JPH0615184B2 - 光学素子のプレス成形用金型の作製方法 - Google Patents
光学素子のプレス成形用金型の作製方法Info
- Publication number
- JPH0615184B2 JPH0615184B2 JP63046187A JP4618788A JPH0615184B2 JP H0615184 B2 JPH0615184 B2 JP H0615184B2 JP 63046187 A JP63046187 A JP 63046187A JP 4618788 A JP4618788 A JP 4618788A JP H0615184 B2 JPH0615184 B2 JP H0615184B2
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- Japan
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- press
- mold
- optical element
- master
- molding die
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- Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は微細加工を施した高精度な光学素子をプレス成
形によって大量に生産するためのプレス成形用金型の作
製方法に関するものである。
形によって大量に生産するためのプレス成形用金型の作
製方法に関するものである。
従来の技術 高精度な光学素子を直接プレスして成形するためには、
型材料としては高温でも安定で、耐酸化性に優れ、ガラ
スあるいはプラスチックに対して不活性でありプレスし
た時に形状精度が崩れないように機械的強度の優れたも
のが必要であり、その反面、加工性に優れていなければ
ならない。
型材料としては高温でも安定で、耐酸化性に優れ、ガラ
スあるいはプラスチックに対して不活性でありプレスし
た時に形状精度が崩れないように機械的強度の優れたも
のが必要であり、その反面、加工性に優れていなければ
ならない。
以上のような光学素子のプレス成形用型に必要な条件
を、ある程度満足する型材料として、特開昭59−99
059号公報に記載の超硬合金を母材とし、その母材の
プレス面を機械加工によって、所望の形状に加工し、そ
の面に保護膜として貴金属層を被覆した型が用いられて
いる。
を、ある程度満足する型材料として、特開昭59−99
059号公報に記載の超硬合金を母材とし、その母材の
プレス面を機械加工によって、所望の形状に加工し、そ
の面に保護膜として貴金属層を被覆した型が用いられて
いる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来の型材は非常に機械的強度が優れ、
さらに化学的にも非常に安定な為、直接機械的に加工を
施したり、湿式のエッチングにより、加工を行うには限
界がある。また、同一形状の型を高精度に再現性良く、
大量に作製することは大変困難であり、作製時間および
コストが非常にかかってしまう。
さらに化学的にも非常に安定な為、直接機械的に加工を
施したり、湿式のエッチングにより、加工を行うには限
界がある。また、同一形状の型を高精度に再現性良く、
大量に作製することは大変困難であり、作製時間および
コストが非常にかかってしまう。
本発明では上記問題点に鑑み、物理的方法で金型表面の
保護膜上に直接微細加工を施すことによって、直接プレ
ス成形法による、光学性能の良い高精度な光学素子の成
形を可能にする為のプレス成形用金型を容易に、且つ、
大量に作製することを目的としている。
保護膜上に直接微細加工を施すことによって、直接プレ
ス成形法による、光学性能の良い高精度な光学素子の成
形を可能にする為のプレス成形用金型を容易に、且つ、
大量に作製することを目的としている。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明では光学素子と反応
しにくく、耐熱性があり機械的強度が優れた型として、
母材にWCを主成分とする超硬合金、または、TiN,
TiC,Cr3C2あるいはAl2O3を主成分とする
サーメットを用い、プレス面にはPt,Pd,Ir,R
h,Os,Ru,Re,W,taのうち、少なくとも一
種類以上の金属を含む合金薄膜を保護膜としてコーティ
ングして構成されたものを用い、保護膜の表面に物理的
方法で直接微細加工を施すことによって、光学性能の良
い高精度な光学素子のプレス成形を可能にする為のプレ
ス成形用金型を容易に、且つ、大量に作製するものであ
る。
しにくく、耐熱性があり機械的強度が優れた型として、
母材にWCを主成分とする超硬合金、または、TiN,
TiC,Cr3C2あるいはAl2O3を主成分とする
サーメットを用い、プレス面にはPt,Pd,Ir,R
h,Os,Ru,Re,W,taのうち、少なくとも一
種類以上の金属を含む合金薄膜を保護膜としてコーティ
ングして構成されたものを用い、保護膜の表面に物理的
方法で直接微細加工を施すことによって、光学性能の良
い高精度な光学素子のプレス成形を可能にする為のプレ
ス成形用金型を容易に、且つ、大量に作製するものであ
る。
作 用 本発明は上記した方法によって、微細加工を施した光学
素子のプレス成形用型を作製し、この型を用いることに
よって光学性能を良い高精度な光学素子を直接プレスし
て、大量に成形することを可能としたものである。
素子のプレス成形用型を作製し、この型を用いることに
よって光学性能を良い高精度な光学素子を直接プレスし
て、大量に成形することを可能としたものである。
実施例 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明す
る。
る。
まず、第1の実施例として、本発明を非球面ガラスレン
ズの作製に実施した例について説明する。
ズの作製に実施した例について説明する。
最初に、母材として直径20mm、厚さ6mmのWCを主成
分とする超硬合金を用い、その母材を曲率半径が46mm
の凹面形状のプレス面を有する型に加工した。この型の
プレス面を超微細なダイヤモンド砥粒を用いて鏡面に研
摩した。次に、この鏡面上でスパッタ法により5μmの
厚みでPt−Ta合金薄膜を保護膜としてコーテイング
して球面形状のプレス成形用型を作製した。このように
して構成される未加工のプレス成形用型の断面構造図を
第1図に示した。第1図において、11は母材、12は
保護膜である。
分とする超硬合金を用い、その母材を曲率半径が46mm
の凹面形状のプレス面を有する型に加工した。この型の
プレス面を超微細なダイヤモンド砥粒を用いて鏡面に研
摩した。次に、この鏡面上でスパッタ法により5μmの
厚みでPt−Ta合金薄膜を保護膜としてコーテイング
して球面形状のプレス成形用型を作製した。このように
して構成される未加工のプレス成形用型の断面構造図を
第1図に示した。第1図において、11は母材、12は
保護膜である。
上記の球面形状のプレス成形用型の表面に紫外線硬化性
のビスアジド化合物系の樹脂を塗布し、その上に半径が
46mmの透明なプラスチック半求に所望の非球面加工を
施し、離型剤を塗布した原盤を載せて軸合せ行って固定
した。この状態での概略図を第2図に示した。第2図に
おいて、21は紫外線硬化性のビスアジド化合物系の樹
脂、22は非球面加工を施した透明な原盤である。
のビスアジド化合物系の樹脂を塗布し、その上に半径が
46mmの透明なプラスチック半求に所望の非球面加工を
施し、離型剤を塗布した原盤を載せて軸合せ行って固定
した。この状態での概略図を第2図に示した。第2図に
おいて、21は紫外線硬化性のビスアジド化合物系の樹
脂、22は非球面加工を施した透明な原盤である。
次に、樹脂が硬化するまで原盤の裏面から紫外線を照射
し、樹脂の硬化後、原盤を取り除き、未加工の球面形状
のプレス成形用型の表面に非球面形状の樹脂層を形成す
る。
し、樹脂の硬化後、原盤を取り除き、未加工の球面形状
のプレス成形用型の表面に非球面形状の樹脂層を形成す
る。
この型をドライエッチング装置にセットし、硬化したビ
スアジド化合物系の樹脂層の表面から均一に異方性エッ
チングを行い、樹脂層が全てエッチングされてから型を
取り出す。このようにして作製された型の表面は樹脂層
の表面形状を反映する。すなわち、樹脂層と保護膜との
エッチング速度が同じ場合は、エッチング後の保護膜表
面形状は樹脂層の表面形状と同じになり、樹脂層と保護
膜とのエッチング速度が異なる場合は、エッチング速度
の比率に伴った表面形状となる。この非球面形状のプレ
ス成形用型の断面図を第3図に示した。第3図におい
て、31は球面形状の母材、32は表面を非球面形状に
加工した保護膜である。
スアジド化合物系の樹脂層の表面から均一に異方性エッ
チングを行い、樹脂層が全てエッチングされてから型を
取り出す。このようにして作製された型の表面は樹脂層
の表面形状を反映する。すなわち、樹脂層と保護膜との
エッチング速度が同じ場合は、エッチング後の保護膜表
面形状は樹脂層の表面形状と同じになり、樹脂層と保護
膜とのエッチング速度が異なる場合は、エッチング速度
の比率に伴った表面形状となる。この非球面形状のプレ
ス成形用型の断面図を第3図に示した。第3図におい
て、31は球面形状の母材、32は表面を非球面形状に
加工した保護膜である。
この方法で作製した型は再現性良く、同じ形状の型を大
量に作製することができる。
量に作製することができる。
この型を上下の型として、第4図に示したプレス成形機
にセットする。第4図において、41は上型用固定ブロ
ック、42は上型用加熱ヒーター、43−aは上型、4
4−aは形状のガラス素子、45−aは下型、46は下
型用加熱ヒーター、47は下型用固定ブロック、48は
上型用熱電対、49は下型用熱電対、410はプランジャ
ー、411は位置決め用センサー、412はストッパ
ー、413は覆いである。
にセットする。第4図において、41は上型用固定ブロ
ック、42は上型用加熱ヒーター、43−aは上型、4
4−aは形状のガラス素子、45−aは下型、46は下
型用加熱ヒーター、47は下型用固定ブロック、48は
上型用熱電対、49は下型用熱電対、410はプランジャ
ー、411は位置決め用センサー、412はストッパ
ー、413は覆いである。
次に、酸化鉛(PbO)70重量%、シリカ(SiO)
27重量%および残りが微量成分からなる酸化系光学ガ
ラスを半径10mmの球状に加工したガラス素子44−a
を上下の型43−aおよび45−aの下型45−aの上
に置き、その上に上型43−aを置き、そのまま520
℃まで昇温し、窒素雰囲気で約40Kg/cm2のプレス圧
によりプレスして2分間保持し、その後、そのままの状
態で上下の型を300℃まで冷却して、プレス整形され
た非球面ガラスレンズを取り出して、非球面ガラスレン
ズのプレス成形の工程を完了する。以上の工程を繰り返
して10000回目のプレス終了時に、上下の型43−
aおよび45−aをプレス成形機より取りはずして、プ
レス面の状態を光学顕微鏡で観察し、その時のプレス面
の表面粗さ(RMS値、Å)を測定して、それぞれの型
精度を評価した。
27重量%および残りが微量成分からなる酸化系光学ガ
ラスを半径10mmの球状に加工したガラス素子44−a
を上下の型43−aおよび45−aの下型45−aの上
に置き、その上に上型43−aを置き、そのまま520
℃まで昇温し、窒素雰囲気で約40Kg/cm2のプレス圧
によりプレスして2分間保持し、その後、そのままの状
態で上下の型を300℃まで冷却して、プレス整形され
た非球面ガラスレンズを取り出して、非球面ガラスレン
ズのプレス成形の工程を完了する。以上の工程を繰り返
して10000回目のプレス終了時に、上下の型43−
aおよび45−aをプレス成形機より取りはずして、プ
レス面の状態を光学顕微鏡で観察し、その時のプレス面
の表面粗さ(RMS値、Å)を測定して、それぞれの型
精度を評価した。
プレス試験の結果を第1表に示した。試料No.1および
2のように、ここで作製した型においては、10000
回プレス後でも、表面粗さ(RMS値)で、それぞれ、
12.1Åおよび12.4Åでほとんど荒れず、型形状
も変化していないことがわかる。
2のように、ここで作製した型においては、10000
回プレス後でも、表面粗さ(RMS値)で、それぞれ、
12.1Åおよび12.4Åでほとんど荒れず、型形状
も変化していないことがわかる。
このように、本発明によって高精度な非球面形状のプレ
ス成形用型を容易に、且つ、大量に作製することが可能
となり、この型を用いることにより高精度な非球面ガラ
スレンズを直接プレス成形で大量に成形することが可能
となった。
ス成形用型を容易に、且つ、大量に作製することが可能
となり、この型を用いることにより高精度な非球面ガラ
スレンズを直接プレス成形で大量に成形することが可能
となった。
次に、第2例として、ピッチが0.1mmで、段差が0.
5μmののこぎり歯状の表面形状をした回折格子の作製
に実施した例について説明する。
5μmののこぎり歯状の表面形状をした回折格子の作製
に実施した例について説明する。
厚さ7mm、5cm角のWCを主成分とする超硬合金平板を
母材として、プレス面を超微細なダイヤモンド砥粒を用
いて鏡面に研摩した。次に、この鏡面上にイオンプレー
ティング法により4μmの厚みでPt−Rh−W合金薄
膜を保護膜としてコーティングして平面形状のプレス成
形用型を作製した。
母材として、プレス面を超微細なダイヤモンド砥粒を用
いて鏡面に研摩した。次に、この鏡面上にイオンプレー
ティング法により4μmの厚みでPt−Rh−W合金薄
膜を保護膜としてコーティングして平面形状のプレス成
形用型を作製した。
上記の平面形状のプレス成形用型の表面に紫外線硬化性
のビスアジト化合物系樹脂を塗布したものの上に離型剤
を塗布し、プラスチック平板の表面をピッチが0.1mm
で、段差が0.5μmののこぎり歯状の表面形状に加工
した原盤を載せて、原盤の裏面からビスアジド化合物系
樹脂が硬化するまで紫外線を照射し、原盤を取り除く。
のビスアジト化合物系樹脂を塗布したものの上に離型剤
を塗布し、プラスチック平板の表面をピッチが0.1mm
で、段差が0.5μmののこぎり歯状の表面形状に加工
した原盤を載せて、原盤の裏面からビスアジド化合物系
樹脂が硬化するまで紫外線を照射し、原盤を取り除く。
この型をドライエッチング装置にセットし、硬化したビ
スアジド化合物系樹脂層を表面から均一に異方性エッチ
ングを行い、樹脂層が全てエッチングされてから型を取
り出す。このようにして、表面にのこぎり歯状の微細加
工を施して型の断面図を第5図に示した。第5図おいて
51は母材、52はのこぎり歯状の加工をした保護膜で
ある。この型を上型とし、平型を下型として、第4図に
示したプレス成形機にセットし、第1の実施例と同様
に、PbOが70重量%、SiOが27重量%および残
りが微量成分からなる酸化鉛系光学ガラスを厚さ2mm、
5cm角の平板に加工したガラス素子44−bを上下の型
43−bおよび45−bの下型45−bの上に置き、そ
の上に上型43−bを置き、そのまま520℃まで昇温
し、窒素雰囲気で約40Kg/cm2のプレス圧によりプレス
して2分間保持し、その後、そのままの状態で上下の型
を300℃まで冷却して、プレス成形された回折格子を
取り出して、回折格子のプレス成形の工程を完了する。
スアジド化合物系樹脂層を表面から均一に異方性エッチ
ングを行い、樹脂層が全てエッチングされてから型を取
り出す。このようにして、表面にのこぎり歯状の微細加
工を施して型の断面図を第5図に示した。第5図おいて
51は母材、52はのこぎり歯状の加工をした保護膜で
ある。この型を上型とし、平型を下型として、第4図に
示したプレス成形機にセットし、第1の実施例と同様
に、PbOが70重量%、SiOが27重量%および残
りが微量成分からなる酸化鉛系光学ガラスを厚さ2mm、
5cm角の平板に加工したガラス素子44−bを上下の型
43−bおよび45−bの下型45−bの上に置き、そ
の上に上型43−bを置き、そのまま520℃まで昇温
し、窒素雰囲気で約40Kg/cm2のプレス圧によりプレス
して2分間保持し、その後、そのままの状態で上下の型
を300℃まで冷却して、プレス成形された回折格子を
取り出して、回折格子のプレス成形の工程を完了する。
以上の工程を繰り返して10000回目のプレス終了時
に、状型43−bをプレス成形機より取りはずして、プ
レス面の状態を光学顕微鏡で観察し、評価した。その結
果、金型表面形状の変形もなく、金型表面の荒れもな
く、高精度な回折格子の量産が可能であることがわかっ
た。
に、状型43−bをプレス成形機より取りはずして、プ
レス面の状態を光学顕微鏡で観察し、評価した。その結
果、金型表面形状の変形もなく、金型表面の荒れもな
く、高精度な回折格子の量産が可能であることがわかっ
た。
なお、本発明を説明するために、第1および第2の実施
例においてプレス成形用型の母材としてWCを主成分と
する超硬合金を用い、保護膜としてPt−Ta合金薄膜
あるいはPt−Rh−W合金薄膜をコーティングした型
を例に挙げたが、WCを主成分とする超硬合金の代りに
TiN,TiC,Cr3C2あるいはAl2O3を主成
分とするサーメットを母材とし、そのプレス面にPt,
Pd,Ir,Rh,Os,Ru,Re,W,Taのう
ち、少なくとも一種類以上の金属を含む合金薄膜をコー
ティング薄膜をコーティングして構成される型を用いて
も、同様な方法で高精度な光学素子のプレス成形用型を
容易に、且つ、大量に作製することが可能となり、この
型を用いることにより、高精度な光学素子を直接プレス
成形で大量に成形できることは言うまでもない。
例においてプレス成形用型の母材としてWCを主成分と
する超硬合金を用い、保護膜としてPt−Ta合金薄膜
あるいはPt−Rh−W合金薄膜をコーティングした型
を例に挙げたが、WCを主成分とする超硬合金の代りに
TiN,TiC,Cr3C2あるいはAl2O3を主成
分とするサーメットを母材とし、そのプレス面にPt,
Pd,Ir,Rh,Os,Ru,Re,W,Taのう
ち、少なくとも一種類以上の金属を含む合金薄膜をコー
ティング薄膜をコーティングして構成される型を用いて
も、同様な方法で高精度な光学素子のプレス成形用型を
容易に、且つ、大量に作製することが可能となり、この
型を用いることにより、高精度な光学素子を直接プレス
成形で大量に成形できることは言うまでもない。
また、本発明を説明するために、第1および第2の実施
例において原盤としてプラスチックを用いたが、感光性
樹脂を硬化させる波長の光を通す材料であれば、どのよ
うな物でも利用できることは言うまでもない。
例において原盤としてプラスチックを用いたが、感光性
樹脂を硬化させる波長の光を通す材料であれば、どのよ
うな物でも利用できることは言うまでもない。
さらに、本発明を説明するために、第1および第2の実
施例において感光性樹脂として、紫外線硬化性のビスア
ジド化合物系樹脂を用いたが、他の領域の波長の光で硬
化する樹脂を用いても、同様の効果が得られることは言
うまでもない。
施例において感光性樹脂として、紫外線硬化性のビスア
ジド化合物系樹脂を用いたが、他の領域の波長の光で硬
化する樹脂を用いても、同様の効果が得られることは言
うまでもない。
発明の効果 以上のように、本発明は光学素子をプレス成形用型を作
製するにあたり、未加工の光学素子のプレス成形用型の
表面に塗布した感光性樹脂に、表面に微細加工を施した
透明な原盤の裏側から光を照射することによって原盤の
表面形状を転写し、全体を均一に物理的にエッチングし
て光学素子のプレス成形用型の表面に微細加工を施す方
法により、高精度な光学素子のプレス成形用型を容易
に、且つ、大量に作製することが可能となり、この型を
用いることにより、高精度な光学素子を直接プレス成形
で大量に成形できる。
製するにあたり、未加工の光学素子のプレス成形用型の
表面に塗布した感光性樹脂に、表面に微細加工を施した
透明な原盤の裏側から光を照射することによって原盤の
表面形状を転写し、全体を均一に物理的にエッチングし
て光学素子のプレス成形用型の表面に微細加工を施す方
法により、高精度な光学素子のプレス成形用型を容易
に、且つ、大量に作製することが可能となり、この型を
用いることにより、高精度な光学素子を直接プレス成形
で大量に成形できる。
第1図,第2図,第3図および第5図は本発明の光学素
子のプレス成形用型の断面の概略図、第4図(a),(b)は
実施例における光学素子のプレス成形用型を組み込んだ
プレス成形機の概略図である。 11……母材、12……保護膜。
子のプレス成形用型の断面の概略図、第4図(a),(b)は
実施例における光学素子のプレス成形用型を組み込んだ
プレス成形機の概略図である。 11……母材、12……保護膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B21D 37/20 B 7425−4E B29L 11:00 4F
Claims (3)
- 【請求項1】未加工の光学素子のプレス成形用型の表面
に塗布した感光性樹脂に、表面に微細加工を施した透明
な原盤の裏側から光を照射することによって原盤の表面
形状を転写した後、全体を均一に物理的にエッチング
し、金型表面に微細加工を施すことを特徴とする光学素
子のプレス成形用金型の作製方法。 - 【請求項2】原盤は樹脂あるいはガラスの表面に、機械
加工あるいは物理的および化学的エッチングによって微
細加工を施した透明な原盤を用いることを特徴とする請
求項第1項記載の光学素子のプレス成形用金型の作製方
法。 - 【請求項3】プレス成形用型として、母材にはタングス
テンカーバイド(WC)を主成分とする超硬合金、また
は、チタンナイトライド(TiN)、チタンカーバイド
(TiC)、クロムカーバイド(Cr3C2)あるいは
アルミナ(Al2O3)を主成分とするサーメットを用
い、プレス面には白金(Pt)、パラジウム(Pd)、イリ
ジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、オスミウム(O
s)、ルテニウム(Ru)、レニウム(Re)、タング
ステン(W)、タンタル(Ta)のうち、少なくとも一
種類以上の金属を含む合金薄膜をコーティングして構成
されることを特徴とする請求項第(1)項記載の光学素子
のプレス成形用金型の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63046187A JPH0615184B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 光学素子のプレス成形用金型の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63046187A JPH0615184B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 光学素子のプレス成形用金型の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01218808A JPH01218808A (ja) | 1989-09-01 |
| JPH0615184B2 true JPH0615184B2 (ja) | 1994-03-02 |
Family
ID=12740042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63046187A Expired - Fee Related JPH0615184B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 光学素子のプレス成形用金型の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0615184B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000326348A (ja) * | 1999-05-21 | 2000-11-28 | Asahi Optical Co Ltd | レンズ成形型,その作製方法,及びレンズ製造方法 |
| CN100337098C (zh) * | 2003-10-31 | 2007-09-12 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | 光学积分球的制作方法 |
| JP4525900B2 (ja) * | 2004-03-31 | 2010-08-18 | コニカミノルタオプト株式会社 | 光学素子用成形金型の製造方法及び光学素子用成形金型 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5724042A (en) * | 1980-07-18 | 1982-02-08 | Sony Corp | Optical information recording medium and its production |
-
1988
- 1988-02-29 JP JP63046187A patent/JPH0615184B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01218808A (ja) | 1989-09-01 |
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