JP2005053724A - レンズの成形方法及びレンズ用ガラス材料 - Google Patents

Abstract

【課題】 離型時に割れや欠けが生じにくく、研磨等の二次的加工を必要としないレンズの成形方法と、そのレンズ用のガラス材料を提供する。
【解決手段】 上下に対向する雄型１と雌型２との間に、扁平な矩形板状のガラス材料１１を配置し、真空中で加熱軟化させた状態で、雄型１と雌型２の成形面１ａ，２ａをガラス材料１１に押圧し、レンズ面をガラス材料１１上に形成する。ガラス材料１１の外形の寸法は、予め雌型２のキャビティの内法寸法ｄに可及的に合致させ、外周面の上縁に面取り１１ｄを行い、重量を製品の重量と同等に設定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、液晶プロジェクターディスプレイの光源装置等に使用される矩形板状のレンズの製造方法、特に、金型内に矩形板状のガラス材料を収容し、これを加熱軟化させた状態で、金型によりレンズ面を成形するレンズの成形方法と、そのレンズ用のガラス材料に関する。

従来一対の金型の間に固体状のガラス材料を配置して真空中で加熱軟化させた状態で、金型の成形面をガラス材料に押圧し、レンズ面を成形するレンズの成形方法が知られている（例えば特許文献１）。この成型方法においては、ガラス材料における金型の成形面が押圧される被成形面の両側に、面取部を予め形成するとともに、面取部の内側縁を金型の成形面の平坦部より内側で、かつ、光学有効面の外側となる位置に配置する。この方法では、金型の成形面の平坦部とガラス材料の面取部との間に、ガラス材料から揮発したガラス成分の逃げ道が形成されるため、揮発ガスが金型の成形面に残留して成形不良を生じることがないというものである。
上記従来の方法においては、バリの発生を避けがたく、わずかなバリが生じても、離型時に割れや欠けが生じ不良品となる難点がある。割れや欠けが生じない場合でも、研磨等の二次的加工を必要とする。
特開平１１−１１６２５１号公報

この発明は、離型時に割れや欠けが生じにくく、研磨等の二次的加工を必要としないレンズの成形方法と、そのレンズ用のガラス材料を提供することを目的としている。

この発明においては、上記課題を解決するため、上下に対向する雄型１と雌型２との間に、上下方向に扁平なほぼ矩形の板状のガラス材料１１を配置し、このガラス材料１１を真空中で加熱軟化させた状態で、雄型１と雌型２の成形面１ａ，２ａをガラス材料１１に押圧し、複数のレンズ面をガラス材料１１上に形成するレンズの成形方法において、ガラス材料１１を両型１，２間へ配置するに先立って、その上下面１１ｃ、１１ｃと直交する外周面で構成される外形の寸法を雌型２のキャビティの内法寸法ｄに可及的に合致させる過程と、ガラス材料１１の外周面の上縁に面取り１１ｄを行う過程とを経て、ガラス材料１１の重量を製品の重量と同等に設定する成形方法を採用した。
また、上記方法に使用するガラス材料１１として、雄型１と雌型２にそれぞれ対向する上下面１１ｃ、１１ｃと、これに直交する外周面とを有し、上下方向に扁平なほぼ矩形の板状のものを採用する。このガラス素材１１は、外周面で構成される外形の寸法を雌型２のキャビティの内法寸法ｄと同等とし、外周面の上縁に面取り斜面１１ｄを有し、重量を製品１７の重量と同等とした。

この発明のレンズの成形方法では、ガラス材料１１の上下方向の寸法（厚さ寸法）ｃに部分的に誤差が存在しても、成形時に誤差部分が均等に広がって、面取部１１ｄによってガラス材料１１の外周上縁部分にできる型との隙間に吸収されるので、バリが生じることがなく、離型時の割れ、欠けが生じにくいし、研磨等の二次的加工をすることなく製品が完成できる。

図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。図１はガラス材料を金型内に収容した状態を示す断面図、図２はガラス材料を成形している状態を示す断面図、図３はガラス材料の斜視図、図４はガラス材料の断面図、図５は製品であるレンズの正面図、図６は同平面図である。
この実施形態のレンズの成形方法では、図１、図２に示すように、矩形の平板状ガラス材料１１を雄型１と雌型２とにより成形し、その後に研磨等の追加工程なしに、そのまま図５，６に示すレンズ１７が完成される。

この平板ガラス材料１１は、図３，４に示すように、例えば、対向側面１１ａ、１１ａ間の幅ａ＝４１mm、側面１１ｂ、１１ｂ間の幅ｂ＝３９mm、上下面１１ｃ、１１ｃ間の厚さｃ＝２．５mmで、ａ，ｂは公差±０．０５mm、ｃは公差±０．２mmの矩形平板材である。外周の各側面１１ａ，１１ｂと上面１１ｃとの縁には、４５°、１．２５mmの面取り斜面１１ｄが形成される。上下面１１ｃ、１１ｃは鏡面となっている。なお、ガラス材料１１の幅ａ，ｂに対応する雌型２のキャビティの内法寸法ｄ（図１において外型２２の内法寸法）は、それぞれ３９．８８５mm，４１．９８５mmとする。またガラス材料１１の重量は、製品としてのレンズ１７と同等とする。

一方、レンズ１７を成形するための雄型１は、雌型２との対向面に成形面としての平坦部１ａを有する。雌型２は、雄型１との対向面に、レンズ１７の凸部１７ａを成形するための成形面としての多数の凹部２ａが形成されている。この実施形態のレンズの成形方法では、上記のように予め加工された平板ガラス材料１１が、図１に示すように、金型２１内に収容される。金型２１の矩形筒状の外型２２内に、雄型１と雌型２とが配置され、雄型１と雌型２との間に平板ガラス材料１１が収容される。

金型２１は、真空成形装置の真空室内に配置され、真空引きされる。真空度が一定値に達したらヒーターによる加熱が開始される。金型２１が所定の温度に達したら、サーボモータ駆動で雌型２が、所定の圧力で上昇動作を行う。加圧開始から５分でヒーターによる加熱が終了し、温度が降下する。そして、温度降下開始から所定時間で、雌型２の加圧が終了し、この加圧終了時点で温度が６００℃以下にされる。この後、放冷して室温になったところで真空室内に大気が導入される。大気導入後に、金型２１を真空室から取り出し、外型２２から雄型１および雌型２を取り外す。雄型１と分離された雌型２に残された成形品をバキューム治具で離型し、所望のレンズ１７が得られる。

上述したレンズの成形方法では、雄型１と雌型２とが押圧されると平板ガラス材料１１の厚さ寸法ｃの部分的な誤差により不均等な伸びが生じる。この不均等な伸びは、最終的に面取部１１ａによる金型との隙間に吸収され、バリにならない。この結果、研磨のような後工程が不要となり、また離型時の割れや欠けを防止してレンズの不良率を大幅に低減することができた。成形できるレンズの形状は図示のものに限らない。複数個取りの型を用いることもできる。また種々の物性、特性を有する各種の光学ガラス材料について適用することができる。

ガラス材料を金型内に収容した状態を示す断面図である。 ガラス材料を成形している状態を示す断面図である。 ガラス材料の斜視図である。 ガラス材料の断面図である。 製品であるレンズの正面図である。 製品であるレンズの平面図である。

符号の説明

１ 雄型
１ａ 平坦部
２ 雌型
２ａ 凹部
１１ 平板状ガラス材料
１１ａ 対向側面
１１ｂ 他の対向側面
１１ｃ 上下面
１１ｄ 面取り斜面
１７ レンズ
１７ａ 凸部
２１ 金型
２２ 外型
ａ 幅
ｂ 幅
ｃ 厚さ
ｄ 内法寸法

Claims (2)

1. 上下に対向する雄型と雌型との間に、上下方向に扁平なほぼ矩形の板状のガラス材料を配置し、このガラス材料を真空中で加熱軟化させた状態で、前記雄型と雌型の成形面を前記ガラス材料に押圧し、複数のレンズ面を前記ガラス材料上に形成するレンズの成形方法において、
   前記両型間への配置に先立って、前記ガラス材料の上下面と直交する外周面で構成される外形の寸法を前記雌型のキャビティの内法寸法に可及的に合致させる過程と、前記ガラス材料の外周面の上縁に面取りを行う過程とを経て、前記ガラス材料の重量を製品の重量と同等に設定する過程とを含むことを特徴とするレンズの成形方法。
2. 上下に対向する雄型と雌型との間に配置され、真空中で加熱軟化された状態で、前記雄型と雌型との接合により複数のレンズ面が形成されるガラス材料であって、
   前記雄型と雌型にそれぞれ対向する上下面と、上下面と直交する外周面とを有し、上下方向に扁平なほぼ矩形の板状であり、前記外周面で構成される外形の寸法が前記雌型のキャビティの内法寸法と同等であり、外周面の上縁に面取り斜面を有し、重量が製品の重量と同等であることを特徴とするレンズ用ガラス材料。

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