JP5420313B2 - 接合光学素子を有する光学部品及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、接合光学素子を有する光学部品及びその製造方法に関する。

光学機器に用いられる光学系において光学性能向上（特に色収差補正効果）を得る手段として、異なる光学特性を有する２枚のレンズを貼り合せた接合光学素子がよく知られている。

例えば、特許文献１には、２枚の光学基材と、２枚の光学基材の間に厚みのある樹脂層を有する接合光学素子に関する技術が提案されている。
この接合光学素子は、２枚のレンズの貼り合せ面の形状を異なる面形状にすることで、このレンズ間に挟まれる樹脂層に厚みを持たせた構成を有している。これによって樹脂層はレンズとしての機能を有していて、光軸方向に厚みを有するレンズ形状となっている（このレンズとして機能する樹脂層を今後レンズ層と呼ぶ）。

一方、特許文献２には、光学素子を保持部材に保持する方法として、この貼り合わせレンズを構成するレンズ及び接着剤層全体を保持部材に保持するという技術が提案されている。なお、特許文献２の貼り合わせレンズでは、樹脂層は、光学基材同士を接着するための薄い接着剤層である。このため、樹脂層は、レンズとしての機能を有していない。

特開２００１−４２２１２号公報 特開２００１−１０００７０号公報

しかしながら、特許文献１のように、光学基材間に厚みのある樹脂層を有した接合光学素子を保持部材に保持すると、次のような課題が発生する。
すなわち、薄い樹脂層を有する接合光学素子では問題にならないが、レンズ層を有する接合光学素子では厚みがある。さらにレンズ層は有機材料であり、ガラスや金属よりも線膨張率が大きいため、レンズ層のように樹脂の量が多い場合、温湿度変化等の環境変化によって樹脂の膨張量が多くなり、寸法変化が顕著に現れる。

ここで、保持部材が接合光学素子の有する全ての基材を保持する場合を考える。このとき、環境変化によりレンズ層に寸法変化が生じると、レンズ層の寸法変化が接合光学素子の厚みを増加させ、保持部材と基材の間に応力が発生する。こうして、応力によって接合光学素子の基材面形状が変形し光学性能が悪化する。

本発明は斯かる上記の課題を解決するためになされたもので、環境変化に対して面形状精度を高く維持することのできる接合光学素子を有する光学部品及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、
光軸方向に対向配置された少なくとも第１の光学基材と第２の光学基材、及びこれら第１と第２の光学基材の間にエネルギー硬化型樹脂のレンズ層が介在された接合光学素子を有し、
前記接合光学素子を収容して保持する保持部材と、
前記保持部材に前記第１と第２の光学基材の一方のみを固定する固定手段と、を有する光学部品を提供する。

また、上記の光学部品において、
前記固定手段は接着剤であることが好ましい。
また、上記の光学部品において、
前記固定手段は、前記保持部材に取り付けられ前記一方の光学基材を位置決めする位置決め部材であることが好ましい。

また、上記の光学部品において、
前記位置決め部材は、前記保持部材に着脱自在に取り付けられ前記一方の光学基材と対向している他方の光学基材を前記光軸と直交する方向に位置決めすることが好ましい。

また、上記の光学部品において、
前記位置決め部材は、前記保持部材と一体的に固定され前記一方の光学基材と対向している他方の光学基材を前記光軸と直交する方向に位置決めすることが好ましい。

また、上記の光学部品において、
前記固定手段は、前記保持部材に取り付けられ前記一方の光学基材を位置決めするとともに、第３の光学基材を前記光軸と一致させた状態で位置決めする位置決め部材であることが好ましい。

また、本発明は、
光軸方向に対向配置された少なくとも第１の光学基材と第２の光学基材、及びこれら第１と第２の光学基材の間にエネルギー硬化型樹脂のレンズ層が介在された接合光学素子を有する光学部品の製造方法であって、
前記接合光学素子を保持部材に収容する工程と、
収容された前記接合光学素子のうち前記第１と第２の光学基材の一方のみを前記保持部材に固定する工程と、を有する光学部品の製造方法を提供する。

本発明によれば、環境変化に対して面形状精度を高く維持することのできる接合光学素子を有する光学部品及びその製造方法を提供することができる。

実施の形態１の２つの光学基材の断面図である。 ２つの光学基材を接合してできた接合光学素子の断面図である。 保持部材の断面図である。 接合光学素子を保持部材に組み込んで得られた光学部品の断面図である。 実施の形態２の２つの光学基材の断面図である。 ２つの光学基材を接合してできた接合光学素子の断面図である。 保持部材の断面図である。 接合光学素子を保持部材に組み込んで得られた光学部品の断面図である。 実施の形態３の接合する一方の光学基材とその保持部材の断面図である。 一方の光学基材を保持部材にかしめ固定した状態の中間光学部品の断面図である。 中間光学部品と他方の光学基材との断面図である。 中間光学部品に他方の光学基材を組み込んで得られた光学部品の断面図である。 実施の形態４の接合する２つの光学基材の断面図である。 ２つの光学基材を接合してできた接合光学素子の断面図である。 中間光学部品の断面図である。 中間光学部品と中間光学部品を組み込んで得られた光学部品の断面図である。 実施の形態５の光学基材と保持部材の断面図である。 光学基材を保持部材に保持した中間光学部品の断面図である。 中間光学部品と光学基材の断面図である。 光学基材の平面図である。 中間光学部品に光学基材を接合して得られた光学部品の断面図である。

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］
図１は、接合する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を接合してできた接合光学素子１３の断面図である。また、図３は、保持部材１５の断面図、図４は、接合光学素子１３を保持部材１５に組み込んで得られた光学部品１０の断面図である。

図１において、第１の光学基材としての光学基材１１は、両凹レンズ形状をなしている。この光学基材１１は、接合面１１_１と反接合面１１_２とを有している。
ここで、接合面１１_１とは、樹脂が接合される光学面のことをいう。また、反接合面１１_２とは、接合面１１_１と光学基材１１を挟んで対向する光学面のことをいう。他の実施の形態においても同様である。

接合面１１_１は、近似曲率半径Ｒ１ａが８mmの非球面形状をなしている。また、反接合面１１_２は、近似曲率半径Ｒ１ｂが３８mmの非球面形状をなしている。ただし、接合面１１_１と反接合面１１_２の形状は非球面形状に限らない。

例えば、接合面１１_１と反接合面１１_２の一方が非球面形状で、他方が球面形状であってもよい。さらに、接合面１１_１と反接合面１１_２の両方が球面形状であってもよい。他の実施の形態においても同様である。

この光学基材１１は、中心肉厚ｔ_１が０．８mm、外径Ｄ_１がφ１０mmのガラスレンズである。この光学基材１１の側面は、平滑な面になっている。この側面が、後述する保持部材１５に当接するようにして保持部材１５に光学基材１１を嵌合するためである。（平滑な面に加工する理由は他の実施の形態においても同様である。）また、この光学基材１１として、光学硝材Ｓ−ＢＳＬ７（（株）オハラ製）を用いた。

第２の光学基材としての光学基材１２は、凸メニスカスレンズ形状をなしている。この光学基材１２は、接合面１２_１と反接合面１２_２とを有している。
接合面１２_１は、近似曲率半径Ｒ２ａが６．４mmの非球面形状をなしている。また、反接合面１２_２は、近似曲率半径Ｒ２ｂが１６mmの非球面形状をなしている。ただし、接合面１２_１と反接合面１２_２の形状は非球面形状に限らない。

例えば、接合面１２_１と反接合面１２_２の一方が非球面形状で、他方が球面形状であってもよい。さらに、接合面１２_１と反接合面１２_２の両方が球面形状であってもよい。他の実施の形態においても同様である。

この光学基材１２は、中心肉厚ｔ_２が２．４mm、外径Ｄ_２がφ１０mmのガラスレンズである。この光学基材１２には、光学硝材Ｓ−ＬＡＭ６０（（株）オハラ製）を用いた。
なお、本実施の形態では、２つの光学基材１１，１２を接合する場合について説明したが、これに限らない。例えば、３つ以上の光学基材を接合する場合にも適用することができる。他の実施の形態においても同様である。

次に、接合光学素子１３の製造工程を説明する。
まず、図１に示すように、光学基材１１と光学基材１２とを、夫々の接合面１１_１と接合面１２_１とが対向した状態で保持する。このとき、光学基材１１は成形装置の保持部（不図示）に載置されている。また、光学基材１２は成形装置の他方の保持部（不図示）に真空吸着により固定されている。

なお、光学基材１１及び光学基材１２の夫々の光軸Ｏ−Ｏは、接合完了時に一致するように高精度に位置決めされている。
次いで、エネルギー硬化型樹脂（本実施の形態では紫外線硬化型樹脂、以下、「樹脂」という）１を、光学基材１１の接合面１１_１に所望量吐出する。

次いで、図２に示すように、この光学基材１１に対し光学基材１２を光軸Ｏ−Ｏ方向に接近移動させて樹脂１を押延する。光学基材１１と光学基材１２の中心肉厚が、所定の値になった位置で光学基材１２の移動を停止する。

この状態で、光学基材１１の下方から、この光学基材１１を通して紫外線ランプ１４により紫外線を照射する。ただし、光学基材１２の上方から、この光学基材１２を通して紫外線を照射してもよい。他の実施の形態においても同様である。

このときの紫外線は、その照度：１５±２ｍＷ／ｃｍ^２のほぼ均一な照度分布を持ち、これを２００秒照射した。こうして、樹脂１を硬化してレンズ層２を得た。
また、光学基材１１、１２と樹脂１の密着性を上げるため、接合前に、夫々の接合面１１_１、１２_１をシランカップリング剤で処理した。この光学基材と樹脂の密着性を上げるための処理は、シランカップリング剤による処理の代わりに紫外線オゾン処理による親水処理を用いても良く、また、紫外線オゾン処理やプラズマ処理による親水処理を施した後、シランカップリング剤による処理を行っても良い。この処理は他の実施の形態においても同様に行っている。

得られた接合光学素子１３は、レンズ層２の形状が、中心樹脂厚（光軸Ｏ−Ｏ方向の厚さ）ｔ_０が０．２mm、レンズ層２の光学有効径Ｄ_０（φ８．５mm）における最大径での樹脂厚ｔ_３が約０．６mmであった。また、レンズ層２の外径は、接合光学素子１３の光学有効径以上で、かつ保持部材１５に接しない程度の径となっている。このレンズ層２の外径については他の実施の形態においても同様である。

次に、図３に示すように、保持部材１５は、アルミニウム製の略円筒形状をなしている。
この保持部材１５は、内側に、上端に開口する内径（Φ１）の第１の嵌合孔１６と、この第１の嵌合孔１６よりも小さい内径（Φ２）の第２の嵌合孔１７と、この第２の嵌合孔１７よりも小さい内径（Φ３）の非嵌合孔１８と、が形成されている。この非嵌合孔１８は、下端開口側が径大のテーパ面に形成されている。

本実施の形態では、第２の嵌合孔１７に、接合光学素子１３の光学基材１１が適度な嵌め合い公差で嵌合される。また、第１の嵌合孔１６と第２の嵌合孔１７との境界において傾斜面１９が形成されている。

さらに、第２の嵌合孔１７と非嵌合孔１８との境界において、光軸Ｏ−Ｏと直交する方向に延びる環状の当て付け面１８ａが形成されている。この当て付け面１８ａに、接合光学素子１３が当接してその光軸Ｏ−Ｏ方向の位置を規制する。

なお、本実施の形態では、保持部材１５の形状は円筒形状として説明したが、これに限らない。例えば、光学基材１１の側面に第２の嵌合孔１７が適合し、かつ保持できるような部分があればよい。このため、例えば、光学基材１１の側面に適合する部分が、円周方向に複数に分割されていてもよい。これは他の実施の形態においても同様である。

次に、保持部材１５に接合光学素子１３を組み込む工程について説明する。
図４に示すように、接合光学素子１３は保持部材１５に組み込まれて光学部品１０が完成する。

まず、保持部材１５の第２の嵌合孔１７に、接合光学素子１３における光学基材１１を嵌合する。この第２の嵌合孔１７に、光学基材１１が嵌合されることで、保持部材１５に対する接合光学素子１３の光軸Ｏ−Ｏと直交する方向の位置が位置決めされる。

本実施の形態では、第２の嵌合孔１７の内径（Φ２）はφ１０mmであり、また、前述したように、光学基材１１の外径Ｄ_１はφ１０mmである。そこで、第２の嵌合孔１７と光学基材１１の側面とが、適度な嵌め合い公差で嵌合される。

また、第２の嵌合孔１７の光軸Ｏ−Ｏ方向の長さＨ１（図３参照）は、光学基材１１の側面での肉厚Ｈ２（図４参照）よりも短い。
また、保持部材１５の第１の嵌合孔１６の内径（Φ１）はφ１２mmであり、第１の嵌合孔１６は光学基材１１と接触しない。さらに、接合光学素子１３における光学基材１１の反接合面１１_２の光学有効径外の部分が保持部材１５の当て付け面１８ａに当接して、接合光学素子１３の光軸Ｏ−Ｏ方向の位置が位置決めされる。

この光軸Ｏ−Ｏ方向の位置決めのため、当て付け面１８ａの内径（Φ３）は、光学基材１１の外径Ｄ_１（φ１０mm）よりも小径（φ８mm）に形成されている。これは他の実施の形態においても同様である。

保持部材１５に接合光学素子１３を組み込んだ後、光学基材１１の側面と保持部材１５の第１の嵌合孔１６との間の隙間に、固定手段としてのウレタン系の接着剤３を注入する。さらに、保持部材１５及び接合光学素子１３を、恒温槽に入れて５０℃で２時間加熱し、接着剤３を固化する。こうして、所望の光学部品１０が得られる。

本実施の形態によれば、保持部材１５に光学基材１２が接触していないので、温湿度環境が変化してレンズ層２の寸法変化が生じたとしても、保持部材１５が寸法変化を規制しないために接合光学素子１３に対して応力がかかることを防止する。こうして、接合光学素子１３の光学面の形状変化を防止することができる。
［実施の形態２］
図５は、接合する２つの光学基材２１，２２の断面図であり、図６は、２つの光学基材２１，２２を接合してできた接合光学素子２３の断面図である。また、図７は、保持部材２５の断面図であり、図８は、接合光学素子２３を保持部材２５に組み込んで得られた光学部品２０の断面図である。

図５において、第１の光学基材としての光学基材２１は、凹メニスカスレンズ形状をなしている。この光学基材２１は、接合面２１_１と反接合面２１_２とを有している。接合面２１_１の外周部には、光軸Ｏ−Ｏと直交する方向に延びる環状の平坦面２１_３が形成されている。

接合面２１_１は、近似曲率半径Ｒ１ａが１２mmの非球面形状をなしている。また、反接合面２１_２は、近似曲率半径Ｒ１ｂが２０mmの非球面形状をなしている。
この光学基材２１は、中心肉厚ｔ_１が１mm、外径Ｄ_１がφ１５mmのガラスレンズである。この光学基材２１の側面は、平滑な面になっている。また、この光学基材２１として、光学硝材Ｓ−ＢＳＬ７（（株）オハラ製）を用いた。

第２の光学基材としての光学基材２２は、両凸レンズ形状をなしている。この光学基材２２は、接合面２２_１と反接合面２２_２とを有している。
接合面２２_１は、近似曲率半径Ｒ２ａが１３mmの非球面形状をなしている。また、反接合面２２_２は、近似曲率半径Ｒ２ｂが８０mmの非球面形状をなしている。この光学基材２２は、中心肉厚ｔ_２が５mm、外径Ｄ_２がφ１２mmのガラスレンズである。この光学基材２２として、光学硝材Ｓ−ＬＡＭ６０（（株）オハラ製）を用いた。

次に、接合光学素子２３の製造工程を説明する。
まず、図５に示すように、光学基材２１と光学基材２２とを、夫々の接合面２１_１と接合面２２_１とが対向した状態で保持する。このとき、光学基材２１は成形装置の保持部（不図示）に載置されている。また、光学基材２２は成形装置の他方の保持部（不図示）に真空吸着により固定されている。

なお、各光学基材２１，２２の夫々の光軸Ｏ−Ｏは、接合完了時に一致するように高精度に位置決めされている。
次いで、エネルギー硬化型樹脂（本実施の形態では紫外線硬化型樹脂、以下、「樹脂」という）１を、光学基材２１の接合面２１_１に所望量吐出する。

次いで、図６に示すように、この光学基材２１に対し光学基材２２を光軸Ｏ−Ｏ方向に接近移動させて樹脂１を押延する。
この状態で、光学基材２１の下方から、この光学基材２１を通して紫外線ランプ２４により紫外線を照射する。このときの紫外線は、その照度：１０±１ｍＷ／ｃｍ^２のほぼ均一な照度分布を持ち、これを１００秒照射した。こうして、樹脂１を硬化してレンズ層２を得た。

得られた接合光学素子２３は、レンズ層２の形状が、中心樹脂厚（光軸Ｏ−Ｏ方向の厚さ）ｔ_０が０．８mm、レンズ層２の光学有効径Ｄ_０（φ１０．５mm）における最大径での樹脂厚ｔ_３が約０．３mmであった。

次に、図７に示すように、保持部材２５は、アルミニウム製の略円筒形状をなしている。
この保持部材２５は、内側に、上端に開口する内径（Φ１）の螺子孔２６と、この螺子孔２６よりも小さい内径（Φ２）の嵌合孔２７と、この嵌合孔２７よりも小さい内径（Φ３）の非嵌合孔２８と、が形成されている。

本実施の形態では、嵌合孔２７に、接合光学素子２３の光学基材２１が適度な嵌め合い公差で嵌合される。こうして、接合光学素子２３の光軸Ｏ−Ｏと直交する方向の位置決めが行われる。また、螺子孔２６と嵌合孔２７との境界は、平坦な段差面に形成されている。

また、嵌合孔２７と非嵌合孔２８との境界は、光軸Ｏ−Ｏと直交する方向に延びる当て付け面２８ａが形成されている。さらに接合光学素子２３における光学基材２１の反接合面２１_２が保持部材２５の当て付け面２８ａの端縁部Ａに当接して、光学基材２１の光軸Ｏ−Ｏ方向の位置が位置決めされる。この端縁部Ａとは、当てつけ面２８ａにおける非嵌合孔２８との境界部分を言う。

次に、保持部材２５に接合光学素子２３を組み込む工程について説明する。
図８は、接合光学素子２３を保持部材２５に組み込んだ状態を示している。
まず、保持部材２５の嵌合孔２７に、接合光学素子２３における光学基材２１を嵌合する。この嵌合孔２７に光学基材２１が嵌合されることで、保持部材２５に対する接合光学素子２３の光軸Ｏ−Ｏと直交する方向の位置が位置決めされる。

本実施の形態では、嵌合孔２７の内径はφ１５mmであり、また、前述したように、光学基材２１の外径Ｄ_１はφ１５mmである。そこで、嵌合孔２７と光学基材２１の側面とが、適度な嵌め合い公差で嵌合されるようになっている。

また、嵌合孔２７の光軸Ｏ−Ｏ方向の長さＨ１は、光学基材２１の側面での肉厚Ｈ２よりも短くなっている。
また、保持部材２５の螺子孔２６の内径Φ１はφ１６mmであり、光学基材２１の外径Ｄ_１よりも大きい。このため、螺子孔２６の内径部分と光学基材２１の側面とは接触しない。

さらに、接合光学素子２３における光学素子２１の反接合面２１_２の端縁部Ａが保持部材２５の当て付け面２８ａに当接して、接合光学素子２３の光軸Ｏ−Ｏ方向の位置が位置決めされる。当て付け面２８の端縁部Ａの内径Φ３は、光学基材２１の外径Ｄ_１よりも小径（φ１３．５mm）に形成されている。

次に、保持部材２５に接合光学素子２３を嵌合した後、螺子孔２６に螺合する雄ネジ２９ａが形成された位置決め部材２９で、一方の光学基材２１の平坦面２１_３を押圧する。すなわち、この位置決め部材２９は、保持部材２５に着脱自在に取り付けられている。

このとき、位置決め部材２９の内径部分が、保持部材２５に固定されない他方の光学基材２２の側面と接することで、環境変化による光学基材２２の光軸Ｏ−Ｏと直交する方向の動きを規制する役目をなしている。本実施の形態では、この位置決め部材２９は、内径が光学基材２２の外径Ｄ_２と同径のφ１２mmのリング形状をなす。また、組み込み後の状態では、光学基材２２は位置決め部材２９の内径に接している。

なお、位置決め部材２９の内径は、光学基材２１及び光学基材２２の光軸Ｏ−Ｏと直交する方向のズレが許容可能な範囲で、光学基材２２との間にクリアランス（隙間）を設けてもかまわない。

本実施の形態によれば、保持部材２５及び位置決め部材２９に光学基材２２が固定されていないので、温湿度環境が変化してレンズ層２の寸法変化が生じたとしても、保持部材２５及び位置決め部材２９が光軸方向の寸法変化を規制しないために接合光学素子２３に対して応力がかかることを防止する。こうして、接合光学素子２３の光学面の形状変化を防止することができる。さらに、保持部材２５に固定されていない他方の光学基材２２と位置決め部材２９とは摺動可能に接している。

このため、レンズ層２の環境変化による寸法変化によって、光学基材２２が光軸Ｏ−Ｏ方向に動いたとしても、光軸Ｏ−Ｏと直交する方向の動きは位置決め部材２９により拘束される。このため、光学基材２１及び光学基材２２の偏心精度を高く維持することができる。
［実施の形態３］
図９は、接合する一方の光学基材３１とその保持部材３５の断面図であり、図１０は、一方の光学基材３１を保持部材３５にかしめ固定した状態の中間光学部品３０’の断面図である。また、図１１は、中間光学部品３０’と他方の光学基材３２との断面図であり、図１２は、中間光学部品３０’に他方の光学基材３２を組み込んで得られた光学部品３０の断面図である。

図９において、第１の光学基材としての光学基材３１は、実施の形態２で説明した光学基材２１と同一の凹メニスカスレンズ形状をなしている。
この光学基材３１は、接合面３１_１と反接合面３１_２とを有している。接合面３１_１の外周部には、光軸Ｏ−Ｏと直交する方向に延びる平坦面３１_３が形成されている。

この接合面３１_１は、近似曲率半径Ｒ１ａが１２mmの非球面形状をなしている。また、反接合面３１_２は、近似曲率半径Ｒ１ｂが２０mmの非球面形状をなしている。
この光学基材３１は、中心肉厚ｔ_１が１mm、外径Ｄ_１がφ１５mmのガラスレンズである。また、光学基材３１の側面は、平滑な面になっている。また、この光学基材３１として、光学硝材Ｓ−ＢＳＬ７（（株）オハラ製）を用いた。

また、保持部材３５は、アルミニウム製の略円筒形状をなしている。この保持部材３５は、内側に、上端に開口する内径（Φ１）の第１の嵌合孔３６と、この第１の嵌合孔３６よりも小さい内径（Φ２）の第２の嵌合孔３７と、が形成されている。第１の嵌合孔３６と第２の嵌合孔３７の境界は、光軸Ｏ−Ｏと直交する平坦な当て付け面３８に形成されている。

なお、第１の嵌合孔３６と第２の嵌合孔３７とは、機械加工によって同軸度が高精度に加工されている。
本実施の形態では、第１の嵌合孔３６の内径はφ１５mmに形成され、第２の嵌合孔３７の内径はφ１２mmに形成されている。

この第１と第２の嵌合孔３６，３７に、夫々光学基材３１、３２が適度な嵌め合い公差で嵌合されるように高精度に形成されている。
さらに、保持部材３５の外径には、軸方向の中途から所定長さ部分が傾斜状に縮径され、その最小径の位置から保持部材３５の上端に至るまで平行に延びる薄肉部３５ａが形成されている。この薄肉部３５ａが、後述するかしめ加工時のカシメ代となる。

次に、図１０に示すように、第１の嵌合孔３６に光学基材３１が嵌挿されて光軸Ｏ−Ｏ方向と光軸Ｏ−Ｏと直交する方向の位置決めがなされる。このとき、第１の嵌合孔３６に光学基材３１が嵌合されて光軸Ｏ−Ｏと直交する方向の位置決めがなされる。また、当て付け面３８に、光学基材３１の平坦面３１_３が当接して光軸Ｏ−Ｏ方向の位置決めがなされる。

また、保持部材３５に光学基材３１を固定するには、第１の嵌合孔３６に光学基材３１を嵌合した後、薄肉部３５ａを固定手段としてのかしめ手段により工具でかしめる。こうして、光学基材３１を保持部材３５に固定し、中間光学部品３０’を作製する（図１０参照）。

なお、本実施の形態では、光学基材３１を、かしめ手段により保持部材３５に固定したが、これに限らない。例えば、光学基材３１と保持部材３５を接着剤で固定してもよい。
次に、図１１は、中間光学部品３０’と他方の光学基材３２との断面図を示している。

この図１１において、第２の光学基材としての光学基材３２は、実施の形態２で説明した光学基材２２と同一の両凸レンズ形状をなしている。この光学基材３２は、接合面３２_１と反接合面３２_２とを有している。

接合面３２_１は、近似曲率半径Ｒ２ａが１３mmの非球面形状をなしている。また、反接合面３２_２は、近似曲率半径Ｒ２ｂが８０mmの非球面形状をなしている。
この光学基材３２は、中心肉厚ｔ_２が５mm、外径Ｄ_２がφ１２mmのガラスレンズである。また、光学基材３２の側面は、平滑な面になっている。また、この光学基材３２として、光学硝材Ｓ−ＬＡＭ６０（（株）オハラ製）を用いた。

ここで、図１１に示すように、中間光学部品３０’を上下反転し、成形装置（不図示）に載せる。また、光学基材３２を成形装置（不図示）の他方の保持部に真空吸着により固定する。

また、光学基材３１及び光学基材３２の夫々の光軸Ｏ−Ｏは、接合完了時に一致するように高精度に位置決めされている。次いで、エネルギー硬化型樹脂（本実施の形態では紫外線硬化型樹脂、以下、「樹脂」という）１を、光学基材３１の接合面３１_１に所望量吐出する。

次いで、図１２に示すように、この光学基材３１に対し光学基材３２を光軸Ｏ−Ｏ方向に接近移動させ、第２の嵌合孔３７内に光学基材３２を嵌合する。さらに、この光学基材３２を光学基材３１に接近移動させて樹脂１を押延する。光学基材３１と光学基材３２の中心肉厚が、所定の値になった位置で光学基材３２の移動を停止する。

この状態で、光学基材３１の下方から、この光学基材３１を通して紫外線ランプ３４により紫外線を照射する。
このときの紫外線は、その照度：１０±１ｍＷ／ｃｍ^２のほぼ均一な照度分布を持ち、これを１００秒照射した。こうして、樹脂１を硬化してレンズ層２を得た。

得られた光学部品３０は、レンズ層２の形状が、中心樹脂厚（光軸Ｏ−Ｏ方向の厚さ）ｔ_０が０．８mm、レンズ層２の光学有効径Ｄ_０（φ１０．５mm）における最大径での樹脂厚ｔ_３が約０．３mmであった。

なお、保持部材３５の第２の嵌合孔３７（φ１２mm）の寸法は、光学基材３２の光軸Ｏ−Ｏと直交する方向のズレが許容可能な範囲で、光学基材３２とのクリアランス（隙間）を設けるように調整しても良い。

本実施の形態によれば、保持部材３５に光学基材３２が固定されていないので、温湿度環境が変化してレンズ層２の寸法変化が生じたとしても、保持部材３５が光軸方向の寸法変化を規制しないために接合光学素子３３に対して応力がかかることを防止する。こうして、接合光学素子３３の光学面の形状変化を防止することができる。

またさらに、光学基材３１と光学基材３２が、保持部材３５に形成された第１と第２の嵌合孔３６、３７に嵌合されるので、光軸Ｏ−Ｏと直交する方向の位置精度をさらに向上させることができる。
［実施の形態４］
図１３は、接合する２つの光学基材４１，４２の断面図であり、図１４は、２つの光学基材４１，４２を接合してできた接合光学素子４３の断面図である。また、図１５は、中間光学部品４０’と中間光学部品４０”の断面図、図１６は、中間光学部品４０’と中間光学部品４０”を組み込んで得られた光学部品４０の断面図である。

図１３において、第１の光学基材としての光学基材４１は、両凹レンズ形状をなしている。この光学基材４１は、接合面４１_１と反接合面４１_２とを有している。接合面４１_１の外周部には、光軸Ｏ−Ｏと直交する方向に延びる平坦面４１_３が形成されている。

接合面４１_１は、近似曲率半径Ｒ１ａが８mmの非球面形状をなしている。また、反接合面４１_２は、近似曲率半径Ｒ１ｂが３８mmの非球面形状をなしている。
この光学基材４１は、中心肉厚ｔ_１が０．８mm、外径Ｄ_１がφ１０mmのプラスチックレンズである。この光学基材４１として、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。

第２の光学基材としての光学基材４２は、凸メニスカスレンズ形状をなしている。この光学基材４２は、接合面４２_１と反接合面４２_２とを有している。
接合面４２_１は、近似曲率半径Ｒ２ａが６．４mmの非球面形状をなしている。また、反接合面４２_２は、近似曲率半径Ｒ２ｂが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ｔ_２が２．４mm、外径Ｄ_２がφ１４mmのプラスチックレンズである。この光学基材４２として、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。

次に、接合光学素子４３の製造工程を説明する。
図１３に示すように、光学基材４１と光学基材４２とを、夫々の接合面４１_１と接合面４２_１とが対向した状態で保持する。このとき、光学基材４１は成形装置の保持部（不図示）に載置されている。また、光学基材４２は成形装置の他方の保持部（不図示）に真空吸着により固定されている。

また、光学基材４１及び光学基材４２の夫々の光軸Ｏ−Ｏは、接合完了時に一致するように高精度に位置決めされている。次いで、エネルギー硬化型樹脂（本実施の形態では紫外線硬化型樹脂、以下、「樹脂」という）１を、光学基材４１の接合面４１_１に所望量吐出する。

次いで、図１４に示すように、光学基材４１に対し光学基材４２を光軸Ｏ−Ｏ方向に接近移動させて樹脂１を押延する。
この状態で、光学基材４１の下方から、この光学基材４１を通して紫外線ランプ４４により紫外線を照射する。このときの紫外線は、その照度：１０±２ｍＷ／ｃｍ^２のほぼ均一な照度分布を持ち、これを１００秒照射した。こうして、樹脂１を硬化してレンズ層２を得た。

得られた接合光学素子４３は、レンズ層２の形状が、中心樹脂厚（光軸Ｏ−Ｏ方向の厚さ）ｔ_０が０．２mm、レンズ層２の光学有効径Ｄ_０（φ８．５mm）における最大径での樹脂厚ｔ_３が約０．６mmであった。

次に、図１５に示すように、光学基材４１と光学基材４２、及びレンズ層２からなる接合光学素子４３を、保持部材４５に嵌合する。この保持部材４５は、プラスチック成形品からなる略円筒状をなしている。

この保持部材４５は、内側に、上端に開口する内径（Φ１）の第１の嵌合孔４６と、この第１の嵌合孔４６よりも小さい内径（Φ２）の第２の嵌合孔４７と、この第２の嵌合孔４７よりも小さい内径（Φ３）の非嵌合孔４８と、が形成されている。この非嵌合孔４８は、下端開口側が径大のテーパ面に形成されている。

第２の嵌合孔４７と非嵌合孔４８との境界は、光軸Ｏ−Ｏと直交する方向に延びる当て付け面４８ａが形成されている。この当て付け面４８ａに、接合光学素子４３が当接してその光軸Ｏ−Ｏ方向の位置を規制する。

なお、この保持部材４５は、実施の形態１で説明した保持部材１５と同形状のものである。
こうして、第２の嵌合孔４７に、接合光学素子４３の光学基材４１が適度な嵌め合い公差で嵌合される。この保持部材４５は、嵌合孔４７に光学基材４１が嵌挿することで光軸Ｏ−Ｏと直交する方向の位置が位置決めされる。

本実施の形態では、第２の嵌合孔４７の内径（Φ２）がφ１４mmであり、また、第２の嵌合孔４７の光軸Ｏ−Ｏ方向の長さは、光学基材４１の側面での肉厚よりも短い。また、保持部材４５の第１の嵌合孔４６の内径（Φ１）はφ１５mmである。

次に、中間光学部品４０”は、位置決め部材４５’と第３の光学基材としてのレンズ６１とを有している。
位置決め部材４５’は、略円筒形状のプラスチック成形品からなっている。この位置決め部材４５’は、外周の一端に鍔部４９を有する段付き円筒状をなしている。

また、この位置決め部材４５’は、内側に、第１の嵌合孔４６’と、この第１の嵌合孔４６’よりも小径の第２の嵌合孔４７’とが形成されている。第１の嵌合孔４６’と第２の嵌合孔４７’との境界は、光軸Ｏ−Ｏと直交する方向に延びる平坦な当て付け面４８’が形成されている。

この位置決め部材４５’に、不図示の接着剤によりレンズ６１を固定する。このとき、当て付け面４８’は、レンズ６１の光軸Ｏ−Ｏ方向の位置を決めている。
また、位置決め部材４５’の第２の嵌合孔４７’の内径Ｄ_２’は、光学基材４２の外径Ｄ_２と同じφ１０mmである。さらに、位置決め部材４５’の円筒部の外径Φ１’は、保持部材４５の第１の嵌合孔４６と嵌合するように、φ１５mmに形成されている。

本実施の形態では、位置決め部材４５’によりレンズ６１を保持した場合について説明したが、これに限らない。例えば、レンズ６１の代わりにレンズカバーなど、他の透明基材を保持してもよい。

こうして、図１６に示すように、接合光学素子４３が挿入された保持部材４５に、レンズ６１が固定された位置決め部材４５’を嵌合する。このとき、位置決め部材４５’の下端面４５ａ’が、一方の光学基材４１の平坦面４１_３に当接する。

また、位置決め部材４５’の第１の嵌合孔４６’は、光学基材４２の側面に接している。さらに、接合光学素子４３とレンズ６１の光軸Ｏ−Ｏは高精度に一致している。
なお、位置決め部材４５’の第２の嵌合孔４７’の寸法は、光学基材４１及び光学基材４２の光軸Ｏ−Ｏと直交する方向のズレが許容可能な範囲で、光学基材４２とのクリアランス（隙間）を設けてもよい。

最後に、保持部材４５と位置決め部材４５’とを接着剤５で固着する。なお、本実施の形態では、接着剤５を用いたが、ネジやかしめ等の他の固着手段を用いてもよい。
本実施の形態では、光学基材４１及び光学基材４２にプラスチックレンズを用いた。このプラスチックレンズは、温湿度環境変化に対しレンズ層２と同等の寸法変化をおこすことが知られている。

しかし、本実施の形態によれば、保持部材４５及び位置決め部材４５’に光学基材４２が固定されていないので、温湿度環境が変化してレンズ層２の寸法変化が生じたとしても、保持部材４５及び位置決め部材４５’が光軸方向の寸法変化を規制しないために接合光学素子４３に対して応力がかかることを防止する。こうして、接合光学素子４３の光学面の形状変化を防止することができる。

また、本実施の形態では、光学基材４１の固定を、レンズ６１を保持する位置決め部材４５’で行った。これにより、中間接合光学素子４０’と中間接合光学素子４０”との偏心精度の向上を図ることができる。こうして、製造工程の簡略化を図ることができる。
［実施の形態５］
図１７は、光学基材５１と保持部材５５の断面図、図１８は、光学基材５１を保持部材５５に保持した中間光学部品５０’の断面図である。また、図１９は、中間光学部品５０’と光学基材５２の断面図、図２０は、光学基材５２の平面図、図２１は、中間光学部品５０’に光学基材５２を接合して得られた光学部品５０の断面図である。

図１７において、第１の光学基材としての光学基材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５１は、接合面５１_１と反接合面５１_２とを有している。また、接合面５１_１の外周部には、光軸Ｏ−Ｏと直交する方向に延びる平坦面５１_３が形成されている。同様に、反接合面５１_２の外周部には、平坦面５１_４が形成されている。

接合面５１_１は、近似曲率半径Ｒ１ａが１２mmの非球面形状をなしている。また、反接合面５１_２は、近似曲率半径Ｒ１ｂが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ｔ_１が１mm、外径Ｄ_１がφ２０mmのプラスチックレンズである。この光学基材５１は、その側面が平滑な面になっている。また、この光学基材５１として、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。

次に、保持部材５５は、略円筒形状をなしている。この保持部材５５は、熱可塑性樹脂からなる射出成形品である。この保持部材５５は、内側に、上端に開口する内径（Φ１）の第１の嵌合孔５６と、この第１の嵌合孔５６よりも小さい内径（Φ２）の第２の嵌合孔５７と、この第２の嵌合孔５７よりも小さい内径（Φ３）の非嵌合孔５８と、が形成されている。

この保持部材５５は、第１の嵌合孔５６が光学基材５１の光軸Ｏ−Ｏと直交する方向の位置決めも行う。すなわち、本実施例において保持部材５５は位置決め部材としても機能している。

また、第１の嵌合孔５６、第２の嵌合孔５７、及び非嵌合孔５８の各境界は平坦な段差に形成されている。特に、第２の嵌合孔５７と非嵌合孔５８の境界には、光軸Ｏ−Ｏと直交する方向に延びる当て付け面５８ａが形成されている。

本実施の形態では、第２の嵌合孔５７に光学基材５１が適度な嵌め合い公差で嵌合されるように高精度に形成されている。
図１８に示すように、中間光学部品５０’は保持部材５５と光学基材５１とを有している。

保持部材５５に光学基材５１を組み込むには、光学基材５１を保持部材５５の第２の嵌合孔５７に嵌合する。
このとき、光学基材５１は、その側面が第２の嵌合孔５７と嵌合することで光軸Ｏ−Ｏと直交する方向の位置が位置決めされる。本実施の形態では、第２の嵌合孔５７の内径（Φ２）はφ２０mmである。また、第２の嵌合孔５７の光軸Ｏ−Ｏ方向の長さＨ１は、光学基材５１の側面での肉厚Ｈ２よりも短い（図１７参照）。

保持部材５５の第１の嵌合孔５６の内径（Φ１）はφ２１mmである。さらに、保持部材５５は、光学基材５１の光軸Ｏ−Ｏ方向の位置を決めるため、光学基材５１の外径よりも小径（φ１８mm）の非嵌合孔５８を有している。

光学基材５１を第２の嵌合孔５７に嵌合後、光学基材５１と保持部材５５とを固定手段としての接着剤６により固定する。接着剤６は、ウレタン系の熱硬化型接着剤を用いた。また、光学基材５１と保持部材５５の接着効果を高めるために、予め光学基材５１の接着剤塗布部にはプライマー処理を施した。

こうして、図１８に示すような中間光学部品５０’が得られる。
図１９は、中間光学部品５０’に光学基材５２を対向配置したときの断面図である。
次に、図１９において、第２の光学基材としての光学基材５２は、両凸レンズ形状をなしている。この光学基材５２は、接合面５２_１と反接合面５２_２とを有している。

接合面５２_１は、近似曲率半径Ｒ２ａが１３mmの非球面形状をなしている。また、反接合面５２_２は、近似曲率半径Ｒ２ｂが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ｔ_２が５mmのプラスチックレンズである。

この光学基材５２には、平坦面５２_３を介して光学基材５２の側面に等間隔に複数突出した凸部５２ａ（本実施の形態では４個）が設けられている。ただし、この凸部５２ａは、光学基材５２の側面上に連続的に（円周に沿って）輪帯状に設けられていてもよい。

そして、この凸部５２ａが第１の嵌合孔５６と嵌合する。この凸部５２ａは、光軸Ｏ−Ｏ方向の一端側（接合面側）に突出する凸部端面５２_４を有している。この凸部端面５２_４は、接合時に他方の光学基材５１と接触し、光軸Ｏ−Ｏ方向の位置を決定する役目をなす。

図２０に示すように、凸部５２ａは光学基材５２の側面において光軸Ｏ−Ｏと直交する方向に突出している。この凸部５２ａを含めた光学基材５２の外径Ｄ_２はφ２１mmとなっている。また、光学基材５２として、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。

この場合、保持部材５５の第１の嵌合孔５６（φ２１mm）に光学基材５２が精度良く嵌合されて、光軸Ｏ−Ｏと直交する方向の位置が位置決めされる。
次に、図１９及び図２１に基づき、光学部品５０の製造工程を説明する。

図１９に示すように、光学基材５１と光学基材５２とを、夫々の接合面５１_１と接合面５２_１とが対向した状態で保持する。このとき、中間光学部品５０’は成形装置の保持部（図示せず）に載置されている。また、光学基材５２は他方の成形装置の保持部（図示せず）に真空吸着により固定されている。

また、光学基材５１と光学基材５２の夫々の光軸Ｏ−Ｏは、接合完了時に一致するように高精度に位置決めされている。次いで、エネルギー硬化型樹脂（本実施の形態では紫外線硬化型樹脂、以下、「樹脂」という）１を、光学基材５１の接合面５１_１に所望量吐出する。

このとき、樹脂１の吐出量は、押延後の樹脂１が、光学基材５１の光学有効径以上かつ光学基材５１の外径未満となるようにする。
次いで、図２１に示すように、保持部材５５に固定された光学基材５１に対し、光学基材５２を光軸Ｏ−Ｏ方向に接近移動させる。こうして、光学基材５２を保持部材５５の第１の嵌合孔５６に嵌合する。さらに、光学基材５２を光軸Ｏ−Ｏ方向に光学基材５１に向けて接近移動させて樹脂１を押延する。

このとき、光学基材５２の凸部端面５２_４が、光学基材５１の平坦面５１_３に接するまで樹脂１を押延する。この状態で、光学基材５１の下方から、この光学基材５１を通して紫外線ランプ５４により紫外線を照射する。このときの紫外線は、その照度：１０±２ｍＷ／ｃｍ^２のほぼ均一な照度分布を持ち、これを１００秒照射した。こうして、樹脂１を硬化してレンズ層２を得た。

なお、光学基材５２と、保持部材５５の第１の嵌合孔５６とは、固定されることなく光軸Ｏ−Ｏ方向に摺動自在となっている。
得られた光学部品５０は、レンズ層２の形状が、中心樹脂厚（光軸Ｏ−Ｏ方向の厚さ）ｔ_０が０．５mm、レンズ層２の光学有効径Ｄ_０（φ１５mm）における最大径での樹脂厚ｔ_３が０．２５mmであった。

なお、保持部材５５の第１の嵌合孔５６（φ２１mm）の寸法は、光軸Ｏ−Ｏと直交する方向のズレが許容可能な範囲で、光学基材５２とクリアランス（隙間）を設けてもよい。
本実施の形態によれば、保持部材５５に光学基材５２が固定されていないので、温湿度環境が変化してレンズ層２の寸法変化が生じたとしても、保持部材５５が光軸方向の寸法変化を規制しないために接合光学素子５３に対して応力がかかることを防止する。こうして、接合光学素子５３の光学面の形状変化を防止することができる。

また、本実施の形態によれば、光学基材５２に凸部５２ａを設けたことにより、レンズ層２の環境変化による寸法変化により、光学基材５２が光軸Ｏ−Ｏ方向に動いたとしても、第１の嵌合孔５６との間の摺動抵抗が小さい。このため、光学基材５２として、例えば剛性の低いプラスチック基材を用いても、変形を生じることがない。

また、本実施の形態によれば、一方の光学基材５１を固定保持する保持部材５５を、他方の光学基材５２を位置決めする位置決め部材と一体的に構成したので、２つの光学基材５１，５２の光軸Ｏ−Ｏと直交する方向の位置精度をさらに向上することができる。

なお、本実施の形態では、光学基材５２に凸部５２ａを設けた場合について説明したが、これに限らない。例えば、保持部材５５の内径側に突起部を設けてもよい。これによっても、同様の効果が得られる。

１・・・樹脂
２・・・レンズ層
３，４，５・・・接着剤
１０，２０，３０，４０，５０・・・光学部品
３０’，４０’，４０”，５０’・・・・中間光学部品
１１，１２，２１，２２，３１，３２，４１，４２，５１，５２・・・光学基材
１１_１，１２_１，２１_１，２２_１，３１_１，３２_１，４１_１，４２_１，５１_１，５２_１・・・接合面
１１_２，１２_２，２１_２，２２_２，３１_２，３２_２，４１_２，４２_２，５１_２，５２_２・・・反接合面
２１_３，３１_３，４１_３，５１_３，５１_４，５２_３・・・平坦面
１３，２３，３３，４３・・・接合光学素子
１４，２４，３４，４４，５４・・・紫外線ランプ
１５，２５，３５，４５，５５・・・保持部材
１６‘，３６，４６，４６’，５６・・・第１の嵌合孔
１７‘，３７，４７，４７’，５７・・・第２の嵌合孔
１８‘，２８，４８，４８’，５８・・・非嵌合孔
１８ａ，２８ａ，３８，４８ａ，５８ａ・・・当て付け面
１９・・・傾斜面
２６・・・螺子孔
２７・・・嵌合孔
２９,４５’・・・位置決め部材
２９ａ・・・雄ネジ
３５ａ・・・薄肉部
４５ａ・・・下端面
４９・・・鍔部
５２_４・・・凸部端面
５２ａ・・・凸部
６１・・・レンズ
Ａ・・・端縁部
ｔ_０・・・中心樹脂厚
ｔ_１，ｔ_２・・・中心肉厚
ｔ_３・・・樹脂厚
Ｄ_０・・・光学有効径
Ｄ_１，Ｄ_２・・・外径

Claims (2)

1. 光軸方向に対向配置された少なくとも第１の光学基材と第２の光学基材、及びこれら第１と第２の光学基材の間にエネルギー硬化型樹脂のレンズ層が介在された接合光学素子を有し、
   前記接合光学素子を収容して保持する保持部材と、
   前記保持部材に前記第１と第２の光学基材の一方のみを固定する固定手段と、を有し、
   前記固定手段は接着剤であり、
   前記保持部材は、前記一方の光学基材と対向している他方の光学基材を、前記光軸方向に移動可能に前記光軸方向と直交する方向に位置決めし、
   前記他方の光学基材の側面は、突出して前記保持部材の内周面に当接する複数の凸部を有し、
   前記他方の光学基材の前記凸部は、前記光軸方向の一端側に突出して前記一方の光学基材に接触する凸部端面を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
2. 光軸方向に対向配置された少なくとも第１の光学基材と第２の光学基材、及びこれら第１と第２の光学基材の間にエネルギー硬化型樹脂のレンズ層が介在された接合光学素子を有する光学部品の製造方法であって、
   前記接合光学素子を保持部材に収容する工程と、
   収容された前記接合光学素子のうち前記第１と第２の光学基材の一方のみを接着剤により前記保持部材に固定する工程と、
   突出して前記保持部材の内周面に当接する複数の凸部であって、前記光軸方向の一端側に突出して前記一方の光学基材に接触する凸部端面を有する複数の凸部を側面に有し、前記一方の光学基材と対向している他方の光学基材を、前記保持部材により、前記光軸方向に移動可能に前記光軸方向と直交する方向に位置決めする工程と、を有する
   ことを特徴とする光学部品の製造方法。
   

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