JPH0355420B2 - - Google Patents
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- JPH0355420B2 JPH0355420B2 JP9377186A JP9377186A JPH0355420B2 JP H0355420 B2 JPH0355420 B2 JP H0355420B2 JP 9377186 A JP9377186 A JP 9377186A JP 9377186 A JP9377186 A JP 9377186A JP H0355420 B2 JPH0355420 B2 JP H0355420B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/06—Construction of plunger or mould
- C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/02—Press-mould materials
- C03B2215/03—Press-mould materials defined by material properties or parameters, e.g. relative CTE of mould parts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は、光学機器に使用されるガラスレンズ
を精密ガラス成形法により形成するガラスレンズ
の成形方法に関するものである。 従来の技術 近年、光学レンズを研磨工程なしの一発成形に
より形成する試みが多くなされている。ガラス素
材を溶融状態から型に流しこみ加圧成形する方法
が最も能率的であるが、冷却時のガラスの収縮を
制御することがむずかしく、精密なレンズ成形に
は適しない。従つて、ガラス素材を一定の形状に
予備加工してこれを型の間に供給し、加熱し、押
圧成形するのが一般的な方法である。（例えば、
特開昭58−84134号公報）。 以下、図面を参照しながら、上述した従来の成
形方法を説明する。 第１図は従来法のひとつによりガラス素材を成
形して、レンズが形成された状態を示す断面図で
ある。４は成形されたレンズ、１と２は成形装置
５，６に取り付けられた一対の成形型、３は胴型
である。ガラス素材を適当な方法でガラスの軟化
点近傍の温度まで加熱し１，２の型により加圧成
形する。成形後の芯取り工程をなくすため胴型を
用いて成形するが、同時に胴型によつて、レンズ
の二つの光学面の光軸を合せている。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような方法では、超精密な
非球面レンズを成形しようとすると、次のような
困難を生ずる。非球面レンズでは一般に芯取りが
困難であるので胴型を用いた一発成形が必要であ
る。例えば光ピツクアツプに用いられるような超
精密非球面レンズにおいては、二つの光学面の光
軸のずれが10μｍ以下というような高精度が必要
である。一方成形型と胴型の嵌合の面からはクリ
アランスが10μｍという精度は限界に近い。さら
に高温状態で成形しなければならないので成形装
置の精度を長期的に10μｍの精度に維持すること
が難しいという問題点を有する。また胴型と成形
型のクリアランスが大きいと、成形時にガラスが
入りこんで、レンズの外周にバリを生ずることに
なる。 本発明は上記問題点に鑑み、型の素材を選択す
ることにより、光軸合せが容易なレンズ成形がで
きる成形方法を提供するものである。 問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のガラスレ
ンズの成形型は、成形型素材の熱膨張率が成形す
るガラス素材の熱膨張率より小さく、かつ胴型の
熱膨張率を成形型素材の熱膨張率よりも小さくす
るという手段を用いるものである。 作 用 本発明は上記したように素材の熱膨張率の差を
利用することによつて、ガラス素材を型の間に供
給し、また成形したレンズを取りだす低温状態で
は成形型と胴型のクリアランスが大きく、型の挿
入、レンズの取り出しが容易であり、ガラス素材
の変形が起る高温状態では成形型と胴型のクリア
ランスが小さくて光軸のずれが小さいレンズを成
形できるという特徴を有する。 実施例 以下本発明のガラスレンズの成形方法の一実施
例について図面を用いて詳細に説明する。 表１に典型的なガラス材料および本発明で使用
する型の材料の代表的な熱膨張率を示す。
を精密ガラス成形法により形成するガラスレンズ
の成形方法に関するものである。 従来の技術 近年、光学レンズを研磨工程なしの一発成形に
より形成する試みが多くなされている。ガラス素
材を溶融状態から型に流しこみ加圧成形する方法
が最も能率的であるが、冷却時のガラスの収縮を
制御することがむずかしく、精密なレンズ成形に
は適しない。従つて、ガラス素材を一定の形状に
予備加工してこれを型の間に供給し、加熱し、押
圧成形するのが一般的な方法である。（例えば、
特開昭58−84134号公報）。 以下、図面を参照しながら、上述した従来の成
形方法を説明する。 第１図は従来法のひとつによりガラス素材を成
形して、レンズが形成された状態を示す断面図で
ある。４は成形されたレンズ、１と２は成形装置
５，６に取り付けられた一対の成形型、３は胴型
である。ガラス素材を適当な方法でガラスの軟化
点近傍の温度まで加熱し１，２の型により加圧成
形する。成形後の芯取り工程をなくすため胴型を
用いて成形するが、同時に胴型によつて、レンズ
の二つの光学面の光軸を合せている。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような方法では、超精密な
非球面レンズを成形しようとすると、次のような
困難を生ずる。非球面レンズでは一般に芯取りが
困難であるので胴型を用いた一発成形が必要であ
る。例えば光ピツクアツプに用いられるような超
精密非球面レンズにおいては、二つの光学面の光
軸のずれが10μｍ以下というような高精度が必要
である。一方成形型と胴型の嵌合の面からはクリ
アランスが10μｍという精度は限界に近い。さら
に高温状態で成形しなければならないので成形装
置の精度を長期的に10μｍの精度に維持すること
が難しいという問題点を有する。また胴型と成形
型のクリアランスが大きいと、成形時にガラスが
入りこんで、レンズの外周にバリを生ずることに
なる。 本発明は上記問題点に鑑み、型の素材を選択す
ることにより、光軸合せが容易なレンズ成形がで
きる成形方法を提供するものである。 問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のガラスレ
ンズの成形型は、成形型素材の熱膨張率が成形す
るガラス素材の熱膨張率より小さく、かつ胴型の
熱膨張率を成形型素材の熱膨張率よりも小さくす
るという手段を用いるものである。 作 用 本発明は上記したように素材の熱膨張率の差を
利用することによつて、ガラス素材を型の間に供
給し、また成形したレンズを取りだす低温状態で
は成形型と胴型のクリアランスが大きく、型の挿
入、レンズの取り出しが容易であり、ガラス素材
の変形が起る高温状態では成形型と胴型のクリア
ランスが小さくて光軸のずれが小さいレンズを成
形できるという特徴を有する。 実施例 以下本発明のガラスレンズの成形方法の一実施
例について図面を用いて詳細に説明する。 表１に典型的なガラス材料および本発明で使用
する型の材料の代表的な熱膨張率を示す。
【表】
ガラス素材としてBK−７を用い直径が６mmの
レンズを成形する。BK−７の熱膨張率は8.1×
106／℃である。成形型の材料として熱膨張率が
７×106／℃の酸化ジルコニウムを用い、胴型の
材料として熱膨張率が3.5×106／℃の窒化珪素を
用いる。 第１図の成形型１および２の胴型３内に挿入す
る部分１ａ，２ａの外径を6.000mm、胴型３の内
径を6.020mmとする。すなわち成形型と胴型の嵌
合部のクリアランスを20μｍとする。このような
精度で材料を加工することは比較的容易であり、
常温状態で成形型を胴型内に挿入することも比較
的容易である。型の中にガラス素材を挿入し成形
温度750℃まで昇温すると、ガラスおよび型はそ
れぞれ膨張する。ここで成形型の材料と胴型の材
料の熱膨張率の差により、嵌合部のクリアランス
は約15μｍ小さくなつて約5μｍとなり、成形型１
と成形型２の光学面の中心軸は5μｍ以下のずれ
となる。高温で押圧成形するとガラスは型内に充
填され、成形されたレンズの両面の光軸のずれは
5μｍ以内になる。成形後冷却すると成形型と胴
型のクリアランスは再び大きくなりもとの20μｍ
になるが、レンズは低温では変形しないので、光
軸のずれは5μｍ以内に保たれる。 一方、ガラス素材の熱膨張率は成形型および胴
型のそれより大きいので冷却時には型よりも収縮
が大きく成形されたレンズと型の間にはクリアラ
ンスができ型から取り出すのが容易である。 次に別の実施例について説明する。第２図は成
形型を成形装置に固定せず成形する場合の成形前
の状態を示す断面図である。ガラス素材として
SF−６を用い直径が10mmのレンズを成形する。
SF−６の熱膨張率は9.7×106／℃である。成形型
の材料として熱膨張率が８×106／℃の酸化アル
ミニウムを用い、胴型の材料として熱膨張率が
5.1×106／℃の炭化タングステンを用いる。成形
温度を約500℃とすると、第１の実施例と同様に、
常温状態に比べ加熱時の成形型と胴型のクリアラ
ンスの減少は約15μｍとなる。従つて、第２図の
ようにガラス素材１４と成形型を配置した時の常
温状態でのクリアランスを20μｍとすると、成形
時の胴型１３と成形型１１ａ，１２ａとのクリア
ランスは10μｍ以下となり、成形されたレンズの
光軸のずれも10μｍ以内とすることができる。第
２図のような配置では、成形型１１が成形装置に
固定されていないため、ガラス素材１４を胴型１
３内に供給した後、成形型１１を何らかの方法で
胴型１３内に挿入する必要があり、クリアランス
が大きいことは、この作業を容易にすることがで
きる。 以上の実施例では酸化ジルコニウム、酸化アル
ミニウム窒化珪素、炭化タングステンを用いた
が、表１に示す材料の内、成形型の材料として熱
膨張率の大きいものを、胴型の材料として熱膨張
率の小さいものを選べば同じ効果を得られること
は明らかである。また両者の熱膨張率の差の大き
い材料を選べばその効果の大きいことも明らかで
ある。表１に示しているように例示した光学ガラ
スの線膨張率は成形型材料の線膨張率より大き
く、成形型材料の線膨張率は胴型材料の線膨張率
より大きい。光学ガラスの種類は表１にあげた例
に留まらず多種多様でありその熱膨張率も様々で
あるが、ガラスの種類に応じてガラスの熱膨張率
より小さい熱膨張率を持つ材料を型の材料として
選ぶ必要がある。なぜなら、型の熱膨張率の方が
ガラスの熱膨張率より大きい場合、成形した後冷
却すると、型がレンズをしめつけてレンズを取り
出すことができなくなるからである。このことは
特開昭59−141435号公報にも既に開示されてい
る。 表１に示す材料の熱膨張率は代表例であつて、
実際に材料の製造法や微妙な配合の違いにより相
当な変化がある。従つて、同一の材料で熱膨張率
の違うものをそれぞれ成形型、胴型に使用するこ
とも可能である。また一般に熱膨張率は温度によ
つて変化するので、成形温度に応じて実際の膨張
度合を見積る必要がある。 発明の効果 以上のように本発明は、レンズ成形の際、成形
型の熱膨張を胴型の熱膨張より大きくすることに
よつて、成形型と胴型のクリアランスを小さくし
レンズの光軸のずれを小さくすることができる。
またレンズに要求される光軸のずれの許容差に比
して、型の加工精度をゆるくすることができる。
さらに、成形型を成形装置に固定しないで成形す
る場合においては、常温時にはクリアランスが大
きいため、胴型内への成形型の挿入が容易で、挿
入装置または成形装置の精度に対する要求をゆる
くできる効果を発揮する。さらに、成形型と胴型
の熱膨張率をガラスの熱膨張率より小さくするこ
とにより、成形したレンズを型から容易に取り出
すことができる。 以上をまとめて言えば、本発明によれば、光軸
のずれが10μｍ以下という高精度な非球面レンズ
を、比較的容易に成形できるという効果を発揮す
るものである。
レンズを成形する。BK−７の熱膨張率は8.1×
106／℃である。成形型の材料として熱膨張率が
７×106／℃の酸化ジルコニウムを用い、胴型の
材料として熱膨張率が3.5×106／℃の窒化珪素を
用いる。 第１図の成形型１および２の胴型３内に挿入す
る部分１ａ，２ａの外径を6.000mm、胴型３の内
径を6.020mmとする。すなわち成形型と胴型の嵌
合部のクリアランスを20μｍとする。このような
精度で材料を加工することは比較的容易であり、
常温状態で成形型を胴型内に挿入することも比較
的容易である。型の中にガラス素材を挿入し成形
温度750℃まで昇温すると、ガラスおよび型はそ
れぞれ膨張する。ここで成形型の材料と胴型の材
料の熱膨張率の差により、嵌合部のクリアランス
は約15μｍ小さくなつて約5μｍとなり、成形型１
と成形型２の光学面の中心軸は5μｍ以下のずれ
となる。高温で押圧成形するとガラスは型内に充
填され、成形されたレンズの両面の光軸のずれは
5μｍ以内になる。成形後冷却すると成形型と胴
型のクリアランスは再び大きくなりもとの20μｍ
になるが、レンズは低温では変形しないので、光
軸のずれは5μｍ以内に保たれる。 一方、ガラス素材の熱膨張率は成形型および胴
型のそれより大きいので冷却時には型よりも収縮
が大きく成形されたレンズと型の間にはクリアラ
ンスができ型から取り出すのが容易である。 次に別の実施例について説明する。第２図は成
形型を成形装置に固定せず成形する場合の成形前
の状態を示す断面図である。ガラス素材として
SF−６を用い直径が10mmのレンズを成形する。
SF−６の熱膨張率は9.7×106／℃である。成形型
の材料として熱膨張率が８×106／℃の酸化アル
ミニウムを用い、胴型の材料として熱膨張率が
5.1×106／℃の炭化タングステンを用いる。成形
温度を約500℃とすると、第１の実施例と同様に、
常温状態に比べ加熱時の成形型と胴型のクリアラ
ンスの減少は約15μｍとなる。従つて、第２図の
ようにガラス素材１４と成形型を配置した時の常
温状態でのクリアランスを20μｍとすると、成形
時の胴型１３と成形型１１ａ，１２ａとのクリア
ランスは10μｍ以下となり、成形されたレンズの
光軸のずれも10μｍ以内とすることができる。第
２図のような配置では、成形型１１が成形装置に
固定されていないため、ガラス素材１４を胴型１
３内に供給した後、成形型１１を何らかの方法で
胴型１３内に挿入する必要があり、クリアランス
が大きいことは、この作業を容易にすることがで
きる。 以上の実施例では酸化ジルコニウム、酸化アル
ミニウム窒化珪素、炭化タングステンを用いた
が、表１に示す材料の内、成形型の材料として熱
膨張率の大きいものを、胴型の材料として熱膨張
率の小さいものを選べば同じ効果を得られること
は明らかである。また両者の熱膨張率の差の大き
い材料を選べばその効果の大きいことも明らかで
ある。表１に示しているように例示した光学ガラ
スの線膨張率は成形型材料の線膨張率より大き
く、成形型材料の線膨張率は胴型材料の線膨張率
より大きい。光学ガラスの種類は表１にあげた例
に留まらず多種多様でありその熱膨張率も様々で
あるが、ガラスの種類に応じてガラスの熱膨張率
より小さい熱膨張率を持つ材料を型の材料として
選ぶ必要がある。なぜなら、型の熱膨張率の方が
ガラスの熱膨張率より大きい場合、成形した後冷
却すると、型がレンズをしめつけてレンズを取り
出すことができなくなるからである。このことは
特開昭59−141435号公報にも既に開示されてい
る。 表１に示す材料の熱膨張率は代表例であつて、
実際に材料の製造法や微妙な配合の違いにより相
当な変化がある。従つて、同一の材料で熱膨張率
の違うものをそれぞれ成形型、胴型に使用するこ
とも可能である。また一般に熱膨張率は温度によ
つて変化するので、成形温度に応じて実際の膨張
度合を見積る必要がある。 発明の効果 以上のように本発明は、レンズ成形の際、成形
型の熱膨張を胴型の熱膨張より大きくすることに
よつて、成形型と胴型のクリアランスを小さくし
レンズの光軸のずれを小さくすることができる。
またレンズに要求される光軸のずれの許容差に比
して、型の加工精度をゆるくすることができる。
さらに、成形型を成形装置に固定しないで成形す
る場合においては、常温時にはクリアランスが大
きいため、胴型内への成形型の挿入が容易で、挿
入装置または成形装置の精度に対する要求をゆる
くできる効果を発揮する。さらに、成形型と胴型
の熱膨張率をガラスの熱膨張率より小さくするこ
とにより、成形したレンズを型から容易に取り出
すことができる。 以上をまとめて言えば、本発明によれば、光軸
のずれが10μｍ以下という高精度な非球面レンズ
を、比較的容易に成形できるという効果を発揮す
るものである。
第１図は本発明および従来例におけるレンズの
成形状態を示す断面図、第２図は本発明における
成形方法の成形前の状態を示す断面図である。 １，２，１１，１２……成形型、３，１３……
胴型、４……成形されたレンズ、５，６，１５，
１６……成形装置、１４……ガラス素材。
成形状態を示す断面図、第２図は本発明における
成形方法の成形前の状態を示す断面図である。 １，２，１１，１２……成形型、３，１３……
胴型、４……成形されたレンズ、５，６，１５，
１６……成形装置、１４……ガラス素材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一対の成形型と胴型を用いてガラスレンズを
成形する装置において、ガラス素材の熱膨張率＞
成形型素材の熱膨張率＞胴型素材の熱膨張率とい
う関係を有する素材からなる型を用いることを特
徴とするガラスレンズの成形方法。 ２ 成形型の素材として、酸化アルミニウム、酸
化ジルコニウム、酸化チタン、炭化チタンのいず
れか一つを用い、胴型の素材として、炭化珪素、
炭化硼素、炭化タングステン、窒化硼素、窒化珪
素、窒化アルミニウムのいずれか一つを用いるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガラ
スレンズの成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61093771A JPS62252331A (ja) | 1986-04-23 | 1986-04-23 | ガラスレンズの成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61093771A JPS62252331A (ja) | 1986-04-23 | 1986-04-23 | ガラスレンズの成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62252331A JPS62252331A (ja) | 1987-11-04 |
| JPH0355420B2 true JPH0355420B2 (ja) | 1991-08-23 |
Family
ID=14091688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61093771A Granted JPS62252331A (ja) | 1986-04-23 | 1986-04-23 | ガラスレンズの成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62252331A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01153544A (ja) * | 1987-12-11 | 1989-06-15 | Olympus Optical Co Ltd | 光学素子の成形方法 |
| US6539750B1 (en) | 1999-04-30 | 2003-04-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Glass substrate forming mold and production method for glass substrate |
-
1986
- 1986-04-23 JP JP61093771A patent/JPS62252331A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62252331A (ja) | 1987-11-04 |
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