CN104661801A - 光学元件、该光学元件的成形方法及成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防止气穴等不良情况且光学性质优异的光学元件、该光学元件的成形方法及成形装置。光学元件在一方的面具有第一非球面。第一非球面形成为光轴上的形状为凹面且在该凹面的外周部具有形状凸的第一极值点。在第一模具(8)形成具有与光学元件的第一非球面的面形状相反的转印面的第一转印面(8a)。第一转印面(8a)形成为，中央部为凸形状，转印并形成极值点的极值点转印部(8c)为凹形状。在第二模具(10)形成用于转印出光学元件的另一方的面的第二转印面(10a)。预成形体(18)被向第一转印面(8a)上供给，且被向极值点转印部(8c)上引导。通过缩窄第一模具(8)与第二模具(10)的间隔而对预成形体(18)进行压缩成形，由此得到光学元件。

Description

光学元件、该光学元件的成形方法及成形装置

技术领域

本发明涉及光学元件、该光学元件的成形方法及成形装置。尤其是涉及具备如下的面形状的光学元件、该光学元件的成形方法及成形装置，该面形状是一方的面的光轴上的形状为凹面、且在凹面的外周部具有凸的第一极值点的面形状。

背景技术

作为透镜等光学元件的制造方法，除了基于研磨加工的制造方法之外，还已知有基于冲压成形的制造方法。在基于冲压成形的光学元件的制造方法中，将收容在模具内的玻璃制或树脂制的材料与模具一起加热，对软化了的玻璃制或树脂制的材料进行加压来成形光学元件。作为冲压成形所使用的模具，已知有如下的结构，其包括：主体模具；具备用于转印出光学元件的一方的面的第一转印面的第一模具(下模具)；具备用于转印出另一方的面的第二转印面的第二模具(上模具)。在主体模具上形成有引导孔。第一模具从下端嵌入到主体模具的引导孔内，用于载置玻璃制或树脂制的材料。第二模具从上端嵌入到主体模具的引导孔内，在第二模具与第一模具之间夹入玻璃制或树脂制的材料并进行加压。

在通过这样的冲压成形来制造透镜的情况下，将成为玻璃制或树脂制的材料的前驱体(以下，称为预成形体)载置在第一模具的第一转印面的大致中央部来进行制造。而且，对预成形体或模具下功夫以避免在冲压成形中产生材料未遍及的空间区域(以下，称为气穴(air trap))。

例如，在专利文献1中记载了如下的方法：将具有比第一模具、第二模具各自的大致中央部的曲率半径小的曲率半径的预成形体载置在第一模具的第一转印面的大致中央部，来成形光轴上的形状为凸面的光学元件。而且，在专利文献2中记载了如下的方法：将具有比第一模具、第二模具各自的大致中央部的曲率半径大的曲率半径的预成形体载置在第一模具的第一转印面的大致中央部，来成形光轴上的形状为凹面的光学元件。另外，在专利文献3中记载了如下的方法：在第一模具的凹状的成形面(第一转印面)上设置使气体逃散的微细流路，使用该第一模具来成形光学元件。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-046364号公报

专利文献2：日本特开2011-201739号公报

专利文献3：日本特开2011-184211号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在成形尤其是直径为几mm左右这样的尺寸小的光学元件时，在使用专利文献1的技术的情况下，由于作为下模具的第一模具的第一转印面的形状，而如图8(A)所示那样，预成形体的载置位置的允许范围(以下，称为载置允许范围)A3狭窄。因此，例如图8(A)所示那样，在嵌入到主体模具53中的第一模具51的第一转印面51a的大致中央部载置的大致球状的预成形体55受到静电等的影响，可能会从第一转印面51a的中央部大幅偏离而偏移载置到端部。在从该状态下利用第二模具52的第二转印面52a的部分对预成形体55进行加压成形而得到的成形光学元件57中，如图8(B)所示那样会产生气穴59。

需要说明的是，预成形体的载置允许范围A3是预成形体借助重力而向本来应载置预成形体的载置位置S4(参照图9)移动的第一转印面51a上的范围。具体而言，在第一转印面51a上，是距载置位置S4最近的、曲面向上凸起的顶点间的范围。因此，如图9所示，预成形体55在载置到处于载置允许范围A3之外的载置位置S1的情况下，沿着第一转印面51a移动至从第一转印面51a的中央部大幅偏离的载置位置S2。另一方面，预成形体55在载置到处于载置允许范围A3的范围内的载置位置S3的情况下，沿着第一转印面51a移动至处于第一转印面51a的中央部的载置位置S4。

另外，在形成同样的尺寸的光学元件时，根据专利文献2的方法，在与上述同样地预成形体从第一模具的第一转印面的大致中央部偏移地载置的情况下，由预成形体的凹曲线部而会产生气穴。而且，即使在第一模具的凹状的成形面上设置使气体逃散的微细流路，不但无法防止模具的上凸的成形面上的气穴的发生，反而存在降低光学元件的光学性质的可能性，因此不优选。

本发明的目的在于提供一种即使在要压缩成形出这样的在非球面具有极值点的光学元件的情况下，也能确保预成形体的载置允许范围较宽，从而防止与预成形体的载置不良相伴的气穴等不良情况的光学元件的成形方法及成形装置、以及没有产生因预成形体的载置不良而引起的气穴的光学元件。

用于解决课题的方案

为了实现上述目的，本发明的光学元件的成形方法包括载置步骤和压缩成形步骤，使用由第一模具、与第一模具对置的第二模具、将第一模具及第二模具的周围覆盖的主体模具构成的模具单元，由预成形体压缩成形出光学元件。光学元件在一方的面具备第一非球面，该第一非球面形成为光轴上的形状为凹面且凹面的外周部的形状具有凸的极值点。第一模具为了形成第一非球面，以使转印光轴上的形状的部分朝向第二模具成为凸形状、且转印极值点的极值点转印部朝向第二模具成为凹形状的方式，形成具有与第一非球面的面形状相反的形状的第一转印面。第二模具形成有第二转印面，该第二转印面用于形成光学元件的另一方的面。载置步骤中，通过向第一模具的第一转印面上供给预成形体，而向第一模具的极值点转印部载置预成形体。压缩成形步骤中，通过缩窄第一模具与第二模具的间隔，而对预成形体进行压缩成形。

在光学元件的最大有效直径为φ时，极值点的距光轴的距离r满足0.15φ≤r≤0.35φ的关系的情况下，能更可靠地得到效果。优选将主体模具的温度保持为小于预成形体的材料具有的玻化温度。优选在第一转印面和第二转印面中的一方的外周部形成有相对于对置的另一方的外周部凹陷且沿周向延伸的凹部。

优选将预成形体加热到该预成形体的材料具有的玻化温度以上进行载置。优选预成形体为大致球状，预成形体的曲率半径比极值点转印部的凹形状的近似曲率半径小。而且，优选预成形体由注塑成形出的树脂构成。

另外，本发明的光学元件的成形装置具备第一模具、第二模具、主体模具、加压机构，利用具有第一模具和与第一模具对置的第二模具的模具单元，由预成形体压缩成形出光学元件。光学元件在一方的面具备第一非球面，该第一非球面形成为光轴上的形状为凹面且凹面的外周部的形状具有凸的极值点。第一模具为了形成第一非球面，以使转印光轴上的形状的部分朝向第二模具成为凸形状、且转印极值点的极值点转印部朝向第二模具成为凹形状的方式，形成具有与第一非球面的面形状相反的形状的第一转印面。第二模具形成有第二转印面且配设在第一模具之上，该第二转印面用于形成光学元件的另一方的面。主体模具设于模具单元，并将第一模具及第二模具的周围覆盖。加压机构通过缩窄第一模具与第二模具的间隔，而对预成形体进行压缩成形。

本发明的光学元件在一方的面具备第一非球面，该第一非球面形成为光轴上的形状为凹面且凹面的外周部的形状具有凸的极值点，所述光学元件通过使用由第一模具、与第一模具对置的第二模具、将第一模具及第二模具的周围覆盖的主体模具构成的模具单元，经过载置步骤和压缩成形步骤而由预成形体得到。第一模具为了形成第一非球面，以使转印光轴上的形状的部分朝向第二模具成为凸形状、且转印极值点的极值点转印部朝向第二模具成为凹形状的方式，形成具有与第一非球面的面形状相反的形状的第一转印面。第二模具形成有第二转印面，该第二转印面用于形成光学元件的另一方的面。光学元件如下得到：载置步骤中，通过向第一模具的第一转印面上供给预成形体，而向第一模具的极值点转印部载置预成形体。压缩成形步骤中，通过缩窄第一模具与第二模具的间隔，而对预成形体进行压缩成形。

发明效果

根据本发明，能够大幅地扩宽预成形体的载置允许范围，因此不会降低成形出的光学元件的光学性质，能够防止气穴等不良情况。

附图说明

图1是实施本发明而成形的光学元件的剖视图。

图2是实施本发明而成形的光学元件的简图。

图3是本发明的第一实施方式的光学元件的成形装置的简图。

图4是光学元件的成形装置所进行的成形的说明图。

图5是在本发明中，关于预成形体的曲率半径和包含极值点的凹形状部分的近似曲率半径的说明图。

图6是将本发明的第二实施方式的光学元件的形成装置中的成形部分放大的说明图。

图7是关于本发明的第二实施方式的光学元件的形成装置的成形的说明图。

图8是关于现有技术的光学元件的成形的说明图。

图9是关于现有技术的预成形体的载置允许范围的说明图。

具体实施方式

本发明的光学元件的成形方法及装置在成形例如图1及图2所示那样的光学元件2时，能够特别有效地利用。光学元件2如图2所示为圆形，如图1所示，在一方的面具有第一光学面2a，在另一方的面具有第二光学面2b。第一光学面2a是光轴K上的形状为凹面、且在其外周部具有截面上形状凸的第一极值点2c的第一非球面。而且，第二光学面2b是光轴K上的形状为凸面、且在其外周部具有形状凹的第二极值点的第二非球面。第二极值点的位置相对于第一极值点2c的位置大致处于里侧。而且，在第一及第二光学面2a、2b的周端部设有肋部2d。

第一光学面2a及第二光学面2b与肋部的交界曲线是直径为φ的大致圆。该φ是光学元件2的最大有效直径。而且，将第一极值点2c连结而成的曲线是半径为r的大致圆。尤其是在φ与r的关系满足0.15φ≤r≤0.35φ的情况下，本发明良好地发挥通过使后述的预成形体的载置允许范围扩大而相伴地减少气穴的发生概率这样的效果。

在r的值比上述范围的下限值即0.15φ小的情况下，使后述的预成形体18(参照图3～图5)的载置允许范围A1(参照图4)扩大的效果减少，因此难以得到防止气穴而提高成品率的效果。另一方面，在r的值超过上述范围的上限值的情况下，虽然预成形体18的载置允许范围A1变宽，但是后述的第一模具及第二模具的水平方向上的各中心与预成形体的中心的偏移量变得过大。因此，为了在后述的第一模具8的第一转印面8a及第一肋部8b和第二模具10的第二转印面10a及第二肋部10b(均参照图4)的整体上遍布预成形体18(参照图4)而均等地进行压缩，需要高度的模具控制技术，因此未必能说是优选的。

使用图3～图5，对本发明的第一实施方式进行说明。如图3所示，光学元件的成形装置5是一边对玻璃或塑料等成形原料进行加热，一边利用模具单元6进行冲压成形来制作光学元件2的装置。为了在氮气等非活性气体气氛下进行冲压成形，而利用箱体7将模具单元6覆盖。在箱体7上设有开闭自如的开闭器(未图示)。经由箱体7的成形原料的供给及成形品32的取出通过对开闭器进行开闭来进行。

模具单元6由第一模具(下模具)8、主体模具9及第二模具(上模具)10构成。第一模具8具有截面大致圆形的前端部，在该前端部的端面上形成有转印第一光学面2a的第一转印面8a。而且，如图4(A)所示，在第一转印面8a的外周部形成有第一肋部8b。第一转印面8a上的极值点转印部8c对应于将光学元件2的第一极值点2c连结而成的大致圆形的曲线，通过预成形体18的压缩成形而形成第一极值点2c。该第一模具8以第一转印面8a朝上的姿势固定在箱体7的底面中央部分。而且，在该第一实施方式中，图4(A)所示的预成形体的载置允许范围A1是预成形体18借助重力的作用向本来应载置预成形体的载置位置即极值点转印部8c上移动的第一转印面8a上的范围。具体而言，是由第一转印面8a与第一肋部8b的交界线包围的范围。该载置允许范围A1是为了将预成形体18载置在极值点转印部8c上而被允许作为供给场所的范围。在从第二模具10这一侧观察第一模具8时，该预成形体18的载置允许范围A1成为直径与最大有效直径φ相等的大致圆内的范围。

主体模具9具有沿图3中的上下方向即冲压方向进行贯通的引导孔。主体模具9安设于主体模具支架11，该主体模具支架11以能够沿冲压方向移动的方式安装于箱体7。主体模具支架11通过移动机构14的动作而沿冲压方向移动，由此，主体模具9与主体模具支架11一体移动，而在引导孔与第一模具8的前端部嵌合的嵌合位置和从该嵌合位置向上方退避的退避位置之间移动。

第二模具10具有截面大致圆形的前端部，在该前端部的端面上形成有转印第二光学面2b的第二转印面10a。而且，在第二转印面10a的外周部形成有第二肋部10b。该第二模具10以第二转印面10a朝下的姿势安装于加压机构15的杆15a，杆15a通过加压机构15的动作而沿冲压方向移动。第二模具10在与主体模具9的引导孔嵌合的嵌合位置和从该嵌合位置向上方退避的退避位置之间，与杆15a一体移动。而且，通过加压机构15，能够经由第一及第二模具8、10来对预成形体18进行加压。移动机构14及加压机构15由控制部16统一控制。而且，在第一、第二模具8、10中，在第一、第二模具8、10各自的前端部的根部可以呈环状地分别形成有在将第一、第二模具8、10向引导孔插入时用于与主体模具9触抵的台阶部(一部分)。

光学元件的成形装置5具有供给并载置预成形体18的预成形体供给机构20。预成形体供给机构20设置在箱体7内，具备把持构件20a、臂构件20b和支承柱构件20c。把持构件20a用于把持预成形体18，且能够开闭地安装于臂构件20b。臂构件20b从以立起的垂直姿势配设的支承柱构件20c大致沿水平方向延伸，把持构件20a配设在臂构件20b的前端。臂构件20b安装成能够沿支承柱构件20c移动，把持构件20a与臂构件20b一体地向上下方向移动。预成形体供给机构20将从箱体7外供给的预成形体18载置于极值点转印部8c。需要说明的是，只要具有同样的功能即可，预成形体供给机构20并不局限于图3所示的形态，也可以是其他形态。

作为构成预成形体18的材料(以下，称为预成形体材料)，可列举玻璃、树脂。即，预成形体18可以使用玻璃制的预成形体或树脂制的预成形体等。尤其是使用注塑成形出的树脂作为预成形体18的话最为简便且成本最低，因此优选。相对于一次的成形可以载置多个预成形体18，但是一次将一个预成形体载置在极值点转印部8c来成形光学元件的情况能最简便且低成本地载置，从而成形出光学元件，从这点来说优选。本发明尤其是用于一次载置一个这样的能简便制作的预成形体来成形光学元件的情况。

另外，预成形体18的形状为大致球状的情况在容易注塑成形这一点上优选。而且，大致球状的预成形体18的曲率半径比极值点转印部8c的近似曲率半径小的话能够物理性地减少气穴发生的概率，从这点来说优选。

需要说明的是，预成形体18的曲率半径及极值点转印部8c的近似曲率半径分别是指图5所示的R₁及R₂。预成形体18的曲率半径R₁是根据大致球状的预成形体18的体积进行逆运算而确定的值。极值点转印部8c的近似曲率半径R₂被定为是通过图5所示的点A、点B、点C的圆的半径。该点A、点B、点C分别如下决定。首先，将极值点转印部8c中的任1点定为点A。接着，在将第一转印面8a的光轴上的点与点A的高度之差设为h时，在包含第一转印面8a的光轴上的点和点A这双方的截面内，将距点A的高度之差为h/2且属于同一转印部的2点分别抽出而定作点B及点C。

另外，光学元件的成形装置5具备对第一及第二模具8、10分别进行加热的加热机构22、23、对第一及第二模具8、10分别进行冷却的冷却机构24、25、对主体模具9的温度进行控制的调温机构26。加热机构22、23、冷却机构24、25及调温机构26与移动机构14及加压机构15同样地由控制部16统一控制。

另外，光学元件的成形装置5具有将对预成形体18进行成形而得到的成形品32取出的成形品取出机构28。成形品取出机构28设置在箱体7内，具有与预成形体供给机构20同样的结构，具备把持构件28a、臂构件28b和支承柱构件28c。把持构件28a用于把持成形品32，能够开闭地安装于臂构件20b。臂构件20b从以立起的垂直姿势配设的支承柱构件20c大致沿水平方向延伸，把持构件20a配设在臂构件20b的前端。臂构件20b安装成能够沿支承柱构件20c移动，把持构件20a与臂构件20b一体地向上下方向移动。通过该结构，成形品取出机构28从转印面8a取出成形品32。需要说明的是，只要具有同样的功能即可，成形品取出机构28并不局限于图3所示的形态，也可以是其他形态。

对上述第一实施方式的作用进行说明。通过控制部16来驱动移动机构14及加压机构15，经由主体模具支架11而将主体模具9与第一模具8嵌合。预成形体18在主体模具9嵌合于第一模具8之后，借助预成形体供给机构20，通过引导孔而向第一模具8的第一转印面8a供给，因自重而朝向极值点转印部8c移动并载置在该极值点转印部8c上。如图4(A)所示，载置预成形体18的极值点转印部8c处于从中心偏移的位置，因此预成形体18的载置位置当然也成为从中心偏移的位置。无论向图4(A)所示的预成形体的载置允许范围A1即第一转印面8a内的何处进行供给，结果都是预成形体18载置于极值点转印部8c。

冲压成形按照加热、加压、冷却及开模这4个处理的顺序来进行。加热处理中，通过控制部16使加热机构22、23工作，经由第一模具8及第二模具10对预成形体18进行加热。在加压处理中，通过控制部16来驱动移动机构14及加压机构15而使主体模具9及第二模具10相对于第一模具8依次向嵌合位置移动，经由第一模具8及第二模具10对预成形体18进行加压。

经由第一模具8及第二模具10所进行的对预成形体18的加热优选在构成预成形体18的材料的玻化温度以上的温度进行。这是因为，当预成形体18成为玻化温度以上时，其流动性增加，因此不仅能够更准确地沿着第一及第二转印面8a、9a成形，而且气穴也不易产生。

通过加热处理而带有流动性的预成形体18由于来自第一及第二模具8、10的压缩压而会均等地扩展。由于将预成形体18载置在从第一转印面8a的中心偏移的极值点转印部8c，因此在该偏移的一侧扩展的预成形体材料立即与主体模具9接触。因此，该预成形体材料在保持与主体模具9接触的状态下承受压缩压，因此在成形品32的端部容易产生飞边。因此，在加压处理中，通过控制部16使调温机构26工作，优选将主体模具9保持为小于预成形体18的玻化温度。这样，与主体模具9接触的预成形体材料在该接触的同时发生固化，因此能够减少成形品32的飞边的发生。

加压处理的结果是，如图4(B)所示，由预成形体18成形出飞边少且没有气穴的成形品32。在预成形体18的接近载置位置的一侧，在主体模具9与第一模具8之间、主体模具与第二模具10之间的各间隙中残留有些许的预成形体材料侵入的痕迹(以下，称为侵入痕迹)而成为飞边，但是在预成形体18的距载置位置远的一侧几乎不残留这样的侵入痕迹而不产生飞边。

在冷却处理中，使冷却机构24、25及调温机构26工作而经由第一模具8、主体模具9及第二模具10对成形品32进行冷却。在开模处理中，在冷却处理之后，对移动机构14及加压机构15进行驱动而依次使第二模具10相对于主体模具9移动到退避位置，使主体模具9相对于第一模具8移动到退避位置。

并且，在使主体模具9相对于第一模具8退避之后，通过成形品取出机构28从第一模具8的转印面8a上取下成形品32，并向模具单元6外取出。

在图8所示的现有技术中，每当成形光学元件2时，能不产生气穴地进行成形的预成形体18的载置允许范围A3为π×r²。相对于此，在图4所示的上述实施方式中，同样的载置允许范围A1成为π×(φ/2)²，比现有技术大幅增加。需要说明的是，如上所述，0.15φ≤r≤0.35φ。其结果是，即使预成形体18因静电等而在模具单元6内移动，也能大大地降低气穴发生的概率。当然，在本发明中，由于并不是对第一及第二模具8、9的第一及第二转印面8a、9a实施任何工艺，因此也不会降低成形出的光学元件2的光学性质。

需要说明的是，该第一实施方式涉及的是成形具有特定的形状的光学元件2的情况，但并不局限于此。即，无论光学元件2的第二光学面2b为何种形状，只要第一光学面具备与光学元件2同样的形状即可。

通过使用上述的第一实施方式的成形方法及装置，不会产生与载置不良相伴的气穴，通过压缩成形能得到复杂形状的光学元件。因此，当使用得到的光学元件时，能够构成仅凭凹透镜或凸透镜等简单形状的光学元件的组合而难以实现的具备多种光学特性的光学元件单元(透镜单元)。

接着，关于本发明的第二实施方式，使用图6及图7进行说明。在第二实施方式中，如图6(A)所示，取代第一实施方式的模具单元6而使用模具单元40。即，在光学元件的成形装置5中，取代第一模具8而使用第一模具(下模具)41，取代第二模具10而使用第二模具(上模具)42。需要说明的是，对与第一实施方式同样的部位标注相同符号，省略其详细的说明。

第一模具41具有截面大致圆形的前端部，在该前端部的端面上与第一模具8同样地形成有第一转印面8a。第一转印面8a上的极值点转印部8c是与光学元件2的极值点2c大致对应的点。而且，在第一转印面8a的外周部形成有第一肋部41b。该第一模具41以第一转印面8a朝上的姿势固定在箱体7的底面中央部分。而且，在该第二实施方式中，与第一实施方式大致同样，图6(A)所示的预成形体的载置允许范围A2是预成形体18借助重力的作用而向本来应载置预成形体的载置位置即极值点转印部8c上移动的第一转印面8a上的范围。具体而言，是由第一转印面8a与第一肋部41b的交界线包围的范围。该载置允许范围A2是为了将预成形体18载置在极值点转印部8c上而被允许作为供给场所的范围。

主体模具9具有沿冲压方向贯通的引导孔，该主体模具9经由主体模具支架11借助移动机构14的动作而在引导孔与第一模具(下模具)41的前端部嵌合的嵌合位置和从该嵌合位置向上方退避的退避位置之间移动。第二模具42具有截面大致圆形的前端部，在该前端部的端面上与第二模具10同样地形成有第二转印面10a和第二肋部42b。第二肋部42b形成在第二转印面10a的外周部。而且在第二肋部42b的外周部形成有相对于第一肋部41b凹陷的凹部44。该凹部44沿周向延伸地形成，由此，带有流动性的预成形体材料容易沿外周部的周向逃散。该第二模具42以第二转印面10a朝下的姿势安装于加压机构15的杆15a，借助加压机构15的动作而在与主体模具9的引导孔嵌合的嵌合位置和从该嵌合位置向上方退避的退避位置之间移动。而且，通过加压机构15，能够经由第一及第二模具41、42对预成形体18进行加压。

说明第二实施方式的上述结构的作用。与第一实施方式同样，将主体模具9与第一模具41嵌合，然后预成形体18借助预成形体供给机构20，通过引导孔而向第一模具41的第一转印面8a供给，因自重而朝向极值点转印部8c移动并载置在该极值点转印部8c上。如图6(A)及图7(A)所示，载置预成形体18的极值点转印部8c处于从中心偏移的位置，因此预成形体18的载置位置18a当然也成为从中心偏移的位置。无论向图6(A)所示的预成形体的载置允许范围A2内即第一转印面8a内的何处供给，结果都是预成形体18载置于极值点转印部8c。

与第一实施方式同样，冲压成形按照加热、加压、冷却及开模这4个处理的顺序进行。在加热、冷却及开模的处理中，与第一实施方式同样地进行，因此这里省略详细说明。在加压处理中，经由第一模具41及第二模具42对预成形体18进行加压。在由于该加压而预成形体材料扩展时，朝向距第一极值点8a最近的凹部44例如图7(A)所示的点P及点P的周边。在第二实施方式中，该受压迫的预成形体材料以沿着凹部44的方式向图7(B)的箭头方向流动。需要说明的是，图7所示的凹部区域46表示与第二模具42中的凹部44所在的区域相对的第一模具41上的区域。其结果是，加压中的预成形体材料以在模具单元40内载置的第一极值点8c为大致中心而扩展。需要说明的是，图7(B)的曲线Q是表示预成形体材料的扩展过程中的轮廓的曲线。该Q伴随着加压而到达图7(B)的大致右端，由此得到图6(B)所示那样的成形品45。

将该凹部44设于第二模具42的结果是，预成形体材料受到压迫的点P附近的端部处的成形品的飞边的发生进一步减少。

在预成形体18的接近载置位置18a的一侧残留有由凹部44引起的痕迹(以下，称为凹部痕迹)，而在距载置位置18a远的一侧几乎不残留凹部痕迹。

需要说明的是，在第二实施方式中，仅在第二模具42设置了凹部44，但并不局限于此，也可以仅在第一模具设置同样的凹部，还可以在第一及第二模具这双方设置同样的凹部。但是，凹部需要设置成不会明显妨碍基于加压所进行的成形这种范围的大小。

在第二实施方式中，与第一实施方式同样，与图8所示的现有技术相比，载置允许范围从A3较大地增加为A2。其结果是，即便预成形体18因静电等而在模具单元内移动，也能大幅地降低气穴发生的概率。当然，由于并不是对第一及第二模具41、42的第一及第二转印面8a、9a实施任何工艺，因此也不会降低成形出的光学元件的光学性质。

通过使用上述的第二实施方式的成形方法及装置，也不会产生与载置不良相伴的气穴，通过压缩成形能得到复杂形状的光学元件。因此，当使用得到的光学元件时，能够构成仅凭凹透镜或凸透镜等简单形状的光学元件的组合而难以实现的具备多种光学特性的光学元件单元(透镜单元)。

需要说明的是，本发明在压缩成形光学元件时，特意在具有对光学元件的面进行转印的转印面的模具单元的不是大致中央部的部位载置预成形体。由此，基于扩大预成形体的载置允许范围并减少气穴的发生概率这样的技术思想而作成。因此，基于同样的技术思想而作出的全部的与压缩成形相关的方法及装置、光学元件都包含于本发明。

符号说明

2  光学元件

2a、2b 第一光学面、第二光学面

2c 第一极值点

5  光学元件的成形装置

8、41 第一模具

8a 第一转印面

8c 极值点转印部

9  主体模具

10、42 第二模具

10a 第二转印面

15 加压机构

18 预成形体

32、45 成形品

44 凹部

46 凹部区域

A1、A2、A3 载置允许范围

Claims (12)

1.一种光学元件的成形方法，其中，使用由第一模具、与所述第一模具对置的第二模具、将所述第一模具及所述第二模具的周围覆盖的主体模具构成的模具单元，由预成形体压缩成形出光学元件，

所述光学元件的成形方法的特征在于，

所述光学元件在一方的面具备第一非球面，该第一非球面形成为光轴上的形状为凹面且所述凹面的外周部的形状具有凸的极值点，

所述第一模具为了形成所述第一非球面，以使转印所述光轴上的形状的部分朝向所述第二模具成为凸形状、且转印所述极值点的极值点转印部朝向所述第二模具成为凹形状的方式，形成具有与所述第一非球面的面形状相反的形状的第一转印面，

所述第二模具形成有第二转印面，该第二转印面用于形成所述光学元件的另一方的面，

通过向所述第一模具的所述第一转印面上供给所述预成形体，而向所述第一模具的所述极值点转印部载置所述预成形体，

通过缩窄所述第一模具与所述第二模具的间隔，而对所述预成形体进行压缩成形。

2.根据权利要求1所述的光学元件的成形方法，其中，

在所述光学元件的最大有效直径为φ时，所述极值点的距所述光轴的距离r满足0.15φ≤r≤0.35φ的关系。

3.根据权利要求1或2所述的光学元件的成形方法，其中，

将所述主体模具的温度保持为小于所述预成形体的材料具有的玻化温度。

4.根据权利要求1或2所述的光学元件的成形方法，其中，

在所述第一转印面和所述第二转印面中的一方的外周部形成有相对于对置的另一方的外周部凹陷且沿周向延伸的凹部。

5.根据权利要求1或2所述的光学元件的成形方法，其中，

将所述预成形体加热到该预成形体的材料具有的玻化温度以上进行载置。

6.根据权利要求1或2所述的光学元件的成形方法，其中，

所述预成形体为大致球状，所述预成形体的曲率半径比所述极值点转印部的凹形状的近似曲率半径小。

7.根据权利要求1或2所述的光学元件的成形方法，其中，

所述预成形体由注塑成形出的树脂构成。

8.一种光学元件的成形装置，其利用具有第一模具和与所述第一模具对置的第二模具的模具单元，由预成形体压缩成形出光学元件，

所述光学元件的成形装置的特征在于，

所述光学元件在一方的面具备第一非球面，该第一非球面形成为光轴上的形状为凹面且所述凹面的外周部的形状具有凸的极值点，

所述光学元件的成形装置具有：

所述第一模具，其为了形成所述第一非球面，以使转印所述光轴上的形状的部分朝向所述第二模具成为凸形状、且转印所述极值点的极值点转印部朝向所述第二模具成为凹形状的方式，形成具有与所述第一非球面的面形状相反的形状的第一转印面；

所述第二模具，其形成有第二转印面且配设在所述第一模具之上，该第二转印面用于形成所述光学元件的另一方的面；

主体模具，其设于所述模具单元，并将所述第一模具及所述第二模具的周围覆盖；

加压机构，其通过缩窄所述第一模具与所述第二模具的间隔，而对所述预成形体进行压缩成形。

9.根据权利要求8所述的光学元件的成形装置，其中，

在所述光学元件的最大有效直径为φ时，所述极值点的距所述光轴的距离r满足0.15φ≤r≤0.35φ的关系。

10.根据权利要求8或9所述的光学元件的成形装置，其中，

所述光学元件的成形装置具有将所述主体模具保持为小于所述预成形体的玻化温度的主体模具调温机构。

11.根据权利要求8或9所述的光学元件的成形装置，其中，

在所述第一转印面和所述第二转印面中的一方的外周部形成有相对于对置的另一方的外周部凹陷且沿周向延伸的凹部。

12.一种光学元件，其通过使用由第一模具、与所述第一模具对置的第二模具、将所述第一模具及所述第二模具的周围覆盖的主体模具构成的模具单元，而由预成形体得到，

所述光学元件的特征在于，

所述光学元件在一方的面具备第一非球面，该第一非球面形成为光轴上的形状为凹面且所述凹面的外周部的形状具有凸的极值点，

所述第一模具为了形成所述第一非球面，以使转印所述光轴上的形状的部分朝向所述第二模具成为凸形状、且转印所述极值点的极值点转印部朝向所述第二模具成为凹形状的方式，形成具有与所述第一非球面的面形状相反的形状的第一转印面，

所述第二模具形成有第二转印面，该第二转印面用于形成所述光学元件的另一方的面，

所述光学元件如下得到：

通过向所述第一模具的所述第一转印面上供给所述预成形体，而向所述第一模具的所述极值点转印部载置所述预成形体，

通过缩窄所述第一模具与所述第二模具的间隔，而对所述预成形体进行压缩成形。