(57)【要約】【課題】レンズとレンズ保持枠との密着力を強くすると共に、レンズの非球面部の形状を安定化させる。【解決手段】複合光学レンズ１は、レンズ保持枠２に一体的に成形された第１のレンズ３と、該第１のレンズ３の少なくとも一方の光学面３aにて第１のレンズ３及びレンズ保持枠２に一体的に成形された、第１のレンズ３よりも大径の第２のレンズ４とを有する。【選択図】図１
2006330116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ保持枠に一体的に成形された第１のレンズと、
該第１のレンズの少なくとも一方の光学面にて前記第１のレンズ及び前記レンズ保持枠に一体的に成形された、前記第１のレンズよりも大径の第２のレンズと、を有する、
ことを特徴とする複合光学レンズ。
【請求項２】
前記レンズ保持枠は、
前記第１及び第２のレンズを内側に保持する筒状壁を有し、
該筒状壁に、前記第２のレンズの一部が入り込む溝、切欠き、穴等の有底または貫通する凹部を形成した、
ことを特徴とする請求項１に記載の複合光学レンズ。
【請求項３】
前記凹部は、
前記第２のレンズの外径部の肉厚よりも小さい寸法を有している、
ことを特徴とする請求項２に記載の複合光学レンズ。
【請求項４】
前記凹部は、
レンズ光軸に対して略直交する方向に突出するように形成されている、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の複合光学レンズ。
【請求項５】
前記レンズ保持枠は、
前記第１及び第２のレンズを内側に保持する筒状壁と、
該筒状壁の底面に形成されて中心部に開口穴を有する底壁と、を有し、
前記底壁または前記底壁と前記筒状壁との連結部に、前記第２のレンズを保持する溝、切欠き、穴等の有底または貫通する凹部を形成した、
ことを特徴とする請求項１に記載の複合光学レンズ。
【請求項６】
前記凹部は、
レンズ光軸と略平行な方向に貫通形成されている、
ことを特徴とする請求項５に記載の複合光学レンズ。
【請求項７】
前記レンズ保持枠は、
前記第１及び第２のレンズを内側に保持する筒状壁と、
前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間に設けられた光線を遮るための固定絞りと、を具備する、
ことを特徴とする請求項１に記載の複合光学レンズ。
【請求項８】
前記第２のレンズは、軟化状態の光学的に透明な第２のレンズ素材を成形したものである、
ことを特徴とする請求項１乃至７に記載の複合光学レンズ。
【請求項９】
第１のレンズ素材をレンズ保持枠に一体的に成形して第１のレンズを得る工程と、
前記第１のレンズの少なくとも一方の光学面に配置された第２のレンズ素材を前記レンズ保持枠に一体的に成形して、前記第１のレンズよりも大径の第２のレンズを得る工程と、を備えている、
ことを特徴とする複合光学レンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ保持枠に第１のレンズと第２のレンズを一体的に取り付けた複合光学レンズとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合光学レンズは、ベースとなる光学レンズの表面に可塑性材料層を形成し、全体として非球面レンズの性能を持たせたものであり、単一の光学レンズでは得られない優れた性能を有することから、撮影光学系を有するカメラや、顕微鏡、内視鏡等の医療機器の分野等において重用されている。
【０００３】
そして、ベースとなる光学素子（光学レンズ）を成形するには、対向する上下一対の金型をスリーブ型内に挿入し、スリーブ型内で上下の金型を摺動させてプレスし成形することが行われる。光学素子素材は下型の上面に配置された後、上型と下型とで挟み込まれる。上下型はスリーブ型内に摺動可能に挿入され、芯合わせされた状態に置かれる。この場合、スリーブ型と上下の金型とのクリアランスを適正量に設定して、上下の金型の間に発生する偏芯を許容範囲内に収まるようにする必要がある。光学素子はその外周部を利用して金型に取り付けられたり、鏡枠に組み付けられたりする。しかし、成形された光学素子は外周部が不均一に広がっているため、光軸と外形中心とのずれが発生し易い。
【０００４】
このような複合光学レンズの従来技術として、例えば、特許文献１には、球面レンズを鏡筒のレンズ保持枠にセットし、このセットした球面レンズの表面に樹脂を滴下し、この滴下した樹脂を金型でプレスすることにより、非球面レンズを形成すると同時に、プレスにより球面レンズの外側へ漏出した樹脂で球面レンズをレンズ保持枠に接着するという技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３４３５４６号公報（第２−３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の技術では、球面レンズの表面に形成される非球面レンズは薄い樹脂層であることが多く、球面レンズの重さによりレンズ保持枠に接着している樹脂層付近の非球面部の変形が発生し易く、期待する非球面形状が安定しないという課題があった。更に、樹脂によるレンズ保持枠との密着力を強化する必要もあった。
【０００６】
本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、レンズと
レンズ保持枠との密着力を強くすると共に、レンズの非球面部の形状を安定化させた複合光学レンズと
その製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
レンズ保持枠に一体的に成形された第１のレンズと、
該第１のレンズの少なくとも一方の光学面にて前記第１のレンズ及び前記レンズ保持枠に一体的に成形された、前記第１のレンズよりも大径の第２のレンズと、を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の複合光学レンズにおいて、
前記レンズ保持枠は、
前記第１及び第２のレンズを内側に保持する筒状壁を有し、
該筒状壁に、前記第２のレンズの一部が入り込む溝、切欠き、穴等の有底または貫通する凹部を形成した、ことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の複合光学レンズにおいて、
前記凹部は、
前記第２のレンズの外径部の肉厚よりも小さい寸法を有している、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載の複合光学レンズにおいて、
前記凹部は、
レンズ光軸に対して略直交する方向に突出するように形成されている、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項１に記載の複合光学レンズにおいて、
前記レンズ保持枠は、
前記第１及び第２のレンズを内側に保持する筒状壁と、
該筒状壁の底面に形成されて中心部に開口穴を有する底壁と、を有し、
前記底壁または前記底壁と前記筒状壁との連結部に、前記第２のレンズを保持する溝、切欠き、穴等の有底または貫通する凹部を形成した、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の複合光学レンズにおいて、
前記凹部は、
レンズ光軸と略平行な方向に貫通形成されている、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項７に係る発明は、請求項１に記載の複合光学レンズにおいて、
前記レンズ保持枠は、
前記第１及び第２のレンズを内側に保持する筒状壁と、
前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間に設けられた光線を遮るための固定絞りと、を具備する、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項８に係る発明は、請求項１乃至７に記載の複合光学レンズにおいて、
前記第２のレンズは、軟化状態の光学的に透明な第２のレンズ素材を成形したものである、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項９に係る発明は、
第１のレンズ素材をレンズ保持枠に一体的に成形して第１のレンズを得る工程と、
前記第１のレンズの少なくとも一方の光学面に配置された第２のレンズ素材を前記レンズ保持枠に一体的に成形して、前記第１のレンズよりも大径の第２のレンズを得る工程と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、レンズ保持枠に一体的に成形された第１のレンズの少なくとも一方の光学面にて該第１のレンズ及びレンズ保持枠に一体的に成形された、第１のレンズよりも大径の第２のレンズを有することにより、肉厚な第２のレンズを成形することができる。また、第１のレンズと第２のレンズの接触面積を大きくすることができるため、第２のレンズとレンズ保持枠との密着力を強化することができる。ひいては、第２のレンズの非球面部の形状を安定化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。なお、全図を通じて同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。
［第１の実施の形態］
図１（ａ）（ｂ）は、本実施の形態により成形された複合光学レンズ１の断面正面図と平面図である。この複合光学レンズ１は、円筒状の外周壁（筒状壁）７を有するレンズ保持枠２と、このレンズ保持枠２に一体的に取り付けられた第１のレンズ３と、この第１のレンズ３よりも直径が大きく、かつ第１のレンズ３の表裏面側の光学面のうち一方の光学面（図の上表面）３ａにて第１のレンズ３及びレンズ保持枠２と一体的に取り付けられた第２のレンズ４とを有している。これら第１と第２のレンズ３，４は、ガラス又は透明樹脂からなる。レンズ保持枠２は、第１のレンズ３の光軸５と略直交する平面内で、中心部に第１の開口穴１０と、この第１の開口穴１０よりも大径の第２の開口穴１１とを有し、更に、この第２の開口穴１１の光軸方向の中間部には、溝穴１３が形成されている。この溝穴１３は、第２のレンズ４の外径部の肉厚よりも小さい寸法に形成されている。なお、レンズ保持枠２は、例えば合成樹脂や金属製の材料からなり、主に、鉄系金属、ステンレススチール、アルミニウム合金、銅合金等が用いられる。
【００１８】
このとき、第２の開口穴１１は第１の開口穴１０よりも大径となっているので、第２のレンズ４も第１のレンズ３よりも大径となっている。そして、レンズ保持枠２の内径部に第２のレンズ４をインサートするように成形する。これにより、第１と第２のレンズ３，４の接触面積を大きくすることができ、第２のレンズ４のレンズ保持枠２との密着力を強めることができる。また、第２のレンズ４は、第２の開口穴１１に形成された溝穴１３により、レンズ保持枠２からの離脱が防止される。なお、このような複合光学レンズ１の製造方法については後述する（図９〜図１５参照）。
【００１９】
図２〜図８は、複合光学レンズの他の実施の形態を示すものである。なお、図１（ａ）（ｂ）で示した部材と同一又は相当する部材には、同一の符号を付して説明する。また、上述したように、第１のレンズ３と第２のレンズ４等のいずれを先に成形するかも特に規制されない。
【００２０】
図２の実施の形態では、径の小さい第１のレンズ３の一方の光学面３ａに密着するように、径の大きい第２のレンズ４をレンズ保持枠２に一体的に取り付けると共に、第１のレンズ３の他方の光学面３ｂに密着するように、第１のレンズ３と略同径の他の第２のレンズ８をレンズ保持枠２に一体的に取り付けている。この場合、第２のレンズ８がレンズ保持枠２から離脱しないように、レンズ保持枠２の内側下部から軸心側に突出するように突起部９が設けられている。
【００２１】
図３は、第１のレンズ３の一方の光学面３ａに密着するように、径の大きい第２のレンズ４をレンズ保持枠２に一体的に取り付けると共に、第１のレンズ３の他方の光学面３ｂに、空隙部２０を介して他の第２のレンズ８をレンズ保持枠２に一体的に取り付けている。そして、レンズ保持枠２の内側にレンズ位置決め面を有する径小な開口をもつ段付部１９を設け、この段付部１９により、第１のレンズ３と他の第２のレンズ８との間には空隙部２０が形成されている。
【００２２】
図４は、レンズ保持枠２の底壁６にテーパ穴１４を形成した実施の形態を示している。すなわち、この実施の形態では、第１のレンズ３の一方の光学面３ａに密着するように、径の大きい第２のレンズ４をレンズ保持枠２に一体的に取り付けている。また、レンズ保持枠２は、中央部に第１の開口穴１０を有する底壁６と、この底壁６の外周部から略垂直に立設された外周壁７とを有している。更に、底壁６には、図示しないが同心状に４個のテーパ穴１４が形成されている。このテーパ穴１４は、底壁６の内側から外側に向けて径が大となるように形成されている。このため、成形時に、このテーパ穴１４に第２のレンズ４の溶融素材が入り込み、第２のレンズ４はレンズ保持枠２にしっかりと固定される。
【００２３】
図５も、レンズ保持枠２の底壁６にテーパ穴１４を形成した実施の形態を示している。この実施の形態では、図４と同様に、第１のレンズ３の一方の光学面３ａに密着するように、径の大きい第２のレンズ４がレンズ保持枠２に一体的に取り付けられている。また、レンズ保持枠２は、底壁６と外周壁７とを有しているが、テーパ穴１４から第２のレンズ４の溶融素材が漏出している点が、図４の実施の形態と相違している。これにより、テーパ穴１４には第２のレンズ４の溶融素材が突出するように入り込み、第２のレンズ４はレンズ保持枠２に強固に固定される。
【００２４】
図６は、レンズ保持枠２の外周壁７に光軸に垂直な方向に貫通した穴２１を形成した実施の形態を示している。この実施の形態では、第１のレンズ３の一方の光学面３ａに密着するように、径の大きい第２のレンズ４がレンズ保持枠２に一体的に取り付けられている。また、レンズ保持枠２は、底壁６と外周壁７とを有し、外周壁７には穴２１が形成されている。これにより、成形時に、この穴２１に第２のレンズ４の溶融素材が入り込み、第２のレンズ４はレンズ保持枠２にしっかりと固定される。
【００２５】
図７（ａ）（ｂ）は、レンズ保持枠２の底壁６と外周壁７との連結部に切欠き凹部２２を形成した実施の形態を示している。この実施の形態では、第１のレンズ３の一方の光学面３ａに密着するように、径の大きい第２のレンズ４がレンズ保持枠２に一体的に取り付けられている。このレンズ保持枠２は、底壁６と外周壁７とを有し、この底壁６と外周壁７との連結部に切欠き凹部２２が形成されている。この切欠き凹部２２は、レンズ保持枠２の内側から外側に向けて凹部が大となるようなテーパ状に形成されている。これにより、成形時に、この切欠き凹部２２に第２のレンズ４の溶融素材が入り込み、第２のレンズ４はレンズ保持枠２にしっかりと固定される。
【００２６】
図８は、固定絞り付きの複合光学レンズの実施の形態を示している。この実施の形態では、第１のレンズ３の一方の光学面３ａに密着するように、径の大きい第２のレンズ４がレンズ保持枠２に一体的に取り付けられている。このレンズ保持枠２は、中心部に開口穴１０を有する底壁６と外周壁７とを有し、開口穴１０の周囲からは第１のレンズ３の外径部を保持する固定絞りとしてのカシメ部２３が光軸方向に立設されている。なお、本実施の形態では、カシメ部２３を固定絞りとしているが、第１のレンズ３と第２のレンズ４との間に隙間なく設けられ、有効な光線のみを通過するようにしたものであれば、カシメ部２３に限らない。このカシメ部２３は、開口穴１０の周囲に連続的に設けられていても良く、複数個に分割してカシメ部２３に遮光塗装等を実施しても良い。また、第１のレンズ３を保持するため、レンズ保持枠２の内側からはレンズ位置決め面を有する径小な開口をもつ（軸心側に突出するように）段付部９が設けられている。そして、第２のレンズ４は、その外径部をカシメ部２３の外側と外周壁７の内側との間で嵌合されて保持されている。本実施の形態によれば、第１のレンズ３をカシメ部２３でしっかりと保持することができると共に、このカシメ部２３とレンズ保持枠２の内側とで第２のレンズ４を確実に保持することができる。また、カシメ部２３により、第１のレンズ３の外径側からの入射光を遮断することができる。
【００２７】
次に、本実施の形態における複合光学レンズの製造方法について説明する。
図９〜図１２は、第１のレンズ３として、紫外線硬化型の樹脂を用いた場合の複合光学レンズの製造工程を示す。
【００２８】
図９において、上型５０と下型５１を対向配置し、この下型５１に凹部５２を形成している。そして、この凹部５２に、光軸が略一致するようにレンズ保持枠２を配置する。更に、このレンズ保持枠２の光軸中心に略一致するように、外径の大きい第２のレンズ４の光学素子素材４０を配置する。ここでは、光学素子素材４０としてボール状のガラスを用いている。
【００２９】
更に、光学素子素材４０を加熱軟化させた状態で、図１０に示すように、下型５１に対し上型５０を接近させるように移動させ、光学素子素材４０を成形して第２のレンズ４を得る。この第２のレンズ４は、レンズ保持枠２と一体化されている。
【００３０】
次に、図１１において、凹面状の転写面６４を有する上型６０と、中央に開口部６３を有する下型６１を対向配置し、下型６１に形成された凹部６２に、前記工程により得られた枠付きの第２のレンズ４を配置する。更に、この第２のレンズ４の一方の光学面（図の上側の光学面）に、軟化した状態の第１のレンズ３の光学素子素材３０を配置する。この第１のレンズ３の径は、第２のレンズ４の径よりも小さい場合を想定している。また、ここでは、光学素子素材３０として紫外線硬化型の樹脂を用いている。
【００３１】
更に、図１２に示すように、下型６１に対し上型６０を接近させるように移動させ、光学素子素材３０を成形する際、開口部６３の下方から紫外線（ＵＶ）を照射する。これにより、光学素子素材３０が硬化して第１のレンズ３がレンズ保持枠２に一体成形される。
【００３２】
次に、図１３及び図１４は、第１のレンズ３として通常の加熱軟化するガラスを用いた場合の複合光学レンズの製造工程を示す。
図１３において、前記と同様の工程で、レンズ保持枠２に一体成形した径の大きい第２のレンズ４を、下型５１の凹部５２に形成し、この第２のレンズ４の一方の光学面（図の上側の光学面）に、径の小さい第１のレンズ３の光学素子素材３０を配置する。なお、光学素子素材３０としては光学素子素材４０のガラス転移温度よりも低いボール状のガラスを用いている。
【００３３】
この状態で、図１４に示すように、光学素子素材３０を加熱軟化させ、転写面６４を有する上型６０を下型５１に接近移動させる。こうして、径の小さい第１のレンズ３がレンズ保持枠２に一体成形される。図１５は、複合光学レンズ（２，３，４、８）とその成形型５１，６０の外観を示す図である。なお、この図１５では、図２のレンズ枠２と形状が異なる場合の成形型を示しており、前述した成形型と構成が若干異なるが、原理は同一であるため、同一又は相当する部材には同一の符号を付している。
【００３４】
なお、上述した実施の形態では、第２のレンズ４を先に成形した後、第１のレンズ３を成形する場合について説明したが、これに限らず、本明細書の全体を通じて、第２のレンズ４よりも第１のレンズ３を先に成形しても良い。また、レンズ保持枠２には、第２のレンズ４を取り付けるための溝穴１３が形成された場合について説明したが、これに限らず第１のレンズ３の取付用の溝穴を設けても良く、また、双方のレンズ取付用の溝穴を設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）は本実施の形態の複合光学レンズの断面正面図、（ｂ）はその平面図である。
【図２】他の実施の形態の複合光学レンズの断面正面図である。
【図３】他の実施の形態の複合光学レンズの断面正面図である。
【図４】他の実施の形態の複合光学レンズの断面正面図である。
【図５】他の実施の形態の複合光学レンズの断面正面図である。
【図６】他の実施の形態の複合光学レンズの断面正面図である。
【図７】（ａ）は他の実施の形態の複合光学レンズの断面正面図、（ｂ）はその平面図である。
【図８】他の実施の形態の複合光学レンズの断面正面図である。
【図９】光学素子素材にボール状のガラスを用いた場合の複合光学レンズの製造工程を示す図で、上下型間に第２のレンズの光学素子素材を配置した状態を示す図である。
【図１０】同上の光学素子素材を押圧成形した状態を示す図である。
【図１１】第２のレンズの光学面に第１のレンズの光学素子素材（紫外線硬化型の樹脂材料）を配置した状態を示す図である。
【図１２】同上の光学素子素材を押圧成形した状態を示す図である。
【図１３】通常の熱可塑性ガラスを用いた場合の複合光学レンズの製造工程を示す図で、第２のレンズの光学面に第１のレンズの光学素子素材を配置した状態を示す図である。
【図１４】同上の光学素子素材を押圧成形した状態を示す図である。
【図１５】複合光学レンズとその成形型の外観を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１      複合光学レンズ
２      レンズ保持枠
３      第１のレンズ
３a    光学面
３b    光学面
４      第２のレンズ
５      光軸
６      底壁
７      外周壁
９      段付部
１０    第１の開口穴
１１    第２の開口穴
１３    溝穴
２１    穴（光軸に垂直な方向に貫通した穴）
２２    切り欠き凹部
２３    カシメ部
３０    光学素子素材
４０    光学素子素材
【図１】
2006330116.tif 000003
【図２】
2006330116.tif 000004
【図３】
2006330116.tif 000005
【図４】
2006330116.tif 000006
【図５】
2006330116.tif 000007
【図６】
2006330116.tif 000008
【図７】
2006330116.tif 000009
【図８】
2006330116.tif 000010
【図９】
2006330116.tif 000011
【図１０】
2006330116.tif 000012
【図１１】
2006330116.tif 000013
【図１２】
2006330116.tif 000014
【図１３】
2006330116.tif 000015
【図１４】
2006330116.tif 000016
【図１５】
2006330116.tif 000017