JP2512406B2 - 非球面成形レンズ - Google Patents
非球面成形レンズInfo
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- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C43/36—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C43/361—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles with pressing members independently movable of the parts for opening or closing the mould, e.g. movable pistons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/06—Construction of plunger or mould
- C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
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- B29C2043/3615—Forming elements, e.g. mandrels or rams or stampers or pistons or plungers or punching devices
- B29C2043/3618—Forming elements, e.g. mandrels or rams or stampers or pistons or plungers or punching devices plurality of counteracting elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
- B29L2011/0016—Lenses
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学機器に使用される非球面レンズを精密ガ
ラス成形法により形成する非球面成形レンズに関するも
のである。
ラス成形法により形成する非球面成形レンズに関するも
のである。
近年光学レンズを形成するために研磨工程がなく１度
で成形するための一発成形が多く試みられ、実用化段階
にある。このような一発成形では球面，非球面にかかわ
らず、得ようとしているレンズに対応した成形型を製作
して成形に用いればよい。
で成形するための一発成形が多く試みられ、実用化段階
にある。このような一発成形では球面，非球面にかかわ
らず、得ようとしているレンズに対応した成形型を製作
して成形に用いればよい。
しかしながら成形時の加熱，冷却時においては、成形
型及び非成形素材であるガラス素材が夫々材料の熱特性
に応じて膨張，収縮が起こる。一般的にガラス素材は、
使用される成形型より熱膨張係数が大きく収縮量も大き
いため、通常成形型は室温時に必要なレンズ形状が光学
有効面に転写されるように製作される。しかしながら非
球面レンズにおいては、成形型の光学機能面に形成した
非球面形状の加工範囲と成形レンズの転写範囲の関係に
ついてはあまり知られていない。
型及び非成形素材であるガラス素材が夫々材料の熱特性
に応じて膨張，収縮が起こる。一般的にガラス素材は、
使用される成形型より熱膨張係数が大きく収縮量も大き
いため、通常成形型は室温時に必要なレンズ形状が光学
有効面に転写されるように製作される。しかしながら非
球面レンズにおいては、成形型の光学機能面に形成した
非球面形状の加工範囲と成形レンズの転写範囲の関係に
ついてはあまり知られていない。
第２図は従来の金型を用いて高温時においてレンズが
成形された直後の状態を示し、成形型の構成は上型11,
下型12,胴型13によって構成される。上型11のレンズ機
能面には球面形状14、下型12のレンズ機能面には非球面
形状15が形成されている。胴型13はこれらの上型11,下
型12を軸芯を一致させて摺動自在に保持するものであ
る。成形されたレンズ16は第２図にＡに示すレンズ有効
径より充分外周方向にはみ出して転写が行われている。
この状態で成形されたレンズを冷却してもレンズ有効径
からのはみ出し量が多いため、レンズの収縮量が大きく
ても所望のレンズ有効径まで転写することができる。特
に非球面形状については曲率が一定でないため、レンズ
有効径の外側まで充分な転写を行うことにより所望の性
能のレンズをより安定に成形することができる。即ち十
分な転写を行う条件として、図中Ａで示すレンズ有効径
から頂点17までの転写余剰分Ｂをいかに大きくすること
によって決定される。又充填されるガラス素材を正確に
計量することも転写を確実にする１つの条件となってい
る。
成形された直後の状態を示し、成形型の構成は上型11,
下型12,胴型13によって構成される。上型11のレンズ機
能面には球面形状14、下型12のレンズ機能面には非球面
形状15が形成されている。胴型13はこれらの上型11,下
型12を軸芯を一致させて摺動自在に保持するものであ
る。成形されたレンズ16は第２図にＡに示すレンズ有効
径より充分外周方向にはみ出して転写が行われている。
この状態で成形されたレンズを冷却してもレンズ有効径
からのはみ出し量が多いため、レンズの収縮量が大きく
ても所望のレンズ有効径まで転写することができる。特
に非球面形状については曲率が一定でないため、レンズ
有効径の外側まで充分な転写を行うことにより所望の性
能のレンズをより安定に成形することができる。即ち十
分な転写を行う条件として、図中Ａで示すレンズ有効径
から頂点17までの転写余剰分Ｂをいかに大きくすること
によって決定される。又充填されるガラス素材を正確に
計量することも転写を確実にする１つの条件となってい
る。
しかしながら第２図において転写余剰分Ｂをより大き
くするにも限界があり、以下のような問題点があった。
くするにも限界があり、以下のような問題点があった。
（１）必要以上に転写余剰分を大きくすれば上型11,下
型12の対向する平坦な部分同士が接触して所望のレンズ
厚が得られなくなる。
型12の対向する平坦な部分同士が接触して所望のレンズ
厚が得られなくなる。
（２）加工径が大きくなれば成形型の加工時に工具摩耗
等により所望のレンズ面形状が得られにくい。
等により所望のレンズ面形状が得られにくい。
（３）転写余剰部を大きくすれば成形型及び胴型の外形
が大きくなり、従って全体の熱容量が増すため成形型の
昇温，冷却時に時間がかかる。
が大きくなり、従って全体の熱容量が増すため成形型の
昇温，冷却時に時間がかかる。
本発明はこのような従来の成形型によって製造される
レンズの問題点に鑑みてなされたものであって、所望の
レンズ厚を得ると共に成形型の非球面加工径を必要最小
限とし、成形型の所望のレンズ面形状を得ると共に成形
型全体の熱容量を少なくしてレンズ成形の効率を高める
ことを技術的課題とする。
レンズの問題点に鑑みてなされたものであって、所望の
レンズ厚を得ると共に成形型の非球面加工径を必要最小
限とし、成形型の所望のレンズ面形状を得ると共に成形
型全体の熱容量を少なくしてレンズ成形の効率を高める
ことを技術的課題とする。
本発明は少なくとも一方の光学機能面が非球面形状を
有する一対の成形型と、一対の成形型の軸芯を合致させ
て上下方向に摺動させる胴型とを有し、成形型の非球面
加工径を実質的にレンズの光学有効径＋加熱温度から常
温までのレンズ収縮長さ−加熱温度から常温までの成形
型収縮長さの関係としたことを特徴とする非球面レンズ
成形型によって製造される非球面成形レンズである。
有する一対の成形型と、一対の成形型の軸芯を合致させ
て上下方向に摺動させる胴型とを有し、成形型の非球面
加工径を実質的にレンズの光学有効径＋加熱温度から常
温までのレンズ収縮長さ−加熱温度から常温までの成形
型収縮長さの関係としたことを特徴とする非球面レンズ
成形型によって製造される非球面成形レンズである。
このような特徴を有する本発明によれば、成形型の非
球面加工径を光学有効径＋加熱温度から常温までのレン
ズ収縮長さ−加熱温度から常温までの成形型収縮長さと
したことにより、これらの成形型の全体を加熱してガラ
ス素材を一対の成形時に充填し押圧成形すると、常温と
なればレンズと成形型の収縮量の差によって成形される
レンズに所望の光学有効径を得るようにしている。
球面加工径を光学有効径＋加熱温度から常温までのレン
ズ収縮長さ−加熱温度から常温までの成形型収縮長さと
したことにより、これらの成形型の全体を加熱してガラ
ス素材を一対の成形時に充填し押圧成形すると、常温と
なればレンズと成形型の収縮量の差によって成形される
レンズに所望の光学有効径を得るようにしている。
第１図は本発明の一実施例によるレンズとそのレンズ
を製造するために用いられる成形型の構成を示す概略図
である。本実施例においても上型１と下型２とは相対向
する面に夫々球面形状３及び非球面４が形成されてい
る。上型1,下型２はその軸に沿って上下に胴型５によっ
て摺動自在に保持されることは、前述した従来例と同様
である。さて本実施例において特に下型２と成形された
レンズ６との熱膨張及び収縮の関係について、以下に詳
細に説明する。第１図においては所望の光学有効面と同
一径に加工された下型２の非球面形状加工径をＣで示し
ている。Ｃは下型２の常温での金型光学有効範囲であ
る。この金型光学有効径Ｃは成形型の加熱により成形型
素材の熱膨張係数に応じて膨張する。図中のＤは高温で
の金型光学有効面の径を示しており、高温下では金型光
学有効径Ｄは常温の有効径Ｃよりも大きくなる。一方ガ
ラス素材は成形型の熱膨張係数よりも一般的に大きく、
特にガラス素材が軟化する温度領域においては急激な膨
張及び収縮を示す。従って変形が開始したガラス素材
は、高温での金型光学有効径Ｄより更に外周方向に変形
し、高温でのレンズ光学有効径Ｅまで転写が行われ所望
のレンズ形状が得られる。ここで高温でのレンズ光学有
効径Ｅは、変形が完了したレンズが冷却され高温に至る
までに収縮する量だけあらかじめ大きく見積もる必要が
ある。そこで本発明ではレンズ及び成形型の収縮量を正
しく把握しておくことによって常温における型の最適な
非球面形状の加工範囲を定めるようにしている。即ち常
温での金型光学有効面は、所望のレンズの光学有効面＋
レンズ収縮量−成形型収縮量とする。
を製造するために用いられる成形型の構成を示す概略図
である。本実施例においても上型１と下型２とは相対向
する面に夫々球面形状３及び非球面４が形成されてい
る。上型1,下型２はその軸に沿って上下に胴型５によっ
て摺動自在に保持されることは、前述した従来例と同様
である。さて本実施例において特に下型２と成形された
レンズ６との熱膨張及び収縮の関係について、以下に詳
細に説明する。第１図においては所望の光学有効面と同
一径に加工された下型２の非球面形状加工径をＣで示し
ている。Ｃは下型２の常温での金型光学有効範囲であ
る。この金型光学有効径Ｃは成形型の加熱により成形型
素材の熱膨張係数に応じて膨張する。図中のＤは高温で
の金型光学有効面の径を示しており、高温下では金型光
学有効径Ｄは常温の有効径Ｃよりも大きくなる。一方ガ
ラス素材は成形型の熱膨張係数よりも一般的に大きく、
特にガラス素材が軟化する温度領域においては急激な膨
張及び収縮を示す。従って変形が開始したガラス素材
は、高温での金型光学有効径Ｄより更に外周方向に変形
し、高温でのレンズ光学有効径Ｅまで転写が行われ所望
のレンズ形状が得られる。ここで高温でのレンズ光学有
効径Ｅは、変形が完了したレンズが冷却され高温に至る
までに収縮する量だけあらかじめ大きく見積もる必要が
ある。そこで本発明ではレンズ及び成形型の収縮量を正
しく把握しておくことによって常温における型の最適な
非球面形状の加工範囲を定めるようにしている。即ち常
温での金型光学有効面は、所望のレンズの光学有効面＋
レンズ収縮量−成形型収縮量とする。
次に本実施例による成形型及びガラス素材の熱特性と
レンズ形状の関係について説明する。ここで金型の熱膨
張係数を60×10-7、ガラス素材の室温（20℃）から弾性
変形領域（20＋496℃）までの熱膨張係数を91×10-7、
弾性変形領域から塑性変形領域（516〜580℃）の熱膨張
係数を1487×10-7とする。こうして急激な膨張及び収縮
する箇所を計算で求める。例えば所望レンズの光学有効
径φを12.14とし、常温での金型有効径Ｃを成形型の580
℃までの加熱によって0.04mm、即ちＤの径まで膨張する
ものとする。一方ガラス素材が軟化する温度領域ではガ
ラス素材の径は12.14から0.17mm膨張し、高温でのレン
ズ有効径Ｅとなる。従って常温での金型光学有効径を得
ようとすればその非球面加工範囲は（φ12.14）＋（0.1
7−0.042）＝12.268の径となる。ここでガラス素材は例
えばホウケイ酸バリウム系で生成され、芯取り後のレン
ズ径をφ13、レンズの肉圧を2.9mmとする両凸レンズを
製造することができた。
レンズ形状の関係について説明する。ここで金型の熱膨
張係数を60×10-7、ガラス素材の室温（20℃）から弾性
変形領域（20＋496℃）までの熱膨張係数を91×10-7、
弾性変形領域から塑性変形領域（516〜580℃）の熱膨張
係数を1487×10-7とする。こうして急激な膨張及び収縮
する箇所を計算で求める。例えば所望レンズの光学有効
径φを12.14とし、常温での金型有効径Ｃを成形型の580
℃までの加熱によって0.04mm、即ちＤの径まで膨張する
ものとする。一方ガラス素材が軟化する温度領域ではガ
ラス素材の径は12.14から0.17mm膨張し、高温でのレン
ズ有効径Ｅとなる。従って常温での金型光学有効径を得
ようとすればその非球面加工範囲は（φ12.14）＋（0.1
7−0.042）＝12.268の径となる。ここでガラス素材は例
えばホウケイ酸バリウム系で生成され、芯取り後のレン
ズ径をφ13、レンズの肉圧を2.9mmとする両凸レンズを
製造することができた。
このように常温で金型光学有効径の非球面加工をした
金型において成形した非球面レンズは確実に所望レンズ
の光学有効径を得ることができる。
金型において成形した非球面レンズは確実に所望レンズ
の光学有効径を得ることができる。
以上詳細に説明したように本発明によれば、上述した
定義から所望の光学有効径の非球面加工を行うことによ
って如何なる成形手段としても、所望のレンズの光学有
効径を確保することができる。又非球面加工範囲を必要
最小限とすることができ、成形型全体の熱容量を小さく
して成形の効率を高めることが可能である。又加工作業
においても非球面加工範囲が明確に把握できるため、効
率良く非球面加工を行うことが可能となる。
定義から所望の光学有効径の非球面加工を行うことによ
って如何なる成形手段としても、所望のレンズの光学有
効径を確保することができる。又非球面加工範囲を必要
最小限とすることができ、成形型全体の熱容量を小さく
して成形の効率を高めることが可能である。又加工作業
においても非球面加工範囲が明確に把握できるため、効
率良く非球面加工を行うことが可能となる。
第１図は本発明の一実施例による非球面成形レンズとそ
のレンズを製造するための非球面レンズ成形型の構成を
示す断面図、第２図は従来の非球面成形レンズとそのレ
ンズを製造するための非球面レンズ成形型を示す断面図
である。 １……上型、２……下型、３……球面形状、４……非球
面形状、５……胴型、６……レンズ、Ｃ……常温での金
型光学有効径、Ｄ……高温での金型光学有効径、Ｅ……
高温でのレンズ光学有効径。
のレンズを製造するための非球面レンズ成形型の構成を
示す断面図、第２図は従来の非球面成形レンズとそのレ
ンズを製造するための非球面レンズ成形型を示す断面図
である。 １……上型、２……下型、３……球面形状、４……非球
面形状、５……胴型、６……レンズ、Ｃ……常温での金
型光学有効径、Ｄ……高温での金型光学有効径、Ｅ……
高温でのレンズ光学有効径。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 義之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 白藤 芳則 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも一方の光学機能面が非球面形状
を有する一対の成形型と、 前記一対の成形型の軸芯を合致させて上下方向に摺動さ
せる胴型とを有し、 前記成形型の非球面加工径を実質的にレンズの光学有効
径＋加熱温度から常温までのレンズ収縮長さ−加熱温度
から常温までの成形型収縮長さの関係としたことを特徴
とする非球面生成レンズ成形型によって製造される非球
面成形レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33194190A JP2512406B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 非球面成形レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33194190A JP2512406B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 非球面成形レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04198033A JPH04198033A (ja) | 1992-07-17 |
| JP2512406B2 true JP2512406B2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=18249359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33194190A Expired - Lifetime JP2512406B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 非球面成形レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2512406B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3060773B2 (ja) * | 1993-03-08 | 2000-07-10 | 松下電器産業株式会社 | 光学素子の成形用材料および成形方法 |
-
1990
- 1990-11-28 JP JP33194190A patent/JP2512406B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04198033A (ja) | 1992-07-17 |
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Legal Events
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