JPH0797224A - 光学レンズの成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種光学機器に使用される非球面レンズ成形
型と非成形素材であるガラス素材を用いて、成形の生産
性の向上と所望の寸法および性能のレンズを効率的に得
ることを目的とする。 【構成】 一対の成形型１，２の軸芯を合致させて上下
方向に摺動可能な胴型３を設け、前記一対の成形型１，
２と前記胴型３が形成する空間内部にガラス素材ａを充
填したのち、これら全体を加熱してプレス成形する成形
方法において、前記成形型２の４を略平面形状とし、さ
らに前記ガラス素材ａのｄを同様の形状にし、この成形
型とガラス素材とを用いて成形することにより、所望の
寸法のレンズを精度よく効率的に得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学機器に使用される光
学レンズをガラス成形法により生成する光学レンズの成
形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光学レンズの形成方法として、球
面，非球面にかかわらず成形工法が多く試みられ実用段
階にある。このような成形工法では得ようとしているレ
ンズに対応した成形型と成形型内に充填するガラス素材
を製作して成形に用いればよい。

【０００３】一般的に成形型内に充填されるガラス素材
の形状は前記成形型の上型，下型に加工された加工面を
転写するように前記ガラス素材は製作される。また、充
填されるガラス素材を正確に計算することも転写を確実
にする１つの条件となっている。

【０００４】以下に従来の非球面レンズの成形方法につ
いて説明する。図２（ａ）は従来の被成形ガラス素材
（ボール硝材）２０を用いた成形前の状態を示し、図２
（ｂ）は成形型全体を加熱して押圧成形された直後の状
態を示し、成形型の構成は上型１１，下型１２，胴型１
３，被成形ガラス素材（ボール硝材）２０，非球面レン
ズ２１によって構成される。

【０００５】上型１１の転写面は非球面形状１５の加工
を施し、下型１２の転写面には平面形状１４の加工が施
されている。胴型１３はこれら上型１１，下型１２の軸
芯を合致させて摺動自在に保持するものである。

【０００６】図２（ａ）は成形型内にガラス素材（ボー
ル硝材）２０を充填した状態から加圧方向１７からの押
圧成形の過程を得て、図２（ｂ）の隙間１６に示す位置
まで成形されて、上型１１の非球面形状１５と下型１２
の平面形状１４の転写が行われている。

【０００７】この状態で成形された非球面レンズ２１は
非球面レンズの成形型の上型１１，下型１２，胴型１３
の構成によって、押圧成形されたことにより所望の性能
の非球面レンズ２１が得ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図２にお
いて、被成形素材であるガラス素材の形状がボール形状
であるため以下のような問題があった。

【０００９】（１）成形型内に充填された非成形ガラス
素材２０は中心部のみ上型１１と下型１２と点接触して
おり、加熱時、非接触部は輻射熱によって加熱されるた
め昇温に時間がかかり生産効率が悪い。

【００１０】（２）被成形ガラス素材２０の形状は所望
する非球面レンズ２１の中心厚みと大きく違っているた
め、押圧成形時の変形量が多く、成形するのに時間がか
かる。

【００１１】（３）被成形ガラス素材２０は所望非球面
レンズ２１の中心厚みと大きく違っているため、押圧成
形時の変形量が大きいため、上型１１と胴型１３の摺動
長さが長くなり、成形型全体の体積が大きくなる。従っ
て全体の熱容量が増すため成形型の昇温冷却に時間がか
かる。

【００１２】本発明は上記従来の問題点に鑑みて、安価
にかつ確実に所望の寸法形状のレンズを得るとともに、
生産性の効率を高めることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、少なくとも一部に略平面形状部を形成した
ガラス素材と、所定の球面形状もしくは非球面形状を有
する第１の成形型と、略平面形状を有する第２の成形型
とを軸芯を略合致させて、相対的に上下方向に摺動させ
るべく設けられた胴型とを有し、このガラス素材をその
略平面形状部を第２の成形型の略平面形状に一致させ、
前記第１の成形型と前記第２の成形型および前記胴型よ
り構成される成形集合体により光学レンズを成形するよ
うにしたものである。

【００１４】

【作用】本発明によれば、平面形状を有する成形型と被
成形型素材であるガラス素材の片方の形状を同一形状と
して設定し、前記成形型と前記ガラス素材の関係を面接
触させた状態となり、これら成形型全体を加熱するとガ
ラス素材の加熱は効率よく昇温されて、押圧成形をする
と変形量も少ないため、成形時間も短縮ができて所望の
寸法および性能のレンズを効率よく得ることができる。

【００１５】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を用い
て説明する。

【００１６】図１は、本発明の一実施例によるガラス素
材（平凸硝材）１から光学レンズ２を製造するために用
いられる成形型集合体およびガラス素材の構成を示す断
面図である。

【００１７】図１（ａ）は、成形前の状態である。成形
型集合体は第１の成形型としての上型３と、第２の成形
型としての下型４と、これら上型３と下型４との軸芯を
略合致させて、相対的に上下方向に摺動させるべく設け
られた胴型５より構成されている。上型３には所定の非
球面形状が３ａに設けられており、下型４には略平面形
状４ａが設けられている。

【００１８】ガラス素材１は片面が略球面形状１ａをな
し、それに対向する片面には略平面形状１ｂが形成され
ている。図１（ａ）において、ガラス素材１の略平面形
状１ｂが成形型集合体のうちの下型４の略平面形状４ａ
と合致させるように、また、ガラス素材１の略球面形状
１ａが成形型集合体のうちの上型３の非球面形状３ａに
当接するように配設されている。

【００１９】図１（ａ）において、矢印６はプレス成形
の加圧方向を示している。次に本実施例における成形型
の形状とガラス素材の形状等について、以下に詳細に説
明する。

【００２０】ガラス素材１の片面の略球面形状１ａと、
これに当接する上型３に設けられた所定の非球面形状３
ａとは、ガラス素材１の略球面形状１ａの上部頂点部分
と非球面形状３ａの底のくぼみ部分において、ほぼ点接
触の状態にて当接している。ガラス素材１の略球面形状
１ａの曲率半径は、上型３に設けられた非球面形状３ａ
の曲率半径より小さくしてある。ガラス素材１のもう一
方の面に形成された略平面形状１ｂは、下型４に設けら
れた略平面形状４ａと合致するように配置されている。
この略平面形状１ｂと略平面形状４ａとは、それぞれか
なり平面性のよい状態の面となっているため、これらは
上型３との接触部分とは異なり、ほぼ面接触に近い状態
にて当接している。

【００２１】図１（ｂ）は、プレス成形加圧完了後の状
態を示している。光学レンズ２はガラス素材１が所定の
工程を経て、ほぼ所定の形状寸法に加工されたものであ
る。上型３と下型４とはプレス成形加圧完了後、隙間７
を保ち、胴型５により支持されている。

【００２２】次に本実施例の動作について説明する。図
１（ａ）において、前述のようにガラス素材１の略平面
形状１ｂが下型４の略平面形状４ａとほぼ面接触に近い
状態で当接し、ガラス素材１の略球面形状１ａが上型３
の非球面形状３ａとほぼ点接触の状態にて当接してい
る。

【００２３】ここで、まず成形型を加熱すると、成形型
のうち下型４からの熱は、略平面形状４ａからガラス素
材１の略平面形状１ｂへ、比較的広い面積の面接触によ
る熱伝導により非常に高速に熱伝達され、ガラス素材１
は軟化する温度領域に到達する。上型３からの熱は非球
面形状３ａからガラス素材１の略球面形状へ点接触によ
り熱伝導されている。ガラス素材１の略球面１ａの上部
頂点付近の接触点から離れるにしたがって、ガラス素材
１と上型３との距離が大きくなるようになっており、こ
のあたりでの熱の伝導はもっぱら輻射熱によるものであ
り、非常に緩慢な熱伝導となる。このようなことから、
ガラス素材１への熱伝導は主に下型４からの急速な熱伝
導によるものとなる。

【００２４】次に矢印６方向からの加圧が行われる。ま
ず、ガラス素材１と上型３との動きに着目すると、加圧
が行われるにつれて最初は図１（ａ）のごとく、ガラス
素材１の略球面形状１ａの上部頂点部分と、非球面形状
３ａの底のくぼみ部分において、ほぼ点接触していたも
のが接触部分が次第に拡大し、ついにはガラス素材１の
略球面形状１ａに上型３の非球面形状３ａが転写された
状態になる。すなわちこのときガラス素材１の上側は所
定の非球面形状となる（図１（ｂ）参照）。

【００２５】次にガラス素材１と下型４との動きに着目
すると、加圧が加わるにつれて、ガラス素材１の略球面
形状１ａと略平面形状１ａとの連結面が、自由曲面を有
した凸部形状になる。ガラス素材１の略平面形状１ａと
下型４の略平面形状４ａとにおいては、その接触面積が
比較的大きいため、加圧によるガラス素材１と下型４と
のすべりは極めて少ないと考えられる。加圧終了時点に
おいては、図１（ｂ）のごとく、ガラス素材１の略平面
形状１ａには下型４の略平面形状が転写される。このと
き、ガラス素材１の下側は所定の略平面形状となる。

【００２６】このように下型４とガラス素材１とは、す
べりもなく加工による変形も少ないため、本実施例によ
る成形時の変形量は、従来のものと比較して極めて少な
いものとなる。

【００２７】加圧終了時点において、図１（ｂ）のごと
く、上型３と下型４とは隙間７を保って停止するように
構成されている。

【００２８】次に本実施例による成形型およびガラス素
材の体積と所望レンズの関係について説明する。

【００２９】ここで所望レンズの体積を１３８０．２７
mm³でレンズ中心厚みをｔ６．１５mm、レンズ外径をφ
２０．２mmの非球面レンズを得ようとした場合、充填す
るガラス素材ａは所望レンズより大きく見積もる必要が
あるため、例えば中心厚みＡをｔ＝６．８３mm、外形を
φ２０．０mm、形状ｄは∞（平面）、ｃはＲ＝１３．８
０mmにするとガラス素材ａの体積は１５１４．５８mm³
となり、所望レンズ形状が得られるようにガラス素材ａ
を設定する。

【００３０】このように構成した成形型で図１（ａ）の
状態から加熱し、押圧成形することにより、成形した非
球面レンズは効率よく確実に所望の寸法および性能のレ
ンズを安定して得ることができる。

【００３１】なお、本実施例においては、下型２には略
平面形状４が形成されているが、ガラス素材の種類，成
形条件等によっては、むしろ下型２には例えば半径１０
０mmから８０００mm程度の大きなアール（Ｒ）を有した
球面凹形状、もしくは球面凸形状を略平面形状４のかわ
りに形成させることにより、精度の高い平面形状が効率
よく加工物として得られることも可能である。

【００３２】さらに本実施例においては、単純な、いわ
ゆる略凸レンズ形状のものに本発明を適用したが、本発
明の実施例はこれに限られるものではなく、例えばレー
ザービームを利用したプリンター等に使用される多面体
形状の光学ガラスレンズ部品にも適用することも可能で
あり、これにより精度の高い平面形状を持つ多面体の光
学ガラスレンズ部品を効率よく生産することも可能とな
る。

【００３３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、上述した下型の平面形状とガラス素材の形状を同様
として面接触したことにより、ガラス素材の加熱時、熱
効率が高まり、昇温も早く、そして押圧成形時の変形量
（変形時間）も少なくなり、所望の寸法および性能のレ
ンズを効率よく安定して製造することができる。

【００３４】また、成形型においてもガラス素材の変形
量が少ない分、上型の摺動の長さが短くなり、成形型全
体の熱容量も少なくなり、昇温，冷却時の時間も短縮で
きるという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施例による光学レンズの
成形方法の押圧成形前の断面図 （ｂ）は本発明の一実施例による光学レンズの成形方法
の押圧成形完了後の断面図

【図２】（ａ）は従来の光学レンズの成形方法の押圧成
形前の断面図 （ｂ）は従来の光学レンズの成形方法の押圧成形完了後
の断面図

【符号の説明】

１ ガラス素材 １ａ ガラス素材の略球面形状 １ｂ ガラス素材の略平面形状 ２ 光学レンズ ３ 上型 ３ａ 上型の非球面形状 ４ 下型 ４ａ 下型の非球面形状 ５ 胴型 ６ 加圧方向 ７ 隙間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一部に略平面形状部を形成し
   たガラス素材と、所定の球面形状もしくは非球面形状を
   有する第１の成形型と、略平面形状を有する第２の成形
   型と、前記第１の成形型と、前記第２の成形型とを軸芯
   を略合致させて、相対的に上下方向に摺動させるべく設
   けられた胴方とを有し、前記ガラス素材をその略平面形
   状部を前記第２の成形型の略平面形状に一致させ、前記
   第１の成形型と前記第２の成形型および前記胴型より構
   成される成形型集合体により光学レンズを形成すること
   を特徴とする光学レンズの成形方法。