(57)【要約】【課題】上下型で成形用ガラス素材をプレス成形する際に、簡単な調整で形状精度の良い光学素子を成形する。【解決手段】成形用ガラス素材９を上型２と下型７の間に供給し、成形用ガラス素材９をプレスして上下型の成形面を光学機能面に転写する。上下型２，７と成形用ガラス素材９との偏心量を成形方式及び要求される光学素子の必要形状精度に応じて規制してプレス成形を行う。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形用ガラス素材を上型と下型の間に供給し、成形用ガラス素材をプレスして上下型の成形面を光学機能面に転写する成形方法において、
前記上下型と成形用ガラス素材との偏心量を成形方式及び要求される光学素子の必要形状精度に応じて規制してプレス成形を行うことを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項２】
前記プレス成形時に規制部材が成形用ガラス素材の外周から位置規制を行う成形方式であり、且つ前記必要形状精度が０．４〜０．５μｍのとき、前記上下型と成形用ガラス素材との偏心量を０．１ｍｍ以下としてプレス成形することを特徴とする請求項１記載の光学素子の成形方法。
【請求項３】
前記プレス成形を上下型のみによって行う成形方式であり、且つ前記必要形状精度が０．３〜０．４μｍのとき、前記上下型と成形用ガラス素材との偏心量を０．１ｍｍ以下としてプレス成形することを特徴とする請求項１記載の光学素子の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ等のガラスからなる光学素子をプレスによって成形する成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レンズ等の光学素子を成形用ガラス素材のプレスによって成形するには、成形用ガラス素材を加熱軟化させた状態で一対の上下の型の間に挿入し、この挿入状態で上下型によってプレスすることにより行っている。
【０００３】
このようなプレス成形の従来技術として、特開平５−９７４４８号公報には、ガラスなどの成形素材が予め光学素子の最終形状に近い形に形成されている点に着目し、下型の上に置かれた成形素材を、型の外周部に配置した位置決め部材によって型の中心方向に移動させる成形方法が開示されている。この方法は、予め光学素子の最終形状に近い形に形成されている成形素材を利用し、上下型と成形素材との偏心量を規制することにより良好な光学素子を成形するものであり、予め光学素子の最終形に近い形に形成されていない成形素材については適用できないものとなっている。
【０００４】
また、特開平７−１０１７３６号公報には、成形用ガラス素材と上下型に偏心が生じた場合でも、良好な光学性能を得る成形方法が開示されている。この方法は、光学有効面積が大きい型の光学有効面の径、胴型の径、成形用ガラス素材の外径及び成形用ガラス素材の有効面積の間に一定の関係を設定してプレス成形するものである。しかしながら、近年では、光学素子の精度要求が高くなっており、このような方法では光学素子の精度を満足することが難しくなってきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上の従来技術では、光学素子の要求精度に対応するため、必要以上の偏心精度の追い込みを行う必要がある。これは上下型と成形用ガラス素材と間の偏心が精度に関係あるにもかかわらず、この偏心についての規定がなされていないためである。また、従来では、光学素子の形状精度のバラツキが偏心量によって大きくなる問題を有している。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、上下型と成形用ガラス素材の偏心量を成形方式別に規定することにより、偏心量の必要以上な追い込みをなくして、光学素子の形状精度のばらつきを少なくすることが可能で、しかも光学素子のコストを下げることが可能な光学素子の成形方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の光学素子の成形方法は、成形用ガラス素材を上型と下型の間に供給し、成形用ガラス素材をプレスして上下型の成形面を光学機能面に転写する成形方法において、前記上下型と成形用ガラス素材との偏心量を成形方式及び要求される光学素子の必要形状精度に応じて規制してプレス成形を行うことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の光学素子の成形方法であって、前記プレス成形時に規制部材が成形用ガラス素材の外周から位置規制を行う成形方式であり、且つ前記必要形状精度が０．４〜０．５μｍのとき、前記上下型と成形用ガラス素材との偏心量を０．１ｍｍ以下としてプレス成形することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１記載の光学素子の成形方法であって、前記プレス成形を上下型のみによって行う成形方式であり、且つ前記必要形状精度が０．３〜０．４μｍのとき、前記上下型と成形用ガラス素材との偏心量を０．１ｍｍ以下としてプレス成形することを特徴とする。
【００１０】
表１及び表２は、成形用ガラス素材の成形方式に応じて設定した上下型と成形用ガラス素材との偏心量を示す。表１は請求項２のように、規制部材が成形用ガラス素材の外周から位置規制を行うことにより成形用ガラス素材の外周部が圧力規制を受けながらプレス成形する成形方式（キャビティタイプ）の場合である。
規制部材としては、胴型、ホルダー等のようにプレス成形時に成形用ガラス素材の周囲に位置する部材をいう。表２は規制部材がなく、請求項３のように上下型のみによってプレス成形を行うものであり、成形用ガラス素材の外周部は圧力規制を受けない成形方式（オープンタイプ）の場合である。
【００１１】
表１及び表２において、Ｐ−Ｖ値は必要形状精度であり、偏心量Ａは上下型と成形用ガラス素材との間の偏心量、偏心量Ｂは成形を行う部材全体における偏心量である。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
【表２】
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【００１４】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるプレス成形装置の全体構成を示す。
【００１５】
図１において、上下摺動可能な下軸６及び上軸１が対向しており、下軸６上に下型７が載置されて、上軸１に上型２が取り付けられている。上型２は上軸１に固定されておらず、成形用ガラス素材９を加圧する機能を有している。
【００１６】
プレス成形される成形用ガラス素材９はホルダー８に保持されており、ホルダー８がバネ５を介して下型７に支持されている。また、ホルダー８と上型２との間には、スペーサー４が挿入されている。これらの周囲には、下型７及び上型２の外側に嵌合するスリーブ（胴型）３が設けられている。なお、上軸１及び下軸６は図示を省略した部材により保持されている。また、スリーブ３と同じ位置の外周には図示を省略した加熱用ランプヒーターが設置されている。
【００１７】
このプレス成形装置によって、成形用ガラス素材９をプレス成形する手順を説明する。なお、この実施の形態で使用した成形用ガラス素材９は、ＳＦ１１の硝材からなり、外径が直径６ｍｍ、厚さ１．１ｍｍの円柱状となっている。
【００１８】
まず、成形用ガラス素材９をホルダー８に載置する。このときの成形用ガラス素材９とホルダー８の嵌合ガタは０．０１ｍｍ以下である。そして、下型７にバネ５を載置し、成形用ガラス素材９を保持したホルダー８をバネ５上面に載置する。次に、スリーブ３を下型７上に載置した後、スペーサー４及び上型２をスリーブ３内に挿入し、その後、下型７を下軸６に載置する。
【００１９】
この実施の形態で使用した上型２の成形面２ａの曲率半径は１．８ｍｍ、下型７の成形面７ａの曲率半径は５．３ｍｍであり、形状精度は上型２、下型７ともＰ−Ｖ＝０．０１５μｍ以下である。また、上型２、下型７とスリーブ３の嵌合ガタは０．００５ｍｍ以下である。ホルダー８とスリーブ３の嵌合ガタは０．００５ｍｍ以下である。
【００２０】
図１の状態で成形用ガラス素材９と上型２、下型７の偏心量を０．０２ｍｍ以下とする。また、コマデータ用として上記各部の嵌合ガタを少なくして全体の偏心量を０．００５ｍｍ以下とした各成形用部材を用意した。
【００２１】
次に、下軸７を上昇させた後、上軸１を図１の所定位置で停止する。加熱用ランプヒーターを点灯し、成形温度５７５℃まで上昇させる。この状態で、上軸１を下降し、上型２に所定の圧力をかけることにより成形用ガラス素材９を加圧成形する。
【００２２】
所定の時間加圧後、上軸１の加圧をやめ、型温度が２２０℃になった時点で下軸７を下降する。下軸７が所定位置に停止後、上型２、スリーブ３、スペーサー４、ホルダー８の順に取り外す。この後、ホルダー８から成形された光学素子を取り出し、成形工程を完了する。
【００２３】
上記成形においては、上型２、下型７と成形用ガラス素材９の偏心量を調整する方法として、ホルダー８の成形用ガラス素材９の載置位置を意図的に偏心させたものを使用することにより可能である。また、この実施の形態では、表１のキャビティタイプでの成形を行うものである。この実施の形態における偏心量は上下型２，７の軸心と成形用ガラス素材９の軸心とのシフト量である。
【００２４】
表３は、この実施の形態によって得られたレンズ形状精度と偏心量の関係を表す。表３においては、成形方式がキャビティタイプであり、且つ要求される光学素子の必要形状精度（Ｐ−Ｖ値）を０μｍとしたとき、上下型２，７と成形用ガラス素材９との偏心量を０．０２ｍｍ以下とするものである。表３から、上型２、下型７と成形用ガラス素材９の偏心量が大きいほど形状精度が悪くなっていることがわかる。
【００２５】
【表３】
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【００２６】
表３の結果から、表１の規定を行い、上下型２，７と成形用ガラス素材９の偏心量を、光学素子に必要な形状精度に合わせることにより、光学素子の形状精度のバラツキを少なくすることができ、これにより、光学素子のコストを低減させることが可能となる。
【００２７】
（実施の形態２）
図２は実施の形態２に用いるプレス成形装置の全体構成を示す。
【００２８】
図２において、下軸１７と上下摺動可能な上軸１１とが対向しており、下軸１７に下型１６が取り付けられ、上軸１１に上型１２が取り付けられている。図示を省略するが、上軸１１及び下軸１７の内部には、それぞれの型を加熱する加熱用ヒーターが内蔵されている。また、上軸１１は成形用ガラス素材１８を加圧する機能を有している。
【００２９】
上型１２及び下型１６の間には、供給アーム１４が挿入される。供給アーム１４には、等間隔でホルダー１３がセットされており、それぞれのホルダー１３に成形用ガラス素材１８が保持されている。従って、成形用ガラス素材１８は等間隔で供給アーム１４にセットされる。また、供給アーム１４はガイド１５に載置された状態でガイド１５上に沿って送り出される。ガイド１５は図示を省略した部材に固定されるものである。
【００３０】
この実施の形態において、成形用ガラス素材１８の供給位置は、供給アーム１４の成形温度での延び量を事前に確認して補正するものである。なお、図示を省略するが、成形用ガラス素材１８の加熱用ランプヒーターが設置されている。
【００３１】
このプレス成形装置によって、成形用ガラス素材１８をプレス成形する手順を説明する。この実施の形態で使用した成形用ガラス素材１８は、ＳＦ１１の硝材からなり、外径が直径６．３ｍｍ、厚さ１．６ｍｍの円柱状となっている。
【００３２】
まず、上型１２を上軸１１に固定し、下型１６を下軸１７に固定する。この実施の形態で使用した上型１２は、成形面１２ａが曲率半径３５．２ｍｍの凹状、下型１６の成形面１６ａは平面で、上型１２の形状精度はＰ−Ｖ＝０．１５μｍ以下で、下型１６はＮＲ＝１、ＡＳ＝０．３以下である。
【００３３】
一方、成形用ガラス素材１８をそれぞれのホルダー１３に載置する。このときの成形用ガラス素材１８とホルダー１３の嵌合ガタは０．０１ｍｍ以下である。
その後、ホルダー１３を供給アーム１４に載置する。このときのホルダー１３と供給アーム１４の嵌合ガタは０．００５ｍｍ以下である。さらに、供給アーム１４をガイド１５に載置する。このときの供給アーム１４とガイド１５の嵌合ガタは０．００５ｍｍ以下である。
【００３４】
次に、加熱用ランプヒーターを点灯し、成形用ガラス素材１８を７００℃まで加熱する。また、加熱用ヒーターを作動させて上型１２、下型１６を４５０℃まで加熱する。これらの加熱が終了した時点で、供給アーム１４を送り出し、成形用ガラス素材１８を成形面１２ａ、１６ａの間の所定の位置で停止させる。
【００３５】
この実施の形態において、成形用ガラス素材１８と上型１２、下型１６との偏心量を０．０５ｍｍ以下にしている。また、コマデータ用として上記各部の嵌合ガタを少なくして全体の偏心量を０．００８ｍｍ以下とした各成形用部材を用意した。
【００３６】
次に、下型１６を上昇させ所定の位置に停止させた後、上型１２に所定の圧力をかけることにより成形用ガラス素材１８を加圧成形する。所定の時間加圧後、上型１２の加圧をやめ、型温度が４００℃になった時点で下型１６を下降する。
下型１６が所定位置に停止後、供給アーム１４を次の所定位置に送り出し、再度成形を繰り返す。
【００３７】
上記成形においては、上型１２、下型１６と成形用ガラス素材１８の偏心量を調整する方法として、供給アーム１４の停止位置を調整することで可能である。
また、この実施の形態では、表２のオープンタイプでの成形を行うものである。
この実施の形態における偏心量は上下型１２，１６の軸心と成形用ガラス素材１８の軸心とのシフト量である。
【００３８】
表４は、この実施の形態によって得られたレンズ形状精度と偏心量の関係を表す。表４においては、成形方式がオープンタイプであり、且つ要求される光学素子の必要形状精度（Ｐ−Ｖ値）を０μｍとしたとき、上下型１２，１６と成形用ガラス素材１８との偏心量を０．０５ｍｍ以下とするものである。表４から、上型１２、下型１６と成形用ガラス素材１８の偏心量が大きいほど形状精度が悪くなっていることがわかる。
【００３９】
【表４】
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【００４０】
表４の結果から、表２の規定を行い、上下型１２，１６と成形用ガラス素材１８の偏心量を、光学素子に必要な形状精度に合わせることにより、光学素子の形状精度のバラツキを少なくすることができ、これにより、光学素子のコストを低減させることが可能となる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、形状精度の良い光学素子をバラツキ少なく成形でき、しかも、偏心量を光学素子に必要な形状精度に合わせるため、光学素子のコストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に用いるプレス成形装置の全体断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に用いるプレス成形装置の全体断面図である。
【符号の説明】
２，１２　上型
７，１６　下型
９，１８　成形用ガラス素材
【図１】
2004107189.tif 000007
【図２】
2004107189.tif 000008