JPH05238762A - ガラス光学素子成形型及びその製造方法 - Google Patents

ガラス光学素子成形型及びその製造方法

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JPH05238762A
JPH05238762A JP4445592A JP4445592A JPH05238762A JP H05238762 A JPH05238762 A JP H05238762A JP 4445592 A JP4445592 A JP 4445592A JP 4445592 A JP4445592 A JP 4445592A JP H05238762 A JPH05238762 A JP H05238762A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度ガラス光学素子を同一品種、大量にか
つ安価に製造する。 【構成】 光学素子の作用面に近似した形状に加工され
た成形型母材1の表面にガラス光学素子の作用面とはそ
の凹凸が反転した形状の金属膜2が接着剤3を用いて接
着されており、かつ金属膜2の表面に保護膜4が形成さ
れている。このようなガラス光学素子成形型の製造方法
は、成形型母材1を光学素子の作用面に近似した形状に
加工する工程と、ガラス光学素子の作用面とはその凹凸
が反転した作用面を有する転写型を加工する工程と、転
写型の作用面に金属膜2を形成する工程と、転写型の金
属膜2の面を成形型母材1に接着剤3を用いて接着する
工程と、金属膜3を成形型母材1側に残して転写型を成
形型母材1から剥離する工程と、金属膜2の表面に保護
膜4を形成する工程とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学機器に使用される
高精度ガラス光学素子を超精密ガラス成形法により成形
するためのガラス光学素子成形型及びその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、高精度光学レンズ、特に非球面ガ
ラスレンズ等の製造法として、光学研磨法を用いない一
発成形による方法が多く試みられている。
【0003】その成形法の一つとして、ガラス素材を変
形可能な温度、例えば軟化点温度近傍の温度に加熱し、
押圧成形などの手段を用いて成形する方法がある。この
ような成形で用いられるガラス光学素子成形型(以下成
形型と略す)には非常に高精度な面形状、品質が要求さ
れている。特に成形型には、高温度のもとでガラスに対
して化学的に不活性であること、成形型のガラスプレス
面が十分硬く摩擦等の損傷を受けにくいこと、高温での
プレスで成形型が塑性変形をおこさないこと、さらに成
形型の加工性が良く、精密加工が可能なことなどが必要
である。
【0004】これらの要求を満たすために、例えばシリ
コンカーバイト、シリコンナイトライド等を用いた成形
型(特開昭52−45613号公報参照)やタングステ
ンカーバイド、サーメット、ジルコニアを成形型母材と
し、この成形型母材上に貴金属合金膜を形成した成形型
などが提案されている。この場合、シリコンカーバイ
ド、シリコンナイトライド、タングステンカーバイド、
ジルコニア、サーメットまたは貴金属合金膜を所望の面
形状に仕上げるにはダイヤモンド砥石による研削加工が
用いられる。
【0005】しかし、上記のような構成の成形型では材
料の硬度が極めて高いためダイヤモンド砥石の摩耗が激
しく高精度の加工が困難で、要求精度を満たすのに非常
に長時間を要する。すなわち大口径のレンズ用の成形型
を加工する場合には摩耗量を確認しながら加工しなけれ
ば精度を満足させることができず、さらに一個の砥石で
加工できる面数も少ない。また小口径のレンズ用の成形
型を加工する場合では曲率半径が小さくなると加工でき
る砥石がない。このように加工上の制限があるために、
作成できる成形型の形状も限られたものとなり、その上
加工時間が長く成形型は非常に高価なものとなってい
た。一方加工性のみを考慮した材料を用いれば加工時間
は短縮され、形状精度は良くなるが、成形型の寿命が短
いという問題が生じる。
【0006】これらの問題点を解決することを目的とし
て、本発明者らは以下のような成形型の製造方法(特開
平3−50127号公報参照)に関する提案を行った。
図5はその製造方法により製作された成形型の断面図で
ある。図5に示すように、炭化タングステンを主成分と
した超硬合金または炭化チタン、窒化チタン、炭化クロ
ムまたはアルミナを主成分とするサーメットからなる成
形型母材3を用い、研削によりこれら成形型母材3を所
望する形状に近い状態に加工した後、この成形型母材3
上に研削、切削加工性に優れ、高融点で化学的に安定な
ニッケル金属、ニッケルーりんを主成分とする合金また
はニッケルー硼素を主成分とする合金からなる金属膜2
を形成し、切削加工または研削加工によって所望の形状
に精密に加工した後、金属膜2の上に保護膜4として金
属窒化物、金属硼化物、金属炭化物、イリジウムータン
グステン合金、ルテニウムータングステン合金、イリジ
ウムータンタル合金、イリジュウムーレニウム合金また
はルテニウムーレニウム合金からなる膜を形成して成形
型を作成する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、一応成形型の加工時間は短縮され、形状
精度の良い型が得られるが、同一品種の光学素子を多量
に必要とする場合に同一の成形型を数多く作る方法でな
いためにガラス光学素子を多量に使用するような製品に
は導入できないこと、上記の工程を繰り返して数多くの
成形型を作ったとしてもコスト的に引き合わないことな
どの課題を有していた。
【0008】本発明は上記の従来の課題を解決するもの
で、高精度でかつ安価な成形型及びその製造方法を提供
することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の成形型は、ガラス光学素子の作用面に近似し
た形状に加工された成形型母材の面にガラス光学素子の
作用面の形状を有する薄板部材が接着剤を用いて接着さ
れており、かつその薄板部材の表面に保護膜が形成され
ている構成を有している。
【0010】また本発明の成形型の製造方法は、成形型
母材をガラス光学素子の作用面に近似した形状に加工す
る工程と、ガラス光学素子の作用面とはその凹凸が反転
した作用面を有する転写型を加工する工程と、転写型の
作用面に金属膜を形成する工程と、転写型の金属膜面を
成形型母材に接着剤を用いて接着する工程と、金属膜を
成形型母材側に残して転写型を成形型母材から剥離する
工程と、金属膜表面に保護膜を形成する工程とからなる
構成を有している。
【0011】
【作用】この構成によって、成形型を大量に得ることが
可能となった。また作用面がガラス光学素子の作用面と
はその凹凸が反転した転写型のみを高精度に加工すれば
良いため、従来の構成では加工できなかった凹面でかつ
その曲率半径が小さく成形型と加工工具が干渉してしま
うような場合でも容易にしかも大量に成形型を製作する
ことができる。すなわち本発明の構成では、転写型は凸
面に加工すれば良いため、加工工具は転写型と干渉せず
容易に加工できることになり、かつ転写型は耐熱性の考
慮を必要としないため加工性のよい材料を選択でき、で
きあがりのガラス光学素子の形状精度を高めることが容
易になる。
【0012】さらに成形型母材、保護膜としては加工の
容易性はそれほど重要ではなく、表面の品質、耐熱性お
よび耐衝撃性に優れた材質を用いることができるため、
良好な形状精度と成形型寿命を兼ね備えた成形型が容易
に作成でき、その成形型でプレス成形すると高精度の面
形状を有したガラス光学素子を安価に得ることができ
る。
【0013】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図1は本発明の一実施例における成
形型の断面図である。なお成形型には一対で使用される
第1の片成形型と第2の片成形型とがあるが、構造及び
その製造工程はほぼ同一なので、以下一方の片成形型に
ついてのみ説明する。図1に示すように成形型5は、成
形型母材1の表面に金属膜2が接着剤3により接着され
ており、この金属膜2の上には保護膜4が形成されてい
る。
【0014】次に本発明の一実施例における成形型の製
造方法について説明する。図2(a)〜(d)はその製
造方法を示す工程断面図である。まず図1(a)に示す
ように、転写型6を準備する。この転写型6の表面には
ガラス光学素子の作用面とはその凹凸が反転した形状が
高精度に加工されている。この転写型6は実際のガラス
光学素子の製造には使用しないので、その材質としては
加工性を優先し、例えばガラス材料の中から加工性の良
いものを選択する。次に図2(b)に示すように、転写
型6の表面にメッキ法により金属膜2を形成する。
【0015】一方、成形型母材1の表面は光学作用面に
近似した形状に加工する。ただし通常の成形型の光学作
用面にはサブミクロン(0.1μm程度)の精度を必要
とするが、本実施例の成形型母材1の表面はミクロン
(1μm〜数μm程度)の精度で十分である。したがっ
て成形型母材1の材質としては加工性はそれほど要求さ
れず、むしろガラスの成形温度(ほぼ500℃以上)以
上の耐熱性が重要になる。このように耐熱性に優れた成
形型母材1としては、炭化タングステン(WC)を主成
分とする超硬合金または窒化チタン(TiN)、炭化チ
タン(TiC)、炭化クロム(Cr23)、アルミナ
(Al23)等を主成分とするサーメットを使用するこ
とが望ましい。またその加工法としては研削法や放電加
工法を用いれば良い。
【0016】次に図2(c)に示すように、成形型母材
1と金属膜2が形成された転写型6とを接着剤3で接着
する。接着剤3としては耐熱性の良好なものが必要であ
る。次に図2(d)に示すように、成形型母材1側に金
属膜2を残して転写型6を剥離する。次に図2では省略
したが、金属膜2の表面に保護膜4を形成して図1に示
す成形型5が得られる。なお保護膜4としては、耐熱性
に優れ、ガラスと反応しにくい性質を有する金属窒化
物、金属炭化物または金属硼化物、さらにはイリジウム
(Ir)ータングステン(W)合金、ルテニウム(R
u)ータングステン(W)合金、イリジウム(Ir)ー
タンタル(Ta)合金、ルテニウム(Ru)ータンタル
(Ta)合金、イリジウム(Ir)ーレニウム(Re)
合金、ルテニウム(Ru)ーレニウム(Re)合金から
なる膜などを使用することが好ましい。
【0017】以上のように、転写型6は再度金属膜2を
形成することにより繰り返し使用することができるた
め、一度精度の良い転写型6を製作しておけば必要な数
だけ成形型を製造することができる。
【0018】図2と同様の製造工程により第2の片成形
型を製作し、一対の片成形型を使用してガラス光学素子
を製造するのであるが、その概略について以下に説明す
る。
【0019】図3は本発明の一実施例における成形型を
用いたガラス光学素子の製造方法を説明する図である。
まず一対の成形型5を中空円筒の胴型7にはめ込み、ガ
ラス材料8を一対の成形型5の間に供給し、成形可能な
温度までガラス材料8を加熱し、加圧した後冷却する。
【0020】図4は本実施例の製造方法により製造され
たガラス光学素子の断面図である。図4では簡単な表面
形状のレンズ9を例として示したが、本発明はこのよう
な単純な形状のレンズ9の製造に限定されるものではな
く、両面で曲率の異なるレンズ、非球面レンズ等でも同
様にして大量にしかも安価に製造することができる。な
お複雑な表面形状を有する側には本発明による成形型を
使用し、簡単な表面形状を有する側には従来と同じ成形
型を使用しても良い。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明のガラス光学素子成
形型は、光学素子の作用面に近似した形状に加工された
成形型母材の表面にガラス光学素子の作用面とはその凹
凸が反転した形状の薄板部材が接着剤を用いて接着さ
れ、かつ薄板部材の表面に保護膜が形成されている構成
を有しており、またその製造方法においては成形型母材
にはそれほど精度を必要とせず、薄板部材をメッキ法で
形成することにすればそのために使用する転写型のみを
高精度に加工しておけば良く、またこの転写型は繰り返
し使用できるので高精度のガラス光学素子を大量に、安
価に製造できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるガラス光学素子成形
型の断面図
【図2】(a)〜(d)は同ガラス光学素子成形型の製
造方法を示す工程断面図
【図3】同ガラス光学素子成形型を用いたガラス光学素
子の製造方法を説明する図
【図4】同製造方法により製造されたガラス光学素子の
断面図
【図5】従来のガラス光学素子成形型の概略断面図
【符号の説明】
1 成形型母材 2 金属膜(薄板部材) 3 接着剤 4 保護膜 5 成形型
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片岡 秀直 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス光学素子の作用面に近似した形状
    に加工された成形型母材の面に前記ガラス光学素子の作
    用面の形状を有する薄板部材が接着剤を用いて接着され
    ており、かつ前記薄板部材の表面に保護膜が形成されて
    いるガラス光学素子成形型。
  2. 【請求項2】 薄板部材がガラス光学素子の作用面とは
    その凹凸が反転した形状を有する転写型の表面にメッキ
    法により形成され、その表面から剥離された金属膜であ
    る請求項1記載のガラス光学素子成形型。
  3. 【請求項3】 成形型母材が炭化タングステン(W
    C)、窒化チタン(TiN)、炭化チタン(TiC)、
    炭化クロム(Cr23)またはアルミナ(Al23)を
    主成分とする請求項1記載のガラス光学素子成形型。
  4. 【請求項4】 保護膜が金属窒化物、金属炭化物、金属
    硼化物、イリジウム(Ir)ータングステン(W)合
    金、ルテニウム(Ru)ータングステン(W)合金、イ
    リジウム(Ir)ータンタル(Ta)合金、ルテニウム
    (Ru)ータンタル(Ta)合金、イリジウム(Ir)
    ーレニウム(Re)合金またはルテニウム(Ru)ーレ
    ニウム(Re)合金からなる膜である請求項1記載のガ
    ラス光学素子成形型。
  5. 【請求項5】 成形型母材をガラス光学素子の作用面に
    近似した形状に加工する工程と、ガラス光学素子の作用
    面とはその凹凸が反転した作用面を有する転写型を加工
    する工程と、転写型の作用面に金属膜を形成する工程
    と、転写型の金属膜面を成形型母材に接着剤を用いて接
    着する工程と、金属膜を成形型母材側に残して転写型を
    成形型母材から剥離する工程と、金属膜表面に保護膜を
    形成する工程とを有するガラス光学素子成形型の製造方
    法。
  6. 【請求項6】 成形型母材が炭化タングステン(W
    C)、窒化チタン(TiN)、炭化チタン(TiC)、
    炭化クロム(Cr23)またはアルミナ(Al23)を
    主成分とする請求項5記載のガラス光学素子成形型の製
    造方法。
  7. 【請求項7】 保護膜が金属窒化物、金属炭化物、金属
    硼化物、イリジウム(Ir)ータングステン(W)合
    金、ルテニウム(Ru)ータングステン(W)合金、イ
    リジウム(Ir)ータンタル(Ta)合金、ルテニウム
    (Ru)ータンタル(Ta)合金、イリジウム(Ir)
    ーレニウム(Re)合金またはルテニウム(Ru)ーレ
    ニウム(Re)合金からなる膜である請求項5記載のガ
    ラス光学素子成形型の製造方法。
  8. 【請求項8】 転写型を構成する材料がガラスである請
    求項5記載のガラス光学素子成形型の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008013417A (ja) * 2006-07-07 2008-01-24 National Institute For Materials Science ガラスプレス用モールドの作製方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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