JPS6067118A - 光学素子の製造方法 - 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】 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ノコ法に関す
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って研削し、酸化セリウ
ム等を用いて研庁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＃ｆ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った。

−・力、このような方法によっ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
化させてしまうとごう問題点もあった。

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
後に、結局光学素子の機能面のＰＩＴ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
あった。

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。

本発明の他め目的は、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、以下の本発明によって達成
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ｉｆ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素
材を、該素材が成形可能でありかつＨｉｊ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ｉｆの光
学素子と前記成形用型によって加圧し、前記第２の光学
素子を成形すると共にこれを前記第１の光学素子に融７
Ｉ接合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の詳細な説明する。

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に沿って上下
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が第１の光学素子１０の
＋ＩＩ＋　イＨに合せて仕」二げられて設けられており
第１の光学素子ｌＯが確実に！置されるようになってい
る。ＩＩは第２の光学素子を成形するための素材、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ｌ
Ｏに融着接合するための加圧成形用型であり、ホルダー
受面１ｔａにａ置された第１の光学素子ＩＯの光軸とこ
の型１２の光学素子の機能面を形成嵌合挿入される。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、１
Ｂ、１７．１８及び１８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１０．第２の光学素子
を成形するための素材Ｉｆ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、素材１１の変形（成形）可能な温度は
、第１の光学素子１Ｇを形成している素材の変形可能な
温度よりも低くなるように１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、０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Ｉ３に水を流し、ヒータ
ー７に通電する。この時真空ポンプ２゜く。この状ｙＥ
、でバルブ１８を開き密閉容器５内を排気する。富閉容
器５内の真空度が例えば１０’　Ｔｏｒｒ以下になった
ところでバルブ１８を閉しバルブ１６を開いて雀閉容器
５内にＮ２等の不活性カスまたは還元性カスを導入する
。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素材
＋１が成形可能でしかも第１の光学素子ＩＯを変形しな
い温度を示したらこの温度をＭＬ持しエアシリング−１
５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、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ＩＯの
上面１０ｂと形成用型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の光学素子は融着接合され、
合成光学素子２３が成形される。

最後に、シリンター１５を解除し、成形用型】２と第１
の光学素子ＩＯとが押圧された時の状ｉ島を維持したま
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ンク（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２
３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−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＋２ｂ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
のホルタ−１４内部を示した模式的断面図である。この
装置を用いて一力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。

′　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紮形成する
面＋２ａ　、＋２ｂ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什Ｉニておけば、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ｌ可能である。

第５図は１本発明の方法によって合成された合成ブリス
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、８８２の光学素子
が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って簡易に製造することがで
きる。

以」二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って加圧成形する
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
子を融着接合させて合成光学素子を成形することが可能
となった。従って、複数の光学素子の接合の際の各光学
素ｔ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った。

以下、実施例に従っ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Ｉ４内の受面１４ａにｉＴｌの光学素子と
して、光学硝子Ｌａ５Ｆ　０１Ｂ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１１１！ｌｏａ
と該面に相対する四面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
１１ＩＩ１面精度はニュートンリ／グ、パワー３本以内
、不規則性１本以内の形状　、中心線表面粗さくＪＩＳ
　Ｂ　０８０１−１！３７０　）　０．０２Ｊｊ、以内
に。

更に四面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　’Ｕ、膨張係
数は７２　Ｘ　１０−’　（ｄｅｇ、→）であった。

次に、第２の光学素子を形成するための素材１１を第１
の光学素子の四面１０ｂ上に配置した。この素材１１は
、光学硝子５Ｆ１４を外径１０塵■の球形に研摩加工し
たもので、その軟化温度は５８６℃、膨張係数は８２　
Ｘ　１０　′７（ｄｅ＆、″）　テあった。

更に、こつ素材１１上に成形用型１２として、鏡面研摩
加工により１曲率半径２０ｍｍ、面精度が、二、−トン
リング、パワー３本以内、不規則性１本以内、中心線表
面粗さくＪＩＳ　Ｂ　０８０１−１８７０　）０．０２
　ｈ以内に仕上られた機能面を形成する面１２ｃを有す
る外径２０１Ｉ１１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、０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１８は閉じておく、この状態
でバルブ１８を開き密閉容器５内を排気す葛、密閉容器
５内の真空度が１０’　Ｔｏｒｒ以下になったところで
バルブ！８を閉じバルブ１６を開いて冨閉容器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素材
１１が成形可能な温度５７０’０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１ｏが押圧された
状態を維持したままヒーター７を調ｆｌｌＴ　Ｌ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１
６を閉じた後パルプ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、心々を別
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、通電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。

【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−・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って成形された合成プリズムであ
る。 １；装置本体　２；ポルト ３；底板　４；可動板 ５；密閉容器　６，８；断熱杓 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、＋２ｂ、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 １４ａ　；第１の光学素子の受面 １５：加圧用シリンダー １６、１７．１８．１９；パルプ ２０；ロータリーポンプ ２１；０リング ２２；熱電対 ２３：合成光学素子 ≦ □□□□□□□１ 第１ｖＡ 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）０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素材を、該素材
   が成形ｏｆ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
   形用型によって加圧し、前記第２の光学素子を成形する
   と共にこれを前記第１の光学素子に融着接合する工程を
   含むことを特徴とする合成光学素子の製造方法。
2. （２）、前記合成光学素子の機能面となる第１の光学素
   子の機能面及びｉｉｊ記成形成形用型ｉｆ＋記合成光合
   成光学素子機能面を形成する面のそれぞれの表面状態が
   、加圧成形された合成光学素子が所望上げられているこ
   とを特徴とす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。