JPH04329502A - 光学接合素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は線膨張が大きく異なる複
数の光学素子を接着剤により接合した光学接合素子に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年コスト低減および軽量・小型化・自
動化等の面から金属・光学ガラス等にかわり、光学部品
のプラスチック化が進んでいる。光学部品の１つにプリ
ズムがあるが、レンズ同様にプラスッチック化が進み、
複雑な形状が成形できて、部品点数の削減に寄与してい
る。しかし、単一のプリズムで屈折率に変化をもたせる
ことは容易ではないこともあり、異種材料との接合によ
り光学系を構成することが行われている。

【０００３】特公昭６０−１２２９６号公報および実開
昭５８−１０１７３５号公報にはこのような異種材料を
接合した従来の光学系が開示されている。すなわち特公
昭１２２９６号公報は一対の光学材料を金属薄板を介し
て接合すると共に、接合部分に形成された亀裂に接着剤
を浸透させて硬化することにより光学接合素子を製造し
ている。この場合、光学材料としてガラスが使用されて
いるが、材料の多用化に伴い、ポリカーボネートやアク
リルなどのプラスチックを使用することも可能である。 一方、実開昭５８−１０１７３５号公報はポリカーボネ
イト，アクリルおよびガラスを接着剤を介して順に積層
して平板状の光学部品とするものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで異種材料を接
合した光学系は、その線膨張率の相違により光学歪およ
び剥離，亀裂を生じ易く、この傾向は３以上の光学材料
を接合した場合に特に顕著となっている。これに対し、
特公昭６０−１２２９６号公報ではガラスからなる光学
材料と金属薄板との接合で生じた亀裂に接着剤を浸透，
硬化させているが、光学材料としてプラスチックを使用
した場合、ガラス以上に熱や衝撃の影響を受け易く、光
学歪、剥離や亀裂が更に生じ易くなる問題がある。

【０００５】また、実開昭５８−１０１７３５号公報に
記載された構成では、接着剤層の厚さを調整し、寸法の
変化を吸収することは可能である。これは例えば、特開
昭５８−９３０１１号公報や特開昭５９−１２１６０１
号公報に記載される如く、既に公知の技術思想である。 しかし、光学素子の熱膨張率の違いによる寸法変化を十
分吸収する為には、接着剤層を極端に厚くする必要があ
り、このように接着剤層を厚くすると光の透過率が減少
し、有効な光学系を得ることが不可能になる。

【０００６】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であり、線膨張率が大きく異なる光学素子を接合した場
合にも、温度変化により光学歪，剥離および亀裂が生じ
ない光学接合素子を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の光学接合素子は
、線膨張率が異なる複数種類の光学素子を接着剤により
接合した光学接合素子において、前記光学素子の光学的
な有効範囲外に、最大接合長さの５〜２０％の幅と深さ
を有する切欠溝を設けたことを特徴とするものである。

【０００８】また、本発明の光学接合素子は、一方の光
学素子の接合面にその長手方向と直交する方向に延びる
溝を設け、この溝に接着剤を充填したことを特徴とする
ものである。

【０００９】

【作用】光学素子に切欠溝を設けた構成では、温度変化
により生じる寸法変化が切欠溝により吸収される。また
、接合面の長手方向と直交する方向の溝に接着剤を充填
する構成においても、温度変化により生じる寸法変化を
吸収することができる。従ってこれらにより、光学歪，
剥離および亀裂の発生を防止することができる。

【００１０】

【実施例１】図１ないし図３は本発明の実施例１を示す
。

【００１１】断面が略三角形状に成形された１対のプラ
スチックプリズム１，１と、これらのプリズム１，１の
間に挟まれた平面板５とにより、光学接合素子が構成さ
れている。平面板５はプラスチックプリズム１，１の材
質と異なる異種材料となっており、例えばガラスが使用
される。光学接合素子は一方のプラスチックプリズム１
に接着剤４を介して平面板５を接合し、接着剤４を硬化
し、さらに平面板５に他方のプラスチックプリズム１を
接着剤４を介して接合し、接着剤を硬化することに形成
される。

【００１２】このような構成において、各プラスチック
プリズム１，１の接合面２には断面三角形状の切欠溝３
が形成されている。切欠溝３は図２に示すように、各プ
リズム１，１の接合面の有効視野６を囲むように周設さ
れている。プラスチックププリズム１，１はこの切欠溝
３が一致するように位置合わせして接合される。またプ
ラスチックプリズム１と平面板５とを接合する接着剤４
はこの切欠溝３の外縁部に塗布されている。

【００１３】かかる切欠溝３の大きな平面板５のガラス
素材の線膨張率と、プリズム１，１のプラスチック材料
の線膨張率と、これらの接合の長さおよび環境温度変化
とを考慮して決定されるものである。例えば、接合長さ
をＬ（ｍｍ）、プラスチック材料の線膨張率を約６×１
０−５（ｍｍ／℃）、ガラス材料の線膨張率を約６×１
０−６（ｍｍ／℃）　、環境温度変化を６０℃とした場
合、材料接合後に温度変化が生じることによるガラス材
料とプラスチック材料との膨張差Ｄは、Ｄ＝Ｌ×６０℃
×（６×１０−５−６×１０−６）≒０．００３２４×
Ｌとなる。すなわち、膨張差は接合長さの約３％となる
。切欠溝３はこの結果を用いた構造解析によって決定さ
れ、その幅と深さは最大接合長さの５〜２０％の範囲が
良好であり、このような範囲とすることにより、プラス
チックプリズム１，１を有効視野２と、その周辺部とに
分割でき、これらの別個の挙動が可能となる。

【００１４】従って、このような構成ではプリズム１，
１の接合面２に設けた切欠溝３により、プリズム相互の
位置合わせが容易で且つ平面板５の膨張・収縮に応じ、
プラスチックプリズム１の切欠溝３の外周部分が角から
生じる亀裂・剥離に対応し、有効視野６への影響を防止
できる。

【００１５】図４はこの実施例１の変形例を示し、プラ
スチックプリズム１，１と平面板５とを接合する接着剤
４が接合面の全体に塗布されている。このように接合面
の全面を接着することにより、高い接着強度となるため
、切欠溝３による応力緩和と相俟って接合部分の剥離を
防止することができる。

【００１６】図５は実施例１のさらに別の実施例を示し
、切欠溝３がプラスチックプリズム１の有効視野６を両
側から挟む平行な直線状に形成されており、このような
切欠溝３によっても、同様な作用効果を得ることができ
る。

【００１７】図６ないし図８は本発明の実施例２を示す
。この実施例２では一対のプラスチックプリズム１，１
の接合面２以外の側面７に切欠溝３が設けられている。 この切欠溝３は図６に示すように、接合面以外の側面に
周設されており、また、図８に示すように、第１のカッ
ト部８および第２のカット部９を有した楔形状となって
いる。第１のカット部８は接合部１０側に位置しており
、接合面に対し、略平行となっている。一方、第２のカ
ット部９は接合部１０と第１のカット部８よりも外側に
位置すると共に、数十分〜約６０度の角度で傾斜して第
１のカット部８と接している。

【００１８】また切欠溝３の大きさは接合長さの１０％
であると共に、その設定位置は接合面より、接合面以外
の面７の寸法の１０％の位置となっている。なお、設定
位置としてはこの範囲内に切欠溝３が設けられていれば
、若干接合面に近くてもよい。この実施例においても、
実施例１のプリズムの如く、接着剤４によって平面板５
を挟んで接合・硬化することができる。

【００１９】このような実施例２では、プラスチックプ
リズム１，１の側面に周設された切欠溝３が平面板５と
の膨張差に応じて追従変化するため、光学歪，剥離や亀
裂が生じることがなくなる。また、切欠溝３を接合面以
外の側面に設けているため、接着剤４による接着強度も
大きくすることができる。

【００２０】

【実施例３】図９および図１０は本発明の実施例３を示
す。この実施例３では、一対のプラスチックプリズム１
，１の接合部分の外周側を切欠くことにより、面取り部
１０が形成されている。この面取り部１０は接合部分か
ら鈍角で傾斜するように形成されると共に、図１０に示
すように、プリズム１，１の有効視野６の外側に周状に
設けられている。かかる面取り部１０の幅と深さは最大
接合長さおよび接合面２以外の長さの１５％程度となっ
ている。また、本実施例において、１対のプリズム１，
１に挟まれる平面板５はプリズム１，１との接合部より
も外側に張り出すようになっている。すなわち、平面板
５とプリズム１との寸法関係は、プリズム１の有効視野
２＜平面板５＜プリズム１の順となっている。

【００２１】このような実施例３は、プリズム１に面取
り部１０を施すため、プリズムの接合部分に、剥離，亀
裂を生じさせ易い鈍角部分がなくなっていると共に、平
面板５が接合部分から外側に出ているため、膨張，収縮
の動きを自由に行うことができる。このため、剥離，亀
裂を生じることがなく、有効視野６の光学性能を確保す
ることができる。

【００２２】図１１および図１２は本発明の実施例４を
示す。この実施例４では一対のプラスチックプリズム１
，１のそれぞれの接合面２に溝１２が形成されている。 溝１２は各プリズム１，１の接合面の長手方向に直交す
る方向に延びるように、各プリズム１，１に１本づつ直
線状に形成されている。平面板５との接合時には、この
溝１２が相互に反対側に位置するようにプラスチックプ
リズム１，１が位置合わせされると共に、溝１２内に接
着剤１３が充填されて、接合面２を部分的に接着する。

【００２３】このような構成の実施例４では、温度変化
による所持る接合面の長手方向の変形が、溝１２と直交
する方向、すなわち接合面の長手方向に発生する。しか
しながら、この接合面の長手方向に寸法変化が発生して
も、接合面の一部が接着されているだけなので、接合面
に亀裂や剥離が生じることを防止できる。

【００２４】なお、本実施例においてはプラスチックプ
リズム１に溝１２が設けられているが、この溝１２を平
面板５側に設けても、同様の作用効果を奏することがで
きる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、温度変化により光学材
料に生じる寸法差を吸収する切欠溝を設けたので、熱膨
張率が異なる光学素子を接合しても、寸法変化による亀
裂や剥離、光学歪が生じることがなくなる。また、接合
面の一部を接着剤により接合したので、寸法変化が生じ
ても殆ど影響がない光学接合素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の断面図。

【図２】本発明の実施例１のプリズムを示す底面図。

【図３】本発明の実施例１の分解斜視図。

【図４】本発明の実施例１の変形例を示す断面図。

【図５】本発明の実施例１のさらに別の変形例を示す斜
視図。

【図６】本発明の実施例２の断面図。

【図７】本発明の実施例２のプリズムを示す底面図。

【図８】本発明の実施例２の部分拡大断面図。

【図９】本発明の実施例３の断面図。

【図１０】本発明の実施例３のプリズムを示す底面図。

【図１１】本発明の実施例３の断面図。

【図１２】本発明の実施例３のプリズムを示す斜視図。

【符号の説明】

１　　プラスチックプリズム２　　接合面３　　切欠溝
４　　接着剤５　　平面板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　線膨張率が異なる複数種類の光学素子
   を接着剤により接合した光学接合素子において、前記光
   学素子の光学的な有効範囲外に、最大接合長さの５〜２
   ０％の幅と深さとを有する切欠溝を設けたことを特徴と
   する光学接合素子。
2. 【請求項２】線膨張率が異なる複数種類の光学素子を接
   着剤により接合した光学接合素子において、一方の光学
   素子の接合面にその長手方向と直交する方向に延びる溝
   を設け、この溝に接着剤を充填したことを特徴とする光
   学接合素子。