JPH0812352A - 光学素子の成形方法 - Google Patents

光学素子の成形方法

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JPH0812352A
JPH0812352A JP17758594A JP17758594A JPH0812352A JP H0812352 A JPH0812352 A JP H0812352A JP 17758594 A JP17758594 A JP 17758594A JP 17758594 A JP17758594 A JP 17758594A JP H0812352 A JPH0812352 A JP H0812352A
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JP
Japan
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molding
glass material
heating
optical element
shape
Prior art date
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Pending
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JP17758594A
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English (en)
Inventor
Nobuyoshi Iwasaki
暢喜 岩崎
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0812352A publication Critical patent/JPH0812352A/ja
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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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00Press-moulding glass
    • C03B2215/40Product characteristics
    • C03B2215/46Lenses, e.g. bi-convex
    • C03B2215/47Bi-concave
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00Press-moulding glass
    • C03B2215/40Product characteristics
    • C03B2215/46Lenses, e.g. bi-convex
    • C03B2215/48Convex-concave

Abstract

(57)【要約】 【目的】 凹レンズを成形する場合に、特に外径が小さ
くて偏肉の大きい凹レンズを、簡単な構造の成形機によ
り、高精度に成形する。 【構成】 光学素子を加熱軟化して、一対の凸形状の成
形型を用いて凹レンズ2Cをプレス成形する光学素子の
成形方法において、加熱軟化後の中心部の厚さが、外周
部の厚さよりも厚いガラス素材2Bを用いて凹レンズ2
Cをプレス成形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラスなどの光学成形
素材を加熱軟化し、プレス成形にて非球面レンズなどの
光学素子を製造する方法に係り、詳しくは、凹レンズな
どの発散光学系レンズを製造する場合の成形方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、光学素材を加熱軟化し、プレス成
形にて光学素子を製造する方法として、特開平2−51
432号公報所載の技術が開示されている。この技術
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
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、および良好なるレンズ完成品を製出しうるようにし
たものである。
【0003】一方、肉厚差の大きいガラス素材を用いて
成形する場合、押圧成形中にガラス素材の一部が先に固
化して、全押圧力を固化した部分で受けてしまい、まだ
十分に固化していない温度の高い部分に圧力が加わら
ず、成形が完了した時点にて、温度が高く圧力がかから
なかった部分がヒケとなり所定の形状に反転しないとい
う問題点の解決手段として、特開平2−133325号
公報所載の技術が開示されている。これは、ガラス素材
を加熱軟化するにあたり、ガラス素材の厚肉部より、薄
肉部が高温となる様に加熱するというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のうち、
特開平2−51432号公報所載の技術では、加熱軟化
後のガラス素材の形状が所望の光学素子の形状に対して
近似しているため、たとえば、所望の光学素子の形状に
偏肉があり、厚肉部と薄肉部の差が大きいガラス素材の
場合は、プレス成形時に成形型により厚肉部より薄肉部
が早く冷却され、厚肉部と薄肉部とで収縮量が異なり、
所望の面精度が得られないという問題点があった。
【0005】また、特開平2−133325号公報所載
の技術では、特開平2−51432号公報所載の技術の
問題点は克服されるものの、ガラス素材の厚肉部より薄
肉部の温度を高くして加熱するためには、2つの独立し
た加熱装置が必要であり、また、大きさの異なる光学素
子を成形する場合は加熱装置の設定を変更しなければな
らず、これらのために、成形機の構造が複雑化し高価と
なるという問題点があった。また、外径の小さな光学素
子を成形する場合には、構造上、ガラス素材に温度差を
設けて加熱することは不可能に近いという問題点もあっ
た。
【0006】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であって、本発明の目的は、凹レンズを成形する場合
に、特に外径が小さくて偏肉の大きい凹レンズを、簡単
な構造の成形機により、高精度に成形する方法を提供す
ることである。
【0007】
【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または2に係る発明は、光学素子を加熱軟
化して、一対の凸形状の成形型を用いて凹レンズをプレ
ス成形する光学素子の成形方法において、加熱軟化後の
中心部の厚さが、外周部の厚さよりも厚いガラス素材を
用いて凹レンズをプレス成形することを特徴とする。
【0008】
【作用】請求項1または2に係る発明の作用は、加熱軟
化後のガラス素材の中心部が外周部より厚くなると、中
心部の熱容量が外周部の熱容量より大きくなり、プレス
成形時において、冷却固化される際、成形型が接触して
もその熱量で成形型中心部が一時的に加熱され、ガラス
全体の冷却速度は中心部と外周部とでは差がなくなり、
凹レンズは均一に収縮し、適正な面精度が得られること
である。請求項2に係る発明の作用は、上記作用に加
え、平板状のガラス素材を、ガラスの表面張力の作用に
より両凸にすることである。
【0009】
【実施例1】図1〜図5は第1実施例を示し、図1は本
実施例の光学素子の成形方法に用いる成形装置、図2は
本実施例の成形方法を示す工程図、図3は変形例の成形
方法を示す工程図、図4は本実施例および変形例の成形
型の中心部と外周部との温度差を示す図表、図5は比較
例の成形型の中心部と外周部との温度差を示す図表であ
る。
【0010】まず、本実施例の光学素子の成形方法に用
いる成形装置1について説明する。図1において、成形
装置1は、搬送部11、加熱部12および成形型13か
ら構成される。搬送部11は、ガラス素材2を載置した
搬送治具3と、搬送アーム4とからなり、搬送アーム4
は、搬送治具3を載置して、加熱部12の内部と、成形
型13の上型5と下型6の間と、図示しない搬送治具3
の搭載部とを移動する。加熱部12は、加熱炉8からな
り、ヒータ7を内蔵する。ヒータ7は図示しない制御装
置により、温度制御されている。成形型13は、上型5
と下型6とからなり、それぞれ、凸面の成形面5a,6
aを有している。
【0011】つぎに、本実施例の光学素子の成形方法に
ついて説明する。図2において、 (c)は、成形後の形状
(一点鎖線で表示した部分を含む形状)および成形品2
Cの形状を示し、一面側2aはR=17mmの球面、他面
側2bは近似R=8mmの非球面、仕上がり外径は8mm、
硝材はSF11の両凹レンズである。また、 (a)は、加
熱前のガラス素材2Aを示し、一面側2a、他面側2b
ともR=20mmの両凸レンズで、予め研削研磨仕上げさ
れている。このガラス素材2Aを搬送治具3に載置し、
搬送アーム4により加熱炉8内に移送し、加熱する。加
熱条件は850℃で40秒である。このときの加熱後の
ガラス素材2Bの形状を確認したところ、図2の(b) に
示すように、一面側2aは概略R=21mm、他面側2b
は概略R=19mmとなり、加熱軟化後のガラス素材2の
形状も両凸であった。このガラス素材2Bを成形型13
の上型5と下型6の間に移送し、プレス圧力50kgf に
て成形した。この条件で成形した結果、図2の(c) に示
すように、所望の両凹レンズの成形品2Cが得られ、面
精度は、一面側2aでPV=0.4μm、他面側2bで
PV=0.5μmとなった。なお、成形品2Cは、成形
し冷却固化後、外径8mmに心取り加工されたものであ
る。
【0012】また、本実施例の変形例として、同一の両
凹レンズを成形するにあたり、ガラス素材2Aの形状
を、図3の(a) に示すように、両平面にしてみた。この
ガラス素材2Aを本実施例と同様にして、加熱炉8にて
加熱する。加熱条件は820℃で、50秒である。この
ときの加熱後のガラス素材2Bの形状を確認したとこ
ろ、図3の(b) に示すように、一面側2aは概略R=8
0mm、他面側2bは概略R=35mmとなり、加熱軟化後
のガラス素材2Bの形状も両凸であった。これは、この
温度におけるガラス素材2Bの粘度により、表面張力が
働くためである。表面張力が作用するするためのガラス
の粘度は、106 ポアズ以下であり、硝種によって加熱
温度および時間を選択する必要がある。このガラス素材
2Bを、本実施例と同様にして、成形型13により、プ
レス圧力40kgf にて成形した。この条件で成形した結
果、図2の(c) に示すように、所望の両凹レンズの成形
品2Cが得られ、面精度は、一面側2aでPV=0.4
μm、他面側2bでPV=0.5μmとなり、本実施例
と同一の結果を得た。
【0013】また、比較例としてつぎの条件で成形をし
てみた。すなわち、ガラス素材2Aの形状を、図2の
(c) の両凹レンズの仕上がり形状に近くし、一面側2a
はR=17mm、他面側2bはR=8mmとして、加熱軟化
後のガラス素材の形状が所望の両凹レンズに近似した形
状になるようにした。加熱条件は、750℃で、40秒
とし、プレス圧力は50kgf で成形した。成形品の面精
度は、一面側2aでPV=0.8μm、他面側2bでP
V=0.9μmとなり、所望の面精度は得られなかっ
た。
【0014】なお、本実施例、変形例および比較例と
で、成形条件が若干相違するのは、それぞれのガラス素
材に合致する最適の条件を示したためである。また、上
記試験の効果確認のため、上型5の成形面5a近くの中
心と周辺の型温度を計測したところ、図4に示すよう
に、本実施例および変形例の両凸ガラス素材を用いた場
合は、型温度が周辺より中心の方が高くなっている。つ
まり、成形時に凹レンズの薄肉部に相当する部分のガラ
スの冷却が遅れ、厚肉部に相当する部分のガラスの冷却
との温度差が少なくなり、転写性が向上している。これ
に対し、比較例の両凹レンズに近似したガラス素材を用
いた場合は、図5に示すように、型温度が中心より周辺
の方が高くなっている。これは、凹レンズの薄肉部に相
当する部分のガラスの冷却が、厚肉部に相当する部分の
ガラスの冷却より速くなり、温度差が広がって所望の面
精度が得られないのである。
【0015】上記のように、加熱軟化後のガラス素材の
形状の中心部を、外周部より厚くすることにより、高精
度の両凹レンズが得られる。また、両平面のガラス素材
を用いても、加熱条件により加熱軟化後の形状の中心部
を、外周部より厚くすることにより、高精度の両凹レン
ズが得られ、さらに、当初のガラス素材を凸状にする工
数が省け、製造コストを低減することができる。
【0016】
【実施例2】つぎに、第2実施例として、凸面の絶対R
の方が、凹面の絶対Rより大きい凹メニスカスレンズを
成形する場合について説明する。凸面の絶対Rの方が凹
面の絶対Rより大きいということは、レンズ外周の厚さ
よりも中心の厚さが薄いということである。
【0017】図6〜図7は第2実施例を示し、図6は本
実施例の光学素子の成形方法に用いる成形装置、図7は
本実施例の成形方法を示す工程図である。図6におい
て、本実施例に用いる成形装置は、基本的には第1実施
例と同じであるので、同一の部材には同一の符号を付し
て説明を省略し、異なる部分のみ説明する。異なる部分
は、成形型13であり、成形品が凹メニスカスレンズで
あるため、上型14の成形面14aは凹面に、下型15
の成形面15aは凸面に、しかも凹面の絶対Rの方が凸
面の絶対Rより大きく形成されているところにある。そ
の他の構成は第1実施例と同じである。
【0018】つぎに、本実施例の光学素子の成形方法に
ついて説明する。図6における搬送アーム4の移送によ
る成形過程、および成形後の加工は第1実施例と同一の
ため、説明を省略する。図7において、 (c)は、成形後
の形状(一点鎖線で表示した部分を含む形状)および成
形品16Cの形状を示し、一面側16aは凸R=17mm
の球面、他面側16bは凹R=8mmの球面、仕上がり外
径は8mm、硝材はSF11の凹メニスカスレンズであ
る。また、 (a)は、加熱前のガラス素材16Aを示し、
一面側16aは凸R=7mm、他面側16bは平面の平凸
レンズで、予め研削研磨仕上げされている。加熱条件
は、850℃で40秒加熱、プレス圧力は、50kgf で
成形した。このときの加熱軟化後のガラス素材16Bの
形状を確認したところ、図7の(b) に示すように、一面
側16aは概略凸R=8mm、他面側16bは概略凸R=
30mmとなり、加熱軟化後のガラス素材16Bの形状は
両凸であった。この条件で成形した結果、図7の(c) に
示すように、所望の凹メニスカスレンズの成形品16C
が得られ、面精度は、一面側16aでPV=0.4μ
m、他面側16bでPV=0.5μmとなった。
【0019】上記のように、加熱軟化後のガラス素材の
形状の中心部を、外周部より厚くすることにより、高精
度の凸面の絶対Rの方が凹面の絶対Rより大きい凹メニ
スカスレンズが得られる。
【0020】なお、本実施例においては、ガラス素材に
ついても、両凸、平凸のみならず、外周よりも中心の厚
さが厚ければメニスカス形状でもよく、所望のレンズ形
状に合わせてガラス素材の形状を選択すればよい。ま
た、第1実施例の変形例におけるように、平板状のガラ
ス素材を用いて加熱条件を選択し、加熱により表面張力
を利用して凸状化してもよい。
【0021】
【発明の効果】請求項1〜2に係る発明によれば、凹レ
ンズを成形する場合に、特に外径が小さくて偏肉の大き
い凹レンズを、簡単な構造の成形機により、高精度に成
形することができる。請求項2に係る発明によれば、上
記効果に加え、平板状のガラス素材を、ガラスの表面張
力の作用により両凸にして、凸状のガラス素材と同一の
働きをするので、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の光学素子の成形方法に用いる成形
装置である。
【図2】第1実施例の成形方法を示す工程図である。
【図3】第1実施例の変形例の成形方法を示す工程図で
ある。
【図4】第1実施例および変形例の成形型の中心部と外
周部との温度差を示す図表である。
【図5】比較例の成形型の中心部と外周部との温度差を
示す図表である。
【図6】第2実施例の光学素子の成形方法に用いる成形
装置である。
【図7】第2実施例の成形方法を示す工程図である。
【符号の説明】
1 成形装置 2 ガラス素材 2A 加熱前のガラス素材 2B 加熱軟化後のガラス素材 2C 成形品 3 搬送治具 4 搬送アーム 5 上型 6 下型 7 ヒータ 8 加熱炉

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学素子を加熱軟化して、一対の凸形状
    の成形型を用いて凹レンズをプレス成形する光学素子の
    成形方法において、 加熱軟化後の中心部の厚さが、外周部の厚さよりも厚い
    ガラス素材を用いて凹レンズをプレス成形することを特
    徴とする光学素子の成形方法。
  2. 【請求項2】 当初のガラス素材の形状が両平面のもの
    を用い、加熱軟化後のガラス素材の中心部の厚さが、外
    周部の厚さよりも厚くなるように、ガラス素材を加熱軟
    化させ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。
JP17758594A 1994-07-05 1994-07-05 光学素子の成形方法 Pending JPH0812352A (ja)

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JP17758594A JPH0812352A (ja) 1994-07-05 1994-07-05 光学素子の成形方法

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6201689B1 (en) 1997-12-05 2001-03-13 Olympus Optical Co., Ltd. Electronic appliance
WO2001085629A1 (de) * 2000-05-11 2001-11-15 Schott Glas Verfahren und vorrichtung zur herstellung von dünnen scheibenförmigen glasrohlingen durch pressen

Cited By (2)

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US6201689B1 (en) 1997-12-05 2001-03-13 Olympus Optical Co., Ltd. Electronic appliance
WO2001085629A1 (de) * 2000-05-11 2001-11-15 Schott Glas Verfahren und vorrichtung zur herstellung von dünnen scheibenförmigen glasrohlingen durch pressen

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Legal Events

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A02 Decision of refusal

Effective date: 20060516

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