JP5231314B2 - Bonding optical element and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、偏心を減らしつつ、耐湿、耐熱性を持たせた接合光学素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a bonded optical element having reduced moisture and heat resistance while reducing eccentricity, and a method for manufacturing the same.
例えば、３層接合光学素子を得る例として、２つのガラス又はプラスチックの光学基材に未硬化のエネルギー硬化型樹脂を挟み、次いで、当該樹脂にエネルギーを照射して硬化させる方法がある。 For example, as an example of obtaining a three-layer bonded optical element, there is a method in which an uncured energy curable resin is sandwiched between two glass or plastic optical substrates, and then the resin is irradiated with energy to be cured.
しかし、光学基材と樹脂を接合する際、光学基材同士の光軸等がずれたまま樹脂を硬化してしまうと、目的の光学性能を得られなくなってしまう。
そのため、接合光学素子においては、光学基材と樹脂を硬化する前に、ズレを修正することで光学性能を確保する必要がある。
However, when the optical base material and the resin are bonded, if the resin is cured while the optical axes of the optical base materials are shifted, the intended optical performance cannot be obtained.
Therefore, in the bonded optical element, it is necessary to ensure optical performance by correcting the deviation before curing the optical base material and the resin.
これに対し、例えば特許文献１及び特許文献２には、光学基材の位置決め（特に、貼り合わせ面同士の位置決め）を容易にするための技術が開示されている。
特許文献１には、光学基材が光学有効径の外周に接触により基材同士の位置関係を決定するための位置決め部を有しており、その接触する部位を互いに嵌合することで、位置決め可能な技術が提案されている。
On the other hand, for example,
In
また、特許文献２には、貼り合わせる２枚の光学基材の光学有効径の外周を線接触させることで、光学基材同士を位置決めし、貼り合わせる技術が提案されている。
しかしながら、特許文献１及び特許文献２の技術を用いて製造された接合光学素子では、いずれも光学基材同士が直接接触した状態となっている。
このため、使用環境下の温度・湿度が変化すると、応力の問題が発生することになる。具体的には、光学基材の有する線膨張率の差により、光学基材の膨張・収縮量が異なる場合には、膨張、収縮量の差が原因となって接触している部分に応力が発生する。これにより、通常の光学素子が温湿度変化によって変化する以上に大きな変形を起こし、面形状が低下するおそれが生じる。
However, in the bonded optical element manufactured using the techniques of
For this reason, when the temperature and humidity in the usage environment change, a problem of stress occurs. Specifically, when the amount of expansion / contraction of the optical base material is different due to the difference in the linear expansion coefficient of the optical base material, the stress is applied to the contacted part due to the difference in expansion / contraction amount. Occur. As a result, there is a risk that the normal optical element will be deformed more than it changes due to temperature and humidity changes, and the surface shape will be lowered.
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、貼り合わせる際に少なくとも２つの光学基材の位置決め部間に隙間を設けることで、環境変化に対して面形状の精度が高い接合光学素子及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such a problem, and a bonding optical having high surface shape accuracy with respect to environmental changes is provided by providing a gap between the positioning portions of at least two optical base materials when bonding. An object is to provide an element and a method for manufacturing the element.
前記目的を達成するため、本発明では接合光学素子の製造方法において、
光学有効径よりも外側に位置決め部を持つ少なくとも２枚の光学基材を、エネルギー硬化型樹脂により貼り合せた接合光学素子の製造方法において、
前記２枚の光学基材の位置決め部同士を接触させる工程と、
前記２枚の光学基材の光軸に垂直な方向の位置関係を保持したまま前記２枚の光学基材の位置決め部を離反させる工程と、を有する。
In order to achieve the above object, in the present invention, in the method for manufacturing a bonded optical element,
In the method for manufacturing a bonded optical element in which at least two optical base materials having a positioning portion outside the effective optical diameter are bonded with an energy curable resin,
The step of bringing the positioning portions of the two optical substrates into contact with each other;
And a step of separating the positioning portions of the two optical substrates while maintaining the positional relationship in the direction perpendicular to the optical axis of the two optical substrates.
この場合、前記２枚の光学基材の位置決め部を離反させる工程として、
光軸側に背を向けた面上の位置決め部で接触する事で位置決めを行う一の光学基材の吸水率を上げる工程と、
光軸側を向いた面上の位置決め部で接触する事で位置決めを行う他の光学基材の吸水率を下げる工程と、のうち少なくとも１つの工程と、
前記２枚の光学基材を貼り合わせる工程と、を有する。
In this case, as a step of separating the positioning portions of the two optical substrates,
A step of increasing the water absorption rate of one optical base material that is positioned by contacting with a positioning portion on the surface facing the optical axis side;
Reducing the water absorption rate of another optical base material that is positioned by contacting the positioning portion on the surface facing the optical axis side, and at least one of the steps;
Bonding the two optical substrates together.
好ましくは、前記一の光学基材の吸水率を上げる工程が、
相対湿度９０％ＲＨ 以上の雰囲気下で行うことである。
また、好ましくは、前記他の光学基材の吸水率を下げる工程が、
相対湿度２０％ＲＨ 以下の雰囲気下で行うことである。
Preferably, the step of increasing the water absorption rate of the one optical substrate comprises
It is performed in an atmosphere with a relative humidity of 90% RH or higher.
Preferably, the step of lowering the water absorption rate of the other optical substrate is as follows:
The relative humidity is 20% RH or less.
また、前記２枚の光学基材の位置決め部を離反させる工程として、
光軸側に背を向けた面上の位置決め部で接触する事で位置決めを行う一の光学基材の温度を上げる工程と、
光軸側を向いた面上の位置決め部で接触する事で位置決めを行う他の光学基材の温度を下げる工程と、のうち少なくとも１つの工程と、
前記２枚の光学基材を貼り合わせる工程と、を有する。
Moreover, as a step of separating the positioning portions of the two optical substrates,
Increasing the temperature of one optical substrate that performs positioning by contacting with a positioning portion on the surface facing the optical axis side; and
Lowering the temperature of another optical base material that is positioned by contacting the positioning portion on the surface facing the optical axis side, at least one of the steps,
Bonding the two optical substrates together.
好ましくは、前記一の光学基材の温度を上げる工程が、
一の光学基材の温度を５０℃以上の温度に設定することである。
また、好ましくは、前記他の光学基材の温度を下げる工程が、
他の光学基材の温度を１０℃以下の温度に設定することである。
Preferably, the step of raising the temperature of the one optical substrate comprises
The temperature of one optical substrate is set to a temperature of 50 ° C. or higher.
In addition, preferably, the step of lowering the temperature of the other optical substrate,
The temperature of the other optical substrate is set to a temperature of 10 ° C. or lower.
また、本発明の接合光学素子は、光学有効径の外周部に位置決め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位置決め部とによって空間が形成され、
当該空間内の少なくとも光学有効径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、を備え、
前記位置決め部は、光軸に垂直な方向の位置関係を保持したまま光軸方向に離反していることを特徴とする。
Moreover, the bonded optical element of the present invention includes at least two optical base materials having positioning portions on the outer peripheral portion of the optical effective diameter,
A space is formed by the at least two optical base materials and the positioning portion,
A lens layer made of an energy curable resin filled in at least the optical effective diameter in the space,
The positioning portion is separated in the optical axis direction while maintaining a positional relationship in a direction perpendicular to the optical axis.
本発明によれば、貼り合わせる少なくとも２つの光学基材の位置決め部間に隙間を設けることで、環境変化に対して面形状の精度が高い接合光学素子及びその製造方法を得ることができる。 According to the present invention, by providing a gap between the positioning portions of at least two optical substrates to be bonded together, it is possible to obtain a bonded optical element having a high surface shape accuracy and a manufacturing method thereof with respect to environmental changes.
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
［実施の形態１］
（貼り合わせる基材形状）
図１は、貼り合わせる２つの光学基材１１、１２の断面図であり、図２は、２つの光学基材１１、１２を位置決めした状態の断面図である。また、図３は、２つの光学基材１１、１２を離反させた状態の断面図であり、図４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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Embodiment 1]
(Base material shape to be bonded)
FIG. 1 is a cross-sectional view of two
図１に示すように、光学基材１１は両凹レンズ形状をなしている。この光学基材１１は、貼り合わせ面１３１と反貼り合わせ面１４１とを有している。
貼り合わせ面１３１は、その近似曲率半径Ｒ１ａがＲ１ａ＝８ｍｍの非球面形状をなしている。なお、この貼り合わせ面１３１は球面形状であってもよい（他の実施の形態も同様である）。
As shown in FIG. 1, the
また、反貼り合わせ面１４１は、その近似曲率半径Ｒ１ｂがＲ１ｂ＝３８ｍｍの非球面形状をなしている。なお、この反貼り合わせ面１４１は球面形状であってもよい（他の実施の形態も同様である）。
Moreover,
この光学基材１１は、中心肉厚ｔ１がｔ１＝０．８ｍｍ、外径Ｄ１がＤ１＝φ１２．４ｍｍのガラス成形レンズである。
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、光学有効面を有する貼り合わせ面１３１の外周部に、光軸Ｏ−Ｏと直交する平坦面１６１が形成されている。ここで、光学有効面は、光学有効径Ｄ０（図１参照）の面である。また、平坦面１６１は、輪帯状の平面である。ただし、平坦面１６１は、必ずしも光軸Ｏ−Ｏと直交する面である必要はなく、平坦面に代えて曲面であってもよい。
This
In the present embodiment, an optical glass material S-BSL7 (manufactured by OHARA INC.) Is used as the
また、この平坦面１６１の外周部に、斜面の位置決め部１７１が形成されている。この位置決め部１７１は、光軸Ｏ−Ｏに対して４５°の角度をなしている。この位置決め部１７１は、光軸側に背を向けた面となっており、光学基材１２が有する位置決め部１７２（後述）と面接触することで、光学基材１１と光学基材１２の位置決めを行う。
Further, the outer periphery of the flat surface 16 1, the
ここで「位置決め」とは、例えば２つの光学基材の夫々の光軸方向の位置と、夫々の光軸に垂直方向の位置のどちらか少なくとも１つの位置関係が決定されることをいい、この位置決めを行う部分として位置決め部がある。この点は後述する各実施の形態においても同様である。 Here, “positioning” means, for example, that at least one of the positions of the two optical substrates in the optical axis direction and the position perpendicular to the respective optical axes is determined. There is a positioning part as a part for positioning. This also applies to each embodiment described later.
ここで、斜面の位置決め部１７１は、輪帯状の平面である。従って、位置決め部１７１は、本実施の形態では円錐形状の側面の一部の形状をなしている。ただし、斜面の位置決め部１７１は、位置決め部１７２と対向して接触すればよいため、必ずしも平面である必要はなく、また輪帯状である必要もない。例えば、輪帯状に等間隔に分割された４つの位置決め部といった形状でも良い。
Here, the positioning
なお、本実施の形態では、位置決め部１７１の傾斜角度を光軸Ｏ−Ｏに対して４５°としたが、これに限らない。例えば、この傾斜角度を０°よりも大きく９０°よりも小さい値としてもよい。この点は、後述する各実施の形態においても同様である。
In the present embodiment, the inclination angle of the
次に、光学基材１２はメニスカスレンズ形状をなしている。この光学基材１２は、貼り合わせ面１３２と反貼り合わせ面１４２とを有している。貼り合わせ面１３２は、その近似曲率半径Ｒ２ａがＲ２ａ＝６．４ｍｍの非球面形状をなしている。なお、この貼り合わせ面１３２は球面形状であってもよい（他の実施の形態も同様である）。
Next, the
また、反貼り合わせ面１４２は、その近似曲率半径Ｒ２ｂがＲ２ｂ＝１６ｍｍの非球面形状をなしている。なお、この反貼り合わせ面１４２は球面形状であってもよい（他の実施の形態も同様である）。
Moreover,
この光学基材１２は、中心肉厚ｔ２がｔ２＝２．４ｍｍ、外径Ｄ２がＤ２＝φ１２．４ｍｍのプラスチック成形レンズである。
本実施の形態では、この光学基材１２の材質として、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。
The
In the present embodiment, a thermoplastic resin of PC (polycarbonate) resin (Iupizeta EP5000: manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) is used as the material of the
この光学基材１２は、光学有効面を有する貼り合わせ面１３２の外周部に、光軸Ｏ−Ｏと直交する平坦面１６２が形成されている。ここで、光学有効面は、光学有効径Ｄ０（図１参照）の面である。また、平坦面１６２は、輪帯状の平面である。ただし、平坦面１６２は、必ずしも光軸Ｏ−Ｏと直交する面である必要はなく、平坦面に代えて曲面であってもよい。この点は後述する各実施の形態においても同様である。
The
また、この平坦面１６２の外周部に、斜面の位置決め部１７２が形成されている。この位置決め部１７２は、光軸Ｏ−Ｏに対して４５°の角度をなしている。この位置決め部１７２は、光軸側を向いた面となっており、光学基材１１が有する位置決め部１７１と面接触することで、光学基材１１と光学基材１２の位置決めを行う。
Further, the outer periphery of the flat surface 162, positioning portions 17 and second inclined surfaces are formed. The
なお、本実施の形態では、２つの光学基材１１，１２を貼り合わせる場合について説明するが、これに限らない。例えば、２つ以上の光学基材を貼り合わせてもよい。この点は、全ての実施の形態を通じて共通する。
（貼り合わせ方法）
図５は、実施の形態１における貼り合わせ方法の概略をフローチャートで示したものである。貼り合わせ方法の詳細については次に示すとおりである。
In addition, although this Embodiment demonstrates the case where two
(Lamination method)
FIG. 5 is a flowchart showing an outline of the bonding method in the first embodiment. Details of the bonding method are as follows.
図２に示すように、光学基材１１と光学基材１２とが位置決め部１７１と位置決め部１７２とで接触した時点で、貼り合わせ面１３１と貼り合わせ面１３２との間に空間３が形成される。後述するように、この空間３の光学有効径内は、紫外線硬化型樹脂１によって充填される。そして、この紫外線硬化型樹脂１により、レンズ層としての樹脂層４（図４参照）が形成される。
As shown in FIG. 2, the space between the
貼り合わせに際しては、光学基材１１と光学基材１２とを、貼り合わせ面１３１，１３２が略対向した状態で保持する。このとき、光学基材１１は、成形装置（図示せず）の保持部（図示せず）に載せた状態である。
In the bonded, and an
また、光学基材１２は、成形装置（図示せず）の保持部（図示せず）に吸着により固定した状態である。この場合、成形装置（図示せず）の各保持部は、各光学基材１１、１２を、その光軸Ｏ−Ｏに対して垂直の面で保持している。
The
次いで、光学基材１１と光学基材１２とを近接させ、夫々の位置決め部１７１，１７２を接触させる（Ｓ１）。すると、光学基材１２に対し光学基材１１は光軸Ｏ−Ｏと垂直方向に移動する。そして、２つの光学基材１１，１２の位置決めがなされる。
Next, the
位置決め部１７１、１７２は、貼り合わせ面１３１，１３２の光軸Ｏ−Ｏに対する同軸度が高精度に加工されている。このため、光学基材１１の光軸Ｏ−Ｏと光学基材１２の光軸Ｏ−Ｏとは、位置決め部１７１、１７２が互いに嵌合することで正確に位置決めされる。この状態で、光学基材１１を吸着により保持部（図示せず）によって固定する。
その後、図３に示すように、光学基材１１と光学基材１２とを光軸Ｏ−Ｏ方向に所定距離だけ離反させる（Ｓ２）。ここで、光学基材１１の光軸Ｏ−Ｏと光学基材１２の光軸Ｏ−Ｏとは、既に位置決めされているため、光学基材１１と光学基材１２とを光軸Ｏ−Ｏ方向に離反させても、両者の光軸Ｏ−Ｏは一致している。
Then, as shown in FIG. 3, the
続いて、紫外線硬化型樹脂１を、光学基材１１の貼り合わせ面１３１に所望量吐出する（Ｓ３）。次いで、光学基材１１に対し光学基材１２を光軸Ｏ−Ｏ方向に近接移動させる。そして、光学基材１１及び光学基材１２の位置決め部１７１，１７２が互いに接触する直前まで、紫外線硬化型樹脂１を押延する（Ｓ４）。
Subsequently, an ultraviolet
この場合、位置決め部１７１，１７２には、光軸方向で０，０３ｍｍの隙間が生じる。
図４に示すように、この状態を保持したまま、一方の光学基材１１を通して下方から紫外線ランプ５により紫外線を照射する（Ｓ５）。こうして、紫外線により紫外線硬化型樹脂１を硬化させ樹脂層４にした。
In this case, a clearance of 0.03 mm is generated in the
As shown in FIG. 4, while maintaining this state, the
この場合の紫外線は、１５±２ｍＷ／ｃｍ２の略均一な照度分布を有している。このような紫外線を２００秒照射した。なお、樹脂層４の外周部には空気層６が形成されている。
The ultraviolet rays in this case have a substantially uniform illuminance distribution of 15 ± 2 mW / cm 2 . Such ultraviolet rays were irradiated for 200 seconds. An
このとき、光学基材１１，１２と紫外線硬化型樹脂１との密着性を上げるため、光学基材１１，１２の貼り合わせ前に所定の処理を行うのがよい。すなわち、光学基材１１の貼り合わせ面１３１は、シランカップリング剤を処理する。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剤処理を行う。
At this time, in order to increase the adhesion between the
しかし、これに限らない。例えば、光軸Ｏ−Ｏに垂直な方向の位置関係を固定状態に保持したまま、光学基材１１，１２の位置決め部１７１、１７２を離反させてもよい。また、本実施の形態では光学基材１１を通して下方から紫外線ランプ５により紫外線を照射した。しかしこれに限らず、例えば光学基材１２を通して上方から紫外線を照射してもよい。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。
（貼り合わせ後の形状）
図４に示すように、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は、中心樹脂厚ｔ０がｔ０＝０．０５mmであり、樹脂層４の有効径Ｄ０（Ｄ０＝φ８．８mm）における樹脂厚ｔ３はｔ３＝０．５mmであった。
However, it is not limited to this. For example, the
(Shape after bonding)
As shown in FIG. 4, the bonded
また、この接合光学素子１０の位置決め部１７１，１７２には、光軸方向に０．０３ｍｍの隙間ｈが生じた。
本実施の形態によれば、接合光学素子１０は、位置決め部１７１、１７２に隙間ｈを有する。このため、温湿度環境が変化しても位置決め部１７１，１７２が接触することがない。よって、光学基材１１，１２に応力が発生することを防止できる。これにより、光学基材１１，１２の面形状変化や貼り合わせ面の剥離を防止することができる。
In addition, a gap h of 0.03 mm occurred in the optical axis direction in the
According to the present embodiment, the cemented
［実施の形態２］
（貼り合わせる基材形状）
図６は、貼り合わせる２つの光学基材２１、２２の断面図であり、また、図７は、２つの光学基材２１に樹脂を吐出した状態の断面図であり、図８は、２つの光学基材２１、２２により樹脂を押延するとともに、位置決めを行った状態の断面図である。さらに、図９は、２つの光学基材が僅かに離反した状態の接合光学素子２０の断面図である。
[Embodiment 2]
(Base material shape to be bonded)
6 is a cross-sectional view of the two
図６に示すように、光学基材２１は両凹レンズ形状をなしている。この光学基材２１は、貼り合わせ面２３１と反貼り合わせ面２４１とを有している。
貼り合わせ面２３１は、その曲率半径Ｒ１ａがＲ１ａ＝１２．５ｍｍの球面形状をなしている。
As shown in FIG. 6, the
Bonding surface 23 1 is the radius of curvature R1a is no spherical shape of R1a = 12.5 mm.
また、反貼り合わせ面２４１は、その近似曲率半径Ｒ１ｂがＲ１ｂ＝１８０ｍｍの非球面形状をなしている。
この光学基材２１は、中心肉厚ｔ１がｔ１＝２ｍｍ、外径Ｄ１がＤ１＝φ２０ｍｍのガラス成形レンズである。
Moreover, anti-bonding faces 24 1, the approximate radius of curvature R1b is no aspherical shape of R1b = 180 mm.
This
本実施の形態では、光学基材２１の材質として、光学硝材Ｓ−ＬＡＭ６０（（株）オハラ製）を用いた。この光学基材２１は、貼り合わせ面２３１の外周部に、光軸Ｏ−Ｏと直交する平坦面２６が形成されている。
In the present embodiment, an optical glass material S-LAM60 (manufactured by OHARA INC.) Is used as the material of the
この光学基材２１は、貼り合わせ面２３１が平坦面２６と接する位置に位置決め部２７１が形成されている。この位置決め部２７１は貼り合わせ面２３１の縁部分、つまり光軸に向いた面の部分の一部であり、光学基材２２が有する位置決め部２７２（後述）と線接触することで、光学基材２１と光学基材２２の位置決めを行う。
The
次に、光学基材２２は両凸レンズ形状をなしている。この光学基材２２は、貼り合わせ面２３２と反貼り合わせ面２４２とを有している。貼り合わせ面２３２は、その曲率半径Ｒ２ａがＲ２ａ＝１６ｍｍの球面形状をなしている。
Next, the
また、反貼り合わせ面２４２は、その近似曲率半径Ｒ２ｂがＲ２ｂ＝３４ｍｍの非球面形状をなしている。
この光学基材２２は、中心肉厚ｔ２がｔ２＝６ｍｍ、外径Ｄ２がＤ２＝φ２０ｍｍのガラス成形レンズである。
Moreover, anti-bonding faces 24 2, the approximate radius of curvature R2b is no aspherical shape of R2b = 34 mm.
This
本実施の形態では、光学基材２２の材質として、光学硝材Ｓ−ＢＳＬ７（（株）オハラ製）を用いた。
この光学基材２２は、貼り合わせ面２３２の面の一部が光学基材２１の持つ位置決め部２７１と線接触することで位置決め部２７２として機能する。ここで、位置決め部２７２は貼り合わせ面２３の光軸に背を向けた部分の面であり、光学基材２１が有する位置決め部２７１と面接触することで、光学基材２１と光学基材２２の位置決めを行う。
In the present embodiment, an optical glass material S-BSL7 (manufactured by OHARA INC.) Is used as the material of the
The
この線接触は、輪帯状に接触しているが、必ずしも輪帯状に線接触しなくてもよく、一部が線接触するだけでもよい。
（貼り合わせ方法）
図１０は、実施の形態２における貼り合わせ方法の概略をフローチャートで示したものである。貼り合わせ方法の詳細については次に示すとおりである。
The line contact is in a ring shape, but it is not always necessary to make a line contact in the ring shape, and a part of the line contact may be in line contact.
(Lamination method)
FIG. 10 is a flowchart showing an outline of the bonding method in the second embodiment. Details of the bonding method are as follows.
図６に示すように、光学基材２１と光学基材２２とを、貼り合わせ面２３１、２３２を略対向させた状態で保持する。このとき、光学基材２１は、成形装置（図示せず）の保持部（図示せず）に載せた状態である。また、光学基材２２は、成形装置（図示せず）の保持部（図示せず）を吸着により固定した状態である。こうして、成形装置（図示せず）の各保持部は、光学基材２１、２２を、その光軸Ｏ−Ｏに対して垂直の面で保持している。
As shown in FIG. 6, the
次いで、図７に示すように、紫外線硬化型樹脂１を、光学基材２１の貼り合わせ面２３１に所望量吐出する（Ｓ１１）。その後、図８に示すように、光学基材２１と光学基材２２とを近接移動させ、光学基材２１に所望量吐出された紫外線硬化型樹脂１を光学基材２２によって押延させると共に（Ｓ１２）、夫々の位置決め部２７１，２７２を接触させる。
Then, as shown in FIG. 7, the
ここで、位置決め部２７１，２７２は、線接触している。位置決め部２７１、２７２は、貼り合わせ面２３１，２３２の光軸Ｏ−Ｏに対する同軸度が高精度に加工されている。このため、光学基材２１の光軸Ｏ−Ｏと光学基材２２の光軸Ｏ−Ｏとは、位置決め部２７１、２７２が互いに嵌合することで正確に位置決めされる。
Here, the
その後、図９に示すように、光学基材２１と光学基材２２とを矢印方向（光軸方向）に微小量離反させる（Ｓ１３）。そして、位置決め部２７１と位置決め部２７２との間に、光軸方向に０．０２ｍｍの隙間を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 9, the
この状態を保持したまま、一方の光学基材２１を通して下方から紫外線ランプ５により紫外線を照射する（Ｓ１４）。こうして、紫外線により紫外線硬化型樹脂１を硬化させ樹脂層４にした。この場合の紫外線は、４０±２ｍＷ／ｃｍ２の略均一な照度分布を持つ。このような紫外線を１２０秒照射した。
While maintaining this state, the
この場合、光学基材２１，２２と紫外線硬化型樹脂１との密着性を上げるため、貼り合わせ前に、光学基材２１と光学基材２２の貼り合わせ面をシランカップリング剤で処理する。
（貼り合わせ後の形状）
図９に示すように、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は、中心樹脂厚ｔ０がｔ０＝１mmであり、位置決め部２７１、２７２には、光軸Ｏ−Ｏ方向に０．０２ｍｍの隙間が生じた。
In this case, in order to improve the adhesion between the
(Shape after bonding)
As shown in FIG. 9, the bonded
本実施の形態によれば、位置決め部２７１、２７２に隙間を有するため、温湿度環境が変化しても位置決め部２７１，２７２が接触することがない。このため、光学基材２１，２２に応力が発生することを防止できる。
According to the present embodiment, since the
これにより、光学基材２１，２２の面形状変化や貼り合わせ面の剥離を防止することができる。また、紫外線硬化型樹脂１を押延しつつ位置決めを行うため、成形のサイクルタイムを短縮することができる。
Thereby, the surface shape change of the
［実施の形態３］
（貼り合わせる基材形状）
図１１は、貼り合わせる２つの光学基材３１、３２の断面図であり、図１２は、２つの光学基材３１に樹脂を吐出した状態の断面図であり、図１３は、２つの光学基材３１、３２を貼り合わせた状態の断面図である。さらに、図１４は、貼り合わせた光学基材３１、３２を放置してできた接合光学素子３０の断面図である。
[Embodiment 3]
(Base material shape to be bonded)
11 is a cross-sectional view of the two
図１１に示すように、光学基材３１は、両凹レンズ形状をなしている。この光学基材３１は、貼り合わせ面３３１と反貼り合わせ面３４１とを有している。貼り合わせ面３３１は、その近似曲率半径Ｒ１ａがＲ１ａ＝８ｍｍの非球面形状をなしている。
As shown in FIG. 11, the
また、反貼り合わせ面３４１は、その近似曲率半径Ｒ１ｂがＲ１ｂ＝３８ｍｍの非球面形状をなしている。
この光学基材３１は、中心肉厚ｔ１がｔ１＝０．８ｍｍ、外径Ｄ１がＤ１＝φ１２．４ｍｍのガラス成形レンズである。
Moreover, anti-bonding surface 34 1, the approximate radius of curvature R1b is no aspherical shape of R1b = 38mm.
The
本実施の形態では、光学基材３１の材質として、光学硝材Ｓ−ＢＳＬ７（（株）オハラ製）を用いた。この光学基材３１は、貼り合わせ面３３１の光学有効径Ｄ０の外周部に、光軸Ｏ−Ｏと直交する平坦面３６１を有している。さらに、この平坦面３６１の外周部に、斜面の位置決め部３７１が形成されている。
In the present embodiment, an optical glass material S-BSL7 (manufactured by OHARA INC.) Is used as the material of the
この位置決め部３７１は、光軸Ｏ−Ｏに対して４５°の角度を有している。この位置決め部３７１は、光軸側に背を向けた面となっており、光学基材３２が有する位置決め部３７２（後述）と面接触することで、光学基材３１と光学基材３２の位置決めを行う。
The
次に、光学基材３２は、メニスカスレンズ形状をなしている。この光学基材３２は、貼り合わせ面３３２と反貼り合わせ面３４２とを有している。貼り合わせ面３３２は、その近似曲率半径Ｒ２ａがＲ２ａ＝６．４ｍｍの非球面形状をなしている。
Next, the
また、反貼り合わせ面３４２は、その近似曲率半径Ｒ２ｂがＲ２ｂ＝１６ｍｍの非球面形状をなしている。
この光学基材３２は、中心肉厚ｔ２がｔ２＝２．４ｍｍ、外径Ｄ２がＤ２＝φ１２．４ｍｍのプラスチック成形レンズである。
Moreover, anti-bonding surface 34 2, the approximate radius of curvature R2b is no aspherical shape of R2b = 16 mm.
The
本実施の形態では、光学基材３２の材質として、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３２は、貼り合わせ面３３２の光学有効径Ｄ０の外周部に、光軸Ｏ−Ｏと直交する平坦面３６２を有している。さらに、この平坦面３６２の外周部に、斜面の位置決め部３７２が形成されている。
In the present embodiment, a thermoplastic resin of PC (polycarbonate) resin (Iupizeta EP5000: manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) is used as the material of the
The
この位置決め部３７２は、光軸Ｏ−Ｏに対して４５°の角度を有している。この位置決め部３７２は、光軸側を向いた面となっており、光学基材３１が有する位置決め部３７１と面接触することで、光学基材３１と光学基材３２の位置決めを行う。
（貼り合わせ方法）
図１５は、実施の形態３における貼り合わせ方法の概略をフローチャートで示したものである。貼り合わせ方法の詳細については次に示すとおりである。
The positioning
(Lamination method)
FIG. 15 is a flowchart showing an outline of the bonding method according to the third embodiment. Details of the bonding method are as follows.
本実施の形態では、光学基材３１と光学基材３２とが位置決め部３７１と位置決め部３７２とで接触した時点で、貼り合わせ面３３１と貼り合わせ面３３２との間に空間３（図１３参照）が形成される。
In this embodiment, the
後述するように、この空間３のうち、光学有効径内は熱硬化型樹脂２によって充填される（図１３参照）。そして、この熱硬化型樹脂２により、レンズ層としての樹脂層４が形成される（図１４参照）。
As will be described later, the inside of the optical effective diameter of the
まず、一方の光学基材３１は常温に放置する。また、他方の光学基材３２は、温度５０℃、相対湿度２０％以下の恒温恒湿槽に２４時間放置して乾燥させる（Ｓ２１）。こうして、光学基材３２の吸水率を下げる。
First, one
ここで、吸水率の定義は、以下のようにする。
吸水率（％）＝（吸水後の重量−乾燥時の重量）／乾燥時の重量×１００
すなわち、吸水していない物質の重量に対する、吸水したときの吸水量の割合をいう。
Here, the definition of the water absorption rate is as follows.
Water absorption rate (%) = (weight after water absorption−weight when dried) / weight when dried × 100
That is, the ratio of the amount of water absorption when water is absorbed with respect to the weight of a substance that has not absorbed water.
なお、吸水可能な限界量は物質で異なり、限界量を吸水したときの吸水率を飽和吸水率という。
その後、熱硬化型樹脂２を、光学基材３１の貼り合わせ面３３１に所定量吐出する（Ｓ２２）。
In addition, the limit amount that can be absorbed varies depending on the substance, and the water absorption rate when the limit amount is absorbed is referred to as a saturated water absorption rate.
Thereafter, the
次いで、光学基材３２を恒温恒湿槽から取り出す。そして、取り出した光学基材３２が雰囲気温度とほぼ一致した時点で、図１２のように、光学基材３１と光学基材３２とを、貼り合わせ面３３１，３３２が略対向した状態で保持する。このとき、光学基材３１は、成形装置（図示せず）の保持部（図示せず）に載せた状態である。
Next, the
また、光学基材３２は、成形装置（図示せず）の保持部（図示せず）を吸着により固定した状態である。こうして、成形装置（図示せず）の各保持部は、光学基材３１、３２を、その光軸Ｏ−Ｏに対して垂直の面で保持している。
Moreover, the
次いで、光学基材３１と光学基材３２とを近接させ、光学基材３１、３２の光学有効径Ｄ０よりも外側にある位置決め部３７１、３７２が、互いに嵌合するまで熱硬化型樹脂２を押延する（Ｓ２３）。すると、２つの光学基材３１，３２の位置決めがなされる。
Next, the
位置決め部３７１、３７２は、貼り合わせ面３３１，３３２の光軸Ｏ−Ｏに対する同軸度が高精度に加工されている。このため、光学基材３１の光軸Ｏ−Ｏと光学基材３２の光軸Ｏ−Ｏとは、位置決め部３７１、３７２が互いに嵌合することで正確に位置決めされる。
この位置決め部３７１、３７２は、嵌合することで樹脂層４は所望の中心肉厚となる。また、貼り合わせ面３３１、３３２の光軸Ｏ−Ｏに対する同軸度は高精度に加工されている。このため、光学基材３１の光軸Ｏ−Ｏと光学基材３２の光軸Ｏ−Ｏは、光学基材３１、３２の位置決め部３７１、３７２が互いに嵌合することで、高精度に位置決めされる。
By fitting the
この状態を保持したまま、貼り合わせた光学基材３１、３２を加熱炉に入れる。こうして、５０℃で６時間加熱し、熱硬化型樹脂２を硬化させ（Ｓ２４）、樹脂層４にした。なお、樹脂層４の外周部には空気層６が形成されている。
While maintaining this state, the bonded
このとき、光学基材３１，３２と熱硬化型樹脂２との密着性を上げるため、貼り合わせ前に、光学基材３１の貼り合わせ面はシランカップリング剤を処理した。また、光学基材３２の貼り合わせ面は、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剤を処理した。
（貼り合わせ後の形状）
２つの光学基材３１，３２を貼り合わせてできたものを一定時間放置する。この場合、光学基材３２が雰囲気の相対湿度に対応した吸水率になると、貼り合わせ直後の形状に対して略相似的に大きくなる。このため、図１４のように、位置決め部（３７１、３７２）に隙間ｈのある接合光学素子３０となる。
At this time, in order to improve the adhesion between the
(Shape after bonding)
A product obtained by bonding the two
接合光学素子３０は、中心樹脂厚ｔ０がｔ０＝０．０５mmであり、樹脂層４の光学有効径Ｄ０（φ８．８ｍｍ）における樹脂厚ｔ３は、ｔ３＝０．５ｍｍであった。
本実施の形態によれば、光軸側を向いた面で嵌合する光学基材３２の吸水率を、通常使用環境下の相対湿度における吸水率よりも小さくすることで、貼り合わせ後、通常使用環境の相対湿度下で、位置決め精度が変化することなく、嵌合部に隙間ｈを形成することができる。
The junction
According to the present embodiment, the water absorption rate of the
従って、温湿度環境が変化しても位置決め部３７１、３７２が接触することはなく、位置決め部３７１、３７２に応力が生じない。こうして、接合光学素子３０の面形状変化や貼り合わせ面の剥離を防止することができる。
Therefore, even if the temperature and humidity environment changes, the
また、貼り合わせ時に位置決め部３７１、３７２に機械的に隙間を作って保持する必要がないため、接合光学素子３０の厚さ方向（光軸方向）の精度は、成形装置の精度の影響を受けることがない。
Moreover, since there is no need to hold making mechanically gap positioning
さらに、熱硬化型樹脂２の硬化前に、貼り合わせた光学基材３１，３２を装置から外すことが可能であるため、生産性が高いという効果を有する。
Furthermore, since the bonded
［実施の形態４］
（貼り合わせる基材形状）
図１６は、貼り合わせる２つの光学基材４１、４２の断面図であり、図１７は、光学基材４１、４２を貼り合わせてできた接合光学素子４０を放置した状態の断面図である。
[Embodiment 4]
(Base material shape to be bonded)
FIG. 16 is a cross-sectional view of the two
図１６に示すように、光学基材４１は、両凹レンズ形状をなしている。この光学基材４１は、貼り合わせ面４３１と反貼り合わせ面４４１とを有している。
貼り合わせ面４３１は、その近似曲率半径Ｒ１ａがＲ１ａ＝８ｍｍの非球面形状をなしている。また、反貼り合わせ面４４１は、その近似曲率半径Ｒ１ｂがＲ１ｂ＝３８ｍｍの非球面形状をなしている。
As shown in FIG. 16, the
この光学基材４１は、中心肉厚ｔ１がｔ１＝０．８ｍｍ、外径Ｄ１がＤ１＝φ１２．４ｍｍのガラス成形レンズである。この光学基材４１は、第３の実施の形態の光学基材３１と同一である。
This
本実施の形態では、光学基材４１として、光学硝材Ｓ−ＢＳＬ７（（株）オハラ製）を用いた。この光学基材４１は、貼り合わせ面４３１の光学有効径Ｄ０の外周部に、光軸Ｏ−Ｏと直交する平坦面４６１を有している。また、この平坦面４６１の外周部に、斜面の位置決め部４７１を有している。
In the present embodiment, an optical glass material S-BSL7 (manufactured by OHARA INC.) Is used as the
この位置決め部４７１は、光軸Ｏ−Ｏに対して４５°の角度を有している。この位置決め部４７１は、光軸側に背を向けた面となっており、光学基材４２が有する位置決め部４７２（後述）と面接触することで、光学基材４１と光学基材４２の位置決めを行う。
The positioning unit 47 1 has an angle of 45 ° with respect to the optical axis O-O. The positioning unit 47 1 has a surface with its back toward the optical axis, by positioning unit 47 2 (below) and surface contact with the
次に、光学基材４２は、メニスカスレンズ形状をなしている。この光学基材４２は、貼り合わせ面４３２と反貼り合わせ面４４２とを有している。貼り合わせ面４３２は、その近似曲率半径Ｒ２ａがＲ２ａ＝６．４ｍｍの非球面形状をなしている。
Next, the
また、反貼り合わせ面４４２は、その近似曲率半径Ｒ２ｂがＲ２ｂ＝１６ｍｍの非球面形状をなしている。
この光学基材４２は、中心肉厚ｔ２がｔ２＝２．４ｍｍ、外径Ｄ２がＤ２＝φ１２．４ｍｍのプラスチック成形レンズである。この光学基材４２は、第３の実施の形態の光学基材３２と同一である。
Moreover,
This
すなわち、光学基材４２の材質として、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４２は、貼り合わせ面４３２の光学有効径Ｄ０の外周部に、光軸Ｏ−Ｏと直交する平坦面４６２を有している。また、この平坦面４６２の外周部に、斜面の位置決め部４７２が形成されている。
That is, a thermoplastic resin of PC (polycarbonate) resin (Iupizeta EP5000: manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) was used as the material of the
The
この位置決め部４７２は、光軸に対して４５°の角度を有している。この位置決め部４７２は、光軸側を向いた面となっており、光学基材４１が有する位置決め部４７１と面接触することで、光学基材４１と光学基材４２の位置決めを行う。
（貼り合わせ方法）
図１８は、実施の形態４における貼り合わせ方法の概略をフローチャートで示したものである。貼り合わせ方法の詳細については次に示すとおりである。
The positioning portion 47 2 has an angle of 45 ° with respect to the optical axis. The positioning unit 47 2, has a facing the optical axis side surface, by contacting the positioning unit 47 1 and the surface having the
(Lamination method)
FIG. 18 is a flowchart showing an outline of the bonding method according to the fourth embodiment. Details of the bonding method are as follows.
本実施の形態では、実施の形態３で説明したものと同様に、光学基材４１と光学基材４２とが位置決め部４７１と位置決め部４７２とで接触した時点で、貼り合わせ面４３１と貼り合わせ面４３２との間に空間３（図１７参照）が形成される。後述するように、この空間３の光学有効径内は熱硬化型樹脂２（図１７参照）によって充填される。そして、この熱硬化型樹脂２により、レンズ層としての樹脂層４（図１７参照）が形成される。
In this embodiment, similar to that described in the third embodiment, when the
まず、光学基材４２を、温度５０℃、相対湿度２０％以下の恒温恒湿槽に２４時間放置する（Ｓ３１）。こうして、光学基材４２を乾燥させてその吸水率を下げる。光学基材４２は乾燥させた後、これを恒温恒湿槽から取り出す。
First, the
また、光学基材４１を保持する成形装置（図示せず）の保持部（図示せず）にヒーターを取り付ける。そして、成形装置（図示せず）の保持部を加熱することで、光学基材４１の温度を６０℃に加熱する（Ｓ３２）。このとき、光学基材４１を加熱炉で予備加熱することにより、温度上昇の時間を短縮することができる。
Further, a heater is attached to a holding portion (not shown) of a molding apparatus (not shown) that holds the
その後、熱硬化型樹脂２を、光学基材４１の貼り合わせ面４３１に所定量吐出する（Ｓ３３）。先ほど取り出した光学基材４２が雰囲気温度とほぼ一致した時点で光学基材４１に近接させる。
Thereafter, the
なお、貼り合わせ工程（Ｓ３４、Ｓ３５）については、前述した実施の形態３と同様であるので、その説明を省略する。
（貼り合わせ後の形状）
光学基材４１の温度を６０℃に加熱して、光学基材４１と光学基材４２とを貼り合わせた状態で一定時間放置する。やがて、光学基材４１が常温（雰囲気温度）にもどり、光学基材４２が雰囲気の相対湿度に対応した吸水率になる。
In addition, since it is the same as that of
(Shape after bonding)
The temperature of the
すると、光学基材４１の温度は、６０℃から常温に変化したため、光学基材４１は、貼り合わせ直後の形状に対して略相似的に小さくなる。
一方、光学基材４２の吸水率は、２０％以下から雰囲気の相対湿度に変化したため、光学基材４２は、貼り合わせ直後の形状に対して略相似的に大きくなる。
Then, since the temperature of the
On the other hand, since the water absorption rate of the
このため、図１７のような位置決め部４７１と位置決め部４７２の間に隙間ｈを有する接合光学素子４０が得られる。
本実施の形態によれば、大きな環境変化が生じたとしても位置決め部４７１，４７２が接触することはない。このため、光学基材４１、４２に応力が発生することはない。こうして、本実施の形態によれば、接合光学素子４０の面形状変化や貼り合わせ面の剥離を防止することができる。
Therefore, bonding the
According to the present embodiment, even if a large environmental change occurs, the positioning portions 47 1 and 47 2 do not come into contact with each other. For this reason, no stress is generated in the
［実施の形態５］
（貼り合わせる基材形状）
図１９は、貼り合わせる２つの光学基材５１、５２の断面図であり、図２０は、光学基材５１に樹脂を吐出した状態の断面図である。また、図２１は、２つの光学基材５１、５２を貼り合わせた状態の断面図であり、図２２は、貼り合わせてできた接合光学素子５０が放置された状態の断面図である。
[Embodiment 5]
(Base material shape to be bonded)
FIG. 19 is a cross-sectional view of the two
図１９に示されるように、光学基材５１は、凹メニスカスレンズ形状をなしている。
この光学基材の５１は、貼り合わせ面５３１と反貼り合わせ面５４１とを有している。貼り合わせ面５３１は、その近似曲率半径Ｒ１ａがＲ１ａ＝１２mmの非球面形状をなしている。
As shown in FIG. 19, the
The 51 of the optical substrate includes a with
また、反貼り合わせ面５４１は、その近似曲率半径Ｒ１ｂがＲ１ｂ＝２０mmの非球面形状をなしている。
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。
Moreover,
This
この光学基材５１は、貼り合わせ面５３１の外周部に、光軸Ｏ−Ｏと直交する面である平坦面５６１を有している。また、この平坦面５６１の外周部に、斜面の位置決め部５７１が形成されている。この位置決め部５７１は、光軸に対して３０°の角度を有している。
The
この位置決め部５７１は、光軸側を向いた面となっており、光学基材５２が有する位置決め部５７２（後述）と面接触することで、光学基材５１と光学基材５２の位置決めを行う。さらに、この位置決め部５７１の外周部には、光軸Ｏ−Ｏと直交する平坦面５８１が形成されている。
The
本実施の形態では、光学基材５１の材質として、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。
光学基材５２は両凸レンズ形状をなしている。
In the present embodiment, a thermoplastic resin of PC (polycarbonate) resin (Iupizeta EP5000: manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) is used as the material of the
The
この光学基材５２は、貼り合わせ面５３２と反貼り合わせ面５４２とを有している。貼り合わせ面５３２は、その近似曲率半径Ｒ２ａがＲ２ａ＝１３mmの非球面形状をなしている。
The
また、反貼り合わせ面５４２は、その近似曲率半径Ｒ２ｂがＲ２ｂ＝８０mmの非球面形状をなしている。この光学基材５２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。
Moreover, anti-adhesion surface 542 is the approximate radius of curvature R2b is no aspherical shape of R2b = 80 mm. This
この光学基材５２は、貼り合わせ面５３２の外周部に光軸に平行な面である段差部５５を有している。また、この段差部５５を介して光軸Ｏ−Ｏと直交する平坦面５６２を有している。さらに、この平坦面５６２の外周部に、斜面の位置決め部５７２が形成されている。
The
この位置決め部５７２は、光軸Ｏ−Ｏに対して３０°の角度を有している。この位置決め部５７２は、光軸側に背を向けた面となっており、光学基材５１が有する位置決め部５７１と面接触することで、光学基材５１と光学基材５２の位置決めを行う。さらに、この位置決め部５７２の外周部には、光軸Ｏ−Ｏと直交する平坦面５８２が形成されている。
The positioning
本実施の形態では、光学基材５２の材質として、ＰＭＭＡ（アクリル）樹脂（デルペット８０Ｎ：旭化成ケミカルズ（株）社製）の熱可塑性樹脂を用いた。
（貼り合わせ方法）
図２３は、実施の形態５における貼り合わせ方法の概略をフローチャートで示したものである。貼り合わせ方法の詳細については次に示すとおりである。
In the present embodiment, a thermoplastic resin of PMMA (acrylic) resin (Delpet 80N: manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation) is used as the material of the
(Lamination method)
FIG. 23 is a flowchart showing an outline of the bonding method in the fifth embodiment. Details of the bonding method are as follows.
光学基材５２を、温度５０℃、相対湿度９０％以上の恒温恒湿槽に１２時間放置し、吸水した（Ｓ４１）。こうして、光学基材５２の吸水率を上げた。
一方、図２０に示すように、光学基材５１に対しては、その貼り合わせ面５３１に、紫外線硬化型樹脂１を所望量吐出する（Ｓ４２）。
The
On the other hand, as shown in FIG. 20, for the
その後、光学基材５２を恒温恒湿槽から取り出す。取り出した光学基材５２が雰囲気温度とほぼ一致した時点で光学基材５１に近接させる。
さらに、図２１に示すように、光学基材５１、５２の光学有効径Ｄ０よりも外側にある位置決め部５７１，５７２が、互いに嵌合するまで紫外線硬化型樹脂１を押延する（Ｓ４３）。
Thereafter, the
Furthermore, as shown in FIG. 21, the
この位置決め部５７１，５７２は、嵌合することで樹脂層４が所望の樹脂厚となる。また、貼り合わせ面５３１、５３２の光軸Ｏ−Ｏに対する同軸度は高精度に加工されている。このため、光学基材５１の光軸Ｏ−Ｏと光学基材５２の光軸は、光学基材５１、５２の位置決め部５７１，５７２が互いに嵌合することで位置決めされる。
When the
この場合、樹脂層４の外周部には空気層６が形成されている。
この状態を保持したまま、一方の光学基材５１を通して下方から紫外線ランプ５により紫外線を照射し（Ｓ４４）、紫外線硬化型樹脂１を硬化させ樹脂層４にした。この場合の紫外線は、３０±２ｍＷ／ｃｍ２の略均一な照度分布を持つ。このような紫外線を１５０秒照射した。
In this case, an
While maintaining this state, ultraviolet rays were irradiated from below through one
また、光学基材５１，５２と紫外線硬化型樹脂１との密着性を上げるため、貼り合わせ前に、光学基材５１，５２の貼り合わせ面５３１、５３２はプラズマ放電による親水処理を行った後、シランカップリング剤を処理した。
（貼り合わせ後の形状）
接着してできた接合光学素子を一定時間放置すると、光学基材５２が雰囲気の相対湿度に対応した吸水率になる。すると、貼り合わせ直後の形状に対して略相似的に小さくなる。
Moreover, in order to improve the adhesiveness of the
(Shape after bonding)
If the bonded optical element formed by bonding is left for a certain period of time, the
このため、図２２に示すように、位置決め部５７１，５７２に隙間ｈがある接合光学素子５０が得られる。また、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は、中心樹脂厚ｔ０がｔ０＝０．５mmであり、樹脂層の光学有効径Ｄ０（φ１５ｍｍ）における樹脂厚ｔ３はｔ３＝０．２５ｍｍであった。
Therefore, as shown in FIG. 22, bonding the
本実施の形態によれば、熱線膨張率の近い２つのプラスチック基材（５１，５２）同士を貼り合わせて、隙間ｈのある接合光学素子５０を得ることができた。すなわち、熱線膨張率の近い２つのプラスチック基材（５１，５２）同士を貼り合わせることができた。
According to the present embodiment, it was possible to obtain a bonded
しかも、大きな環境変化が生じたとしても位置決め部５７１，５７２が接触することはない。このため、光学基材５１、５２に応力が発生することはない。
Moreover, large even positioning
［実施の形態６］
（貼り合わせる基材形状）
図２４は、貼り合わせる２つの光学基材６１、６２の断面図であり、図２５は、２つの光学基材６１、６２を貼り合わせた状態の断面図である。また、図２６は、貼り合わせた２つの光学基材がごくわずかに離反した状態の接合光学素子６０の断面図である。
[Embodiment 6]
(Base material shape to be bonded)
24 is a cross-sectional view of the two
図２４に示されるように、光学基材６１は、凹メニスカスレンズ形状をなしている。
この光学基材の６１は、貼り合わせ面６３１と反貼り合わせ面６４１とを有している。貼り合わせ面６３１は、その近似曲率半径Ｒ１ａがＲ１ａ＝１２mmの非球面形状をなしている。
As shown in FIG. 24, the
The 61 of the optical substrate includes a with
また、反貼り合わせ面６４１は、その近似曲率半径Ｒ１ｂがＲ１ｂ＝２０mmの非球面形状をなしている。
この光学基材６１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。
Moreover, anti-bonding surface 64 1, the approximate radius of curvature R1b is no aspherical shape of R1b = 20 mm.
The
この光学基材６１は、貼り合わせ面６３１の光学有効径Ｄ０の外周部に、光軸Ｏ−Ｏと直交する平坦面６６１を有している。また、この平坦面６６１の外周部に、斜面の位置決め部６７１が形成されている。この位置決め部６７１は、光軸に対して３０°の角度を有している。
The
この位置決め部６７１は、光軸側を向いた面となっており、他方の光学基材６２の有する位置決め部６７２と面接触することで位置決めを行う。さらに、位置決め部６７１の外周部には、光軸Ｏ−Ｏと直交する平坦面６８１が形成されている。
The
本実施の形態では、光学基材６１の材質として、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。
光学基材６２は、両凸レンズ形状をなしている。
In the present embodiment, a thermoplastic resin of PC (polycarbonate) resin (Iupizeta EP5000: manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) is used as the material of the
The
この光学基材６２は、貼り合わせ面６３２と反貼り合わせ面６４２とを有している。貼り合わせ面６３２は、その近似曲率半径Ｒ２ａがＲ２ａ＝１３mmの非球面形状をなしている。
The
また、反貼り合わせ面６４２は、その近似曲率半径Ｒ２ｂがＲ２ｂ＝８０mmの非球面形状をなしている。この光学基材６２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。
Moreover, anti-bonding surface 64 2, the approximate radius of curvature R2b is no aspherical shape of R2b = 80 mm. This
この光学基材６２は、貼り合わせ面６３２の光学有効径Ｄ０の外周部に段差部６５を有している。また、この段差部６５を介して光軸Ｏ−Ｏと直交する平坦面６６２を有している。さらに、この平坦面６６２の外周部に、斜面の位置決め部６７２が形成されている。
The
この位置決め部６７２は、光軸Ｏ−Ｏに対して３０°の角度を有している。この位置決め部６７２は、光軸側に背を向けた面となっており、他方の光学基材６２の有する位置決め部６７２と面接触することで位置決めを行う。さらに、この位置決め部６７２の外周部には、光軸Ｏ−Ｏと直交する平坦面６８２が形成されている。
（貼り合わせ方法）
図２７は、実施の形態６における貼り合わせ方法の概略をフローチャートで示したものである。貼り合わせ方法の詳細については次に示すとおりである。
The positioning
(Lamination method)
FIG. 27 is a flowchart showing an outline of the bonding method according to the sixth embodiment. Details of the bonding method are as follows.
光学基材６１を、温度５０℃、相対湿度１０％以下の恒温恒湿槽に２４時間放置した。こうして、光学基材６１を乾燥させて吸水率を下げた（Ｓ５１）。また、光学基材６２を、温度５０℃、相対湿度９０％以上の恒温恒湿槽に１２時間放置した。こうして、光学基材６２を吸水して吸水率を上げた（Ｓ５２）。
The
その後、光学基材６１を恒温恒湿槽から取り出し、雰囲気温度とほぼ一致させた。一方、光学基材６１に対しては、その貼り合わせ面６３１に、紫外線硬化型樹脂１を所望量吐出した（Ｓ５３）。
Then, the
次に、図２５のように、光学基材６１、６２の光学有効径Ｄ０よりも外側にある位置決め部６７１，６７２が、互いに嵌合するまで紫外線硬化型樹脂１を押延する（Ｓ５４）。この位置決め部６７１，６７２は、嵌合することで樹脂層４は所望の樹脂厚となる。なお、樹脂層４の外周部には空気層６が形成されている。また、貼り合わせ面６３１、６３２の光軸Ｏ−Ｏに対する同軸度は高精度に加工されている。
Next, as shown in FIG. 25, the ultraviolet
このため、光学基材６１の光軸Ｏ−Ｏと光学基材６２の光軸Ｏ−Ｏは、光学基材６１、６２の位置決め部６７１，６７２が互いに嵌合することで位置決めされる。また、本実施の形態では、平坦面６８１、６８２も互いに嵌合している。
Therefore, the optical axis OO of the
この状態を保持したまま、一方の光学基材６１を通して下方から紫外線ランプ５により紫外線を照射する（Ｓ５５）。こうして、紫外線により紫外線硬化型樹脂１を硬化させ樹脂層４にした。この場合の紫外線は、３０±２ｍＷ／ｃｍ２のほぼ均一な照度分布を持つ。このような紫外線を１５０秒照射した。
While maintaining this state, the
また、光学基材６１，６２と紫外線硬化型樹脂１との密着性を上げるため、貼り合わせ前に、光学基材６１，６２の貼り合わせ面６３１、６３２はプラズマ放電による親水処理を行った後、シランカップリング剤を処理した。
（貼り合わせ後の形状）
図２５のようにして貼り合わせたものを一定時間放置すると、光学基材６１及び光学基材６２が雰囲気の相対湿度に対応した吸水率になる。すると、光学基材６１は、貼り合わせ直後の形状に対して略相似的に大きくなる。一方、光学基材６２は、貼り合わせ直後の形状に対して略相似的に小さくなる。
Moreover, in order to improve the adhesiveness of the
(Shape after bonding)
When the substrates bonded as shown in FIG. 25 are left for a certain period of time, the
このため、図２６のように、位置決め部６７１，６７２に隙間ｈがある接合光学素子６０が得られる。また、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は、中心樹脂厚ｔ０がｔ０＝０．５mmであった。また、樹脂層４の光学有効径Ｄ０（φ１５ｍｍ）における樹脂厚ｔ３はｔ３＝０．２５ｍｍであった。
For this reason, as shown in FIG. 26, the bonded
本実施の形態によれば、熱線膨張率の近いプラスチック基材（６１，６２）同士を貼り合わせて、隙間のある接合光学素子６０を得ることができた。
また、光学基材６１を乾燥、光学基材６２を吸水させて貼り合わせている。このため、一方を吸水もしくは乾燥させたものと比較して、位置決め部６７１，６７２の隙間ｈをより大きくすることができる。このため、光学基材６１、６２に応力が発生することはない。
According to the present embodiment, it was possible to obtain a bonded
Further, the
［実施の形態７］
（貼り合わせる基材形状）
図２８は、貼り合わせる２つの光学基材７１、７２の断面図であり、図２９は、２つの光学基材７１、７２を貼り合わせた状態の断面図である。また、図３０は、貼り合わせた２つの光学基材がごくわずか離反した状態の接合光学素子７０の断面図である。
[Embodiment 7]
(Base material shape to be bonded)
FIG. 28 is a cross-sectional view of the two
図２８に示されるように、光学基材７１は、凹メニスカスレンズ形状をなしている。
この光学基材の７１は、貼り合わせ面７３１と反貼り合わせ面７４１とを有している。貼り合わせ面７３１は、その近似曲率半径Ｒ１ａがＲ１ａ＝１２mmの非球面形状をなしている。
As shown in FIG. 28, the
The 71 of the optical substrate includes a with mating surface 73 1 bonded with
また、反貼り合わせ面７４１は、その近似曲率半径Ｒ１ｂがＲ１ｂ＝２０mmの非球面形状をなしている。
この光学基材７１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。
Moreover,
The
この光学基材７１は、貼り合わせ面７３１の光学有効径Ｄ０の外周部に、光軸Ｏ−Ｏと直交する平坦面７６１を有している。また、この平坦面７６１の外周部に、斜面の位置決め部７７１が形成されている。この位置決め部７７１は、光軸Ｏ−Ｏに対して３０°の角度を有している。
The
この位置決め部７７１は、光軸側を向いた面となっており、他方の光学基材７２の有する位置決め部７７２と面接触する。さらに、位置決め部７７１の外周部には、光軸と直交する平坦面７８１が形成されている。
The
本実施の形態では、光学基材７１の材質として、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。
光学基材７２は、両凸レンズ形状をなしている。
In the present embodiment, a thermoplastic resin of PC (polycarbonate) resin (Iupizeta EP5000: manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) is used as the material of the
The
この光学基材７２は、貼り合わせ面７３２と反貼り合わせ面７４２とを有している。貼り合わせ面７３２は、その近似曲率半径Ｒ２ａがＲ２ａ＝１３mmの非球面形状をなしている。
The
また、反貼り合わせ面７４２は、その近似曲率半径Ｒ２ｂがＲ２ｂ＝８０mmの非球面形状をなしている。この光学基材７２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。
Moreover,
光学基材７２の材質として本実施の形態では、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）樹脂（ゼオネックス４８０Ｒ：日本ゼオン（株）社製）の熱可塑性樹脂を用いたが、この樹脂は、飽和吸水率が０．０１％以下と非常に小さく、吸水による寸法変化を無視することができる。
（貼り合わせ方法）
図３１は、実施の形態７における貼り合わせ方法の概略をフローチャートで示したものである。貼り合わせ方法の詳細については次に示すとおりである。
In the present embodiment, a thermoplastic resin of COP (cycloolefin polymer) resin (Zeonex 480R: manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) is used as the material of the
(Lamination method)
FIG. 31 is a flowchart schematically showing the bonding method according to the seventh embodiment. Details of the bonding method are as follows.
光学基材７１を保持する成形装置（図示せず）の保持部（図示せず）を冷却する。これにより、光学基材７１の基材温度を１０℃以下にする。また、光学基材７２を保持している成形装置（図示せず）の保持部（図示せず）を加熱する。これにより、光学基材７２の基材温度を６０℃以上にする。
A holding unit (not shown) of a molding apparatus (not shown) that holds the
この状態で、光学基材７１の貼り合わせ面７３１に紫外線硬化型樹脂１を所望量吐出する。
そして、図２９のように、この光学基材７１に光学基材７２を近接させる。
In this state, a desired amount of ejecting ultraviolet
Then, as shown in FIG. 29, the
このとき、光学基材７２の光学有効径Ｄ０よりも外側にある位置決め部７７２が、光学基材７１の位置決め部７７１に接触するまで紫外線硬化型樹脂１を押延する。
この位置決め部７７１，７７２は、接触することで樹脂層４が所望の樹脂厚となる。なお、樹脂層４の外周部には空気層６が形成されている。また、光学基材７１、７２の光軸は、光学基材７１、７２の位置決め部７７１，７７２が接触することで高精度に位置決めされる。
At this time, the positioning
The
さらに、本実施の形態では、紫外線硬化型樹脂１の吐出量は、光学基材７１と光学基材７２が接触し樹脂層４の厚さと２つの光学基材７１，７２の光軸方向の位置が決まった状態で、空間３に充填する量とした。
Further, in the present embodiment, the discharge amount of the ultraviolet
この状態を保持したまま、一方の光学基材７１を通して下方から紫外線ランプ５により紫外線を照射する。こうして、紫外線により紫外線硬化型樹脂１を樹脂層４にした。この場合の紫外線の中心照度は２５±２ｍＷ／ｃｍ２、周辺照度は１０±２ｍＷ／ｃｍ２の山型の照度分布を持つ。この紫外線を２０秒照射した。その後、照度２００±５ｍＷ／ｃｍ２のほぼ均一な照度分布を持つ紫外線を６０秒照射した。
While maintaining this state, the
また、光学基材７１，７２と紫外線硬化型樹脂１との密着性を上げるため、貼り合わせ前に両光学基材７１，７２の貼り合わせ面７３１，７３２に対し、プラズマ放電による親水処理を行った後、シランカップリング剤を処理した。
Further, in order to improve the adhesion between the
なお、この場合、加熱炉による予備加熱、及び冷却炉による予備冷却を行なうと、加熱・冷却の時間を短縮することができる。
（貼り合わせ後の形状）
図２９のようにして貼り合わせたものを一定時間放置すると、光学基材７１及び光学基材７２は常温（雰囲気温度）に戻る。すると、光学基材７１は、貼り合わせ直後の形状に対して略相似的に大きくなる。一方、光学基材７２は、貼り合わせ直後の形状に対して略相似的に小さくなる。
In this case, if preheating with a heating furnace and precooling with a cooling furnace are performed, the heating / cooling time can be shortened.
(Shape after bonding)
When the bonded substrates as shown in FIG. 29 are left for a certain period of time, the
このため、図３０のように、得られた接合光学素子７０には位置決め部７７１，７７２に隙間ｈが生じている。
また、２つの光学基材７１，７２を貼り合わせてできた接合光学素子７０は、樹脂層４の中心樹脂厚ｔ０がｔ０＝０．５mmであり、光学有効径Ｄ０（φ１５ｍｍ）における樹脂厚ｔ３はｔ３＝０．２５ｍｍであった。
For this reason, as shown in FIG. 30, a gap h is formed in the
Further, in the bonded
本実施の形態によれば、吸水しないプラスチック基材（光学基材７２）を用いた場合であっても、位置決め部７７１，７７２に隙間ｈのある接合光学素子７０を得ることができた。また、光学基材６１を乾燥、光学基材６２を吸水させて貼り合わせている。
According to the present embodiment, even when a plastic base material (optical base material 72) that does not absorb water is used, it is possible to obtain the bonded
このため、一方を吸水もしくは乾燥させたものと比較して、位置決め部６７１，６７２の隙間ｈをより大きくすることができる。このため、光学基材６１、６２に応力が発生することはない。
Therefore, in comparison with those obtained one of the water absorption or drying, a
なお、本実施の形態では、一方の光学基材７１を冷却し、他方の光学基材７２を加熱したが、これに限らない。例えば、光学基材７１を冷却し、光学基材７２を加熱することなく常温のままとしてもよい。また、光学基材７１を冷却することなく常温のままとし、光学基材７２を加熱してもよい。
In the present embodiment, one
これにより、いずれの場合も、位置決め部７７１，７７２に隙間のある接合光学素子７０を得ることができる。この場合、光学基材７１及び光学基材７２を加熱・冷却するよりも設備が安価ですむ。
Thereby, in any case, the bonded
なお、本実施の形態で記載した光学基材の形状・材質、樹脂の種類、吸水（乾燥）時の温度や時間等はこれに限定されるものではない。 Note that the shape and material of the optical substrate, the type of resin, the temperature and time during water absorption (drying), and the like described in this embodiment are not limited thereto.
１・・・紫外線硬化型樹脂
２・・・熱硬化型樹脂
３・・・空間
４・・・樹脂層
５・・・紫外線ランプ
６・・・空気層
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０・・・接合光学素子
１１，１２，２１，２２，３１，３２，４１，４２，５１，５２，６１，６２，７１，７２・・・光学基材
１３１，１３２，２３１，２３２，３３１，３３２，４３１，４３２，５３１，５３２，６３１，６３２，７３１，７３２・・・貼り合わせ面
１４１，１４２，２４１，２４２，３４１，３４２，４４１，４４２，５４１，５４２，６４１，６４２，７４１，７４２・・・反貼り合わせ面
５５，６５，７５・・・段差部
１６１，１６２，２６，３６１，３６２，４６１，４６２，５６１，５６２，６６１，６６２，７６１，７６２５８１，５８２，６８１，６８２，７８１，７８２・・・平坦面
１７１，１７２，２７１，２７２，３７１，３７２，４７１，４７２，５７１，５７２，６７１，６７２，７７１，７７２・・・位置決め部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記２枚の光学基材の位置決め部同士を接触させる工程と、
前記２枚の光学基材の光軸に垂直な方向の位置関係を保持したまま、前記２枚の光学基材の位置決め部を離反させる工程と、を有する
接合光学素子の製造方法。 In the method for manufacturing a bonded optical element in which at least two optical base materials having a positioning portion outside the effective optical diameter are bonded with an energy curable resin,
The step of bringing the positioning portions of the two optical substrates into contact with each other;
A step of separating the positioning portions of the two optical base materials while maintaining a positional relationship in a direction perpendicular to the optical axis of the two optical base materials.
光軸側に背を向けた面上の位置決め部で接触する事で位置決めを行う一の光学基材の吸水率を上げる工程と、
光軸側を向いた面上の位置決め部で接触する事で位置決めを行う他の光学基材の吸水率を下げる工程と、のうち少なくとも１つの工程と、
前記２枚の光学基材を貼り合わせる工程と、
を有する
請求項１記載の接合光学素子の製造方法。 The step of separating the positioning portions of the two optical base materials,
A step of increasing the water absorption rate of one optical base material that is positioned by contacting with a positioning portion on the surface facing the optical axis side;
Reducing the water absorption rate of another optical base material that is positioned by contacting the positioning portion on the surface facing the optical axis side, and at least one of the steps;
Bonding the two optical substrates together;
The method for producing a cemented optical element according to claim 1.
相対湿度９０％ＲＨ 以上の雰囲気下で行うことである
請求項２に記載の接合光学素子の製造方法。 The step of increasing the water absorption rate of the one optical substrate,
The method for manufacturing a bonded optical element according to claim 2, wherein the method is performed in an atmosphere having a relative humidity of 90% RH or more.
相対湿度２０％ＲＨ 以下の雰囲気下で行うことである
請求項２に記載の接合光学素子の製造方法。 The step of lowering the water absorption rate of the other optical substrate,
The method for manufacturing a bonded optical element according to claim 2, wherein the method is performed in an atmosphere having a relative humidity of 20% RH or less.
光軸側に背を向けた面上の位置決め部で接触する事で位置決めを行う一の光学基材の温度を上げる工程と、
光軸側を向いた面上の位置決め部で接触する事で位置決めを行う他の光学基材の温度を下げる工程と、のうち少なくとも１つの工程と、
前記２枚の光学基材を貼り合わせる工程と、を有する
請求項１記載の接合光学素子の製造方法。 The step of separating the positioning portions of the two optical base materials,
Increasing the temperature of one optical substrate that performs positioning by contacting with a positioning portion on the surface facing the optical axis side; and
Lowering the temperature of another optical base material that is positioned by contacting the positioning portion on the surface facing the optical axis side, at least one of the steps,
The method for producing a bonded optical element according to claim 1, further comprising a step of bonding the two optical substrates.
前記一の光学基材の温度を５０℃以上の温度に設定することである
請求項５に記載の接合光学素子の製造方法。 The step of raising the temperature of the one optical substrate comprises:
The method for manufacturing a bonded optical element according to claim 5, wherein the temperature of the one optical substrate is set to a temperature of 50 ° C. or higher.
前記他の光学基材の温度を１０℃以下の温度に設定することである
請求項５に記載の接合光学素子の製造方法。 Lowering the temperature of the other optical substrate,
The method for manufacturing a bonded optical element according to claim 5, wherein the temperature of the other optical substrate is set to a temperature of 10 ° C. or lower.
前記少なくとも２つの光学基材と前記位置決め部とによって空間が形成され、
当該空間内の少なくとも光学有効径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、を備え、
前記位置決め部は、光軸に垂直な方向の位置関係を保持したまま光軸方向に離反していることを特徴とする接合光学素子。
At least two optical substrates having positioning portions on the outer periphery of the optical effective diameter;
A space is formed by the at least two optical base materials and the positioning portion,
A lens layer made of an energy curable resin filled in at least the optical effective diameter in the space,
The bonding optical element, wherein the positioning portion is separated in the optical axis direction while maintaining a positional relationship in a direction perpendicular to the optical axis.
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