JP4467671B2 - 光学素子の成形装置及び成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱軟化したガラス素材から成形型の押圧によってガラスモールドレンズなどの光学素子を成形する成形装置及び光学素子の成形方法及びその成形品としての光学素子及びプリズムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガラスモールドレンズの成形には、図１にその主要断面で示されるような成形装置を用いていた。ここでは、所定の重量のガラスゴブ１を、胴型４中に摺動可能に配された下型２と上型３との間に置き、加熱軟化させ、下型２と上型３とを相対的に接近させることによって、プレス成形し、所要のガラスモールドレンズなどのガラス光学素子を得ている。
【０００３】
しかしながら、このような型構造の成形装置では、胴型４内で形成されるキャビティは、上下の型２、３の成形面で仕切られた密閉空間であり、これによって成形された場合、ガラスモールドレンズは、上記ガラスゴブの重量バラツキが、そのまま、レンズの肉厚のバラツキとなって現れるから、これがレンズの光学特性に影響してしまう。
【０００４】
そこで、ガラスゴブの重量バラツキによる影響をなくすために、図２のように、胴型８の内周側面でガラス素材の周辺を規制しないように、上下の型６、７のプレス成形動作の際に、ガラスゴブの余剰分５を成形面周囲からはみ出させて、胴型８の内周に形成した凹部に受け入れさせる対処方法が提唱された。
【０００５】
ところが、このように、成形されるレンズの側面部について、その周縁が、すべて同等に、はみ出し部になっているような形状に、前記凹部を形成している場合には、成形されたレンズを、所定の保持枠に組み込む際に、基準部となる部分を、はみ出し部分に追加工する必要がある。
【０００６】
この追加工を回避するために、例えば、特開昭６０−１７１２３３号公報に示されている成形装置が採用された。この装置は、図３、図４に示すように、レンズの側面を形成する個所に、側方にスライドするスライドコア１０Ｌ、１０Ｒを設けて、アクチュエータ１１Ｌ、１１Ｒによって進退動作させるもので、そのスライドコア１０Ｌ、１０Ｒの所要個所にガラスゴブの余剰分が流入できる空間部９を形成している。このことにより、成形されたレンズは、その光学機能面と同時に、その水平方向に関して、ガラスのはみ出し部分以外に、位置基準部を成形することができる。
【０００７】
また、このような、レンズ面とレンズの位置決め基準とを同時に形成するために、特公昭６３−１０１００号公報には、所要の成形装置が、既に提唱されている。ここでは、図５に示すように、上型１５の成形面周縁からのはみ出しについての位置規制を行わず、レンズの光学機能面に対応する下型１４の成形面周縁に接する胴型１６の周面にのみ、側面規制部１７を形成し、あるいは、図８に示すように、胴型２５内において上下の型２１、２２の成形面周縁に位置規制部２７、２８を形成した上下の位置規制部材２３、２４を設けて、軟化したガラスゴブの、上下型の外周方向へのはみ出しを規制する部分と、規制しないで、はみ出させる個所１８（図５を参照）、あるいは、２６（図８を参照）との両方を備えている。
【０００８】
ここで提唱された成形装置が対象とする成形光学素子は、その形状が軸対称であって、プレス成形される際の上下型の成形面周縁でのガラスの余剰分のはみ出し量は、前記成形面周縁の隙間を、一定寸法にしておけば、自ずと、精度良く一定にすることができた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭６０−１７１２３３号公報の成形装置においては、スライドコア１０Ｌ、１０Ｒを駆動させるアクチュエータ１１Ｌ、１１Ｒが必要であって、装置の構造が複雑になる。また、特公昭６３−１０１００号公報の成形装置では、上述のアクチュエータが不要であり、ガラス規制部とはみ出し部の両方を備えることができるが、この装置は、その型構造の点から、図６、７および図９、１０に示すように、成形光学素子の外周部に、位置基準部１９あるいは３０、３１を形成すると同時に、前記外周部を取り巻く形で、連続したリング状のはみ出し部２０あるいは２９ができることになる。従来、ガラスモールドによる光学素子は、軸対称のものが多く、このはみ出し部２０、２９がレンズの側面の、ある一定の高さにリング状に取り巻く形状になることに、特に問題視される事情がなかった。
【００１０】
ところが、近年、光学素子の多種多様化により、非軸対称形状を成形する必要性が増大してきたので、例えば、図１３に示すような、非軸対称の形状の光学素子を成形する場合（ここでは、下型が符号３２ａ〜３２ｃに、また、上型が符号３３ａ〜３３ｃに分割され、それらの周囲に水平位置規制部材３４、３５を設けて、胴型３６内でプレス成形する際に位置規制部３８、３９の間にガラスゴブの余剰分３７を逃がす空間を構成している）、図１４に示すように、ガラスゴブの余剰分に相当するはみ出し部４０を成形光学素子の周囲に設けると、例えば、その光学素子の側面４１、４２において、符号４５で示す部分（光学機能面の一部）の非常に近くに、そのはみ出し部４０が存在することになる。しかし、はみ出し部４０においては、ガラスの変形量が大きく、さらに、はみ出し部４０の最外周部分は、成形時に型に拘束されないために、はみ出し部４０の周辺部における面精度に悪影響を与える。
【００１１】
このように、上下の型の成形面から転写された光学機能面４３あるいは４４、４５の外周縁部が上下方向に変化していて、一定の高さにない形状においては、ガラスゴブからのはみ出し部４０によって、面精度を悪くするおそれがある。
【００１２】
また、近年のように、光学素子の多種多様化により、ガラスモールドレンズなどの成形光学素子においても、非軸対称形状のものを成形する必要性が増大してきた。しかし、一般的な非軸対称形状の光学素子を成形する場合、当然、軸対称形状ではない型を用いて成形することになるので、プレス成形に際してのガラス素材の水平方向の変形も軸対称にはならない。このような光学素子を、従来から用いられてきたような、ガラスの余剰分を形成する上下の型の成形面周縁の隙間の上下方向の厚みが、常に一定になっているような、型構造を用いて成形する場合には、成形前のガラス素材の形状と型形状との関係によって、軟化したガラスが、成形過程で、早々に型の隅部まで完全に充填されてしまい、後のプレス圧でワレ、カケの原因となる部分もできれば、なかなか、型の隅部近くまでガラスが入り込まずにプレス成形が終わり、成形面からの完全な転写がなされずに、光学機能面が欠けた、つまり、充填不良を生じた部分がある成形品ができてしまう場合がある。
【００１３】
本発明は、上記事情に基づいてされたもので、その目的とするところは、ガラス素材（ゴブ）からのはみ出し部を、上下型の成形面周縁と、それぞれの周辺規制部材の規制部分から、できるだけ離れた位置になるように、光学素子の成形型を設計し、そのように周辺規制部材を加工することで、面精度を良好に保つことができ、しかも、成形光学素子については、その光学機能面とレンズの取付け基準を同時に成形することができ、また、レンズの厚みも適正である光学素子が得られる成形装置及び光学素子の成形方法及びその成形品としての光学素子及びプリズムを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる光学素子の成形装置は、ガラス素材を加熱軟化して、上型と下型により押圧することで、上型及び下型の成形面の縁により定まる光学素子の外周部の肉厚が外周に沿って変化している、少なくとも一方の成形面が非軸対称形状である光学素子を成形加工する成形装置において、一方の成形面を上面に有する下型と、この下型の外周に嵌合すると共に下型の成形面より外方に膨出するガラス素材の余剰分を規制する下方周辺規制部材と、他方の成形面を下面に有する上型と、この上型の外周に嵌合すると共に上型の成形面より外方に膨出するガラス素材の余剰分を規制する上方周辺規制部材とを具備し、前記上型および下型の少なくとも一方を、上下方向に移動させて、加熱軟化したガラス素材が成形面でプレス成形される際に、前記下方周辺規制部材の上端部と上方周辺規制部材の下端部とで形成される空間に、その余剰分を流入する構造にすると共に、前記ガラス素材の余剰分が流入する前記空間の、上下端部の位置が、前記上下型の両成形面の縁から可及的に離れるように、上下方向に変化していることを特徴とする。
【００１６】
また、この発明に係わる光学素子の成形装置において、前記両周辺規制部材の上下端部が、連続する円弧と直線との組み合わせで、形成されていることを特徴とする。
また、この発明に係わる光学素子の成形装置において、前記両周辺規制部材の上下端部が、上下方向に不連続な部分のない連続的になめらかに変化する曲線からなることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係わる光学素子の成形方法は、一方の成形面を上面に有する下型と、この下型の外周に嵌合すると共に下型の成形面より外方に膨出するガラス素材の余剰分を規制する下方周辺規制部材と、他方の成形面を下面に有する上型と、この上型の外周に嵌合すると共に上型の成形面より外方に膨出するガラス素材の余剰分を規制する上方周辺規制部材とにより形成される空間に、ガラス素材を供給し、前記上型と下型により押圧することで、上型及び下型の成形面の縁により定まる光学素子の外周部の肉厚が外周に沿って変化している、少なくとも一方の成形面が非軸対称形状である光学素子を成形加工する光学素子の成形方法であって、前記下方周辺規制部材の上端部と上方周辺規制部材の下端部とで形成される空間は、前記上下型の両成形面の縁から可及的に離れるように上下方向に変化しており、前記上型および下型の少なくとも一方を上下方向に移動させることで、前記下方周辺規制部材の上端部と上方周辺規制部材の下端部とで形成される空間に前記ガラス素材の余剰分を流入させながら、加熱軟化した前記ガラス素材をプレス成形することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形感）
以下、本発明の第１の実施の形態について、図１１〜図１６を参照しながら、具体的に説明する。この実施の形態におけるガラスモールド用成形型の構成は、図１１に示すようになっており、図１２と図１５は、それぞれ、本発明の成形型と、その成形品である光学素子（ガラスレンズ）を示した斜視図である。
【００２５】
ここでの成形装置は、一方の成形面を上面に有する下型３２と、この下型３２の外周に嵌合すると共に下型３２の成形面より外方に膨出するガラス素材の余剰分を規制する下方周辺規制部材３４と、他方の成形面を下面に有する上型３３と、この上型３３の外周に嵌合すると共に上型３３の成形面より外方に膨出するガラス素材の余剰分を規制する上方周辺規制部材３５とを具備している。そして、上型３３および下型３２の少なくとも一方を、上下方向に移動させて、加熱軟化したガラス素材が成形面でプレス成形される際に、前記下方周辺規制部材３４の上端部３８と上方周辺規制部材３５の下端部３９とで形成される空間に、その余剰分３７を流入する構造にしている。それと共に、前記ガラス素材の余剰分が流入する前記空間の、上下端部３９、３８の位置が、両成形面のレベルに対応して、前記成形面の縁に沿って、上下方向に変化している（図１２を参照）。
【００２６】
なお、図１１、１２において、符号３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、３分割された状態で成形面の各非連続平面部分を部分的に構成する下型３２の型部材であり、また、符号３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、同じく３分割された上型３３の成形面の各非連続平面部分を部分的に構成する下型の型部材である。また、前述の上方周辺規制部材３５は、上方の成形面の周縁（これは、後述する成形光学素子の枠取付基準面となる）を規制するものであり、また、前述の下方周辺規制部材３４は、下方の成形面の周縁を規制するものである。そして、胴型３６の内壁には、各上下周辺規制部材３４、３５が摺動可能に配されている。
【００２７】
以上のように構成されたガラスモールド用成形型を用いての、光学素子、特に非同軸型のガラスレンズの成形について、以下に説明する。
【００２８】
まず、上型３３と下型３２との間に、ガラス素材（ゴブ）を配し、成形型全体を加熱させて、間接的にガラス素材を所要温度まで加熱、軟化させる。ガラス素材が所定温度まで軟化した状態で、下型３２と下方周辺規制部材３４を固定し、上型３３と上方周辺規制部材３５とを、一体で下方向に移動させ、ガラス素材が、その成形されるべき光学素子の所定の厚みになる高さまで押圧し、プレス成形する。
【００２９】
この時、上方周辺規制部材３５の下端部３９と下方周辺規制部材３４の上端部３８との間には、ガラス素材のはみ出し部３７を受け入れる空間が存在し、その空間に余剰分のガラスが流れ込み、ガラスゴブの容量バラツキの影響を受けずに、厚みが一定の成形品を得ることができる。
【００３０】
本実施の形態において、このガラス素材の、はみ出す隙間の形状は、図１５に示すように、上型３３の型部材３３ａ、３３ｂ、３３ｃの周縁部および上方周辺規制部材３５の接する部分、即ち、光学素子の片方の光学機能面４３に相当する部分と、下型３２の型部材３２ａ、３２ｂ、３２ｃの周縁部および下方周辺規制部材３４の接する部分、即ち、光学素子の他方の光学機能面４４に相当する部分との両方から、できるだけ遠くなり、かつ、上下方向に連続的に変化する円弧と直線との連続で構成されるように、設計、加工しておく。
【００３１】
次に、成形型全体を冷却し、所定の温度に到達したところで、成形型を開き、成形光学素子（ガラスレンズ）を取り出す。この成形型で成形した成形品は、図１５に示すように、はみ出し部４５が、その光学素子の光学機能面周縁のどの部分においても、上下の各光学機能面から可及的に離れた位置に存在することになる。これにより、ガラスのはみ出し周辺部に近いために面精度が悪くなるというような、光学機能面への影響を最小限に抑えることができる。
【００３２】
この実施の形態のように、本発明によれば、単純な型構成で、位置決め基準面を備え、レンズの厚み精度が良く、さらに、面精度の良好なガラスモールドレンズなどの光学素子を容易に得ることができる。
【００３３】
次に、このような実施の形態で成形された光学素子について、図１６を参照して具体的に説明する。
【００３４】
この実施の形態では、光学素子のはみ出し部の上面が、成形型の上方周辺規制部材の下端面の形状を転写した湾曲形状４９となり、また、その下面が、下方周辺規制部材の上端面の形状を転写した湾曲形状５０となり、それぞれ、円弧と直線を組み合わせて用いた上下方向に変化する形状（図では、符号４８ａ〜４８ｅ、及び、４７ａ〜４７ｅの領域の連続；即ち、符号４７ａ、４７ｅ、４８ａ、４８ｅは直線部、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄは円弧部）であって、各光学機能面からできるだけ離れた位置になるように形成される。
【００３５】
なお、この形状は、スプライン曲線や自由曲線などを用いて、上方周辺規制部材３５の下端面と、下方周辺規制部材３４の上端面の形状を設計することもできるが、設計と加工にかかる手間が多くなるので、時間がかかり、コストも上がってしまう。しかしながら、円弧と直線の組み合わせを用いることで、上方周辺規制部材３５の下端面と下方周辺規制部材３４の上端面の設計が単純化でき、型の加工装置の制御も簡単になるなどのメリットが得られる。また、出来上がった図形は、上下方向に不連続な部分の無い、連続的になめらかに変化する曲線となるから、そこでの光学素子のワレ・カケが発生し難いという利点がある。
【００４９】
（第３の実施の形態）
以下、本発明の第３の実施の形態について、図３０〜図３５を参照しながら、具体的に説明する。
【００５０】
図３０は本実施の形態における反射型光学系の概略図を示している。Ｒ１から入射した光線がＲ２〜Ｒ６を内面反射し、Ｒ７から出射する。ちなみにこの光学素子はＲ１、Ｒ２は球面、Ｒ２〜Ｒ６は自由曲面で構成されている。この実施の形態におけるガラスモールド用成形型の構成は、図３３に示す様になっており、図３４と図３２は、それぞれ、本発明の成形型と、その成形品である光学素子（ガラスレンズ）を示した斜視図である。
【００５１】
ここでの成形装置は、一方の成形面を上面に有する下型２０８と、この下型２０８の外周に嵌合すると共に下型２０８の成形面より外方に膨出するガラス素材の余剰分を規制する下方周辺規制部材２１４と、他方の成形面を下面に有する上型２０９と、この上型２０９の外周に嵌合すると共に上型２０９の成形面より外方に膨出するガラス素材の余剰分を規制する上方周辺規制部材２１５とを具備している。そして、上型２０９および下型２０８の少なくとも一方を上下方向に移動させて、加熱軟化したガラス素材が成形面でプレス成形される際に、前記下方周辺規制部材２１４の上端部２１１と上方周辺規制部材２１５の下端部２１２とで形成される空間に、その余剰分２１０を流入させる構造になされている。また、ガラス素材の余剰分が流入する空間の、上下端部２１２、２１１の位置が、両成形面の端部の形状に対応して、上下方向に変化している（図３４を参照）。
【００５２】
なお、図３３、図３４において、符号２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃ，２０８ｄは、４分割された状態で成形面の各不連続平面部分を部分的に構成する下型２０８の型部材であり、また、符号２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃは、同じく３分割された上型２０９の成形面の各不連続平面部分を部分的に構成する下型の型部材である。また、前述の上方周辺規制部材２１５は、上方の成形面の周縁（これは、後述する成形光学素子の枠への取付基準面となる）を規制するものであり、また、前述の下方周辺規制部材２１４は、下方の成形面の周縁を規制するものである。
【００５３】
そして、胴型２１３の内壁には、各上下周辺規制部材２１４、２１５が摺動可能に配されている。
【００５４】
以上のように構成されたガラスモールド用成形型を用いての、反射型光学素子としてのガラスレンズの成形について、以下に説明する。
【００５５】
まず、上型２０９と下型２０８との間に、ガラス素材（ゴブ）を配し、成形型全体を加熱させて、間接的にガラス素材を所要温度まで加熱、軟化させる。ガラス素材が所定温度まで軟化した状態で、下型２０８と下方周辺規制部材２１４を固定し、上型２０９と上方周辺規制部材２１５とを、一体に下方向に移動させ、ガラス素材が、その成形されるべき光学素子の所定の厚みになる高さまで押圧し、プレス成形する。
【００５６】
この時、上方周辺規制部材２１５の下端部２１２と下方周辺規制部材２１４の上端部２１１との間には、ガラス素材のはみ出し部２１０を受け入れる空間が存在し、その空間に余剰分のガラスが流れ込み、ガラスゴブの容量バラツキの影響を受けずに、厚みが一定の成形品を得ることができる。
【００５７】
本実施の形態において、このガラス素材の、はみ出す隙間の形状は、図３２に示すように、上型２０９の型部材２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃの周縁部と上方周辺規制部材２１５が接する部分、即ち、光学素子の片方の光学機能面２０４に相当する部分と、下型２０８の型部材２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃ，２０８ｄの周縁部と下方周辺規制部材２１４が接する部分、即ち、光学素子の他方の光学機能面２０５に相当する部分との両方から、できるだけ遠くなり、かつ、上下方向に連続的に変化する円弧と直線との連続で構成されるように、設計、加工しておく（図３５参照）。
【００５８】
次に、成形型全体を冷却し、所定の温度に到達したところで、成形型を開き、成形光学素子（ガラスレンズ）を取り出す。この成形型で成形した成形品は、図３２に示すように、はみ出し部２０７が、その光学素子の光学機能面周縁のどの部分においても、上下の各光学機能面から可及的に離れた位置に存在することになる。これにより、光学素子のガラスのはみ出し周辺部に近い位置の面精度が悪くなるといった、光学機能面への影響を最小限に抑えることができる。
【００５９】
以上のように、本実施の形態によれば、単純な型構成で、位置決め基準面を備え、レンズの厚み精度が良く、さらに、面精度の良好なガラスモールドレンズなどの光学素子を容易に得ることができる。
【００６０】
次に、このような実施の形態で成形された光学素子について、図３５を参照して具体的に説明する。
【００６１】
この実施の形態では、光学素子のはみ出し部の上面が、成形型の上方周辺規制部材の下端面の形状を転写した湾曲形状２１９となり、また、その下面が、下方周辺規制部材の上端面の形状を転写した湾曲形状２２０となり、それぞれ、円弧と直線を組み合わせて用いた上下方向に変化する形状（図では、符号２１６ａ〜２１６ｅ、及び、２１８ａ〜２１８ｅの領域の連続：即ち、符号２１６ａ，２１６ｅ，２１８ａ，２１８ｅは直線部、２１６ｂ，２１６ｃ，２１６ｄ，２１８ｂ，２１８ｃ，２１８ｄは円弧部）であって、各光学機能面からできるだけ離れた位置になるように形成される。
【００６２】
なお、この形状は、スプライン曲線や自由曲線などを用いて、上方周辺規制部材２１５の下端面と、下方周辺規制部材２１４の上端面の形状を設計することもできるが、設計と加工にかかる手間が多くなるので時間がかかり、コストも上がってしまう。しかしながら、円弧と直線の組み合わせを用いることで、上方周辺規制部材２１５の下端面と下方周辺規制部材２１４の上端面の設計が単純化でき、型の加工装置の制御も簡単になるなどのメリットが得られる。また、出来上がった図形は、上下方向に不連続な部分の無い、連続的になめらかに変化する曲線となるので、そこでの光学素子のワレ・カケが発生し難いという利点がある。
【００６３】
また、図３６は参考例を示す図であり、図３６に示すようにガラスの余剰はみだし部を成形面と同じ位置にすることも可能であるが、成形面の精度に影響を及ぼすこともあり、さらに、成形面の形状が複雑な場合、下方周辺規制部材の加工も複雑になりコストアップになる。
【００６４】
また、図３８に示すようにレンズ面に回折格子を有したレンズにおいても、同様に良好な結果を得ることができた。
【００６５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようになり、上下型の周りに周辺規制部材を配し、光学素子の組み付け時における位置基準を形成するとともに、側方にはみ出した部分を備えることで、ガラス素材の容量バラツキによる成形品の厚み誤差を小さくすることができ、また、はみ出し部分の上下方向の位置を、上下型の成形面の形状に合わせて、変化させて、成形品の光学機能面から可及的に離すなどの処置により、成形品の光学機能面に対する、はみ出し部分が与える影響を、最小限に留め、良好なレンズなどの光学素子を得ることができる。
【００６６】
また、本発明では、加熱軟化したガラス素材を押圧成形する成形型において、ガラス素材の余剰分がはみ出す個所で、上下（押圧）方向の厚みを、意図的に不均一にすることにより、押圧時にガラスにかかる圧力を調整し、ガラス素材が押圧により変形して、成形型の隅部の、どの部分も同じように充填されるようにすることができる。なお、要すれば、そこで、ガラスを型の隅部まで完全に充填させず、わずかに非接触部を残して成形することなども可能となり、成形品の角部のワレ、カケを防ぐこともでき、ガラスの破片などが出ないようにして、成形型をクリーニングする回数を減らすことなどもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のガラスモールド用成形型の構成断面図である。
【図２】従来の別のガラスモールド用成形型の構成断面図である。
【図３】従来の更に別のガラスモールド用成形型の構成断面図である。
【図４】同じく、上面から見た構成断面図である。
【図５】従来の他のガラスモールド用成形型の構成断面図である。
【図６】この成形型での、従来のガラスモールドレンズの断面図である。
【図７】同じく、斜視図である。
【図８】従来の更に他のガラスモールド用成形型の構成断面図である。
【図９】この成形型での、従来のガラスモールドレンズの断面図である。
【図１０】同じく、斜視図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態における成形型の構成断面図である。
【図１２】同じく、斜視図である。
【図１３】本発明に係わるガラスモールドレンズの理想パターンを示す斜視図である。
【図１４】本発明との比較における従来例のガラスモールドレンズの斜視図である。
【図１５】本発明に係わるガラスモールドレンズの斜視図である。
【図１６】同じく、側面図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態における成形型の構成断面図である。
【図１８】これに対応する従来のガラスモールド用成形型の分解斜視図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態における成形型の分解斜視図である。
【図２０】図１８の成形型を用いて成形したガラスモールドレンズの斜視図である。
【図２１】図１９の成形型を用いて成形したガラスモールドレンズの斜視図である。
【図２２】本発明の第２の実施の形態におけるプレス過程を示した型の構成断面図である。
【図２３】同じく、成形時のプレス過程（次段）を示した型の構成断面図である。
【図２４】同じく、成形時のプレス過程（第３段）を示した型の構成断面図である。
【図２５】同じく、成形時のプレス過程（終段）を示した型の構成断面図である。
【図２６】図２４の切断面１４０における断面図である。
【図２７】図２４の切断面１４１における断面図である。
【図２８】図２５の切断面１４０における断面図である。
【図２９】図２５の切断面１４１における断面図である。
【図３０】第３の実施の形態に係わる反射型光学系の概略図である。
【図３１】第３の実施の形態と比較するための従来のガラスモールドレンズの斜視図である。
【図３２】第３の実施の形態に係わるガラスモールドレンズの斜視図である。
【図３３】第３の実施の形態における成形型の構成断面図である。
【図３４】第３の実施の形態における成形型の斜視図である。
【図３５】第３の実施の形態に係わるガラスモールドレンズの側面図である。
【図３６】ガラスモールドレンズの別形態の斜視図である。
【図３７】第４の実施の形態におけるガラスモールドレンズの斜視図である。
【図３８】レンズ面に回折格子を有するレンズを示す図である。
【符号の説明】
１ ガラス素材（ガラスゴブ）
２ 下型
３ 上型
４ 胴型
５ ガラスはみ出し部（余剰分）
６ 下型
７ 上型
８ 胴型
９ ガラスはみ出し部（余剰分）
１０Ｌ、１０Ｒ スライドコア
１１Ｌ、１１Ｒ アクチュエータ
１２ 下型
１３ 上型
１４ 下型
１５ 上型
１６ 胴型
１７ 側面規制部
１８ はみ出し部
１９ 位置基準部
２０ はみ出し部
２１ 下型
２２ 上型
２３ 下方周辺規制部材
２４ 上方周辺規制部材
２５ 胴型
２６ はみ出し部
２７ 下方周辺規制部
２８ 上方周辺規制部
２９ はみ出し部
３０ 位置基準部
３１ 位置基準部
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ 型部材
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ 型部材
３４ 水平位置規制部材
３５ 水平位置規制部材
３６ 胴型
３７ はみ出し部
３８ 位置規制部
３９ 位置規制部
４３ はみ出し部
４１ 側面
４２ 側面
４３ 光学機能面
４４ 光学機能面
４５ 光学機能面
４６ はみ出し部
４７ａ、４７ｅ 直線部
４７ｂ、４７ｃ、４７ｄ 円弧部
４８ａ、４８ｅ 直線部
４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ 円弧部
４９ 湾曲形状
５０ 湾曲形状
１３２ 上型固定プレート
１３３ 下型固定プレート
１３４ 上型
１３５ 下型
１３６ 上方周辺規制部材
１３７ 下方周辺規制部材
１３８ はみ出し部
１３９ ガラス素材
１４０ 断面
１４１ 断面
１４２ 個所（最初にガラスが接触する部分）
１４３ 個所（後からガラスが接触する部分）
１４４ 規制面
Ｒｉ 面
Ａ 基準軸
２０１ はみ出し部
２０２，２０３ 側面
２０４，２０５，２０６ 光学機能面
２０７ はみ出し部
２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃ，２０８ｄ 型部材
２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃ 型部材
２１０ はみ出し部
２１１，２１２ 位置規制部
２１３ 胴型
２１４，２１５ 水平位置規制部材
２１６ａ，２１６ｅ 直線部
２１６ｂ，２１６ｃ，２１６ｄ 円弧部
２１８ａ，２１８ｄ 直線部
２１８ｂ，２１８ｃ，２１８ｄ 円弧部
２１９，２２０ 湾曲形状
２２１，２２２ はみ出し部
２２３，２２４ 光学機能面
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱軟化したガラス素材から成形型の押圧によってガラスモールドレンズなどの光学素子を成形する成形装置及び光学素子の成形方法及びその成形品としての光学素子及びプリズムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガラスモールドレンズの成形には、図１にその主要断面で示されるような成形装置を用いていた。ここでは、所定の重量のガラスゴブ１を、胴型４中に摺動可能に配された下型２と上型３との間に置き、加熱軟化させ、下型２と上型３とを相対的に接近させることによって、プレス成形し、所要のガラスモールドレンズなどのガラス光学素子を得ている。
【０００３】
しかしながら、このような型構造の成形装置では、胴型４内で形成されるキャビティは、上下の型２、３の成形面で仕切られた密閉空間であり、これによって成形された場合、ガラスモールドレンズは、上記ガラスゴブの重量バラツキが、そのまま、レンズの肉厚のバラツキとなって現れるから、これがレンズの光学特性に影響してしまう。
【０００４】
そこで、ガラスゴブの重量バラツキによる影響をなくすために、図２のように、胴型８の内周側面でガラス素材の周辺を規制しないように、上下の型６、７のプレス成形動作の際に、ガラスゴブの余剰分５を成形面周囲からはみ出させて、胴型８の内周に形成した凹部に受け入れさせる対処方法が提唱された。
【０００５】
ところが、このように、成形されるレンズの側面部について、その周縁が、すべて同等に、はみ出し部になっているような形状に、前記凹部を形成している場合には、成形されたレンズを、所定の保持枠に組み込む際に、基準部となる部分を、はみ出し部分に追加工する必要がある。
【０００６】
この追加工を回避するために、例えば、特開昭６０−１７１２３３号公報に示されている成形装置が採用された。この装置は、図３、図４に示すように、レンズの側面を形成する個所に、側方にスライドするスライドコア１０Ｌ、１０Ｒを設けて、アクチュエータ１１Ｌ、１１Ｒによって進退動作させるもので、そのスライドコア１０Ｌ、１０Ｒの所要個所にガラスゴブの余剰分が流入できる空間部９を形成している。このことにより、成形されたレンズは、その光学機能面と同時に、その水平方向に関して、ガラスのはみ出し部分以外に、位置基準部を成形することができる。
【０００７】
また、このような、レンズ面とレンズの位置決め基準とを同時に形成するために、特公昭６３−１０１００号公報には、所要の成形装置が、既に提唱されている。ここでは、図５に示すように、上型１５の成形面周縁からのはみ出しについての位置規制を行わず、レンズの光学機能面に対応する下型１４の成形面周縁に接する胴型１６の周面にのみ、側面規制部１７を形成し、あるいは、図８に示すように、胴型２５内において上下の型２１、２２の成形面周縁に位置規制部２７、２８を形成した上下の位置規制部材２３、２４を設けて、軟化したガラスゴブの、上下型の外周方向へのはみ出しを規制する部分と、規制しないで、はみ出させる個所１８（図５を参照）、あるいは、２６（図８を参照）との両方を備えている。
【０００８】
ここで提唱された成形装置が対象とする成形光学素子は、その形状が軸対称であって、プレス成形される際の上下型の成形面周縁でのガラスの余剰分のはみ出し量は、前記成形面周縁の隙間を、一定寸法にしておけば、自ずと、精度良く一定にすることができた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭６０−１７１２３３号公報の成形装置においては、スライドコア１０Ｌ、１０Ｒを駆動させるアクチュエータ１１Ｌ、１１Ｒが必要であって、装置の構造が複雑になる。また、特公昭６３−１０１００号公報の成形装置では、上述のアクチュエータが不要であり、ガラス規制部とはみ出し部の両方を備えることができるが、この装置は、その型構造の点から、図６、７および図９、１０に示すように、成形光学素子の外周部に、位置基準部１９あるいは３０、３１を形成すると同時に、前記外周部を取り巻く形で、連続したリング状のはみ出し部２０あるいは２９ができることになる。従来、ガラスモールドによる光学素子は、軸対称のものが多く、このはみ出し部２０、２９がレンズの側面の、ある一定の高さにリング状に取り巻く形状になることに、特に問題視される事情がなかった。
【００１０】
ところが、近年、光学素子の多種多様化により、非軸対称形状を成形する必要性が増大してきたので、例えば、図１３に示すような、非軸対称の形状の光学素子を成形する場合（ここでは、下型が符号３２ａ〜３２ｃに、また、上型が符号３３ａ〜３３ｃに分割され、それらの周囲に水平位置規制部材３４、３５を設けて、胴型３６内でプレス成形する際に位置規制部３８、３９の間にガラスゴブの余剰分３７を逃がす空間を構成している）、図１４に示すように、ガラスゴブの余剰分に相当するはみ出し部４０を成形光学素子の周囲に設けると、例えば、その光学素子の側面４１、４２において、符号４５で示す部分（光学機能面の一部）の非常に近くに、そのはみ出し部４０が存在することになる。しかし、はみ出し部４０においては、ガラスの変形量が大きく、さらに、はみ出し部４０の最外周部分は、成形時に型に拘束されないために、はみ出し部４０の周辺部における面精度に悪影響を与える。
【００１１】
このように、上下の型の成形面から転写された光学機能面４３あるいは４４、４５の外周縁部が上下方向に変化していて、一定の高さにない形状においては、ガラスゴブからのはみ出し部４０によって、面精度を悪くするおそれがある。
【００１２】
また、近年のように、光学素子の多種多様化により、ガラスモールドレンズなどの成形光学素子においても、非軸対称形状のものを成形する必要性が増大してきた。しかし、一般的な非軸対称形状の光学素子を成形する場合、当然、軸対称形状ではない型を用いて成形することになるので、プレス成形に際してのガラス素材の水平方向の変形も軸対称にはならない。このような光学素子を、従来から用いられてきたような、ガラスの余剰分を形成する上下の型の成形面周縁の隙間の上下方向の厚みが、常に一定になっているような、型構造を用いて成形する場合には、成形前のガラス素材の形状と型形状との関係によって、軟化したガラスが、成形過程で、早々に型の隅部まで完全に充填されてしまい、後のプレス圧でワレ、カケの原因となる部分もできれば、なかなか、型の隅部近くまでガラスが入り込まずにプレス成形が終わり、成形面からの完全な転写がなされずに、光学機能面が欠けた、つまり、充填不良を生じた部分がある成形品ができてしまう場合がある。
【００１３】
本発明は、上記事情に基づいてされたもので、その目的とするところは、ガラス素材（ゴブ）からのはみ出し部を、上下型の成形面周縁と、それぞれの周辺規制部材の規制部分から、できるだけ離れた位置になるように、光学素子の成形型を設計し、そのように周辺規制部材を加工することで、面精度を良好に保つことができ、しかも、成形光学素子については、その光学機能面とレンズの取付け基準を同時に成形することができ、また、レンズの厚みも適正である光学素子が得られる成形装置及び光学素子の成形方法及びその成形品としての光学素子及びプリズムを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる光学素子の成形装置は、ガラス素材を加熱軟化して、上型と下型により押圧することで、上型及び下型の成形面の縁により定まる光学素子の外周部の肉厚が外周に沿って変化している、少なくとも一方の成形面が非軸対称形状である光学素子を成形加工する成形装置において、一方の成形面を上面に有する下型と、この下型の外周に嵌合すると共に下型の成形面より外方に膨出するガラス素材の余剰分を規制する下方周辺規制部材と、他方の成形面を下面に有する上型と、この上型の外周に嵌合すると共に上型の成形面より外方に膨出するガラス素材の余剰分を規制する上方周辺規制部材とを具備し、前記上型および下型の少なくとも一方を、上下方向に移動させて、加熱軟化したガラス素材が成形面でプレス成形される際に、前記下方周辺規制部材の上端部と上方周辺規制部材の下端部とで形成される空間に、その余剰分を流入する構造にすると共に、前記ガラス素材の余剰分が流入する前記空間の、上下端部の位置が、前記上下型の両成形面の縁から可及的に離れるように、上下方向に変化していることを特徴とする。
【００１６】
また、この発明に係わる光学素子の成形装置において、前記両周辺規制部材の上下端部が、連続する円弧と直線との組み合わせで、形成されていることを特徴とする。
また、この発明に係わる光学素子の成形装置において、前記両周辺規制部材の上下端部が、上下方向に不連続な部分のない連続的になめらかに変化する曲線からなることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係わる光学素子の成形方法は、一方の成形面を上面に有する下型と、この下型の外周に嵌合すると共に下型の成形面より外方に膨出するガラス素材の余剰分を規制する下方周辺規制部材と、他方の成形面を下面に有する上型と、この上型の外周に嵌合すると共に上型の成形面より外方に膨出するガラス素材の余剰分を規制する上方周辺規制部材とにより形成される空間に、ガラス素材を供給し、前記上型と下型により押圧することで、上型及び下型の成形面の縁により定まる光学素子の外周部の肉厚が外周に沿って変化している、少なくとも一方の成形面が非軸対称形状である光学素子を成形加工する光学素子の成形方法であって、前記下方周辺規制部材の上端部と上方周辺規制部材の下端部とで形成される空間は、前記上下型の両成形面の縁から可及的に離れるように上下方向に変化しており、前記上型および下型の少なくとも一方を上下方向に移動させることで、前記下方周辺規制部材の上端部と上方周辺規制部材の下端部とで形成される空間に前記ガラス素材の余剰分を流入させながら、加熱軟化した前記ガラス素材をプレス成形することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形感）
以下、本発明の第１の実施の形態について、図１１〜図１６を参照しながら、具体的に説明する。この実施の形態におけるガラスモールド用成形型の構成は、図１１に示すようになっており、図１２と図１５は、それぞれ、本発明の成形型と、その成形品である光学素子（ガラスレンズ）を示した斜視図である。
【００２５】
ここでの成形装置は、一方の成形面を上面に有する下型３２と、この下型３２の外周に嵌合すると共に下型３２の成形面より外方に膨出するガラス素材の余剰分を規制する下方周辺規制部材３４と、他方の成形面を下面に有する上型３３と、この上型３３の外周に嵌合すると共に上型３３の成形面より外方に膨出するガラス素材の余剰分を規制する上方周辺規制部材３５とを具備している。そして、上型３３および下型３２の少なくとも一方を、上下方向に移動させて、加熱軟化したガラス素材が成形面でプレス成形される際に、前記下方周辺規制部材３４の上端部３８と上方周辺規制部材３５の下端部３９とで形成される空間に、その余剰分３７を流入する構造にしている。それと共に、前記ガラス素材の余剰分が流入する前記空間の、上下端部３９、３８の位置が、両成形面のレベルに対応して、前記成形面の縁に沿って、上下方向に変化している（図１２を参照）。
【００２６】
なお、図１１、１２において、符号３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、３分割された状態で成形面の各非連続平面部分を部分的に構成する下型３２の型部材であり、また、符号３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、同じく３分割された上型３３の成形面の各非連続平面部分を部分的に構成する下型の型部材である。また、前述の上方周辺規制部材３５は、上方の成形面の周縁（これは、後述する成形光学素子の枠取付基準面となる）を規制するものであり、また、前述の下方周辺規制部材３４は、下方の成形面の周縁を規制するものである。そして、胴型３６の内壁には、各上下周辺規制部材３４、３５が摺動可能に配されている。
【００２７】
以上のように構成されたガラスモールド用成形型を用いての、光学素子、特に非同軸型のガラスレンズの成形について、以下に説明する。
【００２８】
まず、上型３３と下型３２との間に、ガラス素材（ゴブ）を配し、成形型全体を加熱させて、間接的にガラス素材を所要温度まで加熱、軟化させる。ガラス素材が所定温度まで軟化した状態で、下型３２と下方周辺規制部材３４を固定し、上型３３と上方周辺規制部材３５とを、一体で下方向に移動させ、ガラス素材が、その成形されるべき光学素子の所定の厚みになる高さまで押圧し、プレス成形する。
【００２９】
この時、上方周辺規制部材３５の下端部３９と下方周辺規制部材３４の上端部３８との間には、ガラス素材のはみ出し部３７を受け入れる空間が存在し、その空間に余剰分のガラスが流れ込み、ガラスゴブの容量バラツキの影響を受けずに、厚みが一定の成形品を得ることができる。
【００３０】
本実施の形態において、このガラス素材の、はみ出す隙間の形状は、図１５に示すように、上型３３の型部材３３ａ、３３ｂ、３３ｃの周縁部および上方周辺規制部材３５の接する部分、即ち、光学素子の片方の光学機能面４３に相当する部分と、下型３２の型部材３２ａ、３２ｂ、３２ｃの周縁部および下方周辺規制部材３４の接する部分、即ち、光学素子の他方の光学機能面４４に相当する部分との両方から、できるだけ遠くなり、かつ、上下方向に連続的に変化する円弧と直線との連続で構成されるように、設計、加工しておく。
【００３１】
次に、成形型全体を冷却し、所定の温度に到達したところで、成形型を開き、成形光学素子（ガラスレンズ）を取り出す。この成形型で成形した成形品は、図１５に示すように、はみ出し部４５が、その光学素子の光学機能面周縁のどの部分においても、上下の各光学機能面から可及的に離れた位置に存在することになる。これにより、ガラスのはみ出し周辺部に近いために面精度が悪くなるというような、光学機能面への影響を最小限に抑えることができる。
【００３２】
この実施の形態のように、本発明によれば、単純な型構成で、位置決め基準面を備え、レンズの厚み精度が良く、さらに、面精度の良好なガラスモールドレンズなどの光学素子を容易に得ることができる。
【００３３】
次に、このような実施の形態で成形された光学素子について、図１６を参照して具体的に説明する。
【００３４】
この実施の形態では、光学素子のはみ出し部の上面が、成形型の上方周辺規制部材の下端面の形状を転写した湾曲形状４９となり、また、その下面が、下方周辺規制部材の上端面の形状を転写した湾曲形状５０となり、それぞれ、円弧と直線を組み合わせて用いた上下方向に変化する形状（図では、符号４８ａ〜４８ｅ、及び、４７ａ〜４７ｅの領域の連続；即ち、符号４７ａ、４７ｅ、４８ａ、４８ｅは直線部、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄは円弧部）であって、各光学機能面からできるだけ離れた位置になるように形成される。
【００３５】
なお、この形状は、スプライン曲線や自由曲線などを用いて、上方周辺規制部材３５の下端面と、下方周辺規制部材３４の上端面の形状を設計することもできるが、設計と加工にかかる手間が多くなるので、時間がかかり、コストも上がってしまう。しかしながら、円弧と直線の組み合わせを用いることで、上方周辺規制部材３５の下端面と下方周辺規制部材３４の上端面の設計が単純化でき、型の加工装置の制御も簡単になるなどのメリットが得られる。また、出来上がった図形は、上下方向に不連続な部分の無い、連続的になめらかに変化する曲線となるから、そこでの光学素子のワレ・カケが発生し難いという利点がある。
【００４９】
（第３の実施の形態）
以下、本発明の第３の実施の形態について、図３０〜図３５を参照しながら、具体的に説明する。
【００５０】
図３０は本実施の形態における反射型光学系の概略図を示している。Ｒ１から入射した光線がＲ２〜Ｒ６を内面反射し、Ｒ７から出射する。ちなみにこの光学素子はＲ１、Ｒ２は球面、Ｒ２〜Ｒ６は自由曲面で構成されている。この実施の形態におけるガラスモールド用成形型の構成は、図３３に示す様になっており、図３４と図３２は、それぞれ、本発明の成形型と、その成形品である光学素子（ガラスレンズ）を示した斜視図である。
【００５１】
ここでの成形装置は、一方の成形面を上面に有する下型２０８と、この下型２０８の外周に嵌合すると共に下型２０８の成形面より外方に膨出するガラス素材の余剰分を規制する下方周辺規制部材２１４と、他方の成形面を下面に有する上型２０９と、この上型２０９の外周に嵌合すると共に上型２０９の成形面より外方に膨出するガラス素材の余剰分を規制する上方周辺規制部材２１５とを具備している。そして、上型２０９および下型２０８の少なくとも一方を上下方向に移動させて、加熱軟化したガラス素材が成形面でプレス成形される際に、前記下方周辺規制部材２１４の上端部２１１と上方周辺規制部材２１５の下端部２１２とで形成される空間に、その余剰分２１０を流入させる構造になされている。また、ガラス素材の余剰分が流入する空間の、上下端部２１２、２１１の位置が、両成形面の端部の形状に対応して、上下方向に変化している（図３４を参照）。
【００５２】
なお、図３３、図３４において、符号２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃ，２０８ｄは、４分割された状態で成形面の各不連続平面部分を部分的に構成する下型２０８の型部材であり、また、符号２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃは、同じく３分割された上型２０９の成形面の各不連続平面部分を部分的に構成する下型の型部材である。また、前述の上方周辺規制部材２１５は、上方の成形面の周縁（これは、後述する成形光学素子の枠への取付基準面となる）を規制するものであり、また、前述の下方周辺規制部材２１４は、下方の成形面の周縁を規制するものである。
【００５３】
そして、胴型２１３の内壁には、各上下周辺規制部材２１４、２１５が摺動可能に配されている。
【００５４】
以上のように構成されたガラスモールド用成形型を用いての、反射型光学素子としてのガラスレンズの成形について、以下に説明する。
【００５５】
まず、上型２０９と下型２０８との間に、ガラス素材（ゴブ）を配し、成形型全体を加熱させて、間接的にガラス素材を所要温度まで加熱、軟化させる。ガラス素材が所定温度まで軟化した状態で、下型２０８と下方周辺規制部材２１４を固定し、上型２０９と上方周辺規制部材２１５とを、一体に下方向に移動させ、ガラス素材が、その成形されるべき光学素子の所定の厚みになる高さまで押圧し、プレス成形する。
【００５６】
この時、上方周辺規制部材２１５の下端部２１２と下方周辺規制部材２１４の上端部２１１との間には、ガラス素材のはみ出し部２１０を受け入れる空間が存在し、その空間に余剰分のガラスが流れ込み、ガラスゴブの容量バラツキの影響を受けずに、厚みが一定の成形品を得ることができる。
【００５７】
本実施の形態において、このガラス素材の、はみ出す隙間の形状は、図３２に示すように、上型２０９の型部材２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃの周縁部と上方周辺規制部材２１５が接する部分、即ち、光学素子の片方の光学機能面２０４に相当する部分と、下型２０８の型部材２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃ，２０８ｄの周縁部と下方周辺規制部材２１４が接する部分、即ち、光学素子の他方の光学機能面２０５に相当する部分との両方から、できるだけ遠くなり、かつ、上下方向に連続的に変化する円弧と直線との連続で構成されるように、設計、加工しておく（図３５参照）。
【００５８】
次に、成形型全体を冷却し、所定の温度に到達したところで、成形型を開き、成形光学素子（ガラスレンズ）を取り出す。この成形型で成形した成形品は、図３２に示すように、はみ出し部２０７が、その光学素子の光学機能面周縁のどの部分においても、上下の各光学機能面から可及的に離れた位置に存在することになる。これにより、光学素子のガラスのはみ出し周辺部に近い位置の面精度が悪くなるといった、光学機能面への影響を最小限に抑えることができる。
【００５９】
以上のように、本実施の形態によれば、単純な型構成で、位置決め基準面を備え、レンズの厚み精度が良く、さらに、面精度の良好なガラスモールドレンズなどの光学素子を容易に得ることができる。
【００６０】
次に、このような実施の形態で成形された光学素子について、図３５を参照して具体的に説明する。
【００６１】
この実施の形態では、光学素子のはみ出し部の上面が、成形型の上方周辺規制部材の下端面の形状を転写した湾曲形状２１９となり、また、その下面が、下方周辺規制部材の上端面の形状を転写した湾曲形状２２０となり、それぞれ、円弧と直線を組み合わせて用いた上下方向に変化する形状（図では、符号２１６ａ〜２１６ｅ、及び、２１８ａ〜２１８ｅの領域の連続：即ち、符号２１６ａ，２１６ｅ，２１８ａ，２１８ｅは直線部、２１６ｂ，２１６ｃ，２１６ｄ，２１８ｂ，２１８ｃ，２１８ｄは円弧部）であって、各光学機能面からできるだけ離れた位置になるように形成される。
【００６２】
なお、この形状は、スプライン曲線や自由曲線などを用いて、上方周辺規制部材２１５の下端面と、下方周辺規制部材２１４の上端面の形状を設計することもできるが、設計と加工にかかる手間が多くなるので時間がかかり、コストも上がってしまう。しかしながら、円弧と直線の組み合わせを用いることで、上方周辺規制部材２１５の下端面と下方周辺規制部材２１４の上端面の設計が単純化でき、型の加工装置の制御も簡単になるなどのメリットが得られる。また、出来上がった図形は、上下方向に不連続な部分の無い、連続的になめらかに変化する曲線となるので、そこでの光学素子のワレ・カケが発生し難いという利点がある。
【００６３】
また、図３６は参考例を示す図であり、図３６に示すようにガラスの余剰はみだし部を成形面と同じ位置にすることも可能であるが、成形面の精度に影響を及ぼすこともあり、さらに、成形面の形状が複雑な場合、下方周辺規制部材の加工も複雑になりコストアップになる。
【００６４】
また、図３８に示すようにレンズ面に回折格子を有したレンズにおいても、同様に良好な結果を得ることができた。
【００６５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようになり、上下型の周りに周辺規制部材を配し、光学素子の組み付け時における位置基準を形成するとともに、側方にはみ出した部分を備えることで、ガラス素材の容量バラツキによる成形品の厚み誤差を小さくすることができ、また、はみ出し部分の上下方向の位置を、上下型の成形面の形状に合わせて、変化させて、成形品の光学機能面から可及的に離すなどの処置により、成形品の光学機能面に対する、はみ出し部分が与える影響を、最小限に留め、良好なレンズなどの光学素子を得ることができる。
【００６６】
また、本発明では、加熱軟化したガラス素材を押圧成形する成形型において、ガラス素材の余剰分がはみ出す個所で、上下（押圧）方向の厚みを、意図的に不均一にすることにより、押圧時にガラスにかかる圧力を調整し、ガラス素材が押圧により変形して、成形型の隅部の、どの部分も同じように充填されるようにすることができる。なお、要すれば、そこで、ガラスを型の隅部まで完全に充填させず、わずかに非接触部を残して成形することなども可能となり、成形品の角部のワレ、カケを防ぐこともでき、ガラスの破片などが出ないようにして、成形型をクリーニングする回数を減らすことなどもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のガラスモールド用成形型の構成断面図である。
【図２】従来の別のガラスモールド用成形型の構成断面図である。
【図３】従来の更に別のガラスモールド用成形型の構成断面図である。
【図４】同じく、上面から見た構成断面図である。
【図５】従来の他のガラスモールド用成形型の構成断面図である。
【図６】この成形型での、従来のガラスモールドレンズの断面図である。
【図７】同じく、斜視図である。
【図８】従来の更に他のガラスモールド用成形型の構成断面図である。
【図９】この成形型での、従来のガラスモールドレンズの断面図である。
【図１０】同じく、斜視図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態における成形型の構成断面図である。
【図１２】同じく、斜視図である。
【図１３】本発明に係わるガラスモールドレンズの理想パターンを示す斜視図である。
【図１４】本発明との比較における従来例のガラスモールドレンズの斜視図である。
【図１５】本発明に係わるガラスモールドレンズの斜視図である。
【図１６】同じく、側面図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態における成形型の構成断面図である。
【図１８】これに対応する従来のガラスモールド用成形型の分解斜視図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態における成形型の分解斜視図である。
【図２０】図１８の成形型を用いて成形したガラスモールドレンズの斜視図である。
【図２１】図１９の成形型を用いて成形したガラスモールドレンズの斜視図である。
【図２２】本発明の第２の実施の形態におけるプレス過程を示した型の構成断面図である。
【図２３】同じく、成形時のプレス過程（次段）を示した型の構成断面図である。
【図２４】同じく、成形時のプレス過程（第３段）を示した型の構成断面図である。
【図２５】同じく、成形時のプレス過程（終段）を示した型の構成断面図である。
【図２６】図２４の切断面１４０における断面図である。
【図２７】図２４の切断面１４１における断面図である。
【図２８】図２５の切断面１４０における断面図である。
【図２９】図２５の切断面１４１における断面図である。
【図３０】第３の実施の形態に係わる反射型光学系の概略図である。
【図３１】第３の実施の形態と比較するための従来のガラスモールドレンズの斜視図である。
【図３２】第３の実施の形態に係わるガラスモールドレンズの斜視図である。
【図３３】第３の実施の形態における成形型の構成断面図である。
【図３４】第３の実施の形態における成形型の斜視図である。
【図３５】第３の実施の形態に係わるガラスモールドレンズの側面図である。
【図３６】ガラスモールドレンズの別形態の斜視図である。
【図３７】第４の実施の形態におけるガラスモールドレンズの斜視図である。
【図３８】レンズ面に回折格子を有するレンズを示す図である。
【符号の説明】
１ ガラス素材（ガラスゴブ）
２ 下型
３ 上型
４ 胴型
５ ガラスはみ出し部（余剰分）
６ 下型
７ 上型
８ 胴型
９ ガラスはみ出し部（余剰分）
１０Ｌ、１０Ｒ スライドコア
１１Ｌ、１１Ｒ アクチュエータ
１２ 下型
１３ 上型
１４ 下型
１５ 上型
１６ 胴型
１７ 側面規制部
１８ はみ出し部
１９ 位置基準部
２０ はみ出し部
２１ 下型
２２ 上型
２３ 下方周辺規制部材
２４ 上方周辺規制部材
２５ 胴型
２６ はみ出し部
２７ 下方周辺規制部
２８ 上方周辺規制部
２９ はみ出し部
３０ 位置基準部
３１ 位置基準部
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ 型部材
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ 型部材
３４ 水平位置規制部材
３５ 水平位置規制部材
３６ 胴型
３７ はみ出し部
３８ 位置規制部
３９ 位置規制部
４３ はみ出し部
４１ 側面
４２ 側面
４３ 光学機能面
４４ 光学機能面
４５ 光学機能面
４６ はみ出し部
４７ａ、４７ｅ 直線部
４７ｂ、４７ｃ、４７ｄ 円弧部
４８ａ、４８ｅ 直線部
４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ 円弧部
４９ 湾曲形状
５０ 湾曲形状
１３２ 上型固定プレート
１３３ 下型固定プレート
１３４ 上型
１３５ 下型
１３６ 上方周辺規制部材
１３７ 下方周辺規制部材
１３８ はみ出し部
１３９ ガラス素材
１４０ 断面
１４１ 断面
１４２ 個所（最初にガラスが接触する部分）
１４３ 個所（後からガラスが接触する部分）
１４４ 規制面
Ｒｉ 面
Ａ 基準軸
２０１ はみ出し部
２０２，２０３ 側面
２０４，２０５，２０６ 光学機能面
２０７ はみ出し部
２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃ，２０８ｄ 型部材
２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃ 型部材
２１０ はみ出し部
２１１，２１２ 位置規制部
２１３ 胴型
２１４，２１５ 水平位置規制部材
２１６ａ，２１６ｅ 直線部
２１６ｂ，２１６ｃ，２１６ｄ 円弧部
２１８ａ，２１８ｄ 直線部
２１８ｂ，２１８ｃ，２１８ｄ 円弧部
２１９，２２０ 湾曲形状
２２１，２２２ はみ出し部
２２３，２２４ 光学機能面
Claims (4)
- ガラス素材を加熱軟化して、上型と下型により押圧することで、上型及び下型の成形面の縁により定まる光学素子の外周部の肉厚が外周に沿って変化している、少なくとも一方の成形面が非軸対称形状である光学素子を成形加工する成形装置において、
一方の成形面を上面に有する下型と、
この下型の外周に嵌合すると共に下型の成形面より外方に膨出するガラス素材の余剰分を規制する下方周辺規制部材と、
他方の成形面を下面に有する上型と、
この上型の外周に嵌合すると共に上型の成形面より外方に膨出するガラス素材の余剰分を規制する上方周辺規制部材とを具備し、
前記上型および下型の少なくとも一方を、上下方向に移動させて、加熱軟化したガラス素材が成形面でプレス成形される際に、前記下方周辺規制部材の上端部と上方周辺規制部材の下端部とで形成される空間に、その余剰分を流入する構造にすると共に、前記ガラス素材の余剰分が流入する前記空間の、上下端部の位置が、前記上下型の両成形面の縁から可及的に離れるように、上下方向に変化していることを特徴とする光学素子の成形装置。 - 前記両周辺規制部材の上下端部が、連続する円弧と直線との組み合わせで、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装置。
- 前記両周辺規制部材の上下端部が、上下方向に不連続な部分のない連続的になめらかに変化する曲線からなることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の成形装置。
- 一方の成形面を上面に有する下型と、この下型の外周に嵌合すると共に下型の成形面より外方に膨出するガラス素材の余剰分を規制する下方周辺規制部材と、他方の成形面を下面に有する上型と、この上型の外周に嵌合すると共に上型の成形面より外方に膨出するガラス素材の余剰分を規制する上方周辺規制部材とにより形成される空間に、ガラス素材を供給し、前記上型と下型により押圧することで、上型及び下型の成形面の縁により定まる光学素子の外周部の肉厚が外周に沿って変化している、少なくとも一方の成形面が非軸対称形状である光学素子を成形加工する光学素子の成形方法であって、
前記下方周辺規制部材の上端部と上方周辺規制部材の下端部とで形成される空間は、前記上下型の両成形面の縁から可及的に離れるように上下方向に変化しており、前記上型および下型の少なくとも一方を上下方向に移動させることで、前記下方周辺規制部材の上端部と上方周辺規制部材の下端部とで形成される空間に前記ガラス素材の余剰分を流入させながら、加熱軟化した前記ガラス素材をプレス成形することを特徴とする光学素子の成形方法。
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