JP2785683B2 - 光学レンズの成形機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学機器に使用される球
面レンズ、非球面レンズを精密成形法により形成する光
学レンズの成形機とレンズ成形型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学レンズ特に球面レンズの量産
加工には研磨工法が一般的であったが、近年カメラ一体
型ビデオ等の小型化、高倍率化に伴いレンズ精度、許容
公差が厳しく、研磨加工技術だけではレンズの加工精度
が十分に得られなくなっている。

【０００３】そこで球面レンズ、非球面レンズに関わら
ず光学レンズを量産するために金型による成形工法が多
く試みられ実用段階にある。このような成形工法では得
ようとしているレンズに対応した成形型内にガラス素材
を充填して加熱転写することにより成形を行うものであ
る。

【０００４】一般的に球面レンズ、非球面レンズの成形
型の構成は、上型と下型と、この上型と下型の対向する
端面に加工された球面、非球面の光学機能面の軸心を合
致させて例えば上型を上下方向に摺動可能に保持する第
１の胴型と、第１の胴型を収納して保温しかつレンズの
中心厚を設定するため押圧時の高さを制限する第２の胴
型からなり、上型、下型、第１の胴型により構成される
空間内に充填したガラス素材を加熱し、押圧することで
上型と下型の各光学機能面がガラス素材に転写され、レ
ンズ面が形成される。

【０００５】以下に従来の光学レンズの成形機とレンズ
成形型について図を用いて説明する。

【０００６】図６は従来のレンズ成形型の断面を示す構
成図、図７は光学レンズのレンズ成形型を加熱、押圧、
冷却する各工程間を移載する従来の光学レンズの成形機
の概略の構成を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断
面図を示す。図６において、１は上型、２は下型で、そ
れぞれの一方の端面は平面状の底面１ｂ，２ｂとなって
おり、またそれぞれの他方の端面には光学機能面１ａ，
２ａが形成され、その各々が対向する様に配置されてお
り、それぞれ球面あるいは非球面形状で所定のレンズ機
能面を形成している。３は第１の胴型で、上型１、下型
２の軸心を合致させた状態でこれらを保持し、これによ
り例えば上型１は上下に摺動自在となっている。４は、
第２の胴型で、第１の胴型３を収納している。レンズ成
形型５全体は上型１、下型２、第１の胴型３、第２の胴
型４によって構成されている。６は上型１、下型２の各
光学機能面１ａ，２ａが転写された成形レンズである。
図７において、７は各工程のステージであって、その上
にガラス素材６ａを充填したレンズ成形型５が順次乗せ
られ各種工程処理がなされる。つまり、７ａは予熱ステ
ージでレンズ成形型５をガラスの塑性変形温度（数百
度）まで加熱し、７ｂは押圧ステージでレンズ成形型５
を加熱したままプレスヘッド１０により上型１を押圧
（プレス）する。７ｃは冷却ステージでガラスの弾性変
形温度以下に冷却する。１８は移載アームで、各ステー
ジ７ａ，７ｂ，７ｃの上に順次レンズ成形型５を配置す
るように図７に示す矢印Ａの方向に平行に動作、停止を
繰り返し、各ステージ７上にレンズ成形型５を押して順
次移載する。

【０００７】このように構成された従来の光学レンズの
成形機の動作について図６、図７を用いて説明する。第
１の胴型３、第２の胴型４に下型２をはめ、下型２の光
学機能面２ａの上にガラス素材６ａを充填し、光学機能
面１ａがガラス素材６ａ側となるように上型１を第１の
胴型３にはめこむ。次にこのレンズ成形型５全体を予熱
ステージ７ａ上でガラスの塑性変形温度まで加熱し、そ
の後移載アーム１８によって次工程に移載する。次工程
の押圧ステージ７ｂでは、レンズ成形型５は高温のまま
プレスヘッド１０によって上型１の底面１ｂが第２の胴
型４の高さＨまで押圧される。これにより、ガラス素材
６ａは、上型１、下型２の各光学機能面１ａ、２ａの形
に塑性変形される。押圧後、レンズ成形型５は移載アー
ム１８の再動作により次工程に移動される。最後に冷却
ステージ７ｃに移載されたレンズ成形型５全体はガラス
の弾性変形温度以下に冷却されることで、ガラス素材６
ａに上型１、下型２の各光学機能面１ａ、２ａが転写さ
れ、所望の性能のレンズ６が成形される。

【０００８】このように成形されたレンズ６はそのレン
ズ性能と見合った成形時間で成形されることで、所望の
性能を安定して実現することができる。また、充填され
るガラス素材６ａが正確な量であることも転写を確実に
する一つの条件になっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、レンズ成形型が１個成形の構成で、か
つ、各工程間の移載もレンズ成形型１個のみを動かす構
成のため、生産性において効率が悪く以下のような問題
点を有していた。 （１）生産性を向上させるために成形の生産タクト（一
つの生産に要する時間）を向上するにも限界があり、安
価なレンズが得られない。 （２）生産タクトの向上は過度の高温での成形で可能と
なるが、レンズ性能、レンズ外観等が悪くなり所望の特
性が得られない。さらに、過度の高温成形により金属の
酸化・疲労が加速するため成形機、成形型にダメージを
与えその寿命を短くする。 （３）生産能力向上（増産）のため、成形機、ロボット
等の増設の対応が必要となり多額の設備投資が発生す
る。

【００１０】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、複数のレンズ成形型をまとめて同時に加熱や、押
圧、冷却の各工程間を順次移載しその各工程を処理でき
て、複数個の所望の性能のレンズを同時に安定して得る
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の光学レンズの成形機は、一方の端面に球面形
状あるいは非球面形状の光学機能面を有する上型と、一
方の端面に球面形状あるいは非球面形状の光学機能面を
有する下型と、上型と下型の各光学機能面の軸心が合致
された状態で上型と下型の少なくとも一方を上下方向に
摺動可能に保持する第１の胴型と、第１の胴型を収納す
る第２の胴型を有する複数のレンズ成形型と、複数のレ
ンズ成形型を載置する複数のステージと、複数のステー
ジ間を複数のレンズ成形型を位置規制状態で同時に移動
させる移載手段を備えたものである。

【００１２】

【００１３】

【作用】この構成によって、レンズ成形にかかる上型、
下型、第１の胴型を複数組構成して、これら全体を同時
に移載し、かつ順次加熱・押圧・冷却をすることがで
き、同時に多数個の所望の性能のレンズを効率よく得る
ことができる。

【００１４】また、１つのレンズ成形型内に複数の構成
体を保持するため、１回の加熱、押圧、冷却によって複
数の成形レンズを同時に得ることができる。

【００１５】

【実施例】以下本発明の第１の実施例について、図面を
参照しながら説明する。

【００１６】図１は本発明の第１の実施例による光学レ
ンズの成形機の構成を示す図であって、（ａ）は平面
図、（ｂ）は断面図である。図１において、５はレンズ
成形型で、上型１と下型２は対向する面に各々光学機能
面１ａ，２ａが形成されており、上型１、下型２は第１
の胴型３によって同軸でかつ上型１は摺動自在に保持さ
れ、そして、第２の胴型４が第１の胴型３を収納する構
成は、前述した従来例と同様である。７は各工程のステ
ージで、従来例で示した３ステージのうちの任意の２ス
テージを図示しており、その構成は従来例と同様である
（図ではプレスヘッドの図示を略す）。８は上記構成か
らなる２つのレンズ成形型５を同時に移動させる移載手
段（移載アーム）で、それぞれのレンズ成形型５に対向
する面に両隅に斜面８ｂを有する位置決め用の凹部８ａ
を設け、矢印Ｂの方向に平行に移動、停止を繰り返し、
各ステージ７上の複数のレンズ成形型５を押して次工程
に移動する。従来例と異なっている点は、各ステージ７
上に複数のレンズ成形型５を配置し、移載アーム８に複
数のレンズ成形型５を移動させる凹部８ａを設け、かつ
その凹部８ａの斜面８ｂにレンズ成形型５が当接してこ
れらのレンズ成形型５が位置規制されるようにしたもの
である。

【００１７】このように構成された光学レンズの成形機
の動作について以下図１を用いて説明する。

【００１８】従来例と同じく成形レンズの基となるガラ
ス素材を含む上型１、下型２、第１の胴型３、第２の胴
型４から構成された２つのレンズ成形型５はステージ７
上に配置される。従来例と同様にあるステージでの工程
が施された後、２つのレンズ成形型５は図１の矢印Ｂ方
向に動作する移載アーム８によって次のステージに移載
される。移載アーム８はレンズ成形型５に対向する面が
２つのレンズ成形型５の位置を斜面８ｂによって規制す
る凹部８ａを持っているため、移載アーム８の動きによ
ってレンズ成形型５が位置ずれを起こさず各ステージ７
の中央部から大きく外れることはない。

【００１９】このように、本発明の第１の実施例では、
移載アーム８の凹部８ａが２つのレンズ成形型５を位置
規制しており、移載時にレンズ成形型５が各ステージ７
の周辺端部にずれることもないので、これら全体を同時
に加熱してもほぼ均等な温度分布が得られ、複数同時に
プレス成形をしても所望の性能のレンズを安定して得る
ことができる。

【００２０】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。図２は本発明の第２の実施例の構成図であって、
（ａ）は平面図、（ｂ）は平面図（ａ）のＣ線断面図で
ある。図２において、図１に示した第１の実施例と異な
る点は、１４は第２の胴型で、第１の胴型３の外形がは
まる貫通孔１４ａを複数個有し、各貫通孔１４ａにそれ
ぞれ上型１、下型２、第１の胴型３からなる構成体をは
め込んだものである。なお、この実施例では第２の胴型
１４の軸方向の高さは、第１の実施例と同様に第１の胴
型３の高さより高くして押圧時の高さを制限し成形レン
ズ６の厚みを決めている。

【００２１】このように構成された本発明の第２の実施
例では、レンズ成形型全体を加熱して、各々の上型１の
底面１ｂが第２の胴型１４の高さＨになるまで全ての上
型１を共通のプレスヘッドにより押圧し、最後に冷却す
ることによって複数の成形レンズ６が同時に成形され
る。したがって、この実施例では移載アームを必要とし
ない。

【００２２】このように本発明の第２の実施例では、第
２の胴型１４に複数の貫通孔１４ａを設け、上型１、下
型２、第１の胴型３の構成体を複数組構成して、これら
全体を同時に加熱し、同時にプレス成形をすることで、
所望の性能の複数個のレンズが同時に安定して得られ
る。特に、この実施例では、第２の胴型１４が複数の構
成体を保持し、かつ保温するのみならず、成形レンズ６
の厚みが第２の胴型１４一つの高さＨで決定されるた
め、第１の実施例のような複数の第２の胴型の高さの公
差による成形レンズの中心厚のばらつきがなく、より均
質な成形レンズが量産できる。

【００２３】次に本発明の第３の実施例について説明す
る。図３は本発明の第３の実施例の構成図であって、
（ａ）は平面図、（ｂ）は平面図（ａ）のＤ線断面図で
ある。図３において、２４は第２の胴型で、第２の実施
例同様に上型１、下型２、第１の胴型３から成る構成体
の複数個をはめ込んだ複数の貫通孔２４ａを有してい
る。前記第２の胴型２４の各辺の中央部にはくぼみ２４
ｂが形成されているとともに中央部に小貫通孔２４ｃが
形成されている。このように第２の胴型２４に各くぼみ
２４ｂと小貫通孔２４ｃを設けることにより各第１の胴
型を囲む当該第２の胴型２４の上面積（体積）がほぼ同
一となる。

【００２４】このような構成において、図２に示した第
２の実施例と同様に、ステージ７上でレンズ成形型２５
全体を加熱し、その後上型２を押圧し、冷却することに
よって複数の成形レンズ６が同時に成形される。この
時、第２の胴型２４の各くぼみ２４ｂと小貫通孔２４ｃ
により各第１の胴型３を囲む当該第２の胴型２４の部分
がほぼ一定のため、加熱、冷却時の温度変化がレンズ成
形型２５全体にわたってより均等に、かつ、より短時間
に行われる。

【００２５】このように本発明の第３の実施例では、第
２の実施例より加熱、冷却時のレンズ成形型２５の各部
の温度分布は第２の胴型２４の端部・中央部間の差が少
なくなり、かつ、蓄熱しにくいので比較的短時間に温度
変化することにより、短生産タクトでもより安定した成
形加工が可能となる。

【００２６】次に本発明の第４の実施例について説明す
る。図４は本発明の第４の実施例の構成図であって、
（ａ）は平面図、（ｂ）は平面図（ａ）のＥ線断面図で
ある。図４において、３４は第２の胴型で、複数の内部
形状の異なる貫通孔３４ａイ、ロ、ハ、ニを有し、異な
った仕様（曲率、外形）の成形レンズ（ここでは６ハ、
６ニのみ図示）を同時に作るためそれぞれの貫通孔３４
ａイ、ロ、ハ、ニに適合する第１の胴型３イ、ロ、ハ、
ニと、各成形レンズの仕様に合わせた光学機能面を持つ
上型１イ、ロ、ハ、ニと下型（ここでは２ハ、２ニのみ
図示）とで構成されている。すなわち、外形の異なる成
形レンズの仕様のため、貫通孔３４ａイ、３４ａロはそ
の内部形状が貫通孔３４ａハ、３４ａニと異なってい
る。また、成形レンズ６ハ、６ニの外形が同じであるた
め貫通孔３４ａハ、貫通孔３４ａニの内部形状が同じで
も、成形レンズ６ハ、６ニの仕様が異なる（ここでは、
成形レンズ６ハは凸レンズ、同６ニは凹レンズ）ため、
上型１ハ、１ニ、下型２ハ、２ニの各光学機能面の曲率
等の形状が異なる。

【００２７】このような構成においてはステージ７上で
第２の胴型３４の複数の各貫通孔３４ａに各々の仕様の
第１の胴型３、上型１、下型２から成る構成体をはめ込
み、レンズ成形型３５全体を図２に示した第２の実施例
同様に、加熱、押圧、冷却工程を行うことによって異種
複数の各仕様に応じた成形レンズ６が同時に成形され
る。

【００２８】このように第４の実施例では、一回の押圧
で異種の成形レンズを一度に作ることができ、特に組レ
ンズ（複数枚のレンズで一組のレンズとしたもの。色収
差等の光学特性に優れる）の成形に適する。また、１台
のムービー使用分のレンズの複数枚の同時成形が可能と
なり、量産個数の管理がしやすいという利点も生まれ
る。

【００２９】なお、第１の実施例ではステージの数が３
ステージのものを説明したが必ずしもこれに限らず、例
えば、予熱ステージを複数のステージに分け段階的に温
度を上げるように構成したものでも同様の効果が得られ
る。また、第１の実施例では、同一仕様のレンズを同時
に成形するように同じ上型１、下型２、第１の胴型３を
複数組構成しているが、第４の実施例と同じような異種
混合のレンズ成形を可能とするには、第１の胴型の外径
を同一にして上型、下型の各々の光学機能面を各種設計
すればよい。同様に、移載アームは複数のレンズ成形型
を位置規制して移動させればよいので、図５に示すよう
に１つのレンズ成形型を位置規制する弧の形状の凹部を
複数有する移載アームでも同様の効果を得ることができ
る。また、図５では、第４の実施例（図４）で示したよ
うな非円形の成形レンズ用の上型、下型、第１の胴型の
例を示している。

【００３０】また、第２、第３、第４の実施例で、第２
の胴型は４個の貫通孔を有しているが、この数に限られ
るものではない。同じく、第２、第３、第４の実施例に
おいて、第１の実施例のように複数の各工程のステージ
にわたって移載手段によって移載しても同様の効果が得
られることはいうまでもない。

【００３１】また、全ての実施例において、成形レンズ
の中心厚を決める上型押圧時の高さは一番高い第２の胴
型の高さで設定する構造を例示しているが、必ずしもこ
の構成に限らず、例えば複数の第１の胴型の内少なくと
も１つだけ第２の胴型より高くすることで、この第１の
胴型で上型押圧時の高さが決定できる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、球面ある
いは非球面レンズ成形型を複数構成し、それらを位置規
制する凹部を設けた移載アームや複数の貫通孔を持った
第２の胴型によって、同時加熱、同時プレス成形によ
り、所望の性能のレンズを複数個同時に得ることがで
き、生産性を倍以上（２倍〜４倍）向上させることがで
きる優れた光学レンズの成形機とレンズ成形型を提供す
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１の実施例における光学レ
ンズの成形機の構成を示す平面図 （ｂ）は同断面図

【図２】（ａ）は本発明の第２の実施例におけるレンズ
成形型の構成を示す平面図 （ｂ）は同断面図

【図３】（ａ）は本発明の第３の実施例におけるレンズ
成形型の構成を示す平面図 （ｂ）は同断面図

【図４】（ａ）は本発明の第４の実施例におけるレンズ
成形型の構成を示す平面図 （ｂ）は同断面図

【図５】本発明の第１の実施例において別の例を示す移
載手段の平面図

【図６】従来例におけるレンズ成形型の断面を示す構成
図

【図７】（ａ）は従来例における光学レンズの成形機の
構成を示す平面図 （ｂ）は同断面図

【符号の説明】

１ 上型 １ａ 光学機能面 １ｂ 底面 ２ 下型 ２ａ 光学機能面 ３ 第１の胴型 ４ 第２の胴型 ５ レンズ成形型 ６ 成形レンズ ６ａ ガラス素材 ７ ステージ ８ 移載アーム ８ａ 凹部 ８ｂ 斜面 １４ 第２の胴型 １４ａ 貫通孔 １５ レンズ成形型 ２４ 第２の胴型 ２４ａ 貫通孔 ２４ｂ くぼみ ２４ｃ 小貫通孔 ２５ レンズ成形型 ３４ 第２の胴型 ３４ａ 貫通孔 ３５ レンズ成形型 Ｈ 第２の胴型の高さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−16435（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−100030（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−227929（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C03B 11/00 C03B 11/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の端面に球面形状あるいは非球面形
   状の光学機能面を有する上型と、一方の端面に球面形状
   あるいは非球面形状の光学機能面を有する下型と、前記
   上型と前記下型の各光学機能面の軸心が合致された状態
   で前記上型と前記下型の少なくとも一方を上下方向に摺
   動可能に保持する第１の胴型と、前記第１の胴型を収納
   する第２の胴型を有する複数のレンズ成形型と、前記複
   数のレンズ成形型を載置する複数のステージと、前記複
   数のステージ間を前記複数のレンズ成形型を位置規制状
   態で同時に移動させる移載手段を備えたことを特徴とす
   る光学レンズの成形機。