CN101157512A - 玻璃制预成形件组及其制造方法、以及光学元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使当所得到的构成预成形件组的预成形件的平均质量小时，预成形件之间的体积的差异、质量公差也非常小的精密模压成形用玻璃制预成形件组。该玻璃制预成形件组由供于精密模压成形的多个玻璃制预成形件构成，其特征在于，玻璃制预成形件的质量公差相对于玻璃制预成形件的平均质量M_AV的比例为±0.5×M_AV[％]以内。

Description

玻璃制预成形件组及其制造方法、以及光学元件的制造方法

技术领域

本发明涉及玻璃制预成形件组及其制造方法、以及光学元件的制造方法。

背景技术

作为高精度地制造非球面透镜等玻璃制光学元件的技术，公知有精密模压成形法。该方法也被称为模制光学成形法，在该方法中，使用具有经过了精密加工的成形面的模压成形模具来模压成形经加热的玻璃制预成形件以成形光学元件的整体形状，同时将成形面精确地转印到玻璃上，从而形成光学功能面(例如，参照专利文献1)。

另外，例如可以通过以下方法来生产用于制造上述光学元件的玻璃预成形件：使熔融的玻璃流出，分离出期望质量的熔融玻璃块，将该玻璃块在冷却的过程中成形为预成形件(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：日本专利文献特开平10-316448号公报；

专利文献2：日本专利文献特开2002-121032号公报。

发明内容

(发明所要解决的问题)

近年来，对于类似附带照相机的移动电话那样的、内置有摄像装置的小型设备的需求增多。组装到该摄像装置中的摄像光学***由超小型的透镜构成，为了对各个透镜进行精确的定位、固定，优选使各个透镜具有定位基准面。例如，可以使用设置在透镜面的外周的平面部来作为用于精确地确定透镜彼此间的间隔的定位基准面，并且可以将透镜侧面用作使各个透镜的光轴对齐的定位基准面。在精密模压成形方法中，通过将模具的成形面转印到玻璃上，不仅能够精确地形成光学功能面，而且还能够精确地规定所形成的各个面的位置关系、角度，因此可以一并形成光学功能面和定位基准面。

如果如上所述充分地发挥精密模压成形的特质的话，能够高效地制造超小型的光学元件，但是另一方面，如果不对预成形件的体积进行精确的管理，则会产生如下问题。

首先，当预成形件的体积比具有上模具、下模具、体模具的模压成形模具在闭模状态下所形成的空间的容积大时，会从构成模压成形模具的各个模具构件之间、例如上模具与体模具之间或下模具与体模具之间挤出并成为成形毛刺，该成形毛刺会损坏模具的滑动性，导致生产停止或模压成形模具破损。另一方面，当预成形件的体积比模压成形模具在闭模状态下所形成的空间的容积小时，玻璃在上述空间中填充得不充分，由此会造成光学功能面的表面精度降低，或者由于玻璃未到达应该成为玻璃的定位基准面的部分而导致未能形成定位基准面。

因此，为了能够同时形成光学功能面和定位基准面，希望使用体积精度、亦即质量精度高的预成形件。

如上所述，作为生产率高的制造玻璃制预成形件的方法，有使熔融的玻璃从喷嘴流出、分离为期望质量的熔融玻璃块、在该玻璃块冷却的过程中成形为预成形件的方法。如果使用该方法来生产预成形件的话，可以从玻璃的熔融开始就以极高的生产率来批量生产光学元件。但是，如上所述，在以往的玻璃制预成形件的生产方法中，预成形件的体积会存在稍许差异，因此当用于上述精密模压成形时，未必能够满足体积精度、亦即质量精度。该问题在生产轻的预成形件时尤其显著。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种各个预成形件之间的体积差异受到了极为严格的控制的精密模压成形用玻璃制预成形件组，以极高的生产率由熔融玻璃来制造该预成形件组的方法，以及由上述预成形件组或者由构成通过上述方法得到的预成形件组的预成形件来制造光学元件的方法。

(用于解决问题的手段)

为了提高预成形件的质量精度，本发明的发明者重复进行了研究并得到了如下结论。

(a)从喷嘴的流出口滴下熔融玻璃而得到的、作为预成形件母材的熔融玻璃滴的质量通常由作用于在喷嘴流出口垂下的玻璃上的向下的加速度、喷嘴下端部分的外径、熔融玻璃的表面张力等决定，如果要减小作为目标的、质量公差对于预成形件质量的比例，仅通过将上述多个条件维持为恒定是无法抑制质量的差异的。

(b)考虑导致上述差异的原因在于：当熔融玻璃滴滴下时，熔融玻璃会沾在喷嘴的流出口上，熔融玻璃的滴下量会由于沾濡量的多少而产生稍许变化。

(c)另外，喷嘴外周面对于玻璃的濡性会根据喷嘴流出口气氛的温度变化、湿度变化而产生稍许变化，该稍许变化会使熔融玻璃的滴下量发生变动。

根据上述结论，本发明的发明者进一步进行研究并发现：通过从采取了防振措施和/或控制了气氛的温度和湿度的流出口依次滴下以恒定流量流出的熔融玻璃来进行成形，可以得到各个预成形件之间的体积的差异受到了极为严格的控制的玻璃制预成形件组。本发明的发明者根据上述结论而完成了本发明。

即，本发明提供：

(1)：一种玻璃制预成形件组，包括供于精密模压成形的多个玻璃制预成形件，其特征在于，

玻璃制预成形件的质量公差相对于玻璃制预成形件的平均质量M_AV的比例为±0.5×M_AV[％]以内。

(2)：如(1)所述的玻璃制预成形件组，其中，所述玻璃制预成形件是整个表面由熔融状态的玻璃固化而形成的球状的玻璃制预成形件。

(3)：一种玻璃制预成形件组的制造方法，所述玻璃制预成形件组包括供于精密模压成形的多个玻璃制预成形件，所述方法的特征在于，

从采取了防振措施和/或控制了气氛的温度和湿度的流出口依次滴下以恒定流量流出的熔融玻璃来进行成形。

(4)：如(3)所述的玻璃制预成形件组的制造方法，其特征在于，在向得到的熔融玻璃滴施加风压而使其漂浮的同时进行所述熔融玻璃滴下后的成形。

(5)：一种光学元件的制造方法，其特征在于，对构成(1)、(2)所述的玻璃制预成形件组或通过(3)、(4)所述的方法得到的玻璃制预成形件组的玻璃制预成形件进行加热、精密模压成形。

(6)：如(5)所述的光学元件的制造方法，其中，

通过在玻璃上转印具有上模具、下模具、体模具的模压成形模具的各个成形面来进行精密模压成形，

使通过转印上模具的成形面而形成的面与通过转印体模具的成形面而形成的面所成的棱和/或通过转印下模具的成形面而形成的面与通过转印体模具的成形面而形成的面所成的棱为自由表面，如此来进行精密模压成形。

(发明的效果)

根据本发明，可以提供各个预成形件之间的体积的差异受到了极为严格的控制的精密模压成形用玻璃制预成形件组，以极高的生产率由熔融玻璃来制造该预成形件组的方法、以及由上述预成形件组或者由构成通过上述方法得到的预成形件组的预成形件来制造光学元件的方法。

附图说明

图1是用于说明本发明的玻璃制预成形件组的制造方法的简图；

图2是用于说明本发明的玻璃制预成形件组的制造方法的简图；

图3是用于说明在本发明的玻璃制预成形件组的制造中使用的成形模具的一个示例的简图；

图4是用于说明本发明的光学元件的制造方法的简图；

图5是用于说明通过本发明的方法得到的光学元件的一个示例的简图。

具体实施方式

(玻璃制预成形件组)

首先，对本发明的玻璃制预成形件组进行说明。

本发明的玻璃制预成形件组包括供于精密模压成形的多个玻璃制预成形件，其特征在于：玻璃制预成形件的质量公差相对于玻璃制预成形件的平均质量M_AV的比例为±0.5×M_AV[％]以内。

在本发明中，玻璃制预成形件组是指由相同种类的玻璃形成、形状和质量均一致、供于精密模压成形的多个玻璃制预成形件的集合。另外，在本发明中，玻璃制预成形件组不必仅由在同一装置中同日一并制造的预成形件批次构成，也可以由多个预成形件批次构成。例如，对于由1000个预成形件构成的预成形件组，可以考虑集合10个由100个预成形件构成的批次而构成，也可以考虑集合100个由10个预成形件构成的批次而构成。

构成预成形件组的预成形件的个数优选为1000个以上，更加优选为2000个以上，进一步优选为5000个以上。可以根据光学元件的必要个数来决定个数的上限。

M_AV意味着构成预成形件组的玻璃制预成形件的相加平均值，例如，当玻璃制预成形件为用于移动电话的摄像装置等的超小型透镜用预成形件时，M_AV为1mg～200mg，优选为5～200mg，进一步优选为8～160mg的程度。

关于本发明的玻璃制预成形件组，玻璃制预成形件的质量公差相对于M_AV的比例为±0.5×M_AV[％]以内。

玻璃制预成形件的质量公差相对于玻璃制预成形件的平均质量M_AV的比例优选为±0.4×M_AV[％]以内，进一步优选为±0.38×M_AV[％]以内。

当构成预成形件组的预成形件的个数为500个以上时，可以通过从预成形件组中任意抽出的500个预成形件来验证预成形件的平均质量M_AV、以及预成形件的质量公差相对于M_AV的比例。

如上所述，对于移动电话等便携式设备中内置的小型光学元件等，为了能够进行准确的调准(alignment)和装配，优选通过对预成形件进行精密模压成形来一并形成光学功能面和定位基准面，要求构成供于上述精密模压成形的预成形件组的预成形件质量轻、并且质量公差小。当预成形件的平均质量M_AV大时，比较容易将预成形件的质量公差相对于M_AV的比例(质量公差/平均质量M_AV)抑制得较小，但是当预成形件的平均质量M_AV小时，微小的质量变动就会造成预成形件的质量公差相对于M_AV的比例(质量公差/平均质量M_AV)变大，因此以往难以提供由超轻、具有高质量精度的预成形件构成的预成形件组。与此相对，在本发明的玻璃制预成形件组中，玻璃制预成形件的质量公差相对于玻璃制预成形件的平均质量M_AV的比例为±0.5×M_AV[％]以内，因此即使在超轻的情况下也可以提供由具有高质量精度的预成形件构成的预成形件组。

本发明的玻璃制预成形件组优选由整个表面是由熔融状态的玻璃固化而形成的球状的玻璃制预成形件构成。

通过使预成形件的整个表面为由熔融状态的玻璃固化而形成的面，可以使整个表面为自由表面，从而可以消除表面的潜伤。结果，可以使得到的各个预成形件的耐候性高于研磨制预成形件。当耐候性不够高时，在预成形件表面上会产生被称为烧结(ヤケ)的变质层，如果除去该变质层，则预成形件的质量会稍许减少，因而会导致质量精度降低。根据本实施方式，由于使熔融状态的玻璃固化来形成预成形件的整个表面，因此可以消除表面的潜伤，从而可以消除上述不良情况。

另外，当使预成形件的形状为球形时，如果使用的玻璃为相同种类，则随着预成形件质量的增减其直径也会增减，各个预成形件的质量和直径会一一对应。因此，如果对预成形件的直径的差异进行管理，则可以对预成形件的质量精度进行管理。另外，当对预成形件进行精密模压成形来得到小型的光学元件时，如果使用球状的预成形件而下模具成形面为凹形，则可以将预成形件稳定地配置在成形面的中心。

通过以下说明的本发明的玻璃制预成形件组的制造方法，可以恰当地制造出本发明的玻璃制预成形件组。

(玻璃制预成形件组的制造方法)

下面，说明本发明的玻璃制预成形件组的制造方法。

本发明的玻璃制预成形件组的制造方法用于制造供于精密模压成形的、由多个玻璃制预成形件构成的玻璃制预成形件组，其特征在于：以恒定流量从采取了防振措施和/或控制了气氛的温度和湿度的流出口依次滴下流出的熔融玻璃来进行成形。

下面，根据附图来说明本发明的玻璃制预成形件组的制造方法的优选实施方式。

如图1所示，为了生产预成形件组，将加热、熔融、澄清、均质化玻璃原料而得到的熔融玻璃导向设置在管1的下端的喷嘴2。熔融玻璃从设置在喷嘴2的下端的流出口流出，控制管1和喷嘴2的温度以使每单位时间的玻璃流出量恒定。

从流出口流出的熔融玻璃由于表面张力而在喷嘴2的下端垂下。当作用在垂下的玻璃上的向下的力比使熔融玻璃停留在喷嘴2的下端的力更强时，熔融玻璃从喷嘴2的下端落下。在这里，由于使每单位时间的玻璃流出量恒定，因此熔融玻璃的落下以固定的周期发生。落下的熔融玻璃滴的总质量为通过质量表示的每单位时间的玻璃流出量乘以上述周期。

这样，熔融玻璃滴的质量由熔融玻璃停留在喷嘴2的下端的力和作用在垂下的玻璃上的向下的力的平衡来决定，但是如上所述，当仔细观察喷嘴时，其顶端的流出口部分会轻微地振动，该轻微的振动会使熔融玻璃的滴下量发生变化。因此，通过对喷嘴2采取防振措施来进行滴下，可以减小预成形件之间的质量公差。

具体地说，如图2所示，将经由管1与喷嘴2连接的、包括积蓄了熔融玻璃的容器的玻璃熔融装置10装载在防振台11上，从上述容器垂下管1和喷嘴2。如此一来，可以防止来自建造物的振动经由玻璃熔融装置10和管1传至喷嘴2，从而可以抑制喷嘴2的振动。或者，也可以在支承玻璃熔融装置的构造体与建造物之间设置防振机构，通过该防振机构来阻断振动的传播。

上述玻璃熔融装置10可以具有加热容器内的熔融玻璃的单元、对容器进行保温的单元、以及用于使容器内的熔融玻璃均质化的搅拌单元等，管1例如可以具有通电加热用的电极、以及用于对管进行保温的保温单元等。

在本发明的方法中，在采取上述防振措施的同时、或者代替上述防振措施而控制流出口气氛的温度和湿度，依次滴下熔融玻璃。

如上所述，对于玻璃的喷嘴外周面的濡性会根据喷嘴流出口气氛的温度变化、湿度变化而发生稍许变化，由于该稍许变化会使熔融玻璃的滴下量发生变动，因此可以通过控制喷嘴2的流出口附近的气氛的温度和湿度来减小预成形件之间的质量公差。

具体地说，如图2所示，在上述玻璃熔融装置10的下方设置有间隔室(恒温室)12，在该间隔室12内容纳有与玻璃熔融装置10连接的管1和喷嘴2，在该间隔室12内设置有后述的成形模具13。当使用多个成形模具来连续生产预成形件时，在间隔室12内设置多个成形模具、装载该模具的旋转台、使旋转台转位旋转的驱动装置，在上述间隔室内进行熔融玻璃的滴下和由熔融玻璃滴成形为预成形件的处理。

通过未图示的调温装置和湿度调整装置(以下，称为温度湿度调整机)将温度恒定地保持为预定的状态。通过该操作来控制喷嘴2的流出口周围的气氛的温度和湿度。上述温度湿度调整机具有温度、湿度传感器，反馈由传感器检测出的结果，将间隔室12内的气氛维持为设定温度和设定湿度。例如，在冬天干燥时，进行加湿以使得在湿度不会过低，而在梅雨期等湿度大的时期，进行除湿以使湿度不会过高。对于温度也进行控制，以使间隔室12内的气温在外部气温变动的情况下不会脱离设定温度。这样，将玻璃对喷嘴2外周的沾濡量控制为恒定，从而可以减小得到的预成形件之间的质量公差。

在本发明的方法中，熔融玻璃的滴下包括以下两种情况：熔融玻璃块从喷嘴流出口落下的现象；熔融玻璃流的顶端达到承接熔融玻璃的成形模具的承接面之后，在喷嘴流出口与熔融玻璃流的顶端之间形成的线状部分断开、滴下、分离的现象。

并且，在熔融玻璃流的顶端到达上述成形模具的承接面之后进行熔融玻璃滴的分离的上述方法中，如图1所示，为了使熔融玻璃滴的质量恒定，优选在通过盖5覆盖在喷嘴2的下端(流出口附近)垂下的熔融玻璃的周围的状态下进行上述滴下。盖5优选为中空圆筒状，如图1所示，按照不会遮挡熔融玻璃滴的落下路径的方式设置。并且，为了减弱由在喷嘴下端产生的对流引起的上升气流，优选封闭盖5的上部。通过该构成，能够使熔融玻璃断开的位置稳定，从而能够减小玻璃滴的质量差异。

决定上述线状部分的长短的主要因素是玻璃中的SiO₂的含量，当SiO₂的含量增多(例如，超过20质量％)时线状部分变长，当SiO₂的含量变少(例如，20质量％以下)时线状部分变短。对于SiO₂的含量多、形成长的线状部分的玻璃，通过熔融玻璃流的顶端达到成形模具的承接面时的冲击，线状部分容易断开，因此熔融玻璃的滴下效率提高。

因此，优选使承接落下的熔融玻璃的成形模具的承接面与喷嘴顶端的距离固定，并通过固定周期来进行熔融玻璃的滴下。通过该构成，可以使每次滴下的线状部分的长度、熔融玻璃流的顶端到达成形模具的承接面时的冲击发生的定时(timing)稳定化，从而可以减小玻璃滴的质量差异。

盖5覆盖喷嘴2的下端(流出口)周边即可，不必覆盖熔融玻璃滴的整个滴下路径，盖5的长度优选能够覆盖相当于从喷嘴2的下端(流出口)到成形模具的承接面的距离的1/5～4/5的部分，进一步优选能够覆盖相当于从喷嘴2的下端(流出口)到成形模具的承接面的距离的3/10～7/10的部分。

当盖5为中空圆筒状时，如果其口径过大，会导致操作性降低，难以使盖5内的气氛稳定化，如果过小，流出的熔融玻璃会附着在盖5的表面上，或者有时会与喷嘴2或管1等接触。另外，如后所述，当向在喷嘴2的下端垂下的熔融玻璃施加风压来促使滴下时，如果口径过小，则在喷嘴周围难以形成稳定的气流。应考虑上述各点来适当地设定盖5的口径，以使质量公差减小。

上述盖5具有使在喷嘴2的下端垂下的熔融玻璃的冷却速度变慢的作用。即，通过盖5对垂下的熔融玻璃进行保温，使玻璃的粘度上升的速度变慢，从而可以将线状部分的粘度保持在适于分离的范围内，还可以使玻璃滴的粘度位于适于玻璃的球状化的范围内。

另外，优选的是：盖5由绝缘体构成，并且如图1所示，在盖的周围配置高频线圈6并使高频电流流过该高频线圈6，由此对喷嘴进行高频感应加热。通过该构成，能够感应加热由铂或铂合金等形成的喷嘴而不感应加热盖5，并且能够控制喷嘴2的温度以不使玻璃失透并维持期望的流出量。

如图1所示，优选在管1的下端和喷嘴2的外周设置气体流路形成用盖3。通过设置气体流路形成用盖3，可以在气体流路形成用盖3与管1和喷嘴2之间的空间中形成气体流路4。并且，在气体流路形成用盖3的下端设置盖开口部3-1，使喷嘴2的顶端从该开口部突出来。优选分别在喷嘴2的中心轴周围同轴地配置气体流路形成用盖3和气体流路形成用盖开口部3-1。另外，优选使从气体流路形成用盖开口部3-1排出的气体在上述中心轴的周围均匀地流动。

当作用在垂下的熔融玻璃上的重力大于使熔融玻璃停留在喷嘴下端的力时，熔融玻璃落下，通过该方法，仅能得到由使熔融玻璃停留在喷嘴下端的力所决定的质量的玻璃滴，而无法滴下更轻的玻璃滴。与此相对，当通过上述方法以恒定的流量从气体流路形成用盖开口部3-1向下连续地喷出气体时，由于垂下的熔融玻璃受到源于气体的风压的向下的力，所以能够相应地得到更轻的玻璃滴。并且，如果通过质量流量控制器等来控制气体的流量以使气体流量恒定的话，能够使玻璃滴的质量稳定化。

上述熔融玻璃滴下后的成形优选在向得到的熔融玻璃滴施加风压而使其漂浮的同时进行。

在喷嘴的下方搬入具有图3所示的凹部截面的成形模具13，通过上述凹部来承接以恒定的周期从喷嘴滴下的玻璃滴14，将玻璃滴14以滚入或滑入的方式导入到凹部内，通过从设置在凹部底部的气体喷出口向上喷出的气体使玻璃滴14在凹部内上下移动，与此同时形成为球状，得到预成形件。优选通过下述方法来批量生产预成形件：准备多个成形模具13，依次将成形模具搬入喷嘴下方来承接玻璃滴14，将承接到玻璃滴14的成形模具13从喷嘴下方搬出，将空的成形模具13向喷嘴下方搬入。在移动成形模具13的同时在凹部内将玻璃滴14成形为预成形件，在冷却至预成形件不会变形的温度区域之后，从成形模具13取出预成形件，并作为空的成形模具而再次搬入喷嘴下方。可以通过对多个成形模具的每一个依次进行该工序来批量生产预成形件，得到预成形件组。

如上所述，根据本发明的方法，能够抑制会导致预成形件的质量变动的喷嘴流出口的振动和玻璃沾濡量的变动，从而可以生产出预成形件之间的质量公差小的预成形件组。

(光学元件的制造方法)

下面，对本发明的光学元件的制造方法进行说明。

本发明的光学元件的制造方法的特征在于：对本发明的玻璃制预成形件组或构成通过本发明的玻璃制预成形件组的制造方法得到的玻璃制预成形件组的预成形件进行加热、精密模压成形。

精密模压成形是使用包括上模具、下模具、体模具的模压成形模具，加热预成形件，进行精密模压成形，将模压成形模具的成形面的形状准确地转印形成在玻璃上的方法。上模具、下模具、体模具等各个模具的制造方法及其材质，在上模具、下模具的成形面上形成的脱模膜及其形成方法，进行精密模压成形的气氛的种类等可以使用公知技术。

作为精密模压成形法的一个示例，如图4所示，把球状预成形件19配置在***到体模具15内的凹面形状的下模具16的成形面的中心，按照使成形面与下模具16的成形面相对的方式将上模具17***到体模具15内。在该状态下一起加热预成形件19和模压成形模具(体模具15、下模具16、上模具17)，在构成预成形件19的玻璃的温度例如上升到显示出10⁶dPa·s的粘度的温度时，降下押杆18，通过上模具17和下模具16对预成形件19进行加压。使被加压的预成形件19在由上模具17、下模具16、体模具15包围的空间(称为型腔)内扩展开。如上所述，模压玻璃制预成形件19，将玻璃填充到在模压成形模具处于闭模的状态下形成的密闭空间内。

预先精确地形成闭模状态下的上模具17、下模具16、体模具15的各个成形面的相对位置、面法线所成的角度。如果使用该模压成形模具来进行上述成形的话，能够以高精度的相互位置关系、角度来形成光学功能面和定位基准面。

当以透镜的成形为例时，将上模具成形面的中央部作为转印成形透镜的光学功能面即透镜面的部分，将上模具成形面的周边部作为转印成形帽檐形平坦部的部分，使其成为环带状。对于下模具成形面，也同样将成形面中央部作为转印成形透镜面的部分，将成形面周边部作为转印成形帽檐形平坦部的部分，使其成为环带状。在模压成形结束之前，准确地维持上下模具的方向的相对、以及上下模具的中心轴的一致。

通过将玻璃填充到在模压成形模具处于闭模的状态下形成的密闭空间内，将体模具通孔的内表面转印到玻璃上。精确地形成体模具通孔的中心轴和上述通孔内表面的角度，在模压成形结束之前维持上述通孔的中心轴与上下模具中心轴的精确的一致，由此例如如图5所示，能够精确地形成具有两个透镜面20、21、两个帽檐形平坦部22、23、以及转印成形了体模具的内表面的侧边(帽檐形平坦部22、23的侧面)24的透镜，并且可以准确地形成上述各个部分的相对位置和各个面所成的角度。

通过本发明的方法得到的光学元件除了光学功能面之外还具有定位基准面。例如，透镜的定位基准面是用于决定各个透镜的间隔的基准面和用于准确地使透镜的光轴彼此一致的基准面，通过使这些基准面与固定器抵接，能够准确地调准各个透镜。拿上述的例子来说，将帽檐形平坦部22、23中的一个作为第一定位基准面，使该基准面与固定器抵接，由此可以准确地对透镜之间的距离进行定位。优选向另一个帽檐形平坦面施加用于维持上述抵接状态的压力，维持将透镜固定在固定器上的固定状态。另外，将侧边24作为第二定位基准面，将其作为用于使透镜的光轴准确地保持一致的基准面来使用。

在光学元件中，优选通过精密模压成形来形成至少两面以上、具体地说是两面或三面的定位基准面。优选使上述两面或三面的定位基准面相互不平行。当这样使用相互不平行的两个基准面来定位光学元件时，能够高精度地决定光学***中的光学元件的定位和方向。如透镜那样具有旋转对称性的光学元件具有两个定位基准面即可。当为棱镜那样的不具有旋转对称性的光学元件时，通过形成三个定位基准面，能够高精度地决定光学***中的定位和该位置上的方向。

为了提高玻璃在上下模具成形面上的脱模性而设置脱模膜，由于难以对体模具的内表面(***上模具、下模具的通孔的内表面)设置厚度均匀的脱模膜，因此不对转印到侧边的成形面设置通常的脱模膜。因此，为了使玻璃在模压成形时不会熔接在体模具的内表面上，优选在玻璃不会破损的范围内使侧边24的面积尽可能地小，使玻璃与体模具的接触面积为必要的最小限度。当精密模压成形侧边厚度(帽檐形平坦部22、23之间的距离)薄的透镜时，从作为透镜面的部分开始填充玻璃，并逐渐向体模具方向扩展开，此时，由于转印成形两个帽檐形平坦部22、23的上模具成形面和下模具成形面之间的空间的容积小，因此即使当构成预成形件的玻璃的量稍许过剩时，玻璃也会从上述空间挤出，从而产生成形毛刺，而即使当上述玻璃的量稍许不足时，即便进行模压玻璃也不会到达体模具，从而无法形成成为定位基准面的侧边。即，在用于成形上述光学元件的预成形件的全部质量中仅允许存在极小的过多或者过少量，但是在本发明的方法中，由于可以相对于作为目标的透镜质量而准确地确定所得到的预成形件的质量，因此即使侧边厚度薄，也可以成形出转印了体模具的内表面并作为定位基准面而发挥作用的侧边，并且不会出现产生成形毛刺而使光学元件的批量生产工序停止的情况。

在本发明的方法中，优选的是：使通过转印上模具的成形面而形成的面与通过转印体模具的成形面而形成的面所成的棱和/或通过转印下模具的成形面而形成的面与通过转印体模具的成形面而形成的面所成的棱为自由表面，由此来精密模压成形玻璃制预成形件。

如果如上所述精密地形成了侧边和帽檐形平坦部，则不会出现定位功能发生故障的危险，例如，在图5所示的透镜中，当棱25或棱26锐利时，在嵌入固定器时会出现棱破损、或者棱擦削固定器的情况，并导致产生尘埃。由于尘埃附着在摄像元件的受光面上会造成图像质量大幅下降，因此为了防止出现这样的麻烦而优选成形具有由自由表面构成的棱的光学元件。另外，通过使上述棱为自由表面，即使在预成形件之间产生了稍许的质量公差，棱部分也可以发挥体积调整的作用，从而可以避免出现产生成形毛刺或玻璃的填充不充分的问题。

可以根据需要在如上制造的光学元件上形成反射防止膜等光学多层膜。

(实施例)

下面，通过实施例对本发明进行更加详细的说明，但是本发明不限于这些实施例。

实施例1(玻璃制预成形件组的制造示例)

首先，为了得到具有期望的光学特性、玻璃转移温度的光学玻璃，称量、调合玻璃原料并对其进行充分的搅拌，然后将其导入到熔融容器内并进行加热、熔融、澄清、搅拌，由此得到均匀的熔融玻璃。该玻璃含有B₂O₃、SiO₂、BaO、Li₂O，折射率nd为1.58313，阿贝数vd为59.46。

使用图1所示的装置，由上述熔融玻璃来生产3000个目标质量为100mg的玻璃预成形件。

这里，将包括熔融容器的玻璃熔融装置装载在防振台上。在防振台上设置有管1所通过的开口部，管1用于使玻璃流下，通过该开口部从上述容器垂下，在管1的下端安装有使熔融玻璃流出的喷嘴2。通过上述构造，可以通过防振台来阻断来自设置上述设备的建造物的振动，从而使振动不会传至喷嘴2。

在喷嘴2的下方配置有成形模具，管1的下端部分、喷嘴2、以及成形模具配置在间隔室内，通过空调将该间隔室的内部气氛控制在温度为25℃、相对湿度为10～95％的范围内。通过上述构造，可以控制设置在喷嘴2的下端的熔融玻璃流出口附近的温度和湿度，从而将喷嘴外周面的熔融玻璃的濡性控制为恒定。

使熔融玻璃经由与熔融容器底部连接的管1以恒定流量从安装在管1的下端的喷嘴2流出。控制喷嘴2、管1、以及熔融容器的各自的温度，以使玻璃成为不会失透、可以得到期望流出量的粘度。

如图1所示，在管1的下端和喷嘴2的外周设置有气体流路形成用盖3，在管1和喷嘴2与气体流路形成用盖3之间的空间中形成有气体流路4。并且，在气体流路形成用盖3的下端设置有盖开口部3-1，喷嘴2的顶端从该开口部突出来。喷嘴2、气体流路形成用盖3、气体流路形成用盖开口部3-1优选分别在喷嘴2的中心轴的周围对称地配置成同轴状。另外，从气体流路形成用盖开口部3-1排出的气体也优选在上述中心轴的周围均匀地流动。

在本实施例中，调整管1的内径、喷嘴2的内外径、管1和喷嘴2的温度并控制气体的流出量，以使在喷嘴2的下端垂下的熔融玻璃以固定的周期落下。从喷嘴2的流出口流出的熔融玻璃在喷嘴的下端垂下，可以从气体流路形成用盖开口部3-1以恒定的流量向垂下的熔融玻璃连续地喷出向下的气体，施加向下的风压，从而得到更轻的玻璃滴。并且，如果通过质量流量控制器等来控制气体的流量以使气体流量恒定的话，能够使玻璃滴的质量稳定化。

如图1所示，在喷嘴2和气体流路形成用盖3的周围安装有盖5。盖5覆盖相当于从喷嘴2的下端(流出口)到后述的成形模具的承接面的距离的1/3～1/2的部分，另外盖5的上部封闭。盖5的下方开口，从而不会遮挡熔融玻璃的滴下路径。通过盖5降低了源于外部气氛的外部干扰、例如喷嘴周围的上升气流，从而可以在盖5内形成稳定状态的气氛，使从气体流路形成用盖开口部3-1喷出的气体也始终稳定地向下流动。

在盖5的外侧配置高频感应线圈6并使高频电流流过该高频感应线圈6，由此对喷嘴2进行高频感应加热。优选用耐热性的绝缘体来制造盖5，以使其不会被感应加热，作为该绝缘体优选使用石英玻璃等。当如上所述用透明的耐热性绝缘体来制造盖5时，可以从外侧观察到盖5的内部。

落下的熔融玻璃由等在喷嘴下方的成形模具接住。为了使玻璃滴的质量稳定，使等待的成形模具的承接熔融玻璃下端的承接面与喷嘴下端的距离固定，由此来承接落下的熔融玻璃的下端，并通过熔融玻璃到达承接面时的冲击而使玻璃在线状部分处分离。图3示出了上述成形模具的垂直截面图。用成形模具13的承接面13-1来承接熔融玻璃滴14。由于承接面13-1向设置在成形模具13的上表面的凹部13-2的底部方向倾斜，所以熔融玻璃滴14会从承接面13-1滑入(滚入)到凹部13-2内。

如图3所示，凹部13-2的截面具有从下向上扩展为喇叭状的形状，在凹部13-2的底部设置有一个向上喷出气体的气体喷出口。导入凹部13-2的熔融玻璃滴14朝向凹部底部一边沿凹部内壁滚动一边下降，但是由于凹部的内径随着下行而减小，所以玻璃滴14在下降的过程中受到的向上的风压逐渐增强。结果，玻璃滴14在凹部13-2内上升，但由于当上升时向上的风压变弱，所以再次一边沿凹部内壁滚动一边下降。这样，玻璃滴14在短时间内重复以下运动：在凹部内上升，然后一边滚动一边下降。由于熔融玻璃滴沿凹部内壁滚动的方向是随机的，所以在重复上述运动的过程中玻璃滴14形成为球状并同时冷却，从而成形为球状预成形件。当冷却到预成形件不会变形的温度时取出凹部13-2内的预成形件，并以玻璃不会破裂的速度将其冷却至室温。

通过使用多个成形模具来重复上述工序，可以批量生产等质量的球状预成形件。这样，得到由3000个平均质量M_AV为100.16mg、质量公差的比例为±0.21×M_AV％以内的、球状的光学玻璃制预成形件所构成的预成形件组。另外，上述平均质量M_AV和质量公差的比例是从得到的多个预成形件中取出500个而求出的值。

实施例2(玻璃制预成形件组的制造示例)

除了使用含有B₂O₃、SiO₂、La₂O₃、ZnO、CaO、Li₂O，折射率nd为1.69350，阿贝数vd为53.20的光学玻璃以外，与实施例1同样地制造预成形件组，得到由3000个平均质量M_AV为99.88mg、质量公差的比例为±0.27×M_AV％以内的、球状的光学玻璃制预成形件构成的预成形件组。

另外，上述平均质量M_AV和质量公差的比例是从得到的多个预成形件中取出500个而求出的值。

实施例3(玻璃制预成形件组的制造示例)

除了使用含有P₂O₅、Nb₂O₅、TiO₂、BaO、Li₂O，折射率nd为1.82114，阿贝数vd为24.06的光学玻璃以外，与实施例1同样地制造预成形件组，得到由3000个平均质量M_AV为99.81mg、质量公差的比例为±0.31×M_AV％以内的、球状的光学玻璃制预成形件构成的预成形件组。

另外，上述平均质量M_AV和质量公差的比例是从得到的多个预成形件中取出500个而求出的值。

实施例4(玻璃制预成形件组的制造示例)

除了不控制喷嘴2的下端(流出口)的温度和湿度以外，与实施例1～3同样地制造预成形件组，得到均由3000个平均质量M_AV为100.25mg、质量公差的比例为±0.43×M_AV％以内的、球状的光学玻璃制预成形件构成的多个预成形件组。

另外，上述平均质量M_AV和质量公差的比例是从得到的多个预成形件组中分别取出500个而求出的值。

实施例5(玻璃制预成形件组的制造示例)

除了不设置防振台以外，与实施例1～3同样地制造预成形件组，得到均由3000个平均质量M_AV为100.38mg、质量公差的比例为±0.47×M_AV％以内的、球状的光学玻璃制预成形件构成的多个预成形件组。

另外，上述平均质量M_AV和质量公差的比例是从得到的多个预成形件组中分别取出500个而求出的值。

比较例1(玻璃制预成形件组的制造示例)

除了不控制喷嘴2的下端(流出口)的温度和湿度、不设置防振台以外，与实施例1～3同样地制造预成形件组，得到均由3000个平均质量M_AV为100.74mg、质量公差的比例为±0.79×M_AV％以内的、球状的光学玻璃制预成形件构成的多个预成形件组。

另外，上述平均质量M_AV和质量公差的比例是从得到的各个预成形件组中分别取出500个而求出的值。

实施例6(光学元件的制造示例)

使用在实施例1～5中得到的各个预成形件组，通过精密模压成形分别制造具有图5所示的截面形状的小型非球面透镜。任何一个透镜均未观察到破损，并且都具有作为透镜的充分的光学性能。另外，在各个透镜的侧边24、帽檐形平坦部22上转印了模压成形模具成形面，侧边24和帽檐形平坦部22相交的棱25是带圆角的自由表面。可确认出在各个透镜上未产生成形毛刺。

这些非球面透镜作为构成移动电话中内置的摄像装置的摄像光学***的透镜而发挥作用。将通过除了形状以外与这样得到的透镜完全相同的方法制造的、具有作为定位基准面的侧边和帽檐形平坦部的透镜组装到透镜固定器中，并在使定位基准面与固定器抵接的状态下进行固定，由此能够将各个透镜准确地排列在固定器内。

通过对比上述实施例1～5和比较例1可知：通过对熔融玻璃的流出口采取防振措施和/或控制其气氛温度和湿度，即使得到的构成预成形件组的预成形件的平均质量小至100mg的程度时，也可以减小预成形件之间的质量公差。另外，通过上述实施例6可知：能够以良好的批量生产性由上述各个预成形件组制造出高精度的光学元件。

(工业实用性)

根据本发明，可以提供一种各个预成形件之间的体积差异受到了极为严格的控制的精密模压成形用玻璃制预成形件组、以极高的生产率由熔融玻璃来制造该预成形件组的方法、以及由上述预成形件组或者由构成通过上述方法得到的预成形件组的预成形件来制造光学元件的方法。

Claims (6)

1.一种玻璃制预成形件组，包括供于精密模压成形的多个玻璃制预成形件，其特征在于，

玻璃制预成形件的质量公差相对于玻璃制预成形件的平均质量M_AV的比例为±0.5×M_AV[％]以内。

2.如权利要求1所述的玻璃制预成形件组，其中，

所述玻璃制预成形件是整个表面由熔融状态的玻璃固化而形成的球状的玻璃制预成形件。

3.一种玻璃制预成形件组的制造方法，所述玻璃制预成形件组包括供于精密模压成形的多个玻璃制预成形件，所述方法的特征在于，

从采取了防振措施和/或控制了气氛的温度和湿度的流出口依次滴下以恒定流量流出的熔融玻璃来进行成形。

4.如权利要求3所述的玻璃制预成形件组的制造方法，其特征在于，

在向得到的熔融玻璃滴施加风压而使其漂浮的同时进行所述熔融玻璃滴下后的成形。

5.一种光学元件的制造方法，其特征在于，

对构成权利要求1、2所述的玻璃制预成形件组或通过权利要求3、4所述的方法得到的玻璃制预成形件组的玻璃制预成形件进行加热，并进行精密模压成形。

6.如权利要求5所述的光学元件的制造方法，其中，

通过在玻璃上转印具有上模具、下模具、体模具的模压成形模具的各个成形面来进行精密模压成形，

使通过转印上模具的成形面而形成的面与通过转印体模具的成形面而形成的面所成的棱、和/或通过转印下模具的成形面而形成的面与通过转印体模具的成形面而形成的面所成的棱为自由表面，如此来进行精密模压成形。

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