JP2001039722A

JP2001039722A - 光学素子の製造装置

Info

Publication number: JP2001039722A
Application number: JP11211693A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Iguchi; 裕章井口
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2001-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的大口径の光学素材であっても均熱化が
容易であるとともに、プレス成形中に自重変形して成形
面が崩れたりヒケが発生したりすることがなく、安定し
た形状の光学素子が得られる光学素子の製造装置を提供
する。【解決手段】上下に配設された下側保持部材３０及び
上側保持部材４０のそれぞれの端面部に下側金型１０及
び上側金型２０を取り付け、型面１２，２２同士を上下
に対向させる。上側保持部材４０は第１プレス軸５０に
より下側保持部材３０側に移動可能とし、下側金型１０
は第２プレス軸６０により上側金型２０側に移動可能と
する。第１プレス軸５０により両保持部材３０，４０の
端面同士が当接するまで両金型１０，２０間で光学素材
Ｍｏをプレスした後、両胴型３３，４３が当接した状態
のまま、更に両金型１０，２０間隔を狭めるように第２
プレス軸６０で光学素材Ｍｏをプレスして最終的な成形
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学素子の製造装置
に関し、更に詳しくは、非球面レンズ等に代表される高
精度光学素子をプレス成形により製造する光学素子の製
造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高精度非球面レンズや特殊形状光
学素子（プリズムやフライアイレンズ等）をプレス成形
により製造する方法が用いられるようになってきた。こ
のような方法によれば、従来行われてきた複雑な研磨工
程は省かれるので、同形状の光学素子を多量且つ安価に
製造することが可能である。

【０００３】このようなプレス成形による光学素子の製
造装置は、一般に、内部雰囲気の温度設定が可能なチャ
ンバ内に対向配設された上下の胴型を有し、これら両胴
型の対向面に上下の金型が取り付けられて構成されてい
る。そして、両金型の間に載置した光学素材を加熱軟化
した状態で上側胴型を下側胴型に押し付けるようにして
上下の金型間で光学素材をプレスし、金型の型面形状を
転写させることにより所望形状の光学素子を製造するこ
とができるようになっている。

【０００４】このような光学素子の製造装置としては従
来より種々のものが知られているが、特開平９−１８８
５２９号公報には、金型を加熱ランプ等により直接加熱
することで大きな光学素材でも均一に加熱できる装置
が、また特開平５−８５７４９号公報には、両金型を一
つの胴型の上下に設けることで芯合わせを行い、金型に
直接押圧力を加えて光学素材をプレスすることで形状安
定性を向上させるようにした装置がそれぞれ示されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平９−１８８５２９号公報に示された装置において
は、金型や光学素材を均一に加熱できる反面、プレス成
形初期において上下の胴型同士が当接した場合、光学素
材に加わっていた押圧力が全て胴型に付加されるように
なるため、プレス後の冷却中に光学素材が金型の空間中
で自重変形（光学素材自身の重さによる変形）を起こ
し、高精度な面形状を維持することが難しかった。ま
た、上記特開平５−８５７４９号公報に示された装置に
おいては、形状安定性が得られる反面、光学素材は胴型
内に閉じこめられるため、その加熱は胴型から伝わる熱
のみで行われ、このため素材の均熱化が難しく、面形状
を安定成形できるのはφ３０ｍｍ以下の比較的小さな光
学素子の成形に限定されるなどの制限があった。

【０００６】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、比較的大口径の光学素材であっても均熱
化が容易であるとともに、プレス成形中に自重変形して
成形面が崩れたりヒケが発生したりすることがなく、安
定した形状の光学素子が得られる光学素子の製造装置を
提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明に係る光学素子の製造装置は、端面同士
を対向させて上下に配設された第１及び第２保持部材
（例えば、実施形態における下側保持部材３０及び上側
保持部材４０）と、これら両保持部材のそれぞれの端面
部に保持されて型面同士を上下に対向させた第１及び第
２金型（例えば、実施形態における下側金型１０及び上
側金型２０）と、両保持部材のうち少なくとも一方を端
面同士が近接する方向に移動させることにより両金型の
間に載置した光学素材をプレスする第１プレス手段（例
えば、実施形態における第１プレス軸５０及び第１プレ
ス軸駆動装置５１と）と、両保持部材の端面同士が当接
した状態で両金型の少なくとも一方を型面同士が近接す
る方向に移動させることにより光学素材をプレスする第
２プレス手段（例えば、実施形態における第２プレス軸
６０及び第２プレス軸駆動装置６１）とを有して構成さ
れている。

【０００８】このように、本発明に係る光学素子の製造
装置では、第１プレス手段により両保持部材の端面同士
が当接するまで両金型間で光学素材をプレスする１次プ
レスの後、両保持部材の端面同士が当接した状態のま
ま、更に両金型間隔を狭めるように光学素材をプレスし
て最終的な成形を行う２次プレスを行うことができるよ
うに構成されているので、従来のように、両保持部材が
当接して光学素材に押圧力が作用しなくなった後、両金
型の型面間で光学素材が自重変形することにより成形面
が崩れたりヒケが発生したりするような不都合を防止す
ることができる。また、成形温度から離型温度までの
間、充分な力を光学素材に加え続けることができるの
で、両金型の型面形状を光学素材に正確に転写させるこ
とができ、偏心精度、特に対向する機能面同士の傾きを
一致させる精度を向上させて高い形状精度を有する光学
素子を製造することが可能である。

【０００９】また、この製造装置においては、両金型間
に載置された光学素材は加熱された周囲の雰囲気に直接
晒されるようになるので、プレス成形前の光学素材の均
熱化を短時間で行うことができ、また比較的大口径の光
学素材をも容易に均熱化することが可能となる。

【００１０】ここで、上記光学素子の製造装置におい
て、第１金型は第１保持部材の端面部に形成された窪み
（例えば、実施形態における金型取付孔３４）に嵌入し
た状態で上下摺動自在に保持されており、第２プレス手
段は、第１保持部材を上下貫通して延びるとともに端部
が第１金型に結合された軸部材（例えば、実施形態にお
ける第２プレス軸６０）を第２保持部材側へ移動させる
ことにより両金型を近づける構成になっていることが好
ましい。

【００１１】また、両保持部材の端面同士が当接したこ
とを検出して検出信号を出力する当接検出手段（例え
ば、実施形態における電極１０１，１０２及び検出器１
０３からなる当接検出装置１００）と、検出信号が出力
されたときに第２プレス手段を作動させる制御を行う制
御手段（例えば、実施形態における制御装置９０）とを
備えていることが好ましい。このような構成であれば、
第１及び第２プレス手段による一連のプレス作業を自動
で行うことができ、光学素子の製造を正確且つ容易に行
うことが可能である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
ましい実施形態について説明する。図１及び図２は、本
発明に係る光学素子の製造装置１の構成を示したもので
ある。図１に示すように、この製造装置１は、端面同士
を対向させて上下に配設された下側保持部材３０及び上
側保持部材４０と、これら両保持部材３０，４０のそれ
ぞれの端面部において型面同士を上下に対向させた下側
金型１０及び上側金型２０と、上側保持部材４０を下側
保持部材３０に近接する方向に移動させる第１プレス軸
５０及びその駆動装置５１と、下側金型１０を上側金型
２０へ近接する方向へ移動させる第２プレス軸６０及び
その駆動装置６１とを有して構成されている。また、上
下の保持部材３０，４０の周りを取り囲むようにチャン
バ７０が設けられており、このチャンバ７０の外方には
チャンバ７０内を加熱する加熱装置８０が備えられてい
る。なお、両金型１０，２０、両保持部材３０，４０及
び両プレス軸５０，６０は、この製造装置１における上
下方向の中心軸ＡＸに各々の中心軸を一致させて配設さ
れている。

【００１３】下側及び上側金型１０，２０は光学素材に
型面形状を転写させる部材である。下側金型１０の円筒
状の本体１１の上面には型面１２が形成されており、本
体１１の下部には本体１１よりも大きな径を有する円形
のつば部１３が設けられている。上側金型２０の円筒状
の本体２１の下面には型面２２が形成されており、本体
２１の上部には本体２１よりも大きな径を有する円形の
つば部２３が設けられている。両金型１０，２０の材料
としては、プレス成形に耐え得るに充分な強度を有し、
型面１２，２２をＲmax ＝１０オングストローム以下に
鏡面加工することが可能な材料、例えば、タングステン
カーバイド（ＷＣ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、
チタンナイトライド（ＴｉＮ）、或いはチタンカーバイ
ド（ＴｉＣ）を主成分とするサーメット等であることが
好ましい。

【００１４】両型面１２，２２は鏡面加工した上、薄厚
の合金によりコーティングを施しておくことが好まし
い。なお、この実施形態においては、図１に示すように
下側金型１０の型面１２が凹面形状に、また上側金型２
０の型面２２が凸面形状になっているものを例として説
明するが、これは両型面１２，２２の一例を示したもの
であって、この製造装置１で使用できる金型１０，２０
の型面１２，２２の形状がこの形に限定されるものでは
ない。

【００１５】下側保持部材３０は、基台Ｂに固定された
継手３１と、この継手３１の上部に取り付けられる円盤
状のプレート３２と、このプレート３２の上面側に設け
られる筒状の胴型３３とからなっており、これらプレー
ト３２及び胴型３３は、胴型３３の中央に上下貫通して
設けられた円形の金型取付孔３４に下側金型１０を下方
から挿入取り付けした状態で、図示しないボルトにより
継手３１に結合されている。ここで、下側金型１０の本
体１１は金型取付孔３４の上部孔３４ａに嵌挿される
が、つば部１３は上部孔３４ａの下部に形成された上部
孔３４ａよりも大きい内径を有する下部孔３４ｂ内に位
置しているため、下側金型１０は胴型３３とプレート３
２との間に位置して保持されている。但し、下部孔３４
ｂの高さ（深さ）はつば部１３の厚さよりも大きめに形
成されているため、下側金型１０は本体１１を上部孔３
４ａ内でスライド移動させるようにして上下方向に移動
することが可能である。但し、下側金型１０の上下移動
は、つば部１３が上部孔３４ａと下部孔３４ｂとの境界
面３５に当接する位置までに制限される。なお、下側金
型１０の型面１２は、常に胴型３３の端面（上端面）よ
りも低い位置に位置するようになっている。

【００１６】上側保持部材４０は後述する第１プレス軸
５０の下端部に設けられており、この第１プレス軸５０
と結合する継手４１と、この継手４１の下部に取り付け
られる円盤状のプレート４２と、このプレート４２の下
面側に設けられる円筒状の胴型４３とからなっている。
これらプレート４２及び胴型４３は、胴型４３の中央に
上下貫通して設けられた円形の金型取付孔４４に上側金
型２０を上方から挿入取り付けした状態で、図示しない
ボルトにより継手４１に結合されている。ここで、上側
金型２０の本体２１は金型取付孔４４の下部孔４４ａに
嵌挿されるが、つば部２３は下部孔４４ａの上部に形成
された下部孔４４ａよりも大きい内径を有する上部孔４
４ｂ内に位置しているため、上側金型２０は胴型４３と
プレート４２との間に挟持された状態となっている。な
お、上側金型２０の型面２２は、胴型４３の端面（下端
面）よりも低い位置に突出して位置している。

【００１７】第１プレス軸５０はチャンバ７０の上方か
ら取り付けられており、下端部には上述のように上側保
持部材４０が結合されている。この第１プレス軸５０は
第１プレス軸駆動装置５１（トルクモータ、ギヤ等によ
り構成される）により駆動されて上下軸ＡＸ上を上下す
るようになっており、これにより上側保持部材４０全体
を下側保持部材３０側に移動させることができるように
なっている。なお、図２にも示すように、この第１プレ
ス軸駆動装置５１は入力装置９１の手動操作により制御
装置９０を介して作動させることができるようになって
いる。

【００１８】第２プレス軸６０は下側保持部材３０のプ
レート３２、継手３１及び基台Ｂの内部を上下貫通して
設けられたプレス軸通路３６内に挿入取り付けされてお
り、その上端は下側金型１０の下面に結合されている。
この第２プレス軸６０は第２プレス軸駆動装置６１（ト
ルクモータ、ギヤ等により構成される）により駆動され
て上下軸ＡＸ上を上下するようになっており、これによ
り下側金型１０を金型取付孔３４内で上下にスライド移
動させることができるようになっている。なお、図２に
も示すように、この第２プレス軸駆動装置６１は入力装
置９２の手動操作により制御装置９０を介して作動させ
ることができるようになっている。

【００１９】また、図１にも示すように、下側保持部材
３０の胴型３３には、胴型３３の上端面から上方に突出
するように上下に延びて設けられたガイド軸３７が設け
られており、上側保持部材４０の胴型４３には、このガ
イド軸３７と嵌合する内径を有するガイド溝４５が設け
られている。これらガイド軸３７とガイド溝４５とは、
後述するように、両胴型３３，４３を近づけたときに、
両金型１０，２０の中心が一致するように芯合わせをす
るはたらきをする。

【００２０】チャンバ７０は、石英ガラス製の円筒壁７
１及び上蓋７２を有して構成されており、図示しないチ
ャンバ昇降装置により、上下軸ＡＸ上を上下に移動させ
ることが可能になっている。

【００２１】加熱装置８０は、チャンバ７０の上蓋７２
に設けられた加熱装置取付部材８１を介してチャンバ７
０を取り囲む位置に設けられており、チャンバ７０が上
下移動したときにはこれと一体となって上下移動する。
この加熱装置８０は上下に延びた円筒状の外枠８２と、
この外枠８２の内方に取り付けられた複数の半円状の加
熱ランプ（例えば、赤外線ランプ）８３とを有してお
り、外枠８２の内壁には熱反射用の反射ミラー８４が取
り付けられている。各加熱ランプ８３は、図３に示すよ
うに円弧状の電球部８３ａとその両端に設けられた電極
部８３ｂとを有しており、チャンバ７０を取り囲む円筒
状になるように、電極部８３ｂ同士を対向させて上下二
列に並べて配設されている。

【００２２】各加熱ランプ８３の出力制御は入力装置９
３を操作することにより制御装置９０を介して行うこと
ができるようになっており（図２参照）、各加熱ランプ
８３の出力のオンオフや温度調整等を行うことにより、
チャンバ７０内の温度環境を所望に設定することが可能
である。また、各加熱ランプ８３から放出された熱は反
射ミラー８４により効果的にチャンバ７０内に供給され
る。

【００２３】また、この製造装置１には、両胴型３３，
４３の端面同士の当接を検知して検出信号を出力する当
接検出装置１００が備えられている。この当接検出装置
１００は、両胴型３３，４３の各側面に貼設された非常
に薄い金属板からなる電極１０１，１０２及びこれら両
電極１０１，１０２と接続された検出器１０３からなっ
ており、電極１０１，１０２間に通電があったときには
検出器１０３がこれを検出して検出信号を制御装置９０
に出力する構成になっている（図１及び図２参照）。こ
のため両胴型３３，４３の接触・離間が両電極１０１，
１０２を含む回路のスイッチ開閉に相当し、両胴型３
３，４３が離間しているときには電極１０１，１０２間
が通電せず検出器１０３は検出信号を出力しないが、両
胴型３３，４３が接触しているときには電極１０１，１
０２間が通電して検出器１０３は検出信号を制御装置９
０に出力することとなる。なお、電極１０１，１０２は
導電物質であればよいが、高温下での使用に耐え得るよ
うに、超硬性のタングステンカーバイド（ＷＣ）や耐酸
化性の大きな金属（貴金属）が表面にコートされたセラ
ミック等が使用されることが好ましい。

【００２４】次に、このような構成の製造装置１を用
い、加熱軟化された光学素材（例えばガラス）をプレス
成形して光学素子を製造する手順について説明する。光
学素子を製造するには、先ず下側金型１０にアクセスで
きるようになるまでチャンバ７０を上昇移動させる。そ
して、入力装置９１から上側保持部材４０を上方へ移動
させて両金型１０，２０を離間させ、下側金型１０の型
面１２上に光学素材Ｍｏを載置する。この光学素材Ｍｏ
は上下両面を研磨しておくことが好ましい。なお、下側
金型１０は入力装置９２からの操作により、その下面が
下側保持部材３０のプレート３２上面に当接するまで下
降させておく。

【００２５】両金型１０，２０間に光学素材Ｍｏが載置
されたら、下側金型１０付近が確実に覆われるようにな
るまでチャンバ７０を下降移動させる。次に、チャンバ
７０内の雰囲気を非酸化性雰囲気（例えば窒素ガス）に
置換して酸素分子濃度を所定の値（ρ）にまで低下させ
る。これにより、以後の加熱により金型１０、２０等が
酸化するのが防止される。

【００２６】このような準備が完了したら、入力装置９
３を操作して各加熱ランプ８３の出力をオンにし、光学
素材Ｍｏが変形可能な成形温度（Ｔ１）になるまでチャ
ンバ７０内を加熱する。これにより光学素材Ｍｏは次第
に軟化していく。チャンバ７０内の温度が成形温度（Ｔ
１）になったら各加熱ランプ８３の出力調節を行ってこ
の成形温度（Ｔ１）を所定時間（ΔＴ）保持させる。こ
れは、金型１０，２０及び光学素材Ｍｏの均熱化を図る
ためである。なお、両金型１０，２０は加熱ランプ８３
から放出される熱に直接晒された状態にあるため、光学
素材Ｍｏは両胴型３３、４３を介して熱伝導により加熱
されるのみならず加熱ランプ８３からも直接加熱され、
短時間で均熱化がなされる。

【００２７】成形温度（Ｔ１）を所定時間（ΔＴ）保持
したら入力装置９１から第１プレス軸駆動装置５１を作
動させて第１プレス軸５０を駆動し、上側保持部材４０
全体を下降移動させることにより、上側金型２０を下側
金型１０に近づけていく。このとき、下側胴型３３のガ
イド軸３７が上側胴型４３のガイド溝４５に嵌入するの
で、両金型１０，２０の中心は一致されて芯合わせがな
される。

【００２８】上側保持部材４０が下降されていくと、上
側金型２０の型面２２が加熱軟化された光学素材Ｍｏに
上方から当接し、以後、光学素材Ｍｏは所定の押圧力
（Ｐ１）により両金型１０，２０間でプレスされる（こ
れを１次プレスとする）。これにより光学素材Ｍｏには
両金型１０、２０の型面１２，２２の形状が転写され
る。この１次プレスは両保持部材３０，４０の端面（す
なわち両胴型３３，４３の端面）同士が当接するまで継
続される。

【００２９】両胴型３３，４３の端面同士が当接する
と、これら両胴型３３，４３に貼設された両電極１０
１，１０２間に通電がなされ、検出器１０３は制御装置
９０に検出信号を出力する。ここで、制御装置９０は、
当接検出装置１００から検出信号が出力されたときには
第２プレス軸駆動装置６１を作動させる制御を行うよう
になっており、このため、両胴型３３，４３の端面同士
の当接と同時に第２プレス軸６０は駆動され、下側金型
１０は上方に押し上げられる。これにより光学素材Ｍｏ
は所定の押圧力（Ｐ２）で両金型１０，２０間でプレス
され（これを２次プレスとする）、最終的な型面１２，
２２形状の転写が行われる。なお、この２次プレスは図
示しないモニター装置によりモニターした下側金型１０
の上方移動量が所定の目標値になるまで継続される。

【００３０】このような２次プレス後は、各加熱ランプ
８３の温度調整を行いながら所定の温度降下速度（Ｑ）
で冷却を行う。チャンバ７０内の温度が両金型１０，２
０を離間させるべき離型温度（Ｔ２）にまで下がったら
第２プレス軸６０を下降させるとともに第１プレス軸５
０を上昇させて上側保持部材４０全体を上昇移動させ、
光学素材Ｍｏに作用する押圧力を全て除去する。また、
これに併せて加熱ランプ８３による加熱を停止する。続
いて、チャンバ７０内に窒素ガスを供給して所定の取り
出し可能温度（ほぼ常温）まで強制冷却を行う。チャン
バ７０内の温度が上記取り出し可能温度まで下がったら
チャンバ７０内に大気を導入し、完成した光学素子Ｍを
取り出す。なお、上述したように両金型１０、２０の型
面１２，２２は高精度に研磨加工されているため、この
光学素子Ｍはもはや研磨加工は不要である。

【００３１】このような手順に従えば、光学素材Ｍｏに
両金型１０，２０の型面１２，２２形状を転写させて光
学素子Ｍが得られるが、上記製造装置１においては、両
胴型３３，４３の端面同士が当接するまで両金型１０，
２０間で光学素材Ｍｏをプレスする１次プレスの後、両
胴型３３，４３が当接した状態のまま、更に両金型１
０，２０間隔を狭めるように光学素材Ｍｏをプレスして
最終的な成形を行う２次プレスを行うことができるよう
に構成されているので、従来のように、両胴型３３，４
３が当接して光学素材Ｍｏに押圧力が作用しなくなった
後、両金型１０，２０の型面１２，２２間で光学素材Ｍ
ｏが自重変形することにより、成形面が崩れたりヒケが
発生したりするような不都合を防止することができる。
また、成形温度（Ｔ１）から離型温度（Ｔ２）までの
間、充分な力を光学素材Ｍｏに加え続けることができる
ので、両金型１０，２０の型面１２，２２形状を光学素
材Ｍｏに正確に転写させることができ、偏心精度、特に
対向する機能面同士の傾きを一致させる精度を向上させ
て高い形状精度を有する光学素子Ｍを製造することが可
能である。

【００３２】また、この製造装置１においては、従来の
装置（前述の特開平５−８５７４９号公報に示された装
置）と異なり、両金型１０，２０の型面１２，２２が周
囲に設けられる加熱装置（すなわち加熱ランプ８３）に
晒されることになるので、光学素材Ｍｏは胴型３３、４
３を介して熱伝導により加熱されるのみならず加熱ラン
プ８３からも直接加熱され、比較的大口径の光学素材Ｍ
ｏであっても短時間で均熱化させることが可能である。

【００３３】また、この製造装置１においては、両金型
間１０，２０に載置された光学素材Ｍｏは加熱された周
囲の雰囲気（チャンバ７０内の雰囲気）に直接晒される
ようになるので、プレス成形前の光学素材Ｍｏの均熱化
を短時間で行うことができ、また比較的大口径の光学素
材Ｍｏをも容易に均熱化することが可能となる。

【００３４】これまで本発明に係る光学素子の製造装置
の実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上
述のものに限定されるものではない。例えば、上記実施
形態においては、両胴型３３，４３の端面同士が当接接
触したことを当接検出装置１００により検出し、制御装
置９０を介して自動的に第２プレス軸６０を作動させる
構成であったが、両胴型３３，４３の当接のみを当接検
出装置１００により検出し、第２プレス軸６０の作動は
入力装置９２から手動により行うようにしてもよい。或
いは、当接検出装置１００自体を設けずに、両胴型３
３，４３の当接を目視で確認するようにしても構わな
い。

【００３５】また、両金型１０、２０は両保持部材３
０、４０に対して着脱自在であるので、金型１０、２０
を交換するのみで形状の異なる種々の光学素子を製造す
ることが可能である。この場合光学素材Ｍｏの形状は問
わず、平面形状や両凹形状等であってもよい。また光学
素材Ｍｏの材質や初期の形状も問わない。従って平凸形
状のもののほか、ボール形状や近似球面形状等であって
も使用できる。

【００３６】更に、本発明に係る光学素子の製造装置
は、両保持部材３０，４０のうち少なくとも一方を端面
同士が近接する方向に移動させることにより両金型１
０，２０の間に載置した光学素材Ｍｏをプレスする第１
プレス手段（上記実施形態では第１プレス軸５０とその
駆動装置５１）と、両保持部材３０，４０の端面同士が
当接した状態で両金型１０，２０のうち少なくとも一方
を型面１２，２２同士が近接する方向に移動させること
により光学素材Ｍｏをプレスする第２プレス手段（上記
実施形態では第２プレス軸６０とその駆動装置６１）と
を有していればよいのであって、上記実施形態の構成に
限定されるものではない。例えば、第１プレス手段は下
側保持部材３０を上側保持部材４０側へ移動させる構成
のものであってもよく、或いは両保持部材３０，４０の
双方を互いに近づける構成のものであってもよい。第２
プレス手段についても、上側金型２０を下側金型１０側
に移動させる構成のものであってもよく、或いは両金型
１０，２０の双方を互いに近づける構成のものであって
もよい。このため、上記実施形態における第１プレス軸
５０と第２プレス軸６０とが同一の保持部材側に設けら
れる構成も考えられるが、この場合は例えば、第２プレ
ス軸６０を第１プレス軸５０の内部に設けるなどのよう
に、プレス軸を同軸に配設することにより実現できる。

【００３７】

【実施例】以下、上記製造装置１を用いて光学素子を製
造する具体的な実施例を示す。この実施例においては、
下側金型１０の型面１２は研削研磨により曲率Ｒ５０の
下方に窪んだ凹面形状に、また上側金型２０の型面２２
は研削研磨により曲率Ｒ３０の下方に突出した凸面形状
に形成した（図１参照）。また、これら型面１２，２２
は鏡面加工した上、イオンプレーティング法により厚さ
２μｍの白金−イリジウム合金のコーティングを施し
た。また、光学素材Ｍｏはガラスとし、下側金型１０の
型面１２形状に合わせて平凸形状（下に凸）に形成し、
上下両面を研磨した。

【００３８】チャンバ７０内の空気は窒素ガスに置換し
て酸素分子濃度（前述のρ）を１０ｐｐｍ以下にした。
先ずチャンバ７０内の温度を７２０℃（前述の成形温度
Ｔ１）とし、これを３分間（前述のΔＴ）保持した後、
上側金型２０を下降させて両胴型３３，４３が当接する
まで１トンの押圧力（前述のＰ１）で光学素材Ｍｏを１
次プレスした。両胴型３３，４３が当接したら第２プレ
ス軸６０を作動させて（当接検出装置１００により自動
的に作動させた）下側金型１０を上昇させ、１トンの押
圧力（前述のＰ２）で光学素材Ｍｏを２次プレスした。

【００３９】２次プレスの後、０．３℃／ｓｅｃの温度
降下速度（前述のＱ）で６１０℃（前述の離型温度Ｔ
２）まで冷却した後、第１プレス軸５０及び第２プレス
軸６０による圧力を除圧した。その後、窒素ガスによる
強制冷却等を行って取り出し可能温度まで温度を下げ、
大気を導入した後、完成した光学素子Ｍを取り出した。
このようにして得られた光学素子Ｍの形状を図４に示
す。この光学素子Ｍの下面Ｓ１は下側金型１０の型面１
２に従って曲率Ｒ５０の曲面形状となり、上面Ｓ２は上
側金型２０の型面２２に従って曲率Ｒ３０の曲面形状と
なった。このようにして得られた光学素子Ｍは、機能面
形状の崩れやヒケがなく、安定した形状を保っていた。
また、このような手順で光学素子Ｍを連続成形した場合
であっても、完成した各光学素子Ｍは安定した形状を維
持していた。

【００４０】

【比較例】比較のため、第２プレス軸６０の作動、すな
わち両胴型３３，４３の当接後、下側金型１０による押
圧力（Ｐ２）を加えずに光学素子Ｍを製造した（それ以
外の手順は同様）。その結果、製造された光学素子Ｍの
成形面には大きなヒケが発生し、光学性能を満足するに
至らなかった。また、連続成形を行った場合には光学素
材Ｍｏの体積ばらつきに左右され、特に素材の体積が基
準値より小さいものは、両型面１２，２２間での遊びが
大きくなり、完成した光学素子の成形面の崩れはより大
きなものとなっていた。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光学
素子の製造装置によれば、第１プレス手段により両保持
部材の端面同士が当接するまで両金型間で光学素材をプ
レスする１次プレスの後、両保持部材の端面同士が当接
した状態のまま、更に両金型間隔を狭めるように光学素
材をプレスして最終的な成形を行う２次プレスを行うこ
とができるように構成されているので、従来のように、
両保持部材が当接して光学素材に押圧力が作用しなくな
った後、両金型の型面間で光学素材が自重変形すること
により成形面が崩れたりヒケが発生したりするような不
都合を防止することができる。また、成形温度から離型
温度までの間、充分な力を光学素材に加え続けることが
できるので、両金型の型面形状を光学素材に正確に転写
させることができ、偏心精度、特に対向する機能面同士
の傾きを一致させる精度を向上させて高い形状精度を有
する光学素子を製造することが可能である。

【００４２】また、この製造装置においては、両金型間
に載置された光学素材は加熱された周囲の雰囲気に直接
晒されるようになるので、プレス成形前の光学素材の均
熱化を短時間で行うことができ、また比較的大口径の光
学素材をも容易に均熱化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学素子の製造装置の縦断面図で
ある。

【図２】上記製造装置における制御系の構成を示すブロ
ック図である。

【図３】上記製造装置に用いられる加熱ランプの平面図
である。

【図４】実施例において製造された光学素子を中心を通
る上下面で切断したときの端面図である。

【符号の説明】

１製造装置１０，２０下側及び上側金型３０，４０下側及び上側保持部材５０第１プレス軸（第１プレス手段）５１第１プレス軸駆動装置（第１プレス手段）６０第２プレス軸（第２プレス手段）６１第２プレス軸駆動装置（第２プレス手段）７０チャンバ８０加熱装置９０制御装置（制御手段）１００当接検出装置（当接検出手段）Ｍｏ光学素材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】端面同士を対向させて上下に配設された
第１及び第２保持部材と、これら両保持部材のそれぞれの端面部に保持されて型面
同士を上下に対向させた第１及び第２金型と、前記両保持部材のうち少なくとも一方を前記端面同士が
近接する方向に移動させることにより前記両金型の間に
載置した光学素材をプレスする第１プレス手段と、前記両保持部材の前記端面同士が当接した状態で前記両
金型の少なくとも一方を前記型面同士が近接する方向に
移動させることにより前記光学素材をプレスする第２プ
レス手段とを有することを特徴とする光学素子の製造装
置。
【請求項２】前記第１金型は前記第１保持部材の端面
部に形成された窪みに嵌入した状態で上下摺動自在に保
持されており、前記第２プレス手段は、前記第１保持部材を上下貫通し
て延びるとともに端部が前記第１金型に結合された軸部
材を前記第２保持部材側へ移動させることにより前記両
金型を近づける構成になっていることを特徴とする請求
項１記載の光学素子の製造装置。
【請求項３】前記両保持部材の前記端面同士が当接し
たことを検出して検出信号を出力する当接検出手段と、前記検出信号が出力されたときに前記第２プレス手段を
作動させる制御を行う制御手段とを備えたことを特徴と
する請求項１又は２記載の光学素子の製造装置。