JP2000264655A

JP2000264655A - レンズの製造方法及びレンズ成形用型組立体

Info

Publication number: JP2000264655A
Application number: JP11191319A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kobayashi; 高志小林; Eiji Kawamura; 英司川村
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-01-12
Filing date: 1999-07-06
Publication date: 2000-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ガラス素材からレンズを成形する際に、低い
型温度での成形を可能とすると共に、型の全面の転写を
可能とする。【解決手段】製品であるレンズより大きな容積のガラ
ス素材１を、上型２及び下型３と上型及び下型をガイド
するガイド部材とを具備した型組立体８に設置し、型組
立体８及びガラス素材１を非酸化性ガスで満たされたチ
ャンバー１０内に設置してガラス素材等を１０^１０ポア
ズ以上で１０^１３．３ポアズ以下に相当する温度範囲に
まで加熱する。そして、ガラス素材１に押圧力を加え
て、製品であるレンズの容積より余剰の部分が成形面の
外側にはみ出した駄肉部分を有するレンズを押圧成形
し、その後、室温まで継続的に冷却し、型組立体から成
形されたレンズを取り出した後に、駄肉部分を芯取り加
工により除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレンズの製造方法及
びレンズの製造に用いられるレンズ成形用型組立体に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス素材を加熱軟化した後、所望の成
形面を具備した一体の成形型で押圧成形することによ
り、研磨等の後加工を施すことなく、所望の成形面を有
したレンズを成形する従来の方法が特開昭５８−８４１
３４号に開示されている。

【０００３】このレンズの成形は、所定の形状に成形さ
れたガラス素材（プリフォーム）と型とを用意し、プリ
フォームと型とを予備加熱した後、プリフォームを型の
キャビティ内に設置する工程と、プリフォームの粘度が
１０^８ポアズから１０^１２ポアズに相当する温度になる
ようにプリフォームを加熱する工程と、プリフォームが
この温度範囲にあるとき、型に荷重をかけてレンズを成
形する工程と、この状態を型とレンズとが十分に等温状
態になる時間保持してから、レンズの粘度が１０^１３ポ
アズよりも小さくなる温度になったとき、レンズを型か
ら取り出す工程と、その後、レンズを焼きなましして精
密ガラス製品としてのレンズを成形する工程とを備えて
いる。

【０００４】また、この公報には、プリフォームをその
粘度が１０^８ポアズから１０^１２ポアズに相当する範囲
の温度に曝す工程と、型をプリフォームと同じかそれに
近い温度に曝す工程と、プリフォームが１０^８ポアズか
ら５×１０^１０ポアズの粘度を有するとき、型に十分な
時間にわたって荷重を加え、プリフォームと型とを実質
的に同じ温度にし、且つ型によってレンズをプレス成形
する工程と、型と成形されたレンズとを粘度が１０^１１
ポアズから１０^１２ポアズに相当する温度にまで冷却
し、レンズがこの温度にあるときに型からレンズを取り
出す工程と、取り出されたレンズを焼きなましする工程
とからなる製造方法も開示されている。

【０００５】さらに、この公報には、第１の成形面部を
備えたリング状の部材と、固定容積の閉じられた成形キ
ャビティを形成するため、リング状の部材の第１の成形
面部と協動可能な成形面部を有する第１及び第２の型手
段とを具備した構造のレンズ成形装置が記載されてい
る。この成形装置を使用して、光学素子を成形すること
により、成形キャビティのいずれの面にも拘束されない
自由面を有した光学素子を成形することができるもので
ある。

【０００６】上述した成形方法では、所望の光学特性を
有する高精度のレンズ等の光学素子を成形でき、上述し
た成形装置では、成形されたレンズ等の光学素子が自由
面を有するため、型の合わせ面に発生するバリを防止で
き、型の加圧成形中に発生する亀裂、磨耗、汚染等をな
くし、レンズ等の光学素子の外観を良好に保持すること
可能となるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、キャビティ内にガラス素材を充満させるため
に、ガラス素材の粘度が１０^８ポアズに相当する温度近
くまで成形時の型温を上げている。この温度では一般的
に使用される超硬材料等の型では型素材の酸化が激し
く、数少ない成形数でも成形面が荒れる問題と、光学素
子の成形面と素材との融着が起こる問題がある。

【０００８】また、初期プレス後、所定の温度まで冷却
した後、型とレンズとを等温状態にするため、長時間そ
の状態を保持したり、比較的高温でレンズを取り出した
後、長時間焼きなましするなど多くの工程と長い時間と
を必要とする問題がある。さらに、成形されたレンズを
比較的高温で取り出すため、その取り扱いが不便である
問題を有している。

【０００９】さらに、従来の成形装置では、成形された
レンズ等の光学素子上に成形キャビティの面に拘束され
ない自由面を残すため、光学的に必要な有効径を型外径
よりも十分に小さくしなければならない問題を有してい
る。

【００１０】本発明はこのような従来の問題点を考慮し
てなされたものであり、ガラス素子が高粘度の状態、す
なわち型温度が低い状態で成形を行うことができ、しか
も型外径まで正確に転写することができるレンズの製造
方法及びこの方法に用いられるレンズ成形用型組立体を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明のレンズの製造方法は、製品となる
レンズより大きな容積のガラス素材を、成形面をそれぞ
れ有する上型および下型とこれらの上型及び下型をガイ
ドするガイド部材とを具備した型組立体の間に配置し、
ガラス素材と、上型及び下型の少なくともガラス素材に
接触する部分とを、ガラス素材の粘度で１０^１０ポアズ
以上で１０^１３．３ポアズ以下に相当する温度範囲にま
で加熱し、ガラス素材が前記温度範囲にあるときに上型
又は下型の少なくとも一方を移動してガラス素材を押圧
すると共に、上型及び下型の各成形面の外側に製品とな
るレンズの容積よりも余剰となる余剰部分をはみ出させ
て成形面を転写したレンズと余剰部分とを形成し、レン
ズを冷却して上型及び下型の間から取り出し、その後、
少なくとも成形面の外側に形成された余剰部分を除去し
て製品となるレンズを得ることを特徴とする。

【００１２】この発明では、製品であるレンズより大き
な容積のガラス素材を使用することにより、成形時にお
いて、加熱したガラス素材に上型の成形面と下型の成形
面の全面が確実に接触する。このため、成形面の全面の
形状が正確にガラス素材に転写される。このとき、ガラ
ス素材の余剰部分が成形面の外側にはみ出して、レンズ
が成形される。したがって、上型および下型の成形面の
全面が光学有効面となるため、成形面の外形を特に大き
くする必要はない。

【００１３】ガラス素材を、ガラス粘度で１０^１０ポア
ズ以上１０^１３．３ポアズ以下の範囲に相当する温度に
加熱する目的は、この粘度の範囲が押圧力によりガラス
素材を変形できる範囲であり、１０^１０ポアズ未満の粘
度に比べ押圧時間が長く、押圧力が大きくなるものの、
押圧時のガラス素材の反力により成形面に面圧を発生し
ながら成形するため閉じられたキャビティを形成するこ
となく、高精度な成形面の転写を行うことができる。な
お、この粘度範囲に対応した温度範囲での成形は、ガラ
ス成形としては従来より低温域での成形であり、このた
め、成形後の冷却時間が短縮でき、結果としてレンズの
製造時間を短縮できる。また、この粘度範囲では、ガラ
スの流動性が高くなるので、閉じられたキャビティを構
成するような型構造が必要ない。

【００１４】請求項２の発明は、製品であるレンズより
大きな容積のガラス素材を、成形面をそれぞれ有した上
型及び下型とこれらの上型及び下型をガイドするガイド
部材とを具備した型組立体に設置する第１の工程と、前
記型組立体及びガラス素材を非酸化性ガスで満たされた
チャンバー内に設置する第２の工程と、前記ガラス素材
と、上型及び下型のガラス素材に隣接する部分とをガラ
ス素材の粘度で１０^１ ^１．５ポアズ以上で１０^１３．３
ポアズ以下に相当する温度範囲にまで加熱する第３の工
程と、前記ガラス素材が第３の工程の温度範囲にあると
き、押圧手段により上型及び下型のみをガラス素材に接
触させて押圧力を加え、製品であるレンズの容積より余
剰の部分が前記成形面の外側にはみ出した駄肉部分を有
するレンズを押圧成形する第４の工程と、第４の工程終
了後に型組立体と成形されたレンズとを室温まで継続的
に冷却する第５の工程と、通常の室温で、型組立体から
成形されたレンズを取り出した後に、成形面の外周には
み出した駄肉部分を芯取り加工により除去する第６の工
程と、を有することを特徴とする。

【００１５】この発明では、製品であるレンズより大き
な容積のガラス素材を使用することにより、成形時にお
いて、加熱したガラス素材に上型の成形面と下型の成形
面の全面が確実に接触する。このため、成形面の全面の
形状が正確にガラス素材に転写される。このとき、ガラ
ス素材の余剰部分が成形面の外側にはみ出して、レンズ
が成形される。従って、上型及び下型の成形面の全面が
光学有効面となるため、成形面の外径を特に大きくする
必要はなくなる。

【００１６】ガラス素材と型組立体をガラス粘度で１０
^１１．５ポアズ以上１０^１３．３ポアズ以下の範囲に相
当する温度に加熱する目的は、この粘度の範囲がガラス
素材を変形できる範囲のためである。このような粘度の
範囲では、１０^１１．５ポアズ未満の粘度に比べて押圧
時間が長く、押圧力がやや大きくなる反面、押圧時のガ
ラス素材の反力により成形面に面圧を発生させながら成
形することができるため、閉じられたキャビティを形成
することなく高精度な成形面の転写を行うことができ
る。なお、この粘度範囲に対応した温度範囲での成形
は、ガラス成形としては従来より低温域での成形であ
り、このため、成形後の冷却時間が短縮でき、従って、
レンズの製造時間を短縮することができる。

【００１７】ガラス素材の加熱温度をガラス粘度で１０
^１１．５ポアズ以上で１０^１３．３ポアズ以下とする理
由は、１０^１１．５ポアズ未満であると、ガラス素材の
温度が高すぎて、ガラス素材の影響による型の酸化や、
ガラス素材と型の融着等が発生し、型の寿命が短くなる
ためである。また、ガラスの流動性が高くなるので、閉
じられたキャビティを構成する必要となる。これに対
し、本発明のように１０ ^１１．５ポアズからポアズ１０
^１３．３ポアズのガラス粘度に相当する温度範囲でのガ
ラス素材の成形においては、ガラス素材の型への融着は
発生せず、型の成形面が荒れることもないので型の寿命
を長くすることができるばかりでなく、型の表面に特別
の表面処理を必要としないので、低コストの型を用いた
成形が可能となる。一方、ガラス素材の粘度が１０
^１３．３ポアズを超えると、ガラス素材の粘度が高すぎ
て、事実上成形ができなくなるものである。なお、効率
が良く且つ大きな変形量を得るためには、上述した粘度
範囲は１０^１１．５ポアズ以上であって１０^１２ポアズ
以下の範囲がさらに好ましい。

【００１８】レンズを押圧成形後、成形されたレンズ及
び型組立体を室温（例えば、３０℃以下）まで継続して
冷却することにより、冷却時間を短くするができ、しか
も室温でレンズを取り出すためレンズの取り扱いが容易
になる。又、レンズの成形を型組立体を用いて行うこと
により、加熱された高温においても、上型と下型とが同
軸上に位置出しでき、これにより精度の良い成形が可能
となる。

【００１９】請求項３の発明は、請求項２記載の発明で
あって、前記継続的な冷却が、非酸化雰囲気のチャンバ
ー内でなされる型組立体への非酸化性ガスの吹き付けに
よる強制冷却と、大気中でなされる型組立体への大気エ
アの吹き付けによる強制冷却との組み合わせであること
を特徴とする。

【００２０】この発明では、型組立体が大気中で酸化す
る温度範囲においては、非酸化雰囲気の中で且つ非酸化
性ガスを型組立体及びレンズに噴射して強制冷却し、型
組立体が大気中で酸化しない温度範囲においては、大気
中で型組立体及びレンズに大気エアーを吹き付けて強制
冷却する。このように成形可能な温度から通常の室温ま
でレンズの温度が一定の温度に留まることなく強制冷却
を継続して行うことにより、冷却時間を格段に短縮する
ことができる。

【００２１】請求項４の発明は、製品となるレンズより
大きな容積のガラス素材を、レンズの光軸と同軸になる
ように配置した成形面をそれぞれ有する上型及び下型の
間に配置し、ガラス素材と、上型及び下型のガラス素材
に隣接する部分とを、ガラス素材の粘度で１０^１１．５
ポアズ以上で１０^１３．３ポアズ以下に相当する温度範
囲にまで加熱し、ガラス素材が前記温度範囲にあるとき
に上型又は下型の少なくとも一方を移動してガラス素材
を押圧するとともに、上型及び下型の各成形面の外側に
製品となるレンズの容積よりも余剰となる余剰部分をは
み出させて成形面を転写したレンズと余剰部分とを形成
し、レンズを冷却して上型及び下型の間から取り出し、
その後、少なくとも成形面の外側に形成された余剰部分
を除去して製品となるレンズを得ることを特徴とする。

【００２２】この発明では、請求項２の発明と同様に作
用することができる。また、この発明では、レンズの成
形によって上下型の成形面の外側にはみ出した余剰部分
だけでなく、レンズの一部であっても不要な場合には、
その一部を除去する。これにより目的の寸法に合わせた
レンズを製造することができる。

【００２３】請求項５の発明のレンズ成形用型組立体
は、請求項１〜４のいずれかに記載のレンズの製造方法
に用いられものであって、レンズの余剰部分が前記ガイ
ド部材に接触しないことを特徴とする。

【００２４】この発明によれば、上型及び下型の成形面
の外側にはみ出した駄肉部分がガイド部材に接触するこ
となく、上下型の周囲をオープンスペースとすることが
でき、成形面の全面がガラス素材に接触した状態で押圧
することによって、レンズを成形することができる。

【００２５】請求項６の発明のレンズ成形用組立体は、
端面にそれぞれ成形面を有する上型及び下型と、上型の
上部側面と摺動して上型をガイドする上型ガイド部材
と、下型の下部側面と摺動して下型をガイドする下型ガ
イド部材と、上型ガイド部材と下型ガイド部材とを連結
する複数の支柱により構成され、上型と下型とを同軸上
にガイドするガイド部材とを備え、前記支柱はレンズが
上型と下型により押圧成形された際に、上型と下型の成
形面の外側にはみ出したレンズの駄肉部分に接しないよ
うに離れた位置に設置されていることを特徴とする。

【００２６】この発明では、上型と摺動して位置出しす
る上型ガイド部材と、下型と摺動して位置出しする下型
ガイド部材とを、複数の支柱で連結することにより、上
型及び下型が同軸上に位置出しされる。

【００２７】又、上型はその上部側面のみで上型ガイド
部材に接触し、下型はその下部側面のみで下型ガイド部
材に接触するため、上型及び下型の成形面付近がこれら
のガイド部材に接触しない。しかも、複数の支柱はレン
ズが成形されたときに、上型及び下型の成形面の外側に
はみ出した駄肉に接触しないように離れた位置に配置さ
れている。これらにより、上型及び下型の成形面と支柱
とは、閉じられたキャビティを形成することなく、上下
型の周囲はオープンスペースとなる。従って、上型及び
下型の成形面の全面がガラス素材に接した状態で押圧し
てレンズを成形するため、高精度な成形が可能となる。

【００２８】さらに、上型及び下型の成形面付近とガラ
ス素材はその周辺に遮るものがないため、型組立体の外
側に設けられたヒーターの輻射熱に直接曝される。従っ
て、加熱効率が良く、しかも加熱を一様に行うことがで
きる。

【００２９】なお、この発明では、支柱を除いた型組立
体の他の部材を同じ熱膨張係数を有した材質で構成する
こともでき、これにより高温においても、上型及び下型
を同軸上に位置出しできるため、精度の良いレンズの成
形が可能となる。

【００３０】請求項７の発明は、請求項６記載の発明で
あって、前記支柱が赤外線を透過させる部材によって形
成されていることを特徴とする。

【００３１】この発明では、支柱が赤外線を透過させる
ため、上型、下型及びガラス素材を加熱する赤外線が遮
られることがなくなる。このため、効率良く、且つ均一
に上型、下型及びガラス素材を加熱することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施の形
態により具体的に説明する。なお、各実施の形態におい
て、同一の要素は同一の符号を付して対応させてある。

【００３３】（実施の形態１）図１３及び図１４は本発
明の実施の形態１であり、図１３（ａ）は上型２及び下
型３とガイド部材４及び成形されるガラス素材１を示す
斜視図、同図（ｂ）はその組立図を示す。図１４（ａ）
は加熱状態を、同図（ｂ）は押圧完了状態を、同図
（ｃ）および（ｄ）は余剰部を除去する状態を示してい
る。

【００３４】図１３（ａ）に示すように、上型２はガイ
ド部２ｅと成形部２ｆを有する二段状の円柱形状となっ
ており、下型３もガイド部３ｅと成形部３ｆを有する二
段状の円柱形状となっている。上型２の成形面２ａは半
径Ｒ１．５ｍｍの凹形状、下型３の成形面３ａは半径Ｒ
２．５ｍｍの凹形状である。これらの成形面２ａ、３ａ
のいずれもが鏡面に加工されている。上下型２、３の成
形部２ｆ及び３ｆの外径はガラス素材１の外径よりも小
さい１．８ｍｍの直径（φ）である。またガイド部２ｅ
および３ｅはガイド部材４の内径に軸方向に摺動自在に
挿入される。

【００３５】図１３（ｂ）に示すように、上型２と下型
３とはガイド部材４によりレンズの光軸と同軸になるよ
うに配置される。このとき、成形面２ａと成形面３ａの
間にガラス素材１を挟むよう配置される。ガラス素材１
は１０^１０ポアズの粘度に相当する温度が５６０℃であ
る温粘度特性を有する重フリント系の硝材、例えば、Ｓ
Ｆ１１などが使用される。

【００３６】その後、図１４（ａ）で示すように、ガラ
ス素材１と上型２の成形面２ａと下型３の成形面３ａの
近傍を加熱手段４０により、ガラス素材１の粘度で１０
^１０ポアズ相当にする５６０℃まで加熱する。加熱手段
４０としては、赤外線ヒーターや電熱線ヒーターなどを
使用することができる。

【００３７】次に、図１４（ｂ）で示すように、ガラス
素材１が上述した温度にあるときに、図示されていない
押圧機構により上型２または下型３の少なくとも一方を
移動させて、ガラス素材１を一定の圧力で押圧する。こ
のときの押圧力は約１０Ｋｇｆ程度である。押圧成形後
のガラス素材は上記成形面２ａと成形面３ａの間のレン
ズ１４と、レンズ１４から成形面２ａ及び３ａの外側に
はみ出した余剰となる余剰部分１０６とを備えている。

【００３８】この押圧成形後においては、成形後のレン
ズ１４及び上型２、下型３を冷却し、その後、上型２と
下型３の間から成形後のレンズ１４を取り出す。そし
て、図１４（ｃ）で示すように、芯取り装置のスピンド
ル１９の回転軸軸線にレンズ光軸芯を合わせながら接着
剤により貼り付ける。この状態で図１４（ｄ）で示すよ
うに、少なくとも成形面の外側に形成された余剰部分１
４ａを研削砥石１７により除去し、製品としてのレンズ
１８を得る。

【００３９】このような実施の形態では、上下型２，３
の周辺をオープンスペースにしてガラス素材の余剰部分
１４ａを上下型１，２の周りに形成するため、型２，３
の成形面２ａ、３ａの全面をガラス素材に転写すること
ができる。

【００４０】（実施の形態２）図１は本発明の実施の形
態２におけるレンズの成形を行うレンズ成形装置であ
る。このレンズ成形装置はべ一ス１９上に設けられた型
組立体８を移動させる移動手段２０と、ガラス素材から
レンズを成形するレンズ成形部２１とを有している。

【００４１】移動手段２０は、その上に型組立体８を載
置する軸部９と、軸部９を上下に駆動する図示しない駆
動手段から構成されている。移動手段２０には上下方向
に延びる複数本のガイドロッド１９ａが貫通しており、
移動手段２０はこのガイドロッド１９ａに沿って上下方
向に移動する。この移動手段２０に対し型組立体８が軸
部９上に載置され、この載置状態で鎖線で示す位置から
実線で示す位置まで移動手段２０が移動することによ
り、型組立体８は成形チャンバー１０内の所定位置に移
動する。そして、レンズの成形の後は、移動手段２０が
鎖線で示す位置まで戻ることによって型組立体８が軸部
９上から取り出される。

【００４２】レンズ成形部２１は成形チャンバー１０
と、成形チャンバー１０の周囲に設けられた加熱手段１
１と、成形チャンバー１０の上方に設けられた加圧手段
２２と、成形チャンバー１０内に設けられ非酸化ガスで
ある窒素ガスの吹き出しリング１５とを具備する。この
場合、成形チャンバー１０と、加熱手段１１と、加圧手
段２２とは軸部９の中心軸３０を中心にした同軸上に配
置されている。

【００４３】成形チャンバー１０は下プレート２３と、
その上に設けられた石英ガラス製の透明な円筒状の側壁
２４と、側壁２４上に設けられた上プレート２５とによ
り構成される。型組立体８はレンズの成形時に成形チャ
ンバー１０内に密閉される。上プレート２５にはガス導
入口２６が貫通状に設けられており、ガス導入口２６か
ら導入される非酸化ガスである窒素ガスによって成形チ
ャンバー１０内が満たされる。

【００４４】加熱手段１１は４本の円形状の赤外線ヒー
ター２７と、赤外線ヒーター２７の外側に設けられた赤
外線反射板２８とから構成される。赤外線ヒーター２７
は４本に限定するものではなく、１本であっても加熱は
可能であるが、成形を行う上型２及び下型３に対して相
対的に偶数本設けることが好ましい。この赤外線ヒータ
ー２７は成形チャンバー１０内の型組立体８及びガラス
素材１を加熱する。

【００４５】加圧手段２２はシリンダー１２と、シリン
ダー１２の先端に直結された押し棒１３とを有してい
る。ガラス素材１の押圧成形時にシリンダー１２は押し
棒１３を介して型組立体８の上型２を押下げて、加熱さ
れたガラス素材１を押圧成形する。

【００４６】非酸化性ガスの吹き出しリング１５は、成
形されたレンズ１４の外側を囲む位置に設けられ、その
内側々壁に形成された図示を省略した複数個の穴から非
酸化性ガスである窒素ガスを吹き出し、これにより型組
立体８及び成形されたレンズ１４を冷却する。また、成
形チャンバー１０から取り出された鎖線の位置にある型
組立体８及び成形されたレンズ１４を大気エアの吹き付
けによって冷却するファン１６がレンズ成形部２１の下
方に設けられている。

【００４７】図２及び図３は型組立体８を示す。型組立
体８は上型２と、下型３と、ガイド部材４から構成され
る。図２は上型２と下型３の間にガラス素材１を挟んで
型組立体８が組立てられた状態を示し、図３は型組立体
８が開かれ、ガラス素材１が型組立体８に搬入される状
態及び成形されたレンズ１４が型組立体８から取り出さ
れる状態を示す。

【００４８】図２及び図３に示すように、ガイド部材４
は上型ガイド部材４ａと、下型ガイド部材４ｂと、これ
らを連結する３本の支柱４ｃとより構成される。上型ガ
イド部材４ａは、その内面に上型２の上部側面２ｂが摺
動し、この摺動によって上型２をガイドする。下型ガイ
ド部材４ｂは、その内面に下型３の下部側面３ｂが摺動
し、この摺動によって下型３をガイドする。そして、こ
れらのガイドによって、上型２及び下型３は同軸上に位
置決めされる。

【００４９】上型２及び下型３は円柱形状となってお
り、対向している端面にそれぞれ成形面２ａ，３ａが形
成されている。ガイド部材４は上型２及び下型３を同軸
上にガイドする目的のみに使用されるものであり、上型
２の成形面２ａ及び下型３の成形面３ａと共に閉じられ
た成形キャビティを形成することがない。なお、上型
２、下型３と、ガイド部材４の上型ガイド部材４ａと下
型ガイド部材４ｂとは、同じ熱膨張係数を有する超硬材
料であるタングステンカーバイトで形成されている。こ
れらの部材を同じ熱膨張係数を有する材質で形成するこ
とにより、高温となっても上型２及び下型３を正確に同
軸上に位置出しすることができる。

【００５０】ガイド部材４の複数の支柱４ｃは、上型２
の成形面２ａ及び下型３の成形面３ａとそれらの成形面
に挟まれたガラス素材１とは離れた位置に設けられてい
る。これにより成形されたレンズ１４も支柱４ｃと接触
することがなく、成形面２ａと成形面３ａとガラス素材
１の周囲は常にオープンスペースとなっている。

【００５１】図４〜図１２はこの実施の形態によってレ
ンズを成形する工程を順に示しており、図４は成形され
るガラス素材１を示しており、ガラス素材１は成形され
るレンズの寸法よりも大きい円柱状となっている。この
実施の形態では、外径φ１．９ｍｍ、厚さＯ．７ｍｍに
成形されている。ガラス素材１としては、１０^１２ポア
ズに相当する温度が５３０℃の温粘度特性を有している
重フリント系の硝材、例えばＳＦ１１などが使用されて
いる。ガラス素材１の上下両端面は鏡面に研磨加工さ
れ、側面は研削加工されている。なお、ガラス素材１と
しては、円柱形状に限定することなく、成形されるレン
ズ１４の形状に応じて、両凸レンズ形状や両凹レンズ形
状、メニスカス・レンズ形状であっても良い。また、硝
材も重フリント系硝材に限定するものではなく、例え
ば、ランタン・フリント系硝材やランタン・クラウン系
の硝材を使用することも可能である。

【００５２】第１の工程では、図５（ａ）で示すように
ガラス素材１と型組立体８とを準備し、同図（ｂ）で示
すように、上下の型２，３の成形面２ａと成形面３ａと
の間にガラス素材１を通常の室温（３０℃以下）で挟み
込む。この作業は作業者の人手により実施される。上型
２の成形面２ａは半径Ｒ０．６ｍｍの凸形状、下型３の
成形面３ａは半径Ｒ５．５ｍｍの凹形状で、Ｒ部以外は
平面である。これらの成形面２ａ，３ａのいずれもが鏡
面に加工されている。上下型２，３の外径はガラス素材
１の外径よりも小さいφ１．８ｍｍの直径である。ま
た、成形面２ａ，３ａは特別な表面処理は施されていな
い。

【００５３】第２の工程では、図６で示すように、ガラ
ス素材１が組み込まれた型組立体８を成形機の軸部９上
に載置し、図示しない駆動手段により、成形チャンバー
１０内の所定の位置に配置する。成形チャンバー１０に
は毎分２０リットルの非酸化ガスである窒素ガス（濃度
１００％）が供給され、約１０秒程度で非酸化ガスで充
満される。チャンバー１０内の酸素濃度は１００ｐｐｍ
以下が理想であるが、１００ｐｐｍ以上の場合であって
も製造は可能である。この場合は、型の酸化が促進され
型の劣化が早くなる。また、非酸化ガスは窒素ガスの他
に窒素９０％、水素１０％の混合ガスやアルゴン１００
％、炭酸ガス１００％等のガスを使用することができ
る。

【００５４】第３の工程では、図７に示すように、加熱
手段１１によりガラス素材１と、上型２と及び下型３の
ガラス素材１に隣接する部分（成形面２ａ，３ａ及び成
形面２ａ，３ａから数ｍｍ（例えば２〜３ｍｍ）の範囲
まで）をガラス粘度で１０^１ ^２ポアズに相当する温度５
３０℃に加熱する。この加熱に約１８０秒の加熱時間を
要し、ガラス素材１及び上型２、下型３のガラス素材１
周辺は５３０℃の均一な温度となる。

【００５５】第４の工程では、第３の工程の温度範囲に
あるときに、図８（ａ）及び（ｂ）で示すように、押し
棒１３を介して上型２に対してシリンダー１２から押圧
力を加え、ガラス素材１を上型２と下型３とで成形す
る。押圧力は３５ｋｇｆである。この押圧によって上型
２の成形面２ａと下型３の成形面３ａの全面がガラス素
材１に接触する。加熱されたガラス素材が上型２と下型
３により押圧されることにより、図８（ｂ）で示すよう
に成形されたレンズ１４の駄肉（余剰部分）１４ａが上
型２の成形面２ａと下型３の成形面３ａの外側に溢れ出
る。この工程では、上述したように成形されたレンズ１
４及び駄肉１４ａはガイド部材４のどの部分にも接触す
ることがない。

【００５６】第５の工程では、図９で示すように、押圧
開始から２１０秒後に、押圧と加熱とを停止し、窒素ガ
スの吹き出しリング１５から通常の室温（約３０℃以
下）と同じ温度の窒素ガスを型組立体８とレンズ１４に
吹き付け、これらを強制冷却する。なお、吹き出しリン
グ１５は、型組立体８とガラス素材１が加熱されている
間は、図示しない駆動装置により成形チャンバー１０の
上部又は底部に退避しており、ガラス素材１が押圧され
てレンズ１４が成形された時点で、成形されたレンズ１
４の周囲に位置するように位置決めされて強制冷却を行
う。

【００５７】型組立体８の温度が上下型２，３の型材の
酸化に影響のない約３５０℃の温度になった時点で、型
組立体８は成形チャンバー１０の外に瞬時（約２秒間
で）に移動される。さらに、図１０に示すようにファン
１６により通常の室温（約３０℃以下）の大気エアが型
組立体８に吹き付けられ常温まで継続的に冷却する。強
制冷却は約１５分間連続的に行われ、冷却中には型組立
体８の温度が一定温度に保たれることはない。

【００５８】第６の工程では、図１１に示すように、成
形されたレンズ１４が型組立体８から取り出され、成形
されたレンズ１４の駄肉部分１４ａを砥石１７により研
削除去し、これにより製品としてのレンズ１８が形成さ
れる。

【００５９】駄肉部分１４ａの除去は、図１２に示すよ
うに、成形されたレンズ１４を芯取り装置のスピンドル
１９の回転軸線にレンズ光軸芯合わせした状態で接着剤
により貼り付け、この貼り付け状態で研削砥石１７によ
って駄肉部分１４ａを芯取り加工により除去する。な
お、駄肉部分１４ａの除去の際に、上下型２，３の成形
面２ａ，３ａの外周付近も芯取り加工により除去して所
望のレンズ外径寸法にすることにより、駄肉部分１４ａ
を完全に除去することができる。そして芯取り加工の際
に、レンズ外周面と各成形面のエッジ部を面取り加工す
ることにより、成形されたレンズ１８の外周部分の欠け
を防止できる。その後、芯取りされたレンズ１をスピン
ドル１９から剥し、接着剤を洗浄除去することにより製
品であるレンズ１８を得る。

【００６０】以上のようにして製造されたレンズ１８
は、干渉計の計測による基準Ｒとの差がニュートン縞Ｎ
Ｒ０．２本以下（基準波長５８８ｎｍ，ＮＲ１本＝λ／
２）の高精度な面形状となっていることが確認された。
また、同一の金型で約５００ショットの成形が可能ある
ことも確認された。

【００６１】このような実施の形態では、従来のように
ガラス素材を１０^８ポアズに相当する温度約６２０℃で
成形するのに比べ約９０℃も低い温度であっても高精度
なレンズの成形が可能である。このように従来よりも９
０℃低い温度環境では、上下型の型表面の酸化が遅くな
るため、特別な表面処理を施さない超硬材料の型であっ
てもレンズの製造が十分に可能な耐久性を得ることがで
きる。

【００６２】（実施の形態３）この実施の形態では、上
型２の成形面２ａ、下型３の成形面３ａの面形状以外の
成形装置及び成形工程は実施の形態２で述べたものと同
じであり、その説明を省略する。

【００６３】この実施の形態における上型２の成形面２
ａは外径１．８ｍｍの非球面形状（近似半径５．５ｍ
ｍ、非球面量１０μｍ）の凹形状である。下型３の成形
面３ａは外径１．８ｍｍ、半径５．５の凹形状の球面で
ある。ガラス素材１は実施の形態１と同じ硝材であり、
外径φ１．９ｍｍで、成形面となる両レンズ面の半径が
５．４ｍｍ、肉厚１．５ｍｍの凸レンズである。成形さ
れるガラス素材１の両面は研磨加工により鏡面に仕上げ
られている。

【００６４】第１の工程では、実施の形態２と同様に、
成形面２ａと成形面３ａの間にガラス素材１を通常の室
温で挟み込む。第２の工程では、実施の形態２と同様
に、ガラス素材１が組み込まれた型組立体８を成形装置
の軸部９上に載置し、成形チャンバー１０内における所
定の位置に配置する。成形チャンバー１０には非酸化ガ
スである窒素ガス（窒素１００％）が供給される。

【００６５】第３の工程では、型組立体８が加熱手段１
１によりガラス素材１と上型２と下型３のガラス素材１
に隣接する部分を、ガラス粘度で１０^１３ポアズに相当
する温度である５１０℃に加熱する。この加熱に約１８
０秒の加熱時間を要し、ガラス素材１及び上型２、下型
３におけるガラス素材１周辺は５１０℃の均一な温度と
なる。

【００６６】第４の工程では、シリンダ１２を段階的に
増圧してガラス素材１を上型２と下型３とで押圧する。
押圧は５分間隔に４段階に行う。第１段階で３５ｋｇ
ｆ、第２段階で７０ｋｇｆ、第３段階で１２０ｋｇｆ、
第４段階では２１０ｋｇｆまで増圧する。これはガラス
素材１と成形面２ａ，３ａの接触面積に応じて増圧する
もので、押圧時のガラス素材１の割れを防止することが
できる。この増圧の段階は４段階に限定する必要はな
く、各段階の圧力も上述した数値に限定するものではな
い。この工程により上型２の成形面２ａと下型３の成形
面３ａの全面が加熱したガラス素材１に接触し、成形さ
れたレンズ１４を得る。成形されたレンズ１４の駄肉部
分（余剰部分）１４ａは、上型２の成形面２ａと下型３
の成形面３ａの外側に溢れ出るが、ガイド部材４のどの
部分にも接触することがない。そして、約３０分間の押
圧で成形面の全面が転写される。

【００６７】第５の工程では、実施の形態１と同様に、
押圧と加熱を停止した後、窒素ガスを型組立体８と成形
されたレンズ１４に吹き付ける強制冷却と、成形チャン
バー１０の外でのファン１６による連続的な強制冷却と
によって約１５分間で通常の通常の室温まで冷却する。

【００６８】第６の工程では、実施の形態１と同様に、
成形されたレンズ１４を型組立体８から取り出し、駄肉
部分１４ａを研削除去して製品であるレンズ１８を成形
する。この工程により、片面が非球面な高精度なレンズ
を成形することができた。非球面の面形状精度は非球面
の設計形状に対して０．２μｍ程度の誤差であった。ま
た、同一の金型で１０００ショットの成形が可能である
ことが確認された。

【００６９】このような実施の形態では、成形されるレ
ンズ１４に極めて近い形状のガラス素材１を用いること
により、より低い温度での成形が可能となる。

【００７０】（実施の形態４）この実施の形態では、実
施の形態２及び３での第５の工程で行われる冷却におい
て、成形チャンバー１０内に設置された吹き出しリング
１５から温度管理された非酸化ガスである窒素ガスを、
成形されたレンズ１４と型組立体８に噴射する。この窒
素ガスはクーラーを介することにより室温よりも低い温
度とし、１５℃程度が好ましい。そして、この冷却によ
って成形チャンバー１０内で成形されたレンズ１４と型
組立体８を通常の室温（３０℃以下）にした後、成形チ
ャンバー１０外に取り出し、実施の形態２及び３の第６
の工程に移行する。

【００７１】このような実施の形態では、冷却時間を短
縮できるとともに、実施の形態２，３で使用したファン
１６が不要となるため設備の簡素化が可能となる。

【００７２】（実施の形態５）この実施の形態では、型
組立体８における上型ガイド部材４ａと下型ガイド部材
４ｂとを連結する３本の支柱４ｃの材質を、赤外線を透
過する石英ガラスとするものである。また、上型２、下
型３、上型ガイド部材４ａ、下型ガイド部材４ｂは同一
の超硬材料を用いる。

【００７３】この実施の形態では、第４の工程での赤外
線による加熱の際に、赤外線ヒーター２７から照射され
た赤外光が赤外線反射板２８により型組立体８に集光さ
れる。この赤外光は支柱４ｃを透過してガラス素材１及
び上型２下型３に照射される。このように赤外光が支柱
４ｃを透過することにより、ガラス素材１及び上型２下
型３に均一に照射されるため、加熱時の温度ムラを減ら
すことができる。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、上下型の周辺をオープンスペースにしてガラス
素材の駄肉部分を上下型の周りに形成するため、型の成
形面の全面をガラス素材に転写することができる。

【００７５】請求項２の発明によれば、従来より低い温
度でレンズを成形することができるため、特別な表面処
理を施さない金型でも高精度な成形ができるとともに、
金型の劣化速度が小さくなり、その寿命を長くすること
ができる。又、ヒーターからの輻射熱を直接に、ガラス
素材や金型に触れさせることができるため、高効率で、
しかもムラの少ない加熱ができる。さらには、従来より
低い温度で成形した後、レンズを継続して冷却するた
め、冷却時間を短縮でき、これらによりレンズの製造時
間を短縮できる。

【００７６】請求項３の発明によれば、成形形可能な温
度から通常の室温までレンズの温度が一定の温度に留ま
ることなく強制冷却を継続して行うため、冷却時間を格
段に短縮することができる。

【００７７】請求項４の発明によれば、レンズの成形に
よって上下型の成形面の外側にはみ出した余剰部分だけ
でなく、不要な場合にはレンズの一部であっても除去す
るため、目的の寸法に合わせたレンズを製造することが
できる。

【００７８】請求項５の発明によれば、成形されたレン
ズの余剰部分がガイド部材に接触しない型組立体とする
ため、上下の型の成形面の全面をガラス素材に転写する
ことができる。

【００７９】請求項６の発明によれば、上型を位置出し
する上型ガイド部材と、下型を位置出しする下型ガイド
部材とを複数の支柱で連結するため、上型及び下型を同
軸上に高精度に位置出しすることができる。又、上下型
の周囲がオープンスペースとなるため、上型及び下型の
成形面の全面がガラス素材に接した状態で押圧してレン
ズを成形でき、高精度な成形が可能となると共に、加熱
効率が良く、加熱を一様に行うことができる。

【００８０】請求項７の発明によれば、上型、下型及び
ガラス素材を加熱する赤外線が遮られることがなく、効
率良く、且つ均一に上型、下型及びガラス素材を加熱す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用するレンズ成形装置の部分破断正
面図である。

【図２】型組立体の斜視図である。

【図３】型組立体の分解斜視図である。

【図４】ガラス素材の斜視図である。

【図５】（ａ）は型組立体にガラス素材をセットする工
程の斜視図、（ｂ）はセットした状態の正面図である。

【図６】型組立体を成形装置にセットした状態の正面図
である。

【図７】型組立体を過熱する工程の正面図である。

【図８】（ａ）はガラス素材を押圧成形する工程の正面
図、（ｂ）はそのＡ部の拡大正面図である。

【図９】レンズを成形した後に冷却する工程の正面図で
ある。

【図１０】大気エアーによって型組立体を冷却する工程
の正面図である。

【図１１】成形したレンズを型組立体から取り出す工程
の斜視図である。

【図１２】（ａ）〜（ｃ）は成形したレンズから駄肉部
分を除去する場合を工程順に示す正面図である。

【図１３】本発明の実施の形態１を示し、（ａ）は成形
前の分解斜視図、（ｂ）は成形前の組立状態の断面図で
ある。

【図１４】実施の形態１の成形を示し、（ａ）は加熱時
の断面図、（ｂ）は押圧成形時の断面図、（ｃ）は型か
ら取り出した状態の側面図、（ｄ）は余剰部分の除去を
示す側面図である、

【符号の説明】

１ガラス素材２上型３下型４ガイド部材４ａ上型ガイド部材４ｂ下型ガイド部材４ｃ支柱８型組立体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】製品となるレンズより大きな容積のガラ
ス素材を、成形面をそれぞれ有する上型および下型とこ
れらの上型及び下型をガイドするガイド部材とを具備し
た型組立体の間に配置し、ガラス素材と、上型及び下型の少なくともガラス素材に
接触する部分とを、ガラス素材の粘度で１０^１０ポアズ
以上で１０^１３．３ポアズ以下に相当する温度範囲にま
で加熱し、ガラス素材が前記温度範囲にあるときに上型又は下型の
少なくとも一方を移動してガラス素材を押圧すると共
に、上型及び下型の各成形面の外側に製品となるレンズ
の容積よりも余剰となる余剰部分をはみ出させて成形面
を転写したレンズと余剰部分とを形成し、レンズを冷却して上型及び下型の間から取り出し、その
後、少なくとも成形面の外側に形成された余剰部分を除
去して製品となるレンズを得ることを特徴とするレンズ
の製造方法。
【請求項２】製品であるレンズより大きな容積のガラ
ス素材を、成形面をそれぞれ有した上型及び下型とこれ
らの上型及び下型をガイドするガイド部材とを具備した
型組立体に設置する第１の工程と、前記型組立体及びガラス素材を非酸化性ガスで満たされ
たチャンバー内に設置する第２の工程と、前記ガラス素材と、上型及び下型のガラス素材に隣接す
る部分とをガラス素材の粘度で１０^１１．５ポアズ以上
で１０^１３．３ポアズ以下に相当する温度範囲にまで加
熱する第３の工程と、前記ガラス素材が第３の工程の温度範囲にあるとき、押
圧手段により上型及び下型のみをガラス素材に接触させ
て押圧力を加え、製品であるレンズの容積より余剰の部
分が前記成形面の外側にはみ出した駄肉部分を有するレ
ンズを押圧成形する第４の工程と、第４の工程終了後に型組立体と成形されたレンズとを室
温まで継続的に冷却する第５の工程と、通常の室温で、型組立体から成形されたレンズを取り出
した後に、成形面の外周にはみ出した駄肉部分を芯取り
加工により除去する第６の工程と、を有することを特徴
とするレンズの製造方法。
【請求項３】前記継続的な冷却が、非酸化雰囲気のチ
ャンバー内でなされる型組立体への非酸化性ガスの吹き
付けによる強制冷却と、大気中でなされる型組立体への
大気エアの吹き付けによる強制冷却との組み合わせであ
ることを特徴とする請求項２記載のレンズの製造方法。
【請求項４】製品となるレンズより大きな容積のガラ
ス素材を、レンズの光軸と同軸になるように配置した成
形面をそれぞれ有する上型及び下型の間に配置し、ガラス素材と、上型及び下型のガラス素材に隣接する部
分とを、ガラス素材の粘度で１０^１１．５ポアズ以上で
１０^１３．３ポアズ以下に相当する温度範囲にまで加熱
し、ガラス素材が前記温度範囲にあるときに上型又は下型の
少なくとも一方を移動してガラス素材を押圧するととも
に、上型及び下型の各成形面の外側に製品となるレンズ
の容積よりも余剰となる余剰部分をはみ出させて成形面
を転写したレンズと余剰部分とを形成し、レンズを冷却して上型及び下型の間から取り出し、その
後、少なくとも成形面の外側に形成された余剰部分を除
去して製品となるレンズを得ることを特徴とするレンズ
の製造方法。
【請求項５】成形されたレンズの余剰部分が前記ガイ
ド部材に接触しないことを特徴とする請求項１〜４のい
ずれかに記載のレンズの製造方法に用いられるレンズ成
形用型組立体。
【請求項６】端面にそれぞれ成形面を有する上型及び
下型と、上型の上部側面と摺動して上型をガイドする上型ガイド
部材と、下型の下部側面と摺動して下型をガイドする下
型ガイド部材と、上型ガイド部材と下型ガイド部材とを
連結する複数の支柱により構成され、上型と下型とを同
軸上にガイドするガイド部材とを備え、前記支柱はレンズが上型と下型により押圧成形された際
に、上型と下型の成形面の外側にはみ出したレンズの駄
肉部分に接しないように離れた位置に設置されているこ
とを特徴とするレンズ成形用型組立体。
【請求項７】前記支柱が赤外線を透過させる部材によ
って形成されていることを特徴とする請求項６記載のレ
ンズ成形用型組立体。