JPH05163030A - 光学素子の成形方法 - Google Patents

光学素子の成形方法

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JPH05163030A
JPH05163030A JP35227491A JP35227491A JPH05163030A JP H05163030 A JPH05163030 A JP H05163030A JP 35227491 A JP35227491 A JP 35227491A JP 35227491 A JP35227491 A JP 35227491A JP H05163030 A JPH05163030 A JP H05163030A
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glass material
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molding
radius
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Tadashi Nishiguchi
正 西口
Shigeya Sugata
茂也 菅田
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06Construction of plunger or mould
    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 成形条件の負荷の低減化を図り、良好な形状
の成形品を得る。また、成形型の寿命の延命化およびそ
れに伴うレンズコストの低減化等を図る。 【構成】 加熱軟化後の形状が所望の光学素子形状に対
して近似形状となる様に形成したガラス素材2を押圧形
成する光学素子の形成方法において、加熱軟化後のガラ
ス素材2の面形状を第1の曲率面R1とその外周の第2
の曲率面R2との2曲面形状に形成するとともに、一方
の面のそれぞれの曲率面の曲率半径が第1の曲率面R1
>第2の曲率面R2とし、他方の面のそれぞれの曲率面
の曲率半径が第1の曲率面R1<第2の曲率面R2とな
る様に形成したガラス素材を用いて形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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。
【0002】
【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。
【0003】また、かかる成形方法として先に本出願人
が提案した特開平2−51432号公報記載の発明があ
る。当該発明は、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
のガラス素材の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概略寸法に設
定し、その設定値が所望の形状に対してどの位の誤差か
を実測することによって、その誤差分を概略寸法にフィ
ードバックし、ガラス素材の近似寸法を決定するという
ものである。
【0004】上記方法によれば、押圧成形直前のガラス
素材の形状を、ガラス素材の自重を考慮した形状に近似
させたので、成形条件の負荷の低減化ができ、良好な形
状の成形品の製出が図れる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記特開平
2−51432号公報記載の発明においては、加熱軟化
後の形状が所望の光学素子に対して近似した形状となる
ように、実験的に自重量を考慮した寸法に近似させては
いたが、曲率面の中心部とその外周面で自重によるうね
り変形を起こすことは考慮されていなかった。
【0006】従って、押圧成形直前のガラス素材形状が
レンズの完成品に対してはずれた寸法、すなわち近似レ
ベルが低い形状となってしまうという問題点があった。
そのため、所望する良好なレンズ完成品を得ようとする
と成形型に高負荷がかかってしまい、寿命の低下の原因
となっていた。
【0007】因って、本発明は上記従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、成形型に搬送中またはそれ以前
に、加熱軟化されたガラス素材の自重によりガラス素材
がうねり変形することを考慮し、押圧成形直前に所望す
るレンズ完成品と同レベルの近似した形状となるよう
に、うねり変形を見込んだ形状に近似しようとするもの
で、その目的とするところは成形型の負荷の低減および
寿命の低下を防止するとともに、良好なレンズ完成品を
製出しうる光学素子の成形方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は、加
熱軟化後の形状が所望の光学素子形状に対して近似形状
となる様に形成したガラス素材を押圧成形する光学素子
の成形方法において、加熱軟化後のガラス素材の面形状
を第1の曲率面とその外周の第2の曲率面との2曲面形
状に形成するとともに、一方の面のそれぞれの曲率面の
曲率半径が第1の曲率面>第2の曲率面とし、他方の面
のそれぞれの曲率面の曲率半径が第1の曲率面<第2の
曲率面となる様に形成したガラス素材を用いて成形する
方法である。
【0009】また、前記第1の曲率面と第2の曲率面と
の境に形成される変曲線が加熱軟化されたガラス素材外
径の略1/4であるガラス素材を用いる方法である。
【0010】本発明では、押圧成形直前のガラス素材の
形状を所望の完成品と同レベルの近似した形状にしてか
ら押圧成形しようとするものである。
【0011】
【実施例】以下、本発明に係る光学素子の成形方法の実
施例について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0012】
【実施例1】図1〜図8は本実施例を示し、図1は装置
の概略構成図、図2はグラフ、図3はガラス素材の側面
図、図4はグラフ、図5は干渉縞、図6はPV値のグラ
フ、図7は干渉縞、図8はPV値のグラフである。
【0013】1は本実施例で用いる成形装置である。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
備されている。
【0014】以上の構成から成る成形装置1を用いて、
本実施例では硝種BaSF2を用い、球面側曲率半径R
=38mm,非球面側近似球面曲率半径R=29mm,
有効口径(ED)=14mmの両凸レンズを成形した。
本実施例においては、まず押圧成形に最も適した形状、
すなわち所望の光学素子形状にガラス素材2を近似させ
るため、ガラス素材2を両凸2段R面形状に加工形成す
るための工程について説明する。
【0015】研削加工にて一面側の曲率半径R=38m
m,他面側の曲率半径R=29mm,外径寸法φ=1
6.5mmの両凸レンズ(両面共球面)を研削加工す
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上に載置し、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730℃に設定してある。加熱装置8内に搬入した
ガラス素材2を2分間加熱し、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
図2に示す。
【0016】図2のグラフは、横軸に中心からのレンズ
径方向の位置を、縦軸にレンズ設計値に対するズレ量を
取ったもので、一面側(曲率半径38mm側)のグラフ
を実線にて、他面側(曲率半径29mm側)のグラフを
破線にて示してある。図2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中心
10μm,外周20μm程度の形状変化を生じ、また、
他面側は中心20μm,外周40μm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,軟化処理したので一面側は曲率半径の小さくなる
方向に、他面側は曲率半径の大きくなる方向にズレを生
じることとなる。
【0017】以上の測定結果から加熱軟化処理時におけ
るガラス素材2の形状変化(レンズ設計値とのズレ量)
が判るのでこのズレ量をガラス素材2の形状にフィード
バックしてガラス素材2を加工する。すなわち、図2の
グラフから図3に示す様に、ガラス素材2を研削加工す
る際、一面側は、曲率半径R=38mmのレンズ設計に
対して中心10μm,外周20μmの形状変化を見込
み、中心から外径DのD/4で変曲線をもつ曲率半径R
1 =37mmの第1の曲率面と、該第1の曲率面の外周
面が曲率半径R2 =40mmの第2の曲率面との2曲面
形状となる様に設定して加工する。また、他面側は、曲
率半径R=29mmのレンズ設計近似球面に対して中心
20μm,外周40μmの形状変化を見込み、同様の変
曲線にて中心曲率半径R1 =27mmの第1の曲率面
と、その外周面が曲率半径R2 =25mmの第2の曲率
面との2曲面形状となる様に設定して加工する。外径寸
法φはφ=16.5mmに設定する。
【0018】上記のように、加熱軟化時の形状変化を見
込んで2曲面形状となるように研削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℃に設定してあり、この加熱装
置8内にガラス素材2を2分間加熱する。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
測定結果を図4に示す。
【0019】図4における横軸と縦軸並びにグラフ図は
前記図2と同様に設定した。図4からも明らかなよう
に、加熱軟化処理によるレンズ設計値に対するズレ量
は、一面側は1μm程度であり、他面側は0.7μm程
度である。従って、形状変化を見込んで2曲面形状とな
るように加工形成したガラス素材2を加熱軟化した際に
は、ほ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。本実施例では、上記レンズ設計値曲率
半径に近似した2曲面形状のガラス素材2を前述の条件
下にて加熱軟化した後、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。
【0020】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図5およ
び図6に示す。非球面側のPV(形状からのズレの最大
値)はPV=0.09μmであった。ここで、本実施例
の効果を明確にするために、自重によるうねり変形を考
慮しない前記従来技術の方法(特開平2−51432号
公報記載の発明)にて同寸法のガラス素材を得たとこ
ろ、PV値はPV=0.206μmであった。図7およ
び図8に示す如く、従来方法ではうねり変形が出てしま
い、またPV値も大きい。
【0021】以上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。また、
本実施例の方法によれば、成形条件がより低条件とな
る。従って、従来30000ショットの型寿命を500
00ショットに延命化が図れ、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。
【0022】尚、ガラス素材2を得る手段については、
研削,研磨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。
【0023】
【実施例2】図9〜図14は本実施例を示し、図9およ
び図10はグラフ、図11は干渉縞、図12はPV値の
グラフ、図13は干渉縞、図14はPV値のグラフであ
る。本実施例は、硝材としてBaSF08を用いたもの
で、ガラス素材におけるその他の条件は前記実施例1と
同一である。
【0024】本実施例においても、前記実施例1と同様
に、まず一面側の曲率半径R=38mm,他面側の曲率
半径R=29mm,外径寸法φ=16.5mmの両凸レ
ンズを研削加工し、この両凸レンズを685℃に設定さ
れている加熱装置8内に搬入し、2分30秒間加熱す
る。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
測定結果を図9に示す。
【0025】図9における横軸と縦軸並びに各グラフ図
は、前記図2の場合と同様に設定した。図9からも明ら
かなように、加熱軟化により両凸レンズの一面側は中心
10μm,外周20μm程度、他面側は中心20μm,
外周40μm程度の形状変化を生ずるので、このズレ量
を実際の被成形体であるガラス素材の形状にフィードバ
ックする。
【0026】すなわち、ガラス素材を研削加工する際、
一面側は、レンズ設計値R=38mmに対して中心10
μm,外周20μm程度の形状変化を見込み、中心から
外径DのD/4で変曲線をもつ中心曲率半径R1 =37
mmの第1の曲率面と、その外周面が曲率半径R2 =4
0mmの第2の曲率面との2曲面形状となる様に設定し
て加工する。また、他面側は、レンズ設計近似球面曲率
半径R=29mmに対して、中心20μm,外周40μ
mの形状変化を見込み、同様の変曲線にて第1の曲率面
が中心曲率半径R1 =27mmと、その外周面が曲率半
径R2 =25mmの第2の曲率面との2曲面形状となる
様に設定して加工する。外径寸法φは、φ16.5mm
である。
【0027】上記のように加工したガラス素材を、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、前記実施例1とは硝材の異な
るガラス素材の成形に適用する場合においても、上記の
ような測定結果から、前記実施例1と同様の効果を奏し
うるものである。
【0028】図10に示す様に、一面側のレンズ設計値
とのズレ量は1μm程度で、他面側の同ズレ量は0.7
μm程度であり、ほぼレンズ設計値曲率半径Rに近似し
た形状態となる。すなわち、上下成形型間に搬入される
直前のガラス素材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。かかるガラス素材を押圧成形した
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図11およ
び図12に示す。非球面側のPV値はPV=0.11μ
mであった。自重によるうねり変形を考慮しない前記従
来技術の方法(特開平2−51432号公報記載の発
明)にて同寸法のガラス素材を得たところ、PV値はP
V=0.210μmであった。図13および図14に示
す如く、従来方法ではうねり変形が出てしまい、またP
V値も大きい。
【0029】以上の様に、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従来例よりも
良好な転写性が得られるともに、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前記実施例1と同
様の効果が得られるものである。
【0030】
【実施例3】本実施例は、前記実施例1と同様な光学ガ
ラス素子を作る。一面側の曲率半径R=38mm,他面
側の曲率半径R=29mm,外径寸法φ=16.5mm
の両凸レンズ(両面共球面)を研削加工し、それを前記
実施例1と同条件にて加熱軟化・冷却した後に測定した
形状変化分、つまり一面側(中心10μm,外周20μ
m),他面側(中心20μm,外周40μm)を考慮し
た2曲面形状の型(図示省略)を作成し、その型に加熱
軟化させたガラスを流し込んで冷却することにより、前
記実施例1と同じ2曲面形状のガラス素材を作成するも
のである。
【0031】上記型で作成された2曲面形状のガラス素
材を成形装置にて押圧成形した結果は、前記実施例1と
同様に一面側のレンズ設計値とズレ量は1μmで、他面
側は0.7μmであった。また、非球面形状測定機によ
る非球面側のPV値はPV=0.092μmであった。
【0032】以上にように、本実施例による方法によっ
ても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前記実施例
1と同様の効果が得られるものである。
【0033】
【発明の効果】以上にように、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る。また、成形型の
寿命の延命化およびそれに伴うレンズコストの低減化等
を図りうるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1を示す概略構成図である。
【図2】実施例1を示すグラフである。
【図3】実施例1を示す側面図である。
【図4】実施例1を示すグラフである。
【図5】実施例1を示す干渉縞である。
【図6】実施例1を示すグラフである。
【図7】実施例1を示す干渉縞である。
【図8】実施例1を示すグラフである。
【図9】実施例2を示すグラフである。
【図10】実施例2を示すグラフである。
【図11】実施例2を示す干渉縞である。
【図12】実施例2を示すグラフである。
【図13】実施例2を示す干渉縞である。
【図14】実施例2を示すグラフである。
【符号の説明】
1 成形装置 2 ガラス素材 3 搬送治具 4 搬送アーム 5,6 成形型 7 ヒータ 8 加熱炉

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加熱軟化後の形状が所望の光学素子形状
    に対して近似形状となる様に形成したガラス素材を押圧
    成形する光学素子の成形方法において、加熱軟化後のガ
    ラス素材の面形状を第1の曲率面とその外周の第2の曲
    率面との2曲面形状に形成するとともに、一方の面のそ
    れぞれの曲率面の曲率半径が第1の曲率面>第2の曲率
    面とし、他方の面のそれぞれの曲率面の曲率半径が第1
    の曲率面<第2の曲率面となる様に形成したガラス素材
    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。
  2. 【請求項2】 前記第1の曲率面と第2の曲率面との境
    に形成される変曲線が加熱軟化されたガラス素材外径の
    略1/4であることを特徴とする請求項1記載の光学素
    子の成形方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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