JPH0142900B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は撮影レンズ系等の光学系に使用される
合成レンズや合成プリズム等の合成光学素子の製
造方法に関する。

従来、撮影光学系に使用されている合成レンズ
や合成プリズム等の合成光学素子は、ガラス等の
光学素子成形用素材をダイヤモンド砥石等によつ
て研削し、酸化セリウム等を用いて研摩する過程
を経て製造された複数の光学素子を接着剤を用い
て貼り合せることにより製造されていた。

しかしながら、このような研削、研摩、芯出
し、接着等の工程を含む方法は、工程数が多くま
た多大な労力、費用及び時間がかかり、特に接着
工程に於ける接合前の接合面の精度良い加工や複
数の光学素子の芯出しは複雑で困難性の高い作業
であつた。しかも光学素子に要求される所定の形
状や品質、特に所定の機能面の曲率及びその面精
度を得るためには高度な熟練技術が必要とされて
いた。

また、収差補正に有効である等の利点を有する
ことから、非球面が光学システム中に多く利用さ
れてきており、この非球面からなる機能面を有す
る合成光学素子の製造には、一層高度な技術が要
求され、安価で大量に生産することは非常に困難
であつた。

一方、このような方法によつて製造された合成
光学素子には、光学素子を接合するために接着剤
を使用しているために、接着剤の有する色が光学
素子の分光特性を変化させてしまうと言う問題点
もあつた。

これに対し、従来より接着剤を使用せずに複数
の光学素子を加熱融着により接合して合成光学素
子を製造する方法が多焦点眼鏡レンズの製造等に
於いて行なわれている。しかし、この方法に於い
ては、光学素子の融着接合の後、結局光学素子の
機能面の所定の面品質や面精度を得るために研
削、研摩等の工程を行なうために、この方法もま
た多大な労力、費用及び時間がかかるものであつ
た。

本発明は、これらの諸点に鑑み成されたもので
あり、その目的は、製造工程数を大幅に削減する
ことができ、短時間に、製造コストを低く、大量
に生産することのできる新規な合成光学素子の製
造方法を提供することにあり、とりわけ非球面か
らなる機能面を有する合成光学素子を製造するの
に好適な製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、後加工することなく製品
としての品質を有した合成光学素子を製造するこ
とのできる新規な方法を提供することにある。

上記の目的及び他の目的は、以下の本発明によ
つて達成される。

すなわち、本発明は、合成光学素子の機能面と
なる面を有する所定の形状に形成されたガラスか
らなる第１の光学素子と、前記合成光学素子の他
の機能面を形成する面を有する成形用型の間に配
置された第２の光学素子を成形するためのガラス
素材を、該ガラス素材が成形可能でありかつ前記
第１の光学素子が変形されない所定の温度に於い
て、前記第１の光学素子と前記成形用型によつて
加圧し、前記第２の光学素子を成形すると共にこ
れを前記第１の光学素子に一体化する工程を含む
ことを特徴とする合成光学素子の製造方法であ
る。

以下、図面を参照しつつ本発明を詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の方法に用いられる合成光学
素子の製造装置の一例である。

１は製造装置本体、３は底板、４は支柱２に沿
つて上下に可動な板、５は密閉容器、７はヒータ
ー、６及び８は断熱材、１４はホルダーであり、
ホルダー１４内には受面１４ａがガラスからなる
第１の光学素子１０の曲率に合せて仕上げられて
設けられており第１の光学素子１０が確実に載置
されるようになつている。１１は第２の光学素子
を成形するための研削、研摩等によつて予備加工
処理されたガラス素材１２は第２の光学素子を成
形しつつこれを第１の光学素子１０に融着により
一体化するための加圧成形用型であり、ホルダー
受面１４ａに載置された第１の光学素子１０の光
軸とこの型１２の光学素子の機能面を形成する面
１２ａの光軸が一致するようにホルダー１４に嵌
合挿入される。この型１２の光学素子の機能面を
形成する面１２ａは、この面によつて成形される
光学素子の機能面に対応した形状に加工されてい
る。１５は加圧成形用シリンダー、１６，１７，
１８及び１９はバルブ、２０は真空ポンプ、２１
はＯリング、２２は熱電対である。

この装置を用いて合成光学素子を製造するに
は、まずホルダー１４内に、第１の光学素子１
０、第２の光学素子を成形するためのガラス素材
１１及び成形用型１２を順次挿入載置し、このホ
ルダー１４を可動板４上の所定の位置に固定す
る。なお、ガラス素材１１の変形（成形）可能な
温度は、第１の光学素子１０を形成しているガラ
ス素材の変形可能な温度よりも低くなるように、
両者の素材が選定され、それらの素材の変形可能
な温度の差が200℃程度以上であることが好まし
い。

次に可動板４を上昇させ、Ｏリング２１を底板
３に押しあてて固定してから水冷パイプ１３に水
を流し、ヒーター７に通電する。この時真空ポン
プ２０を作動させ、バルブ１６，１７，１８及び
１９は閉じておく。この状態でバルブ１８を開き
密閉容器５内を排気する。密閉容器５内の真空度
が例えば10^-2Torr以下になつたところでバルブ
１８を閉じバルブ１６を開いて密閉容器５内に
N₂等の不活性ガスまたは還元性ガスを導入する。
これは成形用型の酸化による劣化を防止するため
である。

次に熱電対２２が第２の光学素子を成形するた
めのガラス素材１１が成形可能でしかも第１の光
学素子１０を変形しない温度を示したらこの温度
を維持しエアシリンダー１５を作動させ加圧棒９
により成形用型１２を所定の時間と圧力で加圧す
る。この時、ガラス素材１１は、第２図に示すよ
うにホルダー１４内に於いて、第１の光学素子１
０の上面１０ｂと形成用型１２の機能面を形成す
る面１２ａによつて所定の形状の第２の光学素子
に成形されると同時に第１の光学素子と第２の光
学素子は融着して、これらは一体化され、合成光
学素子２３成形される。

最後に、シリンダー１５を解除し、成形用型１
２と第１の光学素子１０とが押圧された時の状態
を維持したままヒーター７を調節しながら合成光
学素子２３を変形しない温度まで徐冷し、更に室
温まで冷却する。この徐冷に際しては、各々の光
学素子の材料の膨張係数の差による収縮歪のため
のクラツク（割れ）が入らないように十分ゆつく
りと冷却することが好ましい。合成光学素子２３
が取出し可能な温度まで冷却されたら、バルブ１
６を閉じた後バルブ１７を開いて可動板を下げホ
ルダー１４から合成光学素子２３を取出す。

第３図は、本発明の方法に用いられる装置の他
の例のホルダー１４内部を示した模式的断面図で
ある。

第３図の装置に於いては、成形用型１２の機能
面を形成する面１２ｂが非球面からなり、第１の
光学素子の機能面１０ａとこれに対応したホルダ
ー１４の表面１４ａの形状が凹球面状に成形され
ている点が第１図に示した装置と異なる。このよ
うに、成形用型１２の機能面を形成する面１２ｂ
に非球面を用いて、第１図に示した装置に於ける
操作と同様の操作を行ない一方の機能面が非球面
からなる合成光学素子を加圧成形することができ
る。

更に、第４図は本発明の方法に用いられる装置
の他の例のホルダー１４内部を示した模式的断面
図である。この装置を用いて一方の機能面が凹球
面からなり、他方の機能面が凸球面からなる合成
光学素子を本発明の方法により製造することがで
きる。

一方、第１の光学素子の加圧成形後に合成光学
素子の機能面となる面１０ａ及び成形用型の機能
面を形成する面１２ａ，１２ｂまたは１２ｃを、
成形された合成光学素子の全ての機能面が製品と
しての所定の形状及び面精度を有するように仕上
ておけば、上述の方法により加圧成形した合成光
学素子は、研摩等の後加工をすることなしに製品
として使用可能である。

第５図は、本発明の方法によつて合成された合
成プリズムの断面図である。第１の光学素子とし
て第５図に示した形状の光学素子１０を用い、こ
れに凸面から成る機能面を有する第２の光学素子
１１ｂを接合させたものである。なおこの場合、
第１の光学素子１０の有する接合後の合成光学素
子の機能面になる面は、第２の光学素子や接合さ
れる面以外の面にあたる。このような形状の光学
素子も本発明の方法によつて簡易に製造すること
ができる。

以上のような本発明の方法によれば、成形可能
な温度に加熱された光学素子成形用素材を成形用
型と、すでに所定の形状に形成された光学素子に
よつて加圧成形するだけで所定の形状の光学素子
に新たに成形された光学素子を融着により一体化
させて合成光学素子を成形することが可能となつ
た。従つて、複数の光学素子の接合の際の各光学
素子の芯出しや接合面の精度良い加工等の高度な
作業を省略することができ、更に後加工すること
なく製品としての品質を有した合成光学素子を製
造することが可能となつた。

このため、製造工程数が大幅に削減され、合成
光学素子を短時間に、製造コストを低く、大量に
生産することができる。特に、従来の方法に於い
ては、非常に高度な熟練技術が必要とされていた
非球面からなる機能面を有する合成光学素子の製
造が容易となつた。

以下、実施例に従つて本発明の方法を更に詳細
に説明する。

実施例 第１図に示した装置のホルダー内が、第４図に
示す構造の合成光学素子成形装置を用いて本発明
の方法により合成一体レンズの成形を以下のよう
に実施した。

まず、挿入載置される光学素子の形状に対応さ
せて加工したホルダー１４内の受面１４ａに第１
の光学素子として、光学硝子LaSF016を研摩加
工して得られた合成光学素子の第１の機能面とな
る凸面１０ａと該面に相対する凹面１０ｂを有す
るレンズを挿入載置した。なお、このレンズの凸
面１０ａの曲率半径は12mm、面精度はニユートン
リング、パワー３本以内、不規則性１本以内の形
状、中心線表面粗さ（JIS Ｂ 0601−1970）
0.02μ以内に、更に凹面１０ｂの曲率半径を42mm
に加工した。また、このレンズのガラス転移温度
は700℃、膨張係数は72×10^-7（deg.^-1）であつ
た。

次に、第２の光学素子を形成するためのガラス
素材１１を第１の光学素子の凹面１０ｂに配置し
た。このガラス素材１１は、光学硝子SF14を外
径10mmの球形に予備研摩加工処理したもので、そ
の軟化温度は586℃、膨張係数は82×10^-7（deg.
^-1）であつた。

更に、この素材１１上に成形用型１２として、
鏡面研摩加工により、曲率半径20mm、面精度が、
ニユートンリング、パワー３本以内、不規則性１
本以内、中心線表面粗さ（JIS Ｂ 0601−1970）
0.02μ以内に仕上られた機能面を形成する面１２
ｃを有する外径20mmのモリブデン製の型を嵌合挿
入した。

ここでホルダー１４を可動板４上の所定の位置
に固定し、可動板４を上昇させ、Ｏリング２１を
底板３に押しあてて固定してから水冷パイプ１３
に水を流し、ヒーター７に通電する。この時真空
ポンプ２０を作動させ、バルブ１６，１７，１
８、及び１９は閉じておく。この状態でバルブ１
８を開き密閉容器５内を排気する。密閉容器５内
の真空度が10^-2Torr以下になつたところでバル
ブ１８を閉じバルブ１６を開いて密閉容器５内に
N₂ガスを導入する。

次に熱電対２２が第２の光学素子を成形するた
めのガラス素材１１が成形可能な温度570℃を示
したらエアシリンダー１５を作動させ加圧棒９に
より成形用型１２を加圧して合成一体レンズを成
形する。

最後に形成用型１２と第１の光学素子１０が押
圧された状態を維持したままヒーター７を調節し
ながら成形された合成光学素子が変形しない温度
まで３時間かけて徐冷し、更に室温まで冷却し
た。その後、バルブ１６を閉じた後バルブ１７を
開いて可動板を下げホルダー１４から合成一体レ
ンズを取出した。

このようにして成形された合成一体レンズは、
各々を別々に研摩したレンズを接着剤によつて接
合した合成一体レンズと比較しても製品として損
色がなく、また熱衝撃テストを実施したところ、
通常の使用範囲に於いては接合部分のはがれ等は
観察されず耐久性に関して問題はなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に使用される合成光学素
子の加圧成形装置の一例の模式的断面図、第２
図、第３図及び第４図は本発明の方法に使用され
る合成光学素子の加圧成形装置の他の例のホルダ
ー内部の模式的断面図、第５図は本発明の方法に
よつて成形された合成プリズムである。 １；本体装置、２；ボルト、３；底板、４；可
動板、５；密閉容器、６，８；断熱材、７；ヒー
ター、９；加圧棒、１０；第１の光学素子、１０
ａ；第１の光学素子の合成光学素子の第１の機能
面となる面、１０ｂ；第２の光学素子との融着接
合面、１１；第２の光学素子を成形するためのガ
ラス素材、１１ｂ；プリズムに融着接合された第
２の光学素子、１２；成形用型、１２ａ，１２
ｂ，１２ｃ；合成光学素子の第２の機能面を形成
する面、１３；水冷パイプ、１４；ホルダー、１
４ａ；第１の光学素子の受面、１５；加圧用シリ
ンダー、１６，１７，１８，１９；バルブ、２
０；ロータリーポンプ、２１；Ｏリング、２２；
熱電対、２３：合成光学素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 合成光学素子の機能面となる面を有する所定
   の形状に形成されたガラスからなる第１の光学素
   子と、前記合成光学素子の他の機能面を形成する
   面を有する成形用型の間に配置された第２の光学
   素子を成形するためのガラス素材を、該素材が成
   形可能であり、かつ前記第１の光学素子が変形さ
   れない所定の温度に於いて、前記第１の光学素子
   と前記成形用型によつて加圧し、前記第２の光学
   素子を成形すると共にこれを前記第１の光学素子
   に一体化する工程を含むことを特徴とする合成光
   学素子の製造方法。 ２ 前記合成光学素子の機能面となる第１の光学
   素子の機能面の表面状態及び前記成形用型の合成
   光学素子の他の機能面を形成する面の表面状態
   が、加圧成形された合成光学素子が所望の合成光
   学素子として使用可能となるように仕上げられて
   いるものである特許請求の範囲第１項記載の合成
   光学素子の製造方法。