TWI343485B - A core insert and a method for making a glass aspherical lens - Google Patents

Description

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【發明所屬之技術領域】 尤係關於 本發明係關於一種透鏡之模仁及製造方法 種非球面玻璃透鏡之模仁及製造方法。 【先前技術】 f球面透鏡係一種常用光學元件，廣泛用於攝像機、 丨：：：等鏡頭，可大幅度提高大光圈時之成像質量，減 角鏡頭之邊角變形’且’—片非球面透鏡可以替代數 f面透鏡補彳員像差，能顯著簡化鏡頭之光學設計，減小 其兩度、面積、體積及重量。 非球面透鏡之製造技術主要有射出成型和模造成型兩 種，射出成型技術主要應用於非球面塑膠透鏡，其發展實 際上主要取決於模仁材料及模仁製造技術之進步，而模造 成型技術主要應用於光學非球面玻璃透鏡成型，一般光 破璃之模造成型技術對於模仁之要求非常高且製程複雜， 但由於模造非球面玻璃透鏡解析度及其它光學性能皆優於 光學塑缪ϋ鏡，故模造成型技術在非球面玻璃透鏡製領 域應用前景仍然非常廣闊。 請參閱第-圖和第二圖，一種習知之製造非球面玻璃 透鏡之方法’主要包括以下步驟，首先於步驟】中提供一模 仁ίο及-紅外加熱設備（圖未示），其中該模仁包括上模、 仁"和下模仁12及一模造面13 ’於模仁模造面以上還設有 -離形膜131 ;接著於步驟2中將原材料一球狀玻璃（圖未 示）置於上下模仁之間，並使上下模仁與球狀玻璃接觸. Μ於步_ +利n外加熱設備對上下模仁進行加執，直

1343485 五 '發明說明

至球狀玻璃處於軟化之熔融狀態；於步驟4中對上下模仁施 加壓力’球狀玻璃發生變形，模造成一模造面13所界定"之 透鏡形狀；於步驟5中冷卻模仁’使所成型之非球面玻璃透 鏡硬化；最後於步驟6中卸下所成型之非球面坡璃透鏡。 於上述過程中，模ϋ玻璃之上下模仁纟面易被到傷或 者破壞，造f模造非球面玻璃透鏡表面精度低和光潔度 差，另，儘管該製造非球面玻璃透鏡之方法中於模仁1之模 造面13上還設有一離形膜ι31，但因離形膜131容易被 化，故其壽命非常有限，不能達到較高之模造次數，且僅 依靠離形膜來增加模仁之離形性，其效果不佳。此外以 上述方法生產之非球面玻璃透鏡還存在較大之内應力，會 影響透鏡之機械加X性能及光學性能。由於該f知之 非球面玻璃透鏡之方法存在上述不足之處，故其所生產之 非球面透鏡良品率較低，不適合於大批量生產。 有錢此，提供一種模造精度冑、模造過程中離形性 ，且可適用於大批量生產非球面透鏡之模仁及方法實為 本發明之目的在於提供一 離形性好、模造次數高且可適 透鏡之模彳二。 種模造精度南、模造過程中 用於大批量生產非球面玻璃 本發明之另一目的在於样也 好、 方法 於桎供―種表面精度向、光潔度 離形效果佳且可消险&庙+ , ^ 月除内應力之非球面玻璃透鏡之製造

1343485 五、發明說明（3) 一種非球面玻璃透鏡之模仁，該模仁包括：上模仁、 下模仁及一模造面，其中上模仁、下模仁皆由底材、黏性 層、離形膜構成，黏性層覆蓋於底材之上，離形膜設置於 黏性層之上’且形成一模造面。 一種非球面玻璃透鏡之製造方法，該方法主要包括以 下步驟：首先提供一模仁、一等離子清洗器、稀有氣體設 備及一紅外加熱器，其中該模仁包括上模仁和下模仁及一 模造面；接著將原材料球狀玻璃置於等離子清洗器内，進 行表面去污處理；然後將原材料球狀玻璃置於上下模仁之 間’並使上下模仁與球狀玻璃接觸；接下來利用紅外加熱 器對上下模仁進行加熱，直至球狀玻璃處於軟化之熔融狀 態’並同時利用稀有氣體設備於上下模仁之間注入適量稀 有氣體；緊接著對上下模仁施加壓力，球狀玻璃發生變 形二，造成模造面所界定之透鏡形狀；然後注入稀有氣體 冷卻模仁和透鏡，使所成型之非球面玻璃透鏡硬化；接著 卸下模仁中所成型之非球面玻璃透鏡；對所成型之非球 玻璃透鏡退火’消除内應力；對透鏡進行定心校正處理 ’最後/¾洗成型之非球面玻璃透鏡。 球面破螭透鏡之模仁於底材 可使延長離形膜壽命，且模 球面破螭透鏡之製造方法， 原材料球狀玻璃去污處理以 對透鏡進行退火處理等步 了離形性且可以消除模造過 相較習知技術，本發明非 與離形膜之間增加了黏性層， 造過程中離形性好，本發明非 由於增加在模造前用離子搶對 及模造過程中注入稀有氣體、 驟’提高了模造精度高、增加

第8頁 1343485 五、發明說明（4) 程非球面玻璃透鏡中產生之内應力，因此大大提高非球面 玻璃透鏡生產品質和效率。 【實施方式】 請參閱第三圖，本發明非球面玻璃透鏡之模仁2〇包 括：上模仁201與下模仁2〇2及一模造面203，其中上模仁 201下模仁202皆由底材2001、黏性層2002、離形膜2〇〇3 構成’黏性層2002覆蓋於底材2〇〇1之上，用於保護模仁底 材2002 ’離形膜2〇〇3設置於黏性層2002之上，且形成一模 造面203，該離形膜2〇03主要為了在模造過程中增加離形 性。 底材200 1係由碳化硅（SiC)或碳化鎢（wc)製成，當底 材200 1為碳化硅（Sic )時，黏性層2〇〇2材料則為硅，當底 材200 1為碳化鎢（WC)黏性層2〇〇2材料則為碳，而離形膜 2003材料通常為釕鉑合金（Ir_pt)。 凊同時參閱第四圖，本發明非球面玻璃透鏡之製造方 =，其主要包括以下步驟：首先在步驟1〇1中提供一套模造 設備，該設備包括一模仁20、一等離子清洗器（圖未 : 稀有氣體设備（圖未示）、一紅外加熱器3〇及原材 =狀玻璃40 ’其中紅外加熱器3〇設置於模仁2〇周圍，用 料=過程中對模仁20進行加熱；接著於步驟1〇2中將原材 破璃40置於等離子清洗器内，進行表面去污處理， ::主驟可以徹底去除原材料球狀玻璃4〇表面之各種雜質及 ’步驟1 〇3將原材料球狀玻璃40置於上模仁20 1與下模 之間，並使上下模仁201、2 02之模造面2〇3與球狀玻 第9頁 1343485 五、發明說明（5) 璃40接觸；然後於步驟！ 〇4利用紅外加熱器對上下模仁 20 1 202進仃加熱，直至球狀玻璃4〇處至軟化之熔融態， f度1約細〇攝氏度，並同時利用稀有氣體設備於上下模 -之&主入適1稀有氣體，該稀有氣體通常為氬氣 (Ar);接著於步驟105中對上下模仁201、202施加高達 1 0 K N之壓力，使炼融態球狀玻璃4 〇快速發生變形，模造 模造面203所界定之透鏡形狀；然後於步驟1〇6中，再次向 ，1 了注入稀有氣體，以冷卻模仁2 〇和所成型之透鏡（圖 不，使所成型之玻璃透鏡硬化；接著於步驟107中，卸 :模^中所成型之玻璃透鏡；於步驟1〇8對所成型之玻璃透 兄進行退火處理，以消除非球面玻璃透鏡之内應力；於步 驟109中對透鏡進行定心校正處理；最後於步驟"ο中清洗 成型之非球面玻璃透鏡。 本發明非球面玻璃透鏡之模仁20於底材200 1與離形膜 川〇3之間增加了黏性層2〇〇1，可延長離形膜⑼⑽之壽命、 且模造過程中離形性好’非球面玻璃透鏡之製造方法由 於增加在模造前用離子清洗器對原材料球狀玻璃去污處理 驟 過程中'主入稀有氣體、對透鏡進行退火處理等步 •’提尚了模造精度、增加了離形性且可以消除模造過程 j面玻璃透鏡中產生之内應力，因此大大提 璃透鏡生產品質和效率。 田圾 綜上=述’本發明確已符合發明專利要件，爰依法提 利申清。惟’以上所述者僅為本發明之較佳實施例， 凡热悉本案技藝之人士，於援依本案發明精神所作之等

第10頁 1343485 五、發明說明（6) 效修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍内。 圓_11 1343485 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第 一 圖 係 習 知之 非球 面玻 璃透鏡之模 仁 示 意 圖 1 第 二 圖 係 習 知之 非球 面玻 璃透鏡之製 造 方 法 流 程圖 9 第 二 圖 係 本 發明 之非 球面 玻璃透鏡之 模 仁 示 意 圖； 第 四 圖 係 本 發明 之非 球面 玻璃透鏡之 製 造 方 法 流程 圖 【元 件 符 號 說 明】 模 仁 10 ’ '20 上模仁 11 > 201 下 模 仁 12， '202 模造面 13， 203 離 形 膜 131 ，2003 底材 2 0 0 1 黏 性 層 2002 紅外加熱器 30 球 狀 玻 璃 40

第12頁

Claims (1)

1343485 六、申請專利範圍 .y種非球面破螭透鏡之模仁，該模仁包括：上模仁、下 模仁及一模造面，其中上模仁、下模仁係由底材、黏性 層、離形膜構成，黏性層覆蓋於底材之上，離形膜設置 於黏性層之上，且形成一模造面。 2.如申請專利範圍第1項所述之非球面玻璃透鏡之模仁， 其中該離形膜為Ir_Pt合金。 3，如申請專利範圍第1項所述之非球面玻璃透鏡之模仁， 其中該底材為碳化硅（S i C )。 4. 如申請專利範圍第3項所述之非球面玻璃透鏡之模仁，

其中該黏性層材料為硅（S i )。 5. 如申請專利範圍第1項所述之非球面玻璃透鏡之模仁， 其中該底材為碳化鎢（WC )。 6. 如_請專利範圍第5項所述之非球面玻璃透鏡之模仁， 其t該黏性層材料為碳（c )。 7. —種非球面玻璃透鏡之製造方法，其主要包括以下步 驟： 提供一模仁、一等離子清洗器、稀有氣體設備、一加熱 器及原材料球狀破璃；

將原材料球狀玻璃置於等離子清洗器内，進行表面去污 處理； 將原材料球狀玻璃置於上下模仁之間，並使上下模仁 與球狀玻璃接觸； 利用紅外加熱器對上下模仁進行加熱，直至球狀玻璃處 於軟化之熔

1343485 申請專利範圍 融狀態，廿η „士 二並同時利用稀有氣體設備於上下模仁之間注入 適I稀有氣體； 對上下植彳-，社> 使所成型之玻璃透鏡硬 一 y1 進仃施加壓力，球狀玻璃發生變形，模造成 果化面所界定之透鏡形狀： /主入稀有氣體冷卻模仁和透鏡 化； 卸下模仁中所成型之玻璃透鏡； 最f重:所成型之破璃透鏡退火，消除内應力。 項所述之非球面玻璃透鏡之製造方 丄…模造面。 ,,,, M ^ 項所述之非球面玻璃透鏡之製造方 法^上模仁和下模仁係由底 成，黏性層覆蓋於麻W ^黏性層離形膜構 上。 、底材之上，離形膜設置於黏性層之 i 〇 .如申請專利範圍第8 法，立中稀有备#項所述之非球面玻璃透鏡之製造方 "如申-直上^設備所提供之氣體為氬氣（ΑΓ)。 1 1.如甲请專利範圍第7 Jg Μ β . 、木，装中兮‘办ε項所述之非球面玻璃透鏡之製造方 法，其中該加熱器為紅外加熱器。 坆方

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