JPH1160251A - Formation of optical element - Google Patents

Formation of optical element

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Publication number
JPH1160251A
JPH1160251A JP20890597A JP20890597A JPH1160251A JP H1160251 A JPH1160251 A JP H1160251A JP 20890597 A JP20890597 A JP 20890597A JP 20890597 A JP20890597 A JP 20890597A JP H1160251 A JPH1160251 A JP H1160251A
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JP
Japan
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preform
heating
boundary portion
glass
molding
Prior art date
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Pending
Application number
JP20890597A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Kamata
善浩 釜田
Toshiya Tomisaka
俊也 富阪
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1160251A publication Critical patent/JPH1160251A/en
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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
    • C03B11/12Cooling, heating, or insulating the plunger, the mould, or the glass-pressing machine; cooling or heating of the glass in the mould
    • C03B11/122Heating

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process for forming an optical element free from appearance defect and having excellent optical performance even from a glass preform having a polyhedral form and a boundary part at the connection part of the faces. SOLUTION: This forming process of an optical element includes a step to heat and deform a preform holding a forming face and a side face and having a boundary part at the connection part of the faces and a step to press the preform between molds. In the above process, the boundary part of the preform is locally heated at a temperature corresponding to the viscosity of 10<3> to 10<6> poise to form a free surface at the part constituting the boundary part.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、球面または非球面
を有する光学レンズもしくはプリズム等の光学ガラス素
子を成形する方法に関する。より詳しくは、棒状、円柱
状、円錐状、三角柱状、ブロック状などの形状に加工さ
れたガラス塊を加熱変形させた後、金型間で成形するこ
とにより、光学ガラス素子を成形する方法に関する。
The present invention relates to a method for forming an optical glass element such as an optical lens or prism having a spherical or aspherical surface. More specifically, the present invention relates to a method of forming an optical glass element by heating and deforming a glass block processed into a shape such as a rod, a column, a cone, a triangle, and a block, and then forming the mold between molds. .

【0002】[0002]

【従来の技術】光学素子の従来からの成形方法として
は、鏡面を有する金型対により加圧成形するプレス成形
法がその代表的な方法である。このプレス成形法におい
ては、予めガラス塊を所定の形状に加工してある程度の
面精度を有するプリフォームを形成し、このプリフォー
ムを再加熱して所望の面精度を付与すべく金型により成
形する「再加熱法」が一般的であり、高精度を要求され
るガラスレンズでも大量生産が可能である。
2. Description of the Related Art As a conventional molding method of an optical element, a press molding method in which pressure molding is performed using a pair of mirror-finished dies is a typical method. In this press molding method, a glass lump is previously processed into a predetermined shape to form a preform having a certain degree of surface accuracy, and the preform is reheated and molded with a metal mold to give a desired surface accuracy. The "reheating method" is common, and mass production is possible even for glass lenses that require high precision.

【0003】この再加熱法によれば、プリフォームの形
状が成形の重要なファクターとなるため、プリフォーム
の製造に関し、これまでに様々な提案がなされてきた。
プリフォームには、大別して溶融したガラス流を所定体
積に管理しつつ切断、または滴下させて形成するゴブプ
リフォームと、ガラス塊を研削・研磨することにより得
られる研磨プリフォームとがある。高精度または大口径
の光学素子の成形には形状の管理が比較的容易な研磨品
が適している。研磨プリフォームの代表的な形状とし
て、円柱状プリフォームがあげられる。円柱状プリフォ
ームは、一般にプリフォーム径に相当する直径を有する
ガラスロッドを切断し、その端面を、成形する光学素子
の形状に応じて曲面状または平面状に研削・研磨加工す
ることによって得られ、特に、比較的安価で大量生産が
可能であるため光学素子の成形用に広く用いられてい
る。
According to the reheating method, since the shape of the preform is an important factor in molding, various proposals have been made on the production of the preform.
The preforms are roughly classified into a gob preform formed by cutting or dropping a molten glass flow while controlling it to a predetermined volume, and a polishing preform obtained by grinding and polishing a glass lump. A polished product whose shape is relatively easy to manage is suitable for molding a high-precision or large-diameter optical element. A typical example of the polishing preform is a cylindrical preform. A cylindrical preform is generally obtained by cutting a glass rod having a diameter corresponding to the diameter of the preform, and grinding and polishing the end surface into a curved surface or a planar shape according to the shape of the optical element to be molded. In particular, since they are relatively inexpensive and can be mass-produced, they are widely used for molding optical elements.

【0004】ところが、研磨品を使用する場合、プリフ
ォームの表面はほぼ鏡面、即ち、面粗さにしてRmax
0.02μm以下となる程度まで仕上げ加工し、表面の
凹凸をなくしておく必要があり、この仕上げが不十分な
場合はプレス成形の際、プリフォーム表面の凹凸部分と
金型との間に閉じこめられたエアにより、光学素子表面
にエア溜まりやクレータ状の凹部が発生し、所望の鏡面
が得られないため、本願出願人の特願平8−34508
2号公報等においては、ガラス材料を軟化点以上にまで
加熱して、Rmax0.1〜5μm程度のガラス材料の
表面をRmax0.05μm程度にまで鏡面化した後、
プレスする方法が提案されている。
However, when a polished product is used, the surface of the preform is almost mirror-finished, that is, the surface roughness is Rmax.
It is necessary to finish the surface to a level of 0.02 μm or less to eliminate surface irregularities. If this finish is insufficient, confine the surface between the irregularities on the preform surface and the mold during press molding. Due to the generated air, an air pocket or a crater-shaped concave portion is generated on the surface of the optical element, and a desired mirror surface cannot be obtained.
In Japanese Patent Publication No. 2 and the like, the glass material is heated to a softening point or higher, and the surface of the glass material having an Rmax of about 0.1 to 5 μm is mirror-finished to about Rmax of about 0.05 μm.
A method of pressing has been proposed.

【0005】しかしながら、ガラス塊を研削・研磨して
得たプリフォームのうち、特に、面と面との連結部に角
状部分を有するプリフォームに上記方法をそのまま適用
すると、鏡面化した後であっても角状部分に相当する部
分が依然として角状に残り、凸面成形時には、この部分
が金型表面に先に接触し他の部分に先行して成形が始ま
る。すると、先行成形部分とまだ接触していない部分と
の間でうねりが生じたり、あるいは、この先行成形部分
が先に固化するので、固化が遅れる他の部分との間で界
面が生じる折れ込みが発生する。また、先に固化した部
分が欠けて線状のキズ等が発生し、外観不良が問題とな
る。また、プリフォーム全体を一様に加熱するため、加
熱温度をさらに上げるとプリフォーム全体が流動化し、
その形状を制御することは困難である。これらの問題は
角状部分を1ミリ程度、面取り加工した場合でも面取り
部分近傍で同様に発生するという問題が生じている。さ
らには、プリフォーム表面に角状の部分が残っている
と、この部分が先に冷却固化され弾性を失ってしまう。
ガラス表面が粘弾性を有していれば、成形が進むにつれ
て、金型とガラスの間に閉じこめられた微量なガスが金
型の端部から送り出されるが、角状部分が先に固化する
と、送り出されてきたエアの排出が遮られ、角状部分近
傍で閉じこめられるため、エア溜まりが発生する。
[0005] However, among the preforms obtained by grinding and polishing a glass block, if the above method is applied as it is to a preform having a square portion at a connecting portion between the surfaces, it is difficult to obtain a mirror-finished surface. Even if there is, a portion corresponding to the horn portion still remains in a horn shape, and at the time of forming a convex surface, this portion comes into contact with the surface of the mold first and molding starts before other portions. Then, undulation occurs between the preformed part and a part that has not yet contacted, or the preformed part solidifies first, so that a fold that causes an interface with another part whose solidification is delayed is generated. Occur. In addition, the previously solidified portion is chipped, causing linear scratches and the like, which causes a problem of poor appearance. Also, in order to heat the entire preform uniformly, if the heating temperature is further increased, the entire preform fluidizes,
It is difficult to control its shape. These problems have a problem that even when the corner portion is chamfered by about 1 mm, the same problem occurs near the chamfered portion. Furthermore, if a horn-shaped portion remains on the preform surface, this portion is cooled and solidified first and loses its elasticity.
If the glass surface has viscoelasticity, as the molding proceeds, a small amount of gas trapped between the mold and the glass is sent out from the end of the mold, but when the angular portion solidifies first, The discharged air is blocked from being discharged, and is trapped in the vicinity of the angular portion, so that air accumulation occurs.

【0006】そこで、特開平4−187528号公報で
はプリフォームの角部を予備加熱により熱変形させる技
術が開示されているが、その実施例では角部を曲率R
0.1mmに曲面化することが記載されているにすぎ
ず、うねりや折れ込み、線状のキズ、エア溜まり等の外
観不良の問題を完全に解決するには至っていない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-187528 discloses a technique for thermally deforming a corner of a preform by preheating. In this embodiment, the corner is formed with a curvature R.
It only describes that the surface is curved to 0.1 mm, but does not completely solve the problems of appearance defects such as undulation, breakage, linear scratches, and air pockets.

【0007】また、特開平4−108620号公報では
プリフォームのエッジ部を面取り、または球面化した
後、ガラスの粘度が約1013ポアズとなる温度で加熱し
て変形させる技術が、特開平8−73228号公報では
その実施例で、ガラスの粘度が約106ポアズ以下とな
る温度に加熱して軟化させる技術が開示されているが、
いずれの技術においても加熱工程において、それぞれの
上記温度までプリフォーム全体を一様に加熱するため、
プリフォーム全体が流動化し、自重により形状崩れを起
こすことから当該技術による光学素子の成形は非常に困
難であった。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-108620 discloses a technique of chamfering or spheroidizing an edge portion of a preform, and then heating and deforming the glass at a temperature at which the viscosity of the glass becomes about 10 13 poise. in -73228 discloses in its examples, a technique of softening by heating to a temperature at which the viscosity of the glass is more than about 10 6 poise is disclosed,
In any of the techniques, in the heating step, to uniformly heat the entire preform to each of the above temperatures,
Since the entire preform is fluidized and collapses in shape due to its own weight, it has been very difficult to form an optical element by this technique.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたものであり、多面体形状を有し、面と面との
連結部において境界部分を有するガラスプリフォームで
あっても、外観不良がなく光学性能に優れた光学素子を
得ることのできる成形方法を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances. Even if the glass preform has a polyhedral shape and has a boundary portion at a connecting portion between the surfaces, the appearance is poor. It is an object of the present invention to provide a molding method capable of obtaining an optical element having excellent optical performance without the above.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、成形面と側面
とを有し、その面と面との連結部において境界部分を有
するプリフォームを加熱変形する工程および金型間で加
圧成形する工程を含む光学素子の成形方法において、加
熱変形工程でプリフォームの境界部分を粘度にして10
3〜106ポアズに相当する温度で局部的に加熱して、該
境界部分を構成する面を自由表面化することを特徴とす
る光学素子の成形方法に関する。
According to the present invention, there is provided a step of heating and deforming a preform having a molding surface and side surfaces and having a boundary portion at a connection portion between the surfaces and pressure molding between molds. In the method of molding an optical element, the boundary portion of the preform is made to have a viscosity in the heating deformation step.
3-10 was locally heated at the corresponding temperatures 6 poise relates molding method for an optical element, which comprises the free surface of the surfaces constituting the boundary portion.

【0010】本発明は、加熱変形工程において、プリフ
ォームを全体的に均一に加熱するのではなく、プリフォ
ームにおける成形面と側面との連結部における境界部分
を粘度にして103〜106ポアズに相当する温度で局部
的に加熱することを特徴とする。このように境界部分を
局部的に加熱して軟化変形させることにより、当該境界
部分を構成する面は自由表面化されるため、プリフォー
ムの表面に角状部分がない状態で加圧成形することが可
能となる。その結果として、外観不良がなく光学性能の
優れた光学素子を、プレス成形することにより得ること
ができる。
According to the present invention, in the heating deformation step, the boundary between the molding surface and the side surface of the preform is made to have a viscosity of 10 3 to 10 6 poise instead of heating the entire preform uniformly. Is locally heated at a temperature corresponding to By locally heating and softening and deforming the boundary portion in this way, the surface constituting the boundary portion is free-formed, so that pressure molding can be performed in a state where there is no square portion on the surface of the preform. It becomes possible. As a result, it is possible to obtain an optical element having excellent optical performance without poor appearance by press molding.

【0011】本明細書中、「境界部分」とは、例えば、
多面体プリフォームにおける成形面と側面との連結部に
おける、後の加圧成形後、問題となる光学素子表面上の
うねりや折り込み等の原因となり得る角状部分(不連続
面部分)を指し、「自由表面化」とは、後の加圧成形に
よって上記の問題が生じない程度に境界部分を構成する
面を連続的に曲面化することをいうものとする。
In the present specification, the term “boundary portion” refers to, for example,
In the connecting portion between the molding surface and the side surface of the polyhedral preform, it refers to a horn-like portion (discontinuous surface portion) which may cause undulation or folding on the surface of the optical element after the subsequent pressure molding, The term “free surface formation” means that the surface forming the boundary portion is continuously curved to such an extent that the above-mentioned problem does not occur by the subsequent pressure molding.

【0012】本発明において使用され得るガラスは、い
かなるガラス材料からなるものであっても良く、例え
ば、白板ガラスB270、BK7、SF14ガラス、パ
イレックス(耐熱性ガラス)などを用いることができ
る。これらのガラスからなるロッドは所望の厚みに切断
され、一方又は双方の端面を曲面または平面状に切削、
研削され、プリフォームとして使用される。その表面粗
さについてはRmax0.1〜5μmの範囲内であれば
コストもかかりすぎず、また、ガラス表面の凹凸をその
後の加熱処理によって消すことができる。通常、この場
合の切断面の表面粗さはRmax3μm程度である。
The glass that can be used in the present invention may be made of any glass material, for example, white plate glass B270, BK7, SF14 glass, Pyrex (heat-resistant glass), or the like. Rods made of these glasses are cut to the desired thickness, and one or both end faces are cut into a curved or flat shape,
It is ground and used as a preform. If the surface roughness is within the range of Rmax 0.1 to 5 μm, the cost is not too high, and the irregularities on the glass surface can be eliminated by a subsequent heat treatment. Usually, the surface roughness of the cut surface in this case is about Rmax 3 μm.

【0013】本発明の方法において使用されるプリフォ
ームは多面体形状を有し、面と面との連結部において少
なくとも一部に境界部分を有する。また、境界部分が面
とりされているプリフォームにも、さらには境界部分が
曲率半径5mm程度以下に曲面化されているプリフォー
ムについても本発明の方法を有用に適用することができ
る。具体的には、特にロッド状のガラスを切り出し加工
した棒状、円柱状、円錐状、三角柱状、ブロック状など
の形状のプリフォームが使用される。
[0013] The preform used in the method of the present invention has a polyhedral shape, and has at least a boundary portion at a connecting portion between the surfaces. Further, the method of the present invention can be usefully applied to a preform in which the boundary portion is chamfered, and further to a preform in which the boundary portion is curved to a radius of curvature of about 5 mm or less. Specifically, a preform having a shape such as a rod, a cylinder, a cone, a triangular prism, a block, or the like obtained by cutting out a rod-shaped glass is used.

【0014】本発明の光学素子の形成方法は、少なくと
もこのようなガラスプリフォームの境界部分を103
106ポアズに相当する温度で局部的に加熱変形する工
程および加熱変形されたプリフォームを加圧成形する工
程を含む。なお、プリフォームは、加熱変形工程に先立
って、切削、研削により生じた表面上の微小ガラス片を
除去する工程に供されるのが好ましい。例えば、図1に
示すような一連の製造工程により本発明の方法は適用さ
れる。以下、プリフォームが円柱形状を有する場合の図
1を参照しながら説明する。
In the method of forming an optical element according to the present invention, at least the boundary portion of such a glass preform is set to 10 3 to 10 3 .
The method includes a step of locally deforming by heating at a temperature corresponding to 10 6 poise and a step of pressure-forming the preform that has been deformed by heating. It is preferable that the preform be subjected to a step of removing fine glass fragments on the surface generated by cutting and grinding before the heating deformation step. For example, the method of the present invention is applied by a series of manufacturing steps as shown in FIG. Hereinafter, the case where the preform has a cylindrical shape will be described with reference to FIG.

【0015】本発明においては、まず、プリフォーム1
は洗浄・乾燥装置2に搬送され、プリフォームの切削、
研削により生じる表面上の微小ガラス片を除去して乾燥
させる。その除去方法としては、ガラス表面をほとんど
変質させることなく、その表面上に残存する微小ガラス
片を完全に除去できれば、特に制限されない。
In the present invention, first, preform 1
Is transported to the washing / drying device 2 for cutting the preform,
The small glass fragments on the surface generated by the grinding are removed and dried. The removal method is not particularly limited, as long as the small glass pieces remaining on the glass surface can be completely removed without substantially changing the surface of the glass.

【0016】例えば、合成洗剤を含む洗浄液を用いる方
法等があげられる。洗浄液としては一般に、完成した光
学素子を超音波洗浄機により洗浄するために用いられる
洗浄液等が好ましく、洗浄液は界面活性効果により機械
油や埃等の汚れを除去するととともに、ガラス表面と微
小ガラス片とが接触する部分の表面をわずかに溶解し、
超音波によるキャビテーション効果と相まって微小ガラ
ス片の表面からの剥離を促進するものと考えられる。従
って、微小ガラス片の除去工程では、ガラス片の付着し
たプリフォームを洗浄液に浸漬しながら超音波洗浄する
ことが望ましい。
For example, there is a method using a cleaning solution containing a synthetic detergent. In general, the cleaning liquid is preferably a cleaning liquid used for cleaning a completed optical element with an ultrasonic cleaning machine. The cleaning liquid removes stains such as machine oil and dust by a surface active effect, and at the same time, cleans the glass surface and fine glass fragments. Slightly dissolves the surface of the area where
It is considered that the separation from the surface of the fine glass piece is promoted in combination with the cavitation effect by the ultrasonic wave. Therefore, in the step of removing the small glass pieces, it is desirable to perform ultrasonic cleaning while immersing the preform to which the glass pieces are attached in a cleaning solution.

【0017】乾燥方法としては、加熱炉で100℃以上
に加熱する、あるいは溶剤の揮発作用により乾燥させる
等の方法がある。
As a drying method, there is a method of heating to 100 ° C. or more in a heating furnace, or a method of drying by volatilization of a solvent.

【0018】このように洗浄・乾燥されたプリフォーム
1は加熱変形工程に供される。具体的には上記プリフォ
ーム1を搬送用支持部材(超硬合金製)4に載せて電気
炉3に挿入し、その境界部分が粘度にして103〜106
ポアズとなる温度で5〜20分間ヒーターで局部的に加
熱する。加熱温度については、その境界部分のガラス粘
度が103ポアズに相当する温度より高いとガラス全体
が流動化し、その形状を制御することが困難となる。一
方で、106ポアズに相当する温度より低いとプリフォ
ーム表面で所望の面精度を得ることができないだけでな
く、熱変形が表面のごく一部にとどまりプリフォーム形
状を変形するには至らないため上面および側面が自由表
面化、すなわち両面が全体にわたって連続的に曲面化し
ない。
The preform 1 thus washed and dried is subjected to a heating deformation step. More specifically inserted in an electric furnace 3 by placing the said preform 1 carrying support member (cemented carbide) 4, the boundary portions in the viscosity of 10 3 to 10 6
Heat locally with a heater at a poise temperature for 5-20 minutes. With respect to the heating temperature, if the glass viscosity at the boundary is higher than the temperature corresponding to 10 3 poise, the whole glass is fluidized, and it is difficult to control the shape. On the other hand, if the temperature is lower than 10 6 poise, not only the desired surface accuracy cannot be obtained on the preform surface, but also the thermal deformation is limited to a small part of the surface, and the preform shape is not deformed. Therefore, the top and side surfaces are free surfaces, that is, both surfaces are not continuously curved over the entire surface.

【0019】本発明においてはこのように、プリフォー
ムの境界部分の粘度を上記規定範囲内に設定するため、
プリフォーム全体が流動化して形状の制御が不可能にな
ることなく、プリフォームにおける境界部分以外の部分
の表面から10〜20%の深さ付近をほどよく軟化さ
せ、プリフォーム表面を所望の面精度、表面粗さにして
Rmax0.05μm以下にすることが可能となる。こ
の結果、プリフォームにおける当初の境界部分を中心に
変形が起こり、後述する加圧成形工程において所望の面
精度が転写されるべき面(「成形面」という)全体が連
続的に曲面化される。このため、このプリフォームを用
いて製造された光学素子には、従来から問題となってい
るうねりや折れ込み、線状のキズ・エア溜まり等が発生
しないと考えられる。
In the present invention, in order to set the viscosity at the boundary of the preform within the above specified range,
The entire preform is fluidized so that the shape of the preform cannot be controlled, and the surface of the part other than the boundary part of the preform is moderately softened in the vicinity of a depth of 10 to 20%, so that the preform surface has a desired surface. It is possible to reduce the accuracy and the surface roughness to Rmax 0.05 μm or less. As a result, deformation occurs around the initial boundary portion of the preform, and the entire surface (referred to as “molding surface”) on which desired surface accuracy is to be transferred in a pressure molding step described later is continuously curved. . For this reason, it is considered that the optical element manufactured by using the preform does not generate undulation or breakage, and linear scratches and air pools, which have conventionally been problems.

【0020】本発明の方法においては境界部分を局部的
に加熱して高温にし、境界部分の粘度が上記範囲内にな
るよう軟化させる。「境界部分を局部的に加熱する」と
は境界部分を中心にその付近を局部的に加熱することを
意図し、プリフォームにおける境界部分以外の部分を加
熱することを排除するものではない。境界部分を加熱炉
内で局部的に加熱する具体的な方法としては、大きく分
けて、1.加熱力で温度勾配を付与することにより、プ
リフォーム表面に所望の面精度を付与すべくプリフォー
ム全体を加熱する工程と同一の工程で加熱する方法、あ
るいは、2.プリフォーム全体を加熱する工程の前後
で、境界部分のみを集中加熱する工程を別途設ける方法
等が挙げられる。前者の具体的方法としては、1.加熱
炉内に複数設置される加熱用ヒーターコイルのうち局部
加熱されるべき部分(境界部分)を加熱する加熱用ヒー
ターコイルの巻き数を増やす、2.局部加熱されるべき
部分(境界部分)を加熱する加熱用ヒーターコイルの設
置位置を他のヒーターコイルに比してプリフォームに接
近させる等の方法が挙げられる。また、加熱ヒーターの
出力が十分高ければ、プリフォームの境界部分に対向す
る位置のみに加熱ヒーターを配置し、十分な温度勾配が
発生するのであれば、他の部分にまでヒーターを配する
必要はない。後者の具体的方法としては、加熱炉内でプ
リフォーム全体を加熱する工程の前又は後に、境界部分
を赤外線ランプなどで加熱する工程を別途設けるなどの
方法が挙げられる。
In the method of the present invention, the boundary portion is locally heated to a high temperature and softened so that the viscosity of the boundary portion falls within the above range. “Locally heating the boundary portion” intends to locally heat the boundary portion and its vicinity, and does not exclude heating of the preform other than the boundary portion. The specific method of locally heating the boundary portion in the heating furnace is roughly divided into: 1. a method of heating the entire preform in the same step as the step of heating the entire preform to impart a desired surface accuracy to the preform surface by applying a temperature gradient with a heating force; A method of separately providing a step of intensively heating only the boundary portion before and after the step of heating the entire preform is exemplified. The specific method of the former is as follows. 1. Increasing the number of turns of the heating heater coil for heating a portion to be locally heated (boundary portion) among a plurality of heating heater coils installed in the heating furnace; There is a method in which a heater coil for heating a portion to be heated locally (boundary portion) is closer to a preform than an other heater coil. Also, if the output of the heater is sufficiently high, it is necessary to arrange the heater only at the position facing the boundary of the preform, and if a sufficient temperature gradient occurs, it is not necessary to arrange the heater in other parts. Absent. As a specific method of the latter, a method of separately providing a step of heating a boundary portion with an infrared lamp or the like before or after the step of heating the entire preform in a heating furnace is exemplified.

【0021】図1における加熱変形工程においては、加
熱力で温度勾配を付与すべく、局部的に加熱されるべき
部分(境界部分)を加熱する加熱用ヒーターコイル31
Eの設置位置を他のヒーターコイル31に比してプリフ
ォームに接近させる方法が採用されている。かかる方法
を採用した電気炉3内において、プリフォーム1は、そ
の境界部分Zが粘度にして103〜106ポアズとなる温
度でヒーターコイル31、31Eにより5〜20分間加
熱される。この場合において、「局部的に加熱する」と
は具体的にはプリフォームの境界部分の温度がプリフォ
ームにおける他の部分に比べて50〜150℃程度高く
なっていればよく、好ましくは90〜120℃程度高く
なっている。50℃未満であると、加熱しても局部的に
加熱する効果が得られず、すなわちプリフォーム全体が
流動化するか、または境界部分が角状に残るおそれがあ
り、150℃を越えると局部的に加熱される境界部分の
みが極端に形状崩れするおそれがある。詳しくは、プリ
フォームの境界部分の温度とプリフォームにおける他の
部分の温度差(x)は図2に示される。図2はガラスプ
リフォーム近傍の電気炉内部の高さを横軸にとった温度
分布図である。このような温度管理はプリフォームにお
ける境界部分およびその他の部分の近傍に熱電対又は放
射温度計を配し、当該温度をモニターすることにより可
能となる。
In the heating deformation step in FIG. 1, a heating heater coil 31 for heating a portion to be heated locally (boundary portion) in order to impart a temperature gradient with a heating force.
A method in which the installation position of E is closer to the preform than the other heater coils 31 is adopted. In the electric furnace 3 employing this method, the preform 1 is heated by the heater coils 31 and 31E for 5 to 20 minutes at a temperature at which the boundary portion Z has a viscosity of 10 3 to 10 6 poise. In this case, “locally heating” specifically means that the temperature of the boundary portion of the preform should be about 50 to 150 ° C. higher than other parts of the preform, and preferably 90 to 150 ° C. It is about 120 ° C higher. If the temperature is lower than 50 ° C., the effect of locally heating is not obtained even when heating, that is, the entire preform may be fluidized or the boundary may remain in a square shape. There is a possibility that the shape of only the boundary portion to be heated is extremely deformed. Specifically, FIG. 2 shows the temperature difference (x) between the temperature of the boundary portion of the preform and the temperature of the other portion of the preform. FIG. 2 is a temperature distribution diagram in which the height inside the electric furnace near the glass preform is plotted on the horizontal axis. Such temperature control can be achieved by arranging a thermocouple or a radiation thermometer near the boundary portion and other portions of the preform and monitoring the temperature.

【0022】加熱変形工程において設定される境界部分
の温度、すなわち粘度が103〜106ポアズとなる温度
はガラス材料によって異なり、例えば、ガラスB270
の場合は約890〜1030℃、SF14の場合は約7
50〜840℃、BK7の場合は約800〜1100℃
が適当である。従って、境界部分以外の部分の温度につ
いては、例えば、ガラスB270の場合は約740〜9
50℃、SF14の場合は約650〜750℃、BK7
の場合は約650〜950℃が適当である。
The temperature of the boundary portion set in the heating deformation step, that is, the temperature at which the viscosity becomes 10 3 to 10 6 poise differs depending on the glass material.
About 890-1030 ° C. for SF14, about 7 for SF14
50 to 840 ° C, about 800 to 1100 ° C for BK7
Is appropriate. Therefore, the temperature of the portion other than the boundary portion is, for example, about 740 to 9 in the case of glass B270.
50 ° C, about 650-750 ° C for SF14, BK7
In the case of the above, about 650-950 ° C. is appropriate.

【0023】なお、このように円柱形状プリフォームに
おける上面および側面を自由表面化するに際しては、形
成される自由表面の曲率が、少なくとも後の加圧成形工
程においてその面に対向して使用される金型の曲率より
も大きくなっている必要がある。
When the upper surface and the side surface of the cylindrical preform are formed as free surfaces as described above, the curvature of the formed free surface is at least the metal used to face the surface in the subsequent pressure molding step. It must be larger than the curvature of the mold.

【0024】加熱終了後、放置冷却し、支持部材4から
プリフォーム1を取り出すと、支持部材の反対面には熱
変形により緩やかな自由面8が形成されており、表面粗
さRmaxは0.01〜0.05μm、好ましくはRm
axは0.02〜0.03μmを確保している。
After the heating is completed, the preform 1 is taken out of the support member 4 after being left to cool. When the preform 1 is taken out from the support member, a gentle free surface 8 is formed on the opposite surface of the support member by thermal deformation, and the surface roughness Rmax is set at 0. 01-0.05 μm, preferably Rm
ax secures 0.02 to 0.03 μm.

【0025】次いでプリフォームは、形状を厳密に制御
すべく、さらにプレス成形工程に供される。加熱変形工
程における支持部材4をプレス成形における下金型とす
ることができる場合は、加熱変形処理後プリフォームを
下金型に載せたまま搬送するだけでプレス成形工程に供
することができる。一方、支持部材が下金型を兼ねない
場合は、加熱変形処理後プリフォームを支持部材上に載
せたまま搬送してから金型間に移載するか、又は、支持
部材上のプリフォームを先に下金型に移載して搬送し、
プレス成形工程に供する必要がある。
Next, the preform is further subjected to a press molding step to precisely control the shape. In the case where the supporting member 4 in the heating deformation step can be used as a lower mold in press molding, the preform can be subjected to the press molding step only by transporting the preform placed on the lower mold after the heat deformation processing. On the other hand, when the supporting member does not double as the lower mold, the preform after the heat deformation treatment is transferred while being placed on the supporting member and then transferred between the molds, or the preform on the supporting member is First transferred to the lower mold and transported,
It is necessary to provide for a press forming process.

【0026】プレス成形は従来から使用されているプレ
ス成形機により行われ、例えば、得られたプリフォーム
がほとんど冷却されないうちに、これを所望の面精度を
有する金型間に上述のごとく搬送、設置し、金型に圧力
を加え、金型表面の面精度及び形状を転写する。
The press molding is performed by a conventionally used press molding machine. For example, before the obtained preform is almost cooled, the preform is transferred between a mold having a desired surface accuracy as described above. Install and apply pressure to the mold to transfer the surface accuracy and shape of the mold surface.

【0027】具体的には、図1に示すプリフォーム1を
プレス成形する場合、一般的なプレス成形装置を用いて
リヒートプレス法により光学ガラス素子を作成すること
ができる。図示の例は、支持部材が下金型を兼ねる場合
の例を示す。凹型非球面状に精密鏡面加工された型表面
を有する上金型14(タングステンカーバイド製)およ
びそれを保持する保持型16Aと、平面状に精密加工さ
れた支持部材4、及びそれを保持する保持型16B(炭
素製)とを具備している。押し棒17により保持型16
Aは上金型14と一体になって下方移動して、支持部材
4と一体となった保持型16Bと嵌合する。以上の型構
造体は透明石英管18の外周部に設置された加熱体19
により加熱され、保持型16B内に埋設した熱電対20
により温度設定して、温度制御される。
Specifically, when the preform 1 shown in FIG. 1 is press-formed, an optical glass element can be produced by a reheat press method using a general press-forming apparatus. The illustrated example shows an example in which the support member also serves as a lower mold. An upper mold 14 (made of tungsten carbide) having a concave aspherical precision mirror-finished mold surface and a holding mold 16A for holding the same, a support member 4 precision-machined in a planar shape, and a holding for holding the same Mold 16B (made of carbon). Holding die 16 by push rod 17
A moves downward integrally with the upper mold 14 and engages with the holding mold 16B integrated with the support member 4. The above-mentioned mold structure is composed of a heating element 19 installed on the outer periphery of a transparent quartz tube 18.
Thermocouple 20 is embedded in the holding mold 16B.
And the temperature is controlled.

【0028】前述のプリフォーム1を支持部材4に設置
した後、窒素雰囲気下にして、加熱体19によりプリフ
ォーム1を転移点+80〜120℃に加熱した状態で押
し棒17を降下させ、上金型14及びそれを保持する保
持型16Aに荷重をかけて加圧成形する(荷重:20〜
200kgf、加圧時間:30〜180秒)。次に、押
し棒17の圧力を除去し、各型(14、16A、16
B)内に加圧成形物、すなわち、光学ガラス素子を包囲
したまま放置冷却し、その後、ガラス素子を取り出す。
この光学ガラス素子の表面には金型表面の形状が精度良
く転写されている。
After the preform 1 is placed on the support member 4, the preform 1 is heated to the transition point +80 to 120 ° C. by the heating element 19 under a nitrogen atmosphere, and the push rod 17 is lowered. A pressure is applied to the mold 14 and the holding mold 16A for holding the mold 14 by applying a load (load: 20 to
200 kgf, pressurization time: 30 to 180 seconds). Next, the pressure of the push rod 17 is removed, and each mold (14, 16A, 16
In B), the pressure molded product, that is, the optical glass element is allowed to cool while being surrounded, and then the glass element is taken out.
The shape of the mold surface is accurately transferred onto the surface of the optical glass element.

【0029】金型の面精度については支持部材(金型で
ある場合を除く)の転写面における面精度と同程度か、
又は高いことが望ましい。光学ガラス素子の表面には結
果的に金型の面精度が付与されているため、プリフォー
ムの両精度が高くても金型の両精度が低ければ意味がな
いからである。すなわち、表面粗さにしてRmax0.
01〜0.05μm程度、特に、Rmax0.01〜0.
03μmが好ましい。
The surface accuracy of the mold is about the same as the surface accuracy of the transfer surface of the support member (excluding the case of a mold).
Or higher. This is because the surface accuracy of the mold is given to the surface of the optical glass element as a result, so that even if both precisions of the preform are high, it is meaningless if both precisions of the mold are low. That is, the surface roughness is set to Rmax0.
About 0.01 to 0.05 μm, particularly Rmax 0.01 to 0.0 μm.
03 μm is preferred.

【0030】また、金型形状については、所望の光学素
子の形状に応じて設計される。プレス成形における加熱
温度については、プリフォーム表面は先の加熱変形処理
により所望の鏡面を有しているため、プリフォーム形状
の微調整を行うことのできる温度であれば特に限定され
るものではなく、具体的にはプリフォーム表面付近の粘
度が106〜109ポアズ、好ましくは107〜108ポア
ズとなるように設定するのが望ましい。
The mold shape is designed according to the desired shape of the optical element. The heating temperature in press molding is not particularly limited as long as the preform surface has a desired mirror surface due to the previous heating deformation treatment, so long as the preform shape can be finely adjusted. Specifically, it is desirable to set the viscosity near the preform surface to be 10 6 to 10 9 poise, preferably 10 7 to 10 8 poise.

【0031】上述のごとくプレス成形するにあたって
は、円柱プリフォームの上面と円筒面との連結部におけ
る境界部分が加熱変形により鈍化され、連続的な曲面と
なるため、成形後のガラス表面に円周状のキズが生じる
ことがなく、外観品質の優れた凸状の光学素子を成形す
ることが可能となる。本発明を以下の実施例によりさら
に詳しく説明する。
In the press forming as described above, the boundary portion at the connecting portion between the upper surface of the cylindrical preform and the cylindrical surface is blunted by the heat deformation and becomes a continuous curved surface. It is possible to form a convex optical element having excellent appearance quality without causing any scratches. The present invention is described in more detail by the following examples.

【0032】[0032]

【実施例】実施例1 第1図を参照しながら説明する。本実施例においては、
有効径が30mm、心厚が25mmであって、一方の面
は近似曲率がR=40mmの凸非球面、他方の面は平面
である平凸型光学ガラス素子を成形した。
EXAMPLE 1 Example 1 will be described with reference to FIG. In this embodiment,
A plano-convex optical glass element having an effective diameter of 30 mm, a core thickness of 25 mm, a convex aspheric surface having an approximate curvature of R = 40 mm on one surface, and a flat surface on the other surface was formed.

【0033】まず、白板ガラスB270のロッド材を略
円柱状に切削し、直径40mm、厚さ40mmとした。
市販の表面粗さ計(ワイコ社製)でプリフォームの切削
面およびその他の面の粗さを測定したところ、切削面は
Rmax3μm、その他の面はRmaxlμmであっ
た。
First, the rod material of the white sheet glass B270 was cut into a substantially columnar shape to have a diameter of 40 mm and a thickness of 40 mm.
When the roughness of the cut surface and other surfaces of the preform was measured by a commercially available surface roughness meter (manufactured by Waiko Co., Ltd.), the cut surface was Rmax 3 μm, and the other surfaces were Rmax1 μm.

【0034】このプリフォーム1を洗浄・乾燥装置2に
供し、プリフォームの表面に残存する微小ガラス片の除
去を行った。再度、表面粗さを測定したところ、切削面
はRmax2.9μm、その他の面はRmaxlμmで
あった。
The preform 1 was supplied to a washing / drying device 2 to remove fine glass fragments remaining on the surface of the preform. When the surface roughness was measured again, the cut surface was Rmax 2.9 μm, and the other surfaces were Rmax 1 μm.

【0035】次に、このようにして微小ガラス片の除去
されたプリフォーム1を、平面状で下金型を兼ねる支持
部材4に第1図のごとく設置し、電気炉3に挿入して加
熱変形処理に供した。電気炉3内部には、加熱コイル状
に組み立てた発熱体31、31E(カンタルガデリウス
社製:カンタルスーパーヒータ一)が設置されており、
上面(成形面)と円筒面(側面)との境界部分Z近傍で
は、コイルとプリフォーム表面との距離が他の部分に比
べて接近した配置となるような構造とした。すなわち、
円筒面部分は発熱体31との距離が30mm、境界部分
は発熱体31Eとの距離が15mmとした。この距離で
あれば、境界部分の温度を所望の温度、即ち、他の部分
の温度より50〜150℃程度高い状態にすることがで
き、境界部分を中心に熱により軟化変形して、成形面お
よび側面を近似曲率R=35mm程度の自由面とするこ
とができた。電気炉3内では、B270からなるプリフ
ォームにおける境界部分の温度が104ポアズとなる1
000℃で7分間維持した。その維持している間のガラ
スプリフォーム近傍の電気炉内部の高さを横軸にとった
温度分布を図2(x=150℃)に示した。
Next, the preform 1 from which the fine glass pieces have been removed in this manner is placed on a support member 4 which is planar and also serves as a lower mold as shown in FIG. It was subjected to deformation processing. Inside the electric furnace 3, heating elements 31, 31E (manufactured by Kanthal Gadelius: Kanthal Super Heater 1) assembled in a heating coil shape are installed.
In the vicinity of the boundary portion Z between the upper surface (molding surface) and the cylindrical surface (side surface), the structure is such that the distance between the coil and the preform surface is closer than other portions. That is,
The distance between the cylindrical surface portion and the heating element 31 was 30 mm, and the distance between the cylindrical portion and the heating element 31E was 15 mm. With this distance, the temperature of the boundary portion can be set to a desired temperature, that is, about 50 to 150 ° C. higher than the temperature of the other portions, and the boundary portion is softened and deformed by heat to form the molding surface. And the side surface could be a free surface with an approximate curvature of R = 35 mm. In the electric furnace 3, the temperature of the boundary portion of the preform made of B270 becomes 10 4 poise.
Maintained at 000 ° C. for 7 minutes. FIG. 2 (x = 150 ° C.) shows the temperature distribution in which the horizontal axis represents the height inside the electric furnace near the glass preform during the maintenance.

【0036】加熱終了後、プリフォーム1を支持部材4
に載せたまま、成形位置、即ち、上金型14の下部に搬
送し、下金型を兼ねる支持部材4と上金型14との間
で、圧力20Kg/cm2にて120秒間加圧成形し
た。成形物は冷却し取り出した。
After the heating, the preform 1 is supported
Is transported to the molding position, that is, the lower part of the upper mold 14, and is pressure-formed at a pressure of 20 kg / cm 2 for 120 seconds between the support member 4 also serving as the lower mold and the upper mold 14. did. The molded product was cooled and taken out.

【0037】上金型14はRmax0.03μm、近似
曲率R=40mmの転写面を備えた非球面凹型であり、
支持部材4は表面組さRmax0.03μmの転写面を
有する平面である。取り出した加圧成形物、すなわち光
学ガラス素子12の上金型14と当接していた面の表面
組さを触針式表面粗さ計(ワイコ社製)で測定したとこ
ろ、表面租さRmax0.03μmであった。光学ガラ
ス素子は精度良く転写された転写面形状を有し近似曲率
R=40mmの凸型非球面を有していた。またその反対
面には、表面組さRmax0.03μmの平面が転写さ
れていた。さらに、これら曲面及び平面を微分干渉顕微
鏡により50倍で視察したところ、円周状のキズは全く
観察されなかった。以上より、形状が精度よく制御され
ていることがわかる。
The upper mold 14 is an aspherical concave mold having a transfer surface with Rmax of 0.03 μm and an approximate curvature of R = 40 mm.
The support member 4 is a flat surface having a transfer surface with a surface combination Rmax of 0.03 μm. When the surface assembly of the pressure molded product taken out, that is, the surface of the optical glass element 12 which was in contact with the upper mold 14 was measured by a stylus type surface roughness meter (manufactured by Waiko Co., Ltd.), the surface roughness Rmax0. 03 μm. The optical glass element had a transfer surface shape transferred accurately, and had a convex aspheric surface with an approximate curvature R = 40 mm. On the opposite surface, a plane having a surface set of Rmax 0.03 μm was transferred. Further, when these curved surfaces and flat surfaces were observed with a differential interference microscope at a magnification of 50 times, no circumferential scratches were observed at all. From the above, it can be seen that the shape is accurately controlled.

【0038】このようにして有効径が30mm、心厚が
25mmであって、一方の面は近似曲率がR=40mm
の凸非球面、他方の面は平面である平凸型光学ガラス素
子を得た。
Thus, the effective diameter is 30 mm, the core thickness is 25 mm, and one surface has an approximate curvature of R = 40 mm.
A plano-convex optical glass element having a convex aspheric surface and the other surface being a flat surface was obtained.

【0039】実施例2 図3および図4を参照しながら説明する。本実施例にお
いては、有効径が33mm、心厚が25mmであって、
一方の面は近似曲率がR=25mmの凸非球面、他方の
面は近似曲率がR=30mmの凸非球面である両凸型光
学ガラス素子を成形した。
Embodiment 2 A description will be given with reference to FIGS. In this embodiment, the effective diameter is 33 mm, the core thickness is 25 mm,
A biconvex optical glass element was formed in which one surface was a convex aspheric surface having an approximate curvature of R = 25 mm and the other surface was a convex aspheric surface having an approximate curvature of R = 30 mm.

【0040】まず、光学ガラスBK7のロッド材を略円
柱状に切削し、直径38mm、厚さ33mmとした。
First, the rod material of the optical glass BK7 was cut into a substantially cylindrical shape to have a diameter of 38 mm and a thickness of 33 mm.

【0041】次いで、一方の端部を約R=28mmの球
面状に研削加工し、他方の端部には幅5mmにわたって
プリフォームの中心軸に対して30°傾いた面取り部1
11を研削加工により形成し、さらにその内側に約R=
35mmの球面を研削加工し、図3に示すプリフォーム
11とした。
Next, one end is ground into a spherical shape of about R = 28 mm, and the other end is a chamfered portion 1 inclined 30 ° with respect to the center axis of the preform over a width of 5 mm.
11 is formed by grinding, and about R =
A 35 mm spherical surface was ground to obtain a preform 11 shown in FIG.

【0042】このプリフォーム11を洗浄・乾燥装置2
に供し、プリフォームの表面に残存する微小ガラス片の
除去を行った。
The preform 11 is washed and dried by the
To remove fine glass fragments remaining on the surface of the preform.

【0043】一方、支持部材41は、図3のごとく超硬
合金からなる内径36mmのリング状の部材とし、支持
部材の内周面にはプリフォーム11の面取り部111が
約幅lmmほどかかるよう当たり面411を形成した。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the support member 41 is a ring-shaped member made of cemented carbide and having an inner diameter of 36 mm, and the chamfered portion 111 of the preform 11 has a width of about 1 mm on the inner peripheral surface of the support member. A contact surface 411 was formed.

【0044】リング状の支持部材としたのは、支持部材
と当接する側の面も加熱軟化できるようにするためであ
る。また、面取り部111が約幅lmmほどかかるよう
にしたのは、面取り部111とその内側の約R=35m
mの球面との境界部分も、反対側と同様、加熱コイルに
直接さらして軟化変形させ、連続的な曲面とするためで
ある。
The reason why the ring-shaped support member is used is that the surface on the side in contact with the support member can also be softened by heating. Also, the reason why the chamfered portion 111 is made to have a width of about 1 mm is that the chamfered portion 111 and the inside of the chamfered portion 111 are about
This is because, similarly to the opposite side, the boundary portion between the m and the spherical surface is directly exposed to the heating coil to be softened and deformed to form a continuous curved surface.

【0045】この状態で、プリフォーム11を、支持部
材41に設置し、電気炉5(図4)に挿入して加熱変形
処理に供した。電気炉5内部には、図4に示すように、
その両球面の頂点から水平方向に20mm離れた位置に
各々、上下発熱体(カンタルガデリウス社製:カンタル
スーパー)52、53をパネルヒーター状に設置し、円
筒面部分側には発熱体を設けなかった。
In this state, the preform 11 was set on the support member 41, inserted into the electric furnace 5 (FIG. 4), and subjected to a heat deformation process. Inside the electric furnace 5, as shown in FIG.
Upper and lower heating elements (Kanthal supermarket: Kanthal super) 52, 53 are installed in a panel heater shape at positions 20 mm apart from the apexes of both spherical surfaces in the horizontal direction, and no heating elements are provided on the cylindrical surface side. Was.

【0046】このような構成であれば、前記実施例の場
合ほどの正確な温度制御はできないが、円筒面の中心付
近と両端面とで50〜150℃程度の温度分布を形成す
ることができた。
With such a configuration, the temperature cannot be controlled as accurately as in the above embodiment, but a temperature distribution of about 50 to 150 ° C. can be formed near the center of the cylindrical surface and both end surfaces. Was.

【0047】電気炉5内では、BK7からなるプリフォ
ームの角部(境界部分)が104ポアズとなる800℃
で7分間維持した。この維持している間のガラスプリフ
ォーム近傍の電気炉内部の高さを横軸にとった温度分布
を図5(x=150℃)に示した。
In the electric furnace 5, 800 ° C., at which the corners (boundaries) of the preform made of BK7 become 10 4 poise
For 7 minutes. FIG. 5 (x = 150 ° C.) shows the temperature distribution with the horizontal axis representing the height inside the electric furnace near the glass preform during this maintenance.

【0048】加熱終了後、プリフォーム11を支持部材
41に載せたまま、成形位置、即ち、上金型14の下部
に搬送した。
After the completion of the heating, the preform 11 was conveyed to the molding position, that is, the lower part of the upper mold 14 while the preform 11 was placed on the support member 41.

【0049】本実施例においては、プリフォームを支持
部材41により成形位置まで搬送した後、図示しない下
金型上に移載し、上金型との間で加圧成形する構成とし
た。
In this embodiment, after the preform is transported to the molding position by the support member 41, the preform is transferred onto a lower mold (not shown) and is pressure-formed with the upper mold.

【0050】上金型はRmax=0.03μm、近似曲
率R=25mmの転写面を備えた非球面凹型であり、下
金型は近似曲率がR=30mmの凹非球面に研削研磨加
工したものである。
The upper mold is an aspherical concave mold having a transfer surface with Rmax = 0.03 μm and an approximate curvature R = 25 mm, and the lower mold is ground and polished to a concave aspherical surface with an approximate curvature R = 30 mm. It is.

【0051】ここで、金型を圧力1.0Kg/cm2
て120秒間加圧し、成形物を冷却した後、取り出し
た。取り出した加圧成形物、すなわち光学ガラス素子の
上下金型と当接していた面の表面組さを触針式表面粗さ
計(ワイコ社製)で測定したところ、どちらの面も表面
粗さRmax=0.03μmであり、近似曲率R=25
mm(上金型面)、R=30mm(下金型面)の両凸型
非球面を有していた。
Here, the mold was pressurized at a pressure of 1.0 kg / cm 2 for 120 seconds, and the molded product was taken out after cooling. The pressure-molded product taken out, that is, the surface assembly of the surface of the optical glass element that was in contact with the upper and lower molds was measured by a stylus type surface roughness meter (manufactured by Waiko Co., Ltd.). Rmax = 0.03 μm and approximate curvature R = 25
mm (upper mold surface) and R = 30 mm (lower mold surface).

【0052】さらに、これらの両曲面を微分干渉顕微鏡
により50倍で観察したところ、円周状のキズは全く観
察されなかった。
Further, when these two curved surfaces were observed with a differential interference microscope at a magnification of 50 times, no circumferential scratch was observed.

【0053】このようにして、形状が精度よく制御さ
れ、有効径が33mm、心厚が25mmであって、一方
の面は近似曲率がR=25mmの凸非球面、他方の面は
近似曲率がR=30mmの凸非球面である両凸非球面光
学ガラス素子を得た。
In this way, the shape is accurately controlled, the effective diameter is 33 mm, the core thickness is 25 mm, one surface has a convex aspheric surface with an approximate curvature of R = 25 mm, and the other surface has an approximate curvature. A biconvex aspheric optical glass element having a convex aspheric surface of R = 30 mm was obtained.

【0054】比較例1 前記実施例1のコイルに代えて、一般的な加熱コイル、
すなわち、温度分布が均一なものを配した電気炉でプリ
フォームを加熱変形し、プリフォームの境界部分を視察
したところ、図6に示すように、角部がリング状に明瞭
に残存していた。
Comparative Example 1 A general heating coil was used in place of the coil of Example 1 above.
That is, when the preform was heated and deformed in an electric furnace provided with a uniform temperature distribution and the boundary of the preform was inspected, the corners were clearly left in a ring shape as shown in FIG. .

【0055】ここで、他の条件は実施例1と同様にして
このプリフォームを加圧成形し光学ガラス素子を得た。
この光学ガラス素子の外観品質を確認したところ、うね
りや折れ込み、線状のキズなどが発生しており、このよ
うな外観不良が、目視でも容易に判別できた。
The preform was pressed under the same conditions as in Example 1 to obtain an optical glass element.
When the appearance quality of the optical glass element was confirmed, undulations, breaks, and linear scratches were found, and such poor appearance could be easily discriminated visually.

【0056】[0056]

【発明の効果】本発明の方法によれば、研削・研磨加工
したプリフォームの少なくとも境界部分をガラスの粘度
にして106〜103ポアズに相当する温度で加熱変形
し、表面をほぼ連続的な曲面とすることにより、境界部
分を有するプリフォームであっても、プレス成形後プリ
フォームの表面に角状部分が生じることなく、結果とし
て、成形された光学ガラス素子にうねりや折れ込み、リ
ング状の線状のキズやエア溜まりが発生することがな
く、外観品質及び光学性能に優れた光学素子を容易に提
供することができる。
According to the method of the present invention, at least the boundary portion of the preform which has been ground and polished is heated and deformed at a temperature corresponding to 10 6 to 10 3 poise by making the viscosity of the glass into a glass, and the surface is made almost continuous. By having a curved surface, even in the case of a preform having a boundary portion, there is no occurrence of a square portion on the surface of the preform after press molding, and as a result, undulation or folding in the molded optical glass element, ring An optical element having excellent appearance quality and optical performance can be easily provided without causing linear scratches or air accumulation.

【0057】円柱状プリフォームに本発明を適用すれ
ば、ガラスロツドを切断し、両端面を研削研磨するだけ
で、格別面取り加工などする必要なく円柱状プリフォー
ムを使用した光学素子を成形することができる。
If the present invention is applied to a cylindrical preform, it is possible to mold an optical element using the cylindrical preform without cutting the glass rod and grinding and polishing both end surfaces without special chamfering or the like. it can.

【0058】ガラスプリフォームの少なくとも一端は曲
面加工されており、前記曲面加工部と円筒面との境界部
分をガラスの粘度にして106〜103ポアズに相当する
温度で加熱し、連続的曲面とすることにより、より所望
の光学素子の形状に近似したガラスプリフォームを使用
して成形することができる。
At least one end of the glass preform is formed into a curved surface, and the boundary between the curved portion and the cylindrical surface is heated to a temperature corresponding to 10 6 to 10 3 poise by setting the viscosity of the glass to a continuous curved surface. By doing so, molding can be performed using a glass preform that is more similar to the shape of the desired optical element.

【0059】ガラスプリフォームを均一加熱する前、も
しくは、加熱した後、境界部分を再度集中加熱すること
により、加熱装置の構成を簡略化することができる。
Before or after uniformly heating the glass preform, the boundary portion is concentrated and heated again, whereby the configuration of the heating device can be simplified.

【0060】プリフォームの境界部分に対向する部分の
加熱力が他の部分よりも高くなるよう温度分布を形成
し、境界部分近傍のガラスをその粘度にして106〜1
3ポアズに相当する温度とすることにより、別途再加
熱工程を設けることなく、エッジ部分を加熱することが
可能となる。
A temperature distribution is formed such that the heating force of the portion facing the boundary portion of the preform is higher than that of the other portions, and the glass in the vicinity of the boundary portion has a viscosity of 10 6 -1.
By setting the temperature to be equal to 0 3 poise, the edge portion can be heated without providing a separate reheating step.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の方法を実施する工程を説明するため
の概略図を示す。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a step of performing a method of the present invention.

【図2】 実施例1の加熱変形処理工程における電気炉
内部の温度分布図を示す。
FIG. 2 is a diagram showing a temperature distribution inside an electric furnace in a heating deformation processing step of Example 1.

【図3】 実施例2におけるプリフォーム及び支持部材
の説明図を示す。
FIG. 3 is an explanatory view of a preform and a support member according to a second embodiment.

【図4】 実施例2における加熱変形処理開始直前の電
気炉の内部状態の概略図を示す。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an internal state of an electric furnace immediately before the start of a heating deformation process in Example 2.

【図5】 実施例2の加熱変形処理工程における電気炉
内部の温度分布図を示す。
FIG. 5 is a diagram showing a temperature distribution inside an electric furnace in a heating deformation processing step of Example 2.

【図6】 比較例における加熱変形処理後のプリフォー
ムの外観形状の概略図を示す。
FIG. 6 is a schematic diagram of an appearance shape of a preform after a heat deformation treatment in a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:プリフォーム、2:洗浄・乾燥装置、3:電気炉、
4:支持部材、5:電気炉、8:自由面、11:プリフ
ォーム、12:光学ガラス素子、14:上金型、16
A:保持型、16B:保持型、17:押し棒、18:透
明石英管、19:加熱体、20:熱電対、31:発熱
体、31E:境界部分用発熱体、41:支持部材、5
2:上発熱体、53:下発熱体、111:面取り部、4
11:当たり面、Z:境界部分
1: Preform 2: Cleaning / drying device 3: Electric furnace
4: support member, 5: electric furnace, 8: free surface, 11: preform, 12: optical glass element, 14: upper mold, 16
A: holding type, 16B: holding type, 17: push rod, 18: transparent quartz tube, 19: heating element, 20: thermocouple, 31: heating element, 31E: heating element for boundary portion, 41: support member, 5
2: upper heating element, 53: lower heating element, 111: chamfered part, 4
11: contact surface, Z: boundary portion

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 成形面と側面とを有し、その面と面との
連結部において境界部分を有するプリフォームを加熱変
形する工程および金型間で加圧成形する工程を含む光学
素子の成形方法において、加熱変形工程でプリフォーム
の境界部分を粘度にして103〜106ポアズに相当する
温度で局部的に加熱して、該境界部分を構成する面を自
由表面化することを特徴とする光学素子の成形方法。
1. An optical element molding method comprising: a step of heating and deforming a preform having a molding surface and side surfaces and having a boundary portion at a connection portion between the surfaces, and a step of pressure molding between molds. The method is characterized in that the boundary portion of the preform is locally heated at a temperature corresponding to 10 3 to 10 6 poise in a heating deformation step to make the surface constituting the boundary portion a free surface. Optical element molding method.
【請求項2】 プリフォームが円柱形状を有することを
特徴とする請求項1記載の光学素子の成形方法。
2. The method according to claim 1, wherein the preform has a cylindrical shape.
【請求項3】 円柱状プリフォームの少なくとも一端は
曲面加工されていることを特徴とする請求項2記載の光
学素子の成形方法。
3. The method for molding an optical element according to claim 2, wherein at least one end of the cylindrical preform is subjected to a curved surface processing.
【請求項4】 ガラスプリフォームの加熱変形工程にお
いて、プリフォームの境界部分への加熱力が他の部分へ
のそれよりも高くなるよう温度勾配を付与することを特
徴とする請求項1〜3いずれかに記載の光学素子の成形
方法。
4. The method according to claim 1, wherein in the step of heating and deforming the glass preform, a temperature gradient is applied so that a heating force at a boundary portion of the preform is higher than that at other portions. A method for forming an optical element according to any one of the above.
【請求項5】 成形面と側面とを有し、その面と面との
連結部において境界部分を有するプリフォームを加熱変
形する工程および金型間で加圧成形する工程を含む光学
素子の成形方法において、加熱変形工程でプリフォーム
の境界部分のみを粘度にして103〜106ポアズに相当
する温度で局部的に集中加熱して、該境界部分を構成す
る面を自由表面化する前、または自由表面化した後、プ
リフォーム全体を均一に加熱することを特徴とする光学
素子の成形方法。
5. An optical element molding method including a step of heating and deforming a preform having a molding surface and a side surface and having a boundary portion at a connection portion between the surfaces, and a step of pressure molding between molds. In the method, before the surface forming the boundary portion is free-surfaced by locally concentrated heating at a temperature corresponding to 10 3 to 10 6 poise by making only the boundary portion of the preform into a viscosity in the heating deformation step, or A method for forming an optical element, comprising: uniformly heating the entire preform after forming a free surface.
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