JPH10236830A - Method for forming optical element and device therefor - Google Patents
Method for forming optical element and device thereforInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子の成形方
法とその装置に係わり、詳しくは光学素子の肉厚精度を
確保するための手段に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for molding an optical element, and more particularly to a means for ensuring the thickness accuracy of an optical element.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、レンズなどの光学素子を効率よく
量産する方法として、精密なプレス成形機などの加圧手
段を用いた成形方法がある。上記方法は、加熱軟化され
た材料塊、例えば光学素材をプレス成形機の金型内に供
給し、この状態で加圧することにより所定形状の光学素
子を得るようにしている。この場合、成形される光学素
子の肉厚は、光学素子の精度を決める上で極めて重要で
ある。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for efficiently mass-producing optical elements such as lenses, there is a molding method using a pressing means such as a precision press molding machine. In the above method, a mass of material that has been heated and softened, for example, an optical material, is supplied into a mold of a press molding machine, and is pressed in this state to obtain an optical element having a predetermined shape. In this case, the thickness of the molded optical element is extremely important in determining the precision of the optical element.
【0003】プレス成形機で成形される光学素子の肉厚
を決める方法には、例えば特開昭61−205630号
公報所載の技術が開示されている。一つの実施例(従来
技術1)では、金型内での光学素材の冷却固化過程で生
じる体積収縮の不均一に伴う局部収縮やヒケを防止する
ために、ストッパ等の制御機構の他に、金型とこの金型
を駆動させるピストンとの間に加圧部材(弾性部材)を
介在させることによって、光学素材の冷却固化による収
縮に連動して上記金型が光学素材を加圧するようになっ
ている。As a method for determining the thickness of an optical element formed by a press forming machine, for example, a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-205630 is disclosed. In one embodiment (prior art 1), in addition to a control mechanism such as a stopper, in order to prevent local shrinkage and sink due to non-uniform volume shrinkage generated in the process of cooling and solidifying an optical material in a mold, By interposing a pressurizing member (elastic member) between the mold and a piston for driving the mold, the mold presses the optical material in conjunction with shrinkage due to cooling and solidification of the optical material. ing.
【0004】また、他の実施例(従来技術2)では、金
型が加圧部材(油圧シリンダ)の端部に固定されてお
り、光学素子が所望の肉厚になる位置で金型と接触する
ストッパを設け、所望の肉厚に光学素材を押圧成形した
後、上記ストッパを移動または取り除くことにより、冷
却固化によって収縮していく光学素材に連動して、金型
で光学素材を加圧するものがある。一般に、光学素子の
肉厚を高精度に成形しようとする場合には、押圧成形過
程において、上下の金型を所定の位置まで移動してその
肉厚の精度を確保した後、冷却固化の過程においては、
光学素材の局部収縮やヒケを防止して高精度の面形状を
得るために、光学素材の冷却固化による収縮に連動し、
金型が光学素材に対し圧力を加えるようになっている。In another embodiment (prior art 2), a mold is fixed to an end of a pressing member (hydraulic cylinder), and the optical element contacts the mold at a position where the optical element has a desired thickness. After the optical material is pressed and molded to a desired thickness, the stopper is moved or removed, and the optical material is pressed by a mold in conjunction with the optical material that contracts due to cooling and solidification. There is. Generally, when the thickness of an optical element is to be molded with high precision, in the press molding process, the upper and lower dies are moved to a predetermined position to secure the accuracy of the thickness, and then the process of cooling and solidifying is performed. In
In order to prevent local shrinkage and sink marks of the optical material and obtain a highly accurate surface shape, it is linked to the shrinkage due to cooling and solidification of the optical material,
The mold applies pressure to the optical material.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来技
術1によれば、金型とピストンとの間に弾性部材を介在
させてあるので、光学素材の冷却固化過程において、ヒ
ケ防止のために光学素材に加える圧力は、弾性部材の変
形量によって異なる。そして、この弾性部材の変形量
は、成形過程における光学素材の肉厚(中肉量)によっ
て変化し、この肉厚は上述のように一定とはならない。
そのため、ヒケ防止のための加圧力を常に一定に保つこ
とは困難であり、成形された光学素子の面精度にバラツ
キが生じるという問題点があった。However, according to the prior art 1, since an elastic member is interposed between the mold and the piston, an optical member is provided for preventing sink marks in the cooling and solidifying process of the optical material. The pressure applied to the material depends on the amount of deformation of the elastic member. The amount of deformation of the elastic member varies depending on the thickness (medium thickness) of the optical material in the molding process, and the thickness is not constant as described above.
For this reason, it is difficult to always keep the pressing force for preventing sink marks constant, and there is a problem that the surface accuracy of the formed optical element varies.
【0006】また、従来技術2では、光学素材の冷却固
化の開始を検知する手段がないために、冷却固化が開始
する前に圧力を加えることになり、光学素材の肉厚が変
化してしまう。さらに、冷却固化が開始した後に光学素
材へ圧力を加えても、冷却固化の進行具合によっては面
精度の向上は得られずにヒケが生じてしまう。この冷却
固化の開始点や進行具合は、加熱された成形素材の温
度、重量および成形を行う金型温度等によって異なり、
加圧を開始するタイミングを計って加圧することができ
ないため、成形後の光学素子の面精度のバラツキを抑え
ることができないという問題点があった。また、加熱軟
化した状態で光学素材を押圧成形し、冷却固化後、急激
に圧力を低下させると、成形された光学素子の表面に残
留応力が生ずるという問題点があった。In the prior art 2, since there is no means for detecting the start of cooling and solidification of the optical material, pressure is applied before the cooling and solidification starts, and the thickness of the optical material changes. . Furthermore, even if pressure is applied to the optical material after the cooling and solidification is started, the surface accuracy cannot be improved depending on the progress of the cooling and solidification, and sink occurs. The starting point and progress of this cooling and solidification vary depending on the temperature of the heated molding material, the weight, the temperature of the mold for molding, and the like.
Since the pressure cannot be measured at the timing of starting the pressurization, there is a problem that the variation in the surface accuracy of the optical element after molding cannot be suppressed. Further, when the optical material is press-molded in the state of being heated and softened, and then cooled and solidified, the pressure is rapidly reduced, so that there is a problem that a residual stress is generated on the surface of the molded optical element.
【0007】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、請求項1に係る発明の課題は、成形前の光
学素材の肉厚に影響されることがなく、成形後の光学素
子の肉厚精度を確保するとともに、残留応力のない高精
度の面形状を安定して得ることができる光学素子の成形
方法を提供することである。請求項2に係る発明の課題
は、上記成形方法を実施するために有効な光学素子の成
形装置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the invention according to claim 1 is that the optical material after molding is not affected by the thickness of the optical material before molding. An object of the present invention is to provide a molding method of an optical element capable of securing the thickness accuracy of the element and stably obtaining a highly accurate surface shape without residual stress. An object of the invention according to claim 2 is to provide an optical element molding apparatus effective for performing the molding method.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を課題を解決す
るために、請求項1に係る発明は、加熱された光学素材
を成形型によって加圧しつつ成形する光学素子の成形方
法において、光学素材を押圧成形する過程では、前記成
形型の位置を検出して前記光学素材が所望の肉厚となる
ように前記成形型の距離を一定に保ち、成形された光学
素材を冷却する過程では、冷却に伴って収縮する前記光
学素材へ加える前記成形型の圧力を段階的に変化させる
ことを特徴とする。請求項2に係る発明は、加熱された
光学素材を成形型によって加圧しつつ成形する光学素子
の成形装置において、前記成形型を駆動させるための駆
動手段と、前記成形型の位置を検出するための第1の検
出手段と、前記成形型から前記光学素材に加える圧力を
検出するための第2の検出手段と、前記第1の検出手段
または前記第2の検出手段からの出力に基づいて前記駆
動手段の位置を段階的に制御する制御手段と、前記制御
手段に任意のプログラムを書き込むための入力手段とを
具備することを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for forming an optical element, wherein a heated optical material is molded while being pressed by a molding die. In the step of pressing and molding, the distance of the mold is kept constant so that the optical material has a desired thickness by detecting the position of the mold, and in the step of cooling the molded optical material, cooling is performed. The pressure of the mold to be applied to the optical material that shrinks with the pressure is changed stepwise. According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical element forming apparatus for forming a heated optical material while pressing the heated optical material with a forming die, wherein a driving unit for driving the forming die and a position of the forming die are detected. A first detecting means, a second detecting means for detecting a pressure applied to the optical material from the molding die, and the second detecting means based on an output from the first detecting means or the second detecting means. It is characterized by comprising control means for controlling the position of the driving means in a stepwise manner, and input means for writing an arbitrary program in the control means.
【0009】請求項1に係る発明の作用では、光学素材
を押圧成形する過程では、成形型の位置を検出して光学
素材が所望の肉厚となるように成形型の距離を一定に保
ち、成形された光学素材を冷却する過程では、冷却に伴
って収縮する光学素材へ加える成形型の圧力を段階的に
変化させることにより、成形された光学素子の肉厚を一
定にさせ、かつ冷却に伴って収縮する光学素材の固化状
態に対応する加圧を行う。請求項2に係る発明の作用で
は、成形型を駆動させるための駆動手段と、成形型の位
置を検出するための第1の検出手段と、成形型から光学
素材に加える圧力を検出するための第2の検出手段と、
第1の検出手段または第2の検出手段からの出力に基づ
いて前記駆動手段の位置を段階的に制御する制御手段
と、前記制御手段に任意のプログラムを書き込むための
入力手段とを具備することにより、第1の検出手段で成
形型の位置を検出するとともに、第2の検出手段で成形
型から光学素材に加える圧力を検出し、第1の検出手段
または第2の検出手段からの出力に基づいて制御手段で
成形型を駆動させるための駆動手段の位置を段階的に制
御する。この駆動手段によって成形型が駆動し、光学素
材が成形される。なお、制御手段には、予め入力手段か
ら任意の制御プログラムを書き込むことができる。In the operation of the invention according to the first aspect, in the step of press-molding the optical material, the position of the mold is detected to keep the distance of the mold constant so that the optical material has a desired thickness. In the process of cooling the molded optical material, the thickness of the molded optical element is made constant by gradually changing the pressure of the mold applied to the optical material that contracts with cooling, and Pressurization corresponding to the solidified state of the optical material that shrinks accordingly is performed. In the operation of the invention according to claim 2, a driving unit for driving the molding die, a first detecting unit for detecting a position of the molding die, and a detecting unit for detecting a pressure applied to the optical material from the molding die. Second detection means;
Control means for stepwise controlling the position of the driving means based on the output from the first detecting means or the second detecting means, and input means for writing an arbitrary program in the control means Thus, the position of the mold is detected by the first detector, the pressure applied to the optical material from the mold by the second detector is detected, and the output from the first detector or the second detector is output. The position of the driving means for driving the forming die is controlled stepwise by the control means. The mold is driven by this driving means, and the optical material is molded. Note that an arbitrary control program can be previously written in the control means from the input means.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】図1は発明の実施の形態を示し、
光学素子の成形装置の概略構成図である。図1におい
て、下型1と上型2とは対向して配設されており、下型
1は、モータ3およびボールネジ4からなる駆動手段と
しての上下機構の上端に上下動自在に保持されている。
下型1の下部側面には、下型1の変位を検知する第1の
検出手段としての変位センサ5が、下型1の下端には圧
力を検出する第2の検出手段としての圧力センサ6が配
設されている。また、下型1の変位と下型1に加わる圧
力とから、下型1の上下動を制御する制御手段としての
コントローラ7が近傍に配設され、モータ3、変位セン
サ5および圧力センサ6とにそれぞれ電気的に接続され
ている。さらに、コントローラ7に任意の制御プログラ
ムを書き込むことのできる入力手段としてのプログラム
入力装置9が、コントローラ7に接続されている。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
It is a schematic structure figure of a shaping device of an optical element. In FIG. 1, a lower mold 1 and an upper mold 2 are disposed to face each other, and the lower mold 1 is held by an upper end of a vertical mechanism as a driving means including a motor 3 and a ball screw 4 so as to be vertically movable. I have.
A displacement sensor 5 as first detection means for detecting displacement of the lower mold 1 is provided on a lower side surface of the lower mold 1, and a pressure sensor 6 as second detection means for detecting pressure is provided at a lower end of the lower mold 1. Are arranged. Further, a controller 7 as a control means for controlling the vertical movement of the lower die 1 based on the displacement of the lower die 1 and the pressure applied to the lower die 1 is provided in the vicinity, and the motor 7, the displacement sensor 5 and the pressure sensor 6 Are electrically connected to each other. Further, a program input device 9 as an input means capable of writing an arbitrary control program in the controller 7 is connected to the controller 7.
【0011】上記構成の成形装置を用いた光学素子の成
形方法を説明する。上型2および下型1との間に、所定
の温度に加熱軟化した光学素材8を供給し、下型1の上
昇によって押圧成形を行う。このとき、コントローラ7
は、下型1の変位を検出する変位センサ5の信号を受
け、所定の位置に下型1が位置するように制御を行い、
成形された光学素材8の中肉(面頂間の肉厚)を得る。
その後、上下機構から下型1に加わる圧力を圧力センサ
6で検出し、所定の圧力を加えるように下型1の上下位
置を段階的に制御しながら、光学素材8の冷却固化を行
う。この操作によって、中肉精度を確保しながら、ヒケ
を防止した高精度な面形状と、段階的な圧力低下により
アニールの機能を果たして、残留応力のない光学素子を
得る。A method for molding an optical element using the molding apparatus having the above configuration will be described. The optical material 8 heated and softened to a predetermined temperature is supplied between the upper mold 2 and the lower mold 1, and the lower mold 1 is raised to perform press molding. At this time, the controller 7
Receives the signal of the displacement sensor 5 that detects the displacement of the lower die 1 and controls the lower die 1 to be positioned at a predetermined position.
A medium thickness (thickness between surface vertices) of the molded optical material 8 is obtained.
Thereafter, the pressure applied to the lower mold 1 from the vertical mechanism is detected by the pressure sensor 6, and the optical material 8 is cooled and solidified while controlling the vertical position of the lower mold 1 stepwise so as to apply a predetermined pressure. By this operation, an optical element having no residual stress is obtained by performing a function of annealing by a high-precision surface shape that prevents sink marks and a gradual pressure decrease while ensuring medium accuracy.
【0012】(発明の実施の形態1)図2〜図4は発明
の実施の形態1を示し、図2は光学素子の成形装置の一
部を破載した正面図、図3は光学素子の成形過程を示す
フローチャート、図4は図3のフローチャートの動作に
おける圧力を縦軸にしたタイムチャートである。(First Embodiment of the Invention) FIGS. 2 to 4 show a first embodiment of the invention, FIG. 2 is a front view showing a part of a molding device for an optical element, and FIG. FIG. 4 is a flow chart showing the molding process, and FIG. 4 is a time chart in which the pressure in the operation of the flow chart of FIG.
【0013】図2において、成形室10は、架台20上
に配設されており、成形室10は上ベース21と下ベー
ス22とカバー13とにより構成されている。上ベース
21には、上型支持体14が嵌着されている。また、上
型支持体14には、その下部側面に螺刻したオネジ14
aに螺合する上型押さえ16によって、上型12が固定
されている。下ベース22の中央開口部22aには、上
下動自在な主軸17が挿通され、主軸17の上端には下
型支持体15が固着されている。下型支持体15には、
その上部側面に螺刻したオネジ15aに螺合する下型押
さえ19によって、下型11が固定されている。In FIG. 2, a molding chamber 10 is disposed on a gantry 20, and the molding chamber 10 includes an upper base 21, a lower base 22, and a cover 13. The upper die support 14 is fitted to the upper base 21. The upper die support 14 has a male screw 14 threaded on a lower side surface thereof.
The upper die 12 is fixed by the upper die retainer 16 screwed into a. A vertically movable main shaft 17 is inserted through the central opening 22 a of the lower base 22, and a lower mold support 15 is fixed to the upper end of the main shaft 17. The lower mold support 15 includes
The lower mold 11 is fixed by a lower mold retainer 19 screwed to the male screw 15a threaded on the upper side surface.
【0014】主軸17は、架台20の下面側に垂設され
たハウジング33にガイドローラ34を介して上下動自
在に嵌装されている。さらに主軸17の下端には、主軸
受け30が固着され、その下面には圧力センサ26が連
設されている。一方、架台20の図示を省略した内側面
には、ガイド32が上下方向に敷設され、このガイド3
2には、テーブル31が上下動自在に嵌装されている。
テーブル31には、紙面垂直方向に受け面31aが突設
され、圧力センサ26の下面に連接している。また、テ
ーブル31には、ボールネジ24が螺合し、ボールネジ
24の下端には、モータ23が連結されている。このモ
ータ23の回転により、テーブル31が上下駆動され、
テーブル31に連接された圧力センサ26、主軸受け3
0、主軸17および下型支持体15を介して、下型11
が上下動する。The main shaft 17 is fitted to a housing 33 suspended from the lower surface of the gantry 20 via a guide roller 34 so as to be vertically movable. Further, a main bearing 30 is fixed to a lower end of the main shaft 17, and a pressure sensor 26 is continuously provided on a lower surface thereof. On the other hand, a guide 32 is laid vertically on the inner surface of the gantry 20 (not shown).
A table 31 is fitted to 2 so as to be vertically movable.
The table 31 has a receiving surface 31 a protruding in a direction perpendicular to the paper surface, and is connected to the lower surface of the pressure sensor 26. A ball screw 24 is screwed into the table 31, and a motor 23 is connected to a lower end of the ball screw 24. The table 31 is driven up and down by the rotation of the motor 23,
Pressure sensor 26 and main bearing 3 connected to table 31
0, the lower shaft 11 and the lower shaft
Moves up and down.
【0015】主軸17の側面最下部には、変位センサ2
5が取着され、下型11の変位が測定できるようになっ
ている。変位センサ25と圧力センサ26とは、コント
ローラ27に接続され、それぞれの信号が入力されるよ
うに構成されている。またモータ23もコントローラ2
7に接続され、コントローラ27にはプログラム入力装
置29が接続されている。モータ23の回転を制御する
プログラムをプログラム入力装置29からコントローラ
27に入力し、その制御内容を実行するコントローラ2
7によってモータ23を制御することにより、下型11
の上下方向の変位および光学素材18へ加える圧力を制
御するようになっている。A displacement sensor 2 is provided at the lowermost portion of the side surface of the spindle 17.
5 is attached, so that the displacement of the lower mold 11 can be measured. The displacement sensor 25 and the pressure sensor 26 are connected to a controller 27, and are configured to receive respective signals. Motor 23 is also the controller 2
7 and a controller 27 is connected to a program input device 29. A controller 2 for inputting a program for controlling the rotation of the motor 23 from the program input device 29 to the controller 27 and executing the control contents
By controlling the motor 23 by the
, And the pressure applied to the optical material 18 is controlled.
【0016】上記構成の成形装置を用いた光学素子の成
形方法を説明する。成形室10の外側に配設された図示
を省略した加熱炉で、光学素材18の軟化点以上の温度
まで、載置部材35に載置された光学素材18を加熱す
る。つぎに、光学素材18の軟化点温度付近に加熱され
ている上型12と下型11との間に、図示を省略した搬
送手段を用いて、光学素材18および載置部材35を搬
送する。しかる後、モータ23を回転駆動して、テーブ
ル31を上昇させることによって下型11を上昇させ、
光学素材18を上型12と下型11とにより押圧成形す
る。下型11と上型12との相対位置の変化は、変位セ
ンサ25によって測定され、下型11に加わる圧力は、
圧力センサ26によって測定される。このとき、下型1
1を上昇させるモータ23は、図3に示すフローに従っ
て制御される。A method for molding an optical element using the molding apparatus having the above configuration will be described. The optical material 18 placed on the placing member 35 is heated to a temperature equal to or higher than the softening point of the optical material 18 in a heating furnace (not shown) provided outside the molding chamber 10. Next, the optical material 18 and the mounting member 35 are transported between the upper die 12 and the lower die 11 that are heated near the softening point temperature of the optical material 18 by using a transport means (not shown). Then, the lower die 11 is raised by rotating the motor 23 to raise the table 31,
The optical material 18 is pressed by the upper mold 12 and the lower mold 11. The change in the relative position between the lower mold 11 and the upper mold 12 is measured by the displacement sensor 25, and the pressure applied to the lower mold 11 is:
It is measured by the pressure sensor 26. At this time, lower mold 1
The motor 23 that raises 1 is controlled according to the flow shown in FIG.
【0017】まず、下型11と上型12との相対位置が
所定の位置範囲内すなわち所望の光学素子の肉厚範囲内
に入るうように、モータ23によって下型11を上昇さ
せる(ステップS1)。そして、下型11と上型12と
の距離が所望の光学素子の肉厚範囲内か否かを判定する
(ステップS2)。ステップS2で下型11と上型12
との距離が所望の光学素子の肉厚より大きいと判定され
ると、下型11を微動上昇させ(ステップS3)、ステ
ップS2に移行する。また、ステップS2で下型11と
上型12との距離が所望の光学素子の肉厚より小さいと
判定されると、下型11を微動下降させ(ステップ
4)、ステップS2に移行する。First, the lower mold 11 is raised by the motor 23 so that the relative position between the lower mold 11 and the upper mold 12 falls within a predetermined position range, that is, within a thickness range of a desired optical element (step S1). ). Then, it is determined whether or not the distance between the lower mold 11 and the upper mold 12 is within a desired thickness range of the optical element (Step S2). In step S2, the lower mold 11 and the upper mold 12
Is determined to be larger than the desired thickness of the optical element, the lower mold 11 is slightly moved upward (step S3), and the process proceeds to step S2. If it is determined in step S2 that the distance between the lower mold 11 and the upper mold 12 is smaller than the desired thickness of the optical element, the lower mold 11 is slightly moved down (step 4), and the process proceeds to step S2.
【0018】そして、下型11と上型12との距離が所
望の光学素子の肉厚範囲内すなわち下型11と上型12
との相対位置が所定の位置範囲内に入った時点で、下型
11が光学素材18に加えている型圧力が設定値1か否
かを判定する(ステップS5)。なお、設定値1は、光
学素子の冷却化に伴う下型11の加圧量であり、圧力セ
ンサ26からコントローラ27に入力される値に基づい
ていて、モータ23の回転を制御して設定するものであ
る。ステップS5で下型11の型圧力が設定値1より大
きいと判定されると、下型11を微動下降させ(ステッ
プS6)、ステップS5に移行する。また、ステップS
5で下型11の型圧力が設定値1より小さいと判定され
ると、下型11を微動上昇させ(ステップS7)、ステ
ップS5に移行する。The distance between the lower mold 11 and the upper mold 12 is within the desired thickness range of the optical element, that is, the lower mold 11 and the upper mold 12
When the relative position of the lower mold 11 falls within the predetermined position range, it is determined whether or not the mold pressure applied to the optical material 18 by the lower mold 11 is the set value 1 (step S5). The set value 1 is the amount of pressurization of the lower mold 11 due to cooling of the optical element, and is set by controlling the rotation of the motor 23 based on a value input from the pressure sensor 26 to the controller 27. Things. If it is determined in step S5 that the mold pressure of the lower mold 11 is larger than the set value 1, the lower mold 11 is slightly moved down (step S6), and the process proceeds to step S5. Step S
If it is determined in step 5 that the mold pressure of the lower mold 11 is smaller than the set value 1, the lower mold 11 is slightly moved up (step S7), and the process proceeds to step S5.
【0019】そして、下型11の型圧力が設定値1に設
定された状態で、光学素材18を成形した光学素子を、
所定時間冷却する(図4参照)(ステップS8)。その
後、光学素子の冷却に伴い、型圧力を減少させて、設定
値2に設定する(ステップS9)。この状態で、一定時
間待機後、さらに型圧力を減少させて設定値3に設定す
る(ステップS10)。そして、一定時間待機後、下型
11を下降させ(ステップ11)、図示しない搬送手段
によって成形された光学素子を成形室10から外部へ排
出する。Then, with the mold pressure of the lower mold 11 set to the set value 1, the optical element formed by molding the optical material 18 is
Cool for a predetermined time (see FIG. 4) (step S8). Thereafter, the mold pressure is reduced with the cooling of the optical element, and is set to the set value 2 (step S9). In this state, after waiting for a predetermined time, the mold pressure is further reduced and set to the set value 3 (step S10). Then, after waiting for a certain time, the lower mold 11 is lowered (step 11), and the optical element formed by the conveying means (not shown) is discharged from the forming chamber 10 to the outside.
【0020】本発明の実施の形態1によれば、光学素子
の押圧成形過程においては、下型11の変位を検出する
変位センサ25を設けて上型12と下型11との相対位
置を制御することにより、成形後の光学素子の中肉精度
が確保され、光学素子の冷却過程においては、下型11
に加わる圧力を検出する圧力センサ26により、段階的
に加圧力を制御することによって成形後の光学素子のヒ
ケを防止し、高精度な面形状を有する光学素子が安定し
て成形できるとともに、成形後の光学素子の内部応力を
取り除くことができる。According to the first embodiment of the present invention, in the process of pressing the optical element, the displacement sensor 25 for detecting the displacement of the lower mold 11 is provided to control the relative position between the upper mold 12 and the lower mold 11. By doing so, the accuracy of the thickness of the optical element after molding is ensured, and the lower die 11
The pressure sensor 26 that detects the pressure applied to the optical element prevents the sink of the optical element after molding by controlling the pressure in a stepwise manner, so that an optical element having a highly accurate surface shape can be molded stably, and The internal stress of the later optical element can be removed.
【0021】本発明の実施の形態1では、圧力センサ2
6を下型側に配設したが、上型側すなわち上型12と上
型支持体14との間、または上型支持体14と上ベース
21との間に配設してもよい。また、圧力センサ26に
替えて、モータ23の出力トルクを検出する手段を設
け、同様の制御を行って同様の効果が得られる。In the first embodiment of the present invention, the pressure sensor 2
Although 6 is arranged on the lower mold side, it may be arranged on the upper mold side, that is, between the upper mold 12 and the upper mold support 14 or between the upper mold support 14 and the upper base 21. Further, a means for detecting the output torque of the motor 23 is provided instead of the pressure sensor 26, and the same control is performed to obtain the same effect.
【0022】(発明の実施の形態2)図5〜図6は発明
の実施の形態2を示し、図5は光学素子の成形装置の一
部を破載した正面図、図6は成形装置の制御系の構成図
である。本発明の実施の形態2は、発明の実施の形態1
と基本構成が同一のため、異なる部分のみ説明し、同一
部分の図と説明を省略する。また、図5および図6にお
いても、発明の実施の形態1と異なる部分のみ説明し、
同一の部材には同一の符号を付し説明を省略する。(Embodiment 2) FIGS. 5 and 6 show Embodiment 2 of the present invention. FIG. 5 is a front view in which a part of an optical element molding apparatus is broken, and FIG. It is a block diagram of a control system. Embodiment 2 of the present invention relates to Embodiment 1 of the present invention.
Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, only different portions will be described, and drawings and descriptions of the same portions will be omitted. Also, in FIGS. 5 and 6, only portions different from the first embodiment of the invention will be described.
The same members are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0023】図5および図6において、カバー13に
は、レーザ式外径変位センサの投光器42と受光器43
とが対向して配設されており、その間の光路上に上型1
2と下型11とが存在するように位置決めされている。
投光器42と受光器43とは、レーザ式外径変位センサ
のコントローラ44に接続されていて、上型12と下型
11との間をレーザ光が通過することによって、上型1
2と下型11との距離を測定することができる。投光機
42、受光器43およびコントローラ44により、レー
ザ式距離測定装置45を構成している。なお、コントロ
ーラ44は、主軸17の上下動を制御するコントローラ
27に接続されている。その他の構成は、発明の実施の
形態1と同様である。5 and 6, a cover 13 has a light projector 42 and a light receiver 43 of a laser type outer diameter displacement sensor.
Are disposed facing each other, and the upper mold 1 is placed on the optical path between them.
2 and the lower mold 11 are positioned so as to be present.
The light emitter 42 and the light receiver 43 are connected to a controller 44 of a laser type outer diameter displacement sensor, and when the laser beam passes between the upper mold 12 and the lower mold 11, the upper mold 1 is turned on.
The distance between 2 and lower mold 11 can be measured. The light projector 42, the light receiver 43, and the controller 44 constitute a laser distance measuring device 45. The controller 44 is connected to the controller 27 that controls the vertical movement of the spindle 17. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
【0024】上記構成の装置を用いた光学素子の成形方
法について説明する。上型12と下型11との間に、図
示を省略した搬送手段を用いて、光学素材18および載
置部材35を搬送するまでは、発明の実施の形態1と同
様である。つぎに、成形する直前の上型12と下型11
との間に光学素材18および載置部材35が待機してい
る状態での上型12と下型11との距離を、レーザ式距
離測定装置45で測定する。その測定値はコントローラ
27に伝送されて、所定の押圧位置までの下型11の移
動距離をコントローラ27によって演算する。つぎの光
学素材18の押圧過程においては、変位センサ25をモ
ニタしながら、所定の光学素材18の中肉精度となるよ
うに、モータ23を駆動する。その後、下型11へ加え
られる圧力が所定の冷却固化に伴う加圧量となるよう
に、モータ23を駆動する過程以降は、発明の実施の形
態1と同様である。A method for molding an optical element using the above-described apparatus will be described. The process is the same as that of the first embodiment of the present invention until the optical material 18 and the mounting member 35 are transported between the upper die 12 and the lower die 11 by using a transport unit (not shown). Next, the upper mold 12 and the lower mold 11 immediately before molding are performed.
The distance between the upper mold 12 and the lower mold 11 in a state where the optical material 18 and the mounting member 35 are on standby between them is measured by the laser distance measuring device 45. The measured value is transmitted to the controller 27, and the controller 27 calculates the moving distance of the lower mold 11 to a predetermined pressing position. In the next pressing process of the optical material 18, the motor 23 is driven so that the predetermined accuracy of the optical material 18 is achieved while monitoring the displacement sensor 25. After that, the process after the process of driving the motor 23 so that the pressure applied to the lower mold 11 becomes the pressurized amount accompanying the predetermined cooling and solidification is the same as that of the first embodiment of the invention.
【0025】本発明の実施の形態2によれば、発明の実
施の形態1の効果に加え、上型12と下型11との距離
を検出する過程において、より型に近い位置で、型と同
一雰囲気内でその型間距離を測定することができるた
め、熱による型の膨張等があったとしても、常に押圧成
形位置までの距離を演算しているので、より高精度な中
肉を有する光学素子を得ることができる。According to the second embodiment of the present invention, in addition to the effects of the first embodiment of the present invention, in the process of detecting the distance between the upper mold 12 and the lower mold 11, the position of the mold is closer to the mold. Since the distance between the molds can be measured in the same atmosphere, even if the mold expands due to heat, etc., the distance to the press molding position is always calculated, so it has a more accurate filling. An optical element can be obtained.
【0026】本発明においては、上述の具体的な発明の
実施の形態から、つぎのような技術的思想を導くことが
できる。 (1)加熱された光学素材をこの光学素材の軟化点温度
付近に加熱された一対の成形型によって加圧しつつ成形
する光学素子の成形方法において、光学素材を押圧成形
する過程では、前記一対の成形型の位置を検出して前記
光学素材が所望の肉厚となるように前記成形型の距離を
一定に保ち、成形された光学素材を冷却する過程では、
冷却に伴って収縮する前記光学素材へ加える前記成形型
の圧力を段階的に変化させることを特徴とする光学素子
の成形方法。請求項1に係る発明の効果に加え、成形型
を光学素材の軟化点温度付近に加熱しておくことによ
り、加熱された光学素材の急冷を防止し、歪の少ない高
精度の光学素子を得ることができる。 (2)光学素材の軟化点温度付近に加熱した上下一対の
成形型間に光学素材を搬入し、押圧成形過程では、前記
上下一対の成形型の相対位置を検出して光学素材が所定
の肉厚になるように上下一対の成形型間距離を保ち、前
記光学素材を加圧しつつ成形する光学素子の成形方法に
おいて、押圧成形後の冷却固化過程では、冷却固化に伴
って収縮する光学素材へ加える前記成形型の圧力をプロ
グラム制御することによって段階的に変化させることを
特徴とする光学素子の成形方法。請求項1に係る発明の
効果に加え、冷却固化に伴って収縮する光学素材へ加え
る前記成形型の圧力をプログラム制御することによって
段階的に変化させることことにより、高精度な面形状を
得るとともに、残留応力のない光学素子を簡単な手段で
容易に得ることができる。In the present invention, the following technical ideas can be derived from the above specific embodiments of the invention. (1) In a molding method of an optical element in which a heated optical material is molded while being pressed by a pair of molds heated near the softening point temperature of the optical material, in the step of pressing and molding the optical material, In the process of detecting the position of the mold, keeping the distance of the mold constant so that the optical material has a desired thickness, and cooling the molded optical material,
A method of molding an optical element, wherein a pressure of the mold applied to the optical material that contracts with cooling is changed stepwise. In addition to the effect of the invention according to claim 1, by heating the mold near the softening point temperature of the optical material, rapid cooling of the heated optical material is prevented, and a high-precision optical element with less distortion is obtained. be able to. (2) The optical material is carried between a pair of upper and lower molds heated near the softening point temperature of the optical material, and in a press molding process, the relative position of the pair of upper and lower molds is detected so that the optical material has a predetermined thickness. In the method of molding an optical element in which the distance between a pair of upper and lower molds is maintained so as to be thick, and the optical material is molded while being pressed, in the cooling and solidifying process after press molding, the optical material shrinks with cooling and solidification. A method for molding an optical element, characterized in that the pressure of the mold to be applied is changed stepwise by program control. In addition to the effect of the invention according to claim 1, a high-precision surface shape is obtained by changing the pressure of the mold applied to the optical material that contracts with cooling and solidification in a stepwise manner by program control. An optical element having no residual stress can be easily obtained by simple means.
【0027】[0027]
【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、成形され
た光学素子の肉厚を一定にさせ、かつ冷却に伴って収縮
する光学素材の固化状態に対応する加圧を行うので、肉
厚精度がよく、表面にヒケのない、高精度な面形状を有
し、残留応力のない光学素子を安定して得ることができ
る。請求項2に係る発明によれば、請求項1に係る発明
の光学素子の成形方法を容易に実施することができる。According to the first aspect of the present invention, the thickness of the molded optical element is made constant, and the pressure corresponding to the solidification state of the optical material that contracts with cooling is performed. It is possible to stably obtain an optical element which has a high thickness accuracy, has no surface sink, has a highly accurate surface shape, and has no residual stress. According to the second aspect of the present invention, the method for molding an optical element according to the first aspect of the present invention can be easily performed.
【図1】発明の実施の形態の光学素子の成形装置の概略
構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical element molding apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】発明の実施の形態1の光学素子の成形装置の一
部を破載した正面図である。FIG. 2 is a front view in which a part of the optical element forming apparatus according to the first embodiment of the present invention is partially broken;
【図3】発明の実施の形態1の光学素子の成形過程を示
すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a molding process of the optical element according to the first embodiment of the present invention.
【図4】発明の実施の形態1の図3のフローチャートの
動作における圧力を縦軸にしたタイムチャートである。FIG. 4 is a time chart in which the pressure in the operation of the flowchart of FIG. 3 according to the first embodiment of the invention is plotted on the vertical axis.
【図5】発明の実施の形態2の光学素子の成形装置の一
部を破載した正面図である。FIG. 5 is a front view in which a part of a molding device for an optical element according to Embodiment 2 of the present invention is partially broken.
【図6】発明の実施の形態2の成形装置の制御系の構成
図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a control system of a molding apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
1 上型 2 下型 3 モータ 4 ボールネジ 5 変位センサ 6 圧力センサ 7 コントローラ 9 プログラム入力装置 1 upper mold 2 lower mold 3 motor 4 ball screw 5 displacement sensor 6 pressure sensor 7 controller 9 program input device
Claims (2)
圧しつつ成形する光学素子の成形方法において、 光学素材を押圧成形する過程では、前記成形型の位置を
検出して前記光学素材が所望の肉厚となるように前記成
形型の距離を一定に保ち、成形された光学素材を冷却す
る過程では、冷却に伴って収縮する前記光学素材へ加え
る前記成形型の圧力を段階的に変化させることを特徴と
する光学素子の成形方法。In a molding method of an optical element, wherein a heated optical material is molded while being pressed by a molding die, in a step of press-molding the optical material, a position of the molding die is detected and the desired optical material is obtained. In the process of cooling the molded optical material while keeping the distance of the molding die constant so as to be thick, the pressure of the molding die applied to the optical material that contracts with cooling is changed stepwise. A method for molding an optical element, comprising:
圧しつつ成形する光学素子の成形装置において、 前記成形型を駆動させるための駆動手段と、前記成形型
の位置を検出するための第1の検出手段と、前記成形型
から前記光学素材に加える圧力を検出するための第2の
検出手段と、前記第1の検出手段または前記第2の検出
手段からの出力に基づいて前記駆動手段の位置を段階的
に制御する制御手段と、前記制御手段に任意のプログラ
ムを書き込むための入力手段とを具備することを特徴と
する光学素子の成形装置。2. A molding device for an optical element for molding a heated optical material while pressing it with a molding die, comprising: a driving unit for driving the molding die; and a first unit for detecting a position of the molding die. Detecting means, a second detecting means for detecting a pressure applied to the optical material from the molding die, and a driving means based on an output from the first detecting means or the second detecting means. An apparatus for molding an optical element, comprising: control means for controlling a position in a stepwise manner; and input means for writing an arbitrary program in the control means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4181397A JPH10236830A (en) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | Method for forming optical element and device therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4181397A JPH10236830A (en) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | Method for forming optical element and device therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10236830A true JPH10236830A (en) | 1998-09-08 |
Family
ID=12618762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4181397A Withdrawn JPH10236830A (en) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | Method for forming optical element and device therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10236830A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008105885A (en) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Toshiba Mach Co Ltd | Method of molding optical device |
| JP2013107795A (en) * | 2011-11-21 | 2013-06-06 | Olympus Corp | Method and apparatus for manufacturing optical element |
-
1997
- 1997-02-26 JP JP4181397A patent/JPH10236830A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008105885A (en) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Toshiba Mach Co Ltd | Method of molding optical device |
| JP2013107795A (en) * | 2011-11-21 | 2013-06-06 | Olympus Corp | Method and apparatus for manufacturing optical element |
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