JP2006327844A

JP2006327844A - 光学素子の製造方法及びその製造装置

Info

Publication number: JP2006327844A
Application number: JP2005150199A
Authority: JP
Inventors: Norimitsu Nagayama; 典光永山
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2005-05-23
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】光軸に対し傾斜や偏心のない高精度な光学素子を得る。
【解決手段】第１成形品１０を上型２０の下端面に密着させて、これら第１成形品１０及び上型２０を上型ガイド３０に位置決めする第１の工程と、この上型ガイド３０、及び光学素子素材を載置した下型をスリーブ型に摺動自在に対向配置して、上型ガイド３０と第１成形品１０、及び下型を光軸に略一致させる第２の工程と、上型ガイド３０を下型に対し接近移動させて光学素子素材を押圧成形する第３の工程とを備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、レンズ等の光学素子の製造方法とその製造装置に関する。

撮影レンズ系等の光学系には色収差等の収差を除去する目的で、複数の光学レンズを貼り合わせた接合レンズが用いられることがある。しかし、接合技術の精度向上、リードタイム（lead time）の短縮化等を図る観点から、より有効な製造技術の確立が望まれている。これに対し、例えば、特許文献１には、工程の簡略化が可能な光学部品の製造方法が開示されている。この従来技術によれば、まず第１の成形工程で第１の光学素子を成形し、次に第２の成形工程において、この第１の光学素子を型として用いて第２の光学素子を成形し、更に、これら第１の光学素子と第２の光学素子とを接着剤などによる接合工程を要することなく、位置精度良く接合レンズを得るというものである。
特開２００４−２０９０５号公報（第４−６頁、図３−８）

しかし、特許文献１に記載された技術では、第１の成形工程で第１の光学素子を成形する際、光学素子素材の冷却時の収縮に伴い、第１の光学素子が下型から離れてしまい、第１の光学素子の光軸に対する光学面のチルト（傾き）やシフト（偏心）が発生するおそれがある。このため、第１の光学素子の位置を精度良くコントロールすることが困難となり、ひいては、第１の光学素子に接合すべき第２の光学素子を位置精度良く成形することができないという課題があった。

本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、光軸に対して傾斜や偏心のない高精度な光学素子を得ることのできる光学素子の製造方法及びその製造装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、光学素子素材を押圧成形して得られる光学素子の製造方法において、
位置決め用の基準面を有する第１の型をガイド部材に位置決め保持する第１の工程と、
前記ガイド部材と、該ガイド部材に対向配置され前記光学素子素材を前記第１の型の光軸に略一致するように載置した第２の型と、の少なくとも一方をスリーブ型に摺動自在に嵌合して、前記ガイド部材と第２の型を前記光軸に略一致させる第２の工程と、
前記ガイド部材と第２の型を相対的に接近移動して前記光学素子素材を押圧成形する第３の工程と、を備えている、ことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光学素子の製造方法において、
前記第３の工程にて、前記光学素子素材と前記第１の型とを一体成形して接合する、ことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の光学素子の製造方法において、
前記第１の工程は、前記第１の型の基準面を第３の型の平面部に当接する工程と、該当接した前記第１の型と第３の型を前記ガイド部材に嵌合する工程と、を有することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、加熱軟化した光学素子素材を押圧成形して得られる光学素子の製造装置において、
位置決め用の基準面を有する第１の型と、
該第１の型を前記基準面を介して位置決め保持するガイド部材と、
該ガイド部材に対向配置され、前記光学素子素材を前記第１の型の光軸に略一致するように載置した第２の型と、
前記ガイド部材と前記第２の型の少なくとも一方を摺動自在に嵌合して、前記ガイド部材と第２の型を前記光軸に略一致させるスリーブ型と、を備えている、ことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の光学素子の製造装置において、
前記第１の型の前記基準面に当接する平面部と、前記ガイド部材に嵌合する嵌合部と、を有する第３の型を備えている、ことを特徴とする。

本発明によれば、位置決め用の基準面を有する第１の型をガイド部材に位置決め保持し、このガイド部材とこれに対向配置された第２の型の少なくとも一方をスリーブ型に摺動自在に嵌合して、ガイド部材と第１の型、及び光学素子素材を載置した第２の型を光軸に略一致させるようにしたので、光軸に対して傾斜や偏心のない高精度な光学素子を得ることができる。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の型としての第１成形品１０の外観図である。この第１成形品１０は、例えばガラスから成り、フランジ部１１を備えた外観が皿（又はメニスカス）状の形状を有している。また、フランジ部１１は、その上部の平坦面（基準面）１１ａと下部の平坦面（基準面）１１ｂの夫々の平面度、及び光軸に対する垂直度は、高精度に仕上げられている。同様に、フランジ部１１の外周面（基準面）１１ｃも、光軸に対する外径振れが高精度に仕上げられている。そして、本実施の形態では、後述するように、この第１成形品１０に第２成形品５８を一体的に接合するものである（図１１参照）。

図２は、第３の型としての上型２０の外観を示す図である。この上型２０は、例えば超硬合金製の段付き円柱状をなし、最上部の第１の円柱部２１と中間の第２の円柱部２２、及び最下部の第３の円柱部２３が軸方向に一体的に構成されている。これらの各円柱部の直径の大きさは、例えば中間の第２の円柱部２２が最も大きく、最下部の第３の円柱部２３が最も小さく、また、最上部の第１の円柱部２１はその中間の大きさに形成されている。そして、第１の円柱部２１の上端の平面部（Ａ面）と、第２の円柱部２２の上端の平面部（Ｂ面）、及び第３の円柱部２３の下端の平面部（Ｃ面）の平面度は高精度に仕上げられ、かつ、Ａ面に対するＢ面及びＣ面の平行度も高精度に仕上げられている。なお、第１〜第３の円柱部２１〜２３の側面及びＢ面は、後述する上型ガイド３０との嵌合部を形成している。

図３及び図４は、上型２０及びその下端面（Ｃ面）に当接した第１成形品１０に、フランジ部３７を有する２つ割りの上型ガイド（ガイド部材）３０−１，３０−２を嵌合した状態を示している。なお、第１成形品１０は、そのフランジ部１１の上部の平坦面１１ａが、上型２０の下面（Ｃ面）に当接されて密着されている。上型ガイド３０−１，３０−２は、密着させた状態から光軸と略直交方向に離間移動させて２つ割りが可能である。この上型ガイド３０の内側には、前述した上型２０の第１〜第３の円柱部２１〜２３を収容可能な凹状の第１〜第３の収容部３１〜３３が形成されている。また、上型ガイド３０の内側下部には、光軸と略同心状の径の異なる２つの穴３４，３５が形成されている。更に、上型ガイド３０の外側には、前記穴３４の内周面との同軸度が高精度に規制された円筒状の外周面３８−１，３８−２が形成されている。

ここで、上型２０及び第１成形品１０に上型ガイド３０を組み付けるには、図５に示すように、上型２０の下端面（Ｃ面）に、第１成形品１０のフランジ部１１の上部の平坦面１１ａを密着させた状態で、２つ割りの上型ガイド３０−１，３０−２を側方から接近させて嵌合する。このとき、上型２０の下端面（Ｃ面）と第１成形品１０のフランジ部１１の前記平坦面１１ａを密着させることで、第１成形品１０の上型２０に対するチルト（傾き）の発生が防止される。なぜなら、フランジ部１１の前記平坦面１１ａは、平面度及び光軸に対する垂直度が高精度に仕上げられているからである。また、フランジ部１１の下部の平坦面１１ｂは、上型ガイド３０の内側下部に形成された穴３４と穴３５の境界の段差面３６に当接されて載置されている。なお、この上型２０と上型ガイド３０との組み付け状態では、上型ガイド３０は、上型２０のＢ面に当接されて支持されている。

以上において、図５に示すように、常温では、第１成形品１０のフランジ部１１の外周面１１ｃと上型ガイド３０の下部の穴３４の内周面との間には、所定の間隙λが形成されている。第１成形品１０及び上型ガイド３０等がガラス転移点以上に加熱される成形時に、この間隙λがゼロになるように、穴３４及びフランジ部１１の外周面１１ｃの直径が設定されている。すなわち、成形温度に達した時点では、第１成形品１０のフランジ部１１の外周面１１ｃが穴３４の内周面に当接し、これにより、第１成形品１０の中心は光軸中心と略一致するように自動調心される。このように、成形温度では、上記間隙λがゼロとなるので、上型ガイド３０に対する第１成形品１０のシフト（偏心）が防止される。

図６は、第１成形品１０と上型２０に、２つ割りの上型ガイド３０−１，３０−２を嵌合して組み付けた状態の外観を示している。この場合、上述したように、上型ガイド３０の外周面３８と内側下部の内周面３４との同軸度等が高精度に仕上げられているので、第１成形品１０は、上型２０に対しチルト（傾き）や上型ガイド３０に対しシフト（偏心）が発生しない状態で上型２０に密着されて上型ガイド３０に支持されることになる。

図７は、スリーブ型４０の外観図であり、このスリーブ型４０は、上型ガイド３０の外周面３８を光軸方向に摺動自在に収容する内周面４３を有している。このスリーブ型４０の光軸方向の中途部には、多数の空気孔４１が形成されている。この空気孔４１は、スリーブ型４０に上型ガイド３０を収容して摺動させたときに、その摺動をスムーズにするために設けられている。このスリーブ型４０は、その内周面４３の円筒度が高精度に規制されていると共に、スリーブ型４０の下端面４２に対する内周面４３の直角度が高精度に仕上げられている。

図８は、第２の型としての下型５０の外観を示す図であり、この下型５０は、外観が段付き円柱状をなし、例えば異なる径の４個の円柱部５１〜５４が軸方向に一体的に構成されている。この下型５０には、最下部の円柱部５１とこれに続く円柱部５２との境界に、平坦な当接面５５が形成されている。この円柱部５２の外周面は、当接面５５に対して高精度に直角度が規制されている。また、最上部の円柱部５４の上面は凹球面５６に形成されている。そして、図９に示すように、スリーブ型４０は、その内周面４３が下型５０の円柱部５２にガイドされた状態で、その下端面４２が前記当接面５５に密着するように当接される。このとき、凹球面５６に載置される球状の光学素子素材５７は、自動調心作用により下型５０中心に略一致して載置される。

図１０は、球状の光学素子素材５７を加熱軟化させて押圧成形する状態を示している。本実施の形態では、スリーブ型４０に対し下型５０を固定状に配置すると共に、上型ガイド３０を摺動自在に嵌合している。すなわち、成形時には下型５０の最上部の凹球面５６に光学素子素材５７を配置し、第１成形品１０及び上型２０を収容した上型ガイド３０を、スリーブ型４０の内周面４３に挿入する。次いで、加熱作業温度に達したところで、上型ガイド３０を下型５０に接近する方向に摺動させて所望の圧力にて押圧する。すると、図１１に示すように、第１成形品１０に第２成形品５８が一体的に成形された接合体５９が得られる。なお、この光学素子素材５７としてはガラスを用いている。
（第２の実施の形態）
図１２乃至図１４は、第２の実施の形態を示す図である。ここでは、第１の実施の形態で用いた上型２０、第１成形品１０、及び上型ガイド３０（図６参照）に相当する部材を下型６０とし、第１の実施の形態で用いた下型５０に相当する部材を上型８０として用いたものである。

すなわち、図１４において、下型６０は、径の異なる２個の円柱部６１，６２が軸方向に一体的に構成された段付き円柱状に形成されていて、この下型６０の円柱部６１と円柱部６２との境界には、平坦な当接面６３が形成されている。この円柱部６２の外周面は、当接面６３に対して高精度に直角度が規制されていると共に、スリーブ型７０の内周面７１の円筒度も高精度に規制されている。また、下型６０の上部には収容凹部６４が形成されている。そして、この収容凹部６４に、凹球面１０ａを有する第１成形品１０'が載置されている。この凹球面１０ａ内に、球状の光学素子素材５７'が挿入配置される。このとき、第１成形品１０'の凹球面１０ａの作用で、球状の光学素子素材５７'は第１成形品１０'の光軸と略一致する位置に自動調心される。

また、図１３に示すように、第１成形品１０'は、凹球面１０ａと反対側の面に平坦面１１ｂ'を有すると共に、外周側に平坦面１１ｂ'に対して直角に起立する外周面１１ｃ'が形成されている。一方、下型６０の収容凹部６４は、段差面６５と側壁６６を有していて、第１成形品１０'の平坦面１１ｂ'は、段差面６５に支持されている。これにより、第１成形品１０'の下型６０に対するチルト（傾き）が防止される。そして、常温では、第１成形品１０'の外周面１１ｃ'と下型６０の側壁６６との間には、所定の間隙λ'が形成されている。第１成形品１０'及び下型６０等がガラス転移点以上に加熱される成形時に、この間隙λ’がゼロになるように、側壁６６及び第１成形品１０'の外周面１１ｃ'の直径が設定されている。すなわち、成形温度に達した時点では、第１成形品１０'の外周面１１ｃ'が側壁６６に当接し、これにより、第１成形品１０'の中心は、下型６０中心と同心となるように調心される。このように、成形温度にて所定の間隙λ'がゼロになることで、下型６０中心に対する第１成形品１０'のシフト（偏心）が防止される。

一方、図１２に示すように、上型８０の光学素子素材５７'との対向面側には、凸球面８１が形成されている。このため、加熱作業温度に達したところで、上型８０を、スリーブ型７０の内周面７１にガイドした状態で光学素子素材５７'に接近する方向に押圧移動させると、該光学素子素材５７'が成形されると共に、こうして成形された第２成形品５８'が第１成形品１０'に一体的に接合される。

以上により、本実施の形態においても、光軸に対しチルト（傾き）やシフト（偏心）が高精度に規制された状態で第２成形品５８'が成形され、これが第１成形品１０'に一体的に接合される。なお、第１成形品は、所望の精度が得られていれば、一般的な研磨、心取りされたレンズを用いても良い。また、成形面は球面に限定されるものではない。

第１成形品の外観を示す図である。上型の外観図である。上型と第１成形品、及びこれを収容する上型ガイドの分解斜視図である。上型と第１成形品、及びこれを収容した上型ガイドの断面正面図である。同上のＡ部拡大図である。上型と第１成形品、及びこれを収容した上型ガイドの外観図である。スリーブ型の外観図である。下型の外観図である。スリーブ型に下型を挿入して一部切断した状態の外観図である。スリーブ型に下型と上型を挿入して一部切断した状態の外観図である。第１成形品に第２成形品を一体接合した状態の外観図である。スリーブ型に下型と上型を挿入した第２の実施の形態の断面正面図である。同上の部分拡大図である。同上の下型とこれに載置される第１成形品の外観を示す図である。

符号の説明

１０第１成形品
１０' 第１成形品
１１フランジ部
１１ａ平坦面
１１ｂ平坦面
１１ｃ外周面
２０上型
２１第１の円柱部
２２第２の円柱部
２３第３の円柱部
２４凸球面
３０上型ガイド
３４内周面
３５内周面
３６段差面
３７フランジ部
３８外周面
４０スリーブ型
４１空気孔
４２下端面
４３内周面
５０下型
５１円柱部
５２円柱部
５５当接面
５６凹球面
５７光学素子素材
５７' 光学素子素材
５８第２成形品
５８' 第２成形品
５９接合体
６０下型
６３当接面
６４収容凹部
７０スリーブ型
８０上型

Claims

光学素子素材を押圧成形して得られる光学素子の製造方法において、
位置決め用の基準面を有する第１の型をガイド部材に位置決め保持する第１の工程と、
前記ガイド部材と、該ガイド部材に対向配置され前記光学素子素材を前記第１の型の光軸に略一致するように載置した第２の型と、の少なくとも一方をスリーブ型に摺動自在に嵌合して、前記ガイド部材と第２の型を前記光軸に略一致させる第２の工程と、
前記ガイド部材と第２の型を相対的に接近移動して前記光学素子素材を押圧成形する第３の工程と、を備えている、
ことを特徴とする光学素子の製造方法。
前記第３の工程にて、前記光学素子素材と前記第１の型とを一体成形して接合する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
前記第１の工程は、前記第１の型の基準面を第３の型の平面部に当接する工程と、該当接した前記第１の型と第３の型を前記ガイド部材に嵌合する工程と、を有する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の製造方法。
加熱軟化した光学素子素材を押圧成形して得られる光学素子の製造装置において、
位置決め用の基準面を有する第１の型と、
該第１の型を前記基準面を介して位置決め保持するガイド部材と、
該ガイド部材に対向配置され、前記光学素子素材を前記第１の型の光軸に略一致するように載置した第２の型と、
前記ガイド部材と前記第２の型の少なくとも一方を摺動自在に嵌合して、前記ガイド部材と第２の型を前記光軸に略一致させるスリーブ型と、を備えている、
ことを特徴とする光学素子の製造装置。
前記第１の型の前記基準面に当接する平面部と、前記ガイド部材に嵌合する嵌合部と、を有する第３の型を備えている、
ことを特徴とする請求項４に記載の光学素子の製造装置。