JPH0143691B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はプレス成形のみで、研削、研磨を必
要としない高い形状精度と細かい面粗度をもつガ
ラスレンズを製造するための成形型に関するもの
で、特に光軸と機械軸の軸ずれの少ないレンズを
成形することのできる成形型に係るものである。

［従来の技術］ 最近、特殊な金型材料を用い、型表面を光学鏡
面に仕上げ、かつ非酸化性雰囲気でプレス成形す
ることによつて研削、研磨を必要としない高い面
精度と細かい面粗度と低偏心度を持つレンズを得
るという研究が行なわれている。例えば特開昭47
−11277号には、金型材料としてガラス状炭素を
使用し、その表面を高い形状精度の光学鏡面に研
磨して面粗度を向上させ、またガラスレンズの光
軸の偏心をすくなくする手段として、上型の保持
体から１対のAl₂O₃製の案内ピンを突出させ、下
型の保持体にあけた穴に嵌挿させるという方法が
示されている。

ところで、レンズのセンタリング精度、即ちレ
ンズの機械軸に向う光軸の角度偏差δ（分）は、 δ＝ｄ／2.91×10^-4×ｆ なる式で与えられる。ここでｄ；光軸と機械軸と
のずれ（mm）、ｆ；焦点距離（mm）である（引用
文献W.J.Smith、“Modern Optical
Engineering”p419McGraw−Hill、1966）。カ
メラ用レンズの場合、このセンタリング精度δは
１分以内といつたものがしばしば要求されるの
で、例えばｆ＝15mmの場合、ｄ＝4.4μｍ以内にす
る必要がある。前記先行技術のような案内ピン方
式でこれだけの高い精度が得られるか否かは同公
報には詳細な記載がなく疑問である。

一方、本件出願人は先に特願昭58−223186号で
プレスレンズ成形におけるガラスの移送方法とし
て、これをリング状胴型に支持して移送すること
により、金型とガラスとの接触時間を短縮して金
型の寿命向上を図るとともに、成形サイクルタイ
ムを短かくしてコスト低減のできる方法を開示し
た。また特願昭58−223185号では光軸偏心の少な
いカメラ用レンズを成形し得る成形型を開示し
た。この特願昭58−223185号に示されている成形
型の実施例を第１０図を用いて述べると、中空筒
状のスリーブ１内に上型２と下型３とをスライド
可能に収納し、上型２、下型３が動くときにスリ
ーブ内壁１ａを案内面としている。またスリーブ
１の側面にガラスの出し入れ口４を設けることに
より作業性を向上させている。即ち、リング状胴
型５にガラス６を支持して、スリーブ側面に設け
た出し入れ口４より、リング状胴型５とともにガ
ラス６をスリーブ１内に入れて、上、下型２，３
によりプレスが行なわれる。このようにリング状
胴型５に支持してガラス６の出し入れおよび移送
を行なう方法は確実で安定した方法であるし、ま
たスリーブ１内に上、下型２，３を収納して、
上、下型２，３を摺動させる方法は、型加工技術
の進歩した今日においては加工精度を1μｍ以内
にすることが可能となつているので摺動のための
クリアランスを極小に抑えることができ、極めて
優れた方法である。ところが、この先の発明では
上、下型２，３をスリーブ１内に収納することに
よつてその上、下型２，３の芯を極めて良く合わ
せられるにもかかわらず、第１０図にみられるよ
うに下型３の先端（上端）部分を成形のたびごと
にリング状胴型５内に出し入れしなければなら
ず、また熱膨脹の計算によつてリング状胴型５の
外径および内径の寸法を仮に決めたとしても高温
における温度の不完全な平衡状態の中で下型３の
中心軸にリング状胴型５の中心軸を合致させるこ
とは容易でない。その結果、下型３の先端をリン
グ状胴型５内に出し入れするために径で数μｍ乃
至約10μｍのクリアランスが必要となり、ガラス
成形品の光軸と機械軸とのずれはカメラ用レンズ
としての許容度を超えてしまい、後工程で芯取り
が必要になつてしまう。この点で先の発明は、な
お改良が望まれていた。

偏心の少ないガラス成形品を得るための他の従
来品として、球面が無限の垂直軸を有することに
着目して、レンズ球面より幅広い面積の球面型を
作り、その球面型と胴型又はリングとを押し当て
ることによつて軸を合わせるという方法を用いた
ものがある。しかしながらこの方法では、その原
理からして非球面レンズには適用できないという
問題点があつた。

［問題点を解決するための手段］ この発明は本件出願人の先の発明に係るリング
状胴型によつてガラスを移送することおよび上、
下型をスリーブ内に収納してスライドさせるとい
う両利点を生かし、かつ光軸と機械的がよく合致
して、後工程で芯取りを要しないガラス成形品を
得ることのできるガラスレンズの成形型を提供す
ることを目的としている。

この発明は前記特願昭58−223185号に示される
成形型の改良に係るものであり、基本的には、リ
ング状胴型がスリーブ内に入りやすいように径で
数μのクリアランスを設け、かつリング状胴型内
に例えば下型の先端が入りやすくするために径で
数10μｍのクリアランスを設ける。ガラスを支持
したリング状胴型がスリーブ内に入り、下型上に
のつた時点ではリング状胴型の中心軸と上、下型
の中心軸とはずれているが、プレスのために上型
が降りて、リング状胴型とぶつかるときにその接
触面が一方がテーパ面で、他方がこれに対応した
所要の対応面であればリング状胴型はその中心軸
が上、下型の中心軸と合致するように移動すると
いうことを利用したものである。この際上、下型
はスリーブ内に収納されているので中心軸は良く
合つている。即ち、この発明は上型、下型、筒状
の位置決め部品（筒状位置決め部材）およびリン
グ状胴型を筒状スリーブに収納し、上型または下
型のいづれか一方が筒状位置決め部品の中を摺動
し、上型または下型のいずれかを他方と筒状位置
決め部品がスリーブの中を摺動し、かつ筒状位置
決め部品とリング状胴型との対接面および上型ま
たは下型とリング状胴型との対接面において筒状
位置決め部品、リング状胴型、上型または下型の
少なくとも１個所の面をテーパ面とし、他方の面
はこれに対応した対応面とした成形型を用いるこ
とによつて光軸と機械軸の軸ずれの少ないプレス
レンズを成形できることを見い出して成つたもの
である。対接面は互いに補角関係の傾斜角度を有
するテーパ面同士で構成してもよいし、一方がテ
ーパ面で、他方は断面が略半円状の丸味を帯びて
いる環状のものでもよい。さらにこの発明では筒
状位置決め部品とスリーブが一体構造であつても
よく、クリアランスがゼロのはめ合い構造にして
摺動しなくてもよい。さらに別の構造として、筒
状位置決め部品と上型または下型とが一体であつ
てもよい。

この発明の効果は摺動が必要な部分を非常に高
精度に仕上げて摺動のためのクリアランスを極小
に抑えたときに発揮される。スリーブ内に上型、
下型および筒状位置決め部品をひとたびセツトし
たら、成形のたびに引き抜くことを行わないこと
により、極小のクリアランスでも摺動させること
ができる。この発明はガラスの移送の役目を兼用
するリング状胴型を用いたときに特にその効力が
発揮される。その際スリーブの側壁にリング状胴
型を出し入れできる出し入れ口を設ける。

第１実施例 第１図〜第３図はこの発明の第１実施例を示す
図である。なお以下の第１図〜第９図において前
記第１０図における部材または部位と同一ないし
均等のものは前記と同一符号を以つて示し重複し
た説明を省略する。

まず構成を説明すると、下型３および筒状位置
決め部品７が筒状スリーブ１の中にわずかなクリ
アランスでスライド可能に収納され、上型２はこ
の筒状位置決め部品７の中に同様にわずかなクリ
アランスでスライド可能に収納されている。この
上型２と筒状位置決め部品７の両者は、その上部
において、ばね８によりつながれている。また上
型２および下型３は、それぞれ治具９，１１によ
つて主軸に連結されている。

一方、リング状胴型５の外径はスリーブ１の内
径より数μｍ小さく、リング状胴型５の内径は下
型３の先端部３ａの外径より約10μｍ大とされ
て、当該リング状胴型５と、スリーブ１および下
型先端部３ａとの各間には所要のクリアランスが
設けられている。また筒状位置決め部品７の下端
面は中心軸（光軸）１２に対して30゜の角度を持
つたテーパ面７ａとされ、リング状胴型５側の対
応面は、これと補角関係の傾斜角を有する凹状の
テーパ面５ａとされている。因みに上、下型２，
３の型材料としては炭化タングステンが用いられ
ている。

次にプレス操作および作用を説明する。

プレス成形されるガラスプリフオーム６は、リ
ング状胴型５で支持し、図示省略の把持具で、出
し入れ口４から成形型中に入れ、下型３を上げ
て、その先端部３ａをリング状胴型５内に挿入す
る。この際、リング状胴型５と、スリーブ１およ
び下型先端部３ａとの間にはそれぞれ所要のクリ
アランスが設けられているので、リング状胴型５
と下型３およびスリーブ１の温度が多少異なつた
条件でも下型の先端部３ａはリング状胴型５内に
スムーズに入り、リング状胴型５は下型の基底部
３ｂ上にのる。このとき第２図に示すようにリン
グ状胴型５の中心軸１３と上、下型２，３の中心
軸１２はずれている。次いで上型２を下げるとま
ず筒状位置決め部品７のテーパ面７ａがリング状
胴型のテーパ面５ａにぶつかり、リング状胴型５
には、水平方向の分力が働き、このリング状胴型
５は筒状位置決め部品７が下がるとともに移動し
てリング状胴型５の中心軸１３と上、下型２，３
の中心軸１２とが合致したところで止まる。さら
に上型２を押し下げるとばね８が縮んでプレスが
開始される。この結果、第３図のように光軸と機
械軸との軸ずれの極めて少ないガラスレンズ６が
得られる。

なお下型３の先端部３ａの外径とリング状胴型
５の内径のクリアランスは大きすぎるとホツの原
因になることがあるので径で数μｍ乃至20μｍ位
がよい。また光軸１２とテーパ面７ａの傾斜角は
大きすぎるとリング状胴型５が移動しにくくな
り、小さすぎるとリング状胴型５と筒状位置決め
部品７が食い込む傾向が出てくるので15゜乃至55゜
位がよい。リング状胴型５の出し入れ口４はスリ
ーブ１側面の中央部でなくてもよく、側面の上方
あるいは下方でもよい。

第２〜７実施例 第４図〜第９図には、第２〜７実施例をそれぞ
れ示す。

まず第２実施例（第４図）は下型３の中央部を
凸出させてない例である。金型表面を非球面に研
磨する場合はこのような下型構造でも支障はな
い。第３実施例（第５図）は筒状位置決め部品７
とリング状胴型５の各テーパ面７ａ，５ａの向き
を第１実施例と逆にしたものである。第４実施例
（第６図）はリング状胴型５の筒状位置決め部品
７との接触部の縦断面を半円状部５ｂとしたもの
である。この部分を角ばつた形にすることも可能
であるが、動きをスムーズにするためにはこのよ
うに丸味を帯びていた方がよい。第５実施例（第
７図）はリング状胴型５の上部および下部の両端
面をテーパ面５ａ，５ｃとした場合の例である。
これに対応して下型３にもテーパ面３ｃが設けら
れている。この実施例のようにすると筒状位置決
め部品７および下型３とスリーブ１内径とのクリ
アランスは若干大きくてもよいという効果が得ら
れる。第６実施例（第８図）はスリーブと筒状位
置決め部品とを一体構造として上型２と筒状位置
決め部との嵌挿面をスライド可能とした場合の例
である。次いで第７実施例（第９図）は上型と筒
状位置決め部品とを一体構造として筒状位置決め
部とスリーブ１との嵌挿面をスライド可能とした
場合の例である。この実施例ではガラスが低粘性
の場合には面精度は得にくいが、高粘質の場合に
は有効である。

以上のいづれの実施例においても、プレス成形
の結果は光軸と機械軸のセンタリング精度は30秒
以内に抑えることができた。なお各実施例は説明
をわかりやすくするために、レンズ形状を両凹レ
ンズに限つて図示し、また位置決め部品を上型の
まわりにセツトしたのを示したが、レンズ形状は
いかなる形状のものであつてよく、筒状位置決め
部品を下型のまわりにつけて、上下を逆にしたよ
うな構造にしてもよいし、前記第５実施例（第７
図）の場合は、筒状位置決め部品を上、下両型の
まわりにつけてもよいことは云うまでもない。各
実施例では型材料として炭化タングステンを用い
たが、光学鏡面に加工することが可能で、高温強
度および高温硬度を持ち、成形時にガラスと融着
することのない材料であると同時に高精度に加工
できる材料であればいかなる材料であつてもよ
い。

［発明の効果］ この発明によれば、球面レンズ、非球面レンズ
のいずれの場合も光軸と機械軸がよく合致してい
て、後工程で芯取りを行う必要のないプレスレン
ズを製造することができるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るガラスレンズの成形型
の第１実施例を示す縦断面図、第２図は同上第１
実施例の要部拡大縦断面図でプレス前の状態の
図、第３図は同上の要部拡大縦断面図でプレス中
の状態の図、第４図はこの発明の第２実施例を示
す要部縦断面図、第５図はこの発明の３実施例を
示す要部縦断面図、第６図はこの発明の第４実施
例を示す要部縦断面図、第７図はこの発明の第５
実施例を示す要部縦断面図、第８図はこの発明の
第６実施例を示す要部縦断面図、第９図はこの発
明の第７実施例を示す要部縦断面図、第１０図は
従来のガラスレンズの成形型を示す縦断面図であ
る。 １……スリーブ、２……上型、３……下型、３
ａ……下型先端部、４……出し入れ口、５……リ
ング状胴型、３ｃ，５ａ，７ａ……テーパ面、５
ｂ……縦断面が略半円状の対応面、６……ガラス
プリフオームまたはガラスレンズ成形体、７……
筒状位置決め部品（筒状位置決め部材）、８……
ばね、９，１１……治具、１２……上、下型の中
心軸、１３……リング状胴型の中心軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上型と下型とガラス保持用のリング状胴型と
   前記上型または下型の少なくとも何れか一方の周
   囲に配置した筒状位置決め部材とを筒状のスリー
   ブ内に収納し、少なくとも前記リング状胴型とス
   リーブとの間に所要のクリアランスを設け、前記
   筒状位置決め部材とリング状胴型との対接面は、
   当該筒状位置決め部材またはリング状胴型の何れ
   か一方の面をテーパ面とし、何れか他方の面は該
   テーパ面に圧接して前記リング状胴型を移動さ
   せ、当該リング状胴型の中心軸と前記上型および
   下型の中心軸とを一致させる対応面とされている
   ことを特徴とするガラスレンズの成形型。 ２ 上型または下型と筒状位置決め部材との嵌挿
   面または筒状位置決め部材とスリーブとの嵌挿面
   のうち少なくとも何れか一方の嵌挿面はスライド
   可能とされている特許請求の範囲第１項記載のガ
   ラスレンズの成形型。 ３ 対応面は、テーパ面と補角関係の傾斜角度を
   有する対応テーパ面である特許請求の範囲第１項
   または第２項記載のガラスレンズの成形型。 ４ テーパ面の傾斜角度は、15゜〜55゜である特許
   請求の範囲第１項または第２項または第３項記載
   のガラスレンズの成形型。 ５ 対応面は、対接部縦断面が略半円状の環状面
   である特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   ガラスレンズの成形型。