JP7433765B2

JP7433765B2 - 光学素子、光学機器および撮像装置

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Publication number: JP7433765B2
Application number: JP2019011397A
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Inventors: 公一米谷
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Description

本発明は、２つの基材の間に樹脂部が設けられた光学素子に関する。また、それを有する光学機器および撮像装置に関するものである。

近年、光学機器の高性能化の要求に伴って、光学機器の光学系を構成する光学素子（レンズ）には高い性能が求められている。このような光学素子では、例えば、２つの基材（ガラス基材）の間に樹脂を設けて接合されたものが多く用いられている。光学素子に求められる機能は光学機器の光学系によって異なるが、例えば、複数のレンズによって構成される光学系において、球面レンズによって発生する色収差を補正するためのレンズが知られている。

例えば、特許文献１には色収差を補正するためのレンズとして、２つの基材の間に、樹脂部と、接着部が積層された光学素子が開示されている。

特開２０１０－１１７４７２号公報

特許文献１の光学素子の樹脂部の形状は、中心における厚さが厚く、端部に向かって連続的に厚さが薄くなっている偏肉形状である。偏肉形状は、最も薄い端部の厚さに対する最も厚い中心における厚さとの比（以降、偏肉比とよぶ）が大きいほど、色収差補正の効果を高めることができる。

しかしながら、特許文献１に開示された光学素子は、基材、樹脂部および接着部といった各光学要素の材質が異なるため、線膨張係数や弾性率がそれぞれ異なる。各光学要素は、環境温度が変化すると、それぞれ変形の程度が異なる。具体的には、樹脂部と接着部は、基材との界面に近い部分においては線膨張係数が小さい基材に拘束され変形が抑制されるが、基材との界面から離れている部分はそれぞれの線膨張係数に応じた変形をしようとする。そのため、第一の基材と第二の基材に挟まれた樹脂部と接着部は、変形量が大きい領域と小さい領域とが存在することになり、内部歪（応力）が発生する。そして、その応力は各光学要素を剥離しようとする力となる。ここで、基材にシランカップリング処理を施すなどして、基材と樹脂部または接着部との剥離を抑制することは一般的に知られている。しかし、樹脂部と接着部の線膨張係数や弾性率の差により発生する応力への対策はなされておらず、特許文献１に開示された光学素子は、環境温度が変化すると、樹脂部と接着部との間で、端部から剥がれが発生しやすいという課題があった。

上記課題を解決するための光学素子は、ガラスからなる第一の基材と、ガラスからなる第二の基材と、前記第一の基材と前記第二の基材との間に設けられた第一の樹脂部と、前記第一の樹脂部に接して設けられた第二の樹脂部と、前記第二の樹脂部及び、前記第一の基材又は前記第二の基材と接して設けられた、樹脂からなる接着部と、を備える光学素子であって、前記第一の樹脂部の形状が、中心における厚さが厚く、端部に向かって連続的に薄くなる偏肉形状であり、前記第二の樹脂部の押し込み弾性率が、１．２３ＧＰａ以上２．９８ＧＰａ以下の範囲であり、前記接着部の押し込み弾性率が、１００ＭＰａ以上１ＧＰａ以下の範囲であり、前記第一の樹脂部の押し込み弾性率をＥ１、前記第二の樹脂部の押し込み弾性率をＥ２、前記接着部の押し込み弾性率をＥ３としたときに、Ｅ３＜Ｅ２＜０．９×Ｅ１の関係を満たすことを特徴とする。

本発明の光学素子は、第二の樹脂部の弾性率Ｅ２が第一の樹脂部の弾性率Ｅ１より低いため、接着部の弾性率Ｅ３と樹脂部の弾性率の差を小さくすることができる。そのため、環境温度が変化により光学素子に変形が発生しても、樹脂部と接着部との間で発生する応力を従来技術よりも低減することができる。そのため、樹脂部と接着部との間で剥がれが生じにくい光学素子を提供することができる。

本発明の光学素子の一実施態様を示す概略図である。本発明の光学素子を構成する第一の樹脂部と第二の樹脂部に用いる光硬化性樹脂の化学構造を示す概略図である。本発明の光学素子の製造方法の一実施態様における第一の樹脂部を形成する工程を示す概略図である。本発明の光学素子の製造方法の一実施態様における第二の樹脂部を形成する工程を示す概略図である。本発明の光学素子の製造方法の一実施態様における第二の基材を接合する工程を示す概略図である。本発明の撮像装置を示す概略図である。実施例７の光学素子における第二の樹脂部の弾性率の測定結果を示した図である。

（光学素子）
図１は本発明の光学素子の一実施態様を示す概略図であり、図１（ａ）は光軸方向からみた上面図であり、Ａ－Ａ直線は光学素子３９の中心を通る直線である。また、図１（ｂ）は、光学素子３９をＡ－Ａ直線で切断したときの断面図である。

光学素子３９は、第一の基材１３と第二の基材３１との間に、第一の樹脂部１２と、第二の樹脂部２２と、接着部３２とが設けられている。以下、凸形状を有する第一の基材１３と、第一の樹脂部１２と、第二の樹脂部２２と、接着部３２と、凹形状を有する第二の基材３１とが順に積層されている例を用いて説明する。なお、光学素子３９の光の入射面は特に限定されず、第一の基材１３側、第二の基材３１側のどちらからでも光を入射することが可能である。

第一の基材１３は第一の樹脂部１２に対向する面が凸形状であり、例えば、透光性を有するガラスやプラスチックを用いることができる。凸形状の曲率は、光学素子の光学性能に応じて設定することが可能である。第一の基材１３の第一の樹脂部１２を形成する面は、密着性を良くするためにシランカップリング剤等によりプライマー処理しても構わない。

第一の樹脂部１２は第一の基材１３上に設けられる。

第一の樹脂部１２の形状は中心付近において厚さが最も厚く、端部に向かって連続的に厚さが薄くなる偏肉形状であることが好ましい。色収差補正の効果を高めることができるためである。ここで第一の樹脂部１２の厚さとは、第一の基材１３の第一の樹脂部１２が形成される面の面法線方向における第一の樹脂部の厚さである。

第一の樹脂部１２の樹脂は所望の光学特性によって任意に選択することが可能であり、例えば、熱硬化性樹脂もしくは光硬化性樹脂を用いることができる。また、熱硬化性樹脂および光硬化性樹脂には、光学特性を調整する目的で微粒子を分散させた樹脂を用いることもできる。第一の樹脂部１２としては、簡便な製造プロセスを採用できるという観点においては、光硬化性樹脂を用いることが好ましい。光硬化性樹脂としては、高い光学特性が得られるという観点においてアクリル樹脂が好ましい。アクリル樹脂としては、図２に示す化学構造を有するものを用いることができる。図２において、ＡはＣＨ_２、Ｃ（ＣＨ_３）_２、Ｏ、ＳＯ_２、Ｓ、ＮＨ、ＮＸより選ばれる。ＡがＮＸの場合、Ｘは（メタ）アクリレート基を含むアルキル基、アリール基、アリル基、カルボニル基であり、Ｒは（メタ）アクリレート基を含むアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基から選ばれる基である。なお、これらの基は一つもしくは複数であり、複数の場合同じでも異なるものでもよい。また、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有する下記一般式（１）で示される化合物が重合又は共重合したものを用いることができる。

（式（１）において、Ｘ及びＹは、それぞれ下記に示される置換基から選択されるいずれかの置換基である。）

（＊は、Ｒ_１又はＲ_２との結合手を表す。）

Ｒ_１及びＲ_２は、それぞれ水素原子、炭素数１乃至２のアルキル基及び（メタ）アクリロイル基から選択されるいずれかの置換基である。Ｚ_１及びＺ_２は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、炭素数１乃至２のアルコキシ基、炭素数１乃至２のアルキルチオ基、無置換の炭素数１乃至２のアルキル基及び下記式（３）に示す置換基から選択されるいずれかの置換基である。

（式（３）において、＊＊は、結合手を表し、ｍは、０又は１であり、ｎは、２乃至４のいずれかの整数であり、Ｒは、水素又はメチル基である。）

ａ及びｂは、それぞれ０乃至２のいずれかの整数である。ａが２のとき２つのＺ_１は、同じであってもよいし異なっていてもよい。ｂが２のとき２つのＺ_２は、同じであってもよいし異なっていてもよい。

第二の樹脂部２２は、第一の樹脂部１２の上に設けられる。

第二の樹脂部２２は、第一の樹脂部１２と同一の樹脂から形成されることが好ましい。同一であると、光学素子が色収差補正機能を発揮するための光学設計が容易となるためである。第二の樹脂部２２と第一の樹脂部１２との樹脂が同一の樹脂から形成されていないと、第二の樹脂部２２と第一の樹脂部１２の全波長域における屈折率を調整することが難しくなるおそれがある。

第二の樹脂部２２の弾性率Ｅ２は、第一の樹脂部１２の弾性率Ｅ１より小さい。具体的には、Ｅ２／Ｅ１が０．９未満である。接着部３２に接する第二の樹脂部２２の弾性率が、第一の基材１３に接する第一の樹脂部１２の弾性率より小さいため、環境温度の変化によって変形が生じても、第二の樹脂部が発生する応力を緩和することができる。応力が緩和、低減されることにより、変形しても樹脂部と接着部との間に剥がれが発生しにくくなる。一方、Ｅ２／Ｅ１が０．９以上であると、Ｅ１とＥ２の差が小さすぎるため、第二の樹脂部による応力の緩和効果を十分に発揮することができない。そのため、環境温度の変化によって変形すると、樹脂部と接着部との間に剥がれが発生する確率が高くなる。また、Ｅ２とＥ３の差は２．９Ｇｐａ以下であることが好ましい。より好ましくは１．２ＧＰａ以下である。

また、前記Ｅ２／Ｅ１は０．３５以上０．８５以下であることが好ましい。Ｅ２／Ｅ１がこの範囲にあることで、変形時における樹脂部および接着部に発生する応力をより低減することができる。応力が低減されることにより、変形しても樹脂部と接着部との間に剥がれが発生しにくくなる。そのため、本発明の光学素子は優れた色収差補正機能を有し、かつ、環境温度の変化による変形が生じても剥がれが生じにくくなる。一方、Ｅ２／Ｅ１が０．３５未満であると光学素子の色収差補正機能が十分でなくなるおそれがある。

第一の樹脂部の弾性率Ｅ１および第二の樹脂部の弾性率Ｅ２は、接着部３２の弾性率Ｅ３より大きい。また、前述したとおり第二樹脂部の弾性率Ｅ２は第一の樹脂部の弾性率Ｅ１より小さい。すなわち、Ｅ２とＥ３の差は、Ｅ１とＥ３の差より小さい。そのため、第一の樹脂部より弾性率が低い第二の樹脂部２２が存在しない構成を採用すると、Ｅ１とＥ３の差が大きいため、変形時における樹脂部および接着部に発生する応力が低減できない。そのため発生した応力により、樹脂部と接着部との間に剥がれが発生してしまう。

第二の樹脂部２２の厚さは１５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。ここで第二の樹脂部２２の厚さとは、第一の樹脂部１２の第二の樹脂部２２が形成される面の面法線方向における第二の樹脂部の厚さのことである。第二の樹脂部２２の厚さが前記範囲を満たす時に、環境温度の変化による変形が生じても、より剥がれが生じにくくなる。ここで、第二の樹脂部２２の厚さが１５μｍより薄いと、変形時に樹脂部に発生する応力を十分に緩和できず、剥がれが発生するおそれがある。一方、第二の樹脂部２２の厚さが５０μｍより厚いと、第二の樹脂部２２の厚さ方向で応力分布が発生し、割れが発生するおそれがある。

ここで、第一の樹脂部１２の厚さと第二の樹脂部２２の厚さとの和は、最も薄い端部の厚さ（最小厚さｔｍｉｎ）に対する最も厚い中心部における厚さ（最大厚さｔｍａｘ）との比（偏肉比、ｔｍａｘ／ｔｍｉｎ）が、１４以上５０以下であることが好ましい。偏肉比が１４未満であると、光学素子の色収差補正機能が十分得られないおそれがある。一方、偏肉比が５０より大きくなると、第一の樹脂部および第二の樹脂部の径方向の中心近傍において厚さ方向の応力分布が発生し、割れが発生しやすくなるおそれがある。

また、前記ｔｍａｘは０．７ｍｍ以上１．４ｍｍ以下であることは好ましい。前記ｔｍａｘが０．７ｍｍ未満であると、光学素子の色収差補正機能が十分得られないおそれがある。一方、ｔｍａｘが１．４ｍｍより大きくなると、第一の樹脂部１２または第二の樹脂部２２の厚さ方向で応力分布が発生し、割れが発生しやすくなるおそれがある。

接着部３２は第二の樹脂部２２の上に設けられ、第二の樹脂部２２と第二の基材３１とを接合させるものである。

接着部３２は、接着剤からで形成される樹脂からなる。接着部の樹脂は特に限定されず、熱硬化性樹脂でも光硬化性樹脂でも構わない。光硬化性樹脂としては、アクリル系光硬化性樹脂、エポキシ系硬化樹脂等を用いることができる。これらの中では製造プロセス上、樹脂部に変形を生じさせないという観点においてアクリル系光硬化樹脂を用いることが好ましい。また、弾性率が低く軟らかく、第二の樹脂部２２および第二の基材３１と密着性がよいものが好ましい。接着部３２の厚さは特に限定されないが、密着性に優れるという観点において１μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。また、接着部３２の弾性率は、１００ＭＰａ以上１ＧＰａ以下が好ましい。

第二の基材３１は、例えば、透光性を有するガラスやプラスチックを用いることができる。また、第二の基材３１は第一の樹脂部１２と対向する面に凹形状を有する。また、本実施形態においては、その凹形状と接着部３２が接している。第二の基材３１の接着部と接合する面は、密着性を良くするためにシランカップリング剤等によりプライマー処理しても構わない。また、第二の基材３１は第一の基材１３と同じ材質でも構わないし、異なる材質でも構わない。以上、凸形状を有する第一の基材１３と、第一の樹脂部１２と、第二の樹脂部２２と、接着部３２と、凹形状を有する第二の基材３１とが順に積層されている例を用いて説明したが、各光学要素の配置はこれに限られない。凹形状を有する第二の基材３１と、第一の樹脂部１２と、第二の樹脂部２２と、接着部３２と、凸形状を有する第一の基材１３とが順に積層されている形態でも構わない。

（光学素子の製造方法）
次に、本発明の光学素子の製造方法の一例を図面に基づいて説明する。以下、凸形状を有する第一の基材１３と、第一の樹脂部１２と、第二の樹脂部２２と、接着部３２と、凹形状を有する第二の基材３１とが順に積層して製造する光学素子の製造方法を用いて説明する。図３，４および５は本発明の光学素子の製造方法の一実施態様を示した図であり、図３は第一の樹脂部１２を形成する工程を示した概略図である。

まず、図３（ａ）のように、樹脂の設置面に凸形状を有する第一の基材１３と樹脂の設置面に凹形状を有する第一の型（金型）１１を用意し、第一の型１１および第一の基材１３に樹脂１２ａを塗布する。なお、樹脂１２ａは、第一の型１１および第一の基材１３のいずれか一方に塗布する方法でも構わない。第一の型１１の材質は特に限定されないが、例えば、超硬合金を用いることができる。樹脂１２ａとしては、例えば、光エネルギーを与えて硬化可能な光硬化性樹脂もしくは熱エネルギーを与えて硬化可能な熱硬化性樹脂を用いることができる。また、塗布する方法も特に限定されないが、例えば、ディスペンサーを用いることができる。なお、以下の説明では、樹脂１２ａとして光硬化性樹脂を用いた場合について説明する。

次に、図３（ｂ）のように支持部材１４、可動部１５および固定部１８からなる第一の治具を用意し、第一の基材１３の樹脂１２ａを塗布した面を第一の型１１側に向けて第一の治具に設置する。このとき、第一の型１１の中心軸と第一の基材１３の中心軸とが一致するように可動部１５を用いて調整する。

続いて、図３（ｃ）のように第一の基材１３の光学有効外部の位置に加圧部材１６が接触するように加圧する。加圧部材１６は特に限定されないが、例えば、同心円状の均等な距離の複数箇所にゴムを設け、その複数個のゴムと第一の基材１３が接触する構成を採用することができる。また、加圧部材１６にかける圧力は、使用する樹脂の粘度、基材の形状等により決まるが、０．０１～１０Ｎ／ｍｍ^２の範囲であれば充填性、泡の巻き込み等の課題が発生しない。

次に、図３（ｄ）のように支持部材１４を移動させて、第一の型１１と第一の基材１３との相対距離を縮めて樹脂１２ａを第一の基材１３の径方向に充填する。また、樹脂１２ａが所望の厚さになったところで、支持部材１４の移動を終了させる。その後、加圧部材１６を第一の基材１３上から取り除く。

次に、図３（ｅ）のように、第一の基材１３を通して紫外線光源１７から紫外線を樹脂１２ａに照射して第一の基材１３上に第一の樹脂部１２を形成する。そして、第一の樹脂部１２から第一の型１１を離型する。ここで、照射に際しては、酸素による光硬化性樹脂の硬化阻害を防止するために、窒素ガスを流し酸素濃度を０．０１％以下にすることが好ましい。

また、第一の樹脂部１２の硬化を促進するために、離型後に、５０℃以上の温度で加熱を行いながら紫外線を照射することが好ましい。さらに、第一の樹脂部１２の硬化反応率を該樹脂部の厚み方向に一様にするという観点においては、前記加熱は真空中で行う真空加熱であることが好ましい。大気中の酸素による第一の樹脂部１２の硬化阻害を抑制できるためである。また、真空度としては２０Ｐａ以下が好ましい。なお、第一の樹脂部１２の硬化反応率は４０％以上８０％以下が好ましい。硬化反応率が４０％未満であると第一の基材１３との密着性が不十分で、第一の樹脂部１２に剥がれが生じるおそれがある。一方、硬化反応率が８０％を超えると、第一の樹脂部に割れが生じるおそれがある。

図４は、第二の樹脂部２２を形成する工程を示した概略図である。

まず、図４（ａ）のように、樹脂設置面が凹形状を有する第二の型２１と、第一の樹脂部１２に樹脂２２ａを塗布する。なお、樹脂２２ａは、第二の型２１および第一の樹脂部１２のいずれか一方に塗布する方法でも構わない。第二の型２１の材質は特に限定されないが、例えば、超硬合金を用いることができる。また、塗布する方法も特に限定されないが、例えば、ディスペンサーを用いることができる。ここで樹脂２２ａは樹脂１２ａと同一の樹脂でも構わない。

次に、図４（ｂ）のように支持部材２４、可動部２５および固定部２８からなる第二の治具を用意し、第一の基材１３を、第一の樹脂部１２が形成された面を第二の型２１側に向けて第二の治具に設置する。このとき、第二の型２１の中心軸と第一の基材１３の中心軸とが一致するように可動部２５を用いて調整する。

続いて、図４（ｃ）のように第一の基材１３の光学有効外部の位置に加圧部材２６が接触するように加圧する。加圧部材２６は特に限定されないが、例えば、同心円状の均等な距離の複数箇所にゴムを設け、その複数個のゴムと第一の基材１３が接触する構成を採用することができる。また、加圧部材２６にかける圧力は、使用する樹脂の粘度、基材の形状等により決まるが、０．０１～１０Ｎ／ｍｍ^２の範囲であれば充填性、泡の巻き込み等の課題が発生しない。

次に、図４（ｄ）のように支持部材２４を移動させて、第二の型２１と第一の基材１３との相対距離を縮めて樹脂２２ａを第一の基材１３の径方向に充填する。また、所望の厚みになったところで、支持部材２４の移動を終了させる。その後、加圧部材２６を第一の基材１３上から取り除く。

次に、図４（ｅ）のように、第一の基材１３を通して紫外線光源１７から紫外線を樹脂１２ａに照射して第一の樹脂部１２上に第二の樹脂部２２を形成する。そして、第二の樹脂部２２から第二の型２１を離型する。ここで、照射に際しては、酸素による光硬化性樹脂の硬化阻害を防止するために、窒素ガスを流し酸素濃度を０．０１％以下にすることが好ましい。ここで、第二の樹脂部２２の硬化反応率は第一の樹脂部１２より低くする。第二の樹脂部２２の硬化反応率は第一の樹脂部１２より低くすることによって、第二の樹脂部２２の弾性率Ｅ２を第一の樹脂部１２の弾性率Ｅ１より小さくすることができる。

なお、第二の樹脂部２２の硬化反応率を第一の樹脂部１２の硬化反応率より低くする条件であれば、第二の樹脂部２２の硬化を促進するために、離型後に、加熱を行いながら紫外線を照射しても構わない。ここで、第二の樹脂部２２の硬化反応率を該樹脂部の厚さ方向に一様にするという観点においては、前記加熱は真空中で行う真空加熱であることが好ましい。大気中の酸素による第二の樹脂部２２の硬化阻害を抑制できるからである。ここで、真空度としては１００Ｐａ以下が好ましい。

図５は第二の基材３１を接合する工程を示す概略図である。

まず、凹面形状を有する第二の基材３１を用意する。そして、図５（ａ）のように、第二の樹脂部２２と、第二の基材３１に接着剤３２ａを塗布する。ここで接着剤３２ａは、光エネルギーを与えて硬化可能な光硬化性接着剤もしくは熱エネルギーを与えて硬化可能な熱硬化性接着剤を用いることができる。また、塗布する方法も特に限定されないが、例えば、ディスペンサーを用いることができる。なお、以下の説明では、光硬化性接着剤を用いた場合について説明する。

次に、図５（ｂ）のように第二の基材３１を第二の樹脂部２２上に塗布された接着剤３２ａと対向、接近させる。

さらに、図５（ｃ）のように接着剤３２ａの厚みが、所望の厚みになるように第一の基材１３と第二の基材３１とを接近させて、第一の基材１３および第二の基材３１の径方向に接着剤３２を充填する。

そして、最後に図５（ｄ）のように、紫外線光源３３により接着剤３２ａを硬化させ、接着部３２を形成する。接着部３２を介して第二の樹脂部２２と第二の基材３１とが接合される。

以上の工程により、図１に示した本発明の光学素子を製造することができる。なお、凸形状を有する第一の基材１３と、第一の樹脂部１２と、第二の樹脂部２２と、接着部３２と、凹形状を有する第二の基材３１とが順に積層されている例を用いて説明したが、各光学要素の配置はこれに限られない。凹形状を有する第二の基材３１と、第一の樹脂部１２と、第二の樹脂部２２と、接着部３２と、凸形状を有する第一の基材１３とが順に積層されている形態でも構わない。

（撮像装置）
図６は、本発明の撮像装置の好適な実施形態の一例である、一眼レフデジタルカメラの構成を示している。図６において、カメラ本体６０２と光学機器であるレンズ鏡筒６０１とが結合されているが、レンズ鏡筒６０１はカメラ本体６０２対して着脱可能ないわゆる交換レンズである。

被写体からの光は、レンズ鏡筒６０１の筐体６２０内の撮影光学系の光軸上に配置された複数のレンズ６０３、６０５などからなる光学系を介して撮影される。本発明の光学素子は例えば、レンズ６０３、６０５に用いることができる。

ここで、レンズ６０５は内筒６０４によって支持されて、フォーカシングやズーミングのためにレンズ鏡筒６０１の外筒に対して可動支持されている。

撮影前の観察期間では、被写体からの光は、カメラ本体の筐体６２１内の主ミラー６０７により反射され、プリズム６１１を透過後、ファインダレンズ６１２を通して撮影者に撮影画像が映し出される。主ミラー６０７は例えばハーフミラーとなっており、主ミラーを透過した光はサブミラー６０８によりＡＦ（オートフォーカス）ユニット６１３の方向に反射され、例えばこの反射光は測距に使用される。また、主ミラー６０７は主ミラーホルダ６４０に接着などによって装着、支持されている。不図示の駆動機構を介して、撮影時には主ミラー６０７とサブミラー６０８を光路外に移動させ、シャッタ６０９を開き、撮像素子６１０にレンズ鏡筒６０１から入射した撮影光像を結像させる。また、絞り６０６は、開口面積を変更することにより撮影時の明るさや焦点深度を変更できるよう構成される。

次に、実施例を挙げて本発明の光学素子、およびその製造方法を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例により限定されるものではない。

まず、本発明の光学素子は以下の方法を用いて評価した。その評価方法について記載する。

（硬化反応率の測定方法）
第一の樹脂部および第二の樹脂部の硬化反応率は、フーリエ変換赤外分光分析装置（ＦＴＩＲ、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ社製、商品名：ＳｐｅｃｔｒｕｍＯｎｅ）を用いて測定した。具体的には、ＦＴＩＲによって得られた樹脂の吸光スペクトルの炭素の二重結合に係るピーク面積を求め、以下の式を用いて算出した。

Ｓ１：硬化状態における二重結合に係るピーク面積
Ｓ２：硬化状態における二重結合に係らないピーク面積
Ｓ３：未硬化状態における二重結合に係るピーク面積
Ｓ４：未硬化状態における二重結合に係らないピーク面積

（弾性率の測定方法）
第一の樹脂部、第二の樹脂部および接着部の弾性率は、室温（２３℃±２℃）にて、ナノインデンター（ＫｅｙｓｉｇｈｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製、商品名：ＮａｎｏｉｎｄｅｎｔｅｒＧ２００）を用いて評価した。なお、第一の樹脂部と第二の樹脂部は同一の樹脂からなるが、その境界は顕微鏡等で確認できるものであった。

（高温耐久試験後の剥がれ評価）
光学素子を６０℃に設定した恒温槽に２時間入れて、恒温槽から取り出す。その後、室温（２３℃±２℃）にて光学素子の端部における樹脂部と接着部の剥がれの有無を光学顕微鏡にて観察した。剥がれが確認されたものをＣ、確認されなかったものをＡとした。

（光学特性）
光学素子を光学系に組み込んだカメラを作製し、ＲＧＢの３色で縞模様の形成されたプレートを各色ごとに撮影した。撮影した写真と前記プレート（実物）を比較し、各色の解像度の値を画像処理ソフトで計測し１色でも色収差ずれが基準値を超えるものがあれば、光学特性はＣとした。また、色収差ずれが基準値と同じ値であったものをＢ、基準値未満であったものをＡとした。

（実施例１）
図１に例示した光学素子を図３乃至図５に示した工程で作製した。第一の基材１３には、硝材（株式会社オハラ社製、商品名：Ｓ－ＦＰＭ２）を球面形状に加工したφ４１ｍｍのものを用いた。第一の型１１は超硬合金（富士ダイス株式会社製、商品名：Ｆ１０）を鏡面加工したものであり、第一の樹脂部の形状を反転したものである。ここで第一の樹脂部の形状は、第一の樹脂部の中心における最大厚さが０．９８５ｍｍ、端部における最小厚さが３５μｍ、中心から該端部までの距離が１８．７５ｍｍとした。樹脂１２ａにはアクリル系の紫外線硬化樹脂を用いた。

まず、ディスペンサー（武蔵エンジニアリング社製、商品名：ＳＭＰ－３）を用いて第一の基材１３と第一の型１１に樹脂１２ａを塗布した（図３（ａ））。次いで、支持部材１４、可動部１５および固定部１８からなる第一の治具を用意し、第一の基材の樹脂１２ａを塗布した面を第一の型１１側に向けて第一の治具に設置した。このとき、第一の型１１の中心軸と第一の基材１３の中心軸との距離が２０μｍ以下になるように可動部１５を用いて調整した（図３（ｂ））。次いで、第一の基材１３の光学有効外部の位置である中心からの距離１８．９５ｍｍの位置に加圧部材１６が接触するように、２００Ｎで加圧した（図３（ｃ））。さらに、支持部材１４を移動させて、第一の型１１と第一の基材１３との相対距離を縮めて樹脂１２ａを第一の基材１３の径方向に充填した。また、端部における樹脂１２ａの厚さが３５μｍになったところで、支持部材１４の移動を終了させた。その後、加圧部材１６を第一の基材１３上から取り除いた（図３（ｄ））。次に、第一の基材１３を通して紫外線光源１７から紫外線を樹脂１２ａに照射して第一の基材１３上に第一の樹脂部１２を形成した（図３（ｅ））。ここで紫外線の照射量は１０Ｊであった。そして、第一の樹脂部１２から第一の型１１を離型した。なお、照射に際しては、窒素ガスを流し酸素濃度を０．０１％以下にした状態で行った。このときの第一の樹脂部の硬化反応率は４０％であった。

また、離型後に第一の樹脂部の硬化を促進するために、真空度１０Ｐａ、温度９０℃の条件で真空加熱を行いながら、紫外線の照射を行った。ここで紫外線の照射量は１０Ｊであった。真空加熱を行った後の第一の樹脂部の硬化反応率は７０％であった。

次に厚さ１５μｍの第二の樹脂部を第一の樹脂部上に形成した。第二の型２１は超硬合金（富士ダイス株式会社製、商品名：Ｆ１０）を鏡面加工したものであり、第一の樹脂部および第二の樹脂部の形状を反転したものである。ここで第二の樹脂部の形状は、厚さ１５μｍ、中心から端部までの距離が１８．７５ｍｍとした。

次に、第一の樹脂部および第二の樹脂部の形状を反転した第二の型２１と、前記第一の樹脂部１２に樹脂２２ａをディスペンサーを用いて塗布した（図４（ａ））。続いて、支持部材２４、可動部２５および固定部２８からなる第二の治具を用意し、第一の基材１３上に形成された第一の樹脂部１２を第二の型２１側に向けて第二の治具に設置した（図４（ｂ））。このとき、第二の型２１の中心軸と第一の基材１３の中心軸との距離が２０μｍ以下になるように可動部２５を用いて調整した。続いて、第一の基材１３の光学有効外部の位置に加圧部材２６が接触するように２００Ｎで加圧した（図４（ｃ））。次に、支持部材２４を移動させて、第二の型２１と第一の基材１３との相対距離を縮めて樹脂２２ａを第一の基材１３の径方向に充填した。また、樹脂２２ａの厚さが１５μｍになったところで、支持部材２４の移動を終了させた。その後、加圧部材２６を第一の基材１３上から取り除いた（（図４（ｄ））。次に、第一の基材１３を通して紫外線光源１７から紫外線を樹脂２２ａに照射して第一の樹脂部１２上に第二の樹脂部２２を形成した（図４（ｅ））。ここで紫外線の照射量は１０Ｊであった。そして、第二の樹脂部２２から第二の型２１を離型した。ここで、照射に際しては、窒素ガスを流し酸素濃度を０．０１％以下にした状態で行った。このときの第一の樹脂部の硬化反応率は４０％であった。すなわち、第二の樹脂部２２の硬化反応率は第一の樹脂部１２より低かった。

次に、第二の基材３１を用意して、第二の樹脂部２２に光硬化性の接着剤３２ａ（協立化学産業社製、商品名；ＷＲ８８０７ＬＫ）を塗布した（図５（ａ））。次に、第二の基材３１を第二の樹脂部２２上に塗布された接着剤３２ａと対向、接近させた（図５（ｂ））。さらに、第一の基材１３と第二の基材３１との距離を接近させることにより、接着剤の厚みが１５μｍになるように充填した（図５（ｃ））。そして、最後に紫外線光源３３により接着剤３２ａを硬化させ、接着部３２を介して第二の樹脂部２２と第二の基材３１とが接合した（図５（ｄ））。以上の工程により、実施例１の光学素子を作製した。

光学素子の製造条件は表１にまとめた。

なお、得られた光学素子の第一の樹脂部の厚さと第二の樹脂部の厚さの和は、中心における最大厚さが１．０ｍｍ、端部における最小厚さが５０μｍ、偏肉比は２０であった。

続いて、実施例１の光学素子の評価を行った。

実施例１の光学素子は、高温耐久試験後に剥がれは確認されなかった。

また、第１の樹脂部の弾性率Ｅ１は３．５ＧＰａ、第二の樹脂部の弾性率Ｅ２は１．２３ＧＰａ、すなわちＥ２／Ｅ１は０．３５であった。また接着部の弾性率は１７４ＭＰａであった。

また、光学素子を光学系に組み込んだカメラを作製し、ＲＧＢの３色で縞模様の形成されたプレートを各色ごとに撮影した色収差を評価したところ、Ａであった。

光学素子の評価結果は表２にまとめた。

（実施例２）
第二の樹脂部２２を形成する工程において、第二の樹脂部から第二の型を離型した後に、真空度１０Ｐａ、温度７５℃の条件で真空加熱を行った点以外は、実施例１と同様の製造方法で実施例２の光学素子を作製した。

光学素子の製造条件は表１にまとめた。

なお、得られた光学素子の第一の樹脂部の厚さと第二の樹脂部の厚さの和は、中心における最大厚さが１．０ｍｍ、端部における最小厚さが５０μｍ、偏肉比は２０であった。また第二の樹脂部の硬化反応率は６０％であった。

実施例２の光学素子は、高温耐久試験後に剥がれは確認されなかった。

また、第１の樹脂部の弾性率Ｅ１は３．５ＧＰａ、第二の樹脂部の弾性率Ｅ２は２．９８ＧＰａ、すなわちＥ２／Ｅ１は０．８５であった。また接着部の弾性率は１７４ＭＰａであった。

光学素子の評価結果は表２にまとめた。

（実施例３）
第一の樹脂部の形状が、中心における最大厚さが０．９５ｍｍ、端部における最小厚さが０μｍ、第二の樹脂部の厚さが５０μｍになるように、第一の型および第二の型の形状を変更した点以外は、実施例１と同様の製造方法で実施例３の光学素子を作製した。

光学素子の製造条件は表１にまとめた。

実施例３の光学素子は、高温耐久試験後に剥がれは確認されなかった。

光学素子の評価結果は表２にまとめた。

（実施例４）
第一の樹脂部の形状が、中心における最大厚さが０．６８５ｍｍ、端部における最小厚さが３５μｍ、第二の樹脂部の厚さが１５μｍになるように、第一の型および第二の型の形状を変更した点以外は、実施例２と同様の方法で実施例４の光学素子を作製した。

光学素子の製造条件は表１にまとめた。

なお、得られた光学素子の第一の樹脂部の厚さと第二の樹脂部の厚さの和は、中心における最大厚さが０．７ｍｍ、端部における最小厚さが５０μｍ、偏肉比は１４であった。

実施例４の光学素子は、高温耐久試験後に剥がれは確認されなかった。

光学素子の評価結果は表２にまとめた。

（実施例５）
第一の樹脂部の形状が、中心における最大厚さが１．３８５ｍｍ、端部における最小厚さが１３μｍ、第二の樹脂部の厚さが１５μｍになるように、第一の型および第二の型の形状を変更した点以外は、実施例２と同様の方法で実施例５の光学素子を作製した。

実施例５の光学素子は、高温耐久試験後に剥がれは確認されなかった。

光学素子の製造条件は表１にまとめた。

なお、得られた光学素子の第一の樹脂部の厚さと第二の樹脂部の厚さの和は、中心における最大厚さが１．４ｍｍ、端部における最小厚さが２８μｍ、偏肉比は５０であった。

光学素子の評価結果は表２にまとめた。

（実施例６）
第一の樹脂部の形状が、中心における最大厚さが０．９４ｍｍ、端部における最小厚さが０μｍ、第二の樹脂部の厚さが６０μｍになるように、第一の型および第二の型の形状を変更した点以外は、実施例１と同様の製造方法で実施例６の光学素子を作製した。

光学素子の製造条件は表１にまとめた。

なお、得られた光学素子の第一の樹脂部の厚さと第二の樹脂部の厚さの和は、中心における最大厚さが１．０ｍｍ、端部における最小厚さが６０μｍ、偏肉比は１６．７であった。

実施例６の光学素子は、高温耐久試験後に剥がれは確認されなかった。

また、光学素子を光学系に組み込んだカメラを作製し、ＲＧＢの３色で縞模様の形成されたプレートを各色ごとに撮影した色収差を評価したところ、Ｂであった。

光学素子の評価結果は表２にまとめた。

（実施例７）
実施例７の光学素子の製造方法は、第一の樹脂部と第二の樹脂部の形成を１つの工程で行っている点で他の実施例と異なる。第一の樹脂部１２から第一の型１１を離型するまでは実施例１と同様の方法であるが、第一の型を離型した後に、大気雰囲気（酸素濃度は約２０％）で９０℃で加熱を行いながら紫外線を照射した。このような工程にすることで、形成された樹脂部の表面側の硬化反応率を第一の基材と接する側に比べて低くすることができる。これは、形成された樹脂部の表面側が、大気中の酸素により硬化が阻害されるためである。その結果、形成された樹脂部の表面側は、第一の基材と接する側に比べて弾性率が低くなる。すなわち、形成された樹脂部は、表面側に弾性率が低い第二の樹脂部を、第一の基材と接する側に弾性率が高い第一の樹脂部を有することになる。

実施例７における第一の樹脂部の形状は、中心における最大厚さが０．９６６ｍｍ、端部における最小厚さが１６μｍであった。また、第二の樹脂部の厚さが３４μｍであった。また、第一の樹脂部の第二の樹脂部と接する部分の硬化反応率は６０％であった。

光学素子の製造条件は表１にまとめた。

実施例７の光学素子は、高温耐久試験後に剥がれは確認されなかった。

また、第一の樹脂部の弾性率Ｅ１は第一の基材に接する部分が３．５ＧＰａであった。第二の樹脂部の弾性率Ｅ２は、第二の樹脂部の厚さをｔとし、接着部と接する部分をｔ＝０としたときに、
０≦ｔ≦１５μｍのとき：Ｅ２＝１．２３ＧＰａ、Ｅ２／Ｅ１＝０．３５
１５μｍ＜ｔ≦３４μｍのとき：１．２３ＧＰａ＜Ｅ２≦２．９８ＧＰａ、０．３５＜Ｅ２／Ｅ１≦０．８５
であった。このように第二の樹脂部の弾性率は厚さ方向に分布をもつ場合においても、剥がれに対して効果があるという結果となった。この結果を図７に示す。

光学素子の評価結果は表２にまとめた。

（比較例１）
第二の樹脂部の形成を行わなかった点以外は、実施例１と同様の製造方法で比較例１の光学素子を作製した。

光学素子の製造条件は表１にまとめた。

なお、得られた光学素子の樹脂部の厚さは、中心における最大厚さが１．０ｍｍ、端部における最小厚さが５０μｍ、偏肉比は２０であった。

比較例１の光学素子は、高温耐久試験後に光学素子の端部において、第一の樹脂部と接着部との間で剥がれが確認された。

また、第一の樹脂部の弾性率は、第一の基材と接する部分と、接着部と接する部分ともに３．５ＧＰａと一様な値であった。

また、高温耐久試験を行う前に、光学素子を光学系に組み込んだカメラを作製し、ＲＧＢの３色で縞模様の形成されたプレートを各色ごとに撮影した色収差を評価したところ、Ａであった。

光学素子の評価結果は表２にまとめた。

（比較例２）
第二の樹脂部の形成において、第二の樹脂部２２から第二の型２１を離型したあとに、真空加熱をしながら紫外線照射を行った点以外は、実施例１と同様の製造方法で比較例２の光学素子を作製した。なお、真空加熱中の紫外線照射量は１０Ｊであった。また、真空加熱中の真空度は１０Ｐａ、加熱温度は８２℃であった。そして、第二の樹脂部の硬化反応率は６５％であった。

光学素子の製造条件は表１にまとめた。

比較例２の光学素子は、高温耐久試験後に光学素子の端部において、第一の樹脂部と接着部との間で剥がれが確認された。

また、第１の樹脂部の弾性率Ｅ１は３．５ＧＰａ、第二の樹脂部の弾性率Ｅ２は３．１５ＧＰａ、すなわちＥ２／Ｅ１は０．９０であった。また接着部の弾性率は１７４ＭＰａであった。

光学素子の評価結果は表２にまとめた。

以上の結果より、第一の樹脂部の弾性率Ｅ１と第二の樹脂部の弾性率をＥ２との比Ｅ２／Ｅ１が０．９未満であって、接着部の弾性率Ｅ３とＥ３＜Ｅ２の関係を満たす光学素子は高温耐久試験後に剥がれが生じないことが分かった。また、これらの光学素子は光学特性も良好であった。

１２第一の樹脂部
１２ａ樹脂
１３第一の基材
２２第二の樹脂部
２２ａ樹脂
３１第二の基材
３２接着部
３９光学素子
３９Ａ光学素子
３９Ｂ光学素子

Claims

ガラスからなる第一の基材と、
ガラスからなる第二の基材と、
前記第一の基材と前記第二の基材との間に設けられた第一の樹脂部と、
前記第一の樹脂部に接して設けられた第二の樹脂部と、
前記第二の樹脂部及び、前記第一の基材又は前記第二の基材と接して設けられた、樹脂からなる接着部と、を備える光学素子であって、
前記第一の樹脂部の形状が、中心における厚さが厚く、端部に向かって連続的に薄くなる偏肉形状であり、
前記第二の樹脂部の押し込み弾性率が、１．２３ＧＰａ以上２．９８ＧＰａ以下の範囲であり、
前記接着部の押し込み弾性率が、１００ＭＰａ以上１ＧＰａ以下の範囲であり、
前記第一の樹脂部の押し込み弾性率をＥ１、前記第二の樹脂部の押し込み弾性率をＥ２、前記接着部の押し込み弾性率をＥ３としたときに、Ｅ３＜Ｅ２＜０．９×Ｅ１の関係を満たすことを特徴とする光学素子。
前記第一の樹脂部及び前記第二の樹脂部は同一の樹脂材料から形成されている請求項１に記載の光学素子。
前記第一の樹脂部及び前記第二の樹脂部はアクリル樹脂からなる請求項１又は２に記載の光学素子。
前記Ｅ２と前記Ｅ１の比であるＥ２／Ｅ１が、０．３５以上０．８５以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学素子。
前記第一の樹脂部の前記第二の樹脂部が接して設けられた面の面法線方向における厚さである前記第二の樹脂部の厚さが、１５μｍ以上５０μｍ以下である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学素子。
前記第一の樹脂部が、前記第一の基材と接して設けられている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学素子。
前記第一の基材が前記第一の樹脂部に対向する面が凸形状であり、
前記第二の基材が前記第一の樹脂部に対向する面が凹形状であり、
前記第一の樹脂部の厚さと第二樹脂部の厚さとの和の最小の厚さをｔｍｉｎ、最大の厚さをｔｍａｘとしたときに、ｔｍａｘ／ｔｍｉｎが１４以上５０以下である請求項６に記載の光学素子。
前記ｔｍａｘが、０．７ｍｍ以上１．４ｍｍ以下である請求項７に記載の光学素子。
前記Ｅ２と前記Ｅ３との差が２．９ＧＰａ以下である請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学素子。
筐体と、該筐体内に複数のレンズからなる光学系を備える光学機器であって、
前記レンズの少なくとも１つが請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学素子であることを特徴とする光学機器。
筐体と、該筐体内に複数のレンズからなる光学系と、該光学系を通過した光を受光する撮像素子と、を備える撮像装置であって、
前記レンズの少なくとも１つが請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学素子であることを特徴とする撮像装置。
前記撮像装置がカメラであることを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
ガラスからなる第一の基材の上に第一の樹脂部を形成する工程と、
前記第一の樹脂部の上に第二の樹脂部を形成する工程と、
前記第二の樹脂部および、ガラスからなる第二の基材の少なくとも一方に接着剤を設け、前記第二の樹脂部及び前記第二の基材と接して設けられる樹脂からなる接着部を形成する工程と、を備え、
前記第一の樹脂部の形状が、中心における厚さが厚く、端部に向かって連続的に薄くなる偏肉形状であり、
前記第二の樹脂部の押し込み弾性率が、１．２３ＧＰａ以上２．９８ＧＰａ以下の範囲であり、
前記接着部の押し込み弾性率が、１００ＭＰａ以上１ＧＰａ以下の範囲であり、
前記第一の樹脂部の押し込み弾性率をＥ１、前記第二の樹脂部の押し込み弾性率をＥ２、前記接着部の押し込み弾性率をＥ３としたときに、Ｅ３＜Ｅ２＜０．９×Ｅ１の関係を満たすことを特徴とする光学素子の製造方法。
前記第一の樹脂部と前記第二の樹脂部が、同一の光硬化性樹脂材料を用いて、それぞれ光が照射されることによって形成される請求項１３に記載の光学素子の製造方法。
前記第二の樹脂部の硬化反応率が、前記第一の樹脂部の硬化反応率より低い請求項１４に記載の光学素子の製造方法。
前記接着部が、前記第一の樹脂部及び前記第二の樹脂部に用いた光硬化性樹脂材料とは異なる光硬化性樹脂材料に光が照射されることによって形成される請求項１４または１５に記載の光学素子の製造方法。