JP2007230142A - 光学素子の成形方法および成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学機能転写面の転写性を向上することができる，光学素子の成形方法および成形装置を提供する。
【解決手段】本発明のある観点によれば，凸状のレンズ形成面１２０とレンズ形成面の外縁に設けられたフランジ部１１０とからなる予備成形素材１００を成形する第1の成形工程と，フランジ部を支持可能なフランジ支持部２１８とレンズ形成面に光学機能転写面を転写する光学機能転写面が形成された光学機能転写部２１６とを備えた第１の型２１２に，フランジ部をフランジ支持部に載置した状態で予備成形素材を配置し，予備成形素材を加熱軟化した状態で第１の型と対をなす第２の型２１４により押圧して，光学素子成形品１５０を成形する第２の成形工程とからなる光学素子成形方法が提供される。
【選択図】図４

Description

本発明は，光学素子の成形方法および成形装置に関する。

近年の光学機器の小型軽量化および多機能化に伴い，光学系に用いられる様々な光学レンズが開発されている。特に，ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等，光学機器に用いられるピックアップレンズを始めとする光ディスク用レンズを使用する製品では，光学レンズの高開口数化が要求されている。さらに，「次世代ＤＶＤ」規格とされるブルーレイディスク（大容量相変化光ディスク）では，高密度なデータ記録を実現するために短波長の青紫色レーザとともに高開口数レンズが用いられており，光学レンズに対する高開口数化の要求は今後とも一層高まるものと予想されている。

光学素子の製造方法としては，プリフォーム等の予備成形された成形素材をプレス成形型上に載置し加熱軟化した状態でプレスすることで，レンズ等の光学素子を成形する精密プレス成形が知られている。精密プレス成形により成形された光学素子の光学機能面は，研削，研磨等の後加工を必要とせず，所望の形状を高精度に成形可能であるため，特に非球面や微細パターンを有する光学機能面を高精度に成形できる点で優れている。なお，プリフォーム等の予備成形された成形素材としては，光学素子成形品の性能要求もしくは用途等に応じて，例えば合成樹脂材，硝材等が一般的に用いられる。合成樹脂材（プラスティック）プリフォームは，下記特許文献１に示されるように，例えば射出成形により成形され，硝材（ガラス）プリフォームは，下記特許文献２に示されるように，例えば熱間成形により成形される。

特開２００４−１８８９７２公報 特開平９−５２７２０公報

しかし，高開口数レンズ用のプリフォームでは，所望の光学性能のレンズ成形品を得る上でレンズ形成面の曲率半径を小さく（表面曲率を大きく）することが要求されるため，プレス成形型に配置した状態での安定性に劣り，高い精度での位置決めが困難であり，例えば，位置決め誤差によってレンズ成形品のレンズ面に過充填や転写不良といった問題が生じていた。また，プリフォームのレンズ形成面の曲率半径がプレス成形型に形成された光学機能転写部の曲率半径より大きく成形されるため，プリフォームのレンズ形成面とプレス成形型の光学機能転写部との間に空気溜りが形成され易く，プリフォームのレンズ形成面に対する光学機能転写面の転写性に劣るという問題が生じていた。特に，プリフォームの材質としてガラス材に比して低い屈折率を伴うプラスティック材を用いる場合には，レンズ成形品の高開口数化に伴う性能要求を満たす上で，レンズ形成面の曲率半径をより小さく（表面曲率を大きく）することが必要となり，プレス成形型に配置した状態での安定性に劣るため顕著な問題となっていた。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり，その目的は，光学機能転写面の転写性を向上することができる，新規かつ改良された光学素子の成形方法および成形装置を提供することにある。

本発明の第１の観点によれば，凸状のレンズ形成面とレンズ形成面の外縁に設けられたフランジ部とからなる予備成形素材を成形する第1の成形工程と，フランジ部を支持可能なフランジ支持部とレンズ形成面に光学機能転写面を転写する光学機能転写面が形成された光学機能転写部とを備えた第１の型に，フランジ部をフランジ支持部に載置した状態で予備成形素材を配置し，予備成形素材を加熱軟化した状態で第１の型と対をなす第２の型により押圧して，光学素子成形品を成形する第２の成形工程とからなる光学素子成形方法が提供される。

かかる光学素子成形方法によれば，第１の成形工程では予備成形素材を成形し，第２の成形工程では予備成形素材をプレス成形型に載置し加熱軟化した状態で押圧することで，プレス成形型の光学機能転写部に形成された光学機能転写面が予備成形素材のレンズ形成面に転写されて光学素子成形品が成形される。特に，予備成形素材のレンズ形成面の曲率半径が小さい（表面曲率が大きい）場合でも，予備成形素材は，フランジ部がプレス成形型のフランジ支持部と接触した状態でプレス成形型に配置されるため，配置時の安定性が確保されて位置決め精度が向上された状態で押圧される。これにより，例えば，予備成形素材の位置決め誤差によって光学素子成形品のレンズ面に過充填や転写不良といった問題が生じ難く，溶解状態の成形素材から直に光学素子成形品を成形する場合と比して，光学機能転写面の転写性が向上される。ここで，成形素材としては，例えば，合成樹脂材，硝材等が用いられる。

また，かかる光学素子成形方法においては，第1の成形工程は，予備成形素材が第１の型に配置された状態において，フランジ支持部と接触しない非接触部をフランジ部に形成する工程を含み，第２の成形工程は，予備成形素材の押圧に際して，レンズ形成面と光学機能転写部との間に残留する空気を非接触部を介して抜気する工程を含むようにしてもよい。

かかる光学素子成形方法によれば，第１の成形工程では，第２の成形工程で用いるプレス成形型に配置された状態において，フランジ支持部と接触しない非接触部を予備成形素材のフランジ部に成形する。これにより，予備成形素材は，フランジ部の非接触部がレンズ形成面とプレス成形型の光学機能転写部との間に形成された空隙に連通した状態で，安定性を確保しつつプレス成形型に配置される。そして，第２の成形工程では，予備成形素材のレンズ形成面とプレス成形型の光学機能転写部との間に形成された空隙に残留した空気をフランジ部の非接触部から抜気しながら，予備成形素材を押圧する。これにより，押圧に際して，予備成形素材のレンズ形成面とプレス成形型の光学機能転写部との間に空気溜りが形成され難くなる。

本発明の第２の観点によれば，凸状のレンズ形成面とレンズ形成面の外縁に設けられたフランジ部とからなる予備成形素材を第１の型に配置し，予備成形素材を加熱軟化した状態で第１の型と対をなす第２の型により押圧して，光学素子成形品を成形する光学素子成形装置であって，第１の型は，フランジ部を支持可能なフランジ支持部と，レンズ形成面に光学機能転写面を転写する光学機能転写面が形成された光学機能転写部とを備え，フランジ部がフランジ支持部で支持されるように予備成形素材を配置可能に構成されている光学素子成形装置が提供される。

かかる光学素子成形装置によれば，フランジ部がプレス成形型のフランジ支持部と接触した状態で，予備成形素材をプレス成形型に配置できることで，予備成形素材の配置時の安定性が確保され，位置決め精度が向上された状態で予備成形素材を押圧できる。

以上説明したように，本発明によれば，光学機能転写面の転写性を向上することが可能な光学素子の成形方法および成形装置を提供することができる。

以下に，添付した図面を参照しながら，本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する機能構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず，本発明の第１の実施形態に係る光学素子成形方法について詳細に説明する。図１は，本発明の第１の実施形態に係るレンズプリフォームの第１の成形工程（射出成形）の概略を，図２は，同様に第１の成形工程（熱間成形）の概略を各々に示す。図３は，第１の実施形態に係るレンズ成形用の精密プレス成形装置の概略を，図４は，第１の実施形態に係るレンズ成形品の第２の成形工程を各々に示す。

本発明の光学素子成形方法によれば，まず，第１の成形工程では，例えば,射出成形または熱間成形により，合成樹脂材または硝材から予備成形された成形素材（プリフォーム）を成形する。つぎに，第２の成形工程では，精密プレス成形装置により，プリフォームをプレス成形型上に載置し加熱軟化した状態で押圧成形する。なお，本実施形態に係るレンズ成形品の成形工程は，レンズ成形品のレンズ面が法線と光軸との間で所定の角度（例えば６０°）をなすように成形される場合について示す。

なお，以下では「予備成形された成形素材」を「プリフォーム」とも称する。プリフォームとは，成形素材を，例えば，球形，両凸曲面形，円板形または円柱形等の形状に予備成形したものである。通常，プリフォームは，精密プレス成形の容易性の観点より，得ようとするレンズ成形品の形状に近い形状であることが望ましい。

まず，第１の成形工程でプラスティックプリフォームを得ようとする場合，例えば，型締力を作用させた射出成形型のキャビティに溶解状態の合成樹脂材を射出して冷却硬化したプリフォームを離型する（射出成形）。一方，ガラスプリフォームを得ようとする場合，例えば，ノズルから受型に滴下または流下した溶解硝材を適切な保持状態で冷却硬化したプリフォームを離型する（熱間成形）。

プラスティックプリフォームの成形に用いられる射出成形装置３００では，例えば，図１に示すように，プリフォームのレンズ形成面に要求される面形状を備えた射出成形型３１０のキャビティ３１２に，射出成形型３１０の側面に設けられたゲート３１４から溶解プラスティックを注入（Ａ），充填する（Ｂ）。ここで，キャビティ３１２内の溶解プラスティックには射出成形型３１０から所定の型締力が作用されるため，溶解プラスティックを冷却硬化させることで所定形状のプリフォームが成形される。

ガラスプリフォームの成形に用いられる熱間成形装置４００では，例えば，図２に示すように，まず，１対の熱間成形型をなす下型（受型）４１２の凹部成形面４１６に設けられた気体噴出用の細孔４１８から気体を噴出させた状態で，凹部成形面４１６上に所定量の溶解ガラスをノズル４５０から滴下または流下する（Ａ）。そして，溶解ガラスを凹部成形面４１６上で浮上させながら保持した状態で，所定形状の成形面を備えた上型４１４で溶解ガラスの上面を押圧する（Ｂ）ことで所定形状のプリフォームが成形される。なお，これら以外の図２に示される符号は，空間部４２０，シール材４２２，成形型取付部４３０，通気孔４３２，上型４１４，加熱ヒータ４２４，４４０および４５２を各々に示す。

これにより，第１の成形工程では，例えば図４（Ｄ）に示すように，略凸状のレンズ形成面１２０とレンズ形成面１２０の外縁に設けられたフランジ部１１０とからなるプリフォーム１００が成形される。プリフォーム１００のレンズ形成面１２０は，レンズ形成面１２０の法線と光軸との間の角度θ１が所定の角度（例えば６０°）以上となるように成形され，すなわち，図４に示すレンズ成形品１５０のレンズ面１７０と比して，曲率半径が小さく（表面曲率が大きく），急なカーブの曲面をなしてもよい。なお，第１の成形工程で成形されるプリフォーム１００の形状は，冷却硬化後に収縮するため，その収縮量を補償するように予め設計された射出成形型または熱間成形型が一般に用いられる。

つぎに，第２の成形工程では，例えば，図３に示すような精密プレス成形装置２００が用いられる。ここで，精密プレス成形装置２００は，例えば，プレス成形型２１０，胴型２２０，支持部２５０および支持台２４０，ならびに，それらを収容する密閉管２７０，および密閉管２７０の外周に配設された熱電対２８０を含んでなる。ここで，プレス成形型２１０は，一対の上型２１２（第２の型）および下型２１４（第１の型）からなり，少なくともいずれか一方に光学機能転写面が形成された光学機能転写部２１６が備えられ，後述するプリフォーム１００のフランジ部１１０を支持するフランジ支持部２１８を備えている。

精密プレス成形装置２００では，例えば，一対のプレス成形型２１０の間にプリフォーム１００が配置され，密閉管２７０内を所定の気体構成の雰囲気に保った状態で，加熱装置の熱電対２８０等に通電して密閉管２７０内が加熱される。そして，プレス成形型２１０の内部温度をプリフォーム素材の屈伏点を上回る所定の温度に設定した状態で，プレス部材２３０を降下させて上型２１２を押下してプレス成形型２１０に配置されたプリフォーム１００を押圧成形する。さらに，プレス成形の後，成形圧力を低下させてプリフォーム１００をプレス成形型２１０に接触させた状態でプリフォーム素材の転移温度を下回る所定の温度まで徐冷し，次いで室温まで急冷してプレス成形型２１０から離型する。

第２の成形工程では，例えば図４（Ａ）に示すように，プリフォーム１００のレンズ形成面１２０の曲率半径Ｒ１より大きな曲率半径Ｒ２を有し，光学機能転写面が形成された光学機能転写部２１６を備えたプレス成形型２１０にプリフォーム１００を配置して，図４（Ｂ）および（Ｃ）に示すように，プリフォーム１００を加熱軟化した状態で押圧成形することで，プリフォーム１００のレンズ形成面１２０に光学機能転写面を転写する。プレス成形型２１０の光学機能転写部２１６は，プレス成形型２１０に配置されたプリフォーム１００のレンズ形成面１２０を，高精度の光学機能面を伴いつつ，レンズ成形品１５０のレンズ面１７０に要求される所望の形状（例えば本実施形態の場合，法線と光軸との間の角度が６０°をなす。）に成形できるように，高い精度で面設計されている。

ところで，高開口数レンズ用のプリフォーム１００は，所望の光学性能のレンズ成形品１５０を得る上でレンズ形成面１２０の曲率半径を小さく（表面曲率を大きく）することが要求されるため，プレス成形型２１０に配置された状態で移動または転倒し易く，配置上の安定性に劣る。このため，高い精度での位置決めが困難であり，例えば，プリフォーム１００の光軸とプレス成形型２１０の光軸とが相対的に傾斜または偏心して生ずる位置決め誤差によって，レンズ成形品１５０のレンズ面１７０に過充填や転写不良といった問題が生じていた。一方，本実施形態に係る光学素子成形方法は，高開口数レンズ用のプリフォーム１００の押圧成形に際して，レンズ形成面１２０の外縁にフランジ部１１０が形成されたプリフォーム１００を用いる点に特徴を有する。

かかるプリフォーム１００を用いることで，プリフォーム１００のレンズ形成面１２０の曲率半径が小さい（表面曲率が大きい）場合でも，図４（Ｂ）に示すように，プレス成形型２１０に配置された状態において，プリフォーム１００のフランジ部１１０とプレス成形型２１０のフランジ支持部２１８とが接触して安定性が確保されることで，プリフォーム１００の位置決め精度が向上される。これにより，例えば，位置決め誤差によってレンズ成形品１５０のレンズ面１７０に過充填や転写不良といった問題が生じ難く，溶解状態の素材から直にレンズ成形品１５０を成形する場合と比して，光学機能転写面の転写性が向上される。

プリフォーム１００は，プレス成形型２１０に配置された状態において，フランジ部１１０がプレス成形型２１０のフランジ支持部２１８に接触するように成形される。かかるプリフォーム１００を用いることで，図４（Ｂ）に示すように，プリフォーム１００のフランジ部１１０がプレス成形型２１０のフランジ支持部２１８に接触するように配置されて安定性が確保されることで，プリフォーム１００の位置決め精度が向上された状態で押圧成形される。特に，プリフォーム１００のレンズ形成面１２０とプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６とが接触しないように配置された場合，押圧成形に際して，図４（Ｃ）に示すように，プリフォーム１００のレンズ形成面１２０とプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に空気溜りが形成され難くなる。

なお，プリフォーム１００がプレス成形型２１０に配置された状態でプリフォーム１００のレンズ形成面１２０とプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に形成される空隙は，押圧成形に際して，図４（Ｃ）に示すように，加熱軟化されたプリフォーム素材によって充填される。押圧成形に際しては，まず，プリフォーム１００の一部がプレス成形型２１０に接触して押圧されるが（例えば本実施形態の場合，プリフォーム１００の上部が上型２１２に接触する。），当該プリフォーム１００の一部は，レンズ形成面１２０とプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に形成される空隙を充填するために予め余肉部１３０として成形されている。

かかる第２の成形工程により，例えば図４（Ｅ）に示すように，プリフォーム１００のレンズ形成面１２０に，プレス成形型２１０（例えば本実施形態の場合，下型２１４）の光学機能転写部２１６に形成された高精度な光学機能転写面を転写することで，レンズ成形品１５０のレンズ面１７０は，高精度の光学機能面を伴いつつ，レンズ面１７０の法線と光軸との間の角度θ２が所定の角度（例えば６０°）となるように成形される。

以上，本発明の第１の実施形態に係る光学素子成形方法について説明した。かかるレンズ成形方法では，第１の成形工程ではプリフォーム１００を成形し，第２の成形工程ではプリフォーム１００をプレス成形型２１０上に載置し加熱軟化した状態で押圧することで，プレス成形型２１０の光学機能転写部２１６に形成された光学機能転写面がプリフォーム１００のレンズ形成面１２０に転写されてレンズ成形品１５０が成形される。

特に，プリフォーム１００のレンズ形成面１２０の曲率半径が小さい（表面曲率が大きい）場合でも，プリフォーム１００は，フランジ部１１０がプレス成形型２１０のフランジ支持部２１８と接触した状態でプレス成形型２１０に配置されるため，配置時の安定性が確保されて位置決め精度が向上された状態で押圧される。これにより，例えば，プリフォーム１００の位置決め誤差によってレンズ成形品１５０のレンズ面１７０に過充填や転写不良といった問題が生じ難く，溶解状態の成形素材から直にレンズ成形品１５０を成形する場合と比して，光学機能転写面の転写性が向上される。特に，プリフォーム１００のレンズ形成面１２０とプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６とが接触しないように配置された場合，押圧に際して，プリフォーム１００のレンズ形成面１２０とプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に空気溜りが形成され難くなる。

つぎに，本発明の第２の実施形態に係る光学素子成形方法について詳細に説明する。図５〜図８は，本発明の第２の実施形態に係るプリフォームに成形された空気抜きの形状および機能を変形例毎に示す。

本発明の第２の実施形態に係る光学素子成形方法は，図３に示された第１の実施形態に係る光学素子成形方法の押圧成形に際して，プリフォーム１００のレンズ形成面１２０とプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に形成された空気溜りに残留した空気を抜気し易くするために，空気抜き（非接触部）が設けられたプリフォーム１００を用いる点に特徴を有する。

かかる空気抜きは，プリフォーム１００がプレス成形型２１０に配置された状態において，例えば，プリフォーム１００のフランジ部１１０がプレス成形型２１０のフランジ支持部２１８に接触する部分と，プレス成形型２１０のフランジ支持部２１８に接触せず，かつ，プリフォーム１００のレンズ形成面１２０とプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に形成された空隙に連通する部分とからなるように成形されることで設けられる。かかるプリフォーム１００のフランジ部１１０によれば，プリフォーム１００がプレス成形型２１０に配置された状態において，プレス成形型２１０のフランジ支持部２１８に接触せず，かつ，プリフォーム１００のレンズ形成面１２０とプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に形成された空隙に連通する部分が空気抜きとして機能することで，押圧成形に際して，プリフォーム１００のレンズ形成面１２０とプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に形成された空気溜りに残留した空気が抜気される。

ここで，押圧成形に際しては，まず，プリフォーム１００の一部がプレス成形型２１０に接触して押圧されるが（例えば本実施形態の場合，プリフォーム１００の上部が上型２１２に接触する。），当該プリフォーム１００の一部は，レンズ形成面１２０とプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に形成される空隙を充填するために予め余肉部１３０として成形されている。このため，押圧成形に際しては，まず，余肉部１３０のプリフォーム素材が優先的にレンズ形成面１２０側に押出され，プリフォーム１００のレンズ形成面１２０とプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に形成された空隙を充填することで，プリフォーム１００のフランジ部１１０に設けられた空気抜きの形状が所定の範囲内で確保されるため，空気溜りに残留した空気を抜気し得る。なお，押圧成形後の最終的なレンズ成形品１５０では，空気抜きの所定の形状が確保されている必要はない。

図５（Ａ）は，平面図，断面図（ａ−ａ）および側面図（ｂ−ｂ）によって本変形例のプリフォーム１００ａの形状特性を示す。また，図５（Ｂ）は，プレス成形型２１０に配置された状態でのプリフォーム１００ａの機能特性を説明する断面図であり，プリフォーム１００ａのフランジ部１１０ａがプレス成形型２１０のフランジ支持部２１８に接触した状態を示す断面ｃ−ｃ，プリフォーム１００ａのレンズ形成面１２０ａとプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に残留した空気がプリフォーム１００ａのフランジ部１１０ａに設けられた空気抜きから抜気される状態を示す断面ｄ−ｄ，プリフォーム１００ａとプレス成形型２１０との位置的関係をプリフォーム１００ａのフランジ部１１０ａとプレス成形型２１０のフランジ支持部２１８との接触面における平面配置の観点より示す断面図で構成される。

本例に示す空気抜きの場合，平面配置の観点より，プリフォーム１００ａのレンズ形成面１２０ａの外縁には，フランジ基部１１２ａとフランジ突部１１４ａとからなるフランジ部１１０ａが成形されている。フランジ基部１１２ａは，レンズ形成面１２０ａの外縁の全周で突設成形され，さらに，フランジ突部１１４ａは，フランジ基部１１２ａから突設して所定の角度（例えば９０°）毎に成形されている。なお，本例では，フランジ突部１１４ａが９０°毎に配置されているが，例えば６０°毎，１２０°毎等の異なる配置に成形されるようにしてもよい。また，フランジ突部１１４ａの平面形状が略長方形に成形されているが，例えば台形または半円形等の異なる形状に成形されるようにしてもよい。一方，断面配置の観点では，フランジ部１１０ａ断面の部材高がフランジ基部１１２ａとフランジ突部１１４ａとで同一に成形されているが，異なる部材高に成形されるようにしてもよい。

本例の空気抜きは，プレス成形型２１０に対して，図５（Ｂ）に示すような位置的関係をなすように設けられ，第２の成形工程に際して，プリフォーム１００ａのレンズ形成面１２０ａとプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に残留した空気を抜気する機能を有する。本例に示す空気抜きの場合，フランジ基部１１２ａの外径がプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６の外径より若干小さくなるように成形され，プリフォーム１００ａをプレス成形型２１０に配置する際にフランジ突部１１４ａのみがプレス成形型２１０のフランジ支持部２１８に接触するように設けられている。かかる空気抜きが設けられたプリフォーム１００ａを用いることで，レンズ成形品１５０の押圧成形に際して，プレス成形型２１０上にプリフォーム１００ａが安定した状態で配置されるとともに，プリフォーム１００ａのレンズ形成面１２０ａとプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に残留した空気が抜気される。

図６（Ａ）は，平面図，断面図（ａ−ａ）および側面図（ｂ−ｂ）によって本変形例のプリフォーム１００ｂの形状特性を示す。また，図６（Ｂ）は，プレス成形型２１０に配置された状態でのプリフォーム１００ｂの機能特性を説明する断面図であり，プリフォーム１００ｂのフランジ部１１０ｂがプレス成形型２１０のフランジ支持部２１８に接触した状態を示す断面ｃ−ｃ，プリフォーム１００ｂのレンズ形成面１２０ｂとプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に残留した空気がプリフォーム１００ｂのフランジ部１１０ｂに設けられた空気抜きから抜気される状態を示す断面ｄ−ｄ，プリフォーム１００ｂとプレス成形型２１０との位置的関係をプリフォーム１００ｂのフランジ部１１０ｂとプレス成形型２１０のフランジ支持部２１８との接触面における平面配置の観点より示す断面図で構成される。

本例に示す空気抜きの場合，平面配置の観点より，プリフォーム１００ｂのレンズ形成面１２０ｂの外縁には，フランジ基部１１２ｂとフランジ突部１１４ｂとからなるフランジ部１１０ｂが成形されている。フランジ基部１１２ｂおよびフランジ突部１１４ｂは，レンズ形成面１２０ｂの外縁の全周で突設成形され，さらに，フランジ突部１１４ｂは，所定の角度（例えば９０°）毎に切欠成形されている。なお，本例では，フランジ突部１１４ｂが９０°毎に切欠成形されているが，例えば６０°毎，１２０°毎等の異なる配置に切欠成形されるようにしてもよい。また，フランジ突部１１４ｂの切欠の平面形状が略長方形に成形されているが，例えば台形または半円形等の異なる形状に成形されるようにしてもよい。一方，断面配置の観点では，フランジ部１１０ｂ断面の部材高がフランジ基部１１２ｂとフランジ突部１１４ｂとで同一に成形されているが，異なる部材高に成形されるようにしてもよい。

本例の空気抜きは，プレス成形型２１０に対して，図６（Ｂ）に示すような位置的関係をなすように設けられ，第２の成形工程に際して，プリフォーム１００ｂのレンズ形成面１２０ｂとプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に残留した空気を抜気する機能を有する。本例に示す空気抜きの場合，フランジ基部１１２ｂの外径がプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６の外径より若干小さくなるように成形され，プリフォーム１００ｂをプレス成形型２１０に配置する際にフランジ突部１１４ｂのみがプレス成形型２１０のフランジ支持部２１８に接触するように設けられている。かかる空気抜きが設けられたプリフォーム１００ｂを用いることで，レンズ成形品１５０の押圧成形に際して，プレス成形型２１０上にプリフォーム１００ｂが安定した状態で配置されるとともに，プリフォーム１００ｂのレンズ形成面１２０ｂとプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に残留した空気が抜気される。

図７（Ａ）は，平面図，断面図（ａ−ａ）および側面図（ｂ−ｂ）によって本変形例のプリフォーム１００ｃの形状特性を示す。また，図７（Ｂ）は，プレス成形型２１０に配置された状態でのプリフォーム１００ｃの機能特性を説明する断面図であり，プリフォーム１００ｃのフランジ部１１０ｃがプレス成形型２１０のフランジ支持部２１８に接触した状態を示す断面ｃ−ｃ，プリフォーム１００ｃのレンズ形成面１２０ｃとプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に残留した空気がプリフォーム１００ｃのフランジ部１１０ｃに設けられた空気抜きから抜気される状態を示す断面ｄ−ｄ，プリフォーム１００ｃとプレス成形型２１０との位置的関係をプリフォーム１００ｃのフランジ部１１０ｃとプレス成形型２１０のフランジ支持部２１８との接触面における平面配置の観点より示す断面図で構成される。

本例に示す空気抜きの場合，平面配置の観点より，プリフォーム１００ｃのレンズ形成面１２０ｃの外縁には，フランジ部突起部１１６ｃを含むフランジ部１１０ｃが成形されている。フランジ部１１０ｃは，レンズ形成面１２０ｃの外縁の全周で突設成形され，さらに，フランジ部突起部１１６ｃは，フランジ部１１０ｃに所定の角度（例えば９０°）毎に成形されている。なお，本例では，フランジ部突起部１１６ｃが９０°毎に成形されているが，例えば６０°毎，１２０°毎等の異なる配置に成形されるようにしてもよい。また，フランジ部突起部１１６ｃの平面形状が略円形に成形されているが，例えば三角形または四角形等の異なる形状に成形されるようにしてもよい。一方，断面配置の観点では，フランジ部１１０ｃ断面のレンズ形成面１２０ｃ側に半球状のフランジ部突起部１１６ｃが成形されているが，例えば三角形または四角形等の異なる形状に成形されるようにしてもよい。

本例の空気抜きは，プレス成形型２１０に対して，図７（Ｂ）に示すような位置的関係をなすように設けられ，第２の成形工程に際して，プリフォーム１００ｃのレンズ形成面１２０ｃとプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に残留した空気を抜気する機能を有する。本例に示す空気抜きの場合，プリフォーム１００ｃをプレス成形型２１０に配置する際にフランジ部突起部１１６ｃのみがプレス成形型２１０のフランジ支持部２１８に接触するように設けられている。かかる空気抜きが設けられたプリフォーム１００ｃを用いることで，レンズ成形品１５０の押圧成形に際して，プレス成形型２１０上にプリフォーム１００ｃが安定配置されるとともに，プリフォーム１００ｃのレンズ形成面１２０ｃとプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に残留した空気が抜気される。

図８（Ａ）は，平面図，断面図（ａ−ａ）および側面図（ｂ−ｂ）によって本変形例のプリフォーム１００ｄの形状特性を示す。また，図８（Ｂ）は，プレス成形型２１０に配置された状態でのプリフォーム１００ｄの機能特性を説明する断面図であり，プリフォーム１００ｄのフランジ部１１０ｄがプレス成形型２１０のフランジ支持部２１８に接触した状態を示す断面ｃ−ｃ，プリフォーム１００ｄのレンズ形成面１２０ｄとプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に残留した空気がプリフォーム１００ｄのフランジ部１１０ｄに設けられた空気抜きから抜気される状態を示す断面ｄ−ｄ，プリフォーム１００ｄとプレス成形型２１０との位置的関係をプリフォーム１００ｄのフランジ部１１０ｄとプレス成形型２１０のフランジ支持部２１８との接触面における平面配置の観点より示す断面図で構成される。

本例に示す空気抜きの場合，平面配置の観点より，プリフォーム１００ｄのレンズ形成面１２０ｄの外縁には，フランジ溝部１１８ｄを含むフランジ部１１０ｄが成形されている。フランジ部１１０ｄは，レンズ形成面１２０ｄの外縁の全周で突設成形され，さらに，フランジ溝部１１８ｄは，フランジ部１１０ｄに所定の角度（例えば９０°）毎に成形されている。なお，本例では，フランジ溝部１１８ｄが９０°毎に成形されているが，例えば６０°毎，１２０°毎等の異なる配置に成形されるようにしてもよい。また，フランジ溝部１１８ｄの平面形状がレンズ形成面１２０ｄの外縁からフランジ部１１０ｄの先端に連通するような略四角形に成形されているが，例えば三角形または台形等の異なる形状に成形されるようにしてもよい。一方，断面配置の観点では，フランジ部１１０ｄ断面のレンズ形成面１２０ｄ側に半球状の断面形状のフランジ溝部１１８ｄが成形されているが，例えば三角形または四角形等の異なる形状に成形されるようにしてもよい。

本例の空気抜きは，プレス成形型２１０に対して，図８（Ｂ）に示すような位置的関係をなすように設けられ，第２の成形工程に際して，プリフォーム１００ｄのレンズ形成面１２０ｄとプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に残留した空気を抜気する機能を有する。本例に示す空気抜きの場合，プリフォーム１００ｄをプレス成形型２１０に配置する際にフランジ溝部１１８ｄ以外のみがプレス成形型２１０のフランジ支持部２１８に接触し，フランジ溝部１１８ｄがプレス成形型２１０のフランジ支持部２１８に接触しないように設けられている。かかる空気抜きが設けられたプリフォーム１００ｄを用いることで，レンズ成形品１５０の押圧成形に際して，プレス成形型２１０上にプリフォーム１００ｄが安定配置されるとともに，プリフォーム１００ｄのレンズ形成面１２０ｄとプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に残留した空気が抜気される。

以上，本発明の第２の実施形態に係る光学素子成形方法について説明した。かかるレンズ成形方法では，第１の成形工程では，第２の成形工程で用いるプレス成形型２１０に配置された状態において，フランジ支持部２１８と接触しない非接触部をプリフォーム１００ａ〜１００ｄのフランジ部１１０ａ〜１１０ｄに成形する。これにより，プリフォーム１００ａ〜１００ｄは，フランジ部１１０ａ〜１１０ｄの非接触部がレンズ形成面１２０ａ〜１２０ｄとプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に形成された空隙に連通した状態で，配置時の安定性を確保しつつプレス成形型２１０に配置される。そして，第２の成形工程では，プリフォーム１００ａ〜１００ｄのレンズ形成面１２０ａ〜１２０ｄとプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に形成された空隙に残留した空気をフランジ部１１０ａ〜１１０ｄの非接触部から抜気しながら，プリフォーム１００ａ〜１００ｄを押圧する。これにより，押圧に際して，プリフォーム１００ａ〜１００ｄのレンズ形成面１２０ａ〜１２０ｄとプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６との間に空気溜りが形成され難くなる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

上記の実施形態では，レンズ成形品１５０のレンズ面１７０が法線と光軸との間で６０°の角度をなすように成形される場合について説明したが，本発明の適用はかかる場合に限定されるものではなく，例えば，レンズ面の曲率半径がより小さい（表面曲率の大きい）またはより大きい（表面曲率の小さい）レンズ成形品の成形方法としても適用され得る。

また，上記の実施形態では，プリフォーム１００，１００ａ〜１００ｄがプレス成形型２１０の下型２１４に配置され，可動自在な上型２１２によって押圧される場合について説明したが，本発明の適用はかかる場合に限定されるものではなく，例えば，可動自在な下型２１４または可動自在な上下型２１２，２１４によって押圧される場合の成形方法としても適用され得る。

また，上記の実施形態では，プレス成形型２１０の下型２１４の光学機能転写部２１６に形成された光学機能転写面がプリフォーム１００，１００ａ〜１００ｄのレンズ形成面１２０，１２０ａ〜１２０ｄに転写される場合について説明したが，本発明の適用はかかる場合に限定されるものではなく，例えば，上型２１２の光学機能転写部２１６’に形成された光学機能転写面，または上型２１２および下型２１４の両方の光学機能転写部２１６，２１６’に形成された光学機能転写面がプリフォーム１００，１００ａ〜１００ｄのレンズ形成面１２０，１２０ａ〜１２０ｄに転写される場合の成形方法としても適用され得る。

また，上記の実施形態では，余肉部１３０，１３０ａ〜１３０ｄが一部に成形されたプリフォーム１００，１００ａ〜１００ｄを用いる場合について説明したが，本発明の適用はかかる場合に限定されるものではなく，余肉部が成形されていないプリフォームを用いる場合の成形方法としても適用され得る。

本発明の適用は，プリフォーム１００，１００ａ〜１００ｄの材質として，プラスティック材またはガラス材のいずれかを用いる場合に限定されるものではない。しかし，特に，プリフォーム１００，１００ａ〜１００ｄの材質として，ガラス材に比して低い屈折率を伴うプラスティック材を用いる場合，レンズ成形品１５０の高開口数化に伴う性能要求を満たす上で，レンズ形成面１２０，１２０ａ〜１２０ｄの曲率半径をより小さく（表面曲率を大きく）することが必要となり，プレス成形型２１０に配置した状態での安定性に劣る。このため，本発明は，プリフォーム１００，１００ａ〜１００ｄの材質として，プラスティック材を用いる場合に適用されることで，ガラス材を用いる場合に比してより高い効果を奏するものと理解される。

なお，上記の実施形態を説明する図３〜８では，プリフォーム１００，１００ａ〜１００ｄが，プレス成形型２１０に配置された状態において，レンズ形成面１２０がプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６と接触せず，かつフランジ部１１０，１１０ａ〜１１０ｄがプレス成形型２１０のフランジ支持部２１８に接触するように成形されている場合について示している。しかし，本発明の適用はかかる場合に限定されるものではなく，プリフォーム１００，１００ａ〜１００ｄがプレス成形型２１０に配置された状態において，レンズ形成面１２０がプレス成形型２１０の光学機能転写部２１６と若干接触している場合にも適用され得る。

本発明の第１の実施形態に係るレンズプリフォームの第１の成形工程（射出成形）の概略を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るレンズプリフォームの第１の成形工程（熱間成形）の概略を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るレンズ成形用の精密プレス成形装置の概略を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るレンズ成形品の第２の成形工程を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るレンズプリフォームに成形された空気抜きの一例の形状および機能を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るレンズプリフォームに成形された空気抜きの一例の形状および機能を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るレンズプリフォームに成形された空気抜きの一例の形状および機能を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るレンズプリフォームに成形された空気抜きの一例の形状および機能を示す図である。

符号の説明

１００ プリフォーム
１１０，１６０ フランジ部
１１２ フランジ基部
１１４ フランジ突部
１１６ フランジ突起部
１１８ フランジ溝部
１２０ レンズ形成面
１３０ 余肉部
１５０ レンズ成形品
１７０ レンズ面
２００ 精密プレス成形装置
２１０ プレス成形型
２１２ 上型
２１４ 下型
２１６ 光学機能転写部
２１８ フランジ支持部

Claims (3)

1. 凸状のレンズ形成面と前記レンズ形成面の外縁に設けられたフランジ部とからなる予備成形素材を成形する第1の成形工程と；
   前記フランジ部を支持可能なフランジ支持部と前記レンズ形成面に光学機能転写面を転写する光学機能転写面が形成された光学機能転写部とを備えた第１の型に，前記フランジ部を前記フランジ支持部に載置した状態で前記予備成形素材を配置し，前記予備成形素材を加熱軟化した状態で前記第１の型と対をなす第２の型により押圧して，光学素子成形品を成形する第２の成形工程と；
   からなることを特徴とする光学素子成形方法。
2. 前記第1の成形工程は，前記予備成形素材が前記第１の型に配置された状態において，前記フランジ支持部と接触しない非接触部を前記フランジ部に形成する工程を含み，
   前記第２の成形工程は，前記予備成形素材の押圧に際して，前記レンズ形成面と前記光学機能転写部との間に残留する空気を前記非接触部を介して抜気する工程を含むことを特徴とする，請求項１に記載の光学素子成形方法。
3. 凸状のレンズ形成面と前記レンズ形成面の外縁に設けられたフランジ部とからなる予備成形素材を第１の型に配置し，前記予備成形素材を加熱軟化した状態で前記第１の型と対をなす第２の型により押圧して，光学素子成形品を成形する光学素子成形装置であって，
   前記第１の型は，前記フランジ部を支持可能なフランジ支持部と，前記レンズ形成面に光学機能転写面を転写する光学機能転写面が形成された光学機能転写部とを備え，前記フランジ部が前記フランジ支持部で支持されるように前記予備成形素材を配置可能に構成されていることを特徴とする光学素子成形装置。

Images