JP2015206880A - 光学素子、および光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】機械的強度および耐衝撃性に優れ、かつ外縁部の複屈折の少ない光学素子、および光学素子の製造方法を提供する。
【解決手段】それぞれに光軸と交差する光学機能面を有する第１の主面１１および第２の主面１２と、これらの第１の主面１１および第２の主面１２の外周縁同士を接合する側面１３とを有するガラス成形体からなる光学素子本体１を具備し、前記ガラス成形体の第１の主面１１および第２の主面１２には化学強化処理による表面圧縮応力層１４が形成され、側面１３には化学強化処理による表面圧縮応力層が形成されていない光学素子。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種光学機器に使用されるレンズや、レンズを保護するカバーガラス等の光学素子、およびそのような光学素子の製造方法に関する。

近年、車載用途あるいはスポーツ用途のカメラが注目されている。このようなカメラに用いられるレンズやカバーガラス等の光学素子は、飛び石や物体との接触も多くなるため、一般のカメラ用途のレンズ等に比べ、機械的強度や耐衝撃性において、より高い特性を有することが要求される。また、汚れが付着しやすいため、高い防汚性能が要求され、さらに、付着した汚れを拭き取る際に擦り傷が付かないように高い耐擦傷性も要求される。

そこで、表面を化学強化処理することによって機械的強度や耐衝撃性を高めたレンズや、さらにその上に反射防止層を介して防汚コーティング層を形成することによって、汚れが付着しても擦り傷を付けずに容易に除去できるようにしたレンズ等が提案されている（例えば、特許文献１参照）。化学強化処理は、一般に化学強化と称され、通常、アルカリ金属イオンがガラスの表面で交換され、表面に強い表面圧縮応力層が形成されることによって、機械的強度、耐衝撃性が向上するものである。

しかしながら、このように表面を化学強化したレンズは、複屈折を示すようになり、特に外縁部で許容を超える複屈折が認められ、その結果、画像に色ムラや強度ムラを生じ、また色バランスが低下するという問題があった。

国際公開第２０１３−１８３４５７号

本発明は、上記従来の事情に対処してなされたもので、車載用途あるいはスポーツ用途のカメラ等に有用な、機械的強度および耐衝撃性に優れ、かつ外縁部の複屈折の少ない光学素子、および光学素子の製造方法の提供を目的とする。

本発明の一態様に係る光学素子は、それぞれに光軸と交差する光学機能面を有する第１の主面および第２の主面と、これらの第１の主面および第２の主面の外周縁同士を接合する側面とを有するガラス成形体からなる光学素子本体を具備し、前記ガラス成形体の第１の主面および第２の主面には化学強化処理による表面圧縮応力層が形成され、前記側面には化学強化処理による表面圧縮応力層が形成されていないことを特徴としている。
本明細書において「光学機能面」とは、光学素子に要求される光学特性を満たすことのできる機能を持った面をいう。

本発明の他の態様に係る光学素子の製造方法は、それぞれに光軸と交差する光学機能面を有する第１の主面および第２の主面と、これらの第１の主面および第２の主面の外周縁同士を接合する側面とを有するガラス成形体からなる光学素子本体を具備する光学素子の製造方法であって、化学強化可能なガラス材料を用いて前記光学素子本体となるガラス成形体を作製する工程（ａ）と、前記作製されたガラス成形体に化学強化処理を施し、前記側面を除く表面に表面圧縮応力層を形成する工程（ｂ）と、を有することを特徴としている。

本発明によれば、機械的強度および耐衝撃性に優れ、かつ外縁部の複屈折の少ない光学素子が得られる。

本発明の一実施形態の光学素子を示す断面図である。 本発明の一実施形態の光学素子に用いられるガラス成形体の成形工程を示す図である。 本発明の光学素子の製造プロセスの一例を示すフロー図である。 本発明の光学素子の製造プロセスの他の例を示すフロー図である。 本発明の光学素子の製造プロセスのさらに他の例を示すフロー図である。 本発明の一実施例の光学素子について測定した複屈折分布を示す図である。 本発明の比較例の光学素子について測定した複屈折分布を示す図である。 図６Ａに示す測定結果から算出した本発明の一実施例による光学素子の複屈折量分布を示す図である。 図６Ｂに示す測定結果から算出した本発明の比較例の光学素子の複屈折量分布を示す図である。 本発明の一実施例で使用されたプレス成形装置の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施例の光学素子について測定した複屈折分布を示す図である。 本発明の比較例の光学素子について測定した複屈折分布を示す図である。 図９Ａに示す測定結果から算出した本発明の一実施例による光学素子の複屈折量分布を示す図である。 図９Ｂに示す測定結果から算出した本発明の比較例の光学素子の複屈折量分布を示す図である。 本発明の一実施例の光学素子について測定した複屈折分布を示す図である。 本発明の比較例の光学素子について測定した複屈折分布を示す図である。 図１１Ａに示す測定結果から算出した本発明の一実施例の光学素子の複屈折量分布を示す図である。 図１１Ｂに示す測定結果から算出した本発明の比較例の光学素子の複屈折量分布を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、説明は図面に基づいて行うが、それらの図面は単に図解のために提供されるものであって、本発明はそれらの図面により何ら限定されない。

図１は、本発明の一実施形態による光学素子を光軸Ｘを通る面で切断したときの断面図である。
図１に示すように、本実施形態の光学素子１０は、光学素子本体１と、その表面に形成された反射防止層２と、反射防止層２上にさらに設けられた防汚コーティング層３とを備える。

（光学素子本体）
光学素子本体１は、ガラス成形体からなり、ガラス成形体は、それぞれが光軸Ｘと交差する光学機能面を有する第１の主面１１および第２の主面１２と、これらの第１の主面１１および第２の主面１２の外周縁同士を接合する側面１３とを備える。本実施形態では、第１の主面１１および第２の主面１２は、互いに反対方向に向く凸面で形成され、その全面が光学機能面である。すなわち、本実施形態の光学素子１０は、両凸形状の光学素子である。なお、第１の主面１１および第２の主面１２の形状は特に限定されるものではなく、凹面や平面等であってもよく、また、第１の主面１１と第２の主面１２の形状は同一であっても異なっていてもよい。さらに、第１の主面１１と第２の主面１２は全面が光学機能面でなくてもよく、光学機能面の周囲に非光学機能面を有していてもよい。

ガラス成形体は、化学強化可能なガラス材で形成されており、その第１の主面１１および第２の主面１２には、そのようなガラス材を化学強化処理することにより形成された表面圧縮応力層１４が設けられている。表面圧縮応力層１４は、第１の主面１１および第２の主面１２に選択的に設けられており、第１の主面１１および第２の主面１２の外周縁同士を接合する側面１３には設けられていない。後述するように、このように第１の主面１１および第２の主面１２に選択的に設けることにより、従来の光学素子で観察されたような、光学素子外縁部における複屈折の増大を防止できる。なお、表面圧縮応力層１４は、第１の主面１１および第２の主面１２の少なくとも光学機能面全体に設けられていればよいが、レンズの破損防止の点からは、第１の主面１１および第２の主面１２全体に設けられていることがより好ましい。

表面圧縮応力層１４の深さは、光学素子本体１の厚さにもよるが、好ましくは５〜１００μｍ、より好ましくは１５〜９０μｍである。表面圧縮応力層の深さが５μｍ未満では十分な機械的強度、耐衝撃性が得られないおそれがあり、また１００μｍを超えると、ガラス成形体内部の引張応力（化学強化処理により表面に表面圧縮応力層が形成される結果、内部には引張応力層が形成される）が大きくなりすぎて自爆のおそれが生ずるうえ、複屈折量も増大するおそれもある。

また、表面圧縮応力層１４の表面圧縮応力は、１５０ＭＰａ以上であることが好ましく、２００ＭＰａ以上であることがより好ましい。表面圧縮応力が１５０ＭＰａ未満では十分な強度が得られない。また、表面圧縮応力は１０００ＭＰａ以下であることが好ましく、８００ＭＰａ以下であることがより好ましい。表面圧縮応力が１０００ＭＰａを超えると、ガラス成形体内部の引張応力（化学強化処理により表面に表面圧縮応力層が形成される結果、内部には引張応力層が形成される）が大きくなりすぎて自爆のおそれが生ずるうえ、複屈折量も増大するおそれがある。

ガラス成形体の形成に使用されるガラス材は、化学強化可能なものであれば特に限定されない。具体的には、Ｎａ_２ＯまたはＬｉ_２Ｏを必須成分として含有するものである。その他の成分としては、例えば、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｋ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｐ_２Ｏ_５、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｓｂ_２Ｏ_３等が挙げられる。Ｎａ_２Ｏの含有量は、好ましくは５質量％以上であり、より好ましくは７質量％以上であり、より一層好ましくは１０質量％以上である。また、Ｌｉ_２Ｏの含有量は、好ましくは１質量％以上であり、より好ましくは３質量％以上であり、より一層好ましくは５質量％以上である。以下、ガラス組成の説明は、特に断らない限り、酸化物基準の質量％表示含有量を用いて行う。

ガラス材として、例えば、下記組成１〜４を有するものが使用される。
組成１：
ＳｉＯ_２ ５０〜７５％
Ｂ_２Ｏ_３ ０〜１５％
Ａｌ_２Ｏ_３ ０〜２５％
Ｌｉ_２Ｏ ０〜１％
Ｎａ_２Ｏ ５〜２０％
Ｋ_２Ｏ ０〜１５％
ＭｇＯ ０〜１０％
ＣａＯ ０〜１０％
ＢａＯ ０〜５％
ＳｒＯ ０〜５％
ＺｎＯ ０〜１０％
ＺｒＯ_２ ０〜１０％
ＴｉＯ_２ ０〜１５％
Ｓｂ_２Ｏ_３ ０〜２％
組成２：
ＳｉＯ_２ ３〜５５％
Ｂ_２Ｏ_３ ０〜１５％
Ａｌ_２Ｏ_３ ０〜５％
Ｌｉ_２Ｏ ０〜５％
Ｎａ_２Ｏ ５〜２０％
Ｋ_２Ｏ ０〜１０％
ＣａＯ ０〜１５％
ＢａＯ ０〜１５％
ＺｎＯ ０〜５％
ＺｒＯ_２ ０〜１０％
ＴｉＯ_２ ０〜４０％
Ｐ_２Ｏ_５ ０〜３０％
Ｎｂ_２Ｏ_５ ０〜５０％
Ｓｂ_２Ｏ_３ ０〜１％
組成３：
ＳｉＯ_２ ３５〜６５％
Ｂ_２Ｏ_３ ５〜２５％
Ａｌ_２Ｏ_３ ２〜１０％
Ｌｉ_２Ｏ ３〜１０％
Ｎａ_２Ｏ ０〜１０％
Ｋ_２Ｏ ０〜５％
ＣａＯ ０〜１０％
ＢａＯ ０〜３０％
ＳｒＯ ０〜２０％
ＺｎＯ ０〜１０％
ＺｒＯ_２ ０〜５％
ＴｉＯ_２ ０〜５％
Ｌａ_２Ｏ_３ ０〜１０％
Ｓｂ_２Ｏ_３ ０〜１％
組成４：
ＳｉＯ_２ ０〜２０％
Ｂ_２Ｏ_３ １５〜４０％
Ｌｉ_２Ｏ １〜１０％
ＭｇＯ ０〜１５％
ＣａＯ ０〜２５％
ＢａＯ ０〜１０％
ＳｒＯ ０〜１０％
ＺｎＯ ０〜２０％
ＺｒＯ_２ ０〜１０％
ＴｉＯ_２ ０〜１０％
Ｌａ_２Ｏ_３ １０〜３５％
Ｙ_２Ｏ_３ ０〜１５％
Ｇｄ_２Ｏ_３ ０〜２５％
Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜１０％
ＷＯ_３ ０〜１０％
Ｎｂ_２Ｏ_５ ０〜１５％
Ｓｂ_２Ｏ_３ ０〜１％

本発明に好適なガラス材のより具体的な例を、その物性（屈折率ｎ_ｄ、アッベ数ν_ｄ、ガラス転移点Ｔｇ）とともに表１〜４に記載する。物性の測定方法は以下の通りである。測定用サンプルは、酸化物、炭酸塩、硝酸塩等、一般に使用されているガラスの出発原料を目標組成となるように調合し、この調合した原料を、白金製るつぼに入れ、約１３５０〜１５００℃で３時間溶融、清澄、撹拌した後、約３２０〜３７０℃に予熱したモールドに鋳込み後、約０．５℃／分で徐冷してガラスを得、このガラスをガラス転移点より１５℃低い温度で６時間保持した後、ガラス転移点より９５℃低い温度まで２４時間かけて精密徐冷して作製した。

ｄ線の屈折率ｎ_ｄは、一辺が２０ｍｍ、厚みが１０ｍｍの直方体形状に加工したサンプルを使用し、屈折率計（島津製作所製、型名：ＫＰＲ−２０００）で測定した。屈折率の値は、小数点以下第４位を四捨五入して小数点以下第３位まで記載した。
アッベ数ν_ｄは、上述の屈折率計（島津製作所製、型名：ＫＰＲ−２０００）で、Ｆ線の屈折率ｎ_FおよびＣ線の屈折率ｎ_Cをさらに測定し、次式より算出した。なお、この計算の屈折率には、小数点以下第５位までの数値（小数点以下第６位を四捨五入）を用いた。
ν_ｄ＝（ｎ_ｄ―１）/（ｎ_F―ｎ_C）
熱的特性のガラス転移点Ｔｇは、直径４ｍｍ、長さ５０ｍｍの円柱状に加工したサンプルを、熱機械分析装置（ブルカー・エイエックスエス社製、型名：ＴＭＡ４０００ＳＡ）で熱膨張法により４℃／分の昇温速度で測定した。

光学素子本体１は、例えば、下記に示す方法（１）あるいは（２）によって形成すことができる。
（１）この方法は、ガラス成形体の作製にあたって、いわゆるプレス加工を適用する方法である。
この方法では、例えば、図２に示すような成形型２０が使用される。成形型２０は、図２に示すように、光学素子本体の上面を成形する上型２１と、光学素子本体の下面を成形する下型２２と、上型２１および下型２２を内挿し摺動させて、光学素子本体の中心軸の位置合わせを行う円筒状の内胴２３と、内胴２３の外周に嵌合され、上型２１および下型２２の上下方向の距離を規制するための円筒状の外胴２４とを備えている。

本方法では、まず、このような成形型２０を用いてガラス成形体を作製する。すなわち、成形型２０の内部に、ガラス素材として、上述したガラス材からなるプリフォーム２５を収容し、加熱加圧機構を備えた上プレート２６ａおよび下プレート２６ｂ間に配置する。ガラス素材として、プリフォーム２５に代えて、溶融パイプから流下する溶融ガラスを自然落下によって切断した、いわゆるファインゴブを用いてもよい。次いで、成形型２０を加熱してプリフォーム２５を軟化させた後、上プレート２６ａを介して上型２１を下型２２に向けて押し下げていく。上型２１が押し下げられると、プリフォーム２５はその圧力により変形し、プレス成形される。その後、成形型２０を冷却し、内部のガラス素材を固化させる。これによりガラス成形体が得られる。

次に、このように成形されたガラス成形体に対し、アニール処理を施した後、化学強化処理を行う。化学強化処理の方法は、ガラス成形体を構成するガラス材の種類によって適宜選択される。例えば、前述の組成１および２のガラス材からなるガラス成形体に対しては、ガラス表層のＮａ_２Ｏと溶融塩中のＫ_２Ｏとをイオン交換できる方法、例えば、加熱された硝酸カリウム（ＫＮＯ_３）溶融塩にガラス成形体を浸漬する方法が用いられる。ＫＮＯ_３溶融塩は、ＫＮＯ_３以外に、例えばＮａＮＯ_３を５質量％程度以下含有するものであってもよい。また、前述の組成３および４のガラス材からなるガラス成形体に対しては、ガラス表層のＬｉ_２Ｏと溶融塩中のＮａ_２Ｏとをイオン交換できる方法、例えば、加熱された硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ_３）溶融塩にガラス成形体を浸漬する方法が用いられる。ＮａＮＯ_３溶融塩は、ＮａＮＯ_３以外に、例えばＬｉＮＯ_３を５質量％程度以下含有するものであってもよい。またＮａＮＯ_３、ＫＮＯ_３およびＬｉＮＯ_３の混合塩であってもよい。処理条件は、ガラスの組成やガラス成形体の厚さ、処理溶液の種類等によっても異なるが、例えば、ＫＮＯ_３溶融塩を使用した場合には、３５０〜５００℃のＫＮＯ_３溶融塩に、ガラス成形体を２〜２０時間浸漬させることが典型的である。

上記化学強化処理では、ガラス成形体の全表面、すなわち、第１の主面１１および第２の主面１２だけでなく、それらを接合する側面１３にも、表面圧縮応力層１４が形成される。したがって、次に、側面１３に形成された表面圧縮応力層１４を除去する。この表面圧縮応力層１４の除去には、いわゆる芯取り加工技術を適用することができる。この結果、図１に示したような、表面圧縮応力層１４が、第１の主面１１および第２の主面１２にのみ形成され、第１の主面１１および第２の主面１２の外周縁同士を接合する側面１３には形成されていないガラス成形体からなる光学素子本体１が形成される。

（２）この方法は、ガラス成形体の作製にあたって、いわゆる機械加工を適用する方法である。
この方法では、ガラス成形体は、上述したガラス材から常法により作製したガラスブロックから直接所要量のガラス塊を切り出した後、研削・研磨加工を施すことにより作製される。このように作製されたガラス成形体に対し、方法（１）と同様の化学強化処理、次いで側面１３における表面圧縮応力層１４の除去が順に行われ、図１に示したような、表面圧縮応力層１４が、第１の主面１１および第２の主面１２にのみ形成され、第１の主面１１および第２の主面１２の外周縁同士を接合する側面１３には形成されていないガラス成形体からなる光学素子本体１が形成される。

なお、上記方法（１）および（２）では、いずれも、側面に表面圧縮応力層のないガラス成形体とするために、一旦形成された表面圧縮応力層を除去する方法を用いているが、このような方法に代えて、化学強化処理の際に、側面に化学強化処理が施されないように保護層を設けておくようにしてもよい。保護層の形成には、例えば黒色セラミックペースト等を用いることができる。保護層は、その後、必要に応じて除去される。

また、上記方法（１）および（２）では、いずれの場合も、ガラス成形体は化学強化処理前後でその形状が変化することがある。変形したガラス成形体を用いた光学素子は、所期の光学性能が得られないおそれがある。このため、方法（１）では、成形型の形状を、また、（２）法では、ガラス成形体を加工する装置の加工量等を、その変化に応じて予め調整することが好ましい。また、形状変化が不均一になるのを防止するために、化学強化処理の際、ガラス成形体内の温度分布ができるだけ均一になるようにすることが好ましい。例えば、温度分布は±１℃以内が好ましい。

（反射防止層）
反射防止層２は、光学素子本体１の一方の主面上（図面の例では、第１の主面１１上）に設けられている。反射防止層２は、光学素子に入射した光の反射を防止することにより透過率を向上させ、効率良く入射光を利用する機能を有するもので、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマＣＶＤ法等により形成したシリカ、チタニア、五酸化タンタル、フッ化マグネシウム、ジルコニア、アルミナ等の１層以上の膜や、ゾルゲル法、塗布法等により形成したシリケート系、シリコーン系、フッ化メタクリレート系等から構成される。反射防止層２の厚みは、通常、１００〜６００ｎｍの範囲である。反射防止層２は、光学素子本体１の両主面上、すなわち、第１の主面１１および第２の主面１２上に設けてもよい。

（防汚コーティング層）
防汚コーティング層３は、ＡＦＰ（Ａｎｔｉ Ｆｉｎｇｅｒ Ｐｒｉｎｔ）と呼ばれるものであり、反射防止層２上に設けられている。
防汚コーティング層３は、下記一般式（Ａ）で表わされるフッ素含有有機化合物で構成される。

Ｒ_f−Ｒ^１−ＳｉＸ_３−ｋＲ^２ _ｋ …（Ａ）

上記式（Ａ）において、Ｒ_ｆは１つ以上の炭素結合間に酸素原子を有する炭素数２〜４００の全フッ素化基である。パーフルオロアルキル基である。
Ｒ^１は、アルキレン基またはアリーレン基のいずれかまたは両方からなる炭素数２〜１６の炭素鎖であり、１以上の炭素数が酸素原子、窒素原子、または硫黄原子から選ばれるヘテロ原子、あるいはカルボニル基、アミド基、またはスルホンアミド基から選ばれる官能基で置換されていてもよい。置換基を有する場合、置換基以外の炭素数が２〜１６である。
Ｒ^２はそれぞれ独立に、炭素数が１〜６のアルキル基である。
Ｘはそれぞれ独立に、ハロゲン、または炭素数が１〜６のアルコキシ基もしくはアシルオキシ基である。
ｋは０または１である。

防汚コーティング層３の形成材料としては、特に、下記一般式（Ａ−１）および（Ａ−２）で表される化合物が好ましい。なお、これらの化合物は、それぞれ単独で用いてもよく、混合して用いてもよい。

上記一般式（Ａ−１）および（Ａ−２）中、Ｍｅはメチル基を示す。また、ｒおよびｓはそれぞれ１〜２００の整数であり、ｒ＋ｓ（平均）＝４０、ｒ／ｓ＝０．８〜０．９５である。

防汚コーティング層３の形成にあたっては、上記フッ素含有有機化合物を真空槽内で蒸発させて、反射防止層２０の表面に付着させる真空蒸着法（乾式法）や、上記フッ素含有有機化合物を有機溶剤に溶解させ、所定の濃度になるように調整し、反射防止層２０の表面に塗布する方法（湿式法）等を用いることができる。

防汚コーティング層３の厚さは、２０ｎｍ以下が好ましい。厚さが２０ｎｍを超えると、ヘーズ（白濁）値が大きくなるおそれがある。但し、あまり薄いと、耐擦傷性が低下することから、１ｎｍ以上がより好ましく、２〜１０ｎｍがより一層好ましい。

本実施形態の光学素子においては、光学素子本体を構成するガラス成形体において、第１の主面および第２の主面にのみ選択的に化学強化処理による表面圧縮応力層が形成され、１の主面および第２の主面の外周縁同士を接合する側面には化学強化処理による表面圧縮応力層が形成されていない。このため、十分な機械的強度および耐衝撃性を有しながら、外縁部における複屈折量の増大を抑制でき、複屈折に起因する画像の劣化を防止できる。

ここで、本実施形態の光学素子の製造方法の具体例を、図３〜図５に示すフロー図を用いて説明する。図３はガラス成形体（光学素子本体）の製造にあたって前述の方法（１）を適用した例であり、図４および図５はガラス成形体（光学素子本体）の製造にあたって前述の方法（２）を適用した例である。

図３に示す例では、まず、例えば図２に示したようなガラス成形型、およびガラス素材を用意し、プレス成形工程（１０１）において、光学素子本体となるガラス成形体を成形する。このガラス成形体は第１の主面および第２の主面と、これらの第１および第２の主面の外周縁同士を接合する側面とを備える。

次に、このように成形されたガラス成形体に、アニール処理工程（１０２）において、アニール処理を施した後、化学強化処理工程（１０３）において化学強化処理を行う。この化学強化処理により、ガラス成形体の全表面、すなわち第１の主面および第２の主面と、これらの第１および第２の主面の外周縁同士を接合する側面に表面圧縮応力層が形成される。

次に、表面圧縮応力層が形成されたガラス成形体に、芯取り加工工程（１０４）において、芯取り加工を施し、所定の外径を有するガラス成形体とする。前述したように、化学強化処理が施されたガラス成形体は、その前後で形状が変化することがあるため、次に、形状測定工程（１０５）において、形状を測定する。この形状の測定で問題となるような変化が認められなければ、次に、複屈折の測定工程（１０６）において、複屈折の測定を行い、ここでも、問題となるような複屈折が認められなければ、次工程に進む。すなわち、反射防止層形成工程（１０７）において反射防止層を形成した後、防汚コーティング層形成工程（１０８）において、防汚コーティング層を形成する。これにより、所望の形状で、かつ複屈折特性も良好な光学素子が完成する。

一方、形状測定工程（１０５）において、問題となる形状の変化が認められたなら、プレス成形工程（１０１）において用いた成形型の形状を、成形型の形状補正工程（１０９）において補正し、この補正した成形型を用いてプレス成形を行う。また、形状測定工程（１０５）において、問題となる形状の変化が認められなかった場合でも、複屈折の測定工程（１０６）で、問題となる複屈折が認められたなら、成形型／ガラス素材の補正工程（１１０）において、プレス成形体で得られるガラス成形体の外径が大きくなるように、ガラス素材の体積および／または成形型の形状を変えて、プレス成形を行う。プレス成形後は、再び、アニール処理工程（１０２）、化学強化処理工程（１０３）、芯取り加工工程（１０４）、形状測定工程（１０５）、複屈折の測定工程（１０６）、反射防止層形成工程（１０７）、および防汚コーティング層形成工程（１０８）を繰り返す。この結果、形状または複屈折特性が改善された光学素子が完成する。なお、形状または複屈折特性のさらなる改善が必要であれば、形状測定工程（１０５）および／または複屈折の測定工程（１０６）後に、再び、成形型の形状補正工程（１０９）および／または成形型／ガラス素材の補正工程（１１０）を行い、プレス成形工程（１０１）以降の工程を繰り返す。これにより所望の形状で、かつ複屈折特性に優れた光学素子を得ることができる。

図４に示す例では、まず、研磨・研削装置およびガラス素材を用意し、ガラス成形体の作製工程（２０１）において、光学素子本体となるガラス成形体を作製する。このガラス成形体は第１の主面および第２の主面と、これらの第１および第２の主面の外周縁同士を接合する側面とを備える。

次に、このガラス成形体に対し、化学強化処理工程（２０２）において化学強化処理を行う。この化学強化処理により、ガラス成形体の全表面、すなわち第１の主面および第２の主面と、これらの第１および第２の主面の外周縁同士を接合する側面に表面圧縮応力層が形成される。

次に、形状測定工程（２０３）において、形状を測定する。この形状の測定で問題となるような変化が認められなければ、次に、複屈折の測定工程（２０４）において、複屈折の測定を行い、ここでも、問題となるような複屈折が認められなければ、次工程に進む。すなわち、反射防止層形成工程（２０５）において反射防止層を形成した後、防汚コーティング層形成工程（２０６）において、防汚コーティング層を形成する。これにより、所望の形状で、かつ複屈折特性も良好な光学素子が完成する。

一方、形状測定工程（２０３）において、問題となる形状の変化が認められたなら、ガラス成形体の作製工程（２０１）で用いた研磨・研削装置の研磨・研削条件（例えば、Ｒ等）の設定を、研磨・研削装置の条件変更工程（２０７）において変更し、この変更した研磨・研削装置を用いてガラス成形体を作製する。また、形状測定工程（２０３）において、問題となる形状の変化が認められなかった場合でも、複屈折の測定工程（２０４）で、問題となる複屈折が認められたなら、研磨・研削装置の条件変更工程（２０７）において、ガラス成形体の外径が大きくなるように研磨・研削条件を変えて、ガラス成形体を作製する。ガラス成形体を作製後、化学強化処理工程（２０２）を行い、次いで、形状測定工程（２０３）、複屈折の測定工程（２０４）、反射防止層形成工程（２０５）、および防汚コーティング層形成工程（２０６）を繰り返す。あるいは、複屈折の測定工程（２０４）で、問題となる複屈折が認められたために、研磨・研削装置の条件変更工程（２０７）で研磨・研削条件の変更を行った場合には、化学強化処理工程（２０２）後、芯取り加工工程（２０８）において、ガラス成形体側面に化学強化処理により形成された表面圧縮応力層を除去した後、形状測定工程（２０３）、複屈折の測定工程（２０４）、反射防止層形成工程（２０５）、および防汚コーティング層形成工程（２０６）を繰り返す。この結果、形状または複屈折特性が改善された光学素子が完成する。なお、形状または複屈折特性のさらなる改善が必要であれば、形状測定工程（２０２）および／または複屈折の測定工程（２０４）後に、再び、研磨・研削装置の条件変更工程（２０７）を行い、ガラス成形体の作製工程（２０１）以降の工程を繰り返す。これにより所望の形状で、かつ複屈折特性に優れた光学素子を得ることができる。

図５に示す例は、図４に示す例の変形例であり、研磨・研削装置およびガラス素材を用意し、ガラス成形体の作製工程（２０１）において、光学素子本体となるガラス成形体を作製した後、化学強化処理工程（２０２）において化学強化処理を行い、次に、形状測定工程（２０３）において、形状を測定するのは同じである。また、この形状の測定で問題となるような変化が認められなければ、次に、複屈折の測定工程（２０４）において、複屈折の測定を行い、ここでも、問題となるような複屈折が認められなければ、反射防止層形成工程（２０５）において反射防止層を形成し、次いで、防汚コーティング層形成工程（２０６）において、防汚コーティング層を形成するのも同様である。これにより、所望の形状で、かつ複屈折特性も良好な光学素子が完成する。

さらに、形状測定工程（２０３）において、問題となる形状の変化が認められたなら、ガラス成形体の作製工程（２０１）で用いた研磨・研削装置の研磨・研削条件（例えば、Ｒ等）の設定を、研磨・研削装置の条件変更工程（２０７）において変更し、この変更した研磨・研削装置を用いてガラス成形体を作製するのも、図４に示した例と同様である。

この例では、複屈折の測定工程（２０４）で、問題となる複屈折が認められた場合、研磨・研削装置の条件を変更せず同じ条件で、ガラス成形体の作製工程（２０１）において、ガラス成形体を作製し、その後、ガラス成形体の側面に、保護層形成工程（２０９）において、保護層を形成する。この保護層は、化学強化処理の際に、ガラス成形体の側面を化学強化処理から保護するためのもので、例えば黒色セラミックペースト等を用いることができる。
その後、化学強化処理工程（２０２）を行い、次いで、形状測定工程（２０３）、複屈折の測定工程（２０４）、反射防止層形成工程（２０５）、および防汚コーティング層形成工程（２０６）を繰り返す。この結果、形状または複屈折特性が改善された光学素子が完成する。この例においても、形状または複屈折特性のさらなる改善が必要であれば、形状測定工程（２０２）および／または複屈折の測定工程（２０４）後に、再び、研磨・研削装置の条件変更工程（２０７）を経てガラス成形体を作製するか、または研磨・研削装置の条件変更工程（２０７）を経ずにガラス成形体を作製し、保護層を形成した後、化学強化処理（２０２）以降の工程を繰り返す。これにより所望の形状で、かつ複屈折特性に優れた光学素子を得ることができる。
なお、保護層形成工程（２０９）において形成された保護層は、その後、必要に応じて、形状測定工程（２０３）の前に、保護層除去工程２１０において除去することができる。

本発明は、以上説明した実施の形態の記載内容に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記実施形態では、光学素子本体の表面に反射防止層２を備え、さらにその反射防止層２上に防汚コーティング層を備える構成とされているが、光学素子本体のみで構成することも可能であり、また、光学素子本体の一主面上、あるいは反射防止層の上に他の光学機能層が設けられていてもよい。さらに、防汚コーティング層は、場合により、光学素子本体の一主面上、あるいはその上に設けられた光学機能層上に、反射防止層を介することなく設けることも可能である。

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されない。

（実施例１）
表１中、Ｎｏ．１３に示す組成の硝材をガラス溶融炉で１４５０℃に加熱溶融・清澄し、１３００℃で均質化させ、流出管に導入した。流出管に導入した溶融ガラスをノズルから流出させ、板状にガラスを成形する成形型上に供給して、板状のガラス材を得た。得られた板材を約０．５℃／分で徐冷した。
その後、得られた板材を、ガラス転移点よりも１５℃低い温度で６時間保持してから、ガラス転移点より９５℃低い温度まで２４時間かけて精密徐冷した。
上記板材に、切断、リヒートプレス、研削、研磨等の一般に用いられている加工技術を適用して、直径１５０ｍｍ、肉厚３ｍｍ、曲率半径が両主面とも２０００ｍｍのメニスカスレンズを作製した。

なお、硝材の製造にあたっては、まず、酸化物、炭酸塩、硝酸塩等、一般に使用されているガラスの出発原料を目標組成となるように調合し、この調合した原料を、白金製るつぼに入れ、約１３５０〜１５００℃で３時間溶融した後、水槽にキャストし水砕カレットとし、これを硝材原料として用いた。

次いで、上記メニスカスレンズに対し化学強化処理を行った。すなわち、メニスカスレンズを洗浄、乾燥した後、４００℃のＫＮＯ_３溶融塩（１００％）に９時間浸漬した。
その後、化学強化処理後のメニスカスレンズに対して芯取り加工を行い、メニスカスレンズの側面を厚さ０．５ｍｍに亘って除去した。

このようにして得られたメニスカスレンズについて、下記に示す方法で、表面に形成された表面圧縮応力層の深さ、表面圧縮応力を測定したところ、それぞれ１５μｍ、
６３０ＭＰａと、光学素子として十分に使用可能な機械的強度を保証するものであった。なお、メニスカスレンズ側面には表面圧縮応力層は形成されていなかった。

表面圧縮応力層の深さ：
メニスカスレンズと同様に作製したモニター用平板ガラスについて、ＪＩＳ Ｒ３２２２ ６．４に準拠した屈折計表面応力計（折原製作所製 型名：ＦＳＭ−６０００−Ｖ）を用いて、表裏両主面に形成された表面圧縮応力層の深さを測定し、その平均値を算出した。
表面圧縮応力：
メニスカスレンズと同様に作製したモニター用平板ガラスについて、ＪＩＳ Ｒ３２２２ ６．４に準拠した屈折計表面応力計（折原製作所製 型名：ＦＳＭ−６０００−Ｖ）を用いて測定した。

また、自動複屈折測定装置（フォトニックラティス社製 型名：ＷＰＡ−１００）を使用して複屈折分布（入射角０°）を測定した。図６Ａにその測定結果を示す。さらに比較のために、化学強化処理後、芯取り加工前のメニスカスレンズ（比較例１）について、同様に測定した複屈折分布を図６Ｂに示す。なお、図６Ａおよび図６Ｂはいずれもレンズの光軸を通る断面における複屈折分布を示している。また、図７Ａおよび７Ｂに、それぞれ図６Ａおよび図６Ｂの測定結果にレンズの厚みを考慮したもの、すなわち、自動複屈折測定装置により測定された複屈折値をメニスカスレンズの肉厚で除して算出した複屈折量分布を示す。

図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａおよび図７Ｂから明らかなように、化学強化処理後に芯取り加工を行ったメニスカスレンズは、芯取り加工前のメニスカスレンズに比べ、外縁部の複屈折が大きく低減されており（複屈折量として、約１７ｎｍ／ｃｍ以下）、本発明による効果が確認された。

（実施例２）
図８に示すプレス成形装置８０を用いて、ガラス成形体を成形し、さらに得られたガラス成形体からメニスカスレンズを作製した。
まず、プレス成形装置８０について説明する。
図８に示すように、プレス成形装置８０は、ガラス成形体８２を成形するための成形室となるチャンバー８２と、チャンバー８２内に取り入れた成形型２０を加熱して、成形型２０内部に収容したガラス素材を軟化させる加熱ステージ８３、８４、８５と、加熱軟化したガラス素材をプレスするプレスステージ８６と、プレスにより所定の形状が付与されたガラス素材を冷却する冷却ステージ８７、８８、８９とを有する。

成形室であるチャンバー８２は、その内部において、光学素子の成形操作を行う場を提供する。チャンバー８２には、成形型２０を内部に取り入れる取入れ口と、成形終了後、成形型２０を外部に取り出す取出し口が設けられ、これらの取入れ口および取出し口には、それぞれ取入れシャッター３０および取出しシャッター３１が設けられている。必要に応じて、これらのシャッター３０、３１を開閉して、成形型２０をチャンバー８２から出し入れすることで、チャンバー８２内の雰囲気が維持される。また、これらの取入れ口および取出し口には、そのチャンバー８２外部に成形型２０を載置できる成形型載置台３２および３３がそれぞれ設けられている。

チャンバー８２の内部には、加熱ステージ８３、８４、８５、プレスステージ８６および冷却ステージ８７、８８、８９が設けられており、これらの各ステージ８３〜８９により成形操作が行われる。実際には、ガラス素材を収容した成形型２０が、取入れ口からチャンバー２内に取り入れられ、各ステージ８３〜８９を順に移動しながら所定の処理が施され、一連の処理が終了したところで、取出し口からチャンバー８２の外部に取出される。

チャンバー８２の内部において、ガラス素材のプレス成形時には成形型２０は高温に加熱されるため、この成形型２０が酸化されないように、チャンバー内雰囲気は窒素等の不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。不活性ガス雰囲気とするには、チャンバー８２を密閉構造として内部雰囲気を置換して達成できるが、半密閉構造とし、不活性ガスを常時チャンバー８２内に供給しチャンバー８２内を陽圧にすることで外部の空気が流入しないようにして、不活性ガス雰囲気を維持してもよい。

次に、成形操作を行う各ステージについて説明する。
各加熱ステージ８３、８４、８５は、成形型２０に収容されたガラス素材を軟化させ、その内部にカートリッジヒータ８３ａ、８４ａ、８５ａが埋め込まれた上下一対の加熱プレート８３ｂ、８４ｂ、８５ｂを備える。加熱プレート８３ｂ、８４ｂ、８５ｂを成形型２０に接触させることで成形型２０が加熱され、その熱伝導で成形型２０内部に収容されているガラス素材が加熱される。

各加熱ステージ８３、８４、８５においては、熱がチャンバー８２に伝達しないように、下側の加熱プレート８３ｂ、８４ｂ、８５ｂがチャンバー８２の底板にそれぞれ断熱板８３ｃ、８４ｃ、８５ｃを介して固定され、上側の加熱プレート８３ｂ、８４ｂ、８５ｂも断熱板８３ｃ、８４ｃ、８５ｃを介してシャフト８３ｄ、８４ｄ、８５ｄと接続されている。なお、シャフト８３ｄ、８４ｄ、８５ｄは図示しないシリンダーによって上側の加熱プレート８３ｂ、８４ｂ、８５ｂを上下動可能としている。このように上側の加熱プレート８３ｂ、８４ｂ、８５ｂを上下動可能とすれば、それらの成形型２０への接触・非接触を制御でき、所望のタイミングで成形型２０とガラス素材を加熱できる。

プレスステージ８６は、内部にカートリッジヒータ８６ａが埋め込まれた上下一対のプレスプレート８６ｂを備える。この一対のプレスプレート８ｂ間の距離を狭めて成形型２０の上型と下型間の距離を狭め、成形型２０内に収容されたガラス素材を軟化状態のまま押圧して変形させ、所定の形状をガラス素材に付与する。プレスステージ８６におけるプレスは前段階の加熱温度を維持して行われる。

なお、このプレスステージ８６においても、加熱ステージ８３、８４、８５と同様、熱がチャンバー８２に伝達しないように、下側のプレスプレート８６ｂがチャンバー８２の底板にそれぞれ断熱板８６ｃを介して固定され、上側のプレスプレート８６ｂが断熱板８６ｃを介してシャフト８６ｄと接続されている。そして、シャフト８６ｄは図示しないシリンダーによって上側のプレスプレート８６ｂを上下動可能としている。このように、上側のプレスプレート８６ｂを上下動可能とすれば、この上側のプレスプレート８６ｂを下降させることで、下側のプレスプレート８６ｂに載置された成形型２０を用いたプレス成形ができる。

各冷却ステージ８７、８８、８９は、成形型２０を冷却して所定形状が付与されたガラス素材を冷却し固化させるため、内部にカートリッジヒータ８７ａ、８８ａ、８９ａが埋め込まれた上下一対の冷却プレート８７ｂ、８８ｂ、８９ｂを備える。８７ｂ、８８ｂ、８９ｂをそれぞれ成形型２０に接触させることで成形型２０が冷却され、さらに成形型２０内部に収容されているガラス素材が冷却される。

本実施例で用いたプレス成形装置においては、加熱プレート、プレスプレートおよび冷却プレートとして、ステンレス製の１００ｍｍ×７８ｍｍ×１８ｍｍの直方体で内部に５００Ｗのカートリッジヒータを３本有するプレートを用い、断熱板として、ＳＵＳ３０４製の１００ｍｍ×７８ｍｍ×９ｍｍの板状体とジルコニア製の１００ｍｍ×７８ｍｍ×９ｍｍの板状体を重ね合わせたものを用い、各プレートの成形型の搭載面表面には均熱板（図示なし）としてタングステンカーバイドからなる超硬合金製の１０９ｍｍ×１０２ｍｍ×１０ｍｍの板を設けた。また、シリンダーとしてエアシリンダーを用い、シャフトには直径４０ｍｍのシャフトを用いた。チャンバーはＳＳ４００製の４８４ｍｍ×７７０ｍｍ×２７０ｍｍの箱状で、このチャンバーの底板には４８４ｍｍ×７７０ｍｍ×４０ｍｍのものを用いた。

成形型２０は、上型、下型、ならびに内胴および外胴を有する胴型を備え、上型、下型および内胴はタングステンカーバイドからなる超硬合金製で、外胴はＳＵＳ３０４からなり、プレス成形により、直径４２ｍｍ、中心厚さ６．２ｍｍ、周辺厚さ３．３ｍｍ、非球面の近似曲率半径が上型で成形される面が凹の１００ｍｍ、下型で成形される面が凸の３１ｍｍの凸メニスカス形状の成形品が得られるものを用いた。成形型の被搭載面は、上型の上面および下型の底面は、それぞれ直径５３ｍｍの円形であった。

本実施例では、まず、成形型２０の下型に、表４中、Ｎｏ．３７に示す組成の硝材を用いて作製した、直径４０ｍｍ、中心厚み１０ｍｍ、曲率半径が上型で成形される面が凸の２００ｍｍ、下型で成形される面が凸の２８ｍｍの両凸球面レンズのガラス素材を載置した。このガラス素材の歪点は５１８℃、ガラス転移点（Ｔｇ）は５６２℃、屈伏点（Ａｔ）は６１０℃であった。なお、硝材および硝材からの両凸球面レンズ（ガラス素材）の製造は実施例１と同様の方法で行った。

次に、ガラス素材を収容した成形型２０を、チャンバー８２内の下側の加熱プレート８３ｂ上に搬送し載置すると同時に上側の加熱プレート８３ｂを下降させて上型に接触させて、ガラス素材を２４０秒間加熱し、続いて、下側の加熱プレート８４ｂ上に搬送し載置すると同時に上側の加熱プレート８４ｂを下降させて上型に接触させて、ガラス素材を２４０秒間加熱し、さらに、下側の加熱プレート８５ｂ上に搬送し載置すると同時に上側の加熱プレート８５ｂを下降させて上型に接触させて、ガラス素材を２４０秒間加熱した。

十分に加熱したところで、成形型２０を下側のプレスプレート８６ｂ上に搬送し載置すると同時に上側のプレスプレート８６ｂを下降させて上型に接触させて、ガラス素材を加熱軟化させつつプレス成形した。この成形時のプレス圧力は１０Ｎ／ｍｍ^２、プレス時間は２４０秒とした。なお、加熱プレート８３ｂは５００℃、加熱プレート８４ｂは６００℃、加熱プレート８５ｂは６４０℃、プレスプレート８６ｂは６４０℃に設定した。

プレス成形後、成形型２０を下側の冷却プレート８７ｂ上に搬送し載置すると同時に上側の冷却プレート８７ｂを下降させて上型に接触させて、２４０秒間冷却し、次いで、成形型２０を下側の冷却プレート８８ｂ上に搬送し裁置すると同時に上側の冷却プレート８８ｂを下降させて上型に接触させて、２４０秒間冷却し、さらに、成形型２０を下側の冷却プレート８９ｂ上に搬送し載置すると同時に上側の冷却プレート８９ｂを下降させて上型に接触させ、２４０秒間冷却した。なお、冷却プレート８７ｂは５６０℃、冷却プレート８８ｂは５２０℃、冷却プレート８９ｂは２０℃（冷却水温度）に設定した。

ガラス素材を室温になるまで冷却し、十分に冷却したところで、成形型２０から取り出し、ガラス成形体を得た。
得られたガラス成形体を電気炉に入れてアニールし、残留歪を除去した。アニールは、５４５℃で６時間保持後、−３０℃／時間の速度で８時間かけて冷却し、その後電気炉のヒータをオフにし、放冷することにより行った。

残留歪のないガラス成形体が得られたところで、化学強化処理を施した。すなわち、ガラス成形体を洗浄、乾燥した後、３５０℃のＮａＮＯ_３溶融塩（１００％）に１時間浸漬した。
その後、化学強化処理後のガラス成形体に対して芯取り加工を行い、その側面を厚さ１ｍｍに亘って除去して、直径４０ｍｍのメニスカスレンズを作製した。

このようにして得られたメニスカスレンズについて、下記に示す方法で、表面に形成された表面圧縮応力層の深さ、表面圧縮応力を測定、算出したところ、それぞれ５０μｍ、４００ＭＰａと、光学素子として十分に使用可能な機械的強度を保証するものであった。なお、メニスカスレンズ側面には表面圧縮応力層は形成されていなかった。

表面圧縮応力層の深さ：
メニスカスレンズと同様に作製したモニター用平板ガラスを化学強化処理面に垂直な断面で切断し、切断面を研磨した。その研磨面を複屈折イメージングシステム（東京インスツルメンツ製 型名：Ａｂｒｉｏ）を用いて、複屈折量と複屈折の入っている深さを測定し、複屈折の入っている深さを表面圧縮応力層の深さとした。
表面圧縮応力：
前述の複屈折量の測定値を、使用した硝材の光弾性係数（２．２ｎｍ/ｃｍ/１０^５Ｐａ）および断面肉厚で除することにより算出した。

また、自動複屈折測定装置（フォトニックラティス社製 型名：ＷＰＡ−１００）を使用して複屈折分布（入射角０°）を測定した。図９Ａにその測定結果を示す。さらに比較のために、化学強化処理後、芯取り加工前のメニスカスレンズ（比較例）について、同様に測定した複屈折分布を図９Ｂに示す。なお、図９Ａおよび図９Ｂはいずれもレンズの光軸を通る断面における複屈折分布を示している。また、図１０Ａおよび図１０Ｂに、それぞれ図９Ａおよび図９Ｂの測定結果にレンズの厚みを考慮したもの、すなわち、自動複屈折測定装置により測定された複屈折値をメニスカスレンズの肉厚で除して算出した複屈折量分布を示す。

図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａおよび図１０Ｂから明らかなように、化学強化処理後に芯取り加工を行ったメニスカスレンズは、芯取り加工前のメニスカスレンズに比べ、外縁部の複屈折が低減されており（複屈折量として、約２０ｎｍ／ｃｍ以下）、本発明による効果が確認された。

次いで、化学強化処理後に芯取りしたメニスカスレンズの形状測定を行った。その結果、作製されたメニスカスレンズの形状と、作製されるべきメニスカスレンズの形状（設計形状）との間に、最大で数百ｎｍの差異があることが確認された。

上記差異分を成形型にフィードバックし、成形型の形状を上記差異をキャンセルするように補正した。その後、前述と同じ方法でプレス成形、アニール、化学強化処理および芯取り加工を行った。ただし、その際、ガラス素材として、直径４４ｍｍのガラス成形体が得られるよう、直径４０ｍｍ、中心厚み１１ｍｍ、上型で成形される面が凸の曲率半径２００ｍｍ、下型で成形される面が凸の曲率半径２８ｍｍの両凸球面レンズのガラス素材を用いた。また、芯取り加工において、ガラス成形体の側面を厚さ２ｍｍに亘って除去した。
これにより、直径４０ｍｍのメニスカスレンズが得られた。

得られたメニスカスレンズについて、自動複屈折測定装置（フォトニックラティス社製 型名：ＷＰＡ−１００）を使用して複屈折分布（入射角０°）を測定した。図１１Ａにその測定結果を示す。さらに比較のために、化学強化処理後、芯取り加工前のメニスカスレンズ（比較例３）について、同様に測定した複屈折分布を図１１Ｂに示す。なお、図１１Ａおよび図１１Ｂはいずれもレンズの光軸を通る断面における複屈折分布を示している。また、図１２Ａおよび１２Ｂに、それぞれ図１１Ａおよび図１１Ｂの測定結果にレンズの厚みを考慮したもの、すなわち、自動複屈折測定装置により測定された複屈折値をメニスカスレンズの肉厚で除して算出した複屈折量分布を示す。

図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ａおよび図１２Ｂから明らかなように、化学強化処理後に芯取り加工を行ったメニスカスレンズは、芯取り加工前のメニスカスレンズに比べ、外縁部の複屈折が大きく低減されており（複屈折量として、１０ｎｍ／ｃｍ以下）、芯取り量拡大による本発明による効果が確認された。

また、得られたメニスカスレンズについて形状測定を行ったところ、設計形状との差が数ｎｍと、光学素子として十分に使用できる精度となり、成形型の形状補正の効果が確認された。

本発明の光学素子は、機械的強度および耐衝撃性に優れ、かつ外縁部の複屈折の少ない。したがって、車載用途あるいはスポーツ用途のカメラ等、過酷な条件で使用される光学機器の用途に有用である。

１…光学素子本体、２…反射防止層、３…防汚コーティング層、１０…光学素子、１１…第１の主面、１２…第２の主面、１３…側面、１４…表面圧縮応力層、２０…成形型、８０…プレス成形装置。

Claims (19)

1. それぞれに光軸と交差する光学機能面を有する第１の主面および第２の主面と、これらの第１の主面および第２の主面の外周縁同士を接合する側面とを有するガラス成形体からなる光学素子本体を具備し、
   前記ガラス成形体の第１の主面および第２の主面には化学強化処理による表面圧縮応力層が形成され、前記側面には化学強化処理による表面圧縮応力層が形成されていないことを特徴とする光学素子。
2. 前記第１の主面および第２の主面の各光学機能面の全面に前記表面圧縮応力層が形成されている請求項１に記載の光学素子。
3. 前記光学機能面に垂直に入射する光に対する複屈折量が２０ｎｍ／ｃｍ以下である請求項１または２に記載の光学素子。
4. 前記表面圧縮応力層の深さが５〜１００μｍである請求項１乃至３のいずれか１項記載の光学素子。
5. 前記表面圧縮応力層の圧縮応力が１５０ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下である請求項１乃至４のいずれか１項記載の光学素子。
6. 前記第１の主面および第２の主面の少なくとも一方の主面上に反射防止層を備える請求項１乃至５のいずれか１項記載の光学素子。
7. 前記第１の主面および第２の主面の少なくとも一方の主面上に防汚コーティング層を備える請求項１乃至６のいずれか１項記載の光学素子。
8. それぞれに光軸と交差する光学機能面を有する第１の主面および第２の主面と、これらの第１の主面および第２の主面の外周縁同士を接合する側面とを有するガラス成形体からなる光学素子本体を具備する光学素子の製造方法であって、
   化学強化可能なガラス材料を用いて前記光学素子本体となるガラス成形体を作製する工程（ａ）と、
   前記作製されたガラス成形体に化学強化処理を施し、前記側面を除く表面に表面圧縮応力層を形成する工程（ｂ）と、
   を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
9. 前記工程（ａ）において、プレス成形法により前記ガラス成形体を作製する請求項８記載の光学素子の製造方法。
10. 前記工程（ａ）において、プレス成形法により前記第１の主面および／または前記第２の主面が非球面形状のガラス成形体を作製する請求項９記載の光学素子の製造方法。
11. 前記工程（ｂ）の後、化学強化処理された前記ガラス成形体の形状を測定し、その測定形状に基づいて前記プレス成形に用いる成形型のキャビティ形状を補正し、この補正後の成形型を適用して、前記工程（ａ）および工程（ｂ）を再度繰り返す請求項９または１０記載の光学素子の製造方法。
12. 前記工程（ｂ）の後、化学強化処理された前記ガラス成形体外縁部の複屈折を測定し、その測定結果に基づいて前記プレス成形に用いる成形型のキャビティ形状および／またはガラス材料の量を補正し、この補正後の成形型および／またはガラス材料量を適用して、前記工程（ａ）および工程（ｂ）を再度繰り返す請求項９乃至１１のいずれか１項記載の光学素子の製造方法。
13. 前記工程（ａ）において、機械加工法により前記ガラス成形体を作製する請求項８記載の光学素子の製造方法。
14. 前記工程（ａ）において、機械加工法により前記第１の主面および／または前記第２の主面が非球面形状のガラス成形体を作製する請求項１３記載の光学素子の製造方法。
15. 前記工程（ｂ）の後、化学強化処理された前記ガラス成形体の形状を測定し、その測定形状に基づいて前記機械加工に用いる加工装置の条件を補正し、この補正後の加工装置を適用して、前記工程（ａ）および工程（ｂ）を再度繰り返す請求項１３または１４記載の光学素子の製造方法。
16. 前記工程（ｂ）の後、化学強化処理された前記ガラス成形体外縁部の複屈折を測定し、その測定結果に基づいて前記機械加工に用いる加工装置の条件を補正し、この補正後の加工装置を適用して、前記工程（ａ）および工程（ｂ）を再度繰り返す請求項１３乃至１５記載の光学素子の製造方法。
17. 前記工程（ｂ）の化学強化処理は、前記ガラス成形体の表面全体に表面圧縮応力層が形成されるように行われ、その後、前記側面に形成された表面圧縮応力層が除去される請求項８乃至１６のいずれか１項記載の光学素子の製造方法。
18. 前記工程（ｂ）の化学強化処理は、前記側面が保護された状態で行われる請求項８乃至１６のいずれか１項記載の光学素子の製造方法。
19. 前記側面の保護は、黒色セラミックペーストを用いて行われる請求項１８記載の光学素子の製造方法。

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