JP2008297187A - 光学素子の成形素材とその成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱軟化時の成形素材の光学機能面予定面での発泡による曇り等の変質を防止することのできる光学素子を提供する。
【解決手段】底面２０ａを有する略円柱状の大径部２０₁と、この大径部２０₁から底面２０ａに対して直交方向に突出する略円柱状の小径部２０₂と、を有し、小径部２０₂の先端の曲率半径をＲとし、大径部２０₁及び小径部２０₂を合わせた底面２０ａと直交する方向の高さをＨとしたとき、 ２×Ｒ≦Ｈ かつ、小径部２０₂の径をＤ１とし、大径部２０₁の径をＤ２としたとき、 Ｄ１＜ Ｄ２ の関係を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、対向配置された一対の成形型を用いて成形素材を成形する光学素子の成形素材とその成形方法に関する。

近年、成形型を用いてガラス等の成形素材を高精度で成形して、容易に成形することのできる製造方法が実用化されている。この場合、成形素材として、例えば安価な球状素材や碁石状ゴブが用いられている。そして、従来、図１７に示すように、球状の成形素材を用いた場合、対向する上型１１２と下型１１４との間に、保持枠１１６で保持された球状の成形素材１２０を配置し、下型１１４を上型１１２に接近移動させていた。すると、図１８に示すように、球状の成形素材１２０と上型１１２の凹状の成形面１１２ａとの間にガス残り１０１が生じるおそれがある。このガス残り１０１により、成形品に転写不良が発生するおそれがある。

これに対し、ガス残り１０１を防止する従来技術として、例えば特許文献１には、不活性ガスが充填されている成形室内で、プレス成形する場合、プレス動作する直前に成形室内の不活性ガスの圧力を負圧にするという技術が提案されている。この特許文献１によれば、光学機能面においてガス残りのない転写性の良好な光学素子が得られるというものである。
特開平９−３０８１８号公報

しかしながら、成形素材の材質によっては、成形素材を加熱軟化する際、成形型から熱が伝導される伝熱接点（ポイント）で温度差により成形素材に発泡などの変質が発生するものがある。このような材質の成形素材を加熱するには、成形素材の光学機能面（予定面）を非接触で加熱しなければならない。

このため、特許文献１では、前記変質とガス残りの防止を両立させることは困難であった。また、特許文献１のように、成形室内を負圧にすると成形素材が加熱により不安定化し、さらに発泡しやすくなるという課題がある。更に、成形室内を負圧にする装置では、コストも高価になり、成形の条件も設定が難しくなった。

ところで、凸面成形時には、成形素材の曲率半径Ｒが型の曲率半径Ｒよりも大きいと、ガス残りができてしまう。また、凹面成形時には、成形素材の曲率半径Ｒが型の曲率半径Ｒよりも小さいとガス残りができてしまう。

本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、加熱軟化時の成形素材の光学機能面予定面での発泡による曇り等の変質を防止することのできる光学素子の成形素材とその成形方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
支持面を有する略円柱状の素材基部と、
該素材基部から前記支持面に対し直交する方向の少なくとも一方に突出し、先端が球面に形成された略円柱状の柱状部と、を有し、
前記柱状部の先端の曲率半径をＲとし、前記素材基部及び前記柱状部を合わせた前記支持面と直交する方向の高さをＨとしたとき、
２×Ｒ≦Ｈ
かつ、前記柱状部の寸法をＤ１とし、前記素材基部の寸法をＤ２としたとき、
Ｄ１＜Ｄ２
の関係を有することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光学素子の成形素材において、
前記柱状部は、前記直交方向の一方に突出し、先端は凸球面に形成されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の光学素子の成形素材において、
前記柱状部は、前記直交方向の一方に突出し、先端は凹球面に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の成形素材。

請求項４に係る発明は、請求項１に記載の光学素子の成形素材において、
前記柱状部は、前記直交方向の一方と他方に突出し、先端はいずれも凸球面に形成されていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１に記載の光学素子の成形素材において、
前記柱状部は、前記直交方向の一方と他方に突出し、先端はいずれも凹球面に形成されていることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１に記載の光学素子の成形素材において、
前記柱状部は、前記直交方向の一方と他方に突出し、先端は一方が凸球面に形成され他方が凹球面に形成されていることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項１に記載の光学素子の成形素材において、
前記素材基部と前記柱状部とは、円弧面又はテーパ面でなだらかに接続されていることを特徴とする。

請求項８に係る発明は、
成形素材を挟んで対向配置された一対の成形型を用いて前記成形素材を成形する光学素子の成形方法において、
前記成形素材は、支持面を有する略円柱状の素材基部と、該素材基部から前記支持面に対し直交方向の少なくとも一方に突出する略円柱状の柱状部と、を有し、
前記成形素材を、前記素材基部及び前記柱状部の夫々の光学機能面予定面が前記一対の成形型の成形面と非接触となるように前記支持面にて保持し、該支持面から熱伝導により加熱軟化したのち、
前記一対の成形型を相対的に接近移動させて前記成形面の中心を前記光学機能面予定面の中心に接触させつつ押圧成形することを特徴とする。

請求項９に係る発明は、請求項８に記載の光学素子の成形方法において、
前記一対の成形型の一方が凹状の成形面を有し、これに対向する前記柱状部の先端が凸球面を有する場合に、
前記凹状の成形面の曲率半径は、前記柱状部の先端の凸球面の曲率半径よりも大きく形成されていることを特徴とする。

請求項１０に係る発明は、請求項８に記載の光学素子の成形方法において、
前記一対の成形型の一方が凸状の成形面を有し、これに対向する前記柱状部の先端が凹球面を有する場合に、
前記凸状の成形面の曲率半径は、前記柱状部の先端の凹球面の曲率半径よりも小さく形成されていることを特徴とする。

請求項１１に係る発明は、請求項８に記載の光学素子の成形方法において、
前記一対の成形型の一方が凸状で他方が凹状の成形面を有し、これに対向する前記柱状部の先端が夫々凹球面と凸球面を有する場合に、
前記凸状の成形面の曲率半径は、前記柱状部の先端の凹球面の曲率半径よりも小さく形成され、前記凹状の成形面の曲率半径は、前記柱状部の先端の凸球面の曲率半径よりも大きく形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、加熱軟化時の成形素材の光学機能面予定面での発泡による曇り等の変質を防止することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の成形工程を示す図である。

この成形装置は型セット１０を有し、この型セット１０は、上型１２、下型１４、保持枠１６、及びスリーブ１８を有している。上型１２は凹球面状の成形面１２ａを有し、下型１４は平坦な成形面１４ａを有している。上型１２、下型１４、及び保持枠１６は、スリーブ１８の内部で、成形面１２ａと成形面１４ａとが対向するようにスリーブ１８の両端側から嵌挿されている。保持枠１６は、内側に下型１４を嵌挿した状態でスリーブ１８に嵌挿されている。

上型１２は、その鍔部１２ｂがスリーブ１８の端面に当接されている。下型１４は、段付き円柱状をなし、大径の基部１４₁と小径の柱状部１４₂とを有している。柱状部１４₂の先端部は平坦な成形面１４ａに形成されている。保持枠１６は、上部に成形素材２０を嵌合保持するための保持部１６ａと、中央部に下型１４を摺動可能に嵌挿する段付き孔１６ｂを有している。この保持枠１６は、スリーブ１８の軸方向（図の上下方向）に摺動可能となっている。

成形素材２０は、保持枠１６の保持部１６ａに嵌合保持された状態で、上型１２の成形面１２ａと下型１４の平坦な成形面１４ａとの間に配置されることになる。
そして、成形素材２０が、保持枠１６の保持部１６ａに嵌合保持された状態では、大径部（素材基部）２０１の中央底面の光学機能面予定面と下型１４の成形面１４ａとの間には、所定の間隙ｓが形成されている。この間隙ｓは、下型１４の段部と保持枠１６の段付き孔１６ｂの段部との間の間隙ｓと略等しく形成されている。

本実施の形態の場合、成形素材２０は、例えば後述する鉄砲玉形状の光学ガラス等の熱可塑性素材からなっている。この成形素材２０は、紫外線等を透過する特殊なガラスであり、加熱すると、その伝熱部分が曇ってしまう性質を有している。このため、後述するように、成形品の光学機能面には曇りを生じさせないような成形方法を採用している。なお、上型１２、下型１４、及び保持枠１６は、例えばタングステンカーバイド（ＷＣ）等の超硬合金からなっている。

図２に示すように、成形素材２０は、段付き円柱状をなし、素材基部としての大径部２０₁と柱状部としての小径部２０₂とを有している。また、大径部２０₁と小径部２０₂との間には段部２０ｄが形成されている。大径部２０₁は、支持面としての底面２０ａを有している。小径部２０₂は、この底面２０ａに対し略直交する一方向（図２の上方）に突出し、先端部２０ｂが凸球面に形成されている。

この成形素材２０は、小径部２０₂の先端の曲率半径をＲとし、大径部２０₁及び小径部２０₂を合わせた底面２０ａと直交する方向の高さをＨとしたとき、
２×Ｒ≦Ｈ （１）式
かつ、
小径部２０₂の直径をＤ１とし、大径部２０₁の直径をＤ２としたとき、
Ｄ１＜Ｄ２ （２）式
の関係を有している。

ここで、小径部２０₂の先端部２０ｂと上型１２の凹球面状の成形面１２ａについて考える。上型１２の凹球面状の成形面１２ａの曲率半径をＲ’、小径部２０₂の先端部２０ｂの曲率半径をＲとすると、
Ｒ＜Ｒ’
の関係を有している。

これにより、成形の過程で、小径部２０₂の先端部２０ｂが上型１２の凹球面状の成形面１２ａに当接したときに、その当接面（境界面）にガス残りが生じるのを防止することができる。なお、小径部２０₂の先端部２０ｂの径Ｄ１は、上型１２の凹球面状の成形面１２ａの有効成形面よりも小さめの寸法に形成されている。

また、下型１４の成形面１４ａによる平面成形の場合は、成形素材２０の大径部２０₁の底面は浅い凸面とすれば境界面にガス残りが生じない。
また、成形素材２０の大径部２０₁の径Ｄ２は、下型１４の成形面径Ｄ３（図１参照）よりも大きい寸法を有している。

成形素材２０の大径部２０₁は、保持枠１６の保持部１６ａによって嵌合保持される形状を有している。また、この保持枠１６の段付き孔１６ｂ内に、段付き円柱状の下型１４が摺動可能に配置されている。

図１に示したように、成形に際しては、成形素材２０の大径部２０₁を、保持枠１６の保持部１６ａに嵌合保持する。このとき、成形素材２０は、大径部２０₁の底面の外周側と側面の一部が保持枠１６の保持部１６ａに接触している。そして、加熱時にはこの接触部を通して保持枠１６から成形素材２０に熱が伝導される。

次に、成形素材２０を収容した型セット１０を、不図示の上下一対のヒータプレートにて上下方向から挟持する。そして、この上下一対のヒータプレートに通電されると、このヒータプレートから熱伝導によって型セット１０が加熱され、該型セット１０から成形素材２０が加熱される（加熱工程）。

このとき、成形素材２０は、保持枠１６の保持部１６ａから熱伝導により加熱される。この加熱時には、大径部２０₁の底面と側面の一部は、保持部１６ａとの伝熱接点（ポイント）となるため、発泡して曇る。しかし、大径部２０₁の中央底面の光学機能面予定面（底面２０ａの中央側）は、保持部１６ａ及び下型１４の成形面１４ａと非接触であるため発泡しない。

すなわち、熱は保持枠１６の保持部１６ａから大径部２０₁の周囲底面及び周囲側面を介して成形素材２０に伝導される。これにより、成形素材２０は熱伝導部以外は発泡しないため、光学機能面予定面を曇らせることなく加熱することができる。

次に、成形素材２０が加熱軟化した後、型セット１０を移動させて、その型セット１０を不図示の対向する加圧プレート間に挟持する（成形工程）。この場合、適宜の温度設定手段によって型セット１０の温度を加熱時よりも低く設定する。加熱工程では、成形素材２０を軟化点付近よりも高めの温度に加熱して、成形工程での型セット１０の移動等により多少の熱が奪われるためである。

この成形工程では、図３に示すように、不図示の対向する加圧プレートの下方より、不図示の押し上げピンを用いて下型１４を所定量押し上げる。このとき、押し上げ当初は、成形素材２０の大径部２０₁の中央側の光学機能面予定面は下型１４の成形面１４ａに接触していない。そして、押し上げ途中で、成形素材２０の大径部２０₁の中央側の光学機能面予定面が下型１４の成形面１４ａに接触すると共に、下型１４の段部が保持枠１６の段付き孔１６ｂの段部に当接する。よって、この時以降は、下型１４と保持枠１６とが一体的に押し上げられる。

やがて、成形素材２０の小径部２０₂の先端部２０ｂが上型１２の凹状の成形面１２ａに当接し、該小径部２０₂の先端部２０ｂが押圧されて変形する。このとき、上型１２の成形面１２ａ（及び下型１４の成形面１４ａ）の中心に、成形素材２０の小径部２０₂の先端部２０ｂの中心が当接してから、徐々に周囲に接触面が広がっていく。このため、上型１２の成形面１２ａと成形素材２０の先端部２０ｂとの間に、ガス残りが発生するのを防止することができる。

更に、図４に示すように、下型１４を押し上げることで、成形素材２０の小径部２０₂が大きく押しつぶされ、成形素材２０に、上型１２の凹球面状の成形面１２ａが転写される。こうして、成形素材２０は小径部２０₂が大きく押し潰されるように変形して、小径部２０₂と大径部２０₁との間の段部２０ｄがほとんどなくなるまで変形する。図４では、わずかに段部２０ｄが残った状態になっている。

次いで、冷却工程に移行し型セット１０を徐冷する。こうして、変形後の成形素材２０の形状を安定化する。その後、常温付近まで冷却して型セット１０を分解し、成形品を取り出す。

図５は、取り出した直後の成形品２４の外観を示している。この状態では、大径部２０₁と小径部２０₂が変形したものであるのが推定できる。この成形品２４は、大径部２０₁の底面と側面の一部が熱伝導によって発泡して曇っている。このため、成形品２４の外径を上型１２の成形面径ｄと略同等の外径にまで削ることによって、熱伝導によって発泡して曇った部分を除去する。図６は、最終的に得られたレンズ製品の外観を示している。このレンズ製品は、光学機能面の直径がｄの鉄砲玉のような形状を有している。これは、例えば内視鏡の照明用のレンズに用いられる。

本実施形態によれば、成形素材２０の加熱時の発泡による曇りを防止することができる。また、ガス残りによる影響のない成形品を、安価に得ることができる。さらに、ガス残りが生じないので成形サイクルを短縮することができる。

また、例えば成形素材２０が凸球面で成形型が凹球面の場合、ガス残り防止のために、成形型の凹球面の曲率半径よりも小さい曲率半径の成形素材２０を使用しているが、本実施形態では成形素材２０の高さに制限がないので、高さのある成形品を成形することもできる。
（変形例）
図７は、第１の実施の形態の変形例の成形工程を示す図である。なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。

本変形例では、上型１２は平坦な成形面１２ａを有し、下型１４は凹球面状の成形面１４ａを有している。上型１２、下型１４、及び保持枠１６は、スリーブ１８の内部で、成形面１２ａと成形面１４ａとが対向するようにスリーブ１８の両端側から嵌挿されている。

下型１４は、段付き円柱状をなし、大径の基部１４₁と小径の柱状部１４₂とを有している。柱状部１４₂の先端部が凹球面状の成形面１４ａとなっている。保持枠１６は、上部に成形素材２０を嵌合保持するための保持部１６ａと、中心部に下型１４を摺動可能に嵌挿する段付き孔１６ｂを有している。この保持枠１６は、スリーブ１８の軸方向（図の上下方向）に摺動可能となっている。

成形素材２０は、大径部２０₁と小径部２０₂とを有し、小径部２０₂の先端部２０ｂは凸球面を有している。また、その形状は前述した（１）式、（２）式を満足している。この成形素材２０は、大径部２０₁を上にし、小径部２０₂を下にした状態で保持枠１６の保持部１６ａに嵌合保持される。

この成形素材２０は、その大径部２０₁の底面２０ａは、上型１２の成形面１２ａの有効光学面よりも大きな寸法を有している。
そして、下型１４の凹状の成形面１４ａの曲率半径をＲ’、小径部２０₂の先端部２０ｂの曲率半径をＲとすると、
Ｒ＜Ｒ’
の関係を有している。

これにより、成形の過程で、成形素材２０の小径部２０₂の先端部２０ｂが下型１４の凹球面状の成形面１４ａに当接したときに、その当接面（境界面）にガス残りが生じるのを防止することができる。

本変形例によれば、成形素材２０の段部から伝熱されて軟化するので、成形素材２０の発泡による曇りをなくすことができる。また、ガス残りによる影響もない成形品を、安価に製造することができる。
（第２の実施の形態）
図８は、第２の実施の形態の成形工程を示す図である。なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。

本実施形態では、上型１２は凹球面状の成形面１２ａを有し、下型１４も凹球面状の成形面１４ａを有している。上型１２、下型１４、及び保持枠１６は、スリーブ１８の内部で、成形面１２ａと成形面１４ａとが対向するようにスリーブ１８の両端側から嵌挿されている。

下型１４は、段付き円柱状をなし、大径の基部１４₁と小径の柱状部１４₂とを有している。柱状部１４₂の先端部が凹球面状の成形面１４ａとなっている。保持枠１６は、上部に成形素材２０を嵌合保持するための保持部１６ａと、中心部に下型１４を摺動可能に嵌挿する段付き孔１６ｂを有している。この保持枠１６は、スリーブ１８の軸方向（図の上下方向）に摺動可能となっている。

成形素材２０は、底面２０ａを有する大径部２０₁と、該大径部２０₁から前記底面２０ａに対し略直交方向の一方に突出する小径部２０₂と、他方に突出する小径部２０₃とを有している。また、その形状は（１）式、（２）式を満足している。更に、小径部２０₂の先端部２０ｂと小径部２０₃の先端部２０ｃとは、いずれも凸球面をなしている。

ここで、上型１２の凹状の成形面１２ａの曲率半径をＲ１’、下型１４の凹状の成形面１４ａの曲率半径をＲ２’、小径部２０₂の先端部２０ｂの凸球面の曲率半径をＲ１、小径部２０₃の先端部２０ｃの凸球面の曲率半径をＲ２とすると、
Ｒ１＜Ｒ１’、Ｒ２＜Ｒ２’
の関係を有している。

こうすることで、成形時に、上型１２の成形面１２ａが小径部２０₂の凸球面の先端部２０ｂに、その中心から当接する。また、下型１４の成形面１４ａが小径部２０３の凸球面の先端部２０ｃに、その中心から当接する。こうして、当接部にガス残りが発生するのが防止される。

本実施形態によれば、成形素材２０の加熱時の発泡による曇りを防止することができる。また、ガス残りの影響のない成形品を、安価に製造することができる。さらに、軸方向に長く両方の光学機能面が凸球面の光学素子を得ることができる。
（第３の実施の形態）
図９は、第３の実施の形態の成形工程を示す図である。なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。

本実施形態では、上型１２は凹球面状の成形面１２ａを有し、下型１４は平坦な成形面１４ａを有している。上型１２、下型１４、及び保持枠１６は、スリーブ１８の内部で、成形面１２ａと成形面１４ａとが対向するようにスリーブ１８の両端側から嵌挿されている。

下型１４は、段付き円柱状をなし、大径の基部１４₁と小径の柱状部１４₂とを有している。柱状部１４₂の先端部が平坦な成形面１４ａとなっている。保持枠１６は、上部に成形素材２０を嵌合保持するための保持部１６ａと、中心部に下型１４を摺動可能に嵌挿する段付き孔１６ｂを有している。この保持枠１６は、スリーブ１８の軸方向（図の上下方向）に摺動可能となっている。

図１０に示すように、成形素材２０は、底面２０ａを有する大径部２０₁と、該大径部２０₁から底面２０ａに対し略直交方向に突出する小径部２０₂とを有している。また、その形状は（１）式、（２）式を満足している。そして、小径部２０₂の先端部２０ｂは凹球面をなしている。

ここで、上型１２の凸状の成形面１２ａの曲率半径をＲ’、小径部２０₂の先端部２０ｂの曲率半径をＲとすると、
Ｒ＞Ｒ’
の関係を有している。

こうすることで、成形時に、上型１２の成形面１２ａが小径部２０₂の先端部２０ｂに、その中心から当接していくこととなり、ガス残りの発生が防止される。
本実施形態によれば、成形素材２０の加熱時の発泡による曇りを防止することができる。また、ガス残りの影響のない、先端が凹球面の鉄砲玉状の光学素子を得ることができる。
（変形例）
図１１は、第３の実施の形態の変形例の成形工程を示す図である。なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。

本実施形態では、上型１２は平坦な成形面１２ａを有し、下型１４は凸球面状の成形面１４ａを有している。上型１２、下型１４、及び保持枠１６は、スリーブ１８の内部で、成形面１２ａと成形面１４ａとが対向するようにスリーブ１８の両端側から嵌挿されている。

下型１４は、段付き円柱状をなし、大径の基部１４₁と小径の柱状部１４₂とを有している。柱状部１４₂の先端部は凸球面状の成形面１４ａとなっている。保持枠１６は、上部に成形素材２０を嵌合保持するための保持部１６ａと、中心部に下型１４を摺動可能に嵌挿する段付き孔１６ｂを有している。この保持枠１６は、スリーブ１８の軸方向（図の上下方向）に摺動可能となっている。

本変形例では、成形素材２０は大径部２０₁と小径部２０₂を有している。小径部２０₂の先端部２０ｂは凹球面を有している。また、その形状は（１）式、（２）式を満足している。そして、成形時には、成形素材２０を上下反転させ、その段部を保持枠１６の保持部１６ａに嵌合保持している。成形素材２０は大径部２０₁の底面２０ａは、上型１２の成形面１２ａの光学機能面よりも大きい寸法を有している。

ここで、下型１４の凸状の成形面１４ａの曲率半径をＲ’、成形素材２０の小径部２０₂の先端部２０ｂの曲率半径をＲとすると、
Ｒ＞Ｒ’
の関係を有している。

こうすることで、成形時に、下型１４の成形面１４ａが小径部２０₂の先端部２０ｂに、その中心から当接していくこととなり、ガス残りの発生が防止される。
本変形例によれば、成形素材２０の段部から伝熱されて軟化するので、成形素材２０の発泡による曇りをなくすことができる。また、ガス残りの影響のない成形品を安価に得ることができる。
（第４の実施の形態）
図１２は、第４の実施の形態の成形工程を示す図である。なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。

本実施形態では、上型１２は凸球面状の成形面１２ａを有し、下型１４は凸球面状の成形面１４ａを有している。上型１２、下型１４、及び保持枠１６は、スリーブ１８の内部で、成形面１２ａと成形面１４ａとが対向するようにスリーブ１８の両端側から嵌挿されている。

下型１４は、段付き円柱状をなし、大径の基部１４₁と小径の柱状部１４₂とを有している。柱状部１４₂の先端部が凸球面状の成形面１４ａとなっている。保持枠１６は、上部に成形素材２０を嵌合保持するための保持部１６ａと、中心部に下型１４を摺動可能に嵌挿する段付き孔１６ｂを有している。この保持枠１６は、スリーブ１８の軸方向（図の上下方向）に摺動可能となっている。

成形素材２０は、底面２０ａを有する大径部２０₁と、該大径部２０₁から前記底面２０ａに対し略直交方向の一方に突出する小径部２０₂と、他方に突出する小径部２０₃とを有している。また、その形状は（１）式、（２）式を満足している。そして、小径部２０₂の先端部２０ｂと小径部２０₃の先端部２０ｃとは、いずれも凹球面をなしている。

この場合、上型１２の凸球面状の成形面１２ａの曲率半径をＲ１’、下型１４の凸球面状の成形面１４ａの曲率半径をＲ２’、小径部２０₂の先端部２０ｂの凹球面の曲率半径をＲ１、小径部２０₃の先端部２０ｃの凹球面の曲率半径をＲ２とすると、
Ｒ１＞Ｒ１’、Ｒ２＞Ｒ２’
の関係を有している。

このようにすることで、成形時に、上型１２の成形面１２ａに小径部２０₂の凹球面の先端部２０ｂが、また、下型１４の成形面１４ａに小径部２０₃の凹球面の先端部２０ｃが、その中心から当接していくこととなり、ガス残りの発生が防止される。

本実施形態によれば、成形素材２０の加熱時の発泡による曇りを防止することができる。また、ガス残りの影響のない成形品を、安価に得ることができる。さらに、軸方向に長く両方の光学機能面が凹球面の光学素子を得ることができる。
（第５の実施の形態）
図１３は、第５の実施の形態の成形工程を示す図である。なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。

本実施形態では、上型１２は凹球面状の成形面１２ａを有し、下型１４は凸球面状の成形面１４ａを有している。上型１２、下型１４、及び保持枠１６は、スリーブ１８の内部で、成形面１２ａと成形面１４ａとが対向するようにスリーブ１８の両端側から嵌挿されている。

下型１４は、段付き円柱状をなし、大径の基部１４₁と小径の柱状部１４₂とを有している。柱状部１４₂の先端部が凸球面状の成形面１４ａとなっている。保持枠１６は、上部に成形素材２０を嵌合保持するための保持部１６ａと、中心部に下型１４を摺動可能に嵌挿する段付き孔１６ｂを有している。この保持枠１６は、スリーブ１８の軸方向（図の上下方向）に摺動可能となっている。

成形素材２０は、底面２０ａを有する大径部２０₁と、該大径部２０₁から前記底面２０ａに対し略直交方向の一方に突出する小径部２０₂と、他方に突出する小径部２０₃とを有している。また、その形状は（１）式、（２）式を満足している。そして、小径部２０₂の先端部２０ｂは凸球面をなし、小径部２０₃の先端部２０ｃは凹球面をなしている。

この場合、上型１２の凹球面状の成形面１２ａの曲率半径をＲ１’、下型１４の凸球面状の成形面１４ａの曲率半径をＲ２’、小径部２０₂の先端部２０ｂの凸球面の曲率半径をＲ１、小径部２０₃の先端部２０ｃの凹球面の曲率半径をＲ２とすると、
Ｒ１＜Ｒ１’、Ｒ２＞Ｒ２’
の関係を有している。

このようにすることで、成形時に、上型１２の成形面１２ａに小径部２０₂の凸球面の先端部２０ｂが、また、下型１４の成形面１４ａに小径部２０₃の凹球面の先端部２０ｃが、その中心から当接していくこととなり、ガス残りの発生が防止される。

本実施形態によれば、成形素材２０の加熱時の発泡による曇りを防止することができる。また、ガス残りの影響のない成形品を、安価に得ることができる。さらに、軸方向に長くかつ一方の光学機能面が凸球面で他方の光学機能面が凹球面の光学素子を得ることができる。
（第６の実施の形態）
図１４は、第６の実施の形態の成形工程を示す図である。なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。

本実施形態では、上型１２は凸球面状の成形面１２ａを有し、下型１４は凹球面状の成形面１４ａを有している。上型１２、下型１４、及び保持枠１６は、スリーブ１８の内部で、成形面１２ａと成形面１４ａとが対向するようにスリーブ１８の両端側から嵌挿されている。

下型１４は、段付き円柱状をなし、大径の基部１４₁と小径の柱状部１４₂とを有している。柱状部１４₂の先端部が凹球面状の成形面１４ａとなっている。保持枠１６は、上部に成形素材２０を嵌合保持するための保持部１６ａと、中心部に下型１４を摺動可能に嵌挿する段付き孔１６ｂを有している。この保持枠１６は、スリーブ１８の軸方向（図の上下方向）に摺動可能となっている。

成形素材２０は、底面２０ａを有する大径部２０₁と、該大径部２０₁から前記底面２０ａに対し略直交方向の一方に突出する小径部２０₂と、他方に突出する小径部２０₃とを有している。また、その形状は（１）式、（２）式を満足している。そして、小径部２０₂の先端部２０ｂは凹球面をなし、小径部２０₃の先端部２０ｃは凸球面をなしている。

この場合、上型１２の凸球面状の成形面１２ａの曲率半径をＲ１’、下型１４の凹球面状の成形面１４ａの曲率半径をＲ２’、小径部２０₂の先端部２０ｂの凹球面の曲率半径をＲ１、小径部２０₃の先端部２０ｃの凸球面の曲率半径をＲ２とすると、
Ｒ１＞Ｒ１’、Ｒ２＜Ｒ２’
の関係を有している。

こうすることで、成形時に、上型１２の成形面１２ａに小径部２０₂の凹球面の先端部２０ｂが、また、下型１４の成形面１４ａに小径部２０₃の凸球面の先端部２０ｃが、その中心から当接していくこととなり、ガス残りの発生が防止される。

本実施形態によれば、成形素材２０の加熱時の発泡による曇りを防止することができる。また、ガス残りの影響のない成形品を、安価に得ることができる。さらに、軸方向に長くかつ一方の光学機能面が凹球面で他方の光学機能面が凸球面の光学素子を得ることができる。
（第７の実施の形態）
図１５及び図１６は、成形素材２０の他の実施の形態を示している。

すなわち、図１５では、成形素材２０の大径の大径部２０₁と小径の小径部２０₂との段差部分を、テーパ面２０ｅでなだらかにつないでいる。また、図１６では、成形素材２０の大径部２０₁と小径部２０₂との段差部分を、円弧面２０ｆでなだらかにつないでいる。

このように、成形素材２０を形成することにより、成形素材２０の製造時に生じるカン（ヒビ入り状態）や割れを防止することができる。また、成形素材２０を成形する時の座屈や折れ込みを軽減することができ、側面に生じるガス残りを防止することができる。

第１の実施の形態の成形工程を示す図である。 成形素材の外観を示す図である。 第１の実施の形態の成形工程を示す図である。 第１の実施の形態の成形工程を示す図である。 成形品の外観を示す図である。 レンズ製品の外観を示す図である。 第１の実施の形態の変形例の成形工程を示す図である。 第２の実施の形態の成形工程を示す図である。 第３の実施の形態の成形工程を示す図である。 成形素材の外観を示す図である。 第３の実施の形態の変形例の成形工程を示す図である。 第４の実施の形態の成形工程を示す図である。 第５の実施の形態の成形工程を示す図である。 第６の実施の形態の成形素材の成形工程を示す図である。 第７の実施の形態の成形素材を示す図である。 第７の実施の形態の成形素材を示す図である。 従来の成形素材の成形方法を示す図である。 従来の成形素材の成形方法を示す図である。

符号の説明

１０ 型セット
１２ 上型
１２ａ 成形面
１２ｂ 鍔部
１４ 下型
１４₁ 基部
１４₂ 柱状部
１４ａ 成形面
１６ 保持枠
１６ａ 保持部
１６ｂ 段付き孔
１８ スリーブ
２０ 成形素材
２０₁ 大径部（素材基部）
２０₂ 小径部（柱状部）
２０₃ 小径部（柱状部）
２０ａ 底面（支持面）
２０ｂ 先端部
２０ｃ 先端部
２０ｄ 段部
２０ｅ テーパ面
２０ｆ 円弧面
２４ 成形品
２６ レンズ製品

Claims (11)

1. 支持面を有する略円柱状の素材基部と、
   該素材基部から前記支持面に対し直交する方向の少なくとも一方に突出し、先端が球面に形成された略円柱状の柱状部と、を有し、
   前記柱状部の先端の曲率半径をＲとし、前記素材基部及び前記柱状部を合わせた前記支持面と直交する方向の高さをＨとしたとき、
   ２×Ｒ≦Ｈ
   かつ、前記柱状部の寸法をＤ１とし、前記素材基部の寸法をＤ２としたとき、
   Ｄ１＜Ｄ２
   の関係を有する
   ことを特徴とする光学素子の成形素材。
2. 前記柱状部は、前記直交方向の一方に突出し、先端は凸球面に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の成形素材。
3. 前記柱状部は、前記直交方向の一方に突出し、先端は凹球面に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の成形素材。
4. 前記柱状部は、前記直交方向の一方と他方に突出し、先端はいずれも凸球面に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の成形素材。
5. 前記柱状部は、前記直交方向の一方と他方に突出し、先端はいずれも凹球面に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の成形素材。
6. 前記柱状部は、前記直交方向の一方と他方に突出し、先端は一方が凸球面に形成され他方が凹球面に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の成形素材。
7. 前記素材基部と前記柱状部とは、円弧面又はテーパ面でなだらかに接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の成形素材。
8. 成形素材を挟んで対向配置された一対の成形型を用いて前記成形素材を成形する光学素子の成形方法において、
   前記成形素材は、支持面を有する略円柱状の素材基部と、該素材基部から前記支持面に対し直交方向の少なくとも一方に突出する略円柱状の柱状部と、を有し、
   前記成形素材を、前記素材基部及び前記柱状部の夫々の光学機能面予定面が前記一対の成形型の成形面と非接触となるように前記支持面にて保持し、該支持面から熱伝導により加熱軟化したのち、
   前記一対の成形型を相対的に接近移動させて前記成形面の中心を前記光学機能面予定面の中心に接触させつつ押圧成形する
   ことを特徴とする光学素子の成形方法。
9. 前記一対の成形型の一方が凹状の成形面を有し、これに対向する前記柱状部の先端が凸球面を有する場合に、
   前記凹状の成形面の曲率半径は、前記柱状部の先端の凸球面の曲率半径よりも大きく形成されている
   ことを特徴とする請求項８に記載の光学素子の成形方法。
10. 前記一対の成形型の一方が凸状の成形面を有し、これに対向する前記柱状部の先端が凹球面を有する場合に、
    前記凸状の成形面の曲率半径は、前記柱状部の先端の凹球面の曲率半径よりも小さく形成されている
    ことを特徴とする請求項８に記載の光学素子の成形方法。
11. 前記一対の成形型の一方が凸状で他方が凹状の成形面を有し、これに対向する前記柱状部の先端が夫々凹球面と凸球面を有する場合に、
    前記凸状の成形面の曲率半径は、前記柱状部の先端の凹球面の曲率半径よりも小さく形成され、前記凹状の成形面の曲率半径は、前記柱状部の先端の凸球面の曲率半径よりも大きく形成されている
    ことを特徴とする請求項８に記載の光学素子の成形方法。