JP5047729B2 - 鏡筒付光学素子成形装置及び鏡筒付光学素子の製造方法 - Google Patents
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一方、例えば、レーザ・ダイオードから出た光を光ファイバに集光させるレンズでは、金属製の鏡筒にレンズを固定した鏡筒付レンズがレーザ・ダイオード・モジュールに溶接されて固定されている。このような鏡筒付レンズを製造する際、製造コスト低減と精度確保の点から非球面レンズの成形と鏡筒への固定を同時に行う成形法が広く採用されている。
特許文献1には、鏡筒上面に設けられた上型との嵌合面を基準面として鏡筒の中心出しを行い、上下型と胴型との接触面(胴型の内周面)を基準面として上下型の中心出しを行う技術が開示されている。
また、特許文献2には、上下分割型の一方の胴型に挿入した補助胴型と鏡筒外面との接触面(補助胴型の内周面)を基準面として鏡筒の中心出しを行い、胴型と上下型との接触面(胴型の内周面)を基準面として上下型の中心出しを行う技術が開示されている。
例えば、鏡筒の内周面と鏡筒に入り込む固定金型との接触面(鏡筒の内周面)を基準面として鏡筒の中心出しを行って鏡筒の中心軸とレンズの下面の光軸とを合致させ、固定金型や可動金型と胴型との接触面(胴型の内周面)を基準面として固定金型と可動金型との中心出しを行ってレンズの上面と下面との間で中心軸を合致させる方法が考えられる。
本発明は、高精度な鏡筒付光学素子を成形できる光学素子成形装置等を提供することを目的とする。
また、胴型は、鏡筒より線膨張係数が小さい素材により構成されることを特徴とすれば、固定金型及び可動金型と胴型と鏡筒との線膨張係数の相違の影響を排除することができる。
更に、可動金型は、鏡筒に対して離間していることを特徴とすれば、可動金型による成形時の位置ずれは生じない。
更にまた、胴型は、固定金型に載置される固定金型用胴型と、可動金型の摺動を案内する可動金型用胴型とによって構成され、固定金型用胴型は、成形時に固定金型用胴型の内周面を基準として固定金型と鏡筒とを止着することを特徴とすれば、固定金型の成形面に光学素材を配する作業が容易になる。
図1及び図2は、ホルダ光学素子5を成形するための光学素子成形装置の一例としてのレンズ成形装置10の構成図である。図1は、レンズ成形装置10においてホルダ光学素子5が成形された状態を示し、図2は、ガラスプリフォーム16が成形される状態を示す。
図1に示すように、鏡筒付光学素子の一例としてのホルダ光学素子5は、入射光を集光して焦点位置に結像する光学機能部の一例としての光学素子1が一体成形により、迷光の入射を防ぎ光学素子1を保護する鏡筒2に取り付けられて形成される。
光学素子1は、光軸方向から見て円形に形成されている。光学素子1は、光学機能面が球面形状又は非球面形状に形成されている。光学素子1は、入射光を所定の屈折角で屈折して入射面とは反対側の出射面から出射する。
鏡筒2は、光学素子1の材料より線膨張係数が大きい材料が好ましく選択され、例えば、ステンレスやコバール等により構成される。成形後の冷却時に光学素子1より鏡筒2が大きく収縮して光学素子1を締め付け、鏡筒2と光学素子1との接合力(取付け強度)を高めることができる。
固定金型11及び可動金型12は、好適な離型性を実現するため、成形面に被膜層(図示省略)が形成されている。被膜層は、例えば、白金(Pt)−イリジウム(Ir)合金により形成される。また、被膜層は、白金−イリジウム合金以外の貴金属合金、貴金属と遷移金属との合金、貴金属と汎用金属との合金、カーボン、又はDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等フッ素や塩素との反応性が低い材料がいずれも好適に使用される。
固定金型11には、光学素子1が固定される鏡筒2が載置される。また、固定金型11は、成形面にガラスプリフォーム16(図2参照)が配される。一方、可動金型12はガラスプリフォーム16を押圧して、光学素子1が鏡筒2に固定されたホルダ光学素子5を成形する。可動金型12は、製造工程において上下方向に摺動するので、鏡筒2に対して離間している。
ここで、ガラスプリフォーム16は、上述した光学素子1の素材であり、例えば、シリカを主成分とする低融点ガラス、又は、超低融点ガラスである。転移点(転移温度)Tg以下の温度において、ガラスプリフォーム16は線膨張係数が鏡筒2より小さい材料が選択される。冷却時に鏡筒2が光学素子1より収縮するため、鏡筒2が光学素子1を締め付けて鏡筒2と光学素子1との接合度が高まる。
このとき、昇温により鏡筒2は膨張して、胴型13の内周面に止着される。また、胴型13に、固定金型11よりも線膨張係数の小さい材料が採用されているとき、昇温により固定金型11は胴型13の内周面に止着される。
その後、所定の高さまで可動金型12を移動させて、圧力を加えたままレンズ成形装置10を転移温度Tgまで冷却し、更に可動金型12の圧力を開放して常温まで冷却してホルダ光学素子5を取り出す。
また、レンズ成形装置10では、胴型13は、鏡筒2よりも線膨張係数が小さい材料にて構成され、成形時に昇温されたとき鏡筒2が胴型13の内周面に押し付けられる。よって、固定金型11及び可動金型12と胴型13と鏡筒2との線膨張係数の相違による影響を排除することが可能となり、光学素子1の光学機能面を高精度に成形することができる。
更に、レンズ成形装置10では、可動金型12は、成形時に鏡筒2に対して摺動しない形状となっている。よって、成形時に鏡筒2の位置ずれは生じないので、ホルダ光学素子5を高精度に成形することができる。
図3は、ホルダ光学素子55を成形する光学素子成形装置の他の実施形態としてのレンズ成形装置50の構成図である。
図3に示すように、レンズ成形装置50は、固定金型61が載置される固定金型用胴型63と、可動金型62の摺動を案内する可動金型用胴型64とに胴型が分割されている点で、固定金型11に載置された胴型13が可動金型12の摺動を案内する図1に示すレンズ成形装置10と相違する。
レンズ成形装置50は、鏡筒52を所定位置に位置決めして保持する固定金型61と、固定金型61に対向して配置される可動金型62とを有して構成される。また、レンズ成形装置50は、固定金型61が載置される固定金型用胴型63と、可動金型62の摺動を案内する可動金型用胴型64とを有して構成される。
固定金型用胴型63及び可動金型用胴型64は、固定金型61や可動金型62と同じ材料であることが好ましい。また、固定金型61よりも線膨張係数が若干小さい材料を固定金型用胴型63に採用すれば、常温にて固定金型用胴型63が固定金型61に設置される時には固定金型61にかじることはなく容易に設置することができ、成形時には昇温されて固定金型用胴型63が固定金型61に固定されるので、成形時の位置ずれを防げて更に好ましい。
本実施の形態によれば、固定金型用胴型63と可動金型用胴型64とに分けるので、ガラスプリフォームを固定金型61の成形面に載置するのが容易となる。
本実施の形態の効果を、比較例1と比較して以下に説明する。
図4は、比較例1にかかるレンズ成形装置100の構成図である。
図4に示すように、レンズ成形装置100は、鏡筒102を所定位置に位置決めして保持する固定金型111と、固定金型111に対向して配置される可動金型112とを有して構成される。また、レンズ成形装置100は、内周面において固定金型111を固定すると共に内部で上下に摺動する可動金型112を案内する胴型113とを有して構成される。
光学素子101の成形時において、可動金型112は鏡筒102の内周面の上縁に形成された面取りに接触する。この接触箇所を基準として、鏡筒102は可動金型112に対して位置決めされる。よって、鏡筒102に成形される光学素子101の上側の光学機能面は、鏡筒102の内周面の上縁に形成された面取り(接触箇所)を基準に位置決めされる。
鏡筒102と固定金型111との線膨張係数の差を考慮して、光学素子101の成形時の昇温による固定金型111と鏡筒102との膨張による位置ずれを検討する。
一方、鏡筒102の線膨張係数が固定金型111の線膨張係数よりも大きいとき、成形時の昇温によって、鏡筒102は固定金型111よりも膨張するので、鏡筒102は固定金型111から離間する。成形時に鏡筒102の内周面の上縁に形成された面取りに可動金型112が押し付けられるので、鏡筒102は可動金型112を基準にして位置決めがされる。
固定金型111と可動金型112とは、胴型113の内周面を基準として位置決めされるので、成形される光学素子101の上下の光学機能面の光軸は、いずれも胴型113の内周面を基準として決定される。鏡筒102の位置は可動金型112を基準として決定される。即ち、光学素子101の光軸と鏡筒102とは基準面が相違する。よって、鏡筒102を基準としてホルダ光学素子105を撮像装置(図示省略)に取り付けたとき、光学素子101の光軸は公差の積み上げによって適切な位置関係とならない恐れがある。
また、他の実施形態にかかるレンズ成形装置50によって成形されるホルダ光学素子55では、固定金型61、可動金型62や鏡筒52の成形時の基準面は固定金型用胴型63の内周面という同一面であるから、公差の積み上げによる位置ずれが生じる恐れがない。
図5は、比較例2にかかるレンズ成形装置200の構成図である。
図5に示すように、レンズ成形装置200は、第3胴型215を所定位置に位置決めして保持する固定金型211と、固定金型211に対向して配置される可動金型212とを有する。また、レンズ成形装置200は、内周面において固定金型211と第3胴型215とを固定する第1胴型213と、内部で可動金型212が上下に摺動する第2胴型214と、内周面において鏡筒202を固定する第3胴型215とを有して構成される。
固定金型211の外周側に、第1胴型213がセットされる。そして、第3胴型215と固定金型211との間に形成される領域に、鏡筒202がセットされる。
昇温されて、鏡筒202は膨張して、第3胴型215の内周面に止着される。第3胴型215に、第1胴型213よりも線膨張係数の大きい材料が採用されているとき、昇温により第3胴型215は第1胴型213の内周面に止着される。また、固定金型211に、第1胴型213よりも線膨張係数の大きい材料が採用されているとき、固定金型211は第1胴型213の内周面に止着される。
固定金型211は、第1胴型213の内周面を基準として位置決めされる。
鏡筒202は、第3胴型215の内周面を基準として位置決めされる。そして、その第3鏡筒215は、第1鏡筒213の内周面を基準にして位置決めされる。即ち、ホルダ光学素子205を成形する固定金型211と可動金型212とは、異なる基準面を基準として位置決めされている。また、鏡筒202は、更に異なる基準面を基準として位置決めされている。それゆえに、公差の積み上げによって、ホルダ光学素子205の位置関係が適切なものとならない恐れがある。
また、他の実施形態にかかるレンズ成形装置50によって成形されるホルダ光学素子55では、固定金型61、可動金型62や鏡筒52の成形時の基準面は固定金型用胴型63の内周面という同一面であるから、公差の積み上げによる位置ずれが生じる恐れがない。
Claims (4)
- 光学素子が鏡筒に固定された鏡筒付光学素子を成形する鏡筒付光学素子成形装置であって、
前記光学素子の光学素材より線膨張係数が大きい材料から構成された前記鏡筒が載置される固定金型と、
前記鏡筒内部で前記固定金型と協働して前記光学素材を押圧し、前記光学素子が前記鏡筒に固定された鏡筒付光学素子を成形する可動金型と、
筒形状を有し、成形時に当該筒形状の内側面を基準として前記固定金型と前記鏡筒とを止着し、当該内側面を基準として前記可動金型の摺動を案内する胴型と、を備え、
前記胴型は、前記鏡筒より線膨張係数が小さい素材により構成され、且つ、当該胴型の前記内側面を基準面として前記固定金型と前記可動金型と前記鏡筒の位置を規制していることを特徴とする鏡筒付光学素子成形装置。 - 前記可動金型は、前記鏡筒に対して離間していることを特徴とする請求項1に記載の鏡筒付光学素子成形装置。
- 前記胴型は、前記固定金型に載置される固定金型用胴型と、前記可動金型の摺動を案内する可動金型用胴型とによって構成され、
前記固定金型用胴型は、成形時に当該固定金型用胴型の内周面を基準として前記固定金型と前記鏡筒とを止着することを特徴とする請求項1に記載の鏡筒付光学素子成形装置。 - 光学素子が鏡筒に固定された鏡筒付光学素子の製造方法であって、
筒形状を有する胴型が固定金型に載置される工程と、
光学素材より線膨張係数が大きい材料から構成された鏡筒が前記固定金型に載置される工程と、
前記光学素材が前記固定金型の成形面に配される工程と、
可動金型が、当該可動金型の摺動を案内する前記胴型に載置される工程と、
昇温されて前記固定金型と前記鏡筒とが前記胴型の内側面に止着される工程と、
前記可動金型が前記胴型の前記内側面を基準として摺動して、前記可動金型の成形面が前記固定金型の前記成形面に配された前記光学素材を前記鏡筒内部において押圧し、当該胴型の当該内側面に止着された前記鏡筒に光学素子が固定された鏡筒付光学素子を成形する工程と、を有し、
前記胴型は、前記鏡筒より線膨張係数が小さい素材により構成され、且つ、当該胴型の前記内側面を基準面として前記固定金型と前記可動金型と前記鏡筒の位置を規制していることを特徴とする鏡筒付光学素子の製造方法。
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