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TWI388415B - 光學元件的模製方法及光學元件模製裝置 - Google Patents

光學元件的模製方法及光學元件模製裝置 Download PDF

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TWI388415B
TWI388415B TW098124564A TW98124564A TWI388415B TW I388415 B TWI388415 B TW I388415B TW 098124564 A TW098124564 A TW 098124564A TW 98124564 A TW98124564 A TW 98124564A TW I388415 B TWI388415 B TW I388415B
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Inventor
Takeshi Nomura
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Canon Kk
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Description

光學元件的模製方法及光學元件模製裝置
本發明係有關於一種光學元件的模製方法及一種光學元件模製裝置，其中係藉由在一對壓模之間衝壓加熱過的玻璃材料而模製該光學元件。
習用上，在以衝壓玻璃材料而提供諸如透鏡之類的光學元件的方法中，通常會採用以一組由一對上及下壓模及一能以滑動方式固持該等上及下壓模之導引構件所組成的壓模組來進行模製作業。在使用由該對上及下壓模及能以滑動方式固持上及下壓模之導引構件所組成之壓模組的模製裝置的情形中，該導引構件會具有環狀的形狀，而上及下壓模則是以可滑動地結合於形成在該導引構件之中心部位處的一孔洞內。在此種情形下，當模製一透鏡時，必須要在能防止位於一側之光學功能表面的光軸及位於另一側之光學功能表面的光軸間的相對位移及傾斜的情形下，才能進行模製作業。就此而言，不僅是上及下壓模及導引構件必須做高精確度的加工修整，而且導引構件與上及下壓模間的結合精確度也必須要加強。
另外，在加強結合精確度上，曾有人試圖在導引構件與上及下壓模間夾置軸承來消除壓模與導引構件間在壓模移動會產生出來的間隙，藉以獲致具有良好光軸精確度的光學元件。
日本實用新型申請案早期公開第S63-140035號中揭露一種上及下壓模係藉由滾珠軸承的中介而由圓柱狀構件導引的結構。另外，亦揭露有一種用來將該滾珠軸承的熱膨脹係數設定成大於上及下壓模之熱膨脹係數的架構。藉由此，在低溫時，上及下壓模與滾珠軸承間的間會變大，因之而有助於壓模的組裝。另外，在衝壓模製的溫度時，上及下壓模與滾珠軸承間的間隙會變小，因之而能以高精確度進行光學元件的製造，其僅有較小的軸向位移。
但是，近年來，在利用玻璃模製技術進行光學元件之模製的領域中，會要求進一步地增進精確度。另外，也需要進一步地降低成本。
但是，在日本實用新型申請案早期公開第S63-140035號的情形中，軸承是與上及下壓模及導引構件做點接觸，其將不容易讓軸承溫度跟隨於上及下壓模及導引構件的溫度變化。因此會有軸承在加熱及冷卻時的溫度與導引構件及上及下壓模的溫度很容易不同的問題產生。
也就是說，在加熱上及下壓模時，軸承的加熱相對於上及下壓模的加熱會有延遲的情形。因此，軸承在加熱之時的溫度會低於上及下壓模的溫度，故而會有間隙形成於上及下壓模與導引構件之間。相對的，軸承的冷卻在上及下壓模冷卻時是會延後，而軸承的溫度在冷卻中間時是會較高。因此，相對尺寸變化會變大，而相對於上及下壓模及導引構件的間隙會變小，使其易於產生過量的壓縮力量。另外，在增加加熱及冷卻速度的情形下，該等趨勢會變 得更明顯。
另外，即使是上及下壓模與導引構件間的間隙是事先設定成能在衝壓模製時被消除掉，該等間隙也會隨著冷卻的進行而變大，因之而會在玻璃轉換點附近處產生間隙。在玻璃轉換點附近，玻璃能夠變形，因此會因冷卻時的壓力而產生軸向位移。
本發明的目的在於提供一種光學元件的模製方法，以及一種光學元件模製裝置，其中可以製做出具有極佳光軸精確度的光學元件而不會有壓模破裂的風險，且可縮減圓滑時間(tact time)。
為能達成前述目的，根據本發明的光學元件模製裝置包含有：一上壓模構件(16)，其上形成有一第一模製表面；一下壓模構件(17)，其上形成有一第二模製表面；一導引構件(4)，用以藉由多個滾動體(6及7)的中介而固持住該上壓模構件及該下壓模構件，加熱器(12、13、及14)，用以分別加熱該上壓模構件、該下壓模構件、以及該導引構件；以及一冷卻單元(11)，用以冷卻該上壓模構件、該下壓模構件、以及該導引構件，其中：該第一模製表面及該第二模製表面係配置彼此面對；該上壓模構件及該下壓模構件係可在該第一模製表面及該第二模製表面彼此靠近或彼此分離開的方向上在該導引構件內移動；以及該等多個滾動體係被加熱或冷卻，使得該上壓模 構件、該下壓模構件、以及該導引構件與該等多個滾動體之間在溫度上的差異受到控制。
本發明提供一種光學元件的模製方法，其中一光學元件係藉由使用一包含有一上壓模構件、一下壓模構件、一導引構件的光學元件模製裝置來衝壓模製的，該光學元件的模製方法包含有：一配置步驟，用以將一光學材料配置於該下壓模構件上，一加熱軟化步驟，用以加熱軟化該光學材料；一模製步驟，用以透過使用在該導引構件內互相接近的該上壓模構件的一第一模製表面及該下壓模構件的一第二模製表面，來將該光學元件的形狀移轉至如此加熱軟化的該光學材料上；以及一冷卻步驟，用以冷卻該上壓模構件、該下壓模構件、以及該導引構件，其中該上壓模構件、下壓模構件、以及該導引構件係藉由多個滾動體的中介而被固持住，該等多個滾動體會在該冷卻步驟中被加熱或冷卻，藉以控制該上壓模構件、該下壓模構件、以及該導引構件與該等多個滾動體之間在溫度上的差異。
本發明的其他特點將可下面有關於範例性實施例的說明，並配合所附圖式，而得知。
 (實施例一)
現在將配合第1圖及第2圖來說明根據本發明之實施例一的一種光學元件模製裝置。第1圖顯示出衝壓作業後上及下壓模關閉住的情形，第2圖顯示出上及下壓模開啟 ，以及衝壓作業之前的上及下壓模及玻璃材料(材料)加熱的情形。
用來做為該等上及下壓模的一上壓模構件1及一下壓模構件2分別具有圓柱狀表面1a、2a。一導引構件3支撐一環狀的側壓模構件4。在上壓模構件1的下方部位上，其形成有一模製表面1b，用以將一光學元件的一光學表面的形狀移轉至該玻璃材料上。同樣的，在下壓模構件2的上方部位上，其形成有一模製表面2b。另外，在上壓模構件1的模製表面1b的外側周邊表面上，其形成有一平坦部位，用以模製該光學元件的平坦形狀。
導引構件3具有一圓柱狀的形狀。在進行模製之時，上壓模構件1及下壓模構件2的各圓柱狀表面1a及2a係插入至其中心孔洞內，而導引構件3則在模製表面1b及2b互相靠近或分離之方向上可移動地將圓柱狀表面1a及2a固持於導引構件3內。
上壓模構件1及下壓模構件2的圓柱狀表面1a及2a係藉由具有高精確度及熱抵抗性而由做為多個滾動體之滾珠6及7及保持器8及9所構成的軸承的中介而固持於導引構件3的內側周邊表面3b上(在導引構件內)。在有需要時，上壓模構件1及下壓模構件2的圓柱狀表面1a及2a、導引構件3的內側周邊表面3b、以及滾珠6及7的尺寸係可調整成在組裝時能以一預負載施加至滾珠6及7上。如此可以在上壓模構件1及下壓模構件2各自的軸線中心係互相對應的情形下，形成一封閉的空間。而模製 即可以此方式施行之。
在環狀側壓模構件4的內側周邊上，其形成有一模製表面4b，用以移轉該光學元件的外側周邊形狀。側壓模構件4的外側周邊表面係與導引構件3的內側周邊表面3b相嚙合而為其所固持住，在該周邊上幾個點上形成有溝槽10，沿著其中心軸線的方向延伸穿過該環。
側壓模構件4連接至管11上，並由該等管11設置於導引構件3的內側周邊表面3b上的預定位置處。導引構件3是固定至上壓模固持構件16上，而其間則夾置著上壓模部位的保持器8的一突緣部位8e及上壓模構件1的一突緣部位1e。上壓模固持構件16係固定至一元件(未顯示)的一頂板上。
下壓模構件2的一突緣部位2e由一壓緊器19固持於一下壓模固持構件17上。下壓模固持構件17係固定至一衝壓軸桿(未顯示)上，另外，該衝壓軸桿則是連接至一驅動源(未顯示)上。在模製第1圖中所示之光學元件21時，具有可供第2圖所示之玻璃材料22放置於其上之模製表面2b的下壓模構件2，係可沿著衝壓軸桿方向前進及後退。
在下壓模構件2的突緣部位2e與壓緊器19的一內側周邊表面19d之間，在徑向方向及厚度方向上形成有間隙。下壓模構件2係可在該等間隙的範圍內移動。
在上壓模構件1上與模製表面1b相反的一側上形成一中空部位1c。一加熱器12設置於該中空部位1c的壁 面上，並與之緊密接觸，可由一插入至上壓模構件1內的熱電耦(未顯示)加熱至一所需的溫度。
在下壓模構件2上與模製表面2b相反的一側上形成一中空部位2c。一加熱器13設置於該中空部位2c的壁面上，並與之緊密接觸，可由一插入至下壓模構件2內的熱電耦(未顯示)加熱至一所需的溫度。
在下壓模構件2的中空部位2c的底部設有一點推壓構件25。藉由一設置於下壓模固持構件17上的推壓軸桿15的中介，在衝壓時可將壓力施加至下壓模構件2的中心處。
一加熱器14設置於導引構件3的外側周邊表面上，而加熱器14的內側周邊表面則與之緊密接觸。加熱器14係由一插入至導引構件3內的熱電耦(未顯示)控制至一所需之溫度。
一止動器18設置於導引構件3的下方末端部位。如第2圖中所示，為能在即使是該等壓模開啟而使下壓模構件2自導引構件3上分離開時，防止滾珠7掉落，保持器9係卡鈎於一預定位置處。
一加熱塊23結合有一加熱器24，以供由一插入至該加熱塊23內的熱電耦(未顯示)控制至一所需之溫度，且係可在進行模製之前由一驅動源(未顯示)移動至接近保持器9及玻璃材料22。
在上壓模構件1及下壓模構件2的中空部位1c及2c上，其設有N2 氣體進入管(未顯示)，而模製之後的冷 卻即是在控制N2 氣體流率的情形下進行的。另外，在導引構件3內也設有N2 氣體進入管(未顯示)，用以供應N2 氣體至該外側周邊部位上，而冷卻即是在控制N2 氣體流率的情形下進行的。
在側壓模構件4內，其設有孔洞11a，經由之該等外側周邊側表面部位上的溝槽10可與管11相連通而構成一溫度控制單元，而側壓模構件4則可藉由自管11導入的冷卻N2 氣體來冷卻。另外，藉由自管11流入至保持器8及9內的N2 氣體，可以透過滾珠6及7的冷卻來做溫度控制。
請注意，當要導入至管11內的N2 氣體是被先加熱過的，則滾珠6及7亦可在模製時加熱。
接下來將依序說明光學元件的模製方法，其中係使用第1圖及第2圖中所示的光學元件模製裝置。為防止壓模及該裝置的氧化，光學元件的模製係在N2 氣氛圍內進行的。
首先，如第2圖所示，藉由該衝壓軸桿(未顯示)的作動而將下壓模構件2自導引構件3上分離開。在此狀態下，上壓模構件1、下壓模構件2、以及導引構件3分別由加熱器12、13、及14加熱，以維持預定的溫度。
接著，在使用手(未顯示)的情形下，將玻璃材料22以高精確度放置於下壓模構件2的模製表面2b的中心。在此之後，上壓模構件1、下壓模構件2、以及導引構件3的溫度藉由加熱器12、13、及14控制，以升高至衝 壓溫度並維持之。
在此情形下，控制成在上壓模構件1及下壓模構件2要進行衝壓之時的溫度或更高溫度(例如+200°)的加熱塊23，會由一驅動源(未顯示)大約移動至玻璃材料22的上方，以使得做為該光學元件之材料的玻璃材料22能被加熱軟化。加熱塊23是大概位在該下壓模部位之軸承的保持器9下方，在此同時間，保持器9會被加熱，而由保持器9支持的滾珠7亦會被加熱。在保持器9不容易加熱時，可以設置一用來升高加熱塊23的機構，以將加熱塊23移動靠近保持器9。
上壓模部位的保持器8是以其突緣部位8e夾置於上壓模構件1的突緣部位1e與導引構件3之間。藉由加熱上壓模構件1及導引構件3，與其等做面接觸的保持器8也會被加熱。
側壓模構件4亦會因接收來自上壓模構件1及導引構件3的熱量而被加熱。
如此，在加熱之時，上壓模構件1、下壓模構件2、以及導引構件3與滾珠6及7間的溫度差異可被控制，而使得組裝時所設定之施加至滾珠6及7上的預負載能落於一預設的範圍內。
請注意，在不對軸承進行加熱時，滾珠的溫度升高會慢於壓模。因此該預負載會有減低的趨勢，而在有些情形下會產生間隙。
相反的，當滾珠的溫度過度升高時，該預負載會增加 而超出該等滾珠的破裂強度，在某些情形中會導致破裂。因此，必須要能正確地控制溫度。事實上，在考量所要使用之材料的熱膨脹係數、尺寸及溫度下來決定壓模及滾珠的加熱溫度，該等滾珠的溫度可以設定成固定地靠近於壓模的溫度，而材料在熱膨脹率上的差異可藉由施加一預定量的預負載來吸收，因此可以防止加熱時間隙的形成。
在此情形下，當其得到能讓壓模及玻璃材料22進行衝壓的溫度時，加熱塊23會由該驅動源(未顯示)自玻璃材料22上方退回。
接著，下壓模構件2由驅動源(未顯示)升高。下壓模構件2係在由保持器9的滾珠7導引下，升高進入至導引構件3的內側周邊表面3b內，而玻璃材料22則因夾置於上壓模構件1及下壓模構件2的各模製表面1b及2b之間而被衝壓。以此方式，光學元件的形狀即可移轉至其上。
在此情形下，如前所述，上壓模構件1及下壓模構件2係透過滾珠6及7的中介而由導引構件3固持住而不會有間隙。另外，也不會產生會導致該等滾珠破裂的過量壓縮應力。
當衝壓模製完成時，衝壓力量會暫時地取消，或切換至較低壓力模式。接著即開始冷卻。如前所述，上壓模構件1、下壓模構件2、以及導引構件3係由經N2 氣體進入管(未顯示)供給的N2 氣體冷卻。
N2 氣體係自管11供應出來的，以冷卻側壓模構件4 ，且N2 氣體在流經過溝槽10後，會自與側壓模構件4的該外側周邊側表面連通的孔洞11a吹出，因此可以冷卻保持器8及9及滾珠6及7。
在此情形下，供應至上壓模構件1、下壓模構件2、導引構件3、以及管11的N2 氣體的流率是事先設定成能透過例如質量流控制器來個別控制。
如此，在冷卻時，上壓模構件1、下壓模構件2、以及導引構件3與滾珠6及7間的溫度差異係控制成讓施加至滾珠6及7上的預負載落於一預設的範圍內。
請注意，在不對軸承進行冷卻時，滾珠的溫度下降會慢於壓模。因此相對的，該預負載會有增高而超出該等滾珠之破裂強度的趨勢，在有些情形下會造成破裂。
相反的，當滾珠的溫度過度下降時，該預負載會減低，而在某些情形中會產生間隙。因此，必須要能正確地控制溫度。
在考量所要使用之材料的熱膨脹係數、尺寸及溫度下來決定壓模及滾珠的冷卻溫度下，材料在熱膨脹率上的差異可藉由施加一預定量的預負載來吸收，而過量壓縮應力的產生則可藉由將該等滾珠及壓模冷卻成讓其等的溫度固定地互相靠近而防阻。
當在如前般進行冷卻至一預定溫度時，為防止做為模製產品的光學元件21上因收縮及自上壓模構件1及下壓模構件2之模製表面1b及2b分離所致的凹陷痕跡，要由驅動源(未顯示)重新施加壓力至下壓模構件2上。
在因另外之冷卻之故而達到一個等於或低於玻璃轉換點的預定溫度之時間點時，由驅動源(未顯示)施用至下壓模構件2上的壓力會被取消。在因有必要時而進行之再另外的冷卻之故而達到一預定溫度之時間點時，下壓模構件2會由驅動源(未顯示)降下。
在此情形下，在由保持器9的滾珠7導引而下降的下壓模構件2完全自導引構件3上分離開時的時間點上，保持器9會由止動器18支撐住而不會掉落。接著，藉由使用手(未顯示)，可將下壓模構件2之模製表面2b上作為模製產品的光學元件21取出，而完成模製作業。
如前所述，在冷卻時也一樣，上壓模構件1及下壓模構件2由導引構件3透過滾珠6及7的中介來支撐，而不會產生會導致滾珠破裂的過量壓縮應力。藉由一系列的前述作業，可以重複地進行模製作業。
(範例一)
使用第1圖及第2圖中所示的光學元件模製裝置來模製攝影機中所用的透鏡。其過程將詳細說明。
一雙非球面新月型凹透鏡使用轉換點為510℃之玻璃材料來模製。該雙非球面新月型凹透鏡具有一內凹非球面表面(大約的半徑R：5.5mm)，形成於其上方表面側，其中一外側區域至直徑9.5mm區域呈現出平坦表面，另外具有一外凸非球面表面(大約的半徑R：40mm)，形成於下方表面側，具有Φ12.5mm外徑及1.6mm中心厚度 。
上壓模構件1及下壓模構件2的圓柱狀部位的直徑是設定為Φ15.006mm，滾珠6及7的直徑是設定成Φ6.35mm，其等的材料，包括導引構件3的材料，均是超硬的，具有5.0×10-6 /克氏溫度(K)的熱膨脹係數。
導引構件3的內側周邊表面3b的直徑是設定為Φ27.7mm，而預負載則設定成要以相當於壓模在室溫下嚙合時會壓縮0.006mm尺寸的量施加至滾珠6及7上。
首先，上壓模構件1、下壓模構件2、以及導引構件3加熱，以使其等的溫度保持在460℃(相當於玻璃的1017.6 泊指示黏度)。
在此情形下，在放入玻璃材料22後，將加熱至900℃的加熱塊23移動至一個位於玻璃材料22上方2mm及保持器9下方1mm的位置處，而玻璃材料22及保持器9均會被加熱。
在此同時，上壓模構件1、下壓模構件2、以及導引構件3亦會被加熱，以在衝壓一分鐘之時達到570℃溫度(相當於109.1 泊)。
接著，在上壓模構件1、下壓模構件2、以及導引構件3的溫度到達570℃(相當於109.1 泊)且玻璃材料22的溫度到達580℃溫度(相當於108.6 泊)的時間點時，將加熱塊23退回，而緊接於其後，將下壓模構件2升高，並開始衝壓作業。此時的衝壓力量是2,900牛頓(N)。
滾珠6及7的溫度要升高至500℃，而施加至滾珠6及7上的預負載則仍維持相當於壓縮0.002mm尺寸的量。因此，在滾珠與壓模之間不會形成間隙。
另外，衝壓會在固定的溫度下持續進行，而預負載則逐漸接近初始值。
接著，在玻璃材料22被衝壓至一固定厚度的時間點時，施加至下壓模構件2上的壓力降低至490牛頓(N)，而實質的衝壓作業則完成。在那之後，開始噴灑N2 氣體，也就是說開始進行冷卻。
每分鐘20公升的N2 氣體流向上壓模構件1及下壓模構件2之每一者，而每分鐘30公升的N2 氣體則流向導引構件3，每分鐘10公升的N2 氣體流向管11。
在此情形下，N2 氣體是以固定的流率流動。但是，在某些情形中，可以把流率控制成為可變的，以使得這些構件之間不會產生溫度上的差異。
接著，在上壓模構件1及下壓模構件2的溫度到達550℃(相當於1010.3 泊)的時間點時，由下壓模構件2施加2,900牛頓(N)的力量至做為模製產品的光學元件21上。在此時，導引構件3的溫度是560℃，而滾珠6及7的溫度是530℃。
因此，在此時，相當於壓縮0.003mm尺寸之量的預負載施加於滾珠6及7上。因此之故，不會有間隙形成，或是不會產生達到滾珠之破裂強度的應力。
冷卻在此狀態下繼續進行，而來自下壓模構件2的壓 力則在上壓模構件1及下壓模構件2的溫度達到480℃(相當於1015.5 泊)的時間點時取消掉。在此時，導引構件3的溫度是500℃，而滾珠6及7的溫度是510℃。
因此，在此時，相當於壓縮0.005mm尺寸之量的預負載施加於滾珠6及7上。因此之故，不會有間隙形成，或是不會產生達到滾珠之破裂強度的應力。
在此之後，上壓模構件1及下壓模構件2會被冷卻，直到其等溫度達到460℃(相當於1017.6 泊)。在此時間點上，將下壓模構件2降下以開啟壓模，以取出光學元件21。在此時，導引構件3的溫度是480℃，而滾珠6及7的溫度是500℃。
因此，在此時，相當於壓縮0.006mm尺寸之量的預負載施加於滾珠6及7上。因此之故，不會有間隙形成，或是不會產生達到滾珠之破裂強度的應力。
即使是以一系列的前述作業來進行透鏡模製1,000次之後，壓模亦未破裂或受損，且其可以得到具有極佳光軸精確度的透鏡，其在透鏡之二側表面的光軸之間僅有2μm或更小的位移。
(對比例一)
為比較起見，將說明一種在模製過程中將加熱塊23及保持器9互相分離開50mm以停止保持器9之加熱的情形。
在此種情形中，在上壓模構件1、下壓模構件2、以 及導引構件3的溫度在加熱之後開始進行衝壓作業之時是570℃的情形下，將滾珠7的溫度升高至410℃。因此之故，可消除施加至滾珠7上的預負載，因此與範例一不同的是會形成4μm的間隙。
另外，由於滾珠在衝壓之時的變形及上壓模構件1及下壓模構件2相對於導引構件3的位置上的劣化，模製出的透鏡之二側表面上的光軸間的位移會劣化至10μm。因此無法獲得需要有極佳光軸精確度的透鏡。
此外，要說明一種在冷卻過程中停止供應N2 氣體而無法冷卻滾珠6及7的情形。
在此情形中，滾珠6及7與其他壓模間的溫度差異會在下壓模構件2在冷卻過程後下降時成為最大。在此時，上壓模構件1及下壓模構件2的溫度是460℃，導引構件3的溫度是460℃，而滾珠6及7的溫度是530℃。
因此，在此時，相當於壓縮0.01mm尺寸之量的預負載施加於滾珠6及7上。因此之故，不會有間隙形成。
但是，對於進行模製1,000次的壓模進行檢視的結果，顯示出在下壓模構件2的圓柱狀表面2a上會產生與滾珠6及7磨蝕的情形，這會造成圓柱狀表面2a之精確度劣化的風險，也就是光軸精確度的劣化。
(實施例二)
第3圖顯示出根據本發明之實施例二的光學元件模製裝置，其中係以僅於外側周邊表面上設有溝槽20的側壓 模構件5來取代實施例一中的側壓模構件4。
另外，在取代管11上，藉由使用用來構成溫度控制單元的管31及32，可將N2 氣體直接自導引構件3的側向表面方向噴灑至上及下保持器8及9上，以冷卻滾珠6及7。
在此種情形下，其可以更有效率地冷卻滾珠6及7，並可分別改變流至上及下保持器8及9的N2 氣體流率。因此之故，可以施行更嚴格的控制。
另外，在加熱之時並不使用加熱塊23，而是讓加熱過的N2 氣體流通過管31。因此之故，可以直接地加熱滾珠6及7。
在此，雖然用來加熱滾珠6及7的方法的例子包括有加熱塊23及加熱過的N2 氣體，但是這並不應被解讀為限制性的。例如說，滾珠6及7可以透過使用設置於保持器部位上的加熱器來直接加熱。
另外，同樣的道理亦適用於冷卻的情形。滾珠6及7可以透過壓抵一冷卻塊，代替使用N2 氣體，來冷卻。
請注意，壓模之預負載及溫度的設定值僅係供舉例而已。因此，並沒有必要將壓模的溫度設定成互相相等，只要針對其尺寸、材料、以及結構，以及其加熱及冷卻方法來設定最佳的預負載及溫度即足夠。
也就是說，做為其基礎，將尺寸設定成不會相對於軸承來形成間隙，且在有擠壓情形發生時，材料不會因為壓擠所產生之應力而受損或破裂，是相當的重要。將尺寸設 定前面所述的範圍內即相當足夠。
另外，可以建構如下的系統，其中壓模及滾珠的溫度會被監測，間隙及應力會根據監測的溫度而依序計算之，而在間隙及過量應力產生時或是預期要產生時，發佈警訊。
如前所述，在本發明中，滾動體(軸承)的溫度是以獨立的方式控制，因此其可以消除壓模及導引構件與軸承間因軸承之溫度跟隨上的延滯而致的溫度差異。
另外，其亦可以防止壓模與軸承之間間隙的形成及過量壓縮力量的產生。因此之故，其可以防止壓模的破裂，並可藉由維持著使軸承與壓模間的滑動間隙被消除掉而得到光軸上的極佳精確度。
另外，藉由分別加熱或冷卻上及下壓模、軸承、以及導引構件，其可以在整個溫度範圍內，在自開始加熱至冷卻完成的整個步驟中，特別是在自衝壓開始至在冷卻時達到等於或低於玻璃開始變形的玻璃轉換點之溫度的時間點之間，控制間隙及軸承的預負載。因此之故，其可以減低壓模之間的軸向位移，因之而能模製出具有極佳精確度的光學元件。
另外，其可以達成一種能增加對於上及下壓模、軸承、以及導引構件之材料(熱膨脹係數)選擇上的自由度。
雖然前文中係配合於範例性實施例來說明本發明，可以理解，本發明並不僅限於本文所揭露的範例性實施例。下文之申請專利範圍係配合於最廣泛範圍的解讀，以涵蓋 所有的變化及等效的結構及功能。
1‧‧‧上壓模構件
1a‧‧‧圓柱狀表面
1b‧‧‧模製表面
1c‧‧‧中空部位
1e‧‧‧突緣部位
2‧‧‧下壓模構件
2a‧‧‧圓柱狀表面
2b‧‧‧模製表面
2c‧‧‧中空部位
2e‧‧‧突緣部位
3‧‧‧導引構件
3b‧‧‧內側周邊表面
4‧‧‧側壓模構件
4b‧‧‧模製表面
5‧‧‧側壓模構件
6‧‧‧滾珠
7‧‧‧滾珠
8‧‧‧保持器
8e‧‧‧突緣部位
9‧‧‧保持器
10‧‧‧溝槽
11‧‧‧管
11a‧‧‧孔洞
12‧‧‧加熱器
13‧‧‧加熱器
14‧‧‧加熱器
15‧‧‧推壓軸桿
16‧‧‧上壓模固持構件
17‧‧‧下壓模固持構件
18‧‧‧止動器
19‧‧‧壓緊器
19d‧‧‧內側周邊表面
20‧‧‧溝槽
21‧‧‧光學元件
22‧‧‧玻璃材料
23‧‧‧加熱塊
25‧‧‧點推壓構件
31‧‧‧管
32‧‧‧管
第1圖是一示意剖面圖，顯示出根據本發明之實施例一的光學元件模製裝置進行衝壓作業時的狀態。
第2圖是一示意剖面圖，顯示出根據本發明之實施例一的光學元件模製裝置進行加熱時的狀態。
第3圖是一示意剖面圖，顯示出根據本發明之實施例二的光學元件模製裝置進行衝壓作業時的狀態。
1‧‧‧上壓模構件
1a‧‧‧圓柱狀表面
1c‧‧‧中空部位
1e‧‧‧突緣部位
2‧‧‧下壓模構件
2a‧‧‧圓柱狀表面
2c‧‧‧中空部位
2e‧‧‧突緣部位
3‧‧‧導引構件
4‧‧‧側壓模構件
6‧‧‧滾珠
7‧‧‧滾珠
8‧‧‧保持器
8e‧‧‧突緣部位
9‧‧‧保持器
10‧‧‧溝槽
11‧‧‧管
11a‧‧‧孔洞
12‧‧‧加熱器
13‧‧‧加熱器
14‧‧‧加熱器
15‧‧‧推壓軸桿
16‧‧‧上壓模固持構件
17‧‧‧下壓模固持構件
18‧‧‧止動器
19‧‧‧壓緊器
19d‧‧‧內側周邊表面
21‧‧‧光學元件
25‧‧‧點推壓構件

Claims (4)

  1. 一種光學元件的模製方法，其中光學元件是利用包括一上壓模構件、一下壓模構件和一導引構件的光學元件模製裝置而衝壓模製，該方法包括下列步驟：配置步驟，將光學材料配置於該下壓模構件上；加熱軟化步驟，在該下壓模構件從該導引構件分離的狀態下加熱軟化該光學材料；模製步驟，在該下壓模構件組裝於該導引構件的狀態下，利用該上壓模構件的第一模製表面及該下壓模構件的第二模製表面將該光學元件的形狀移轉至被加熱軟化的該光學材料上，其中該上壓模構件和該下壓模構件沿著該導引構件彼此接近；冷卻步驟，冷卻該上壓模構件、該下壓模構件和該導引構件；其中該上壓模構件、該下壓模構件和該導引構件通過多個滾動體的中介而被固持，且該多個滾動體在加熱軟化步驟中被加熱塊加熱以控制該多個滾動體的溫度，使得該上壓模構件和該多個滾動體之間、該下壓模構件和該多個滾動體之間以及該導引構件和該多個滾動體之間在溫度上的差異受到控制。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件的模製方法，其中：該多個滾動體在該冷卻步驟中被氣體冷卻，使得該上壓模構件和該多個滾動體之間、該下壓模構件和該多個滾動體之間和該導引構件以及該多個滾動體之間在溫度 上的差異在冷卻步驟中受到控制。
  3. 一種光學元件模製裝置，用於衝壓模製被軟化的光學材料，該裝置包括：一上壓模構件，其上形成有第一模製表面；一下壓模構件，其上形成有第二模製表面；一導引構件，通過多個滾動體的中介而固持住該上壓模構件及該下壓模構件，其中該第一模製表面及該第二模製表面彼此面對，且其中該上壓模構件及該下壓模構件可在該第一模製表面及該第二模製表面彼此接近或彼此分離的方向上沿著該導引構件移動；一加熱單元，被建構成加熱該上壓模構件、該下壓模構件和該導引構件；以及一加熱塊，被建構成在該下壓模構件從該導引構件分離的狀態下加熱該光學材料和該多個導引構件；其中該多個滾動體被加熱，使得該上壓模構件和該多個滾動體之間、該下壓模構件和該多個滾動體之間和該導引構件和該多個滾動體之間在溫度上的差異受到控制，而被軟化的光學材料則在該下壓模構件組裝於該導引構件的狀態下被衝壓模製。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之光學元件模製裝置，進一步包括一溫度控制單元，其被建構成在該下壓模構件組裝於該導引構件的狀態下藉由氣體加熱或冷卻該多個滾動體，並控制該多個滾動體的溫度。
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