[发明专利]精密冲压成型用玻璃预型件制造方法及光学元件制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及精密冲压成型用玻璃预型件的制造方法以及对通过所述方法制造的预型件进行精密冲压成型的光学元件的制造方法。

背景技术

作为在高生产性下批量生产非球面镜片等高精度的玻璃制光学元件的技术，公知有精密冲压成型法(铸模光学法)。在精密冲压成型法中采用了如下手法：制作通常被称为预型件(preform)的成型体，然后对该预型件进行加热并在成型模具内进行冲压成型。

精密冲压成型是对冲压成型模具的成型面进行转印来形成光学元件的光学功能面的方法。因此，成型模具内部的空间(空腔)的形状被设计为与期望的光学元件相同的形状。当预型件的形状与期望的光学元件的形状差异较大时，与成型模具空腔的形状差异也较大，因此，如果不升高冲压成型温度来提高玻璃的流动性，则很难使玻璃充分地布满于成型模具的空腔从而发生不良。另一方面，冲压成型温度越高，玻璃与成型模具的反应性就越高，因此会导致玻璃表面变质或玻璃与成型模具发生熔接。因此，使预型件的形状接近期望的光学元件的形状关系到因成型模具空腔的填充不足引起的不良的防止，此外，能够将冲压成型的温度设定得较低，因此能够防止因玻璃与成型模具之间的反应引起的玻璃表面的变质和玻璃与成型模具的熔接。由于这些原因，对具有与期望的光学元件的形状近似的形状的预型件(以下简称为“近似形状预型件”)的需求日益升高。

此外，作为制作精密冲压成型用预型件的方法，公知有如下方法：从熔融玻璃成型出玻璃块，按照预定大小将该块切断，并且进行用于使其表面光滑，同时达到预定重量的磨削、研磨(称为冷加工法)；从熔融玻璃中分离出与一个预型件相应量的熔融玻璃块，在对该玻璃块进行冷却的过程中直接成型为预型件(称为热成型法)。

近似形状预型件形成为两面均为凸面或凹面、一面为凸面另一面为凹面、或者一面为平面另一面为凸面或凹面等、与期望的光学元件的形状对应的形状。冷加工法适合球形状等简单形状的加工，但不适合近似形状预型件这样的复杂形状的加工。另一方面，热成型法能够在玻璃处于软化状态的期间进行冲压而成型为期望的形状，因此适合近似形状预型件的生产。

关于基于热成型法的近似形状预型件的成型法，例如在专利文献1、2中公开了利用上模具从上部对悬浮于下模具上的熔融玻璃块进行冲压来成型为期望形状的方法。根据该方法，例如利用凸形状的冲压成型面对熔融玻璃块的上部进行冲压，由此获得上表面为凹面状的预型件。

【专利文献1】日本特开平9-52720号公报

【专利文献2】日本特开2006-290702号公报

近年，随着光学元件的高功能化、高性能化，精密冲压成型在不断追求越来越高的成型精度。为了在精密冲压成型中提高成型精度，需要比以往更加精密地控制预型件的形状。

此外，从摄像光学系统的高功能化、小型化的方面考虑，对高折射率高色散玻璃进行精密冲压成型而得到的镜片的需求也日益升高。高折射率高色散玻璃为了获得高折射率高色散特性而包含大量的Nb(铌)、Ti(钛)、W(钨)、Bi(铋)等成分。但是，在精密冲压成型时，这些成分会与冲压成型面之间发生氧化还原反应，导致所获得的光学元件的表面产生模糊和伤痕。尤其是随着冲压成型的进行，预型件发生变形，当内部的富有活性的玻璃与冲压成型面直接接触时，加剧了上述反应导致的不良情况。为了抑制这种不良情况的发生，有效的做法是：使预型件的形状更加近似于期望的光学元件的形状，减小冲压成型中玻璃的变形量，尽量使富有活性的预型件内部的玻璃不与冲压成型面接触。

基于以上原因，近年来，使预型件的形状更加近似于期望的光学元件的形状的要求日益升高。但是，本发明人在对利用专利文献1、2所公开的方法制作的预型件的形状进行调查后发现，预型件形状偏离了期望的形状，不满足近年来精密冲压成型用预型件所需的形状精度。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种使用热成型法成型出与期望的形状更接近的近似形状预型件的手段。

本发明人为了实现上述目的，对使用专利文献1、2中记载的方法时预型件的形状偏离期望形状的原因进行了深刻研究，得出以下见解。