(57)【要約】【課題】光学部材を通して光硬化型樹脂に光を照射した際、該光硬化型樹脂上における光の照度を均一にすることができる光学素子の製造方法を提供する。【解決手段】第１の光学部材と第２の光学部材とを光硬化型樹脂で接合してなる光学素子の製造方法であって、前記第１の光学部材又は第２の光学部材の少なくとも一部を液体に接するように配置し、前記液体の側から、前記液体に接する第１の光学部材又は第２の光学部材の少なくとも一部を通して前記光硬化型樹脂に光を照射し、前記光硬化型樹脂を硬化させることを特徴とする光学素子の製造方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光学部材と第２の光学部材とを光硬化型樹脂で接合してなる光学素子の製造方法であって、
前記第１の光学部材又は第２の光学部材の少なくとも一部を液体に接するように配置し、
前記液体の側から、前記液体に接する第１の光学部材又は第２の光学部材の少なくとも一部を通して前記光硬化型樹脂に光を照射し、前記光硬化型樹脂を硬化させることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記光硬化型樹脂に照射する光の波長における、前記液体の屈折率と前記光の入射側に位置する前記光学部材の屈折率との差の絶対値が０．３以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記光硬化型樹脂に照射する光は、波長２５０ｎｍ〜４４０ｎｍの光を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記光硬化型樹脂は少なくとも波長３６５ｎｍの光を照射することにより硬化することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
内部に液体を保持することのできる光照射室と、
前記光照射室の内部に保持された液体に接するように配置された被照射物に、前記液体との接触部を介して光を照射する光源と、
を有することを特徴とする光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の製造方法及び光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つ以上の光学部材の接合は、接合工程の簡略化や時間短縮のため、光硬化型樹脂を用い該光硬化型樹脂に光を照射し硬化させることにより行われることがある。光硬化型樹脂を用いて光学部材を接合する例として、例えば、特許文献１には、接合すべき二つの光学基材の厚み方向に傾斜された接合面間に光硬化性接着剤を充填し、光源からの照射光を何れかの光学基材を介して当該接合面に照射することにより当該光硬化性接着剤を硬化させて前記二つの光学基材を接合するレンズ製造方法において、 前記光学基材を透過して前記光硬化型接着剤に到達する前記照射光の当該光硬化型接着剤の延在方向における強度分布が略均一になるように前記照射光を照射するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−７８９６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、光学部材を通して光硬化型樹脂に光を照射した際、該光硬化型樹脂上における光の照度を均一にすることができる光学素子の製造方法及び光硬化型樹脂上における光の照度を均一にすることのできる光照射装置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】
【０００５】
本発明の第１の態様は、第１の光学部材と第２の光学部材とを光硬化型樹脂で接合してなる光学素子の製造方法であって、前記第１の光学部材又は第２の光学部材の少なくとも一部を液体に接するように配置し、前記液体の側から、前記液体に接する第１の光学部材又は第２の光学部材の少なくとも一部を通して前記光硬化型樹脂に光を照射し、前記光硬化型樹脂を硬化させることを特徴とする。
【０００６】
本発明の第２の態様は、前記光硬化型樹脂に照射する光の波長における、前記液体の屈折率と前記光の入射側に位置する前記光学部材の屈折率との差の絶対値が０．３以下であることを特徴とする。
【０００７】
本発明の第３の態様は、前記光硬化型樹脂に照射する光は、波長２５０ｎｍ〜４４０ｎｍの光を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の第４の態様は、前記光硬化型樹脂は少なくとも波長３６５ｎｍの光を照射することにより硬化することを特徴とする。
【０００９】
本発明の第５の態様は、内部に液体を保持することのできる光照射室と、前記光照射室の内部に保持された液体に接するように配置された被照射物に、前記液体との接触部を介して光を照射する光源と、を有することを特徴とする光照射装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の態様の光学素子の製造方法では、第１の光学部材と第２の光学部材を光硬化型樹脂を用いて接合する際に、前記光学部材の少なくとも一部を液体に接するようにし、該液体を介して前記光硬化型樹脂を硬化させるための光を照射するので、前記光学部材の入射面における光の屈折を抑制することができる。したがって、光硬化型樹脂上における光の照度の不均一性を低減することができ、該光硬化型樹脂の硬化挙動の不均一性も低減する。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態の例を図面を用いて説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
○第１の実施形態
本発明の第１の実施形態は、第１の光学部材と第２の光学部材とを光硬化型樹脂で接合してなる光学素子の製造方法に関するものである。初めに従来の製造方法について図１を用いて説明する。
【００１２】
図１は空気中において光学レンズを通して光硬化型樹脂に光を照射して硬化させる際の光路を示す図である。図１において、凸面１ａと平面１ｂとを有する光学レンズ１（第１の光学部材）及び凸面２ａと平面２ｂとを有する光学レンズ２（第２の光学部材）は、平面１ｂと平面２ｂとの間に光硬化型樹脂３を介して貼り合わされている。不図示の光源から出射した強度分布が均一な光束５は、光の入射側媒質である空気４から光学レンズ１の光軸に平行に入射し、光硬化型樹脂３に到達する。ここでは、光学レンズ１の光軸上の光線を光５ａ、光軸より外側に入射する光線を光５ｂと表している。なお、図面をわかりやすくするため、光硬化型樹脂３の厚さは実際の厚さよりも厚く表している。
【００１３】
ここで、光束５の波長をλ、波長λにおける光学レンズ１の屈折率をｎ1、波長λにおける空気４の屈折率をｎ2＝１とする。図１に示すように、光の入射面が光学レンズ１の凸面１ａのような曲面を有する場合、光軸上の光線である光５ａはｎ1の値に関係なく直進するが、光学レンズ１を構成する光学材料の屈折率ｎ１は空気の屈折率ｎ２よりも必ず大きいので、光学レンズ１の光軸よりも外側に入射する光５ｂは収斂するように屈折する。このため、光硬化型樹脂３に到達する光線の強度分布は均一ではなく、中心部の方が周辺部よりも光線強度が大きくなることが避けられない。
【００１４】
このように、光学レンズ１の凸面１ａで入射光が屈折すると光硬化型樹脂３上における光の照度は不均一になる。すると、光硬化型樹脂３の硬化挙動が不均一になって応力が生じ、生じた応力によって光学レンズ１と光学レンズ２とに歪が発生することがある。また、光硬化型樹脂３が応力に耐え切れなくなり、接合した光学レンズ１と光学レンズ２とが剥がれることもある。
【００１５】
以上の事情は入射側媒質が空気以外の気体である場合においても同様に成立する。これは一般的な光硬化型樹脂の硬化波長が２５０ｎｍ〜４４０ｎｍ程度であり、この波長域における気体の屈折率が１．０程度であるのに対して、光学材料の屈折率は１．４〜２．０の範囲であって、両者の屈折率が相当程度異なることによる。
【００１６】
次に、図２を用いて本発明の態様による光学素子の製造方法について説明する。本実施形態では入射側媒質として気体の代わりに液体６を使用し、液体６と光学レンズ１とを通して光硬化型樹脂３に光束５を照射する。ここで液体６の屈折率ｎ2は、光学レンズ１の屈折率ｎ1と等しいものとする。この場合、光学レンズ１の光入射面において入射光が屈折することが無いので、光学レンズ１に入射する光束５の強度分布が均一になるように調整されていれば、光硬化型樹脂３に到達する光の強度分布も均一なまま維持される。したがって本実施形態の製造方法によれば、前述したような気体中で光を照射する場合と比較して、光硬化型樹脂３の硬化挙動を均一化することができる。
【００１７】
以上の説明は、液体６の屈折率ｎ2が光学レンズ１の屈折率ｎ1と等しくなるように調整されている場合に関するものであるが、入射側媒質が液体である限り同様の効果を得ることができる。
【００１８】
一般に光硬化型樹脂の硬化に用いられる光の波長である２５０ｎｍ〜４４０ｎｍの範囲において、実在する液体の常温常圧における屈折率は１．３〜１．７程度の範囲内にある。これに対して気体の屈折率はほぼ１．０である。したがって、入射側媒質として気体に代えて液体を用いることにより、光の入射側界面における屈折率差を少なくとも０．３だけ減少させることができ、光硬化型樹脂に到達する光の均一化という効果を達成することができるのである。
【００１９】
本実施形態の製造方法によれば、光硬化型樹脂３上における光の照度の不均一性が低減し、光硬化型樹脂３の硬化挙動の不均一性も低減する。その結果、光硬化型樹脂３の硬化挙動の不均一性に起因する応力が生じにくく、光学レンズに歪が発生しにくいといった効果を奏する。また、接合した光学レンズ１及び２が剥がれにくいといった効果も奏する。これらの効果はｎ1とｎ2との差の絶対値が小さいほど大きくなるので、ｎ1とｎ2との差の絶対値は小さいことが好ましく、具体的にはｎ1とｎ2との差の絶対値が０．３以下であることが好ましい。
【００２０】
なお、実際に照射する光束５は単色光とは限らず、一般に一定のスペクトル幅を持った光が用いられることが多い。この場合、上記ｎ1及びｎ2としては、光硬化型樹脂３が硬化する波長領域において光の強度が最も高い波長の屈折率値を用いればよい。また、当該波長領域において光束５に含まれる光が複数のピーク波長を有する場合は、これら複数のピーク波長の全ての波長において、ｎ1及びｎ2が上記の条件を満たすことが好ましい。
【００２１】
本実施形態における液体としては、接合しようとする光学部材の光学特性に影響を与えないよう、光学部材が膨潤や溶解などしないものを用いることができ、例えば、純水、無機塩の水溶液、有機塩の水溶液などの他、フッ素系液体、芳香族系液体、脂肪族系液体などの有機化合物液体も用いることができる。また、液体は、屈折率が異なる２種類以上の液体を混合したものを用いることもできる。この場合、それぞれの液体の混合比を変化させることにより屈折率を調整しても良い。また、液体は、照射する光の波長に対して透明であることが好ましく、液体を保持する容器などと反応しないものを用いることができる。
【００２２】
本実施形態における光硬化型樹脂３には、紫外線硬化型樹脂や可視光硬化型樹脂を用いることができ、例えば、ベンゾイン系、アセトフェノン系、パーオキシド系等の光重合開始剤を含有するエポキシアクリレートやウレタンアクリレートなどを用いることができる。そして、使用する光重合開始剤に合わせて、照射する光の波長を適宜選択する。
【００２３】
なお、本実施形態では光学レンズ１の側から光を照射する場合について説明したが、光学レンズ２の側から光を照射しても良い。この場合、光学レンズ２の屈折率に合わせて液体を適宜選択すれば良い。
【００２４】
また、本実施形態では、第１及び第２の光学部材が光学レンズである場合について説明したが、これに限らず、様々な形状の光学部材を用いることができ、例えば、プリズムや回折光学素子などを用いることもできる。第１及び第２の光学部材の材料としては、例えば、ＢＫ７やＳＦ２などの光学ガラスを用いることができる。
○第２の実施形態
次に、本発明の第２の実施形態として、前記第１の実施形態の製造方法に用いることのできる光照射装置について説明する。
【００２５】
図３は本実施形態の光照射装置の構成図である。光照射装置７は筐体８と蓋９とを有し、これらの内部に光源１０、光照射室１１、保持台１２を含んで構成される。
【００２６】
光照射室１１は上面が開口した形状の水密容器であり、内部に所要量の液体１４を収容することができる。また、光照射室１１の下部には配管１３が接続されており、その他端に接続された液体供給装置（不図示）を用いて、光照射室１１に任意の量の液体１５を供給し、あるいは排出することができる。
【００２７】
保持台１２は、被照射物１５を液体１４中に安定して保持するための部材であり、光照射室１１の内部に設置される。保持台１２の具体的な形状の例としては、円形の開口部を有する板状部材からなるものが挙げられる。この場合、当該開口部の直径よりも大きい直径を有する被照射物を載置して保持することができる。
【００２８】
光照射室１１、保持台１２、配管１３等の、液体１４に直接接する部材は、液体１４および光源１０からの光に対して十分な耐久性を有することが望ましく、通常はステンレス鋼等の耐食性材料を用いて構成される。
【００２９】
本実施形態における光源１０としては、基板に実装された複数の紫外線発光ダイオードを用いることができる。ここで紫外線発光ダイオードの発光スペクトルのピーク波長は３６５ｎｍであってよい。これらの紫外線発光ダイオードから照射される光線は、少なくとも保持台１２に保持された被照射物１５の入射面全面において、均一な照度が得られるように調整されていることが好ましい。
【００３０】
以上の構成を有する光照射装置７は、前記第１の実施形態で説明した光学素子の製造方法に使用することができる。以下では、第１及び第２の光学部材としてそれぞれ平凸レンズを用い、これらを本実施形態の光照射装置により接合する手順について説明する。
【００３１】
初めに、平凸の光学レンズ１（第１の光学部材）及び平凸の光学レンズ２（第２の光学部材）を用意し、平面１ｂと平面２ｂとを光硬化型樹脂３を用いて貼り合わせる。ここで光学レンズ１は光ガラス株式会社製の光学ガラスＪ−ＫＦ６からなり、光学レンズ２は同社製の光学ガラスＪ−ＢＡＳＦ６からなるものとする。Ｊ−ＫＦ６及びＪ−ＢＡＳＦ６の波長３６５ｎｍにおける屈折率は、それぞれ１．５４及び１．７１である。また、光硬化型樹脂３としては、波長３６５ｎｍの光で硬化する紫外線硬化型エポキシアクリレートを用いる。
【００３２】
次に、光硬化型樹脂３を用いて貼り合わせた光学レンズ１及び２を、光学レンズ１を上側に向けて光照射装置７の保持台１２に載置する。そして液体１４としての純水を配管１３から光照射室１１の内部に供給し、光学レンズ１及び２を完全に水没させる。ここで純水の波長３６５ｎｍにおける屈折率は１．３３である。
【００３３】
液体１４の供給が完了した後は、光源１０から光を照射する。光源１０から出た光は液体１４中に入射し、液体１４から光学レンズ１の凸面１ａに入射する。ここで液体１４の屈折率は１．３３であるから、屈折率１の空気中から光学レンズ１に入射する従来の方法と比較して光学レンズ１の入射面における屈折が小さくなり、光硬化型樹脂３上での光の照度の不均一性を低減することができる。したがって、光硬化型樹脂３の硬化挙動の不均一性を低減することができる。その結果、光硬化型樹脂３の硬化挙動の不均一性に起因する応力が生じにくく、光学レンズに歪が発生しにくいといった効果を奏する。また、光硬化型樹脂３に応力が生じにくいので、接合した光学レンズ１及び２が剥がれにくいといった効果も奏する。
【００３４】
なお、液体１４の液面が揺らいでいると液体１４の液面で光が屈折し、液体１４に光が入射した段階で光の強度分布が不均一となる恐れがある。したがって、液体１４の揺らぎが静止してから液体１４と光学レンズ１とを通して光硬化型樹脂３に光を照射することが好ましい。
【００３５】
光学レンズ１及び２を接合し光学素子を製造した後は、光照射装置７から光学素子を取り出す。ここで、光照射室１１の内部に液体１４を保持したまま光学素子を取り出すと、液体１４中に泡が発生したり、不純物が混入したりすることがある。すると、次の光学素子を製造する際、泡や不純物により光が屈折し光硬化型樹脂３上における光の照度が不均一になる恐れがある。したがって、光学素子の取り出しは、配管１３から光照射室１１の内部に保持された液体１４を排出してから行うことが好ましい。
【００３６】
以上のように、光照射装置７を使用すると、液体１４を通して光学レンズ１に光を入射させることができる。光学レンズ１の屈折率と液体１４の屈折率との差の絶対値は０．２１となり、空気中から光学レンズ１に光が入射する場合の０．５４に比べて小さくなるので光学レンズ１の凸面１ａ上での光の屈折を抑制することができ、光硬化型樹脂３上における光の照度の不均一性を低減することができる。したがって、光硬化型樹脂３の硬化挙動の不均一性も低減することができる。その結果、硬化挙動の不均一性に起因する応力が生じにくく、光学レンズに歪が発生しにくいといった効果を奏する。また、光硬化型樹脂３に応力が生じにくいので、接合した光学レンズ１及び２が剥がれにくくなるといった効果も奏する。
【００３７】
なお、ここでは、光学レンズ１の側から光を照射する場合について説明したが、光学レンズ１を下側に向けて光学レンズ２の側から光を照射しても良い。この場合は、光学レンズ２の屈折率に合わせて液体１４を適宜選択すれば良い。また、上記の実施形態では液体１４として比較的入手が容易で安全性の高い純水を用いたが、照射する光の強度分布をより均一化するためには、光の入射側に位置する光学レンズの屈折率に合わせて調整した液体を用いることがさらに好ましい。
【００３８】
また、本実施形態では、光学レンズ同士を接合する場合について説明したが、これに限らず、プリズムや回折光学素子などの接合にも光照射装置７を使用することができる。この場合は、使用する光学部材の形状に合わせて保持台１２の開口部の形状と大きさとを適宜変更すれば良い。
【００３９】
また、本実施形態では、一度の光の照射で一つの光学素子を製造する場合について説明したが、これに限らず、一度の光の照射で複数の光学素子を製造することもできる。この場合は、保持台１２の板状部材の大きさと開口部の数とを適宜変更すれば良い。
【００４０】
また、本実施形態では、光源１０が基板に実装された複数の紫外線発光ダイオードである場合について説明したが、これに限らず、例えば、高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどを用いることもできる。光源１０は光硬化型樹脂３が硬化する波長を有するものを適宜選択すれば良い。
【００４１】
また、上述した光学素子の製造方法では、光照射室１１の内部に供給した液体１４が光源１０と接しないようにして光を照射したが、液体１４が接した状態で動作可能な光源１０を用いれば、液体１４を光源１０に接する高さまで供給し、光源１０が液体１４に接したまま光を照射しても良い。この場合、光源１０から出射した光は、液体１４と気体との界面を通らないので、液体１４の揺らぎが静止するまでの待機時間を削減できるといった効果を奏する。
【００４２】
また、本実施形態では、光照射室１１、保持台１２、配管１３のような液体１４に直接接する部材の材料の材料としてステンレス鋼を用いる場合について説明したが、これに限らず、液体１４および光源１０からの光に対して十分な耐久性を有するものを用いることができ、例えば、石英ガラス、銅合金、アルミニウム合金などを用いることもできる。
【００４３】
○第３の実施形態
次に、本発明の第３の実施形態として、前記第１の実施形態の製造方法に用いることのできる光照射装置の別の形態について説明する。
【００４４】
図４は本実施形態の光照射装置の構成図である。光照射装置１６は筐体８と蓋９とを有し、これらの内部に光源１７、光照射室１１、保持台１８を含んで構成される。
【００４５】
光源１７は、高圧水銀ランプであり、波長３６５ｎｍの光を照射することができる。また、光源１７は、筐体８の底面に設けられている。
【００４６】
光照射室１１は上面が開口した形状の水密容器であり、内部に所要量の液体１４を収容することができる。筐体８の底面には光源１７が設けられるので、光照射室１１は筐体８の底面から、光源１７を設置できるスペースを設けて配置されている。また、光照射室１１の下部には配管１３が接続されており、その他端に接続された液体供給装置（不図示）を用いて、光照射室１１に任意の量の液体１４を供給し、あるいは排出することができる。
【００４７】
本実施形態の光照射装置１６では光照射室１１の下側から光を照射する。したがって、光源１７から照射する光が光照射室１１の底面を透過する必要があり、光照射室１１の材料は光源１７から照射する光に対して透明なものを使用する。本実施形態では、光照射室１１の材料として石英ガラスを使用している。
【００４８】
保持台１８は、第一の板状部材１９と第二の板状部材２０とからなり、板状部材２０上に板状部材１９を設置して使用する。保持台１８は光照射室１１の内部に配置され、液体を通して被照射物１５の下側から光源１７からの光を照射することができるように被照射物１５を保持する。ここで、図５を用いて保持台１８の詳細について説明する。
【００４９】
図５（ａ）は板状部材１９、図５（ｂ）は板状部材２０の平面図である。板状部材１９は開口部１９ａを有し、開口部１９ａの直径は被照射物１５の直径よりも大きく設定されている。板状部材２０は、板状部材１９の開口部１９ａに対応する開口部２０ａを有し、開口部２０ａには板状部材２０と同じ材料からなる３つの突起２０ｂが１２０度ずつの間隔をあけて設けられている。板上部材２０上に板状部材１９を設置することで保持台１８を形成し、３つの突起２０ｂで支持するように保持台１８の上側から被照射物１５を配置することで被照射物１５を保持することができる。
【００５０】
光照射装置１６では被照射物１５の下側から被照射物１５に光を照射するので、例えば、第２の実施形態で用いた保持台１２を使用すると、被照射物１５の外周部分は保持台１２の影となり、被照射物１５に十分に光が照射されないことになる。しかしながら、本実施形態の保持台１８を用いると、被照射物１５を３つの突起２０ｂで支持するため、被照射物１５の下側から光を照射しても保持台の影となる領域が小さくなり、より大きい面積に光を照射することができるので、３つの突起２０ｂはできるだけ小さくすることが好ましい。
【００５１】
また、３つの突起２０ｂで被照射物１５を支持すると、振動などにより被照射物１５が動いてしまった際に３つの突起２０ｂの間から被照射物１５が落下しやすくなる。しかしながら、開口部１９ａの直径から突起２０ｂの長さを引いた長さが被照射物１５の直径よりも短く設定されている。したがって、振動などにより被照射物１５が動いてしまっても、被照射物１５の側面が板状部材１９の開口部１９ａに接触し、被照射物１５が３つの突起２０ｂの間から落下するといった事態を防ぐことができる。
【００５２】
保持台１８は液体１４に直接接する部材であるため、液体１４および光源１７からの光に対して十分な耐久性を有することが望ましく、通常はステンレス鋼等の耐食性材料を用いて構成される。
【００５３】
以上の構成を有する光照射装置１６は、前記第１の実施形態で説明した光学素子の製造方法に使用することができる。以下では、第１及び第２の光学部材としてそれぞれ平凸レンズを用い、これらを本実施形態の光照射装置により接合する手順について説明する。
【００５４】
初めに、第２の実施形態と同様の、光硬化型樹脂３を用いて貼り合わせた光学レンズ１及び２を用意する。
【００５５】
次に、液体１４としての純水を配管１３から光照射室１１の内部に供給する。供給する液体１４の量は、光硬化型樹脂３を用いて貼り合わせた光学レンズ１及び２を、光学レンズ１を下側に向けて保持台１８に載置した際、光学レンズ１の凸面１ａの全面が液体１４に接し、光学レンズ１及び２の間に介在する光硬化型樹脂３には液体１４が接しない高さまで供給する。ここで、純水の波長３６５ｎｍにおける屈折率は１．３３である。
【００５６】
液体１４の供給が完了した後は、光硬化型樹脂３を用いて貼り合わせた光学レンズ１及び２を、光学レンズ１を下側に向けて光照射装置１６の保持台１８に載置する。
【００５７】
そして、光源１７から光を照射する。光源１７から出た光は光照射室１２の底面を通って液体１４中に入射し、液体１４から光学レンズ１の凸面１ａに入射する。このとき、光学レンズ１の屈折率と液体１４の屈折率との差は０．２１となり、空気中から光学レンズ１に光が入射する場合の０．５４に比べて小さくなるので光学レンズ１の凸面１ａ上での光の屈折を抑制することができ、光硬化型樹脂３上での光の照度の不均一性を低減することができる。したがって、光硬化型樹脂３の硬化挙動の不均一性を低減することができる。その結果、光硬化型樹脂３の硬化挙動の不均一性に起因する応力が生じにくく、光学レンズに歪が発生しにくいといった効果を奏する。また、光硬化型樹脂３に応力が生じにくいので、接合した光学レンズ１及び２が剥がれにくいといった効果も奏する。
【００５８】
光学レンズ１及び２を接合し光学素子を製造した後は、光照射装置１６から光学素子を取り出す。ここで、光学素子の液体１４に接している領域は光学レンズ１の凸面１ａのみであるので、凸面１ａ以外は液体１４から露出している。液体１４から露出した領域を保持して光学素子を取り出すと、液体１４に接触することなく光学素子の取り出しを行うことができるため、液体１４中の泡の発生や不純物の混入を防ぐことができる。したがって、本実施形態の光照射装置１６は、光照射室１１の内部に液体１４を保持したまま光学素子を取り出すことができるため、液体１４を排出することなく連続して光学素子を製造することができ、光学素子の製造時間を短縮できるといった効果を奏する。
【００５９】
以上のように、光照射装置１６を用いると、液体１４を通して光学部材に光を入射させることができる。したがって、空気中から光学部材に光を入射させる場合に比べ、光学部材の入射面における光の屈折を抑制することができ、光硬化型樹脂３に到達する光の不均一性を低減することができる。そして、光硬化型樹脂３の硬化挙動の不均一性も低減することができる。その結果、硬化挙動の不均一性に起因する応力が生じにくく、光学部材に歪が発生しにくいといった効果を奏する。また、光硬化型樹脂３に応力が生じにくいので、接合した光学部材同士が剥がれにくくなるといった効果も奏する。
【００６０】
また、光照射装置１６を用いると、光硬化型樹脂３と液体１４とが接しないようにすることができるので、光硬化型樹脂３が液体１４に対して可溶性を有する場合であっても使用することができるといった効果を奏する。
【００６１】
さらに、筐体８の内部を窒素やヘリウムなどの気体で満たしてから光硬化型樹脂３の硬化を行っても良く、この場合、例えば、空気雰囲気中で光を照射しても十分に硬化しない光硬化型樹脂であっても使用することができるといった効果を奏する。
【００６２】
なお、ここでは、光学レンズ１の側から光を照射する場合について説明したが、光学レンズ１を上側に向けて、光学レンズ２の側から光を照射するようにしても良い。この場合は、光学レンズ２の屈折率に合わせて液体１４を適宜選択すれば良い。上記の実施形態では、液体として比較的入手が容易で安全性の高い純水を用いたが、照射する光の強度分布をより均一化するためには、光の入射側に位置する光学レンズの屈折率に合わせて調整した液体を用いることが好ましいことは言うまでもない。
【００６３】
また、ここでは、光学レンズ同士を接合する場合について説明したが、これに限らず、プリズムや回折光学素子などの接合にも光照射装置１７を用いることができる。この場合、使用する光学部材の形状に合わせて保持台１８の開口部の形状と大きさとを適宜変更すれば良い。
【００６４】
また、本実施形態では、保持台１８の板状部材１９及び板状部材２０の材料がステンレス鋼である場合について説明したが、これに限らず、光源１７から照射する光により劣化しにくい材料を用いることができ、例えば、石英ガラス、銅合金、アルミニウム合金などを用いることもできる。また、板状部材１９と板状部材２０とは異なる材料であっても良い。
【００６５】
また、本実施形態では、一度の光の照射で一つの光学素子を製造する場合について説明したが、これに限らず、一度の光の照射で複数の光学素子を製造することもできる。この場合は、保持台１８の板状部材１９及び板状部材２０の大きさと開口部１９ａ及び開口部２０ａの数とを適宜変更すれば良い。
【００６６】
また、本実施形態では、光源１７が高圧水銀ランプである場合について説明したが、これに限らず、例えば、紫外線発光ダイオードやメタルハライドランプなどを用いることもできる。光源１７は光硬化型樹脂３を硬化させる波長を有するものを適宜選択して使用すれば良い。
【００６７】
また、本実施形態では、光源１７が筐体８の底面に設けられている場合について説明したが、被照射物の下側から光を照射できれば良いので、液体が接した状態で動作可能な光源１７を用いれば光照射室１１の内部に光源１７が設けられていても良い。この場合、筐体８と光照射室１１との間に光源１７を設けるためのスペースを確保しなくても良いので、光照射装置１６を小型化することができる。
【００６８】
また、本実施形態では、光照射室１１の材料が石英ガラスである場合について説明したが、これに限らず、光源１７から照射する光に対して透明な材料を用いることができ、例えば、アクリル板などを用いることもできる。また、光照射室１１は側面と底面とが異なる材料からなるものであっても良く、この場合、光照射室１１の底面のみが光源１７から照射する光に対して透明であれば良い。
【実施例】
【００６９】
照明設計解析ソフトウェアＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社製）を用いてシミュレーションを行い、液体と光学レンズとを通して光硬化型樹脂に光を照射した際の光硬化型樹脂上における光の照度の均一性を算出した。ここで、光の照度の均一性は測定面内における最大照度と最小照度の比で定義される値である。シミュレーションの条件は以下の通りである。
【００７０】
照射する光は波長３６５ｎｍで、面内の照度の均一性を１００％に設定した。光学レンズには両面が凸面である両凸レンズを使用した。光学レンズの直径は２１ｍｍ、全厚は１５ｍｍであり、光学レンズの一方の凸面の曲率半径は１５ｍｍ、他方の凸面の曲率半径は２０ｍｍである。波長３６５ｎｍにおける光学レンズの屈折率は１．４４である。
【００７１】
そして、液体には純水を用いた。波長３６５ｎｍにおける純水の屈折率は１．３３である。
【００７２】
そして、光学レンズの曲率半径が１５ｍｍである凸面を純水に接するように、曲率半径が２０ｍｍである凸面を光硬化型樹脂に接するようにし、液体と光学レンズとを通して光硬化型樹脂に波長３６５ｎｍの光を照射するシミュレーションを行った。
【００７３】
シミュレーションの結果によると、上記の条件において、光硬化型樹脂上における光の照度の均一性は７０％以上であった。
＜比較例＞
また、比較例として、液体を用いず、空気中から光学レンズを通して光硬化型樹脂に光を照射した際の光の照度の均一性もシミュレーションにより求めた。
【００７４】
シミュレーションの結果によると、光硬化型樹脂上における光の照度の均一性は５０％以下であった。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】空気中において光学レンズを通して光硬化型樹脂に光を照射して硬化させる際の光路を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための構成図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る光照射装置の構成図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る光照射装置の構成図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る光照射装置の保持台を構成する板状部材の平面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  光学レンズ
１ａ  凸面
１ｂ  平面
２  光学レンズ
２ａ  凸面
２ｂ  平面
３  光硬化型樹脂
４  空気
５  光束
５ａ  光線
５ｂ  光線
６  液体
７  光照射装置
８  筐体
９  蓋
１０  光源
１１  光照射室
１２  保持台
１３  配管
１４  液体
１５  被照射物
１６  光照射室
１７  光源
１８  保持台
１９  板状部材
１９ａ  開口部
２０  板状部材
２０ａ  開口部
２０ｂ  突起
【図１】
2012002960.tif 000003
【図２】
2012002960.tif 000004
【図３】
2012002960.tif 000005
【図４】
2012002960.tif 000006
【図５】
2012002960.tif 000007