特開 2025-142707 光学素子、光学装置および撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025142707

(43)【公開日】2025-10-01

(54)【発明の名称】光学素子、光学装置および撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/02 20210101AFI20250924BHJP

   G03B 17/02 20210101ALI20250924BHJP

【ＦＩ】

G02B7/02 B

G03B17/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024042218

(22)【出願日】2024-03-18

(71)【出願人】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100101498

【弁理士】

【氏名又は名称】越智 隆夫

(74)【代理人】

【識別番号】100106183

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 弘司

(74)【代理人】

【識別番号】100136799

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 亜希

(72)【発明者】

【氏名】水島 正康

(72)【発明者】

【氏名】吉川 俊明

【テーマコード（参考）】

2H044

【Ｆターム（参考）】

2H044AB02

2H044AB09

(57)【要約】

【課題】信頼性と安定性の高いレンズ接着を実現した光学素子を提供する。
【解決手段】光軸Ｏが通過する光学有効面１３ｆと、光学有効面１３ｆの径方向の外側に形成された側面１３ｂとを有するＰＭＯレンズ１３であって、側面１３ｂには、周期的なパターンを含む複数の微細突起Ｐが形成され、ＰＭＯレンズ１３を保持するレンズホルダ１２とＰＭＯレンズ１３との間には接着池１２ｃが設けられており、接着池１２ｃに注入された接着剤１４により微細突起Ｐを有する側面１３ｂとレンズホルダ１２とが固定されることを特徴とする。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光軸が通過する第一の面と、前記第一の面の径方向の外側に形成された第二の面とを有する光学素子であって、
前記第二の面には、周期的なパターンを含む複数の凸形状部が形成され、
前記光学素子を保持する保持部材と前記光学素子との間には隙間部が設けられており、
前記隙間部に注入された接着剤により前記凸形状部を有する前記第二の面と前記保持部材とが固定されることを特徴とする、光学素子。

【請求項2】

前記第二の面には、前記複数の凸形状部が５０μｍ～１５０μｍの間隔で形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。

【請求項3】

前記複数の凸形状部が周期的かつ規則的な繰り返しパターンで形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。

【請求項4】

前記凸形状部は、少なくとも同一の形状の組み合わせを含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。

【請求項5】

前記凸形状部の斜面と前記第二の面との成す角度は、少なくとも斜面の一部が３５度以上の角度であることを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。

【請求項6】

前記凸形状部の高さは、３μｍ～２０μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。

【請求項7】

前記光学素子は樹脂製レンズであり、前記凸形状部は前記樹脂製レンズを成型する金型に設けられた凹形状部を射出成形で転写することによって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。

【請求項8】

前記金型の前記凹形状部は、レーザー加工によって形成されることを特徴とする、請求項７に記載の光学素子。

【請求項9】

前記隙間部は、前記保持部材の周方向に一定の角度間隔で前記保持部材に形成された複数の接着池であり、
前記凸形状部は、前記第二の面としての前記光学素子の側面に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。

【請求項10】

前記側面は、前記光学素子の前記光軸に対して傾きがある面であり、前記保持部材から前記光学素子が抜ける方向に対して前記接着剤が楔にはならない方向に傾いていることを特徴とする、請求項９に記載の光学素子。

【請求項11】

前記隙間部は、前記径方向において前記保持部材と前記光学素子との間に存在する隙間であり、
前記凸形状部は、前記第二の面としての前記第一の面の外側肩面に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。

【請求項12】

前記隙間部は、光軸方向において前記保持部材と前記光学素子との間に存在する隙間であり、
前記凸形状部は、前記光学素子の前記光軸方向における位置を調整する前記第二の面に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。

【請求項13】

前記第一の面は、光学有効面であって、光が通過する面であり、
前記第二の面は、非光学有効面であって前記保持部材と当接する当接面を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。

【請求項14】

請求項１乃至１３の何れか一項に記載の光学素子と前記光学素子を保持する保持部材とを有することを特徴とする光学装置。

【請求項15】

請求項１４に記載の光学装置と前記光学装置により形成された像を撮る撮像素子とを含むことを特徴とする撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学素子、光学装置および撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、非球面レンズの１種として、アクリルなどの樹脂を原料とするプラスチックモールドレンズが主に小型のレンズ鏡筒に採用される場面が増えている。

【0003】

プラスチックモールドレンズをレンズホルダに対して固定するには、熱や圧力をかけずに接着剤で固定する方法を採用する場合が多い。特許文献１には、親水処理を行ってプラスチックレンズをレンズ保持枠に紫外線硬化型接着剤（ＵＶ接着剤）で接着する技術が開示されている。また、特許文献２には、小型の機器における撮像装置に用いられる光学素子の固定に関して、光学素子の外周縁部の少なくとも１つの面の表面粗さを光学素子の光学機能面の表面粗さよりも大きくして表面積を増大し、接着強度を大きくする技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－１８０５３５号公報

【特許文献2】特開２００５－１９３６４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、ＵＶ接着剤とプラスチックモールドレンズは接着性が悪く、厳しい温度環境で保管したり落下衝撃試験をおこなったりすると、接着が剥がれてしまう場合がある。また、特許文献１に開示されている親水処理では、コストが増加する虞がある。また、特許文献２に開示されている光学素子は、デジタルスチルカメラや携帯電話などの小型の機器における撮像装置に用いられるが、一方、交換式のレンズ装置では、より大きな光学素子が用いられるため、対策としては不十分である。

【0006】

本発明の目的は、信頼性と安定性の高いレンズ接着を実現した光学素子を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明は、光軸が通過する第一の面と、前記第一の面の径方向の外側に形成された第二の面とを有する光学素子であって、前記第二の面には、周期的なパターンを含む複数の凸形状部が形成され、前記光学素子を保持する保持部材と前記光学素子との間には複数の隙間部が設けられており、前記隙間部に注入された接着剤により前記凸形状部を有する前記第二の面と前記保持部材とが固定されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば信頼性と安定性の高いレンズ接着を実現した光学素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】（Ａ）実施例１のＰＭＯレンズ１３の斜視図である。（Ｂ）図１（Ａ）の断面線ＩＢ－ＩＢにおけるＰＭＯレンズ１３の部分断面図である。

【図2】実施例１のレンズホルダ組立体１１の斜視図である。

【図3】（Ａ）図２の断面線ＩＩＩ－ＩＩＩにおける部分断面図である。（Ｂ）接着剤１４を滴下した状態の部分断面図である。

【図4】（Ａ）微細突起Ｐの斜視図である。（Ｂ）ＰＭＯレンズ１３の部分断面図である。

【図5】（Ａ）微細突起Ｐの拡大斜視図である。（Ｂ）微細突起Ｐの平面図である。（Ｃ）図５（Ｂ）の断面線ＶＣ－ＶＣにおける微細突起Ｐの断面図である。（Ｄ）図５（Ｂ）の断面線ＶＤ－ＶＤにおける微細突起Ｐの断面図である。

【図6】実施例２のＰＭＯレンズ２３の部分断面図である。

【図7】実施例２のレンズホルダ組立体２１の部分断面図である。

【図8】実施例３のＰＭＯレンズ３３の部分断面図である。

【図9】実施例３のレンズホルダ組立体３１の部分断面図である。

【図10】（Ａ）、（Ｂ）金型１５の構成を示す断面図である。

【図11】撮像装置の構成例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（実施例１）
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１（Ａ）は本発明の実施例１に係るＰＭＯレンズ１３（プラスチックモールドレンズ、光学素子）の斜視図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の断面線ＩＢ－ＩＢにおけるＰＭＯレンズ１３の部分断面図である。図２は、実施例１のレンズホルダ組立体１１を表す斜視図であり、接着剤１４は不図示である。図３（Ａ）は、図２の断面線ＩＩＩ－ＩＩＩにおける部分断面図であり、レンズホルダ組立体１１を、光軸Ｏを含む平面でカットし矢印方向に見た部分断面図である。図３（Ｂ）は、接着剤１４を滴下した状態の部分断面図である。

【0011】

レンズホルダ組立体１１は、デジタルカメラやカメラモジュールの一部であるレンズユニット１００（光学装置、図１１参照）を構成する１要素である。光軸Ｏは、レンズユニット１００の光軸中心かつＰＭＯレンズ１３の光軸中心を表す。レンズホルダ組立体１１は、ＰＭＯレンズ１３とＰＭＯレンズ１３を保持するレンズホルダ１２（保持部材）により構成されている。

【0012】

実施例１のＰＭＯレンズ１３には、光軸Ｏを含む光学有効面１３ｆ（第一の面）と、光学有効面１３ｆの径方向の外側に形成された非光学有効面（範囲Ｅにおける面、第二の面）が設けられている。光学有効面１３ｆは、光が通過する面であって、通過した光が撮像素子２００ｂ（図１１参照）に到達し、像が結像される面である。一方、非光学有効面は、光が入ってきても光が撮像素子２００ｂに到達せず、像が結像されない面である。光学有効面１３ｆは、物体側と像側の両方の面に形成されている。一方、範囲Ｅにおける非光学有効面は、当接面１３ａ、側面１３ｂ（第二の面）、外側肩面１３ｇ等で構成される。当接面１３ａは、レンズホルダ１２と当接する。実施例１では、側面１３ｂに後述の複数の微細突起Ｐ（凸形状部）が形成されている。

【0013】

図２に示すように、レンズホルダ１２は、内周面１２ｂ、接着池１２ｃ（隙間部）を有する。また図３（Ａ）に示すように、レンズホルダ１２は、ＰＭＯレンズ１３の当接面１３ａを受けるレンズ受面１２ａを有する。そして、接着池１２ｃは、レンズホルダ１２とＰＭＯレンズ１３の間にあって、底面１２ｄと内壁面１２ｅおよびＰＭＯレンズ１３の側面１３ｂで囲まれた領域で構成される。

【0014】

本実施例では、レンズホルダ１２の接着池１２ｃに接着剤１４を注入して、ＰＭＯレンズ１３とレンズホルダ１２の２つの部品を接着し固定する。通常、接着池１２ｃは光軸Ｏの周りに均等に複数箇所配置される。図２においては、光軸Ｏの円周方向において一定の角度、例えば１２０度の角度間隔で接着池１２ｃが３カ所設けられている。

【0015】

図３（Ａ）の上下方向が光軸方向であり、レンズホルダ１２の光軸方向の上側にＰＭＯレンズ１３を載置するように、レンズホルダ１２に対してＰＭＯレンズ１３が配置されている。レンズホルダ１２のレンズ受面１２ａとＰＭＯレンズ１３の当接面１３ａのそれぞれの面は寸法精度よく仕上げられており、それぞれの面の表面は平滑に仕上げられていることが一般的である。ＰＭＯレンズ１３の光軸方向の位置は、レンズ受面１２ａに当接面１３ａを当接させることで決定される。本実施例では、当接した状態では光軸方向の隙間はない。

【0016】

図２に戻るが、光軸Ｏと直交する径方向において、レンズホルダ１２とＰＭＯレンズ１３の間には隙間１２ｆが存在する。隙間１２ｆは、レンズホルダ１２とＰＭＯレンズ１３のそれぞれの光軸を合わせるために設けられた空間である。この隙間１２ｆがあることによって、個体ごとにレンズホルダ１２に対してのＰＭＯレンズ１３の光軸直交方向の位置を最適に調整することが可能となる。これによって、レンズホルダ組立体１１を含むレンズユニット全体（不図示）として、収差を抑えるなどの最適な光学性能を実現することが可能である。個体によっては、レンズホルダ１２とＰＭＯレンズ１３の軸を、あえてずらすなどの調整も行う。したがって、隙間１２ｆは、１つの個体の中でも間隔が広い場所と狭い場所があり、その状態は各個体によっても異なる。図３（Ａ）でも確認できるように、レンズ受面１２ａは、ＰＭＯレンズ１３の当接面１３ａよりもさらに外径側（図の右側）に延びている。これは、上記の光学調整においてレンズホルダ１２に対してＰＭＯレンズ１３の位置を移動させた際に、レンズ受面１２ａと当接面１３ａの当接を確保するために延ばしている。

【0017】

近年、カメラレンズの小型化や高性能化の要求の高まりに対応して、交換レンズなどのカメラレンズにおいて非球面レンズの使用が増えている。非球面レンズはレンズの構成枚数を増やさずにレンズの収差を除去することが可能であり、レンズの小型化や高性能化に有効である。一方で、プラスチックモールドレンズはガラスレンズと比べて熱による変形や圧力による歪みが大きいという特徴があり、レンズ保持部材への固定方法に課題がある。例えば、ガラスレンズのように熱カシメによってレンズ保持部材に固定すると、レンズ光学面に歪みが発生してしまうため、熱カシメという固定方法は採用しにくい。

【0018】

また、組立作業性の観点からＵＶ接着剤が採用されることが多いが、ＵＶ接着剤とプラスチックモールドレンズが剥がれてしまうと、レンズの位置が理想の位置から移動してしまうことで、光学性能が劣化してしまう。さらに悪いケースでは、プラスチックモールドレンズが外れてしまい、撮影そのものができなくなってしまう。特に高温や低温下など温度変化が伴う環境では、レンズ保持部材、プラスチックモールドレンズ、ＵＶ接着剤の線膨張係数が異なるため、ＵＶ接着剤とプラスチックモールドレンズの剥がれが起こりやすい。これは、プラスチックモールドレンズとＵＶ接着剤の材質間の相性が悪く、十分な接着強度が得られないことが主な原因である。

【0019】

本実施例においても、接着剤１４は、組立作業性を考慮してＵＶ接着剤が使用される。レンズホルダ１２の接着池１２ｃには接着剤１４が滴下され、滴下した状態でＵＶ照射が行われ、接着剤１４は硬化する。これによってレンズホルダ１２とＰＭＯレンズ１３の相対位置は固定され、光軸方向にも光軸直交方向にも移動が制限される。ＰＭＯレンズ１３は、側面１３ｂで接着剤１４と接して、固定されている。レンズホルダ１２は、接着池１２ｃの底面１２ｄや内壁面１２ｅで接着剤１４と接しており、固定されている。

【0020】

上述のように、接着剤１４とＰＭＯレンズ１３の材質は相性が悪く、十分な接着強度を得ることが難しい。これに対して、レンズホルダ１２の材質として一般的であるポリカーボネートとＵＶ接着剤は相性が良く、十分な接着強度を得ることができる。また、接着剤１４と触れている表面積についても、ＰＭＯレンズ１３よりもレンズホルダ１２のほうが大きい。そのため、落下衝撃試験や環境試験をした際には、ＵＶ接着剤とＰＭＯレンズ１３の境界で剥がれる場合がほとんどである。

【0021】

ここで、図４（Ａ）、（Ｂ）を用いて、本実施例のＰＭＯレンズ１３の表面に設けられた微細突起Ｐについて説明する。図４（Ａ）は、微細突起Ｐが設けられた側面１３ｂの拡大図であり、側面１３ｂの様子を拡大して示した拡大斜視図である。図４（Ｂ）は、図１（Ａ）における矢印が示す方向に見た微細突起Ｐが形成された領域の部分断面図である。

【0022】

ＰＭＯレンズ１３の側面１３ｂには、複数の微細突起Ｐが規則的かつ周期的な繰り返しパターンで形成されている。微細突起Ｐは、側面１３ｂを底面とした山のような形状をしており、少なくとも略同一の形状が含まれ、または全てが略同一の形状で、または略同一の形状の組み合わせで、高さなどの寸法も略同一である。側面１３ｂには、ＰＭＯレンズ１３の直径が大きい側の径大部１３ｄと直径が小さい側の径小部１３ｅが含まれている。なお、図１（Ａ）では、微細突起Ｐは側面１３ｂの一部の位相にしか設けられていないが、実際は、微細突起Ｐが側面１３ｂの全周に渡って設けられている。

【0023】

次に図５（Ａ）～（Ｄ）を用いて、微細突起Ｐについて詳細に説明する。図５（Ａ）は、微細突起Ｐの１つを拡大した斜視図である。白背景は側面１３ｂを表している。微細突起Ｐが２つ示されているが、これは形状を理解し易いように、逆側から見た斜視図を追加している。図５（Ａ）の矢印は、側面１３ｂにおける直径が大きい径大部１３ｄ側と、直径が小さい径小部１３ｅ側の方向を示している。

【0024】

微細突起Ｐにおける、側面１３ｂから微細突起Ｐの頂点に至る角度は方向によって異なり、形状としてはきれいな円錐形状ではなく、全体としてはＰＭＯレンズ１３の光軸方向に延びた形に見える。

【0025】

微細突起Ｐの山の斜面の角度は、場所によって異なっており、径小部１３ｅ側が急な斜面であり、これに対して径大部１３ｄ側はなだらかな斜面である。一方で側面１３ｂの長手方向（光軸Ｏの周方向）は、径小部１３ｅ側よりもさらに急な斜面となっている。これは、後述するＰＭＯレンズ１３および微細突起Ｐの製造方法によるものである。

【0026】

図５（Ｂ）は、微細突起Ｐの平面図であり、側面１３ｂに直交する方向から見た図である。図の左右方向が光軸方向であり、左側が径大部１３ｄ側であり、右側が径小部１３ｅ側である。図５（Ｂ）の上下は光軸Ｏの周方向である。

【0027】

図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）の断面線ＶＣ－ＶＣにおける矢印方向に見た微細突起Ｐの断面図である。図の左右方向が光軸方向であり、左側が径大部１３ｄ側であり、右側が径小部１３ｅ側である。径大部１３ｄ側の斜面は側面１３ｂに対して角度Ｂを有する斜面であり、径小部１３ｅ側の斜面は側面１３ｂに対して角度Ａを有する斜面である。側面１３ｂからの微細突起Ｐの高さはＨである。

【0028】

図５（Ｄ）は、図５（Ｂ）の断面線ＶＤ－ＶＤおける矢印方向に見た微細突起Ｐの断面図である。図５（Ｄ）の左右が光軸Ｏの周方向である。斜面は側面１３ｂに対して角度Ｃを有する斜面であり、図５（Ｄ）の左右の斜面どちらも略同じ角度Ｃである。角度Ｃは、角度Ａ、角度Ｂより大きい値である。図５（Ｃ）と同様に、側面１３ｂからの微細突起Ｐの高さはＨである。

【0029】

次に、ＰＭＯレンズ１３および微細突起Ｐの製造方法について、図１（Ａ）を参照して説明する。ＰＭＯレンズ１３は、樹脂製レンズであり、樹脂製レンズを成型する射出成形金型（金型）によって射出成形される。射出成形とは高温状態にして溶かした樹脂材料を金型内部に注入し、冷却して固まった状態で部品を取り出す製造方法である。

【0030】

図１０（Ａ）、（Ｂ）は、ＰＭＯレンズ１３を射出成形するための金型１５の断面図であって、図１０（Ａ）は、高温状態にして溶かした樹脂材料を金型内部に注入し、樹脂材料が冷却して固まった状態を示している。ＰＭＯレンズ１３は、上部駒１５ａと下部駒１５ｂとの間に成形される。金型内部に樹脂を流し込むスプルーやランナー部の記載は省略されている。

【0031】

図１０（Ｂ）は、上部駒１５ａと下部駒１５ｂが離れて、ＰＭＯレンズ１３が取り出される際の断面図である。図１０（Ａ）に示す型割部１５ｃを境界に、上部駒１５ａと下部駒１５ｂのどちらか一方が上方向又は下方向に離れて、ＰＭＯレンズ１３の取り出しが可能になる。なお、上部駒１５ａと下部駒１５ｂに移動方向の矢印が付されているが、実際はどちらか一方のみが動くことが一般的である。金型１５の構成は以上のようになっており、それを踏まえて、図１（Ｂ）に戻って説明を続ける。

【0032】

ＰＭＯレンズ１３には、光学有効面１３ｆと非光学有効面が設けられており、特に光学有効面１３ｆに相当する金型面は非常に高精度に形状が加工され、非常に細かい表面粗さで仕上げがされている。光学有効面１３ｆとは、ＰＭＯレンズ１３の一部の面であり、レンズホルダ組立体１１を含むレンズユニットを通過して、撮像面上に到達する光線が通る面である。撮像面とはＣＭＯＳセンサーやＣＣＤセンサーなどのセンサー面であり、これらセンサーのセンサー面で受光した光が電気信号に変換され、画像を生成可能となる。このため、光学有効面１３ｆの形状が設計値通りでないと画質が悪化し、また光学有効面１３ｆに汚れなどが付着していても同様である。

【0033】

非光学有効面とは、ＰＭＯレンズ１３の一部の面であり、ここを通過した光は撮像面上に到達しない。したがって、光学有効面１３ｆよりも精度や表面粗さが劣る状態であっても、撮影した画像の画質には影響がない。撮影画像に影響しない面であるため、レンズの保持、レンズの接着固定には、この非光学有効面を使うことが一般的である。

【0034】

側面１３ｂに対応する金型面には、不図示の微細な凹形状（凹形状部）が規則的かつ周期的に設けられている。金型１５の内部に存在する型割部１５ｃを境界に光軸方向前後に金型１５の駒が２つに離れることによって、ＰＭＯレンズ１３を金型１５から取り出すことができる。本実施例では型割部１５ｃは、光学有効面１３ｆから接続された面と側面１３ｂの交わる点に設けられている。これは図４（Ｂ）の径大部１３ｄと同じ箇所である。側面１３ｂは光軸Ｏに対して角度Ｄの傾きを有して形成されるため、２つの駒はスムーズに離れることが可能となる。そして、側面１３ｂの角度Ｄは、レンズホルダ１２からＰＭＯレンズ１３が抜ける方向に対して接着剤１４が楔にはならないような方向の傾きの角度である。

【0035】

金型１５の内部に注入された溶融した樹脂材料は、金型１５の形状に沿って充填され、ＰＭＯレンズ１３の形状が成形される。同時に側面１３ｂに設けられた不図示の凹形状にも樹脂は流れ込み、微細突起Ｐが形成される。凹形状は不図示であるが、金型１５に設けられた凹形状であり、金型１５の移動方向（通常は光軸方向と同じ）から見て、アンダーカットの無い形状をしている。アンダーカットが無い形状であるため、型の移動を制限することなく、スムーズにＰＭＯレンズ１３が金型１５から離れる。ただし、凹形状は非常に微細な大きさであるため、樹脂材料は凹形状内を完全に満たして充填されることは無いため、凹形状の形状がそのまま転写されることは無い。凹形状の内部は樹脂で完全に充填はされないまま、その他の部分の充填が完了すると冷却を始める。冷却して固まった後、金型１５は型割部１５ｃを境界にして２つに離れる。本実施例では、図１（Ｂ）に示された型割部１５ｃを境界に上側を形成する側の駒は固定されており、下側を形成する側の駒が下側に光軸Ｏに沿って移動することによって、ＰＭＯレンズ１３を取り出すことが可能である。前述したように、樹脂と金型１５の駒が抵抗無く離れるように、凹形状は金型１５の移動方向から見てアンダーカットが無い形状で形成されている。

【0036】

微細突起Ｐは、光軸Ｏに対して傾きを持った側面１３ｂに設けられた凹形状に不完全に樹脂が充填されることによって形成されるため、前述したように、山の斜面の角度が場所によって異なる形状となる。

【0037】

続いて、本実施例の効果について説明する。図３（Ｂ）のように、レンズホルダ１２に設けられた接着池１２ｃには接着剤１４が滴下され、ＰＭＯレンズ１３の側面１３ｂおよび、微細突起Ｐの表面は全て接着剤１４で覆われる。同様に微細突起Ｐ以外の底面１２ｄも全て接着剤１４で覆われる。その後、ＵＶ光を照射して接着剤１４を硬化して完成となるが、側面１３ｂおよび微細突起Ｐは硬化した接着剤１４で覆われた状態となる。

【0038】

高温や低温など温度変化が伴う環境下では、レンズホルダ１２、ＰＭＯレンズ１３、接着剤１４の線膨張係数が異なるため、境界面においてそれぞれを引き離そうとする応力が発生する。図３（Ｂ）を参照すると、側面１３ｂおよび微細突起Ｐの表面は全て接着剤１４で覆われており、接着剤１４が側面１３ｂから離れようとする力に対して、微細突起Ｐでは、せん断応力が働く。特に、側面１３ｂとの成す角度が大きい、角度Ｃ、角度Ａの斜面において、せん断応力が大きく働く。このせん断応力によって、ＰＭＯレンズ１３と接着剤１４の境界面において、それぞれを引き離そうとする力に抗する力が増加し、温度環境の変化があってもＰＭＯレンズ１３と接着剤１４の境界面は離れにくくなる。また、温度環境の変化だけでなく、落下などの衝撃が加わった際においても、せん断応力が働き、剥がれが発生しにくい。よって、ＰＭＯレンズ１３は初期の位置から移動しないため、光学性能の劣化は起こりにくい。本発明によればコストアップや大型化や組立性の悪化などのデメリットを伴わず、信頼性と安定性の高いレンズ接着を実現した光学素子を提供することができる。

【0039】

次に微細突起Ｐのより好ましい形状について説明する。微細突起Ｐの斜面が側面１３ｂと成す角度は、大きければ大きいほどせん断応力は大きくなる。また、微細突起Ｐの高さＨは、高ければ高いほどせん断応力は大きくなる。また、微細突起Ｐの個数が多ければ多いほど、せん断応力は大きくなる。微細突起Ｐの個数は、金型１５に凹形状をいくつ設けるかによって変えることができる。微細突起Ｐの配置は、金型１５に設ける凹形状の配置によって変えることができる。

【0040】

また、微細突起Ｐの斜面の角度Ａ、Ｂ、Ｃや高さＨは、金型１５に設ける凹形状の形状や深さ、ＰＭＯレンズ１３を射出成形する成形条件によって変えることができる。図１（Ａ）、図４（Ｂ）、図５（Ｃ）、図５（Ｄ）を参照すると、光軸Ｏに対する側面１３ｂの角度Ｄを大きくすることで、角度Ａ、角度Ｂ、角度Ｃを大きくすることが可能であり、高さＨも高くすることができる。ただし、角度Ｄを大きくするとＰＭＯレンズ１３の外径が大型化するという弊害もある。

【0041】

一方で、ＰＭＯレンズ１３の光学有効面１３ｆの面精度は成形条件によって大きく変わり、成形条件が悪いと、金型１５の形状と一致した精度が得られなかったり、個体によってばらつきが発生するなど安定しなかったりする。結果として、レンズユニット１００および撮像装置の初期の光学性能を悪化させることになる。多くの場合においては、微細突起Ｐの斜面の角度を大きくする、高さを高くする、個数を増やすことは、金型１５とＰＭＯレンズ１３が離れる際の抵抗を大きくするため、光学有効面１３ｆの精度を悪くする。

【0042】

すなわち、これらのパラメータと光学有効面１３ｆの面精度は、相反するバーターの関係である。つまり、微細突起Ｐの個数や斜面の角度や高さだけを制御する目的で成形条件を決定することは適切ではなく、光学有効面１３ｆの面精度とのバランスを取ることが必要である。

【0043】

このように、微細突起Ｐの個数や斜面の角度Ａ、Ｂ、Ｃや高さＨと成形時の成形条件は、お互いが影響し合い、相反する関係でもあるため、最適な条件を設定する必要がある。

【0044】

本実施例では、微細突起Ｐの形状や個数、配置を細かく制御するために、金型面にレーザー加工機によって凹形状を加工することとした。レーザー加工機のレーザー出力や条件を制御することで、凹形状を、狙った形状や深さに加工することができる。

【0045】

また、凹形状を規則的かつ周期的に配置することで、単位面積あたりの凹形状の個数を多く設けることができる。これによって、微細突起Ｐの個数を増やすことが可能となった。ただし、凹形状は互いの間隔が近すぎると、成形時に正しく転写できない可能性がある。また、互いの間隔が近すぎると、そもそも金型加工が困難である。仮に加工ができたとしても金型１５に薄肉部ができて金型強度が不足し、加工時や成形時に金型１５が破損してしまう虞がある。つまり、凹形状は、形状はもちろん適切な間隔で設けなければならない。また、同様に凹形状の間隔が近すぎると、成形での型形状の転写が安定せず、成形後の微細突起Ｐが狙い通りの形状にはならなくなる。また、逆に凹形状の間隔が大きすぎても、十分な数の微細突起Ｐが形成できない。本実施例では、凹形状を５０μｍから１５０μｍの間隔をあけて配置した。

【0046】

また、微細突起Ｐの個数を増やすだけでなく、欲しい数の微細突起Ｐを疎密なく設けることができるため、ＰＭＯレンズ１３の光学有効面１３ｆの面精度を悪化させることはなくなった。例えば、側面１３ｂの周方向の場所によって微細突起Ｐが疎の場所と密の場所があると、成形時や金型１５が樹脂から離れる際のバランスが崩れ、光学有効面１３ｆの面精度が悪化してしまう。

【0047】

つまり、レーザー加工で凹形状を形成することにより、微細突起Ｐの形状だけでなく、微細突起Ｐの密度や配置も制御することが可能となる。これによって、ＰＭＯレンズ１３の光学有効面１３ｆの面精度を安定させること、同時にＰＭＯレンズ１３と接着剤１４の接着力を改善し、温度環境の変化や落下衝撃が加わった際の剥がれを抑制することが同時に可能となる。しかしながら、微細突起Ｐを規則的に配置すること、また周期的に配置することは必ずしも必要な条件ではないことも付け加えておく。

【0048】

従来技術において、金型に梨地加工を施し、金型の面形状を転写することで、ＵＶ接着部の面粗さを大きくする方法が行われている。しかしながら、金型に梨地加工を施す方法として広く知られているサンドブラスト加工や化学エッチング加工によって得られる面形状では、対策として不十分であった。特に、激しい温度変化が伴う環境では、梨地加工で面を粗くするという程度の凹凸形状によって、プラスチックモールドレンズとＵＶ接着剤が剥がれるという問題は解決できなかった。

【0049】

表１に、微細突起Ｐの斜面の角度Ａ、角度Ｂ、角度Ｃ、高さＨと、温度環境試験における接着剤剥がれの試験結果を示す。表１の〇は温度環境試験後に接着剤剥がれが発生しなかったことを示し、×は接着剤剥がれが発生し光学性能が劣化したことを示す。

【表1】

【0050】

表１から、高さＨは４μｍ程度以上あればよいが、高さＨは３μｍ～２０μｍであることがより好ましいことが分かった。また、角度Ａ、Ｂ、Ｃのうち何れかの角度が３５度以上あれば良いことが分かった。また、表１には示していないが、角度Ａ、Ｂ、Ｃが大きくなればなるほど、接着力は増加し、ＰＭＯレンズ１３と接着剤１４は剥がれにくくなることも分かった。同様に、高さＨが高くなればなるほど、接着力は増加し、ＰＭＯレンズ１３と接着剤１４は剥がれにくくなることも分かった。また、微細突起Ｐを設ける間隔は５０μｍ～１５０μｍの範囲であれば、剥がれが発生しないことも分かった。

【0051】

これに対して、従来技術で提案されているサンドブラスト加工や化学エッチング加工で金型に施した梨地加工では、上記のような形状は得られない。微細突起Ｐの配置やピッチを詳細に制御することは不可能であるし、レーザー加工に対して広い間隔でしか加工できない。少なくとも本実施例のような５０μｍ～１５０μｍのような狭い間隔では加工できない。また、加工面すべてにおいて、疎密なく加工することも不可能である。微細突起Ｐの斜面の角度や高さにおいては、表１に記載の形状は作成可能の場合があるが、本実施例のような狭いピッチでは加工できない。

【0052】

一方でマシニングセンタなどの機械加工においては、レイアウトや間隔を制御することは可能であるが、こちらも狭いピッチで加工することは不可能である。また、このような大きさの凹形状は加工することができない。

【0053】

すなわち、微細突起Ｐを、本実施例のように狭いピッチで疎密なく規則的かつ周期的に、かつ所定の斜面角度や高さを実現できる金型加工方法はレーザー加工のみである。

【0054】

また、図１（Ｂ）、図３（Ｂ）を参照すると、本実施例のＰＭＯレンズ１３の側面１３ｂの傾きの角度Ｄは、レンズホルダ１２に組み込む方向に対して、逆テーパーになっている。図３（Ｂ）から分かるように、ＰＭＯレンズ１３がレンズホルダ１２から抜ける方向（光軸Ｏの上方向）に対して、接着剤１４がクサビにならない関係である。当然、順テーパーのほうがＰＭＯレンズ１３とレンズホルダ１２とが強固に接着されるが、このような逆テーパーの条件においても、本実施例は十分な効果が確認されている。すなわち、ＰＭＯレンズ１３が逆テーパーの場合おいては、より効果を発揮すると言える。

【0055】

実施例１では、隙間１２ｆが設けられ、ＰＭＯレンズ１３をレンズホルダ１２に対して光軸直交方向に調整可能な構成となっている。しかしながら、ＰＭＯレンズ１３をレンズホルダ１２に対して、位置決めをして固定する場合もあるため、必ずしも隙間１２ｆが設定されているわけではない。位置決め方法はＰＭＯレンズ１３の外径とレンズホルダ１２の内径を径嵌合させて位置を決める場合もあるし、どちらか一方に位置決めピン、他方に位置決め穴を設けて、穴にピンを挿入することで位置決めをする場合もある。本実施例は、ＰＭＯレンズ１３をレンズホルダ１２に対して、位置決め固定してもよいし、しなくてもどちらでもよい。

【0056】

また、接着剤１４の種類は、ＵＶ接着剤を使用する場合を説明したが、その他の種類の接着剤でも適用可能である。接着剤の種類によらず同様の効果が得られる。

【0057】

また、本実施例では、微細突起Ｐは樹脂製レンズを成型する金型１５に設けられた凹形状を射出成形で転写して形成したが、本実施例はそれには限られない。機械加工やエッチングなど、その他の手段で微細突起Ｐを設けることが可能であれば、適用可能である。

【0058】

また、本実施例では、微細突起Ｐは側面１３ｂの光軸周りの全周に渡って設けられているが、全周に渡って設ける必要はない。微細突起Ｐは、接着剤１４との剥がれを抑制するための形状であるから、接着する部分のみに設ければよい。例えば、図２において接着池１２ｃが設けられた３カ所に対応する部分（位相）だけに微細突起Ｐを設けてもよい。好ましくは、接着剤１４は光軸周りにおいて、１２０度毎の３カ所など、偏りが無い配置であることが望ましい。

【0059】

また、本実施例では、ＰＭＯレンズ１３は光軸方向から見て円形状をしているが、矩形形状や、一部をＤカットした形状でもよく、微細突起Ｐはその側面１３ｂに設ければよい。

【0060】

また、本実施例では、凹形状には樹脂が完全に充填されていないと説明したが、凹形状の形状や成形条件などを調節することで、完全に充填することもできる。そのような場合においても本実施例は、適用可能である。

【0061】

また、本実施例では、ＰＭＯレンズ１３を例に説明したが、必ずしもプラスチックモールドレンズである必要はなく、ガラスモールドレンズなどその他の種類のレンズでも適用可能な場合がある。また、それ以外の場合においても、本発明の主旨の範囲内で適宜変形させて適用してもよい。

【0062】

（実施例２）
以下に、実施例２について、図６、図７に基づいて詳細に説明する。図６は、実施例２のＰＭＯレンズ２３の部分断面図である。図７は、実施例２のレンズホルダ組立体２１の部分断面図である。本実施例の説明は、実施例１と差異があるところについて説明し、実施例１と共通の部分については省略する。

【0063】

実施例１では、ＰＭＯレンズ１３の側面１３ｂに微細突起Ｐが形成されている。しかしながら、微細突起ＰをＰＭＯレンズ２３の光学有効面２３ｆの外側肩面２３ｇ（第二の面）に形成してもよい。すなわち、光学有効面２３ｆに滑らかに接続する外側肩面２３ｇ（図面の上側の面）に微細突起Ｐを設けて、その外側肩面２３ｇとレンズホルダ１２の上側の面を繋ぐように、接着剤１４で接着してもよい。その際に、レンズホルダ１２とＰＭＯレンズ２３の間に存在する径方向の隙間１２ｆ（隙間部）に接着剤１４が入るように接着剤１４を注入して接着してもよい。

【0064】

（実施例３）
以下に、実施例３について、図８、図９に基づいて詳細に説明する。図８は、実施例３のＰＭＯレンズ３３の部分断面図である。図９は、実施例３のレンズホルダ組立体３１の部分断面図である。本実施例の説明は、実施例１と差異があるところについて説明し、実施例１と共通の部分については省略する。

【0065】

実施例１では、ＰＭＯレンズ１３の当接面１３ａの表面は平滑に仕上げられている。そして、ＰＭＯレンズ１３の光軸方向の位置は、レンズ受面１２ａに当接面１３ａを当接させることで決定され、当接した状態では光軸方向の隙間はない。しかしながら、微細突起Ｐをレンズホルダ１２と当接する当接面３３ａ（第二の面）に形成してもよい。すなわち、ＰＭＯレンズ３３の光学有効面３３ｆの径方向の外側に形成された非光学有効面である当接面３３ａ（図面の下側の面）に微細突起Ｐを設けて、その当接面３３ａとレンズホルダ１２のレンズ受面１２ａを接着剤１４で接着してもよい。その際に、レンズホルダ１２のレンズ受面１２ａとＰＭＯレンズ３３の当接面３３ａの間には、光軸方向に隙間が存在し、その隙間に接着剤１４が入るように接着剤１４を注入する。

【0066】

このように、ＰＭＯレンズ３３の当接面３３ａを含む面に微細突起Ｐを設けて、レンズホルダ１２のレンズ受面１２ａとの間で接着している。この場合、ＰＭＯレンズ３３の当接面３３ａの寸法は厳密に補正することが困難であり、接着剤１４の厚みがばらつく分、ＰＭＯレンズ３３の光軸方向の位置がばらつく。しかしながら、微細突起Ｐを設けることでＰＭＯレンズ３３と接着剤１４が剥がれることは抑制できる。

【0067】

（適用例）
図１１は、本発明が適用されるレンズユニット１００を用いるカメラ装置２００（撮像装置）の構成例を示す模式図である。撮像装置は、レンズユニット１００と、レンズユニット１００により形成された物体の像を撮る撮像素子２００ｂを有するカメラ本体２００ａで構成されたカメラ装置２００とを含んで構成されている。また、撮像装置は、カメラ装置２００のカメラ本体２００ａからレンズユニット１００が着脱可能に装着される構成としてもよい。

【0068】

本実施例の開示は、以下の構成を含む。
（構成１）
光軸が通過する第一の面と、前記第一の面の径方向の外側に形成された第二の面とを有する光学素子であって、
前記第二の面には、周期的なパターンを含む複数の凸形状部が形成され、
前記光学素子を保持する保持部材と前記光学素子との間には隙間部が設けられており、
前記隙間部に注入された接着剤により前記凸形状部を有する前記第二の面と前記保持部材とが固定されることを特徴とする、光学素子。
（構成２）
前記第二の面には、前記複数の凸形状部が５０μｍ～１５０μｍの間隔で形成されていることを特徴とする、構成１に記載の光学素子。
（構成３）
前記複数の凸形状部が周期的かつ規則的な繰り返しパターンで形成されていることを特徴とする、構成１又は２に記載の光学素子。
（構成４）
前記凸形状部は、少なくとも同一の形状の組み合わせを含むことを特徴とする、構成１乃至３の何れかの構成に記載の光学素子。
（構成５）
前記凸形状部の斜面と前記第二の面との成す角度は、少なくとも斜面の一部が３５度以上の角度であることを特徴とする、構成１乃至４の何れかの構成に記載の光学素子。
（構成６）
前記凸形状部の高さは、３μｍ～２０μｍであることを特徴とする、構成１乃至５の何れかの構成に記載の光学素子。
（構成７）
前記光学素子は樹脂製レンズであり、前記凸形状部は前記樹脂製レンズを成型する金型に設けられた凹形状部を射出成形で転写することによって形成されることを特徴とする、構成１乃至６の何れかの構成に記載の光学素子。
（構成８）
前記金型の前記凹形状部は、レーザー加工によって形成されることを特徴とする、構成７に記載の光学素子。
（構成９）
前記隙間部は、前記保持部材の円周方向に一定の角度間隔で前記保持部材に形成された複数の接着池であり、
前記凸形状部は、前記第二の面としての前記光学素子の側面に形成されていることを特徴とする、構成１乃至８の何れかの構成に記載の光学素子。
（構成１０）
前記側面は、前記光学素子の前記光軸に対して傾きがある面であり、前記保持部材から前記光学素子が抜ける方向に対して前記接着剤が楔にはならない方向に傾いていることを特徴とする、構成９に記載の光学素子。
（構成１１）
前記隙間部は、前記径方向において前記保持部材と前記光学素子との間に存在する隙間であり、
前記凸形状部は、前記第二の面としての前記第一の面の外側肩面に形成されていることを特徴とする、構成１乃至１０の何れかの構成に記載の光学素子。
（構成１２）
前記隙間部は、光軸方向において前記保持部材と前記光学素子との間に存在する隙間であり、
前記凸形状部は、前記光学素子の前記光軸方向における位置を調整する前記第二の面に形成されていることを特徴とする、構成１乃至１１の何れかの構成に記載の光学素子。
（構成１３）
前記第一の面は、光学有効面であって、光が通過する面であり、
前記第二の面は、非光学有効面であって前記保持部材と当接する当接面を含むことを特徴とする、構成１乃至１２の何れかの構成に記載の光学素子。
（構成１４）
構成１乃至１３の何れかの構成に記載の光学素子と前記光学素子を保持する保持部材とを有することを特徴とする光学装置。
（構成１５）
構成１４に記載の光学装置と前記光学装置により形成された像を撮る撮像素子とを含むことを特徴とする撮像装置。

【符号の説明】

【0069】

１２ レンズホルダ（保持部材）
１２ｃ 接着池（隙間部）
１２ｆ 隙間（隙間部）
１３ ＰＭＯレンズ（光学素子）
１３ｂ 側面（第二の面）
１３ｆ 光学有効面（第一の面）
１４ 接着剤
１５ 金型
２３ｇ 外側肩面（第二の面）
３３ａ 当接面（第二の面）
１００ レンズユニット（光学装置）
２００ カメラ装置（撮像装置）
２００ｂ 撮像素子
Ｐ 微細突起（凸形状部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】