JP2011006312A - 光学素子の製造方法、光学素子製造用の金型装置及び光学素子 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、成形型と外周規制枠との境界においてバリの発生を防ぐことができ仕上加工等を不要とする光学素子の製造方法及び光学素子製造用の金型装置を提供すること。
【解決手段】外縁部において突起する凸部１２ｄを有する下型２を用いており、加圧成形工程において、下型２と外周規制枠３との境界に対応して断面Ｖ字の深い窪みが形成されることを防止できる。これにより、下型２と外周規制枠３との境界に集中するようなガラス流が形成されることを防止でき、この境界に対応する光学素子１００のエッジＥ１でのバリの発生を防ぐことができる。また、この製造方法では、外周規制枠３の外周側面転写面１３ｃによって位置決め基準としての外周側面１０１ｃを直接形成することができ、光学素子１００の表面を滑らかに仕上げて迷光の発生を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス材料の加圧成形による光学素子の製造方法、光学素子製造用の金型装置及びこれらによって得られる光学素子に関する。

光学素子の製造方法として、レンズ面等を形成するための上下一対の成形型を用いて対象材料を加圧成形するものであって、上型及び下型が、枠型と当該枠型に挿入される入れ子型とによりそれぞれ構成されるものが知られている。特に、このような枠型と入れ子型とを有する型を用いた製造方法において、入れ子型の内面を枠型の内面よりも突出させることで、加圧成形において成形材料が枠型と入れ子型との境界に入り込まないようにして、成形品にバリが発生すること等を防ぐ技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２０００−６３１３１号公報

しかしながら、上下一対の成形型に加えて外周規制枠を用いることで光学素子外周部に環状の位置決め基準面を直接形成するような光学素子の製造方法の場合、上記特許文献１の技術を用いても、成形型と外周規制枠との境界においてバリが発生する場合があり、結果的にバリ除去等の仕上加工が必要となる。

そこで、本発明は、成形型と外周規制枠との境界においてバリの発生を防ぐことができ仕上加工等を不要とする光学素子の製造方法及び光学素子製造用の金型装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、上記の光学素子の製造方法等によって得られる光学素子を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る光学素子の製造方法は、（ａ１）製造の対象である光学素子の第１のレンズ面を成形するための転写面を有し当該転写面の外縁部において突起する凸部を有する下型と、（ａ２）光学素子の第２のレンズ面を成形するための転写面を有する上型と、（ａ３）光学素子の外周側面を成形するための外周規制面を有する外周規制枠とを準備する（ａ）型準備工程と、（ｂ）下型上に素子材料を載せる材料載置工程と、（ｃ）材料載置工程後、下型の転写面と上型の転写面とを互いに対向させた状態で下型と上型とを近接させるとともに、上型と下型との隙間を周囲から覆うように外周規制枠を配置することによって、下型上の素子材料を加圧成形する加圧成形工程とを備えることを特徴とする。

上記光学素子の製造方法では、下型の転写面の外縁部において突起する凸部を有する下型を用いており、加圧成形工程において、下型の外縁に突起した凸部が外周規制枠の外周規制面と近接するので、下型と外周規制枠との境界に対応して断面Ｖ字状の深い窪みが形成されることを防止できる。これにより、下型と外周規制枠との境界に集中するようなガラス流が形成されることを防止でき、この境界に対応する光学素子部分でのバリの発生を防ぐことができる。また、この製造方法では、外周規制枠の外周規制面によって位置決め基準としての外周側面を直接形成することができ、素子表面を滑らかに仕上げて迷光の発生を抑制することができる。

また、本発明の具体的な態様では、下型において、外縁部が、光学素子のフランジ部を形成するための部分であり、凸部が、外縁部に沿って環状に形成されていることを特徴とする。この場合、第１のレンズ面等を備えるレンズ本体の周囲にフランジ部を設けることができ、このフランジ部のエッジの位置又はその周辺において下型及び外周規制枠の境界等に起因するバリが形成されることを防止できる。

また、本発明の別の態様では、凸部において、下型及び上型の転写面の中心軸から周辺側に向かう断面が凹のＲ形状を有することを特徴とする。この場合、フランジ部のエッジを凸のＲ形状すなわち滑らに湾曲する凸面とすることができる。

また、本発明の別の態様では、凸部の突起量が、フランジ部のフランジ厚に対して、１０％〜３３％の範囲内であることを特徴とする。

また、本発明の別の態様では、加圧成形工程において、転写面の外縁端が、中心軸方向を基準として外周規制面の下端より上方側にあることを特徴とする。この場合、転写面の外縁端面と外周規制枠の外周規制面とが重ね合わされて、この部分でのバリの形成をより確実に防止できる。ここで、上方とは、対向配置された上下型のうち上型側を意味し、下方とは、対向配置された上下型のうち下型側を意味する。

また、本発明の別の態様では、加圧成形工程において、下型の転写面の外縁端と外周規制枠の外周規制面との隙間量が、２０μｍ以下であることを特徴とする。この場合、溶融時又は再流動化時の粘度が比較的低いガラスであっても、これが外縁端と外周規制面との隙間に入り込むことを防止できる。

また、本発明の別の態様では、加圧成形工程において、素子材料を加圧成形するために、素子材料を再加熱する再加熱工程をさらに有することを特徴とする。この場合、プリフォームを再加熱して加圧成形するリヒートプレスによって光学素子を得ることができる。

また、本発明の別の態様では、材料載置工程において、下型、上型及び外周規制枠がそれぞれ加熱された状態となっており、素子材料が溶融したガラス滴の状態で滴下されることにより下型上に載せられることを特徴とする。この場合、ガラス滴を硬化前に加圧成形するダイレクトプレスによって光学素子を得ることができる。

また、本発明の別の態様では、外周規制枠の外周規制面の上端と、上型の外周面の下端とは、近接して配置され、加圧成形工程において、上型とともに外周規制枠を移動させることにより外周規制枠を下型に近接させることを特徴とする。この場合、流動化したガラスの外周方向への広がりを抑えて成形することができ、下型や上型を精密に転写した光学素子を得ることができる。

また、本発明の別の態様では、外周規制枠の外周規制面が、下方に向けて広がるテーパー面であることを特徴とする。この場合、成形後の光学素子を離型に際して外周規制枠の下側に簡易に取り出すことができる。

上記課題を解決するため、本発明に係る光学素子製造用の金型装置は、（ａ）製造の対象である光学素子の第１のレンズ面を成形するための転写面を有し当該転写面の外縁部において突起する凸部を有する下型と、（ｂ）光学素子の第２のレンズ面を成形するための転写面を有する上型と、（ｃ）光学素子の外周側面を成形するための外周規制面を有する外周規制枠とを備える。

上記光学素子製造用の金型装置では、転写面上に素子材料を載せる材料載置工程後、転写面と転写面とを互いに近接させるとともにこれらの隙間を周囲から覆うように外周規制枠を配置して転写面上の素子材料を加圧成形する加圧成形工程によって光学素子を得ることができる。この加圧成形工程において、下型の外縁に突起した凸部が外周規制枠の外周規制面と近接するので、下型と外周規制枠との境界に対応して断面Ｖ字状の深い窪みが形成されることを防止できる。これにより、下型と外周規制枠との境界に集中するようなガラス流が形成されることを防止でき、この境界に対応する光学素子部分でのバリの発生を防ぐことができる。また、この金型装置により、外周規制枠の外周規制面によって位置決め基準としての外周側面を直接形成することができ、素子表面を滑らかに仕上げて迷光の発生を抑制することができる。

本発明に係る光学素子は、上述の光学素子の製造方法又は光学素子製造用の金型装置によって得られる。つまり、この光学素子は、第１のレンズ面側の外周において、バリが発生しにくい。また、この光学素子は、位置決め基準としての外周側面を有し、素子表面が滑らかで迷光の発生が抑制されたものとなっている。

第１実施形態に係る光学素子の製造装置を説明するための図である。 光学素子の製造用の金型装置について説明するための断面図である。 金型装置を用いた光学素子の製造における加圧成形工程について説明するため、金型装置の一部を拡大した断面図である。 成形された光学素子の形状を説明するための断面図である。 第２実施形態に係る光学素子の金型装置等を説明する部分拡大断面図である。 第３実施形態に係る光学素子の金型装置等を説明する部分拡大断面図である。 第４実施形態に係る光学素子の製造装置を説明するための図である。

〔第１実施形態〕
以下、図１から図４までを参照して、本発明の第１実施形態に係る光学素子製造用の金型装置等を用いた光学素子の製造方法について説明する。

図１等に示す成形装置２００は、リヒートプレス用の装置であり、金型装置としての成形金型１０のほか、原材料供給部５０と、冷却部６０とを備える。この成形装置２００は、原材料供給部５０及び冷却部６０を利用して原材料であるガラスを溶融して滴下することによってガラス塊ＧＧを形成し、このガラス塊ＧＧを成形金型１０に供給することによって再度加熱して加圧成形する装置である。この成形装置２００により、図４に示すようなガラス製の光学素子１００を製造することができる。光学素子１００は、例えばガラスレンズであり、より具体的にはピックアップ装置に組み込まれる対物レンズとして用いることができる。なお、光学素子１００は、光学的機能を有する光学的機能部すなわちレンズ本体としての中心部１００ａと、中心部１００ａから外径方向外側に延在する環状のフランジ部１００ｂとを備える。

図２に示すように、成形金型１０は、可動側の上型１と、固定側の下型２と、可動側の外周規制枠３と、制御駆動装置４とを備える。成形の際、図１の冷却部６０からプリフォームとしてのガラス塊ＧＧを受け取る下型２は固定状態に維持され、上型１は制御駆動装置４の制御下で下型２に対向するように移動させられ、両型１，２を互いに突き合わせる型閉じと、両型１，２を適度の圧力で締め付けるような型締めとが行われる。両型１，２に挟まれたプリフォームとしてのガラス塊ＧＧは、加熱によって軟化されており、加圧によって形状の転写作用を受け光学素子１００に成形される。成形金型１０の詳細については後述する。

図１に戻って、原材料供給部５０は、ガラス溶融用の溶融坩堝５１とガラス滴下用の溶融ガラス供給ノズル５２とを有する。なお、原材料供給部５０は、ヒータ５０ａ，５０ｂにより加熱され、それぞれのヒータ５０ａ，５０ｂにより溶融坩堝５１及び溶融ガラス供給ノズル５２内のガラスを適度な粘度の溶融状態にしている。

溶融坩堝５１は、原料を加熱及び撹拌することによって得た溶融ガラスＧを溜めており、溶融坩堝５１の底部に接続された溶融ガラス供給ノズル５２に対して溶融ガラスＧを連続的に供給する。溶融ガラス供給ノズル５２は、溶融坩堝５１中の溶融ガラスＧを下端の吐出部５２ａから吐出させるとともに、吐出された溶融ガラスＧをガラス滴ＧＤとして所望の周期的なタイミングで滴下させる。吐出部５２ａは、溶融ガラスＧの目標流量等に適合する内径を有し、ガラス滴ＧＤのサイズや滴下周期を調整するため下方に向けて適度に広がるテーパー状の内面形状を有する。これにより、溶融ガラス供給ノズル５２は、吐出部５２ａに溜まった溶融ガラスＧが適量に達した場合、この溶融ガラスＧをその自重によってガラス滴ＧＤとして後述する冷却部６０に向けて落下させる。

冷却部６０は、溶融ガラス供給ノズル５２から滴下されたガラス滴ＧＤを冷却するためのものである。冷却部６０は、凹部６１と流通部６２と流通制御部６３とガス発生部６４とを有する。凹部６１は、溶融ガラス供給ノズル５２が配置されている上方に向けて広がるテーパー形状を有し、その下部に設けられた筒状の流通部６２に連通している。凹部６１は、ガス発生部６４で発生させた冷却用ガスを流通部６２を介して上方に吹き出す。このように、上方に吹き出された冷却用ガスにより、ガラス滴ＧＤを浮遊させながら冷却する。流通制御部６３は、ガス遮断機構６３ａの動作によりガスの流通を制御する部分である。ガス遮断機構６３ａは、ガス発生部６４の制御により弁Ｂの開閉動作を行う。つまり、冷却部６０は、弁Ｂを開いた状態として冷却部６０の凹部６１から浮遊用のガスを吹き出し、弁Ｂを閉じた状態として浮遊用のガスの吹き出しを停止する。なお、冷却部６０は、水平方向に移動可能になっており、浮遊させたガラス滴ＧＤを下型２の上方に搬送後、冷却によって硬化したガラス塊ＧＧを下型２上に落下させることができる。

以下、図２等を参照して、成形金型１０の詳細について説明する。成形金型１０のうち上型１は、転写のための型本体１ａを備える。型本体１ａは、成形に際しての上型転写面１１（図３参照）として、光学素子１００のうち相対的に曲率の小さな第２のレンズ面１０１ａを形成するための光学面転写面１１ａと、フランジ面１０１ｂを形成するためのフランジ面転写面１１ｂとを有する。これらの光学面転写面１１ａとフランジ面転写面１１ｂとは、型本体１ａの下端面によって画成される。型本体１ａは、単一の部材とすることもできるが、例えば型枠及び入れ子型のように複数の部材で構成することもできる。なお、上型１には、型本体１ａを適度に加熱するためのヒータ２０ａが内蔵されている。

下型２は、転写のための型本体２ａを備える。型本体２ａは、成形に際しての下型転写面１２（図３参照）として、光学素子１００のうち相対的に曲率の大きな第１のレンズ面１０２ａを形成するための光学面転写面１２ａと、フランジ面１０２ｂを形成するためのフランジ面転写面１２ｂとを有する。これらの光学面転写面１２ａとフランジ面転写面１２ｂとは、型本体２ａの上端面によって画成される。型本体２ａは、単一の部材とすることもできるが、例えば型枠及び入れ子型のように複数の部材で構成することもできる。なお、下型２には、型本体２ａを適度に加熱するためのヒータ２０ｂが内蔵されている。

外周規制枠３は、型本体１ａに対してアライメントされた状態で固定されている。外周規制枠３は、光学素子１００の外周側面１０１ｃを形成するための外周規制面として、外周側面転写面１３ｃを有する。外周規制枠３は、上記のように最終製品としての光学素子１００の側面を転写によって直接形成する機能のほか、製造の途中段階で加熱されて再流動化したガラス塊ＧＧの加圧時にガラス塊ＧＧの流れを側方から制御する役割も有する。なお、外周側面転写面１３ｃは、光学素子１００の離型の都合を考慮して、下方に向けて広がるようなテーパー面となっている。

以上の成形金型１０は、原材料供給部５０及び冷却部６０とともに、制御駆動装置４によって動作が制御される。例えば、制御駆動装置４は、上型１を駆動して、水平なＡＢ方向に移動させることができるとともに、鉛直のＣＤ方向に移動させることができる。両型１，２を合わせて型閉じを行う際には、まず下型２の上方位置に上型１を移動させて両型１，２の中心軸ＣＸ１，ＣＸ２を一致させ、上型１を降下させて下型２側に所定の力で押し付ける。また、制御駆動装置４は、冷却部６０のガス発生部６４を適宜動作させてガスによるガラス滴ＧＤの浮遊を調節したり、ガラス滴ＧＤを支持する凹部６１等をガラス滴ＧＤとともに下型２の上方に移動させることができる。

図３の部分拡大断面図に示すように、上型１の型本体１ａの下端と外周規制枠３の上端との間には、ガラス塊ＧＧを溶融又は再流動化させたガラスが十分に入り込めないほどのわずかな隙間ＧＰ１が設けられている。また、上型１と下型２とを合わせた際に、外周規制枠３の下端と下型２の型本体２ａの上端とは、互いに近接し、これらの間には、ガラス塊ＧＧを溶融又は再流動化させたガラスが十分に入り込めないほどのわずかな隙間ＧＰ２が形成される。加圧成形の際には、両本体１ａ，２ａに挟まれた型空間内に溜まった空気が上下の隙間ＧＰ１，ＧＰ２を通って外部に排出されるようになっている。

型本体２ａのうち、フランジ面転写面１２ｂの外周に対応する外縁部ＰＡ２には、この外縁部ＰＡ２に沿って環状の凸部１２ｄが設けられており、この部分で肉厚が徐々に増加している。凸部１２ｄは、下型２の中心軸ＣＸ２から周辺側に向かう断面すなわち中心軸ＣＸ２を含む断面が凹のＲ形状を有する。凸部１２ｄの突起量Ｔ２は、加圧時に対向するフランジ面転写面１１ｂ，１２ｂ間の間隔Ｔ１すなわち光学素子１００のフランジ部１００ｂのフランジ厚に対して、１０％〜３３％の範囲内に設定される。凸部１２ｄの外側面１２ｅは、型本体２ａ先端に設けた突起の外周段差面１２ｇの一部であり、外周規制枠３の外周側面転写面１３ｃの下端部に対して近接して対向しており、これらの間には隙間ＧＰ２が形成される。ここで、下型転写面１２の外縁端に相当する凸部１２ｄの頂部Ｐ１は、中心軸ＣＸ１，ＣＸ２方向を基準として外周規制面である外周側面転写面１３ｃの下端Ｐ２より上方側にある。下型転写面１２の外縁端に相当する外側面１２ｅと、外周規制枠３の外周側面転写面１３ｃとの重なり量は、１０μｍ〜２００μｍ程度とし、外側面１２ｅと外周側面転写面１３ｃとの隙間量は、２０μｍ以下となっている。外周規制枠３の外周側面転写面１３ｃは、光学素子１００の離型性を考慮して下型２のある下側に向けて僅かに直径が大きくなっているので、凸部１２ｄのうち頂部Ｐ１が外周側面転写面１３ｃに最も近づくが、その際の隙間量が２０μｍ以下となっているため、型空間内で再流動化されて充填されたガラス塊ＧＧが外部に漏れ出すことを確実に防止できる。また、型本体２ａの外縁部ＰＡ２と外周規制枠３の内縁部下端との間に隙間ＧＰ２を設けることで、空気抜きの効果だけでなく、加圧成形時に型本体２ａと外周規制枠３とが干渉することを回避できる。これにより、下型２等の損傷を回避できるだけでなく、得られた光学素子１００において、非点収差等の光学性能が目標を下回ること、厚み等の形状精度が目標値を下回ることを防止できる。

具体的な作製例では、隙間ＧＰ２の隙間量をｄ〔μｍ〕として、凸部１２ｄ上面の曲率半径をＲ〔μｍ〕とすると、曲率半径Ｒが、
５ｄ≦Ｒ≦１０ｄ
の範囲に設定された。

なお、上型１の型本体１ａの外縁部ＰＡ２における外周段差面１１ｇと、外周規制枠３の外周側面転写面１３ｃとの間に形成された隙間量も、２０μｍ以下となっており、型本体１ａ先端に設けた突起の外周段差面１１ｇと、外周規制枠３の外周側面転写面１３ｃとは、僅かな重なりをもって配置されている。

図４に示すように、光学素子１００のフランジ部１００ｂのエッジＥ１は、下型２の凸部１２ｄの形状が転写されて、中心側から周辺側に向かう断面すなわち光軸ＯＡを含む断面が凸のＲ形状を有する。つまり、エッジＥ１は、面取りされたような状態となっている。さらに、上述のように、凸部１２ｄと周側面転写面１１ｃとの間量が２０μｍ以下であるので、再流動化されたガラス塊ＧＧが外側面１２ｅと外周側面転写面１３ｃとの隙間に入り込むことを防止でき、エッジＥ１の周辺部Ｅ２に下型２と外周規制枠３との境界に起因するバリが形成されることを防止できる。

以下、図１等に示す成形金型１０を用いた光学素子１００の製造方法について説明する。

まず、図２に示す成形金型１０を準備する（型準備工程）。次に、図１に示すように、溶融ガラス供給ノズル５２の下方に冷却部６０を配置し、溶融ガラス供給ノズル５２からガラス滴ＧＤを凹部６１上に自然滴下させる（滴下工程）。溶融ガラス供給ノズル５２に導かれた溶融ガラスＧは、下端の吐出部５２ａに溜まる。先端部５２ｄに溜まった溶融ガラスＧは、所定量に達したところで、ガラス滴ＧＤとして落下する。ここで、溶融ガラスＧに用いる原材料のガラスとしては、例えば、リン酸塩系ガラス等が用いられる。

所定量のガラス滴ＧＤを滴下後、ガラス滴ＧＤは、冷却部６０の凹部６１の内壁６１ａ上を転がり冷却部６０の流通部６２の上部に設けたガス噴出口６２ａに移動する。ガス噴出口６２ａは、ガス発生部６４から発生されたガスを上方に噴出している。ガス噴出口６２ａに到達したガラス滴ＧＤは、このガス噴出口６２ａからのガス流によって浮遊し、回転しつつ冷却される。この間に、ガラス滴ＧＤを保持した凹部６１等は、下型２の上方に移動する。ガラス滴ＧＤが十分に冷却されると素子材料としてのガラス塊ＧＧとなり、この状態でガス遮断機構６３ａが動作する。つまり、弁Ｂが閉じて冷却用ガスの吹き出しが停止してガラス塊ＧＧが落下するので、このガラス塊ＧＧを下型２に設けた下型転写面１２上に落下させて回収することができる（材料載置工程）。

その後、下型２の温度調節によってガラス塊ＧＧを必要温度まで加熱して溶融又は再流動化させる。ガラス塊ＧＧが溶融又は再流動化した後、予め下型２と同程度の温度に加熱しておいた上型１を下降させ、上型転写面１１と下型転写面１２とを互いに対向させた状態で上型１を下型２に近接させるとともに上下型１，２の隙間を周囲から覆うように外周規制枠３を配置して、下型２上で溶融又は再流動化したガラス塊ＧＧを上下型１，２及び外周規制枠３によって形成される型空間内に閉じ込めて加圧成形する（加圧成形工程）。これにより、溶融又は再流動化したガラス塊ＧＧは押しつぶされるように変形するとともに、光学面転写面１１ａ，１２ａ、フランジ面転写面１１ｂ，１２ｂ及び外周側面転写面１３ｃによって、光学素子１００の表面形状を構成するレンズ面１０１ａ，１０２ａ、フランジ面１０１ｂ，１０２ｂ及び外周側面１０１ｃがそれぞれ形成される（図４参照）。

加圧成形の際、下型２の型本体２ａ上で溶融又は再流動化したガラス塊ＧＧは、その上部が降下して来た上型１の光学面転写面１１ａに付着した後、フランジ面転写面１１ｂに沿って横方向外側に広がる。上型１がさらに降下すると、ガラス塊ＧＧの上側周辺部は、外周側面転写面１３ｃに制限されて下方に流動する。最終的に、ガラス塊ＧＧは、上下の型本体１ａ，２ａに挟まれてプレスされ、両型本体１ａ，２ａ及び外周規制枠３に挟まれた型空間内に隙間なく充填される。ここで、ガラス塊ＧＧの上側周辺部は、外周側面転写面１３ｃの下部やフランジ面転写面１２ｂの外縁に接する際に、狭い隙間ＧＰ２の延びる上下方向に対して略垂直に移動することになり、溶融又は再流動化したガラス塊ＧＧが粘度の比較的低い状態であっても、これが隙間ＧＰ２に入り込むことをより確実に防止できる。

上記成形工程の後半においてガラス塊ＧＧの温度が漸次低下していくことにより、光学素子１００が成形される。光学素子１００を十分に冷却した後、下型２及び上型１の加圧を解除して、上型１を上昇させることにより、光学素子１００を型外へ取り出す（取出工程）。

以上の製造方法によれば、外縁部において突起する凸部１２ｄを有する下型２を用いており、加圧成形工程において、下型２と外周規制枠３との境界に対応して断面Ｖ字の深い窪みが形成されることを防止できる。これにより、下型２と外周規制枠３との境界に集中するようなガラス流が形成されることを防止でき、この境界に対応する光学素子１００のエッジＥ１でのバリの発生を防ぐことができる。また、この製造方法では、外周規制枠３の外周側面転写面１３ｃによって位置決め基準としての外周側面１０１ｃを直接形成することができ、光学素子１００の表面を滑らかに仕上げて迷光の発生を抑制することができる。さらに、光学素子１００のエッジＥ１は、凸部１２ｄによって精密に面取りされたような形状を有しており、形状の再現性も高いので、形状仕上加工を不要とすることができる。

なお、光学素子１００のフランジ面１０２ｂは、搬送及び組み込みに際して設置面とされ取り付けの基準面となることが多いが、フランジ面１０２ｂ外縁のエッジＥ１が面取りされ、しかも凸のＲ形状を有するので、欠けの発生を簡易に抑制することができ、光学素子１００の収納、輸送、取り付け等に際しての破損、塵発生等を確実に防止できる。
〔第２実施形態〕
以下、本発明に係る第２実施形態の成形金型について説明する。第２実施形態の成形金型は、第１実施形態の成形金型を変形したものであり、特に説明しない部分は、第１実施形態と同様である。

図５に示すように、本実施形態における下型２の型本体２ａに設けられた環状の凸部２１２ｄは、カットされた頂部１２ｋを有する。この場合、凸部２１２ｄの強度を増すことができる。

本実施形態の成形金型１０やこれを用いた製造方法によっても、下型２と外周規制枠３との境界に集中するようなガラス流が形成されることを防止でき、この境界に対応する光学素子１００のエッジＥ１でのバリの発生を防ぐことができる。また、外周規制枠３の外周側面転写面１３ｃによって位置決め基準としての外周側面１０１ｃを直接形成することができ、光学素子１００の表面を滑らかに仕上げて迷光の発生を抑制することができる。さらに、光学素子１００のエッジＥ１は、凸部２１２ｄによって面取りされたような形状を有しており、形状の再現性も高いので、形状仕上加工を不要とすることができる。
〔第３実施形態〕
以下、本発明に係る第３実施形態の成形金型について説明する。第３実施形態の成形金型は、第１実施形態の成形金型を変形したものであり、特に説明しない部分は、第１実施形態と同様である。

図６に示すように、本実施形態における下型２の型本体２ａに設けられた環状の凸部３１２ｄは、上面１２ｊが平坦で、中心軸ＣＸ２を含む断面が三角形状を有する。

本実施形態の成形金型１０やこれを用いた製造方法によっても、下型２と外周規制枠３との境界に集中するようなガラス流が形成されることを防止でき、この境界に対応する光学素子１００のエッジＥ１でのバリの発生を防ぐことができる。また、外周規制枠３の外周側面転写面１３ｃによって位置決め基準としての外周側面１０１ｃを直接形成することができ、光学素子１００の表面を滑らかに仕上げて迷光の発生を抑制することができる。さらに、光学素子１００のエッジＥ１は、凸部３１２ｄによって面取りされたような形状を有しており、形状の再現性も高いので、形状仕上加工を不要とすることができる。
〔第４実施形態〕
以下、本発明に係る第４実施形態の成形金型について説明する。第４実施形態の成形金型は、第１〜第３実施形態の成形金型を変形したものであり、特に説明しない部分は、第１〜第３実施形態と同様である。

図７に示す成形装置４００は、ダイレクトプレス用の装置であり、金型装置としての成形金型１０のほか、原材料供給部５０を備える。この場合、図１に示す冷却部６０が省略されており、溶融ガラス供給ノズル５２からのガラス滴ＧＤを素子材料として直接下型転写面１２上に滴下する。この場合も、図３，５，６に示す凸部１２ｄ，２１２ｄ，３１２ｄによって、光学素子１００のエッジＥ１にバリが発生することを同様に防止することができる。

以上、実施形態に係る金型装置等について説明したが、本発明に係る金型装置等は上記のものには限られない。

すなわち、上記実施形態において、凸部１２ｄ，２１２ｄ，３１２ｄの断面形状は、Ｒ状凹面、台形、三角形に限らず、外側面１２ｅに向かって徐々に高くなる様々な形状とできる。

また、上記実施形態では、下型２のみに凸部１２ｄ，２１２ｄ，３１２ｄを設けているが、上型１に凸部を設けることもできる。すなわち、型本体１ａのうち、フランジ面転写面１１ｂの外周に対応する外縁部ＰＡ１に沿って、下型２の凸部１２ｄ，２１２ｄ，３１２ｄと同様の断面形状を有する環状の凸部を設けることができる。

また、上記実施形態では、成形金型１０によって対物レンズ等である光学素子１００を形成しているが、光学素子１００すなわち中心部１００ａは、レンズに限らず、他の光学機能を有するものとすることができる。

ＣＸ１，ＣＸ２…中心軸、 Ｅ１…エッジ、 Ｇ…溶融ガラス、 ＧＤ…ガラス滴、 ＧＧ…ガラス塊、 ＧＰ１，ＧＰ２…隙間、 ＯＡ…光軸、 ＰＡ１，ＰＡ２…外縁部、 Ｔ１…間隔、 Ｔ２…突起量、 １…上型、 ２…下型、 １ａ，２ａ…型本体、 ３…外周規制枠、 ４…制御駆動装置、 １０…成形金型、 １１…上型転写面、 １１ａ，１２ａ…光学面転写面、 １１ｂ，１２ｂ…フランジ面転写面、 １１ｃ…周側面転写面、 １２…下型転写面、１２ｄ，２１２ｄ，３１２ｄ…凸部、 １２ｅ…外側面、 １３ｃ…外周側面転写面、 ２０ａ，２０ｂ…ヒータ、 ５０…原材料供給部、 ５１…溶融坩堝、 ５２…溶融ガラス供給ノズル、 ５２ａ…吐出部、 ６０…冷却部、 ６１…凹部、 ６２…流通部、 ６２ａ…ガス噴出口、 ６３…流通制御部、 ６４…ガス発生部、 １００…光学素子、 １００ａ…中心部、 １００ｂ…フランジ部、 １０１ａ，１０２ａ…レンズ面、 １０１ｂ，１０２ｂ…フランジ面、 １０１ｃ…外周側面、 ２００…成形装置

Claims (12)

1. 製造の対象である光学素子の第１のレンズ面を成形するための転写面を有し当該転写面の外縁部において突起する凸部を有する下型と、前記光学素子の第２のレンズ面を成形するための転写面を有する上型と、前記光学素子の外周側面を成形するための外周規制面を有する外周規制枠とを準備する型準備工程と、
   前記下型上に素子材料を載せる材料載置工程と、
   前記材料載置工程後、前記下型の前記転写面と前記上型の前記転写面とを互いに対向させた状態で前記下型と前記上型とを近接させるとともに、前記上型と前記下型との隙間を周囲から覆うように前記外周規制枠を配置することによって、前記下型上の前記素子材料を加圧成形する加圧成形工程と
   を備えることを特徴とする光学素子の製造方法。
2. 前記下型において、前記外縁部は、前記光学素子のフランジ部を形成するための部分であり、前記凸部は、前記外縁部に沿って環状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製造方法。
3. 前記凸部において、前記下型及び前記の前記転写面の中心軸から周辺側に向かう断面が凹のＲ形状を有することを特徴とする請求項２に記載の光学素子の製造方法。
4. 前記凸部の突起量は、前記フランジ部のフランジ厚に対して、１０％〜３３％の範囲内であることを特徴とする請求項２及び請求項３のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
5. 前記加圧成形工程において、前記下型の前記転写面の外縁端は、中心軸方向を基準として前記外周規制面の下端より上方側にあることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
6. 前記加圧成形工程において、前記下型の前記転写面の外縁端と前記外周規制枠の前記外周規制面との隙間量は、２０μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の光学素子の製造方法。
7. 前記加圧成形工程において、前記素子材料を加圧成形するために、前記素子材料を再加熱する再加熱工程をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
8. 前記材料載置工程において、前記下型、前記上型及び前記外周規制枠がそれぞれ加熱された状態となっており、前記素子材料が溶融したガラス滴の状態で滴下されることにより前記下型上に載せられることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
9. 前記外周規制枠の前記外周規制面の上端と、前記上型の外周面の下端とは、近接して配置され、前記加圧成形工程において、前記上型とともに前記外周規制枠を移動させることにより前記外周規制枠を前記下型に近接させることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
10. 前記外周規制枠の前記外周規制面は、下方に向けて広がるテーパー面であることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
11. 製造の対象である光学素子の第１のレンズ面を成形するための転写面を有し当該転写面の外縁部において突起する凸部を有する下型と、
    前記光学素子の第２のレンズ面を成形するための転写面を有する上型と、
    前記光学素子の外周側面を成形するための外周規制面を有する外周規制枠と
    を備えることを特徴とする光学素子製造用の金型装置。
12. 請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法又は光学素子製造用の金型装置によって得られる光学素子。

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