JP2001010826A

JP2001010826A - レンズ成形方法

Info

Publication number: JP2001010826A
Application number: JP11175748A
Authority: JP
Inventors: Minoru Kubo; 実久保; Hiroyuki Sakakibara; 啓行榊原
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2001-01-16
Anticipated expiration: 2019-06-22
Also published as: JP4269411B2

Abstract

(57)【要約】【課題】超小型レンズを成形するための小型軽量の硝
材を成形型内に容易かつ確実にセンタリングでき、適正
なレンズプレス作業を行う。【解決手段】上下のプレス型の間に硝材を配置してガ
ラスプレス作業を行う。下側の成形型１００の上に硝材
１１０を配置し、上方から除電エアを供給する。除電エ
アは、硝材１１０の上部に配置したエア供給ノズル１２
０よりエアを供給し、その吹き出し口１２０Ａに除電用
ピン１３０を配置し、除電用ピン１３０から放出される
イオンを吹き出し口１２０Ａからのエアによって硝材１
１０に供給する。硝材１１０に除電エアを吹き付けて、
除電とセンタリングを行う。硝材１１０の除電とセンタ
リングを行った後、エア供給ノズル１２０と除電用ピン
１３０が成形型１００の上部より後退し、上側の型が配
置され、プレス成形が実行される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスプレス成形
によって超小型レンズを作成するレンズ成形方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、硝材を所定の温度に加熱して
軟化させ、光学鏡面を有するプレス型によってプレス加
工を行うことにより、光学鏡面を転写してレンズを成形
するガラスプレス成形が知られている。図７は、ガラス
プレス成形の加工工程を示す断面図である。このガラス
プレス成形に用いるプレス装置は、上下に互いに対向配
置される一対の成形型（いわゆるキャビ）１０、１２
と、各成形型１０、１２を保持する一対の型枠（いわゆ
るダイ）１４、１６とを有している。各成形型１０、１
２の対向面には、中央に非球面状に形成された光学鏡面
１０Ａ、１２Ａが設けられ、その周囲に平坦な平坦面１
０Ｂ、１２Ｂが形成されている。なお、各成形型１０、
１２の対向面には、剥離用のＤＬＣ（ダイヤモンドライ
クカーボン）膜等が形成され、成形後のレンズを容易に
離型できるようにしている。

【０００３】また、型枠１４、１６は、各成形型１０、
１２の外周を包囲する状態で設けられており、それぞれ
断熱継手１８、２０を介して支持され、上側の型枠１４
がプレス用のプレスシリンダ２２に取り付けられ、下側
の型枠１６がベース２４上に設置されている。そして、
図７（Ａ）に示すように、各成形型１０、１２の光学鏡
面１０Ａ、１２Ａの間に硝材２６を投入し、各成形型１
０、１２の両側から加熱して各成形型１０、１２のキャ
ビティ内を昇温する。そして、図７（Ｂ）に示すよう
に、各成形型１０、１２でプレスし、光学鏡面１０Ａ、
１２Ａを転写した後、冷却を行い、図７（Ｃ）に示すよ
うに、離型する。これにより、中央が光学鏡面１０Ａ、
１２Ａによるレンズ部２８Ａを有し、外周部に平坦面１
０Ｂ、１２Ｂによる平坦な基準面（いわゆるコバ面）を
有する円筒部２８Ｂをもったガラスレンズ２８を形成で
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なガラスプレス成形によって後加工を行うことなくガラ
スレンズを成形するためには、各成形型１０、１２に対
して硝材２６のセンタリングを高精度に行うことが非常
に重要となる。すなわち、各成形型１０、１２の中心に
対して硝材２６の中心がずれると、成形上りのレンズ２
８は、肉厚が偏心（いわゆる偏肉）したものとなり、光
学面精度が悪くなったり、片側だけ基準面が確保できな
くなる場合がある。また、図８（Ａ）に示すように、硝
材２６の偏心量が大きくなると、図８（Ｂ）に示すよう
に、硝材２６の一部が成形型１０、１２と型枠１４、１
６のクリアランス部３０に入り込んだり、パーティング
面３２に乗り上げたり、逆に硝材２６の充填量の不足に
よってレンズ側に未充填部３４が生じる、いわゆるオー
バパックの状態となる。そして、このようなオーバパッ
クが発生すると、レンズと同時に成形型も破損する可能
性が極めて高くなる。

【０００５】このように硝材が型の中心からずれて安定
し、その状態で成形することにより引き起こされるオー
バパックは、例えば光学ピックアップ（ＯＰ）の対物レ
ンズやコリメータレンズの作成時には発生しなかった。
これは、硝材を投入する下側の成形型の光学鏡面の曲率
半径が小さい（傾きが大きい）ため、また、硝材自体の
重さも比較的大きいものであったため、帯電や静止摩擦
力、その他の障害に影響されることなく、自重でセンタ
リングされていたためである。ところが、最近では例え
ば各種の超小型鏡筒用レンズの作成が要求されており、
このような超小型レンズでは、それ自体が超小型である
上に、硝材を投入する成形型の光学鏡面の曲率半径が非
常に大きい（傾きが非常に小さい）ため、上述のような
帯電や静止摩擦力、その他のセンタリングを妨げる障害
に大きな影響を受けてしまい、硝材が型の中心からずれ
て安定し、オーバパックが多発するという問題が生じ
る。

【０００６】図９は、静止摩擦力によって硝材のセンタ
リングが妨げられる原理を説明する断面図である。下側
成形型１２の光学鏡面１２Ａが平面に近い場合には、硝
材２６の自重Ｗの接線方向分力（Ｗｓｉｎθ）よりも、
硝材２６の静止摩擦力（μＷｃｏｓθ、μは摩擦係数）
の方が大きくなる点が存在し、この点で硝材２６が安定
して静止する場合がある。また、超小型の硝材では、図
１０に示すような微小なゴミ３６や、図１１に示すよう
な小さな凹凸３８の影響を受け易い。なお、下側成形型
１２の光学鏡面１２Ａは、通常、非球面状に形成されて
いるため、硝材が安定し易い場所や微視的な凹部が存在
する場合がある。したがって、このような位置で硝材が
型の中心からずれて安定する場合があり、上述したオー
バパックの要因となる。

【０００７】なお、上述のようなオーバパックによる問
題を抑制するため、例えば上述した成形型１０、１２と
型枠１４、１６のクリアランス部３０に、成形型１０、
１２の外周縁部を面取り加工することにより溝部を形成
し、この溝部に余分な硝材を流し込むことにより、ガラ
スレンズ２８のレンズ部２８Ａの形状を適正に確保する
とともに、余分な硝材によるレンズや成形型の破損を防
止する方法を採用することも可能である。しかしなが
ら、このように溝部を設けて硝材を逃がすようにした場
合、図１２に示すように、円筒部２８Ｂに適正な基準面
を有する通常のレンズ形状（図１２（Ａ））に対し、異
形状な円筒部２８Ｃを有するレンズ形状（図１２
（Ｂ））となってしまう。一般に、円筒部２８Ｂの基準
面は、例えばレンズ２８を各種の装置に組み付ける場合
の調心作業や、部品搬送時の位置出し等に用いるもので
あり、この部分を異形状に形成した場合には、後工程に
おける処理が煩雑となってしまう。また、超小型レンズ
では、円筒部（基準面部）自体の面積が小さいため、こ
の部分を硝材の逃げ用に用いること自体が困難となる。

【０００８】そこで本発明の目的は、超小型レンズを成
形するための小型軽量の硝材を成形型内に容易かつ確実
にセンタリングでき、適正なレンズプレス作業を行うこ
とができるレンズ成形方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、硝材を所定の温度に加熱して軟化させ、光学
鏡面を有するプレス型によりプレスすることにより、前
記光学鏡面を転写してレンズを成形するレンズ成形方法
において、前記プレスの前に、前記プレス型内に配置さ
れた硝材に除電エアを供給することにより、前記除電エ
アを使用して硝材を揺動させながら除電し、かつ、セン
タリングを行うようにしたことを特徴とする。

【００１０】本発明のレンズ成形方法では、プレス型内
に硝材を投入した後、このプレス型内に除電エアを供給
する。この除電エアによってプレス型内の硝材が揺動
し、静止摩擦力が解除されるとともに、プレス型内の帯
電が除去される。したがって、超小型軽量の硝材であっ
ても、下側成形型の光学鏡面に沿って変位し、最も深い
領域にセンタリングされ、適正なレンズプレス作業を行
うことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるレンズ成形方
法の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発
明の実施の形態によるレンズ成形方法を適用したプレス
装置の要部の構成を示す断面図である。このプレス装置
は、上下のプレス型の間に硝材を配置してガラスプレス
作業を行うものであり、図１では、下側の成形型１００
の上に硝材１１０を配置し、上方から除電エアを供給し
ている状態を示しており、その他の構成は省略している
が、プレス型の構成としては、図７に示すものと同様で
あるものとする。成形型は、材質としてＳｉＣ等のセラ
ミックスや超硬合金等に研削等によって光学鏡面を形成
したものであり、型枠の材質には、超硬合金等が一般的
であり、成形型と型枠は、ともに高耐熱性材料により形
成されている。また、成形型と硝材は、互いに親和性を
有するため、成形型の表面には、ガラス離型のためにＤ
ＬＣ膜等を形成している。

【００１２】また、成形型１００の中央が窪んだ光学鏡
面１０２上に配置された硝材１１０は、重量を制御され
た球硝材の例を示しているが、不定型な硝材（いわゆる
ゴブ）を用いることも可能である。ゴブを用いる場合に
は、形状が不特定であるので、例えば図７に示すような
完全な充填状態で成形を行うことはせず、ゴブの体積に
対して十分広いキャビティ空間を有するプレス型を設
け、成形後のレンズの円筒部が非限定で形成されるフリ
ーエッジ成形を行い、その後、この円筒部を所定の位置
でカットする芯取り加工を行うことにより、所定形状の
円筒部を有するレンズを形成するようにしてもよい。す
なわち、プレス成形された後のレンズは、レンズ部が非
球面状に形成されており、このレンズ部の非球面を用い
たベルクランプによってセンタリング状態でレンズを位
置決め保持し、円筒部を所定の半径位置でカットする。
本例においては、硝材１１０に球硝材を用いることによ
り、成形型１００の光学鏡面１０２上で、より容易にセ
ンタリングを可能とし、また、上述のような芯取り加工
を行う必要もない点で有利である。

【００１３】また、除電エアは、硝材１１０の上部に配
置したエア供給ノズル１２０よりエアを供給するととも
に、エア供給ノズル１２０の吹き出し口１２０Ａに除電
用ピン（放電部材）１３０を配置し、除電用ピン１３０
から放出されるイオンを吹き出し口１２０Ａからのエア
によって硝材１１０に供給するものである。本例におい
ては、硝材１１０の真上にエア供給ノズル１２０の吹き
出し口１２０Ａと除電用ピン１３０とを配置し、硝材１
１０に除電エアを吹き付けて、硝材１１０を揺動させな
がら除電とセンタリングを行うものである。また、硝材
１１０の除電とセンタリングを行った後、エア供給ノズ
ル１２０と除電用ピン１３０が成形型１００の上部より
後退し、上側の型が配置され、プレス成形が実行され
る。なお、上述のような除電に加えて、湿度を制御する
ことも有効である。

【００１４】図２（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第２の実施
の形態によるレンズ成形方法を適用したプレス装置の要
部の構成を示す上面図及びＡーＡ線断面図である。本形
態は、１つの型枠２２０に例えば２つの成形型２１０を
設けたものであり、除電エアのエア供給ノズル２３０に
２つの吹き出し口２３０Ａ、２３０Ｂを設け、各成形型
２１０に配置された硝材２００に対し、それぞれ除電エ
アを供給して除電とセンタリングを行うようにしたもの
である。なお、その他は、図１に示す形態と同様である
ので説明は省略する。

【００１５】図３（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第３の実施
の形態によるレンズ成形方法を適用したプレス装置の要
部の構成を示す上面図及びＢ−Ｂ線断面図である。本形
態においても、１つの型枠３２０に例えば２つの成形型
３１０を設けるとともに、除電エアのエア供給ノズル３
３０に２つの吹き出し口３３２を設け、各成形型３１０
に配置された硝材３００に対し、それぞれ除電エアを供
給して除電とセンタリングを行うようにしたものである
が、各吹き出し口３３２を傾斜して形成し、斜め方向か
ら除電エアを供給するようにしたものである。なお、そ
の他は、図２に示す形態と同様であるので説明は省略す
る。

【００１６】図４（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の第４の実
施の形態によるレンズ成形方法を適用したプレス装置の
要部の構成と動作を示す断面図である。上述した各形態
では、除電エアのエア供給ノズルを静止した状態で用い
たが、本形態では、エア供給ノズル４３０による除電エ
アの供給位置をプレス方向と直交する面方向に往復移動
させるスイープ機能を設けたものである。この構成で
は、図４（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、成形型４１０に
配置された硝材４００に対し、除電エアの供給位置をス
イープさせることにより、硝材４００の端部から徐々に
除電エアを当てて硝材４００を移動させる動作を往復移
動によって繰り返すようにしたものである。このような
構成により、硝材４００の初期投入位置にかかわらず、
確実なセンタリングを行うことができる。なお、本形態
では、エア供給ノズル４３０を直線的に往復移動させる
スイープ機能を設けたが、成形するレンズと同心状の円
環軌道でエア供給ノズル４３０を移動させるようにして
もよい。さらに確実なセンタリング機能を得ることがで
きる。また、上述のように１つのノズルに複数の吹き出
し口を設けた構成と、本形態によるスイープ機能とを組
み合わせてもよい。

【００１７】図５（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第５の実施
の形態によるレンズ成形方法を適用したプレス装置の要
部の構成を示す上面図及びＣ−Ｃ線断面図である。本形
態においても、図３や図４の例と同様に、１つの例えば
型枠５２０に２つの成形型５１０を設け、各成形型５１
０に配置された硝材５００に対し、それぞれ除電エアを
供給して除電とセンタリングを行うようにしたものであ
るが、本形態では、除電エアのエア供給ノズル５３０に
各硝材５００毎に２つずつの吹き出し口５３２Ａ、５３
２Ｂを設け、さらに各吹き出し口５３２Ａ、５３２Ｂを
レンズの半径方向に一定のオフセット量をもって互いに
ずれた位置に配置することにより、レンズに対して同心
円状の除電エアの渦流を生成して硝材５００を揺動させ
るようにしたものである。各硝材５００は、除電エアの
渦流によって確実に除電されるとともに、確実にセンタ
リングを行うことができる。

【００１８】図６は、本発明の第６の実施の形態による
レンズ成形方法を適用したプレス装置の要部の構成を示
す断面図である。本形態では、下側の成形型６１０に硝
材６００を配置した状態で、この硝材６００の上方に位
置する空間に、硝材６００の外周を包囲して硝材６００
の位置をガイドする略筒状のガイド部材６３０を配置し
たものである。このガイド部材６３０は、硝材６００を
成形型６１０の中心位置付近にガイドするものであり、
天井部６３２に除電エアの供給路６３４が形成されてい
る。この供給路６３４は、成形型６１０の中心位置の真
上に位置し、硝材６００に垂直方向に大容量エアを供給
するものである。本例では、供給路６３４からガイド部
材６３０内に大容量の除電エアを供給することにより、
硝材６００を十分に揺動させて除電とセンタリングを行
うようにしたものである。なお、その他は、図１に示す
形態と同様であるので説明は省略する。

【００１９】また、図６に示す例では供給路６３４を有
するガイド部材６３０を設けたが、ガイド部材を、単純
な筒形状として上面を開放した構造とし、このガイド部
材と上側成形型との間隙に除電エアの供給ノズル（供給
路）を配置して除電エアを供給するようにしてもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明のレンズ成形
方法では、硝材を所定の温度に加熱して軟化させ、光学
鏡面を有するプレス型によりプレスすることにより、光
学鏡面を転写してレンズを成形する場合に、プレスの前
にプレス型内に配置された硝材に除電エアを供給するこ
とにより、除電エアを使用して硝材を揺動させながら除
電し、かつ、センタリングを行うようにした。このた
め、硝材を揺動させながら除電を行うことができるの
で、硝材の全表面にわたって有効に除電でき、プレス装
置の除電作業で取り切れなかった若干の帯電も確実に除
去することができ、超小型硝材に影響の大きい帯電の影
響を確実に除去できる効果がある。また、硝材を揺動さ
せることにより、静止摩擦力を解除でき、自重の小さい
超小型硝材のセンタリングを確実に行うことができる。
また、硝材を揺動させることにより、微小なガラス片等
のゴミの影響を受ける位置から硝材を移動させ、自重に
よるセンタリングを可能とすることができ、また、成形
型の形状やＤＬＣ抜けに起因する微小な凹凸部分から硝
材を移動させ、自重によるセンタリングを可能とするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるレンズ成形方法を適
用したプレス装置の要部の構成を示す断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態によるレンズ成形方
法を適用したプレス装置の要部の構成を示す上面図及び
ＡーＡ線断面図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態によるレンズ成形方
法を適用したプレス装置の要部の構成を示す上面図及び
Ｂ−Ｂ線断面図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態によるレンズ成形方
法を適用したプレス装置の要部の構成と動作を示す断面
図である。

【図５】本発明の第５の実施の形態によるレンズ成形方
法を適用したプレス装置の要部の構成を示す上面図及び
Ｃ−Ｃ線断面図である。

【図６】本発明の第６の実施の形態によるレンズ成形方
法を適用したプレス装置の要部の構成を示す断面図であ
る。

【図７】従来のガラスプレス成形の加工方法を示す断面
図である。

【図８】図７に示す従来の加工方法において硝材の偏心
によって生成されたオーバパックの具体例を示す断面図
である。

【図９】図７に示す従来の加工方法において静止摩擦力
によって硝材のセンタリングが妨げられる原理を説明す
る断面図である。

【図１０】図７に示す従来の加工方法において成形型上
のゴミによって硝材のセンタリングが妨げられる原理を
説明する断面図である。

【図１１】図７に示す従来の加工方法において成形型上
の凹凸によって硝材のセンタリングが妨げられる原理を
説明する断面図である。

【図１２】図７に示す従来の加工方法において成形型に
溝を設けて余分な硝材を逃がすことにより、オーバパッ
クを防止した場合のレンズ形状を示す断面図である。

【符号の説明】

１００、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０……
成形型、１０２……光学鏡面、１１０、２００、３０
０、４００、５００、６００……硝材、１２０、２３
０、３３０、４３０……エア供給ノズル、１２０Ａ、２
３０Ａ、２３０Ｂ、３３２、５３２Ａ、５３２Ｂ……吹
き出し口、１３０……除電用ピン、２２０、３２０、５
２０……型枠、６３０……ガイド部材、６３２……天井
部、６３４……供給路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硝材を所定の温度に加熱して軟化させ、
光学鏡面を有するプレス型によりプレスすることによ
り、前記光学鏡面を転写してレンズを成形するレンズ成
形方法において、前記プレスの前に、前記プレス型内に配置された硝材に
除電エアを供給することにより、前記除電エアを使用し
て硝材を揺動させながら除電し、かつ、センタリングを
行うようにした、ことを特徴とするレンズ成形方法。
【請求項２】前記プレス型は、互いに対向配置される
光学鏡面を有する一対の成形型と、前記成形型を保持す
る一対の型枠とを有することを特徴とする請求項１記載
のレンズ成形方法。
【請求項３】前記除電エアは、エア供給ノズルよりエ
アを供給するとともに、前記エア供給ノズルの吹き出し
口に放電部材を配置し、前記放電部材から放出されるイ
オンを前記エアによって硝材に供給するものであること
を特徴とする請求項１記載のレンズ成形方法。
【請求項４】前記プレス型の光学鏡面は、非球面に形
成されるとともに、平面に近い領域を有し、前記平面に
近い領域において前記硝材の自重の接線方向分力より
も、前記硝材の静止摩擦力の方が大きくなる点が存在す
ることを特徴とする請求項１記載のレンズ成形方法。
【請求項５】前記プレス型内に配置された硝材に除電
エアを複数の方向から直接当てることにより、前記硝材
を揺動するようにしたことを特徴とする請求項１記載の
レンズ成形方法。
【請求項６】前記除電エアの供給位置をプレス方向と
直交する面方向に往復移動させるスイープ機能を設け、
前記硝材をプレス型内に投入した後、前記除電エアの供
給位置をスイープさせることにより、前記硝材の端部か
ら徐々に除電エアを当てて硝材を移動させる動作を前記
往復移動によって繰り返すようにしたことを特徴とする
請求項１記載のレンズ成形方法。
【請求項７】前記除電エアの吹き出し口を複数設ける
とともに、各吹き出し口を、プレス方向と直交する面方
向に一定のオフセット量を有する位置に配置し、各吹き
出し口からの除電エアによって渦流を生成して硝材を揺
動させるようにしたことを特徴とする請求項１記載のレ
ンズ成形方法。
【請求項８】前記プレス型内の硝材の上方に位置する
空間に、硝材の外周を包囲して硝材の位置をガイドする
略筒状のガイド部材を配置し、前記ガイド部材によって
硝材をプレス型の中心位置付近にガイドし、かつ、前記
ガイド部内に除電エアを供給することにより、硝材の除
電とセンタリングを行うようにしたことを特徴とする請
求項１記載のレンズ成形方法。
【請求項９】前記ガイド部内に大流量のエアを供給
し、前記硝材を十分に揺動させてセンタリングを行うよ
うにしたことを特徴とする請求項８記載のレンズ成形方
法。
【請求項１０】前記ガイド部に除電エアの供給路を設
けたことを特徴とする請求項８記載のレンズ成形方法。
【請求項１１】前記ガイド部とプレス型の間に除電エ
アの供給路を設けたことを特徴とする請求項８記載のレ
ンズ成形方法。