WO2018061331A1 - 複合光学素子 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a composite optical element.
- a composite optical element in which a resin layer is provided on the surface of a glass substrate typically has a resin composition sandwiched between the center of the surface of the glass substrate and the molding surface of the mold.
- the resin composition that is spread and spread toward the outer diameter side along the surface of the material is cured and manufactured (for example, see Patent Document 1 and Patent Document 2).
- the resin layer is not only on the optical element surface provided at the center of the surface of the glass substrate, but also on the notch surface provided on the outer periphery of the optical element surface. From the viewpoint of improving the adhesion of the resin layer, the notched surface is a rough surface.
- the resin layer is formed not only on the center portion of the surface of the glass substrate but also on the outer periphery, and the resin layer formed on the outer periphery of the glass substrate.
- the optically effective outside is formed with an inclined portion that gradually becomes thinner toward the outer diameter side.
- the resin composition is uniformly spread in a circular shape from the center of the surface of the glass substrate, but the spread of the resin composition may be uneven.
- the notch surface provided on the outer periphery of the optical element surface on which the resin layer is formed is a rough surface, and the resin composition on the surface of the glass substrate.
- the wettability of the resin composition differs between the optical element surface and the notch surface, and the spread of the resin composition may be uneven due to the change in wettability. If the spread of the resin composition is non-uniform, a portion covered by the resin layer and a portion not covered by the resin layer on the same circumference of the surface of the glass substrate may occur, resulting in poor appearance. There is also a risk of ghosting.
- an inclined portion that gradually becomes thinner toward the outer diameter side is formed outside the optically effective portion of the resin layer.
- the molding space between the surface of the glass substrate for molding the inclined portion of the resin layer and the molding surface of the mold (hereinafter referred to as the inclined portion molding space) is gradually narrowed toward the outer diameter side, and toward the outer diameter side. Due to the gradually narrowing space shape, the flow resistance toward the outer diameter side in the inclined partial molding space of the resin composition becomes higher than the flow resistance in the circumferential direction. For this reason, when the resin composition that is spread toward the outer diameter side along the surface of the glass substrate reaches the inclined partial molding space, the resin composition flows in the circumferential direction in the inclined partial molding space. As a result, the inclined partial molding space is filled with the resin composition, and uneven spreading of the resin composition is suppressed.
- the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a composite optical element having a resin layer that spreads uniformly on the surface of a glass substrate and having excellent manufacturing efficiency.
- the composite optical element of one embodiment of the present invention includes an optical surface and a glass substrate having a flange surface provided on an outer periphery of the optical surface, and a resin layer formed on the optical surface and the flange surface.
- the resin layer has at least one annular convex portion that gradually increases in thickness toward the outer periphery in a flange surface region that overlaps the flange surface, and an inner diameter of the surface of the annular convex portion in a cross-section including the optical axis.
- the angle formed between the tangent at the side edge and the flange surface is 60 ° or more and 90 ° or less.
- FIG. 2 is an enlarged view of a portion surrounded by a broken-line circle II in FIG. 1. It is sectional drawing which expands and shows the principal part of the modification of the composite optical element of FIG. It is sectional drawing of the shaping
- FIG. 5 is an enlarged view of a portion surrounded by a broken-line circle V in FIG. 4. It is a schematic diagram which shows the behavior of the curable resin composition in the manufacture process of the composite optical element of FIG. It is a schematic diagram which shows the behavior of the curable resin composition in the manufacture process of the composite optical element of FIG.
- 1 and 2 show an example of a composite optical element for explaining an embodiment of the present invention.
- 1 and 2 includes a glass substrate 2 and a resin layer 3 that overlaps one surface of the glass substrate 2.
- One surface of the glass substrate 2 on which the resin layer 3 overlaps has a circular optical surface 4 and a flange surface 5 provided on the outer periphery of the optical surface 4.
- the optical surface 4 is formed in a concave spherical shape in the illustrated example, but is not limited to a concave spherical shape, and may be formed in a flat surface shape or a convex spherical shape.
- the resin layer 3 is formed in a circular shape concentric with the optical surface 4, has an optical surface region 6 that overlaps the optical surface 4, and a flange surface region 7 that overlaps the flange surface 5, and the optical surface 4 and the flange surface 5 is formed.
- the flange surface region 7 does not need to overlap the entire flange surface 5, and the outer edge of the flange surface region 7 is disposed within the surface of the flange surface 5 in the illustrated example.
- the outer edge of the flange surface region 7 of the resin layer 3 disposed in the surface of the flange surface 5 is prevented from being visually recognized from the other surface side of the glass substrate 2, and generation of flare and ghost during use is prevented.
- the flange surface 5 is roughened, and the surface roughness of the flange surface 5 is larger than the surface roughness of the optical surface 4.
- a method of roughening the flange surface 5 a method of roughening the flange surface 5 by grinding the flange surface 5 with a rough grinding wheel, or molding the flange surface 5 using a roughened mold.
- the surface roughness of the flange surface 5 is preferably 0.3 ⁇ m or more in terms of arithmetic average roughness Ra.
- the flange surface area 7 of the resin layer 3 is provided with an annular convex portion 8 centered on the optical axis x (see FIG. 1).
- the annular convex portion 8 is formed so as to gradually become thicker toward the outer periphery, and an angle formed between the tangent t1 and the flange surface 5 at the inner diameter side edge 8e of the surface of the annular convex portion 8 in the cross section including the optical axis x.
- ⁇ 1 is set to 60 ° or more and 90 ° or less.
- one annular convex portion 8 is provided in the flange surface region 7, but a plurality of annular convex portions 8 are provided in the flange surface region 7 as in the example shown in FIG. 3. May be provided concentrically.
- the method of manufacturing the composite optical element 1 includes a step of sandwiching the curable resin composition R between the optical surface 4 of the glass substrate 2 and the molding surface 11 of the mold 10, and between the optical surface 4 and the molding surface 11.
- the step of spreading the curable resin composition R sandwiched between the optical surface 4 and the flange surface 5 of the glass substrate 2 toward the outer diameter side and the optical substrate 4 and the flange surface 5 were spread. Curing the curable resin composition R to form the resin layer 3.
- the molding surface 11 of the molding die 10 has an optical surface region 12 disposed to face the optical surface 4 of the glass substrate 2 and a flange surface region 13 disposed to face the flange surface 5.
- the optical surface region 12 is formed in a convex spherical shape in the illustrated example, but is not limited to a convex spherical shape.
- the annular convex portion 8 (see FIG. 2) that gradually increases toward the outer periphery is formed as described above, and the curable resin composition is formed.
- the flange surface region 13 of the molding surface 11 for molding R is provided with an annular recess 14 that gradually becomes deeper toward the outer periphery corresponding to the annular projection 8 of the resin layer 3.
- An angle ⁇ 2 formed between the tangent t2 and the flange surface 5 at the inner diameter side edge 14e is set to 60 ° or more and 90 ° or less.
- FIG. 6A and 6B schematically show the behavior of the curable resin composition R in the process of being expanded toward the outer diameter side along the flange surface 5 of the glass substrate 2, and FIG. The behavior of the curable resin composition R when it is relatively small is shown, and FIG. 6B shows the behavior of the curable resin composition R when the angle ⁇ 2 is relatively large.
- the curable resin composition R wets and spreads on the flange surface region 13 of the molding surface 11, but the curable resin composition
- the edge of R on the molding surface 11 reaches the inner diameter side edge 14e of the surface of the annular recess 14, the wetting spread of the curable resin composition R is once blocked by the inner diameter side edge 14e.
- the displacement amount ⁇ h along the surface of the recess 14 is examined, the displacement amount ⁇ h increases as the angle ⁇ 2 increases. That is, as the angle ⁇ 2 is larger, wetting and spreading of the curable resin composition R along the surface of the annular recess 14 is suppressed.
- the local spreading of the curable resin composition R along the flange surface 5 is suppressed and curable.
- the spread of the resin composition R is made uniform in a circular shape. Since the wetting and spreading of the curable resin composition R along the surface of the annular recess 14 is related to the surface tension of the curable resin composition R, the glass substrate 2 regardless of the viscosity of the curable resin composition R. It is possible to efficiently form the resin layer 3 spread uniformly on the optical surface 4 and the flange surface 5.
- diffusion of the curable resin composition R along the flange surface 5 is made by making the angle (theta) 2 which the tangent t2 and the flange surface 5 in the inner diameter side edge 14e of the surface of the annular recessed part 14 make into 60 degrees or more. Can be sufficiently suppressed, and the resin layer 3 spread uniformly in a circular shape on the optical surface 4 and the flange surface 5 of the glass substrate 2 can be efficiently formed.
- the angle ⁇ 2 is larger than 90 °, a so-called undercut is formed in the annular convex portion 8 of the resin layer 3 and it becomes difficult to remove the mold 10.
- the angle ⁇ 2 is an angle formed between the tangent t1 and the flange surface 5 at the inner diameter side edge 8e of the surface of the annular convex portion 8 of the resin layer 3 formed by the annular concave portion 14, and corresponds to the angle ⁇ 1. Is 60 ° or more and 90 ° or less.
- FIGS. 7A and 7B and FIGS. 8A and 8B schematically show the behavior of the curable resin composition R in the process of being spread toward the outer diameter side along the flange surface 5 of the glass substrate 2
- FIG. 7A shows the behavior of the curable resin composition R when the distance D between the inner diameter side edge 14e of the surface of the annular recess 14 of the mold 10 and the flange surface 5 of the glass substrate 2 is relatively large
- 7B shows the behavior of the curable resin composition R when the distance D is relatively small.
- the distance D is the distance in the normal direction of the flange surface 5.
- 8A shows the behavior of the curable resin composition R when the surface roughness of the flange surface 5 is relatively large
- FIG. 8B shows the curing when the surface roughness of the flange surface 5 is relatively small.
- the behavior of the functional resin composition R is shown.
- the angle between the tangent t3 at the inner diameter side edge 14e of the liquid surface of the curable resin composition R blocked by the inner diameter side edge 14e and the normal line n of the flange surface 5 passing through the inner diameter side edge 14e is a wetting spread angle. From the viewpoint of uniformly spreading the curable resin composition R in a circular shape as ⁇ , it is preferable to reduce the wetting spread angle ⁇ .
- the wetting spread angle ⁇ decreases as the distance D decreases.
- the thickness D at the inner diameter side edge 8e of the surface of the annular convex portion 8 of the resin layer 3 formed by the annular concave portion 14 and the thickness T (see FIG. 2) corresponding to the interval D is 0.5 mm. It is as follows.
- the flange surface 5 is a rough surface from the viewpoint of shielding the outer edge of the resin layer 3 and suppressing the occurrence of flares and ghosts.
- the curable resin composition R increases.
- the wetting and spreading angle ⁇ decreases as the surface roughness of the flange surface 5 decreases.
- the surface roughness of the flange surface 5 is 2.0 ⁇ m or less in terms of arithmetic average roughness Ra.
- the wetting spread angle ⁇ is related to the surface tension of the curable resin composition R, and the wetting spread angle ⁇ decreases as the surface tension increases.
- the curable resin composition having a relatively large surface tension can be exemplified by a curable resin composition containing a polymerizable aromatic-containing monomer, and is 40% by mass or more based on the total solid content of the curable resin composition. It is preferable to contain the polymerizable aromatic-containing monomer.
- the polymerizable aromatic-containing monomer is a compound containing an aromatic group in its structure and a polymerizable unsaturated double bond such as a (meth) acryloyl group or a vinyl group.
- the aromatic group include a benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, and a heterocyclic ring.
- the heterocyclic ring include a morpholine ring, a piperidine ring, a pyrrolidine ring, and a piperazine ring.
- Examples of the polymerizable aromatic-containing monomer include JP2012-140579, JP2014-198819, JP2015-178547, JP2015-193809, and JP2012082386.
- the polymerizable aromatic-containing monomer described in 1) can be used.
- the some annular recessed part 14 may be provided in the flange surface area
- a glass substrate having an optical surface 4 and a flange surface 5 provided on the outer periphery of the optical surface 4 was prepared.
- the optical surface 4 was formed in a concave spherical shape having an outer diameter of 36 mm and a curvature radius of 20 mm.
- the flange surface 5 was subjected to grinding using a grindstone, and the arithmetic average roughness Ra of the ground flange surface 5 was evaluated.
- Tricyclodecane dimethanol diacrylate (trade name: A-DCP, Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) is used as the non-polymerizable aromatic-containing polymer (base polymer), and O-phenylphenyl acrylate (product) as the polymerizable aromatic-containing monomer.
- base polymer base polymer
- O-phenylphenyl acrylate product
- benzyl acrylate (trade name: manufactured by BnA Aldrich)
- 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (trade name: manufactured by Irg184 BASF) as a photo radical polymerization initiator is shown in Table 1.
- the molding surface 11 was formed in a convex spherical shape having an outer diameter of 37 mm and a curvature radius of 21 mm, common to the molding dies of all experimental examples. Then, the glass substrate until the distance D (see FIGS. 7A and 7B) between the inner diameter side edge 14e of the surface of the annular recess 14 of the mold and the flange surface 5 of the glass substrate becomes a value set for each experimental example.
- the mold are relatively approached at a speed of 0.1 mm / s, and the curable resin composition is spread toward the outer diameter side along the optical surface 4 and the flange surface 5 of the glass substrate,
- the curable resin composition was filled between the optical surface 4 and the flange surface 5 and the molding surface 11.
- the curable resin composition filled between the optical surface 4 and the flange surface 5 and the molding surface 11 is cured by irradiating ultraviolet light from an ultraviolet irradiation lamp to cure the resin layer 3. Formed.
- the curable resin composition is molded 10 times for each experimental example, and the curable resin composition is formed between the surface of the glass substrate and the molding surface 11 of the mold inside the outermost annular recess 14.
- the probability (filling success rate) that an object was filled without voids was evaluated.
- the evaluation results are shown in Table 2 together with the angle ⁇ 2, the interval D, the surface roughness (arithmetic average roughness) Ra, the number of the annular recesses 14 and the type of the curable resin composition used for each experimental example.
- the composite optical element disclosed in the present specification is formed on the optical surface and the glass substrate having the flange surface provided on the outer periphery of the optical surface, and on the optical surface and the flange surface.
- a resin layer wherein the resin layer has at least one annular convex portion that gradually increases toward the outer periphery in a flange surface region that overlaps the flange surface, and in a cross section including an optical axis, The angle formed between the tangent at the inner diameter side edge of the surface of the annular convex portion and the flange surface is 60 ° or more and 90 ° or less.
- the thickness at the inner diameter side edge of the surface of the annular convex portion is 0.5 mm or less.
- the surface roughness of the flange surface is larger than the surface roughness of the optical surface.
- the arithmetic average roughness Ra of the flange surface is 0.3 ⁇ m or more and 2.0 ⁇ m or less.
- the resin layer has a plurality of the annular convex portions in the flange surface region.
- the resin layer is a cured product of a curable composition containing a polymerizable aromatic-containing monomer.
- the content of the polymerizable aromatic-containing monomer in the curable composition is 40% by mass or more based on the total solid content of the curable composition. is there.
- the present invention can be used for a composite optical element in which a resin layer is provided on the surface of a glass substrate.
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Abstract
遮光膜が光学面にかかることなく光学面の外側に形成されたレンズを、低コストにて提供する。複合光学素子１は、光学面４及び光学面４の外周に設けられているフランジ面５を有するガラス基材２と、光学面４及びフランジ面５の上に形成されている樹脂層３と、を備え、樹脂層３は、フランジ面５に重なるフランジ面領域７に、外周に向けて次第に厚くなる少なくとも一つの環状凸部８を有し、光軸ｘを含む断面において、環状凸部８の表面の内径側エッジ８ｅにおける接線ｔ１とフランジ面５とのなす角度θ１が６０°以上９０°以下である。
Description
本発明は、複合光学素子に関する。
ガラス基材の表面に樹脂層が設けられてなる複合光学素子は、典型的にはガラス基材の表面の中央部と成形型の成形面との間に挟み込まれた樹脂組成物が、ガラス基材の表面に沿って外径側に向けて押し広げられ、押し広げられた樹脂組成物が硬化されて製造される（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
特許文献１に記載された複合光学素子では、樹脂層は、ガラス基材の表面の中央部に設けられている光学素子面だけでなく、光学素子面の外周に設けられている切り欠き面にも形成されており、樹脂層の密着性を高める観点から、切り欠き面は粗面とされている。
特許文献２に記載された複合光学素子では、樹脂層が、ガラス基材の表面の中央部だけでなく外周部にも形成されており、ガラス基材の外周部に形成されている樹脂層の光学有効外部には、外径側に向けて次第に薄くなる傾斜部分が形成されている。
上記の複合光学素子の製造方法において、樹脂組成物はガラス基材の表面の中央部から円状に均一に広げられることが望ましいが、樹脂組成物の広がりが不均一となる場合がある。例えば、特許文献１に記載された複合光学素子では、樹脂層が形成される光学素子面の外周に設けられている切り欠き面が粗面とされており、ガラス基材の表面の樹脂組成物に対する濡れ性が光学素子面と切り欠き面とで相違し、この濡れ性の変化に影響されて樹脂組成物の広がりが不均一となる場合がある。樹脂組成物の広がりが不均一であると、ガラス基材の表面の同一円周上で樹脂層によって覆われている部分と樹脂層によって覆われていない部分とが生じ、外観不良となる虞があり、またゴーストが発生する虞もある。
樹脂組成物の不均一な広がりに対し、特許文献２に記載された複合光学素子では、樹脂層の光学有効外部に、外径側に向けて次第に薄くなる傾斜部分が形成されている。樹脂層の傾斜部分を成形するガラス基材の表面と成形型の成形面との間の成形空間（以下、傾斜部分成形空間という）は外径側に向けて次第に狭められ、外径側に向けて次第に狭まる空間形状に起因して、樹脂組成物の傾斜部分成形空間における外径側に向けた流動抵抗は円周方向の流動抵抗に比べて高くなる。このため、ガラス基材の表面に沿って外径側に向けて押し広げられる樹脂組成物が傾斜部分成形空間に達すると、樹脂組成物は傾斜部分成形空間を円周方向に流動する。この結果、傾斜部分成形空間が樹脂組成物によって満たされ、樹脂組成物の不均一な広がりが抑制される。
しかし、樹脂組成物の外径側に向けた流動抵抗と円周方向の流動抵抗との差を利用して傾斜部分成形空間に樹脂組成物を充填するには、外径側に向けた流動抵抗と円周方向の流動抵抗との間に比較的大きな差を生じさせる必要がある。このため、相応の粘度が樹脂組成物に求められるが、粘度が高くなる程に樹脂組成物をガラス基材の表面に沿って押し広げるのに時間を要し、製造効率が低下する。また、樹脂組成物を押し広げる時間を短縮しようとすると成形型の成形面の僅かな濡れ性の変化によっても樹脂組成物に気泡を噛み込む虞がある。
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、ガラス基材の表面上で均一に広がった樹脂層を備え、製造効率に優れる複合光学素子を提供することを目的とする。
本発明の一態様の複合光学素子は、光学面及び上記光学面の外周に設けられているフランジ面を有するガラス基材と、上記光学面及び上記フランジ面の上に形成されている樹脂層と、を備え、上記樹脂層は、上記フランジ面に重なるフランジ面領域に、外周に向けて次第に厚くなる少なくとも一つの環状凸部を有し、光軸を含む断面において、上記環状凸部表面の内径側エッジにおける接線と上記フランジ面とのなす角度が６０°以上９０°以下である。
本発明によれば、ガラス基材の表面上で均一に広がった樹脂層を備え、製造効率に優れる複合光学素子を提供することができる。
図１及び図２は、本発明の実施形態を説明するための、複合光学素子の一例を示す。
図１及び図２に示す複合光学素子１は、ガラス基材２と、ガラス基材２の一方の表面に重なる樹脂層３とを備える。
樹脂層３が重なるガラス基材２の一方の表面は、円形状の光学面４と、光学面４の外周に設けられているフランジ面５とを有する。光学面４は、図示の例では凹球面状に形成されているが、凹球面状に限定されず、平坦面状に形成されてもよいし、凸球面状に形成されてもよい。
樹脂層３は、光学面４と同心の円形状に形成されており、光学面４に重なる光学面領域６と、フランジ面５に重なるフランジ面領域７とを有し、光学面４及びフランジ面５の上に形成されている。なお、フランジ面領域７はフランジ面５の全体に重なっている必要はなく、図示の例では、フランジ面領域７の外縁は、フランジ面５の面内に配置されている。
フランジ面５の面内に配置されている樹脂層３のフランジ面領域７の外縁がガラス基材２の他方の表面側から視認されることを阻止し、また使用時におけるフレア及びゴーストの発生を抑制するため、本例では、フランジ面５は粗面化されており、フランジ面５の表面粗さは光学面４の表面粗さよりも大きくなっている。フランジ面５を粗面化する方法としては、フランジ面５を粗い研削砥石を用いて研削することによってフランジ面５を粗面化する方法、粗面化した成形型を用いてフランジ面５を成形することによってフランジ面５を粗面化する方法、及びフランジ面５のみ露出させるマスキングをレンズに施した上でサンドブラストを行うことによってフランジ面５を粗面化する方法を例示することができる。樹脂層３の外縁を遮蔽し、またフレア及びゴーストの発生を抑制する観点では、フランジ面５の面粗さは、算術平均粗さＲａで０．３μｍ以上が好ましい。
図２に示すように、樹脂層３のフランジ面領域７には、光軸ｘ（図１参照）を中心とする環状凸部８が設けられている。環状凸部８は、外周に向けて次第に厚くなるように形成されており、光軸ｘを含む断面において、環状凸部８の表面の内径側エッジ８ｅにおける接線ｔ１とフランジ面５とのなす角度θ１が６０°以上９０°以下とされている。なお、図１及び図２に示す例では、一つの環状凸部８がフランジ面領域７に設けられているが、図３に示す例のように、複数の環状凸部８がフランジ面領域７に同心円状に設けられていてもよい。
図４及び図５は、複合光学素子１の製造に用いられる成形型を示す。
複合光学素子１の製造方法は、ガラス基材２の光学面４と成形型１０の成形面１１との間に硬化性樹脂組成物Ｒを挟み込むステップと、光学面４と成形面１１との間に挟み込んだ硬化性樹脂組成物Ｒをガラス基材２の光学面４及びフランジ面５に沿って外径側に向けて押し広げるステップと、光学面４及びフランジ面５に沿って押し広げられた硬化性樹脂組成物Ｒを硬化させて樹脂層３を形成するステップと、を備える。
成形型１０の成形面１１は、ガラス基材２の光学面４に対向して配置される光学面領域１２と、フランジ面５に対向して配置されるフランジ面領域１３とを有する。光学面領域１２は、図示の例では凸球面状に形成されているが、凸球面状に限定されるものではない。硬化性樹脂組成物Ｒの硬化物である樹脂層３のフランジ面領域７には、上記のとおり外周に向けて次第に厚くなる環状凸部８（図２参照）が形成され、硬化性樹脂組成物Ｒを成形する成形面１１のフランジ面領域１３には、樹脂層３の環状凸部８に対応して、外周に向けて次第に深くなる環状凹部１４が設けられており、環状凹部１４の表面の内径側エッジ１４ｅにおける接線ｔ２とフランジ面５とのなす角度θ２は６０°以上９０°以下とされている。
図６Ａ及び図６Ｂは、ガラス基材２のフランジ面５に沿って外径側に向けて押し広げられる過程の硬化性樹脂組成物Ｒの挙動を模式的に示し、図６Ａは、角度θ２が相対的に小さい場合の硬化性樹脂組成物Ｒの挙動を示し、図６Ｂは、角度θ２が相対的に大きい場合の硬化性樹脂組成物Ｒの挙動を示す。
硬化性樹脂組成物Ｒがフランジ面５に沿って外径側に向けて押し広げられる過程において、硬化性樹脂組成物Ｒは成形面１１のフランジ面領域１３に濡れ広がるが、硬化性樹脂組成物Ｒの成形面１１上での縁が環状凹部１４の表面の内径側エッジ１４ｅに達すると、内径側エッジ１４ｅにて硬化性樹脂組成物Ｒの濡れ広がりが一旦堰き止められる。
硬化性樹脂組成物Ｒが内径側エッジ１４ｅを超えて環状凹部１４の表面に濡れ広がる際の、硬化性樹脂組成物Ｒのフランジ面５に沿った変位量Δｒに対する硬化性樹脂組成物Ｒの環状凹部１４の表面に沿った変位量Δｈを検討すると、角度θ２が大きいほど変位量Δｈは大きくなる。すなわち、角度θ２が大きいほど、環状凹部１４の表面に沿った硬化性樹脂組成物Ｒの濡れ広がりが抑制される。
このように環状凹部１４の表面に沿った硬化性樹脂組成物Ｒの濡れ広がりが抑制されることにより、フランジ面５に沿った硬化性樹脂組成物Ｒの局所的な広がりが抑制され、硬化性樹脂組成物Ｒの広がりが円状に均一化される。環状凹部１４の表面に沿った硬化性樹脂組成物Ｒの濡れ広がりは、硬化性樹脂組成物Ｒの表面張力に関連することから、硬化性樹脂組成物Ｒの粘性にかかわらず、ガラス基材２の光学面４及びフランジ面５上で均一に広がった樹脂層３を効率よく形成することが可能となる。
そして、環状凹部１４の表面の内径側エッジ１４ｅにおける接線ｔ２とフランジ面５とのなす角度θ２を６０°以上とすることにより、フランジ面５に沿った硬化性樹脂組成物Ｒの局所的な広がりを十分に抑制でき、ガラス基材２の光学面４及びフランジ面５上で円状に均一に広がった樹脂層３を効率よく形成することができる。一方、角度θ２が９０°より大きいと、樹脂層３の環状凸部８に所謂アンダーカットが形成され、成形型１０の取り外しが困難となる。このため、角度θ２、及び環状凹部１４によって成形される樹脂層３の環状凸部８の表面の内径側エッジ８ｅにおける接線ｔ１とフランジ面５とのなす角度であって角度θ２に対応する角度θ１は６０°以上９０°以下とされている。
図７Ａ及び図７Ｂ、並びに図８Ａ及び図８Ｂは、ガラス基材２のフランジ面５に沿って外径側に向けて押し広げられる過程の硬化性樹脂組成物Ｒの挙動を模式的に示し、図７Ａは、成形型１０の環状凹部１４の表面の内径側エッジ１４ｅとガラス基材２のフランジ面５との間隔Ｄが相対的に大きい場合の硬化性樹脂組成物Ｒの挙動を示し、図７Ｂは、間隔Ｄが相対的に小さい場合の硬化性樹脂組成物Ｒの挙動を示す。なお、間隔Ｄはフランジ面５の法線方向の距離である。また、図８Ａは、フランジ面５の面粗さが相対的に大きい場合の硬化性樹脂組成物Ｒの挙動を示し、図８Ｂは、フランジ面５の面粗さが相対的に小さい場合の硬化性樹脂組成物Ｒの挙動を示す。
内径側エッジ１４ｅにて堰き止められている硬化性樹脂組成物Ｒの液面の内径側エッジ１４ｅにおける接線ｔ３と内径側エッジ１４ｅを通るフランジ面５の法線ｎとのなす角度を濡れ広がり角βとして、硬化性樹脂組成物Ｒを円状に均一に広げる観点では、濡れ広がり角βを小さくすることが好ましい。
図７Ａ及び図７Ｂに示すとおり、間隔Ｄが小さいほど濡れ広がり角βは小さくなる。好ましくは、間隔Ｄ、及び環状凹部１４によって成形される樹脂層３の環状凸部８の表面の内径側エッジ８ｅにおける厚みであって間隔Ｄに対応する厚みＴ（図２参照）は０．５ｍｍ以下である。
フランジ面５は、樹脂層３の外縁を遮蔽し、またフレア及びゴーストの発生を抑制する観点から粗面とされているが、フランジ面５の面粗さが大きいほど硬化性樹脂組成物Ｒがフランジ面５に濡れ広がりやすく、図８Ａ及び図８Ｂに示すとおり、フランジ面５の面粗さが小さいほど濡れ広がり角βは小さくなる。好ましくは、フランジ面５の面粗さは、算術平均粗さＲａで２．０μｍ以下である。
また、濡れ広がり角βは、硬化性樹脂組成物Ｒの表面張力に関連し、表面張力が大きいほど濡れ広がり角βは小さくなる。表面張力が比較的大きい硬化性樹脂組成物としては、重合性芳香族含有モノマーを含む硬化性樹脂組成物を例示することができ、硬化性樹脂組成物の全固形分に対して４０質量％以上の重合性芳香族含有モノマーを含有することが好ましい。
重合性芳香族含有モノマーは、その構造中に芳香族基を含み、かつ（メタ）アクリロイル基、ビニル基等の重合性不飽和二重結合を含む化合物である。芳香族基としては、ベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、複素環等を例示することがで、複素環としては、モルホリン環、ピペリジン環、ピロリジン環、ピペラジン環等を例示することができる。重合性芳香族含有モノマーとしては、例えば、特開２０１２－１４０５７９号公報、特開２０１４－１９８８１９号公報、特開２０１５－１７８５４７号公報、特開２０１５－１９３８０９号公報、特開２０１２－０８２３８６号公報に記載の重合性芳香族含有モノマーを用いることができる。
なお、図９に示すように、複数の環状凹部１４が成形面１１のフランジ面領域１３に同心円状に設けられていてもよく、この場合、図３に示したように、複数の環状凸部８が樹脂層３のフランジ面領域７に同心円状に設けられる。複数の環状凹部１４が設けられることにより、成形面１１のフランジ面領域１３に濡れ広がる硬化性樹脂組成物Ｒの濡れ広がりが環状凹部１４それぞれの内径側エッジ１４ｅにて都度堰き止められので、硬化性樹脂組成物Ｒの広がりをさらに均一化できる。
以下、実験例について説明する。
＜ガラス基材＞
図１示したとおり、光学面４及び光学面４の外周に設けられているフランジ面５を有するガラス基材を用意した。光学面４は、外径３６ｍｍ且つ曲率半径２０ｍｍの凹球面状に形成した。また、フランジ面５には砥石を用いた研削加工を施し、研削されたフランジ面５の算術平均粗さＲａを評価した。
図１示したとおり、光学面４及び光学面４の外周に設けられているフランジ面５を有するガラス基材を用意した。光学面４は、外径３６ｍｍ且つ曲率半径２０ｍｍの凹球面状に形成した。また、フランジ面５には砥石を用いた研削加工を施し、研削されたフランジ面５の算術平均粗さＲａを評価した。
フランジ面５の算術平均粗さＲａは、ガラス基材の径方向におけるフランジ面５の形状プロファイルを（ｘｉ、ｆ（ｘｉ））として、下式によって定義した。三次元測定機（商品名：ＵＡ３Ｐ パナソニック社製）を用い、Δｘｉ＝１μｍとして、ガラス基材の径方向にフランジ面５の形状を１ｍｍ測定し、測定された形状プロファイルを用いて評価した。
Ｒａ＝∫｜ｆ（ｘ）｜ｄｘ＝Σ｜ｆ（ｘｉ）｜Δｘｉ・・・（１）
ここで、式（１）中、Δｘｉ＝ｘｉ+1－ｘｉである。
ここで、式（１）中、Δｘｉ＝ｘｉ+1－ｘｉである。
＜硬化性樹脂組成物の調製＞
重合性芳香族非含有ポリマー（ベースポリマー）としてトリシクロデカンジメタノールジアクリレート（商品名：Ａ－ＤＣＰ 新中村化学工業社製）を、また重合性芳香族含有モノマーとしてＯ－フェニルフェニルアクリレート（商品名：ＰｈＯＥＡ 東京化成工業社製）又はアクリル酸ベンジル（商品名：ＢｎＡ アルドリッチ社製）を、光ラジカル重合開始剤として１－ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（商品名：Ｉｒｇ１８４ ＢＡＳＦ社製）を、表１に示す組成比率に従って混合し、全固形分に対する重合性芳香族含有モノマーの含有量が互いに異なる硬化性樹脂組成物１～硬化性樹脂組成物４を調整した。
重合性芳香族非含有ポリマー（ベースポリマー）としてトリシクロデカンジメタノールジアクリレート（商品名：Ａ－ＤＣＰ 新中村化学工業社製）を、また重合性芳香族含有モノマーとしてＯ－フェニルフェニルアクリレート（商品名：ＰｈＯＥＡ 東京化成工業社製）又はアクリル酸ベンジル（商品名：ＢｎＡ アルドリッチ社製）を、光ラジカル重合開始剤として１－ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（商品名：Ｉｒｇ１８４ ＢＡＳＦ社製）を、表１に示す組成比率に従って混合し、全固形分に対する重合性芳香族含有モノマーの含有量が互いに異なる硬化性樹脂組成物１～硬化性樹脂組成物４を調整した。
＜硬化性樹脂組成物の成形＞
ガラス基材の光学面４と、ガラス基材のフランジ面５に、樹脂層３との密着を強くするためのシランカップリング処理を施した。そして、シランカップリング処理を施したガラス基材の光学面４の中央部に０．６６ｍｌの硬化性樹脂組成物を配置し、成形型を用いて硬化性樹脂組成物を成形した。成形型としては、成形面１１のフランジ面領域１３に一つの環状凹部１４が設けられている図４及び図５に示した成形型、又は成形面１１のフランジ面領域１３に二つの環状凹部１４が設けられている図９に示した成形型を用い、環状凹部１４の表面の内径側エッジ１４ｅにおける接線ｔ２とフランジ面５とのなす角度θ２（図５参照）は実験例毎に設定した。なお、成形面１１は、全ての実験例の成形型に共通して外径３７ｍｍ且つ曲率半径２１ｍｍの凸球面状に形成した。そして、成形型の環状凹部１４の表面の内径側エッジ１４ｅとガラス基材のフランジ面５との間隔Ｄ（図７Ａ及び図７Ｂ参照）が実験例毎に設定された値となるまでガラス基材と成形型とを０．１ｍｍ／ｓの速度で相対的に接近させ、硬化性樹脂組成物をガラス基材の光学面４及びフランジ面５に沿って外径側に向けて押し広げることにより、硬化性樹脂組成物を光学面４及びフランジ面５と成形面１１との間に充填した。光学面４及びフランジ面５と成形面１１との間に充填した硬化性樹脂組成物に対して、紫外線照射ランプから紫外光を照射することによって硬化性樹脂組成物を硬化させて樹脂層３を形成した。
ガラス基材の光学面４と、ガラス基材のフランジ面５に、樹脂層３との密着を強くするためのシランカップリング処理を施した。そして、シランカップリング処理を施したガラス基材の光学面４の中央部に０．６６ｍｌの硬化性樹脂組成物を配置し、成形型を用いて硬化性樹脂組成物を成形した。成形型としては、成形面１１のフランジ面領域１３に一つの環状凹部１４が設けられている図４及び図５に示した成形型、又は成形面１１のフランジ面領域１３に二つの環状凹部１４が設けられている図９に示した成形型を用い、環状凹部１４の表面の内径側エッジ１４ｅにおける接線ｔ２とフランジ面５とのなす角度θ２（図５参照）は実験例毎に設定した。なお、成形面１１は、全ての実験例の成形型に共通して外径３７ｍｍ且つ曲率半径２１ｍｍの凸球面状に形成した。そして、成形型の環状凹部１４の表面の内径側エッジ１４ｅとガラス基材のフランジ面５との間隔Ｄ（図７Ａ及び図７Ｂ参照）が実験例毎に設定された値となるまでガラス基材と成形型とを０．１ｍｍ／ｓの速度で相対的に接近させ、硬化性樹脂組成物をガラス基材の光学面４及びフランジ面５に沿って外径側に向けて押し広げることにより、硬化性樹脂組成物を光学面４及びフランジ面５と成形面１１との間に充填した。光学面４及びフランジ面５と成形面１１との間に充填した硬化性樹脂組成物に対して、紫外線照射ランプから紫外光を照射することによって硬化性樹脂組成物を硬化させて樹脂層３を形成した。
＜充填性評価＞
上記の硬化性樹脂組成物の成形を実験例毎に１０回行い、最も外側に位置する環状凹部１４の内側において、ガラス基材の表面と成形型の成形面１１との間に硬化性樹脂組成物が空隙なく充填されている確率（充填成功率）を評価した。評価結果を、実験例毎の角度θ２、間隔Ｄ、表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒａ、環状凹部１４の数、用いた硬化性樹脂組成物の種類と併せて、表２に示す。
上記の硬化性樹脂組成物の成形を実験例毎に１０回行い、最も外側に位置する環状凹部１４の内側において、ガラス基材の表面と成形型の成形面１１との間に硬化性樹脂組成物が空隙なく充填されている確率（充填成功率）を評価した。評価結果を、実験例毎の角度θ２、間隔Ｄ、表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒａ、環状凹部１４の数、用いた硬化性樹脂組成物の種類と併せて、表２に示す。
成形型の環状凹部１４の表面の内径側エッジ１４ｅにおける接線ｔ２とフランジ面５とのなす角度θ２が６０°未満である実験例１～実験例７では、充填成功率が４０％以下であるのに対し、角度θ２が６０°以上である実験例８～実験例１６では、充填成功率７０％以上となった。このことから、角度θ２を６０°以上とすることにより、フランジ面５に沿った硬化性樹脂組成物の局所的な広がりを十分に抑制でき、結果として、ガラス基材の光学面４及びフランジ面５上で円状に均一に広がった樹脂層を形成できることがわかる。
また、成形型の環状凹部１４の表面の内径側エッジ１４ｅとガラス基材のフランジ面５との間隔Ｄのみ異にする実験例２及び実験例３を比較すると、間隔Ｄが１０００μｍである実験例３では充填成功率が１０％であるのに対し、間隔Ｄが５００μｍである実験例２では充填成功率が４０％に向上している。このことから、硬化性樹脂組成物を円状に均一に広げる観点では、間隔Ｄは５００μｍ以下（０．５ｍｍ以下）が好ましいことがわかる。特に、間隔Ｄが２５０μｍである実験例１０では充填成功率が１００％となっており、間隔Ｄは２５０μｍ以下がより好ましいことがわかる。
また、フランジ面５の表面粗さＲａのみ異にする実験例１５及び実験例１６を比較すると、フランジ面５の表面粗さＲａが２．０μｍより大きい２．０８μｍである実験例１６では充填成功率が８０％であるのに対し、フランジ面５の表面粗さＲａが２．０μｍ以下の１．１２μｍである実験例１５では充填成功率が９０％に向上している。また、環状凹部１４の数のみ異にする実験例１２及び実験例１５を比較すると、環状凹部１４の数が１つである実験例１５の充填成功率が９０％であるのに対し、環状凹部１４の数が２つである実験例１２では充填成功率が１００％に向上している。このことから、硬化性樹脂組成物を円状に均一に広げる観点では、フランジ面５の表面粗さＲａは２．０μｍ以下が好ましく、環状凹部１４は複数設けられることが好ましいことがわかる。
また、硬化性樹脂組成物の種類のみ異にする実験例２、実験例５、実験例６、及び実験例７を比較すると、重合性芳香族含有モノマーを含有しない硬化性樹脂組成物１を用いた実験例５の重点成功率が２０％であり、重合性芳香族含有モノマーの含有量が４０質量％未満である硬化性樹脂組成物２を用いた実験例６の充填成功率が２５％であるのに対し、重合性芳香族含有モノマーの含有量が４０質量％以上である硬化性樹脂組成物３又は硬化性樹脂組成物４を用いた実験例２及び実験例７では充填成功率が４０％に向上している。同様に、硬化性樹脂組成物の種類のみ異にする実験例９、実験例１３、及び実験例１４を比較しても、重合性芳香族含有モノマーの含有量が４０質量％未満である硬化性樹脂組成物２を用いた実験例１３の充填成功率が７５％であるのに対し、重合性芳香族含有モノマーの含有量が４０質量％以上である硬化性樹脂組成物３又は硬化性樹脂組成物４を用いた実験例９及び実験例１４では充填成功率が９０％に向上している。このことから、硬化性樹脂組成物を円状に均一に広げる観点では、硬化性樹脂組成物としては、表面張力が比較的大きい重合性芳香族含有モノマーを含む硬化性樹脂組成物が好適であり、全固形分に対する重合性芳香族含有モノマーの含有量は４０質量％以上がより好ましいことがわかる。
以上説明したとおり、本明細書に開示された複合光学素子は、光学面及び上記光学面の外周に設けられているフランジ面を有するガラス基材と、上記光学面及び上記フランジ面の上に形成されている樹脂層と、を備え、上記樹脂層は、上記フランジ面に重なるフランジ面領域に、外周に向けて次第に厚くなる少なくとも一つの環状凸部を有し、光軸を含む断面において、上記環状凸部表面の内径側エッジにおける接線と上記フランジ面とのなす角度が６０°以上９０°以下である。
また、本明細書に開示された複合光学素子は、上記環状凸部表面の内径側エッジにおける厚みが０．５ｍｍ以下である。
また、本明細書に開示された複合光学素子は、上記フランジ面の表面粗さが、上記光学面の表面粗さよりも大きい。
また、本明細書に開示された複合光学素子は、上記フランジ面の算術平均粗さＲａが０．３μｍ以上２．０μｍ以下である。
また、本明細書に開示された複合光学素子は、上記樹脂層が、上記フランジ面領域に、複数の上記環状凸部を有する。
また、本明細書に開示された複合光学素子は、上記樹脂層が、重合性芳香族含有モノマーを含む硬化性組成物の硬化物である。
また、本明細書に開示された複合光学素子は、上記硬化性組成物中の上記重合性芳香族含有モノマーの含有量が、上記硬化性組成物の全固形分に対して４０質量％以上である。
本発明は、ガラス基材の表面に樹脂層が設けられてなる複合光学素子に用いることができる。
以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。本出願は、２０１６年９月２９日出願の日本特許出願（特願２０１６－１９１６７３）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１ 複合光学素子
２ ガラス基材
３ 樹脂層
４ ガラス基材の光学面
５ ガラス基材のフランジ面
６ 樹脂層の光学面領域
７ 樹脂層のフランジ面領域
８ 環状凸部
８ｅ 環状凸部表面の内径側エッジ
１０ 成形型
１１ 成形面
１２ 成形面の光学面領域
１３ 成形面のフランジ面領域
１４ 環状凹部
１４ｅ 環状凹部表面の内径側エッジ
Ｄ 間隔
ｎ 法線
Ｒ 硬化性樹脂組成物
Ｔ 厚み
ｔ１ 接線
ｔ２ 接線
ｔ３ 接線
ｘ 光軸
β 濡れ広がり角
Δｈ 変位量
Δｒ 変位量
θ１ 角度
θ２ 角度
２ ガラス基材
３ 樹脂層
４ ガラス基材の光学面
５ ガラス基材のフランジ面
６ 樹脂層の光学面領域
７ 樹脂層のフランジ面領域
８ 環状凸部
８ｅ 環状凸部表面の内径側エッジ
１０ 成形型
１１ 成形面
１２ 成形面の光学面領域
１３ 成形面のフランジ面領域
１４ 環状凹部
１４ｅ 環状凹部表面の内径側エッジ
Ｄ 間隔
ｎ 法線
Ｒ 硬化性樹脂組成物
Ｔ 厚み
ｔ１ 接線
ｔ２ 接線
ｔ３ 接線
ｘ 光軸
β 濡れ広がり角
Δｈ 変位量
Δｒ 変位量
θ１ 角度
θ２ 角度
Claims (7)
- 光学面及び前記光学面の外周に設けられているフランジ面を有するガラス基材と、
前記光学面及び前記フランジ面の上に形成されている樹脂層と、
を備え、
前記樹脂層は、前記フランジ面に重なるフランジ面領域に、外周に向けて次第に厚くなる少なくとも一つの環状凸部を有し、
光軸を含む断面において、前記環状凸部表面の内径側エッジにおける接線と前記フランジ面とのなす角度が６０°以上９０°以下である複合光学素子。 - 請求項１記載の複合光学素子であって、
前記環状凸部表面の内径側エッジにおける厚みは０．５ｍｍ以下である複合光学素子。 - 請求項１又は２記載の複合光学素子であって、
前記フランジ面の表面粗さは、前記光学面の表面粗さよりも大きい複合光学素子。 - 請求項１から３のいずれか一項記載の複合光学素子であって、
前記フランジ面の算術平均粗さＲａは０．３μｍ以上２．０μｍ以下である複合光学素子。 - 請求項１から４のいずれか一項記載の複合光学素子であって、
前記樹脂層は、前記フランジ面領域に、複数の前記環状凸部を有する複合光学素子。 - 請求項１から５のいずれか一項記載の複合光学素子であって、
前記樹脂層は、重合性芳香族含有モノマーを含む硬化性組成物の硬化物である複合光学素子。 - 請求項６記載の複合光学素子であって、
前記硬化性組成物中の前記重合性芳香族含有モノマーの含有量は、前記硬化性組成物の全固形分に対して４０質量％以上である複合光学素子。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 17855290 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |