JP2009222781A - 光学部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】枠体と一体に形成された光学素子が割れにくい光学部品及びその製造方法を提供する。
【解決手段】枠体１４はその内周面１８を光学素子１９の光軸を含む平面に沿った断面で見たとき丸みを有する曲線を描くように形成されている。この枠体１４と光学素子１９を一体成形後の接合状態は枠体１４の断面に丸みのある内周１８が光学素子１９の外周にやや入り込む程度の状態、換言すれば枠体１４の断面に丸みのある内周を光学素子１９の外周が浅く咥え込んだ状態となり、光学素子１９の外周が上下二つに分けられて薄くなることがなく、また応力が集中することが無いので、光学素子１９が割れにくい光学部品とすることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、光学素子と枠体とが一体の光学部品及びその製造方法に関する。

従来、金属枠と一体的に成形してなる光学素子を得る場合、例えば、特許文献１に提案されているように、金属枠の内周を成形中の光学素子の外周部分で挟みこむことによって双方が合接合されていた。

図９は、その接合の状態を示す図である。図９に示すように、レンズ本体１（光学素子）は、鏡筒２と一体になっている絞り板３（枠体）と一体的に接合されて、成形されている。通常、レンズ本体１はガラス又はプラスチック等の樹脂からなり、枠体は、金属から成る。

図９で分かるように、レンズ本体１と絞り板３との接合部境界付近では、絞り板３を挟んでいるレンズ本体１の外周部分４の厚みが薄くなってしまう。また、絞り板３内周面の断面形状は、上下ともに直角なエッジが形成されており、この部分に接合しているレンズ本体１の外周部分には応力の集中が発生している。
特開２００１−３５００７５号公報

ところで、上記のレンズ本体１は、その外周部分４の厚みが薄くなることと、絞り板３との接合部分に応力が集中することで、レンズ本体１が割れやい要素を持っている。したがって、このような割れやい要素を持つ光学素子を搭載した製品は、設計上、外観や機能に大きな制約を受けるので問題であった。

本発明は、上記の課題を解決するために、枠体と一体に形成された光学素子が割れにくい光学部品及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の光学部品は、光学素子と枠体とを一体的に密着接合してなる光学部品において、枠体は、その内周面を光学素子の光軸を含む平面に沿った断面で見たとき丸みを有する曲線を描くように形成されている、ことを特徴とする。

また、本発明の光学部品の製造方法は、対向する一対の成形型の間に成形用素材を挟持させる工程と、成形用素材の周囲に枠体を配置する工程と、成形用素材及び枠体を加熱して成形用素材を軟化させる工程と、軟化した成形用素材を押圧し成形用素材に光学面を転写して成形用素材を光学素子に成形する工程と、光学素子の外周を枠体の内周に内部及び上下から係合させる工程と、を有し、枠体は、その内周面を光学素子の光軸を含む平面に沿った断面で見たとき丸みを有する曲線を描くように形成されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、断面が丸みのある曲面になるように枠体の内周面が形成されていることにより、枠体との接合部で光学素子の外周が上下に分かれて薄くなることがなく、また、応力が集中することが無いので、枠体と一体に形成された光学素子が割れにくい光学部品及びその製造方法を提供することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１(a) は、第１の実施の形態における枠体を成形部とともに示す断面図であり、同図(b) は同図(a) に破線丸ｂで示す部分の拡大図である。

図１(a) に示す成形機に成形部５は、不図示の成形機本体フレームに固設されている固定カートリッジヒータ６、この固定カートリッジヒータ６の上に密着して固設されている加熱プレート７、これらの上方に配置され、不図示の成形機本体フレームに固設された不図示のシリンダピストンに連結されている可動カートリッジヒータ８、及びこの可動カートリッジヒータ８の下部に密着して配設された可動加熱・加圧プレート９から成る。

この成形部５の加熱プレート７の上に、不図示の搬送系により成形部５に搬入されてきた型セット１０が載置されている。型セット１０は、上部にフランジを有し、下部面に成形用凹部を形成された基本的には円柱状の上型１１と、上面に成形用凹部を形成され、底部周面には底部に形成されたフランジにより段差を形成された下型１２を備えている。

そして、下型１２の段差部には円筒状のスリーブ１３が係合して立設されている。スリーブ１３の内側には（以下図１(b) も参照）、その内壁円周面に沿い付けて、下型１２の上面縁部上に円環状の枠体１４が載置されている。また、下型１２の上面の成形用凹部１５の中央には、成形用素材１６が載置されて設定されている。

成形部５の可動カートリッジヒータ８及び可動加熱・加圧プレート９は、不図示のシリンダピストンが下方に進出することにより、図の矢印ａで示すように下方に降下して型セット１の上型１１を、熱を伝導しながら押圧する。これにより、後述するように、成形用素材１６に光学面が転写されて、光学素子が枠体１４とともに一体的に成形される。

図２(a) は、上記の枠体１４の平面図であり、図２(b) は成形後の光学素子の同図(a) に示す光軸１７を含む平面（図の紙面奥行き方向に広がる平面）に沿った断面図である。
図２(a),(b) に示すように、枠体１４の内周面１８は、その内周面１８を成形後の光学素子の光軸１７を含む平面に沿った断面で見たとき、図２(b) に示すように（図１(b) も参照）、丸みを有する曲線を描くような曲面に形成されている。図１(b) の拡大図で分かるように、その曲面の断面が描く曲線は、ほぼ半円形である。

この枠体１４は、その断面が曲面となる内周面の加工を含め、通常の旋盤（生産性を考慮すれば自動旋盤）で容易に得られる。
ここで、図１(a) に示す状態は、対向する一対の成形型（上型１１と下型１２）の間に成形用素材１６を挟持させる工程と、この成形用素材１６の周囲に枠体１４を配置する工程とを経てきた状態を示している。

図３(a) は、上記に続く成形工程を説明する図であり、同図(b) は同図(a) の破線枠ｃで示す部分の拡大図である。図３(a) は、図１(a) の状態から、可動カートリッジヒータ８及び可動加熱・加圧プレート９が矢印ａで示すように降下して型セット１の上型１１を加熱しながら押圧した状態を示している。

これにより、加熱プレート７によって加熱された下型１２と可動加熱・加圧プレート９により加熱、加圧された上型１１とにより、成形用素材１６及び枠体１４を加熱して成形用素材１６を軟化させる工程が行われる。

更に図３(a),(b) は、上記に続いて、軟化した成形用素材１６を押圧し、上型１１の下面の成形用凹部と下型１２の成形用凹部１５により、軟化した成形用素材１６に光学面を転写して、成形用素材１６を光学素子１９に成形する工程が行われた状態を示している。

また、この光学素子１９の成形には、光学素子１９の外周を枠体１４の内周に内部及び上下から係合させる工程が含まれている。この枠体１４は、既に図２で説明したように、内周面を光学素子１９の光軸を含む平面に沿った断面で見たとき、ほぼ半円の丸みを有する曲線を描くように形成されている。

尚、上記の例では枠体１４の内周面１８の断面は、ほぼ半円を描くように形成されているが内周面１８の断面形状は、これに限るものではない。
図４(a) は、図３(a),(b) に示した枠体１４の内周と光学素子１９の外周との接合部のみを、その近傍を切り出して示す拡大図であり、図４(b) は枠体１４の内周の他の形状の例を示す図である。

図４(a) は、前述したように枠体１４の内周の断面は、ほぼ半円を描いているが、図４(b) では、図９に示した絞り板３の内周に見られと同様な上下の直角な角部に、Ｒを付けて丸めた状態を示している。

いすれにしても、枠体１４の断面に丸みのある内周が、光学素子１９の外周にやや入り込む程度の状態、換言すれば、枠体１４の断面に丸みのある内周を、光学素子１９の外周が浅く咥え込んだ状態が、両者間の接合関係であるといえる。

このように、本実施の形態によれば、光学素子１９の外周と浅い状態で接合される枠体１４の内周面１８が、その断面が丸みのある曲面になるように形成されているので、枠体１４との接合部で光学素子１９の外周が上下に分かれて薄くなることがなく、また、応力が集中することが無い。これにより、枠体１４と一体に形成された光学素子１９が割れにくい光学部品及びその製造方法を提供することが可能となる。
（第２の実施の形態）
図５(a) は、第２の実施の形態における枠体を成形部とともに示す断面図であり、同図(b) は同図(a) に破線丸ｄで示す部分の拡大図である。

尚、図５(a),(b) に示す構成は、枠体２０を除いて、全て図１の場合と同一の構成であるので、番号の付与、及び構成の説明は省略し、枠体２０の形状についてのみ説明する。 図６(a) は、本例の枠体２０の平面図であり、図６(b) は成形後の光学素子の同図(a) に示す光軸１７を含む平面（図の紙面奥行き方向に広がる平面）に沿った断面図である。

図５(a),(b) 及び図６(a),(b) に示すように、本例の枠体２０は、その内周２１を断面でみたときの曲面は、内周２１に対する内側から外側への折り返し２２によって形成されている。

この枠体２０の形状は、適宜の厚さの金属板を順送プレス機の打ち抜き工程で打ち抜き、次のせり上げ工程で内周の縁を一方（本例では図の上方）にせり上げ、そのせり上げた部分を、次の折り返し工程で、外側に折り返すことで実現する。

図７(a) は、上記に続く成形工程を説明する図であり、同図(b) は同図(a) の破線枠ｅで示す部分の拡大図である。尚、７(a),(b) に示す構成と動作は、枠体２０の形状を除いて、図３(a),(b) に示した構成及び動作と同一であるので、ここでの説明は省略する。

図７(c) に示すように、光学素子１９を成形後の枠体２０の内周と光学素子１９の外周との接合状態は、この例の場合も、枠体２０の断面に丸みのある内周が、光学素子１９の外周にやや入り込む程度の状態、換言すれば、枠体２０の断面に丸みのある内周を、光学素子１９の外周が浅く咥え込んだ状態となっている。

このように、本実施の形態においても、光学素子１９の外周と浅い状態で接合される枠体２０の内周面２１が、その断面が丸みのある曲面になるように形成されているので、枠体２０との接合部で光学素子１９の外周が上下に分かれて薄くなることがなく、また、応力が集中することが無い。これにより、枠体２０と一体に形成された光学素子１９が割れにくい光学部品となっている。
（第３実施の形態）
図８(a) は、第３実施の形態における枠体の平面図であり、同図(b) は成形後の光学素子の光軸１７を含む平面に沿った断面図、同図(c) は枠体の一部を切り欠いて取り出して示す斜視図である。

同図(a),(b),(c) に示すように、本例の枠体２３は、図６(a),(b) に示した枠体２０と同様な内周２４に対して、内側から外側への折り返し２５を有しており、その内周を断面でみたときは丸みのある曲線を描いている。

そして、更に、本例においては、折り返し２５には、光学素子１９（図３(b) 、図７(b) 参照）の光軸１７から輻射方向に複数（図８(a) では６個）のスリット２６が形成されている。

この枠体２３の形状は、適宜の厚さの金属板を順送プレス機の打ち抜き工程で打ち抜く際に、スリット２６に対応する箇所に切り込みを付けた状態で打ち抜き、次にせり上げ工程で、内周の切り込みと切り込みの間の縁を一方（本例では図の上方）にせり上げる。そして、そのせり上げた部分を、次の折り返し工程で、外側に折り返すことで実現する。

本例の場合は、最初の打ち抜きで、スリットに対応する箇所に切り込みを形成するので、次のせり上げ工程でのせり上げが容易で無理がなく、また、その次の折り返し工程でも折り返しが容易である。

また、この枠体２３を用いた光学素子１９との一体成形は、図３又は図７で説明した成形工程と同様の成形工程で作製できる。ただし、本例の成形工程では、折り返し２５に形成されているスリット２６が、成形用素材１６に対する成形時における逃げ部を構成するので、光学素子１９の内部歪の発生を抑えることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。

(a) は第１の実施の形態における枠体を成形型とともに示す断面図、(b) は(a) に破線丸ｂで示す部分の拡大図である。 (a) は第１の実施の形態における枠体の平面図、(b) はその成形後の光学素子の光軸を含む平面に沿った断面図である。 (a) は第１の実施の形態における枠体と成形用素材の成形工程を説明する図、(b) は(a) の破線枠ｃで示す部分の拡大図である。 (a) は第１の実施の形態における枠体の内周と光学素子の外周との接合部のみを切り出して示す拡大図、(b) は枠体の内周の他の形状の例を示す図である。 (a) は第２の実施の形態における枠体を成形部とともに示す断面図、(b) は(a) に破線丸ｄで示す部分の拡大図である。 ６(a) は第２の実施の形態における枠体の平面図、(b) は成形後の光学素子の光軸を含む平面に沿った断面図である。 (a) は第２の実施の形態における枠体と成形用素材の成形工程を説明する図、(b) は(a) の破線枠ｅで示す部分の拡大図である。 (a) は第３実施の形態における枠体の平面図、(b) は成形後の光学素子の光軸を含む平面に沿った断面図、(c) は枠体の一部を切り欠いて取り出して示す斜視図である。 従来のレンズ本体と絞り板を一体的に接合しながら成形した場合の接合状態を示す図である。

符号の説明

１ レンズ本体（光学素子）
２ 鏡筒
３ 絞り板（枠体）
４ レンズ外周部分
５ 成形部
６ 固定カートリッジヒータ
７ 加熱プレート
８ 可動カートリッジヒータ
９ 可動加熱・加圧プレート
１０ 型セット
１１ 上型
１２ 下型
１３ スリーブ
１４ 枠体
１５ 成形用凹部
１６ 成形用素材
１７ 光軸
１８ 枠体内周面
１９ 光学素子
２０ 枠体
２１ 内周
２２ 折り返し
２３ 枠体
２４ 内周
２５ 折り返し
２６ スリット

Claims (4)

1. 光学素子と枠体とを一体的に密着接合してなる光学部品において、前記枠体は、その内周面を前記光学素子の光軸を含む平面に沿った断面で見たとき丸みを有する曲線を描くように形成されている、
   ことを特徴とする光学部品。
2. 対向する一対の成形型の間に成形用素材を挟持させる工程と、
   前記成形用素材の周囲に枠体を配置する工程と、
   前記成形用素材及び前記枠体を加熱して前記成形用素材を軟化させる工程と、
   軟化した前記成形用素材を押圧し前記成形用素材に光学面を転写して前記成形用素材を光学素子に成形する工程と、
   前記光学素子の外周を前記枠体の内周に内部及び上下から係合させる工程と、
   を有し、
   前記枠体は、その内周面を前記光学素子の光軸を含む平面に沿った断面で見たとき丸みを有する曲線を描くように形成されている、
   ことを特徴とする光学部品の製造方法。
3. 前記枠体の前記内周の前記断面でみたときの曲面は、前記内周に対する内側から外側への折り返しによって形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学部品。
4. 前記内周に対する内側から外側への折り返しには、前記光学素子の光軸から輻射方向に複数のスリットが形成されていることを特徴とする請求項３記載の光学部品。