JP2018031834A - Optical lens for encoders - Google Patents

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俣野 高宏
Takahiro Matano
高宏 俣野
隆 村田
Takashi Murata
隆 村田
高山 佳久
Yoshihisa Takayama
佳久 高山
良憲 山▲崎▼
Yoshinori Yamazaki
良憲 山▲崎▼
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical lens that allows an encoder to be easily reduced in size.SOLUTION: An optical lens is composed of an SnO-POglass with a refractive index of 1.65 or more, has a height of 5 mm or less, and contains, as its composition, SnO of 33.5-90 mol%, PO+SiO2+BOof 0.1-66.5 mol%, with a glass transition point of 200°C or more, a thermal expansion coefficient at 30-200°C of 200×10/°C or less, a Young's modulus of 60 GPa or less, and a photoelastic constant of 2×10-12/Pa or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、エンコーダ用光学レンズに関するものである。   The present invention relates to an optical lens for an encoder.

近年ロボット工学の発展に伴い、医療用、産業用のロボット等において関節(軸)の駆動を厳密に制御することが重要である。軸の制御には、磁気式や光学式のエンコーダが用いられ、ロボット等では多くの軸を駆動させるため、エンコーダはできるだけ小型である必要がある。光学式のエンコーダでは発光ダイオードからの光をレンズによりコリメートし、コリメートされた光が、回転盤を通過して受光器に受信される。光をコリメートするレンズとして、樹脂レンズの使用が検討されている。(例えば、特許文献1参照)   With the recent development of robot engineering, it is important to strictly control the driving of joints (axes) in medical and industrial robots. For the axis control, a magnetic or optical encoder is used. Since a robot or the like drives many axes, the encoder needs to be as small as possible. In an optical encoder, light from a light emitting diode is collimated by a lens, and the collimated light passes through a turntable and is received by a light receiver. As a lens for collimating light, use of a resin lens has been studied. (For example, see Patent Document 1)

特開2008−003466号公報JP 2008-003466 A

しかしながら、樹脂レンズは屈折率が低いため、エンコーダを小型化しにくく、ロボット等に使用されるエンコーダには使用しにくいという問題がある。   However, since the resin lens has a low refractive index, there is a problem that it is difficult to miniaturize the encoder, and it is difficult to use it for an encoder used in a robot or the like.

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、エンコーダを小型化しやすい光学レンズを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide an optical lens in which an encoder can be easily miniaturized.

本発明のエンコーダ用光学レンズは、屈折率が1.65以上のガラスからなり、高さが5mm以下であることを特徴とする。エンコーダに使用するレンズとして、屈折率の高いガラスを使用することにより、焦点距離が短くなるためエンコーダを小型化しやすい。   The optical lens for an encoder of the present invention is made of glass having a refractive index of 1.65 or more and has a height of 5 mm or less. By using a glass with a high refractive index as a lens used for the encoder, the focal length is shortened, so that the encoder can be easily downsized.

本発明のエンコーダ用光学レンズは、SnO−P系ガラスからなることが好ましい。SnO−P系ガラスは、高屈折率を達成しやすいため、本発明の光学レンズとして好適である。 The optical lens for encoder of the present invention is preferably made of SnO—P 2 O 5 glass. SnO—P 2 O 5 glass is suitable as the optical lens of the present invention because it easily achieves a high refractive index.

本発明のエンコーダ用光学レンズは、組成として、モル%で、SnO 33.5〜90%、P+SiO+B 0.1〜66.5%を含有するガラスからなることが好ましい。ここで、「P+SiO+B」は、P、SiO及びBの含有量の合量を意味する。 The optical lens for an encoder of the present invention is composed of glass containing SnO 33.5 to 90% and P 2 O 5 + SiO 2 + B 2 O 3 0.1 to 66.5% in terms of a composition. preferable. Here, “P 2 O 5 + SiO 2 + B 2 O 3 ” means the total content of P 2 O 5 , SiO 2 and B 2 O 3 .

本発明のエンコーダ用光学レンズは、ガラス転移点が200℃以上のガラスからなることが好ましい。このようにすれば、高温下でも、変形しにくく、焦点距離の変化が起こりにくい。   The optical lens for encoder of the present invention is preferably made of glass having a glass transition point of 200 ° C. or higher. In this way, even at high temperatures, it is difficult to deform and the focal length is unlikely to change.

本発明のエンコーダ用光学レンズは、30〜200℃の範囲で熱膨張係数が200×10−7/℃以下のガラスからなることが好ましい。このようにすれば、温度変化による変形が原因の焦点距離の変化が起こりにくい。 The optical lens for an encoder of the present invention is preferably made of glass having a thermal expansion coefficient of 200 × 10 −7 / ° C. or less in the range of 30 to 200 ° C. In this way, it is difficult for the focal length to change due to deformation due to temperature changes.

本発明のエンコーダ用光学レンズは、ヤング率が60GPa以下のガラスからなることが好ましい。   The optical lens for encoder of the present invention is preferably made of glass having a Young's modulus of 60 GPa or less.

本発明のエンコーダ用光学レンズは、光弾性定数が2×10−12/Pa以下のガラスからなることが好ましい。 The optical lens for an encoder of the present invention is preferably made of glass having a photoelastic constant of 2 × 10 −12 / Pa or less.

本発明のエンコーダ用光学レンズは、レンズ面に反射防止膜が付与されていることが好ましい。   In the optical lens for encoder of the present invention, it is preferable that an antireflection film is provided on the lens surface.

本発明によれば、エンコーダを小型化しやすい光学レンズを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an optical lens in which the encoder can be easily miniaturized.

エンコーダの基本構造を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the basic structure of an encoder. 本発明の光学レンズの一実施形態を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows one Embodiment of the optical lens of this invention.

まず、エンコーダの原理、構造について図1を用いて説明する。エンコーダは、モーター等の回転機構の機械的な位置変化や速度を電気信号にて出力するセンサである。具体的には、発光ダイオード1から出た拡散光を光学レンズ2によりコリメートする。レンズ2を透過したコリメート光は、回転機構3の回転軸4に備え付けられた光透過部5a、光遮断部5bを有する回転盤5により透過または遮断される。回転盤5の光透過部5aを透過した光は、受光器6で検出される。受光器6は、受光した光量に応じた電気信号を出力する。この電気信号により、回転機構3の機械的な位置変化や速度の情報を得ることが出来る。   First, the principle and structure of the encoder will be described with reference to FIG. The encoder is a sensor that outputs a mechanical position change and speed of a rotating mechanism such as a motor by an electric signal. Specifically, the diffused light emitted from the light emitting diode 1 is collimated by the optical lens 2. The collimated light transmitted through the lens 2 is transmitted or blocked by a turntable 5 having a light transmitting portion 5a and a light blocking portion 5b provided on the rotating shaft 4 of the rotating mechanism 3. The light transmitted through the light transmission part 5 a of the rotating disk 5 is detected by the light receiver 6. The light receiver 6 outputs an electrical signal corresponding to the amount of received light. With this electric signal, information on the mechanical position change and speed of the rotating mechanism 3 can be obtained.

次に本発明のエンコーダ用光学レンズを説明する。   Next, the optical lens for encoder of the present invention will be described.

本発明のエンコーダ用光学レンズは、屈折率(nd)が1.65以上であって、1.75以上、特に1.85以上であるガラスからなることが好ましい。屈折率が低すぎると、焦点距離が長くなるためエンコーダを小型化しにくくなる。   The optical lens for encoder of the present invention is preferably made of glass having a refractive index (nd) of 1.65 or more and 1.75 or more, particularly 1.85 or more. If the refractive index is too low, the focal length becomes long, and it becomes difficult to miniaturize the encoder.

図2に、本発明の光学レンズの一実施形態に係る模式的断面図を示す。レンズの高さH(最大厚み)は、5mm以下であって、4mm以下、3mm以下、2mm以下、1mm以下、特に0.8mm以下が好ましい。レンズの高さが大きすぎると、エンコーダを小型化しにくくなる。レンズの高さH/レンズの幅Wは、1以下、0.8以下、特に0.6以下が好ましい。レンズの高さH/レンズの幅Wが大きすぎると、エンコーダが小型化しにくくなる。レンズ形状は、特に限定されないが、平凸形状が好ましい。平凸形状にすると光をコリメートしやすくなる。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view according to one embodiment of the optical lens of the present invention. The height H (maximum thickness) of the lens is 5 mm or less, preferably 4 mm or less, 3 mm or less, 2 mm or less, 1 mm or less, and particularly preferably 0.8 mm or less. If the lens height is too large, it will be difficult to miniaturize the encoder. The lens height H / lens width W is preferably 1 or less, 0.8 or less, and particularly preferably 0.6 or less. If the lens height H / lens width W is too large, it is difficult to reduce the size of the encoder. The lens shape is not particularly limited, but a plano-convex shape is preferable. The plano-convex shape makes it easier to collimate light.

本発明のエンコーダ用光学レンズは、ガラス転移点が200℃以上、220℃以上、特に240℃以上のガラスからなることが好ましい。ガラス転移点が低すぎると、高温下で変形しやすくなり、焦点距離の変化が起こりやすくなる。上限は特に限定されないが、プレス成形性を考慮すると、650℃以下、600℃以下、特に500℃以下であることが好ましい。   The optical lens for an encoder of the present invention is preferably made of glass having a glass transition point of 200 ° C. or higher, 220 ° C. or higher, particularly 240 ° C. or higher. If the glass transition point is too low, the glass transition point is likely to be deformed at a high temperature, and the focal length is likely to change. The upper limit is not particularly limited, but considering press formability, it is preferably 650 ° C. or lower, 600 ° C. or lower, particularly 500 ° C. or lower.

本発明のエンコーダ用光学レンズは、30〜200℃の範囲で熱膨張係数が200×10−7/℃以下、180×10−7/℃以下、特に160×10−7/℃以下のガラスからなることが好ましい。熱膨張係数が大きすぎると、温度変化による変形が大きくなり、焦点距離の変化が起こりやすくなる。 The optical lens for an encoder of the present invention is made of glass having a thermal expansion coefficient of 200 × 10 −7 / ° C. or lower, 180 × 10 −7 / ° C. or lower, particularly 160 × 10 −7 / ° C. or lower in the range of 30 to 200 ° C. It is preferable to become. When the thermal expansion coefficient is too large, deformation due to temperature change becomes large, and the focal length changes easily.

本発明のエンコーダ用光学レンズは、ヤング率が60GPa以下、50GPa以下、45GPa以下、特に40GPa以下のガラスからなることが好ましい。ヤング率が大きすぎると、金型から離形しにくく、冷却時に割れやすくなる。   The optical lens for an encoder of the present invention is preferably made of glass having a Young's modulus of 60 GPa or less, 50 GPa or less, 45 GPa or less, particularly 40 GPa or less. If the Young's modulus is too large, it is difficult to release from the mold, and it is easy to crack during cooling.

本発明のエンコーダ用光学レンズは、光弾性定数が2×10−12/Pa以下、1.5×10−12/Pa以下、1.0×10−12/Pa以下、特に0.5×10−12/Pa以下のガラスからなることが好ましい。光弾性定数が大きすぎると、収差による焦点ズレが起こりやすくなる。 The optical lens for encoder of the present invention has a photoelastic constant of 2 × 10 −12 / Pa or less, 1.5 × 10 −12 / Pa or less, 1.0 × 10 −12 / Pa or less, particularly 0.5 × 10. It is preferable to consist of glass of -12 / Pa or less. If the photoelastic constant is too large, focus deviation due to aberration tends to occur.

なお、光透過率の向上を目的として、エンコーダ用光学レンズのレンズ面に反射防止膜を付与しても構わない。反射防止膜は、MgF膜、誘電体多層膜等を用いることができる。 For the purpose of improving the light transmittance, an antireflection film may be provided on the lens surface of the encoder optical lens. As the antireflection film, an MgF 2 film, a dielectric multilayer film, or the like can be used.

ガラスとしては、SnO−P系ガラスであることが好ましい。SnO−P系ガラスは、高屈折率及び高分散という光学特性を有する。 The glass is preferably SnO—P 2 O 5 glass. SnO—P 2 O 5 glass has optical properties of high refractive index and high dispersion.

SnO−P系ガラスとしては、モル%で、SnO 33.5〜90%、P+B+SiO 0.1〜66.5%を含有するものが好ましい。以下に、各成分の含有量を上記のように特定した理由を説明する。なお、特に断りがない場合、以下の成分含有量に関する説明において、「%」は「モル%」を意味する。 The SnO-P 2 O 5 based glass, in mol%, SnO 33.5-90%, those containing 2 O 3 + SiO 2 0.1~66.5% P 2 O 5 + B preferred. Below, the reason which specified content of each component as mentioned above is demonstrated. Unless otherwise specified, “%” means “mol%” in the following description of component contents.

SnOは、高屈折率かつ高分散の光学特性を達成し、化学耐久性を向上させるための成分である。SnOの含有量は33.5〜90%、35〜88%、40〜86%、50〜85%、特に57.5〜83%であることが好ましい。SnOの含有量が少なすぎると、高屈折率特性を達成しにくくなり、また、耐侯性や化学耐久性が低下する傾向がある。一方、SnOの含有量が多すぎると、耐失透性が低下する傾向がある。   SnO is a component for achieving high refractive index and high dispersion optical characteristics and improving chemical durability. The SnO content is preferably 33.5 to 90%, 35 to 88%, 40 to 86%, 50 to 85%, particularly 57.5 to 83%. When the content of SnO is too small, it becomes difficult to achieve high refractive index characteristics, and the weather resistance and chemical durability tend to decrease. On the other hand, when there is too much content of SnO, there exists a tendency for devitrification resistance to fall.

、BおよびSiOはガラスの骨格を構成する成分である。また、ガラスの透過率を高める成分であり、紫外域付近の透過率低下を抑制したり、吸収端を低波長側にシフトさせることができる。特に、高屈折率のガラスの場合は、これらの成分による透過率向上の効果が得られやすい。また、失透を抑制する効果も有する。P、BおよびSiOの含有量は、合量で0.1〜66.5%、10〜60%、15〜57.5%、20〜55%、特に25〜47%であることが好ましい。これらの成分の含有量が少なすぎると、前記効果が得られにくくなり、一方、多すぎると、SnOの含有量が相対的に少なくなって、屈折率が低下しやすくなる。 P 2 O 5 , B 2 O 3 and SiO 2 are components constituting the skeleton of the glass. Moreover, it is a component which raises the transmittance | permeability of glass, can suppress the transmittance | permeability fall near ultraviolet region, or can shift an absorption edge to the low wavelength side. In particular, in the case of a glass having a high refractive index, the effect of improving the transmittance due to these components is easily obtained. It also has the effect of suppressing devitrification. The total content of P 2 O 5 , B 2 O 3 and SiO 2 is 0.1 to 66.5%, 10 to 60%, 15 to 57.5%, 20 to 55%, particularly 25 to 47 in total. % Is preferred. If the content of these components is too small, the above-described effects are hardly obtained. On the other hand, if the content is too large, the content of SnO 2 becomes relatively small, and the refractive index tends to decrease.

なお、P、BおよびSiOの各成分の好ましい含有量は以下の通りである。 A preferable content of each component of the P 2 O 5, B 2 O 3 and SiO 2 are as follows.

の含有量は0.1〜66.5%、1〜60%、3〜57.5%、4〜55%、5〜50%、特に10〜47%であることが好ましい。Pの含有量が多すぎると、屈折率が低下しやすくなる。また、耐侯性や化学耐久性が低下しやすくなる。 The content of P 2 O 5 is preferably 0.1 to 66.5%, 1 to 60%, 3 to 57.5%, 4 to 55%, 5 to 50%, particularly preferably 10 to 47%. When the content of P 2 O 5 is too large, the refractive index tends to decrease. Further, weather resistance and chemical durability are likely to be lowered.

の含有量は0〜66.5%、0.1〜66.5%、1〜60%、3〜57.5%、4〜55%、5〜50%、特に10〜47%であることが好ましい。Bの含有量が多すぎると、屈折率が低下しやすくなる。また、耐侯性や化学耐久性が低下しやすくなる。 The content of B 2 O 3 is 0 to 66.5%, 0.1 to 66.5%, 1 to 60%, 3 to 57.5%, 4 to 55%, 5 to 50%, particularly 10 to 47. % Is preferred. If the B 2 O 3 content is too large, the refractive index tends to decrease. Further, weather resistance and chemical durability are likely to be lowered.

SiOの含有量は0〜66.5%、0.1〜66.5%、1〜60%、3〜57.5%、4〜55%、5〜50%、特に10〜47%であることが好ましい。SiOの含有量が多すぎると、屈折率が低下しやすくなる。また、未溶解による脈理や泡がガラス中に残り、光学レンズとしての要求品位を満たさなくなる可能性がある。 The content of SiO 2 is 0 to 66.5%, 0.1 to 66.5%, 1 to 60%, 3 to 57.5%, 4 to 55%, 5 to 50%, particularly 10 to 47%. Preferably there is. When the content of SiO 2 is too large, the refractive index tends to decrease. Further, striae and bubbles due to undissolved may remain in the glass, and the required quality as an optical lens may not be satisfied.

本発明を構成するガラスには、上記成分以外にも以下の成分を含有させることができる。   In addition to the above components, the glass constituting the present invention may contain the following components.

ZnOは融剤として作用する成分である。また、耐候性を向上させたり、ガラス化を安定にする効果もある。ZnOの含有量は0〜50%、0〜30%、0〜10%、0.1〜5%、特に0.2〜1%であることが好ましい。ZnOの含有量が多すぎると、失透しやすくなったり、光透過率が低下しやすくなる。   ZnO is a component that acts as a flux. Moreover, there exists an effect which improves a weather resistance or stabilizes vitrification. The content of ZnO is preferably 0 to 50%, 0 to 30%, 0 to 10%, 0.1 to 5%, particularly preferably 0.2 to 1%. When there is too much content of ZnO, it will become easy to devitrify and light transmittance will fall easily.

なお、P+SnO+TiO+B+ZnOの含有量が50%以上、60%以上、特に70%以上であると、耐失透性、耐侯性、化学耐久性にも優れ、かつ、可視域または近紫外域の光透過率に優れたガラスが得られやすくなる。P+SnO+TiO+B+ZnOの含有量の上限は特に限定されず、100%であってもよいが、他の成分を含有させる場合は、99%以下、さらには98%以下にしてもよい。なお、「P+SnO+TiO+B+ZnO」は、P、SnO、TiO、B及びZnOの含有量の合量を意味する。 In addition, when the content of P 2 O 5 + SnO + TiO 2 + B 2 O 3 + ZnO is 50% or more, 60% or more, particularly 70% or more, the devitrification resistance, weather resistance, and chemical durability are excellent, and It becomes easy to obtain a glass excellent in light transmittance in the visible region or near ultraviolet region. The upper limit of the content of P 2 O 5 + SnO + TiO 2 + B 2 O 3 + ZnO is not particularly limited, and may be 100%. However, when other components are contained, it is 99% or less, and further 98% or less. May be. “P 2 O 5 + SnO + TiO 2 + B 2 O 3 + ZnO” means the total content of P 2 O 5 , SnO, TiO 2 , B 2 O 3 and ZnO.

Alは、SiOやBとともにガラス骨格を構成することが可能な成分である。また、耐候性を向上させる効果がある。Alの含有量は0〜10%、特に0.1〜5%であることが好ましい。Alの含有量が多すぎると、失透しやすくなる。また、溶融性が低下したり、光透過率が低下する傾向がある。 Al 2 O 3 is a component that can form a glass skeleton together with SiO 2 and B 2 O 3 . Moreover, there exists an effect which improves a weather resistance. The content of Al 2 O 3 is preferably 0 to 10%, particularly preferably 0.1 to 5%. When the content of Al 2 O 3 is too large, it tends to be devitrified. Moreover, there exists a tendency for a meltability to fall or for a light transmittance to fall.

ZrOは耐候性を向上させる成分である。ただし、その含有量が多すぎると、耐失透性が低下したり、溶融温度が上昇して光透過率が低下しやすくなる。従って、ZrOの含有量は0〜2%、0〜1.5%、0.1〜1%、特に0.2〜0.5%であることが好ましい。 ZrO 2 is a component that improves weather resistance. However, when there is too much the content, devitrification resistance falls or a melting temperature rises and it becomes easy to fall light transmittance. Therefore, the content of ZrO 2 is preferably 0 to 2%, 0 to 1.5%, 0.1 to 1%, particularly preferably 0.2 to 0.5%.

La、Gd、Ta、WO、Nb、Y、Yb及びGeOは耐侯性及び化学耐久性を高める成分である。また、これらの成分を含有させることにより、屈折率を調整することができる。La+Gd+Ta+WO+Nb+Y+Yb+GeOの含有量は0〜30%、0.1〜20%、0.3〜15%、0.5〜10%、特に1〜7.5%であることが好ましい。これらの成分の含有量が多すぎると、耐失透性の低下、溶融温度の上昇、あるいは光透過率の低下等の不具合が生じやすくなる。なお、「La+Gd+Ta+WO+Nb+Y+Yb+GeO」は、La、Gd、Ta、WO、Nb、Y、Yb及びGeOの含有量の合量を意味する。 La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Ta 2 O 5 , WO 3 , Nb 2 O 5 , Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 and GeO 2 are components that enhance weather resistance and chemical durability. Moreover, a refractive index can be adjusted by containing these components. The content of La 2 O 3 + Gd 2 O 3 + Ta 2 O 5 + WO 3 + Nb 2 O 5 + Y 2 O 3 + Yb 2 O 3 + GeO 2 is 0 to 30%, 0.1 to 20%, 0.3 to 15% 0.5 to 10%, preferably 1 to 7.5%. When there is too much content of these components, it will become easy to produce malfunctions, such as a fall of devitrification resistance, a raise of melting temperature, or a fall of the light transmittance. Note that “La 2 O 3 + Gd 2 O 3 + Ta 2 O 5 + WO 3 + Nb 2 O 5 + Y 2 O 3 + Yb 2 O 3 + GeO 2 ” means La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Ta 2 O 5 , WO 3 , means the total content of Nb 2 O 5 , Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 and GeO 2 .

MgO、CaO、SrO及びBaO(アルカリ土類金属酸化物)は融剤として作用する成分である。また、耐候性を向上させる効果がある。ただし、これらの成分の含有量が多すぎると、液相温度が上昇(液相粘度が低下)して、溶融または成形工程中に失透物が析出しやすくなる。以上に鑑み、MgO+CaO+SrO+BaOの含有量は0〜30%、0.5〜25%、1〜20%、特に2〜15%であることが好ましい。なお、「MgO+CaO+SrO+BaO」は、MgO、CaO、SrO及びBaOの含有量の合量を意味する。   MgO, CaO, SrO and BaO (alkaline earth metal oxide) are components that act as fluxes. Moreover, there exists an effect which improves a weather resistance. However, when there is too much content of these components, liquidus temperature will rise (liquidus viscosity will fall) and it will become easy to precipitate a devitrified substance during a melting or a shaping | molding process. In view of the above, the content of MgO + CaO + SrO + BaO is preferably 0 to 30%, 0.5 to 25%, 1 to 20%, and particularly preferably 2 to 15%. “MgO + CaO + SrO + BaO” means the total content of MgO, CaO, SrO and BaO.

LiO、NaO及びKOはガラス転移点を低下させる成分である。LiO+NaO+KOの含有量は0〜10%、特に0〜8%であることが好ましい。LiO+NaO+KOの含有量が多すぎると、失透しやすくなり、化学耐久性も低下する傾向がある。また、光透過率が低下しやすくなる。なお、「LiO+NaO+KO」は、LiO、NaO及びKOの含有量の合量を意味する。 Li 2 O, Na 2 O and K 2 O are components that lower the glass transition point. The content of Li 2 O + Na 2 O + K 2 O is preferably 0 to 10%, particularly preferably 0 to 8%. When Li 2 O + Na 2 O + K 2 O content is too large, easily devitrified, chemical durability tends to decrease. In addition, the light transmittance tends to decrease. “Li 2 O + Na 2 O + K 2 O” means the total content of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O.

清澄剤として、Cl、SまたはBrを含有させてもよい。Cl+S+Brの含有量は0〜1%、0.01〜1%、特に0.05〜0.5%であることが好ましい。Cl+S+Brの含有量が多すぎると、溶融時に揮発して溶融容器が腐食しやすくなる。なお、「Cl+S+Br」は、Cl、S及びBrの含有量の合量を意味する。また、他の清澄剤として、SbまたはSnOを含有させることができる。Sb及びSnOの含有量は各々0〜1%、0.01〜1%、特に0.05〜0.5%であることが好ましい。Sb、SnOの含有量が多すぎると、光透過率が低下しやすくなる。 As a fining agent, Cl, S or Br may be contained. The Cl + S + Br content is preferably 0 to 1%, 0.01 to 1%, particularly preferably 0.05 to 0.5%. When there is too much content of Cl + S + Br, it will volatilize at the time of fusion | melting and a melting container will become easy to corrode. “Cl + S + Br” means the total content of Cl, S and Br. Further, as another refining agent, it may contain Sb 2 O 3 or SnO 2. The contents of Sb 2 O 3 and SnO 2 are preferably 0 to 1%, 0.01 to 1%, particularly 0.05 to 0.5%, respectively. If sb 2 O 3, SnO 2 content is too large, the light transmittance tends to decrease.

Fe、NiO及びCoOは光透過率を低下させる成分である。よって、これら成分は実質的に含有しない(具体的には、各々0.1%未満)ことが好ましい。 Fe 2 O 3 , NiO and CoO are components that reduce the light transmittance. Therefore, it is preferable that these components are not substantially contained (specifically, each is less than 0.1%).

Ce、Pr、Nd、Eu、Tb及びEr等の希土類成分も光透過率を低下させるおそれがあるため、これらの成分の含有量は酸化物換算で各々1%未満であることが好ましい。   Since rare earth components such as Ce, Pr, Nd, Eu, Tb and Er may also reduce the light transmittance, the content of these components is preferably less than 1% in terms of oxide.

In及びGaは光透過率を低下させるおそれがあり、また高価であるため、実質的に含有しない(具体的には、酸化物換算で各々0.1%未満)ことが好ましい。   Since In and Ga may reduce the light transmittance and are expensive, it is preferably not substantially contained (specifically, less than 0.1% each in terms of oxide).

なお、環境上の理由から、鉛成分(例えばPbO)及びヒ素成分(例えばAs)を実質的に含有しない(具体的には、各々0.1%未満)ことが好ましい。 For environmental reasons, it is preferable that the lead component (for example, PbO) and the arsenic component (for example, As 2 O 3 ) are not substantially contained (specifically, less than 0.1% each).

次に、本発明のエンコーダ用光学レンズを製造する方法を説明する。まず、所望の組成を有し、屈折率が1.65以上のガラスとなるように調合したガラス原料を加熱溶融して、ガラス融液を得る。溶融雰囲気は、不活性雰囲気であることが好ましい。不活性雰囲気は、窒素、アルゴンまたはヘリウム雰囲気のいずれでも構わないが、安価である点から特に窒素雰囲気が好ましい。雰囲気制御を行わずに溶融した場合、つまり大気中で溶融した場合、ガラスが酸化され、ブツが発生する傾向がある。また、溶融温度は、800〜1200℃、特に900〜1100℃が好ましい。溶融温度が高いと、溶融容器から溶出した不純物が原因となって、着色が強まり、透明なガラスが得られ難い。溶融温度が低いと、ガラス原料が十分に溶解しないため、未溶解のブツが発生しやすくなる。溶融容器としては、耐火物、石英ガラス、白金、金、グラッシーカーボン等が使用できる。   Next, a method for producing the optical lens for encoder of the present invention will be described. First, a glass raw material having a desired composition and prepared so as to be a glass having a refractive index of 1.65 or more is heated and melted to obtain a glass melt. The melting atmosphere is preferably an inert atmosphere. The inert atmosphere may be a nitrogen, argon or helium atmosphere, but a nitrogen atmosphere is particularly preferred because it is inexpensive. When melted without controlling the atmosphere, that is, when melted in the air, the glass tends to be oxidized and blisters are generated. The melting temperature is preferably 800 to 1200 ° C, particularly 900 to 1100 ° C. When the melting temperature is high, coloring is increased due to impurities eluted from the melting container, and it is difficult to obtain a transparent glass. When the melting temperature is low, the glass raw material is not sufficiently melted, so that undissolved spots are easily generated. As the melting container, refractory, quartz glass, platinum, gold, glassy carbon, or the like can be used.

次に、溶融ガラスをノズルの先端から滴下して液滴状ガラスを作製し、プリフォームガラスを得る。または、溶融ガラスを急冷鋳造して一旦ガラスブロックを作製し、研削、研磨、洗浄してプリフォームガラスを得る。なお、ノズルの材質としては、溶融容器と同様のものを用いることができる。なお、ノズルに対するガラスのぬれ性が高いと、成形脈理が発生しやすくなる。金製ノズルは、ガラスのぬれ性が低く、成形脈理の発生を抑制できるため好ましい。   Next, molten glass is dropped from the tip of the nozzle to produce droplet glass, and preform glass is obtained. Alternatively, a molten glass is rapidly cast and a glass block is once produced, then ground, polished and washed to obtain a preform glass. In addition, as a material of a nozzle, the thing similar to a melting container can be used. In addition, if the wettability of the glass with respect to the nozzle is high, forming striae easily occur. A gold nozzle is preferable because it has low wettability of glass and can suppress formation of forming striae.

続いて、精密加工を施した金型中にプリフォームガラスを投入して軟化状態となるまで加熱しながら加圧成形し、金型の表面形状をプリフォームガラスに転写させる。このようにして、エンコーダ用光学レンズを得ることができる。   Subsequently, the preform glass is put into a precision-worked mold and is pressure-formed while being heated until it becomes softened, and the surface shape of the mold is transferred to the preform glass. In this way, an encoder optical lens can be obtained.

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited to these Examples.

(実施例1)
モル%で、SnO 72%、P 28%、になるように原料を調合し、窒素雰囲気中にて金製容器を用いて700〜1000℃で1時間溶融することにより、ガラス融液を得た。次に、金製ノズルからガラス融液を成形型に滴下して、プリフォームガラスを得た。精密加工を施した金型中にプリフォームガラスを投入して軟化点で加熱しながら加圧成形し、金型の表面形状をプリフォームガラスに転写し、前面曲率半径 20mm、高さ 4mmの平凸レンズを得た。その後、得られた光学ガラスレンズについて、焦点距離、屈折率、ガラス転移点、熱膨張係数を評価した。得られた光学ガラスレンズは、屈折率は、1.847と大きく、焦点距離が23.6mmであった。また、ガラス転移点は、220℃、熱膨張係数(30〜200℃)は、145×10−7/℃であった。
Example 1
The glass melt was prepared by blending the raw materials to be SnO 72% and P 2 O 5 28% in a mol%, and melting at 700 to 1000 ° C. for 1 hour using a gold container in a nitrogen atmosphere. Got. Next, a glass melt was dropped into a mold from a gold nozzle to obtain a preform glass. Preform glass is put into a precision-processed mold and pressed while being heated at the softening point. The surface shape of the mold is transferred to the preform glass, and a flat surface with a front curvature radius of 20 mm and a height of 4 mm is used. A convex lens was obtained. Thereafter, the focal length, refractive index, glass transition point, and thermal expansion coefficient of the obtained optical glass lens were evaluated. The obtained optical glass lens had a large refractive index of 1.847 and a focal length of 23.6 mm. Moreover, the glass transition point was 220 degreeC and the thermal expansion coefficient (30-200 degreeC) was 145x10 < -7 > / degreeC.

(実施例2)
実施例1と同様の方法にて、前面曲率半径 10mm、高さ0.5mmの平凸レンズを得た。得られた光学レンズの焦点距離は、12.0mmであった。なお、屈折率、ガラス転移点、及び、熱膨張係数は、実施例1と同様であった。
(Example 2)
By the same method as in Example 1, a plano-convex lens having a front curvature radius of 10 mm and a height of 0.5 mm was obtained. The focal length of the obtained optical lens was 12.0 mm. The refractive index, glass transition point, and thermal expansion coefficient were the same as in Example 1.

(実施例3)
実施例1と同様の方法にて、前面曲率半径 10mm、後面曲率半径 10mm、高さ0.5mmの両凸レンズを得た。得られた光学レンズの焦点距離は、6.1mmであった。なお、屈折率、ガラス転移点、及び、熱膨張係数は、実施例1と同様であった。
(Example 3)
In the same manner as in Example 1, a biconvex lens having a front curvature radius of 10 mm, a rear curvature radius of 10 mm, and a height of 0.5 mm was obtained. The focal length of the obtained optical lens was 6.1 mm. The refractive index, glass transition point, and thermal expansion coefficient were the same as in Example 1.

(比較例)
ポリメタクリル酸メチル樹脂の平凸レンズ(前面曲率半径、高さ共に実施例1と同様)について、焦点距離、屈折率、ガラス転移点、熱膨張係数を評価した。屈折率は、1.60と実施例1よりも小さく、焦点距離が33.3mmと実施例1よりも大きくなった。焦点距離が長くなると、エンコーダの小型化が困難である。ガラス転移点は90℃であり、実施例1より低くなった。そのため、高温下で変形しやすくなり、焦点距離の変化が起こりやすいと考えられる。熱膨張係数(30〜200℃)は、600×10−7/℃であり、実施例1より高くなった。そのため、温度変化による変形が大きくなり、焦点距離の変化が起こりやすくなると考えられる。
(Comparative example)
The focal length, refractive index, glass transition point, and thermal expansion coefficient of a plano-convex lens of polymethyl methacrylate resin (both front radius of curvature and height are the same as in Example 1) were evaluated. The refractive index was 1.60, which was smaller than that of Example 1, and the focal length was 33.3 mm, which was larger than that of Example 1. When the focal length becomes long, it is difficult to reduce the size of the encoder. The glass transition point was 90 ° C., which was lower than that in Example 1. Therefore, it is likely to be deformed at high temperatures, and the focal length is likely to change. The thermal expansion coefficient (30 to 200 ° C.) was 600 × 10 −7 / ° C., which was higher than that in Example 1. Therefore, it is considered that the deformation due to the temperature change becomes large and the focal length is likely to change.

焦点距離は、焦点距離測定装置を用いて測定を行った。   The focal length was measured using a focal length measuring device.

屈折率はヘリウムランプのd線(587.6nm)に対する測定値で示した。   The refractive index is indicated by a measured value with respect to d-line (587.6 nm) of a helium lamp.

ガラス転移点は、マクロ型示差熱分析計を用いて1000℃まで測定して得られたチャートにおいて第一の変曲点の値を採用した。   As the glass transition point, the value of the first inflection point was adopted in a chart obtained by measuring up to 1000 ° C. using a macro type differential thermal analyzer.

熱膨張係数は、DILATO METERを用いて、30〜200℃の範囲で測定を行った。   The thermal expansion coefficient was measured in the range of 30 to 200 ° C. using DILATO METER.

1 発光ダイオード
2 光学レンズ
3 回転機構
4 回転軸
5 回転盤
5a 光透過部
5b 光遮断部
6 受光器
H 高さ
W 幅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light emitting diode 2 Optical lens 3 Rotating mechanism 4 Rotating shaft 5 Rotating disk 5a Light transmission part 5b Light blocking part 6 Light receiver H Height W Width

Claims (8)

屈折率が1.65以上のガラスからなり、高さが5mm以下であることを特徴とするエンコーダ用光学レンズ。   An optical lens for an encoder, comprising a glass having a refractive index of 1.65 or more and a height of 5 mm or less. SnO−P系ガラスからなることを特徴とする請求項1に記載のエンコーダ用光学レンズ。 Encoder optical lens according to claim 1, characterized in that it consists of SnO-P 2 O 5 based glass. 組成として、モル%で、SnO 33.5〜90%、P+SiO+B 0.1〜66.5%を含有するガラスからなることを特徴とする請求項1又は2に記載のエンコーダ用光学レンズ。 A composition, in mol%, SnO 33.5-90%, to claim 1 or 2, characterized in that it consists of glass containing 2 O 3 0.1~66.5% P 2 O 5 + SiO 2 + B The optical lens for encoder as described. ガラス転移点が200℃以上のガラスからなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のエンコーダ用光学レンズ。   The optical lens for an encoder according to any one of claims 1 to 3, wherein the glass transition point is made of glass having a temperature of 200 ° C or higher. 30〜200℃の範囲で熱膨張係数が200×10−7/℃以下のガラスからなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のエンコーダ用光学レンズ。 The optical lens for an encoder according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical lens is made of glass having a thermal expansion coefficient of 200 x 10-7 / ° C or less in a range of 30 to 200 ° C. ヤング率が60GPa以下のガラスからなることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のエンコーダ用光学レンズ。   The optical lens for an encoder according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical lens is made of glass having a Young's modulus of 60 GPa or less. 光弾性定数が2×10−12/Pa以下のガラスからなることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のエンコーダ用光学レンズ。 The optical lens for an encoder according to claim 1, wherein the optical lens is made of glass having a photoelastic constant of 2 × 10 −12 / Pa or less. レンズ面に反射防止膜が付与されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のエンコーダ用光学レンズ。
The optical lens for an encoder according to any one of claims 1 to 7, wherein an antireflection film is provided on the lens surface.
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