JPH06222201A

JPH06222201A - 複合型光学部品

Info

Publication number: JPH06222201A
Application number: JP50A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Mitamura; 宣明三田村
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-01-22
Filing date: 1993-01-22
Publication date: 1994-08-12

Abstract

(57)【要約】【目的】高屈折率ガラスと樹脂層よりなり、ガラスレ
ンズの上面上の接合面が強度の接着面を有し、レンズと
樹脂層との界面より反射が防止される複合型光学部品を
提供することを目的とする。【構成】硝材ＬＡＨ６０により両面を凹形状に形成さ
れたレンズ１の屈折率は１．８３でありＳｉＯ₂の含有
率は１０％である。このレンズ１の表面上に、６層から
なる多層膜２を積層蒸着構成し、その多層膜２の上面
に、ＵＶ効果型ウレタンアクリレート系の樹脂をレンズ
の中心部に所望量塗布し、その上方より所望の球面形状
に形成された金型を押し付け、樹脂層の厚さが所定の寸
法に形成されたとき停止し、レンズ１の下方向より紫外
線が照射して樹脂層２を硬化させたのち離型して高精度
で高品質の複合型光学部品を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラスと樹脂とが接合
構成された複合型光学部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カメラなどの光学機器において、
複数のレンズと同等の作用を有する非球面レンズを使用
することにより、光学機器のレンズ枚数の削減、小型
化、軽量化、低コスト化が図られている。このような非
球面を有した光学部品の文献としては、例えば特開昭５
９−１２４１２号公報がある。この公報に開示されてい
るように、ガラスの面上に樹脂層を形成した複合型光学
部品が示されている。一般に、このような複合型光学部
品は、樹脂の硬化収縮やガラスと樹脂の線膨張係数の違
いによる応力が発生するため、ガラスと樹脂の接合面に
充分な接着強度が必要である。従来、このような接合面
の接着強度を確保する方法としての文献としては、例え
ば特開昭５４−６００６号公報がある。この公報に開示
されているように、ガラスの表面をシランカップリング
剤により処理した後、樹脂層を形成するという方法が示
されている。また、このような複合型光学部品に用いら
れる樹脂の屈折率は、一般に１．５付近に限られてお
り、ガラスと樹脂の界面反射の問題から屈折率が１．５
付近のガラスと組み合わされて構成されることが多い。
しかしながら、最近光学設計上の理由から、ますます高
屈折率のガラスを用いた複合型光学部品の開発が望まれ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、シランカップ
リング剤は、全ての無機物に対し表面処理効果を持つも
のではなく、特に二酸化ケイ素のようなシリコン酸化物
が最もその効果が高いとされている。一方、高屈折率ガ
ラスの中には、二酸化ケイ素の含有率が低いものが少な
くなく、このようなガラスにおいては、シランカップリ
ング剤の表面処理効果も充分に期待できないため、ガラ
スと樹脂との接合面に充分な接着強度が得られないとい
う問題があった。更に、ガラスの屈折率が高い場合に
は、樹脂層との屈折率の差が大きくなるため、ガラスと
樹脂層との界面の反射も無視できなくなり、フレアーの
原因となったり、透過率の減少を来すという問題があっ
た。

【０００４】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、高屈折率ガラスと樹脂層からなり、ガラスと樹脂
層の接合面に充分な接着強度を有し、かつガラスと樹脂
層の界面の反射も防止した複合型光学部品を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス基板の
表面に、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸化チタン
（ＴｉＯ₂）、酸化タンタル（Ｔａ₂₀₅）、またはそれ
らの混合物からなる第１層と、二酸化ケイ素（Ｓｉ
ｏ₂）からなる第２層と、酸化ジルコニウム（Ｚｒ
Ｏ₂）、酸化チタン（Ｔｉｏ₂）、酸化タンタル（Ｔａ
₂₀₅）、またそれらの混合物からなる第３層と、二酸化
ケイ素（Ｓｉｏ₂）からなる第４層と、酸化ジルコニウ
ム（ＺｒＯ₂）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化タンタ
ル（Ｔａ₂₀₅）、またはそれらの混合物からなる第５層
と、二酸化ケイ素（Ｓｉｏ₂）からなる第６層とからな
る多層膜と、この多層膜の上面に積層接合構成したＵＶ
硬化型ウレランアクリレート系の樹脂層の非球面とより
なる複合型光学部品である。

【０００６】

【作用】ガラスレンズ基板の表面上に、積層構成された
多層膜の第６層（樹脂と接する層）に、酸化チタン（Ｔ
ｉＯ₂）を形成したので、シランカップリング剤による
表面処理効果が充分に期待でき、樹脂層の接着強度を充
分に得ることができ、更に多層膜がガラスレンズと樹脂
の界面の反射防止膜としての機能を行うので、フレアー
や透過率の減少などが生じない複合型光学部品。

【０００７】

【実施例１】本発明の具体例を図面および表に基づいて
説明する。図１は、本発明の複合型光学部品の実施例１
の側面よりの断面図である。図２は、本実施例による反
射特性を示すグラフ図である。表１は、本実施例のガラ
ス基板と多層膜の構成を示す表である。硝材ＬＡＨ６０
（オハラ製）により両面を凹形状に形成されたレンズ１
の屈折率は１．８３であり、ＳｉＯ₂の含有率は１０％
である。上記レンズ１の表面上（図に示す上面）には６
層からなる多層膜２が蒸着構成されている。この多層膜
２の製造方法を表１に基づいて説明する。表１は実施例
１の等価膜の構成を示すマトリックス表である。

【０００８】

【表１】

【０００９】まず、レンズ１をチャンバー径が８００ｍ
ｍの真空蒸着層にセットした後、真空蒸着チャンバー内
を２×１０^-5Ｔｏｒｒ以下の真空になるように排気す
る。ガラス基板の加熱は、３００℃で行った。その後、
レンズの表面上にＺｒＯ₂を電子線加熱蒸着法により、
光学的膜厚にして４２ｎｍ蒸着して第１層を形成する。
次に、ＳｉＯ₂を電子線加熱蒸着法により、光学的膜厚
にして１８ｎｍ蒸着して第２層を形成する。次に、Ｚｒ
Ｏ₂を電子線加熱蒸着法により、光学的膜厚にして３０
９ｎｍ蒸着して第３層を形成する。次に、ＳｉＯ₂を電
子線加熱蒸着法により、光学的膜厚にして３８ｎｍ蒸着
して第４層を形成する。次に、ＺｒＯ₂を電子線加熱蒸
着法により、光学的膜厚にして４３ｎｍ蒸着して第５層
を形成する。最後に、ＳｉＯ₂電子線加熱蒸着法によ
り、光学的膜厚にして１１ｎｍ蒸着して第６層形成す
る。

【００１０】上記方法にて得られた多層膜２の表面上に
非球面の形状を有したＵＶ硬化型ウレタンアクリレート
系の樹脂層３を構成する。この樹脂層３の製造方法を説
明する。まず、等価膜（多層膜）２の表面上（上面上）
に、エタノールで希釈したシランカップリング剤「ＫＢ
Ｍ−５０３」（信超化学（株））をスピンコートした
後、１００℃、２０分の条件で乾燥させることにより表
面処理を行う。この後、液状のＵＶ硬化型ウレタンアク
リレート系の樹脂をレンズ１の中心部に適量塗布し、こ
の上から非球面等所望の形状に形成された金型を樹脂に
気泡が入らないように静かに押し付け、樹脂層の厚さが
中心で１００μｍになるところで停止する。次に、レン
ズ１の下部から水銀ランプなどにより紫外線を照射し、
樹脂を硬化させた後離型する。上記工程を経て複合型光
学部品が製造される。

【００１１】上記工程にて製造した本実施例による複合
型光学部品におけるガラスと樹脂層との界面の反射特性
および耐熱衝撃性を比較するための比較対象例として、
表６を示すような複合型光学部品を製造した。

【００１２】

【表６】

【００１３】この表６に示す複合型光学部品は、ガラス
レンズ１に硝材ＬＡＨ６０を用い、そのガラスレンズ１
の表面上（上面上）に多層膜を積層構成せずガラスレン
ズ１の上面上に直接本実施例と同一条件、即ち、ガラス
レンズ１の上面上に、エタノールで希釈したシランカッ
プリング剤「ＫＢＭ−５０３」（信越化学（株）製）を
スピンコートした後、１００℃２０分の条件にて表面処
理を行った後、液状のＵＶ硬化型ウレタンアクリレート
系の樹脂をガラスレンズ１の中心部に所定量塗布し、こ
の上面より非球面などの形状に形成された金型にて静か
に押し付け樹脂層の厚さが中心で１００μｍになるとこ
ろで停止し、続いてガラスレンズ１の下方より紫外線を
照射し、樹脂を硬化させた後離型して樹脂層を形成した
ものである。

【００１４】上記比較例（表６）に示す複合型光学部品
の屈折率と本実施例の複合型光学部品の屈折率との比較
は表１に示したとおりである。また、比較例の複合型光
学部品におけるガラスレンズと樹脂との界面の反射特性
（図７）と本実施例の複合型光学部品のガラスレンズ１
と樹脂層３との界面の反射特性（図２）との比較におい
て、本実施例の複合型光学部品は比較例に比べてガラス
レンズ１と樹脂層３との界面の反射が可視域（４００〜
７００）において極めて有効に反射防止されていること
が解る。

【００１５】また、本実施例と比較例との耐熱衝撃性の
評価を、温度が−５０℃と９０℃の環境下に交互に３０
分間ずつ放置するサイクルを５サイクル行った後、外観
性能を目視により評価した結果は、表７に示されている
とおりの結果を得た。

【００１６】

【実施例２】本実施例において、上記実施例１にて用い
た図１の構成およびガラスレンズ１をチャンバーにセッ
トする工程、チャンバー内の条件または基板の加熱の条
件などは実施例１と同一であること、また、比較対象例
（表６）およびガラスのＳＩＯ₂含有量、耐熱衝撃性の
評価表（表７）も同一の表を用いるため、その評価特性
などは表番のみとし、その説明は省略する。

【００１７】本実施例の多層膜２の構成方法は、まず、
上記実施例１と同一の条件で排気・基板加熱を行った後
に、ＴｉＯ₂を電子加熱蒸着法により、表２に示すとお
りの工程を行った。表２は、本実施例の等価膜の構成を
示すマトリックス表である。次に、表２に基づいて多層
膜の蒸着方法を説明する。

【００１８】

【表２】

【００１９】光学的膜厚にして４１ｎｍ蒸着して第１層
を形成する。次に、ＳｉＯ₂を電子線加熱蒸着法によ
り、光学的膜厚にして２７ｎｍ蒸着して第２層を形成す
る。次にＴｉＯ₂を電子線加熱蒸着法により、光学的膜
厚にして３０１ｎｍ蒸着して第３層を形成する。次に、
ＳｉＯ₂を電子線加熱蒸着法により、光学的膜厚にして
４１ｎｍ蒸着して第４層を形成する。次にＴｉＯ₂を電
子線加熱蒸着法により、光学的膜厚にして３９ｎｍ蒸着
して第５層を形成する。最後にＳｉＯ₂を電子線加熱蒸
着法により、光学的膜厚にして１１ｎｍ蒸着し第６層を
形成する。

【００２０】上記蒸着法にて得られた多層膜２の表面上
に、非球面の形状を有したＵＶ硬化型ウレタンアクリレ
ート系の樹脂層３を構成して複合型光学部品が製造され
る。成形工程は実施例１と同一につき説明は省略する。
また、比較例（表６）との屈折率および耐熱衝撃性評価
については表７に示すとおりの結果を得た。また、比較
例（図７）と本実施例（図３）とのガラスレンズと樹脂
層との界面の反射特性の比較は、本実施例が極めて有効
に反射防止されていることが解る。

【００２１】

【実施例３】本実施例の多層膜２以外の構成方法は、上
記実施例１および実施例２と同一方法である。従って本
実施例においては、多層膜２の構成方法を表３に基づい
て説明し、ガラスレンズ１と樹脂層３の界面の反射特性
については図４にて説明する。表３は、本実施例の等価
膜の構成を示すマトリックス表である。図４は本実施例
のガラスレンズと樹脂層との界面反射特性を示すグラフ
図である。

【００２２】

【表３】

【００２３】本実施例は、実施例１と同一の条件で排気
と基板加熱を行った後に、表３に示すようにＴａ₂₀₅を
電子線加熱蒸着法により光学的膜厚にして４２ｎｍ蒸着
して第１層を形成する。次に、ＳｉＯ₂を電子線加熱蒸
着法により、光学的膜厚にして２１ｎｍ蒸着して第２層
を形成する。次に、Ｔａ₂₀₅を年始線加熱蒸着法によ
り、光学的膜厚にして３０５ｎｍ蒸着して第３層を形成
する。次に、ＳｉＯ₂を電子線加熱蒸着法により、光学
的膜厚にして３９ｎｍ蒸着して第４層を形成する。次
に、Ｔａ₂₀₅を電子線加熱蒸着法により、光学的膜厚に
して４２ｎｍ蒸着して第５層を形成する。最後に、Ｓｉ
Ｏ₂を電子線加熱蒸着法により、光学的膜厚にして１１
ｎｍ蒸着して第６層を形成する。

【００２４】上記蒸着方法にて、レンズ１の表面上に構
成された多層膜２の上面上に、非球面の形状を有したＵ
Ｖ硬化型ウレタンアクリレート系の樹脂層３を構成して
複合型光学部品が製造される。成形工程は、実施例１と
同一につき説明は省略する。また、比較例（表６）との
屈折率および耐熱衝撃性評価については、表７に示すと
おりの結果を得た。また、比較例（図７）と本実施例
（図４）とのガラスレンズと樹脂層との界面の反射特性
の比較は、図４に示すとおり本実施例が比較例に比し、
有効な反射防止が得られた。

【００２５】

【実施例４】本実施例においても、上記実施例３と同様
に多層膜２以外の構成方法は、上記実施例１と同一方法
である。従って、本実施例においては、多層膜２の構成
方法を表４に基づいて説明し、レンズと樹脂層との界面
の反射特性については図５にて説明する。表４は、本実
施例の等価膜の構成を示すマトリックス表である。図５
は、本実施例のガラスレンズを樹脂層の反射特性を示す
グラフ図である。

【００２６】

【表４】

【００２７】本実施例は、実施例１と同一条件で排気・
基板加熱を行った後に、表４に示すようにＺｒＯ₂とＴ
ｉＯ₂が９：１で混合された混合物を電子線加熱蒸着法
により、光学的膜厚にして４２ｎｍ蒸着して第１層を形
成する。次にＳｉＯ₂を電子線加熱蒸着法により、光学
的膜厚にして１９ｎｍ蒸着して第２層を形成する。次
に、ＺｒＯ₂とＴｉＯ₂が９：１で混合された混合物を
電子線加熱蒸着法により、光学的膜厚にして３０９ｎｍ
蒸着して第３層を形成する。次に、ＳｉＯ₂を電子線加
熱蒸着法により、光学的膜厚にして３９ｎｍ蒸着して第
４層を形成する。次に、ＺｒＯ₂とＴｉＯ₂が９：１で
混合された混合物を電子線加熱蒸着法により、光学的膜
厚にして４３ｎｍ蒸着して第５層を形成する。最後に、
ＳｉＯ₂を電子線加熱蒸着法により、光学的膜厚にして
１１ｎｍ蒸着して第６層を形成する。

【００２８】上記蒸着方法にてレンズ１の表面上に構成
された多層膜２の表面上に、非球面の形状を有したＵＶ
硬化型ウレタンアクリレート系の樹脂層３を構成して複
合型光学部品が製造される。樹脂層３の成形工程は、実
施例１と同一につき説明は省略する。また、比較例（表
６）との屈折率および耐熱衝撃評価については、表７に
示すとおりの結果を得た。また、比較例（図７）と本実
施例（図５）とのガラスレンズと樹脂層との界面の反射
特性は図５に示すとおり、本実施例が比較例に比し、有
効な反射防止が得られた。

【００２９】

【実施例５】本実施例は、レンズ１と多層膜２以外は上
記実施例１と同一条件および同一構成である。従って、
本実施例においては、レンズ１と多層膜２を表５および
図６に基づいて説明する。表５は、本実施例の等価膜の
構成を示すマトリックス表である。図６は、本実施例の
ガラスレンズと樹脂層との界面の反射特性を示すグラフ
図である。

【００３０】

【表５】

【００３１】本実施例においてのレンズ１の硝材は、Ｌ
ＡＬ６１（オハラ製）により形成されている。この硝材
の屈折率は、１．７４であり、ＳｉＯ₂の含有率は５％
以下である。多層膜２は、まず実施例１と同一の条件
で、排気・基板加熱を行った後に、ＺｒＯ₂とＴａ₂₀₅
が９：１で混合された混合物を電子線加熱蒸着法によ
り、光学的膜厚にして３９ｎｍ蒸着して第１層を形成す
る。次に、ＳｉＯ₂とＴａ₂₀₅が９：１で混合された混
合物を電子線加熱蒸着法により、光学的膜厚にして２９
７ｎｍ蒸着して第３層を形成する。次に、ＳｉＯ₂を電
子線加熱蒸着法により、光学的膜厚にして３９ｎｍ蒸着
して第４層を形成する。次に、ＺｒＯ₂とＴａ₂₀₅が
９：１で混合された混合物を電子線加熱蒸着法により、
光学的膜厚にして４１ｎｍ蒸着して第５層を形成する。
最後に、ＳｉＯ₂を電子線加熱蒸着法により、光学的膜
厚にして１１ｎｍ蒸着して第６層を形成する。

【００３２】上記蒸着方法にて、レンズ１の表面上に構
成された多層膜２の表面上に、非球面の形状を有したＵ
Ｖ硬化型ウレタンアクリレート系の樹脂層３を構成して
複合型光学部品が製造される。樹脂層３の成形工程は、
実施例１と同一につき説明は省略する。また、比較例
（表６）との屈折率および耐熱衝撃評価については、表
７に示すとおりの結果を得た。また、ガラスレンズと樹
脂層との界面の反射特性は図５に示すように本実施例が
比較例（図７）に比し有効に反射防止が得られる。

【００３３】上記した各実施例図２〜図６と比較例（図
７）との複合光学部品におけるガラスレンズ１と樹脂層
３との界面の反射特性を比較した結果、本発明の複合型
光学部品は、比較例に比較してガラスレンズと樹脂層と
の界面の反射防止が可視域（４００〜７００ｎｍ）にお
いて極めて有効に反射防止されていることが解る。以上
の結果から解るように、本発明の複合型光学部品は、耐
熱衝撃性に優れており、しかもガラスレンズと樹脂層と
の界面の反射も有効に防止される。

【００３４】なお、本発明の複合型光学部品は各実施例
に限定されるものではない。例えば、本実施例では、各
々２種類の膜材料を重ねて構成されているが、これはあ
くまでも生産性を考慮しているためであり、２種類以上
の膜材料を組み合わせても構わない。また、レンズの種
類や多層膜の成膜方法も各実施例に限定されるものでは
ない。

【００３５】

【発明の効果】上記構成による本発明の複合型光学部品
によれば、ガラスレンズを基板とした表面上に、酸化ジ
ルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸
化タンタル（Ｔａ２０５）、またはそれらの混合物から
なる第１層と、二酸化ケイ素（Ｓｉｏ₂）からなる第２
層と、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸化チタン（Ｔ
ｉＯ₂）、酸化タンタル（Ｔａ２０５）、またはそれら
の混合物からなる第３層と、二酸化ケイ素（Ｓｉｏ₂）
からなる第４層と、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸
化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化タンタル（Ｔａ２０５）、
またはそれらの混合物からなる第５層と、二酸化ケイ素
（Ｓｉｏ₂）からなる第６層とからなる多層膜が形成さ
れているので、ＳｉＯ₂の含有量が少ない高屈折率ガラ
スであっても、ガラスと樹脂の接合面に充分な接着強度
を有し、かつ、ガラスレンズと樹脂層との界面反射が防
止された高精度で高品質の複合型光学部品が提供できる
効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合型光学部品の光軸よりの断面図で
ある。

【図２】本発明の複合型光学部品の実施例１に係わるガ
ラスレンズと樹脂層との界面における反射特性を示すグ
ラフ図である。

【図３】本発明の複合型光学部品の実施例２に係わるガ
ラスレンズと樹脂層との界面における反射特性を示すグ
ラフ図である。

【図４】本発明の複合型光学部品の実施例３に係わるガ
ラスレンズと樹脂層との界面における反射特性を示すグ
ラフ図である。

【図５】本発明の複合型光学部品の実施例４に係わるガ
ラスレンズと樹脂層との界面における反射特性を示すグ
ラフ図である。

【図６】本発明の複合型光学部品の実施例５に係わるガ
ラスレンズと樹脂層との界面における反射特性を示すグ
ラフ図である。

【図７】本発明の複合型光学部品の各実施例におけるガ
ラスレンズと樹脂層との界面における反射特性を比較す
るための比較例におけるガラスレンズと樹脂層との界面
における反射特性を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１ガラスレンズ２多層膜（等価膜）３樹脂層

【表７】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス基板とエネルギー硬化性樹脂が界
面を形成している複合型光学部品において、ガラス基板
の表面に、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸化チタン
（ＴｉＯ₂）、酸化タンタル（Ｔａ₂₀₅）、またはそれ
らの混合物からなる第１層と、二酸化ケイ素（Ｓｉ
Ｏ₂）からなる第２層と、酸化ジルコニウム（Ｚｒ
Ｏ₂）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化タンタル（Ｔａ
₂₀₅）、またはそれらの混合物からなる第３層と、二酸
化ケイ素（ＳｉＯ₂）からなる第４層と、酸化ジルコニ
ウム（ＺｒＯ₂）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化タン
タル（Ｔａ₂₀₅）、またはそれらの混合物からなる第５
層と、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）からなる第６層とから
なる多層膜と、この多層膜の上面に積層接合構成したＵ
Ｖ硬化型ウレタンアクリレート系の樹脂層とよりなるこ
とを特徴とする複合型光学部品。