JP5690194B2 - Optical element manufacturing method and optical element manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、光学素子材料を位置決めして光学素子を製造する光学素子の製造方法及び製造装置に関する。 The present invention relates to an optical element manufacturing method and apparatus for manufacturing an optical element by positioning an optical element material.
従来、上下一対の成形型間で光学素子材料を加熱、加圧、冷却することによって、レンズ、プリズム、ミラー等の光学素子を製造する光学素子の製造方法が知られている。
例えば、上下一対の成形型間にガラス素材を搬送し径方向に伸縮自在な搬送部材によってガラス素材の位置を決め、光学素子の成形を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an optical element manufacturing method for manufacturing an optical element such as a lens, a prism, and a mirror by heating, pressurizing, and cooling an optical element material between a pair of upper and lower molds.
For example, a method has been proposed in which a glass material is conveyed between a pair of upper and lower molds, the position of the glass material is determined by a conveying member that is radially expandable and contracted, and an optical element is molded (see, for example, Patent Document 1). .
また、水平方向へ摺動可能なツメを有するガラス素材保持部材によりガラス素材を保持して加熱軟化させ、下型がガラス素材に接触する前に、下型の上昇に伴ってツメが開くことにより、ガラス素材を下型の成形面上に載置して上型と下型とで押圧成形する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。 In addition, the glass material is held by a glass material holding member having a slidable slidable in the horizontal direction and softened by heating, and before the lower mold comes into contact with the glass material, the claw opens as the lower mold rises. A method has been proposed in which a glass material is placed on a molding surface of a lower mold and press-molded between the upper mold and the lower mold (see, for example, Patent Document 2).
また、金型内にガラス素材を収容し、金型の型面上を進退可能な位置決め部材によってガラス素材を保持しつつ位置決めし、ガラス素材を位置決めの後に上下の金型で挟みこみ、成形を行う方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。 In addition, the glass material is housed in the mold, positioned while holding the glass material by a positioning member that can move back and forth on the mold surface, and the glass material is sandwiched between the upper and lower molds after positioning and molding A method of performing this has been proposed (for example, see Patent Document 3).
しかしながら、特許文献１記載の成形方法は、光学素子の成形を行う高温の温度域では、搬送部材の弾性が数回の使用で失われて伸縮しなくなるために、光学素材の位置決めが行われなくなるという欠点があった。 However, in the molding method described in Patent Document 1, in the high temperature range where the optical element is molded, the elasticity of the conveying member is lost after several uses and does not expand and contract, so that the optical material is not positioned. There was a drawback.
また、特許文献２記載の成形方法は、上型と接触する前にガラス素材を下型で持ち上げるので、光学素材が偏り、成形後の光学素子が偏ったものになるという欠点があった。更には、ツメのバネ性が失われることで、光学素材の保持が行われなくなるという欠点があった。 Further, the molding method described in Patent Document 2 has a drawback that the glass material is lifted by the lower mold before coming into contact with the upper mold, so that the optical material is biased and the optical element after molding is biased. Furthermore, there is a disadvantage that the holding of the optical material is not performed due to the loss of the spring property of the claw.
また、特許文献３記載の成形方法では、光学素材が固い状態では、上型が軽い場合に搬送時の振動で光学素材が位置ズレするという欠点があった。
更には、特許文献１〜３記載の成形方法は、位置決め部材等が光学素材に触れるために、光学素材に異物がついたり、キズが入ったりするという欠点があった。
In addition, the molding method described in Patent Document 3 has a drawback in that when the optical material is hard, the optical material is displaced due to vibration during conveyance when the upper mold is light.
Furthermore, the molding methods described in Patent Documents 1 to 3 have the drawback that the positioning member or the like touches the optical material, so that the optical material has foreign matters or scratches.
本発明の目的は、光学素子材料の位置決めを確実に行い、高精度な光学素子を製造することができる光学素子の製造方法及び製造装置を提供することである。 The objective of this invention is providing the manufacturing method and manufacturing apparatus of an optical element which can position an optical element material reliably and can manufacture a highly accurate optical element.
本発明の光学素子の製造方法は、下型の上に配置された光学素子材料に外周からガスを吹き付けて、上記光学素子材料を位置決めする位置決め工程と、位置決めされた上記光学素子材料を加熱する加熱工程と、加熱された上記光学素子材料を上型及び上記下型により加圧する加圧工程と、加圧された上記光学素子材料を冷却する冷却工程と、を含み、上記位置決め工程は、上記光学素子材料の位置を検出する検出工程と、上記検出工程の検出結果に基づき上記ガスの吹き付け量を調整する工程と、を有する。 The optical element manufacturing method of the present invention includes a positioning step of positioning the optical element material by blowing gas from the outer periphery to the optical element material disposed on the lower mold, and heating the positioned optical element material. a heating step, seen including a pressurizing step of pressurizing the upper die and the lower die heated to the optical element material, a cooling step of cooling the pressurized the optical element material, and the positioning step, A detection step of detecting the position of the optical element material; and a step of adjusting the amount of the gas sprayed based on the detection result of the detection step .
また、上記光学素子の製造方法において、上記下型の成形面は、凸型の球面形状若しくは非球面形状、又は平面形状を呈し、上記下型の上記成形面上に配置されたときの上記光学素子材料における上記成形面に対向する部分は、凸型の球面形状又は非球面形状を呈するようにしてもよい。 Further, in the method for manufacturing an optical element, the molding surface of the lower mold has a convex spherical shape, an aspherical shape, or a planar shape, and the optical surface is disposed on the molding surface of the lower mold. A portion of the element material that faces the molding surface may have a convex spherical shape or an aspherical shape.
また、上記光学素子の製造方法において、上記光学素子材料の中央部分が上記下型又は上記上型の成形面形状に変形し始めたとき以降に上記ガスの吹き付けを停止するようにしてもよい。 In the method for manufacturing an optical element, the gas spraying may be stopped after the central portion of the optical element material starts to be deformed into the shape of the molding surface of the lower mold or the upper mold.
また、上記光学素子の製造方法において、上記ガスは、加熱ガスであるようにしてもよい。 In the optical element manufacturing method, the gas may be a heating gas .
また、上記光学素子の製造方法において、上記位置決め工程では、上記光学素子材料の周囲に前記下型の中心軸を中心として均等に分散して設けられた３箇所以上の吹き付け位置から上記光学素子材料に上記ガスを吹き付けるようにしてもよい。 Further, in the optical element manufacturing method, in the positioning step, the optical element material is formed from three or more spraying positions that are uniformly distributed around the optical element material around the central axis of the lower mold. You may make it spray the said gas.
本発明の光学素子の製造装置は、下型の成形面上に配置された光学素子材料に外周からガスを吹き付けて、上記光学素子材料を位置決めするガス吹き付け部と、上記光学素子材料を加熱する加熱部と、上型及び上記下型により上記光学素子材料を加圧する加圧部と、上記光学素子材料の位置を検出する位置検出部と、上記位置検出部により検出された検出結果に基づき、上記ガス吹き付け部による上記ガスの吹き付け量を調整する吹き付け量調整部と、を備える。 The optical element manufacturing apparatus of the present invention heats the optical element material by spraying a gas from the outer periphery to the optical element material disposed on the molding surface of the lower mold, and positioning the optical element material. Based on the detection result detected by the heating unit, the pressurizing unit that pressurizes the optical element material with the upper mold and the lower mold, the position detection unit that detects the position of the optical element material, and the position detection unit, A spray amount adjusting unit that adjusts the amount of the gas sprayed by the gas spray unit .
また、上記光学素子の製造装置において、上記ガス吹き付け部は、上記光学素子材料に上記ガスを吹き付ける吹き付け位置と、この吹き付け位置よりも上記光学素子材料から離れた後退位置と、に移動するようにしてもよい。 Further, in the optical element manufacturing apparatus, the gas spraying section is moved to a spray position where the gas is sprayed onto the optical element material and a retracted position which is farther from the optical element material than the spray position. May be.
また、上記光学素子の製造装置において、上記上型及び上記下型の外周には、スリーブが配置され、上記ガス吹き付け部は、上記吹き付け位置において上記スリーブを貫通してこのスリーブの内部空間に突出し、上記後退位置において上記スリーブの内部空間に突出しないようにしてもよい。 In the optical element manufacturing apparatus, a sleeve is disposed on the outer periphery of the upper mold and the lower mold, and the gas spraying portion penetrates the sleeve at the spraying position and protrudes into the internal space of the sleeve. In the retracted position, the sleeve may not protrude into the internal space.
また、上記光学素子の製造装置において、上記ガス吹き付け部は、上記光学素子材料の周囲に上記下型の中心軸を中心として均等に分散して３つ以上設けられているようにしてもよい。 Further, in the optical element manufacturing apparatus, three or more gas spraying portions may be provided around the optical element material so as to be evenly distributed around the central axis of the lower mold.
本発明によれば、光学素子材料の位置決めを確実に行い、高精度な光学素子を製造することができる。 According to the present invention, it is possible to reliably position an optical element material and manufacture a highly accurate optical element.
以下、本発明の実施の形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an optical element manufacturing method and manufacturing apparatus according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１Ａ及び図１Ｂ並びに図２は、本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造装置の要部を示す部分断面斜視図である。
図３Ａ〜図３Ｄは、図２のＡ−Ａ断面を模式的に表した、光学素子の製造装置１を示す断面図である。
1A and 1B and FIG. 2 are partial cross-sectional perspective views showing a main part of an optical element manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3A to 3D are cross-sectional views showing the optical element manufacturing apparatus 1 schematically showing the AA cross section of FIG. 2.
図１Ａ〜図３Ａに示すように、光学素子の製造装置１は、対向して配置された上型２及び下型３と、スリーブ４と、ガス吹き付け部の一例である３本のガスパイプ５と、加熱部の一例であるヒータ６ａ，７ａを有する上当接部材６及び下当接部材７と、加圧部の一例であるシリンダ駆動部８と、位置検出部９と、吹き付け量調整部１０と、ガス供給部１１と、を備える。 As shown in FIGS. 1A to 3A, an optical element manufacturing apparatus 1 includes an upper mold 2 and a lower mold 3 that are arranged to face each other, a sleeve 4, and three gas pipes 5 that are an example of a gas blowing unit. The upper abutting member 6 and the lower abutting member 7 having heaters 6a and 7a that are examples of the heating unit, a cylinder driving unit 8 that is an example of the pressurizing unit, a position detecting unit 9, and a spray amount adjusting unit 10 The gas supply unit 11 is provided.
上型２は、円柱形状を呈する。上型２の底面には、凸型の球面形状又は非球面形状を呈する成形面２ａが形成されている。この成形面２ａは、例えばガラス材料である光学素子材料１００に凹型の球面形状又は非球面形状を転写する。上型２の上端には、フランジ部２ｂが形成されている。 The upper mold 2 has a cylindrical shape. On the bottom surface of the upper mold 2, a molding surface 2a having a convex spherical shape or aspherical shape is formed. The molding surface 2a transfers a concave spherical shape or aspherical shape to the optical element material 100, which is a glass material, for example. A flange portion 2 b is formed at the upper end of the upper mold 2.
下型３は、円柱形状を呈する。下型３の上面には、平面形状を呈する成形面３ａが形成されている。この成形面３ａは、光学素子材料１００に平面形状を転写する。下型３の下端には、フランジ部３ｂが形成されている。なお、平面形状とは、凹型でも凸型でもない形状をいい、粗面を含む。 The lower mold 3 has a cylindrical shape. On the upper surface of the lower mold 3, a molding surface 3a having a planar shape is formed. The molding surface 3 a transfers a planar shape to the optical element material 100. A flange portion 3 b is formed at the lower end of the lower mold 3. The planar shape means a shape that is neither concave nor convex, and includes a rough surface.
スリーブ４は、円筒形状を呈し、下型３のフランジ部３ｂ上において上型２及び下型３の外周に配置されている。スリーブ４には、上型２及び下型３が挿入される。スリーブ４の内径は、例えば、スリーブ４の内周面と上型２及び下型３の外周面とが互いに摺動可能な大きさである。スリーブ４には、ガスパイプ５の後述する先端部５ａに貫通される貫通孔４ａが、光学素子材料１００の図１Ａ〜図２に示す周方向Ｄに１２０°間隔で３箇所に形成されている。 The sleeve 4 has a cylindrical shape, and is disposed on the outer periphery of the upper mold 2 and the lower mold 3 on the flange portion 3 b of the lower mold 3. The upper mold 2 and the lower mold 3 are inserted into the sleeve 4. The inner diameter of the sleeve 4 is, for example, such a size that the inner peripheral surface of the sleeve 4 and the outer peripheral surfaces of the upper mold 2 and the lower mold 3 can slide with each other. In the sleeve 4, through holes 4 a that pass through a distal end portion 5 a (described later) of the gas pipe 5 are formed at three positions at 120 ° intervals in the circumferential direction D shown in FIGS. 1A to 2 of the optical element material 100.
３本のガスパイプ５は、それぞれ、先端部５ａと、この先端部５ｂよりも大径の本体部５ｂと、を有している。３本のガスパイプ５は、光学素子材料１００の周囲に下型３の中心軸（軸方向は上下方向）を中心として均等に分散して設けられている。３本のガスパイプ５は、例えば光学素子材料１００の周方向Ｄに１２０°の間隔で分散して設けられている。なお、ガスパイプ５は、例えば１８０°以上の間隔を隔てずに分散して設けられるようにするとよい。３本のガスパイプ５の高さ位置は、例えば、全て同じである。 Each of the three gas pipes 5 has a tip portion 5a and a main body portion 5b having a diameter larger than that of the tip portion 5b. The three gas pipes 5 are provided evenly distributed around the optical element material 100 around the central axis (the axial direction is the vertical direction) of the lower mold 3. The three gas pipes 5 are provided, for example, at intervals of 120 ° in the circumferential direction D of the optical element material 100. Note that the gas pipes 5 may be provided in a distributed manner without any interval of, for example, 180 ° or more. The height positions of the three gas pipes 5 are all the same, for example.
ガスパイプ５は、例えば、先端部５ａがスリーブ４を貫通してスリーブ４の内部空間（中空部分）に突出する吹き付け位置（図３Ａ及び図３Ｂの位置Ｐ１）において、光学素子材料１００に外周からガスＧを吹き付け、光学素子材料１００を位置決めする。ガスＧは、例えば、不活性ガスである窒素ガスが加熱された加熱ガスである。 For example, the gas pipe 5 has a gas flow from the outer periphery to the optical element material 100 at a spraying position (position P1 in FIGS. 3A and 3B) where the tip 5a penetrates the sleeve 4 and protrudes into the internal space (hollow portion) of the sleeve 4. G is sprayed to position the optical element material 100. The gas G is, for example, a heated gas in which nitrogen gas that is an inert gas is heated.
なお、ガスパイプ５の吹き付け位置（Ｐ１）は、例えば、ガスパイプ５の本体部５ｂがスリーブ４の外周面に当接した位置である。また、ガスＧを加熱ガスとする場合、ガスパイプ５が、その流路中に配置されてガスＧを加熱するガス加熱部を有するようにしてもよいし、或いは、後述するガス供給部１１がガスＧを供給する時点で既にガスＧが加熱されているようにしてもよい。 In addition, the spray position (P1) of the gas pipe 5 is a position where the main body portion 5b of the gas pipe 5 is in contact with the outer peripheral surface of the sleeve 4, for example. In addition, when the gas G is used as the heating gas, the gas pipe 5 may have a gas heating unit that is disposed in the flow path and heats the gas G, or a gas supply unit 11 that will be described later is a gas. The gas G may already be heated when G is supplied.
ガスパイプ５は、シリンダやサーボモータなどの図示しない移動手段によって上記吹き付け位置（Ｐ１）と、この吹き付け位置（Ｐ１）よりも光学素子材料１００から離れた後退位置（図３Ｃ及び図３Ｄの位置Ｐ２）とに移動（例えば、往復移動）する。 The gas pipe 5 is moved by a moving means (not shown) such as a cylinder or a servo motor, and the retracted position (position P2 in FIGS. 3C and 3D) farther from the optical element material 100 than the blowing position (P1). (For example, reciprocal movement).
なお、ガスパイプ５は、後退位置（Ｐ２）において、スリーブ４の内部空間に突出しないことが望ましく、スリーブ４の外部まで後退した位置としてもよい。
上当接部材６及び下当接部材７には、例えばそれぞれ３本のヒータ６ａ，７ａが挿入されている。ヒータ６ａ，７ａが昇温することで、上型２及び下型３を介した熱伝導により光学素材材料１００が加熱される。
It is desirable that the gas pipe 5 does not protrude into the inner space of the sleeve 4 at the retracted position (P2), and may be a position retracted to the outside of the sleeve 4.
For example, three heaters 6a and 7a are inserted in the upper contact member 6 and the lower contact member 7, respectively. As the heaters 6 a and 7 a are heated, the optical material 100 is heated by heat conduction through the upper mold 2 and the lower mold 3.
上当接部材６は、上型２の上面に当接する。本実施の形態では、上型２は、上当接部材６に固定されている。
下当接部材７は、下型３の底面に当接する。本実施の形態では、下型３は、下当接部材７に固定されている。
The upper contact member 6 contacts the upper surface of the upper mold 2. In the present embodiment, the upper mold 2 is fixed to the upper contact member 6.
The lower contact member 7 is in contact with the bottom surface of the lower mold 3. In the present embodiment, the lower mold 3 is fixed to the lower contact member 7.
シリンダ駆動部８は、上当接部材６に連結され、この上当接部材６を上下動させる。後述する加圧工程においては、シリンダ駆動部８は、上当接部材６を下降させて、上型２及び下型３により光学素子材料１００を加圧する。 The cylinder driving unit 8 is connected to the upper contact member 6 and moves the upper contact member 6 up and down. In the pressurizing step described later, the cylinder driving unit 8 lowers the upper contact member 6 and pressurizes the optical element material 100 with the upper mold 2 and the lower mold 3.
位置検出部９は、例えば、光学センサ等のセンサ或いは撮像部であり、上型２が光学素子材料１００上に配置される前に光学素子材料１００の上方から、或いは、スリーブ４に設けられた孔を通して外周から、光学素子材料１００の位置を検出する。 The position detection unit 9 is, for example, a sensor such as an optical sensor or an imaging unit, and is provided from above the optical element material 100 or on the sleeve 4 before the upper mold 2 is disposed on the optical element material 100. The position of the optical element material 100 is detected from the outer periphery through the hole.
吹き付け量調整部１０は、例えば、光学素子の製造装置１の制御装置であり、位置検出部９により検出された検出結果に基づき、ガス供給部１１によるガスＧの供給量を調整することで、ガス供給部１１に連結されたガスパイプ５によるガスＧの吹き付け量を調整する。 The spray amount adjusting unit 10 is, for example, a control device of the optical element manufacturing apparatus 1, and by adjusting the supply amount of the gas G by the gas supply unit 11 based on the detection result detected by the position detection unit 9, The amount of gas G sprayed by the gas pipe 5 connected to the gas supply unit 11 is adjusted.
ガスＧの吹き付け量の調整は、光学素子材料１００が中央に移動するように、例えば、各ガスパイプ５のガスＧの吹き付け量を増減させるか、或いは、一部のガスパイプ５のガスＧの吹き付けを停止するとよい。 For adjusting the amount of gas G sprayed, for example, the amount of gas G sprayed in each gas pipe 5 is increased or decreased so that the optical element material 100 moves to the center, or the gas G in some gas pipes 5 is sprayed. It is good to stop.
以下、本実施の形態に係る光学素子の製造方法について、上述の説明と重複する点については適宜省略しながら説明する。
図３Ａに示すように、ガスパイプ５は、スリーブ４を貫通してスリーブ４の内部空間に突出する吹き付け位置（Ｐ１）に配置されている。また、ガスパイプ５は、例えば、下型３の成形面３ａ上に光学素子材料１００が配置される前から、ガスＧを吐出する。
Hereinafter, the manufacturing method of the optical element according to the present embodiment will be described while appropriately omitting the points overlapping with the above description.
As shown in FIG. 3A, the gas pipe 5 is disposed at a blowing position (P1) that penetrates the sleeve 4 and projects into the internal space of the sleeve 4. Further, the gas pipe 5 discharges the gas G before the optical element material 100 is disposed on the molding surface 3a of the lower mold 3, for example.
なお、下型３の成形面３ａは、平面形状を呈し、この成形面３ａ上に配置されたときの光学素子材料１００は、例えば球体又は楕円球体であり、光学素子材料１００における成形面３ａに対向する部分は凸型の球面形状又は非球面形状を呈する。 Note that the molding surface 3a of the lower mold 3 has a planar shape, and the optical element material 100 when placed on the molding surface 3a is, for example, a sphere or an elliptic sphere, and the molding surface 3a of the optical element material 100 is formed on the molding surface 3a. Opposing portions exhibit a convex spherical shape or aspherical shape.
そして、ガスパイプ５は、光学素子材料１００が下型３の上に配置された後も、ガスＧを吐出し続け、光学素子材料１００に外周からガスを吹き付けて、光学素子材料１００を例えば下型３の成形面３ａの中央などの所望の位置に位置決めする（位置決め工程）。 The gas pipe 5 continues to discharge the gas G even after the optical element material 100 is disposed on the lower mold 3, and blows the gas from the outer periphery to the optical element material 100. 3 is positioned at a desired position such as the center of the molding surface 3a (positioning step).
この位置決め工程では、位置検出部９が光学素子材料１００の位置を検出し（検出工程）、その検出結果に基づき、光学素子材料１００が所望の位置に位置決めされるように、吹き付け量調整部１０がガスＧの吹き付け量を調整する。 In this positioning step, the position detection unit 9 detects the position of the optical element material 100 (detection step), and based on the detection result, the spray amount adjustment unit 10 is positioned so that the optical element material 100 is positioned at a desired position. Adjusts the amount of gas G sprayed.
次に、図３Ｂに示すように、シリンダ駆動部８は、上型２を下降させ、光学素子材料１００に当接させる。これにより、光学素子材料１００が上型２及び下型３により挟持される。 Next, as shown in FIG. 3B, the cylinder driving unit 8 lowers the upper mold 2 and makes it contact the optical element material 100. As a result, the optical element material 100 is sandwiched between the upper mold 2 and the lower mold 3.
そして、光学素子材料１００は、吹き付けられたガスＧにより或いは上当接部材６及び下当接部材７のヒータ６ａ，７ａからの熱伝導により、例えばガラス転移点以上の温度になるまで加熱される（加熱工程）。 Then, the optical element material 100 is heated to a temperature equal to or higher than, for example, the glass transition point by the sprayed gas G or by heat conduction from the heaters 6a and 7a of the upper contact member 6 and the lower contact member 7. Heating step).
ガスパイプ５は、図３Ｃに示すように、光学素子材料１００の底面中央部分１００ａ及び上面中央部分１００ｂの少なくとも一方が例えば加熱により或いは上型２の下降により、下型３の成形面３ａ形状に変形し始めたとき（即ち、光学素子材料１００と下型３又は上型２の接触が点接触から面接触になったとき）に或いはそれよりも後にガスＧの吹き付けを停止し、後退位置（Ｐ２）に後退する。 As shown in FIG. 3C, the gas pipe 5 is deformed into the shape of the molding surface 3a of the lower die 3 by at least one of the bottom surface central portion 100a and the upper surface central portion 100b of the optical element material 100 by, for example, heating or lowering of the upper die 2. When the gas G starts to be started (that is, when the contact between the optical element material 100 and the lower mold 3 or the upper mold 2 is changed from the point contact to the surface contact) or after that, the blowing of the gas G is stopped, and the retracted position (P2 ).
なお、上型２と下型３との偏心精度が高ければ、光学素子材料１００に上型２又は下型３からの横方向への力がかからず、光学素子材料１００が下型３上を転がらないので、底面中央部分１００ａ及び上面中央部分１００ｂの一方のみが下型３の成形面３ａ形状に変形し始めたとき以降にガスＧの吹き付けを停止してもよい。 If the eccentricity accuracy between the upper mold 2 and the lower mold 3 is high, the optical element material 100 is not subjected to a lateral force from the upper mold 2 or the lower mold 3, and the optical element material 100 is on the lower mold 3. Therefore, the spraying of the gas G may be stopped after only one of the bottom surface center portion 100a and the top surface center portion 100b starts to deform into the shape of the molding surface 3a of the lower mold 3.
図３Ｄに示すように、シリンダ駆動部８は、加熱された光学素子材料１００を、上型２及び下型３により加圧する（加圧工程）。
加圧された光学素子材料１００は、例えば、ヒータ６ａ，７ａの温度が降下することにより、例えばガラス転移点以下の温度になるまで冷却される（冷却工程）。
As shown in FIG. 3D, the cylinder driving unit 8 pressurizes the heated optical element material 100 with the upper mold 2 and the lower mold 3 (pressurizing step).
The pressurized optical element material 100 is cooled, for example, until the temperature of the heaters 6a and 7a drops, for example, to a temperature below the glass transition point (cooling step).
冷却された光学素子材料１００は、上型２及び下型３から離型し、スリーブ４内から取り出される。これにより、例えばガラスレンズである光学素子が得られる。 The cooled optical element material 100 is released from the upper mold 2 and the lower mold 3 and taken out from the sleeve 4. Thereby, the optical element which is a glass lens, for example is obtained.
以上説明した本実施の形態では、光学素子の製造方法は、下型３の上に配置された光学素子材料１００に外周からガスＧを吹き付けて、光学素子材料１００を位置決めする位置決め工程と、光学素子材料１００を加熱、加圧、及び冷却する加熱工程、加圧工程、及び冷却工程と、を含む。 In the present embodiment described above, the optical element manufacturing method includes a positioning step of positioning the optical element material 100 by blowing the gas G from the outer periphery to the optical element material 100 arranged on the lower mold 3, and the optical element. A heating process, a pressurizing process, and a cooling process for heating, pressurizing, and cooling the element material 100 are included.
そのため、光学素子材料１００の位置決めを確実に行うことができる。また、この位置決めにより光学素子の偏心精度を高めることができる。更には、非接触で光学素子材料１００を位置決めすることができるため、光学素子にキズ等の欠陥が生じるのを抑えることができる。 Therefore, positioning of the optical element material 100 can be performed reliably. In addition, this positioning can increase the eccentric accuracy of the optical element. Furthermore, since the optical element material 100 can be positioned without contact, it is possible to suppress the occurrence of defects such as scratches in the optical element.
よって、本実施の形態によれば、光学素子材料１００の位置決めを確実に行い、高精度な光学素子を製造することができる。 Therefore, according to the present embodiment, it is possible to reliably position the optical element material 100 and manufacture a highly accurate optical element.
また、本実施の形態では、下型３の成形面３ａは、平面形状（後述するが、又は凸型の球面形状若しくは非球面形状）を呈し、下型３の成形面３ａ上に配置されたときの光学素子材料１００における成形面３ａに対向する部分は、凸型の球面形状又は非球面形状を呈する。そのため、光学素子材料１００の位置が安定しない状況において、光学素子材料１００の位置決めを有効に行うことができる。 In the present embodiment, the molding surface 3a of the lower mold 3 has a planar shape (which will be described later, or a convex spherical shape or an aspherical shape) and is disposed on the molding surface 3a of the lower mold 3. A portion of the optical element material 100 facing the molding surface 3a has a convex spherical shape or aspherical shape. Therefore, in a situation where the position of the optical element material 100 is not stable, the optical element material 100 can be positioned effectively.
また、本実施の形態では、光学素子材料１００の中央部分（底面中央部分１００ａ又は上面中央部分１００ｂ）が下型３又は上型２の成形面２ａ，３ａ形状に変形し始めたとき以降にガスＧの吹き付けを停止する。そのため、光学素子材料１００の位置決めをより確実に行うことができる。 In the present embodiment, the gas is generated after the central portion (the bottom surface central portion 100a or the top surface central portion 100b) of the optical element material 100 starts to be deformed into the shape of the molding surfaces 2a and 3a of the lower die 3 or the upper die 2. Stop spraying G. Therefore, the optical element material 100 can be positioned more reliably.
また、本実施の形態では、ガスＧは、加熱ガスである。そのため、光学素子材料１００を外周から均等に加熱することができ、より高精度な光学素子を製造することができる。更には、加熱工程を短時間で行うことができ、光学素子の製造サイクルタイムを短縮することもできる。 In the present embodiment, the gas G is a heating gas. Therefore, the optical element material 100 can be heated uniformly from the outer periphery, and a more accurate optical element can be manufactured. Furthermore, the heating process can be performed in a short time, and the manufacturing cycle time of the optical element can be shortened.
また、本実施の形態の位置決め工程は、例えば位置検出部９により光学素子材料１００の位置を検出する検出工程と、この検出工程の検出結果に基づき例えば吹き付け量調整部１０がガスＧの吹き付け量を調整する工程と、を有する。そのため、光学素子材料１００の位置決めをより確実に行うことができる。 Further, the positioning step of the present embodiment includes, for example, a detection step of detecting the position of the optical element material 100 by the position detection unit 9 and, for example, the spray amount adjusting unit 10 based on the detection result of the detection step. Adjusting. Therefore, the optical element material 100 can be positioned more reliably.
また、本実施の形態の位置決め工程では、光学素子材料１００の周囲に下型３の中心軸を中心として均等に分散して設けられた３箇所以上の吹き付け位置（ガス吹き付け部の一例であるガスパイプ５）から光学素子材料１００にガスＧを吹き付ける。そのため、光学素子材料１００の位置決めをより確実に行うことができる。なお、ガスＧを吹き付ける圧力の方向は、水平方向が望ましいが、機械の取り付け誤差により水平方向のみに吹き付けることが困難な場合がある。このような場合には、（１）複数の吹き付け位置からのガス吹き付け圧力の水平方向のベクトルが、光学素子材料１００と下型３との摩擦力よりも小さく、且つ、（２）複数の吹き付け位置からのガス吹き付け圧力の鉛直方向のベクトルの合計が、光学素子材料１００の質量よりも小さければ、光学素子材料１００が浮上することは無い。従って、上記のようにガスＧを吹き付けることで、光学素子材料１００の位置決めを行うことができる。また、例えば、複数の吹き付け位置からのガス吹き付け圧力の鉛直方向のベクトルが下向きとなっても、複数の吹き付け位置からの水平方向のベクトルの合計が、上述した摩擦力よりも小さければ位置決めは可能である。この場合、鉛直方向の合成ベクトルが下向きだと光学素子材料１００が転がり易くなるため、ガス吹き付け圧力の制御と、最初に光学素子材料１００を下型３の上に配置する際の中心位置合わせとを、より高精度に行うことが望ましい。 Further, in the positioning step of the present embodiment, three or more spraying positions (a gas pipe which is an example of a gas spraying part) provided evenly distributed around the center axis of the lower mold 3 around the optical element material 100 The gas G is sprayed on the optical element material 100 from 5). Therefore, the optical element material 100 can be positioned more reliably. In addition, although the direction of the pressure which blows the gas G is desirable in the horizontal direction, it may be difficult to blow only in the horizontal direction due to an installation error of the machine. In such a case, (1) the horizontal vector of the gas blowing pressure from a plurality of spraying positions is smaller than the frictional force between the optical element material 100 and the lower mold 3, and (2) the plurality of spraying If the sum of the vectors in the vertical direction of the gas blowing pressure from the position is smaller than the mass of the optical element material 100, the optical element material 100 will not float. Therefore, the optical element material 100 can be positioned by spraying the gas G as described above. In addition, for example, even if the vertical vector of the gas spray pressure from a plurality of spray positions is downward, positioning is possible if the sum of the horizontal vectors from the plurality of spray positions is smaller than the friction force described above. It is. In this case, since the optical element material 100 easily rolls when the vertical vector is downward, the control of the gas spray pressure and the center alignment when the optical element material 100 is first placed on the lower mold 3 are performed. It is desirable to perform the above with higher accuracy.
また、本実施の形態では、ガスパイプ（ガス吹き付け部）５は、光学素子材料１００にガスＧを吹き付ける吹き付け位置Ｐ１と、この吹き付け位置Ｐ１よりも光学素子材料１００から離れた後退位置Ｐ２と、に移動する。そのため、ガスパイプ５は、吹き付け位置Ｐ１において、少量のガスＧで位置決めを行うことができ、後退位置Ｐ２において、光学素子材料１００、上型２、又は下型３との干渉を防ぐことができる。 Further, in the present embodiment, the gas pipe (gas spraying portion) 5 is provided at a spray position P1 where the gas G is sprayed onto the optical element material 100 and a retreat position P2 which is farther from the optical element material 100 than the spray position P1. Moving. Therefore, the gas pipe 5 can be positioned with a small amount of gas G at the spraying position P1, and interference with the optical element material 100, the upper mold 2 or the lower mold 3 can be prevented at the retracted position P2.
また、本実施の形態では、ガスパイプ（ガス吹き付け部）５は、吹き付け位置Ｐ１においてスリーブ４を貫通してこのスリーブ４の内部空間に突出し、後退位置Ｐ２においてスリーブ４の内部空間に突出しない。 Further, in the present embodiment, the gas pipe (gas blowing portion) 5 penetrates the sleeve 4 at the blowing position P1 and protrudes into the internal space of the sleeve 4, and does not protrude into the internal space of the sleeve 4 at the retracted position P2.
なお、ガスパイプ（ガス吹き付け部）５は、光学素子材料１００の周方向Ｄに移動可能であれば１本とすることもでき、このように移動させない場合でも対向する２本とすることができる。しかしながら、光学素子材料１００の周方向Ｄに分散して、好ましくは１８０°以上の間隔を隔てずに分散して３つ以上設けられていることが望ましい。 Note that the number of gas pipes (gas spraying portions) 5 can be one as long as it can move in the circumferential direction D of the optical element material 100, and even if it is not moved in this way, it can be two opposite. However, it is desirable that three or more are dispersed in the circumferential direction D of the optical element material 100, preferably without being spaced apart by 180 ° or more.
また、本実施の形態では、位置検出部９が光学素子材料１００の位置を検出し、吹き付け量調整部１０がガスＧの吹き付け量を調整しているが、位置を検出せずに各ガスパイプ５から一定量のガスＧを光学素子材料１００に吹き付けることでも、光学素子材料１００の位置決めは可能である。 In the present embodiment, the position detection unit 9 detects the position of the optical element material 100 and the spray amount adjusting unit 10 adjusts the spray amount of the gas G, but each gas pipe 5 without detecting the position. The optical element material 100 can also be positioned by blowing a certain amount of gas G onto the optical element material 100.
また、本実施の形態では、ガスパイプ５は、吹き付け位置（Ｐ１）及び後退位置（Ｐ２）に移動するが、光学素子材料１００、上型２、及び下型３に干渉しない位置からガスＧを吹き付ける場合には、ガスパイプ５を後退させなくともよい。 In the present embodiment, the gas pipe 5 moves to the spray position (P1) and the retracted position (P2), but the gas G is sprayed from a position that does not interfere with the optical element material 100, the upper mold 2, and the lower mold 3. In some cases, the gas pipe 5 need not be retracted.
また、スリーブ４には、ガスパイプ５により吐出されるガスＧの排気孔を形成してもよいが、スリーブ４と上型２との隙間からガスＧを排気することも可能である。
また、スリーブ４を省略することも可能である。
The sleeve 4 may be formed with an exhaust hole for the gas G discharged from the gas pipe 5, but it is also possible to exhaust the gas G from the gap between the sleeve 4 and the upper mold 2.
It is also possible to omit the sleeve 4.
また、本実施の形態では、下型３の成形面３ａは、平面形状を呈するが、凸型の球面形状又は非球面形状を呈する場合にも、光学素子材料１００が下型３上で移動してしまうため、上述の位置決め工程が特に必要となる。上型２の成形面２ａの形状は、凸型でなく、凹型又は平面形状であってもよい。 In the present embodiment, the molding surface 3a of the lower mold 3 has a planar shape, but the optical element material 100 moves on the lower mold 3 even when it has a convex spherical shape or an aspherical shape. Therefore, the above-described positioning process is particularly necessary. The shape of the molding surface 2a of the upper mold 2 may be a concave shape or a planar shape instead of a convex shape.
また、本実施の形態では、上型２及び下型３が上当接部材６又は下当接部材７に固定される場合を例に説明したが、上型２及び下型３を有する型セットが、加熱、加圧、又は冷却が行われる各ステージに順次移送される場合には、上当接部材６及び下当接部材７には、上型２又は下型３が固定されない。そして、この場合、ガスパイプ５は、後退位置（Ｐ２）において、スリーブ４の外側まで後退することになる。 In the present embodiment, the case where the upper mold 2 and the lower mold 3 are fixed to the upper contact member 6 or the lower contact member 7 has been described as an example. However, a mold set having the upper mold 2 and the lower mold 3 is provided. When sequentially transferred to each stage where heating, pressurization, or cooling is performed, the upper mold 2 or the lower mold 3 is not fixed to the upper contact member 6 and the lower contact member 7. In this case, the gas pipe 5 is retracted to the outside of the sleeve 4 at the retracted position (P2).
１ 光学素子の製造装置
２ 上型
２ａ 成形面
２ｂ フランジ部
３ 下型
３ａ 成形面
３ｂ フランジ部
４ スリーブ
４ａ 貫通孔
５ ガスパイプ（ガス吹き付け部）
５ａ 先端部
５ｂ 本体部
６ 上当接部材
６ａ ヒータ（加熱部）
７ 下当接部材
７ａ ヒータ（加熱部）
８ シリンダ駆動部（加圧部）
９ 位置検出部
１０ 吹き付け量調整部
１１ ガス供給部
１００ 光学素子材料
１００ａ 底面中央部分
１００ｂ 上面中央部分
Ｄ 光学素子材料の周方向
Ｇ ガス（加熱ガス）
Ｐ１ 吹き付け位置
Ｐ２ 後退位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical element manufacturing apparatus 2 Upper mold | type 2a Molding surface 2b Flange part 3 Lower mold | type 3a Molding surface 3b Flange part 4 Sleeve 4a Through-hole 5 Gas pipe (gas spraying part)
5a tip 5b body 6 upper contact member 6a heater (heating unit)
7 Lower contact member 7a Heater (heating part)
8 Cylinder driving part (pressurizing part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Position detection part 10 Spraying quantity adjustment part 11 Gas supply part 100 Optical element material 100a Bottom surface center part 100b Upper surface center part D Circumferential direction of optical element material G Gas (heating gas)
P1 spray position P2 reverse position
Claims (9)
位置決めされた前記光学素子材料を加熱する加熱工程と、
加熱された前記光学素子材料を上型及び前記下型により加圧する加圧工程と、
加圧された前記光学素子材料を冷却する冷却工程と、を含み、
前記位置決め工程は、
前記光学素子材料の位置を検出する検出工程と、
前記検出工程の結果に基づき前記ガスの吹き付け量を調整する工程と、を有する、光学素子の製造方法。 A positioning step of positioning the optical element material by blowing gas from the outer periphery to the optical element material disposed on the lower mold;
A heating step of heating the positioned optical element material;
A pressurizing step of pressurizing the heated optical element material with the upper mold and the lower mold;
A cooling step of cooling pressurized the optical element material, only including,
The positioning step includes
A detecting step for detecting a position of the optical element material;
Adjusting the amount of the gas sprayed based on the result of the detection step .
前記下型の前記成形面上に配置されたときの前記光学素子材料における前記成形面に対向する部分は、凸型の球面形状又は非球面形状を呈する、請求項１記載の光学素子の製造方法。 The molding surface of the lower mold has a convex spherical shape or aspherical shape, or a planar shape,
The method of manufacturing an optical element according to claim 1, wherein a portion of the optical element material facing the molding surface when arranged on the molding surface of the lower mold exhibits a convex spherical shape or an aspherical shape. .
前記光学素子材料を加熱する加熱部と、
上型及び前記下型により前記光学素子材料を加圧する加圧部と、
前記光学素子材料の位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部により検出された検出結果に基づき、前記ガス吹き付け部による前記ガスの吹き付け量を調整する吹き付け量調整部と、を備える、光学素子の製造装置。 A gas blowing part for positioning the optical element material by blowing gas from the outer periphery to the optical element material disposed on the molding surface of the lower mold;
A heating section for heating the optical element material;
A pressurizing unit that pressurizes the optical element material with the upper mold and the lower mold;
A position detector for detecting the position of the optical element material;
An optical element manufacturing apparatus , comprising: a spray amount adjusting unit that adjusts a spray amount of the gas by the gas spray unit based on a detection result detected by the position detection unit .
前記ガス吹き付け部は、前記吹き付け位置において前記スリーブを貫通して該スリーブの内部空間に突出し、前記後退位置において前記スリーブの内部空間に突出しない、請求項７記載の光学素子の製造装置。 A sleeve is disposed on the outer periphery of the upper mold and the lower mold,
The optical element manufacturing apparatus according to claim 7 , wherein the gas spraying portion penetrates the sleeve at the spraying position and protrudes into the internal space of the sleeve, and does not protrude into the internal space of the sleeve at the retracted position.
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