KR20070105246A

KR20070105246A - 광학소자의 성형장치 및 성형방법

Info

Publication number: KR20070105246A
Application number: KR1020070037298A
Authority: KR
Inventors: 노부히로 야마미치
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2007-10-30
Also published as: JP4124239B2; JP2007290903A; US20070246856A1; TW200744964A; CN101063722A

Abstract

광학소자의 성형장치는 성형용 볼록부를 구비한 제1 성형 금형과, 성형용 오목부를 구비한 제2 성형 금형과, 성형 금형 구동기구와, 광학소자소재 지지기구를 포함한다. 상기 성형용 볼록부는 상기 광학소자소재의 제1 주면 측을 오목하게 형성하는 것과 함께, 상기 광학소자소재의 제2 주면 측을 볼록하게 형성한다. 상기 성형용 오목부는 상기 성형용 볼록부와의 사이에 상기 광학소자소재를 개재하여 제2 주면 측을 형성한다. 상기 성형 금형 구동기구는 상기 제1 성형 금형과 제2 성형 금형을 서로 접근, 이격시키는 방향으로 이동시킨다. 상기 광학소자소재 지지기구는 상기 제2 성형 금형과는 비접촉 상태를 유지하면서 상기 제1 성형 금형에 의해 상기 광학소자소재를 가압 변형할 수 있도록 상기 광학소자소재의 가장자리 부분을 지지한다.

광학소자, 메니스커스 렌즈, 오목, 볼록, 비접촉

Description

광학소자의 성형장치 및 성형방법{OPTICAL ELEMENT FORMING APPARATUS AND METHOD}

도 1은 광학소자의 성형공정을 나타내는 약시적 단면도다.

도 2는 광학소자의 성형공정을 나타내는 약시적 단면도다.

도 3은 광학소자의 성형공정을 나타내는 약시적 단면도다.

도 4는 광학소자의 성형공정을 나타내는 약시적 단면도다.

도 5는 광학소자의 성형공정을 나타내는 약시적 단면도다.

도 6은 광학소자소재 지지기구의 사시도다.

도 7은 형성된 광학소자의 사시도다.

도 8은 광학소자의 성형공정을 나타내는 흐름도다.

도 9는 기타 실시예의 광학소자의 성형공정을 나타내는 약시적 단면도다.

도 10은 기타 실시예의 광학소자의 성형공정을 나타내는 약시적 단면도다.

도 11은 기타 실시예의 광학소자의 성형공정을 나타내는 약시적 단면도다.

도 12는 본 발명의 성형공정에 대한 비교예를 게시하는 단면도다.

도 13은 종래기술의 광학소자의 성형공정을 나타내는 약시적 단면도다.

도 14는 종래기술의 광학소자의 성형공정을 나타내는 약시적 단면도다.

도 15는 종래기술의 성형방법에 의해 만들어진 광학소자의 문제점을 나타내는 단면도다.

도 16은 또 다른 종래기술의 단면도다.

도 17은 또 다른 종래기술의 문제점을 나타내는 단면도다.

본 발명은 2006년 4월 25일에 일본 특허청에 출원된 일본 특개 JP 2006-120183에 관련된 주제를 포함하며, 그 모든 내용은 여기에 참조로 인용된다.

[기술분야]

본 발명은, 메니스커스 렌즈 등의 광학소자를 유리나 플라스틱 등의 소재로부터 프레스 몰딩에 의해 형성하는 광학소자의 성형장치 및 성형방법에 관한 것이다.

[배경기술]

메니스커스 렌즈란, 한쪽 면이 오목면, 또 다른 쪽 면(반대쪽 면)이 볼록면으로 구성된 렌즈를 말한다. 메니스커스 렌즈는 볼록 메니스커스 렌즈와 오목 메니스커스 렌즈로 대별된다. 볼록 메니스커스 렌즈란, 광학 유효면에 있어서, 외주 부분 두께가 중심 부분 두께보다 얇은 렌즈를 말한다. 즉, 볼록 메니스커스 렌즈에서는, 볼록면의 곡률반경이 오목면의 곡률반경보다 작다. 한편, 오목 메니스커스 렌 즈란, 광학 유효면에 있어서, 외주 부분 두께가 중심 부분 두께보다 두꺼운 렌즈를 말한다. 즉, 오목 메니스커스 렌즈에서는, 볼록면의 곡률반경이 오목면의 곡률반경보다 크다. 메니스커스 렌즈는, 카드형 디지털 카메라 등의 내부에서, 프리즘을 사용한 소위 광축 절곡 시스템으로서 기능하는 광학계 렌즈 배럴의 렌즈 등으로 사용된다. 특히, 비구면의 오목 메니스커스 렌즈는, 광학계 렌즈 배럴의 구성을 간소화할 수 있어 수요 높은 중요한 렌즈로서 주목받고 있다.

메니스커스 렌즈의 성형(제조)에는, 연삭, 연마에 의한 방법과, 유리나 플라스틱 등의 소재를 프레스 몰딩에 의해 형성하는 방법이 있다. 메니스커스 렌즈의 비구면화가 진행됨에 따라(즉, 메니스커스 렌즈를 비구면으로 설계함에 따라), 프레스 몰딩에 의한 제조방법이 주목을 받게 되었다. 프레스 몰딩에 의한 메니스커스 렌즈의 제조방법으로는, "프리폼재(preform material)"라 불리는 미리 입상(볼 형상)으로 형성된 소재를 가열하고 프레스 가공을 함으로써 메니스커스 렌즈로 변형시키는 방법과, 미리 판 형상으로 형성된 소재를 가열해서 프레스 가공을 함으로써 메니스커스 렌즈로 변형시키는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 일본국 공개특허공보 특개 평6(1994)-9228호, 일본국 공개특허공보 특개 평9(1997)-295817호, 일본국 공개특허공보 특개 2002-249327호 참조).

입상(볼 형상)의 프리폼재를 사용하는 방법은, 입상의 프리폼재가 여러 단계를 거쳐 변형되어야 하고 프레스 가공에 시간이 많이 걸린다는 문제가 있다. 이는, 입상의 프리폼재를 메니스커스 렌즈로 변형시키는 데에 변형의 정도(양)가 크기 때문이다.

판 형상의 프리폼재를 사용하는 방법은, 입상의 프리폼재를 사용하는 경우와 비교해서, 메니스커스 렌즈에 이르기까지의 변형량이 적어, 프레스 시간을 단축할 수 있다는 이점이 있다. 이는, 판 형상의 프리폼재를 만곡시켜서 메니스커스 렌즈를 형성하기 때문이다. 반면, 도 13에 나타낸 바와 같이, 판 형상의 프리폼재(101)를 하부 금형(102)의 상단의 구형상의 오목부(103)에 올려놓은 경우에, 판 형상의 프리폼재(101)의 하단 가장자리부(101a)가 상기 구형상의 오목부(103)에 접촉해서 상기 판 형상의 프리폼재(101)의 하면 측에 공간(104)이 발생한다. 상기 공간(104)의 내부에는, 성형 챔버(실) 내에 충전된 질소 등의 가스를 가둘 수 있다. 이 상태에서, 도 14에 나타낸 바와 같이 상부 금형(105)을 하강시켜서 상기 상부 금형(105)의 하단의 볼록부(106)에 의해 상기 판 형상의 프리폼재(101)를 변형시키면, 도 15에 나타낸 바와 같이, 제품으로서의 메니스커스 렌즈(111)의 하면 측에 상기 봉입된 가스로 인한 함몰(오목)부(112)가 발생한다. 이 때문에, 메니스커스 렌즈의 제품가치를 손상시킨다는 문제점이 있다.

상기 가스가 봉입되는 문제를 해결하기 위해, 진공상태에서 상기 판 형상의 프리폼재의 프레스를 행하도록 한 성형장치가 개발되고 있다. 또한, 도 16에 나타낸 바와 같이, 상기 봉입된 가스(121)를 벤트(배기 가스 구멍)(122)를 통해 외부로 배출하는 또 다른 성형장치도 개발되고 있다(예를 들면, 일본국 공개특허공보 특개 평3(1991)-131537호 참조).

그런데, 진공상태에서 상기 판 형상의 프리폼재의 프레스를 행하는 장치의 경우에는, 배큠 장치 등을 필요로 하여, 장치(의 시스템)가 복잡해지고 비용도 증가한다는 문제가 있었다. 또한, 봉입된 가스를 벤트를 통해 외부로 배출하도록 한 성형장치의 경우에는, 도 17에 나타낸 바와 같이, 벤트(122)에 유리 등의 광학재료가 침입하여, 렌즈 등의 광학소자(123)에 돌기(124)가 형성된다는 문제가 있었다.

상기 돌기(124)는, 렌즈 등의 광학소자(123)의 광학적 특성을 크게 저하시키지 않는다고 하더라도, 돌기(124)가 없는 것보다 나은 경우는 없다. 따라서, 이런 종류의 광학소자의 성형장치나 성형방법에 있어서는, 상기 언급한 돌기를 형성하지 않고, 보다 간단한 방법으로, 더 확실하게 가스의 봉입(속박)을 방지하는 것이 주요 과제로 인식되어 왔다.

따라서, 본 발명의 목적은, 배큠 장치 등의 복잡한 장치를 필요로 하지 않고, 불활성 가스(예를 들면, 질소 가스) 등의 가스 내에서 형성하는 경우에 있어서도, 기체의 봉입을 방지하여, 기체의 봉입으로 인해 발생하는 결함(불량품)의 발생을 억제할 수 있는 성형장치 및 성형방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 가열 및 연화시킨 광학소자소재의 제1 주면 측을 구형상으로 오목하게 형성하는 것과 함께 상기 제1 주면의 반대쪽에 위치하는 제2 주면 측을 구형상으로 볼록하게 형성하는 구형상의 성형용 볼록부를 구비한 제1 성형 금형과, 상기 제1 성형 금형의 성형용 볼록부와의 사이에 상기 광학소자소 재를 개재하여 상기 광학소자소재의 제2 주면 측을 형성하는 구형상의 성형용 오목부를 구비한 제2 성형 금형과, 상기 제1 성형 금형과 제2 성형 금형을 서로 접근, 이격시키는 방향으로 이동시키는 성형 금형 구동기구와, 상기 제1 성형 금형과 제2 성형 금형 사이에서 상기 제2 성형 금형과는 비접촉 상태를 유지하면서 상기 제1 성형 금형에 의해 상기 광학소자소재를 가압 변형할 수 있도록 상기 광학소자소재의 가장자리 부분을 지지하는 광학소자소재 지지기구를 포함한 광학소자의 성형장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 광학소자소재를 가열 및 연화시키는 스텝과, 상기 광학소자소재를 제2 성형 금형의 구형상의 성형용 오목부와 비접촉 상태로 유지하면서 제1 성형 금형의 구형상의 성형용 볼록부를 상기 광학소자소재의 제1 주면에 압축함으로써 광학소자소재의 제1 주면을 오목하게 형성하고, 동시에 상기 제1 주면의 반대쪽에 위치하는 광학소자소재의 제2 주면 측을 구형상으로 볼록하게 형성하는 스텝과, 상기 광학소자소재의 제2 주면 측에 위치하는 볼록부의 정수리 부분을 상기 제2 성형 금형의 구형상의 성형용 오목부의 중심부에 올려놓는 스텝과, 상기 제1 성형 금형의 성형용 볼록부와 상기 제2 성형 금형의 성형용 오목부 사이의 상기 광학소자소재를 압축함으로써 상기 광학소자소재의 제1 주면을 상기 제1 성형 금형의 성형용 볼록부의 구형상 표면을 따라 변형하고, 동시에 상기 광학소자소재의 제2 주면을 상기 제2 성형 금형의 성형용 오목부의 구형상 표면을 따라 변형하는 스텝을 포함하는 광학소자의 성형방법이 제공된다.

[실시예]

이하, 본 발명의 실시예에 따른 광학소자의 성형장치 및 성형방법에 관하여 설명한다. 도 1 ~ 도 5는 광학소자의 성형장치(이하, 간단히 성형장치(1)라고 칭한다)에 의한 광학소자의 성형공정을 나타내는 약시적 단면도다. 성형장치(1)는, 제1 성형 금형(3)과, 제2 성형 금형(4)과, 성형 금형 구동기구(5)를 구비한다. 제1 성형 금형(3)은 (단면에서는 원호 형상인) 구형상을 가진 성형용 볼록부(3a)를 구비한다. 성형용 볼록부(3a)는 가열수단(도시 생략)에 의해 가열 및 연화시킨 광학소자소재(2)의 한 면(2a)(이하, 제1 주면이라고 칭한다) 측을 오목하게(움푹 패이게) 만들어서, 그 제1 주면(2a)이 (단면에서는 원호 형상인) 구형상이 되게 한다. 성형용 볼록부(3a)는 또한, 상기 제1 주면(2a)의 반대쪽에 위치하는 또 다른 면(2b)(이하, 제2 주면이라고 칭한다) 측을 볼록하게 형성하여, 그 제2 주면(2b)이 (단면에서는 원호 형상인) 구형상이 되게 한다. 제2 성형 금형(4)은 (단면에서는 원호 형상인) 구형상을 가진 성형용 오목부(4a)를 구비한다. 성형용 오목부(4a)는 광학소자소재(2)를 성형용 오목부(4a)와 제1 성형 금형(3)의 성형용 볼록부(3a) 사이에 개재 및 압축함으로써, 상기 광학소자소재(2)의 제2 주면(2b) 측을 구형상으로 형성한다. 성형 금형 구동기구(5)는 상기 제1 성형 금형(3)과 제2 성형 금형(4)을 서로 접근, 이격시키는 방향으로 이동시킨다. 상기 성형장치(1)는, 광학소자를 형성할 때, 불활성 가스(예를 들면, 질소) 등의 기체 내에서 동작한다.

상기 제1 성형 금형(3)과 제2 성형 금형(4) 사이에는, 광학소자소재 지지기구(6)가 배치되어 있다. 광학소자소재 지지기구(6)는 상기 제2 성형 금형(4)과 상 기 광학소자소재(2)를 비접촉 상태로 유지하면서(즉, 광학소자소재(2)가 제2 성형 금형(4)에 접촉하지 않도록 고정되는 조건 하에서), 상기 제1 성형 금형(3)이 가압에 의해 광학소자소재(2)를 변형할 수 있도록, 상기 광학소자소재(2)의 가장자리 부분(외단부)을 지지한다.

상기 광학소자소재(2)는, 원형의 평판 형상으로 형성되고, 유리 전이점 온도 550도, 굴복점 588도인 광학유리로 만들어진다.

상기 제1 성형 금형(3)은, 상기 광학소자소재(2)의 제1 주면(2a) 측에 소정의 곡률반경을 가지는 오목면(2c)(도 7 참조)을 형성하는 데 사용된다. 제1 성형 금형(3)의 하단부에, 제1 성형 금형(3)은 단면에서 호상인 곡면을 가지는 성형용 볼록부(3a)를 구비한다.

상기 제2 성형 금형(4)은, 상기 광학소자소재(2)의 제2 주면(2b) 측에 소정의 곡률반경을 가지는 볼록면(2d)(도 7 참조)을 형성하는 데 사용된다. 제2 성형 금형(4)의 상단부에, 제2 성형 금형(4)은 단면에서 호상인 곡면을 가지는 성형용 오목부(4a)를 구비한다.

상기 성형용 볼록부(3a)의 곡률반경은, 성형용 오목부(4a)의 곡률반경보다 작도록 형성되거나 설계된다.

상기 성형 금형 구동기구(5)는, 제1 구동부(5a)와 제2 구동부(5b)를 구비한다. 제1 구동부(5a)는 상기 제1 성형 금형(3)을 상기 제2 성형 금형(4)과 상대적으로 상하로 움직이게 하고, 제2 구동부(5b)는 상기 제2 성형 금형(4)을 상기 제1 성형 금형(3)과 상대적으로 상하로 움직이게 한다.

상기 광학소자소재 지지기구(6)는, 복수의 광학소자소재 지지 프레임(7)과, 프레임 구동기구(8)를 구비한다. 광학소자소재 지지 프레임(7)은 렌즈 유효면의 외주부인 상기 광학소자소재(2)의 가장자리 부분을 지지한다. 프레임 구동기구(8)는 이들 복수의 광학소자소재 지지 프레임(7)을 도 1 ~ 도 3에 나타내는 광학소자소재 지지 위치와, 도 4, 도 5에 나타내는 광학소자소재 지지 해제 위치 사이에서 이동시킨다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 이들 광학소자소재 지지 프레임(7)은 각각, 원형의 링을 이분할한 반원의 형상으로 형성되어 있다. 이들 광학소자소재 지지 프레임(7)을 상기 프레임 구동기구(8)에 의해, 도 1 ~ 도 3에 나타내는 광학소자소재 지지 위치로 이동시키면, 이들 광학소자소재 지지 프레임(7)은, 대략 링 형상이 되고, 링 형상을 한 광학소자소재 지지 프레임(7)의 내주부에 설치한 광학소자소재 받이부(9) 안에 상기 광학소자소재(2)의 외경측의 하단부(2e)를 끼워 맞춰서 광학소자소재(2)를 지지한다. 즉, 각각의 광학소자소재 지지 프레임(7)에는 그 하부 내주부에 광학소자소재 받이부(9)가 형성된다.

다음으로, 상기 성형장치(1)를 사용해서 광학소자를 성형하는 방법의 일례를 도 8의 흐름도를 참조해서 설명한다.

스텝 1의 지지, 가열공정에 있어서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 제1 성형 금형(3)과 제2 성형 금형(4)의 사이에 배치한 광학소자소재 지지기구(6)로 상기 광학소자소재(2)를 지지한다. 그리고, 가열수단(도시 생략)에 의해, 상기 광학소자소재(2)를 가열해서 연화시킨다. 상기 광학소자소재(2)의 점도가 Logη = 9 ~ 10이 되는 소정의 온도에 도달하면, 이 상태를 일정 시간(예를 들면, 60초) 동안 유지하는데, 환언하면 상기 광학소자소재(2)의 내부의 온도가 일정해질 때까지 유지한다.

스텝 2의 프리 가압, 변형 공정에 있어서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 제1 성형 금형(3)을 제1 구동부(5a)에 의해 하강시켜서, 상기 성형용 볼록부(3a)를 상기 광학소자소재(2)의 제1 주면(2a)에 가져간다. 그리고, 제1 구동부(5a)는 성형용 볼록부(3a)를 천천히 하강시켜서, 상기 광학소자소재(2)의 제1 주면(2a)을 오목하게 형성하는 동시에 제2 주면(2b) 측을 구형상(단면에서는 호상을 가지는 곡면)으로 볼록하게 형성한다. 상기 볼록부(이로써 볼록해진 제2 주면(2b))의 곡률반경은, 상기 제1 성형 금형(3)의 성형용 볼록부(3a)의 곡률반경과 대략 같아지고, 상기 제2 성형 금형(4)의 성형용 오목부(4a)의 곡률반경보다 작아진다.

스텝 3의 금형 마운팅(배치) 공정에 있어서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 제2 성형 금형(4)을 제1 구동부(5b)에 의해 상승시켜서, 상기 제2 성형 금형(4)의 구형상의 성형용 오목부(4a)의 중심부에, 상기 광학소자소재(2)의 제2 주면(2b) 측의 볼록부의 정수리 부분(2f)을 접촉시킨다.

스텝 4의 지지 해제 공정에 있어서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 광학소자소재 지지 프레임(7)을 프레임 구동기구(8)에 의해 광학소자소재 지지 해제 위치로 이동시키고, 상기 광학소자소재 지지 프레임(7)에 의한 상기 광학소자소재(2)의 구속을 해제한다.

스텝 5의 압축 공정에 있어서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 제2 성형 금형(4)을 제2 구동부(5b)에 의해 상승시켜서, 상기 제1 성형 금형(3)의 성형용 볼록부(3a)와 제2 성형 금형(4)의 성형용 오목부(4a) 사이에서 광학소자소재(2)를 압축한다. 이 압축에 의해, 상기 광학소자소재(2)의 제2 주면(2b)은, 상기 제2 성형 금형(4)의 성형용 오목부(4a)에 압축된다. 즉, 제2 주면(2b)의 정수리 부분(2f) 둘레의 외주측이 서서히 성형용 오목부(4a)에 압축된다. 동시에, 상기 광학소자소재(2)의 제1 주면(2a) 측은 상기 제1 성형 금형(3)의 성형용 볼록부(3a)에 압축된다. 그리고, 상기 광학소자소재(2)의 제1 주면(2a)은, 상기 제1 성형 금형(3)의 성형용 볼록부(3a)의 구형상 표면을 따라 변형되고, 상기 광학소자소재(2)의 제2 주면(2b)은, 상기 제2 성형 금형(4)의 성형용 오목부(4a)의 구형상 표면을 따라 변형된다.

스텝 6의 냉각, 추출 공정에 있어서는, 상기 제1 성형 금형(3)의 성형용 볼록부(3a)와 제2 성형 금형(4)의 성형용 오목부(4a) 사이에서 압축, 변형된 광학소자소재(2)를 냉각기구(도시 생략)에 의해 소정의 온도, 예를 들면 200도로 냉각한다. 그리고, 상기 제1 성형 금형(3)과 제2 성형 금형(4)을 이동시키거나 열어서 제품(2)을 추출한다. 상기 판 형상의 광학소자소재(2)로부터, 도 7에 나타낸 바와 같이, 제1 주면(2a) 측의 오목면(2c)의 곡률반경이, 제2 주면(2b) 측의 볼록면(2d)의 곡률반경보다 작은 오목 메니스커스 렌즈(제품(2))가 추출된다.

오목 메니스커스 렌즈를 형성하는 경우에는, 상기 구형상(호상 표면)의 성형용 볼록부(3a)의 곡률반경보다 상기 성형용 오목부(4a)의 구형상(호상 표면)의 곡률반경을 크게 (설계)한다. 따라서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 제1 성형 금 형(3)의 성형용 볼록부(3a)를 하강시켜서 상기 광학소자소재(2)의 제1 주면(2a)을 가압함으로써, 상기 광학소자소재(2)의 제1 주면(2a)를 오목하게 형성하고, 제2 주면(2b) 측을 구형상으로 볼록하게 형성하면, 상기 볼록부의 곡률반경은, 상기 제1 성형 금형(3)의 성형용 볼록부(3a)의 곡률반경과 대략 같아지고, 상기 제2 성형 금형(4)의 성형용 오목부(4a)의 구형상의 곡률반경보다 작아진다. 따라서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 광학소자소재(2)의 제2 주면(2b) 측의 볼록부의 정수리 부분(2f)이 상기 제2 성형 금형(4)의 성형용 오목부(4a)에 접촉하므로, 상기 광학소자소재(2)의 아랫면의 중앙부에 가스 저장 공간(가스 홀)이 생기는 것을 방지한다. 상기 제2 성형 금형(4)을 제2 구동부(5b)에 의해 상승시키면, 상기한 바와 같이, 상기 광학소자소재(2)의 제2 주면(2b)은, 상기 정수리 부분(2f) 주위의 가스를 배제하면서, 상기 제2 성형 금형(4)의 구형상의 성형용 오목부(4a)에 압축된다. 즉, 성형용 오목부(4a)에는 제2 주면(2b)을 향해 상기 정수리 부분(2f)을 시작으로, 정수리 부분(2f)의 외주 측이 차례로 접촉하도록 힘이 가해진다. 최종적으로, 상기 제2 주면(2b) 측의 가스를 완전히 외부로 배출시켜서, 가스가 봉입하는 것을 확실히 방지한다.

상기 오목 메니스커스 렌즈를 형성하는 경우에 반해, 볼록 메니스커스 렌즈를 형성하는 경우에는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기 구형상의 성형용 볼록부(3a)의 곡률반경보다 상기 성형용 오목부(4a)의 구형상의 곡률반경을 작게 (설계)한다. 따라서, 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 제1 성형 금형(3)의 성형용 볼록부(3a)를 하강시켜서, 상기 광학소자소재(2)의 제1 주면(2a)을 압축시킴으로써, 상기 광학소자소재(2)의 제1 주면(2a)를 오목하게 형성하고, 제2 주면(2b) 측을 구형상으로 볼록하게 형성하면, 상기 볼록부의 곡률반경은, 상기 제1 성형 금형(3)의 성형용 볼록부(3a)의 곡률반경과 대략 같아지고, 상기 제2 성형 금형(4)의 성형용 오목부(4a)의 구형상의 곡률반경보다 커진다. 따라서, 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 광학소자소재(2)의 제2 주면(2b) 측의 볼록부의 외측 가장자리 부분(외측 단부)(2g)이 상기 제2 성형 금형(4)의 성형용 오목부(4a)에 접촉하고, 이에 따라 상기 광학소자소재(2)의 하면 측에 가스가 봉인된다. 그러나, 상기 광학소자소재(2)의 제2 주면(2b) 측의 볼록부는 구상(호상) 표면으로 형성되어 있어, 상기 접점부(외측 가장자리 부분)(2g)의 내측이 제2 성형 금형(4)의 성형용 오목부(4a) 내에 침입한다. 따라서, 비교예로서 도 12에 나타낸 평판형 광학소자소재(101)에 비해, 상기 성형용 오목부(4a) 내의 가스 저장 공간의 체적을 줄일 수 있다. 따라서, 봉입된 가스로 인한 역효과를 최소화할 수 있다.

상기 실시예에서는, 상기 광학소자소재(2)로서 유리를 사용한 경우를 채용했다. 그러나, 광학소자소재(2)로서 광학용 플라스틱, 예를 들면 ZEON사 제품의 ZEONEX(상표명)나 아크릴계 수지 등을 채용해도 된다. 또한 상기 실시예에서는, 상기 광학소자소재 지지기구(6)가 상기 광학소자소재(2)를 가장자리 부분의 렌즈 유효면 외측에서 지지하는 복수의 호상 광학소자소재 지지 프레임(7)을 포함한 경우를 나타냈다. 그러나, 상기 광학소자소재 지지기구(6)는, 압축가스 등을 상기 광학소자소재(2)에 대고, 소위 광학소자소재(2)를 부상시킨 상태에서 지지하는 구성으로 해도 된다. 또한 상기 실시예에 있어서, 구상(호상) 표면에는, 구면은 물론, 비 구면도 포함된다. 또한 상기 실시예에서는, 상기 광학소자의 오목면과 볼록면을 구형상의 형태로 형성했다. 그러나, 상기 광학소자의 오목면과 볼록면 모두를 비구면으로 형성해도 되고, 오목면과 볼록면 중 어느 한쪽을 구면으로 형성하고, 다른 한쪽을 비구면으로 형성해도 된다.

청구항의 범위 또는 그와 동등한 범위 내에 있는 한, 다양한 변형, 조합, 하부 조합, 치환이 설계 요구나 기타 요소에 따라 가능함은 당업자에게 당연하게 이해된다.

배큠 장치 등의 복잡한 장치를 필요로 하지 않고, 가스의 봉입을 방지할 수 있는 성형장치 및 성형방법을 제공할 수 있다.

Claims

가열 및 연화시킨 광학소자소재의 제1 주면 측을 구형상으로 오목하게 형성하고,

상기 제1 주면의 반대쪽에 위치하는 광학소자소재의 제2 주면 측을 구형상으로 볼록하게 형성하는

구형상의 성형용 볼록부를 구비한

제1 성형 금형과,

상기 제1 성형 금형의 성형용 볼록부와의 사이에 상기 광학소자소재를 개재하여 상기 광학소자소재의 제2 주면 측을 형성하는 구형상의 성형용 오목부를 구비한

제2 성형 금형과,

상기 제1 성형 금형과 상기 제2 성형 금형을 서로 접근, 이격시키는 방향으로 이동시키는 성형 금형 구동기구와,

상기 제1 성형 금형과 상기 제2 성형 금형 사이에서, 상기 제2 성형 금형과 상기 광학소자소재는 비접촉 상태를 유지하면서 상기 제1 성형 금형에 의해 상기 광학소자소재를 가압 변형할 수 있도록 상기 광학소자소재의 가장자리 부분을 지지하는 광학소자소재 지지기구를 포함한 광학소자의 성형장치.
제 1항에 있어서,

상기 광학소자소재 지지기구는,

렌즈 유효면의 외주부인 상기 광학소자소재의 가장자리 부분을 지지하는 복수의 광학소자소재 지지 프레임과,

상기 복수의 광학소자소재 지지 프레임을 광학소자소재 지지 위치와, 광학소자소재 지지 해제 위치 사이에서 이동시키는 프레임 구동기구를 구비한 광학소자의 성형장치.
제 1항에 있어서,

상기 제1 성형 금형의 구형상의 성형용 볼록부의 곡률반경은, 상기 제2 성형 금형의 구형상의 성형용 오목부의 곡률반경보다 작게 형성되는 광학소자의 성형장치.
광학소자소재를 가열 및 연화시키는 스텝과,

상기 광학소자소재와 제2 성형 금형의 구형상의 성형용 오목부를 비접촉 상태로 유지하면서 제1 성형 금형의 구형상의 성형용 볼록부를 상기 광학소자소재의 제1 주면에 압축함으로써 광학소자소재의 제1 주면을 오목하게 형성하고, 동시에 상기 제1 주면의 반대쪽에 위치하는 상기 광학소자소재의 제2 주면 측을 구형상으 로 볼록하게 형성하는 스텝과,

상기 광학소자소재의 제2 주면 측에 위치하는 볼록부의 정수리 부분을 상기 제2 성형 금형의 구형상의 성형용 오목부의 중심부에 올려놓는 스텝과,

상기 제1 성형 금형의 성형용 볼록부와 상기 제2 성형 금형의 성형용 오목부 사이의 상기 광학소자소재를 압축함으로써, 상기 광학소자소재의 제1 주면을 상기 제1 성형 금형의 성형용 볼록부의 구형상 표면을 따라 변형하고, 동시에 상기 광학소자소재의 제2 주면을 상기 제2 성형 금형의 성형용 오목부의 구형상 표면을 따라 변형하는 스텝을 포함하는 광학소자의 성형방법.
제 4항에 있어서,

상기 제1 성형 금형의 구형상의 성형용 볼록부에 의해 압축 및 변형된 상기 광학소자소재의 제1 주면의 오목면의 곡률반경은, 상기 광학소자소재의 제2 주면의 볼록면의 곡률반경보다 작게 형성되는 광학소자의 성형방법.
제 4항에 있어서,

상기 변형 스텝에서는,

상기 제1 형성 금형의 상기 형성용 볼록부가, 제2 주면 표면 측에 위치한 상기 정수리 부분이 상기 제2 성형 금형의 구형상의 형성용 오목부의 중심부에 놓인 상기 광학소자소재를 압축하여, 제2 주면 측에 위치한 상기 정수리 부분 둘레의 외주측이, 그 정수리 부분부터 서서히 상기 제2 성형 금형의 구형상의 형성용 오목부에 압축되는 광학소자의 성형방법.
제 4항에 있어서,

상기 가열 및 연화시키는 스텝에서는,

가열 및 연화되는 상기 광학소자소재가 평판 형상인 광학소자의 성형방법.
제 4항에 있어서,

상기 광학소자소재는 그 광학소자소재가 광학소자소재 지지기구에 의해 지지되는 조건 하에서 가열 및 연화되고,

상기 광학소자소재 지지기구가 상기 광학소자소재를 상기 제2 형성 금형의 구형상 형성용 오목부와 비접촉 상태로 유지하는 동안, 상기 제1 형성 금형의 구형상 형성용 볼록부는 상기 광학소자소재의 상기 제1 주면을 압축하는 광학소자의 성형방법.
제 4항에 있어서,

상기 광학소자소재는 유리로 이루어진 광학소자의 성형방법.
제 4항에 있어서,

상기 광학소자소재는 플라스틱으로 이루어진 광학소자의 성형방법.