JP2522571Y2 - 光学素子成形用型 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、光学素子成形用型に係り、特に異形光学素
子を成形することができる特殊形状の光学素子成形用型
に関する。

〔従来の技術〕

近年、光学素子の製造方法として、高精度の一対の成
形用型間に加熱軟化した光学素子のガラス素材を挿入配
置し、これに加圧するだけで光学素子を得る押圧成形が
行われている。

従来、この押圧成形で用いる光学素子成形用型は、例
えば特開昭60−251134号公報や特開昭61−266321号公報
等に開示されるように、ｃ−BN,SiC,Si₃N₄等のセラミッ
クスからなる耐熱硬脆材料を素材とし、型が加熱軟化し
たガラス素材に接触した際の高温に耐え得るように構成
している。また、特開平１−108127号公報に開示されて
いる光学素子成形用型は、セラミックスからなる成形用
型本体の成形面以外の表面に一層以上の金属被膜層を形
成し、型外周部の割れ，欠け等の損傷を防止するように
構成されている。

一方、近年、光学素子成形技術の普及とその利用拡大
に伴い、異形光学素子へのニーズが高まっている。

かかる異形光学素子としては、例えば広角領域を均一
に照明する照明用レンズが知られている。この照明用レ
ンズは、例えば第５図（ａ）に縦断面図を、第５図
（ｂ）に斜視図を示すような特殊形状を有している。す
なわち、このレンズは、平凸レンズの凸面中心部に逆円
錐状空間（凹部）を形成した形状であり、その断面は第
５図（ａ）に示すように、凹部の点Ｂを中心として点A1
および点A2を頂点とする２つの山を形成する。ここに、
点A1,A2およびＢは、それぞれエッジまたは微小なＲ形
状である。

このような形状の異形レンズを成形するための光学素
子成形用型は、第６図に縦断面図を示すようなもので、
その成形面１の断面形状は、第５図（ａ）および（ｂ）
に示す前記レンズ面を反転させた形状であることが必要
である。レンズの点A1,A2およびＢに対応する成形用型
の点は、それぞれ点CA1,CA2およびCBである。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来の公報記載の成形用型は、レンズ面
等の曲率が単一の光学素子を対象としたものであり、同
一成形面を一体かつ同一素材により形成していた。セラ
ミックスを型素材とした従来の成形用型を加工して、第
６図に示すような成形面１を有する成形用型を得ようと
すると、型加工時に、点CA1,CA2およびその近傍には研
削工具が入っていかないために、現実には異形光学素子
を成形可能な成形用型を一体加工により得ることきはで
きなかった。

すなわち、第６図に示すような、成形面１の稜線に変
曲部分（点CA1と点CBとの間、点CBと点CA2との間に存
在）を有し、周状の凹部を有するような成形用型等の異
形光学素子成形用型は、製造できなかった。

本考案は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、型組みが容易で異形光学素子を成形することができ
る光学素子成形用型を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本考案は、成形面の凹部
を境界として嵌合する複数の分割型を設け、成形面に被
膜を形成して、光学素子成形用型を構成した。

すなわち、本考案の光学素子成形用型は、その概念図
を第１図に示すように、例えば円筒状の外型２と、この
外型２内に嵌合する円柱状の入子型３とからなる。ま
た、外型２と入子型３との端面には、被膜４が形成さ
れ、成形面５の稜線に変曲部分を有し、周状の凹部６を
有する成形面５が形成されている。７は、外型２と入子
型３との嵌合部に形成されたパーティングラインであ
る。

〔作用〕

上記構成の光学素子成形用型によれば、成形面５は、
異形光学素子に対応した特殊形状となっているので、押
圧成形により異形光学素子を得ることができる。

また、パーティングライン７は、被膜４にて覆われて
いるので、軟化状態にある光学ガラス素材は、第１図に
示す型と図示を省略したもう１方の型とにより加圧成形
した時、パーティングライン７の内部にガラス素材が流
動して入りこむことはなく、良好な成形を行うことがで
きる。

被膜４の厚さは、パーティングライン７の隙間と、光
学素子に要求される面粗度とから決定される。ここで、
パーティングライン７には隙間があるので、被膜４の強
度が問題になり、強度確保のために膜厚の下限が決ま
る。しかし、膜厚が厚すぎると、被膜４面粗度が粗くな
り、その型にて成形した光学素子の面粗度も粗くなる。
膜厚と強度と面粗度との関係は、被膜４の物質による
が、最適膜厚は実験によって決定できる。

なお、上記説明では、ガラス素材について説明した
が、本考案はそれに限定されるものではなく、その他の
光学素子材料、例えばプラスチックやミラー用金属等に
ついてもその成形用型に使用可能なことは勿論である。

〔実施例〕

（第１実施例） 第２図は、本考案の成形用型の第１実施例を示すもの
で、SiCからなる円筒状の外径８と、この外径８内に嵌
合するSiCからなる円柱状の入子型９とから構成されて
いる。また、外径８と入子型８との一方の端面には、膜
厚５μｍのSiCからなる被膜10がCVD法により形成され、
成形面11が設けられている。成形面11は、その稜線に変
曲部分を有し、周状の凹部12が形成されている。外型８
と入子型９とは、この凹部12の最下端の位置に対応する
部分で嵌合されている。

13は、外型８と入子型９との嵌合部に形成されたパー
ティングラインであり、このパーティングライン13には
２μｍのクリアランスが形成されている。このクリアラ
ンスが大きすぎると、型組み状態で入子型９が外型８に
対して偏心する。また、逆に小さすぎると、入子型９を
外型８に挿入する時に、両型8,9がかじったり（干渉し
あって重くなるような状態）、両型8,9が破損し易くな
る。成形面11のパーティングライン13の高さ方向の合わ
せは、外型８の底面13から成形面13上端部までの寸法
と、入子型９の段部上面から成形面13上端部までの寸法
を加工保証することにより行う。

なお、被膜10の膜厚を種々変えた場合の膜強度と面粗
度との関係を表１に示す。結果は膜厚が４μｍから８μ
ｍの範囲にて良好であった。

本実施例の成形用型を用いて、軟化ガラスを成形した
がパーティングライン13の内部にガラス素材が流動して
入り込んでバリが発生することはなかった。

（第２実施例） 第３図（ａ）および（ｂ）は、本考案の成形用型の第
２実施例を示すもので、主成分がタングステンからなる
超硬合金の箱状の外型14と、この外型14内に嵌合する、
外型14と同一材料の２つの入子型15a,15bとから構成さ
れている。そして、これら型組みした外型14と入子型15
a,15bの全表面には、膜厚３μｍのTiNからなる被膜16が
CVD法により形成され、その一部が成形面17となってい
る。成形面17は、Ｖ字状に形成されており、その尖部に
対応する部分で各入子型15a,15bが嵌合されている。

18は、２つの入子型15a,15bの嵌合部に形成されたパ
ーティングラインであり、このパーティングライン18に
は１μｍのクリアランスが形成されている。また、外型
14と入子型15a,15bとの境界にも、１μｍのクリアラン
スが形成されている。

なお、被膜16の膜厚を種々変えた場合の膜強度と面粗
度との関係を表２に示す。結果は膜厚が２μｍ〜４μｍ
の範囲にて良好であった。

本実施例の成形用型を用いて、軟化ガラスを成形した
が、パーティングライン18の内部にガラス素材が流動し
て入り込んでバリが発生することはなかった。また、成
形面17以外にも被膜16を形成したので、型外周の酸化も
防止できた。第４図は、この成形で得られたプリズム19
を示す。

なお、以上の各実施例では、被膜の材質として、SiC
とTiNを用いたが、本考案がかかる実施例に限定される
ものではなく、BN,TiC,Al₂O₃等を用いても同様な効果を
得ることができる。

〔考案の効果〕

以上のように、本考案の光学素子成形用型によれば、
成形間の凹部を境界として嵌合する複数の分割型で構成
したので、異形光学素子の成形用型として最適であり、
被膜を設けたので、パーティングラインの悪影響を防止
でき、結果としてレンズ等の光学素子の成形品質が良好
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の光学素子成形用型の概念を示す縦断面
図、第２図は本考案の第１実施例の成形用型の縦断面
図、第３図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本考案の第２
実施例の成形用型の縦断面図および斜視図、第４図は第
２実施例の成形用型で成形したプリズムの斜視図、第５
図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ照明用レンズの縦断面
図および斜視図、第６図は第５図（ａ），（ｂ）に示す
レンズを成形可能な成形用型の縦断面図である。 1,5,11,17…成形面 2,8,14…外型 3,9,15a,15b…入子型 4,10,16…被膜

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】成形面の凹部を境界として嵌合した複数の
   分割型からなり、成形面に被膜を形成したことを特徴と
   する光学素子成形用型。