JPH0251432A - 光学素子の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学素子の成形方法に関する。

〔従来の技術〕

既知のように、光学素子の成形方法として、ガラス素材
を成形可能な状態に加熱軟化し、この加熱軟化されたガ
ラス素材を上下成形型間に搬入して押圧成形する方法が
知られている。又、ががろ成形方法の改良案として、特
開昭６１ ６８３３１号公報に開示された技術が提案されている。

この技術は、ガラス素材を、ガラスレンズの完成品より
もやや小さい曲率半径を存し、完成品と近似した形状の
レンズ形状ガラス素材に設定し、このガラス素材を加熱
軟化させて一対の成形型間に搬送して押圧成形し、所望
のレンズ完成品を製出するようにしたものである。

上記方法によれば、ガラス素材の形状がガラスレンズの
完成品とほぼ同一であるので、プレス成形時におけるガ
ラス素材の変形量が少なくなり、プレス時間の短縮化が
図れるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の成形方法は、ガラス素材を加熱軟化し、加熱
軟化後のガラス素材を一対の成形型間に搬送して成形す
るものであるが、加熱軟化処理されたガラス素材は成形
型間に搬送される工程中に自重のために変形を生じてし
まうという問題点があった。そのために、ガラス素材を
完成品と近似した形状のレンズ形状ガラス素材に設定し
ておいても、押圧成形直前（プレス成形直前）のガラス
素材形状がレンズ完成品の形状に対して近似した形状で
はなくなってしまうという問題点が生じていた。かかる
問題点を有するために、上記従来の成形方法では良好な
る成形品を製出できない場合があり、又、所望する良好
なレンズ完成品を得ようとすると、成形条件に高負荷が
かかってしまい、成形型の寿命の低下、成形サイクルタ
イムの長時間化等を招来する結果となっていた。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので
あって、加熱軟化処理されたガラス素材が自重により大
きく変形するという点に着目し、押圧成形直前のガラス
素材形状が所望のレンズ形状に対して近似した形状とな
るようにガラス素材の形状を設定して成形条件の負荷の
低減、及び良好なるレンズ完成品を製出しうるようにし
た光学素子の成形方法を提供すること目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明に係る成
形方法は、加熱軟化したガラス素材を一対の成形型間に
搬送して押圧成形する光学素子の成形方法において、加
熱軟化後の形状が所望の光学素子形状に対して近似した
形状となるように形設したガラス素材を用いて成形する
ことにより、成形条件の負荷の低減化と良好な形状の成
形品を製出しうるようにしたものである。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例について詳細に
説明する。

（第１実施例） 第１図は、本発明に係る光学素子の成形方法の第１実施
例（他の実施例も同一のものを使用）を実施するための
成形装置１の構成を示すものである。

図において２で示すのは、被成形体であるガラス素材で
、本実施例においては一面側２ａが球面、他面側２ｂが
非球面である両凸レンズを成形する場合のガラス素材を
例示している。ガラス素材２は、搬送治具３．搬送アー
ム４を介して搬送自在の構成となっている。５，６で示
すのは、所定の成形面５ａ、６ａを有する一対の成形型
で、この一対の成形型５，６の前方位置にはヒータ７を
有する加熱炉８が配備しである。

次に、上記成形装置１を用いて所望の両凸レンズ（光学
素子）、例えば硝種Ｂａ５Ｆ８．球面側曲率半径Ｒ−１
２６鵬、非球面側近位球面曲率半径Ｒ＝３６ａｗ、有効
口径（ＥＤ）＝１３．５ｍの両凸レンズを成形する本発
明の実施例について説明する。

本実施例においては、まず、押圧成形に最も適した形状
、即ち、完成品の形状に近似した両凸レンズ（ガラス素
材）２を加工形成するのであるが、このガラス素材２を
形成する工程について説明する。

まず、研削、研摩加工にて一面側の曲率半径Ｒ＝１２６
鵬、他面側の曲率半径Ｒ＝３６ｍ、外径寸法φ＝１６．
５ｍｍの両凸面レンズ（両面弁球面）を鏡面加工する。

次に、この両凸レンズよりなるガラス素材２を、前記他
面側を上面にした状態で搬送治具３上に載置させ、この
ガラス素材２を載置した搬送治具３を搬送アーム４にて
支持して加熱装置８内に搬送する。加熱装置８内の温度
は、実際の成形時の温度である７　３０　’Ｃに設定し
である。加熱装置８内に搬入したガラス素材２を実際の
成形時の時間である２分間放置し、その後加熱装置８か
ら取り出して冷却する。そして、冷却後のガラス素材２
を微小形状測定機にて形状測定する。このときの測定結
果を第２図に示す。第２図は、中心からのレンズ径方向
の位置を横軸にとり、レンズ設計値に対するずれ量を縦
軸にとって示したグラフ図であり、−面側（曲率半径１
２６ａｎｎ側）のグラフを実線にて、他面側（曲率半径
３６ｍｍ側）のグラフを破線にて示しである０図のグラ
フから判断できるように、ガラス素材２は加熱、軟化処
理により一面側は２０μｍ程度の形状変形を生じ、又、
他面側は４０Ｉ！ｍ程度の形状変化が生じている。本実
施例においては、他面側を上面にして加熱、軟化処理し
たので、−面側は曲率半径の小さくなる方向、他面側は
曲率半径の大きくなる方向にずれを生じることとなる。

以上の測定結果から、加熱軟化処理時のガラス素材２の
形状変化（レンズ設計値とのずれ量）が判るので、この
ずれ量をガラス素材２の形状にフィードバンクしてガラ
ス素材２を加工する。

即ち、ガラス素材２を研削、研摩加工する際に、−面側
は、レンズ設計曲率半径Ｒ＝　１２６ｍｍに対して２０
μｍの形状変化を見込んで曲率半径Ｒ＝１３３ａｍに設
定して加工し、他面側は、レンズ設計近値球面曲率半径
Ｒ＝３６ｍｍに対して４０／／ｍの形状変化を見込んで
曲率半径Ｒ−３４，５ｍに設定して加工するのである。

外径寸法φは、φ＝１６．５ｍａ＋に設定する。

上記のように、加熱軟化時の形状変化を見込んで鏡面加
工したガラス素材（両凸レンズ）２を、他面側を上にし
た状態で搬送治具３上に載せ、搬送アーム４を介して加
熱装置８内に搬送する。加熱装置８は７３０　’Ｃに設
定してあり、この加熱装置８内にガラス素材２を２分間
放置し、その後加熱装置８から取り出して冷却する。そ
して、冷却後のガラス素材２を微小形状測定機にて形状
測定する。このときの測定結果を第３図に示す、第３図
における横軸と縦軸並びにグラフ図は第２図と同様に設
定した６図から明らかなように、加熱軟化処理によるレ
ンズ設計値に対するずれ量は、面倒は２μｍ程度であり
、又、他面側は１．５μｍ程度である。従って、形状変
化を見込んで加工形成したガラス素材２を加熱軟化した
際には、はぼレンズ設計値曲率半径Ｒに近似した形状の
ガラス素材２となるので、上下成形型５．６に搬入する
直前のガラス素材２がレンズ設計値曲率半径に近似した
形状のガラス素材２となる。

本実施例は、上記レンズ設計値曲率半径に近似した形状
のガラス素材２を、前述の条件下にて加熱軟化後に転移
点温度付近に加熱されている一対の上下成形型５．６間
に搬入して押圧成形するものである。

上記本実施例の方法により押圧成形した両凸レンズにお
ける球面側の干渉縞と、非球面形状測定機により測定し
た非球面側の測定結果をそれぞれ第４図ａ、ｂに示す、
非球面側のＰＶ（形状からのずれの最大値）はＰＶ＝０
．１５２μｍであった。ここで、本実施例の効果を明確
にするために、加熱軟化後の形状変化を見込むことなく
加工形成した両凸レンズ形状のガラス素材（両面共球面
形状）を本実施例と同一条件で押圧成形し、−面側が球
面、他面側が非球面のレンズを得た場合の測定結果を第
５図ａ、ｂに示す。即ち、第５図ａは、球面側の干渉縞
を示すものであり、第５図すは非球面側の非球面形状の
測定結果を示すものである。

この場合の非球面側のＰＶは、ＰＶ＝０．５５２μｍで
あった。

第５図ａ、ｂにて示すのは、従来技術と同様の方法にて
成形されたものと同様の測定結果であるが、両図の比較
からも明らかなように、同条件下での押圧成形において
は、本実施例の方法による成形品の方がより良好な転写
性が得られるものである。又、本実施例方法によれば成
形条件がより低条件となり、従って、成形型の寿命の延
命化及びそれに伴うレンズコストの低減化、プレス時間
。

加熱時間の短縮による成形サイクルタイムの短時間化が
図れる等の効果が得られる。

なお、ガラス素材２を得る手段については、研削、研摩
加工による場合に限られず、予めガラス材料を押圧成形
するこ、とによっても得られるものである。

（第２実施例） 上記第１実施例では、硝材としてＢａ５ＦＯ８を用いた
が、硝材としてＢａ５Ｆ２を用いた場合の例を第２実施
例として説明する。なお、ガラス素材２におけるその他
の条件は第１実施例と同一である。

本実施例においても、第１実施例と同様にまず、−面側
の曲率半径Ｒ＝１２６ｍｍ、他面側の曲率半径Ｒ＝３６
ａ＋ｍ、外径寸法φ−１６，５ｍｍの両凸レンズを研削
、研摩加工し、この両凸レンズを、実際の成形時の温度
６８５°Ｃに設定されている加熱装置８内に搬入し、実
際の成形時の加熱時間２分３０秒間だけ加熱する。そし
て、その後、加熱装置８より搬出して冷却し、冷却後の
両凸レンズを微小形状測定機により形状測定する。この
測定結果を第６図に示す。第６図における横軸と縦軸並
びに各グラフ図は、第２図の場合と同様に設定した。

図から明らかなように、加熱、軟化により、両凸レンズ
の一面側は２０μｍ程度、他面側は４０μｍ程度の形状
変化を生ずるので、このずれ量を実際の被成形体である
ガラス素材２の形状にフィードバックする。即ち、ガラ
ス素材２を研削。

研摩加工する際に、−面側は、レンズ設計値Ｒ＝１２６
−に対して２０μｍの形状変化を見込んでＲ＝１３３に
設定して加工し、他面側は、レンズ設計近僚球［Ｒ＝３
６ｍａ＋に対して４０μｍの形状変化を見込んでＲ＝３
４．５ａｍに設定して加工する。外径寸法φは、φ＝１
６．５＋ｎｍである。

上記のように加工（鏡面加工）したガラス素材２を、前
記両面共球面の両凸レンズと同一の条件にて加熱、軟化
処理した後、上下成形型５．６間に搬入して押圧成形す
るものである。

本実施例のように、第１実施例とは硝材の異なるガラス
素材の成形に適用する場合にも、以下のような測定結果
から、第１実施例と同様の効果を奏しうるちのである。

即ち、第７図は、加熱軟化後の形状変化を見込して加工
形成されたガラス素材２を、前述の両面共球面の両凸レ
ンズの場合と同一の条件にて加熱冷却した後に、微小形
状測定機により形状測定した結果を示すものである。第
６図の場合と比較すれば、ずれ量の差が明確となるが、
第７図の場合は一面側のレンズ設計値とのずれ量は２μ
ｍ程度であり、又、他面側の同ずれ量は１．５μｍ程度
であり、はぼレンズ設計値曲率半径Ｒに近似した状態と
なる。即ち、上下成形型５．６間に搬入される直前のガ
ラス素材２の形状をレンズ設計値曲率半径Ｒに近似した
形状にできるのである。かかるガラス素材２を押圧成形
した成形品における球面側の干渉縞と、非球面形状測定
機により測定した非球面側の測定結果をそれぞれ第８図
ａ、ｂに示す、非球面側のＰＶはｐｖ＝ｏ、１３７μｍ
であった。又、加熱軟化後の形状を見込むことなく加工
形成した両凸レンズを加熱軟化した後に押圧成形した成
形品における球面側の干渉縞と、非球面形状測定機によ
り測定した非球面側の測定結果をそれぞれ第９図ａ、ｂ
に示す。この場合の非球面側のＰＶは、ＰＶ＝０．６７
２μｍであった。

両図の比較からも明らかなように、同条件下での押圧成
形においては、本実施例の方法による成形品の方がより
良好な転写性が得られるとともに成形条件がより低条件
となる。従って、本実施例の場合にも第１実施例と同様
の効果が得られるものである。

（第３実施例） 本実施例は、片面非球面のメニカスレンズ（非球面側曲
率半径Ｒ＝４０ｍｍ、球面側曲率半径Ｒ＝１００ａｕａ
、硝種Ｓ　Ｆ　１０．　ＥＤ＝　１８１１１ｍ）を成形
する場合に適用した例を示す。

まず、研削、研摩加工にて一面側の曲率半径Ｒ＝４０ｍ
、他面側の曲率半径Ｒ＝１００ｍｍ、外径寸法φ＝２０
．１ｍａ＋のメニスカスレンズを製作する。

次に、上記メニスカスレンズを、実際の成形時の温度６
８０°Ｃに設定されている加熱装置８内に搬送し、実際
の成形時の加熱時間２分間だけ加熱した後搬出して冷却
する。そして、冷却後のメニスカスレンズの形状を微小
形状測定機により測定する。この測定結果を第１０図に
示す。第１０図における横軸と縦軸並びに各グラフ図は
、第２図の場合と同様に設定した。

図から明らかなように、加熱、軟化により、メニスカス
レンズの一面側は１３０μｍ程度、他面側は７０μｍ程
度の形状変化を生ずるので、このずれ量を実際の被成形
体であるガラス素材２の形状にフィードバックする。即
ち、ガラス素材２を研削、研摩加工する際に、−面側は
、レンズ設計値近位球面曲率半径Ｒ＝−４０ｍｍに対し
て１３０μｍの形状変化を見込んでＲ＝−４４，５ｍｍ
に設定して加工し、他面側は、レンズ設計値曲率半径Ｒ
＝１００ｍｍに対して７０μｍの形状変化を見込んでＲ
−１１６ｍａ＋に設定して加工する。外径寸法φ＝２１
．０ｍｍである。

上記のように加工（鏡面加工）したガラス素材２を、前
記メニスカスレンズ（第１Ｏ図にて示す形状変化をもた
らしたメニスカスレンズ）の場合と同一の条件にて加熱
、軟化処理した後、上下成形型５．６間に搬入して押圧
成形するものである。

本実施例の場合にも、以下に示す測定結果から第１実施
例と同様の効果を奏しうるちのである。

即ち、第１１図は、加熱、軟化後の形状変化を見込んで
加工形成されたガラス素材２を、第１０図にて示す形状
変化をもたらしたメニスカスレンズの場合と同一の条件
にて加熱、冷却した後に、微小形状測定機により形状測
定した結果を示すものである。第１０図の場合と比較す
れば、ずれ量の差が明確となるが、第１１図の場合は一
面側のレンズ設計値とのずれ量は８μｍ程度であり、又
、他面側の同ずれ量は４μｍ程度であり、はぼレンズ設
計値曲率半径Ｒに近似した状態となる。即ち、上下成形
型５，６間に搬入される直前のガラス素材２の形状を、
レンズ設計値曲率半径Ｒに近似した形状にできるのであ
る。かかるメニスカスレンズよりなるガラス素材２を押
圧成形した成形品における球面側の干渉縞と、非球面形
状測定機により測定した非球面側の測定結果をそれぞれ
第１２図ａ、ｂに示す。非球面側のＰＶは、ＰＶ＝０．
１７２μｍであった。又、加熱軟化後の形状変化を見込
むことなく加工形成した前述のメニスカスレンズを加熱
軟化した後に押圧成形した成形品における球面側の干渉
縞と、非球面形状測定機により測定した非球面側の測定
結果をそれぞれ第１３図ａ、ｂに示す。この場合の非球
面側のＰＶは、ＰＶ＝０．８７３μｍであった。

両図の比較からも明らかなように、同条件下での押圧成
形においては、本実施例の方法による成形品の方がより
良好な転写性が得られるとともに成形条件がより低条件
となる。従って、本実施例の場合にも第１実施例と同様
の効果が得られるものである。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係る成形方法によれば、成形条
件の負荷の低減化を図れるとともに良好な形状の成形品
を得ることができ、又、成形型の寿命の延命化及びそれ
に伴うレンズコストの低減化。

成形サイクルタイムの短縮化等を図りうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る成形方法の各実施例を実施する
ための成形装置の構成説明図、第２図、第３図は、本発
明に係る方法の第１実施例にて用いるガラス素材の形状
を設定するためのグラフ図、 第４図ａ、ｂ及び第５図ａ、ｂは、本発明の第１実施例
の方法により成形した成形品の形状の良好性を説明する
ための説明図、 第６図、第７図は、本発明に係る方法の第２実施例にて
用いるガラス素材の形状を設定するためのグラフ図、 第８図ａ、ｂ、第９図ａ、ｂは、本発明の第２実施例の
方法により成形した成形品の形状の良好性を説明するた
めの説明図、 第１０図５第１１図は、本発明に係る方法の第３実施例
にて用いるガラス素材の形状を設定するためのグラフ図
、 第１２図ａ、　　ｂ、第１３図ａ、　　ｂは、本発明の
第３実施例の方法により成形した成形品の形状の良好性
を説明するための説明図である。 ２・・・ガラス素材 ５．６・・・上下成形型 ８・・・加熱装置 特許出廓人　　オリンパス光学工業株式会社第 図 ２・・・ガラス素材 ５゜ ６・・・上下成形型 ８・・・加熱装置 第 図 第 図 ＋３．４４０肛　　　　　　　１ （μｍ） 第 図 （μｍ） 第 図 径 方 向 径 方 向 位 置 （舗） （ａ） 第 図 第 図 （ｂ） （μｍ） 第 １０図 径 方 向 位 置 （ｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 加熱軟化したガラス素材を一対の成形型間に搬送して押
   圧成形する光学素子の成形方法において、 加熱軟化後の形状が所望の光学素子形状に対して近似し
   た形状となるように形設したガラス素材を用いて成形す
   ることを特徴とする光学素子の成形方法。