CN109071297B - 光学元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种光学元件成型模具，用于成型光学元件，其形成有在内部插入控制用温度传感器(41a,41b)和测定用温度传感器(42a,42b)的温度传感器插入孔(113,114,123,124)，温度传感器插入孔(113,114,123,124)配置在相对于光学元件成型模具的中心轴C旋转对称的位置。

Description

光学元件的制造方法

技术领域

本发明涉及用于成型光学元件的光学元件成型模具。

背景技术

作为光学元件的制造方法，已知有下述的方法：将光学元件材料配置在成型模具之间，通过加热、挤压而成型为所期望形状的光学元件。在这样的光学元件的成型中，作为用于制造偏差小的光学元件的条件之一，可以举出高精度地进行成型模具的温度控制。

例如，在专利文献1中记载了一种光学元件的制造装置，其中，在成型模具的内部插入热电偶，一边利用该热电偶进行温度控制一边对成型模具进行加热。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-137146号公报

发明内容

发明所要解决的课题

上述现有的光学元件的制造装置中，需要在一次成型中将成型模具的温度从常温升温至成型温度、且从成型温度降温至冷却温度，成型模具的升降温需要一定的时间。并且，光学元件的尺寸(＝成型模具的尺寸)越大，这样的升降温所需要的时间越长。因此，在现有的光学元件的制造装置的情况下，需要根据所需的生产数量利用2个以上的成型模具成型出具有相同光学性能(形状)的光学元件。

但是，对于在成型模具的温度控制中使用的温度传感器(例如热电偶、铂测温电阻体)来说，存在将其制造误差考虑在内的允差。例如在温度为500℃的情况下，在热电偶(K型、E型、T型，等级1)中存在±2℃的允差，在铂测温电阻器(Pt100)中存在±2.8℃的允差(参见JIS标准“JIS C 1602”和“JIS C 1604”)。这样，即使为规格上相同的温度传感器，实际上在各传感器中也存在个体差异。

因此，在现有的光学元件的制造装置中，即使利用热电偶将2个以上的成型模具控制为相同的温度，由于上述温度传感器的个体差异，实际上也不会成为相同的温度条件，具有光学元件的成品(例如光学功能面的形状)在2个以上的成型模具间产生偏差的问题。

本发明是鉴于上述情况而进行的，其目的在于提供一种光学元件成型模具，其能够防止在2个以上的成型模具间产生光学元件的成品的偏差、能够稳定地制造具有所期望的光学性能的光学元件。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题而达成目的，本发明的光学元件成型模具的特征在于，在用于成型光学元件的光学元件成型模具中，至少形成2个在内部插入温度传感器的温度传感器插入孔，上述温度传感器插入孔配置在相对于上述光学元件成型模具的中心轴旋转对称的位置。

另外，本发明的光学元件成型模具的特征在于，在上述发明中，上述温度传感器为热电偶或铂测温电阻器。

发明效果

根据本发明，通过将控制用温度传感器和测定用温度传感器分别插入到温度传感器插入孔中，利用同一测定用温度传感器对基于各个控制用温度传感器进行了加热的光学元件成型模具的温度进行测定，能够掌握2个以上的光学元件成型模具间的控制用温度传感器的个体差异。并且，在对光学元件进行成型时，通过基于上述个体差异来校正利用控制用温度传感器进行温度控制时的设定温度，能够使2个以上的光学元件成型模具间的温度条件一致。因此，能够防止在2个以上的光学元件成型模具间产生光学元件的成品的偏差、能够稳定地制造具有所期望的光学性能的光学元件。

附图说明

图1是示出具备本发明的实施方式的光学元件成型模具的光学元件成型装置的构成的截面图。

图2是示出使用了本发明的实施方式的光学元件成型模具的温度传感器的校正数据的获得方法的流程图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的光学元件成型模具的实施方式进行说明。需要说明的是，本发明并不限于以下的实施方式，以下实施方式中的构成要素也包含本领域技术人员能够置换且容易想到的构成要素或者实质上相同的构成要素。

下面参照图1对具备实施方式的光学元件成型模具的光学元件成型装置的构成进行说明。光学元件成型装置1具备光学元件成型模具、上底座16、下底座17、套筒20、加热器30a,30b、控制用温度传感器41a,41b、以及测定用温度传感器42a,42b。

光学元件成型模具用于成型玻璃透镜等光学元件，具备上模11和下模12。上模11和下模12分别形成为阶梯圆柱状(凸状)，在套筒20的内部，按照各自成型面111,121相向的方式进行配置。另外，上模11和下模12按照各自的成型面111,121的中心一致的方式由套筒20进行定位。成型面111,121是用于形成光学元件的光学功能面的面，形成为所期望的光学元件的翻转形状。

上模11固定于上底座16。在上模11的一个(下模12侧)端面形成有成型面111。另外，在上模11中形成有在另一个(上底座16侧)端面具有开口的加热器插入孔112。另外，在上模11中至少形成有2个在另一个(上底座16侧)端面具有开口的温度传感器插入孔，具体地说，形成有温度传感器插入孔113和温度传感器插入孔114。

加热器插入孔112是在内部插入加热器30a的插入孔，沿着光学元件成型模具的中心轴C从上模11的另一个端面朝向下模12以规定的深度形成。

温度传感器插入孔113,114是在内部插入控制用温度传感器41a和测定用温度传感器42a的插入孔，从上模11的另一个端面朝向下模12与中心轴C平行地且分别以相同的深度形成。

温度传感器插入孔113,114的深度可以根据成型面111的形状适当地变更。例如在像图1那样成型面111为凹面的情况下，可以使温度传感器插入孔113,114的位置(底部)比加热器插入孔112的位置(底部)相对更深(靠近成型面111)地形成。另外，例如在成型面111为凸面的情况下，可以使温度传感器插入孔113,114的位置比加热器插入孔112的位置相对更浅(远离成型面111)地形成。

温度传感器插入孔113,114配置在相对于中心轴C旋转对称的位置。在本实施方式中，温度传感器插入孔113,114形成在通过中心轴C彼此对置的位置。即，例如在从箭头A方向来观察上模11的情况下，温度传感器插入孔113配置在从温度传感器插入孔114绕中心轴C的轴旋转180度的位置。

由此，控制用温度传感器41a和加热器30a间的距离与测定用温度传感器42a和加热器30a间的距离相同，能够利用测定用温度传感器42a在与控制用温度传感器41a相同的条件下检测出上模11的温度。因此，能够降低测定用温度传感器42a的测定误差。

需要说明的是，温度传感器插入孔113,114只要配置在相对于中心轴C旋转对称的位置即可，并不限于图1所示的构成。即，例如在从箭头A方向来观察上模11的情况下，温度传感器插入孔113可以配置在从温度传感器插入孔114绕中心轴C的轴以180度以外的角度(45度、90度、270度等)进行旋转的位置。

下模12固定于下底座17。在下模12的一个(上模11侧)端面形成有成型面121。另外，在下模12中形成有在另一个(下底座17侧)端面具有开口的加热器插入孔122。另外，在下模12中至少形成有2个在另一个(下底座17侧)端面具有开口的温度传感器插入孔，具体地说，形成有温度传感器插入孔123和温度传感器插入孔124。

加热器插入孔122是在内部插入加热器30b的插入孔，沿着光学元件成型模具的中心轴C从下模12的另一个端面朝向上模11以规定的深度形成。

温度传感器插入孔123,124是在内部插入控制用温度传感器41a和测定用温度传感器42a的插入孔，从下模12的另一个端面朝向上模11与中心轴C平行地且分别以相同的深度形成。

温度传感器插入孔123,124的深度可以根据成型面121的形状适当地变更。例如在像图1那样成型面121为凹面的情况下，可以使温度传感器插入孔123,124的位置(底部)比加热器插入孔122的位置(底部)相对更深(靠近成型面121)地形成。另外，例如在成型面121为凸面的情况下，可以使温度传感器插入孔123,124的位置比加热器插入孔122的位置相对更浅(远离成型面121)地形成。

温度传感器插入孔123,124配置在相对于中心轴C旋转对称的位置。在本实施方式中，温度传感器插入孔123,124形成在通过中心轴C彼此对置的位置。即，例如在从箭头B方向来观察下模12的情况下，温度传感器插入孔123配置在从温度传感器插入孔124绕中心轴C的轴旋转180度的位置。

由此，控制用温度传感器41b和加热器30b间的距离与测定用温度传感器42b和加热器30b间的距离相同，能够利用测定用温度传感器42b在与控制用温度传感器41b相同的条件下检测出下模12的温度。因此，能够降低测定用温度传感器42b的测定误差。

需要说明的是，温度传感器插入孔123,124只要配置在相对于中心轴C旋转对称的位置即可，并不限于图1所示的构成。温度传感器插入孔123,124也可以分别配置在不夹着中心轴C彼此对置的位置。即，例如在从箭头B方向来观察下模12的情况下，温度传感器插入孔123可以配置在从温度传感器插入孔124绕中心轴C的轴以180度以外的角度(45度、90度、270度等)进行旋转的位置。

套筒20用于限制上模11和下模12的相对位置。套筒20形成为圆筒状，由固定部件21固定在上模11的外周。

加热器30a,30b分别插入在加热器插入孔112,122中，在光学元件的成型时使上模11和下模12升温、降温。

控制用温度传感器41a,41b检测上模11和下模12的温度。控制用温度传感器41a,41b形成为棒状，例如由热电偶或铂测温电阻器构成。控制用温度传感器41a,41b始终安装于上模11和下模12上，在进行光学元件成型模具的温度控制时使用。需要说明的是，在下文中假定使用热电偶作为控制用温度传感器41a,41b来进行说明。

控制用温度传感器41a,41b和加热器30a,30b与未图示的控制器(控制装置)连接。并且，利用该控制器，基于控制用温度传感器41a,41b的指示值，进行用于上模11和下模12的加热、冷却的加热器30a,30b的输出控制。

测定用温度传感器42a,42b检测上模11和下模12的温度。测定用温度传感器42a,42b形成为棒状，例如由热电偶或铂测温电阻器构成。测定用温度传感器42a,42b仅在后述的光学元件成型前的准备工序(参见图2)中使用，在光学元件的成型工序中从上模11和下模12上拆下。即，测定用温度传感器42a,42b用于在光学元件成型前的准备工序中对2个以上的光学元件成型模具间的控制用温度传感器41a,41b的个体差异进行测定。需要说明的是，在下文中假定使用热电偶作为测定用温度传感器42a,42b来进行说明。

测定用温度传感器42a,42b藉由控制器与未图示的监视器(显示装置)连接，按照能够对其指示值进行监控的方式构成。

根据具备以上构成的光学元件成型模具，控制用温度传感器41a,41b和测定用温度传感器42a,42b被分别插入到温度传感器插入孔113,123,114,124中，利用同一测定用温度传感器42a,42b对基于各个控制用温度传感器41a,41b进行了加热的光学元件成型模具的温度进行测定，由此能够掌握2个以上的光学元件成型模具间的控制用温度传感器41a,41b的个体差异。并且，在对光学元件进行成型时，通过基于上述个体差异来校正利用控制用温度传感器进行温度控制时的设定温度，能够使2个以上的光学元件成型模具间的温度条件一致。因此，能够防止在2个以上的光学元件成型模具间产生光学元件的成品的偏差、能够稳定地制造具有所期望的光学性能的光学元件。

(校正数据的获得方法)

下面参照图2对使用光学元件成型模具的温度传感器的校正数据的获得方法进行说明。需要说明的是，该图中所示的各处理作为将光学元件成型前的准备工序来实施，在这些处理后实施光学元件的成型工序。

首先对作为基准的成型模具组进行测定，获得基准数据(步骤S1)。需要说明的是，“成型模具组”表示图1中所示那样的包含光学元件成型模具的光学元件成型装置1。

在本步骤中，首先从成型具有相同光学性能(形状)的光学元件的2个以上的成型模具中选择基准成型模具组。基准成型模具组例如可以从2个以上的成型模具组中随机选择，或者也可以以2个以上的成型模具中在过去能够成型出最好成品的光学元件的成型模具组为基准来进行选择。

接着，在基准成型模具组中，对上模11和下模12进行加热，以使该成型模具组的控制用温度传感器41a,41b(以下记为“基准控制用温度传感器41a,41b”)的指示值显示出规定的值(例如600℃)。然后，利用测定用温度传感器42a,42b测定此时上模11和下模12的温度，获得其指示值(例如598℃)。该指示值(598℃)为基准数据。

接着，对待校正的成型模具组进行测定，获得校正数据(步骤S2)。在本步骤中，在校正对象成型模具组中，对上模11和下模12进行加热，以使该成型模具组的控制用温度传感器41a,41b(以下记为“校正对象控制用温度传感器41a,41b”)的指示值与基准控制用温度传感器41a,41b同样地显示600℃。

然后，利用与步骤S1中使用的测定用温度传感器42a,42b相同的测定用温度传感器对此时的上模11和下模12的温度进行测定，获得其指示值(例如602℃)。该指示值(602℃)与基准数据(598℃)之差(4℃)为基准控制用温度传感器41a,41b与校正对象控制用温度传感器41a,41b的个体差异。并且，该个体差异(4℃)成为用于对校正对象成型模具组进行校正的校正数据(校正值)。

需要说明的是，校正数据可以如上所述使用个体差异本身的值，但例如在个体差异带有小数点的情况下等，也可以将小数点以后四舍五入而得到的值作为校正数据。

接着，判定有无未测定的成型模具组(步骤S3)，在有未测定的成型模具组的情况下(步骤S3中“是”)，返回到步骤S2继续获得校正数据，在无未测定的成型模具组的情况下(步骤S3中“否”)，结束处理。

通过以上的处理获得的校正数据在后段的光学元件的成型工序中在对校正对象成型模具组的设定温度进行校正时使用。例如，如上所述，在基准控制用温度传感器41a,41b与校正对象控制用温度传感器41a,41b的个体差异为4℃的情况下，将设置有校正对象控制用温度传感器41a,41b的成型模具组的设定温度(加热温度)从最初的600℃校正为596℃。

由此，校正对象成型模具组在成型时的温度(测定用温度传感器42a,42b的指示值)从校正前的温度(602℃)降低，与基准成型模具组在成型时的温度(598℃)相同、或者为与其接近的值。因此，尽管在2个成型模具组之间控制用温度传感器41a,41b的指示值为分别不同的值(基准侧：600℃、校正对象侧：596℃)，但能够使2个成型模具组的实际温度一致为约598℃。因此，能够防止在2个以上的成型模具组间产生光学元件的成品的偏差、能够稳定地制造具有所期望的光学性能的光学元件。

[实施例]

下面举出实施例更具体地说明本发明。在本实施例中，对于通过上述图2所示的处理获得校正数据、使4个成型模具组间的温度条件一致的情况进行说明。另外，在下文中，对于通过以第一成型模具组作为基准、以余下的第二～第四成型模具组作为校正对象而使第二～第四成型模具组的温度条件与第一成型模具组一致的情况进行说明。

[表1]

表1示出了校正前的第一～第四成型模具组的控制用温度传感器(以下称为“第一～第四控制用温度传感器”)的个体差异。表1中，“控制用温度传感器指示值”是指对第一～第四成型模具组(上模和下模)进行温度控制时的设定温度，表示控制用温度传感器最初的指示值。另外，“测定用温度传感器指示值”表示基于上述的“控制用温度传感器指示值”对第一～第四成型模具组进行温度控制时的测定用温度传感器的指示值。另外，“控制用温度传感器个体差异”表示第二～第四控制用温度传感器相对于第一控制用温度传感器的个体差异。

如表1所示，校正前的第一～第四控制用温度传感器的指示值全部为“600.0℃”，按照第一～第四成型模具组为600.0℃进行了温度控制。但是，此时的成型模具组(上模和下模)的温度实际上存在偏差，如表1所示，测定用温度传感器的指示值与控制用温度传感器的指示值分别不同。

因此，在第一控制用温度传感器与第二控制用温度传感器之间存在“0.3℃(上模)、-3.2℃(下模)”的个体差异，在第一控制用温度传感器与第三控制用温度传感器之间存在“-1.0℃(上模)、-3.4℃(下模)”的个体差异，在第一控制用温度传感器与第四控制用温度传感器之间存在“3.3℃(上模)、-0.6℃(下模)”的个体差异。需要说明的是，校正前的第二～第四成型模具组中，控制用温度传感器的个体差异的最大值与最小值之差分别为“4.3℃(上模)、2.8℃(下模)”。

[表2]

表2示出了基于表1所示的个体差异对利用第二～第四控制用温度传感器进行温度控制时的设定温度进行校正的结果。表2中，“校正量”表示基于表1所示的个体差异对第一～第四成型模具组进行温度控制时的设定温度的校正量(校正数据)。另外，“控制用温度传感器指示值”表示设定温度校正后的控制用温度传感器的指示值。另外，“测定用温度传感器指示值”表示设定温度校正后的测定用温度传感器的指示值。需要说明的是，在本实施例中，并未直接使用各控制用温度传感器的个体差异(表1)作为校正量，而是使用小数点以下四舍五入得到的值作为校正量。

如表2所示，在第二成型模具组中，基于与第一控制用温度传感器的个体差异，使设定温度的校正量为“-3.0℃(下模)”来进行温度控制，以使控制用温度传感器的指示值为“597.0℃(下模)”。其结果，测定用温度传感器的指示值(第二成型模具组的温度)为“596.7℃(下模)”，与基准成型模具组的测定用温度传感器的指示值(596.1℃(下模))的温度差变窄。因此，能够使第二成型模具组的温度条件接近第一成型模具组的温度条件。

需要说明的是，在第二成型模具组中，尽管未进行上模的设定温度的校正，但测定用温度传感器的指示值从“599.0℃”变成“599.1℃”，认为这是由于测定用温度传感器固有的误差所致的。

另外，如表2所示，在第三成型模具组中，基于与第一控制用温度传感器的个体差异，使设定温度的校正量为“-1.0℃(上模)、-3.0℃(下模)”来进行温度控制，以使控制用温度传感器的指示值为“599.0℃(上模)、597.0℃(下模)”。其结果，测定用温度传感器的指示值(第三成型模具组的温度)为“599.7℃(上模)、596.4℃(下模)”，与基准成型模具组的测定用温度传感器的指示值(599.3℃(上模)、596.1℃(下模))的温度差变窄。因此，能够使第三成型模具组的温度条件接近第一成型模具组的温度条件。

另外，如表2所示，在第四成型模具组中，基于与第一控制用温度传感器的个体差异，使设定温度的校正量为“3.0℃(上模)、-1.0℃(下模)”来进行温度控制，以使控制用温度传感器的指示值为“603.0℃(上模)、599.0℃(下模)”。其结果，测定用温度传感器的指示值(第四成型模具组的温度)为“599.0℃(上模)、595.9℃(下模)”，与基准成型模具组的测定用温度传感器的指示值(599.3℃(上模)、596.1℃(下模))的温度差变窄。因此，能够使第四成型模具组的温度条件接近第一成型模具组的温度条件。需要说明的是，在校正后的第二～第四成型模具组中，测定用温度传感器的指示值的最大值与最小值之差分别为“0.7℃(上模)、0.8℃(下模)”。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明的光学元件成型模具进行了具体说明，但本发明的宗旨并不限于这些记载，而应该基于权利要求的记载进行宽泛的解释。另外，基于这些记载进行各种变更、改变等而得到的方案当然也包含在本发明的宗旨内。

例如，在上述光学元件成型模具中，如图1所示，在上模11和下模12的内部配置了加热器30a,30b，但也可以为在上模11和下模12的外侧配置加热器而以非接触方式进行辐射加热的构成。

[符号的说明]

1 光学元件成型装置

11 上模

111 成型面

112 加热器插入孔

113,114 温度传感器插入孔

12 下模

121 成型面

122 加热器插入孔

123,124 温度传感器插入孔

16 上底座

17 下底座

20 套筒

21 固定部件

30a,30b 加热器

41a,41b 控制用温度传感器

42a,42b 测定用温度传感器

C 中心轴

Claims (2)

1.一种光学元件的制造方法，在利用插入在2个以上的成形模具组中的控制用温度传感器进行温度控制以使各成形模具组的温度为规定的设定温度的同时，利用所述各成形模具组来制造通用的光学元件，各所述成形模具组具有光学元件成型模具，所述光学元件成型模具中，至少形成2个在内部插入温度传感器的温度传感器插入孔，所述温度传感器插入孔配置在相对于所述光学元件成型模具的中心轴旋转对称的位置，所述光学元件的制造方法的特征在于，包括下述工序：

从所述各成形模具组中确定基准成形模具组的工序；

确定所述基准成形模具组的设定温度的工序；

基准数据获得工序，利用测定用温度传感器测定进行了加热以使所述控制用温度传感器的测定值达到所述设定温度的所述基准成形模具组的温度而获得基准数据；

校正值计算工序，利用与所述基准数据获得工序通用的所述测定用温度传感器测定进行了加热以使所述控制用温度传感器的测定值达到所述设定温度的其他成形模具组的温度，由该测定结果和所述基准数据计算出校正值；

基于所述基准成形模具组的设定温度和所述校正值来确定所述其他成形模具组的设定温度的工序；和

基于对所述各成形模具组确定的设定温度进行温度控制来制造所述光学元件的工序。

2.如权利要求1所述的光学元件的制造方法，其特征在于，

在所述基准数据获得工序中，将所述测定用温度传感器插入在从所述控制用温度传感器的插入位置相对于所述基准成形模具组的中心轴旋转对称的位置，

在所述校正值计算工序中，将与所述基准数据获得工序通用的所述测定用温度传感器插入在从所述控制用温度传感器的插入位置相对于所述其他成形模具组的中心轴旋转对称的位置。

Images