JP2000053428A

JP2000053428A - 光学素子の製造方法及びその製造装置、並びに光学素子

Info

Publication number: JP2000053428A
Application number: JP10221642A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sakakibara; 啓行榊原
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-08-05
Filing date: 1998-08-05
Publication date: 2000-02-22

Abstract

(57)【要約】【課題】リヒートプレスによるレンズ成形時に空気溜り
が発生しない光学素子の製造方法及びその製造装置、並
びに光学素子を提供すること。【解決手段】キャビティー１の光学面型２の外周フラッ
ト部３に溝４を設ける。これにより光学面型２の外周フ
ラット部３との境に生じがちな空気溜りの発生を防止す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスレンズ等の
光学素子（特に、レンズ成形時におけるレンズ材料と成
形金型との間の空気溜りを防止する光学素子）の製造方
法及びその製造装置、並びにこれにより作製される光学
素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラスレンズの成形方法として
は、煩雑な工程を伴う研磨、仕上げによる加工方法に代
り、高周波などによる誘導加熱方式等により、予め計量
されたガラス塊を可塑化して、上下型からなる精密プレ
スにより所定形状に直接加工することによって光学素子
を形成することが知られている。

【０００３】このような光学素子の成形装置としては、
例えば図８に概略示すようなリヒートプレスが用いられ
る。このリヒートプレスにより両凸レンズを成形する場
合は、図８に示すように、同軸上の上下に配された断熱
継手１７にそれぞれ連結されたダイ１５、１６と、この
ダイ１５、１６にそれぞれ支持された凹状の光学面型を
形成したキャビティー１３、１４とが上下に対向配置さ
れ、更に、上方の断熱継手１７がシリンダー１８に連結
され、このシリンダー１８の作動により上下動する。

【０００４】そして、図８（ａ）に示すように、シリン
ダー１８を上方向に作動させ、両キャビティー１３、１
４間に例えば球状のガラス塊からなる材料１９を入れ、
材料１９を加熱Ｈして軟化させる。

【０００５】次に図８（ｂ）に示すように、シリンダー
１８を下方向に作動させて加圧することにより、軟化し
た材料１９がキャビティー１３、１４からなる光学面型
２０及び外周フラット部２１で形成された空間に充填さ
れる。

【０００６】そして所定時間の冷却後、図８（ｃ）に示
すように、シリンダー１８の作動によりキャビティー１
３、１４間を開いて成形品を取り出せば、図８（ｄ）に
示すように、光学面２０Ａ、外周フラット部２１Ａが転
写により複製された両凸レンズ２２が形成される。

【０００７】図９は、上記した図８における材料１９が
加圧により、上下キャビティー１３、１４に形成された
型内に充填される過程を示したものであり、このような
両凸レンズ成形を球状の材料から成形する場合は、中心
から外方向にかけて徐々に材料と型が接触することによ
り所望のレンズを得ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
なリヒートプレスによる従来のレンズ成形においては、
上下型の中心部及び外周フラット部の圧力が高いために
空気が製品内部に残ってしまうことがある。

【０００９】通常の型及び材料の形状によっては、中心
から外部に向かって徐々に圧力が低くなる場合が多い
が、特にメニスカス形状のレンズを成形する場合は、外
周部で圧力が高くなりがちで、外周部が先にシールされ
てしまい空気が密閉され易い。

【００１０】図１０は、リヒートプレスによる凸レンズ
成形時の要部を示す概略図であり、材料１９が球状であ
る場合を示すものであるが、下方のダイ２７に支持され
光学面型２９が形成された下型のキャビティー（以下、
下型と称することがある。）２５に対し、上型のダイ２
７に支持され突部２８が形成された上型のキャビティー
（以下、上型と称することがある。）２６が対向配置さ
れ、両キャビティー間に材料１９を配した図（ａ）の状
態から、材料１９を加熱軟化後、図１０（ｂ）の状態に
加圧を始めると、図示の如く、上型２６の突部２８とそ
の外周フラット部３３との境に空気溜り３０が生じ易
い。

【００１１】そして、図１０（ｃ）の如く加圧を続けて
も依然として空気溜り３０は解消されず、図１０（ｄ）
の加圧終了後も空気溜り３０は型内に残る結果となり所
望の製品が得られないことがある。

【００１２】また、図１１は上記の同じリヒートプレス
を使用し、材料３１が板状の場合を示すものであるが、
この場合は、図示の如く、図１１（ｃ）の段階では、図
１０の場合と同様な現象が起こるが最後には解消され
る。

【００１３】しかし、この場合は図１１（ｂ）に示す如
く、図１０の場合とは反対に、下型２５の外周フラット
部３２との境に近い光学面型２９の稜線部に空気溜り３
０が生じ易く、上記と同様に所望の製品を得られないこ
とがある。従って、どのような形状の材料を用いようと
もこのような空気溜りの発生を防止することが重要であ
る。

【００１４】このような成形装置において、成形型に空
気の封じ止み防止対策又は空気の流れの改善対策として
は、例えば特開平６−２９８５３７号公報及び特開平５
−１６３０２９号公報により開示されている。しかし、
これらはいずれも目的が異なり、上記した問題の有効な
解決策は存在しない。

【００１５】従って、本発明の目的は、成形時に成形型
内の気体の排出効果を高め、空気溜りの如き箇所の発生
を防止して、所望の光学素子が得られる光学素子の製造
方法及びその製造装置、並びに光学素子を提供すること
にある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、一対の
成形型間で光学素子材料を加圧することによって、曲面
部と平坦部とを有する光学素子を製造するに際し、前記
一対の成形型の少なくとも一方において前記平坦部に対
応する箇所に気体排出手段を設け、この気体排出手段を
通して前記一対の成形型間の気体を排出する、光学素子
の製造方法（以下、製造方法と称する。）に係るもので
ある。

【００１７】本発明によれば、平坦部に対応する箇所
で、少なくとも一方の成形型に気体排出手段を設けるの
で、成形時に成形型内の気体をこの気体排出手段によっ
て効果的に排出することができる。その結果、空気溜り
の如き現象を生じることがなく、所望の光学素子の製造
方法を提供することができる。

【００１８】また、本発明は、一対の成形型間で光学素
子材料を加圧することによって曲面部と平坦部とを有す
る光学素子を製造する装置であって、前記一対の成形型
の少なくとも一方において前記平坦部に対応する箇所に
気体排出手段が設けられている光学素子の製造装置（以
下、製造装置と称する。）に係るものである。

【００１９】本発明によれば、上記した製造方法に基づ
く装置であるので、所望の光学素子を再現性良く製造で
きる製造装置を提供することができる。

【００２０】また、本発明は、曲面部と平坦部とを有
し、加圧成形によって作製された光学素子であって、前
記加圧時に成形された凸部が前記平坦部に存在している
光学素子（以下、光学素子と称する。）に係るものであ
る。

【００２１】本発明によれば、加圧の際、平坦部に凸部
が形成され、この凸部を、例えば、成形後の加工や位置
決め等に利用することができる。

【００２２】本発明の光学素子において、平坦部に形成
される凸部はそのまま残してもよく、または除去しても
よく、更に凸部を含む平坦部を除去してもよく、本発明
の光学素子はこれらいずれの形態も含む概念である。

【００２３】

【発明の実施の形態】上記の製造方法、製造装置及び光
学素子においては、前記曲面部を光学面、前記平坦部を
非光学面として光学素子を形成することが望ましい。

【００２４】そして、同軸上に対向配置した上型と下型
との間に前記光学素子材料を配し、この材料を加熱しな
がら前記上型と前記下型とで前記材料を加圧して前記光
学素子を製造するに際し、前記上型と前記下型との間の
気体を排出する前記気体排出手段として、前記上型及び
／又は前記下型の外周部のフラット面に通気用凹部を少
なくとも１つ設けることが望ましい。

【００２５】この場合、前記通気用凹部としての溝を前
記型の半径方向に設け、前記溝は放射状に設けてもよ
い。そして、上記した成形型はリヒートプレスに用いる
ことが望ましい。

【００２６】また、前記気体排出手段の位置において前
記平坦部と一体に形成された凸部を基準にして、成形さ
れた光学素子を後加工することが望ましい。

【００２７】また、前記気体排出手段の位置において前
記平坦部と一体に形成された凸部をそのまま残してもよ
く、凸部を除去してもよい。

【００２８】上記により、凸レンズの製造及び凹レンズ
の製造を行うことが望ましい。そして、これらのレンズ
の材料としては、ガラスやプラスチック等を用いること
ができる。

【００２９】これにより、光学ピックアップ用の光学素
子及び鏡筒用光学素子の製造を好適に行うことができ
る。

【００３０】以下、本発明を実施の形態に従い更に詳細
に説明する。

【００３１】図１は、リヒートプレス用の下型となる凸
レンズ製作用のキャビティーを示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面図である。なお、上
型用のキャビティーは図示省略する。

【００３２】図示の如く、このキャビティー１の上面に
は凹状の光学面型２が形成され、その外周にはフラット
部３が形成され、この外周フラット部３の一部に溝４を
設けている。

【００３３】図１１で既述したように、このようなメニ
スカス形状のレンズを板状の材料から成形する場合には
レンズ凸面の光学面型２内に空気溜まりが残る可能性が
高い。これも外周フラット部３の上下キャビティー間が
狭く圧力が高くなってしまうときに発生し易い。特に平
板状材料から成形する場合は、凸レンズの光学面を形成
するキャビティーの内部の空気が、光学面型２と外周フ
ラット部３のエッジ部でシールされ易いために空気溜ま
りの発生確率が高い。

【００３４】つまり、メニスカスレンズを成形する場合
は、外周フラット部３で圧力が上り、圧力が低い部分に
空気が残ってしまうためである。この現象は、球状の材
料を使用するときでも希に起きる。即ち、変形量が大き
過ぎて材料が中心部から徐々に充填されず、先に外周部
に回り込んでしまうためである。この現象は板状の材料
使用時に顕著に現れる。

【００３５】従って、図１に示す如く、外周フラット部
３の一部に溝４を設けることによって、光学面型２のう
ち圧力の低い稜線部に溜りがちな空気が、この部分がシ
ールされる前に排出され空気溜りとなって残ることがな
くなり、キャビティー１の光学面型２の形状をそのまま
転写するのに有効である。

【００３６】この溝４は、レンズの種類及び大きさに応
じて複数箇所に設ける方が効果的である。図２はキャビ
ティー１Ａの外周フラット部３に十字状の放射方向に溝
４を設けたものであり、また図３はキャビティー１Ｂの
外周フラット部３に放射状の８箇所に溝４を設けたもの
である。

【００３７】上記した成形型により作製される凸レンズ
を図４〜図６に示す。

【００３８】まず、図４は図１に示した成形型によって
得られ、光学面６と反対側に凹部８を有する凸レンズ５
を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は底
面の斜視図である。従って、このレンズ５の外周フラッ
ト部７に、前記溝４に対応して凸部９が形成される。

【００３９】また、図５は凸部９の数のみが図４とは異
なり、図２に示した成形型によって得られる凸レンズ５
Ａであり、図６は図３に示した成形型によって得られる
凸レンズ５Ｂであり、いずれもそれぞれの成形型に設け
られている溝４に対応する位置に凸部９が形成される。

【００４０】しかし、図１０で既述したように、特にメ
ニスカス形状のレンズを球状の材料から成形する場合に
は、上型の突部２８の面と外周フラット部３３との境に
空気溜まりが残る可能性がある。これも反対側の外周フ
ラット部３２の部分と同様に上下キャビティー間が狭く
圧力が高くなりがちなために発生する。

【００４１】従って、図７に示す如く、図１で示した下
型と同様に、上型用のキャビティー１０にも外周フラッ
ト部１３に溝１２を設けることが有効である。これによ
り、レンズの凹面を形成するキャビティー１０の突部１
１から外周フラット部１３にかけて溜り易い空気を排出
させることができる。この場合も複数の溝を設けてもよ
いことは勿論である。

【００４２】この凸部９は、後述するような、板状材料
から同時に多数取りしたレンズの切り出し加工における
基準線として、又はセッティング時の位置合せ等に利用
することができる。そして、その後はそのまま残しても
よく、また凸部９は研磨等により除去してもよく、凸部
９を含む周縁フラット部７を除去してもよい。

【００４３】上記した如く、空気溜りの発生を防止する
ためには空気の排出手段を設けることが有効な対策であ
るが、レンズを成形する材料の形状も空気溜りを生じさ
せないための重要な要素である。即ち、空気溜りの発生
原因は型や材料の形状に左右される。

【００４４】従来、このようなメニスカスレンズは、楕
円体の材料を用いて成形していた。楕円体の材料は光学
面の形状に近似の形状であるためその中心部から徐々に
接触させられる可能性が高いためである。しかしこの楕
円体の材料は型との位置決めが困難なため、外周側面部
を規制する成形が難しい。即ち一方向だけに充填しすぎ
て型を破損する場合がある。これを防止するためには芯
取りなどの後加工が必要となり、これによってコストア
ップの原因となる上、凸量が少なくフラットに近い形状
のレンズでは芯取りは極めて困難となる。

【００４５】従って、一つの成形型で一つのレンズを成
形する場合には球形の材料を使用することが効果的であ
る。

【００４６】このように、楕円体や球形の材料では、材
料１個で１個の光学素子を得ることができるが、平板の
材料では、１枚の材料に多数個の光学面を形成すること
ができるメリットがある。

【００４７】従って、例えば同形状のレンズを多数個作
製する場合には、同時に多数個を成形する型を使用し、
その材料としては平板材料が用いられるが、これに用い
られる成形型には本実施の形態のような空気排出用の溝
は不可欠である。

【００４８】また、上記した実施の形態は本発明の技術
的思想に基づいて種々に変形することができる。例え
ば、上記の空気排出用の溝は横方向に設けられている
が、キャビティーに縦方向の溝を形成することもでき
る。

【００４９】また、溝は全てキャビティーに設けられて
いるが、予め材料自体に溝を設けておくこともできる。

【００５０】また、溝の形状や数も上記した形態に限ら
ず適宜に変更することができる。

【００５１】本実施の形態によれば、リヒートプレスに
よるレンズ成形の際に空気溜りが生じ易い箇所に通じる
位置に空気排出用の溝を設けるので、加圧成形時に空気
が溜り易い場所に存在する空気が効果的に排出される。
従って、空気溜りを残すことなく、所望通りの光学面が
複製された良好なレンズを形成することができる。

【００５２】これにより成形したレンズのフラット部７
に形成される上記溝に対応する凸部９は、例えば、平板
材料により多数取り用に形成されたレンズ群から、個々
のレンズサイズ寸法に切り出す際の切断位置の基準とし
て有効利用することができる。また、レンズセッティン
グの際の位置決めとして利用することができる。

【００５３】

【発明の効果】上記した如く、本発明は一対の成形型間
で光学素子材料を加圧することによって、曲面部と平坦
部とを有する光学素子を製造するに際し、前記一対の成
形型の少なくとも一方において前記平坦部に対応する箇
所に気体排出手段を設け、この気体排出手段を通して前
記一対の成形型間の気体を排出するので、成形時の成形
型内の気体を気体排出手段によって効果的に排出するこ
とができる。その結果、成形品と型との間に発生する空
気溜りの如き現象を生じることがなく、所望の光学素子
を得ることができる。

【００５４】また、光学素子の平坦部に前記気体排出手
段に対応する凸部を有する光学素子が得られ、例えばこ
の凸部を後加工や位置決め等に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるリヒートプレス用下
型のキャビティーを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面図である。

【図２】同、他のキャビティーを示し、（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）のIIｂ−IIｂ線断面図である。

【図３】同、更に他のキャビティーを示し、（ａ）は平
面図、（ｂ）は（ａ）のIII ｂ−III ｂ線断面図であ
る。

【図４】同、成形されたレンズを示し、（ａ）は正面
図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は底面の斜視図である。

【図５】同、他のレンズを示し、（ａ）は正面図、
（ｂ）は底面図である。

【図６】同、更に他のレンズを示し、（ａ）は正面図、
（ｂ）は底面図である。

【図７】同、リヒートプレス用上型のキャビティーを示
し、（ａ）は（ｂ）のａ−ａ線断面図、（ｂ）は底面図
である。

【図８】リヒートルプレスによる両凸レンズの成形工程
を示し、（ａ）は加圧前、（ｂ）は加圧、（ｃ）は加圧
後、（ｄ）は成形されたレンズを示し一部を破断図示し
た斜視図である。

【図９】リヒートルプレスによる両凸レンズ成形時の材
料の充填過程における要部の概略図を示し、（ａ）は充
填前、（ｂ）は充填中、（ｃ）は充填後である。

【図１０】リヒートルプレスによる球状材料からの凸レ
ンズ成形時における空気溜りの発生状況を示す要部の概
略図を示し、（ａ）は加圧前、（ｂ）は加圧始め、
（ｃ）は加圧進行中、（ｄ）は加圧終了時である。

【図１１】リヒートルプレスによる板状材料からの凸レ
ンズ成形時における空気溜りの発生状況を示す要部の概
略図を示し、（ａ）は加圧前、（ｂ）は加圧始め、
（ｃ）は加圧進行中、（ｄ）は加圧終了時である。

【符号の説明】

１、１Ａ、１Ｂ、１０、１３、１４…キャビティー、２
…光学面型、３、７、１３…外周フラット部、４、１２
…溝、５、５Ａ、５Ｂ…凸レンズ、６…光学面、８…凹
部、９…凸部、１１…突部、１５、１６…ダイ、１７…
断熱継手、１８…シリンダー、１９…材料、２２…両凸
レンズ、３０…空気溜り、Ｈ…加熱

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の成形型間で光学素子材料を加圧す
ることによって、曲面部と平坦部とを有する光学素子を
製造するに際し、前記一対の成形型の少なくとも一方に
おいて前記平坦部に対応する箇所に気体排出手段を設
け、この気体排出手段を通して前記一対の成形型間の気
体を排出する、光学素子の製造方法。
【請求項２】前記曲面部を光学面、前記平坦部を非光
学面とする光学素子を形成する、請求項１に記載した光
学素子の製造方法。
【請求項３】同軸上に対向配置した上型と下型との間
に前記光学素子材料を配し、この材料を加熱しながら前
記上型と前記下型とで前記材料を加圧して前記光学素子
を製造するに際し、前記上型と前記下型との間の気体を
排出する前記気体排出手段として、前記上型及び／又は
前記下型の外周部のフラット面に通気用凹部を少なくと
も１つ設ける、請求項１に記載した光学素子の製造方
法。
【請求項４】前記通気用凹部としての溝を前記型の半
径方向に設ける、請求項３に記載した光学素子の製造方
法。
【請求項５】前記溝を放射状に設ける、請求項４に記
載した光学素子の製造方法。
【請求項６】リヒートプレス型を用いる、請求項１に
記載した光学素子の製造方法。
【請求項７】前記気体排出手段の位置において前記平
坦部と一体に形成された凸部を基準にして、成形された
光学素子を後加工する、請求項１に記載した光学素子の
製造方法。
【請求項８】前記気体排出手段の位置において前記平
坦部と一体に形成された凸部をそのまま残す、請求項１
に記載した光学素子の製造方法。
【請求項９】前記気体排出手段の位置において前記平
坦部と一体に形成された凸部を除去する、請求項１に記
載した光学素子の製造方法。
【請求項１０】凸レンズを製造する、請求項１に記載
した光学素子の製造方法。
【請求項１１】凹レンズを製造する、請求項１に記載
した光学素子の製造方法。
【請求項１２】光学ピックアップ用の光学素子を製造
する、請求項１に記載した光学素子の製造方法。
【請求項１３】鏡筒用光学素子を製造する、請求項１
に記載した光学素子の製造方法。
【請求項１４】一対の成形型間で光学素子材料を加圧
することによって曲面部と平坦部とを有する光学素子を
製造する装置であって、前記一対の成形型の少なくとも
一方において前記平坦部に対応する箇所に気体排出手段
が設けられている、光学素子の製造装置。
【請求項１５】前記曲面部を光学面、前記平坦部を非
光学面とする光学素子が形成される、請求項１４に記載
した光学素子の製造装置。
【請求項１６】同軸上に対向配置された上型と下型と
の間に前記光学素子材料が配され、この材料が加熱され
ながら前記上型と前記下型とで前記材料が加圧されて前
記光学素子が製造される装置であって、前記上型と前記
下型との間の気体を排出する前記気体排出手段が設けら
れ、前記上型及び／又は前記下型の外周部のフラット面
に通気用凹部が少なくとも１つ設けられる、請求項１４
に記載した光学素子の製造装置。
【請求項１７】前記通気用凹部としての溝が前記型の
半径方向に設けられる、請求項１６に記載した光学素子
の製造装置。
【請求項１８】前記溝が放射状に設けられる、請求項
１７に記載した光学素子の製造装置。
【請求項１９】リヒートプレス型が用いられる、請求
項１４に記載した光学素子の製造装置。
【請求項２０】凸レンズが製造される、請求項１４に
記載した光学素子の製造装置。
【請求項２１】凹レンズが製造される、請求項１４に
記載した光学素子の製造装置。
【請求項２２】光学ピックアップ用の光学素子が製造
される、請求項１４に記載した光学素子の製造装置。
【請求項２３】鏡筒用光学素子が製造される、請求項
１４に記載した光学素子の製造装置。
【請求項２４】曲面部と平坦部とを有し、加圧成形に
よって作製された光学素子であって、前記加圧時に成形
された凸部が前記平坦部に存在している光学素子。
【請求項２５】前記凸部が半径方向に設けられてい
る、請求項２４に記載した光学素子。
【請求項２６】前記凸部が放射状に設けられている、
請求項２４に記載した光学素子。
【請求項２７】凸レンズである、請求項２４に記載し
た光学素子。
【請求項２８】凹レンズである、請求項２４に記載し
た光学素子。
【請求項２９】光学ピックアップ用である、請求項２
４に記載した光学素子。
【請求項３０】鏡筒用である、請求項２４に記載した
光学素子。