JPH08337429A - ガラスレンズ成形用型及びその製造方法並びにガラスレンズ成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラスの精密プレスによって、少なくとも一
方の光学機能面が凹面をなしたガラスレンズを歩留まり
良く安定してレンズを成形することができる成形用型及
びその製造方法並びにガラスレンズ成形方法を提供す
る。 【構成】 成形型の成形面を、ガラスレンズの凹面を成
形するための凸状曲面部１１と、凸状曲面部１１の周囲
に凸状曲面部１１から外側に連続して形成されて中心軸
Ｏとほぼ直交する平面部１３と、凸状曲面部１１と平面
部１３との境界部に形成され凸状曲面部１１から連続し
て滑らかに変化する曲面によって平面部１３に移行する
ように形成された境界曲面部１２とを有して構成した。
成形型は、荒加工工程と仕上研削工程とで成形される。
仕上研削工程では、荒加工後の素材を回転させながら、
高速回転する仕上研削用砥石５を素材の仕上面に接触さ
せつつ中心軸Ｏから外側に向けて所定の軌跡を描くよう
に移動させる。この成形型を胴型、上型又は下型として
用いて、ガラスレンズを成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラスの精密プレス成
形に用いられる成形用型及びその製造方法並びにガラス
レンズ成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、プレス後に被成形体のプレス面を
研磨等の面仕上げ処理を施すまでもなくレンズとしての
面精度が得られる精密プレス成形によって特に少なくと
も一方の面が非球面をなした非球面ガラスレンズを製造
する技術が種々検討されている。

【０００３】ところで、この技術による非球面レンズの
製造は、両凸レンズが中心であったが、最近、この技術
によって非球面の凹メニスカスレンズや両凹レンズを製
造したいという要請が高まってきている。なお、この種
の凹メニスカスレンズや両凹レンズにおいては、各種の
レンズ系に組み込むために、図５に示したように、光学
機能面（光学的有効径領域）である凹面４１の外側に光
軸と直交する平面部４３を設けることが必要とされる。

【０００４】しかし、精密プレス成形によってこの様な
凹メニスカスレンズ及び両凹レンズを製造する技術につ
いては、いまだ十分に検討されておらず、この成形に用
いるための成形用型についてもその報告例は極めて少な
い。

【０００５】精密プレス成形を用いて上記凹メニスカス
レンズを成形する方法として従来知られているのは、図
６、図７、図８、図９及び図１０に示されるような方法
であった。

【０００６】図６〜１０に示される方法は、いずれも、
胴型３０の成形室３０Ａ内に摺動可能に挿入配置された
上型１０と下型２０との間の成形空間に成形材料をいれ
て成形するものである。このうち、図６〜７に示される
方法は、成形後に、レンズの一方の側の外周部を研削加
工して平面部４３を形成するものであり、図８〜１０に
示される方法は、成形時に平面部４３をも同時に形成す
るものである。

【０００７】図６〜７に示される方法は、レンズの凹面
を成形するための上型１０の加工技術上の理由から結果
的に、上型１０の外側領域の曲面が凸状曲面部１０１を
略延長したような形状（図６）や、あるいは、砥石の摩
耗を極力防いで凸状曲面部の要求精度を加工上において
確保しやすくするために、レンズ有効径外での加工部を
できるだけなくした形状（図７）にしたものである。こ
れらの方法では、成形によって得られる成形体自体には
平面部が形成されていないので、成形後にあらためて平
面部を研削加工等によって形成する必要がある。

【０００８】また、図８に示される方法は、レンズの凹
面の有効径領域を成形する凸状曲面部１０１を有する上
型１０の外側に円筒状の第２の上型１０３を嵌合してこ
の上型１０３によって平面部４３（図５参照）を成形す
るようにしたものである。

【０００９】さらに、図９〜１０に示される方法は、胴
型３０の上方部に小径部３０１を形成し、この小径部３
０１に上型１０が嵌合されるようにし、小径部３０１の
下方に大径部３０２を形成してこの大径部３０２に下型
２０が嵌合されるようにし、上記小径部３０１と大径部
３０２との境界段差面３０３によってレンズの平面部４
３を成形するものである。この場合、図９に示される方
法では、境界段差面３０３が上型１０の凸状曲面部１０
１の外端仕切り線と一致するようにしたものであるのに
対して、図１０に示される方法では、境界段差面３０３
から上型１０の凸状曲面部１０１の外端仕切り線を下方
に突出させたものである。

【００１０】以上の通り、従来の方法は、いずれも、凹
メニスカスレンズの凹面有効径領域４１を成形するため
の凸状曲面を有する成形型には、平面部４３を成形する
ための成形部が形成されていない。この理由は、次の通
りである。

【００１１】すなわち、まず、ガラスレンズの精密プレ
ス成形用の型の材料としては、耐熱温度が高い材料であ
ることが必要であることから、セラミックス、超硬合
金、サーメット等の加工が容易でない硬脆材料が用いら
れる。それゆえ、凸状曲面に連続して平面部があるよう
な比較的複雑な形状を精度よく加工する事は困難であ
る。

【００１２】凸状曲面部が球面である場合には、細かい
面粗度と高い面精度を得るための研磨加工としていわゆ
る球面研磨機が一般的に用いられる。図１１に示される
ように、この方法は、研削加工後の上型１０を回転装置
５０によって回転させつつ凸状曲面部に接触させた研磨
皿６０を揺動させることによって、研磨皿６０の表面に
設けた研磨砥粒によって研磨するものである。この方法
で研磨を行う場合には、研磨対象たる上型１０の形状と
しては、凸状曲面部の外側に研磨皿の揺動を阻害するよ
うな形状を設けることができず、したがって平面部を設
けることもできない。

【００１３】また、凸状曲面部が非球面の場合には、Ｃ
ＮＣ非球面加工機を使用するが、成形型が硬脆材料であ
るために砥石による研削加工法が採用される。砥石によ
る研削加工では、加工面積が多いとその分砥石が摩耗
し、目的の形状精度が得難くなるので、できるだけレン
ズの有効領域となる部分のみを加工して砥石の摩耗の少
ない状態で所望の形状精度を確保する必要がある。その
必然的結果としてレンズの有効領域以外は加工する必要
のない図６〜１０に示されるような形状が採用されるこ
とになる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本願発明者
等の研究によれば、上述の従来の成形方法のうち、図６
〜７に示される方法によって成形したレンズは、面精度
が得られにくいことがわかった。これは、成形の際に、
上型１０の凸状曲面の成形面による成形材料に対する押
圧力がレンズ外周辺では外側に逃げてしまい、成形の際
に下型２０の成形面の外周付近に対応する上型１０には
成形面がないのでレンズの下面外周辺部分には上型１０
からの成形圧力がほとんど加えられないからであるもの
と推察される。

【００１５】以上のような傾向はレンズ凹面の曲率半径
が小さいものほど顕著になる。また、成形後にレンズ凹
面側の外周縁を研削除去する後加工によって平面部を形
成するようにしていることから、成形体の段階ではその
外周縁を十分に厚くしておかなければならない。このた
め、成形体の中心肉厚とコバ厚との差をどうしても大き
いものにせざるを得なくなってそのことからも面精度が
得にくいものと推察される。

【００１６】しかも、成形後に研削除去加工が必要であ
ることから工程数が多く製造コスト上も不利であった。

【００１７】さらに図７に示される方法では、図１２に
示したように、成形の際に上型１０の側面にもガラス材
料が入り込む場合が少なくない。そうすると、冷却固化
に際してガラスの収縮係数が成形型の収縮係数より大き
いために、Ａ部で引っかかりが生じ、これによって面精
度が悪化したり応力集中によってガラスにクラックがは
いる場合も少なくないという問題もあった。

【００１８】また、図８〜１０に示される方法は、成形
によって平面部も形成されるので、図６〜７の方法のよ
うな欠点は一部解消される。しかしながら、レンズの凹
状曲面部４１と平面部４３とが別部材の成形型で成形さ
れるようになっているので、成形の際に別部材の成形型
の接触部あるいは成形型と胴型との嵌合部の隙間等にガ
ラス材料が入り込む場合が少なくない。これらの嵌合部
の隙間にガラス材料が入り込むと、成形面の面精度が悪
化する原因になるとともに、成形後にその部分が欠けて
ガラス屑が生じたり、あるいは、成形後の取り出しの際
に引っかかりが生じて成形体を損傷したり、さらには、
上型１０や胴型３０等の角部を損傷するおそれもあっ
た。

【００１９】本発明は、上述の背景のもとでなされたも
のであり、ガラスの精密プレスによって、少なくとも一
方の光学機能面が凹面をなしたガラスレンズを歩留まり
良く安定して成形することができる成形用型及びその製
造方法並びにガラスレンズ成形方法を提供することを目
的としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明にかかるガラスレンズ成形用型は、 （構成１） プレス後に被成形体のプレス面を研磨等の
面仕上げ処理を施すことなくレンズの光学機能面にでき
るガラスの精密プレス成形によって少なくとも一方の光
学機能面が凹面をなしたガラスレンズを成形する際に用
いられる成形用型であって、前記プレスの際に前記ガラ
スレンズの凹面側の転写を行なうガラスレンズ成形用型
において、成形面が、前記ガラスレンズの凹面を成形す
るための凸状曲面部と、該凸状曲面部の周囲に該凸状曲
面部から外側に連続して形成されて該凸状曲面部の中心
軸とほぼ直交する平面に含まれる平面部と、前記凸状曲
面部と平面部との境界部に形成された曲面部であって前
記凸状曲面部から連続して滑らかに変化する曲面によっ
て前記平面部に移行するように形成された境界曲面部
と、を有することを特徴とする構成とし、この構成１の
態様として、 （構成２） 構成１のガラスレンズ成形用型において、
前記凸状曲面部と境界曲面部との境界点における境界曲
面部側の曲面の接平面が前記凸状曲面部の中心軸に対し
てなす角度をθ1 、前記境界点における凸状曲面部側の
曲面の接平面が前記中心軸に対してなす角度をθ2 とし
たとき、 ０°≦θ2 −θ1 ≦２５° が成立するようにしたことを特徴とする構成とし、ま
た、本発明にかかるガラスレンズ成形用型の製造方法
は、 （構成３） 構成１又は２のガラスレンズ成形用型を製
造するガラスレンズ成形用型の製造方法において、成形
用型の素材を荒加工して前記凸状曲面部、平面部及び境
界曲面部を形成する荒加工工程と、これら各面を仕上げ
研削加工する仕上研削工程とを有し、前記仕上研削工程
は、前記荒加工後の成形用型の素材を前記凸状曲面部の
中心軸を回転軸として回転させながら、高速回転する仕
上研削用砥石を前記成形用型の素材の仕上面に接触させ
つつ凸状曲面部の中心軸から外側に向けてまたは外側か
ら中心軸に向けて所定の軌跡を描くように移動すること
によって行うことを特徴とする構成とし、この構成３の
態様として、 （構成４） 構成３のガラスレンズ成形用型の製造方法
において、前記仕上研削工程では、前記凸状曲面部の研
削に用いる砥石と、前記平面部部及び境界曲面部の研削
に用いる砥石とを異ならしめたことを特徴とする構成と
した。

【００２１】さらに本発明にかかるガラスレンズ成形方
法は、 （構成５） 胴型内に摺動可能に設けた上型と下型との
間に充填されたガラス素材を前記上型及び下型によって
プレスしてガラスレンズを成形するガラスレンズ成形方
法において、前記上型又は下型の少なくとも一方に構成
１又は２のガラスレンズ成形用型を用いると共に、前記
上型及び下型の間に充填するガラス素材の量を、胴型、
上型及び下型によって形成される容積より少なくするこ
とを特徴とした構成としたものである。

【００２２】

【作用】上述の構成１によれば、要するに、ガラスの精
密プレス成形によって少なくとも一方の光学機能面が凹
面をなしたガラスレンズを成形する際に用いられる成形
用型であって、プレスの際にガラスレンズの凹面側の転
写を行なうガラスレンズ成形用型において、その成形面
の形状として、光学機能面を成形する凸状曲面部と平面
部との境界部に境界曲面部を設けた形状としたものであ
る。

【００２３】これによって、まず、レンズの凹面部と平
面部との双方の成形を行う成形面を有する成形型を、現
在の加工技術を用いて製造することが可能になった。

【００２４】また、上記形状にした成形型を用いて少な
くとも一方の光学機能面が凹面をなしたガラスレンズを
精密成形した場合には、特に平面部と境界曲面部の作用
によって成形の際にガラス素材にかかる押圧力が比較的
均等になり、その結果、この成形型に対向して設けられ
る成形型の成形面にガラス素材が均等に押圧されること
になって、十分な面精度を有するガラスレンズが安定し
て得られるようになった。しかも、凸状曲面部と平面部
との境界部に境界曲面部を設けたので上記成形型の表面
にはレンズの凹面部と平面部との双方の成形を行う成形
面が切れ目なくしかも滑らかに連続して形成されている
ので、応力集中の起こるような部分がなく、また、成形
面にガラス材料が入り込むような隙間等がないと共に、
成形後に欠けやすい角部を生じさせる形状もない。した
がって、成形体にわれや欠け等を生ずることなく歩留ま
りよく安定してしかも迅速・ローコストにガラスレンズ
を得ることが可能になった。

【００２５】その場合、構成２のように、凸状曲面部と
境界曲面部との境界点における境界曲面部側の曲面の接
平面が前記凸状曲面部の中心軸に対してなす角度をθ1
、境界点における凸状曲面部側の曲面の接平面が前記
中心軸に対してなす角度をθ2としたとき、０°≦θ2
−θ1 ≦２５°が成立するようにすることが望ましい。
これは、０°＞θ2 −θ1 であると、加工方法によって
は、凸状曲面部と平面部とをつなぐ境界曲面部を凸状曲
面部から連続して滑らかに変化する曲面によって平面部
に移行する曲面に加工することが事実上困難にな場合が
生じ、また、θ2−θ1 が２５°を超えると、凸状曲面
部と境界曲面部１２との境界がはっきりした変曲点とな
り、凸状曲面部から連続して滑らかに変化する曲面によ
って平面部に移行する曲面にならなくなり、応力集中等
が生じて好ましくないためである。

【００２６】上述の構成３によれば、成形用型の素材を
荒加工して前記凸状曲面部、平面部及び境界曲面部を形
成する荒加工工程と、これら各面を仕上げ研削加工する
仕上研削工程とを有し、前記仕上研削工程は、前記荒加
工後の成形用型の素材を前記凸状曲面部の中心軸を回転
軸として回転させながら、高速回転する仕上研削用砥石
を前記成形用型の素材の仕上面に接触させつつ凸状曲面
部の中心軸から外側に向けてまたは外側から中心軸に向
けて所定の軌跡を描くように移動することによって行う
ようにしたことにより、構成１又は２の成形型を高精度
の成形面を確保しつつ製造することが可能になった。即
ち、回転する成形用型の素材の表面を、仕上研削用砥石
が高速で回転しながら所定の軌跡を移動することで、成
形用型の素材の回転と、仕上研削用砥石の高速回転とが
相俟って、成形用型の成形面を高精度に仕上げることが
できる。

【００２７】上述の構成３によれば、構成２に記載のガ
ラスレンズ成形用型の製造方法において、前記仕上研削
工程では、前記凸状曲面部の研削に用いる砥石と、前記
平面部及び境界曲面部の研削に用いる砥石とを異ならし
めるようにして、効率的かつローコストで製造可能にな
った。これは、レンズの光学機能面を成形する面である
ために加工の際に高い面精度を要求される凸状曲面部を
研削するには高精度で高価な砥石を用いて砥石の摩耗を
最小限におさえることにより高精度面を得るが、平面部
及び境界曲面部は光学機能面でないので、それほどの精
度は必要でなく、その加工には凸状曲面部の加工に用い
る砥石よりは荒くかつ多少摩耗した砥石を用いて比較的
早い速度での加工をすることができ、全体として効率的
で安価な加工が可能となる。高精度を要求される凸状曲
面部を研磨する砥石は必要最小限の領域しか加工しない
ため、全体を加工する場合に比較して高価な砥石の摩耗
が少ないので高精度の凸状曲面部が得られ、かつ、砥石
の寿命を延ばすことができる。

【００２８】上述の構成４によれば、上型又は下型の少
なくとも一方に構成１に記載のガラスレンズ成形用型を
用いると共に、前記上型及び下型の間に充填するガラス
素材の量を、胴型、上型及び下型によって形成される容
積より少なくするようにしたことにより、充填するガラ
ス素材の量に多少のバラツキがあっても、成形の際にガ
ラス素材が胴型と上型または下型との境目に生じる角部
あるいは摺動部の隙間に入り込んで成形体の外端部に鋭
い角部を形成して欠け等の原因を生じさせたりするおそ
れを除去しつつ、高精度のガラスレンズを成形すること
が可能になった。

【００２９】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明の実施例１にかかるガラスレ
ンズ成形装置を示す模式的断面図である。以下、図１か
ら図３を参照にしながら、まず実施例１にかかるガラス
レンズ成形装置の構成を説明し、次に、この装置を構成
するガラスレンズ成形用型の製造方法を説明する。

【００３０】［ガラスレンズ成形用型の構成］図１に示
されるように、本実施例のガラスレンズ成形装置は上型
１と下型２と胴型３とから構成されている。胴型３は上
型１及び下型２を内部に摺動可能に挿入する円柱状成形
室３Ａを有している。この円柱状成形室３Ａと上型１と
下型２とで、凹メニスカスレンズを成形する成形空間を
構成している。

【００３１】上型１は、図２及び図３に示すように、そ
の下側面（図３においては上側面）が成形面１Ａとなっ
ている。この成形面１Ａは、ガラスレンズの凹面を成形
するための凸状曲面部１１と、この凸状曲面部１１の周
囲に凸状曲面部１１から外側に連続して形成されて凸状
曲面部１１の中心軸Ｏとほぼ直交する平面上に含まれる
平面部１３と、前記凸状曲面部１１と平面部１３との境
界部に形成された曲面部分であって凸状曲面部１１から
連続して滑らかに変化する曲面によって平面部１３に移
行するように形成された境界曲面部１２とを有して構成
されている。なお、中心軸Ｏは、上型１及び下型２等に
よってレンズ材料をレンズの形状に成形している際にお
いて、被成形体たるレンズの光学中心軸と一致する軸で
ある。

【００３２】これら凸状曲面部１１、境界曲面部１２及
び平面部１３は、プレス後に被成形体であるガラス素材
の表面を精密プレス成形することができるように、高精
度の表面仕上げを施している。即ち、プレス後のレンズ
表面が、研磨等の面仕上げ処理を施すことなくそのまま
レンズの光学機能面等にすることができるように、上型
１の成形面１Ａが高精度の表面仕上げを施されている。

【００３３】凸状曲面部１１は曲率半径Ｒ₁ の球面の一
部として構成されている。この曲率半径Ｒ₁ の大きさは
製造するガラスレンズに要求される曲率半径に応じて設
定される。

【００３４】境界曲面部１２は、凸状曲面部１１の周囲
に環状に形成され、その断面形状が曲率半径Ｒ₂ の円の
一部として構成されている。曲率半径Ｒ₂ は、凸状曲面
部１１の有効直径（レンズとして有効に使用される曲面
の直径）にかからないように設定されている。

【００３５】上型１の寸法を具体的数値を上げて説明す
ると、例えば上型１の外径は２８．０ｍｍ、凸状曲面部
１１の曲率半径Ｒ₁ は１２．９ｍｍ、その有効直径は１
７．０ｍｍにとなっている。さらに、凸状曲面部１１と
境界曲面部１２との境界部の直径は１７．７ｍｍ、境界
曲面部１２と平面部１３との境界部の直径は２３．５ｍ
ｍとなっている。また、境界曲面部１２の曲率半径Ｒ₂
は６ｍｍとなっている。この上型１は超硬合金（タング
ステンカーバイド等）で構成されている。

【００３６】下型２は、図１に示すように、その上側面
が成形面２Ａとなっている。この成形面２Ａは前記上型
１の成形面１Ａに対向して配設され、凹面状に形成され
ている。そして上型１の成形面１Ａと下型２の成形面２
Ａとで、凹メニスカスレンズを製造するようになってい
る。成形面２Ａの寸法は、製造したいレンズの曲面に合
せて適宜設定される。この下型２の成形面２Ａも、上型
１の成形面１Ａと同様に、高精度の表面仕上げが施され
ている。

【００３７】そして、上型１と下型２が胴型３の円柱状
成形室３Ａ内に挿入された状態で、図示しない周知の加
圧機構によって上型１が下方へ、下型２が上方へそれぞ
れ押圧されるようになっている。さらに、胴型３の周囲
には図示しない周知の加熱機構が設けられ、上型１、下
型２及び胴型３でできる成形空間に挿入されたガラス素
材を加熱するようになっている。

【００３８】［ガラスレンズ成形用型の製造方法］以上
のように構成されたガラスレンズ成形装置の上型１は、
次のようにして製造する。

【００３９】まず、荒加工工程として、ＣＮＣ超精密加
工機を用いて、上型１となる素材を荒加工して大まかな
面形状（球面又は非球面）に全体を形成する。これによ
り、凸状曲面部１１、境界曲面部１２及び平面部１３と
なる粗面を形成する。

【００４０】次に、仕上研削工程として、ＣＮＣ超精密
加工機で、凸状曲面部１１、境界曲面部１２及び平面部
１３を高精度の仕上面に研削加工する。具体的には、次
のようにして行なう。

【００４１】前記荒加工工程で荒加工した後の素材を、
中心軸Ｏを回転軸として低速（１００〜１０００ｒｐｍ
程度）の速度で回転させる。この回転する素材の表面に
仕上研削用砥石５を高速（１００００〜１０００００ｒ
ｐｍ程度）で回転させながら移動させる。この場合、こ
の高速回転する仕上研削用砥石５を、低速回転する素材
の表面に接触させつつ中心軸Ｏから外側に向けて所定の
軌跡を描くように正確に移動させる。この所定の軌跡と
は、精密仕上げされた凸状曲面部１１、境界曲面部１２
及び平面部１３の表面を辿る軌跡である。この軌跡に沿
って仕上研削用砥石５を正確に移動させる。即ち、仕上
研削用砥石５を、凸状曲面部１１では曲率半径１２．９
ｍｍの円弧を描くように、境界曲面部１２では６ｍｍの
円弧を描くように移動させる。平面部１３で中心軸Ｏに
直交する直線上を移動させる。

【００４２】仕上研削用砥石５としては円筒状又は円盤
状の砥石を用い、中心軸Ｏに直交する回転軸に沿って回
転させる。そして、仕上研削用砥石５を、前記回転軸と
中心軸Ｏにそれぞれ直交する方向（外側方向）であっ
て、前記所定の軌跡を描くように正確に移動させる。

【００４３】その後、研磨装置で、少なくとも凸状曲面
部１１のうち有効直径１７．０ｍｍ内を研磨する。好ま
しくは凸状曲面部１１と境界曲面部１２との境界部の直
径１７．７ｍｍを僅かに越える領域まで研磨して上型１
を得る。

【００４４】［ガラスレンズ成形方法］以上のようにし
て製造した上型１を成形装置にセットして、以下の方法
でガラスレンズを成形した。

【００４５】胴型３の円柱状成形室３Ａ内に下型２が下
側から挿入された状態で、円柱状成形室３Ａの上側から
成形材料たるガラス素材を配置する。このガラス素材は
平凸形状をしており、その平面側を上にして円柱状成形
室３Ａ内に配置する。このガラス素材の量は、上型１、
下型２及び胴型３によって囲まれる容積を全部満たす量
より少なくする。これは、成形時に上型１と胴型３との
境界部に形成される角部にまではガラス素材が満たされ
ないようにして成形後のガラスレンズに欠けやすい鋭い
角部が生じないようにし、同時に、ガラス素材の過充填
を防止して過充填によって生ずる寸法誤差を防止するた
めである。

【００４６】次いで、加熱機構（図示せず）でこのガラ
ス素材を加熱して軟化させる。そして、ガラス素材が所
定の成形温度（ガラス粘度１０⁷ 〜１０¹²ポアズに対応
する温度）まで上昇したら、加圧機構で上型１及び下型
２の一方又は両方を加圧する。

【００４７】上型１の成形面１Ａで加圧される部分で
は、凸状曲面部１１、境界曲面部１２及び平面部１３に
よって成形の際にこの成形面１Ａの転写が良好に行われ
ると共に、この成形面１Ａによる転写の際にガラス素材
にかかる押圧力が比較的均等になる。特に、境界曲面部
１２の部分で応力の集中がなくほぼ均等な押圧力にな
る。その結果、この上型１に対向して設けられる下型２
の成形面２Ａにガラス素材が均等に押圧されることにな
って、欠陥のない高精度の光学機能面が得られる。

【００４８】次いで、加圧機構で加圧した状態で、また
は上型１の自重によりある程度の圧力をかけた状態で、
ガラスの転移点以下までガラス素材を徐々に冷却する等
の所定の処理を行って成形されたガラスレンズを得る。

【００４９】（実施例２）図４は実施例２にかかるガラ
スレンズ成形用型の製造方法の説明図である。以下、図
４を参照にしながら実施例２にかかるガラスレンズ成形
用型の製造方法を説明する。なお、この実施例は上型１
の成形面１Ａを仕上げる仕上研削工程が異なる外は前記
実施例１とほぼ同様である。また、本実施例の成形用型
材料としては炭化ケイ素を用いた。

【００５０】本実施例では、仕上研削用砥石として、２
つの砥石５１，５２を用いる。第１砥石５１は、境界曲
面部１２と平面部１３とを仕上げる砥石で、外周から中
心軸Ｏへ向けて移動させる。第２砥石５２は凸状曲面部
１１を仕上げる砥石で、中心軸Ｏから外周へ向けて移動
させる。第１砥石５１は境界曲面部１２と平面部１３を
仕上げる砥石であるため、高精度の仕上げが必要な第２
砥石５２に比べて多少粗いもの又は場合によっては第２
砥石として用いて多少摩耗したもの等を用いることがで
きる。

【００５１】荒加工を行なった後、ＣＮＣ超精密加工機
で成形型用の素材を回転させながら、第１砥石５１を外
周から中心軸Ｏへ向けて移動させる。最初は直線的に移
動させて平面加工を行ない、平面部１３を仕上げる。具
体的には、第１砥石５１を素材の最外周である直径２８
ｍｍの位置から直径１８．６ｍｍの位置まで移動させ
る。次いで、この直径１８．６ｍｍの位置で、その直上
１．０ｍｍの位置に中心をもつ曲率半径１．０ｍｍの円
弧を描くように、第１砥石５１を移動させて、平面部１
３及び境界曲面部１２を仕上げる。

【００５２】次いで、第２砥石５２を、凸状曲面部１１
の表面において、中心軸Ｏから外周に向けて曲率半径１
２．９ｍｍの円弧を描くように移動させて、凸状曲面部
１１を仕上げる。この第２砥石５２は凸状曲面部１１を
仕上げる際に、直径１７．７ｍｍの点まで移動させる。
この点で凸状曲面部１１の面と境界曲面部１２の面とが
接続する。この加工の際、直径１７．７ｍｍの点におけ
る境界曲面部側の曲面の接平面（＝第１砥石５１による
接平面）が中心軸Ｏに対してなす角度θ1 に比較して、
この点における凸状曲面部側の曲面の接平面（＝第２砥
石５２による接平面）が中心軸Ｏに対してなす角度θ2
を僅かに大きくなるように設定する。これは、第１砥石
５１による接平面と中心軸Ｏのなす角度θ1 が、第２砥
石５２による接平面と中心軸Ｏのなす角度θ2 より大き
いと、それぞれの仕上面を直径１７．７ｍｍの点で接続
させることができず、この加工は成り立たないためであ
る。但し、Δθ＝θ2 −θ1 が２５°を超えると、凸状
曲面部１１と境界曲面部１２との境界がはっきりした変
曲点となるため、好ましくない。それゆえ、０°＜Δθ
＝θ2 −θ1 ≦２５°とすることが望ましい。

【００５３】次いで、凸状曲面部１１を仕上げた後、前
記実施例１と同様に、研磨装置で凸状曲面部１１を研磨
する。

【００５４】以上のようにして製造した上型１をガラス
レンズ成形装置に組み込んで、前記実施例１と同様にし
てガラスレンズをプレス成形する。図１３はこのプレス
成形の様子を示す図である。この実施例では、図１３に
示されるように、上型１及び下型２の間に充填するガラ
ス素材４の量を、胴型３、上型１及び下型２によって形
成される容積内を完全に充満する量より少なくするよう
にした。これにより、成形されるガラス素材の外周部が
成形型に接触しないようになっている。このため、充填
するガラス素材４の量に多少のバラツキがあっても、成
形の際にガラス素材４が胴型３と上型１または下型２と
の境目に生じる角部あるいは摺動部の隙間に入り込んで
成形体の外端部に鋭い角部を形成して欠け等の原因を生
じさせたりするおそれを除去しつつ、高精度のガラスレ
ンズを成形することが可能になった。

【００５５】以上のように、高い精度が要求される凸状
曲面部１１を第２砥石５２で加工し、凸状曲面部１１ほ
どの精度が要求されない境界曲面部１２及び平面部１３
を第１砥石５１で加工するようにしたので、全体を１つ
の砥石で仕上げる場合に比べて、各砥石５１，５２の摩
耗を抑制することができ、これらの寿命を大幅に延ばす
ことができる。特に第２砥石５２の摩耗を抑制できるこ
とで、この摩耗の少ない第２砥石５２によって凸状曲面
部１１の面を容易にかつ高い精度で仕上げることができ
る。これにより、第２砥石５２による仕上げ精度の高さ
を長期間維持することができるようになる。

【００５６】なお、実施例１においては、仕上研削用砥
石５を中心軸Ｏから外側の方向へ移動させたが、外側か
ら中心軸Ｏの方向へ移動させるようにしてもよい。

【００５７】また、前記各実施例では、凸状曲面部１
１、境界曲面部１２及び平面部１３を有する成形型を上
型１として用いが、下型２として用いてもよいことはい
うまでもない。

【００５８】さらに、各実施例では、説明を簡単にする
ために球面の凹メニスカスレンズを成形する場合につい
て説明したが、本発明は、むしろ非球面レンズを製造す
る場合により効果的である。また、勿論、両凹メニスカ
スレンズの場合も前記各実施例同様の作用、効果を奏す
ることができる。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、要する
に、ガラスの精密プレス成形によって少なくとも一方の
光学機能面が凹面をなしたガラスレンズを成形する際に
用いられる成形用型の形状を、プレスの際にガラスレン
ズの凹面側の転写を行なうガラスレンズ成形用型におい
て、その成形面の形状として、光学機能面を成形する凸
状曲面部と平面部との境界部に凸状曲面部から連続して
滑らかに変化する曲面によって前記平面部に移行する境
界曲面部を設けた形状としたことにより、まず、レンズ
の凹面部と平面部との双方の成形を行う成形面を有する
成形型を、現在の加工技術を用いて製造することが可能
になった。また、上記形状にした成形型を用いて少なく
とも一方の光学機能面が凹面をなしたガラスレンズを精
密成形した場合には、特に平面部と境界曲面部の作用に
よって成形の際にガラス素材にかかる押圧力が比較的均
等になり、その結果、この成形型に対向して設けられる
成形型の成形面にガラス素材が均等に押圧されることに
なって、十分な面精度を有するガラスレンズが安定して
得られるようになった。しかも、上記成形型の表面には
レンズの凹面部と平面部との双方の成形を行う成形面が
切れ目なくしかも滑らかに連続して形成されているの
で、成形面にガラス材料が入り込むような隙間等がない
と共に、成形後に欠けやすい角部を生じさせる形状もな
い。したがって、成形体にわれや欠け、応力集中等を生
ずることなく歩留まりよく安定してしかも迅速・ローコ
ストにガラスレンズを得ることが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１にかかるガラスレンズ成形用
型を上型として用いたガラスレンズ成形装置の構成を示
す模式的断面図である。

【図２】実施例１のガラスレンズ成形装置の上型の構成
を示す模式的断面図である。

【図３】実施例１のガラスレンズ成形用型の製造方法に
かかる仕上研削用砥石の移動を示す模式図である。

【図４】実施例２のガラスレンズ成形用型の製造方法に
かかる仕上研削用砥石の移動を示す模式図である。

【図５】光学機能面外側の一方の側に光軸と直交する平
面部を設けた凹メニスカスレンズの説明図である。

【図６】従来の凹メニスカスレンズを成形する方法の説
明図である。

【図７】従来の凹メニスカスレンズを成形する方法の説
明図である。

【図８】従来の凹メニスカスレンズを成形する方法の説
明図である。

【図９】従来の凹メニスカスレンズを成形する方法の説
明図である。

【図１０】従来の凹メニスカスレンズを成形する方法の
説明図である。

【図１１】従来の成形型の加工方法の説明図である。

【図１２】図７の部分拡大図である。

【図１３】実施例２にかかるガラスレンズ製造方法の説
明図である。

【符号の説明】

１…上型、１Ａ，２Ａ…成形面、２…下型、３…胴型、
３Ａ…円柱状成形室、５…仕上研削用砥石、１１…凸状
曲面部、１２…境界曲面部、１３…平面部、５１…第１
砥石、５２…第２砥石。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅原 紀士男 長野県下伊那郡高森町下市田3111番地１ ホーヤプレシジョン株式会社内 (72)発明者 高原 宏明 東京都新宿区中落合２丁目７番５号 ホー ヤ株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プレス後に被成形体のプレス面を研磨等
   の面仕上げ処理を施すことなくレンズの光学機能面にで
   きるガラスの精密プレス成形によって少なくとも一方の
   光学機能面が凹面をなしたガラスレンズを成形する際に
   用いられる成形用型であって、前記プレスの際に前記ガ
   ラスレンズの凹面側の転写を行なうガラスレンズ成形用
   型において、 成形面が、前記ガラスレンズの凹面を成形するための凸
   状曲面部と、該凸状曲面部の周囲に該凸状曲面部から外
   側に連続して形成されて該凸状曲面部の光学中心軸とほ
   ぼ直交する平面に含まれる平面部と、前記凸状曲面部と
   平面部との境界部に形成された曲面部であって前記凸状
   曲面部から連続して滑らかに変化する曲面によって前記
   平面部に移行するように形成された境界曲面部と、を有
   することを特徴とするガラスレンズ成形用型。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のガラスレンズ成形用型
   において、 前記凸状曲面部と境界曲面部との境界点における境界曲
   面部側の曲面の接平面が前記凸状曲面部の中心軸に対し
   てなす角度をθ1 、前記境界点における凸状曲面部側の
   曲面の接平面が前記中心軸に対してなす角度をθ2 とし
   たとき、 ０°≦θ2 −θ1 ≦２５° が成立するようにしたことを特徴とするガラスレンズ成
   形用型。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のガラスレンズ成
   形用型を製造するガラスレンズ成形用型の製造方法にお
   いて、 成形用型の素材を荒加工して前記凸状曲面部、平面部及
   び境界曲面部を形成する荒加工工程と、これら各面を仕
   上げ研削加工する仕上研削工程とを有し、 前記仕上研削工程は、前記荒加工後の成形用型の素材を
   前記凸状曲面部の中心軸を回転軸として回転させなが
   ら、高速回転する仕上研削用砥石を前記成形用型の素材
   の仕上面に接触させつつ凸状曲面部の中心軸から外側に
   向けてまたは外側から中心軸に向けて所定の軌跡を描く
   ように移動することによって行うことを特徴とするガラ
   スレンズ成形用型の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のガラスレンズ成形用型
   の製造方法において、 前記仕上研削工程では、前記凸状曲面部の研削と、前記
   平面部及び境界曲面部の研削とを、別の砥石で行うこと
   を特徴とするガラスレンズ成形用型の製造方法。
5. 【請求項５】 胴型内に摺動可能に設けた上型と下型と
   の間に充填されたガラス素材を前記上型及び下型によっ
   てプレスしてガラスレンズを成形するガラスレンズ成形
   方法において、 前記上型又は下型の少なくとも一方に請求項１又は２に
   記載のガラスレンズ成形用型を用いると共に、前記上型
   及び下型の間に充填するガラス素材の量を、胴型、上型
   及び下型によって形成される容積より少なくすることを
   特徴としたガラスレンズ成形方法。