WO2010103808A1 - 光学部品の製造方法 - Google Patents

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WO2010103808A1
WO2010103808A1 PCT/JP2010/001660 JP2010001660W WO2010103808A1 WO 2010103808 A1 WO2010103808 A1 WO 2010103808A1 JP 2010001660 W JP2010001660 W JP 2010001660W WO 2010103808 A1 WO2010103808 A1 WO 2010103808A1
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WO
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optical element
lens
optical
protection member
mold
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Application number
PCT/JP2010/001660
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English (en)
French (fr)
Inventor
須田信行
五十川征史
花山雄吉
鈴木健夫
Hiroaki NEGISHI (根岸広明)
Original Assignee
オリンパス株式会社
根岸紀子
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/04—Casting in, on, or around objects which form part of the product for joining parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D25/00—Special casting characterised by the nature of the product
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/11—Making amorphous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys
    • C22C45/10—Amorphous alloys with molybdenum, tungsten, niobium, tantalum, titanium, or zirconium or Hf as the major constituent
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing an optical component that includes an optical element and an optical element holding member that holds the optical element.
  • a lens (optical element) used in an optical device such as an endoscope or a camera is fixed to the optical device via a mirror frame (optical element holding member).
  • a lens frame for fixing such a lens is conventionally manufactured using a resin material or a metal material.
  • a lens frame using a resin material is manufactured by an injection molding method taking advantage of the good moldability of the resin, and has a feature that productivity is superior to a lens frame using a metal material.
  • a lens frame using such a resin material for example, a lens frame for an endoscope shown in Patent Document 1 below is known.
  • a lens frame using a metal material is manufactured by cutting or die casting, and has a feature that it is superior in strength and durability compared to a lens frame using a resin material.
  • a lens frame using a metal material for example, a lens frame for an endoscope shown in Patent Document 2 below is known. Further, as a lens frame using a resin material or a metal material, for example, a camera lens frame shown in Patent Documents 3 to 5 below is known.
  • a lens frame using a resin material is inferior in strength and durability to a lens frame using a metal material.
  • Deformation of the lens frame due to lack of durability or low strength leads to an optical axis shift of the lens incorporated in the lens frame.
  • die casting has a problem in dimensional accuracy, and in the cutting process, man-hours required for cutting increase and productivity decreases.
  • the joining method of a lens and a lens frame includes joining by an adhesive (see, for example, Patent Documents 1 and 2), joining by solder (see, for example, Patent Document 4 above), and joining by heat caulking (see, for example, Patent Document 4).
  • Patent Document 5 A conventional lens frame using a metal material or a resin material has a larger expansion coefficient (the ratio that the length and volume of an object expands due to a rise in temperature) than a lens, and there is a problem in the shape stability due to the joining. .
  • This invention is made in view of the said situation, Comprising: While improving productivity of an optical component provided with an optical element (lens) and an optical element holding member (mirror frame), an optical element (lens) is hold
  • the present invention adopts the following configuration. That is, the method for manufacturing an optical component according to the present application is a method for manufacturing an optical component that includes an optical element and an optical element holding member that holds an outer peripheral portion of the optical element.
  • the optical element is arranged inside the mold, and an incident-side protection member that protects the incident-side optical surface is brought into contact with the incident-side optical surface of the optical element, so that the optical element on the emission side of the optical element A step of abutting an output side protection member for protecting the optical surface on the output side, and filling the molten metal of the metal material into the mold and integrating the optical element holding member made of an amorphous alloy with the optical element And a step of injection molding.
  • the shape creation of the optical element holding member and the fixing of the optical element to the optical element holding member are performed simultaneously.
  • the temperature of the optical element rises because the molten metal material contacts the optical element at a high temperature, and then the metal material is cooled by the mold. Then, an optical element holding member made of an amorphous alloy is formed.
  • the cooling rate of the metal material is high, and stress relaxation of the optical element may be insufficient. In this case, residual stress is generated in the optical element, and the optical characteristics of the optical element may change or the optical element may be damaged.
  • the incident-side protection member and the emission-side protection member not only protect the optical surface of the optical element from the molten metal, but also remove the heat of the optical element through the protection member from the mold. Therefore, the temperature rise of the optical element is suppressed, and the deformation of the optical element and the occurrence of residual stress are suppressed.
  • a portion of the inner peripheral surface of the mold that faces the outer peripheral surface of the optical element is reduced in diameter, and the optical element of the optical element holding member is reduced. It is preferable that the portion for holding is formed thinner than the hollow portion of the optical element holding member.
  • the volume of the molten metal (the portion of the optical element holding member that holds the optical element) filled in the outer periphery of the optical element is reduced, so that the amount of heat transferred from the molten metal to the optical element is reduced, and the optical element
  • the temperature rise is further suppressed, and the deformation of the optical element and the occurrence of residual stress are further suppressed.
  • At least one of the incident side protection member and the emission side protection member is in contact with the optical surface of the optical element to protect the optical surface, and It is preferable that a part of the outer peripheral surface of the optical element is protected by contacting a part of the outer peripheral surface of the optical element.
  • the area of the outer peripheral surface of the optical element that comes into contact with the molten metal (the part of the optical element holding member that holds the optical element) is reduced, so the amount of heat transferred from the molten metal to the lens is reduced, and the optical The temperature rise of the element is further suppressed, and the deformation of the optical element and the occurrence of residual stress are further suppressed.
  • the molding of the optical element holding member and the fixing of the optical element to the optical element holding member are performed at the same time, so that the productivity of the optical component can be improved.
  • the optical element holding member is formed of an amorphous alloy, the strength and durability of the optical element holding member can be improved, and an optical element can be obtained by injection molding a molten metal material into a mold. Since the element holding member is formed, the dimensional accuracy and shape stability of the optical element holding member can be improved. Furthermore, since deformation and residual stress of the optical element when the optical element is fixed to the optical element holding member can be suppressed, the optical characteristics of the optical element can be maintained, and damage to the optical element can be prevented. it can.
  • the optical component of the present invention is a component that is mounted on an optical apparatus such as an endoscope, a microscope, or a camera, and includes an optical element and an optical element holding member that holds the optical element.
  • an optical apparatus such as an endoscope, a microscope, or a camera
  • Examples of the optical element include a glass lens.
  • Examples of the optical element holding member include a lens frame and a distance tube that can be attached to the optical apparatus.
  • FIG. 1 is a perspective view of an endoscope optical component 1 (corresponding to an optical component in the present invention)
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a mold 2 for manufacturing the endoscope optical component 1
  • FIG. FIG. 4 is an enlarged longitudinal sectional view of the core portion 5 of the mold 2
  • FIG. 4 is an enlarged transverse sectional view of the core portion 5 of the mold 2.
  • the endoscope front end side left side in FIG. 3) in the axial direction of the endoscope optical component 1 is referred to as “front end side”
  • the opposite side (right side in FIG. 3) is “ This is referred to as “base end side”.
  • an endoscope optical component 1 is an optical component used as an objective lens unit (imaging optical system) or an illumination unit attached to the distal end of an insertion portion of an endoscope (not shown).
  • an endoscope optical component 1 is an optical component used as an objective lens unit (imaging optical system) or an illumination unit attached to the distal end of an insertion portion of an endoscope (not shown).
  • a lens 10 and a cylindrical lens frame 11 that holds the outer periphery of the lens 10 are provided.
  • the lens 10 is disposed inside the tip of the lens frame 11.
  • the tip of the lens 10 protrudes from the end of the lens frame 11.
  • a known lens can be used as the lens 10, and the type and shape of the lens 10 can be changed as appropriate.
  • the lens frame 11 is a molded product formed by injection-filling a molten metal material into the mold 2 shown in FIG. 2 and becomes an amorphous alloy after molding.
  • An amorphous alloy is an alloy in which a plurality of metal elements are solidified (amorphized) without forming a crystal structure.
  • the amorphous alloy is formed by rapidly cooling a molten metal raw material composed of a plurality of metal elements until the temperature is equal to or lower than the glass transition temperature.
  • Amorphous alloys do not have the grain boundaries found in ordinary crystalline metals, and do not cause grain boundary corrosion (a phenomenon in which corrosion progresses along the grain boundaries) due to grain boundaries. Therefore, it has excellent corrosion resistance.
  • Examples of the amorphous alloy that forms the lens frame 11 include metallic glass.
  • Metallic glass is an amorphous alloy having a glass transition region (a value obtained by subtracting the glass transition temperature from the crystallization temperature) of 20 ° C./second or more.
  • metallic glass does not cause solidification shrinkage like crystalline metal, so it has high-accuracy transferability to molding dies, and injection molding is also possible. It is mentioned that it has excellent shape flexibility, dimensional accuracy, and productivity.
  • metallic glass has low Young's modulus and high strength as its physical properties, and further has low expansion against heat.
  • Examples of the metal material used as the metallic glass include Zr (zirconium) -based alloys, Fe (iron) -based alloys, Ti (titanium) -based alloys, and Mg (magnesium) -based alloys.
  • Examples of the metal material having expansion and dimensional accuracy include Zr-based alloys.
  • As a specific example of the Zr-based alloy an alloy having a composition: Zr 55 Cu 30 Al 10 Ni 5 , a crystallization temperature: about 490 ° C., a glass transition temperature: about 400 ° C., and a glass transition region: about 90 ° C. can be used.
  • the thermal expansion coefficient of this metallic glass (Zr-based alloy) is 10 ⁇ 6 / K.
  • the mold 2 is a member for forming the lens frame 11 and has a structure that can be divided. More specifically, the mold 2 includes an upper mold base 3, a lower mold base 4, and a core portion 5.
  • the upper mold pedestal 3 and the lower mold pedestal 4 are block-shaped steel members that can be stacked one above the other. ing.
  • an upper mold recess 30 in which the upper portion of the core portion 5 can be fitted is formed on the lower surface of the upper mold base 3.
  • a lower mold recess 40 is formed in which the lower part of the core part 5 can be fitted.
  • the lower mold recess 40 is formed at a position facing the upper mold recess 30 when the upper mold pedestal 3 and the lower mold pedestal 4 are overlapped, and the lower mold recess 40 and the upper mold recess 30 described above.
  • a rectangular space (core portion accommodation space 20) for accommodating the core portion 5 is formed.
  • a groove-shaped molten metal inlet 41 for allowing a molten metal material to flow from the outside of the mold 2 is formed on the upper surface of the lower mold base 4.
  • the molten metal inlet 41 extends from the side surface of the lower mold base 4 to the lower mold recess 40, and one end of the molten metal inlet 41 is opened toward the outside of the mold 2 on the side surface of the lower mold base 4. The other end is opened toward the lower mold recess 40.
  • the core part 5 is a mold core accommodated in the core part accommodating space 20, and a cavity filled with a molten metal material is formed on the inside thereof. Moreover, the core part 5 has comprised the structure which can be divided
  • the upper mold core 6 and the lower mold core 7 are block-shaped steel members that can be stacked one above the other, and the lower surface of the upper mold core 6 and the upper surface of the lower mold core 7 form a smooth joint surface that can be superimposed on each other. Yes.
  • the upper mold core 6 is a rectangular block-shaped member that is fitted into the upper mold recess 30 of the upper mold base 3, and an upper mold molding recess that molds the outer peripheral surface of the lens frame 11 on the lower surface of the upper mold core 6. 60 and an upper mold fitting recess 61 into which the base end portion of the emission-side protection member 9 is fitted are formed.
  • the upper mold forming recess 60 is a groove having a semicircular cross section, and extends from the side surface on the tip side of the upper mold core 6 to an intermediate portion of the upper mold core 6.
  • the upper mold fitting recess 61 is a groove portion having a semicircular cross section having a smaller diameter than the upper mold forming recess 60 and extends on the axial extension line of the upper mold forming recess 60. More specifically, the upper mold fitting recess 61 extends from the end face on the base end side of the upper mold forming recess 60 to the side face on the base end side of the upper mold core 6, and the top end of the upper mold fitting recess 61 is the upper mold forming recess. The base end of the upper mold fitting recess 61 is closed.
  • the lower mold core 7 is a rectangular block-shaped member that is fitted into the lower mold recess 40 of the lower mold base 4, and a lower mold molding recess that molds the outer peripheral surface of the lens frame 11 on the upper surface of the lower mold core 7. 70 and a lower mold fitting recess 71 into which the base end portion of the emission-side protection member 9 is fitted are formed.
  • the lower mold forming recess 70 is a groove having a semicircular cross-sectional view, and extends from the side surface on the tip side of the lower mold core 7 to an intermediate portion of the lower mold core 7.
  • the lower mold forming recess 70 is formed at a position facing the upper mold forming recess 60 when the upper mold core 6 and the lower mold core 7 are overlapped, and the lower mold forming recess 70 and the upper mold forming recess 60 are formed.
  • a cylindrical molding surface for molding the outer peripheral surface of the lens frame 11 is formed.
  • the lens 10 is disposed at a tip portion of a space (internal space 21) formed by the lower mold molding recess 70 and the upper mold molding recess 60.
  • a gap (cavity) filled with a molten metal material is formed over the entire circumference of the internal space 21 between the outer peripheral surface 10 c of the lens 10 and the inner peripheral surface of the internal space 21.
  • the lower mold fitting recess 71 is a groove having a semicircular cross section having a smaller diameter than the lower mold molding recess 70 and extends on the axial extension line of the lower mold recess 70. More specifically, the lower mold fitting recess 71 extends from the base end side end surface of the lower mold forming recess 70 to the base end side surface of the lower mold core 7, and the lower mold fitting recess 71 has a lower mold forming recess 71. The base end of the lower mold fitting recess 71 is closed. The lower mold fitting recess 71 is formed at a position facing the upper mold fitting recess 61 when the upper mold core 6 and the lower mold core 7 are overlapped with each other. A round hole-like space (holding space 22) for holding the base end portion of the emission-side protection member 9 is formed by the fitting recess 61.
  • a groove-shaped molten metal inlet 72 for injecting a molten metal material flowing from the molten metal inlet 41 of the lower mold base 4 into the internal space 21 is formed on the upper surface of the lower mold core 7.
  • the molten metal inlet 72 extends from the side surface of the lower mold core 7 to the lower mold forming recess 70, one end of the molten metal inlet 72 is communicated with the molten metal inlet 41 of the lower mold base 4, and the other end of the molten metal inlet 72 is connected. It opens toward the inside of the lower mold forming recess 70.
  • the incident-side protection member 8 is a member that protects the optical surface (incident surface 10a) on the incident side (tip side) of the lens 10 disposed inside the mold 2 (internal space 21), and contacts the incident surface 10a. It is a rectangular plate-shaped member to be contacted. More specifically, the incident side protection member 8 is fixed to the upper mold core 6 and the lower mold core 7 by pins or the like (not shown), and is fitted to the tip portion of the core section accommodating space 20 to They are arranged perpendicular to the lower surface (joint surface) and the upper surface (joint surface) of the lower mold core 7. The incident-side protection member 8 is in contact with the front end surfaces of the upper mold core 6 and the lower mold core 7 that are overlapped, and the front end of the internal space 21 is closed by the incident-side protection member 8.
  • the incident side protection member 8 is in contact with the incident surface 10a of the lens 10 to protect the incident surface 10a, and is in contact with a part of the outer peripheral surface 10c of the lens 10 to protect a part of the outer peripheral surface 10c. It has a shape to do. More specifically, a circular lens fitting recess 80 into which the distal end portion of the lens 10 is fitted to the surface on the base end side of the incident side protection member 8 (the surface that contacts the upper mold core 6 and the lower mold core 7). Is formed.
  • the entrance surface 10a of the lens 10 is brought into contact with the bottom surface 80a (tip surface) of the lens fitting recess 80, and the outer peripheral surface 10c of the tip portion of the lens 10 is brought into contact with the inner peripheral surface 80b of the lens fitting recess 80. Yes.
  • the exit-side protection member 9 is a member that protects the optical surface (exit surface 10b) on the exit side (base end side) of the lens 10 disposed inside the mold 2 (internal space 21), and the distal end surface is the exit surface. It is a cylindrical member that is brought into contact with the surface 10b. More specifically, the exit-side protection member 9 is a cylindrical member (for example, a diameter of 2.5 mm and a length of 60 mm) having a diameter substantially the same as the lens 10 having a predetermined shape (for example, a diameter of optical function surface of 2.2 mm and an outer diameter of 2.5 mm).
  • the base end portion is fitted and supported inside the holding space 22, and the tip end portion is disposed in the internal space 21 so as to protrude from the holding space 22 toward the tip end side.
  • the exit-side protection member 9 has a smaller diameter than the internal space 21, and a gap between the outer peripheral surface of the distal end portion of the exit-side protection member 9 and the inner peripheral surface of the internal space 21 is filled with a molten metal material ( A cavity) is formed over the entire circumference of the internal space 21.
  • the above-described mold 2 (the upper mold base 3, the lower mold base 4, the upper mold core 6, the lower mold core 7, the incident side protection member 8, and the emission side protection member 9) is a tool having excellent hardness and wear resistance. It consists of steel (die steel), for example, it consists of cold die steel (SKD11).
  • the thermal expansion coefficients of the incident side protection member 8 and the emission side protection member 9 are desirably equal to or larger than the thermal expansion coefficient of the amorphous alloy (Zr-based alloy) described above.
  • the thermal expansion coefficient of the incident side protection member 8 and the emission side protection member 9 made of the above cold die steel is 12.2 ⁇ 10 ⁇ 6 / K.
  • a step of producing a molten metal material is performed. More specifically, a metal material is heated and melted to produce a molten metal.
  • a Zr-based alloy is used as the metal material described above, and it is preferable that the following three conditions are satisfied as the metal material.
  • the three or more metal elements have different atomic diameters by 12% or more. For example, metal elements of three sizes, large, medium and small, have atomic diameters different from each other by 12% or more.
  • Each element is easily compounded. That is, each metal element has a property of attracting each other.
  • a molded product made of an amorphous alloy (metal glass) having a glass transition region of 20 ° C. or more can be easily obtained.
  • a metal material that becomes an amorphous alloy having a glass transition region of less than 20 ° C. is used, in the process of rapidly cooling the molten metal material described later, uneven cooling occurs with respect to the molten metal, and the molten metal is easily crystallized. Therefore, it becomes difficult to obtain a molded product that is uniformly amorphized.
  • the core part 5 is formed by superposing the upper mold core 6 and the lower mold core 7.
  • the incident side protection member 8 is fixed to the tip surfaces of the upper mold core 6 and the lower mold core 7 which are overlapped.
  • the lens 10 is disposed in the internal space 21 including the upper mold molding recess 60 and the lower mold molding recess 70, and the tip of the lens 10 is fitted into the lens fitting recess 80 of the incident-side protection member 8.
  • the surface 10 a is brought into contact with the bottom surface 80 a of the lens fitting recess 80, and the outer peripheral surface 10 c of the lens 10 is brought into contact with the inner peripheral surface 80 b of the lens fitting recess 80.
  • the proximal end portion of the emission side protection member 9 is fitted into the holding space 22 formed by the upper die fitting recess 61 and the lower die fitting recess 71, and the distal end portion of the emission side protection member 9 is disposed in the internal space 21.
  • the front end surface of the emission-side protection member 9 is brought into contact with the emission surface 10 b of the lens 10.
  • gaps are formed between the inner peripheral surface of the inner space 21 and the outer peripheral surface of the emission-side protection member 9, and between the inner peripheral surface of the inner space 21 and the outer peripheral surface 10 c of the lens 10.
  • the incident surface 10 a of the lens 10 and the outer peripheral surface 10 c of the distal end portion of the lens 10 are protected by the incident side protection member 8, and the exit surface 10 b of the lens 10 is protected by the distal end surface of the exit side protection member 9.
  • the upper mold pedestal 3 and the lower mold pedestal 4 are overlapped, and the assembled core part 5 is accommodated in the core part accommodating space 20 including the upper mold concave part 30 and the lower mold concave part 40.
  • a process of filling the inner space 21 of the assembled mold 2 with a molten metal material and injection molding the lens frame 11 integrally with the lens 10 is performed. More specifically, the mold 2 is installed in an injection molding machine (not shown) and controlled to reach a predetermined temperature (for example, 25 ° C.). Then, a molten metal material is introduced from the molten metal inlet 41 and injected into the internal space 21 through the molten metal inlet 72. The molten metal injected into the internal space 21 is between the inner peripheral surface of the inner space 21 and the outer peripheral surface of the emission side protection member 9, and between the inner peripheral surface of the inner space 21 and the outer peripheral surface 10 c of the lens 10. The gaps formed in each are filled.
  • the entrance surface 10a and the exit surface 10b which are optical function surfaces of the lens 10 are protected by the entrance-side protection member 8 and the exit-side protection member 9, respectively, the molten metal is applied to the entrance surface 10a and the exit surface 10b. Do not touch.
  • a known injection molding machine can be used as the above-described injection molding machine.
  • the molten metal filled in the mold 2 is rapidly cooled to solidify the molten metal in an amorphous state to form a metal glass (amorphous alloy). That is, the molten metal filled in the mold 2 is rapidly cooled due to heat removal by the upper mold core 6, the lower mold core 7, the incident side protection member 8, the emission side protection member 9, and the lens 10 that are in contact with the melt. .
  • the temperatures of the upper mold core 6, the lower mold core 7, the incident side protection member 8, the emission side protection member 9, and the lens 10 that have absorbed the heat of the molten metal rise.
  • the heat given to the lens 10 from the molten metal is released to the incident side protection member 8 in contact with the incident surface 10a and the emission side protection member 9 in contact with the emission surface 10b.
  • the heat released to the incident side protection member 8 is released to the upper mold base 3 and the lower mold base 4, and the heat released to the emission side protection member 9 is transferred to the upper mold core 6 and the lower mold core. 7, the upper die base 3 and the lower die base 4 are escaped. Thereby, the temperature rise of the lens 10 is suppressed, and deformation of the lens 10 and generation of residual stress are suppressed.
  • the outer peripheral surface 10c of the tip portion of the lens 10 is protected by the incident side protection member 8, the area of the portion of the outer peripheral surface 10c of the lens 10 that contacts the molten metal is reduced. Therefore, the amount of heat transferred from the molten metal to the lens 10 is reduced, the temperature rise of the lens 10 is further suppressed, and the deformation of the lens 10 and the generation of residual stress are further suppressed.
  • the molten metal made of a metal material is rapidly cooled to form a uniform amorphous (amorphous) solid, and the lens frame 11 made of metal glass (amorphous alloy) is obtained.
  • the mold 2 is formed in a volume having a sufficient heat capacity to take heat away from melting, the temperature rise of the entire mold 2 is slight. Further, if the molten metal cooling rate is low, recrystallization of solidification occurs and it becomes difficult to obtain a uniform amorphous structure. Therefore, the cooling rate of the molten metal filled in the mold 2 is 10 ° C./s or more. It is desirable to be.
  • the endoscope optical component 1 in which the lens 10 and the lens frame 11 are integrated is obtained.
  • the shape of the outer peripheral surface of the molded lens frame 11 is formed by the upper mold forming concave portion 60 and the lower mold forming concave portion 70, and the shape of the inner peripheral surface of the lens frame 11 is the tip portion of the emission side protection member 9. It is formed by the outer peripheral surface.
  • the lens 10 is placed in the mold 2 and the lens frame 11 is insert-molded, whereby the lens frame 11 is formed (shaped). Since the lens 10 is fixed to the lens frame 11 at the same time, the productivity of the endoscope optical component 1 can be improved. In addition, since the lens frame 11 is formed of an amorphous alloy (metal glass) having low Young's modulus and high strength properties, the lens frame 11 can exhibit excellent mechanical strength and durability. .
  • an amorphous alloy metal glass
  • an amorphous alloy metal glass
  • the lens frame 11 made of an amorphous alloy (metal glass) molded by injection molding can achieve excellent dimensional accuracy, and can improve the shape stability of the endoscope optical component 1. it can. It should be noted that particularly excellent dimensional accuracy and shape stability can be obtained by molding the lens frame 11 using a Zr-based alloy that is particularly excellent in injection molding ability among metal glasses.
  • the lens 10 is placed in the mold 2 and the lens frame 11 is insert-molded, deformation and residual stress of the lens 10 can be suppressed, so that the optical characteristics of the lens 10 can be maintained. Can be prevented from being damaged.
  • the outer peripheral surface 10c of the front end portion of the lens 10 is protected by the incident side protection member 8, and deformation of the lens 10 and generation of residual stress are further suppressed. Optical characteristics can be maintained more reliably, and damage to the lens 10 can be prevented more reliably.
  • FIG. 5 is an enlarged longitudinal sectional view of the core portion 5 of the mold 2.
  • symbol is attached
  • the portion of the inner peripheral surface of the mold 2 that faces the outer peripheral surface 10 c of the lens 10 is reduced in diameter.
  • the portion of the inner peripheral surface of the mold 2 that faces the outer peripheral surface 10c of the lens 10 has a smaller cross-sectional area than the other portions.
  • the tip of the upper mold recess 60 of the upper mold 6 and the tip of the lower mold recess 70 of the lower core 7 are tapered and gradually reduced in diameter toward the tip.
  • the part of the lens frame 11 that holds the lens 10 is formed thinner than the hollow part of the lens frame 11.
  • the volume of the molten metal that fills the outer periphery of the lens 10 (the tip portion of the lens frame 11 that holds the lens 10) is reduced, and thus the amount of heat transferred from the molten metal filled in the internal space 21 to the lens 10.
  • the temperature rise of the lens 10 is further suppressed, and the deformation of the lens 10 and the occurrence of residual stress are further suppressed. Therefore, the optical characteristics of the lens 10 can be more reliably maintained, and damage to the lens 10 can be more reliably prevented.
  • the portion of the inner peripheral surface of the mold 2 that faces the outer peripheral surface 10c of the lens 10 is tapered, but the present invention faces the outer peripheral surface 10c of the lens 10.
  • a portion of the inner peripheral surface of the mold 2 that faces the outer peripheral surface 10c of the lens 10 is formed in a straight cylindrical shape having a smaller diameter than the other portions. Also good.
  • FIG. 6 is an enlarged vertical sectional view of the core portion 5 of the mold 2.
  • symbol is attached
  • the exit-side protection member 9 is in contact with the exit surface 10 b of the lens 10 to protect the exit surface 10 b and is in contact with a part of the outer peripheral surface 10 c of the lens 10. It is a shape that protects a part of. Specifically, the exit-side protection member 9 is formed to have a larger diameter than the outer diameter of the lens 10, and a circular lens fitting in which the proximal end portion of the lens 10 is fitted to the distal end surface of the exit-side protection member 9. A joint recess 90 is formed.
  • the exit surface 10b of the lens 10 is in contact with the bottom surface 90a (front end surface) of the lens fitting recess 90, and the outer peripheral surface 10c of the base end portion of the lens 10 is in contact with the inner peripheral surface 90b of the lens fitting recess 90. ing.
  • the area of the outer peripheral surface 10c of the lens 10 in contact with the molten metal is reduced, so that the amount of heat transferred from the molten metal to the lens 10 is reduced, the temperature rise of the lens 10 is further suppressed, and the lens 10 is deformed. And the generation of residual stress is further suppressed. As a result, the optical characteristics of the lens 10 can be more reliably maintained, and damage to the lens 10 can be more reliably prevented.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the scope of the present invention. is there.
  • the lens fitting recess 80 is formed in the incident side protection member 8, and the incident side protection member 8 protects the incident surface 10 a of the lens 10 and the outer peripheral surface 10 c of the tip portion of the lens 10.
  • the lens fitting recess 80 is not formed in the incident side protection member 8 and the incident side protection member 8 protects only the incident surface 10 a of the lens 10. .
  • the mold 2 can be separated from each other, the upper mold base 3, the lower mold base 4, the upper mold core 6, the lower mold core 7, the incident side protection member 8, and the emission side protection member.
  • the configuration of the mold 2 can be appropriately changed.
  • the incident side protection member 8 and the emission side protection member 9 may be divided into a plurality of parts, and the incidence side protection member 8 and the emission side protection member 9 are composed of the upper mold core 6 and the lower mold core 7. The structure integrated with at least one of them may be sufficient.
  • the incident side protection member 8 is formed in a flat plate shape
  • the emission side protection member 9 is formed in a cylindrical shape.
  • the shapes of the incident side protection member and the emission side protection member are as follows. It can be changed as appropriate.
  • the incident side protection member may be formed in a rod shape (columnar shape) and the emission side protection member may be formed in a plate shape, or the incident side protection member and the emission side protection member may be in a rod shape (columnar shape) or plate shape, respectively. It is also possible to use an incident side protection member or an emission side protection member of other shapes.
  • the lens 10 is held at the distal end portion of the lens frame 11, but in the present invention, the lens 10 is held at the base end portion (end portion on the emission side) of the lens frame 11. Alternatively, the lens 10 may be held at an intermediate portion of the lens frame 11 in the axial direction.
  • the cylindrical lens frame 11 is exemplified as the optical element holding member.
  • the shape of the optical element holding member in the present invention can be appropriately changed.
  • the optical element holding member may be composed of a plate-like member in which an opening is formed, and the optical element (lens 10) may be attached to the opening.
  • the optical element holding member in the present invention is not limited to the above-described lens frame 11, and may be other parts such as a spacing tube.
  • the optical element in the present invention is not limited to the lens 10 described above, and may be other components such as a prism, a filter, a flat glass, and a polarizing plate.
  • the productivity of the optical component is improved and the strength of the optical element holding member is increased.
  • Durability, dimensional accuracy, and shape stability can be improved.

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Abstract

　光学素子（１０）と、光学素子の外周部を保持する光学素子保持部材と、を備える光学部品の製造方法において、光学素子保持部材を成形する金型の内側に、光学素子を配置するとともに、光学素子の入射側の光学面（１０ａ）に、入射側の光学面を保護する入射側保護部材（８）を当接させ、光学素子の出射側の光学面（１０ｂ）に、出射側の光学面を保護する出射側保護部材（９）を当接させる工程と、金型内に金属材料の溶湯を充填して非晶質合金からなる光学素子保持部材を光学素子と一体に射出成形する工程と、を備える。この方法によれば、光学部品の生産性が向上する。また、光学素子保持部材の強度、耐久性、寸法精度、及び形状安定性が向上する。

Description

光学部品の製造方法
　本発明は、光学素子とその光学素子を保持する光学素子保持部材とを備える光学部品の製造方法に関する。
　本願は、２００９年３月９日に日本に出願された特願２００９－５５５５０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　一般に、内視鏡やカメラなどの光学機器に使用されているレンズ（光学素子）は、鏡枠（光学素子保持部材）を介して光学機器に固定される。このようなレンズを固定する鏡枠は、従来、樹脂材料または金属材料を用いて製造されている。
　樹脂材料を用いた鏡枠は、樹脂の良好な成形性を活かして、射出成形法により製造されており、金属材料を用いた鏡枠に比べて生産性が優れているという特徴がある。このような樹脂材料を用いた鏡枠としては、例えば下記特許文献１に示す内視鏡用の鏡枠が知られている。
　金属材料を用いた鏡枠は、切削加工やダイカストにより製造されており、樹脂材料を用いた鏡枠に比べて強度、耐久性に優れているという特徴がある。金属材料を用いた鏡枠としては、例えば下記特許文献２に示す内視鏡用の鏡枠が知られている。
　また、樹脂材料または金属材料を用いた鏡枠としては、例えば下記特許文献３から５に示すカメラ用の鏡枠が知られている。
特開２００６－１２２４９８号公報 特開２００６－０７５３４１号公報 特開２００４－１４８５２５号公報 特開２００７－１４０４０１号公報 特開２００４－１４７０３２号公報
　しかしながら、前述した従来技術には、以下のような問題がある。
　樹脂材料を用いた鏡枠は、金属材料を用いた鏡枠に比べて、強度、耐久性が劣る。耐久性の不足や低強度による鏡枠の変形は、鏡枠に組み込まれたレンズの光軸ズレに繋がる。
　金属材料を用いた鏡枠は、鏡枠が小型複雑な形状の場合、ダイカストでは寸法精度に問題があり、切削加工では切削に要する工数が増えて、生産性が低下する。
　ところで、レンズと鏡枠との接合方法には、接着剤による接合（例えば、上記特許文献１、２参照。）、ハンダによる接合（例えば、上記特許文献４参照。）、および熱かしめによる接合（例えば、上記特許文献５参照。）が知られている。従来の金属材料や樹脂材料を用いた鏡枠は、膨張係数（温度の上昇によって物体の長さ・体積が膨張する割合）がレンズと比較して大きく、前記接合による形状安定性に問題がある。
　例えば、接着剤やハンダによる接合の場合には、接合時の温度上昇による鏡枠の膨張で応力を生じ、この応力によってレンズの割れや、鏡枠からのレンズの脱落が引き起こされることがある。特に、ハンダ接合の場合には、接合時の熱で鏡枠が膨張してから再び冷却される際に、鏡枠の応力がレンズに移行して残存し、レンズの割れが引き起こされることがある。
　また、熱かしめによる接合の場合には、熱かしめされた部分が再び加温されると、レンズと鏡枠との膨張係数差により、公差（中心軸）のズレが発生し、その結果、光軸ズレやレンズの脱落が引き起こされることがある。
　本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであって、光学素子（レンズ）及び光学素子保持部材（鏡枠）を備える光学部品の生産性を向上させるとともに、光学素子（レンズ）を保持する光学素子保持部材（鏡枠）の強度、耐久性、寸法精度、及び形状安定性を向上させることができる光学部品の製造方法を提供することを目的としている。
　前記の課題を達成するために、本発明は以下の構成を採用している。
　すなわち、本願に係る光学部品の製造方法は、光学素子と、光学素子の外周部を保持する光学素子保持部材と、を備える光学部品の製造方法であって、前記光学素子保持部材を成形する金型の内側に、前記光学素子を配置するとともに、光学素子の入射側の光学面に、入射側の光学面を保護する入射側保護部材を当接させ、前記光学素子の出射側の光学面に、出射側の光学面を保護する出射側保護部材を当接させる工程と、前記金型内に金属材料の溶湯を充填して非晶質合金からなる前記光学素子保持部材を前記光学素子と一体に射出成形する工程と、を備える。
　このような特徴により、光学素子保持部材の形状作成とその光学素子保持部材に対する光学素子の固定とが同時に行われる。
　ところで、射出成形により光学素子と光学素子保持部材との一体化を行う際、金属材料の溶湯が高温のまま光学素子に接するため光学素子の温度が上昇し、その後、金属材料は金型により冷却され、非晶質合金からなる光学素子保持部材が形成される。このとき、金属材料の冷却速度が速く、光学素子の応力緩和が不十分になる場合がある。この場合、光学素子内に残留応力が発生し、光学素子の光学特性が変化したり光学素子が破損したりする可能性がある。
　一方、上記した本願に係る光学部品の製造方法では、入射側保護部材及び出射側保護部材は、光学素子の光学面を溶湯から保護するだけでなく、保護部材を通して光学素子の熱を金型外に逃がすため、光学素子の温度上昇が抑えられ、光学素子の変形や残留応力の発生が抑制される。
　また、本願に係る光学部品の製造方法では、前記金型の内周面のうち、前記光学素子の外周面に対向する部分が縮径されており、前記光学素子保持部材のうちの前記光学素子を保持する部分が、前記光学素子保持部材の空洞部分よりも薄肉に成形されることが好ましい。
　これにより、光学素子の外周に充填される溶湯（光学素子保持部材のうちの光学素子を保持する部分）の体積が小さくなるため、溶湯から光学素子に伝達される熱量が少なくなり、光学素子の温度上昇が更に抑えられ、光学素子の変形や残留応力の発生がより一層抑制される。
　また、本願に係る光学部品の製造方法では、前記入射側保護部材及び前記出射側保護部材のうちの少なくとも一方が、前記光学素子の光学面に当接されてこの光学面を保護するとともに、前記光学素子の外周面の一部に当接されてこの光学素子の外周面の一部を保護することが好ましい。
　これにより、光学素子の外周面のうち、溶湯に接する部分（光学素子保持部材のうちの光学素子を保持する部分）の面積が小さくなるため、溶湯からレンズに伝達される熱量が少なくなり、光学素子の温度上昇が更に抑えられ、光学素子の変形や残留応力の発生がより一層抑制される。
　上記した本発明に係る光学部品の製造方法によれば、光学素子保持部材の成形とその光学素子保持部材に対する光学素子の固定とが同時に行われるので、光学部品の生産性を向上させることができる。また、光学素子保持部材が非晶質合金により形成されるので、光学素子保持部材の強度及び耐久性を向上させることができ、また、金属材料の溶湯を金型内に射出成形することで光学素子保持部材が形成されるので、光学素子保持部材の寸法精度及び形状安定性を向上させることができる。さらに、光学素子を光学素子保持部材に固定させたときの光学素子の変形や残留応力が抑えられるので、光学素子の光学特性を維持することができ、また、光学素子の破損を防止することができる。
本発明の第１の実施の形態を説明するための光学部品の斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を説明するための金型の分解斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を説明するための金型のコア部の縦断面図である。 本発明の第１の実施の形態を説明するための金型のコア部の横断面図である。 本発明の第２の実施の形態を説明するための金型のコア部の縦断面図である。 本発明の第３の実施の形態を説明するための金型のコア部の縦断面図である。
　本発明の光学部品は、内視鏡、顕微鏡、カメラなどの光学機器に搭載される部品であり、光学素子と、光学素子を保持する光学素子保持部材と、を備える光学部品である。この光学素子としては、例えば、ガラスレンズが挙げられる。また、前記光学素子保持部材としては、例えば、前記光学機器に取り付け可能な鏡枠や間隔管が挙げられる。
　以下、本発明に係る光学部品の製造方法の第１から第３の実施の形態について、図面に基いて説明する。
［第１の実施の形態］
　まず、本発明の第１の実施の形態について、図１から図４に基いて説明する。
　図１は内視鏡用光学部品１（本発明における光学部品に相当する。）の斜視図、図２は内視鏡用光学部品１を製造するための金型２の分解斜視図、図３は金型２のコア部５を拡大した縦断面図、図４は金型２のコア部５を拡大した横断面図である。
　なお、以下の実施の形態において、内視鏡用光学部品１の軸線方向における内視鏡先端側（図３における左側）を「先端側」と記し、その反対側（図３における右側）を「基端側」と記す。
　まず始めに内視鏡用光学部品１について説明する。
　図１に示すように、内視鏡用光学部品１は、図示せぬ内視鏡の挿入部の先端に取り付けられる対物レンズユニット（撮像光学系）や照明ユニット等として用いられる光学部品で、その概略構成としては、レンズ１０と、レンズ１０の外周部を保持する円筒形状の鏡枠１１と、を備えている。
　レンズ１０は、鏡枠１１の先端部の内側に配設されている。レンズ１０の先端部は、鏡枠１１の端部から突出されている。なお、レンズ１０としては公知のレンズを用いることが可能で、レンズ１０の種類や形状は適宜変更可能である。
　鏡枠１１は、金属材料の溶湯を図２に示す金型２内に射出充填して成形される成形品で、成形後に非晶質合金となる。非晶質合金とは、複数の金属元素が結晶構造を形成せずに凝固（アモルファス化）した合金のことである。非晶質合金は、複数の金属元素からなる金属原料の溶湯を、ガラス遷移温度以下になるまで急速冷却することにより形成される。非晶質合金は、通常の結晶金属に見受けられるような結晶粒界を有さず、結晶粒界を起因とした粒界腐食（結晶粒界に沿って腐食が進行する現象）を生じないことから、耐食性に優れている。
　鏡枠１１を形成する非晶質合金としては、金属ガラスが挙げられる。金属ガラスとは、ガラス遷移領域（結晶化温度からガラス遷移温度を引いた値）が２０℃／秒以上を有する非晶質合金のことである。金属ガラスの特徴としては、金属ガラスは、結晶金属のような凝固収縮を生じないことから、成形金型に対する高精度な転写性を有し、さらに射出成形も可能であることから、成形品の形状の自由度、寸法精度、生産性に優れていることが挙げられる。また、金属ガラスは、その物性として低ヤング率・高強度であり、さらに熱に対して低膨張である。上記した金属ガラスとなる金属材料としては、Ｚｒ（ジルコニウム）基合金、Ｆｅ（鉄）基合金、Ｔｉ（チタン）基合金、Ｍｇ（マグネシウム）基合金などが挙げられるが、その中でも特に優れた低膨張、寸法精度を有する金属材料としてＺｒ基合金が挙げられる。Ｚｒ基合金の具体例としては、組成：Ｚｒ５５Ｃｕ３０Ａｌ１０Ｎｉ５、結晶化温度：約４９０℃、ガラス遷移温度：約４００℃、ガラス遷移領域：約９０℃の合金を用いることができ、この金属ガラス（Ｚｒ基合金）の熱膨張係数は１０－６／Ｋである。
　また、上記した鏡枠１１を射出成形する際に用いられる金型２等について説明する。
　図２に示すように、金型２は、鏡枠１１を成形するための部材で、分割可能な構成を成している。詳しく説明すると、金型２は、上型台座３と、下型台座４と、コア部５と、を備えている。
　上型台座３及び下型台座４は、上下に重ね合わせ可能なブロック状の鉄鋼部材であり、上型台座３の下面及び下型台座４の上面は、互いに重ね合わせられる平滑な接合面となっている。上型台座３の下面には、コア部５の上側部分を嵌合可能な上型凹部３０が形成されている。下型台座４の上面には、コア部５の下側部分を嵌合可能な下型凹部４０が形成されている。この下型凹部４０は、上型台座３と下型台座４とが重ね合わされたときに前記した上型凹部３０に対向する位置に形成され、この下型凹部４０と前記した上型凹部３０とによって、コア部５を収容する矩形の空間（コア部収容空間２０）が形成されている。また、下型台座４の上面には、金型２の外部から金属材料の溶湯を流入させるための溝状の溶湯流入口４１が形成されている。この溶湯流入口４１は、下型台座４の側面から下型凹部４０まで延び、溶湯流入口４１の一端は下型台座４の側面で金型２外部に向けて開放され、溶湯流入口４１の他端は下型凹部４０内に向けて開放されている。
　図２から図４に示すように、コア部５は、上記したコア部収容空間２０に収容される金型コアで、その内側に金属材料の溶湯が充填される空洞が形成されている。また、コア部５は、分割可能な構成を成している。コア部５の概略構成としては、上型コア６と、下型コア７と、入射側保護部材８と、出射側保護部材９と、を備えている。
　上型コア６及び下型コア７は、上下に重ね合わせ可能なブロック状の鉄鋼部材で、上型コア６の下面及び下型コア７の上面は、互いに重ね合わせられる平滑な接合面となっている。
　上型コア６は、上型台座３の上型凹部３０内に嵌合される矩形ブロック状の部材で、上型コア６の下面には、鏡枠１１の外周面を成形する上型成形凹部６０と、出射側保護部材９の基端部が嵌合される上型嵌合凹部６１と、がそれぞれ形成されている。
　上型成形凹部６０は、半円形の断面を有する溝部であり、上型コア６の先端側の側面から上型コア６の中間部分まで延びている。
　上型嵌合凹部６１は、上型成形凹部６０よりも小径の半円形の断面を有する溝部で、上型成形凹部６０の軸線延長線上に延びている。詳しく説明すると、上型嵌合凹部６１は、上型成形凹部６０の基端側の端面から上型コア６の基端側の側面まで延び、上型嵌合凹部６１の先端は上型成形凹部６０内に向けて開放され、上型嵌合凹部６１の基端は閉塞されている。
　下型コア７は、下型台座４の下型凹部４０内に嵌合される矩形ブロック状の部材で、下型コア７の上面には、鏡枠１１の外周面を成形する下型成形凹部７０と、出射側保護部材９の基端部が嵌合される下型嵌合凹部７１と、がそれぞれ形成されている。
　下型成形凹部７０は、断面視半円形の溝部で、下型コア７の先端側の側面から下型コア７の中間部分まで延びている。この下型成形凹部７０は、上型コア６と下型コア７とが重ね合わされたときに前記した上型成形凹部６０に対向する位置に形成され、下型成形凹部７０と上型成形凹部６０とによって、鏡枠１１の外周面を成形する円柱形状の成形面が形成される。また、下型成形凹部７０と上型成形凹部６０とによって形成された空間（内部空間２１）の先端部分にレンズ１０が配置される。なお、このとき、レンズ１０の外周面１０ｃと内部空間２１の内周面との間には、金属材料の溶湯が充填される隙間（空洞）が内部空間２１の全周に亘って形成されている。
　下型嵌合凹部７１は、下型成形凹部７０よりも小径の半円形の断面を有する溝部で、下型成形凹部７０の軸線延長線上に延びている。詳しく説明すると、下型嵌合凹部７１は、下型成形凹部７０の基端側の端面から下型コア７の基端側の側面まで延び、下型嵌合凹部７１の先端は下型成形凹部７０内に向けて開放され、下型嵌合凹部７１の基端は閉塞されている。この下型嵌合凹部７１は、上型コア６と下型コア７とが重ね合わされたときに前記した上型嵌合凹部６１に対向する位置に形成され、下型嵌合凹部７１と上型嵌合凹部６１とによって、出射側保護部材９の基端部を保持する丸孔状の空間（保持空間２２）が形成されている。
　また、下型コア７の上面には、下型台座４の溶湯流入口４１から流入した金属材料の溶湯を内部空間２１に注入させるための凹溝状の溶湯注入口７２が形成されている。この溶湯注入口７２は、下型コア７の側面から下型成形凹部７０まで延び、溶湯注入口７２の一端は下型台座４の溶湯流入口４１に連通され、溶湯注入口７２の他端は下型成形凹部７０内に向けて開放されている。
　入射側保護部材８は、金型２の内側（内部空間２１）に配置されたレンズ１０の入射側（先端側）の光学面（入射面１０ａ）を保護する部材で、前記入射面１０ａに当接される矩形板状の部材である。詳しく説明すると、入射側保護部材８は、図示せぬピン等により上型コア６及び下型コア７に固定されており、コア部収容空間２０の先端部分に嵌合されて上型コア６の下面（接合面）や下型コア７の上面（接合面）に対して垂直に配設されている。この入射側保護部材８は、重ね合わされた上型コア６及び下型コア７の先端面に当接されており、入射側保護部材８によって内部空間２１の先端が閉塞されている。
　また、入射側保護部材８は、レンズ１０の入射面１０ａに当接されて入射面１０ａを保護するとともに、レンズ１０の外周面１０ｃの一部に当接されて外周面１０ｃの一部を保護する形状になっている。具体的に説明すると、入射側保護部材８の基端側の面（上型コア６や下型コア７に当接する面）には、レンズ１０の先端部が嵌め込まれる円形のレンズ嵌合凹部８０が形成されている。このレンズ嵌合凹部８０の底面８０ａ（先端面）にレンズ１０の入射面１０ａが当接され、レンズ嵌合凹部８０の内周面８０ｂにレンズ１０の先端部の外周面１０ｃが当接されている。
　出射側保護部材９は、金型２の内側（内部空間２１）に配置されたレンズ１０の出射側（基端側）の光学面（出射面１０ｂ）を保護する部材で、先端面が前記出射面１０ｂに当接される円柱形状の部材である。詳しく説明すると、出射側保護部材９は、所定形状（例えば、光学機能面の直径2.2ｍｍ、外径2.5ｍｍ）のレンズ１０と略同一径の円柱部材（例えば、直径2.5ｍｍ、長さ60ｍｍ）で、その基端部が保持空間２２の内側に嵌合されて支持されているとともに、その先端部が、保持空間２２から先端側に向けて突出して内部空間２１に配置されている。出射側保護部材９は、内部空間２１よりも小径で、出射側保護部材９の先端部の外周面と内部空間２１の内周面との間には、金属材料の溶湯が充填される隙間（空洞）が、内部空間２１の全周に亘って形成されている。
　上記した金型２（上型台座３、下型台座４、上型コア６、下型コア７、入射側保護部材８、出射側保護部材９）は、硬さと耐磨耗性に優れた工具鋼（ダイス鋼）からなり、例えば冷間ダイス鋼（ＳＫＤ１１）からなる。入射側保護部材８及び出射側保護部材９の熱膨張係数は上記した非晶質合金（Ｚｒ基合金）の熱膨張係数と同等若しくは大きいことが望ましい。上記した冷間ダイス鋼からなる入射側保護部材８及び出射側保護部材９の熱膨張係数は１２．２×１０－６／Ｋである。
　続いて、上記した内視鏡用光学部品１の製造方法について説明する。
　まず、金属材料の溶湯を作製する工程を行う。
　詳しく説明すると、金属材料を加熱溶解し、溶湯を作製する。ここで前記した金属材料としてＺｒ基合金を用いるが、金属材料としては、以下の３条件を満たしていることが好ましい。（１）３種以上の金属元素を含むこと。（２）前記３種以上の金属元素が、１２％以上異なる原子径を有すること。例えば、大、中、小の３種類の大きさの金属元素が、互いに１２％以上異なる原子径を有すること。（３）各元素が化合物化しやすいこと。すなわち、それぞれの金属元素が互いに引き合う性質を有すること。
　前記（１）～（３）の条件を満たす金属材料であれば、ガラス遷移領域が２０℃以上の非晶質合金（金属ガラス）からなる成形品が得られやすい。
　ガラス遷移領域が２０℃未満の非晶質合金となる金属材料を用いた場合、後述する金属材料の溶湯を急速冷却する工程において、溶湯に対する冷却ムラが生じて、前記溶湯が結晶化されやすくなり、均一に非晶質化された成形品を得るのが困難となる。
　また、金型２を組み立てる工程を行う。
　詳しく説明すると、まず、上型コア６と下型コア７とを重ね合わせてコア部５を形成する。
　このとき、重ね合わせた上型コア６及び下型コア７の先端面に入射側保護部材８を固定する。また、上型成形凹部６０と下型成形凹部７０とからなる内部空間２１にレンズ１０を配置し、レンズ１０の先端部を入射側保護部材８のレンズ嵌合凹部８０に嵌め込み、レンズ１０の入射面１０ａをレンズ嵌合凹部８０の底面８０ａに当接させるとともにレンズ１０の外周面１０ｃをレンズ嵌合凹部８０の内周面８０ｂに当接させる。また、上型嵌合凹部６１と下型嵌合凹部７１とからなる保持空間２２に出射側保護部材９の基端部を嵌合させ、内部空間２１に出射側保護部材９の先端部を配置するとともに、出射側保護部材９の先端面をレンズ１０の出射面１０ｂに当接させる。これにより、内部空間２１の内周面と出射側保護部材９の外周面との間、及び、内部空間２１の内周面とレンズ１０の外周面１０ｃとの間にそれぞれ空隙が形成されるとともに、レンズ１０の入射面１０ａ及びレンズ１０の先端部の外周面１０ｃが入射側保護部材８でそれぞれ保護され、レンズ１０の出射面１０ｂが出射側保護部材９の先端面で保護される。
　続いて、上型台座３と下型台座４とを重ね合わせるとともに、組み上がったコア部５を、上型凹部３０と下型凹部４０とからなるコア部収容空間２０内に収容させる。
　次に、組み上がった金型２の内部空間２１に金属材料の溶湯を充填して鏡枠１１をレンズ１０と一体に射出成形する工程を行う。
　詳しく説明すると、金型２を図示せぬ射出成形機に設置し、所定温度（例えば25℃）になるように制御する。そして、金属材料の溶湯を溶湯流入口４１から流入させ、溶湯注入口７２を介して内部空間２１内に注入する。内部空間２１内に注入された溶湯は、内部空間２１の内周面と出射側保護部材９の外周面との間、及び、内部空間２１の内周面とレンズ１０の外周面１０ｃとの間にそれぞれ形成された空隙に充填される。このとき、レンズ１０の光学機能面である入射面１０ａ及び出射面１０ｂは、それぞれ入射側保護部材８及び出射側保護部材９により保護されているので、溶湯が上記入射面１０ａや出射面１０ｂに接触しない。なお、上記した射出成形機としては、公知の射出成形機を用いることが可能である。
　続いて、金型２内に充填された溶湯を急速冷却することで、溶湯を非晶質の状態で凝固させて金属ガラス（非晶質合金）にする。すなわち、金型２内に充填された溶湯は、溶湯に接触する上型コア６、下型コア７、入射側保護部材８、出射側保護部材９及びレンズ１０によって熱が奪われて急冷される。一方、溶湯の熱を吸収した上型コア６、下型コア７、入射側保護部材８、出射側保護部材９及びレンズ１０の温度は上昇する。このとき、溶湯からレンズ１０に与えられた熱は、入射面１０ａに当接する入射側保護部材８及び出射面１０ｂに当接する出射側保護部材９に放出される。そして、入射側保護部材８に放出された熱は、上型台座３や下型台座４に逃がされ、また、出射側保護部材９に放出された熱は、上型コア６や下型コア７を介して上型台座３や下型台座４に逃がされる。これにより、レンズ１０の温度上昇が抑えられ、レンズ１０の変形や残留応力の発生が抑制される。特に、上記した実施の形態では、レンズ１０の先端部の外周面１０ｃが入射側保護部材８で保護されているため、レンズ１０の外周面１０ｃのうち、溶湯に接する部分の面積が小さくなる。そのため、溶湯からレンズ１０に伝達される熱量が少なくなり、レンズ１０の温度上昇が更に抑えられ、レンズ１０の変形や残留応力の発生がより一層抑制される。
　上記したように金属材料からなる溶湯が急冷されることで均一なアモルファス状（非晶質）の固体となり、金属ガラス（非晶質合金）からなる鏡枠１１が得られる。
　なお、金型２は、溶融から熱を奪うのに十分な熱容量を持つ体積に形成されているので、金型２全体の温度上昇は僅かである。また、溶湯の冷却速度が遅いと、固化の再結晶化が起こり、均一なアモルファス構造を得ることが困難となるため、金型２内に充填された溶湯の冷却速度は１０℃／s以上であることが望ましい。
　次に、金型２を脱型して内視鏡用光学部品１を取り出す工程を行う。
　以上により、レンズ１０と鏡枠１１とが一体化された内視鏡用光学部品１が得られる。
　なお、成形された鏡枠１１の外周面の形状は、上型成形凹部６０及び下型成形凹部７０により形成され、鏡枠１１の内周面の形状は、出射側保護部材９の先端部の外周面により形成されている。
　上記した構成からなる内視鏡用光学部品１の製造方法によれば、金型２内にレンズ１０を配置して鏡枠１１をインサート成形することにより、鏡枠１１の成形（形状形成）とその鏡枠１１に対するレンズ１０の固定とが同時に行われるので、内視鏡用光学部品１の生産性を向上させることができる。
　また、鏡枠１１が、低ヤング率及び高強度の物性を有する非晶質合金（金属ガラス）により形成されるので、鏡枠１１は機械的に優れた強度及び耐久性を発揮することができる。
　また、非晶質合金（金属ガラス）は射出成形が可能であり、かつ結晶金属のような凝固収縮を起こさないため、射出成形時における成形金型に対する優れた転写性を示す。したがって、射出成形により成形された非晶質合金（金属ガラス）からなる鏡枠１１は、優れた寸法精度を実現することができ、内視鏡用光学部品１の形状安定性を向上させることができる。なお、金属ガラスの中でも特に射出成形能に優れたＺｒ基合金を用いて鏡枠１１を成形することにより、特に優れた寸法精度及び形状安定性を得ることができる。
　さらに、金型２内にレンズ１０を配置して鏡枠１１をインサート成形したときのレンズ１０の変形や残留応力が抑えられるので、レンズ１０の光学特性を維持することができ、また、レンズ１０の破損を防止することができる。
　特に、上記した実施の形態では、レンズ１０の先端部の外周面１０ｃが入射側保護部材８で保護されており、レンズ１０の変形や残留応力の発生がより一層抑制されるので、レンズ１０の光学特性をより確実に維持することができ、また、レンズ１０の破損をより確実に防止することができる。
［第２の実施の形態］
　次に、本発明の第２の実施の形態について、図５に基いて説明する。
　図５は金型２のコア部５を拡大した縦断面図である。
　なお、上述した第１の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
　図５に示すように、金型２の内周面のうち、レンズ１０の外周面１０ｃに対向する部分が縮径されている。すなわち、金型２の内周面のうち、レンズ１０の外周面１０ｃに対向する部分が、他の部分よりも断面積が小さくなっている。詳しく説明すると、上型コア６の上型成形凹部６０の先端部、及び下型コア７の下型成形凹部７０の先端部には、先端側に向かうに従い漸次縮径されたテーパー形状の縮径部６０ａ，７０ａに形成され、鏡枠１１のうちのレンズ１０を保持する部分が、鏡枠１１の空洞部分よりも薄肉に形成される。
　これにより、レンズ１０の外周に充填される溶湯（鏡枠１１のうちのレンズ１０を保持する先端部分）の体積が小さくなるため、内部空間２１に充填された溶湯からレンズ１０に伝達される熱量が少なくなり、レンズ１０の温度上昇が更に抑えられ、レンズ１０の変形や残留応力の発生がより一層抑制される。したがって、レンズ１０の光学特性をより確実に維持することができ、また、レンズ１０の破損をより確実に防止することができる。
　なお、本実施の形態では、金型２の内周面のうち、レンズ１０の外周面１０ｃに対向する部分がテーパー形状になっているが、本発明は、レンズ１０の外周面１０ｃに対向する部分の断面積が小さくなっていればよく、例えば、金型２の内周面のうち、レンズ１０の外周面１０ｃに対向する部分が、他の部分よりも小径の直筒状に形成されていてもよい。
［第３の実施の形態］
　次に、本発明の第３の実施の形態について、図６に基いて説明する。
　図６は金型２のコア部５を拡大した縦断面図である。
　なお、上述した第１の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
　図６に示すように、出射側保護部材９は、レンズ１０の出射面１０ｂに当接されて出射面１０ｂを保護するとともに、レンズ１０の外周面１０ｃの一部に当接されて外周面１０ｃの一部を保護する形状になっている。具体的に説明すると、出射側保護部材９は、レンズ１０の外径よりも大径に形成され、出射側保護部材９の先端面には、レンズ１０の基端部が嵌め込まれる円形のレンズ嵌合凹部９０が形成されている。このレンズ嵌合凹部９０の底面９０ａ（先端面）にレンズ１０の出射面１０ｂが当接され、レンズ嵌合凹部９０の内周面９０ｂにレンズ１０の基端部の外周面１０ｃが当接されている。
　これにより、レンズ１０の外周面１０ｃのうち、溶湯に接する部分の面積が小さくなるため、溶湯からレンズ１０に伝達される熱量が少なくなり、レンズ１０の温度上昇が更に抑えられ、レンズ１０の変形や残留応力の発生がより一層抑制される。その結果、レンズ１０の光学特性をより確実に維持することができ、また、レンズ１０の破損をより確実に防止することができる。　
　以上、本発明に係る内視鏡光学部品の製造方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
　例えば、上記した実施の形態では、入射側保護部材８にレンズ嵌合凹部８０が形成され、入射側保護部材８によってレンズ１０の入射面１０ａ及びレンズ１０の先端部の外周面１０ｃを保護する構成になっているが、本発明は、入射側保護部材８にレンズ嵌合凹部８０が形成されず、入射側保護部材８がレンズ１０の入射面１０ａのみを保護する構成にすることも可能である。
　また、上記した実施の形態では、金型２が、各々分離可能な、上型台座３、下型台座４、上型コア６、下型コア７、入射側保護部材８、及び出射側保護部材９から構成されているが、本発明は、金型２の構成は適宜変更可能である。例えば、上下に二分割される構成でなく、三つ以上に分割される金型を用いることも可能である。また、入射側保護部材８や出射側保護部材９が複数に分割される構成であってもよく、また、入射側保護部材８や出射側保護部材９が、上型コア６及び下型コア７のうちの少なくとも一方に一体化された構成であってもよい。
　また、上記した実施の形態では、入射側保護部材８が平板状に形成されており、出射側保護部材９が円柱形状に形成されているが、入射側保護部材や出射側保護部材の形状は適宜変更可能である。例えば、入射側保護部材が棒状（柱状）に形成され、出射側保護部材が板状に形成されていてもよく、或いは、入射側保護部材及び出射側保護部材がそれぞれ棒状（柱状）または板状に形成されていてもよく、その他の形状の入射側保護部材や出射側保護部材を用いることも可能である。
　また、上記した実施の形態では、レンズ１０が鏡枠１１の先端部に保持されているが、本発明は、鏡枠１１の基端部（出射側の端部）にレンズ１０が保持されていてもよく、或いは、鏡枠１１の軸線方向の中間部にレンズ１０が保持されていてもよい。
　また、上記した実施の形態では、光学素子保持部材として円筒形状の鏡枠１１が例示されているが、本発明における光学素子保持部材の形状は適宜変更可能である。例えば、光学素子保持部材が、開口が形成された板状の部材からなり、前記開口に光学素子（レンズ１０）が取り付けられた構成であってもよい。
　また、本発明における光学素子保持部材は、上記した鏡枠１１に限定されず、例えば間隔管等の他の部品であってもよい。
　また、本発明における光学素子は、上記したレンズ１０に限定されず、例えばプリズムやフィルタ、平板ガラス、偏光板等の他の部品であってもよい。
　その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
　以上説明した通り、本発明によれば、光学素子とその光学素子を保持する光学素子保持部材とを備える光学部品の製造方法において、光学部品の生産性を向上させるとともに、光学素子保持部材の強度、耐久性、寸法精度、及び形状安定性を向上させることができる。
１　内視鏡用光学部品（光学部品）２　金型１０　レンズ（光学素子）１０ａ　入射面（入射側の光学面）１０ｂ　出射面（出射側の光学面）１０ｃ　外周面１１　鏡枠（光学素子保持部材）

Claims (3)

  1. 　光学素子と、この光学素子の外周部を保持する光学素子保持部材と、を備える光学部品の製造方法であって、
    　前記光学素子保持部材を成形する金型の内側に、前記光学素子を配置するとともに、前記光学素子の入射側の光学面に、この入射側の光学面を保護する入射側保護部材を当接させ、前記光学素子の出射側の光学面に、この出射側の光学面を保護する出射側保護部材を当接させる工程と、
    　前記金型内に金属材料の溶湯を充填して非晶質合金からなる前記光学素子保持部材を前記光学素子と一体に射出成形する工程と、
    　を備える光学部品の製造方法。
  2. 　前記金型の内周面のうち、前記光学素子の外周面に対向する部分が縮径されており、
    　前記光学素子保持部材のうちの前記光学素子を保持する部分が、前記光学素子保持部材の空洞部分よりも薄肉に成形される請求項１記載の光学部品の製造方法。
  3. 　前記入射側保護部材及び前記出射側保護部材のうちの少なくとも一方は、前記光学素子の光学面に当接されてこの光学面を保護するとともに、前記光学素子の外周面の一部に当接されてこの光学素子の外周面の一部を保護する請求項１記載の光学部品の製造方法。
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