(57)【要約】【課題】研磨により十分な形状精度の凹レンズを作製できるようにする。【解決手段】凹レンズ１は、光学ガラスからなり、研磨により形成された球面状の凹面２を有している。凹レンズ１の中心厚ｔは０．５ｍｍ以下であり、中心厚ｔに対する直径Ｄの比Ｄ／ｔは３０以上である。凹レンズ１を構成する光学ガラスのヤング率は８０ＧＰａ以上である。また、光学ガラスの摩耗度は５００以下であることが好ましく、光学ガラスのヌープ硬さは６００以下であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨により形成された球面状の凹面を有する、光学ガラスからなる凹レンズであって、
中心厚が０．５ｍｍ以下、中心厚に対する直径の比が３０以上であり、
前記光学ガラスのヤング率は８０ＧＰａ以上である、凹レンズ。
【請求項２】
前記光学ガラスの摩耗度は５００以下である、請求項１に記載の凹レンズ。
【請求項３】
前記光学ガラスのヌープ硬さは６００以下である、請求項１または２に記載の凹レンズ。
【請求項４】
前記光学ガラスの耐水性は１級以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の凹レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨により作製された凹レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像機器等の光学系に用いられる光学素子の１つに、球面状の凹面を有する凹レンズがある。このような凹レンズは、プレス成形により作製することも可能であるが、一般的には、光学ガラスを研磨して作製する方が、製造コストが低くかつ形状精度も良好な場合が多い。例えば、特許文献１には、レンズに砥石を所定の押圧力で押し付け、砥石を回転させるとともにレンズを回転させながら揺動させる研磨加工機が記載されている。
【０００３】
近年、ＤＳＣ（Digital Still Camera）およびＤＶＣ（Digital Video Camera）に代表される撮像機器では、機器全体の小型化が要求されている。このため、光学系の構成要素である凹レンズにも薄型化が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、凹レンズの薄型化を実現するために、中心部分の薄い凹レンズを研磨により作製する場合には、砥石の押圧力の影響で十分な形状精度が得られないおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、研磨により十分な形状精度の凹レンズを作製できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、中心部分の薄い凹レンズを研磨により作製する際には、レンズの中心部分に僅かではあるが応力集中が発生することを発見した。そして、この応力集中は、弾性変形し易い光学ガラスを用いるほど顕著になることを見出した。そこで、本発明の発明者らは、ある程度の剛性の光学ガラスを用いれば、十分な形状精度が得られるのではないかと考えた。
【０００８】
ところで、上記の応力集中は、砥石の押圧力を小さく抑えながら研磨を行えば緩和されるため、剛性の弱い光学ガラスを用いても十分な形状精度が得られる可能性はある。しかしながら、この場合には、研磨に要する時間が非常に長くなり、工業的な生産には不向きである。本発明は、このような観点からなされたものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、研磨により形成された球面状の凹面を有する、光学ガラスからなる凹レンズであって、中心厚が０．５ｍｍ以下、中心厚に対する直径の比が３０以上であり、前記光学ガラスのヤング率は８０ＧＰａ以上である、凹レンズを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、十分な形状精度の凹レンズを研磨によって比較的に短時間で作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る凹レンズの断面図
【図２】検証実験における各サンプルの中心厚と形状精度との関係を示すグラフ
【図３】（ａ）はＫ−ＰＢＫ５０のサンプルの干渉縞を示す写真、（ｂ）はＦＤＳ９０のサンプルの干渉縞を示す写真
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１に、本発明の一実施形態に係る凹レンズ１を示す。この凹レンズ１は、光学ガラスからなり、研磨により形成された球面状の凹面２を有している。本実施形態では、凹レンズ１は光軸Ａに対して回転対称であり、光軸方向から見たときに円形状をなしている。
【００１４】
なお、図例では、凹レンズ１の凹面２と反対側の背面３が凹面２よりも曲率半径の大きな凸面となっていて、凹レンズ１が凹メニスカスレンズとなっているが、本発明の凹レンズはこれに限られるものではない。例えば、本発明の凹レンズは、凸メニスカスレンズであってもよいし、両凹レンズであってもよい。
【００１５】
凹レンズ１の中心厚ｔは、凹レンズ１の薄型化の観点から、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。また、凹レンズ１の中心厚ｔに対する直径Ｄの比Ｄ／ｔは、３０以上であることが好ましい。このようになっていれば、全体的に薄い凹レンズ１とすることができる。
【００１６】
凹レンズ１を構成する光学ガラスのヤング率は、８０ＧＰａ以上が好ましい。ヤング率が８０ＧＰａ以上であれば、凹面２の研磨の際に砥石の押圧力をある程度大きくしても凹面２を十分な形状精度で研磨することができ、凹レンズ１を比較的に短時間で作製することができる。光学ガラスのヤング率は、より好ましくは８５ＧＰａ以上であり、さらに好ましくは９０ＧＰａ以上であり、特に好ましくは９５ＧＰａ以上である。
【００１７】
また、光学ガラスの摩耗度は、加工時間および割れの防止という観点から、５００以下であることが好ましい。ここで、「光学ガラスの摩耗度」とは、ＪＯＧＩＳ１０−１９９４「光学ガラスの摩耗度の測定方法」で規定される測定方法を用いて測定される数値である。光学ガラスの摩耗度は、より好ましくは４００以下であり、さらに好ましくは２００以下である。
【００１８】
さらに、光学ガラスのヌープ硬さは、６００以下であることが好ましい。ここで、「光学ガラスのヌープ硬さ」とは、ＪＯＧＩＳ０９−１９７５「光学ガラスのヌープ硬さの測定方法」で規定される測定方法を用いて測定される数値である。より好ましい光学ガラスのヌープ硬さは、４５０以下である。
【００１９】
また、光学ガラスの耐水性は、加工時間の観点から、１級以上であることが好ましい。ここで、「光学ガラスの耐水性」とは、ＪＯＧＩＳ０６−１９９９「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法（粉末法）」で規定される等級のことである。
【００２０】
（検証実験）
以下、本発明の効果を確認するために行った試験について説明する。
【００２１】
光学ガラスとして、ヌープ硬さがほぼ同じであるＨＯＹＡ社製ＦＤＳ９０（ヤング率：１０１．３ＧＰａ）と住田光学ガラス社製Ｋ−ＰＢＫ５０（ヤング率：７６．２ＧＰａ）を用い、これらを研磨加工機で研磨することにより図１に示すような形状の凹レンズ（凹メニスカスレンズ）を作製した。具体的な寸法としては、直径Ｄを１５ｍｍ、凹面２の曲率半径を２０ｍｍ、背面３の曲率半径を４０ｍｍとし、中心厚ｔを変えてそれぞれ４種類のサンプルを作製した。中心厚ｔは、０．９ｍｍ（Ｄ／ｔ＝１６．７）、０．７ｍｍ（Ｄ／ｔ＝２１．４）、０．５ｍｍ（Ｄ／ｔ＝３０）、０．３ｍｍ（Ｄ／ｔ＝５０）とした。
【００２２】
使用した研磨加工機は、砥石が回転および揺動することによってレンズが研磨される球心タイプのものを用いた。研磨時間をほぼ一定とした上で、加工条件の最適化を行った際に得られる、各サンプルにおける凹面２の加工精度を測定して比較した。加工精度は干渉計により測定し、パワー成分を除去したＰＶ値（ＡＣＣ．）で評価することとした。その測定結果を図２に示す。
【００２３】
ヤング率が８０ＧＰａ未満のＫ−ＰＢＫ５０では、中心厚ｔが０．７ｍｍまでは十分な形状精度（ＡＣＣ．：０．１５μｍ以下）を達成することができたが、中心厚ｔが０．５ｍｍ以下では形状が崩れ満足な精度を得られなかった。これに対し、ヤング率が８０ＧＰａ以上のＦＤＳ９０では、中心厚ｔが０．３ｍｍでも十分な形状精度を達成することができた。
【００２４】
図３（ａ）に、Ｋ−ＰＢＫ５０を使用した中心厚ｔが０．３ｍｍのサンプルの干渉縞測定結果を示す。中央部に異常な縞模様５が見られ、これにより凹面２の一部に異常な凹凸形状が発生していることがわかる。一方、ＦＤＳ９０を使用した中心厚ｔが０．３ｍｍのサンプルでは、図３（ｂ）に示す干渉縞測定結果から、凹面２に異常な凹凸もなく良好な形状精度が得られていることが分かる。
【００２５】
解決手段の欄で説明したように、薄肉の凹レンズを研磨により作製する際には局所的な集中応力が発生しやすく、凹面に異常な凸凹形状が発生しやすくなっていると考えられる。またこの作用は、弾性変形がしやすい材質ほど顕著になる。これらの理由により、凹レンズの薄型化にともない、ＦＤＳ９０（ヤング率：１０１．３ＧＰａ）より弾性変形しやすいＫ−ＰＢＫ５０（ヤング率：７６．２ＧＰａ）において形状精度の悪化が顕著に現れたと考えられる。
【００２６】
さらなる検証のために、別の光学ガラスについても中心厚ｔが０．５ｍｍとなるように同様の研磨加工を行った。光学ガラスとしては、オハラ社製Ｓ−ＴＩＨ５３（ヤング率：９６．０ＧＰａ）と住田光学ガラス社製Ｋ−ＬａＦｎ２（ヤング率：６８．２ＧＰａ）を用いた。結果は、Ｓ−ＴＩＨ５３では良好な形状精度を得ることができたが、Ｋ−ＬａＦｎ２では僅かではあるが凹凸形状が発生し良好な形状精度を得ることができなかった。
【００２７】
以上の結果から、ヤング率が８０ＧＰａ以上の光学ガラスを使用することで、十分な形状精度を有し、かつ量産性の優れた中心厚が０．５ｍｍ以下の凹レンズを研磨により製作することが可能となるといえる。
【００２８】
なお、本検証実験で使用した各光学ガラスの機械的特性は表１に示すとおりであった。
【００２９】
【表１】
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【符号の説明】
【００３０】
１    凹レンズ
２    凹面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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