JPH075328B2 - ガラス光学素子の製造方法とその製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光学機器に使用されるガラスレンズ等の光学
素子を、精密ガラス成形により形成するガラス光学素子
の製造方法とその製造装置に関するものである。

従来の技術 従来、光学素子は、ガラス材料を予備加工してほぼ光学
素子に近似した形状のブランクを作り、粗削り，中仕上
げ，研磨等の多数の工程を経て、製造されてきた。

また、最近では光学的精度を持つ機能面を有する成形型
により、ブランクを精密成形して一挙に光学素子を作製
し、研磨等の工程を省略して簡略化する製造方法が実用
化されつつある。この方法は非球面を有する光学素子を
容易に形成できるという特徴を持つため、光学素子の製
造方法として、今後重要な位置を占めていくものと考え
られる（たとえば、特開昭59-203732号公報，特開昭61-
26528号公報，特開昭61-44721号公報）。

以下、図面を参照しながら、上述した従来例をレンズの
製造方法を例として説明する。

第４図は従来法によるレンズ製造装置の見取図である。
ガラス素材および成形したレンズを搬送する装置と、加
熱部，成形部，除冷部とからなる。最終レンズ形状に近
似した形に予備加工されたガラス素材20が、コンベヤな
どの搬送装置21により矢印の方向に運ばれる。加熱部22
でガラスが変形可能な温度まで予熱される。成形部24で
ガラス素材は鋳型の中に入れられて、加圧装置25により
加圧成形される。成形されたレンズおよび鋳型が転移点
以下の温度になったらレンズは鋳型から取り出されて、
コンベアで搬送され除冷部23で除冷されてレンズが完成
する。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような方法では、成形装置が複雑
で、成形に要する時間が長く成形装置としての能率が悪
いので、本発明はこれらの問題点を解消して光学素子の
製造コストを下げる方法を提供しようとするものであ
る。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の光学素子の製造方
法は、光学的精度を持つ機能面を有する成形型と胴型の
中にガラス素材を充填し、成形型の上に成形方法に力が
加わるように重りを配置して一体となした成形ブロック
とし、あらかじめ所望の温度勾配を持つよう設定した加
熱装置の中を前記成形ブロックを通過させることにより
加圧成形するという手段を用いるものである。

作用 本発明は上記したように光学的機能面を有する成形型と
重りを一体となして成形ブロックとしトンネル型の高温
部の中を通過させることにより成形するので、成形装置
の中に機械的な加圧手段の必要がなく、装置が非常に簡
単になる。また、通常の成形では加圧装置の温度を上下
するため、成形に要する時間が長いという欠点を有する
が、本発明では成形ブロックを次々に成形装置の中に送
ることにより、短いタクトで連続して成形が可能とな
る。

実施例 以下本発明の一実施例の光学素子の製造方法とその製造
装置について図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例であるレンズを成形するため
の成形ブロックの断面図である。下型２と上型３はそれ
ぞれ光学的精度の機能面を持ち、ガラス素材１を加圧成
形することにより、光学面を転写してレンズを形成す
る。胴型４はレンズの外径を規制するとともに、上下の
型の位置を規制してレンズの光軸を決める。重り５はガ
ラス素材を変形させる力を与えるもので、比重の大きい
金属，セラミック等を用いる。ガラス素材１や上下の型
に比べて重り５が大きい場合、全体が不安定になりやす
いので、上型３の外周をささえるガイド６を配置する。

第２図は、本発明による成形装置の見取図を示す。前記
の成形ブロック10は、搬送装置11により加熱部12の中へ
運ばれる。加熱部12の入口13と出口14は加熱部内の雰囲
気を一定に維持するため、シャッター機構を有する。不
活性ガス、または還元性ガスをガス取入れ口15から導入
し、加熱部内の雰囲気を維持して、成形型の酸化を防
ぐ。16,17は排出口である。入口，出口からの空気の侵
入を最小限にするために、ガス取り入れ口は加熱部の中
央付近に、排出口はシャッター近傍に配置する。18は搬
送装置の駆動部、および加熱部の電源を収納する部分で
ある。加熱部のヒータは分割されており、それぞれ温度
制御機能を有し、加熱部内の温度をガラス素材の種類に
応じて、成形に必要な温度分布を持つように設定する。
その一例を第３図に示す。加熱部の温度の設定と搬送装
置のスピードにより、成形に必要な温度曲線を得る。予
熱は比較的短時間で行うことができ、できるだけ短時間
の方が能率が良いが、冷却は残留歪を取り除くため、比
較的ゆっくりやる必要がある。

第２図に示す装置で実際に成形した例を次に述べる。ガ
ラス素材としてSF−８を用い、直径7mm,厚さ3mmの凸レ
ンズを成形した。SF−８の軟化温度（粘度：10^7・65ポア
ズ）は551℃である。重りは5kgの金属ブロックを用い、
成形ブロックを安定させるため、第１図に示すように上
型の周囲にステンレス製のガイド６を配置した。加熱部
の温度は第３図に示すように入口，出口とも約300℃と
し、ガラスを変形させる最高温度はガラスの粘度が約10
⁷になる580℃に設定した。入口から最高温度に達するま
での時間を約10分になるようコンベアの速度を調整し、
最高温度を通過する時間は約10分とした。最高温度を通
過後、出口に達するまでの冷却は約20分とした。成形ブ
ロックが入口13,出口14を通過する時、シャッターの開
閉に伴い、空気が侵入するので、ガス導入口15より窒素
を流し続けた。成形したレンズをアニールした後、光学
面の形状を測定すると、１μｍ以下の形状誤差で金型の
光学面を精度良く転写していた。

なお、加熱部の最高温度がガラス素材の粘度が10⁹ポア
ズより高い範囲では、実際的な重りの大きさでは殆どガ
ラスに変形を起させることができず、また、ガラス素材
の粘度が10⁷ポアズ以下になるような高温では、ガラス
と型の融着，型寿命の低下など好ましくない現象が生ず
る。さらに成形装置の耐熱性，エネルギ消費量の点から
も、可能な限り低い温度で成形することが好ましい。

以上の実施例においては、精密な光学素子としてレンズ
の成形を説明したが、本発明の方法はレンズに限らず、
一般的なガラス光学素子の成形に適用できることは言う
までもない。

発明の効果 以上のように本発明は、光学的精度を持つ機能面を有す
る成形型と胴型の中にガラス素材を充填し、成形型の上
に成形方向に力が加わるように重りを配置して一体とな
して成形ブロックとし、あらかじめ所望の温度勾配を持
つよう設定した加熱装置の中を前記成形ブロックを通過
させることにより成形するという簡単な方法でガラス光
学素子を成形することを可能とするので、成形装置が極
めて単純な構造で構成できる。また、型を複数用意すれ
ば、短いタクトで連続的に成形が可能である。以上の結
果、精密な精度を持つガラス光学素子を安価に大量に生
産することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるレンズの成形に用い
る成形ブロックの断面図、第２図は本発明の一実施例に
おけるレンズの製造装置の見取図、第３図は本発明の一
実施例におけるレンズの製造装置の加熱部の温度分布
図、第４図は従来例におけるレンズ製造装置の見取図で
ある。 １……ガラス素材、２……下型、３……上型、４……胴
型、５……重り、６……ガイド、10……成形ブロック、
11……搬送装置、12……加熱部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学的精度を持つ機能面を有する成形型と
   胴型の中にガラス素材を充填し、成形型の上に成形方向
   に力が加わるように重りを配置して一体となして成形ブ
   ロックとし、あらかじめ所望の温度勾配を持つよう設定
   した加熱装置の中を前記成形ブロックを通過させること
   により成形することを特徴とするガラス光学素子の製造
   方法。
2. 【請求項２】重りをのせた上型が滑らかに動くようガイ
   ドを備えた成形ブロックからなることを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項に記載のガラス光学素子の製造方
   法。
3. 【請求項３】成形ブロックが通過する部分の最高温度
   が、成形されるガラス素材の粘度が10⁶〜10⁹ポアズの範
   囲の温度であることを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項に記載のガラス光学素子の製造方法。
4. 【請求項４】光学的精度を持つ機能面を有する成形型と
   胴型の中にガラス素材を充填し、成形型の上に成形方向
   に力が加わるように重りを配置して一体となした成形ブ
   ロックを搬送する手段と、所望の温度勾配を持つよう設
   定可能な加熱装置と、成形ブロックが通過する部分の雰
   囲気を調整する装置とからなり、前記成形ブロックが加
   熱部の中を通過して成形することを特徴とするガラス光
   学素子の製造装置。