JP4727487B2 - Manufacturing method of optical component and mold for molding - Google Patents
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Description
本発明は、成形型内に配置した光学素子素材と枠部材とを一体的に接合して得られる光学部品の製造方法とその成形用型に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an optical component obtained by integrally joining an optical element material and a frame member arranged in a molding die, and a molding die for the same.
近年、光学機器に使用されるレンズ等の光学素子を成形手段により成形する技術が多用されている。一方、光学機器の薄型化に伴い、光学素子としての例えばレンズ自体の薄肉化も求められている。しかし、芯出しのためにレンズの周縁部を除去する芯取り作業や、鏡枠に実装することを考慮すると、レンズ厚をそれほど薄くすることはできない場合が多いのが実情である。 In recent years, a technique for molding an optical element such as a lens used in an optical apparatus by a molding means has been frequently used. On the other hand, with the reduction in thickness of optical devices, for example, the lens itself as an optical element is required to be thin. However, in consideration of centering work for removing the peripheral edge of the lens for centering and mounting on a lens frame, it is often the case that the lens thickness cannot be reduced so much.
これに対し、例えば、特許文献1には、金属枠体に円筒状の開口部及び開口部から内側に向く係止部を一体形成し、開口部内にレンズ素材を配置して開口部の内面と係止部の内面との段差部にレンズ素材を配置し、このレンズ素材を加熱して加圧成形し、金属枠体の開口部内の段差部にレンズと金属枠体とを一体成形する技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1では、金属枠と一体成形されたレンズにアス(Astigmatism)と呼ばれる形状誤差が発生する。なお、このアスとは、レンズのある断面とその断面に直交する断面とで曲率半径が異なる状態をいう。
However, in
また、特許文献1の図面から推定する限りでは、レンズ周辺厚(コバ厚)とレンズ中心厚の比やレンズ周辺厚と枠体厚の比等を考慮すると、上記で問題としているような応力が存在しても、アスの問題は発生しない。なぜなら、これらは金属枠及びレンズ素材を薄くすればするほど顕在化してくる問題であるからである。
In addition, as long as estimated from the drawings of
一方、理想的には、非対称性の発生を抑えるために、金型、金属枠、レンズ素材の中心を合致させる必要がある。そのためには、金属枠を金型の中心に対して略同軸となるように固定した状態で成形するのが望ましい。 On the other hand, ideally, in order to suppress the occurrence of asymmetry, it is necessary to match the centers of the mold, the metal frame, and the lens material. For this purpose, it is desirable to mold the metal frame in a state of being fixed so as to be substantially coaxial with the center of the mold.
例えば、図9(a)(b)に示すように、下型12に載置された穴付き円板状の枠部材16を、枠規制部材15により光軸方向及びこれと略直交方向に移動できないように規制することとすれば、上型11、下型12、光学素子素材14、及び金属製の枠部材16の中心が合致して理想的な成形が可能となるように思われる。
For example, as shown in FIGS. 9A and 9B, a disk-
しかしながら、実際には上下型自身には若干の偏心があり、上下型間にも相対的な偏心がある。また、上型11、下型12、及び光学素子素材14には温度分布が存在し、必ずしも枠部材16の中心と同軸に成形されない状況が発生する。
However, in actuality, the upper and lower molds themselves have a slight eccentricity, and there is a relative eccentricity between the upper and lower molds. In addition, there is a temperature distribution in the
このような状態では、枠部材16に加わる応力が均等でなくなるので、このことが光学素子の非対称性、すなわちアスにつながる。このため、例えば上型11が光軸に対し傾斜した状態で下型12に接近移動すると、光学素子素材14には、他の部分よりも拡がり易い部分ができる。
In such a state, the stress applied to the
これにより、図9(a)の矢印で示すように、穴付き円板状の枠部材16の内周に応力が加わらない断面と、加わる断面とが発生する。そして、応力が加わる断面と加わらない断面とでは、夫々の曲率半径が異なるため、アスが生じてしまう。
As a result, as shown by the arrow in FIG. 9A, a cross section in which no stress is applied to the inner periphery of the disk-
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、光学素子素材の拡がりに応じて枠部材の内周を倣わせ、最もバランスの良い位置での成形が可能な光学部品の製造方法とその成形用型を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem. The object of the present invention is to follow the inner periphery of the frame member according to the spread of the optical element material, and to mold at the most balanced position. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical component and a mold for molding the same.
前記目的を達成するため、本発明は、対向する1対の成形型の間に挟み込まれた光学素子素材と、該光学素子素材の近傍に配置された枠部材と、を前記光学素子素材の加熱軟化後に押圧して一体的に接合する光学部品の成形用型において、
前記枠部材は、前記押圧の際に、前記押圧方向に略直交する方向に移動可能であり、
前記枠部材の前記移動を規制する枠規制部材が設けられている、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides an optical element material sandwiched between a pair of opposing molds and a frame member disposed in the vicinity of the optical element material. In the mold for molding optical components that are pressed and joined together after softening,
The frame member, when the pressing is movable in a direction substantially perpendicular to the pressing direction,
Frame regulating member for regulating the movement of the frame member is provided, characterized in that.
上記の光学部品の成形用型において、前記枠部材は、前記押圧の際に、前記押圧方向に移動可能であり、
前記枠規制部材は、前記枠部材の前記押圧方向の移動を規制する規制部を有することが可能である。
In the above mold for molding an optical component, the frame member is movable in the pressing direction during the pressing,
The frame regulating member, it is possible to have a regulating portion for regulating the movement of the pressing direction of the frame member.
上記の光学部品の成形用型において、前記枠部材は、前記押圧の際に、前記押圧方向に移動可能であり、
前記1対の成形型のうち前記枠部材と対向する側の成形型は、前記枠部材の前記押圧方向の移動を規制する規制部を有することが可能である。
In the above mold for molding an optical component, the frame member is movable in the pressing direction during the pressing,
It said pair mold said frame member and the mold opposite sides of the can, it is possible to have a regulating portion for regulating the movement of the pressing direction of the frame member.
また、本発明は、対向する1対の成形型の間に挟み込まれた光学素子素材を加熱軟化後に押圧して成形する際に、前記光学素子素材の近傍に配置された枠部材を、該光学素子素材と一体的に接合する光学部品の製造方法において、
前記枠部材は、前記押圧の際に、前記押圧方向に略直交する方向に移動可能であり、
前記枠部材の前記移動は、枠規制部材により規制される、ことを特徴とする。
The present invention also provides a frame member disposed in the vicinity of the optical element material when the optical element material sandwiched between a pair of opposing molds is pressed by heat softening and molded. In the manufacturing method of the optical component that is integrally bonded to the element material,
The frame member, when the pressing is movable in a direction substantially perpendicular to the pressing direction,
The movement of the frame member is restricted by a frame restriction member .
本発明によれば、光学素子素材の拡がりに応じて枠部材の内周を倣わせ、最もバランスの良い位置での成形が可能なため、アスのない薄い光学素子を得ることができる。 According to the present invention, since the inner periphery of the frame member can be traced according to the spread of the optical element material and molding can be performed at the position with the best balance, it is possible to obtain a thin optical element free of asphalt.
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、光学部品の成形用型の第1の実施の形態を示す図である。なお、上述した従来例と同一又は相当する部材には、同一の符号を付して説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an optical component molding die. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the member which is the same as that of the prior art example mentioned above, or is equivalent.
図1において、成形用型10は、上型11と下型12、及び円筒状のスリーブ13を含んでいる。上型11と下型12は、スリーブ13の内部で、夫々の凸状の成形面11a、凹状の成形面12aが対向するようにスリーブ13の両端側から嵌挿され、上型11はスリーブ13の軸方向に摺動自在となっている。また、上型11の成形面11aと下型12の成形面12aの間には、例えばガラスやアクリル、ポリカーボネイト等の熱可塑性素材からなる成形素材(光学素子素材)14が配置されている。
In FIG. 1, a molding die 10 includes an
本実施の形態では、上型11と下型12は、例えばタングステンカーバイド(WC)等の超硬合金を研磨して製作されている。また、成形素材14は、例えばボール形状(球形状)をなしている。なお、ここでは説明の便宜上、全体を通じてボール形状の成形素材と、この成形素材を成形して得られるレンズとを、同一の符号14を付して説明する。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態では、下型12は、小径の柱状部(略円柱形状)112aと大径の柱状部(略円柱形状)112bとを有し、これらの境界に段部112cが形成されている。そして、この小径の柱状部112aに円筒状の枠規制部材15が嵌挿されている。この枠規制部材15は、スリーブ13の内径よりも小さい外径を有し、その底面は段部112cに当接支持されている。
In the present embodiment, the
また、この枠規制部材15の上端部には、浅く抉られた座ぐり穴115が形成されている。そして、この座ぐり穴115の周囲の壁面115aが、後述する枠部材16が上型11の押圧方向と略直交方向(径方向)に移動するのを規制している。なお、この座ぐり穴115の座面は、下型12の成形面12aの外周端部と略同一高さに形成されている。
Further, a
更に、この座ぐり穴115の座面には、該座ぐり穴115よりも小径の穴付き円板状の枠部材16が載置されている。この枠部材16は、例えば金属製からなり、本実施形態ではステンレス製のものが用いられている。
Further, a disc-
型セット時には、下型12の成形面12aにボール形状の成形素材14が載置され、この成形素材14が中心に位置するように、座ぐり穴115の座面に穴付き円板状の枠部材16を載置する。
When the mold is set, a ball-
成形時には、上述した図1の型セットの状態で、ボール形状の成形素材14が所定温度に加熱軟化され、上型11がスリーブ13内を下型12に向けて摺動する。すると、ボール形状の成形素材14が押圧されて押しつぶされ、該成形素材14に上型11の成形面11aと下型12の成形面12aが転写される。
At the time of molding, the ball-
この場合、図2に示すように、下型12の中心軸Oに対し上型11の中心軸O'が傾斜していると、図において、成形素材14は右側部分の拡がりが多くなり、その拡がった部分が枠部材16の内周面を右方(径方向)に押していく。これに伴い、枠部材16は座ぐり穴115の座面上を図面右方に移動することになる。
In this case, as shown in FIG. 2, when the central axis O ′ of the
そして、図3に示すように、上型11の摺動により押圧成形が終了したとき、レンズ14の外径中心と枠部材16の中心とが略一致し、枠部材16の内周面に加わる応力のばらつきが小さく抑えられる。なお、このとき、枠部材16の右方部分は座面から若干浮き上がるが、これにより枠部材16の内周面に加わる応力が緩和されるというメリットを有する。
Then, as shown in FIG. 3, when the press molding is finished by sliding the
また、図3において、枠部材16の右方部分が浮き上がったとき、上型11の成形面11aの外周部は、この枠部材16が所定量以上浮き上がるのを規制している。すなわち、上型11の成形面11aの外周部は、枠部材16が上型11の押圧方向(光軸方向)に移動するのを規制する規制部を形成している。
In FIG. 3, when the right part of the
図4(a)(b)は、枠規制部材15と枠部材16との寸法関係を示している。
すなわち、穴付き円板状の枠部材16の外周の直径をAとし、枠規制部材15に形成された座ぐり穴115の直径をBとすると、
B>A
の関係を有している。
FIGS. 4A and 4B show the dimensional relationship between the
That is, if the diameter of the outer periphery of the disk-shaped
B> A
Have the relationship.
これにより、座ぐり穴115に載置された枠部材16は、座ぐり穴115の座面を限定された範囲で移動することができる。この際、一般的な注意を払って座ぐり穴115の略中心付近に枠部材16を載置すれば足りる。
Thereby, the
なお、本実施形態では、下型12に円筒状の枠規制部材15を嵌挿した場合について説明したが、これに限ることなく、例えば下型12と枠規制部材15を一体的に固定しても良い。
In the present embodiment, the case where the cylindrical
本実施の形態によれば、枠部材16が上型11の押圧方向と略直交する方向(径方向)に移動するのを規制する枠規制部材15を設けたことで、例えば従来は、成形される光学素子のアスが0.4λ〜1.0λであったのが、0.05λ〜0.3λに減少することができた(λは光の波長である)。こうして、アスのない薄い光学素子を得ることができる。
(第2の実施の形態)
図6は、光学部品の成形用型の第2の実施の形態を示す図である。なお、第1の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。
According to the present embodiment, the
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of a molding die for optical components. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the member which is the same as that of 1st Embodiment, or corresponds.
本実施形態を説明する前に、例えば、図5に示すように、球穴が深いレンズの場合、枠部材16に傾きが発生すると、断面によって応力の発生に差が生じてアスが発生する。図5の矢印は、冷却時に枠部材16が締まってくる様子を示している。これは、レンズの材質よりも枠部材16の線膨張率が大きな場合に発生しやすい。
Before explaining the present embodiment, for example, as shown in FIG. 5, in the case of a lens having a deep spherical hole, when the
そこで、本実施の形態では、必要以上に枠部材16の径方向の一端が浮き上がって傾斜することでアスが発生しないように、それを阻止する枠規制部材15を設けて傾きを抑制するものである。
Therefore, in the present embodiment, the
図6において、成形用型10が第1の実施の形態と相違するのは、下型12の小径の柱状部112aに円筒状のカラー部材17が嵌挿され、更に、このカラー部材17の外周側に枠規制部材15を嵌挿した点である。
In FIG. 6, the molding die 10 is different from the first embodiment in that a
本実施形態では、カラー部材17の上端面に枠部材16が載置されていて、このカラー部材17の外径は枠部材16の外径よりも若干大きく形成されている。これは、カラー部材17と枠部材16の外径の差の範囲内で、枠部材16を上型11の押圧方向と略直交方向に移動可能とするためである。
In the present embodiment, the
枠規制部材15には、カラー部材17を嵌挿する内周面15aが形成され、この内周面15aの上端部には、中心側に突出するように規制部15bが形成されている。この枠規制部材15は、その底面が下型12の段部112cに当接支持された状態で、ボルト18によって下型12に固定されている。そして、このボルト18を、一回の成形工程のたびに取り外して枠規制部材15を着脱可能に構成している。
The
なお、本実施形態では、枠規制部材15をボルト18により下型12に着脱自在に固定した場合について説明したが、これに限ることなく、例えばキー等の他の固定手段によって下型12に着脱自在としても良い。
In the present embodiment, the case where the
本実施形態の枠規制部材15は、その内周面15aにより、枠部材16が上型11の押圧方向と略直交方向に移動するのを規制すると共に、規制部15bにより、枠部材16が上型11の押圧方向(光軸方向)に移動するのを規制している。
The
この場合、図7に示すように、カラー部材17の上端面と枠規制部材15の規制部15bとの全体の隙間をH、枠部材16の板厚をtとすると、
H=t+c(クリアランス)
の関係を有している。
In this case, as shown in FIG. 7, assuming that the entire gap between the upper end surface of the
H = t + c (clearance)
Have the relationship.
このクリアランスcは、枠部材16が上型11の押圧方向と略直交方向に移動可能とするための値であり、理論的には1μ程度あれば良いが、面粗さ等を考慮すると5μ〜10μ程度あることが好ましい。
This clearance c is a value for enabling the
また、成形によって得られるレンズの光軸に対する枠部材16の傾きθに、例えば、製品機能上5′以下の公差が設定された場合、
枠部材16の外径をA、枠部材16の板厚をtとし、クリアランスをcとすると、
θ≧tan-1c/A
の関係を満足する必要がある。
In addition, for example, when a tolerance of 5 ′ or less is set for the product function, the inclination θ of the
If the outer diameter of the
θ ≧ tan −1 c / A
It is necessary to satisfy the relationship.
本実施の形態によれば、枠部材16が上型11の押圧方向及びこれと略直交方向に夫々移動するのを規制する枠規制部材15を設けたので、例えば従来は、成形される光学素子のアスが0.4λ〜1.0λであったのが、0.05λ〜0.2λに減少することができた(λは光の波長である)。
(第3の実施の形態)
図8は、光学部品の成形用型の第3の実施の形態を示す図である。なお、第1の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。
According to the present embodiment, since the
(Third embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing a third embodiment of a molding die for optical components. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the member which is the same as that of 1st Embodiment, or corresponds.
図8に示すように、本実施の形態では、下型12に枠規制部材15を設けると共に、この枠規制部材15に対向するように、上型11にもボルト18によって枠規制部材15'を着脱自在に取り付けたものである。また、枠規制部材15の上端部には、第1の実施の形態と同様に、浅く抉られた座ぐり穴115が形成されている。
As shown in FIG. 8, in the present embodiment, a
なお、本実施形態では、枠規制部材15'は上型11にボルト18によって着脱自在に取り付けられているが、これに限ることなく、例えば上型11に一体的に固定しても良い。そして、上型11に取り付けられた枠規制部材15'の規制部15a'により、枠部材16が上型11の押圧方向(光軸方向)に移動するのを規制している。
In the present embodiment, the
すなわち、本実施形態では、下側の枠規制部材15により、枠部材16が上型11の押圧方向と略直交方向に移動するのを規制すると共に、上側の枠規制部材15'により、枠部材16が上型11の押圧方向(光軸方向)に移動するのを規制するものである。
That is, in the present embodiment, the lower
本実施の形態によれば、枠部材16が上型11の押圧方向(光軸方向)及びこれと略直交する方向(径方向)に移動するのを規制する枠規制部材15を設けたことで、成形される光学素子のアスを小さくすることができる。
According to the present embodiment, by providing the
10 成形用型
11 上型
11a 成形面
12 下型
12a 成形面
112a 小径の柱状部
112b 大径の柱状部
112c 段部
13 スリーブ
14 成形素材
15 枠規制部材
15a 内周面
15b 規制部
15' 枠規制部材
15a' 規制部
115 座ぐり穴
115a 壁面
16 枠部材
17 カラー部材
18 ボルト
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記枠部材は、前記押圧の際に、前記押圧方向に略直交する方向に移動可能であり、
前記枠部材の前記移動を規制する枠規制部材が設けられている、
ことを特徴とする光学部品の成形用型。 An optical element in which an optical element material sandwiched between a pair of opposing molds and a frame member disposed in the vicinity of the optical element material are pressed together after being softened by heating, and are integrally joined. In molds for parts,
The frame member, when the pressing is movable in a direction substantially perpendicular to the pressing direction,
A frame restricting member for restricting the movement of the frame member is provided ;
A mold for molding optical parts characterized by the above.
前記枠規制部材は、前記枠部材の前記押圧方向の移動を規制する規制部を有している、
ことを特徴とする請求項1に記載の光学部品の成形用型。 The frame member is movable in the pressing direction during the pressing,
The frame restricting member has a restricting portion that restricts movement of the frame member in the pressing direction .
The mold for molding an optical component according to claim 1.
前記1対の成形型のうち前記枠部材と対向する側の成形型は、前記枠部材の前記押圧方向の移動を規制する規制部を有している、
ことを特徴とする請求項1に記載の光学部品の成形用型。 The frame member is movable in the pressing direction during the pressing,
The mold on the side facing the frame member of the pair of molds has a restricting portion that restricts movement of the frame member in the pressing direction .
The mold for molding an optical component according to claim 1.
前記枠部材は、前記押圧の際に、前記押圧方向に略直交する方向に移動可能であり、
前記枠部材の前記移動は、枠規制部材により規制される、
ことを特徴とする光学部品の製造方法。 When an optical element material sandwiched between a pair of opposing molds is pressed after being softened by heating, a frame member disposed in the vicinity of the optical element material is integrated with the optical element material. In the manufacturing method of optical components to be joined,
The frame member, when the pressing is movable in a direction substantially perpendicular to the pressing direction,
The movement of the frame member is regulated by a frame regulating member ;
An optical component manufacturing method characterized by the above.
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