CN109502958A - 透镜成型方法和透镜成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供透镜成型方法和透镜成型装置，该透镜成型装置的上模具包括：第1透镜成型面，其朝向上方凹陷或者是平面；第1外周面，其位于所述第1透镜成型面的径向外侧，是平面；以及环状槽，其位于所述第1外周面的径向外侧，呈环状，朝向上方凹陷。下模具包括：第2透镜成型面，其朝向下方凹陷；以及第2外周面，其位于所述第2透镜成型面的径向外侧，是平面。在使玻璃材料在所述上模具与所述下模具之间发生变形从而成型出透镜部件的工序中，从所述第1透镜成型面与所述第2透镜成型面之间向所述第1外周面与所述第2外周面之间溢出的玻璃材料的外周端在俯视观察时与所述环状槽和所述第2外周面重叠，并且所述溢出的玻璃材料与所述第1外周面的整体接触。

Description

透镜成型方法和透镜成型装置

技术领域

本发明涉及成型出玻璃透镜的技术。

背景技术

作为成型出玻璃制的透镜的方法之一，存在如下方法：在上模具与下模具之间配置光学玻璃材料的球，在加热之后，将上模具和下模具闭合来进行成型。在采用该方法的情况下，当将模具分离之后成为透镜附着于上模具的状态时，取出透镜的作业变得繁杂。如果不清楚在脱模时透镜处于附着于上模具的状态还是附着于下模具的状态，则无法实现透镜的制造自动化。

因此，例如，在日本特开2007-153677号公报所公开的装置中，在上模具上设置有空气积存部。在打开模具之后，使上模具的周围减压，由此，利用空气积存部内的空气的压力使光学玻璃元件从上模具可靠地分离。

但是，当在上模具的用于透镜成型的区域外设置空气积存部的情况下，在成型时，需要在上模具与下模具之间使玻璃材料比空气积存部向径向外侧扩展。因此，材料的浪费量变多。另外，由于模具使用超硬材料，因此，若像日本特开2007-153677号公报所公开的空气积存部那样设置截面形状为折线状的槽，则加工成本会增加。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而完成的，其主要目的在于，在打开模具时，实现了使透镜部件从上模具可靠地分离，并且降低了成型所需的玻璃材料的量。

本发明的一个实施方式的例示的透镜成型方法用于透镜成型装置，该透镜成型装置具有：上模具和下模具，它们沿着朝向上下方向的中心轴线而配置；以及间隔变更机构，其变更上模具与下模具之间的距离。上模具包括：第1透镜成型面，其朝向上方凹陷或者是平面；第1外周面，其位于第1透镜成型面的径向外侧，是与中心轴线垂直的平面；以及环状槽，其位于第1外周面的径向外侧，呈以中心轴线为中心的环状，该环状槽朝向上方凹陷。下模具包括：第2透镜成型面，其朝向下方凹陷，该第2透镜成型面的曲率半径在第1透镜成型面的曲率半径以下；以及第2外周面，其位于第2透镜成型面的径向外侧，是与中心轴线垂直的平面。

透镜成型方法具备以下工序：工序a)，在下模具的第2透镜成型面上配置玻璃材料；工序b)，在工序a)之前或者之后对玻璃材料进行加热；工序c)，使上模具与下模具相互接近，使玻璃材料在上模具与下模具之间发生变形从而成型出透镜部件；以及工序d)，使上模具与下模具相对分开。

在工序c)中，从第1透镜成型面与第2透镜成型面之间向第1外周面与第2外周面之间溢出的玻璃材料的外周端在俯视观察时与环状槽和第2外周面重叠，并且溢出的玻璃材料与第1外周面的整体接触。

此外，本发明的一个实施方式的例示的透镜成型装置具有：上模具和下模具，它们沿着朝向上下方向的中心轴线而配置；以及间隔变更机构，其变更上模具与下模具之间的距离。上模具包括：第1透镜成型面，其朝向上方凹陷或者是平面；第1外周面，其位于第1透镜成型面的径向外侧，是与中心轴线垂直的平面；以及环状槽，其位于第1外周面的径向外侧，呈以中心轴线为中心的环状，该环状槽朝向上方凹陷。下模具包括：第2透镜成型面，其朝向下方凹陷，该第2透镜成型面的曲率半径在第1透镜成型面的曲率半径以下；以及第2外周面，其位于第2透镜成型面的径向外侧，是与中心轴线垂直的平面。在成型装置中，通过间隔变更机构使上模具与下模具相对接近而使加热后的玻璃材料在上模具与下模具之间发生变形从而成型出透镜部件时的第1外周面与第2外周面之间的距离被设定为这样的距离：使得从第1透镜成型面与第2透镜成型面之间向第1外周面与第2外周面之间溢出的玻璃材料的外周端在俯视观察时与环状槽和第2外周面重叠，并且溢出的玻璃材料成为与第1外周面的整体接触的状态。

在本发明的一个实施方式的例示的透镜成型方法和透镜成型装置中，能够实现在打开模具时使透镜部件从上模具可靠地分离，并且能够降低成型所需的玻璃材料的量。

由以下的本发明优选实施方式的详细说明，参照附图，可以更清楚地理解本发明的上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。

附图说明

图1是示出本发明的例示的一个实施方式的透镜成型装置的纵剖视图。

图2是示出透镜成型的流程的图。

图3是示出对透镜部件进行成型的状态的图。

图4是放大示出上模具与下模具最接近的状态的图。

图5是上模具的仰视图。

图6是示出透镜成型装置的其他的例子的图。

具体实施方式

图1是示出本发明的例示的一个实施方式的透镜成型装置1的纵剖视图。在图1中，对与成型出的透镜部件的中心轴线一致的中心轴线标注标号J1。中心轴线J1朝向上下方向。透镜成型装置1包括上模具11、下模具12、引导件13、间隔变更机构14、腔室15、基台16、减压部17以及气体供给部18。上模具11和下模具12沿着中心轴线J1配置，上模具11位于下模具12的重力方向上方。上模具11在下表面上包括朝向上方凹陷的第1透镜成型面111。第1透镜成型面111也可以是平面。下模具12在上表面上包括朝向下方凹陷的第2透镜成型面121。第2透镜成型面121的曲率半径在第1透镜成型面111的曲率半径以下。

间隔变更机构14变更上模具11与下模具12之间的距离。在图1中，间隔变更机构14通过使与上模具11的上部连接的轴141升降来使上模具11上下移动。间隔变更机构14也可以使下模具12上下移动，也可以使上模具11和下模具12上下移动。引导件13对上模具11的移动进行引导。上模具11和下模具12配置于腔室15内。在轴141与腔室15之间设置有密封件151。腔室15具有省略图示的门。当门关闭时，腔室15被密闭。

减压部17在腔室15密闭的状态下使腔室15内减压。气体供给部18向上模具11与下模具12之间供给氮气。

图2是示出通过透镜成型装置1进行透镜成型的流程的图。首先，如图1中双点划线所示，经腔室15的门而在下模具12的第2透镜成型面121上配置玻璃材料90(步骤S11)。将门关闭，使腔室15内减压(步骤S12)。

通过间隔变更机构14使上模具11在不与玻璃材料90接触的范围内接近玻璃材料90(步骤S13)，通过气体供给部18向上模具11与下模具12之间的空间放出氮气(步骤S14)。与步骤S14并行地，通过设置在上模具11和下模具12中的至少一方上的加热器将上模具11和下模具12加热，由此，将玻璃材料90加热(步骤S15)。另外，玻璃材料90也可以在配置于下模具12上之前被加热，也可以在刚配置于下模具12上之后被加热。

间隔变更机构14使上模具11与下模具12相对进一步接近，如图3所示，使玻璃材料90在上模具11与下模具12之间发生变形。由此，成型出透镜部件91(步骤S16)。另外，氮气经由省略图示的流路而被引导到外部。此后，通过间隔变更机构14使上模具11与下模具12相对分开(步骤S17)。在后文叙述详细的原理，但在步骤S17中，上模具11与透镜部件91分离，透镜部件91位于下模具12上。

腔室15内的减压被解除而打开门，通过具有吸附臂的运送机构将透镜部件91搬出到腔室15外(步骤S18)。

图4是放大示出在步骤S16中上模具11与下模具12最接近的状态的图。图5是上模具11的仰视图。上模具11的第1透镜成型面111形成透镜部件91的作为透镜而发挥功能的一个面。下模具12的第2透镜成型面121形成透镜部件91的作为透镜而发挥功能的另一个面。

作为与中心轴线J1垂直的平面的第1外周面112位于第1透镜成型面111的以中心轴线J1为中心的径向外侧。以下，将以中心轴线J1为中心的径向简称为“径向”。第1外周面112呈以中心轴线J1为中心的环状。环状槽113位于第1外周面112的径向外侧，该环状槽113呈以中心轴线J1为中心的环状，朝向上方凹陷。环状槽113的纵截面呈圆弧状。在图4所示的例子中，环状槽113的纵截面呈半圆弧状。与第1外周面112在高度方向上的位置相同的最外周面114位于环状槽113的径向外侧。

作为与中心轴线J1垂直的平面的第2外周面122位于第2透镜成型面121的径向外侧。第1透镜成型面111的外周与第2透镜成型面121的外周优选为在俯视观察时一致，但它们的大小也可以不同。在俯视观察的情况下，第2外周面122存在至比第1外周面112的外周靠径向外侧的位置。

另外，在第1透镜成型面111是平面的情况下，将上模具11的下表面中的在俯视观察时与第2透镜成型面121重叠的区域作为第1透镜成型面111，将该第1透镜成型面111的径向外侧且环状槽113的内侧的区域作为第1外周面112。在第1透镜成型面111是凹面的情况下，通过透镜成型装置1成型出双凸透镜。在第1透镜成型面111是平面的情况下，通过透镜成型装置1成型出平凸透镜。

如图4所示，在对透镜部件91进行成型时，从第1透镜成型面111与第2透镜成型面121之间向第1外周面112与第2外周面122之间溢出的玻璃材料的外周端92在俯视观察时与环状槽113和第2外周面122重叠。此外，溢出的玻璃材料与第1外周面112的整体接触。

换言之，通过间隔变更机构14使上模具11与下模具12相对接近而使加热后的玻璃材料90在上模具11与下模具12之间发生变形从而成型出透镜部件91时的第1外周面112与第2外周面122之间的距离被设定为这样的距离：使得从第1透镜成型面111与第2透镜成型面121之间向第1外周面112与第2外周面122之间溢出的玻璃材料的外周端92在俯视观察时与环状槽113和第2外周面122重叠，并且溢出的玻璃材料成为与第1外周面112的整体接触的状态。

由此，玻璃材料充分地进入环状槽113的下方，但不会到达最外周面114。透镜部件91与第1外周面112之间的接触面积、即第1外周面112的面积在透镜部件91与第2外周面122之间的接触面积以下。

此外，第2透镜成型面121的曲率半径在第1透镜成型面111的曲率半径以下，因此，第1透镜成型面111与透镜部件91之间的附着力在第2透镜成型面121与透镜部件91之间的附着力以下。而且，重力作用于使第1透镜成型面111与透镜部件91分离的方向。其结果为，在上模具11与下模具12分开时，透镜部件91可靠地从第1透镜成型面111分离并位于第2透镜成型面121上。

在后续工序中，透镜部件91的外周部以留有一部分的方式被切掉。因此，第1外周面112的径向的宽度要求一定程度的大小。但是，若从两模具溢出的玻璃材料的外周端92到达至环状槽113的径向外侧时，在后续工序中去除的量变多。与此相对，在图4中，玻璃材料的外周端92仅从第1外周面112向径向外侧稍微突出，能够削减在后续工序中从透镜部件91的外周部去除的玻璃材料的量。在本实施方式的情况下，存在于比第1外周面112靠径向外侧的位置的玻璃材料被切掉，但也可以将玻璃材料切掉至与第1外周面112重叠的部位。

如上所述，在透镜成型装置1中，能够实现在打开模具时使透镜部件91从上模具11可靠地分离，并且能够降低成型所需的玻璃材料的量。

在图4的例子中，环状槽113的纵截面、即环状槽113的包括中心轴线J1的面上的截面为圆弧。环状槽113的截面不限于圆弧，但优选为关于与中心轴线J1平行的线对称的圆弧或者椭圆弧。由于模具使用超硬材料，因此，复杂形状的加工要花费成本。但是，在制造上模具11时，通过以中心轴线为中心使上模具旋转、并且使末端为球状或者旋转椭圆体状的金刚石磨石以与上模具11的中心轴线平行的轴为中心自转并同时与上模具11接触，能够低成本地形成上述截面形状的环状槽113。另外，环状槽113的截面形状无需是严格意义上的圆弧状或者椭圆弧状，只要是大致圆弧状或者椭圆弧状即可。

优选的是，环状槽113的径向上的宽度W1(参照图4)比成型时(步骤S16)的第1外周面112与第2外周面122之间的距离W2的1/2大。这是因为，在考虑玻璃材料的末端的截面形状是大致半圆状的情况下，玻璃材料从第1外周面112向径向外侧突出的距离最低是距离W2的1/2。更优选的是，环状槽113的径向上的宽度W1比成型时的第1外周面112与第2外周面122之间的距离W2大。由此，能够容易地使玻璃材料的外周端92的位置在俯视观察时位于环状槽113内。宽度W1的上限没有特别确定，但无需过大，因此，将宽度W1的上限设计为距离W2的5倍以下，优选设计为2倍以下。

图6是示出透镜成型装置1的其他的例子的图。图6的透镜成型装置1一次性成型出多个透镜部件91。除了上模具11和下模具12具有一次性成型出多个透镜部件91的构造这一点之外，其余与图1相同。在图6中，对与图1同样的结构要素标注同一标号。省略减压部17和气体供给部18的图示。

上模具11在下表面上包括多个第1透镜成型面111。与图4的情况同样地，第1外周面112、环状槽113以及最外周面114朝向径向外侧依次位于各第1透镜成型面111的径向外侧。在图6中，省略标号112、113、114的记载。这样，上模具11包括多个由第1透镜成型面111、第1外周面112以及环状槽113组成的第1组合。最外周面114是存在于多个环状槽113之间的1个面。

下模具12在上表面上包括多个第2透镜成型面121。第2外周面122位于各第2透镜成型面121的径向外侧。在图6中，省略标号122的记载。这样，下模具12包括多个由第2透镜成型面121和第2外周面122组成的第2组合。但是，实际上，第2外周面122是存在于多个第2透镜成型面121之间的1个公共面。

各第1透镜成型面111的中心轴线与某一第2透镜成型面121的中心轴线一致。上述多个第1组合分别与对应的上述第2组合在上下方向上相匹配。由此，当在各第2透镜成型面121上配置玻璃材料90之后，通过图2所示的动作，使上模具11与下模具12接近，从而同时成型出多个透镜部件91。

如已经叙述的那样，在透镜成型装置1中，透镜部件91从上模具11自然脱落，因此，透镜成型装置1的上模具11和下模具12的构造特别适合于一次成型出多个透镜部件91时的自动化。

上述透镜成型装置1和透镜成型方法能够进行各种变更。

间隔变更机构14无需位于上模具11的上方。间隔变更机构14也可以位于上模具11的侧方，还可以位于腔室15内。可以适当省略图2中的腔室15内的减压和氮气的放出。在透镜成型装置1中，可以省略腔室15。

只要存在作为引导件13而发挥功能的部位，则引导件13的形态能够进行各种变更。可以在上模具11或者下模具12上存在作为引导件而发挥功能的部位。

如果可以花费费用来制作上模具11，则环状槽113的纵截面形状不限于圆弧状或椭圆弧状。

上模具11的最外周面114也可以不存在。即，环状槽113可以是上模具11的外周部。此外，在像图6那样，在上模具11上设置有多个第1透镜成型面111的情况下，可以设置宽幅的环状槽113并使环状槽113与相邻的环状槽113相连。

上述实施方式和各变形例中的结构只要不相互矛盾就可以适当组合。

本发明的透镜成型方法和透镜成型装置例如用于制造各种各样的用途的双凸透镜或者平凸透镜。

Claims (6)

1.一种透镜成型方法，其是透镜成型装置中的透镜成型方法，该透镜成型装置具有：上模具和下模具，它们沿着朝向上下方向的中心轴线而配置；以及间隔变更机构，其变更所述上模具与所述下模具之间的距离，该透镜成型方法的特征在于，

所述上模具包括：

第1透镜成型面，其朝向上方凹陷或者是平面；

第1外周面，其位于所述第1透镜成型面的径向外侧，是与所述中心轴线垂直的平面；以及

环状槽，其位于所述第1外周面的径向外侧，呈以所述中心轴线为中心的环状，该环状槽朝向上方凹陷，

所述下模具包括：

第2透镜成型面，其朝向下方凹陷，该第2透镜成型面的曲率半径在所述第1透镜成型面的曲率半径以下；以及

第2外周面，其位于所述第2透镜成型面的径向外侧，是与所述中心轴线垂直的平面，

所述透镜成型方法具备以下工序：

工序a)，在所述下模具的所述第2透镜成型面上配置玻璃材料；

工序b)，在所述工序a)之前或者之后对所述玻璃材料进行加热；

工序c)，使所述上模具与所述下模具相互接近，使所述玻璃材料在所述上模具与所述下模具之间发生变形从而成型出透镜部件；以及

工序d)，使所述上模具与所述下模具相对分开，

在所述工序c)中，从所述第1透镜成型面与所述第2透镜成型面之间向所述第1外周面与所述第2外周面之间溢出的玻璃材料的外周端在俯视观察时与所述环状槽和所述第2外周面重叠，并且所述溢出的玻璃材料与所述第1外周面的整体接触。

2.根据权利要求1所述的透镜成型方法，其特征在于，

所述环状槽在包含所述中心轴线的面上的截面是关于与所述中心轴线平行的线对称的圆弧或者椭圆弧。

3.根据权利要求1或2所述的透镜成型方法，其特征在于，

所述环状槽的径向的宽度大于所述工序c)中所述第1外周面与所述第2外周面之间的距离的1/2。

4.根据权利要求1或2所述的透镜成型方法，其特征在于，

所述上模具包括多个由所述第1透镜成型面、所述第1外周面以及所述环状槽组成的第1组合，

所述下模具包括多个由所述第2透镜成型面和所述第2外周面组成的第2组合，各个所述第1组合分别与对应的所述第2组合相匹配。

5.根据权利要求3所述的透镜成型方法，其特征在于，

所述上模具包括多个由所述第1透镜成型面、所述第1外周面以及所述环状槽组成的第1组合，

所述下模具包括多个由所述第2透镜成型面和所述第2外周面组成的第2组合，各个所述第1组合分别与对应的所述第2组合相匹配。

6.一种透镜成型装置，其具有：上模具和下模具，它们沿着朝向上下方向的中心轴线而配置；以及间隔变更机构，其变更所述上模具与所述下模具之间的距离，该透镜成型装置的特征在于，

所述上模具包括：

第1透镜成型面，其朝向上方凹陷或者是平面；

第1外周面，其位于所述第1透镜成型面的径向外侧，是与所述中心轴线垂直的平面；以及

环状槽，其位于所述第1外周面的径向外侧，呈以所述中心轴线为中心的环状，该环状槽朝向上方凹陷，

所述下模具包括：

第2透镜成型面，其朝向下方凹陷，该第2透镜成型面的曲率半径在所述第1透镜成型面的曲率半径以下；以及

第2外周面，其位于所述第2透镜成型面的径向外侧，是与所述中心轴线垂直的平面，

通过所述间隔变更机构使所述上模具与所述下模具相对接近而使加热后的玻璃材料在所述上模具与所述下模具之间发生变形从而成型出透镜部件时的所述第1外周面与所述第2外周面之间的距离被设定为这样的距离：使得从所述第1透镜成型面与所述第2透镜成型面之间向所述第1外周面与所述第2外周面之间溢出的玻璃材料的外周端在俯视观察时与所述环状槽和所述第2外周面重叠，并且所述溢出的玻璃材料成为与所述第1外周面的整体接触的状态。