JP2000233945A - 複合型光学部品 - Google Patents
複合型光学部品Info
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- JP2000233945A JP2000233945A JP3614999A JP3614999A JP2000233945A JP 2000233945 A JP2000233945 A JP 2000233945A JP 3614999 A JP3614999 A JP 3614999A JP 3614999 A JP3614999 A JP 3614999A JP 2000233945 A JP2000233945 A JP 2000233945A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 脆性なガラスを用いた場合でも樹脂層の応力
によるガラス割れ発生のない耐久性に優れた複合型光学
部品を提供する。 【解決手段】 ガラス基板１と透明なエネルギー硬化型
樹脂層２とが界面を形成して一体化されている複合型光
学部品にあって、ガラス基板１の外周面部１ａを樹脂層
２の外周面部２ａより外側に設け、且つ樹脂層２の外周
面部２ａを凹形状にする。
によるガラス割れ発生のない耐久性に優れた複合型光学
部品を提供する。 【解決手段】 ガラス基板１と透明なエネルギー硬化型
樹脂層２とが界面を形成して一体化されている複合型光
学部品にあって、ガラス基板１の外周面部１ａを樹脂層
２の外周面部２ａより外側に設け、且つ樹脂層２の外周
面部２ａを凹形状にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス基板と成形
された透明なエネルギー硬化型樹脂とが一体的に接合さ
れて構成される複合型光学部品に関する。
された透明なエネルギー硬化型樹脂とが一体的に接合さ
れて構成される複合型光学部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から前記複合型光学部品は種々提案
されている。これらの複合型光学部品のガラス基板と樹
脂層との界面では、成形時の樹脂の硬化収縮による応
力、温湿度などの環境変化あるいは経時的変化に対して
十分な接着強さを有することが必要である。そこで、十
分な接着強さを発現させるために、特開昭６３―８９３
４３号公報において、樹脂層を形成するガラス基板表面
にカップリング層を設けること、さらにガラス基板表面
に金属酸化物膜を設けることなどが提案されている。ま
た、特開昭６３―２２５５５７号公報のようにガラス基
板の樹脂層形成面にスリ面を設け、樹脂層をそのスリ面
に接触させ密着力を増大させるなどの提案がされてい
る。そのため、ガラス基板と樹脂層との接着強さは十分
発現されるようになった。
されている。これらの複合型光学部品のガラス基板と樹
脂層との界面では、成形時の樹脂の硬化収縮による応
力、温湿度などの環境変化あるいは経時的変化に対して
十分な接着強さを有することが必要である。そこで、十
分な接着強さを発現させるために、特開昭６３―８９３
４３号公報において、樹脂層を形成するガラス基板表面
にカップリング層を設けること、さらにガラス基板表面
に金属酸化物膜を設けることなどが提案されている。ま
た、特開昭６３―２２５５５７号公報のようにガラス基
板の樹脂層形成面にスリ面を設け、樹脂層をそのスリ面
に接触させ密着力を増大させるなどの提案がされてい
る。そのため、ガラス基板と樹脂層との接着強さは十分
発現されるようになった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、脆性なガラス
よりなる基板と剛直なエネルギー硬化型樹脂層とからな
る複合型光学部品では、成形時の樹脂の硬化収縮による
応力、樹脂と金型との離型時に発生する応力、ガラスと
樹脂の熱線膨張係数の違いから発生する応力などによ
り、ガラス基板と樹脂層での界面が破壊されるのではな
く、ガラス基板が有するマイクロクラックや欠陥によ
り、ガラス基板自体が破壊することがあった。
よりなる基板と剛直なエネルギー硬化型樹脂層とからな
る複合型光学部品では、成形時の樹脂の硬化収縮による
応力、樹脂と金型との離型時に発生する応力、ガラスと
樹脂の熱線膨張係数の違いから発生する応力などによ
り、ガラス基板と樹脂層での界面が破壊されるのではな
く、ガラス基板が有するマイクロクラックや欠陥によ
り、ガラス基板自体が破壊することがあった。
【０００４】特に、製品の小型軽量化に伴う複合型光学
部品の小型化により、樹脂に発生する応力をガラス基板
が直接受けるためガラス破壊が発生しやすい傾向にあっ
た。具体的には、小型化して円形状の光学有効径外周部
と樹脂層の外周部が同一面である構造や、円周（円形
状）レンズでなく小判型あるいは半円型などのガラス基
板端部（円形状のレンズを弦で切断して得られた切断
部）の切断時に生ずるマイクロクラックや欠陥（欠け）
の存在が多い複合型光学部品ではガラス破壊の発生は極
めて顕著であることが確認された。
部品の小型化により、樹脂に発生する応力をガラス基板
が直接受けるためガラス破壊が発生しやすい傾向にあっ
た。具体的には、小型化して円形状の光学有効径外周部
と樹脂層の外周部が同一面である構造や、円周（円形
状）レンズでなく小判型あるいは半円型などのガラス基
板端部（円形状のレンズを弦で切断して得られた切断
部）の切断時に生ずるマイクロクラックや欠陥（欠け）
の存在が多い複合型光学部品ではガラス破壊の発生は極
めて顕著であることが確認された。
【０００５】一般に、エネルギー硬化型樹脂の硬化収縮
率は４〜８体積％であり、樹脂のヤング率を１５０ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 とした場合の硬化収縮による応力は、（０．
０４〜０．０８）×ｔ（樹脂層厚さ）×１５０（単位：
ｋｇｆ）となる。
率は４〜８体積％であり、樹脂のヤング率を１５０ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 とした場合の硬化収縮による応力は、（０．
０４〜０．０８）×ｔ（樹脂層厚さ）×１５０（単位：
ｋｇｆ）となる。
【０００６】離型時に発生する応力は、樹脂と金型の接
着強さおよび接着面積に依存し、一般に十数ｋｇｆにな
ると見られている。
着強さおよび接着面積に依存し、一般に十数ｋｇｆにな
ると見られている。
【０００７】また、熱線膨張による応力は、線膨張係数
をそれぞれガラス：８×１０-6、樹脂：１．２×１
０-4、ヤング率１５０ｋｇｆ／ｍｍ2 とすると、−１０
℃〜４０℃の温度範囲では、 （１．２×１０-4−８×１０-6）×（４０−（−１
０））×１５０＝８４ｋｇｆ となる。（単純計算であるため、実際の応力とは異なる
可能性が大きい、参考値とする）
をそれぞれガラス：８×１０-6、樹脂：１．２×１
０-4、ヤング率１５０ｋｇｆ／ｍｍ2 とすると、−１０
℃〜４０℃の温度範囲では、 （１．２×１０-4−８×１０-6）×（４０−（−１
０））×１５０＝８４ｋｇｆ となる。（単純計算であるため、実際の応力とは異なる
可能性が大きい、参考値とする）
【０００８】さらに、ガラス基板の円周部あるいは切断
したときの切断面からなる端部に存在するマイクロクラ
ックや欠陥の存在によってガラスの理論強度より著しく
小さい応力によってガラス破壊に至ることが判った。
したときの切断面からなる端部に存在するマイクロクラ
ックや欠陥の存在によってガラスの理論強度より著しく
小さい応力によってガラス破壊に至ることが判った。
【０００９】以上から、円形状の外周面を有するガラス
基板に限らず、円形状のガラス基板を切断したときの切
断面からなる端部を有する小判型あるいは半円型等のガ
ラス基板を用いて、小型化した複合型光学部品を作成し
ても、この小型化した複合型光学部品が破壊しないこと
が望まれている。以下、ガラス基板（および樹脂層）の
円周部とは、ガラス基板（および樹脂層）が円形状であ
り、その外周面をいう。また、ガラス基板（および樹脂
層）の端部とは、円形状を弦で切断して得られた切断面
をいう。さらに、外周面および切断面で形成されるガラ
ス基板（および樹脂層）周囲の全面を外周面部という。
基板に限らず、円形状のガラス基板を切断したときの切
断面からなる端部を有する小判型あるいは半円型等のガ
ラス基板を用いて、小型化した複合型光学部品を作成し
ても、この小型化した複合型光学部品が破壊しないこと
が望まれている。以下、ガラス基板（および樹脂層）の
円周部とは、ガラス基板（および樹脂層）が円形状であ
り、その外周面をいう。また、ガラス基板（および樹脂
層）の端部とは、円形状を弦で切断して得られた切断面
をいう。さらに、外周面および切断面で形成されるガラ
ス基板（および樹脂層）周囲の全面を外周面部という。
【００１０】本発明は、前記従来技術の問題点に鑑みて
なされたもので、脆性なガラスを用いた場合でも樹脂層
の応力によるガラス割れ発生のない耐久性に優れた複合
型光学部品を提供することを目的とする。
なされたもので、脆性なガラスを用いた場合でも樹脂層
の応力によるガラス割れ発生のない耐久性に優れた複合
型光学部品を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の複合型光学部品は、ガラス基板
と透明なエネルギー硬化型樹脂層とが界面を形成して一
体化されている複合型光学部品において、前記樹脂層の
外周面部が凹形状となっていることを特徴とする。
に、本発明の請求項１の複合型光学部品は、ガラス基板
と透明なエネルギー硬化型樹脂層とが界面を形成して一
体化されている複合型光学部品において、前記樹脂層の
外周面部が凹形状となっていることを特徴とする。
【００１２】また、本発明の請求項２の複合型光学部品
は、ガラス基板と透明なエネルギー硬化型樹脂層とが界
面を形成して一体化されている複合型光学部品におい
て、前記ガラス基板の外周面部が前記樹脂層の外周面部
の外側にあり、且つ前記樹脂層の外周面部が凹形状とな
っていることを特徴とする。
は、ガラス基板と透明なエネルギー硬化型樹脂層とが界
面を形成して一体化されている複合型光学部品におい
て、前記ガラス基板の外周面部が前記樹脂層の外周面部
の外側にあり、且つ前記樹脂層の外周面部が凹形状とな
っていることを特徴とする。
【００１３】さらに、本発明の請求項３の複合型光学素
子は、請求項１，２のガラス基板と透明なエネルギー硬
化型樹脂層とが界面を形成して一体化されている複合型
光学部品において、前記ガラス基板と前記樹脂層を形成
する樹脂との接触部の角度が４５°以下であることを特
徴とする。
子は、請求項１，２のガラス基板と透明なエネルギー硬
化型樹脂層とが界面を形成して一体化されている複合型
光学部品において、前記ガラス基板と前記樹脂層を形成
する樹脂との接触部の角度が４５°以下であることを特
徴とする。
【００１４】すなわち、請求項１の複合型光学部品で
は、樹脂層の外周面部が凹形状となっているので、ガラ
ス基板の外周面部と接する樹脂が少なくなり、よって、
樹脂層の硬化収縮時あるいは熱による膨張（または熱に
よる収縮）時の樹脂層による応力が、ガラス基板の外周
面部の界面では極めて小さくなるので、ガラス基板の外
周面部でのガラス破壊が生じにくくなる。
は、樹脂層の外周面部が凹形状となっているので、ガラ
ス基板の外周面部と接する樹脂が少なくなり、よって、
樹脂層の硬化収縮時あるいは熱による膨張（または熱に
よる収縮）時の樹脂層による応力が、ガラス基板の外周
面部の界面では極めて小さくなるので、ガラス基板の外
周面部でのガラス破壊が生じにくくなる。
【００１５】また、請求項２の複合型光学部品では、ガ
ラス基板の外周面部が樹脂層の外周面部の外側にあり、
且つ樹脂層の外周面部が凹形状となっているため、樹脂
層に発生する応力がガラス基板の外周面部に直接掛から
ない。ガラス基板の作成時には芯取り加工やその後の切
断加工で得られた端部には数十μｍのマイクロクラック
や欠陥（欠け）が存在している。したがって、ガラス基
板の外周面部は極めて脆く樹脂の応力によってガラス破
壊に至りやすい。しかし、本発明では、ガラス基板の外
周面部に樹脂層が掛からない構成のため、ガラス破壊を
防ぐことができる。
ラス基板の外周面部が樹脂層の外周面部の外側にあり、
且つ樹脂層の外周面部が凹形状となっているため、樹脂
層に発生する応力がガラス基板の外周面部に直接掛から
ない。ガラス基板の作成時には芯取り加工やその後の切
断加工で得られた端部には数十μｍのマイクロクラック
や欠陥（欠け）が存在している。したがって、ガラス基
板の外周面部は極めて脆く樹脂の応力によってガラス破
壊に至りやすい。しかし、本発明では、ガラス基板の外
周面部に樹脂層が掛からない構成のため、ガラス破壊を
防ぐことができる。
【００１６】以下に、図１（ａ）に示す複合型光学部品
を用いて、ガラス基板１の外周面部１ａと樹脂層２の外
周面部２ａとの隔たりΔＬを変化させたときの熱線膨張
変化に伴う応力値を表１に示す。この場合、樹脂層２の
外周面部２ａはＲ形状となっている。熱変化は２０℃〜
−４７℃として求めた。この結果から明らかに応力が低
減することがわかる。そして、本実験よると、熱膨張に
よる応力値が０．６７０ｋｇｆ／ｍｍ2 の場合にはガラ
ス基板１のガラス破壊が発生することを見い出し、望ま
しくは、０．６５０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下、具体的には、
ガラス基板１の外周面部１ａと樹脂層２の外周面部２ａ
との隔たりΔＬを０．２ｍｍ以上設けると良いことを見
い出した。
を用いて、ガラス基板１の外周面部１ａと樹脂層２の外
周面部２ａとの隔たりΔＬを変化させたときの熱線膨張
変化に伴う応力値を表１に示す。この場合、樹脂層２の
外周面部２ａはＲ形状となっている。熱変化は２０℃〜
−４７℃として求めた。この結果から明らかに応力が低
減することがわかる。そして、本実験よると、熱膨張に
よる応力値が０．６７０ｋｇｆ／ｍｍ2 の場合にはガラ
ス基板１のガラス破壊が発生することを見い出し、望ま
しくは、０．６５０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下、具体的には、
ガラス基板１の外周面部１ａと樹脂層２の外周面部２ａ
との隔たりΔＬを０．２ｍｍ以上設けると良いことを見
い出した。
【００１７】
【表１】
【００１８】さらに、請求項３の複合型光学部品では、
樹脂層の外周面部が凹形状で、ガラス基板と樹脂層を形
成する樹脂との接触部の角度が４５°以下であるため、
応力集中が極めて大きいガラス基板の端部への応力が極
端に小さくなる。そのため、請求項１の作用と同様にガ
ラス破壊を防ぐことができる。
樹脂層の外周面部が凹形状で、ガラス基板と樹脂層を形
成する樹脂との接触部の角度が４５°以下であるため、
応力集中が極めて大きいガラス基板の端部への応力が極
端に小さくなる。そのため、請求項１の作用と同様にガ
ラス破壊を防ぐことができる。
【００１９】以下に、図１（ｂ）に示す複合型光学部品
を用いて、ガラス基板１の外周面部１ａと樹脂層２の外
周面部２ａとのなす角度θを変化させたときの熱線膨張
変化に伴う応力値を表２に示す。この場合も、樹脂層の
外周面はＲ形状となっている。熱変化は２０℃〜−４７
℃として求めた。（ガラス基板１と樹脂層２との径が同
じ場合、ガラス基板１の表面が球面であるため角度θは
９０℃ではなく１０７℃であった。）この結果から、明
らかに角度θが小さくなるにつれて応力が低減すること
がわかる。そして、本実験によると、熱線膨張による応
力値が０．６５０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下のときはガラス破
壊を防ぐことができることを見い出し、望ましくはガラ
ス基板１と樹脂層２とのなす角度θが４５°以下に設定
すると良いことを見い出した。
を用いて、ガラス基板１の外周面部１ａと樹脂層２の外
周面部２ａとのなす角度θを変化させたときの熱線膨張
変化に伴う応力値を表２に示す。この場合も、樹脂層の
外周面はＲ形状となっている。熱変化は２０℃〜−４７
℃として求めた。（ガラス基板１と樹脂層２との径が同
じ場合、ガラス基板１の表面が球面であるため角度θは
９０℃ではなく１０７℃であった。）この結果から、明
らかに角度θが小さくなるにつれて応力が低減すること
がわかる。そして、本実験によると、熱線膨張による応
力値が０．６５０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下のときはガラス破
壊を防ぐことができることを見い出し、望ましくはガラ
ス基板１と樹脂層２とのなす角度θが４５°以下に設定
すると良いことを見い出した。
【００２０】
【表２】
【００２１】
【発明の実施の形態】［実施の形態１，２］以下、図２
を用いて、本発明の実施の形態１，２を説明する。図２
は本実施の形態の複合型光学部品を示す半裁断面図であ
る。
を用いて、本発明の実施の形態１，２を説明する。図２
は本実施の形態の複合型光学部品を示す半裁断面図であ
る。
【００２２】本実施の形態の複合型光学部品は、図２に
示すように、ガラス基板１の外周面部１ａと樹脂層２の
外周面部２ａとに隔たりΔＬを設けて、ガラス基板１の
外周面部１ａが樹脂層２の外周面部２ａの外側となるよ
うにし、且つ樹脂層２の外周面部２ａを凹形状とした。
示すように、ガラス基板１の外周面部１ａと樹脂層２の
外周面部２ａとに隔たりΔＬを設けて、ガラス基板１の
外周面部１ａが樹脂層２の外周面部２ａの外側となるよ
うにし、且つ樹脂層２の外周面部２ａを凹形状とした。
【００２３】ガラス基板１は光学ガラス（ＰＢＨ１）を
用い、径φＬ１＝φ１２．０ｍｍ、中心厚さＴ2 ＝２．
５ｍｍ、樹脂層形成面（上面）の曲率半径Ｒ1 ＝１６．
５ｍｍの光学レンズであり、ガラス基板１の上面１ｂの
樹脂層２はエネルギー硬化型樹脂からなる中心厚さＴ1
＝０．２０ｍｍ、表面の曲率半径Ｒ2 ＝１７．５ｍｍの
光学レンズが接合された複合型光学部品である。
用い、径φＬ１＝φ１２．０ｍｍ、中心厚さＴ2 ＝２．
５ｍｍ、樹脂層形成面（上面）の曲率半径Ｒ1 ＝１６．
５ｍｍの光学レンズであり、ガラス基板１の上面１ｂの
樹脂層２はエネルギー硬化型樹脂からなる中心厚さＴ1
＝０．２０ｍｍ、表面の曲率半径Ｒ2 ＝１７．５ｍｍの
光学レンズが接合された複合型光学部品である。
【００２４】そして、実施の形態１の複合型光学部品
は、樹脂層２の径をφＬ２＝１１．４ｍｍにして、ガラ
ス基板１の外周面部（外周面）１ａと樹脂層２の外周面
部（外周面）２ａとの隔たりΔＬ＝０．３ｍｍとした。
また、実施の形態２の複合型光学部品は、樹脂層２の径
をφＬ２＝１１．２ｍｍにして、ΔＬ＝０．４ｍｍとし
た。
は、樹脂層２の径をφＬ２＝１１．４ｍｍにして、ガラ
ス基板１の外周面部（外周面）１ａと樹脂層２の外周面
部（外周面）２ａとの隔たりΔＬ＝０．３ｍｍとした。
また、実施の形態２の複合型光学部品は、樹脂層２の径
をφＬ２＝１１．２ｍｍにして、ΔＬ＝０．４ｍｍとし
た。
【００２５】図４を用いて、複合型光学部品の基本的な
成形工程を説明する。まず、光学ガラス（ＰＢＨ１）に
より形成されたガラス基板１の上面１ｂにエネルギー硬
化型樹脂（以下、単に樹脂という）３を必要量吐出する
（図４（ａ））。ガラス基板１の上面（樹脂層の形成
面）１ｂには予め樹脂３との密着性を向上させるためシ
ランカップリング剤層を設けてある。
成形工程を説明する。まず、光学ガラス（ＰＢＨ１）に
より形成されたガラス基板１の上面１ｂにエネルギー硬
化型樹脂（以下、単に樹脂という）３を必要量吐出する
（図４（ａ））。ガラス基板１の上面（樹脂層の形成
面）１ｂには予め樹脂３との密着性を向上させるためシ
ランカップリング剤層を設けてある。
【００２６】次に、金型４を下降させてガラス基板１に
近づけることにより樹脂３を広げて上面１ｂに樹脂層２
を形成し、樹脂層２が所望の厚さになった位置で停止す
る（図４（ｂ））。本実施の形態の複合型光学部品にお
いて、ガラス基板径、金型径および樹脂吐出量の関係
は、光学有効径とガラス破壊を防ぐためのガラス基板径
を両立させるように、すなわち、光学有効径を確保し、
さらに光学有効径の外側に樹脂層２の外周面２ａがあ
り、その外側に樹脂層２のないガラス基板１が露出する
ように、樹脂吐出量を決定する。
近づけることにより樹脂３を広げて上面１ｂに樹脂層２
を形成し、樹脂層２が所望の厚さになった位置で停止す
る（図４（ｂ））。本実施の形態の複合型光学部品にお
いて、ガラス基板径、金型径および樹脂吐出量の関係
は、光学有効径とガラス破壊を防ぐためのガラス基板径
を両立させるように、すなわち、光学有効径を確保し、
さらに光学有効径の外側に樹脂層２の外周面２ａがあ
り、その外側に樹脂層２のないガラス基板１が露出する
ように、樹脂吐出量を決定する。
【００２７】この状態でガラス基板１の下側より紫外線
を照射して樹脂層２を硬化させる。その後、金型４を樹
脂層２から離型することで所望形状を有する複合型光学
部品が形成される（図４（ｃ））。さらに、反射防止層
を樹脂層２の表面に設けることもできる。
を照射して樹脂層２を硬化させる。その後、金型４を樹
脂層２から離型することで所望形状を有する複合型光学
部品が形成される（図４（ｃ））。さらに、反射防止層
を樹脂層２の表面に設けることもできる。
【００２８】樹脂層２の外周面２ｂに凹形状を形成する
には、図２および図４を用いて説明すると、ガラス基板
１の円周部（円形状の外周面）１ａと樹脂層２の円周部
（円形状の外周面）２ａとの隔たりΔＬを設けるため、
樹脂３の吐出量を１３０ｍｇ±１０ｍｇの制御を行い、
且つ成形時の環境温度を一定に保てる設備で行ってい
る。図２に示すように、樹脂層２の外周面２ａに凹形状
を作るには、図４に示すように金型４を下降して樹脂３
を広げ、樹脂３が所望の厚さ（所望の樹脂層２の厚さ）
になった後も、さらに０．００２ｍｍ下降した時点でエ
ネルギーとしての紫外線を照射し、紫外線を照射しなが
ら金型４を０．００２ｍｍ上昇し、停止したときに樹脂
層２の硬化が終わるようにするとよい。
には、図２および図４を用いて説明すると、ガラス基板
１の円周部（円形状の外周面）１ａと樹脂層２の円周部
（円形状の外周面）２ａとの隔たりΔＬを設けるため、
樹脂３の吐出量を１３０ｍｇ±１０ｍｇの制御を行い、
且つ成形時の環境温度を一定に保てる設備で行ってい
る。図２に示すように、樹脂層２の外周面２ａに凹形状
を作るには、図４に示すように金型４を下降して樹脂３
を広げ、樹脂３が所望の厚さ（所望の樹脂層２の厚さ）
になった後も、さらに０．００２ｍｍ下降した時点でエ
ネルギーとしての紫外線を照射し、紫外線を照射しなが
ら金型４を０．００２ｍｍ上昇し、停止したときに樹脂
層２の硬化が終わるようにするとよい。
【００２９】［実施の形態３，４］以下、図３を用い
て、本発明の実施の形態３，４を説明する。図３は本実
施の形態の複合型光学部品を示す半裁断面図である。
て、本発明の実施の形態３，４を説明する。図３は本実
施の形態の複合型光学部品を示す半裁断面図である。
【００３０】本実施の形態の複合型光学部品は、図３に
示すように、ガラス基板１の外周面部１ａと樹脂層２の
外周面部２ａとに隔たりΔＬを設けて、ガラス基板１の
外周面部１ａが樹脂層２の外周面部２ａの外側となるよ
うにし、且つ樹脂層２のガラス基板１との接触部５の角
度θ（以下、接触角度θという）を４５°以下にし、樹
脂層２の外周面部２ａを凹形状とした。
示すように、ガラス基板１の外周面部１ａと樹脂層２の
外周面部２ａとに隔たりΔＬを設けて、ガラス基板１の
外周面部１ａが樹脂層２の外周面部２ａの外側となるよ
うにし、且つ樹脂層２のガラス基板１との接触部５の角
度θ（以下、接触角度θという）を４５°以下にし、樹
脂層２の外周面部２ａを凹形状とした。
【００３１】ガラス基板１は光学ガラス（ＰＢＨ１）を
用い、径φＬ１＝φ１２．０ｍｍ、中心厚さＴ2 ＝２．
５ｍｍ、樹脂層形成面（上面）の曲率半径Ｒ1 ＝１６．
５ｍｍの光学レンズであり、ガラス基板１の上面１ｂの
樹脂層２はエネルギー硬化型樹脂からなる中心厚さＴ1
＝０．２０ｍｍ、表面の曲率半径Ｒ2 ＝１７．５ｍｍの
光学レンズが接合された複合型光学部品である。
用い、径φＬ１＝φ１２．０ｍｍ、中心厚さＴ2 ＝２．
５ｍｍ、樹脂層形成面（上面）の曲率半径Ｒ1 ＝１６．
５ｍｍの光学レンズであり、ガラス基板１の上面１ｂの
樹脂層２はエネルギー硬化型樹脂からなる中心厚さＴ1
＝０．２０ｍｍ、表面の曲率半径Ｒ2 ＝１７．５ｍｍの
光学レンズが接合された複合型光学部品である。
【００３２】そして、実施の形態３の複合型光学部品
は、樹脂層２の径をφＬ２＝１１．６ｍｍにして、ガラ
ス基板１の外周面部（外周面）１ａと樹脂層２の外周面
部（外周面）２ａとの隔たりΔＬ＝０．２ｍｍとした。
そして、ガラス基板１の上面１ｂと樹脂層２を形成する
樹脂との接触角度θを１０°にした。また、実施の形態
４の複合型光学部品は、樹脂層２の径をφＬ２＝１１．
４ｍｍにして、ΔＬ＝０．３ｍｍとした。そして、ガラ
ス基板１の上面１ｂと樹脂層２を形成する樹脂との接触
角度θを１５°にした。
は、樹脂層２の径をφＬ２＝１１．６ｍｍにして、ガラ
ス基板１の外周面部（外周面）１ａと樹脂層２の外周面
部（外周面）２ａとの隔たりΔＬ＝０．２ｍｍとした。
そして、ガラス基板１の上面１ｂと樹脂層２を形成する
樹脂との接触角度θを１０°にした。また、実施の形態
４の複合型光学部品は、樹脂層２の径をφＬ２＝１１．
４ｍｍにして、ΔＬ＝０．３ｍｍとした。そして、ガラ
ス基板１の上面１ｂと樹脂層２を形成する樹脂との接触
角度θを１５°にした。
【００３３】本実施の形態の複合型光学部品の基本的な
成形工程は、図４に示す実施の形態１，２と同様であ
り、その説明を省略する。
成形工程は、図４に示す実施の形態１，２と同様であ
り、その説明を省略する。
【００３４】本実施の形態では、樹脂層２のガラス基板
１との接触部５に傾斜を設けるため、金型４の押し下げ
速度をゆっくりして樹脂層２が十分に広がるようにする
ことと、且つ所望の樹脂厚より０．０１ｍｍ多く押し下
げた後、所望の樹脂厚になるように、０．０１ｍｍ金型
４を押し上げる工程が必要となる。この金型４の動作に
よって、樹脂層２の外周面２ａは、ガラス基板１側が大
径となり、金型２側が小径となったＲ形状（Ｒ面）に形
成され、その後、紫外線の照射で硬化され所望の光学部
品が得られる。
１との接触部５に傾斜を設けるため、金型４の押し下げ
速度をゆっくりして樹脂層２が十分に広がるようにする
ことと、且つ所望の樹脂厚より０．０１ｍｍ多く押し下
げた後、所望の樹脂厚になるように、０．０１ｍｍ金型
４を押し上げる工程が必要となる。この金型４の動作に
よって、樹脂層２の外周面２ａは、ガラス基板１側が大
径となり、金型２側が小径となったＲ形状（Ｒ面）に形
成され、その後、紫外線の照射で硬化され所望の光学部
品が得られる。
【００３５】上記の成形工程にて得た４種類の複合型光
学部品（実施の形態１〜４）のガラス基板１と樹脂層１
の隔たりΔＬおよび接触部５の樹脂傾斜角度θを表３に
示した。また、４種類の複合型光学部品について、ガラ
ス基材１の外周面１ａの応力シミュレーションおよび２
種類の耐久試験を行い、その結果を表３に示した。な
お、参考例１，２として、実施の形態１〜４と同様のガ
ラス基材を用いて、表３に示す形状の複合型光学部品を
製造し、同様の応力シミュレーションと耐久試験を行
い、その結果を表３に示す。
学部品（実施の形態１〜４）のガラス基板１と樹脂層１
の隔たりΔＬおよび接触部５の樹脂傾斜角度θを表３に
示した。また、４種類の複合型光学部品について、ガラ
ス基材１の外周面１ａの応力シミュレーションおよび２
種類の耐久試験を行い、その結果を表３に示した。な
お、参考例１，２として、実施の形態１〜４と同様のガ
ラス基材を用いて、表３に示す形状の複合型光学部品を
製造し、同様の応力シミュレーションと耐久試験を行
い、その結果を表３に示す。
【００３６】
【表３】
【００３７】応力シミュレーションは、ガラスと樹脂の
熱線膨張率の違いによる応力発生を２０℃〜−５０℃の
範囲で変化した場合の解析を行った。 熱線膨張係数 ガラス：８×１０-6、樹脂：１．２×１
０-4 ヤング率 ガラス：７０００ｋｇｆ／ｍｍ２、樹脂：１
５０ｋｇｆ／ｍｍ2 解析ソフト ｍｅｃｈａｎｉｃａ（ソフト：Ｐｒｏ／Ｍ
ＥＣＨＡＮＩＣＡ，Ｒｅｌｅａｓｅ１８．０，Ｐａｒａ
ｍｅｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．）
熱線膨張率の違いによる応力発生を２０℃〜−５０℃の
範囲で変化した場合の解析を行った。 熱線膨張係数 ガラス：８×１０-6、樹脂：１．２×１
０-4 ヤング率 ガラス：７０００ｋｇｆ／ｍｍ２、樹脂：１
５０ｋｇｆ／ｍｍ2 解析ソフト ｍｅｃｈａｎｉｃａ（ソフト：Ｐｒｏ／Ｍ
ＥＣＨＡＮＩＣＡ，Ｒｅｌｅａｓｅ１８．０，Ｐａｒａ
ｍｅｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．）
【００３８】耐久試験１は、６０℃（１時間）→２０℃
（３０分）→−１０℃（１時間）の温度サイクルを２０
サイクル行い、ガラス割れおよび樹脂表面に施したコー
ティングのクラックを顕微鏡で観察し、変化のないもの
を良好とした。
（３０分）→−１０℃（１時間）の温度サイクルを２０
サイクル行い、ガラス割れおよび樹脂表面に施したコー
ティングのクラックを顕微鏡で観察し、変化のないもの
を良好とした。
【００３９】耐久試験２は、２０℃相対湿度６０％（１
時間）→６０℃４０％（１１時間）→２０℃６０％（２
時間）→−５０℃（１０時間）の合計１サイクル１日を
３サイクル行い、ガラス割れ、クラックおよびコートク
ラックを観察し、変化のないものを良好とした。
時間）→６０℃４０％（１１時間）→２０℃６０％（２
時間）→−５０℃（１０時間）の合計１サイクル１日を
３サイクル行い、ガラス割れ、クラックおよびコートク
ラックを観察し、変化のないものを良好とした。
【００４０】応力シミュレーションの結果、実施の形態
１〜４の複合型光学部品は、応力値がガラス基板のガラ
ス破壊を発生しない０．６５０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下であ
った。また、耐久試験１，２についても、ガラス割れ、
樹脂ハクリ、コートクラックにおいて、全て良好であっ
た。
１〜４の複合型光学部品は、応力値がガラス基板のガラ
ス破壊を発生しない０．６５０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下であ
った。また、耐久試験１，２についても、ガラス割れ、
樹脂ハクリ、コートクラックにおいて、全て良好であっ
た。
【００４１】一方、参考例１，２の複合型光学部品で
は、ガラス基板と樹脂層との隔たりΔＬが少ない場合や
無い場合では応力が大きくなり、ガラス端部のマイクロ
クラックや欠陥などの強度の弱い部分からガラス割れが
発生するため、耐久性能が悪くなり光学部品として使用
できないものであった。
は、ガラス基板と樹脂層との隔たりΔＬが少ない場合や
無い場合では応力が大きくなり、ガラス端部のマイクロ
クラックや欠陥などの強度の弱い部分からガラス割れが
発生するため、耐久性能が悪くなり光学部品として使用
できないものであった。
【００４２】なお、図２、図３に示す実施の形態１〜４
の複合型光学部品では、円形状のガラス基板１を用い、
円形状の樹脂層２を形成したが、図５，６に示すよう
に、ガラス基板１の円形状の外周面１ａを弦で切断して
得られた切断面１ｃと、この切断面１ｃと対応する樹脂
層２の面２ｃとの関係においても、同様の結果が得られ
る。
の複合型光学部品では、円形状のガラス基板１を用い、
円形状の樹脂層２を形成したが、図５，６に示すよう
に、ガラス基板１の円形状の外周面１ａを弦で切断して
得られた切断面１ｃと、この切断面１ｃと対応する樹脂
層２の面２ｃとの関係においても、同様の結果が得られ
る。
【００４３】すなわち、図５および図６は、円形状のガ
ラス基板１の外周面１ａを弦で切断して小判型および半
円型にした複合型光学部品を示すもので、ガラス基板１
は切断面１ｃと円形（円弧）状の外周面１ａを有してい
る。そして、ガラス基板１の上面１ｂにはガラス基板１
の形状に倣うように樹脂層２が形成されている。
ラス基板１の外周面１ａを弦で切断して小判型および半
円型にした複合型光学部品を示すもので、ガラス基板１
は切断面１ｃと円形（円弧）状の外周面１ａを有してい
る。そして、ガラス基板１の上面１ｂにはガラス基板１
の形状に倣うように樹脂層２が形成されている。
【００４４】樹脂層２の外周面２ａおよび面２ｃは凹形
状（Ｒ形状を含む）となっており、ガラス基板１の外周
面１ａおよび切断面１ｃと樹脂層２の外周面２ａおよび
面２ｃとの隔たりΔＬ、接触角度θを実施の形態１〜４
と同様に、ΔＬを０．２ｍｍ以上、θを４５°以下にす
ることで、マイクロクラックや欠陥（欠け）が生ずる恐
れのある切断面１ｃを有するガラス基板１を用いても、
ガラス割れや樹脂ハクリなどを生じさせずに、実施の形
態１〜４の複合型光学部品と同様に良好な複合型光学部
品を得ることができる。
状（Ｒ形状を含む）となっており、ガラス基板１の外周
面１ａおよび切断面１ｃと樹脂層２の外周面２ａおよび
面２ｃとの隔たりΔＬ、接触角度θを実施の形態１〜４
と同様に、ΔＬを０．２ｍｍ以上、θを４５°以下にす
ることで、マイクロクラックや欠陥（欠け）が生ずる恐
れのある切断面１ｃを有するガラス基板１を用いても、
ガラス割れや樹脂ハクリなどを生じさせずに、実施の形
態１〜４の複合型光学部品と同様に良好な複合型光学部
品を得ることができる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
の複合型光学部品によれば、樹脂層の外周面部を凹形状
にしたので、ガラス基板の外周面部と接する樹脂が少な
くなり、ガラスと樹脂との熱線膨張係数の差による応力
がガラス基板の外周面部の界面で極めて小さくなり、ガ
ラス割れ、クラックなどが起きず、耐久性の優れた光学
部品となる。
の複合型光学部品によれば、樹脂層の外周面部を凹形状
にしたので、ガラス基板の外周面部と接する樹脂が少な
くなり、ガラスと樹脂との熱線膨張係数の差による応力
がガラス基板の外周面部の界面で極めて小さくなり、ガ
ラス割れ、クラックなどが起きず、耐久性の優れた光学
部品となる。
【００４６】また、本発明の請求項２の複合型光学部品
によれば、ガラス基板の外周面部を樹脂層の外周面部の
外側に設けるとともに、樹脂層の外周面部を凹形状にし
たので、ガラスと樹脂との熱線膨張係数の差による応力
から発生するガラス割れ、クラックなどが起きず、耐久
性の優れた光学部品となる。
によれば、ガラス基板の外周面部を樹脂層の外周面部の
外側に設けるとともに、樹脂層の外周面部を凹形状にし
たので、ガラスと樹脂との熱線膨張係数の差による応力
から発生するガラス割れ、クラックなどが起きず、耐久
性の優れた光学部品となる。
【００４７】そして、本発明の請求項３の複合型光学部
品によれば、ガラス基板と樹脂層との接触部の角度を４
５°以下にしたので、応力集中が極めて大きいガラス基
板端部への応力が極端に小さくなり、ガラスと樹脂との
熱線膨張係数の差による応力から発生するガラス割れ、
クラックなどが起きず、耐久性の優れた光学部品とな
る。
品によれば、ガラス基板と樹脂層との接触部の角度を４
５°以下にしたので、応力集中が極めて大きいガラス基
板端部への応力が極端に小さくなり、ガラスと樹脂との
熱線膨張係数の差による応力から発生するガラス割れ、
クラックなどが起きず、耐久性の優れた光学部品とな
る。
【００４８】さらに、本発明の請求項１〜３の複合型光
学部品によれば、特に、光学有効径外周部の余裕が無い
構造の複合型光学部品の場合、小判型などのようにガラ
ス基板端部のマイクロクラックや欠陥の存在が多い複合
型光学部品の場合などは、請求項１〜３の効果が顕著に
現れるため、耐久性の優れた小型あるいは小判型などの
光学部品となる。
学部品によれば、特に、光学有効径外周部の余裕が無い
構造の複合型光学部品の場合、小判型などのようにガラ
ス基板端部のマイクロクラックや欠陥の存在が多い複合
型光学部品の場合などは、請求項１〜３の効果が顕著に
現れるため、耐久性の優れた小型あるいは小判型などの
光学部品となる。
【図１】本発明の複合型光学部品を説明する説明図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施の形態１，２の複合型光学部品を
示す半裁断面図である。
示す半裁断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３，４の複合型光学部品を
示す半裁断面図である。
示す半裁断面図である。
【図４】本発明の各実施の形態の複合型光学部品の成形
工程を示す断面図である。
工程を示す断面図である。
【図５】本発明の各実施の形態の変形例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図６】本発明の各実施の形態の変形例を示す斜視図で
ある。
ある。
１ ガラス基板 １ａ 外周面部 １ｂ 樹脂層形成面 １ｃ 切断面 ２ エネルギー硬化型樹脂層 ２ａ 外周面部 ３ 樹脂 ５ 接触部
Claims (3)
- 【請求項１】 ガラス基板と透明なエネルギー硬化型樹
脂層とが界面を形成して一体化されている複合型光学部
品において、 前記樹脂層の外周面部が凹形状となっていることを特徴
とする複合型光学部品。 - 【請求項２】 ガラス基板と透明なエネルギー硬化型樹
脂層とが界面を形成して一体化されている複合型光学部
品において、 前記ガラス基板の外周面部が前記樹脂層の外周面部の外
側にあり、且つ前記樹脂層の外周面部が凹形状となって
いることを特徴とする複合型光学部品。 - 【請求項３】 ガラス基板と透明なエネルギー硬化型樹
脂層とが界面を形成して一体化されている複合型光学部
品において、 前記ガラス基板と前記樹脂層を形成する樹脂との接触部
の角度が４５°以下であることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の複合型光学部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03614999A JP4187337B2 (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 複合型光学部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03614999A JP4187337B2 (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 複合型光学部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000233945A true JP2000233945A (ja) | 2000-08-29 |
| JP4187337B2 JP4187337B2 (ja) | 2008-11-26 |
Family
ID=12461743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03614999A Expired - Fee Related JP4187337B2 (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 複合型光学部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4187337B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008158200A (ja) * | 2006-12-22 | 2008-07-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 光学レンズ、複合レンズおよびその製造方法、ならびに接合レンズおよびその製造方法 |
| WO2014010571A1 (ja) * | 2012-07-09 | 2014-01-16 | 株式会社クラレ | 光学素子及び集光型太陽光発電装置 |
-
1999
- 1999-02-15 JP JP03614999A patent/JP4187337B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008158200A (ja) * | 2006-12-22 | 2008-07-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 光学レンズ、複合レンズおよびその製造方法、ならびに接合レンズおよびその製造方法 |
| WO2014010571A1 (ja) * | 2012-07-09 | 2014-01-16 | 株式会社クラレ | 光学素子及び集光型太陽光発電装置 |
| JPWO2014010571A1 (ja) * | 2012-07-09 | 2016-06-23 | 株式会社クラレ | 光学素子及び集光型太陽光発電装置 |
| US9553227B2 (en) | 2012-07-09 | 2017-01-24 | Kuraray Co., Ltd. | Optical element and concentrating photovoltaic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4187337B2 (ja) | 2008-11-26 |
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