(57)【要約】【課題】外径が小さくても耐環境性に優れた複合型光学素子を提供する。【解決手段】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接着層は該第１の基材の光入出射面と該第２の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。【選択図】図２
2020126225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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接着層は該第１の基材の光入出射面と該第２の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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
前記接着層の弾性率が、前記光学樹脂層の弾性率の１／５以下である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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス（または硬質プラスチック）基材と樹脂が複合された複合型光学素子に関する。特に、２枚の基材の間に光学樹脂層と接着層が設けられた複合型光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラやビデオカメラ等の撮像装置の高性能化の要求に伴い、撮影光学系等を備えた光学機器を構成するレンズ等の光学素子には高い光学性能と耐環境性が求められている。光学機器の光学系が複数のレンズによって構成される場合、球面レンズによって生じる色収差を補正するための別のレンズを当該光学系に配置することが知られている。
【０００３】
特許文献１には、色収差を補正するためのレンズとして、第１の光学要素（であるガラス基材）と、該第１の光学要素の凸面形状を有する光入出射面上に形成された樹脂層と、該樹脂層に接着層を介して接合された凹面形状を有する光入出射面を有する第２の光学要素（であるガラス基材）とが順に積層された複合型光学素子が開示されている。ここで、樹脂層の形状は、中心における膜厚が厚く、端部に向かって連続的に膜厚が薄くなっている偏肉形状である。このような偏肉形状を有する樹脂層は、最も薄い端部の膜厚に対する最も厚い中心の膜厚の比である偏肉比が大きいほど、色収差補正の効果が大きい。そのため、樹脂層の偏肉比を大きくした光学素子が求められる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された複合型光学素子は、ガラス基材、樹脂層および接着層の各構成要素の材質が異なり、線膨張係数や弾性率がそれぞれ異なるため、光学素子の環境温度が変化すると、それらの構成要素の熱膨張係数の違いから内部歪みが発生する。特に、ガラス基材に比べて熱膨張係数が大きい樹脂層の偏肉比が大きいと、内部歪みがより大きくなる。そのため、特許文献１に開示された光学素子は、環境温度が大きく変化すると樹脂層と接着層との間で剥がれが発生しやすいという問題がある。
【０００５】
これに対して、特許文献２には、一方のガラス基材の端部（外縁部）の厚みを薄くすることによって樹脂層と接着層との間に発生する内部歪みを低減し、耐熱性を向上させた複合型光学素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１１７４７２号公報
【特許文献２】特開２０１６−１９４６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２の光学素子では、基材の可撓性が高まることによる樹脂層と接着層との間の剥離の抑制は可能であるが、基材の端部（外縁部）にあたる薄い部分が光学系における有効領域として使用できないため、光学素子の外径が大きくなってしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、以上のような背景に鑑みてなされたものであり、２枚の基材の間に樹脂層と接着層が設けられた複合型光学素子（特に接合レンズ）において、外径が小さくても耐環境性に優れた光学素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、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接着層は該第１の基材の光入出射面と該第２の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を提供し、これにより前記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、外径が小さくても耐環境性に優れた複合型光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の複合型光学素子を表わす模式的断面図である。
【図２】本発明の複合型光学素子の端部を表わす模式的断面図である。
【図３】本発明の複合型光学素子の製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明の複合型光学素子を用いた撮像装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
複合型光学素子では、その構成要素であるガラス（または硬質プラスチック）基材、光学樹脂層および接着層の材質がそれぞれ異なり、そのため、各構成要素の線膨張係数や弾性率もそれぞれ異なる。具体的には、光学樹脂層と接着層は樹脂材料であり、ガラス（または硬質プラスチック）材料である基材と比べて線膨張係数が大きく、弾性率が小さい。従って、環境温度が変化すると、光学樹脂層と接着層は、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、２枚の基材に挟まれた光学樹脂層と接着層には、変形量が大きい部分と小さい部分とが存在することになり、これが内部歪みを生み出す。さらに、光学樹脂層の偏肉比が大きいと光学樹脂層の中心と端部とで発生する応力の差が大きくなる。
【００１３】
これを、光学樹脂層と接着層との界面における法線方向の応力でみると、各層が接近する方向にかかる力である圧縮応力と、各層が離間する方向にかかる力である引張応力が存在している。このうちの引張応力が、光学樹脂層と接着層との界面における密着力を上回ると剥離が発生する。したがって、光学樹脂層と接着層の剥離を防止するためには、界面の密着力を上げることと、引張応力を低減することが重要である。
【００１４】
例えば、特許文献２の光学素子では、基材端部の厚みを薄くしている。これにより、光学樹脂層と接着層との界面に生じる引張応力に対して基材が変形する（撓む）ことで応力を低減し、剥離を抑制している。しかしながら、基材端部の厚みを薄くすることによって光学有効領域として利用できない端部領域が拡大するため、光学素子の外径が大きくなってしまうという問題がある。
【００１５】
これに対し、本発明の複合型光学素子の構成によれば、光学有効領域として利用できない端部領域の拡大が抑えられるため、外径が小さくても耐環境性に優れた光学素子を得ることができる。
【００１６】
本発明の複合型光学素子は、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接着層は該第１の基材の光入出射面と該第２の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。
【００１７】
本発明の複合型光学素子では、まず、光学樹脂層の外径が接着層の外径よりも大きいことにより、２枚の基材に接着している層がない。これにより、環境温度の変化によって膨張収縮が生じた際に、ひとつの層に応力が集中しない。そのため各層間の剥離を抑制することができる。
【００１８】
また、本発明の複合型光学素子では、光学的に利用する領域（光学有効領域）の外径に当たる径０．８φｒに相当する位置における接着層の厚みＨｅと、その外側で光学的に利用しない領域内にある径φａに相当する位置における接着層の厚みＨａとが、Ｈｅ＜Ｈａの関係を満たす。ここで、接着層は光学的には有効に利用されず、光学樹脂層と第２の基材とを接着する目的で設けられるものであるため、Ｈｅはできるだけ小さい（光学有効領域内では接着層はできるだけ薄い）ことが求められる。Ｈｅが大きい（光学有効領域内の接着層が厚い）と、環境温度の変化に対して接着層の熱膨張により変形や屈折率の変動が大きくなり、光学素子の性能を悪化させてしまう。一方、ＨａがＨｅよりも大きい（光学有効領域の外側領域の接着層が光学有効領域の外径位置における接着層よりも厚い）ことで、環境温度の変化に対して光学性能を維持しながら剥離を抑制できる。これは、接着層の弾性率が基材や光学樹脂層の弾性率に比べて非常に低く、発生する応力を広く分散ないし緩和できるためである。そして、このとき径φａに相当する位置は光学的に利用しない領域にあるため、この位置での接着層が厚くても光学素子の性能を悪化させない。
【００１９】
さらに、本発明の複合型光学素子では、径φａに相当する位置より外側で接着層の外径φｇを超えない径φｂに相当する位置における接着層の厚みＨｂが、径φａに相当する位置における接着層の厚みＨａに対してＨａ＞Ｈｂの関係を満たす。ここで、接着層の厚みは、径φａに相当する位置φａから外周端（外径φｇ）まで連続的に変化している。そのため、径φａに相当する位置における接着層の厚みＨａは、外周端における厚みより厚い。径φａに相当する位置では、接着層は、応力を分散し剥離を抑制するため、できるだけ厚いことが求められる。しかしながら、径φａに相当する位置から接着層の外径φｇまで厚い接着層が続くと、外部からの水分の侵入量が多くなって膨張変形や界面密着力の低下を引き起こし、長時間の使用で剥離発生の頻度が高くなってしまう。これは、接着層は弾性率が低く、水の透過性が高いためである。そこで、径φａに相当する位置より外側であって接着層の外径φｇを超えない径φｂに相当する位置の接着層を薄くする（すなわち径φａに相当する位置から接着層の外径φｇに向かって接着層の厚みを減少させる）ことにより、接着層への水分の侵入量を減らし剥離を抑制する。なお、接着層が厚くなっている径φａに相当する位置は、必ずしも全ての方向について中心から等しい距離になくてもよいが、中心から等距離にあれば（すなわち環状に設けられていれば）応力が均等に分散されるため好ましい。
【００２０】
なお、接着層の厚みが、１．２Ｈｅ＜Ｈａを満たし、Ｈａが外周端の１．２倍より大きいと、剥離発生を防止する効果をより確実に得ることができる。これは、ＨａがＨｅの１．２倍より大きいため応力の分散効果がより大きくなり、Ｈａが外周端の１．２倍より大きい（すなわち外周端に向かって接着層の厚みがより小さく絞られる）ため外部からの水分の侵入量をより低減できるからである。
【００２１】
また、任意の位置における接着層の厚みが１μｍ以上１００μｍ以下の範囲であるとき、剥離発生を防止する効果をより確実に得ることができる。すなわち、接着層の厚みの最小値が１μｍ未満であると、応力を分散する効果が十分に発揮されないことがある。また、接着層の厚みの最大値が１００μｍより大きいと、環境温度の変化に対して接着層の膨張収縮が大きくなり、光学素子の性能に悪影響を与えるおそれがある。
【００２２】
加えて、接着層の弾性率が光学樹脂層の弾性率の１／５以下であるとき、剥離発生を防止する効果をより確実に得ることができる。接着層の弾性率が光学樹脂層の弾性率の１／５より大きいと応力を分散する効果が十分でなく、剥離を抑制する効果が得られ難いからである。
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について説明する。ただし、本発明は以下に記載する実施の形態に限定されるものではない。
【００２４】
［光学素子］
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。
【００２５】
第１の基材１および第２の基材４の材質は、例えば、珪酸ガラスや硼珪酸ガラス、リン酸ガラスに代表される一般的な光学ガラスに限らず、石英ガラス、ガラスセラミックなど、種々のガラスを用いることができる。また、ガラスのみならず透光性を有する（硬質）プラスチックを用いることもできる。凸面形状および凹面形状の曲率は、当該光学素子の所望の光学性能に応じて適宜設定することができる。
【００２６】
光学樹脂層２は第１の基材１上に設けられる。光学樹脂層２の形状は中心付近における膜厚が最も厚く、外周端に向かって連続的に膜厚が小さくなる偏肉形状である。ここで光学樹脂層２の膜厚とは、第１の基材１の光学樹脂層２が形成される面の面法線方向における光学樹脂層２の厚さのことである。
【００２７】
光学樹脂層２の材料は所望の光学特性によって適当なものを選択することが可能であり、例えば、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂および光硬化性樹脂としては、光学特性を調整する目的で微粒子を分散させたものを用いてもよい。光学樹脂層２の材料としては、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、アクリロイル基またはメタクリロイル基を有する下記式（１）で示される化合物が重合または共重合したものを用いることができる。
【化１】
2020126225.tif 000003
【００２８】
式（１）において、Ｘおよび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。
【化２】
2020126225.tif 000004
（＊は、Ｒ１またはＲ２との結合手を表す。）
【００２９】
式（１）において、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ水素原子、炭素数１乃至２のアルキル基および（メタ）アクリロイル基（アクリロイル基またはメタクリロイル基を意味する、以下において同じ）から選択されるいずれかの置換基である。Ｚ１およびＺ２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のアルキル基および下記式（２）に示す置換基から選択されるいずれかの置換基である。
【化３】
2020126225.tif 000005
（式（２）において、＊＊は、結合手を表し、ｍは、０または１であり、ｎは、２乃至４のいずれかの整数であり、Ｒは、水素またはメチル基である。）
【００３０】
式（１）において、ａおよび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Ｚ１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Ｚ２は、同じであってもよいし異なっていてもよい。
【００３１】
光学樹脂層２の最小膜厚は１０μｍ以上、最大膜厚は３ｍｍ以下、すなわち光学樹脂層２の膜厚は１０μｍ以上３ｍｍ以下の範囲であることが望ましい。膜厚が１０μｍ未満であると色収差補正機能が十分でないおそれがある。一方、膜厚が３ｍｍを超えると膜厚方向で応力分布が発生し、割れが発生するおそれがある。光学樹脂層２の膜厚は、例えば、中心において１ｍｍ、外周端において１００μｍである。
【００３２】
接着層３は光学樹脂層２上に設けられ、光学樹脂層２と第２の基材４とを接合させる層である。接着層３の材質は樹脂であり、光学樹脂層２と第２の基材４との密着力が高くなるように選択される。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が、製造方法が簡便であり製造時の変形が少ない光硬化性樹脂が好ましい。
【００３３】
接着層３の弾性率は、光学樹脂層２の弾性率より十分に小さく、１／５未満であることが望ましい。接着層３の弾性率を光学樹脂層２の弾性率より十分に小さくすることにより、環境温度の変化によって変形が生じても、光学樹脂層２および接着層３に発生する応力を低減することができる。接着層３の弾性率は、１００ＭＰａ以上１ＧＰａ以下であることが好ましい。
【００３４】
接着層３の膜厚は１μｍ以上１００μｍ以下の範囲であることが好ましい。ここで接着層３の膜厚とは、第２の基材４の接着層３と接する面の面法線方向における接着層３の厚さのことである。接着層３の厚み（膜厚）が１μｍ未満であると、応力を分散する効果が十分に発揮できない。一方、接着層３の厚み（膜厚）が１００μｍより大きいと、環境温度の変化に対する膨張収縮が大きくなり、光学素子の性能が悪化してしまう。
【００３５】
図２は本発明の複合型光学素子の端部を表わす模式的断面図である。第１の基材１および第２の基材４の外径は格別限定されないが、例えば５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。光学樹脂層２の外径φｒは第１の基材１の外径より小さく、第１の基材１の外径の９０％以上９９％以下であることが好ましい。接着層３の外径φｇは光学樹脂層２の外径φｒより小さく、φｒの９０％以上９９％以下であることが好ましい。光学的に利用される領域の外径である０．８φｒより大きく接着層３の外径φｇを超えないように径φａとφｂ（φａ＜φｂ）を設定し、径０．８φｒ、φａ、φｂに相当する位置における接着層３の膜厚をそれぞれＨｅ、Ｈａ、Ｈｂとしたとき、Ｈｅ＜Ｈａを満たし、かつＨａが外周端の厚みより厚くなるように接着層３が形成される。なお、φａは、０．８φｒとφｂの間であり、φｒの８１％以上９５％以下であることが好ましい。また、φｂは、φａとφｇの間（φｇに等しくてもよい）であり、φｒの８５％以上、９８％以下であることが好ましい。Ｈｅ、Ｈａ、Ｈｂはそれぞれ１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。また、１．２＜Ｈａを満たし、Ｈａが外周端の１．２倍より大きいことが好ましい。
【００３６】
これらの接着層３の膜厚形状は、第２の基材４の接着層３に接する面を加工することでも形成できるが、光学樹脂層２の接着層３に接する面を、金型を所望形状に加工して転写することにより簡便に形成できる。
【００３７】
［光学素子の製造］
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。
【００３８】
ガラス基材の形状は格別限定されないが、レンズを製造する場合には、例えば凹球面、凸球面、軸対称非球面、平面などから選択される光入出射面を片側または両側に有する板状のものを用いることができる。外形形状は種種選択できるが、レンズを製造する場合には、円形が望ましい。なお、ガラス基材は、切削加工、研削加工、研磨加工、プレス成形等により製造することができる。
【００３９】
また、ガラス基材は、光学樹脂との密着性を向上させるため、光学樹脂と密着させる面に前処理をしておくことが望ましい。ガラス表面の前処理としては、樹脂との親和性の良い種々のシランカップリング剤によるカップリング処理が好適に用いられる。具体的なカップリング剤としては、ヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、トリエチルクロロシラン等が挙げられる。
【００４０】
初めに、図３の（ａ）に示すように第１のガラス基材１と金型５の間に光硬化性樹脂材料６を充填して成型する。ここで用いる金型５は、表面に所望の光学素子形状の反転形状を有し、例えば、ステンレス材や鋼材などの金属母材上にＮｉＰメッキや無酸素銅メッキしたものを精密加工機で切削することで作製したものでよい。次いで、図３の（ｂ）に示すように、紫外線光源７を用いて第１のガラス基材１側から紫外線を照射し、光硬化性樹脂材料６を硬化させる。その後、硬化した樹脂材料を金型５から離型することにより、図３の（ｃ）に示すように、第１のガラス基材１と光学樹脂層２が積層されて一体となった光学素子を得ることができる。続いて、図３の（ｄ）に示すように得られた光学素子の光学樹脂層側と第２のガラス基材４の間に光学素子用の接着剤８を充填して成型する。その後、図３の（ｅ）に示すように紫外線光源７を用いて第２のガラス基材４側から紫外線を照射し、接着剤８を硬化させることにより、図１に示すように、第１のガラス基材１、光学樹脂層２、接着層３、第２のガラス基材４がこの順に積層された光学素子が得られる。得られた光学素子に対しては、未反応樹脂を硬化させたり、成形時の残留応力を緩和させるために、加熱アニール、紫外線の追加照射、無酸素雰囲気での加熱や紫外線照射などを、後処理として行ってもよい。
【００４１】
［光学機器］
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。
【００４２】
［撮像装置］
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。
【００４３】
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。
【００４４】
撮影前の観察期間では、被写体からの光は、カメラ本体６０２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がレンズ鏡筒６０１から入射して撮影光学系を通過した光を受光して撮影光像を結像するようにする。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。
【００４５】
なお、ここでは、一眼レフデジタルカメラを用いて本発明の光学素子を用いた撮像装置を説明したが、本発明の光学素子は、スマートフォンやコンパクトデジタルカメラなどにも同様に用いることができる。
【実施例】
【００４６】
以下に、本発明の実施例について説明する。
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。
【００４７】
［実施例１］
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。
【００４８】
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１のガラス基材１と金型５に光硬化性樹脂材料６（図３参照）を塗布した。光硬化性樹脂材料には硬化後の弾性率が３．５ＧＰａのアクリル樹脂を用いた。次いで、第１のガラス基材１と金型５の位置関係を精密に設定する治具を用意し、第１のガラス基材１と金型５を設置した。その後、金型５に対して第１のガラス基材１を中心から層状に広がった樹脂材料の端部までの距離が２０．０ｍｍの位置になるように接近させて光硬化性樹脂材料を充填した。次に、第１のガラス基材１を通して紫外線光源７から紫外線を樹脂材料に照射して第１のガラス基材１上に光学樹脂層２を形成した。ここで照射した紫外線の照射量は１０Ｊであった。その後、金型５から光学樹脂層２を離型した。
【００４９】
また、離型後に光学樹脂層２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２時間行いながら、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。光学樹脂層２の厚みは中心で１ｍｍ、外周端で１００μｍであった。
【００５０】
次に、光学樹脂層２と第２のガラス基材４に光硬化性の接着剤８（図３参照）をディスペンサーで塗布した。接着剤８は硬化後の弾性率が０．１７ＧＰａの光学部品用接着剤（協立化学産業社製、商品名；ＷＲ８８０７ＬＫ）を用いた。次に、第２のガラス基材４を光学樹脂層２と対向、接近させて、中心の接着剤８の厚みが０．０２ｍｍになるように充填した。その後、第２のガラス基材４側から紫外線を照射して接着剤８を硬化させ、接着層３を形成した。ここで照射した紫外線の照射量は１０Ｊであった。最後に１００℃のオーブンで２時間加熱して、実施例１の光学素子を作製した。
【００５１】
ここで、図２に示す光学素子の形状および接着層３の膜厚は、それぞれφａが３６．０ｍｍ、φｂが３８．０ｍｍ、φｇが３８．６ｍｍ、φｒが４０．０ｍｍ、Ｈｅが０．０２０ｍｍ、Ｈａが０．０６０ｍｍ、Ｈｂが０．０３０ｍｍであった。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。
【００５２】
［実施例２］
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。
【００５３】
［実施例３］
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。
【００５４】
［実施例４］
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。
【００５５】
［比較例１］
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。
【００５６】
［比較例２］
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。
【００５７】
［比較例３］
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。
【００５８】
［比較例４］
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。
【００５９】
［比較例５］
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。
【００６０】
作製した光学素子の評価方法について説明する。
［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。
【００６１】
［耐環境性評価］
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。
【００６２】
作製した光学素子の製造条件と、その評価をまとめた結果を表１に示す。
【表１】
2020126225.tif 000006
【００６３】
判定は、光学素子について、光学性能評価、耐環境性評価がともにＡのものをＡ、いずれかの評価がＢのものをＢとした。表１の結果から明らかなように、本発明の光学素子は外径が小さく耐環境性に優れた光学素子が得られた。
【符号の説明】
【００６４】
１  第１の（ガラス）基材
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
【図１】
2020126225.tif 000007
【図２】
2020126225.tif 000008
【図３】
2020126225.tif 000009
【図４】
2020126225.tif 000010