JPH07106915B2 - 光学素子製造方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はレンズ、プリズム、ミラー及びフィルム等の光
学素子をプレス成形を用いて製造するための方法及び装
置に関する。本発明方法及び装置は、たとえばプレスに
より表面精度の良好な光学機能面を形成する光学素子製
造に好適に適用される。

［従来の技術及びその問題点］ 一般に、レンズ、プリズム、ミラー及びフィルタ等の光
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った。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
らざるを得なかった。

そこで、最近では、上記の様な伝統的な光学素子製造方
法に代って、所定の表面精度を有する成形用金型内に光
学素子材料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ってきている。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。

この様なプレス成形方式は光学素子の連続製造に適し、
成形用金型中に光学素子材料を収容して該金型をキャリ
アにて保持し該キャリアを移動させながら加熱及び金型
加圧を行なうことにより連続的に光学素子を製造するこ
とができる。

そして、更には金型または該金型を構成する型部材をキ
ャリヤとして利用し、これにより光学素子材料を保持し
つつガイド手段上を移動させながら、所定の領域にて加
熱し、次いで所定の領域にて金型加圧を行ない、次いで
所定の領域にて徐冷を行なう連続的光学素子成形装置が
提案されている（特開昭59−152229号公報参照）。

第３図（ａ）〜（ｃ）はこの様な従来の連続的光学素子
製造の工程説明図である。

図において、２は型装置の基板であり、４は型装置の胴
型部材であり、６は型装置の下型部材であり、８は型装
置の上型部材であり、10は下型部材用の加圧ロッドであ
り、12は上型部材用の加圧ロッドである。上記胴型部材
４及び上記下型部材６は上記基板２に対し固定されてい
る。また、上記上型部材用加圧ロッド12と上型部材８と
は一体的に形成されている。

上記下型部材６は上に凹の成形面6aを有し、上記上型部
材８は下に凹の成形面8aを有する。これら成形面6a,8a
は製造される光学素子たるレンズの機能面を形成するた
めの面であり、所定の面精度を有する。また、上記胴型
部材４の上面には上記上型部材８の成形面8aと同一の曲
率半径で且つ凹凸が逆の係合面4aが形成されている。

先ず、第３図（ａ）に示される様に、基板２、胴型部材
４及び下型部材６からなるキャリヤの胴型部材４内且つ
下型部材６上に、予め所定の寸法に形成されたガラスブ
ロック20を収容する。

次いで、上記キャリヤを不図示の手段により所定のプレ
ス位置まで搬送しながら加熱し、プレス位置において、
第３図（ｂ）に示される様に、下方から加圧ロッド10を
上方へと押し上げ且つ上方から上型部材８及び加圧ロッ
ド12を押し下げることによりプレス成形を行なう。22は
成形済光学素子である。

次に、成形済光学素子が変形で生じなくなる温度まで徐
冷した後に上記加圧ロッド10,12の作用を解除し、第３
図（ｃ）に示される様に、キャリアにより成形済光学素
子22を保持したままプレス位置から搬出し、更に徐冷す
る。

しかる後に成形済光学素子22がキャリヤから取出され、
該キャリヤは更なる製造サイクルに利用される。

尚、上記従来方法において、プレス位置から搬出され徐
冷された光学素子は、更にキャリヤに保持されたままで
屈折率微調整のためのファインアニール処理や光学面に
対するコーティング処理に付される場合もある。

以上の様な連続的光学素子製造において製造速度を向上
させるためには数多くのキャリヤを使用せねばならない
が、上記の様に該キャリヤとして使用される胴型部材４
や下型部材６は光学素子の形状精度に対応して高精度に
仕上げられた成形面や型合せ面を有するので、この様な
キャリアを多く使用することはコスト面から得策ではな
い。また、成形後の徐冷、ファインアニールまたはコー
ティングの工程中にキャリヤとして用いられる型部材の
成形面が傷付けられるおそれがあるが、その様な場合に
高価なキャリヤを用いていると損失が大きい。

本発明は上記の実情に鑑みてなされたものであり、プレ
ス成形して必要最小限の時間の後に光学素子を型部材か
ら取出して該型部材を直ちに後続サイクルに使用でき、
従って連続製造に際してもそれ程多くの型部材を必要と
しない光学素子製造方法及びその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］ 本発明によれば、以上の如き目的は、 光学素子材料をプレス成形する工程を含んで光学素子を
製造する方法において、成形用型装置内に予め成形済光
学素子取出しのための取出手段を配置し、プレス成形後
に成形済光学素子を上記取出手段を用いて型装置から取
出すことを特徴とする、光学素子の製造方法、 により達成される。

本発明には、プレス成形後に上記取出手段を用いて成形
済光学素子を保持し搬送する態様が含まれる。また、本
発明には、上記光学素子材料のプレス成形時に上記取出
手段の一部を用いて光学素子材料がプレス成形され、成
形済光学素子を上記取出手段の一部に係合させて型装置
から取出す態様が含まれる。ここで、上記成形済光学素
子の外周部に上記取出手段の一部を係合させて取出すこ
とができる。

また、本発明によれば、以下の如き目的は、 光学素子材料をプレス成形して光学素子を製造する装置
において、成形用型装置の型部材の成形面に成形済光学
素子取出しのための取出手段の少なくとも一部が配置さ
れていることを特徴とする、光学素子の製造装置、 により達成される。

本発明には、上記取出手段は成形済光学素子を保持搬送
し得るものである態様が含まれる。また、本発明には、
型装置が胴型部材と上型部材と下型部材とを含んでな
り、上記取出手段の少なくとも一部が上記胴型部材に配
置されている態様が含まれる。

更に、本発明によれば、以上の如き目的は、 光学素子の機能面をプレス成形する少なくとも一対の型
部材を用いて光学素子成形用材料をプレス成形して得ら
れる光学素子であって、上記光学素子成形用材料を上記
型部材間に配置する際に、上記成形用材料を成形して光
学素子形状に変形させた成形済光学素子に係合する取出
手段を配置し、成形済光学素子を上記取出手段により上
記型部材間から取出すことにより得られたことを特徴と
する、光学素子、 により達成される。

本発明には、上記取出手段は成形済光学素子の外周に係
合するものである態様が含まれる。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施例を説明
する。

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明による光学素子製造の第
１の実施例の工程説明図であり、ここで第１図（ａ）は
第１図（ｂ）のＡ−Ａ断面図に相当する。

これらの図において、２は型装置の基板であり、４は型
装置の胴型部材であり、６は型装置の下型部材であり、
８は型装置の上型部材であり、10は下型部材用の加圧ロ
ッドであり、12は上型部材用の加圧ロッドであり、14は
ガイド手段たるガイドレールである。上記胴型部材４及
び上記下型部材６は上記基板２に対し固定されている。
また、上記上型部材用加圧ロッド12と上型部材８とは一
体的に形成されている。

上記下型部材６は上に凹の成形面6aを有し、上記上型部
材８は下に凹の成形面8aを有する。これら成形面6a,8a
は製造される光学素子たるレンズの機能面を形成するた
めの面であり、所定の面精度を有する。

上記胴型部材４の上面には上記上型部材８の成形面8aと
同一の曲率半径で且つ凹凸が逆の係合面4aが形成されて
いる。該胴型部材４の内面上縁部には段差部4bが形成さ
れており、更に該胴型部材４の係合面4aには径方向に１
本の溝4cが形成されている。図において、５は成形済光
学素子保持搬送部材であり、該部材はリング状の光学素
子保持部5aと該保持部に連結された取っ手部5bとからな
る。該保持搬送部材５は、第１図（ａ），（ｂ）に示さ
れる様に、リング状保持部5aがちょうど上記胴型部材４
の段差部4b内に収容される様になっており、また取っ手
部5bがちょうど上記胴型部材４の溝4c内に収容される様
になっている。更に、第１図（ａ）に示される様に、リ
ング状保持部5aの高さは胴型部材段差部4bの高さよりｈ
だけ低い。更に、下型部材成形面6a及び上型部材成形面
8aとともに型キャビティを形成する胴型部材４内面（但
し段差部4bを除く）は下方へと次第に内径が小さくなる
様なわずかなテーパーが付された形状とされている。

上記胴型部材４、下型部材６及び上型部材８は光学素子
材料よりも熱膨張係数の小さい材料（たとえば、光学素
子材料が一般の光学ガラスの場合には、モリブデン等）
からなる。光学素子保持搬送部材５は上記型部材4,6,8
と同一の材料からなるものでもよいし、更にはステンレ
ススチールやセラミックス等からなるものであってもよ
い。

次に、以上の様な本実施例における動作につき説明す
る。

先ず、第１図（ａ）に示される様に、胴型部材４内且つ
下型部材６上に、予め所定の寸法に形成されたガラスブ
ロック20を収容する。この際に、上記光学素子保持搬送
部材５を胴型部材４の段差部4b及び溝4cに対し適合させ
て配置しておく。

次いで、これらを不図示の手段により上記ガイド手段14
上を所定のプレス位置まで搬送しながら加熱し、プレス
位置において、第１図（ｃ）に示される様に、下方から
加圧ロッド10を上方へと押し上げ且つ上方から上型部材
８及び加圧ロッド12を押し下げることにより型部材をガ
イドレール14から浮上させた状態でプレス成形を行な
う。これにより成形済光学素子22が形成される。この際
に、上記の様にリング状保持部5aの高さが段差部4bの高
さよりも低いので、光学素子材料はリング状保持部5a上
にて径方向にはみ出し、これにより成形済光学素子22に
フランジ部分22aが形成される。

次に、成形済光学素子が変形を生じなくなる温度まで徐
冷した後に上記加圧ロッド10,12の作用を解除し、第１
図（ｄ）に示される様に、型部材をガイドレール14上に
置く。

次に、光学素子保持搬送部材５を胴型部材４から上方へ
と離脱させることにより、第１図（ｅ）に示される様
に、フランジ部分22aを保持搬送部材５のリング状保持
部5aで保持したまま成形済光学素子22をプレス位置から
搬出することができる。尚、この搬出は不図示の手段に
より取っ手部5bを把持して行なうことができる。上記の
様に、胴型部材６の内面はテーパー形状とされているの
で、光学素子22を胴型部材４から容易に上方へと離脱さ
せることができる。

しかる後に、該成形済光学素子22を保持搬送部材５によ
り保持した状態で更に徐冷、ファインアニール及びコー
ティング等の処理に付するため、適宜搬送することがで
きる。一方、成形済光学素子22及び保持搬送部材５の除
去された型部材4,6等は更なる製造サイクルにおいて上
記第１図（ａ），（ｂ）に示される様にして使用され
る。

本実施例において、成形済光学素子22の外周面部分のう
ちの下半部は胴型部材４のテーパー状内面部分により成
形される。該面部分は下型部材６の成形面6aに対し良好
な形状精度にて形成されているので、該面部分により成
形された光学素子外周面部分は良好な形状精度を有し、
該光学素子の組立の際にはこの部分を基準にとればよ
い。従って、本実施例では上記光学素子保持搬送部材５
及び胴型部材段差部4bの形状精度は低くても何等さしつ
かえない。

以上の様な本実施例によれば、成形後において光学素子
22が変形を生じなくなる温度まで徐冷した後に直ちに型
部材4,6から光学素子を除去するので、該型部材を素早
く以後のサイクルに使用でき、このため連続的光学素子
製造に際し高精度不要の光学素子保持搬送部材を多く用
いればよく、数多くの高精度型部材を使用する必要がな
いので、コストダウン効果があるとともに、高価な型部
材に傷が付く頻度を著しく低減させることができる。

上記実施例では、固形の光学素子材料が用いられている
が、その代わりに溶融光学素子材料を用いることもでき
る。

第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明による光学素子製造の第
２の実施例の工程説明図である。本図において、上記第
１図におけると同様の機能を有する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と該下型部材用の加圧ロッド10
とが一体的に形成されており該下型部材６と胴型部材４
とが分離している点が上記第１実施例と異なる。また、
本実施例は、胴型部材４の内面下縁部が内方へと突出し
て突出部4dが形成されており、更に該胴型部材４の下面
には上記下型部材６の成形面6aと同一の曲率半径で且つ
凹凸が逆の係合面4eが形成されている点が上記第１実施
例と異なる。

先ず、第２図（ａ）に示される様に、ガラスブロック20
を突出部4dに係止させて胴型部材４内に収容する。この
際に、上記第１実施例の場合と同様にして光学素子保持
搬送部材５を胴型部材４の段差部4b及び溝4c（図示され
ていない）に対し適合させて配置しておく。

次いで、上記胴型部材４を不図示の手段により上記ガイ
ド手段14上を所定のプレス位置まで搬送しながら加熱
し、プレス位置において、第２図（ｂ）に示される様
に、下方からの下型部材６及び加圧ロッド10を上方へと
押し上げ且つ上方から上型部材８及び加圧ロッド12を押
し下げることにより上記第１実施例の場合と同様にして
プレス成形を行なう。

次に、上記第１実施例と同様にして、成形済光学素子が
変形を生じなくなる温度まで徐冷した後に上記加圧ロッ
ド10,12の作用を解除し、第２図（ｃ）に示される様
に、胴型部材４をガイドレール14上に置く。

次に、上記第１実施例と同様にして、光学素子保持搬送
部材５を胴型部材４から上方へと離脱させることによ
り、第２図（ｄ）に示される様に、フランジ部分22aを
保持搬送部材５のリング状保持部5aで保持したまま成形
済光学素子22をプレス位置から搬出することができる。

しかる後に、該成形済光学素子22を保持搬送部材５によ
り保持した状態で更に徐冷、ファインアニール及びコー
ティング等の処理に付するため、適宜搬送することがで
きる。一方、成形済光学素子22及び保持搬送部材５の除
去された胴型部材４は更なる製造サイクルにおいて上記
第２図（ａ）に示される様にして使用される。

本実施例によっても上記第１実施例と同様の効果が得ら
れる。

以上の２つの実施例では光学素子保持搬送部材５には第
１図（ｂ）に示される様に取っ手部5bが１つだけ設けら
れているが、該保持搬送部材としては第１図（ｆ）に示
される様に取っ手部5bを２つ設けてよく、この様な保持
搬送部材の場合には複数のリング状保持部5aを読取っ手
部5bでじゅず状に連結して同時に複数の光学素子の保持
搬送を行なうこともできる。

以上の２つの実施例では光学素子としてレンズを例示し
たが、本発明においては光学素子としてはその他のプリ
ズムやフィルタ等の適宜の光学素子であってもよいこと
はもちろんである。

［発明の効果］ 以上の様な本発明によれば、成形用型装置内に予め成形
済光学素子保持搬送手段を配置し、プレス成形後に成形
済光学素子を上記保持搬送手段により保持して型装置か
ら取出し搬送するので、プレス成形して必要最小限の時
間の後に光学素子を型部材から取出し該型部材を直ちに
後続サイクルに使用でき、従って連続製造に際してもそ
れ程多くの高精度型部材を必要としない利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ）及び第２図（ａ）〜（ｄ）はいづ
れも本発明による光学素子製造の工程説明図である。 第３図（ａ）〜（ｃ）は従来の光学素子製造の工程説明
図である。 4:胴型部材、 5:成形済光学素子保持搬送部材、 6:下型部材、8:上型部材、 14:ガイドレール、 20:ガラスブロック、 22:成形済光学素子。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学素子材料をプレス成形する工程を含ん
   で光学素子を製造する方法において、成形用型装置内に
   予め成形済光学素子取出しのための取出手段を配置し、
   プレス成形後に成形済光学素子を上記取出手段を用いて
   型装置から取出すことを特徴とする、光学素子の製造方
   法。
2. 【請求項２】プレス成形後に上記取出手段を用いて成形
   済光学素子を保持し搬送する、特許請求の範囲第１項の
   光学素子の製造方法。
3. 【請求項３】上記光学素子材料のプレス成形時に上記取
   出手段の一部を用いて光学素子材料がプレス成形され、
   成形済光学素子を上記取出手段の一部に係合させて型装
   置から取出す、特許請求の範囲第１項または第２項の光
   学素子の製造方法。
4. 【請求項４】上記成形済光学素子の外周部に上記取出手
   段の一部を係合させて取出す、特許請求の範囲第３項の
   光学素子の製造方法。
5. 【請求項５】光学素子材料をプレス成形して光学素子を
   製造する装置において、成形用型装置の型部材の成形面
   に成形済光学素子取出しのための取出手段の少なくとも
   一部が配置されていることを特徴とする、光学素子の製
   造装置。
6. 【請求項６】上記取出手段は成形済光学素子を保持搬送
   し得るものである、特許請求の範囲第５項の光学素子の
   製造装置。
7. 【請求項７】型装置が胴型部材と上型部材と下型部材と
   を含んでなり、上記取出手段の少なくとも一部が上記胴
   型部材に配置されている、特許請求の範囲第５項または
   第６項の光学素子の製造装置。
8. 【請求項８】光学素子の機能面をプレス成形する少なく
   とも一対の型部材を用いて光学素子成形用材料をプレス
   成形して得られる光学素子であって、上記光学素子成形
   用材料を上記型部材間に配置する際に、上記成形用材料
   を成形して光学素子形状に変形させた成形済光学素子に
   係合する取出手段を配置し、成形済光学素子を上記取出
   手段により上記型部材間から取出すことにより得られた
   ことを特徴とする、光学素子。
9. 【請求項９】上記取出手段は成形済光学素子の外周に係
   合するものである、特許請求の範囲第８項の光学素子。