JP2004271782A - ホルダ付光学素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】光学素子素材の体積誤差を補正可能とした高精度のホルダ付光学素子を提供する。
【解決手段】筒状のホルダ１０の内側に光学素子２０を収めてなるホルダ付光学素子１において、
上記ホルダ１０にはその内周面１１に空隙部１２を形成し、上記光学素子２０には周縁部２１から外方へ突出する余剰部２１ａを形成し、該余剰部２１ａを上記空隙部１２によって保持してなり、
上記余剰部２１ａは上記光学素子２０の素材２０ａの余剰分からなる。
【選択図】 図１
【解決手段】筒状のホルダ１０の内側に光学素子２０を収めてなるホルダ付光学素子１において、
上記ホルダ１０にはその内周面１１に空隙部１２を形成し、上記光学素子２０には周縁部２１から外方へ突出する余剰部２１ａを形成し、該余剰部２１ａを上記空隙部１２によって保持してなり、
上記余剰部２１ａは上記光学素子２０の素材２０ａの余剰分からなる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はホルダと光学素子とが一体化されたホルダ付光学素子に関し、より詳細には光学素子素材をプレス成形することによって成形されるホルダ付光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤプレイヤーのピックアップヘッドに搭載されるレンズや、デジタルカメラに使用されるレンズなどの光学素子は、その取付けに際して高い取付け精度が要求される。このような要求を満たすため、一般的には例えば特許文献１にあるように、光学素子をホルダによって保持したホルダ付光学素子を製作し、このホルダによって取付け位置を調整することにより、要求される取付け精度を満たすようにしている。このようなホルダ付光学素子は、筒状のホルダの内側に光学素子素材を配置して加熱により軟化させ、軟化した光学素子素材を金型によりプレス成形することにより、光学素子を成形すると共に、光学素子をホルダに圧着させて一体化している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平３−２６５５２９号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光学素子素材をプレス成形する際に、光学素子素材に体積誤差があると、光学素子の厚さが変化してしまい、光学性能が悪化するばかりか、理想の光学位置を求めて調整と固定が必要となり、性能・位置決めの点で問題が発生する。
これを解決する方法として、光学素子の素材体積の精度を良くして体積誤差を減らす方法がある。しかし、この効果を確実にするためには、光学素子の素材体積のみならず、ホルダの形状も精度良く仕上げる必要があり、素材費、素材加工費が高価となってしまう。
【０００５】
本発明は以上の問題点を鑑みてなされたものであり、光学素子素材の体積誤差を補正可能とした高精度のホルダ付光学素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、筒状のホルダの内側に光学素子を収めてなるホルダ付光学素子において、上記ホルダには内周面に空隙部を形成し、上記光学素子には周縁部から外方に突出する余剰部を形成し、該余剰部を上記空隙部によって保持してなることを特徴として構成されている。
【０００７】
また本発明は、上記光学素子の余剰部は上記光学素子の素材の余剰分からなることを特徴として構成されている。
【０００８】
また本発明は、上記ホルダは内周面に充填用凹部を有し、該充填用凹部を上記空隙部としてなることを特徴として構成されている。
【０００９】
また本発明は、上記ホルダは内周面の全体に多数の微小な気孔を有し、該気孔を上記空隙部としてなることを特徴として構成されている。
【００１０】
また本発明は、上記ホルダは内周面の一部に多数の微小な気孔を有し、該気孔を上記空隙部としてなることを特徴として構成されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、第一の実施形態について説明する。図１は本発明の第一の実施形態におけるホルダ付光学素子の断面図、図２は本発明の第一の実施形態におけるホルダ付光学素子の製造状態を示す断面図である。
本実施形態におけるホルダ付光学素子１は、例えばＣＤプレイヤーのピックアップヘッドや、デジタルカメラ等に使用されるもので、図１に示すように、筒状のレンズホルダ１０と、このレンズホルダ１０の内側に収められる球面状のレンズ２０からなる。
【００１２】
レンズホルダ１０は、レンズ２０を保持し、またこのレンズ２０を光学機器において位置決めするためのもので、切削加工法や鋳造法等によりアルミニウムやステンレス鋼などから形成されている。このレンズホルダ１０の内周面１１には、周方向全体に充填用凹部１２ａ、１２ａからなる空隙部１２が設けられている。
【００１３】
このレンズホルダ１０の内側には、ガラス製のレンズ２０が収められている。レンズ２０は両面が球面凸レンズで、図２（ａ）に示すレンズ素材２０ａをプレス成形することにより形成されるものである。またプレス成形の際の圧力によってレンズホルダ１０に圧着し、レンズホルダ１０と一体化している。このレンズ２０の周縁部２１は、その一部から外方に突出した余剰部２１ａを有し、この余剰部２１ａが上述した空隙部１２によって保持されている。
【００１４】
上述のレンズ素材２０ａは光学ガラス材料からなる。光学ガラス材料としては、例えば酸化鉛系ガラス材料のＳＦＳ０１などがある。ここで、レンズ素材２０ａはレンズ２０を形成するために必要な体積に加えて、意図的に余剰分を有するようにしている。こうすることにより、従来レンズ素材２０ａが有している体積誤差はこの余剰分に含まれることになり、少なくとも、レンズ２０を成形するために必要なレンズ素材２０ａの体積は確保される。
そして、レンズ２０をプレス成形する際の成形圧力によって、このレンズ素材２０ａの余剰分が充填用凹部１２ａ、１２ａからなる空隙部１２に流入し、余剰部２１ａが形成される。つまり、レンズ素材２０ａにおけるレンズ２０の形成に不必要な体積分である余剰分は、空隙部１２によって吸収される。これにより、レンズ素材２０ａの余剰分に含まれている体積誤差も空隙部１２によって吸収され、成形精度の高い所望の形状のレンズ２０を成形することが可能となる。
【００１５】
ここで、レンズ素材２０ａが空隙部１２に流入するときに、空隙部１２はレンズ素材２０ａの流れに対して流動抵抗を有する。空隙部１２を構成する充填用凹部１２ａの幅が大きければ、空隙部１２全体としては流動抵抗は小さい。逆に、充填用凹部１２ａの幅が小さければ、空隙部１２全体としては流動抵抗は大きい。なお、図１では充填用凹部１２ａの数は２つとなっているが、この充填用凹部１２ａの幅や数は、レンズ素材２０ａの粘度などに依存して変更される。即ち、この充填用凹部１２ａの幅、数を調整することによって、レンズ素材２０ａに対する空隙部１２の流動抵抗を調節する。ただし、この空隙部１２の空間体積は、レンズ素材２０ａの余剰分の体積よりも大きい必要がある。
【００１６】
ところで、流動抵抗が大きいと、空隙部１２にレンズ素材２０ａが流入せず、余剰分がそのままレンズ２０の成形誤差となってしまう。逆に流動抵抗が小さいと、成形圧力がかかった際にレンズ素材２０ａが容易に空隙部１２に流入し、空隙部１２はレンズ素材２０ａで満たされてしまう。上述したように、この空隙部１２の空間体積は、レンズ素材２０ａの余剰分の体積よりも大きくしてあるので、空隙部１２がレンズ素材２０ａで満たされれば、本来レンズ２０を構成するはずのレンズ素材２０ａも空隙部１２に流入しており、結果的にレンズ２０に成形誤差が生じる。即ち、空隙部１２の流動抵抗は、成形圧力によってレンズ素材２０ａの余剰分全てが空隙部１２に流入するが、それ以上のレンズ素材２０ａは流入しない程度の大きさである必要がある。
【００１７】
また、この空隙部１２の流動抵抗は上述したように、レンズ素材２０ａの粘度や、また、成形圧力の違いによっても変更する必要がある。即ち、レンズ素材２０ａの粘度がガラス転移点付近であれば、レンズ素材２０ａの流動性が低いので、この空隙部１２の流動抵抗を小さくする必要がある。逆にレンズ素材２０ａの粘度が軟化点付近であれば、レンズ素材２０ａの流動性が高いので、この空隙部１２の流動抵抗を大きくする必要がある。
同様に、成形圧力が低い場合には、空隙部１２の流動抵抗を小さくしたり、逆に成形圧力が高い場合には、空隙部１２の流動抵抗を大きくしたりして調整を行う。これらの条件を基に、所望の性能を出しやすい流動抵抗を有する空隙部１２の形状を選択することで、レンズ素材２０ａの材質の変更などにも柔軟に対応することが可能となる。ただし、可能であればレンズ素材２０ａの粘度、または成形圧力を調節しても良い。
【００１８】
次に、このようなホルダ付光学素子１の製造方法について説明する。図２にホルダ付光学素子１の製造装置を示す。製造装置８０は上型Ａを構成する内上型８１及び外上型８２を備えている。またこれら内上型８１及び外上型８２の下側には、下型Ｂを構成する内下型８３及び外下型８４を備えている。更に、これら上型Ａ及び下型Ｂを取り巻くようにして、外径型Ｃを備えている。
内上型８１及び内下型８３は略円柱状に形成されており、内上型８１の下端部及び内下型８３の上端部には、球面レンズ面を成形する転写面８１ａ、８３ａが形成されている。
一方、外上型８２及び外下型８４は、それぞれ内上型８１、内下型８３の外周側に位置し、円管状に形成されている。これら外上型８２及び外下型８４の肉厚は上述したレンズホルダ１０の肉厚と略等しく、外径型Ｃの内周はレンズホルダ１０の外径と略等しい。また内上型８１と外上型８２は、それぞれ独立して上下に摺動可能となっている。
【００１９】
ホルダ付光学素子１を製造するにはまず、外下型８４上に予め切削加工などにより所定の寸法形状に形成しておいたレンズホルダ１０を載置し、このレンズホルダ１０の内側にレンズ素材２０ａを載置する（図２（ａ））。
ここで、図２では省略しているが、レンズホルダ１０の外周には加熱部材が対向しており、この加熱部材によってレンズホルダ１０が加熱され、さらにレンズ素材２０ａが軟化点以上の温度に加熱される。また、レンズ素材２０ａは予熱された状態でレンズホルダ１０の内側に載置されても良い。
【００２０】
レンズ素材２０ａが加熱されて軟化したら、このレンズ素材２０ａに対してプレス成形を行う（図２（ｂ））。具体的には、まず外下型８４上に載置されたレンズホルダ１０に対して、外上型８２を降下させて、外上型８２と外下型８４でレンズホルダ１０を挟み込んで固定する。それと共に、内下型８３上に載置され軟化したレンズ素材２０ａに対し内上型８１を降下させて、内上型８１の転写面８１ａと内下型８３の転写面８３ａでレンズ素材２０ａを加圧する。これにより、球面凸レンズを両面に有するレンズ２０が成形される。このプレス成形は、ガラス素材２０ａの粘度がガラス転移点以上、軟化点以下の範囲で行われる。
また、レンズ素材２０ａが加圧されると、レンズ素材２０ａの余剰分はこの成形圧力によって、レンズホルダ１０の内周面１１に設けた充填用凹部１２ａ、１２ａからなる空隙部１２に流入し、これが上述した余剰部２１ａとなる。
【００２１】
以上、本発明の第一の実施形態について説明した。次に本発明の第二の実施形態について説明する。図３は本発明の第二の実施形態におけるホルダ付光学素子の断面図、図４は本発明の第二の実施形態におけるホルダ付光学素子の製造状態を示す断面図である。
本実施形態におけるホルダ付光学素子２は第一の実施形態同様、例えばＣＤプレイヤーのピックアップヘッドや、デジタルカメラ等に使用されるもので、図３に示すように、筒状のレンズホルダ３０と、このレンズホルダ３０の内側に収められる球面状のレンズ４０からなる。
【００２２】
レンズホルダ３０はアルミニウムやステンレス鋼などからなり、全体に多数の気孔３２ａ、３２ａからなる空隙部３２を有するように形成されている。具体的には、粉末焼結加工法や発泡金属製造法などにより、このような気孔３２ａ、３２ａからなる空隙部３２を有するレンズホルダ３０を形成する。
このレンズホルダ３０の内側には、ガラス製のレンズ４０が収められている。レンズ４０は両面が球面凸レンズで、図４（ａ）に示すレンズ素材４０ａをプレス成形することにより形成されるものである。またプレス成形の際の圧力によってレンズホルダ３０に圧着し、レンズホルダ３０と一体化している。このレンズ４０の周縁部４１は、その略全面から外方に突出した余剰部４１ａを有し、この余剰部４１ａが上述した空隙部３２によって保持されている。
【００２３】
レンズ素材４０ａは第一の実施形態同様、レンズ４０を形成するために必要な体積に加えて、意図的に余剰分を有するようにしている。そして、レンズ４０をプレス成形する際の成形圧力によって、このレンズ素材４０ａの余剰分が気孔３２ａ、３２ａからなる空隙部３２に流入し、余剰部４１ａが形成される。これにより、レンズ素材４０ａにおけるレンズ４０の形成に不必要な体積分である余剰分は、体積誤差と共に空隙部３２によって吸収され、成形精度が高い所望の形状のレンズ４０を成形することが可能となる。
【００２４】
ここで第一の実施形態同様、レンズ素材４０ａが空隙部３２に流入するときに、空隙部３２はレンズ素材４０ａの流れに対して流動抵抗を有する。空隙部３２を構成する気孔３２ａ、３２ａの孔径が大きければ流動抵抗は小さく、逆に、気孔３２ａ、３２ａの孔径が小さければ流動抵抗は大きい。この空隙部３２の流動抵抗は、成形圧力によってレンズ素材４０ａの余剰分全てが空隙部３２に流入するが、それ以上のレンズ素材４０ａは流入しない程度の大きさである必要がある。また、この空隙部３２の流動抵抗は第一の実施形態同様、レンズ素材４０ａの粘度や、成形圧力の違いによっても変更する必要がある。ただし、この空隙部３２の空間体積は、レンズ素材４０ａの余剰分の体積よりも大きい必要がある。
【００２５】
なお、レンズ素材４０ａに対する空隙部３２の流動抵抗は、レンズホルダ３０の全容積に対する気孔３２ａの割合（気孔率）を変更することによっても調整することができる。粉末焼結加工法の場合は気孔率は３０〜６０％、発泡金属製造法の場合は５０〜９５％の範囲であることが望ましい。また気孔３２ａ、３２ａの大きさは数μｍ〜１００μｍ程度までであり、気孔３２ａ、３２ａは連続的につながっている必要がある。
【００２６】
次に、このようなホルダ付光学素子２の製造方法について説明する。図４に示すホルダ付光学素子２の製造装置８０については、上記第一の実施形態と同様であるので説明は省略する。ホルダ付光学素子２を製造するにはまず、外下型８４上に予め粉末焼結加工法や発泡金属製造法などにより所定の寸法形状に形成しておいたレンズホルダ３０を載置し、このレンズホルダ３０の内側にレンズ素材４０ａを載置する（図４（ａ））。その後、レンズホルダ３０及びレンズ素材４０ａを加熱し、レンズ素材４０ａが軟化したら、このレンズ素材４０ａに対してプレス成形を行う（図４（ｂ））。
また、レンズ素材４０ａが加圧されると、レンズ素材４０ａの余剰分はこの成形圧力によって、レンズホルダ３０の内周面３１側の空隙部３２に流入し、これが上述した余剰部４１ａとなる。
【００２７】
以上、本発明の第二の実施形態について説明した。次に本発明の第三の実施形態について説明する。図５は本発明の第三の実施形態におけるホルダ付光学素子の断面図、図６は本発明の第三の実施形態におけるホルダ付光学素子の製造状態を示す断面図である。
本実施形態におけるホルダ付光学素子３は第一、第二の実施形態同様、例えばＣＤプレイヤーのピックアップヘッドや、デジタルカメラ等に使用されるもので、図５に示すように、筒状のレンズホルダ５０と、このレンズホルダ５０の内側に収められる球面状のレンズ６０からなる。
【００２８】
本実施形態におけるレンズホルダ５０は内ホルダ部５２と外ホルダ部５３からなる。内ホルダ部５２は円筒状でレンズホルダ５０の内側部分を構成し、レンズホルダ５０の内周面５１の一部はこの内ホルダ部５２によって構成されている。
この内ホルダ部５２はアルミニウムやステンレス鋼などからなり、全体に多数の気孔５４ａ、５４ａからなる空隙部５４を有するように形成されている。具体的には、粉末焼結加工法や発泡金属製造法などにより、このような気孔５４ａ、５４ａからなる空隙部５４を有する内ホルダ部５２を形成する。ここで、空隙部５４に対する要求は上記第二の実施形態と同様である。
【００２９】
また、外ホルダ部５３は切削加工法や鋳造法などによりアルミニウムやステンレス鋼などから形成される。この外ホルダ部５３は内ホルダ部５２の外周面、及び少なくとも一方の取付面を覆うように形成されており、この外ホルダ部５３によって、ホルダ付光学素子３を光学機器に取付けた際の気密性を確保している。
このようにホルダ付光学素子３の気密性を確保することにより、湿気による光学機器内部の腐食などを防止することができる。なお、内ホルダ部５２は外ホルダ部５３に対して、圧入や溶接加工などによって固定、一体化される。
【００３０】
このレンズホルダ５０の内側には、ガラス製のレンズ６０が収められている。
レンズ６０は両面が球面凸レンズで、図６（ａ）に示すレンズ素材６０ａをプレス成形することにより形成されるものである。またプレス成形の際の圧力によってレンズホルダ５０に圧着し、レンズホルダ５０と一体化している。このレンズ６０の周縁部６１は、その一部から外方に突出した余剰部６１ａを有し、この余剰部６１ａが上述した空隙部５４によって保持されている。
【００３１】
このレンズ素材６０ａは、第一、第二の実施形態同様、レンズ６０を形成するために必要な体積に加えて、意図的に余剰分を有するようにしている。そして、レンズ６０をプレス成形する際の成形圧力によって、このレンズ素材６０ａの余剰分が気孔５４ａ、５４ａからなる空隙部５４に流入し、余剰部６１ａが形成される。これにより、レンズ素材６０ａにおけるレンズ６０の形成に不必要な体積分である余剰分は、体積誤差と共に空隙部５４によって吸収され、成形精度が高い所望の形状のレンズ６０を成形することが可能となる。
【００３２】
次に、このようなホルダ付光学素子３の製造方法について説明する。図６に示すホルダ付光学素子３の製造装置８０については、上記第一、第二の実施形態と同様であるので説明は省略する。ホルダ付光学素子３を製造するにはまず、外下型８４上に予め所定の寸法形状に形成しておいた、内ホルダ部５２と外ホルダ部５３からなるレンズホルダ５０を載置し、このレンズホルダ５０の内側にレンズ素材６０ａを載置する（図６（ａ））。その後、レンズホルダ５０及びレンズ素材６０ａを加熱し、レンズ素材６０ａが軟化したら、このレンズ素材６０ａに対してプレス成形を行う（図６（ｂ））。
また、レンズ素材６０ａが加圧されると、レンズ素材６０ａの余剰分はこの成形圧力によって、レンズホルダ５０の内ホルダ部５２の空隙部５４に流入し、これが上述した余剰部６１ａとなる。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について説明した。上記実施形態においては、球面状の凸レンズを例に挙げて説明したが、本発明はこのような形状のレンズに限られることなく、例えば凹レンズなど他の形状のレンズでも良い。また、本発明はレンズに限られることなく、ホルダに一体的に収められる回折格子など、他の光学素子であっても適用可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上本発明によれば、ホルダには内周面に空隙部を形成し、光学素子には周縁部から外方に突出する余剰部を形成し、この余剰部を空隙部によって保持してなることから、光学素子成型時に、光学素子の素材の体積誤差が空隙部によって吸収されるので、光学素子の成形精度が向上し、ホルダの精度を向上させることなく、高精度の光学素子を有するホルダ付光学素子とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態におけるホルダ付光学素子の断面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態におけるホルダ付光学素子の製造状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第二の実施形態におけるホルダ付光学素子の断面図である。
【図４】本発明の第二の実施形態におけるホルダ付光学素子の製造状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第三の実施形態におけるホルダ付光学素子の断面図である。
【図６】本発明の第三の実施形態におけるホルダ付光学素子の製造状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１、２、３ ホルダ付光学素子
１０ レンズホルダ
１１ 内周面
１２ 空隙部
１２ａ 充填用凹部
２０ レンズ
２０ａ レンズ素材
２１ 周縁部
２１ａ 余剰部
３０ レンズホルダ
３１ 内周面
３２ 空隙部
３２ａ 気孔
４０ レンズ
４０ａ レンズ素材
４１ 周縁部
４１ａ 余剰部
５０ レンズホルダ
５１ 内周面
５２ 内ホルダ部
５３ 外ホルダ部
５４ 空隙部
５４ａ 気孔
６０ レンズ
６０ａ レンズ素材
６１ 周縁部
６１ａ 余剰部
８０ 製造装置
【発明の属する技術分野】
本発明はホルダと光学素子とが一体化されたホルダ付光学素子に関し、より詳細には光学素子素材をプレス成形することによって成形されるホルダ付光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤプレイヤーのピックアップヘッドに搭載されるレンズや、デジタルカメラに使用されるレンズなどの光学素子は、その取付けに際して高い取付け精度が要求される。このような要求を満たすため、一般的には例えば特許文献１にあるように、光学素子をホルダによって保持したホルダ付光学素子を製作し、このホルダによって取付け位置を調整することにより、要求される取付け精度を満たすようにしている。このようなホルダ付光学素子は、筒状のホルダの内側に光学素子素材を配置して加熱により軟化させ、軟化した光学素子素材を金型によりプレス成形することにより、光学素子を成形すると共に、光学素子をホルダに圧着させて一体化している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平３−２６５５２９号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光学素子素材をプレス成形する際に、光学素子素材に体積誤差があると、光学素子の厚さが変化してしまい、光学性能が悪化するばかりか、理想の光学位置を求めて調整と固定が必要となり、性能・位置決めの点で問題が発生する。
これを解決する方法として、光学素子の素材体積の精度を良くして体積誤差を減らす方法がある。しかし、この効果を確実にするためには、光学素子の素材体積のみならず、ホルダの形状も精度良く仕上げる必要があり、素材費、素材加工費が高価となってしまう。
【０００５】
本発明は以上の問題点を鑑みてなされたものであり、光学素子素材の体積誤差を補正可能とした高精度のホルダ付光学素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、筒状のホルダの内側に光学素子を収めてなるホルダ付光学素子において、上記ホルダには内周面に空隙部を形成し、上記光学素子には周縁部から外方に突出する余剰部を形成し、該余剰部を上記空隙部によって保持してなることを特徴として構成されている。
【０００７】
また本発明は、上記光学素子の余剰部は上記光学素子の素材の余剰分からなることを特徴として構成されている。
【０００８】
また本発明は、上記ホルダは内周面に充填用凹部を有し、該充填用凹部を上記空隙部としてなることを特徴として構成されている。
【０００９】
また本発明は、上記ホルダは内周面の全体に多数の微小な気孔を有し、該気孔を上記空隙部としてなることを特徴として構成されている。
【００１０】
また本発明は、上記ホルダは内周面の一部に多数の微小な気孔を有し、該気孔を上記空隙部としてなることを特徴として構成されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、第一の実施形態について説明する。図１は本発明の第一の実施形態におけるホルダ付光学素子の断面図、図２は本発明の第一の実施形態におけるホルダ付光学素子の製造状態を示す断面図である。
本実施形態におけるホルダ付光学素子１は、例えばＣＤプレイヤーのピックアップヘッドや、デジタルカメラ等に使用されるもので、図１に示すように、筒状のレンズホルダ１０と、このレンズホルダ１０の内側に収められる球面状のレンズ２０からなる。
【００１２】
レンズホルダ１０は、レンズ２０を保持し、またこのレンズ２０を光学機器において位置決めするためのもので、切削加工法や鋳造法等によりアルミニウムやステンレス鋼などから形成されている。このレンズホルダ１０の内周面１１には、周方向全体に充填用凹部１２ａ、１２ａからなる空隙部１２が設けられている。
【００１３】
このレンズホルダ１０の内側には、ガラス製のレンズ２０が収められている。レンズ２０は両面が球面凸レンズで、図２（ａ）に示すレンズ素材２０ａをプレス成形することにより形成されるものである。またプレス成形の際の圧力によってレンズホルダ１０に圧着し、レンズホルダ１０と一体化している。このレンズ２０の周縁部２１は、その一部から外方に突出した余剰部２１ａを有し、この余剰部２１ａが上述した空隙部１２によって保持されている。
【００１４】
上述のレンズ素材２０ａは光学ガラス材料からなる。光学ガラス材料としては、例えば酸化鉛系ガラス材料のＳＦＳ０１などがある。ここで、レンズ素材２０ａはレンズ２０を形成するために必要な体積に加えて、意図的に余剰分を有するようにしている。こうすることにより、従来レンズ素材２０ａが有している体積誤差はこの余剰分に含まれることになり、少なくとも、レンズ２０を成形するために必要なレンズ素材２０ａの体積は確保される。
そして、レンズ２０をプレス成形する際の成形圧力によって、このレンズ素材２０ａの余剰分が充填用凹部１２ａ、１２ａからなる空隙部１２に流入し、余剰部２１ａが形成される。つまり、レンズ素材２０ａにおけるレンズ２０の形成に不必要な体積分である余剰分は、空隙部１２によって吸収される。これにより、レンズ素材２０ａの余剰分に含まれている体積誤差も空隙部１２によって吸収され、成形精度の高い所望の形状のレンズ２０を成形することが可能となる。
【００１５】
ここで、レンズ素材２０ａが空隙部１２に流入するときに、空隙部１２はレンズ素材２０ａの流れに対して流動抵抗を有する。空隙部１２を構成する充填用凹部１２ａの幅が大きければ、空隙部１２全体としては流動抵抗は小さい。逆に、充填用凹部１２ａの幅が小さければ、空隙部１２全体としては流動抵抗は大きい。なお、図１では充填用凹部１２ａの数は２つとなっているが、この充填用凹部１２ａの幅や数は、レンズ素材２０ａの粘度などに依存して変更される。即ち、この充填用凹部１２ａの幅、数を調整することによって、レンズ素材２０ａに対する空隙部１２の流動抵抗を調節する。ただし、この空隙部１２の空間体積は、レンズ素材２０ａの余剰分の体積よりも大きい必要がある。
【００１６】
ところで、流動抵抗が大きいと、空隙部１２にレンズ素材２０ａが流入せず、余剰分がそのままレンズ２０の成形誤差となってしまう。逆に流動抵抗が小さいと、成形圧力がかかった際にレンズ素材２０ａが容易に空隙部１２に流入し、空隙部１２はレンズ素材２０ａで満たされてしまう。上述したように、この空隙部１２の空間体積は、レンズ素材２０ａの余剰分の体積よりも大きくしてあるので、空隙部１２がレンズ素材２０ａで満たされれば、本来レンズ２０を構成するはずのレンズ素材２０ａも空隙部１２に流入しており、結果的にレンズ２０に成形誤差が生じる。即ち、空隙部１２の流動抵抗は、成形圧力によってレンズ素材２０ａの余剰分全てが空隙部１２に流入するが、それ以上のレンズ素材２０ａは流入しない程度の大きさである必要がある。
【００１７】
また、この空隙部１２の流動抵抗は上述したように、レンズ素材２０ａの粘度や、また、成形圧力の違いによっても変更する必要がある。即ち、レンズ素材２０ａの粘度がガラス転移点付近であれば、レンズ素材２０ａの流動性が低いので、この空隙部１２の流動抵抗を小さくする必要がある。逆にレンズ素材２０ａの粘度が軟化点付近であれば、レンズ素材２０ａの流動性が高いので、この空隙部１２の流動抵抗を大きくする必要がある。
同様に、成形圧力が低い場合には、空隙部１２の流動抵抗を小さくしたり、逆に成形圧力が高い場合には、空隙部１２の流動抵抗を大きくしたりして調整を行う。これらの条件を基に、所望の性能を出しやすい流動抵抗を有する空隙部１２の形状を選択することで、レンズ素材２０ａの材質の変更などにも柔軟に対応することが可能となる。ただし、可能であればレンズ素材２０ａの粘度、または成形圧力を調節しても良い。
【００１８】
次に、このようなホルダ付光学素子１の製造方法について説明する。図２にホルダ付光学素子１の製造装置を示す。製造装置８０は上型Ａを構成する内上型８１及び外上型８２を備えている。またこれら内上型８１及び外上型８２の下側には、下型Ｂを構成する内下型８３及び外下型８４を備えている。更に、これら上型Ａ及び下型Ｂを取り巻くようにして、外径型Ｃを備えている。
内上型８１及び内下型８３は略円柱状に形成されており、内上型８１の下端部及び内下型８３の上端部には、球面レンズ面を成形する転写面８１ａ、８３ａが形成されている。
一方、外上型８２及び外下型８４は、それぞれ内上型８１、内下型８３の外周側に位置し、円管状に形成されている。これら外上型８２及び外下型８４の肉厚は上述したレンズホルダ１０の肉厚と略等しく、外径型Ｃの内周はレンズホルダ１０の外径と略等しい。また内上型８１と外上型８２は、それぞれ独立して上下に摺動可能となっている。
【００１９】
ホルダ付光学素子１を製造するにはまず、外下型８４上に予め切削加工などにより所定の寸法形状に形成しておいたレンズホルダ１０を載置し、このレンズホルダ１０の内側にレンズ素材２０ａを載置する（図２（ａ））。
ここで、図２では省略しているが、レンズホルダ１０の外周には加熱部材が対向しており、この加熱部材によってレンズホルダ１０が加熱され、さらにレンズ素材２０ａが軟化点以上の温度に加熱される。また、レンズ素材２０ａは予熱された状態でレンズホルダ１０の内側に載置されても良い。
【００２０】
レンズ素材２０ａが加熱されて軟化したら、このレンズ素材２０ａに対してプレス成形を行う（図２（ｂ））。具体的には、まず外下型８４上に載置されたレンズホルダ１０に対して、外上型８２を降下させて、外上型８２と外下型８４でレンズホルダ１０を挟み込んで固定する。それと共に、内下型８３上に載置され軟化したレンズ素材２０ａに対し内上型８１を降下させて、内上型８１の転写面８１ａと内下型８３の転写面８３ａでレンズ素材２０ａを加圧する。これにより、球面凸レンズを両面に有するレンズ２０が成形される。このプレス成形は、ガラス素材２０ａの粘度がガラス転移点以上、軟化点以下の範囲で行われる。
また、レンズ素材２０ａが加圧されると、レンズ素材２０ａの余剰分はこの成形圧力によって、レンズホルダ１０の内周面１１に設けた充填用凹部１２ａ、１２ａからなる空隙部１２に流入し、これが上述した余剰部２１ａとなる。
【００２１】
以上、本発明の第一の実施形態について説明した。次に本発明の第二の実施形態について説明する。図３は本発明の第二の実施形態におけるホルダ付光学素子の断面図、図４は本発明の第二の実施形態におけるホルダ付光学素子の製造状態を示す断面図である。
本実施形態におけるホルダ付光学素子２は第一の実施形態同様、例えばＣＤプレイヤーのピックアップヘッドや、デジタルカメラ等に使用されるもので、図３に示すように、筒状のレンズホルダ３０と、このレンズホルダ３０の内側に収められる球面状のレンズ４０からなる。
【００２２】
レンズホルダ３０はアルミニウムやステンレス鋼などからなり、全体に多数の気孔３２ａ、３２ａからなる空隙部３２を有するように形成されている。具体的には、粉末焼結加工法や発泡金属製造法などにより、このような気孔３２ａ、３２ａからなる空隙部３２を有するレンズホルダ３０を形成する。
このレンズホルダ３０の内側には、ガラス製のレンズ４０が収められている。レンズ４０は両面が球面凸レンズで、図４（ａ）に示すレンズ素材４０ａをプレス成形することにより形成されるものである。またプレス成形の際の圧力によってレンズホルダ３０に圧着し、レンズホルダ３０と一体化している。このレンズ４０の周縁部４１は、その略全面から外方に突出した余剰部４１ａを有し、この余剰部４１ａが上述した空隙部３２によって保持されている。
【００２３】
レンズ素材４０ａは第一の実施形態同様、レンズ４０を形成するために必要な体積に加えて、意図的に余剰分を有するようにしている。そして、レンズ４０をプレス成形する際の成形圧力によって、このレンズ素材４０ａの余剰分が気孔３２ａ、３２ａからなる空隙部３２に流入し、余剰部４１ａが形成される。これにより、レンズ素材４０ａにおけるレンズ４０の形成に不必要な体積分である余剰分は、体積誤差と共に空隙部３２によって吸収され、成形精度が高い所望の形状のレンズ４０を成形することが可能となる。
【００２４】
ここで第一の実施形態同様、レンズ素材４０ａが空隙部３２に流入するときに、空隙部３２はレンズ素材４０ａの流れに対して流動抵抗を有する。空隙部３２を構成する気孔３２ａ、３２ａの孔径が大きければ流動抵抗は小さく、逆に、気孔３２ａ、３２ａの孔径が小さければ流動抵抗は大きい。この空隙部３２の流動抵抗は、成形圧力によってレンズ素材４０ａの余剰分全てが空隙部３２に流入するが、それ以上のレンズ素材４０ａは流入しない程度の大きさである必要がある。また、この空隙部３２の流動抵抗は第一の実施形態同様、レンズ素材４０ａの粘度や、成形圧力の違いによっても変更する必要がある。ただし、この空隙部３２の空間体積は、レンズ素材４０ａの余剰分の体積よりも大きい必要がある。
【００２５】
なお、レンズ素材４０ａに対する空隙部３２の流動抵抗は、レンズホルダ３０の全容積に対する気孔３２ａの割合（気孔率）を変更することによっても調整することができる。粉末焼結加工法の場合は気孔率は３０〜６０％、発泡金属製造法の場合は５０〜９５％の範囲であることが望ましい。また気孔３２ａ、３２ａの大きさは数μｍ〜１００μｍ程度までであり、気孔３２ａ、３２ａは連続的につながっている必要がある。
【００２６】
次に、このようなホルダ付光学素子２の製造方法について説明する。図４に示すホルダ付光学素子２の製造装置８０については、上記第一の実施形態と同様であるので説明は省略する。ホルダ付光学素子２を製造するにはまず、外下型８４上に予め粉末焼結加工法や発泡金属製造法などにより所定の寸法形状に形成しておいたレンズホルダ３０を載置し、このレンズホルダ３０の内側にレンズ素材４０ａを載置する（図４（ａ））。その後、レンズホルダ３０及びレンズ素材４０ａを加熱し、レンズ素材４０ａが軟化したら、このレンズ素材４０ａに対してプレス成形を行う（図４（ｂ））。
また、レンズ素材４０ａが加圧されると、レンズ素材４０ａの余剰分はこの成形圧力によって、レンズホルダ３０の内周面３１側の空隙部３２に流入し、これが上述した余剰部４１ａとなる。
【００２７】
以上、本発明の第二の実施形態について説明した。次に本発明の第三の実施形態について説明する。図５は本発明の第三の実施形態におけるホルダ付光学素子の断面図、図６は本発明の第三の実施形態におけるホルダ付光学素子の製造状態を示す断面図である。
本実施形態におけるホルダ付光学素子３は第一、第二の実施形態同様、例えばＣＤプレイヤーのピックアップヘッドや、デジタルカメラ等に使用されるもので、図５に示すように、筒状のレンズホルダ５０と、このレンズホルダ５０の内側に収められる球面状のレンズ６０からなる。
【００２８】
本実施形態におけるレンズホルダ５０は内ホルダ部５２と外ホルダ部５３からなる。内ホルダ部５２は円筒状でレンズホルダ５０の内側部分を構成し、レンズホルダ５０の内周面５１の一部はこの内ホルダ部５２によって構成されている。
この内ホルダ部５２はアルミニウムやステンレス鋼などからなり、全体に多数の気孔５４ａ、５４ａからなる空隙部５４を有するように形成されている。具体的には、粉末焼結加工法や発泡金属製造法などにより、このような気孔５４ａ、５４ａからなる空隙部５４を有する内ホルダ部５２を形成する。ここで、空隙部５４に対する要求は上記第二の実施形態と同様である。
【００２９】
また、外ホルダ部５３は切削加工法や鋳造法などによりアルミニウムやステンレス鋼などから形成される。この外ホルダ部５３は内ホルダ部５２の外周面、及び少なくとも一方の取付面を覆うように形成されており、この外ホルダ部５３によって、ホルダ付光学素子３を光学機器に取付けた際の気密性を確保している。
このようにホルダ付光学素子３の気密性を確保することにより、湿気による光学機器内部の腐食などを防止することができる。なお、内ホルダ部５２は外ホルダ部５３に対して、圧入や溶接加工などによって固定、一体化される。
【００３０】
このレンズホルダ５０の内側には、ガラス製のレンズ６０が収められている。
レンズ６０は両面が球面凸レンズで、図６（ａ）に示すレンズ素材６０ａをプレス成形することにより形成されるものである。またプレス成形の際の圧力によってレンズホルダ５０に圧着し、レンズホルダ５０と一体化している。このレンズ６０の周縁部６１は、その一部から外方に突出した余剰部６１ａを有し、この余剰部６１ａが上述した空隙部５４によって保持されている。
【００３１】
このレンズ素材６０ａは、第一、第二の実施形態同様、レンズ６０を形成するために必要な体積に加えて、意図的に余剰分を有するようにしている。そして、レンズ６０をプレス成形する際の成形圧力によって、このレンズ素材６０ａの余剰分が気孔５４ａ、５４ａからなる空隙部５４に流入し、余剰部６１ａが形成される。これにより、レンズ素材６０ａにおけるレンズ６０の形成に不必要な体積分である余剰分は、体積誤差と共に空隙部５４によって吸収され、成形精度が高い所望の形状のレンズ６０を成形することが可能となる。
【００３２】
次に、このようなホルダ付光学素子３の製造方法について説明する。図６に示すホルダ付光学素子３の製造装置８０については、上記第一、第二の実施形態と同様であるので説明は省略する。ホルダ付光学素子３を製造するにはまず、外下型８４上に予め所定の寸法形状に形成しておいた、内ホルダ部５２と外ホルダ部５３からなるレンズホルダ５０を載置し、このレンズホルダ５０の内側にレンズ素材６０ａを載置する（図６（ａ））。その後、レンズホルダ５０及びレンズ素材６０ａを加熱し、レンズ素材６０ａが軟化したら、このレンズ素材６０ａに対してプレス成形を行う（図６（ｂ））。
また、レンズ素材６０ａが加圧されると、レンズ素材６０ａの余剰分はこの成形圧力によって、レンズホルダ５０の内ホルダ部５２の空隙部５４に流入し、これが上述した余剰部６１ａとなる。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について説明した。上記実施形態においては、球面状の凸レンズを例に挙げて説明したが、本発明はこのような形状のレンズに限られることなく、例えば凹レンズなど他の形状のレンズでも良い。また、本発明はレンズに限られることなく、ホルダに一体的に収められる回折格子など、他の光学素子であっても適用可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上本発明によれば、ホルダには内周面に空隙部を形成し、光学素子には周縁部から外方に突出する余剰部を形成し、この余剰部を空隙部によって保持してなることから、光学素子成型時に、光学素子の素材の体積誤差が空隙部によって吸収されるので、光学素子の成形精度が向上し、ホルダの精度を向上させることなく、高精度の光学素子を有するホルダ付光学素子とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態におけるホルダ付光学素子の断面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態におけるホルダ付光学素子の製造状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第二の実施形態におけるホルダ付光学素子の断面図である。
【図４】本発明の第二の実施形態におけるホルダ付光学素子の製造状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第三の実施形態におけるホルダ付光学素子の断面図である。
【図６】本発明の第三の実施形態におけるホルダ付光学素子の製造状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１、２、３ ホルダ付光学素子
１０ レンズホルダ
１１ 内周面
１２ 空隙部
１２ａ 充填用凹部
２０ レンズ
２０ａ レンズ素材
２１ 周縁部
２１ａ 余剰部
３０ レンズホルダ
３１ 内周面
３２ 空隙部
３２ａ 気孔
４０ レンズ
４０ａ レンズ素材
４１ 周縁部
４１ａ 余剰部
５０ レンズホルダ
５１ 内周面
５２ 内ホルダ部
５３ 外ホルダ部
５４ 空隙部
５４ａ 気孔
６０ レンズ
６０ａ レンズ素材
６１ 周縁部
６１ａ 余剰部
８０ 製造装置
Claims (5)
- 筒状のホルダの内側に光学素子を収めてなるホルダ付光学素子において、
上記ホルダには内周面に空隙部を形成し、上記光学素子には周縁部から外方に突出する余剰部を形成し、該余剰部を上記空隙部によって保持してなることを特徴とするホルダ付光学素子。 - 上記光学素子の余剰部は上記光学素子の素材の余剰分からなることを特徴とする請求項１記載のホルダ付光学素子。
- 上記ホルダは内周面に充填用凹部を有し、該充填用凹部を上記空隙部としてなることを特徴とする請求項２記載のホルダ付光学素子。
- 上記ホルダは内周面の全体に多数の微小な気孔を有し、該気孔を上記空隙部としてなることを特徴とする請求項２記載のホルダ付光学素子。
- 上記ホルダは内周面の一部に多数の微小な気孔を有し、該気孔を上記空隙部としてなることを特徴とする請求項２記載のホルダ付光学素子。
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