JPH0146453B2 - - Google Patents

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JPH0146453B2
JPH0146453B2 JP60129967A JP12996785A JPH0146453B2 JP H0146453 B2 JPH0146453 B2 JP H0146453B2 JP 60129967 A JP60129967 A JP 60129967A JP 12996785 A JP12996785 A JP 12996785A JP H0146453 B2 JPH0146453 B2 JP H0146453B2
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JP
Japan
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glass
mold
temperature
forming
molded lens
Prior art date
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JP60129967A
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Japanese (ja)
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JPS61291427A (en
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Isao Ishibai
Shinichiro Hirota
Tetsuo Izumitani
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Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
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Publication date
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Publication of JPS61291427A publication Critical patent/JPS61291427A/en
Publication of JPH0146453B2 publication Critical patent/JPH0146453B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/14Pressing laminated glass articles or glass with metal inserts or enclosures, e.g. wires, bubbles, coloured parts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[産業上の利用分野] 本発明は、プレス成形後において、研磨不要の
高い形状精度と細かい面粗度を有するモールドレ
ンズおよびその製造方法に関する。 [従来の技術] プレス成形後に研削研磨を必要としない高い形
状精度となめらかな表面を有するモールドレンズ
の製造方法が研究されている。例えば、米国特許
第3833347号明細書に記載される成形方法は、非
酸化性雰囲気において、特殊な金型材料を用いて
プレス成形するもので、プレス用金型の表面を光
学的鏡面に仕上げ、その金型にガラスを挿入し、
金型の温度を軟化点(107.65ポアズの粘度に相当
する温度)まで上昇させ、その温度で1〜5分保
持しながら荷重をかけてプレスし、荷重を維持し
たまま型温度をガラス転移温度より低い温度まで
下げるというものであつた。 また、プレス成形後の研削研磨の必要のないモ
ールドレンズの製造方法において、成形サイクル
タイムの短縮を目的とした研究として、特開昭58
−84134号公報に記載されているものがある。こ
れは、最終形状に近い形状のガラスプリフオーム
を使用するもので、光学的鏡面に仕上た金型およ
びプリフオームの温度を、ガラスの粘度が108
アズ以上1012ポアズ以下になる温度まで昇温さ
せ、その後プリフオームを型内に挿入し荷重をか
けてプレスし、ガラスの粘度が1013ポアズよりも
低くなる温度において成形品を型から取り出し、
焼きなますものであつた。 また、本願人は、先に特願昭59−140548号の出
願において、型内にガラスプリフオームを挿入
し、ガラスプリフオームの粘度が108.5〜1010.5
アズに相当する温度で上型とは分離した押棒によ
り荷重をかけて数秒ないし数10秒間プレスし、次
いで、押棒を後退させて荷重を解除し、ガラス成
形体を押型に包んだままガラス粘度が1011.5ポア
ズ以上になるまで冷却することを特徴とするモー
ルドレンズの製造方法について発明した。 一方、プレス成形後に研削研磨を必要としない
モールドレンズの製造方法において、金型寿命を
延長させることに関する研究も行なわれている。
前記米国特許第3833347号明細書に見られるよう
な特殊な金型材料を使用する方法の他に、低融点
ガラスを用いる方法がある。例えば米国特許第
4362819号、同第4285730号、同第4433062号、同
第4402590号、同第4405724号、同第4469800号、
同第4323654号および同第4447550号明細書には、
通常の金型の寿命を延長させるためのモールドレ
ンズ用低融点ガラスの組成物が提案されている。 [発明が解決しようとする問題点] 上記の米国特許第3833347号明細書に記載され
ている方法では、ガラスの軟化点付近の高温でプ
レスし、荷重を維持したまま型温度を下げていく
ため、成形サイクルタイムが著しく長くなるとい
う問題点があつた。また、特殊な金型材料を用い
ているため、金型寿命を延長させることができる
反面、高価で加工が極めて難しいという問題点も
あつた。 また、金型寿命を伸ばすもう一つの方法とし
て、米国特許第4447550号等の明細書に記載され
ている低融点ガラスを用いる方法では、材料が限
られるので屈折率、アツベ数等の所望の光学恒数
を有するレンズを製造できない上、成形サイクル
タイムも短縮できなかつた。 一方、成形サイクルタイムを短縮する方法とし
て提案された前記特開昭58−84134号公報および
特願昭59−140548号記載の方法は、レンズ径が大
きくなつたり、レンズの厚さが厚くなつた場合に
は、プレス後の冷却過程でガラス表面と内部の温
度差が大きいとヒケが生じるため温度差が大きく
ならないようゆつくり冷却しなければならないた
め、全体の成形サイクルタイムは、著るしく長く
なる。従つて、依然として、径の大きいレンズあ
るいは厚いレンズについては成形サイクルタイム
を短縮するという問題は、残されたままである。 以上述べてきたように、本発明は、成形サイク
ルタイムの短縮と金型寿命の延長を目的として成
されたものである。 [問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明の第1は芯ガ
ラスと、少なくとも1種以上の面形成ガラスとを
融着してモールドレンズとしたものである。 また、第2の発明は、前記第1の発明のモール
ドレンズを製造する方法にかかるものであつて、
まず芯ガラスを最終面形状に近い状態に加工す
る。次いで芯ガラス表面に必要な厚さの面形成ガ
ラスを被せ、光学的鏡面を有する金型を用いて高
温でプレスする。 [作用] 芯ガラスを最終面形状に近い状態に加工し、そ
の表面に必要な厚さの面形成ガラスを被せ、光学
的口径面を有する金型を用いて、高温でプレスす
る。プレス成形温度は芯ガラスの転移温度付近以
上に上げないで行なう。従つて芯ガラスには流動
性がないが、芯ガラスの表面を覆う薄層の面形成
ガラスのみが流動性を有する。 面形成ガラスが薄層であるため、冷却時に温度
分布を生じにくく、比較的速く冷却してもヒケを
生じることなく固化する。 その結果、短時間で最終面形状を有するモール
ドレンズを得ることができる。 また、面形成ガラスとして充分に融点の低いガ
ラスを用いればプレス温度が低くなるため通常の
金型を用いても金型寿命を延長させることができ
る。 [実施例] 実施例 1 第1実施例は、直径40mm、中心肉厚12mmの両凸
のモールドレンズの成形例である。 第1図は第1実施例のモールドレンズの成形に
使用した、金型の断面図で、上型1、胴型2、下
型3より構成される。金型の材質は炭化タングス
テンで、上型の下面と下型の上面は、ガラスの最
終形状となる光学的鏡面に加工され、また高温に
おいても鏡面の形状精度を保つために、PVD
(Physical Vapor Deposition)TiNコーテイン
グを施したものである。 芯ガラス4は、光学ガラスのLaLF3を用い、
面形成ガラス5はSF15を用い、それぞれの性質
は表1に記載する通りである。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a molded lens having high shape accuracy and fine surface roughness that does not require polishing after press molding, and a method for manufacturing the same. [Prior Art] A method of manufacturing a molded lens that does not require grinding and polishing after press molding and has a high shape accuracy and a smooth surface is being researched. For example, the molding method described in U.S. Patent No. 3,833,347 involves press molding using a special mold material in a non-oxidizing atmosphere, and the surface of the press mold is finished to an optical mirror surface. Insert the glass into the mold,
Raise the temperature of the mold to the softening point (temperature corresponding to the viscosity of 10 7.65 poise), hold it at that temperature for 1 to 5 minutes and press with a load, then lower the mold temperature to the glass transition temperature while maintaining the load. The idea was to lower the temperature to a lower temperature. In addition, as part of research aimed at shortening the molding cycle time in a molded lens manufacturing method that does not require grinding and polishing after press molding,
-There is one described in Publication No. 84134. This uses a glass preform with a shape close to the final shape, and the temperature of the mold and preform, which has an optical mirror finish, is raised to a temperature where the viscosity of the glass is 10 8 poise or more and 10 12 poise or less. After that, the preform is inserted into the mold and pressed under a load, and the molded product is removed from the mold at a temperature where the viscosity of the glass is lower than 10 13 poise.
It was annealed. Furthermore, in the application of Japanese Patent Application No. 59-140548, the applicant previously inserted a glass preform into a mold, and the upper mold was heated at a temperature where the viscosity of the glass preform corresponded to 10 8.5 to 10 10.5 poise. Apply a load with a separate push rod and press for several seconds to several tens of seconds, then move the push rod back to release the load, and cool the glass molded object while it is still wrapped in the press mold until the glass viscosity reaches 1011.5 poise or higher. We have invented a unique method for manufacturing molded lenses. On the other hand, research is also being conducted on extending the life of the mold in a molded lens manufacturing method that does not require grinding and polishing after press molding.
In addition to the method of using a special mold material as seen in the above-mentioned US Pat. No. 3,833,347, there is a method of using a low melting point glass. For example, US Patent No.
No. 4362819, No. 4285730, No. 4433062, No. 4402590, No. 4405724, No. 4469800,
In the specifications of the same No. 4323654 and the same No. 4447550,
Low melting point glass compositions for molded lenses have been proposed to extend the life of conventional molds. [Problems to be solved by the invention] In the method described in the above-mentioned US Pat. No. 3,833,347, pressing is performed at a high temperature near the softening point of glass, and the mold temperature is lowered while maintaining the load. However, there was a problem that the molding cycle time became significantly longer. Furthermore, since a special mold material is used, the life of the mold can be extended, but there are also problems in that it is expensive and extremely difficult to process. Another method to extend the life of the mold is to use low-melting glass, which is described in specifications such as U.S. Pat. In addition to not being able to manufacture lenses with a constant constant, it was also not possible to shorten the molding cycle time. On the other hand, the methods described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-84134 and Japanese Patent Application No. 59-140548, which were proposed as a method for shortening the molding cycle time, cannot be used when the lens diameter becomes large or the lens thickness becomes thick. In some cases, if there is a large temperature difference between the glass surface and the inside during the cooling process after pressing, sink marks will occur, so cooling must be done slowly to prevent the temperature difference from becoming large, so the overall molding cycle time is significantly longer. Become. Therefore, there still remains the problem of shortening the molding cycle time for lenses with large diameters or thick lenses. As described above, the present invention was accomplished with the aim of shortening the molding cycle time and extending the life of the mold. [Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention is to fuse a core glass and at least one type of surface-forming glass to form a molded lens. Further, a second invention relates to a method for manufacturing the molded lens of the first invention, comprising:
First, the core glass is processed into a state close to the final surface shape. Next, the surface of the core glass is covered with surface-forming glass of the required thickness, and pressed at high temperature using a mold having an optical mirror surface. [Operation] The core glass is processed into a state close to the final surface shape, the surface is covered with surface-forming glass of the required thickness, and the core glass is pressed at high temperature using a mold having an optical aperture surface. The press forming temperature is not raised above the transition temperature of the core glass. Therefore, the core glass has no fluidity, but only the thin layer of surface-forming glass covering the surface of the core glass has fluidity. Since the surface-forming glass is a thin layer, temperature distribution is less likely to occur during cooling, and it solidifies without sink marks even when cooled relatively quickly. As a result, a molded lens having the final surface shape can be obtained in a short time. Furthermore, if a glass with a sufficiently low melting point is used as the surface-forming glass, the pressing temperature will be lower, so that the life of the mold can be extended even if a normal mold is used. [Examples] Example 1 The first example is an example of molding a biconvex molded lens having a diameter of 40 mm and a center wall thickness of 12 mm. FIG. 1 is a sectional view of the mold used for molding the molded lens of the first embodiment, and is composed of an upper mold 1, a body mold 2, and a lower mold 3. The material of the mold is tungsten carbide, and the lower surface of the upper mold and the upper surface of the lower mold are processed into an optical mirror surface, which is the final shape of the glass.In order to maintain the shape accuracy of the mirror surface even at high temperatures, PVD is used to
(Physical Vapor Deposition) TiN coating is applied. The core glass 4 uses optical glass LaLF3,
SF15 was used as the surface forming glass 5, and the properties of each are as listed in Table 1.

【表】 芯ガラス4と面形成ガラス5との選定に当つて
は、芯ガラス4の転移温度と面形成ガラス5の転
移温度との差が30℃以上であることが望ましく、
本実施例においては芯ガラス4の転移温度が600
℃であるのに対し面形成ガラス5のそれが445℃
でその温度差は充分である。また、プレス成形時
および冷却時に割れ等が発生しないように、芯ガ
ラス4と面形成ガラス5の熱膨脹率も合せておい
た。 次に第1実施例のモールドレンズの製造方法を
説明する。 まず、型温度を610℃にして、面形成ガラス5
を型内に設置する。この面形成ガラス5の上に、
最終面形状に近い球面に研磨された芯ガラス4を
設置し、最後に面形成ガラス5を芯ガラス4の上
に設置する。 ガラスを挿入した型の温度を610℃に保持した
まま、金型を30Kg/cm2の圧力で30秒プレスし、面
形成ガラスの粘度が1012ポアズ付近になる温度ま
で冷却した後、取出したところヒケのない高精度
のモールドレンズを得た。 実施例 2 第2実施例は直径40mm、周辺肉厚12mmの両凹レ
ンズの成形例である。 第2実施例のモールドレンズを得るために第2
図に示す構造の金型を用いた。金型の材質及びコ
ーテイングは、第1実施例と同様である。また、
上型の下面およおび下型の上面は、第1実施例と
同様に光学的鏡面に加工され、高温においてもそ
れを保つものである。 芯ガラス4にはLaK9を用い、面形成ガラス5
にSF8を用いた。それぞれの性質は表2に記載
する通りである。
[Table] When selecting the core glass 4 and the surface-forming glass 5, it is desirable that the difference between the transition temperature of the core glass 4 and the transition temperature of the surface-forming glass 5 is 30°C or more.
In this example, the transition temperature of the core glass 4 is 600.
℃, while that of surface forming glass 5 is 445℃
The temperature difference is sufficient. Further, the coefficients of thermal expansion of the core glass 4 and the surface forming glass 5 were also made to be the same so that cracks and the like would not occur during press molding and cooling. Next, a method for manufacturing the molded lens of the first embodiment will be explained. First, the mold temperature was set to 610℃, and the surface forming glass 5
Place it in the mold. On this surface forming glass 5,
A core glass 4 polished to a spherical surface close to the final surface shape is installed, and finally a surface forming glass 5 is installed on the core glass 4. While maintaining the temperature of the mold into which the glass was inserted at 610°C, the mold was pressed at a pressure of 30 kg/cm 2 for 30 seconds, cooled to a temperature where the viscosity of the surface-forming glass was around 10 to 12 poise, and then taken out. However, we were able to obtain a high-precision molded lens with no sink marks. Example 2 The second example is an example of molding a biconcave lens with a diameter of 40 mm and a peripheral wall thickness of 12 mm. In order to obtain the molded lens of the second example,
A mold with the structure shown in the figure was used. The material and coating of the mold are the same as in the first embodiment. Also,
The lower surface of the upper mold and the upper surface of the lower mold are processed to have an optical mirror surface as in the first embodiment, and maintain this state even at high temperatures. LaK9 is used for the core glass 4, and the surface forming glass 5
SF8 was used. The properties of each are shown in Table 2.

【表】 本実施例で使用した、芯ガラス4の転移温度は
625℃であり面形成ガラス5のそれは425℃で、そ
の温度差は200℃で充分なものである。また、成
形時及び冷却時に割れが発生しないように芯ガラ
ス4の熱膨脹係数と面形成ガラス5の熱膨脹係数
とをほぼ一致させておいた。 尚、実施例1、2における、SF8、SF15、
LaLF3およびLaLF9は西ドイツ・シヨツト社の
光学ガラスカタログに記載された商品名である。 次に、第2実施例のモールドレンズの成形方法
を説明する。 まず、プリフオームを次のようにして作成す
る。最終面形状に近い球面に芯ガラス4を研磨
し、その芯ガラス4の表面に面形成ガラス5を厚
さ約0.5mmに被覆した後、融着することによりプ
リフオームが形成される。次に、型温度を630度
にして、前記プリフオームを型内に挿入する。型
温度を630℃に保持したまま、30Kg/cm2の圧力で
30秒プレスする。面形成ガラス5の粘度が1012
アズ付近になる温度まで冷却した後、取出したと
ころヒケのない高精度のモールドレンズを得た。 このプリフオームを使用する方法は、凹面の様
にガストラツプの出来やすい場合に有効である。 第3〜第6図は本発明の別の実施例を示すもの
である。 第3図はメニスカスレンズの成形例で、面形成
ガラス5を芯ガラス4の両面にあらかじめ融着さ
せたプリフオームを使用するものである。第4図
は、平凸レンズの成形例で、凸面に面形成ガラス
5を被せ、プレスと同時に融着を行なうものであ
る。第5図は、平凹レンズの成形例で、凹面に面
形成ガラス5をあらかじめ融着したプリフオーム
を使用するものである。また、第6図はプリズム
レンズの成形例で、斜面でない面の一方に、面形
成ガラス5を被せプレスと同時に融着を行なうも
のである。 尚、上記面形成ガラスの厚み、形状は図示のも
のに限定されない。 [発明の効果] 以上説明してきたように本発明においては、芯
ガラスと面形成ガラスを用い、芯ガラスの表面を
面形成ガラスで覆わせ、融着させているため、径
の大きいレンズあるいは肉厚の厚いレンズにおい
ても、面形成ガラスのみを流動状態にさせプレス
するので、短時間でプレスすることができる。ま
た、冷却し固化させる時も、面形成ガラスの層が
薄いため、温度分布を生じにくく、比較的冷却速
度を速くしてもヒケを生じることがない。従つ
て、成形のサイクルタイムを大幅に短縮すること
ができる。 また、特殊な金型材料を使用しなくても、面形
成ガラスとして充分に融点の低いガラスを選定す
ることにより、成形温度を低くできるため、通常
の金型材料を用いても、金型の寿命を延長させる
ことができる。そのほか、芯ガラスとして適当な
ガラスを選定すれば、広範囲の光学恒数を備えた
モールドレンズを得ることが可能である。
[Table] The transition temperature of the core glass 4 used in this example is
625°C, and that of the surface-forming glass 5 is 425°C, and a temperature difference of 200°C is sufficient. Furthermore, the coefficient of thermal expansion of the core glass 4 and the coefficient of thermal expansion of the surface-forming glass 5 were made approximately equal to each other so that cracks would not occur during molding and cooling. In addition, in Examples 1 and 2, SF8, SF15,
LaLF3 and LaLF9 are product names listed in the optical glass catalog of Schott GmbH of West Germany. Next, a method of molding a molded lens according to the second embodiment will be explained. First, create a preform as follows. A preform is formed by polishing the core glass 4 to a spherical surface close to the final surface shape, coating the surface of the core glass 4 with surface-forming glass 5 to a thickness of about 0.5 mm, and then fusing it. Next, the mold temperature is set to 630 degrees, and the preform is inserted into the mold. While maintaining the mold temperature at 630℃, at a pressure of 30Kg/ cm2 .
Press for 30 seconds. After cooling to a temperature at which the viscosity of the surface-forming glass 5 was around 10 12 poise, a highly accurate molded lens with no sink marks was obtained when taken out. The method of using this preform is effective in cases where gas traps are likely to occur, such as on concave surfaces. 3 to 6 show another embodiment of the present invention. FIG. 3 shows an example of molding a meniscus lens, using a preform in which surface-forming glass 5 is fused to both sides of core glass 4 in advance. FIG. 4 shows an example of molding a plano-convex lens, in which the convex surface is covered with a surface-forming glass 5 and fused together with pressing. FIG. 5 shows an example of molding a plano-concave lens, using a preform in which a surface-forming glass 5 is fused to the concave surface in advance. Further, FIG. 6 shows an example of molding a prism lens, in which one of the non-slanted surfaces is covered with a surface-forming glass 5 and fused at the same time as pressing. Note that the thickness and shape of the surface-forming glass are not limited to those shown in the drawings. [Effects of the Invention] As explained above, in the present invention, a core glass and a surface-forming glass are used, and the surface of the core glass is covered with the surface-forming glass and fused. Even in the case of a thick lens, since only the surface-forming glass is brought into a fluid state and pressed, it can be pressed in a short time. Further, even when cooling and solidifying, since the surface-forming glass layer is thin, temperature distribution is difficult to occur, and no sink marks occur even if the cooling rate is relatively high. Therefore, the molding cycle time can be significantly shortened. In addition, by selecting a glass with a sufficiently low melting point as the surface forming glass, the molding temperature can be lowered without using special mold materials. It can extend the lifespan. In addition, by selecting an appropriate glass as the core glass, it is possible to obtain a molded lens with a wide range of optical constants.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は第1実施例の金型の断面図、第2図は
第2実施例の金型の断面図、第3図はメニスカス
レンズ成形用金型の断面図、第4図は平凸レンズ
成形用金型の断面図、第5図は平凹レンズ成形用
金型の断面図、第6図はプリズムレンズ成形用金
型の断面図。 1…上型、2…胴型、3…下型、4…芯ガラ
ス、5…面形成ガラス。
Fig. 1 is a sectional view of the mold of the first embodiment, Fig. 2 is a sectional view of the mold of the second embodiment, Fig. 3 is a sectional view of the meniscus lens mold, and Fig. 4 is a plano-convex lens. FIG. 5 is a cross-sectional view of a plano-concave lens mold, and FIG. 6 is a cross-sectional view of a prism lens mold. 1... Upper mold, 2... Body mold, 3... Lower mold, 4... Core glass, 5... Surface forming glass.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 芯ガラスと、少なくとも1種以上の面形成ガ
ラスとを融着したことを特徴とするモールドレン
ズ。 2 芯ガラスの転移温度が、面形成ガラスの転移
温度よりも高い特許請求の範囲第1項記載のモー
ルドレンズ。 3 芯ガラスの転移温度と面形成ガラスの転移温
度が少なくとも30℃の差を持つている特許請求の
範囲第2項記載のモールドレンズ。 4 芯ガラスの熱膨脹係数と、面形成ガラスの熱
膨脹係数とがほぼ等しい特許請求の範囲第1項記
載のモールドレンズ。 5 芯ガラスを鏡面に加工したのち、芯ガラス表
面に面形成ガラスを被せ、光学的鏡面を有する金
型を用いて、高温でプレスすることを特徴とする
モールドレンズの製造方法。 6 芯ガラスと面形成ガラスとの融着をプレスと
同時に行う特許請求の範囲第5項記載のモールド
レンズの製造方法。
[Scope of Claims] 1. A molded lens characterized in that a core glass and at least one type of surface-forming glass are fused together. 2. The molded lens according to claim 1, wherein the transition temperature of the core glass is higher than the transition temperature of the surface forming glass. 3. The molded lens according to claim 2, wherein the transition temperature of the core glass and the transition temperature of the surface forming glass have a difference of at least 30°C. 4. The molded lens according to claim 1, wherein the core glass and the surface-forming glass have substantially the same coefficient of thermal expansion. 5. A method for manufacturing a molded lens, which comprises processing core glass into a mirror surface, covering the surface of the core glass with surface-forming glass, and pressing at high temperature using a mold having an optical mirror surface. 6. The method for manufacturing a molded lens according to claim 5, in which the core glass and the surface-forming glass are fused together at the same time as pressing.
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