(57)【要約】      （修正有）【課題】温湿度による膨張収縮変形による応力の発生を抑制することができ、耐熱性、耐水性の優れた接合光学素子を得る。【解決手段】光学基材１１，１２を紫外線硬化型樹脂１により貼合せた接合光学素子において、｜Ａ１−Ｂ１｜≧｜Ｃ１−Ｂ１｜の時、｜（Ａ１−Ｂ１）−０．４（Ｃ１−Ｂ１）｜＝Ｘ、｜Ｃ１−Ｂ１｜＞｜Ａ１−Ｂ１｜の時、｜（Ｃ１−Ｂ１）−０．４（Ａ１−Ｂ１）｜＝Ｘ、更に｜Ａ２−Ｂ２｜≧｜Ｃ２−Ｂ２｜の時、｜（Ａ２−Ｂ２）−０．４（Ｃ２−Ｂ２）｜＝Ｙ、｜Ｃ２−Ｂ２｜＞｜Ａ２−Ｂ２｜の時、｜（Ｃ２−Ｂ２）−０．４（Ａ２−Ｂ２）｜＝Ｙとすると、Ｘ＋Ｙ＜３．５の条件を満たしている。但し、光学基材１１、紫外線硬化型樹脂１、光学基材１２の熱線膨張係数をそれぞれＡ１、Ｂ１、Ｃ１（１０−５／Ｋ）、光学基材１１、紫外線硬化型樹脂１、光学基材１２の湿度線膨張係数をそれぞれＡ２、Ｂ２、Ｃ２（１０−５／％）とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光学基材と、第２の光学基材を有する少なくとも二枚の光学基材をエネルギー硬化型樹脂により貼り合せた接合光学素子において、
｜Ａ１−Ｂ１｜≧｜Ｃ１−Ｂ１｜のとき、｜（Ａ１−Ｂ１）−０．４（Ｃ１−Ｂ１）｜＝Ｘ
｜Ｃ１−Ｂ１｜＞｜Ａ１−Ｂ１｜のとき、｜（Ｃ１−Ｂ１）−０．４（Ａ１−Ｂ１）｜＝Ｘ
更に
｜Ａ２−Ｂ２｜≧｜Ｃ２−Ｂ２｜のとき、｜（Ａ２−Ｂ２）−０．４（Ｃ２−Ｂ２）｜＝Ｙ
｜Ｃ２−Ｂ２｜＞｜Ａ２−Ｂ２｜のとき、｜（Ｃ２−Ｂ２）−０．４（Ａ２−Ｂ２）｜＝Ｙ
とすると、Ｘ＋Ｙ＜３．５
の条件を満たしていることを特徴とする接合光学素子。
但し、
前記第１の光学基材の熱線膨張係数をＡ１（１０−５／Ｋ）
前記エネルギー硬化型樹脂の熱線膨張係数をＢ１（１０−５／Ｋ）
前記第２の光学基材の熱線膨張係数をＣ１（１０−５／Ｋ）
前記第１の光学基材の湿度線膨張係数をＡ２（１０−５／％）
前記エネルギー硬化型樹脂の湿度線膨張係数をＢ２（１０−５／％）
前記第２の光学基材の湿度線膨張係数をＣ２（１０−５／％）
【請求項２】
前記第１の光学基材と、第２の光学基材は、いずれも熱可塑性樹脂からなる
ことを特徴とする請求項１に記載の接合光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば２つの光学基材をエネルギー硬化型樹脂で貼り合わせて形成された接合光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一種類の光学素子材料だけでは出せない光学機能を光学素子に持たせる方法としては、光学素子同士を樹脂により接合した接合光学素子を作ることが一般的に知られている。これらの接合光学素子においては、必要な光学機能を出すために異種の光学材料を組み合わせている。
【０００３】
このため、異種の光学材料の性質の違いが接合光学素子の耐性などに大きな影響を与えることとなる。そこで、これらの影響を回避するために従来から様々な研究が行われてきた。
【０００４】
例えば特許文献１には、光硬化性樹脂レンズとガラスレンズ、又は光硬化性樹脂レンズとプラスチックレンズを同軸一体的に組み合わせた接合光学素子が開示されている。この接合光学素子によれば、温湿度変化による膨潤、収縮を光硬化性樹脂がある程度吸収することにより、応力を抑制できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平１−８１６０１号公報
【特許文献２】特開２００５−１５７１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のように、光硬化性樹脂とプラスチックとを組み合わせた場合、プラスチックは樹脂との密着力が乏しいため、特に高温高湿な環境下、例えば温度８０℃、湿度９０％において１Ｗｅｅｋ放置するような状況においては、光硬化性樹脂とプラスチックとの間で剥離が生じる。
【０００７】
特許文献１及び特許文献２のいずれの場合も、貼り合わせる光学基材と硬化樹脂層との夫々の温湿度による熱線膨張係数及び湿度線膨張係数については、何ら考慮されていなかった。
【０００８】
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、温湿度による膨張収縮変形による応力の発生を抑制することができ、耐熱性、耐水性の優れた接合光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明は、
第１の光学基材と、第２の光学基材を有する少なくとも二枚の光学基材をエネルギー硬化型樹脂により貼り合せた接合光学素子において、
｜Ａ１−Ｂ１｜≧｜Ｃ１−Ｂ１｜のとき、｜（Ａ１−Ｂ１）−０．４（Ｃ１−Ｂ１）｜＝Ｘ
｜Ｃ１−Ｂ１｜＞｜Ａ１−Ｂ１｜のとき、｜（Ｃ１−Ｂ１）−０．４（Ａ１−Ｂ１）｜＝Ｘ
更に、
｜Ａ２−Ｂ２｜≧｜Ｃ２−Ｂ２｜のとき、｜（Ａ２−Ｂ２）−０．４（Ｃ２−Ｂ２）｜＝Ｙ
｜Ｃ２−Ｂ２｜＞｜Ａ２−Ｂ２｜のとき、｜（Ｃ２−Ｂ２）−０．４（Ａ２−Ｂ２）｜＝Ｙ
とすると、Ｘ＋Ｙ＜３．５
の条件を満たしている。
【００１０】
但し、
第１の光学基材の熱線膨張係数をＡ１（１０−５／Ｋ）
エネルギー硬化型樹脂の熱線膨張係数をＢ１（１０−５／Ｋ）
第２の光学基材の熱線膨張係数をＣ１（１０−５／Ｋ）
第１の光学基材の湿度線膨張係数をＡ２（１０−５／％）
エネルギー硬化型樹脂の湿度線膨張係数をＢ２（１０−５／％）
第２の光学基材の湿度線膨張係数をＣ２（１０−５／％）
本発明において、さらに、
少なくとも２枚の光学基材は、いずれも熱可塑性樹脂からなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、温湿度による膨張収縮変形による応力の発生を抑制することができ、耐熱性、耐水性の優れた接合光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】接合光学素子の形状を示す図である。
【図２】シミュレーションにより求められた光学基材及びエネルギー硬化型樹脂間の線膨張係数によるパラメータと各界面に生じる最大応力との関係を示す図である。
【図３】第１の実施の形態における、２つの光学基材の断面図である。
【図４】第１の実施の形態における、２つの光学素子基材を貼り合わせてできた接合光学素子の断面図である。
【図５】第２の実施の形態における、２つの光学基材の断面図である。
【図６】第２の実施の形態における、２つの光学基材を貼り合わせてできた接合光学素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［発明の概要説明］
耐熱性・耐水性試験の実験結果から、接合光学素子においては、貼り合わせた少なくとも２つの光学基材の界面に生じる最大応力が２０ＭＰａを超えると、剥がれ、割れ等の外観不良が発生しやすいことが知られている。
【００１４】
そこで、界面に生じる最大応力が２０ＭＰａ以下となるように、接合光学素子の持つパラメータを設定できれば、剥がれ、割れ等の発生をより防止した接合光学素子を得ることができる。
【００１５】
図１は、光学基材Ａと光学基材Ｃとをエネルギー硬化型樹脂Ｂで貼り合わせた接合光学素子Ｌの断面図を示している。
この接合光学素子Ｌは、光学基材Ａ、光学基材Ｃ及びエネルギー硬化型樹脂Ｂにより構成されている。光学基材Ａは両凸レンズ形状とし、また、光学基材Ｃは両凹レンズ形状とした。そして、これら光学基材Ａ、Ｃを、エネルギー硬化型樹脂Ｂで接合して得られた接合光学素子Ｌを用いた。
【００１６】
また、図２は、光学基材Ａとエネルギー硬化型樹脂Ｂ間の熱線膨張係数の差、光学基材Ｃとエネルギー硬化型樹脂Ｂ間の熱線膨張係数の差に係数をかけた値（Ｘ）と、湿度線膨張係数の差に係数をかけた値（Ｙ）との和の数値（Ｘ＋Ｙ）と、各界面に生じる最大応力との関係を示す図である。
【００１７】
なお、高温高湿下での接合光学素子Ｌにかかる応力の分析はシミュレーションを用いて行った。またシミュレーションの方法は、各光学基材Ａ、Ｃ等をメッシュ状に細分化し、線膨張係数を入力する等、通常の演算方法により行っているため、その説明については省略する。
【００１８】
この図２によれば、Ｘ＋Ｙが、約３．５以下であれば、界面の最大応力が２０ＭＰａ以下となることがわかる。
以上により、接合光学素子Ｌを設計するに際しては、前述したＸ＋Ｙが、約３．５以下となるようにすれば、剥がれ、割れ等の発生をより防止した接合光学素子が得られる。
【００１９】
この場合、図１において、光学基材Ａとエネルギー硬化型樹脂Ｂ間の界面、又はエネルギー硬化型樹脂Ｂと光学基材Ｃ間の界面のうち、線膨張係数差が大きい方の界面において最大応力が発生することが、シミュレーションの結果わかった。
【００２０】
さらに、他の界面の線膨張係数差も線膨張係数差が大きい方の界面で発生する最大応力に影響を及ぼすことがシミュレーションの結果わかった。そして、このときの最大応力への影響力は、他の界面の線膨張係数差の０．４倍と算出された。
【００２１】
このシミュレーション結果から、図１のような２枚の光学基材Ａと光学基材Ｃをエネルギー硬化型樹脂Ｂにより貼り合わせた接合光学素子Ｌにおいて、
光学基材Ａの熱線膨張係数をＡ１（１０−５／Ｋ）
エネルギー硬化型樹脂Ｂの熱線膨張係数をＢ１（１０−５／Ｋ）
光学基材Ｃの熱線膨張係数をＣ１（１０−５／Ｋ）
また、光学基材Ａの湿度線膨張係数をＡ２（１０−５／％）
エネルギー硬化型樹脂Ｂの湿度線膨張係数をＢ２（１０−５／％）
光学基材Ｃの湿度線膨張係数をＣ２（１０−５／％）とした場合に、
｜Ａ１−Ｂ１｜≧｜Ｃ１−Ｂ１｜のとき  ｜（Ａ１−Ｂ１）−０．４（Ｃ１−Ｂ１）｜＝Ｘ
｜Ｃ１−Ｂ１｜＞｜Ａ１−Ｂ１｜のとき  ｜（Ｃ１−Ｂ１）−０．４（Ａ１−Ｂ１）｜＝Ｘ
更に、
｜Ａ２−Ｂ２｜≧｜Ｃ２−Ｂ２｜のとき  ｜（Ａ２−Ｂ２）−０．４（Ｃ２−Ｂ２）｜＝Ｙ
｜Ｃ２−Ｂ２｜＞｜Ａ２−Ｂ２｜のとき  ｜（Ｃ２−Ｂ２）−０．４（Ａ２−Ｂ２）｜＝Ｙ
とすると、Ｘ＋Ｙ＜３．５
の条件を満たすようにすれば、剥がれ、割れ等の発生をより防止した接合光学素子を得られることがわかった。
【００２２】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施の形態］
（貼り合せる光学基材の形状）
図３は、貼り合わせる２つの光学基材１１，１２の断面図であり、図４は、２つの光学基材１１，１２を貼り合わせてできた接合光学素子１０の断面図である。
【００２３】
図３において、光学基材１１は両凹レンズ形状をなしている。この光学基材１１は、貼り合わせ面１３１と反貼り合わせ面１４１とを有している（他の実施形態も同様である）。貼り合わせ面１３１は、その近似曲率半径Ｒ１ａが、Ｒ１ａ＝８mmの非球面形状をなしている。なお、この貼り合わせ面１３１は球面形状であってもよい（他の実施形態も同様である）。
【００２４】
また、貼り合わせ面１３１の外周部に、光軸Ｏ−Ｏと直交する方向に延びる平坦面１６１が形成されている。なお、平坦面１６１は平坦でなくともよく、また平坦面１６１が形成されていなくても良い（他の実施形態も同様である）。
【００２５】
また、反貼り合わせ面１４１は、その近似曲率半径Ｒ１ｂが、Ｒ１ｂ＝３８mmの非球面形状をなしている。なお、この反貼り合わせ面１４１は球面形状であってもよい（他の実施形態も同様である）。
【００２６】
この光学基材１１は、中心肉厚ｔ１がｔ１＝０．８mm、外径Ｄ１がＤ１＝φ１０mmのプラスチック成形レンズである。本実施の形態では、光学基材１１として、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）樹脂（ゼオネックス４８０Ｒ：日本ゼオン（株）社製）の熱可塑性樹脂を用いた。
【００２７】
この光学基材１１の熱線膨張係数Ａ１は、Ａ１＝６．６５×１０−５（／Ｋ）、湿度線膨張係数Ａ２は、Ａ２＝０．１×１０−５（／％）未満である。
次に、光学基材１２は、凸メニスカスレンズ形状をなしている。この光学基材１２は、貼り合わせ面１３２と反貼り合わせ面１４２とを有している。
【００２８】
貼り合わせ面１３２は、その近似曲率半径Ｒ２ａが、Ｒ２ａ＝６．４mmの非球面形状をなしている。なお、この貼り合わせ面１３２は球面形状であってもよい（他の実施形態も同様である）。
【００２９】
また、貼り合わせ面１３２の外周部に、光軸Ｏ−Ｏと直交する方向に延びる平坦面１６２が形成されている。すなわち、平坦面１６２は、輪帯状の平面である。ただし、平坦面１６２は、必ずしも平面である必要はなく、また、光軸Ｏと垂直な面である必要はない。また平坦面１６２が形成されていなくても良い（他の実施形態も同様である）。
【００３０】
また、反貼り合わせ面１４２は、その近似曲率半径Ｒ２ｂが、Ｒ２ｂ＝１６mmの非球面形状をなしている。なお、この反貼り合わせ面１４２は球面形状であってもよい（他の実施形態も同様である）。
【００３１】
この光学基材１２は、その中心肉厚ｔ２が、ｔ２＝２．４mm、外径Ｄ２がＤ２＝φ１０mmのプラスチック成形レンズである。
本実施の形態では、この光学基材１２の材質として、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂（ユピゼータＥＰ５０００：三菱ガス化学（株）社製）を用いた。
【００３２】
この光学基材１２の熱線膨張係数Ｃ１は、Ｃ１＝６．４８×１０−５（／Ｋ）、湿度線膨張係数Ｃ２は、Ｃ２＝２．５１×１０−５（／％）の熱可塑性樹脂である。
なお、本実施の形態では、２つの光学基材１１，１２を貼り合わせる場合について説明するが、これに限らない。例えば、２つ以上の光学基材を貼り合わせてもよい。この点は、後述する第２の実施の形態においても同様である。
（貼り合わせ方法）
図３において、光学基材１１と光学基材１２とを光軸Ｏ−Ｏ方向に離間した状態とする。次いで、光学基材１１の貼り合わせ面１３１に、エネルギー硬化型樹脂としての紫外線硬化型樹脂１を所望量吐出する。この紫外線硬化型樹脂１の熱線膨張係数Ｂ１は、Ｂ１＝６．７６×１０−５（／Ｋ）、湿度線膨張係数Ｂ２は、Ｂ２＝０．９１×１０−５（／％）である。
【００３３】
なお、エネルギー硬化型樹脂として紫外線硬化型樹脂１の代わりに、例えば熱硬化性樹脂等を用いてもよい。
その後、光学基材１１に対し光学基材１２を近接移動し、光学基材１２の貼り合わせ面１３２により紫外線硬化型樹脂１の中心樹脂厚が所望厚になるまで押延する。この時、光学基材１１の光軸と光学基材１２の光軸とは、不図示の基材位置出し手段によって一致させた状態で行う。
【００３４】
さらに、紫外線硬化型樹脂１の吐出量は、光学基材１１と光学基材１２の間に形成される樹脂層３が所望厚になった時、その樹脂層３の径が光学有効径Ｄ０（図４参照）以上になるような量とした。
【００３５】
また、本実施の形態では、成形装置（図示せず）の保持部（図示せず）を用いて、貼り合わせた光学基材１１、１２の光軸Ｏ−Ｏに垂直な方向の位置関係を保持する。このときの光学基材１１，１２の位置関係は、樹脂層３の中心樹脂厚がｔ０となるように保持されている。
【００３６】
図４に示すように、この状態を保持したまま、光学基材１１を通して下方から紫外線ランプ４により紫外線を照射する。こうして、紫外線により樹脂層３を硬化させる。この場合の紫外線は、２０±２ｍＷ／ｃｍ２のほぼ均一な照度分布を有している。このような紫外線を６０秒照射した。
【００３７】
また、光学基材１１と光学基材１２との貼り合わせ面１３１，１３２は、貼り合わせ前にプラズマ放電による親水処理を行った後、シランカップリング剤を処理している。これにより、光学基材１１，１２と紫外線硬化型樹脂１との密着性を向上させた。
（貼り合わせ後の形状）
図４に示すように、２つの光学基材１１，１２を貼り合わせてできた接合光学素子１０は、樹脂層３の中心樹脂厚ｔ０がｔ０＝０．２mmであり、光学有効径Ｄ０（Ｄ０＝φ８．８mm）の最大径地点での樹脂厚ｔ３は、ｔ３＝０．６５mmであった。
【００３８】
次に、２つの光学基材１１，１２の熱線膨張係数の差Ｘと、湿度線膨張係数の差Ｙを求める。
光学基材１１の熱線膨張係数Ａ１は、Ａ１＝６．６５×１０−５
紫外線硬化型樹脂１の熱線膨張係数Ｂ１は、Ｂ１＝６．７６×１０−５
光学基材１２の熱線膨張係数Ｃ１は、Ｃ１＝６．４８×１０−５
光学基材１１の湿度線膨張係数Ａ２は、Ａ２＝０
紫外線硬化型樹脂１の湿度線膨張係数Ｂ２は、Ｂ２＝０．９１×１０−５
光学基材１２の湿度線膨張係数Ｃ２は、Ｃ２＝２．５１×１０−５
以上から、
光学基材１１と紫外線硬化型樹脂１との熱線膨張係数差は、
｜Ａ１−Ｂ１｜＝｜６．６５−６．７６｜＝０．１１
光学基材１２と紫外線硬化型樹脂１との熱線膨張係数差は、
｜Ｃ１−Ｂ１｜＝｜６．４８−６．７６｜＝０．２８
ここで、｜Ａ１−Ｂ１｜＝０．１１  ＜  ｜Ｃ１−Ｂ１｜＝０．２８
従って、
｜（Ｃ１−Ｂ１）−０．４（Ａ１−Ｂ１）｜
＝｜（６．４８−６．７６）−０．４（６．６５−６．７６）｜
＝｜−０．２８＋０．０４｜＝０．２４＝Ｘ
また、
光学基材１１と紫外線硬化型樹脂１との湿度線膨張係数差は、
｜Ａ２−Ｂ２｜＝｜０−０．９１｜＝０．９１
光学基材１２と紫外線硬化型樹脂１との湿度線膨張係数差は、
｜Ｃ２−Ｂ２｜＝｜２．５１−０．９１｜＝１．６
ここで、｜Ａ２−Ｂ２｜＝０．９１  ＜  ｜Ｃ２−Ｂ２｜＝１．６
従って、
｜（Ｃ２−Ｂ２）−０．４（Ａ２−Ｂ２）｜
＝｜（２．５１−０．９１）−０．４（０−０．９１）｜
＝｜１．６−（−０．３６）｜＝１．９６＝Ｙ
以上により、
Ｘ＋Ｙ＝０．２４＋１．９６＝２．２＜３．５
（試験結果）
２０個の試験試料を用いて、８０℃９０％１Ｗｅｅｋの高温高湿試験、−４０℃〜８０℃のヒートショック試験を行った。その結果、剥離、割れ等の不具合が発生したのは０／２０個であった。すなわち、不具合が発生したのはゼロであった。
【００３９】
また、シミュレーションによる応力計算の結果、最大応力は１５．１ＭＰａであった。前述したように、最大応力が２０ＭＰａを超える場合、耐性試験による剥離や割れといった不具合が発生しやすいことが判っている。
【００４０】
本実施の形態では、最大応力は２０ＭＰａ未満であり、耐性品質は良好であることがシミュレーション結果からも判断することができた。
［比較例１］
（貼り合せる光学基材の形状）
貼り合せる光学基材の形状とエネルギー硬化樹脂の材料は、第１の実施の形態（図３及び図４）と同じものを用いた。このため、本比較例１で用いた２つの光学基材については、第１の実施の形態と同一の符号を用いた。
【００４１】
この比較例１では、２つの光学基材として、ガラス成形レンズ同士を用いた点が相違している。
すなわち、この比較例１では、光学基材１１として、Ｓ−ＢＳＬ７（オハラ（株）社製）を用いた。この光学基材１１は、熱線膨張係数Ａ１がＡ１＝０．７２×１０−５（／Ｋ）、湿度線膨張係数Ａ２がＡ２＝０（／％）である。
【００４２】
また、光学基材１２として、Ｓ−ＢＡＬ４２（オハラ（株）社製）を用いた。この光学基材１２は、熱線膨張係数Ｃ１がＣ１＝０．６６×１０−５（／Ｋ）、湿度線膨張係数Ｃ２がＣ２＝０（／％）である。
（貼り合わせ後の形状）
紫外線硬化型樹脂１の樹脂層３は、中心樹脂厚ｔ０＝０．２mm、樹脂層３の光学有効径Ｄ０（Ｄ０＝φ８．８mm）の最大径地点での樹脂厚ｔ３＝０．６５mmであった。
【００４３】
本比較例１において、２つの光学基材１１，１２の熱線膨張係数の差Ｘと、湿度線膨張係数の差Ｙを求める。
光学基材１１の熱線膨張係数Ａ１は、Ａ１＝０．７２×１０−５
紫外線硬化型樹脂１の熱線膨張係数Ｂ１は、Ｂ１＝６．７６×１０−５
光学基材１２の熱線膨張係数Ｃ１は、Ｃ１＝０．６６×１０−５
光学基材１１の湿度線膨張係数Ａ２は、Ａ２＝０
紫外線硬化型樹脂１の湿度線膨張係数Ｂ２は、Ｂ２＝０．９１×１０−５
光学基材１２の湿度線膨張係数Ｃ２は、Ｃ２＝０
以上から、
光学基材１１と紫外線硬化型樹脂１との熱線膨張係数差は、
｜Ａ１−Ｂ１｜＝｜０．７２−６．７６｜＝６．０４
光学基材１２と紫外線硬化型樹脂１との熱線膨張係数差は、
｜Ｃ１−Ｂ１｜＝｜０．６６−６．７６｜＝６．１
ここで、｜Ａ１−Ｂ１｜＝６．０４  ＜  ｜Ｃ１−Ｂ１｜＝６．１
従って、
｜（Ｃ１−Ｂ１）−０．４（Ａ１−Ｂ１）｜
＝｜−６．１−０．４＊（−６．０４）｜
＝｜−６．１＋２．４２｜＝３．６８＝Ｘ
また、
光学基材１１と紫外線硬化型樹脂１との湿度線膨張係数差は、
｜Ａ２−Ｂ２｜＝｜０−０．９１｜＝０．９１
光学基材１２と紫外線硬化型樹脂１との湿度線膨張係数差は、
｜Ｃ２−Ｂ２｜＝｜０−０．９１｜＝０．９１
ここで、｜Ａ２−Ｂ２｜＝０．９１  ＝  ｜Ｃ２−Ｂ２｜＝０．９１
従って、
｜（Ｃ２−Ｂ２）−０．４（Ａ２−Ｂ２）｜
＝｜−０．９１−０．４×（−０．９１）｜
＝｜−０．９１＋０．３６｜＝０．５５＝Ｙ
以上により、
Ｘ＋Ｙ＝３．６８＋０．５５＝４．２３＞３．５
（試験結果）
比較例１による形状、材質で耐性試験のシミュレーションを行うと、この時の最大発生応力は２７．７ＭＰａであった。すなわち、最大応力が２０ＭＰａを超えるため、本比較例１では耐性試験による不具合が発生する可能性が高く、耐性品質は劣る。
［第２の実施の形態］
（貼り合せる光学基材の形状）
図５は、貼り合わせる２つの光学基材２１，２２の断面図であり、図６は、２つの光学基材２１，２２を貼り合わせてできた接合光学素子２０の断面図である。
【００４４】
図５において、光学基材２１は両凹レンズ形状をなしている。この光学基材２１は、貼り合わせ面２３１と反貼り合わせ面２４１とを有している。貼り合わせ面２３１は、その近似曲率半径Ｒ１ａが、Ｒ１ａ＝８mmの非球面形状をなしている。また、反貼り合わせ面２４１は、その近似曲率半径Ｒ１ｂが、Ｒ１ｂ＝３８mmの非球面形状をなしている。
【００４５】
この光学基材２１は、貼り合わせ面２３１の光学有効径Ｄ０の外周部に、光軸Ｏ−Ｏと直交する方向に延びる平坦面２６１が形成されている。さらに、この平坦面２６１の外周部に斜面の接触部２７１が形成されている。この接触部２７１は、光軸Ｏ−Ｏに対して４５°の角度を持つ斜面を有している。ただし、接触部２７１と光軸Ｏ−Ｏのなす角度は、必ずしも４５°である必要はない。
【００４６】
この接触部２７１は、光学基材２２との貼り合わせ時に光学基材２２の有する接触部２７２と接触することで、光学基材２１、２２間の光軸Ｏ−Ｏ方向及び光軸Ｏ−Ｏと直交する方向の位置関係が決定される。
【００４７】
この光学基材２１は、中心肉厚ｔ１がｔ１＝０．８mm、外径Ｄ１がＤ１＝φ１２．４mmのプラスチック成形レンズである。
本実施の形態では、光学基材２１として、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）樹脂（ゼオネックス４８０Ｒ：日本ゼオン（株）社製）の熱可塑性樹脂を用いた。この光学基材２１の熱線膨張係数Ａ１は、Ａ１＝６．６５×１０−５（／Ｋ）、湿度線膨張係数Ａ２は、Ａ２＝０（／％）である。
【００４８】
次に、光学基材２２は、凸メニスカスレンズ形状をなしている。この光学基材２２は、貼り合わせ面２３２と反貼り合わせ面２４２とを有している。
貼り合わせ面２３２は、その近似曲率半径Ｒ２ａが、Ｒ２ａ＝６．４mmの非球面形状をなしている。また、貼り合わせ面２３２の光学有効径Ｄ０の外周部に、光軸Ｏ−Ｏと直交する方向に延びる平坦面２６２が形成されている。さらに、この平坦面２６２の外周部に、斜面の接触部２７２が形成されている。
【００４９】
この接触部２７２は、光軸Ｏ−Ｏに対して４５°の角度を持つ斜面を有している。ただし、接触部２７２と光軸Ｏ−Ｏのなす角度は、必ずしも４５°である必要はない。
この接触部２７２は、光学基材２１との貼り合わせ時に光学基材２１の有する接触部２７１と接触することで、光学基材２１、２２間の光軸Ｏ−Ｏ方向及び光軸Ｏ−Ｏと直交する方向の位置関係が決定される。
【００５０】
また、反貼り合わせ面２４２は、その近似曲率半径Ｒ２ｂが、Ｒ２ｂ＝１６mmの非球面形状をなしている。
この光学基材２２は、その中心肉厚ｔ２がｔ２＝２．４mm、外径Ｄ２がＤ２＝φ１２．４mmのプラスチック成形レンズである。
【００５１】
本実施の形態では、この光学基材２２の材質として、非晶質ポリエステル共重合樹脂（ＯＫＰ４：大阪ガスケミカル（株）社製）の熱可塑性樹脂を用いた。この光学基材２２の熱線膨張係数Ｃ１は、Ｃ１＝７．１５×１０−５（／Ｋ）、湿度線膨張係数Ｃ２は、Ｃ２＝２．２０×１０−５（／％）である。
（貼り合わせ方法）
図５において、光学基材２１と光学基材２２とを光軸Ｏ−Ｏ方向に離間した状態とする。次いで、光学基材２１の貼り合わせ面２３１に、エネルギー硬化型樹脂としての紫外線硬化型樹脂１を所望量吐出する。この紫外線硬化型樹脂１の熱線膨張係数Ｂ１は、Ｂ１＝６．７６×１０−５（／Ｋ）、湿度線膨張係数Ｂ２は、Ｂ２＝０．９１×１０−５（／％）である。
【００５２】
なお、エネルギー硬化型樹脂として紫外線硬化型樹脂１の代わりに、例えば熱硬化性樹脂を用いてもよい。
その後、光学基材２１に対し光学基材２２を近接移動させる。そして、光学基材２１及び光学基材２２の光学有効径Ｄ０の外周部にある接触部２７１，２７２が、互いに嵌合するまで紫外線硬化型樹脂１を押延する。この接触部２７１，２７２は、嵌合することで所望の中心樹脂厚ｔ０となるように作られている。
【００５３】
また、この時、光学基材２１の光軸と光学基材２２の光軸とは、光学基材２１及び光学基材２２の接触部２７１，２７２が互いに嵌合することで一致される。
さらに、紫外線硬化型樹脂１の吐出量は、光学基材２１と光学基材２２の接触部２７１，２７２が接触したとき、少なくとも光学有効径Ｄ０内の空間に充填される量とした。
【００５４】
図６に示すように、この状態を保持したまま、光学基材２１を通して下方から紫外線ランプ４により紫外線を照射する。こうして、紫外線により樹脂層３を硬化させる。この場合の紫外線は、２０±２ｍＷ／ｃｍ２のほぼ均一な照度分布を有している。このような紫外線を６０秒照射した。
【００５５】
なお、光学基材２１と光学基材２２の貼り合わせ面２３１，２３２は、事前に紫外線オゾン処理による親水処理を行った後、シランカップリング剤を処理している。こうして、光学基材２１，２２と紫外線硬化型樹脂１との密着性を高めた。
（貼り合わせ後の形状）
図６に示すように、２つの光学基材２１、２２を貼り合わせてできた接合光学素子２０は、樹脂層３の中心樹脂厚ｔ０がｔ０＝０．０５mmであり、樹脂層３の光学有効径Ｄ０（Ｄ０＝φ８．８mm）の最大径地点での樹脂厚ｔ３は、ｔ３＝０．５mmであった。
【００５６】
このとき、光学基材２１，２２の接触部２７１，２７２は互いに嵌合された時点で、光学基材２１，２２は、光軸Ｏ−Ｏ方向及び光軸Ｏ−Ｏと直交する方向の位置が決定される。
【００５７】
次に、２つの光学基材２１，２２の熱線膨張係数の差Ｘと、湿度線膨張係数の差Ｙを求める。
光学基材２１の熱線膨張係数Ａ１は、Ａ１＝６．６５×１０−５
紫外線硬化型樹脂１の熱線膨張係数Ｂ１は、Ｂ１＝６．７６×１０−５
光学基材２２の熱線膨張係数Ｃ１は、Ｃ１＝７．１５×１０−５
光学基材２１の湿度線膨張係数Ａ２は、Ａ２＝０
紫外線硬化型樹脂１の湿度線膨張係数Ｂ２は、Ｂ２＝０．９１×１０−５
光学基材２２の湿度線膨張係数Ｃ２は、Ｃ２＝２．２０×１０−５
以上から、
光学基材２１と紫外線硬化型樹脂１との熱線膨張係数差は、
｜Ａ１−Ｂ１｜＝｜６．６５−６．７６｜＝０．１１
光学基材２２と紫外線硬化型樹脂１との熱線膨張係数差は、
｜Ｃ１−Ｂ１｜＝｜７．１５−６．７６｜＝０．３９
ここで、｜Ａ１−Ｂ１｜＝０．１１  ＜  ｜Ｃ１−Ｂ１｜＝０．３９
従って、
｜（Ｃ１−Ｂ１）−０．４（Ａ１−Ｂ１）｜
＝｜０．３９−０．４＊（−０．１１）｜
＝｜０．３９＋０．０４｜＝０．４３＝Ｘ
また、
光学基材２１と紫外線硬化型樹脂１との湿度線膨張係数差は、
｜Ａ２−Ｂ２｜＝｜０−０．９１｜＝０．９１
光学基材２２と紫外線硬化型樹脂１との湿度線膨張係数差は、
｜Ｃ２−Ｂ２｜＝｜２．２−０．９｜＝１．３
ここで、｜Ａ２−Ｂ２｜＝０．９１  ＜  ｜Ｃ２−Ｂ２｜＝１．３
従って、
｜（Ｃ２−Ｂ２）−０．４（Ａ２−Ｂ２）｜
＝｜１．３−０．４（−０．９１）｜
＝｜１．３＋０．３６｜＝１．６６＝Ｙ
以上により、
Ｘ＋Ｙ＝０．４３＋１．６６＝２．０９＜３．５
（試験結果）
第２の実施の形態による形状、材質で耐性試験のシミュレーションを行うと、この時の最大発生応力は８．８ＭＰａであった。すなわち、最大応力が２０ＭＰａを超えないため、本実施の形態では耐性試験による不具合が発生しない見通しであり、耐熱、耐水性に優れた接合光学素子２０であると予想される。
［比較例２］
（貼り合わせる光学基材の形状）
貼り合せる光学基材の形状とエネルギー硬化型樹脂の材料は、第２の実施の形態（図５及び図６）と同じである。このため、本比較例２で用いた２つの光学基材については、第２の実施の形態と同一の符号を用いた。
【００５８】
この比較例２では、２つの光学基材として、ガラス成形レンズ同士を用いた点が相違している。
この比較例２では、光学基材２１として、Ｓ−ＢＳＬ７（オハラ（株）社製）を用いた。この光学基材２１は、熱線膨張係数Ａ１がＡ１＝０．７２×１０−５（／Ｋ）、湿度線膨張係数Ａ２がＡ２＝０．０１×１０−５（／％）未満である。
【００５９】
また、光学基材２２として、Ｓ−ＬＡＨ５３（オハラ（株）社製）を用いた。この光学基材２２は、熱線膨張係数Ｃ１がＣ１＝０．５９×１０−５（／Ｋ）、湿度線膨張係数Ｃ２がＣ２＝０．０１×１０−５（／％）未満である。
（貼り合わせ後の形状）
紫外線硬化型樹脂１の樹脂層３は、中心樹脂厚ｔ０＝０．０５mm、樹脂層３の光学有効径Ｄ０（Ｄ０＝φ８．８mm）の最大径地点での樹脂厚ｔ３＝０．５mmであった。
【００６０】
本比較例２において、２つの光学基材２１，２２の熱線膨張係数の差Ｘと、湿度線膨張係数の差Ｙを求める。
光学基材２１の熱線膨張係数Ａ１は、Ａ１＝０．７２×１０−５
紫外線硬化型樹脂１の熱線膨張係数Ｂ１は、Ｂ１＝６．７６×１０−５
光学基材２２の熱線膨張係数Ｃ１は、Ｃ１＝０．５９×１０−５
光学基材２１の湿度線膨張係数Ａ２は、Ａ２＝０
紫外線硬化型樹脂１の湿度線膨張係数Ｂ２は、Ｂ２＝０．９１×１０−５
光学基材２２の湿度線膨張係数Ｃ２は、Ｃ２＝０
以上から、
光学基材２１と紫外線硬化型樹脂１との熱線膨張係数差は、
｜Ａ１−Ｂ１｜＝｜０．７２−６．７６｜＝６．０４
光学基材２２と紫外線硬化型樹脂１との熱線膨張係数差は、
｜Ｃ１−Ｂ１｜＝｜０．５９−６．７６｜＝６．１７
ここで、｜Ａ１−Ｂ１｜＝６．０４  ＜  ｜Ｃ１−Ｂ１｜＝６．１７
従って、
｜（Ｃ１−Ｂ１）−０．４（Ａ１−Ｂ１）｜
＝｜（−６．１７）−０．４＊（−６．０４）｜
＝｜−６．１７＋２．４２｜＝３．７５＝Ｘ
また、
光学基材２１と紫外線硬化型樹脂１との湿度線膨張係数差は、
｜Ａ２−Ｂ２｜＝｜０−０．９１｜＝０．９１
光学基材２２と紫外線硬化型樹脂１との湿度線膨張係数差は、
｜Ｃ２−Ｂ２｜＝｜０−０．９１｜＝０．９１
ここで、｜Ａ２−Ｂ２｜＝０．９１  ＝  ｜Ｃ２−Ｂ２｜＝０．９１
従って、
｜（Ａ２−Ｂ２）−０．４（Ｃ２−Ｂ２）｜
＝｜（０−０．９１）−０．４（０−０．９１）｜
＝｜−０．９１＋０．３６｜＝０．５５＝Ｙ
以上により、
Ｘ＋Ｙ＝３．７５＋０．５５＝４．３＞３．５
（試験結果）
比較例２による形状、材質で耐性試験のシミュレーションを行うと、この時の最大発生応力は３３．６ＭＰａであった。すなわち、最大応力が２０ＭＰａを超えるため、本比較例２では、耐性品質が劣る。
［まとめ］
以下に、第１及び第２の実施の形態と比較例１，２で用いた光学基材及びエネルギー硬化型樹脂の膨張係数、最大応力等の数値をまとめた結果の比較表を示す。
【００６１】
【表１】
2010266496.tif 000003
【００６２】
この比較表によれば、特に比較例１及び比較例２では、Ｘの値（光学基材等の熱線膨張係数の差）が大きいことがわかる。すなわち、光学ガラス同士を紫外線硬化型樹脂で接合したものでは、温度変化により、これらの界面での最大応力が大きくなる。これにより、界面での剥離や割れが発生しやすくなる。
【００６３】
これに対し、第１及び第２の実施の形態のように、熱可塑性樹脂と紫外線硬化型樹脂との接合では、温度変化よりも湿度変化により界面での最大応力が大きくなると予想される。しかし、その最大応力は、界面の剥離や割れが発生するほどには至っていないことがわかる。
【符号の説明】
【００６４】
１・・・紫外線硬化型樹脂
３・・・樹脂層
４・・・紫外線ランプ
１０，２０・・・接合光学素子
１１，１２，２１，２２・・・光学基材
１３１，１３２，２３１，２３２・・・貼り合わせ面
１４１，１４２，２４１，２４２，・・反貼り合わせ面
１６１，１６２，２６１，２６２・・・平坦面
２７１，２７２・・・接触部
【図１】
2010266496.tif 000004
【図３】
2010266496.tif 000005
【図４】
2010266496.tif 000006
【図５】
2010266496.tif 000007
【図６】
2010266496.tif 000008
【図２】
2010266496.tif 000009