JPS62252331A - ガラスレンズの成形方法 - Google Patents

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ガラスレンズを精密ガ
ラス成形法により形成するガラスレンズの成形方法に関
するものである。

従来の技術 近年、光学レンズを研磨工程なしの一発成形により形成
する試みが多くなされている。ガラス素材を溶融状態か
ら型に流しこみ加圧成形する方法が最も能率的であるが
、冷却時のガラスの収縮を制御することがむずかしく、
精密なレンズ成形には適しない、従って、ガラス素材を
一定の形状に予備加工してこれを型の間に供給し、加熱
し、押圧成形するのが一般的な方法である。（例えば、
特開昭５８−８４１３４号公報）。

以下、図面を参照しながら、上述した従来の成形方法を
説明する。

第１図は従来法のひとつによりガラス素材を成形して、
レンズが形成された状態を示す断面図である。４は成形
されたレンズ、１と２は成形装置５．６に取り付けられ
た一対の成形型、３は胴型である。ガラス素材を適当な
方法でガラスの軟化点近傍の温度まで加熱し１，２の型
により加圧成形する。成形後の芯取り工程をなくすため
胴型を用いて成形するが、同時に胴型によって、レンズ
の二つの光学面の光軸を合せている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような方法では、超精密な非球面レ
ンズを成形しようとすると、次のような困難を生ずる。

非球面レンズでは一般に芯取りが困難であるので胴型を
用いた一発成形が必要である。例えば光ピツクアップに
用いられるような超精密非球面レンズにおいては、二つ
の光学面の光軸のずれが１０μｍ以下というような高精
度が必要である。一方成形型と胴型の嵌合の面からはク
リアランスが１０μｍという精度は限界に近い。

さらに高温状態で成形しなければならないので成形装置
の精度を長期的に１０μｍの精度に維持することが難し
いという問題点を有する。また胴型と成形型のクリアラ
ンスが大きいと、成形時にガラスが入りこんで、レンズ
の外周にパリを生ずることになる。

本発明は上記問題点に鑑み、型の素材を選択することに
より、光軸合せが容易なレンズ成形ができる成形方法を
提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のガラスレンズの成
形型は、成形型素材の熱膨張率が成形するガラス素材の
熱膨張率より小さく、かつ胴型の熱膨張率を成形型素材
の熱膨張率よりも小さくするという手段を用いるもので
ある。

作用 本発明は上記したように素材の熱膨張率の差を利用する
ことによって、ガラス素材を型の間に供給し、また成形
したレンズを取りだす低温状態では成形型と胴型のクリ
アランスが大きく、型の挿入、レンズの取り出しが容易
であり、ガラス素材の変形が起る高温状態では成形型と
胴型のクリアランスが小さくて光軸のずれが小さいレン
ズを成形できるという特徴を有する。

実施例 以下本発明のガラスレンズの成形方法の一実施例につい
て図面を用いて詳細に説明する。

表１に典型的なガラス材料および本発明で使用する型の
材料の代表的な熱膨張率を示す。

表１ ガラス素材としてＢＫ−７を用い直径が６ｍｍのレンズ
を成形する。ＢＫ−７の熱膨張率は８．１×１０４７℃
である。成形型の材料として熱膨張率が７Ｘ１０’／’
Ｃの酸化ジルコニウムを用い、胴型の材料として熱膨張
率が３．５Ｘ１０４／’Ｃの窒化珪素を用いる。

第１図の成形型１および２の胴型３内に挿入する部分１
ａ、２ａの外径を６．０００ｍｍ、胴型３の内径を６．
０２０ｍｍとする。すなわち成形型と胴型の嵌合部のク
リアランスを２０μｍとする。このような精度で材料を
加工することは比較的容易であり、常温状態で成形型を
胴型内に挿入することも比較的容易である。型の中にガ
ラス素材を挿入し成形温度７５０℃まで昇温すると、ガ
ラスおよび型はそれぞれ膨張する。ここで成形型の材料
と胴型の材料の熱膨張率の差により、嵌合部のクリアラ
ンスは約１５μｍ小さくなって約５μｍとなり、成形型
１と成形型２の光学面の中心軸は５μｍ以下のずれとな
る。高温で押圧成形するとガラスは型内に充填され、成
形されたレンズの両面の光軸のずれは５μｍ以内になる
。成形後冷却すると成形型と胴型のクリアランスは再び
大きくなりもとの２０μｍになるが、レンズは低温では
変形しないので、光軸のずれは５μｍ以内に保たれる。

一方、ガラス素材の熱膨張率は成形型および用型のそれ
より大きいので冷却時には型よりも収縮が大きく成形さ
れたレンズと型の間にはクリアランスができ型から取り
出すのが容易である。

次に別の実施例について説明する。第２図は成形型を成
形装置に固定せず成形する場合の成形前の状態を示す断
面図である。ガラス素材として５Ｆ−６を用い直径が１
０ｆｌのレンズを成形する。

５Ｆ−６の熱膨張率は９．７Ｘ１０’／’Ｃである６成
形型の材料として熱膨張率が８Ｘ１０４／℃の酸化アル
ミニウムを用い、用型の材料として熱膨張率が５．ｌＸ
１０４／ｌの炭化タングステンを用いる。成形温度を約
５００℃とすると、第１の実施例と同様に、常温状態に
比べ加熱時の成形型と用型のクリアランスの減少は約１
５μｍとなる。

従って、第２図のようにガラス素材１４と成形型を配置
した時の常温状態でのクリアランスを２０μｍとすると
、成形時の用型１３と成形型１）ａ。

１２ａとのクリアランスは１０μｍ以下となり、成形さ
れたレンズの光軸のずれも１０μｍ以内とすることがで
きる。第２図のような配置では、成形型１）が成形装置
に固定されていないため、ガラス素材１４を胴型１３内
に供給した後、成形型１）を何らかの方決で胴型１３内
に挿入する必要があり、クリアランスが大きいことは、
この作業を容易にすることができる。

以上の実施例では酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム
と窒化珪素、炭化タングステンを用いたが、表１に示す
材料の内、成形型の材料として熱膨張率の大きいものを
、用型の材料として熱膨張率の小さいものを選べば同じ
効果を得られることは明らかである。また両者の熱膨張
率の差の大きい材料を選べばその効果の大きいことも明
らかである。光学ガラスの種類は表１にあげた例に留ま
らず多種多様でありその熱膨張率も様々であるが、ガラ
スの種類に応じてガラスの熱膨張率より大きい熱膨張率
を持つ材料を型の材料として選ぶ必要がある。なぜなら
、型の熱膨張率の方がガラスの熱膨張率より大きい場合
、成形した後冷却すると、型がレンズをしめつけてレン
ズを取り出すことができなくなるからである。このこと
は特開昭５９−１４１４３５号公報にも既に開示されて
いる。

表１に示す材料の熱膨張率は代表例であって、実際に材
料の製造法や微妙な配合の違いにより相当な変化がある
。従って、同一の材料で熱膨張率の違うものをそれぞれ
成形型、用型に使用することも可能である。また一般に
熱膨張率は温度によって変化するので、成形温度に応じ
て実際の膨張度合を見積る必要がある。

発明の効果 以上のように本発明は、レンズ成形の際、成形型の熱膨
張を用型の熱膨張より大きくすることによって、成形型
と用型のクリアランスを小さくしレンズの光軸のずれを
小さくすることができる。

またレンズに要求される光軸ずれの許容差に比して、型
の加工精度をゆるくすることができる。さらに、成形型
を成形装置に固定しないで成形する場合においては、常
温時にはクリアランスが大きいため、胴型内への成形型
の挿入が容易で、挿入装置または成形装置の精度に対す
る要求をゆるくできる効果を発揮する。さらに、成形型
と用型の熱膨張率をガラスの熱膨張率より小さくするこ
とにより、成形したレンズを型から容易に取り出すこと
ができる。

以上をまとめて言えば、本発明によれば、光軸のずれが
１０μｍ以下という高精度な非球面レンズを、比較的容
易に成形できるという効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明および従来例におけるレンズの成形状態
を示す断面図、第２図は本発明における成形方法の成形
前の状態を示す断面図である。 １．２，１）．１２・・・・・・成形型、３，１３・・
・・・・用型、４・・・・・・成形されたレンズ、５，
６，１５゜１６・・・・・・成形装置、１４・・・・・
・ガラス素材。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名イ、２−−
・メうε粉莞 ５．６−−−ｐ、憾１ １ｒ、　ｒｅ−底勿竺 １５・ｆＣ−底１）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の成形型と胴型を用いてガラスレンズを成形
   する装置において、ガラス素材の熱膨張率＜成形型素材
   の熱膨張率＞胴型素材の熱膨張率という関係を有する素
   材からなる型を用いることを特徴とするガラスレンズの
   成形方法。
2. （２）成形型の素材として、酸化アルミニウム、酸化ジ
   ルコニウム、酸化チタン、炭化チタンのいずれか一つを
   用い、胴型の素材として、炭化珪素、炭化硼素、炭化タ
   ングステン、窒化硼素、窒化珪素、窒化アルミニウムの
   いずれか一つを用いることを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項記載のガラスレンズの成形方法。