JP2661449B2 - 非球面成形レンズの製造法 - Google Patents

非球面成形レンズの製造法

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JP2661449B2
JP2661449B2 JP4014553A JP1455392A JP2661449B2 JP 2661449 B2 JP2661449 B2 JP 2661449B2 JP 4014553 A JP4014553 A JP 4014553A JP 1455392 A JP1455392 A JP 1455392A JP 2661449 B2 JP2661449 B2 JP 2661449B2
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06Construction of plunger or mould
    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00Press-moulding glass
    • C03B2215/72Barrel presses or equivalent, e.g. of the ring mould type
    • C03B2215/73Barrel presses or equivalent, e.g. of the ring mould type with means to allow glass overflow in a direction perpendicular to the press axis

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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
形レンズの製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光学レンズの製造方法として研磨
工程をなくし、1度で成形する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レンズでは
球面,非球面にかかわらず得ようとしているレンズに対
応した成形型を制作して成形に用いればよい。
【0003】一般的に成形型の加工範囲は、レンズの光
学有効径と転写余剰範囲からなり、前記転写余剰範囲の
加工形状は前記レンズのレンズ面を延長して加工が施さ
れている。したがって、成形型内の容積を大きくしよう
とすれば転写余剰範囲を大きくする必要があり、上型,
下型の対向する平坦な部分同士が接触し、所望のレンズ
厚が得られない。したがって、通常、成形型は上記の対
向する平坦な部分同士は接触しないように制作される。
しかしながら非球面レンズにおいては、加工範囲からな
る成形型内の体積と所望するレンズ体積の関係について
はあまり知られていない。
【0004】図2に、従来の金型を用いて高温時におい
ての成形を完了した直後の高温状態のレンズの状態を示
す。成形型は、上型11,下型12,胴型13によって
構成される。上型11のレンズ機能面および下型12の
レンズ機能面には、それぞれ非球面形状14,15が形
成されている。胴型13はこれらの上型11,下型12
の軸芯を一致させて摺動自在に保持するものである。レ
ンズ16は図2に示す隙間17を有する上型11,下型
12の対向する平坦部同士が接触する直前まで成形され
て、Aに示すレンズ光学有効径Aとレンズ外径A′より
外周方向にはみ出して光学機能面の転写が行われる。
【0005】この状態で成形されたレンズを冷却して
も、レンズ光学有効径Aおよびレンズ外径A′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
レンズ外径A′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、レンズ光学有効
径Aから十分外側まで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。すなわ
ち、高精度な転写は、図2に示すレンズ光学有効径Aか
ら頂点(加工外径)19までの転写余剰範囲Bをいかに
大きくするか、およびレンズ外径A′を得るためにも頂
点(加工外径)19までの転写余剰範囲B′をいかに大
きくできるかによって決定される。
【0006】また、金型内に充填されるガラス素材量を
正確に計算することも転写精度をよくするための一条件
となっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の非球面レンスの製造法では、転写余剰範囲Bを大き
くするにも限界があり、以下のような問題点があった。
【0008】(1)転写余剰範囲Bを大きくすれば上型
11と下型12の対向する平坦部18同士が接触して所
望のレンズ厚みが得られなくなる。
【0009】(2)加工外径A″が大きくなれば、成形
型の加工時に工具摩耗などにより所望のレンズ面形状が
得られにくい。
【0010】(3)転写余剰範囲Bの加工範囲を大きく
すれば成形型および胴型の外形が大きくなり、全体の熱
容量が増すため成形型の昇温,冷却に時間がかかる。
【0011】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課題を解決するもので、所望のレン
ズ厚を得るとともに成形型の加工外径A″を必要最小限
とし、安定して作製できる所望の非球面レンズを得ると
ともに、成形型全体の熱容量が少なくて、生産性の高い
非球面レンズの製造法を提供することを目的とするもの
である。
【0012】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の非球面成形レンズは、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、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、前記成形型の加工範囲が非球面レンズの光
学有効径と転写余剰範囲からなり、前記転写余剰範囲内
が任意の形状である非球面レンズ成形型によって成形す
るようにしたものである。
【0013】
【作用】この製造法によれば、成形型の加工範囲が非球
面レンズの光学有効径と転写余剰範囲からなり、前記転
写余剰範囲内より頂点(加工外径)までレンズの傾き角
より鈍角な角度を有する平面(直線)で構成することに
より、充填するガラス量が少なくてもこれら成形型の上
型,下型の対向する平坦部同士の隙間が接近せずに、逆
に広げることが可能となり、頂点(加工外径)までの加
工範囲を大きくせずに成形型内の容積を制御することが
でき、充填するガラス量に見合った適切な容積に保つこ
とができる。
【0014】この成形型全体を加熱してガラス素材を一
対の成形型内に充填し、押圧成形することにより、所望
の光学有効径とレンズ外径を有する非球面レンズを作製
することができる。
【0015】
【実施例】以下に、本発明の一実施例の非球面レンズの
製造法を図面を参照しながら説明する。図1に本実施例
の非球面レンズの製造法に用いる成形型の構成を示す。
図に示すように上型1と下型2とは相対向する面に夫々
非球面形状3,4が形成されている。上型1,下型2は
従来例と同様に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。
【0016】つぎに、本実施例の上型1,下型2で成形
されたレンズ6と転写余剰範囲Eの関係について以下に
詳細に説明する。
【0017】所望のレンズを得るために加工された上型
1,下型2のレンズ光学有効径をCで示し、Dは所望レ
ンズの外径を示している。
【0018】E,E′は所望のレンズ光学有効径Cとレ
ンズ外径Dを得るために十分な精度で転写を行うための
条件である転写余剰範囲を示す。Fは所望レンズの非球
面形状の傾き角より鈍角な角度にて頂点9まで平面(直
線)Fで加工されている範囲を示している。F位置の平
面(直線)と非球面形状との接点はRを施した加工がさ
れている。
【0019】一方、成形型内に充填されるガラス素材
は、所望のレンズ外径Dの体積よりも大きく、上型1,
下型2の成形型内の加工外径Gまでの体積よりも小さく
設定される。したがって、変形を開始したガラス素材
は、図中のレンズ光学有効径Cおよびレンズ外径Dより
更に外周方向にまで変形し、頂点9まで到達せずに転写
が行われる。このようにして、転写余剰範囲E′の領域
において、転写が完了し、所望のレンズ光学有効径Cお
よびレンズ外径Dが得られている。成形を完了したレン
ズ6が十分な精度で転写されるための条件としては、転
写余剰範囲Eおよび積を大きく見積る必要がある。
【0020】そこで本実施例では成形型の加工外径Gと
胴型5の外径を大きくすることなく転写余剰範囲E内の
体積を調整し定めるようにしている。すなわち、転写余
剰範囲E内より、頂点9までレンズの傾き角より鈍角な
角度で、平面(直線)加工Fを施すことにより、上型
1,下型2の対向する平坦部7同士の隙間8は広くな
り、転写余剰範囲E内の体積を調整することができる。
【0021】つぎに本実施例の成形型およびガラス素材
の体積と所望レンズの光学特性との関係について説明す
る。
【0022】所望のレンズの外径Dまでの体積が23
0.732mm3でレンズ中心厚みを2.4mm、レンズ光
学有効径をφ12.40mm、レンズ外径Dをφ13.3
0mmの両面非球面レンズを得ようとした場合、充填する
ガラス素材の体積は上記所望レンズの体積よりも大きく
見積る必要があるため、たとえば282.56mm3とす
る。こうして上型1,下型2それぞれの成形型は所望レ
ンズの曲率が転写するように上型1の中心部加工深さを
0.8456mm、下型2の中心部加工深さを0.764
8mmとする。上型,下型2の対向する平坦部7同士の隙
間8は0.7896mmとなり、加工範囲Gまでの金型容
積は上記ガラス素材の体積よりも大きくする必要がある
ため、それぞれの上型1,下型2の加工外径Gを仮にφ
16.9mm平面(直線)加工径F′をφ13.20mmか
らとし、頂点(加工外径)9まで平面(直線)F加工を
すると、上記一対の成形型内の体積は314.936mm
3となり、転写余剰範囲E′の領域で成形が完了する。
【0023】この構成により、成形型内の容積(31
4.936mm3)−所望レンズ体積(230.732m
m3)=余裕度(84.204mm3)が大きくなり、所望
レンズの外径Dまでの両凸レンズを安定して製造するこ
とができた。
【0024】このように転写余剰範囲の体積を大きく見
積った金型を使用することにより、成形された非球面レ
ンズは確実に所望レンズの光学有効径とレンズ外径まで
精密な面転写を得ることができる。
【0025】
【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなように
本発明によれば、転写余剰範囲内からレンズの傾き角よ
り鈍角な角度にて頂点(加工外径)まで平面(直線)加
工することにより、ガラス材料が不足しても上型,下型
の対向する平坦部同士が接触することなく、転写余剰範
囲の体積を大きく見積ることが可能であり、適切な金型
容積に調整することができる。この金型を用いることに
よりガラス素材の充填するときに発生する体積バラツキ
および製造過程でのレンズ厚みなどの変動によるレンズ
体積のバラツキが生じても十分に吸収できるため、所望
レンズを安定して製造することができる。
【0026】また、金型を加工する場合、頂点(加工外
径)までの加工範囲は、上記平面(直線)加工を施すこ
とにより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必要であ
る。さらに、頂点(加工外径)までの加工範囲を柔軟に
変えることができるため、標準化金型を用いることがで
きる成型用途範囲も広くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の非球面成形レンズと成形型
の断面図
【図2】従来の非球面成形レンズと成形型の断面図
【符号の説明】
1 上型 2 下型 3,4 光学機能面 5 胴型 6 レンズ 7 平坦部 8 隙間 9 頂点(加工外径) C レンズ光学有効径 D レンズ外径 E,E’ 転写余剰範囲 F 平面(直線)加工範囲 G 加工範囲(加工外径)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  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
    形型の加工範囲が非球面レンズの光学有効径と転写余剰
    範囲からなり、前記転写余剰範囲が平面形状で構成され
    た非球面レンズ成形型を用いて成形する非球面成形レン
    ズの製造法。
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