制造玻璃光学元件的装置和方法及由此制造的玻璃光学元件制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种制造玻璃光学元件的方法，所述方法通过使用成形模在室中挤压成形玻璃材料而制造所述玻璃光学元件，所述成形模包括上模和下模，所述上模和下模至少其中之一可以移动，当上、下模与玻璃材料相接触时，在玻璃材料和上模和下模至少之一之间形成被围绕的空间，所述方法包括：在成形模中放置玻璃材料；在放置在成形模中的玻璃材料被加热到挤压成形温度之前减小所述室内的压力；密封当玻璃材料和上、下模中的至少一个的成形表面相接触时所形成的空间；将气体引入到所述室内；在气体中加热所述玻璃材料；以及在挤压载荷之下挤压成形所述玻璃材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造诸如透镜的、由光学玻璃制造的光学元件的方法和装置，特别是涉及用于通过使用与光学元件的所需形状相一致精确成形的成形模挤压成形或者加压模制被加热和软化的玻璃材料而产生玻璃光学元件的方法和装置。此专利技术也涉及通过所述方法和装置所制造的玻璃光学元件。
技术介绍
为了制造光学元件，诸如光学玻璃透镜，以使用在诸如照相机和光学拾起元件的光学装置中，最近已经提出了多种方法，其中被加热和软化的玻璃材料通过由金属或者陶瓷所制造的成形模而被挤压成形或者加压模制。在此情况下，玻璃材料可能被形成不同的形状(即，预成形预先成形的)，诸如球形形状、杆形形状和扁平球形形状。在这些形状的玻璃材料被用于形成光学元件时，可能将引起将被描述的问题。参照图1，根据玻璃材料W的形状和成形模的形状之间的关系，即将被成形的光学元件的形状(例如，如果玻璃材料W的曲率半径大于成形模的成形表面的近轴曲率半径)，空间S有时形成在下模2和玻璃材料W之间。如果挤压成形在被捕获(trapped)在空间S的气体没有被释放的状态下执行，通过挤压成形(press-forming)所获得的光学元件的玻璃表面将不利地具有形成在对应气体保持被捕获的空间S的部分上的凹陷，称为气体捕获痕迹(gas trapmark)。结果，通过挤压成形所获得的光学性能和表面质量受到负面影响。为了移除上述问题，已经提出了不同的传统的技术。日本未审查专利申请出版物(JP-A)No.H6-9228(参考文件1)公开了一种包括如下步骤的成形方法在加热的过程中，通过用至少一次减小或者释放的挤压压力加热和挤压材料来成形总变形量的大致一半，此后通过冷却和挤压所述材料而挤压成形剩余部分的总变形量。日本未审查专利申请出版物(JP-A)No.H8-325023(参考文件2)公开了一种方法，其中在挤压成形扁平的玻璃材料时，出现在成形表面和玻璃材料之间的气体被允许通过形成在成形表面的外周的最顶部部分上所形成的突起或者槽而逃逸到外部。日本未审查专利申请出版物(JP-A)No.H11-236226(参考文件3)公开了一种方法，其中成形室在挤压步骤中被排空。日本未审查专利申请出版物(JP-A)No.H8-245224(参考文件3)公开了一种方法，其中紧随被加热和软化玻璃材料被挤压成形之前，围绕玻璃材料的空间压力被减小。但是，上述方法的缺点在于下述方面。在参考文件1所公开的方法中，挤压压力在加热的过程中被减小或者释放，这样捕获在所述空间中的空气回到普通的压力状态下。但是，在此方法中，根据所述空间的形状或者体积，气体趋于保持捕获在所述空间中。为了完全释放所述气体，挤压压力必须反复增加和减小。此外，在挤压成形温度上的模具释放可能导致玻璃熔接或者通过挤压成形所获得的光学元件的缺陷的出现。在参考文件2所公开的方法中，槽或者突起被形成在成形表面的外周的最上部分上移允许出现在成形表面和玻璃材料之间的气体向外逃逸。但是，在此方法中，槽或者突起的形状被传输到通过挤压成形所获得光学元件上。结果，光学元件在将被连接到光学装置的连接部分上例如具有被变形部分。在一些情况下，需要移除被变形部分的后处理步骤。在参考文件3中所公开的方法中，在排空成形室移释放捕获在所述空间中的气体之后，执行加热。但是，在此方法中，不可能利用通过成形室中的空气作为介质的热传导以加热成形模和预成形件，因为成形室被排空为真空。结果，热效率不足。此外，将模具和预成形件达到均匀的温度的均热是比较困难的，并且温度控制是不稳定的。在参考文件4中所公开的方法中，玻璃材料被加热到不低于软化点的温度并且此后通过传输部件传输到上、下模之间的位置。在围绕玻璃材料的空间压力被减小之后，玻璃材料被挤压成形。在此方法中，在玻璃材料被加热到适于挤压成形之后玻璃材料被传输到上下模具之间的位置。结果，玻璃材料具有较低的粘性(viscosity)并不可避免地变形以在玻璃材料被传输之后在玻璃材料和下模之间捕获气体。因此，气体不能被清除或者移除，即使此后执行压力减小。这样，在上述的参考文件1-4所描述的传统的方法中，不可能完全从成形模和预成形件之间的空间中排除气体。同时，在与用于记录和/或者再现信息的光学信息记录介质一起使用的光学拾起件中，具有更高的分辨率的物镜的记录密度需要增加。因此，在光学拾起件中，需要使用具有较短的波长的光源和具有较大的数值孔径(NA)的物镜。同样，作为光通讯的耦合透镜，需要较大的NA透镜以提高耦合效率。但是，在较高的NA透镜中，表面倾斜角(形成在垂直于透镜表面和光轴之间的角度)在其周边趋于较大。例如，表面倾斜角度可能超过40度，有时可能达到50度到63度。此外，可作为高NA透镜的透镜区域具有较小的近轴曲率半径。此外，为了保证制造公差或者为了减小波像差(wavefrontaberration)，较高NA的透镜在中心厚度上可以增加。结果，玻璃材料体积增加。例如，在作为玻璃材料的预成形件具有球形形状的情况下，RM/RL大于1，并具有值在1.0＜RM/RL≤1.6的范围内，特别是1.1≤RM/RL≤1.6，RM表示玻璃材料的曲率半径，RL表示透镜的近轴曲率半径(成形模的成形表面的近轴曲率半径)。这样，玻璃材料在玻璃材料的外径不超过透镜的外径的范围之内体积增加。如果这样形状的透镜被形成，在成形表面和玻璃材料之间不可避免地形成空间。但是，即使在RM/RL如上所述较大时，需要形成光学性能和表面质量优良的透镜。
技术实现思路
本专利技术的目的时提供一种能够制造没有残余气体痕迹(此后成为气体捕获痕迹)的表面质量优良的玻璃光学元件的装置和方法，即使允许残余气体出现的空间可以形成在成形模和玻璃材料(预成形件)之间。根据本专利技术的一方面，提供了一种用于通过在挤压载荷下挤压成形玻璃材料而制造玻璃光学元件的装置，所述装置包括成形模，所述成形模包括上模和下模，所述上模和下模至少之一可以移动；载荷施加装置，所述载荷施加装置包括弹簧部件，用于将载荷施加到上模和下模至少之一上，以将上、下模的成形表面与玻璃材料通过所述弹簧部件相接触，所述载荷小于挤压载荷并通过将挤压载荷施加到上模或者下模而挤压成形所述玻璃材料；用于密闭成形模的室；用于加热成形模的加热器；用于从室抽吸气体的抽吸装置；以及用于将气体供给到室中的气体供给器。为了实现上述目的，此专利技术提供了一种用于通过在挤压载荷下挤压成形玻璃材料而制造玻璃光学元件的装置，所述装置包括成形模，所述成形模包括上模和下模，所述上模和下模至少之一可以移动；用于将载荷施加到上模和下模至少之一上的载荷施加装置，以将上、下模的成形表面与玻璃材料相接触，所述载荷小于挤压载荷；用于密闭成形模的室；用于加热成形模的加热器；用于从室抽吸气体的抽吸装置；以及用于将气体供给到室中的气体供给器。优选地，载荷施加装置包括弹簧部件。例如，当上模使用小于挤压载荷的载荷与玻璃材料相接触时，可以使用设置在上模和上模支撑部件之间的弹簧部件。优选地，所述装置具有设置在上模和上模支撑部件之间的盖部件并在其上端上设有突起并适于与上模支撑部件点接触。使用具有上述结构的装置，即使由于成形模和玻璃材料的形状的关系，在它们相接触时在成形模和玻璃材料之间形成空间，可以在空间的压力被减小时通过在挤压模上施加载荷来密封所述空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造玻璃光学元件的方法，所述方法通过使用成形模在室中挤压成形玻璃材料而制造所述玻璃光学元件，所述成形模包括上模和下模，所述上模和下模至少其中之一可以移动，当上、下模与玻璃材料相接触时，在玻璃材料和上模和下模至少之一之间形成被围绕的空间，所述方法包括：在成形模中放置玻璃材料；在放置在成形模中的玻璃材料被加热到挤压成形温度之前减小所述室内的压力；密封当玻璃材料和上、下模中的至少一个的成形表面相接触时所形成的空间；将气体引入到所述室内；在气体中加热所述玻璃材料；以及在挤压载荷之下挤压成形所述玻璃材料。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：米田靖弘，
申请(专利权)人：HOYA株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]