JP4841742B2

JP4841742B2 - Manufacturing method of optical lens

Info

Publication number: JP4841742B2
Application number: JP2001139225A
Authority: JP
Inventors: 泰楠山
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2001-05-09
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2021-05-09
Also published as: JP2002338282A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子より出射される光に対して作用する光学レンズの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許第３１２１６１４号公報及び英国公報ＧＢ２１０８４８３Ａは、線引き処理によるマイクロレンズの製造方法について開示している。このような製造方法によれば、円柱形状のプレフォーム（母材）を成形しこれを加熱して線引き加工することで、プレフォームと同一断面形状の円柱レンズが形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来型の光学レンズの製造方法では、線引き処理の過程でプレフォームが歪みなどを起こして変形し、光に対して作用する光学作用部が設計した通りに形成されない、といった不具合が生じていた。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、線引き処理により母材が変形するのを抑制することが可能な光学レンズの製造方法、を提供することにある。
【０００５】
また、本発明の他の目的は、光に対して正確に作用する光学作用部を備えた光学レンズ、を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による光学レンズの製造方法は、第１透光性材料により柱状形状に形成され側面に曲面を有する第１光学部材、を複数配列して形成された第１光学部材アレイと、線引き処理時の加熱温度において第１透光性材料より粘性の低い第２透光性材料により形成され、第１光学部材アレイを隣接・包囲するように配置された第２光学部材と、線引き処理時の加熱温度において第２透光性材料より粘性の高い第３透光性材料により形成され、柱軸方向に垂直な任意断面において第１光学部材アレイに対して並置されているように構成・配置された第１補強部材とを備え、第１光学部材アレイと第１補強部材との間には、第２光学部材が配置されている、光学レンズ用母材を作製する光学レンズ用母材作製工程と、光学レンズ用母材作製工程により作製された光学レンズ用母材を、所望の外径になるまで柱軸方向に線引き処理する線引き処理工程と、線引き処理工程により線引き処理された光学レンズ用母材を、所望の長さで切断して光学レンズを作製する光学レンズ作製工程と、を含み、線引き処理工程により線引き処理された光学レンズ用母材の曲面は、入射光又は出射光に対して作用する光学作用部として機能するものである。
【０００７】
このような光学レンズの製造方法によれば、母材の段階で光学作用部の形状（曲面形状）を形成することができるため、光学作用部を容易に形成することが可能となる。
【０００８】
また、第１光学部材アレイが第２光学部材によって隣接・包囲された光学レンズ用母材、を線引き処理することにより光学レンズの製造が行われるので、線引き処理により第１光学部材アレイに歪みなどの変形が発生するのを抑制することが可能となる。
また、線引き処理工程に要する加熱温度において、第１透光性材料の粘性は第２透光性材料よりも高い（第２透光性材料の粘性は第１透光性材料よりも低い）。これにより、線引き処理工程中、第１透光性材料より成る第１光学部材はその形状を保持した状態で第２透光性材料より成る第２光学部材は軟化し、軟化した第２光学部材により第１光学部材と第２光学部材との間の隙間が埋められる。
また、光学レンズ用母材は、線引き処理時の加熱温度において第２透光性材料より粘性の高い第３透光性材料により形成され、柱軸方向に垂直な任意断面において第１光学部材アレイに対して並置されているように構成・配置された第１補強部材、を更に備えている。粘性の高い第１補強部材がこのように設けられることにより、線引き処理工程により第１光学部材アレイが歪んだり、第１光学部材アレイの各第１光学部材が互いにズレたりするのを抑制することが可能となる。
【０００９】
なお、「光に対して作用する」とは、光に対してその発散角を変化させて出射すること（コリメート、集光など）、又は光路変換して出射することを指すものとする。「光学作用部」とは、光学レンズにおいて光に対して作用することが可能な部位を指すものとする。
【００１１】
光学レンズ用母材の第１光学部材アレイは、２列の第１光学部材アレイであってもよい。
【００１２】
光学レンズ用母材の第２光学部材としては、例えば、円筒管と、円筒管内の中央部に配置された第１光学部材アレイと円筒管との間の隙間領域を埋めるスペーサと、を有する。
【００１４】
光学レンズ用母材において、第１補強部材は第１光学部材アレイから所定距離離間して配置されていることが望ましい。粘性の高い第１補強部材は第１光学部材アレイからは所定距離離間した位置に配置されており、また第１光学部材アレイは第１補強部材よりも粘性の低い第２光学部材によって隣接・包囲されているので、第１補強部材と第１光学部材アレイとの間のこの第２光学部材は、線引き処理工程にあって緩衝材（クッション材）としての役割を果たす。
【００１５】
光学レンズ用母材は、第２透光性材料より粘性の高い第３透光性材料により形成され、柱軸方向に垂直な任意断面において第１光学部材アレイに対して交差する方向にあるように構成・配置された第２補強部材、を更に備えていることが望ましい。粘性の高い第２補強部材がこのように設けられることにより、第１光学部材アレイが２列に形成されている場合には、線引き処理工程により２列の第１光学部材アレイの位置がずれ、互いの位置関係が崩れるのを抑制することが可能となる。
【００１６】
光学レンズ用母材において、第２補強部材は第１光学部材アレイから所定距離離間して配置されていることが望ましい。粘性の高い第２補強部材は第１光学部材アレイからは一定距離離間した位置に配置されており、また第１光学部材アレイは第２補強部材よりも粘性の低い第２光学部材によって隣接・包囲されているので、第２補強部材と第１光学部材アレイとの間のこの第２光学部材は、線引き処理工程にあって緩衝材（クッション材）としての役割を果たす。
【００１７】
第１透光性材料及び第３透光性材料は同一の透光性材料であってもよい。
【００１８】
第１透光性材料は第２透光性材料とは屈折率が異なることが望ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２１】
図１（ａ）〜１（ｄ）は、実施形態に係る光学レンズの製造方法における各工程を示す概略図である。図１（ａ）には、光学レンズ用母材作製工程として作製すべき光学レンズ用母材４０が示されている。光学レンズ用母材４０は、第１透光性材料より成る第１光学部材１０と、第２透光性材料より成る第２光学部材２０と、から構成されている。第１透光性材料と第２透光性材料はそれぞれ異なる屈折率を有するものが選択されている。本実施形態では、第１透光性材料としては、ＬａＳＦｎ１４（屈折率１.８３、熱膨張係数８２×１０^-7／Ｋ、屈伏点６８９℃（住田光学製））が、第２透光性材料としては、ＢＫ７、屈折率１.５２、熱膨張係数７１×１０^-7／Ｋ、屈伏点６１４℃（ショット社製））が使用されている。
【００２２】
第１光学部材１０は柱状形状に形成され側面には曲面１０ａが形成されている。この第１光学部材１０は複数互いに接触した状態で配列されており、これにより第１光学部材アレイ１１が形成されている。図１（ａ）の例では、第１光学部材アレイ１１は、２列互いに平行になるよう所定の間隔で配置されている。本実施形態による光学レンズ用母材４０では、曲面１０ａは凸曲面として形成されているが、凹曲面として形成することも可能である。また、曲面１０ａは非球面であってもよい。なお、この曲面１０ａは、線引き処理後には入射光又は出射光に対して作用する光学作用部として機能する部分である。図中、これら曲面と光学作用部に対しては、同一の符号をつけてある。
【００２３】
第２光学部材２０は、円筒管２０ａと、複数のスペーサ２０ｂ〜２０ｄとから構成されている。第１光学部材アレイ１１は円筒管２０ａの中央部に配置され、第１光学部材アレイ１１と円筒管２０ａとの間の隙間領域には、スペーサ２０ｂ〜２０ｄがその隙間領域を埋めるように配置されている。
【００２４】
このように、線引き処理方法による光学レンズの製造方法では、十分に大きいサイズ（例：幅及び高さ２〜６ｃｍ、長さ２０〜２００ｃｍ）である光学レンズ用母材４０の段階で、光学作用部（曲面）の形成、第１光学部材１０の配列を行うことができるため、簡単かつ正確にそれらの作業を行うことが可能となる。
【００２５】
図１（ｂ）には、光学レンズ用母材作製工程により成形加工された光学レンズ用母材４０を線引き処理する工程について示されている。光学レンズ用母材４０は、加熱手段としての電気炉３５により、第２透光性材料の屈伏点以上かつ第１透光性材料の屈伏点以上の温度に加熱され、所望の寸法になるように線引き処理される。このような温度に設定することにより、線引き処理工程中、第１透光性材料より成る第１光学部材１０はその形状を保持した状態で第２透光性材料より成る第２光学部材２０は軟化し、軟化した第２光学部材２０により第１光学部材と第２光学部材との間の隙間（スペーサ２０ｂ〜２０ｄによっても埋めきれない隙間）が埋められる。これにより、最終的には内部に隙間の無い光学レンズを形成することが可能となっている。
【００２６】
電気炉３５は光学レンズ用母材４０を囲むように環状に形成され、光学レンズ用母材４０に対して周囲から等しく加熱することが望ましい。電気炉３５には温度調整装置が接続されていて、電気炉３５の温度を変えて線引き処理の温度を調整することが可能となっている。また、加熱された光学レンズ用母材４０を線引きして引き伸ばすのには、光学レンズ用母材４０を電気炉３５へ送り込む送り込みローラ３２、及び線引きされた光学レンズ用母材４０を引っ張る引っ張りローラ３３、が使用されている。この送り込みローラ３２の回転速度を調整することで、光学レンズ用母材４０が受けるトータル熱量を決定することも可能である。
【００２７】
光学レンズ用母材４０は、線引き処理された結果、その寸法が所望の寸法（例：０.５〜１５ｍｍ）になったと判断された場合、引っ張りローラ３３下部に設置されているカッター装置３７により切断され、長さにして５ｍｍ〜２０００ｍｍのロッド５０が得られる。寸法についての判断は引っ張りローラ３３の手前に設置された線径測定装置３８により行われる。なお、この線径測定装置３８は、レーザ部、受光部、解析部から成り、レーザ部により発光された光は線引き処理された光学レンズ用母材４０を透過し、その透過光が受光部により受光され、その受光光量などから線引き処理された光学レンズ用母材４０の寸法が解析部により算出されるようになっている。その算出結果は図示しない制御部へ送信され、所望の寸法であった場合にはカッタ装置３７を駆動し、所望の寸法でなかった場合には線引き処理環境（送り込みローラ３２の回転速度や線引き温度の調整など）が調整される。
【００２８】
図１（ｃ）には、ロッド５０から形成されたプリフォーム５１が示され、図１（ｄ）には、プリフォーム５１から形成される光学レンズ１が示されている。カッター装置３７による切断工程によって形成されたロッド５０は更に厚さ５１ａに切断され、プリフォーム５１が形成される。このプリフォーム５０を切削加工し、第２光学部材２０の余分な部分を削ぎ落とし外周部を研磨することで、図１１（ｄ）に示すような所望の大きさを有する光学レンズ１が作製される。上記した、線引き処理された光学レンズ用母材４０をカッター装置３７により切断してロッド５０を形成する工程から、プリフォーム５１を加工して光学レンズ１を形成する工程までを、光学レンズ作製工程とする。
【００２９】
このようにして作製された光学レンズ１は、半導体レーザ素子の複数の発光部は出射した各光に対してコリメートした後、出射することが可能となる。この光学レンズ１では、最初の光学レンズ用母材作製工程で作製した第１光学部材１０の曲面１０ａ(線引き処理後には光学作用部となる)の形状や、第１光学部材１０を配列して形成された第１光学部材アレイ１１の形状、が線引き処理後にもそのまま継承されているため、線引き処理後の微小な素子の段階で改めて光学作用部１０ａを成形加工する必要がなく、また各第１光学部材１０を配列するといった作業も必要としない。なお、この第１光学部材１０は別の線引き処理工程により形成されたものを使用することもできる。これにより、更に大きいサイズで光学作用部１０ａを形成することが可能となる。このように本実施形態による光学レンズの製造方法では、製造工程を大幅に軽減することが可能となっている。
【００３０】
図２（ａ）〜２（ｅ）は、それぞれ光学レンズ用母材の断面図である。図２（ａ）は、図１（ａ）に示す光学レンズ用母材４０のＸ−Ｘ’線に沿う断面図である。図に端的に示されるように、２列の第１光学部材アレイ１１は、それぞれ第２光学部材２０のスペーサ２０ｂ〜２０ｄによって四方から隣接・包囲されている。これにより、線引き処理工程において、第１光学部材アレイ１１に歪みなどの変形が生じるのを抑制することが可能となっている。
【００３１】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す光学レンズ用母材４０に対し、第１光学部材アレイ１１が１列の場合の光学レンズ用母材１４０、の断面図である。同様に、第１光学部材アレイ１１が第２光学部材２０のスペーサ１２０ｂ，１２０ｃによって四方から隣接・包囲されているので、線引き処理工程において、第１光学部材アレイ１１に歪みなどの変形が生じるのを抑制することが可能となっている。
【００３２】
図２（ｃ）は、図２（ａ）に示す光学レンズ用母材４０に対し、第１光学部材アレイ１１に対して平行となるように（断面図上で）構成・配置された第１補強部材２４と、第１光学部材アレイ１１に対して直交するように（断面図上で）構成・配置された第２補強部材２５と、を更に備えた光学レンズ用母材２４０、の断面図である。各補強部材２４，２５は、２列の第１光学部材アレイ１１を取り囲むように配置されている。これらの各補強部材２４，２５には、線引き処理時の加熱温度において第２透光性材料よりも粘性の高い第３透光性材料、が使用されている。第３透光性材料には第１光学部材１０を構成する第１透光性材料が使用されてもよい。
【００３３】
図２（ｃ）に示されているように、第１補強部材２４の内側側面２４ａは第１光学部材アレイ１１に対して平行であり、第２補強部材２５の内側側面２５ａは第１光学部材アレイ１１に対して直交している。「第１光学部材アレイに対して並置された第１補強部材」、「第１光学部材アレイに対して交差する方向にあるように配置された第２補強部材」には、次に説明する図２（ｄ）のようなものだけでなく、このように、各補強部材と内側側面との関係が並置関係（好ましくは平行関係）、交差関係（好ましくは直交関係）であるものまで含まれるものとする。
【００３４】
光学レンズ用母材２４０では、この粘性の高い第１補強部材２４が設けられることにより、第１光学部材アレイ１１は線引き処理工程においてそのアレイ形状が維持され易くなり、歪んだり第１光学部材アレイ１１を構成する各第１光学部材１０が互いにずれたりするのを抑制することが可能となっている。また同様に、粘性の高い第２補強部材２５が設けられることにより、線引き処理工程において２列の第１光学部材アレイ１１の位置がずれ、位置関係が崩れるのを抑制することが可能となっている。
【００３５】
また、光学レンズ用母材２４０では、これらの補強部材２４，２５は第１光学部材アレイ１１からは一定距離離間した位置に配置され、補強部材２４，２５と第１光学部材アレイ１１との間には、粘性の低い第２透光性材料より成るスペーサ２２０ｂ，２２０ｃが配置されている。これにより、これらのスペーサ２２０ｂ，２２０ｃが緩衝材（クッション材）として機能し、補強部材２４，２５の影響で第１光学部材アレイ１１が線引き処理工程によって反り返ったり又は割れたりする不具合が生じないようになっている。
【００３６】
図２（ｄ）は、図２（ｃ）に示す光学レンズ用母材２４０に対し、第１光学部材アレイ１１を取り囲むように配置されている補強部材２４，２５の外側に更にスペーサ３２０ｅ，３２０ｆが配置されている場合の光学レンズ用母材３４０、の断面図である。この光学レンズ用母材３４０は、図２（ｃ）に示す光学レンズ用母材２４０と同等の効果を有する。光学レンズ用母材３４０では、粘性の高い補強部材３２４，３２５を上記したような効果を与えるのに必要最小限の分量（厚み）にし、抑制された分が粘性の低いスペーサ３２０ｅ，３２０ｆに置換されているので、線引き処理工程が円滑に行われるようになっている。
【００３７】
図２（ｅ）は、図２（ｄ）に示す光学レンズ用母材３４０に対し、第１光学部材アレイ１１が１列の場合の光学レンズ用母材４４０、の断面図である。第１光学部材アレイ１１が１列の場合、アレイ１１と交差する方向に配置される第２補強部材は必要ないので、構成が簡単になっている。
【００３８】
図３（ａ）〜３（ｃ）、図４（ａ），４（ｂ）は、本実施形態による光学レンズの製造方法の効果を示す図である。簡単のため、プリフォームの段階を例にとって説明する。図３（ａ）は、第１光学部材アレイ１１が第２光学部材２０により四方から隣接・包囲されていない光学レンズ用母材、が線引き処理されて形成されたプリフォーム８５１の平面図である。図３（ｂ）は、図２（ｂ）に示す光学レンズ用母材１４０が線引き処理されて形成されたプリフォーム１５１の平面図である。図３（ｃ）は、図２（ｅ）に示す光学レンズ用母材４４０が線引き処理されて形成されたプリフォーム４５１の平面図である。
【００３９】
プリフォーム８５１では、第１光学部材アレイ１１が第２光学部材２０により隣接・包囲されていないためアレイ１１周囲には隙間が多く形成され、このため線引き処理工程によって第１光学部材アレイ１１に「歪み」が発生しているが、プリフォーム１５１では、第１光学部材アレイ１１が第２光学部材２０により四方から隣接・包囲されているため、このような不具合は解消されている。なお、説明は省略されているが、図２（ａ）に示す光学レンズ用母材４０が線引き処理されて形成されたプリフォーム５１、についても同様の効果が得られる。
【００４０】
プリフォーム４５１では第１補強部材４２４が設けられているため、このような「歪み」現象や、更に各第１光学部材１０が互いにずれたりする現象が抑制されたものとなっている。最終的な光学レンズ４０１（図示しない）を作製する上で、この第１補強部材４２４の部分は削除されてもよい。なお、図３（ａ）に示されたような歪みは、第２光学部材２０により隣接・包囲されていない場合には必ず生じる、というものではないことを断っておく。
【００４１】
図４（ａ）は、２列の第１光学部材アレイ１１に対して補強部材が設けられていない光学レンズ用母材、が線引き処理されて形成されたプリフォーム９５１の平面図である。図４（ｂ）は、図２（ｄ）に示す光学レンズ用母材３４０が線引き処理されて形成されたプリフォーム３５１の平面図である。プリフォーム９５１では、第１光学部材アレイ１１の位置がずれて、２列の第１光学部材アレイ１１の位置関係が崩れているが、これに対してプリフォーム３５１では、第２補強部材３２５の作用によりこのような不具合が解消されている。なお、図２（ｃ）に示す光学レンズ用母材２４０が線引き処理されて形成されたプリフォーム２５１（図示しない）に対しても同様の効果が得られる。
【００４２】
なお、特公平７−１５５２１号公報には、線引き処理方法による屈折率分布型円柱レンズ（セルフォックレンズ）の製造方法について開示されている。この製造方法では、母材として、中心から半径方向外側に向かってフッ素のドーパント量が段階的に増大され、それに従ってその屈折率が段階的に低下してなる高純度石英ガラス系ロッドが使用されており、本発明のように、母材に対して形状的に光学作用部が形成されたものは使用されていない。このような従来の製造方法では、母材作製工程として、フッ素をプラズマ外付け法によりドープさせたり、溶融塩中に長時間侵漬してイオン交換を行う方法により屈折率分布を形成する工程が必要があったが、本発明ではこのような工程は不要となっている。また、形成される光学レンズにおいても、光入射面、光出射面は円柱型の側面曲面ではなく、その両端部が使用されるものであるという点で、本実施形態とは異なるものである。
【００４３】
また、特開昭６１−２６００２号公報には、埋め込み型のレンズアレイの製造方法について開示されているが、イオン拡散によって形成された半円柱状レンズが複数設けられた一対の透明基板、を貼りあわせることによって作製されるものであって、本実施形態による光学レンズの製造方法とは全く異なるものである。また形成されるレンズにおいても、その光軸方向は円柱状レンズの軸線に平行する方向である、という点で本実施形態とは異なるものである。
【００４４】
以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、本発明を実施するにあたって前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の請求項の範囲内に該当する発明の全ての変更を包含し、形状、サイズ、配置、構成などについて変更が可能である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明による光学レンズの製造方法では、十分に大きい母材の段階で光学作用部の形状（曲面形状）を容易に形成することができるため、正確に作用する光学作用部を備えた光学レンズが実現する。また、製造上の負担を軽減することが可能となる。
【００４６】
また、本発明による光学レンズの製造方法では、第１光学部材アレイが第２光学部材によって隣接・包囲された光学レンズ用母材、が線引き処理されるので、線引き処理した結果、第１光学部材アレイに歪みなどの変形が発生するのを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）〜１（ｄ）は、実施形態に係る光学レンズの製造方法における各工程を示す概略図である。
【図２】図２（ａ）〜２（ｅ）は、それぞれ光学レンズ用母材の断面図である。
【図３】図３（ａ）〜３（ｃ）は、本実施形態による光学レンズの製造方法の効果を示す図である。
【図４】図４（ａ），４（ｂ）は、本実施形態による光学レンズの製造方法の効果を示す図である。
【符号の説明】
１…光学レンズ、１０…第１光学部材、１０ａ…曲面、１１…第１光学部材アレイ、２０…第２光学部材、２０ａ…円筒管、２０ｂ〜２０ｄ…スペーサ、４０，１４０，２４０，３４０，４４０…光学レンズ用母材、５０…ロッド、５１…プリフォーム。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an optical lens that acts on light emitted from a light emitting element.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent No. 3121614 and British Publication GB2108383A disclose a method of manufacturing a microlens by a drawing process. According to such a manufacturing method, a cylindrical lens having the same cross-sectional shape as that of the preform is formed by forming a cylindrical preform (base material) and heating it to perform drawing.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional optical lens manufacturing method, the preform is deformed due to distortion or the like in the process of drawing, and the optical action part that acts on the light is not formed as designed. Has occurred.
[0004]
Therefore, an object of the present invention is to provide an optical lens manufacturing method capable of suppressing deformation of a base material due to a drawing process.
[0005]
Another object of the present invention is to provide an optical lens provided with an optical action unit that accurately acts on light.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an optical lens manufacturing method according to the present invention includes a first optical member formed by arranging a plurality of first optical members formed in a columnar shape by a first light-transmissive material and having curved surfaces on side surfaces. and member array is formed by a lower second transparent material viscous than the first light-transmissive material at the heating temperature at the time of drawing processing, a second optical member of the first optical member array disposed adjacent, surrounding And a third light-transmitting material having a viscosity higher than that of the second light-transmitting material at the heating temperature during the drawing process, and juxtaposed with the first optical member array in an arbitrary cross section perpendicular to the column axis direction. An optical lens for producing a base material for an optical lens , comprising: a first reinforcing member configured and arranged in such a manner that a second optical member is arranged between the first optical member array and the first reinforcing member. Lens matrix manufacturing process and optics A drawing process step for drawing the optical lens base material produced in the process for producing the optical lens in the column axis direction until the desired outer diameter is reached, and an optical lens base material that has been drawn in the drawing process step. A curved surface of the optical lens base material subjected to the drawing process in the drawing process acts on incident light or outgoing light. It functions as an optical action part .
[0007]
According to such an optical lens manufacturing method, since the shape (curved surface shape) of the optical action part can be formed at the stage of the base material, the optical action part can be easily formed.
[0008]
Further, since the optical lens is manufactured by drawing the optical lens base material adjacent to and surrounded by the second optical member, the first optical member array is distorted by the drawing process. It is possible to suppress the occurrence of deformation.
In addition, at the heating temperature required for the drawing process, the viscosity of the first light transmissive material is higher than that of the second light transmissive material (the viscosity of the second light transmissive material is lower than that of the first light transmissive material). Accordingly, during the drawing process, the second optical member made of the second light-transmitting material is softened while the shape of the first optical member made of the first light-transmitting material is maintained, and the softened second optical member. Thus, the gap between the first optical member and the second optical member is filled.
The optical lens base material is formed of a third light-transmitting material having a higher viscosity than the second light-transmitting material at the heating temperature during the drawing process, and the first optical member array has an arbitrary cross section perpendicular to the column axis direction. And a first reinforcing member configured and arranged so as to be juxtaposed with each other. By providing the high-viscosity first reinforcing member in this way, the first optical member array is prevented from being distorted by the drawing process, and the first optical members of the first optical member array are prevented from being displaced from each other. Is possible.
[0009]
Note that “acting on light” refers to emitting light with its divergence angle changed (collimation, condensing, etc.), or emitting light after changing the optical path. The “optical action part” refers to a part capable of acting on light in the optical lens.
[0011]
The first optical member array of the optical lens base material may be two rows of first optical member arrays.
[0012]
As a 2nd optical member of the preform | base_material for optical lenses, it has a cylindrical tube and the spacer which fills the clearance gap area between the 1st optical member array arrange | positioned in the center part in a cylindrical tube, and a cylindrical tube, for example.
[0014]
In the optical lens base material, it is desirable that the first reinforcing member is disposed at a predetermined distance from the first optical member array. The high-viscosity first reinforcing member is arranged at a predetermined distance from the first optical member array, and the first optical member array is adjacent and surrounded by the second optical member having a lower viscosity than the first reinforcing member. Therefore, the second optical member between the first reinforcing member and the first optical member array serves as a cushioning material (cushion material) in the drawing process.
[0015]
The optical lens base material is formed of a third light-transmitting material having a higher viscosity than the second light-transmitting material, and is in a direction intersecting the first optical member array in an arbitrary cross section perpendicular to the column axis direction. It is desirable to further include a second reinforcing member configured and arranged in the above. By providing the second reinforcing member with high viscosity in this way, when the first optical member array is formed in two rows, the positions of the first optical member arrays in the two rows are shifted by the drawing process, It is possible to suppress the mutual positional relationship from breaking.
[0016]
In the optical lens base material, it is desirable that the second reinforcing member be disposed at a predetermined distance from the first optical member array. The high-viscosity second reinforcing member is disposed at a position spaced apart from the first optical member array by a certain distance, and the first optical member array is adjacent to and surrounded by the second optical member having a lower viscosity than the second reinforcing member. Therefore, the second optical member between the second reinforcing member and the first optical member array serves as a cushioning material (cushion material) in the drawing process.
[0017]
The first light transmissive material and the third light transmissive material may be the same light transmissive material.
[0018]
The first light transmissive material desirably has a refractive index different from that of the second light transmissive material.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0021]
FIG. 1A to FIG. 1D are schematic views illustrating each step in the method of manufacturing an optical lens according to the embodiment. FIG. 1A shows an optical lens base material 40 to be manufactured as an optical lens base material manufacturing step. The optical lens base material 40 includes a first optical member 10 made of a first light transmissive material and a second optical member 20 made of a second light transmissive material. As the first light transmissive material and the second light transmissive material, materials having different refractive indexes are selected. In the present embodiment, as the first light transmissive material, LaSFn14 (refractive index 1.83, thermal expansion coefficient 82 × 10 ⁻⁷ / K, yield point 689 ° C. (manufactured by Sumita Optical Co., Ltd.)) is the second light transmissive material. As materials, BK7, refractive index 1.52, thermal expansion coefficient 71 × 10 ⁻⁷ / K, yield point 614 ° C. (manufactured by Schott) are used.
[0022]
The first optical member 10 is formed in a columnar shape, and a curved surface 10a is formed on the side surface. A plurality of the first optical members 10 are arranged in contact with each other, whereby a first optical member array 11 is formed. In the example of FIG. 1A, the first optical member array 11 is arranged at a predetermined interval so that two columns are parallel to each other. In the optical lens base material 40 according to the present embodiment, the curved surface 10a is formed as a convex curved surface, but it can also be formed as a concave curved surface. The curved surface 10a may be an aspherical surface. The curved surface 10a is a part that functions as an optical action part that acts on incident light or outgoing light after the drawing process. In the figure, the same reference numerals are given to the curved surface and the optical action part.
[0023]
The second optical member 20 includes a cylindrical tube 20a and a plurality of spacers 20b to 20d. The first optical member array 11 is disposed at the center of the cylindrical tube 20a, and spacers 20b to 20d are disposed in the gap region between the first optical member array 11 and the cylindrical tube 20a so as to fill the gap region. ing.
[0024]
As described above, in the method of manufacturing an optical lens by the drawing method, the optical action is performed at the stage of the optical lens base material 40 having a sufficiently large size (eg, width and height of 2 to 6 cm, length of 20 to 200 cm). Since the portion (curved surface) can be formed and the first optical member 10 can be arranged, these operations can be performed easily and accurately.
[0025]
FIG. 1B shows a process of drawing the optical lens base material 40 molded by the optical lens base material manufacturing process. The optical lens base material 40 is heated to a temperature equal to or higher than the yield point of the second translucent material and higher than the yield point of the first translucent material by an electric furnace 35 as a heating means so as to have a desired dimension. Is drawn. By setting the temperature at such a temperature, the first optical member 10 made of the first light transmissive material maintains the shape of the second optical member 20 made of the second light transmissive material during the drawing process. The gap between the first optical member and the second optical member (the gap that cannot be filled with the spacers 20b to 20d) is filled with the softened and softened second optical member 20. Thereby, it is finally possible to form an optical lens without a gap inside.
[0026]
The electric furnace 35 is formed in an annular shape so as to surround the optical lens base material 40, and it is desirable to heat the optical lens base material 40 equally from the periphery. A temperature adjusting device is connected to the electric furnace 35, and the temperature of the drawing process can be adjusted by changing the temperature of the electric furnace 35. Further, in order to draw and stretch the heated optical lens base material 40, a feeding roller 32 that sends the optical lens base material 40 to the electric furnace 35, and a pulling roller that pulls the drawn optical lens base material 40 are drawn. 33 is used. It is possible to determine the total amount of heat received by the optical lens base material 40 by adjusting the rotational speed of the feed roller 32.
[0027]
When the optical lens base material 40 is determined to have a desired dimension (eg, 0.5 to 15 mm) as a result of the drawing process, the cutter device 37 installed below the pulling roller 33 is used. The rod 50 cut | disconnected and 5-5 mm in length is obtained. The determination of the dimensions is performed by a wire diameter measuring device 38 installed in front of the pulling roller 33. The wire diameter measuring device 38 includes a laser unit, a light receiving unit, and an analyzing unit. Light emitted from the laser unit passes through the optical lens base material 40 that has been subjected to drawing processing, and the transmitted light is transmitted by the light receiving unit. The dimensions of the optical lens base material 40 that has been received and subjected to a drawing process based on the amount of received light are calculated by the analysis unit. The calculation result is transmitted to a control unit (not shown), and when it has a desired dimension, the cutter device 37 is driven, and when it does not have a desired dimension, the drawing processing environment (the rotation speed of the feeding roller 32 or the drawing temperature) is obtained. Are adjusted).
[0028]
FIG. 1C shows a preform 51 formed from the rod 50, and FIG. 1D shows the optical lens 1 formed from the preform 51. The rod 50 formed by the cutting process by the cutter device 37 is further cut to a thickness 51a, and the preform 51 is formed. By cutting this preform 50 and scraping off the excess portion of the second optical member 20 and polishing the outer peripheral portion, the optical lens 1 having a desired size as shown in FIG. The From the process of forming the rod 50 by cutting the optical lens base material 40 that has been subjected to the above-described drawing process by the cutter device 37 to the process of forming the optical lens 1 by processing the preform 51, the optical lens manufacturing process And
[0029]
In the optical lens 1 thus manufactured, the plurality of light emitting portions of the semiconductor laser element can emit light after collimating the emitted light. In this optical lens 1, the shape of the curved surface 10a of the first optical member 10 produced in the first optical lens base material production step (which becomes an optical action portion after the drawing process), and the first optical members 10 are arranged. Since the shape of the formed first optical member array 11 is inherited as it is even after the drawing process, it is not necessary to form the optical action part 10a again at the stage of a minute element after the drawing process. The operation | work which arrange | positions 1 optical member 10 is not required. In addition, this 1st optical member 10 can also use what was formed by another drawing process. Thereby, it becomes possible to form the optical action part 10a with a larger size. As described above, in the manufacturing method of the optical lens according to the present embodiment, the manufacturing process can be greatly reduced.
[0030]
2A to 2E are cross-sectional views of the optical lens base material. FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line XX ′ of the optical lens base material 40 shown in FIG. As shown in the drawing, the two rows of the first optical member array 11 are adjacent and surrounded from four sides by the spacers 20b to 20d of the second optical member 20, respectively. Thereby, it is possible to suppress deformation such as distortion in the first optical member array 11 in the drawing process.
[0031]
FIG. 2B is a cross-sectional view of the optical lens base material 140 in the case where the first optical member array 11 is in a single row with respect to the optical lens base material 40 shown in FIG. Similarly, since the first optical member array 11 is adjacent and surrounded from the four sides by the spacers 120b and 120c of the second optical member 20, deformation such as distortion occurs in the first optical member array 11 in the drawing process. Can be suppressed.
[0032]
FIG. 2C shows the first optical lens base material 40 shown in FIG. 2A configured and arranged so as to be parallel to the first optical member array 11 (on a sectional view). Sectional drawing of the base material 240 for optical lenses further provided with the reinforcing member 24 and the 2nd reinforcement member 25 comprised and arrange | positioned so that it may orthogonally cross with respect to the 1st optical member array 11 (on sectional drawing). It is. The reinforcing members 24 and 25 are arranged so as to surround the first optical member array 11 in two rows. For each of these reinforcing members 24 and 25, a third light transmissive material having a higher viscosity than the second light transmissive material at the heating temperature during the drawing process is used. As the third light transmissive material, the first light transmissive material constituting the first optical member 10 may be used.
[0033]
As shown in FIG. 2C, the inner side surface 24a of the first reinforcing member 24 is parallel to the first optical member array 11, and the inner side surface 25a of the second reinforcing member 25 is the first optical member. It is orthogonal to the array 11. The “first reinforcing member juxtaposed with respect to the first optical member array” and the “second reinforcing member disposed so as to intersect with the first optical member array” are described below. 2 (d) as well as those in which the relationship between each reinforcing member and the inner side surface is a juxtaposed relationship (preferably a parallel relationship) or a cross relationship (preferably an orthogonal relationship). And
[0034]
In the optical lens base material 240, by providing the highly viscous first reinforcing member 24, the array shape of the first optical member array 11 is easily maintained in the drawing process, and the first optical member array is distorted. 11 can be prevented from being displaced from each other. Similarly, by providing the highly viscous second reinforcing member 25, it is possible to suppress the positional relationship between the first optical member array 11 in two rows from being displaced and the positional relationship from being lost in the drawing process. Yes.
[0035]
Further, in the optical lens base material 240, these reinforcing members 24 and 25 are disposed at a position spaced apart from the first optical member array 11 by a certain distance, and between the reinforcing members 24 and 25 and the first optical member array 11. The spacers 220b and 220c made of the second light-transmitting material having low viscosity are disposed. As a result, the spacers 220b and 220c function as cushioning materials (cushion materials), and the first optical member array 11 is not warped or broken by the drawing process due to the influence of the reinforcing members 24 and 25. It has become.
[0036]
FIG. 2D shows the spacers 320e and 320f further outside the reinforcing members 24 and 25 arranged so as to surround the first optical member array 11 with respect to the optical lens base material 240 shown in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of the optical lens base material 340 when is disposed. This optical lens base material 340 has the same effect as the optical lens base material 240 shown in FIG. In the optical lens base material 340, the high-viscosity reinforcing members 324 and 325 are made the minimum amount (thickness) necessary to give the above-described effects, and the suppressed portions are replaced with the low-viscosity spacers 320e and 320f. Therefore, the drawing process is smoothly performed.
[0037]
FIG. 2E is a cross-sectional view of the optical lens base material 440 in the case where the first optical member array 11 is one row with respect to the optical lens base material 340 shown in FIG. When the first optical member array 11 is in a single row, the second reinforcing member disposed in the direction intersecting with the array 11 is not necessary, so that the configuration is simplified.
[0038]
3 (a) to 3 (c), 4 (a), and 4 (b) are views showing the effects of the method of manufacturing an optical lens according to the present embodiment. For simplicity, the preform stage will be described as an example. FIG. 3A is a plan view of a preform 851 formed by drawing a base material for an optical lens in which the first optical member array 11 is not adjacent or surrounded by the second optical member 20 from four directions. . FIG. 3B is a plan view of a preform 151 formed by drawing the optical lens base material 140 shown in FIG. FIG. 3C is a plan view of a preform 451 formed by drawing the optical lens base material 440 shown in FIG.
[0039]
In the preform 851, the first optical member array 11 is not adjacent or surrounded by the second optical member 20, so there are many gaps around the array 11. However, in the preform 151, the first optical member array 11 is adjacent and surrounded by the second optical member 20 from all sides, so that such a problem is solved. Although explanation is omitted, the same effect can be obtained for the preform 51 formed by drawing the optical lens base material 40 shown in FIG.
[0040]
Since the first reinforcing member 424 is provided in the preform 451, such a “distortion” phenomenon and a phenomenon in which the first optical members 10 are shifted from each other are suppressed. In manufacturing the final optical lens 401 (not shown), the first reinforcing member 424 may be omitted. It should be noted that the distortion as shown in FIG. 3A does not necessarily occur when the second optical member 20 is not adjacent or surrounded.
[0041]
FIG. 4A is a plan view of a preform 951 formed by drawing a base material for an optical lens that is not provided with a reinforcing member with respect to the first optical member array 11 in two rows. FIG. 4B is a plan view of a preform 351 formed by drawing the optical lens base material 340 shown in FIG. In the preform 951, the position of the first optical member array 11 is shifted, and the positional relationship between the two rows of the first optical member array 11 is broken. On the other hand, in the preform 351, the second reinforcing member 325 Such an inconvenience is eliminated by the action. The same effect can be obtained for a preform 251 (not shown) formed by drawing the optical lens base material 240 shown in FIG.
[0042]
Japanese Patent Publication No. 7-15521 discloses a method of manufacturing a gradient index cylindrical lens (selfoc lens) by a drawing method. In this manufacturing method, a high-purity quartz glass rod in which the dopant amount of fluorine is increased stepwise from the center toward the outside in the radial direction and the refractive index is decreased stepwise accordingly is used as a base material. In addition, as in the present invention, those in which the optical action part is formed in shape with respect to the base material are not used. In such a conventional manufacturing method, as a base material manufacturing step, a step of forming a refractive index distribution by doping fluorine with a plasma external method or immersing in molten salt for a long time to perform ion exchange is performed. Although necessary, such a process is unnecessary in the present invention. Also, the formed optical lens is different from the present embodiment in that the light incident surface and the light exit surface are not cylindrical side curved surfaces, but both end portions thereof are used.
[0043]
JP-A-61-26002 discloses a method for manufacturing an embedded lens array, in which a pair of transparent substrates each provided with a plurality of semi-cylindrical lenses formed by ion diffusion are attached. It is manufactured by combining them, and is completely different from the optical lens manufacturing method according to the present embodiment. The formed lens is also different from the present embodiment in that the optical axis direction is a direction parallel to the axis of the cylindrical lens.
[0044]
The present invention has been specifically described above based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments for carrying out the present invention, and the invention falls within the scope of the claims of the present invention. All changes are included, and the shape, size, arrangement, configuration, etc. can be changed.
[0045]
【The invention's effect】
In the method of manufacturing an optical lens according to the present invention, since the shape (curved surface shape) of the optical action portion can be easily formed at a sufficiently large base material stage, an optical lens having an optical action portion that acts accurately is provided. Realize. In addition, the manufacturing burden can be reduced.
[0046]
In the optical lens manufacturing method according to the present invention, since the optical lens base material in which the first optical member array is adjacent and surrounded by the second optical member is drawn, the first optical member is obtained as a result of the drawing process. It is possible to suppress deformation such as distortion in the array.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A to FIG. 1D are schematic views showing respective steps in an optical lens manufacturing method according to an embodiment.
FIGS. 2A to 2E are cross-sectional views of optical lens base materials, respectively.
FIGS. 3A to 3C are views showing the effects of the method of manufacturing an optical lens according to the present embodiment.
FIGS. 4A and 4B are views showing the effects of the method of manufacturing an optical lens according to the present embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical lens, 10 ... 1st optical member, 10a ... Curved surface, 11 ... 1st optical member array, 20 ... 2nd optical member, 20a ... Cylindrical tube, 20b-20d ... Spacer, 40, 140, 240, 340, 440 ... Optical lens base material, 50 ... Rod, 51 ... Preform.

Claims

A first optical member array formed by the first optical member having a curved surface on the side surface is formed in a columnar shape by the first light-transmissive material, a plurality of sequences, wherein the first translucent at the heating temperature during drawing process It is formed by the lower second light transmissive material viscosity than the material, the second optical member to the first optical member array disposed adjacent, surrounding, second light transmitting material at the heating temperature during drawing process A first reinforcing member made of a third translucent material having a higher viscosity and configured and arranged so as to be juxtaposed with respect to the first optical member array in an arbitrary cross section perpendicular to the column axis direction; An optical lens base material preparation step for preparing an optical lens base material , wherein the second optical member is disposed between the first optical member array and the first reinforcing member ;
A drawing process step of drawing the optical lens preform produced by the optical lens preform preparation process in a column axis direction until a desired outer diameter is obtained;
An optical lens production step of producing an optical lens by cutting the optical lens base material that has been subjected to the drawing treatment in the drawing step, to a desired length, and
The method of manufacturing an optical lens, wherein the curved surface of the optical lens base material subjected to the drawing process in the drawing process step functions as an optical action unit that acts on incident light or outgoing light.

2. The method of manufacturing an optical lens according to claim 1 , wherein the first optical member array of the optical lens base material is a first optical member array in two rows.

The second optical member of the optical lens base material includes a cylindrical tube, and a spacer that fills a gap region between the first optical member array and the cylindrical tube arranged in a central portion of the cylindrical tube. The manufacturing method of the optical lens of Claim 1 or 2 .

The optical lens base material is formed of a third light-transmitting material having a higher viscosity than the second light-transmitting material, and intersects the first optical member array in an arbitrary cross section perpendicular to the column axis direction. The manufacturing method of the optical lens in any one of Claims 1-3 further provided with the 2nd reinforcement member comprised and arrange | positioned so that it may exist.

5. The method of manufacturing an optical lens according to claim 4 , wherein in the optical lens base material, the second reinforcing member is disposed at a predetermined distance from the first optical member array.

The method for manufacturing an optical lens according to claim 1 , wherein the first light transmissive material and the third light transmissive material are the same light transmissive material.