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光学ユニット用レンズ成形技術

 

技術開発の背景

我々の身近にある携帯電話は、デジカメ、ビデオ、ゲーム機などが一体化され、デザイン重視でますます便利に進化している。そして搭載されるカメラは小型化(薄型化)と高画素化の熾烈な技術開発競争が展開されている。富士フイルムグループは、携帯電話用カメラの中の特に3Mピクセル画素以上の高画素タイプカメラのリーディングカンパニーとして、最先端の光学技術の開発を進めている。

技術の概要

薄型化のために、従来の光学設計を根本から見直し、まったく新しい光学系を開発し、特許化した。そこには、従来の単純な形状のレンズとは全く異なる複雑な形状のレンズ(カモメレンズと呼んでいます)の開発が必要になった。この光学系を具現化し、高画素化するためには、複雑になったレンズ面の形状精度を今まで以上にレベルアップするだけでなく、レンズの厚みや2つのレンズ面位置精度のレベルアップも必要になったが、この精度要求に答え、量産化が可能な 『超高精度カモメレンズ成形技術』を開発した。

この技術のコアは、

  1. 超高精度金型加工技術
  2. 超高精度レンズ成形用金型技術
  3. 高安定成形技術
  4. 高精度レンズ評価技術

によって構成されている。

1. 超高精度金型加工技術

超高精度旋盤に単結晶ダイアモンドバイトを装着して加工するが、従来の一方向の送り加工に対して、刃物の不規則な送りを、高精度で実現することが必要となり、駆動制御の高精度・高応答化を行った。さらに、ダイヤモンド結晶、加工プロセス、加工環境の見直しも行った。

2. 超高精度レンズ成形用金型技術

レンズ厚みの精度や2つのレンズ面位置精度のレベルアップのために、金型構造や金型剛性の見直しを行った。また、金型は、溶融した高温の樹脂を受け入れ、この熱を奪い冷却して固化させることから、いわゆる熱交換器でもあるので、熱交換器としてみた金型のあり方も再検討した。

3. 高安定成形技術

金型がどんなに高精度であっても、実際にレンズを成形する工程が安定していないと、高精度なレンズは成形できない。特にカモメレンズではわずかな外乱によりレンズの精度に誤差が生ずるため、統計的手法を駆使して、高安定な成形を実現した。

4. 高精度レンズ評価技術

技術開発では、開発した技術や物を正しく評価して、良否を判断したり、潜在的な技術課題を明確にすることが重要である。1から3の技術開発を効率的に進めるために、複雑形状のカモメレンズを機械的、光学的に評価する評価技術も同時進行で開発した。

[図]カモメレンズ特許 US 6,842,295 B2

カモメレンズ特許 US 6,842,295 B2

[図]レンズの高精度化

レンズの高精度化

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