JP2004013081A - Composite optical element, method for manufacturing the same, and optical apparatus - Google Patents

Composite optical element, method for manufacturing the same, and optical apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite optical element having high adhesion strength though the composite optical element has an optical face consisting of joining faces made of resins. <P>SOLUTION: The composite optical element is formed by sticking together at least two optical layers 11, 12 made of the resins and having different refractive indexes at the optical face of each of the optical layers. Where, a thin film 13 having good adhesion to the two resins is provided between the two optical layers 11, 12. Optimizing the material of the thin film 13 suppresses a decrease in optical performance caused by thin film formation. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂同士の接合面が光路中にある複合型光学素子、複合型光学素子の製造方法、及び光学装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
樹脂製の光学素子(所謂プラスチック光学素子)は、ガラス光学素子の一部を代替し、各種の光学系、光学装置に広く使われるようになっている。
例えば、眼鏡レンズは、現在その多くが加熱硬化型樹脂、或いは紫外線硬化型樹脂を成形したものである。また、光ディスクドライブのピックアップレンズはその殆どが熱可塑性樹脂を成形(射出成形)したものである。
【0003】
このように樹脂製の光学素子の実用化が進んだ背景には、材料技術の進歩により様々な屈折率や分散を有する光学用樹脂が実用化されたことに加え、成形加工技術の進歩がある。
実際、初期の樹脂製の光学素子は単レンズのみであったが、成形加工技術の進歩により、樹脂をガラスに接合してなる複合型光学素子も実用化された。
【0004】
例えば、球面に加工したガラスレンズの上に樹脂を接合(密着)し、樹脂の表面を非球面に成形加工したものなどである。これは、複合非球面レンズと呼ばれ、カメラレンズなどに適用されている。
さらに近年になると、回折光学素子をも複合型にすることが提案された。複合型回折光学素子は、2層の界面に凹凸パターンを形成し、その界面を回折面として機能させる。例えば、特開平9−127321号公報において2層構造の回折光学素子が、特開平9−127322号公報には3層構造の回折光学素子が開示されている。これらの複合型回折光学素子は、回折効率が広い波長域に亘って殆ど一定であるという特徴がある為、カメラレンズなどの色収差補正に特に有効である。
【0005】
また、複合化する材料についても、ガラスと樹脂との組み合わせだけでなく、光学用樹脂の材料技術の進歩により、樹脂同士(異種の樹脂同士)の組み合わせも可能となった。特開平9−127321号公報、特開平9−127322号公報にも、樹脂同士の複合化が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、樹脂を積層してなる複合型光学素子は、提案されているにも拘わらずまだ実用化の域には達していない。その理由は、積層された樹脂同士の界面の密着強度が低いため、複合型光学素子、及びそれを搭載した光学装置の耐環境性が低くなり、その信頼性が低くなることにある。
【0007】
特に、複合型回折光学素子は、その界面を「不連続な光学面」(単なる屈折面のように滑らかではなく、面の傾きが不連続となる光学面である。)にする必要があるため、樹脂を積層しても、その密着強度が低くなりやすい。
そこで本発明は、樹脂同士の接合面からなる光学面を有しつつも、密着強度の高い複合型光学素子、及びその複合型光学素子の製造方法、及び、高性能かつ耐環境性の高い光学装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の複合型光学素子は、屈折率の異なる少なくとも2つの樹脂製の光学層が前記光学層の光学面上で積層された複合型光学素子において、前記2つの光学層の間に、前記2つの樹脂に対して密着性の良い透過性の薄膜を有することを特徴とする。
【0009】
請求項2に記載の複合型光学素子は、請求項1に記載の複合型光学素子において、前記薄膜と前記2つの光学層の何れか一方との屈折率差は、0.01以下に抑えられていることを特徴とする。
請求項3に記載の複合型光学素子は、請求項1又は請求項2に記載の複合型光学素子において、前記薄膜は、無機酸化物からなることを特徴とする。
【0010】
請求項4に記載の複合型光学素子は、請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の複合型光学素子において、前記光学層の光学面は、不連続な光学面であることを特徴とする。
請求項5に記載の複合型光学素子は、請求項4に記載の複合型光学素子において、前記薄膜の厚さは、前記光学層の光学面に付与された凹凸の高さの1/10以内であることを特徴とする。
【0011】
請求項6に記載の複合型光学素子の製造方法は、屈折率の異なる樹脂製の第1の光学層と第2の光学層とを積層した複合型光学素子を製造する複合型光学素子の製造方法であって、前記第1の光学層を形成する第1の形成手順と、前記形成された前記第1の光学層の光学面上に、その第1の光学層及び前記第2の光学層の双方に対し密着する透過性の薄膜を成膜する成膜手順と、前記薄膜上に、前記第2の光学層を形成する第2の形成手順とを含むことを特徴とする。
【0012】
請求項7に記載の複合型光学素子の製造方法は、請求項6に記載の複合型光学素子の製造方法において、前記成膜手順では、前記薄膜の材料を、その薄膜と前記第2の光学層との屈折率差が0.01以下になるよう選択することを特徴とする。
請求項8に記載の複合型光学素子の製造方法は、請求項6又は請求項7に記載の複合型光学素子の製造方法において、前記成膜手順では、無機酸化物を成膜することを特徴とする。
【0013】
請求項9に記載の複合型光学素子の製造方法は、請求項8に記載の複合型光学素子の製造方法において、前記成膜手順では、前記無機酸化物を真空成膜法により成膜することを特徴とする。
請求項10に記載の複合型光学素子の製造方法は、請求項8又は請求項9に記載の複合型光学素子の製造方法において、前記成膜手順では、成膜後の前記薄膜にシランカップリング処理を施すことを特徴とする。
【0014】
請求項11に記載の複合型光学素子の製造方法は、請求項6〜請求項10の何れか一項に記載の複合型光学素子の製造方法において、前記第1の形成手順では、前記第1の光学層の光学面を、不連続な光学面に加工することを特徴とする。請求項12に記載の複合型光学素子の製造方法は、請求項11に記載の複合型光学素子の製造方法において、前記成膜手順では、前記薄膜の厚さを、前記第1の光学層の光学面に有する凹凸の高さの1/10以内に設定したことを特徴とする。
【0015】
請求項13に記載の光学装置は、入射光に対し所定の光学特性を付与する光学装置において、請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の複合型光学素子を少なくとも1つ備えたことを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1、図2、図3、図4、図5、図6、図7を参照して本発明の実施形態について説明する。
【0017】
本実施形態は、樹脂同士の接合面からなる光学面を有した複合型光学素子を製造するものである。
図1は、本実施形態の複合型光学素子の構成を説明する図である。
本実施形態の複合型光学素子は、屈折率の互いに異なる樹脂製の第1の光学層11(屈折率n)、及び第2の光学層12(屈折率n)を接合してなる2層構造の複合型回折光学素子である。
【0018】
この複合型回折光学素子は、これら第1の光学層11と第2の光学層12とが、各々の光学面上で薄膜13を介して接合されているところに特徴がある。
因みに、図1に示す複合型光学素子は、第1の光学層11と第2の光学層12との接合面S1の断面が、矩形状の回折面となっている。また、第2の光学層12の表面(外界との界面)12a、及び、第1の光学層11の裏面(外界との界面)11bは、平面である。
【0019】
なお、本発明は、積層数や各光学面の種類が上記したものとは異なるような別の複合型光学素子にも適用可能である。因みに、層の数は、複合型光学素子に付与すべき光学面の数(つまり機能の数)に応じて決定され、各光学面の形状は、各光学面に付与すべき機能の種類に応じて決定される。
例えば、光学面には、その形状により、図2(a)に示すようなブレーズ型回折格子(ノコギリ状の凹凸パターンからなる。)、図2(b)に示すような位相型のフレネルゾーンプレート(形成ピッチが径位置により異なる輪帯状の凹凸パターンからなる。)、図2(c)に示すようなバイナリー光学素子(階段状の凹凸パターンからなる。)、図2(d)に示すようなマイクロレンズアレイ(複数の微小凸又は凹パターンからなる)などの各機能を付与することができる。また、図示しなかったが、光学面に、凹又は凸の屈折レンズやプリズムの機能を付与することもできる。
【0020】
以下、接合面S1が矩形状の回折面であり、かつ第2の光学層12の表面12aが平面の屈折面である場合(図1参照)について説明する。
この複合型光学素子に対し、第1の光学層11の側から入射した光は、接合面s1において、第1の光学層11と第2の光学層12との屈折率の相違に応じてその進行方向を変化させ、さらに、第2の光学層12の表面12aにおいては、第2の光学層12と外界(例えば空気)との屈折率の差に応じてその進行方向を変化させる。また、接合面S1は回折面なので、その接合面S1においては、前記屈折率の相違とその回折面の凹凸の周期とに応じた回折光を発生させる。
【0021】
図3は、本実施形態の複合型光学素子の製造手順を説明する図である。
本実施形態の複合型光学素子の製造手順は、大きく分けて以下の工程1〜工程3からなる。
工程1:樹脂製の第1の光学層11を形成する工程(第1の光学層11の表面11aの加工も含む)(図3(a))
工程2:第1の光学層11の表面11aに薄膜13を成膜する工程(図3(b))
工程3:薄膜13上に第2の光学層12を形成する工程(第2の光学層12の表面12aの加工も含む)(図3(c))
以下、各工程についてさらに詳しく述べる。
【0022】
(工程1)
樹脂製の第1の光学層11の形成方法としては、周知の形成方法の何れかを適用可能である。
例えば、第1の光学層11(屈折率nの光学用樹脂)の原型を用意し、その原型の表面に、例えば、切削、研削、研磨などの機械的加工を施して表面11aを形成する。
【0023】
因みに、第1の光学層11に使用される光学用樹脂としては、例えば、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸トロフルオロエチル、ポリメタクリル酸イソブチル、ポリアクリル酸メチル、ポリα−ブロムアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸−2、3−ジブロムプロピル、フタル酸ジアリル、ポリメタクリル酸フェニル、ポリ安息香酸ビニル、ポリメタクリル酸ペンタクロルフェニル、ポリクロルスチレン、ポリビニルナフタレン、ポリビニルカルバゾール、シリコーンポリマーの他に、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、エン−チオール系樹脂、チオウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂などに分類される様々な樹脂材料や、フォトポリマーを使用することができる。
【0024】
なお、表面11aの加工については、機械的加工以外にも、ドライエッチング、ホログラム(フォトポリマーに干渉光を照射する)などの加工が適用可能である。
或いは、第1の光学層11を(その表面11aと共に)成形してもよい。成形方法としては、射出成形の他、光硬化型樹脂による成形、加熱硬化型樹脂による成形が適用可能である。
【0025】
なお、このうち、光硬化型樹脂による成形が、材料の種類の豊富さ、形状転写性の高さ、生産性の高さなどの観点から、好ましい。
(工程2)
薄膜13は、第1の光学層11及び後述する第2の光学層12の双方に対し密着する性質と、複合型光学素子の使用波長の光を十分に透過する性質(透過性)とを有する。
【0026】
このような薄膜13の形成には、次の(薄膜形成方法1)(薄膜形成方法2)の方法の何れかが適用可能である。
(薄膜形成方法1)エポキシ系、アクリル系、シアノアクリル酸エステル系、ウレタン系の接着剤を、薄く塗布する。
(薄膜形成方法2)無機酸化物を薄く成膜し、好ましくは、成膜後にシランカップリング処理を施す。
【0027】
ここで、薄膜13はなるべく薄く成膜することが好ましい(詳細は後述)。その点、(薄膜形成方法1)よりも(薄膜形成方法2)の方が薄くすることが可能なので好ましい。また、(薄膜形成方法2)によれば、薄膜13の均一性を高くすることが可能なので好ましい。また、(薄膜形成方法2)は、薄膜13の屈折率を所望の値(後述)に設定することが容易な点でも好ましい。
【0028】
以下、(薄膜形成方法2)について詳しく説明する。
薄膜13の材料に使用すべき無機酸化物の種類に特に制限は無いが、例えば、酸化シリコンSiO、酸化チタンTiO、酸化アルミニウムAl、酸化スズ(II)SnO、酸化ジルコニウムZrOなどの1種又は混合である。
【0029】
なお、混合にすれば、薄膜13の屈折率の制御がさらに容易になる。例えば、低屈折率の酸化シリコンSiOと高屈折率の酸化チタンTiOとを混合し、その混合比を調整することで、薄膜13の屈折率を各種に設定できる。
また、無機酸化物の成膜方法には、真空蒸着やスパッタリングなどの真空成膜法、又は無機酸化物アルコキシドのアルコール溶液を塗布後に加熱する所謂ゾルーゲル法が適用可能である。
【0030】
なお、前者の真空成膜法の方が、薄膜13の均一性を高め、しかも薄くすることが可能な点で好ましい。また、煩雑な後処理又は前処理をしなくとも確実に第1の光学層11と第2の光学層12との密着性が高まる点でも好ましい。
なお、ゾルーゲル法において確実に密着性を高めるには、予め、第1の界面11aを活性化する必要がある。活性化の方法としては、紫外線照射、アルカリ溶液へ浸漬、プラズマ照射などがある。
【0031】
また、この(薄膜形成方法2)においては、薄膜13の表面13aとその後に形成される第2の光学層12との密着性をさらに強固にするために、成膜後の表面13aに対し、シランカップリング処理を施すことが好ましい。
シランカップリング処理では、例えば、シランカップリング剤の水/アルコール溶液(必要に応じて酢酸を添加)を、ディッピング、或いはスピンコートなどにより薄膜13の表面13aに塗布後、80度前後に加熱する。
【0032】
(工程3)
第2の光学層12(屈折率nの光学用樹脂)の形成方法としては、第1の光学層11の形成に適用し得る各種方法(上述)の何れでも、成形が適用可能である。成形としては、射出成形の他、光硬化型樹脂による成形、加熱硬化型樹脂による成形が適用可能である。
【0033】
なお、そのうち、光硬化型樹脂による成形が、材料の種類の豊富さ、形状転写性の高さ、生産性の高さなどの観点から、好ましい。
以下、光硬化型樹脂による成形を適用した場合について説明する。
図4は、第2の光学層12の形成方法(光硬化型樹脂による成形)を詳細に説明する図である。
【0034】
薄膜13の表面13aの上に、適量の光硬化型樹脂(屈折率n)の未硬化物12’を滴下する(図4(a))。
次に、第2の光学層12の表面12aの反転形状(ここでは平面)の成形面15aを有した金型15(図4(b))を用意し、その成形面15aを表面13aに対して第2の光学層12の厚さの設計値分だけ近接させると共に、第1の光学層11の側から硬化用の光を照射し(図4(c))、未硬化物12’を硬化させる。硬化が完結したら光照射を停止し、離型する(図4(d))。
【0035】
なお、金型15の代わりにガラスなどの透明な部材(硬化用の光に対し透明な部材)からなる型を使用すれば、上記した照射方向とは反対方向から硬化用の光を照射できる。
図5は、本実施形態の複合型光学素子の断面の部分拡大図である。
以上のように製造される本実施形態の複合型光学素子には、図5に拡大して示すように、第1の光学層11と第2の光学層12との接合面S1に薄膜13が介在する。その薄膜13は、複合型光学素子の光学性能、特に接合面S1の光学的機能(ここでは回折作用)に影響を与えないことが望ましい。
【0036】
そこで、本実施形態において、薄膜13の厚さtは、なるべく薄く、少なくとも、接合面S1に付与される凹凸の高さ(ここでは、第1の光学層11の表面11aに付与された凹凸の高さ)Lの1/10以内に抑えられることが好ましい。なお、上記工程2に真空成膜法が適用される場合、薄膜13の膜厚tは成膜時間などにより簡単に制御できる。
【0037】
ところで、薄膜13は、第1の光学層11の表面11aに密着して成膜されるので、第1の光学層11と薄膜13との界面(表面11a)が接合面S1の光学的機能を悪化させる可能性は無い。
しかし、薄膜13と第2の光学層12との界面(表面13a)は、工程2における薄膜13の成膜精度によってはその面精度が悪くなる可能性があるので、接合面S1の光学的機能を悪化させる可能性がある。
【0038】
そこで、本実施形態において、薄膜13と第2の光学層12との屈折率差は、第1の光学層11と第2の光学層12との屈折率差に対して十分に小さく設定される、つまり、薄膜13の屈折率は、第2の光学層12となるべく近い値に設定されることが好ましい。実質的には屈折率差が0.01以下となればよい。
このように、薄膜13と第2の光学層12との屈折率差が小さければ、たとえ薄膜13の表面13aの面精度が多少悪くとも、その表面13aにおける入射光の進行方向のずれは小さくなるので、薄膜13を光学的には第2の光学層12と同一層とみなせる。よって、表面13aによる影響はほとんど無くなる。
【0039】
なお、上記工程2に(薄膜形成方法1)が適用される場合、薄膜13の屈折率は使用する接着剤の種類を最適化することにより設定できる。
また、上記工程2に(薄膜形成方法2)が適用される場合、薄膜13の屈折率は、使用する無機酸化物の種類の最適化、又は、使用する無機酸化物の組み合わせ及びその混合比の最適化により設定できる。
【0040】
図6は、本実施形態の複合型光学素子の層構造のバリエーションを説明する図である。
上記実施形態では、2層構造の複合型光学素子について説明したが、3つ以上の多層構造とする場合もあるので、以下に補足説明する。
先ず、3層以上の多層構造とするには、上記工程2と工程3とを繰り返し行えばよい。
【0041】
この際、第nの薄膜13(第nの光学層11の表面に形成される薄膜)と第(n+1)の光学層11(n+1)との屈折率差は、第nの光学層11と第(n+1)の光学層11(n+1)との屈折率差に対して十分に小さく設定されることが好ましい。
つまり、第nの薄膜13の屈折率nは、その後から形成される第(n+1)の光学層11(n+1)の屈折率になるべく近いことが好ましく、実質的には、屈折率差が0.01以下に設定されることが望ましい。
【0042】
なお、複合型光学素子の最終面a(表面)は、図6では平面の屈折面となっているが、他の光学面(例えば凸の球面や非球面、凹の球面や非球面、或いは回折面など不連続な光学面)にしてよいことは言うまでもない。
また、本実施形態では、複合型光学素子の各光学面を、平面、又は平面上に凹凸パターンの形成されたものとしたが、凹の球面又は非球面、凸の球面又は非球面、或いは、それら曲面上に凹凸パターンの形成されたものとしてもよい。
【0043】
また、本実施形態では、樹脂製の光学層のみからなる複合型光学素子を説明したが、ガラス基板上に樹脂製の光学層を積層したものにも本発明は適用可能である(後述する実施例)。
因みに、樹脂製の光学層のみからなる複合型光学素子は、ガラス基板上に樹脂製の光学層を積層した後、ガラス基板を剥離することなどでも製造できる。
【0044】
また、本実施形態において、隣接する2つの樹脂性の光学層のそれぞれの材料を、屈折率だけでなく分散特性も互いに異なるように選択し、またそれらの接合面を回折面とすれば、広い波長域に亘り高い回折効率を有した複合型回折光学素子を実現できる。
また、このような複合型回折光学素子は、カメラ、顕微鏡、双眼鏡、望遠鏡、ヘッドマウントディスプレイなどの他、半導体製造装置(特にそのアライメント光学系や照明光学系)や工作機械などの産業用機器、分光光度計などの測定装置、光通信に用いられる電装装置、増幅器、分波器、光トランシーバーや光回路素子などの光学装置に幅広く適用可能である。
【0045】
図7は、本発明の複合型光学素子をカメラシステムの撮像光学系(所謂交換レンズ)に適用した例を示す図である。この撮像光学系は、不図示のカメラ本体に着脱可能である。
図7において矢印で示すのが、本発明が適用された複合型光学素子10(樹脂層1、2の接合面Sに薄膜3が形成されている。)である。この複合型光学素子10の接合面Sをはじめとする各光学面の形状、及び各光学層及び薄膜の材料は、撮像光学系の色収差を補正するよう選択されている。これにより、撮像光学系の性能を高めている。
【0046】
そして、この複合型光学素子10は、樹脂層1、2の接合面Sの密着強度が高いので、撮像光学系の全体の性能を高めるだけでなく、撮像光学系の耐環境性、ひいてはカメラシステムの耐環境性を高く保つこともできる。
言うまでもないが、本発明の複合型光学素子は、レンズ一体型のカメラに適用することもできる。
【0047】
【実施例】
図8、図9、図10を参照して本発明の実施例について説明する。
本実施例は、ガラス基板20上に、第1の光学層21、第2の光学層22を積層した複合型フレネルゾーンプレートを製造するものである(図10(c)参照)。
【0048】
図8は、第1の光学層21の形成手順、図9は、薄膜23の形成手順、図10は、第2の光学層22の形成手順を説明する図である。
先ず、第1の光学層21の材料として、紫外線硬化型樹脂の一種である、6官能環状ウレタンアクリレートとイソボルニルメタクリレートの混合物(d線に対する屈折率nd=1.490)を用意し、この混合物の未硬化物21’を、ガラス基板(光学ガラスである。)20上に滴下した(図8(a))。
【0049】
図8(b)に示すようなフレネルゾーンプレートの反転形状(格子高さT=12.4μm、ピッチ3mm(中心部)〜160μm(周辺部))の成形面25aを有した金型25を用意し、その成形面25aを未硬化物21’の表面に当ててガラス基板20の全体に押し広げると共に、ガラス基板20側から紫外線(UV)を照射した(図8(c))。
【0050】
その後、未硬化物21’が硬化した時点で、紫外線照射を停止し、離型して第1の光学層21を完成させた(図8(d))。
さらに、第1の光学層21の上に、薄膜23として、酸化シリコンSiO、酸化チタンTiOの混合膜(屈折率n=1.54)を、厚さtが約0.1μmになるよう真空蒸着法で成膜した(図9(a)(b))。
【0051】
その後、シランカップリング剤としてγ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランの酢酸/エタノール溶液を、薄膜23の表面23aにスピンコートした後、80℃で5分間加熱処理を施した(図9(c))。
次に、第2の光学層22の材料として、紫外線硬化型樹脂の一種であるエトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート(d線に対する屈折率nd=1.541)を用意し、その未硬化物22’を薄膜23の表面23aに滴下した(図10(a))。
【0052】
図10(b)に示すような平面の成形面15aを有した金型15を用意し、その成形面15aを未硬化物22’の表面に当てて第1の光学層21の全体に押し広げると共にガラス基板20側から紫外線(UV)を照射した。
その後、未硬化物22’が硬化した時点で紫外線照射を停止し、離型して第2の光学層22を完成させた(図10(c))。
【0053】
以上のようにして完成した複合型フレネルゾーンプレートは、接合面S2に薄膜23(酸化シリコンSiOと酸化チタンTiOとの混合膜)が形成されたことにより、第1の光学層21と第2の光学層22とが強固に密着した。
【0054】
しかも、薄膜23は、その厚さt(=0.1μm)がゾーンプレートの凹凸の高さT(=12.4μm)と比較して十分に小さく、かつその屈折率n(=1.54)が第2の光学層22の屈折率n(=1.541)に十分に近いので、ゾーンプレートとしての機能は、十分に高く得られた。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したとおり本発明によれば、樹脂同士の接合面からなる光学面を有しつつも密着強度の高い複合型光学素子、及びその複合型光学素子の製造方法、及び高性能かつ耐環境性の高い光学装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の複合型光学素子の構成を説明する図である。
【図2】複合型光学素子の接合面S1のバリエーションを示す図である。
【図3】実施形態の複合型光学素子の製造手順を説明する図である。
【図4】第2の光学層12の形成方法(光硬化型樹脂による成形)を詳細に説明する図である。
【図5】実施形態の複合型光学素子の断面の部分拡大図である。
【図6】実施形態の複合型光学素子の層構造のバリエーションを説明する図である。
【図7】本発明の複合型光学素子をカメラシステムの撮像光学系(交換レンズ)に適用した例を示す図である。
【図8】実施例の第1の光学層21の形成手順を説明する図である。
【図9】実施例の薄膜23の形成手順を説明する図である。
【図10】実施例の第2の光学層22の形成手順を説明する図である。
【符号の説明】
1,11,21 第1の光学層
2,12,22 第2の光学層
3,13,23, 薄膜
11n 第nの光学層
13n 第nの薄膜
12’,22’ 第2の光学層の材料の未硬化物
21’ 第1の光学層の材料の未硬化物
15,25 金型
S1,S2,S 接合面
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a composite optical element having a joint surface between resins in an optical path, a method of manufacturing the composite optical element, and an optical device.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Optical elements made of resin (so-called plastic optical elements) have been widely used in various optical systems and optical devices, replacing a part of glass optical elements.
For example, at present, most of eyeglass lenses are formed by molding a heat-curable resin or an ultraviolet-curable resin. Most of the pickup lenses of the optical disk drive are formed by molding (injection molding) a thermoplastic resin.
[0003]
The background behind the practical use of resin-made optical elements in this way is the advancement of molding technology in addition to the practical use of optical resins having various refractive indexes and dispersions due to the progress of material technology. .
Actually, the initial optical element made of resin was only a single lens, but with the advance of molding technology, a composite optical element formed by bonding resin to glass has been put to practical use.
[0004]
For example, a resin is formed by bonding (adhering) a resin onto a glass lens processed into a spherical surface and forming the surface of the resin into an aspherical surface. This is called a compound aspheric lens, and is applied to a camera lens or the like.
In recent years, it has been proposed that the diffractive optical element is also a composite type. The composite diffractive optical element forms a concavo-convex pattern at an interface between two layers, and the interface functions as a diffraction surface. For example, JP-A-9-127321 discloses a diffractive optical element having a two-layer structure, and JP-A-9-127322 discloses a diffractive optical element having a three-layer structure. These composite type diffractive optical elements have a characteristic that the diffraction efficiency is almost constant over a wide wavelength range, and are particularly effective for correcting chromatic aberration of a camera lens or the like.
[0005]
Further, as for the material to be composited, not only the combination of glass and resin, but also the combination of resins (different resins) has become possible due to the advance of the material technology of the optical resin. JP-A-9-127321 and JP-A-9-127322 also propose the compounding of resins.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, a composite optical element formed by laminating a resin has not yet reached the level of practical use despite being proposed. The reason is that, since the adhesive strength at the interface between the laminated resins is low, the environmental resistance of the composite optical element and the optical device equipped with the composite optical element are low, and the reliability is low.
[0007]
In particular, the complex type diffractive optical element needs to have an interface that is a "discontinuous optical surface" (an optical surface that is not as smooth as a simple refraction surface and has a discontinuous surface inclination). Even if resin is laminated, the adhesion strength tends to be low.
Therefore, the present invention provides a composite optical element having a high adhesion strength while having an optical surface formed of a bonding surface between resins, a method of manufacturing the composite optical element, and an optical element having high performance and high environmental resistance. It is intended to provide a device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The composite optical element according to claim 1, wherein at least two resin optical layers having different refractive indices are laminated on an optical surface of the optical layer, wherein the composite optical element is disposed between the two optical layers. And a transparent thin film having good adhesion to the two resins.
[0009]
The composite optical element according to claim 2 is the composite optical element according to claim 1, wherein a difference in refractive index between the thin film and one of the two optical layers is suppressed to 0.01 or less. It is characterized by having.
A composite optical element according to a third aspect is the composite optical element according to the first or second aspect, wherein the thin film is made of an inorganic oxide.
[0010]
The composite optical element according to claim 4 is the composite optical element according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical surface of the optical layer is a discontinuous optical surface. Features.
The composite optical element according to claim 5 is the composite optical element according to claim 4, wherein the thickness of the thin film is within 1/10 of the height of irregularities provided on the optical surface of the optical layer. It is characterized by being.
[0011]
The method of manufacturing a composite optical element according to claim 6 is a method of manufacturing a composite optical element in which a first optical layer and a second optical layer made of resins having different refractive indexes are laminated. A first forming procedure for forming the first optical layer, and forming the first optical layer and the second optical layer on an optical surface of the formed first optical layer. And a second forming step of forming the second optical layer on the thin film.
[0012]
A method of manufacturing a composite optical element according to claim 7, wherein in the method of manufacturing a composite optical element according to claim 6, in the film forming procedure, the material of the thin film is the thin film and the second optical element. It is characterized in that the refractive index is selected so as to be 0.01 or less with respect to the layer.
The method of manufacturing a composite optical element according to claim 8 is the method of manufacturing a composite optical element according to claim 6 or 7, wherein an inorganic oxide is formed in the film forming procedure. And
[0013]
According to a ninth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a composite optical element according to the eighth aspect, in the film forming procedure, the inorganic oxide is formed by a vacuum film forming method. It is characterized.
The method of manufacturing a composite optical element according to claim 10 is the method of manufacturing a composite optical element according to claim 8 or 9, wherein the film forming procedure includes the step of silane coupling to the thin film after film formation. Processing is performed.
[0014]
The method of manufacturing a composite optical element according to claim 11 is the method of manufacturing a composite optical element according to any one of claims 6 to 10. The optical surface of the optical layer is processed into a discontinuous optical surface. The method of manufacturing a composite optical element according to claim 12 is the method of manufacturing a composite optical element according to claim 11, wherein, in the film forming procedure, the thickness of the thin film is set to the thickness of the first optical layer. The height is set within 1/10 of the height of the unevenness on the optical surface.
[0015]
An optical device according to a thirteenth aspect is an optical device that imparts predetermined optical characteristics to incident light, and includes at least one composite optical element according to any one of the first to fifth aspects. It is characterized by the following.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7. FIG.
[0017]
In the present embodiment, a composite optical element having an optical surface composed of a bonding surface between resins is manufactured.
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the composite optical element according to the present embodiment.
The composite optical element of the present embodiment is formed by joining a first optical layer 11 (refractive index n 1 ) and a second optical layer 12 (refractive index n 2 ) made of resin having different refractive indexes. This is a composite diffractive optical element having a layer structure.
[0018]
This composite type diffractive optical element is characterized in that the first optical layer 11 and the second optical layer 12 are joined via a thin film 13 on each optical surface.
Incidentally, in the composite optical element shown in FIG. 1, the cross section of the bonding surface S1 between the first optical layer 11 and the second optical layer 12 is a rectangular diffraction surface. The front surface (interface with the outside) 12a of the second optical layer 12 and the back surface (interface with the outside) 11b of the first optical layer 11 are flat.
[0019]
The present invention can be applied to another composite optical element in which the number of layers and the type of each optical surface are different from those described above. Incidentally, the number of layers is determined according to the number of optical surfaces to be provided to the composite optical element (that is, the number of functions), and the shape of each optical surface is determined according to the type of function to be provided to each optical surface. Is determined.
For example, depending on the shape of the optical surface, a blazed diffraction grating (consisting of a saw-toothed uneven pattern) as shown in FIG. 2A, and a phase-type Fresnel zone plate as shown in FIG. (Consisting of an annular concavo-convex pattern in which the forming pitch varies depending on the radial position), a binary optical element (consisting of a step-like concavo-convex pattern) as shown in FIG. 2C, and as shown in FIG. 2D. Each function such as a microlens array (comprising a plurality of minute convex or concave patterns) can be provided. Although not shown, the function of a concave or convex refraction lens or prism can be imparted to the optical surface.
[0020]
Hereinafter, a case where the bonding surface S1 is a rectangular diffraction surface and the surface 12a of the second optical layer 12 is a flat refraction surface (see FIG. 1) will be described.
Light incident on the composite optical element from the side of the first optical layer 11 depends on the difference in the refractive index between the first optical layer 11 and the second optical layer 12 at the joint surface s1. The traveling direction is changed, and further, on the surface 12a of the second optical layer 12, the traveling direction is changed according to the difference in the refractive index between the second optical layer 12 and the outside world (for example, air). Further, since the bonding surface S1 is a diffraction surface, diffracted light is generated at the bonding surface S1 according to the difference in the refractive index and the period of the unevenness of the diffraction surface.
[0021]
FIG. 3 is a diagram illustrating a procedure for manufacturing the composite optical element of the present embodiment.
The manufacturing procedure of the composite optical element of the present embodiment is roughly divided into the following steps 1 to 3.
Step 1: Step of forming the first optical layer 11 made of resin (including processing of the surface 11a of the first optical layer 11) (FIG. 3A)
Step 2: Step of forming a thin film 13 on the surface 11a of the first optical layer 11 (FIG. 3B)
Step 3: a step of forming the second optical layer 12 on the thin film 13 (including processing of the surface 12a of the second optical layer 12) (FIG. 3C)
Hereinafter, each step will be described in more detail.
[0022]
(Step 1)
As a method for forming the first optical layer 11 made of resin, any of the well-known forming methods can be applied.
For example, a prototype of the first optical layer 11 (optical resin having a refractive index n 1) is prepared, the surface of the original, for example, to form the cutting, grinding, the surface 11a is subjected to mechanical processing such as grinding .
[0023]
Incidentally, the optical resin used for the first optical layer 11 includes, for example, polycarbonate, polystyrene, polymethyl methacrylate, diethylene glycol bisallyl carbonate, polymethyl methacrylate, polytrifluoromethyl methacrylate, and polybutyl isobutyl methacrylate. , Polymethyl acrylate, poly α-bromomethyl acrylate, poly-2,3-dibromopropyl methacrylate, diallyl phthalate, polyphenyl methacrylate, poly (vinyl benzoate), poly (pentachlorophenyl methacrylate), polychlorostyrene , Polyvinyl naphthalene, polyvinyl carbazole, silicone polymer, acrylic resin, urethane resin, epoxy resin, ene-thiol resin, thiourethane resin, epoxy resin, etc. And a resin material, it is possible to use a photopolymer.
[0024]
In addition to the mechanical processing, processing such as dry etching and hologram (irradiating the photopolymer with interference light) can be applied to the processing of the surface 11a.
Alternatively, the first optical layer 11 (along with its surface 11a) may be formed. As a molding method, in addition to injection molding, molding with a photo-curable resin and molding with a heat-curable resin can be applied.
[0025]
Of these, molding with a photocurable resin is preferable from the viewpoints of abundant types of materials, high shape transferability, high productivity, and the like.
(Step 2)
The thin film 13 has a property of being in intimate contact with both the first optical layer 11 and a second optical layer 12 to be described later, and a property of sufficiently transmitting light having a wavelength used by the composite optical element (transmittance). .
[0026]
To form such a thin film 13, any one of the following (thin film forming method 1) and (thin film forming method 2) methods can be applied.
(Thin film forming method 1) An epoxy-based, acrylic-based, cyanoacrylate-based, or urethane-based adhesive is thinly applied.
(Thin Film Forming Method 2) A thin inorganic oxide film is formed, and preferably, a silane coupling treatment is performed after the film formation.
[0027]
Here, it is preferable that the thin film 13 is formed as thin as possible (details will be described later). In this regard, (thin film forming method 2) is preferable because (thin film forming method 1) can be made thinner. In addition, according to the (thin film forming method 2), the uniformity of the thin film 13 can be increased, which is preferable. (Thin film forming method 2) is also preferable in that it is easy to set the refractive index of the thin film 13 to a desired value (described later).
[0028]
Hereinafter, (Thin film forming method 2) will be described in detail.
There is no particular limitation on the type of inorganic oxide to be used as the material of the thin film 13. For example, silicon oxide SiO 2 , titanium oxide TiO 2 , aluminum oxide Al 2 O 3 , tin (II) oxide SnO 2 , zirconium oxide ZrO One or a mixture of two .
[0029]
If mixed, the control of the refractive index of the thin film 13 is further facilitated. For example, the refractive index of the thin film 13 can be variously set by mixing low refractive index silicon oxide SiO 2 and high refractive index titanium oxide TiO 2 and adjusting the mixing ratio.
As a method for forming the inorganic oxide film, a vacuum film forming method such as vacuum evaporation or sputtering, or a so-called sol-gel method in which an alcohol solution of an inorganic oxide alkoxide is heated after application is applicable.
[0030]
Note that the former vacuum film forming method is preferable because the uniformity of the thin film 13 can be improved and the thin film 13 can be made thinner. It is also preferable in that the adhesion between the first optical layer 11 and the second optical layer 12 is surely increased without complicated post-processing or pre-processing.
In order to surely increase the adhesion in the sol-gel method, it is necessary to activate the first interface 11a in advance. Activation methods include ultraviolet irradiation, immersion in an alkaline solution, and plasma irradiation.
[0031]
Further, in this (thin film forming method 2), in order to further strengthen the adhesion between the surface 13a of the thin film 13 and the second optical layer 12 formed thereafter, the surface 13a after film formation is It is preferable to perform a silane coupling treatment.
In the silane coupling treatment, for example, a water / alcohol solution of a silane coupling agent (acetic acid is added if necessary) is applied to the surface 13a of the thin film 13 by dipping or spin coating, and then heated to about 80 degrees. .
[0032]
(Step 3)
As a method for forming the second optical layers 12 (an optical resin having a refractive index n 2), any of various methods can be applied (described above) to form the first optical layers 11 are formed can be applied. As the molding, in addition to injection molding, molding with a photocurable resin and molding with a heat curable resin can be applied.
[0033]
Of these, molding with a photocurable resin is preferable from the viewpoints of abundant types of materials, high shape transferability, high productivity, and the like.
Hereinafter, a case where molding using a photocurable resin is applied will be described.
FIG. 4 is a diagram for explaining in detail a method of forming the second optical layer 12 (molding with a photocurable resin).
[0034]
On the surface 13a of the thin film 13, dropping the uncured material 12 'of the proper amount of the photocurable resin (refractive index n 2) (Figure 4 (a)).
Next, a mold 15 (FIG. 4 (b)) having a molding surface 15a having an inverted shape (in this case, a plane) of the surface 12a of the second optical layer 12 is prepared, and the molding surface 15a is placed on the surface 13a. The second optical layer 12 is brought closer by the designed value of the thickness, and light for curing is irradiated from the side of the first optical layer 11 (FIG. 4C) to cure the uncured material 12 '. Let it. When the curing is completed, the light irradiation is stopped and the mold is released (FIG. 4D).
[0035]
If a mold made of a transparent member such as glass (a member transparent to curing light) is used instead of the mold 15, curing light can be irradiated from the opposite direction to the above-described irradiation direction.
FIG. 5 is a partially enlarged view of a cross section of the composite optical element of the present embodiment.
In the composite optical element of the present embodiment manufactured as described above, a thin film 13 is provided on the bonding surface S1 between the first optical layer 11 and the second optical layer 12, as shown in FIG. Intervene. It is desirable that the thin film 13 does not affect the optical performance of the composite optical element, in particular, the optical function (here, the diffraction function) of the bonding surface S1.
[0036]
Therefore, in the present embodiment, the thickness t of the thin film 13 is as thin as possible, and at least the height of the unevenness provided on the bonding surface S1 (here, the height of the unevenness provided on the surface 11a of the first optical layer 11). It is preferable that the height can be suppressed within 1/10 of L. When the vacuum film forming method is applied to the above step 2, the thickness t of the thin film 13 can be easily controlled by the film forming time or the like.
[0037]
By the way, since the thin film 13 is formed in close contact with the surface 11a of the first optical layer 11, the interface (the surface 11a) between the first optical layer 11 and the thin film 13 has the optical function of the bonding surface S1. There is no possibility to make it worse.
However, the interface (surface 13a) between the thin film 13 and the second optical layer 12 may have poor surface accuracy depending on the film formation accuracy of the thin film 13 in step 2, so that the optical function of the bonding surface S1 May worsen.
[0038]
Therefore, in the present embodiment, the refractive index difference between the thin film 13 and the second optical layer 12 is set to be sufficiently smaller than the refractive index difference between the first optical layer 11 and the second optical layer 12. That is, the refractive index of the thin film 13 is preferably set to a value as close as possible to that of the second optical layer 12. Substantially, the refractive index difference may be 0.01 or less.
As described above, if the difference in the refractive index between the thin film 13 and the second optical layer 12 is small, even if the surface accuracy of the surface 13a of the thin film 13 is somewhat poor, the deviation in the traveling direction of the incident light on the surface 13a becomes small. Therefore, the thin film 13 can be optically regarded as the same layer as the second optical layer 12. Therefore, the influence of the surface 13a is almost eliminated.
[0039]
When (the thin film forming method 1) is applied to the above step 2, the refractive index of the thin film 13 can be set by optimizing the type of the adhesive to be used.
When (thin film forming method 2) is applied to the above step 2, the refractive index of the thin film 13 is optimized by optimizing the type of the inorganic oxide to be used, or the combination of the inorganic oxide to be used and the mixing ratio thereof. Can be set by optimization.
[0040]
FIG. 6 is a diagram illustrating a variation of the layer structure of the composite optical element of the present embodiment.
In the above embodiment, the composite optical element having a two-layer structure has been described. However, since the optical element may have a multilayer structure of three or more, a supplementary description will be given below.
First, in order to form a multilayer structure having three or more layers, the above steps 2 and 3 may be repeated.
[0041]
At this time, the refractive index difference between the n-th thin film 13 n (thin film formed on the surface of the n- th optical layer 11 n ) and the (n + 1) -th optical layer 11 (n + 1) is equal to the n-th optical layer 11 n and preferably set sufficiently small relative to the refractive index difference between the optical layer 11 (n + 1) of the (n + 1).
That is, it is preferable that the refractive index nn of the n- th thin film 13 n be as close as possible to the refractive index of the (n + 1) -th optical layer 11 (n + 1) to be formed thereafter. It is desirable to set it to 0.01 or less.
[0042]
Although the final surface a (surface) of the composite optical element is a flat refraction surface in FIG. 6, other optical surfaces (for example, a convex spherical surface or aspherical surface, a concave spherical surface or an aspherical surface, or a diffraction surface). Needless to say, the surface may be a discontinuous optical surface such as a surface.
Further, in the present embodiment, each optical surface of the composite optical element is a flat surface, or an uneven pattern is formed on the flat surface, but a concave spherical surface or an aspheric surface, a convex spherical surface or an aspheric surface, or An uneven pattern may be formed on those curved surfaces.
[0043]
In the present embodiment, the composite optical element including only the resin optical layer is described. However, the present invention is also applicable to a resin optical layer laminated on a glass substrate (described later). Example).
Incidentally, a composite optical element comprising only a resin optical layer can be manufactured by laminating a resin optical layer on a glass substrate and then peeling off the glass substrate.
[0044]
Further, in the present embodiment, if the respective materials of the two adjacent resinous optical layers are selected so that not only the refractive index but also the dispersion characteristics are different from each other, and if the joint surface thereof is a diffractive surface, a wide range can be obtained. A composite diffractive optical element having high diffraction efficiency over a wavelength range can be realized.
Such composite type diffractive optical elements include cameras, microscopes, binoculars, telescopes, head mounted displays, etc., as well as industrial equipment such as semiconductor manufacturing equipment (particularly its alignment optical system and illumination optical system) and machine tools, The present invention is widely applicable to measuring devices such as spectrophotometers, electric devices used for optical communication, amplifiers, duplexers, and optical devices such as optical transceivers and optical circuit elements.
[0045]
FIG. 7 is a diagram showing an example in which the composite optical element of the present invention is applied to an imaging optical system (a so-called interchangeable lens) of a camera system. This imaging optical system is detachable from a camera body (not shown).
In FIG. 7, an arrow indicates the composite optical element 10 (the thin film 3 is formed on the joint surface S between the resin layers 1 and 2) to which the present invention is applied. The shape of each optical surface including the bonding surface S of the composite optical element 10 and the material of each optical layer and thin film are selected so as to correct the chromatic aberration of the imaging optical system. This enhances the performance of the imaging optical system.
[0046]
Since the composite optical element 10 has a high adhesion strength between the bonding surfaces S of the resin layers 1 and 2, not only improves the overall performance of the imaging optical system, but also the environment resistance of the imaging optical system and, consequently, the camera system. Can also maintain high environmental resistance.
Needless to say, the composite optical element of the present invention can be applied to a lens-integrated camera.
[0047]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, a composite Fresnel zone plate in which a first optical layer 21 and a second optical layer 22 are laminated on a glass substrate 20 is manufactured (see FIG. 10C).
[0048]
FIG. 8 is a diagram illustrating a procedure for forming the first optical layer 21, FIG. 9 is a diagram illustrating a procedure for forming the thin film 23, and FIG. 10 is a diagram illustrating a procedure for forming the second optical layer 22.
First, as a material of the first optical layer 21, a mixture of hexafunctional cyclic urethane acrylate and isobornyl methacrylate (refractive index nd 1 = 1.490 for d-line), which is a kind of ultraviolet curable resin, is prepared. An uncured product 21 ′ of this mixture was dropped on a glass substrate (optical glass) 20 (FIG. 8A).
[0049]
A mold 25 having a molding surface 25a having an inverted shape of the Fresnel zone plate (grating height T = 12.4 μm, pitch 3 mm (central part) to 160 μm (peripheral part)) as shown in FIG. 8B is prepared. Then, the molding surface 25a was applied to the surface of the uncured material 21 'to spread it over the entire glass substrate 20, and irradiated with ultraviolet light (UV) from the glass substrate 20 side (FIG. 8C).
[0050]
Thereafter, when the uncured material 21 ′ was cured, the irradiation of the ultraviolet rays was stopped, and the mold was released to complete the first optical layer 21 (FIG. 8D).
Further, a mixed film of silicon oxide SiO 2 and titanium oxide TiO 2 (refractive index n 3 = 1.54) is formed on the first optical layer 21 as the thin film 23, and the thickness t becomes about 0.1 μm. A film was formed by a vacuum deposition method as shown in FIGS. 9A and 9B.
[0051]
Thereafter, an acetic acid / ethanol solution of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane as a silane coupling agent was spin-coated on the surface 23a of the thin film 23, and then subjected to a heat treatment at 80 ° C. for 5 minutes (FIG. 9C). .
Next, as a material of the second optical layer 22, ethoxylated bisphenol A dimethacrylate (refractive index nd 2 = 1.541 for d-line), which is a kind of ultraviolet curable resin, is prepared, and the uncured product 22 ′ is obtained. Was dropped on the surface 23a of the thin film 23 (FIG. 10A).
[0052]
A mold 15 having a flat molding surface 15a as shown in FIG. 10B is prepared, and the molding surface 15a is applied to the surface of the uncured material 22 'and is spread over the entire first optical layer 21. At the same time, ultraviolet rays (UV) were irradiated from the glass substrate 20 side.
Thereafter, when the uncured material 22 'was cured, the irradiation of the ultraviolet rays was stopped, and the mold was released to complete the second optical layer 22 (FIG. 10C).
[0053]
The composite Fresnel zone plate completed as described above has the thin film 23 (mixed film of silicon oxide SiO 2 and titanium oxide TiO 2 ) formed on the bonding surface S2, and thus the first optical layer 21 The second optical layer 22 adhered firmly.
[0054]
Moreover, the thickness t (= 0.1 μm) of the thin film 23 is sufficiently smaller than the height T (= 12.4 μm) of the unevenness of the zone plate, and the refractive index n 3 (= 1.54). ) Is sufficiently close to the refractive index n 2 (= 1.541) of the second optical layer 22, so that a sufficiently high function as a zone plate was obtained.
[0055]
【The invention's effect】
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the present invention, a composite optical element having a high adhesion strength while having an optical surface composed of a bonding surface between resins, a method of manufacturing the composite optical element, and high performance and environmental resistance Optical device with a high level is realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a composite optical element according to an embodiment.
FIG. 2 is a view showing a variation of a bonding surface S1 of the composite optical element.
FIG. 3 is a diagram illustrating a manufacturing procedure of the composite optical element according to the embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating in detail a method of forming the second optical layer 12 (molding with a photocurable resin).
FIG. 5 is a partially enlarged view of a cross section of the composite optical element of the embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating a variation of the layer structure of the composite optical element according to the embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing an example in which the composite optical element of the present invention is applied to an imaging optical system (interchangeable lens) of a camera system.
FIG. 8 is a diagram illustrating a procedure for forming a first optical layer 21 according to the embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating a procedure for forming a thin film 23 according to an example.
FIG. 10 is a diagram illustrating a procedure for forming a second optical layer 22 according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
1,11,21 1st optical layers 2,12,22 2nd optical layers 3,13,23, thin film 11n nth optical layer 13n nth thin film 12 ', 22' Material of second optical layer Uncured material 21 'of uncured material 15, 25 of first optical layer material Molds S1, S2, S

Claims (13)

屈折率の異なる少なくとも2つの樹脂製の光学層が前記光学層の光学面上で積層された複合型光学素子において、
前記2つの光学層の間に、前記2つの樹脂に対して密着性の良い透過性の薄膜を有する
ことを特徴とする複合型光学素子。
In a composite optical element in which at least two resin optical layers having different refractive indexes are laminated on the optical surface of the optical layer,
A composite optical element comprising a transparent thin film having good adhesion to the two resins between the two optical layers.
請求項1に記載の複合型光学素子において、
前記薄膜と前記2つの光学層の何れか一方との屈折率差は、0.01以下に抑えられている
ことを特徴とする複合型光学素子。
The composite optical element according to claim 1,
A composite optical element, wherein a difference in refractive index between the thin film and one of the two optical layers is suppressed to 0.01 or less.
請求項1又は請求項2に記載の複合型光学素子において、
前記薄膜は、無機酸化物からなる
ことを特徴とする複合型光学素子。
The composite optical element according to claim 1 or 2,
The composite optical element, wherein the thin film is made of an inorganic oxide.
請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の複合型光学素子において、
前記光学層の光学面は、不連続な光学面である
ことを特徴とする複合型光学素子。
The composite optical element according to any one of claims 1 to 3,
The composite optical element, wherein the optical surface of the optical layer is a discontinuous optical surface.
請求項4に記載の複合型光学素子において、
前記薄膜の厚さは、前記光学層の光学面に付与された凹凸の高さの1/10以内である
ことを特徴とする複合型光学素子。
The composite optical element according to claim 4,
The composite optical element according to claim 1, wherein a thickness of the thin film is within 1/10 of a height of irregularities provided on an optical surface of the optical layer.
屈折率の異なる樹脂製の第1の光学層と第2の光学層とを積層した複合型光学素子を製造する複合型光学素子の製造方法であって、
前記第1の光学層を形成する第1の形成手順と、
前記形成された前記第1の光学層の光学面上に、その第1の光学層及び前記第2の光学層の双方に対し密着する透過性の薄膜を成膜する成膜手順と、
前記薄膜上に、前記第2の光学層を形成する第2の形成手順と
を含むことを特徴とする複合型光学素子の製造方法。
A method of manufacturing a composite optical element for manufacturing a composite optical element in which a first optical layer and a second optical layer made of resins having different refractive indexes are laminated,
A first forming procedure for forming the first optical layer;
A film forming procedure of forming a transparent thin film in close contact with both the first optical layer and the second optical layer on the optical surface of the formed first optical layer;
A second forming step of forming the second optical layer on the thin film.
請求項6に記載の複合型光学素子の製造方法において、
前記成膜手順では、
前記薄膜の材料を、その薄膜と前記第2の光学層との屈折率差が0.01以下になるよう選択する
ことを特徴とする複合型光学素子の製造方法。
The method for manufacturing a composite optical element according to claim 6,
In the film forming procedure,
A method for manufacturing a composite optical element, wherein a material of the thin film is selected such that a difference in refractive index between the thin film and the second optical layer is 0.01 or less.
請求項6又は請求項7に記載の複合型光学素子の製造方法において、
前記成膜手順では、
無機酸化物を成膜する
ことを特徴とする複合型光学素子の製造方法。
The method for manufacturing a composite optical element according to claim 6 or 7,
In the film forming procedure,
A method for producing a composite optical element, comprising forming an inorganic oxide film.
請求項8に記載の複合型光学素子の製造方法において、
前記成膜手順では、
前記無機酸化物を真空成膜法により成膜する
ことを特徴とする複合型光学素子の製造方法。
The method for manufacturing a composite optical element according to claim 8,
In the film forming procedure,
A method of manufacturing a composite optical element, comprising forming the inorganic oxide by a vacuum film forming method.
請求項8又は請求項9に記載の複合型光学素子の製造方法において、
前記成膜手順では、
成膜後の前記薄膜にシランカップリング処理を施す
ことを特徴とする複合型光学素子の製造方法。
The method for manufacturing a composite optical element according to claim 8 or 9,
In the film forming procedure,
A method for producing a composite optical element, comprising subjecting the thin film after film formation to a silane coupling treatment.
請求項6〜請求項10の何れか一項に記載の複合型光学素子の製造方法において、
前記第1の形成手順では、
前記第1の光学層の光学面を、不連続な光学面に加工する
ことを特徴とする複合型光学素子の製造方法。
The method for manufacturing a composite optical element according to any one of claims 6 to 10,
In the first forming procedure,
A method of manufacturing a composite optical element, comprising processing an optical surface of the first optical layer into a discontinuous optical surface.
請求項11に記載の複合型光学素子の製造方法において、
前記成膜手順では、
前記薄膜の厚さを、前記第1の光学層の光学面に有する凹凸の高さの1/10以内に設定した
ことを特徴とする複合型光学素子の製造方法。
The method for manufacturing a composite optical element according to claim 11,
In the film forming procedure,
A method of manufacturing a composite optical element, wherein a thickness of the thin film is set to be within 1/10 of a height of irregularities on an optical surface of the first optical layer.
入射光に対し所定の光学特性を付与する光学装置において、
請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の複合型光学素子を少なくとも1つ備えた
ことを特徴とする光学装置。
In an optical device that imparts predetermined optical characteristics to incident light,
An optical device comprising at least one composite optical element according to claim 1.
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