JPWO2018025844A1 - Glass material for press molding and method of manufacturing optical element using the same - Google Patents
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Abstract
ガラス素材1は、少なくとも成形後に一対の光学機能面となる部位の表面が自由表面で形成されるとともに、回転軸Aを中心とする回転体形状を有し、回転軸A方向の下面6が外方に向かって凸状に形成され、下面6は、中心部8が、ガラス素材1と同じ体積の球の半径より小さい第1の曲率半径R1を有し、中心部8の周囲に中心部8に隣接して配置された周辺部10は、第1の曲率半径R1よりも大きい第2の曲率半径R2を有する。The glass material 1 has at least the surface of a portion that will become a pair of optical functional surfaces after molding is formed as a free surface, has a shape of a rotating body centered on the rotation axis A, and the lower surface 6 in the rotation axis A direction is outside The lower surface 6 has a first radius of curvature R1 smaller than the radius of a sphere of the same volume as the glass material 1, and the lower surface 6 has a central portion 8 around the central portion 8. The peripheral portion 10 disposed adjacent to the second portion has a second radius of curvature R2 that is larger than the first radius of curvature R1.
Description
本発明は、プレス成形用ガラス素材及びこれを用いた光学素子の製造方法に関し、より具体的には、少なくとも光学機能面となる部位の表面が自由表面で形成されたプレス成形用ガラス素材及びこれを用いた光学素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a glass material for press molding and a method of manufacturing an optical element using the same, and more specifically, a glass material for press molding in which at least a portion to be an optically functional surface is formed of a free surface The present invention relates to a method of manufacturing an optical element using
従来、光学素子をプレス成形で製造する際に使用するプレス成形用ガラス素材としては、例えば特許文献1に記載されるようなものがある。この特許文献1に記載のプレス成形用ガラス素材は、熔融ガラスを球面状の受け型に受け、受け面からガスを噴出して熔融ガラスを浮上させた状態で保持してガラス素材を成形する、いわゆる浮上成形で形成される。このため、この方法で製造されたプレス成形用ガラス素材は、受け型の曲率半径とほぼ同じ曲率半径の曲面で形成される下面を有するとともに、全面が滑らかな自由表面で形成される。
DESCRIPTION OF RELATED ART Conventionally, as a glass material for press molding used when manufacturing an optical element by press molding, there exists a thing as described in
ところで近年では、レンズの適用分野が広がってきており、これに伴ってレンズの形状や大きさの多様化が進んでいる。例えば画像識別センシングの分野では、強い歪曲によって中心は望遠、周辺は広角という特殊な射影方式のカメラへの要求が高まっており、そのようなカメラの最も物点側に配置される第1レンズとして用いられる非球面レンズでは、厚肉でレンズ全体の体積が大きい一方で、近軸の曲率半径が小さい等、複雑な形状が求められている。 By the way, in recent years, the application field of the lens has been expanded, and along with this, diversification of the shape and size of the lens is advanced. For example, in the field of image identification sensing, strong distortion is increasing the need for a special projection type camera with a telephoto at the center and a wide angle at the periphery, and as the first lens arranged at the most object side of such a camera In the aspherical lens to be used, a complicated shape is required such that the thickness is large and the volume of the entire lens is large while the radius of curvature of the paraxial axis is small.
しかしながら、従来の形状のプレス成形用ガラス素材では、ガラス素材の体積を大きくすると下面(受け型に対向する面)の曲率半径も大きくなるが、このような従来の形状のプレス成形用ガラス素材を、近軸の曲率半径が小さい非球面レンズにプレス成形すると、プレス成形用ガラス素材とプレス用金型との間にガスが溜まってしまうガストラップが発生し、良好な形状品質の成形品を得ることができない。
本発明の目的は、体積が大きく形状が複雑な非球面レンズをプレス成形することができるプレス成形用ガラス素材及びこれを用いた光学素子の製造方法を提供することにある。However, in the glass material for press molding of the conventional shape, the curvature radius of the lower surface (the surface facing the receiving mold) also increases as the volume of the glass material increases. However, the glass material for press molding of such a conventional shape is used. When pressed into an aspheric lens with a small paraxial radius of curvature, a gas trap occurs in which gas is accumulated between the glass material for press molding and the die for press, and a molded article of good shape quality is obtained I can not do it.
An object of the present invention is to provide a glass material for press-forming capable of press-forming an aspheric lens having a large volume and a complicated shape, and a method of manufacturing an optical element using the same.
上記の目的を達成するために、本発明のプレス成形用ガラス素材は、少なくとも成形後に一対の光学機能面となる部位の表面が自由表面で形成されるとともに、回転軸を中心とする回転体形状を有し、回転軸方向における一方の光学機能面となる部位の表面である第1の表面が外方に向かって凸状に形成され、第1の表面は、中心部が、プレス成形用ガラス素材と同じ体積の球の半径より小さい第1の曲率半径を有し、中心部の周囲に中心部に隣接して配置された周辺部は、第1の曲率半径よりも大きい第2の曲率半径を有する、ことを特徴としている。 In order to achieve the above object, in the glass material for press molding of the present invention, the surface of a portion to be at least a pair of optical functional surfaces after molding is formed as a free surface, and the shape of a rotating body centered on the rotation axis And the first surface, which is the surface of the portion to be one of the optically functional surfaces in the direction of the rotation axis, is convexly formed outward, and the first surface has a central portion formed of glass for press-forming A second radius of curvature having a first radius of curvature smaller than the radius of a sphere of the same volume as the material, and a peripheral portion disposed adjacent to the central portion around the central portion has a second radius of curvature greater than the first radius of curvature It is characterized by having.
このように構成された本発明においては、プレス成形用ガラス素材の少なくとも成形後に一対の光学機能面となる部位の表面が自由表面であるので滑らかな表面のガラス素材が得られる。また、プレス成形用ガラス素材の第1の表面の中心部が同じ体積の球の半径よりも小さい第1の曲率半径を有し、周辺部が第1の曲率半径よりも大きい第2の曲率半径を有するので、比較的大きな体積のプレス成形用ガラス素材であっても、中心部の曲率半径が比較的小さくなるとともに滑らかに連続した全体形状が得られる。したがって、プレス成形用ガラス素材を、例えば近軸の曲率半径が比較的小さい形状のレンズにプレス成形する場合であっても、中心部にガストラップが発生することなくプレス成形が行われるとともに、プレス成形する際の成形型の隅々までプレス成形用ガラス素材が行き渡って形状精度の高い光学素子が得られる。よって、厚肉で複雑な形状の非球面レンズを成形する場合であっても良好な品質の成形品が得られる。 In the present invention configured as described above, a smooth surface glass material can be obtained because the surfaces of the portions to be the pair of optical functional surfaces after forming at least the glass material for press molding are free surfaces. In addition, the central portion of the first surface of the glass material for press molding has a first radius of curvature smaller than the radius of a sphere of the same volume, and the second radius of curvature has a peripheral portion larger than the first radius of curvature. Therefore, even if the glass material for press molding has a relatively large volume, the radius of curvature of the central portion becomes relatively small and a smooth continuous overall shape can be obtained. Therefore, even in the case of press-molding a glass material for press-forming, for example, into a lens having a relatively small radius of curvature of paraxial axis, the press-forming is performed without generating a gas trap at the central portion The glass material for press molding spreads to every corner of the molding die at the time of molding, and an optical element with high shape accuracy can be obtained. Therefore, a molded product of good quality can be obtained even in the case of molding a thick and complex shaped aspheric lens.
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照して説明する。
なお、本明細書において、プレス成形用ガラス素材とは、主に精密プレス成形に用いられるガラス素材であって、いわゆるプリフォームを指す。
また、本明細書において、自由表面とは、熔融ガラスが金型等の他の部材に接触することなく固化した際の表面を指すものとし、他の部材の一部が転写された面や研磨・研削等の機械加工が施された面は含まない。Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
In the present specification, a glass material for press molding is a glass material mainly used for precision press molding, and refers to a so-called preform.
Further, in the present specification, the free surface refers to the surface when the molten glass solidifies without coming into contact with other members such as a mold, and the surface to which a part of the other members is transferred, and polishing・ Does not include surfaces that have been machined such as grinding.
図1は、本発明の一実施形態に係るプレス成形用ガラス素材1(以下、単に「ガラス素材1」という)の回転軸を含む断面形状を示す図である。ガラス素材1は、少なくとも光学機能面となる部位の表面が自由表面で形成されるとともに、回転軸Aを中心とする回転体形状を有し、回転軸A方向の一方の面(下面6)が外方に向かって凸状に形成され、一方の面(下面6)は、中心部8が、ガラス素材1と同じ体積の球の半径より小さい第1の曲率半径R1を有し、中心部8の周囲に隣接して配置された周辺部10は、第1の曲率半径R1よりも大きい第2の曲率半径R2を有する。また、回転軸A方向の他方の面(上面4)の曲率半径R7は、下面6の曲率半径R1よりも大きくなっている。
FIG. 1 is a view showing a cross-sectional shape including a rotation axis of a press-molding glass material 1 (hereinafter, simply referred to as “
なお、光学機能面とは、光学レンズ等の光学素子における有効径内の領域を意味するものである。ガラス素材1における光学機能面となる部位は、光学素子の形状や機能によって様々に異なるが、少なくとも光軸(回転軸A)の中心およびその周辺領域は光学機能面となりうる。
In addition, an optical function surface means the area | region in the effective diameter in optical elements, such as an optical lens. The site to be the optically functional surface in the
以下、本実施形態にかかるガラス素材1について、さらに詳細に説明する。図1に示すように、ガラス素材1は、少なくともプレス成形後に一対の光学機能面となる部位の表面が自由表面で形成されるとともに、回転軸Aを中心とする回転体形状を有し、回転軸Aに沿って図1の下から徐々に回転軸Aを中心とする直径が大きくなり、最大直径位置2において最大直径D1を有し、その後再び徐々に直径が小さくなる。このような形状により、最大直径位置2よりも上側の上面4は、外方、つまり上側に向かって湾曲する凸状に形成されている。また、最大直径位置2よりも下側の下面6は、外方、つまり下側に向かって湾曲する凸状に形成されている。なお、図1において、S1は上面4側の光学機能面となる部位であり、S2は下面6側の光学機能面となる部位である。また、4aおよび6aは、それぞれ光学機能面となる部位の表面を示しており、6aは第1の表面であり、4aは第2の表面である。この光学機能面となる部位の表面4a、6a以外の表面は、ガラス素材1をプレス成形した後に芯取加工により除去されたり、除去されない場合であっても光学的に機能しない面となるため、必ずしも自由表面でなくてもよい。なお、本実施形態では、ガラス素材1の全面が自由表面で形成されている。
Hereinafter, the
下面6は、回転軸A近傍の中心部8と、中心部8の周囲に隣接して配置された周辺部10とを有する。
図2は、本発明の一実施形態に係るガラス素材1の体積Vと中心部8の曲率半径R1との関係を示す図である。この図2では、横軸を曲率半径rとし、縦軸を体積Vとし、体積に対する、その体積を有する球体の曲率半径(半径)の関係を曲線Cで示している。本実施形態のガラス素材1の中心部8の曲率半径R1は、この曲線Cよりも左側の、斜線を施した領域内に位置するように設定される。つまり、本実施形態のガラス素材1の中心部8の曲率半径R1は、ガラス素材1と同じ体積Vのガラス素材を球状に形成したときの半径よりも小さく設定されている。なお、図2中の■は実施例におけるガラス素材の体積と曲率半径との関係を示したものであり、○は比較例1におけるガラス素材の体積と曲率半径との関係を示したものであり、●は、比較例2におけるガラス素材の体積と曲率半径との関係を示したものである。これらについては後述する。
また、ガラス素材1においては、周辺部10の曲率半径R2は、中心部8の曲率半径R1よりも大きく設定されている。The
FIG. 2 is a view showing the relationship between the volume V of the
Further, in the
このように、ガラス素材1は、このガラス素材1をプレス成形して光学素子を成形したときに光学素子の光学機能面を形成することになるガラス素材1の表面(第1の表面6aおよび第2の表面4a)が、少なくとも自由表面で形成される。自由表面とは、上述のように熔融ガラスが金型等の他の部材に接触することなく固化した際の表面を指すものであり、算術平均粗さRaが10-3μm以下(1nm以下)の極めて平滑な面である。この算術平均粗さRaは、ガラス素材1をプレス成形した後の表面平滑性を得る観点から、0.7nm以下であることが好ましく、0.5nm以下であることが一層好ましい。Thus, when the
さらに、ガラス素材1は、回転軸Aを中心とする回転体形状を有し、回転軸A方向の一方の面、すなわち下面6が外方に向かって凸状に形成され、下面6は、中心部8が、同じ体積の球の半径より小さい第1の曲率半径R1を有し、中心部8の周囲に中心部8に隣接して配置された周辺部10は、第1の曲率半径R1よりも大きい第2の曲率半径R2を有する。
なお、第1の曲率半径R1は、例えば2〜10mmであり、好ましくは3〜8mmであり、より好ましくは4〜7mmである。また、第2の曲率半径R2は、例えば5〜30mmであるが、この範囲に限定されるものではない。Furthermore, the
In addition, 1st curvature radius R1 is 2-10 mm, for example, Preferably it is 3-8 mm, More preferably, it is 4-7 mm. Moreover, although 2nd curvature radius R2 is 5-30 mm, for example, it is not limited to this range.
また、ガラス素材1において、最大直径位置2から上面4の最上端、すなわち上面4と回転軸Aとが交わる点までの距離L1に対する、最大直径位置2から下面6の最下端、すなわち下面6と回転軸Aとが交わる点までの距離L2の比(L2/L1)は、1.2〜1.7に設定することが好ましい。この距離L1に対する距離L2の比が上記範囲外になると、ガラス素材1をプレス成形用の成形型に載置するときのガラス素材1の安定性が悪くなり、ガラス素材1の回転軸Aが成形型の中心軸に位置合わせすることが難しくなる。ガラス素材1の回転軸Aが成形型の中心軸からずれると、プレス成形して得られた光学素子は、偏肉が生じたものとなってしまう。
なお、図1に示すガラス素材1の回転軸A方向の厚みTは、距離L1と距離L2の総和である。Further, in the
The thickness T in the direction of the rotation axis A of the
本発明者らは、距離L1に対する距離L2の比(L2/L1)とガラス素材の安定性との関係性について検証した結果、表1に示すような知見を得た。 As a result of examining the relationship between the ratio (L2 / L1) of the distance L2 to the distance L1 and the stability of the glass material, the present inventors obtained findings as shown in Table 1.
表1から明らかなように、距離L1に対する距離L2の比(L2/L1)が1.7以下であれば、ガラス素材の安定性は良好であるのに対して、上記比(L2/L1)が1.7を超えると不安定になることがわかる。 As apparent from Table 1, when the ratio (L2 / L1) of the distance L2 to the distance L1 is 1.7 or less, the stability of the glass material is good, but the above ratio (L2 / L1) It turns out that it becomes unstable when A exceeds 1.7.
なお、上記比(L2/L1)の下限については、プレス成形時におけるガストラップの発生を抑制する観点から、1.2以上であることか望ましい。 The lower limit of the ratio (L2 / L1) is preferably 1.2 or more from the viewpoint of suppressing the occurrence of gas trap during press molding.
次に、上記のようなガラス素材1の製造方法について説明する。
ガラス素材1は、熔融ガラスを金型に受け、金型の受け面からガスを噴出して熔融ガラスを浮上させた状態で保持してガラス素材を成形する、いわゆる浮上成形によって成形されている。したがって、ガラス素材1は、全面が自由表面で形成されている。Next, the manufacturing method of the above glass
The
金型は、例えば多孔質材料で形成されている。金型の形状は、金型に供給された熔融ガラスが、浮上ガスによって金型の表面から浮上して支持されたとき、周辺部において金型と熔融ガラスとの距離が最も小さくなり、中心部において金型と熔融ガラスとの距離が最も大きくなるように形成される。また、金型の形状は、金型内で熔融ガラスの表面が受ける浮上ガスの圧力が、周辺部において最も高く、中心部において最も低い圧力分布となるように形成される。 The mold is formed of, for example, a porous material. The shape of the mold is such that when the molten glass supplied to the mold is supported by floating gas rising from the surface of the mold, the distance between the mold and the molten glass becomes the smallest at the peripheral portion, and the central portion In the above, the distance between the mold and the molten glass is formed to be the largest. Further, the shape of the mold is formed such that the pressure of floating gas received by the surface of the molten glass in the mold is the highest in the peripheral portion and the lowest pressure distribution in the central portion.
金型は、ターンテーブルの円周上に等間隔に複数個配置され、ターンテーブルは所定角度ずつ回転可能に構成されている。金型の下方には浮上ガス供給源が接続されている。また、金型は、ガラス素材1の形状が歪んだり、割れを生じたり、金型の表面にガラス素材1が接触した場合にガラス素材1が貼り付いたりしないように、ヒーターで加熱され、適正な温度に調整される。
A plurality of molds are arranged at equal intervals on the circumference of the turn table, and the turn table is configured to be rotatable by a predetermined angle. A levitation gas supply source is connected below the mold. In addition, the mold is heated by a heater so that the shape of the
このように構成された金型の下方から浮上ガスを供給すると、浮上ガスが金型から噴出する。金型内に熔融ガラスを所定量供給すると、熔融ガラスは、浮上ガスの圧力で全体が金型から浮き上がり、浮上ガスの圧力、熔融ガラスの表面張力、及び自重のバランスによって、金型の内面に対向してガラス素材1の下面6が形成され、全体として図1のような所定の形状に成形される。
なお、使用されるガラスの材料としては、特に限定されないが、例えばホウ酸及び希土類酸化物を主成分とするホウ酸ランタン系ガラス、リン酸塩を主成分とするリン酸塩ガラス、フッ素及びリン酸塩を主成分とするフツリン酸塩ガラス、ホウケイ酸塩を主成分とするホウケイ酸塩系ガラス等を使用することができる。When the levitation gas is supplied from the lower side of the thus configured mold, the levitation gas is ejected from the mold. When a predetermined amount of molten glass is supplied into the mold, the whole of the molten glass is lifted from the mold by the pressure of the floating gas, and the pressure of the floating gas, the surface tension of the molten glass, and the self weight balance the inner surface of the mold. The
The material of the glass to be used is not particularly limited. For example, a lanthanum borate glass mainly composed of boric acid and a rare earth oxide, a phosphate glass mainly composed of phosphate, fluorine and phosphorus The fluorophosphate glass which has an acid salt as a main component, the borosilicate glass which has borosilicate as a main component, etc. can be used.
熔融ガラスは、金型内で成形されながらターンテーブル上で移動し、外力が加わっても変形しない温度域まで冷却され、ガラス素材1を形成する。その後、ガラス素材1を金型から取り出し、徐冷する。成形したガラス素材1を必要に応じて洗浄してもよいし、また必要に応じて全面にカーボン膜を形成してもよい。このようなカーボン膜は、ガラス素材1を光学素子にプレス成形する際に、ガラスの滑りをよくするとともに成形された光学素子の離型性を高める。
The molten glass moves on the turntable while being molded in a mold, and is cooled to a temperature range that does not deform even when an external force is applied, thereby forming the
次に、ガラス素材1を用いて光学素子を製造する方法について説明する。図1のような形状に成形されたガラス素材1を、プレス成形用の金型内に収容し金型を加熱し、ガラス素材1を軟化させてプレスし、所定の形状の光学素子を得る。ここで、ガラス素材1の中心部8の曲率半径R1は、中心部8に対向する位置におけるプレス成形用の金型の曲率半径よりも小さく形成されている。よって、軟化したガラス素材1は、下面6において中心部8からプレス成形用の金型に接触し、徐々に外側に向かって金型の形状が転写され所望の形状に成形される。
Next, a method of manufacturing an optical element using the
図3は、本発明の一実施形態に係るプレス成形用ガラス素材をプレス成形して得られる光学素子の断面形状の一例を示す図である。ガラス素材1をプレス成形した成形体の外周部は、破線で示すような余肉部26を有するが、この余肉部26を芯取加工により除去した部分が光学素子16である。この図3に示す光学素子16は、中心部18となる近軸の曲率半径R3が比較的小さく(例えば曲率半径10mm以下)、中心部18の周囲には軸20に沿って内方(図3において上方)に凹んだ湾曲部22が形成されている。また、中心部18とは反対側の面(図3において上側の面)は、近軸の曲率半径R4を有し、内方(図3において下方)に凹んだ凹面23となっている。このように、光学素子16は、全体として複雑な形状を有し、従来より比較的肉厚に形成される。
なお、ガラス素材1をプレス成形した成形体に冷間加工を施して所定形状の光学素子を得る場合、冷間加工を施す部位や範囲は、光学素子の光学機能面の範囲に応じて異なる。したがって、図3に示した余肉部26の範囲や形状も様々に異なる。FIG. 3 is a view showing an example of the cross-sectional shape of an optical element obtained by press-molding a glass material for press-forming according to an embodiment of the present invention. An outer peripheral portion of a molded body obtained by press-molding the
When cold working is performed on a compact obtained by press-molding the
本実施形態のガラス素材1によれば、次のような効果が得られる。
ガラス素材1の全面が自由表面で形成されるので、滑らかな表面のガラス素材1が得られ、このガラス素材1をプレス成形して光学素子を得たとき、良好な外観及び形状品質の光学素子を得ることができる。According to the
Since the entire surface of the
従来のガラス素材は、球形状を有するか、球の半径よりも大きな曲率半径の楕円形状を有しており、ガラス素材全体の体積を大きくするとそれに伴って曲率半径も当然大きくなる。このため、体積を大きくした従来のガラス素材で、例えば複雑な形状の非球面レンズをプレス成形しようとした場合、非球面レンズの近軸の曲率半径が小さいと、ガラス素材の曲率半径がプレス成形用の金型の曲率半径よりも大きくなってガラス素材と金型との間にガスが溜まってしまい、良好な形状の光学素子を得ることができない。
これに対して、本実施形態では、ガラス素材1の下面6の中心部8の曲率半径R1が、ガラス素材1の体積Vと同じ体積を有する球の半径よりも小さく設定されているので、比較的体積の大きいガラス素材1であっても、中心部8の曲率半径R1を小さく形成することができる。したがって、近軸の曲率半径が小さい肉厚で複雑な形状の光学素子を成形する場合であっても、ガストラップを生じることなく良好な形状の成形品を得ることができる。The conventional glass material has a spherical shape or an elliptical shape with a radius of curvature larger than the radius of the sphere, and as the volume of the entire glass material increases, the radius of curvature naturally increases accordingly. For this reason, when trying to press-mold, for example, an aspheric lens having a complicated shape with a conventional glass material having a large volume, if the radius of curvature of the paraxial lens of the aspheric lens is small, the curvature radius of the glass material is press-formed The radius of curvature of the mold for this purpose makes the gas accumulated between the glass material and the mold, making it impossible to obtain an optical element with a good shape.
On the other hand, in the present embodiment, the radius of curvature R1 of the
ガラス素材1の周辺部10の曲率半径R2が、中心部8の曲率半径R1よりも大きく形成されているので、小さな曲率半径R1を有する中心部8からより大きな曲率半径R2を有する周辺部10へ移行領域が滑らかとなり、全体として連続した滑らかな形状が得られる。
Since the radius of curvature R2 of the
ガラス素材1の最大直径位置2から上面4までの距離L1に対する、下面6までの距離L2の比が適切に設定されているので、比較的大きな体積を確保しながら、中央部の第1の曲率半径R1を比較的小さくすることが可能になり、ガラス素材1を、複雑な形状の非球面レンズにプレス成形する場合であっても、形状不良を発生させることなく良好な品質の光学素子を得ることができる。
また、距離L1に対する距離L2の比が適切に設定されているので、ガラス素材1をプレス成形用の金型に載置した際、金型内にガラス素材1を安定して載置することができる。したがって、ガラス素材1の回転軸Aを金型の中心軸に容易且つ確実に位置合わせすることができ、偏肉等の不具合のない、良好な品質の光学素子を成形することができる。Since the ratio of the distance L2 to the
Further, since the ratio of the distance L2 to the distance L1 is appropriately set, when the
[実施例]
本発明の実施例について説明する。
上記浮上成形を用いて、体積Vが547mm3のガラス素材1を作製した。ガラス素材1の中心部8の曲率半径R1は、4.2mmとした。このガラス素材1は、図2において、■で示す体積と曲率半径との関係を有し、これは図2の曲線Cよりも左側の、斜線領域内にある。また、このガラス素材1は全面が自由表面である。
熔融ガラスの供給・切断方法、熔融ガラスの金型面上での浮上条件等は、公知の方法を用いた。
得られたガラス素材1を加熱して軟化させて精密プレス成形し、図3に示すような断面形状の光学素子16にプレス成形した。得られた光学素子16の凸面の中心部18の曲率半径R3は4.7mmであり、凹面23の曲率半径R4は、2.2mmであった。なお、プレス成形用金型は、光学素子16の形状に対応する形状に形成されていた。
ガラス素材1を加熱してプレス成形用金型で精密プレス成形した結果、所望の曲率半径R3,R4を維持しつつ、所望の肉厚及び径を有する光学素子16が再現性よく得られた。[Example]
An embodiment of the present invention will be described.
The
The supply and cutting method of molten glass, the floating condition on the mold surface of molten glass, etc. used a publicly known method.
The obtained
As a result of heating the
[比較例1]
次に、本発明の比較例1について説明する。
図4は、本発明の比較例1のガラス素材24の断面形状を示す図である。比較例1では、浮上成形を用いて、体積Vが250mm3のガラス素材24を作製した。ガラス素材24の中心部の曲率半径R5は、4.5mmとした。このガラス素材24は、図2において、○で示す体積と曲率半径との関係を有し、これは図2の曲線Cよりも右側の、斜線領域の外にある。
ガラス素材24を加熱してプレス成形用金型で精密プレス成形した結果、特に所望の肉厚及び径が得られず、実施例に比べて、光学素子の形状精度が著しく悪化していた。Comparative Example 1
Next, Comparative Example 1 of the present invention will be described.
FIG. 4 is a view showing the cross-sectional shape of the
As a result of heating the
[比較例2]
次に、本発明の比較例2について説明する。
比較例2では、体積550mm3の球状のガラス素材24を冷間加工で作製した。得られた球状のガラス素材の半径は、5.1mmであった。このガラス素材は、図2において、●で示す体積と曲率半径との関係を有し、これは図2の曲線C上にある。得られたガラス素材を、実施例と同じ精密プレス成形用金型で精密プレス成形したところ、光学素子16の中心部18にガストラップが発生した。これは、光学素子16の中心部18の曲率半径R3は4.7mmであるのに対して、ガラス素材の半径が5.1mmであるため、ガラス素材とプレス成形用金型との間にガスが溜まったためと考えられる。Comparative Example 2
Next, Comparative Example 2 of the present invention will be described.
In Comparative Example 2, a
以上のように、本発明によるガラス素材1では、実施例のように良好な形状の光学素子が得られた。一方、比較例1及び2に記載した従来のガラス素子では、ガストラップが発生し、良好な形状の光学素子が得られなかった。
As mentioned above, in the glass
1 プレス成形用ガラス素材
4 上面
4a 光学機能面となる部位の表面(第2の表面)
6 下面
6a 光学機能面となる部位の表面(第1の表面)
8 中心部
10 周辺部
R1,R2 曲率半径
D1 最大直径
T 厚み
L1,L2 距離
S1,S2 光学機能面となる部位1 glass material for
6
8
Claims (5)
少なくとも成形後に一対の光学機能面となる部位の表面が自由表面で形成されるとともに、回転軸を中心とする回転体形状を有し、
前記回転軸方向における一方の前記光学機能面となる部位の表面である第1の表面が外方に向かって凸状に形成され、前記第1の表面は、中心部が、前記プレス成形用ガラス素材と同じ体積の球の半径より小さい第1の曲率半径を有し、
前記中心部の周囲に前記中心部に隣接して配置された周辺部は、前記第1の曲率半径よりも大きい第2の曲率半径を有する、
プレス成形用ガラス素材。In press forming glass materials,
At least a surface of a portion to be a pair of optical functional surfaces after molding is formed as a free surface, and has a shape of a rotating body centered on a rotation axis,
A first surface, which is a surface of a portion to be one of the optical functional surfaces in the rotation axis direction, is outwardly formed in a convex shape, and a central portion of the first surface is the glass for press molding Has a first radius of curvature smaller than the radius of a sphere of the same volume as the material,
A peripheral portion disposed around the central portion and adjacent to the central portion has a second radius of curvature greater than the first radius of curvature.
Glass material for press molding.
請求項1に記載のプレス成形用ガラス素材。From the position where the diameter is maximum with respect to the distance along the rotation axis from the position where the diameter of the glass material for press molding around the rotation axis is maximum to the end on the first surface side The ratio of the distance along the rotation axis to the end on the second surface side, which is the surface of the other optical function surface, is 1.2 to 1.7.
The glass material for press molding according to claim 1.
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