JP2935903B2 - 光学素子成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加熱軟化したガラス素材
を一対の型により押圧成形する光学素子成形方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、加熱軟化したガラス素材を一対の
型により押圧成形を行う方法として以下の様な発明が開
示されている。

【０００３】例えば、特開昭６１−１４６７２３号公報
記載の発明においては、非球面レンズを成形する場合、
該非球面レンズ形状に近似した形状のガラス素材を用い
て成形する方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、近似した形
状のガラス素材を用いた場合でも、非球面量の大きなレ
ンズを成形しようとすると高精度な転写性を得ることは
難しい。高精度な転写性を得ようとすると、ガラス素材
の加熱温度をより一層高くしてその粘度を小さくする、
型温度を高くする、押圧（プレス）荷重を増大するおよ
びアニール時間を充分に設ける等の操作が必要となる。
この操作は型の耐久性に対して著しく不利である。ま
た、アニール時間の延長により、サイクルタイムが増大
してしまう欠点がある。さらに、曲率半径の小さなレン
ズで組立上の衝面を必要とする場合においても同様な欠
点がある。

【０００５】また、ガラス素材の形状を非球面レンズ形
状に近似させても、ガラス素材と非球面形状をした型と
の間には隙間が生じる。隙間は押圧によるガラスの流動
で補間しなければならず、この流動が型とガラスの界面
の反応を促進し、型耐久性を劣化させる。

【０００６】因って、本発明は前記従来技術の欠点に鑑
みて開発されたもので、近似形状のガラス素材を用いて
非球面量の大きなレンズや組立上の衝面を有するレンズ
を成形する際、効率的に高精度な成形を行うことのでき
る光学素子成形方法の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス素材を
加熱する工程と、一対の型間に搬送する工程と、押圧す
る工程とを有し、一対の型間で加熱軟化したガラス素材
を押圧して成形を行う光学素子成形方法において、前記
押圧する工程中および／または押圧する工程後にガラス
素材における光学的機能面外の外周部を型の押圧方向に
押圧して成形する方法である。

【０００８】図１は本発明に係る光学素子成形方法の概
念図である。

【０００９】１は加熱軟化されたガラス素材で、このガ
ラス素材１を固定された上型２と上下動自在な下型３と
の間に設置する。そして、下型３を上昇させて押圧成形
を行う。この押圧する工程中または押圧する工程後にガ
ラス素材１における光学的機能面外の外周部１ａを上方
に押圧して成形を行う。

【００１０】

【作用】本発明では、ガラス素材を押圧する工程中また
は押圧する工程後にガラス素材における光学的機能面外
の外周部を押圧する。この押圧により、光学的機能面に
対してガラスの流動による変形だけでなく、曲げ力によ
る変形を加えることができる。

【００１１】すなわち、ガラス素材と非球面形状をした
型との間に生じる隙間をガラスの流動による変形だけで
なく、曲げ力による変形を加えてその隙間を補間するこ
とができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る光学素子成形方法の実施
例について図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１３】

【実施例１】図２は本発明に係る光学素子成形方法の第
１実施例に用いる装置の部分縦断面図である。

【００１４】１１は固定保持された非球面形状の上型
で、この上型１１の下方には上型１１の同一軸線上に対
向配設された下型１２が上下動自在に保持されている。
下型１２の外周面にはリング１３が嵌合されており、リ
ング１３の上部には内周面に段部１４ａが形成された略
円筒形状の搬送具１４が載置されている。搬送具１４は
リング１３により下型１２に対しての位置が規制されて
いる。

【００１５】以上の構成から成る装置を用いての成形方
法は、まず搬送具１４にガラス素材１５を載置し、これ
を加熱炉（図示省略）にて軟化点付近まで加熱した後、
下型１２の外周に嵌合されたリング１３に搬送・載置す
る（図２参照）。この時、ガラス素材１５は搬送具１４
を介して下型１２の外周に嵌合されたリング１３により
位置決めされる。また、搬送具１４はリング１３にて下
死点が決められており、位置決めの状態ではガラス素材
１５と下型１２とは隙間を有し接触しない。

【００１６】この状態で下型１２とリング１３とを一体
的に上昇させて搬送具１４に載置されたガラス素材１５
の上面を上型１１の成形面に当接する（図３参照）。

【００１７】さらに、下型１２とリング１３とを一体的
に上昇させると搬送具１４の段部１４ａによりガラス素
材１５には上方への曲げの作用が発生し（図４参照）、
押圧成形される（図５参照）。

【００１８】また、上記工程中の押圧成形の際（図５参
照）、上型１１と下型１２とが所定レンズ厚さ位置にな
った時点で、リング１３のみを上昇させて搬送具１４を
持ち上げる。すると、搬送具１４の段部１４ａによりガ
ラス素材１５には上方への曲げの作用が発生する（図６
参照）。

【００１９】以下、本実施例による外径φ１６mm、中肉
３．２mm、両凸で近軸Ｒに対して外周に向かうほど離れ
る非球面量１５０μｍの型面非球面レンズ１６（図７参
照）の成形例を示す。

【００２０】成形に用いたガラス素材１５の上型１１成
形面に相当する部分は非球面形状の近軸半径の球面（図
７に破線にて示す）となっている。そのため、外周付近
での上型１１とガラス素材１５とは約１５０μｍの隙間
を生じている。

【００２１】また、搬送具１４の下死点は非球面量と近
軸半径，球面半径およびレンズ外径等を勘案してシミュ
レーションにより求めるものであるが、本実施例の位置
決め時における搬送具１４の下死点はガラス素材１５と
下型１２との隙間を０．５mmに設定した。

【００２２】この状態で押圧成形を行うと、搬送具１４
により外周支持されているガラス素材１５には上型１１
の押圧により曲げ作用が働く。この時、外周付近の上型
１１とガラス素材１５とは約１５０μｍ離れているた
め、ガラス素材１５の上型１１面側には中心付近から圧
力が加わる。また、ガラス素材１５の下型１２に相当す
る部分は下型１２の形状とほぼ近似の球面形状に加工さ
れており、下型１２とガラス素材１５とが均等に隙間な
く接触するように形成されている。ここで曲げ力の作用
により、ガラス素材１５は上型１１側へ反り上がる様に
なるため、実際には押圧時に下型１２とガラス素材１５
とは隙間を生じる。

【００２３】この様にして成形すると、ガラス素材１５
の非球面側は曲げ力の作用により外周部の非球面領域が
確実に転写され、流動のみで行っていた従来方法に対
し、ガラス素材１５への加熱エネルギー減少、押圧（プ
レス）荷重の減少および押圧時間の短縮等が実現でき
る。通常、非球面量に合わせてガラス素材１５の加熱温
度設定を行うため、ガラス素材１５の球面側は必要以上
に押圧・流動してしまう。しかしながら、曲げ力を作用
させることにより加熱エネルギーを減少することがで
き、中心部からの流動最小限の押圧が可能となる。

【００２４】非球面量が大きい場合には、ガラス素材１
５の加熱温度を高くして粘度を小さくしたり，型温度を
高くしたり，あるいは押圧荷重を高くしていたが、曲げ
力の作用により見かけ上約半分の成形条件，すなわち１
５０μｍの成形条件に対して７５μｍ前後のときの成形
条件で行うことができた。

【００２５】本実施例によれば、非球面量の大きなレン
ズの場合においても、多量の流動による転写性の確保が
不要となり、型の大幅な耐久性の向上が図れる。

【００２６】

【実施例２】本実施例は前記実施例１と同様な構成であ
り、構成の説明は省略する。

【００２７】以下、本実施例による外径φ１４mm、中肉
１．６mm、両凹で近軸Ｒに対して外周に向かうほど内部
に逃げる非球面量８５μｍの片面非球面レンズ１７（図
８参照）の成形例を示す。

【００２８】本実施例では下型１２が非球面金型で、ガ
ラス素材１５の下型１２面側に相当する面は非球面形状
の近軸Ｒの球面（図８に破線で示す）となっている。球
面側（上型１１面側）に相当する面は上型１１の面とほ
ぼ近似に加工されている。

【００２９】ガラス素材１５は搬送具１４により上下型
１１，１２間に搬送されて下型１２の外周に嵌合された
リング１３にて位置決めされ、搬送具１４はリング１３
によって決められた下死点にて固定される。この状態で
はガラス素材１５と下型１２とは接触しない。

【００３０】下型１２の上昇により上型１１にて押圧さ
れ、搬送具１４により外周を支持されているガラス素材
１５は曲げ力を受けて変形する。従来方法の様に近軸半
径のままの押圧では、ガラス素材１５と下型１２とは外
周部が先に接触し、中心部で空気の逃げが不可能となり
転写性の劣化を生じる。しかしながら、本実施例では曲
げ力の変形により、外周部のＲが大きくなり、外周部が
先に接触することが無い。また、非球面形状にほぼ近似
の形状となる。

【００３１】本実施例によれば、曲げ力の作用によりガ
ラス素材１５は押圧前に近軸半径よりも非球面形状に近
似の形状となり、多量の流動による成形を回避すること
ができ、型耐久性の向上に大きく寄与できる。

【００３２】

【実施例３】図９は本発明に係る光学素子成形方法の実
施例３に用いる装置の部分縦断面図である。

【００３３】本実施例は、前記実施例１における上型１
１の下部外周面に衝面１８を形成した点が異なり、他の
構成は同一の構成から成るもので、同一構成部分には同
一番号を付してその説明を省略する。

【００３４】本実施例では組立上の衝面をレンズ１５に
付加するもので、構成および作用は前記実施例１と同様
でありその説明を省略する。

【００３５】本実施例によれば、従来方法の成形では困
難であった上型１１の衝面１８の部分までガラスを流動
させることが、曲げ力の作用によりガラスの粘度を小さ
くしたり，型温度を上げたり，押圧力を上げたりする等
の型耐久性に対して不都合な作用を行わずに成形を行う
ことができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光学
素子成形方法によれば、非球面量の大きなレンズの押圧
成形が多量の流動を必要とせずに行え、型耐久性の向上
が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学素子成形方法の概念図であ
る。

【図２】同実施例１に用いる装置の部分縦断面図であ
る。

【図３】同実施例１に用いる装置の部分縦断面図であ
る。

【図４】同実施例１に用いる装置の部分縦断面図であ
る。

【図５】同実施例１に用いる装置の部分縦断面図であ
る。

【図６】同実施例１に用いる装置の部分縦断面図であ
る。

【図７】実施例１で成形したレンズの側面図である。

【図８】実施例２で成形したレンズの側面図である。

【図９】実施例３に用いる装置の部分縦断面図である。

【符号の説明】

１ ガラス素材 ２ 上型 ３ 下型 １１ 上型 １２ 下型 １３ リング １４ 搬送具 １５ ガラス素材 １６ レンズ １７ レンズ １８ 衝面

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス素材を加熱する工程と、一対の型
   間に搬送する工程と、押圧する工程とを有し、一対の型
   間で加熱軟化したガラス素材を押圧して成形を行う光学
   素子成形方法において、前記押圧する工程中および／ま
   たは押圧する工程後にガラス素材における光学的機能面
   外の外周部を型の押圧方向に押圧して成形することを特
   徴とする光学素子成形方法。