JPS6227334A - 光学素子の成形方法 - Google Patents

光学素子の成形方法

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JPS6227334A
JPS6227334A JP16249685A JP16249685A JPS6227334A JP S6227334 A JPS6227334 A JP S6227334A JP 16249685 A JP16249685 A JP 16249685A JP 16249685 A JP16249685 A JP 16249685A JP S6227334 A JPS6227334 A JP S6227334A
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molding
glass
dies
mold
glass material
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JP16249685A
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JPH0435426B2 (ja
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Takao Shibazaki
隆男 柴崎
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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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
    • 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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野1 本発明はレンズ、プリズム、フィルター等の光学素子を
成形用金型により押圧成形する光学素子の成形方法に関
する。 [従来の技術1 従来、研磨等の後加工を施すことなく、ガラス素材を加
熱軟化した後、所望の成形面を具備する一対の成形用金
型にて押圧成形する方法が開発実施されされるとともに
高精度な成形方法として特公昭56−378号公報所載
の方法や、特開昭59−121124号公報所載の方法
が公知である。しかして、前者の方法は成形用金型の型
温を被成形素材であるガラス素材の転移点以上、軟化点
以下の範囲内にて一定に保持する方法が開示されており
、後者の場合には第4図示の温度プロセスにより成形用
金型の成形面上にガラス素材を収容した後、成形用金型
を介してガラス素材に熱を与えつつ成形するものである
。 [発明が解決しようとする問題点J しかるに、従来公知の特公昭56−378号公報所載の
方法においては、金型温度を被成形素材であるガラスの
転移点以上、軟化点以下で一定に保持することが記載さ
れているが、実際には、金型をこの温度領域に保持した
場合、金型成形面上にガラスが融着する現象が発生し易
く、又、これをさける為、金型面粗さをやや粗くすれば
成形品の面粗さが劣化する。 また、金型を転移点以上に保持した場合、成形品の温度
が下がりにくく、成形時間を永くとらねば光学的レベル
での成形品形状が安定しないという欠点も有している。 後者の特開昭59−121124号公報所載の方法中に
は第4図示の温度プロセスにより金型を介して金型内に
収容したガラス素材に熱をIトえる方法が記載されてい
るが、実際にはガラス素材と極めて近い温度で、しかも
該ガラス素材の軟化点以上の温度まで昇温する為、成形
品の形状反転性は良いが、金型にガラスが融着する現象
がこの場合も起き易く、またガラスを転移点以下に徐冷
するのに時間がかかり、歩留まりが悪い、さらに、金型
を高温下にさらす為、その寿命は短かく、実用的ではな
い。 上述した如く、これらの従来方法においては、金型温度
を被成形素材であるガラスの転移点より高い温度に保持
している為、金型成形面にガラスが融着する現象が多発
したり、成形品温度が下がりにくいことにより、歩留ま
りが悪く面精度が安定しないこと、また金型を高温度下
に長時間さらすことによる金型の短寿命等の欠点を有す
るものであった。 因て、本発明はこれら従来の欠点に着目してな・ され
たもので、金型成形面に対するガラスの融着現象をなく
すとともに成形時間の短縮を計り、かつ金型寿命を延命
化することができるとともに高精度、高性能の光学素子
を安定的に成形することのできる光学素子の成形方法の
提供を目的とするものである。 [問題点を解決する手段および作用] 本発明光学素子の成形方法は、ガラス素材を加熱した後
成形用金型により押圧成形して成形する光学素子の成形
方法において、前記ガラス素材を、当該ガラス素材の粘
度が106ボアズ乃至108ポアズとなる温度に加熱す
るとともに前記成形用金型の型温を、前記ガラス素材の
転移点から、転移点未満より200℃低い温度範囲に設
定し、さらに前記成形用金型の成形面の表面粗さをRm
ax0.07JLm以下に加工した成形用金型を使用す
るとともに押圧成形中の成形用金型の加熱を行なうこと
なく成形するものである。
【実施例】
以下本発明光学素子の成形方法の実施例について図面と
ともに説明する。 (第1実施例) 第1図は成形方法を示す説明図、第2図は当該実施例に
て成形した凹レンズの断面図、第3図は成形後の凹レン
ズにおけるフィゾー干渉像を示す図である。 しかして、LaK14を被成形素材とする円柱状のガラ
ス素材1を加熱炉2内に搬入して加熱するとともに加8
後のガラス素材lを上下金型3,4を対向方向に移動自
在に配置した成形用金型5に搬入した後、上下金型3,
4の成形面3a、4a間にてガラス素材lを押圧成形す
ることにより、第2図示の凹メニスレンズ6を成形する
。 また、前記成形方法における凹メニスレンズ6の成形は
、以下の成形条件に従って成形したものである。 成形条件 (1)ガラス素材lの加熱温度・・・・・・730℃(
尚、LaK14ガラスの粘度は約10’ボアズである) (2)成形用金型5温度・・・・・・510℃(LaK
14ガラスの転移点より約130℃低い) (3)成形用金型5の成形面3a 、4aの表面粗さ一
−−−Rmax 0.04ILm(尚、表面には5iz
Naの被膜を設けである) (揚プレス圧力・・・・・・約90 Kg/cm2また
、ガラス素材1の加熱および成形用金型5の押圧成形に
当っては第1図に示す如<N2ガス雰囲気(NZ 6度
90%以上2の非酸化性雰囲気7中にて成形したもので
ある。 前記成形条件により成形したR1+R2を有する凹メニ
スレンズ6(外径8mmφ、中心厚的0.9mm)につ
いてフィゾー型干渉計により測定したフィゾー干渉像を
示すのが第3図であり、目標とする球面半径に対し、ニ
ュートンリング3本以内、イレギュラリティー同0.2
本以内、アス同0.2本以内の値の凹メニスレンズ6が
得られた。 また、同一条件による前記成形方法によって、四メニス
レンズ6を再現性良く成形することができた。 (第2実施例) 次に下記成形条件により 5KIIガラスを円柱状にし
たガラス素材を使用して前記第1実施例と同様の成形方
法を採用しつつ凸レンズ(R,=11.5m麿、R2=
50■層)を押圧成形したところ、フィゾー型干渉像に
よる評価において、研磨レンズに匹敵する光学特性レベ
ルを有するとともにレンズの表面粗さはRmaxo、0
12 mであった。 成形条件 (1)ガラス素材の加熱温度・・・・・・670℃(の
成形用金型温度・・・・・・470℃(SKIIガラス
の転移点より約60℃低い)(3)成形用金型の成形面
の表面粗さ・・・R厘ax0.03川謬(滲ブレス圧力
・・・・・・約50 Kg/cm2(第3実施例) また、ガラス素材としてBaLK1ガラスを使用して第
2実施例における凸レンズを下記成形条件によって、第
1実施例と同様の成形方法を採用しつつ成形したところ
、フィゾー干渉像による評価において、目標球面半径に
対し、ニュートンリング2木、イレギュラリティー同0
.3木、アス同0.2木以内と光学レンズとして充分使
用可能なレベルであることが確認できた。 成形条件 (1)ガラス素材の加熱温度・・・・・・680℃(B
aLK 1ガラスの粘度は約10I5ポアズ) (の成形用金型温度・・・・・・430℃(BaLKl
ガラスの転移点より約ioo℃低い) (3)成形用金型の成形面の表面粗さ・・・Rmax0
.OIJLm(1基合金にBNをプラズマCVD法によ
り2ルm厚で被覆した) (4)プレス圧力・・・・・・約30 Kg/cm2〜
70 Kg/cm2(第4実施例) さらに、ガラス素材としてLa5FO8ガラスを使用し
て平凸レンズ(RI=O:3(平面))、R2=11.
5)を第1実施例と同様の成形方法により下記の成形条
件に従って成形したところ、充分な光学的性能を有する
平凸レンズを得ることができた。 尚、レンズ面はR+5ai0.021Lm以下であると
ともに成形時間(プレス荷重時間)については10秒〜
20秒で成形可詣であること、さらには+0000シヨ
ツトの成形後にも成形レンズの光学的性能等に変化のな
いことが確認された。 成形条件 (1)ガラス素材の加熱温度・・・・・・795℃(L
aSFO8ガラスの粘度は約10I5ポアズ) (り成形用金型温度・・・・・・589℃(LaSFO
8ガラスの転移点より 約160℃低い) (3)成形用金型の成形面の表面粗さ・・・R+*ax
0.04 色m(JA形面にはNi基合金にBNをプラ
ズマCVD法により2ILm厚の被膜を施した) (4)プレス圧力・・・・・・約70 Kg/Cm2尚
、以との各実施例における成形条件については、ガラス
素材を加熱し、これを成形金型にて押圧成形する成形方
法中、ガラス素材の加熱条件としてはガラス素材の転移
点より200℃低い温度範囲内にて実施するとともに使
用する押圧成形用の成形用金型の成形面をRmaxo、
07 用m以下に研磨し、かつガラス素材と成形用金型
の素材の熱膨張係数の違いに起因する形状差異を計算に
より予め補正しである。またガラス素材の加熱温度につ
いては、該ガラス粘度が106ポアズ以上108ポアズ
となる温度範囲、成形用金型の温度を該ガラスの転移点
と転移点未満より200℃低い温度までの範囲により実
施することが回部であり、その理由は成形時間の短縮と
成形用金型の延命化の目的に起因し、成形用金型の温度
は低いほど有利であるが、その場合ガラス素材は少なく
とも108ポアズより低い粘度が必要であることが、実
験・研究により判明した。しかしガラス加熱温度を過度
に上昇させ、その粘度がlO6ボアズより低い状yLと
なると、短い成形時間(120秒以内)ではガラス素材
の温度が低下しない為、その形状が光学的レベルでは不
安定である。従って、ガラス素材の加熱温度は該ガラス
の粘度が106ポアズ〜108ポアズとなる温度範囲が
好適である。さらに成形せんとする光学素子の表面粗さ
は少なくともRrsaxo、03 )t、 m以下であ
ることが望ましいが。 この面粗さを実現する為には前記成形用金型の表面粗さ
を少なくともRmaxo、07 p、 m以下に設定す
ることが必要である。しかも、ガラス素材の加熱および
成形用金型によるガラス素材の押圧成形には、非酸化性
雰囲気中で実施することが望ましく、特にN2ガス濃度
が90%以上となる雰囲気中での条件中80%位では大
気中と同じく離型しにくい欠点を有し好適には96〜9
7%であることが判明した。 [発明の効果1 以上の発明から明らかな如く、本発明の成形方法によれ
ば特にクラウン系ガラスにおいて高精度・高性能のガラ
ス光学素子を短い成形時間で得ることが可能となり、コ
ストの低減と、金型温度を従来法より低く設定したこと
による金型寿命の延命化を計れる等の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明成形方法を示す説明図、第2図は本発明
成形方法の第1実施例の方法によって成形した凹レンズ
の断面図、第3図は第1実施例の成形方法にて成形後の
凹レンズにおける成形後のフィゾーモ渉像を示す図、第
4図は従来の成形方法における温度プロセスを示す図で
ある。 l・・・・・・ガラス素材 2・・・・・・加熱炉 3.4・・・・・・上下金型 5・・・・・・成形用金型 6・・・・・・凹メニスレンズ 特許出願人  オリンパス光学工業株式会社代理人 弁
理士   奈   良     武第1図 第2図 第4図 ・pわ■ネ市j) L”、F (自発)昭和61年8 
J45日 1、・19件の表示 昭和60年 特 許 願 第162496号2、発明の
名称 光学素r・の成形方法 3、補正をする者 ・11件との関係  特許出願人 住 所  東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号名 称
  (037)オリンパス光学工業株式会社代表者  
 ド 山 敏 部 4、代 理 人 6、補正の対象 図    面゛

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ガラス素材を加熱した後成形用金型により押圧成
    形して成形する光学素子の成形方法において、 前記ガラス素材を当該ガラス素材の粘度が 10^6ポアズ乃至10^8ポアズとなる温度に加熱す
    るとともに前記成形用金型の型温を、前記ガラス素材の
    転移点から、転移点未満より200℃低い温度範囲に設
    定し、さらに前記成形用金型の成形面の表面粗さを Rmax0.07μm以下に加工した成形用金型を使用
    するとともに押圧成形中の成形用金型の加熱を行なうこ
    となく成形することを特徴とする光学素子の成形方法。
  2. (2)前記被成形光学素子が10mmφ、厚さ3mm以
    下の場合、前記押圧成形時間を90秒以下とすることを
    特徴とする特許請求の範囲 第1項記載の光学素子の成形方法。
  3. (3)前記成形用金型は、少なくともその成形面をSi
    _3N_4、BN、AlN、TiN等にて形成した成形
    用金型を使用することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の光学素子の成形方法。
  4. (4)前記ガラス素材の加熱と成形用金型による押圧成
    形は、N_290%以上の雰囲気中にて行なうことを特
    徴とする特許請求の範囲 第1項記載の光学素子の成形方法。
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