JP2007309964A - Complex optical element and method of manufacturing the same - Google Patents

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Akira Kimura
亮 木村
Atsushi Murata
淳 村田
Toshiaki Takano
利昭 高野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a complex optical element having excellent mass productivity and excellent reliability by preventing the peel-off of a joint surface of various kinds of materials to each other. <P>SOLUTION: A second optical part 20 is joined to an optically functional surface 11 of a first optical part 10 and a third optical part 30 is joined to an optically functional surface 22 of the second optical part 20 using the first to the third optical parts 10, 20 and 30 respectively having linear thermal expansion coefficient α1, α2 and α3 satisfying α3≥α2≥α1. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、複合光学素子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a composite optical element and a manufacturing method thereof.

従来、異なる種類の材料(例えば、ガラスと樹脂)同士を熱可塑性接着剤で接合してなる複合光学素子が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, a composite optical element formed by joining different kinds of materials (for example, glass and resin) with a thermoplastic adhesive is known (for example, see Patent Document 1).

このような複合光学素子によれば、例えば、微細形状を作成しやすい樹脂の光学機能表面にレリーフパターン(回折面)を形成する一方、機械的強度や環境変化に対する耐性が必要な部分をガラスで構成する等、光学設計の自由度を向上させるとともに高機能な光学系の実現が可能となる。
特開昭54−73859号公報
According to such a composite optical element, for example, a relief pattern (diffraction surface) is formed on the optical functional surface of a resin that is easy to create a fine shape, while a portion requiring mechanical strength and resistance to environmental changes is made of glass. This makes it possible to improve the degree of freedom of optical design and realize a highly functional optical system.
JP 54-73859 A

しかしながら、プレス成形によりガラスと樹脂とを接合する場合、樹脂の硬化に伴う体積収縮によってガラスと樹脂との接合面に内部応力が発生し、形状精度の低下や接合面において樹脂が剥離する等の様々な悪影響を及ぼすおそれがある。   However, when glass and resin are bonded by press molding, internal stress is generated on the bonding surface between the glass and the resin due to volume shrinkage caused by the curing of the resin, and the resin is peeled off at the bonding surface due to a decrease in shape accuracy. There may be various adverse effects.

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、異種材料同士の接合面における剥離を防止して信頼性に優れた複合光学素子を提供することにある。   This invention is made | formed in view of this point, The place made into the objective is to prevent the peeling in the joint surface of dissimilar materials, and to provide the composite optical element excellent in reliability.

すなわち、本発明の複合光学素子は、第1の光学部と、第1の光学部の光学機能表面に接合された第2の光学部と、第2の光学部の光学機能表面に接合された第3の光学部とを備え、第1の光学部の線熱膨張係数α1、第2の光学部の線熱膨張係数α2、第3の光学部の線熱膨張係数α3が、α3≧α2≧α1という条件を満たすように設定されていることを特徴とするものである。   That is, the composite optical element of the present invention is bonded to the first optical unit, the second optical unit bonded to the optical functional surface of the first optical unit, and the optical functional surface of the second optical unit. A linear optical expansion coefficient α1 of the first optical unit, a linear thermal expansion coefficient α2 of the second optical unit, and a linear thermal expansion coefficient α3 of the third optical unit are α3 ≧ α2 ≧ It is characterized by being set to satisfy the condition of α1.

なお、本明細書において、線熱膨張係数α1,α2,α3は、100℃〜300℃の温度条件下で測定した値であるものとする。   In this specification, the linear thermal expansion coefficients α1, α2, and α3 are values measured under temperature conditions of 100 ° C. to 300 ° C.

また、本発明の複合光学素子の製造方法は、線熱膨張係数α1,α2,α3が、α3≧α2≧α1という条件を満たす第1乃至第3の光学部を用意する手順と、第1の光学部の光学機能表面に第2の光学部をプレス成形により接合する手順と、第2の光学部の光学機能表面に第3の光学部をプレス成形により接合する手順とを備えたことを特徴とするものである。   Further, the method for manufacturing a composite optical element of the present invention includes a procedure for preparing first to third optical units having linear thermal expansion coefficients α1, α2, and α3 satisfying a condition that α3 ≧ α2 ≧ α1, The second optical unit is bonded to the optical functional surface of the optical unit by press molding, and the third optical unit is bonded to the optical functional surface of the second optical unit by press molding. It is what.

以上のように、本発明によれば、異種材料同士の接合面における剥離を防止して信頼性に優れた複合光学素子を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a composite optical element that is excellent in reliability by preventing peeling at a joint surface between different materials.

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。以下の好ましい実施形態の説明は、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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is in no way intended to limit the invention, its application, or its application.

図1は、本発明の実施形態に係る複合光学素子の構成を示す断面図である。図1に示すように、複合光学素子1は、第1の光学部10と、第2の光学部20と、第3の光学部30とを備えている。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a composite optical element according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the composite optical element 1 includes a first optical unit 10, a second optical unit 20, and a third optical unit 30.

第1の光学部10は、それぞれ凸状非球面の光学機能表面(レンズ面)11と光学機能表面(レンズ面)14とを有する両凸のレンズにより構成されている。これら光学機能表面11,14はそれぞれ、屈折作用のみを有する屈折面で形成されているものとする。   The first optical unit 10 is composed of a biconvex lens having a convex aspherical optical function surface (lens surface) 11 and an optical function surface (lens surface) 14. Each of these optical function surfaces 11 and 14 is formed of a refractive surface having only a refractive action.

さらに、第1の光学部10の周縁部には、光学機能表面11よりもレンズ周方向の外方に突出したコバ平面15が設けられている。   Further, an edge plane 15 that protrudes outward in the lens circumferential direction from the optical function surface 11 is provided at the peripheral edge of the first optical unit 10.

第2の光学部20は、光学機能表面11上において第1の光学部10に接合されたメニスカス状のレンズにより構成されている。第2の光学部20における第1の光学部10側の光学機能表面21は、光学機能表面11に対応した滑面で形成されている。また、光学機能表面21と対面する光学機能表面22も同様に、屈折作用のみを有する屈折面で形成されている。   The second optical unit 20 is constituted by a meniscus lens joined to the first optical unit 10 on the optical functional surface 11. The optical functional surface 21 on the first optical unit 10 side in the second optical unit 20 is formed with a smooth surface corresponding to the optical functional surface 11. Similarly, the optical functional surface 22 facing the optical functional surface 21 is formed of a refractive surface having only a refractive action.

第3の光学部30は、光学機能表面22上において第2の光学部20に接合されたメニスカス状のレンズにより構成されている。第3の光学部30における第2の光学部20側の光学機能表面31は、光学機能表面22に対応した屈折面で形成されている。   The third optical unit 30 is constituted by a meniscus lens joined to the second optical unit 20 on the optical functional surface 22. The optical functional surface 31 on the second optical unit 20 side in the third optical unit 30 is formed of a refractive surface corresponding to the optical functional surface 22.

一方、光学機能表面31と対面する光学機能表面32は、その中央部及び外周部に設けられた滑面部33と、滑面部33に隣接するように設けられた凹凸面部34とを含む。具体的に、凹凸面部34は断面鋸歯状の回折面により構成されている。   On the other hand, the optical functional surface 32 facing the optical functional surface 31 includes a smooth surface portion 33 provided at the center portion and the outer peripheral portion, and an uneven surface portion 34 provided so as to be adjacent to the smooth surface portion 33. Specifically, the concavo-convex surface portion 34 is configured by a diffractive surface having a sawtooth cross section.

なお、本明細書において「凹凸面」とは、凹部と凸部とが周期的又は非周期的に複数配列された面をいう。また、凹凸面において、凹部と凸部との境界は稜線でなくてもよく、面取り状等の丸みを帯びた形状であってもよい。   In the present specification, “uneven surface” refers to a surface in which a plurality of concave and convex portions are arranged periodically or aperiodically. Further, on the uneven surface, the boundary between the concave portion and the convex portion may not be a ridge line, and may be a rounded shape such as a chamfered shape.

本実施形態では、上述したように第3の光学部30の光学機能表面32が滑面部33と凹凸面部34とにより構成されているため、滑面部33が設けられている中央領域における光学機能表面32の光学的パワーと、凹凸面部34が設けられている周辺領域における光学機能表面32の光学的パワーとを異ならしめることができる。従って、例えば、ある波長の光を中央領域を使用して集光させるとともに、異なる波長の光を周辺領域を使用して集光させることにより、相互に波長の異なる光を同じ焦点距離で合焦することができる。   In the present embodiment, since the optical functional surface 32 of the third optical unit 30 is constituted by the smooth surface portion 33 and the uneven surface portion 34 as described above, the optical functional surface in the central region where the smooth surface portion 33 is provided. The optical power of 32 and the optical power of the optical functional surface 32 in the peripheral region where the uneven surface portion 34 is provided can be made different. Thus, for example, by focusing light of a certain wavelength using the central region and condensing light of a different wavelength using the peripheral region, the lights having different wavelengths are focused at the same focal length. can do.

ここで、第1乃至第3の光学部10,20,30は、それぞれ線熱膨張係数の異なる材料で構成されている。本発明では、第1の光学部の線熱膨張係数α1、第2の光学部の線熱膨張係数α2、第3の光学部の線熱膨張係数α3とすると、α3≧α2≧α1という条件を満たすように設定されている。   Here, the 1st thru | or 3rd optical parts 10, 20, and 30 are comprised with the material from which a linear thermal expansion coefficient differs, respectively. In the present invention, when the linear thermal expansion coefficient α1 of the first optical unit, the linear thermal expansion coefficient α2 of the second optical unit, and the linear thermal expansion coefficient α3 of the third optical unit, the condition of α3 ≧ α2 ≧ α1 is satisfied. It is set to meet.

具体的に、第1の光学部10は、微細な成形性よりも吸湿性や耐熱性等を重視してガラス材料又は樹脂材料で構成する。   Specifically, the first optical unit 10 is made of a glass material or a resin material with emphasis on hygroscopicity, heat resistance, etc. rather than fine moldability.

第2の光学部20は、第1の光学部10と第3の光学部30との間で生じる線熱膨張の違いを吸収し、成形時の剥離や成形後の素子信頼性を高める働きを担うものであり、ガラス材料又は樹脂材料で構成する。   The second optical unit 20 absorbs the difference in linear thermal expansion that occurs between the first optical unit 10 and the third optical unit 30, and functions to increase peeling and the element reliability after molding. It bears and is composed of a glass material or a resin material.

第3の光学部30は、微細な回折構造を形成することから成形性を重視して樹脂材料で構成するのが好ましい。例えば、シクロオレフィンポリマー材(日本ゼオン社製 登録商標ZEONEX)等を用いることができる。   Since the third optical unit 30 forms a fine diffractive structure, the third optical unit 30 is preferably made of a resin material with an emphasis on formability. For example, a cycloolefin polymer material (registered trademark ZEONEX manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) can be used.

例えば、第1の光学部10の上に第3の光学部30を直接接合した場合、両光学部10,30相互間で線熱膨張係数α1,α3が大きく異なるため、温度変化が生じた際に、第1の光学部10と第3の光学部30との間で大きなひずみが生ずるおそれがある。   For example, when the third optical unit 30 is directly bonded on the first optical unit 10, the linear thermal expansion coefficients α 1 and α 3 are greatly different between the optical units 10 and 30. In addition, a large distortion may occur between the first optical unit 10 and the third optical unit 30.

さらに、複合光学素子1の使用時に、温度が上昇又は下降すると、第1の光学部10と第3の光学部30との間でひずみが生じ、第3の光学部30が第1の光学部10から剥離するおそれがある。   Further, when the temperature rises or falls when the composite optical element 1 is used, distortion occurs between the first optical unit 10 and the third optical unit 30, and the third optical unit 30 becomes the first optical unit. There is a risk of peeling from 10.

また、第3の光学部30が熱可塑性樹脂であり、第1の光学部10でプレスすることで複合光学素子1を作製するような場合には、製造された複合光学素子1に大きなひずみが残存し、光学的均一性が損なわれるばかりでなく、残存ひずみによって第3の光学部30が第1の光学部10から剥離してしまうおそれがある。   When the third optical unit 30 is a thermoplastic resin and the composite optical element 1 is produced by pressing with the first optical unit 10, the manufactured composite optical element 1 has a large strain. In addition to the remaining optical uniformity, the third optical unit 30 may be peeled off from the first optical unit 10 due to residual strain.

それに対して、本実施形態では、第1の光学部10と第3の光学部30との間に、第1の光学部10の線熱膨張係数α1と第3の光学部30の線熱膨張係数α3との間の線熱膨張係数α2を有する第2の光学部20が設けられている。このため、相互に接合された光学部相互間の差が小さい。従って、上述したような第3の光学部30の剥離やひずみの残存といった問題が効果的に抑制される。   On the other hand, in the present embodiment, the linear thermal expansion coefficient α1 of the first optical unit 10 and the linear thermal expansion of the third optical unit 30 are between the first optical unit 10 and the third optical unit 30. A second optical unit 20 having a linear thermal expansion coefficient α2 between the coefficient α3 is provided. For this reason, the difference between the optical parts joined to each other is small. Therefore, the problems such as peeling of the third optical unit 30 and remaining strain are effectively suppressed as described above.

以上のように、本実施形態に係る複合光学素子1によれば、異種材料同士の接合面における剥離を抑制することができる。また、光学設計の自由度が大幅に広がるだけでなく量産性も向上するため、安価な光学素子の供給が可能となることから、レンズ、ミラー、又はプリズム等の多方面への応用が期待できる。   As described above, according to the composite optical element 1 according to the present embodiment, it is possible to suppress peeling at the joint surface between different materials. In addition, the degree of freedom in optical design is not only greatly expanded, but also mass productivity is improved, so that it is possible to supply inexpensive optical elements, so that it can be expected to be applied to various fields such as lenses, mirrors, and prisms. .

なお、第1の光学部10、第2の光学部20、及び第3の光学部30のそれぞれは、d線に対する屈折率が1.5以上の材料で構成されていることが好ましい。このように、屈折率が1.5以上という高屈折材料で構成することにより、NAを大きくすることができる。   Note that each of the first optical unit 10, the second optical unit 20, and the third optical unit 30 is preferably made of a material having a refractive index with respect to d-line of 1.5 or more. Thus, NA can be enlarged by comprising with a high refractive material whose refractive index is 1.5 or more.

また、光線波長が400nm以上における光線透過率が90%以上である材料で構成することで、例えば、使用レーザー光の波長が405nmであるBD(登録商標)装置等への応用範囲を広げることができる。なお、光線透過率の測定値は、両表面が鏡面研磨された厚さ10mmのサンプルに対して行ったときの値である。   Further, by configuring with a material having a light transmittance of 90% or more at a light wavelength of 400 nm or more, for example, the application range to a BD (registered trademark) apparatus having a wavelength of 405 nm of laser light to be used can be expanded. it can. In addition, the measured value of light transmittance is a value when it carries out with respect to the sample of thickness 10mm by which both surfaces were mirror-polished.

次に、図2〜図4を参照しながら、本実施形態に係る複合光学素子1の製造方法について説明する。なお、ここでは、実質的にガラスからなる第1の光学部10と、実質的に熱硬化樹脂からなる第2及び第3の光学部20,30とで構成された複合光学素子1の製造方法を例に挙げて説明する。   Next, a method for manufacturing the composite optical element 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, here, the manufacturing method of the composite optical element 1 comprised by the 1st optical part 10 which consists of glass substantially, and the 2nd and 3rd optical parts 20 and 30 which consist of thermosetting resin substantially. Will be described as an example.

まず最初に、第1の光学部10を作製する。詳細には、第1の光学部10の作製は、図2(a)に示す一対の成形型(下型41,上型45)を用いて行う。下型41は頂面に第1の光学部10の光学機能表面11の形状に対応した凹状の成形面42が形成されている。一方、上型45は下型41に対向位置する成形面46を頂面とする柱状体により構成されている。成形面46は光学機能表面14の形状に対応して凹状に形成されている。   First, the first optical unit 10 is manufactured. Specifically, the first optical unit 10 is manufactured using a pair of molds (lower mold 41 and upper mold 45) shown in FIG. The lower mold 41 has a concave molding surface 42 corresponding to the shape of the optical functional surface 11 of the first optical unit 10 on the top surface. On the other hand, the upper mold 45 is constituted by a columnar body having a molding surface 46 facing the lower mold 41 as a top surface. The molding surface 46 is formed in a concave shape corresponding to the shape of the optical function surface 14.

そして、これら下型41及び上型45を用いてボール状や第1の光学部10とほぼ近似の形状寸法に加工されたガラスプリフォーム40を加熱押圧(ヒートプレス)する。具体的には、下型41と上型45との間にガラスプリフォーム40を配置する。   Then, using these lower mold 41 and upper mold 45, the glass preform 40 processed into a ball shape or a shape and dimension approximately similar to the first optical unit 10 is heated and pressed (heat pressed). Specifically, the glass preform 40 is disposed between the lower mold 41 and the upper mold 45.

次に、ガラスプリフォーム40をその軟化温度近傍にまで加熱して軟化させ、上型45を下型41に対して下型41方向に相対的に変位させることにより軟化したガラスプリフォーム40を下型41の成形面42と上型45の成形面46とでもってプレスし、第1の光学部10を得る(図2(b)参照)。そして、第1の光学部10を所定の温度(例えば、ガラス転移温度−150℃〜室温)にまで冷却させることにより完成させる。   Next, the glass preform 40 is heated to near the softening temperature to be softened, and the upper mold 45 is displaced relative to the lower mold 41 in the direction of the lower mold 41 to lower the softened glass preform 40. The first optical unit 10 is obtained by pressing with the molding surface 42 of the mold 41 and the molding surface 46 of the upper mold 45 (see FIG. 2B). Then, the first optical unit 10 is completed by cooling to a predetermined temperature (for example, glass transition temperature -150 ° C. to room temperature).

次に、図3(a)に示すように、第2の光学部20の光学機能表面22の形状に対応した凹状の成形面52を有する成形型51を用い、成形面52上に、軟化状態にある熱硬化樹脂50を配置する。そして、成形型51及び押圧型55を用いて熱硬化樹脂50をプレスする。具体的には、先ほど成形した第1の光学部10を押圧型55で押圧して、成形型51の成形面52上に配置された熱硬化樹脂50を光学機能表面11でもって所定の位置までプレスし、その状態で熱硬化樹脂50に熱を付与することによって熱硬化樹脂50を硬化させる。   Next, as shown in FIG. 3A, a softened state is formed on the molding surface 52 using a molding die 51 having a concave molding surface 52 corresponding to the shape of the optical functional surface 22 of the second optical unit 20. The thermosetting resin 50 is disposed. Then, the thermosetting resin 50 is pressed using the molding die 51 and the pressing die 55. Specifically, the first optical part 10 molded earlier is pressed with the pressing die 55, and the thermosetting resin 50 disposed on the molding surface 52 of the molding die 51 is moved to a predetermined position with the optical function surface 11. The thermosetting resin 50 is cured by pressing and applying heat to the thermosetting resin 50 in this state.

この工程において、熱を付与する前の軟化状態にある熱硬化樹脂50は、第1の光学部10と比較して非常に柔らかいため、熱硬化樹脂50を第1の光学部10の光学機能表面11でもって押圧しても、光学機能表面11の形状変化は実質的に起こらない。また、光学機能表面11の形状に合わせて熱硬化樹脂50が流動し、光学機能表面11の形状が好適に転写される。これにより、第1の光学部10の光学機能表面11に第2の光学部20が接合される(図3(b)参照)。   In this step, since the thermosetting resin 50 in a softened state before applying heat is very soft compared to the first optical unit 10, the thermosetting resin 50 is used as the optical functional surface of the first optical unit 10. Even if pressed with 11, the shape of the optical functional surface 11 does not change substantially. Further, the thermosetting resin 50 flows in accordance with the shape of the optical function surface 11, and the shape of the optical function surface 11 is suitably transferred. Thereby, the 2nd optical part 20 is joined to the optical function surface 11 of the 1st optical part 10 (refer FIG.3 (b)).

次に、図4(a)に示すように、第3の光学部30の光学機能表面32の形状に対応した成形面62を有する成形型61を用い、成形面62上に軟化状態にある熱硬化樹脂60を配置する。ここで、成形面62は、第3の光学部30の滑面部33を成形するための滑成形面部63と凹凸面部34を成形するための凹凸成形面部64とを含む。   Next, as shown in FIG. 4A, the heat in a softened state on the molding surface 62 using a molding die 61 having a molding surface 62 corresponding to the shape of the optical function surface 32 of the third optical unit 30. A cured resin 60 is disposed. Here, the molding surface 62 includes a smooth molding surface portion 63 for molding the smooth surface portion 33 of the third optical unit 30 and a concave / convex molding surface portion 64 for molding the concave / convex surface portion 34.

そして、成形型61及び押圧型65を用いて熱硬化樹脂60をプレスする。具体的には、先ほど成形した第1の光学部10及び第2の光学部20を押圧型65で加圧して、成形型61の成形面62上に配置された熱硬化樹脂60を第2の光学部20の光学機能表面22でもって所定の位置までプレスし、その状態で熱硬化樹脂60に熱を付与することによって熱硬化樹脂60を硬化させる。   Then, the thermosetting resin 60 is pressed using the molding die 61 and the pressing die 65. Specifically, the first optical unit 10 and the second optical unit 20 molded earlier are pressed with the pressing mold 65, and the thermosetting resin 60 disposed on the molding surface 62 of the molding mold 61 is changed to the second one. The thermosetting resin 60 is cured by pressing the optical function surface 22 of the optical unit 20 to a predetermined position and applying heat to the thermosetting resin 60 in this state.

このようにすれば、第1の光学部10と、光学機能表面11上において第1の光学部10に接合された第2の光学部20と、光学機能表面22上において第2の光学部20に接合された第3の光学部30とからなる複合光学素子1を得ることができる(図4(b)参照)。   In this way, the first optical unit 10, the second optical unit 20 joined to the first optical unit 10 on the optical functional surface 11, and the second optical unit 20 on the optical functional surface 22. It is possible to obtain a composite optical element 1 including the third optical unit 30 bonded to the substrate (see FIG. 4B).

なお、一般的に、ガラスは樹脂よりも軟化温度が高く、硬度も高いため、例えばここで説明したように、第1の光学部10が実質的にガラスからなるものであり、第2の光学部20が実質的に樹脂(例えば、熱可塑性樹脂、エネルギー硬化樹脂)からなるものである場合は、上述のように所望の形状に成形したガラス製の第1の光学部10を成形型として軟化状態にある樹脂を押圧するとともに硬化させて接合することによって、容易且つ高い形状精度で成形することができる。第3の光学部30の成形についても同様である。   In general, glass has a higher softening temperature and higher hardness than resin, so that, for example, as described here, the first optical unit 10 is substantially made of glass, and the second optical unit 10 When the part 20 is substantially made of a resin (for example, a thermoplastic resin or an energy curable resin), the glass first optical part 10 molded into a desired shape as described above is softened as a mold. By pressing and curing the resin in a state and bonding it, it can be molded easily and with high shape accuracy. The same applies to the molding of the third optical unit 30.

また、第2及び第3の光学部20,30の材料として紫外線硬化樹脂や電子線硬化樹脂等のエネルギー硬化樹脂を使用した場合は、短時間で硬化処理できるため、生産性を向上することができる。それに対して、第2及び第3の光学部20,30の材料として熱硬化樹脂を使用した場合は、紫外線や電子線を照射する大がかりな装置を要することなく、加熱によって容易且つ安価に複合光学素子1を得ることができる。   In addition, when an energy curable resin such as an ultraviolet curable resin or an electron beam curable resin is used as the material of the second and third optical units 20 and 30, the curing process can be performed in a short time, so that productivity can be improved. it can. On the other hand, when a thermosetting resin is used as the material of the second and third optical units 20 and 30, the composite optical system can be easily and inexpensively by heating without requiring a large apparatus for irradiating ultraviolet rays or electron beams. Element 1 can be obtained.

なお、本実施形態では、滑面部33が非球面により構成されており、凹凸面部34が断面鋸歯状の回折面により構成されている例について説明したが、本発明において、滑面部33は、例えば、平面、球面、円筒面、楕球面、トーリック面等であってもよい。また、凹凸面部34は、例えば、断面矩形状や断面正弦波状の回折面、複数の凸状又は凹状レンズ面からなるレンズアレイ面、位相段差面、若しくは光反射防止構造(例えば、反射を抑制しようとする光の波長以下のピッチで配列された複数の錐体状突起部又は錐体状凹部からなる構造)が形成された光反射防止面であってもよい。   In the present embodiment, the example in which the smooth surface portion 33 is configured by an aspheric surface and the uneven surface portion 34 is configured by a diffractive surface having a sawtooth cross section has been described, but in the present invention, the smooth surface portion 33 is, for example, It may be a flat surface, a spherical surface, a cylindrical surface, an elliptical surface, a toric surface, or the like. The uneven surface portion 34 is, for example, a diffraction surface having a rectangular cross section or a sinusoidal cross section, a lens array surface composed of a plurality of convex or concave lens surfaces, a phase step surface, or an antireflection structure (for example, suppressing reflection). A light reflection preventing surface on which a plurality of cone-shaped projections or cone-shaped recesses arranged at a pitch equal to or less than the wavelength of the light is formed.

また、第2及び第3の光学部20,30は、プレス成形されたものに限定されるものではなく、例えば、スピンコーティング法やスクイージング法等の塗布法により光学機能表面11,22の上に樹脂材料を塗布した後に硬化させることにより形成してもよい。また、第3の光学部30は、エッチングにより形成されたものであってもよい。   Further, the second and third optical units 20 and 30 are not limited to those formed by press molding. For example, the second and third optical units 20 and 30 are formed on the optical functional surfaces 11 and 22 by a coating method such as a spin coating method or a squeezing method. You may form by making it harden | cure after apply | coating a resin material. Further, the third optical unit 30 may be formed by etching.

なお、本実施形態では、複合光学素子として両凸のレンズを例に挙げて説明したが、この形態に限定するものではなく、例えば、バイナリー光学素子、マイクロレンズアレイ素子、位相段差が形成された光学素子、SWS(Subwavelength Structure Surface)を有する光学素子であってもよい。   In this embodiment, a biconvex lens is described as an example of a composite optical element. However, the present invention is not limited to this form. For example, a binary optical element, a microlens array element, and a phase step are formed. An optical element or an optical element having SWS (Subwavelength Structure Surface) may be used.

<変形例>
図5は、本発明の複合光学素子の変形例を示す断面図である。以下、前記実施形態と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
<Modification>
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modification of the composite optical element of the present invention. In the following, the same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and only differences will be described.

図5に示すように、本変形例に係る複合光学素子2は、両凸のレンズにより構成されており、凸状非球面の光学機能表面(レンズ面)11と光学機能表面(レンズ面)14とのそれぞれに、第2の光学部20及び第3の光学部30が積層されて接合されている。   As shown in FIG. 5, the composite optical element 2 according to this modification is configured by a biconvex lens, and has a convex aspherical optical function surface (lens surface) 11 and an optical function surface (lens surface) 14. The second optical unit 20 and the third optical unit 30 are stacked and bonded to each other.

すなわち、第1の光学部10の光学機能表面11に第2の光学部20が接合され、第2の光学部20の光学機能表面22に第3の光学部30が接合されている点は前記実施形態と同様であるが、本変形例では、さらに、第1の光学部10の光学機能表面14にも第2の光学部20が接合され、該第2の光学部の光学機能表面22に第3の光学部30が接合されている。   That is, the second optical unit 20 is bonded to the optical functional surface 11 of the first optical unit 10, and the third optical unit 30 is bonded to the optical functional surface 22 of the second optical unit 20. Although it is the same as that of embodiment, in this modification, the 2nd optical part 20 is further joined also to the optical function surface 14 of the 1st optical part 10, and the optical function surface 22 of this 2nd optical part is joined. The third optical unit 30 is bonded.

そして、第1の光学部10の光学機能表面14側に接合された第3の光学部30の光学機能表面32にも、その中央部及び外周部に設けられた滑面部33と滑面部33に隣接するように設けられた凹凸面部34とが形成されている。具体的に、凹凸面部34は断面鋸歯状の回折面により構成されている。   Further, the optical function surface 32 of the third optical unit 30 joined to the optical function surface 14 side of the first optical unit 10 is also provided on the smooth surface portion 33 and the smooth surface portion 33 provided at the center portion and the outer peripheral portion thereof. An uneven surface portion 34 provided so as to be adjacent to each other is formed. Specifically, the concavo-convex surface portion 34 is configured by a diffractive surface having a sawtooth cross section.

以上のように、本発明の変形例に係る複合光学素子2によれば、第1の光学部10の両凸面にそれぞれ第2及び第3の光学部20,30を積層して接合し、両方の光学機能表面に回折構造を形成したから、より複雑な光学系を実現することができる。   As described above, according to the composite optical element 2 according to the modification of the present invention, the second and third optical units 20 and 30 are laminated and bonded to both convex surfaces of the first optical unit 10, respectively. Since a diffractive structure is formed on the optical functional surface, a more complicated optical system can be realized.

以上説明したように、本発明は、異種材料同士の接合面の剥離を防止して、量産性及び信頼性に優れた複合光学素子を提供することができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。特に、光ディスク装置の光学系、ディジタルスチルカメラや携帯電話などの撮像系に用いる複合光学素子として有用である。   As described above, the present invention provides a highly practical effect that can prevent the separation of the joint surfaces between different materials and provide a composite optical element having excellent mass productivity and reliability. Therefore, it is extremely useful and has high industrial applicability. In particular, it is useful as a composite optical element used in an optical system of an optical disk device and an imaging system such as a digital still camera or a mobile phone.

本発明の実施形態に係る複合光学素子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the composite optical element which concerns on embodiment of this invention. 第1の光学部の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of a 1st optical part. 第2の光学部の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of a 2nd optical part. 第3の光学部の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of a 3rd optical part. 本発明の複合光学素子の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the composite optical element of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 複合光学素子
2 複合光学素子
10 第1の光学部
11 光学機能表面
14 光学機能表面
20 第2の光学部
21 光学機能表面
22 光学機能表面
30 第3の光学部
31 光学機能表面
32 光学機能表面
33 滑面部
34 凹凸面部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Composite optical element 2 Composite optical element 10 1st optical part 11 Optical functional surface 14 Optical functional surface 20 2nd optical part 21 Optical functional surface 22 Optical functional surface 30 3rd optical part 31 Optical functional surface 32 Optical functional surface 33 Smooth surface 34 Uneven surface

Claims (10)

第1の光学部と、
前記第1の光学部の光学機能表面に接合された第2の光学部と、
前記第2の光学部の光学機能表面に接合された第3の光学部とを備え、
前記第1の光学部の線熱膨張係数α1、前記第2の光学部の線熱膨張係数α2、前記第3の光学部の線熱膨張係数α3が、α3≧α2≧α1という条件を満たすように設定されていることを特徴とする複合光学素子。
A first optical unit;
A second optical unit bonded to the optical functional surface of the first optical unit;
A third optical unit joined to the optical functional surface of the second optical unit,
The linear thermal expansion coefficient α1 of the first optical unit, the linear thermal expansion coefficient α2 of the second optical unit, and the linear thermal expansion coefficient α3 of the third optical unit satisfy the condition of α3 ≧ α2 ≧ α1. A composite optical element characterized by being set to
請求項1において、
前記第1の光学部の光学機能表面は、該第1の光学部の両面にそれぞれ設けられ、
前記光学機能表面のそれぞれに、前記第2の光学部及び前記第3の光学部がそれぞれ積層されて接合されていることを特徴とする複合光学素子。
In claim 1,
The optical functional surfaces of the first optical unit are respectively provided on both surfaces of the first optical unit,
The composite optical element, wherein the second optical unit and the third optical unit are laminated and bonded to each of the optical functional surfaces.
請求項1において、
前記第1の光学部と前記第2の光学部との接合面、該第2の光学部と前記第3の光学部との接合面、及び該第3の光学部の光学機能表面のうち少なくとも1つは、回折面に形成されていることを特徴とする複合光学素子。
In claim 1,
At least of the joint surface between the first optical unit and the second optical unit, the joint surface between the second optical unit and the third optical unit, and the optical functional surface of the third optical unit. One is a composite optical element formed on a diffractive surface.
請求項3において、
前記回折面は、該回折面を有する面の一部にのみ形成されていることを特徴とする複合光学素子。
In claim 3,
The diffractive surface is formed only on a part of the surface having the diffractive surface.
請求項1において、
前記第1乃至第3の光学部のそれぞれは、実質的にガラス又は樹脂で構成されていることを特徴とする複合光学素子。
In claim 1,
Each of the first to third optical units is substantially composed of glass or resin.
請求項1において、
前記第1乃至第3の光学部のそれぞれは、d線に対する屈折率が1.5以上の材料で構成されていることを特徴とする複合光学素子。
In claim 1,
Each of the first to third optical units is composed of a material having a refractive index with respect to d-line of 1.5 or more.
請求項1において、
前記第1乃至3の光学部のそれぞれは、光線波長が400nm以上における光線透過率が90%以上である材料で構成されていることを特徴とする複合光学素子。
In claim 1,
Each of the first to third optical units is composed of a material having a light transmittance of 90% or more at a light wavelength of 400 nm or more.
請求項1において、
前記光学機能表面は、光透過面又は光反射面であることを特徴とする複合光学素子。
In claim 1,
The composite optical element, wherein the optical functional surface is a light transmitting surface or a light reflecting surface.
請求項1において、
レンズ、ミラー、又はプリズムとして用いられることを特徴とする複合光学素子。
In claim 1,
A composite optical element used as a lens, a mirror, or a prism.
線熱膨張係数α1,α2,α3が、α3≧α2≧α1という条件を満たす第1乃至第3の光学部を用意する手順と、
前記第1の光学部の光学機能表面に第2の光学部をプレス成形により接合する手順と、
前記第2の光学部の光学機能表面に第3の光学部をプレス成形により接合する手順とを備えたことを特徴とする複合光学素子の製造方法。
A procedure for preparing first to third optical units in which linear thermal expansion coefficients α1, α2, α3 satisfy the condition of α3 ≧ α2 ≧ α1;
A procedure of joining the second optical part to the optical functional surface of the first optical part by press molding;
A method of manufacturing a composite optical element, comprising: a step of joining the third optical unit to the optical functional surface of the second optical unit by press molding.
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