專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)元件、光學(xué)元件成形模具以及光學(xué)元件成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在光磁盤(pán)裝置等的光學(xué)儀器中使用的透鏡、棱鏡等的高精度光學(xué)玻璃元件，特別涉及到確保光學(xué)系統(tǒng)的方向性所必需的光學(xué)元件、用超精密玻璃成形法形成該光學(xué)元件的光學(xué)元件成形模具及光學(xué)元件成形方法。
圖8所示的原有的光學(xué)元件成形模具，由略呈圓筒狀的軀殼模具100，與軀殼模具100的上下開(kāi)口部101及102相嵌合的，可沿軸103方向滑動(dòng)的上擠壓模具120和下擠壓模具130構(gòu)成，將玻璃坯料140供給至上擠壓模具120和下擠壓模具130之間，在上擠壓模具120的下面，形成有用于形成，比如說(shuō)非球面透鏡的凹面121，在下擠壓模具130的上面成形面131處，形成有，比如說(shuō)柵紋132等的軸不對(duì)稱(chēng)面。軀殼模具100和上擠壓模具120及下擠壓模具130并未固定或接合在一起，如箭頭A所示，可繞軸103轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖9所示的一般的光學(xué)元件成形裝置，由依次排列的模具進(jìn)入口232、加熱臺(tái)227、擠壓臺(tái)229、冷卻臺(tái)231及模具排出口233、相對(duì)于各臺(tái)面配置的加熱頭226、擠壓頭228及冷卻頭230以及用于沿箭頭C方向使光學(xué)元件成形模具(包括原有實(shí)例及后述的本發(fā)明各實(shí)施例)移到各臺(tái)面的移送臂234等構(gòu)成。由進(jìn)入口232進(jìn)入的光學(xué)元件成形模具，在加熱臺(tái)227中將玻璃坯料140加熱至可變形溫度，比如說(shuō)軟化點(diǎn)附近的溫度，在擠壓臺(tái)229中沿箭頭B所示方向被擠壓，在冷卻臺(tái)231中冷卻至玻璃坯料140的軟化點(diǎn)溫度之下，并由排出口233排出，從而形成預(yù)定形狀的光學(xué)元件。
然而，在上述的原有光學(xué)元件成形模具中，由于軀殼模具100和上擠壓模具120及下擠壓模具130并未固定或結(jié)合在一起，可繞軸103轉(zhuǎn)動(dòng)，所以在用移送臂234向各臺(tái)面移送光學(xué)元件成形模具時(shí)，上擠壓模具120和下擠壓模具130可能會(huì)繞軸103轉(zhuǎn)動(dòng)。這存在有下述問(wèn)題，即如果轉(zhuǎn)動(dòng)了的擠壓模具，比如說(shuō)下擠壓模具130具有軸不對(duì)稱(chēng)面，則在進(jìn)行軸不對(duì)稱(chēng)面復(fù)制的前后，光學(xué)元件復(fù)制面會(huì)產(chǎn)生偏離，比如說(shuō)如圖10所示，在所需的柵紋135和實(shí)際形成的柵紋136間會(huì)產(chǎn)生不應(yīng)有的柵格，從而不能獲得具有所需光學(xué)元件性能的光學(xué)元件。
而且原有的光學(xué)元件成形模具，由于軀殼模具100的內(nèi)周部及上擠壓模具120和下擠壓模具130的外周部為無(wú)凹凸的圓形，所以成形的光學(xué)元件的外周為元凹凸的圓形。因此，在需要確定具有軸不對(duì)稱(chēng)面的光學(xué)元件的安裝方向時(shí)，以及在光學(xué)元件為雙凸或雙凹的球面或非球面透鏡且兩面的曲率半徑接近時(shí)，要將這類(lèi)光學(xué)元件裝到光學(xué)儀器上時(shí)，不能不對(duì)光學(xué)元件安裝至光學(xué)儀器上的安裝方向作出標(biāo)記。
原有的在具有軸不對(duì)稱(chēng)面的光學(xué)元件上標(biāo)示安裝方向的方法包括，比如說(shuō)在光學(xué)元件成形后粘附定位標(biāo)記，用涂料等描繪定位標(biāo)記等。也可以是使與光學(xué)元件光軸正交的剖面形狀略呈D字狀而將一邊切削成直線狀(稱(chēng)為D切割)。或是切削光學(xué)元件以形成平行直線狀的兩邊(稱(chēng)謂H切割)?；蚴菫榱四苁钩尚魏蟮墓鈱W(xué)元件直接定位，而將成形模具的軀殼模具的剖面加工成角形等等。
然而，在原有的確定光學(xué)元件的安裝方向或標(biāo)記位置時(shí)，需要用顯微鏡判別成形面的形狀，用激光斑檢查機(jī)等評(píng)價(jià)儀器由聚光的形狀判斷光學(xué)元件的方向性。因此工作效率不高，且標(biāo)記的位置精度也低。特別是成一體形成柵格等衍射柵的透鏡，因光軸周邊安裝精度嚴(yán)格，故難以大量生產(chǎn)，為價(jià)格上升的主要原因。而且，將成形模具的軀殼模具的剖面加工成角狀亦極為困難，況且，要使整體成形的有柵格等衍射柵的透鏡的加工精度得以滿(mǎn)足也是不可能的。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的光學(xué)元件至少具有一個(gè)光學(xué)功能面，且在光學(xué)功能面有效部分以外的部分處，設(shè)有凸?fàn)罨虬紶畹南蚬鈱W(xué)儀器上安裝的基準(zhǔn)部，所以即使光學(xué)元件的至少一個(gè)面的光學(xué)功能面是軸不對(duì)稱(chēng)的，在將該光學(xué)元件安裝至光學(xué)儀器時(shí)仍可方便地進(jìn)行方向確定。
而且，還可使安裝基準(zhǔn)部的至少一條棱線，與通過(guò)相對(duì)光軸為非對(duì)稱(chēng)的光學(xué)功能面的光軸中心的主軸或付軸中的至少一方相平行，以便能方便地判別光學(xué)功能面的軸不對(duì)稱(chēng)方向。
而且，當(dāng)光學(xué)功能面為由兩面構(gòu)成的，曲率相近的雙凸或雙凹的球面或非球面時(shí)，一般往往易將里外安裝方向弄反，但用基準(zhǔn)部可方便地判別光學(xué)功能面、確定安裝方向，從而可防止這種錯(cuò)誤發(fā)生。
而且，通過(guò)將安裝基準(zhǔn)部設(shè)在光學(xué)元件的光學(xué)功能面的有效部分和光學(xué)元件的側(cè)面部分之間的方式，可不會(huì)使光學(xué)元件的光學(xué)性能劣化。而且，由于安裝基準(zhǔn)部為傾斜面，則在擠壓成形光學(xué)元件時(shí)，由傾斜面加至成形模具的擠壓力，將產(chǎn)生與擠壓方向大體正交的方向上的分力，從而可阻止成形過(guò)程中的成形模具的轉(zhuǎn)動(dòng)和平行移動(dòng)。這樣，對(duì)設(shè)有光學(xué)儀器安裝用基準(zhǔn)部的面為軸不對(duì)稱(chēng)的場(chǎng)合是特別有效的。另外，通過(guò)使與光軸正交的剖面形狀成大體為矩形，則矩形剖面的各邊就起定向組件的作用。而且，與光軸正交的剖面形狀由一組平行的邊及相對(duì)的一組圓弧狀邊構(gòu)成時(shí)，也是同樣的。
為了使上述光學(xué)元件成形，本發(fā)明的光學(xué)元件成形模具具有其兩端有開(kāi)口部的軀殼模具，和與軀殼各開(kāi)口部嵌合時(shí)，可在軀殼模具內(nèi)滑動(dòng)的一對(duì)擠壓模具，且擠壓模具中的至少一個(gè)具有相對(duì)光學(xué)功能面光軸非對(duì)稱(chēng)(軸不對(duì)稱(chēng))的成形面，以阻止從具有軸不對(duì)稱(chēng)成形面的擠壓模具的滑動(dòng)方向成為軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，使具有軸不對(duì)稱(chēng)成形面的擠壓模具和軀殼模具相結(jié)合。
這樣，當(dāng)，比如說(shuō)將玻璃坯料等光學(xué)坯料加熱至軟化點(diǎn)附近的溫度，擠壓擠壓模具以使光學(xué)坯料形成預(yù)定形狀時(shí)，使具有軸不對(duì)稱(chēng)成形面的擠壓模具相對(duì)軀殼模具固定，而不會(huì)繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。而且，擠壓模具由擠壓工序移送至冷卻工序時(shí)，即使該移送包括光學(xué)元件成形模具的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于軀殼模具和擠壓模具相對(duì)固定，故在所形成的光學(xué)元件的軸不對(duì)稱(chēng)光學(xué)功能面中，不會(huì)產(chǎn)生偏移。
固定軀殼模具和擠壓模具的組件，可以是位于具有軸不對(duì)稱(chēng)的成形面的擠壓模具及軀殼模具的接觸部附近的、分別設(shè)在具有軸不對(duì)稱(chēng)成形面的擠壓模具和軀殼模具外周部的切口部，通過(guò)使切口部與結(jié)合部件結(jié)合，可方便地制作軀殼模具及擠壓模具，而且，可以方便地對(duì)原有的光學(xué)元件成形模具加以改造。
而且，若采用在擠壓模具的凸緣部的一部分及軀殼模具端面的一部分上設(shè)置切槽，結(jié)合部件為嵌合在槽內(nèi)的略呈正方形的鍵條，則可以利用公知的銑加工方式和市售的部件等。
而且，若在具有軸不對(duì)稱(chēng)成形面的擠壓模具及軀殼模具的接觸部位附近，設(shè)置沿具有軸不對(duì)稱(chēng)成形面的擠壓模具和軀殼模具滑動(dòng)方向的孔，并用結(jié)合在該孔處的結(jié)合部件可同樣方便地制作軀殼模具和擠壓模具，并可方便地對(duì)原有的光學(xué)元件成形模具加以改造。而且，若結(jié)合部件的材料采用具有比擠壓模具和軀殼模具更大的熱膨脹率的金屬材料，則可牢固地固定住擠壓模具和軀殼模具。
而且，本發(fā)明的另一種光學(xué)元件成形模具，為具有兩端有開(kāi)口部的軀殼模具，和與軀殼模具的各開(kāi)口部相嵌合、可在軀殼模具內(nèi)滑動(dòng)的一對(duì)擠壓模具的光學(xué)元件成型模具，因在擠壓模具的至少一個(gè)的成形面的光學(xué)功能部分以外的部分處設(shè)有切口部，所以可在成形后的光學(xué)部件處形成有凸部。該凸部可用作將光學(xué)元件安裝至光學(xué)儀器時(shí)的方向及位置確定機(jī)構(gòu)。
而且，當(dāng)切口部設(shè)計(jì)形成有相對(duì)成形面為預(yù)定角度的傾斜面時(shí)，在對(duì)供給至一對(duì)擠壓模具之間的光學(xué)坯料進(jìn)行擠壓時(shí)，充填在切口部的光學(xué)坯料將擠壓傾斜面，使擠壓傾斜面的力產(chǎn)生與擠壓模具滑動(dòng)方向正交方向的分力，從而可阻止形成有切口部的擠壓模具以滑動(dòng)方向變?yōu)檩S的轉(zhuǎn)動(dòng)，而且，當(dāng)形成有傾斜面的成形面為不對(duì)稱(chēng)時(shí)，在形成光學(xué)元件的軸不對(duì)稱(chēng)的光學(xué)功能面處不會(huì)產(chǎn)生偏離。而且，用使傾斜面的棱線與軸不對(duì)稱(chēng)成形面的主軸或付軸之一平行的方式，還可以?xún)A斜面棱線方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，進(jìn)行將光學(xué)元件安裝至光學(xué)儀器時(shí)的方向確定。
而且，本發(fā)明的另一種光學(xué)元件成形模具，為具有其兩端有開(kāi)口部的軀殼模具，和與軀殼模具各開(kāi)口部嵌合，可在軀殼模具內(nèi)滑動(dòng)的一對(duì)擠壓模具的光學(xué)元件成形模具，且在擠壓模具的至少一個(gè)成形面的光學(xué)功能部分以外的部分處設(shè)有突起部，所以可在成形的光學(xué)元件上形成與突起部形狀相反的凹部?？梢栽摪疾繛榛鶞?zhǔn)，進(jìn)行將光學(xué)元件安裝至光學(xué)儀器上時(shí)的方向確定，這種構(gòu)成在設(shè)有突起部的成形面為軸不對(duì)稱(chēng)的場(chǎng)合，是特別有效的。而且，用使突起部與軸不對(duì)稱(chēng)成形面的主軸或付軸之一平行的方式，可容易地進(jìn)行將光學(xué)元件安裝至光學(xué)儀器上時(shí)的角度設(shè)定。
而且，本發(fā)明的又一種光學(xué)元件成形模具，為具有其兩端有開(kāi)口部的軀殼模具，和與軀殼模具的各開(kāi)口部嵌合，可在軀殼模具內(nèi)滑動(dòng)的一對(duì)擠壓模具的光學(xué)元件成形模具，且在軀殼模具和擠壓模具的與軀殼模具相嵌合的部分處的、沿與擠壓模具滑動(dòng)方向正交的剖面大體呈矩形，所以擠壓模具不可能從滑動(dòng)方向變?yōu)橄鄬?duì)軀殼模具的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，即使形成的光學(xué)元件有軸不對(duì)稱(chēng)的光學(xué)功能面，也不會(huì)產(chǎn)生偏離。而且，由于成形的光學(xué)元件的剖面亦呈矩形，故在將光學(xué)元件安裝至光學(xué)儀器時(shí)容易進(jìn)行方向確定。
而且，本發(fā)明的另一種光學(xué)元件成形模具，為具有其兩端有開(kāi)口部的軀殼模具，和與軀殼模具各開(kāi)口部嵌合，可在軀殼模具內(nèi)滑動(dòng)的一對(duì)擠壓模具的光學(xué)元件成形模具，且軀殼模具和擠壓模具的與軀殼模具嵌合的部分的、與擠壓模具的滑動(dòng)方向正交方向的剖面，為由一組平行邊及相對(duì)的一組圓弧狀邊構(gòu)成的、所謂的橢圓形模具，所以擠壓模具不可能以滑動(dòng)方向變?yōu)橄鄬?duì)軀殼模具的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，即使形成的光學(xué)元件具有軸不對(duì)稱(chēng)的光學(xué)功能面，也不會(huì)產(chǎn)生偏離。而且，由于成形的光學(xué)元件的剖面亦為橢圓形狀，故在將光學(xué)元件安裝至光學(xué)儀器時(shí)容易進(jìn)行方向確定。
在另一方面，本發(fā)明的光學(xué)元件成形方法，為向可在軀殼模具內(nèi)滑動(dòng)的一對(duì)擠壓模具之間供給光學(xué)坯料，在將光學(xué)坯料加熱至軟化點(diǎn)附近的溫度的狀態(tài)下沿滑動(dòng)方向擠壓擠壓模具，將光學(xué)坯料成形為預(yù)定形狀，并在該狀態(tài)下冷卻的光學(xué)元件成形方法，且擠壓模具的至少一個(gè)的成形面為軸不對(duì)稱(chēng)的，以擠壓模具不能以滑動(dòng)方向變?yōu)檩S轉(zhuǎn)動(dòng)的方式，將具有軸不對(duì)稱(chēng)成形面的擠壓模具和軀殼模具結(jié)合在一起。因此，在將光學(xué)坯料加熱至軟化點(diǎn)附近的溫度擠壓擠壓模具以使光學(xué)坯料成形為預(yù)定形狀時(shí)，具有軸不對(duì)稱(chēng)成形面的擠壓模具相對(duì)軀殼模具固定，不會(huì)繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。而且，在將擠壓模具由擠壓工序移至冷卻工序時(shí)，即使該移動(dòng)包含光學(xué)元件成形模具的轉(zhuǎn)動(dòng)，因軀殼模具和擠壓模具是相對(duì)固定的，故在形成的光學(xué)元件的軸不對(duì)稱(chēng)的光學(xué)功能面處，也不會(huì)產(chǎn)生偏離。
另外，本發(fā)明的另一種光學(xué)元件成形方法為向可在軀殼模具內(nèi)滑動(dòng)的一對(duì)擠壓模具之間供給光學(xué)坯料，在將光學(xué)坯料加熱至軟化點(diǎn)附近的溫度的狀態(tài)下沿滑動(dòng)方向擠壓擠壓模具，使光學(xué)坯料成形為預(yù)定形狀，并在該狀態(tài)下冷卻的光學(xué)元件成形方法。而擠壓模具的至少一個(gè)的成形面為軸不對(duì)稱(chēng)的，在具有軸不對(duì)稱(chēng)成形面的擠壓模具的成形面的光學(xué)功能范圍以外的部分處，形成有與成形面成預(yù)定角度的傾斜面的切口部，再將光學(xué)坯料充填在切口部，通過(guò)所填充的光學(xué)元件擠壓傾斜面時(shí)，可阻止形成有切口部的擠壓模具從滑動(dòng)方向變?yōu)檩S的轉(zhuǎn)動(dòng)，擠壓傾斜面的力會(huì)產(chǎn)生與擠壓模具滑動(dòng)方向相正交的方向上的分力，從而可阻止形成有切口部的擠壓模具以滑動(dòng)方向變?yōu)檩S轉(zhuǎn)動(dòng)。而且，在形成有傾斜面的軸不對(duì)稱(chēng)的成形面處，不會(huì)產(chǎn)生偏離。
而且，可分別在不同的臺(tái)面上實(shí)施將光學(xué)坯料加熱至軟化點(diǎn)附近的溫度的工序，擠壓擠壓模具的工序和冷卻工序，并在臺(tái)面間移動(dòng)包含有軀殼模具和一對(duì)擠壓模具的光學(xué)元件成形模具，所以可以不進(jìn)行什么改造就能利用一般的光學(xué)元件成形裝置。
圖2為表示本發(fā)明的光學(xué)元件成形模具第一實(shí)施例在取下上擠壓模具時(shí)的狀態(tài)的平面圖。
圖3為表示本發(fā)明的光學(xué)元件成形模具的第二實(shí)施例的構(gòu)成的剖面圖。
圖4為表示本發(fā)明的光學(xué)元件成形模具的第二實(shí)施例在取下上擠壓模具時(shí)的狀態(tài)的平面圖。
圖5為表示本發(fā)明的光學(xué)元件一實(shí)施例的構(gòu)成的剖面圖。
圖6為本發(fā)明的光學(xué)元件一實(shí)施例中的施加有柵格的成形面的上側(cè)的斜視圖。
圖7(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)為分別表示本發(fā)明的光學(xué)元件的其它實(shí)施例的構(gòu)成的斜視圖。
圖8為表示原有的光學(xué)元件成形模具的構(gòu)成的剖面圖。
圖9為表示一般的光學(xué)元件成形裝置的構(gòu)成的部分剖面圖。
圖10為表示用原有的光學(xué)元件成形模具成形的產(chǎn)生柵格偏移的光學(xué)元件的平面圖。
軀殼模具10由，比如說(shuō)超硬合金制作，在其外周部的下部開(kāi)口部12的附近，設(shè)有聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)合部件40用的切口式槽14。上擠壓模具20和下擠壓模具30也分別由超硬合金制作，在上擠壓模具20的下面處為曲率半徑為5.0毫米的非球面形狀的成形面21。而且，在下擠壓模具30上面的成形面33處作為柵紋34。柵紋34的剖面形狀為寬1毫米、節(jié)距0.5毫米、深250毫微米的矩形。
上擠壓模具20和下擠壓模具30可在軀殼模具10內(nèi)沿軸13的方向滑動(dòng)。在本實(shí)施例中，形成在下擠壓模具30處的柵條34為軸不對(duì)稱(chēng)面，故在下擠壓模具30的凸緣部31，也設(shè)有與聯(lián)結(jié)部件40聯(lián)結(jié)用的切口或槽32。軀殼模具10上的糟14和下擠壓模具30上的槽32為，比如1.5毫米寬，2.0毫米深。聯(lián)結(jié)部件40略呈正方體，其材料為比作為軀殼模具10、上擠壓模具20和下擠壓模具30的材料的超硬合金的熱膨脹率具有更高的熱膨脹率的金屬材料，比如說(shuō)可為SUS304等等?？蓪⒅T如SF-8等的玻璃坯料50，象原有實(shí)例那樣供給至上擠壓模具20和下擠壓模具30之間。
下面說(shuō)明用于具有上述構(gòu)成的第一實(shí)施例的光學(xué)元件成形模具的光學(xué)元件成形方法。如圖1所示，向上擠壓模具20和下擠壓模具30之間供給玻璃坯料50，將聯(lián)結(jié)部件40聯(lián)結(jié)在下擠壓模具30的凸緣部31的槽32和軀殼模具10下端的槽14中。將這樣組裝后的光學(xué)元件成形模具供給至諸如圖9所示的光學(xué)元件成形裝置的進(jìn)入臺(tái)232，用移送臂234移送至加熱臺(tái)227，并升溫至玻璃坯料50的軟化點(diǎn)附近(約505℃)。移送至加熱臺(tái)227的光學(xué)元件成形模具，由于作為結(jié)合部件40材料的SUS304與構(gòu)成軀殼模具10和下擠壓模具30的材料的超硬合金間的熱膨脹率的差，將在成形面處設(shè)有柵紋34的下擠壓模具30和軀殼模具10以不能繞軸13相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式固定住。
在將下擠壓模具30和軀殼模具10固定住后，用移送臂234移送至作為下一臺(tái)面的擠壓臺(tái)229，沿圖中箭頭B所示方向擠壓上擠壓模具20，使玻璃坯料50成形為預(yù)定形狀。成形后，將光學(xué)元件成形模具移動(dòng)到冷卻臺(tái)231，在冷卻臺(tái)231處冷卻光學(xué)元件成形模具和玻璃坯料50，將制成的光學(xué)元件由排出口233取出。在將光學(xué)成形模具移動(dòng)至冷卻臺(tái)231時(shí)，因下擠壓模具30和軀殼模具10是用結(jié)合部件40固定著，所以設(shè)有柵紋34的下擠壓模具30不會(huì)繞軸13轉(zhuǎn)動(dòng)，從而不會(huì)產(chǎn)生如圖10所示的柵紋的偏移。
當(dāng)使用如圖8所示的光學(xué)元件成形模具時(shí)，因下擠壓模具130和軀殼模具100是不固定的，所以在搬送時(shí)的沖擊和摩擦阻力等的作用下，下擠壓模具130和軀殼模具100會(huì)分別轉(zhuǎn)動(dòng)。而且，因由軀殼模具100復(fù)制的光學(xué)元件的外形部分會(huì)先行冷卻固化，所以已成形的光學(xué)元件會(huì)與軀殼模具100一起轉(zhuǎn)動(dòng)，其結(jié)果是成形出如圖所示的產(chǎn)生了柵紋偏移的光學(xué)元件，而不能獲得所需的光學(xué)性能。
實(shí)際上，若比較用原有的光學(xué)元件成形模具成形的光學(xué)元件(原有制品)，和用本實(shí)施例的光學(xué)元件成形模具成形的光學(xué)元件(本發(fā)明制品)，可知原有制品的透射波面象差在0.05λ以上，而本發(fā)明制品的透射波面象差在0.04λ以下。而且，原有制品因柵格偏置而有無(wú)數(shù)分光，不能獲得柵紋功能，本發(fā)明制品因沒(méi)有柵紋偏置，而可以獲得柵紋功能，現(xiàn)已確認(rèn)可以獲得按分光比(一次光∶0次光∶一次光)＝1∶5∶1設(shè)計(jì)的光學(xué)元件。
在本實(shí)施例中，玻璃坯料50使用的是軟化點(diǎn)約為505℃的SF-8，但也可采用其它玻璃材料，如鑭類(lèi)玻璃材料和低熔點(diǎn)玻璃等玻璃坯料。而且，軀殼模具10、上擠壓模具20和下擠壓模具30的材料使用的是超硬合金，但對(duì)于耐熱性和高溫強(qiáng)度好的坯料，也可以采用其它材料。而且，聯(lián)結(jié)下擠壓模具30和軀殼模具10的構(gòu)件，是在下擠壓模具30及軀殼模具10處設(shè)置剖面大體呈矩形的槽，并采用大體成正方體的聯(lián)結(jié)部件40，但若在下擠壓模具30和軀殼模具10處設(shè)置圓形剖面的孔，并采用大體呈圓柱狀的聯(lián)結(jié)部件，也能獲得同樣效果。而且，該構(gòu)成為將具有軸不對(duì)稱(chēng)面的下擠壓模具30與軀殼模具10相結(jié)合，但也可以采用在上擠壓模具20的凸緣部和軀殼模具10的上端附近也設(shè)置槽，并用聯(lián)結(jié)部件40將兩者接合起來(lái)的結(jié)構(gòu)。
(第二實(shí)施例)下面參考
本發(fā)明的光學(xué)元件成形模具和光學(xué)元件成形方法的第二實(shí)施例。圖3為表示第二實(shí)施例的光學(xué)元件模具的構(gòu)成的剖面圖，圖4為除去上擠壓模具時(shí)的狀態(tài)的平面圖。如圖3和圖4所示，第二實(shí)施例的光學(xué)元件成形模具，由大體呈圓筒狀的軀殼模具60，分別與軀殼模具60的上下開(kāi)口部61、62相嵌合的上擠壓模具70及下擠壓模具80構(gòu)成。軀殼模具60和上擠壓模具70與圖8所示的原有實(shí)例基本相同。下擠壓模具80的上面的成形面81處設(shè)有柵紋82。柵紋82的剖面形狀為三角波紋形，間距為0.2毫米，深為370毫微米。而且，在與下擠壓模具80的成形面81的柵紋82的柵格方向平行的兩端部處，形成有深約2毫米，與成形面夾角為30°的傾斜面83。與第一實(shí)施例相同，將玻璃坯料90供給至上擠壓模具70和下擠壓模具80之間?？刹捎?，比如說(shuō)BK-7(過(guò)渡點(diǎn)553℃，屈折點(diǎn)614℃)作為玻璃坯料90。第二實(shí)施例是未設(shè)置直接固定軀殼模具60和上擠壓模具70或下擠壓模具80的功能組件，而利用設(shè)在下擠壓模具80的成形面81處的傾斜面83，來(lái)防止柵紋82偏移的一個(gè)例子。
現(xiàn)說(shuō)明采用具有上述構(gòu)成的第二實(shí)施例的光學(xué)元件成形模具的光學(xué)元件成形方法。如圖3所示，向上擠壓模具70和下擠壓模具80之間供給玻璃坯料90，將組裝后的光學(xué)元件成形模具供送至，比如說(shuō)如圖9所示的光學(xué)元件成形裝置的進(jìn)入臺(tái)232，用移送臂234移送至加熱臺(tái)227，升溫至玻璃坯料90(BK-7)的軟化點(diǎn)附近(約520℃)。
然后，用移送臂234移送至作為擠壓臺(tái)的下一個(gè)臺(tái)面129，按圖中箭頭B所示方向擠壓下擠壓模具70，使玻璃坯料90成形為預(yù)定形狀。這時(shí)，玻璃坯料90將向設(shè)在下擠壓模具80的成形面81兩端部處的傾斜面83附近的凹部充填。充填后的玻璃坯料90將壓住與下擠壓模具80的成形面81成30°角的傾斜面83。這時(shí)，下擠壓模具80將因傾斜面83受壓而受到與垂直方向力不同的、沿水平方向的分力的作用，從而在實(shí)際上阻止繞軸63的轉(zhuǎn)動(dòng)。而且，由擠壓臺(tái)229向冷卻臺(tái)231移送時(shí)，由于玻璃坯料90的冷卻、收縮，玻璃坯料將增大擠壓傾斜面83的力。因此，玻璃坯料90和下擠壓模具80不會(huì)以軸63為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可阻止形狀復(fù)制后的玻璃坯料90從成形面81平行偏離。
再后，當(dāng)用移送臂234將光學(xué)元件成形模具由擠壓臺(tái)229搬送至冷卻臺(tái)231時(shí)，下擠壓模具80的柵紋82和玻璃坯料90間不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)和平行移動(dòng)。因此，在冷卻臺(tái)131處可一邊不使柵紋82偏置而冷卻，一邊擠壓成型。然后在冷卻臺(tái)231處，將光學(xué)元件成形模具和玻璃坯料90徐徐冷卻至冷卻溫度(約420℃)，以獲得所需的光學(xué)性能。隨后，一邊使成形后的光學(xué)元件在成形模具內(nèi)部徐徐冷卻，一邊用移送臂234將光學(xué)元件成形模具搬送至排出口233，以取出制成的光學(xué)元件。下擠壓模具80上的柵紋82和成形的光學(xué)元件(玻璃坯料90)在分離前不會(huì)偏離。
若采用原有的光學(xué)元件成形模具，設(shè)有柵紋的下擠壓模具會(huì)以上下擠壓模具和軀殼模具的移動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并使形狀復(fù)制了的光學(xué)元件移動(dòng)，隨后在冷卻壓擠的成形過(guò)程中，柵紋會(huì)產(chǎn)生偏離。然而，若采用本實(shí)施例的光學(xué)元件成形模具，便可以防止以上下擠壓模具和軀殼模具的滑移方向變?yōu)檩S的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以成形出柵紋不會(huì)產(chǎn)生偏移的光學(xué)元件(本發(fā)明制品)。原有制品因柵紋偏移而無(wú)限分光，不能獲得柵紋功能，而本發(fā)明制品因沒(méi)有柵紋偏移，故可獲得柵紋功能，現(xiàn)已確認(rèn)可以獲得滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的光學(xué)元件。
而且，由于復(fù)制在光學(xué)元件上的傾斜面83的方向與柵紋方向一致，故可以用眼睛判別柵紋的方向。而且，用在透鏡筒側(cè)面加工出嵌合部的方式，可以高精度的進(jìn)行柵紋位置的確定。
不言而喻，用第二實(shí)施例的光學(xué)元件成形模具及光學(xué)元件成形方法成形的光學(xué)元件(例如由圖3中的玻璃坯料90固化出的制品)，其充填在形成有傾斜面83的切口部的部分(突起)，在向光學(xué)儀器安裝時(shí)還具有作為方向確定組件的功能。
(第三實(shí)施例)下面參考
與本發(fā)明的光學(xué)元件有關(guān)的第三實(shí)施例。圖5為表示本發(fā)明的光學(xué)元件和使用該元件的光學(xué)儀器鏡筒的構(gòu)成的一實(shí)施例的剖面圖，圖6為由柵紋面?zhèn)扔^察本實(shí)施例的光學(xué)元件的斜視圖。在圖5中，光學(xué)元件200上面處設(shè)有，比如說(shuō)曲率半徑為150毫米的非球面狀的透鏡功能面201，在其下面處設(shè)有柵紋202。柵紋202的剖面形狀為，比如說(shuō)寬0.5毫米，間距0.8毫米、深200毫微米的矩形。在與光學(xué)元件200下面處的柵紋202方向平行的端部處，分別設(shè)有，比如說(shuō)寬1毫米、深0.5毫米的切口部203。光學(xué)元件200的光學(xué)坯料可為SF-6(過(guò)渡點(diǎn)426℃，屈折點(diǎn)467℃)。光學(xué)元件200的外徑約為φ5，厚為3毫米。光學(xué)儀器鏡筒210可用黃銅等金屬制作，在中央部設(shè)有不會(huì)遮斷沿箭頭D方向入射的光線軌跡的φ3的貫通孔212。而且在光學(xué)儀器鏡筒210上還設(shè)有與光學(xué)元件200上的切口部203結(jié)合用的、寬1毫米、高0.5毫米的凸部211。
上述的本發(fā)明的光學(xué)元件為光盤(pán)裝置的跟蹤控制用的透鏡，它在將半導(dǎo)體激光器的光束變換為平行光的同時(shí)，還相對(duì)主光束產(chǎn)生兩條副光束。光盤(pán)裝置在主光束聚焦到光盤(pán)上的溝槽時(shí)，副光束錯(cuò)開(kāi)光盤(pán)上的軌跡方向，以免誤認(rèn)至相鄰軌跡上的溝槽。因此，在將成形后的透鏡裝至光學(xué)基臺(tái)時(shí)，必須對(duì)柵紋方向加以調(diào)節(jié)。
上述本發(fā)明的光學(xué)元件是用前述的本發(fā)明的光學(xué)元件成形模具和光學(xué)元件成形方法成形的，故在具有諸如光學(xué)元件成形模具的軸不對(duì)稱(chēng)面的下擠壓模具的成形面處，設(shè)有形成切口部203用的突起等(未示出)。這里，軀殼模具和擠壓模具(未示出)的與軀殼模具相嵌合的部分的沿光軸方向的剖面大體呈矩形。設(shè)在光學(xué)元件200上的切口部203，為相對(duì)柵紋202的柵格方向平行的H切口加工。類(lèi)似的，在光學(xué)儀器鏡筒210上也設(shè)有與光學(xué)元件200切口部203相結(jié)合用的凸部211。因此，在要將光學(xué)元件200裝在光學(xué)儀器上時(shí)，可用吸附筆(未示出)保持住光學(xué)元件200，轉(zhuǎn)動(dòng)光學(xué)元件200，即可容易地檢測(cè)出光學(xué)元件200的光學(xué)功能方向。一般說(shuō)來(lái)，若設(shè)在光學(xué)元件200上的切口部203的深度在0.5毫米以下，便難以檢測(cè)用吸附筆保持著的光學(xué)元件200的光學(xué)功能方向。
對(duì)于原有的光學(xué)元件，要用顯微鏡、透鏡光斑儀等檢測(cè)儀器檢測(cè)將光學(xué)元件安裝至光學(xué)儀器的方向的柵紋方向，在檢測(cè)出光學(xué)元件向光學(xué)儀器上安裝的方向、并在光學(xué)元件上標(biāo)記出方向后，再進(jìn)行向光學(xué)儀器的安裝，所以將光學(xué)元件裝在一臺(tái)光學(xué)儀器上需要1～5分鐘，生產(chǎn)效率非常低。然而，若用本發(fā)明的光學(xué)元件，可用吸附筆保持并轉(zhuǎn)動(dòng)光學(xué)元件，即可將其裝在光學(xué)儀器上，在大約30秒的短時(shí)間內(nèi)即可將一個(gè)光學(xué)元件安裝在光學(xué)儀器上。
在本實(shí)施例中，光學(xué)元件200的安裝方向確定組件的構(gòu)成為，設(shè)在光學(xué)元件200下面的切口部203，設(shè)在光學(xué)儀器鏡筒210上的凸部211，但也可以采用不損害光學(xué)元件的光學(xué)功能，可高精度地安裝至光學(xué)儀器的其它結(jié)構(gòu)構(gòu)成。例如，圖7(a)為在設(shè)有柵紋202的成形面處設(shè)置具有位置和方向確定用的三角形剖面的突起204的一個(gè)例子，突起204沿與作為軸不對(duì)稱(chēng)的光學(xué)功能面的柵紋202的方向平行設(shè)置。在將該光學(xué)元件的光學(xué)元件成形模具的擠壓模具(未示出)的成形面上，形成有與柵紋平行的剖面大致呈三角形的槽，槽的傾斜面與圖3所示的第二實(shí)施例中的傾斜面83具有同樣的功能。因此，可阻止擠壓模具繞光軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，而不使柵紋202產(chǎn)生偏移。而且，成形后的光學(xué)元件200上的突起204，具有作為向光學(xué)儀器上安裝時(shí)定向組件的功能。
圖7(b)為在大體成圓筒狀的光學(xué)元件200外周部的與柵紋202的方向平行位置處，形成有安裝方向確定用和阻止擠壓模具轉(zhuǎn)動(dòng)用的平面205的一個(gè)例子。形成該光學(xué)元件的光學(xué)元件成形模具的軀殼模具和擠壓模具(未示出)的與軀殼模具相嵌合的部分的剖面，大致呈橢圓形，具有相對(duì)的一組平行邊和相對(duì)的一組圓弧狀邊。這里，由于軀殼模具和擠壓模具是通過(guò)平面嵌合的，故擠壓模具不會(huì)繞光軸轉(zhuǎn)動(dòng)。而且，形成的光學(xué)元件200的平面205，具有作為向光學(xué)儀器上安裝時(shí)的方向確定組件的功能。
圖7(c)為在大體呈圓筒狀的光學(xué)元件200的外周部附近，設(shè)有具有確定安裝方向和阻止擠壓模具轉(zhuǎn)動(dòng)用的大體呈圓形剖面的切口部206的一個(gè)例子。將該光學(xué)元件成形的光學(xué)元件成形模具的軀殼模具(未示出)，可略呈圓筒狀，并在該圓筒內(nèi)周面處形成有與切口部206形狀相反的半圓筒狀的突起。與軀殼模具相嵌合的擠壓模具(未示出)的與光學(xué)元件相同的圓筒外周面處，還設(shè)有切口，通過(guò)該切口和突起的結(jié)合，可阻止擠壓模具繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。而且，成形的光學(xué)元件200的切口部206，具有作為向光學(xué)儀器上安裝時(shí)的方向確定組件的功能。
圖7(d)與圖7(a)相類(lèi)似，亦為在設(shè)有柵紋202的成形面處，設(shè)有具有位置和方向確定用的三角形剖面的突起204的一個(gè)例子，且突起204是與作為軸不對(duì)稱(chēng)的光學(xué)功能面的柵紋202的方向平行設(shè)置的。圖7(e)與圖7(b)相反，是在大體呈圓筒狀的光學(xué)元件200的外周部處，形成有與柵紋202方向平行的確定安裝方向和阻止擠壓模具轉(zhuǎn)動(dòng)用的突起204及傾斜面207的一個(gè)例子。圖7(f)示出了利用突起204，判別具有曲率半徑相近的球面或非球面201、201′的光學(xué)元件的安裝方向的一個(gè)實(shí)例。
權(quán)利要求
1.一種向可在軀殼模具內(nèi)滑動(dòng)的一對(duì)擠壓模具之間供給光學(xué)坯料，在將前述光學(xué)坯料加熱呈軟化點(diǎn)附近的溫度狀態(tài)下沿前述滑動(dòng)方向擠壓前述擠壓模具，將光學(xué)坯料成形為預(yù)定形狀并在該狀態(tài)下冷卻的光學(xué)元件成形方法，前述擠壓模具至少一個(gè)的成形面是軸不對(duì)稱(chēng)的，在具有前述軸不對(duì)稱(chēng)成形面的擠壓模具的前述成形面的光學(xué)功能范圍以外的部分處，設(shè)有形成有與前述成形面成預(yù)定角度的傾斜面的切口部，前述光學(xué)坯料會(huì)充填至前述切口處，通過(guò)前述充填的光學(xué)坯料擠壓前述傾斜面，而阻止以形成有前述切口部的擠壓模具的前述滑動(dòng)方向變?yōu)檩S的轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件成形方法，將前述光學(xué)元件加熱至軟化點(diǎn)附近溫度的工序，擠壓前述擠壓模具的工序，前述冷卻工序分別在不同臺(tái)面上實(shí)施，包含前述軀殼模具和前述一對(duì)擠壓模具的光學(xué)元件成形模具在前述臺(tái)面間移動(dòng)。
全文摘要
在將具有柵紋等軸不對(duì)稱(chēng)光學(xué)功能面的光學(xué)元件擠壓成形時(shí)，切割下擠壓模具80的成形面81兩端部，設(shè)置傾斜面83。擠壓成形時(shí)，充填在切口部的玻璃坯料90將擠壓傾斜面83，在軀殼模具60內(nèi)阻止繞下擠壓模具80的軸61轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)充填在切口部的部分又用作向光學(xué)儀器上安裝的基準(zhǔn)。這樣不僅可阻止擠壓模具的轉(zhuǎn)動(dòng)，不使軸不對(duì)稱(chēng)的光學(xué)功能面偏移，而且可以容易地進(jìn)行將光學(xué)元件安裝至光學(xué)儀器上時(shí)的安裝方向的確定。
文檔編號(hào)B29C43/02GK1405104SQ0210609
公開(kāi)日2003年3月26日 申請(qǐng)日期1996年7月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月18日
發(fā)明者森本章, 清水義之, 細(xì)見(jiàn)明 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社