JP2011013354A

JP2011013354A - Ceramic lens, method for manufacturing ceramic lens, and die

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Publication number: JP2011013354A
Application number: JP2009155904A
Authority: JP
Inventors: Akito Fujii; 明人藤井; Tomoyuki Ueno; 友之上野
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2011-01-20

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a ceramic lens which exhibits excellent optical characteristics while suppressing increase of its production cost.SOLUTION: The ceramic lens 1 is formed by molding, wherein a PV value of a lens surface is equal to or less than a standard PV value (in μm) represented by formula of (sag)/(lens effective diameter×100)+1, when a level difference between the center of the lens surface and the outer edge of the lens effective diameter (in μm) in a direction along the lens optical axis is represented by sag (in μm), and the residual stress of the lens surface is 5 MPa or less. As a result, a surface shape of the ceramic lens 1 has sufficient accuracy, and consequently lowering of optical characteristics based on deterioration of the surface shape (e.g. deviation of the focus of the lens, lowering of resolution thereof, etc.) is prevented. Furthermore, as the residual stress of the surface is 5 MPa or less, variation of a refractive index of the ceramic lens 1 due to the residual stress is suppressed to a level having no problem in practical use.

Description

この発明は、セラミックレンズ、セラミックレンズの製造方法および型に関し、より特定的には、モールド成形により製造されるセラミックレンズ、セラミックレンズの製造方法および当該製造方法において用いる型に関する。 The present invention relates to a ceramic lens, a method for manufacturing a ceramic lens, and more particularly to a ceramic lens manufactured by molding, a method for manufacturing a ceramic lens, and a mold used in the manufacturing method.

従来、型を用いたモールド成型により製造されるセラミックレンズが知られている（たとえば、特開２００５−１０４０９３号公報（以下、特許文献１と呼ぶ）参照）。特許文献１では、モールド成形によりレンズ（回折光学素子）を製造する方法として、製造したいレンズの形状に合わせて型（成形型）を準備し、実際の試作を行なって試作品のレンズの形状を測定し、当該測定結果に基づき型の形状修正を繰り返す方法が開示されている。また、型の加工においては切削加工が用いられる（たとえば、”マイクロフレネルレンズの精密ガラス成形” 鈴木浩文他、精密工学会誌Ｖｏｌ．６７、Ｎｏ．３、２００１年発行（以下、非特許文献１と呼ぶ）参照）。 Conventionally, a ceramic lens manufactured by molding using a mold is known (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-104093 (hereinafter referred to as Patent Document 1)). In Patent Document 1, as a method of manufacturing a lens (diffractive optical element) by molding, a mold (molding die) is prepared in accordance with the shape of the lens to be manufactured, an actual trial is performed, and the shape of the prototype lens is determined. A method of measuring and repeating mold shape correction based on the measurement result is disclosed. Cutting is used in mold processing (for example, “Precision Glass Molding of Micro Fresnel Lens” Hirofumi Suzuki et al., Journal of Precision Engineering, Vol. 67, No. 3, 2001 (hereinafter referred to as Non-Patent Document 1) Call))).

特開２００５−１０４０９３号公報JP 2005-104093 A

”マイクロフレネルレンズの精密ガラス成形” 鈴木浩文他、精密工学会誌Ｖｏｌ．６７、Ｎｏ．３、２００１年発行"Precision glass molding of micro Fresnel lens" Hirofumi Suzuki et al., Journal of Precision Engineering, Vol. 67, no. 3. Issued in 2001

しかし、上述した従来のセラミックレンズの製造方法では、設計通りの形状精度を有するセラミックレンズを得るため、レンズの試作、評価および型の形状修正というサイクルを複数回繰返すため、型の形状の確定までに時間がかかり、結果的にレンズの製造工程に要する時間とコストが増大することになっていた。また、上述のように言わば試行錯誤を繰り返すことで型の形状を決定しているため、当該型の形状が本当に最適化されたものであるかどうかを確認することは難しい。さらに、発明者が検討したところ、上述のようにモールド成形されたセラミックレンズでは、その製造工程によってはレンズ表面に大きな残留応力が発生する場合があり、このような残留応力の存在はレンズの光学特性に悪影響を及ぼすことが考えられる。 However, in the conventional method for manufacturing a ceramic lens described above, in order to obtain a ceramic lens having a shape accuracy as designed, the cycle of lens trial manufacture, evaluation, and mold shape correction is repeated several times. As a result, the time and cost required for the lens manufacturing process are increased. Further, as described above, since the shape of the mold is determined by repeating trial and error, it is difficult to confirm whether or not the shape of the mold is really optimized. Further, the inventors have examined that a ceramic lens molded as described above may generate a large residual stress on the lens surface depending on the manufacturing process. It can be considered to adversely affect the characteristics.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は製造コストの増大を抑制するとともに、優れた光学特性を示すセラミックレンズを得ることである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a ceramic lens exhibiting excellent optical characteristics while suppressing an increase in manufacturing cost.

この発明に従ったセラミックレンズは、モールド成形により形成されるセラミックレンズであって、レンズ表面のＰＶ値は、レンズ表面の中心とレンズ有効径（単位：μｍ）の外周端とのレンズの光軸に沿った方向における高低差をサグ（単位：μｍ）とした場合に
（サグ）^２／（レンズ有効径×１００）＋１
という式で表される基準ＰＶ値（単位：μｍ）以下であり、レンズ表面の残留応力が５ＭＰａ以下である。 The ceramic lens according to the present invention is a ceramic lens formed by molding, and the PV value of the lens surface is the optical axis of the lens between the center of the lens surface and the outer peripheral end of the lens effective diameter (unit: μm). (Sag) ² / (Lens effective diameter × 100) +1
The residual PV of the lens surface is 5 MPa or less.

このようにすれば、レンズの表面形状が十分な精度を有することから、当該表面形状の劣化に基づく光学特性の悪化（たとえばレンズの焦点ズレや解像能力の低下など）を防止することができる。 In this way, since the surface shape of the lens has sufficient accuracy, it is possible to prevent deterioration of optical characteristics (for example, defocusing of the lens and reduction of resolution ability) due to the deterioration of the surface shape. .

なお、ここでＰＶ（ＰｅａｋｔｏＶａｌｌｅｙ）値とは、加工したレンズ表面の設計値に対する形状の最大誤差を意味し、具体的には測定範囲内での最も高い点（Ｐｅａｋ）と最も低い点（Ｖａｌｌｅｙ）の差を意味する。また、ここでサグは、上述のようにレンズ表面（レンズ面）の中心とレンズ有効径外周端との（レンズの光軸に沿った方向における）高低差を表す。また、サグの単位はμｍとする。また、ここでレンズ有効径とは、光の透過する有効面の平面形状が円形状のレンズであればその円の直径を意味し、また、光の透過する有効面の平面形状が多角形状（たとえば四角形など）であれば、その多角形状となっている有効面の外接円の直径を意味する。上記のように基準ＰＶ値は、レンズ面の高低差であるサグをレンズ有効径で割った値にサグの１％を乗じ、型のばらつき定数である１（単位：μｍ）を加算した指標である。この基準ＰＶ値を用いるのは、設計上の形状精度の要求レベルはサグとレンズ有効径に依存するので、その二つの変数で一般化された指標として上記基準ＰＶ値を採用しているためである。また、型のばらつき定数（１μｍ）は、セラミックレンズの成形に用いる型の実効的な加工精度を示している。 Here, the PV (Peak to Valley) value means the maximum error of the shape with respect to the design value of the processed lens surface. Specifically, the highest point (Peak) and the lowest point (Peak) within the measurement range ( (Valley) difference. Here, the sag represents a difference in height (in the direction along the optical axis of the lens) between the center of the lens surface (lens surface) and the outer peripheral end of the lens effective diameter as described above. The unit of sag is μm. The effective lens diameter here means the diameter of the circle if the planar shape of the effective surface through which light is transmitted is a circular lens, and the effective planar shape of the light transmitting surface is polygonal ( (For example, a quadrangle) means the diameter of the circumscribed circle of the effective surface having the polygonal shape. As described above, the reference PV value is an index obtained by multiplying the value obtained by dividing the sag, which is the difference in height of the lens surface, by the effective lens diameter, by 1% of the sag and adding 1 (unit: μm), which is a variation constant of the mold. is there. This standard PV value is used because the required level of shape accuracy in design depends on the sag and lens effective diameter, and the standard PV value is used as an index generalized by these two variables. is there. The mold variation constant (1 μm) indicates the effective processing accuracy of the mold used for molding the ceramic lens.

また、上記のように表面の残留応力が５ＭＰａ以下になっているので、当該残留応力によるレンズの屈折率の変化量を実用上問題ないレベルに抑制することができる。なお、たとえばレンズの材料がＺｎＳである場合、屈折率ｎの応力Ｐに対する依存性（ｄｎ／ｄＰ）は−２．６×１０^-3／ＭＰａ程度である（たとえば「分光学的性質を主とした基礎物性図表」工藤恵栄著、共立出版社、１９７２年、参照）。このため、残留応力が上述した値を超えると、屈折率の変化量が−０．０１３超えとなる。このような屈折率の変化は、レンズの焦点ズレや解像力の低下を招き、光学性能面で無視できなくなる。したがって、セラミックレンズの表面における残留応力は上記のように５ＭＰａ以下とすることが好ましい。また、レンズ表面における引張応力の増加は、レンズの機械的衝撃耐力や熱衝撃耐力の低下につながる。このため、レンズ表面における引張応力（残留応力）の値はレンズを構成する材料の強度（曲げ強度）の１０％以下とすることが好ましい。 In addition, since the residual stress on the surface is 5 MPa or less as described above, the amount of change in the refractive index of the lens due to the residual stress can be suppressed to a level that does not cause a problem in practice. For example, when the lens material is ZnS, the dependence of the refractive index n on the stress P (dn / dP) is about −2.6 × 10 ⁻³ / MPa (for example, “mainly spectroscopic properties are mainly used). Basic physical property charts "by Keiei Kudo, Kyoritsu Publishing Co., 1972). For this reason, when the residual stress exceeds the above-described value, the amount of change in the refractive index exceeds −0.013. Such a change in the refractive index causes a focus shift of the lens and a decrease in resolution, and cannot be ignored in terms of optical performance. Therefore, the residual stress on the surface of the ceramic lens is preferably 5 MPa or less as described above. Further, an increase in tensile stress on the lens surface leads to a decrease in the mechanical shock resistance and thermal shock resistance of the lens. For this reason, the value of the tensile stress (residual stress) on the lens surface is preferably 10% or less of the strength (bending strength) of the material constituting the lens.

この発明に従ったセラミックレンズの製造方法は、型を準備する工程と、当該型を用いてレンズ母材をモールド成形することによりセラミックレンズを形成する工程とを備える。型を準備する工程では、レンズ母材を構成する材料の熱膨張係数と、型を構成する材料の熱膨張係数との両方を考慮して、型の成形面の形状を決定している。 The method for manufacturing a ceramic lens according to the present invention includes a step of preparing a mold and a step of forming a ceramic lens by molding a lens base material using the mold. In the step of preparing the mold, the shape of the molding surface of the mold is determined in consideration of both the thermal expansion coefficient of the material constituting the lens base material and the thermal expansion coefficient of the material constituting the mold.

このようにすれば、型とレンズ母材との熱膨張係数を考慮して型の成形面（レンズ母材と接触する面）の形状を決定するので、結果的にモールド成形時の成形温度と室温との差によるレンズや型の（モールド成形時の）熱膨張を最初から考慮して型の形状を決定することができる。このため、従来のように単にレンズの試作を繰り返して試行錯誤により型の形状を決定する場合より、より正確かつ確実に型の形状を決定することができる。この結果、型の形状決定に要する時間を従来より短縮することができるので、セラミックレンズの製造コストを従来より低減することができる。 In this way, the shape of the molding surface of the mold (the surface in contact with the lens base material) is determined in consideration of the thermal expansion coefficient between the mold and the lens base material. The shape of the mold can be determined in consideration of the thermal expansion (during molding) of the lens and mold due to the difference from room temperature from the beginning. For this reason, it is possible to determine the shape of the mold more accurately and reliably than in the case where the shape of the mold is determined by trial and error simply by repeating trial manufacture of a lens as in the prior art. As a result, the time required for determining the shape of the mold can be shortened as compared with the prior art, so that the manufacturing cost of the ceramic lens can be reduced as compared with the prior art.

但し、型がモールド成形中に弾性変形することが明白な場合は、当該型の変形分はレンズと型の熱膨張差に起因する補正分とは完全に独立して考慮すればよい。この場合、型の（弾性変形による）変形量はコンピュータシミュレーションによる弾性変形解析や予備プレス試験で事前に求めることができる。そして、このようにして事前に求めた変形量を型の形状に反映させてもよい。 However, when it is clear that the mold is elastically deformed during molding, the deformation of the mold may be considered completely independently of the correction due to the difference in thermal expansion between the lens and the mold. In this case, the deformation amount (due to elastic deformation) of the mold can be obtained in advance by an elastic deformation analysis by computer simulation or a preliminary press test. The deformation amount obtained in advance in this way may be reflected in the shape of the mold.

なお、上述した型を準備する工程は、セラミックレンズを形成する工程においてモールド成形を行なう前までの工程を含んでいてもよい。具体的には、型を準備する工程には、上記のように型の成形面の形状を決定する工程、型を構成する部材を準備する工程、当該決定された成形面の形状となるように、当該部材の加工を行なうことにより型を得る工程、得られた型をモールド装置にセットする工程、などを含んでいてもよい。上述のようにして得られた型をモールド装置にセットすることでセラミックレンズを製造するようにすれば、従来よりコストを低減することができる。 In addition, the process of preparing the mold described above may include a process before performing molding in the process of forming the ceramic lens. Specifically, in the step of preparing the mold, the step of determining the shape of the molding surface of the mold as described above, the step of preparing the members constituting the mold, and the shape of the determined molding surface are set. In addition, a process of obtaining a mold by processing the member, a process of setting the obtained mold in a molding apparatus, and the like may be included. If the ceramic lens is manufactured by setting the mold obtained as described above in the molding apparatus, the cost can be reduced as compared with the conventional case.

また、上記のように型の形状決定において型とレンズ母材との熱膨張係数を考慮するので、形成されたレンズの表面形状をより精度良く決定することができる。この結果、形状精度の優れた（結果的に光学特性の優れた）セラミックレンズを得ることができる。 Further, since the coefficient of thermal expansion between the mold and the lens base material is taken into account in determining the shape of the mold as described above, the surface shape of the formed lens can be determined with higher accuracy. As a result, a ceramic lens having excellent shape accuracy (and consequently excellent optical properties) can be obtained.

この発明に従ったセラミックレンズは、上記セラミックレンズの製造方法を用いて製造されたセラミックレンズである。このようにすれば、上述のように製造コストの増大が抑制されるとともに、光学特性の優れたセラミックレンズを実現できる。 The ceramic lens according to the present invention is a ceramic lens manufactured using the above-described method for manufacturing a ceramic lens. In this way, an increase in manufacturing cost can be suppressed as described above, and a ceramic lens having excellent optical characteristics can be realized.

この発明に従った型は、上記セラミックレンズの製造方法において用いる型である。この場合、型の形状決定に要する時間を従来より短縮することができるので、型の準備に要する時間を短縮できる。この結果、セラミックレンズの製造コストを従来より低減することができる。 The mold according to the present invention is a mold used in the method for manufacturing a ceramic lens. In this case, since the time required for determining the shape of the mold can be shortened as compared with the prior art, the time required for preparing the mold can be shortened. As a result, the manufacturing cost of the ceramic lens can be reduced as compared with the related art.

この発明によれば、製造コストの増大を抑制するとともに、優れた光学特性を示すセラミックレンズを得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a ceramic lens exhibiting excellent optical characteristics while suppressing an increase in manufacturing cost.

本発明に従ったセラミックレンズの実施の形態を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows embodiment of the ceramic lens according to this invention. 図１に示したセラミックレンズの製造方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the manufacturing method of the ceramic lens shown in FIG. 図２に示したモールド成形工程を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the molding process shown in FIG.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において、同一の機能を果たす要素には同一の参照符号を付し、その説明は、特に必要がなければ繰り返さない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, elements having the same functions are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated unless particularly necessary.

図１は、本発明に従ったセラミックレンズの実施の形態を示す断面模式図である。図１を参照して、本発明に従ったセラミックレンズ１を説明する。 FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of a ceramic lens according to the present invention. A ceramic lens 1 according to the present invention will be described with reference to FIG.

図１に示したセラミックレンズ１は、回折レンズであって、第１の表面１１が非球面形状の曲面（凸形状の曲面）となっている。また、第２の表面１２は複数の不連続な曲面で構成されており、全体として凹形状（第１の表面１１側に凸となった形状）となっている。セラミックレンズ１の材料としてはたとえばＺｎＳを用いる。なお、セラミックレンズ１の材料としては、上述したＺｎＳに代えて、ＺｎＳｅ、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、Ｓｉ、Ｇｅ、ＭｇＡｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＡＧ、など多結晶光学セラミックスを用いることができる。また、上記セラミックレンズ１の材料としては、カルコゲナイドガラスを用いてもよい。たとえばＧｅ−Ａｓ−Ｓｅ系、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｓｅ系、あるいはＧｅ−Ｓ系のカルコゲナイドガラスを用いてもよい。 The ceramic lens 1 shown in FIG. 1 is a diffractive lens, and the first surface 11 is an aspherical curved surface (convex curved surface). Moreover, the 2nd surface 12 is comprised by the some discontinuous curved surface, and is a concave shape as a whole (shape convex on the 1st surface 11 side). For example, ZnS is used as the material of the ceramic lens 1. As a material for the ceramic lens 1, polycrystalline optical ceramics such as ZnSe, CaF ₂ , MgF ₂ , Si, Ge, MgAl ₂ O ₃ , Y ₂ O ₃ , YAG, etc. may be used instead of the above-described ZnS. it can. Further, chalcogenide glass may be used as the material of the ceramic lens 1. For example, a Ge—As—Se, Ge—Sb—Se, or Ge—S chalcogenide glass may be used.

セラミックレンズ１は、モールド成形により形成されるセラミックレンズ１である。セラミックレンズ１では、レンズ表面のＰＶ値が、レンズ表面の中心とレンズ有効径（単位：μｍ）の外周端とのレンズの光軸に沿った方向における高低差をサグ（単位：μｍ）とした場合に
（サグ）^２／（レンズ有効径×１００）＋１
という式で表される基準ＰＶ値（単位：μｍ）以下となっている。また、セラミックレンズ１のレンズ表面の残留応力は５ＭＰａ以下である。 The ceramic lens 1 is a ceramic lens 1 formed by molding. In the ceramic lens 1, the PV value of the lens surface is defined as a sag (unit: μm) as a difference in height along the optical axis of the lens between the center of the lens surface and the outer peripheral end of the lens effective diameter (unit: μm). (Sag) ² / (Lens effective diameter × 100) +1
It is below the standard PV value (unit: μm) represented by the formula. The residual stress on the lens surface of the ceramic lens 1 is 5 MPa or less.

このようにすれば、セラミックレンズ１の表面形状が十分な精度を有することから、当該表面形状の劣化に基づく光学特性の悪化（たとえばレンズの焦点ズレや解像能力の低下など）を防止することができる。 In this way, since the surface shape of the ceramic lens 1 has sufficient accuracy, it is possible to prevent deterioration of optical characteristics (for example, defocusing of the lens and reduction of resolution ability) due to the deterioration of the surface shape. Can do.

また、上記のように表面の残留応力が５ＭＰａ以下になっているので、当該残留応力によるレンズの屈折率の変化量を実用上問題ないレベルに抑制することができる。すなわち、セラミックレンズ１の材料が上述のようにＺｎＳである場合、屈折率ｎの応力Ｐに対する依存性（ｄｎ／ｄＰ）は−２．６×１０^-3／ＭＰａ程度であるので、残留応力が上述した値を超えると、屈折率の変化量が−０．０１３超えとなる。このような屈折率の変化は、レンズの焦点ズレや改造能力の低下を招き、光学性能面で無視できなくなる。したがって、セラミックレンズの表面における残留応力は上記のように５ＭＰａ以下とすることが好ましい。 In addition, since the residual stress on the surface is 5 MPa or less as described above, the amount of change in the refractive index of the lens due to the residual stress can be suppressed to a level that does not cause a problem in practice. That is, when the material of the ceramic lens 1 is ZnS as described above, the dependency of the refractive index n on the stress P (dn / dP) is about −2.6 × 10 ⁻³ / MPa, so that the residual stress is When the above-mentioned value is exceeded, the amount of change in the refractive index exceeds -0.013. Such a change in the refractive index causes a focus shift of the lens and a reduction in remodeling ability, and cannot be ignored in terms of optical performance. Therefore, the residual stress on the surface of the ceramic lens is preferably 5 MPa or less as described above.

図１に示したセラミックレンズ１の第２の表面１２の形状は、以下の式により表すことができる。 The shape of the second surface 12 of the ceramic lens 1 shown in FIG. 1 can be expressed by the following equation.

上記数式において、Ｚは第２の表面１２の形状を示す関数であり、位置ｒ（図１の上下方向に延びる座標軸上の位置）の関数として示されている。また、上記数式中のｃは曲率、Ｋは円錐係数、Ａ_２ｊは非球面係数、ｊは１以上（１からｎまで）の整数、ｎはセラミックレンズ１を構成する材料の屈折率、λｃはセラミックレンズ１が使用される光の波長域の中心波長、Ｄ_２ｋは回折係数、ｋは１以上（１からｎまで）の整数を意味する。上記の１つ目の数式（上段の数式）の右辺第１項および第２項は非球面を示す式に対応し、右辺第３項は不連続なそれぞれの曲面を示す。 In the above formula, Z is a function indicating the shape of the second surface 12, and is indicated as a function of the position r (a position on the coordinate axis extending in the vertical direction in FIG. 1). In the above formula, c is the curvature, K is the conic coefficient, A _2j is the aspheric coefficient, j is an integer of 1 or more (from 1 to n), n is the refractive index of the material constituting the ceramic lens 1, and λc is The center wavelength of the wavelength range of light in which the ceramic lens 1 is used, D _2k is a diffraction coefficient, and k is an integer of 1 or more (from 1 to n). The first term and the second term on the right side of the first mathematical formula (upper formula) correspond to the formula representing an aspheric surface, and the third term on the right side represents each discontinuous curved surface.

また、図１に示したセラミックレンズの第１の表面１１は非球面であるため、上記の１つ目の数式（上段側の数式）の右辺第１項および第２項に示した非球面の式によって表すことができる。異なる観点から言えば、第１の表面１１は、上記の数式においてφ＝０とした数式により表現できる。 Further, since the first surface 11 of the ceramic lens shown in FIG. 1 is an aspherical surface, the aspherical surface shown in the first term and the second term on the right side of the first mathematical formula (the mathematical formula on the upper stage) is used. It can be expressed by a formula. From a different point of view, the first surface 11 can be expressed by an equation in which φ = 0 in the above equation.

図２は、図１に示したセラミックレンズの製造方法を説明するためのフローチャートである。図３は、図２に示したモールド成形工程を説明するための模式図である。図２および図３を参照して、セラミックレンズの製造方法の説明をする。 FIG. 2 is a flowchart for explaining a method of manufacturing the ceramic lens shown in FIG. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the molding step shown in FIG. With reference to FIG. 2 and FIG. 3, the manufacturing method of a ceramic lens is demonstrated.

図２に示すように、セラミックレンズの製造方法では、まず型準備工程（Ｓ１０）を実施する。具体的には、図３に示した金型である上型２および下型３を準備する。このとき、セラミックレンズ１の第２の表面１２を形成する下型３の下型モールド面７の形状は、以下のような数式により決定することができる。 As shown in FIG. 2, in the method for manufacturing a ceramic lens, first, a mold preparation step (S10) is performed. Specifically, an upper mold 2 and a lower mold 3 which are molds shown in FIG. 3 are prepared. At this time, the shape of the lower mold surface 7 of the lower mold 3 that forms the second surface 12 of the ceramic lens 1 can be determined by the following mathematical formula.

上記数式において、Ｚ_ｍｏｌｄ（ｒ）は下型モールド面７をｒ座標系で示した関数であり、φ_ｍｏｌｄ（ｒ）は下型モールド面７における不連続なそれぞれの曲面を示している。φ_ｍｏｌｄ（ｒ）はセラミックレンズの第２の表面１２を示す数式のφに対応する。また、λｃは上述したようにセラミックレンズ１が使用される光の波長域の中心波長を示している。また、γはセラミックレンズ１を構成する材料と型を構成する材料との熱膨張係数の差を反映させるための係数であり、γを規定する数式中のα_ｍｏｌｄは下型３を構成する材料の熱膨張係数、α_ｌｅｎｓはセラミックレンズ１を構成する材料の熱膨張係数、ΔＴはモールド成形後脱圧を行なう温度と室温との差を示している。このような数式により決定される曲面として下型モールド面７を形成する。 In the above equation, Z _mold (r) is a function indicating the lower mold surface 7 in the r coordinate system, and φ _mold (r) indicates each discontinuous curved surface in the lower mold surface 7. φ _mold (r) corresponds to φ in the mathematical formula indicating the second surface 12 of the ceramic lens. In addition, λc represents the center wavelength of the wavelength range of light in which the ceramic lens 1 is used as described above. Further, γ is a coefficient for reflecting the difference in thermal expansion coefficient between the material constituting the ceramic lens 1 and the material constituting the _mold , and α _mold in the mathematical expression defining γ is the material constituting the lower mold 3 The coefficient of thermal expansion, α _lens, is the coefficient of thermal expansion of the material constituting the ceramic lens 1, and ΔT indicates the difference between the temperature at which the pressure is released after molding and the room temperature. The lower mold surface 7 is formed as a curved surface determined by such a mathematical expression.

また、上型２の上型モールド面６についても、基本的に下型モールド面７と同様の数式によりその形状を決定することができる。すなわち、上記数式においてφｍｏｌｄ＝０としたＺ_ｍｏｌｄ（ｒ）の関数として規定することができる。このように、セラミックレンズ１と型（上型２および下型３）の材料との熱膨張係数および脱圧温度を考慮して上型２および下型３の形状を決定する。 Further, the shape of the upper mold surface 6 of the upper mold 2 can be basically determined by the same mathematical formula as that of the lower mold surface 7. That is, it can be defined as a function of Z _mold (r) where φ _mold = 0 in the above formula. Thus, the shapes of the upper mold 2 and the lower mold 3 are determined in consideration of the thermal expansion coefficient and the depressurization temperature between the ceramic lens 1 and the material of the mold (upper mold 2 and lower mold 3).

そして、上述のように上型２および下型３の形状を決定した後、上型２および下型３となるべき部材を加工することにより、上型モールド面６を有する上型２や下型モールド面７を有する下型３を得る。ここで、上型２および下型３を形成するための加工方法としては、機械加工や放電加工など任意の方法を用いることができる。 And after determining the shape of the upper mold | type 2 and the lower mold | type 3 as mentioned above, by processing the member which should become the upper mold | type 2 and the lower mold | type 3, the upper mold | type 2 and lower mold | die which have the upper mold | type mold surface 6 are processed. The lower mold 3 having the mold surface 7 is obtained. Here, as a processing method for forming the upper die 2 and the lower die 3, any method such as machining or electric discharge machining can be used.

その後、図２に示すようにモールド成形工程（Ｓ２０）を実施する。具体的には、図３に示すように上型２および下型３を配置し、これらの上型２および下型３の間にレンズ母材であるプリフォーム５を配置する。このプリフォーム５の周囲を囲むようにリング４を配置する。このリング４は形成されるセラミックレンズ１の外周を規定するためのものである。そして、プリフォーム５、上型２、下型３、リング４からなる系全体を所定の成形温度にまで加熱する。その後、上型２と下型３との間の距離が縮むように、上型２を矢印８に示す方向に移動させる。なお、上型２ではなく下型３を上型２の方向に移動させてもよいし、上型２および下型３の両方を移動させてもよい。そして、上型２および下型３をプリフォーム５に所定の圧力（成形圧力）で押圧し、所定時間保持することにより、プリフォーム５を塑性変形して上型モールド面６および下型モールド面７の形状をプリフォーム５の表面に転写する。 Thereafter, a molding step (S20) is performed as shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 3, the upper mold 2 and the lower mold 3 are arranged, and a preform 5 that is a lens base material is arranged between the upper mold 2 and the lower mold 3. The ring 4 is disposed so as to surround the preform 5. The ring 4 is for defining the outer periphery of the ceramic lens 1 to be formed. Then, the entire system including the preform 5, the upper mold 2, the lower mold 3, and the ring 4 is heated to a predetermined molding temperature. Thereafter, the upper mold 2 is moved in the direction indicated by the arrow 8 so that the distance between the upper mold 2 and the lower mold 3 is reduced. Note that the lower die 3 instead of the upper die 2 may be moved in the direction of the upper die 2, or both the upper die 2 and the lower die 3 may be moved. Then, the upper mold 2 and the lower mold 3 are pressed against the preform 5 with a predetermined pressure (molding pressure) and held for a predetermined time, so that the preform 5 is plastically deformed, and the upper mold surface 6 and the lower mold surface The shape of 7 is transferred to the surface of the preform 5.

その後、プリフォーム５に上述のように圧力が加えられた状態のまま、形状が転写されたプリフォーム５（セラミックレンズ１）の温度を脱圧温度にまで低下させる。そして、所定の脱圧温度にセラミックレンズ１の温度が到達してから、上型２および下型３に加えられていた圧力を開放する。そして、上型２および下型３の間から形成されたセラミックレンズ１を取出す。その後、形成されたセラミックレンズ１の温度を所定の温度にまで冷却する。なお、脱圧後、セラミックレンズ１の温度をほぼ室温にまで冷却してから上型２および下型３の間からセラミックレンズ１を取出してもよい。このようにして、図１に示したセラミックレンズ１を得ることができる。 Thereafter, while the pressure is applied to the preform 5 as described above, the temperature of the preform 5 (ceramic lens 1) to which the shape has been transferred is lowered to the depressurization temperature. Then, after the temperature of the ceramic lens 1 reaches a predetermined depressurization temperature, the pressure applied to the upper mold 2 and the lower mold 3 is released. Then, the ceramic lens 1 formed between the upper mold 2 and the lower mold 3 is taken out. Thereafter, the temperature of the formed ceramic lens 1 is cooled to a predetermined temperature. After depressurization, the ceramic lens 1 may be removed from between the upper mold 2 and the lower mold 3 after the temperature of the ceramic lens 1 is cooled to approximately room temperature. In this way, the ceramic lens 1 shown in FIG. 1 can be obtained.

上述したセラミックレンズの製造方法の特徴的な構成を要約すれば、この発明に従ったセラミックレンズの製造方法は、図２に示すように、型を準備する工程としての型準備工程（Ｓ１０）と、当該型を用いてレンズ母材をモールド成形することによりセラミックレンズを形成する工程としてのモールド成形工程（Ｓ２０）とを備える。型準備工程（Ｓ１０）では、レンズ母材としてのプリフォーム５を構成する材料の熱膨張係数と、型（上型２および下型３）を構成する材料の熱膨張係数との両方を考慮して、型の成形面（上型モールド面６および下型モールド面７）の形状を決定している。 To summarize the characteristic configuration of the ceramic lens manufacturing method described above, the ceramic lens manufacturing method according to the present invention includes a mold preparation step (S10) as a step of preparing a mold, as shown in FIG. And a molding step (S20) as a step of forming a ceramic lens by molding a lens base material using the mold. In the mold preparation step (S10), both the thermal expansion coefficient of the material constituting the preform 5 as the lens base material and the thermal expansion coefficient of the material constituting the mold (upper mold 2 and lower mold 3) are considered. Thus, the shapes of the mold molding surfaces (the upper mold surface 6 and the lower mold surface 7) are determined.

このようにすれば、型（上型２および下型３）とプリフォーム５との熱膨張係数を考慮して型の成形面（上型モールド面６および下型モールド面７）の形状を決定するので、結果的にモールド成形時の成形温度と室温との差によるセラミックレンズ１や上型２および下型３の（モールド成形時の）熱膨張を最初から考慮して上型２および下型３の形状を決定することができる。このため、従来のように単にセラミックレンズ１の試作を繰り返して試行錯誤により型の形状を決定する場合より、より正確かつ確実に型の形状を決定することができる。この結果、型の形状決定に要する時間を従来より短縮することができるので、セラミックレンズの製造コストを従来より低減することができる。 In this way, the shape of the mold molding surface (upper mold surface 6 and lower mold surface 7) is determined in consideration of the thermal expansion coefficient between the mold (upper mold 2 and lower mold 3) and preform 5. As a result, the upper mold 2 and the lower mold are taken into consideration from the beginning of the thermal expansion (at the time of molding) of the ceramic lens 1, the upper mold 2 and the lower mold 3 due to the difference between the molding temperature at the time of molding and room temperature. Three shapes can be determined. For this reason, it is possible to determine the shape of the mold more accurately and reliably than in the conventional case where the prototype of the ceramic lens 1 is simply repeated and the shape of the mold is determined by trial and error. As a result, the time required for determining the shape of the mold can be shortened as compared with the prior art, so that the manufacturing cost of the ceramic lens can be reduced as compared with the prior art.

また、上記のように上型モールド面６および下型モールド面７の形状決定において型（上型２および下型３）とセラミックレンズ１となるべきプリフォーム５との熱膨張係数を考慮するので、形成されたセラミックレンズ１の表面形状をより精度良く決定することができる。この結果、形状精度の優れた（結果的に光学特性の優れた）セラミックレンズ１を得ることができる。 Further, in determining the shapes of the upper mold surface 6 and the lower mold surface 7 as described above, the thermal expansion coefficient between the mold (the upper mold 2 and the lower mold 3) and the preform 5 to be the ceramic lens 1 is considered. The surface shape of the formed ceramic lens 1 can be determined with higher accuracy. As a result, the ceramic lens 1 having excellent shape accuracy (and consequently excellent optical characteristics) can be obtained.

上記セラミックレンズの製造方法では、モールド成形工程（Ｓ２０）において、モールド成形後、上型２および下型３の間において形成されたセラミックレンズ１に対する成形圧力が開放される（成形圧力の５％以下の圧力となる）温度である脱圧温度を、成形圧力下でのプリフォーム５を構成する材料のクリープ変形温度以下、当該クリープ変形温度の０．７倍以上とすることが好ましい。 In the ceramic lens manufacturing method, in the molding step (S20), after molding, molding pressure on the ceramic lens 1 formed between the upper mold 2 and the lower mold 3 is released (5% or less of molding pressure). It is preferable that the depressurization temperature, which is the temperature of the pressure of the material, is not higher than the creep deformation temperature of the material constituting the preform 5 under the molding pressure and is not less than 0.7 times the creep deformation temperature.

上記のように脱圧温度をプリフォーム５のクリープ変形温度以下とすることで、形成されたセラミックレンズ１の表面形状が脱圧時に変化する（たとえば脱圧工程によりセラミックレンズ１の表面形状が崩れる）ことを防止できる。また、脱圧温度を上記のようにクリープ変形温度の０．７倍以上と比較的高くしておくことで、室温までレンズ温度を低下させてから脱圧する場合より、セラミックレンズ１の表面において発生する残留応力の値を十分低い状態とすることができる。 By making the depressurization temperature equal to or lower than the creep deformation temperature of the preform 5 as described above, the surface shape of the formed ceramic lens 1 changes during depressurization (for example, the surface shape of the ceramic lens 1 is destroyed by the depressurization step). ) Can be prevented. In addition, when the depressurization temperature is set to be relatively higher than 0.7 times the creep deformation temperature as described above, it is generated on the surface of the ceramic lens 1 as compared with the case where the depressurization is performed after the lens temperature is lowered to room temperature. The residual stress value can be made sufficiently low.

上記セラミックレンズの製造方法において、型準備工程（Ｓ１０）では、脱圧温度と室温との差をさらに考慮して、型の成形面（上型モールド面６および下型モールド面７）の形状を決定してもよい。この場合、形成されるセラミックレンズ１の形状が設計した形状となるように、上型モールド面６および下型モールド面７の形状をより正確に決定することができる。この結果、型準備工程（Ｓ１０）における型の形状修正の発生確率を低減できるので、セラミックレンズ１の製造工程に要する時間が延びることをより確実に防止できる。また、形成されるセラミックレンズ１の形状をより正確に制御できるので、セラミックレンズ１の形状精度（また結果的に光学特性）を向上させることができる。 In the above-described ceramic lens manufacturing method, in the mold preparation step (S10), the shape of the mold molding surfaces (upper mold surface 6 and lower mold surface 7) is determined in consideration of the difference between the depressurization temperature and room temperature. You may decide. In this case, the shapes of the upper mold surface 6 and the lower mold surface 7 can be more accurately determined so that the shape of the formed ceramic lens 1 becomes the designed shape. As a result, since the probability of mold shape correction in the mold preparation step (S10) can be reduced, it is possible to more reliably prevent the time required for the production process of the ceramic lens 1 from extending. In addition, since the shape of the formed ceramic lens 1 can be controlled more accurately, the shape accuracy (and consequently, optical characteristics) of the ceramic lens 1 can be improved.

上記セラミックレンズの製造方法において、型（上型２および下型３）を構成する材料の熱膨張係数とレンズ母材としてのプリフォーム５を構成する材料の熱膨張係数との差は５×１０^-6以下であってもよい。この場合、型（上型２および下型３）を構成する材料とプリフォーム５（すなわちセラミックレンズ１）を構成する材料との熱膨張係数の差が十分小さくなっているので、成形後脱圧までの冷却時に、セラミックレンズ１と型との熱収縮の差に起因してセラミックレンズ１に加わる応力を低減できる。このため、当該応力に起因するセラミックレンズ１の変形や残留応力の発生を抑制できる。この結果、セラミックレンズ１の光学特性の劣化を防止できる。 In the ceramic lens manufacturing method, the difference between the thermal expansion coefficient of the material constituting the mold (upper mold 2 and lower mold 3) and the thermal expansion coefficient of the material constituting the preform 5 as the lens base material is 5 × 10. ^-6 or less. In this case, since the difference in thermal expansion coefficient between the material constituting the mold (the upper mold 2 and the lower mold 3) and the material constituting the preform 5 (ie, the ceramic lens 1) is sufficiently small, depressurization after molding. The stress applied to the ceramic lens 1 due to the difference in thermal shrinkage between the ceramic lens 1 and the mold can be reduced at the time of cooling up to. For this reason, the deformation | transformation of the ceramic lens 1 resulting from the said stress and generation | occurrence | production of a residual stress can be suppressed. As a result, deterioration of the optical characteristics of the ceramic lens 1 can be prevented.

また、図３に示した本発明に従った型（上型２および下型３）は、上記セラミックレンズの製造方法において用いる型である。上述のように、本発明に寄れば上型２および下型３の形状決定に要する時間を、レンズの試作と評価、型の形状修正を繰り返す従来の方法より短縮することができるので、型準備工程（Ｓ１０）に要する時間を短縮できる。この結果、セラミックレンズ１の製造コストを従来より低減することができる。 Also, the molds (upper mold 2 and lower mold 3) according to the present invention shown in FIG. 3 are molds used in the method for manufacturing a ceramic lens. As described above, according to the present invention, the time required for determining the shapes of the upper mold 2 and the lower mold 3 can be shortened as compared with the conventional method in which trial manufacture and evaluation of the lens and correction of the shape of the mold are repeated. The time required for the step (S10) can be shortened. As a result, the manufacturing cost of the ceramic lens 1 can be reduced as compared with the prior art.

（実施例）
次に、本発明の効果を確認するため、以下のような実験を行なった。すなわち、図１に示すように第１の表面１１が凸面状の非球面、第２の表面１２が凹面状の回折面であり、ＺｎＳからなるセラミックレンズについて、実施例１、および比較例１〜４の試料を作成し、形状精度の測定および表面応力（残留応力）の測定を行なった。なお、このセラミックレンズに使用される光の中心波長λｃは１０μｍとした。また、参考例として、上述した実施例１の試料と同じ形状であって、カルコゲナイドガラスからなるセラミックレンズの試料も２種類（参考例１および参考例２）準備し、同様に形状精度の測定および表面応力（残留応力）の測定を行なった。参考例１の試料（セラミックレンズ）はＧｅＡｓＳｅからなり、参考例２の試料（セラミックレンズ）はＧｅＳｂＳｅからなる。 (Example)
Next, in order to confirm the effect of the present invention, the following experiment was conducted. That is, as shown in FIG. 1, the first surface 11 is a convex aspherical surface, the second surface 12 is a concave diffractive surface, and a ceramic lens made of ZnS is described in Example 1 and Comparative Examples 1 to 1. Sample 4 was prepared, and the shape accuracy and surface stress (residual stress) were measured. The central wavelength λc of light used for this ceramic lens was 10 μm. Also, as a reference example, two types of ceramic lens samples (Reference Example 1 and Reference Example 2) having the same shape as the sample of Example 1 described above and made of chalcogenide glass were prepared. The surface stress (residual stress) was measured. The sample of Reference Example 1 (ceramic lens) is made of GeAsSe, and the sample of Reference Example 2 (ceramic lens) is made of GeSbSe.

上述した実施例１、比較例１〜４、参考例１、２の各試料について、レンズや型の形状を現すために用いた式の種別や型の形状を決定するために用いたセラミックレンズや型の熱膨張係数などのデータ、さらに形成時の条件や測定結果をまとめた表を表１として以下に示す。 For each sample of Example 1, Comparative Examples 1 to 4 and Reference Examples 1 and 2 described above, the ceramic lens used to determine the type of the formula and the shape of the mold used to reveal the shape of the lens and the mold A table summarizing data such as the coefficient of thermal expansion of the mold and the conditions and measurement results during formation is shown in Table 1 below.

（試料の準備）
表１からわかるように、実施例１、比較例１〜４についてはレンズの材質はＺｎＳであり、参考例１、２についてはカルコゲナイドガラスを用いている。また、セラミックレンズの形状を示す式としては、いずれの試料も上述した実施の形態において説明したレンズの表面を示す式（式１）を用いた。また、実施例１、参考例１、２のセラミックレンズを形成するための型の形状（上型モールド面６および下型モールド面７の形状）については、上述した実施の形態において説明した熱膨張係数および脱圧温度を考慮した式（式２）を用いた。一方、比較例１、比較例２については、型の形状も上記式１を用いた。さらに、比較例３、４については、型の形状を決定するため上記式１から補正値を引いた式を用いた。比較例３に関する当該補正値は、比較例１の試料についてセラミックレンズの形状に関する誤差を考慮し、当該誤差を打ち消すような値となるように決定されている。また、比較例４に関する当該補正値は、比較例２の試料についてセラミックレンズの形状に関する誤差を考慮し、当該誤差を打ち消すような値となるように決定されている。 (Sample preparation)
As can be seen from Table 1, for Example 1 and Comparative Examples 1 to 4, the lens material is ZnS, and for Reference Examples 1 and 2, chalcogenide glass is used. Further, as an expression indicating the shape of the ceramic lens, the expression (Expression 1) indicating the surface of the lens described in the above-described embodiment is used for each sample. In addition, the shape of the mold for forming the ceramic lenses of Example 1 and Reference Examples 1 and 2 (the shapes of the upper mold surface 6 and the lower mold surface 7) is the thermal expansion described in the above-described embodiment. An equation (Equation 2) that takes into account the coefficient and the depressurization temperature was used. On the other hand, for Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the above formula 1 was also used for the mold shape. Further, for Comparative Examples 3 and 4, the formula obtained by subtracting the correction value from the above formula 1 was used to determine the shape of the mold. The correction value related to Comparative Example 3 is determined so as to cancel the error in consideration of the error related to the shape of the ceramic lens for the sample of Comparative Example 1. Further, the correction value related to Comparative Example 4 is determined so as to cancel the error in consideration of the error related to the shape of the ceramic lens for the sample of Comparative Example 2.

実施例１、比較例１〜４のセラミックレンズおよび型の形状を決定するため、上記式１、式２に適用した各種係数を以下の表２〜表４に示す。 In order to determine the shapes of the ceramic lenses and molds of Example 1 and Comparative Examples 1 to 4, various coefficients applied to the above Equations 1 and 2 are shown in Tables 2 to 4 below.

表２はセラミックレンズ１の第１の表面１１および上型モールド面６の形状を決定するために用いた各種係数の値を示している。また、表３、表４はセラミックレンズ１の第２の表面１２および下型モールド面７の形状を決定するために用いた各種係数の値を示している。 Table 2 shows values of various coefficients used for determining the shapes of the first surface 11 and the upper mold surface 6 of the ceramic lens 1. Tables 3 and 4 show values of various coefficients used for determining the shapes of the second surface 12 and the lower mold surface 7 of the ceramic lens 1.

また、参考例１、２のセラミックレンズおよび型の形状を決定するため、上記式１、式２に適用した各種係数を以下の表５〜表７に示す。 Further, in order to determine the shapes of the ceramic lenses and molds of Reference Examples 1 and 2, various coefficients applied to the above formulas 1 and 2 are shown in Tables 5 to 7 below.

表５は、すでに説明した表２と同様に、セラミックレンズ１の第１の表面１１および上型モールド面６の形状を決定するために用いた各種係数の値を示している。また、表６、表７は、上述した表３、表４と同様に、セラミックレンズ１の第２の表面１２および下型モールド面７の形状を決定するために用いた各種係数の値を示している。 Table 5 shows the values of various coefficients used to determine the shapes of the first surface 11 and the upper mold surface 6 of the ceramic lens 1, as in Table 2 already described. Tables 6 and 7 show the values of various coefficients used to determine the shapes of the second surface 12 and the lower mold surface 7 of the ceramic lens 1, as in Tables 3 and 4 described above. ing.

上述した試料の作成に用いた型は、いずれもガラス状カーボン製であり、その熱膨張係数は表１からもわかるように２×１０^-6／Ｋ（表１では２．００Ｅ−０６／Ｋと表記している）である。型の作成には、ダイヤモンド砥石による超精密研削法を用いた。そして、各試料の製造に用いた型の加工精度（形状誤差）は、目標とする形状（式２、式１または式１−補正値）に対して、ＰＶ値が１μｍ、下型モールド面における回折溝径誤差が１μｍ、回折溝深さ誤差が０．２μｍであった。なお、上述した回折溝径誤差とは、下型モールド面に形成される同心円状の回折溝の直径についての設計値と実績値との差である。 The molds used for the preparation of the above samples are all made of glassy carbon, and the thermal expansion coefficient is 2 × 10 ⁻⁶ / K as shown in Table 1 (in Table 1, 2.00E-06 / K). Is written). For making the mold, an ultra-precision grinding method using a diamond grindstone was used. Then, the processing accuracy (shape error) of the mold used for manufacturing each sample is such that the PV value is 1 μm with respect to the target shape (formula 2, formula 1 or formula 1—correction value) on the lower mold surface. The diffraction groove diameter error was 1 μm, and the diffraction groove depth error was 0.2 μm. The diffraction groove diameter error described above is the difference between the design value and the actual value for the diameter of the concentric diffraction groove formed on the lower mold surface.

（製造方法）
基本的に、図２に示したセラミックレンズの製造方法に沿って各試料のセラミックレンズを製造した。具体的には、ＺｎＳからなるセラミックレンズの試料である実施例１、比較例１〜比較例４については、プリフォーム５として多孔質のＺｎＳ成形体を準備し、上述のように準備した上型２および下型３を用いて当該多孔質ＺｎＳ成形体をモールド成形することでセラミックレンズの試料を作成した。製造条件としては、表１からもわかる様に、成形温度を１０００℃、成形圧力を５０ＭＰａ、脱圧温度を８００℃とした。なお、比較例２、比較例４についてのみ、脱圧温度を２００℃と低温に設定した。 (Production method)
Basically, a ceramic lens of each sample was manufactured according to the method for manufacturing a ceramic lens shown in FIG. Specifically, for Example 1, which is a sample of a ceramic lens made of ZnS, and Comparative Examples 1 to 4, a porous ZnS molded body was prepared as a preform 5, and the upper mold prepared as described above was prepared. A ceramic lens sample was prepared by molding the porous ZnS compact using 2 and the lower mold 3. As can be seen from Table 1, the production conditions were a molding temperature of 1000 ° C., a molding pressure of 50 MPa, and a depressurization temperature of 800 ° C. Note that the depressurization temperature was set to a low temperature of 200 ° C. only for Comparative Examples 2 and 4.

また、参考例１については、成形温度を３８０℃、成形圧力を０．５ＭＰａ、脱圧温度を２００℃とした。また、参考例２については、成形温度を３２０℃、成形圧力を０．５ＭＰａ、脱圧温度を２００℃とした。 In Reference Example 1, the molding temperature was 380 ° C., the molding pressure was 0.5 MPa, and the depressurization temperature was 200 ° C. For Reference Example 2, the molding temperature was 320 ° C., the molding pressure was 0.5 MPa, and the depressurization temperature was 200 ° C.

（測定方法）
ＰＶ値の測定：
三鷹光器製非接触三次元測定装置ＮＨ−３ＳＰを用いて測定を行なった。具体的には、レンズの頂点を通るようにレンズ端から直径方向に走査し、レンズ高さ方向の形状を測定した。そして、その形状データとレンズ設計データとの偏差が最小となる形状誤差曲線を求めた。その後、上記形状データと形状誤差曲線との偏差のうちの最大値（Ｐｅａｋ）と最小値（Ｖａｌｌｅｙ）の差であるＰＶ値を得た。 (Measuring method)
PV value measurement:
Measurement was performed using a non-contact three-dimensional measuring device NH-3SP manufactured by Mitaka Kogyo. Specifically, the lens was scanned from the lens end in the diameter direction so as to pass through the apex of the lens, and the shape in the lens height direction was measured. Then, a shape error curve that minimizes the deviation between the shape data and the lens design data was obtained. Thereafter, a PV value which is the difference between the maximum value (Peak) and the minimum value (Valley) among the deviations between the shape data and the shape error curve was obtained.

表面残留応力の測定：
得られたセラミックレンズについて、リガク製微小部Ｘ線応力測定装置を用いて、レンズ表面の残留応力を評価した。 Surface residual stress measurement:
About the obtained ceramic lens, the residual stress of the lens surface was evaluated using the Rigaku micro part X-ray stress measuring apparatus.

（測定結果）
表１からわかるように、実施例１の試料についてＰＶ値は第１および第２の表面１１、１２いずれにおいても１μｍと極めて小さく、基準ＰＶ値よりも小さくなっていた。また、回折溝径誤差や回折溝深さ誤差も十分小さな値となっていた。表面残留応力も−３ＭＰａ（３ＭＰａの引張応力）となっており、その絶対値は比較例１〜４に比べて十分小さくなっていた。 (Measurement result)
As can be seen from Table 1, the PV value of the sample of Example 1 was as extremely small as 1 μm on both the first and second surfaces 11 and 12, and was smaller than the reference PV value. Further, the diffraction groove diameter error and the diffraction groove depth error were also sufficiently small. The surface residual stress was also −3 MPa (3 MPa tensile stress), and the absolute value thereof was sufficiently smaller than those of Comparative Examples 1 to 4.

なお、参考例１および参考例２についても、ＰＶ値や形状誤差の値は実施例１の試料と同程度の値となっている。 In Reference Example 1 and Reference Example 2, the PV value and the shape error value are comparable to those of the sample of Example 1.

上記のように、本発明の実施例１の試料については、形状精度を良好に保つことができるとともに、レンズにおける表面残留応力の値を十分小さくすることができた。 As described above, with respect to the sample of Example 1 of the present invention, the shape accuracy could be kept good and the surface residual stress value in the lens could be made sufficiently small.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明は、光学特性の優れたセラミックレンズを低コストで得る技術として特に優れている。 The present invention is particularly excellent as a technique for obtaining a ceramic lens having excellent optical characteristics at a low cost.

１セラミックレンズ、２上型、３下型、４リング、５プリフォーム、６上型モールド面、７下型モールド面、８矢印、１１第１の表面、１２第２の表面。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic lens, 2 Upper mold, 3 Lower mold, 4 Ring, 5 Preform, 6 Upper mold surface, 7 Lower mold surface, 8 Arrow, 11 1st surface, 12 2nd surface

Claims

A ceramic lens formed by molding,
When the PV value of the lens surface is the sag (unit: μm), the difference in height along the optical axis of the lens between the center of the lens surface and the outer peripheral edge of the lens effective diameter (unit: μm) ) ² / (Lens effective diameter × 100) +1
It is below the standard PV value (unit: μm) represented by the formula
The ceramic lens whose residual stress of the said lens surface is 5 Mpa or less.

A method for producing a ceramic lens, comprising:
Preparing the mold,
Forming a ceramic lens by molding a lens base material using the mold, and
In the step of preparing the mold, the shape of the molding surface of the mold is determined in consideration of both the thermal expansion coefficient of the material constituting the lens base material and the thermal expansion coefficient of the material constituting the mold. A method for manufacturing a ceramic lens.

In the step of forming the ceramic lens, after the molding, a depressurization temperature that is a temperature at which a molding pressure on the ceramic lens formed inside the mold is released is set to the lens base material under the molding pressure. The method for producing a ceramic lens according to claim 2, wherein the creep deformation temperature is equal to or lower than the creep deformation temperature of the material constituting the glass and 0.7 times or more the creep deformation temperature.

The method of manufacturing a ceramic lens according to claim 3, wherein in the step of preparing the mold, the shape of the molding surface of the mold is determined in consideration of a difference between the depressurization temperature and room temperature.

5. The ceramic according to claim 2, wherein a difference between a coefficient of thermal expansion of a material constituting the mold and a coefficient of thermal expansion of a material constituting the lens base material is 5 × 10 ⁻⁶ or less. Lens manufacturing method.

A ceramic lens manufactured using the method for manufacturing a ceramic lens according to claim 2.

When the PV value of the lens surface is the sag (unit: μm), the difference in height along the optical axis of the lens between the center of the lens surface and the outer peripheral edge of the lens effective diameter (unit: μm) ) ² / (Lens effective diameter × 100) +1
It is below the standard PV value (unit: μm) represented by the formula
The ceramic lens according to claim 6, wherein the surface has a residual stress of 5 MPa or less.

A mold used in the method for producing a ceramic lens according to claim 2.