JPS61180201A - ガラスレンズおよびその製造方法 - Google Patents

ガラスレンズおよびその製造方法

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JPS61180201A
JPS61180201A JP1989385A JP1989385A JPS61180201A JP S61180201 A JPS61180201 A JP S61180201A JP 1989385 A JP1989385 A JP 1989385A JP 1989385 A JP1989385 A JP 1989385A JP S61180201 A JPS61180201 A JP S61180201A
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JP
Japan
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lens
flat surface
mold
flat
glass
Prior art date
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Pending
Application number
JP1989385A
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English (en)
Inventor
Takao Tomizawa
冨沢 隆雄
Chiaki Yosokawa
千秋 四十川
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Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Publication date
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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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Lens Barrels (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】
〔発明の利用分野〕 本発明は、ガラスレンズおよびその製造方法に係り、更
に詳しくは、レンズ取付面用の平坦面を一体に有するレ
ンズ、ならびに加熱軟化したAラス材を加圧成形により
直接成形するところのガラスレンズの製造方法に関する
ものである。 〔発明の背景〕 従来から光学レンズの多くはガラス素材を荒摺り、研磨
等の多くの加工工程を経て製作されているものであるが
、近年、通常の球面レンズと異なり複雑な形状を有する
非球面レンズに対する要求が高まるにつれ、研磨処理に
極めて多くの時間と経費が要求される旧来技術に代って
、研磨加工を必要としないモールド成形によるレンズ成
形法が開発されてきた。 モールド成形によるレンズの直接成形法は、複雑な形状
を型により容易に成形し得るため製造コスト上の利点は
あるが、□成形面の精度、成形の際に発生する内部歪み
等に問題があり、その光学的性能において未だ研磨加工
によるレンズ成形に比べ不十分である。 例えば、レンズ素材とじずのプラスチック材料は軽量で
成形性は良好であっても、成形の際の内部歪みの除去が
困難゛であり、用途によっては光学的性能がネート分で
あるという欠点を有している。 一方、ガラス材料は、内部歪みはアニール処理等によっ
て比較的容易に取り除くことが可能なため、光学的性質
は一応の水準に達しているものの、融点が高いため、金
型の材質の選定が難しく、ガラスが金型と融着して取り
出しが困難なことなど成形上の問題が多い。 〔発明の目的〕 本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、取付けが正
確かつ容易に行なわれるガラスレンズを提供することを
目的としている。 さらに本発明は、研摩加工を必要とせず、精度が高く転
写性のよい加工の容易なガラスレンズの製造方法を提供
することを目的としている。 〔発明の概要〕 上記目的を達成するため本発明は、球面の径方向外側に
レンズ光軸と直交しかつ相対向する一対の平坦面を設け
、その平坦面がレンズ取付面になっていることを特徴と
している。 さらに本発明は、相対向する平坦面とこの平坦面のいず
れか一方に形成した球面状の四部とを備えた一対の可動
型、固定型にガラスからなるレンズ素材を充填し、可動
型、固定型に設けらjlたスペーサを介してプレス成形
することにより、一方を平坦面、他方を球面状とする所
定厚、所定外形のレンズを得るとともに、スペーサに設
けた開口部から前記プ
【ノス成形時に余剰のレンズ素材を流出されるようにしたことを特徴どしている。 〔発明の実施例〕
以下1図面に基づいて本発明の詳細な説明する。 第1図、第2図は本発明に用いられる金型の基本的構造
を示す断面図である9 第1図において1は可動型、2は固定型である。 可動型1は円柱状の先端部1aの先端面を平坦面1bと
し、固定型は前記平坦面1bと対向する平坦面2aの中
央に球面状の四部2bを有し、平坦面2aの外周部に角
度α=lQ°〜15°のテーパ部2cを有する周1!2
dを形成している。 レンズ形成時における上、固定型、2の平坦面lb、2
a間の距離をAとすると、成形されるレンズの平行な平
坦面間の厚さはAであり、外径は周壁2dの内径と同一
であり、レンズ成形時に形成される余肉部の厚さはAt
anαである。 第2.図においては可動型1の平坦面1bに球面状の回
部1cを形成し、固定型の平坦面2aは全面に亘って平
坦部とした一対の金型の例を示している。 第3図(a) 、 (b)は、第1図、第2図に例示さ
れる一対の金型によって成形されるレンズ3の形状を示
している。いずれも平行でかつレンズの光軸と直交する
一対の平坦面3a、3bを有し、平坦面3a、、3b間
の厚さは可動型1.固定型間の距HAに等しく、また固
定型の周壁2dに設けたテーパ面2cによる外形及び余
肉部3cと、凹部2b又はICの球面形状と一致する凸
部3dを有している9 第4図(a)〜(d)は成形されたレンズの保持構造例
を、示すもので1.同図(a)は凸面3dを形成しまた
一4= 平坦面3aを保持リング4に接着剤にて接着した構造で
ある。 同図(b)は、全面に亘って平坦な面とした平坦面3a
の外周部を保持リング4に接着した構造である。 また同図(c) 、’(d)は、一対の保持ケース5a
。 5bによってレンズ3を挟持するようにし・たもので、
同図(c)は上ケース5aの凹部内にレンズ3の平坦面
の3attPJL込み、ケース5aの凹部を螺合により
塞ぐ下ケース5bに突起5Cを形成し、この突起5Cで
レンズ3の他の平坦面3b(凸部3dの外周部)を押圧
する構造である。同図(d)は、上ケース5aの凹部内
に落し込んだレンズ3の凸部3dの外周面に、前記下ケ
ース5bにあけた開口5dの内縁部5eを当接ぎ仕、ケ
ース5i115b間にレンズ3を挾持するものである。 尚、上記第3図(a) 、 (b)では球面状の凸面3
dを形状しない平坦面3b、3cは全面に亘って平坦面
としたが、第5図(a) 、 (b) 、 (c)に示
す如く、平坦面3b、3aの中央部に段部3eを設けて
、中央部は周辺部に対し突出する平坦面3fとすること
もできる。この様にすれば第6図(a) 、 (b) 
。 (c)に示す様に、前記段部3eがケース5a開口縁に
係合して、ケース5aに対する位置決めを行うことがで
きるとともに、平坦面3a、3bに対して予めレンズの
光軸は定められているから、レンズの光軸をケース5a
に対して精度よく組み込むことができる。 上記レンズの成形に用いられる金型材料としては、一般
にN1系の耐熱合金、カーボン系耐熱合金、酸化物系セ
ラミックス、チッソ化合物系セラミックス等があげられ
る。しかし、Ni系耐熱合金は硬度が低く、プレス加工
時に変形し易く、カーボン系耐熱合金では、大気中の高
温域では酸化消耗するため、不活性ガス雰囲気中での加
工が必要となる。また酸化物系セラミックスではレンズ
素材であるガラスも酸化物であるためレンズ素材と金型
とが融着するおそれがあり、TiN、SiN等チッソ化
合物系セラミックスでは金型自身の加工が困難であるな
どの欠点を有する。 そこで本実施例では、炭化物系焼結合金材料であるG 
Ti30 C(組成1WC84%、Ni1O%。 Cr6%)(三菱金属社製)を用いた。G T 130
Cは酸化物を含まず低融点ガラス(融点400°C以下
)と融着することはない。尚、この材料の物理的、機械
的性質は下記の通りである。 結合相量          16(%)密度    
    13 、9 (g/Cl1t)硬さ     
    84.0 [HRA]熱伝導率 0 、 15
 (Cal/c+n、 sec、 °C’J熱膨張係数
  6.OX l O−6(/℃)ヤング率 5.3X
10’  CKg/膠2〕ポアソン比    0.22 抗折力      23’O(K g/m+n2)圧縮
強さ     360(Kg/圃2〕引張強さ    
  180[Kg/I1wI+2〕レンズ素材であるガ
ラス材料としては、低融点ガラス(融点400℃以下)
力ぐ好まし、く、本実施例では5FSOI  (小原光
学社11)  を用いた。 SF’SOIのガラス転移点Tgは393(”C)、熱
膨張係数は8.8X10〜’/℃(−30℃〜70℃)
  、 l0XIO−’  /’C(100℃〜300
℃)であって、成形時に型材との融着は見られなかった
。 次にレンズの製造工程について説明する。 第7図、第8図はレンズ成型工程を示すもので。 第7図は従来の成形工程、第8図は本発明実施例におけ
る成形工程である。 第7図に示す如く、従来の成形工程では、ガラス転移点
近傍まで加熱されて軟化したガラス素材は、前述の可動
型、固定型間に移送され、所定位置に充填される。次に
可動型あるいは固定型を移動して相対向する平坦面及び
球面状の回部間においてレンズ素材をプレス加工し、一
定時間保圧冷却した後、可動型、固定型間を離間させて
型開きし、成形されたレンズ素材を取り出すのである。 しかしながら、このような従来の成形工程では第3図に
示す如きレンズを得るに際し、特にその正確な凸面形状
に転写することが困難である。 そこで本発明においては、第8図に示すようにプレス工
程をさらに2つのステップに分け、−次プレス、二次プ
レスを順に行なう。 この工程を第9図、第1O図によって説明すると、まず
第9図に示すように可動型1に対し固定型2を相対的に
移動させて両者間に充填されたレンズ素材3を一部プレ
スする。この際、固定型2の平坦面2a周囲には周1?
2dが設けられているが、この周壁2d先端は平坦な当
接面となっており、可動型1の平坦面1bと当接する。 即ち、周壁2dは可動型1.固定型2間のスペーサ6を
構成し、これによって成形されるレンズ3の平行な平坦
面間の厚みtは所望寸法に定められるとともに、スペー
サ6の内周M6aによってレンズ3の外形が定められる
。またこのスペーサ6にはその一部において、溝1間隙
、孔等の開口(図示せず)が設けられており、上記第一
プレス成形時に余剰レンズ素材3をここより流出させて
余肉部3cを形成させることにより、レンズ3本体の形
状、容量等を定める作用をしている。  ゛ 上記−次プレス工程の後、レンズ素材3は漸次冷却され
ていくが、その過是で二次プレスを行なう。第】0図に
、示すように、固定型2の平面部2aは、その周辺部を
形成する外型7と、中央部を形成する内型8とから構成
されており、内型28は外型7に対し軸方向に摺動可能
となっている。 そこで、上記冷却工程中に、第10図に示す如く、内型
8を僅かに内方へ移動させる。こt′!により冷却によ
って収縮されているレンズ素材3は再びその型面に押圧
され、転写精度が向上する。この際、前記スペーサ6に
は開口が設けられているため、一部は開口より再び流出
することが想定されるが、型の冷却速度、内型8の先端
部の径及び移動距離、抑圧力等を適当にコントロールす
ることにより1、レンズ形状を変えることなく転写精度
を高めることができる。 本実施例では、内型8の先端抑圧部の外径d1を1、相
対向する可−型1の球面状の凹部ICの外径と略、等し
く L、、更に内型先端部の移動量Xを、0.01〜O
、、015、ranとすることにより、成形されるレン
ズ3の凸面3dの形状を、0.3μm以下の誤差にて転
写することができた。 転写精度を向」ニさせるためには、内型先端部の外径d
l&できるたり小さくし、且つレンズ凸面3dに対して
束中的に押圧力を作用させるのが好ましいが、レンズ内
部に残る歪みを小さくするためには、押圧力は小さくL
ノンズ全体に対し均等に加える二とがよいと考えられる
。従って、レンズ精度−L最も重要な凸面3dの形を正
確に転写し、光学的歪みを残さないように二次プレスを
行なうには、内型8の先端部の径d1は[ノンズ凸面3
dの外径d2と略等しいかそれ以上であって、レンズ有
効径83以上であるのが好都合である。 但し、レンズ素材、レンズ形状、冷却速度等の様りな条
件によγCは、内型先端部の径d1及び形状、あるいは
レンズ素材3に対する二次プレスの抑圧方向等を変更す
ることはもちろん可能である。 尚、本発明の説明中球面状の凹部あるいは凸面と表現し
たものは、完全な球面形状の他に所謂非球面レンズと呼
ばれるレンズの曲面形状を含、むものとする。 〔発明の効果〕      。 杏発明は以上説明した通りであり、レンズの平坦面が、
レンズ光軸に対して直交する方向に設けられているから
、レンズの成形時に発生するパリに関係なく平坦面を利
用してレンズの取付けを行なうことができ、そのためレ
ンズの取付けが正確か?容易である。 またレンズのプレス加工工程にお、いて、スペーサによ
ってレンズの厚さを、定めろとともに余剰のレンズ素材
を外部に流出させるようにしたから。 転写性がよく精度の高いレンズを容易に製造することが
できる。しかもレンズ素材はガラス材料であるから、5
光学的な性能も高く、またプレス成形によるから、研摩
作業や味置組込み時の心出し加工等が不要であ、す、製
造及び装置取付コストを低下させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明に用いる金型の基本構造を、示
す図、第3図(a)、 (b)は第1図、第2図の金型
によって成形されたレンズ形状を示す図、第4 図(a
) 7− (d)はレンズの保持構造の様々な態様を褥
す説明図、第5図(a)、(b)、 (c)は他のレン
ズ形状を示す図、第6図は第5図のレユノズの保持構造
を示す説明図、第7図は従来のレンズ加工工程図、第8
図は本発明実施例におけるレンズカ■工工程−1第9図
は本発明における二次プレス工程を説明する図、第10
図は本発明実施例における二次プレス工程を説明する図
である。 1・・・・・可動型、1b・・・・平坦部、1c・・・
・・回1部、2 ・・・00.2a、・・・−:・平坦
部、2 b、・・・・凹部、3・・・・・・レンズ、6
・・・・・・スペーサ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)球面部の径方向外側にレンズ光軸と直交した平坦
    面を設け、その平坦面がレンズ取付面となることを特徴
    とするガラスレンズ。
  2. (2)相対向する平坦面とこの平坦面のいずれか一方に
    形成した球面状の凹部とを備えた一対の可動型、固定型
    の間にガラスからなるレンズ素材を充填し、可動型、固
    定型に設けられたスペーサを介してプレス成形すること
    により、一方を平坦面、他方を球面状とする所定厚、所
    定外形のレンズを得るとともに、スペーサに設けた開口
    部から前記プレス成形時に余剰のレンズ素材を流出させ
    るようにしたガラスレンズの製造方法。
JP1989385A 1985-02-06 1985-02-06 ガラスレンズおよびその製造方法 Pending JPS61180201A (ja)

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