JPH02133326A

JPH02133326A - 光学素子の製造方法

Info

Publication number: JPH02133326A
Application number: JP28535688A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kogure; 和雄小暮
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1988-11-11
Filing date: 1988-11-11
Publication date: 1990-05-22

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〕本発明は、凸レンズまたは凹レンズを有する平板状の光
学素子の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、平板状の光学素子の製造方法では、平板面中に
イオンの濃度分布に基づく屈折率の分布を生じさせるこ
とにより、凸レンズアレイを形成していた。ところが、
この方法にあっては、イオン交換に要する期間が著しく
長いという欠点があった。また、近年実用化が開始され
た光学素子のモールド成形法では、成形自体は簡単であ
るが、成形型の材質の選定および形状の制作が臘めて難
しいという欠点があった。

そこで、従来、特開昭５９−１９６２２６号公報に開示
されるように、加熱軟化された光学素子素材に球状の押
し込み部材（成形型）を押し込み、連続的に凹レンズ面
を有する平板状の光学素子を得る方法が行われている。

また、特開昭６１２６６３２２号公報に開示されるよう
に、加熱軟化された光学素子素材を成形穴を有する平板
状成形型に対して押圧し、その成形穴から光学素子素材
を押し出すことにより、凸レンズを有する平板状の光学
素子を得る方法が行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、特開昭５９−１９６２２６号公報の従来技術で
は、レンズ面は、光学素子素材に球状の押し込み部材を
押し込んで接触的に形成される。

したがって、押し込み部材の表面状態の維持管理には高
度な技術が要求され、その結果として成形されたレンズ
のコストが高くなってしまうとともに、凹面レンズしか
形成できないという問題があった。

また、特開昭６１−２６６３２２号公報の従来技術では
、モールド成形法のような高精度の成形型を必要とせず
かつ非接触的にレンズを形成できる利点を有するものの
、平凸レンズの形状しか得ることができず、任意形状の
レンズを得ることができないという問題があった。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので
、成形型の作成やその表面状態の維持管理に高度な技術
を要求することなく、非接触にして任意形状のレンズを
低コストでかつ簡単に得ることができる光学素子の製造
方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明は、平板状の光学素
子の製造するにあたり、軟化状態にした光学素子素材に
中空穴を有する成形筒の端部を押し当て、成形筒の中空
穴内の圧力を成形筒外の圧力より減圧または増圧するこ
とにより、前記光学素子素材を変形せしめてレンズを形
成することとした。

〔作用〕

上記構成の光学素子の製造方法によれば、成形筒の中空
穴内の圧力を成形筒外の圧力よりも減圧することにより
、光学素子素材は成形筒の中空穴内に吸引され、表面張
力とつり合った時点で球面状の凸レンズが非接触にして
形成される。一方、成形筒の中空穴内の圧力を成形筒外
の圧力よりも増圧することにより、光学素子素材は中空
穴に対向した部分に凹部が形成され、表面張力とつり合
った時点で球面状の凹レンズが非接触にして形成される
。

また、２個の成形筒を同軸的に対向配置して各成形筒の
端部をそれぞれ光学素子素材に押し当て、中空穴内の圧
力を適宜減圧または増圧することにより、平凸状、平凹
状レンズに限定されず、各種形状のレンズを形成するこ
とができる。

〔実施例〕

（第１実施例）本実施例では、１個の平凸レンズを形成した。

第１図ａは、本実施例で用いた光学素子の製造装置を示
すもので、保持型１の上面には円柱状の凹部２が形成さ
れており、この凹部２の底面２ａは平面状に形成されて
いる。凹部２の底面２ａは、レンズの平面側を成形する
成形型としての機能を有するので、鏡面加工が施されて
いる。

保持型ｌの凹部２の上方には、円柱状の中空穴３を有す
る円筒状の成形筒４が保持型ｌに対して接近離反自在に
設けられている。すなわち、成形筒４は、図示を省略し
た加圧装置に連結されており、保持型ｌの凹部２内に収
容された光学素子素材５を押圧できるように設けられて
いる。また、成形筒４の中空穴３は、図示を省略した圧
力調整装置に連結されており、中空穴３内の圧力を成形
筒４外の圧力よりも減圧または増圧調整できるように設
けられている。さらに、保持型１および成形筒４の周囲
には、ヒータ６が配置されている。

このような構成の製造装置により平凸レンズを形成した
場合について説明する。

光学素子素材５としては重フリントガラスＳＦ７を用い
た。先ず、光学素子素材５を直径１２　ｍｎ　。

厚さ３鵬の平板に形成した。そして、この光学素子素材
５を保持型１の凹部２内に嵌め込み、ヒータ６によって
６１０　’Ｃになるまで加熱した。

成形筒４の直径は８ＩｎＩ１）、中空穴３の内径は３報
にそれぞれ設定した。光学素子素材５を加熱軟化した後
、成形筒４の端部を１０ｋｇ／ｃ＋ａの圧力で光学素子
素材５に押し込むとともに、中空穴３内の圧力をＩ　Ｘ
　１０−　”Ｔｏｒｒに減圧し、軟化状態にある光学素
子素材５の一部を中空穴３内に吸引した。この際、成形
筒４外の圧力は大気圧であった。これにより、光学素子
素材５は、前記減圧による吸引力と光学素子素材５の表
面張力とがつり合った状態で変形を停止し、球面状のレ
ンズとなった。このようにして成形したレンズを冷却し
て保持型１がら取り出すと、第１図すに示すような平凸
レンズ７を得ることができた。この平凸レンズ７の凸面
の形状は、有効形２．９Ｍまでが曲率半径１．８２ｍｍ
であった。

なお、曲率半径を変更するには、光学素子素材５の加熱
温度を軟化点よりも高い温度で変更するか、中空穴３内
の圧力を調整すれば、容易に制御することができる。

以上のように、本実施例においては、成形筒４に設けた
中空穴３内の圧力を減圧し、光学素子素材５を吸引する
ことによって平凸レンズ７を形成するので、球面を成形
するための高価な球面型を必要とせず、単に円筒状の成
形筒４を用いるだけでよく、非接触的に凸面を形成する
ことができ、成形筒４の製作や維持管理が掻めて簡単で
きれいな表面のレンズを極めて低コストにて製造するこ
とが可能となる。

なお、本実施例による平凸レンズ７を多数並べると複写
機用レンズアレイとして使用することができる。

（第２実施例）本実施例では、１個の平凹レンズを形成した。

第２図ａは、本実施例で用いた光学素子の製造装置を示
すもので、この装置は第１実施例の装置と同一構成であ
る。

光学素子素材５として、第１実施例と同様のＳＦ７を用
いた。先ず、光学素子素材５を溶融し、適量を保持型ｌ
の凹部２に流し込んだ、この状態の光学素子素材５の粘
度は１０〜１０３ポアズと低いので、ヒータ６によって
１０６°５ポアズの粘度になるように制御した。

光学素子素材５が前記粘度に軟化した後、成形筒４を５
　ｋｇ　／　ｃｊの圧力で光学素子素材５に押し込むと
ともに、中空穴３内の圧力を２ｋｇ／ｃ４に減圧し、軟
化状態にある光学素子素材５の一部を中空穴３の下方に
押しひろげた。この際、成形筒４外の圧力は大気圧であ
った。これにより、光学素子素材５は、前記増圧による
押圧力と光学素子素材５の表面張力とがつり合った状態
で変形を停止し、球面状のレンズとなった。このように
して成形したレンズを冷却して保持型ｌから取り出すと
、第１図すに示すような平凸レンズ８を得ることができ
た。この平凸レンズ８の凸面の形状は、有効形２．７鵬
までが曲率半径３．２５ｍｍであった。

なお、曲率半径を変更するには、光学素子素材５の粘度
をヒータ６によって変更するか、中空穴３内の圧力を調
整すれば制御できることは、第１実施例と同様である。

本実施例においては、成形筒４に設けた中空穴３内の圧
力を増圧し、光学素子素材５を押しひろげることによっ
て平凸レンズ８を形成するので、球面を成形するための
高価な球面型を必要とせず、第１実施例と同様の効果を
得ることができる。

（第３実施例）本実施例では、平板状の両凸レンズ壱形成した。

第３図ａは、本実施例で用いた光学素子の製造装置を示
すもので、保持型９の上面には四角形状の凹部ｌＯが形
成されており、この凹部１０の底面１０ａは平板状に形
成されている。また、保持型９には、凹部１０の底面１
０ａに貫通する４個の貫通孔１）が穿設されている。各
貫通孔１）の中心位置は、−辺が１０ａｉの正方形の４
隅位置にそれぞれ設けられている。

一方、各貫通孔１）には、それぞれ下成形筒４ａが摺動
自在に嵌合されている。下成形筒４ａには、第１図に示
す成形筒４ａと同様に、中空穴３ａが形成されている。

また、各下成形筒４ａの上方には、下成形筒４ａと同軸
的に下成形筒４ｂが対向配置されている。下成形筒４ｂ
には、下成形筒４ａと同様に中空穴３ｂが形成されてい
る。

さらに、各上下成形筒４ａ、４ｂは、第１図に示す成形
筒４と同様に、図示を省略した加圧装置に連結されてお
り、保持型９の凹部１０内に収容された光学素子素材５
を押圧できるように設けられている。そして、上下成形
１４ａ、４ｂの各中空穴３ａ、３ｂは、図示を省略した
圧力調整装置に連結されており、中空穴３ａ、３ｂ内の
圧力を調整自在に設けられている。

その他の構成は、第１図に示す製造装置と同様の構成で
ある。

このような構成の製造装置により平板状の両凸レンズを
形成した場合について説明する。

光学素子素材５として、重クラウンガラスＳＫ２０を用
いた。先ず、光学素子素材５を２２　Ｘ　２２　Ｘ３Ｍ
の平板に形成した。そして、これを保持型９の凹部１０
に嵌め込み、　ヒータ６によって６６０’Ｃになるまで
加熱した。

上下成形筒４ａ、４ｂの直径は８ｍｍ、中空穴３ａ、３
ｂの内径は３１ｎＩ１）にそれぞれ設定した。光学素子
素材５を加熱軟化した後、各−Ｅ成形筒４ｂを１５ｋｇ
／ｃ４の圧力で光学素子素材５に押し込むとともに、対
向している各下成形筒４ａも貫通孔１）を介して１５ｋ
ｇ／ｃ−の圧力で光学素子素材５に押し込んだ、そして
、下成形ｍ４ｂの中空穴３ｂおよび下成形筒４ａの中空
穴３ａの圧力をそれぞれｌ　Ｘ　１０−　”Ｔｏｒｒに
減圧し、軟化状態にある光学素子素材５の一部を中空穴
３ａ、３ｂ内に吸引した。

またこの際、上下成形筒４ａ、４ｂ外の圧力は大気圧で
あった。これにより、光学素子素材５は、前記減圧によ
る吸引力と光学素子素材５の表面張力とがつり合った状
態で変形を停止し、球面状のレンズとなった。このよう
にして成形したレンズを冷却して保持型９から取り出す
と、第３図すに示すような４個の両凸レンズを有する平
板状のレンズ１２を得ることができた。凸面の形状は、
有効形２．８０までが曲率半径１．７４Ｍであった。

なお、曲率半径の変更は、第１実施例の場合と同様であ
る。

本実施例においては、４個の対向する上下成形筒４ａ、
４ｂに設けた中空穴３ａ、３ｂ内の圧力を増圧し、光学
素子素材５を吸引することによって平板状の両凸レンズ
１２を形成するので、前記第１実施例と同様の効果を得
ることができた。

なお、本発明は上記各実施例に限定されるものではなく
、成形筒の中空穴内の圧力を適宜残圧または増圧する組
み合わせを任意に設定することにより、例えば第４図ａ
およびｂに示すように、凸凹レンズ１３および両凹レン
ズ１４を形成することもできる。また、成形筒の中空穴
の形状は円形に限らず、任意の形状にすることができる
。例えば、矩形の中空穴とした場合、第４図Ｃに示すよ
うなシリンドリカルレンズ１５を形成することができる
。一方、光学素子素材はガラスに限定されず、熱可塑性
樹脂材等であっても本発明を適用できるのは勿論である
。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の光学素子の製造方法によれば、
軟化状態にした光学素子素材に中空穴を有する成形筒の
端部を押し当て、成形筒の中空穴内の圧力を成形筒外の
圧力より減圧または増圧することにより、前記光学素子
素材を変形せしめてレンズを形成することとしたので、
非接触的に任意の形状をした凸レンズや凹レンズを製造
することができ、球面を成形するための高価なＬＦ面型
を必要とせず、単に中空穴を有した成形筒を用いるだけ
でよく、成形筒の製作や維持管理が極めて簡単になり、
欠陥のないきれいなレンズ表面の平板状光学素子を極め
て低コストで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明の第１実施例で用いた光学素子の製造
装置を示す縦断正面図、第１図すは第１実施例で得られ
たレンズの正面図、第２図ａは本発明の第２実施例で用
いた光学素子の製造装置を示す縦断正面図、第２図すは
第２実施例で得られたレンズの正面図、第３図ａは本発
明の第３実施例で用いた光学素子の製造装置を示す縦断
正面図、第３図すは第３実施例で得られたレンズの正面
図、第４図ａ、ｂおよびＣはそれぞれ本発明の他の実施
例で得られたレンズの正面図および斜視図である。１．９・・・保持型３．３ａ、３ｂ・・・中空穴４４ａ、４ｂ・・成形筒５・・・ヒータ６・・・光学素子素材７　８．１２．１３．１４１５・・・レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軟化状態にした光学素子素材に中空穴を有する成
形筒の端部を押し当て、成形筒の中空穴内の圧力を成形
筒外の圧力より減圧または増圧することにより、前記光
学素子素材を変形せしめてレンズを形成することを特徴
とする光学素子の製造方法。