[发明专利]用于光学元件的成型设备和用于光学元件的成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造适合用于光学器件的诸如高精度玻璃透镜的光学元件的成型设备和成型方法。

背景技术

通常，已广泛实施的成型方法是对通过加热软化的玻璃材料进行加压成型以制造由玻璃透镜制成的光学元件。也就是说，例如，将初步成型为球状的玻璃材料布置在包括上模、下模和筒模的模具中，通过加热工序在大约500到700℃下(取决于玻璃的成分而不同)加热以软化该玻璃材料，然后进行加压以形成光学元件，随后冷却以从模具中取出光学元件。这些工序在氧气不进入的非氧化环境中执行以防止模具中的玻璃材料被氧化。随后将模具中的玻璃材料传送到分别布置在单一直线或环形传送路径上的加热、加压成型和冷却工序，以制造光学元件。

在这种光学元件的成型方法中，作为一种用于从模具中取出完整的成型光学元件并将新的玻璃材料布置在模具中的方法，到目前为止已提出了下文所述的方法。

图8和图9是传统模具的纵向剖视图，该模具包括具有形成在上部中的凸缘部1的上模2以及具有形成在下部中的凸缘部1的下模3。使用此模具的光学元件的成型方法例如在日本专利公布62-292636A和6-271323A中公开。

此外，在用于从模具中取出成型的光学元件4并布置新的玻璃材料的工序中，筒模6最初通过使用夹具5从侧面被夹持，以固定筒模使其不移动。此时，下模3的凸缘部1也间接地被夹具5通过筒模6而固定。然后，通过使用设置为自由提升或下降的另一夹具8从侧面夹持上模2的凸缘部1，以将上模2从筒模6中拉出。然后将设置为自由提升或下降的真空吸引器(未示出)插入筒模6中以真空吸引成型的光学元件4并将成型的光学元件4从筒模6中取出。之后，将通过另一设置为自由提升或下降的真空吸引器(未示出)真空吸引的新玻璃材料插入筒模6中以释放真空吸引并将玻璃材料安装在下模3的上表面(成型面)上。

然后，通过夹具8将上模2再次插入筒模6中。之后，释放夹具8以安装上模2。随之最后释放夹具5对筒模6的夹持。根据上述工序，用玻璃材料替换光学元件4。附图标记9指示底座，模具安装在该底座上。

为了高精度地成型光学元件4，上模2和下模3需要精确组装。因而，上模2、下模3和筒模6精确加工，使得当上模2、下模3和筒模6被组装时，接合的间隙大约为几微米。然而，当接合的间隙小到几微米那么短时，在组装上模2和筒模6期间，即使在上模2的轴线与筒模6的轴线之间产生微小的偏差或倾斜，也出现上模2很难插入筒模6中以及从筒模6中拉出的问题。为解决此问题，在用玻璃材料替换光学元件4时使用的上模2的夹具8通常设有补偿机构，用于修正上模2的轴线与筒模6的轴线之间的偏差。

然而，对于补偿机构容许的轴线偏差或倾斜的容许范围存在限制。当偏差或倾斜大得以至于超过该容许范围时，上模2可能与筒模6碰撞或磨损筒模6。因此，上模2不能令人满意地插入筒模6中或从筒模6中拉出。在极坏的情形中，上模2或筒模6的边缘部被切掉。

另一方法例如在日本专利公布2005-247640A中公开。根据此方法，在筒模的上外周部和下外周部中形成锥形部。对应于上外周部和下外周部的上模和下模的外端部延伸到筒模的外周附近的部件并具有锥形部，所述锥形部形成为紧密地将上模和下模的锥形部配合到筒模的锥形部。根据这种方法，上模和下模相对于筒模的位置偏差能减到最小，并且上模和下模能容易地配合到筒模。

在传统方法中，当对模具进行组装和拆卸时，筒模通常由设置在侧面中的夹具直接固定。然而，在此情形中，由于通过保持筒模的侧面以间接地保持下模的凸缘部而固定下模，所以出现这样的问题：不能对没有凸缘部的下模进行固定，并且将上模拉出时，下模向上或向下移动。

另外，在通常的模具中，出现这样的问题，即当提升和承载模具的整个部件时，下模滑出。因此，当提升模具的整个部件时，需要从下部单独支撑下模。

此外，当使用没有凸缘的上模时，如果通过使用夹具从侧面夹持上模，则具有这样的可能性：精密加工的滑动部件被直接夹持，从而完工面可能被破坏或变形。

在日本专利公布2005-247640A中公开的模具中，不仅不能解决提升模具时下模滑出的问题，而且也不能解决由于下模的体积不必要地大的事实而导致热容量大的问题。因而，模具不利地易于缩短成型时间。

发明内容

因此，本发明的有利方面是提供一种用于光学元件的成型设备和用于光学元件的成型方法，其中，能容易地以简单方式用玻璃材料替换光学元件。