JPH04175230A - 光学素子の製造方法 - Google Patents
光学素子の製造方法Info
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- JPH04175230A JPH04175230A JP29886190A JP29886190A JPH04175230A JP H04175230 A JPH04175230 A JP H04175230A JP 29886190 A JP29886190 A JP 29886190A JP 29886190 A JP29886190 A JP 29886190A JP H04175230 A JPH04175230 A JP H04175230A
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- Japan
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- optical element
- molding
- mold
- inert gas
- pressure
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-
- 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
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/12—Cooling, heating, or insulating the plunger, the mould, or the glass-pressing machine; cooling or heating of the glass in the mould
-
- 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
- C03B11/16—Gearing or controlling mechanisms specially adapted for glass presses
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
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。
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、成形可能な光学素子成形用素材を成形用型に
よって加圧成形することにより、各種レンズ等の光学素
子を製造する方法に関するものである。
よって加圧成形することにより、各種レンズ等の光学素
子を製造する方法に関するものである。
［従来の技術］
従来、各種光学素子の加圧成形法による製造方法は数多
く提案されており、−船釣には光学素子成形用素材とし
て光学ガラスが使用され、これを非酸化性雰囲気中で加
圧成形する方法が用いられている。
く提案されており、−船釣には光学素子成形用素材とし
て光学ガラスが使用され、これを非酸化性雰囲気中で加
圧成形する方法が用いられている。
例えば、米国特許第４１３９６７７号明細書では、光学
素子成形用素材がフリント系ガラスであり、非酸化性雰
囲気中でＳｉＣ又は５Ｌ３Ｎ４の表面層を有する型にフ
リント系ガラスを置いて、このガラスが軟化状態になる
まで型と共に加熱して、この型で軟化状態のガラスを加
圧成形する方法を提案している。
素子成形用素材がフリント系ガラスであり、非酸化性雰
囲気中でＳｉＣ又は５Ｌ３Ｎ４の表面層を有する型にフ
リント系ガラスを置いて、このガラスが軟化状態になる
まで型と共に加熱して、この型で軟化状態のガラスを加
圧成形する方法を提案している。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、加圧成形法によって光学素子を成形した
場合、光学素子表面にくもりが生じやす（、光学的機能
については必ずしも充分なものを得ることができなかっ
た。
場合、光学素子表面にくもりが生じやす（、光学的機能
については必ずしも充分なものを得ることができなかっ
た。
このくもりは、加圧成形の過程において光学素子成形用
素材とこれを成形する型の面とが高温で比較的長時間密
着した状態で接触するため、微小部分において光学素子
成形用素材と型との面が融着し、成形後に型から光学素
子を離型する際に微細融着部分が型表面に融着したまま
残されることによって形成されるものである。
素材とこれを成形する型の面とが高温で比較的長時間密
着した状態で接触するため、微小部分において光学素子
成形用素材と型との面が融着し、成形後に型から光学素
子を離型する際に微細融着部分が型表面に融着したまま
残されることによって形成されるものである。
これらの欠陥は、型材の種類を問わず光学素子の加圧成
形された面に生じるため、加圧成形法においては避けら
れない問題となっていた。
形された面に生じるため、加圧成形法においては避けら
れない問題となっていた。
［課題を解決するための手段］
すなわち、本発明は、予め成形可能な状態の光学素子成
形用素材に不活性ガスを含有させ、該素材を成形用型内
に配置し、該型により加圧して光学素子の機能面を形成
する過程を有することを特徴とする光学素子の製造方法
、前記方法により得られた光学素子、並びに、前記方法
で用いた光学素子成形用素材である。
形用素材に不活性ガスを含有させ、該素材を成形用型内
に配置し、該型により加圧して光学素子の機能面を形成
する過程を有することを特徴とする光学素子の製造方法
、前記方法により得られた光学素子、並びに、前記方法
で用いた光学素子成形用素材である。
本発明においては、成形可能な光学素子成形用素材にＮ
＊ 、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ等の不活性ガスを含有させるこ
とにより、成形時の加熱により不活性ガスを素材表面へ
拡散させ素材表面から放出させて型との融着を防止して
いる。
＊ 、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ等の不活性ガスを含有させるこ
とにより、成形時の加熱により不活性ガスを素材表面へ
拡散させ素材表面から放出させて型との融着を防止して
いる。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明において成形可能な光学素子成形用素材とは、適
宜な硝材を研削、研磨等の処理によって所定の形状に成
形したものである。硝材としては、ＳＫ、Ｌａｇ Ｆ、
ＰＫ、ＦＫ等の低融点ガラスが好ましい。研磨後の素材
の表面粗さは０．２〜２０ｎｍ程度が好ましい。
宜な硝材を研削、研磨等の処理によって所定の形状に成
形したものである。硝材としては、ＳＫ、Ｌａｇ Ｆ、
ＰＫ、ＦＫ等の低融点ガラスが好ましい。研磨後の素材
の表面粗さは０．２〜２０ｎｍ程度が好ましい。
成形可能な光学素子成形用素材に不活性ガスを含有させ
る方法としては、不活性ガスのイオン注入、スパッタ法
による不活性ガス含有層の形成、不活性ガス雰囲気中で
の光学素子成形用素材の製造等が挙げられる。不活性ガ
スのイオン注入は温度−２００〜３００℃、圧力１０−
７〜１０−”Ｔｏｒｒ、イオンエネルギー５〜３００Ｋ
ｅ■、スパッタ法は一２００〜３００℃、１０−７〜１
０−”Ｔｏｒｒ、イオンエネルギー０．１〜１０ＫｅＶ
程度の条件で行なうことが好ましい。
る方法としては、不活性ガスのイオン注入、スパッタ法
による不活性ガス含有層の形成、不活性ガス雰囲気中で
の光学素子成形用素材の製造等が挙げられる。不活性ガ
スのイオン注入は温度−２００〜３００℃、圧力１０−
７〜１０−”Ｔｏｒｒ、イオンエネルギー５〜３００Ｋ
ｅ■、スパッタ法は一２００〜３００℃、１０−７〜１
０−”Ｔｏｒｒ、イオンエネルギー０．１〜１０ＫｅＶ
程度の条件で行なうことが好ましい。
成形可能な光学素子成形用素材に不活性ガスを含有させ
る形態は特に制限されないが、好ましくは不活性ガスを
素材表面から深さｌｕｍまでの領域に１〜１０ｗｔ％、
より好ましくは同じ領域に２〜５ｗｔ％の濃度で含有さ
せる。この領域の濃度が１ｗｔ％未満であると型との融
着を生じやす（なり、１０ｗｔ％を越えると光学素子表
面に凹みを生じ光学的品質が低下しやすくなる。なお、
含有させた不活性ガスは、いわゆる不純物元素として素
材中に存在する。
る形態は特に制限されないが、好ましくは不活性ガスを
素材表面から深さｌｕｍまでの領域に１〜１０ｗｔ％、
より好ましくは同じ領域に２〜５ｗｔ％の濃度で含有さ
せる。この領域の濃度が１ｗｔ％未満であると型との融
着を生じやす（なり、１０ｗｔ％を越えると光学素子表
面に凹みを生じ光学的品質が低下しやすくなる。なお、
含有させた不活性ガスは、いわゆる不純物元素として素
材中に存在する。
このようにして不活性ガスが含有された成形可能な光学
素子成形用素材を光学素子に成形するには、不活性ガス
雰囲気中で光学素子成形用素材を型と共に加熱し加圧成
形する方法が用いられる。
素子成形用素材を光学素子に成形するには、不活性ガス
雰囲気中で光学素子成形用素材を型と共に加熱し加圧成
形する方法が用いられる。
また、成形に使用する型は光学素子成形用素材と接する
表面層が重要であり、気孔等の欠陥がなく緻密で、鏡面
状に精密加工することができ、加熱に対して充分な硬度
及び強度を有する等の型としての一般的要件を具備して
いるものであればよく、例えばＴｉＣ，ＷＣ，ＴｉＮ、
ＴａＮ。
表面層が重要であり、気孔等の欠陥がなく緻密で、鏡面
状に精密加工することができ、加熱に対して充分な硬度
及び強度を有する等の型としての一般的要件を具備して
いるものであればよく、例えばＴｉＣ，ＷＣ，ＴｉＮ、
ＴａＮ。
Ｓ ｚ ｓ Ｎ ａ 、 Ｓ ｘ Ｃ＋超硬合金などの
型や、ＴｉＣ，ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｓｉｎ Ｎ４ 、Ｓｉ
Ｃなどを母材上に被覆した型が挙げられる。
型や、ＴｉＣ，ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｓｉｎ Ｎ４ 、Ｓｉ
Ｃなどを母材上に被覆した型が挙げられる。
なお、本発明の方法における成形時の温度、圧力、成形
後の冷却速度、冷却時間、成形された光学素子の取り出
し温度等の操作条件は、使用する光学素子の精度等に応
じて適宜選択することができる。
後の冷却速度、冷却時間、成形された光学素子の取り出
し温度等の操作条件は、使用する光学素子の精度等に応
じて適宜選択することができる。
［実施例］
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
！五■ユ
第１図は本発明の方法に用いる光学素子成形装置である
。第１図中、ｌはペルジャー本体、２は本体への素材の
挿入及び取り出し用のふた、３は光学素子を成形する上
型、４はその下型、５は上型を保持する上型押え、６は
用型、７は型ホルダ−，８は成形装置内を加熱するヒー
ター、９は下型をつき上げる加圧棒、１０は加圧棒を作
動するエアシリンダー、１１はペルジャー本体を排気す
る油回転ポンプ、１２，１３，１４，１６゜１８はバル
ブ、１５は不活性ガス流入バイブ、１７は不活性ガス排
気用パイプ、１９は温度センサー、２０は装置内を冷や
すための水冷パイプである。
。第１図中、ｌはペルジャー本体、２は本体への素材の
挿入及び取り出し用のふた、３は光学素子を成形する上
型、４はその下型、５は上型を保持する上型押え、６は
用型、７は型ホルダ−，８は成形装置内を加熱するヒー
ター、９は下型をつき上げる加圧棒、１０は加圧棒を作
動するエアシリンダー、１１はペルジャー本体を排気す
る油回転ポンプ、１２，１３，１４，１６゜１８はバル
ブ、１５は不活性ガス流入バイブ、１７は不活性ガス排
気用パイプ、１９は温度センサー、２０は装置内を冷や
すための水冷パイプである。
レンズを製作する工程を次に述べる。
光学ガラスＬＡＬ９ （オハラ製、屈伏点Ａｔ＝６７６
℃、転移点Ｔｇ＝６５５℃）を円盤状に切削、研磨し、
第２図に示すような成形可能な光学素子成形用素材２１
を作成した。この素材２１に通常のイオン注入法により
Ａｒイオンを表面から１μｍの範囲で５ｗｔ％となるよ
うに注入した。
℃、転移点Ｔｇ＝６５５℃）を円盤状に切削、研磨し、
第２図に示すような成形可能な光学素子成形用素材２１
を作成した。この素材２１に通常のイオン注入法により
Ａｒイオンを表面から１μｍの範囲で５ｗｔ％となるよ
うに注入した。
次に、このＡｒイオンを注入した素材２１を第１図に示
す装置のＴｉＮ製の成形用型の上型３と下型４の間に配
置し、水冷パイプ２０に水を流し、ヒータ８に通電した
。この時、不活性ガス用バルブ１６及び１８は閉じ、排
気バルブ１２は閉じ、油回転ポンプ１１は常に作動させ
た。
す装置のＴｉＮ製の成形用型の上型３と下型４の間に配
置し、水冷パイプ２０に水を流し、ヒータ８に通電した
。この時、不活性ガス用バルブ１６及び１８は閉じ、排
気バルブ１２は閉じ、油回転ポンプ１１は常に作動させ
た。
なお、上型３及び下型４の光学素子の機能面を形成する
面は、外径１７ｍｍ、曲率半径２０ｍｍ、及び面精度、
形状において、ニュートンリング・パワー３本以内、不
規則性１本以内、中心線平均表面粗さ（Ｊ Ｉ ５−Ｂ
Ｏ６１０−１９７０）０．０２μｍ以内の凹面状に鏡面
加工した。
面は、外径１７ｍｍ、曲率半径２０ｍｍ、及び面精度、
形状において、ニュートンリング・パワー３本以内、不
規則性１本以内、中心線平均表面粗さ（Ｊ Ｉ ５−Ｂ
Ｏ６１０−１９７０）０．０２μｍ以内の凹面状に鏡面
加工した。
次に、バルブ１２を開は排気を開始し、ペルジャー１内
の圧力が１０−２Ｔ ｏ ｏ ｒ程度以下になったとこ
ろでバルブ１２を閉じ、バルブ１６を開いて不活性ガス
としてのＡｒガスをペルジャー１内に導入する。
の圧力が１０−２Ｔ ｏ ｏ ｒ程度以下になったとこ
ろでバルブ１２を閉じ、バルブ１６を開いて不活性ガス
としてのＡｒガスをペルジャー１内に導入する。
素材２１が成形可能な温度（６２５℃）にヒーター８に
よって加熱されたところで、エアシリンダー１０を作動
させて加圧棒９を介して２００ｋｇ／ｃｍ”の圧力で下
型４を押し上げて素材２１を上型３と下型４によって３
０秒間加圧した。次に、ヒーター８を制徊しながらペル
ジャー１内を１時間にわたり徐々に冷却して２００℃以
下に冷却したところで、バルブ１６を閉じ、バルブ１３
を開いてペルジャー１内に空気を導入し、ふた２を開は
上型押え５を外して第３図に示す成形された凸レンズ３
１を取り出した。
よって加熱されたところで、エアシリンダー１０を作動
させて加圧棒９を介して２００ｋｇ／ｃｍ”の圧力で下
型４を押し上げて素材２１を上型３と下型４によって３
０秒間加圧した。次に、ヒーター８を制徊しながらペル
ジャー１内を１時間にわたり徐々に冷却して２００℃以
下に冷却したところで、バルブ１６を閉じ、バルブ１３
を開いてペルジャー１内に空気を導入し、ふた２を開は
上型押え５を外して第３図に示す成形された凸レンズ３
１を取り出した。
このレンズ３１は型との融着が起きず、上下型表面の凹
球面形状がそのまま転写されて高面精度を得ており、透
過率や屈折率などの光学的品質を良好に維持しているこ
とが認められた。
球面形状がそのまま転写されて高面精度を得ており、透
過率や屈折率などの光学的品質を良好に維持しているこ
とが認められた。
見立丞ユ
実施例１と同様に、円盤形状に切削・研磨した光学ガラ
スＢＳＭ１４ （オハラ製、屈伏点Ａｔ＝６８９℃、転
移点Ｔｇ＝６４９℃）を作成し、この表面にＡｒを用い
たマグネトロンバイアススパッタ法によりＡｒを３ｗｔ
％程度含有したＳｉＯ□膜を１μｍ成膜した。
スＢＳＭ１４ （オハラ製、屈伏点Ａｔ＝６８９℃、転
移点Ｔｇ＝６４９℃）を作成し、この表面にＡｒを用い
たマグネトロンバイアススパッタ法によりＡｒを３ｗｔ
％程度含有したＳｉＯ□膜を１μｍ成膜した。
次に、第２図に示す装置において上型３と下型４を第４
図に示す上型４１と下型４２に交換した装置で、上記方
法でＳ ｉ Ｏ２膜を被膜した素材２１を上型４１と下
型４２の間に配置し、水冷パイプ２０に水を流し、ヒー
ター８に通電した。
図に示す上型４１と下型４２に交換した装置で、上記方
法でＳ ｉ Ｏ２膜を被膜した素材２１を上型４１と下
型４２の間に配置し、水冷パイプ２０に水を流し、ヒー
ター８に通電した。
次に、実施例１と同様の操作でＡｒガスを導入し、ヒー
ター８によって５Ｋ１２を成形可能な温度（６１０℃）
に加熱し、圧力２００ｋｇ／ｃｍ” 、加圧時間６０秒
で実施例１と同様の操作で加圧成形した。
ター８によって５Ｋ１２を成形可能な温度（６１０℃）
に加熱し、圧力２００ｋｇ／ｃｍ” 、加圧時間６０秒
で実施例１と同様の操作で加圧成形した。
次に、ヒーター８を制御しながらペルジャーｌ内を１時
間にわたり徐々に冷却して２００℃以下にし、第５図に
示す成形された凹レンズ５１を取り出した。
間にわたり徐々に冷却して２００℃以下にし、第５図に
示す成形された凹レンズ５１を取り出した。
このレンズは型とに融着が起きず、上下型表面の凸球面
形状がそのまま転写されて、高面精度を得ており、透過
率や屈折率等の光学的品質を良好に維持していることが
認められた。
形状がそのまま転写されて、高面精度を得ており、透過
率や屈折率等の光学的品質を良好に維持していることが
認められた。
［発明の効果］
以上の通り、本発明によれば、光学素子成形用素材に不
活性ガスを含有させることにより、加圧成形の際の型と
の融着を防止することができる。
活性ガスを含有させることにより、加圧成形の際の型と
の融着を防止することができる。
そのため、光学的品質の良い光学素子を製造することが
でき、さらに型材の寿命も長（なり、生産性よ（光学素
子を製造することができる。
でき、さらに型材の寿命も長（なり、生産性よ（光学素
子を製造することができる。
第１図は本発明の方法に使用される光学素子成形装置の
一例の模式図で、第２図は本発明の方法に使用される光
学素子成形用素材の一例の模式断面図である。 第３図は実施例１で成形された光学素子の模式断面図で
ある。 また、第４図は実施例２で用いた成形用型の模式断面図
で、第５図は実施例２で成形された光学素子の模式断面
図である。 １：ベルジャ−本体、 ２：ふた、 ３：光学素子を成形する上型、 ４：光学素子を成形する下型、 ５：上型を保持する上型押え、 ６：用型、 ７：型ホルダ−， ８：成形装置内を加熱するヒーター、 ９：下型をつき上げる加圧棒、 １０：加圧棒を作動させるエアシリンダ、１１：油回転
ポンプ、 １２．１３，１４，１６．１８：バルブ、１５：不活性
ガス流入パイプ、 １７：不活性ガス排気用パイプ、 １９：温度センサー、 ２０：装置内を冷やす水冷パイプ、 ２１：光学素子成形用素材、 ３１：成形された光学素子、 ４１０上型、 ４２：下型、 ５１：成形された光学素子。 代理人 弁理士 山 下 穣 平 第１図 第２図 第３図 第５図
一例の模式図で、第２図は本発明の方法に使用される光
学素子成形用素材の一例の模式断面図である。 第３図は実施例１で成形された光学素子の模式断面図で
ある。 また、第４図は実施例２で用いた成形用型の模式断面図
で、第５図は実施例２で成形された光学素子の模式断面
図である。 １：ベルジャ−本体、 ２：ふた、 ３：光学素子を成形する上型、 ４：光学素子を成形する下型、 ５：上型を保持する上型押え、 ６：用型、 ７：型ホルダ−， ８：成形装置内を加熱するヒーター、 ９：下型をつき上げる加圧棒、 １０：加圧棒を作動させるエアシリンダ、１１：油回転
ポンプ、 １２．１３，１４，１６．１８：バルブ、１５：不活性
ガス流入パイプ、 １７：不活性ガス排気用パイプ、 １９：温度センサー、 ２０：装置内を冷やす水冷パイプ、 ２１：光学素子成形用素材、 ３１：成形された光学素子、 ４１０上型、 ４２：下型、 ５１：成形された光学素子。 代理人 弁理士 山 下 穣 平 第１図 第２図 第３図 第５図
Claims (5)
- （１）予め成形可能な状態の光学素子成形用素材に不活
性ガスを含有させ、該素材を成形用型内に配置し、該型
により加圧して光学素子の機能面を形成する過程を有す
ることを特徴とする光学素子の製造方法。 - （２）前記光学素子成形用素材に不活性ガスを、素材表
面から１μｍの領域に１〜１０ｗｔ％の濃度で含有させ
ることを特徴とする請求項１記載の光学素子の製造方法
。 - （３）不活性ガスを含有することを特徴とする光学素子
成形用素材。 - （４）不活性ガスを素材表面から１μｍの領域に１〜１
０ｗｔ％の濃度で含有することを特徴とする請求項３記
載の光学素子成形用素材。 - （５）請求項１または２記載の方法により得られた光学
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29886190A JPH04175230A (ja) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | 光学素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29886190A JPH04175230A (ja) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | 光学素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04175230A true JPH04175230A (ja) | 1992-06-23 |
Family
ID=17865144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29886190A Pending JPH04175230A (ja) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | 光学素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04175230A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004325952A (ja) * | 2003-04-25 | 2004-11-18 | Central Glass Co Ltd | 透光性薄膜およびその製造方法 |
-
1990
- 1990-11-06 JP JP29886190A patent/JPH04175230A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004325952A (ja) * | 2003-04-25 | 2004-11-18 | Central Glass Co Ltd | 透光性薄膜およびその製造方法 |
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