JP2007133197A - Optical component and its manufacture method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、成形型内に配置した可塑性素材及びその周囲に配置した枠体を一体的に密着接合して得られる光学部品とその製造方法に関する。 The present invention relates to an optical component obtained by integrally tightly bonding a plastic material disposed in a mold and a frame disposed around the plastic material, and a manufacturing method thereof.
近年、光学機器に使用されるレンズ等の光学素子を成形手段により成形する技術が多用されている。一方、光学機器の薄型化に伴い、光学素子としての例えばレンズ自体の薄肉化も求められている。しかし、芯出しのためにレンズの周縁部を除去する芯取り作業や、鏡枠への実装を考慮すると、レンズ厚をそれほど薄くすることはできない場合が多い。 In recent years, a technique for molding an optical element such as a lens used in an optical apparatus by a molding means has been frequently used. On the other hand, with the reduction in thickness of optical devices, for example, the lens itself as an optical element is required to be thin. However, in consideration of centering work for removing the peripheral edge of the lens for centering and mounting on a lens frame, the lens thickness cannot often be made so thin.
これに対し、例えば、特許文献1には、対向配置された上型と下型の成形面の周囲に金属材料からなる枠体を配置し、上型と下型間に挟持したプリフォームを加熱軟化させ、上型と下型を相対的に接近移動して光学素子を成形する技術が開示されている。 On the other hand, for example, in Patent Document 1, a frame body made of a metal material is disposed around the molding surfaces of the upper mold and the lower mold which are arranged to face each other, and the preform sandwiched between the upper mold and the lower mold is heated. A technique is disclosed in which an optical element is molded by softening and relatively moving an upper die and a lower die closer to each other.
そして、前記枠体は、周方向の一部にスリットが形成されていて、光学素子の周縁を前記枠体の内面に密着結合させている。これにより、光学素子と枠体との間に熱膨張係数の差があったとしても、芯出し作業が不要であり、また、枠体の弾性により光学素子の脱落やクラック等の発生を防止できるというものである。
しかしながら、特許文献1では、芯出し作業を不要とすべく提案されたものであるが、光学機器の薄型化に対応するために、レンズ厚及び枠体厚を薄くしていくと、枠体の周方向の一部に形成されたスリットにより、不連続になっているので、枠体と光学素子を含めた全体の剛性が低下する。このため、光学素子に求められる真円度や平面度等が崩れてしまうおそれがあった。 However, in Patent Document 1, it has been proposed to eliminate the need for the centering operation. However, in order to cope with the reduction in the thickness of the optical device, when the lens thickness and the frame thickness are reduced, Since it is discontinuous by the slit formed in a part in the circumferential direction, the entire rigidity including the frame and the optical element is lowered. For this reason, there is a possibility that the roundness, flatness, etc. required for the optical element may be lost.
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、光学素子の有効光学径外に薄い枠体を一体的に取付けた高精度な光学部品とその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a highly accurate optical component in which a thin frame is integrally attached outside the effective optical diameter of an optical element and a method for manufacturing the same. It is to provide.
前記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、
光学素子と枠体とを一体的に密着接合してなる光学部品において、
前記枠体の最内周部での光軸方向の厚さをaとし、前記光学素子の外周部での前記枠体と接する部分の光軸方向の厚さをbとすると、
a≦b
の関係を有する、ことを特徴とする。
In order to achieve the object, the invention according to claim 1
In the optical component formed by tightly bonding the optical element and the frame integrally,
When the thickness in the optical axis direction at the innermost peripheral part of the frame is a, and the thickness in the optical axis direction of the part in contact with the frame at the outer peripheral part of the optical element is b,
a ≦ b
It has the relationship of these.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の光学部品において、
前記枠体は金属製からなる、ことを特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項1に記載の光学部品において、
前記光学素子の光軸中心の厚さと外周部の厚さとの比を偏肉度Xとすると、
1.4≦X≦10
の関係を有する、ことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the optical component according to claim 1,
The frame body is made of metal.
The invention according to claim 3 is the optical component according to claim 1,
If the ratio of the thickness of the optical axis center of the optical element to the thickness of the outer peripheral portion is the thickness deviation X,
1.4 ≦ X ≦ 10
It has the relationship of these.
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部品において、
温度100℃〜300℃における前記光学素子の線膨張係数をα1、前記枠体の線膨張係数をα2とすると、
α2≦α1
の関係を有する、ことを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the optical component according to any one of claims 1 to 3,
When the linear expansion coefficient of the optical element at a temperature of 100 ° C. to 300 ° C. is α 1 and the linear expansion coefficient of the frame is α 2 ,
α 2 ≦ α 1
It has the relationship of these.
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部品において、
前記枠体に、光軸中心対称の正多角形孔、溝、又は切り欠きの少なくとも1つが形成されている、ことを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the optical component according to any one of claims 1 to 4,
The frame is characterized in that at least one of a regular polygon hole, a groove, or a notch that is symmetrical about the optical axis is formed.
請求項6に係る発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の光学部品において、
前記枠体を穴付きの円板状としたときの内径をd、外径をDとすると、
D≧d+1.8mm(但し、d≦20)
の関係を有する、ことを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the optical component according to any one of claims 1 to 5,
When the inner diameter when the frame body is a disk with holes is d and the outer diameter is D,
D ≧ d + 1.8 mm (however, d ≦ 20)
It has the relationship of these.
請求項7に係る発明は、請求項1〜6のいずれかに記載の光学部品において、
前記枠体の内周部に、光軸と略直交する平面に対し0〜60°のテーパ面が形成されている、ことを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the optical component according to any one of claims 1 to 6,
A taper surface of 0 to 60 ° with respect to a plane substantially orthogonal to the optical axis is formed on the inner periphery of the frame.
請求項8に係る発明は、請求項1〜7のいずれかに記載の光学部品において、
前記枠体の厚さをtとすると、
0.1mm≦t≦0.4mm
の関係を有する、ことを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the optical component according to any one of claims 1 to 7,
When the thickness of the frame is t,
0.1mm ≦ t ≦ 0.4mm
It has the relationship of these.
請求項9に係る発明は、請求項1〜8のいずれかに記載の光学部品において、
前記枠体の表面に黒色クロム処理が施されている、ことを特徴とする。
請求項10に係る発明は、請求項1〜9のいずれかに記載の光学部品において、
前記枠体にリブが形成されている、ことを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the optical component according to any one of claims 1 to 8,
A black chrome treatment is applied to the surface of the frame.
The invention according to claim 10 is the optical component according to any one of claims 1 to 9,
A rib is formed on the frame body.
請求項11に係る発明は、請求項1〜10のいずれかに記載の光学部品において、
前記枠体は、光軸を中心とする周方向に連接されている、ことを特徴とする。
請求項12に係る発明は、
対向する一対の成形型の間に挟持され軟化した可塑性素材を押圧することにより、該可塑性素材に光学面を転写して光学素子を成形する際に、前記可塑性素材の周囲に配置した枠体を、前記可塑性素材を押圧する工程で前記光学素子と一体的に密着接合する光学部品の製造方法において、
前記枠体の最内周部での光軸方向の厚さを、前記光学素子の外周部での前記枠体と接する部分の光軸方向の厚さ以下になるように成形する、ことを特徴とする。
The invention according to claim 11 is the optical component according to any one of claims 1 to 10,
The frame bodies are connected in a circumferential direction around the optical axis.
The invention according to claim 12
By pressing a softened plastic material sandwiched between a pair of opposing molds, an optical surface is transferred to the plastic material, and an optical element is molded, and a frame disposed around the plastic material is provided. In the method of manufacturing an optical component that is tightly bonded integrally with the optical element in the step of pressing the plastic material,
The thickness in the optical axis direction at the innermost peripheral portion of the frame body is molded so as to be equal to or less than the thickness in the optical axis direction of the portion in contact with the frame body at the outer peripheral portion of the optical element. And
本発明によれば、光学素子の有効光学径外に薄い枠体を一体的に取付けた高精度な光学部品を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a highly accurate optical component in which a thin frame is integrally attached outside the effective optical diameter of the optical element.
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。
図1(a)(b)は、本発明の実施の形態の成形装置の構成例を示す断面図である。
図1(a)において、成形装置1は、上型2と下型3、及びスリーブ型4を含んでいる。上型2と下型3は、スリーブ型4の内側で、夫々の成形面2a及び成形面3aが対向するように当該スリーブ型4に嵌挿されている。なお、上型2及び下型3は、例えばタングステンカーバイド(WC)等の超硬合金を研磨して製作されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1A and 1B are cross-sectional views showing a configuration example of a molding apparatus according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1A, the molding apparatus 1 includes an upper mold 2, a lower mold 3, and a sleeve mold 4. The upper mold 2 and the lower mold 3 are fitted into the sleeve mold 4 so that the molding surface 2a and the molding surface 3a face each other inside the sleeve mold 4. The upper mold 2 and the lower mold 3 are manufactured by polishing a cemented carbide such as tungsten carbide (WC).
本実施形態では、上型2は、加圧装置としての加圧軸10によりスリーブ型4の軸方向に摺動自在となっている。上型2の成形面2aと下型3の成形面3aとの間には、例えばガラスやプラスチック等の熱可塑性素材5が配置されている。また、スリーブ型4の側壁には、空気抜き用の孔8が形成されている。この孔8により、上下型2、3をスリーブ型4に嵌挿する際に内部空気を抜いて、適性なクリアランスの下で成形が行われる。更に、この熱可塑性素材5の周囲には、穴付き円板状の薄い金属板(枠体)6が配置されている。 In the present embodiment, the upper die 2 is slidable in the axial direction of the sleeve die 4 by a pressure shaft 10 as a pressure device. A thermoplastic material 5 such as glass or plastic is disposed between the molding surface 2a of the upper mold 2 and the molding surface 3a of the lower mold 3. An air vent hole 8 is formed in the side wall of the sleeve mold 4. With this hole 8, when the upper and lower molds 2, 3 are inserted into the sleeve mold 4, the internal air is removed and molding is performed under an appropriate clearance. Further, a thin metal plate (frame body) 6 having a disk shape with a hole is disposed around the thermoplastic material 5.
図1(b)に示すように、不図示の加熱装置により熱可塑性素材5が加熱軟化され、次いで、加圧軸10により上型2が下型3に向けて接近移動することにより、軟化した熱可塑性素材5が所定形状に成形される。このとき、熱可塑性素材5の周囲に配置された金属板6が熱可塑性素材5と一体的に密着接合され、その後冷却される。 As shown in FIG. 1B, the thermoplastic material 5 is heated and softened by a heating device (not shown), and then the upper mold 2 is moved closer to the lower mold 3 by the pressing shaft 10 to be softened. The thermoplastic material 5 is formed into a predetermined shape. At this time, the metal plate 6 disposed around the thermoplastic material 5 is tightly joined integrally with the thermoplastic material 5 and then cooled.
なお、本実施形態では、金属板6等の熱による影響を考慮するので、可塑性素材として、例えばエネルギー硬化性素材については、これを考慮する必要性に乏しいと考えられる。 In addition, in this embodiment, since the influence by the heat | fever of the metal plate 6 etc. is considered, it is thought that there is little necessity to consider this about a plastic material, for example, about an energy curable material.
図2は、上記により得られた光学部品7の外観を示している。すなわち、この光学部品7は、光学素子(凹メニスカスレンズ)15の周囲に金属板6が一体的に形成されている。なお、図では光学部品7の全体形状を把握し易いように、金属板6は略180°の角度で切断された図が示されている。また、本実施形態では、光学素子15として凹メニスカスレンズを例として説明するが、これに限らず、例えば凸メニスカスレンズや非球面レンズ等にも適用することができる。 FIG. 2 shows the appearance of the optical component 7 obtained as described above. That is, in the optical component 7, the metal plate 6 is integrally formed around the optical element (concave meniscus lens) 15. In addition, the figure has shown the figure by which the metal plate 6 was cut | disconnected by the angle of about 180 degrees so that the whole shape of the optical component 7 may be grasped | ascertained easily. In the present embodiment, a concave meniscus lens is described as an example of the optical element 15. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, a convex meniscus lens or an aspheric lens.
図3(a)〜(d)は、光学素子15と金属板6との接合状態を示している。
本実施形態では、光学素子15と金属板6との接合強度を確保すべく、金属板6を挟み込んだり引っ掛ける作用を引き出すために、金属板6と光学素子15とが接する部分の夫々の厚みの関係を規定している。この場合、光学素子15の金属板6への突っ張りによる接合と、金属板6の表面粗さによる光学素子15への接合等を企図している。
3A to 3D show the joined state of the optical element 15 and the metal plate 6.
In the present embodiment, in order to secure the bonding strength between the optical element 15 and the metal plate 6, the thickness of each of the portions where the metal plate 6 and the optical element 15 are in contact with each other is drawn out in order to sandwich and hook the metal plate 6. It defines the relationship. In this case, the joining by the stretch of the optical element 15 to the metal plate 6 and the joining to the optical element 15 by the surface roughness of the metal plate 6 are contemplated.
具体的には、金属板6の最内周部での光軸方向の厚さをaとし、光学素子15の外周部での金属板6と接する部分の光軸方向の厚さをbとすると、a≦bの関係を有している。なお、金属板6の内周面が粗く仕上げられていると、金属板6と光学素子15との接合が強化されるという効果を有する(アンカー効果)。そして、上記接する部分の厚さの関係から、図3(a)〜(d)に示すように、光学素子15と金属板6との接合部における種々の接合関係が得られる。 Specifically, when the thickness in the optical axis direction at the innermost peripheral portion of the metal plate 6 is a, and the thickness in the optical axis direction of the portion in contact with the metal plate 6 at the outer peripheral portion of the optical element 15 is b. , A ≦ b. In addition, when the inner peripheral surface of the metal plate 6 is finished rough, it has an effect that the bonding between the metal plate 6 and the optical element 15 is strengthened (anchor effect). And from the relationship of the thickness of the said contact part, as shown to Fig.3 (a)-(d), the various joining relationship in the junction part of the optical element 15 and the metal plate 6 is obtained.
すなわち、図3(a)は、上記接する部分において、金属板6に対し光学素子15の外周部が上方及び下方に夫々突出した場合の実施の形態を示している。また、図3(b)は、上記接する部分において、金属板6に対し光学素子15の外周部が上方にのみ突出した場合の実施の形態を示している。 That is, FIG. 3A shows an embodiment in which the outer peripheral portion of the optical element 15 protrudes upward and downward with respect to the metal plate 6 at the contact portion. FIG. 3B shows an embodiment in which the outer peripheral portion of the optical element 15 protrudes upward only with respect to the metal plate 6 at the contact portion.
更に、図3(c)は、上記接する部分において、金属板6の厚みaと光学素子15の外周部の厚みbが略等しい場合の実施の形態を示している。また、図3(d)は、上記接する部分において、金属板6に対し光学素子15の外周部が下方にのみ突出した場合の実施の形態を示している。 Further, FIG. 3C shows an embodiment in which the thickness a of the metal plate 6 and the thickness b of the outer peripheral portion of the optical element 15 are substantially equal at the contacting portion. FIG. 3D shows an embodiment in which the outer peripheral portion of the optical element 15 protrudes only downward from the metal plate 6 in the contact portion.
図4は、本実施形態において、金属板6の厚みがその径方向で変化している場合の、該金属板6の厚みの定義を示す図である。
すなわち、図4において、金属板6の最内周部での光軸方向の厚みとは、金属板6の最小径部の厚みaとなる。また、光学素子15の外周部での金属板6と接する部分の光軸方向の厚みとは、金属板6の最小径部を通る光軸方向の厚みbとなる。
FIG. 4 is a diagram illustrating the definition of the thickness of the metal plate 6 when the thickness of the metal plate 6 changes in the radial direction in the present embodiment.
That is, in FIG. 4, the thickness in the optical axis direction at the innermost peripheral portion of the metal plate 6 is the thickness a of the minimum diameter portion of the metal plate 6. Further, the thickness in the optical axis direction of the portion in contact with the metal plate 6 at the outer peripheral portion of the optical element 15 is the thickness b in the optical axis direction passing through the minimum diameter portion of the metal plate 6.
次に、図5は、光学素子15の外周部の厚さに対する中心厚さの比(中心厚さ/外周部の厚さ)を偏肉度Xとすると、偏肉度Xの違いによる光学素子15の割れの有無を示す図である。 Next, FIG. 5 shows an optical element according to the difference in the thickness deviation X, where the ratio of the center thickness to the thickness of the outer circumference of the optical element 15 (center thickness / thickness of the outer circumference) is the thickness deviation X. It is a figure which shows the presence or absence of 15 cracks.
これは、成形後の冷却時に、一般に金属板6は光学素子15よりも速く冷えていくので、この冷却時の温度差により光学素子15の外周部にリング状の割れが発生する。よって、光学素子15の外周部も速く冷却されるように、この外周部を、ある程度薄くしておく必要がある。そして、図5によれば、偏肉度X(光学素子の中心厚さ/外周部の厚さ)が1.16や1.34では割れが発生するが、偏肉度Xが1.4や3.0であれば割れが発生しないことがわかった。 This is because the metal plate 6 generally cools faster than the optical element 15 at the time of cooling after molding, and therefore, a ring-shaped crack occurs in the outer peripheral portion of the optical element 15 due to the temperature difference at the time of cooling. Therefore, it is necessary to make this outer peripheral portion thin to some extent so that the outer peripheral portion of the optical element 15 is also cooled quickly. According to FIG. 5, cracks occur when the thickness deviation X (center thickness of the optical element / thickness of the outer peripheral portion) is 1.16 or 1.34, but the thickness deviation X is 1.4 or It was found that no cracks occurred at 3.0.
よって、本実施形態では、偏肉度Xが1.4以上であれば、割れの発生を防止することができるという結論に達した。なお、偏肉度Xが10よりも大きいと光学素子15の外周部が速く冷え過ぎて、割れてしまうので、上限値も必要であり、この上限値を10に設定した。 Therefore, in the present embodiment, it has been concluded that the occurrence of cracks can be prevented if the thickness deviation X is 1.4 or more. If the thickness deviation X is greater than 10, the outer peripheral portion of the optical element 15 is cooled too quickly and breaks. Therefore, an upper limit value is also required, and this upper limit value is set to 10.
図6は、偏肉度Xを定義するために、光学素子15の中心厚さtと外周部の厚さt'を示した図である。すなわち、この図によれば、偏肉度X=t/t'で定義される。
次に、100℃〜300℃における光学素子15の線膨張係数α1と金属板6の線膨張係数α2を考慮した場合、成形後の冷却時に、光学素子15に圧縮応力が加わると光学素子15の精度を悪化させてしまう。このため、上記温度範囲での光学素子15の線膨張係数α1を、金属板6の線膨張係数α2よりも大きくして、冷却時に光学素子15に引張応力が加わるようにした。
FIG. 6 is a view showing the center thickness t of the optical element 15 and the thickness t ′ of the outer peripheral portion in order to define the thickness deviation X. FIG. That is, according to this figure, the thickness deviation is defined as X = t / t ′.
Next, in consideration of the linear expansion coefficient α 1 of the optical element 15 at 100 ° C. to 300 ° C. and the linear expansion coefficient α 2 of the metal plate 6, if compressive stress is applied to the optical element 15 during cooling after molding, the optical element 15 accuracy will be deteriorated. For this reason, the linear expansion coefficient α 1 of the optical element 15 in the above temperature range is made larger than the linear expansion coefficient α 2 of the metal plate 6 so that tensile stress is applied to the optical element 15 during cooling.
よって、本実施形態では、温度100℃〜300℃において、α2≦α1
の関係を満たすこととした。
次に、本実施形態では、図7(a)〜(e)に示すように、金属板6に、光軸中心対称の正多角形孔20、溝22、又は切り欠き12、14,18、の少なくとも1つが形成されている。これら正多角形孔20、溝22、又は切り欠き12、14,18を、光軸中心Oを対称に設けたのは、光学素子15に加わる応力を、その周方向に沿って略均一とするためである。
Therefore, in this embodiment, α 2 ≦ α 1 at a temperature of 100 ° C. to 300 ° C.
It was decided to satisfy the relationship.
Next, in this embodiment, as shown to Fig.7 (a)-(e), the regular polygon hole 20, the groove | channel 22, or notch | At least one of them is formed. The provision of the regular polygonal hole 20, the groove 22, or the notches 12, 14, 18 symmetrically with respect to the optical axis center O makes the stress applied to the optical element 15 substantially uniform along the circumferential direction thereof. Because.
但し、本実施形態の金属板6は、周方向に連続的に切れ目がないように形成されている。なお、これらの正多角形孔20、溝22、又は切り欠き12、14,18は、単独で形成されても良いし、これらのいくつかを組み合わせて用いても良い。 However, the metal plate 6 of the present embodiment is formed so as not to be continuous in the circumferential direction. In addition, these regular polygon hole 20, the groove | channel 22, or the notches 12, 14, and 18 may be formed independently, and some of these may be used in combination.
ここで、光学素子15の素材である例えばガラスは、その種類も多く、線膨張係数が多岐にわたっているのに対して、金属板6の素材である金属の種類は限定され、その線膨張係数は略数種類しかないので、ガラスに合わせて金属の線膨張係数を選定することはできない。 Here, for example, glass, which is a material of the optical element 15, has many types and has a wide variety of linear expansion coefficients, whereas the type of metal that is the material of the metal plate 6 is limited, and the linear expansion coefficient is Since there are only a few types, it is not possible to select a metal linear expansion coefficient according to the glass.
例えば、成形用のガラスの線膨張係数は略60〜170×10-7/℃であり、また、例えば金属板6として使用可能な金属材料の線膨張係数は、ステンレスの場合、フェライト系で100×10-7/℃、オーステナイト系で170×10-7/℃、低膨張のニッケル合金で50×10-7/℃程度と3種くらいに分類されてしまう。 For example, the linear expansion coefficient of glass for molding is approximately 60 to 170 × 10 −7 / ° C., and the linear expansion coefficient of a metal material that can be used as, for example, the metal plate 6 is 100 in the case of stainless steel. × 10 -7 / ° C, austenitic 170 × 10 -7 / ° C, low-expansion nickel alloy 50 × 10 -7 / ° C.
よって、ガラスと金属の線膨張係数の差を起因とする応力を緩和するために、応力を吸収する形状の金属板6が必要となる。
図7(a)〜(e)には、本実施形態で用いた各種形状の金属板6の平面図を示している。なお、上述したように、金属板6は、いずれも周方向に連続的につながっている。また、本実施形態で示した金属板6の形状は一例を示すものであり、この他にも種々のバリエーションが考えられる。
Therefore, in order to relieve the stress caused by the difference between the linear expansion coefficients of glass and metal, the metal plate 6 having a shape that absorbs the stress is required.
7A to 7E show plan views of various shapes of the metal plate 6 used in the present embodiment. As described above, all the metal plates 6 are continuously connected in the circumferential direction. Moreover, the shape of the metal plate 6 shown in the present embodiment is an example, and various other variations are conceivable.
そして、これら各種金属板6の中央の孔11、13,17、20,21の部分に、図示しない光学素子15が一体的に密着接合されて光学部品7が得られる。但し、透明な光学素子15が一体的に密着接合された図として把握することもできる。また、図7(a)〜(e)に示した二点鎖線は、金属板6に光学素子15が密着接合されたときの、光学素子15の略外径を示している。 Then, an optical element 7 (not shown) is integrally and closely joined to the central holes 11, 13, 17, 20, and 21 of these various metal plates 6 to obtain the optical component 7. However, it can also be grasped as a figure in which the transparent optical element 15 is integrally tightly bonded. 7A to 7E indicate the substantially outer diameter of the optical element 15 when the optical element 15 is tightly bonded to the metal plate 6.
図7(a)は、円板形状の金属板6の中央に略円形の孔11を有し、かつ光軸Oに対称に多数の幅狭の切り欠き12が形成されている。この切り欠き12は、前記孔11に連通しかつ該孔11の周面から渦巻き状に径方向に拡開している。成形時には、内周側の切り欠き12部分に光学素子15の一部が入り込んで接合される。 In FIG. 7A, a substantially circular hole 11 is formed at the center of a disk-shaped metal plate 6, and a number of narrow notches 12 are formed symmetrically with respect to the optical axis O. The notch 12 communicates with the hole 11 and expands from the peripheral surface of the hole 11 in a spiral shape in the radial direction. At the time of molding, a part of the optical element 15 enters and is joined to the notch 12 portion on the inner peripheral side.
図7(b)は、円板形状の金属板6の中央に略円形の孔13を有し、かつ光軸Oに対称に多数の切り欠き14が形成されている。この切り欠き14は、径方向に延びる矩形状をなし、一端が前記孔13に連通している。また、図7(b')はそのA−A'断面を示しており、同図に示すように、金属板6には、多数の切り欠き14を結ぶように周方向に折曲部16が形成されている。この折曲部16は、金属板6に弾性を持たせると共に、成形時に光学素子15に抱き込まれて接合される。 In FIG. 7B, a substantially circular hole 13 is provided at the center of the disk-shaped metal plate 6, and a large number of notches 14 are formed symmetrically with respect to the optical axis O. The notch 14 has a rectangular shape extending in the radial direction, and one end communicates with the hole 13. FIG. 7B ′ shows the AA ′ cross section. As shown in FIG. 7B, the metal plate 6 has a bent portion 16 in the circumferential direction so as to connect a large number of notches 14. Is formed. The bent portion 16 gives elasticity to the metal plate 6 and is held and joined to the optical element 15 during molding.
図7(c)は、円板形状の金属板6の中央に略円形の孔17を有し、かつ光軸Oに対称に4個の切り欠き18が形成されている。この切り欠き18により、4個の突起19が形成されている。この突起19は、光学中心Oに向けて径方向に突出している。成形時には、この突起19が光学素子15に挟み込まれて接合される。 In FIG. 7 (c), a substantially circular hole 17 is provided at the center of the disc-shaped metal plate 6, and four notches 18 are formed symmetrically with respect to the optical axis O. Four notches 19 are formed by the notches 18. The protrusion 19 protrudes in the radial direction toward the optical center O. At the time of molding, the projection 19 is sandwiched and joined to the optical element 15.
図7(d)は、円板形状の金属板6の中央に正多角形孔20が形成されている。この正多角形孔20は、本実施形態では正8角形をなしている。成形時には、この正多角形孔20が光学素子15を引っ掛けて接合する作用を引き出す。 In FIG. 7D, a regular polygonal hole 20 is formed at the center of the disc-shaped metal plate 6. This regular polygonal hole 20 forms a regular octagon in this embodiment. At the time of molding, the regular polygonal hole 20 pulls out the action of hooking and joining the optical element 15.
図7(e)は、円板形状の金属板6の中央に略円形の孔21を有し、かつ光軸Oに対称に合計8個の溝22が形成されている。成形時には、この溝22により金属板6が弾性変形し、光学素子15が受ける応力を緩和する。 In FIG. 7 (e), a substantially circular hole 21 is provided at the center of the disk-shaped metal plate 6, and a total of eight grooves 22 are formed symmetrically with respect to the optical axis O. At the time of molding, the metal plate 6 is elastically deformed by the groove 22 to relieve the stress applied to the optical element 15.
図8は、光学素子15と金属板6との接合状態を示している。同図において、金属板6の板厚を一定の所定値とした場合、その内径dと外径Dとの差(幅)が小さすぎると、金属板6に反りが発生しやすくなるので、ある程度の幅が必要となる。そこで、図9は、金属板6の内径dと外径Dとの差に応じた反りの発生の有無を調べた結果を示している。なお、板厚は0.3mmのものを使用した。 FIG. 8 shows a joined state between the optical element 15 and the metal plate 6. In the same figure, when the thickness of the metal plate 6 is set to a predetermined value, if the difference (width) between the inner diameter d and the outer diameter D is too small, the metal plate 6 is likely to be warped. Width is required. Therefore, FIG. 9 shows the result of examining whether or not warpage occurs according to the difference between the inner diameter d and the outer diameter D of the metal plate 6. A plate thickness of 0.3 mm was used.
同図によれば、金属板6の内径dと外径Dが、
D≧d+1.8mm(但し、d≦20)
の関係を満たせば(すなわち、外径Dと内径dとの差が1.8mm以上であれば)、反りの発生が抑えられることがわかる。なお、内径d≦20としたのは、内径がこれよりも大きいものは実用上使用が想定されないからである。
According to the figure, the inner diameter d and outer diameter D of the metal plate 6 are
D ≧ d + 1.8 mm (however, d ≦ 20)
If the above relationship is satisfied (that is, if the difference between the outer diameter D and the inner diameter d is 1.8 mm or more), it can be seen that the occurrence of warpage can be suppressed. Note that the reason why the inner diameter d ≦ 20 is set is that practical use is not assumed when the inner diameter is larger than this.
図10(a)〜(c)は、金属板6の内周部6aの形状を示している。
図10(a)に示すように、金属板6の内周部にθ=0〜60°の上向きのテーパ面6aを形成している。これにより、成形時に、金属板6に光学素子15から下方への付勢力が付与され、該金属板6の浮き上がりが防止される。
FIGS. 10A to 10C show the shape of the inner peripheral portion 6 a of the metal plate 6.
As shown in FIG. 10A, an upward taper surface 6a of θ = 0 to 60 ° is formed on the inner peripheral portion of the metal plate 6. Thereby, a downward urging force is applied to the metal plate 6 from the optical element 15 at the time of molding, and the metal plate 6 is prevented from being lifted.
また、図11(a)に示すように、金属板6の内周部にテーパ面が形成されていないとすると、その内周部に光が当たり、その光が矢印Iのように反射して光学素子15の光学面側に入り込み、フレアの原因となる。これに対し、前述のように、金属板6の内周部に上向きのテーパ面6aを形成することで、図11(b)に示すように、金属板6の内周部に入射した光が、矢印IIのようにテーパ面6aで反射して光学素子15の光学面から外れ、迷光の発生を抑えることができる。 Further, as shown in FIG. 11 (a), if the tapered surface is not formed on the inner peripheral portion of the metal plate 6, the light hits the inner peripheral portion and the light is reflected as indicated by the arrow I. It enters the optical surface side of the optical element 15 and causes flare. On the other hand, as described above, by forming the upward tapered surface 6a on the inner peripheral portion of the metal plate 6, the light incident on the inner peripheral portion of the metal plate 6 can be obtained as shown in FIG. As shown by the arrow II, the light is reflected by the tapered surface 6a and deviates from the optical surface of the optical element 15, and the generation of stray light can be suppressed.
なお、金属板6の内周部の形状として、前述のように上向きのテーパ面6aを形成するのみでなく、例えば、図10(b)(c)に示すように、光学素子15の組み込み態様によって、内周部に下向きのテーパ面6aを形成したり、又は、上下両端部に面取り部6bを形成しても良い。 In addition, as the shape of the inner peripheral part of the metal plate 6, not only the upward tapered surface 6a is formed as described above, but, for example, as shown in FIGS. Accordingly, a downward tapered surface 6a may be formed on the inner peripheral portion, or a chamfered portion 6b may be formed on both upper and lower end portions.
本実施形態において、金属板6の厚さtは、
0.1mm≦t≦0.4mm
としている。
In the present embodiment, the thickness t of the metal plate 6 is
0.1mm ≦ t ≦ 0.4mm
It is said.
これは、金属板6の厚さtを0.4mmよりも大きくすると、光学素子15に割れや欠けの発生なく芯取り作業ができるので、光学素子15を薄い金属板6と一体成形する意義が薄れるからである。同様に、金属板6の厚さtを0.4mmよりも大きくすると、従来例で説明したような不連続な部材(スリット入り)を用いても金属板6の剛性は低下しないため、光学素子15に求められる真円度や平面度等が維持されるからである。なお、厚さtを0.1mmとしたのは、これよりも小さくすると、金属板6の剛性が低くなり、鏡枠への組み込みが困難となるからである。 This is because if the thickness t of the metal plate 6 is greater than 0.4 mm, the optical element 15 can be centered without causing cracks or chipping, so the significance of integrally forming the optical element 15 with the thin metal plate 6 is reduced. Because. Similarly, when the thickness t of the metal plate 6 is larger than 0.4 mm, the rigidity of the metal plate 6 does not decrease even when a discontinuous member (with slits) as described in the conventional example is used. This is because the roundness, flatness, etc. required for the above are maintained. The reason why the thickness t is set to 0.1 mm is that if the thickness t is smaller than this, the rigidity of the metal plate 6 becomes low and it becomes difficult to incorporate it into the lens frame.
図12(a)〜(c)は、本実施形態に用いた金属板6の外観を示す図である。
そして、これら各種金属板6の中央の孔26,27,28の部分に、図示しない光学素子15が一体的に密着接合されて光学部品7が得られる。但し、透明な光学素子15が一体的に密着接合された図として把握することもできる。
12A to 12C are views showing the appearance of the metal plate 6 used in this embodiment.
Then, the optical element 15 (not shown) is integrally and closely joined to the central holes 26, 27, and 28 of the various metal plates 6 to obtain the optical component 7. However, it can also be grasped as a figure in which the transparent optical element 15 is integrally tightly bonded.
本実施形態では、金属板6の表面、裏面、及び内外周面に黒色クロム処理を施して、迷光の発生を防止するものである。すなわち、前述した図11(b)に示したように、金属板6の内周部にテーパ面6aを設けることでも、ある程度迷光の発生を抑えることはできる。しかし、それでも確実に迷光の発生を防止することは困難である。そこで、本実施形態では、金属板6に黒色金属めっきを施すこととした。 In the present embodiment, black chrome treatment is performed on the front surface, back surface, and inner and outer peripheral surfaces of the metal plate 6 to prevent stray light from being generated. That is, as shown in FIG. 11B described above, the generation of stray light can be suppressed to some extent by providing the tapered surface 6 a on the inner peripheral portion of the metal plate 6. However, it is still difficult to reliably prevent the generation of stray light. Therefore, in this embodiment, the metal plate 6 is subjected to black metal plating.
ところで、この処理は成形前に行う必要がある。つまり、この処理は、例えばガラスの成形温度に耐えられなければならない。これに対し、黒色ニッケルめっきや黒色クロメート(亜鉛めっき)では、成形後にめっきが剥がれたり、褪色してしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、金属板6の表面(裏面及び内外周部を含む)に黒色クロム処理を施すこととした。 By the way, this processing needs to be performed before molding. That is, this process must be able to withstand, for example, the glass forming temperature. On the other hand, in black nickel plating or black chromate (zinc plating), there is a possibility that the plating may be peeled off or faded after forming. Therefore, in the present embodiment, the surface of the metal plate 6 (including the back surface and the inner and outer peripheral portions) is subjected to black chrome treatment.
光学素子15の面精度向上や、接合強度向上のために成形時の押圧荷重を上げると、金属板6の内径を拡げようとする力が作用し、金属板6に反りやうねりが発生する。これを防止するために、金属板6の外周部に予めリブ25を形成して、該金属板6の剛性を高めるものである。 When the pressing load at the time of molding is increased in order to improve the surface accuracy of the optical element 15 and the bonding strength, a force for expanding the inner diameter of the metal plate 6 acts, and the metal plate 6 is warped and swelled. In order to prevent this, ribs 25 are formed in advance on the outer periphery of the metal plate 6 to increase the rigidity of the metal plate 6.
図12(a)は、金属板6の光軸中心から放射状に多数(図では8個)の突起23が略等間隔で設けられた実施の形態を示している。図では、この突起23は、金属板6の幅wよりも短い長さに形成されているが、この突起23を全幅wに亘って形成しても良い。この突起23は、金属板6の剛性を高めるものである。そして、この突起23を含む金属板6に黒色クロム処理が施されている。 FIG. 12A shows an embodiment in which a large number (eight in the figure) of protrusions 23 are provided at substantially equal intervals from the center of the optical axis of the metal plate 6. In the figure, the protrusion 23 is formed to have a length shorter than the width w of the metal plate 6, but the protrusion 23 may be formed over the entire width w. This protrusion 23 increases the rigidity of the metal plate 6. The metal plate 6 including the protrusions 23 is subjected to black chrome treatment.
図12(b)は、金属板6の光軸中心から放射状に多数(図では8個)のリブ24が略等間隔で突設されている。この実施形態では、リブ24の断面は略台形状をなしている。このリブ24は、金属板6の剛性を高めるものである。そして、この突起23を含む金属板6に黒色クロム処理が施されている。 12B, a large number (eight in the figure) of ribs 24 project radially from the center of the optical axis of the metal plate 6 at substantially equal intervals. In this embodiment, the rib 24 has a substantially trapezoidal cross section. The rib 24 increases the rigidity of the metal plate 6. The metal plate 6 including the protrusions 23 is subjected to black chrome treatment.
図12(c)は、金属板6の外周の全域に亘ってリブ25が突出されている。
なお、本実施形態において、リブ25がある場合の金属板6の厚みは、リブ25を除いた部分の厚みとする。このリブ25は、金属板6の剛性を高めつつ光学素子15との接合を強固にするものである。そして、このリブ25を含む金属板6に黒色クロム処理が施されている。なお、めっき処理を図12の金属板6に施したが、上述した他の金属板6に施しても良いことは言うまでもない。
In FIG. 12 (c), the rib 25 is projected over the entire outer periphery of the metal plate 6.
In the present embodiment, the thickness of the metal plate 6 when the rib 25 is present is the thickness of the portion excluding the rib 25. The rib 25 strengthens the bonding with the optical element 15 while increasing the rigidity of the metal plate 6. The metal plate 6 including the ribs 25 is subjected to black chrome treatment. In addition, although the metal-plating process was given to the metal plate 6 of FIG. 12, it cannot be overemphasized that you may give to the other metal plate 6 mentioned above.
1 成形装置
2 上型
2a 成形面
3 下型
3a 成形面
4 スリーブ型
5 熱可塑性素材
6 金属板
6a テーパ面
7 光学部品
10 加圧軸
11 孔
12 切り欠き
13 孔
14 切り欠き
15 光学素子
16 折曲部
17 孔
18 切り欠き
19 突起
20 正多角形孔
21 孔
22 溝
23 突起
24 リブ
25 リブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Molding apparatus 2 Upper mold | type 2a Molding surface 3 Lower mold | type 3a Molding surface 4 Sleeve type | mold 5 Thermoplastic material 6 Metal plate 6a Tapered surface 7 Optical component 10 Pressure shaft 11 Hole 12 Notch 13 Hole 14 Notch 15 Optical element 16 Folding Curved portion 17 Hole 18 Notch 19 Protrusion 20 Regular polygonal hole 21 Hole 22 Groove 23 Protrusion 24 Rib 25 Rib
Claims (12)
前記枠体の最内周部での光軸方向の厚さをaとし、前記光学素子の外周部での前記枠体と接する部分の光軸方向の厚さをbとすると、
a≦b
の関係を有する、
ことを特徴とする光学部品。 In the optical component formed by tightly bonding the optical element and the frame integrally,
When the thickness in the optical axis direction at the innermost peripheral part of the frame is a, and the thickness in the optical axis direction of the part in contact with the frame at the outer peripheral part of the optical element is b,
a ≦ b
Having a relationship
An optical component characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の光学部品。 The frame is made of metal;
The optical component according to claim 1.
1.4≦X≦10
の関係を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の光学部品。 If the ratio of the thickness of the optical axis center of the optical element to the thickness of the outer peripheral portion is the thickness deviation X,
1.4 ≦ X ≦ 10
Having a relationship
The optical component according to claim 1.
α2≦α1
の関係を有する、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光学部品。 When the linear expansion coefficient of the optical element at a temperature of 100 ° C. to 300 ° C. is α 1 and the linear expansion coefficient of the frame is α 2 ,
α 2 ≦ α 1
Having a relationship
The optical component according to any one of claims 1 to 3.
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光学部品。 The frame is formed with at least one of a regular polygonal hole, groove, or notch that is symmetrical about the optical axis.
The optical component according to claim 1, wherein the optical component is an optical component.
D≧d+1.8mm(但し、d≦20)
の関係を有する、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光学部品。 When the inner diameter when the frame body is a disk with holes is d and the outer diameter is D,
D ≧ d + 1.8 mm (however, d ≦ 20)
Having a relationship
The optical component according to claim 1, wherein the optical component is an optical component.
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の光学部品。 On the inner periphery of the frame, a taper surface of 0 to 60 ° is formed with respect to a plane substantially orthogonal to the optical axis.
The optical component according to claim 1, wherein the optical component is an optical component.
0.1mm≦t≦0.4mm
の関係を有する、
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光学部品。 When the thickness of the frame is t,
0.1mm ≦ t ≦ 0.4mm
Having a relationship
The optical component according to claim 1, wherein the optical component is an optical component.
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の光学部品。 Black chrome treatment is applied to the surface of the frame,
The optical component according to any one of claims 1 to 8.
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の光学部品。 Ribs are formed on the frame,
The optical component according to claim 1, wherein the optical component is an optical component.
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の光学部品。 The frame body is connected in the circumferential direction around the optical axis,
The optical component according to any one of claims 1 to 10.
前記枠体の最内周部での光軸方向の厚さを、前記光学素子の外周部での前記枠体と接する部分の光軸方向の厚さ以下になるように成形する、
ことを特徴とする光学部品の製造方法。 By pressing a softened plastic material sandwiched between a pair of opposing molds, an optical surface is transferred to the plastic material, and an optical element is molded, and a frame disposed around the plastic material is provided. In the method of manufacturing an optical component that is tightly bonded integrally with the optical element in the step of pressing the plastic material,
Forming the thickness in the optical axis direction at the innermost peripheral portion of the frame body to be equal to or less than the thickness in the optical axis direction of the portion in contact with the frame body at the outer peripheral portion of the optical element;
An optical component manufacturing method characterized by the above.
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