JPH06305739A - 光学素子の製造方法および製造装置 - Google Patents

光学素子の製造方法および製造装置

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JPH06305739A
JPH06305739A JP11382393A JP11382393A JPH06305739A JP H06305739 A JPH06305739 A JP H06305739A JP 11382393 A JP11382393 A JP 11382393A JP 11382393 A JP11382393 A JP 11382393A JP H06305739 A JPH06305739 A JP H06305739A
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JP
Japan
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glass material
optical element
point metal
melting point
melting
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Withdrawn
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JP11382393A
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English (en)
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Mitsuaki Takahashi
光明 高橋
Hitoshi Minegishi
仁 峯岸
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • C03B19/10—Forming beads
    • C03B19/1005—Forming solid beads
    • C03B19/1045—Forming solid beads by bringing hot glass in contact with a liquid, e.g. shattering
    • C03B19/105—Forming solid beads by bringing hot glass in contact with a liquid, e.g. shattering the liquid being a molten metal or salt

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価な光学素子を得ることが可能な、光学素
子の製造方法および製造装置を提供する。 【構成】 本発明の光学素子製造方法は、ガラス材料と
低融点金属とを溶融容器内にて溶融する工程と、上記溶
融容器内のガラス材料および低融点金属を撹拌してその
低融点金属中にガラス材料を分散させる工程と、温度制
御によってガラス材料を硬化させる工程とを有するもの
であり、本発明の光学素子の製造装置は、ガラス材料と
低融点金属を溶融する溶融容器と、ガラス材料と低融点
金属の温度を制御するヒーターと、溶融容器内のガラス
材料および低融点金属を撹拌する撹拌手段とを有するも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学素子の製造方法お
よび製造装置に関するもので、さらに詳しくは、顕微鏡
あるいは内視鏡の対物レンズ等に用いられる微小径のレ
ンズの製造方法および製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の微小径レンズの製造方法として
は、従来、特開平2−133326号公報に開示の方法
が知られている。
【0003】まず、この製造方法に用いられる製造装置
について説明すれば、図7に示すように、この製造装置
における保持壁1の上面には円柱状の凹部2が形成され
ている。この凹部2の底面2aは平面状に形成される
が、この底面2aは、レンズの平面側を成形する成形型
としての機能を有するので、そこには鏡面加工が施され
ている。一方、保持壁1の凹部2の上方には、円柱状の
中空穴3を有する円柱状の成形筒4が保持型1に対して
接近離反自在に設けられている。すなわち、成形筒4
は、図示を省略した加圧装置に連結されており、保持壁
1の凹部2内に収容された光学素子素材5を押圧できる
ように構成されている。また、成形筒4の中空穴3は、
図示を省略した圧力調整装置に連結されており、中空穴
3内の圧力を成形筒4外の圧力よりも減圧あるいは加圧
調整できるように構成されている。なお、保持壁1およ
び成形筒4の周囲には、ヒータ6が設置されている。
【0004】次に、この製造装置により、光学素子素材
5として重フリントガラスSF7を用いて平凸レンズを
形成する方法を説明する。
【0005】まず、光学素子素材(ガラス材料)5を直
径12mm、厚さ3mmの平板に形成した後、それを保
持壁1の凹部2内にはめ込み、ヒータによって610℃
になるまで加熱する。次いで、光学素子素材5を加熱軟
化した後、成形筒4の端部を10kg/cm2 の圧力で
光学素子素材5に押し込むとともに、中空穴3内の圧力
を1×10-2Torrに減圧し、軟化状態にある光学素
子素材5の一部を中空穴5内に吸引する。ちなみに、こ
の時の成形筒4外の圧力は大気圧である。これにより、
光学素子素材5は、前記減圧による吸引力と光学素子素
材5の表面張力がつり合った状態で変形を停止し、球面
状のレンズとなる。そして、このようにして成形したレ
ンズを冷却して保持壁1から取り出すと、図8に示すよ
うな平凸レンズ7が得られる。この平凸レンズ7の凸面
形状は、有効径2.9mmまでが曲率半径1.82mm
である。なお、曲率半径を変更するには、光学素子素材
5の加熱温度を軟化点よりも高い温度で変更するか、中
空穴3内の圧力を調整すれば、容易に変更できる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の製造方法にあっては、光学素子素材を設置するため
の保持型が必要となることから、製造装置が高価とな
り、また、光学素子素材の量が実際にレンズとして使う
量よりも多く必要であり、光学素子素材が無駄となり、
レンズの単価が高くなってしまうという問題があった。
【0007】本発明は、かかる問題点を解消するために
なされたもので、安価な光学素子を得ることが可能な、
光学素子の製造方法および製造装置を提供することを目
的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】図1〜図3の概念図に基
づいて本発明を説明すれば、本発明の製造装置は、図1
に示すように、ガラス材料11と低融点金属12を溶融
する溶融容器13と、ガラス材料11と低融点金属12
の温度を制御するヒーター14と、溶融容器13内のガ
ラス材料11および低融点金属12を撹拌する撹拌手段
15とを有するものであり、また、本発明の製造方法
は、ガラス材料11と低融点金属12とをヒーター14
にて溶融容器13内で溶融し(図1)、その後、溶融容
器13内のガラス材料11および低融点金属12を撹拌
手段15にて撹拌してその低融点金属12中に図2に示
すようにガラス材料11を分散させ、次いで、図3に示
すように、温度制御によってガラス材料11を硬化させ
るようにしたものである。また、ガラス材料11と低融
点金属12を撹拌する力または溶融温度の制御によって
光学素子の曲率を制御するようにしたものである。
【0009】
【作用】ガラス材料11と低融点金属12を溶融させる
と、ガラス材料11の融点は低融点金属12の融点より
も高いため、低融点金属12の方が早く溶融する。この
場合、ガラス材料11の比重は、低融点金属12よりも
小さいため、ガラス材料11は低融点金属12の上に浮
く。その状態で、撹拌手段15により溶融容器13を振
動させると、溶融したガラス材料11は細かく分散し、
溶融したガラス材料11は溶融温度によって決まる粘度
に従う表面張力によって球状になる。次いで、ヒーター
14を制御し、ガラス材料11の硬化温度まで温度を下
げ、溶融容器13の振動を停止させると、硬化した球状
のガラス材料(光学素子)が溶融した低融点金属12の
上に浮く。このようにして得られた光学素子を溶融容器
13から回収する。
【0010】
【第1実施例】 (構成)図4には光学素子の製造装置の第1実施例の正
面図、図5にはその製造装置の左側面図が示されてい
る。この図4および図5において符号21は光学素子素
材であるガラス材料、符号22は低融点金属を示してい
る。また、符号23は上記ガラス材料21と低融点金属
22を溶融する溶融容器を示し、この溶融容器23は、
中空の8角柱形状を呈している。この溶融容器23の左
右両端面には、回転軸23a,23aが固設されてい
る。この回転軸23a,23aは軸受け32,32を介
してフレーム30に回転自在に支持されている。このう
ち一方の回転軸23aにはプーリ28が固設されてお
り、このプーリ28と、フレーム30に固設されている
モータ26のプーリ27との間には、ベルト29が掛け
られている。また、溶融容器23には開閉可能な蓋23
bが設けられている。また、この製造装置には、断面が
U字状のヒーター24が設けられており、このヒーター
24はフレーム30に固設され、溶融容器23の底面お
よび側面を覆うように延在している。なお、上記モータ
ー26とヒーター24は図示しない制御装置によって制
御可能となっている。
【0011】(作用)次に、上記構成の製造装置によっ
て、ガラス材料21として重フリントガラスPBM27
を、低融点金属22としてSnをそれぞれ用いて、直径
2mmの球体レンズ(光学素子)を作る場合を説明す
る。
【0012】まず、低融点金属22とガラス材料21を
溶融容器23に入れて蓋23bを閉める。次いで、制御
装置によりヒーター24を制御し、ガラス材料21と低
融点金属22を1350±50℃まで加熱して溶融させ
る。次に、制御装置によりモーター26を制御し、溶融
容器23を100〜200rpmで回転させる。する
と、溶融したガラス材料(溶融ガラス)21および低融
点金属(溶融金属)22は撹拌され、ガラス材料21は
細かく分散し、ガラス材料21自身の表面張力により球
状となる。ここでヒーター26のパワーを急速に減じて
650±10℃まで急冷する。この時、ガラス材料21
は硬化するが低融点金属22はまだ溶融した状態にあ
る。ここでモーター26を停止させ、溶融容器23の回
転を止める。すると、ガラス材料21は、低融点金属2
2よりも比重が小さいため、低融点金属22の上に浮い
た状態となる。ここで溶融容器23の蓋23bをあけて
球状に硬化したガラス(光学素子)を回収する。この場
合、ガラスが所定の基準を満たしているかどうかを判断
し、基準を満たしていないときには、回収しないで、上
記手順を再び繰り返す。
【0013】(効果)本実施例の製造方法および製造装
置によれば、従来とは異なり、ガラス材料21を設置す
るための保持型が不要であり、しかも、基準外のガラス
は回収せずに再び加熱・軟化して撹拌することにより、
新たにガラスの製造ができるので、ガラス材料21が無
駄となることはないから、微小径のレンズを安価に製造
することができる。また、低融点金属22の温度を高く
すると、溶融したガラス材料21の温度も上昇し、それ
に伴って、溶融したガラス材料21の粘度が低くなるの
で、この状態で撹拌を行うと、溶融ガラスは、粒の小さ
なものとなり、また、溶融容器23の回転速度を速めて
も、それに伴って、溶融金属に分散される溶融ガラス
は、粒の小さなものとなる。したがって、溶融金属およ
び溶融ガラスの温度あるいは溶融容器23の回転速度を
調節することにより、ガラス(光学素子)径の大きさを
所定のものにすることができる。
【0014】
【第2実施例】 (構成)図6には光学素子の製造装置の第2実施例の左
側面図が示されている。この第2実施例の製造装置が、
第1実施例の製造装置と異なる点は、撹拌手段である。
すなわち、この第2実施例では、撹拌手段として超音波
振動装置25をフレーム30と溶融容器23との間に設
け、この超音波振動装置25を図示しない制御装置で制
御するようになっている。また、撹拌手段を超音波振動
装置25とした結果、溶融容器23を箱形に形成し、ま
た、図4(第1実施例の製造装置)のモーター26を含
む巻掛け伝動機構を省略している。その他の構成は、ほ
ぼ図4と同様なので、同一符号を付し、その説明を省略
する。
【0015】(作用)次に、上記構成の製造装置によっ
て、ガラス材料21として重フリントガラスPBM27
を、低融点金属22としてSnをそれぞれ用いて、直径
2mmの球体レンズ(光学素子)を作る場合を説明す
る。
【0016】まず、低融点金属22とガラス材料21を
溶融容器23内に入れる。制御装置によりヒーター14
を制御し、ガラス材料21と低融点金属22を1350
±50℃まで加熱して溶融させる。次に、撹拌手段を作
動させ、溶融したガラス材料21と低融点金属22を撹
拌する。すると、ガラス材料21は細かく分散し、自身
の表面張力により球状となる。ここでヒーター24のパ
ワーを急速に減じて650±10℃まで急冷する。この
時、ガラス材料21は硬化するが低融点金属22はまだ
溶融した状態にある。ここで撹拌手段の作動を停止させ
る。すると、ガラス材料21は、低融点金属22よりも
比重が小さいため、低融点金属22の上に浮いた状態と
なる。ここで溶融容器23の蓋23bをあけて球状に硬
化したガラス(光学素子)を回収する。この場合、ガラ
スが所定の基準を満たしているかどうかを判断し、基準
を満たしていないときには、回収しないで、上記手順を
再び繰り返す。
【0017】(効果)本実施例の光学素子の製造方法お
よび製造装置によれば、第1実施例と同様の効果が得ら
れ、しかも、巻掛け伝動機構より構成の簡略な超音波振
動装置25を用いているので、装置が簡略化できるとい
うメリットもある。なお、本実施例では、撹拌手段25
として超音波振動装置25を用いたがこれに限らずバイ
ブレータを用いても良いことは勿論である。
【0018】以上、本発明者によってなされた本発明の
実施例について説明したが、本発明は、かかる実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の変形が可能であることは勿論である。
【0019】例えば、上記各実施例では、溶融ガラスお
よび溶融金属を投入した溶融容器23に回転もしくは振
動を与えて溶融ガラスおよび溶融金属を撹拌したが、こ
れに限らず、溶融容器23を鉛直方向もしくは水平方向
に往復動作させて撹拌したり、溶融ガラスおよび溶融金
属を棒等の撹拌用の部材によって撹拌したり、溶融ガラ
スおよび溶融金属内にアルゴンガス等の不活性気体を導
入して撹拌しても、上記と同様の効果を得ることができ
る。
【0020】
【発明の効果】本発明に係る製造方法および製造装置に
よれば、高価な保持型を必要とせず、ガラス材料の無駄
もなくなるので、安価な光学素子の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】低融点金属とガラス材料とを入れた状態を示す
本発明の製造装置の縦断面図である。
【図2】低融点金属とガラス材料とを撹拌した状態を示
す本発明の製造装置の縦断面図である。
【図3】光学素子が形成された状態を示す本発明の製造
装置の縦断面図である。
【図4】低融点金属とガラス材料とを入れた状態を示す
第1実施例の製造装置の縦断面図である。
【図5】図4の製造装置の左側面図である。
【図6】第2実施例の製造装置の左側面図である。
【図7】従来の製造装置の縦断面図である。
【図8】図7の製造装置によって得られた光学素子の縦
断面図である。
【符号の説明】
11,21 ガラス材料 12,22 低融点金属 13,23 溶融容器 14,24 ヒーター 15 撹拌手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス材料と低融点金属とを溶融容器内
    にて溶融する工程と、上記溶融容器内のガラス材料およ
    び低融点金属を撹拌してその低融点金属中にガラス材料
    を分散させる工程と、温度制御によってガラス材料を硬
    化させる工程とを有することを特徴とする光学素子の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 上記光学素子の曲率をガラス材料と低融
    点金属を撹拌する力または溶融温度によって制御するこ
    とを特徴とする請求項1記載の光学素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 ガラス材料と低融点金属を溶融する溶融
    容器と、ガラス材料と低融点金属の温度を制御するヒー
    ターと、溶融容器内のガラス材料および低融点金属を撹
    拌する撹拌手段とを有することを特徴とする光学素子の
    製造装置。
JP11382393A 1993-04-16 1993-04-16 光学素子の製造方法および製造装置 Withdrawn JPH06305739A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110872171A (zh) * 2019-11-30 2020-03-10 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 一种可熔性粉体的球化方法
WO2020124105A1 (de) * 2018-12-18 2020-06-25 Radmat Ag Verfahren zum verarbeiten von schmelzflüssigem material

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