JP7467095B2 - 複合型光学素子、光学機器、撮像装置 - Google Patents
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Description
図1は本発明の光学素子の一実施形態を表す模式的断面図である。本実施形態の光学素子は、凸面形状の光入出射面を有する第1の基材1と、該凸面形状の光入出射面上に形成され中心から外周に向かって膜厚が薄くなる偏肉形状を有する光学樹脂層2と、概略均一な膜厚の薄膜形状である接着層3と、該接着層に接合された凹面形状の光入出射面を有する第2の基材4とが順に積層されたものである。この光学素子の光の入射側は特に限定されない。すなわち、第1の基材1あるいは第2の基材4のどちら側から光を入射するものであってもよい。
本発明における光学素子の製造方法は、格別限定されないが、ここでは、2枚のガラス基材の間に光硬化性の樹脂材料を用いて光学樹脂層2と接着層3を挟んで構成された複合型光学素子(レンズ)の製造工程の一例を説明する。
本発明の光学素子の具体的な適用例としては、カメラやビデオカメラ用の光学機器(撮影光学系)を構成するレンズや液晶プロジェクター用の光学機器(投影光学系)を構成するレンズ等が挙げられる。これらの光学系は、筐体と、該筐体内に配置された複数のレンズからなり、それらの複数のレンズの少なくとも1つを本発明の光学素子とすることができる。
図4は、本発明の光学素子を用いた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600の構成を示している。図4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に対して着脱可能ないわゆる交換レンズである。
本発明の実施例として、以下に示す方法で本発明の光学素子を作製し、得られた光学素子について以下の方法で光学性能および耐環境性を評価した。
まず、図1に示す光学素子の作製方法を説明する。第1の基材1には、ガラス材(株式会社オハラ社製、商品名:S-FPM2)を両凸球面形状に加工したφ42mmのものを用いた。球面形状は両面ともに半径78.0mmとした。第2の基材4には、ガラス材(株式会社オハラ社製、商品名:S-NBH53)を両凹球面形状に加工したφ39mmのものを用いた。球面形状は両面ともに半径57.0mmとした。金型5(図3参照)はステンレス基材に無酸素銅をメッキした後、ダイヤモンドバイトで切削加工したものであり、光学樹脂層2の形状を反転したものである。ここで光学樹脂層2の形状は、光学樹脂層2の中心膜厚が1.00mm、端部における最小膜厚が0.05mm、中心から端部までの距離が20.0mmとした。
光学素子の接着層3の膜厚が、それぞれHeが0.020mm、Haが0.024mm、Hbが0.020mmである以外は実施例1と同様の方法で実施例2の光学素子を作製した。また、Hbから外周端に向かって膜厚は連続的に薄くなっていた。
光学素子の接着層3の膜厚が、それぞれHeが0.020mm、Haが0.100mm、Hbが0.030mmである以外は実施例1と同様の方法で実施例3の光学素子を作製した。また、Hbから外周端に向かって膜厚は連続的に薄くなっていた。
光学樹脂層2の弾性率が0.9GPaとなるアクリル樹脂を用いた以外は実施例1と同様の方法で実施例4の光学素子を作製した。また、Hbから外周端に向かって膜厚は連続的に薄くなっていた。
光学素子の接着層3の膜厚が、それぞれHeが0.020mm、Heより外側の膜厚が0.020mmで一定のためHa、Hbが存在しない以外は実施例1と同様の方法で比較例1の光学素子を作製した。
光学素子の接着層3の膜厚が、それぞれHeが0.020mm、Haが0.080mm、Haより外側の膜厚が0.080mmで一定のためHbが存在しない以外は実施例1と同様の方法で比較例2の光学素子を作製した。
光学素子の接着層3の膜厚が、それぞれHeが0.080mm、Heより外側の膜厚がHeより厚い部分がないためHaが存在せず、Hbが0.020mmである以外は実施例1と同様の方法で比較例3の光学素子を作製した。また、Hbから外周端に向かって膜厚は連続的に薄くなっていた。
光学素子の接着層3の膜厚が、それぞれHeが0.020mm、Haが0.150mm、Hbが0.030mmである以外は実施例1と同様の方法で比較例4の光学素子を作製した。また、Hbから外周端に向かって膜厚は連続的に薄くなっていた。
光学素子の形状であるφgが39.0mm、φrが38.6mmである以外は実施例1と同様の方法で比較例5の光学素子を作製した。また、Hbから外周端に向かって膜厚は連続的に薄くなっていた。
[光学性能評価]
光学素子を光学系に組み込んだ撮像レンズを作製してカメラと接続し、RGBの3色で縞模様の形成されたプレートを色ごとに撮影した。撮影した写真と前記プレートを比較し、各色の解像度の値を画像処理ソフトで計測し色収差が基準値を超えるものがあれば、光学特性はBとした。また、色収差が基準値未満であったものをAとした。
光学素子を80℃に設定した恒温槽に2時間入れて、恒温槽から取り出し2時間以上静置する。その後、室温(23℃±2℃)にて光学素子の端部における光学樹脂層2と接着層3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B、確認されなかったものをAとした。
2 樹脂層
3 接着層
4 第2の(ガラス)基材
5 金型
6 光硬化性樹脂材料
7 紫外線光源
8 接着剤
600 デジタルカメラ
601 レンズ鏡筒
602 カメラ本体
603 レンズ
604 内筒
605 レンズ
606 絞り
607 主ミラー
608 サブミラー
609 シャッタ
610 撮像素子
611 プリズム
612 ファインダレンズ
613 オートフォーカスユニット
620 レンズ鏡筒の筐体
621 カメラ本体の筐体
640 主ミラーホルダ
Claims (11)
- 光軸に相当する中心から外周に向かって広がる光入出射面を有する第1のガラス基材と、光学樹脂層と、接着層と、光軸に相当する中心から外周に向かって広がる光入出射面を有する第2のガラス基材が、この順に積層された複合型光学素子であって、
該光学樹脂層および該接着層は該第1のガラス基材の光入出射面と該第2のガラス基材の光入出射面とに挟まれており、
前記接着層は、前記中心から前記外周に向かう直線に沿って、前記光学樹脂層の外径をφrとしたときに、径0.8φrに相当する位置と、前記接着層の外周端との間に、前記径0.8φrに相当する位置および前記外周端よりも厚みが厚い箇所を有することを特徴とする複合型光学素子。 - 前記径0.8φrに相当する位置および前記外周端よりも厚みが厚い箇所における前記接着層の厚みが、前記径0.8φrに相当する位置における前記接着層の厚みの1.2倍より厚く、前記外周端における前記接着層の厚みの1.2倍より厚いことを特徴とする請求項1に記載の複合型光学素子。
- 前記径0.8φrに相当する位置および前記外周端よりも厚みが厚い箇所は、環状に設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の複合型光学素子。
- 前記径0.8φrに相当する位置および前記外周端よりも厚みが厚い箇所は、複合型光学素子の光学有効領域の外側であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の複合型光学素子。
- 前記接着層の厚みが、1μm以上100μm以下の範囲にあることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の複合型光学素子。
- 前記接着層の外径をφgとしたときに、前記径φrは前記φgより大きいことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の複合型光学素子。
- 前記光学樹脂層は、偏肉形状であり、前記光学樹脂層の厚みの最小値が10μm以上であり、前記光学樹脂層の厚みの最大値が3mm以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の複合型光学素子。
- 前記径0.8φrに相当する位置および前記外周端よりも厚みが厚い箇所から、前記外周端までの前記接着層の厚みが、連続的に変化していることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の複合型光学素子。
- 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、
前記複数のレンズの少なくとも1つが請求項1乃至8のいずれか一項に記載の複合型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、
前記複数のレンズの少なくとも1つが請求項1乃至8のいずれか一項に記載の複合型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10に記載の撮像装置。
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