JPS61146723A - 非球面レンズの成形方法 - Google Patents

非球面レンズの成形方法

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JPS61146723A
JPS61146723A JP26648484A JP26648484A JPS61146723A JP S61146723 A JPS61146723 A JP S61146723A JP 26648484 A JP26648484 A JP 26648484A JP 26648484 A JP26648484 A JP 26648484A JP S61146723 A JPS61146723 A JP S61146723A
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JP
Japan
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lens
glass
shape
molding
mold
Prior art date
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Pending
Application number
JP26648484A
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English (en)
Inventor
Kaoru Shimizu
薫 志水
Shoji Nakamura
正二 中村
Kenichi Hirai
健一 平井
Masaaki Ueda
昌明 上田
Nobuhiro Dobashi
土橋 伸弘
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61146723A publication Critical patent/JPS61146723A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06Construction of plunger or mould
    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00Press-moulding glass
    • C03B2215/78Pressing together along two or more perpendicular axes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光学機器に使用される非球面レンズの成形方
法に関し、より具体的には、非球面ガラスレンズの成形
方法に関する。
従来の技術 従来、ガラスレンズ成形方法として、所定温度に加熱し
たガラスレンズ素材を一対の成形型で押圧成形する方法
が知られている(特公昭54−38126号公報)。他
には、球状のガラス素材を押圧成形する方法(特開昭5
9−116137号公報)や、ダイレクトプレス法でゴ
ブを一発でレンズ形状に成形する方法が知られている。
発明が解決しようとする問題点 しかし特公昭54−38126号公報に記載の方法の場
合、レンズ面を成形する各成形型の軸心を精度よく一致
させると共に各レンズ面が傾きを生じないよう、即ち、
レンズ光軸を一致させるよう、各成形型を精度よく形成
・配置しなければならない。
また、成形型の押圧ストロークが予め決まっているので
供給するガラスレンズ素材の容積を高精度で所定量に制
御しないと、レンズ厚さ或いはレンズ面形状が精度よく
得られず、焦点距離等所定の光学性能が得られない。
更に、供給するガラスレンズ素材の容積を成形レンズに
必要な容積より多くすると、レンズ厚さ及びレンズ面形
状は所望の通りに得られても、余分のレンズ素材が成形
型の外周方向へはみ出し、レンズ成形後、レンズ外径を
一定にする心取り工程が必要となる。心取り作業は大き
な作業工数を必要としコストアップとなるうえ、作業過
程でレンズ面を傷つける虞れが多分にあり好ましくない
また、特開昭59−116137号公報記載の方法では
、成形型上へ球状ガラス素材を搭載した場合、成形型上
でのガラス素材位置が不安定なうえ、所望レンズ形状に
押圧するガラス変形量が多く成形時間が長くかかるなど
、成形型の変形といった型寿命の点ても望ましくない。
ダイレクトプレス法でゴブを一発でレンズ形状に成形す
る方法では、溶融ガラスを切断したときのシャーマーク
が残存したり、レンズ面の残存歪等により、高精度のレ
ンズを得ることは難しい。
本発明は、上記従来の方法の欠点を解消するもので、供
給レンズ素材の容積バラツキを小さくすると共に、成形
型上へ搭載した場合の位置安定性の向上、押圧成形時の
変形量の減少とレンズ面精度の向上、更にはレンズ成形
工程の自動化を容易にし生産能率の向上を図ることを目
的とする。
問題点を解決するための手段 上記目的を達するため、本発明の非球面レンズ成形方法
は、従来の研削仕上げ方法を用い所定の球面形状及び面
粗さを有する球面レンズをまず形成してレンズ素材とし
、該素材を所定の軟化温度にまで加熱した後、少なくと
も一方が所定の非球面形状を有してなる一対の成形型で
このレンズ素材を押圧成形し、その後、所定温度にまで
冷却するようにしたことを特徴とする。
実施例 以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する
本発明においては、上述のごとくレンズ素材(例えばガ
ラス製であり、結晶その他の透明素材でもよい。)とし
て所定の球面レンズを用い、これを押圧成形して非球面
レンズを得るが、球面レンズは次の方法で形成した。即
ち、 1)第1図に示す如く、目的とするガラスレンズの外径
と同等若しくは所定量だけ小さい直径を有してなるガラ
ス丸棒30を所定の厚さにスライスしてガラス円板20
を形成する。
次に、第2図及び第3図に示すように、ガラス円板20
の2つの主平面を、目的とする非球面レンズ形状と近似
した曲率半径R+ 、R2を有する形状に加工する。即
ち、非球面を有する成形型面とレンズ光軸部で接し、レ
ンズ縁部で所定の隙間を有する公知の手段例えばカーブ
ジェネレーター3(以下C−Gと呼ぶ。〉等の加工機を
用い、研削仕上げ加工して、球面1A、IBを有してな
る球面レンズ1を得る。C−G3による研削加工段階で
は、球面IA、IBの面粗度が4〜5μ鋼と粗いので、
次にフッ酸等を用いて酸処理を行ない、球面レンズ1の
面粗度を光学ガラスレンズと同様の鏡面(面粗度0.0
1μ−以下)にすると共に、研削加工時のクラック層や
加工歪層を除去する。
勿論、C−Gの研削砥石粒度を順次細かくすることによ
って球面レンズ1を鏡面に近い面粗度に仕上げでもよい
し、従来のスムージング工程、即ち遊離砥粒またはダイ
ヤモンドペーストを用い精研削仕上げしてもよい。球面
レンズ素材1の加工工程を整理すると、ガラス棒→スラ
イス→球面研削→酸処理またはスムージングとなる。
2)ガラスゴブをダイレクトプレス法により研削代を有
する球面レンズ形状に成形した後、所定のアニール処理
を施し、その後、1)の場合と同様に球面研削→酸処理
またはスムージングにより、所定形状と鏡面を有する球
面レンズ素材1を得る。
上述の1)又は2)の方法で形成した球面レンズ素材1
を所定の非球面レンズに成形する手順について説明する
に先立ち、まずレンズ成形機の構成を説明する。
第4図は、本発明に用いたガラスレンズ成形装置の概念
を示す要部断面図であり、第5図は同装置で成形した非
球面成形ガラスレンズ10の平面図を示す。第4図及び
第5図において、上型2及び下型3は、所定のセラミッ
ク材料、例えば5isN4 、7r 02 、タングス
テンカーバイド或いはステンレス系耐熱材料、MO等を
円柱形に形成したものである。この上型2及び下型3は
軸心を同一にして配置する。それぞれの型の一方の端面
は、型軸心と直交した形で精度よく所定の成形レンズ面
形状を構成する成形型面10A 、103を有し、該成
形型面は所定の鏡面に仕上げである。本発明の実施例で
は、少なくとも一方のレンズ面が非球面形状を有してな
る凸レンズを得るため、型面形状をそれぞれ凹面とした
下型3は固定状態とし、上型2は、所定の駆動源例えば
エアー或いは油圧作動のシリンダー7等により、上型2
及び下型3の軸心方向即ち、成形ガラスレンズ10の光
軸方向く矢印z、z’方向で図示)に所定ストローク分
だけ所定スピードで駆動される。
また、上型2及び下型3には、成形型面10Aに置かれ
た球面レンズ素材1を所定温度に加熱する為のヒーター
(例えばカートリッヂヒーター等)や、温度を検知する
熱電対を埋設しである(図示せず)。更に、上型2の円
柱部外径寸法は、成形ガラスレンズ10のレンズ面有効
径寸法より所定量だけ大きく設計してあり、下型3の円
柱外径寸法は、成形ガラスレンズ10の外径寸法と同一
で、且つ上型2より所定量大きい寸法に設計しである。
上型2及び下型3が球面レンズ素材1を所定のレンズ形
状に押圧成形するに際しては、第5図に二点鎖線で示す
ように、予め、セラミック材等からなる2分割形のスラ
イドコア部4R,4Lを上型2及び下型3の両方の円柱
側面に当接させ、2分割形のスライドコア部4R,4L
が上型2及び下型3の円柱側面を包囲し保持するように
する。
このために、所定の駆動源例えばエアーシリンダー6.
6等の手段を設け、両スライドコア部4R。
4Lを矢印X及びX′の方向にそれぞれ前進、後退させ
るようにしである。なお、両スライドコア部にも、球面
レンズ素材を所定温度に保温する為のカートリッジヒー
ター及び温度測定用の熱電対を埋設しである(図示せず
)。
スライドコア部4R,4Lが上型2及び下型3の側面に
当接した状態においては、第6図に示す理想形状のレン
ズ40と同一のレンズ面とレンズ厚さ並びに外径寸法を
有する形状が出来上がるが、その他に、第6図にハツチ
ングで示す如く、理想レンズ40のレンズ有効径より外
方に位置する外縁部で、且つ上型2の成形型面103と
対向するレンズ面側に所定深さ寸法を有すると共に理想
レンズ40と同一外径の環状空間部5が形成される。環
状空間部5の容積は、成形型に供給する球面レンズ素材
の容量バラツキ範囲を考慮して、これを吸収し得る程度
に決定しである。従って、下型3の成形型面10Aへ供
給される球面レンズ素材1の容積は、当然のことながら
゛理想のレンズ容積+環状空間部容積”より所定量だけ
少ないRとなる。即ち、レンズ素材1の容積は、上型2
が下死点位置に達した時点での成形型面10Bと、下型
3の成形型面10Aと、前進して上型2及び下型3の円
柱間代当接したスライドコア部4R,4Lとによって囲
まれて形成される空間部の容積を上回らない範囲に限定
される。
次に、上述のごとく構成したガラスレンズ成形装置を用
い、所望の非球面成形ガラスレンズを成型する過程は、
次の通りである。
第3図及び第4図において、まずスライドコア部4R,
4Lは矢印X′力方向所定位置に後退していると共に、
上型2も矢印2′方向の所定位置まで上昇している。こ
の状態において、所定のガラス軟化温度にまで加熱した
球面レンズ素材1を下型3の成形型面10A上に搭載す
る。
その後、スライドコア部4R,4Lを前進させ、下型3
の円柱側面へ当接させる。続いて上型2を所定位置まで
下降させることにより、球面レンズ素材1は押圧、成型
され、所定の非球面を有する凸形成形ガラスレンズ10
が成形される。
球面レンズ素材1は予熱工程の後に一対の上型2及び下
型3によっても加熱され、軟化状態を維持しつつ押圧さ
れるので、上型2の押圧力によって上型2及び下型3の
成形型面10A、 10Bの形状に沿ってレンズ素材1
は流動し、まずレンズ有効径部分を形成し、更にレンズ
有効径部より外周のレンズ外縁部にも流動して、環状空
間部5を充填する。その結果、所望のレンズ面10A、
 10B及びレンズ外径部が形成される。球面レンズ素
材1の容積バラツキは、レンズ外縁部において上型2の
成形型面10B側に設けた環状空間部5に流入するガラ
ス傷のバラツキとして吸収されるので、レンズ有効径部
の各々のレンズ面形状及びレンズ外形寸法は、容積バラ
ツキの影響を受けず常に高精度で一定となる。
この後、成形ガラスレンズは冷却、同化の各工程を経た
後、上型2及びスライドコア部4R14Lをそれぞれ上
昇、後退させることにより、第1図及び第2図に示す非
球面凸レンズが完成する。
ここで、球面レンズ素材の予熱湿度、上下型の加熱温度
、加熱時間、上型の加圧力、上型の下死点位置、環状中
間部容積等の関係は重要であり、目的とするレンズ形状
寸法、使用ガラス材料の種類等に応じて条件設定しなけ
ればならない。
発明の効果 上述のごとく、本発明は、目的とする非球面レンズ形状
と近似の曲率半径を有してなる球面ガラスレンズを研削
加工で形成し、その後所定温度に加圧成形することによ
り、非球面ガラスレンズのレンズ面形状及びレンズ外径
寸法を高精度に制御でき、成形後の心取り加工をも不要
にするものである。
更には、球面形状と非球面形状との形状寸法差を小さく
、即ち押圧成形によるガラス変形量を少なくすることに
より、成形型材の長寿命化を図ることが可能となるうえ
、従来の球面レンズ製造工程並びに設備をそのまま用い
て効率よく非球面レンズを生産し得るものである。
なお、上記実施例に用いたガラスレンズ成形装置は、ス
ライドコア部を必ずしも必要としない等、任意の構成を
用いてよいことは言うまでもない。
また、球面レンズ素材の球面を形成する曲率半径につい
ても、成形する非球面形状に応じ任意に設定すればよい
ことも同様である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の説明に用いるガラス丸棒並びにガラス
円板の斜視図、第2図は第1図のガラス円板を球面レン
ズに成形加工した側面図、第3図は本発明に用いる成形
装置の下型に第2図の球面レンズ搭載した状態の側面断
面図、第4図は本発明に用いたガラスレンズ成形装置の
概念を示す要部断面図、第5図は第4図の装置で成形し
たガラスレンズの平面図、第6図は理想のレンズの断面
図を示す。 1・・・球面レンズ系材 1A、IB・・・球面 2・
・・上型 3・・・下型 4R,4L・・・スライドコ
ア部5・・・環状空間部 6,7・・・シリンダ 10
・・・成形ガラスレンズ IOA、 10B・・・成形
型面 20・・・ガラス円板 30・・・ガラス丸棒 
40・・・理想のレンズ第2図 第3図 x’−−−−−−x’ −X    X − 第5図 第6図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも一方のレンズ面を押圧成形型の非球面
    形状と近似した球面形状に研削仕上げしてなるレンズ素
    材を軟化温度まで加熱した後、少なくとも一方が非球面
    形状を有してなる一対の成形型で前記レンズ素材を所定
    のレンズ形状に押圧成形し、その後この成形したガラス
    レンズを所定温度にまで冷却することを特徴とする非球
    面レンズの成形方法。
  2. (2)レンズ素材がガラスであることを特徴とする特許
    請求の範囲第(1)項に記載の非球面レンズの成形方法
  3. (3)球面形状に研削仕上げしたレンズ素材が、酸処理
    により所定の鏡面を有していることを特徴とする特許請
    求の範囲第(2)項に記載の非球面レンズの成形方法。
  4. (4)球面形状に研削仕上げしたレンズ素材に、スムー
    ジング処理を施してなることを特徴とする特許請求の範
    囲第(2)項に記載の非球面レンズの成形方法。
JP26648484A 1984-12-19 1984-12-19 非球面レンズの成形方法 Pending JPS61146723A (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016145148A (ja) * 2013-02-25 2016-08-12 Hoya株式会社 研磨用ガラスレンズブランク、その製造方法および光学レンズの製造方法

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