JPS6360114A - 光学素子の成形方法 - 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、レンズ等の光学素子の成形方法に関する。

［従来の技術］ レンズ等の光学素子を製作する一般的な方法としては、
１０〜１０”ポアズの粘度状態の溶融ガラスをガラス溶
融釜から一定量取り出し、これを金型を介していわゆる
押生地レンズと称される中間製品にプレス成形し、しか
る後にこの押生地レンズをダイヤモンド砥石等により粗
研削加工するとともに、その後酸化セリウム等の研磨剤
を用いて所望形状の光学素子に研磨仕上げする方法が知
られている。

しかしながら、この方法においては、最終工程である粗
研削加工及び研磨仕上げ工程に多大な時間と高度の技術
を要するという欠点を有し、光学素子のコストが極めて
高くなるという問題点がある。特に、非球面レンズのご
とき光学素ｆの製作にはより高度な研削、研磨加工技術
が要請されることから、Ｌ記欠点は顕著なものとなり、
極めて高コスト化するという間８点が生じていた。

そこで、研削、研磨の後加工を行なうことなしに所望の
光′７素子を成形する方法が案出されておリ、かかる技
術は１例えば特公昭５４−３８１２８号公報、特開昭５
８−８４１３４号公報に開示されている。即ち、特公昭
５４−３８１２６号公報に開示されている技術は、金型
におけるキャビテイ壁を高い表面性衡、高い表面精度を
有するガラス状炭素にて形成し、かかる精密金型にてガ
ラス塊をプレス成形して所望のガラスレンズを成形する
ものである。又、特開昭５８−８４１３４号公報に開示
されている技術は、ガラスプフォームを等温加圧成形す
ることにより精密ガラス製品を成形するものである。

ところが、上記公報においては、成形品を金型から離型
させる方法については一切開示されていないが、上記公
報開示の技術により成形された成形品は金型と強固なオ
プチカルコンタクト状態にあるのが通例である。そのた
めに、成形品を金型から取り出そうとして成形品の一部
もしくは全体を把持してＩｌｌ型させようとすると、成
形品と金型との間のオプチカルコンタクト力のために成
形品に傷や欠けが生じ、多くの不良品を生じさせるとい
う欠点を保有している。この場合、オプチカルコンタク
トの力を弱くし、離型を容易化するために金型温度を室
温近くまで冷却し、ガラスと金型との線膨張係数差を利
用して自然にオプチカルコンタクトを解除させて成形品
を取り出す方法も案出されているが、この方法の場合に
は金型冷却に多大の時間を要し、生産性を著しく低下さ
せるので望ましい方策ではない。

そこで、最近では、ガラスブランクをキャリアに１ａ置
し、加熱炉内でガラスブランクを成形可能温度に加熱し
た後上下の成形用型間に搬入し、上下の成形用型を介し
てプレスレンズを成形する方法が採用されている。この
方法では、プレスレンズがキャリアと一体となるので、
金型からプレスレンズを離型させる際にはキャリアを保
持した状態で作業でき、従って、プレスレンズに傷や欠
は等を生じさせることなく離型させることができるもの
である。

ところが、この方法の場合には、成形時にキャリアとプ
レスレンズとが融着してしまい、離型後にプレスレンズ
とキャリアとを切除しなければならないという問題点を
保有するところから、特開昭６０−６３７４３号公報に
開示されているごとき特ｅｔ１１キャリア付き光学素子
が案出されるに至った。即ち、ガラスブランク運搬用の
キャリアの機能に他の機能、例えば鏡枠に対する組付は
機能や成形品の外形規制機能等の諸機能を兼持させるこ
とにより、プレスレンズとキャリアとの切除を不要化さ
せたものである。

しかしながら、かかる多機能キャリア付き光学素子を用
いて成形する方法においては、予め研磨加工により表面
仕上げ加工を施されたガラスブランクを用いてプレス成
形する方法であるために。

ガラスブランクを得るまでに多大の工数９時間及び費用
を要するという欠点があり、そのために成形品が極めて
コスト高になるという問題点があった。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので
あって、離型が容易で、かつ組立作業も容易化した光学
素子を低コストにて成形しうるようにした光学素子の成
形方法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及び作用］本発明は一対
のプレフォーム成形用金型間に中空枠体を移動装置を介
して移動配置し、前記プレフォーム成形用金型内に投入
された溶融ゴブな前記一対のプレスフオーム成形用金型
を介して所望の最終製品の形状に近似した形状のプレフ
ォームに成形するとともに、前記プレフォームと前記枠
体とを一体的に結合成形する工程と、前記プレフォーム
を再加熱し、一対の精密金型にて最終製品である所望形
状の光学素子を成形する工程とよりなるものであり、こ
れにより、離型が容易でかつ組立作業も容易化した光学
素子を低コストにて成形することができる。

［実　施　例］ 以下、必要に応じて図面を用いて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。

（第１実施例） 第１図ａ、ｂ、第２図ａ、ｂ及び第３図ａ。

ｂは、本発明に係る光学素子の成形方法の第１の実施例
を実施するための成形装置及び成形工程を示すものであ
る。

本実施例は、溶融ゴブを一対の成形用金型にて所望形状
に近似したプレフォームに成形する１次工程と、１次工
程にて成形されたプレフォームを再加熱して一対の精密
金型にて所望形状の光学素子に成形する２次工程とより
なり、第１図ａ。

ｂ及び第２図ａ、ｂは１次工程の成形工程を示すもので
あり、第３図ａ、ｂは２次工程の成形工程を示すもので
ある。以下、各工程ごとにその成形装置及び成形作用に
ついて説明する。

１次工程 本工程は、前述のごとく、溶融ゴブを一対の金型にて所
望形状に近似したプレフォームに成形するｒ程である。

まず、第１図ａ、ｂ及び第２図ａ、ｂを用いて本工程の
成形装置について説明する。

第１図ａ、ｂにおいて１で示すのは、成形時に成形品と
一体構成となる枠体（金属枠）で、円筒状に形設しであ
る。枠体ｌの周面には複数の円形の孔２．２が形設しで
ある。３で示すのは搬送アームで、その先端部には円筒
状枠体ｌと嵌合する孔４が設けてあり、孔４の下部には
枠体ｌ保持用の段部５が形設しである。６で示すのは、
孔４と同心にして孔４よりも小径に形設された下型嵌合
孔で、この下型嵌合孔６と孔４の間で段部５が形成され
るようになっている。枠体１の内周面７は、第２図すに
て示すごとく成形時に上型８のｆ部外周面と嵌合しうる
ように設定してあり、又、搬送アーム３における下型嵌
合孔６は。

第２図すにて示すごとく成形時に下型９の嵌合部１０と
嵌合するように設定しである。そして、下型９の嵌合部
ｌＯと下型嵌合孔６とが嵌合した際には、下型９先端の
枠体嵌合部１１と枠体ｌの内周面７とが嵌合するように
設定構成しである。

１２で示すのは、Ｓ型を容易にするための枠体押えであ
る。

次に、上記構成の成形装置を用いてプレフォームを成形
する方法について説明する。

まず、搬送アーム３の孔４に枠体ｌを嵌装する０次に１
図示を省略している油圧もしくはモーターを利用したア
ーム移動装置を介して搬送アーム３を移動し、搬送アー
ム３の孔４の中心軸が下型９の軸心と一致した位置で停
止させる。

次に、下型９を図示を省略している油圧もしくはモータ
ー等の圧力発生装置を介して上昇し、第２図ａにて示す
ごとく、下型９の嵌合部ｌＯを搬送アーム３の下型嵌合
孔６に嵌合させる。この際、下型９上端部の枠体嵌合部
１１が枠体ｌの内周面に嵌合する。

次に、１０−１０′３ポアズの粘度に溶融された溶融ガ
ラスを最終成形品の体積より僅かに多い体積分の量だけ
溶融釜（図示省略）から取り出し、この溶融ゴブ１３を
下型９と枠体１とに囲まれた部分に投入（供給）する。

次に、上型８を図示を省略している油圧もしくはモータ
ー等の圧力発生装置を介して加工し、第２図すにて示す
ごとく溶融ゴブ１３を抑圧成形して最終製品に近似した
形状のプレフォーム１３ａに成形する。この成形時には
、溶融ゴブ１３の一部が枠体１の孔２内に流入し、この
流入部１３ｂを介してプレフォーム１３ａと枠体１とが
一体的に結合される。上下のプレフォーム成形用金型８
，９のレンズ成形面は鏡面加工が施しであるので、プレ
フォーム１３ａのｉａ鋤面は光学的鏡面に成形される。

」二下にプレフォーム成形用金型８．９の全５温度は、
プレフォーム１３ａのガラス転移点温度よりも１００℃
〜３００℃低い温度に保持してあり、成形保持時間を１
０秒以ドにすることでプレフォーム１３ａと金型８，９
との融着を防止しうるように設定しである。これにより
、プレフォーム１３ａと金型８，９とのオプチカルコン
タクト力を低下させることが可使となる。

プレフォーム１３ａを成形した後に、Ｌ下金型８．９を
上動、可動せしめて雛型させる。この際には、枠体押え
１２を介して枠体１が上動じないように規制して行なう
、枠体押え１２は、上型８とプレフォーム１３ａとの才
プチ力ルコンタクトカに打ち勝つことができるように剛
体にて構成してあり、従って、上型８の離型時にプレフ
ォーム１３ａに傷、欠けを生じさせることがない、なお
、枠体押え１２は、図示を省略している油圧もしくはモ
ーターを介して移動制御自在の構成となっており、通常
は成形に支障のない位置に退避していて、離型時のみ第
２図すにて示す位置に移動制御されるようになっている
。又、プレフォーム１３ａと枠体１とは一体的に結合さ
れるので、下型９の離型時にはプレフォーム１３ａに傷
、欠けを生じさせることなく＊型させることができる。

２次工程 本工程は、上記１次工程にて成形されたプレフォーム１
３ａを再過熱して一対の精密金型にて最終製品である光
学素子に成形する工程である。

本工程にて用いる成形装置について第３図ａ。

ｂを用いて説明するが、第１図ａ、ｂ第２図ａ。

ｂにて示した部材と同一の部材には同一符号を付してそ
の説明を省略する。

図において２０．２１で示すのは、１次工程にて成形さ
れたプレフォーム１３ａを最終製品である光学素子１３
ｃに成形するための上下一対の精密金型で、各成形面２
０ａ、２０ｂは、最終製品である光学素子１３ｃの形状
に精密に対応する形状に鏡面加工しである。上下に精密
金型２０゜２１の軸心は高精度に一致させてあり、又、
光学素子１３ｃの偏心を極力小さくするために、精密下
金型２１の先端部（上端部）には搬送アーム３の下型嵌
合孔６と嵌合する嵌合部２２が形設しである。２３で示
すのは、成形時に枠体１の内周面７と嵌合する枠体嵌合
部である。

次に、上記構成の成形装置を用いてプレフォーム１３ａ
をさらに成形し、最終製品である光学素子１３ｃを得る
方法について説明する。

まず、枠体１と一体的に結合されたプレフォーム１３ａ
を搬送アーム３の孔４内に嵌合載置し。

この状態で加熱炉（図示省略）内に搬入してプレフォー
ム１３ａを１０”〜１０”ポアズの粘度まで加熱軟化さ
せる。

次に、加熱軟化されたプレフォーム１３ａを搬送アーム
３を介して上の精密金型２０．２１間に搬送する。この
際、上下の精密金型２０．２１はプレフォーム１３ａの
ガラス転移点温度より２００℃低い温度の範囲で一定に
保持されている。

そして、上下の精密金型２０．２１を介してプレフォー
ム１３ａをプレス成形し、第３図すにて示すごとく最終
製品である光学素子１３ｃに成形する。Ｊｌ＆ｌ詩形時
、光学素子１３ｃのヒケや歪の発生を防止するため、上
下の精密金型２０．２１と光学素子１３ｃとの間の熱交
換を充分に行ないつつ、光学素子１３ｃの内部温度が上
下の精密金型２０．２１の温度と略等温となるまでの間
約１〜３分間抑圧保持する。これにより、ヒケ、歪の発
生しない品質良好な光学素子１３ｃが成形される。

最終成形品である光学素子１３ｃを離型する方法につい
ては、１次工程の場合と同様であるので、その説明を省
略する。

以上の工程にて成形が完了し、枠体ｌと一体となった光
学素子１３ｃを成形することができる。

なお、以上の工程にて成形された光学素子１３ｃの内部
歪は１通常の使用には無視できる位に小さいが、さらに
高精度に歪を除去する必要性がある場合には、徐冷炉に
て室温までの冷却速度をコントロールすることにより可
能となる。

以上のように本実施例においては、溶融ゴブ１３を１次
工程にて最終製品形状に近似したプレフォーム１３ａに
成形し、このプレフォーム１３ａを再加熱して２次工程
にて最終製品に成形しているので、従来の研削、研磨加
工によりプレフォームを製出する方法と比して、プレフ
ォーム１３ａの製作が極めて簡単になり、プレフオーム
１３ａ製作に要する時間と費用が著しく低減化できる。

その結果、光学素子１３ｃの製作コストを著しく低減で
きる。又、枠体ｌと光学素子１３ｃとを一体的に成形し
ているので、離型の際の傷。

欠けが皆無となり、不良品発生を極力防止しうる。又、
成形時に光学素子１３ｃの偏心が極力小さく成形できる
ので、高精度の光学素子１３ｅを得ることができる。さ
らに、光学素子１３ｅと枠体ｌとの軸心が一致した状態
で成形されるので、心取りすることなく枠体付き光学素
子１３ｃを鏡枠に組付けすることができ１組付は作業性
２作業効率を著しく向上できる。即ち、第４図は枠体付
き光学素子１３ｃ、１３ｄを鏡枠３０に組み込んだ状態
を示す図であるが、枠体１と各光学素子１３ｃ、１３ｃ
ｉとは偏心精度良く一体成形されているので５組付は時
に心取り作業が不要化できるものである。

（第２実施例） 第５図ａ、ｂは本発明に係る光学素子の成形方法の第２
の実施例を実施するための成形装置における要部の構成
を示すものである０本実施例は。

枠体１における成形時の溶融ゴブ１３の流入部を孔では
なく、枠体ｌの内周面１４の周回りに形設した凹部３１
にて構成した例を示すものである。

上記構成の枠体ｌを用いて光学素子１３ｃｔ−成形すれ
ば、成形時の溶融ゴブ１３の流入部の体積を第１実施例
に比して大きくすることができる利点がある。従って、
溶融ゴブ１３の体積が多少バラツキを生じた場合であっ
ても、凹ｉ’ｉｌ！３１にて吸収することができ、光学
素子１３ｃの中心厚を一定にすることができる。その他
の作用、効果は、第１実施例と同様であるので、その説
明を省略する。

なお、枠体ｌの材質については金属、セラミックス、そ
の他の材質にて構成できる。又、枠体１の形状は円形で
ある必要はなく、成形する光学素子１３ｃの形状に応じ
て任意の形状に設定しうるちのである。

［発明の効果］ 以とのように本発明によれば、光学素子の製作コストを
著しく低減化できる。又、枠体と一体化させて成形しう
るので、＃ｉ、型の際の傷、欠けの発生が皆無となり、
不良品の発生を極力防止できるともに組付は時の作業性
１作業効率の向トが図れるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂ、第２図ａ、ｂ及び第３図ａ。 ｂは本発明に係る方法を実施するための成形装置を示す
説明図、第４図は第１図〜第３図にて示した装置′−ｃ
−成形した光学素子を鏡枠に組付ける状態を示す説明図
、第５図ａ、ｂは本発明に係る方法の第２の実施例を実
施するための装置の要部の説明図である。 ｌ・・・枠体 ２・・・孔 ３・・・搬送アーム ８・・・上型 ９・・・下型 １３・・・溶融ゴブ １３ａ・・・プレフォーム １３ｃ・・・光学素子 ２０・・・精密上金型 ２１・・・精密下金型 ０”′″″Ａ　　＊ｖｙｔ＜“；９　Ｉ　２　ａｔ：、
’；ｚ　７ｆ　、穴、第１　図（ａ） 第１　図（ｂ） −ソ′−４凸 第２　図（ａ） １７ａ 第４図 ３ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一対のプレフォーム成形用金型間に中空枠 体を移動装置を介して移動配置し、前記プレフォーム成
   形用金型内に投入された溶融ゴブを前記一対のプレフォ
   ーム成形用金型を介して所望の最終製品の形状に近似し
   た形状のプレフォームに成形するとともに前記プレ フォームと前記枠体とを一体的に結合成形する工程と、 前記プレフォームを再加熱し、一対の精密 金型にて最終製品である所望形状の光学素子を成形する
   工程と、 よりなる光学素子の成形方法。