JPH0699159B2 - 光学素子の成形方法 - Google Patents

光学素子の成形方法

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JPH0699159B2
JPH0699159B2 JP63271796A JP27179688A JPH0699159B2 JP H0699159 B2 JPH0699159 B2 JP H0699159B2 JP 63271796 A JP63271796 A JP 63271796A JP 27179688 A JP27179688 A JP 27179688A JP H0699159 B2 JPH0699159 B2 JP H0699159B2
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    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
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    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、加熱軟化したガラス素材を成形型によりプレ
スして光学素子を成形する方法に関する。
〔従来の技術〕
ガラス素材を加熱軟化したのち、成形型により非球面の
ガラスレンズ等の光学素子をプレス成形する方法におい
て、成形用のガラス素材の形状が不定で変形量が大きい
と成形性が良くなかったり、ガラス素材の表面粗さが悪
いとか体積のバラツキが大きいと成形された光学素子が
充分な光学性能を満足しなくなる。そのために、ガラス
素材は予めカーブジェネレーターにより所望のレンズ形
状に近似の形状に加工し、また表面を研摩処理によりRm
ax=0.05μm以下に仕上げるとともに所定の大きさ(体
積)に調寸する必要があった。
ところで前記のような研摩加工により、ガラス素材表面
に研摩剤の残留や研摩によるヤケ等の不具合を生ずるこ
とがあり、この対策として下記のような技術が提示され
ている。
特開昭61−251526号公報には、断熱材で作った密閉可能
な予熱炉内に支持体を介して受台を配置し、この受台に
て調寸されたガラス素材の縁を支持しながら予熱炉内を
均等に加熱することにより、ガラス素材のほとんどの面
が加熱気体と触れることになり、素材が加熱,軟化され
表面粗さが小さくなって滑らかな表面を持つガラス素材
を得る方法が記載されている。
また、特公昭62−28090号公報には、最終レンズ形状に
近い研削品をホルダーに置いてガラス転移点以上に予備
加熱し、ついで研削品の表面にディフォーカスした炭酸
ガスレーザ光を照射して加熱,軟化した鏡面を得る方法
が記載されている。
さらに特開昭48−60118号公報には、ダイヤモンド加工
で生じた粗表面を有するガラスレンズの表面に高周波プ
ラズマトーチで発生される高熱を当てることにより数秒
以内で滑らかな表面を得る方法が記載されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら特開昭61−251526号公報記載の方法は、ガ
ラス素材の全体がガラス軟化点よりも高い温度に加熱さ
れるので、ガラス素材がその自重によりたわみ変形を生
ずる。そのためにプレス成形時の変形量が大きくなって
光学性能を満足する形状が得にくくなる。また特開昭48
−60118号公報記載の方法は、研削によるガラス素材の
形状を維持した状態で粗表面を滑らかな表面に加工でき
るが、ガラス素材内部と表面部との温度差が大きいため
に、ガラス素材内部に応力が発生し、ガラス素材が割れ
てしまうことがある。
さらに、特公昭62−28090号公報記載の方法は、ガラス
素材の内部応力の発生は小さいので割れることはない
が、炭酸ガスレーザ加工機が非常に高価なために、成形
されたレンズコストのアップになる不具合がある。
本発明は上記不具合に鑑みなされたもので、安価な装置
にて短時間で滑らかな表面を有するガラス素材を得、成
形性が良くかつ安価な光学素子の成形方法を提供するこ
とを目的とする。
〔課題を解決するための手段及び作用〕
本発明は、予め所望のレンズ形状に近似の形状に形成さ
れたガラス素材を転移点以上屈伏点以下の温度に予備加
熱した後、ガラス素材の軟化点以上に加熱された高温の
気体をガラス素材の成形表面に吹き付けることによりガ
ラス素材の表層部を加熱,軟化し、表面の粗さをRmax=
0.05μmの滑らかな面としてからガラス素材のプレス成
形を行うものである。
本発明によれば、プレス成形時のプラス素材の内部は転
移点以上屈伏点以下の温度範囲であり、表層部のみ軟化
点以上に加熱されるので、予め形成されたガラス素材の
形状をほとんど変形することなくプレス成形できる。
〔実施例〕
以下本発明を実施例により説明する。
(第1実施例) 第1図は第1実施例を説明するための要部を断面にした
成形装置を示す。図において、筒状の予備加熱炉1の内
部にはヒータ2が配設されている。予備加熱炉1の一端
には、加熱軟化したガラス素材をプレス成形する成形室
3が連接されている。成形室3には、上下方向にそれぞ
摺動自在で、各端面に所望のレンズ面形状を形成した上
型4,下型5が配設されるとともに、上型4,下型5をそれ
ぞれ所望の型温度に加熱するヒータ6,7が断熱材8,9にて
囲まれている。上型4の端部側に設けられた10は、上型
4側に貼り着いたレンズを、上型4から離型するための
離型リングである。なお上型4,下型5の駆動装置、型温
度の測定具は不図示である。予備加熱炉1の成形室3側
寄りには、それぞれ高温熱風発生機(不図示)に連接さ
れた一対の中空状のノズル11が対向配設されている。従
って、予備加熱炉1の他端(図において左側)から、被
成形のガラス素材12を鍔付のリング状の載置皿13に載置
した状態で、進退自在な搬送アーム14端に支持しつつガ
ラス素材12を搬送すると、ガラス素材12の成形面は一対
のノズル11間および上型4,下型5間に移動するようなっ
ている。
上記成形装置により、被成形のガラス素材12として重フ
リントガラス(転移点443℃,屈伏点470℃,軟化点567
℃)を用いて成形する場合について述べる。まずガラス
素材12を、カーブジェネレーターにより所望のレンズ形
状(非球面形状)に近似の曲率半径R=45mmに両面とも
研削加工し、厚さ4mm,外径16mmとした。この研削加工面
の表面粗さはRmax=2.5μmであった。このガラス素材1
2を載置皿13に載置して搬送アーム14により支持しつつ
予備加熱炉1内に搬送する。予備加熱炉1内のヒータ2
によりガラス素材12を460℃に均一に加熱した後、搬送
アーム14によって一対のノズル11間に搬送する。高温熱
風発生機から供給される高温熱風ノズル11出口の温度
は、約900℃であり、ノズル11出口とガラス素材12表面
を10mm離隔した状態にて、約15秒間加熱軟化させる。成
形面の形状変化を調べるために、搬送アーム14を後退
し、ガラス素材12を載置皿13から取り出し冷却した。こ
のときのガラス素材12は表面粗さRmax=0.035μmとな
っていた。またガラス素材12の曲率半径は、上面側がRm
ax=46.5mm,下面側がR=43.7mmに変化していた。この
後、このガラス素材を再加熱して、転移点温度付近に加
熱保持した上型4,下型5によりプレス成形を行った。成
形時に上型4に貼り着いた成形レンズは、上型4の上昇
中に離型リング10によって離形され、載置皿13内に収納
されて搬送アーム14にて搬出した。所望のレンズ形状
(非球面形状)に成形したレンズは、光学性能を満足す
る高精度なものであった。また、ノズル11間で約15秒間
加熱軟化したガラス素材12を上型4,下型5間に直行して
プレス成形して得られたレンズも同様に高精度なもので
あった。
(第2実施例) 上記成形装置により、ガラス素材としてケイ酸塩ガラス
(転移点648℃,屈伏点679℃,軟化点737℃)を用いた
場合について述べる。ガラス素材12の形状は、第1実施
例と同様に、外径16mm,厚さ4mm,被成形面の曲率半径R
=45mmの球面,表面粗さRmax=2.5μmにした。このガ
ラス素材12を載置皿13に載置して搬送アーム14により搬
送し、予備加熱炉1内にて670℃に均一に加熱した後、
一対のノズル11間に搬送し、高温熱風発生機から供給さ
れる約1050℃に加熱された高温熱風により30秒間加熱処
理した。このときのガラス素材の表面粗さRmax=0.04μ
mとなっており、球面形状は上面側R=46.2mm,下面側
R=44.1mmとなっていたが、上型4,下型5によりプレス
成形したレンズは高精度なものであった。
(第3実施例) 上記成形装置により、ガラス素材としてホウケイ酸塩ガ
ラス(転移点565℃,屈伏点624℃,軟化点715℃)を用
いた場合について述べる。ガラス素材12の形状は、第1,
2実施例と同様に、外径16mm,厚さ4mm,被成形面の曲率半
径R=45mmの球面,表面粗さRmax=2.5μmに加工し
た。このガラス素材12を載置皿13に載置して搬送アーム
14により搬送し、予備加熱炉1内にて600℃に均一に加
熱した後、一対のノズル11間に搬送し、高温熱風発生機
から供給される約1000℃に加熱された高温熱風により、
20秒間加熱軟化処理した。このときのガラス素材の表面
粗さRmax=0.03μmとなっており、球面形状は上面側R
=46.7mm,下面側R=43.3mmとなっていたが、上型4,下
型5によりプレス成形したレンズは、第1実施例と同様
に高精度なものであった。
上記各実施例においては、両凸の非球面レンズについて
説明したが、これに限定されることなく両凹レンズや他
の形状のレンズあるいはプリズム等の光学素子について
も適用できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、安価な高温熱風発生機の熱風により、
ガラス素材形成時の研削加工面を研摩することなくプレ
ス成形可能な滑らかな表面にでき、かつガラス素材時の
形状からの変形が少ないので成形性にすぐれ、ガラス素
材内部と表層部との温度差による割れもないので、プレ
ス成形された光学素子の大巾なコスト低減が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施するための成形装置の例を示す要
部の断面図である。 1…予備加熱炉 2,6,7…ヒータ 3…成形室 4…上型 5…下型 11…ノズル 12…ガラス素材 13…載置皿 14…搬送アーム

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所望の光学素子形状に近似の形状に研削加
    工された表面粗さRmax=0.05μmより大きい状態のガラ
    ス素材を、リング状を形成する支持部材に支持して加熱
    炉内に搬送する工程と、 前記支持部材に支持した状態で前記ガラス素材を、該ガ
    ラス素材の転移点以上屈伏点以下の温度に加熱する工程
    と、 加熱後、支持部材に支持した状態で前記ガラス素材の被
    成形表面の上下両面に、前記ガラス素材の軟化点以上に
    加熱された高温の気体を吹き付けてガラス素材の各表層
    部を加熱軟化してその表面粗さRmax=0.05μm以下にす
    る工程と、 前記ガラス素材を支持部材に支持した状態で一対の成形
    型間に搬送し、該ガラス素材の被成形表面を該成形型に
    より所望の光学素子形状にプレス成形する工程と、 を有することを特徴とする光学素子の成形方法。
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