(57)【要約】【課題】光学素子素材の体積誤差が補正可能となると共に、ホルダの形状の誤差も少ない高精度のホルダ付光学素子の製造方法を提供する。【解決手段】薄肉状の変形部１７を有する筒状のホルダ素材１０ａをプレス成形型６０内に配置し、このホルダ素材１０ａの内側に光学素子素材２０ａを設け、各々の軟化温度に加熱し、  軟化温度に加熱したホルダ素材１０ａ及び光学素子素材２０ａのそれぞれをプレス成形することにより、ホルダ素材１０ａから筒状のホルダ１０を成形すると共に光学素子素材２０ａから光学素子２０を成形し、これによりホルダ１０の内側に光学素子２０を一体化すると共に、光学素子２０の押圧力によりホルダ１０の変形部１７を外方に向かって変形させることを特徴とするホルダ付光学素子１の製造方法。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄肉状の変形部を有する筒状のホルダ素材をプレス成形型内に配置し、このホルダ素材の内側に光学素子素材を設け、各々の軟化温度に加熱し、
軟化温度に加熱したホルダ素材及び光学素子素材のそれぞれをプレス成形することにより、ホルダ素材から筒状のホルダを成形すると共に光学素子素材から光学素子を成形し、
これによりホルダの内側に光学素子を一体化すると共に、光学素子の押圧力によりホルダの変形部を外方に向かって変形させることを特徴とするホルダ付光学素子の製造方法。
【請求項２】
上記ホルダ素材のプレス成形によって、上記ホルダ付光学素子の光軸方向及び径方向の取付基準面をホルダ外形に形成することを特徴とする請求項１記載のホルダ付光学素子の製造方法。
【請求項３】
上記光学素子素材には上記光学素子の形成に必要な体積分に予め余剰分を加え、この余剰分により上記変形部を変形させることを特徴とする請求項１又は２記載のホルダ付光学素子の製造方法。
【請求項４】
上記ホルダ素材の側面の一部を薄肉状に形成し、この側面を上記変形部として上記光学素子部材によって内側から押圧することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のホルダ付光学素子の製造方法。
【請求項５】
上記ホルダの内周側に薄肉状の鍔部を形成し、この鍔部を上記変形部としてその内側の先端部分近傍を上記光学素子部材によって押圧することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のホルダ付光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はホルダと光学素子とが一体化されたホルダ付光学素子の製造方法に関し、より詳細にはホルダ内で光学素子素材をプレス成形することによって成形されるホルダ付光学素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤプレイヤーのピックアップヘッドに搭載されるレンズや、デジタルカメラに使用されるレンズなどの光学素子は、その取付けに際して高い取付け精度が要求される。このような要求を満たすため、一般的には光学素子をホルダによって保持したホルダ付光学素子を製作し、このホルダによって要求される取付け精度を満たすようにしている。このようなホルダ付光学素子の製造方法としては、例えば特許文献１に示すように、筒状のホルダ素材の内側に光学素子素材を配置して加熱し、ホルダ素材及び光学素子素材を金型によりプレス成形することにより、光学素子を成形すると共にホルダの取付面を形成し、また光学素子をホルダに圧着させて一体化する方法がある。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２７９３４３３号公報（図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光学素子素材をプレス成形する際に、光学素子素材に体積誤差があると、光学素子の厚さが変化してしまい、光学性能が悪化するばかりか、理想の光学位置を求めて調整と固定が必要となり、性能・位置決めの点で問題が発生する。これを解決する方法として、光学素子の素材体積の精度を良くして体積誤差を減らす方法がある。しかし、この効果を確実にするためには、光学素子の素材体積のみならず、ホルダの形状も精度良く仕上げる必要がある。
【０００５】
本発明は以上の問題点を鑑みてなされたものであり、光学素子素材の体積誤差が補正可能となると共に、ホルダの形状の誤差も少ない高精度のホルダ付光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、薄肉状の変形部を有する筒状のホルダ素材をプレス成形型内に配置し、このホルダ素材の内側に光学素子素材を設け、各々の軟化温度に加熱し、軟化温度に加熱したホルダ素材及び光学素子素材のそれぞれをプレス成形することにより、ホルダ素材から筒状のホルダを成形すると共に光学素子素材から光学素子を成形し、これによりホルダの内側に光学素子を一体化すると共に、光学素子の押圧力によりホルダの変形部を外方に向かって変形させることを特徴として構成されている。
【０００７】
また本発明は、上記ホルダ素材のプレス成形によって、上記ホルダ付光学素子の光軸方向及び径方向の取付基準面をホルダ外形に形成することを特徴として構成されている。
【０００８】
また本発明は、上記光学素子素材には上記光学素子の形成に必要な体積分に予め余剰分を加え、この余剰分により上記変形部を変形させることを特徴として構成されている。
【０００９】
また本発明は、上記ホルダ素材の側面の一部を薄肉状に形成し、この側面を上記変形部として上記光学素子部材によって内側から押圧することを特徴として構成されている。
【００１０】
また本発明は、上記ホルダの内周側に薄肉状の鍔部を形成し、この鍔部を上記変形部としてその内側の先端部分近傍を上記光学素子部材によって押圧することを特徴として構成されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明の第一の実施形態におけるホルダ付光学素子の断面図、図２はプレス成形前の本発明の第一の実施形態におけるレンズホルダ素材とレンズ素材の断面図、図３は本発明の第一の実施形態における製造装置の断面図、図４は本発明の第一の実施形態におけるホルダ付光学素子の製造状態を示す断面図である。
本実施形態におけるホルダ付光学素子１は、例えばＣＤプレイヤーのピックアップヘッドや、デジタルカメラ等に使用されるもので、図１に示すように、筒状のレンズホルダ１０と、このレンズホルダ１０の内側に収められる球面状のレンズ２０からなる。
【００１２】
レンズホルダ１０はレンズ２０を保持し、またこのレンズ２０を光学機器において位置決めするためのもので、アルミニウムやステンレス鋼などから形成されている。レンズホルダ１０は光学機器に取付ける際の光軸方向の基準面としての取付面１１、１１、レンズ２０が当接する内周面１２、及び光学機器に取付ける際の径方向の基準面としての外周面１３を有する。このレンズホルダ１０の内周側には、内周面１２の中央部分を構成する薄肉状の変形部１７が形成されており、またこの変形部１７に連続して、内周面１２の端部及び取付面１１の一部を構成する内周取付部１４が形成されている。さらに、レンズホルダ１０の外周側には、外周面１３の端部及び取付面１１の一部を構成する外周取付部１５が形成されており、この外周取付部１５は連結部１６によって変形部１７と連続状とされており、これら変形部１７及び連結部１６に囲まれるようにして、変形部１７の外周側に外周空隙部１８が形成されている。
【００１３】
ここでレンズホルダ１０は、切削加工法や鋳造法等によりある程度の寸法精度で、図２に示すような変形部１７を有するレンズホルダ素材１０ａを形成し、これをプレス成形することにより形成される。このように、レンズホルダ１０を最終的にプレス成形によって形成することによって、切削加工などにより形成した場合に比べ、より精度の高いレンズホルダ１０とすることができる。
【００１４】
このレンズホルダ１０の内側には、ガラス製のレンズ２０が収められている。レンズ２０は両面が球面凸レンズで、図２に示すレンズ素材２０ａをプレス成形することにより形成されるものである。またプレス成形の際の圧力によってレンズホルダ１０に圧着し、レンズホルダ１０と一体化している。このレンズ２０の周縁部２１は、その略全面から外方に突出した余剰部２１ａを有する。
【００１５】
上述のレンズ素材２０ａは光学ガラス材料からなる。光学ガラス材料としては、例えば酸化鉛系ガラス材料のＳＦＳ０１などがある。ここで、レンズ素材２０ａはレンズ２０を形成するために必要な体積に加えて、意図的に余剰分を有するようにしている。こうすることにより、従来レンズ素材２０ａが有している体積誤差はこの余剰分に含まれることになり、少なくとも、レンズ２０を成形するために必要なレンズ素材２０ａの体積は確保される。
【００１６】
ここでレンズホルダ１０は、切削加工などによって形成されたプレス成形前のレンズホルダ素材１０ａの段階においては、図２に示すように変形部１７は、取付面１１、１１に対して略垂直状に形成されている。しかし、レンズ２０をプレス成形する際の成形圧力により、レンズ素材２０ａの余剰分が変形部１７を径方向外側に押し広げることによって、またレンズホルダ素材１０ａがプレス成形されることによって、変形部１７は径方向外側、つまり外周空隙部１８側に反った形状に変形する。そして、変形部１７の変形によって変形部１７の内側に形成された空間に、そのままレンズ素材２０ａの余剰分が全て収まる。つまり、レンズ素材２０ａにおけるレンズ２０の形成に不必要な体積分である余剰分は、体積誤差とともに変形部１７の変形によって吸収される。これにより、成形精度の高い所望の形状のレンズ２０を成形することが可能となる。
【００１７】
ところで、変形部１７の剛性が高いと変形部１７は変形しにくく、レンズ素材２０ａの余剰分の押圧力、及びレンズホルダ素材１０ａに対する成形圧力では変形せず、従って余剰分がそのままレンズ２０の成形誤差となってしまう。逆に変形部１７の剛性が低いと、レンズホルダ素材１０ａに対する成形圧力、及び成形圧力がかかった際のレンズ素材２０ａの押圧力で容易に変形してしまい、余剰分を吸収するために必要な変形量以上に変形してしまう。また、剛性が小さいとレンズホルダ１０の形状を維持することができない。即ち、変形部１７の剛性は、レンズ素材２０ａの余剰分を吸収するために必要な分は変形するが、それ以上は変形しない程度の大きさである必要がある。変形部１７の剛性について、このような条件を満たす肉厚、材料等を選択することにより、この変形部１７をより適切に機能させることができる。
【００１８】
次に、このようなホルダ付光学素子１を製造する製造装置について説明する。製造装置６０は、図３に示すように、上型Ａ、下型Ｂ、外径型Ｃから構成される。上型Ａは内上型６１及び外上型６２を備えており、またこの上型Ａの下側に位置する下型Ｂは内下型６３及び外下型６４を備えている。更に、これら上型Ａ及び下型Ｂを取り巻くようにして、外径型Ｃが設けられている。
【００１９】
内上型６１及び内下型６３は略円柱状に形成されており、内上型６１の下端部及び内下型６３の上端部には球面レンズ面を成形するレンズ転写面６１ａ、６３ａが形成されている。一方、外上型６２及び外下型６４は、それぞれ内上型６１、内下型６３の外周側に位置している。外上型６２及び外下型６４は円管状に形成されており、外上型６２の下端部及び外下型６４の上端部には、レンズホルダ１０の取付面を成形するホルダ成形面６２ａ、６４ａが形成されている。これら外上型６２及び外下型６４の肉厚は上述したレンズホルダ１０の肉厚と略等しく、外径型Ｃの内周はレンズホルダ１０の外径と略等しい。
また内上型６１と外上型６２は、図示しない駆動機構によってそれぞれ独立して上下に摺動可能となっている。他方、内下型６３及び外下型６４は固着された状態となっている。ただし、この内下型６３及び外下型６４も上下に摺動可能となるようにしても良い。
【００２０】
以下、上記製造装置６０を用いてホルダ付光学素子１を製造する工程を説明する。まず、図４（ａ）に示されるように、外下型６４のホルダ成形面６４ａ上にレンズホルダ素材１０ａを載置する。このレンズホルダ素材１０ａは予めある程度の寸法精度で筒状に加工されている。またこのレンズホルダ素材１０ａの内側にレンズ素材２０ａを載置する。
【００２１】
ここで、図４では省略しているが、レンズホルダ素材１０ａの外周には加熱部材が対向しており、この加熱部材によってレンズホルダ素材１０ａは加熱されて軟化温度まで加熱される。またこれによって内下型６３と外下型６４も加熱される。
一方、レンズ素材２０ａは外下型６４の輻射熱、レンズホルダ素材２０ａと内下型６３の伝達熱及び輻射熱によって加熱される。この加熱時のガラス素材２０ａの温度はレンズホルダ素材１０ａの軟化温度よりも約３０度低い温度に加熱される。そして、この温度はガラス素材２０ａの軟化温度であり、例えばガラス転移点とガラス軟化点の間の、ガラス転移点に近い温度である。
【００２２】
つまり、使用目的に最適なレンズ素材２０ａを選択し、このレンズ素材２０ａのガラス転移点とガラス軟化点の間の温度範囲内でプレス成形に最適な温度を設定することにより、レンズ素材２０ａに最適な軟化温度をもつレンズホルダ素材１０ａの素材を決定する。即ち、レンズ素材２０ａをガラス転移点とガラス軟化点との間の所定温度に加熱するためには、レンズホルダ素材１０ａの材質の選択条件を上記所定温度より約３０度高い温度が軟化温度である材料を選択する必要がある。
【００２３】
このようにしてレンズホルダ素材１０ａ、及びレンズ素材２０ａが軟化温度に達したら、図４（ｂ）に示すように、このレンズホルダ素材１０ａ、及びレンズ素材２０ａに対してプレス成形を行う。具体的には、内上型６１と外上型６２を駆動機構により下方に移動させる。この移動により外下型６４上のレンズホルダ素材１０ａは、外上型６２のホルダ成形面６２ａと外下型６４のホルダ成形面６４ａによって形状が転写される。即ち、このホルダ成形面６２ａ、６４ａによって、光学機器への取付時の光軸方向の基準面としての取付面１１、１１を形成する。
またこのとき、外上型６２と外下型６４の成形圧力によって、レンズホルダ素材１０ａの内周側においては内周取付部１４が圧縮方向に縮み、またこれと共に変形部１７が径方向外側に変形する。一方外周側においては連結部１６と外周取付部１５が圧縮方向にたわむ。このようにして、レンズホルダ素子１０ａが外上型６２と外下型６４の成形圧力を無駄なく受け止めるようにしている。
【００２４】
またレンズ素材２０ａは内上型６１のレンズ転写面６１ａと内下型６３のレンズ転写面６３ａによって、レンズ２０の輪郭形状が転写される。ここで、レンズ２０はレンズホルダ１０と同時にプレス成形されるので、レンズホルダ１０に形成された基準面としての取付面１１、１１及び外周面１３と、レンズ２０との位置関係は高精度で設計値に一致した状態に成形され、またレンズホルダ１０の軸心とレンズ２０の光軸方向も高精度で一致した状態に成形される。
【００２５】
さらに、レンズ素材２０ａがプレス成形されて加圧されると、レンズ素材２０ａの余剰分はこの成形圧力によって、レンズホルダ１０の変形部１７を径方向外側に押し広げてその内側に収まり、これが上述した余剰部２１ａとなる。ここで変形部１７は、外上型６２と外下型６４によるレンズホルダ素材１０ａに対する成形圧力によって、ある程度径方向外側へ変形しており、このレンズ素材２０ａの余剰分の押圧力では、最終的に余剰分全部が変形部１７の内側に収まるようになる分だけ変形する。
さらにまた、このように変形部１７が径方向外側に反った形状に変形することによって、連結部１６を介して変形部１７と連続状となっている外周取付部１５も径方向外側へ移動し、外周取付部１５が外径型Ｃに押しつけられる。これによって光学機器への取付時の径方向の基準面としての外周面１３を形成する。
【００２６】
以上、本発明の第一の実施形態について説明した。次に本発明の第二の実施形態について説明する。図５は本発明の第二の実施形態におけるホルダ付光学素子の断面図、図６はプレス成形前の本発明の第二の実施形態におけるレンズホルダ素材とレンズ素材の断面図、図７は本発明の第二の実施形態におけるホルダ付光学素子の製造状態を示す断面図である。
本実施形態におけるホルダ付光学素子２は第一の実施形態同様、例えばＣＤプレイヤーのピックアップヘッドや、デジタルカメラ等に使用されるもので、図５に示すように、筒状のレンズホルダ３０と、このレンズホルダ３０の内側に収められる球面状のレンズ４０からなる。
【００２７】
レンズホルダ３０はアルミニウムやステンレス鋼などから形成され、取付面３１、３１、内周面３２、外周面３３を有する。一方の取付面３１は、外周側に凸状に形成された外周取付部３４によって構成され、この外周取付部３４の内周側には、レンズ４０の一方のレンズ面と略同位置となる位置に、間に充填溝３５を挟んで薄肉状の鍔部３６が形成されている。この鍔部３６は先端部分が外側に反った状態に変形している。このようなレンズホルダ３０は、図６に示すような、切削加工法や鋳造法等によりある程度の寸法精度で形成されたレンズホルダ素材３０ａをプレス成形することにより形成される。
【００２８】
このレンズホルダ３０の内側には、ガラス製のレンズ４０が収められている。レンズ４０は両面が球面凸レンズで、図６に示すレンズ素材４０ａをプレス成形することにより形成されるものである。またプレス成形の際の圧力によってレンズホルダ３０に圧着し、レンズホルダ３０と一体化している。このレンズ４０は外周部分の一部に、上述した充填溝３５に収まる充填凸部４１を有する。さらに、充填溝３５の鍔部３６の先端部分近傍には余剰部４１ａが形成されている。
このレンズ素材４０ａは第一の実施形態同様、レンズ４０を形成するために必要な体積に加えて、意図的に余剰分を有するようにしている。なお本実施形態においては、レンズ４０を形成するために必要な体積には充填凸部４１分も含むものとする。
【００２９】
ここでレンズホルダ３０は、切削加工などによって形成された初期状態においては、図６に示すように鍔部３６は平面状に形成されている。しかし、レンズ４０をプレス成形する際の成形圧力によって、レンズ素材４０ａが充填溝３５に流入し、さらにレンズ素材４０ａの余剰分が充填溝３５内部から鍔部３６を内側から外側へ押す。これにより、鍔部３６は先端部分近傍が外側へ曲がって充填溝３５が拡張され、この拡張部分にレンズ素材４０ａの余剰分が全てが収められる。これにより、レンズ素材４０ａにおけるレンズ４０の形成に不必要な体積分である余剰分は、体積誤差と共に鍔部３６の変形によって吸収され、成形精度が高い所望の形状のレンズ４０を成形することが可能となる。なお、鍔部３６に対する剛性などの要求は上記第一の実施形態と同様である。
【００３０】
以下、ホルダ付光学素子２を製造する工程を説明する。製造装置６０については、上記第一の実施形態と同様であるので省略する。まず、外下型６４のホルダ成形面６４ａ上にレンズホルダ素材３０ａを載置する。またこのレンズホルダ素材３０ａの内側にレンズ素材４０ａを載置する（図７（ａ））。このとき、レンズホルダ素材３０ａは鍔部３６を有する面を外下型６４側に向けて載置する。
その後レンズホルダ素材３０ａ及びレンズ素材４０ａを加熱し、レンズホルダ素材３０ａ、及びレンズ素材４０ａが軟化温度に達したら、このレンズホルダ素材３０ａ、及びレンズ素材４０ａに対してプレス成形を行い（図７（ｂ））、レンズホルダ素材３０ａに取付面３１、３１及び外周面３３を形成する。またレンズ４０を形成する。
さらに、レンズ素材４０ａが加圧されると、レンズ素材４０ａがこの成形圧力によって充填溝３５に流入し、さらにレンズ素材４０ａの余剰分が、鍔部３６を充填溝３５内側から外側に押し広げて変形させ、この変形によってできた充填溝３５の拡張部分にレンズ素材４０ａの余剰分が収められ、これが余剰部４１ａとなる。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について説明した。上記実施形態においては、球面状の凸レンズの場合の製造方法を例に挙げて説明したが、本発明はこのような形状のレンズに限られることなく、例えば凹レンズなど他の形状のレンズでも良い。また、本発明はレンズに限られることなく、ホルダに一体的に収められる回折格子など、他の光学素子であっても本発明に係るホルダ付光学素子の製造方法は適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上本発明によれば、薄肉状の変形部を有する筒状のホルダ素材をプレス成形型内に配置し、このホルダ素材の内側に光学素子素材を設け、各々の軟化温度に加熱し、軟化温度に加熱したホルダ素材及び光学素子素材のそれぞれをプレス成形することにより、ホルダ素材から筒状のホルダを成形すると共に光学素子素材から光学素子を成形することから、切削加工などにより形成した場合に比べ、より精度の高いホルダを製造することができる。
また、ホルダと光学素子を同時にプレス成形することによりホルダの内側に光学素子を一体化することから、ホルダと光学素子の位置関係を高精度で設計値に一致させることができ、従って光学機器への取付ける際の位置調整が不要となる。
さらに、光学素子の押圧力によりホルダの変形部を外方に向かって変形させることから、光学素子成型時に、光学素子の素材の体積誤差が変形部が変形することによって吸収されるので、成形精度の高い所望の形状の光学素子を有するホルダ付光学素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態におけるホルダ付光学素子の断面図である。
【図２】プレス成形前の本発明の第一の実施形態におけるレンズホルダ素材とレンズ素材の断面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態におけるホルダ付光学素子の製造装置の断面図である。
【図４】本発明の第一の実施形態におけるホルダ付光学素子の製造状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第二の実施形態におけるホルダ付光学素子の断面図である。
【図６】プレス成形前の本発明の第二の実施形態におけるレンズホルダ素材とレンズ素材の断面図である。
【図７】本発明の第二の実施形態におけるホルダ付光学素子の製造状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１、２      ホルダ付光学素子
１０        レンズホルダ
１０ａ      レンズホルダ素材
１７        変形部
２０        レンズ
２０ａ      レンズ素材
２１        周縁部
２１ａ      余剰部
３０        レンズホルダ
３０ａ      レンズホルダ素材
３５        充填溝
３６        鍔部
４０        レンズ
４０ａ      レンズ素材
４１        充填凸部
４１ａ      余剰部
６０        製造装置
【図１】
2004287319.tif 000003
【図２】
2004287319.tif 000004
【図３】
2004287319.tif 000005
【図４】
2004287319.tif 000006
【図５】
2004287319.tif 000007
【図６】
2004287319.tif 000008
【図７】
2004287319.tif 000009