模造玻璃鏡片及其成型模具的製作方法

2023-04-29 00:21:21

專利名稱：模造玻璃鏡片及其成型模具的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種模造玻璃鏡片及其成型模具。
背景技術：
精密模造玻璃成型(glass precision molding)技術己大量應用在製造高解析度、 穩定性佳且成本較低廉的非球面模造玻璃鏡片，如US2006/0107695、 US2007/0043463、 TW095101830、 JP63-295448、 TW095133807等其是利用玻璃 在高溫軟化的特性，將一玻璃預型體(glasspreform)在上、下模仁中加熱軟化，再 將上、下模仁對應閉合併施壓(且模造之前模造設備一般會先抽真空)，使上、 下模仁的光學曲面轉印至軟化的玻璃預型體，經冷卻後分開上、下模仁取出而成 為一具有上、下模仁曲面的模造玻璃鏡片；其中，所述的玻璃預型體有球狀、滴 狀、平板狀或圓盤狀，也有先經研磨加工而製成與成型鏡片形狀接近的胚料等。
由上述模造玻璃鏡片製程可知，玻璃預型體與上、下模仁接觸緊密，且在加 溫與加壓過程中，玻璃預型體將被迫壓向上、下模仁，若模仁中有一點殘留空氣， 將在鏡片表面形成氣泡而影響鏡片的成型品質；尤其玻璃預型體是放置在下模仁 上，雖然模造之前模造設備會先抽真空，但下模仁模穴中空氣因受玻璃預型體重 力壓迫影響而無法排除乾淨；現有技術有下列方法，嘗試去解決殘留空氣的問題
、使用控制壓力、溫度或表面粗糙度的方法如JP2002-003225、 JP05-286730、 JP06-191861、 US20050172671 、 EP0648712等，然而當玻璃預型體 的材料純度變異或形狀、大小變動時，操作條件也會隨之改變，靠單純控制操作 條件並不能完全解決殘存空氣的問題。
、在模造設備中設有空氣通道，使在加溫加壓過程中，氣體可由通道中 向外排出如JP61-291424、 TWI248919、 JP2000-044260、 TW200640807、 US20050242454等，然而，對於球狀或滴狀的玻璃預型體，所述的空氣通道的排 氣效果較優；但對於平板狀或圓盤狀的玻璃預型體，因平板狀或圓盤狀預型體可 能會壓住排氣通道，或玻璃預型體在加熱軟化時可能會阻塞氣體通道而降低排氣效果。
<3〉、在模仁(尤其下模仁)上設有凹槽或通氣孔等如JP61-291424、 JP08-337428、 US7，159，420等，但所述的凹槽或通氣孔可能會在成型後的鏡片上 形成相對的凸點，造成二次加工或後續組裝困難的問題；而若要減小鏡片上凸點， 則模仁上凹槽、通氣孔要較小，相對產生排氣不良的問題。
排氣效果一般是以排氣效率表示，排氣效率S等於可排氣通道的截面積除以 模穴體積(5=可排氣通道的截面積/模穴體積)；當排氣效率S愈大，表示空氣
在模造過程中可以快速逃逸而不會積存，反之排氣效率S低，表示排氣容易阻塞; 經由長期的實驗結果，對於平板狀或圓盤狀的玻璃預型體，其S值應大於1以上。 而在模造設備中設置排氣通道的現有技術中，若其通道截面積夠大則可接近s =0.25，但此時將有大量的熔融玻璃會滲入通道而形成邊裙，致成型後須要二次加 工以切除所述的邊裙；而在下模仁預設數個凹槽形成通氣通道的現有技術中，其 雖可避免玻璃預型體壓住空氣通道而阻礙排氣，但在成型鏡片上相對會形成數個 凸點，將造成鏡片組裝的困難，且若凹槽截面淺小，其s值過低也欠缺排氣效果。
因此，利用精密模造玻璃成型技術以製作成型模造玻璃鏡片時，其成型模具 在設計上應使排氣效率S趨向於較大的數值，且不會在鏡片上形成凸出物以避免
需要二次加工磨平或影響鏡片的組裝，才能符合量產化的合格率與產量的需求。

發明內容
本發明主要目的在於提供一種模造玻璃鏡片，在下肩部與上肩部上分別設
有至少三個呈環狀排列的凹槽，但不影響肩部的原有尺寸，可避免現有模造玻璃 鏡片成型模具中的排氣用凹槽相對會在鏡片的肩部上形成相對凸槽致影響所述的 鏡片肩部的尺寸與精密度的困擾，以增進模造玻璃鏡片的成型良率且不影響鏡片 後續的組裝作業，使鏡片的生產符合量產化的良率與產量的需求。
本發明另一目的在於提供一種模造玻璃鏡片的成型模具，下模仁與上模仁 模穴的外環部上分別布設至少三個且呈環狀排列的等高度的凸體，使在模造成型 製程中，模穴中空氣受模造設備抽真空後可由所述的凸體周圍因高度落差所形成
的間隙中向外排出，以達成高效率的排氣效果；又所述的凸體可在鏡片的肩部上
形成相對的凹槽，可避免現有成型模具中的排氣用凹槽相對會在鏡片的肩部上形 成相對凸槽致影響成型鏡片肩部的尺寸與精密度的困擾，並增進模造玻璃鏡片的 成型良率而不影響鏡片後續的組裝作業。
為實現上述目的，本發明採用的技術方案包括
一種模造玻璃鏡片，是利用一玻璃預型體置入一成型模具的上、下二模仁的 模穴中而加溫加壓模造成型，其包含設在鏡片一面的一第一光學面與位於所述的 第一光學面外圍的第一肩部，以及位於鏡片另一相對面的一第二光學面與位於所 述的第二光學面外圍的第二肩部，其中所述的第一、二光學面是所述的鏡片的光 學作用區，而所述的第一、二肩部是所述的鏡片的非光學作用區，供作為鏡片組 裝用的接觸面；其特徵在於所述的鏡片的第一肩部與第二肩部中至少一肩部上 成型有至少三個呈環狀排列的凹槽，而所述的凹槽是由於其成型模具的模仁模穴 中所設計的排氣用凸體而相對成型。
為實現上述目的，本發明採用的技術方案還包括
一種模造玻璃鏡片的成型模具，其包含一上模仁與一下模仁，而各模仁的模 穴分別包含一用來成型鏡片的光學面的中央光學部與用來成型鏡片的肩部的外環 部，而憑藉上、下模仁對應閉合併加壓加溫，以將放置在模穴中的玻璃預形體模 造成型一玻璃鏡片；其特徵在於下模仁與上模仁中至少一模仁的模穴的外環部 上設有至少三個呈環狀排列且等高度的凸體。
與現有技術相比較，本發明具有的有益效果是
(1 )所述的模造玻璃鏡片可避免現有模造玻璃鏡片成型模具中的排氣用凹槽 相對會在鏡片的肩部上形成相對凸槽致影響所述的鏡片肩部的尺寸與精密度的困 擾，以增進模造玻璃鏡片的成型良率且不影響鏡片後續的組裝作業，使鏡片的生 產符合量產化的良率與產量的需求。
(2)所述的模造玻璃鏡片的成型模具的凸體可在鏡片的肩部上形成相對的凹 槽，可避免現有成型模具中的排氣用凹槽相對會在鏡片的肩部上形成相對凸槽致 影響成型鏡片肩部的尺寸與精密度的困擾，並增進模造玻璃鏡片的成型良率而不 影響鏡片後續的組裝作業。


圖1是本發明模造玻璃鏡片一實施例(具四個凹槽)的立體示意圖2是圖l所示鏡片的仰視示意圖3是圖2中剖面線3-3的剖面示意圖4是圖3中鏡片凹槽的局部放大示意圖5是本發明模造玻璃鏡片另一實施例(具三個凹槽)的立體示意圖6是本發明成型模具與玻璃預形體的一實施例側面剖視示意圖7是圖6中模具的凸體局部放大示意圖8是圖6所示模具一模仁立體示意圖9是圖8所示模仁的仰視示意圖10是本發明成型模具一模仁的另一實施例(具三個凸體)立體示意圖11是圖10所示模仁的仰視示意圖12是本發明成型模具模仁另一實施例(具四個凸體且其中一凸體與其他三 凸體為不同形狀)立體示意圖13是圖ll所示模仁的仰視示意圖。
附圖標記說明1、 la-鏡片；10、 12-光學面；11、 13-肩部；14-光軸；15、 15a-凹槽；2-預型體；3-模具；30、 31-模仁；32、 33-模穴；34、 35-中央光學部； 36、 37-外環部；38、 38a-凸體。
具體實施例方式
為使本發明更加明確詳實，茲列舉較佳實施例並配合下列圖示，將本發明的
結構及其技術特徵詳述如後
參照圖l、圖2、圖3所示，其分別是本發明模造玻璃鏡片一實施例的底視角 度立體圖(鏡片是上下相反倒置)及其仰視圖與剖面圖；本發明模造玻璃鏡片l 是包含一上光學面(或第一光學面)IO與一位於上光學面IO外圍的上肩部(或 第一肩部)11，與一下光學面(或第二光學面)12與一位於下光學面12外圍的 下肩部(或第二肩部)13 (其中所稱"上"、"下"是依照圖6模具的上、下關 系而定義，也就是圖l、 2、 3的鏡片1是上、下相反倒置)；又所述的上、下光 學面IO、 12是指所述的鏡片1的主要光學作用區，而所述的上、下肩部ll、 13 是指所述的鏡片1的非光學作用區，主要是供作為鏡片1組裝在鏡筒(圖未示) 內時或多個鏡片(lens elements)組裝成一鏡片組(lens components)時的後續組 裝用接觸面。
本發明的鏡片1是一模造玻璃鏡片，其是利用玻璃在高溫軟化的特性，將一 玻璃預型體(glasspreform)2放置在一模具3的上、下模仁30、 31中加熱軟化(如圖6所示)，再將上、下模仁30、 31對應閉合併施壓，且模造之前模造設備一般
會先抽真空，使上、下模仁30、 31的模穴32、 33中的中央光學部34、 35的曲面 轉印至軟化的玻璃預型體2上而分別形成鏡片1的光學面10、 12，經冷卻後分開 上、下模仁30、 31取出而成為一模造玻璃鏡片1。
所述的模造玻璃鏡片1的光學面形狀不拘，可隨光學使用需要而設計為各種 形狀如
雙凸型鏡片，其上、下光學面IO、 12都為凸面(如凸非球面)； 或雙凹型鏡片，上、下光學面IO、 12都為凹面(如凹非球面)； 或一凸一凹型鏡片如新月型(meniscus shape)，其上、下光學面10、 12為 一凸一凹二非球面；
或平凹型(plano-concave shape)鏡片，其上、下光學面10、 12為一凹一平
面；
或平凸型(plano-convex shape)鏡片，其上、下光學面10、 12為一凸一平面； 或其他形狀如M型鏡片，其上光學面10與下光學面12的曲度由外環區至內 環區呈先漸大再漸小的M型變化。
而圖l、圖2、圖3所示的模造玻璃鏡片1是以一凸一凹型鏡片作為實施例。 又以一模造玻璃鏡片1的形狀或結構而言，其上、下光學面10、 12的範圍大小或 上、下肩部ll、 13的寬度並不限制要上下對應相同，而且不限制要對應在同一光 軸14上，由於此乃鏡片光學設計的現有技術，且非本發明的特徵所在，故在此不 再詳述。
請同時參照圖1 圖4所示，本發明模造玻璃鏡片1的主要特徵在於在鏡 片1憑藉模具3模造成型時，使鏡片1的下肩部13與上肩部11上各成型至少三 個且呈環狀排列的凹槽15，如圖1 圖3所示的鏡片1其下、上肩部13、 11上分 別設有四個凹槽15;或如圖5所示鏡片la其下肩部13與上肩部11上分別設有 三個凹槽15，且所述的凹槽15可設計成非上下對稱排列。由於所述的凹槽15是 由肩部13、 11的外表面向內凹陷在肩部13、 11內部，故對肩部13、 11原設定作 為組裝用接觸面的尺寸並不造成影響，可避免現有成型模具中因設置排氣用凹槽 致相對會在鏡片的肩部上形成相對凸出體而影響所述的鏡片肩部的組裝尺寸與精 密度的困擾，以增進模造玻璃鏡片1的成型良率，且不影響所述的鏡片l後續的 組裝作業，使鏡片1的生產符合量產化的良率與產量的需求。
本發明模造玻璃鏡片1的肩部11、 13上所設數個凹槽15的形狀不拘，可配合成型模具3的上、下模仁30、 31的模穴32、 33結構而設計不同的形狀，如長 條狀凹槽15 (如圖1 圖4所示)，或半球狀凹槽15a (如圖5所示)，或其他 形狀如三角柱狀凹槽等(圖未示)，但凹槽15、 15a形狀的選擇以能在模具3上 容易進行加工且能達成所預期的精密度為佳；又上、下肩部ll、 13上所分別設置 的數個凹槽15可為上下對稱排列(如圖1 圖3所示)或上下非對稱排列(如圖 5所示)，也就是上、下肩部ll、 13上可隨鏡片1的設計需要或其成型模具的加 工作業不同而設置不同數目或不同形狀或不同排列方式的數個凹槽15 (15a)。 又圖1-5中所示凹槽15 (15a)相對於肩部11、 13的大小(或尺寸)乃是圖式清 楚需要而局部放大，並非其實際大小。
所述的上、下肩部ll、 13上所分別設置的數個凹槽15中可選擇將其中一凹 槽的形狀設計與該肩部其他凹槽不同，如圖5所示的鏡片la，其下肩部13上所 設三個凹槽15中包括兩個長條狀凹槽15與一個半球狀凹槽15a，可使鏡片la額 外具有辨位功能，而有助於鏡片la的調芯功能；而所述的辨位功能也可應用在模 具修正作業，也就是利用雷射偏芯儀測出模造鏡片la的偏心值，並憑藉所述的不 同形狀的凹槽如半球狀凹槽15a，來標定其偏心方向，以作為成型模具修正的依 據。
參照圖6 圖9所示，其分別是本發明成型模具3與玻璃預形體2的一實施 例側面剖視示意圖、模具凸體的局部放大圖、下模仁的立體示意圖及其仰視示意 圖，本發明模造玻璃鏡片l (la)的成型模具3主要是包含一上、下兩模仁30、 31，而各模仁30、 31的模穴32、 33分別包含一用來成型鏡片1 (la)的光學面 10、 12的中央光學部34、 35與用來成型鏡片1 (la)的肩部11、 13的外環部36、 37，而憑藉上、下模仁30、 31對應閉合併加壓加溫，以將放置在模穴32、 33中 的玻璃預形體(glasspreform)2模造成型一玻璃鏡片1 (la);又所述的玻璃預型 體(glasspreform)2的形狀不拘，可隨使用需要而採用不同形狀如球狀、滴狀、 平板狀或圓盤狀，也可先經研磨加工而製成與鏡片成品形狀接近的胚料等。
本發明模造玻璃鏡片成型模具3的主要特徵在於下模仁31與上模仁30的 模穴33、 32的外環部37、 36上分別布設有至少三個且呈環狀排列的等高度的凸 體38，使在模造成型製程中，模穴33、 32中的空氣，尤其是下模穴33的中央光 學部35中的空氣，縱然受到玻璃預型體2的重力壓迫影響，但在受模造設備抽真
空時仍可由所述的凸體38周圍因高度落差所形成的間隙中向外排出，以達成高效
率的排氣效果，而且所述的凸體38可在鏡片1的肩部11、 13上形成相對的凹槽 15 (如圖1、 5所示)，可避免現有成型模具中的排氣用凹槽相對會在鏡片的肩部 上形成相對凸槽致影響成型鏡片肩部的尺寸與精密度的困擾，並增進模造玻璃鏡 片的成型良率而不影響鏡片後續的組裝作業。
所述的下模仁31與上模仁30的模穴33、 32的外環部37、 36上可隨成型鏡 片的設計需要或成型模具3的加工作業不同而分別設置不同數目、或不同形狀、 或不同排列方式的數個等高度的凸體38，其中所述的凸體38的形狀的選擇以能 在模具3上容易進行加工且能達成所預期的精密度為佳，如圖8、圖9所示的模 仁31 (30)，其外環部37 (36)上設有四個長條狀凸體38，或如圖10、圖ll 所示的模仁M (30)其外環部37 (36)上設有三個半球狀凸體38a (38)，或如 圖12、圖13所示的模仁31 (30)其外環部37 (36)上設有三個長條狀凸體38 與一個半球狀凸體38a (38)，其中所述的凸體38、 38a的形狀不拘(可以是半 球狀，也可以是長條狀)，但其形狀須使在上、下模仁30、 31內模造成型後的模 造玻璃鏡片(如圖l、圖5所示的鏡片1、 la)能與所述的凸體38 (38a)簡易脫 模，以簡化模造玻璃鏡片的脫模作業，且不影響成型後鏡片的肩部原設定作為組 裝用接觸面的尺寸；又其中所述的不同排列方式，包括在同一組模具3中，其上、 下模仁30、 31的模穴32、 33的外環部36、 37上所設的數個凸體38 (38a)可為 上下對稱排列或上下非對稱排列。又圖6 圖9中所示凸體38的大小(或尺寸) 是為了使圖式清楚而局部放大，並非其實際大小。
又所述的凸體38 (38a)布設在外環部37 (36)上的環狀排列方式是以環周 緣均勻排列為最佳，使模穴33 (32)中的空氣，尤其是是下模穴33的中央光學 部35中的空氣，雖然受到玻璃預型體2的重力壓迫影響，但在模造設備抽真空時 仍可由所述的凸體38 (38a)周圍因凸體高度落差所形成的間隙中向外快速排出， 以增進排氣效果，而且可使預形體2在模造成型製程中穩定夾置在上、下模仁30、 31的上、下模穴32、 33之間。
以如下一個實施例說明，對於一個光學面12 (10)半徑為r-0.77382mm、其 肩部13 (11)寬度為0.5mm的雙凸型的模造玻璃鏡片，在下模仁31上設有四個 半球形凸體38a(38)，其半徑為h=0.05mm，下模仁31的模穴體積為0.15645mm3， 因此可排氣通道的截面積為2 n r*(h)-(l/2* n *h2*4)=0.2273mm2，故其排氣效率S
=1.453;與現有技術比較，若在下模仁使用四個凹槽作為排氣通道，每個凹槽的
深度為0。lmm、寬度為0.1mm，則可排氣通道的截面積為0.004mm2，故其排氣 效率8=0.256;故本發明的排氣效率遠高於現有技術，氣體可快速排出不會積存 在模穴內，相較不易產生因氣體無法排出造成的氣泡不良。
以上說明對本發明而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員 理解，在不脫離權利要求所限定的精神和範圍的情況下，可作出許多修改、變化 或等效，但都將落入本發明的權利要求可限定的範圍之內。
權利要求
1、一種模造玻璃鏡片，是利用一玻璃預型體置入一成型模具的上、下二模仁的模穴中而加溫加壓模造成型，其包含設在鏡片一面的一第一光學面與位於所述的第一光學面外圍的第一肩部，以及位於鏡片另一相對面的一第二光學面與位於所述的第二光學面外圍的第二肩部，其中所述的第一、二光學面是所述的鏡片的光學作用區，而所述的第一、二肩部是所述的鏡片的非光學作用區，供作為鏡片組裝用的接觸面；其特徵在於所述的鏡片的第一肩部與第二肩部中至少一肩部上成型有至少三個呈環狀排列的凹槽，而所述的凹槽是由於其成型模具的模仁模穴中所設計的排氣用凸體而相對成型。
2、 根據權利要求l所述的模造玻璃鏡片，其特徵在於所述的至少三個凹槽 是環周緣均勻排列在肩部上。
3、 根據權利要求l所述的模造玻璃鏡片，其特徵在於若鏡片的第一肩部與 第二肩部上均成型有凹槽，則所述的鏡片的第一與第二肩部上設置有不同數目的 凹槽。
4、 根據權利要求l所述的模造玻璃鏡片，其特徵在於所述的鏡片的第一或 第二肩部上設置的凹槽中，有一個凹槽形狀與該肩部上的其他凹槽的形狀不同。
5、 根據權利要求l所述的模造玻璃鏡片，其特徵在於若鏡片的第一肩部與 第二肩部上均成型有凹槽，則所述的鏡片的第一與第二肩部上設置的凹槽的排列 方式不同。
6、 一種模造玻璃鏡片的成型模具，其包含一上模仁與一下模仁，而各模仁的 模穴分別包含一用來成型鏡片的光學面的中央光學部與用來成型鏡片的肩部的外 環部，而憑藉上、下模仁對應閉合併加壓加溫，以將放置在模穴中的玻璃預形體 模造成型一玻璃鏡片；其特徵在於下模仁與上模仁中至少一模仁的模穴的外環 部上設有至少三個呈環狀排列且等高度的凸體。
7、 根據權利要求1所述的模造玻璃鏡片的成型模具，其特徵在於所述的至 少三個凸體是環周緣均勻排列在外環部上。
8、 根據權利要求1所述的模造玻璃鏡片的成型模具，其特徵在於若上模仁 與下模仁上均設有凸體，則所述的下模仁與上模仁的模穴的外環部上設置有不同 數目的凸體。
9、 根據權利要求1所述的模造玻璃鏡片的成型模具，其特徵在於所述的下模仁或上模仁的模穴的外環部上設置的凸體中，有一個凸體形狀與該模仁上的其 他凸體的形狀不同。
10、 根據權利要求l所述的模造玻璃鏡片的成型模具，其特徵在於若上模 仁與下模仁上均設有凸體，則所述的下模仁與上模仁的模穴的外環部上設置的凸 體的排列方式不同。
11、 根據權利要求1所述的模造玻璃鏡片的成型模具，其特徵在於所述的 凸體的形狀是半球狀或者長條狀。
全文摘要
本發明是一種模造玻璃鏡片及其成型模具，鏡片包含上、下二光學面與位於各光學面外圍的上、下二肩部，其中在下肩部與上肩部中至少一肩部上設有至少三個呈環狀排列的凹槽，所述的凹槽形狀不拘，而其中一凹槽的形狀可不同於其他凹槽，使鏡片具有辨位功能，有助於鏡片的調芯功能，且所述的凹槽不影響肩部的原有尺寸，相對不影響鏡片的後續組裝作業；而成型模具的上模仁與下模仁中至少一模仁的外環部上布設至少三個呈環狀排列的等高度的凸體，使在模造成型製程中，模穴中空氣受模造設備抽真空後可由所述的凸體周圍因高度落差所形成的間隙中向外排出，達成高效率的排氣效果，進而減少因模造過程所造成的氣泡現象而影向模造玻璃鏡片的精度。
文檔編號C03B11/06GK101343140SQ20071013063
公開日2009年1月14日 申請日期2007年7月11日 優先權日2007年7月11日
發明者劉文煌, 吳建民, 徐三偉, 王嘉偉, 鄧兆展 申請人:一品光學工業股份有限公司