(57)【要約】【課題】光学素子の接合により割れやクラックが発生するのを抑制する。【解決手段】接合光学素子７は、第１光学素子４に対して、第２光学素子素材を加熱しながら押圧することで第２光学素子６を成形することにより、第１光学素子４に第２光学素子６を接合している。第１光学素子４は凹レンズである。第１光学素子４の接合面の、レンズ部４ａ及びコバ部４ｂの間の中間部４ｃ部分の断面形状が略Ｒ形状である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光学素子に対して、第２光学素子素材を加熱しながら押圧することで第２光学素子を成形することにより、上記第１光学素子に上記第２光学素子を接合している接合光学素子であって、
上記第１光学素子の接合面のレンズ面部分が凹面であり、
上記第１光学素子の接合面の、レンズ部及びコバ部の間の中間部部分の断面形状が略Ｒ形状であることを特徴とする接合光学素子。
【請求項２】
第１光学素子に対して、第２光学素子素材を加熱しながら押圧することで第２光学素子を成形することにより、上記第１光学素子に上記第２光学素子を接合している接合光学素子であって、
上記第２光学素子の直径が上記第１光学素子よりも大きく、
上記第１光学素子の接合面の外周面部分の断面形状が略Ｒ形状であることを特徴とする接合光学素子。
【請求項３】
請求項１又は２記載の接合光学素子において、
上記第１又は第２光学素子に接合されている第３光学素子をさらに備えていることを特徴とする接合光学素子。
【請求項４】
請求項１又は２記載の接合光学素子において、
上記光学素子はガラス製であることを特徴とする接合光学素子。
【請求項５】
請求項１又は２記載の接合光学素子において、
上記光学素子の接合後に、該光学素子の少なくとも１つが芯取り加工されていることを特徴とする接合光学素子。
【請求項６】
請求項１又は２記載の接合光学素子において、
上記光学素子の接合面のレンズ面部分が非球面であることを特徴とする接合光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影レンズや光ピックアップなどの光学系等に使用される光学素子、特に、互いに異なる光学素子同士を接合している接合光学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、２種類以上のレンズやプリズムなどを接合した接合光学素子は、予め研削・研磨加工やプレス加工などによって仕上げられた光学素子同士を紫外線硬化型に代表される接着剤で接合して製造されている。しかしながら、この方法では、それぞれの光学素子を製造する工程や、２種類以上の光学素子を高精度に位置決めして配置する位置決め工程や、接着剤を気泡の無い状態で均一に塗布して硬化する接着工程が必要であり、接合光学素子の精度向上と生産性向上の障害となっている。
【０００３】
これに対して、上記位置決め工程と上記接着工程を無くすことを目的として、硝材同士の融着接合により接合光学素子を成形する方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、上下の型の間に第１光学素子と第２光学素子素材を配置し、第２光学素子素材が成形可能でかつ第１光学素子が変形しない温度で加熱しながら、型と第１光学素子により第２光学素子素材をプレス加工して第２光学素子を成形し、第１と第２光学素子を一体化して合成光学素子を成形する方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、第１と第２の一対の型と胴型により第１光学素子素材を加熱・加圧して第１光学素子を成形し、第２の型を取り外して第２光学素子素材と第３の型を載置し、第１光学素子と第３の型により第２光学素子素材を加熱・加圧して第２光学素子を成形し、第１と第２光学素子を精度良く位置決めする工法が提案されている。
【０００６】
さらに、特許文献３には、冷却時間を短縮してもクラックが生じることのないようにするため、互いの線膨張係数の差が３×１０−７〜８×１０−７であるガラス同士を直接接合してガラスレンズを成形する方法が提案されている。
【特許文献１】特開昭６０−６７１１８号公報
【特許文献２】特開平１１−１３０４４８号公報
【特許文献３】特許第３７６３５５２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、接合光学素子を加熱・加圧成形で形成する場合、割れやクラックが発生するのを抑制することは必要不可欠な課題である。割れやクラックの発生は、接合される光学素子の材質や接合条件（成形条件）、または接合面の形状などに依存する。本発明者らの検討によれば、とりわけ接合面に角部が存在する場合、その角部から割れやクラックが発生しやすく、それが安定成形を妨げる一つの要因となっている。
【０００８】
しかしながら、従来の接合成形においては、例えば特許文献２のように、接合面に角部がある光学素子を用いて接合光学素子を形成する場合でも、光学素子の接合により割れやクラックが発生するのを抑制することに関しては何ら鑑みられていない。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光学素子の接合により割れやクラックが発生するのを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る接合光学素子は、第１光学素子に対して、第２光学素子素材を加熱しながら押圧することで第２光学素子を成形することにより、上記第１光学素子に上記第２光学素子を接合している接合光学素子であって、上記第１光学素子の接合面のレンズ面部分が凹面であり、上記第１光学素子の接合面の、レンズ部及びコバ部の間の中間部部分の断面形状が略Ｒ形状であることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係る別の接合光学素子は、第１光学素子に対して、第２光学素子素材を加熱しながら押圧することで第２光学素子を成形することにより、上記第１光学素子に上記第２光学素子を接合している接合光学素子であって、上記第２光学素子の直径が上記第１光学素子よりも大きく、上記第１光学素子の接合面の外周面部分の断面形状が略Ｒ形状であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光学素子の接合により割れやクラックが発生するのを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る接合光学素子７の断面図である。図１に示すように、この接合光学素子７は、第１及び第２光学素子４，６を備えている。この第１光学素子４は、外径が１４ｍｍ、中心厚みが２ｍｍ、コバ部４ｂの厚みが４ｍｍの球面凹メニスカスレンズである。
【００１５】
第１光学素子４は、レンズ部４ａと、このレンズ部４ａの外周囲に配置されたコバ部４ｂと、レンズ部４ａ及びコバ部４ｂの間に配置されて両者４ａ，４ｂを互いに連結する中間部４ｃとを有している。レンズ部４ａの、第２光学素子６との接合面（上面）は、レンズ面（光学機能面）である。このレンズ面は、光学有効面を含む、中間部４ｃの、第２光学素子６との接合面（上面）８までの曲面である。中間部４ｃの接合面８の断面形状は、外側に突出する、曲率半径が約０．５ｍｍの略Ｒ形状である。そして、レンズ部４ａの接合面、中間部４ｃの接合面８、及びコバ部４ｂの、第２光学素子６との接合面が、滑らかに連続している。つまり、第１光学素子４の、第２光学素子６との接合面が滑らかに連続している。
【００１６】
第１光学素子４の材料は、屈折率ｎｄが１．５１７６０、アッベ数νｄが６３．５、ガラス転移温度（転移点温度）Ｔｇが５０１℃、ガラス軟化温度（屈伏点温度）Ａｔが５４９℃のＰＢＫ４０（（株）住田光学ガラス製）である。そして、第１光学素子４は、研磨加工により成形されている。
【００１７】
第２光学素子６は、第１光学素子４の上面に直接接合されて一体化されている。第２光学素子６は、外径が１２ｍｍ、中心厚みが４ｍｍ、コバ部の厚みが１．５ｍｍの球面凸メニスカスレンズである。そして、第２光学素子６の材料は、屈性率ｎｄが１．６８８９３、アッベ数νｄが３１．２、ガラス転移温度Ｔｇが４３０℃、ガラス軟化温度Ａｔが４５９℃のＳＦ８（（株）住田光学ガラス製）である。つまり、第２光学素子６のガラス軟化温度Ａｔは、第１光学素子４のガラス転移温度Ｔｇ及びガラス軟化温度Ａｔよりも低い。
【００１８】
以下、図２を参照しながら、接合光学素子７の製造方法について説明する。図２は、接合光学素子７の製造工程を示す概略断面図であり、(ａ)は、第２光学素子成形準備段階を示す図であり、（ｂ）は、第２光学素子成形完了段階を示す図である。
【００１９】
まず、第１光学素子４及び第２光学素子素材５を用意する。この第１光学素子４の外径は、図２（ａ）に示すように、胴型３の内径とほぼ同じ大きさである。それから、胴型３に下型２を挿入し、下型２上に第１光学素子４を置く。次に、第１光学素子４上に第２光学素子素材５を置く。その後、上型１を胴型３に挿入して第２光学素子素材５上に置く。このように胴型３に上型１及び下型２を挿入することにより、上型１及び下型２の互いの中心位置を合わす。
【００２０】
そして、上型１、下型２、及び胴型３により、第１光学素子４に対して、第２光学素子素材５を第１光学素子４が変形不可能でかつ第２光学素子素材５が変形可能な温度で加熱しながら押圧する。本実施形態では、加熱温度は４８５℃、加圧力は２００ｋｇｆ／ｃｍ２、加圧時間は４０秒である。これにより、図２（ｂ）に示すように、第２光学素子６が成形される。
【００２１】
ここで、上述のように、第１光学素子４の中間部４ｃの接合面８が略Ｒ面であるので、この部分を原因として割れやクラックは発生しない。
【００２２】
以上により、第１光学素子４の上面に第２光学素子６が接合されて一体化された接合光学素子７が成形される。このようにして得られる接合光学素子７は、割れやクラック、曇りの発生も無く、品質の良いものである。
【００２３】
以上のように、本実施形態によれば、第１光学素子４の接合面の中間部４ｃ部分の断面形状が略Ｒ形状であることにより、第１及び第２光学素子４，６の接合により割れやクラックが発生するのを抑制できる。
【００２４】
一方、図３に示すように、接合面に角部１２がある第１光学素子９を用意し、上記接合成形を試みた。そうすると、その角部１２により割れやクラックが簡単に発生し、品質の良い接合光学素子１１を安定供給できなかった。このことにより、第１光学素子４の接合面から角部をなくすことで、割れやクラックが発生するのを抑制できると言える。
【００２５】
なお、第１及び第２光学素子４，６の外径や厚みは、本実施形態の値とは異なる任意の値でも良い。さらに、加熱温度、加圧力、及び加圧時間も、本実施形態の値とは異なる任意の値でも良い。
【００２６】
また、本実施形態では、第１光学素子４が球面凹メニスカスレンズであるが、第１光学素子４の接合面のレンズ面部分が凹面である限り、如何なるレンズであっても良く、例えば、第１光学素子４が球面両凹レンズや球面平凹レンズであっても良く、さらに、第１及び／又は第２光学素子の、接合面とは反対側の面が、非球面であっても良い。
【００２７】
（実施形態２）
本実施形態は、第１及び第２光学素子４，６の構成等が実施形態１と異なるものである。以下、この相違点について簡単に説明する。
【００２８】
図４に示すように、第１光学素子４は、球面両凸レンズである。第１光学素子４は、レンズ部４ａと、このレンズ部４ａの外周囲に配置されたコバ部４ｂとを有している。このコバ部４ｂの、第２光学素子６との接合面の外周面１３部分は、外側に突出する略Ｒ形状である。つまり、第１光学素子４の外周面１３のうち、第２光学素子６との接合面の断面形状は、略Ｒ形状である。そして、レンズ部４ａの接合面及びコバ部４ｂの接合面が滑らかに連続している。第２光学素子６は、球面両凹レンズである。第２光学素子６の外径は、第１光学素子４よりも大きい。そして、第２光学素子６は、第１光学素子４の外周面１３と接触している。
【００２９】
また、接合光学素子７の製造の際は、内径が第１光学素子４の外径よりも小さい胴型３を用意し、第１光学素子４に対して、第２光学素子素材５を第２光学素子６の外径が第１光学素子４よりも大きくなるように押圧する。ここで、上述のように、第１光学素子４の外周面と胴型３の内周面との間に空間があるので、第２光学素子素材５がその空間に回り込み、第２光学素子６が第１光学素子４の外周面と接触する。
【００３０】
以上のように、本実施形態によれば、第１光学素子４の接合面の外周面１３部分の断面形状が略Ｒ形状であることにより、第１及び第２光学素子４，６の接合により割れやクラックが発生するのを抑制できる。つまり、第１光学素子４の接合面から角部をなくすことで、割れやクラックが発生するのを抑制できる。
【００３１】
なお、本実施形態では、第１光学素子４が球面両凸レンズであるが、第１光学素子４は如何なるレンズであっても良く、例えば、第１光学素子４が球面平凸レンズや球面凸メニスカスレンズであっても良く、さらに、第１光学素子４が凹レンズであっても良い。
【００３２】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、第１光学素子４を研磨加工により形成しているが、これに限らず、例えば、第１光学素子４をプレス成形により形成しても良い。
【００３３】
また、上記各実施形態では、第１又は第２光学素子に接合されて一体化されている第３光学素子をさらに備えていても良い。例えば、図５に示すように、第１光学素子１７として、断面形状が径方向外側に突出する略Ｒ形状の外周曲面２１を有する球面両凸レンズを用意する。この外周曲面２１は、第１光学素子１７の上面及び下面と滑らかに連続している。そして、第１光学素子１７の上面に第２光学素子１８を、第１光学素子１７の下面に第２光学素子１８の材料と同じ材料からなる第３光学素子１９を、それぞれ実施形態２と同様の方法で直接接合して一体化し、第１光学素子１７を第２及び第３光学素子１８，１９で包み込む。この場合、第２及び第３光学素子１８，１９を同時に形成する。このように、第１光学素子４の外周曲面２１の断面形状が略Ｒ形状であることにより、第１〜第３光学素子１７〜１９の接合により割れやクラックが発生するのを抑制できる。つまり、第１光学素子１７の接合面から角部をなくすことで、割れやクラックが発生するのを抑制できる。
【００３４】
また、上記各実施形態では、第１及び第２光学素子４，６はガラス製であるが、これに限らず、例えば、上記実施形態のガラス材料とは異なるガラス材料からなるものであったり、プラスチック製であったりしても良い。但し、第１及び第２光学素子４，６はガラス製であるのが望ましい。このようにガラス製であることにより、接合光学素子７において、高い形状精度、高い耐熱性、高い機械的耐久性、高い均質性を実現できる。なお、以上と同様のことは、上記した、第３光学素子を備えた接合光学素子７についても当てはまる。
【００３５】
また、上記各実施形態では、光学素子の接合・一体化後に、その光学素子の少なくとも一つが芯取り加工されていても良い。例えば、図６に示すように、第１〜第３光学素子２２〜２４の接合・一体化後に、第２及び第３光学素子２３，２４のみ芯取り加工しても良い。さらに、第２又は第３光学素子２２，２３のみ芯取り加工しても、全部２２〜２４を芯取り加工しても良い。このように芯取り加工することにより、接合光学素子７の偏心精度を向上させることができる。
【００３６】
また、上記各実施形態では、第１光学素子４が球面レンズであるが、図７に示すように、第１光学素子２８の、第２光学素子２９との接合面のレンズ面３０部分を非球面としても良い。この場合、第２光学素子２９の、第１光学素子２８との接合面のレンズ面３１部分も非球面となる。このように接合光学素子７の接合面のレンズ面３０，３１部分を非球面とすることにより、光学システム設計の自由度を向上させることができ、光学システムの高機能化、コンパクト化などを実現できる。ここで、第１光学素子２８をプレス成形により形成する場合、そのレンズ面３０を容易に非球面とすることができる。なお、以上と同様のことは、上記した、第３光学素子を備えた接合光学素子７についても当てはまる。
【００３７】
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
【００３８】
このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上説明したように、本発明は、光学素子の接合により割れやクラックが発生するのを抑制するための用途等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係る接合光学素子の断面図である。
【図２】接合光学素子の製造工程を示す概略断面図であり、(ａ)は、第２光学素子成形準備段階を示す図であり、（ｂ）は、第２光学素子成形完了段階を示す図である。
【図３】第１光学素子の接合面に角部がある接合光学素子の断面図である。
【図４】接合光学素子の断面図である。
【図５】第１光学素子の上面に第２光学素子が、第１光学素子の下面に第３光学素子が、それぞれ接合されて一体化されている接合光学素子の断面図である。
【図６】第２及び第３光学素子のみ芯取り加工している接合光学素子の断面図である。
【図７】接合面のレンズ面部分が非球面の接合光学素子の断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１          上型
２          下型
３          胴型
４，１７，２２，２８  第１光学素子
４ａ        レンズ部
４ｂ        コバ部
４ｃ        中間部
５          第２光学素子素材
６，１８，２３，２９  第２光学素子
７          接合光学素子
８          中間部の接合面
１３        外周面
１９，２４  第３光学素子
２１        外周曲面
３０，３１  レンズ面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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