JP3209722B2 - 光学素子の成形方法及び光学素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスなどの光学
素子の成形方法及びこの成形方法によって成形される光
学素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】カメラ、顕微鏡、望遠鏡などの光学機器
に用いられているガラスレンズなどの光学素子は、レン
ズの中心厚が一定になるように成形する必要がある。こ
のレンズ厚を一定に成形するという技術を記載した文献
としては、例えば特開昭６１−２０５６３０号公報があ
る。この公報に記載されている技術は、位置可変式のス
トッパにより、プレスの押圧を停止させ、光学素子が冷
却固化収縮するのに連動して、光学素子を加圧するもの
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に示
す技術においては、成形される光学素子の正確な肉厚寸
法を得るためには、二つの問題点がある。

【０００４】その一つは、プレスするときにストッパに
より金型を停止させた場合、光学ガラス材料には圧力が
加わらずに収縮する。このためプレス後の光学素子の肉
厚寸法は、上記収縮量に依存することになる。即ち、温
度条件に依存するので光学素子の肉厚寸法のバラツキが
生じるという問題がある。また形状によっては、収縮量
にムラがあるため、ヒケと称される面形状に歪が発生
し、面精度が極めて低下するという問題も生じていた。

【０００５】他の一つの問題点は、プレス時にストッパ
により金型を停止させ、光学ガラス材料の収縮時に連動
してストッパを作動して加圧する方法は、プレス完了時
の光学素子の肉厚寸法が、上記収縮量に依存するため、
肉厚寸法にバラツキが生じる問題が生じていた。

【０００６】上記のように二つの問題点のある成形方法
の基で正確な肉厚寸法を得ようとしたり、更にはバラツ
キを小さくしようとしたりする手段は困難であった。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、簡単な方法で光学素子の肉厚を高精度に、
かつバラツキを小さく成形することを可能とした高品質
で原価性の良い光学素子の成形方法及びそのような光学
素子を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明の光学素子の成形方法は、胴型に載
置して所定の温度に加熱した光学ガラス材料を上金型と
下金型との間で押圧成形し、押圧成形される光学素子が
所望の肉厚寸法となる位置でその加圧を停止させる工程
と、前記胴型と上下の金型との間に設けた光学ガラス材
料の食み出し開口部に、金型の押圧によって光学ガラス
材料を食み出せ、この食み出した光学ガラス材料を押圧
するように胴型と金型との間で押圧部材を移動する工程
と、を有することを特徴とする。

【０００９】この発明では、胴型と上下の金型と押圧部
材とのそれぞれの間に隙間があると、光学ガラス材料の
流動がある。従って、上金型と下金型とによって押圧成
形されることにより、上下の各金型の成形面で成形され
る各光学面の外側に、各金型により規制されずに形成さ
れた輪帯状の凸部がそれぞれ形成される。

【００１０】このため、この方法によって成形される請
求項２の発明の光学素子は、上金型及び下金型とによっ
て押圧成形される光学素子において、前記各金型の成形
面により成形される各光学面の外側に、前記押圧成形時
に各金型により規制されずに形成された輪帯状の凸部を
それぞれ有することを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は本発明の
光学素子の成形方法に係わる実施の形態１の成形装置の
要部を示す正面からの断面図及び成形される光学素子の
断面図である。

【００１２】図に示すように、上下一対の金型１、２を
同軸上に配設し、下金型２の矢印で示す上下移動により
プレス成形されるように構成されている。下金型２の下
端部に径大の段部１０を形成し、その上面には、成形さ
れる光学素子の肉厚を所望の寸法値になるように規制自
在に構成されたストッパ３を配設している。上金型１と
下金型２との間に配設されたリング状で、かつ上面に凹
部１１を形成した部材は、図示されていないが搬送アー
ムによって外部より光学ガラス材料（プリフォーム）６
を載置して、上記一対の成形金型１と２の間に搬送され
て装着される胴型４である。この胴型４の光学ガラス材
料６を載置する上面の凹部１１の内径は、上金型１の外
径より大径に形成されており、凹部１１の底面中央に穿
設された孔１２は、下金型２の先端部の成形部が挿入可
能となっている。

【００１３】上金型１の外周と胴型４の凹部１１の内周
との間には、光学ガラス材料６を押圧成形したとき、光
学ガラス材料６の食み出し部７の食み出し開口部１６を
構成している。この食み出し開口部１６を押圧成形する
ために、上金型１の外周には、図に示すように上金型１
の軸方向に摺動するように、孔１３を穿設されたリング
状の押圧部材５が配設されている。この押圧部材５の外
径は上記胴型４の凹部１１の内径と嵌合するように形成
されている。押圧部材５のリング状の先端面（図に示す
下端面）を内側方向にテーパ状に形成して光学ガラス材
料６の食み出し部７を押圧するように形成されている。

【００１４】また、押圧部材５の上端部外周壁には、押
圧部材５を上下方向（矢印方向）に摺動移動させる駆動
手段（図示省略）と接続した接続部材１４が設けられて
いる。上記押圧部材５の外周面には、図に示すように押
圧部材５の押圧成形中において光学ガラス材料６が急冷
しないように、常に高温を保持するように加熱用のヒー
タ８が設けられている。

【００１５】上記構成からなる本実施の形態の成形方法
を説明する。両面が平面状に形成された光学ガラス材料
（プリフォーム）６を胴型４の凹部１１内に載置し、図
示されない搬送アームに胴型４を載置して光学ガラス材
料６を所望の軟化温度に加熱した後、上金型１と下金型
２との間に搬送する。搬送された胴型４の下方より下金
型２を上昇移動すると、下金型２の先端部の成形面は、
胴型４の段部に設けた孔１２より上方に突出して、光学
ガラス材料６に当接すると共に、下金型２の先端部に設
けられた段部１５が胴型４の孔１２の下面縁辺と当接
し、胴型４を持ち上げて上昇する。この下金型２の上昇
により、光学ガラス材料６は下金型２と上金型１とによ
りプレス成形される。下金型２は基端部の段部１０の上
面にストッパ３が当接されるまで上昇し、ストッパ３に
当接することにより上昇作動を停止する。この下金型２
の停止と同時に、押圧部材５は上金型１の外周面に沿っ
て下方向に移動する。これにより上金型１はその外周と
胴型４の凹部１１間に構成した光学ガラス材料６の押圧
による食み出し部７の上面に当接して加圧される。

【００１６】このとき、上述したように押圧部材５の下
端面が内側方向にテーパー状に形成されているので、食
み出し部７の光学ガラス材料６は上下の金型１、２の軸
心方向に押圧され、ヒケや肉厚のバラツキが解消され
る。このため、光学素子の肉厚を特に正確にすることが
できる。

【００１７】このとき、図１に示すように、下金型２の
中心部の曲面４０からなる成形面と胴型４の光学ガラス
材料２を載置する面４１との間には、輪帯状の凸部４２
が形成されると共に、更に、その外側には胴型４の面４
１による平面部が形成される。また、上金型１の中心部
の成形面４３と押圧部材５との間には輪帯状の凸部４４
が形成されると共に、更に、その外側には押圧部材５の
テーパー面による平面部と、その外側には外周が胴型４
の内径部により規制されたリング状の光学素子が得られ
る。

【００１８】この光学素子は、下金型２と上金型１の各
成形面４０、４３により成形される各光学面の外側に、
各金型１，２により規制されずに形成された輪帯状の凸
部４２、４４をそれぞれ有すると共に、各凸部４２，４
４の外側に上下の金型１，２とは異なる胴型４および押
圧部材５によって成形された平面部を有し、且つその外
周側が成形時に胴型４の内周面で規制された外周面を有
している。

【００１９】上記食み出し部７の成形が終了した後、光
学ガラス材料６は冷却され、また、押圧部材５は上方へ
移動する一方、下金型２は下方向に移動し、成形された
光学素子は胴型４と共に次工程に移送されて成形が終了
する。

【００２０】上記のような成形方法により、光学素子を
成形した結果、所望の肉圧寸法の規格が２．００〜２．
０２ｍｍの範囲であったのに対し、これを十分にクリア
する値であった。また、光学素子の肉厚のバラツキはほ
とんどなかった。さらに、成形された光学素子は転写精
度も良好であり、ヒケの現象も生じることのない高精度
で高品質となっていた。

【００２１】（実施の形態２）図２は、本発明の光学素
子の成形方法に係わる実施の形態２の成形装置の要部を
示す正面からの断面図及び成形される光学素子の断面図
である。

【００２２】この実施の形態では、それぞれ円柱形状に
形成された上下一対の上下の金型２１と２２を同軸に配
設し、矢印で示す下金型２２の上下移動によってプレス
成形するようになっている。下金型２２の下端部には径
大の段部２３を形成し、その段部２３の上面には、胴型
２５の上面に載置されて成形される光学素子の肉厚寸法
値に対応して軸方向を規制形成された円筒形状のストッ
パ２４が上記胴型２５の下端面の外周縁辺部と当接する
ように装着されている。即ち、下金型２２が上昇すると
ストッパ２４も上昇し、その先端が胴型２５の下面に当
接して胴型２５を上昇させる。更に、胴型２５の上端面
が上金型２１の段部に当接して下金型２２の上昇を停止
させる。

【００２３】胴型２５はリング状で且つ内径下端部に光
学ガラス材料２６を載置する段部２７が形成されてお
り、上金型２１及び下金型２２との間に配設されてい
る。胴型２５は、図示していないが、搬送アームによっ
て外部より成形素材である光学ガラス材料２６を載置し
て、上記一対の上下金型２１と２２との間に搬送されて
成形するように構成されている。

【００２４】胴型２５の段部２７は、光学ガラス材料２
６が載置されるものであり、その内径は下金型２２の先
端部外径よりも大径に形成されている。即ち、円柱形状
の下金型２２の軸の中程には径小の段部２９を形成し、
その段部２９の段面上の軸の回りに、例えば線径１．５
ｍｍ、内径１１ｍｍ、総巻数４、材質ＳＵＳ３０４によ
って巻装したスプリング状のバネ３０を嵌着すると共
に、その上面には胴型２５に載置された光学ガラス材料
２６の成形時の押圧力による食み出し部３３を上方向に
持ち上げるリング形状の押圧部材３１を載置している。
押圧部材３１はバネ３０の付勢により、その先端部が胴
型２５と下金型２２との間の隙間に挿入される。

【００２５】胴型２５の上方に位置する上金型２１の先
端部（図に示す下端部）には、径小の段部３２を形成し
ており、これにより胴型２５内にその先端部を挿入して
胴型２５内に載置された光学ガラス材料２６の上面を形
成するように形成されている。また、上金型２１の段部
３２の面は、胴型２５の上面の縁辺部が当接することに
より、成形する光学素子の肉厚寸法の規制面を構成して
いる。

【００２６】上記構成による本実施の形態の成形方法を
説明する。まず、両面が平面に形成されている光学ガラ
ス材料（プリフォーム）２６を胴型２５の凹部２８に載
置し、加熱手段により光学ガラス材料２６が軟化する温
度まで加熱したのち、搬送アームにより上金型２１と下
金型２２との間に搬送し、下金型２２を上昇作動させ、
これと共にストッパ２４を介して胴型２５も上昇させ
る。そして、上金型２１の段部３２に胴型２５の上端面
が当接したときに下金型２２の作動が停止する。このと
き、押圧による光学ガラス材料２６の食み出し部３３
は、バネ３０の付勢により押圧部材３１を介して押圧さ
れる。

【００２７】このとき、押圧部材３１の上面により、食
み出し部３３は上下の金型２１、２２間及び胴型２５の
内周面側に押圧され、ヒケや肉厚のバラツキが解消され
るので光学素子の肉厚が正確になる。そして、図２に示
すように、上金型２１の成形面４５と胴型２５の内周面
との間には、輪帯状の凸部４６が形成されると共に、下
金型２２の成形面４７と押圧部材３３との間の隙間にも
輪帯状の凸部４８が形成され、更にその外側には外周が
胴型３３の内周面に規制されたリング状の光学素子が得
られる。

【００２８】即ち、成形される光学素子は、下金型２２
と上金型２１の各成形面４５、４７により成形される各
光学面と、各光学面の外側に各金型２１，２２により規
制されずに形成された輪帯状の凸部４６，４８とをそれ
ぞれ有すると共に、下金型２２側の凸部４８の外側に下
金型２１とは異なる押圧部材３３で成形された平面部を
有し、且つその外周側が成形時に胴型２５の内周面で規
制された外周面を有する形状となるものである。

【００２９】この実施の形態の成形方法により、光学素
子を成形したところ、光学素子の肉厚は、胴型２５の高
さのバラツキと一致しており、この高さを光学素子の肉
厚の規格以内とすると、光学素子の肉厚のバラツキは全
て規格内の範囲に納まった。また、ヒケの発生もなく、
転写性も良好であった。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、金型と胴型間に隙間を設けて、金型を光学素子
が所望の肉厚となる位置で停止させると共に、上記隙間
にプレス時に食み出した光学ガラス材料を押圧するよう
にしたので、光学ガラス材料の収縮およびヒケの発生を
確実に防止することができ、光学素子の正確な肉厚を得
ることができると共に、高い転写精度を得ることができ
る。又、簡単な構造及び方法のため、原価性が良く、高
精度が常に一定であるため、品質性の良い光学素子を生
産性良く製造できる。また、金型の成形面で成形される
光学素子の両面の光学面の外側に、それぞれ輪帯状の凸
部を形成するまで押圧するため、光学面にヒケなどがな
い品質の良好な光学素子を得ることができる。

【００３１】請求項２の発明によれば、金型の成形面に
よって成形される各光学面の外側に、金型によって規制
されずに形成された輪帯状の凸部を有するため、肉厚の
バラツキがなく、転写精度が良好で、ヒケも生じること
がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学素子の成形方法に係わる実施の形
態１に用いられる成形装置の要部を示す正面からの断面
図及び成形される光学素子の断面図である。

【図２】本発明の光学素子の成形方法に係わる実施の形
態２に用いられる成形装置の要部を示す正面からの断面
図及び成形される光学素子の断面図である。

【符号の説明】

１，２１ 上金型 ２，２２ 下金型 ３，２４ ストッパ ４，２５ 胴型 ５，３１ 押圧部材 ６，２６ 光学ガラス材料 ７，３３ 食み出し部 ８ ヒータ １０，１５，２３，２７，２９，３２ 段部 １１，２８ 凹部 １２，１３ 孔 １４ 接続部材 １６ 食み出し開口部 ３０ バネ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−178631（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−205630（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C03B 11/00 - 11/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 胴型に載置して所定の温度に加熱した光
   学ガラス材料を上金型と下金型との間で押圧成形し、押
   圧成形される光学素子が所望の肉厚寸法となる位置でそ
   の加圧を停止させる工程と、 前記胴型と上下の金型との間に設けた光学ガラス材料の
   食み出し開口部に、金型の押圧によって光学ガラス材料
   を食み出せ、この食み出した光学ガラス材料を押圧する
   ように胴型と金型との間で押圧部材を移動する工程と、 を有することを特徴とする光学素子の成形方法。
2. 【請求項２】 上金型及び下金型とによって押圧成形さ
   れる光学素子において、 前記各金型の成形面により成形される各光学面の外側
   に、前記押圧成形時に各金型により規制されずに形成さ
   れた輪帯状の凸部をそれぞれ有することを特徴とする光
   学素子。