(57)【要約】【課題】従来の光学素子および成形プロセスでは、金型よりの離型性に優れ、かつ信頼性の高い接合型光学素子を得るためには、硬化樹脂材料による粘度、ＵＶ硬化時に発生する硬化収縮力や充填樹脂と成形金型との濡れ性、さらにはレンズブランクの曲面形状などの多くのパラメータが存在し、最適な押圧力や押圧プロセスを詳細に調整するのは極めて難しい。【解決手段】ガラス基材１の一方の光学作用面上に光硬化型樹脂による樹脂層２を接合させてなる接合型光学素子において、前記ガラス基材の端部に端部切欠き面３を設け、それに連なる光学素子面４とのなす角をθとしたとき、２０°＜θ＜４５°としたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス材料からなり、光学素子面とこの光学素子面に連なる端部に設けられた切欠き面とを有するガラス基材と、
光硬化型樹脂材料からなり、前記ガラス基材の前記光学素子面と前記切欠き面とを覆うように接合された樹脂層とを備え、
前記樹脂層が接合された前記光学素子面とそれに連なる前記切欠き面とのなす角を２０°から４５°の間としたことを特徴とする接合型光学素子。
【請求項２】
前記ガラス基材の前記切欠き面の面粗さを、Ｒａで１０ｎｍ以上とすることを特徴とする請求項１記載の接合型光学素子。
【請求項３】
離型膜が塗布された成形用金型の上に光硬化型の樹脂材料を叶出するステップと、
光学素子面とこの光学素子面に連なる端部に設けられた切欠き面とを有しシランカップリング剤が塗布されたガラス基材で前記叶出された樹脂材料を押圧して、前記樹脂材料が前記ガラス基材の前記光学素子面と前記切欠き面とを覆うように付着させるステップと、
前記樹脂材料に光を照射して硬化させることにより前記樹脂材料を前記ガラス基材に接合させるステップと、
前記ガラス基材に前記樹脂材料が接合された接合光学素子を前記成形用金型から離型するステップとを有する接合型光学素子の製造方法。
【請求項４】
光学素子面とこの光学素子面に連なる端部に設けられた切欠き面とを有しシランカップリング剤が塗布されたガラス基材の上に光硬化型の樹脂材料を叶出するステップと、
成形用金型で前記叶出された樹脂材料を押圧して、前記樹脂材料が前記ガラス基材の前記光学素子面と前記切欠き面とを覆うように付着させるステップと、
前記樹脂材料に光を照射して硬化させることにより前記樹脂材料を前記ガラス基材に接合させるステップと、
前記ガラス基材に前記樹脂材料が接合された接合光学素子を前記成形用金型から離型するステップとを有する接合型光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基材と光学樹脂材料を接合してなる接合型光学素子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
接合型光学素子の光学材料としては、大きく分けて、ガラス材料と樹脂材料とに分けられる。このうち樹脂材料からなる光学素子は、非球面形状やレリーフパターンなどの微細形状を作成しやすい。それにより色収差や各種収差が軽減できるため、光学設計の自由度が増し、高機能な光学系の実現が可能となる。また、射出成形などの量産性に優れた方法で作成できるため、安価に供給できる。このため、ディジタルスチルカメラや、光ディスク装置のピックアップレンズ、またカメラ付き携帯電話用レンズなどにも幅広く用いられている。しかしながら、光学素子としての特性を満足できる樹脂材料の種類が少ないことや、機械的強度や環境に対する信頼性などの点で、ガラス材料を用いた光学素子に比べると劣るものがある。そこで、これら樹脂材料が持つ欠点を補うために、ガラス材料や樹脂材料などの異種材料を接合した光学素子、および製造方法が開示されている。従来からは、以下に示すようなレプリカ成形方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
レプリカ成形法において金型からの光学素子の離型性を向上させるために、特許文献１では、光硬化樹脂を、平面または曲面レンズブランクで押圧充填し、光照射することにより接合型光学素子を製造する方法において、離型時に界面剥離を発生させる充填硬化樹脂と成形型からなる界面の外周部での充填硬化樹脂面が成形型面となす充填硬化側で表した角θを９０°＜θ＜１８０°とするようにしたものである。また光硬化時において、樹脂内部で連続的に発生する樹脂の硬化収縮力に比較して、硬化収縮力よりも常に大きな内部応力を、レンズブランクまたは成形型による光硬化性樹脂への押圧手段でもって、連続的に付加するようにしたものである。
【特許文献１】特開２００６−１１０８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この方法ではレンズブランクを適当な力で押圧することで、硬化樹脂と成形型からなる界面の外周部での充填硬化樹脂面が成形型面となす充填硬化側で表した角θを９０°＜θ＜１８０°となるように制御するものであるが、この制御には、硬化樹脂材料による粘度、ＵＶ硬化時に発生する硬化収縮力や充填樹脂と成形金型との濡れ性、さらにはレンズブランクの曲面形状などの多くのパラメータが存在し、最適な押圧力や押圧プロセスを詳細に調整するのは極めて難しいものがある。また作成される光学素子の形状によっては、上記の制御が難しく、所望の光学素子を実現することが困難であるといった課題も有していた。このような課題に対して、本発明は、離型性に優れるとともに、煩雑なプロセスを用いなくても、高い信頼性が得られる接合型光学素子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明の接合光学素子は、ガラス材料からなり、光学素子面とこの光学素子面に連なる端部に設けられた切欠き面とを有するガラス基材と、光硬化型樹脂材料からなり、前記ガラス基材の前記光学素子面と前記切欠き面とを覆うように接合された樹脂層とを備え、前記樹脂層が接合された前記光学素子面とそれに連なる前記切欠き面とのなす角を２０°から４５°の間としたことを特徴とするものである。
【０００６】
また、前記ガラス基材の前記切欠き面の面粗さを、Ｒａで１０ｎｍ以上とすることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の接合光学素子の製造方法は、離型膜が塗布された成形用金型の上に光硬化型の樹脂材料を叶出するステップと、光学素子面とこの光学素子面に連なる端部に設けられた切欠き面とを有しシランカップリング剤が塗布されたガラス基材で前記叶出された樹脂材料を押圧して、前記樹脂材料が前記ガラス基材の前記光学素子面と前記切欠き面とを覆うように付着させるステップと、前記樹脂材料に光を照射して硬化させることにより前記樹脂材料を前記ガラス基材に接合させるステップと、前記ガラス基材に前記樹脂材料が接合された接合光学素子を前記成形用金型から離型するステップとを有するものである。
【０００８】
また、本発明の接合光学素子の製造方法は、光学素子面とこの光学素子面に連なる端部に設けられた切欠き面とを有しシランカップリング剤が塗布されたガラス基材の上に光硬化型の樹脂材料を叶出するステップと、成形用金型で前記叶出された樹脂材料を押圧して、前記樹脂材料が前記ガラス基材の前記光学素子面と前記切欠き面とを覆うように付着させるステップと、前記樹脂材料に光を照射して硬化させることにより前記樹脂材料を前記ガラス基材に接合させるステップと、前記ガラス基材に前記樹脂材料が接合された接合光学素子を前記成形用金型から離型するステップとを有するものである。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、離型性に優れるとともに、煩雑なプロセスを用いなくても、高い信頼性を持った接合型光学素子を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施の形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る接合型光学素子の断面図である。図１に示すように、接合型光学素子５は、ガラス基材１の一方の光学素子面４に光硬化型樹脂材料による樹脂層２を接合形成したものである。前記ガラス基材の端部切欠き面３とそれに連なる光学素子面４とのなす角をθとした時、その角θが２０°＜θ＜４５°となるようにガラス基材の端部切欠き面３を加工したものである。さらに端部切欠き面３は、レンズ有効径である光学素子面４の外に形成されており、かつ、その面粗さがＲａで１０ｎｍ以上になるように加工処理されたものである。
【００１２】
また、さらに樹脂層２は光学素子面４の上だけでなく、端部切欠き面３の上にも形成されるように構成したものである。
【００１３】
図２は、本発明の実施の形態１に係る接合型光学素子の製造方法の概略を示す図である。
【００１４】
まず、図２（ａ）に示すように、所望の光学面形状となるように加工された成形用金型６に離型膜を塗布した後、光硬化型樹脂材料２１（例えば、ラジカル重合系樹脂）を、ディスペンサー等を用いて所定量叶出する。次に図２（ｂ）に示すように、シランカップリング剤が塗布され、チャック部材２２によって保持されたガラス基材１を、成形用金型６上にセットした後、ガラス基材１に対して押圧動作を行い、光硬化型樹脂材料２１を伸ばし、光学素子面４とそれに連なる端部切欠き面３とを覆うように付着させるものである。
【００１５】
さらに、図２（ｃ）に示すように、成形用金型６とガラス基材１の頂点との隙間が、所定量になるまで押圧動作を行った後、位置決め動作を行う。ガラス基材１を位置決めした後、ＵＶ照射装置２３をセットし、照射パワー、照射時間が所定量となるように制御し、光硬化型樹脂材料２１を光硬化させ、ガラス基材１に接合する。そして図２（ｄ）に示すようにチャック部材２２を引き上げ、成形用金型６より離型させて、接合型光学素子５を得る。
【００１６】
次に、本発明の接合型光学素子の端部切欠き面３の効果と、その設定角度について図３を用いて説明する。
【００１７】
図３（ａ）は端部切欠き面がない場合を示し、３１は端部切欠き面のないガラス基材である。図３（ｂ）は端部切欠き面がある場合を示す。
【００１８】
図３（ａ）に示すように端部切欠き面がない場合は、光硬化型樹脂材料２１の表面がガラス基材３１と接する点Ｐ１と成形金型６と接する点Ｑ１とが近いため、Ｐ１における濡れ作用とＱ１における撥液作用とが互いに打ち消しあい、その結果Ｑ１における成形用金型６と光硬化型樹脂材料２１の表面とのなす角度θ１が大きくなり、そのため離型時にＱ１で界面剥離を起こさせるために大きな離型力が必要となる。
【００１９】
これに対して、図３（ｂ）に示すように端部切欠き面３がある場合は、光硬化型樹脂材料２１は端部切欠き面３に沿ってガラス基材１に付着して行き、光硬化型樹脂材料２１の表面がガラス基材１と接する点Ｐ２と成形用金型６と接する点Ｑ２とが離れるため、Ｐ２における濡れ作用とＱ２における撥液作用とが互いに打ち消しあうことがなくなり、その結果Ｑ２における成形用金型６と光硬化型樹脂材料２１の表面とのなす角度θ２が小さくなり、そのため離型時にＱ１で界面剥離を起こさせるための離型力は小さくて済む。
【００２０】
光学素子面４とそれに連なる端部切欠き面３とのなす角度θは、成形用金型からの離型性、得られた光学素子形状の安定性、光学素子の環境信頼性の観点から、２０°以下では端部切欠き面を設けた効果が小さくなり、４５°以上では光硬化型樹脂材料２１が端部切欠き面３に沿って付着して行きにくくなるため、２０°＜θ＜４５°の範囲が最も各特性を満足させる。
【００２１】
これら特性が向上する理由としては、端部切欠き面に沿って光硬化型樹脂材料が充填、光硬化を経て、ガラス基材に接合されるので、離型の際に成形用金型６と光硬化型樹脂材料２１との角度を小さくとることができるようになることである。このため、成形用金型６からの離型の際のきっかけができやすい。従って垂直方向に弱い力を加えた場合でも、簡単に成形用金型６から離型できるようになるため以下の効果が得られる。
（１）成形精度のよい接合型光学素子が得られる。
（２）成形用金型の寿命が延び、コストダウンにつながる。
【００２２】
次に、端部切欠き面の面粗し効果について説明する。ガラス基材の端部切欠き面３を粗面とすることで、接合される光硬化型樹脂２１との密着性が、アンカー効果により向上する。これにより環境信頼性の優れた接合光学素子が得られる。また面粗さは、１０ｎｍ以上あればその密着力向上の効果が、信頼性試験の結果より得られた（高温高湿放置試験、ヒートショック試験）。なお、この端部切欠き面３はレンズ有効径外にあるので、粗面であっても最終的な光学性能には影響はないものである。
【００２３】
次に、本実施の形態に係る接合型光学素子の他の製造方法について図４を用いて説明する。図４に示す製造方法は、図２に示す製造方法に対して、成形用金型６とガラス基材１の位置関係を上下逆にしたものである。
【００２４】
まず、図４（ａ）に示すように、シランカップリング剤が塗布され、チャック部材２２によって保持されたガラス基材１の光学素子面４上に光硬化型樹脂材料２１を叶出する。次に図４（ｂ）に示すように、成形用金型６をガラス基材１上にセットした後、押圧動作を行い、光硬化型樹脂材料２１を伸ばし、光学素子面４とそれに連なる端部切欠き面３とを覆うように付着させる。この時、光硬化型樹脂材料２１は、重力の作用により、図２の場合よりも、さらに容易に端部切欠き面３まで流れて付着しやすくなると共に、成形用金型６への付着力が小さくなるため、成形用金型６に離型膜を塗布しなくても、図３（ｂ）に示すθ２に相当する角度が小さくなるため、図４（ｃ）に示すように光硬化させた後、図４（ｄ）に示すように離型させる時、小さな力で離型できるのである。
【００２５】
このように、図４に示す製造方法では、成形用金型６に離型膜を塗布しなくても小さな力で離型できるため、離型膜の使用に伴う品質上の問題はなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
以上説明したように、本発明は、離形性に優れるとともに、煩雑なプロセスを用いなくても、高い信頼性が得られる接合型光学素子を提供するものであり、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る接合型光学素子の断面図
【図２】本発明の実施の形態１に係る接合型光学素子の製造方法の概略を示す図
【図３】本発明の実施の形態１に係る接合型光学素子の切欠き面の効果を示す図
【図４】本発明の実施の形態１に係る接合型光学素子の他の製造方法の概略を示す図
【符号の説明】
【００２８】
１  ガラス基材
２  樹脂層
３  端部切欠き面
４  光学素子面
５  接合型光学素子
６  成形用金型
２１  光硬化型樹脂材料
２２  チャック部材
２３  ＵＶ照射装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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