JPWO2009044768A1 - Optical element manufacturing method and manufacturing apparatus - Google Patents

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Abstract

対向する2つの光学面を有する光学素子を液滴成形法によって製造する場合において、高い偏心精度を確保することができる光学素子の製造方法及び製造装置を提供する。成形金型を所定温度に加熱する加熱工程と、下型に溶融ガラス滴を滴下する滴下工程と、上型と下型とを加圧方向に相対移動して溶融ガラス滴を加圧して、光学素子を成形する加圧工程とを有する。加圧工程により成形された光学素子の2つの光学面の位置ずれ量に基づいて、加圧工程における上型と下型の水平方向の相対位置及び傾きの少なくとも一方を調整する。Provided are an optical element manufacturing method and a manufacturing apparatus capable of ensuring high decentration accuracy when an optical element having two opposing optical surfaces is manufactured by a droplet forming method. A heating process for heating the molding die to a predetermined temperature, a dropping process for dropping molten glass droplets on the lower mold, and an optical process for pressurizing the molten glass drops by relatively moving the upper mold and the lower mold in the pressurizing direction. And a pressing step for forming the element. Based on the amount of positional deviation between the two optical surfaces of the optical element formed by the pressing step, at least one of the horizontal relative position and inclination of the upper die and the lower die in the pressing step is adjusted.

Description

本発明は、溶融ガラス滴を加圧成形し、対向する2つの光学面を有する光学素子を製造する光学素子の製造方法、及び、当該製造方法を実施するための光学素子の製造装置に関する。   The present invention relates to an optical element manufacturing method for press-molding molten glass droplets to manufacture an optical element having two opposing optical surfaces, and an optical element manufacturing apparatus for performing the manufacturing method.

近年、ガラス素材を成形金型で加圧成形して製造した光学素子は、デジタルカメラ用レンズ、DVD等の光ピックアップレンズ、携帯電話用カメラレンズ、光通信用のカップリングレンズ、半導体レーザから出力される楕円形状の出力ビームを円形に整形するためのビーム整形素子等として、広範にわたって利用されている。   In recent years, optical elements manufactured by pressing glass materials with molding dies are output from digital camera lenses, optical pickup lenses such as DVDs, mobile phone camera lenses, optical communication coupling lenses, and semiconductor lasers. Widely used as a beam shaping element for shaping an elliptical output beam into a circular shape.

また、光学製品の小型化、高精度化の要請に伴って、ガラス製の光学素子に要求される性能もますます高くなり、対向する二つの光学面の相対位置の設計値からのずれ量(以下、「偏心量」という。)についても、要求される性能はますます厳しいものになってきている。特に、次世代DVD用のピックアップレンズ等として用いられる高NAレンズにおいては、偏心量の許容公差が極めて小さく、例えば、0.1μm以下といった範囲で管理する必要がある。   In addition, along with demands for miniaturization and high accuracy of optical products, the performance required for optical elements made of glass is also increasing, and the amount of deviation from the design value of the relative position of the two opposing optical surfaces ( Hereinafter, the required performance of “eccentricity” is becoming increasingly severe. In particular, in a high NA lens used as a pickup lens for a next-generation DVD or the like, the tolerance of the eccentricity is extremely small and needs to be managed within a range of 0.1 μm or less, for example.

このようなガラス製光学素子の製造方法の1つとして、予め所定質量及び形状を有するガラスゴブを作製し、該ガラスゴブを成形金型とともにガラスが変形可能な温度まで加熱した後、ガラスゴブを成形金型にて加圧成形する方法(以下、「リヒートプレス法」ともいう)が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。   As one method for producing such a glass optical element, a glass gob having a predetermined mass and shape is prepared in advance, and the glass gob is heated together with the molding die to a temperature at which the glass can be deformed. (Hereinafter also referred to as “reheat press method”) is known (for example, see Patent Documents 1 and 2).

特許文献1、2の記載によれば、スリーブ内で成形金型の傾きを調整する方法(特許文献1)や、上下型の押圧動作とは別に上下型の側面より上下同時に金型の外周を加圧する方法(特許文献2)により、偏心量を抑えることができるとされている。しかし、このようなリヒートプレス法においては、成形の度に金型及びガラスゴブの加熱と冷却を繰り返す必要があり、1回の成形に要する時間が非常に長いという問題があった。   According to the descriptions in Patent Documents 1 and 2, the outer periphery of the mold is simultaneously moved up and down from the side surfaces of the upper and lower molds separately from the method of adjusting the inclination of the molding mold in the sleeve (Patent Document 1) and the pressing operation of the upper and lower molds. It is said that the amount of eccentricity can be suppressed by the pressurizing method (Patent Document 2). However, in such a reheat press method, it is necessary to repeatedly heat and cool the mold and the glass gob every time it is molded, and there is a problem that the time required for one molding is very long.

一方、ガラス成形体の別の製造方法として、予め所定温度に加熱した下型の上に溶融ガラス滴を滴下して、滴下した溶融ガラス滴が変形可能な温度にある間に上型と下型とで加圧成形する方法(以下、「液滴成形法」ともいう。)が知られている(例えば、特許文献3参照)。この方法は成形金型等の加熱と冷却を繰り返す必要がなく、溶融ガラス滴から直接ガラス成形体を製造することができるので、1回の成形に要する時間を非常に短くできることから注目されている。
特開2005−306644号公報 特開平10−182173号公報 特開2005−320199号公報
On the other hand, as another method for producing a glass molded body, a molten glass droplet is dropped on a lower mold that has been heated to a predetermined temperature in advance, and the upper mold and the lower mold while the dropped molten glass droplet is at a deformable temperature. (Hereinafter also referred to as “droplet forming method”) is known (for example, see Patent Document 3). Since this method does not require repeated heating and cooling of a molding die or the like, and a glass molded body can be produced directly from molten glass droplets, it is attracting attention because the time required for one molding can be extremely shortened. .
JP 2005-306644 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-182173 JP 2005-320199 A

しかしながら、液滴成形法では、上型を下型の上方から退避させた状態で下型の上に溶融ガラス滴を滴下した後、加圧成形する前に、上型と下型とが所定の上下関係となるように、上型と下型とを相対移動する工程が必要である。しかも、滴下した溶融ガラス滴は時間と共に急速に冷却されるため、かなりの高速で上型と下型とを相対移動しなければならない。そのため、偏心量を小さくするためにスリーブと成形金型との隙間を小さくしてしまうと、スリーブに成形金型が挿入される際に衝突が発生しやすく安定した性能の光学素子を製造することが困難であるという問題があった。   However, in the droplet forming method, after the molten glass droplet is dropped on the lower die in a state where the upper die is retracted from above the lower die, the upper die and the lower die are fixed to each other before the pressure molding. A process of moving the upper mold and the lower mold relative to each other so as to be in a vertical relationship is necessary. Moreover, since the dropped molten glass droplet is rapidly cooled with time, the upper mold and the lower mold must be relatively moved at a considerably high speed. Therefore, if the gap between the sleeve and the molding die is reduced in order to reduce the amount of eccentricity, an optical element having a stable performance is likely to occur when the molding die is inserted into the sleeve. There was a problem that was difficult.

それに加えて、特許文献1に記載の方法は、スリーブと成形金型の隙間量よりも大きい偏心に対応することができず、また、二つの光学面の平行ずれには対応できないという問題があった。   In addition, the method described in Patent Document 1 cannot cope with the eccentricity larger than the gap amount between the sleeve and the molding die, and cannot cope with the parallel displacement between the two optical surfaces. It was.

更に、成形金型を加工する上で、成形金型の外径中心軸と成形面の軸とを完全に一致させることは困難であり、通常は外径中心軸と成形面の軸とがある程度のずれを有している場合が多い。特許文献2に記載の方法は、上下の成形金型を側面から加圧して外径中心軸を一致させる方法であるため、成形金型の外径中心軸と成形面の軸が一致していない場合にこれを補正することは原理上できないという問題があった。   Further, in processing the molding die, it is difficult to make the outer diameter central axis of the molding die and the axis of the molding surface completely coincide with each other. In many cases, there is a deviation. Since the method described in Patent Document 2 is a method in which the upper and lower molding dies are pressed from the side surfaces so that the outer diameter central axes coincide with each other, the outer diameter central axis of the molding dies and the axis of the molding surface do not coincide with each other. In some cases, this could not be corrected in principle.

本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、液滴成形法によって対向する2つの光学面を有する光学素子を製造する場合において、高い偏心精度を確保することができる光学素子の製造方法を提供することである。また、本発明の別の目的は、かかる製造方法を実施するための光学素子の製造装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the technical problems as described above, and an object of the present invention is to provide high eccentricity accuracy when manufacturing an optical element having two optical surfaces facing each other by a droplet forming method. It is providing the manufacturing method of the optical element which can be ensured. Another object of the present invention is to provide an optical element manufacturing apparatus for carrying out the manufacturing method.

上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。   In order to solve the above problems, the present invention has the following features.

1. 上型及び下型を有する成形金型により溶融ガラス滴を加圧成形し、対向する2つの光学面を有する光学素子を製造する光学素子の製造方法において、
前記成形金型を所定温度に加熱する加熱工程と、
前記下型に前記溶融ガラス滴を滴下する滴下工程と、
前記上型と前記下型とを上下方向に相対移動して前記溶融ガラス滴を加圧して、前記光学素子を成形する加圧工程とを有し、
前記加圧工程により成形された光学素子の前記2つの光学面の位置ずれ量に基づいて、前記加圧工程における前記上型と前記下型の水平方向の相対位置及び傾きの少なくとも一方を調整することを特徴とする光学素子の製造方法。
1. In a method for manufacturing an optical element, wherein a molten glass droplet is pressure-formed by a molding die having an upper mold and a lower mold, and an optical element having two optical surfaces facing each other is manufactured.
A heating step of heating the molding die to a predetermined temperature;
A dropping step of dropping the molten glass droplet on the lower mold;
A pressurizing step of molding the optical element by relatively moving the upper mold and the lower mold in the vertical direction to pressurize the molten glass droplets;
Based on the amount of positional deviation between the two optical surfaces of the optical element formed by the pressing step, at least one of the horizontal relative position and inclination of the upper die and the lower die in the pressing step is adjusted. A method for manufacturing an optical element.

2. 前記滴下工程と前記加圧工程とで、前記上型と前記下型の水平方向の相対位置が異なり、
前記滴下工程と前記加圧工程の間に、前記上型及び前記下型の少なくとも一方を水平方向に移動する移動工程を有し、
前記加圧工程における前記上型と前記下型の水平方向の相対位置の調整は、前記移動工程において移動する前記上型及び前記下型の少なくとも一方の停止位置を変更することにより行うことを特徴とする前記1に記載の光学素子の製造方法。
2. The relative position in the horizontal direction of the upper mold and the lower mold is different between the dropping process and the pressing process,
Between the dropping step and the pressurizing step, there is a moving step of moving at least one of the upper mold and the lower mold in the horizontal direction,
The adjustment of the relative position in the horizontal direction between the upper die and the lower die in the pressurizing step is performed by changing the stop position of at least one of the upper die and the lower die moving in the moving step. The method for producing an optical element according to 1 above.

3. 前記滴下工程と前記加圧工程とで、前記下型の水平方向の位置が異なり、
前記滴下工程と前記加圧工程の間に、前記下型を水平方向に移動する移動工程を有し、
前記加圧工程における前記上型と前記下型の水平方向の相対位置の調整は、前記移動工程において移動する前記下型の停止位置を変更することにより行うことを特徴とする前記2に記載の光学素子の製造方法。
3. The horizontal position of the lower mold is different between the dropping step and the pressing step,
Between the dropping step and the pressurizing step, a moving step of moving the lower mold in the horizontal direction,
3. The horizontal position adjustment of the upper die and the lower die in the pressurizing step is performed by changing a stop position of the lower die that moves in the moving step. A method for manufacturing an optical element.

4. 前記加圧工程においては、前記上型を下降させることにより加圧を行うことを特徴とする前記3に記載の光学素子の製造方法。   4). 4. The method of manufacturing an optical element as described in 3 above, wherein in the pressurizing step, pressurization is performed by lowering the upper mold.

5. 前記加圧工程における前記上型と前記下型との傾きの調整は、前記上型の角度を変えることにより行うことを特徴とする前記3に記載の光学素子の製造方法。   5. 4. The method of manufacturing an optical element according to item 3, wherein the inclination of the upper mold and the lower mold in the pressurizing step is adjusted by changing the angle of the upper mold.

6. 前記2つの光学面の位置ずれ量は、前記光学素子の透過波面収差を測定することにより求められることを特徴とする前記1乃至5のうち何れか1項に記載の光学素子の製造方法。   6). 6. The method of manufacturing an optical element according to any one of 1 to 5, wherein the positional deviation amount between the two optical surfaces is obtained by measuring a transmitted wavefront aberration of the optical element.

7. 前記上型及び前記下型の少なくとも一方は、前記光学素子に対して位置を識別するためのマークを転写するためのマーク転写部を有することを特徴とする前記1乃至6のうち何れか1項に記載の光学素子の製造方法。   7. At least one of the upper mold and the lower mold includes a mark transfer portion for transferring a mark for identifying a position with respect to the optical element. The manufacturing method of the optical element of description.

8.マーク転写部は凹部からなり、
前記凹部は、深さDが、0.5μm以上、20μm以下であり、
幅Wが、3μm以上、200μm以下であることを特徴とする前記7に記載の光学素子の製造方法。
8). The mark transfer part consists of a recess,
The concave portion has a depth D of 0.5 μm or more and 20 μm or less,
8. The method for manufacturing an optical element according to 7, wherein the width W is 3 μm or more and 200 μm or less.

9. 前記マークの長さは、当該マークが形成されている光学面の有効径の5%以上、30%以下であることを特徴とする前記8に記載の光学素子の製造方法。   9. 9. The method of manufacturing an optical element according to 8, wherein the length of the mark is 5% or more and 30% or less of the effective diameter of the optical surface on which the mark is formed.

10. 溶融ガラス滴を加圧成形し、対向する2つの光学面を有する光学素子を製造するための光学素子の製造装置において、
上型及び下型を有する成形金型と、
前記成形金型を所定温度に加熱するための加熱手段と、
前記下型に前記溶融ガラス滴を滴下するための滴下手段と、
前記上型と前記下型を上下方向に相対移動して前記溶融ガラス滴を加圧するための加圧手段と、
前記溶融ガラス滴を加圧する際における前記上型と前記下型の水平方向の相対位置を調整するための水平位置調整手段と、
前記溶融ガラス滴を加圧する際における前記上型及び前記下型の少なくとも一方の傾きを調整するための傾き調整手段と、を有することを特徴とする光学素子の製造装置。
10. In an optical element manufacturing apparatus for press-molding molten glass droplets and manufacturing an optical element having two opposing optical surfaces,
A molding die having an upper mold and a lower mold;
Heating means for heating the molding die to a predetermined temperature;
Dropping means for dropping the molten glass droplet on the lower mold;
A pressurizing means for relatively moving the upper mold and the lower mold in the vertical direction to pressurize the molten glass droplets;
A horizontal position adjusting means for adjusting a horizontal relative position of the upper mold and the lower mold when the molten glass droplet is pressurized;
An apparatus for manufacturing an optical element, comprising: an inclination adjusting means for adjusting an inclination of at least one of the upper mold and the lower mold when the molten glass droplet is pressurized.

本発明によれば、先立って製造された光学素子の特性から算出された2つの光学面の位置ずれ量に基づいて、加圧工程における上型と下型の水平方向の相対位置及び傾きの少なくとも一方を調整することから、製造する光学素子の2つの光学面の位置ずれ量を最小限に抑えることができる。そのため、液滴成形法によって対向する2つの光学面を有する光学素子を製造する場合において、成形金型の外径中心軸と成形面の軸が一致していない場合であっても、高い偏心精度を確保することができる。   According to the present invention, based on the positional deviation amount of the two optical surfaces calculated from the characteristics of the optical element manufactured in advance, at least the horizontal relative position and inclination of the upper mold and the lower mold in the pressurizing step. Since one of them is adjusted, the amount of positional deviation between the two optical surfaces of the optical element to be manufactured can be minimized. Therefore, when manufacturing an optical element having two optical surfaces facing each other by the droplet forming method, even if the outer diameter central axis of the molding die does not coincide with the axis of the molding surface, high eccentricity accuracy is achieved. Can be secured.

本発明の光学素子の製造装置10を模式的に示した図である(滴下工程における状態)。It is the figure which showed typically the manufacturing apparatus 10 of the optical element of this invention (state in the dripping process). 本発明の光学素子の製造装置10を模式的に示した図である(加圧工程における状態)。It is the figure which showed typically the manufacturing apparatus 10 of the optical element of this invention (state in a pressurization process). 下型12付近の斜視図である。It is a perspective view of the lower mold 12 vicinity. 上型ベース16のA−A断面図である。2 is a cross-sectional view of the upper mold base 16 taken along the line AA. FIG. 光学素子を製造するための基本工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the basic process for manufacturing an optical element. 上型11と下型12の水平方向の相対位置及び傾きを調整する工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of adjusting the horizontal relative position and inclination of the upper mold | type 11 and the lower mold | type 12. 光学素子25の2つの光学面の位置ずれ量を算出する工程を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating a process of calculating a positional deviation amount between two optical surfaces of the optical element 25. 本発明の製造方法により製造された光学素子25を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the optical element 25 manufactured by the manufacturing method of this invention. マーク転写部として凹部18を有する下型12を示す図である。It is a figure which shows the lower mold | type 12 which has the recessed part 18 as a mark transcription | transfer part. 傾き量(α)及び傾き方向(θ)を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating inclination amount ((alpha)) and inclination direction ((theta)).

符号の説明Explanation of symbols

10 光学素子の製造装置
11 上型
12 下型
13 成形金型
14x、14y、14z ボールネジ
15x、15y、15z サーボモーター
16 上型ベース
17 下型ベース
18 凹部
19 あおりネジ
20 溶融ガラス滴
25 光学素子
26 マーク
27a、27b 光学面
31、32 ヒーター
33a、33b 対称軸
S11 加熱工程
S13 滴下工程
S14 移動工程
S15 加圧工程
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical element manufacturing apparatus 11 Upper mold | type 12 Lower mold | type 13 Molding die 14x, 14y, 14z Ball screw 15x, 15y, 15z Servo motor 16 Upper mold | type base 17 Lower mold | type base 18 Recessed part 19 Reinforcement screw 20 Molten glass droplet 25 Optical element 26 Mark 27a, 27b Optical surface 31, 32 Heater 33a, 33b Axis of symmetry S11 Heating process S13 Dropping process S14 Moving process S15 Pressurizing process

以下、本発明の実施の形態について図1〜図10を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

(光学素子の製造装置)
先ず、本発明の光学素子の製造装置10の構成について、図1〜図4を用いて説明する。図1及び図2は本発明の光学素子の製造装置10を模式的に示した図であり、図1は滴下工程における状態を、図2は加圧工程における状態をそれぞれ示している。また、図3は下型12付近の斜視図であり、図4は上型ベース16のA−A断面図である。
(Optical element manufacturing equipment)
First, the structure of the optical element manufacturing apparatus 10 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 are diagrams schematically showing an optical element manufacturing apparatus 10 according to the present invention. FIG. 1 shows a state in a dropping step, and FIG. 2 shows a state in a pressurizing step. 3 is a perspective view of the vicinity of the lower mold 12, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the upper mold base 16 taken along the line AA.

溶融ガラス滴20を加圧成形するための成形金型13は、上型11及び下型12を有しており、上型11は上型ベース16の下面に、下型12は下型ベース17の上面にそれぞれ支持されている。上型ベース16は、本発明の加圧手段であるサーボモーター15z及びボールネジ14zによって上下方向(z方向)に移動可能に構成されている。   A molding die 13 for press-molding the molten glass droplet 20 has an upper die 11 and a lower die 12. The upper die 11 is on the lower surface of the upper die base 16, and the lower die 12 is a lower die base 17. Are supported on the upper surface of each. The upper mold base 16 is configured to be movable in the vertical direction (z direction) by a servo motor 15z and a ball screw 14z which are pressurizing means of the present invention.

本実施形態においては、加圧手段によって上型11のみを上下方向に移動する構成としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、下型12のみを移動する構成としてもよいし、上型11と下型12の両方を上下方向に移動する構成としてもよい。また、加圧手段はサーボモーター15z及びボールネジ14zに限られず、ステッピングモーター、油圧シリンダ、空圧シリンダ等の公知の手段を適宜選択して用いることができる。   In the present embodiment, only the upper mold 11 is moved in the vertical direction by the pressing means, but the present invention is not limited to this, and only the lower mold 12 may be moved. It is good also as a structure which moves both the upper mold | type 11 and the lower mold | type 12 to an up-down direction. Further, the pressurizing means is not limited to the servo motor 15z and the ball screw 14z, and known means such as a stepping motor, a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder, etc. can be appropriately selected and used.

下型ベース17は、サーボモーター15x及びボールネジ14xにより移動可能なように構成されており、これによって下型12は滴下した溶融ガラス滴20を受けるための位置(滴下位置P1)と、上型11と対向して溶融ガラス滴20を加圧するための位置(加圧位置P2)との間で移動可能である。移動手段は、上型11と下型12を水平方向に相対移動できるものであればよく、本実施形態のように下型12のみを移動する構成でもよいし、上型11のみ、あるいは上型11と下型12の両方を移動する構成でもよい。しかし、滴下工程と加圧工程とで下型を移動させて、滴下位置P1と加圧位置P2とを異ならせれば、ある下型が加圧工程にある間に、別の下型で滴下を受けることが可能になるので、好ましい。そして、水平方向の移動手段を有する下型を上下方向にも移動させるのは機構が複雑になるので、加圧工程における上型と下型との上下の相対移動は、上型を移動させることにより行うのが好ましい。   The lower mold base 17 is configured to be movable by a servo motor 15x and a ball screw 14x, whereby the lower mold 12 receives a dropped molten glass droplet 20 (dropping position P1), and the upper mold 11 And a position for pressurizing the molten glass droplet 20 (pressing position P2). The moving means is not limited as long as it can move the upper mold 11 and the lower mold 12 in the horizontal direction, and may be configured to move only the lower mold 12 as in the present embodiment, or only the upper mold 11 or the upper mold. The structure which moves both 11 and the lower mold | type 12 may be sufficient. However, if the lower mold is moved between the dropping process and the pressurizing process, and the dropping position P1 and the pressing position P2 are different, the lower mold is dropped with another lower mold while the lower mold is in the pressing process. Since it becomes possible to receive, it is preferable. And since the mechanism is complicated to move the lower mold having the moving means in the horizontal direction also in the vertical direction, the upper and lower relative movements of the upper mold and the lower mold in the pressurizing process move the upper mold. It is preferable to carry out.

サーボモーター15x及びボールネジ14xは、溶融ガラス滴20を加圧する際における上型11と下型12のx方向の相対位置を調整するための水平位置調整手段としても機能する。また、同様にy方向の相対位置を調整するための水平位置調整手段として、図3に示すサーボモーター15y及びボールネジ14yを備えている。   The servo motor 15x and the ball screw 14x also function as a horizontal position adjusting means for adjusting the relative position in the x direction of the upper mold 11 and the lower mold 12 when the molten glass droplet 20 is pressurized. Similarly, a servo motor 15y and a ball screw 14y shown in FIG. 3 are provided as horizontal position adjusting means for adjusting the relative position in the y direction.

また、上型11と下型12の傾きを調整するための傾き調整手段として、上型ベース16にあおりネジ19を備えている。あおりネジ19は、図4に示すように、120°間隔(円周3等分)で3本配置されており、あおりネジ19の上型ベース16からの突き出し量を調整することにより、上型11の上型ベース16に対する角度を調整できる。   Further, as an inclination adjusting means for adjusting the inclination of the upper mold 11 and the lower mold 12, the upper mold base 16 is provided with a tilt screw 19. As shown in FIG. 4, the three tilting screws 19 are arranged at intervals of 120 ° (circularly divided into three equal parts), and the upper die is adjusted by adjusting the protruding amount of the tilting screw 19 from the upper mold base 16. The angle with respect to the upper mold base 16 can be adjusted.

上型11及び下型12の材料は、耐熱合金(ステンレス等)、炭化タングステンを主成分とする超硬材料、各種セラミックス(炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム等)、カーボンを含む複合材料など、ガラス製の光学素子を加圧成形するための成形金型として公知の材料の中から適宜選択して用いることができる。また、これらの材料の表面に各種金属やセラミックス、カーボンなどの保護膜を形成したものを用いることもできる。上型11及び下型12を同一の材料で構成してもよいし、それぞれ別の材料で構成してもよい。   The materials of the upper mold 11 and the lower mold 12 are heat-resistant alloys (such as stainless steel), super hard materials mainly composed of tungsten carbide, various ceramics (such as silicon carbide, silicon nitride, and aluminum nitride), composite materials containing carbon, etc. As a molding die for pressure-molding a glass optical element, it can be appropriately selected from known materials. Moreover, what formed protective films, such as various metals, ceramics, and carbon, on the surface of these materials can also be used. The upper mold 11 and the lower mold 12 may be made of the same material, or may be made of different materials.

また、上型11及び下型12は、加熱手段であるヒーター31、32によってそれぞれ所定温度に加熱できるように構成されている。加熱手段としては、公知の加熱手段を適宜選択して用いることができる。例えば、被加熱部材の内部に埋め込んで使用するカートリッジヒーターや、被加熱部材の外側に接触させて使用するシート状のヒーター、赤外線加熱装置、高周波誘導加熱装置等を用いることができる。   Moreover, the upper mold | type 11 and the lower mold | type 12 are comprised so that each can be heated to predetermined temperature with the heaters 31 and 32 which are heating means. As the heating means, known heating means can be appropriately selected and used. For example, a cartridge heater that is used by being embedded inside the member to be heated, a sheet heater that is used while being in contact with the outside of the member to be heated, an infrared heating device, a high-frequency induction heating device, or the like can be used.

光学素子の製造装置10は、更に、下型12に溶融ガラス滴20を滴下するための滴下手段として、溶融状態のガラス22を貯留する溶融槽21と、その下部に設けられたノズル23とを備えている。   The optical element manufacturing apparatus 10 further includes a melting tank 21 for storing molten glass 22 and a nozzle 23 provided therebelow as dropping means for dropping the molten glass droplet 20 onto the lower mold 12. I have.

(ガラス成形体の製造方法)
次に、本発明の光学素子の製造方法について図5〜図10を用いて説明する。図5は光学素子を製造するための基本工程を示すフローチャートである。図6は上型11と下型12の水平方向の相対位置及び傾きを調整する工程を示すフローチャートであり、図7は光学素子25の2つの光学面の位置ずれ量を算出する工程を示すフローチャートである。
(Manufacturing method of glass molding)
Next, the manufacturing method of the optical element of this invention is demonstrated using FIGS. FIG. 5 is a flowchart showing a basic process for manufacturing an optical element. FIG. 6 is a flowchart showing a process of adjusting the horizontal relative position and inclination of the upper mold 11 and the lower mold 12, and FIG. 7 is a flowchart showing a process of calculating the amount of positional deviation between the two optical surfaces of the optical element 25. It is.

始めに、図5に示したフローチャートを用いて、本発明の光学素子の製造方法の各工程について順を追って説明する。   First, the steps of the method for manufacturing an optical element of the present invention will be described step by step using the flowchart shown in FIG.

先ず、成形金型13を所定温度に加熱する(加熱工程S11)。所定温度とは、光学素子25に良好な2つの光学面を形成できる温度であればよい。一般的には、上型11や下型12の温度が低すぎると良好な光学面を形成することが困難になってくる。逆に、必要以上に温度を高くしすぎることは、ガラスとの融着が発生しやすくなったり、上型11及び下型12の寿命が短くなったりするおそれがあるため好ましくない。通常は、ガラスのガラス転移点温度Tg−100℃からTg+100℃程度の温度に設定するが、実際には、ガラスの種類、ガラス成形体の形状や大きさ、上型11や下型12の材料、保護膜の種類等種々の条件によって適正な温度が異なるため、実験的に適正な温度を求めておくことが好ましい。上型11と下型12の加熱温度は同じ温度であってもよいし、異なる温度であってもよい。   First, the molding die 13 is heated to a predetermined temperature (heating step S11). The predetermined temperature may be a temperature at which two good optical surfaces can be formed on the optical element 25. In general, if the temperature of the upper mold 11 and the lower mold 12 is too low, it becomes difficult to form a good optical surface. On the other hand, it is not preferable to raise the temperature more than necessary because fusion with glass tends to occur or the life of the upper mold 11 and the lower mold 12 may be shortened. Normally, the glass transition temperature of the glass is set to a temperature of about Tg-100 ° C. to Tg + 100 ° C. In practice, however, the type of glass, the shape and size of the glass molded body, the material of the upper mold 11 and the lower mold 12 Since an appropriate temperature varies depending on various conditions such as the type of the protective film, it is preferable to obtain an appropriate temperature experimentally. The heating temperature of the upper mold 11 and the lower mold 12 may be the same temperature or different temperatures.

本発明においては、所定温度に加熱された成形金型13に溶融ガラス滴20を滴下して加圧成形することから、成形金型13の加熱温度を一定に保ったまま一連の工程を行うことができる。更に、成形金型13の加熱温度を一定に保ったまま、複数の光学素子25を繰り返し製造することもできる。従って、1つの光学素子25を製造する毎に成形金型13の昇温と冷却を繰り返す必要がないことから、極めて短時間で効率よく光学素子を製造することができる。   In the present invention, since the molten glass droplet 20 is dropped onto the molding die 13 heated to a predetermined temperature and pressure-molded, a series of steps are performed while the heating temperature of the molding die 13 is kept constant. Can do. Furthermore, a plurality of optical elements 25 can be repeatedly manufactured while keeping the heating temperature of the molding die 13 constant. Therefore, it is not necessary to repeat the temperature rise and cooling of the molding die 13 every time one optical element 25 is manufactured, so that the optical element can be manufactured efficiently in an extremely short time.

ここで、成形金型13の加熱温度を一定に保つというのは、上型11及び下型12を加熱するための温度制御における目標設定温度を一定に保つという意味である。従って、各工程実施中における溶融ガラス滴20との接触等による温度変動を防止しようとするものではなく、かかる温度変動については許容される。   Here, keeping the heating temperature of the molding die 13 constant means that the target set temperature in the temperature control for heating the upper die 11 and the lower die 12 is kept constant. Therefore, it is not intended to prevent temperature fluctuation due to contact with the molten glass droplet 20 during each process, and such temperature fluctuation is allowed.

次に、下型12を滴下位置P1に移動し(S12)、下型12に溶融ガラス滴20を滴下する(滴下工程S13)(図1参照)。   Next, the lower mold 12 is moved to the dropping position P1 (S12), and the molten glass droplet 20 is dropped on the lower mold 12 (dropping step S13) (see FIG. 1).

溶融槽21は図示しないヒーターによって加熱され、内部に溶融状態のガラス22が貯留されている。溶融槽21の下部にはノズル23が設けられており、溶融状態のガラス22が自重によってノズル23の内部に設けられた流路を通過し、表面張力によって先端部に溜まる。ノズル23の先端部に一定質量の溶融ガラスが溜まると、ノズル23の先端部から自然に分離して、一定質量の溶融ガラス滴20が下方に滴下する。   The melting tank 21 is heated by a heater (not shown), and a molten glass 22 is stored therein. A nozzle 23 is provided in the lower part of the melting tank 21, and the molten glass 22 passes through a flow path provided in the nozzle 23 by its own weight, and accumulates at the tip portion by surface tension. When a certain amount of molten glass accumulates at the tip of the nozzle 23, it naturally separates from the tip of the nozzle 23, and a certain amount of molten glass droplet 20 drops downward.

滴下する溶融ガラス滴20の質量はノズル23の先端部の外径によって調整可能であり、ガラスの種類等によるが、0.1g〜2g程度の溶融ガラス滴20を滴下させることができる。また、ノズル23の内径、長さ、加熱温度などによってガラス滴の滴下間隔を調整することができる。従って、これらの条件を適切に設定することで、所定の質量の溶融ガラス滴を所定の間隔で滴下させることが可能である。   The mass of the molten glass droplet 20 to be dropped can be adjusted by the outer diameter of the tip portion of the nozzle 23, and depending on the type of glass or the like, about 0.1 to 2 g of the molten glass droplet 20 can be dropped. Further, the dropping interval of the glass droplets can be adjusted by the inner diameter, length, heating temperature, and the like of the nozzle 23. Therefore, by appropriately setting these conditions, it is possible to drop molten glass droplets having a predetermined mass at predetermined intervals.

更に、溶融ガラス滴20をノズル23から下型12に直接滴下するのではなく、ノズル23から滴下させた溶融ガラス滴20を貫通細孔を設けた部材に衝突させ、衝突した溶融ガラス滴20の一部を微小滴として貫通細孔を通過させて下型12に滴下させてもよい。それにより、例えば0.001g〜0.3gといった微小な光学素子の製造が可能となる。また、貫通細孔の直径を変更することによって、ノズル23を交換することなく溶融ガラス滴の体積を調整することができ、多種のガラス成形体を効率よく製造することができるため好ましい。この方法は、特開2002−154834号公報に詳細に記載されている。   Further, the molten glass droplet 20 is not directly dropped onto the lower mold 12 from the nozzle 23, but the molten glass droplet 20 dropped from the nozzle 23 is caused to collide with a member provided with through-holes, A part of the droplets may be dropped on the lower mold 12 through the through pores as fine droplets. Thereby, it is possible to manufacture a micro optical element such as 0.001 g to 0.3 g. Also, it is preferable to change the diameter of the through-holes because the volume of the molten glass droplet can be adjusted without replacing the nozzle 23, and various types of glass molded bodies can be produced efficiently. This method is described in detail in JP-A No. 2002-154834.

使用できるガラスの種類に特に制限はなく、公知のガラスを用途に応じて選択して用いることができる。例えば、ホウケイ酸塩ガラス、ケイ酸塩ガラス、リン酸ガラス、ランタン系ガラス等の光学ガラスが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular in the kind of glass which can be used, A well-known glass can be selected and used according to a use. Examples thereof include optical glasses such as borosilicate glass, silicate glass, phosphate glass, and lanthanum glass.

次に、下型12を、上型11と対向して溶融ガラス滴20を加圧するための位置(加圧位置P2)に移動する(移動工程S14)。加圧位置P2における上型11と下型12の水平方向の相対位置及び傾きの少なくとも一方は、製造しようとする光学素子25の製造に先立って製造された光学素子25の特性から算出された2つの光学面の位置ずれ量に基づいて調整する。そのため、上型11や下型12の外径中心軸と成形面の軸が一致していない場合であっても製造する光学素子25の2つの光学面の位置ずれ量を最小限に抑えることができ、高い偏心精度を確保することができる。   Next, the lower mold 12 is moved to a position (pressing position P2) for pressing the molten glass droplet 20 so as to face the upper mold 11 (moving step S14). At least one of the horizontal relative position and inclination of the upper mold 11 and the lower mold 12 at the pressing position P2 is calculated from the characteristics of the optical element 25 manufactured prior to the manufacturing of the optical element 25 to be manufactured. Adjustment is made based on the amount of positional deviation between the two optical surfaces. Therefore, even when the central axis of the outer diameter of the upper mold 11 or the lower mold 12 does not coincide with the axis of the molding surface, the amount of positional deviation between the two optical surfaces of the optical element 25 to be manufactured can be minimized. And high eccentricity accuracy can be secured.

加圧位置P2における上型11と下型12の水平方向の相対位置の調整は、x方向の調整手段であるサーボモーター15x及びボールネジ14xと、y方向の調整手段であるサーボモーター15y及びボールネジ14yとによって行う。また、傾きの調整はあおりネジ19によって行う。なお、水平方向の相対位置及び傾きを調整する工程の詳細については後述する。   Adjustment of the horizontal relative positions of the upper die 11 and the lower die 12 at the pressing position P2 is performed by adjusting the servo motor 15x and ball screw 14x as adjusting means in the x direction and the servo motor 15y and ball screw 14y as adjusting means in the y direction. And do by. Further, the tilt is adjusted by the tilt screw 19. Details of the process of adjusting the relative position and inclination in the horizontal direction will be described later.

下型12を加圧位置P2に移動した後、加圧手段によって上型11を下方に移動して溶融ガラス滴20を加圧する(加圧工程S15)(図2参照)。   After the lower mold 12 is moved to the pressurization position P2, the upper mold 11 is moved downward by the pressurizing means to pressurize the molten glass droplet 20 (pressurizing step S15) (see FIG. 2).

加圧工程S15の間、溶融ガラス滴20は主に成形金型13との接触面からの放熱によって急速に冷却され、固化して光学素子25となる。加圧の解除は、加圧手段による加圧を解除しても、形成された光学面の形状が崩れない温度にまで冷却された後に行うことが好ましい。ガラスの種類や、光学素子25の大きさや形状、必要な精度等によるが、通常はガラスのTg近傍の温度まで冷却されていればよい。また、負荷する荷重の大きさは、製造する光学素子25のサイズ等に応じて適宜設定すればよい。   During the pressing step S <b> 15, the molten glass droplet 20 is rapidly cooled mainly by heat radiation from the contact surface with the molding die 13, and solidifies to become the optical element 25. The release of the pressurization is preferably performed after cooling to a temperature at which the shape of the formed optical surface does not collapse even if the pressurization by the pressurizing unit is released. Although it depends on the type of glass, the size and shape of the optical element 25, the required accuracy, etc., it is usually sufficient that the glass is cooled to a temperature near the Tg of the glass. Moreover, the magnitude | size of the load to load should just be suitably set according to the size etc. of the optical element 25 to manufacture.

最後に、上型11を上方に移動して退避させて得られた光学素子25を回収し(S16)、光学素子25の製造が終了する。その後、引き続いて光学素子25の製造を行う場合は、下型12を再度、滴下位置P1に移動し(S12)、以降の工程を繰り返せばよい。   Finally, the optical element 25 obtained by moving the upper mold 11 upward and retracting is recovered (S16), and the manufacturing of the optical element 25 is completed. Thereafter, when the optical element 25 is subsequently manufactured, the lower mold 12 is moved again to the dropping position P1 (S12), and the subsequent steps may be repeated.

なお、本発明の光学素子の製造方法は、ここで説明した以外の別の工程を含んでいてもよい。例えば、光学素子25を回収する前に光学素子25の形状を検査する工程や、光学素子25を回収した後に上型11や下型12をクリーニングする工程等を設けてもよい。   In addition, the manufacturing method of the optical element of this invention may include another process other than having demonstrated here. For example, a step of inspecting the shape of the optical element 25 before collecting the optical element 25, a step of cleaning the upper mold 11 and the lower mold 12 after collecting the optical element 25, and the like may be provided.

次に、図6に示したフローチャートを用いて、上型11と下型12の水平方向の相対位置及び傾きを調整する工程について説明する。   Next, the process of adjusting the horizontal relative position and inclination of the upper mold | type 11 and the lower mold | type 12 is demonstrated using the flowchart shown in FIG.

本発明においては、先立って製造された光学素子25の特性から算出された2つの光学面の位置ずれ量に基づいて、加圧工程S15における上型11と下型12の水平方向の相対位置及び傾きの少なくとも一方を調整することで、高い偏心精度を有する光学素子25を製造することができる。また、水平方向の相対位置及び傾きの両方を調整することにより、更に高い偏心精度を確保することができる。ここでは、水平方向の相対位置及び傾きの両方を調整する場合を例に挙げて説明する。   In the present invention, the horizontal relative positions of the upper mold 11 and the lower mold 12 in the pressurizing step S15 based on the positional deviation amounts of the two optical surfaces calculated from the characteristics of the optical element 25 manufactured in advance. By adjusting at least one of the inclinations, the optical element 25 having high eccentricity accuracy can be manufactured. Further, by adjusting both the horizontal relative position and the inclination, it is possible to ensure higher eccentricity accuracy. Here, a case where both the horizontal relative position and the inclination are adjusted will be described as an example.

水平方向の相対位置及び傾きの両方を調整する場合、調整すべきパラメータは、加圧位置P2のx座標(x)、y座標(y)、傾き量(α)及び傾き方向(θ)の4つである。   When adjusting both the relative position and the inclination in the horizontal direction, the parameters to be adjusted are the x coordinate (x), the y coordinate (y), the inclination amount (α), and the inclination direction (θ) of the pressing position P2. One.

図10は、傾き量(α)及び傾き方向(θ)を説明するための模式図である。図10(a)は光学素子25を一方の光学面27a側から見た図であり、図10(b)は光学素子25のB−B断面図である。   FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the tilt amount (α) and the tilt direction (θ). FIG. 10A is a view of the optical element 25 as viewed from one optical surface 27a side, and FIG. 10B is a cross-sectional view of the optical element 25 taken along the line BB.

この光学素子25は、両方の光学面27a,27bがともに回転対称非球面である。光学素子の両面が回転対称非球面である場合、二つの光学面の位置ずれは、各回転対称非球面の対称軸のずれとして表れる。   In the optical element 25, both optical surfaces 27a and 27b are rotationally symmetric aspherical surfaces. When both surfaces of the optical element are rotationally symmetric aspheric surfaces, the positional deviation between the two optical surfaces appears as a deviation of the symmetry axis of each rotationally symmetric aspheric surface.

ここでは、図10に示すように、一方の光学面27aの対称軸33aと他方の光学面27bの対称軸33bとの為す角度を傾き量(α)とする。この傾き量(α)は、一定の許容範囲内に抑える必要がある。また、光学面27bの対称軸33bに垂直な面内において、任意の基準位置34から光学面27aの対称軸33aの方向までの回転角度を傾き方向(θ)とする。通常、傾き方向(θ)自体に特に制限はないが、傾き量(α)を低減させる調整を行うために必要となるパラメータである。   Here, as shown in FIG. 10, the angle between the symmetry axis 33a of one optical surface 27a and the symmetry axis 33b of the other optical surface 27b is defined as an inclination amount (α). This inclination amount (α) needs to be suppressed within a certain allowable range. In addition, the rotation angle from an arbitrary reference position 34 to the direction of the symmetric axis 33a of the optical surface 27a in the plane perpendicular to the symmetric axis 33b of the optical surface 27b is defined as a tilt direction (θ). Usually, there is no particular limitation on the tilt direction (θ) itself, but it is a parameter necessary for performing adjustment to reduce the tilt amount (α).

始めに、上記の4つのパラメータを任意の初期値(x=x0、y=y0、α=α0、θ=θ0)に設定し(S21)、図5に示したS11〜S16の工程によって光学素子25を製造する(S22)。   First, the above four parameters are set to arbitrary initial values (x = x0, y = y0, α = α0, θ = θ0) (S21), and the optical element is processed by the steps S11 to S16 shown in FIG. 25 is manufactured (S22).

次に、製造された光学素子25の特性から、2つの光学面の対称軸のずれ量(dx、dy、dα、dθ)を算出する(S23)。光学素子25の特性から2つの光学面の対称軸ずれ量を求めるための方法に特に制限はなく、光学素子25の透過波面収差から対称軸ずれ量を求めてもよいし、光学素子25の反射偏心や透過偏心の測定結果から対称軸ずれ量を求めてもよい。また、光学素子25の2つの光学面の形状測定結果から対称軸ずれ量を求めてもよい。中でも、透過波面収差から対称軸ずれ量を算出する方法は、特殊な測定装置を必要とせず、高精度な算出が可能であることから好ましい。   Next, the shift amounts (dx, dy, dα, dθ) of the symmetry axes of the two optical surfaces are calculated from the characteristics of the manufactured optical element 25 (S23). There is no particular limitation on the method for obtaining the symmetry axis deviation amount of the two optical surfaces from the characteristics of the optical element 25, and the symmetry axis deviation amount may be obtained from the transmitted wavefront aberration of the optical element 25, or the reflection of the optical element 25. The symmetry axis deviation amount may be obtained from the measurement result of eccentricity or transmission eccentricity. Further, the symmetry axis deviation amount may be obtained from the shape measurement results of the two optical surfaces of the optical element 25. Among them, the method of calculating the symmetry axis deviation amount from the transmitted wavefront aberration is preferable because it does not require a special measuring apparatus and can be calculated with high accuracy.

その後、算出された対称軸ずれ量の内、dxとdyが許容範囲内にあるかどうかを判定する(S24)。許容範囲からはずれている場合には、加圧位置P2のx座標、y座標に算出されたdx、dyをそれぞれ加えて加圧位置P2の座標を変更する(S25)。変更後の加圧位置P2の座標は、x座標がx+dx、y座標がy+dyとなる。   Thereafter, it is determined whether dx and dy are within an allowable range among the calculated symmetry axis deviation amounts (S24). If it is out of the allowable range, the calculated dx and dy are added to the x-coordinate and y-coordinate of the pressurization position P2, respectively, to change the coordinate of the pressurization position P2 (S25). As for the coordinates of the pressure position P2 after the change, the x coordinate is x + dx, and the y coordinate is y + dy.

加圧位置P2を変更した後、再びS22〜S24の工程を行う。dxとdyが許容範囲内に収まっていれば、次にdαが許容範囲内にあるかどうかを判定する(S26)。dαが許容範囲からはずれている場合には、あおりネジ19を操作して加圧位置P2を変更し(S27)、再度、光学素子25を製造する。これを数回繰り返すことで、dx、dy、dαを全て許容範囲内とすることができる。   After changing the pressure position P2, the steps S22 to S24 are performed again. If dx and dy are within the allowable range, it is next determined whether dα is within the allowable range (S26). If dα is not within the allowable range, the tilt screw 19 is operated to change the pressure position P2 (S27), and the optical element 25 is manufactured again. By repeating this several times, dx, dy, and dα can all be within the allowable range.

ここで、傾き量(dα)の判定(S26)を行う前に、dxとdyを抑えるための調整を行うのは、dxやdyが大きい状態のままで正確なdαを算出することは困難な場合があるからである。また、dα、dθを変更(S27)した場合には、dxとdyの判定(S24)を再度実施することが好ましい。dα、dθを変更することによって、dx、dyの値も変化するからである。   Here, the adjustment for suppressing dx and dy is performed before the determination (S26) of the inclination amount (dα), and it is difficult to accurately calculate dα while dx and dy remain large. Because there are cases. In addition, when dα and dθ are changed (S27), it is preferable to perform the determination of dx and dy (S24) again. This is because the values of dx and dy are also changed by changing dα and dθ.

次に、図7に示したフローチャートを用いて、光学素子25の透過波面収差から対称軸ずれ量(dx、dy、dα、dθ)を算出する工程について説明する。   Next, with reference to the flowchart shown in FIG. 7, the process of calculating the symmetric axis deviation amount (dx, dy, dα, dθ) from the transmitted wavefront aberration of the optical element 25 will be described.

先ず、干渉計を用いて光学素子25の透過波面収差を測定する(S31)。次に、市販の解析ソフト(例えば、ザイゴ株式会社製、MetroPro)等を用いて、S31で測定された透過波面収差をゼルニケ(Zernike)多項式に展開し(S32)、2つの光学面の対称軸ずれに対応するゼルニケ係数を抽出する(S33)。   First, the transmitted wavefront aberration of the optical element 25 is measured using an interferometer (S31). Next, the transmitted wavefront aberration measured in S31 is developed into a Zernike polynomial (S32) using commercially available analysis software (eg, MetroPro, manufactured by Zygo Corporation), etc. (S32). A Zernike coefficient corresponding to the deviation is extracted (S33).

一方、光学素子25の光学設計値から、一定量の対称軸ずれが発生した場合のゼルニケ係数の変化量を予め計算しておく(S34)。この計算でもとめたゼルニケ係数の変化量と、S33で抽出したゼルニケ係数の値を比較することで、光学素子25に存在する2つの光学面の対称軸ずれ量を算出することができる(S35)。   On the other hand, from the optical design value of the optical element 25, the amount of change in the Zernike coefficient when a certain amount of symmetry axis deviation occurs is calculated in advance (S34). By comparing the change amount of the Zernike coefficient obtained in this calculation with the value of the Zernike coefficient extracted in S33, it is possible to calculate the symmetrical axis deviation amount of the two optical surfaces existing in the optical element 25 (S35). .

以上の説明では、光学素子の2つの光学面が回転対称非球面である場合を説明した。回転対称非球面でない場合、例えば、球面や自由曲面の場合には対称軸は持たないが、水平方向の位置ずれを測定して本発明を適用することはできる。   In the above description, the case where the two optical surfaces of the optical element are rotationally symmetric aspherical surfaces has been described. In the case of not a rotationally symmetric aspherical surface, for example, in the case of a spherical surface or a free-form surface, it does not have an axis of symmetry, but the present invention can be applied by measuring a horizontal displacement.

なお、このような方法により光学素子25の2つの光学面の対称軸ずれ量を算出し、算出した対称軸ずれ量から加圧位置P2の座標を決定するためには、当該光学素子25が上型11及び下型12で加圧されたときの、上型11及び下型12に対する光学素子25の位置関係を正確に把握する必要がある。そのため、光学素子25は、上型11又は下型12に対する位置関係を示すマークを有していることが好ましい。このようなマークを形成するため、上型11及び下型12の少なくとも一方は、マークを転写するためのマーク転写部を有していることが好ましい。かかるマークを光学素子25に転写させることで、マークを正確に且つ安定して光学素子25に付与することができる。   In addition, in order to calculate the symmetry axis deviation amount of the two optical surfaces of the optical element 25 by such a method and determine the coordinates of the pressing position P2 from the calculated symmetry axis deviation amount, the optical element 25 is It is necessary to accurately grasp the positional relationship of the optical element 25 with respect to the upper mold 11 and the lower mold 12 when pressed by the mold 11 and the lower mold 12. Therefore, the optical element 25 preferably has a mark indicating a positional relationship with respect to the upper mold 11 or the lower mold 12. In order to form such a mark, it is preferable that at least one of the upper die 11 and the lower die 12 has a mark transfer portion for transferring the mark. By transferring the mark to the optical element 25, the mark can be applied to the optical element 25 accurately and stably.

図8は本発明の製造方法により製造された光学素子25を示す模式図である。マークの位置に特に制限はないが、光学性能に与える影響が小さく、組み立ての際に障害とならない位置に設けることが好ましい。例えば、図8(a)のように、光学面27aの外側にある平面部28にマーク26を設けてもよいし、図8(b)のように、光学面27aのうち、光学性能に対する影響の小さい外周部にマーク26を設けてもよい。また、光学素子25の側面部29に、マーク26を設けてもよい。   FIG. 8 is a schematic view showing an optical element 25 manufactured by the manufacturing method of the present invention. The position of the mark is not particularly limited, but it is preferably provided at a position that has little influence on optical performance and does not become an obstacle during assembly. For example, the mark 26 may be provided on the flat portion 28 outside the optical surface 27a as shown in FIG. 8 (a), and the influence on the optical performance of the optical surface 27a as shown in FIG. 8 (b). The mark 26 may be provided on the outer peripheral portion having a small diameter. Further, the mark 26 may be provided on the side surface portion 29 of the optical element 25.

転写によってマーク26を形成する場合、成形金型13(上型11及び下型12の少なくとも一方)の加工が容易であるという観点から、成形金型13には凹部からなるマーク転写部を設けることが好ましい。この場合、転写によって光学素子25に形成されるマーク26は凸状となる。   When the mark 26 is formed by transfer, from the viewpoint that the processing of the molding die 13 (at least one of the upper die 11 and the lower die 12) is easy, the molding die 13 is provided with a mark transfer portion formed of a recess. Is preferred. In this case, the mark 26 formed on the optical element 25 by the transfer has a convex shape.

また、上型11、下型12のうち、曲率半径が大きい方にマーク転写部を設けることが好ましい。形成されたマーク26の目視による確認や自動検出が容易となるからである。   Moreover, it is preferable to provide a mark transfer part in the one where the curvature radius is larger among the upper mold 11 and the lower mold 12. This is because visual confirmation and automatic detection of the formed mark 26 are facilitated.

図9は、マーク26を転写するためのマーク転写部として凹部18を有する下型12を示す図である。図9(a)は下型12を上方から見た図、図9(b)はA−A断面の部分拡大図である。図9(a)に示すように、下型12は、光学素子25の光学面を形成するための成形面12cの外側に設けられた平面12sに、マーク転写部としての凹部18を有している。   FIG. 9 is a diagram showing the lower mold 12 having the concave portion 18 as a mark transfer portion for transferring the mark 26. 9A is a view of the lower mold 12 as viewed from above, and FIG. 9B is a partially enlarged view of the AA cross section. As shown in FIG. 9A, the lower mold 12 has a concave portion 18 as a mark transfer portion on a flat surface 12s provided outside the molding surface 12c for forming the optical surface of the optical element 25. Yes.

成形金型13に設ける凹部18は、深さDが0.5μm以上、20μm以下であり、幅Wが、3μm以上、200μm以下であることが更に好ましい。液滴成形法は、高温の溶融ガラス滴20を、比較的低温の成形金型13で冷却しながら加圧成形する方法であるため、溶融ガラス滴20の成形金型13との接触面近傍は急冷されて粘度の高い状態となる。そのため、凹部18の深さDが0.5μm未満、又は、幅Wが3μm未満である場合には、溶融ガラス滴20が凹部18に入り込みにくく、転写によってマーク26を形成することが困難となる場合がある。逆に、深さDが20μmよりも大きいと、転写によって形成されたマーク26が欠けやすくなってしまう。また、幅Wが200μmよりも大きいと、回転方向の検出精度が低下する場合がある。   It is more preferable that the recess 18 provided in the molding die 13 has a depth D of 0.5 μm or more and 20 μm or less, and a width W of 3 μm or more and 200 μm or less. The droplet forming method is a method in which high-temperature molten glass droplets 20 are pressure-molded while being cooled by a relatively low-temperature molding die 13, so that the vicinity of the contact surface of the molten glass droplets 20 with the molding die 13 is It is rapidly cooled to become a high viscosity state. Therefore, when the depth D of the recess 18 is less than 0.5 μm or the width W is less than 3 μm, the molten glass droplet 20 is difficult to enter the recess 18 and it is difficult to form the mark 26 by transfer. There is a case. On the contrary, if the depth D is larger than 20 μm, the mark 26 formed by the transfer is likely to be chipped. On the other hand, if the width W is larger than 200 μm, the detection accuracy in the rotational direction may be lowered.

更に、画像処理による自動認識を容易にするとともに、外観品位の悪化を最小限に抑えるために、マーク26の長さは、光学面の有効径(直径)の5%以上、30%以下であることが好ましい。   Furthermore, the length of the mark 26 is not less than 5% and not more than 30% of the effective diameter (diameter) of the optical surface in order to facilitate automatic recognition by image processing and to minimize deterioration in appearance quality. It is preferable.

Claims (10)

上型及び下型を有する成形金型により溶融ガラス滴を加圧成形し、対向する2つの光学面を有する光学素子を製造する光学素子の製造方法において、
前記成形金型を所定温度に加熱する加熱工程と、
前記下型に前記溶融ガラス滴を滴下する滴下工程と、
前記上型と前記下型とを上下方向に相対移動して前記溶融ガラス滴を加圧して、前記光学素子を成形する加圧工程とを有し、
前記加圧工程により成形された光学素子の前記2つの光学面の位置ずれ量に基づいて、前記加圧工程における前記上型と前記下型の水平方向の相対位置及び傾きの少なくとも一方を調整することを特徴とする光学素子の製造方法。
In a method for manufacturing an optical element, wherein a molten glass droplet is pressure-formed by a molding die having an upper mold and a lower mold, and an optical element having two optical surfaces facing each other is manufactured.
A heating step of heating the molding die to a predetermined temperature;
A dropping step of dropping the molten glass droplet on the lower mold;
A pressurizing step of molding the optical element by relatively moving the upper mold and the lower mold in the vertical direction to pressurize the molten glass droplets;
Based on the amount of positional deviation between the two optical surfaces of the optical element formed by the pressing step, at least one of the horizontal relative position and inclination of the upper die and the lower die in the pressing step is adjusted. A method for manufacturing an optical element.
前記滴下工程と前記加圧工程とで、前記上型と前記下型の水平方向の相対位置が異なり、
前記滴下工程と前記加圧工程の間に、前記上型及び前記下型の少なくとも一方を水平方向に移動する移動工程を有し、
前記加圧工程における前記上型と前記下型の水平方向の相対位置の調整は、前記移動工程において移動する前記上型及び前記下型の少なくとも一方の停止位置を変更することにより行うことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の光学素子の製造方法。
The relative position in the horizontal direction of the upper mold and the lower mold is different between the dropping process and the pressing process,
Between the dropping step and the pressurizing step, there is a moving step of moving at least one of the upper mold and the lower mold in the horizontal direction,
The adjustment of the relative position in the horizontal direction between the upper die and the lower die in the pressurizing step is performed by changing the stop position of at least one of the upper die and the lower die moving in the moving step. A method for manufacturing an optical element according to claim 1.
前記滴下工程と前記加圧工程とで、前記下型の水平方向の位置が異なり、
前記滴下工程と前記加圧工程の間に、前記下型を水平方向に移動する移動工程を有し、
前記加圧工程における前記上型と前記下型の水平方向の相対位置の調整は、前記移動工程において移動する前記下型の停止位置を変更することにより行うことを特徴とする請求の範囲第2項に記載の光学素子の製造方法。
The horizontal position of the lower mold is different between the dropping step and the pressing step,
Between the dropping step and the pressurizing step, a moving step of moving the lower mold in the horizontal direction,
3. The horizontal relative position adjustment of the upper die and the lower die in the pressurizing step is performed by changing a stop position of the lower die moving in the moving step. The manufacturing method of the optical element of description.
前記加圧工程においては、前記上型を下降させることにより加圧を行うことを特徴とする請求の範囲第3項に記載の光学素子の製造方法。   4. The method of manufacturing an optical element according to claim 3, wherein in the pressurizing step, pressurization is performed by lowering the upper mold. 前記加圧工程における前記上型と前記下型との傾きの調整は、前記上型の角度を変えることにより行うことを特徴とする請求の範囲第3項に記載の光学素子の製造方法。   The method for manufacturing an optical element according to claim 3, wherein the inclination of the upper mold and the lower mold in the pressurizing step is adjusted by changing the angle of the upper mold. 前記2つの光学面の位置ずれ量は、前記光学素子の透過波面収差を測定することにより求められることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第5項のうち何れか1項に記載の光学素子の製造方法。   6. The optical according to claim 1, wherein the amount of positional deviation between the two optical surfaces is obtained by measuring a transmitted wavefront aberration of the optical element. Device manufacturing method. 前記上型及び前記下型の少なくとも一方は、前記光学素子に対して位置を識別するためのマークを転写するためのマーク転写部を有することを特徴とする請求の範囲第1項乃至第6項のうち何れか1項に記載の光学素子の製造方法。   7. At least one of the upper mold and the lower mold has a mark transfer portion for transferring a mark for identifying a position with respect to the optical element. The manufacturing method of the optical element of any one of these. 前記マーク転写部は凹部からなり、
前記凹部は、深さDが、0.5μm以上、20μm以下であり、
幅Wが、3μm以上、200μm以下であることを特徴とする請求の範囲第7項に記載の光学素子の製造方法。
The mark transfer part consists of a recess,
The concave portion has a depth D of 0.5 μm or more and 20 μm or less,
8. The method of manufacturing an optical element according to claim 7, wherein the width W is 3 μm or more and 200 μm or less.
前記マークの長さは、当該マークが形成されている光学面の有効径の5%以上、30%以下であることを特徴とする請求の範囲第8項に記載の光学素子の製造方法。   9. The method of manufacturing an optical element according to claim 8, wherein the length of the mark is 5% or more and 30% or less of the effective diameter of the optical surface on which the mark is formed. 溶融ガラス滴を加圧成形し、対向する2つの光学面を有する光学素子を製造するための光学素子の製造装置において、
上型及び下型を有する成形金型と、
前記成形金型を所定温度に加熱するための加熱手段と、
前記下型に前記溶融ガラス滴を滴下するための滴下手段と、
前記上型と前記下型を上下方向に相対移動して前記溶融ガラス滴を加圧するための加圧手段と、
前記溶融ガラス滴を加圧する際における前記上型と前記下型の水平方向の相対位置を調整するための水平位置調整手段と、
前記溶融ガラス滴を加圧する際における前記上型及び前記下型の少なくとも一方の傾きを調整するための傾き調整手段と、を有することを特徴とする光学素子の製造装置。
In an optical element manufacturing apparatus for press-molding molten glass droplets and manufacturing an optical element having two opposing optical surfaces,
A molding die having an upper mold and a lower mold;
Heating means for heating the molding die to a predetermined temperature;
Dropping means for dropping the molten glass droplet on the lower mold;
A pressurizing means for relatively moving the upper mold and the lower mold in the vertical direction to pressurize the molten glass droplets;
A horizontal position adjusting means for adjusting a horizontal relative position of the upper mold and the lower mold when the molten glass droplet is pressurized;
An apparatus for manufacturing an optical element, comprising: an inclination adjusting means for adjusting an inclination of at least one of the upper mold and the lower mold when the molten glass droplet is pressurized.
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