JP2000001323A - 光学素子成形装置および光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】成形後の芯取り作業を必要とせず、簡易な方法
でレンズの外径を高精度に規制された光学素子を製造す
る。 【解決手段】加熱軟化した光学素子材料５を加圧成形す
る成形面を有する一対の成形型（２ａ、２ｂ）と、少な
くとも一方の成形型（２ａ）に装着される環状の外形型
３とを備え、外径型３は成形される光学素子の外径を規
制する外径規制部３５と、光学素子の外径を規制しない
外径非規制部３７とを有し、さらに光学素子の成形時に
余剰の前記光学素子材料を収容可能な空間３３を有する
ように構成する。外径規制部３５および外径非規制部３
７は各々外径型３の内周面に周設されていることが好ま
しい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、光学素子成形装
置、特に対向する一対の成形型の間で光学素子材料を押
圧し光学素子を成形する光学素子成形装置およびその装
置を用いた光学素子の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラスレンズ等の光学素子は、光
学素子素材（プリフォーム）を加熱・軟化し、これを一
対の成形型で加圧することにより製造されている。

【０００３】このような製造方法の場合、通常、光学素
子の径方向については何ら規制されておらず、プリフォ
ームは、その供給量、型の押圧力如何により無秩序に拡
がり、成形される光学素子の外径にバラツキが生じてい
た。このため、光学素子材料を加圧成形した後に研削に
より、芯取り作業を必要としていたため、煩雑で製造効
率が悪く、コストが高くなるという問題があった。

【０００４】このような問題を解決するために、成形面
の外周面に衝面を形成する胴型等により、光学素子の径
方向への拡がりを制限することにより光学素子の外径を
規制し、高精度成形を行う方法が提案されている。

【０００５】しかし、成形部が閉空間を形成するため、
光学素子の形状を一定にするためには光学素子材料の厳
密な体積管理が必要となる。したがって、プリフォーム
の供給量を精密に制御する手段等を必要とし、製造工程
が煩雑となりコスト高になるという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、成形
後の芯取り作業を必要とせず、簡易な方法でレンズの外
径が高精度に規制された光学素子を製造することができ
る光学素子成形装置および光学素子の製造方法を提供す
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（16）の本発明により達成される。

【０００８】（１） 加熱軟化した光学素子材料を加圧
成形する成形面を有する一対の成形型と、少なくとも一
方の前記成形型の外周に装着される環状の外径型とを備
える光学素子成形装置において、前記外径型は成形され
る光学素子の外径を規制する外径規制部と、前記光学素
子の外径を規制しない外径非規制部とを有することを特
徴とする光学素子成形装置。

【０００９】（２） 前記外径規制部および前記外径非
規制部は各々前記外径型の内周面に周設されている上記
（１）に記載の光学素子成形装置。

【００１０】（３） 前記外径非規制部は前記外径型の
内周面に形成された少なくとも１つの切り欠きにより設
けられている上記（１）または（２）に記載の光学素子
成形装置。

【００１１】（４） 前記外径非規制部は１つの大きさ
が前記外径型内周の全周３６０°に対し中心角が９０°
以下となるように形成されている上記（１）ないし
（３）のいずれかに記載の光学素子成形装置。

【００１２】（５） 前記外径規制部および前記外径非
規制部のうち少なくとも一方は前記外径型の周方向に等
間隔に設けられている上記（１）ないし（４）のいずれ
かに記載の光学素子成形装置。

【００１３】（６） 少なくとも前記外径規制部の内周
面は前記成形面の中心軸と平行な面となるよう形成され
ている上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の光学
素子成形装置。

【００１４】（７） 少なくとも前記外径規制部の内周
面に前記外径型の上面から前記成形面に向けて内径が漸
減するテーパ部が形成されている上記（１）ないし
（５）のいずれかに記載の光学素子成形装置。

【００１５】（８） 前記テーパ部のテーパ面の傾斜が
すべて等しくなるよう設けられている上記（７）に記載
の光学素子成形装置。

【００１６】（９） 前記外径型の外径規制部の高さが
０．１mm以上である上記（１）ないし（８）のいずれか
に記載の光学素子成形装置。

【００１７】（10） 加熱軟化した光学素子材料を加圧
成形する成形面を有する一対の成形型と、少なくとも一
方の前記成形型の外周に装着され、光学素子の外径を規
制する外径規制部と、前記光学素子の外径を規制しない
外径非規制部とを有する環状の外径型とを備える光学素
子成形装置において、前記光学素子の成形時に余剰の前
記光学素子材料を収容可能な空間を有することを特徴と
する光学素子成形装置。

【００１８】（11） 前記空間は前記成形面の外周部に
設けられている上記（10）に記載の光学素子成形装置。

【００１９】（12） 前記空間は前記外径型の内周面に
形成された少なくとも１つの切り欠きにより設けられて
いる上記（10）または（11）に記載の光学素子成形装
置。

【００２０】（13） 前記空間は１つの大きさが前記外
径型内周面の全周３６０°に対し中心角が９０°以下と
なるように形成されている上記（10）ないし（12）のい
ずれかに記載の光学素子成形装置。

【００２１】（14） 前記外径非規制部は前記空間を備
える上記（１）ないし（13）のいずれかに記載の光学素
子成形装置。

【００２２】（15） 上記（１）ないし（14）のいずれ
かに記載の光学素子成形装置を用いる光学素子の製造方
法であって、余剰の前記光学素子材料を前記成形面の外
周部に設けられた空間に収容することを特徴とする光学
素子の製造方法。

【００２３】（16） 前記光学素子材料はガラスを主成
分とするものである上記（15）に記載の光学素子の製造
方法。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の光学素子成形装置
を添付図面に示す好適実施例に基づいて詳細に説明す
る。

【００２５】図１は、本発明の光学素子成形装置の一例
を示す概略断面図、図２は、図１に示す光学素子成形装
置のＡ−Ａ線断面図、図８は図１に示す光学素子成形装
置に用いられる外径型の立体斜視図、図９ないし図１１
は図１に示す光学素子成形装置に用いられる下型の作製
工程を示す断面図である。

【００２６】図１に示すように、本発明の光学素子成形
装置１は、加熱軟化した光学素子材料を加圧成形する成
形面２１ｂ、２１ａを有する上下１対の成形型（上型２
ｂ、下型２ａ）とを有する。

【００２７】上型２ｂと下型２ａとは成形面２１ｂ、２
１ａが対向するよう配設され、上型２ｂおよび下型２ａ
の中心軸が一致するよう後述する胴型６ａ、６ｂによっ
て調整されている。

【００２８】下型２ａは、図１に示すように断面形状が
略凸状であって、成形面２１ａの中心軸を中心に同心円
状に段差部２２およびフランジ２４とが形成されてい
る。

【００２９】成形面２１ａは、光学素子の光学機能面を
形成する面を構成し、所望の光学素子の反転形状に形成
されている。

【００３０】段差部２２は、下型２ａの外周面に設けら
れた切り欠きからなり、かかる段差部２２には光学素子
の外径を規制する外径型３が装着される。

【００３１】嵌合用外周部２１２は、その中心軸と成形
面２１ａの中心軸とが一致するように形成されている。

【００３２】フランジ２４は、胴型６ａの凹部６１と嵌
合可能な形状をなしており、これにより下型２ａは胴型
６ａに固定される。

【００３３】段差部２２とフランジ２４との間に設けら
れた外周縁部２１３は、成形面２１ａの中心線を定める
基準であって、成形面２１ａの中心線と外周縁部２１３
の中心線とは一致するよう形成されている。

【００３４】下型２ａ（上型２ｂ）は、例えば図９ない
し図１１に示すような工程により作製される。以下、下
型２ａを例に説明する。

【００３５】まず、下型２ａを構成する母材に、上述し
た成形面２１ａ、段差部２２、フランジ２４、嵌合用外
周部２１２および外周縁部２１３を形成する。

【００３６】次に、成形面２１ａの周縁部や段差部２２
の欠損、変形、ダレ等を防止するために、図１０に示す
ような超硬合金（ＷＣ）製の加工ヤトイ４を装着する。

【００３７】この状態で、成形面２１ａを研削加工によ
り所望の形状（非球面または球面）に形成する。その
後、ダイヤモンド研磨材を用いて表面を研磨し、例えば
最大表面粗さ（Ｒmax ）＝０．０２μｍ以下とする。

【００３８】次に、加工ヤトイ４を除去し、成形面２１
ａにスパッタリング等により、図１１に示すように例え
ばＰｔからなる薄膜２１１を積層し、下型２ａが作製さ
れる。

【００３９】このように薄膜２１１を積層することによ
って、成形面２１ａの耐熱性、耐酸化性、耐濡れ性等を
より向上させることができる。薄膜２１１としては、Ｐ
ｔの他、Ａｕ等の貴金属およびこれらの金属を主とする
合金、セラミックス等からなる薄膜が好ましい。

【００４０】薄膜２１１の成膜方法は、特に限定され
ず、スパッタリングの他に例えばイオンプレーティング
等の方法が挙げられる。薄膜２１１の膜厚としては０．
１〜５μｍ程度が好ましい。

【００４１】成形型の構成材料としては、高硬度材料か
らなるものが好ましく、例えば炭化珪素、窒化珪素、炭
化チタン、窒化チタン、炭化タングステン等の炭化物、
タングステンカーバイド系の超硬合金、モリブデン、タ
ングステン、タンタル等の金属等やアルミナ、ジルコニ
ア等の酸化物系セラミックス、窒化物セラミックス等を
用いることができる。これにより、光学素子成形装置１
の耐久性、耐熱性、耐食性等を大幅に向上させることが
できる。また、光学素子の成形時に成形型の摺動部にお
いて生じる、かじり、片当り、噛みつき等を防止するこ
とができる。

【００４２】下型２ａの段差部２２には外径型３が装着
される。これにより外径型３は成形面２１ａの外周部に
位置し、内周面で光学素子の外径を規制することができ
る。

【００４３】外径型３は、図８に示すように断面形状が
円形の環状体であって、その内周面は、下型２ａの段差
部２２に嵌合する嵌合部３８と、下型２ａに嵌合させた
状態で成形面２１ａの外周部に位置する成形部３９とか
ら構成されている。

【００４４】嵌合部３８の内径は嵌合用外周部２１２と
ほぼ等しく構成されており、外径型３を下型２ａに固定
することができる。

【００４５】成形部３９には成形される光学素子の外径
を規制する外径規制部３５と、光学素子の外径を規制し
ない外径非規制部３７とが周設されている。

【００４６】外径非規制部３７は、図８に示すように成
形部３９に形成された少なくとも１つの切り欠きにより
設けられている。したがって、外径非規制部３７におい
て光学素子材料５の余剰分を収容可能な空間３３が形成
される。

【００４７】光学素子材料の供給量のばらつき等を考慮
すると、外径非規制部３７の内径は、成形面２１ａの外
径に比べ約３〜１５％程度大きく設けられていることが
好ましい。外径非規制部３７の内径があまりに大き過ぎ
ると、外径型３全体が大径化する等の無駄を生じ、一
方、外径非規制部３７の内径を成形面２１ａの外径とあ
まりに近似させると空間３３が十分な大きさをもつこと
ができず余剰の光学素子材料を収容できなくなるおそれ
がある。

【００４８】外径規制部３５の内径は、図１等に示すよ
うに成形面２１ａの径とほぼ等しくなるように構成され
ている。これにより、成形面２１ａの周縁に外径規制部
３５の内周面によって衝面が形成され、かかる衝面で光
学素子は所定の外径に規制される。

【００４９】このように、本発明の光学素子成形装置
は、外径型３が外径規制部３５と外径非規制部３７とを
有し、余剰の光学素子材料５を収容可能な空間３３を有
することにより、外径規制部３５により光学素子の外径
が規制されるとともに、外径非規制部３７から光学素子
材料の余剰分が径方向に逃がされ、空間３３に収容され
る。したがって、常に形状精度に優れた光学素子を形成
することができ、後工程において光学素子の芯取り作業
を不要とすることができる。また、光学機能面の形状精
度の維持・向上を図ることができる。

【００５０】本実施形態の外径型３は、中心角が３０°
に相当する大きさの３つの外径規制部３５と、中心角が
９０°に相当する大きさの３つの外径非規制部３７とか
ら構成されており、外径規制部３５と外径非規制部３７
とは各々等間隔に配置されている。

【００５１】このように、外径規制部３５および外径非
規制部３７のうち少なくとも一方を等間隔に設けること
により、成形部３９における外径非規制部３７の占める
割合をより大きくすることができ、光学素子の偏肉の程
度を抑制することができる。

【００５２】１つの外径非規制部３７は、外径型内周の
全周３６０°に対し中心角が９０°以下となるように形
成されていることが好ましい。

【００５３】１つの外径非規制部３７が中心角９０°を
超える大きさである場合、成形された光学素子を例えば
鏡筒内に挿着した場合、光学素子の外径（形状）と鏡筒
の内径とのクリアランスにより生じる最大軸ずれ量が大
きくなり、光学的精度が低下する場合がある。これにつ
いて図１２を用いて説明する。

【００５４】図１２は、光学素子の外径と最大軸ずれ量
との関係を示す図である。光学素子１００および鏡筒１
０３の断面形状が円形の場合を例にとって説明する。

【００５５】光学素子１００は、中心点Ｏ’から中心角
９０°（＜ＰＯ’Ｑ）相当する外周部分は直線ＰＱで構
成されている。したがって光学素子１００の外周の直線
ＰＱ部分は外径が規定されておらず、その他の外周部は
外径が規定されている。なお、点線は鏡筒１０３の中心
点と光学素子１００との中心点が一致する場合の光学素
子１０３の位置を示す。

【００５６】この場合、光学素子１００の鏡筒１０３内
での最大軸ずれ量Ｓは、鏡筒１０３の中心点Ｏと、実線
で示された光学素子１００の中心点Ｏ’との距離で表さ
れる。

【００５７】したがって、光学素子１００の最大軸ずれ
量Ｓは、△ＰＯ’Ｏについて余弦定理から下記式（Ｉ）
で計算される。

【００５８】 Ｓ＝1/2 ×（φ₁cosθ＋（φ₁ ²cos²θ−φ₁ ²＋φ₂ ²）^1/2）・・・（Ｉ） （φ₁ は光学素子１００の外径、φ₂ は鏡筒１０３の内
径、θは＜ＰＯ’Ｏの角度を表す。なお、φ₁ ＝２ｒ
₁ 、φ₂ ＝２ｒ₂ であり、ｒ₁ は光学素子１００の半
径、ｒ₂ は鏡筒１０３の半径を表す。）

【００５９】光学素子１００の外径φ₁ が規定されてい
ない部分（直線ＰＱ部分）が、中心角９０°に相当する
場合、＜ＰＯ’Ｑ＝９０°であるから、θ＝１／２×
（３６０°−９０°）＝１３５°となる。

【００６０】例えば、φ₁ ＝１２．００mm、φ₂ ＝１
２．０１mmとすると、上記式（Ｉ）から、最大軸ずれ量
Ｓは０．００７mmとなる。

【００６１】一方、上記の場合、全外周が外径φ₁ で規
定された光学素子では最大軸ずれ量Ｓは、Ｓ＝1/2 ×
（φ₂ −φ₁ ）＝０．００５mmとなる。

【００６２】このことから、１つの外径非規制部３７が
中心角９０°以下となるように形成されていれば、鏡筒
に取付けた状態でも十分な光軸精度を維持し得るものと
いえる。すなわち、１つの外径非規制部３７は、中心角
が小さいほど最大軸ずれ量Ｓは小さくなり、全外周にわ
たって外径を規制する場合のずれ量に近づく。

【００６３】また、外径非規制部の１つが中心角９０°
以下であれば、成形部３９の内周面に複数設けられてい
てもよい。

【００６４】一方、１つの外径非規制部３７が外径型内
周の全周３６０°に対し中心角９０°を超えると、最大
軸ずれ量Ｓが大きくなり、光学素子の光軸精度を十分に
満足することができなくなるおそれがある。

【００６５】このことから、外径非規制部３７の１つの
大きさは、外径型内周面の全周３６０°に対し中心角が
９０°以下になるように形成されていることが好まし
い。

【００６６】これにともない、空間３３の１つの大きさ
は外径型内周面の全周３６０°に対し中心角が９０°以
下になるように形成されていることが好ましい。

【００６７】外径型３は、下型２ａと段差部２２におい
て装着した状態で、成形面２１ａの中心軸と外径型３と
の中心軸（外径軸）とが一致するように構成されている
ことが好ましい。これにより成形される光学素子の光軸
精度の向上を図ることができ、後工程での芯取り加工を
不要とすることができる。

【００６８】外径規制部３５の内周面は、前記成形面２
１ａの中心軸と平行な面となるように形成されている。
外径規制部３５は、成形面２１ａおよび２１ｂとともに
光学素子材料を所定の形状に成形するキャビティーの一
部を構成するため、光学素子の取出し方向（成形面２１
ａから上面３４）に対して、内径が等しく形成されてい
ることにより、光学素子の取出しを容易に行うことがで
きる。

【００６９】外径型３の外径規制部３５の高さは０．１
mm以上であることが好ましく、０．１mm〜２mm程度であ
ることがより好ましい。外径規制部３５の高さとは、例
えば図５に示すように、成形面２１ａの周縁から外径型
３の上面３４までの内周面側の高さｈを意味する。

【００７０】外径規制部３５の高さが０．１mm未満であ
ると、例えば、図５に示すように成形された光学素子を
外径が規制された部分のみで鏡筒内に嵌着する場合、固
定が不十分でガタツキを生じるおそれがある。一方、外
径規制部３５の高さがあまりに大き過ぎる場合、光学素
子の型からの取出しが困難になるおそれがある。

【００７１】外径型３の構成材料としては特に限定され
ず、下型２ａ（上型２ｂ）と同様の高硬度材料を挙げる
ことができるが、なかでも熱膨張係数が下型２ａと近似
するものであることがより好ましい。これにより、成形
工程において成形型の加熱、冷却を繰り返し行った場合
でも外径型３と下型２ａとの嵌合状態を維持することが
でき、軸ずれ等を生じるおそれがない。

【００７２】下型２ａは、円筒状の下部胴型６ａに挿入
され、フランジ２４を下部胴型６ａの凹部６１に嵌合さ
せることにより固定されている。下部胴型６ａの内径部
の中心軸と成形面２１ａの中心軸とは一致するよう予め
調整されている。

【００７３】上型２ｂは、下型２ａと同様にフランジ２
４を上部胴型６ｂの凹部６１に嵌合させることにより上
部胴型６ｂに固定されている。そして、両者の中心軸は
一致するよう調整されている。

【００７４】さらに、下部胴型６ａおよび上部胴型６ｂ
は、各々の中心軸が一致するよう配置されている。これ
により成形面２１ａと成形面２１ｂの中心軸が一致し、
成形される光学素子の面相互の軸ずれや傾きの発生を抑
制することができる。

【００７５】下部胴型６ａおよび上部胴型６ｂを構成す
る材料としては特に限定されず、例えばＷＣ等が挙げら
れるが、加熱時に熱膨張等によるガタつきの発生を防止
するために、各々下型２ａ、上型２ｂとほぼ等しい熱膨
張係数を有する材料が好ましい。

【００７６】下部胴型６ａおよび上部胴型６ｂは、図示
しないボルト等の固定手段により、各々固定した型支持
部材７、可動上型支持部材８に脱着可能に固定されてい
る。

【００７７】可動上型支持部材８は、駆動機構（図示せ
ず）により中心軸に沿って上下方向に駆動される。

【００７８】なお、１つの成形装置で複数の光学素子を
成形する場合には、例えば下型２ａと固定下型支持部材
７との間に光学素子の肉厚を調整するためのスペーサ７
１を介在させることがより好ましい。

【００７９】次に、本発明の光学素子成形装置を用いた
光学素子の成形方法の一例を図１ないし図５にしたがっ
て説明する。

【００８０】光学素子成形装置１に図示しない光学素子
材料搬送手段により光学素子材料５が搬送され、下型２
ａの成形面２１ａ上に供給される。

【００８１】光学素子材料５は、ガラス材料、樹脂材料
のいずれでもよいが、ガラスを主成分とするものがより
好ましい。これにより、より高精度かつ耐熱性の良好な
光学素子を成形することができる。

【００８２】光学素子材料５が供給されたら可動上型支
持部材８が移動し、成形面２１ｂが光学素子材料５に接
触しない程度に接近する。

【００８３】可動上型支持部材８の付近には、昇降可能
な石英管１０が配設されており、この石英管１０は、図
３に示す押圧成形時には下降して成形面２１ａ、２１ｂ
の周囲に閉空間を形成する。

【００８４】この状態で、石英管１０の周囲に配設され
たヒータ１１に通電し、成形型全体を加熱する。

【００８５】このとき、石英管１０の閉空間内に不活性
ガスを導入することが好ましい。これにより、光学素子
材料、型材料の酸化反応等を抑制することができる。導
入される不活性ガスとは、例えば希ガスや窒素ガス、お
よびこれらの混合ガス等が挙げられる。

【００８６】熱電対１２が所定の温度に達した段階で、
さらに可動上型支持部材８が下降し、図３に示すように
外径型３の上面３４が上型２ｂに当接するまで上型２ｂ
を移動させる。このとき、上型２ｂ、下型２ａおよび外
径型３とでキャビティーが形成される。

【００８７】光学素子材料５の加熱温度は、４００〜８
００℃程度とすることが好ましい。また、成形時のプレ
ス圧は成形する光学素子の大きさや個数等により適宜設
定されるが、５０〜２０００kgf/cm² 程度とすることが
好ましい。

【００８８】このように加熱・加圧されると、図３およ
び図４に示すように光学素子材料５は成形面の径方向に
圧延される。圧延された光学素子材料５は、外径規制部
３５の内周面に圧接し光学素子の外径が規制される。余
剰の光学素子材料が供給された場合には、外径非規制部
３７から外周方向にはみ出し、空間３３内へ押し出され
る。

【００８９】このように、外径規制部３５で光学素子の
外径を規制する一方で外径非規制部３７で余剰の光学素
子材料（余肉５１）を空間３３内へ逃がすことにより、
光学素子成形装置１に供給される光学素子材料の容量に
多少バラツキがあっても、成形される光学素子外径の寸
法精度を維持することが可能である。

【００９０】さらに、余肉５１は光学素子の形状精度を
維持する必要のない部分へ押出されるため、光学機能面
の精度には影響を与えることはない。

【００９１】成形終了後および冷却過程においても、光
学素子材料の熱収縮により生じるヒケを防止し、光学素
子の光学機能面の面精度を保持するために、加圧状態を
維持しておく。

【００９２】成形終了後、石英管１０を上昇させ閉空間
を開放し、成形された光学素子を取出す。

【００９３】図５は、外径が規定された部分のみで光学
素子を鏡筒に固定する場合の光学素子の製造方法を示す
断面図である。

【００９４】この場合、外径規制部３５の高さｈに相当
する部分で光学素子の外径が規制され、かかる部分は光
学素子の鏡筒取付け基準面５２を構成する。

【００９５】余剰の光学素子材料５が供給された場合に
は、上記と同様、余剰分は成形面２１ａの外周部に設け
られた空間３３に収容されるため、成形される光学素子
の外径の寸法精度を維持することが可能である。

【００９６】また、光学素子の外径を規制し、鏡筒取付
け基準面５２を設けることにより、レンズ等の曲率のつ
いた外径（鏡筒取付け基準面）に対する偏芯精度が向上
する。

【００９７】図６および図７は、本発明の光学素子成形
装置の他の実施形態を示す断面図である。図１〜図５お
よび図８に示した第１実施形態の光学素子成形装置と同
一構成および同一部材には同一符号を付し、説明を省略
する。

【００９８】本実施形態の光学素子成形装置１では、外
径型３は２つの外径規制部３５と２つの外径非規制部３
７とを備えている。

【００９９】２つの外径非規制部３７は、各々成形面２
１ｂの外径型内周の全周３６０°に対し中心角９０°に
相当する大きさに設けられている。一方、外径規制部３
５は、１つが中心角１６０°、他方が中心角２０°に相
当する大きさに設けられている。

【０１００】外径規制部３５の内周面には、図６に示す
ように外径型３の上面３４から成形面２１ａに向けて内
径が漸減するテーパ部３５１が設けられている。これに
より、光学素子の離型性が向上し、取出しを容易にする
ことができる。また、成形面の曲率が大きな場合であっ
ても光学素子は容易に取出すことができる。

【０１０１】また、テーパ部３５１を鏡筒の取付け部に
設けられたテーパ部と嵌合可能に形成することにより、
光学素子の組立て上の操作性がより向上する。

【０１０２】さらに、テーパ部３５１は、テーパ面の傾
斜がすべて等しくなるよう設けられていることが好まし
い。これによって光学素子外径の規定精度の維持・向上
を図ることができる。

【０１０３】以上、本発明の光学素子成形装置およびこ
の装置を用いた光学素子の製造方法を図示の各実施形態
について説明したが、本発明はこれらに限定されるもの
ではなく、各手段の構成は同様の機能を有する任意の構
成に置換することができる。

【０１０４】例えば、本発明の外径型は下型に装着され
る場合に限定されるものではなく、上型のみまたは上
型、下型の両方に装着するものであってもよい。また、
上下型を構成する成形型および成形面は任意の構成とす
ることができ、例えば、成形面を備える別部材が成形型
の一部に取付けられた構成としてもよい。

【０１０５】また、余剰の光学素子材料を収容する空間
は、外径型の外径非規制部に設けられている場合に限ら
れるものではなく、その他の部分に設けられているもの
でもよい。

【０１０６】さらに、本発明の光学素子成形装置により
成形される光学素子は、凸レンズに限られず、凹面レン
ズ、非球面レンズ、シリンドリカルレンズ等、種々の光
学素子を成形することができる。

【０１０７】

【実施例】次に、本発明の具体的実施例について説明す
る。

【０１０８】（実施例１）図１に示す光学素子成形装置
１を用いて光学素子を成形した。

【０１０９】まず、下型２ａを成形面２１ａ側から下部
胴型６ａに挿入し、フランジ２４で下部胴型６ａの凹部
６１と嵌合させて装着し、固定下型支持部材７に取り付
けた。このとき、下型２ａの底面と固定下型支持部材７
との間にスペーサ７１を介在させた。

【０１１０】次に、下型２ａの段差部２２と下部胴型６
ａの内周面とで形成された凹部に外径型３を嵌入した。
なお、外径型３の外径規制部３５の高さは０．５mmとし
た。

【０１１１】上型２ｂを成形面２１ｂ側から上部胴型６
ｂに挿入し、フランジ２４で凹部６１と嵌合させて装着
し、可動上型支持部材８に取り付けた。

【０１１２】成形面２１ｂ上に光学ガラスＶＣ７８（住
田光学ガラス社製）からなる光学素子材料５（プリフォ
ーム）を載置した。

【０１１３】次に、上型２ｂの成形面２１ｂと光学素子
材料５との距離が０．５mmになるよう可動上型支持部材
８を降下させた後、石英管１０を降下させて成形面２１
ｂを覆い、石英管１０内をＮ₂ ガス雰囲気とした。ヒー
タ１１に通電することにより加熱し、型温度は熱電対１
２により測定した。

【０１１４】型温度（光学素子材料の加熱温度）が５８
０℃に達した時点で、可動上型支持部材８をさらに下降
させて光学素子材料５の加圧成形を開始した。成形時の
加圧力は２００kgf/cm² とした。

【０１１５】光学素子材料５は加熱により軟化し、上下
の型による押圧にしたがって成形面２１ａ、２１ｂに沿
って径方向に拡がった。

【０１１６】外径規制部３５では、光学素子材料５はそ
の内周面に接触し、径方向への拡がりが規制された。余
剰のプリフォームは外径非規制部３７から空間３３に流
入し、余肉５１として収容された。

【０１１７】（実施例２）図６および図７に示すよう
に、外径規制部３５にテーパ部３５１および外径非規制
部３７にテーパ部３７１（図示せず）が設けられた外径
型３を使用した以外は、実施例１と同様にして光学素子
を成形した。

【０１１８】（比較例）外径型として外径規制部のみが
形成され、外径非規制部が形成されていないものを使用
した以外は、実施例１と同様にして光学素子を成形し
た。

【０１１９】実施例１および実施例２で製造された各光
学素子は、いずれも所望の形状に成形され外径の寸法精
度にも優れ、後工程での芯取りが不要であった。また、
光学機能面も良好に転写されていた。

【０１２０】また、各光学素子の光軸と外径軸とが偏芯
することなく、容易かつ精密に鏡筒への組み込みを行う
ことができた。

【０１２１】さらに実施例２では、外径型にテーパ部が
設けられているため、光学素子の取出しが非常に容易で
あった。

【０１２２】一方、比較例の光学素子成形装置では、余
剰の光学素子材料の収容部が設けられていないため、光
学素子材料の供給量のばらつきが成形される光学素子の
肉厚のばらつきとなり、形状精度に劣るものとなった。

【０１２３】また、外径型内に成形品全体が収まるため
に接触面積が大きく、取出しが非常に困難であった。

【０１２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の光学素子成
形装置によれば、光学素子の外径を規制するとともに光
学素子材料（プリフォーム）の余剰分を収容することが
できるため、プリフォームの厳密な体積管理が不要とな
るだけでなく、光学素子の外径を厳密に確保することが
でき、高精度の光学機能面を有する光学素子を成形する
ことができる。また、後工程での芯取りが不要となり、
製造コストの低減を図ることができる。

【０１２５】さらに、本発明の方法で製造された光学素
子は外径精度に優れ、後工程で芯取りを行う場合よりも
偏芯精度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学素子成形装置の一実施形態の成形
部を示す断面図である。

【図２】図１に示す光学素子成形装置のＡ−Ａ線断面図
である。

【図３】図１に示す光学素子成形装置において成形過程
を示す断面図である。

【図４】図３に示す光学素子成形装置のＢ−Ｂ線断面図
である。

【図５】図１に示す光学素子成形装置において他の成形
過程を示す断面図である。

【図６】本発明の光学素子成形装置の他の実施形態の要
部を示す断面図である。

【図７】図６に示す光学素子成形装置のＣ−Ｃ線断面図
である。

【図８】図１に示す光学素子成形装置の外径型を示す斜
視図である。

【図９】本発明の光学素子成形装置の要部の製造工程を
示す断面図である。

【図１０】本発明の光学素子成形装置の要部の製造工程
を示す断面図である。

【図１１】本発明の光学素子成形装置の要部の製造工程
を示す断面図である。

【図１２】光学素子の外径と、鏡筒の中心軸と光学素子
と光軸のずれとの関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 光学素子成形装置 ２ａ 下型 ２ｂ 上型 ２１ａ、２１ｂ 成形面 ２２ 段差部 ２４ フランジ ２１１ 薄膜 ２１２ 嵌合用外周部 ２１３ 外周縁部 ３ 外径型 ３１ 成形面内周面 ３２ 外周面 ３３ 空間 ３４ 上面 ３５ 外径規制部 ３５１ テーパ部 ３７ 外径非規制部 ３７１ テーパ部 ３８ 嵌合部 ３９ 成形部 ４ 加工ヤトイ ５ 光学素子材料 ５１ 余肉 ５２ 鏡筒取付け基準面 ６ａ 下部胴型 ６ｂ 上部胴型 ６１ 凹部 ７ 固定下型支持部材 ７１ スペーサ ８ 可動上型支持部材 １０ 石英管 １１ ヒータ １２ 熱電対 １００ 光学素子 １０３ 鏡筒

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱軟化した光学素子材料を加圧成形す
   る成形面を有する一対の成形型と、 少なくとも一方の前記成形型の外周に装着される環状の
   外径型とを備える光学素子成形装置において、 前記外径型は成形される光学素子の外径を規制する外径
   規制部と、 前記光学素子の外径を規制しない外径非規制部とを有す
   ることを特徴とする光学素子成形装置。
2. 【請求項２】 前記外径規制部および前記外径非規制部
   は各々前記外径型の内周面に周設されている請求項１に
   記載の光学素子成形装置。
3. 【請求項３】 前記外径非規制部は前記外径型の内周面
   に形成された少なくとも１つの切り欠きにより設けられ
   ている請求項１または２に記載の光学素子成形装置。
4. 【請求項４】 前記外径非規制部は１つの大きさが前記
   外径型内周の全周３６０°に対し中心角が９０°以下と
   なるように形成されている請求項１ないし３のいずれか
   に記載の光学素子成形装置。
5. 【請求項５】 前記外径規制部および前記外径非規制部
   のうち少なくとも一方は前記外径型の周方向に等間隔に
   設けられている請求項１ないし４のいずれかに記載の光
   学素子成形装置。
6. 【請求項６】 少なくとも前記外径規制部の内周面は前
   記成形面の中心軸と平行な面となるよう形成されている
   請求項１ないし５のいずれかに記載の光学素子成形装
   置。
7. 【請求項７】 少なくとも前記外径規制部の内周面に前
   記外径型の上面から前記成形面に向けて内径が漸減する
   テーパ部が形成されている請求項１ないし５のいずれか
   に記載の光学素子成形装置。
8. 【請求項８】 前記テーパ部のテーパ面の傾斜がすべて
   等しくなるよう設けられている請求項７に記載の光学素
   子成形装置。
9. 【請求項９】 前記外径型の外径規制部の高さが０．１
   mm以上である請求項１ないし８のいずれかに記載の光学
   素子成形装置。
10. 【請求項１０】 加熱軟化した光学素子材料を加圧成形
    する成形面を有する一対の成形型と、 少なくとも一方の前記成形型の外周に装着され、光学素
    子の外径を規制する外径規制部と、前記光学素子の外径
    を規制しない外径非規制部とを有する環状の外径型とを
    備える光学素子成形装置において、 前記光学素子の成形時に余剰の前記光学素子材料を収容
    可能な空間を有することを特徴とする光学素子成形装
    置。
11. 【請求項１１】 前記空間は前記成形面の外周部に設け
    られている請求項１０に記載の光学素子成形装置。
12. 【請求項１２】 前記空間は前記外径型の内周面に形成
    された少なくとも１つの切り欠きにより設けられている
    請求項１０または１１に記載の光学素子成形装置。
13. 【請求項１３】 前記空間は１つの大きさが前記外径型
    内周面の全周３６０°に対し中心角が９０°以下となる
    ように形成されている請求項１０ないし１２のいずれか
    に記載の光学素子成形装置。
14. 【請求項１４】 前記外径非規制部は前記空間を備える
    請求項１ないし１３のいずれかに記載の光学素子成形装
    置。
15. 【請求項１５】 請求項１ないし１４のいずれかに記載
    の光学素子成形装置を用いる光学素子の製造方法であっ
    て、 余剰の前記光学素子材料を前記成形面の外周部に設けら
    れた空間に収容することを特徴とする光学素子の製造方
    法。
16. 【請求項１６】 前記光学素子材料はガラスを主成分と
    するものである請求項１５に記載の光学素子の製造方
    法。