JP2002255569A - 光学素子の製造方法 - Google Patents
光学素子の製造方法Info
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/005—Pressing under special atmospheres, e.g. inert, reactive, vacuum, clean
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B40/00—Preventing adhesion between glass and glass or between glass and the means used to shape it, hold it or support it
- C03B40/02—Preventing adhesion between glass and glass or between glass and the means used to shape it, hold it or support it by lubrication; Use of materials as release or lubricating compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/66—Means for providing special atmospheres, e.g. reduced pressure, inert gas, reducing gas, clean room
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 クモリ、クラック等の光学的な不具合が無
く、成形時に用いる型表面への光学素子用素材成分の析
出が無い光学素子の製造方法を提供する。 【解決手段】 光学素子用素材を加熱軟化した後、成形
型にて加圧して光学素子を成形する光学素子の製造方法
において、上記光学素子用素材の少なくとも成形面に炭
素膜を形成し、その後少なくとも酸素を含む雰囲気にて
成形を行う。
く、成形時に用いる型表面への光学素子用素材成分の析
出が無い光学素子の製造方法を提供する。 【解決手段】 光学素子用素材を加熱軟化した後、成形
型にて加圧して光学素子を成形する光学素子の製造方法
において、上記光学素子用素材の少なくとも成形面に炭
素膜を形成し、その後少なくとも酸素を含む雰囲気にて
成形を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子用素材を
加熱軟化した後、成形型により加圧成形して所定の形
状、精度を有する光学素子を得ることができる光学素子
の製造方法に関する。
加熱軟化した後、成形型により加圧成形して所定の形
状、精度を有する光学素子を得ることができる光学素子
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光学素子の成形方法としては各種
提案されているが、光学素子用素材としては光学ガラス
が使用され、加圧成形の方法としては型の表面の酸化を
防止するために窒素ガス等の非酸化性雰囲気で行われて
いる。しかしながら、窒素ガスを使用した場合、この窒
素ガス中に存在する僅かな量の酸素によっても、型表面
上に酸化膜が形成され、加圧成形時に光学ガラスが型表
面に融着する不具合が発生してしまう。また、光学ガラ
スとしてフリント系や重フリント系（ＳＦ系）ガラスを
用いて、還元性雰囲気で加圧成形した場合、光学ガラス
成分中のＰｂＯが還元され、還元物質（Ｐｂ）が光学素
子表面に析出しクモリが発生する。そして、Ｐｂが光学
素子表面から蒸発し、型表面に析出することにより面精
度を低下させてしまう。
提案されているが、光学素子用素材としては光学ガラス
が使用され、加圧成形の方法としては型の表面の酸化を
防止するために窒素ガス等の非酸化性雰囲気で行われて
いる。しかしながら、窒素ガスを使用した場合、この窒
素ガス中に存在する僅かな量の酸素によっても、型表面
上に酸化膜が形成され、加圧成形時に光学ガラスが型表
面に融着する不具合が発生してしまう。また、光学ガラ
スとしてフリント系や重フリント系（ＳＦ系）ガラスを
用いて、還元性雰囲気で加圧成形した場合、光学ガラス
成分中のＰｂＯが還元され、還元物質（Ｐｂ）が光学素
子表面に析出しクモリが発生する。そして、Ｐｂが光学
素子表面から蒸発し、型表面に析出することにより面精
度を低下させてしまう。
【０００３】その解決方法として、例えば特公平２−１
７７９号公報および特公平２−１７７８号公報に記載さ
れている方法が提案されている。特公平２−１７７９号
公報記載の方法は、ガラス基材表面に酸化ケイ素膜を被
覆したガラスを用いて光学素子を製造する方法である。
また、特公平２−１７７８号公報においては、ガラス基
材表面上に、ガラス基材のガラス転移点よりも１５℃〜
７００℃高く、ガラス基材と熱線膨張率が等しくまた屈
折率が等しいガラス層を５０〜２０００Åの厚さで備え
たガラスを用いて光学素子を製造する方法が提案されて
いる。
７７９号公報および特公平２−１７７８号公報に記載さ
れている方法が提案されている。特公平２−１７７９号
公報記載の方法は、ガラス基材表面に酸化ケイ素膜を被
覆したガラスを用いて光学素子を製造する方法である。
また、特公平２−１７７８号公報においては、ガラス基
材表面上に、ガラス基材のガラス転移点よりも１５℃〜
７００℃高く、ガラス基材と熱線膨張率が等しくまた屈
折率が等しいガラス層を５０〜２０００Åの厚さで備え
たガラスを用いて光学素子を製造する方法が提案されて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特公平２−１
７７９号公報に記載されている方法は、耐熱性の高い酸
化ケイ素を表面に被覆したガラス基材を用いるため、ガ
ラス基材を型により加圧成形する際にクラック等が発生
してしまい、成形した光学素子に光学的な不具合が生じ
てしまう。また、特公平２−１７７８号公報に記載され
ている方法においても、ガラス基材よりガラス転移点が
高いガラス層をガラス基材の表面上に備えたガラスを用
いるため、クラック発生が起こり、また、熱線膨張率、
屈折率の等しいガラス基材とガラス層であるガラス材料
を用いてその対策をするとしても、これらの特性が等し
いガラス材料の選定は難しく、実質的に困難である。
７７９号公報に記載されている方法は、耐熱性の高い酸
化ケイ素を表面に被覆したガラス基材を用いるため、ガ
ラス基材を型により加圧成形する際にクラック等が発生
してしまい、成形した光学素子に光学的な不具合が生じ
てしまう。また、特公平２−１７７８号公報に記載され
ている方法においても、ガラス基材よりガラス転移点が
高いガラス層をガラス基材の表面上に備えたガラスを用
いるため、クラック発生が起こり、また、熱線膨張率、
屈折率の等しいガラス基材とガラス層であるガラス材料
を用いてその対策をするとしても、これらの特性が等し
いガラス材料の選定は難しく、実質的に困難である。
【０００５】本発明は、上記解決しようとする課題に鑑
みてなされたもので、クモリ、クラック等の光学的な不
具合が無く、成形時に用いる型表面への光学素子用素材
成分の析出が無い光学素子の製造方法を提供することを
目的とする。
みてなされたもので、クモリ、クラック等の光学的な不
具合が無く、成形時に用いる型表面への光学素子用素材
成分の析出が無い光学素子の製造方法を提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に係る光学素子の製造方法は、光
学素子用素材を加熱軟化した後、成形型にて加圧して光
学素子を成形する光学素子の製造方法において、上記光
学素子用素材の少なくとも成形面に炭素膜を形成し、そ
の後少なくとも酸素を含む雰囲気にて加圧成形を行うこ
とを特徴とする。
に、本発明の請求項１に係る光学素子の製造方法は、光
学素子用素材を加熱軟化した後、成形型にて加圧して光
学素子を成形する光学素子の製造方法において、上記光
学素子用素材の少なくとも成形面に炭素膜を形成し、そ
の後少なくとも酸素を含む雰囲気にて加圧成形を行うこ
とを特徴とする。
【０００７】本発明の請求項２に係る光学素子の製造方
法は、請求項１の光学素子の製造方法において、上記酸
素を含む雰囲気は、酸素濃度が１００ｐｐｍ以上の雰囲
気であることを特徴とする。
法は、請求項１の光学素子の製造方法において、上記酸
素を含む雰囲気は、酸素濃度が１００ｐｐｍ以上の雰囲
気であることを特徴とする。
【０００８】本発明の請求項３に係る光学素子の製造方
法は、請求項１の光学素子の製造方法において、上記加
圧成形後、上記成形型から取り出した光学素子を大気雰
囲気で加熱処理を行うことを特徴とする。
法は、請求項１の光学素子の製造方法において、上記加
圧成形後、上記成形型から取り出した光学素子を大気雰
囲気で加熱処理を行うことを特徴とする。
【０００９】すなわち、本発明の請求項１に係る光学素
子の製造方法においては、光学素子用素材の少なくとも
成形面に炭素膜を形成し、その後、少なくとも酸素を含
む雰囲気中にて成形型により光学素子用素材を加圧成形
する。すると炭素膜と酸素が反応し、炭酸ガスが成形型
と光学素子用素材との間に発生する。そして、この炭酸
ガスが成形型と光学素子用素材との反応を阻害し、溶着
等の発生を防止する。さらに、光学素子用素材と成形型
との間に炭酸ガスが介在するため、成形型の材質に起因
する光学素子用素材との反応性を考慮する必要がなくな
り、成形型の様々な材質が適用可能となる。また、炭酸
ガスの毒性等は低いため、特殊な排気設備等を必要とし
ない。上記炭素膜の種類としては、グラファイト膜、Ｄ
ＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜、ダイヤモンド
膜等、酸素との反応により炭酸ガスを形成する炭素膜で
あれば、特に限定されない。また、炭素膜の膜厚は、温
度や圧力等の成形条件によって最適化される。
子の製造方法においては、光学素子用素材の少なくとも
成形面に炭素膜を形成し、その後、少なくとも酸素を含
む雰囲気中にて成形型により光学素子用素材を加圧成形
する。すると炭素膜と酸素が反応し、炭酸ガスが成形型
と光学素子用素材との間に発生する。そして、この炭酸
ガスが成形型と光学素子用素材との反応を阻害し、溶着
等の発生を防止する。さらに、光学素子用素材と成形型
との間に炭酸ガスが介在するため、成形型の材質に起因
する光学素子用素材との反応性を考慮する必要がなくな
り、成形型の様々な材質が適用可能となる。また、炭酸
ガスの毒性等は低いため、特殊な排気設備等を必要とし
ない。上記炭素膜の種類としては、グラファイト膜、Ｄ
ＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜、ダイヤモンド
膜等、酸素との反応により炭酸ガスを形成する炭素膜で
あれば、特に限定されない。また、炭素膜の膜厚は、温
度や圧力等の成形条件によって最適化される。
【００１０】本発明の請求項２に係る光学素子の製造方
法においては、酸素濃度を１００ｐｐｍ以上とすると、
炭酸膜が酸素と反応して炭酸ガスを十分に生成する。こ
の酸素濃度は特に限定されないが、望ましくは大気雰囲
気である。
法においては、酸素濃度を１００ｐｐｍ以上とすると、
炭酸膜が酸素と反応して炭酸ガスを十分に生成する。こ
の酸素濃度は特に限定されないが、望ましくは大気雰囲
気である。
【００１１】本発明の請求項３に係る光学素子の製造方
法においては、加圧成形後の光学素子を加熱処理し、光
学素子に残存している余分な炭素膜を熱酸化して除去す
る。
法においては、加圧成形後の光学素子を加熱処理し、光
学素子に残存している余分な炭素膜を熱酸化して除去す
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明の実施の
形態１を説明する。ＰｂＯを含有するＳＦ１１（ガラス
転移点４３５℃）の光学ガラスからなる光学素子用素材
の両面（成形面）を側圧切断法あるいは研削・研磨加工
により成形型の成形面の曲率と概略的に対応した鏡面形
状に形成する。その後、光学素子用素材の成形面に真空
蒸着により膜厚０．５μｍのグラファイト膜（炭素膜）
を形成する。次に、一対のＳｉＣ製成形型の成形面を表
面粗さが０．０３μｍ以下の鏡面加工を行い、所望の曲
率を形成する。そして、一対の成形型を酸素１００ｐｐ
ｍの雰囲気に保たれた成形室に対向配置し、一対の成形
型の間に上記光学素子用素材を配置した後、成形型の成
形面で光学素子用素材の成形面を挟持して２．３ｋｇ／
ｃｍ２の加圧と共にヒーターにより５２０℃に加熱し、
１５分間保持する。その後、加圧を中止し、冷却を行い
成形物を取り出す。取り出した成形物を４００℃の大気
雰囲気にて２４時間加熱し、残存している炭素膜を除去
し、光学素子を得る。
形態１を説明する。ＰｂＯを含有するＳＦ１１（ガラス
転移点４３５℃）の光学ガラスからなる光学素子用素材
の両面（成形面）を側圧切断法あるいは研削・研磨加工
により成形型の成形面の曲率と概略的に対応した鏡面形
状に形成する。その後、光学素子用素材の成形面に真空
蒸着により膜厚０．５μｍのグラファイト膜（炭素膜）
を形成する。次に、一対のＳｉＣ製成形型の成形面を表
面粗さが０．０３μｍ以下の鏡面加工を行い、所望の曲
率を形成する。そして、一対の成形型を酸素１００ｐｐ
ｍの雰囲気に保たれた成形室に対向配置し、一対の成形
型の間に上記光学素子用素材を配置した後、成形型の成
形面で光学素子用素材の成形面を挟持して２．３ｋｇ／
ｃｍ２の加圧と共にヒーターにより５２０℃に加熱し、
１５分間保持する。その後、加圧を中止し、冷却を行い
成形物を取り出す。取り出した成形物を４００℃の大気
雰囲気にて２４時間加熱し、残存している炭素膜を除去
し、光学素子を得る。
【００１３】本実施の形態においては、グラファイト膜
は、成形雰囲気の酸素と反応し、成形型と光学素子用素
材である光学ガラスとの間に炭素ガスを生成する。この
炭素ガスにより成形型と光学ガラスとの溶着は防止さ
れ、またＰｂＯを含有する光学ガラスからのＰｂの揮発
により成形型と成形物（レンズ）におけるクモリ等の発
生が問題となるが、クモリ等の発生も無く、防止され
た。そして、成形後に成形物の熱酸化を行うことによ
り、余分な炭素膜を除去した光学素子を得ることができ
る。
は、成形雰囲気の酸素と反応し、成形型と光学素子用素
材である光学ガラスとの間に炭素ガスを生成する。この
炭素ガスにより成形型と光学ガラスとの溶着は防止さ
れ、またＰｂＯを含有する光学ガラスからのＰｂの揮発
により成形型と成形物（レンズ）におけるクモリ等の発
生が問題となるが、クモリ等の発生も無く、防止され
た。そして、成形後に成形物の熱酸化を行うことによ
り、余分な炭素膜を除去した光学素子を得ることができ
る。
【００１４】本実施の形態によれば、成形された光学素
子は、溶着およびクモリ等の発生が無く、良好な外観品
質、転写性を得ることができた。また、成形型にも溶着
およびクモリ等の発生もなく良好であった。
子は、溶着およびクモリ等の発生が無く、良好な外観品
質、転写性を得ることができた。また、成形型にも溶着
およびクモリ等の発生もなく良好であった。
【００１５】（実施の形態２）本発明の実施の形態２を
説明する。なお、上記実施の形態１と異なる部分のみ説
明する。
説明する。なお、上記実施の形態１と異なる部分のみ説
明する。
【００１６】光学素子用素材として熱特性が比較的高い
ＢＫ７（ガラス転移点５６５℃）の光学ガラスを用い、
実施の形態１と同様に成形型の成形面の曲率と概略的に
対応した鏡面形状に光学素子用素材の成形面を形成す
る。そして、光学素子用素材の成形面にＣＶＤによりＤ
ＬＣ膜（炭素膜）を２０００Å成膜した。次に、一対の
ＳｉＣ製成形型の成形面を表面粗さが０．０３μｍ以下
の鏡面加工を行い、所望の曲率を形成する。そして、一
対の成形型を大気雰囲気（乾燥エアー）に保たれた成形
室に対向配置し、成形型の間に上記光学素子用素材を配
置した後、成形型の成形面で光学素子用素材の成形面を
挟持して２．３ｋｇ／ｃｍ２の加圧と共にヒーターによ
り６５０℃に加熱し、１５分間保持する。その後、加圧
を中止し、冷却を行い成形物を取り出す。取り出した成
形物を５００℃の大気雰囲気にて２４時間加熱し、ＤＬ
Ｃ膜を除去し、光学素子を得る。
ＢＫ７（ガラス転移点５６５℃）の光学ガラスを用い、
実施の形態１と同様に成形型の成形面の曲率と概略的に
対応した鏡面形状に光学素子用素材の成形面を形成す
る。そして、光学素子用素材の成形面にＣＶＤによりＤ
ＬＣ膜（炭素膜）を２０００Å成膜した。次に、一対の
ＳｉＣ製成形型の成形面を表面粗さが０．０３μｍ以下
の鏡面加工を行い、所望の曲率を形成する。そして、一
対の成形型を大気雰囲気（乾燥エアー）に保たれた成形
室に対向配置し、成形型の間に上記光学素子用素材を配
置した後、成形型の成形面で光学素子用素材の成形面を
挟持して２．３ｋｇ／ｃｍ２の加圧と共にヒーターによ
り６５０℃に加熱し、１５分間保持する。その後、加圧
を中止し、冷却を行い成形物を取り出す。取り出した成
形物を５００℃の大気雰囲気にて２４時間加熱し、ＤＬ
Ｃ膜を除去し、光学素子を得る。
【００１７】本実施の形態おいては、グラファイト膜と
比較して耐熱性の高いＤＬＣ膜を用いることにより、熱
特性が高い光学ガラスにも対応できる。その他の作用お
よび効果は実施の形態１と同様である。
比較して耐熱性の高いＤＬＣ膜を用いることにより、熱
特性が高い光学ガラスにも対応できる。その他の作用お
よび効果は実施の形態１と同様である。
【００１８】なお、上記した具体的実施の形態から次の
ような構成の技術的思想が導き出される。 （付記） （１）光学素子用素材を加熱軟化した後、上記光学素子
用素材を一対の成形型にて加圧して光学素子を成形する
光学素子の製造方法において、上記光学素子用素材の少
なくとも成形面に炭素膜を形成し、少なくとも酸素を含
む雰囲気にて加圧成形を行った後、成形した光学素子を
大気雰囲気中で加熱処理することを特徴とする光学素子
の製造方法。
ような構成の技術的思想が導き出される。 （付記） （１）光学素子用素材を加熱軟化した後、上記光学素子
用素材を一対の成形型にて加圧して光学素子を成形する
光学素子の製造方法において、上記光学素子用素材の少
なくとも成形面に炭素膜を形成し、少なくとも酸素を含
む雰囲気にて加圧成形を行った後、成形した光学素子を
大気雰囲気中で加熱処理することを特徴とする光学素子
の製造方法。
【００１９】（２）上記炭素膜は、グラファイト膜、Ｄ
ＬＣ膜、ダイヤモンド膜であることを特徴とする付記
（１）に記載の光学素子の製造方法。
ＬＣ膜、ダイヤモンド膜であることを特徴とする付記
（１）に記載の光学素子の製造方法。
【００２０】（３）上記加圧成形は、大気雰囲気中で行
うことを特徴とする付記（１）に記載の光学素子の製造
方法。
うことを特徴とする付記（１）に記載の光学素子の製造
方法。
【００２１】付記（１）、（２）の光学素子の製造方法
によれば、クモリ、クラック等の光学的な不具合が無い
外観品質に優れた光学素子を得ることができる。また、
光学素子用素材成分が成形型表面に析出するのを防止
し、成形時に用いる成形型の材質を選ばず、コスト的に
も優位性のある光学素子の製造方法を提供することがで
きる。
によれば、クモリ、クラック等の光学的な不具合が無い
外観品質に優れた光学素子を得ることができる。また、
光学素子用素材成分が成形型表面に析出するのを防止
し、成形時に用いる成形型の材質を選ばず、コスト的に
も優位性のある光学素子の製造方法を提供することがで
きる。
【００２２】付記（３）の光学素子の製造方法によれ
ば、大気雰囲気中の酸素と炭素膜を反応させて、付記
（１）と同様な効果を得ることができる。また、加圧成
形を行う成形室内に所望の酸素濃度を形成する酸素供給
手段を不要にすることができる。
ば、大気雰囲気中の酸素と炭素膜を反応させて、付記
（１）と同様な効果を得ることができる。また、加圧成
形を行う成形室内に所望の酸素濃度を形成する酸素供給
手段を不要にすることができる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係る光学素子の製造方法によれば、加圧成形時に炭素
膜と酸素を反応させて炭酸ガスを発生させ、クモリ、ク
ラック等の光学的な不具合が無い外観品質に優れた光学
素子を得ることができる。また、光学素子用素材成分が
成形型表面に析出するのを防止し、成形時に用いる成形
型の材質を選ばず、コスト的にも優位性のある光学素子
の製造方法を提供することができる。
に係る光学素子の製造方法によれば、加圧成形時に炭素
膜と酸素を反応させて炭酸ガスを発生させ、クモリ、ク
ラック等の光学的な不具合が無い外観品質に優れた光学
素子を得ることができる。また、光学素子用素材成分が
成形型表面に析出するのを防止し、成形時に用いる成形
型の材質を選ばず、コスト的にも優位性のある光学素子
の製造方法を提供することができる。
【００２４】本発明の請求項２に係る光学素子の製造方
法によれば、光学素子用素材に形成した炭素膜と酸素を
反応させ、炭酸ガスを十分に生成させることができる。
法によれば、光学素子用素材に形成した炭素膜と酸素を
反応させ、炭酸ガスを十分に生成させることができる。
【００２５】本発明の請求項３に係る光学素子の製造方
法によれば、成形後の成形物に残存している炭素膜を除
去し、良好な光学素子を得ることができる。
法によれば、成形後の成形物に残存している炭素膜を除
去し、良好な光学素子を得ることができる。
Claims (3)
- 【請求項１】 光学素子用素材を加熱軟化した後、成形
型にて加圧して光学素子を成形する光学素子の製造方法
において、 上記光学素子用素材の少なくとも成形面に炭素膜を形成
し、その後少なくとも酸素を含む雰囲気にて加圧成形を
行うことを特徴とする光学素子の製造方法。 - 【請求項２】 上記酸素を含む雰囲気は、酸素濃度が１
００ｐｐｍ以上の雰囲気であることを特徴とする請求項
１記載の光学素子の製造方法。 - 【請求項３】 上記加圧成形後、上記成形型から取り出
した光学素子を大気雰囲気で加熱処理を行うことを特徴
とする請求項１記載の光学素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001059722A JP2002255569A (ja) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | 光学素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001059722A JP2002255569A (ja) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | 光学素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002255569A true JP2002255569A (ja) | 2002-09-11 |
Family
ID=18919242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001059722A Pending JP2002255569A (ja) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | 光学素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002255569A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009107867A (ja) * | 2007-10-29 | 2009-05-21 | Olympus Corp | 光学素子の製造方法とその製造装置 |
-
2001
- 2001-03-05 JP JP2001059722A patent/JP2002255569A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2009107867A (ja) * | 2007-10-29 | 2009-05-21 | Olympus Corp | 光学素子の製造方法とその製造装置 |
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