JP2004351740A

JP2004351740A - レンズの製造方法とそれに用いる金型装置

Info

Publication number: JP2004351740A
Application number: JP2003152045A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Tokunaga; 知一徳永
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2023-05-29
Also published as: JP4068507B2

Abstract

【課題】凹面を有するレンズであってもそれの凸成形面への喰らい付きを防止して面精度よく、また生産性よく成形できるようにする。
【解決手段】金型２、３によりレンズ素材６を加熱、加圧して所望の形状のレンズ７に成形する工程と、成形後の冷却に伴い、金型２、３におけるレンズ７の有効径範囲を含む部分とその外側部分とを成形する第１成形面３ａと、第２成形面４ａとに、線熱膨張係数の差から、第１成形面３ａが第２成形面４ａよりも後退する段差を生じさせて金型３の第１成形面３ａと前記レンズ７を分離する工程とで、上記の目的を達成する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレンズの製造方法とそれに用いる金型装置に関し、特に、凹面を有したレンズを成形するのに好適なレンズの製造方法とそれに用いる金型装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルカメラの高画質化、小型化に伴い、負メニスカスレンズを前玉等に使用することで、光学系の高画質化、小型化が推進されている。
【０００３】
本発明の実施の形態を示す図１を参照して、負メニスカスレンズ７は中心部より周縁部の肉厚が厚い。このような負メニスカスレンズ７を成形するのに、レンズ素材６を上下金型２、３により加熱しながらプレス成形した後、冷却する際、前記のような肉厚の差でレンズ凹面７ｂ側にひけるといった特性がある。このため、成形後の負メニスカスレンズ７は成形に続く冷却時に凸成形面２ａに喰らい付き、内部応力が残留する。この内部応力は図３に斜線を施した部分を除去する芯取り加工をした後の負メニスカスレンズ７に形状崩れをもたらす。このため、負メニスカスレンズ７の場合、ひけによる問題が生じない凸レンズに比して面精度を確保しにくく、生産効率は低い。そこで、所定の品質を維持しながらいかに生産性を高めるかが課題になっている。
【０００４】
これに対応するのに従来、加圧成形後の冷却工程にて上金型への加圧を解除するなどして上金型の自重のみが掛かる状態とすることにより前記喰らい付きを緩和し、面精度を得やすくする成形方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００５】
また、メニスカスレンズの凹面のように癖のあるレンズ面を成形する成形面を、前記癖を相殺する形状にして成形したり、癖のあるレンズ面を成形後に機械加工して所定の面精度に仕上げる方法も知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６１−０２１９２７号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平１１−０４９５２３号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開平０８−０４０７３２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１、２に記載のもののように、冷却時に上金型の加圧を解除してフリーにする方法では、金型装置の構造が複雑になって高価につく。また、上金型は加圧部材など他の部材と離れて相互間に気体が入り込んで断熱層を形成するため上金型が放熱しにくく、加圧部材と接触したままの場合に比して冷却に長い時間が掛かる。特に、金型の背部から伝熱加熱、伝熱冷却を行う成形方法であると、加熱するのにも冷却時に離していた他部材の当接を待ってしか開始できないので、これによる時間遅れも加わり生産性に大きく影響する。
【００１０】
また、特許文献３に記載のもののように、癖のあるレンズ面を相殺する成形面を形成する方法は成形面の設計、管理が困難であるし、レンズの成形後に癖のあるレンズ面を機械加工する方法では、成形に問題はないが、機械加工のために製品コストが上昇する。
【００１１】
本発明の目的は、凹面を有するレンズであってもそれの凸成形面への喰らい付きを防止して面精度よく、また生産性よく成形できるレンズの製造方法とそれに用いる金型装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のレンズ製造方法は、金型によりレンズ素材を加熱、加圧して所望の形状のレンズに成形する工程と、成形後の冷却に伴い、金型におけるレンズの有効径範囲を成形する第１成形面とその外側部分を成形する第２成形面とに、線熱膨張係数の差から、第１成形面が第２成形面よりも後退する段差を生じさせて金型の第１成形面と前記レンズとを分離する工程と、を備えたことを１つの特徴としている。
【００１３】
このような構成では、金型でレンズ素材を加熱、加圧して所望の形状のレンズに成形し、成形後は冷却する。この冷却に際して、金型におけるレンズの有効径範囲を成形する第１成形面とその外側部分を成形する第２成形面とが線熱膨張係数の差から段差を生じ、第１成形面が第２成形面よりも反レンズ側に移動する、つまり後退する。このため、第１成形面は第２成形面に当接しているレンズから後退し、レンズと分離される。この結果、第１成形面が凸成形面であって、それが成形したレンズの冷却時に凹面側へのひけが生じても、前記金型とレンズの分離によって従来のようにレンズが凸成形面に喰らいつくようなことを防止することができる。しかも、第１、第２成形面が協働してレンズの有効径外部分を含んだ片側全面の成形を満足しながら、レンズの有効径範囲を含んだ部分を第１の成形面１つによって成形するので、レンズが実用される有効径範囲内の成形上、成形面が２つに分かれることによる弊害を回避できる利点がある。
【００１４】
このような段差による金型とレンズの分離は上下金型の別なく、また、一対の金型の配置向きに関係なく達成することができる。しかし、レンズが重力で成形面の後退に追随する下金型や、形状やレンズとの材質的な関係からレンズが追随するか、追随する可能性のある条件の金型の場合に特に有効である。
【００１５】
本発明のレンズの製造方法は、また、上下金型間にレンズ素材を挿入する工程と、前記上下金型の少なくとも一方の金型を加熱し、双方型間で前記レンズ素材を規制部材による加圧規制位置まで加圧することにより、所望の形状のレンズに成形する工程と、成形後の冷却に伴い、前記規制部材と上下金型の少なくとも一方の金型との線熱膨張係数の差から、上下金型の少なくとも一方の金型とレンズとを分離する工程と、を備えたことを他の特徴としている。
【００１６】
このような構成では、少なくとも一方が加熱される上下金型間にレンズ素材を挿入して、このレンズ素材を加熱、加圧してレンズを成形する際、規制部材によって上下金型の加圧位置を規制することにより所望の形状のレンズを成形できるようにし、成形後は冷却する。この冷却に際して、上下金型の少なくとも一方は前記規制部材との線熱膨張係数の差から、規制部材による加圧位置規制状態のままでそれの成形面が後退する。これにより上下金型は開いてレンズと分離される。特に、この分離はレンズが重力で追随せず離れやすい上金型との間では確実に行われる。この結果、レンズから離れる成形面が凸成形面であって、それが成形したレンズの冷却時にその凹面側へのひけが生じても、従来のように凸成形面に喰らいつくようなことを防止することができる。しかも、レンズとの分離を図る成形面を複数に分割しなくてよい利点がある。
【００１７】
しかし、重力などによる追随を防止する操作の組み合わせによれば、下金型とこれに重力にて追随するレンズとの間などでも分離することができ、冷却に伴い金型とレンズを分離する工程に前記規制部材またはそれとは別の支持部材を利用して、線熱膨張係数の差からレンズの端部下面を規制部材または支持部材で支持し、下金型とレンズとを分離する工程であることを特徴とした、さらなる構成では、
前記規制部材によって規制された加圧位置のまま下金型の成形面が後退するとき、線熱膨張係数の差から規制部材または支持部材がレンズの端部下面を支持して、下金型の成形面の後退に追随しないようにするので、下金型とレンズとを分離することができる。規制部材または支持部材はレンズの端部を支持すればよく、レンズの有効径範囲を避けられるので、規制部材による支持がレンズに悪影響することはない。このような分離は一対の金型の配置向きに関係なく達成することができる。
【００１８】
本発明の金型装置は、少なくとも一方が加熱されてレンズ素材を加熱、加圧して成形する上金型および下金型と、これら上下金型の間にそれらの加圧位置を規制する規制部材を設けた金型装置であって、前記上下金型のうち少なくとも一方の線熱膨張係数が前記規制部材より大きいことを１つの特徴としている。
【００１９】
このような構成では、上下金型がレンズ素材を加熱、加圧してレンズを成形する。ことのき、規制部材によって上下金型の加圧位置を規制するので所望の形状のレンズを成形できる。成形後の冷却に際して、上下金型の少なくとも一方が前記規制部材よりも線熱膨張係数が大きいために、規制部材による加圧規制状態のままでそれの成形面がレンズから後退する。このため、上下金型は開かれレンズと分離される。特に、この分離はレンズが重力で追随せず離れやすい上金型との間では確実に行われる。この結果、レンズから離れる成形面が凸成形面であって、それが成形したレンズの冷却時にその凹面側へのひけが生じても、従来のように凸成形面に喰らいつくようなことを防止することができる。しかも、レンズとの分離を図る成形面を複数に分割しなくてよい利点がある。
【００２０】
本発明の金型装置は、少なくとも一方が加熱されてレンズ素材を加熱、加圧して成形する上金型および下金型と、これら上下金型の間にそれらの加圧位置を規制する規制部材を設けた金型装置であって、前記規制部材または別に設けた支持部材にレンズの下面の一部を成形する成形面を設け、前記上下金型のうち少なくとも下金型の線熱膨張係数が前記規制部材またはおよび支持部材より大きいことを他の特徴としている。
【００２１】
このような構成では、上下金型がレンズ素材を加熱、加圧してレンズを成形する。ことのき、規制部材によって上下金型の加圧位置を規制するので所望の形状のレンズを成形できる。成形後の冷却に際して、上下金型の少なくとも下金型が前記規制部材またはおよび支持部材よりも線熱膨張係数が大きいことにより、規制部材による加圧規制状態のままでそれの成形面がレンズから後退する。このため、下金型の成形面は、規制部材または支持部材の成形面が下面の一部を支持しているレンズと分離される。この結果、前記下金型の成形面が凸成形面であって、それが成形したレンズの冷却時に凹面側へのひけが生じても、前記金型とレンズの分離によって従来のように凸成形面に喰らいつくようなことを防止することができる。規制部材または支持部材はレンズの一部を支持すればよく、レンズの有効径範囲を避けられるので、規制部材または支持部材と下金型とに成形面が分かれる影響がレンズに生じない。
【００２２】
このとき、上金型も規制部材またはおよび支持部材より線熱膨張係数が大きいと、冷却時その成形面も規制部材または支持部材の成形面により支持されたレンズから後退するので、規制部材の成形面によって下面の一部を支持した状態に自重で落ち着いているレンズと分離される。この結果、前記上金型の成形面が凸成形面であって、それが成形したレンズの冷却時に凹面側へのひけが生じても、前記金型とレンズの分離によって従来のように凸成形面に喰らいつくようなことを防止することができる。
【００２３】
本発明のそれ以上の目的および特徴は、以下の詳細な説明および図面によって明らかになる。本発明の各特徴は、それ単独で、あるいは種々な組み合わせで複合して採用することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るレンズの製造方法とそれに用いる金型装置の実施の形態につき、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。以下の説明は本発明の具体例であって、特許請求の範囲の記載事項を限定するものではない。
【００２５】
本発明に係るレンズ製造方法の実施の形態では、図１、図２に例示する金型装置１や図４に例示する金型装置８などを用いて図３に例示するようなレンズ７を成形し、成形後に冷却する。このようにして製造したレンズ７は、その有効径範囲よりも外側にある図３に斜線を施して示した外側部分、つまり有効径外部分７ａを研削などして除去する芯取り加工を施す。例示したレンズ７は既述したように負メニスカスレンズであるが、これに限られることはなく、所望の形状のレンズ７に成形するようにできる。
【００２６】
本発明に係るレンズの製造方法の実施の形態としては、金型装置１、８の上下金型２、３間に図２（ａ）、図４（ａ）に示すようにレンズ素材６を挿入する工程と、前記上下金型２、３の少なくとも一方を加熱し、双方間で前記レンズ素材６を図２（ａ）、図４（ａ）の状態から図２（ｂ）、図４（ｂ）に示すように規制部材９による加圧規制位置まで加圧して所望の形状のレンズ７に成形する工程とを備え、特に、成形後の冷却に伴い、前記規制部材９と上下金型２、３の少なくとも一方の金型との線熱膨張係数の差から、図２（ｂ）、図４（ｂ）の状態から図２（ｃ）、図４（ｃ）の状態に上下金型２、３の少なくとも一方の金型とレンズ７を分離する工程を備えている。
【００２７】
このように、少なくとも一方が加熱される上下金型２、３間にレンズ素材６を挿入して、このレンズ素材６を加熱、加圧してレンズ７を成形する際、規制部材９によって上下金型２、３の加圧位置を規制することにより所望の形状のレンズ７を成形することができる。成形後は冷却するが、この冷却に際して、上下金型２、３の少なくとも一方は前記規制部材９との線熱膨張係数の差から、規制部材９による加圧位置規制状態のままでそれの成形面２ａまたは３ａが後退する。これだけで、上下金型２、３は互いに開いてレンズ７と分離される。特に、この分離はレンズ７が重力で追随せず離れやすい上金型２との間では確実に行われる。
この結果、レンズ７から離れる成形面２ａが図２、図４に例示するように凸成形面であって、それが成形したレンズ７の冷却時にその凹面７ａ側へのひけが生じても、従来のように凸成形面である成形面２ａに喰らいつくようなことを防止することができる。しかも、レンズ７との分離を図る成形面２ａなどを複数に分割しなくてよい利点がある。このような分離機構は上下金型２、３の双方の規制部材９との線熱膨張係数の違いから、それらの成形面２ａ、３ａの双方が後退する方式にても達成することができ、上下金型２、３の開き距離を大きくとりやすい。
【００２８】
なお、重力などによるレンズ７の下金型３の成形面３ａなどへの追随を防止する操作を組み合わせると、下金型３とこれに重力にて追随するレンズ７との間などでも分離することができる。これを達成するのに、本実施の形態の製造方法ではさらに、既述した冷却に伴い金型とレンズを分離する工程につき、線熱膨張係数の差からレンズ７の端部下面を図４に示す規制部材９または図２に示す支持部材４により図２（ｃ）、図４（ｃ）に示すように支持し、下金型３とレンズ７とを分離する工程としている。ここで、規制部材９または支持部材４がレンズ７の端部下面を支持するのは、それらに形成した成形面９ａまたは４ａであり、下金型３の成形面３ａと協働してレンズ７の下面を成形するものとしてある。これにより、レンズ７を規制部材９または支持部材４によって支持するために、レンズ７に余分な部分を設けて拡張するような不利は生じない。反面、レンズ７の下面を成形する成形面が下金型３の成形面３ａと規制部材９の成形面９ａまたは支持部材４の成形面４ａとに分割する必要はある。いずれを採用してもよい。また、成形面３ａは少なくともレンズ７の有効径範囲を成形すればレンズ７の有効径範囲の成形に成形面が分割することによる影響が生じない。従って、成形面３ａはレンズ７の有効径範囲を越えた部分をも成形することを妨げないし、成形面９ａまたは４ａはレンズ７を前記分離のために支持できればよく、レンズ７の有効径範囲外に対しどのように設定してもよい。
【００２９】
このような規制部材９または支持部材４は、レンズ７の成形後の冷却に際し、線熱膨張整数の差から下金型３が規制部材９によって規制された加圧位置のままでその成形面３ａが後退するとき、つまり下降するとき、線熱膨張係数の差から規制部材９の成形面９ａまたは支持部材４の成形面４ａによってレンズ７の端部下面を図２（ｃ）、図４（ｃ）に示すように支持し、下金型３の成形面３ａの後退にレンズ７が追随しないようにする。これにより、下金型３とレンズ７とを分離することができる。
【００３０】
なお、規制部材９または支持部材４はレンズ７の端部を支持すればよく、レンズ７の有効径範囲を避けられるので、規制部材９または支持部材４による支持がレンズ７に悪影響することはない。この場合、下金型３は規制部材９または支持部材４との線熱膨張係数の差から、規制部材９による加圧規制位置のままで成形面３ａが後退することを必須となるが、上金型２の側は必須とならない。しかし、線熱膨張係数の差から上金型２の成形面２ａが、規制部材９または支持部材４の成形面９ａまたは４ａに支持されたレンズ７から後退しないのでは、上金型２をレンズ７から分離できない。従って、上下金型２、３をレンズ７と分離するには、上下金型２、３の成形面２ａ、３ａ共に後退する線熱膨張係数の関係を満足する必要がある。
【００３１】
以上のような規制部材９または支持部材４による第２の成形面９ａまたは４ａに対し、下金型３による第１の成形面３ａが後退して、成形面３ａとレンズ７とを分離する機構は、一対の金型の配置向きに関係なく達成することができ、図２、図４に示す金型装置１、８の上下金型２、３の双方に対して同時に適用することができる。
【００３２】
また、このような分離機構は、第２の成形面９ａまたは４ａに対し、第１の成形面３ａが後退することによりできる図２（ｃ）、図４（ｃ）に示すような段差によって下金型３とレンズ７とを分離するものであるといえる。このような観点から、本実施の形態は、また、上下金型２、３によりレンズ素材６を加熱、加圧して所望の形状のレンズ７に成形する工程と、成形後の冷却に伴い、上下金型２、３の少なくとも一方側における、レンズ７の有効径範囲を含む部分を成形する第１成形面の一例である３ａと、その外側部分を成形する第２成形面の一例である成形面９ａまたは４ａとに、線熱膨張係数の差から、第１成形面３ａが第２成形面９ａまたは４ａよりも後退する段差を生じさせて成形面３ａと前記レンズ７を分離する工程と、を備えたレンズの製造方法をも提供している。
【００３３】
このような段差によるレンズ７との分離は、既述した規制部材９または支持部材４によりレンズ７を支持して分離を図る場合同様、上下金型２、３の別なく、また、一対の金型の配置向きに関係なく達成することができるが、レンズが重力で成形面の後退に追随する下金型３や、形状やレンズとの材質的な関係からレンズが追随するか、追随する可能性のある条件の金型の場合に特に有効である。
【００３４】
以下、図２、図４に示す金型装置１、８の具体例について、さらに詳述する。
上下金型２、３は筒状の規制部材９内にその上下端から嵌め合わされて対向し合い、規制部材９による邪魔なしに相互間でレンズ素材６を加熱、加圧してレンズ７を成形することができる。上下金型２、３はそのフランジ部２ｄ、３ｄが規制部材９の上下端と対向し合い、レンズ７を成形する際に互いが図２（ｂ）、図４（ｂ）に示すように当接することで加圧位置を規制される。これによりレンズ素材６を所定の形状に成形することができる。
【００３５】
一般に、下金型３は規制部材９とともに固定側とし、上金型２を可動側として成形を行い、成形および冷却が終了する都度上金型２を規制部材９から上方へ抜き出して、製造したレンズ７を取り出せるようにする。しかし、これに限られることはない。規制部材９も上金型２と共に退避するようにもできるし、下金型３が可動側でも、上下金型２、３の双方が可動でもよい。
【００３６】
このような金型装置１、８で図３に示すような負メニスカスレンズを、凹面７ｂが上向きで凸面７ｃが下向きとなる姿勢のレンズ７として成形するのに、上金型２の成形面２ａを凸成形面、下金型３の成形面３ａを凹成形面としてある。レンズ７の成形後の冷却に際し、レンズ７の凹面７ｂが凸である成形面２ａに食いつかせないためには、上金型２とレンズ７との分離が必須となる。しかし、図２、図４に示す金型装置１、８では、上金型２とレンズ７との分離に加え、下金型３とレンズ７との分離をも規制部材９または支持部材４の成形面９ａまたは４ａによる支持方式にて図るようにしてある。
【００３７】
これを満足するのに、図２に示す金型装置１では、支持部材４は規制部材９の内周と下金型３の外周との間に嵌め合わされた筒型部材とし、規制部材９の途中高さ位置、下金型３の成形面３ａと並ぶ上端を成形面４ａとして、下金型３の成形面３ａと連なって既述したように協働し、レンズ７の下面を成形するようにしている。併せ、線熱膨張係数が「上下金型２、３」＞「規制部材９および支持部材４」の関係を満足して、前記成形とその後の冷却を行わせるようにしている。これにより、成形後の冷却の際、前記上下金型２、３と規制部材９との線熱膨張係数の違いから、上下金型２、３は規制部材９による加圧規制位置のままで、それらの成形面２ａ、３ａどうしが互いに後退して開く。このときレンズ７は上方に向け後退する、つまり上昇する上金型２の成形面２ａには重力にて追随せず確実に分離される。従って、図示するように成形面２ａが凸成形面であってもこれにより成形されたレンズ７の凹面７ｂが食らいつく問題はない。一方、下金型３の成形面３ａは下方に後退する、つまり下降するが、それだけではレンズ７は自重で追随する。しかし、前記支持部材４と下金型３との線熱膨張係数の違いから、下金型３ａの成形面３ａは支持部材４の成形面４ａに対して段差をなして下降するので、下金型３の成形面３ａは支持部材４の成形面４ａに支持されたレンズ７から確実に分離される。従って、下金型３の成形面３ａがもし、図２に示すのとは異なり凸成形面であってもレンズ７の食らいつきを防止することができる。
【００３８】
また、図４に示す金型装置８では、図２に示す金型装置１での支持部材４の成形面４ａに代えて、規制部材９の内周の途中高さ部に形成した成形面９ａを採用している。この成形面９ａは規制部材９の内周途中で、下金型３の成形面３ａと並ぶ段差部をなし、下金型３の成形面３ａと連なって既述したように協働し、レンズ７の下面を成形するようにしている。併せ、線熱膨張係数が「上下金型２、３」＞「規制部材９」の関係を満足したものとしている。これにより、成形後の冷却の際、前記上下金型２、３と規制部材９との線熱膨張係数の違いから、上下金型２、３は規制部材９による加圧規制位置のままで、それらの成形面２ａ、３ａどうしが互いに後退して開く。このときレンズ７は上方に向け後退する、つまり上昇する上金型２の成形面２ａには重力にて追随せず確実に分離される。従って、図示するように成形面２ａが凸成形面であってもこれにより成形されたレンズ７の凹面７ｂが食らいつく問題はない。一方、下金型３の成形面３ａは下方に後退する、つまり下降するが、それだけではレンズ７は自重で追随する。しかし、前記規制部材９と下金型３との線熱膨張係数の違いから、下金型３ａの成形面３ａは規制部材９の成形面９ａに対して段差をなして下降するので、下金型３の成形面３ａは規制部材９の成形面９ａに支持されたレンズ７から確実に分離される。従って、下金型３の成形面３ａがもし、図４に示すのとは異なり凸成形面であってもレンズ７の食らいつきを防止することができる。
【００３９】
なお、規制部材９あるいは支持部材４の成形面９ａまたは４ａの高さに対する下金型３の成形面３ａは、図２（ａ）、図４（ａ）に示すように予め低くしておき、前記加熱成形時に前記線熱膨張係数の違いから、双方の成形面９ａまたは４ａと成形面３ａとの高さがほぼ一致するように配慮する。これにより、下金型３と線熱膨張係数の違う規制部材９や支持部材４に形成した成形面９ａまたは４ａにてレンズ７の有効径より外側部分７ａを成形するのに、この成形面９ａまたは４ａに対して低くしておいた下金型３の成形面３ａの高さの違いを、加熱成形時の規制部材９や支４と下金型３との前記線熱膨張係数の違い応じた膨張差によりほぼ一致させられる。この結果、下金型３と規制部材９や支持部材４との線熱膨張係数が異なることによって双方の成形面９ａまたは４ａと成形面３ａが形成するレンズ面に許容範囲を超える段差ができて成形の邪魔になりレンズ７の周縁の成形に支障を来すようなことを防止することができる。
【００４０】
また、前記規制部材９の成形面９ａや支持部材４の成形面４ａの傾斜角度は、下金型３の成形面３ａの周縁部の傾斜角度とほぼ同一とする。これにより、下金型３と規制部材９や支持部材４とが別部材であっても、それらの成形面４ａまたは９ａと成形面３ａの境界部で傾斜が大きく異なって成形の邪魔になってレンズ７の周縁の成形に支障を来したり、成形したレンズ７の前記境界部で極端に傾斜角度が異なるようなことを防止することができる。
【００４１】
なお、前記規制部材９や支持部材４は炭化タングステン、上下金型２、３が規制部材９や支持部材４よりも線熱膨張係数が大きな炭化タングステン、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、サーメットのいずれかであるのが好適である。
【００４２】
ここで、図１、図２に示す金型装置１での実施例を示すと、成形するレンズ７はガラス材料よりなる凹面７ｂと凸面７ｃとを有したメニスカスレンズであって、記述したように凹面７ｂを上にして成形するようにしている。しかし、反対向きでもよいし、凹面７ｂどうしのレンズ７でもよい。レンズ素材６はホウケイ酸ガラスで、ガラス転移点が５１０℃、線熱膨張係数が１００℃〜３００℃で９０×１０^−７／℃のもので、直径１５ｍｍ、中心厚み４ｍｍに研磨加工されたプリフォーム材を用いた。
【００４３】
一方、上下金型２、３には炭化タングステン（ＷＣ−Ｃｏ）の焼結体をＨＩＰ処理したものを用いた。線熱膨張係数は５７×１０^−７／℃である。また、規制部材９および支持部材４には炭化タングステン（ＷＣ−Ｔｉ−ＴａＣ）の焼結体を用いた。線熱膨張係数は４７×１０^−７／℃である。
【００４４】
図２（ａ）に示す状態で窒素雰囲気中にある上下金型２、３の間にレンズ素材６をセットし、レンズ素材６の温度が５８０℃になるまで加熱する。ガラス素材６の温度が５８０℃になるとレンズ素材６の粘度は１０^９ポアズになっている。この温度で、１５０Ｋｇ／ｃｍ^２の圧力をかけ７０秒間プレスした。このときの金型装置１とレンズ素材６との状態を図２（ｂ）に示している。
【００４５】
下金型３の成形面３ａは線熱膨張係数が支持部材４よりも大きいため、支持部材４の成形面４ａとほぼ同一高さ（２〜３μｍ程度の段差内）になる。従って、レンズ素材６は段差による邪魔なく支持部材４の側にスムーズに変形することができ、レンズ素材６の周縁部が支持部材４の成形面４ａに掛かるまで変形されレンズ７に成形される。
【００４６】
この後、プレス圧力を５０Ｋｇ／ｃｍ^２まで減圧して金型装置１とともにレンズ７を３００℃まで冷却した。このときの冷却速度は０．８５℃／秒〜１．５ ℃／秒である。このときの金型装置１とレンズ７との状態を図２（ｃ）に示してある。この冷却時にレンズ７および金型装置１は収縮するが、上金型２の線熱膨張係数が規制部材９よりも大きいので、規制部材９による加圧位置規制状態のまま成形面２ａが上方に後退する。併せて、レンズ７の線熱膨張係数が上金型２の線熱膨張係数より大きいので厚みは小さいが幾分上面が下降する。これにより、レンズ７と上金型２の成形面２ａとの間に隙間（２〜３μｍ程度）が生じ、レンズ７と上金型２は離型する。また、下金型３の線熱膨張係数が支持部材４よりも大きく、支持部材４の成形面４ａよりも成形面３ａが下降し、かつ、レンズ７の周縁部は支持部材４で受け止められた状態を保つので、下金型３の成形面３ａとレンズ７とが離型する。
【００４７】
離型後、取り出したレンズ７を図３に示す斜線部分を除去して芯取り加工し、負メニスカスレンズを得た。このとき、下金型３と支持部材４との境目は芯取り加工時に除去されるので、この境目に多少の段差が生じていても問題はない。得られた負メニスカスレンズの形状精度を調べたところ、ニュートン２本以内、アスクセ０．５本以内の良好なレンズ７であった。
【００４８】
支持部材４の成形面４ａに傾斜はなしで説明したが、レンズ７の周縁の傾斜角度にほぼ等しい傾斜角度に設定することができる。図示する例ではレンズ７の周縁の傾斜角度が２５度であるので、０度〜２５度程度、あるいは２５度よりも少し大き目に設定することができる。
【００４９】
さらに、上下金型２、３の材料を炭化タングステン（ＷＣ−Ｃｏ）にした場合について説明したが、線熱膨張係数は３０〜９５×１０^−７／℃のものが望ましく、これを満足する他の材料、例えば、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、サーメット等を使用することができる。
【００５０】
次に、図４に示す金型装置８での実施例について説明すると、成形するレンズ７はガラス材料よりなる凹面７ｂと凸面７ｃとを有したメニスカスレンズであって、記述したように凹面７ｂを上にして成形するようにしている。しかし、反対向きでもよいし、凹面７ｂどうしのレンズ７でもよい。レンズ素材６はホウケイ酸ガラスで、ガラス転移点が５１０℃、線熱膨張係数が１００℃〜３００℃で９０×１０^−７／℃のもので、直径１５ｍｍ、中心厚み４ｍｍに研磨加工されたプリフォーム材を用いた。
【００５１】
一方、上下金型２、３には炭化タングステン（ＷＣ−Ｃｏ）の焼結体をＨＩＰ処理したものを用いた。線熱膨張係数は５７×１０^−７／℃である。また、規制部材９には炭化タングステン（ＷＣ−Ｔｉ−ＴａＣ）の焼結体を用いた。線熱膨張係数は４７×１０^−７／℃である。
【００５２】
図４（ａ）に示す状態で窒素雰囲気中にある上下金型２、３の間にレンズ素材６をセットし、レンズ素材６の温度が５８０℃になるまで加熱する。レンズ素材６の温度が５８０℃になるとレンズ素材６の粘度は１０^９ポアズになっている。この温度で、１５０Ｋｇ／ｃｍ^２の圧力をかけ７０秒間プレスした。このときの金型装置１とレンズ素材６との状態を図４（ｂ）に示している。
【００５３】
下金型３の成形面３ａは線熱膨張係数が規制部材９よりも大きいため、規制部材９の成形面９ａとほぼ同一高さ（２〜３μｍ程度の段差内）になる。従って、レンズ素材６は段差による邪魔なく規制部材９の側にスムーズに変形することができ、レンズ素材６の周縁部が規制部材９の成形面９ａに掛かるまで変形されレンズ７に成形される。
【００５４】
この後、プレス圧力を５０Ｋｇ／ｃｍ^２まで減圧して金型装置１とともにレンズ７を３００℃まで冷却した。このときの冷却速度は０．８５℃／秒〜１．５ ℃／秒である。このときの金型装置１とレンズ７との状態を図４（ｃ）に示してある。この冷却時にレンズ７および金型装置１は収縮するが、上金型２の線熱膨張係数が規制部材９よりも大きいので、規制部材９による加圧位置規制状態のまま成形面２ａが上方に後退する。併せて、レンズ７の線熱膨張係数が上金型２の線熱膨張係数より大きいので厚みは小さいが幾分上面が下降する。これにより、レンズ７と上金型２の成形面２ａとの間に隙間（２〜３μｍ程度）が生じ、レンズ７と上金型２は離型する。また、下金型３の線熱膨張係数が規制部材９よりも大きく、その成形面９ａよりも成形面３ａが下降し、かつ、レンズ７の周縁部は規制部材９の成形面９ａで受け止められた状態を保つので、下金型３の成形面３ａとレンズ７とが離型する。
【００５５】
離型後、取り出したレンズ７を図３に示す斜線部分を除去して芯取り加工し、負メニスカスレンズを得た。このとき、下金型３と規制部材９との境目は芯取り加工時に除去されるので、この境目に多少の段差が生じていても問題はない。得られた負メニスカスレンズの形状精度を調べたところ、ニュートン２本以内、アスクセ０．５本以内の良好なレンズ７であった。
【００５６】
規制部材９の成形面９ａの傾斜角度はなしで説明したが、レンズ７の周縁の傾斜角度にほぼ等しい傾斜角度に設定することができる。図示する例ではレンズ７の周縁の傾斜角度が２５度であるので、０度〜２５度程度、あるいは２５度よりも少し大き目に設定することができる。
【００５７】
さらに、上下金型２、３の材料を炭化タングステン（ＷＣ−Ｃｏ）にした場合について説明したが、線熱膨張係数は３０〜９５×１０^−７／℃のものが望ましく、これを満足する他の材料、例えば、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、サーメット等を使用することができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の１つの特徴のレンズ成形方法によれば、金型でレンズ素材を加熱、加圧して所望の形状のレンズに成形し、成形後は冷却する。この冷却に際して、金型におけるレンズの有効径範囲を含む部分を成形する第１成形面とその外側部分を成形する第２成形面とが線熱膨張係数の差から段差を生じ、第１成形面が第２成形面よりも反レンズ側に移動する、つまり後退する。このため、第１成形面は第２成形面に当接しているレンズから後退し、レンズと分離される。この結果、第１成形面が凸成形面であって、それが成形したレンズの冷却時に凹面側へのひけが生じても、前記金型とレンズの分離によって従来のようにレンズが凸成形面に喰らいつくようなことを防止することができる。しかも、第１、第２成形面が協働してレンズの有効径外部分を含んだ片側全面の成形を満足しながら、レンズの有効径範囲を含んだ部分を第１の成形面１つによって成形するので、レンズが実用される有効径範囲内の成形上、成形面が２つに分かれることによる弊害を回避できる利点がある。
【００５９】
本発明の他の特徴のレンズの製造方法によれば、少なくとも一方が加熱される上下金型間にレンズ素材を挿入して、このレンズ素材を加熱、加圧してレンズを成形する際、規制部材によって上下金型の加圧位置を規制することにより所望の形状のレンズを成形できるようにし、成形後は冷却する。この冷却に際して、上下金型の少なくとも一方は前記規制部材との線熱膨張係数の差から、規制部材による加圧位置規制状態のままでそれの成形面が後退する。これにより上下金型は開いてレンズと分離される。特に、この分離はレンズが重力で追随せず離れやすい上金型との間では確実に行われる。この結果、レンズから離れる成形面が凸成形面であって、それが成形したレンズの冷却時にその凹面側へのひけが生じても、従来のように凸成形面に喰らいつくようなことを防止することができる。しかも、レンズとの分離を図る成形面を複数に分割しなくてよい利点がある。
【００６０】
冷却に伴い金型とレンズを分離する工程に前記規制部材またはそれとは別の支持部材を利用して、線熱膨張係数の差からレンズの端部下面を規制部材または支持部材で支持し、下金型とレンズとを分離する工程とした、さらなる構成によれば、
前記規制部材によって規制された加圧位置のまま下金型の成形面が後退するとき、線熱膨張係数の差から規制部材または支持部材がレンズの端部下面を支持して、下金型の成形面の後退に追随しないようにするので、下金型とレンズとを分離することができる。規制部材または支持部材はレンズの端部を支持すればよく、レンズの有効径範囲を避けられるので、規制部材による支持がレンズに悪影響することはない。このような分離は一対の金型の配置向きに関係なく達成することができる。
【００６１】
本発明の１つの特徴の金型装置によれば、上下金型がレンズ素材を加熱、加圧してレンズを成形する。ことのき、規制部材によって上下金型の加圧位置を規制するので所望の形状のレンズを成形できる。成形後の冷却に際して、上下金型の少なくとも一方が前記規制部材よりも線熱膨張係数が大きいために、規制部材による加圧規制状態のままでそれの成形面がレンズから後退する。このため、上下金型は開かれレンズと分離される。特に、この分離はレンズが重力で追随せず離れやすい上金型との間では確実に行われる。この結果、レンズから離れる成形面が凸成形面であって、それが成形したレンズの冷却時にその凹面側へのひけが生じても、従来のように凸成形面に喰らいつくようなことを防止することができる。しかも、レンズとの分離を図る成形面を複数に分割しなくてよい利点がある。
【００６２】
本発明の他の特徴の金型装置によれば、上下金型がレンズ素材を加熱、加圧してレンズを成形する。ことのき、規制部材によって上下金型の加圧位置を規制するので所望の形状のレンズを成形できる。成形後の冷却に際して、上下金型の少なくとも下金型が前記規制部材またはおよび支持部材よりも線熱膨張係数が大きいことにより、規制部材による加圧規制状態のままでそれの成形面がレンズから後退する。このため、下金型の成形面は、規制部材または支持部材の成形面が下面の一部を支持しているレンズと分離される。この結果、前記下金型の成形面が凸成形面であって、それが成形したレンズの冷却時に凹面側へのひけが生じても、前記金型とレンズの分離によって従来のように凸成形面に喰らいつくようなことを防止することができる。規制部材または支持部材はレンズの一部を支持すればよく、レンズの有効径範囲を避けられるので、規制部材または支持部材と下金型とに成形面が分かれる影響がレンズに生じない。
【００６３】
このとき、上金型も規制部材またはおよび支持部材より線熱膨張係数が大きいと、冷却時その成形面も規制部材または支持部材の成形面により支持されたレンズから後退するので、規制部材の成形面によって下面の一部を支持した状態に自重で落ち着いているレンズと分離される。この結果、前記上金型の成形面が凸成形面であって、それが成形したレンズの冷却時に凹面側へのひけが生じても、前記金型とレンズの分離によって従来のように凸成形面に喰らいつくようなことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る１つの実施例を示す金型装置の断面図。
【図２】図１の装置によるレンズの成形工程を示し、その（ａ）はレンズ素材をセットした状態の断面図、その（ｂ）は加熱成形時の断面図、その（ｃ）は成形後の冷却時の断面図。
【図３】図２の成形工程によって得られたレンズの芯取り加工を行う際の説明図。
【図４】別の金型装置によるレンズの成形工程を示し、その（ａ）はレンズ素材をセットした状態の断面図、その（ｂ）は加熱成形時の断面図、その（ｃ）は成形後の冷却時の断面図。
【符号の説明】
１金型装置
２上金型
３下金型
４支持部材
９規制部材
２ａ、３ａ、４ａ、９ａ成形面
６レンズ素材
７レンズ
７ａ有効径の外側部分
７ｂ凹面
７ｃ凸面

Claims

金型によりレンズ素材を加熱、加圧して所望の形状のレンズに成形する工程と、
成形後の冷却に伴い、金型におけるレンズの有効径範囲を成形する第１成形部と、その外側部分を成形する第２成形面とに、線熱膨張係数の差から、第１成形面が第２成形面よりも後退する段差を生じさせて金型の第１成形面と前記レンズとを分離する工程と、を備えたことを特徴とするレンズの製造方法。
上下金型間にレンズ素材を挿入する工程と、
前記上下金型の少なくとも一方の金型を加熱し、双方間で前記レンズ素材を規制部材による加圧規制位置まで加圧することにより、所望の形状のレンズに成形する工程と、
成形後の冷却に伴い、前記規制部材と上下金型の少なくとも一方の金型との線熱膨張係数の差から、上下金型の少なくとも一方の金型とレンズとを分離する工程と、を備えたことを特徴とするレンズの製造方法。
冷却に伴い金型とレンズを分離する工程は、線熱膨張係数の差からレンズの端部下面を規制部材またはそれとは別の支持部材で支持し、下金型とレンズとを分離する工程であることを特徴とする請求項２に記載のレンズの製造方法。
少なくとも一方が加熱されてレンズ素材を加熱、加圧して成形する上金型および下金型と、これら上下金型の間にそれらの加圧位置を規制する規制部材を設けた金型装置であって、前記上下金型のうち少なくとも一方の線熱膨張係数が前記規制部材より大きいことを特徴とする金型装置。
少なくとも一方が加熱されてレンズ素材を加熱、加圧して成形する上金型および下金型と、これら上下金型の間にそれらの加圧位置を規制する規制部材を設けた金型装置であって、前記規制部材または別に設けた支持部材にレンズの下面の一部を成形する成形面を設け、前記上下金型のうち少なくとも下金型の線熱膨張係数が前記規制部材またはおよび支持部材より大きいことを特徴とする金型装置。