JP3679489B2 - ガラス光学素子のモールド方法及びガラス光学素子 - Google Patents
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は、ガラス光学素子のモールド方法及びその成形素子に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
ガラスモールド法は、基本的にプリフォームを加熱軟化させた状態で上下の金型で挟着し、該金型の形状をプリフォームに転写する成形法である。円形のレンズの成形では、必要外径より若干大径に成形し、成形後、芯取りにより周縁一部を除去（切除）している。
この従来の成形法は、成形後に精密な芯出し加工を不可欠とするため、作業性が悪く、コストが高い。特に微小レンズは、高精度の芯出し加工が要求されるので、その加工が困難であり、一層のコストアップを招いていた。
【０００３】
特開平３−１６７５１４号公報は、成形後の芯出し作業を実質的に不要とするモールド方法を提案している。この成形方法は、上下の金型の成形面の周囲に、円環状の金属製ホルダを置き、金型で成形されるガラス材料の周縁をこの金属製ホルダに密着結合する方法である。このモールド方法は、円環状の金属製ホルダに一体にされたガラス素子をそのまま用いることができるため、芯出し作業が不要となる。
【０００４】
ところが、この方法は、光学素子と保持枠の熱膨張係数の差により、光学素子が脱落し、クラックや割れが発生し、残存応力により屈折率が不均一なる等の不良が発生しやすい。このような不良の発生を防ぐため、金属ホルダの合金の成分を変えて光学素子の熱膨張係数を一致させ、あるいは金属ホルダの内周に凹凸を設ける等の手段を提案している。しかし、前者は、ガラス材料毎に異なる熱膨張係数の金属ホルダを用意しなければならず、汎用性に欠け、後者は金属ホルダの内周への凹凸の加工コストが高く、また、熱膨張係数の差によって光学素子が割れたり、金属ホルダと光学素子との間に隙間が発生するおそれがある。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、金属製のホルダ内に光学素子をモールドすることにより成形後の芯出し作業を実質的に不要とすることができるガラス光学素子の成形方法であって、光学素子の脱落、クラックや割れの発生、光学素子への過度の応力の残存等が生じない成形方法を得ることを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は、ガラスモールド用の上型と下型の成形面の周囲に、枠体を配置し、上型と下型の間においたプリフォームを加熱軟化させ、該上型と下型により成形してその周縁を上記枠体の内面に密着結合させるガラス光学素子のモールド方法であって、枠体を、その周方向の一部にスリットを形成した不連続な弾性金属材料から構成したことを特徴としている。
【０００７】
この弾性金属材料からなる不連続枠体を用いると、成形終了後ガラス光学素子が冷却された状態でも、金属材料の弾性で不連続枠体をガラス光学素子に密着させておくことが可能であり、屈折率を変化させるような過度の応力がガラス光学素子に作用することもない。より具体的には、弾性金属材料からなる不連続枠体は、自由状態における常温での内径を、成形されるガラス光学素子の冷却後の予定外径より小さく設定するとよい。
【０００８】
本発明によるガラス光学素子は、環状の枠体と、この枠体内にガラスモールドされて該枠体に一体化された中心ガラス要素とからなるガラス成形素子であって、上記枠体は、その周方向の一部にスリットを形成した不連続な弾性金属材料からなることを特徴としている。
【０００９】
不連続枠体を構成する弾性金属材料は、ガラス成形の高温下において適当な弾性を失わない、耐酸化性を有する材料を選択する。また、不連続枠体は、円環状が最も一般的であるが、本発明は、円環状以外の形状の枠体でも、スリットを入れて不連続とすれば、原理的に適用可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明方法に用いる弾性金属材料からなる不連続環状枠体１０の例を示している。この不連続環状枠体１０は、周方向の一部にスリット１１を有し、このスリット１１の間隔を拡縮する弾性を備えている。この不連続環状枠体１０の常温下での自由状態における内径は、この不連続環状枠体１０内に成形されるガラス光学素子の冷却後における予定外径より小さく設定されている。
【００１１】
この不連続環状枠体１０は、図２に示すように、下型１３の成形面１３ａの周囲に形成した環状載置台１３ｂ上に、該下型１３と上型１４の成形面１３ａ、１４ａの周囲に位置させてセットされる。
【００１２】
下型１３、上型１４は、ＷＣ（タングステンカーバイド）、ＳｉＣ（炭化珪素）、Ｓｉ3 Ｎ4 （窒化珪素）などの耐熱性に優れた材料から構成され、プリフォーム１２と接触する接触面には、離型性を確保するために、白金系、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、Ｃｒ2 Ｏ3 （酸化クロム）などの保護膜が形成されている。
【００１３】
下型１３上に置かれたプリフォーム１２は、軟化温度迄加熱され、その軟化状態で、常法に従って上型１４が下型１３に対して接近し、成形面１４ａと成形面１３ａとの間で、プリフォーム１２が成形される。
【００１４】
このガラスモールドに際しては、プリフォーム１２は、押し潰されて成形面１４ａと成形面１３ａの成形面から外方に進出し、不連続環状枠体１０を押し広げながら、つまりスリット１１を大きくしながらその内面と密着する。加熱軟化状態では、図４の左に示すように、不連続環状枠体１０と成形ガラス素子１２’はともに熱膨張しており、スリット１１の幅が大きくなる。成形終了後、これが冷却されると、図４の右に示すように、不連続環状枠体１０と成形ガラス素子１２’はともに収縮し、スリット１１の幅は小さくなる。不連続環状枠体１０は、弾性を有し、その常温下での自由状態における内径は、成形ガラス素子１２’の冷却後の予定外径より大きく設定されているから、この冷却後の状態でも、不連続環状枠体１０は成形ガラス素子１２’を確実に保持する。すなわち、成形ガラス素子１２’の脱落のおそれがない。一方、不連続環状枠体１０の弾性による保持力は、成形ガラス素子１２’にクラックや割れを発生させる程大きくはなく、成形ガラス素子１２’に屈折率が部分的に不均一になる程の過度の内部応力を発生させることはない。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、光学素子と不連続枠体とに熱膨張係数の差があったとしても、成形後の芯出し作業が実質的に不要なガラス光学素子及びその成形方法が得られ、不連続枠体の持つ弾性により、光学素子の脱落、クラックや割れの発生を防止し、残存応力により屈折率が不均一なる等の不良の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学素子の成形方法に用いる不連続環状枠体の形状例を示す斜視図である。
【図２】図１の不連続環状枠体を用いて光学素子を成形する成形型のプリフォーム成形前の縦断面図である。
【図３】図２のプリフォームと不連続環状枠体の関係を示す平面図である。
【図４】図２の成形型による加熱成形時と冷却後の変化を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０ 環状不連続枠体
１１ スリット
１２ プリフォーム
１２’ 成形ガラス素子
１３ 下型
１４ 上型
【技術分野】
本発明は、ガラス光学素子のモールド方法及びその成形素子に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
ガラスモールド法は、基本的にプリフォームを加熱軟化させた状態で上下の金型で挟着し、該金型の形状をプリフォームに転写する成形法である。円形のレンズの成形では、必要外径より若干大径に成形し、成形後、芯取りにより周縁一部を除去（切除）している。
この従来の成形法は、成形後に精密な芯出し加工を不可欠とするため、作業性が悪く、コストが高い。特に微小レンズは、高精度の芯出し加工が要求されるので、その加工が困難であり、一層のコストアップを招いていた。
【０００３】
特開平３−１６７５１４号公報は、成形後の芯出し作業を実質的に不要とするモールド方法を提案している。この成形方法は、上下の金型の成形面の周囲に、円環状の金属製ホルダを置き、金型で成形されるガラス材料の周縁をこの金属製ホルダに密着結合する方法である。このモールド方法は、円環状の金属製ホルダに一体にされたガラス素子をそのまま用いることができるため、芯出し作業が不要となる。
【０００４】
ところが、この方法は、光学素子と保持枠の熱膨張係数の差により、光学素子が脱落し、クラックや割れが発生し、残存応力により屈折率が不均一なる等の不良が発生しやすい。このような不良の発生を防ぐため、金属ホルダの合金の成分を変えて光学素子の熱膨張係数を一致させ、あるいは金属ホルダの内周に凹凸を設ける等の手段を提案している。しかし、前者は、ガラス材料毎に異なる熱膨張係数の金属ホルダを用意しなければならず、汎用性に欠け、後者は金属ホルダの内周への凹凸の加工コストが高く、また、熱膨張係数の差によって光学素子が割れたり、金属ホルダと光学素子との間に隙間が発生するおそれがある。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、金属製のホルダ内に光学素子をモールドすることにより成形後の芯出し作業を実質的に不要とすることができるガラス光学素子の成形方法であって、光学素子の脱落、クラックや割れの発生、光学素子への過度の応力の残存等が生じない成形方法を得ることを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は、ガラスモールド用の上型と下型の成形面の周囲に、枠体を配置し、上型と下型の間においたプリフォームを加熱軟化させ、該上型と下型により成形してその周縁を上記枠体の内面に密着結合させるガラス光学素子のモールド方法であって、枠体を、その周方向の一部にスリットを形成した不連続な弾性金属材料から構成したことを特徴としている。
【０００７】
この弾性金属材料からなる不連続枠体を用いると、成形終了後ガラス光学素子が冷却された状態でも、金属材料の弾性で不連続枠体をガラス光学素子に密着させておくことが可能であり、屈折率を変化させるような過度の応力がガラス光学素子に作用することもない。より具体的には、弾性金属材料からなる不連続枠体は、自由状態における常温での内径を、成形されるガラス光学素子の冷却後の予定外径より小さく設定するとよい。
【０００８】
本発明によるガラス光学素子は、環状の枠体と、この枠体内にガラスモールドされて該枠体に一体化された中心ガラス要素とからなるガラス成形素子であって、上記枠体は、その周方向の一部にスリットを形成した不連続な弾性金属材料からなることを特徴としている。
【０００９】
不連続枠体を構成する弾性金属材料は、ガラス成形の高温下において適当な弾性を失わない、耐酸化性を有する材料を選択する。また、不連続枠体は、円環状が最も一般的であるが、本発明は、円環状以外の形状の枠体でも、スリットを入れて不連続とすれば、原理的に適用可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明方法に用いる弾性金属材料からなる不連続環状枠体１０の例を示している。この不連続環状枠体１０は、周方向の一部にスリット１１を有し、このスリット１１の間隔を拡縮する弾性を備えている。この不連続環状枠体１０の常温下での自由状態における内径は、この不連続環状枠体１０内に成形されるガラス光学素子の冷却後における予定外径より小さく設定されている。
【００１１】
この不連続環状枠体１０は、図２に示すように、下型１３の成形面１３ａの周囲に形成した環状載置台１３ｂ上に、該下型１３と上型１４の成形面１３ａ、１４ａの周囲に位置させてセットされる。
【００１２】
下型１３、上型１４は、ＷＣ（タングステンカーバイド）、ＳｉＣ（炭化珪素）、Ｓｉ3 Ｎ4 （窒化珪素）などの耐熱性に優れた材料から構成され、プリフォーム１２と接触する接触面には、離型性を確保するために、白金系、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、Ｃｒ2 Ｏ3 （酸化クロム）などの保護膜が形成されている。
【００１３】
下型１３上に置かれたプリフォーム１２は、軟化温度迄加熱され、その軟化状態で、常法に従って上型１４が下型１３に対して接近し、成形面１４ａと成形面１３ａとの間で、プリフォーム１２が成形される。
【００１４】
このガラスモールドに際しては、プリフォーム１２は、押し潰されて成形面１４ａと成形面１３ａの成形面から外方に進出し、不連続環状枠体１０を押し広げながら、つまりスリット１１を大きくしながらその内面と密着する。加熱軟化状態では、図４の左に示すように、不連続環状枠体１０と成形ガラス素子１２’はともに熱膨張しており、スリット１１の幅が大きくなる。成形終了後、これが冷却されると、図４の右に示すように、不連続環状枠体１０と成形ガラス素子１２’はともに収縮し、スリット１１の幅は小さくなる。不連続環状枠体１０は、弾性を有し、その常温下での自由状態における内径は、成形ガラス素子１２’の冷却後の予定外径より大きく設定されているから、この冷却後の状態でも、不連続環状枠体１０は成形ガラス素子１２’を確実に保持する。すなわち、成形ガラス素子１２’の脱落のおそれがない。一方、不連続環状枠体１０の弾性による保持力は、成形ガラス素子１２’にクラックや割れを発生させる程大きくはなく、成形ガラス素子１２’に屈折率が部分的に不均一になる程の過度の内部応力を発生させることはない。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、光学素子と不連続枠体とに熱膨張係数の差があったとしても、成形後の芯出し作業が実質的に不要なガラス光学素子及びその成形方法が得られ、不連続枠体の持つ弾性により、光学素子の脱落、クラックや割れの発生を防止し、残存応力により屈折率が不均一なる等の不良の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学素子の成形方法に用いる不連続環状枠体の形状例を示す斜視図である。
【図２】図１の不連続環状枠体を用いて光学素子を成形する成形型のプリフォーム成形前の縦断面図である。
【図３】図２のプリフォームと不連続環状枠体の関係を示す平面図である。
【図４】図２の成形型による加熱成形時と冷却後の変化を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０ 環状不連続枠体
１１ スリット
１２ プリフォーム
１２’ 成形ガラス素子
１３ 下型
１４ 上型
Claims (3)
- ガラスモールド用の上型と下型の成形面の周囲に、枠体を配置し、
上記上型と下型の間においたプリフォームを加熱軟化させ、該上型と下型により成形してその周縁を上記枠体の内面に密着結合させるガラス光学素子のモールド方法であって、
上記枠体を、その周方向の一部にスリットを形成した不連続な弾性金属材料から構成したことを特徴とするガラス光学素子のモールド方法。 - 請求項１において、弾性金属材料からなる上記不連続枠体は、自由状態における常温での内径が、成形されるガラス光学素子の冷却後の予定外径より小さく設定されているモールド方法。
- 環状の枠体と、この枠体内にガラスモールドされて該枠体に一体化された中心ガラス要素とからなるガラス成形素子であって、上記枠体は、その周方向の一部にスリットを形成した不連続な弾性金属材料からなることを特徴とするガラス光学素子。
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|---|---|---|---|
| JP02833496A JP3679489B2 (ja) | 1996-02-15 | 1996-02-15 | ガラス光学素子のモールド方法及びガラス光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02833496A JP3679489B2 (ja) | 1996-02-15 | 1996-02-15 | ガラス光学素子のモールド方法及びガラス光学素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09221332A JPH09221332A (ja) | 1997-08-26 |
| JP3679489B2 true JP3679489B2 (ja) | 2005-08-03 |
Family
ID=12245720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02833496A Expired - Fee Related JP3679489B2 (ja) | 1996-02-15 | 1996-02-15 | ガラス光学素子のモールド方法及びガラス光学素子 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4786387B2 (ja) * | 2006-03-29 | 2011-10-05 | オリンパス株式会社 | 複合光学素子の製造方法及びその成形用金型 |
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1996
- 1996-02-15 JP JP02833496A patent/JP3679489B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH09221332A (ja) | 1997-08-26 |
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