JP2009051696A

JP2009051696A - 光学素子の製造方法およびその製造装置

Info

Publication number: JP2009051696A
Application number: JP2007220580A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Hashimoto; 明彦橋本
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2009-03-12

Abstract

【課題】本発明は、成形時に上型と下型の位置がずれても、上型の上成形面または下型の下成形面が胴型と接触して欠けるということはなく、光学素子を効率的に製造することができる光学素子の製造方法を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明の光学素子の製造方法は、上型１１の上成形面１１ａと下型１２の下成形面１２ａとの間で光学素材１７を加熱加圧成形する光学素子の製造方法において、前記上型１１の側面を包囲する上胴型１３と前記下型１２の側面を包囲する下胴型１４とを設け、かつこの上胴型１３と下胴型１４とを摺動させることにより前記上型１１と下型１２との位置合わせを行うようにしたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、各種光学機器などに用いられるガラスからなる光学素子の製造方法およびその製造装置に関するものである。

以下、従来の光学素子の製造方法および製造装置について、図面を参照しながら説明する。

図５（ａ）（ｂ）および図６（ａ）（ｂ）は従来の光学素子の製造方法および製造装置を示す製造工程図である。

図５（ａ）（ｂ）および図６（ａ）（ｂ）において、１，２はそれぞれ超硬合金からなる上型および下型で、この上型１および下型２はそれぞれ光学素子の上下の面形状を転写するための上成形面１ａおよび下成形面２ａを備えている。３は上型１と下型２を同軸上に規制する中空円筒状の胴型で、この胴型３は側面に光学素子を成形する際に発生するガスを排出するための貫通穴３ａを備えている。また、この胴型３と前記上型１および下型２とで一組の成形型を構成している。４，５はヒーター（図示せず）を内蔵した上プレスヘッドおよび下プレスヘッドで、上プレスヘッド４に上型１を固定し、そして下プレスヘッド５に下型２を固定しているものである。

次に、従来の光学素子の製造方法について説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、下プレスヘッド５の上に固定された下型２の上から胴型３を嵌め込み、そして、下型２の下成形面２ａの上に予め所定寸法の球形状に研磨加工された光学ガラス材料からなる光学素材６を載置する。

次に、図５（ｂ）に示すように、下プレスヘッド５を上昇させることにより、胴型３の上部開口部に上型１を挿入し、そしてこの上型１の上成形面１ａと光学素材６の上面とを所定の距離を隔てた位置まで接近させる。

次に、光学素材６が成形温度に達するように、上プレスヘッド４と下プレスヘッド５を加熱し、その後、図６（ａ）に示すように、下プレスヘッド５を所定の加圧力で押し上げることにより下型２に所定の加圧力を加えて光学素材６をプレスする。このプレスにより、光学素子７が製造される。

その後、上プレスヘッド４と下プレスヘッド５を冷却し、そしてその後、図６（ｂ）に示すように、上型１と下型２を開放して光学素子７を取り出す（図示せず）。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平６−９２３１号公報

しかしながら、上記した従来の光学素子の製造方法においては、上型１を胴型３に挿入する際に、上型１と下型２との位置がずれてしまうと、上型１の先端が胴型３の貫通穴の内周端に接触して上成形面１ａが欠けてしまい、正しい形状の光学素子を製造することができなくなってしまうという課題を有していた。特に上成形面１ａと下成形面２ａの合わせ精度の高い光学素子を成形する場合に、このような問題が生じやすく、そして上型１や下型２の先端部は成形面であるため、欠けを回避するためのテーパーを設けることもできない。例えば下型２と胴型３との間のクリアランスが片側１μｍで、かつ上型１と胴型３とのクリアランスが片側２μｍの場合には、胴型３に対して上型１の位置が２μｍずれただけで胴型３の先端と上型１の先端とが接触してしまい、上成形面１ａが欠けてしまうおそれがある。このように上成形面１ａが欠けた場合には、新しく上型１を製作する必要があり、光学素子の製造に支障をきたしていた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、成形時に上型と下型の位置がずれても、上型の上成形面または下型の下成形面が胴型と接触して欠けるということはなく、光学素子を効率的に製造することができる光学素子の製造方法およびその製造装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、上型の上成形面と下型の下成形面との間で光学素材を加熱加圧成形する光学素子の製造方法において、前記上型の側面を包囲する上胴型と前記下型の側面を包囲する下胴型とを設け、かつこの上胴型と下胴型とを摺動させることにより前記上型と下型との位置合わせを行うようにしたもので、この製造方法によれば、上型の側面を包囲する上胴型と下型の側面を包囲する下胴型とを設け、かつこの上胴型と下胴型とを摺動させることにより前記上型と下型との位置合わせを行うようにしているため、上型の上成形面または下型の下成形面が他方の胴型に挿入される前に上胴型と下胴型との間で位置合わせを行うことができ、これにより、上型の上成形面または下型の下成形面が他方の胴型の内周端に接触するのを未然に防止することができるため、上型の上成形面または下型の下成形面が欠けるということはなくなって、光学素子を効率的に製造することができるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、光学素子の上面を成形する上成形面を有する上型と、この上型の側面を包囲する上胴型と、前記光学素子の下面を成形する下成形面を有する下型と、この下型の側面を包囲する下胴型とを備え、前記上胴型と下胴型とを摺動させることにより前記上型と下型との位置合わせを行うようにしたもので、この製造装置によれば、上型の側面を包囲する上胴型と下型の側面を包囲する下胴型とを摺動させることにより上型と下型との位置合わせを行うようにしているため、上型の上成形面または下型の下成形面が他方の胴型に挿入される前に上胴型と下胴型との間で位置合わせを行うことができ、これにより、上型の上成形面または下型の下成形面が他方の胴型の内周端に接触するのを未然に防止することができるため、上型の上成形面および下型の下成形面が欠けるということはなくなって、光学素子を効率的に製造することができるという作用効果を有するものである。

以上のように本発明の光学素子の製造方法は、上型の上成形面と下型の下成形面との間で光学素材を加熱加圧成形する光学素子の製造方法において、前記上型の側面を包囲する上胴型と前記下型の側面を包囲する下胴型とを設け、かつこの上胴型と下胴型とを摺動させることにより前記上型と下型との位置合わせを行うようにしているため、上型の上成形面と下型の下成形面が他方の胴型に挿入される前に上胴型と下胴型との間で位置合わせを行うことができ、これにより、上型の上成形面または下型の下成形面が他方の胴型の内周端に接触するのを未然に防止することができるため、上型の上成形面および下型の下成形面が欠けるということはなくなって、光学素子を効率的に製造することができるという優れた効果を奏するものである。

以下、本発明の一実施の形態における光学素子の製造方法について図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）（ｂ）、図２（ａ）（ｂ）、図３は本発明の一実施の形態における光学素子の製造方法を示す製造工程図である。

図１（ａ）（ｂ）、図２（ａ）（ｂ）、図３において、１１は上型で、この上型１１は、上成形面１１ａと、この上成形面１１ａを一端に設けた胴部１１ｂと、この胴部の他端に接続されるフランジ部１１ｃとを備えているものである。１２は下型で、この下型１２は、下成形面１２ａと、この下成形面１２ａを一端に設けた第１の胴部１２ｂと、この第１の胴部１２ｂの他端に一端が接続され、かつ第１の胴部１２ｂよりも大きな径を有する第２の胴部１２ｃと、この第２の胴部１２ｃの他端に接続されるフランジ部１２ｄとを備えているものである。また、前記上型１１および下型１２は、熱膨張係数が７０×１０^-7程度のタングステンカーバイドなどの超硬合金を加工して作製したもので、上成形面１１ａと下成形面１２ａには、離型のための貴金属膜（図示せず）をそれぞれ設けているものである。

１３は前記上型１１に嵌挿して固定した上胴型で、この上胴型１３は、熱膨張係数が６０×１０^-7程度のタングステンカーバイドなどの超硬合金を用いて作製され、そして前記上型１１の胴部１１ｂに嵌挿され、かつ成形時に前記下型１２の第１の胴部１２ｂ内を摺動する中空円筒状の筒部１３ａと、この筒部１３ａの一端に接続されるフランジ部１３ｂとを備えているものである。また、この上胴型１３の筒部１３ａと前記上型１１の胴部１１ｂとの間Ａには片側１μｍのクリアランスを設け、さらにこの上胴型１３の筒部１３ａと前記下型１２の第１の胴部１２ｂとの間Ｄには片側５μｍのクリアランスを設けているものである。

１４は下型１２に嵌挿して固定した下胴型で、この下胴型１４は、熱膨張係数５０×１０^-7程度のタングステンカーバイドなどの超硬合金を用いて作製され、そして前記下型１２の第２の胴部１２ｃに嵌挿され、かつ成形時に前記上胴型１３の筒部１３ａに対して摺動する中空円筒状の筒部１４ａと、この筒部１４ａの一端に接続されるフランジ部１４ｂと、光学素子の成形時に発生するガスを排出させるために筒部１４ａの側面に設けた貫通穴１４ｃとを備えているものである。また、この下胴型１４の筒部１４ａと前記下型１２の第２の胴部１２ｃとの間Ｂには片側１μｍのクリアランスを設け、さらにこの下胴型１４の筒部１４ａと前記上胴型１３の筒部１３ａとの間Ｃには片側２μｍのクリアランスを設けているものである。

１５，１６はヒーター（図示せず）を内蔵した上プレスヘッドおよび下プレスヘッドで、上プレスヘッド１５に上型１１を固定し、そして下プレスヘッド１６に下型１２を固定しているものである。

次に、本発明の一実施の形態における光学素子の製造方法について説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、下型１２の下成形面１２ａの上に予め所定寸法の球形状に研磨加工された光学ガラス材料からなる光学素材１７を載置する。

次に、図１（ｂ）に示すように、下プレスヘッド１６を押し上げることにより、下胴型１４の内側面に上胴型１３の外側面を摺動させながら挿入する。この場合、上胴型１３は上型１１に固定され、かつ下胴型１４は下型１２に固定されているため、上型１１と下型１２とが位置合わせされる。ここで、下胴型１４の内側面に上胴型１３の外側面を摺動させながら挿入する際に、下胴型１４の先端と上胴型１３の先端とが接触して欠けが生じたとしても、光学素子の成形形状には影響を及ぼさないものであり、また、この下胴型１４と上胴型１３の摺動面の端部には欠けが生じないようにテーパーを設けておくとよいものである。

次に、図２（ａ）に示すように、上成形面１１ａと光学素材１７の上端とが所定の隙間を保つ位置まで、さらに下プレスヘッド１６を押し上げる。この場合、上型１１と下型１２とが上胴型１３と下胴型１４とにより位置合わせされているため、下型１２の下成形面１２ａと上胴型１３の先端部とが接触することはなく、前記下成形面１２ａが上胴型１３の筒部１３ａの内部に入る。この状態で、光学素材１７が成形温度に達するまで上プレスヘッド１５と下プレスヘッド１６を加熱する。

次に、図２（ｂ）に示すように、所定の加圧力で下プレスヘッド１６を押し上げることにより、光学素材１７をプレスして光学素子１８を製造する。その後、上プレスヘッド１５と下プレスヘッド１６を冷却し、そして光学素子１８が取り出し温度にまで冷却された後、図３に示すように、下プレスヘッド１６を下げ、その後、光学素子１８を取り出す（図示せず）。

上記したように本発明の一実施の形態における光学素子の製造方法においては、上型１１の側面を包囲する上胴型１３と下型１２の側面を包囲する下胴型１４とを設け、かつこの上胴型１３と下胴型１４とを摺動させることにより前記上型１１と下型１２との位置合わせを行うようにしているため、上型１１の上成形面１１ａまたは下型１２の下成形面１２ａが他方の胴型に挿入される前に上胴型１３と下胴型１４との間で位置合わせを行うことができ、これにより、上型１１の上成形面１１ａまたは下型１２の下成形面１２ａが他方の胴型の内周端に接触するのを未然に防止することができるため、上型１１の上成形面１１ａおよび下型１２の下成形面１２ａが欠けるということはなくなるものである。

また、前記上型１１と上胴型１３との間のクリアランスをＡ、下型１２と下胴型１４との間のクリアランスをＢ、上胴型１３と下胴型１４との間のクリアランスをＣ、上胴型１３と下型１２との間のクリアランスをＤとした場合、Ａ≦Ｃ、Ｂ≦Ｃで、かつＡ＋Ｂ＋Ｃ≦Ｄとすればよい。このようにすることにより、上型１１の上成形面１１ａまたは下型１２の下成形面１２ａが他方の胴型と接触するのを確実に防止することができるものである。

そしてまた、上型１１の熱膨張係数をα１、下型１２の熱膨張係数をα２、上胴型１３の熱膨張係数をα３、下胴型１４の熱膨張係数をα４とした場合、α３＜α１、α４＜α２で、かつα４＜α３とすればよい。このようにすることにより、各成形型を摺動させる場合に必要なクリアランスを確保することが可能になると同時に、成形温度に昇温したときに各成形型間のクリアランスが縮まり、その結果、上成形面１１ａの光軸と下成形面１２ａの光軸との合致精度が高い光学素子を製造することができるものである。

なお、上記した本発明の一実施の形態における光学素子の製造方法においては、上胴型１３の外側面に下胴型１４の内側面を摺動させ、そして上胴型１３の内側面に下型１２の第１の胴部１２ｂを摺動させるようにしているが、上型、下型、上胴型、下胴型を上下逆に使用してもよい。すなわち、上記した本発明の一実施の形態における光学素子の製造方法において説明した上型１１および上胴型１３をそれぞれ下型および下胴型として使用し、そして上記した本発明の一実施の形態における光学素子の製造方法において説明した下型１２および下胴型１４をそれぞれ上型および上胴型として使用した場合でも、上記本発明の一実施の形態と同様の効果が得られるものである。

また、上記した本発明の一実施の形態における光学素子の製造方法に加えて、図４に示すように外胴型１９を設けても良いものである。図４において、外胴型１９は、ステンレスを加工して作成したものであり、上胴型１３のフランジ部１３ｂに当接させる面１９ａと下胴型１４のフランジ部１４ｂに当接させる面１９ｂとの寸法Ｗを規定することにより、上胴型１３と下胴型１４との接近距離を規制することができ、これにより、光学素子の厚み寸法精度を向上させることができる。また、成形型の外周を覆うことにより成形型全体の温度の均一性を高めることができるため、軸対称性のよい光学素子を製造することができるものである。

本発明に係る光学素子の製造方法は、上胴型と下胴型とを摺動させて上型と下型との位置合わせを行うことにより、上型の上成形面または下型の下成形面が他方の胴型の内周端に接触するのを未然に防止することができ、これにより、上型の上成形面または下型の下成形面が欠けるということはなくなるという効果を有するものであり、特に光学素子の製造に用いることにより有用となるものである。

（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における光学素子の製造方法を示す製造工程図（ａ）（ｂ）同光学素子の製造方法を示す製造工程図同光学素子の製造方法を示す製造工程図本発明の他の実施の形態における光学素子の製造装置の断面図（ａ）（ｂ）従来の光学素子の製造方法を示す製造工程図（ａ）（ｂ）同光学素子の製造方法を示す製造工程図

符号の説明

１１上型
１１ａ上成形面
１２下型
１２ａ下成形面
１３上胴型
１４下胴型
１７光学素材
１８光学素子

Claims

上型の上成形面と下型の下成形面との間で光学素材を加熱加圧成形する光学素子の製造方法において、前記上型の側面を包囲する上胴型と前記下型の側面を包囲する下胴型とを設け、かつこの上胴型と下胴型とを摺動させることにより前記上型と下型との位置合わせを行うようにした光学素子の製造方法。
光学素子の上面を成形する上成形面を有する上型と、この上型の側面を包囲する上胴型と、前記光学素子の下面を成形する下成形面を有する下型と、この下型の側面を包囲する下胴型とを備え、前記上胴型と下胴型とを摺動させることにより前記上型と下型との位置合わせを行うようにした光学素子の製造装置。