JPH04331726A - 非円形レンズの製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非円形レンズの製法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ノズル先端から溶融ガラスを金型上に滴
下し、円形の無研摩レンズを製造する方法が知られてい
る（特開昭６１−１４６７２１号公報）。この方法は、
溶融ガラスが球状をしており、非円形レンズの製法につ
いては言及していない。

【０００３】また従来カメラ用レンズは円形であること
が常識化されており、これを角形あるいは楕円にする提
案はなされていない。しかしながら、コンパクトカメラ
等においては、カメラをよりコンパクト化するためには
、レンズのフィルム面への結像に影響しない部分を切断
した形状、即ち角形又は楕円状とした方が設計上有利な
場合が多い。また理論上も、フィルムが長方形であるの
でレンズの像側は必らずしも円形である必要はなく、角
型形状あるいは楕円状のレンズであっても光学性に何ら
影響を与えるものではない。

【０００４】しかしながら従来の無研摩レンズ用のガラ
スゴブは、球状であるので、これをそのまゝ角形あるい
は楕円形の金型で成形しても、歪みや表面欠陥を生じ、
良好な非円形レンズを得ることができない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はコンパクトカ
メラ等に有用な非円形の無研摩レンズを製造するための
方法を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は溶融ガラスを先
端切口が金型に対応した非円形の形状を有するノズル先
端から滴下し、該ガラス滴の表面温度をそのガラスの軟
化温度より低い温度に冷却した後、所定形状の非円形金
型で成型することを特徴とする非円形レンズの製法に関
する。

【０００７】本発明非円形レンズは、まず図１に示すご
ときガラス溶融滴下装置で溶融ガラスを滴下し、滴下ガ
ラス球の表面温度を自然または強制的に冷却して、その
ガラスの軟化温度以下とした後、これを金型に入れて所
望形状の非円形レンズとする。

【０００８】ガラスはまずルツボ（１）に入れ、ヒータ
ー（２）で加熱溶融する。溶融ガラスの温度はガラス種
により異なるが約５００〜１４００℃に維持する。ルツ
ボはノズルと連結し、そのノズルは下方部の温度を上方
部の温度より高く設定する。これによりガラス滴（７）
の滴下が容易になる。好ましくは下方部を５０〜２００
℃程度、上方部より高くする。

【０００９】上記の温度は、ガラスの表面張力、即ち、
ガラス滴の大きさに影響するため、重量精度の高いガラ
スゴブを得るためには、この温度を精密に管理する必要
がある。ノズル温度、必要ならばルツボ中のガラス温度
を管理するために、これらの温度を自動的に制御する手
段を講じてもよい。

【００１０】その手段としてノズル先端でガラス滴が形
成され、落下するまでの時間即ち、ガラス滴の滴下時間
とノズル先端でのガラス滴の温度とによって制御するの
がよい。具体的には、例えば発光器によってノズル先端
を通過する光を照射し、その光を感知する受光器をノズ
ル先端に関し、発光器の対面に配置し、ガラス滴の形成
から落下までの時間を測定し、その測定値に対応する信
号を制御部（４）に送り、その時間の変化量に応じてノ
ズルおよび必要ならばルツボに設けられた加熱ヒーター
の通電量を制御する方法等を採ればよい。

【００１１】ノズルの先端は、その切口が金型、即ち所
望のレンズ形状に対応した形状にする。例えば、金型と
して図３−ａ〜図３−ｃに示す形状のものを用い、図２
−ａ、図２−ｂに示すごとき形状のレンズを得るには、
ノズル先端部（図４）の切口は、例えば図５−ａ〜図５
−ｃに示すごとき形状にする。ガラス滴はその表面張力
により、球形となろうとするため、ノズル先端部はその
コーナー部を金型と全く同じ形状にするより、余分のガ
ラスが残るような図５−ｂあるいは図５−ｃのごとき形
状にするのが好ましい。本明細書において、金型に対応
した形状を有するとは金型の平面形状と相似形の切口の
みならず、それよりコーナー部が広がった図５−ａ〜図
５−ｃに示すごとき形状のものを含む概念で用いる。

【００１２】ノズル先端の切口形状は滴下距離、ガラス
材質、レンズの形状によって適宜変えればよく、その際
表面張力が大きいガラス、あるいは滴下距離が長いガラ
スでは図５−ｂ、表面張力がそれ程大きくないガラスで
は図５−ｃのごとき形状にするのがよい。

【００１３】ノズル先端径切口の面積が大き過ぎると表
面張力よりも流出するガラスが勝って、層流になるので
ガラス滴を得ることができない。ノズル先端から出たガ
ラスは表面張力により雫状になって順次落下する。

【００１４】ガラス滴（７）はその表面温度がガラスの
軟化温度より低い温度になるまで落下させる。落下距離
は、雰囲気温度、ガラス滴の大きさ、温度、ガラスの熱
伝導率、強制的な冷却手段を設けるか否か等によって異
なる。通常は、軟化温度より相当低い温度、場合によっ
ては、内部まで軟化温度より低い温度に冷却してさしつ
かえない。従って、室温自然落下の場合は、一般に１５
０ｃｍ以上、好ましくは２００ｃｍ以上の落下距離をと
る。

【００１５】落下距離の調節は、金型（９）の支持台を
上下に移動することにより行なえばよい。その際前述の
ノズル温度調節に使用したのと同じ制御手段を用い、受
光器および放射温度計からの信号に基づき制御部を作動
させて、支持台を上下し、落下距離を調節してもよい。 また、ガラス滴を強制冷却してもよく、その場合はノズ
ル下方から、送風して落下距離を短かくする方法等を採
用してもよい。

【００１６】またノズルと金型との間に落下ガラス滴の
重みで自由回転する風車状金属板を挿入し、落下ガラス
滴が金属板に触れて局部的に冷却する等の方法を採用し
てもよい。またペルチェ素子を用いた電子冷却ゾーンを
通過させてガラス滴表面を急速に冷却してもよい。

【００１７】この様な強制冷却はガラス滴表面のみを急
冷し、その表面形状を一時的に維持し、表面張力による
ガラス滴の球形化を遅らせるので本発明にとって特に好
ましいものである。ガラス滴の自重を支えるような冷却
板の使用は好ましくない。なぜならば、技術的にはガラ
ス滴が良好に落下するためには冷却板は重力加速度以上
で下方へ離れなければならないが、これが現状では不可
能である。また自重を支えるために長時間（２秒以上）
当てているとガラスが冷え過ぎて、下面が“ひけ”てし
まう。極端な場合はしわになってしまう。ひけを避ける
ため冷却板を加熱するとガラスとくっつくため冷却板が
９０°待避するときにガラスがくっついてくるため滴に
ならない。

【００１８】落下距離（ｌ）が短かく、ガラス滴表面の
温度がガラスの軟化温度より低くならない場合は受器に
接した際ゴブ表面にひけ、またはキズが生じ、成形レン
ズ用のゴブとして不適当である。落下距離が十分長いと
ガラス滴が十分冷却されて、球状に近いゴブとなる。

【００１９】ガラス滴受器は内部に窪みをつけた金属板
受皿、レンズ用金型等であってよく限定的ではない。一
般的には落下距離を十分にとり完全に固化したものでは
受器の鏡面性は問題としなくてよいが、受器に当って冷
却固化する場合は十分研摩した受器を用いるのが好まし
い。また、受器は熱伝導率の高いもの程、ガラスゴブ上
にひけを生じ難く、従って落下距離を短かくして、ガラ
ス滴が十分冷却されないうちに受器に回収する場合は、
銅、カーボン等の熱伝導率の高い受器を用いるのが好ま
しい。落下距離が長く、ガラス滴が十分冷却されている
ときはステンレスやアルミニウムなども使用できる。

【００２０】落下したガラス滴はその内部温度が軟化温
度以上の温度を保っている間にレンズ用金型図３−ａ、
図３−ｂに回収し、その場でプレス成型してレンズ図２
−ｂを製造してもよい。この方法では、レンズ成型時に
ガラスゴブを再加熱する必要がなく、しかも、ガラス滴
表面温度が軟化温度以下になっているため金型に粘着す
ることなく、非常に効果的である。得られたガラスゴブ
は、シャーマークやひけを有さないため、これをプレス
成形して得られるレンズは表面に歪みがなく従って、光
学レンズとして使用し得る。即ち研摩工程を省略するこ
とができる。

【００２１】本発明で得られるガラスゴブの最大値は主
としてガラスの表面張力によって支配される。各種光学
ガラスの溶融温度域（７００〜１５００℃）における表
面張力は、１５０〜６００ｄｙｎ／ｃｍ程度であり、本
発明の方法で得られるゴブの最大重量は、ガラスの表面
張力に応じて異なるが、各々１〜５ｇ程度である。例え
ば、表面張力の大きいランタン系ガラスでは４〜５ｇ程
度のゴブを得ることができるが、表面張力の小さい重フ
リントガラスで得られるゴブは、２〜３ｇ程度である。

【００２２】また、本発明においては、ガラス滴の温度
を測定する放射温度計を設けて、その測定値に関する信
号を制御部（４）に送り、ヒーターの通電量を制御して
もよい。ガラスの滴下制御並びに下部冷却板の動作は、
センサー（５）に限らず、図１（６）のごときＩＴＶカ
メラによる画像処理に基づいてもよい。尚、本発明はほ
とんどすべての光学ガラスに適用可能である。以下、実
施例を挙げて本発明を説明する。

【００２３】実施例１ 底部に内径１０ｍｍ長さ１０００ｍｍで図５のごとき角
形先端部形状を持つ白金ノズルのついた内容積２ｌの白
金製ルツボ（図１（１））に重フリントガラス１．８ｌ
を入れ、これを攪拌下１０００℃に加熱溶融した。ノズ
ル上部（４００ｍｍ）を８００℃±２℃、ノズル中部（
４００ｍｍ）を８５０℃±２℃、ノズル下部（２００ｍ
ｍ）を９００℃±２℃、に加熱しながら、溶融ガラスを
自然落下させた。

【００２４】ノズルの下方３ｍに図３−ａ〜図３−ｃに
示すごとき金型をセットした成形装置（図６）を配置し
、前記ガラス滴を受けそのまま４００℃でプレス成形し
た結果、図２−ｂに示すようなレンズを得た。成型装置
がガラス滴の下に移動しヒーター（件１２）で加熱され
た金型（９）にガラス滴（７）を設けた後、金型移動手
段を介して移動し、ノズル下方から外し、外径規制スリ
ーブ（１３）および金型（１０）をかぶせてプレス成形
した。

【００２５】実施例２ 底部に内径１０ｍｍ長さ１０００ｍｍで図２のごとき角
形先端部形状を持つ白金ノズルのついた内容積２ｌの白
金製ルツボ（１）に重フリントガラス１．８ｌを入れ、
これを攪拌下１０００℃に加熱溶融した。ノズル上部（
４００ｍｍ）を８００℃±２℃、ノズル中部（４００ｍ
ｍ）を８５０℃±２℃、ノズル下部（２００ｍｍ）を９
００℃±２℃、に加熱しながら、溶融ガラスを自然落下
させた。

【００２６】ガラスはノズル下方１０ｍｍまで流出した
後、２秒後に自重が表面張力にまさってガラス滴となり
落下する。ノズル下方にはステンレス製の硝子冷却板を
そなえたエアーシリンダーで回転駆動されるガラス滴冷
却アーム（８）を配置し、図１に示すように９０゛回転
してノズルの直下方１０ｍｍに来るように設置する。

【００２７】図１に示す溶液滴下装置のセンサー（５）
をノズル下方１０ｍｍに配置し、流出するガラス滴を検
出すると直ちに冷却アーム（８）を滴下しようとするガ
ラス滴下部に当接させてガラス滴下部を冷却したのち、
１．５秒後に冷却アームを離し、ガラス滴を自然落下さ
せた。

【００２８】ノズルの下方１ｍに図３−ａ〜図３−ｃの
ごとき金型をセットした成形装置（図６）を配置し、前
記ガラス滴を受けそのまま４００℃でプレス成形した結
果、図２−ａ〜図２−ｃに示すようなレンズを得た。

【００２９】実施例３ 底部に内径１０ｍｍ長さ１０００ｍｍで図４のごとき角
形先端部形状を持つ白金ノズルのついた内容積２ｌの白
金製ルツボ（１）に重フリントガラス１．８ｌを入れ、
これを攪拌下１０００℃に加熱溶融した。ノズル上部（
４００ｍｍ）を８００℃±２℃、ノズル中部（４００ｍ
ｍ）を８５０℃±２℃、ノズル下部（２００ｍｍ）を９
００℃±２℃、に加熱保持した。図１に示す溶液滴下装
置のセンサー（５）で自然落下するガラス滴を検出しガ
ラス滴の滴下間隔を測定し、所望のガラス滴滴下間隔（
８秒）と比較演算して、ノズル上部及び／または中部の
温度を変更制御したところ、上部７８８℃、中部８５５
℃となった。

【００３０】ガラス滴、冷却アーム図１（８）及び成形
装置を８秒間隔で作動するように設定し、ガラス滴の滴
下の２秒前に冷却アーム＜図１（８）＞を滴下しようと
するガラス滴下部に当接させてガラス滴下部を冷却した
のち、１．５秒後に冷却板を離し、ガラス滴を自然落下
させた。上記ガラス滴滴下間隔を調整する間においては
、自然落下するガラス滴は適当な補集装置（図示せず）
で回収した。

【００３１】ノズルの下方１ｍに図３−ａ〜図３−ｃの
ごとき金型をセットした成形装置（図６）を配置し、ガ
ラス適の滴下及びガラス滴、下部冷却アームと同期して
動作するように制御し、前記ガラス滴を受けそのまま４
００℃でプレス成形した結果、図２−ａおよび図２−ｂ
に示すようなレンズを得た。

【００３２】実施例４ 底部に内径１０ｍｍ長さ１０００ｍｍで図４のごとき角
形先端部形状を持つ白金ノズルのついた内容積２ｌの白
金製ルツボ（１）に重フリントガラス１．８ｌを入れ、
これを攪拌下１０００℃に加熱溶融した。ノズル上部（
４００ｍｍ）を８００℃±２℃、ノズル中部（４００ｍ
ｍ）を８５０℃±２℃、ノズル下部（２００ｍｍ）を９
００℃±２℃、に加熱しながら、溶融ガラスを自然落下
させた。

【００３３】ノズルの下方１ｍに図６のごときガラス滴
受け装置を配置し、滴下ガラスをガラス自身の自重によ
り自由回転する回転羽根の先端部上に一度落下させるこ
とによりガラス下面を冷却させる。ガラス滴は回転羽根
を押し下げて回転せしめた後落下を続け、図３−ａ〜図
３−ｃのような金型上に落下する。この金型を加熱保持
する成形装置（図６）により前記ガラス滴をそのまま４
００℃でプレス成形した結果、図２−ａ〜２−ｂに示す
ようなレンズを得た。

【００３４】前記ガラス滴受け装置の回転羽根はガラス
滴により回転した後１秒後にストッパーにより回転を止
め、次回のガラス滴滴下直前にストッパーを外すように
制御する。

【００３５】

【発明の効果】本発明方法を用いると、ひけ、歪み、表
面欠損等のない非円形レンズを容易に得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　ガラス溶融滴下装置

【図２】　　ａ　　非円形レンズの一平面図ｂ　　非円
形レンズの一断面図

【図３】　　ａ　　非円形レンズ用金型の側面図ｂ　　
非円形レンズ用金型の側面図 ｃ　　非円形レンズ用金型の平面図

【図４】　　ノズル先端部の見取図

【図５】　　ａ　　ノズル先端部切口の平面図ｂ　　ノ
ズル先端部の切口平面図 ｃ　　ノズル先端部の切口平面図

【図６】　　ノズル成形装置

【符号の説明】

１は白金ルツボ ２はヒーター ３は熱電対 ４は制御演算部 ５はセンサー ６はセンサー（カメラ） ７はガラス滴 ８は冷却アーム ９および１０は金型 １１は金型移動手段 １２はヒーター熱板 １３は外径規制スリーブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　溶融ガラスを先端切口が金型に対応し
   た非円形の形状を有するノズル先端から滴下し、該ガラ
   ス滴の表面温度をそのガラスの軟化温度より低い温度に
   冷却した後、所定形状の非円形金型で成型することを特
   徴とする非円形レンズの製法。