JPS6340733A - 多機能キヤリア付光学素子 - 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、研削、研磨加工等に施すことなくプレス成形
加工だけで高い形状精度９面粗度を保有してプレス成形
される光学素子に係り、特に、成形可能温度に加熱され
たガラス素材に、運搬機部以外の機ス駈を有する運搬用
キャリアを一体的に結合させて構成した多機能キャリア
付光学素子に関する。

［従来の技術］ 既知のように、最近では、レンズ、プリズム。

フィルター笠の光学素子を研磨加工等の後加工を施すこ
となくプレス成形加工だけで製出する技術が案出されて
いる。かかる技術は、成形肩１＃、温度に加熱されたガ
ラス素材を、成形用上下間に搬入、停止にし、消耗形状
の成形面を有する上下型を介してプレス成形することに
より、所望の光学素ｒ−を製出するものである。このよ
うな技術によれ１ｆ、短時間に光学素子を製造すること
ができ、又、非球面レンズも球面レンズと同様に容易か
つ短時間にて製造できる利点がある。従って、この技術
は、特に非球面レンズの製造に用いると大きなメリット
がある。

ところで、このような技術によってプレス成形される光
学素子で一番問題となるのは、成形時にガラス素材の光
軸と上下型の軸心とが一致しているか否か、成形後の光
学素子面が光軸に対して対称に成形されているか否か、
及び、成形後の光学素子を鏡枠に組付ける際に光学素子
の光軸と鏡枠の軸心とが一致するか否かである。成形時
にガラス素材の光軸とｈ’Ｆ型の軸心とが一致していな
いとき、即ち、ガラス素材とＬｒ型とが心ずれを生して
いるときには、品性ｆｌの光学素子を成形することがで
きず、又、成形後の光学素子面が光軸に対して対称に成
形されていない場合や光学−に子を鏡枠に組付ける際に
光学素子の光軸と鏡枠の軸心とが一致していない場合に
は、光学素子の件部が茗しく劣化する結果となるからで
ある。特に、カメラ、顕微鏡笠の光学機器に用いられる
いわゆる非球面を有する光学素子においては、球面を有
する光学素子に比して心ずれ（偏心）の許容範囲が極め
て狭く、そのためにわずかな心ずれでもその性１疵が劣
化するので、特に心ずれを生じないように成形、　ＭＩ
付けする必要がある。又、レンズ製造のｒ程に「心取り
」というものがあるが、これは球面レンズにのみ適用可
７８な工程であり、非球面レンズでは片面非球面９両面
非球面を問わず、成形後に「心取り」を行なうことがで
きないので。

この点からも成形時に心出しをした状態で成形する必要
性があるのである。

非球面レンズの場合、成形後の心取りが不可ず駈な理由
を第９図ａ、ｂ、ｃを用いて説明する。まず、球面レン
ズの場合であるが、この場合には第９図ａにて示すごと
く、球面レンズ１の球面Ｒ５の球心を０１２球面Ｒ２の
球心を０２とすると、ＯＩ　、０２を結ぶ線分０，０２
が光軸となる。従って、この０，０２を回転軸に合致す
るように心取りホルダーに装着して外周研削を行なうこ
とにより、光軸に対称なレンズｌ（ハツチング部分）を
得ることができる。次に、片面非球面の場合を第９図す
に示す０図において、両レンズ面のうちの球面Ｒ３の球
心を０３　、非球面Ａ、の対称軸をり、とすると１図か
ら解るように、球面Ｒ３の中心０３が非球面対称軸り、
上にない場合には心取ができず、偏心δを取り除くこと
はできない。次に、両面非球面の場合を第９図Ｃに示す
０図において、非球面Ａ２の対称軸をＬ２　、非球面Ａ
３の対称軸をり、とすると、この場合も図から１１らか
なように、直線Ｌ２　、Ｌ３は一般的に空間的ねじれの
位置にあるために心取りを行なうことができないのであ
る。

従って、非球面を有する光学素子を製造する場合には、
プレス成形工程で偏心のある光学素子を成形すると、後
工程ではこの偏心を取り除けないため、偏心のない光学
素子をプレス成形工程で成形する必要がある。

又、成形工程において偏心のないレンズ等の光学素子が
成形できても、最終的に鏡枠に組込まれる状態で偏心が
生じた場合には、前述のごと〈性ず駈が著しく低下する
結果となる。一般に組込時においては、鏡枠におけるレ
ンズ収納部の内周面とレンズ外周面との間に組込み用の
クリアランスが最低でも５〜１０μ諺設けてあり、又、
鏡枠の機械加工上のバラツキもあるため、第１θ図にて
示すごとくレンズ２の光軸（中心軸）ＬＪＩと鏡枠３の
軸心Ｌｆとの間にはどうしても偏心δが生ずる。

この偏心δは、クリアランスがある限り不可避的に生ず
るので、組込み時に調整しなければ取り除くことはでき
ない、なお、第１Ｏ図において４で示すのはレンズ保持
段部、５で示すのはレンズ押え璋である。

従来、レンズを偏心なく成形させる手段としては、特開
昭６０−１１８６４０号公報に開示されている技術があ
る。かかる技術は、成形用の上型と下型を筒状のスリー
ブ内にスライド可能に収納し、光軸偏心の少ないレンズ
をプレス成形するものである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、第１１図にて示すごとく、可動型である
下型６と下型保持部材である下型７の摺動面７ａとの間
にはスムーズな摺動を可能にするための間隙（クリアラ
ンス）δ、δ′が最低でも５〜ｌＯμ霞必要であり、従
って、５μ腫以下の心出しを行なうのは極めて困難であ
る。クリアランスδ、δ′を５μ層以下にすると摺動抵
抗が増大し、いわゆるカジリを生じるし、クリアランス
δ、δ′を太きくすれば摺動抵抗は減るが心ずれ量が大
きくなるので、どうしてもこのクリアランスδ。

δ′による偏心が生じてしまうのである。

」二記問題点は、多機１歳キャリア付光学素子の成形の
場合にも同様に生ずる。特に、多機ず辷キャリア付光学
素子の場合には、鏡枠への組付は時に光学素ｒの光軸と
鏡枠の軸心との間の偏心が生じ易いので、性濠の劣化が
生じ易い。

未発］４は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであ
って、成形時においても、又組付は時においても偏心が
極めて小さくなるようにした多機億キャリア付光学素子
を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段及び作用］未発■ηは、
成形用型及び鏡枠側の嵌合部と成形時、枠組付け時にそ
れぞれ嵌合して成形用型及び鏡枠との間の心出し機鋤を
有する嵌合部を設けた運搬用キャリアと、成形可り走温
度に加熱されたガラス素材とを、プレス成形加工時に一
体的に結合構成することにより、成形時及び組付は時に
心出しをした状態で成形９組付けしうるようにし、品性
鋤のレンズ系を得ることができるようにしたものである
。

［実施例〕 以ド、図面を用いて未発１９１の実施例について詳細に
説ＩＩする。

（第１実施例） 第１図は、本発明に係る多機鋤キャリア付光学素ｒ−を
プレス成形するためのガラスプレス成形袋″ｉ　ｌ　Ｑ
の構成を示す概略図である。

図において１１で示すのは上型で、装置本体部の上板１
２に固設しである。１３で示すのは、下型１１と同一軸
線上に対向配こされた下型で、装置本体部に固設された
下板１４を介してＬ型１１に対して接離する方向に摺動
自在に保持されている。上板１２と下板１４とは、相互
間の距離９位置が変化しないように図示を省略している
連結部材で互いに連結しである。

１５で示すのは、被成形体であるガラス素材１６をＬ下
成形型１１．１３間の成形ポイントに対して搬出入する
ための搬送アームで、ガラス素材１６をキャリア１７に
載とした状態で成形ポイントに搬出入操作しうるように
設定構成しである。１８で示すのは、ガラス素材１６を
成形ポイントに搬入するに先立ってガラス素材１６を成
形可ｆｔ温度（成形可ｆ駈状態）に加熱処理するための
ヒーターで、このヒーター１８により加熱炉１９を構成
している。加熱炉１９内の温度は、図示を省略している
温度測定装置、温度制御装置により所定温度に設定しう
るように構成しである。

成形室２０の周囲は石英ガラス製の内壁２１にて構成し
てあり、成形室２０内が高温状懲になった場合でも酸化
しないように配慮しである。又、成形室２０内は、雰囲
気ガス供給袋２１２２と連通接続してあり、雰囲気ガス
供給装置２２から供給される酸化防止用の窒素ガス、不
活性ガス又は還元性ガスが充満されるようになっている
。

ガラス素材１６を佐ご指示するキャリア１７は、運Ｗ１
機衡以外の諸機俺、即ち、成形時の外径規制機濠、成形
品組付は時の組付は保持機ずり、成形時の心出しａ畳及
び組付は詩の心出し機上を兼持させていわゆる多機渣キ
ャリアに構成してあり、加熱炉１９内で加熱処理された
ガラス素材１６がに下成形型１１．１３を介してプレス
成形される際に、キャリア１７と成形後の光学素子とが
一体的に接合（結合）されるように構成しである。

第２図、第３図は１本発明に係る多機雀キャリア付光学
素子２０の第１実施例の具体的構成を示すもので、第２
図は多機ｆｌキャリア付光学素子２３のプレス成形状態
を示す正断面図、第３図はプレス成形された多機能キャ
リア付光学素子２３の組付は状態を示す正断面図である
。

多機能キャリア付光学素子２３における多機ス駈キャリ
ア１７は、第１図〜第３図にて示すごとく、円筒状のキ
ャリア本体部１７ａとキャリア保持用のフランジ部１７
ｂとより４Ｒ成しである。

キャリア本体部１７ａとフランジ部１７ｂの軸心部には
、被加工体であるガラス素材１６を嵌合収納するための
孔２４と指示段部２５．及び成形時の成形品の外径寸法
を規制するための外径規制面２６とが形設してあり、ガ
ラス素材１６は、第１図にて示すごとく孔２４と支持段
部２５とにより所定位置に４ａ　ｍ支持されるようにな
っている。そして、プレス成形時には、第２図にて示す
ごとくプレス成形された光学素子ｔｅａ（を形量）の外
周面が外径規制面２６と接合することにより、多機能キ
ャリア１７と光学素子１６ａとが一体的に結合されて多
４１　ｆｆｆｉキャリア付光学素子２３がプレス成形さ
れるようになっている。

多機ｔ＠キャリア１７における７ラング部１７ｂ側の外
径規制面の内周面には、多機能キャリア１７の軸心を中
心軸とする断面円錐上のテーパー面３０が形設しである
。このテーパー面３０は、上型１１における成形面３１
の外周部（成形面３１における機ｆ駈成形而とは関係の
ない位置）に形設されたテーパー面３２と成形時に嵌合
するように設定構成されている。上型１１のテーパー面
３２は、上型１１の軸心を中心として形設してあり、成
形面３１が球面である場合には球心がテーパー面３２の
中心軸上に位置するように設定しである。又、成形面３
１が被球面である場合には、対称軸がテーパー面３２の
中心軸と一致するように設定しである。従って、第２図
にて示すごとく成形時に旧型１１と多機１七キヤリア１
７の互いのテーパー面３２．３０が嵌合した際には、旧
型１１の軸心と多機１砒キヤリア１７の軸心とが一致す
るようになっている。多機１歳キャリア１７におけるテ
ーパー面３０の形成面と反対側の面には、多機能キャリ
ア１７の軸心を中心軸とする断面円錐上のテーパー面３
３が形設してあり、このテーパー面３３は、下型１３に
おける成形面３４の外周部（成形面３４におけるａｆｌ
成形面とは関係のない位２？）に形設されたテーパー面
３゛５と成形時に嵌合するように設定構成されている。

下型１３のテーパー面３５は、下型１３の軸心を中心と
して形設してあり、成形面３４が球面である場合には球
心がテーパー面３５の中心軸上に位置するように設定し
である。又、成形面３４が非球面である場合には対称軸
がテーパー面３５の中心軸と一致するように設定しであ
る。

従って、第２図にて示すごとく成形時に下型１３と多機
箭キャリア１７の互いのテーパー面３５．３３が嵌合し
た際には、下型１３の軸心と多Ｊａ　ｒｅキャリア１７
の軸心とが一致するようになっている。即ち、第２図に
て示すプレス成形時には、上下型１１．１３と多機ずｔ
キャリア１７の互いのテーパー面３２，３５，３０．３
３が嵌合することにより、上下型１１．１３の軸心と多
機を針キャリア１７の軸心とが一致するように設定構成
しである。

多種ず走キャリア１７は、ガラスの熱膨脹係数とほぼ等
しいかもしくは少し小さい材質の部材にて構成しである
。これは、多機ｆｌキャリア１７とガラスとの熱膨脹率
が大きく異なると、冷却過程で光学素子１６ａの機能面
が歪んだり、割れを生じたり、又は多機能キャリア１７
と光学素子１６ａとの間に空隙が生じてガタが生ずる結
果となるからである。具体例で示すと、例えば多機ｔａ
キャリア１７と光学素子１６ａとの熱１１脹係数の差が
ＬＸＩＯ−’／’Ｃであった場合には、直径１０＋ｕ＋
のレンズを４００℃降下するように冷却すると、１０ｍ
鵬Ｘ　ｌ　Ｏ−６／℃Ｘ　４００℃＝４×１Ｏ−３ｉ＋
層＝４μ層だけ寸法差が生じることになり、ガタ発生の
原因となる。実際には、ガラス素材１６の、８膨脹係数
が硝種により５．５〜１４゜９Ｘ１０−６／”０の範囲
であるので、下表に示すように各構成元素の組成比を変
えた合金にて多機能キャリア１７を構成することにより
、全てのガラス素材１６に対応させることができる。

表 多機ｆｉキャリア１７における７ラング部１７ｂの外周
部には、多機ｆｆ、キャリア１７の軸心を中心軸とする
断面円錐形状のテーパー面４０が形設しである。−・方
、多機能キャリア付光学素子２３を収納保持する鏡枠４
１における保持面部にも、多機能キャリア１７側のテー
パー面４０と嵌合するテーパー保持面４２が形設しであ
る。テーパー保持面４２は、鏡枠４１の軸心を中心とし
て形設してあり、従って、多機能キャリア付光学素子２
３を鏡枠４１内に収納した際には、互いのテーパー面４
０．４２の嵌合により、多機源キャリア付光学素子２３
の軸心が鏡枠４１の軸心と一致するようになっている。

なお、第３図において４３で示すのは、多機能キャリア
付光学素子２３の押え環で、鏡枠４１のねじ部４４に螺
着されている。

次に、上記構成よりなる多機能キャリア付光学素子２３
をプレス成形９組付けする作用について説明する。

まず、第１図にて示すように、多機能キャリア１７　に
にガラス素材１６を載せ、搬送アーム１５を介してガラ
ス素材１６を成形室２０内の成形ポイントに搬入する。

ガラス素材１６は、成形室２０内に搬入される前に加熱
炉１９にて成形可能状態に加熱軟化処理されている。

次に、丁型１３を上動させ、上下型１１゜１３にてガラ
ス素材１６をプレス成形する。この際には、第２図にて
示すごとく、上下５１１゜１３のテーパー面３２．３５
と多様ス克キャリア１７のテーパー面３０．３３とが嵌
合することにより、上下型１１．１３の軸心と多機能キ
ャリア１７の軸心とが一致した状態でプレス成形される
。従って、成形体である光学素子１６ａの光軸が多機能
キャリア１７の軸心と一致した状態で多機能キャリア付
光学素子２３をプレス成形することができ、偏心の極め
て少ない光学素子１６ａを成形しうる。

次に、下型１３を下動させて離型し、徐冷して成形され
た多機能キャリア付光学素子２３を取り出す。

次に、成形された多４１！使キャリア付光学素子２３を
鏡枠４１内に収納させる。この際には、第３図にて示す
ごとく、テーパー面４０．４２が互いに嵌合し、押え環
４３を介して多機能キャリア付光学素子２３と鏡枠４１
の軸心とが一致した状態で組付けされる。

以とのように、本実施例によれば、偏心量の極めて少な
い多機能キャリア付光学素子２３を成形することができ
るとともに、組付は時の偏心も極力小さくすることがで
き、その結果、高性能の光学系を提供しうるちのである
。なお、本実施例においては、ガラス素材１６として５
ＦＩＩ（７，８ＸＩＯ−’／”Ｃ）を用い、多機能キャ
リア１７素材とＬ　テａ硬合金（１Ｇ７０　、　Ｇｏ２
５Ｘ　、　？、４　Ｘ　１０−６／”Ｃ）を用いた。

（第２実施例） 第４図は、本発明に係る多機能キャリア付光学素子２３
の第２の実施例を示すものである０本実施例の特徴は、
多１１７Ｍキャリア１７における下型テーパー面３５と
の嵌合テーパー面３３を、鏡枠４１におけるテーパー保
持面４２と１ｉ換性のあるテーパー面に形成して構成し
た点である。従って、第２図、第３図における多機能キ
ャリア１７のテーパー面４０を省略できるものである。

その他の構成は、第１実施例と同様である。

上記構成によれば、多機１歳キャリア付光学素子２３に
おけるテーパー面を１つ省略できるので。

加ＩＬのコストの低減化を図ることができるとともに、
テーパー面加工上の誤差（各テーパー面の中心軸の不一
致）を減らすことができ、より光学的性源を向上させる
ことができる。

（第３実施例） 第５図ａ、ｂは、本発明に係る多機ず砒キャリア付光学
素子２３の第３の実施例を示すものである０本実施例の
特徴は、多機能キャリア１７の外周面に対称形的なテー
パー面３０．３３を形設して構成し、この各テーパー面
３０．３３と嵌合する上下型１１．１３及び鏡枠４１に
おける各テーパー面３２，３５．４２を凹状のテーパー
面に形設して構成した点である。

」−記構成によれば、加■性が良好となり、作業性の向
上二、コストダウン化が図れる利点がある。

（第４実施例） 第６図ａは、未発ＩＪＩに係る多機ず艶キャリア付光学
素子２３の第４の実施例を示すものであり、特に−面側
が平面である光学素子（レンズ）１６ａに適用した例を
示すものである。本実施例では、図に示すように多機７
近キヤリア１７の一面側に平面部５０が形設しであると
ともに、他面側にテーパー面５１が形設してあり、プレ
ス成形時に各平面部５０及びテーパー面５１が上型１１
側の平面嵌合部５２及び下側１３側のテーパー面嵌合部
５３とそれぞれ嵌合するように構成しである。

上記構成によれば、成形時に多機能キャリア１７の平面
部５０と上型１１側の平面嵌合部５２が嵌合当接し、テ
ーパー面５１が下型１３側のテーパー面嵌合部５３と嵌
合する。その結果、上下型１１．１３の軸心と多機能キ
ャリア１７の軸心とが一致した状態で光学素子１６ａを
プレス成形することができ、第１実施例と同様の作用。

効果を奏しうるちのである。

なお、Ｌ記構成における下型１３側のテーパー而嵌合部
５３の開き角は、第６図すにて示すごとく下型１３にお
ける成形面３４の最外周部での接線５４の開き角よりも
大きくしておくのがよい。

このようにすれば、下型１３における凹面形状の成形面
３４の加重がより容易化するからである。

又、同様の理由で、下型１３の成形面３４が第６図Ｃに
て示すごとく凸面形状である場合には、テーパー面嵌合
部５３の開き角は、第６図Ｃにて示すごとく下型１３に
おける成形面３４の最外周部での接線５５の開き角より
も小さくしておくのがよい。

（第５実施例） 第７図ａ、ｂは１本発明に係る多機を蔚キャリア付光学
十子２３の第５の実施例を示すものである０本実施例の
特徴は、第７図ａにて示すごとくガラス素材１６の外周
面又は第７図すにて示すごとく多機ス近キャリア１７の
外径規制部２６内周面に、予め黒色塗料（多機７１キヤ
リア１フ側は黒化処理でもよい）６０．６１を塗布せし
め、これらの処理をした後、プレス成形にてガラス素材
１６と多機１おキャリア１７とを一体的に結合するよう
に構成した点である。その他の構成は第１実施例と同様
であるので、その説明を省略する。

上記構成によれば、第１実施例の作用、効果に加えてゴ
ースト・フレアを防止できる利点がある。なお、黒色塗
料６０．６１としては、高温でも安定的である炭素系の
塗料が有効であった。

（第６実施例） 第８図ａ、ｂは、本発明に係る多機能キャリア付光学素
子２３の第６の実施例を示すものである。第８図ａにて
示す実施例は、多機７１キヤリア１７における外径規制
部２６の内周面にカシメ部６２を突出構成し、プレス成
形時に上型１１の段部６３にてカシメ部６２をカシメ機
ｆｕが発揮しうるように変形させるように構成したもの
である。

又、第８図すにて示す実施例は、多機ず近キャリア１７
における外径規制部２６の内周面に凹部６４を形設し、
プレス成形時にこの四部６４内に光学素子１６ａの一部
が流動変形してアンカ一部６５が形設されるように構成
したものである。その他の構成は、第１実施例と同様で
あるのでその説明を省略する。

上記構成によれば、第１実施例の作用、効果に加えて多
機７１キヤリア１７と光学素子１６ａとの結合力を強化
することができる利点がある。

［５Ｆ、明の効果］ 以−Ｌのように本発明によれば、偏心の極めて少ない多
機ｆｌキャリア付光学素子をプレス成形にて得ることが
できるものである。又１本発明による多ａｔｍキャリア
付光学稟子によれば、鏡枠に組込む際の偏心も極力少な
くすることができるので、品性濠な光学系を提供しうる
ちのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る多１１ｆ劇キャリア付光学十子の
成形装置の概略構成図、第２図は第１図にて示す装置に
よる成形状態を示す説明図、第３図は成形後の多機能キ
ャリア付光学素子を鏡枠に組付ける状態を示す説ＩＩ図
、第４図は本発明に係る多Ｊｊｌ　７１キヤリア付光学
素子の第２の実施例を示す説明図、第５図ａ、ｂは本発
明に係る多機能キャリア付光学素子の第３の実施例を示
す説明図、第６図ａ、ｂ、ｃは本発明に係る多機簡キャ
リア付光学素子の第４の実施例を示す説明図、第７図ａ
、ｂは本発明に係る多機能キャリア付光学素子の第５の
実施例を示す説明図、第８図ａ、ｂは未発ＩＪＩに係る
多機能キャリア付光学素子の第６の実施例を示す説明図
、第９図ａ　、　ｂ　’、　ｃ　。 第１０図、第１１図は従来技術の説明図である。 １１・・・１−型 １３・・・下型 １６・・・ガラス素材 １６ａ・・・光学素子 １７・・・多機能キャリア ３０．３３，４０．５１ ・・・キャリア側テーパー面 ３２．３５．５３・・・上下側テーパー而４２・・・鏡
枠側テーパー面 第１図 第７図 （ａ）　　　　　　　　（ｂ’） 第８図 第１０図 り 手続補正書（自発） 昭和６１年１０月１３日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 成形用型及び鏡枠側の嵌合部と成形時、枠組付け時にそ
   れぞれ嵌合して成形用型及び鏡枠との間の心出し機能を
   有する嵌合部を設けた運搬用キャリアと、成形可能温度
   に加熱されたガラス素材とを、プレス成形加工時に一体
   的に結合構成したことを特徴とする多機能キャリア付光
   学素子。