JP4695313B2

JP4695313B2 - 鏡筒付き光学素子の成形型

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Publication number: JP4695313B2
Application number: JP2001297486A
Authority: JP
Inventors: 元山中
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: JP2003104739A; US20030056544A1; US7065985B2; CN100418742C; CN1408532A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、成形型内にセットした鏡筒内に光学素材（ないしはガラス素材）を配置し、上型と下型で加熱し加圧することにより、鏡筒内に光学素子（ないしはガラス成形品）が一体成形された鏡筒付き光学素子を成形するための成形型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光学素材（ないしはガラス素材）を加熱炉内で加熱軟化した後、上型と下型で加熱し加圧して光学素子（ないしはガラス成形品）を成形するにあたって、胴型と上型と下型とを備えた成形型内に鏡筒をセットするとともに、この鏡筒内に光学素材（ないしはガラス素材）を配置し、前記上型と下型で光学素材（ないしはガラス素材）を挟み込んで加熱し加圧することにより、光学素材（ないしはガラス素材）を外周方向に流動させて、その外周縁を鏡筒の内周面に密着結合させ、鏡筒内に光学素子を一体成形させるといった鏡筒付き光学素子の製造方法が用いられるようになった（特開平４−２１５２８号公報）。
【０００３】
図５は従来技術による鏡筒付き光学素子の成形型を示すものである。
図５に示す成形型は、胴型１と上型２と下型３とを備え、胴型１に設けた鏡筒配置部１Ｃに鏡筒１０を配置するとともに、この鏡筒１０内に配置した光学素材２０を、前記上型２と下型３とで挟み込んで加熱し加圧することにより、上型２と下型３の転写面２Ａ、３Ａを光学素材２０に転写して光学機能部を形成するとともに、光学素材２０を外周方向に流動させてその外周縁を鏡筒１０の内周面に密着結合させ、鏡筒付き光学素子を成形する。
なお図５に示す従来例では、胴型１として、上下に分割された胴型１Ａ、１Ｂを結合して使用し、成形された鏡筒付き光学素子を取出すときには、前記胴型１Ａ、１Ｂを離して、鏡筒配置部１Ｃに配置される鏡筒付き光学素子を取出していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の成形型の如く、胴型１の鏡筒配置部１Ｃに配置した鏡筒１０内に光学素子を成形する場合、成形型にセットされた鏡筒１０の位置がズレて鏡筒内に一体成形される光学素子が光軸ズレしないように、▲１▼鏡筒１０の外径に合わせて胴型１の鏡筒配置部１Ｃ内径を設計するとともに、▲２▼胴型１の内径に合わせて下型３（上型２）の外径が設計、若しくは下型３（上型２）の外径に合わせて胴型１の内径が設計してある。
しかしながら、鏡筒１０に衝撃を与えることなく下型３の外周に嵌合するために、鏡筒１０の外径と胴型１の鏡筒配置部１Ｃ内径には設計上のガタが取ってあるとともに（例えば１０μｍ程度、鏡筒配置部内径を鏡筒外径より大きくしてあり）、下型３（上型２）を胴型内で摺動させるために、下型３（上型２）の外径と胴型１の内径に設計上のガタが取ってある（例えば１０μｍ程度、胴型内径を上型及び下型外径より大きくしてある）。そしてこれら、▲１▼鏡筒１０の外径と胴型１の鏡筒配置部１Ｃ内径ととのガタ、及び▲２▼胴型１の内径と下型３（上型２）の外径とのガタとが原因となって、特に小型の鏡筒付き光学素子を製造する場合には、鏡筒（１０）に対して下型３の転写面３Ａ（上型２の転写面２Ａ）が位置ズレして、鏡筒１０内に形成される光学素子に光軸ズレが発生していた。
さらに従来技術による成形型では、胴型１の鏡筒配置部１Ｃによって保持された鏡筒１の内周面に下型２の転写面２Ａに載置された光学素子が一体成形されるため、鏡筒１０の筒長と鏡筒配置部１Ｃとのガタによって、鏡筒１０の内周面に形成される光学素子の軸方向の位置ズレが発生する虞もあった。
【０００５】
一方、特開昭６０−１２９２２０では、下型に鏡筒を載置した成形型が開示されている。図６は、特開昭６０−１２９２２０で開示された成形型を示すものであり、下型３の底面上３１に載置した鏡筒内に下型３の嵌合部３２と上型２の嵌合部２１を摺動させ、前記底面上３１に設けたスペーサー４によって上型２と下型３の軸方向の位置を調整しながら、上型２の転写面２Ａと下型３の転写面３Ａとで鏡筒内に配置された光学素材（ないしはガラス素材）２０を挟み込んで加熱し加圧することによって、鏡筒内に一体成形された光学素子を製造するものである。しかしながら、この成形型では、上型２と下型３の中心軸の位置決め、つまり鏡筒内に成形される光学素子の光軸が、鏡筒１０の内周面と上型２及び下型３の嵌合部（２１、３２）との接触で行っており、鏡筒１０に大きな負荷がかかっていた。特に、小型の鏡筒付き光学素子を製造する場合、鏡筒１０の壁厚が薄いため、鏡筒１０の強度の面から不具合が生じていた。つまり鏡筒１０に大きな負荷がかかるために、鏡筒１０が変形したり、また鏡筒１０の変形によって鏡筒内に一体成形される光学素子の位置決めが正確に行えないなど、精度的に不具合があった。
【０００６】
そこで、この発明は、鏡筒付き光学素子の製造にあたって、光学素子の光軸ズレが少なく、しかも鏡筒の内周面に形成される光学素子の軸方向位置を一定にできる鏡筒付き光学素子の成形型を提供とすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、この発明は、筒状の胴型と、この胴型内を摺動する上型と下型とを備えた成形型内に鏡筒をセットするとともに、この鏡筒内に光学素材を配置し、転写面を有する上型と下型とで光学素材を挟み込んで加熱し加圧することにより鏡筒内に光学素子を一体成形する鏡筒付き光学素子の成形型において、前記上型と下型に、胴型の内径と同等に設計した外径部を設け、この外径部を前記胴型内で軸方向にのみ摺動可能に嵌合させることで、上型と下型の軸垂直方向の位置決めをし、上型と下型の中心軸を一致させ、さらに前記下型に鏡筒を載置する基準面を形成するとともに、前記鏡筒内に嵌合され鏡筒を保持する嵌合部を上型又は／及び下型に形成し、この嵌合部の先端に転写面を設けたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の好適な実施例を図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、この発明の第１の実施例における鏡筒付き光学素子の成形型の断面図を示すものであり、胴型１と上型２と下型３とを備えた成形型内にセットされた鏡筒１０の、上方先端側の内周面に光学素子を密着結合させた鏡筒付き光学素子を成形するための成形型を示す。
この成形型は、筒状の胴型１と、円柱状の上型２と下型３とを備え、筒状の胴型１内を摺動する上型２と下型３とによって、鏡筒１０内に配置される光学素材（ないしはガラス素材）２０を挟み込んで加熱し加圧することにより、光学素材２０に転写面２Ａ、３Ａを転写して光学機能面を形成するとともに、光学素材２０を外周方向に流動させてその外周縁を鏡筒１０の内周面に密着結合させ、鏡筒内に光学素子が一体成形された鏡筒付き光学素子を製造する。
なお成形型として、タングステンカーバイドのような硬質の金属部材からなる胴型１、上型２、下型３を用いることが好ましい。
【００１０】
この実施例による成形型は、図２に示すように、転写面３Ａを有する下型３に、鏡筒１０が載置される基準面３１と、前記鏡筒１０の内周に嵌合する嵌合部３２とを設けてある。
なお図中の鉛直方向に延びる中心軸Ａは、胴型１の内周の中心軸であり、この中心軸Ａに、鏡筒内に形成される光学素子の光軸が一致するように、円筒状の胴型１内周を摺動する円柱状の上型２及び下型３の外径を胴型１の内径に合わせて設計し、さらに転写面２Ａ、３Ａをそれぞれ上型２、下型３の中央部分に位置するように形成している。つまり鏡筒１０を、下型３に形成された嵌合部３２に嵌合するとともに、同じく下型３に形成された基準面３１に載置することで、下型３に保持された鏡筒１０の位置ズレが防止され、鏡筒内１０に一体成形される光学素子の光軸ズレや位置ズレが防止される。
【００１１】
この実施例では、下型３の上面の中央部分を軸方向に突出させて円柱状の嵌合部３２を形成し、この嵌合部３２を円筒状の鏡筒内に挿入し、鏡筒１０の内周に嵌合することで、嵌合部３２の先端（上面）中央部分に形成された転写面３Ａを鏡筒内に挿入するとともに、前記鏡筒１０の内径に合わせて嵌合部３２の外径を設計することによって、嵌合部３２の外周に保持される鏡筒１０の位置ズレを防止する。またこの下型３の上面の嵌合部外周に円周状の基準面３１を形成し、この基準面３１に鏡筒１０を載置することによって、鏡筒１０内に嵌合された嵌合部３２の先端（上面）中央部分に形成されている転写面３Ａが鏡筒１０の光学素子形成位置に配置されるように、鏡筒１０の軸方向の配置位置を調節する。
なお、基準面３１と嵌合部３２の外周面とが垂直に交わるように形成され、この基準面３１に載置され、かつ嵌合部３２に嵌合された鏡筒１０の中心軸が、中心軸Ａに対して傾かないように鏡筒１０が保持される。
【００１２】
さらに上型２及び下型３は、胴型１の内径と同等に設計した外径部２Ｂ、３Ｂを有し、この外径部２Ｂ、３Ｂが前記胴型内で軸方向にのみ摺動可能に嵌合されているため、上型２の中心軸は胴型１の内周面と外径部２Ｂとの接触（密着）によって位置決めされ、下型３の中心軸は胴型１の内周面と外径部３Ｂとの接触（密着）によって位置決めされる。つまり外径部２Ｂ及び３Ｂによって、胴型内に配置される上型（２）と下型（３）の軸垂直方向の位置決めがされている。
【００１３】
なおこの実施例でも、下型３（上型２）を胴型内で摺動させるため、下型３（上型２）の外径と胴型１の内径に設計上のガタが取ってあり（例えば１０μｍ程度、内径を外径より大きくしてあり）、鏡筒１０に衝撃を与えることなく嵌合部３２の外周に鏡筒１０を嵌合するため、鏡筒１０の内径と嵌合部３２の外径には設計上のガタが取ってある（例えば１０μｍ程度、内径を外径より大きくしてある）。
【００１４】
図３は、この実施例で使用される下型３において、鏡筒１０に嵌合される嵌合部３２を説明する図である。図に示すＬ_１は鏡筒の内径、Ｌ_２は嵌合部の外径を示す。図３に示すように、鏡筒１０内に嵌合部３２を嵌合するとともに、基準面３２に鏡筒１０を載置することによって、鏡筒１０が保持されている。
従って、嵌合部３２の外周に保持された鏡筒１０の位置ズレによって嵌合部３２の上面に設けられた転写面３Ａが鏡筒１０に対して位置ズレし、鏡筒内に一体成形される光学素子が光軸ズレすることがないように、嵌合部３２の外径Ｌ_２を鏡筒の内径Ｌ_１に合わせて設計してある。
【００１５】
ここで、特に小型の鏡筒付き光学素子を製造する場合に、鏡筒１０内に一体成形される光学素子の光軸ズレの原因となる、設計上のガタについて考察する。
図５に示す従来技術のように、胴型１の内周面に摺動する下型に転写面３Ａが設けられるとともに、鏡筒１０は胴型１の鏡筒配置部１Ｃに配置される成形型を使用して小型の鏡筒付き光学素子を製造する場合、胴型１に対して鏡筒１０が位置決めされ保持されているため、▲１▼鏡筒１０の外径と胴型１の鏡筒配置部１Ｃの内径とのガタ、及び▲２▼胴型１の内径と下型３（上型２）の外径とのガタとの、２つの要因によって、鏡筒１０に対して転写面３Ａ（転写面２Ａ）が位置ズレして、鏡筒内に一体成形される光学素子に光軸ズレが発生する。
【００１６】
これに対して、この実施例では、基準面３１に載置された鏡筒１０は、転写面３Ａを有する下型３の上面中央部分が軸方向に突出して形成された嵌合部３２に嵌合されることによって、鏡筒１０が保持（位置決め）されている。つまり鏡筒１０は、胴型１でなく下型３に対して位置決めされ保持されている。なお鏡筒１０は、下型３にのみ保持され、胴型１とは非接触状態に配置されている。
従って、この発明による成形型を使用して小型の鏡筒付き光学素子を製造した場合、鏡筒１０に対する転写面３Ａの位置ズレは、鏡筒の内径Ｌ_１と嵌合部３２の外径Ｌ_２とのガタのみが原因となる。従って、胴型１の内径と下型３（上型２）の外径とのガタによる鏡筒１０の位置ズレの要因が取り除かれる。このため鏡筒内に一体成形される光学素子の光軸ズレの度合が減少する。
【００１７】
また、上型２と下型３とは共に胴型１の内周面に密着して摺動可能な外径部２Ｂ及び３Ｂが設けられており、この外径部２Ｂ及び３Ｂによって胴型内の上型２及び下型３の軸方向の動きが案内され、上型２及び下型３の中心軸が位置決めされる。つまり鏡筒１０に負荷をかけることなく、上型２及び下型３の中心軸、つまり鏡筒内に一体成形される光学素子の光軸を決めることができる。従って、鏡筒１０には、上型２及び下型３による軸方向以外の方向への負荷がかかる虞がない。
【００１８】
すなわちこの実施例では、転写面３Ａを有する下型３に基準面３１と嵌合部３２を形成し、転写面３Ａを先端（上面）中央部分に備えた嵌合部３２を鏡筒１０内に挿入し嵌合するとともに、前記鏡筒１０を基準面３１に載置することによって、下型３に対して鏡筒１０を位置決めする。つまり転写面３Ａが鏡筒１０の光学素子形成位置に配置されるように、下型３に鏡筒１０が保持される。
そして下型３に保持された鏡筒１０に対して、鏡筒内（下型３の転写面３Ａの上）に光学素材２０を配置し、この光学素材２０を下型３の転写面３Ａと上型の転写面２Ａとで挟み込んで加熱し加圧し、鏡筒１０内に光学素子を一体成形することによって鏡筒１０に対する光学素子の光軸ズレ及び軸方向の位置ズレを防止し、特に小型の鏡筒付き光学素子を製造する場合に問題となる設計上のガタによる光軸ズレを著しく軽減する。
【００１９】
図４は、この発明の第２の実施例における鏡筒付き光学素子の成形型の断面図を示すものであり、胴型１と上型２と下型３とを備えた成形型内にセットされる鏡筒１０の下方先端側の内周面に、光学素子を密着結合させた鏡筒付き光学素子を成形するための成形型を示す。
第１の実施例と同様にこの実施例でも、筒状の胴型１と、円柱状の上型２と下型３とを備え、筒状の胴型１内を摺動する上型２と下型３とによって、鏡筒１０内に配置される光学素材（ないしはガラス素材）２０を挟み込んで加熱し加圧することにより、光学素材２０に転写面２Ａ、３Ａを転写して光学機能面を形成するとともに、光学素材２０を外周方向に流動させてその外周縁を鏡筒１０の内周面に密着結合させ、鏡筒内に光学素子が一体成形された鏡筒付き光学素子を製造する。
【００２０】
この実施例では、下型３の先端（上面）の中央部分に設けられた転写面３Ａの外周に鏡筒１０を載置するための基準面３１が設けられている。
なおこの実施例においても、鏡筒１０内の光学素子形成位置に転写面３Ａが配置されるよう、基準面３１が鏡筒１０の軸方向の位置調節を行っている。また鏡筒１０内に一体成形される光学素子の光軸のズレや傾きが発生しないように、基準面３１は下型３の上面の中央部分に形成された転写面３Ａの外周に、転写面３Ａを中心とした円周状に形成されるとともに、下型３の中心軸に対して水平に形成され、前記基準面３１に載置された鏡筒１０が、下型３の中心軸に対して傾かないように形成されている。つまり鏡筒内に一体成形される光学素子の光軸が傾かないように成形型内に鏡筒１０がセットされる。
【００２１】
またこの実施例では、鏡筒１０の下方先端側の内周面に光学素材２０を密着結合するため、上型２に鏡筒１０内周に挿入されて嵌合される嵌合部２１を形成し、この嵌合部２１の先端（下面）の中央部分に転写面２Ａを形成してある。
上型に形成した嵌合部２１は、上型２の下面中央部を軸方向に突出させて形成したものであって、嵌合部２１の先端に形成された転写面２Ａを、鏡筒内の光学素子形成位置にまで案内する。
【００２２】
上型２に形成された嵌合部２１の外径は、鏡筒１０の内径に合わせて設計され、この嵌合部２１に鏡筒１０を嵌合することによって、成形型内にセットされる鏡筒１０のセット位置を決め、鏡筒内に一体成形される光学素子の光軸ズレを防止する。
【００２３】
つまり第２の実施例では、転写面３Ａを有する下型３に基準面３１を形成し、この基準面３１に鏡筒１０を載置することで、前記基準面３１で鏡筒１０を保持するとともに、転写面３Ａを鏡筒１０の光学素子形成位置に配置し、この鏡筒内（転写面３Ａの上）に光学素材２０を配置した後、転写面２Ａを先端（下面）中央部分に備えた上型２の嵌合部２１を鏡筒１０内に嵌合して挿入し、鏡筒内に配置された光学素材２０を下型３の転写面３Ａと上型の転写面２Ａとで挟み込んで加熱し加圧し、鏡筒１０内に光学素子を一体成形することによって、鏡筒１０に対する光学素子の軸方向の位置ズレや光軸ズレを防止する。
【００２４】
すなわち、上述した第１及び第２の実施例の成形型によれば、鏡筒１０の先端内周面に一体成形される光学素子を光軸ズレ、位置ズレなく形成した鏡筒付き光学素子を製造することができる。
【００２５】
また鏡筒１０の中間内周面に光学素子を形成する場合は、下型３の上面に鏡筒１０が載置される基準面３１を設けるとともに、この基準面３１に載置された鏡筒内に嵌合する嵌合部を上型２及び下型３に設け（嵌合部２１、嵌合部３２）、これら嵌合部２１、３２の先端に転写面２Ａ、３Ａを設ければよい。なお下型３に形成される基準面３１は、第１の実施例の下型３と同様に嵌合部３２の外周に設けられ、嵌合部３２の先端（上面）に形成された転写面３Ａが鏡筒１０の光学素子形成位置に配置されるよう軸方向の位置を調節する。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、筒状の胴型と、この胴型内を摺動する上型と下型とを備えた成形型内に鏡筒をセットするとともに、この鏡筒内に光学素材を配置し、前記上型と下型で光学素材を挟み込んで加熱し加圧することで鏡筒内に光学素子を一体成形する鏡筒付き光学素子の成形型において、下型に鏡筒を載置する基準面を形成するとともに、鏡筒の内径に合わせて外径を設計した嵌合部を上型又は／及び下型に形成し、この嵌合部に鏡筒の内周を嵌合するとともに基準面に鏡筒を載置し、鏡筒を保持することによって、前記鏡筒内に一体成形される光学素子の位置ズレや光軸ズレを防止することができた。またこの発明による成形型では、転写面を設けてある嵌合部に鏡筒を嵌合し、鏡筒を保持（位置決め）するため、特に小型の鏡筒付き光学素子を製造する場合に問題となる設計上のガタによる光軸ズレを著しく軽減することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による成形型の断面図。
【図２】図１に示す成形型の下型の断面図。
【図３】下型の嵌合部の断面図。
【図４】本発明の第２実施例による成形型の断面図。
【図５】従来技術による成形型の断面図。
【図６】他の従来技術による成形型の断面図。
【符号の説明】
１胴型
２上型
２Ａ転写面（上型の転写面）
２Ｂ外径部（上型の外径部）
２１嵌合部
３下型
３Ａ転写面（下型の転写面）
３Ｂ外径部（下型の外径部）
３１基準面
３２嵌合部
１０鏡筒
２０光学素材（ないしはガラス素材）

Claims

筒状の胴型（１）と、この胴型内を摺動する上型（２）と下型（３）とを備えた成形型内に鏡筒（１０）をセットするとともに、この鏡筒内に光学素材（２０）を配置し、転写面（２Ａ）を有する上型（２）と転写面（３Ａ）を有する下型（３）とで光学素材（２０）を挟み込んで加熱し加圧することにより鏡筒内に光学素子を一体成形する鏡筒付き光学素子の成形型において、
前記上型（２）と下型（３）に、前記胴型（１）の内径と同等に設計した外径部（２Ｂ、３Ｂ）を設け、この外径部（２Ｂ、３Ｂ）を前記胴型内で軸方向にのみ摺動可能に嵌合させることで、上型（２）と下型（３）の軸方向に対する垂直方向の位置決めをし、上型（２）と下型（３）の中心軸を一致させ、
さらに、前記下型（３）に鏡筒（１０）を載置する基準面（３１）を形成するとともに、
前記鏡筒（１０）内に嵌合される嵌合部を上型（２）又は下型（３）に形成し、この嵌合部（２１又は３２）の先端に嵌合部（２１又は３２）より小径の凸部を形成して、この凸部に転写面（２Ａ又は３Ａ）を設け、
転写面（２Ａ）と転写面（３Ａ）によって押圧された光学素材が前記鏡筒（１０）の内周面に固着されると同時に光学素子に整形されることを特徴とする鏡筒付き光学素子の成形型。
下型（３）の上面の中央部分を軸方向に突出させて嵌合部（３２）を形成するとともに、下型（３）の上面の嵌合部外周に嵌合部（３２）の外周面と垂直に交わる基準面（３１）を形成し、前記嵌合部（３２）を鏡筒（１０）の内周に嵌合することを特徴とする請求項１に記載の鏡筒付き光学素子の成形型。
下型３の上面に、下型（３）の中心軸に対して垂直に交わる基準面（３１）を形成するとともに、上型（２）の下面の中央部分を軸方向に突出させて嵌合部（２１）を形成し、前記基準面（３１）に鏡筒（１０）を載置することを特徴とする請求項１に記載の鏡筒付き光学素子の成形型。