は第１レンズ
外周部と第２レンズ外周部との間に放射方向に０．０１
ｍｍのずれが生じることを示しており、このずれが接合
面に放射方向のせん断応力を与える。この放射方向のせ
ん断応力は光軸付近では小さく、光軸から離れるに従っ
て大きくなって、外周部で最大となる。

【００２２】経験的に従来の貼合レンズでは、接着剤層
の厚さが数μ程度になると言われている。上記レンズを
従来技術で貼り合わせた場合、線膨張によるレンズ外周
部のずれは接着剤層の厚さの数倍に達するため、上記せ
ん断応力を接着剤層で吸収することはできない。従っ
て、この接着剤層を形成する接着剤の接着強度が強い場
合はレンズに歪が生じ、その接着強度が弱い場合は、そ
の接着剤層がせん断応力に耐えきれなくなって、貼り合
わせたレンズが剥れてしまう。

【００２３】以上の具体例では、上述したレンズ外周部
のずれは接着剤層の厚さの１／１０程度であり、また接
着剤ＫＥ１０９は１５０％程度の伸びを有するため、膨
張によるレンズ外周部のずれを接着剤層で容易に吸収す
ることができる。

【００２４】上述したとおり、温度変化でレンズが膨張
することによって生じる貼合レンズ外周部のずれは、貼
り合わせるレンズどうしの線膨張係数の差とレンズの直
径と温度変化の幅とで決まり、次式で表すことができ
る。 Δｈ＝ Δα・Ｄ・ΔＴ／２・・・・・但し、 Δｈ：温度変化でレンズが膨張することによって生じる
貼合レンズ外周部のずれ、 Δα：貼り合わせるレンズどうしの線膨張係数の差、Ｄ：貼合レンズの直径、 ΔＴ：温度変化の幅、である。

【００２５】接着剤が弾性をもち、１００％の伸びを有
すると仮定したとき、接着剤層の厚さが上記Δｈの２倍
以上であれば、Δｈによって接着剤層に生じるせん断応
力を接着剤層の弾性によって充分に吸収することができ
る。すなわち次式の関係にあるとき、レンズの膨張に
よって接合面にかかる応力を接着剤層で吸収することが
できる。２・｜Δｈ｜＜ｄ・・・・・但し、ｄ：上記接合面の接着剤層の厚さ、である。上記式と式より次式が導出される。｜Δα・Ｄ／ｄ｜＜１／ΔＴ・・・・・

【００２６】条件式（１）は、上記式において温度変
化の幅を３０℃と仮定した場合を示しており、このよう
に各数値の関係を規定することで、レンズの膨張によっ
て接合面にかかる応力を接着剤層で吸収することができ
る。条件式（１）の上限を超えると、接着剤層が薄くな
りすぎ、接合面にかかる応力を接着剤層で吸収すること
ができなくなる。

【００２７】接合作業性や使用環境、接着剤の光学的特
性、コストなどを考慮すれば、必ずしも理想的な弾性を
有する接着剤が使用できるとは限らない。そのような場
合は条件式（１’）によって接着剤層の厚さを規定する
のが好ましい。条件式（１’）の上限を超えると、接着
剤層が薄くなりすぎ、接着剤の弾性によっては接合面に
かかる応力を接着剤層で吸収することができなくなる。

【００２８】弾性のある接着剤を使用してレンズを貼り
合わせたとき、接着剤層を厚くしすぎると、レンズの自
重によって接着剤層に弾性変形が生じ、貼り合せたレン
ズどうしで芯ずれが発生するという問題がある。条件式
（２）によって接着剤層の厚さを最適なものとすること
で、レンズの芯ずれを小さく抑えることができる。条件
式（２）の上限を超えると、接着剤層が厚くなりすぎ、
レンズの芯ずれによって性能が劣化する。

【００２９】本発明では接着剤層の厚さの下限は条件式
（１）または（１’）で規定されるが、レンズ径や線膨
張係数の差によっては接着剤層の厚さが従来の貼合レン
ズ程度に薄くてもよい場合がある。条件式（３）は本発
明を適用する上で好適な接着剤層の厚さの下限を規定す
るための条件である。条件式（３）の下限を超えると、
接着剤層の厚さが従来の貼合レンズ程度に薄くても良く
なるため、本発明を適用するコスト上のメリットがなく
なってしまう。

【００３０】本発明では接着剤層の厚さの上限は条件式
（２）で規定されるが、レンズ径や線膨張係数の差によ
っては、接着剤層の厚さが厚くなりすぎ、接着剤層の弾
性変形による芯ずれが大きくなりすぎる場合がある。条
件式（４）によって接着剤層の厚さの上限を規定するこ
とで、接着剤層の弾性変形による芯ずれが小さな貼合レ
ンズを得ることができる。条件式（４）の上限を超える
と、接着剤層の厚さが厚くなりすぎ、接着剤層の弾性変
形による芯ずれが大きくなりすぎる。

【００３１】上述したとおり、本発明による貼合レンズ
では、レンズ径や線膨張係数の差によっては接着剤層の
厚さが薄くてもよい場合がある。条件式（５）は本発明
を適用する貼合レンズの径を規定することで、本発明の
効果を最大限に発揮させるための条件である。条件式
（５）の下限を超えると、接着剤層の厚さを厚くする必
要がなくなり、本発明を適用するコスト上のメリットが
なくなってしまう。

【００３２】また本発明は特に、螢石や低分散ガラス等
の線膨張係数の大きな硝材を使用したレンズと一般の硝
材を使用したレンズとを貼り合わせるのに好適であり、
特に条件式（６）に示すように線膨張係数の差の大きな
レンズどうしを貼り合わせるのに効果的である。条件式
（６）の下限を超える線膨張係数の差の小さなレンズど
うしを貼り合わせる場合は、接着剤層の厚さを厚くする
必要がないため、本発明を適用するコスト上のメリット
がなくなってしまう。

【００３３】上述の具体例では、接着剤として有機シリ
コン化合物からなるシリコン樹脂を使用した。シリコン
樹脂には様々な種類があるが安定した化学的特性をも
ち、硬化物が透明なものはレンズを貼り合わせる用途に
適している。特に硬化物が弾力性に富み、低温でも弾力
性が変化しないものは大口径レンズや線膨張係数の差の
大きなレンズどうしを貼り合わせる用途に好適である。

【００３４】シリコン樹脂は硬化過程の違いから、加熱
によって硬化する付加反応型と空気中の水分と反応して
硬化する縮合反応型に大別される。レンズを縮合反応型
シリコン樹脂で貼合わせると、中心部は水分が供給され
にくいので硬化するのが困難である。一方、付加反応型
シリコン樹脂は室温で硬化するものもあり、レンズを貼
合わせる用途に好適である。本発明では接着剤に使用さ
れるシリコン樹脂は硬化後も伸縮可能な弾性に富むもの
が好ましく、特に１００％以上の伸びを示すものが好ま
しい。

【００３５】本発明はレンズの膨張によって貼合レンズ
接合面にかかる応力を接着剤層で吸収するものであり、
必ずしも大口径レンズや線膨張係数の差の大きなレンズ
を貼り合わせる用途にのみ適用されるとは限らず、例え
ば温度範囲の広い環境で使用される貼合レンズに適用し
ても良好な結果が得られる。

【００３６】本発明における上述の具体例の各条件式に
対応する数値を表１に示す。上述の具体例は、図１、図
２の第１の実施形態、及び図３、図４の第２の実施形態
に共通であり、各条件式を満足している。

【表１】

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、貼合レンズ、特に大口
径レンズや、螢石や低分散ガラス等の特殊な硝材からな
るレンズと通常のガラスレンズとを貼り合わせた場合で
あっても、歪や剥れ等の問題が生じない貼合レンズを得
ることができる。また本発明によれば、自重変形による
光学性能の低下の少ない貼合レンズを得ることができ、
さらに接合面にスペーサを介在させたことにより、接着
剤層の厚さを高精度に、かつ容易に管理することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による貼合レンズの一実施形態を示す周
辺部の断面図である。

【図２】図１の貼合レンズの接合面の正面図である。

【図３】本発明による貼合レンズの別の実施形態を示す
正面図である。

【図４】図３の貼合レンズに用いたスペーサの単体形状
例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０第１レンズ１２第１レンズ第２面（接合面）２２スペーサ２３錫箔２４環状合成樹脂シート２４ａ被挟着部分２４ｂ非挟着部分３０第２レンズ３１第２レンズ第１面（接合面）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２枚のレンズを接着剤で貼り
合わせることによって構成された貼合レンズにおいて、接合面外周部に、接着剤層の厚さを規定するスペーサを
配置したことを特徴とする貼合レンズ。
【請求項２】請求項１に記載の貼合レンズにおいて、
上記スペーサは上記接合面外周部に断続的に配置されて
いる貼合レンズ。
【請求項３】請求項１に記載の貼合レンズにおいて、
上記スペーサは上記接合面外周部全体に渡って連続的に
配置されている貼合レンズ。
【請求項４】請求項２または３に記載の貼合レンズに
おいて、上記スペーサは、上記接合面外周部に位置する
被挟着部分と、２枚のレンズの少なくとも一方のコバ面
に沿う非挟着部分とを有する貼合レンズ。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか１項に記載
の貼合レンズにおいて、上記スペーサは樹脂製フィルム
もしくは樹脂製シートからなる貼合レンズ。
【請求項６】請求項１ないし４のいずれか１項に記載
の貼合レンズにおいて、上記スペーサは金属箔からなる
貼合レンズ。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれか１項に記載
の貼合レンズにおいて、次の条件式（１）を満足する貼
合レンズ。（１）｜Δα・Ｄ／ｄ｜＜０．０３但し、 Δα：貼合わされる２枚のレンズの線膨張係数の差、Ｄ：上記接合面の直径、ｄ：上記スペーサによって規定される上記接合面の接着
剤層の厚さ。
【請求項８】請求項１ないし６のいずれか１項に記載
の貼合レンズにおいて、次の条件式（１’）を満足する
貼合レンズ。（１’）｜Δα・Ｄ／ｄ｜＜０．０１
【請求項９】請求項１ないし８のいずれか１項に記載
の貼合レンズにおいて、次の条件式（２）を満足する貼
合レンズ。（２）ｄ／Ｄ＜０．００２
【請求項１０】請求項１ないし９のいずれか１項に記
載の貼合レンズにおいて、次の条件式（４）を満足する
貼合レンズ。（３）ｄ＞０．０１５mm
【請求項１１】請求項１ないし１０のいずれか１項に
記載の貼合レンズにおいて、次の条件式（５）を満足す
る貼合レンズ。（４）ｄ＜０．２mm
【請求項１２】請求項１ないし１１のいずれか１項に
記載の貼合レンズにおいて、次の条件式（６）を満足す
る貼合レンズ。（５）Ｄ＞８０mm
【請求項１３】請求項１ないし１２のいずれか１項に
記載の貼合レンズにおいて、次の条件式（７）を満足す
る貼合レンズ。（６）｜Δα｜＞０．０００００１５
【請求項１４】請求項１ないし１３のいずれか１項に
記載の貼合レンズにおいて、接着剤は有機シリコン化合
物よりなるシリコン樹脂からなる貼合レンズ。
【請求項１５】請求項１４に記載の貼合レンズにおい
て、上記シリコン樹脂は付加反応硬化性を有する貼合レ
ンズ。
【請求項１６】請求項１ないし１５のいずれか１項に
記載の貼合レンズにおいて、接着剤は１００％以上の伸
びを有するシリコン樹脂からなる貼合レンズ。