(57)【要約】【課題】全面積に対する光学有効総面積が大きく光量損失の少ない光学素子を得る。【解決手段】光学素子の製造装置１０は、上下に離間して対向する１対の上型１２及び下型１４と、これら上型１２及び下型１４を加熱する上伝熱板１６及び下伝熱板１８と、上型１２を下型１４に向けて移動させるエアシリンダ２０と、を有している。また、下型１４と上型１２には、それぞれ複数の凹状の成形面１４ａ，１２ａが連続して形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する１対の成形型を用いて光学素子素材を加圧成形する光学素子の製造方法において、
前記１対の成形型の少なくとも一方に、連続する複数の凹状の成形面を形成し、該成形面ごとに前記光学素子素材を１個ずつ供給する工程と、
供給された前記光学素子素材を加熱・加圧して、隣接する前記光学素子素材同士を互いに融着接合し、連続する複数の光学面を形成する工程と、を備えている
ことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
１個ずつ供給される前記光学素子素材が同一材質からなる
ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
１個ずつ供給される前記光学素子素材が異なる材質からなる
ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
１個ずつ供給される前記光学素子素材が球形状又は円柱形状をなしている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
１個ずつ供給される前記光学素子素材の体積の総和が、製品の体積と略等しい値となるように管理されている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
対向配置された１対の成形型を用い、加熱軟化した光学素子素材を加圧成形する光学素子の製造装置において、
前記１対の成形型の少なくとも一方に、連続する複数の凹状の成形面を形成し、
該成形面ごとに前記光学素子素材を１個ずつ供給可能とした
ことを特徴とする光学素子の製造装置。
【請求項７】
前記成形面は、前記１対の成形型の一方に形成された前記凹状の成形面、及び前記１対の成形型の他方に形成された連続する複数の凹状又は凸状の成形面、を含む
ことを特徴とする請求項６に記載の光学素子の製造装置。
【請求項８】
前記成形面は、前記１対の成形型の一方に形成された前記凹状の成形面、及び前記１対の成形型の他方に形成された１個の凹状、凸状、又は平面状の成形面のいずれか、を含む
ことを特徴とする請求項６に記載の光学素子の製造装置。
【請求項９】
前記１対の成形型は、１個の前記成形面ごとに分割して形成されている
ことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の光学素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光学素子素材を融着接合して形成された複数の光学面を有する光学素子の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、カメラ用のＡＦレンズのように、レンズ単体で複数の凸形状の光学面を持つ高性能の光学素子を大量に生産する方法の１つとして、成形型を用いた成形手段が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、このような複数のレンズを集合させてレンズ集合体を成形する技術が開示されている。すなわち、図１４に示すように、レンズ集合体１００は、光学機能部１１１ａの周囲にフランジ部１１１ｂを形成した複数のレンズ１１１を集合させて形成され、隣り合うレンズ１１１は、そのフランジ部１１１ｂが直接密着し、光学機能部１１１ａの光軸Ｏ方向に深さを有する溝１１２が、各密着部１１３の全長にわたって形成されている。
【０００４】
そして、このレンズ集合体１００を、成形後に溝１１２に沿って切断分離すれば、複数のレンズを同時に得ることができるというものである。
【特許文献１】特開２００２−２６５２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、１個の光学素子に複数の光学面を持って構成されたものではないが、各光学機能部１１１ａの境界は平坦部等のフランジ部１１１ｂを形成しており、レンズ集合体１００の全面積に対する光学有効総面積が小さくなる。このため、レンズ集合体１００を１個の光学素子と仮定した場合には、光量が大幅に低下してしまう。また、特許文献１では、各光学機能部１１１ａの境界のフランジ部１１１ｂが広いことから、１個の光学素子としての小型化が困難であった。
【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、全面積に対する光学有効総面積が大きく、光量損失の少ない光学素子の製造方法及び製造装置を提供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、請求項１に係る発明は、
対向する１対の成形型を用いて光学素子素材を加圧成形する光学素子の製造方法において、
前記１対の成形型の少なくとも一方に、連続する複数の凹状の成形面を形成し、該成形面ごとに前記光学素子素材を１個ずつ供給する工程と、
供給された前記光学素子素材を加熱・加圧して、隣接する前記光学素子素材同士を互いに融着接合し、連続する複数の光学面を形成する工程と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光学素子の製造方法において、
１個ずつ供給される前記光学素子素材が同一材質からなることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の光学素子の製造方法において、
１個ずつ供給される前記光学素子素材が異なる材質からなることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の光学素子の製造方法において、
１個ずつ供給される前記光学素子素材が球形状又は円柱形状をなしていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子の製造方法において、
１個ずつ供給される前記光学素子素材の体積の総和が、製品の体積と略等しい値となるように管理されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に係る発明は、
対向配置された１対の成形型を用い、加熱軟化した光学素子素材を加圧成形する光学素子の製造装置において、
前記１対の成形型の少なくとも一方に、連続する複数の凹状の成形面を形成し、
該成形面ごとに前記光学素子素材を１個ずつ供給可能としたことを特徴とする。
【００１２】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の光学素子の製造装置において、
前記成形面は、前記１対の成形型の一方に形成された前記凹状の成形面、及び前記１対の成形型の他方に形成された連続する複数の凹状又は凸状の成形面、を含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項８に係る発明は、請求項６に記載の光学素子の製造装置において、
前記成形面は、前記１対の成形型の一方に形成された前記凹状の成形面、及び前記１対の成形型の他方に形成された１個の凹状、凸状、又は平面状の成形面のいずれか、を含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項９に係る発明は、請求項６〜８のいずれかに記載の光学素子の製造装置において、
前記１対の成形型は、１個の前記成形面ごとに分割して形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、成形型の少なくとも一方に、連続する複数の凹状の成形面を形成し、この成形面ごとに１個ずつ光学素子素材を供給し、これらを融着接合して連続する複数の光学面を形成するようにしたので、光学有効総面積が大きく光量損失の少ない光学素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
（光学素子の製造装置の説明）
図１は、本実施形態における光学素子の製造装置の断正面図である。同図において、この製造装置１０は、対向する１対の成形型としての上型１２及び下型１４、該上型１２及び下型１４を加熱する加熱手段としての上伝熱板１６及び下伝熱板１８、上型１２及び下型１４を対向方向に相対移動させる加圧手段としてのエアシリンダ２０を有している。
【００１７】
上型１２及び下型１４は、スリーブ１５の内部で、上型１２の成形面１２ａ、１２ａと下型１４の成形面１４ａ，１４ａが、対向するようにスリーブ１５の両端側から嵌挿されている。本実施形態では、この上型１２の成形面１２ａ、１２ａは、隣接する側が連続して凹面に形成されている。同様に、下型１４の成形面１４ａ，１４ａも、隣接する側が連続して凹面に形成されている。
【００１８】
ここで、「連続して」とは、隣接する成形面１４ａ等の円弧部分が接するか又は一部重複している状態を意味している。また、上型１２は、スリーブ１５の軸方向に摺動自在となっている。そして、上型１２の成形面１２ａと下型１４の成形面１４ａとの間には、光学素子素材としての球形状のプリフォーム２２が１個ずつ配置される。
【００１９】
上伝熱板１６及び下伝熱板１８には、それぞれヒータ２４，２６が埋設されている。そして、エアシリンダ２０の作動により、上伝熱板１６を介して上型１２を昇降動作させることにより、プリフォーム２２を加圧して成形動作が行われる。
【００２０】
なお、ヒータ２４，２６とエアシリンダ２０は、図示しない制御装置の指示により温度設定、加圧等のタイミングの制御が行われる。
また、上型１２及び下型１４はタングステンカーバイド（ＷＣ）等の超硬合金を研磨して製造されている。プリフォーム２２は、例えば球形状（ボール状）の市販の光学ガラス（例えば、株式会社  オハラ製のＳ−ＢＡＬ４２、Ｌ−ＴＩＭ２８等）を用いている。
【００２１】
このように、２種類以上の材質のプリフォーム２２を用いるときは、略同じ加熱温度で成形可能となるように、ガラス転移点が近いものを選ぶようにする。また、このプリフォーム２２は、例えばボール状以外のゴブ形状や円柱形状でも良い。
【００２２】
更に、本実施形態では、光学素子素材であるプリフォーム２２の材質として光学ガラスを用いて説明するが、光学ガラス以外であっても、例えば合成樹脂その他の可塑性材料であっても良い。
【００２３】
本実施形態によれば、上型１２及び下型１４に、連続する複数の凹状の成形面１２ａ、１４ａを形成したので、この成形面ごとに１個ずつプリフォーム２２を供給して加熱・加圧すれば、後述するように、連続する複数の光学面（２８ａ等）を有する光学素子（２８等）を得ることができる。
【００２４】
図２は、他の実施形態における光学素子の製造装置の断正面図である。なお、図１と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
この実施形態では、光学素子の製造装置１０は、上型１２及び下型１４が、夫々対向する２つの上型１２−１、１２−２、及び下型１４−１、１４−２に分割されている。このように、上型１２及び下型１４は、１個の凹状の成形面１２ａ、１２ａ（１４ａ，１４ａ）ごとに分割して形成されている。
【００２５】
本実施形態によれば、成形型を、分割した凹状の成形面１２ａ、１４ａごとに製造することができるので、型製作が簡単となる。また、複数の凹状の成形面１２ａ、１４ａのうち、いずれか１つの成形面が劣化等した場合には、その部分のみを取り替えれば足りるので、メンテナンスが容易となる。
（光学素子の製造方法の説明）
図３は、図１に示した光学素子の製造装置１０の要部拡大を示す図である。
【００２６】
成形時には、例えば下型１４に連続して形成された凹面状の２つの成形面１４ａ，１４ａごとに１個ずつプリフォーム２２を供給する。次いで、エアシリンダ２０を作動させて上型１２を下降させ、プリフォーム２２を加熱・加圧することにより、所望の形状に成形する。こうして得られた製品としての光学素子２８は、隣り合った２つのプリフォーム２２、２２同士が互いに融着接合し、連続した光学面２８ａ，２８ａが形成される（図８等参照）。
【００２７】
本実施形態では、プリフォーム２２としてボール状のものを各成形面１４ａ、１４ａごとに夫々配置することとした。プリフォーム２２がボール状であれば、上型１２と下型１４の成形面１２ａ、１４ａは凹状の面であるため、２つのプリフォーム２２同士が互いに融着接合される。これにより、成形された光学素子は、その全面積に対する光学有効総面積が大きくなって、光量損失が少なくなる。
【００２８】
また、本実施形態では、プリフォーム２２の体積を、成形後の光学素子の体積と略等しい値となるように体積管理することとした。ボール状のプリフォーム２２は、体積管理が容易であるとともに、体積管理されたボール状のプリフォーム２２を用いれば、成形後の光学素子の後加工も不要となる。
【００２９】
なお、図３では、上型１２と下型１４の成形面１２ａ、１４ａをいずれも凹面である場合を例として示したが、これに限らず、例えば上型１２の成形面１２ａを凸面としても良い。また、上型１２と下型１４の成形面１２ａ、１４ａの個数も、図３では２個の場合を例として示したが、連続して２個以上の成形面を形成しても良い。
【００３０】
図４（ａ）は、図３の成形型を用いて得られた光学素子２８の側面図であり、図４（ｂ）は、その平面図である。この光学素子２８は、２つの光学面２８ａ，２８ａを有し、これらが境界面で融着接合している。
【００３１】
この光学素子２８を成形する場合、下型１４の成形面１４ａ、１４ａごとに、全面研磨したボール状のプリフォーム２２をそれぞれ供給する。次いで、図１のヒータ２４、２６に通電してプリフォーム２２を成形可能な温度に加熱する。更に、エアシリンダ２０を作動させて上型１２を下型１４に接近移動させ、プリフォーム２２を変形させる。
【００３２】
こうして、加圧されたプリフォーム２２は、各光学面２８ａ，２８ａの境界近傍で互いに融着接合する。そして、冷却後に成形したプリフォーム２２を上下型１２，１４から取出し、１個の光学素子２８が得られる。
【００３３】
この場合、複数の光学面２８ａを有する光学素子２８は、同一材質のプリフォーム２２を用いることもできるし、また、２種類以上の異なる材質のプリフォーム２２を用いることもできる。そして、異なる材質のプリフォーム２２を用いることにより、屈折率や焦点距離を変化させることができる等、設計の自由度を広げることができる。但し、異なる材質のプリフォーム２２を用いる場合は、略同じ加熱温度で成形可能にガラス転移点が近いものを用いると良い。
【００３４】
なお、図５に示すように、１個の円板状又は平板状のプリフォーム２２’を用いて成形することも考えられるが、この場合、上型１２と下型１４の成形面１２ａ、１４ａとプリフォーム２２’との間に空気が閉じ込められるおそれがある。これに対し、本実施形態のように、成形面１４ａごとに供給されるボール状のプリフォーム２２を用いれば、空気が外に逃げ易いので、光学素子の光学面に空気溜り等による面精度不良の発生を抑制することができる。
【００３５】
また、上型１２及び下型１４の成形面の形状は、図６に示すように、下型１４に２個の凹状の成形面１４ａ、１４ａを形成するとともに、上型１２には１個の凹状の成形面１２ａ−１を形成しても良い。
【００３６】
更に、図７に示すように、下型１４に２個の凹状の成形面１４ａを形成するとともに、上型１２には１個の凸状の成形面１２ａ−２を形成することもできる。また、図８に示すように、下型１４に２個の凹状の成形面１４ａ、１４ａを形成するとともに、上型１２には平面状の成形面１２ａ−３を形成しても良い。
【００３７】
図９（ａ）は、他の成形型を用いて得られた光学素子１２８の正面図であり、図９（ｂ）は、その平面図である。
この光学素子１２８は、図４（ａ）（ｂ）に示した光学素子２８と異なり、各光学面１２８ａ、１２８ａの境界で、互いにある程度重複するように融着接合している。これにより、光学素子１２８の光学有効総面積が大きくなり、かつ、各光学面１２８ａが重複しているため小型化を図ることができる。なお、このように各光学面１２８ａが重複した光学素子１２８を成形するには、図３に示した上型１２と下型１４の成形面１２ａ、１４ａの境界部Ａ，Ｂの突出量を、若干低くすることで達成される。
【００３８】
図１０（ａ）は、後述する成形型（図１１）を用いて得られた光学素子２２８の正面図であり、図１０（ｂ）は、その平面図である。この光学素子２２８は、４つの光学面２２８ａを持っていて、各光学面２２８ａの境界で、互いにある程度重複するように融着接合している。
【００３９】
図１１（ａ）は、その成形型の断正面図であり、図１１（ｂ）は、その平面図である。
この成形型による成形時には、下型１４の４つの成形面１４ａごとに、全面研磨したボール状のプリフォーム２２をそれぞれ供給する。こうして成形された光学素子２２８は、図１０（ａ）（ｂ）で示したように、４つの各光学面２２８ａの境界が重複して融着接合されている。
【００４０】
図１２（ａ）は、他の成形型を用いて得られた光学素子３２８の正面図であり、図１２（ｂ）は、その平面図である。この光学素子３２８は、１９個の光学面３２８ａを持ったレンズアレイであり、これらの各光学面３２８ａがその境界で互いに融着接合している。
【００４１】
また、成形に際しては、図８で示したような成形型であって、多数の凹状の成形面１４ａが形成されたものを用いる。そして、下型１４に形成された凹状の成形面１４ａに、１個ずつプリフォーム２２を供給する。そして、このプリフォーム２２を、上型１２に形成された平面状の成形面１２ａ−３で押圧する。
【００４２】
図１３は、更に他の成形型を用いて得られた光学素子４２８の平面図である。
この光学素子４２８は、３７個の光学面４２８ａを持ったレンズアレイであり、これらの各光学面４２８ａがその境界で、ある程度重複するように融着接合している。また、これら各光学面４２８ａは正６角形をなしている。これにより、光学素子４２８は、光学素子全面積に対する光学有効総面積が更に大きくなる。
【００４３】
以上説明した本実施形態によれば、成形される各光学素子（２８等）には複数の光学面（２８ａ等）が連続して形成されるので、各光学素子の光学有効総面積が大きくなり、光量が大幅に増加する。また、成形型の各成形面（１４ａ等）に、プリフォーム２２の体積の総和が、成形される光学素子（２８等）の体積と略等しい値となるように体積管理されたものを１個ずつ供給することで、成形されてできた各光学素子（２８等）の後加工を省略することができる。
【００４４】
更に、成形型の各成形面（１４ａ等）に１個ずつプリフォーム２２を供給することで、各光学素子（２８等）の光学面（２８ａ等）に空気溜り等が生じないので、各光学素子（２８等）の面精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施形態における光学素子の製造装置の概略の断正面図である。
【図２】他の実施形態における光学素子の製造装置の概略の断正面図である。
【図３】成形型の断正面図である。
【図４】（ａ）は光学素子の正面図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図５】円板状のプリフォームを用いた場合の成形型の断正面図である。
【図６】下型に２個の凹状の成形面を形成し、上型に１個の凹状の成形面を形成した成形型の断正面図である。
【図７】下型に２個の凹状の成形面を形成し、上型に１個の凸状の成形面を形成した成形型の断正面図である。
【図８】下型に２個の凹状の成形面を形成し、上型に平面状の成形面を形成した成形型の断正面図である。
【図９】（ａ）は光学素子の正面図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図１０】（ａ）は光学素子の正面図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図１１】（ａ）は、成形型の断正面図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図１２】（ａ）は光学素子の正面図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図１３】光学素子の平面図である。
【図１４】レンズ集合体の従来例を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０      光学素子の製造装置
１２      上型
１２ａ    成形面
１４      下型
１４ａ    成形面
１５      スリーブ
１６      上伝熱板
１８      下伝熱板
２０      エアシリンダ
２２      プリフォーム
２４      ヒータ
２６      ヒータ
２８      光学素子
２８ａ    光学面
１２８    光学素子
１２８ａ  光学面
２２８    光学素子
２２８ａ  光学面
３２８    光学素子
３２８ａ  光学面
４２８    光学素子
４２８ａ  光学面
【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図１１】
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