JP6742716B2 - 光学素子の製造方法、および光学機器の製造方法 - Google Patents
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Description
あるいは、本発明の光学素子の製造方法は、光学面と端部との間に面取り面を有する光学素子の前記面取り面に遮光塗料を設ける光学素子の製造方法であって、前記遮光塗料を前記光学素子の前記面取り面に塗布する塗布工程と、前記光学素子を回転させながら前記塗布工程で前記面取り面に塗布された遮光塗料に、弾性ブレードの底面を接触させて、前記面取り面に塗布された前記遮光塗料を光学面に移動させる調整工程と、を有し、前記調整工程では、前記面取り面の幅lと、前記塗布工程で塗布された前記遮光塗料の膜厚t(μm)と、前記弾性ブレードの前記底面と垂直方向の長さである高さd´(μm)と、前記面取り面と前記面取り面と対面する前記弾性ブレードの底面とのなす角α(°)が下記式(2)を満たして前記弾性ブレードと前記遮光塗料を接触させることを特徴とする。
また、本発明の光学機器の製造方法は、上記光学素子の製造方法を用いて製造された光学素子を用いて製造されることを特徴とする。
本発明の光学素子は、光学レンズ、プリズム等を用いることができる。光学素子の材料としては、例えば無アルカリガラス、アルミナケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、酸化バリウム含有ガラス、酸化ランタン含有ガラス、酸化チタン含有ガラスを用いることができる。本発明の光学素子は、カメラ、双眼鏡、顕微鏡、半導体露光装置等の光学機器に用いることができる。
図1(a)に示すように、本発明の光学素子100は、光学レンズ101に遮光膜102が設けられている。図1(b)は、図1(a)の点線で囲まれた部分の拡大図である。
本発明の光学素子の製造方法は、遮光塗料を光学素子に塗布する塗布工程と、弾性部材を用いて塗布した遮光塗料を光学面に移動させる調整工程と、を有する。
図2は、本発明の光学素子の製造方法で用いる塗布装置を示す概略構成図である。図2で、吸着回転シャフト1は、塗布対象であるレンズ2の片側の光学面を先端で吸着して保持する。吸着回転シャフト1は、L字状の支持部材3の一方の部材3aを介してθ軸回転モータ4に取付けられている。吸着回転シャフト1及びθ軸回転モータ4の中心部には、θ軸線方向に孔5が貫設されている。孔5には、真空発生機6がパイプ7を介して連結され、真空発生機6の作動により吸着回転シャフト1の先端でレンズ2が吸着して保持されるようになっている。
本発明に関わる光学素子用の遮光塗料は、樹脂材料と無機微粒子と着色剤とを含有する樹脂組成物を含有する。樹脂材料は、光学素子の基材、例えば、ガラスとの密着性が良いものが好ましい。例えばエポキシ樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂が挙げられる。樹脂の含有量は遮光塗料に対して、10重量%以上60重量%以下が好ましい。
本発明の遮光塗料の塗布方法について、図2を用いて説明する。
遮光塗料18を面取り面101cに塗布した後、図3(c)に示すようにレンズ101を回転させながら面取り面101c上に塗布されている遮光塗料18に対して、膜厚調整ユニット15に設けられた弾性部材19を近づける。弾性部材19を遮光塗料18に接触させると、弾性部材19は、面取り面101cに塗布されている遮光塗料18を図2(c)で紙面手前に移動させるので、遮光塗料18が光学面101aに移動する。このときレンズ101の面取り面101cと弾性部材19は接触していることが好ましい。レンズ101の面取り面101cと弾性部材19が接触していることで、レンズの回転時に芯がぶれた場合でも、レンズ全周において遮光塗料をかきとる量をすることができる。光学面への遮光塗料の移動量をレンズ全周において均一化することができる。また、レンズの面取り面17は、平面であることが好ましい。図4に示すように、面取り面の遮光塗料の膜厚t(μm)と、弾性部材の高さd(μm)と、面取り面の幅l(μm)と、面取り面と弾性部材とのなす角α(°)が下記式(1)を満たすことが必要である。
d > t > 0.5×l×tanα (1)
2次元レーザ変位計(LJ−V7020 キーエンス社製)を用いて、遮光塗料の塗布前と塗布後の断面プロファイルの差から面取り面に塗布された遮光塗料の体積を計測した。
面取り面と弾性部材とのなす角度α(°)は、弾性部材を接触させて光学面に遮光塗料を移動させる際にデジタルマイクロスコープ(VHX−5000 キーエンス社製)で観察を行い、その観察画像から角度を計測した。
光学面に遮光塗料を塗布したレンズを光学面の上方からデジタルマイクロスコープ(VHX−5000 キーエンス社製)を用いて観察を行った。その観察像から光学面に塗布された遮光膜の光軸側の外形形状に対する内接円の半径Aと外接円の半径B、光学面の半径Cを算出する。そこから光学面の外周からの塗布幅と塗布輪郭はそれぞれ以下の式より算出した。
塗布幅w:C−A
塗布輪郭の凹凸量PV:B−A
実施例1では、弾性部材19に線状の弾性体を用いた。使用した線状の弾性体は材質がナイロンであり、ヤング率Eが3GPaである直径が330μmの樹脂製のワイヤーを使用した。
実施例2は、押し込み量pqを1mmにする以外は実施例1と同様に行った。結果を表1に示す。
実施例3は、押し込み量pqを2mmにする以外は実施例1と同様に行った。結果を表1に示す。
実施例4は、押し込み量pqを3mmにする以外は実施例1と同様に行った。結果を表1に示す。
実施例5は、面取り面101cに塗布する遮光塗料19の膜厚が30μmになるように設定した以外は実施例2と同様にして塗布を行った。結果を表1に示す。
実施例6は、レンズの面取り面101cとワイヤーのなす角を15°になるように設定した以外は、実施例2と同様にして塗布を行った。結果を表2に示す。
実施例7は、弾性部材に材質がヤング率Eが70GPaである直径380μmのアルミ製のワイヤーを用いて、線状の弾性体の張力は0.2Nに設定した以外は実施例2と同様にして、塗布を行った。結果を表2に示す。
実施例8は、弾性部材に材質がヤング率Eが345GPaである直径350μmのタングステン製のワイヤーを用いて、線状の弾性体の張力は0.2Nに設定した以外は実施例2と同様にして塗布を行った。結果を表2に示す。
実施例9は、弾性部材に弾性ブレードを使用した。弾性ブレードは、ヤング率Eが1GPaであり、材質がシリコーンの樹脂ブレードを使用した。樹脂ブレードの外形は、幅:20mm、厚み:20mm、高さ:50mmであった。弾性ブレード24は、図7の様にレンズと接触させる側とは反対側を弾性バネ25と圧力センサ26に接続された状態で膜厚調整ユニット15に固定した。また弾性ブレードは、バネの弾性変形の方向以外に移動が制限されるようにガイド26で囲われている。レンズの面取り面との接触は弾性ブレードの1辺が面取り面と線接触するように接触させており、レンズの面取り面と弾性ブレードとのなす角は0°になるように設置した。レンズの面取り面に対する押圧ppは弾性ブレードに接続されている圧力センサの値において、レンズと接触前の値とレンズとの接触時の値との差分から計測した。これ以外は実施例2と同様にして塗布を行った。結果を表2に示す。
実施例10は、押し込み量pqを2mmとした以外は実施例9と同様にして塗布を行った。結果を表2に示す。
比較例1は光学面へ遮光塗料の塗布を直接遮光塗料を含侵させた筆状のウレタンスポンジを用いて塗布した際の塗布結果を示す。遮光塗料を含侵させたウレタンスポンジを塗布ユニット10に固定し、B軸回転モータによりB軸角度βを90°に設定する。ウレタンスポンジが接続されているXステージ11とZステージ9によりレンズとウレタンスポンジがレンズ外形形状に沿って接触するように移動させる。光学面の外周領域への塗布は光学面の外周から50μm光学有効面側に近づいた点にウレタンスポンジの先端が接触するようにウレタンスポンジとレンズの位置関係を調整すし塗布を行った。結果を表3に示す。
比較例2は光学面へ遮光塗料の塗布を直接ディスペンサを用いて塗布した際の塗布結果を示す。遮光塗料が充填されたディスペンサを塗布ユニット10に固定し、B軸回転モータによりB軸角度βを0°に設定し、光学面の外周領域への塗布を行う。光学面の外周領域への塗布は、吐出した遮光塗料の着弾位置が光学面の外周から50μm光学有効面側に近づいた点になるようにディスペンサの位置を調整して一周塗布を行った。コバ面への遮光塗料の塗布は実施例1と同様に、B軸回転モータによりB軸角度βを90°に設定して輪帯ステップ塗布により塗布を行った。結果を表3に示す。
比較例3は、レンズの面取り面とワイヤーのなす角が30°になるように設定し、それ以外は実施例2と同様にして塗布を行った。結果を表3に示す。
本実施例における光学面に塗布される遮光塗料としては、光学面の縁からの塗布幅wは300μm以下であることが好ましい。また塗布輪郭PVは100μm以下であることが好ましく、50μm以下であるとより好ましい。
14 塗布ユニット
15 膜厚調整ユニット
18 遮光塗料
19 弾性部材
20 光学有効面
21 線状の弾性体
22 リール
23 ガイドプーリー
24 弾性ブレード
25 弾性バネ
26 圧力センサ
27 ガイド
100 光学素子(光学レンズ)
101a 光学面
101b 端面
101c 面取り面
Claims (11)
- 光学面と端部との間に面取り面を有する光学素子の前記面取り面に遮光塗料を設ける光学素子の製造方法であって、
前記遮光塗料を前記光学素子の前記面取り面に塗布する塗布工程と、
前記光学素子を回転させながら前記塗布工程で前記面取り面に塗布された遮光塗料に線状の弾性体を接触させて、前記面取り面に塗布された前記遮光塗料を光学面に移動させる調整工程と、を有し、前記調整工程では、前記面取り面の幅lと、前記塗布工程で塗布された前記遮光塗料の膜厚t(μm)と、前記線状の弾性体の直径d(μm)と、前記面取り面と前記面取り面と対面する前記線状の弾性体の長手方向と平行な仮想線とのなす角α(°)が下記式(1)を満たして前記線状の弾性体と前記遮光塗料を接触させることを特徴とする光学素子の製造方法。
d>t>0.5×l×tanα (1) - 前記調整工程では、前記線状の弾性体を前記面取り面に接触させることを特徴とする請求項1に記載の光学素子の製造方法。
- 前記調整工程では、前記線状の弾性体を前記面取り面の少なくとも一部に0mN以上100mN以下で押圧することを特徴とする請求項2に記載の光学素子の製造方法。
- 前記線状の弾性体は、張力を付与する少なくとも2点の支持体で支持されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
- 前記線状の弾性体は、一方のリールから繰り出され他方のリールに巻き取られるように、巻き取り機構を有するリールに巻かれていることを特徴とする請求項4に記載の光学素子の製造方法。
- 前記線状の弾性体のヤング率Eは、0.1GPa以上、350GPa以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
- 光学面と端部との間に面取り面を有する光学素子の前記面取り面に遮光塗料を設ける光学素子の製造方法であって、
前記遮光塗料を前記光学素子の前記面取り面に塗布する塗布工程と、
前記光学素子を回転させながら前記塗布工程で前記面取り面に塗布された遮光塗料に、弾性ブレードの底面を接触させて、前記面取り面に塗布された前記遮光塗料を光学面に移動させる調整工程と、を有し、前記調整工程では、前記面取り面の幅lと、前記塗布工程で塗布された前記遮光塗料の膜厚t(μm)と、前記弾性ブレードの前記底面と垂直方向の長さである高さd´(μm)と、前記面取り面と前記面取り面と対面する前記弾性ブレードの底面とのなす角α(°)が下記式(2)を満たして前記弾性ブレードと前記遮光塗料を接触させることを特徴とする光学素子の製造方法。
d´>t>0.5×l×tanα (2) - 前記弾性ブレードのヤング率Eは、0.1GPa以上、350GPa以下であることを特徴とする請求項7に記載の光学素子の製造方法。
- 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法を用いて製造された光学素子を用いて製造されることを特徴とする光学機器の製造方法。
- 前記光学機器は、カメラであることを特徴とする請求項9に記載の光学機器の製造方法。
- 前記光学機器は、双眼鏡であることを特徴とする請求項10に記載の光学機器の製造方法。
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