JPH10319212A - 光学素子ならびに光学素子の調芯方法および製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有効部の厚さの変化が小さいまたは厚さが一
定である光学素子であっても、簡単かつ高精度で調芯を
行うことが可能な調芯方法と、高精度の調芯が容易な光
学素子を提供する。 【解決手段】 光軸に関して回転対称な形状の有効部を
有する光学素子の有効部の外側に、径方向に厚さが変化
する外縁部を設けて、この外縁部の両面を基準面として
ベルクランプ方式によって調芯を行う。外縁部は外側に
向かって厚くなる形状と薄くなる形状の両方が可能であ
り、有効部に連続する曲率を有していても、有効部と異
なる曲率を有していてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子の光軸位
置を特定する調芯方法に関し、より詳しくは、光軸に関
して回転対称な形状を有する光学素子の光軸を特定する
調芯方法、ならびに調芯に適する光学素子およびその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、光軸に関して回転対称な形状を有
する光学素子は、製造、検査等の諸工程において、その
光軸位置を特定するいわゆる芯出しと呼ばれる調芯作業
を行う必要がある。たとえば、回転対称な形状を有する
レンズにおいては、レンズのコバを形成するための芯取
り工程を行う場合、光軸を中心にレンズを回転させなが
ら外形を研削加工するのが一般的である。研削加工に際
し、加工機の回転軸に対して正確にレンズを調芯しない
と、レンズ外形が光軸に対して偏心したものとなる。

【０００３】また、回転対称な形状を有するレンズを光
学系に組み込んだときの収差等の光学特性を測定する場
合、調芯を行ってレンズの光軸を他の光学素子の光軸に
精度よく一致させないと、光学特性に偏心の影響が現れ
て、正確な測定を行うことができなくなる。

【０００４】このような光学素子の調芯方法として、従
来より、中心軸を一致させた１対の円筒状のベルホルダ
ーで光学素子を挟み、ベルホルダーを回転させつつ両側
より押圧するベルクランプ方式が知られている。ベルク
ランプ方式による調芯方法を、光学素子としてメニスカ
スレンズを例にとり、図１を参照して説明する。

【０００５】図１において（ａ）は調芯前の状態を表
し、（ｂ）は調芯後の状態を表す。（ａ）では、中心軸
が一致し相互の間隔を変え得る中空円筒状のベルホルダ
ー３１、３２によって、メニスカスレンズ５１が凹面を
上にして挟持されている。レンズ５１はホルダー３１、
３２に対して傾いた状態にあり、レンズ５１の光軸ＡＸ
とホルダー３１、３２の回転軸ＲＸとは一致していな
い。このため、ホルダー３２がその円周状の先端部全体
でレンズ５１の凸面に線接触しているのに対し、ホルダ
ー３１の先端部は一点Ｂのみでレンズ５１の凹面に接触
している状態にある。したがって、接触点Ｂの反対側で
は、ホルダー３１の先端部とレンズ５１の表面との間に
間隙ｑが存在する。

【０００６】この状態で、ベルホルダー３１、３２のい
ずれか一方を低速で回転させつつ、互いの間隔を狭める
ように軽く付勢する。例えば、下側のホルダー３２を回
転させ、上側のホルダー３１をその自重によって矢印Ａ
方向に付勢する。レンズ５１はホルダー３２の回転に追
随しながら、不均一な力を受けてホルダー３２の先端部
上を横滑りして、最も安定する状態へと移動する。

【０００７】レンズ５１が最も安定するのは、凸面およ
び凹面がともにホルダー３１、３２の先端部と線接触し
て、力を均一に受ける状態になったときである。すなわ
ち、ベルホルダー３１と３２の間隔Ｌ1が最小値Ｌ0にな
ったときに、レンズ５１は最も安定して横滑りを停止す
る。この最も安定した状態が図１（ｂ）であり、当初存
在していた間隙ｑがなくなり、レンズ５１の光軸ＡＸと
ベルホルダー３１、３２の回転軸ＲＸが一致する。これ
で、調芯が達成されたことになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ベルクランプ方式によ
る調芯方法は、ホルダーの先端部に接する部位の厚さの
変化が大きい光学素子の調芯に非常に有効である。例え
ば、光軸近傍の中心部と周辺部での厚さの差が大きい光
学素子では、ごく僅かな傾きが存在するだけでもホルダ
ーの先端部が均一に光学素子に接しなくなるから、確実
かつ速やかに調芯が達成される。

【０００９】しかしながら、光軸に関して回転対称な形
状を有する光学素子であっても、ホルダー先端部と接す
る部位の厚さの変化が小さいものでは、ホルダーに対し
て少し傾いていてもホルダー先端部が略均一に光学素子
に接することになり、調芯の精度が低下したり、調芯が
不可能になったりする。例えば、中心部から周辺部まで
肉厚が略一定のコンセントリック形状に近いメニスカス
レンズや、曲率半径の大きな光学素子では、傾きが僅か
に残る程度まで傾きの是正が進んだ段階で、ホルダー先
端部がレンズの両面に線接触することになり、それ以上
精度を向上させることができなくなる。

【００１０】また、両面が平行な平面である光学素子、
例えば平板上に形成されたフレネルレンズ板や平板の回
折格子では、光軸とベルホルダーの回転軸が一致してい
なくてもベルホルダーに対して傾いていない状態となる
ため、調芯は本質的に不可能である。

【００１１】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、厚さの変化が小さいまたは厚さが一定で
ある光学素子であっても、簡単かつ高精度で調芯を行う
ことが可能な調芯方法を提供することを目的とし、ま
た、高精度の調芯が容易な光学素子を提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、光軸に関して回転対称な形状を有する
光学素子の調芯方法において、光軸を中心とする光学素
子の有効部の外側に、径方向に厚さが変化する外縁部を
設けておき、この外縁部の両面を基準面としてベルクラ
ンプ方式によって調芯を行う。外縁部の厚さは径方向に
変化するからベルクランプ方式による調芯に適してお
り、有効部の形状や厚さに関わらず確実に調芯を行うこ
とができる。

【００１３】特に、外縁部の径方向の厚さの変化を、外
縁部近傍における有効部の径方向の厚さの変化よりも、
大きく設定しておくとよい。有効部の外縁部に近い部分
を基準面としてベルクランプ方式で調芯することに比べ
て、高精度でかつより速やかに調芯を行うことが可能で
ある。

【００１４】外縁部の両面を基準面としてベルクランプ
方式によって調芯を行った後、続けて芯取り加工を行う
ようにしてもよい。

【００１５】前記目的を達成するために、本発明ではま
た、光軸に関して回転対称な形状を有する光学素子にお
いて、光軸を中心とする有効部の外側に、ベルクランプ
方式による調芯を行うための、径方向に厚さが変化する
外縁部を備える。この光学素子には上記の調芯方法を適
用することが可能であり、有効部の形状に関わりなく、
確実に調芯を行うことができる。有効部の厚さや曲率は
任意であり、例えば、有効部の両面が平行な平面であっ
てもよい。

【００１６】特に、外縁部の径方向の厚さの変化を外縁
部近傍における有効部の径方向の厚さの変化よりも大き
くするとよい。ベルクランプ方式の調芯における基準面
の厚さの変化が、有効部の外縁部近傍の両面を基準面と
する場合よりも大きくなるため、高精度かつ速やかな調
芯が可能になる。

【００１７】上記光学素子においては、いずれか一方の
面は有効部から外縁部まで同一曲率で連続しているもの
とすることができる。また、いずれか一方の面は有効部
と外縁部とで径方向の曲率が異なるものとすることもで
きる。

【００１８】いずれか一方の面は全体が平面であっても
よい。さらにまた、両面を、有効部において、略平行平
面としてもよい。

【００１９】上記光学素子はどのような方法によっても
製造可能であるが、例えば、プレス成形によれば製造が
容易である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図３および図４に本発明の
光学素子１の一般形状を模式的に示す。図３は、光学素
子１を光軸ＡＸ方向から見た平面図であり、図４は光軸
ＡＸを含む平面での断面図である。光学素子１は、光軸
ＡＸを中心とする円形の有効部Ｅを有するとともに、有
効部Ｅの外側に同じく光軸ＡＸを中心とする円形帯状の
外縁部Ｐが設けられており、光軸ＡＸに関して回転対称
となっている。有効部Ｅと外縁部Ｐは同一の材料から成
る。

【００２１】有効部Ｅは光学素子本来の機能を司る部位
であって、例えば、レンズであれば光を透過させる部位
に、回折素子であれば回折格子が形成された部位に、表
面で光を反射するミラーであれば反射膜を形成された部
位に相当する。有効部Ｅは、図４においては平板に表記
しているが、実際には光学素子本来の機能に最も適した
形状を有しており、一方の面または両方の面が曲面であ
ってもよく、両面が平行な平面であってもよい。曲面の
場合、凸面でも凹面でもよく、さらには球面でも非球面
でもよい。

【００２２】外縁部Ｐは径方向に厚さが変化するように
形成されている。外縁部Ｐは光学素子本来の機能には直
接関係せず、光学系の組立や光学特性の測定等の工程で
必要となる調芯において利用するために設けられたもの
である。調芯はベルクランプ方式に従って行い、外縁部
Ｐの両面をその基準面とする。一般に、ベルクランプ方
式による調芯の可否は、式（１）より算出されるＺ値に
基づいて判断することができる。 Ｚ＝｜ｒ1／Ｒ1±ｒ2／Ｒ2｜／２ ・・・ （１）

【００２３】ここで、Ｒ1は光学素子の一方の基準面の
曲率半径、ｒ1はその基準面に接するベルホルダーの半
径、Ｒ2は光学素子の他方の基準面の曲率半径、ｒ2はそ
の基準面に接するベルホルダーの半径を表す。また、複
号は、光学素子の両基準面が共に凸面または共に凹面で
あるときに加算（＋）、光学素子の一方の基準面が凸面
で他方の基準面が凹面であるときに減算（−）である。
通常の場合、Ｚ＞０．１５であれば調芯可能、０．０７
≦Ｚ≦０．１５であれば調芯がやや困難、Ｚ＜０．０７
であれば調芯困難とされている。

【００２４】そこで、本発明では、外縁部Ｐの曲率を上
記式（１）のＺ値が０．１５以上となるように設定す
る。外縁部Ｐの厚さは、内側から外側に向かって大きく
なるもの（図４、ａ〜ｆ）と、逆にその方向に小さくな
るもの（ｇ〜ｌ）の両方が可能であり、いずれの場合
も、厚さの変化に不連続点が生じないように、かつ厚さ
に変化のない領域が生じないように設定する。

【００２５】外縁部Ｐは両面とも曲率を有していてもよ
く（ａ、ｂ、ｇ、ｈ）、一方のみ曲率を有していてもよ
く（ｃ、ｄ、ｉ、ｊ）、あるいは両面とも曲率を有さな
くてもよい（ｅ、ｆ、ｋ、ｌ）。また、外縁部Ｐの面と
有効部Ｐの面は連続していてもよく、境界が不連続点と
なっていても構わない。曲率をもたせる場合、凸面
（ｂ、ｇ〜ｊ）としても凹面（ａ〜ｄ、ｈ）としてもよ
く、さらには、外縁部Ｐ全体にわたって曲率を一定にす
ることも、曲率を次第に変化させることも可能である。

【００２６】外縁部Ｐの両面に曲率をもたせずテーパー
面とする場合（ｅ、ｆ、ｋ、ｌ）は、曲率半径Ｒ1、Ｒ2
が無限大になって式（１）のＺ値は０となる。しかしな
がら、光軸に対して傾斜する面については、光軸からの
距離がベルホルダーの先端部の半径に等しい点から、そ
の点における法線と光軸との交点までの距離を、近似的
に曲率半径として扱うことが可能であり、この近似値を
Ｒ1またはＲ2とするＺ値が、上記条件を満たすように設
定する。

【００２７】有効部Ｅの外側に外縁部Ｐを有する光学素
子１は、外縁部Ｐを有さない通常の光学素子と同様に様
々な方法で製造することができるが、プレス成形によっ
て製造するのが好ましい。プレス成形では、１組の金型
を用いて厳密に同一の形状の光学素子を量産することが
可能であり、きわめて効率がよい。これに対し、光学素
子を個別に研削加工して製造するいわゆる創成式では、
両面の共軸性を確保するための調節を素子ごとに行う必
要があって、製造効率の面で不利である。

【００２８】プレス成形のための金型の作製は、当然、
精度よく行う必要がある。ここで、外縁部Ｐと有効部Ｅ
の面を連続させ、かつ同じ曲率とすると、その面の金型
の加工が容易になる。

【００２９】本実施形態で使用するベルクランプ装置１
０の要部の概略構成を模式的に図２に示す。ベルクラン
プ装置１０は、ベルホルダー１１および１２をそれぞれ
保持するとともに、図外のモーターより駆動力を供給さ
れてホルダー１１、１２を回転させる上下２つのホルダ
ー回転台１３および１４より成る。ホルダー１１、１２
は着脱可能であり、所望の径のホルダーを回転台１３、
１４に取り付けることができる。回転台１３、１４の回
転軸は精度よく一致させれられており、取り付けられた
２つのホルダー１１、１２の中心軸は、回転台１３、１
４の回転軸に精度よく一致する。

【００３０】回転台１３は回転軸ＲＸに沿って可動に構
成されており、図外の加圧装置によって下方すなわち回
転台１４に向かう力を加えられる。この力は調節自在で
あり、ベルホルダー１１、１２間に挟持された光学素子
１を調芯中に軽く押圧するだけでなく、調芯後に光学素
子１に横方向から外力が加わっても動くことがない程度
に、光学素子１を保持することができる。

【００３１】ベルクランプ装置１０の側方には種々の装
置を設置することが可能であり、例えば、加工装置を配
設することができる。加工装置には研削や研磨のための
砥石１６を取り付けることができ、調芯された状態の光
学素子の辺縁の加工に用いられる。

【００３２】本発明では、ベルクランプ装置１０による
調芯の際、外縁部Ｐにベルホルダー１１、１２の先端部
を接触させるようにし、外縁部Ｐの両面を基準面とす
る。このため、調芯の対象とする光学素子１の大きさに
応じてホルダー１１、１２を取り替え、先端部の直径が
光学素子の外径φ2未満でかつ有効部Ｅの直径φ1を超え
るものを使用する。特に、先端部の直径が光学素子の外
径φ2と有効部Ｅの直径φ1の中間値程度のホルダーを使
用すると、光学素子１のホルダーへの取り付けが容易に
なって最も好ましい。

【００３３】光学素子１の外縁部Ｐは厚さが径方向に変
化するように形成されているため、基準面として利用す
るのに適している。外縁部Ｐの厚さの変化の率を大きく
設定しておけばＺ値が大きくなって、それだけ調芯の精
度が高まり、また、調芯に要する時間も短縮される。光
学素子１は調芯に際してホルダー１１、１２の回転と押
圧に抵抗することなく摺動することが望ましく、そのた
めに、ホルダー１１、１２の先端部を、外面に対し略３
０゜の角度をなすように内面に傾斜をもたせて鋭角状に
設定し、その最先端に面取り処理を施しておく。なお、
ここでは、十分な強度を有しかつ加工が容易なステンレ
ス製のホルダーを使用する。

【００３４】本発明では有効部Ｅをベルクランプ方式に
よる調芯の基準面としないから、有効部Ｅがどのような
形状であろうと、確実に調芯を行うことができる。例え
ば、有効部Ｅの両面がコンセントリックな曲面であって
も、平行な平面であっても、何等調芯に不都合は生じな
い。

【００３５】しかも、有効部Ｅの表面にホルダーを接触
させないから、有効部表面が損傷して光学素子本来の機
能に支障を来すという恐れもない。例えば、微細な凹凸
を表面に形成した回折格子やフレネルレンズであっても
その凹凸が潰れることはなく、被膜処理したレンズやミ
ラーであってもその被膜が一部欠損することはない。ま
た、樹脂等の比較的硬度の低い材料からなる光学素子で
あっても、有効部に傷や凹凸が発生することはないか
ら、ベルクランプ方式による調芯の適用可能範囲はきわ
めて広くなっている。

【００３６】

【実施例】本発明の光学素子１および調芯方法の具体的
な実施例について説明する。図５に第１の実施例の光学
素子１ａの断面を示す。本実施例の光学素子１ａは、有
効部Ｅの直径φ1が４０ｍｍ、外径φ2が４５ｍｍ、外縁
部Ｐの幅が２．５ｍｍ、中心の厚さｄが５ｍｍの負のメ
ニスカスレンズである。凸面となっている第１の面Ｓ1
は、曲率半径Ｒ1が９０ｍｍの球面であり、有効部Ｅか
ら外縁部Ｐまで同一曲率で連続している。凹面となって
いる第２の面Ｓ2は、有効部Ｅでは近似曲率半径Ｒ2が８
５ｍｍの非球面であり、外縁部Ｐでは曲率半径Ｒ2'が４
０ｍｍの球面である。

【００３７】このメニスカスレンズ１ａはガラス製であ
り、次のようにして製造した。まず、数値制御式加工機
を用いて金型基材を加工し、第２の面の有効部に相当す
る凸面を形成し、その周囲に外縁部に相当する凸面を形
成した。その加工面に仕上げ研磨を施し、残存する微小
な凹凸を除去して平滑な凸面とし、第２の面Ｓ2を規定
する金型を作製した。同様に、もう１つの金型基材を加
工して、第１の面全体に相当する凹面を形成し、その表
面を仕上げ研磨して、第１の面Ｓ1を規定する金型を作
製した。

【００３８】次いで、これら１対の金型を組み付けた成
形装置によって、平板状に加工したプリフォームを加熱
および加圧して、レンズ１ａを得た。得られたレンズ１
ａの外径φ2、有効径φ1、厚さｄ等の諸寸法は上記の値
どおりであった。

【００３９】図２に示したベルクランプ装置１０に、外
径４２ｍｍ、内径３６ｍｍ（レンズ１ａとの接触部位の
直径Ｄｃは外径に等しい）の１対のベルホルダーを取り
付け、これらによってメニスカスレンズ１ａを第２の面
Ｓ2を下向きにして挟持し、回転台１４を低速で回転さ
せつつ回転台１３を軽く押し下げて調芯を行った。調芯
後、ホルダーに設けたホルダーの先端間の間隔を表すゲ
ージ（不図示）によって測定したところ、ホルダーとの
接触部位におけるレンズ１ａの両面の距離すなわち回転
軸ＲＸに沿う方向の厚さ（図１におけるＬ0）は、計算
値との誤差が０．００４ｍｍ以下になっており、精度よ
く調芯がなされることが確認された。

【００４０】なお、ホルダーへのレンズ１ａの取り付け
向きを反転させ、凸面である第１の面Ｓ1を下向きにし
て調芯を行っても、精度に差は生じなかった。

【００４１】図６に第２の実施例の光学素子１ｂの断面
を示す。本実施例の光学素子１ｂは、有効部Ｅの直径φ
1が２５ｍｍ、外径φ2が３０ｍｍ、外縁部Ｐの幅が２．
５ｍｍ、中心の厚さｄが５ｍｍの正のメニスカスレンズ
である。凸面となっている第１の面Ｓ1は、有効部Ｅで
は近似曲率半径Ｒ1が３３ｍｍの非球面であり、外縁部
Ｐでは曲率半径Ｒ1'が６５ｍｍの球面である。凹面とな
っている第２の面Ｓ2は、曲率半径Ｒ2が３６ｍｍの球面
であり、有効部Ｅから外縁部Ｐまで同一曲率で連続して
いる。レンズ１ｂもガラス製であり、プレス成形により
製造した。

【００４２】このメニスカスレンズ１ｂは、外径２７ｍ
ｍ、内径２４ｍｍのベルホルダーを使用して、第２の面
Ｓ2を下向きにして調芯を行った。調芯後のホルダーと
の接触部位におけるレンズ１ｂの厚さは、計算値との誤
差が０．００３ｍｍ以下であり、精度よく調芯がなされ
たことが確認された。調芯後、この状態を保ったままベ
ルホルダーの押圧力を強めてレンズ１ｂを固定し、加工
装置に取り付けた砥石１６によりレンズ１ｂの外周を切
削して心取り加工し、外縁部Ｐの幅を１．２ｍｍとし
た。

【００４３】この心取り加工後、レンズ１ｂをオートコ
リメータにより評価したところ、外周円の中心軸に対す
る第１の面Ｓ1の中心と第２の面の曲率中心を結ぶ軸の
なす角は、成形により生じた傾き偏心の値１０”を含め
て約５０”となっており、また、心取り誤差は約０．０
１ｍｍであった。

【００４４】同様の方法により、成形から心取りまでの
加工を１０個のレンズ１ｂについて行った結果、偏心は
いずれも１’以内に抑えられており、心取り誤差は最大
でも０．０１１ｍｍであって、精度よく心取りを行い得
ることが確認された。

【００４５】図７に第３の実施例の光学素子１ｃの断面
を示す。本実施例の光学素子１ｃは、有効部Ｅの直径φ
1が４０ｍｍ、外径φ2が４５ｍｍ、外縁部Ｐの幅が２．
５ｍｍの大きさであり、有効部Ｅは厚さｄが３ｍｍの平
行平板である。第１の面Ｓ1の有効部Ｅには、その中心
を中心とする最大直径３０ｍｍの同心円の凹凸パターン
が形成されており、焦点距離７５ｍｍのフレネルレンズ
とされている。第１の面Ｓ1は外縁部Ｐも有効部Ｅに連
続する平面となっている。一方、第２の面Ｓ2の外縁部
Ｐは曲率半径Ｒ2'が６０ｍｍの球面に形成されている。
このレンズ１ｃもガラス製であり、プレス成形により製
造した。

【００４６】第２の面Ｓ2を下向きにし、外径４１ｍ
ｍ、内径３７ｍｍのベルホルダーを使用してレンズ１ｃ
の調芯を行ったところ、調芯後のホルダーとの接触部位
におけるレンズ１ｃの両面間の距離は、計算値との誤差
が０．００４ｍｍ以下であった。さらに、第２の実施例
と同様に心取り加工した後、外周円の中心と同心円パタ
ーンの中心との一致度を測定したところ、そのずれ量は
０．０１ｍｍ以下であった。

【００４７】同様の方法により、成形から心取りまでの
加工を１０個のレンズ１ｃについて行った結果、上記ず
れ量は最大でも０．０３ｍｍであって、調芯および心取
りを精度よく行い得ることが確認された。

【００４８】図８に第４の実施例の光学素子１ｄの断面
を示す。本実施例の光学素子１ｄは、有効部Ｅの直径φ
1が３８ｍｍ、外径φ2が４２ｍｍ、外縁部Ｐの幅が２ｍ
ｍ、中心の厚さｄが５ｍｍのメニスカスレンズである。
有効部Ｅでは、凸面となっている第１の面Ｓ1は近似曲
率半径Ｒ1が５０ｍｍの非球面であり、凹面となってい
る第２の面Ｓ2は近似曲率半径Ｒ2が４５ｍｍの非球面で
あって、一方の面の任意の点における法線が他方の面と
直交するように設定されている。したがって、コンセン
トリックな球面レンズと同様に、有効部Ｅの肉厚は一律
である。

【００４９】第１の面Ｓ1は有効部Ｅから外縁部Ｐまで
同一曲率で連続しており、一方、第２の面Ｓ2の外縁部
Ｐは曲率半径Ｒ2'が４５ｍｍの凸面に形成されている。
したがって、外縁部Ｐは、有効部Ｅと異なり、両凸面と
なっている。このレンズ１ｄもガラス製であり、プレス
成形により製造した。

【００５０】このメニスカスレンズ１ｄを第２の面Ｓ2
を下向きにして、外径４０ｍｍ、内径３６ｍｍのベルホ
ルダーを使用して調芯した。調芯後、ホルダーとの接触
部位におけるレンズ１ｄの両面間距離を測定したとこ
ろ、計算値との誤差は０．００３ｍｍ以下になってお
り、精度よく調芯されることが確認された。

【００５１】比較のために、外縁部Ｐを有さない光学素
子について、従来のベルクランプ方式による調芯を行っ
た。本比較例の光学素子５１ａの断面を図９に示す。こ
の光学素子５１ａは、外径φ2が４５ｍｍ、中心の厚さ
ｄが５ｍｍの負のメニスカスレンズである。凸面となっ
ている第１の面Ｓ1は曲率半径Ｒ1が９０ｍｍの球面であ
り、凹面となっている第２の面Ｓ2は近似曲率半径Ｒ2が
８５ｍｍの非球面である。レンズ５１ａは、第１の実施
例のメニスカスレンズ１ａの有効部Ｅをそのまま拡張し
て同一外径としたものに等しくなっており、コンセント
リックなレンズに近く、肉厚はレンズ５１ａの全面にお
いて略一律である。レンズ５１ａもガラス製である。

【００５２】このレンズ５１ａを第１の実施例と同様に
第２の面Ｓ2を下向きにし、外径４２ｍｍ、内径３６ｍ
ｍの同一のベルホルダーを用いて、ホルダーの回転速度
および押圧力を同一にして調芯を行った。調芯後、ホル
ダーとの接触部位におけるレンズ５１ａの両面間距離を
測定したところ、計算値との誤差は約０．０５ｍｍであ
った。この値は、第１の実施例における値の１０倍以上
であり、調芯の精度は悪かった。レンズの上下の向き、
ホルダーの回転速度、押圧力、回転時間等を種々変化さ
せて調芯を行ってみたが、上記数値を下回る結果は得ら
れなかった。

【００５３】以上、いくつかの具体例をあげて本発明の
光学素子および調芯方法を説明したが、本発明はこれら
の実施例に示した形状や大きさのレンズに限定されるも
のではなく、図４に示した如き形状の外縁部Ｐを有する
種々の光学素子およびその調芯方法を含むものである。
前述のように有効部Ｅの形状は任意であり、例えば、両
凸レンズ、両凹レンズ、表面が反射面である凸ミラーや
凹ミラー、平行平板の回折格子、内部に反射面を有する
平行平板のミラー等も含まれる。また、外縁部Ｐの表面
の曲率については、式（１）のＺ値が０．１５以上であ
ることが望ましいが、式（１）に代わる評価方法を用い
て設定するようにしてもよい。

【００５４】

【発明の効果】請求項１の光学素子の調芯方法によると
きは、有効部の形状や厚さに関わらず確実に調芯を行う
ことが可能であり、従来はベルクランプ方式による調芯
が困難または不可能であった有効部の両面がコンセント
リックな曲面や平行な平面の光学素子であっても、容易
に調芯することができる。しかも、光学素子としての本
質的な機能を司る有効部が、調芯により損傷を受ける恐
れが皆無である。このため、光学素子の材質による制約
を受け難くなり、ベルクランプ方式による調芯の適用範
囲が大きく広がる。

【００５５】請求項２の調芯方法では、有効部の外縁部
に近い部分を基準面としてベルクランプ方式で調芯する
ことが可能な光学素子を対象とする場合でも、より高精
度でかつより速やかに調芯を行うことができる。

【００５６】請求項３の調芯方法では、心取り加工の精
度が向上するため、外周の中心が光軸に精度よく一致す
る光学素子を容易に得ることができる。

【００５７】請求項４の光学素子によるときは、ベルク
ランプ方式によって精度よく調芯することが可能であ
り、しかも調芯により損傷を受けることもないから、設
計どおりの光学性能を発揮するものとなる。さらに、調
芯を速やかに行うことができるから、性能検査や組み立
て等の諸工程の能率が向上する。

【００５８】請求項５の光学素子では、有効部の周辺部
位を基準面とする従来の調芯方法以上に、精度よくかつ
速やかに調芯を行うことが可能となる。

【００５９】請求項６の光学素子は、有効部から外縁部
まで同一曲率で連続する面の形成が容易であり、効率よ
く製造することができる。

【００６０】請求項７の光学素子では、一方の面の外縁
部の曲率をその面の有効部の曲率と無関係に自由に設定
することができて、外縁部の厚さの変化を、有効部の厚
さの変化の有無や大きさに関わらず、ベルクランプ方式
による調芯に適するように設定することが可能である。

【００６１】請求項８の光学素子は、全体が平面である
面の形成が極めて容易であるから、効率よく製造するこ
とができる。

【００６２】請求項９の光学素子は、有効部の両面を基
準面としてベルクランプ方式により調芯することはでき
ないが、外縁部の両面を基準面とする調芯が可能であ
る。この範疇には、フレネルレンズや回折格子等の非レ
ンズ系の重要な光学素子が含まれ、ベルクランプ方式に
よる調芯が従来不可能であったこれらの光学素子も、容
易に調芯することができる。

【００６３】請求項１０の光学素子の製造方法によると
きは、金型を高精度で作製しておくだけで、調芯を確実
に行い得る光学素子を精度よく容易に量産することが可
能であり、製造効率が極めて高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ベルクランプ方式による調芯の原理を示す
図。

【図２】 本発明の実施形態で使用するベルクランプ装
置の要部の概略構成を示す図。

【図３】 本発明の光学素子の形状を模式的に示す平面
図。

【図４】 本発明の光学素子の形状を模式的に示す断面
図。

【図５】 第１の実施例の光学素子の断面図。

【図６】 第２の実施例の光学素子の断面図。

【図７】 第３の実施例の光学素子の断面図。

【図８】 第４の実施例の光学素子の断面図。

【図９】 比較例の光学素子の断面図。

【符号の説明】

１ 光学素子 Ｅ 有効部 Ｐ 外縁部 ＡＸ 光軸 １ａ メニスカスレンズ １ｂ メニスカスレンズ １ｃ フレネルレンズ １ｄ メニスカスレンズ １０ ベルクランプ装置 １１ ベルホルダー １２ ベルホルダー １３ ベルホルダー回転台 １４ ベルホルダー回転台 ＲＸ 回転軸

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光軸に関して回転対称な形状を有する光
   学素子の調芯方法において、 光軸を中心とする光学素子の有効部の外側に、径方向に
   厚さが変化する外縁部を設けておき、該外縁部の両面を
   基準面としてベルクランプ方式によって調芯を行うこと
   を特徴とする光学素子の調芯方法。
2. 【請求項２】 前記外縁部の径方向の厚さの変化を、前
   記外縁部近傍における前記有効部の径方向の厚さの変化
   よりも、大きく設定しておくことを特徴とする請求項１
   に記載の光学素子の調芯方法。
3. 【請求項３】 前記外縁部の両面を基準面としてベルク
   ランプ方式によって調芯を行った後、続けて芯取り加工
   を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載
   の光学素子の調芯方法。
4. 【請求項４】 光軸に関して回転対称な形状を有する光
   学素子において、 光軸を中心とする有効部の外側に、ベルクランプ方式に
   よる調芯を行うための、径方向に厚さが変化する外縁部
   を備えることを特徴とする光学素子。
5. 【請求項５】 前記外縁部の径方向の厚さの変化は前記
   外縁部近傍における前記有効部の径方向の厚さの変化よ
   りも大きいことを特徴とする請求項４に記載の光学素
   子。
6. 【請求項６】 いずれか一方の面は前記有効部から前記
   外縁部まで同一曲率で連続していることを特徴とする請
   求項４または請求項５に記載の光学素子。
7. 【請求項７】 いずれか一方の面は前記有効部と前記外
   縁部とで径方向の曲率が異なることを特徴とする請求項
   ４ないし請求項６のいずれかに記載の光学素子。
8. 【請求項８】 いずれか一方の面は全体が平面であるこ
   とを特徴とする請求項４ないし請求項７のいずれかに記
   載の光学素子。
9. 【請求項９】 両面は、前記有効部において、略平行平
   面であることを特徴とする請求項４ないし請求項８のい
   ずれかに記載の光学素子。
10. 【請求項１０】 請求項４ないし請求項９のいずれかに
    記載の光学素子をプレス成形によって製造することを特
    徴とする光学素子の製造方法。