(57)【要約】【課題】  光軸の偏心量の少ない、高精度の光学素子を製造することが可能な光学素子の製造技術を提供する。【解決手段】  補正加工前の仮鏡面駒を用いて仮の光学素子の樹脂成形を行い（ステップ１０１）、光学素子の光軸のズレを実測し（ステップ１０２、ステップ１０３、ステップ１０４）、さらに、成形に用いた仮鏡面駒の光軸位置を実測し（ステップ１０５）、ステップ１０５で実測された仮鏡面駒の光軸位置を、ステップ１０４で実測された仮光学素子の光軸位置のズレを相殺する方向にズラすような補正データを生成して（ステップ１０６）、仮鏡面駒の修正加工を行い（ステップ１０７）、修正された鏡面駒を用いて製品となる光学素子の成形を行う（ステップ１０８）。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮鏡面駒を用いて仮光学素子を形成する工程と、
前記仮光学素子の光学面の形状を測定して、前記測定形状における基準軸位置を求める工程と、
前記仮光学素子の設計形状における基準軸位置の位置を求める工程と、
前記測定形状における基準軸位置と、前記設計形状における基準軸位置の相対的なズレ量を算出する工程と、
前記仮鏡面駒の鏡面の形状を測定して、前記鏡面の測定形状における基準軸位置を算出する工程と、
前記ズレ量に基づいて、前記仮鏡面駒の基準軸位置を修正するように前記仮鏡面駒の鏡面を加工して、鏡面駒を作製する工程と、
を有する鏡面駒の作製方法。
【請求項２】
請求項１に記載の鏡面駒の作製方法において、
前記仮鏡面駒の作製にあたっては、前記仮鏡面駒の鏡面と加工工具を直交する２方向に相対移動する工程を有することを特徴とする鏡面駒の作製方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の鏡面駒の作製方法において、
前記鏡面駒を作製する工程では、前記仮鏡面駒の鏡面と加工工具を直交する２方向に相対移動させることを特徴とする鏡面駒の作製方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の鏡面駒の作製方法において、
前記測定形状における基準軸位置を求める工程と、前記設計形状における基準軸位置の位置を求める工程は、前記仮光学素子に設けられた基準物の位置を基準として行われることを特徴とする鏡面駒の作製方法。
【請求項５】
請求項４に記載の鏡面駒の作製方法において、
前記基準物は１つであり、
複数の前記光学面の各々について、該１つの基準物に基づいて前記基準軸の位置を算出することを特徴とする鏡面駒の作製方法。
【請求項６】
請求項４に記載の鏡面駒の作製方法において、
前記基準物は前記光学面の数と同数であり、
複数の前記光学面の各々について、各々の基準物に基づいて前記基準軸の位置を算出することを特徴とする鏡面駒の作製方法。
【請求項７】
請求項４に記載の鏡面駒の作製方法において、
前記基準物は前記光学面の数よりも少なく、
複数の前記光学面のうち少なくとも２つの光学面について、共通の基準物に基づいて前記基準軸の位置を算出することを特徴とする鏡面駒の作製方法。
【請求項８】
鏡面駒を用いて光学素子を成形する光学素子の製造方法であって、
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の鏡面駒の作製方法で作製された鏡面駒を用いることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の光学素子の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする光学素子。
【請求項１０】
請求項９記載の光学素子において、
前記光学素子は、少なくとも１つの光学面に回転対称軸を有さない曲面形状をもつプリズムであることを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鏡面駒の作製技術、光学素子の製造技術、光学素子に関し、特に、光学素子の樹脂成形技術等に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学機器に用いられる光学素子として、非球面、球面、自由曲面等の光学機能面を備えたレンズ、プリズム等がある。従来、このような光学素子は、熱可塑性材料を用いた射出成形等の技術を用いて製作することが一般的である。そして、光学素子の製作にあたっては、これら光学素子の光学面の位置関係を、設計値どおりに再現する必要がある。ここで、光学素子の製作には、金型が用いられる。金型は鏡面駒を有しており、この鏡面駒が光学素子の光学面に対応する。そのため、鏡面駒の位置決めなどに、非常に高度な機械加工や組み立て技術が要求される。
【０００３】
上述のように、光学素子を成形する場合、各光学面毎に鏡面駒を設け、個々にそれぞれの光学面を転写させる手法が一般的である。従って、光学面どうしの相対的な位置ズレ（例えば、光軸ズレ）を寸法許容差内に抑えるためには、鏡面駒を組込む中子との勘合代を極めて小さくしたり、鏡面駒を含む各金型部品の寸法精度を厳しくする必要がある。しかしながら、各金型部品の寸法精度を極めて厳しくしても、それぞれの部品で加工誤差が発生する。そのため、加工誤差が累積されるので、各々の鏡面駒において、設計値からのズレを小さくするには限界がある。
【０００４】
その対策として、特許文献１では、金型ベースと鏡面駒との間に、金型ベースに対する鏡面駒の位置を調整するためのクサビもしくは調整用ボルトを設ける技術が開示されている。このようにすることで、鏡面駒の位置調整を可能にし、鏡面駒を高精度に組み付けることができる。すなわち、この特許文献１においては、鏡面駒の位置ズレを光軸測定装置により計測し、鏡面駒の組み付けのズレ量を前記クサビもしくは調整用ボルトで調整している。
【０００５】
一方、特許文献２には、鏡面駒を修正加工する技術が開示されている。特許文献２では、まず、仮成形されたレンズにおいて、形状（光学面）の設計値からのズレ量を求める。そして、そのズレ量を、鏡面駒の加工値にフィードバックして修正加工を行う。このようにすることで、鏡面駒の設計値からのズレを補正している。
【特許文献１】特開平１１−７７７６３号公報
【特許文献２】特開２００４−６６６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、金型内に位置調整手段を設ける必要があるため、金型が大型化してしまう。また、特許文献１の技術では、調整シロを設けるため、金型内に断熱効果を有する空気層が発生し、調整前後での金型内の温度分布が変化する懸念がある。そのため、成形品の品質を安定して得ることは難しい。
【０００７】
また、特許文献２では、仮成形時の光学面における設計値からのズレ量のみを、鏡面駒の加工値にフィードバックしているにすぎない。そのため、鏡面駒自体の面内における中心（回転対称な光学素子では、光軸が該当する。）位置を把握しているわけではない。よって、鏡面駒の実際の加工では、加工値どおりに鏡面が作製されていない可能性がある。その理由について、説明する。鏡面駒を加工機に取り付ける際には、取り付け誤差が存在する。また、鏡面駒を加工機に保持する際には、保持ための治具に加工誤差が存在する。ところが、これらの誤差は、光学面の測定からは得られない。そのため、光学面の測定結果のみに基づいて鏡面駒を補正加工しても、補正加工後の型体に対する取り付けに際して誤差を生じる。そして、この誤差が、光学面の中心のズレとなってしまう。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、設計値からのズレが少ない高精度の光学素子、例えば、光軸の偏心量が少ない高精度な光学素子を製造することが可能な鏡面駒の作製技術を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、光学面が回転対称軸を有さない光学面であっても、設計値からのズレが少ない高精度な光学素子を製造することが可能な鏡面駒の作製技術を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、設計値からのズレが少ない高精度な光学素子、例えば、光軸の偏心量の少ない高精度な光学素子を製造することが可能な光学素子の製造技術を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、光学面が回転対称軸を有さない光学面であっても、設計値からのズレが少ない高精度な光学素子を製造することが可能な光学素子の製造技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の観点は、仮鏡面駒を用いて仮光学素子を形成する工程と、
前記仮光学素子の光学面の形状を測定して、前記測定形状における基準軸位置を求める工程と、
前記仮光学素子の設計形状における基準軸位置の位置を求める工程と、
前記測定形状における基準軸位置と、前記設計形状における基準軸位置の相対的なズレ量を算出する工程と、
前記仮鏡面駒の鏡面の形状を測定して、前記鏡面の測定形状における基準軸位置を算出する工程と、
前記ズレ量に基づいて、前記仮鏡面駒の基準軸位置を修正するように前記仮鏡面駒の鏡面を加工して、鏡面駒を作製する工程と、
を有する鏡面駒の作製方法を提供する。
【００１３】
本発明の第２の観点は、第１の観点に記載の鏡面駒の作製方法において、
前記仮鏡面駒の作製にあたっては、前記仮鏡面駒の鏡面と加工工具を直交する２方向に相対移動する工程を有する鏡面駒の作製方法を提供する。
【００１４】
本発明の第３の観点は、第１の観点又は第２の観点に記載の鏡面駒の作製方法において、
前記鏡面駒を作製する工程では、前記仮鏡面駒の鏡面と加工工具を直交する２方向に相対移動させる鏡面駒の作製方法を提供する。
【００１５】
本発明の第４の観点は、第１の観点乃至第３の観点のいずれか１項に記載の鏡面駒の作製方法において、
前記測定形状における基準軸位置を求める工程と、前記設計形状における基準軸位置の位置を求める工程は、前記仮光学素子に設けられた基準物の位置を基準として行われる鏡面駒の作製方法を提供する。
【００１６】
本発明の第５の観点は、第４の観点に記載の鏡面駒の作製方法において、
前記基準物は１つであり、
複数の前記光学面の各々について、該１つの基準物に基づいて前記基準軸の位置を算出する鏡面駒の作製方法を提供する。
【００１７】
本発明の第６の観点は、第４の観点に記載の鏡面駒の作製方法において、
前記基準物は前記光学面の数と同数であり、
複数の前記光学面の各々について、各々の基準物に基づいて前記基準軸の位置を算出する鏡面駒の作製方法を提供する。
【００１８】
本発明の第７の観点は、第４の観点に記載の鏡面駒の作製方法において、
前記基準物は前記光学面の数よりも少なく、
複数の前記光学面のうち少なくとも２つの光学面について、共通の基準物に基づいて前記基準軸の位置を算出する鏡面駒の作製方法を提供する。
【００１９】
本発明の第８の観点は、鏡面駒を用いて光学素子を成形する光学素子の製造方法であって、
第１の観点乃至第７の観点のいずれか１項に記載の鏡面駒の作製方法で作製された鏡面駒を用いる光学素子の製造方法を提供する。
【００２０】
本発明の第９の観点は、第８の観点に記載の光学素子の製造方法を用いて製造された光学素子を提供する。
本発明の第１０の観点は、第９の観点記載の光学素子において、
前記光学素子は、少なくとも１つの光学面に回転対称軸を有さない曲面形状をもつプリズムである光学素子を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、設計値からのズレが少ない高精度の光学素子、例えば、光軸の偏心量の少ない高精度な光学素子を製造すること、このような光学素子を製作可能な鏡面駒を得ることが可能となる。
【００２２】
本発明によれば、光学面が回転対称軸を有さない光学面であっても、設計値からのズレが少ない高精度の光学素子を製造すること、このような光学素子を製作可能な鏡面駒を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態である鏡面駒の作製方法、および光学素子の製造方法の一例を示すフローチャートであり、図２は、本実施の形態の光学素子の製造方法に用いられる成形装置の構成の一例を示す断面図、図３は、本実施の形態の鏡面駒の製作方法に用いられる鏡面駒加工装置の構成の一例を示す斜視図、図４は、本実施の形態の鏡面駒の作製方法および光学素子の製造方法に用いられる非接触３次元測定機の構成の一例を示す概念図、である。
【００２４】
図２に例示されるように、本実施の形態に用いられる成形装置１０は、固定型板１２と、可動型板１４を備えている。ここで、固定型板１２は、固定プレート１１に支持されている。また、可動型板１４は、スペーサブロック１３ｃを介して、可動プレート１３に支持されている。
【００２５】
固定型板１２および可動型板１４の対向面には、複数組の鏡面駒１５および鏡面駒１６が配置されている。鏡面駒１５および鏡面駒１６は、互いに、成形面１５ａおよび成形面１６ａを対向させる姿勢で配置されている。そして、固定型板１２と可動型板１４が密着することで、型締め状態になる。この型締め状態において、成形面１５ａおよび成形面１６ａにより、キャビティ１７が形成される。
【００２６】
固定型板１２の中央部には、厚さ方向に貫通するように、スプルー１９が設けられている。固定型板１２と可動型板１４の対向面には、スプルー１９の開口端部を中心として、放射状に複数のランナ１８が設けられている。個々のランナ１８の先端部は、キャビティ１７の各々に連通している。
【００２７】
そして、型締め状態において、スプルー１９およびランナ１８を介して、外部から流動する熱可塑性の樹脂が、個々のキャビティ１７内に圧入される。このようにすることで、キャビティ１７内に、樹脂が充填される。そして、この充填された樹脂により、光学面５１ａ、光学面５１ｂを有する非球面レンズ５０が製造される。ここで、光学面５１ａおよび光学面５１ｂは、それぞれ、成形面１５ａおよび成形面１６ａの面形状が転写されたものである。よって、光学面５１ａおよび光学面５１ｂの面形状は、成形面１５ａおよび成形面１６ａの面形状にて規定されることになる。
【００２８】
また、固定型板１２と可動型板１４を離間させる離型時には、突き出しピン１３ａが、可動型板１４から突出する。そして、突き出しピン１３ａの突き出しによって、可動型板１４の側からランナ１８内に充満した樹脂を、可動型板１４及び成形面１６ａから離間させる。
【００２９】
図３に例示されるように、本実施の形態における鏡面駒加工装置２０は、ＸＹステージ２１、Ｚ軸コラム２２、ツールアーム２３、切削工具２４および三次元加工コントローラ２５を備えている。
【００３０】
ＸＹステージ２１には、加工治具３１が載置されている。そして、加工治具３１に、被加工物が載置されている。ここで、被加工物は、鏡面駒１５あるいは鏡面駒１６である。この被加工物は、固定螺子３１ａによって、所定の姿勢で位置決め及び固定されている。そして、ＸＹステージ２１によって、水平面内における被加工物の移動が行われる。Ｚ軸コラム２２には、ツールアーム２３を介して、切削工具２４が支持されている。このＺ軸コラム２２によって、高さ方向（Ｚ軸方向）における切削工具２４を昇降が行われる。
【００３１】
そして、三次元加工コントローラ２５が、設計データ２６に基づいて、ＸＹステージ２１とＺ軸コラム２２を駆動する。この駆動により、ＸＹステージ２１にでは、水平面内での直交するＸおよびＹ方向において、被加工物の移動が行われる。一方、Ｚ軸コラム２２では、切削工具２４の昇降が行われる。このような動作を組み合わせることで、たとえば、切削工具２４の先端（切羽）部を、加工軌跡２４ａのようにジグザグに移動させることができる。このようにすることで、被加工物に、非球面の成形面１５ａ（成形面１６ａ）が形成される。
【００３２】
なお、被加工物のＸＹステージ２１に対する位置決めは、加工治具３１により、正確に行われる。すなわち、ＸＹステージ２１に対して加工治具３１を定位置に固定し、さらに、加工治具３１に対して被加工物を定位置に固定する。このようにすることで、被加工物は、鏡面駒加工装置２０に固有の座標系に正確に固定される。なお、図３では、ＸＹステージ２１によって、被加工物をＸ方向や、Ｙ方向に移動させている。ただし、このような構成には限定されない。例えば、被加工物を固定しておいて、Ｚ軸コラム２２をＸ方向や、Ｙ方向に移動させてもよい。このような構成を、鏡面駒加工装置２０に採用しても良い。
【００３３】
次に、非接触３次元測定機について説明する。図４は、非接触３次元測定機の例である。非接触３次元測定機４０は、たとえば、オートフォーカスタイプの非接触３次元測定機である。非接触３次元測定機４０は、レーザ光４１ａを放射するレーザ４１、所定の光学系及び移動機構４６を備えている。所定の光学系は、ミラー４２、ミラー４３、ミラー４４、対物レンズ４５を備えている。このうち、ミラー４２は、レーザ光４１ａを被測定物に導くとともに、その反射光を光位置検出装置４７に導く。また、移動機構４６は、対物レンズ４５の被測定物に対する焦点位置を制御する。
【００３４】
この非接触３次元測定機４０は、本実施の形態では、仮光学素子として成形された非球面レンズ５０、非球面レンズ５０の成形に用いられる鏡面駒１５の成形面１５ａ、および鏡面駒１６の成形面１６ａの測定に用いられる。この場合、非球面レンズ５０の測定では、図４に例示されるように、測定治具４９が用いられる。
【００３５】
また、成形面１５ａ及び成形面１６ａの測定では、図５に例示されるように、加工時と同じ、加工治具３１が用いられる。すなわち、加工治具３１によって鏡面駒１５、鏡面駒１６を固定した状態は、鏡面駒１５、鏡面駒１６を固定型板１２、可動型板１４に固定した状態と等価になるのが好ましい。本実施の形態では、鏡面駒１５、鏡面駒１６の外周面を、位置決め基準部位として用いている。そして、この加工治具３１を用いて、図５のように、非接触３次元測定機４０による光軸Ａ０の測定を行うことで、光軸Ａ０の位置が求める。そうすると、この光軸Ａ０の位置は、固定型板１２、可動型板１４に対して鏡面駒１５、鏡面駒１６装着した状態における光軸の位置と等価となる。
【００３６】
そして、レーザ４１から出たレーザ光４１ａは、ミラー４３、ミラー４２を経て、対物レンズ４５に入射する。入射したレーザ光４１ａは、対物レンズ４５の焦点面に向かって集光され、被検物の被測定面に照射される。被測定面で反射したレーザ光４１ａは、再び対物レンズ４５を通って、ミラー４２、ミラー４３、ミラー４４を経て、光位置検出装置４７上に結像する。なお、この場合、被検物は非球面レンズ５０、鏡面駒１５あるいは鏡面駒１６であり、被測定面は、光学面５１ａ、光学面５１ｂ、成形面１５ａあるいは成形面１６ａである。
【００３７】
対物レンズ４５のフォーカスが被測定面に合っていない場合、光位置検出装置４７の結像位置が、基準位置から変化する。そこで、この位置変化を光位置検出装置４７で検出して、移動機構４６により対物レンズ４５のフォーカスが被測定面に合致する方向に移動させる。そして、フォーカスが合ったときの対物レンズ４５の移動量により、被測定面１のＺ軸方向の高さが測定できる。また、被検物が載置されたＸＹステージ４８の移動量により、被測定面のＸ−Ｙ面内におけるレーザ光４１ａの位置が分かる。このようにして、被検物の被測定面の３次元形状が測定できる。
【００３８】
本実施の形態の場合には、この３次元形状の測定結果により、成形面１５ａ、成形面１６ａ、光学面５１ａの及び光学面５１ｂの形状を測定する。そして、
以下、図１のフローチャート等を参照して、本実施の形態の作用の一例について説明する。なお、本実施の形態では、仮光学素子は非球面レンズである。そして、この非球面は、光軸に対して回転対称な形状になっている。
【００３９】
まず、補正加工前の鏡面駒１５、鏡面駒１６を仮鏡面駒として用いる。この仮鏡面駒は、上述のように、成形面１５ａ、成形面１６ａが非球面形状を呈しており、この仮鏡面駒で形成されるキャビティ１７は、２つの光学面が非球面のレンズ形状である。なお、ここでは、キャビティ１７の形状として、２つの光学面が非球面のレンズ形状の例を示すが、１つの光学面が球面形状、２つの光学面が球面形状、１つの光学面が平面形状、２つの光学面が平面形状、１つの光学面が回転対称軸を有さない自由曲面形状、２つの光学面が回転対称軸を有さない自由曲面形状でも構わない。
【００４０】
図示しない射出成形ユニットより射出された溶融樹脂は、図２のスプルー１９、ランナ１８を介して、仮鏡面駒で形成されるキャビティ１７に充填される。その後、充填された樹脂は冷却され、非球面レンズ５０（仮光学素子）を形成する（ステップ１０１）。
【００４１】
この場合、図６に示すように、非球面レンズ５０は、たとえば、レンズ部５１と、その周囲のレンズ枠５２、およびレンズ枠５２に突設されたボス５３が樹脂で一体に成形された形状を呈している。なお、説明を簡略にするため、図２では、キャビティ７０は、レンズ部５１に対応した部分のみが図示されている。
【００４２】
次に成形装置１０から取り出された仮光学素子の偏心量を算出する。本実施の形態では、仮光学素子の面形状は回転対称形状である。よって、光学面の基準軸は、光軸になる。そして、偏心量は、設計値からの光学面の光軸のズレ量になる。本実施の形態では、図６に示すように、光学面５１ａ、光学面５１ｂの有効径外に、ボス５３が設けられている。このボス５３の位置が、基準位置となる。そこで、まず、ボス５３の中心軸５３ａの位置（基準位置）を算出する（ステップ１０２）。次に、光軸Ａ１及び光軸Ａ２の位置を算出する（ステップ１０３）。そして、この中心軸５３ａを基準にして、光学面５１ａの光軸Ａ１、光学面５１ｂの光軸Ａ２の各々について、中心軸５３ａからの距離を算出する。一方、設計値に基づいて、ボス５３の中心軸から光学面５１ａの光軸までの距離、及びボス５３の中心軸から光学面５１ｂの光軸までの距離を算出する。この算出は、あらかじめ行っていても良い。続いて、測定に基づく距離と設計値に基づく距離から、光軸Ａ１及び光軸Ａ２の位置のズレ量（Δｘ，Δｙ）を、偏心量として求める（ステップ１０４）。
【００４３】
なお、ボス５３は、非球面レンズ５０が装着される鏡枠等の枠部品（不図示）との当接部（当て付け部）として用いられる。当接に際しては、ボス５３が基準となる。よって、本実施の形態では、ボス５３の中心軸５３ａ（すなわち、ボス５３が嵌合する枠部品の穴の中心）を基準として用いることができる。なお、非球面レンズ５０と枠部品との当接部が平面の場合は、平面を基準とする。
【００４４】
ボス５３の中心軸５３ａおよび光軸Ａ１、光軸Ａ２の算出に際しては、上述のように、図４に例示した非接触３次元測定機４０を用いて、光学面５１ａ、光学面５１ｂ、さらにはボス５３の面形状を測定する。そして、光学面５１ａ、光学面５１ｂ、さらにはボス５３の三次元形状から、光軸Ａ１、光軸Ａ２、さらには中心軸５３ａを算出する。
【００４５】
続いて、非球面レンズ５０（仮光学素子）の製作に用いた仮鏡面駒の成形面（この場合、成形面１６ａおよび成形面１５ａ）における光軸Ａ０の位置を算出する（ステップ１０５）。成形面１６ａ内の光軸Ａ０光軸位置は、仮鏡面駒の側となる可動型板１４、鏡面駒１６に対する金型当接部（外周部）を基準にして導き出す。ここで、基準は仮鏡面駒の金型当接部ではなく、最外周でも構わない。
【００４６】
本実施の形態の場合には、図５に例示されるように、鏡面駒１５（鏡面駒１６）の外周部を介して、加工治具３１に保持する。ここで、鏡面駒１５及び鏡面駒１６と加工治具３１とは、両者の位置関係が既知になっている。そこで、鏡面駒１５（鏡面駒１６）を非接触３次元測定機４０のＸＹステージ４８に載置して、成形面１５ａ（成形面１６ａ）の形状測定を行う。そして、測定結果に基づいて、光軸Ａ０の算出を行う、このようにして、光軸Ａ０の位置を、鏡面駒１５、鏡面駒１６の外周（可動型板１４、鏡面駒１６に対する当接部）を基準として求めることができる。
【００４７】
続いて、仮鏡面駒の面内の光軸Ａ０について、その位置の修正を行う。この修正には、ステップ１０４で算出された光軸Ａ１及び光軸Ａ２の位置のズレ量を用いる。すなわち、光軸Ａ１及び光軸Ａ２の位置のズレ量に基づいて、新たな光軸Ａ０’の位置を算出する。具体的には、光軸Ａ１及び光軸Ａ２の位置のズレ量がゼロになるように、光軸Ａ０の位置を新たな光軸Ａ０’の位置にずらす。このときのずらし量が、補正値となる（ステップ１０６）。そして、新たな光軸Ａ０’の位置（ずらした位置）が光軸となるように、仮鏡面駒（鏡面駒１６、鏡面駒１５）の修正加工、すなわち成形面１５ａや成形面１６ａの修正加工を行う（ステップ１０７）。そして、製品を成形するための鏡面駒１６、鏡面駒１５を作製する（ステップ１０８）。
【００４８】
具体的には、図３に例示されるように、、上述の補正値を、光軸補正データ２７として三次元加工コントローラ２５に入力する。そして、光軸Ａ０が、この補正値分だけ移動するように、仮鏡面駒を補正加工する。このようにして、製品の成形に用いる鏡面駒１５、鏡面駒１６を製作する。
【００４９】
その後、光軸Ａ０の位置が補正された鏡面駒１６、鏡面駒１５を用いて成形を行うことで、製品の非球面レンズ５０を作製する（ステップ１０８）。
このように、本実施の形態では、仮鏡面駒にて成形された仮の非球面レンズ５０の光軸Ａ１のズレ量を算出するとともに、仮鏡面駒自体の光軸Ａ０のズレ量をも算出し、仮成形された非球面レンズ５０の光軸Ａ１、光軸Ａ２のズレを打ち消すように、仮鏡面駒（成形面１６ａ、鏡面駒１５）を補正加工して、光軸Ａ０が補正された鏡面駒１６および鏡面駒１５を作製し、この鏡面駒１６および鏡面駒１５を用いて、製品の非球面レンズ５０の成形を行うので、光軸Ａ１、光軸Ａ２の偏心が少ない高精度な非球面レンズ５０等の光学素子を得ることができる。
【００５０】
また、非球面レンズ５０のボス５３を基準として、光軸Ａ１および光軸Ａ２の位置を算出している。よって、補正後の光学面５１ａおよび光学面５１ｂの光軸Ａ１および光軸Ａ２は、ボス５３に対して正確に位置決めされた状態となる。そのため、ボス５３を基準にして、図示しない鏡枠等の枠部品を製作しておけば、鏡枠等の枠部品に対する非球面レンズ５０の取付精度も向上する。
【００５１】
また、固定型板１２および可動型板１４に対する鏡面駒１５および鏡面駒１６の装着位置を、その都度補正する等の煩雑な作業も必要ない。
すなわち、仮鏡面駒から算出された光軸Ａ０の位置は、鏡面駒１５および鏡面駒１６の固定型板１２および可動型板１４に対する装着時の光軸Ａ０の位置ズレを反映している。そこで、この算出された光軸Ａ０を基準として、仮の非球面レンズ５０の光軸Ａ１、光軸Ａ２のズレを打ち消すように、鏡面駒１５および鏡面駒１６の補正加工を行う。このようにすることで、鏡面駒１５および鏡面駒１６の補正加工にあたって、鏡面駒１５および鏡面駒１６の固定型板１２および可動型板１４に対する装着誤差等を、補正加工に含めることができる。
【００５２】
これにより、たとえば、光学面５１ａおよび光学面５１ｂの各々について、その光軸位置偏心量が±１０μｍ以下の光学素子を得ることができる。
また、成形装置１０を用いた射出成形で非球面レンズ５０等の光学素子を作製することで、低コストな光学素子を得ることができる。また、基準軸を補正加工するのと同時に、例えば、光学面の形状誤差を相殺させる補正加工を行なっても良い。このような面形状補正加工を行なうことで、リードタイムを、より短縮することができる。
【００５３】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２であって、光学素子の製造方法の作用の一例を示す概念図である。
【００５４】
上述の実施の形態１の説明では、図６に例示されるように、ボス５３の中心軸５３ａを基準として非球面レンズ５０の光軸Ａ１、光軸Ａ２の偏心量を算出する場合を例示した。
これに対して、本実施の形態では、図７に例示されるように、一方の光学面５１ａの光軸Ａ１を基準として、光学面５１ｂの側の光軸Ａ２のズレ量（Δｘ，Δｙ）を算出している。そして、この算出結果に基づいて、鏡面駒１５、鏡面駒１６の光軸Ａ０の補正加工を行う。
【００５５】
このようにすれば、光学面５１ａの光軸Ａ１と光学面５１ｂの光軸Ａ２に関して、相対的な同心度の精度が向上する。
（実施の形態３）
この実施の形態３では、光軸の周りに回転対称なレンズ形状でない光学素子に適用した場合について説明する。このような光学素子として、例えば、プリズム等（非回転対称面を有するプリズム、自由曲面プリズム）がある。
【００５６】
すなわち、図８は、本実施の形態３の光学素子の断面図であり、図９は、その斜視図である。
本実施の形態３のプリズム８０は、光学面８１、光学面８２、光学面８３及び側面部８５を備えている。側面部８５は、向かい合うように形成された２つの平面であって、互いが平行となるように配置されている。そして、この側面部８５に直交方向に、光学面８１、光学面８２および光学面８３が形成されている。ここで、自由曲面は非回転対称な形状である。よって、光軸という概念は無い。ただし、面形状を規定する基準軸は存在する。そこで、本実施の形態では、便宜上、基準軸を光軸と称する。
【００５７】
光学面８１は、外側に凸の自由曲面であり、光軸８１ａを持っている。光学面８２は、内側にわずかに凹んだ自由曲面で構成され、光軸８２ａを持っている。光学面８３は、平面部８４と、平面部８４の中央に形成された凹形状の自由曲面で構成され、光軸８３ａを持っている。
【００５８】
このような構成において、光学面８１から入射した光は、光額面８１で収束される。そして、この光は、光学面８２で光学面８３の方向に反射される。さらに、反射された光は、光学面８３により収束され、外部に出射する。光学面８１、光学面８２は、たとえば、プリズム８０を通過した光の収差を除去するように、自由曲面の形状が設定されている。
【００５９】
図１０は、上述ような形状のプリズム８０の成形に用いられる成形装置６０の一例を示す断面図である。
なお、図２の成形装置１０と共通する構成要素には共通の符号を付して重複した説明は割愛し、異なる点のみ説明する。
【００６０】
すなわち、成形装置６０では、プリズム８０の三つの光学面８１、光学面８２および光学面８３を成形するため、自由曲面鏡面駒７１、自由曲面鏡面駒７３および自由曲面鏡面駒７３を用いる。
【００６１】
自由曲面鏡面駒７１および自由曲面鏡面駒７２は、各々、固定型板１２および可動型板１４に埋め込まれている。そして、固定型板１２および可動型板１４が相対的に移動する方向に、成形面７１ａおよび成形面７２ａが対向するように、自由曲面鏡面駒７１および自由曲面鏡面駒７２は配置されている。
【００６２】
光学面８３に対応する自由曲面鏡面駒７３は、凸の成形面７３ａを有する。そして、その凸の成形面７３ａをが型内に向くように、固定型板１２と可動型板１４の型合わせ面に配置されている。この自由曲面鏡面駒７３は、スライド部材７４に保持されている。また、スライド部材７４は、固定型板１２および可動型板１４の対向方向と直交する方向に変位する。よって、凸の成形面７３ａも、固定型板１２および可動型板１４の対向方向と直交する方向に向いている。
【００６３】
そして、固定型板１２と可動型板１４が密着することで、型締め状態となる。この型締め状態の時（図１０の状態）に、自由曲面鏡面駒７１の成形面７１ａと、自由曲面鏡面駒７２の成形面７２ａとの間に、自由曲面鏡面駒７３の先端部の成形面７３ａが入り込む。このようにすることで、プリズム８０の輪郭形状をなすキャビティ７０が形成される。
【００６４】
また、特に図示しないが、型締め状態を解除する（離型）時には、最初に、スライド部材７４が、キャビティ７０から離れる方向に移動する。それに伴って、自由曲面鏡面駒７３が、キャビティ７０の内部から外側に退避する方向に変位する。その後、固定型板１２と可動型板１４が離間するように変位する。
【００６５】
このプリズム８０の成形に際しても、本実施の形態の場合には、まず、自由曲面鏡面駒７１、自由曲面鏡面駒７２および自由曲面鏡面駒７３を仮鏡面駒として成形装置６０に装着して、仮のプリズム８０の成形を行う。
【００６６】
そして、得られた仮のプリズム８０の外形形状を、図４に例示した非接触３次元測定機４０にて測定しする。続いて、光学面８３の光軸８３ａを基準として（ステップ１０２）、他の光軸８１ａ、光軸８２ａの位置を算出する（ステップ１０３）。その後、それらのズレ量を算出する（ステップ１０４）。
【００６７】
また、個々の仮鏡面駒、すなわち、自由曲面鏡面駒７１、自由曲面鏡面駒７２および自由曲面鏡面駒７３の成形面７１ａ、成形面７２ａおよび成形面７３ａの各々の光軸Ａ１０、光軸Ａ１１および光軸Ａ１２の位置を、、非接触３次元測定機４０にて測定する（ステップ１０５）。その際、加工治具３２、加工治具３３および加工治具３４に保持された状態を、基準とする。
【００６８】
そして、光軸補正データ２７を生成する。補正データは、ステップ１０４で算出された個々の光軸８１ａ、光軸８２ａのズレ量と、ステップ１０５で算出された光軸Ａ１０〜光軸Ａ１２の位置を使って算出する。この場合、補正は、ステップ１０５で算出された光軸Ａ１０〜光軸Ａ１２の位置を、ステップ１０４で算出された個々の光軸８１ａ、光軸８２ａのズレ量を相殺する方向に変位させる補正となる。そして、図１１、図１２および図１３に例示されるように、鏡面駒加工装置２０にて、自由曲面鏡面駒７１、自由曲面鏡面駒７２および自由曲面鏡面駒７３の補正加工を行う（ステップ１０７）。
【００６９】
この補正加工では、図１１に例示されるように、自由曲面鏡面駒７１は、専用の加工治具３２に、固定螺子３２ａおよび固定螺子３２ｂにて位置決めされる。そして、成形面７１ａの光軸Ａ１１の位置が、新たな光軸Ａ１１’の位置となるように、成形面７１ａが補正加工される。新たな光軸Ａ１１’は、光軸８１ａのズレ量を打ち消す方向に、光軸Ａ１１を移動させた位置である。
【００７０】
同様に、図１２に例示されるように、自由曲面鏡面駒７２は、専用の加工治具３３に固定螺子３３ａ、固定螺子３３ｂにて位置決めされる。そして、光軸Ａ１２の位置が、新たな光軸Ａ１２’の位置となるように補正加工される。新たな光軸Ａ１２’は、光軸８２ａのズレ量を打ち消す方向に、光軸Ａ２１を移動させた位置である。
【００７１】
また、図１３に例示されるように、自由曲面鏡面駒７３は、専用の加工治具３４に、固定螺子３４ａおよび固定螺子３４ｂにて位置決めされる。そして、光軸Ａ１０の位置が、新たな光軸Ａ１０’の位置となるように補正加工される。新たな光軸Ａ１０’は、光軸８３ａのズレ量を打ち消す方向に、光軸Ａ１０を移動させた位置である。
【００７２】
そして、この補正加工がなされた自由曲面鏡面駒７１、自由曲面鏡面駒７２および自由曲面鏡面駒７３を成形装置６０に装着して、製品のプリズム８０の成形を行う（ステップ１０８）。
【００７３】
このように、非回転対称な複雑な形状のプリズム８０においても、個々の光軸８１ａ、光軸８２ａ、光軸８３ａ間のズレ量を小さくすることができる。すなわち光学素子において、光軸８１ａ、光軸８２ａ、光軸８３ａの間の相対的な位置精度を向上させることができる。
【００７４】
また、複数の光学面８１、光学面８２、光学面８３のうち、少なくとも１つの光学面の光軸を基準にすることで、基準とした光学面の光軸と他の光軸との間の偏心量が小さな高精度の光学素子を実現できる。
【００７５】
たとえば、プリズム８０の様な複数の光学面を有する光学素子においても、光軸８１ａ、光軸８２ａおよび光軸８３ａの偏心量が、±１０μｍ以下の高精度なプリズム８０を得ることができる。
【００７６】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、光学素子としては、上述の実施の形態にて例示した自由曲面レンズやプリズム等に限らず、樹脂成形にて製造される一般の光学素子に広く適用することができる。
【００７７】
また、光学素子の加工方法および測定方法も、上述の実施の形態に例示した方法に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の一実施の形態である鏡面駒の作製方法および光学素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施の形態である光学素子の製造方法に用いられる成形装置の構成の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態である鏡面駒の製作方法に用いられる鏡面駒加工装置２０の構成の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態である鏡面駒の作製方法および光学素子の製造方法に用いられる非接触３次元測定機の構成の一例を示す概念図である。
【図５】本発明の一実施の形態である鏡面駒の作製方法および光学素子の製造方法における仮鏡面駒の測定方法の一例を示す概念図である。
【図６】本発明の一実施の形態である光学素子の製造方法にて得られる光学素子の測定方法の一例を示す概念図である。
【図７】本発明の他の実施の形態である光学素子の製造方法の作用の一例を示す概念図である。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態である光学素子の製造方法にて製造される光学素子の断面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施の形態である光学素子の製造方法にて製造される光学素子の斜視図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施の形態である光学素子の製造方法にて用いられる成形装置一例を示す断面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施の形態である光学素子の製造方法にて用いられる鏡面駒の加工方法の一例を示す斜視図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施の形態である光学素子の製造方法にて用いられる鏡面駒の加工方法の一例を示す斜視図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施の形態である光学素子の製造方法にて用いられる鏡面駒の加工方法の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０  成形装置
１１  固定プレート
１２  固定型板
１３  可動プレート
１３ａ  突き出しピン
１３ｂ  突き出し板
１３ｃ  スペーサブロック
１４  可動型板
１５  鏡面駒
１５ａ  成形面
１６  鏡面駒
１６ａ  成形面
１７  キャビティ
１８  ランナ
１９  スプルー
２０  鏡面駒加工装置
２１  ＸＹステージ
２２  Ｚ軸コラム
２３  ツールアーム
２４  切削工具
２４ａ  加工軌跡
２５  三次元加工コントローラ
２６  設計データ
２７  光軸補正データ
３１  加工治具
３１ａ  固定螺子
３２  加工治具
３２ａ  固定螺子
３２ｂ  固定螺子
３３  加工治具
３３ａ  固定螺子
３３ｂ  固定螺子
３４  加工治具
３４ａ  固定螺子
３４ｂ  固定螺子
４０  非接触３次元測定機
４１  レーザ
４１ａ  レーザ光
４２  ミラー
４３  ミラー
４４  ミラー
４５  対物レンズ
４６  移動機構
４７  光位置検出装置
４８  ＸＹステージ
４９  測定治具
５０  非球面レンズ
５１  レンズ部
５１ａ  光学面
５１ｂ  光学面
５２  レンズ枠
５３  ボス
５３ａ  中心軸
６０  成形装置
７０  キャビティ
７１  自由曲面鏡面駒
７１ａ  成形面
７２  自由曲面鏡面駒
７２ａ  成形面
７３  自由曲面鏡面駒
７３ａ  成形面
７４  スライド部材
８０  プリズム
８１  光学面
８１ａ  光軸
８２  光学面
８２ａ  光軸
８３  光学面
８３ａ  光軸
８４  平面部
８５  側面部
Ａ０  光軸
Ａ１  光軸
Ａ２  光軸
Ａ１０  光軸
Ａ１１  光軸
Ａ１２  光軸
【図１】
2006289692.tif 000003
【図２】
2006289692.tif 000004
【図３】
2006289692.tif 000005
【図４】
2006289692.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2006289692.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006289692.tif 000011
【図１０】
2006289692.tif 000012
【図１１】
2006289692.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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