JP2694690B2 - 光学素子成形金型およびその金型を用いた光学素子成形方法 - Google Patents
光学素子成形金型およびその金型を用いた光学素子成形方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光学機器に使用され
る光学素子(例えばカメラレンズや光ディスク装置に用
いる集光レンズ等)を精密成形法により形成するための
光学素子成形金型、およびその金型を用いた光学素子成
形方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、光学レンズを、研磨工程を必要と
せずに直接成形により形成する試みが多くなされ、例え
ば、特公昭54−38126号公報で提案されているごとく、
所定温度に加熱したガラスレンズ素材を、軸心を精度よ
く一致させた一対の成形型によって押圧成形する方法が
用いられている。 【０００３】また、特開昭58−84134号公報には、前記
軸心合わせを不要にするほか、バリを発生させない工夫
がなされた精密成形における改良技術が開示されてい
る。特開昭58−84134号公報に示された技術として、図
７および図８に示すように、２つの基本的に異なる加圧
操作を採用した装置構成が開示されており、図７の装置
においては、上鋳型30と下鋳型31間のキャビティー32の
容量は可変であり、流動ガラス33がキャビティー32を完
全に充満するまで、鋳型30，31は移動し続け、得られる
レンズの厚さは鋳型30，31内の流動ガラス33の体積によ
って決定される。これに対して図８の装置においては、
上下の鋳型40，41はリング42が介在して一定位置で停止
し、したがって、キャビティー43の容積は一定である。 【０００４】特開昭58−84134号公報の記載によれば、
通常、鋳型内に入れられたガラスプリフォームはキャビ
ティーを完全には充満せず、その結果、図８の45に示す
ような、鋳型30，31によって制限されない幾らかの自由
ガラス表面が存在すること、およびレンズの厚さはリン
グ42の厚さによって支配されるとの記載がある。また、
鋳型30，31に接触する正確な表面形状が得られるように
する一方において、ガラス表面の一部が制約されないよ
うにすると、得られるガラス体上にバリを形成させない
という利点があるとの記載もある。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかし、特公昭54−38
126号公報に記載されている装置の場合、レンズ面を構
成する各々の成形型の軸心を精度よく一致させると共
に、各々のレンズ面が傾きを生じないように、すなわち
レンズ光軸を一致させるように、各々の成形型を精度よ
く組立調整しなければならない。 【０００６】また、供給するレンズ素材の体積を高精度
で安定させないと、レンズ厚さあるいは光学機能面の形
状精度が得られず、焦点距離など所定の光学性能が得ら
れない。 【０００７】さらに、供給するレンズ素材の体積を成形
レンズに必要な体積より多くすると、レンズ厚さおよび
光学機能面の形状精度が所望の範囲内で得られても、余
分のレンズ素材が成形型における外周方向にはみ出し、
レンズ成形後にそのレンズ外径を一定にする心取り工程
が必要になる。 【０００８】この心取り作業は、大きな作業工数を必要
としてコストアップとなる上、作業過程でレンズ面を傷
つけるおそれが多分にあり好ましくない。さらに成形型
が一対のため生産効率が極めて悪い。 【０００９】また、図８に示した特開昭58−84134号公
報に記載されている装置では、光学的表面の形状が異な
ることによってガラスが鋳型に拘束されない部分、いわ
ゆる自由ガラス表面を形成するための空間容積が変化す
る鋳型の構成であって、光学的表面の曲率が大きくなる
にしたがって、空間容積は指数関数的に減少し、光学的
表面と自由ガラス表面との面積比が拡大することにな
り、ガラスプリフォームの体積ばらつきを考慮すると、
成形レンズにバリが発生する確率は高くなり、もしくは
光学的表面の全てを満足して転写することが困難とな
る。 【００１０】すなわち、特開昭58−84134号公報に記載
されている装置では、得ようとする光学的表面の形状に
依存し、ガラスプリフォームに許容される体積ばらつき
の範囲が変化するものである。したがって、この装置で
は、ガラスプリフォームの体積ばらつきの他、鋳型の作
製誤差等の観点から一度に多数個同時に精密成形して生
産性向上を図ることが難しい。 【００１１】本発明は、上記従来の諸課題を解決するも
のであって、すなわち、（１）供給するレンズ素材の体
積ばらつきを大きな範囲で許容する、（２）レンズ成形
後の心取り作業を不要にする、（３）光学機能面の形状
精度およびレンズ光軸を精度良く形成する、（４）成形
型の光学機能面の形状が変化しても安定した成形を可能
にする、（５）レンズ成形の生産性を向上させる、こと
を可能にする光学素子成形金型およびその金型を用いた
光学素子成形方法を提供することを目的とする。 【００１２】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の光学素子成形金型は、貫通穴が設けられた
胴型プレートと、前記貫通穴の両端開口部にそれぞれ嵌
合し、間に収容された光学素材を加熱加圧して当該光学
素材に形状を転写する光学機能面を備えた一対の成形型
とからなり、前記成形型の少なくとも一方に、前記光学
機能面と連接して、前記光学機能面より前記胴型プレー
ト方向に位置しかつ前記成形型の加圧方向と反対側の位
置に、余剰光学素材逃げ部を設けた構成であって、この
構成により、成形型の光学機能面に連接して光学素材逃
げ部を形成することにより、光学機能面の転写を充分行
うと同時に、光学素材の体積ばらつきから生じる余剰光
学素材を余剰光学素材逃げ部に流入させることができ、
光学機能面の形状変化する時においても、余剰光学素材
逃げ部の空間体積が一定であるため、光学機能面の表面
転写に影響を与えない。 【００１３】従って、成形型の軸心ずれ、傾きが胴型プ
レートによって規制されやすく光学機能面の形状精度が
向上すると共に、所望のレンズ厚みが得られ、かつレン
ズ外径を胴型で規制することによって心取り作業を不要
にするものである。 【００１４】さらに、余剰光学素材逃げ部は、冷却時に
おける離型のタイミングを調整する作用を奏すると同時
に、光学機能面と余剰光学素材逃げ部との境界部で成形
した光学素子にリング状の稜線が形成され、この稜線の
転写部分が光学素子外径の他に機器への取り付け基準に
もなる。 【００１５】また、胴型プレートの貫通穴を所定ピッチ
で複数配設することにより、前記(５)の課題も解決でき
る。 【００１６】さらに、本発明の光学素子成形方法は、本
発明に係る前記成形金型を用い、胴型プレートに設けら
れた貫通穴に嵌合する上下一対の成形型間において形成
される内部空間に、あらかじめ体積調整された光学素材
を収容する第一の工程と、前記胴型プレートと前記上下
一対の成形型と前記光学素材との全体を当該光学素材が
変形可能になる温度まで加熱する第二の工程と、前記上
下一対の成形型の少なくともいずれか一方に設けた余剰
光学素材逃げ部に余剰光学素材を流入させ、かつ前記貫
通穴の内壁に接するまで前記光学素材を押圧変形させて
所定の光学素子形状を得る第三の工程と、その後、前記
光学素子を取り出すことが可能な所定の温度まで冷却さ
せる第四の工程と、冷却された前記光学素子を上下一対
の成形型から取り出す第五の工程とを具備しており、こ
の方法によって、貫通穴に対応するように収容された光
学素材の体積ばらつきが、光学素材逃げ部の大きな範囲
で許容出来るため、光学素子の光学特性が均一に成形で
き、生産性の大幅向上とレンズコスト低減を図れるもの
である。 【００１７】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光学素子成形
用金型およびその金型を用いた光学素子成形方法の好適
な実施形態とその一実施例について図面を参照しながら
詳細に説明する。 【００１８】図１は本発明の一実施形態を説明するため
の概略を示す一部断面図であり、成形部のみを断面形状
で示している。図２は余剰ガラス逃げ部を設けた成形型
の立体斜視図を示している。図３は胴型プレートと、該
胴型プレートの貫通穴、すなわち成形キャビティーに嵌
合する成形の断面図を、図４は胴型プレートの下面図を
示している。 【００１９】図１〜図４において、胴型プレート２には
所定のセラミックス材料等で構成され、貫通穴３を所定
ピッチに複数箇所配設している。図３の例では、２行２
列の４箇所とした。 【００２０】貫通穴３は、球形等のレンズ素材10を、所
望のレンズ形状に成形するキャビティーの役割を果たす
と共に、両端開口部より嵌合する上型５および下型４を
所定位置関係に維持、すなわち両型４，５の軸心ずれ、
および傾きを所望の精度内に収める機能を有している。
図３に示す例において、下型４は予め貫通穴３の下端に
極めてクリアランスの小さい状態で嵌合し、ネジ９によ
って胴型プレート２の下面と下型４との端面とが同一面
となるよう所定位置に固定されている。 【００２１】上型５はフランジ部11を有し、矢印方向に
貫通穴３のもう一方の開口端より挿入され、所定温度に
加熱し、軟化状態にあるレンズ素材10を所望のレンズ形
状に成形する。上型５の挿入深さは、胴型プレート２の
上面に上型５のフランジ部11が当接して決まる。すなわ
ち、所望の成形ガラスレンズの厚さ寸法は、胴型プレー
ト２の厚さ寸法を規定することにより、任意に設定する
ことが可能となる。 【００２２】上型５および下型４は、所定のセラミック
ス材料等を所定の円柱形に形成し、それぞれの型４，５
の一方の端面は型軸心と直交して所定の光学機能面を有
するごとく鏡面状態に仕上げてある。本例としては、凸
レンズを得るため光学機能面の形状をそれぞれ凹面とし
た。 【００２３】上型５および下型４の円柱部外径寸法は、
成形ガラスレンズ１の有効径寸法より所定量だけ大きく
設定し、上型５の成形面側には有効径ＤAより外方で、
かつ光学機能面16と連接するような位置における外縁部
に、テーパー状に面取り仕上げを施して、所定寸法の面
取り面５Ａを形成してある。 【００２４】前記面取り部５Ａは、図１に示すようなレ
ンズ素材の体積ばらつきからくる余剰光学素材ＧAが流
入するスペースとなる。従って、光学機能面16と面取り
部５Ａとによりリング状の稜線15を構成することによっ
て、この稜線15を境にして、あたかも２つのキャビティ
ーが構成されることになる。すなわち、光学機能面16を
形成するキャビティーと、レンズ素材の体積ばらつきを
吸収するキャビティーとに分離して考えることができ
る。その理由は、上型５に形成する光学機能面16の曲率
の変化に左右されることなく余剰光学素材ＧAが流入す
る面取り部５Ａの体積が一定であることによる。 【００２５】図１に示すダイセット14は、上プレート1
2，下プレート６，ガイドポスト13，駆動シリンダ８に
よって構成され、上プレート12は駆動シリンダ８によっ
て矢印Ｘ，Ｘ’方向に所定ストローク量摺動する。さら
に、カートリッジヒータ７及び温度センサー(図示せず)
が、上プレート12と下プレート６に埋設されており、レ
ンズ素材を軟化させる所定温度に各プレートを加熱して
いる。 【００２６】次に、上述のダイセット14，胴型プレート
２，上型５および下型４を用いて所望の成形ガラスレン
ズを成形する過程について説明する。 【００２７】まず、胴型プレート２の各貫通穴３内に球
形状のレンズ素材10を供給し、続いて上型５を各貫通穴
に嵌合させる。より具体的には、レンズ素材10としてフ
リント系ガラス(ガラス転移点：419℃，屈服点：463℃)
を用い、素材の重量が295mgとなるように樽形状を呈す
るような加工を施した。 【００２８】その後、胴型プレート２を下プレート６上
に載置した後に、上プレート12を駆動シリンダ８で下降
させ、上型５と上プレート12とを面接触した状態で保持
し、その状態のままカートリッジヒータ７に通電して成
形金型全体を加熱する。本例ではレンズ素材10が変形可
能な温度500℃まで加熱した。なお、他の加熱手段とし
て、例えばトンネル炉，オーブン等の手段を用いてもよ
い。その後、駆動シリンダ８がレンズ素材の変形を完了
するまで、すなわち胴型プレート２と上型５とのフラン
ジ部11が当接するまで下降させる。 【００２９】本例では、変形に用いた圧力は200Kgfとし
た。その後、胴型プレート全体を室温付近まで冷却して
から上型５を分解し、成形レンズ１を型から取り出して
ガラスレンズの成形を完成させる。なお、冷却の効率を
高めるためには、胴型プレートを別の冷却手段、例えば
冷却回路を内蔵した冷却板を用いて冷却することも可能
である。 【００３０】本例では、成形レンズが外径５mm、レンズ
厚み4,2mmで所望の形状が得られた。 【００３１】また、同レンズをフィゾー型干渉計で透過
波面を評価したところ、各レンズとも0.04λ以下の収差
を有するものであり、実用上において問題のない性能が
得られた。 【００３２】上述した実施例において、供給するレンズ
素材の体積は、貫通穴３と成形型４，５とで形成される
キャビティー容積よりも若干少なく形成しており、その
量は光学機能を果たす領域、すなわちリング上の稜線よ
りも内側の体積よりも大きく、余剰ガラス(余剰光学素
材)が流入する領域を含む全体のキャビティーよりも小
さく設定される。 【００３３】従って、レンズ素材の体積ばらつきの範囲
が、余剰ガラス(余剰光学素材)ＧＡの逃げ部である面取
り部５Ａ部分の容積の範囲内となり、上型５に面取り部
５Ａを設けることにより単にレンズ素材体積の許容範囲
を大きくするだけでなく、得られるレンズの光軸精度，
レンズ厚み，レンズ両面の転写精度の全てを同時に満足
するものである。 【００３４】図５と図６は胴型プレートの他の例を示す
ものあり、図５は胴体プレートの構成を示す平面図、図
６は図５におけるＳ−Ｓ線断面図であり、３分割形の胴
型プレート２０を例示してる。この場合、各貫通穴３Ａ
を軸対称中心に分割可能に構成しており、３枚のプレー
ト20Ａ，20Ｂ，20Ｂを締結ネジ17で一体化した状態でそ
れぞれの貫通穴３Ａを形成している。 【００３５】胴型プレート20を分割する目的は、上型と
貫通穴とが摺動動作過程で何らかの理由で焼き付き現象
を生じた場合の補修を容易にするためである。 【００３６】なお、前記実施形態の成形金型では、上型
のみ光学素材逃げ部(ガラス逃げ部）を設けた場合につ
いて説明したが、本発明の成形金型の光学素材逃げ部は
上型のみに限定されるものではなく、下型のみあるいは
上下型の何れにも設けてもよいこと勿論である。 【００３７】また、前記実施形態の成形金型では、光学
素材の一例としてガラス素材について説明したが、本発
明の成形金型及び成形方法はガラス素材に限定されるも
のではなく、プラスチックにも適用できること勿論であ
る。 【００３８】 【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光学
素子成形金型および成形方法によれば、上下型の少なく
とも一方に面取り部を形成し、当該面取り部が余剰光学
素材を逃がすことによって、光学素材の体積ばらつきを
吸収でき、心取り作業を不要にすることができ、また、
胴型プレートを用いることによりレンズ面相互の軸づれ
や傾き，レンズ厚さについても高精度に規制することが
できる。 【００３９】また、多数個のレンズ成形を同時に行うこ
とが可能となり、生産性の向上，レンズコストの低減な
どが図れる。 【００４０】さらに、上下型の何れかに形成されている
リング状の稜線が反転されて成形面に転写されているた
め、この稜線を機器への取り付けに利用でき、また成形
されたレンズは、型の面取り部に食いつき、レンズ取り
出しを簡単にすることができるなど、多大の効果を有し
ているものである。
る光学素子(例えばカメラレンズや光ディスク装置に用
いる集光レンズ等)を精密成形法により形成するための
光学素子成形金型、およびその金型を用いた光学素子成
形方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、光学レンズを、研磨工程を必要と
せずに直接成形により形成する試みが多くなされ、例え
ば、特公昭54−38126号公報で提案されているごとく、
所定温度に加熱したガラスレンズ素材を、軸心を精度よ
く一致させた一対の成形型によって押圧成形する方法が
用いられている。 【０００３】また、特開昭58−84134号公報には、前記
軸心合わせを不要にするほか、バリを発生させない工夫
がなされた精密成形における改良技術が開示されてい
る。特開昭58−84134号公報に示された技術として、図
７および図８に示すように、２つの基本的に異なる加圧
操作を採用した装置構成が開示されており、図７の装置
においては、上鋳型30と下鋳型31間のキャビティー32の
容量は可変であり、流動ガラス33がキャビティー32を完
全に充満するまで、鋳型30，31は移動し続け、得られる
レンズの厚さは鋳型30，31内の流動ガラス33の体積によ
って決定される。これに対して図８の装置においては、
上下の鋳型40，41はリング42が介在して一定位置で停止
し、したがって、キャビティー43の容積は一定である。 【０００４】特開昭58−84134号公報の記載によれば、
通常、鋳型内に入れられたガラスプリフォームはキャビ
ティーを完全には充満せず、その結果、図８の45に示す
ような、鋳型30，31によって制限されない幾らかの自由
ガラス表面が存在すること、およびレンズの厚さはリン
グ42の厚さによって支配されるとの記載がある。また、
鋳型30，31に接触する正確な表面形状が得られるように
する一方において、ガラス表面の一部が制約されないよ
うにすると、得られるガラス体上にバリを形成させない
という利点があるとの記載もある。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかし、特公昭54−38
126号公報に記載されている装置の場合、レンズ面を構
成する各々の成形型の軸心を精度よく一致させると共
に、各々のレンズ面が傾きを生じないように、すなわち
レンズ光軸を一致させるように、各々の成形型を精度よ
く組立調整しなければならない。 【０００６】また、供給するレンズ素材の体積を高精度
で安定させないと、レンズ厚さあるいは光学機能面の形
状精度が得られず、焦点距離など所定の光学性能が得ら
れない。 【０００７】さらに、供給するレンズ素材の体積を成形
レンズに必要な体積より多くすると、レンズ厚さおよび
光学機能面の形状精度が所望の範囲内で得られても、余
分のレンズ素材が成形型における外周方向にはみ出し、
レンズ成形後にそのレンズ外径を一定にする心取り工程
が必要になる。 【０００８】この心取り作業は、大きな作業工数を必要
としてコストアップとなる上、作業過程でレンズ面を傷
つけるおそれが多分にあり好ましくない。さらに成形型
が一対のため生産効率が極めて悪い。 【０００９】また、図８に示した特開昭58−84134号公
報に記載されている装置では、光学的表面の形状が異な
ることによってガラスが鋳型に拘束されない部分、いわ
ゆる自由ガラス表面を形成するための空間容積が変化す
る鋳型の構成であって、光学的表面の曲率が大きくなる
にしたがって、空間容積は指数関数的に減少し、光学的
表面と自由ガラス表面との面積比が拡大することにな
り、ガラスプリフォームの体積ばらつきを考慮すると、
成形レンズにバリが発生する確率は高くなり、もしくは
光学的表面の全てを満足して転写することが困難とな
る。 【００１０】すなわち、特開昭58−84134号公報に記載
されている装置では、得ようとする光学的表面の形状に
依存し、ガラスプリフォームに許容される体積ばらつき
の範囲が変化するものである。したがって、この装置で
は、ガラスプリフォームの体積ばらつきの他、鋳型の作
製誤差等の観点から一度に多数個同時に精密成形して生
産性向上を図ることが難しい。 【００１１】本発明は、上記従来の諸課題を解決するも
のであって、すなわち、（１）供給するレンズ素材の体
積ばらつきを大きな範囲で許容する、（２）レンズ成形
後の心取り作業を不要にする、（３）光学機能面の形状
精度およびレンズ光軸を精度良く形成する、（４）成形
型の光学機能面の形状が変化しても安定した成形を可能
にする、（５）レンズ成形の生産性を向上させる、こと
を可能にする光学素子成形金型およびその金型を用いた
光学素子成形方法を提供することを目的とする。 【００１２】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の光学素子成形金型は、貫通穴が設けられた
胴型プレートと、前記貫通穴の両端開口部にそれぞれ嵌
合し、間に収容された光学素材を加熱加圧して当該光学
素材に形状を転写する光学機能面を備えた一対の成形型
とからなり、前記成形型の少なくとも一方に、前記光学
機能面と連接して、前記光学機能面より前記胴型プレー
ト方向に位置しかつ前記成形型の加圧方向と反対側の位
置に、余剰光学素材逃げ部を設けた構成であって、この
構成により、成形型の光学機能面に連接して光学素材逃
げ部を形成することにより、光学機能面の転写を充分行
うと同時に、光学素材の体積ばらつきから生じる余剰光
学素材を余剰光学素材逃げ部に流入させることができ、
光学機能面の形状変化する時においても、余剰光学素材
逃げ部の空間体積が一定であるため、光学機能面の表面
転写に影響を与えない。 【００１３】従って、成形型の軸心ずれ、傾きが胴型プ
レートによって規制されやすく光学機能面の形状精度が
向上すると共に、所望のレンズ厚みが得られ、かつレン
ズ外径を胴型で規制することによって心取り作業を不要
にするものである。 【００１４】さらに、余剰光学素材逃げ部は、冷却時に
おける離型のタイミングを調整する作用を奏すると同時
に、光学機能面と余剰光学素材逃げ部との境界部で成形
した光学素子にリング状の稜線が形成され、この稜線の
転写部分が光学素子外径の他に機器への取り付け基準に
もなる。 【００１５】また、胴型プレートの貫通穴を所定ピッチ
で複数配設することにより、前記(５)の課題も解決でき
る。 【００１６】さらに、本発明の光学素子成形方法は、本
発明に係る前記成形金型を用い、胴型プレートに設けら
れた貫通穴に嵌合する上下一対の成形型間において形成
される内部空間に、あらかじめ体積調整された光学素材
を収容する第一の工程と、前記胴型プレートと前記上下
一対の成形型と前記光学素材との全体を当該光学素材が
変形可能になる温度まで加熱する第二の工程と、前記上
下一対の成形型の少なくともいずれか一方に設けた余剰
光学素材逃げ部に余剰光学素材を流入させ、かつ前記貫
通穴の内壁に接するまで前記光学素材を押圧変形させて
所定の光学素子形状を得る第三の工程と、その後、前記
光学素子を取り出すことが可能な所定の温度まで冷却さ
せる第四の工程と、冷却された前記光学素子を上下一対
の成形型から取り出す第五の工程とを具備しており、こ
の方法によって、貫通穴に対応するように収容された光
学素材の体積ばらつきが、光学素材逃げ部の大きな範囲
で許容出来るため、光学素子の光学特性が均一に成形で
き、生産性の大幅向上とレンズコスト低減を図れるもの
である。 【００１７】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光学素子成形
用金型およびその金型を用いた光学素子成形方法の好適
な実施形態とその一実施例について図面を参照しながら
詳細に説明する。 【００１８】図１は本発明の一実施形態を説明するため
の概略を示す一部断面図であり、成形部のみを断面形状
で示している。図２は余剰ガラス逃げ部を設けた成形型
の立体斜視図を示している。図３は胴型プレートと、該
胴型プレートの貫通穴、すなわち成形キャビティーに嵌
合する成形の断面図を、図４は胴型プレートの下面図を
示している。 【００１９】図１〜図４において、胴型プレート２には
所定のセラミックス材料等で構成され、貫通穴３を所定
ピッチに複数箇所配設している。図３の例では、２行２
列の４箇所とした。 【００２０】貫通穴３は、球形等のレンズ素材10を、所
望のレンズ形状に成形するキャビティーの役割を果たす
と共に、両端開口部より嵌合する上型５および下型４を
所定位置関係に維持、すなわち両型４，５の軸心ずれ、
および傾きを所望の精度内に収める機能を有している。
図３に示す例において、下型４は予め貫通穴３の下端に
極めてクリアランスの小さい状態で嵌合し、ネジ９によ
って胴型プレート２の下面と下型４との端面とが同一面
となるよう所定位置に固定されている。 【００２１】上型５はフランジ部11を有し、矢印方向に
貫通穴３のもう一方の開口端より挿入され、所定温度に
加熱し、軟化状態にあるレンズ素材10を所望のレンズ形
状に成形する。上型５の挿入深さは、胴型プレート２の
上面に上型５のフランジ部11が当接して決まる。すなわ
ち、所望の成形ガラスレンズの厚さ寸法は、胴型プレー
ト２の厚さ寸法を規定することにより、任意に設定する
ことが可能となる。 【００２２】上型５および下型４は、所定のセラミック
ス材料等を所定の円柱形に形成し、それぞれの型４，５
の一方の端面は型軸心と直交して所定の光学機能面を有
するごとく鏡面状態に仕上げてある。本例としては、凸
レンズを得るため光学機能面の形状をそれぞれ凹面とし
た。 【００２３】上型５および下型４の円柱部外径寸法は、
成形ガラスレンズ１の有効径寸法より所定量だけ大きく
設定し、上型５の成形面側には有効径ＤAより外方で、
かつ光学機能面16と連接するような位置における外縁部
に、テーパー状に面取り仕上げを施して、所定寸法の面
取り面５Ａを形成してある。 【００２４】前記面取り部５Ａは、図１に示すようなレ
ンズ素材の体積ばらつきからくる余剰光学素材ＧAが流
入するスペースとなる。従って、光学機能面16と面取り
部５Ａとによりリング状の稜線15を構成することによっ
て、この稜線15を境にして、あたかも２つのキャビティ
ーが構成されることになる。すなわち、光学機能面16を
形成するキャビティーと、レンズ素材の体積ばらつきを
吸収するキャビティーとに分離して考えることができ
る。その理由は、上型５に形成する光学機能面16の曲率
の変化に左右されることなく余剰光学素材ＧAが流入す
る面取り部５Ａの体積が一定であることによる。 【００２５】図１に示すダイセット14は、上プレート1
2，下プレート６，ガイドポスト13，駆動シリンダ８に
よって構成され、上プレート12は駆動シリンダ８によっ
て矢印Ｘ，Ｘ’方向に所定ストローク量摺動する。さら
に、カートリッジヒータ７及び温度センサー(図示せず)
が、上プレート12と下プレート６に埋設されており、レ
ンズ素材を軟化させる所定温度に各プレートを加熱して
いる。 【００２６】次に、上述のダイセット14，胴型プレート
２，上型５および下型４を用いて所望の成形ガラスレン
ズを成形する過程について説明する。 【００２７】まず、胴型プレート２の各貫通穴３内に球
形状のレンズ素材10を供給し、続いて上型５を各貫通穴
に嵌合させる。より具体的には、レンズ素材10としてフ
リント系ガラス(ガラス転移点：419℃，屈服点：463℃)
を用い、素材の重量が295mgとなるように樽形状を呈す
るような加工を施した。 【００２８】その後、胴型プレート２を下プレート６上
に載置した後に、上プレート12を駆動シリンダ８で下降
させ、上型５と上プレート12とを面接触した状態で保持
し、その状態のままカートリッジヒータ７に通電して成
形金型全体を加熱する。本例ではレンズ素材10が変形可
能な温度500℃まで加熱した。なお、他の加熱手段とし
て、例えばトンネル炉，オーブン等の手段を用いてもよ
い。その後、駆動シリンダ８がレンズ素材の変形を完了
するまで、すなわち胴型プレート２と上型５とのフラン
ジ部11が当接するまで下降させる。 【００２９】本例では、変形に用いた圧力は200Kgfとし
た。その後、胴型プレート全体を室温付近まで冷却して
から上型５を分解し、成形レンズ１を型から取り出して
ガラスレンズの成形を完成させる。なお、冷却の効率を
高めるためには、胴型プレートを別の冷却手段、例えば
冷却回路を内蔵した冷却板を用いて冷却することも可能
である。 【００３０】本例では、成形レンズが外径５mm、レンズ
厚み4,2mmで所望の形状が得られた。 【００３１】また、同レンズをフィゾー型干渉計で透過
波面を評価したところ、各レンズとも0.04λ以下の収差
を有するものであり、実用上において問題のない性能が
得られた。 【００３２】上述した実施例において、供給するレンズ
素材の体積は、貫通穴３と成形型４，５とで形成される
キャビティー容積よりも若干少なく形成しており、その
量は光学機能を果たす領域、すなわちリング上の稜線よ
りも内側の体積よりも大きく、余剰ガラス(余剰光学素
材)が流入する領域を含む全体のキャビティーよりも小
さく設定される。 【００３３】従って、レンズ素材の体積ばらつきの範囲
が、余剰ガラス(余剰光学素材)ＧＡの逃げ部である面取
り部５Ａ部分の容積の範囲内となり、上型５に面取り部
５Ａを設けることにより単にレンズ素材体積の許容範囲
を大きくするだけでなく、得られるレンズの光軸精度，
レンズ厚み，レンズ両面の転写精度の全てを同時に満足
するものである。 【００３４】図５と図６は胴型プレートの他の例を示す
ものあり、図５は胴体プレートの構成を示す平面図、図
６は図５におけるＳ−Ｓ線断面図であり、３分割形の胴
型プレート２０を例示してる。この場合、各貫通穴３Ａ
を軸対称中心に分割可能に構成しており、３枚のプレー
ト20Ａ，20Ｂ，20Ｂを締結ネジ17で一体化した状態でそ
れぞれの貫通穴３Ａを形成している。 【００３５】胴型プレート20を分割する目的は、上型と
貫通穴とが摺動動作過程で何らかの理由で焼き付き現象
を生じた場合の補修を容易にするためである。 【００３６】なお、前記実施形態の成形金型では、上型
のみ光学素材逃げ部(ガラス逃げ部）を設けた場合につ
いて説明したが、本発明の成形金型の光学素材逃げ部は
上型のみに限定されるものではなく、下型のみあるいは
上下型の何れにも設けてもよいこと勿論である。 【００３７】また、前記実施形態の成形金型では、光学
素材の一例としてガラス素材について説明したが、本発
明の成形金型及び成形方法はガラス素材に限定されるも
のではなく、プラスチックにも適用できること勿論であ
る。 【００３８】 【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光学
素子成形金型および成形方法によれば、上下型の少なく
とも一方に面取り部を形成し、当該面取り部が余剰光学
素材を逃がすことによって、光学素材の体積ばらつきを
吸収でき、心取り作業を不要にすることができ、また、
胴型プレートを用いることによりレンズ面相互の軸づれ
や傾き，レンズ厚さについても高精度に規制することが
できる。 【００３９】また、多数個のレンズ成形を同時に行うこ
とが可能となり、生産性の向上，レンズコストの低減な
どが図れる。 【００４０】さらに、上下型の何れかに形成されている
リング状の稜線が反転されて成形面に転写されているた
め、この稜線を機器への取り付けに利用でき、また成形
されたレンズは、型の面取り部に食いつき、レンズ取り
出しを簡単にすることができるなど、多大の効果を有し
ているものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学素子成形金型と成形方法との
全体概念を説明するための要部の一部断面図である。 【図２】図１の上型の立体斜視図である。 【図３】図１における胴型プレートと上下型による成形
を説明するため断面図である。 【図４】図１の胴型プレートの下面図である。 【図５】本発明に係る光学素子成形金型の胴型プレート
の他の例を示す平面図である。 【図６】図５におけるＳーＳ線断面図である。 【図７】従来例における成形金型の要部の断面図であ
る。 【図８】従来例における他の成形金型の要部の断面図で
ある。 【符号の説明】 １…成形ガラスレンズ、 ２，20…胴型プレート、
３，３Ａ…貫通穴、 ４…下型、 ５…上型、 ５Ａ…
面取り部、 ６…下プレート、 ７…カートリッジヒー
タ、 ８…駆動シリンダ、 10…レンズ素材、 11…フ
ランジ部、 12…上プレート、 14…ダイセット、 15
…稜線、 16…光学機能面。
全体概念を説明するための要部の一部断面図である。 【図２】図１の上型の立体斜視図である。 【図３】図１における胴型プレートと上下型による成形
を説明するため断面図である。 【図４】図１の胴型プレートの下面図である。 【図５】本発明に係る光学素子成形金型の胴型プレート
の他の例を示す平面図である。 【図６】図５におけるＳーＳ線断面図である。 【図７】従来例における成形金型の要部の断面図であ
る。 【図８】従来例における他の成形金型の要部の断面図で
ある。 【符号の説明】 １…成形ガラスレンズ、 ２，20…胴型プレート、
３，３Ａ…貫通穴、 ４…下型、 ５…上型、 ５Ａ…
面取り部、 ６…下プレート、 ７…カートリッジヒー
タ、 ８…駆動シリンダ、 10…レンズ素材、 11…フ
ランジ部、 12…上プレート、 14…ダイセット、 15
…稜線、 16…光学機能面。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 （１） 貫通穴が設けられた胴型プレートと、前記貫通
穴の両端開口部にそれぞれ嵌合し、間に収容された光学
素材を加熱加圧して当該光学素材に形状を転写する光学
機能面を備えた一対の成形型とからなり、前記成形型の
少なくとも一方に、前記光学機能面と連接して、前記光
学機能面より前記胴型プレート方向に位置しかつ前記成
形型の加圧方向と反対側の位置に、余剰光学素材逃げ部
を設けたことを特徴とする光学素子成形金型。 （２） 光学機能面と余剰光学素材逃げ部との境界によ
って、成形した光学素子に対して稜線を形成することを
特徴とする特許請求の範囲第(１)項記載の光学素子成形
金型。 （３） 胴型プレートの貫通穴が所定のピッチで複数配
設され、前記貫通穴のそれぞれに一対の成形型を備えた
ことを特徴とする特許請求の範囲第(１)項記載の光学素
子成形金型。 （４） 胴型プレートに設けられた貫通穴に嵌合する上
下一対の成形型間において形成される内部空間に、あら
かじめ体積調整された光学素材を収容する第一の工程
と、前記胴型プレートと前記上下一対の成形型と前記光
学素材との全体を当該光学素材が変形可能になる温度ま
で加熱する第二の工程と、前記上下一対の成形型の少な
くともいずれか一方に設けた余剰光学素材逃げ部に余剰
光学素材を流入させ、かつ前記貫通穴の内壁に接するま
で前記光学素材を押圧変形させて所定の光学素子形状を
得る第三の工程と、その後、前記光学素子を取り出すこ
とが可能な所定の温度まで冷却させる第四の工程と、冷
却された前記光学素子を上下一対の成形型から取り出す
第五の工程とを具備してなることを特徴とする光学素子
成形方法。 （５） 胴型プレートの貫通穴が所定のピッチで複数配
設された胴型プレートと、前記貫通穴のそれぞれに嵌合
する一対の成形型とを用いることを特徴とする特許請求
の範囲第(４)項記載の光学素子成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8304448A JP2694690B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | 光学素子成形金型およびその金型を用いた光学素子成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8304448A JP2694690B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | 光学素子成形金型およびその金型を用いた光学素子成形方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60065045A Division JPH0653580B2 (ja) | 1985-03-30 | 1985-03-30 | ガラスレンズ成形装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09165226A JPH09165226A (ja) | 1997-06-24 |
| JP2694690B2 true JP2694690B2 (ja) | 1997-12-24 |
Family
ID=17933139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8304448A Expired - Lifetime JP2694690B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | 光学素子成形金型およびその金型を用いた光学素子成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2694690B2 (ja) |
-
1996
- 1996-11-15 JP JP8304448A patent/JP2694690B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09165226A (ja) | 1997-06-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |