JPH04164828A

JPH04164828A - 光学素子の成形方法

Info

Publication number: JPH04164828A
Application number: JP29023790A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Goto; 光夫後藤; Nobuyoshi Iwasaki; 暢喜岩崎
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-10-26
Filing date: 1990-10-26
Publication date: 1992-06-10

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、ガラス素材を加熱軟化させて成形型により押
圧成形する光学素子の成形方法に関する。

〔従来の技術〕

最近、レンズ・プリズム等のガラス光学素子を製造する
方法として、ガラス素材を加熱軟化させて成形型により
押圧成形する成形方法か開発・実施されている。係る成
形方法は、従来高価であった非球面光学素子を低コスト
で大量に製造し得る成形方法として注目されている。こ
の成形方法の発明としては、以下の様な発明か開示され
ている。

例えば、特開昭６２−９６３２９号公報記載の発明にお
いては、ガラス素材の粘度に応して設定した成形速度に
て押圧成形する工程を、予備成形と本成形との２つの工
程に分けて行う成形方法が提案されている。

また、特開昭５９−１４１４３５号公報記載の発明にお
いては、光学素子の機能面を成形する上型を光学素子の
他の機能面を成形する下型の上部縁部に圧接するように
構成した装置が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

近年、押圧成形による光学素子成形技術の利用は益々拡
大され、成形されるガラス材料の面では単一ガラス材か
ら成る光学素子のみならず、異種ガラス材により構成さ
れる光学素子への適用へとその応用範囲か拡がっている
。

具体的な例としては、第６図ａおよびｂに示すような単
フアイバー光学素子への適用かある。第６図ａは成形前
の単ファイバー９１を示し、第６図すは成形により曲面
９２を創成した成形後の単ファイバー９３を示す。単フ
ァイバー９１はコア９４とクラット９５より構成され、
両者は界面９６を形成している。コア９４およびクラッ
ド９５に用いるガラス材は、コア９４に用いるガラス材
は極力大きな屈折率を育する材質を選び、クラット９５
に用いるガラス材はコア９４の屈折率よりできるだけ小
さな屈折率を有する材質を選び、両者における屈折率の
差か大きくなるように構成されている。

その結果、単ファイバー９１の一端面より入射した光は
界面９６で殆と損失することなく反射しなから別端面よ
り出射する。この単ファイバー９１の端面を押圧成形に
より曲面９２を創成し、レンズのパワーを持たせたもの
か成形後の単ファイバー９３である。

以上のような単ファイバー９３のレンズは、例えば少な
いレンズ枚数で広角範囲をカバーする照明光学系等にお
いて極めて大きな効果を有しているか、上述のような光
学的効果を発揮させるためには成形後の単ファイバー９
３の界面９６か適正な状態でなければならない。すなわ
ち、成形時において界面９６が形状的にうねることを防
ぐ必要かある。

しかるに、前記従来技術には以下の様な欠点がある。

特開昭６２−９６３２９号公報記載の発明については、
その明細書中においてガラス素材の外周部分に曲面が形
成されているように、ガラス素材の外周部分が大きく変
形するため、前記界面９６か適正な状態にならない。

また、特開昭５９−１４１４３５号公報記載の発明につ
いては、光学素子の偏心を排除することは可能なものの
、所望の肉厚寸法を得るために下型上部に設けた空隙部
にガラス素材の残余部を流入させる。従って、前記界面
９６か適正な状態てなくなる欠点か有る。

因って、本発明は上記欠点に鑑みて開発されたもので、
コアとクラットとから構成される単ファイバーをガラス
素材とし、単ファイバーの界面を適正な状態に保持しつ
つ抑圧成形か行える光学素子の成形方法の提供を目的と
する。

〔課題を解決するための手段および作用〕本発明は、両
端か平面から成る単ファイバーガラス素材の両端にそれ
ぞれ成形型を押圧して成形を行う光学素子の成形方法に
おいて、前記単ファイバーガラス素材を外周規制部材内
に挿入して加熱するとともに、どちらか一方の成形型に
所望の光学素子機能面に対応する形状を形成し、該形状
の同量以上の対応する体積を他方の成形型に形成して押
圧成形した後、該他方の成形型により押圧されたガラス
面を除去する成形方法である。

第１図ａ、　　ｂおよびＣは本発明に係る光学素子の成
形方法による平凹レンズの成形を示す概念図で、第１図
ａは成形前の状態を示す縦断面図、第１図すは成形時の
状態を示す縦断面図、第１図Ｃは成形された光学素子の
断面図である。

１は単ファイバーガラス素材で、この単ファイバーガラ
ス素材ｌはコア２とその外周を囲繞するクラッド３とか
ら構成され、コア２とクラット３との境界には界面４か
形成されている。この単ファイバーガラス素材ｌの一端
面に所望の機能面を有する成形面（凹部）ｌａを形成す
べく、単ファイバーガラス素材ｌを外周規制部材５内に
挿入して加熱・軟化させる。

次に、所望する非球面形状に対応した形状に形成された
成形面（凸部）６ａを有する成形型６と、成形面６ａの
体積と同量以上の対応する体積を有する体積部（凹部）
７ａを形成した成形型７とにより単ファイバーガラス素
材１の両端面を押圧して成形する。成形後、単ファイバ
ーガラス素材ｌにおける成形型７側の端部を除去するこ
とにより成形後の単ファイバー（光学素子）８が得られ
る。

本発明は、単ファイバーガラス素材ｌの外周を外周規制
部材５により規制しなから押圧成形する際、成形型７に
単ファイバーガラス素材１の余分量を収容する体積部７
ａを形成したことにより、界面４か形状的にうねること
を防止でき、適正な状態に界面４を保つことかできる。

尚、上記説明では平凹レンズについて説明したか、平凸
レンズの成形においても前記成形型７に該平凸レンズの
成形面に対応する成形面（凹部）を形成し、前記成形型
６に成形型７の成形面の体積と同量以上の対応する体積
を有する体積部（凸部）を形成することにより、上記平
凹レンズと同様な成形が行える。

〔実　施　例〕

以下、本発明に係る光学素子の成形方法の実施例につい
て図面を参照しなから詳細に説明する。

（第１実施例）第２図ａ、　ｂおよびＣは本発明の第１実施例を示し、
第２図ａは縦断面図、第２図すは成形時の縦断面図、第
２図Ｃは成形された光学素子の断面図である。

１）は線膨張係数が６ＸＩＯ−’の超硬合金を材質に用
いた有底円筒形状の外周規制部材で、この外周規制部材
１）の内周面下部には段部１２か形成され、底部中央に
は貫通孔１３が穿設されている。外周規制部材１）の外
周面にはヒータ１４か巻着され、外周面上部には内周面
上部と貫通する空気孔１５が穿設されている。

外周規制部材１）には多孔質セラミック等の通気性の良
い材質で形成された下成形型１６か摺動自在に嵌合され
ており、下成形型１６は外周規制部材１）の段部１２に
より係止されている。さらに、外周規制部材１）には上
下動自在な上成形型１７が嵌合されている。この上成形
型１７には所望する光学素子の機能面に対応した非球面
形状の凸成形面１７ａが形成されている。前記下成形型
１６の上面には上成形型１７の凸成形面１７ａの体積と
同量以上の対応する体積の凹部１６ａが形成されている
。

また、外周規制部材１）の貫通孔１３には下成形型１６
を突き上げる押し棒１８か上下動自在に嵌合されている
。

以上の構成から成る装置を用いての成形方法は、まず外
周規制部材１）に下成形型１６と、コア１９およびクラ
ッド２０て構成され、あらかじめ両端を研削・研磨等に
より鏡面に加工された線膨張係数か１０　Ｘ　１０−’
ａｎ／口°Ｃの単ファイバーガラス素材２１と、上成形
型１７とを順次挿入する。

次に、ヒータ１４により外周規制部材１）．下成形型１
６．上成形型１７および単ファイバーガラス素材２１を
単ファイバーガラス素材２１の成形可能な温度に加熱す
る（第２図Ｃ参照）。

この後、上成形型１７を下降させて押圧成形を行う（第
２図す参照）。この時、上成形型１７と単ファイバーガ
ラス素材２１とを同軸上に調整する外周規制部材１）に
より単ファイバーガラス素材２１は横方向への変形を防
止される。また、単ファイバーガラス素材２１と上成形
型１７との間の空気は外周規制部材１）の空気孔１５よ
り排出され、単ファイバーガラス素材２１と下成形型１
６の凹部１６ａとの間の空気は通気性の良い材質にて形
成された下成形型１６から外部に排出され押圧成形終了
後、ヒータ１４を停止し、成形された単ファイバーガラ
ス素材２１か変形しない温度まで冷却する。この後、押
し棒１８を上昇させて下成形型１６を突き上げ、成形さ
れた単ファイバーガラス素材２１を取り出す。取り出す
際、単ファイバーガラス素材２１の線膨張係数よりも小
さな線膨張係数の材質で外周規制部材１）を形成したこ
とにより、成形された単ファイバーガラス素材２１を容
易に取り出すことかできる。

次に、成形された単ファイバーガラス素材２１の下成形
型１６側の端面の一部を研削・研磨加工等により除去す
るとともに平面に仕上げて所望の光学素子（平凹レンズ
）２２を得る（第２図Ｃ参照）。

本実施例によれば、外周規制部材１）と上下成形型１７
．１６とにより単ファイバーガラス素材２１が隙間なく
押圧されることにより、単ファイバーガラス素材２１の
全体に荷重か均等に加わる。

従って、光学素子２２の機能面における形状精度を確保
しやすい。

（第２実施例）第３図ａ、　　ｂおよびＣは本発明の第２実施例を示し
、第３図ａは縦断面図、第３図すは成形時の縦断面図、
第３図Ｃは成形された光学素子の断面図である。

本実施例は、前記第１実施例における段部１２を廃止し
て単ファイバーガラス素材２１を保持する段部２３を形
成するとともに、下成形型１６の代わりに板状の下成形
型２４を用いて構成した点か異なり、他の構成は同一の
構成から成るもので、同一構成部分には同一番号を付し
てその説明を省略する。

本実施例における外周規制部材２５の内周面には単ファ
イバーガラス素材２１を保持する段部２３か形成されて
いる。また、押し棒１８の上端面には板状の下成形型２
４か固定されている。単ファイバーガラス素材２１と下
成形型２４とにより形成される隙間２６の体積は上成形
型１７により単ファイバーガラス素材２１に形成される
体積よりも大きく形成されている。

以上の構成から成る装置を用いての成形方法は、前記第
１実施例と同様であり、作用の説明を省略する。

本実施例によれば、下成形型２４における形状や材質に
ついて特に留意する必要かなく、下成形型２４か安価に
てきる。因って、光学素子（平凹レンズ）２２の生産コ
ストの低下か図れる。

（第３実施例）第４図ａ、　ｂおよびＣは本発明の第３実施例を示し、
第４図ａは縦断面図、第４図すは成形時の縦断面図、第
４図Ｃは成形された光学素子の断面図である。

本実施例は、前記第１実施例における空気孔１５の下方
に更に空気孔２７を形成するとともに、上下成形型１７
．１６とは異なった上下成形型２９．２８により構成し
た点か異なり、他の構成は同一の構成から成るもので、
同一構成部分には同一番号を付してその説明を省略する
。

本実施例における外周規制部材３０に挿入される下成形
型２８の上面には所望する光学素子の機能面に対応した
非球面形状の凹成膨面２８ａか形成されている。また、
上成形型２９の下面には下成形型２８により単ファイバ
ーガラス素材２１に形成される体積よりも大きい体積の
凸部２９ａか形成されている。

外周規制部材３０の側面には単ファイバーガラス素材２
１と下成形型２９との開の空気を排出する空気孔１５か
形成され、さらにその下方側面には単ファイバーガラス
素材２１と下成形型２８の凹成膨面２８ａとの間の空気
を排出する空気孔２７が形成されている。

以上の構成から成る装置を用いての成形方法は、前記第
１実施例と同様に成形を行った後、取り出した単ファイ
バーガラス素材２１の上成形型２９側の端面の一部を研
削・研磨加工等により除去するとともに平面に仕上げて
所望の光学素子（平凸レンズ）３１を得る。

本実施例によれば平凸レンズを加工することかできる。

（第４実施例）第５図ａおよびｂは本発明の第４実施例を示し、第５図
ａは縦断面図、第５図すは成形された光学素子の断面図
である。

本実施例は、前記第１実施例における下成形型１６に代
わり、外周上部に単ファイバーガラス素材２１のクラッ
ド２０と対応する切欠き部３２を形成した下成形型３３
にて構成した点か異なり、他の構成は同一の構成から成
るもので、同一構成部分には同一番号を付し、構成の説
明を省略する。

以上の構成から成る装置を用いての成形方法は、前記第
１実施例と同様に成形を行う。その際、下成形型３３に
切欠き部３２を設けたことにより、単ファイバーガラス
素材２１のクラット２０に荷重か加わらない。

本実施例によれば、単ファイバーガラス素材２１のコア
１９とクラッド２０とにより形成される界面３４のうね
りか確実に防止できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る光学素子の成形方法に
よれば、コアとクラッドとから成る単ファイバーガラス
素材を用いる光学素子の成形において、その界面にうね
り等か生じない適正な状態に保ちつつ押圧成形が行える
。因って、特に機能面が非球面形状をした光学素子の製
造においても、安価に製造できるとともに、大量生産か
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、　　ｂおよびＣは本発明に係る光学素子の成
形方法による平凹レンズの成形を示す概念図で、第１図
ａは成形前の状態を示す縦断面図、第１図すは成形時の
状態を示す縦断面図、第１図Ｃは成形された光学素子の
断面図、第２図ａ、　　ｂおよびＣは同第１実施例を示
し、第２図ａは縦断面図、第２図すは成形時の縦断面図
、第２図Ｃは成形された光学素子の断面図、第３図ａ、
ｂおよびＣは同第２実施例を示し、第３図ａは縦断面図
、第３図すは成形時の縦断面図、第３図Ｃは成形された
光学素子の断面図、第４図ａ、　ｂおよびＣは同第３実
施例を示し、第４図ａは縦断面図、第４図すは縦断面図
、第４図Ｃは成形された光学素子の断面図、第５図ａお
よびｂは同第４実施例を示し、第５図ａは縦断面図、第
５図すは成形された光学素子の断面図、第６図ａおよび
ｂは従来例を示す断面図である。 ■、２１・・・単ファイバーガラス素材２．１９・・・
コア３．２０・・クラット４．３４・・・界面５．１），２５．３０・・・外周規制部材６．７・・・
成形型８・・・単ファイバー１２．２３・・・段部１３−・・貫通孔１４・・・ヒータ１５．２７・・・空気孔１６．２４，２８．３３・・・下成形型１７．２９・−
・下成形型１８・・・押し棒２２．３１・・・光学素子２６・・・隙間３２・・・切欠き部特許出願人　オリンパス光学工業株式会社第　　１　　
図（ａ）　　　　　　　（ｂ）　　　　　　（ｃ）８・単
ファイハーＯ ■へ（／第　　　５　　図（ａ）第　　６（ａ）（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）両端が平面から成る単ファイバーガラス素材の両
端にそれぞれ成形型を押圧して成形を行う光学素子の成
形方法において、前記単ファイバーガラス素材を外周規
制部材内に挿入して加熱するとともに、どちらか一方の
成形型に所望の光学素子機能面に対応する形状を形成し
、該形状の同量以上の対応する体積を他方の成形型に形
成して押圧成形した後、該他方の成形型により押圧され
たガラス面を除去することを特徴とする光学素子の成形
方法。