JPH0228460B2 - Renzunopuresuseikeisochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプレス成形にて光軸ずれの少ないレン
ズを製造できるレンズのプレス成形装置に関する
ものである。

〔従来技術〕

最近、ガラスを直接プレス加工することにより
光学レンズを得ることが盛んに検討されている。

従来このような加工を行なう装置として、例え
ば、特開昭60−118640号公報に記載されたような
ものがある。この成形装置は、側壁に取出口を設
けたスリーブ内に上型、下型を滑動自在に収納
し、取出口を通してガラスプリフオームを載せた
リング状胴型をスリーブ内に挿入し、胴型内で上
型と下型とによりプレス成形するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような装置では、スリーブ
内を上型と下型が滑動するために４〜10μｍのク
リアランスが必要となり、このクリアランスのた
めにプレス時にスリーブに対して上、下型が傾く
という問題があつた。光軸の傾きに対して厳しい
非球面のレンズの場合は、上、下型及びスリーブ
の長さを非常に長くしてこの傾きを小さくしなけ
ればならず、装置が大きくなつてしまう。また、
この装置ではスリーブ内に挿入されたリング状胴
型の中に上下から上型、下型を挿入させる構造に
するために、ある程度のクリアランスがどうして
も必要になり、光軸の傾きを小さくしたり、光軸
とレンズの外形に対する中心軸とを合致させたり
することが基本構造的に難しい。

一方、コンパクトデイスクのピツクアツプ用の
レンズとして両面が非球面のものが開発されてい
るが、このレンズは外形が５〜８mmと極めて小さ
く、面精度、偏心、中心肉厚のいずれも高精度が
要求される。球面レンズの場合は外形の中心軸に
対する光軸のずれである偏心が問題になるが、両
非球面レンズの場合は各面がそれぞれ中心軸を持
つために、中心軸同志の傾き（テイルト：Tilt）、
中心軸同志の軸ずれ（デイセンタ：Decenter）
が問題になる。コンパクトデイスクのレンズで波
面収差が0.04λrms（λは波長）以内のものを得よ
うとすると、テイルトを60秒以内、デイセンタを
10μｍ以内に押える必要がある。また、肉厚精度
も±15μｍ以内に押える必要がある。

しかしながら、このようなレンズを上記従来の
装置で製造することは困難であり、このようなレ
ンズを簡単な構造の装置で製造することが望まれ
ていた。

〔問題点を解決するための手段〕

上面に成形面が形成された下型と、下面に成形
面が形成され、その上面が垂直中心軸にほぼ直角
な面に形成された上型と、下型の外周面に接触す
るとともに、下型の成形面より上方に伸びて下型
より高く形成された内周面を有し、上型がこの内
周面で滑動し得るように構成され、かつその上面
が下型の垂直中心軸にほぼ直角な面に形成された
案内型と、加圧前には上型の上面に接触し加圧時
に案内型の上面に接触する押し板とを備えたもの
である。

また、案内型を上下に分割し、上案内型と上型
を押し板で上方から押すようにしたものである。

〔作用〕

上型、下型の両成形面の間に被成形物を配置
し、押し板を介して上型を上方から加圧して案内
型内に滑動させ、押し板の下面が案内型の上面に
当接するまでこの滑動を続けることにより、ま
た、上下の案内型が当接するまで滑動することに
より、被成形物をレンズに成形する。

〔実施例〕

第１図ａは被成形レンズ１をプレス加工する前
の状態の成形装置の断面図を示し、第１図ｂはプ
レス加工後の断面図を示す。２は炭化タングステ
ンからなる円柱状の下型で、下部の径が大きくな
つてフランジ部２ａが形成され、この上面２ｂは
下型２の外径に対する垂直中心軸に直角な平滑面
に精密に仕上られている。また、下型２の上面は
非球面の凹面からなる成形面２ｃに形成されてい
る。この成形面２ｃは非球面軸が垂直中心軸に合
致するように精度よく加工されている。３は同じ
く炭化タングステンからなる下型２より高さが高
い円筒形の案内型であり、下型２にクリアランス
０〜3μｍ程度できつく嵌合され一体化されてい
る。案内型３の上面３ａと下面３ｂは互いに平行
な平滑面に精密に仕上られている。従つて、下型
２の上面２ｂと案内型３の下面３ｂが密接してい
るため、案内型３の上面３ａは下型２の垂直中心
軸に直角に形成されることになる。なお、３ｃ，
３ｄは案内型３の中央部に形成された空気抜用の
孔である。４は同じく炭化タングステンからなる
円柱形の上型であり、上面４ａは中心部に突起部
４ｂが形成され、この突起部４ｂ以外の面は上型
４の垂直中心軸に直角な平滑面に精密に仕上られ
ている。上型４の下面は非球面の凸面からなる成
形面４ｃが形成されている。成形面４ｃは非球面
軸が垂直中心軸に合致するように精度よく加工さ
れている。この上型４は案内型３に対して滑動可
能な範囲でできるだけ小さいクリアランス、例え
ば6μｍのクリアランスで嵌合されるようになつ
ている。５は同じく炭化タングステンからなる円
盤形の押し板であり、中心部には突起部４ｂがゆ
るく挿入される穴５ａが形成され、下面５ｂは平
面度のよい平滑面に精密に仕上られている。

次に、この成形装置を使つた成形方法を説明す
る。まず、上型４を案内型３から抜いた状態で、
光学ガラスの１種類であるSF６（転移温度435
℃）の球状プリフオーム（直径６mm）の被成形レ
ンズ１を下型２の成形面２ｃ上に置く。成形面２
ｃは凹面なので球形の被成形レンズ１は中央部に
配置される。このように、被成形レンズが中央部
にあるとプレス成形時に押されて周辺に広がるの
で、成形がスムースになされてレンズに気泡が入
らず精度よく加工できる。次に、上型４を案内型
３に入れ、上型４の上には押し板５を載せる。こ
のとき、被成形レンズ１の直径は最終レンズの中
心肉厚より厚いので、上型４は案内型３の上面３
ａより上方に突出し、押し板５の下面５ｂは上型
４の上面４ａに密接しているが案内型３の上面３
ａとは離れている。なお、押し板５の穴５ａに突
起部４ｂが挿入されているのは、加圧時に押し板
５が上型４に対して横方向にずれないためであ
る。第１図ａはこの状態を示している。

この状態で、窒素ガス雰囲気中で昇温し、被成
形レンズ１を10⁸〜10^10.5ポアズの粘度にする。本
実施例では10⁹ポアズの粘度にするために495℃に
昇温する。そして、押し板５を200Kg／cm²に相当
する力で下方に押し、30秒間プレス加工を行な
う。押し板５に押されて上型４は案内型３内を滑
動しながら下降し、被成形レンズ１は押されて外
方に延び成形面に沿つた形状に成形される。そし
て、押し板５の下面５ｂが案内型３の上面３ａに
当接したとき上型４の下降は止る。これによつ
て、レンズの中心肉厚は精度よく決まる。すなわ
ち、後記するようにプレス後の冷却工程において
は、レンズ面に加わる荷重は上型４の自重（20
ｇ）のみであるため、これによつてレンズが延び
ることは殆どないからである。また、押し板５の
案内型３に対するという当接により、上型４の上
面４ａと案内型３の上面３ａとは正確に同一平面
を形成するため、下型２の非球面軸と上型４の非
球面軸との間の傾きを精度よく防止することがで
きる。第１図ｂはこの状態を示している。

また、押し板５が案内型３に当接したときの成
形レンズ１ａの周辺部の状態を第２図に示す。レ
ンズの周辺部１aaと各型との間には隙間６が形
成されている。型の寸法は、被成形レンズ１の大
きさが最大のものでもやや隙間６ができるように
設計されており、被成形レンズ１の大きさのバラ
ツキをこの隙間６で吸収するようにしており、加
圧中必ず押し板５が案内型３に当接するようにな
つている。

さて、上述の30秒間のプレス加工を終了した
後、そのままガラス転移点（435℃）以下になる
まで徐冷を行なう。このとき、上型４は押し板５
および案内型３に対して可動自在にした構造のた
め、冷却による成形レンズ１ａの収縮にともなつ
て自重でこれに追従し、レンズの成形面と接触を
保つている。その結果、成形レンズ１ａの熱をそ
の上、下面から上型４、下型２に均等に逃がすこ
とができる。

さらに冷却した後に、型を引くり返えし、押し
板５の穴５ａを利用して型を突上げ、成形レンズ
１ａを型から取出す。

このようにして成形されたレンズは、高い面精
度が得られ、テイルトが20秒、デイセンタが5μ
ｍとなり、中心肉厚精度がよく、波面収差が
0.023λrmsのものが得られた。なお、比較のため
に上型４と押し板５が一体の構造のもので同様の
プレスを行なつたが、冷却時のレンズの収縮に上
型４が追従しないため、高い面精度のレンズが得
られなかつた。

第３図は他の実施例の断面図であり、ａはプレ
ス前の状態、ｂはプレス後の状態を示す。第１図
と同一または相当部分には同一符号を付けてあ
る。下型２の下面２baは垂直中心線に直角な平
滑面に形成され、その中心部の突起部２aaは案
内型３の底面の中心穴３ｅに挿入されている。案
内型３の底部の上面３baと頭部の上面３ａとは
平行に形成されおり、下型２の下面２baと案内
型３の上面３baは密接されているため、案内型
３の上面３ａは下型２の垂直中心軸に直角に形成
さることになる。また、案内型３の上方の開口部
は段３ｆがついてやや径が大きく形成されてお
り、これに合うように上型４は段４ｄがついて上
方の径がやや大きく形成されている。３ｇは案内
型３に形成された空気抜用の孔である。上型４は
第１図に示した実施例と同様に小さいクリアラン
スで案内型３に挿入される。

第４図は他の実施例の断面図であり、ａはプレ
ス前の状態、ｂはプレス後の状態をそれぞれ示
す。また、第５図は平面図、第６図は底面図であ
る。

下型１２、下案内型１３、上案内型２３、上型
１４は前の実施例と同様に炭化タングステンから
なり、下型１２は下案内型１３内に中心１０に対
して120度毎に３個設けられ、上型１４は上案内
型２３内に中心１０に対して同じく120度毎に３
個設けられている。３個の型とも同じであるので
以後１個についてだけ説明する。

下型１２、上型１４の成形面１２ｃ，１４ｃは
球面に形成され、球面の曲率半径の中心が型の外
径の垂直中心軸上にそれぞれ精度よく合致するよ
うに加工されている。また、下型１２の下面１２
ba、上型１４の上面１４ａはそれぞれ各垂直中
心軸に直角に加工形成されている。下案内型１３
はその上、下面が平行平滑面に精度よく仕上げら
れており、支持板８にネジ１６により固定されて
いる。下案内型１３より高さが低い下型１２は、
下案内型１３内に約3μｍのクリアランスで収納
されている。これにより、下案内型１３の上面１
３ａは、下型１２の垂直中心軸に直角に形成され
ることになる。また、上案内型２３はその上、下
面が平行平滑面に精度よく仕上げられており、ネ
ジ１７により平滑な下面９ｃを有する押し板９に
固定されている。上型１４はこの上案内型２３内
に6μｍ程度のクリアランスで滑動自在に収納さ
れている。これにより、上案内型２３の下面２３
ｂは、上型１４の垂直中心軸に直角に加工形成さ
れることになる。段２３ｆ，１４ｄにより上案内
型２３と上型１４の間にはわずかな隙間が形成さ
れる。なお、１３ｃ，１３ｄ，２３ｇは空気抜用
の孔である。また、８ａ，９ａは通気用の穴であ
る。９ｂは下案内型１３内に固定された案内柱１
１を逃るための穴である。２３ｈは案内柱１１を
滑動自在に挿入するために上案内型２３に形成さ
れた穴である。この３本の案内柱１１に案内され
て上案内型２３は滑動し、３組の上型１４、下型
１２は精度よく位置決めされる。そして、上案内
型２３と押し板９を案内柱１１からはずしても、
３組の上型１４は上案内型２３に保持されてい
る。

前の実施例と同様に被成形レンズ１を下型１２
の上に載せて第４図ａの状態にする。次いで窒素
ガス雰囲気中で495℃に昇温し、200Kg／cm²の圧力
で押し板９を押し30秒間プレス加工を行ない、上
案内型２３を下案内型１３に密接するまで下降さ
せる。第４図ｂはこの状態を示す。そして、転移
温度（435℃）まで除冷し、さらに急冷してから
成形レンズ１ａを型から取出す。下型１２と上型
１４の球面軸同志のテイルトは30秒以内に押えら
れ、デイセンタも7μｍ程度と極めて小さく押え
られる。また、冷却時のレンズの収縮に対して
は、段２３ｆ，１４ｄの間の隙間のため上型１４
が追従してレンズ面への接触を保つので、レンズ
の熱をその上、下面から上、下型に均等に逃がし
てレンズ面が高精度に形成される。型からのレン
ズの取出しは、上案内型２３と押し板９を抜いた
後、支持板８の穴８ａを利用して下型１２を突上
げて行なつた。

なお、上、下型の高さ寸法精度にバラツキがあ
る場合には、上型、下型のいずれか一方または両
方の下面に平行平面の円盤状のスペイサをはさん
でレンズの中心肉厚を調整するこができる。

この実施例のように、案内型を２つに分けた構
造にすると、被成形レンズの型への配置および成
形レンズの型からの取出しが容易になる効果があ
る。

この実施例では下案内型に案内柱を固定した
が、上案内型に固定して、下案内型に案内柱が挿
入される穴を形成することもできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明に係るレンズのプレ
ス成形装置によれば、下型の垂直中心軸に直角な
案内型の上面と上型の垂直中心軸に直角な上型の
上面とを押し板の下面で同一平面に合致させてレ
ンズをプレスすることにより、レンズの各面の軸
相互間のテイルトやデイセンタが小さくなり、面
精度もよくなる。特に、面精度、偏心、中心肉厚
及び外径精度に超高精度が要求される非球面レン
ズを簡単な構成の型装置でプレス加工することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本発明に係るレンズのプレス成
形装置の一実施例の断面図、第２図は第１図ｂの
部分拡大断面図、第３図ａ，ｂは他の実施例の断
面図、第４図ａ，ｂは別の他の実施例の断面図、
第５図は第４図の実施例の平面図、第６図は同じ
く底面図である。 １……被成形レンズ、１ａ……成形レンズ、２
……下型、２ｃ，４ｃ……成形面、３……案内
型、３ａ，４ａ……上面、４……上型、５……押
し板、５ｂ……下面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上面に成形面が形成された下型と、 下面に成形面が形成され、その上面が垂直中心
   軸にほぼ直角な面に形成された上型と、 下型の外周面に接触するとともに、下型の成形
   面より上方に伸びて下型より高く形成された内周
   面を有し、上型がこの内周面で滑動し得るように
   構成され、かつその上面が下型の垂直中心軸にほ
   ぼ直角な面に形成された案内型と、 加圧前には上型の上面に接触し加圧時に案内型
   の上面に接触する押し板とを備え、 両成形面の間に被成形物を配置し、押し板を介
   して上型を上方から加圧することにより被成形物
   をレンズに成形するレンズのプレス成形装置。 ２ 上面に成形面が形成された下型と、 この下型に接触するとともに、下型の成形面よ
   り上方に伸びて下型より高く形成された内周面を
   有し、その上面が下型の垂直中心軸にほぼ直角な
   面に形成された下案内型と、 下面に成形面が形成され、上面が垂直中心軸に
   ほぼ直角な面に形成されるとともに、下案内型内
   に滑動し得るように構成された上型と、 下面と上面が平行に形成され、上型が内部で滑
   動し得るように構成された上案内型と、 下面が上型の上面と上案内型の上面に密接する
   ように構成された押し板と、 下型と上型の各垂直中心軸が合致するように下
   案内型に対して上案内型を案内する案内手段とを
   備え、 両成形面の間に被成形物を配置し、押し板を介
   して上型を上方から加圧することにより被成形物
   をレンズに成形するレンズのプレス成形装置。