JPH07330345A - レンズの製造方法 - Google Patents

レンズの製造方法

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JPH07330345A
JPH07330345A JP15161294A JP15161294A JPH07330345A JP H07330345 A JPH07330345 A JP H07330345A JP 15161294 A JP15161294 A JP 15161294A JP 15161294 A JP15161294 A JP 15161294A JP H07330345 A JPH07330345 A JP H07330345A
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JP
Japan
Prior art keywords
lens
gel
outer peripheral
sol
mold
Prior art date
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Withdrawn
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JP15161294A
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English (en)
Inventor
Satoshi Noda
野田  聡
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07330345A publication Critical patent/JPH07330345A/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/12Other methods of shaping glass by liquid-phase reaction processes

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外周加工または外周への墨塗り工程を設定す
ることなく、安価にゴースト、フレアを解消でき、硬性
鏡等に利用されるロッド状レンズの破壊強度の向上を図
る。 【構成】 ゾルゲル法によるレンズの製造方法におい
て、円筒内面1aが粗面である型1内でゾルをゲル化さ
せ、ゲルにその粗面形状を転写し、乾燥、焼結の後得ら
れるガラスのレンズ2外周面を粗面にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カメラ、顕微鏡等の光
学機器に使用されるレンズの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に、レンズの外周部内面には、レ
ンズ系に斜めに入った光や、各レンズの面で反射した光
などが入射する。これらの光は、レンズ系で像を構成す
るためには好ましくない光線である。すなわち、外周部
内面で反射した光がさらに他の面等で反射を繰り返し、
結像面に到達するとゴースト、フレアとなって像の品質
を劣化させることとなるからである。
【0003】そこで、従来では、レンズ外周部にV溝を
入れたり、図2に示すように、レンズ2の外周部を砥石
4により研削して粗面3を形成する砂摺りや、墨塗りに
よって反射を抑制する工夫がなされている。
【0004】一方、近年、ゾルゲル法によって高付加価
値のレンズ作製が多く試みられている。その高付加価値
のレンズとは、非球面レンズ(特開昭63-112436 号公
報、特開昭63-295445 号公報など)、GRINレンズ
(特開昭60-42239号公報、特開昭63-277525 号公報な
ど)、そしてバイナリーオプティクス素子(特開平2-83
228号公報など)などである。これらのレンズをゾルゲ
ル法で作製する場合、細かな製法は異なるものの、原料
を混合して作製したゾルを注型してゲルを作製すること
は共通である。つまり、ゾルゲル法によれば、この注型
の型によってレンズの形状が決定される。ここで、鏡組
で偏心を出さないためや、GRINレンズの屈折率分布
を偏心なく媒質中に付与するためには、型の形状を正確
に真円にしなければならず、型の形状加工には細心の注
意が必要である。従来、このような形状を正確につくる
ため、また、ゲルの型からの剥離性をも考慮して、型の
内面は鏡面研磨するのが一般的であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】通常、レンズ外周部の
加工は心取り工程で行うが、最近では、心取りを行わな
い加工法が多くなってきており、外周部の加工はレンズ
のコストアップに直結してしまうことが多い。心取り加
工を行わない例としては、通常のレンズを安価に製造す
るために心を出しながら球面加工を行って心取り加工を
省略する場合と、レンズの性格上心取り加工の行えない
場合に分類できる。心取り加工の行えない場合とは、径
に対して厚みが極端に厚く加工上心取りが困難なロッド
状のレンズや、非球面レンズやGRINレンズ、バイナ
リーオプティクス素子など素子自体に光軸が存在してお
り心取り加工が理論的に不可能な場合である。後者の場
合では、心取り工程を設けないのが通常であり、外周部
の反射防止のために工程を付加することはコストアップ
に直結する。
【0006】また、前述のようにレンズ外周に墨を塗っ
て反射防止する方法も従来から行われているが、コスト
の観点からみれば、工程が1つ増すので好ましい製造方
法ではない。加えて、硬性鏡のような光学機器に利用す
るロッド状レンズの場合、ロッドが長いのでレンズに応
力がかかることがある。この場合、図2に示すように、
外周部を粗面3に加工すると、ロッド外周に多くの微小
クラック5を生じるため、ロッド状レンズの破壊強度を
著しく低下させることになってしまい、レンズの破壊を
招いていた。
【0007】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、従来のような外周加工または外周への墨
塗り工程を設定することなく、安価にゴースト、フレア
を解消でき、硬性鏡等に利用されるロッド状レンズの破
壊強度の向上を図ることができるレンズの製造方法を提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に係る発明は、ゾルゲル法によるレンズの
製造方法において、円筒内面が粗面である型内でゾルを
ゲル化させることとした。
【0010】
【作用】ゾルゲル法の基本的なプロセスは、液体原料か
ら液体状のゾルを作製した後、型の中に注ぎ、一定時間
放置しゲル化させてゼリー状のゲルを作り、そのゲルを
乾燥して多孔質体であるドライゲルとし、最後に焼成し
て密なガラス体とするものである。したがって、ゾルを
注ぐ型の形状によってレンズの形状が決定されることと
なる。そして、一般的には、レンズの偏心を抑えるため
にレンズの外形形状を真円にするため、また型からの剥
離性をも考慮して型の内面は鏡面研磨する。しかし、本
発明では、図1に示すように、あえて型1の円筒内面1
aを粗面にすることにより、ゲルにその粗面形状を転写
し、乾燥、焼結の後得られるガラスのレンズ2外周面を
粗面にすることにしたものである。
【0011】ゾルゲル法で作製されるゲルは、ゾルを型
内でゲル化させた後、ゲル内反応を充分に行わせるため
に熟成させると、ゲルの収縮があるため型から取り出し
易いという特長がある。また、ゾルゲル法では、できあ
がるガラス体はゲルに対して半径で1/2 〜1/3 、ゾル組
成によってはそれ以上の収縮をするため、型の円筒内面
に施す粗面の粗さは、所望の粗さの数倍の粗さに設定す
る必要がある。通常、レンズ外周部分は、ダイヤモンド
を電着した砥石またはメタルボンドで固めた砥石を使用
して研削し、表面粗さ(Rmax)を1〜5μmに仕上
げている。これらのことから、ゲルの段階ではRmax
を2〜3倍大きくすればよく、Rmax2〜30μm、
好ましくは、3〜10μmの範囲にすると良い。
【0012】本発明は、レンズのゴースト、フレアを防
止するために行うものであるため、型の内面に施す粗面
の形状は、成型した媒質がレンズになったときに光を充
分に乱反射させるような形状でなければならない。した
がって、型内面の加工の際の切削痕のような粗面は適当
でなく、一般に梨地面と言われるような不規則な面形状
や、規則的な粗面とするにしても反射光が満遍なく拡散
するような面が好ましい。また、寸法精度の出た型の内
面を粗面にするため、従来よりも型加工は複雑になるも
のの、型は繰り返し使用するので全てのレンズに対して
外径加工をすることと比べると大幅にコストの低減がで
きるのである。
【0013】
【実施例1】シリコンテトラエトキシド200ml、エ
タノール90ml及び2N−塩酸16mlを混合し、シ
リコンアルコキシドの部分加水分解を行った。次に、ジ
ルコニウムテトライソプロポキシド45gをイソプロパ
ノール100ml中に溶解させた溶液を加え、撹拌し
た。続いて、この溶液の中に、水、イソプロパノール、
ジメチルホルムアミドおよびアンモニア水の混合溶液を
滴下してゾルを調製した。得られたゾルをφ12mmで
内面にRmax5.2μmの粗面加工を施したポリプロ
ピレン管に注ぎ、管の両端を密閉して一昼夜室温中で静
置してウェットゲルを得た。このウェットゲルを60℃
の恒温槽中に入れて4日間熟成させ、熟成を終えたウェ
ットゲルの密閉蓋にピンホールを開けてから80℃恒温
槽中に入れ、蓋にピンホールを開けた状態で乾燥させ、
ドライゲルを得た。続いて、前記ドライゲルを管状炉に
いれ、途中350、400℃、1020℃で温度保持を
行いながら最高温度1150℃まで昇温して焼結したとこ
ろ、外周部分に型の内面の粗面が転写された半透明感の
ある焼結体が得られた。この焼結体を径方向に輪切りに
すると、外周部分は半透明であるが内部は透明な泡のな
いガラス体になっていた。このガラス体の両面(レンズ
面)を研磨してレンズを作製したところ、外周部がRm
axほぼ1.9μmの半透明な粗面部となり、外周部を
砂摺りした場合と同等の効果を奏し、ガラス内面での反
射によるゴースト、フレアは認められなかった。
【0014】
【実施例2】実施例1と同様にして調製したゾルをレン
ズ面が非球面形状、外周部分をRmax=3.4μmの
粗面に加工した型に流し込み、ゲルを作製した。このゲ
ルを実施例1と同様に処理して非球面レンズを作製し
た。この非球面レンズをそのままレンズとして使用した
が、外周部がRmaxほぼ1.3μmの半透明な粗面部
となり、外周部を砂摺りした場合と同等の効果を奏し、
ガラス内面での反射によるゴースト、フレアは認められ
なかった。
【0015】
【実施例3】テトラメチルシリケート30ml、テトラ
エチルシリケート30ml、トリエチルボレート12m
lを混合し、これに0.01規定の塩酸25mlを加えて1
時間撹拌し、部分加水分解反応を行った。ここに、1.
25mol/lの酢酸鉛水溶液110mlと酢酸30m
lを混合したものを添加してさらに3分間撹拌した後、
φ10mmで内面にRmaxが20μmの粗面加工を施
したポリプロピレン製容器に注ぎ入れ、容器に蓋をして
密閉し室温でゲル化させた。得られたゲルを3日間の熟
成を行い、さらに60℃のイソプロパノール(以下「I
PA」という):水=8:2の混合溶媒を用いた酢酸鉛
の0.6mol/l溶液中に浸漬し、酢酸の除去、及び
ゲルの熟成を行った。その後、このゲルをIPA、IP
A:アセトン=8:2、5:5、アセトンの順に各1日
間浸漬することにより、ゲル細孔中に酢酸鉛の微結晶を
析出、固定させた。
【0016】得られたゲルを0.3mol/lの酢酸カ
リウムのエタノール溶液であり、かつ0.15mol/
lの酢酸のエタノール溶液となるように調節した溶液1
50mlに16時間浸漬して分布付与させた後、IP
A:アセトン=5:5、アセトン、アセトンの順に各2
日間浸漬することにより、酢酸鉛、酢酸カリウムの微結
晶をゲル細孔中に析出、固定させた。このゲルを30℃
の乾燥空気中で6日間乾燥させてドライゲルとした。得
られたドライゲルを管状炉に移し、酸素およびヘリウム
をフローしながら570℃まで昇温して焼結したとこ
ろ、外周部分に半透明感のある焼結体が得られた。この
焼結体を径方向に輪切りにすると、外周部分が半透明で
あるが内部は透明な泡のないガラス体になっていた。こ
のガラス体の両面(レンズ面)を研磨してレンズを作製
したところ、外周部がRmaxほぼ1.5μmの粗さを
有する粗面となり、外周部を砂摺りした場合と同等の効
果を奏し、ガラス内面での反射によるゴースト、フレア
は認められなかった。
【0017】
【実施例4】テトラメチルシリケート50mlに0.0
1規定の塩酸25mlを加えて1時間撹拌し、部分加水
分解反応を行った。ここに、1.5mol/lの酢酸バ
リウム水溶液98mlと酢酸40mlを混合したものを
添加した。これをさら3分間程撹拌した後、内面の粗さ
をRmax9.5μmの仕上げたφ10mmのテフロン
製容器に注ぎ入れ、容器に蓋をして密閉し室温でゲル化
させた。得られたゲルを5日間熟成し、さらに60℃の
IPA:水=6:4の混合溶媒を用いた酢酸バリウムの
0.45mol/l溶液中に浸漬し、酢酸の除去、及び
ゲルの熟成を行った。このゲルをメタノール:エタノー
ル=5:5、エタノール、エタノール:アセトン=5:
5、アセトンの順に浸漬することにより、ゲル細孔中に
酢酸バリウムの微結晶を析出、固定させた。
【0018】得られた均質ゲルを0.3mol/lの酢
酸カリウムのメタノール溶液であり、かつ0.15mo
l/lの酢酸のメタノール溶液となるように調節した溶
液150mlに12時間浸漬して分布付与させた後、
0.2mol/lの酢酸に45分間浸漬してゲル外周部
の酢酸バリウムを溶出させ、続いてエタノール:アセト
ン=5:5、アセトン、アセトンの順に浸漬することに
より、酢酸バリウム、酢酸カリウムの微結晶をゲル細孔
中に析出、固定させた。
【0019】このゲルを30℃の乾燥空気中で5日間乾
燥させてドライゲルとした。得られたドライゲルを管状
炉により酸素およびヘリウムをフローしながら730℃
まで昇温して焼結することにより割れのない約φ4mm
の全体に半透明な焼結体が得られた。この焼結体を径方
向に輪切りにすると、外周部分が半透明であるが内部は
透明な泡のないガラス体になっていた。このガラス体の
両面(レンズ面)を研磨してロッド状レンズとし、硬性
鏡のリレーレンズを作製した。このレンズは、Rmax
ほぼ5.1μmの粗さを有する半透明部となり、外周部
を砂摺りした場合と同等の効果を奏し、ガラス内面での
反射によるゴースト、フレアは認められなかった。
【0020】本発明は、ゾルゲル法によるレンズの製造
方法に関するが、型にレンズ媒質の原料を入れて成型す
る工程を有するレンズの製造方法、ガラスプレス、プラ
スチックレンズの射出成型や注型成型、プレス成型等に
おいても同様に、円筒内面が粗面である型によって成型
することとすれば同様の効果があることは言うまでもな
い。しかし、先に述べたように、成型体を型から取り出
すことを考えると、成型体の収縮が最も大きいゾルゲル
法に最も適していると言える。
【0021】
【発明の効果】以上のように、本発明のレンズの製造方
法によれば、外周加工工程を削減することができ、外周
加工工程にかかる工数が削減できる。また、外周加工に
よって、非球面レンズ、GRINレンズ、バイナリーオ
プティクス素子などの素子の持つ光軸の心ズレをおこさ
ないようになるとともに、機械加工を行わないことか
ら、外周面に微小クラックが入らず、破壊強度が向上
し、硬性鏡のロッド状レンズの場合にも応力による破壊
が低減する。さらに、粗面の精度がレンズ間で均一化
し、品質が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を概念的に示す工程図である。
【図2】従来技術を概念的に示す工程図である。
【符号の説明】
1 型 2 レンズ 3 粗面 4 砥石 5 微小クラック

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゾルゲル法によるレンズの製造方法にお
    いて、円筒内面が粗面である型内でゾルをゲル化させる
    ことを特徴とするレンズの製造方法
JP15161294A 1994-06-09 1994-06-09 レンズの製造方法 Withdrawn JPH07330345A (ja)

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JP15161294A JPH07330345A (ja) 1994-06-09 1994-06-09 レンズの製造方法

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JP15161294A JPH07330345A (ja) 1994-06-09 1994-06-09 レンズの製造方法

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003080520A1 (en) * 2002-03-15 2003-10-02 Yazaki Corporation Method for making thin fused glass articles
JP2008175991A (ja) * 2007-01-17 2008-07-31 Fujinon Corp 光学素子および光学ユニット

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