CN101343140A - 模造玻璃镜片及其成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明是一种模造玻璃镜片及其成型模具，镜片包含上、下二光学面与位于各光学面外围的上、下二肩部，其中在下肩部与上肩部中至少一肩部上设有至少三个呈环状排列的凹槽，所述的凹槽形状不拘，而其中一凹槽的形状可不同于其他凹槽，使镜片具有辨位功能，有助于镜片的调芯功能，且所述的凹槽不影响肩部的原有尺寸，相对不影响镜片的后续组装作业；而成型模具的上模仁与下模仁中至少一模仁的外环部上布设至少三个呈环状排列的等高度的凸体，使在模造成型制程中，模穴中空气受模造设备抽真空后可由所述的凸体周围因高度落差所形成的间隙中向外排出，达成高效率的排气效果，进而减少因模造过程所造成的气泡现象而影向模造玻璃镜片的精度。

Description

模造玻璃镜片及其成型模具

技术领域

本发明涉及一种模造玻璃镜片及其成型模具。

背景技术

精密模造玻璃成型(glass precision molding)技术已大量应用在制造高解析度、稳定性佳且成本较低廉的非球面模造玻璃镜片，如US2006/0107695、US2007/0043463、TW095101830、JP63-295448、TW095133807等其是利用玻璃在高温软化的特性，将一玻璃预型体(glass preform)在上、下模仁中加热软化，再将上、下模仁对应闭合并施压(且模造之前模造设备一般会先抽真空)，使上、下模仁的光学曲面转印至软化的玻璃预型体，经冷却后分开上、下模仁取出而成为一具有上、下模仁曲面的模造玻璃镜片；其中，所述的玻璃预型体有球状、滴状、平板状或圆盘状，也有先经研磨加工而制成与成型镜片形状接近的胚料等。

由上述模造玻璃镜片制程可知，玻璃预型体与上、下模仁接触紧密，且在加温与加压过程中，玻璃预型体将被迫压向上、下模仁，若模仁中有一点残留空气，将在镜片表面形成气泡而影响镜片的成型品质；尤其玻璃预型体是放置在下模仁上，虽然模造之前模造设备会先抽真空，但下模仁模穴中空气因受玻璃预型体重力压迫影响而无法排除干净；现有技术有下列方法，尝试去解决残留空气的问题：

<1>、使用控制压力、温度或表面粗糙度的方法：如JP2002-003225、JP05-286730、JP06-191861、US20050172671、EP0648712等，然而当玻璃预型体的材料纯度变异或形状、大小变动时，操作条件也会随之改变，靠单纯控制操作条件并不能完全解决残存空气的问题。

<2>、在模造设备中设有空气通道，使在加温加压过程中，气体可由通道中向外排出：如JP61-291424、TWI248919、JP2000-044260、TW200640807、US20050242454等，然而，对于球状或滴状的玻璃预型体，所述的空气通道的排气效果较优；但对于平板状或圆盘状的玻璃预型体，因平板状或圆盘状预型体可能会压住排气通道，或玻璃预型体在加热软化时可能会阻塞气体通道而降低排气效果。

<3>、在模仁(尤其下模仁)上设有凹槽或通气孔等：如JP61-291424、JP08-337428、US7,159,420等，但所述的凹槽或通气孔可能会在成型后的镜片上形成相对的凸点，造成二次加工或后续组装困难的问题；而若要减小镜片上凸点，则模仁上凹槽、通气孔要较小，相对产生排气不良的问题。

排气效果一般是以排气效率表示，排气效率δ等于可排气通道的截面积除以模穴体积(δ＝可排气通道的截面积/模穴体积)；当排气效率δ愈大，表示空气在模造过程中可以快速逃逸而不会积存，反之排气效率δ低，表示排气容易阻塞；经由长期的实验结果，对于平板状或圆盘状的玻璃预型体，其δ值应大于1以上。而在模造设备中设置排气通道的现有技术中，若其通道截面积够大则可接近δ＝0.25，但此时将有大量的熔融玻璃会渗入通道而形成边裙，致成型后须要二次加工以切除所述的边裙；而在下模仁预设数个凹槽形成通气通道的现有技术中，其虽可避免玻璃预型体压住空气通道而阻碍排气，但在成型镜片上相对会形成数个凸点，将造成镜片组装的困难，且若凹槽截面浅小，其δ值过低也欠缺排气效果。

因此，利用精密模造玻璃成型技术以制作成型模造玻璃镜片时，其成型模具在设计上应使排气效率δ趋向于较大的数值，且不会在镜片上形成凸出物以避免需要二次加工磨平或影响镜片的组装，才能符合量产化的合格率与产量的需求。

发明内容

本发明主要目的在于：提供一种模造玻璃镜片，在下肩部与上肩部上分别设有至少三个呈环状排列的凹槽，但不影响肩部的原有尺寸，可避免现有模造玻璃镜片成型模具中的排气用凹槽相对会在镜片的肩部上形成相对凸槽致影响所述的镜片肩部的尺寸与精密度的困扰，以增进模造玻璃镜片的成型良率且不影响镜片后续的组装作业，使镜片的生产符合量产化的良率与产量的需求。

本发明另一目的在于：提供一种模造玻璃镜片的成型模具，下模仁与上模仁模穴的外环部上分别布设至少三个且呈环状排列的等高度的凸体，使在模造成型制程中，模穴中空气受模造设备抽真空后可由所述的凸体周围因高度落差所形成的间隙中向外排出，以达成高效率的排气效果；又所述的凸体可在镜片的肩部上形成相对的凹槽，可避免现有成型模具中的排气用凹槽相对会在镜片的肩部上形成相对凸槽致影响成型镜片肩部的尺寸与精密度的困扰，并增进模造玻璃镜片的成型良率而不影响镜片后续的组装作业。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：

一种模造玻璃镜片，是利用一玻璃预型体置入一成型模具的上、下二模仁的模穴中而加温加压模造成型，其包含设在镜片一面的一第一光学面与位于所述的第一光学面外围的第一肩部，以及位于镜片另一相对面的一第二光学面与位于所述的第二光学面外围的第二肩部，其中所述的第一、二光学面是所述的镜片的光学作用区，而所述的第一、二肩部是所述的镜片的非光学作用区，供作为镜片组装用的接触面；其特征在于：所述的镜片的第一肩部与第二肩部中至少一肩部上成型有至少三个呈环状排列的凹槽，而所述的凹槽是由于其成型模具的模仁模穴中所设计的排气用凸体而相对成型。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括：

一种模造玻璃镜片的成型模具，其包含一上模仁与一下模仁，而各模仁的模穴分别包含一用来成型镜片的光学面的中央光学部与用来成型镜片的肩部的外环部，而凭借上、下模仁对应闭合并加压加温，以将放置在模穴中的玻璃预形体模造成型一玻璃镜片；其特征在于：下模仁与上模仁中至少一模仁的模穴的外环部上设有至少三个呈环状排列且等高度的凸体。

与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：

(1)所述的模造玻璃镜片可避免现有模造玻璃镜片成型模具中的排气用凹槽相对会在镜片的肩部上形成相对凸槽致影响所述的镜片肩部的尺寸与精密度的困扰，以增进模造玻璃镜片的成型良率且不影响镜片后续的组装作业，使镜片的生产符合量产化的良率与产量的需求。

(2)所述的模造玻璃镜片的成型模具的凸体可在镜片的肩部上形成相对的凹槽，可避免现有成型模具中的排气用凹槽相对会在镜片的肩部上形成相对凸槽致影响成型镜片肩部的尺寸与精密度的困扰，并增进模造玻璃镜片的成型良率而不影响镜片后续的组装作业。

附图说明

图1是本发明模造玻璃镜片一实施例(具四个凹槽)的立体示意图；

图2是图1所示镜片的仰视示意图；

图3是图2中剖面线3-3的剖面示意图；

图4是图3中镜片凹槽的局部放大示意图；

图5是本发明模造玻璃镜片另一实施例(具三个凹槽)的立体示意图；

图6是本发明成型模具与玻璃预形体的一实施例侧面剖视示意图；

图7是图6中模具的凸体局部放大示意图；

图8是图6所示模具一模仁立体示意图；

图9是图8所示模仁的仰视示意图；

图10是本发明成型模具一模仁的另一实施例(具三个凸体)立体示意图；

图11是图10所示模仁的仰视示意图；

图12是本发明成型模具模仁另一实施例(具四个凸体且其中一凸体与其他三凸体为不同形状)立体示意图；

图13是图11所示模仁的仰视示意图。

附图标记说明：1、1a-镜片；10、12-光学面；11、13-肩部；14-光轴；15、15a-凹槽；2-预型体；3-模具；30、31-模仁；32、33-模穴；34、35-中央光学部；36、37-外环部；38、38a-凸体。

具体实施方式

为使本发明更加明确详实，兹列举较佳实施例并配合下列图示，将本发明的结构及其技术特征详述如后：

参照图1、图2、图3所示，其分别是本发明模造玻璃镜片一实施例的底视角度立体图(镜片是上下相反倒置)及其仰视图与剖面图；本发明模造玻璃镜片1是包含一上光学面(或第一光学面)10与一位于上光学面10外围的上肩部(或第一肩部)11，与一下光学面(或第二光学面)12与一位于下光学面12外围的下肩部(或第二肩部)13(其中所称“上”、“下”是依照图6模具的上、下关系而定义，也就是图1、2、3的镜片1是上、下相反倒置)；又所述的上、下光学面10、12是指所述的镜片1的主要光学作用区，而所述的上、下肩部11、13是指所述的镜片1的非光学作用区，主要是供作为镜片1组装在镜筒(图未示)内时或多个镜片(lens elements)组装成一镜片组(lens components)时的后续组装用接触面。

本发明的镜片1是一模造玻璃镜片，其是利用玻璃在高温软化的特性，将一玻璃预型体(glass preform)2放置在一模具3的上、下模仁30、31中加热软化(如图6所示)，再将上、下模仁30、31对应闭合并施压，且模造之前模造设备一般会先抽真空，使上、下模仁30、31的模穴32、33中的中央光学部34、35的曲面转印至软化的玻璃预型体2上而分别形成镜片1的光学面10、12，经冷却后分开上、下模仁30、31取出而成为一模造玻璃镜片1。

所述的模造玻璃镜片1的光学面形状不拘，可随光学使用需要而设计为各种形状如：

双凸型镜片，其上、下光学面10、12都为凸面(如凸非球面)；

或双凹型镜片，上、下光学面10、12都为凹面(如凹非球面)；

或一凸一凹型镜片如新月型(meniscus shape)，其上、下光学面10、12为一凸一凹二非球面；

或平凹型(plano-concave shape)镜片，其上、下光学面10、12为一凹一平面；

或平凸型(plano-convex shape)镜片，其上、下光学面10、12为一凸一平面；

或其他形状如M型镜片，其上光学面10与下光学面12的曲度由外环区至内环区呈先渐大再渐小的M型变化。

而图1、图2、图3所示的模造玻璃镜片1是以一凸一凹型镜片作为实施例。又以一模造玻璃镜片1的形状或结构而言，其上、下光学面10、12的范围大小或上、下肩部11、13的宽度并不限制要上下对应相同，而且不限制要对应在同一光轴14上，由于此乃镜片光学设计的现有技术，且非本发明的特征所在，故在此不再详述。

请同时参照图1～图4所示，本发明模造玻璃镜片1的主要特征在于：在镜片1凭借模具3模造成型时，使镜片1的下肩部13与上肩部11上各成型至少三个且呈环状排列的凹槽15，如图1～图3所示的镜片1其下、上肩部13、11上分别设有四个凹槽15；或如图5所示镜片1a其下肩部13与上肩部11上分别设有三个凹槽15，且所述的凹槽15可设计成非上下对称排列。由于所述的凹槽15是由肩部13、11的外表面向内凹陷在肩部13、11内部，故对肩部13、11原设定作为组装用接触面的尺寸并不造成影响，可避免现有成型模具中因设置排气用凹槽致相对会在镜片的肩部上形成相对凸出体而影响所述的镜片肩部的组装尺寸与精密度的困扰，以增进模造玻璃镜片1的成型良率，且不影响所述的镜片1后续的组装作业，使镜片1的生产符合量产化的良率与产量的需求。

本发明模造玻璃镜片1的肩部11、13上所设数个凹槽15的形状不拘，可配合成型模具3的上、下模仁30、31的模穴32、33结构而设计不同的形状，如长条状凹槽15(如图1～图4所示)，或半球状凹槽15a(如图5所示)，或其他形状如三角柱状凹槽等(图未示)，但凹槽15、15a形状的选择以能在模具3上容易进行加工且能达成所预期的精密度为佳；又上、下肩部11、13上所分别设置的数个凹槽15可为上下对称排列(如图1～图3所示)或上下非对称排列(如图5所示)，也就是上、下肩部11、13上可随镜片1的设计需要或其成型模具的加工作业不同而设置不同数目或不同形状或不同排列方式的数个凹槽15(15a)。又图1-5中所示凹槽15(15a)相对于肩部11、13的大小(或尺寸)乃是图式清楚需要而局部放大，并非其实际大小。

所述的上、下肩部11、13上所分别设置的数个凹槽15中可选择将其中一凹槽的形状设计与该肩部其他凹槽不同，如图5所示的镜片1a，其下肩部13上所设三个凹槽15中包括两个长条状凹槽15与一个半球状凹槽15a，可使镜片1a额外具有辨位功能，而有助于镜片1a的调芯功能；而所述的辨位功能也可应用在模具修正作业，也就是利用激光偏芯仪测出模造镜片1a的偏心值，并凭借所述的不同形状的凹槽如半球状凹槽15a，来标定其偏心方向，以作为成型模具修正的依据。

参照图6～图9所示，其分别是本发明成型模具3与玻璃预形体2的一实施例侧面剖视示意图、模具凸体的局部放大图、下模仁的立体示意图及其仰视示意图，本发明模造玻璃镜片1(1a)的成型模具3主要是包含一上、下两模仁30、31，而各模仁30、31的模穴32、33分别包含一用来成型镜片1(1a)的光学面10、12的中央光学部34、35与用来成型镜片1(1a)的肩部11、13的外环部36、37，而凭借上、下模仁30、31对应闭合并加压加温，以将放置在模穴32、33中的玻璃预形体(glass preform)2模造成型一玻璃镜片1(1a)；又所述的玻璃预型体(glass preform)2的形状不拘，可随使用需要而采用不同形状如：球状、滴状、平板状或圆盘状，也可先经研磨加工而制成与镜片成品形状接近的胚料等。

本发明模造玻璃镜片成型模具3的主要特征在于：下模仁31与上模仁30的模穴33、32的外环部37、36上分别布设有至少三个且呈环状排列的等高度的凸体38，使在模造成型制程中，模穴33、32中的空气，尤其是下模穴33的中央光学部35中的空气，纵然受到玻璃预型体2的重力压迫影响，但在受模造设备抽真空时仍可由所述的凸体38周围因高度落差所形成的间隙中向外排出，以达成高效率的排气效果，而且所述的凸体38可在镜片1的肩部11、13上形成相对的凹槽15(如图1、5所示)，可避免现有成型模具中的排气用凹槽相对会在镜片的肩部上形成相对凸槽致影响成型镜片肩部的尺寸与精密度的困扰，并增进模造玻璃镜片的成型良率而不影响镜片后续的组装作业。

所述的下模仁31与上模仁30的模穴33、32的外环部37、36上可随成型镜片的设计需要或成型模具3的加工作业不同而分别设置不同数目、或不同形状、或不同排列方式的数个等高度的凸体38，其中所述的凸体38的形状的选择以能在模具3上容易进行加工且能达成所预期的精密度为佳，如图8、图9所示的模仁31(30)，其外环部37(36)上设有四个长条状凸体38，或如图10、图11所示的模仁31(30)其外环部37(36)上设有三个半球状凸体38a(38)，或如图12、图13所示的模仁31(30)其外环部37(36)上设有三个长条状凸体38与一个半球状凸体38a(38)，其中所述的凸体38、38a的形状不拘(可以是半球状，也可以是长条状)，但其形状须使在上、下模仁30、31内模造成型后的模造玻璃镜片(如图1、图5所示的镜片1、1a)能与所述的凸体38(38a)简易脱模，以简化模造玻璃镜片的脱模作业，且不影响成型后镜片的肩部原设定作为组装用接触面的尺寸；又其中所述的不同排列方式，包括在同一组模具3中，其上、下模仁30、31的模穴32、33的外环部36、37上所设的数个凸体38(38a)可为上下对称排列或上下非对称排列。又图6～图9中所示凸体38的大小(或尺寸)是为了使图式清楚而局部放大，并非其实际大小。

又所述的凸体38(38a)布设在外环部37(36)上的环状排列方式是以环周缘均匀排列为最佳，使模穴33(32)中的空气，尤其是是下模穴33的中央光学部35中的空气，虽然受到玻璃预型体2的重力压迫影响，但在模造设备抽真空时仍可由所述的凸体38(38a)周围因凸体高度落差所形成的间隙中向外快速排出，以增进排气效果，而且可使预形体2在模造成型制程中稳定夹置在上、下模仁30、31的上、下模穴32、33之间。

以如下一个实施例说明，对于一个光学面12(10)半径为r＝0.77382mm、其肩部13(11)宽度为0.5mm的双凸型的模造玻璃镜片，在下模仁31上设有四个半球形凸体38a(38)，其半径为h＝0.05mm，下模仁31的模穴体积为0.15645mm3，因此可排气通道的截面积为2πr*(h)-(1/2*π*h2*4)＝0.2273mm2，故其排气效率δ＝1.453；与现有技术比较，若在下模仁使用四个凹槽作为排气通道，每个凹槽的深度为0.1mm、宽度为0.1mm，则可排气通道的截面积为0.004mm2，故其排气效率δ＝0.256；故本发明的排气效率远高于现有技术，气体可快速排出不会积存在模穴内，相较不易产生因气体无法排出造成的气泡不良。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的权利要求可限定的范围之内。

Claims (11)

1、一种模造玻璃镜片，是利用一玻璃预型体置入一成型模具的上、下二模仁的模穴中而加温加压模造成型，其包含设在镜片一面的一第一光学面与位于所述的第一光学面外围的第一肩部，以及位于镜片另一相对面的一第二光学面与位于所述的第二光学面外围的第二肩部，其中所述的第一、二光学面是所述的镜片的光学作用区，而所述的第一、二肩部是所述的镜片的非光学作用区，供作为镜片组装用的接触面；其特征在于：所述的镜片的第一肩部与第二肩部中至少一肩部上成型有至少三个呈环状排列的凹槽，而所述的凹槽是由于其成型模具的模仁模穴中所设计的排气用凸体而相对成型。

2、根据权利要求1所述的模造玻璃镜片，其特征在于：所述的至少三个凹槽是环周缘均匀排列在肩部上。

3、根据权利要求1所述的模造玻璃镜片，其特征在于：若镜片的第一肩部与第二肩部上均成型有凹槽，则所述的镜片的第一与第二肩部上设置有不同数目的凹槽。

4、根据权利要求1所述的模造玻璃镜片，其特征在于：所述的镜片的第一或第二肩部上设置的凹槽中，有一个凹槽形状与该肩部上的其他凹槽的形状不同。

5、根据权利要求1所述的模造玻璃镜片，其特征在于：若镜片的第一肩部与第二肩部上均成型有凹槽，则所述的镜片的第一与第二肩部上设置的凹槽的排列方式不同。

6、一种模造玻璃镜片的成型模具，其包含一上模仁与一下模仁，而各模仁的模穴分别包含一用来成型镜片的光学面的中央光学部与用来成型镜片的肩部的外环部，而凭借上、下模仁对应闭合并加压加温，以将放置在模穴中的玻璃预形体模造成型一玻璃镜片；其特征在于：下模仁与上模仁中至少一模仁的模穴的外环部上设有至少三个呈环状排列且等高度的凸体。

7、根据权利要求1所述的模造玻璃镜片的成型模具，其特征在于：所述的至少三个凸体是环周缘均匀排列在外环部上。

8、根据权利要求1所述的模造玻璃镜片的成型模具，其特征在于：若上模仁与下模仁上均设有凸体，则所述的下模仁与上模仁的模穴的外环部上设置有不同数目的凸体。

9、根据权利要求1所述的模造玻璃镜片的成型模具，其特征在于：所述的下模仁或上模仁的模穴的外环部上设置的凸体中，有一个凸体形状与该模仁上的其他凸体的形状不同。

10、根据权利要求1所述的模造玻璃镜片的成型模具，其特征在于：若上模仁与下模仁上均设有凸体，则所述的下模仁与上模仁的模穴的外环部上设置的凸体的排列方式不同。

11、根据权利要求1所述的模造玻璃镜片的成型模具，其特征在于：所述的凸体的形状是半球状或者长条状。

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