JPH1171121A - 光学部品の成形型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形型内に閉じ込められたガスを速やかに追
い出す。 【解決手段】 上型６および下型７と、この上型６と下
型７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、多孔質材料で形成した胴型８とから光学部
品の成形型を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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。

【０００２】

【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。

【０００３】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。

【０００４】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５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２ａ，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。

【０００５】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。

【０００６】

【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。

【０００７】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。

【０００８】

【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る光学部品の成形型
において、上記胴型を多孔質材料により形成した。

【０００９】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０．０７μｍ程度に仕上
げられていれば十分である。

【００１０】〔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。

【００１１】

【発明の実施の形態】

（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６および下型７は、それぞれ成形
面６ａ，７ａが凹面に形成されている。上下型６，７
は、気孔率１０％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６，７には、中心部に軸方向
の排気穴６ｂ，７ｂが設けられている。８は胴型であ
り、上下型６，７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。

【００１２】上記構成の成形型（上下型６，７および胴
型８）によれば、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６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６，７の成形面６
ａ，７ａによりその周辺部から変形され始める。ここ
に、成形は、上下型６，７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６ａ，７ａとで囲まれた空間には非
酸化性ガスが閉じ込められる。

【００１３】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６，７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。特に本
実施の形態では、上下型６，７の中心に成形面６ａ，７
ａ近傍まで排気穴６ｂ，７ｂ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。

【００１４】成形されたレンズは、上下型６，７の各成
形面６ａ，７ａ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６，７の微細孔を完全に転写
することなく、成形面６ａ，７ａの表面粗さよりも良好
な０．０５μｍ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。

【００１５】（第２の実施の形態）図２は本発明の第２
の実施の形態を示す縦断面図である。プリフォーム５
は、第１の実施の形態と同様に略円柱状に形成されてい
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１
１，１２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。さらに、本
実施の形態においては、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。

【００１６】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
９ａとに囲まれた空間のガスの逃げ方については第１の
実施の形態と同様である。

【００１７】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
又３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。

【００１８】また、上下型９，１０と型支持台１１，１
２とを一体的に固定する構成としたのは、型支持台１
１，１２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１
１、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。

【００１９】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。

【００２０】本実施の形態においても、第１の実施の形
態と同様の効果を得ることができ、特に成形されたレン
ズの偏心精度の向上を図ることができる。 （第３の実施の形態）図３および図４は、それぞれ本発
明の第３の実施の形態を示す斜視図および縦断面図であ
り、本実施の形態の成形型は三角プリズムを成形するも
のである。

【００２１】図において、１４は略円柱状に成形された
ガラスからなるプリフォームで、その成形される面（周
面）は予め平滑に仕上げられている。平滑化の手段とし
ては、丸棒を研削、研磨してもよいが、火焔によるファ
イアーポリッシュ面でもよい。上型１５および下型１６
の各成形面１５ａ，１６ａは、上下型１５，１６が嵌合
した際に三角柱の空間を形成するように設けられてい
る。上型１５には、直方体状の排気穴１５ｂが設けられ
ている。１７，１８は下型１６の両側に固着された側型
である。側型１７，１８は、成形されたプリズム１９
（図４の（Ｂ）参照）の長さ寸法を規制するための部材
であるので、上下型１５，１６の成形面１５ａ，１６ａ
のように表面粗さを０．０７μｍ程度に仕上げておく必
要はなく、それより粗い面であってもよい。

【００２２】本実施の形態においては、上下型１５，１
６および側型１７，１８が、気孔率２０％の炭化珪素
（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１５，１６および側型１７，１８）によれ
ば、図４の（Ａ）に示すように、プリフォーム１４が軟
化状態となる適切な温度状態のもとで上型１５にプレス
圧力が加えられることによって、プリフォーム１４は上
下型１５，１６の成形面１５ａ，１６ａによりその外周
部から変形され始める。そして、プリフォーム１４と上
下型１５，１６と側型１７，１８とによって囲まれた空
間に閉じ込められたガスは、成形の進行とともに、上下
型１５，１６および側型１７，１８の無数の微細孔を通
り抜けて排出され、成形が完全に終了した図４の（Ｂ）
の状態では、ガスはすべて追い出されており、良好なプ
リズム１９が成形される。

【００２３】本実施の形態においても、第１の実施の形
態と同様の効果を得ることができる。なお、上記各実施
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。

【００２４】

【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
胴型とからなる光学部品の成形型において、上記胴型を
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の光学部品の成形型の第１の実施の形
態を示す縦断面図である。

【図２】 本発明の第２の実施の形態を示す縦断面図で
ある。

【図３】 本発明の第３の実施の形態を示す斜視図であ
る。

【図４】 本発明の第３の実施の形態を示す縦断面図で
あり、（Ａ）は成形前の状態を、（Ｂ）は成形後の状態
を示す。

【図５】 従来の光学部品の成形型を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

５，１４ プリフォーム（光学部品素材） ６，９，１５ 上型 ７，１０，１６ 下型 ８，１３ 胴型 １７，１８ 側型

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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
   の胴型とからなる光学部品の成形型において、上記胴型
   を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。