TWI389853B - 光學元件用預成形體 - Google Patents

Description

光學元件用預成形體

本發明係關於一種光學元件用預成形體及其製造方法，其用於成形光學機器中所使用之透鏡等光學元件。

本申請案主張根據2004年12月13日於日本國申請之專利申請案第2004－359591號、2005年2月23日於日本國申請之專利申請案第2005－47276號、以及2005年6月28日於日本國申請之專利申請案第2005－187810號之優先權利，且該案之內容以引用之方式併入本文中。

近年來，於數位相機等透鏡中，使用有成形為特定形狀之光學透鏡，並且凹透鏡、進而雙凹透鏡正在成為光學零件之主流。由精密且大量地製造該等光學透鏡之角度而言，下述方法包含一般性：暫且製造預成形體，將該預成形體供給最終成形模具，並進行熱間加工之方法，該預成形體將溶融的玻璃素材盡可能成形為近似於最終光學元件之形狀。

此方法降低光學玻璃於熱間加工時之變形量，縮短與模具之接觸時間，其結果係業者所期待之效果，即減少不合格成形，延長模具壽命，進而縮短單位產品成形所需時間。

以此經由暫且之成形預備體而製造光學元件之方法，揭示於各種文獻中。其中，涉及成形預備體形狀者並不太多。

另一方面，揭示有包含特殊形狀之玻璃成形預備體(例如，專利文獻1)。於該文獻中揭示有如下方法：即預先將按照特定大小切斷之玻璃構件，載置於包含圓形開口部之支持構件上，暫且經加熱軟化而使之近似於懸鏈曲線。進而將近似於該懸鏈曲線之玻璃構件向上下模含有凸面之成形模具上載置，以壓力成形之方法獲得包含雙凹面之玻璃成形預備體。

然而，近似於該懸鏈曲線之玻璃構件中，因使其單面為凸形狀，故於精密加壓成形時穩定性差，易產生不合格之成形。又包含下述獲得雙凹面光學元件之方法：自玻璃磚材切下玻璃素材，進行研削/研磨加工，但是於該情形時因重複多個步驟而消耗時間，結果使成本上升。

另一方面，預先揭示含有凸凹狀或雙凸狀形態之玻璃成形預備體(例如，專利文獻2)。

但是，於此揭示之玻璃成形預備體，譬如由於以適當對應於光學元件之最終形態而改變成形預備體之模具為前提，因而固定之玻璃成形預備體無法對應於所有最終形態之壓力。由此，必須考慮到成形預備體製造用模具之壽命，於降低成本之角度而言難以成為根本的解決方法。

[專利文獻1]日本專利特開平5－213622號公報[專利文獻2]日本專利特開平9－12318號公報

本發明提供一種光學元件用預成形體及其製造方法，其於一系列光學玻璃元件製造步驟中，延長成形模具之壽命，削減不合格成形品之產生率，且可以簡便方法製作而成。

本發明之第1光學玻璃元件成形用預成形體，設為大致扁平之半球形狀，且其半裂開面包含凹狀面。又，本發明之第2光學玻璃元件成形用預成形體，係大致厚的圓板形狀之光學玻璃元件成形用預成形體，且上面及下面均為包含凹狀面之形狀。又，本發明之第3光學玻璃元件成形用預成形體，係較薄之扁平形狀光學玻璃元件成形用預成形體，且上面及下面均係包含凸狀面之形狀。

根據如此態樣，於後述之成形步驟中，以凸狀壓模或凹狀壓模加壓時，上述凹狀面或凸狀面易於匹配或適應該凸狀壓模或凹狀壓模，且將壓模之推壓力均勻地施加於預成形體全體。又，預成形體不含有如與通常其他構件或零件扣合之突起物等，由專門之重力、以及接觸之對象面引起的壓縮力或摩擦力等而產生之剪斷力，決定落下之位置，又，該落下方式包含決定為穩定模具(對於些許變動穩定)或不穩定模具(些許變動導致更大變動，不穩定)之趨勢。當壓模形狀與預成形體之接觸面為不同形狀時，易導致不穩定。由此，無論壓模形狀為凸狀壓模、凹狀壓模之任一者，均將預成形體之形狀與壓模良好接觸，由此壓模之推壓力易於均勻施加於預成形體全體。因此，預成形體之穩定性良好，故可減少不合格成形之產生。

以此，重要的是，使後述成形步驟中使用之壓模的前端形狀，與預成形體之凹狀面、或凸狀面之於俯視時大致中心位置附近的曲面匹配。當壓模之前端形狀設為大致球面形狀時，較好的是預成形體之凹狀面、或凸狀面之大致中心位置附近的曲面，其曲率半徑大致與壓模之前端形狀的曲率半徑相等。

若預成形體之凹狀面的曲率半徑相對過大，則可導致推力過大地施加於預成形體之凹狀面的大致中心位置，若相對過小，則推力不會直接施加於預成形體之凹狀面的大致中心位置，原因係可導致施加至其周邊成環狀，進而，即使壓模稍傾斜，亦可導致偏向施加於環狀之一部分。於預成形體之凹狀面的大致中心位置附近之曲面，其曲率半徑較好的是，稍大於壓模之前端形狀的曲率半徑。原因係易於更均勻地施加推壓力。

若預成形體之凸狀面的曲率半徑相對過大，則可導致推力不會直接施加至預成形體的凸狀面之大致中心位置，而施加於該周邊成環狀，進而，即使壓模稍傾斜，亦可導致偏向施加於環狀之一部分，又，若相對過小，則可導致過大地施加於凸狀面之大致中心位置。於預成形體之凸狀面的大致中心位置附近之曲面，其曲率半徑更好的是，稍小於壓模之前端形狀的曲率半徑。原因係易於更均勻地施加推壓力。

又，較好的是，預成形體之凹狀面的大致中心位置附近的預成形體厚度與上述直徑之比，為1.0以下。又，更好的是該比為0.2以上。特別好的是該比為0.9以下。原因係可給予預成形體適當之變形量，以成形產品。

當預成形體之上面與下面均為包含凸狀面之形狀時，較好的是，於上面及下面凸狀面之大致中心位置附近的預成形體之厚度與上述直徑之比，為0.45以下。又，更好的是，該比為0.1以上。特別好的是，該比為0.3以下。若為該範圍內，則可使製造之預成形體產生較少破損，進而，因變形量較少，而可縮短加壓時間。

更具體者於下提供。

(1)一種光學玻璃元件成形用預成形體，其係於俯視時呈現出包含特定直徑之大致圓形狀，側視時，將包含向下凸曲線以及於上端側將包含大致水平之直線的扁平型半圓形狀，以自該凸曲線之最下部至該直線之距離為該扁平型半圓形狀之特定高度之方式而呈現，於上面包含凹狀面，且底面包含凸狀面者，其特徵在於：於上述俯視時大致圓形狀之大致中心位置，上面凹狀面係形成凹狀面最下部，於與上述大致中心位置對應之底面的中心位置之底面凸狀面形成為凸狀面最下部，上述扁平型半圓形狀之上述高度，對於上述俯視時大致圓形狀之上述直徑的比，為0.2至0.9。

(2)如上述(1)之光學玻璃元件成形用預成形體，其中於上述俯視時大致圓形狀之大致中心位置，上述凹狀面係於上述側視時自上述凹狀面最下部至上述上端側的上述直線之的距離，與於上述俯視時大致圓形狀的上述直徑之比，為0.02至0.9。

(3)如上述(1)或(2)之光學玻璃元件成形用預成形體，其中於上述俯視時大致圓形狀之大致中心位置，自上述側視時之上述凸狀面最下部至上述凹狀面最下部之距離之預成形體之厚度，與於上述俯視時大致圓形狀的上述直徑之比，為0.2至0.9。

(4)如(1)至(3)中任一項之光學玻璃元件成形用預成形體，其中於上述側視時上述扁平型半圓形狀之上述特定高度，與於上述俯視時大致圓形狀之上述直徑的比，為0.2至0.9。

(5)如上述(1)至(4)中任一項之光學玻璃元件成形用預成形體，其中上述凸狀面中，上述凸狀面最下部附近之曲率半徑，與上述凹狀面之上述凹狀面最下部附近之曲率半徑的比，為0.4至10。

(6)一種光學玻璃元件用預成形體，其係於俯視時呈現出包含特定直徑之大致圓形狀，且於上面及下面均包含凹狀面者，其特徵在於：於上述俯視時大致圓形狀之大致中心位置，上面凹狀面係形成凹狀面最下部，於與上述大致中心位置對應之下面中心位置之底面之凹狀面形成為凹狀面最上部，於側視時之扁平型橢圓形狀之高度，對於俯視時大致圓形狀之直徑(D)的比，為0.1~0.9。

(7)一種預成形體，其係於俯視時呈現出包含特定直徑之大致圓形狀，且包含扁平型橢圓形狀，該扁平型橢圓形狀含有側視時與上端及下端側大致水平之直線，將側視時上端與下端之距離設為該扁平型橢圓形之特定高度(h)，且上面及下面均包含凹狀面之光學玻璃元件成形用者，其特徵在於，於上述俯視時大致圓形之大致中心位置，上面凹狀面係形成凹狀面最下部，於與上述大致中心位置對應之下面中心位置之底面凹狀面形成為凹狀面最上部，於側視之扁平型橢圓形狀之高度，對於俯視時大致圓形狀之直徑(D)的比，為0.1~0.9。

(8)如(6)所述之光學玻璃元件成形用預成形體，其中側視時於一方凹狀面中，自上述凹狀面最下部至上端側之距離(△h1)，與上述側視時於他方凹狀面中，自上述凹狀面最上部至下端側之距離(△h2)的和(△h1＋△h2)，對於上述俯視時大致圓形狀之直徑(D)的比，為0.02~0.9。

(9)如(6)或(8)所述之光學玻璃元件成形用預成形體，其中上述側視時於一方凹狀面中，自上述凹狀面最下部至他方凹狀面中上述凹狀面最上部之距離之預成形體之厚度(t)，對於上述俯視時之大致圓形狀之直徑(D)的比，為0.2~0.9。

(10)如(6)至(9)中任一項所述之光學玻璃元件成形用預成形體，其中上述側視時於一方凹狀面中，上述凹狀面最下部附近之曲率半徑(R1)，對於上述側視時於他方凹狀面中，上述凹狀面最上部附近之曲率半徑(R2)的比為0.1~10。

(11)一種光學玻璃元件成形用預成形體，其係於俯視時呈現出包含特定直徑之大致圓形狀，且上面及下面均包含凸狀面者，其特徵在於：於上述俯視時大致圓形狀之大致中心位置，上面凸狀面係形成凸狀面最上部，於與上述大致中心位置對應之下面中心位置之底面凸狀面形成為凸狀面最下部，且自側視時之上面凸狀面的最上部至下面凸狀面的最下部之距離之預成形體厚度(t)，對於上述俯視時大致圓形狀之直徑(D)的比，為0.45以下。

(12)如(1)至(11)中任一項之光學玻璃元件成形用預成形體，其中含有作為光學用較好的材料，即矽硼酸系或鑭系光學玻璃。

(13)一種光學元件，其將上述(1)至(12)中任一項之預成形體精密加壓成形而成。

較好的是，對於本發明之第1預成形體，將成為其上面之凹狀面朝上，前端主要受到上模之推力，該上模包含與上述凹狀面之曲率半徑匹配的曲率半徑，使作為承受側之下模的凹形面、與匹配於預成形體底面之凸狀面的面之間，以壓縮方式成形為所期望之形狀。又，較好的是，對於第2預成形體，將凹狀面朝上，前端主要受到上模之推力，該上模包含與凹狀面之曲率半徑匹配的曲率半徑，使作為承受側之下模的凸形面、與匹配於預成形體底面之凹狀面的面之間，經壓縮而成為所期望之形狀。又，較好的是，對於第3預成形體，將凸狀面朝上，前端主要受到上模之推力，該上模包含與凸狀面之曲率半徑匹配之曲率半徑，使作為承受側之下模的凹形面、與匹配於預成形體底面之凸狀面的面之間，經壓縮而成為所期望之形狀。

下面關於本發明之第1預成形體，參照圖1至4詳細說明。又，關於本發明之第2預成形體，參照圖5至8詳細說明。又，關於本發明之第3預成形體，參照圖9至12詳細說明。再者，下述實施形態之說明中，對於共同的構成要素，附有相同圖式序號，而將其說明省略或簡略化。

本說明書中，所謂預成形體之高度，係指將預成形體之一側置於下方，於水平靜置之情形下，自靜置面垂直向上至最高位置為止的距離。所謂預成形體之中心厚度，係指於預成形體之大致中心處預成形體之厚度的間距。所謂預成形體之凹部深度，係指將預成形體之一側置於下方，於水平靜置之情形下，自凹部最低點引一直線，其於側視時大致與上端側或下部側水平，自靜置面至該直線為止的距離。所謂預成形體外徑係指自上方觀看預成形體時之直徑。

<第1預成形體>

圖1為本發明之第1預成形體(或塊狀物)10之剖面圖。預成形體10包含如下形狀：於俯視時包含直徑(D)之圓形狀、或立體觀察時直徑為D之半球狀大致微扁平。該半球狀之如中心的位置，係圖中下側之凸形狀前端部之下面中心點12，且相當於凸狀面最下部。即使仰視時，亦呈現出以該下面中心點12為中心之直徑(D)的圓形。且顯示有於該下面中心點12上施加斜線之如回飛棒(boomerang)形狀(或打開之V形狀)的剖面19。該預成形體，其旋轉對稱於穿過下面中心點12的圖中垂直延伸之軸，又，其設為相對於包含剖面19之垂直面而面對稱之形狀。

剖面19如上所述，將其設為於左右側斜上延伸之形狀，該左右側之前端，於剖面中描畫出包含特定半徑之圓弧14，並向預成形體10之上面平滑地描畫出剖面之輪廓線。該上面含有自圓周部22平緩凹陷之凹狀面16，該圓周部22包含該預成形體之圖中最大高度(下面說明)，剖面19中之輪廓線，越過上述圓弧14且超過變曲點17，朝向凹狀面16之凹陷中心。於該變曲點17之前後有改變曲率，但是於実際製造中，根據製造方法或製造條件，有時位置或變曲程度不同。

預成形體10之凸部前端的下面中心點12附近，含有(球R1)之球面一部分。球R1之中心18位於上述旋轉對稱之軸上，但位於較凹狀面16之面的上部。該球R1之範圍，於該剖面19中，為(Deg1)以下之範圍。同樣地，預成形體10之凹狀面16之中心部，含有球R2之球面的一部分。(球R2)之中心20，位於上述旋轉對稱之軸上。該(球R2)之範圍，於該剖面19中，為(Deg2)以下之範圍。

預成形體10之凸部前端的下面中心點12以及圓弧14之間，設為特定的球面，而此時之中心不處於以圓為對象之軸上，而是較之偏向圖中右側(以圖中右側凸狀面為對象時，左側)。

於此，上述所使用之參數D、R1、R2、Deg1、Deg2，分別可使用下述範圍內者。

所謂本說明書中預成形體之高度，可指例如將下面中心點12置於下側，該中心點12成為預成形體凸部之頂部，且將預成形體10水平靜置之情形下，自靜置該預成形體之靜置面至垂直向上最高位置為止的距離，具體而言係圖1中(h)。即，於側視時將包含向下凸曲線以及於上端側將包含大致水平之直線的扁平型半圓形狀中，自該凸曲線之最下部至該直線之距離為該扁平型半圓形狀之特定高度(h)。

所謂預成形體之凹部深度，係指例如將預成形體之凸部置於下側，且將預成形體水平靜置之情形下，相當於自靜置面至預成形體凹部最底點為止之垂直距離(t)、與上述預成形體之高度(h)的差。具體而言相當於圖1中(△h)。即，於俯視時大致圓形狀之大致中心位置，自上面凹狀面之凹狀面最下部至上述上端側之上述直線為止的距離(△h)。

所謂預成形體之中心厚度，係指自凸部最高點至凹部最底點為止的距離。如圖1，相當於圖1中以(t)所表示之距離。

本說明書中所謂預成形體外徑，係表示自上方觀看預成形體時之直徑。圖1指以直徑(D)表示之距離。

本實施例中，較好的是凹部深度(△h)為預成形體外徑的0.02倍以上。又，較好的是，凹部深度(△h)為0.9倍以下。相對於外徑，若凹狀面16之凹部之過大凹陷，則於預成形體成形時，該預成形體易於產生破損，而導致不合格品之產生率增加。相反若過小凹陷，則於其後之精密加壓成形時，玻璃變形量過大，由此導致精密加壓成形時模具壽命降低以及週期時間之增加。

本發明之實施例中，較好的是中心厚度(t)為預成形體外徑(D)之0.2倍以上。又，較好的是，為預成形體外徑D之0.9倍以下。相對於外徑，若中心厚度過小，則於成形時預成形體易產生破損，導致不合格品之產生率增加。相反若中心厚度過大，則於其後之精密加壓成形時，玻璃變形量增大，導致模具壽命下降以及週期時間之增加。

於本發明之實施例中，較好的是，將高度(h)之下限設為預成形體外徑之0.2倍，上限設為0.9。於此相對於外徑，若高度過小，則餘料擴展而使外徑變大，厚度變薄，易產生破損。相反，若高度過大，則導致成形時變形量增大，使模具之壽命降低以及週期時間增加。

再者，本發明之預成形體並非特別限定於其外徑以及中心厚度者，於作業效率方面，較好的是可將該外徑之上限設為20 mm，更好的是15 mm，最好的是12 mm。又，該外徑之下限較好的是5 mm，更好的是7 mm，最好的是9 mm。又中心厚度之上限亦可較好的是18 mm，更好的是12 mm，最好的是8.5 mm。又，該中心厚度下限較好的是1.0 mm，更好的是2.0 mm，最好的是3.5 mm。

再者，為測量本發明預成形體之曲率半徑R，可使用例如Φ4測量器。具體而言，Φ4測量器係含有內徑Φ4杯與觸針之杯狀重規，觸針之位移量可由數位電錶而請出。首先使用基準板調整杯上面位置與觸針位置，並以該位置為基準(數位電錶之讀出值為零)。其次將預成形體之欲測量面壓至杯中，自數位電錶讀出觸針位置(△H)。將該值代入下述式(1)中，計算出曲率半徑R。

本發明之第1預成形體可根據圖2至4模式表示的R製造步驟而製造。圖2表示供給溶融玻璃且積存特定重量之玻璃塊11的裝置50以及步驟。成形前包含特定重量之玻璃塊11，自溶融玻璃供給裝置之噴嘴52，如一部分滴入供給口之溶融玻璃56所示，供給加熱至特定溫度之溶融玻璃，且將特定量積存於下模(或受模)54。此時，下模54使較細之空氣孔打開，如箭頭62所示，可供給熱風，溫風，冷風中任一者。該供給有助於下模長命化，但亦可不供給風。積存於下模54之溶融玻璃，於環境中稍受冷卻並成為玻璃塊11，且上模72被應用以前，與下模54一起移動。

圖3表示利用上模72之推力形成預成形體之凹部的裝置70以及步驟。與下模54一起移動之玻璃塊11，成為特定玻璃表面溫度之狀態，並可獲得含有凹部之光學元件用預成形體13，該凹部藉由配置於對向位置之上模72推壓而形成。此時自下模54之面60如箭頭62所示，供給特定溫度之風，並且亦如箭頭76所示，自上模72供給特定溫度之風。

又，下模54之形狀並非限定於特定曲率半徑，又其自身可噴出氣體，亦可不噴出氣體。圖4係除去形成圖3中凹狀面16之凹部的上模72，取出預成形體15作為製品。於上述圖2~4之說明中，假定自預成形體製造之光學元件為包含凹凸形狀之透鏡等。然而，於最終成形物為雙凹型透鏡等時，可使預成形體之受模自凸形或暫且以凹形承受者移行至凸形受模，由此使圖中下側面為凹形。而且，使用上述方法，可將形成之面全體或一部分適當調節為凹形。

<第2預成形體>

圖5係表示本發明第2預成形體之一例的剖面圖。該預成形體10a包含如下形狀：將以俯視時包含直徑(D)之圓形狀或立體觀察時包含直徑D之半球形狀設為扁平，並將此以上下對稱之方式而結合。即，圖5之下面形成凹部，不同於圖1之第1預成形體。

剖面包含左右側斜上進而左右側斜下延伸之形狀，該左右側前端於剖面中描畫出包含特定半徑之圓弧，且向預成形體之上面進而下面平滑地描畫出輪廓線。其上下面包含自圓周部平緩凹陷之凹狀面。該凹狀面之曲率半徑及深度可根據製造條件而自由變更。於此，上述所使用之參數D、R1、R2、Deg1、Deg2分別可使用下列範圍者。

本實施形態中較好的是，兩凹部深度之總和(△h1＋△h2)為預成形體外徑D之0.02倍以上，更好的是0.05倍以上，最好的是0.1倍以上。又較好的是，兩凹部深度之總和(△h1＋△h2)為預成形體外徑D之0.9倍以下，更好的是0.7倍以下，最好的是0.5倍以下。若相對於外徑兩凹部深度過深，則於成形預成形體時易產生破損，導致不合格品之產生率增加。相反若深度過淺，則於其後之精密加壓成形時導致玻璃變形量過大，精密加壓成形時模具之壽命降低以及週期時間之增加。

於本實施形態中較好的是，中心厚度t為預成形體外徑D之0.2倍以上，更好的是0.3倍以上，最好的是0.4倍以上。又較好的是，為預成形體外徑D的0.9倍以下，更好的是0.8倍以下，最好的是0.7倍以下。若相對於外徑中心厚度過小，則成形時預成形體易產生破損，且不合格品之產生率增加。相反若中心厚度過大，則於其後之精密加壓成形時，玻璃變形量過大，導致精密加壓成形時之模具壽命降低以及週期時間之增加。

於本實施形態中，將高度h之下限設為預成形體外徑D之0.1倍，較好的是0.2倍，最好的是0.3倍，且將上限設為預成形體外徑D之0.9倍，較好的是0.8倍，最好的是0.7倍。於此若相對於外徑高度過低，則餘料擴展而使外徑變大，厚度變薄，因此易產生破損。相反若高度過高，則成形時之變形量增大，導致模具之壽命降低以及週期時間之增加。

再者，本發明之預成形體並非特別限定於其該外徑以及中心厚度，於作業效率方面，較好的是可將其外徑之上限設為20 mm，更好的是15 mm，最好的是12 mm。又較好的是將其外徑之下限設為5 mm，更好的是7 mm，最好的是9 mm。又中心厚度較好的是設為18 mm，更好的是12 mm，最好的是8.4 mm。又中心厚度之下限較好的是可設為1.0 mm，更好的是設為2.0 mm，最好的是設為3.5 mm。

[製造例]

本實施形態中第2預成形體，可根據與第1預成形體同樣之製造步驟進行製造。即，如圖6至8所示，僅下模54a之面60a成為凸狀，不同於圖2至圖4之第1預成形體。除此以外，供給溶融玻璃、積存特定重量玻璃塊之裝置以及步驟(圖6)、利用上模72推壓而製造預成形體之步驟(圖7)、以及拆除上模作為製品而取出之步驟(圖8)，可使用與第1預成形體同樣之方法。藉此，可製造包含兩凹部之預成形體13a、15a。

<第3預成形體>

圖9係本發明第3預成形體之一例的剖面圖。該預成形體10b包含如下形狀：將以俯視時包含直徑(D)之圓形狀或立體觀察時包含直徑(D)之半球形狀設為扁平，並將此以上下對稱之方式而結合。即圖9中上面形成凸部，不同於圖1之第1預成形體。

剖面包含於左右側斜上延伸之形狀，該左右側之前端，於剖面上描畫出包含特定半徑之圓弧，且向預成形體之上面平滑地描畫出輪廓線。該上下面包含自圓周部平緩彎曲之凸狀面。該第3預成形體之直徑(D)以及厚度(t)，可根據製造條件而自由變更。此處上述所使用之參數D，t可分別使用下列範圍者。

本實施形態中較好的是，中心厚度t為預成形體外徑D之0.45倍以下，更好的是0.40倍以下。尤其是使用黏性較高之玻璃或Tg較高之玻璃時，由設定較少壓入量或使用能量衰減角度而言，0.3倍以下為最為實用。若相對於外徑中心厚度過厚，則進行壓力成形時耗費時間，且消費能量增大，不包含經濟性。又，較好的是預成形體之厚度t為外徑D之0.05倍以上，更好的是0.1倍以上。此係由於若預成形體之厚度過薄時，則於成形時易產生破損。

再者，本發明預成形體並非特別限定於該外徑以及中心厚度，於作業效率方面，較好的是可將其外徑之上限設為20 mm，更好的是18 mm，最好的是17 mm。又其外徑之下限較好的是可設為10 mm，更好的是12 mm，最好的是13 mm。又中心厚度之上限較好的是可設為6 mm，更好的是5.5 mm，最好的是5 mm。又中心厚度之下限較好的是可設為3 mm，更好的是3.5 mm，最好的是4 mm。

[製造例]

本實施形態中第3預成形體，可根據與第1預成形體同樣之製造步驟而製造。即，如圖10至12所示，僅上模72b之面74b成為凹狀，不同於圖2至圖4之第1預成形體。除此以外，供給溶融玻璃、積存特定重量玻璃塊之裝置以及步驟(圖10)、利用上模72b推壓而製造預成形體之步驟(圖11)、以及拆除上模作為製品取出之步驟(圖12)，可使用與第1預成形體同樣之方法。藉此，可製造包含雙凸部之預成形體13b、15b。

[實施例]

其次，就具體事例加以說明。

(實施例1)

利用玻璃溶融溫度為1100~1300℃之玻璃溶融爐溶解，且於900~1200℃溫度加熱導管前端之噴嘴52。其次將下模54配置於噴嘴52正下方且使玻璃塊11滴下，或以接近噴嘴52之方式使其上升，當下模54之凹成形面內填滿溶融玻璃時，使下模54下降，切斷溶融玻璃，獲得玻璃塊11。

下模54之材質係多孔金屬製，可以0.5~10 L/min之速度噴出空氣、氧、氮、氬等非活性氣體之一種或該等混合氣體。利用上模72推壓保持玻璃塊11之下模54，而獲得包含凹部之光學元件用預成形體13。於本實例中使用矽硼酸系或鑭系光學玻璃之兩種作為光學玻璃組合物。

(實施例2)

於與實施例1同樣之溫度條件下，利用無氣體噴出之下模54獲得玻璃塊11。使保持該玻璃塊11之下模54移動至設置有氣體噴出細孔之上模72的正下方，並且於玻璃表面溫度800~1150℃之狀態下，藉由配置於對向位置之上模72的推壓面74推壓，而獲得包含凹部之光學元件用預成形體13。

推壓方法係對玻璃塊11之開放面連續推壓1~10秒鐘。利用該方法而獲得之包含凹部之光學元件用預成形體13之表面成為光滑之鏡面。

以此方式所製成之玻璃預成形體，其中心厚度為外徑之0.3倍，凹部深度為外徑之0.06倍，高度為外徑之0.4倍。

(實施例3)

除將實施例1之下模設為包含凸狀之下模以外，以與實施例1同樣之方法進行製造，獲得包含兩凹部之光學元件用預成形體。本實施例中使用矽硼酸系或鑭系光學玻璃之兩種作為光學組合物。

(實施例4)

除將實施例2之下模設為包含凸狀之下模以外，以與實施例2同樣之方法進行製造，以獲得包含兩凹部之光學元件用預成形體。推壓方法係對玻璃塊之自由面連續推壓1~10秒鐘。以該方法獲得之包含兩凹部的光學元件用預成形體，其表面成為光滑之鏡面。又，所獲得之預成形體之中心厚度為外徑之0.4倍，兩凹部深度總和為外徑之0.2倍，高度為外徑之0.6倍。

(實施例5)

除將實施例1之上模設為包含凹部之上模以外，以與實施例1同樣之方法進行製造，獲得包含雙凸部之光學元件用預成形體。本實施例中使用矽硼酸系或鑭系光學玻璃之兩種作為光學組合物。

(實施例6)

以與實施例5同樣之方法進行製造，製造物性值不同之預成形體。實施例5與實施例6之預成形體的物性值於表4所示。

(試驗例1)

使用以實施例1或2製成之光學元件用預成形體進行精密加壓試驗。於試驗例1中使用下述作為本發明之預成形體：即其中心厚度為外徑之0.3倍，凹部深度為外徑之0.06倍，高度為外徑之0.4倍者。

將光學元件用預成形體加熱至相當於10⁴ ~10^{1 1} Pa．s之溫度。其次利用上模，以100~300 kg/cm² 加壓3~60 sec並冷卻，於脫模後，獲得最終成形品。

又作為比較例，將外徑10 mm且中心厚度為6.5 mm之雙凸預成形體，於相同壓力條件下進行精密加壓試驗。本光學元件用預成形體於精密加壓成形時穩定性佳，並且不合格成形品非常少。

本光學元件用預成形體與例如雙凸塊狀物之不合格情形的比較於表5所示。於此所謂不合格情形，係指破損、破裂、與模具之融著等，例如所謂不合格率2%，係指不合格品之產生數相對於壓射數之比例。

如表5所示，本發明之光學元件用預成形體於連續500射時，未產生不合格，另一方面雙凸塊狀物於第200射時，產生不合格。此係由於雙凸塊狀物於加壓時，塊狀物之穩定性較差，而且變形量較大。

(試驗例2)

使用實施例3或4中製成之光學元件用預成形體進行精密加壓試驗。試驗例2中使用下述作為本發明之預成形體：即其中心厚度為外徑之0.4倍，兩凹部深度總和為外徑之0.2倍，並且高度為外徑之0.6倍者。

將光學元件用預成形體加熱至相當於10⁴ ~10^{1 1} Pa．s之溫度。其次利用上模以100~300 kg/cm² 加壓3~60 sec並冷卻，於脫模後，獲得最終製品。

又作為比較例，將外徑10 mm且中心厚度為6.5 mm之雙凸預成形體(比較2)以及外徑11 mm且中心厚度為5.0 mm之凸凹預成形體(比較1)以同條件進行精密加壓試驗。

本光學元件用預成形體於精密加壓成形時極其穩定，且不合格成形率非常少。

本光學元件用預成形體與例如雙凸預成形體、凸凹預成形體之不合格成形率之比較於表6所示。於此所謂之不合格情形，係指破損、破裂、與模具之融著等，例如所謂不合格率為2%，係指不合格之產生數對壓射數之比例。

如表6所示，本發明之光學元件用預成形體於連續1000射時，不會產生不合格，另一方面雙凸預成形體於第500射時，產生3%之不合格，凸凹預成形體於第1000射時，產生不合格。此係主要由於加壓時預成形體之穩定性。

本發明之特徵在於：其係光學元件用預成形體，如上所述，於受模上承受以特定溫度加熱之溶融玻璃，進而利用配置於對向位置之上模推壓，藉此其外徑、深度、高度之尺寸包含特定關係。

使用該外徑、深度、高度之尺寸包含特定關係之預成形體，可減少精密加壓成形時之破損、破裂，以降低不合格品之產生率。進而，因模具壓入量減少，使玻璃變形量減小，且可使模具之壽命增加。藉此，修補壓模之頻率亦減少，故可提供廉價且包含外觀品質良好之凹形狀的光學元件用預成形體，進而由於形成凹形窪陷，於模壓成形時塊狀物之穩定性良好，並且變形量較小，故可縮短加壓時間，最終達到降低成本。

10．．．光學玻璃元件成形用預成形體

12．．．下面中心點

14．．．圓弧

16．．．凹狀面

17．．．變曲點

18．．．球R1之中心

19．．．剖面

20．．．(球R2)之中心

22．．．圓周部

50、70．．．裝置

52．．．噴嘴

54、54a．．．下模

56．．．溶融玻璃

60、60a、74b．．．模之面

62．．．箭頭

13．．．光學元件用預成形體

72、72b．．．上模

74．．．推壓面

76．．．箭頭

15．．．預成形體

15a、13a．．．預成形體

10a、10b．．．預成形體

13b、15b．．．預成形體

Deg1、Deg2．．．範圍

T．．．預成形體之厚度

圖1係預成形體之剖面圖。

圖2係溶融玻璃之供給步驟的說明圖。

圖3係利用上模推壓玻璃塊以製造預成形體之步驟說明圖。

圖4係表示自圖3狀態拆除上模之狀態圖。

圖5係第2實施形態之預成形體之剖面圖。

圖6係第2實施形態之製造步驟中溶融玻璃之供給步驟的說明圖。

圖7係第2實施形態之製造步驟中利用上模推壓玻璃塊以製造預成形體之步驟說明圖。

圖8係表示自圖7狀態拆除上模之狀態圖。

圖9係第3實施形態之預成形體之剖面圖。

圖10係第3實施形態之製造步驟中溶融玻璃之供給步驟的說明圖。

圖11係第3實施形態之製造步驟中利用上模推壓玻璃塊以製造預成形體之步驟說明圖。

圖12係表示自圖11之狀態拆除上模之狀態圖。

10．．．光學玻璃元件成形用預成形體

12．．．下面中心點

14．．．圓弧

16．．．凹狀面

17．．．變曲點

18．．．球R1之中心

19．．．剖面

20．．．(球R2)之中心

22．．．圓周部

Claims (9)

1. 一種光學玻璃元件成形用預成形體，其於俯視時呈現出包含特定直徑之大致圓形狀，於側視時，將具有向下凸曲線以及上端側大致水平之直線的扁平型半圓形狀，以自該凸曲線之最下部至該直線之距離為該扁平型半圓形狀之特定高度的方式而呈現，於上部表面包含凹狀面，於底部表面包含凸狀面，其特徵在於：於上述俯視時大致圓形狀之大致中心位置的上部表面凹狀面，係形成凹狀面最下部，於與上述大致中心位置對應之底部表面中心位置的底面凸狀面，係形成凸狀面最下部，上述扁平型半圓形狀之上述高度，相對於上述俯視時大致圓形狀的上述直徑之比，為0.2至0.9。
2. 如請求項1之光學玻璃元件成形用預成形體，其中於上述俯視時大致圓形狀之大致中心位置，上述凹狀面之於上述側視時自上述凹狀面最下部至上述上端側之上述直線的距離，與於上述俯視時大致圓形狀之上述直徑的比，為0.02至0.9。
3. 如請求項1或2之光學玻璃元件成形用預成形體，其中於上述俯視時大致圓形狀之大致中心位置處，自上述側視時之上述凸狀面最下部至上述凹狀面最下部的距離之預成形體之厚度，與於上述俯視時大致圓形狀之上述直徑之比，為0.2至0.9。
4. 如請求項1或2之光學玻璃元件成形用預成形體，其中上 述凸狀面之於上述凸狀面最下部附近的曲率半徑，與於上述凹狀面之上述凹狀面最下部附近之曲率半徑的比，為0.4至10。
5. 一種光學玻璃元件用預成形體，其係於俯視時呈現出包含特定直徑之大致圓形狀，上部表面以及下部表面均包含凹狀面者，其特徵在於：於上述俯視時大致圓形狀之大致中心位置，上部表面凹狀面係形成凹狀面最下部，於與上述大致中心位置對應之下部表面中心位置，底部表面之凹狀面係形成凹狀面最上部，於側視時之扁平型橢圓形狀之高度，相對於俯視時大致圓形狀之直徑的比，為0.1~0.9。
6. 如請求項5之光學玻璃元件成形用預成形體，其中於側視時一方之凹狀面中，自上述凹狀面最下部至上端側之距離，與於上述側視時他方之凹狀面中，自上述凹狀面最上部至下端側為止的距離之和，相對於上述俯視時大致圓形狀之直徑的比，為0.02~0.9。
7. 如請求項5或6之光學玻璃元件成形用預成形體，其中於上述側視時一方之凹狀面中，自上述凹狀面最下部至於他方之凹狀面中上述凹狀面最上部之距離之預成形體之厚度，相對於上述俯視之大致圓形狀之直徑的比，為0.2~0.9。
8. 如請求項5或6之光學玻璃元件成形用預成形體，其中於上述側視時一方之凹狀面中，於上述凹狀面最下部附近 之曲率半徑，相對於上述側視時他方之凹狀面中，上述凹狀面最上部附近之曲率半徑的比為0.1~10。
9. 一種光學玻璃元件成形用預成形體，其係於俯視時呈現出包含特定直徑之大致圓形狀，上部表面以及下部表面均包含凸狀面者，其特徵在於：於上述俯視時大致圓形狀之大致中心位置，上部表面凸狀面係形成凸狀面最上部，於與上述大致中心位置對應之下部表面之中心位置之底部表面的凸狀面係形成凸狀面最下部，自側視時之上面凸狀面之最上部至下面凸狀面最下部之距離之預成形體之厚度，與對於上述俯視時之大致圓形狀之直徑的比，為0.45以下。