[發明專利]精密壓制成形用玻璃預成型體及光學元件的制造方法

無效

• 申請號: 201210046397.9
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN102649620A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發明（設計）人: 中村謙吾;宇津木克己
• 申請（專利權）人: HOYA株式會社
• 主分類號: C03B11/00
• 分類號: C03B11/00;C03B11/08
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及精密壓制成形用預成型體的制造方法以及對以所述方法制作的預成型體進行精密壓制成形的光學元件制造方法。

背景技術

作為基于高生產率批量生產非球面透鏡等高精度的玻璃制光學元件的技術，公知有精密壓制成形法(模制光學元件法)。在精密壓制成形法中，一般采取制作被稱為預成型體的成形體后加熱該預成型體并在成形模內進行壓制成形的方法。

精密壓制成形是通過轉印壓制成形模的成形面形成光學元件的光學功能面的方法。因此，成形模內部的空間(型腔)的形狀設計為與期望的光學元件相同的形狀。預成型體的形狀如果與期望的光學元件的形狀大為不同，則與成形模型腔的形狀也將大為不同，因而如果不提高壓制成形溫度以提高玻璃的流動性，則難以使玻璃遍布于成形模型腔，從而發生不良。另一方面，由于越提高壓制成形溫度，玻璃與成形模的反應性越高，這成為玻璃表面的變質、玻璃與成形模的熔接的原因。因此，使預成型體的形狀接近期望的光學元件的形狀，關系到因成形模型腔的填充不足導致的不良的發生的防止，并且，由于可以將壓制成形溫度設定為較低，所以能夠防止因玻璃與成形模的反應導致的玻璃表面的變質、玻璃與成形模的熔接。出于這樣的理由，與期望的光學元件的形狀近似的形狀的預成型體(以下也稱為“近似形狀預成型體”)的需求增加。

此外，作為制作精密壓制成形用的預成型體的方法，已知有被稱為冷加工法的方法和被稱為熱成形法的方法，其中，冷加工法是從熔融玻璃成形玻璃塊，按規定尺寸切斷該塊，然后進行研削、研磨以使玻璃塊的表面光滑同時得到規定的重量；熱成形法是從熔融玻璃分離出一個預成型體量的熔融玻璃塊并在冷卻該玻璃塊的過程直接成形為預成型體。

近似形狀預成型體形成為與兩個表面都為凸面或凹面、一個表面為凸面而另一個表面為凹面、一個表面為平面而另一個表面為凸面或凹面之類的與期望的光學元件的形狀對應的形狀。冷加工法適合球狀等簡單形狀的加工，而不適合近似形狀預成型體那樣的復雜形狀的加工。另一方面，熱成形法能夠在玻璃處于軟化狀態期間進行壓制而成形為期望的形狀，因而適合近似形狀預成型體的生產。

對于利用熱成形法的近似形狀預成型體的成形法，例如專利文獻1、2公開了從上部利用上模壓制浮于下模上的熔融玻璃塊并成形為期望的形狀的方法。依據該方法，例如通過用凸形的壓制成形面壓制熔融玻璃塊的上部，能得到上表面為凹面狀的預成型體。

專利文獻1：日本特開平9-52720號公報

專利文獻2：日本特開2006-290702號公報

發明內容

近年來，隨著光學元件的高功能化、高性能化，精密壓制成形越來越要求高成形精度。為了在精密壓制成形中提高成形精度，需要比現有技術更加精密地控制預成型體的形狀。

另外，在成像光學系統的高功能化、小型化方面，對精密壓制成形高折射率、高色散玻璃而得的透鏡的需求也在增加。高折射率、高色散玻璃為得到高折射率、高色散特性而大量含有Nb、Ti、W、Bi等成份。然而，這些成份在精密壓制成形時與壓制成形面之間發生氧化還原反應，成為在得到的光學元件的表面產生模糊不清、損傷的原因。特別是，在壓制成形的過程中，當預成型體發生變形、內部的富有活性的玻璃與壓制成形面直接接觸時，助長了因上述反應導致的不良。為了抑制這樣的不良的產生，使預成型體的形狀更加近似期望的光學元件的形狀，使壓制成形中的玻璃的變形量變小并盡量使富有活性的預成型體內部的玻璃不與壓制成形面接觸，這是有效的。

出于以上的理由，近年來，使預成型體的形狀更加近似期望的光學元件的形狀的必要性有所提高。然而本發明人考察用專利文獻1、2所公開的方法制作的預成型體的形狀時，明確了預成型體形狀偏離期望的形狀、并不滿足近年來的精密壓制成形用預成型體所要求的形狀精度這一點。

因此本發明的目的在于提供用于使用熱成形法成形更接近期望的形狀的近似形狀預成型體的方案。

本發明人為了達到上述目的，對使用專利文獻1、2記載的方法時預成型體的形狀偏離期望的形狀的原因進行了悉心研究，得到如下的見解。