JPH08325023A - 光学素子成形型およびその光学素子成形型を用いて成 形した光学素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 平板状のガラス光学素材をプレス成形し、成
形した光学素子に外観上の不具合を生じさせない。 【構成】 加熱軟化した平板状のガラス成形素材をプレ
ス成形する成形型１に凹面形状の成形面２を設け、成形
面２の外周最頂部に溝４を設ける。平板状のガラス光学
素材をプレス成形する際、ガラス成形素材と成形面２の
間に存在する気体は溝４から成形型１の外に逃げ、成形
面の転写性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、研磨によらず、押圧成
形によりガラスレンズを製造するための光学素子成形型
およびその光学素子成形型を用いて成形した光学素子に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、レンズ自身の高性能化、レンズ系
のレンズ枚数削減の要求を満たすべく非球面レンズの必
要性が高まっている。ガラスレンズの製造には、古くか
らガラス素材を球面研磨によって仕上げていく手段が用
いられてきたが、非球面レンズを研磨によって製造する
ことは現在の技術では非常に難しく、採算がとれないの
が現状である。そこで成形により非球面レンズを製造す
ることが考えられているが、成形の容易なプラスチック
材料は光学的な性能に限界があるためにガラスを成形す
る技術の開発が盛んに行われている。

【０００３】ガラスを用いた成形には、従来はあらかじ
め所望の形状に近い曲率半径に仕上げられた球面ガラス
を加熱軟化した後、金型で押圧成形する方法が採られて
きたが、成形の前にガラスを加工せねばならずコストが
高くなるため、より製造コストを下げるために平板ガラ
スを加熱軟化して成形することが考えられた。しかし、
平板ガラスを用いる成形方法では、加熱軟化したガラス
と金型との間に空気が溜まってしまう現象が多く見ら
れ、問題になっていた。

【０００４】そこで、従来、この問題を解決するため、
特開昭６２−２９７２３０号公報では、図１１に示すよ
うに金型４１，４２の中央に微小な穴４３を形成し、そ
の穴４３からガラスと金型４１，４２との間の空気４４
を逃がすようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭６２−２９７２３０号公報に開示された金型４１，
４２では、次のような問題点が生じる。すなわち、金型
４１，４２の中央部に穴４３を設けているため、成形し
たレンズに突起が生じてしまう。この場合、穴４３の径
が微小であるために通常のφ１０〜２０のガラスレンズ
では問題ないが、φ５以下の微小なレンズでは、穴４３
により成形される突起がレンズに対して相対的に大きく
なってしまうので問題が生じることがある。また、ガラ
スの粘度が低い状態で成形すると、穴４３が塞がってし
まい、連続して一つの型を使用して成形することができ
なくなることがある。

【０００６】本発明は、前記従来技術の問題点に鑑みて
なされたもので、成形した光学素子に外観上の不具合を
生じさせない光学素子成形型およびその光学素子成形型
を用いて成形した光学素子を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、以下のように構成した。請求項１の発明
は、平板状の光学成形素材を加熱軟化した後、少なくと
も一方に凹面形状の成形面を有する一対の成形型により
光学素子をプレス成形する際に用いる光学素子成形型に
おいて、前記凹面形状の成形面を設けた成形型の外周最
頂部に溝または突起を設けた。

【０００８】請求項２の発明は、加熱軟化した平板状の
光学成形素材を一対の成形型によりプレス成形して得ら
れる光学素子において、請求項１記載の光学素子成形型
を用い、少なくとも一方の光学面を凸面形状に形成し
た。

【０００９】請求項３の発明は、平板状の光学成形素材
を加熱軟化した後、少なくとも一方に凹面形状の成形面
を有し、かつ前記凹面の外周部にフラットな面をもつ一
対の成形型により光学素子をプレス成形する際に用いる
光学素子成形型において、前記凹面を設けた成形型の外
周フラット面に溝または突起を設けた。

【００１０】請求項４の発明は、加熱軟化した平板状の
光学成形素材を一対の成形型によりプレス成形して得ら
れる光学素子において、請求項３記載の光学素子を用
い、少なくとも一方の光学面を凸面形状に形成し、前記
光学面の外周部にフラット部を設けるとともに、前記外
周フラット部に溝または窪みを形成した。

【００１１】

【作用】請求項１の構成によれば、平板状の光学成形素
材をプレス成形する際、成形型の外周最頂部に設けた溝
または突起により、加熱軟化された平板状の光学成形素
材と成形型成形面の外周面との間に隙間ができ、その隙
間が成形時に光学成形素材と成形型の間に存在する気体
の逃げ道になり、前記気体を成形型の外に追い出す作用
をする。

【００１２】請求項２の作用は、請求項１の作用を用い
て得られた転写性の良い光学素子を得る作用をする。

【００１３】請求項３の構成によれば、枠組みの関係な
どから、光学面外にフラット部を有する光学素子を得る
場合について、成形型の凹状の光学成形面外のフラット
部に設けた溝または突起により、加熱軟化された平板状
の光学成形素材と成形型のフラット部との間に隙間がで
き、その隙間が成形時に光学成形素材と成形型の間に存
在する気体の逃げ道になり、前記気体を成形型の外に追
い出す作用をする。

【００１４】請求項４の作用は、請求項３の作用を用い
て得られた転写性の良い光学素子であり、光学素子の外
周フラット部に突起または窪みのある光学素子を得る作
用をする。

【００１５】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。 ［実施例１］図１は本発明に係る実施例１の光学素子成
形型を示すもので、図１（ａ）は成形面側から見た平面
図および図１（ｂ）は中央縦断面図、図２は成形した光
学素子を示す側面図である。

【００１６】図１において、１は光学素子成形型（以
下、成形型という）で、凹面形状の成形面２が設けられ
ており、この成形面２は所望の非球面形状に形成されて
いる。成形型１の外周（成形面２の外周部）形状は、平
板状のガラス光学素材が成形型１の成形面２に流動しや
すいように鋭角になっており、その頂上部分３には深さ
０．２ｍｍで巾０．５ｍｍからなる半円形状の溝４が放
射状に４箇所設けられている。この溝４は、例えば、図
２に示すように所望のレンズ外径がφ７のレンズ５を成
形する場合、成形型１で成形したレンズの心取り後、溝
４の部分がレンズ５に残らないように、型径をφ９にし
て、φ７より外側に設けるようにする。

【００１７】図２に示すレンズ５は、一方の面を上記成
形型１で凸面に成形し、もう一方の面を平面状の成形面
を有する成形型で平面に成形した平凸形状からなるもの
で、成形型１の設けた溝４で形成される部分が残らない
ように、心取りの際に除去したものである。

【００１８】次に、本実施例の成形型１を用いて光学素
子を成形する場合を図３に基づいて説明する。平面形状
の成形面１０を有する成形型を上型１１に、前記凹面形
状の成形面２を有する成形型１を下型１２に用い、成形
面１０と成形面２が相対するように上型１１と下型１２
を上下に対向させて配置し、ホルダー１３に乗せられた
まま加熱軟化した平板状のガラス光学素材１４を、図示
しない搬送装置により上型１１と下型１２間の成形位置
まで搬送する。そして、成形位置にホルダー１３が搬送
された後、主軸１５をサーボモーター等により駆動して
下型１２を上方に移動させ、平板状のガラス光学素材１
４を最頂部分３で支持するようにして持ち上げ、成形面
１０と成形面２により成形する。

【００１９】平板状のガラス光学素材１４を成形する
際、成形型１（下型１２）の溝４は、図４に示すよう
に、成形時に成形型１の成形面２と平板状のガラス光学
素材１４の間に閉じ込められた気体を逃がす作用をす
る。図４（ａ）は成形型１の頂上部分３に平板状のガラ
ス光学素材１４が接触した瞬間を示す。この時、成形型
１と平板状のガラス光学素材１４の間に作られる空隙部
１６には気体が存在する。図４（ｂ）はプレス途中にお
ける平板状のガラス光学素材１４が成形型１に食い込ん
でいく過程を示す。この時、空隙部１６内の気体は、矢
印の方向に沿って溝４から成形型１の外へ逃げる。図４
（ｃ）は空隙部１６内の気体がすべて抜けて、成形型１
の成形面２がガラス光学素材１４に圧力をかけている状
態を示す。この状態では、溝４にも圧がかかり、溝４内
にガラスが入ってきて溝４が塞がれるが、既に空隙部１
６内の気体はないので成形面２の転写精度が向上する。
溝４は成形において転写されるが、心取りによって取り
去られるのでレンズの光学性能および枠組み時の不具合
を生じることはない。

【００２０】本実施例の成形型１を使って成形した光学
素子の面精度を測定したところ、気体の巻き込みによる
面精度の劣化は認められず、ほぼ成形型１の成形面２ど
おりに転写していた。

【００２１】［実施例２］図５は本発明に係る実施例２
の光学素子成形型を示すもので、図５（ａ）は成形面側
から見た平面図および図５（ｂ）は中央縦断面図、図６
は成形した光学素子を示す側面図である。

【００２２】本発明の実施例２においては、図６に示す
ような形状のレンズ２１を成形する成形型について示
す。このレンズ２１は図６に示すように、一方の面が非
球面状の凸面で他方の面が平面である平凸形状で、レン
ズ２１の光学面２１ａの外周にフラット部２２が設けら
れている。このフラット部２２はレンズの枠組み上、ど
うしても必要な部分であり、後加工で作ると、コストと
精度に問題が生じてしまうため、光学面２１ａと同時に
成形しなければならない。しかし、光学面２１ａの外周
にフラット部２２があると、平板状のガラス光学素材１
４とフラット部２２の接触面積が大きいため、成形型の
光学成形面とガラス光学素材１４の間に存在する気体が
逃げにくく、転写性を著しく損なう。

【００２３】本実施例の成形型は、図５に示すように、
成形型２３の凹面形状からなる光学成形面２４外のフラ
ット部２５に４箇所の突起２６を設けた。突起２６の高
さは０．３ｍｍで径は０．８ｍｍとした。その他の構成
は実施例１と同じである。

【００２４】本実施例の作用を説明する。なお、実施例
１との相違点のみを示す。成形型２３の突起２６は、成
形時に成形型２３の光学成形面２４外のフラット部２５
と平板状のガラス光学素材１４（図３参照）の間に隙間
を生じさせ、その隙間から光学成形面２４とガラス光学
素材１４の間に存在する気体を逃がす作用をする。突起
２４は成形においてフラット部２２に転写されるが、凹
状に形成されるので、光学素子はレンズの枠組み上、全
く不具合を生じることはない。

【００２５】本実施例の成形型２３を使って成形した成
形品の面精度を測定したところ、図７に示すように、気
体の巻き込みによる面精度の劣化は認められず、ＰＶ＝
０．１μｍとほぼ成形型２３の成形面２４どおりに転写
していた。また、比較のため、同一条件で、突起のない
従来の成形型を用いた場合の光学素子の面精度を図８に
示す。この場合、気体が逃げきれずに残っており、ＰＶ
＝１．３μｍと面精度が著しく悪くなっている。

【００２６】［実施例３］図９は本発明に係る実施例３
の光学素子成形型を示すもので、図９（ａ）は光学成形
面側から見た平面図および図９（ｂ）は中央縦断面図で
ある。本実施例の成形型は、図５に示す実施例２と同一
のレンズ形状を成形するもので、実施例２と相違点のみ
を示す。成形型３１は、図９に示すように、成形型３１
の光学成形面３２の深さを０．２ｍｍ延長し、光学成形
面３２外のフラット部３３に巾２ｍｍで深さ０．２ｍｍ
の溝３４をクロス方向に４箇所付けた。すなわち、溝３
４の底面が成形品フラット部２２（図６参照）の凸部
（図示省略）となり、この凸部の部分がレンズ枠との当
て付け部分になるようにした。

【００２７】本実施例の作用を説明する。なお、実施例
１との相違点のみを示す。成形型３１の溝３４は、成形
時に成形型３１の光学成形面３２外のフラット部３３と
平板状のガラス光学素材１４（図３参照９）が当接した
際、フラット部３３とガラス光学素材１４の間に隙間を
生じさせ、その隙間から光学成形面３２とガラス光学素
材１４の間に閉じ込められる気体を逃がす作用をする。

【００２８】溝３４は成形において転写されるが、溝３
４の底面が成形品フラット部２２の凸部（図示省略）と
なり、この凸部がレンズ枠との当て付け部分になるた
め、枠組み上、全く不具合を生じることはない。

【００２９】本実施例による成形型３１を使って成形し
た光学素子の面精度を測定したところ、図１０に示すよ
うに、気体の巻き込みによる面精度の劣化は認められ
ず、ほぼ成形型３１の光学成形面３２どおりに転写して
いた。また、成形型３１のフラット部３３の加工が溝の
みなので、実施例２の突起に比べ、加工しやすく、高精
度に安価になる。

【００３０】なお、本発明の実施例においては、平凸形
状のレンズについて述べたが、平凸レンズのみならず両
凸レンズ、凸メニスカスレンズなど、凸部を有するすべ
てのレンズを平板状のガラス光学素材を用いて成形する
ことができ、かかる場合にあっても前記各実施例と同様
の作用、効果を得ることができることは、言うまでもな
い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下の効果を得ることができる。請求項１の発明によれ
ば、平板状の光学成形素材を加熱軟化して成形する場合
において、成形型に設けた溝または突起により成形型と
光学成形素材との間に隙間を作ることができ、成形型と
光学成形素材との間に存在する気体を排除しつつ成形す
ることができる。これにより気体の巻き込みが成形した
光学素子にできて形状不良になることがなくなる。

【００３２】請求項２の発明によれば、加熱した平板状
の光学成形素材を用いて、気体の巻き込みがなく成形型
の成形面を精度よく転写させた安価な光学素子を得るこ
とができる。

【００３３】請求項３の発明によれば、光学面外周にフ
ラット面をもつ光学素子を平板状の光学成形素材を加熱
軟化して成形する場合において、成形型のフラット部に
設けた溝または突起により成形型と光学成形素材との間
に隙間を作ることができ、成形型と光学成形素材との間
に存在する気体を排除しつつ成形することができる。こ
れにより、気体の巻き込みが成形した光学素子にできて
形状不良になることがなくなり、フラット面の枠組み上
の不具合を発生することなく、一発で安価で高精度の光
学素子を成形することができる。

【００３４】請求項４の発明によれば、加熱軟化した平
板状の光学成形素材を用いて、光学面外周にフラット面
をもち、気体の巻き込みがなく成形型の成形面を精度よ
く転写させ、フラット面の枠組み上の不具合がない安価
な光学素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例１の光学素子成形型を示
し、図１（ａ）は成形面側から見た平面図、図１（ｂ）
は中央縦断面図である。

【図２】本発明に係る実施例１の光学素子成形型を用い
て成形した光学素子を示す側面図である。

【図３】図２に示す光学素子を成形する光学素子成形型
を概略的に示す図である。

【図４】本発明に係る実施例１の光学素子成形型を用い
た光学素子の成形工程を示す説明図で、図４（ａ）は光
学素子成形型の頂上部分が平板状のガラス光学素材が接
触した瞬間を示し、図４（ｂ）はプレス途中におけるガ
ラス光学素材が光学素子成形型に食い込んでいく過程を
示し、図４（ｃ）は光学素子成形型の成形面がガラス光
学素材に圧力をかけている状態を示している。

【図５】本発明に係る実施例２の光学素子成形型を示
し、図５（ａ）は成形面側から見た平面図、図５（ｂ）
は中央縦断面図である。

【図６】本発明に係る実施例２の光学素子成形型を用い
て成形した光学素子を示す側面図である。

【図７】本発明に係る実施例２の光学素子成形型を用い
て成形した光学素子の面精度を示す図である。

【図８】従来の光学素子成形型を用いて成形した光学素
子の面精度を示す図である。

【図９】本発明に係る実施例３の光学素子成形型を示
し、図９（ａ）は成形面側から見た平面図、図９（ｂ）
は中央縦断面図である。

【図１０】本発明に係る実施例３の光学素子成形型を用
いて成形した光学素子の面精度を示す図である。

【図１１】従来の光学素子成形型を示す中央縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１、２３、３１ 光学素子成形型 ２、２４、３２ 成形面 ３ 頂上部分 ４、３４ 溝 ５、２１ レンズ １４ ガラス光学素材 １６ 空隙部 ２２、２５、３３ フラット部 ２６ 突起

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板状の光学成形素材を加熱軟化した
   後、少なくとも一方に凹面形状の成形面を有する一対の
   成形型により光学素子をプレス成形する際に用いる光学
   素子成形型において、前記凹面形状の成形面を設けた成
   形型の外周最頂部に溝または突起を設けたことを特徴と
   する光学素子成形型。
2. 【請求項２】 加熱軟化した平板状の光学成形素材を一
   対の成形型によりプレス成形して得られる光学素子にお
   いて、少なくとも一方の光学面を凸面形状に形成してな
   る請求項１記載の光学素子成形型を用いて成形した光学
   素子。
3. 【請求項３】 平板状の光学成形素材を加熱軟化した
   後、少なくとも一方に凹面形状の成形面を有し、かつ前
   記凹面の外周部にフラットな面をもつ一対の成形型によ
   り光学素子をプレス成形する際に用いる光学素子成形型
   において、前記凹面を設けた成形型の外周フラット面に
   溝または突起を設けたことを特徴とする光学素子成形
   型。
4. 【請求項４】 加熱軟化した平板状の光学成形素材を一
   対の成形型によりプレス成形して得られる光学素子にお
   いて、少なくとも一方の光学面を凸面形状に形成し、前
   記光学面の外周部にフラット部を設けるとともに、前記
   フラット部に溝または窪みを形成してなる請求項３記載
   の光学素子を用いて成形した光学素子。