JPH0351311Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はレンズ、プリズム、ミラー及びフイル
タ等の光学素子を成形するために用いられる型装
置に関し、特にプレス成形により高精度の光学素
子を製造するのに好適な型装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、レンズ、プリズム、ミラー及びフイル
タ等の光学素子は、ガラス等の素材を研削して外
形を所望の形状とした後に、機能面即ち光が透過
及び／または反射する面を研摩して光学面とする
ことにより製造されている。

しかして、以上の様な光学素子の製造において
は、研削及び研摩により所望の表面精度（即ち表
面形状及び表面粗さ等の精度）を得るためには、
熟練した作業者が相当の時間加工を行なうことが
必要であつた。また、機能面が非球面である光学
素子を製造する場合には、一層高度な研削及び研
摩の技術が要求され且つ加工時間も長くならざる
を得なかつた。

そこで、最近では、上記の様な伝統的な光学素
子製造方法に代つて、所定の表面精度を有する成
形用型装置内に光学素子材料をを収容して加熱及
び加圧することによりプレス成形にて直ちに機能
面を含む全体的形状を形成することが行なわれる
様になつてきている。これによれば、機能面が非
球面である場合でさえも比較的簡単且つ短時間で
光学素子を製造することができる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

近年においては、上記の様なプレス成形により
光学面を形成する光学素子製造を次第に高精度光
学素子の製造にも適用する要求が高まつている。
たとえば、光学素子がレンズの場合において、両
面の対称軸間の平行偏心10μm以下且つ該対称軸
間の倒れ角度15秒以下の軸ずれ公差が要求される
場合がある。

しかして、プレス成形による光学素子の製造
は、一般に、筒状の胴型部材内に上型部材及びこ
れと対向する下型部材を配置して、該上下型部材
間に光学素子材料を導入し、所定の加熱温度条件
下で上下型部材を接近させて加圧することで行な
うことが多い。従つて、上型と下型との軸がずれ
ていると、成形光学素子に軸ずれが発生する。こ
の様な軸ずれを少なくするためには、上型部材、
下型部材及び胴型部材の形状精度を十分に高める
とともに、胴型部材に対する上下の型部材の嵌合
精度をも十分に高める必要がある。たとえば、上
記の様な両面の対称軸間の平行偏心10μm以下且
つ該対称軸間の倒れ角度15秒以下の軸ずれ公差の
レンズの場合には胴型部材と上下型部材とのクリ
アランスは5μm以下であることが要求される。と
ころが、部品の嵌合組立においては5μm以下のク
リアランスのものを組立てることは非常に困難で
ある。

従つて、現実には高精度光学素子の製造の場合
には、プレス成形後に従来の光学素子製造におけ
る様な心取り加工を行なつて軸ずれ精度を向上さ
せることが必要となる。しかし、この様な成形後
の加工は、プレスにより光学面を形成する方法の
利点である短加工時間及び低コストの利点を損な
うものであり、好ましくはない。

そこで、この様なプレス成形において、上型部
材及び下型部材のうちの少なくとも一方の外径を
胴型部材内径よりも大きくしておき、該移動可能
型部材を胴型部材の端面に対し光軸方向を横切る
方向に移動可能としておくことにより、軸ずれの
少ない光学素子を得る方法が、特開昭60−51623
号公報及び特開昭61−6139号公報に開示されてい
る。

しかしながら、この方法は、少なくとも１つの
機能面が球面である光学素子にしか適用できな
い。近年においては、光学的特性の向上の要求か
ら、両面が非球面である光学素子も要求されてお
り、上記公報記載の方法はこの様な要求を十分に
満足させることができない。

そこで、本考案は、多く種類の光学素子をプレ
ス成形により軸ずれが少なく高い精度にて製造す
ることのできる成形用型装置を提供することを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案によれば、以上の如き目的は、 光学素子材料を収容し加熱及び加圧により光学
素子を成形するための型装置において、上型部材
及び下型部材のうちの少なくとも一方が筒状部材
に対し上下方向に移動可能とされており、該型部
材移動のためのガイドとなる手段の熱膨張係数が
該移動可能型部材の熱膨張係数と異なり、成形時
の加熱温度条件下において上記移動可能型部材と
該ガイド手段との間の余裕が排除される様になつ
ていることを特徴とする、光学素子成形用型装
置、 により達成される。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら本考案の具体的実施
例を説明する。

第１図ａは本考案による光学素子成形用型装置
の第１の実施例の要部を示す縦断面図であり、第
１図ｂはそのＢ−Ｂ断面図である。

これらの図において、２は筒状部材であり、該
部材の中心には上下方向の円形貫通孔２ａが形成
されている。該貫通孔は真円度及び円筒度を十分
高い精度に形成されている。該筒状部材２はたと
えば超硬合金（熱膨張係数4.8×10^-6／℃）から
なる。

４は上型部材であり、該上型部材は円柱状の外
面４ａを有し、該外面は真円度及び円筒度を十分
高い精度に形成されている。また、該上型部材の
下端面４ｂは光学素子の光学的機能面を形成する
ための面とされており、該面は所要の表面精度を
有する。６は下型部材であり、該下型部材は円柱
状の外面６ａを有し、該外面は真円度及び円筒度
を十分高い精度に形成されている。また、該下型
部材の上端面６ｂは光学素子の光学的機能面を形
成するための面とされており、該面は所要の表面
精度を有する。これら上下型部材はたとえば超硬
合金（熱膨張係数4.8×10^-6／℃）からなる。

８は胴型部材であり、該部材はリング形状をな
しており、その外面は上記筒状部材の貫通孔２ａ
と対応する形状をなしている。また、該胴型部材
の内周面は円筒形であり、該内周面が光学素子の
外周面を形成するための面とされており、該面は
所定の形状精度を有する。該胴型部材はたとえば
超硬合金からなる。

上型部材４及び下型部材６と筒状部材２との間
には複数の球体１０が配置されている。該球体は
リテーナ１２により回転自在且つ、第１図ｂに示
される様に、上型部材または下型部材の周囲に均
等に配置されている。上記球体１０はたとえばア
ルミナ系セラミツクス（熱膨張係数8.2×10^-6／
℃からなり、上記リテーナ１２はたとえばモリブ
デンからなる。

第１図ａに示される様に、上型部材４と下型部
材６と胴型部材８とで囲まれる領域として成形空
間（キヤビテイ）１４が形成される。

以上の本実施例型装置においては、常温（20
℃）で、筒状部材２の内径（貫通孔２ａの径）は
20.00mmであり、上型部材４の外径及び下型部材
６の外径はいずれも10.00mmであり、更に球体１
０の径は4.99mmである。

第２図及び第３図は本実施例装置を使用して光
学素子（両凸レンズ）をプレス成形する際の様子
を示す図であり、以下これらの図を参照しながら
本実施例装置の作用を説明する。

先ず、常温において、第２図に示される様に、
上型部材４を上方へと移動させ抜き出した状態
で、光学素子材料１６を下型部材６上且つ胴型部
材８内に導入する。該光学素子材料は予備成形さ
れたものであつてもよい。

次に、常温において、第３図に示される様に、
上型部材４を球体１０をガイドとして所定の位置
へと挿入する。この挿入時には、上型部材４と球
体１０とのクリアランスは10μmあるので十分良
好な作業性にて嵌合させることができる。

次に、不図示の加熱手段により装置全体を加熱
して、光学素子材料１６の成形温度にまで昇温さ
せる。成形時の温度は光学素子材料の種類により
異なるが、たとえば620℃である。この成形温度
において、熱膨張によりそれぞれ、上記筒状部材
２の内径は20.058mmとなつており、上記上型部材
４及び下型部材６の外径はいずれも10.029mmとな
つており、更に、上記球体１０の径は5.0145mmと
なつている。従つて、筒状部材２と球体１０との
間のクリアランス及び該球体と上下型部材４，６
との間のクリアランスはいずれも０となる。

次に、第３図に示される様に、上型部材４及び
下型部材６に対し不図示の加圧手段によりそれぞ
れ下向き及び上向きの力を作用させてプレスを行
なう。

そして、所定時間のプレスの後に、加圧を解除
し、徐々に温度を低下させ、常温近くの温度にて
上型部材４を上方へと引き抜く。該引き抜き時に
おいては上記挿入時と同様に十分なクリアランス
があるので、引き抜き操作は十分良好に行なわれ
る。

しかる後に成形済の光学素子を装置外へと取り
出す。

以上の様な本実施例においては、上型部材４と
下型部材６とを筒状部材２に対し嵌合させること
による軸ずれをプレス成形時には完全に除去して
いるので、各部材精度を十分に良好に製造してお
くことにより、成形光学素子の軸ずれを十分に小
さく（たとえば、平行偏心10μm以下且つ該対称
軸間の倒れ角度15秒以下）することが可能であ
る。

第４図は本考案による光学素子成形用型装置の
第２の実施例の要部を示す縦断面図である。本図
において、上記第１図ａにおけると同様の部材に
は同一の符号が付されている。

本実施例は、転動体である複数の球体１０の代
りに摺動体であるスリーブ２２を用いている点の
みが上記第１実施例と異なる。該スリーブはたと
えばステンレス鋼（熱膨張係数18×10^-6／℃）か
らなる。

以上の本実施例型装置においては、常温（20
℃）で、筒状部材２の内径（貫通孔２ａの径）は
20.00mmであり、上型部材４の外径及び下型部材
６の外径はいずれも10.00mmであり、更にスリー
ブ２２の内径は10.02mmであり外径は19.98mmであ
る。

従つて、本実施例では、常温において上下型部
材４，６とスリーブ２２との間のクリアランス及
び該スリーブと筒状部材２とのクリアランスはい
ずれも直径で0.02mmあるので、上型部材４をスリ
ーブ２２内に挿入し及び該スリーブから抜き出す
操作を良好に行なうことができる。

また、成形時の温度が620℃であるとして、こ
の温度において、熱膨張により、上記筒状部材２
の内径は20.058mmとなつている。また、上記スリ
ーブ２２の外径は、フリーの状態では20.196mmと
なるが、上記筒状部材２により膨張を制限されて
いるので実際には20.058mmよりもわずかに大きく
なつている。更に、上記スリーブ２２の内径は、
フリーの状態では10.128mmとなるが、上記の様に
膨張を制限されているので実際には9.99mmよりも
わずかに大きくなつている。そして、上記上型部
材４及び下型部材６の外径は、フリーの状態では
いずれも10.029mmとなるが、上記スリーブ２２に
より膨張を制限されているので実際には9.99mmよ
りもわずかに大きくなつている。

従つて、成形時において、筒状部材２とスリー
ブ２２との間のクリアランス及び該スリーブと上
下型部材４，６との間のクリアランスはいずれも
０となり、本実施例においても上記第１実施例と
同様の効果が得られる。

第５図は本考案による光学素子成形用型装置の
第３の実施例の要部を示す縦断面図である。本図
において、上記第１図ａにおけると同様の部材に
は同一の符号が付されている。

本実施例は、転動体である複数の球体１０を用
いておらず筒状部材２が直接上型部材４及び下型
部材６に接触している点が上記第１実施例と異な
る。また、本実施例において、筒状部材２はたと
えば窒化けい素セラミツクス（熱膨張係数３×
10^-6／℃）からなり、上下型部材４，６はたとえ
ばモリブデン（熱膨張係数６×10^-6／℃）からな
る。

以上の本実施例型装置においては、常温（20
℃）で、筒状部材２の内径は10.018mmであり、上
型部材４の外径及び下型部材６の外径はいずれも
10.00mmである。

従つて、本実施例では、常温において上下型部
材と筒状部材２とのクリアランスはいずれも直径
で0.018mmあるので、上型部材４を筒状部材２内
に挿入し及び該筒状部材から引き出す操作を良好
に行なうことができる。

また、成形時の温度が620℃であるとして、こ
の温度において、熱膨張により、上記筒状部材２
の内径及び上記上下型部材４，６の外径はいずれ
も10.036mmとなつている。従つて、筒状部材２と
上下型部材４，６との間のクリアランスは０とな
り、本実施例においても上記第１実施例と同様の
効果が得られる。

第６図は本考案による光学素子成形用型装置の
第４の実施例の要部を示す縦断面図である。本図
において、上記第４図におけると同様の部材には
同一の符号が付されている。

本実施例は、下型部材６、該下型部材に対応し
て配置されているスリーブ２２及び胴型部材８が
筒状部材２と一体的に形成されている点が上記第
２実施例と異なる。本実施例においても上記第２
実施例と同様の効果が得られる。

以上の実施例は光学素子が両凸レンズである場
合のものであるが、本発明は光学素子がその他の
形状の球面または非球面のレンズや更にレンズ以
外である場合にも同様に適用することができる。

〔考案の効果〕

以上の様な本考案によれば、プレスによる光学
素子の製造において、比較的低い温度では筒状部
材と上型部材及び／または下型部材との間に寸法
間〓を有するため型装置の組立てが容易であり、
且つプレス成形温度では移動可能型部材と移動の
ためのガイド手段との間の余裕を排除することが
できるので軸ずれの少ない高精度の光学素子を製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本考案による光学素子成形用型装置
の要部を示す縦断面図であり、第１図ｂはそのＢ
−Ｂ断面図であり、第２図及び第３図は該装置を
使用して光学素子をプレス成形する際の様子を示
す図である。第４図〜第６図は本考案による光学
素子成形用型装置の要部を示す縦断面図である。 ２：筒状部材、４：上型部材、６：下型部材、
８：胴型部材、１０：球体、１４：キヤビテイ、
１６：光学素子材料、２２：スリーブ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 光学素子材料を収容し加熱及び加圧により光
   学素子を形成するための型装置において、上型
   部材及び下型部材のうちの少なくとも一方が筒
   状部材に対し上下方向に移動可能とされてお
   り、該型部材移動のためのガイドとなる手段の
   熱膨張係数が該移動可能型部材の熱膨張係数と
   異なり、成形時の加熱温度条件下において上記
   移動可能型部材と該ガイド手段との間の余裕が
   排除される様になつていることを特徴とする、
   光学素子成形用型装置。 (2) ガイド手段が筒状部材と移動可能型部材との
   間に配置された転動体からなる、実用新案登録
   請求の範囲第１項の光学素子成形用型装置。 (3) ガイド手段が筒状部材と移動可能型部材との
   間に配置された摺動体からなる、実用新案登録
   請求の範囲第１項の光学素子成形用型装置。 (4) ガイド手段が筒状部材からなる、実用新案登
   録請求の範囲第１項の光学素子成形用型装置。 (5) 筒状部材が上型部材及び下型部材のうちの一
   方の移動不能な型部材を兼ねている、実用新案
   登録請求の範囲第１項の光学素子成形用型装
   置。