JP2978145B2 - 光学部品の成形型 - Google Patents
光学部品の成形型Info
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Description
【発明の属する技術分野】本発明は、光学部品の成形型
に係り、特にガラスまたはプラスチックからなるレンズ
やプリズム等の光学部品をプレス成形するための光学部
品の成形型に関する。
に係り、特にガラスまたはプラスチックからなるレンズ
やプリズム等の光学部品をプレス成形するための光学部
品の成形型に関する。
【従来の技術】近年、レンズやプリズム等の光学部品
は、主にガラス素材を研削、研磨し、芯取りを行って製
造していた。ところが、近年の光学製品においては、光
学系の高性能化、コンパクト化の要請が強く、非球面光
学系採用の必要性が高まってきた。このため、従来の研
削、研磨による製造方法では、上記要求に適合した安価
で高精度の非球面レンズ等を大量に製造することが困難
であった。そこで、近年、上記問題を解決する手段とし
て、ガラス素材等の光学部品素材を加熱軟化させ、これ
を成形型によりプレス成形するだけで、研磨等を必要と
せずに所望の形状精度および面精度を有した光学部品を
製造する方法が確立されつつある。かかる製造技術の例
としては、例えば特開昭５８−８４１３４号公報に開示
されるように、所望の最終製品の形状に近似した形状を
有するガラスプリフォーム（光学部品素材）を加熱軟化
させてプレス成形する方法が知られている。この方法に
よれば、ある限定範囲においては充分に満足できる高い
形状精度および面精度の光学部品を得ることができる。
しかし、上記従来法により凸状の成形品を製造する場
合、例えば第２図に示すように、ガラスからなるプリフ
ォーム１の両端形状を上型２および下型３の各成形面２
ａ，３ａに対してそれぞれ中心当たりとなるようにして
おく必要があった。すなわち、プリフォーム１が上下型
２，３の各成形面２ａ，３ａに対して胴型４側で周辺当
たりとなっている場合には、プリフォーム１と上下型
２，３との問にガスが閉じ込められ、プレスが進行して
いったときに閉じ込められたガスが逃げ場を失ってしま
い、成形されたレンズの裏面に小さな凹部となって残っ
てしまうからである。成形面に対してプリフォームを中
当たりさせる強さの程度は、弱いほど、所望の最終製品
の形状にプレスされるまでのプリフォームの変化量が小
さくなって都合がよい。しかし、このような形状にプリ
フォームを製作するには、プリフォームの体積が精密に
制御されている必要があるとともに、必ず中当たりとさ
せるためのプリフォームの形状作り込みの煩わしさのた
めに、プリフォーム製作が高価なものになってしまい、
量産する上での課題となっていた。
は、主にガラス素材を研削、研磨し、芯取りを行って製
造していた。ところが、近年の光学製品においては、光
学系の高性能化、コンパクト化の要請が強く、非球面光
学系採用の必要性が高まってきた。このため、従来の研
削、研磨による製造方法では、上記要求に適合した安価
で高精度の非球面レンズ等を大量に製造することが困難
であった。そこで、近年、上記問題を解決する手段とし
て、ガラス素材等の光学部品素材を加熱軟化させ、これ
を成形型によりプレス成形するだけで、研磨等を必要と
せずに所望の形状精度および面精度を有した光学部品を
製造する方法が確立されつつある。かかる製造技術の例
としては、例えば特開昭５８−８４１３４号公報に開示
されるように、所望の最終製品の形状に近似した形状を
有するガラスプリフォーム（光学部品素材）を加熱軟化
させてプレス成形する方法が知られている。この方法に
よれば、ある限定範囲においては充分に満足できる高い
形状精度および面精度の光学部品を得ることができる。
しかし、上記従来法により凸状の成形品を製造する場
合、例えば第２図に示すように、ガラスからなるプリフ
ォーム１の両端形状を上型２および下型３の各成形面２
ａ，３ａに対してそれぞれ中心当たりとなるようにして
おく必要があった。すなわち、プリフォーム１が上下型
２，３の各成形面２ａ，３ａに対して胴型４側で周辺当
たりとなっている場合には、プリフォーム１と上下型
２，３との問にガスが閉じ込められ、プレスが進行して
いったときに閉じ込められたガスが逃げ場を失ってしま
い、成形されたレンズの裏面に小さな凹部となって残っ
てしまうからである。成形面に対してプリフォームを中
当たりさせる強さの程度は、弱いほど、所望の最終製品
の形状にプレスされるまでのプリフォームの変化量が小
さくなって都合がよい。しかし、このような形状にプリ
フォームを製作するには、プリフォームの体積が精密に
制御されている必要があるとともに、必ず中当たりとさ
せるためのプリフォームの形状作り込みの煩わしさのた
めに、プリフォーム製作が高価なものになってしまい、
量産する上での課題となっていた。
【発明が解決しようとする課題】上記従来法により凹状
の光学部品を製造する場合、円柱状のプリフォームを用
いて上下型の各成形面に対して中当たりさせることはで
きたが、逆に、プリフォーム周辺部では上下型と胴型と
で囲まれた空間にガスだまりが生じてしまった。このた
め、そのガスが速やかに逃げるように、上下型と胴型と
の嵌合を少し緩めにせざるを得なく、上下型の光軸合わ
せ精度が劣化してしまう。本発明は、かかる従来の問題
点に鑑みてなされたものであって、成形型内に閉じ込め
られたガスを速やかに追い出すことができる光学部品の
成形型を提供することを目的とする。
の光学部品を製造する場合、円柱状のプリフォームを用
いて上下型の各成形面に対して中当たりさせることはで
きたが、逆に、プリフォーム周辺部では上下型と胴型と
で囲まれた空間にガスだまりが生じてしまった。このた
め、そのガスが速やかに逃げるように、上下型と胴型と
の嵌合を少し緩めにせざるを得なく、上下型の光軸合わ
せ精度が劣化してしまう。本発明は、かかる従来の問題
点に鑑みてなされたものであって、成形型内に閉じ込め
られたガスを速やかに追い出すことができる光学部品の
成形型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光学部品の成形型は、上型および下型と、
この上型と下型の位置を合わせるとともに、光学部品の
外径を規制するための胴型とからなり、上記上型または
下型を上記胴型の内面に沿って移動させて光学部品を成
形する光学部品の成形型において、上記胴型を無数の微
細孔を有する多孔質材料により形成した。本発明におい
て用いる多孔質材料としては、成形型としての高温耐酸
化性を満足しかつ多孔質の程度を自由に調節することが
できるセラミックスが最適である。具体的には、炭化珪
素の立方晶体等であり、気孔率を５〜３０％程度とする
のが好ましい。また、多孔質材料としては、上記セラミ
ックスの他に、これと同程度の気孔率を有する焼結ニッ
ケル鋼や焼結ステンレス鋼等も適用できる。いずれの場
合においても、成形面の仕上げ面精度が最小となるよう
に研磨仕上けをしておく必要があり、通常では表面粗さ
がＯ．０７μｍ程度に仕上げられていれば十分である。 〔作用〕上記構成の光学部品の成形型によれば、胴型と
光学部品素材との間におけるガスは、胴型の無数の微細
孔から逃げ、速やかなガスの追い出しが可能となる。ま
た、上下型と胴型との隙間を大きくする必要がないの
で、上下型の光軸合わせ精度を劣化させることがない。
に、本発明の光学部品の成形型は、上型および下型と、
この上型と下型の位置を合わせるとともに、光学部品の
外径を規制するための胴型とからなり、上記上型または
下型を上記胴型の内面に沿って移動させて光学部品を成
形する光学部品の成形型において、上記胴型を無数の微
細孔を有する多孔質材料により形成した。本発明におい
て用いる多孔質材料としては、成形型としての高温耐酸
化性を満足しかつ多孔質の程度を自由に調節することが
できるセラミックスが最適である。具体的には、炭化珪
素の立方晶体等であり、気孔率を５〜３０％程度とする
のが好ましい。また、多孔質材料としては、上記セラミ
ックスの他に、これと同程度の気孔率を有する焼結ニッ
ケル鋼や焼結ステンレス鋼等も適用できる。いずれの場
合においても、成形面の仕上げ面精度が最小となるよう
に研磨仕上けをしておく必要があり、通常では表面粗さ
がＯ．０７μｍ程度に仕上げられていれば十分である。 〔作用〕上記構成の光学部品の成形型によれば、胴型と
光学部品素材との間におけるガスは、胴型の無数の微細
孔から逃げ、速やかなガスの追い出しが可能となる。ま
た、上下型と胴型との隙間を大きくする必要がないの
で、上下型の光軸合わせ精度を劣化させることがない。
（第１の実施の形態） 図１は本発明の第１の実施の形態を示す縦断面図であ
る。図１において、５は略円柱状に形成されたガラスか
らなるプリフォームで、その両端面は予め平滑に仕上げ
られている。この平滑化の手段としては、ガラス丸棒を
割断する方法や平面研磨またはバレル研磨等がある。上
型９および下型１０は、それぞれ比較的薄い厚さの円板
状に形成され、上型９の成形面９ａは凹面に、下型１０
の成形面１０ａは凸面にそれぞれ形成されている。上下
型９，１０は、気孔率１５％の炭化珪素（多孔質材料）
により形成されている。また、上下型９，１０は、排気
穴１１ａ，１２ａを有する円筒状の型支持台１１，１２
にそれぞれ一体的に固定されている。固定方法はろう付
け等が適用でき、偏心精度を出すために、予め上下型
９，１０を型支持台１１，１２にろう付けしてから成形
面９ａ，１０ａの加工を行うとよい。１３は胴型であ
り、上下型９，１０の光軸を合わせる機能と成形された
レンズの外径を規制する機能とを有している。この胴型
１３も上下型９，１０と同様に多孔質材料により形成さ
れている。上記構成の成形型（上下型９，１０および胴
型１３）によれば、プリフォーム５と上型９の成形面９
ａとに囲まれた空間のガスの逃げ方については次のよう
になる。つまり、プリフォーム５が軟化状態となる適切
な温度状態のもとで上型９にプ レス圧力が加えられるこ
とによって、プリフォーム５は上下型９，１０の成形面
９ａ，１０ａにより変形され始める。ここに、成形は、
上下型９，１０等の酸化を防止するために窒素ガス等の
非酸化性雰囲気中で行われているので、プリフォーム５
と成形面９ａとで囲まれた空間には非酸化性ガスが閉じ
込められる。成形が進行していったとき、閉じ込められ
たガスは、多孔質材料で形成された上下型９の無数の微
細孔を通り抜けて排出されてしまい、成形が完全に終了
したとき、ガスはすべて追い出されている。 また、上下
型９，１０の中心に成形面９ａ，１０ａ近傍まで排気穴
１１ａ，１２ａが設けられているので、ガスの排出がよ
り効果的に行われる。一方、プリフォーム５の周縁部と
下型１０の成形面１０ａと胴型１３とによって囲まれた
空間のガスも下型１０の無数の微細孔から排出される。
ところが、成形が進行するに従って、閉じ込められたガ
スは、下型１０の周辺部に押しやられて型支持台１２の
排気穴１２ａまでの距離が長くなり、ガスを完全に排出
し終わるまでに長時間を要するという不具合が生じる虞
れがある。しかし、本実施の形態においては、胴型１３
も多孔質材料で形成しているので、閉じ込められたガス
を胴型１３の無数の微細孔からも排出させることがで
き、より速やかなガスの追い出しが可能となる。成形さ
れたレンズは、上下型９，１０の各成形面９ａ，１０ａ
の形状が正確に転写されていたが、面の表面粗さについ
ては上下型９，１０の微細孔を完全に転写することな
く、成形面９ａ，１０ａの表面粗さよりも良好なＯ．０
５μｍ以下の面精度を得ることができ、通常の光学部品
としての使用に十分満足できるものであった。一方、成
形に際し、ガスが閉じ込まれることがないので、プリフ
ォーム５の形状を製作が安価な円柱状にすることができ
た。また、従来のような突起部が形成されることはない
ので、成形レンズでも接合レンズを製作することが可能
となり、成形レンズの使用範囲を拡大することができ
た。また、上下型９，１０と型支持台１１，１２とを一
体的に固定する構成としたのは、型支持台１１，１２を
多孔質材料で形成する必要がなくなることによって、材
料の選択範囲が広くなり、プリフォーム５の成形温度に
おいて、胴型１３を形成している多孔質材料との線膨張
の差をある程度自由に組み合わせた材料選択ができるか
らである。これにより、上下の型支持台１１、１２の材
料をそれぞれ別々に選定することによって、成形温度に
おいて胴型１３と型支持台１２とがしまりばめとなり、
胴型１３と型支持台１２との光軸を完全に一致させた成
形が可能となるので、成形されたレンズの偏心精度の向
上を図ることができる。上型９はプレスが進行するにつ
れて移動する必要があるので、胴型１３と型支持台１１
とは、わずかのクリアランスが生じる材料選定をする必
要がある。どちらの型支持台１１，１２ともに、室温に
おいては、胴型１３とのクリアランスが広がって出し入
れが自由になり、プリフォーム５のセッティングや成形
されたレンズの取り出しが容易になる。すなわち、型支
持台１１，１２の材料の線膨張係数が胴型１３のそれよ
りも大きな材料を選別すればよい。なお、上記実施の形
態においては、少なくとも上下型全体を多孔質材料によ
り形成することとしたが、本発明はかかる実施の形態に
限定されるものではなく、成形型におけるガスだまり部
の表面の一部を多孔質材料にて形成してあれば、ガスを
逃がすことができる。
る。図１において、５は略円柱状に形成されたガラスか
らなるプリフォームで、その両端面は予め平滑に仕上げ
られている。この平滑化の手段としては、ガラス丸棒を
割断する方法や平面研磨またはバレル研磨等がある。上
型９および下型１０は、それぞれ比較的薄い厚さの円板
状に形成され、上型９の成形面９ａは凹面に、下型１０
の成形面１０ａは凸面にそれぞれ形成されている。上下
型９，１０は、気孔率１５％の炭化珪素（多孔質材料）
により形成されている。また、上下型９，１０は、排気
穴１１ａ，１２ａを有する円筒状の型支持台１１，１２
にそれぞれ一体的に固定されている。固定方法はろう付
け等が適用でき、偏心精度を出すために、予め上下型
９，１０を型支持台１１，１２にろう付けしてから成形
面９ａ，１０ａの加工を行うとよい。１３は胴型であ
り、上下型９，１０の光軸を合わせる機能と成形された
レンズの外径を規制する機能とを有している。この胴型
１３も上下型９，１０と同様に多孔質材料により形成さ
れている。上記構成の成形型（上下型９，１０および胴
型１３）によれば、プリフォーム５と上型９の成形面９
ａとに囲まれた空間のガスの逃げ方については次のよう
になる。つまり、プリフォーム５が軟化状態となる適切
な温度状態のもとで上型９にプ レス圧力が加えられるこ
とによって、プリフォーム５は上下型９，１０の成形面
９ａ，１０ａにより変形され始める。ここに、成形は、
上下型９，１０等の酸化を防止するために窒素ガス等の
非酸化性雰囲気中で行われているので、プリフォーム５
と成形面９ａとで囲まれた空間には非酸化性ガスが閉じ
込められる。成形が進行していったとき、閉じ込められ
たガスは、多孔質材料で形成された上下型９の無数の微
細孔を通り抜けて排出されてしまい、成形が完全に終了
したとき、ガスはすべて追い出されている。 また、上下
型９，１０の中心に成形面９ａ，１０ａ近傍まで排気穴
１１ａ，１２ａが設けられているので、ガスの排出がよ
り効果的に行われる。一方、プリフォーム５の周縁部と
下型１０の成形面１０ａと胴型１３とによって囲まれた
空間のガスも下型１０の無数の微細孔から排出される。
ところが、成形が進行するに従って、閉じ込められたガ
スは、下型１０の周辺部に押しやられて型支持台１２の
排気穴１２ａまでの距離が長くなり、ガスを完全に排出
し終わるまでに長時間を要するという不具合が生じる虞
れがある。しかし、本実施の形態においては、胴型１３
も多孔質材料で形成しているので、閉じ込められたガス
を胴型１３の無数の微細孔からも排出させることがで
き、より速やかなガスの追い出しが可能となる。成形さ
れたレンズは、上下型９，１０の各成形面９ａ，１０ａ
の形状が正確に転写されていたが、面の表面粗さについ
ては上下型９，１０の微細孔を完全に転写することな
く、成形面９ａ，１０ａの表面粗さよりも良好なＯ．０
５μｍ以下の面精度を得ることができ、通常の光学部品
としての使用に十分満足できるものであった。一方、成
形に際し、ガスが閉じ込まれることがないので、プリフ
ォーム５の形状を製作が安価な円柱状にすることができ
た。また、従来のような突起部が形成されることはない
ので、成形レンズでも接合レンズを製作することが可能
となり、成形レンズの使用範囲を拡大することができ
た。また、上下型９，１０と型支持台１１，１２とを一
体的に固定する構成としたのは、型支持台１１，１２を
多孔質材料で形成する必要がなくなることによって、材
料の選択範囲が広くなり、プリフォーム５の成形温度に
おいて、胴型１３を形成している多孔質材料との線膨張
の差をある程度自由に組み合わせた材料選択ができるか
らである。これにより、上下の型支持台１１、１２の材
料をそれぞれ別々に選定することによって、成形温度に
おいて胴型１３と型支持台１２とがしまりばめとなり、
胴型１３と型支持台１２との光軸を完全に一致させた成
形が可能となるので、成形されたレンズの偏心精度の向
上を図ることができる。上型９はプレスが進行するにつ
れて移動する必要があるので、胴型１３と型支持台１１
とは、わずかのクリアランスが生じる材料選定をする必
要がある。どちらの型支持台１１，１２ともに、室温に
おいては、胴型１３とのクリアランスが広がって出し入
れが自由になり、プリフォーム５のセッティングや成形
されたレンズの取り出しが容易になる。すなわち、型支
持台１１，１２の材料の線膨張係数が胴型１３のそれよ
りも大きな材料を選別すればよい。なお、上記実施の形
態においては、少なくとも上下型全体を多孔質材料によ
り形成することとしたが、本発明はかかる実施の形態に
限定されるものではなく、成形型におけるガスだまり部
の表面の一部を多孔質材料にて形成してあれば、ガスを
逃がすことができる。
【発明の効果】以上のように、本発明の光学部品の成形
型によれば、上型および下型と、この上型と下型の位置
を合わせるとともに、光学部品の外径を規制するための
胴型とからなり、上記上型または下型を上記胴型の内面
に沿って移動させて光学部品を成形する光学部品の成形
型において、上記胴型を無数の微細孔を有する多孔質材
料により形成しているので、閉じ込められたガスを胴型
の微細孔から排出させることができ、速やかなガスの追
い出しが可能となる。
型によれば、上型および下型と、この上型と下型の位置
を合わせるとともに、光学部品の外径を規制するための
胴型とからなり、上記上型または下型を上記胴型の内面
に沿って移動させて光学部品を成形する光学部品の成形
型において、上記胴型を無数の微細孔を有する多孔質材
料により形成しているので、閉じ込められたガスを胴型
の微細孔から排出させることができ、速やかなガスの追
い出しが可能となる。
【図１】 本発明の光学部品の成形型の実施の形態を示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
【図２】 従来の光学部品の成形型を示す縦断面図であ
る。
る。
５ プリフォーム（光学部品素材） ９ 上型 １０ 下型 １３ 胴型
Claims (1)
- 【請求項１】 上型および下型と、この上型と下型の位
置を合わせるとともに、光学部品の外径を規制するため
の胴型とからなり、上記上型または下型を上記胴型の内
面に沿って移動させて光学部品を成形する光学部品の成
形型において、上記胴型を無数の微細孔を有する多孔質
材料により形成したことを特徴とする光学部品の成形
型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10079409A JP2978145B2 (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 光学部品の成形型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10079409A JP2978145B2 (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 光学部品の成形型 |
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