研磨用玻璃透镜坯料的制作方法

研磨用玻璃透镜坯料的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供研磨用玻璃透镜坯料。该研磨用玻璃透镜坯料能够减小加工为透镜时的去除量。该研磨用玻璃透镜坯料，其主表面中的表面波筋含有层的厚度为150μm以下，从外径中心起半径的80％的范围中的厚度的最大值和最小值之差为200μm以下。
【专利说明】
研磨用玻璃透镜坯料
技术领域
[0001] 本实用新型涉及研磨用玻璃透镜坯料。
【背景技术】
[0002] 作为透镜的制造方法，已知有再加热模压制法。再加热模压制法是指下方法：例 如，使熔融玻璃流入模具而制作出角状或板状的玻璃块，接着用机械加工裁切该玻璃块并 进行细分化而制作出切割片(cut piece)。然后，进行粗研磨加工(滚磨）以使各切割片的重 量均匀化并且脱模剂容易附着到表面。进而，对粗研磨加工后的切割片再加热而使其软化， 并对软化后的玻璃进行模压成型而成型出近似于透镜形状的透镜坯料。最后，对该透镜坯 料进行磨削/研磨而制造出透镜。
[0003] 根据该方法，进行多个玻璃品种的板状玻璃块的制作、保管，根据需要将板状玻璃 块裁切成所期望的的数量/体积的切割片，对该切割片进行模压，从而能够成型得到透镜坯 料，因此适于多品种少量生产。
[0004] 需要说明的是，作为其它的透镜的制造方法，已知有直接模压制法，其中，直接对 滴落至成型模具上的熔融玻璃进行模压成型。与再加热模压制法不同，直接模压制法适于 少品种大量生产。在该制法中，直接对熔融状态的玻璃进行模压成型，因此，与再加热模压 制法相比，透镜坯料的形状精度差，不适于要求高形状精度的透镜坯料的制造。
[0005] 将模压成型后的研磨用玻璃透镜坯料加工为透镜时，为了除去表面波筋等表面缺 陷、进而调整透镜的面间偏心、曲率半径以及中心壁厚从而得到作为透镜所期望的功能或 形状，进行研磨以及磨削。若此时被除去的去除量、即磨削量以及研磨量大，则磨削以及研 磨所需的加工时间增大。另外会产生材料的浪费。
[0006] 专利文献1公开了缺陷含有层为50μηι以下的研磨用玻璃透镜还料。专利文献1中， 缺陷含有层包括在粗研磨加工时产生的裂纹(crack)、与加工液接触而导致玻璃成分变质 的部分、从软化时到模压成型时产生的晶化部分、以及对切割片进行软化时角部折入玻璃 内的部分(折入部）。通过进一步减小这种缺陷含有层的厚度，从而使去除量变小，可以缩短 磨削以及研磨所需要的加工时间。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1:国际公开第2014/129657号 【实用新型内容】
[0010] 实用新型要解决的问题
[0011]但是，在实际将研磨用玻璃透镜坯料加工为透镜时，不仅是上述缺陷含有层，还需 要除去表面波筋。表面波筋是与母体玻璃折射率不同的玻璃质呈线状或层状的部分，虽然 并不认为其是伤痕或亮点，但从确保透镜的性能以及功能的观点出发，是应该必须除去的。 多数情况下，表面波筋会以大于上述缺陷含有层的厚度的范围产生，仅减小上述缺陷含有 层的厚度有时无法减小去除量。
[0012] 另外，在将模压成型后的研磨用玻璃透镜坯料加工为透镜时，不仅为了除去表面 波筋等表面缺陷，为了调整透镜的面间偏心、曲率半径以及中心壁厚从而得到作为透镜所 期望的功能或形状，需要进行磨削/研磨由此进行成型。此时，在研磨用玻璃透镜坯料的模 压成型面中，最凸（或最凹）的点（以后也称为面的光学中心）与外径中心较大偏离的情况 下，成为面间偏心大的透镜。对于这种研磨用玻璃透镜坯料而言，为了调整面间偏心、曲率 半径以及中心壁厚而得到所期望的功能或形状的去除量增大，其结果为，磨削以及研磨所 需的加工时间增大。
[0013] 因此，对于模压成型后的研磨用玻璃透镜坯料而言，要求一种去除量小、能够缩短 磨削以及研磨所需的加工时间的研磨用玻璃透镜坯料，该去除量是在加工为透镜时为了除 去表面波筋、调整透镜的面间偏心、曲率半径以及中心壁厚而得到所期望的功能或形状进 行磨削/研磨由此成型时的去除量。
[0014] 用于解决问题的手段
[0015] 本实用新型人进行深入研究，结果发现，通过使用研磨用玻璃透镜坯料的主表面 中的表面波筋含有层的厚度为预定值以下、从外径中心起半径的80%的范围中的厚度的 最大值和最小值之差为预定值以下的研磨用玻璃透镜坯料，可以减小通过磨削/研磨而加 工为透镜时的去除量，从而基于该见解而完成了本实用新型。
[0016] gp，本实用新型的要点如下。
[0017] (1) 一种研磨用玻璃透镜坯料，其中，
[0018] 主表面中的表面波筋含有层的厚度为150μπι以下，
[0019]从外径中心起半径的80 %的范围中的厚度的最大值和最小值之差为200μηι以下。
[0020] (2)如（1)所述的研磨用玻璃透镜坯料，其中，上述研磨用玻璃透镜坯料由氟磷酸 盐玻璃构成。
[0021] (3)如（1)或(2)所述的研磨用玻璃透镜坯料，其中，上述主表面在的缺陷含有层的 厚度为150μηι以下。
[0022] (4)如（1)所述的研磨用玻璃透镜坯料，其中，至少所述主表面为模压成型面。
[0023]实用新型效果
[0024] 根据本实用新型，可以提供一种能够减小加工为透镜时的去除量的研磨用玻璃透 镜坯料。
【附图说明】
[0025] 图1Α是示出本实用新型的一实施方式的研磨用玻璃透镜坯料的形状的一例的侧 视图。
[0026]图1B是用虚线示出俯视时的研磨用玻璃透镜坯料的从外径中心起半径的80 %的 距离的示意图。
[0027]图2A是示出制造图1A所示的坯料的工序的流程图。
[0028]图2B是示出由图1A所示的坯料制造光学透镜的工序的流程图。
[0029 ]图3是示出图2六所示的玻璃块形成工序的一例的示意图。
[0030 ]图4是示出图2六所示的脱模剂涂布工序的一例的示意图。
[0031] 图5是示出图2六所示的模压工序的一例的示意图。
[0032] 图6是示出测定透镜坯料的表面波筋含有层的厚度的方法的一例的原理图。
【具体实施方式】
[0033] <研磨用玻璃透镜坯料>
[0034] 图1A是示出本实用新型的一实施方式的研磨用玻璃透镜坯料（以下有时仅称为 "透镜坯料"。）的形状的一例的侧视图。
[0035] 在本说明书中，"研磨用玻璃透镜坯料"是指，用于制造光学透镜的实施磨削加工 或研磨加工前的状态的玻璃。"模压成型面"意味着在模压工序中转印成型模具的成型面的 面，其是指成型面转印后未实施研磨加工的状态。需要说明的是，"外径"并不包括在模压工 序等中超出透镜坯料的侧周面的外侧范围而产生的突起物等缺陷部。
[0036] 如图1A所示，本实用新型的一实施方式的研磨用玻璃透镜坯料2具有作为主表面 的略呈球面状的模压成型面2A、2B。该模压成型面2A、2B是转印有上模74以及下模72的成型 面形状的面(参照图5)。两面(2A、2B)均为凸形的曲面，但本实用新型的透镜坯料的形状不 受特别限定，任意一方或双方也可以是凹形的曲面或平面。需要说明的是，研磨用玻璃透镜 坯料2的侧周面2C可以是在筒模73的内周面所成型的模压成型面，也可以是不与筒模73抵 接的自由表面(参照图5)。
[0037] 该研磨用玻璃透镜坯料2实施后述的磨削加工或研磨加工而成为光学透镜（以下 有时仅称为"透镜"。）。
[0038]在本实用新型的一实施方式中，透镜坯料2的主表面(2A，2B)中的表面波筋含有层 的厚度自主表面起为150μπι以下。上述表面波筋含有层的厚度优选为120μπι以下，进一步以 100μπι以下、90μπι以下的顺序越小越为优选。上述表面波筋含有层的厚度的下限不受特别限 定，例如可以为超过50μηι、或为80μηι以上。需要说明的是，表面波筋含有层的厚度意味着形 成有最深的表面波筋的部分自主表面的厚度，即，其是指从主表面进行观察时观察到最深 部的波筋为止的距离。这些表面波筋在光学透镜中需要被完全除去。
[0039] 表面波筋是指因玻璃成分的一部分在再加热工序中蒸发而产生的、组成与母体玻 璃稍有不同的部分，其是折射率与母体玻璃不同的玻璃质的线状或层状的部分，可以使用 由点光源和透镜系统构成的波筋检查装置来进行观察。
[0040] 对于研磨用玻璃透镜坯料2而言，通过后述的制造方法，可以将表面波筋含有层的 形成控制在上述范围，因此可以减小磨削以及研磨工序中的去除量。另外，表面波筋含有层 按照与后述的缺陷含有层的厚度相同或更深的方式形成，因此在磨削以及研磨工序中，只 要磨削和研磨至表能够除去面波筋含有层的厚度就能够除去缺陷含有层。
[0041] 表面波筋含有层的厚度可以利用以下的方法来测定。
[0042]图6是示出测定透镜坯料的表面波筋含有层的厚度的方法的一例的原理图。如图6 所示，将透镜坯料的侧周面2C研磨至俯视观察呈直线状的光学镜面为止，形成第1研磨面。 对于形成第1研磨面时的研磨量而言，按照在研磨面成为光学镜面的范围内尽可能少的方 式进行设定。此处，光学镜面是指具有构成透镜坯料的玻璃的透过率的镜面。
[0043]接着，如图6所示，通过与第1研磨面同样的形成方法，在隔着外径中心2D而与第1 研磨面相反一侧的侧周面形成第2研磨面，该第2研磨面俯视观察时与第1研磨面平行且具 有光学镜面。并且，一边使用灯等从第2研磨面向第1研磨面照射光，一边从第1研磨面侧使 用带刻度的放大镜进行透过光的观察。与不包含表面波筋的部分相比，存在表面波筋含有 层的部分的透过光不均匀，产生明暗差(对比度），因此可以清楚地确认到有无表面波筋含 有层。使用带刻度的放大镜，测定透过光不均匀的部分自主表面至最深部为止的距离作为 表面波筋含有层的厚度。
[0044] 接着，按照俯视观察时360度包围透镜坯料的侧周面的方式，依次形成与上述第1 研磨面以及上述第2研磨面同样的一对研磨面。通过与上述同样的方法，测定表面波筋含有 层自各研磨面起的厚度。所形成的的研磨面的数量因透镜坯料的大小而有所不同，但只要 至少形成2对研磨面进行表面波筋含有层的厚度的测定即可。如此，测定透镜坯料主表面的 表面波筋含有层的最大厚度。
[0045] 例如，如此测定得到的透镜坯料主表面的表面波筋含有层的最大厚度为100μπι，则 可估算该透镜坯料主表面的表面波筋含有层的厚度为1〇〇μπι。
[0046] 对于本实用新型的一实施方式的研磨用玻璃透镜坯料2而言，从外径中心起半径 的80 %的范围中的厚度的最大值和最小值之差为200μηι以下。上述从外径中心起半径的 80%的范围中的厚度的最大值和最小值之差优选为15(^111以下，进而按照10(^1]1以下、8(^1]1 以下、50μπι以下的顺序越小越为优选。
[0047]图1Β是用虚线示出俯视时的研磨用玻璃透镜坯料的从外径中心2D起半径的80 % 的距离的示意图。研磨用玻璃透镜坯料2俯视时略呈正圆状。但是，并不限于该形状，根据作 为目标的光学透镜的形状可以适宜选择。外径中心2D是指研磨用玻璃透镜坯料2的外径的 中点。透镜坯料2的平面形状不符合正圆状的情况下，外径中心也可以定义为与透镜坯料2 的平面形状相同形状的图形中的重心。半径是指外径的一半的长度。外径中心为"重心"的 情况下，半径是指从重心到透镜边缘的距离的平均值。需要说明的是，透镜坯料通常略呈正 圆状，外径的中点与重心一致。从外径中心2D起半径的80%的距离是表示从外径中心2D起 仅相距半径的80%的长度的位置。即，用线表示从外径中心2D起半径的80%的距离时，如图 1Β中用虚线所画的圆那样，其与研磨用玻璃透镜坯料2为同心圆，可以按照半径为研磨用玻 璃透镜坯料2的半径的80 %的长度的圆的方式画出。
[0048]从外径中心起半径的80 %的范围中的厚度的最大值和最小值之差超过200μηι的情 况下，玻璃透镜坯料的面的光学中心、即主表面中最凸（或最凹）的点与外径中心较大地偏 离，在加工为光学透镜时用于通过磨削/研磨而成型的去除量增大，其结果，磨削以及研磨 所需的加工时间增大，该磨削/研磨是为了调整面间偏心、曲率半径以及中心壁厚从而得到 所期望的功能/形状而进行的。另外，也有无法确保所期望的面间偏心、曲率半径以及中心 壁厚，无法加工为透镜的情况。对于本实用新型的一实施方式的研磨用玻璃透镜坯料2而 言，通过将从外径中心起半径的80%的范围中的厚度的最大值和最小值之差设定为上述范 围，可以减小面的光学中心与外径中心的偏离。其结果为，在加工为光学透镜时可以减小为 了对面间偏心、曲率半径以及中心壁厚进行调整、得到所期望的功能/形状而必须除去的去 除量。
[0049]需要说明的是，设定为半径的80%的范围中的厚度的原因在于，设定为半径的 100%、即研磨用玻璃透镜坯料2的侧周面2C中的厚度的情况下，因在侧周面2C及其附近容 易发生的上述突起物等而难以测定正确的厚度；另外，设定为更接近于外径中心的位置处 的厚度的情况下，厚度的最小值和最大值之差较小，因此有可能难以进行评价。
[0050]另外，本实用新型的透镜坯料2的尺寸不受特别限定，从更有效地达成本实用新型 的目的的方面考虑，优选为直径1 〇mm以上，进而按照15mm以上、18mm以上、20mm以上的顺序 更为优选。
[00511在本实用新型的一实施方式的研磨用玻璃透镜坯料2中，主表面(2A，2B)中的缺陷 含有层的厚度自主表面起优选为150μηι以下，进而按照120μηι以下、100μπι以下、90μηι以下的 顺序越小越为优选。上述缺陷含有层的厚度的下限不受特别限定，例如可以为超过50μπι、或 80μπι以上。需要说明的是，缺陷含有层的厚度意味着形成有最深的缺陷的部分自主表面的 厚度，即，其是指从主表面进行观察时观察到最深部的缺陷为止的距离。这些缺陷含有层在 光学透镜中需要被完全除去。
[0052] 在本实施方式中，缺陷含有层包括与加工液接触而导致玻璃成分变质的部分、从 软化时到模压成型时产生的晶化部分、已经利用切断刀对熔融玻璃进行切断时产生的痕迹 (切痕，shear mark)等。
[0053] 缺陷含有层的厚度可以利用以下的方法进行测定。
[0054] 在相同条件下进行制作，并阶段性地改变研磨深度，由此准备多个透镜坯料。各透 镜还料的研磨深度例如可以为1 OOwn、120μηι、140μηι、160μηι。
[0055] 对于从透镜坯料的主表面进行研磨加工直至预定的深度为止的透镜坯料的研磨 面，照射氩气灯，并进行亮点观察。加工后的透镜残存有缺陷含有层的情况下，缺陷含有层 使光散射，因此成为亮点的原因。因此，例如研磨深度100μπι以及研磨深度120μπι的情况下观 察到亮点，但是在研磨深度140μπι以上时未观察到亮点的情况下，缺陷含有层的厚度判定为 120μπι。另一方面，在研磨深度100μπι的情况下观察到亮点，但是在研磨深度120μπι以上时未 观察到亮点的情况下，缺陷含有层的厚度判定为100μπι。
[0056] 作为本实施方式的玻璃透镜坯料2的玻璃材料，没有特别限定，例如使用以下所示 的玻璃。
[0057] 对于作为本实施方式的玻璃透镜坯料2的玻璃材料而优选使用的玻璃而言，其为 至少包含Ρ(磷）、〇(氧）以及F(氟)作为玻璃成分的氟磷酸盐玻璃。特别适合于摩尔比02VP5+小于3.5且容易发生表面波筋的氟磷酸盐玻璃、或含有挥发性高的B(硼)或Si(硅)的氟磷酸 盐玻璃。另外，对于磨损度Fa为400以上的氟磷酸盐玻璃也是合适的。
[0058] 需要说明的是，氟磷酸盐玻璃中的P(磷）的含量例如可以通过ICP-AES (Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry，电感親合等离子体原子 发射光谱)分析等方法来求出。〇(氧）的含量例如可以通过加热恪解_NDIR(Non Dispersive Infra Red，非扩散性红外线）分析等方法来求出。各自的分析值有时例如包含分析值的土 5%程度的测定误差。
[0059] 另外，磨损度(Fa)通过以下的方法求出。
[0060] 将测定面积为9cm2的试料保持在于水平每分钟60转的铸铁制平面器皿的距中心 80mm的恒定位置，将在平均粒径20μπι的铝磨粒10g中添加了水20ml的研磨液均匀地供给5 分钟，施加9.807N的负荷进行研磨。称量研磨前后的试料质量，求出磨损质量m。同样地，测 定按日本光学玻璃工业会指定的标准试料(BSC7)的磨损质量mo,根据下式计算磨损度(Fa)。 [0061 ]【数1】
[0063] 此处，d为试料的比重，do为标准试料(BSC7)的比重。
[0064] 接着，使用图2A~图5来说明图1A所示的研磨用玻璃透镜坯料2的制造方法的具体 例。
[0065] 图2A是表示制造图1A所示的还料的工序的流程图。图3是示出图2A所示的玻璃块 形成工序的一例的示意图。如图2A所示，在步骤S1中形成玻璃块。为了形成玻璃块，如图3所 示，从熔化玻璃喷嘴40向形成于玻璃块托盘30的上表面的凹面状的承受部32滴下熔融玻璃 而在承受部32的内部形成玻璃块20。
[0066] 托盘30预先加热到预定温度。作为托盘30的温度，例如为250~500°C。此外，喷嘴 40可以控制为预定温度。作为喷嘴40的温度，还取决于玻璃的材料，但例如为700~1200 °C。 此时，从喷嘴滴下的玻璃的粘性优选为2~30dPa · s。通过使玻璃块形成工序的熔融玻璃的 粘性为上述范围，能够以高生产率制造重量偏差小的玻璃块。
[0067]作为玻璃块20的形状的例子，可列举球状或其近似形状、扁平的旋转椭圆形状、双 凸曲面形状、单凸片凹曲面形状等，但没有特别限定。
[0068]熔融玻璃的切断通过使用已知的切断刀的切断方法来进行。
[0069]在玻璃块托盘上冷却后的玻璃块20变为低于玻璃转变温度Tg的温度，在移动到取 出位置后，从托盘30被取出。由此，例如能够以1分钟15个以上的生产率制造5g的玻璃块20。
[0070] 在玻璃块形成工序中，优选根据熔融玻璃的粘性和切断条件来进行重量管理。可 以通过调整熔融玻璃的粘性来控制熔融玻璃的流出速度。可以通过熔融玻璃的切断条件 (切断速度、切断的时机或间隔)来控制切断量。通过控制熔融玻璃的流出速度以及切断量， 可以抑制供给至托盘30的熔融玻璃的重量偏差。在本实施方式中，重量偏差可设为±1%以 内、优选为±0.5%以内。
[0071] 此外，在玻璃块形成工序中，玻璃块成型用的托盘30被加热至预定温度，可以进行 连续供给。因此，利用这种玻璃块成型用的托盘30收取连续供给的熔融玻璃，进行成型而形 成玻璃块，由此能够以高生产率制造玻璃块20。尤其是，如果将多个玻璃块成型用的托盘30 连续供给到喷嘴的下方来制造玻璃块20,则其效果变得显著。
[0072]此外，也可以通过调整熔融玻璃的粘性和托盘30的进给速度来抑制玻璃块的重量 偏差。即，能够通过调整熔融玻璃的粘性，控制从喷嘴流出的熔融玻璃的流出速度;能够通 过调整托盘30的进给速度，确定熔融玻璃的切断量。
[0073]在本实施方式中，考虑在下一工序中分配最终透镜产品的研磨工序，在由玻璃块 形成工序得到的玻璃块中，可以在表面具有能够用研磨工序除去的褶皱等。
[0074]如图2A所示，在形成玻璃块的步骤S1后，在步骤S2中，进行脱模剂涂布（附着）工 序。在该脱模剂涂布冷却的（附着)工序中，为了在后述的再加热工序中防止使玻璃块软化 而使用的软化用盘与玻璃的热粘，在两者之间介在脱模剂。图4是示出图2A所示的脱模剂涂 布（附着)工序的一例的示意图。如图4所示，在脱模剂涂布（附着)工序中，沿着形成有多个 保持用凹部52的软化用盘50的输送方向X输送脱模剂，沿着输送方向X在第一位置处，将脱 模剂从第一脱模剂喷嘴54a朝向空的保持用凹部52进行喷雾并用脱模剂60a铺满保持用凹 部52的凹面整体。另外，软化用盘50可由具有耐热性的陶瓷、金属、砖等构成。此外，脱模剂 60a、60b防止软化用盘50与玻璃的热粘。
[0075]脱模剂60a优选以从保持用凹部52的凹面溢出的方式被涂布。脱模剂60a的涂布量 (涂布密度)没有特别限定。
[0076]作为脱模剂60a，采用氮化硼、氧化铝、二氧化硅、氧化镁等的粉末状脱模剂，脱模 剂的平均粒径没有特别限定，但优选为1~20μπι。在输送方向X上输送被铺满脱模剂60a的保 持用凹部52,在第一脱模剂喷嘴54a与第二脱模剂喷嘴54b之间，向所涂布的脱模剂60a上供 给玻璃块20。
[0077]然后，在存在第二脱模剂喷嘴54b的第2位置处，从喷嘴54b朝向玻璃块20的上表面 整体喷雾由此来涂布(附着)脱模剂60b。脱模剂60b优选与上述脱模剂60b相同，但可以是不 同种类的脱模剂，也可以是不同平均粒径的脱模剂。从该喷嘴54b涂布的脱模剂的涂布量优 选与从喷嘴54a涂布的脱模剂的涂布量相同，但也可以不同。需要说明的是，在向软化用盘 50的保持用凹部52涂布(附着)脱模剂60a后的情况下，可以省略向供给到保持用凹部52的 玻璃块20涂布(附着)脱模剂60b的工序。
[0078]如图2A所示，在接着步骤S2的步骤S3中，进行再加热工序。在再加热工序中，图4所 示的载置了涂布有脱模剂60a、60b的玻璃块20的软化用盘50沿着输送方向X被送入到省略 了图示的加热炉内。在加热炉的内部对玻璃块20进行再加热。
[0079]在加热炉中，涂布有脱模剂的玻璃块20被加热到构成玻璃块20的玻璃材的软化点 以上的温度。例如在设定为500~1000°C的温度的加热炉内进行加热。通过该再加热，玻璃 块20软化，其粘度优选为104~106dPa · s。再加热工序可在大气气氛下进行。
[0080] 在用加热炉使玻璃块20软化时，玻璃块20的粘度降低、玻璃块20的高度降低且外 径扩大。此时，只要玻璃块20上的脱模剂60b回绕到玻璃块20与保持用凹部52之间就能够以 较少量的脱模剂60a、60b包裹玻璃块20,因此能够在不对玻璃块的表面进行粗面化加工的 情况下起到充分的脱模效果。
[0081] 因此，在本实施方式中，对于从得到玻璃块到模压成型为止的工序而言，可以省略 对玻璃块的表面进行粗面化处理的工序(滚磨工序等）。进一步，在本实施方式中，对于从得 到玻璃块20到模压成型为止的工序而言，也可以省略对玻璃块进行磨削或研磨的工序。 [0082]如图2A所示，在接着步骤S3的步骤S4中，进行模压工序。图5是示出图2A所示的模 压工序的一例的示意图。在模压工序中，玻璃块20通过图5所示的模具装置70被模压成型。 玻璃块20在再加热工序中软化成了预定粘度（104~106dPa · s)，在该状态下，在图5所示的 模压装置70的筒模73的内部被移至下模72的上方。对上模74和下模72预先涂布脱模剂。 [0083]此外，上模74和下模72被预先加热到了400~800°C。在对下模72提供玻璃块20后， 上模74与下模72相对接近，从而将玻璃块20夹入到上模74与下模72之间进行模压加工。需 要说明的是，模压成型可在大气气氛下进行。
[0084]模压成型将玻璃块20再加热(软化)到通过上述再加热而设定的粘性来实行，因此 能够基于模具的形状制造出接近最终玻璃产品的形状。通过该模压工序得到图1A所示的研 磨用玻璃透镜坯料2。
[0085]本实用新型的一实施方式的研磨用玻璃透镜坯料2中，从外径中心起半径的80% 的范围中的厚度的最大值和最小值之差为200μηι以下。这种研磨用玻璃透镜还料例如可以 使用图5所示的模具装置、在模压工序中通过以下顺序制造。
[0086] [ 1 ]如上所述对玻璃块进行模压成型，制造伪透镜坯料。
[0087] [2]对于伪透镜坯料而言，使用已知的厚度偏离率测定用夹具，对表示从外径中心 起半径的80%的范围中的厚度的最大值以及最小值的点进行特定，并且求出该最大值和最 小值之差。
[0088] [3]为了减小上述[2]所求出的最大值和最小值之差，调整图5所示的模压轴(连接 模具装置的上模以及下模的各自中心的假想轴）。例如，对应特定的表示最大值以及最小值 的点，可以调整上模74的斜率。此时，按照透镜坯料的从外径中心起半径的80%的范围中的 厚度的最大值和最小值之差为200μπι以下的方式进行调整。
[0089] [4]根据需要反复进行上述[1]~[3]。
[0090] [5]使用在上述[3]、[4]中进行了调整的模具装置来进行玻璃块的模压成型。对于 得到的研磨用玻璃透镜还料而言，从外径中心起半径的80%的范围中的厚度的最大值和最 小值之差为200μηι以下。
[0091]需要说明的是，模压工序中的每单位面积的模压负荷（以下仅称为"模压负荷"）根 据玻璃块的组成和外径、或者玻璃透镜坯料2的目标形状等而不同，但5~17MPa(51~ 173kgf/cm2)较理想。如果模压负荷在上述范围外，则成型后的玻璃透镜坯料2的形状精度 有时会劣化。在本实施方式中，玻璃透镜坯料2的形状精度是指面间偏心、曲率半径和中心 壁厚的精度。
[0092]图5中图示了单个的模具装置70,但实际上，模具装置70有多个，并且成型面的形 状不限于图示的例子，可以采用与双凸透镜、双凹面透镜、平凸透镜、平凹透镜、凸弯月形透 镜、凹弯月形透镜的各个形状等对应的形状。
[0093]此外，模压成型在相对高温下进行，因此为了防止玻璃块20与模72、74的热粘，在 下模72和/或上模74的成型面涂布(附着)上述脱模剂较理想。
[0094] <光学透镜>
[0095]本实施方式的光学透镜通过对由本实施方式得到的研磨用玻璃透镜坯料进行磨 削和研磨而形成。
[0096]以下，参照图2B来说明图1A所示的透镜坯料2的磨削和研磨工序，但本实用新型不 受以下实施方式的任何限定，能够在本实用新型的目的范围内适当施加变更进行实施。 [0097] 在图2B所示的步骤S10中，使用曲线产生器(Curve Generator)进行图1A所示的 透镜坯料2的主表面的球面磨削工序(CG加工）。CG加工区域的厚度没有特别限定，但优选为 50~200ym<XG加工所需的加工时间没有特别限定，但为40~90秒左右。
[0098] 在CG加工中，对透镜坯料2的主表面的、包括表面波筋等表面缺陷的CG加工区域 (CG加工量)进行磨削。CG加工例如使用具有由金刚石粒子构成的磨粒的粒径为20~60μπι (用粒度表示为#800~#400)的磨粒部的研磨石，在供给磨削液的同时进行磨削。
[0099] 通过这样的CG加工，对透镜坯料2面间偏心进行调整，将其主表面成型为与具有预 定曲率的球面接近的形状。
[0100] 在本实施方式的透镜坯料2中，主表面2Α、2Β中的表面波筋含有层的厚度少至150μ m以下，从外径中心起半径的80%的范围中的厚度的最大值和最小值之差为200μηι以下。由 此，在CG加工的阶段中，将表面波筋含有层充分除去，另外，即使对面间偏心、曲率半径以及 中心壁厚进行调整而成型为与所期望的形状近似的形状，也无需大量削掉主表面。
[0101] 在本实施方式的透镜坯料2中，能够使用粒度比较细的研磨石作为CG加工用研磨 石。通常，对于粒度细的研磨石而言，难以一次进行大量的加工，因此在目标加工量较多的 情况下无法进行处理。但是，本实施方式的透镜坯料2在CG加工中能够减少目标加工量，因 此即使是粒度比较细的研磨石也能够完成CG加工。
[0102] 此外，在本实施方式的透镜坯料2中，能够用粒度比较细的研磨石进行CG加工，因 此能够防止因 CG加工而产生的微小裂纹波及到玻璃的深部。
[0103] 在使用粒度比较细的研磨石的情况下，能够一次进行加工的量较少，但通过加工 产生的微小裂纹不会变得极深(例如限于与表面相隔15μπι以下），能够在后道工序中充分去 除微小裂纹。
[0104] 接着，如图2Β所示，在步骤SI 1中，进行基于精磨削工序的平滑加工(SM加工）。Sidra 工可以是一阶段的加工，也可以是多阶段的加工。例如，可以改变条件而进行2次SM加工， 即，可以将SM加工区域分为第1SM加工区域和第2SM加工区域来除去。
[0105] 另外，在本实施方式中，在SM加工中，可以进行不使用金属粘结剂的研磨石而仅使 用树脂粘结剂研磨石的加工。由此，在本实施方式中，能够将在SM加工时产生于透镜坯料的 表面的微小裂纹的深度抑制得极浅。仅使用树脂粘结剂的加工尤其适合于磨损度Fa400以 上的氟磷酸盐玻璃。
[0106] 通常，与CG加工同样，在SM加工中，也由于研磨石的基底部或磨粒部与透镜坯料接 触，在所加工的透镜坯料的表面新产生无数的微小裂纹。特别是在使用金属粘结剂研磨石 的情况下，在SM加工时，由于研磨石的金属基底部与透镜坯料接触，在透镜坯料的表面产生 几十微米(例如30~40μπι)的微小裂纹。
[0107] 与此相对，在使用树脂粘结剂研磨石的情况下，与金属粘结剂研磨石相比，研磨石 的基底部分与透镜坯料的接触引起的冲击被大大减少，因此能够将在SM加工时产生的微小 裂纹的深度限制到几微米以下(例如5Μ1以下）。
[0108] 在本实施方式中，仅使用树脂粘结剂研磨石的情况下，能够大幅度减少由于SM* 工而产生的微小裂纹的深度。作为这样的树脂粘结剂研磨石，可以使用由金刚石粒子构成 的磨粒的粒径为8~20μπι(用粒度表示为#2500~#1200)的研磨石。此外，在本实施方式中， 可以使第2SM加工中使用的研磨石的粗糙度比在第1SM加工中使用的研磨石的粗糙度细。
[0109] 进一步，在本实施方式中，在第2SM加工时使用粒度比较细的树脂粘结剂研磨石， 从而与使用粒度较大的研磨石的情况相比，能够进一步减少所产生的微小裂纹的深度。根 据这样的本实施方式，可以使后道工序(研磨加工)的加工量为1〇μπι以下。
[0110] 对经过CG加工后的透镜坯料进行的SM加工所需的加工时间没有特别限定，但共计 为30~120秒左右。SM加工区域的厚度(SM加工量)没有特别限定，但共计优选为10~50μπι。
[0111] 需要说明的是，在进行SM加工时，优选将每一阶段的加工量设为30μπι以下。通过这 样抑制每一阶段的SM加工量，不仅能够缩短SM加工还能够缩短研磨加工时间。除此之外，能 够使得加工后的透镜的形状精度良好。在本实施方式中，光学透镜的形状精度是指面间偏 心、曲率半径和中心壁厚的精度。
[0112] 接着，如图2Β所示，在步骤S12中，进行研磨加工。在研磨工序中，用包含5μπι以下粒 径的研磨磨粒的研磨液对表面进行研磨，对研磨区域(研磨量)进行研磨。研磨区域的厚度 优选为3~ΙΟμL?，加工时间为2~10分钟左右。通过该研磨工序形成光学透镜主体2b的光学 透镜面2c (主表面）。
[0113] 最后，在图2B所示的步骤S13中进行定心工序，但根据情况也可以省略定心工序。 在定心工序中，例如进行以下加工：用一对透镜保持架夹持光学透镜主体2b进行定心，在 使透镜主体2b绕其中心线旋转的同时，用金刚石研磨石等将透镜主体2b的侧周面磨削成正 圆。
[0114] 在此之前以图2B所示的磨削和研磨工序为例进行了说明，但使用了本实施方式的 透镜坯料2的光学透镜的制造工序不限于这样的工序，能够用各种工序进行。
[0115] 例如，在本实施方式的透镜坯料2中，也可以省略图2B所示的步骤S10的CG加工。如 上所述，对于本实施方式的透镜坯料2而言，主表面2A中的表面波筋含有层的厚度少至150μ m以下（主表面2Β也是同样的），从外径中心起半径的80 %的范围中的厚度的最大值和最小 值之差也小至200μπι以下。因此，为了充分除去表面波筋含有层，并且为了调整面间偏心、曲 率半径以及中心壁厚而得到所期望的功能/形状，去除量少。对于这种本实施方式的透镜坯 料2而言，为了除去表面波筋等表面缺陷、成型为所期望的形状的透镜，无需进行大量的加 工，也能够省略图2Β所示的步骤S10的CG加工。即，也可以从图2Β所示的步骤S11的SM加工开 始透镜坯料2的加工。
[0116] 在省略步骤S10的CG加工的情况下，在SM加工时可以使用金属粘结剂研磨石。需要 说明的是，在使用了金属粘结剂研磨石的情况下，虽然存在上述那样的微小裂纹变深的问 题，但从与树脂粘结剂研磨石相比在能够较多设定加工量的方面考虑是有效的。
[0117] 如此能够得到双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜、凸弯月形透镜、凹弯月形 透镜等各种光学透镜。需要说明的是，图2Β所示的工序与图2Α所示的工序可以在不同的场 所进行。
[0118] 可以根据使用目的，对所得到的透镜的光学功能面涂布防反射膜、全反射膜等。
[0119] 本实用新型不限于上述实施方式，能够在本实用新型的范围内进行各种改变。
[0120] 例如，在上述本实施方式中，在利用本实用新型的研磨用玻璃透镜坯料制作光学 透镜时，在CG加工后的SM加工中，例示了优选不使用金属粘结剂研磨石的方式，但在CG加工 后的SM加工中使用金属粘结剂研磨石也无妨。即，本实施方式的研磨用玻璃透镜坯料也能 够用于现有进行的的光学透镜的各种制造工序和条件。
[0121] 实施例
[0122] 以下，基于实施例和比较例对本实用新型进行说明，但本实用新型并不限于这些 实施例。需要说明的是，"从外径中心起半径的80%的范围中的厚度的最大值和最小值之 差"、"表面波筋含有层的厚度"、"缺陷含有层的厚度"以及"去除量"如下进行了评价。
[0123](从外径中心起半径的80 %的范围中的厚度的最大值和最小值之差）
[0124] 使用已知的厚度偏离率测定用夹具来测定从外径中心起半径的80%的范围中的 透镜坯料的厚度的最小值以及最大值。接着，求出该最小值和最大值的差值，从而特定从外 径中心起半径的80 %的范围中的厚度的最大值和最小值之差。
[0125] (表面波筋含有层的厚度）
[0126] 在透镜坯料的侧周面的一部分形成俯视时为直线状的研磨面。在隔着外径中心与 该研磨面相反一侧的侧周面，形成与该研磨面平行的另一研磨面。研磨面研磨至光学镜面 为止。接着，一边利用灯向一个研磨面照射光，一边使用带刻度的放大镜从另一个研磨面的 一侧观察透过光。使用带刻度的放大镜，测定了透过光不均匀的部分从主表面至最深部为 止的距离。在8处(4对)形成研磨面，由各研磨面进行测定，将其最大值作为表面波筋含有层 的厚度。
[0127] (缺陷含有层的厚度）
[0128] 在相同条件下进行制作，阶段性地改变研磨深度，由此准备了多个透镜坯料。各透 镜还料的研磨深度为lOOwn、120μηι、140μηι、160μηι。
[0129] 对于从各透镜坯料的主表面进行研磨加工直至预定的深度为止的透镜坯料的研 磨面，照射氩气灯，并进行亮点观察。研磨深度100μπι以及研磨深度120μπι的情况下观察到亮 点，但是在研磨深度140μπι以上时未观察到亮点的情况下，缺陷含有层的厚度判定为120μπι。
[0130] (去除量）
[0131] 准备多个在相同条件下制作的透镜坯料，对透镜坯料的中心壁厚D1进行测定。
[0132] 接着，对于主表面进行研磨加工直至确认不到表面波筋含有层。需要说明的是，此 处，主表面为透镜坯料的一个面。具体而言，对于所准备的多个透镜坯料，进行阶段性改变 研磨时间的研磨加工，对于各透镜坯料，确认有无表面波筋含有层。并且，对确认不到表面 波筋含有层的透镜的中心壁厚D2进行了测定。关于有无表面波筋含有层的确认，通过上述 (表面波筋含有层的厚度)所述的方法来进行。将透镜坯料的中心壁厚D1与进行了研磨加工 的透镜的中心壁厚D2之差作为透镜坯料的去除量。
[0133] (研磨用玻璃透镜坯料的制造）
[0134] 将以成为预定组成的方式对原材料进行配制、熔化，对于所得到的由氟磷酸盐玻 璃构成的熔融玻璃，从铂合金制的流出管以恒定速度连续流下，并使用玻璃块成型用的成 型模具连续不断地承接流下的玻璃，从而连续成型为玻璃块。在玻璃的温度降低到玻璃转 变温度以下的时刻，从成型模具取出玻璃块，从而得到玻璃块。接着，将脱模剂(氮化硼)涂 布于再加热工序中所使用的再加热装置的软化用托盘。
[0135] 在不对所得到的玻璃块(直径大约30mm、厚度大约5mm、重量大约18g)实施滚磨等 预备工序（即同时维持玻璃块的表面状态）的情况下，供给到涂布有脱模剂的托盘上。将供 给到托盘上的玻璃块与托盘一起投入到被设定为500~750°C的加热炉，并在大气气氛下进 行了再加热。再加热后的玻璃块软化到大约105dPa · s的粘度。
[0136] 接着，对模压成型用的模具装置的成型面涂布脱模剂。在大气气氛下，使用模压成 型用的模具装置对通过再加热而软化的玻璃块进行模压成型。模压成型如下进行:使用加 热到500°C的温度的成型模具，以8~8.5MPa(81~87kgf/cm2)的模压负荷进行了上述模压 成型。得到双面凸状的透镜坯料(直径50mm、中心壁厚3_、重量18g)。该由氟磷酸盐玻璃构 成的透镜坯料的摩尔比〇2_/P5+小于3.5，并且磨损度Fa为400以上。
[0137] 需要说明的是，对模具装置的上模、下模的斜率进行微调整，如表1所示，按照从外 径中心起半径的80%的范围中的厚度的最大值和最小值之差D为预定范围的方式进行设 定。
[0138] 表1示出了如此得到的透镜坯料的从外径中心起半径的80 %的范围中的厚度的最 大值和最小值之差D、形成于主表面(模压成型面）的表面波筋含有层的厚度(μπι)以及必要 的去除量(μπι)。需要说明的是，表面波筋含有层的厚度在所有透镜坯料中为150μπι以下(80 ~120μπι)。另外，包括实施例和比较例，缺陷含有层的厚度均为120μπι。
[0139] 在从外径中心起半径的80%的范围中的厚度的最大值和最小值之差D为200μπι以 下的实施例1~7中，必要的去除量为200μπι以下。另一方面，在上述厚度的最大值和最小值 之差D超过200μπι的比较例1、2中，表面波筋的厚度与实施例1~7为相同程度，但去除量明显 增大。
[0140] 【表1】
[0141]
[0142] 符号说明
[0143] 2…研磨用玻璃透镜坯料
[0144] 2Α…主表面(模压成型面）
[0145] 2Β…主表面(模压成型面）
[0146] 2C···侧周面
[0147] 2D…外径中心
[0148] 20…玻璃块
[0149] 30…玻璃块托盘
[0150] 32…承受部
[0151] 40…熔化玻璃喷嘴
[0152] 50…软化用盘
[0153] 52…保持用凹部
[0154] 54Α，54Β…脱模剂喷嘴
[0155] 60Α，60Β …脱模剂
[0156] 70···模具装置
[0157] 72…下模
[0158] 73…筒模
[0159] 74…上模
[0160] X…输送方向。
【主权项】
1. 一种研磨用玻璃透镜坯料，该研磨用玻璃透镜坯料的至少主表面为模压成型面，其 特征在于， 所述主表面的表面波筋含有层的厚度为150μπι以下， 从外径中心起半径的80 %的范围中的厚度的最大值和最小值之差为200μηι以下。2. 如权利要求1所述的研磨用玻璃透镜坯料，其特征在于，所述研磨用玻璃透镜坯料由 氟磷酸盐玻璃构成。3. 如权利要求1所述的研磨用玻璃透镜坯料，其特征在于，所述表面波筋含有层的厚度 为120μηι以下。4. 如权利要求1所述的研磨用玻璃透镜坯料，其特征在于，所述表面波筋含有层的厚度 为100μπι以下。5. 如权利要求1所述的研磨用玻璃透镜坯料，其特征在于，所述表面波筋含有层的厚度 为90μηι以下。6. 如权利要求1所述的研磨用玻璃透镜坯料，其特征在于，所述主表面中的缺陷含有层 的厚度为150μηι以下。7. 如权利要求1所述的研磨用玻璃透镜坯料，其特征在于，所述主表面中的缺陷含有层 的厚度为120μηι以下。8. 如权利要求1所述的研磨用玻璃透镜坯料，其特征在于，所述主表面中的缺陷含有层 的厚度为IOOym以下。9. 如权利要求1所述的研磨用玻璃透镜坯料，其特征在于，所述主表面中的缺陷含有层 的厚度为90μηι以下。10. 如权利要求1所述的研磨用玻璃透镜坯料，其特征在于，从所述外径中心起半径的 80%的范围中的厚度的最大值和最小值之差为150μπι以下。11. 如权利要求1所述的研磨用玻璃透镜坯料，其特征在于，从所述外径中心起半径的 80%的范围中的厚度的最大值和最小值之差为100μπι。12. 如权利要求1所述的研磨用玻璃透镜坯料，其特征在于，从所述外径中心起半径的 80%的范围中的厚度的最大值和最小值之差为80μπι以下。13. 如权利要求1所述的研磨用玻璃透镜坯料，其特征在于，从所述外径中心起半径的 80%的范围中的厚度的最大值和最小值之差为50μπι以下。14. 如权利要求1所述的研磨用玻璃透镜坯料，其特征在于，该研磨用玻璃透镜坯料的 直径为IOmm以上。15. 如权利要求1所述的研磨用玻璃透镜坯料，其特征在于，该研磨用玻璃透镜坯料的 直径为15mm以上。16. 如权利要求1所述的研磨用玻璃透镜坯料，其特征在于，该研磨用玻璃透镜坯料的 直径为18mm以上。17. 如权利要求1所述的研磨用玻璃透镜坯料，其特征在于，该研磨用玻璃透镜坯料的 直径为20mm以上。
【文档编号】C03C3/112GK205590564SQ201620353686
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】池西干男, 西村法, 西村法一, 丹野义刚
【申请人】Hoya株式会社