(57)【要約】【課題】保管環境にある水蒸気、酸素、その他有害ガスの、光学素子表面への吸着を防止し、光学特性を劣化させることなく長期間保管する。【解決手段】光学素子の表面に、ＪＩＳ−Ｚ−０２０８による水蒸気透過度が１００ｇ／ｍ２・２４ｈ以下である固体またはＪＩＳ−Ｋ−７１２６による酸素透過度が３００ｍＬ／ｍ２・２４ｈ・ＭＰａ以下である固体からなる遮蔽体を密着させ、外部環境の有害分子から光学素子表面を遮蔽する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子の表面に、ＪＩＳ−Ｚ−０２０８による水蒸気透過度が１００ｇ／ｍ２・２４ｈ以下である固体からなる遮蔽体を密着させて保管する、光学素子の保管方法。
【請求項２】
ＪＩＳ−Ｚ−０２０８による水蒸気透過度が１００ｇ／ｍ２・２４ｈ以下である固体からなる遮蔽体であって、その少なくとも一面の曲率が、前記光学素子の少なくとも一面の曲率と一致することを特徴とする、請求項１記載の光学素子の保管方法に用いる遮蔽体。
【請求項３】
光学素子の表面に、ＪＩＳ−Ｋ−７１２６による酸素透過度が３００ｍＬ／ｍ２・２４ｈ・ＭＰａ以下である固体からなる遮蔽体を密着させて保管する、光学素子の保管方法。
【請求項４】
ＪＩＳ−Ｋ−７１２６による酸素透過度が３００ｍＬ／ｍ２・２４ｈ・ＭＰａ以下である固体からなる遮蔽体であって、その少なくとも一面の曲率が、前記光学素子の少なくとも一面の曲率と一致することを特徴とする、請求項３記載の光学素子の保管方法に用いる遮蔽体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子表面の劣化を防止する保管方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レンズ・ミラー・偏光素子などの光学素子は、基材の成形・研磨工程と表面へのコーティング工程とを経て製造され、完成した素子は光学機器への組み込み工程へ順次送られる。光学素子の製造工程では数個から数百個という多数の素子を一時に加工することが多く、完成した素子を組み込み工程に送るまでの間、ある期間保管しておく必要が生じる。
【０００３】
光学素子を大気に暴露した状態で長期間保管すると、大気中の水蒸気や酸素が光学素子表面に吸着したり、単に吸着するだけでなく化学反応を起こし水酸化物や酸化物を生成したりすることが知られている。水、酸素、水酸化物、酸化物は特に紫外線に対する吸収係数が大きく、光学素子全体の光透過率を低下させる原因となる。また水蒸気等以外にも大気中には種々の有機ガスや無機ガスが存在しており、これらが同様に光学素子表面に吸着したり、互いに反応して生じた固体が光学素子表面に付着したりして、光透過率の低下や表面散乱の増加など光学素子としての性能劣化を引き起こす。このような有害ガスとしては、高分子材料の可塑剤として大量に用いられているフタル酸エステル類、シリコン樹脂の原料となるシロキサン化合物類、溶剤として用いられる炭化水素類、アンモニア（ＮＨ３）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）などが知られている。
【０００４】
上述した要因による光学素子の劣化を防止するため、光学素子や光学装置の製造業者においては、デシケータと呼ばれる密閉容器を用意し、内部に光学素子と共にシリカゲルや塩化カルシウム等の乾燥剤を置いて保管することが広く行われている。またデシケータ内を窒素ガス等の不活性ガスで置換することも一般的な方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光学素子を乾燥剤と共に保管する方法では、水蒸気に対してはある程度効果があるものの、酸素やその他の有害ガスに対しては無力である。また内部を不活性ガス置換したデシケータを保管容器として用いる場合、供給する不活性ガスから水蒸気、酸素、他の有害ガスを十分に除去しなければならず、高度なガス精製機などの設備投資と多額のランニングコストを要するという問題がある。さらに容器壁からの脱ガスによる保管環境汚染が生じるため、容器材質についても制限があり、多くの場合は専用容器を製作する必要がある。特に直径数百ｍｍ、重量数十ｋｇの大口径レンズ等を大量に取り扱う場合には、保管室と呼ぶべき大規模な設備とならざるを得ず、その実現は困難であった。また、いずれの方法によっても保管容器への光学部品の出入庫の際は内部を大気開放することが避けられず、その度に再度のガス置換を要し、生産効率が低下するという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、光学素子表面に遮蔽体を密着させることにより保管環境から隔離し、有害ガス等の光学素子表面への吸着等を防止する。すなわち本発明は、「光学素子の表面に、ＪＩＳ−Ｚ−０２０８による水蒸気透過度が１００ｇ／ｍ２・２４ｈ以下である固体からなる遮蔽体を密着させて保管する、光学素子の保管方法」
および、「ＪＩＳ−Ｚ−０２０８による水蒸気透過度が１００ｇ／ｍ２・２４ｈ以下である固体からなる遮蔽体であって、その少なくとも一面の曲率が、前記光学素子の少なくとも一面の曲率と一致することを特徴とする、請求項１記載の光学素子の保管方法に用いる遮蔽体」
を提供する。
【０００７】
また本発明は、「光学素子の表面に、ＪＩＳ−Ｋ−７１２６による酸素透過度が３００ｍＬ／ｍ２・２４ｈ・ＭＰａ以下である固体からなる遮蔽体を密着させて保管する、光学素子の保管方法」
および、「ＪＩＳ−Ｋ−７１２６による酸素透過度が３００ｍＬ／ｍ２・２４ｈ・ＭＰａ以下である固体からなる遮蔽体であって、その少なくとも一面の曲率が、前記光学素子の少なくとも一面の曲率と一致することを特徴とする、請求項３記載の光学素子の保管方法に用いる遮蔽体」
を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、光学素子表面に遮蔽体を密着させることにより保管環境から隔離し、保管中における有害ガス等の光学素子表面への吸着等を防止するものである。
【０００９】
図１は、本発明に係る光学素子の保管方法の一例を示す概略断面図である。光学素子１は、基材２と、その両面に形成された光学薄膜３とからなり、全体として特定の光学性能を発揮するように設計されている。基材２は合成石英ガラス等の光学ガラスや蛍石等の光学結晶で構成される。さらに基材２の表面には目的に応じて所定の曲率が与えられ、例えば両凸レンズでは両面が凸面に、凹面鏡であれば鏡面を凹面に仕上げられる。また光学薄膜３は、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）等の酸化物薄膜、あるいはフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化ランタン（ＬａＦ３）、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）等のフッ化物薄膜やアルミニウム（Ａｌ）等の金属薄膜を構成要素とする、単層または多層の薄膜からなる。光学薄膜３には反射防止膜、高反射膜、偏光分離膜等の光学機能が付与される。図１に示した光学素子１はメニスカスレンズの例である。
【００１０】
光学素子１の表面には本発明に係る遮蔽体４および５が密着する。光学素子と遮蔽体とが密着するためには、互いの密着面の曲率が一致していなければならない。光学素子と遮蔽体の密着面が互いに平面同士である場合も、密着面の曲率が０である特別な場合であって、両者の曲率が一致していることは言うまでもない。光学素子表面は非球面であっても良く、この場合にも光学素子と遮蔽体の密着すべき面の曲率が一致すればよい。図２は三角プリズム１１への適用例である。遮蔽体１２にはＶ溝が加工されており、その頂角が三角プリズムと同一であるため、遮蔽体と三角プリズムは２面で密着することになる。また遮蔽体１３は完全な平面で、三角プリズムの斜面に密着するため、両遮蔽体を組み合わせて用いればプリズムの３面を保護することができる。
【００１１】
遮蔽体を光学素子に密着させるためには両者の間にある程度の圧力を加える必要がある。図１の例では圧縮コイルばね１０により一定の圧力が加えられ、光学素子と遮蔽体が密着する。圧力を加える手段に特に制限はない。遮蔽体が樹脂等の弾性体である場合には、図２に示すように、単なるネジ１４で締め付けることによっても光学素子と遮蔽体を密着させることが可能である。また大型の光学素子を対象とする場合には、空気圧や油圧を利用する加圧機構であってもよい。
【００１２】
光学素子および遮蔽体の材質や形状、加工精度等によっては、両者の密着面の曲率を完全に一致させることが困難な場合が生じる。この様な場合には光学素子と遮蔽体を全面で完全に密着させる必要はない。仮に若干の空隙を残して接触している状態であっても、その空隙が外部環境から遮断された空間であれば、完全に密着させた場合と同様の効果を得ることができる。光学素子と遮蔽体間の空隙は概ね数μｍ以下であれば十分な劣化防止効果が得られ、数ｍｍ以下であれば良好な劣化防止効果が得られる。空隙部分を確実に外部環境から遮断するためには、光学部品および遮蔽体の周辺部のみを密着可能な程度に高精度に加工することが有効である。図３はかかる実施態様を示す断面図である。図３において、光学素子１と遮蔽体２１および２２とは高精度に加工された周辺部２４で密着しており、空隙を有する中央部２３を外部環境から遮断することにより劣化が防止される。
【００１３】
遮蔽体には外部の保管環境から光学素子表面に水蒸気、酸素、その他の有害ガスが拡散することを防止する機能が要求される。光学素子表面の上記各ガス種に対する耐久性は、その表面を構成する物質の種類に依存する場合がある。たとえば酸化物薄膜は酸素と反応することはないが、水蒸気を吸着して屈折率が変化し光学特性の変動という性能劣化を生じる。一方フッ化物薄膜は酸素、水蒸気のどちらとも反応し、酸化物や水酸化物を生じることで透過率低下などの性能劣化が起こりうる。そこで本発明に係る遮蔽体は、ＪＩＳ−Ｚ−０２０８による水蒸気透過度が１００ｇ／ｍ２・２４ｈ以下である固体であるか、またはＪＩＳ−Ｋ−７１２６による酸素透過度が３００ｍＬ／ｍ２・２４ｈ・ＭＰａ以下である固体であることが必要である。これらの透過度条件を満たす固体であれば、外部の保管環境から光学素子表面への水蒸気または酸素の透過を十分に遮蔽することができるからである。また他の有害ガス分子については、その分子径が水分子または酸素分子よりも大きく拡散係数が小さいため、少なくとも本発明に係る透過度条件を満たす固体であれば十分な遮蔽効果を得ることができる。具体的な分子径を示せば酸素０．０５ｎｍ、水０．１ｎｍであり、代表的な有害ガスであるＳＯ２は０．１５ｎｍ、フタル酸ブチルでは５ｎｍである。
【００１４】
遮蔽体の材質としてはガラス、金属、樹脂などが好適である。上記の透過度条件を満たすほか、遮蔽体自体が有害ガス分子を放出しないものであることが望ましい。ガラスおよび金属は有害ガス分子を放出することがなく、またポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンも有害ガス分子を放出しないため使用可能である。一方、塩化ビニル、アクリル樹脂、ニトリル・ブタジエンゴム、シリコーンゴムはガス放出が多く、遮蔽体には適さない。
【００１５】
遮蔽体は光学素子表面に密着させて使用するものであるため、相手方である光学素子表面を傷つけないように、光学素子表面よりも硬度の低い材質を用いることが望ましい。遮蔽体の硬度が光学素子表面と同程度以上である場合には、密着面に対して垂直な方向にのみ力がかかるように適当な機構を設けるべきである。図１に示した例では、遮蔽体４は遮蔽体５に固定されたリニアガイド９に沿って上下にのみ移動する。光学素子１は密着面に対して垂直な方向（光学素子１の光軸に等しい）に圧力を受け、かつ遮蔽体はその方向にのみ移動可能であるため、脱着時に光学素子表面を擦過して損傷を与えることがない。また遮蔽体の一部に適当な段差部７を設ければ、光学素子と遮蔽体の相対位置が固定され、輸送の際の振動等による損傷を防止することができる。
【００１６】
本発明の実施態様には、液体状の樹脂を光学素子の保護すべき面に塗布した後、熱や紫外線照射あるいは硬化剤との混合等により重合・硬化させて、光学素子表面に密着した遮蔽体層を形成する方法も含まれる。図４は光学素子１の表面に遮蔽体層２５を形成した例である。形成された遮蔽体層２５について、ＪＩＳ−Ｚ−０２０８による水蒸気透過度が１００ｇ／ｍ２・２４ｈ以下であるか、またはＪＩＳ−Ｋ−７１２６による酸素透過度が３００ｍＬ／ｍ２・２４ｈ・ＭＰａ以下であれば、光学素子の劣化防止効果を得ることができる。遮蔽体層を形成する樹脂としては、上記の透過度条件を満たすほか、光学素子表面に損傷を与えないこと、容易に剥離可能であること、剥離後に残る残渣が少ないこと、ピンホールを生じないことなどが要求される。このような性状を有し本発明に適用可能な樹脂としてポリウレタン樹脂が挙げられる。市販製品としては「シルコートＣ」（細亜工業（株））、「ネオバック」（川上塗料（株））、「ストリップペイント」（関西ペイント（株））、「ビニールコート」（大豊塗料（株））、「コニーネプト」（大阪ワニス（株））、「ニトロンストリップ」（武蔵塗料（株））などがある。液体状の樹脂を塗布する方法に特に制限は無く、樹脂の性状や光学素子の形状に合わせてディッピング、スピンコーティングなど任意の方法を用いれば良い。液体状の樹脂の塗布厚は、硬化後の遮蔽体層が上記の透過度条件を満たすように設定される。
【００１７】
液体状の樹脂を塗布した後に硬化させる方法によれば、光学素子の曲率に合わせた遮蔽体を予め製作しておく必要がなく、様々な形状の光学素子に対して同一の工程で遮蔽体層を形成し、劣化防止効果を得ることができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、光学素子表面を外部環境から遮蔽することにより、無制御の環境下でも光学部品を劣化させることなく任意の期間保管することが可能となる。このため従来必要とされていた保管環境制御のための高純度ガス精製設備や、大規模な専用保管室等の整備・維持が不要となり、光学部品および光学装置の製造に係るコストを低減し、生産効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、メニスカスレンズへの適用例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の、三角プリズムへの適用例を示す概略断面図である。
【図３】光学素子と遮蔽体が周辺部において密着する実施態様を示す概略断面図である。
【図４】液体状の樹脂を塗布した後に硬化させる実施態様を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１：光学素子、２：基材、３：光学薄膜、４：遮蔽体、５：遮蔽体、９：リニアガイド、１０：圧縮コイルばね、１１：三角プリズム、２５：遮蔽体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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