光學(xué)元件、該光學(xué)元件的成形方法及成形裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)元件、該光學(xué)元件的成形方法及成形裝置。尤其是涉及具備如下的面形狀的光學(xué)元件、該光學(xué)元件的成形方法及成形裝置，該面形狀是一方的面的光軸上的形狀為凹面、且在凹面的外周部具有凸的第一極值點(diǎn)的面形狀。
【背景技術(shù)】
[0002]作為透鏡等光學(xué)元件的制造方法，除了基于研磨加工的制造方法之外，還已知有基于沖壓成形的制造方法。在基于沖壓成形的光學(xué)元件的制造方法中，將收容在模具內(nèi)的玻璃制或樹脂制的材料與模具一起加熱，對(duì)軟化了的玻璃制或樹脂制的材料進(jìn)行加壓來成形光學(xué)元件。作為沖壓成形所使用的模具，已知有如下的結(jié)構(gòu)，其包括:主體模具；具備用于轉(zhuǎn)印出光學(xué)元件的一方的面的第一轉(zhuǎn)印面的第一模具(下模具)；具備用于轉(zhuǎn)印出另一方的面的第二轉(zhuǎn)印面的第二模具(上模具)。在主體模具上形成有引導(dǎo)孔。第一模具從下端嵌入到主體模具的引導(dǎo)孔內(nèi)，用于載置玻璃制或樹脂制的材料。第二模具從上端嵌入到主體模具的引導(dǎo)孔內(nèi)，在第二模具與第一模具之間夾入玻璃制或樹脂制的材料并進(jìn)行加壓。
[0003]在通過這樣的沖壓成形來制造透鏡的情況下，將成為玻璃制或樹脂制的材料的前驅(qū)體(以下，稱為預(yù)成形體)載置在第一模具的第一轉(zhuǎn)印面的大致中央部來進(jìn)行制造。而且，對(duì)預(yù)成形體或模具下功夫以避免在沖壓成形中產(chǎn)生材料未遍及的空間區(qū)域(以下，稱為氣穴(air trap))。
[0004]例如，在專利文獻(xiàn)I中記載了如下的方法:將具有比第一模具、第二模具各自的大致中央部的曲率半徑小的曲率半徑的預(yù)成形體載置在第一模具的第一轉(zhuǎn)印面的大致中央部，來成形光軸上的形狀為凸面的光學(xué)元件。而且，在專利文獻(xiàn)2中記載了如下的方法:將具有比第一模具、第二模具各自的大致中央部的曲率半徑大的曲率半徑的預(yù)成形體載置在第一模具的第一轉(zhuǎn)印面的大致中央部，來成形光軸上的形狀為凹面的光學(xué)元件。另外，在專利文獻(xiàn)3中記載了如下的方法:在第一模具的凹狀的成形面(第一轉(zhuǎn)印面)上設(shè)置使氣體逃散的微細(xì)流路，使用該第一模具來成形光學(xué)元件。
[0005]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2009-046364號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特開2011-201739號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)3:日本特開2011-184211號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]然而，在成形尤其是直徑為幾mm左右這樣的尺寸小的光學(xué)元件時(shí)，在使用專利文獻(xiàn)I的技術(shù)的情況下，由于作為下模具的第一模具的第一轉(zhuǎn)印面的形狀，而如圖8(A)所示那樣，預(yù)成形體的載置位置的允許范圍(以下，稱為載置允許范圍)A3狹窄。因此，例如圖8(A)所示那樣，在嵌入到主體模具53中的第一模具51的第一轉(zhuǎn)印面51a的大致中央部載置的大致球狀的預(yù)成形體55受到靜電等的影響，可能會(huì)從第一轉(zhuǎn)印面51a的中央部大幅偏離而偏移載置到端部。在從該狀態(tài)下利用第二模具52的第二轉(zhuǎn)印面52a的部分對(duì)預(yù)成形體55進(jìn)行加壓成形而得到的成形光學(xué)元件57中，如圖8(B)所示那樣會(huì)產(chǎn)生氣穴59。
[0012]需要說明的是，預(yù)成形體的載置允許范圍A3是預(yù)成形體借助重力而向本來應(yīng)載置預(yù)成形體的載置位置S4(參照?qǐng)D9)移動(dòng)的第一轉(zhuǎn)印面51a上的范圍。具體而言，在第一轉(zhuǎn)印面51a上，是距載置位置S4最近的、曲面向上凸起的頂點(diǎn)間的范圍。因此，如圖9所示，預(yù)成形體55在載置到處于載置允許范圍A3之外的載置位置SI的情況下，沿著第一轉(zhuǎn)印面51a移動(dòng)至從第一轉(zhuǎn)印面51a的中央部大幅偏離的載置位置S2。另一方面，預(yù)成形體55在載置到處于載置允許范圍A3的范圍內(nèi)的載置位置S3的情況下，沿著第一轉(zhuǎn)印面51a移動(dòng)至處于第一轉(zhuǎn)印面51a的中央部的載置位置S4。
[0013]另外，在形成同樣的尺寸的光學(xué)元件時(shí)，根據(jù)專利文獻(xiàn)2的方法，在與上述同樣地預(yù)成形體從第一模具的第一轉(zhuǎn)印面的大致中央部偏移地載置的情況下，由預(yù)成形體的凹曲線部而會(huì)產(chǎn)生氣穴。而且，即使在第一模具的凹狀的成形面上設(shè)置使氣體逃散的微細(xì)流路，不但無法防止模具的上凸的成形面上的氣穴的發(fā)生，反而存在降低光學(xué)元件的光學(xué)性質(zhì)的可能性，因此不優(yōu)選。
[0014]本發(fā)明的目的在于提供一種即使在要壓縮成形出這樣的在非球面具有極值點(diǎn)的光學(xué)元件的情況下，也能確保預(yù)成形體的載置允許范圍較寬，從而防止與預(yù)成形體的載置不良相伴的氣穴等不良情況的光學(xué)元件的成形方法及成形裝置、以及沒有產(chǎn)生因預(yù)成形體的載置不良而引起的氣穴的光學(xué)元件。
[0015]用于解決課題的方案
[0016]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的光學(xué)元件的成形方法包括載置步驟和壓縮成形步驟，使用由第一模具、與第一模具對(duì)置的第二模具、將第一模具及第二模具的周圍覆蓋的主體模具構(gòu)成的模具單元，由預(yù)成形體壓縮成形出光學(xué)元件。光學(xué)元件在一方的面具備第一非球面，該第一非球面形成為光軸上的形狀為凹面且凹面的外周部的形狀具有凸的極值點(diǎn)。第一模具為了形成第一非球面，以使轉(zhuǎn)印光軸上的形狀的部分朝向第二模具成為凸形狀、且轉(zhuǎn)印極值點(diǎn)的極值點(diǎn)轉(zhuǎn)印部朝向第二模具成為凹形狀的方式，形成具有與第一非球面的面形狀相反的形狀的第一轉(zhuǎn)印面。第二模具形成有第二轉(zhuǎn)印面，該第二轉(zhuǎn)印面用于形成光學(xué)元件的另一方的面。載置步驟中，通過向第一模具的第一轉(zhuǎn)印面上供給預(yù)成形體，而向第一模具的極值點(diǎn)轉(zhuǎn)印部載置預(yù)成形體。壓縮成形步驟中，通過縮窄第一模具與第二模具的間隔，而對(duì)預(yù)成形體進(jìn)行壓縮成形。
[0017]在光學(xué)元件的最大有效直徑為Φ時(shí)，極值點(diǎn)的距光軸的距離r滿足0.15Φ ^γ^0.35Φ的關(guān)系的情況下，能更可靠地得到效果。優(yōu)選將主體模具的溫度保持為小于預(yù)成形體的材料具有的玻化溫度。優(yōu)選在第一轉(zhuǎn)印面和第二轉(zhuǎn)印面中的一方的外周部形成有相對(duì)于對(duì)置的另一方的外周部凹陷且沿周向延伸的凹部。
[0018]優(yōu)選將預(yù)成形體加熱到該預(yù)成形體的材料具有的?；瘻囟纫陨线M(jìn)行載置。優(yōu)選預(yù)成形體為大致球狀，預(yù)成形體的曲率半徑比極值點(diǎn)轉(zhuǎn)印部的凹形狀的近似曲率半徑小。而且，優(yōu)選預(yù)成形體由注塑成形出的樹脂構(gòu)成。
[0019]另外，本發(fā)明的光學(xué)元件的成形裝置具備第一模具、第二模具、主體模具、加壓機(jī)構(gòu)，利用具有第一模具和與第一模具對(duì)置的第二模具的模具單元，由預(yù)成形體壓縮成形出光學(xué)元件。光學(xué)元件在一方的面具備第一非球面，該第一非球面形成為光軸上的形狀為凹面且凹面的外周部的形狀具有凸的極值點(diǎn)。第一模具為了形成第一非球面，以使轉(zhuǎn)印光軸上的形狀的部分朝向第二模具成為凸形狀、且轉(zhuǎn)印極值點(diǎn)的極值點(diǎn)轉(zhuǎn)印部朝向第二模具成為凹形狀的方式，形成具有與第一非球面的面形狀相反的形狀的第一轉(zhuǎn)印面。第二模具形成有第二轉(zhuǎn)印面且配設(shè)在第一模具之上，該第二轉(zhuǎn)印面用于形成光學(xué)元件的另一方的面。主體模具設(shè)于模具單元，并將第一模具及第二模具的周圍覆蓋。加壓機(jī)構(gòu)通過縮窄第一模具與第二模具的間隔，而對(duì)預(yù)成形體進(jìn)行壓縮成形。
[0020]本發(fā)明的光學(xué)元件在一方的面具備第一非球面，該第一非球面形成為光軸上的形狀為凹面且凹面的外周部的形狀具有凸的極值點(diǎn)，所述光學(xué)元件通過使用由第一模具、與第一模具對(duì)置的第二模具、將第一模具及第二模具的周圍覆蓋的主體模具構(gòu)成的模具單元，經(jīng)過載置步驟和壓縮成形步驟而由預(yù)成形體得到。第一模具為了形成第一非球面，以使轉(zhuǎn)印光軸上的形狀的部分朝向第二模具成為凸形狀、且轉(zhuǎn)印極值點(diǎn)的極值點(diǎn)轉(zhuǎn)印部朝向第二模具成為凹形狀的方式，形成具有與第一非球面的面形狀相反的形狀的第一轉(zhuǎn)印面。第二模具形成有第二轉(zhuǎn)印面，該第二轉(zhuǎn)印面用于形成光學(xué)元件的另一方的面。光學(xué)元件如下得到:載置步驟中，通過向第一模具的第一轉(zhuǎn)印面上供給預(yù)成形體，而向第一模具的極值點(diǎn)轉(zhuǎn)印部載置預(yù)成形體。壓縮成形步驟中，通過縮窄第一模具與第二模具的間隔，而對(duì)預(yù)成形體進(jìn)行壓縮成形。
[0021]發(fā)明效果
[0022]根據(jù)本發(fā)明，能夠大幅地?cái)U(kuò)寬預(yù)成形體的載置允許范圍，因此不會(huì)降低成形出的光學(xué)元件的光學(xué)性質(zhì)，能夠防止氣穴等不良情況。
【附圖說明】
[0023]圖1是實(shí)施本發(fā)明而成形的光學(xué)元件的剖視圖。
[0024]圖2是實(shí)施本發(fā)明而成形的光學(xué)元件的簡(jiǎn)圖。
[0025]圖3是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的光學(xué)元件的成形裝