JP5382276B1 - 鏡筒一体型レンズの製造方法 - Google Patents

Abstract

溶融ガラス滴成形法を用い、材質が金属からなる鏡筒（１００）にガラス成形体（５０）を一体的に成形する鏡筒一体型レンズの製造方法であって、第２円筒状開口部（１０２）側から、貫通開口部に上型円柱状型（２３）を挿入し、溶融ガラス滴（５０）が接続開口部（１０３）に圧接するように溶融ガラス滴（５０）を下型円柱状型（１２）と上型円柱状型（２３）とにより加圧成形する。

Description

本発明は、鏡筒一体型レンズの製造方法に関する。

鏡筒の内部にガラス成形体を一体的に形成した光学部品が、特開平０３−２６５５２９号公報（特許文献１）および特開平０８−７５９７３号公報（特許文献２）に開示されている。

いずれの文献においても、球形状のレンズ素材を準備し、鏡筒の内部においてレンズ素材を軟化点以上の温度に加熱し、形成のために加圧する製造方法が開示されている。

特開平０３−２６５５２９号公報 特開平０８−７５９７３号公報

上記光学部品の製造方法においては、あらかじめ球形状のレンズ素材を準備する必要がある。このレンズ素材を準備する工程においては、光学部品としてのレンズを準備する工程であるため、高い製造技術と製造コストが必要となる。

また、上記製造工程によって得られた球形状のレンズ素材に対して、さらに、鏡筒の内部の所定位置に配置する工程、および、加熱および形成工程が必要となる。その結果、製造プロセスに多くの工程が必要となる。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、製造工程の短縮を図ることが可能な鏡筒一体型レンズの製造方法を提供することにある。

この発明に基づいた鏡筒一体型レンズの製造方法においては、溶融ガラス滴成形法を用い、材質が金属からなる鏡筒にガラス成形体を一体的に成形する鏡筒一体型レンズの製造方法であって、上記溶融ガラス滴成形法は、下型と上型とを用い、上記下型上に溶融ガラス滴を滴下した後、上記下型と上記上型とにより上記溶融ガラス滴を加圧成形する方法である。

上記下型は、上端面に上記溶融ガラス滴を加圧する光学面を有し上記上型側に向かって延びる下型円柱状型を含み、上記上型は、上記下型円柱状型に対して対向し、下端面に上記溶融ガラス滴を加圧する光学面を有し上記下型側に向かって延びる上型円柱状型を含む。

上記鏡筒は、軸方向に延びる貫通開口部を含み、上記貫通開口部は、上記下型側に位置し、上記溶融ガラス滴の成形時に、上記下型円柱状型が挿入される第１円筒状開口部と、上記上型側に位置し、上記溶融ガラス滴の成形時に、上記上型円柱状型が上記上型円柱状型の周囲に対して隙間が生じるように挿入され、上記第１円筒状開口部の直径よりも大きい直径を有する第２円筒状開口部と、上記第１円筒状開口部と上記第２円筒状開口部とを連結する接続開口部とを有する。

当該鏡筒一体型レンズの製造方法は、上記貫通開口部の上記第１円筒状開口部側から、上記下型円柱状型の上端部が上記第１円筒状開口部の軸方向の途中に位置し上記第１円筒状開口部の上記接続開口部側の内周面の一部が露出するように、上記貫通開口部に上記下型円柱状型を挿入する工程と、上記下型円柱状型の上記上端面と上記第１円筒状開口部の露出した開口面によって囲まれた領域において、上記接続開口部の露出した開口面には接触しないように、かつ、上記鏡筒の上記第１円筒状開口部の上端を起点として表面張力により略球面形状となるように、上記第２円筒状開口部側から所定量の上記溶融ガラス滴を滴下させる工程と、上記第２円筒状開口部側から、上記貫通開口部に上記上型円柱状型を挿入し、上記溶融ガラス滴が上記接続開口部に圧接するように上記溶融ガラス滴を上記下型円柱状型と上記上型円柱状型とにより加圧成形する工程とを含む。

この発明に基づいた鏡筒一体型レンズの製造方法によれば、製造工程の短縮を図ることが可能な鏡筒一体型レンズの製造方法を提供することを可能とする。

実施の形態１の鏡筒一体型レンズの製造方法のフローチャートである。 実施の形態１の鏡筒一体型レンズの製造装置を用いた製造フローの第１模式図である。 実施の形態１の鏡筒一体型レンズの製造装置を用いた製造フローの第２模式図である。 実施の形態１に用いる鏡筒の平面図である。 実施の形態１に用いる鏡筒の、図４中のＶ−Ｖ線矢視断面図である。 実施の形態１の鏡筒一体型レンズの製造方法における、溶融ガラス滴を滴下した状態を示す断面図である。 実施の形態１の鏡筒一体型レンズの製造方法における、溶融ガラス滴の加圧状態を示す断面図である。 実施の形態１の鏡筒一体型レンズの製造方法により製造された鏡筒一体型レンズの断面図である。 溶融ガラス滴の滴下経過時間と溶融ガラス滴および鏡筒の温度変化との関係を示す図である。 実施の形態２に用いる鏡筒の断面図である。 図１０中のＸＩで囲まれた領域の拡大断面図である。 実施の形態２の鏡筒一体型レンズの製造方法における、溶融ガラス滴を滴下した状態を示す断面図である。 実施の形態２の鏡筒一体型レンズの製造方法における、溶融ガラス滴の加圧状態を示す断面図である。 実施の形態２の鏡筒一体型レンズの製造方法により製造された鏡筒一体型レンズの断面図である。 実施の形態３に用いる鏡筒の断面図である。 図１５中のＸＶＩで囲まれた領域の拡大断面図である。 実施の形態３の鏡筒一体型レンズの製造方法における、溶融ガラス滴を滴下した状態を示す断面図である。 図１７中のＸＶＩＩＩで囲まれた領域の拡大断面図である。 実施の形態３の鏡筒一体型レンズの製造方法における、溶融ガラス滴の加圧状態を示す断面図である。 実施の形態３の鏡筒一体型レンズの製造方法により製造された鏡筒一体型レンズの断面図である。

本発明に基づいた各実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。各実施の形態の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。実施の形態の説明において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

（実施の形態１）
以下、図１〜図３を参照して、本実施の形態における鏡筒一体型レンズの製造方法について説明する。図１は、本実施の形態における鏡筒一体型レンズの製造方法のフローチャート、図２および図３は鏡筒一体型レンズの製造装置を用いた製造フローの模式図であり、図２は下型に溶融ガラス滴を滴下する工程（Ｓ１０４）における状態を示し、図３は、滴下した溶融ガラス滴を下型と上型とでプレスする工程（Ｓ１０６）における状態を示している。

（鏡筒一体型レンズの製造装置）
図２、図３に示すガラス成形体の製造装置は、溶融ガラス滴５０をプレスするための成形金型として、下型１０と上型２０とを有している。

上型２０は、基材２２を有し、この基材２２には、後述する下型１０に設けられる下型円柱状型１２に対して対向し、下型１０側に向かって延びる上型円柱状型２３を含む。この上型円柱状型２３の下端面には、溶融ガラス滴５０をプレスする光学面（凹面）２３ａが形成されている。上型円柱状型２３の直径は、約１.５ｍｍ〜約４ｍｍ程度である。

基材２２の材質は、溶融ガラス滴５０をプレス成形する成形金型の材質として公知の材質の中から、条件に応じて適宜選択して用いることができる。好ましく用いることができる材質として、たとえば、各種耐熱合金（ステンレス等）、炭化タングステンを主成分とする超硬材料、各種セラミックス（炭化珪素、窒化珪素等）、カーボンを含んだ複合材料等が挙げられる。

下型１０は、基材１１を有し、この基材１１には、上型円柱状型２３に対して対向し、上型２０側に向かって延びる下型円柱状型１２を含む。この下型円柱状型１２の上端面には、溶融ガラス滴５０をプレスする光学面（凹面）１２ａが形成されている。下型円柱状型１２の直径は、約１ｍｍ〜約３ｍｍ程度である。

下型１０の基材１１の材質は、上型２０の基材２２と同様の材質の中から適宜選択して用いればよい。下型１０の基材１１の材質と上型２０の基材２２の材質は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

下型１０と上型２０は、図示しない加熱手段によってそれぞれ所定温度に加熱できるように構成されている。加熱手段は、公知の加熱手段を適宜選択して用いることができる。たとえば、下型１０や上型２０の内部に埋め込んで使用するカートリッジヒーターや、外側に接触させて使用するシート状のヒーター、赤外線加熱装置、高周波誘導加熱装置等が挙げられる。下型１０と上型２０とをそれぞれ独立して温度制御できるように構成することがより好ましい。

下型１０は、図示しない駆動手段により、溶融ガラス滴５０を受けるための位置（滴下位置Ｐ１）と、上型２０と対向してプレス成形を行なうための位置（加圧位置Ｐ２）との間を、ガイド６５に沿って移動可能に構成されている（図２、図３中の矢印Ｓ方向）。

上型２０は、図示しない駆動手段により、溶融ガラス滴５０をプレスする方向（図２、図３中の上下方向（矢印Ｆ方向））に移動可能に構成されている。なお、ここでは、上型２０のみがプレス方向に移動する場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、下型１０がプレス方向に移動する構成としてもよいし、下型１０と上型２０の両方がプレス方向に移動する構成としてもよい。

また、滴下位置Ｐ１の上方には、溶融ガラス滴５０を滴下するための滴下ノズル６３が配置されている。滴下ノズル６３は、溶融ガラス６１を貯留する溶融槽６２の底部に接続され、図示しない加熱手段によって加熱されることで、先端部から溶融ガラス滴５０が滴下するように構成されている。

（鏡筒１００）
次に、図４および図５を参照して、本実施の形態において用いる鏡筒１００の構造について説明する。図４は、本実施の形態に用いる鏡筒１００の平面図、図５は、本実施の形態に用いる鏡筒１００の、図４中のＶ−Ｖ線矢視断面図である。

この鏡筒１００は、円筒形状を有し、軸Ａ方向に延びる貫通開口部１１０を含む。高さは、約３ｍｍ〜約５ｍｍ程度、外径直径は、約３ｍｍ〜約６ｍｍ程度である。

貫通開口部１１０は、第１円筒状開口部１０１と、第２円筒状開口部１０２と、接続開口部１０３とを有している。第１円筒状開口部１０１は、下型１０側に位置し、溶融ガラス滴５０の成形時に、下型円柱状型１２が挿入される。第２円筒状開口部１０２は、上型２０側に位置し、溶融ガラス滴５０の成形時に、上型円柱状型２３の周囲に対して隙間が生じるように挿入され、第１円筒状開口部１０１の直径（内径。図４のφＤ１）よりも大きい直径（内径。図４のφＤ２）を有する。接続開口部１０３は、第１円筒状開口部１０１と第２円筒状開口部１０２とを連結する。

本実施の形態において、接続開口部１０３として、第１円筒状開口部１０１から第２円筒状開口部１０２に向かうにしたがって直径（内径）が大きくなるテーパ面が形成されている。

本実施の形態において、第１円筒状開口部１０１、第２円筒状開口部１０２、および接続開口部１０３の軸方向に沿った長さは、第１円筒状開口部１０１は、約１．０ｍｍ程度、第２円筒状開口部１０２は、約２．５ｍｍ程度、接続開口部１０３は、約０．５ｍｍ程度である。

鏡筒１００に用いる材料としては、基材１１および基材２２と同じ材料を用いることができる。好ましい材料としては、溶融ガラス滴５０の熱膨張係数（約１１．３×１０^−６）に近似する熱膨張係数を有する材料が挙げられる。たとえば、オーステナイト系ステンレス鋼（たとえば、ＳＵＳ４３０（熱膨張係数：１０．４×１０^−６））、フェライト系ステンレス鋼（たとえば、下村特殊精工株式会社 製品名ＳＦ２０Ｔ（熱膨張係数：１１．０×１０^−６））を用いるとよい。

（鏡筒一体型レンズの製造方法）
以下、図１に示すフローチャートに従い、また、適宜、図６から図９を参照しながら、鏡筒一体型レンズの製造方法について説明する。図６は、本実施の形態の鏡筒一体型レンズの製造方法における、溶融ガラス滴を滴下した状態を示す断面図、図７は、本実施の形態の鏡筒一体型レンズの製造方法における、溶融ガラス滴の加圧状態を示す断面図、図８は、本実施の形態１の鏡筒一体型レンズの製造方法により製造された鏡筒一体型レンズの断面図、図９は、溶融ガラス滴の滴下経過時間と溶融ガラス滴および鏡筒の温度変化との関係を示す図である。

まず、図６に示すように、下型１０上に鏡筒１００を供給する（工程Ｓ１０１）。下型１０に鏡筒１００を載置した状態では、貫通開口部１１０に下型円柱状型１２が挿入される。貫通開口部１１０に下型円柱状型１２が挿入された状態では、下型円柱状型１２の上端部が、鏡筒１００の第１円筒状開口部１０１の軸方向の略中間に位置し、第１円筒状開口部１０１の接続開口部１０３側の内周面の一部が露出する。次に、予め所定温度に温度制御された下型１０からの伝熱で、鏡筒１００を所定温度に加熱する（工程Ｓ１０２）。なお、下型円柱状型１２と第１円筒状開口部１０１との間に生じる隙間による軸ずれの発生を防止するため、下型円柱状型１２に対する鏡筒１００の位置決めを行なうためのガイド部材を設けてもよい。

所定温度とは、加圧成形によってガラス成形体に良好な転写面（光学面）を形成できる温度を適宜選択すればよい。下型１０、上型２０および鏡筒１００の温度が低すぎると、ガラス成形体に大きなしわが発生しやすく、また、転写面の形状精度が悪化する場合がある。逆に、必要以上に温度を高くしすぎると、ガラス成形体との間に融着が発生しやすく、下型１０、上型２０および鏡筒１００の寿命が短くなるおそれがある。

実際には、ガラスの種類や、形状、大きさ、下型１０、上型２０および鏡筒１００の材質、大きさ等種々の条件によって適正な温度が異なるため、実験的に適正な温度を求めておくことが好ましい。通常は、使用するガラスのガラス転移温度をＴｇとしたとき、Ｔｇ−１００℃からＴｇ＋１００℃程度の温度に設定することが好ましい。下型１０、上型２０および鏡筒１００の加熱温度は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

次に、下型１０および鏡筒１００を滴下位置Ｐ１に移動し（工程Ｓ１０３）、滴下ノズル６３から溶融ガラス滴５０を滴下する（工程Ｓ１０４）（図２参照）。溶融ガラス滴５０の滴下は、溶融ガラス６１を貯留する溶融槽６２に接続された滴下ノズル６３を所定温度に加熱することによって行なう。滴下ノズル６３を所定温度に加熱すると、溶融槽６２に貯留された溶融ガラス６１は、自重によって滴下ノズル６３の先端部に供給され、表面張力によって液滴状に溜まる。滴下ノズル６３の先端部に溜まった溶融ガラスが一定の質量になると、重力によって滴下ノズル６３から自然に分離し、溶融ガラス滴５０となって下方に落下する。

滴下ノズル６３から滴下する溶融ガラス滴５０の質量は、滴下ノズル６３の先端部の外径などによって調整可能であり、ガラスの種類等によるが、０．１ｇ〜２ｇ程度の溶融ガラス滴を滴下させることができる。また、直径１ｍｍ〜４ｍｍ程度の細孔を設けた、溶融ガラス滴を微小化する部材を、滴下ノズル６３と下型１１との間に設置することにより、１ｍｇ〜２００ｍｇの溶融ガラス滴を滴下させることができる。

図６に示すように、本実施の形態においては、第２円筒状開口部１０２側から所定量の溶融ガラス滴５０が滴下される。滴下した溶融ガラス滴５０は、下型円柱状型１２の上端面と第１円筒状開口部１０１の露出した内周面によって囲まれた領域において、接続開口部１０３の内周面には接触しないように、かつ、鏡筒１００の第１円筒状開口部１０１の上端（第１円筒状開口部１０１と接続開口部１０３との境界線である内周円）を起点として表面張力により略球面形状となる。

このように、滴下した溶融ガラス滴５０が第１円筒状開口部１０１の上端を起点として表面張力により略球面形状となるのは、接続開口部１０３として、第１円筒状開口部１０１から第２円筒状開口部１０２に向かうにしたがって直径（内径）が大きくなるテーパ面が形成されていることによる。また、接続開口部１０３があることにより、第１円筒状開口部１０１の上端を起点として、鏡筒１００と同軸の球面形状が容易に得られやすい。

以上のように、滴下した溶融ガラス滴５０が鏡筒１００の第１円筒状開口部１０１の上端を起点として表面張力により略球面形状となることによって、下型１０と上型２０とで溶融ガラス滴５０を加圧成形する際に、球面形状の溶融ガラス滴５０が押圧され、図７で示されるように接続開口部１０３の部分まで押し広げられ圧接される。その結果、接続開口部がない場合と比べて加圧力を加えやすくなるとともに、溶融ガラス滴と接着、圧着されるため、接着強度が高くなる。

また、滴下した溶融ガラス滴５０が第１円筒状開口部１０１の上端を起点として表面張力により略球面形状となることによって、滴下した溶融ガラス滴５０が鏡筒と接触しない表面積が大きくなり、鏡筒と接触することによって起こる溶融ガラス滴５０の温度低下及びそれに伴う硬化を防ぐことができる。その結果、高い温度及び流動性を保った状態で加圧され接続開口部１０３に押し広げられるので、高い接着強度を得ることができる。

尚、テーパー面の角度は特に制限されない。また接続開口部１０３は、必ずしも本実施の形態のように、第1円筒状開口部１０１から第２円筒状開口部１０２に向かうにしたがって直径（内径）が大きくなるテ―パ面でなくてもよく、第1円筒状開口部１０１と第２円筒状開口部１０２とを接続する、半径方向に広がる平坦面であってもよい。

使用できるガラスの種類に特に制限はなく、公知のガラスを用途に応じて選択して用いることができる。たとえば、ホウケイ酸塩ガラス、ケイ酸塩ガラス、リン酸ガラス、ランタン系ガラス等の光学ガラスが挙げられる。ガラスの熱膨張係数は、上記したように、約１１．３×１０^−６程度であるが、これに限らず、９〜１３×１０^−６程度であればよい。

次に、下型１０を加圧位置Ｐ２に移動し（工程Ｓ１０５）、図７に示すように、上型２０を下方に移動して、鏡筒１００の第２円筒状開口部１０２側から、貫通開口部１１０に上型円柱状型２３を挿入し、溶融ガラス滴５０が接続開口部１０３に圧接するように溶融ガラス滴５０を下型１０の下型円柱状型１２と上型２０の上型円柱状型２３とにより加圧成形する（工程Ｓ１０６）。

ここで、本実施の形態においては、上記したように、溶融ガラス滴５０の熱膨張係数と鏡筒１００の熱膨張係数とは略同一である。なお、熱膨張係数が略同一とは、熱膨張係数の差が２×１０^−６以内の場合を意味する。

そこで、溶融ガラス滴５０を下型円柱状型１２と上型円柱状型２３とにより加圧成形する工程は、溶融ガラス滴５０を滴下させた工程の後、溶融ガラス滴５０の温度と鏡筒１００の温度とが略同一となる時間の経過後に行なう。

図９に示すように、溶融ガラス滴５０の滴下直後の溶融ガラス滴５０のガラス温度ＧＴと鏡筒１００の鏡筒温度ＭＴとの差（ＴＤ１）は大きい。ガラス温度ＧＴと鏡筒１００の鏡筒温度ＭＴとの差は数１００℃になる。この温度差を保持したまま下型円柱状型１２と上型円柱状型２３とにより、溶融ガラス滴５０を加圧成形した場合、滴下された溶融ガラス滴が冷却される過程において、溶融ガラス滴５０と鏡筒１００との間に隙間が生じやすく、溶融ガラス滴５０と鏡筒１００との間に高い接合強度が得られない場合がある。

図９に示すように、溶融ガラス滴５０の滴下から時間が経過すると、溶融ガラス滴５０のガラス温度ＧＴは下型円柱状型１２に滴下した直後から急激に低くなる（下型円柱状型１２および鏡筒１００への熱移動）。一方、鏡筒１００の温度は上昇する（溶融ガラス滴５０からの熱移動）。

このガラス温度ＧＴおよび鏡筒１００が適正（略同じ温度：図９においては、ＴＤ２で示される程度の温度差）となった状態において、溶融ガラス滴５０を下型円柱状型１２と上型円柱状型２３とにより加圧成形する。これにより、溶融ガラス滴５０と鏡筒１００とは略同じ熱膨張係数を有することから、加圧成形によって溶融ガラス滴５０が冷却される過程においても同じ割合で収縮する。

その結果、溶融ガラス滴５０と鏡筒１００との接合面の間において、その接合面が離れることはなく、溶融ガラス滴５０と鏡筒１００との間において高い接合強度を得ることが可能となる。

本実施の形態において、図９に示す、滴下からプレス開始までの時間は、約３秒〜約４秒であり、プレス（加圧成形）開始からプレス完了までの時間は、約２秒〜約３秒である。

溶融ガラス滴５０（プレス成形後は、ガラス成形体５０）が所定の温度にまで冷却されると、上型２０を上方に移動して加圧を解除する。ガラスの種類や、ガラス成形体５０の大きさや形状、必要な精度等によるが、通常は、ガラスのＴｇ近傍の温度まで冷却してから加圧を解除することが好ましい。

溶融ガラス滴５０を加圧するために負荷する荷重は、常に一定であってもよいし、時間的に変化させてもよい。負荷する荷重の大きさは、製造するガラス成形体のサイズ等に応じて適宜設定すればよい。また、上型２０を上下移動させる駆動手段に特に制限はなく、エアシリンダ、油圧シリンダ、サーボモータを用いた電動シリンダ等の公知の駆動手段を適宜選択して用いることができる。

その後、上型２０を上方に移動して退避させ、図８に示す、鏡筒一体型レンズ１５０を回収し（工程Ｓ１０７）、鏡筒一体型レンズ１５０の製造が完成する。その後、引き続いて鏡筒一体型レンズ１５０の製造を行なう場合は、下型１０上に、再度、鏡筒１００を供給し（工程Ｓ１０１）、以降の工程を繰り返せばよい。

以上、本実施の形態の形態における鏡筒一体型レンズの製造方法によれば、溶融ガラス滴に対するレンズ光学面の成形工程とレンズの鏡筒への一体化工程とを同時に行なうことができる。これにより、製造工程の短縮を図ることが可能な鏡筒一体型レンズの製造方法を提供することを可能としている。

また、滴下した溶融ガラス滴５０が、接続開口部１０３の開口面には接触しないように、かつ、鏡筒１００の第１円筒状開口部１０１の上端（第１円筒状開口部１０１と接続開口部１０３との境界線である内周円）を起点として表面張力により略球面形状となるように滴下することにより、滴下した溶融ガラス滴５０に加圧を加えやすくなり、加圧された溶融ガラス滴と接続開口部１０３との間において高い接合強度を得ることを可能としている。

更に、溶融ガラス滴および鏡筒の材料の選択において、熱膨張係数の観点を導入するとともに、加圧プレス工程における、滴下からプレス開始までの時間、および、プレス開始からプレス完了までの時間を調節することにより、溶融ガラス滴と鏡筒との間において高い接合強度を得ることを可能としている。

（実施の形態２）
以下、図１０〜図１４を参照して、本実施の形態における鏡筒一体型レンズの製造方法について説明する。なお、本実施の形態における鏡筒一体型レンズの製造方法においては、鏡筒の形状に特徴があり、鏡筒一体型レンズの製造装置および製造方法は、上記実施の形態１と同じである。よって、ここでは、本実施の形態における鏡筒２００の構造について詳細に説明する。

図１０は、本実施の形態に用いる鏡筒２００の断面図、図１１は、図１０中のＸＩで囲まれた領域の拡大断面図、図１２は、本実施の形態の鏡筒一体型レンズの製造方法における、溶融ガラス滴を滴下した状態を示す断面図、図１３は、本実施の形態の鏡筒一体型レンズの製造方法における、溶融ガラス滴の加圧状態を示す断面図、図１４は、本実施の形態の鏡筒一体型レンズの製造方法により製造された鏡筒一体型レンズ２５０の断面図である。

（鏡筒２００）
図１０および図１１を参照して、本実施の形態において用いる鏡筒２００の構造について説明する。なお、図１０は、図４中のＶ−Ｖ線矢視断面に相当する図である。

この鏡筒２００は、円筒形状を有し、軸Ａ方向に延びる貫通開口部２１０を含む。高さは、約３ｍｍ〜約５ｍｍ程度、外径直径は、約３ｍｍ〜約６ｍｍ程度である。

貫通開口部２１０は、第１円筒状開口部２０１と、第２円筒状開口部２０２と、接続開口部２０３とを有している。第１円筒状開口部２０１は、下型１０側に位置し、溶融ガラス滴５０の成形時に、下型円柱状型１２が挿入される。第２円筒状開口部２０２は、上型２０側に位置し、溶融ガラス滴５０の成形時に、上型円柱状型２３の周囲に対して隙間が生じるように挿入され、第１円筒状開口部２０１の直径（内径）よりも大きい直径（内径）を有する。接続開口部２０３は、第１円筒状開口部２０１と第２円筒状開口部２０２とを連結する。

図１１を参照して、本実施の形態において、接続開口部２０３は、第１円筒状開口部２０１に接続し、第１円筒状開口部２０１から第２円筒状開口部２０２に向かうにしたがって直径が大きくなるテーパ面２０３ａと、このテーパ面２０３ａと第２円筒状開口部２０２とを接続し、半径方向に広がる平坦面２０３ｂとを有している。

本実施の形態において、第１円筒状開口部２０１、第２円筒状開口部２０２、および接続開口部２０３の軸方向に沿った長さは、第１円筒状開口部２０１は、約１．０ｍｍ程度、第２円筒状開口部２０２は、約２．５ｍｍ程度、接続開口部２０３は、約０．５ｍｍ程度である。

鏡筒２００に用いる材料としては、基材１１および基材２２と同じ材料を用いることができる。好ましい材料としては、溶融ガラス滴５０の熱膨張係数（１１．３×１０^−６）に近似する熱膨張係数を有する材料が挙げられる。たとえば、オーステナイト系ステンレス鋼（たとえば、ＳＵＳ４３０（熱膨張係数：１０．４×１０^−６））、フェライト系ステンレス鋼（たとえば、下村特殊精工株式会社 製品名ＳＦ２０Ｔ（熱膨張係数：１１．０×１０^−６））を用いるとよい。

上記構造を有する鏡筒２００を用いて、鏡筒一体型レンズを製造した場合には、図１２に示すように、実施の形態１の場合と同様に、溶融ガラス滴５０は、下型円柱状型１２の上端面と第１円筒状開口部２０１の露出した内周面によって囲まれた領域において、接続開口部２０３には接触しないように、かつ、鏡筒２００の第１円筒状開口部２０１の上端（第１円筒状開口部２０１と接続開口部２０３との境界である内周円）を起点として表面張力により略球面形状となる。

その後、図１３に示すように、溶融ガラス滴５０の下型円柱状型１２と上型円柱状型２３とによる加圧成形時には、テーパ面２０３ａから平坦面２０３ｂに向けて溶融ガラス滴５０が押し広げられる。

このように、鏡筒２００に半径方向に広がる平坦面２０３ｂを設けておくことで、接続開口部がテ―パ面だけの場合と比べて、下型円柱状型１２と上型円柱状型２３とによる加圧成形時に、溶融ガラス滴５０に対して加圧力をより加えやすくなる。また、実施の形態１と同様に、溶融ガラス滴５０の熱膨張係数と鏡筒２００の熱膨張係数とは略同一であり、溶融ガラス滴５０のガラス温度ＧＴおよび鏡筒１００の温度が適正（略同じ温度）となった状態において、溶融ガラス滴５０を下型円柱状型１２と上型円柱状型２３とにより加圧成形する。その結果、後の冷却工程において、溶融ガラス滴５０と鏡筒２００との接合面の間において、その接合面が離れることはなく、溶融ガラス滴５０と鏡筒１００との間において高い接合強度を得ることが可能となる。

その後、実施の形態１と同様に、上型２０を上方に移動して退避させ、図１４に示す、本実施の形態における鏡筒一体型レンズ２５０を回収する。

以上、本実施の形態の形態における鏡筒一体型レンズの製造方法によれば、実施の形態１と同様に、溶融ガラス滴に対するレンズ光学面の成形工程とレンズの鏡筒への一体化工程とを同時に行なうことができる。これにより、製造工程の短縮を図ることが可能な鏡筒一体型レンズの製造方法を提供することを可能としている。

また、溶融ガラス滴および鏡筒の材料の選択において、熱膨張係数の観点を導入するとともに、加圧プレス工程における、滴下からプレス開始までの時間、および、プレス開始からプレス完了までの時間を調節することにより、溶融ガラス滴と鏡筒との間において高い接合強度を得ることを可能としている。

また、鏡筒２００に半径方向に広がる平坦面２０３ｂを設けておくことで、溶融ガラス滴５０と鏡筒２００との間において高い接合強度を得ることを可能としている。

（実施の形態３）
以下、図１５〜図２０を参照して、本実施の形態における鏡筒一体型レンズの製造方法について説明する。なお、本実施の形態における鏡筒一体型レンズの製造方法においては、鏡筒の形状に特徴があり、鏡筒一体型レンズの製造装置および製造方法は、上記実施の形態１と同じである。よって、ここでは、本実施の形態における鏡筒３００の構造について詳細に説明する。

図１５は、本実施の形態に用いる鏡筒３００の断面図、図１６は、図１５中のＸＶＩで囲まれた領域の拡大断面図、図１７は、本実施の形態の鏡筒一体型レンズの製造方法における、溶融ガラス滴を滴下した状態を示す断面図、図１８は、図１７中のＸＶＩＩＩで囲まれた領域の拡大断面図、図１９は、本実施の形態の鏡筒一体型レンズの製造方法における、溶融ガラス滴の加圧状態を示す断面図、図２０は、本実施の形態の鏡筒一体型レンズの製造方法により製造された鏡筒一体型レンズ３５０の断面図である。

（鏡筒３００）
図１５および図１６を参照して、本実施の形態において用いる鏡筒３００の構造について説明する。なお、図１５は、図４中のＶ−Ｖ線矢視断面に相当する図である。

この鏡筒３００は、円筒形状を有し、軸Ａ方向に延びる貫通開口部３１０を含む。高さは、約３ｍｍ〜約５ｍｍ程度、外径直径は、約３ｍｍ〜約６ｍｍ程度である。

貫通開口部３１０は、第１円筒状開口部３０１と、第２円筒状開口部３０２と、接続開口部３０３とを有している。第１円筒状開口部３０１は、下型１０側に位置し、溶融ガラス滴５０の成形時に、下型円柱状型１２が挿入される。第２円筒状開口部３０２は、上型２０側に位置し、溶融ガラス滴５０の成形時に、上型円柱状型２３の周囲に対して隙間が生じるように挿入され、第１円筒状開口部３０１の直径（内径）よりも大きい直径（内径）を有する。接続開口部３０３は、第１円筒状開口部３０１と第２円筒状開口部３０２とを連結する。

図１６を参照して、本実施の形態において、第１円筒状開口部３０１には、第１円筒状開口部３０１の接続開口部３０３側の端部に、半径方向内側に向かって突出する凸部３０１ａが設けられている。この凸部３０１ａは、第１円筒状開口部３０１の内周面の全周において環状に設けられてもよいし、所定の配置ピッチで間欠的に設けられてもよい。

また、接続開口部３０３として、凸部３０１ａに連接し、直径（内径）が第１円筒状開口部３０１よりも大きく第２円筒状開口部３０２よりも小さい側壁部３０３ａと、この側壁部３０３ａと第２円筒状開口部３０２とを接続し、半径方向に広がる平坦面３０３ｂとを有している。

本実施の形態において、第１円筒状開口部３０１、第２円筒状開口部３０２、および接続開口部３０３の軸方向に沿った長さは、第１円筒状開口部３０１は、約１．０ｍｍ程度、第２円筒状開口部３０２は、約２．５ｍｍ程度、接続開口部３０３は、約０．５ｍｍ程度である。

鏡筒３００に用いる材料としては、基材１１および基材２２と同じ材料を用いることができる。好ましい材料としては、溶融ガラス滴５０の熱膨張係数（１１．３×１０^−６）に近似する熱膨張係数を有する材料が挙げられる。たとえば、オーステナイト系ステンレス鋼（たとえば、ＳＵＳ４３０（熱膨張係数：１０．４×１０^−６））、フェライト系ステンレス鋼（たとえば、下村特殊精工株式会社 製品名ＳＦ２０Ｔ（熱膨張係数：１１．０×１０^−６））を用いるとよい。

上記構造を有する鏡筒３００を用いて、鏡筒一体型レンズを製造した場合には、図１７に示すように、実施の形態１の場合と同様に、溶融ガラス滴５０は、下型円柱状型１２の上端と第１円筒状開口部３０１の露出した開口面によって囲まれた領域において、接続開口部３０３には接触しないように、かつ、鏡筒３００の第１円筒状開口部３０１の上端（突起部３０１aの接続開口部３０３側の端部）を起点として表面張力により略球面形状となる。

その後、図１９に示すように、溶融ガラス滴５０の下型円柱状型１２と上型円柱状型２３とによる加圧成形時には、平坦面３０３ｂに向けて溶融ガラス滴５０が押し広げられる。この際、第１円筒状開口部３０１に設けられた凸部３０１ａは、溶融ガラス滴５０の内部に向かって食い込む状態となる。

このように、鏡筒３００に半径方向に広がる平坦面３０３ｂを設けておくことで、下型円柱状型１２と上型円柱状型２３とによる加圧成形時に、溶融ガラス滴５０に対して加圧力を加えやすくなる。また、実施の形態１と同様に、溶融ガラス滴５０の熱膨張係数と鏡筒２００の熱膨張係数とは略同一であり、溶融ガラス滴５０のガラス温度ＧＴおよび鏡筒１００が適正（略同じ温度）となった状態において、溶融ガラス滴５０を下型円柱状型１２と上型円柱状型２３とにより加圧成形する。その結果、後の冷却工程において、溶融ガラス滴５０と鏡筒２００との接合面の間において、その接合面が離れることはなく、溶融ガラス滴５０と鏡筒１００との間において高い接合強度を得ることが可能となる。

さらに、凸部３０１ａが溶融ガラス滴５０の内部に向かって食い込むことにより、鏡筒３００に対するガラス成形体５０の引き抜き耐力を向上させることができる。

その後、実施の形態１と同様に、上型２０を上方に移動して退避させ、図２０に示す、本実施の形態における鏡筒一体型レンズ３５０を回収する。

以上、本実施の形態の形態における鏡筒一体型レンズの製造方法によれば、実施の形態１と同様に、溶融ガラス滴に対するレンズ光学面の成形工程とレンズの鏡筒への一体化工程とを同時に行なうことができる。これにより、製造工程の短縮を図ることが可能な鏡筒一体型レンズの製造方法を提供することを可能とする。

また、溶融ガラス滴および鏡筒の材料の選択において、熱膨張係数の観点を導入するとともに、加圧プレス工程における、滴下からプレス開始までの時間、および、プレス開始からプレス完了までの時間を調節することにより、溶融ガラス滴と鏡筒との間において高い接合強度を得ることを可能としている。

また、鏡筒３００に半径方向に広がる平坦面３０３ｂ、および、第１円筒状開口部３０１に設けられた凸部３０１ａを設けておくことで、溶融ガラス滴５０と鏡筒３００との間において高い接合強度を得ることを可能としている。

なお、上記各実施の形態においては、溶融ガラス滴５０の熱膨張係数と鏡筒１００，２００，３００の熱膨張係数とが略同一である材料をそれぞれ用いる場合について説明しているが、これに限定されるものではない。たとえば、溶融ガラス滴の熱膨張係数よりも、鏡筒の熱膨張係数が大きい場合（熱膨張係数の差が２×１０^−６を超える場合）には、冷却工程において、ガラス成形体の収縮率よりも鏡筒の収縮率の方が大きいため、両者の収縮率を調整することで、鏡筒がガラス成形体の周囲を圧縮する構造を得ることができる。

また、溶融ガラス滴の熱膨張係数よりも、鏡筒の熱膨張係数が小さい場合（熱膨張係数の差が２×１０^−６を超える場合）であっても、両者の収縮率を調整することで、鏡筒一体型レンズの製造は可能である。収縮は熱膨張係数×温度差によって決まるため、上型による加圧成形時点での溶融ガラス滴の温度と鏡筒の温度の関係を適切に選択・調整すれば、冷却完了時のガラス成形体と鏡筒の間にできる隙間を最小化することができる。

上記鏡筒一体型レンズの製造方法により製造された鏡筒一体型レンズは、デジタルカメラ等の撮像レンズ、ＤＶＤ等の光ピックアップレンズ、光通信用のカップリングレンズ等の各種光学素子として用いることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 下型、１１，２２ 基材、１２ 下型円柱状型、２０ 上型、２３ 上型円柱状型、５０ 溶融ガラス滴（ガラス成形体）、６１ 溶融ガラス、６２ 溶融槽、６３ 滴下ノズル、６５ ガイド、１００，２００，３００ 鏡筒、１０１，２０１，３０１ 第１円筒状開口部、１０２，２０２，３０２ 第２円筒状開口部、１０３，２０３，３０３ 接続開口部、１１０，２１０，３１０ 貫通開口部、１５０，２５０，３５０ 鏡筒一体型レンズ、２０３ａ テーパ面、２０３ｂ，３０３ｂ 平坦面、３０１ａ 凸部、３０３ａ 側壁部。

Claims (7)

1. 溶融ガラス滴成形法を用い、材質が金属からなる鏡筒にガラス成形体を一体的に成形する鏡筒一体型レンズの製造方法であって、
   前記溶融ガラス滴成形法は、
   下型と上型とを用い、前記下型上に溶融ガラス滴を滴下した後、前記下型と前記上型とにより前記溶融ガラス滴を加圧成形する方法であり、
   前記下型は、上端面に前記溶融ガラス滴を加圧する光学面を有し前記上型側に向かって延びる下型円柱状型を含み、
   前記上型は、前記下型円柱状型に対して対向し、下端面に前記溶融ガラス滴を加圧する光学面を有し前記下型側に向かって延びる上型円柱状型を含み、
   前記鏡筒は、軸方向に延びる貫通開口部を含み、
   前記貫通開口部は、
   前記下型側に位置し、前記溶融ガラス滴の成形時に、前記下型円柱状型が挿入される第１円筒状開口部と、
   前記上型側に位置し、前記溶融ガラス滴の成形時に、前記上型円柱状型が前記上型円柱状型の周囲に対して隙間が生じるように挿入され、前記第１円筒状開口部の直径よりも大きい直径を有する第２円筒状開口部と、
   前記第１円筒状開口部と前記第２円筒状開口部とを連結する接続開口部と、を有し、
   当該鏡筒一体型レンズの製造方法は、
   前記貫通開口部の前記第１円筒状開口部側から、前記下型円柱状型の上端部が前記第１円筒状開口部の軸方向の途中に位置し前記第１円筒状開口部の前記接続開口部側の内周面の一部が露出するように、前記貫通開口部に前記下型円柱状型を挿入する工程と、
   前記下型円柱状型の前記上端面と前記第１円筒状開口部の露出した開口面によって囲まれた領域において、前記接続開口部の露出した開口面には接触しないように、かつ、前記鏡筒の前記第１円筒状開口部の上端を起点として表面張力により略球面形状となるように、前記第２円筒状開口部側から所定量の前記溶融ガラス滴を滴下させる工程と、
   前記第２円筒状開口部側から、前記貫通開口部に前記上型円柱状型を挿入し、前記溶融ガラス滴が前記接続開口部に圧接するように前記溶融ガラス滴を前記下型円柱状型と前記上型円柱状型とにより加圧成形する工程と、を含む鏡筒一体型レンズの製造方法。
2. 前記溶融ガラス滴の熱膨張係数と前記鏡筒の熱膨張係数とは、略同一であり、
   前記溶融ガラス滴を前記下型円柱状型と前記上型円柱状型とにより加圧成形する工程は、前記溶融ガラス滴を滴下させた工程の後、前記溶融ガラス滴の温度と前記鏡筒の温度とが略同一となる時間の経過後に行なう、請求項１に記載の鏡筒一体型レンズの製造方法。
3. 前記接続開口部は、
   前記第１円筒状開口部と前記第２円筒状開口部とを接続し、前記第１円筒状開口部から前記第２円筒状開口部に向かうにしたがって内径が大きくなるテーパ面を有する、請求項１または２に記載の鏡筒一体型レンズの製造方法。
4. 前記接続開口部は、
   前記第１円筒状開口部に接続し、前記第１円筒状開口部から前記第２円筒状開口部に向かうにしたがって内径が大きくなるテーパ面と、
   前記テーパ面と前記第２円筒状開口部とを接続し、半径方向に広がる平坦面とを有する、請求項１または２に記載の鏡筒一体型レンズの製造方法。
5. 前記第１円筒状開口部は、その上端部に、半径方向内側に向かって突出する凸部を有する、請求項１または２に記載の鏡筒一体型レンズの製造方法。
6. 前記接続開口部は、前記凸部に接続し、前記第１円筒状開口部より内径の大きい側壁と、前記側壁と前記第２円筒状開口部とを接続し、半径方向に広がる平坦面とを有する、請求項５に記載の鏡筒一体型レンズの製造方法。
7. 前記凸部は、前記第１円筒状開口部の内周面の全周において環状に設けられているか、または所定の間隔で間欠的に設けられている、請求項５または６に記載の鏡筒一体型レンズの製造方法。

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