JP4488311B2 - 光学素子の成形方法及び成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学素子の成形方法及び成形装置に関し、特に、光学素子素材とこれを収容する一の金型の形状が、凸面又は凹面といった曲面と曲面の関係を有する場合でも、前記光学素子を前記金型の中央に正確に位置決め（センタリング）することができる光学素子の成形方法及び成形装置に関する。

従来からガラスボール状やゴブ状といった、外形が球面又は非球面等の光学素子素材が用いられているが、このような光学素子素材によって凸又は凹レンズなどを型成形する場合には、該光学素子素材が凹又は凸面からなる型面を転がってしまい、正確なセンタリングができなかった。

そこで、特開２００１−１０８２６号では、下型の型面に硝材を介してガラスボール状の光学素子素材を載置するとともに、前記硝材に除電エアを吹き付けることにより、除電とセンタリングを同時に行う光学素子の成形方法及び成形装置が提案されている。
特開２００１−１０８２６号公報（段落番号［００１１］〜［００１９］，図１）

ところが、上述した従来の光学素子の成形方法及び成形装置では、型面が凹面の場合にはガラスボール状の光学素子素材を硝材により位置決めすることができるが、型面が凸面の場合には、ガラスボール状やゴブ状といった外形が球面又は非球面等の光学素子素材を位置決めすることができないという問題があった。

このため、型面が凸面の場合には、これにより成形される最終成形品と近似した凹面を研磨加工した高価な近似形状素材を用意しなければならず、簡単な加工でコストが安く、体積がコントロールしやすいガラスボール状やゴブ状の光学素子素材を使用することができないという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、光学素子素材とこれを収容する一の金型の形状が、凸面又は凹面といった曲面と曲面の関係を有する場合でも、前記光学素子を前記金型の中央に正確に位置決めすることができる光学素子の成形方法及び成形装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る光学素子の成形方法は、光学素子素材とこれを収容する一の金型の形状が、凸面又は凹面といった曲面と曲面の関係を有する場合の光学素子の成形方法であって、
前記一の金型内に前記光学素子素材を収容し、該光学素子素材を、少なくとも前記一の金型の型面上を進退可能な位置決め部材によって保持する位置決め工程と、
前記位置決め工程の後に、前記一の金型と対応する他の金型を型閉めし、両金型が相対接近する過程において、前記他の金型を前記位置決め部材に当接させることにより、該位置決め部材を後退させつつ、前記光学素子素材の成形を行う成形工程と、を含むようにしてある。

好ましくは、前記位置決め工程において、前記光学素子素材と前記一の金型の型面が非接触状態となるように、該光学素子素材を前記位置決め部材に保持させるようにする。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る光学素子の成形装置は、光学素子素材とこれを収容する一の金型の形状が、凸面又は凹面といった曲面と曲面の関係を有する場合に用いる光学素子の成形装置であって、前記一の金型内に収容した前記光学素子素材を保持する、少なくとも前記一の金型の型面上を進退可能な位置決め部材を備え、前記位置決め部材は、前記一の金型と対応する他の金型を型閉めし、両金型が相対接近する過程において、前記他の金型に当接されることにより後退する構成としてある。

好ましくは、前記一の金型と、該一の金型に対応する他の金型と、これら一と他の金型を相互に対向させた状態で保持する筒状のスリーブと、該スリーブの側壁から筒内に貫挿され、少なくとも前記一の金型の型面上を進退可能な前記位置決め部材とを備えた構成とする。

好ましくは、前記位置決め部材の先端にガイド傾斜面を設け、前記一の金型と、これに対応する他の金型とを相対接近させたときに、前記他の金型が前記ガイド傾斜面に当接して押し出し、前記位置決め部材を後退させる構成とする。

好ましくは、前記スリーブの側壁の肉厚を、該スリーブの筒内に突出する前記位置決め部材の突出長より大きくした構成とする。

本発明に係る光学素子の成形方法及び成形装置によれば、光学素子素材と成形型の形状が曲面と曲面の関係であっても、曲面状型面に前記光学素子素材を位置決めすることができ、光学素子素材を成形品と近似形状に加工することなく、汎用のガラスボールやゴブ形状の光学素子素材をそのまま利用して凸面又は凹面を有する光学素子を型成形することができる。

以下、本発明の実施形態に係る光学素子の成形方法及び成形装置について図面を参照しつつ説明する。
まず、本発明の第１実施形態に係る光学素子の成形方法及び成形装置について、図１〜図３を参照しつつ説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る成形装置を示す分解斜視図であり、図２は本成形装置の組立状態を示す斜視図である。また、図３は本成形装置の成形時における位置決め手段の動作を示す部分拡大図である。

図１において、本実施形態に係る成形装置１は、ガラスボールである光学素子素材Ｍから、上面及び下面にそれぞれ球欠面を有する両凹レンズをプレス成形するためのものであり、同図の上から順に、上型（他の金型）１０と、スリーブ２０と、三つの位置決め部材３０，３０，３０と、第１下型４０と、第２下型５０とで構成してある。以下、説明の便宜上、上型１０，第１下型（一の金型）４０，第２下型５０，スリーブ２０及び各位置決め部材３０の順に各構成要素について説明する。

上型１０は、成形品たる前記両凹レンズの一側球欠面を形成するためのものであり、図示しないプレス機の上部ベースによりプレス可能に構成してある。該上型１０は、円板状の基板部１１に、これと同心円かつ直径が二段階に小さくなる円柱状の段差部１２，１３
を有し、最下段の段差部１３の下端面に、前記球欠面を成形するための凸状型面１４が設けてある。

また、凸状型面１４の外縁には、当接縁部１５が形成してある。該当接縁部１５は、光学素子素材Ｍの成形時において、各位置決め部材３０を後退させる重要な働きをするが、これについては後に詳述する。

第１下型４０は、成形品たる前記両凹レンズの他側球欠面を形成するためのものであり、前記上型１０とセンタリングした状態で前記プレス機の下部ベースに載置又は固定してある。該第１下型４０は、前記上型１０の基板部１１と同径の円板状の基板部４１の中心に、同じく前記上型１０の段差部１２と同径の段差部４２を形成した構成としてある。該段差部４２の上面中心には、前記球欠面を形成するための凸状型面４３が設けてある。

第２下型５０は、前記上型１０と下型４０の間に配置され、成形品たる前記両凹レンズの側面を形成するためのものである。該第２下型５０は、前記上型１０と下型４０の各段差部１２，４２と同じ外径の環状部材であり、その内周面には、各凸状型面１４，４３とほぼ同じ内径の環状型面５１が設けてある。

スリーブ２０は厚肉の円筒状部材であり、前記上型１０と第１下型４０及び第２下型５０を相互に所定の配置に組み合わせた状態で保持し、成形品たる前記両凹レンズの型全体を形成するものである。すなわち、該スリーブ２０の上下端面は、前記上型１０及び第１下型４０の各基板部１１，４１と同径の当接面２０ａ，２０ｂとなっており、また、該スリーブ２０の筒内径は、前記上型１０，第１下型４０の各段差部１２，４２及び第２下型５０の各外径とほぼ同じ内径となっている。

また、スリーブ２０の高さ方向のほぼ中間には、ほぼ水平な断面矩形の三つの挿通孔２１，２１，２１が形成してある。各挿通孔２１は、スリーブ２０の中心軸に向かって１２０°間隔で放射状に形成してあり、それぞれに三つの位置決め部材３０が摺動自在に挿入保持される。

ここで、本実施形態では、図３に示すように、スリーブ２０の壁厚Ｌ1を、各挿通孔２
１に挿入した位置決め部材３０の突出長Ｌ2よりも大きくしてある。これにより、後述す
る各位置決め部材３０の後退動作を確実なものとしている。

各位置決め部材３０は、第１下型４０の凸状型面４３上にガラスボールである光学素子素材Ｍを位置決め（センタリング）するためのものであり、前記スリーブ２０の挿通孔２１とほぼ同じ寸法の断面矩形の本体部３１を有する。

該本体部３１の先端には、光学素子素材Ｍの成形時において、前記上型１０の当接縁部１５が当接するガイド傾斜面３２ａと、光学素子素材Ｍに当接する保持垂直面３２ｂとが形成してある。

また、本体部３１の後端には、矩形ブロック状のストッパ部３３が設けてある。該ストッパ部３３は、位置決め部材３０を挿通孔２１に貫挿したとき、スリーブ２０の外壁面に当接して該位置決め部材３０の挿入を規制し、その保持垂直面３２ｂを初期位置に配置する。すなわち、第１下型４０の凸状型面４３の中心上に概念的に光学素子素材Ｍの直径＋数μｍの円を仮想し、ストッパ部３３がスリーブ２０の外壁面に当接するまで、各位置決め部材３０を挿通孔２１に貫挿したときに、それぞれの保持垂直面３２ｂが、前記仮想円に点接触するような位置に設定してある。

次に、上記構成からなる成形装置１を用いた本光学素子の成形方法の実施形態について、同じく図１〜図３を参照しつつ説明する。

まず、本成形装置１の組み立てについて説明すると、図１において、第１下型４０の段差部４２上に第２下型５０を載置して、これら段差部４２と第２下型５０とをその筒内に挿入しつつ、スリーブ２０を第１下型４０の基板部４１上に載置する。そして、スリーブ２０の各挿入孔２１に各位置決め部材３０をそれぞれ貫挿し、図２に示す組立状態にする（これを以下、組立体という）。

次いで、ガラスボールである光学素子素材Ｍを第１下型４０の凸状型面４３上に載置する。このとき、凸状型面４３のおよそ中心を狙って光学素子素材Ｍを落下させれば、該光学素子素材Ｍが、各位置決め部材３０のガイド傾斜面３２ａにより凸状型面４３の中心に案内され、各保持垂直面３２ｂが、該光学素子素材Ｍの赤道付近に三方向から接触して正確に位置決め（センタリング）される。

次いで、前記組立体と上型１０とを図示しないヒータにより加熱し、これらが所定温度に達したときに両者を型閉めする。すると、図３に示すように、上型１０の凸状型面１４と第１下型４０の凸状型面４３との接近に伴って、該上型１０の当接縁部１５が、各位置決め部材３０のガイド傾斜面３２ａ上を摺動しながら外側に押し出し、各位置決め部材３０を段差部１３より外側の空間まで後退させる。

その後、上型１０の基板部１１とスリーブ２０の当接面２０ａとが当接したところで、上面及び下面にそれぞれ球欠面を有する両凹レンズのプレス成形が完了する。
このような本実施形態の光学素子の成形方法及び成形装置によれば、ガラスボールである光学素子素材Ｍを、第１下型４０の凸状型面４３の中心に精度よく位置決め（センタリング）することができるので、従来のような近似形状に加工した高価な光学素子素材を用いなくとも、安価なガラスボールをそのまま用いて、高精度な両凹レンズをプレス成形により製造することができる。

また、各位置決め部材３０の先端にガイド傾斜面３２ａを設け、光学素子素材Ｍの成形時において、これらガイド傾斜面３２ａに上型１０の当接縁部１５を当接させることにより、これと連動して各位置決め部材３０を自動的に後退させることができる。
さらに、スリーブ２０の壁厚Ｌ1を、各挿通孔２１に挿入した位置決め部材３０の突出
長Ｌ2よりも大きくしてあるので、各位置決め部材３０が挿通孔２１にガタつくことなく
安定した状態で保持され、これにより、上型１０の当接縁部１５の下方向に向かう押圧力が、各位置決め部材３０に対して常に水平方向に作用し、各位置決め部材３０を確実に後退させることができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る光学素子の成形方法及び成形装置について、図４を参照しつつ説明する。図４は本成形装置の成形時における位置決め手段の動作を示す部分拡大図である。なお、以下の実施形態において、上述した第１実施形態と同様の箇所については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図４において、本実施形態に係る成形装置２は、スリーブ２０に断面円形の外側に下降傾斜する挿通孔２２，２２，２２を設け、各挿通孔２２にピン状の位置決め部材６０，６０，６０をそれぞれ挿入した構成となっている。
各位置決め部材６０は、前記スリーブ２０の挿通孔２２とほぼ同じ寸法の断面円形の本体部６１を有する。該本体部６１は、軽量かつ細身の丸棒状となっており、先端に半球状の保持面６２が、後端に矩形ブロック状のストッパ部６３が設けてある。

ストッパ部６３は、位置決め部材６０を挿通孔２２に貫挿したとき、スリーブ２０の外壁面に当接して該位置決め部材６０の挿入を規制し、その保持面６２を初期位置に配置する。第１実施形態と同様に、第１下型４０の凸状型面４３の中心上に概念的に光学素子素材Ｍの直径−数μｍの円を仮想し、ストッパ部６３がスリーブ２０の外壁面に当接するまで、各位置決め部材６０を挿通孔２２に貫挿したときに、それぞれの保持面６２が、前記仮想円に点接触するような位置に設定してある。

なお、本実施形態では、第１実施形態の如き第２下型５０は存在せず、光学素子素材Ｍの側面の成形は行われない。

次に、上記構成からなる成形装置２を用いた本光学素子の成形方法の実施形態について、同じく図４を参照しつつ説明する。

まず、第１実施形態と同様に、第１下型４０の基板部４１（図１参照）にスリーブ２０を載置するとともに、該スリーブ２０の各挿通孔２２に三つのストッパ部６３をそれぞれ貫挿して組み立てる（以下、組立体という）。

次いで、ガラスボールである光学素子素材Ｍを第１下型４０の凸状型面４３上に載置する。すると、各位置決め部材６０の保持面６２が、光学素子素材Ｍの赤道より下側に下斜め三方向から点接触して、正確に位置決め（センタリング）される。これにより、本成形装置１が図２に示すような組立体を構成する。

次いで、前記組立体と上型１０とを図示しないヒータにより加熱し、これらが所定温度に達したときに両者を型閉めする。すると、上型１０の凸状型面１４と第２下型４０の凸状型面４３との接近に伴って光学素子素材Ｍがプレス成形され、変形して外側に押し出された光学素子素材Ｍが、保持面６２を介して各位置決め部材６０を段差部１３より外側の空間まで後退させる。

その後、上型１０の基板部１１とスリーブ２０の当接面２０ａとが当接したところで（図１参照）、両凹レンズのプレス成形が完了する。

このような光学素子の成形方法及び成形装置によれば、第１実施形態と同様に、ガラスボールである光学素子素材Ｍを、第１下型４０の凸状型面４３の中心に精度よく位置決めすることができるのみならず、各位置決め部材６０を変形した光学素子素材Ｍによって自動的に後退させることができる。これにより、上型１０の当接縁部１５を各位置決め部材６０に当接させずに後退させることができ、第１下型４０と各位置決め部材６０の減耗防止による長寿命化を図ることができる。

次に、本発明の第３実施形態に係る光学素子の成形方法及び成形装置について、図５及び図６を参照しつつ説明する。図５は本発明の第３実施形態に係る成形方法及びこれを実施するための成形装置の組立状態を示す斜視図である。また、図６は本成形装置の成形時における位置決め手段の動作を示す部分拡大図である。なお、以下の実施形態において、上述した第１実施形態と同様の箇所については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

これら図面において、本実施形態に係る成形装置３は、断面矩形の押さえブロック７１と保持球体７２とからなる三つの位置決め部材７０，７０，７０を備え、各保持球体７２によって、ガラスボールである光学素子素材Ｍを、第１下型４０の凸状型面４３の中心に位置決めする構成としてある。

押さえブロック７１は、正面に凹面部７１ａが形成してあるとともに、背面にストッパ部７１ｂが設けてある。一方、保持球体７２は、押さえブロック７１の高さより若干小さい直径の金属球又はセラミック球である。

一方、スリーブ２０には、ほぼ水平な断面矩形の三つの挿通孔２３，２３，２３が形成してある。各挿通孔２３におけるスリーブ２０の内径側には、保持球体７２の直径とほぼ等しい高さの段差部２３ａが形成してある。

図５に示すように、第１下型４０の基板部４１にスリーブ２０を載置して、該スリーブ２０の各挿通孔２２に保持球体７２，押さえブロック７１の順序でこれらを入れ込むと、ストッパ部７１ｂがスリーブ２０の外壁面に当接したところで、押さえブロック７１が保持球体７２を初期位置に配置する。すなわち、第１下型４０の凸状型面４３の中心上に概念的に光学素子素材Ｍの直径＋数μｍの円を仮想し、ストッパ部７１ｂがスリーブ２０の外壁面に当接するまで、各押さえブロック７１を挿入すると、各保持球体７２が、前記仮想円に点接触するような位置に設定してある。

次に、上記構成からなる成形装置３を用いた本光学素子の成形方法の実施形態について、同じく図５及び図６を参照しつつ説明する。
まず、第１実施形態と同様に、第１下型４０の基板部４１にスリーブ２０を載置するとともに、該スリーブ２０の各挿通孔２３に三組の保持球体７２，押さえブロック７１の順序でこれらを入れ込み、図５に示す組立体を構成する。

次いで、ガラスボールである光学素子素材Ｍを第１下型４０の凸状型面４３上に載置する。すると、各保持球体７２が、光学素子素材Ｍの赤道付近に三方向から点接触して正確に位置決め（センタリング）される。
次いで、前記組立体と上型１０とを図示しないヒータにより加熱し、これらが所定温度に達したときに両者を型閉めする。すると、上型１０の凸状型面１４と第２下型４０の凸状型面４３との接近に伴って光学素子素材Ｍがプレス成形され、変形して外側に押し出された光学素子素材Ｍが、保持球体７２及び押さえブロック７１を段差部１３より外側の空間まで後退させる。

その後、上型１０の基板部１１とスリーブ２０の当接面２０ａとが当接したところで（図１参照）、両凹レンズのプレス成形が完了する。
このような光学素子の成形方法及び成形装置によれば、第１実施形態と同様に、ガラスボールである光学素子素材Ｍを、第１下型４０の凸状型面４３の中心に精度よく位置決めすることができるのみならず、第２実施形態と同様に、各位置決め部材７０を構成する保持球体７２及び押さえブロック７１を変形した光学素子素材Ｍによって自動的に後退させることができる。これにより、上型１０の当接縁部１５を各位置決め部材７０に当接させなくとも、これら各位置決め部材７０を後退させることができ、第１下型４０と各位置決め部材７０の減耗防止による長寿命化を図ることができる。

これに加え、本実施形態の光学素子の成形方法及び成形装置によれば、光学素子素材Ｍに接触するのが三つの保持球体７２のみなので、長年の使用で劣化したこれら保持球体７２を交換するだけで、押さえブロック７１は半永久的に使用することができる。
次に、本発明の第４実施形態に係る光学素子の成形方法及び成形装置について、図７及び図８を参照しつつ説明する。図７は本発明の第４実施形態に係る成形装置の組立状態を示す斜視図である。図８は本成形装置の成形時における位置決め手段の動作を示す部分拡大図である。なお、以下の実施形態において、上述した第１実施形態と同様の箇所については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図７において、本実施形態の成形装置４は、異なる構成の第１及び第２位置決め手段８０，９０により二方向から、ガラスボールである光学素子素材Ｍを、第１下型４０の凸状型面４３の中心に位置決めする構成としてある。
第１及び第２位置決め部材８０，９０は、第１実施形態における位置決め部材３０と同様、断面矩形の本体部８１，９１を有し、その先端にガイド傾斜面８２，９２を形成するとともに、その後端に矩形ブロック状のストッパ部８３，９３を設けた構成としてある。但し、第１位置決め部材８０と異なって、第２位置決め部材９０の両側下端には、支持片９４，９４が設けてある。各支持片９４の先端には、本体部９１の先端から外側に向かって傾斜する保持縁９４ａが形成してある。

また、スリーブ２０には、ほぼ水平な断面矩形の二つの挿通孔２４，２５が形成してある。第１位置決め部材８０を挿通するための挿通孔２４は、本体部８１とほぼ同じ縦横寸法となっている。一方、第２位置決め部材９０を挿通するための挿通孔２５は、本体部９１と同じ高さで、該本体部９１と両支持片９４，９４を合計した横幅となっている。

図７に示すように、第１下型４０の基板部４１にスリーブ２０を載置して、該スリーブ２０の各挿通孔２４，２５に第１及び第２位置決め部材８０，９０を貫挿すると、ストッパ部８３，９３がスリーブ２０の外壁面に当接したところで、各ガイド傾斜面８２，９２及び保持縁９４ａ，９４ａを初期位置に配置する。

すなわち、第１下型４０の凸状型面４３の中心上に概念的に光学素子素材Ｍの直径−数μｍの円を仮想し、各ストッパ部８３，９３がスリーブ２０の外壁面に当接するまで、各位置決め部材８０，９０を各挿通孔２４，２５に貫挿したときに、各ガイド傾斜面８２，９２及び保持縁９４ａ，９４ａが、前記仮想円に点接触するような位置に設定してある。

また、このような各ガイド傾斜面８２，９２及び保持縁９４ａ，９４ａの初期位置は、光学素子素材Ｍを第１下型４０の凸状型面４３の中心上に位置決めする位置でもあるが、本実施形態では、図８に示すように、各ガイド傾斜面８２，９２及び保持縁９４ａ，９４ａが、光学素子素材Ｍの赤道付近に二方向から三点で接触し、該光学素子素材Ｍと第１下型４０の凸状型面４３との間に間隙Ｓを形成する構成としてある。

なお、このような光学素子素材Ｍと第１下型４０との間に間隙Ｓを形成する構成は、第４実施形態に限らず、第１〜第３実施形態に係る光学素子の成形方法及び成形装置にも適用することができる。

次に、上記構成からなる成形装置４を用いた本光学素子の成形方法の実施形態について、同じく図７及び図８を参照しつつ説明する。

まず、第１実施形態と同様に、第１下型４０の基板部４１にスリーブ２０を載置するとともに、該スリーブ２０の各挿通孔２４，２５に第１及び第２位置決め部材８０，９０を貫挿し、図８に示す組立体を構成する。

次いで、ガラスボールである光学素子素材Ｍを第１下型４０の凸状型面４３上に載置する。このとき、凸状型面４３のおよそ中心を狙って光学素子素材Ｍを落下させれば、該光学素子素材Ｍが、第１及び第２位置決め部材８０，９０のガイド傾斜面８２，９２により凸状型面４３の中心に案内され、各ガイド傾斜面８２，９２及び保持縁９４ａ，９４ａが、該光学素子素材Ｍの赤道付近に二方向から三点で接触し、該光学素子素材Ｍと第１下型４０の凸状型面４３との間に間隙Ｓを形成しつつ、該光学素子素材Ｍが、第１下型４０の凸状型面４３上の中心に正確に位置決めされる。

次いで、前記組立体と上型１０とを図示しないヒータにより加熱し、これらが所定温度に達したときに両者を型閉めする。すると、上型１０の凸状型面１４と第２下型４０の凸状型面４３との接近に伴って光学素子素材Ｍがプレス成形され、変形して外側に押し出された光学素子素材Ｍが、第１及び第２位置決め部材８０，９０を段差部１３より外側の空間まで後退させる。

その後、上型１０の基板部１１とスリーブ２０の当接面２０ａとが当接したところで（図１参照）、両凹レンズのプレス成形が完了する。
このような光学素子の成形方法及び成形装置によれば、第１実施形態と同様に、ガラスボールである光学素子素材Ｍを、第１下型４０の凸状型面４３の中心に精度よく位置決めすることができるのみならず、第２実施形態と同様に、第１及び第２位置決め部材８０，９０を変形した光学素子素材Ｍによって自動的に後退させることができる。これにより、上型１０の当接縁部１５をこれら第１及び第２位置決め部材８０，９０に当接させずに後退させることができ、第１下型４０と第１及び第２位置決め部材８０，９０の減耗防止による長寿命化を図ることができる。

これに加え、本実施形態の光学素子の成形方法及び成形装置によれば、前記組立体と上型１０とを前記ヒータで加熱するときに、光学素子素材Ｍを、第１下型４０の凸状型面４３と非接触状態にすることができるので（図８の間隙Ｓを参照）、凸状型面４３との接触により生じる該光学素子素材Ｍの揮発成分を原因とする成形品及び金型の曇りを防止することができる。

次に、本発明の第５実施形態に係る光学素子の成形方法及び成形装置について、図９、図１０（ａ），（ｂ）及び図１１を参照しつつ説明する。図９は本発明の第５実施形態に係る成形装置の組立状態を示す部分断面斜視図である。図１０（ａ），（ｂ）は上記成形装置に光学素子素材を位置決めした状態を示す部分断面斜視図である。図１１は上記成形装置に光学素子素材を位置決めした後の動作を示す部分断面斜視図である。なお、以下の実施形態において、上述した第１実施形態と同様の箇所については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第１〜第４実施形態では、上型１０を下型４０に向かって移動させる動作に連動して各位置決め部材を自動的に後退させていたが、本実施形態では、上型１０の移動に連動することなく、各位置決め部材１００を後退させ、スリーブ２０から抜き取るようにした。すなわち、本実施形態では、位置決めされた光学素子素材Ｍを上型１０と下型４０とで挟持した時点で、各位置決め部材１００をスリーブ２０から抜き取るようにした。

本実施形態の各位置決め部材１００は、保持面１０２を有する小径円柱状のピン部材に、これよりも大径円柱状のストッパ部１０３を連成した構成としてあり、第１実施形態の位置決め部材３０の如きガイド傾斜面３２ａは形成していない。

次に、上記構成からなる成形装置５を用いた本光学素子素材の成形方法の実施形態について、同じく図９、図１０（ａ），（ｂ）及び図１１を参照しつつ説明する。

まず、第１実施形態と同様に、下型４０の基板部４１（図９参照）にスリーブ２０を載置するとともに、該スリーブ２０の各挿通孔２１に三つの位置決め部材１００をそれぞれ貫挿して組み立てる（以下、組立体という）。このとき、各位置決め部材１００のストッパ１０３は、スリーブ２０の外周面に当接することで位置決めされている。

次いで、ガラスボールである光学素子素材Ｍを下型４０の凸状型面４３上に載置する。すると、光学素子素材Ｍは、各位置決め部材１００の保持面１０２によって、三方向から点接触で保持され、正確に位置決め（センタリング）される。これにより、図９に示す組立体を構成する。

そして、位置決めされた状態の光学素子素材Ｍを上型１０と下型４０とで挟持して動かなくした後に、各位置決め部材１００を後退させ、スリーブ２０から抜き取る。各位置決め部材１００の抜き取りは、例えば、各位置決め部材１００のストッパ部１０３を図示しないアーム又は手で掴むことにより行えばよい。

なお、本実施形態では、光学素子素材Ｍを各位置決め部材１００で位置決めした後に、上型１０をスリーブ２０に挿入し、光学素子素材Ｍを上型１０と下型４０とで挟持していたが、光学素子素材Ｍをスリーブ２０内で上型１０と下型４０とで挟持した後（この時点では、光学素子部材Ｍはずれた状態にある）に、光学素子部材Ｍを上型１０と下型４０とで挟持したまま、各位置決め部材１００をスリーブ２０内に挿入し、光学素子素材Ｍを位置決めしてもよい。

次いで、前記組立体と上型１０とを図示しないヒータにより加熱し、これらが所定温度に達したときに両者を型閉めする。その後、上型１０の基板部１１とスリーブ２０の当接面２０ａとが当接したところで、両凹レンズのプレス成形が完了する。

このような本実施形態の光学素子の成形方法及び成形装置によれば、第１実施形態と同様に、ガラスボールである光学素子素材Ｍを、下型４０の凸状型面４３の中心に精度よく位置決めすることができるのみならず、上型１０、下型４０及び光学素子素材Ｍの形状の組み合わせが不安定でない場合は、プレス成形前の１回の位置決めだけで成形可能となり、前記組立体と上型１０の移動毎に位置決めの必要がなくなるため、安価に成形品の生産をすることができる。

なお、本発明の光学素子の成形方法及び成形装置は、上述した各実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した各実施形態では、ガラスボールである光学素子素材Ｍから、上面及び下面にそれぞれ球欠面を有する両凹レンズをプレス成形する場合について説明したが、これに限らず、本発明の光学素子の成形方法及び成形装置は、光学素子素材と成形型の形状が曲面と曲面の関係の場合、例えば、ガラスボール状の光学素子素材から凸面レンズを型成形する場合，ゴブ形状の光学素子素材から凸面又は凹面レンズを型成形する場合などにも広く適用することができる。

また、上述した各実施形態では、光学素子素材Ｍを複数の位置決め部材により三方向又は二方向から保持する場合を例示したが、これに限定されるものではなく、四つ以上の位置決め部材によって光学素子素材Ｍを四方向から保持することも可能であり、さらに、図７に示す成形装置４の中心軸を第２位置決め部材９０側に傾ければ、該第二位置決め部材９０のみで一方向から光学素子素材Ｍを保持することも可能である。この場合は、第１位置決め部材８０を省略することができる。

本発明の第１実施形態に係る成形装置を示す分解斜視図であり、 本成形装置の組立状態を示す斜視図である。 本成形装置における位置決め手段の動作を示す部分拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る成形装置における位置決め手段の動作を示す部分拡大図である。 本発明の第３実施形態に係る成形装置の組立状態を示す斜視図である。 本成形装置における位置決め手段の動作を示す部分拡大図である。 本発明の第４実施形態に係る成形装置の組立状態を示す斜視図である。 本成形装置における位置決め手段の動作を示す部分拡大図である。 本発明の第５実施形態に係る成形装置の組立状態を示す部分断面斜視図である。 同図（ａ），（ｂ）は上記成形装置に光学素子素材を位置決めした状態を示す部分断面斜視図である。 上記成形装置に光学素子素材を位置決めした後の動作を示す部分断面斜視図である。

符号の説明

１ 成形装置
１０ 上型（他の金型）
１１ 基板部
１２，１３ 段差部
１４ 凸状型面
１５ 当接縁部
２０ スリーブ
２０ａ，２０ｂ 当接面
２１ 挿通孔
３０ 位置決め部材
３１ 本体部
３２ａ ガイド傾斜面
３２ｂ 保持垂直面
３３ ストッパ部
４０ 第１下型（一の金型）
４１ 基板部
４２ 凸状型面
５０ 第２下型
５１ 環状型面
Ｍ 光学素子素材
２ 成形装置
２２ 挿通孔
６０ 位置決め部材
６１ 本体部
６２ テーパー面
６３ ストッパ部
３ 成形装置
２３ 挿通孔
２３ａ 当接部
７０ 位置決め部材
７１ 押さえブロック
７１ａ 凹面部
７１ｂ ストッパ部
７２ 保持球体
４ 成形装置
２４ 第１挿通孔
２５ 第２挿通孔
８０ 第１位置決め部材
８１ 本体部
８２ ガイド傾斜面
８３ ストッパ部
９０ 第２位置決め部材
９１ 本体部
９２ ガイド傾斜面
９３ ストッパ部
９４ 支持片
９４ａ 保持縁
１００ 位置決め部材
１０２ 保持面
１０３ ストッパ部
Ｓ 間隙

Claims (6)

1. 光学素子素材とこれを収容する一の金型の形状が、凸面又は凹面といった曲面と曲面の関係を有する場合の光学素子の成形方法であって、
   前記一の金型内に前記光学素子素材を収容し、該光学素子素材を、少なくとも前記一の金型の型面上を進退可能な位置決め部材によって保持する位置決め工程と、
   前記位置決め工程の後に、前記一の金型と対応する他の金型を型閉めし、両金型が相対接近する過程において、前記他の金型を前記位置決め部材に当接させることにより、該位置決め部材を後退させつつ、前記光学素子素材の成形を行う成形工程と、を含む、光学素子の成形方法。
2. 請求項１に記載の光学素子の成形方法において、
   前記位置決め工程において、前記光学素子素材と前記一の金型の型面が非接触状態となるように、該光学素子素材を前記位置決め部材に保持させる、光学素子の成形方法。
3. 光学素子素材とこれを収容する一の金型の形状が、凸面又は凹面といった曲面と曲面の関係を有する場合に用いる光学素子の成形装置であって、
   前記一の金型内に収容した前記光学素子素材を保持する、少なくとも前記一の金型の型面上を進退可能な位置決め部材を備え、
   前記位置決め部材は、前記一の金型と対応する他の金型を型閉めし、両金型が相対接近する過程において、前記他の金型に当接されることにより後退する、光学素子の成形装置。
4. 請求項３記載の光学素子の成形装置において、
   前記一の金型と、
   該一の金型に対応する他の金型と、
   前記一の金型と前記他の金型とを相互に対向させた状態で保持する筒状のスリーブと、をさらに備え、
   前記位置決め部材は、前記スリーブの側壁から筒内に貫挿される、光学素子の成形装置。
5. 請求項３又は４記載の光学素子の成形装置において、
   前記位置決め部材の先端にガイド傾斜面を設け、
   前記一の金型と、これに対応する他の金型とを相対接近させたときに、前記他の金型が前記ガイド傾斜面に当接して押し出し、前記位置決め部材を後退させる、光学素子の成形装置。
6. 請求項３〜５いずれかに記載の光学素子の成形装置において、
   前記スリーブの側壁の肉厚は、該スリーブの筒内に突出する前記位置決め部材の突出長より大きい、光学素子の成形装置。

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