CN101250021A - 透镜坯和透镜的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供即使是大型透镜坯也能够生产出所希望形状的透镜坯的透镜坯制造方法、以及能够使用根据该方法制造的透镜坯来生产所希望形状的透镜的制造方法。其使用具有形成透镜坯(1)的主表面的成形面的挤压成形模具，对被加热成比挤压成形模具的温度高的、呈软化状态的玻璃进行挤压成形，由此把成形面转印在透镜坯的主表面上，并且以仅存在于上述透镜坯的主表面的通过二次加工被除去的加工余量内的方式，转印设在成形面上的凹部和/或凸部，以促进透镜坯的冷却。

Description

透镜坯和透镜的制造方法

技术领域

本发明涉及作为用于制造玻璃制光学透镜的主要材料的透镜坯的制造方法、和使用这样的透镜坯来制造透镜的透镜制造方法。

背景技术

作为玻璃制透镜的制造方法，公知有使用一对模具把软化状态的玻璃挤压成形的方法。而且，玻璃的挤压成形法可大体分成：通过挤压成形来制作被称为透镜坯的具有与透镜形状近似的形状的挤压成形品，通过研削、研磨该挤压成形品来形成透镜的光学机能面的方法(以下将称为“挤压研磨法”)、以及通过挤压成形来形成透镜的光学机能面的方法(以下将称为“精密挤压成形法”)。

在玻璃的挤压成形法这一点上这两种方法是相同的，但最大的区别是，一个是通过研磨来形成光学机能面，另一个是通过挤压成形来形成光学机能面。

对于精密挤压成形法而言，制作由一个透镜量的玻璃构成并被称为压块的玻璃块，将该压块加热、升温到上述玻璃为106～1012dPa·s的粘度的温度，利用挤压成形模具进行挤压，形成透镜形状，然后，在模具闭合的状态(玻璃未与模具分离的状态)下，把玻璃和模具一同冷却到玻璃化转变温度附近，然后，打开模具把玻璃与模具分离，取出成形品。这样，之所以在合模状态下进行冷却，是为了防止因收缩而造成挤压成形了的光学机能面的面精度下降。

另外，挤压研磨法由于是通过研磨加工来形成光学机能面，所以不需要像精密挤压成形法那样在从模具中取出时，必须对成形品进行一定时间的冷却。从产量、尽可能简化挤压成形装置来降低制造成本方面考虑，倒是挤压研磨法更具有优势。

例如在由下模、上模、中体模构成挤压成形模具的情况下，在多个挤压成形模具中共用1个上模，并且把软化状态的玻璃料(粘度为1～10³dPa·s左右的状态)配置在被嵌入中体模内的下模上，把其移送并使其停留在上模在上方待机的位置(以下将称为“挤压位置”)，然后使上模下降，来利用上下模挤压玻璃料。挤压时间是大约数秒以内的非常短暂的时间，因而与精密挤压成形的挤压时间(大约数十秒)形成对比。然后，在把玻璃料形成为透镜坯形状后，进行上模与玻璃之间的分模，在下模上将挤压成形品冷却，然后把挤压成形品放入退火炉中进行退火。在取出了挤压成形品的下模上，再次供给玻璃料，移送到挤压位置来进行玻璃的挤压。这样，对每个下模连续地进行上述工序，来批量生产透镜坯。

挤压研磨法和紧密挤压成形法的概要内容如上说明的那样，在专利文献1、2中记载了其中的一例。

专利文献1：日本特开平1-257140号公报

专利文献2：日本特开2003-34541号公报

这里，紧密挤压成形法与挤压研磨法相比，其是以高压力挤压高粘度的玻璃，经过一定的时间形成所希望的形状的方法。因此，不太适合大型的透镜的形成。

对此，挤压研磨法由于是挤压低粘度的玻璃，所以可以使挤压前后的玻璃的形状发生大的改变，因而能够以高生产效率来制造用于制作大型透镜的透镜坯。

另外，近年来在制作大型透镜坯时，以下的问题越来越突出。

即，一般的情况下，在挤压成形后，虽然把透镜坯放入被称为LAIA炉的连续式退火炉中，但当通过对退火后的透镜坯的检查时，发现多数的透镜坯都出现了与所希望的形状的偏差。而且，即使对这样的透镜坯进行研磨，也不能达到所希望的透镜形状，或者必须形成比通常还稍大的透镜坯，在通过研削修整透镜坯的形状后，再进行光学机能面的形成加工，因而，损害了采用挤压研磨法的实际意义。

发明内容

本发明就是以解决上述问题为目的而形成的发明，其目的是提供一种即使是大型的透镜坯也能够生产所希望形状的透镜坯的透镜坯制造方法、以及能够使用根据该方法制作的透镜坯来生产所希望形状的透镜的透镜制造方法。

本发明的发明人们，为了调查上述的透镜坯的形状成为不良的原因，对退火后的透镜坯(以下将称为“最终样品”)、和退火前的透镜坯(以下将称为“热样品”)的形状进行了测定，发现虽然把热样品形成为所希望的透镜坯形状，但最终样品的形状却处于规格以外。根据该结果得知，这是因为在退火中透镜坯发生变形而造成上述的不良情况。通过对该结果进行进一步的研究，得出了以下的结论。

在把挤压成形后的透镜坯从挤压成形模具中取出时，虽然上述坯料的内部，尤其是厚壁部内部的温度比玻璃化转变温度还高，但表面和薄壁部已经成处于固化的状态。因此，在取出时即使被施加了外力，透镜坯也不会变形。而且，如果在这样的状态下把透镜坯冷却到室温，则形状被保持为由挤压所形成的形状。

另外，若把透镜坯在挤压成形后立即放入退火炉，则由于形成了对透镜坯的保温，所以使坯料的冷却速度迟缓。而且，透镜坯中心部所保有的热变得不容易从坯料表面散热，使得热滞留在坯料表面，从而使粘度下降。其结果，使坯料软化成为容易变形的状态。

透镜坯的退火，是把透镜坯放置在平面上，为了除去、减少透镜坯内部的变形，或调整玻璃的折射率，需要使透镜坯的温度经过长时间逐渐下降。因此，在透镜坯内部，由于在自重的作用下产生以其与上述平面的接点为中心的扭矩，所以透镜坯渐渐变形，在退火结束后，形成超过了容许范围的变形。

为了避免这样的事态，可以考虑在被载置在模具上的状态下进行退火，但如上述那样，由于挤压研磨法的优点是能够用有限数量的模具批量生产透镜坯，所以损害了采用该方法的实际意义。

因此，本发明的发明人们，根据透镜坯的变形的根本原因是退火开始时的透镜坯内部与表面的温度差、以及厚壁部与薄壁部的温度差的情况，想到了若在降低了该温度差后开始退火，则可以解决透镜坯变形的问题。例如，在挤压成形后，只要对透镜坯的厚壁部通过吹风等促进冷却，就能够选择性低促进厚壁部的冷却。

但是，能够使用该方法的只有与透镜坯的分模的面，对未分模的面不适用该方法。本发明的发明人们通过反复研究，想到了为了在分模前的状态下促进透镜坯的冷却，只要使厚壁部与模具的接触面中的热传导比薄壁部与模具的接触面中的热传导大即可。

本发明是基于这样的出发点而完成的发明，作为用于解决本发明的课题的方法，提供以下的方法。

即，本发明涉及的透镜坯的制造方法，其至少经过挤压成形工序和退火工序来制造透镜坯，该透镜坯通过实施包含研磨的二次加工而形成透镜，在上述挤压成形工序中，使用在形成上述透镜坯的主表面的成形面上设置有凹部和/或凸部的挤压成形模具，来对被加热成比上述挤压成形模具的温度高的、呈软化状态的玻璃进行挤压成形，由此把上述成形面转印在上述透镜坯的主表面上，同时转印上述凹部和/或凸部，并且使该凹部和/或凸部仅存在于上述透镜坯主表面的通过上述二次加工被除去的加工余量内。

根据作为这样的方法的本发明的透镜坯的制造方法，可增大成形面与透镜坯的接触面积，提高从刚挤压成形之后的透镜坯向成形模具的热传导，促进接触面中的透镜坯的冷却，由此，不会因退火而降低形状精度，可制造出具有所希望的形状的透镜坯。

另外，本发明涉及的透镜坯的制造方法，在上述透镜坯具有厚壁部和薄壁部的情况下，由于厚壁部内部的温度与薄壁部内部的温度相比不容易下降，所以，优选采用在上述挤压成形模具的成形面中，并且在用于形成相当于上述厚壁部的部分的部位上，设置凹部和/或凸部，以增加该部位与相当于上述厚壁部的部分的接触面积的方法，来促进厚壁部的冷却。

另外，作为本发明涉及的透镜坯的制造方法的其他方式，也可以是如下所述的方法，即，其至少经过挤压成形工序和退火工序来制造具有厚壁部和薄壁部的透镜坯，该透镜坯通过实施包含研磨的二次加工而形成透镜，在上述挤压成形工序中，使用具有形成上述透镜坯主表面的成形面的挤压成形模具，对被加热成比上述挤压成形模具的温度高的、呈软化状态的玻璃进行挤压成形，在上述透镜坯的主表面上转印了上述成形面后，相比相当于上述薄壁部的部分与上述成形面之间的接触面中的冷却，更促进相当于上述厚壁部的部分与上述成形面之间的接触面中的冷却，以该方式对透镜坯进行冷却，然后，从上述成形模具中取出上述透镜坯，并使其经过退火工序。

另外，本发明涉及的透镜坯的制造方法，可以制作直径为30mm以上的透镜坯。

直径越大，在透镜坯中越容易产生大的温度差，但根据本发明，即使在制作直径为30mm以上的透镜坯的情况下，也可以减小温度差、防止并减小退火时的变形。

另外，本发明涉及的透镜的制造方法，对采用上述的透镜坯的制造方法制造的透镜坯，实施包含研磨的二次加工来制成透镜。

根据作为这样的方法的本发明的透镜的制造方法，可高效率制造出具有所希望的形状的透镜。

如上所述，根据本发明，不会因退火而降低形状精度，可制造出具有所希望的形状的透镜坯，并且，可使用该透镜坯高效率地制造具有所希望的形状的透镜。

附图说明

图1是表示透镜坯的一例的剖面形状的说明图。

图2是表示挤压成形模具的一例的垂直剖面的说明图。

图3是在图2中用点划线包围的部分的放大图。

图中：1-透镜坯；2-厚壁部；3-薄壁部；10-上模；10a-上模成形面；20-模具；21-下模；21a-下模成形面；30-同心圆状槽组。

具体实施方式

下面，将对本发明的优选实施方式进行说明。

透镜坯的制造方法：

本发明涉及的透镜坯的制造方法至少包括：使用具有形成透镜坯的主表面的成形面的挤压成形模具，对被加热成比挤压成形模具的温度高的、处于软化状态的玻璃进行挤压成形的挤压成形工序；和用于通过缓和成形后的残留应力来除去变形等的退火工序，本发明包括以下将要说明的第1实施方式和第2实施方式。

这里，所谓透镜坯，是指通过实施包括研磨的二次加工，形成最终制品的透镜的玻璃成形体，即具有与作为最终制品的透镜的形状近似的形状的中间制品。而且，这样的透镜坯具有形成透镜的部分、和通过上述二次加工除去的部分(以下将称为“加工余量”)。

第1实施方式：

首先，将对本发明涉及的透镜坯的制造方法的第1实施方式进行说明。在本实施方式中，在挤压成形工序中，使用在形成透镜坯的主表面的成形面上设有凹部和/或凸部的挤压成形模具，对被加热成比挤压成形模具的温度高的、处于软化状态的玻璃料进行挤压成形，由此把挤压成形模具的成形面转印在透镜坯的主表面上，并且以使其仅存在于透镜坯的主表面的加工余量范围内的方式，转印被设在成形面上的凹部和/或凸部。

软化状态的玻璃料，例如，能够从流出的熔融玻璃中分离出透镜坯的成形所必要的量的熔融玻璃块来获得。另外，也可以通过把透镜坯的成形所必要量的固化的玻璃块加热、软化来获得。

采用前者的方法获得的熔融玻璃块的温度急速下降，在处于软化状态时进行挤压成形。该方法被称为直接挤压，对采用后者的方法软化的玻璃料挤压成形的方法称为再加热挤压。

直接挤压：

在直接挤压中，从连续流出的熔融玻璃流中陆续地分离出熔融玻璃块来进行挤压成形。因此，把多个下模陆续地移送到熔融玻璃流的下方并且使其停留，接受熔融玻璃流的前端，然后，使用被称为切断机的切刀把熔融玻璃流切断。这样，就把1个透镜坯量的熔融玻璃块供给到下模上。

另外，把被供给熔融玻璃块的下模停留位置称为浇铸位置。

把承载了熔融玻璃块的下模从浇铸位置搬出，移送到在上方有上模待机的被称为挤压位置的停留位置，并使其停留在该位置。在此过程中，使熔融玻璃块的温度下降，从而成为适合于挤压成形的软化状态的玻璃料。

在挤压位置上，使上模下降，利用下模、上模对玻璃料进行挤压成形。在使用中体模的情况下，可以把下模嵌入中体模中，以使下模和中体模一同移送，并使其停留，也可以把上模嵌入中体模中，以使上模和中体模一同移送，并使其停留。

挤压成形模具虽然由下模和上模构成，在使用中体模的情况下，由下模、上模、和中体模构成。被上下模挤压了的玻璃，在由上下模的成形面所包围的空间(在使用中体模的情况下，是由上下模的成形面与中体模所包围的空间)中被挤压延伸，从而形成透镜坯。然后，把上模分离，返回到上方的待机位置，把承载了透镜坯料的下模从挤压位置搬出。

另外，在直接挤压中，对粘度为1～10³dPa·s左右的状态的玻璃料进行挤压成形。挤压时间，虽然根据透镜坯的大小而不同，但一般小于10秒。

然后，把透镜坯冷却到不变形的温度，在下模停留在透镜坯取出位置的期间，将其从下模中取出并放入退火炉中。成形了的透镜坯一般是通过被称为LEIA的连续式退火炉内进行退火，从而形成去除了变形的透镜坯。

在取出了透镜坯后，下模被再次移送到浇铸位置，反复进行上述的工序。各下模通过顺序地反复进行上述工序，把从连续地流出的熔融玻璃，陆续地形成透镜坯。

在生产同一规格的透镜坯时，希望确定固定的玻璃料的重量和在下模上的供给时的温度、从把玻璃料供给到下模上直到开始挤压成形的时间、以及挤压成形所用的时间等。为此，优选地，把熔融玻璃的流出速度维持一定，并且把分离熔融玻璃的周期固定，同步地进行各个下模的移送、停留。

作为具体例，把多个例如6～20个下模配置在以旋转台的移旋转轴为中心的圆周上，使旋转轴分度旋转，把各下模顺序移送、并使其停留在浇铸位置、挤压位置、透镜坯取出位置等。

再加热挤压：

再加热挤压是，把熔融玻璃浇铸到铸模中形成玻璃块、玻璃板、玻璃棒等，在退火后，通过进行切断或割断来制作成被称为切片的玻璃片，把该切片直接或进行了磨边、滚筒研磨、或研削、研磨后，作为玻璃料使用，在加热、软化后进行挤压成形。

再加热挤压也使用多个下模，在下模上配置玻璃料，并经过被称为软化炉的加热炉内。由配置在软化炉内的加热器，玻璃料和下模在通过软化炉内的期间被加热，使玻璃料成为软化状态。

载置有软化的玻璃料的下模通过软化炉，被送到挤压位置，使在挤压位置的上方待机的上模下降，通过上下模挤压玻璃，使玻璃在上下模成形面之间的空间内延展，形成透镜坯。再加热挤压与直接挤压同样地也可以使用中体模。

另外，在再加热挤压中，对粘度为10⁴dPa·s～10^5.6dPa·s、优选地，粘度为10⁴dPa·s～10^5.4dPa·s的玻璃料进行挤压成形。关于挤压时间大约与直接挤压的情况相同。

在挤压成形后，上模在原来的位置待机，把在下模上成形的透镜坯冷却，在成为受外力不会变形的温度时，从下模上取出，放入退火炉内进行退火。在取出透镜坯而成为空载的下模上，再次供给玻璃料，进行加热、软化，和挤压成形。

通过使用多个下模顺序进行以上的工序，可以批量生产透镜坯。

在上述的直接挤压和再加热挤压的任意一种中，对于挤压成形模具的材料而言，可以使用FCD450等铸铁、或SUS303等不锈钢等公知的耐热性模具材料。

另外，在直接挤压和再加热挤压的任意一种中，都是把挤压成形后的透镜坯，使其在下模上并且处于与上模分离的状态下进行冷却。在本实施方式中，这样的状态可促进透镜坯的厚壁部的冷却。

为了促进厚壁部的冷却，虽然也可以对与上模分离了的透镜坯的厚壁部表面进行冷却气体的吹风，但如果要只通过冷却气体的吹风来使厚壁部的温度下降到充分的低，则必须进行冷却气体的强烈吹风，因而冷却气体的风压将导致透镜坯表面产生了凹陷。

因此，本实施方式使用在下模成形面和/或上模成形面上形成有凹部和/或凸部的挤压成形模具，该下模成形面和/或上模成形面是用于挤压成形透镜坯的主表面的成形面，该透镜坯的主表面最终要被加工成透镜的光学机能面。而且，在挤压成形工序中，把设在成形面上的凹部和/或凸部转印在玻璃料上。

这样，设在成形面上的凹部和/或凸部一直到分模时为止保持与透镜坯(玻璃料)的紧密接触的状态。因此，虽然透镜坯的整体形状本身没有变化，但成形面与透镜坯的接触面积，却比在成形面上未设置凹部和凸部的情况大。

例如，在以成形面的中心点为中心同心圆状地形成多条槽的情况下，从上述同心圆的径向所观察到的槽的剖面形状，如果是以2边为斜面、1边为开口部的正三角形，则通过形成这样的槽，能够使成形面与透镜坯(玻璃料)的接触面积增大到2倍。

另外，在如上所述地设置了槽的情况下，还可以把槽本身视为凹部，也可以把槽与槽之间的部分视为凸部。

本实施方式由于是对处于比挤压成形模具的温度高的高温的、软化状态的玻璃料进行挤压成形，所以挤压成形模具的温度被保持为比刚挤压成形后的透镜坯的温度低的温度。因此，通过增加上述接触面积，可提高从透镜坯向成形模具的热传导，可以促进透镜坯的在接触面上的冷却。由此，在后续进行的退火工序中不会造成形状精度的下降，从而可制造具有所希望形状的透镜坯。

这里，被转印在透镜坯上的凹部和凸部，是在最终制品的透镜上没有的部分，凹部和凸部不会反映在透镜的形状上。在从与成形面垂直的方向观察时的凹部、凸部在俯视面上的大小(以下将称为“俯视面上的大小”，在上述的槽的例子中，是槽的宽度，即上述剖面中的开口部的长度)，与成形面整体的大小相比充分小，例如，优选地，凹部、凸部在俯视面上的大小在1mm以下，更优选地，在0.7mm以下。另外，如果凹部、凸部的俯视面上的大小过于小，则玻璃不容易进入凹部，使上述冷却促进效果降低，因此，优选地，凹部、凸部的大小分别在0.2mm以上，更优选地，在0.4mm以上。

优选地，凹部的深度、凸部的高度分别是0.1～1mm，更优选地，是0.1～0.5mm。在凹部与凸部相邻接的情况下，把凸部与凹部的高低差视为凹部的深度或者凸部的高度。如果上述高度或深度过大，则由于必须增加必要以上的加工余量，由此增加了包括研磨的加工作业和时间，并增加了不能构成透镜而废弃的加工屑(碎屑)，所以从降低成本和环境保护方面讲是不优选的。反之，如果上述高度或深度过小，则由于不能大幅增加透镜坯与成形面的接触面积，因而是不优选的。

另外，优选地，加工余量的厚度是0.2～1.5mm。把能够通过挤压成形将上述成形面的凹部、凸部转印在玻璃坯料上的部分称为转印成形部，使加工余量的厚度大于被转印在转印成形部上的凹部的深度、凸部的高度。

无论是直接挤压还是再加热挤压，将进行挤压成形之前的玻璃料的表面都为非常高的高温。因此，从包含在高温下呈现显著挥发性的玻璃成分(例如，碱金属、硼酸、氟化物等)的玻璃料表面，上述成分挥发，在表面附近产生被称为纹理的光学不均匀的部分。由于纹理是导致透镜性能下降的主要原因，所以必须将其除去，纹理被限定在加工余量的范围内，通过上述加工，可完全除去纹理。

另外，如果用具有凸部的成形面挤压在同样的深度中存在纹理的玻璃料，则可想象在由凸部挤压的部分中纹理进入到深层，但实际上，由于在挤压时凸部是以挤开玻璃料表面层的方式进入，所以，由凸部挤压的部分的纹理不会进入到深层。

另外，双凸透镜、平凸透镜、凸弯月透镜等具有正光焦度的透镜，透镜中心部分(光轴与其周边部)的厚度比透镜周边部分的厚度还厚。用于制作这样的透镜的透镜坯，也为与透镜形状近似的形状，其中心部分比周边部分厚。即，用于制作具有正光焦度的透镜的透镜坯，其中心部分成为厚壁部，周边部分成为薄壁部。

另一方面，双凹透镜、平凹透镜、凹弯月透镜等具有负光焦度的透镜，其透镜中心部分的厚度比透镜周边部分的厚度薄。具有近似形状的透镜坯的中心部分也比周边部分薄。即，用于制作具有负光焦度的透镜的透镜坯，其中心部分成为厚壁部，周边部分成为薄壁部。

厚壁部内部的温度相比薄壁部内部的温度不容易下降，这成为退火时的透镜坯变形的主要原因。因此，在制作具有厚壁部和薄壁部的透镜坯时，在成形面的、挤压厚壁部的部分上，形成上述的凹部和/或凸部，增加挤压厚壁部的部分与厚壁部的接触面积，以促进厚壁部的冷却。

另外，虽然也可以在成形面的、挤压薄壁部的部分形成上述的凹部和/或凸部，以促进薄壁部的冷却，但薄壁部因急速冷却的收缩，会造成破损。这种现象被称为龟裂，其在膨胀系数大的玻璃的情况下尤为显著。因此，为了防止龟裂，希望在挤压薄壁部的部分不形成上述凹部和凸部。

关于在上下模的哪个成形面上设置凹部和/或凸部，可以根据如下情况决定。有3个选择分支，即，只在上模成形面上设置凹部和/或凸部的情况(以下称为“情况1”)；只在下模成形面上设置的情况(以下称为“情况2”)；和在上模和下模的成形面上设置的情况(以下称为“情况3”)。

如在直接挤压的说明中所述的那样，情况1在多个下模共用一个上模的情况下有效。该方式只要在一个上模成形面上形成凹部和/或凸部，可省去在多个下模成形面上形成凹部和/或凸部的工序。另外，即使在挤压成形时玻璃不容易延伸的情况下，该方式也有效。其原因是在下模成形面上，凹部和/或凸部会成为对于玻璃的延伸的阻力。情况2在进行了与上模的分模后，取出下模成形面上的透镜坯的情况下，能够比情况1延长透镜坯与凹部和/或凸部的接触时间，并能够比情况1提高厚壁部的冷却效果。情况3是最能够提高厚壁部的冷却效果的方式。

在选择情况1～情况3时，只要考虑透镜坯的形状、尺寸、所使用的玻璃的性质、下模、上模的数量等来决定即可。

由于通过转印凹部和凸部而形成的透镜坯的凸部和凹部，不仅在透镜中不需要，而且还是损害透镜机能的部分，所以，转印成使其仅存在于通过包含研磨的加工可被除去的加工余量范围内，通过上述加工来将其完全除去。

透镜坯：

下面，将对应用本发明最有效的透镜坯进行说明。

首先，就尺寸而言，适合于制作30mm以上的透镜坯，更适合于制作40mm以上的透镜坯，最适合于制作50mm以上的透镜坯。这样，在大直径的透镜坯的情况下，在挤压成形后，在厚壁部与薄壁部之间、或表面与内部之间容易产生大的温度差。这样的温度差是上述退火时的坯料变形的原因。

根据本发明，即使是容易产生这样大的温度差的透镜坯，也可以降低上述温度差，防止、减小退火时的变形。

其次，就构成透镜坯的玻璃而言，适合于由氟磷酸玻璃、硼酸镧类玻璃(作为玻璃成分包含B₂O₃和La₂O₃的玻璃)、磷酸玻璃的任意一种构成的透镜坯的制作，更加适合于氟磷酸玻璃或硼酸镧类玻璃(作为玻璃成分而包含B₂O₃和La₂O₃的玻璃)，最适合于氟磷酸玻璃。

上述玻璃是在从刚挤压成形后的透镜坯的温度到玻璃化转变温度的温度区域中粘度变化相对温度变化小的玻璃。这样的玻璃与其他玻璃相比，即使冷却一定的温度，其粘度的增加量也小，并且不容易固化。因此，通过退火时的加热，坯料在自重的作用下容易变形。因此，通过采用本发明的方法来促进冷却最慢的坯料厚壁部或内部的冷却，即使是由上述玻璃构成的透镜坯，也可以防止、减小退火时的变形。

退火工序：

下面，将对透镜坯的退火进行说明。在刚挤压成形之后，把透镜坯放入退火炉中，以形成透镜坯的玻璃的转变温度开始进行退火。优选地，退火时的透镜坯的降温速度是每小时10℃～每小时50℃的范围。在透镜坯的温度下降到低于变形点后，把透镜坯从退火炉中取出，结束退火。

退火除了具有减少、或除去透镜坯内部的变形，防止在包括后述的研磨的加工时的透镜坯的破损的作用以外，还具有对折射率的微调整作用。对于退火炉，可使用公知的连续式退火炉(LEIA炉)或分批式退火炉等。

退火后的透镜坯通过采用公知方法进行研削、研磨而制成透镜。此时，除去在挤压成形时通过转印成形面的凹部和/或凸部而形成的转印成形部。特别是，由于如果在透镜的光学机能面上残留有上述转印成形部，则损害了作为透镜的机能，所以，优选地，通过包括研磨的加工完全除去光学机能面上的转印成形部。

在这样获得的透镜的表面上，根据需要也可以附贴放射防止膜等。

第2实施方式：

下面，将对本发明涉及的透镜坯的制造方法的第2实施方式进行说明。本实施方式在制造具有厚壁部和薄壁部的透镜坯时，在挤压成形工序中，使用具有形成透镜坯的主表面的成形面的挤压成形模具，对被加热成比挤压成形模具的温度高的、呈软化状态的玻璃料进行挤压成形，由此把挤压成形模具的成形面转印在透镜坯的主表面上，然后，以相比在相当于透镜坯的薄壁部的部分与成形面之间的接触面中的冷却，更促进在相当于透镜坯的厚壁部的部分与成形面之间的接触面中的冷却的方式，对透镜坯进行冷却。

在上述的第1实施方式中，为了促进在相当于透镜坯的厚壁部的部分与成形面之间的接触面中的冷却，在成形面中的用于形成相当于透镜坯的厚壁部的部分的部位上，设置凹部和/凸部，从而增加了该部位与相当于透镜坯的厚壁部的部分的接触面积。

对此，本实施方式取代、或并用设置这样的凹部和凸部，采用以下的冷却促进方式。

例如，可以使用挤压厚壁部的模具材料和挤压薄壁部的模具材料组装下模，在对厚壁部进行强制冷却(例如，气冷、水冷或两者并用)的同时，对薄壁部进行自然冷却(不进行强制冷却)，或者对厚壁部和薄壁部都进行强制冷却，但把对薄壁部的冷却度设定为小于对厚壁部的冷却度。

并且，对形成挤压厚壁部的成形面的材料、和形成挤压薄壁部的成形面的材料，采用不同的材质，还可以使形成挤压厚壁部的成形面的材料的热传导率，比形成挤压厚壁部的成形面的材料的热传导率大。这些材料只要对熔融玻璃的温度具有充分的耐热性即可，可根据这样的条件，在公知的材料中进行适当选择。

本实施方式虽然在冷却促进方式上与第1实施方式不同，但由于除此以外，可以采用与第1实施方式相同的方法，所以省略对其他结构的详细说明。

实施例：

下面，将结合实施例对本发明进行更详细的说明。

图1是表示用于通过研削、研磨来制作平凸透镜的透镜坯1的剖面形状(在包含光轴C的平面上的剖面)的说明图。

图中R1所示的面是形成凸面的第1面，是曲率半径为84.0mm的球面。图中R2所示的面是形成平面的第2面，是曲率半径为550.0mm的球面。另外，直径为90mm，边厚为5.3mm。另外，该透镜坯1的加工余量为1.0mm。并且，把该透镜坯1的、以光轴C为中心半径35mm以内的范围设为厚壁部2，把其外侧设为薄壁部3。

在制造这样的透镜坯1时，首先，通过加工由铸铁(FCD450)构成的模具材料，制作上模10、下模21、和中体模22。图2是表示在把下模21嵌入中体模22中，并与上模10对向配置时的垂直剖面的说明图。上模成形面10a被加工成反转了透镜坯1的第1面R1的球面形状，下模成形面被加工成反转了其第2面R2的球面形状。

另外，在构成挤压成形模具的模具材料中，除了上述的铸铁，也可以使用不锈钢(例如SUS303)等。

然后，利用NC旋转盘进行加工，在由从上模成形面10a的中心半径35mm的圆所包围的区域内，形成多个同心圆状的槽。此时，设定槽的剖面形状为V字型，槽的宽度(开口宽度)为0.6mm，深度为0.2mm。另外，设定槽的数量一共是53条。把这些槽称为同心圆状槽组30。

图3是放大了同心圆状槽组30的局部剖面的图，其相当于图2中的用点划线围起来的部分。虽然因加工上的原因在中心部未形成槽，但由于其面积与形成同心圆状槽组30的范围相比非常小，所以不会影响厚壁部2的冷却促进。

在本实施例中，通过直接挤压来形成透镜坯1，在结束了挤压成形之后，立即把位于上模10一侧的面(第1面R1)与上模10分离，而不分离位于下模21一侧的面(第2面R2)，在下模21上把透镜坯1冷却到在取出时的外力作用下不会变形的程度。

在上述冷却过程中，同心圆状槽组30被转印形成在第1面R1的厚壁部2上。通过该同心圆状槽组30，使第1面R1中的厚壁部2与上模成形面10a的接触面积增加1.2～1.5倍。其结果，可增加从第1面R1侧的厚壁部2向下模21的热传导，大幅促进冷却。

此时，虽然也可以通过从第2面R2侧吹付冷却气体等来促进厚壁部2的冷却，但要调整吹付气体时的压力，以使第2面R2不会因高压冷却气体的吹付而变形。

在本实施例中，把12组的在中体模22内嵌入有下模21的模具20等间隔地配置在旋转台上的同一圆周上。然后，使旋转台分度旋转，把各个模具20顺序移送、并使其停留在12个停留位置上。其中，把一个停留位置作为浇铸位置，在上方配置熔融玻璃的流出管，并且配置把从管中以一定的速度流出的熔融玻璃流以一定的周期切断的被称为切断器的切刀。

从管中流出的熔融玻璃流的下端，由停留在浇铸位置的模具的下模成形面的中央附近所接受，在该状态下，由切断器把熔融玻璃流从中途切断，由此，在下模成形面21a上获得所希望的量的熔融玻璃料。然后，使旋转台分度旋转，把载置有玻璃料的模具20移送、并使其停留在上方有上模10待机的被称为挤压位置的停留位置。然后，在模具20的停留时，使上模10下降，与下模21一同挤压玻璃料，使玻璃充满由上模10、下模21和中体模22所包围的空间，形成透镜坯1。挤压时间在2～3秒的范围内为最佳。

然后，使上模10上升，把透镜坯1的上表面(第1面R1)与上模10分离，如上述那样，在下模21上对透镜坯1进行冷却，在模具20返回浇铸位置之前的停留位置，使用真空机械臂吸引透镜坯1的第1面R1，从下模成形面21a上将其取出。关于在哪个停留位置取出透镜坯1，只要以是否如上述那样被冷却到透镜坯1不会因在取出时所受的外力而变形的温度为基准，进行决定即可。取出了透镜坯1的模具20被再次移送刀浇铸位置，反复进行上述工序。

通过使用12组模具20反复进行这样的工序，能够从连续流出的熔融玻璃流批量生产透镜坯。

本实施例所使用的玻璃是，具有折射率nd为1.49700、阿贝数υd为81.61的光学特性，玻璃化转变温度为455℃的氟磷酸玻璃，把供给到下模成形面21a上时(浇铸时)的玻璃的温度和粘度，设定为约900℃、30dPa·s，把下模21、中体模22、上模10的温度设定为约400℃。

另外，在本实施例中，由于浇铸时的玻璃温度不是很高，所以不进行挤压成形的强制冷却。

把从下模21上取出的透镜坯1的上下面反转，以使第1面R1朝下将其放入连续式退火炉中，使其在向被设定为从玻璃化转变温度逐渐降低温度的区域移动的同时，以每小时30℃的速度逐渐下降到室温。

对这样获得的退火前的透镜坯(热样品)1、和退火后的透镜坯(最终样品)1的形状进行了评价。

首先，把具有曲率半径为84.0mm的凹状球面的曲面圆规A，分别与热样品、最终样品的各自的第1面R1相接触，把具有曲率半径为550.0mm的凹状球面的曲面圆规B，分别与热样品、最终样品的各自的第2面R2相接触。

把相当于透镜坯1的光轴C的部分称为中心，把接近边缘4的部分称为周边，把在透镜坯1的中心与曲面圆规A、B接触的状态下，在坯料1的周边与曲率圆规A、B之间所形成的间隙称为外间隙，把在透镜坯1的周边与曲面圆规A、B接触的状态下，在坯料1的中心与曲率圆规A、B之间所形成的间隙称为中间隙。

在存在外间隙的情况下，与曲率圆规A、B接触的透镜坯1表面的曲率半径比曲率圆规A、B的曲率半径小，在存在中间隙的情况下，与曲率圆规A、B接触的透镜坯1表面的曲率半径比曲率圆规A、B的曲率半径大。

即使存在外间隙或中间隙，作为基准只要是，外间隙的情况下，该间隙在加工余量的40～50％以下，中间隙的情况下，该间隙在加工余量的60～70％以下，通过研削、研磨，即可形成所希望的光学机能面，但如果间隙过大，则加工余量不足，不能形成所希望的形状的透镜。

在本实施例中，试验性地形成了1千个透镜坯1，分别随机地采取各50个的热样品和最终样品，使用曲率圆规A、B进行了形状评价。

其结果，无论是热样品还是最终样品，在全部的样品中，第1面R1的外间隙在0.3mm以下，中间隙在0.4mm以下。这种形状精度，可通过加工余量为1.0mm的研削、研磨，获得所要形状的透镜。

通过对这样获得的完成了退火的透镜坯1进行研削、研磨，制成了具有在图1所示形状的坯料上除去了深度为1.0mm的加工余量的形状的透镜。

另外，在上述实施例中，只在上模成形面10a上形成有同心圆状槽组30，但也可以只在下模成形面21a上，或在上模成形面10a和下模成形面21a的双方上形成同心圆状槽组30。

比较例：

除了使用在成形面上没有同心圆状槽组的上模以外，与实施例同样地挤压成形1千个透镜坯，并对各50个热样品和最终样品进行了形状评价，其结果，关于热样品，得到了与实施例的评价结果大致相同的结果，而在最终样品中，第1面R1的中间隙、第2面的外间隙都增大为0.8～1.2mm。其原因是，由于使第1面R1朝下来对坯料进行退火，所以在自重的作用下坯料周边形成了下垂，使得第1面R1的曲率半径增大，同时使得第2面R2的曲率半径减小。

要把这样的最终样品加工成所希望的形状的透镜，由于1.0mm的加工余量不够，结果是，这些透镜坯成为了次品。

以上，结合优选的实施方式，对本发明进行了说明，但本发明当然不限于上述的实施方式，在本发明的范围内可进行各种变更实施。

根据本发明，不会因退火而降低形状精度，可制造出所希望的形状的透镜坯，以及可利用该透镜坯高效率地制造透镜。

Claims (5)

1.一种透镜坯的制造方法，其至少经过挤压成形工序和退火工序来制造透镜坯，该透镜坯通过实施包含研磨的二次加工来形成透镜，其特征在于，

在上述挤压成形工序中，

使用在形成上述透镜坯主表面的成形面上设置有凹部和/或凸部的挤压成形模具，来对被加热成比上述挤压成形模具的温度高的、呈软化状态的玻璃进行挤压成形，由此

把上述成形面转印在上述透镜坯的主表面上，同时转印上述凹部和/或凸部，并使该凹部和/或凸部仅存在于上述透镜坯的主表面的通过上述二次加工被除去的加工余量内。

2.根据权利要求1所述的透镜坯的制造方法，其特征在于，

上述透镜坯具有厚壁部和薄壁部，

在上述挤压成形模具的成形面中，且在用于形成相当于上述厚壁部的部分的部位上，设置上述凹部和/或凸部，以增加该部位与相当于上述厚壁部的部分的接触面积。

3.一种透镜坯的制造方法，其至少经过挤压成形工序和退火工序来制造具有厚壁部和薄壁部的透镜坯，该透镜坯通过实施包含研磨的二次加工来形成透镜，其特征在于，

在上述挤压成形工序中，

使用具有形成上述透镜坯主表面的成形面的挤压成形模具，来对被加热成比上述挤压成形模具的温度高的、呈软化状态的玻璃进行挤压成形，由此把上述成形面转印在上述透镜坯主表面上，然后

相比相当于上述薄壁部的部分与上述成形面之间的接触面中的冷却，更促进相当于上述厚壁部的部分与上述成形面之间的接触面中的冷却，以该方式对透镜坯进行冷却，

然后，从上述成形模具中取出上述透镜坯，并使其经过退火工序。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的透镜坯的制造方法，其特征在于，制作直径为30mm以上的透镜坯。

5.一种透镜的制造方法，其特征在于，对利用权利要求1至4中任意一项所述的透镜坯的制造方法制造的透镜坯，实施包含研磨的二次加工来制成透镜。

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