JP2006347809A - 光学素子および光学素子成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】 外観検査に要する時間を短縮することができ、あわせて、外観検査に要する労力の軽減およびコストの削減を図ることができる光学素子および光学素子成形金型を提供すること。
【解決手段】 光学有効領域１０、１１を含む光学機能面７、８を有する光学素子１において、前記光学有効領域１０、１１の外側に、前記光学有効領域１０、１１の表面欠陥を外観に基づいて検査する外観検査を行う際の比較基準となる外観検査用比較基準部１２、１４を有すること。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光学素子および光学素子成形金型に係り、特に、光学有効領域の外観検査を行うのに好適な光学素子および光学素子成形金型に関する。

従来から、レンズ等の光学素子においては、樹脂材料の射出成形等によって製造された光学素子に対して、当該光学素子の表面に形成された傷、くぼみ、または突起や、表面に付着したごみ等の異物といった表面欠陥（以下、同様）を、外観に基づいて検査する外観検査を行うようになっていた。

そして、この外観検査の結果、表面欠陥が許容限度内に収まる光学素子のみを製品として扱うようになっていた。

このような外観検査は、光学素子の表面のうち、特に、光学素子の光学機能面における実使用範囲となる光学有効領域に対して厳格に行うことが必要であった。

なお、光学有効領域は、光学素子がレンズの場合、光学機能面としてのレンズ面における有効径内の領域となる。

さらに、従来から、光学素子の外観検査においては、ミル（Militaly Surface Quality Specification）規格等の表面仕上げに関する規格を用いて、表面欠陥が許容限度内に収まっているか否かを検査することが行われていた。

簡単な例としては、外観検査の比較基準となる表面欠陥の見本として、所定の直径を有する円形のマークが施された検査基準品を用意し、この検査基準品に施されたマークと、検査対象品となる光学素子の光学有効領域に実際に存在する表面欠陥とを互いに見比べるようになっていた。

そして、光学有効領域に、検査基準品に施されたマークよりも大きな寸法の傷が形成されている場合や、このマークと同程度の大きさの異物が、光学有効領域における所定の範囲内に所定の個数以上存在する等の場合には、光学素子の表面欠陥が許容限度を超えていると判定し、その光学素子を不良品とみなすようになっていた。

また、従来は、投光器や撮像装置等を備えた専用の検査装置によって、レンズの傷や異物の有無を検査することが行われていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−９０２５８号公報

しかしながら、従来は、外観検査に際して、検査対象品である光学素子とは別体の検査基準品を用意する必要があり、そのうえ、用意した検査基準品と検査対象品である光学素子とを交互に見ることによって、検査基準品に施された表面欠陥の見本と、光学素子の表面欠陥とを比較する必要があった。

これにより、従来は、外観検査に要する時間が長くなってしまうといった問題が生じていた。

また、前述したような専用の検査装置を用いて外観検査を行う場合には、検査装置を導入するために多大な費用がかかるため、外観検査に要するコストが上昇してしまうといった問題がある。

そこで、本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、外観検査に要する時間を短縮することができ、あわせて、外観検査に要する労力の軽減およびコストの削減を図ることができる光学素子および光学素子成形金型を提供することを目的とするものである。

前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る光学素子の特徴は、光学有効領域を含む光学機能面を有する光学素子において、前記光学有効領域の外側に、前記光学有効領域の表面欠陥を外観に基づいて検査する外観検査を行う際の比較基準となる外観検査用比較基準部を有する点にある。

そして、この請求項１に係る発明によれば、光学素子と別体の検査基準品を要さずに、外観検査用基準部を比較基準として、光学有効領域の外観検査を行うことが可能となる。

また、請求項２に係る光学素子の特徴は、請求項１において、更に、前記光学有効領域の外側であって、前記光学機能面内に、前記外観検査用比較基準部を有する点にある。

そして、この請求項２に係る発明によれば、更に、光学有効領域を含む光学機能面内に外観検査用比較基準部を有することによって、外観検査用比較基準部と光学有効領域とをさらに比較しやすくすることが可能となる。

さらに、請求項３に係る光学素子の特徴は、請求項１または２において、更に、前記外観検査用比較基準部が、互いに大きさが異なる複数のマークとされている点にある。

そして、この請求項３に係る発明によれば、更に、外観検査用比較基準部を簡易な構成にすることが可能となる。

さらにまた、請求項４に係る光学素子成形金型の特徴は、光学有効領域を含む光学機能面を有する光学素子を成形する光学素子成形金型において、前記光学有効領域の外側に、前記光学有効領域の表面欠陥を外観に基づいて検査する外観検査を行う際の比較基準となる外観検査用比較基準部を有する光学素子を成形する金型形状を有する点にある。

そして、この請求項４に係る発明によれば、光学素子と別体の検査基準品を要さずに、外観検査用基準部を比較基準として、光学有効領域の外観検査を行うことができる光学素子を成形することが可能となる。

また、請求項５に係る光学素子成形金型の特徴は、請求項４において、更に、前記光学有効領域の外側であって、前記光学機能面内に、前記外観検査用比較基準部を有する光学素子を成形する金型形状を有する点にある。

そして、この請求項５に係る発明によれば、更に、光学有効領域を含む光学機能面内に外観検査用比較基準部を有することによって、外観検査用比較基準部と光学有効領域とをさらに比較しやすくすることができる光学素子を成形することが可能となる。

さらに、請求項６に係る光学素子成形金型の特徴は、請求項４または５において、更に、前記外観検査用比較基準部が、互いに大きさが異なる複数のマークとされている光学素子を成形する金型形状を有する点にある。

そして、この請求項６に係る発明によれば、更に、外観検査用比較基準部を簡易な構成にすることができる光学素子を成形することが可能となる。

請求項１に係る光学素子によれば、光学素子と別体の検査基準品を要さずに、外観検査用基準部を比較基準として、光学有効領域の外観検査を行うことができる結果、外観検査に要する時間を短縮することができ、あわせて、外観検査に要する労力の軽減およびコストの削減を図ることができる光学素子を実現することができる。

また、請求項２に係る光学素子によれば、更に、光学有効領域を含む光学機能面内に外観検査用比較基準部を有することによって、外観検査用比較基準部と光学有効領域とをさらに比較しやすくすることができる結果、請求項１に係る光学素子の効果に加えて、さらに、外観検査に要する時間をさらに短縮することができ、あわせて、外観検査に要する労力をさらに軽減することができる光学素子を実現することができる。

さらに、請求項３に係る光学素子によれば、更に、外観検査用比較基準部を簡易な構成にすることができる結果、請求項１または２に係る光学素子の効果に加えて、さらに、外観検査に要するコストを削減することができる光学素子を実現することができる。

さらにまた、請求項４に係る光学素子成形金型によれば、光学素子と別体の検査基準品を要さずに、外観検査用基準部を比較基準として、光学有効領域の外観検査を行うことができる光学素子を成形することができる結果、外観検査に要する時間を短縮することができ、あわせて、外観検査に要する労力の軽減およびコストの削減を図ることができる光学素子を成形することができる光学素子成形金型を実現することができる。

また、請求項５に係る光学素子成形金型によれば、更に、光学有効領域を含む光学機能面内に外観検査用比較基準部を有することによって、外観検査用比較基準部と光学有効領域とをさらに比較しやすくすることができる光学素子を成形することができる結果、請求項４に係る光学素子成形用金型の効果に加えて、さらに、外観検査に要する時間をさらに短縮することができ、あわせて、外観検査に要する労力をさらに軽減することができる光学素子を成形することができる光学素子成形金型を実現することができる。

さらに、請求項６に係る光学素子成形金型によれば、更に、外観検査用比較基準部を簡易な構成にすることができる光学素子を成形することができる結果、請求項４または５に係る光学素子成形金型の効果に加えて、さらに、外観検査に要するコストを削減することができる光学素子を成形することができる光学素子成形金型を実現することができる。

以下、本発明に係る光学素子の実施形態について、図１および図２を参照して説明する。

図１および図２は、本発明に係る光学素子の実施形態として、レンズ１の実施形態を示したものであり、このレンズ１は、平面円形状の光学機能部２と、この光学機能部２を包囲するフランジ部３と、このフランジ部３を包囲する筒状のバレル５とを有している。

これらの光学機能部２、フランジ部３およびバレル５は、樹脂材料の射出成形によって一体的に成形されている。

光学機能部２は、光学機能面として、光軸６方向において互いに対向する第１レンズ面７および第２レンズ面８の２つのレンズ面７、８を有している。

第１レンズ面７は、この第１レンズ面７に含まれる光学有効領域として、第１レンズ面７における有効径内の領域である第１光学有効領域１０を有している。

また、第２レンズ面８は、この第２レンズ面８に含まれる光学有効領域として、第２レンズ面８における有効径内の領域である第２光学有効領域１１を有している。

そして、本実施形態において、第１光学有効領域１０に対して第１レンズ面７の半径方向の外側の位置であって、第１レンズ面７内の位置には、第１光学有効領域１０の表面欠陥を外観に基づいて検査する外観検査を行う際の比較基準となる第１外観検査用比較基準部が成形されている。

本実施形態において、第１外観検査用比較基準部は、互いに大きさが異なる複数の点状のマーク（以下、「第１マーク１２」と称する）とされている。

一方、第２光学有効領域１１に対して第２レンズ面８の半径方向の外側の位置であって、第２レンズ面８内の位置には、第２光学有効領域１１の表面欠陥を外観に基づいて検査する外観検査を行う際の比較基準となる第２外観検査用比較基準部が成形されている。

この第２外観検査用比較基準部も、第１外観検査用比較基準部と同様に、互いに大きさが異なる複数の点状のマーク（以下、「第２マーク１４」と称する）とされている。

このような構成を有することにより、本実施形態においては、第１光学有効領域１０の外側に存在する第１外観検査用比較基準部としての互いに大きさが異なる複数の第１マーク１２を比較基準として、レンズ１と別体の検査基準品を要さずに、第１光学有効領域１０の外観検査を迅速に行うことが可能となる。

同様に、本実施形態においては、第２光学有効領域１１の外側に存在する第２外観検査用比較基準部としての互いに大きさが異なる複数の第２マーク１４を比較基準として、検査基準品を要さずに、第２光学有効領域１１の外観検査を迅速に行うことが可能となる。

この結果、第１光学有効領域１０および第２光学有効領域１１の外観検査に要する時間を短縮することができ、あわせて、外観検査に要する労力の軽減およびコストの削減を図ることができる。

なお、外観検査には、顕微鏡を用いるようにしてもよい。

また、本実施形態においては、第１光学有効領域１０を含む第１レンズ面７内に第１マーク１２が成形されていることによって、第１マーク１２と第１光学有効領域１０とを同一の視野内においてさらに容易に比較することが可能となる。また、顕微鏡を用いて外観検査を行う場合には、同一の焦点位置において第１マーク１２と第１光学有効領域１０とを見比べることができるため、第１マーク１２と第１光学有効領域１０とのそれぞれに対して個別に焦点合わせを行うといった煩雑な作業は要しない。

同様に、本実施形態においては、第２光学有効領域１１を含む第２レンズ面８内に第２マーク１４が成形されていることによって、第２マーク１４と第２光学有効領域１１とを同一の視野内においてさらに容易に比較することが可能となる。また、顕微鏡を用いて外観検査を行う場合には、同一の焦点位置において第２マーク１４と第２光学有効領域１１とを見比べることができるため、第２マーク１４と第２光学有効領域１１とのそれぞれに対して個別に焦点合わせを行うといった煩雑な作業は要しない。

この結果、第１光学有効領域１０および第２光学有効領域１１の外観検査に要する時間をさらに短縮することができ、かつ、外観検査に要する労力をさらに軽減することができる。

さらに、本実施形態においては、第１外観検査用比較基準部が、複数の第１マーク１２からなる簡易な構成とされ、第２外観検査用比較基準部が、複数の第２マーク１４からなる簡易な構成とされていることによって、これらの外観検査用比較基準部をレンズ１に一体的にかつ容易に形成することができ、第１光学有効領域１０および第２光学有効領域１１の外観検査に要するコストをさらに削減することができる。

なお、複数の第１マーク１２は、例えば、直径５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍおよび５０μｍ等の数種類の互いに異なる直径を有する複数の円形の点状のマークであってもよい。

同様に、複数の第２マーク１４は、直径５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍおよび５０μｍ等の数種類の互いに異なる直径を有する複数の円形の点状のマークであってもよい。

また、第１マーク１２、第２マーク１４は、図１に示すように、レンズ面７、８よりも光軸６方向における外側に突出された凸部（突起）であってもよいし、または、レンズ面７、８よりも光軸６方向における内側に凹入された凹部（くぼみ）であってもよい。

そして、このような構成を有する本実施形態におけるレンズ１について、例えば、第１光学有効領域１０の外観検査を行う場合には、まず、顕微鏡の対物レンズを移動調整することによって、第１光学有効領域１０に対する焦点合わせを行う。

このとき、第１光学有効領域１０の外側であって、第１光学有効領域１０を含む第１レンズ面７内には、互いに大きさが異なる複数の第１マーク１２が存在するため、第１光学有効領域１０に対する焦点合わせと同時に、第１マーク１２に対する焦点合わせを行うことができる。

次いで、顕微鏡を覗きながら、同一の視野内において、第１マーク１２と第１光学有効領域１０の表面欠陥とを直接見比べて、第１光学有効領域１０の表面欠陥を検査する。

例えば、直径２０μｍの第１マーク１２と同程度の直径の異物が、第１光学有効領域１０における所定の範囲内に所定の数以上存在する場合には、第１光学有効領域１０の表面欠陥が許容限度を超えていると判定する。

このようにして、第１光学有効領域１０の外観検査を、従来のような検査基準品を要することなく簡便な作業によって迅速かつ適切に行うことができる。

第２光学有効領域１１についても、第１光学有効領域１０の外観検査と同様の手順にしたがうことによって、外観検査を簡便な作業によって迅速かつ適切に行うことができる。

次に、本発明に係る光学素子成形金型の実施形態について、図３を参照して説明する。

図３は、本発明に係る光学素子成形金型の実施形態として、樹脂材料の射出成形によって、図１および図２に示した構成のレンズ１を成形するためのレンズ成形金型１６の主要な構成を示したものである。

本実施形態におけるレンズ成形金型１６は、樹脂材料が充填される空間であるキャビティ１７を有している。

また、レンズ成形金型１６は、キャビティ１７と連通されたゲート１８を有しており、このゲート１８を溶融樹脂材料が通ることによって、樹脂材料がキャビティ１７内に充填されるようになっている。

さらに、レンズ成形金型１６は、ゲート１８と連通されたランナ２０およびこのランナ２０と連通されたスプール（図示せず）を有している。

なお、図示はしないが、スプールには、複数のランナ２０が放射状に連通され、各ランナ２０の先端側に、ゲート１８を介してキャビティ１７がそれぞれ連通されている。

そして、射出成形の際には、溶融樹脂材料を、スプール、ランナ２０およびゲート１８を経てキャビティ１７内に射出・充填させ、このキャビティ１７に充填された溶融樹脂材料を、スプール、ランナ２０およびゲート１８内に充填されている溶融樹脂材料とともに冷却して固化するようになっている。

これによって、図３に示すように、キャビティ１７内の成形部位２１、ゲート１８内の成形部位２２、ランナ２０内の成形部位２３および図示しないスプール内の各成形部位が一体成形された成形品が得られるようになっている。

そして、この成形品から、キャビティ１７内の成形部位２１を分離することによって、レンズ１を得ることができるようになっている。

なお、キャビティ１７内の成形部位２１を、ゲート１８内の成形部位２２とともに成形品から分離することによって、ゲート１８内の成形部位２２を備えたレンズを得るようにしてもよい。

そして、本実施形態におけるレンズ成形金型は、図１および図２に示したレンズ１を成形するための金型形状を有している。

具体的には、本実施形態におけるレンズ成形金型１６は、固定側の金型である固定側レンズ駒２６を有しており、この固定側レンズ駒２６は、前述した第１レンズ面７の形状に相当する金型形状を有している。

すなわち、固定側レンズ駒２６は、第１光学有効領域１０の外側の第１レンズ面７内に、第１外観検査用比較基準部としての互いに大きさが異なる複数の第１マーク１２が存在するような第１レンズ面７の形状に相当する金型形状を有している。

固定側レンズ駒２６に対して固定側レンズ駒２６の半径方向の外側の位置には、固定側の金型である固定側枠駒２７が周設されており、この固定側枠駒２７は、フランジ部３の表面における固定側の部位およびバレル５の表面における固定側の部位に相当する金型形状を有している。

また、固定側枠駒２７は、ゲート１８内の成形部位の表面における固定側の部位、ランナ２０内の成形部位の表面における固定側の部位およびスプール内の成形部位における固定側の部位に相当する金型形状を有している。

固定側レンズ駒２６に対して光軸６方向（図３における横方向）において対向する位置には、可動側の金型である可動側レンズ駒２９が配設されており、この可動側レンズ駒２９は、前述した第２レンズ面８の形状に相当する金型形状を有している。

すなわち、可動側レンズ駒２９は、第２光学有効領域１１の外側の第２レンズ面８内に、第２外観検査用比較基準部としての互いに大きさが異なる複数の第２マーク１４が存在するような第２レンズ面８の形状に相当する金型形状を有している。

そして、このような金型形状を有する可動側レンズ駒２９は、図３に示す固定側への移動状態において、固定側レンズ駒２６とともにキャビティ１７の一部（中心側の部位）を形成して、レンズ１における光学機能部２の成形に用いられるようになっている。

可動側レンズ駒２９に対して可動側レンズ駒２９の半径方向の外側の位置には、可動側の金型である可動側枠駒３０が周設されており、この可動側枠駒３０は、フランジ部３の表面における可動側の部位およびバレル５の表面における可動側の部位に相当する金型形状を有している。

また、可動側枠駒３０は、ゲート１８内の成形部位の表面における可動側の部位、ランナ２０内の成形部位の表面における可動側の部位およびスプール内の成形部位における可動側の部位に相当する金型形状を有している。

そして、このような金型形状を有する可動側枠駒３０は、図３に示す固定側への移動状態において、固定側枠駒２７とともにキャビティ１７の一部（中心側の部位の外側の部位）を形成して、レンズ１におけるフランジ部３およびバレル５の成形に用いられるようになっている。

また、可動側枠駒３０は、固定側への移動状態において、固定側枠駒２７とともに、ゲート１８、ランナ２０およびスプールを形成して、ゲート１８内、ランナ２０内およびスプール内の成形部位２２、２３の成形に用いられるようになっている。

レンズ成形金型１６は、可動側に、エジェクタピン３１を有しており、このエジェクタピン３１は、可動側レンズ駒２９と可動側枠駒３０とを図３の状態から可動側（図３における左方向）へ移動させてレンズ成形金型１６から成形品を取り出す際に、バレル５の図３における左端面に当接して、成形品を相対的に固定側に押し出すようになっている。

これにより、成形品を可動側レンズ駒２９および可動側枠駒３０から離脱させて固定側に残すことができるようになっている。

このような構成を有するレンズ成形金型１６を用いて樹脂材料の射出成形を行うことによって、前述したレンズ１を適正に成形することができる。

以上述べたように、本実施形態によれば、従来のような検査基準品を要することなく、第１光学有効領域１０の外側の第１レンズ面７内に成形された複数の第１マーク１２を比較基準として、第１光学有効領域１０の外観検査を行うことができる結果、第１光学有効領域１０の外観検査に要する時間を大幅に短縮することができ、あわせて、第１光学有効領域１０の外観検査に要する労力の軽減およびコストの削減を図ることができる。

さらに、本実施形態によれば、従来のような検査基準品を要することなく、第２光学有効領域１１の外側の第２レンズ面８内に成形された複数の第２マーク１４を比較基準として、第２光学有効領域１１の外観検査を行うことができる結果、第２光学有効領域１１の外観検査に要する時間を大幅に短縮することができ、あわせて、第２光学有効領域１１の外観検査に要する労力の軽減およびコストの削減を図ることができる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

例えば、本発明は、樹脂材料によって成形されるレンズ１に限らず、ガラスによって製造されるレンズにも有効に適用することができるものである。

また、点状のマークは、必要に応じて、第１レンズ面７または第２レンズ面８の一方のみに成形するようにしてもよい。

さらに、外観検査用比較基準部は、点状のマークに限らず、点状以外の形状のマークであってもよい。

さらにまた、本発明は、レンズに限らず、回折格子等のレンズ以外の光学素子にも有効に適用することができるものである。

例えば、本発明を回折格子に適用する場合には、複数の格子溝が整列された回折格子面内における実使用範囲となる光学有効領域の外側に、点状のマーク等の外観検査用比較基準部を成形することになる。

この場合においても、レンズの場合と同様に、外観検査用比較基準部を比較基準として、回折格子の光学有効領域の外観検査を行うことによって、外観検査に要する時間を短縮することができる。

本発明に係る光学素子の実施形態において、レンズを示す縦断面図 図１の平面図 本発明に係る光学素子成形用金型の実施形態において、レンズ成形金型を示す概略断面図

符号の説明

１ レンズ
７ 第１レンズ面
８ 第２レンズ面
１０ 第１光学有効領域
１１ 第２光学有効領域
１２ 第１マーク
１４ 第２マーク
１６ レンズ成形金型

Claims (6)

1. 光学有効領域を含む光学機能面を有する光学素子において、
   前記光学有効領域の外側に、前記光学有効領域の表面欠陥を外観に基づいて検査する外観検査を行う際の比較基準となる外観検査用比較基準部を有することを特徴とする光学素子。
2. 前記光学有効領域の外側であって、前記光学機能面内に、前記外観検査用比較基準部を有することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
3. 前記外観検査用比較基準部が、互いに大きさが異なる複数のマークとされていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子。
4. 光学有効領域を含む光学機能面を有する光学素子を成形する光学素子成形金型において、
   前記光学有効領域の外側に、前記光学有効領域の表面欠陥を外観に基づいて検査する外観検査を行う際の比較基準となる外観検査用比較基準部を有する光学素子を成形する金型形状を有することを特徴とする光学素子成形金型。
5. 前記光学有効領域の外側であって、前記光学機能面内に、前記外観検査用比較基準部を有する光学素子を成形する金型形状を有することを特徴とする光学素子成形金型。
6. 前記外観検査用比較基準部が、互いに大きさが異なる複数のマークとされている光学素子を成形する金型形状を有することを特徴とする請求項４または５に記載の光学素子成形金型。

Images