JP2621932B2 - 光学素子の成形方法および成形装置 - Google Patents
光学素子の成形方法および成形装置Info
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- JP2621932B2 JP2621932B2 JP63148935A JP14893588A JP2621932B2 JP 2621932 B2 JP2621932 B2 JP 2621932B2 JP 63148935 A JP63148935 A JP 63148935A JP 14893588 A JP14893588 A JP 14893588A JP 2621932 B2 JP2621932 B2 JP 2621932B2
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- optical element
- astigmatism
- mold
- glass material
- molding
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C03B11/16—Gearing or controlling mechanisms specially adapted for glass presses
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レンズ，プリズム，ミラー基材等の光学素
子を、加熱軟化したガラス素材を押圧成形することによ
って成形する光学素子の成形方法および成形装置に関す
る。
子を、加熱軟化したガラス素材を押圧成形することによ
って成形する光学素子の成形方法および成形装置に関す
る。
従来、レンズ，プリズム等の光学素子は、光学素材を
ダイヤモンド砥石等により研削した後、酸化セリウム等
により研磨して製造されていた。しかしながら、非球面
レンズの需要が多くなり、従来の研削，研磨による光学
素子の製造によっては低コストで大量のレンズを生産す
るのは困難となった。そこで、加熱軟化したガラス素材
を成形型により押圧成形して非球面レンズを製造する方
法が実用化されつつあり、特に、光ディスクの再生装置
である光ピックアップ用の対物レンズの製造用として注
目されている。上記対物レンズは、例えば光ディスクの
一種であるコンパクトディスクから信号を読み取る場
合、信号が幅0.5μm,長さ１〜３μm,深さ0.1μｍと微小
であるため高精度が要求され、具体的には、対物レンズ
は球面収差0.02λ，コマ収差0.02λ，非点収差0.015λ
程度となるように高精度に成形する必要がある。
ダイヤモンド砥石等により研削した後、酸化セリウム等
により研磨して製造されていた。しかしながら、非球面
レンズの需要が多くなり、従来の研削，研磨による光学
素子の製造によっては低コストで大量のレンズを生産す
るのは困難となった。そこで、加熱軟化したガラス素材
を成形型により押圧成形して非球面レンズを製造する方
法が実用化されつつあり、特に、光ディスクの再生装置
である光ピックアップ用の対物レンズの製造用として注
目されている。上記対物レンズは、例えば光ディスクの
一種であるコンパクトディスクから信号を読み取る場
合、信号が幅0.5μm,長さ１〜３μm,深さ0.1μｍと微小
であるため高精度が要求され、具体的には、対物レンズ
は球面収差0.02λ，コマ収差0.02λ，非点収差0.015λ
程度となるように高精度に成形する必要がある。
従来、上記ガラス素材を加熱軟化された後、成形型に
より光学素子を押圧成形する方法及び成形装置として
は、特開昭62−197325号公報に開示されたものが知られ
ている。
より光学素子を押圧成形する方法及び成形装置として
は、特開昭62−197325号公報に開示されたものが知られ
ている。
第４図は上記成形装置の要部を示す断面図である。上
記成形装置１は、ガラス素材２を予備加熱する予備加熱
炉３と予備加熱されたガラス素材２を成形に最適な粘度
に加熱軟化する最終加熱ヒータ４と上型ガイド部材5,下
型ガイド部材６に摺動自在に保持され加熱軟化されたガ
ラス素材２を押圧成形する上型7,下型８と押圧成形され
たガラス素材２を徐冷する徐冷炉９とよりなり、上記予
備加熱炉３内および徐冷炉９内にはガラス素材２の載置
台10,11を設けたコンベア12,13がそれぞれ配置されると
ともに、コンベア12から図示を省略したガラス素材挟持
アームにより最終加熱ヒータ4,上下型7,8間およびコン
ベア13へとガラス素材２が順次移送されつつ光学素子を
成形し得るように構成されている。
記成形装置１は、ガラス素材２を予備加熱する予備加熱
炉３と予備加熱されたガラス素材２を成形に最適な粘度
に加熱軟化する最終加熱ヒータ４と上型ガイド部材5,下
型ガイド部材６に摺動自在に保持され加熱軟化されたガ
ラス素材２を押圧成形する上型7,下型８と押圧成形され
たガラス素材２を徐冷する徐冷炉９とよりなり、上記予
備加熱炉３内および徐冷炉９内にはガラス素材２の載置
台10,11を設けたコンベア12,13がそれぞれ配置されると
ともに、コンベア12から図示を省略したガラス素材挟持
アームにより最終加熱ヒータ4,上下型7,8間およびコン
ベア13へとガラス素材２が順次移送されつつ光学素子を
成形し得るように構成されている。
従来の光学素子の成形方法と成形装置にあっては、予
備加熱炉３および最終加熱ヒータ４をガラス素材２の搬
送方向に長く設定されているので、ガラス素材２が非対
称に加熱されて押圧成形中および徐冷中にレンズが非対
称に収縮し、レンズに非点収差が生じる問題点があっ
た。さらに、上型７および下型８の成形面の中心軸が、
それぞれ上型ガイド部材５および下型ガイド部材６の摺
動面の中心軸と一致するように上，下型7,8および上，
下型ガイド部材5,6を形成する必要があるが、一致させ
るのは高精度で熟練した技術を要するとともに、一致し
ない場合にはレンズに非点収差を生じさせる原因となっ
ていた。したがって、非点収差0.015λ程度の高精度の
レンズを安定して大量に成形することは困難であった。
備加熱炉３および最終加熱ヒータ４をガラス素材２の搬
送方向に長く設定されているので、ガラス素材２が非対
称に加熱されて押圧成形中および徐冷中にレンズが非対
称に収縮し、レンズに非点収差が生じる問題点があっ
た。さらに、上型７および下型８の成形面の中心軸が、
それぞれ上型ガイド部材５および下型ガイド部材６の摺
動面の中心軸と一致するように上，下型7,8および上，
下型ガイド部材5,6を形成する必要があるが、一致させ
るのは高精度で熟練した技術を要するとともに、一致し
ない場合にはレンズに非点収差を生じさせる原因となっ
ていた。したがって、非点収差0.015λ程度の高精度の
レンズを安定して大量に成形することは困難であった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであっ
て、非点収差の少ない高精度のレンズを安定して大量に
成形し得る光学素子の成形方法と成形装置を提供するこ
とを目的とする。
て、非点収差の少ない高精度のレンズを安定して大量に
成形し得る光学素子の成形方法と成形装置を提供するこ
とを目的とする。
上記従来の問題点を解決するために、本発明の光学素
子の成形方法は、ガラス素材を加熱軟化する工程と、上
記加熱軟化されたガラス素材を成形型により光学素子を
押圧成形する工程と、離型後に上記光学素子の非点収差
量を計測する工程と、上記非点収差量を減少させる方向
と角度に上記成形型を偏心させる工程とより構成され、
光学素子の成形装置は、ガラス素材を加熱軟化する手段
と、上記加熱軟化されたガラス素材を押圧成形する手段
と、上記押圧成形された離型後の光学素子の非点収差量
を計測する手段と、計測された上記非点収差量に対応す
る上記押圧成形手段の偏心量を演算する手段と、この演
算手段の演算結果に基づいて上記非点収差量を減少させ
る方法と角度に上記押圧成形手段を偏心させる手段とを
設けたことを特徴とする。
子の成形方法は、ガラス素材を加熱軟化する工程と、上
記加熱軟化されたガラス素材を成形型により光学素子を
押圧成形する工程と、離型後に上記光学素子の非点収差
量を計測する工程と、上記非点収差量を減少させる方向
と角度に上記成形型を偏心させる工程とより構成され、
光学素子の成形装置は、ガラス素材を加熱軟化する手段
と、上記加熱軟化されたガラス素材を押圧成形する手段
と、上記押圧成形された離型後の光学素子の非点収差量
を計測する手段と、計測された上記非点収差量に対応す
る上記押圧成形手段の偏心量を演算する手段と、この演
算手段の演算結果に基づいて上記非点収差量を減少させ
る方法と角度に上記押圧成形手段を偏心させる手段とを
設けたことを特徴とする。
上記のように構成された光学素子の成形方法と成形装
置によれば、加熱軟化手段により加熱軟化したガラス素
材は、上下一対の成形型間に移送されて光学素子に押圧
成形される。そして、上記離型後の光学素子の非点収差
量が計測され、上記非点収差量を減少させる方向と角度
に上記成形型の軸心が偏心させられ、非点収差量の減少
した光学素子が順次押圧成形される。
置によれば、加熱軟化手段により加熱軟化したガラス素
材は、上下一対の成形型間に移送されて光学素子に押圧
成形される。そして、上記離型後の光学素子の非点収差
量が計測され、上記非点収差量を減少させる方向と角度
に上記成形型の軸心が偏心させられ、非点収差量の減少
した光学素子が順次押圧成形される。
なお、成形型の偏心量と押圧成形された光学素子の球
面収差，非点収差，コマ収差の各収差量との関係は第３
図に示す通り成形型の偏心量と非点収差との関係が大き
く、他の収差との関係を皆無に等しいものである。
面収差，非点収差，コマ収差の各収差量との関係は第３
図に示す通り成形型の偏心量と非点収差との関係が大き
く、他の収差との関係を皆無に等しいものである。
以下、図面を用いて本発明の１実施例を詳細に説明す
る。
る。
（第１実施例） 第１図は、本実施例の光学素子の成形装置を示す断面
図で、成形装置20は、ガラス素材21を成形可能な温度に
加熱軟化するガラス素材加熱炉22と加熱軟化されたガラ
ス素材21を押圧成形する押圧成形部23と押圧成形された
ガラスレンズ21aを徐冷する徐冷炉24を備えた光学素子
徐冷部25が直線的に配置されるとともに、等間隔にガラ
ス素材21およびガラスレンズ21aを載置する載置台26aを
有するコンベア26が加熱炉22,徐冷炉24内に貫通配設さ
れ、ガラス素材21を加熱炉22内および押圧成形部23に移
送し、ガラスレンズ21aを押圧成形部23から徐冷炉24内
に移送し得るように構成されている。押圧成形部23に
は、予め所望する光学素子の形状に対応して加工された
形成面27a,28aを有する一対の上型27と下型28が対向配
置されている。
図で、成形装置20は、ガラス素材21を成形可能な温度に
加熱軟化するガラス素材加熱炉22と加熱軟化されたガラ
ス素材21を押圧成形する押圧成形部23と押圧成形された
ガラスレンズ21aを徐冷する徐冷炉24を備えた光学素子
徐冷部25が直線的に配置されるとともに、等間隔にガラ
ス素材21およびガラスレンズ21aを載置する載置台26aを
有するコンベア26が加熱炉22,徐冷炉24内に貫通配設さ
れ、ガラス素材21を加熱炉22内および押圧成形部23に移
送し、ガラスレンズ21aを押圧成形部23から徐冷炉24内
に移送し得るように構成されている。押圧成形部23に
は、予め所望する光学素子の形状に対応して加工された
形成面27a,28aを有する一対の上型27と下型28が対向配
置されている。
上型27は、加熱炉22の端部22aと徐冷炉24の端部24eに
取付けた上板29の下面29aに固定された上型ガイド部材3
0に摺動自在に保持されるとともに、上板29の上面29bに
設けたエアシリンダー31のロッド31aと連結されてい
る。上他ガイド部材30の外周には、上型27を所定温度に
加熱保持するための上型加熱ヒータ32が設けられてい
る。
取付けた上板29の下面29aに固定された上型ガイド部材3
0に摺動自在に保持されるとともに、上板29の上面29bに
設けたエアシリンダー31のロッド31aと連結されてい
る。上他ガイド部材30の外周には、上型27を所定温度に
加熱保持するための上型加熱ヒータ32が設けられてい
る。
下型28は、下板33上に配設された偏心板34に固定した
下型ガイド部材35に摺動自在に保持されるとともに、下
板33の下面33aに取付けたエアシリンダー36のロッド36a
と連結されている。下板33は、上板29とその四隅を４本
の支持棒37により連結固定されるとともに、その上面33
aに偏心板34を保持する２本の押し棒38と１個の支点部
材39が配置され、その下面33bに押し棒38と連結した２
個のパルスモータ40が取付けられている。２本の押し棒
38と支持部材39は、第２図に示すように偏心板34の下面
34aを三隅で保持し得るように配置され、２本の押し棒3
8は対角位置に設けられている。偏心板34は、パルスモ
ータ制御装置41と連結したパルスモータ40により進退す
る押し棒38により支点部材39を支点として下板33に対し
て偏心自在に保持されている。なお、図中42で示すのは
下型28を所定温度に加熱保持するための下型ガイド部材
35の外周に設けた下型加熱ヒータである。
下型ガイド部材35に摺動自在に保持されるとともに、下
板33の下面33aに取付けたエアシリンダー36のロッド36a
と連結されている。下板33は、上板29とその四隅を４本
の支持棒37により連結固定されるとともに、その上面33
aに偏心板34を保持する２本の押し棒38と１個の支点部
材39が配置され、その下面33bに押し棒38と連結した２
個のパルスモータ40が取付けられている。２本の押し棒
38と支持部材39は、第２図に示すように偏心板34の下面
34aを三隅で保持し得るように配置され、２本の押し棒3
8は対角位置に設けられている。偏心板34は、パルスモ
ータ制御装置41と連結したパルスモータ40により進退す
る押し棒38により支点部材39を支点として下板33に対し
て偏心自在に保持されている。なお、図中42で示すのは
下型28を所定温度に加熱保持するための下型ガイド部材
35の外周に設けた下型加熱ヒータである。
光学素子徐冷室25には、押圧成形されたガラスレンズ
21aを徐冷する徐冷炉24とガラスレンズ21aの非点収差測
定部43が設けられている。
21aを徐冷する徐冷炉24とガラスレンズ21aの非点収差測
定部43が設けられている。
徐冷炉24は、その略中央部に石英ガラス窓44が設けら
れ、上記測定部43のレーザ光45を透過し得るように構成
されている。
れ、上記測定部43のレーザ光45を透過し得るように構成
されている。
非点収差測定部43は、石英ガラス窓44上方にフィゾー
干渉計46が配置され、石英ガラス窓44下方に反射鏡47が
配置されており、フィゾー干渉計46から出射されるレー
ザ光45をガラスレンズ21aに入射するとともに反射鏡47
にて反射させてガラスレンズ21aの透過波面収差を測定
し得るように構成されている。フイゾー干渉計46には、
干渉状態を表示する表示部48が接続され、さらに、デー
タを演算する演算回路部49と接続されるとともに、演算
回路部49はパルスモータ制御装置41と接続されている。
そして、フィゾー干渉計46のデータによりパルスモータ
40を作動させて偏心板34を移動し下型28を所容量だけ偏
心させて所望する精度を有するガラスレンズ21aを押圧
成形し得るように構成されている。
干渉計46が配置され、石英ガラス窓44下方に反射鏡47が
配置されており、フィゾー干渉計46から出射されるレー
ザ光45をガラスレンズ21aに入射するとともに反射鏡47
にて反射させてガラスレンズ21aの透過波面収差を測定
し得るように構成されている。フイゾー干渉計46には、
干渉状態を表示する表示部48が接続され、さらに、デー
タを演算する演算回路部49と接続されるとともに、演算
回路部49はパルスモータ制御装置41と接続されている。
そして、フィゾー干渉計46のデータによりパルスモータ
40を作動させて偏心板34を移動し下型28を所容量だけ偏
心させて所望する精度を有するガラスレンズ21aを押圧
成形し得るように構成されている。
次に、ガラスレンズ21aの成形工程について説明す
る。
る。
まず、ガラス素材21がコンベア26の載置台26aに順次
載置されるとともにコンベア26の移動により加熱炉22内
に搬送されて成形可能な温度（108〜1012ポアズ）に加
熱された後、上型27と下型28間にコンベア26により搬送
され停止する。次に、エアシリンダー31,36の作動によ
り上型27を下降および下型28を上昇させて上型27と下型
28によりガラス素材21を押圧しガラスレンズ21aを順次
成形する。その後、上型27を上昇および下型28を下降さ
せて成形されたガラスレンズ21aをコンベア26の載置台2
6aに載置し、順次徐冷炉24内に搬送しガラス素材の歪点
（1014ポアズ）以下となるまで徐冷し、冷却されたガラ
スレンズ21aを徐冷炉24から取り出す。そして、上型27
と下型28によりガラスレンズ21aを押圧成形するに際
し、ガラスレンズ21aが徐冷炉24内を通過中にフィゾー
干渉計46によりガラスレンズ21aの非点収差量を測定
し、その測定結果を第３図に示す非点収差量と金型偏心
量との関係に従って演算回路49で処理する。そしてパル
スモータ制御装置41によりパルスモータ40を作動させて
押し棒38を上昇あるいは下降させ偏心板34を傾け、下型
28を最良金型偏心量で、かつ非点収差の減少する方向に
偏心させかつガラスレンズ21を順次押圧成形するもので
ある。
載置されるとともにコンベア26の移動により加熱炉22内
に搬送されて成形可能な温度（108〜1012ポアズ）に加
熱された後、上型27と下型28間にコンベア26により搬送
され停止する。次に、エアシリンダー31,36の作動によ
り上型27を下降および下型28を上昇させて上型27と下型
28によりガラス素材21を押圧しガラスレンズ21aを順次
成形する。その後、上型27を上昇および下型28を下降さ
せて成形されたガラスレンズ21aをコンベア26の載置台2
6aに載置し、順次徐冷炉24内に搬送しガラス素材の歪点
（1014ポアズ）以下となるまで徐冷し、冷却されたガラ
スレンズ21aを徐冷炉24から取り出す。そして、上型27
と下型28によりガラスレンズ21aを押圧成形するに際
し、ガラスレンズ21aが徐冷炉24内を通過中にフィゾー
干渉計46によりガラスレンズ21aの非点収差量を測定
し、その測定結果を第３図に示す非点収差量と金型偏心
量との関係に従って演算回路49で処理する。そしてパル
スモータ制御装置41によりパルスモータ40を作動させて
押し棒38を上昇あるいは下降させ偏心板34を傾け、下型
28を最良金型偏心量で、かつ非点収差の減少する方向に
偏心させかつガラスレンズ21を順次押圧成形するもので
ある。
本実施例によれば、ガラス素材の加熱軟化が加熱炉内
で非対称に行われるため押圧成形時あるいは徐冷時に生
ずる非点収差あるいは、成形型と型ガイド部材との中心
軸が不一致、即ち、上型と下型が固有に持っている偏心
による非点収差をガラスレンズの徐冷中に測定し、その
測定結果に基づきガラスレンズの非点収差を減少する方
向に金型偏心量を最適に変化させることができるので、
非点収差を減少させた高精度のガラスレンズを連続的に
押圧成形することができる。
で非対称に行われるため押圧成形時あるいは徐冷時に生
ずる非点収差あるいは、成形型と型ガイド部材との中心
軸が不一致、即ち、上型と下型が固有に持っている偏心
による非点収差をガラスレンズの徐冷中に測定し、その
測定結果に基づきガラスレンズの非点収差を減少する方
向に金型偏心量を最適に変化させることができるので、
非点収差を減少させた高精度のガラスレンズを連続的に
押圧成形することができる。
なお、上記構成において、下型の偏心をピエゾ素子等
の手段を用いて実施できるとともに上型を偏心させる構
成として実施でき、上記と同様な作用，効果を奏しつつ
実施することができる。
の手段を用いて実施できるとともに上型を偏心させる構
成として実施でき、上記と同様な作用，効果を奏しつつ
実施することができる。
以上のように本発明の光学素子の成形方法と成形装置
によれば、光学素子の非点収差を減少させる方向に金型
を偏心せつつ光学素子を押圧成形できるので、非点収差
の少ない高精度の光学素子を安価に安定して大量に凄惨
でき、生産効率，経済性の向上を図ることができる。
によれば、光学素子の非点収差を減少させる方向に金型
を偏心せつつ光学素子を押圧成形できるので、非点収差
の少ない高精度の光学素子を安価に安定して大量に凄惨
でき、生産効率，経済性の向上を図ることができる。
第１図および第２図は本発明の光学素子の成形装置の１
実施例を示し、第１図は成形装置の断面図、第２図は下
型を偏心させる偏心板の平面図、 第３図は収差量と金型偏心量との関係を示すグラフ、第
４図は従来の光学素子の成形装置を示す断面図である。 20……成形装置 21……ガラス素材 21a……ガラスレンズ 22……ガラス素材加熱炉 23……押圧成形部 26……コンベア 27……上型 28……下型 34……偏心板 43……非点収差測定部 46……フィゾー干渉計
実施例を示し、第１図は成形装置の断面図、第２図は下
型を偏心させる偏心板の平面図、 第３図は収差量と金型偏心量との関係を示すグラフ、第
４図は従来の光学素子の成形装置を示す断面図である。 20……成形装置 21……ガラス素材 21a……ガラスレンズ 22……ガラス素材加熱炉 23……押圧成形部 26……コンベア 27……上型 28……下型 34……偏心板 43……非点収差測定部 46……フィゾー干渉計
Claims (2)
- 【請求項１】ガラス素材を加熱軟化する工程と、上記加
熱軟化されたガラス素材を成形型により光学素子を押圧
成形する工程と、離型後に上記光学素子の非点収差量を
計測する工程と、上記非点収差量を減少させる方向と角
度に上記成形型を偏心させる工程とよりなることを特徴
とする光学素子の成形方法。 - 【請求項２】ガラス素材を加熱軟化する手段と、上記加
熱軟化されたガラス素材を押圧成形する手段と、上記押
圧成形された離型後の光学素子の非点収差量を計測する
手段と、計測された上記非点収差量に対応する上記押圧
成形手段の偏心量を演算する手段と、この演算手段の演
算結果に基づいて上記非点収差量を減少させる方法と角
度に上記押圧成形手段を偏心させる手段とを設けたこと
を特徴とする光学素子の成形装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63148935A JP2621932B2 (ja) | 1988-06-16 | 1988-06-16 | 光学素子の成形方法および成形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63148935A JP2621932B2 (ja) | 1988-06-16 | 1988-06-16 | 光学素子の成形方法および成形装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01317130A JPH01317130A (ja) | 1989-12-21 |
| JP2621932B2 true JP2621932B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=15463950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63148935A Expired - Fee Related JP2621932B2 (ja) | 1988-06-16 | 1988-06-16 | 光学素子の成形方法および成形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2621932B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06122525A (ja) * | 1992-10-13 | 1994-05-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学素子の成形装置及び成形方法並びに光学素子 |
| CN108609838B (zh) * | 2018-08-09 | 2023-11-21 | 湖北扬子江光电仪器有限公司 | 一种光学玻璃元件精密压型软化炉以及光学玻璃元件生产系统 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5479644A (en) * | 1977-12-07 | 1979-06-25 | Canon Inc | Scanning optical system |
| JPS61132527A (ja) * | 1984-11-29 | 1986-06-20 | Olympus Optical Co Ltd | プレス装置等の心出し方法及び心出し装置 |
-
1988
- 1988-06-16 JP JP63148935A patent/JP2621932B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01317130A (ja) | 1989-12-21 |
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