(57)【要約】【課題】  本発明は、レンズ等の光学素子のプレス成形に使用される光学素子の成形型に関し、温度上昇、降下に要する時間を従来より大幅に低減することを目的とする。【解決手段】  円筒状のスリーブの一端側および他端側に、基部と成形部とを有する第１の型部材および第２の型部材の前記成形部を嵌挿し、前記成形部の先端に光学素子の成形面を形成してなる光学素子の成形型において、少なくとも前記第１の型部材または前記第２の型部材の前記基部に、前記第１の型部材または前記第２の型部材の中心軸に沿って前記成形部に向かって延存する円柱状の凹部を形成し、前記凹部の径を前記成形面の径より大径にしてなることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のスリーブの一端側および他端側に、基部と成形部とを有する第１の型部材および第２の型部材の前記成形部を嵌挿し、前記成形部の先端に光学素子の成形面を形成してなる光学素子の成形型において、
少なくとも前記第１の型部材または前記第２の型部材の前記基部に、前記第１の型部材または前記第２の型部材の中心軸に沿って前記成形部に向かって延存する円柱状の凹部を形成し、前記凹部の径を前記成形面の径より大径にしてなることを特徴とする光学素子の成形型。
【請求項２】
請求項１記載の光学素子の成形型において、
前記第１の型部材または前記第２の型部材は、中心軸を中心にして回転対称形状を有していることを特徴とする光学素子の成形型。
【請求項３】
請求項２記載の光学素子の成形型において、
前記第１の型部材または前記第２の型部材は、前記基部と前記成形部とが一体的に形成されていることを特徴とする光学素子の成形型。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の光学素子の成形型において、
前記凹部の底面に放熱用の溝または突部を形成してなることを特徴とする光学素子の成形型。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の光学素子の成形型において、
前記凹部の底面と前記成形面との間の肉厚を同一の肉厚にしてなることを特徴とする光学素子の成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ等の光学素子のプレス成形に使用される光学素子の成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に大口径ガラスレンズは小口径ガラスレンズに比べて形状を高精度に形成することが難しい。特にガラスを高温に熱した金型によってプレス成形し高精度な光学面を形成するガラスレンズ成形では、金型の形状精度に加え成形過程での金型の温度分布の安定性と再現性確保が重要になる。
【特許文献１】特開平８−２０８２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そして、従来、このような大口径ガラスレンズ成形用の金型では、小口径ガラスレンズ成形用の金型よりも大きいため、熱容量が小口径ガラスレンズ成形用の金型より大きくなり、温度上昇、降下に要する時間が長くなり、成形サイクルが長くなるという問題があった。
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、温度上昇、降下に要する時間を従来より大幅に低減することができる光学素子の成形型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の光学素子の成形型は、円筒状のスリーブの一端側および他端側に、基部と成形部とを有する第１の型部材および第２の型部材の前記成形部を嵌挿し、前記成形部の先端に光学素子の成形面を形成してなる光学素子の成形型において、少なくとも前記第１の型部材または前記第２の型部材の前記基部に、前記第１の型部材または前記第２の型部材の中心軸に沿って前記成形部に向かって延存する円柱状の凹部を形成し、前記凹部の径を前記成形面の径より大径にしてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の光学素子の成形型では、型部材の温度上昇、降下に要する時間を従来より大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
(第１の実施形態)
図１は本発明の光学素子の成形型の第１の実施形態を示している。
この光学素子の成形型は、スリーブ１１、第１の型部材１３および第２の型部材１５を有している。スリーブ１１、第１の型部材１３および第２の型部材１５は、セラミック、金属等の材料からなる。
【０００７】
スリーブ１１は円筒状をしている。スリーブ１１は中心軸ＣＬを中心にして回転対称形状を有している。ここで回転対称形状とは中心軸ＣＬを中心にしてスリーブ１１を回転した時に任意の角の回転に対して不変であることをいう。スリーブ１１の中心には円柱状の貫通穴１１ａが形成されている。貫通穴１１ａの上部および下部には、面取部１１ｂ，１１ｃが形成されている。
【０００８】
第１の型部材１３は横断面円形状の基部１３ａと成形部１３ｂとを有している。第１の型部材１３は中心軸ＣＬを中心にして回転対称形状を有している。ここで回転対称形状とは中心軸ＣＬを中心にして第１の型部材１３を回転した時に任意の角の回転に対して不変であることをいう。この実施形態では、基部１３ａと成形部１３ｂとが一体的に形成されている。
【０００９】
成形部１３ｂの先端はスリーブ１１の貫通穴１１ａの上部に嵌挿されている。基部１３ａの下端とスリーブ１１との間には所定の間隙Ｃが形成されている。成形部１３ｂの先端にはガラスレンズ１７を成形する非球面形状の成形面１３ｃが形成されている。基部１３ａの上部には円環状のフランジ部１３ｄが形成されている。このフランジ部１３ｄは成形装置への取り付けに使用される。
【００１０】
基部１３ａの中心には、中心軸ＣＬに沿って成形部１３ｂに向かって延存する円柱状の凹部１３ｅが形成されている。この凹部１３ｅは基部１３ａの上面に開口し、成形部１３ｂの近傍まで延存されている。そして、凹部１３ｅの直径Ｒ１が成形面１３ｃ(成形部１３ｂ)の直径Ｒ２より大径とされている。
第２の型部材１５は横断面円形状の基部１５ａと成形部１５ｂとを有している。第２の型部材１５は中心軸ＣＬを中心にして回転対称形状を有している。ここで回転対称形状とは中心軸ＣＬを中心にして第２の型部材１５を回転した時に任意の角の回転に対して不変であることをいう。この実施形態では、基部１５ａと成形部１５ｂとが一体的に形成されている。
【００１１】
成形部１５ｂの先端はスリーブ１１の貫通穴１１ａの下部に嵌挿されている。基部１５ａの上端はスリーブ１１の下端に当接されている。成形部１５ｂの先端にはガラスレンズ１７を成形する非球面形状の成形面１５ｃが形成されている。基部１５ａの下部には円環状のフランジ部１５ｄが形成されている。このフランジ部１５ｄは成形装置への取り付けに使用される。
【００１２】
基部１５ａの中心には、中心軸ＣＬに沿って成形部１５ｂに向かって延存する円柱状の凹部１５ｅが形成されている。この凹部１５ｅは基部１５ａの下面に開口し、成形部１５ｂの近傍まで延存されている。そして、凹部１５ｅの直径Ｒ１が成形面１５ｃ(成形部１５ｂ)の直径Ｒ２より大径とされている。
上述した光学素子の成形型は、例えば図２に示すように、第１の型部材１３のフランジ部１３ｄが成形装置の支持部材１９に固定される。また、第２の型部材１５のフランジ部１５ｄが成形装置の押圧部材２１に固定される。そして、押圧部材２１を下方に移動しスリーブ１１および第２の型部材１５を、第１の型部材１３から離間させた状態でスリーブ１１内にガラスレンズ１７を収容する。このガラスレンズ１７は予め球面状に成形され室温もしくは所定温度に維持されている。
【００１３】
そして、押圧部材２１を上方に移動し、例えば図１に示したような状態で、ヒータ(図２に示す)２３によりスリーブ１１、ガラスレンズ１７、第１の型部材１３および第２の型部材１５を加熱する。そして、スリーブ１１、ガラスレンズ１７、第１の型部材１３および第２の型部材１５が、例えば６００℃程度の所定温度になったところで、押圧部材２１により第２の型部材１５を介してガラスレンズ１７を所定の圧力で加圧する。これにより、ガラスレンズ１７が非球面形状に成形される。
【００１４】
この後、押圧部材２１による加圧力と型温度を制御しながら約５５０℃まで温度を下げた後に、例えば押圧部材２１に形成される貫通穴２１ａから冷却空気または窒素等のガスＧを供給することによりスリーブ１１、ガラスレンズ１７、第１の型部材１３および第２の型部材１５を冷却する。そして、成形されたガラスレンズ１７が例えば２００℃程度の所定温度になったところで、図２に示したように、押圧部材２１を下方に移動しガラスレンズ１７を取り出し成形を終了する。
【００１５】
この実施形態の光学素子の成形型では、第１の型部材１３および第２の型部材１５の基部１３ａ，１５ａに、型部材１３，１５の中心軸ＣＬに沿って成形部１３ｂ，１５ｂに向かって延存する円柱状の凹部１３ｅ，１５ｅを形成したので、第１の型部材１３および第２の型部材１５の熱容量を低減することができる。一方、このように凹部１３ｅ，１５ｅを形成すると凹部１３ｅ，１５ｅが空気断熱層となり熱抵抗が増大し、熱抵抗の増大した分だけ温度上昇、降下に要する時間が増大する。すなわち、温度上昇、降下に要する時間の時定数は熱容量と熱抵抗との積となるため、熱抵抗の増大した分だけ温度上昇、降下に要する時間が増大する。しかしながら、この実施形態では、凹部１３ｅ，１５ｅの直径Ｒ１を成形面１３ｃ，１５ｃの直径Ｒ２より大径にしたので、肉抜き量が大きくなり型部材１３，１５の熱容量が小さくなり、加熱時間が短縮される。また、直径Ｒ１を直径Ｒ２より大きくしたので成形面１３ｃ，１５ｃは全面に渡って均等に昇温可能となっている。一方、降温時には凹部１３ｅ，１５ｅの表面積が増えていることに加え空気の循環等により見かけ上の熱抵抗が減少し、短時間に均等に降温可能となっている。このように昇温時も降温時も時定数が小さくなるため、時間削減効果が大きなものになる。従って、第１の型部材１３および第２の型部材１５の温度上昇、降下に要する時間を従来より大幅に低減することが可能になる。従って、成形サイクルを短くすることができる。
【００１６】
また、上述した光学素子の成形型では、第１の型部材１３および第２の型部材１５を、中心軸ＣＬを中心にして回転対称形状にしたので、ガラスレンズ１７の軸対称性を高い精度で確保することが可能になり、光学性能の高いレンズを得ることができる。
すなわち、一般に、レンズの軸対称性が確保されていれば、レンズの軸対称性が確保されていない場合に比べて、光学面に形状誤差があったとしても光学性能の劣化が非常に小さいことが知られている。上述した光学素子の成形型では、第１の型部材１３および第２の型部材１５を、中心軸ＣＬを中心にして回転対称形状にしたので、例えば外周方向から均一にヒータ２３で加熱することにより成形型の温度分布を軸対称にすることができる。また、成形部１３ｂ，１５ｂの周辺にねじ締結部が無いため温度分布の軸対称性を向上することができる。これにより、光学性能の劣化の少ないレンズを得ることができる。また、成形型の温度分布の安定性と再現性を確保することが可能になり、安定した量産が可能になる。
【００１７】
そして、上述した光学素子の成形型では、スリーブ１１と第１の型部材１３の基部１３ａとを接触しないようにしたので、接触による熱抵抗の変動を低減することができる。また、スリーブ１１に面取部１１ｃを形成したので、スリーブ１１と第２の型部材１５の基部１５ａとの接触面積を小さくし予め熱抵抗を大きくしておくことにより、接触による熱抵抗の変動を低減することができる。
(第２の実施形態)
図３は本発明の光学素子の成形型の第２の実施形態を示している。
【００１８】
なお、この実施形態において第１の実施形態と同一の部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この実施形態では、第１の型部材１３および第２の型部材１５の凹部１３ｅ，１５ｅの底面１３ｆ，１５ｆに突出部１３ｈ，１５ｈが形成されている。この突出部１３ｈ，１５ｈは第１の型部材１３および第２の型部材１５の成形面１３ｃ，１５ｃに対応する形状を有している。これにより、凹部１３ｅ，１５ｅの底面１３ｆ，１５ｆと成形面１３ｃ，１５ｃとの間の肉厚が略同一の肉厚Ｗにされている。
【００１９】
また、この実施形態では、図４に示すように、第１の型部材１３および第２の型部材１５の凹部１３ｅ，１５ｅの底面１３ｆ，１５ｆにスパイラル状の放熱用の溝１３ｉ，１５ｉが形成されている。
この実施形態では、第１の型部材１３および第２の型部材１５の凹部１３ｅ，１５ｅの底面１３ｆ，１５ｆと成形面１３ｃ，１５ｃとの間の肉厚を同一の肉厚Ｗにしたので、成形部１３ｂ，１５ｂの温度分布をより均一化することが可能になり、光学性能の高いレンズを得ることができる。
【００２０】
また、第１の型部材１３および第２の型部材１５の凹部１３ｅ，１５ｅの底面１３ｆ，１５ｆに放熱用の溝１３ｉ，１５ｉを形成したので、放熱面積が増大し、放熱を効果的に行うことができる。そして、放熱用の溝１３ｉ，１５ｉをスパイラル状にしたので、凹部１３ｅ，１５ｅの底面１３ｆ，１５ｆの近傍の空気にスパイラル状の流れが生じ、放熱をより効果的に行うことができる。
【００２１】
なお、この実施形態では、凹部１３ｅ，１５ｅの底面１３ｆ，１５ｆに放熱用の溝１３ｉ，１５ｉを形成した例について説明したが、突部を形成するようにしても良い。また、溝１３ｉ，１５ｉをスパイラル状に形成した例について説明したが、円環状あるいは放射状等に形成しても良い。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。
【００２２】
(１)上述した実施形態では、第１の型部材１３および第２の型部材１５の基部１３ａ，１５ａと成形部１３ｂ，１５ｂとを一体的に形成した例について説明したが、基部と成形部とを分割して相互に嵌合しても良い。
(２)上述した実施形態では、本発明をガラスレンズ１７の成形型に適用した例について説明したが、例えば樹脂等の成形型に広く適用することができる。
【００２３】
(３)上述した実施形態では、本発明をレンズの成形型に適用した例について説明したが、各種光学素子の成形型に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の光学素子の成形型の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の光学素子の成形型の使用状態を示す説明図である。
【図３】本発明の光学素子の成形型の第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図４】図３の凹部の底面に形成されるスパイラル状の溝を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１１：スリーブ、１３：第１の型部材、１５：第２の型部材、１３ａ，１５ａ：基部、１３ｂ，１５ｂ：成形部、１３ｃ，１５ｃ：成形面、１３ｅ，１５ｅ：凹部、１３ｆ，１５ｆ：底面、１３ｉ，１５ｉ：溝、１７：ガラスレンズ、ＣＬ：中心軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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