JPH04175231A - 光学素子の製造方法 - Google Patents
光学素子の製造方法Info
- Publication number
- JPH04175231A JPH04175231A JP29992490A JP29992490A JPH04175231A JP H04175231 A JPH04175231 A JP H04175231A JP 29992490 A JP29992490 A JP 29992490A JP 29992490 A JP29992490 A JP 29992490A JP H04175231 A JPH04175231 A JP H04175231A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mold
- optical element
- glass
- valve
- container
- Prior art date
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- Pending
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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
- C03B11/16—Gearing or controlling mechanisms specially adapted for glass presses
-
- 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
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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、研削、研磨等による仕上げを必要とせず、軟
化したガラス体をプレス成形することにより直接形成さ
れる光学素子の製造方法に関する。
化したガラス体をプレス成形することにより直接形成さ
れる光学素子の製造方法に関する。
[従来の技術]
従来、ガラス光学素子を製造するには、ガラス素材をダ
イヤモンド砥石等によって所定形状に研削した後、酸化
セリウム等によって研削面を研磨する方法が一般的であ
った。しかし非球面レンズのニーズが高まりつつある中
で従来の方法によっては、低コストで大量の光学素子を
製造するには限度があり、新たに加熱軟化したガラス素
材の押圧成形によって、非球面レンズを製造する技術が
実用化されつつある。
イヤモンド砥石等によって所定形状に研削した後、酸化
セリウム等によって研削面を研磨する方法が一般的であ
った。しかし非球面レンズのニーズが高まりつつある中
で従来の方法によっては、低コストで大量の光学素子を
製造するには限度があり、新たに加熱軟化したガラス素
材の押圧成形によって、非球面レンズを製造する技術が
実用化されつつある。
しかしながら、1組の成形型にて加熱軟化したガラス素
材の多数個を、連続的に押圧成形して製造した場合には
、鉛を主成分とするガラス(フリントガラス)において
はガラス素材中の鉛成分が、鉛を含まないガラスにおい
ても易揮発成分(例えばアルカリ、アルカリ土類、ホウ
素など)が揮発して成形型の表面に付着あるいは融着し
て外見上成形型及び成形後の光学素子の表面に曇りが生
じるする現象が起き、成形後の光学素子の面精度を著し
く低下させている。この対策のために成形用ガラス素材
として種々提案されている。
材の多数個を、連続的に押圧成形して製造した場合には
、鉛を主成分とするガラス(フリントガラス)において
はガラス素材中の鉛成分が、鉛を含まないガラスにおい
ても易揮発成分(例えばアルカリ、アルカリ土類、ホウ
素など)が揮発して成形型の表面に付着あるいは融着し
て外見上成形型及び成形後の光学素子の表面に曇りが生
じるする現象が起き、成形後の光学素子の面精度を著し
く低下させている。この対策のために成形用ガラス素材
として種々提案されている。
例えば特開昭57−4735には、特定の化学処理で容
易に除去し得るガラスまたはプラスチック等の熱可塑性
材料から成る被覆層にて、予め成形用ガラス素材を被覆
しておき、押圧成形後に該被覆層を除去する(例えば硝
酸にて)ことが示されている。
易に除去し得るガラスまたはプラスチック等の熱可塑性
材料から成る被覆層にて、予め成形用ガラス素材を被覆
しておき、押圧成形後に該被覆層を除去する(例えば硝
酸にて)ことが示されている。
また特開昭62−297225には、内部ガラスよりも
ガラス転移温度が高く、熱膨張係数および屈折率が実質
的に等しいようなガラス表面層で被覆した成形用ガラス
素材を用いることが示されている。
ガラス転移温度が高く、熱膨張係数および屈折率が実質
的に等しいようなガラス表面層で被覆した成形用ガラス
素材を用いることが示されている。
さらに特開昭62−207728にはフッ化水素酸およ
び硝酸に浸漬して表層部の易揮発成分(B、Os 、P
bO等)を減少させた成形用ガラス素材を用いることが
示されている。
び硝酸に浸漬して表層部の易揮発成分(B、Os 、P
bO等)を減少させた成形用ガラス素材を用いることが
示されている。
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら特開昭57−4735においては、押圧成
形後に被覆層を除去する工程を必要とするので、極めて
長時間を要しコスト高な光学素子となってしまう。また
、酸で処理する際には、光学素子自体の面精度を悪化さ
せることがあり、歩留り低下の原因となる。
形後に被覆層を除去する工程を必要とするので、極めて
長時間を要しコスト高な光学素子となってしまう。また
、酸で処理する際には、光学素子自体の面精度を悪化さ
せることがあり、歩留り低下の原因となる。
また特開昭62−297225においては、成形用ガラ
ス素材からの変形量が非常に小さな光学素子に対しては
有効であるが、変形量が大きなものに対しては、成形時
に未軟化状態にある表層部に微小な割れが生じ易い、こ
の割れによって生ずるガラス片が成形型に付着すること
があり、連続して高精度の光学素子を製造することは難
しくなる。
ス素材からの変形量が非常に小さな光学素子に対しては
有効であるが、変形量が大きなものに対しては、成形時
に未軟化状態にある表層部に微小な割れが生じ易い、こ
の割れによって生ずるガラス片が成形型に付着すること
があり、連続して高精度の光学素子を製造することは難
しくなる。
さらに特開昭62−207728においては、成形用ガ
ラス素材をフッ化水素酸に浸漬すると鉛等の易揮発成分
と同時に5iO=も分解されてしまうので容積が変化し
、押圧成形された光学素子の寸法精度にバラツキが生ず
るという問題点がある。
ラス素材をフッ化水素酸に浸漬すると鉛等の易揮発成分
と同時に5iO=も分解されてしまうので容積が変化し
、押圧成形された光学素子の寸法精度にバラツキが生ず
るという問題点がある。
また、−船釣に、成形用ガラス素材表面に何らかの曇り
防止用コートを付ける場合には、主に蒸着によって付け
るためコスト高であり、しかも成形の際にガラス表面か
らコートを破って中のガラスが出てきてしまうため曇り
防止効果が充分でないという欠点がある。さらにコート
膜厚が厚すぎる場合には型を汚染したりコートのひび割
れを生じることもある。薄すぎる場合には、曇り防止の
効果が充分ではないという欠点がある。また、ガラスと
コート材の熱膨張係数の微かな差によって加熱時に膜が
ひび割れ、加圧時に内部ガラスがはみ出てきて、部分的
な曇りを生じるという欠点がある。
防止用コートを付ける場合には、主に蒸着によって付け
るためコスト高であり、しかも成形の際にガラス表面か
らコートを破って中のガラスが出てきてしまうため曇り
防止効果が充分でないという欠点がある。さらにコート
膜厚が厚すぎる場合には型を汚染したりコートのひび割
れを生じることもある。薄すぎる場合には、曇り防止の
効果が充分ではないという欠点がある。また、ガラスと
コート材の熱膨張係数の微かな差によって加熱時に膜が
ひび割れ、加圧時に内部ガラスがはみ出てきて、部分的
な曇りを生じるという欠点がある。
従って、本発明の目的は、鉛、アルカリ、アルカリ土類
、ホウ素等の易揮発成分が成形型に付着することがなく
、曇りの無いすなわち面精度に優れた光学素子を、大量
に連続的に歩留りよく成形できる光学素子の製造方法を
提供することにある。
、ホウ素等の易揮発成分が成形型に付着することがなく
、曇りの無いすなわち面精度に優れた光学素子を、大量
に連続的に歩留りよく成形できる光学素子の製造方法を
提供することにある。
[課題を解決するための手段及び作用]すなわち、本発
明は、成形用型内に配置された成形可能な状態の光学素
子成形用素材を該成形用型により加圧して光学素子の機
能面を成形する加圧成形法において、少な(とも前記成
形用型の内部の雰囲気ガス圧が、1.5気圧以上である
ことを特徴とする光学素子の製造方法である。
明は、成形用型内に配置された成形可能な状態の光学素
子成形用素材を該成形用型により加圧して光学素子の機
能面を成形する加圧成形法において、少な(とも前記成
形用型の内部の雰囲気ガス圧が、1.5気圧以上である
ことを特徴とする光学素子の製造方法である。
本発明においては、成形装置内の少なくとも成形用型の
内部の雰囲気ガス圧を1.5気圧以上、好ましくは1.
5気圧以上3気圧以下とすることにより、ガラスからの
易揮発成分の揮発を抑え、型および成形品の曇りを防止
している。
内部の雰囲気ガス圧を1.5気圧以上、好ましくは1.
5気圧以上3気圧以下とすることにより、ガラスからの
易揮発成分の揮発を抑え、型および成形品の曇りを防止
している。
[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。
第1図はガラス素材中の易揮発成分の揮発量を調べるた
めに用いる加圧・加熱装置を示す断面図である。同図に
おいて、23はヒーター、24はSUS製リシリング5
は銅製、26は鏡面研磨済の上型、27は同下型、28
はガラス素材(光学素子成形用素材)であり、ガラス素
材28と上型26の間には約50μmの隙間がある。第
1図の装置は不図示のチャンバー内にあり、チャンバー
内の雰囲気ガス圧は任意に設定できるようになっている
。なお、上型及び下型の型材としては超硬合金、ガラス
素材としては■オハラ製SK12(Tg=sso℃)を
用いた。
めに用いる加圧・加熱装置を示す断面図である。同図に
おいて、23はヒーター、24はSUS製リシリング5
は銅製、26は鏡面研磨済の上型、27は同下型、28
はガラス素材(光学素子成形用素材)であり、ガラス素
材28と上型26の間には約50μmの隙間がある。第
1図の装置は不図示のチャンバー内にあり、チャンバー
内の雰囲気ガス圧は任意に設定できるようになっている
。なお、上型及び下型の型材としては超硬合金、ガラス
素材としては■オハラ製SK12(Tg=sso℃)を
用いた。
以下、本発明の方法を順を追って説明する。
まず、第1図に示すように型の間にガラス素材を置く。
次いでチャンバー内の排気を開始して圧力が3 x 1
0−2T o r rになったら、雰囲気ガスとして窒
素ガスをチャンバー内に導入する。窒素ガス圧はlXl
0−’Torr、1気圧、1,5気圧、2気圧、3気圧
の5水準とした。
0−2T o r rになったら、雰囲気ガスとして窒
素ガスをチャンバー内に導入する。窒素ガス圧はlXl
0−’Torr、1気圧、1,5気圧、2気圧、3気圧
の5水準とした。
次に、ヒーターに通電して型とガラスを加熱して620
℃まで昇温しな。620℃で30分保持した後通電を停
止した。その後室温まで降温してから、チャンバー内よ
り上型を取り出した。取り出した上型には5K12ガラ
スより揮発した易揮発成分が付着していた。この付着物
の量を上型の曇り具合の変化(反射率の変化)で評価し
た。
℃まで昇温しな。620℃で30分保持した後通電を停
止した。その後室温まで降温してから、チャンバー内よ
り上型を取り出した。取り出した上型には5K12ガラ
スより揮発した易揮発成分が付着していた。この付着物
の量を上型の曇り具合の変化(反射率の変化)で評価し
た。
第2図に反射率の測定結果を示す。反射率の値は、成形
に供する前の上型の反射率を100%とした相対値であ
る。第2図より明らかなように、上型の曇りは窒素ガス
圧が上昇するに従い減少し、1゜5気圧以上では量が通
常の許容限度内(反射率が90%以上)に収まった。
に供する前の上型の反射率を100%とした相対値であ
る。第2図より明らかなように、上型の曇りは窒素ガス
圧が上昇するに従い減少し、1゜5気圧以上では量が通
常の許容限度内(反射率が90%以上)に収まった。
以上の結果から、成形装置内の雰囲気ガス圧を高くする
と、ガラス素材表面からの易揮発成分の揮発を抑えられ
ることが明らかになった。
と、ガラス素材表面からの易揮発成分の揮発を抑えられ
ることが明らかになった。
次に、本発明の方法により光学素子のプレス成形を行な
った例を示す。
った例を示す。
第3図はプレス成形に用いた装置を示す断面図である。
第3図中、1は密閉容器、2はそのフタ、3は光学素子
を成形する上型、4はその下型、5は上型押え、6は銅
製、7は型ホルダ−,8はヒーター、9は下型突き上げ
棒、10は該突き上げ棒を駆動させるエアーシリンダー
、11は油回転ポンプ、12,13.14はバルブ、1
5は不活性ガス導入パイプ、16はバルブ、17は排出
パイプ、18はバルブ、19は温度センサー、20は水
冷パイプ、21は密閉容器を支持する台を示す。
を成形する上型、4はその下型、5は上型押え、6は銅
製、7は型ホルダ−,8はヒーター、9は下型突き上げ
棒、10は該突き上げ棒を駆動させるエアーシリンダー
、11は油回転ポンプ、12,13.14はバルブ、1
5は不活性ガス導入パイプ、16はバルブ、17は排出
パイプ、18はバルブ、19は温度センサー、20は水
冷パイプ、21は密閉容器を支持する台を示す。
まず、クラウン系光学ガラス(■オハラ製5K12、軟
化点5p=672℃、ガラス転移点Tg=550℃)又
はフリント系光学ガラス(■オハラ!!!SF8.軟化
点5p=567℃、ガラス転移点Tg=443℃)を所
定重量の球形状として成形のためのブランクを作成した
。
化点5p=672℃、ガラス転移点Tg=550℃)又
はフリント系光学ガラス(■オハラ!!!SF8.軟化
点5p=567℃、ガラス転移点Tg=443℃)を所
定重量の球形状として成形のためのブランクを作成した
。
次に、密閉容器1のフタ2を開き、上型3及び上型押え
5を取外して下型4上に上記ブランクを載せて、上型3
及び上型押え5を取付けた。更にフタ2を閉じてから、
水冷パイプ20に水を流し、ヒーター8に通電した。こ
の時、窒素ガス用バルブ16、バルブ18及び排気系バ
ルブ12゜13.14を閉じておいた。次に、油回転ポ
ンプ11を作動させ、バルブ12を開き、容器1内を排
気した。容器1内の真空度が1o−”Torrとなった
後、バルブ12を閉じ、バルブ16.18を開いて窒素
ガスをボンベから密閉容器l内へと導入した。この時の
窒素ガス圧は1.5気圧又は3気圧とした。なお、真空
度が10−”Torrになるのは、型及びガラス素材の
温度が約150℃のときであった。また、昇温時には密
閉容器1に付いたリークバルブ(不図示)が自動的に開
いてリークさせてN2圧を一定に保ち、降温時にはバル
ブ16が自動的に開いてN2圧を一定に保つようになっ
ている。
5を取外して下型4上に上記ブランクを載せて、上型3
及び上型押え5を取付けた。更にフタ2を閉じてから、
水冷パイプ20に水を流し、ヒーター8に通電した。こ
の時、窒素ガス用バルブ16、バルブ18及び排気系バ
ルブ12゜13.14を閉じておいた。次に、油回転ポ
ンプ11を作動させ、バルブ12を開き、容器1内を排
気した。容器1内の真空度が1o−”Torrとなった
後、バルブ12を閉じ、バルブ16.18を開いて窒素
ガスをボンベから密閉容器l内へと導入した。この時の
窒素ガス圧は1.5気圧又は3気圧とした。なお、真空
度が10−”Torrになるのは、型及びガラス素材の
温度が約150℃のときであった。また、昇温時には密
閉容器1に付いたリークバルブ(不図示)が自動的に開
いてリークさせてN2圧を一定に保ち、降温時にはバル
ブ16が自動的に開いてN2圧を一定に保つようになっ
ている。
所定温度になった後にエアーシリンダー10を作動させ
て80kg/cm”の圧力で5分間プレス成形を行なっ
た。加圧力を除去し、約り℃/分の速度でガラス転移点
以下になるまで冷却し、その後20℃/分以上の速度で
冷却を行ない、温度が200℃以下に下った後に、バル
ブ16.18を閉じ、リークバルブ13を開いて密封容
器1内に空気を導入した。次に、フタ2を開き、上型3
及び上型押え5を取外して成形済光学素子を取出した。
て80kg/cm”の圧力で5分間プレス成形を行なっ
た。加圧力を除去し、約り℃/分の速度でガラス転移点
以下になるまで冷却し、その後20℃/分以上の速度で
冷却を行ない、温度が200℃以下に下った後に、バル
ブ16.18を閉じ、リークバルブ13を開いて密封容
器1内に空気を導入した。次に、フタ2を開き、上型3
及び上型押え5を取外して成形済光学素子を取出した。
得られた光学素子の表面の曇りについて目視で調べた結
果を表1に示す。なお、No、5.6は比較例である。
果を表1に示す。なお、No、5.6は比較例である。
表1
*1 使用可能レベル
*2 使用不可能レベル
以上のように、本発明の実施例においては、良好な表面
精度(表面粗度)の光学素子が成形できた。
精度(表面粗度)の光学素子が成形できた。
上記実施例では、硝材としてフリント系、クラウン系の
ものを用いたが、その他の硝材であっても同様に良好な
精度で成形が可能である。
ものを用いたが、その他の硝材であっても同様に良好な
精度で成形が可能である。
加圧のための雰囲気ガスとして窒素ガスを用いたが、非
酸化雰囲気ガスであればよく、例えばアルゴンガスやヘ
リウムガスも用いることができる。もちろん雰囲気ガス
圧は3気圧を越えてもよい。
酸化雰囲気ガスであればよく、例えばアルゴンガスやヘ
リウムガスも用いることができる。もちろん雰囲気ガス
圧は3気圧を越えてもよい。
成形される光学素子の形状はどのようなものであっても
さしつかえない。
さしつかえない。
型材として超硬合金を用いたが、高強度な材料であれば
よく、例えば窒化チタンをコートした型、窒化ケイ素型
、炭化ケイ素型も用いることができる。
よく、例えば窒化チタンをコートした型、窒化ケイ素型
、炭化ケイ素型も用いることができる。
[発明の効果]
以上の実施例から明らかなように、本発明によりガラス
素材からの易揮発成分の揮発が抑えられるので、多数回
の押圧成形をした場合でも成形用ガラス素材中の易揮発
成分が成形型表面に付着することがなく、曇りの無いす
なわち面精度に優れた光学素子を得ることができる。ま
た、成形用ガラス素材の面精度等を保ちながら、光学素
子を高い歩留りで大量に押圧成形できる。さらに一種類
のガラス素材により成形しているので、非球面度の大き
な形状でもクラック等の欠陥を生ずることなく、連続し
て高精度に成形できる。従って、従来高価になりがちで
あった非球面レンズ等の光学素子を低コストで大量に成
形できるようになった。
素材からの易揮発成分の揮発が抑えられるので、多数回
の押圧成形をした場合でも成形用ガラス素材中の易揮発
成分が成形型表面に付着することがなく、曇りの無いす
なわち面精度に優れた光学素子を得ることができる。ま
た、成形用ガラス素材の面精度等を保ちながら、光学素
子を高い歩留りで大量に押圧成形できる。さらに一種類
のガラス素材により成形しているので、非球面度の大き
な形状でもクラック等の欠陥を生ずることなく、連続し
て高精度に成形できる。従って、従来高価になりがちで
あった非球面レンズ等の光学素子を低コストで大量に成
形できるようになった。
第1図はガラス素材中の易揮発成分の揮発量を調べるた
めに用いる加圧・加熱装置の模式断面図である。 第2図はガラス素材中の易揮発成分の揮発量と雰囲気ガ
ス圧との関係を示す図である。 第3図は本発明に用いる光学素子成形装置の一例の模式
断面図である。 1:密閉容器、 2:フタ、 3:上型、 4:下型、 −5:上型押え
、 6:銅製、 7:型ホルダ−、8:ヒーター、 9:下型突き上げ棒、 10:エアーシリンダー、 11:油回転ポンプ、 12.13,14:バルブ、 15:不活性ガス導入パイプ、 16:バルブ、 17:排出パイプ、18:バル
ブ、 19:温度センサー、20:水冷パイプ、
21:台。 23:ヒーター、 24:リング 25:銅製、 26:上型、 27:下型、 28ニガラス素材。 代理人 弁理士 山 下 穣 平 第1図 第2図 第3図
めに用いる加圧・加熱装置の模式断面図である。 第2図はガラス素材中の易揮発成分の揮発量と雰囲気ガ
ス圧との関係を示す図である。 第3図は本発明に用いる光学素子成形装置の一例の模式
断面図である。 1:密閉容器、 2:フタ、 3:上型、 4:下型、 −5:上型押え
、 6:銅製、 7:型ホルダ−、8:ヒーター、 9:下型突き上げ棒、 10:エアーシリンダー、 11:油回転ポンプ、 12.13,14:バルブ、 15:不活性ガス導入パイプ、 16:バルブ、 17:排出パイプ、18:バル
ブ、 19:温度センサー、20:水冷パイプ、
21:台。 23:ヒーター、 24:リング 25:銅製、 26:上型、 27:下型、 28ニガラス素材。 代理人 弁理士 山 下 穣 平 第1図 第2図 第3図
Claims (2)
- (1)成形用型内に配置された成形可能な状態の光学素
子成形用素材を該成形用型により加圧して光学素子の機
能面を成形する加圧成形法において、少なくとも前記成
形用型の内部の雰囲気ガス圧が、1.5気圧以上である
ことを特徴とする光学素子の製造方法。 - (2)前記雰囲気ガス圧が1.5気圧以上3気圧以下で
あ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29992490A JPH04175231A (ja) | 1990-11-07 | 1990-11-07 | 光学素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29992490A JPH04175231A (ja) | 1990-11-07 | 1990-11-07 | 光学素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04175231A true JPH04175231A (ja) | 1992-06-23 |
Family
ID=17878576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29992490A Pending JPH04175231A (ja) | 1990-11-07 | 1990-11-07 | 光学素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04175231A (ja) |
-
1990
- 1990-11-07 JP JP29992490A patent/JPH04175231A/ja active Pending
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