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WO2005118502A1 - 光学素子製造法 - Google Patents

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WO2005118502A1
WO2005118502A1 PCT/JP2005/009562 JP2005009562W WO2005118502A1 WO 2005118502 A1 WO2005118502 A1 WO 2005118502A1 JP 2005009562 W JP2005009562 W JP 2005009562W WO 2005118502 A1 WO2005118502 A1 WO 2005118502A1
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WO
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optical
bonded
optical element
manufacturing
adhesive
Prior art date
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Ceased
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PCT/JP2005/009562
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English (en)
French (fr)
Inventor
Shiro Funatsu
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
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Priority to US11/565,829 priority patent/US20070089827A1/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C27/00—Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
    • C03C27/06—Joining glass to glass by processes other than fusing
    • C03C27/10—Joining glass to glass by processes other than fusing with the aid of adhesive specially adapted for that purpose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C03C23/0075—Cleaning of glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/30—Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/31—Pre-treatment

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing an optical element by joining a plurality of optical members with an adhesive to form one optical element.
  • Patent Document 1 proposes a method of joining while aligning at a precise assembly stage.
  • Patent Document 1 can provide a certain degree of alignment! / It is suitable for the final alignment of the objects, but it is a rough method for bonding.
  • the alignment (hereinafter, the initial alignment) is difficult, and the final alignment itself is substantially difficult. There are also problems such as the need for highly skilled work to perform the initial alignment.
  • the surface to which the adhesive is applied (hereinafter referred to as the surface to be adhered) is insufficiently washed, the adhesive may cause bubbles to form at the time of bonding and the optical performance of the optical element may not be sufficiently exhibited.
  • the bonding strength of the surface to be bonded is insufficient and peeling occurs. Therefore, it is necessary to sufficiently clean the adhered surface.
  • a method of mixing powder with a cleaning liquid and performing ultrasonic cleaning Patent Document 2
  • a light cleaning method using ultraviolet light and ozone or active oxygen in combination Patent Document 3
  • a method under reduced pressure A plasma cleaning method (Patent Document 4) and the like have been proposed.
  • these cleaning methods are intended only for cleaning the entire optical member.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-002550 (pages 1, 2, FIG. 1)
  • Patent Document 2 JP-A-06-126260 (pages 1-2, FIG. 1)
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-162402 (pages 1-3)
  • Patent Document 4 JP-A-2003-119054 (pages 1 to 4, FIG. 1)
  • the present invention provides a method of manufacturing an optical element by bonding a plurality of optical members with an adhesive, which is capable of sufficiently exhibiting optical performance, has sufficient adhesive strength so that an adhesive portion is not peeled off, and is easy to align.
  • the purpose is to provide the law.
  • the present invention is an optical element manufacturing method in which two or more optical members are bonded to each other with an adhesive to form an optical element, and at least one bonded surface of at least one bonded surface of the optical members faces each other.
  • dry cleaning is performed in a state where the surface to be bonded is at least masked at a surface connected to the surface to be bonded, and then a liquid adhesive is disposed on the cleaned surface, and the liquid adhesive is cured and bonded.
  • the present invention is a method for joining two optical members with an adhesive, wherein each of the surfaces to be bonded of the optical member has a property of being more easily wetted by a liquid adhesive than other surfaces. And providing a liquid adhesive on the surface to be bonded and bonding the two optical members by the surface tension of the liquid adhesive. .
  • the present manufacturing method at least the surface connected to the surface to be bonded of the optical member to be bonded with an adhesive is masked so that the surface to be bonded is irradiated with plasma. After dry cleaning such as irradiation with ultraviolet light, the adhesive is disposed on the cleaned surface. The adhesive becomes wet.
  • both optical members are automatically aligned (hereinafter referred to as self-alignment) due to the surface tension of the liquid adhesive.
  • self-alignment due to the surface tension of the liquid adhesive.
  • the objects to be bonded are automatically self-aligned, it is difficult to perform alignment such as a small glass lens having small restrictions on the material, size, shape, and the like of the optical element. Even things can be easily pasted together in an aligned state. Further, since the bonding and the alignment can be simultaneously performed easily, the productivity is also excellent.
  • the surface to be bonded of the optical member is dry-cleaned by plasma irradiation or ultraviolet irradiation, dirt such as organic substances can be completely removed, and the bonding strength of the bonded surfaces is sufficient.
  • the optical performance of the optical element is sufficiently ensured. If ultrasonic cleaning is performed before dry cleaning such as plasma irradiation or ultraviolet irradiation, the certainty of ensuring high adhesive strength and optical strength is further improved.
  • FIG. 1 shows an example of masking of an optical member in the present manufacturing method.
  • FIG. 2 shows another example of masking of an optical member in the present production method.
  • FIG. 4 is an example of a process flowchart of the present production method.
  • FIG. 5 is a conceptual cross-sectional view of an optical element manufactured by the present manufacturing method.
  • FIG. 6 is an explanatory sectional view of an optical member to which the present invention is applied.
  • FIG. 7 is an example of an optical member irradiated with plasma under atmospheric pressure in the present production method.
  • the present manufacturing method is an optical element manufacturing method in which two or more optical members are bonded to each other with an adhesive to form an optical element, and at least one of opposing bonded surfaces on at least one bonding surface of the optical member.
  • the method is characterized in that dry cleaning is performed in a state where at least a surface connecting the surface to be bonded to the surface to be bonded is masked, a liquid adhesive is disposed on the cleaned surface, and the liquid adhesive is cured and joined.
  • both of the attachment surfaces are dry-washed in a state where at least the surface connecting the surface to be adhered to the surface to be adhered is masked, and then a liquid adhesive is provided on the washed surface, and the liquid adhesive is cured and joined.
  • the surface connected to the surface to be bonded of the optical member is a surface adjacent to the surface to be bonded and having an outer periphery shared with the surface to be bonded.
  • 1 is a convex lens to be bonded
  • la is a surface to be bonded
  • lb is a surface connected to the surface to be bonded (hereinafter simply referred to as a connecting surface)
  • lc is a surface to be bonded.
  • Id represent the optical surface other than the surface to be bonded
  • le represents the optical axis of the convex lens.
  • Reference numeral 2 denotes a meniscus lens to which the convex lens 1 is bonded.
  • 2a indicates the surface to be bonded
  • 2b indicates the connecting surface
  • 2c indicates the outer periphery common to the surface to be bonded and the connecting surface
  • 2d indicates the optical surface other than the surface to be bonded
  • 2e indicates the optical axis of the mask lens.
  • the present manufacturing method is characterized in that the surface to be bonded la is selectively dried, that is, only the surface to be bonded la is partially dry-cleaned. Therefore, the connecting surface lb sharing the outer circumference lc with the surface to be bonded la is masked so that the connecting surface is not subjected to dry cleaning.
  • FIG. 1 the same reference numerals as in FIG. 6 denote the same components, and other than that, 3 denotes masking, 4 denotes the irradiation direction of the plasma irradiation treatment or ultraviolet irradiation treatment which is dry cleaning, and Shown respectively.
  • the masking position, material, and the like are better for the liquid adhesive when the dry-cleaned bonded surface la is compared with the connecting surface lb that is not dry-cleaned. It is not particularly limited as long as it is wet and the above-mentioned effect of self-alignment can be obtained.
  • the masking 3 does not need to be the entire connecting surface lb, but may be only in the vicinity of lc.
  • the masking 3 does not need to be the entire connecting surface lb, but may be only in the vicinity of lc.
  • components having the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same components, and If indicates a portion to be masked.
  • Fig. 3 shows a conceptual diagram of self-alignment for Fig. 2.
  • the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 indicate the same components
  • 5 is a liquid adhesive
  • 6 and 7 are based on self-alignment.
  • the direction of movement of the meniscus lens 2 and the hatched portions indicate the portions that have been dry-cleaned.
  • FIG. 3 (a) shows the convex lens 1 in which only the optically effective surface of the surface to be bonded la is dry-cleaned, and the meniscus lens 2 in which only the optically effective surface of the surface to be bonded 2a is dry-cleaned.
  • This shows a state before the convex lens 1 and the meniscus lens 2 are bonded to each other after a predetermined amount of the liquid adhesive 5 is dropped on the dry-cleaned portion of the meniscus lens 2.
  • FIG. 3B shows a state immediately after the convex lens 1 and the meniscus lens 2 provided with the liquid adhesive 5 are bonded together. In this state, the optical axis le of the convex lens 1 and the optical axis 2e of the meniscus lens 2 are off.
  • FIG. 3C shows that the meniscus lens 2 moves in the directions of arrows 6 and 7 due to the surface tension of the liquid adhesive 5 so that the optical axis le of the convex lens 1 and the optical axis 2e of the meniscus lens 2 are self-aligned. Indicates a matched state.
  • FIG. 3 (d) shows a state after self-alignment.
  • the dry cleaning surfaces of the optical member that is, lg and 2g in FIG. 3, have the same area and the same shape because self-alignment is easy. It is particularly preferable that the dry cleaning surface has a circular shape centered on the optical axis. Furthermore, when the center of the dry-cleaning surface lg is aligned with the center of the surface to be bonded la, and the center of the dry-cleaning surface 2g is aligned with the center of the surface to be bonded 2a, the optical function and the self-alignment point But especially preferred.
  • the lens is placed upright for convenience. Usually, the lens is placed horizontally and aligned. If it is light, such as an ultra-small-diameter lens, it can be aligned even if it stands up.
  • the masking material has the property of repelling the liquid adhesive 5
  • the wettability of the liquid adhesive at the masked boundary has a clear difference and the effect of self-alignment becomes remarkable.
  • Examples of the material other than the resin include metals such as iron, aluminum, and brass. When these metals are used, a water-repellent or oil-repellent film or the like is formed on the surface thereof. Is preferred. Further, when plasma treatment under reduced pressure is employed as the dry cleaning means, it is preferable that the plasma be stabilized if it has an electrical insulating property in addition to the property of repelling the liquid adhesive 5. . In addition, it is preferable to install a masking material as a masking jig, since the trouble of winding a film or the like every time can be omitted and productivity can be improved.
  • the subsequent dry cleaning is more effective. It is preferable because it becomes a target.
  • a drying means such as spin drying, blow drying with a drying gas, reduced pressure drying, and heat drying.
  • the dry cleaning produces a remarkable difference in the wettability of the liquid adhesive at the boundary between the surface to be bonded la and the connection surface lb, thereby obtaining a self-alignment effect and sufficient bonding.
  • Examples of the ultraviolet irradiation treatment include a method of irradiating an object with ultraviolet light from a low-pressure mercury lamp in an atmosphere containing oxygen.
  • the ultraviolet light generated by the low-pressure mercury lamp is absorbed by oxygen to generate ozone, and further generates excited oxygen atoms having extremely strong oxidizing power, reacting with organic substances, which are main contaminants, and being scattered and removed.
  • the plasma irradiation treatment uses a plasma in which atoms are excited in a gas and particles such as ions, electrons, and radicals are mixed, and the plasma is in an active state as a whole while maintaining electrical neutrality. If there is, it is not particularly limited.
  • the plasma irradiation treatment is preferable because the cleaning ability is higher and the treatment time is shorter than the ultraviolet irradiation treatment, and the productivity is also higher.
  • Plasma irradiation processing is roughly classified into pressure reduction processing and atmospheric pressure processing depending on pressure. Reduced pressure has higher detergency and is a batch process, so it is suitable for treating a large amount of soiled solids at once in a short time.
  • the atmospheric pressure treatment is preferable in that the cleaning power is less than the decompression treatment and the damage to the optical member is relatively small, depending on the gas used.
  • the gas used for the plasma is preferably a mixed gas of an inert gas and an oxygen gas.
  • the content of the oxygen gas in the mixed gas is preferably 0.1 to: LO volume%, more preferably 5 to 10 volume% in the reduced pressure treatment, and more preferably 0.5 to 3 volume% in the atmospheric pressure treatment. It is particularly preferable that the content of oxygen gas in the mixed gas be 0.7 to 2.5% by volume in atmospheric pressure treatment.
  • the inert gas is preferably one or more selected from rare gases such as He, Ne, Ar, Kr, Xe, and Rn or nitrogen gas. It is more preferable that the rare gas is He or Ar because the discharge starting voltage can be reduced.
  • Other operating conditions such as plasma generation conditions in the plasma processing are appropriately determined according to the material, size, shape, type of liquid adhesive, curing method of the adhesive, degree of contamination of the optical member, and the like. You can choose.
  • different means for dry cleaning may be employed depending on the material of the optical member to be bonded. For example, the optical glass member is subjected to plasma irradiation treatment, while the optical resin member is subjected to ultraviolet irradiation treatment to join them.
  • the liquid adhesive 5 used for bonding the optical members has a required optical performance, and has an appropriate elasticity such that it does not peel off even when subjected to deformation or stress.
  • Organic substances having a short curing time are preferably used. The lower the viscosity of the liquid adhesive 5 and the higher the surface tension, the greater the effect of self-alignment.
  • an ultraviolet curing method is preferable because the curing time is short, and the method is mentioned.
  • the liquid adhesive 5 include photocurable resins such as ultraviolet rays and thermosetting resins, and specifically, epoxy-based, acrylic-based, polyene-polythiol-based, fluorinated epoxy-based, silicone-based, and the like. And the like.
  • means for applying the liquid adhesive 5 to the dry-cleaned portion is not particularly limited, and dripping, coating, or the like can be appropriately employed. After the liquid adhesive is applied to the dry-cleaned portion, self-alignment is performed so that the initial alignment is completed.After that, the final alignment is appropriately performed as necessary, and then the liquid adhesive 5 between the optical members is desired. Then, the optical element is manufactured by the method described above.
  • the present manufacturing method is used for manufacturing an optical element by bonding three or more optical members with an adhesive. In this case, it can be carried out on a part of the bonding surfaces of these optical members or on all the bonding surfaces, that is, on the bonding surfaces of at least one bonding surface.
  • FIG. 4 shows an example of a flowchart of a preferred process of the present production method.
  • the whole process is roughly divided into a cleaning process and an adhesion process, and the cleaning process is performed by ultrasonic cleaning, followed by drying, and this process is repeated a plurality of times as necessary, followed by dry cleaning.
  • preparation for cleaning such as masking is omitted.
  • FIG. 5 shows a conceptual cross-sectional view in the case where the convex lens 1 and the meniscus lens 2 are adhered to each other with the liquid adhesive 5 according to such a flowchart, and then the liquid adhesive 5 is cured to form the bonded lens 100.
  • the material of the optical member to be joined is not particularly limited, and preferable examples include an optical resin member and an optical glass member.
  • an optical resin member and an optical glass member that can only be joined by the same kind of material such as a combination of an optical resin member and an optical resin member, or a combination of an optical glass member and an optical glass member.
  • the optical element produced by the production method is preferably a cemented lens, a prism, an optical filter, a diffraction grating, or the like.
  • the present invention is not limited thereto.
  • a cemented glass lens capable of removing chromatic aberration for different wavelengths having an outer diameter of 10 mm and a total thickness of 5 mm was formed.
  • the configuration of the cemented glass lens was such that flint glass SF2 was used for the material of the concave lens 2, crown glass BK7 was used for the convex lens 1, and an acrylic ultraviolet curable adhesive was used for the liquid adhesive 5.
  • Both convex lens 1 and concave lens 2 have an outer diameter of 10 mm.
  • the plasma generated by the plasma generating apparatus 9 by the processing gas and the high frequency power supply 10 was irradiated as a plasma jet 14 from the tip of a nozzle 11 having an inner diameter of 3 mm to the surface to be bonded of each lens.
  • the following dry cleaning will be described for the convex lens 1, but was similarly performed for the concave lens 2.
  • the surface other than the surface to be bonded la was masked with a masking jig 12 made of PTFE so that the plasma jet 14 did not come into contact with the surface.
  • the distance Ad between the tip of the nozzle 11 and the convex lens 1 was adjusted to 5 mm, which is a force capable of uniform processing evenly when it is in the range of 3 to 8 mm.
  • the plasma processing diameter is about 5 mm, the position of the convex lens 1 is changed several times so that the entire surface to be bonded la of the convex lens 1 can be processed, and the convex lens 1 passes under the plasma jet 14 at a transport speed of 3 OmmZsec multiple times. I let it.
  • the contact angle of pure water on the surface to be bonded la was 40 ° to 60 ° in the case of no treatment, but it was about 4 ° to 10 ° after the plasma treatment. This confirmed that the surface to be bonded la was sufficiently cleaned.
  • the amount of the liquid adhesive 5 applied is adjusted so that the thickness of the adhesive layer after curing becomes 10 m, and the liquid adhesive 5 is applied to the surface 2a to be bonded of the concave lens 2 to cover the convex lens 1.
  • the positions of both lenses were adjusted to the self-alignment by the surface tension of the liquid adhesive 5, and the deviation of the outer diameter between the concave lens and the convex lens was 10 m or less.
  • the liquid adhesive 5 was cured by irradiating ultraviolet rays to form a cemented lens 100.
  • the alignment of the optical members to be bonded with an adhesive which requires skill, can be easily performed by self-alignment using the surface tension of the liquid adhesive, so that a large number of optical elements are required. Suitable for manufacturing method.
  • the optical surface to be bonded is washed with a strong cleaning power and dry cleaning, sufficient adhesive strength can be exhibited even with an adhesive having a weak bonding strength, and the residual strength can be maintained.
  • a high quality bonded optical element can be provided.

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Abstract

　光学性能を充分に発揮でき、接着箇所が剥離しない充分な接着強度を有し、かつアライメントが簡便な、複数の光学部材を接着剤で貼り合わせて光学素子とする製造法を提供する。 　２以上の光学部材を接着剤で接合して光学素子とする光学素子製造法であって、前記光学部材の少なくとも１つの接合面において相対する被接着面の少なくとも一方について、該被接着面を少なくとも被接着面に連接する面をマスキングした状態でドライ洗浄後、該洗浄面に液状接着剤を配し液状接着剤を硬化させて接合することを特徴とする光学素子製造法。

Description

明 細 書
光学素子製造法
技術分野
[0001] 本発明は、複数の光学部材を接着剤で接合して 1つの光学素子とする光学素子製 造法に関する。
背景技術
[0002] 複数の光学部材を接着剤で貼り合せて、 1つの光学素子 (例えば、接合レンズなど )とする製造法においては、貼り合せる光学部材の光学的位置合わせ (光軸調整とも いうが、以下、総称してァライメントという）が不充分であると光学性能が損なわれる。 そのため、精密な組み立てステージでァライメントしながら接合する方法が特許文献 1に提案されている。
[0003] しかし、特許文献 1に提案されて 、る方法では、ある程度のァライメントがとれて!/、る ものにつ 、て最終ァライメントをするには適して 、るが、貼り合わせ時の大まかなァラ ィメント（以下、初期ァライメントと 、う）がとれて 、な 、と最終ァライメント自体が実質的 に困難である。また初期ァライメントをするためにも高度な熟練作業を必要とするなど の問題がある。
[0004] 一方、前記接着剤をつける面 (以下、被接着面という）の洗浄が不充分であると、貼 り合わせ時に接着剤が泡を巻き込み光学素子の光学性能が充分発揮されないおそ れゃ、被接着面の接着強度が不足し剥離が発生するおそれがある。そのため被接 着面を充分に洗浄する必要がある。光学ガラス部材の洗浄法としては、洗浄液に粉 体を混ぜて超音波洗浄する方法 (特許文献 2)、紫外光とオゾンや活性酸素とを併用 した光洗浄法 (特許文献 3)、減圧下でプラズマ洗浄する方法 (特許文献 4)などが提 案されている。しかし、これらの洗浄法は、単に光学部材全体の洗浄を目的とするも のであった。
[0005] また、被接着面を充分に洗浄できても初期ァライメントが簡単にできずに長時間か 力るようであれば、その間に洗浄面が再び汚染されるおそれがあり、再汚染を防止す るための設備が必要となるほか、初期ァライメントに熟練を必要とし、生産性を上げる ことができない。しかしながら、上記の文献も含めて、被接着面を充分に洗浄でき、し 力も初期ァライメントが簡単にできる方法にっ 、ては、提案されて 、な 、。
[0006] 特許文献 1 :特開平 07— 002550号公報（1、 2頁、図 1)
特許文献 2 :特開平 06— 126260号公報（1〜2頁、図 1)
特許文献 3 :特開 2000— 162402号公報（1〜3頁）
特許文献 4：特開 2003 - 119054号公報（ 1〜4頁、図 1)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 本発明は、光学性能を充分に発揮でき、接着箇所が剥離しない充分な接着強度を 有し、かつァライメントが簡便な、複数の光学部材を接着剤で貼り合わせて光学素子 とする製造法の提供を目的とする。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明は、 2以上の光学部材を接着剤で接合して光学素子とする光学素子製造法 であって、前記光学部材の少なくとも 1つの接合面において相対する被接着面の少 なくとも一方について、該被接着面を少なくとも被接着面に連接する面をマスキング した状態でドライ洗浄後、該洗浄面に液状接着剤を配し液状接着剤を硬化させて接 合することを特徴とする光学素子製造法を提供する。
[0009] さらに、本発明は、 2つの光学部材を接着剤で接合する方法であって、前記光学部 材のそれぞれの被接着面が他の面より液状接着剤に濡れやすい性状を有しており、 当該被接着面に液状接着剤を配して接合したときに、液状接着剤の表面張力により 2つの光学部材の相対的位置決めがなされることを特徴とする光学部材の接合方法 を提供する。
発明の効果
[0010] 本発明の光学素子製造法 (以下、本製造法という）では、接着剤で貼り合わせる光 学部材の少なくとも被接着面に連接する面をマスキングした状態で被接着面をブラ ズマ照射や紫外線照射などのドライ洗浄後、該洗浄面に接着剤を配するため、マス キングされた前記連接された面には前記接着剤が濡れずに被接着面だけ選択的に 前記接着剤が濡れた状態となる。
[0011] 被接着面だけが選択的に濡れた光学部材を液状接着剤で貼り合わせると、液状接 着剤の表面張力により両光学部材が自動的にァライメント（以下、セルファライメントと いう）される。これにより本製造法では、熟練を必要とする初期ァライメントをする必要 がない。また、光学部材のァライメント精度がそれほど厳しく要求されないときは、最 終ァライメントも不要となる力 最終ァライメント作業が非常に簡便化されて生産性が 著しく向上する。
[0012] また、本製造法では、貼り合わせるものが自動的にセルファライメントされるため、 光学素子の材質、サイズ、形状等の制約が少なぐサイズの小さいガラスレンズのよう なァライメントしにく 、ものでも容易にァライメントされた状態で貼り合わせることができ る。さらに、貼り合わせとァライメントを同時に簡便に行えるため、生産性にも優れる。
[0013] 本製造法にぉ 、ては、光学部材の被接着面をプラズマ照射や紫外線照射などのド ライ洗浄するため有機物等の汚れを完全に除去でき、貼り合わせた面の接着強度が 充分に確保されるほか、光学素子の光学性能も充分に確保される。プラズマ照射や 紫外線照射などのドライ洗浄の前に超音波洗浄しておくと、カゝかる接着強度や光学 強度の確保の確実性がさらに向上する。
[0014] 光学素子の使用方法によっては、液状接着剤の光学特性との兼ね合いで接着力 のそれほど強くない液状接着剤を使用しなければならない場合もあるが、そのような 場合でも充分な接着力を確保できる。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]本製造法における光学部材のマスキングの一例。
[図 2]本製造法における光学部材のマスキングの別の一例。
[図 3]セルファライメントの概念図。
[図 4]本製造法の工程フローチャートの一例。
[図 5]本製造法で製造した光学素子の概念断面図。
[図 6]本発明の対象となる光学部材の断面説明図。
[図 7]本製造法の大気圧下でプラズマ照射される光学部材の実施例。
符号の説明 [0016] 1:貼り合わせ対象である凸レンズ
la、 2a:被接着面
lb、 2b:連接面
lcゝ 2c:外周
ld、 2d:被接着面以外の光学面
le、 2e:光学軸
If：被接着面 laの外周 lc付近 (光学的に機能しな!ヽ周端部)
lg、 2g:ドライ洗浄した箇所
2：貼り合わせの別の対象であるメニスカスレンズ
2f：被接着面 2aの外周 2c付近 (光学的に機能しな!ヽ周端部)
3:マスキング
4：プラズマ照射処理や紫外線照射処理の照射方向
5:液状接着剤
6、 7：セルファライメントによるメニスカスレンズ 2の移動方向
8:硬化した液状接着剤
9:プラズマ生成装置
10: ：商周波電源
11: ：ノズル
12: ：マスキング'冶具
13: ：マスキング治具の搬送方向
14: ：プラズマジ ット
100:接合レンズ
発明を実施するための最良の形態
[0017] 本製造法は、 2以上の光学部材を接着剤で接合して光学素子とする光学素子製造 法であって、前記光学部材の少なくとも 1つの接合面において相対する被接着面の 少なくとも一方について、該被接着面を少なくとも被接着面に連接する面をマスキン グした状態でドライ洗浄後、該洗浄面に液状接着剤を配し液状接着剤を硬化させて 接合することを特徴とする。本製造法において、前記接合面において相対する被接 着面の両方について、該被接着面を少なくとも被接着面に連接する面をマスキング した状態でドライ洗浄後、該洗浄面に液状接着剤を配し液状接着剤を硬化させて接 合すると好ましい。
[0018] 本製造法において、前記光学部材の被接着面に連接する面とは、被接着面に隣り 合う面で、外周を被接着面と共有するものをいう。例えば、図 6において、 1は貼り合 わせの対象である凸レンズを、 laは被接着面を、 lbは被接着面に連接する面（以下 、単に連接面と略す)を、 lcは被接着面と連接面とで共有する外周を、 Idは被接着 面以外の光学面を、 leは凸レンズの光学軸を、それぞれ示す。 2は前記凸レンズ 1の 貼り合わせの対象となるメニスカスレンズを示す。 2aは被接着面を、 2bは連接面を、 2cは被接着面と連接面に共通な外周を、 2dは被接着面以外の光学面を、 2eはメ- スカスレンズの光学軸を、それぞれ示す。
[0019] 本製造法は、被接着面 laを選択的に、すなわち被接着面 laだけを部分的にドライ 洗浄することを特徴とする。そのため外周 lcを被接着面 laと共有する連接面 lbに、 該連接面がドライ洗浄を受けないようにマスキングする。この様子を図 1に示す。図 1 中、図 6と同符号が付与されているものは同じものを示し、それ以外の、 3はマスキン グを、 4はドライ洗浄であるプラズマ照射処理や紫外線照射処理の照射方向を、それ ぞれ示す。
[0020] マスキングの位置、材質等は、ドライ洗浄処理された被接着面 laとドライ洗浄されな い連接面 lbとを比べたときに前者の被接着面 laの方が、液状接着剤によく濡れて、 前述したセルファライメントの効果が得られる限り特に制限されない。
[0021] 例えば、マスキングする箇所については、セルファライメントの効果が得られる限り、 マスキング 3を連接面 lb全体とする必要はなぐ lcの近傍だけとしてもよい。同様に、 被接着面 laの外周 lc付近 Ifが光学有効面でない場合、例えば、 Ifがレンズを収納 する鏡筒に隠れる部分である場合には、図 2のように連接面 lb以外に Ifをマスキン グしてもよい。
[0022] 図 2中、図 1と同符号のものは同一のものを示し、 Ifはマスキングする箇所を示す。
また、図 2について、セルファライメントの概念図を図 3に示す。図 3中、図 1、図 2と同 符号のものは同一のものを示し、 5は液状接着剤を、 6、 7はセルファライメントによる メニスカスレンズ 2の移動方向、斜線部はドライ洗浄した部分を示す。
[0023] 図 3の（a)は、被接着面 laの光学有効面だけをドライ洗浄した凸レンズ 1と、同様に 、被接着面 2aの光学有効面だけをドライ洗浄したメニスカスレンズ 2との、メニスカス レンズ 2のドライ洗浄した部分に所定量の液状接着剤 5を滴下した後で、前記凸レン ズ 1と、前記メニスカスレンズ 2とを貼り合わせる前の状態を示す。図 3の (b)は、前記 凸レンズ 1と、液状接着剤 5を配した前記メニスカスレンズ 2とを貼り合せた直後の状 態を示す。この状態では、前記凸レンズ 1の光学軸 leと前記メニスカスレンズ 2の光 学軸 2eとはずれた状態にある。図 3の（c)は、液状接着剤 5の表面張力によりメニス カスレンズ 2が矢印 6、 7の方向に移動して前記凸レンズ 1の光学軸 leと前記メニスカ スレンズ 2の光学軸 2eとがセルファライメントにより一致した状態を示す。図 3の（d)は 、セルファライメント後の状態を示す。
[0024] 光学部材のドライ洗浄面、すなわち図 3の lgと 2gとが、面積が同一で、しかも形状 が同一であるとセルファライメントしやすいので好ましい。ドライ洗浄面が光軸を中心 とする円形状であると特に好ましい。さらに、ドライ洗浄面 lgの中心と被接着面 laの 中心とがー致し、かつ、ドライ洗浄面 2gの中心と被接着面 2aの中心とがー致すると、 光学機能の点、セルファライメントの点でも特に好ま 、。
なお、図 3では便宜的にレンズを立てて配置している力 通常はレンズを水平に配 置してァライメントする。し力し、極小径レンズのように軽量である場合には、立てても ァライメントが可能である。
[0025] マスキングの材料としては、液状接着剤 5をはじく性質を有するものであるとマスキ ングした境界での液状接着剤の濡れ性に明瞭な差がつきセルファライメントの効果 力 り顕著となるため好ましい。前述のマスキング材料としては、フッ素系、シリコン系 、ポリイミド系、ポリオレフイン系榭脂製のフィルム、板状部材等を単独でまたは他の 材料と併用して使用すると好ましい。
[0026] 前記榭脂以外の材料としては、鉄、アルミニウム、黄銅などの金属が例示され、これ らの金属を使用する場合には、その表面に撥水、撥油性の膜等を形成するのが好ま しい。さらに、ドライ洗浄手段として減圧下のプラズマ処理を採用する場合には、液状 接着剤 5をはじく性質以外に電気絶縁性を備えるとプラズマが安定するので好ましい 。また、マスキング材料をマスキング治具として設置しておくと、毎回フィルム等を巻き つける等の手間が省け、生産性も向上するので好ましい。
[0027] 本製造法において、光学部材の洗浄としては、ドライ洗浄する前に、中性洗剤、ァ ルカリ水溶液、有機溶剤などの洗浄液を使用して超音波洗浄すると、その後のドライ 洗浄がより効果的となるので好ましい。超音波洗浄した場合には、適宜、スピン乾燥 や乾燥ガスによるブロー乾燥、減圧乾燥、加熱乾燥などの乾燥手段を用いて乾燥さ せておくとよい。
[0028] 本製造法において、ドライ洗浄は、被接着面 laと連接面 lbとの境界で液状接着剤 の濡れ性に顕著な差ができてセルファライメント効果が得られ、しかも充分な接着が できるレベルに洗浄でき、光学部材にダメージを与えないもので、かつ溶液を使用し ないものであれば特に制限されないが、洗浄力、作業性などの点から、プラズマ照射 処理や紫外線照射処理が好ましいものとして挙げられる。
[0029] 紫外線照射処理としては、酸素を含む雰囲気中で低圧水銀ランプの紫外線を対象 物に照射する方法などが挙げられる。こうすると低圧水銀ランプから発生した紫外線 が酸素に吸収されてオゾンを発生し、さらに非常に酸ィ匕力の強い励起酸素原子を生 成して主要な汚れである有機物と反応して飛散除去される。
[0030] プラズマ照射処理としては、気体中で原子が励起されてイオンや電子、ラジカルな どの粒子が混在し、全体としては電気的中性を保った活性な状態であるプラズマを 使用するものであれば特に制限されな 、。プラズマ照射処理の方が紫外線照射処理 より洗浄能力が高ぐ処理時間が短!、ことから生産性も高 、ので好ま 、。
[0031] プラズマ照射処理は、圧力により減圧処理と大気圧処理とに大別される。減圧の方 が洗浄力が高ぐまたバッチ処理となるので強固な汚れが付着したものを一度に大量 に短時間で処理するのに適する。
[0032] 一方、大気圧処理の方は使用気体にもよるが相対的に減圧処理より洗浄力がマイ ルドになり光学部材へのダメージが少な 、点で好ましぐそのため処理条件範囲が広 くなる利点もある。また、インライン処理ができるため搬送ステージの上に処理対象物 である光学部材をその処理面を上にして載せ、例えば、 10〜200mmZ秒の搬送速 度で処理できるため生産性が非常に高い。 [0033] プラズマに使用する気体としては、不活性ガスと酸素ガスとの混合ガスが好ましい。 混合ガス中の酸素ガスの含有量は、 0. 1〜： LO体積％とすると好ましぐ減圧処理で は 5〜10体積％、大気圧処理では 0. 5〜3体積％とするとさらに好ましい。前記混合 ガス中の酸素ガスの含有量が、大気圧処理では 0. 7〜2. 5体積％であると特に好ま しい。
不活性ガスとしては、 He、 Ne、 Ar、 Kr、 Xe、 Rnの希ガスまたは窒素ガスから選ば れる 1種以上であると好ましい。なお、希ガスとしては He、 Arであると放電開始電圧 を低くできるのでさらに好ましい。
[0034] その他のプラズマ処理におけるプラズマ発生条件などの操作条件は、光学部材の 材質、サイズ、形状、液状接着剤の種類、接着剤の硬化方法、光学部材の汚れの程 度等に合せて適宜選択できる。なお、本製造法においては、貼り合わせる光学部材 の材質によりドライ洗浄の手段として別々のものを採用してもよい。例えば、光学ガラ ス部材をプラズマ照射処理し、一方、光学榭脂部材を紫外線照射処理してこれらを 接合してちょい。
[0035] 本製造法において、光学部材を貼り合わせるのに使用する液状接着剤 5としては、 必要とされる光学性能を有し、変形や応力を受けても剥離しな 、ような適度な弾性を 持ち、硬化時間の短い有機物などが好ましく使用される。液状接着剤 5の粘性が低 いほど、表面張力が大きいほどセルファライメントの効果が大きいので好ましい。硬化 方法としては硬化時間が短 、ことから紫外線硬化法が好ま 、ものとして挙げられる 。液状接着剤 5としては、紫外線などの光硬化性榭脂ゃ熱硬化性榭脂などが挙げら れ、具体的にはエポキシ系、アクリル系、ポリェン 'ポリチオール系、フッ素化エポキシ 系、シリコーン系、などを例示できる。
[0036] 本製造法においては、液状接着剤 5をドライ洗浄した部分につける手段としては特 に制限されず、滴下、塗布などが適宜採用できる。液状接着剤をドライ洗浄した部分 につけた後は、セルファライメントされるので初期ァライメントが終了される力 その後 、必要に応じて最終ァライメントを適宜実施後、光学部材間にある液状接着剤 5を所 望の手段で硬化させて光学素子製造を終了する。
[0037] また、本製造法は、 3以上の光学部材を接着剤で接合して光学素子を製造する場 合、これらの光学部材の接合面の一部またはすベての被接着面、すなわち少なくと も 1つの接合面における被接着面に対し実施できる。
[0038] 本製造法の好ましい工程のフローチャートの一例を図 4に示す。図 4では、工程全 体を洗浄工程と接着工程とに大きく分け、前記洗浄工程は超音波洗浄後、乾燥し、 これを必要に応じて複数回繰り返し、さらにドライ洗浄する。なお、このフローチャート 図では、マスキングなど洗浄する際の準備については記載を省略してある。
[0039] また、前記接着工程は液状接着剤を前記ドライ洗浄した箇所に塗布し、次 ヽで光 学部材を貼り合わせし、そこでセルファライメントの効果により初期ァライメントし、そ の後必要に応じて最終ァライメントし、最後に液状接着剤を硬化させて一連の工程を 終了する。このようなフローチャートに従って凸レンズ 1とメニスカスレンズ 2とを液状接 着剤 5で貼り合わせ後、液状接着剤 5を硬化させて接合レンズ 100とした場合の概念 断面図を図 5に示す。
[0040] 本製造法においては、接合される光学部材の材質としては、特に制限されず、光学 榭脂部材、光学ガラス部材などが好ましいものとして挙げられる。また、本製造法に おいては、光学榭脂部材と光学榭脂部材との組合せ、光学ガラス部材と光学ガラス 部材との組合せなど同種材質の接合だけでなぐ光学榭脂部材と光学ガラス部材と いうような異種材料の組合せの接合にも好適に採用される。本製造法による光学素 子としては、接合レンズ、プリズム、光学フィルター、回折格子等が好ましいものとして 挙げられる力 それらに限定されるものではない。
実施例
[0041] 本発明の実施の一例として、外径 10mm、合計厚さ 5mmの異なる波長に対して色 収差を除去できる接合ガラスレンズを形成した。接合ガラスレンズの構成は、凹レン ズ 2の材料にはフリントガラス SF2、凸レンズ 1にはクラウンガラス BK7を用い、液状接 着剤 5にはアクリル系紫外線硬化型接着剤を用いた。凸レンズ 1、凹レンズ 2ともに外 径 10mmである。
[0042] ドライ洗浄の前処理として、接合レンズの部品となる凸レンズ 1、凹レンズ 2に窒素ガ スを吹き付けて被接着面の埃等を除去後、 1 ;中性洗剤、 2 ;純水、 3 ;イソプロピルァ ルコール、 4 ;アセトンの順で洗浄液に浸漬して各 1分、各 3回の超音波洗浄した。超 音波洗浄後、窒素ガスを吹き付けて乾燥後、水分を完全に除去するために、減圧 (0 . 5kPa)下 50°Cで加熱乾燥した。
[0043] 次に、 Arガスに 1体積％の酸素ガスを混合した処理ガスを用いた図 7に示す大気 圧プラズマ処理装置を用い、処理ガスと高周波電源 10によってプラズマ生成装置 9 で生成したプラズマを内径 3mmのノズル 11先端からプラズマジェット 14として各レン ズの被接着面に照射した。以下のドライ洗浄は凸レンズ 1について説明するが、凹レ ンズ 2についても同様にして実施した。
[0044] この際、被接着面 la以外の面はプラズマジェット 14が接触しな ヽように PTFE製の マスキング治具 12でマスクした。ノズル 11先端と凸レンズ 1との間の距離 A dは、 3〜 8mmの範囲にするとムラなく均一に処理できる力 特に最適な処理ができる 5mmに 調整した。この場合のプラズマ処理径は約 5mmとなるために、凸レンズ 1の被接着面 laの全面が処理できるように位置を変えて複数回にわたって凸レンズ 1を搬送速度 3 OmmZsecでプラズマジェット 14の下を通過させた。その結果、被接着面 laにおけ る純水の接触角は、未処理の場合に接触角 40° 〜60° であったものが、プラズマ 処理後には 4° 〜10° 程度となった。これにより、被接着面 laが充分に清浄された ことが確かめられた。
[0045] 硬化後の接着剤層の厚さが 10 mとなるように液状接着剤 5の塗布量を調整し、 凹レンズ 2の被接着面 2aに液状接着剤 5を塗布して凸レンズ 1の被接着面 laと貼り 合わせて放置したところ、液状接着剤 5の表面張力によって両レンズはセルファライ メントに位置調整され、凹レンズと凸レンズの外径のずれは 10 m以下であった。最 後に、紫外線照射して液状接着剤 5を硬化させて接合レンズ 100を形成した。
産業上の利用可能性
[0046] 本製造法は、従来、熟練を必要とした、接着剤で貼り合わせる光学部材のァライメ ントを液状接着剤の表面張力を使用したセルファライメントにより、簡単な作業できる ため大量の光学素子の製造法に適する。
[0047] また、本製造法では、貼り合わせる光学面を洗浄力の強 ヽドライ洗浄で洗浄するた め、弱い接着力の接着剤でも充分な接着強度を発現されることができ、また、残留汚 れによる接着剤のない部分、泡の巻き込み等による光学欠点を発生させないため、 高品質な貼り合わせ光学素子を提供できる。
さらに、本製造法では、セルファライメントの効果を利用するため、ステージを利用 したァライメントに適さないようなサイズ、形状等の光学素子に柔軟に対応できる。 なお、 2004年 6月 1日に出願された日本特許出願 2004— 163103号の明細書、 特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開 示として、取り入れるものである。

Claims

請求の範囲
[1] 2以上の光学部材を接着剤で接合して光学素子とする光学素子製造法であって、 前記光学部材の少なくとも 1つの接合面において相対する被接着面の少なくとも一 方について、該被接着面を少なくとも被接着面に連接する面をマスキングした状態で ドライ洗浄後、該洗浄面に液状接着剤を配し液状接着剤を硬化させて接合すること を特徴とする光学素子製造法。
[2] 前記相対する被接着面の両方について、該被接着面を少なくとも被接着面に連接 する面をマスキングした状態でドライ洗浄する請求項 1記載の光学素子製造法。
[3] 前記被接着面のうち光学的に機能しない周端部もマスキングする請求項 1または 2 記載の光学素子製造法。
[4] 前記マスキングを液状接着剤をはじく性質を有する材料で行う請求項 1、 2または 3 記載の光学素子製造法。
[5] 前記ドライ洗浄の前処理として光学部材を超音波洗浄する請求項 1、 2、 3または 4 記載の光学素子製造法。
[6] 前記接合する複数の光学部材の相対する被接着面にお!ヽて、ドライ洗浄する部分 の面積、形状を同一とする請求項 1〜5のいずれかに記載の光学素子製造法。
[7] 前記ドライ洗浄はプラズマ照射処理または紫外線照射処理である請求項 1〜6のい ずれかに記載の光学素子製造法。
[8] 前記ドライ洗浄は減圧下または大気圧下のプラズマ照射である請求項 7記載の光 学素子製造法。
[9] 前記光学部材の少なくとも 1つが光学ガラス部材である請求項 1〜8のいずれかに 記載の光学素子製造法。
[10] 2つの光学部材を接着剤で接合する方法であって、前記光学部材のそれぞれの被 接着面が他の面より液状接着剤に濡れやすい性状を有しており、当該被接着面に 液状接着剤を配して接合したときに、液状接着剤の表面張力により 2つの光学部材 の相対的位置決めがなされることを特徴とする光学部材の接合方法。
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