JPH0375231A - 合成光学素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、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に関する。

〔従来の技術〕

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って研削し、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
素子を互いに芯出しを行なって接着剤にて貼り合せたも
のであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の合成光学素子は、研削、研摩
、芯出し、接着等の工程を含む製造時の工程数が多く、
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を必要とするものであ
った。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使用されてきており、
この非球面からなる機能面を有する合成光学素子は、−
層高度な技術が要求され、安価で大量に生産することは
非常に困難であった。

一方、このような合成光学素子には、各光学素子の接合
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
った。

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た多焦点眼鏡レンズが知られ
ている。しかし、この多焦点眼鏡レンズは、各光学素子
の融着接合の後に、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必
要があり、このため多大な労力、費用及び時間がかかる
ものであった。

本発明は、上記従来の技術の有する問題点に鑑みなされ
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
産することができると共に、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提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の合成光学素子は、 機能面となる所定の形状に形成されたガラスからなる第
１の光学素子に、他の機能面を有するガラスからなる第
２の光学素子を成形と同時に融着して一体化したことを
特徴とするものである。

また、前記合成光学素子において、第２の光学素子の機
能面を非球面形状とするとよい。

さらに、前記第１の光学素子をプリズムとすることもで
きる。

〔実施例〕

図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例の合成光学素子の製造
に用いられる合成光学素子の製造装置の例である。第２
図は、そのホルダー内部を示した模式的断面図である。

１は装置本体、３は底板、４は支柱２に沿って上下に可
動な可動板、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！０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１
０が確実に載置されるようになっている。１１は第２の
光学素子を成形するための研削、研摩等によって予備加
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に成形と同時に融着し
て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
加圧成形用型！２の光学素子の機能面を形成する面１２
ａの光軸とが一致するようにホルダー１４に嵌合挿入さ
れる。この加圧成形用型１２の光学素子の機能面を形成
する面１２ａは、この面によっ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０リング、２２は熱電対であ
る。　この製造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１０、第２
の光学素子を成形するためのガラス素材１１及び加圧成
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、それらのガラス素材の
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バイブ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以下になったと
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。

これは加圧成形用型１２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により加圧成形用型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１０の上面１０ｂと加圧成形用型１２の機能
面を形成する面１２ａによって所定の形状の第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２
３が成形される。

最後に、シリンダー１５を解除し、加圧成形用型１２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ック（割れ〉が入らないように
十分ゆっ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１６
を閉じた後バルブ１７を開いて可動板を下げホルダー１
４から合成光学素子２３を取出す。

第３図は、本発明の第２の実施例の合成光学素子の製造
に用いられる製造装置のホルダ−１４内部を示した模式
的断面図である。

第３図の製造装置に於いては、加圧成形用型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
示した製造装置と異なる。このように、加圧成形用型１
２の機能面を形成する面１２ｂに非球面を用いて、第１
図に示した製造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図は本発明の第３の実施例の合成光学素子の
製造に用いられる製造装置のホルダ−１４内部を示した
模式的断面図である。この製造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単素子の機
能面となる面１０ａ及び加圧成形用型１２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、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、本発明の第４の実施例である合成プリズムの
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ｆｌｂを成形と同時に融着して一
体化したものである。この場合、第１の光学素子１０の
有する一体化後の合成光学素子の機能面になる面は、第
２の光学素子が成形と同時に融着される面以外の面にあ
たる。

（具体例） 第１図に示した製造装置のホルダー内が、第４図に示す
構造の合成光学素子の製造装置を用いて本発明の合成光
学素子としての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Ｌａ５Ｆ　０１６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と該凸面
１０ａ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１２
ｍｍ、面精度はニュートンリング、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（ＪＩＳＢ０６
０１−１９７０　）　０．０２μ以内に、更に凹面１０
ｂ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−
’（ｄｅｇ、−’）であった。

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上に配置した。このガラ
ス素材１１は、光学硝子５Ｆ１４を外径１０ｍＩＩ＋の
球形に予備研摩加工処理したもので、その軟化温度は５
８６℃、膨張係数は８２×１０−’（ｄｅｇ、−’）で
あった。

更に、この素材１１上に加圧成形用型１２として、鏡面
研摩加工により、曲率半径２０ｒｎＩ１１、面精度が、
ニュートンリング、パワー３本以内、不規則性１本以内
、中心線表面粗さ（ＪＩＳＢ０６０１−１９７０　）　
０．０２ａ以内に仕上られた機能面を形成する面１２ｃ
を有する外径２０ｆｌＩＩ１１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バイブ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Ｓ内を排気する。密閉容器
５内の真空度が１０−２Ｔｏｒｒ以下になったところで
バルブ１８を閉じバルブ１６を開いて密閉容器５内にＮ
２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により加圧成形用型１
２を加圧して合成一体レンズを成形する。

最後に、加圧成形用型１２と第１の光学素子！０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
成形された合成一体レンズ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っ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
った。

〔発明の効果〕

本発明は上述のとおり構成されているので以下に記載す
るような効果を奏する。

本発明の合成光学素子は、従来の接着剤によって貼り合
わせた合成光学素子に比較しても、製品として損色なく
、通常の使用範囲においては接合部分のはがれ等は観察
されず、耐久性に勝れている。

また、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った。

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、大量を生産することが
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った。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の合成光学素子を製造するための製造装
置の一例の模式的断面図、第２図、第３図及び第４図は
それぞれ本発明の各実施例の合成光学素子の製造装置の
ホルダー内部の模式的断面図、第５図は本発明のさらに
他の実施例である合成プリズムの側面図である。 １；装置本体　　　　２；支柱 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 １０ａ；第１の光学素子の機能面 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；プリズムに融着により一体化された第２の光学
素子 １２；加圧成形用型 １２ａ、１２ｂ、１２ｃ；機能面を形成する面１３；水
冷バイブ　　１４；ホルダー １４ａ；受面　　　　１５；加圧用シリンダー１６．１
７．１８，１９．バルブ ２０；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、機能面となる所定の形状に形成されたガラスからな
   る第１の光学素子に、他の機能面を有するガラスからな
   る第２の光学素子を成形と同時に融着して一体化したこ
   とを特徴とする合成光学素子。 ２、第２の光学素子の機能面が非球面形状である特許請
   求の範囲第１項記載の合成光学素子。 ３、第１の光学素子がプリズムである特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の合成光学素子。