JP3258408B2 - 光学素子保持装置 - Google Patents

光学素子保持装置

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直仁 志賀
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、貼り合わせレンズ、プ
リズム等の透過光学系に用いられる光学素子とその保持
装置に係り、特に紫外線顕微鏡対物レンズ等の紫外線領
域用接合光学素子に用いる光学素子保持装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、光学系に用いられる接合光学素子
の接合にはバルサム、エポキシ系、アクリレート系紫外
線硬化型の接着剤が使用されてきた。最近、光学技術分
野において高精度なことが要求されるようになり観察波
長も従来の可視光域から解像力を向上できる紫外光域を
用いるようになり、かつ光学歪が極めて少ない光学系が
望まれてきた。
【0003】そこで、特開平4−97927号公報に開
示されるように、レンズ同士の接合に際し、付加反応硬
化する有機シリコーン樹脂を接着剤として用いることで
紫外線領域用接合光学素子を得ることが提案されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、付加反応型シ
リコーン接着剤は紫外線顕微鏡等に使う酸化硅素含有率
が30wt%未満の硝材には、極度に接着性が悪く、付
加反応型シリコーン接着剤では、この種の硝材を充分に
鏡筒等の保持枠を有する保持体に対して接着により保持
しきれない。また、従来、レンズの接合に使用する接着
剤と枠止めを行う接着剤とは、用途、機能の違いにより
区別して使用しているのが大方の傾向であり、同じ接着
剤を用いて両方を接着している例はない。
【0005】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、酸化硅素含有率30wt%未満の硝材であっても保
持体に固着でき、また、紫外線領域(250nm〜40
0nm)で高い透過率を有するとともに光学歪を小さく
できる光学素子保持装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係る光学素
子保持装置は、複数の光学素子を接着剤で保持体に保持
する光学素子保持装置において、第1光学素子とこの第
1光学素子よりも接着剤との接着性が悪い第2光学素子
とを保持するための保持体と、第1光学素子とこの第1
光学素子と保持体との間に配設された第2光学素子との
間、第1光学素子の側面と保持体との間および第2光学
素子の側面と保持体との間に同一の接着剤を介在させて
硬化させた接着剤層と、を具備するものである。また、
第2の発明に係る光学素子保持装置は、第1の発明に係
る光学素子保持装置において、前記第1光学素子を酸化
硅素含有率30wt%以上の硝材とし、前記第2光学素
子を酸化硅素含有率30wt%未満の硝材としたもので
ある。さらに、第3の発明に係る光学素子保持装置は、
第1または第2の発明に係る光学素子保持装置におい
て、第2光学素子を螢石としたものである。第4の発明
に係る光学素子保持装置は、第1〜第3の発明に係る光
学素子保持装置において、前記接着剤を付加反応型シリ
コーン系接着剤としたものである。
【0007】
【作用】すなわち、本発明に係る光学素子保持装置は、
第1光学素子よりも接着剤との接着性が悪い第2光学素
子を、第1光学素子と保持体との間に配設し、第1光学
素子と第2光学素子との間、第1光学素子の側面と保持
体との間および第2光学素子の側面と保持体との間に同
一の接着剤を介在させて硬化させる。
【0008】
【実施例1】まず、本発明の具体的な実施例を説明する
前に、本発明の概要を説明する。本発明の概要は、2枚
以上の光学素子を接合した接合光学素子(以下、単に接
合素子という)を、少なくともその側面で保持体に保持
する光学素子保持装置であって、光学素子同士を接合す
る接着剤と接合素子を保持体に接着する接着剤とを同一
のものとし、これらの接着剤を一体となって硬化させる
ことにより、接合素子を保持体に固着して構成した。ま
た、接着剤は、付加反応型シリコーン系接着剤とし、そ
の粘度は、接合時の作業時間と接合層のバラツキを最小
限にするために、1000cps以下、好ましくは50
0cps以下とした。また、光学素子を支持する保持体
は、接合素子との間に、接着剤の粘度によって0.02
mm≦x≦0.3mm(x=クリアランス)の範囲のク
リアランスを有するものを用いた。0.02mmより小
さいと接着剤の流入が極端に悪化し、また、0.3mm
より大きいと接着に使用出来る低粘度タイプは流れすぎ
てしまいレンズ最下面まで流出して有効面を汚してしま
う。さらに、前記光学素子の内少なくとも1種は酸化硅
素含有率30wt%未満の硝材からなり、かつ少なくと
も1種は酸化硅素含有率30wt%以上の硝材とし、酸
化硅素含有率30wt%未満の光学素子を保持体と前記
30wt%以上の光学素子とで挟み込んで固着してもよ
い。本発明においては、酸化硅素含有率30wt%未満
のものとして、FPL51、FPL52、FPL53
(いずれも含有率0wt%)、LAL61(3wt
%)、LAL18(5wt%以下)、LAM2(10〜
20wt%)、LAH66(5〜10wt%)(いずれ
もオハラの商品名)を使用し、また、酸化硅素含有率3
0wt%以上のものとして、BSL7(70wt%)、
BAL11(48wt%)、NSL2(67wt%)、
BAM1(56wt%)、PBL1(59wt%)、B
AL4(49wt%)、石英(100%)等を使用し
た。付加反応型の有機シリコーン系接着剤は、主鎖骨格
がジメチルポリシロキサンであり、これが硬化架橋した
ときは高い紫外線透過能を有する石英(SiO2 )の骨
格に類似しているので、同様な紫外線透過能と良好な接
着性を示す。また、光学素子同士の接合と保持体の接着
の両方に、硬化すると弾性体になるシリコーン接着剤を
使用していることから環境下での膨張収縮に接着剤が追
従しやすい。本発明に使用する保持体は、通常の枠止め
に用いる接着剤を使用して接着する時の保持体に比べ、
クリアランスを小さくしたことにより接合用の粘度の低
い接着剤でも必要以上に流れない。また、一方の酸化硅
素含有率30wt%未満の硝材からなる光学素子を保持
体に挿入した後、同一の接着剤を用いてもう一方の酸化
硅素含有率30wt%以上の硝材の光学素子を接合し
て、光学素子と保持体との接着と光学素子同士の接合と
を同時に行う場合、接合時に加圧した際に余剰な接着剤
が光学素子からはみ出し、これが保持体と光学素子との
クリアランスに浸み込むので、光学素子と保持体との接
着も同時に行える。
【0009】その結果、酸化硅素含有率30wt%未満
の光学素子は、保持体との間にゴム状の接着剤の層が配
置され、万一環境変化によって接着剤と光学素子との界
面で剥離が起きても弾性的に強固に保持され、ラジアル
方向へのズレを起こさない。又、前記酸化硅素含有率3
0wt%未満の光学素子の保持体への落とし込み面と反
対側には、接合層を介して前記酸化硅素含有率30wt
%以上の光学素子があり、この光学素子が保持体と接着
固化しており、環境変化に伴う膨張収縮や振動衝撃等で
接合した光学素子に力が加わっても、接着性の優れる3
0wt%以上の光学素子がしっかりと保持体と可繞性の
あるゴム状接着剤で固定されているため、30wt%未
満の光学素子と接合層との界面がはがれやすくてもこの
部分にまで加わった力が到らず接合層を剥離させること
はない。更に、ラジアル方向ズレも、30wt%以上の
光学素子が保持体との間に挟んで固定しているために起
こさない。
【0011】次に、本発明の具体的な実施例を図に基づ
いて説明する。図1は、本発明の実施例1を示す断面図
である。本実施例の光学素子保持装置は、紫外線の透過
率の高い螢石レンズ1と石英レンズ2が付加型のシリコ
ーン樹脂からなる接着剤層3により接合されている。こ
の接着剤層3は、東レダウコーニングシリコーン社製の
2液付加型重合シリコーン樹脂JCR6122(粘度は
略400CPS)を用いている。またレンズ接合と同じ
樹脂を用いて、接合レンズ5と保持体としての鏡筒4と
を固着している。
【0012】上記螢石レンズ1のように酸化硅素含有率
30wt%未満の硝材としては、FK01〜FK03
(0wt%)、Lak011(3wt%)等を挙げるこ
とができ、酸化硅素含有率30wt%以上の硝材として
は、BK7(69.6wt%)、BaF1(55.9w
t%)、LLF1(59.0wt%)、BaLF4(4
8.8wt%)、KF2(66.7wt%)、Bak1
(48.1wt%)を挙げることができる。
【0013】本実施例で用いるレンズにあって、酸化硅
素含有率30wt%以上のレンズであると、一般的に接
着剤との接着性がよく、酸化硅素含有率30wt%未満
のレンズであると、接着剤はレンズから剥離してしま
う。そこで、本実施例の光学素子装置を製造するには、
先ずクリアランス0.02mm≦x≦0.3mm(x=
クリアランス)を有する鏡筒4内に螢石レンズ1を落と
し込む(図2参照)。次に、前記螢石レンズ1上に付加
反応型のシリコーン樹脂系接着剤3をレンズ接合に必要
な量と、更に石英レンズ2と螢石レンズ1からなる接合
レンズ5と鏡筒4との間のクリアランスを満たすのに必
要な量を滴下させ、上方から石英レンズ2を重ね加圧す
る。その際にレンズ接合に必要な量以上の加圧であふれ
た余剰の接着剤3が接合レンズ5と鏡筒4とのクリアラ
ンスに流れ込み、接合レンズ5と鏡筒4を固定する。そ
して、芯出しを行った後、70℃のオーブンに40分以
上投入し硬化させ、光学素子保持装置を得る。
【0014】本実施例にあっては、螢石レンズ1上に過
剰に滴下した接着剤3は、石英レンズ2を重ね接合した
際にその加圧であふれ、鏡筒4と接合レンズ5間のクリ
アランスに浸透する。クリアランスが0.02mm≦x
≦0.3mmの範囲内であれば、実施例に使用した粘度
の低い接着剤3でも流れ出してしまうことはない。
【0015】本実施例によれば、石英レンズ2と螢石レ
ンズ1を接合する際にあふれた余剰な接着剤が接合レン
ズ5と鏡筒4間のクリアランスに流れ込むことにより、
クリアランスをうまく埋め螢石レンズ1と鏡筒4の間を
充填する。又、石英レンズ2が鏡筒4に保持されている
ので、螢石レンズ1のみを接着するよりも接着力は向上
する。すなわち、複数のレンズ1,2を鏡筒4に接合す
るとともに、レンズ1,2同士を接合するのと同一の接
着剤3を用い、これら接着剤3を一体にして硬化させ
て、接着剤3によるレンズ1,2同士の接合とともに接
合レンズ5と鏡筒4とを機械的に固定することにより、
接着剤との接着性が悪いとされる酸化硅素含有率30w
t%未満であるレンズを有する接合レンズ5であって
も、鏡筒4に対して固定することができる。また、接合
レンズ5の一方である螢石レンズ1が鏡筒4に設けられ
た段部によって、もう一方の石英レンズ2が接着剤3に
よる機械的な固定によって係止されるとともに、接着剤
3による接合とによって、接合レンズ5は、その光軸方
向にずれることなく、強固に固定される。
【0016】これにより、環境変化や振動、衝撃といっ
た外力が加わっても、螢石レンズ1がズレたり、剥れ落
ちることはない。また、レンズ1,2の接合と同一の接
合剤で接合レンズ5と鏡筒4との接着を一度に行うこと
ができ、接着作業が非常に容易となる。
【0017】
【実施例2】図3は、本発明の実施例2を示す断面図
で、使用する接着剤3及びレンズ1,2と鏡筒4の接着
構造は実施例1と同様である。使用する接着剤及びレン
ズと鏡筒の接着構造は実施例1と同様である。本実施例
は、光学素子同士を接合してから鏡筒との接着を行う手
段であるが、先ず、ディスペンサーにより螢石レンズ1
上に接合に必要な量の接着剤を滴下する。そして、石英
レンズ2を泡が入らないように上方から重ね合わせる
(図4参照)。この際に2枚のレンズ1,2の光軸が合
うように位置出しを行い、そのまま治具で固定して70
℃40分で接着剤を硬化させ接合レンズ5を得る。次に
接合レンズ5を、螢石レンズ1を下側にして鏡筒4に落
とし込み、接合レンズ5と鏡筒4の間に設けた0.02
mm≦x≦0.03mmのクリアランスを充分に満たす
ようにディスペンサーによりレンズ1,2の接合に使用
したものと同一の接着剤を充填する。充填した接合剤は
粘度が低く接合レンズ5と鏡筒4のクリアランス内に充
分浸透していく。そして、70℃のオーブンに40分以
上投入し硬化させ、光学素子保持装置を得る。
【0018】本実施例によれば光学素子保持装置は、接
合レンズ5と鏡筒4のクリアランスいっぱいに接着剤3
が充填されていて、少なくとも石英レンズ2は確実に強
固に鏡筒4と接着されており、螢石レンズ1も接着剤3
が浸透した部分は鏡筒4に固着されているので、鏡筒4
内での接合レンズ5のガタつきはなく、実施例1のよう
に鏡筒4に接着されているよりも保持強度は高くなる。
【0019】
【実施例3】図5は、本発明の実施例3を示す断面図
で、2枚の石英レンズ2の間に、接着性の悪い硝材FP
L51(オハラ)のレンズ6を配置して構成されてい
る。なお、使用する接着剤3は、実施例1と同様であ
る。本実施例の光学素子保持装置を得るには、一方に石
英レンズ2aを接合したFPL51製レンズ6をエアー
ピンセットで吸着し、石英レンズ2aの側面にディスペ
ンサーにより接着剤3をやや多めに塗布した後、石英レ
ンズ2aを下にして鏡筒4に落とし込む。この際、石英
レンズ2aの側面に塗布した多めの接着剤3が鏡筒4と
すれ、上方に広がる。次に、FPL51製レンズ6上に
接合に必要な量の接着剤3を塗布し、上方から石英レン
ズ2bを泡が入らないように重ね合わせ圧着する。この
時、FPL51製レンズ6側のクリアランスは接着剤3
により埋められ、鏡筒4と接着されていて、又石英レン
ズ2b側はFPL51製レンズ6を落とした際に鏡筒4
に付着した余分の接着剤3によりクリアランスが埋まる
かたちになる。その後、レンズ芯出しを行い、70℃の
オーブンに40分以上投入し硬化させ、光学素子保持装
置を得る。
【0020】本実施例にあっては、先に鏡筒4に落とし
込む石英レンズ2aの側面に塗布する接着剤3を多めに
することにより、レンズ2aを鏡筒4に落とし込んだ
際、接着剤3が鏡筒4とすれるため上方に広がり、接着
面積をかせぐ。又、FPL51製レンズ6と鏡筒4につ
いて接着剤3との界面で剥離が生じても、レンズ6の周
辺に接着剤3が充填されており、かつ上下に石英レンズ
2a,2bが鏡筒4に接着固着されて配置されているの
でラジアル、スラスト両方向への動きは規制される。
【0021】本実施例によれば、側面にやや多めの接着
剤3を塗布した石英レンズ2aを鏡枠に落とし込んだ際
に広げられた接着剤3が接着面積をかせぎ、石英レンズ
2a,2bだけでなくFPL51製レンズ6側も保持す
る形になるので接着力が向上する。
【0022】
【発明の効果】以上のように、本発明によると、接合素
子を保持体に固定するのに、光学素子と光学素子とを接
合する接着剤と同一の接着剤を用い、この接着剤を一体
にして硬化させているので、この一体となった接着剤層
によって、接着剤との接着性が悪いとされる素材からな
る光学素子であっても保持体に対して機械的に固定する
ことができる。そして、この機械的な固定が、接着性が
悪いとされる光学素子に対しても接着剤による接着力の
弱さを補うことになり、接合素子を、保持体に対して強
固に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の断面図である。
【図2】実施例1における螢石レンズを鏡筒に落とし込
んだ断面図である。
【図3】本発明の実施例2の断面図である。
【図4】実施例2における接合レンズの説明図である。
【図5】本発明の実施例3の断面図である。
【符号の説明】
1 螢石レンズ 2 石英レンズ 3 接着剤 4 鏡筒 5 接合レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−97927(JP,A) 特開 昭57−81218(JP,A) 実開 昭62−149013(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 7/02 - 7/105

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の光学素子を接着剤で保持体に保持
    する光学素子保持装置において、 第1光学素子とこの第1光学素子よりも接着剤との接着
    性が悪い第2光学素子とを保持するための保持体と、 第1光学素子とこの第1光学素子と保持体との間に配設
    された第2光学素子との間、第1光学素子の側面と保持
    体との間および第2光学素子の側面と保持体との間に同
    一の接着剤を介在させて硬化させた接着剤層と、 を具備することを特徴とする光学素子保持装置。
  2. 【請求項2】 前記第1光学素子を酸化硅素含有率30
    wt%以上の硝材とし、前記第2光学素子を酸化硅素含
    有率30wt%未満の硝材としたことを特徴とする請求
    項1に記載の光学素子保持装置。
  3. 【請求項3】 前記第2光学素子は、螢石であることを
    特徴とする請求項1または2に記載の光学素子保持装
    置。
  4. 【請求項4】 前記接着剤は、付加反応型シリコーン系
    接着剤であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか
    に記載の光学素子保持装置。
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