CN100378472C

CN100378472C - 光学元件的制造方法

Info

Publication number: CN100378472C
Application number: CNB2005100795090A
Authority: CN
Inventors: 菊地公博
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2005-06-22
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2025-06-22
Also published as: CN1721883A; JP4689982B2; JP2006026770A

Abstract

本发明提供一种在利用压力加工制作光学功能面的情况下，不进行利用定心加工机的粗面加工，能够高精度、廉价地粗面加工光学功能面的周边部的光学元件的制造方法，其通过压力加工透镜素材(1)，形成具有光学功能面(10)的中间部件(2)，然后实施光学功能面(10)的周边部(11)表面的粗面加工，其中，在光学功能面(10)的端部大致沿全周地从两面固定中间部件(2)，通过使粒子状的研磨材(30)与比固定的光学功能面(10)的端部靠外侧的表面碰撞，而对周边部(11)表面实施粗面加工。

Description

光学元件的制造方法

技术领域

本发明涉及通过玻璃的压力加工制造具有光学功能面的光学元件的方法，具体涉及在光学功能面的周边部形成用于防止光反射的反射防止部的光学元件的制造方法。

背景技术

作为由玻璃构成的透镜的制造方法，已知有利用研磨加工的方法及利用压力加工的方法。其中，利用研磨加工的透镜的制造方法，一边将压力加工成比成品大一圈的近似形状的玻璃素材粘接固定在夹具上、一边采用氧化铈等浮悬研磨材研磨，由此制作光学功能面。

如果制作光学功能面，为了消除从外径的光轴的偏心，进行定心加工。定心加工，通过将制作光学功能面的光学元件固定在定心加工机上，研磨光学功能面的周边部上的飞边部分来进行。

此外，在光学功能面的周边部，为遮断杂散光，进行涂墨。为了使该涂墨的涂料稳定地紧密附着及衰减杂散光的反射，在光学功能面的制作后，用定心加工机除去光学功能面的周边部上的飞边，同时形成具有适度的面粗度(粗糙度)的滑动面。

另外，利用压力加工的透镜的制造方法，在模具内加热称为椭圆形或馒头形的凸起材的透镜素材，挤压软化了的凸起材，制作光学功能面。然后，与研磨加工时同样，用定心加工机，将光学功能面的周边部形成具有适度的面粗度的滑动面。

即，不仅具有研磨加工和压力加工，而且还具有利用定心加工机的工序。作为如此的定心加工机，例如有专利文献1中提出的定心加工机，在该定心加工机中，在称为卡盘(托架)的部分上固定光学元件。

专利文献1：特开平11-156688号公报

但是，在以往的光学元件的制造方法中，由于通过用定心加工机研磨光学功能面的周边部，进行涂墨或用于杂散光的反射衰减的粗面(粗糙面)加工，所以需要精密对位光学元件，同时牢固地固定，以克服研磨力。因此，定心加工机相对价格高，增加光学元件的制造成本。

并且，无论研磨加工还是压力加工都需要利用该定心加工机的工序。在压力加工的情况下，关于光学功能面的制作，能够比研磨加工简单地进行，另外，由于在压力加工后需要用定心加工机进行粗面加工，所以作为整体，不太会降低成本。

此外，在压力加工中，通过提高模具的精度，能够提高外径的精度。尽管如此，通过用定心加工机进行粗面加工，容易产生光轴和定心轴的不一致，相反有时影响外径的精度。

发明内容

本发明是鉴于以上的事实而提出的，其目的在于提供一种光学元件的制造方法，在利用压力加工制作光学功能面的情况下，不进行利用定心加工机的粗面加工，能够高精度、廉价地对光学功能面的周边部进行粗面加工。

为了解决上述问题，本发明的光学元件的制造方法，具有：通过压力加工透镜素材，形成具有光学功能面的中间部件，然后实施光学功能面的周边部表面的粗面加工的工序，其特征在于：

在所述光学功能面的端部，大致沿全周地，从两面固定所述中间部件，通过使粒子状的研磨材与比固定的所述光学功能面的端部靠外侧的表面碰撞，对所述周边部表面实施粗面加工。

此外，本发明的光学元件的制造方法，在对透镜素材的周边部表面实施粗面加工后，通过压力加工所述透镜素材，形成光学功能面，其特征在于：

在形成所述光学功能面的部分的端部，大致沿全周地从两面固定所述透镜素材，通过使粒子状的研磨材与比固定的形成所述光学功能面的部分的端部靠外侧的表面碰撞，对所述透镜素材的周边部表面实施粗面加工。

另外，本发明的光学元件的制造方法，其特征在于：所述研磨材，与气体或液体、或者气体和液体的混合物同时从喷嘴喷出，与所述中间部件或透镜素材碰撞。

另外，本发明的光学元件的制造方法，其特征在于：所述喷嘴，设置多个，相对于所述中间部件或透镜素材分别从多个位置喷射所述研磨材，使其碰撞。

并且，本发明的光学元件的制造方法，其特征在于：在对所述中间部件或透镜素材的周边部实施粗面加工后，以同样在装置内用固定卡盘固定中间部件或透镜素材的状态从喷射研磨材的喷嘴喷射清洗用液体对所述周边部进行清洗。

根据本发明的光学元件的制造方法，由于通过在光学功能面的端部，大致沿全周地从两面固定具有光学功能面的中间部件，使粒子状的研磨材与比固定的光学功能面的端部靠外侧的表面碰撞，即使不进行准确的定心，也能够均匀地进行周边部表面的粗面加工，所以能够用廉价的装置，容易且高精度地进行粗面加工，能够廉价地制造光学元件。此外，由于不需要准确的定心，即使光学功能面是接近平面的形状，也能够进行粗面加工，所以能够大幅度减少制造光学元件时的对形状的制约。

此外，根据本发明的光学元件的制造方法，由于通过在形成光学功能面的部分的端部大致沿全周地从两面固定透镜素材，使粒子状的研磨材与比固定的形成光学功能面的部分的端部靠外侧的表面碰撞，通过对透镜素材的周边部表面实施粗面加工，即使不进行准确的定心，也能够均匀地进行周边部的粗面加工，所以能够用廉价的装置，容易且高精度地进行粗面加工，能够廉价地制造光学元件。

另外，根据本发明的光学元件的制造方法，通过研磨材与气体或液体、或者气体和液体的混合物同时从喷嘴喷出，与中间部件或透镜素材碰撞，能够使研磨材均等地、高效率地与中间部件或透镜素材的周边部碰撞。

另外，根据本发明的光学元件的制造方法，通过设置多个喷嘴，相对于中间部件或透镜素材分别从多个位置喷射研磨材，使其碰撞，能够根据喷嘴的配置消除对中间部件或透镜素材的喷射压力，基本上能消除芯偏移的影响。

并且，根据本发明的光学元件的制造方法，通过在对中间部件或透镜素材的周边部实施粗面加工后，以同样在装置内用固定卡盘固定中间部件或透镜素材的状态从喷射研磨材的喷嘴喷射清洗用液体对周边部进行清洗，所以能够容易进行粗面加工及清洗，能够进一步降低制造成本。

附图说明

图1是透镜素材的侧视图。

图2是完成的光学元件的侧视图。

图3是表示本实施方式的光学元件的制造工序的流程图。

图4是表示本实施方式中的从透镜素材的状态到实施粗面加工的工序的模式图。

图5是表示第2本实施方式的光学元件的制造工序的流程图。

图6是表示第2本实施方式中的从透镜素材的状态到实施粗面加工的工序的模式图。

图中：1-透镜素材，2-中间部件，3-光学元件，10-光学功能面，11-周边部，20-模具，23-固定卡盘，24-喷嘴。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。图1是透镜素材1的侧视图。图2是完成的光学元件3的侧视图。本实施方式的光学元件3，在两面具有光学功能面10、10，在其周边形成周边部11，通过玻璃的压力加工而形成。如图1所示，准备预先形成椭圆形状的称为凸起材的透镜素材1，将其加热软化，通过用模具挤压，形成图2所示的光学元件3。

透镜素材1即凸起材，通过从玻璃熔化炉适量滴下处于软化状态的玻璃素材，变化其接受部的形状等，能够形成规定形状。在本实施方式中，表示图1所示的椭圆形状，但也可以形成其以外的馒头形等形状。此外，也可以不采用凸起材，而采用由圆柱形状的玻璃构成的透镜素材1，进行压力加工。

如图2所示，成品的光学元件3，光学功能面10的周边部11表面为形成有多个细小的凹部的粗面，再进行涂墨。由此，形成能够遮断从周边部11侵入的杂散光，只取出透过光学功能面10的光的光学元件3。

图3是表示本实施方式的光学元件3的制造工序的流程图。首先，准备由凸起材构成的透镜素材1(S1)。接着，将该透镜素材1放置在模具内、加热、进行压力加工(S2)。由此形成具有光学功能面10的中间部件2。然后，从模具取下中间部件2，进行周边部11的粗面加工(S3)。其详细情况如后述。

对进行了粗面加工的中间部件2进行周边部11的清洗(S4)，在其上面，在该周边部11上成膜反射防止膜(S5)。进而，进行中间部件2的清洗(S6)，最后对周边部11进行涂布黑色的涂料的涂墨(S7)。由于在周边部11，通过粗面加工形成多个凹部，因此容易附着涂墨的涂料，此外通过使反射光发散，能够进一步防止杂散光的侵入。

图4是表示本实施方式中的从透镜素材的状态到粗面加工的工序的模式图。图4a表示准备由凸起材构成的透镜素材1的状态，即图3的S1的状态，图4b表示利用模具20进行压力加工的状态，即图3的S2的状态。此外，图4c表示进行周边部11的粗面加工的状态，即图3的S3的状态。

图4b的压力加工中所用的模具20由上模21和下模22构成，在上模21和下模22上分别形成成型面21a、22a，成型面21a、22a被形成为将光学元件3的形状翻转的形状。以各成型面21a、22a对向的方式配置上模21和下模22，在其中间配置透镜素材1，在将其加热，使玻璃软化后，进行挤压，形成两面具有光学功能面10、10的中间部件2。

如果通过压力加工形成中间部件2，则从模具20取下中间部件2，如图4所示固定在固定卡盘23上。固定卡盘23，可在光学功能面10的端部大致沿全周地从两面固定中间部件2，形成朝外部只露出周边部11的状态。固定卡盘23的中心线和中间部件2的中心线，以光学功能面10的中心处在固定卡盘23的中心线上的方式配置，如此实现对位。

在该状态下，通过使固定卡盘23以中心线为中心旋转，一边向圆周方向旋转中间部件2，一边从喷嘴24对中间部件2的周边部11喷射粒子状的研磨材30。粒子状的研磨材30，与中间部件2的周边部11碰撞，削磨其表面，形成细小的凹部。由此，进行周边部11表面的粗面加工。

作为研磨材30，采用氧化硅或氧化铝等。但是，也可以是其以外的，只要能够用作研磨材就可以。此外，也可以采用含有研磨材的干冰或冰。另外，也可以采用在橡胶等弹性体中含有研磨材的材料。

周边部11的面粗度，虽然只要是能防止周边部11表面的反射的程度即可，只要在1μm以上就可以，但是为了提高涂墨工序中的涂料的粘接性，优选2μm以上。实际上，面粗度规定在2μm～10μm的范围比较合适。此时的研磨材30的粒子径在30μm～80μm的范围。如果将面粗度规定在10μm以上，在涂墨后，也在周边部11的表面上残存凹凸形状，出现美观上的问题。但是，在功能上无特别问题。

此外，为了从喷嘴24高效率地进行研磨材30的喷射，与气体或液体、或者气体和液体的混合物一同喷射研磨材30。如此通过从喷嘴24喷射粒子状的研磨材30，使研磨材30与加工面碰撞，削磨表面或使表面粗面化的加工，一般，称为喷砂加工。

喷嘴24，也可以设置多个。在这种情况下，通过以使相互形成的角度均等的方式配置各喷嘴24、24，能够通过研磨材30的喷射消除施加给中间部件2的力，即使在中间部件2的固定上出现芯偏移，也能够减小施向该偏移方向的力。

通过使粒子状的研磨材30与中间部件2的周边部11碰撞进行粗面加工，即使中间部件2的中心线和固定卡盘23的中心线未准确对位，也不妨碍粗面加工，因此不采用以往的定心加工机，能够容易进行粗面加工。

此外，通过利用研磨材30的碰撞，从表面将周边部11的外形整体削去10μm左右，从而在涂布涂墨的涂料的情况下，能够使涂料的表面和光学功能面10为大致相同形状，能够提高光学元件3的外观。

图3中的S4的清洗工序，能够以图4c所示的状态，即把中间部件2固定在固定卡盘23上的状态，直接进行。即，在进行了图3中的S3的粗面加工后，以同样在装置内用固定卡盘23固定中间部件2的原状，从喷射研磨材30的喷嘴24喷射清洗用的液体，由此进行周边部11的清洗。

此外，在该清洗的工序中，在形成稍微打开固定卡盘23的状态后，通过从固定卡盘23的中心部附近流动清洗用的液体，不仅周边部11，还能够清洗固定卡盘23附近的装置及中间部件2。

接着，说明本发明的第2实施方式。图5是表示第2本实施方式的光学元件的制造工序的流程图。如该图所示，首先准备由凸起材构成的透镜素材1(S1)。然后，以透镜素材1的状态进行粗面加工(S2)。接着，进行了清洗(S3)，之后将周边部11粗面化了的中间部件2设置在模具内，加热进行压力加工(S4)。其后的工序，与第1实施方式相同。

图6是表示本实施方式中的从透镜素材1的状态到实施粗面加工的工序的模式图。图6a表示准备由凸起材构成的透镜素材1的状态，即图5的S1的状态，图6b表示对透镜素材1的周边部11进行粗面加工的状态，即图5的S2的状态。此外，图6c表示对中间部件2压力加工的状态，即图5的S4的状态。

如图4b所示，为了对透镜素材1的周边部11实施粗面加工，与第1实施方式同样，将透镜素材1固定在固定卡盘23上。这里，固定卡盘23，在透镜素材1的形成光学功能面10的部分的端部，大致沿全周地从两面固定。因此，固定在固定卡盘23上的透镜素材1，成为只外侧的周边部11比形成光学功能面10的部分露出的状态。在此状态下，通过以中心线为中心旋转固定卡盘23及透镜素材1，从喷嘴24对周边部11喷射研磨材30。通过使研磨材30与周边部11表面碰撞，实施粗面加工。

在本实施方式中，由于在粗面加工后进行压力加工，因此即使压力加工也需要周边部11能够维持粗面。为此，与第1实施方式时相比，采用更大粒子径的研磨材30。具体是，采用是第1实施方式时的3～4倍程度的面粗度的研磨材30。但是，如果面粗度过大，由于在处理中间部件2时容易产生玻璃粉，所以将20μm左右作为上限，设定面粗度。此外，在图6c所示的压力加工中，为了维持周边部11的粗面的状态，与通常相比在低温·低压的条件下进行压力加工。

如此，由于也在透镜素材1的阶段进行粗面加工，因此与第1实施方式同样，即使透镜素材1的中心线和固定卡盘23的中心线未准确对位，也不妨碍粗面加工，由于不采用以往的定心加工机，能够容易进行粗面加工，所以能够形成廉价的光学元件。

此外，即使在凸起材的形状接近平面的情况下，由于能够一边旋转透镜素材1，一边利用其外形形成不振动的状态，在其上从两面用固定卡盘23固定，所以能够减少对透镜素材1的形状的制约。

进而，与第1实施方式同样，通过设置多个喷嘴24，以使相互形成的角度均等的方式配置各喷嘴24、24，能够减小施向透镜素材1的芯偏移方向的力。

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明的应用并不局限于这些实施方式，在本发明的技术思想的范围内，能够以多种方式实施。

Claims

1.一种光学元件的制造方法，具有：通过压力加工透镜素材而形成具有光学功能面的中间部件，然后实施光学功能面的周边部表面的粗面加工的工序，其特征在于：

在所述光学功能面的端部大致沿全周地从两面固定所述中间部件，通过使粒子状的研磨材与比固定的所述光学功能面的端部靠外侧的表面碰撞，而对所述周边部表面实施粗面加工。

2.如权利要求1所述的光学元件的制造方法，其特征在于：所述研磨材，与气体或液体、或者气体和液体的混合物同时从喷嘴喷射，而与所述中间部件或透镜素材碰撞。

3.如权利要求2所述的光学元件的制造方法，其特征在于：所述喷嘴，被设置多个，且相对于所述中间部件或透镜素材分别从多个位置喷射所述研磨材使其碰撞。

4.如权利要求1所述的光学元件的制造方法，其特征在于：在对所述中间部件或透镜素材的周边部实施粗面加工后，以同样在装置内用固定卡盘固定所述中间部件或透镜素材的状态从喷射研磨材的喷嘴喷射清洗用液体对所述周边部进行清洗。

5.一种光学元件的制造方法，在对透镜素材的周边部表面实施粗面加工后，通过压力加工所述透镜素材，形成光学功能面，其特征在于：

在形成所述光学功能面的部分的端部大致沿全周地从两面固定所述透镜素材，通过使粒子状的研磨材与比固定的形成所述光学功能面的部分的端部靠外侧的表面碰撞，而对所述透镜素材的周边部表面实施粗面加工。

6.如权利要求5所述的光学元件的制造方法，其特征在于：所述研磨材，与气体或液体、或者气体和液体的混合物同时从喷嘴喷出，而与所述中间部件或透镜素材碰撞。

7.如权利要求6所述的光学元件的制造方法，其特征在于：所述喷嘴，被设置多个，且相对于所述中间部件或透镜素材分别从多个位置喷射所述研磨材使其碰撞。

8.如权利要求5所述的光学元件的制造方法，其特征在于：在对所述中间部件或透镜素材的周边部实施粗面加工后，以同样在装置内用固定卡盘固定所述中间部件或透镜素材的状态从喷射研磨材的喷嘴喷射清洗用液体对所述周边部进行清洗。