JP5488588B2 - 光学素子、光学素子の製造方法、発光ユニットおよび発光ユニットの組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学素子、光学素子の製造方法、発光ユニットおよび発光ユニットの組立方法に関し、特に下型の上に滴下された溶融ガラス滴を、上型と下型とで加圧して成形される光学素子、光学素子の製造方法、発光ユニットおよび発光ユニットの組立方法に関する。

近年、従来の研磨によるレンズ製造ではなく、下型の上に滴下された溶融ガラス滴を、上型と下型とで加圧して成形する方法（以下、液滴法と言う）によるレンズ製造が盛んになってきている。従来は製造が難しかった小口径のレンズや焦点距離の短いレンズ等の光学素子も、液滴法を用いることで製造が可能になった。

例えば特許文献１には、液滴法による無研磨レンズの製造方法と製造装置とが開示されている。

ここで、従来の液滴法による光学素子の製造方法を、凹面と凸面とからなるメニスカスレンズを例にとって図６を用いて説明する。図６は、従来の液滴法による光学素子の製造方法を示す模式図である。

図６（ａ）で、図示しない溶融炉で溶融されたガラスによって、ノズル４０の先端に溶融ガラス滴１０１が形成される。図６（ｂ）で、溶融ガラス滴１０１が自重により落下し（矢印Ｐ）、成形用の下型３０の成形面３１（ここでは凹面）上に滴下される。滴下のタイミングは、滴下センサ５０によって、例えば光学的方法や電気的方法によって検出される。

図６（ｃ）で、成形面３１上に溶融ガラス滴１０１を搭載した下型３０が、成形面２１（ここでは凸面）を有する上型２０の直下まで移動され（矢印Ｑ）、図６（ｄ）で上型２０が成形位置まで降下されて（矢印Ｒ）、溶融ガラス滴１０１の滴下から所定の時間が経過した後に、上型２０と下型３０とによりプレス成形が行われる。所定の時間の間プレス成形が行われた後、図６（ｅ）で、上型２０が成形位置から上昇されて（矢印Ｓ）上型２０と下型３０とが分離され、メニスカスレンズ１０の成形が完了される。

特開平１−２２６７４２号公報

しかし、上述したメニスカスレンズのような凹面を有する光学素子を液滴法で成形する時に、光学素子が深い凹面を有している場合、プレス成形後に光学素子の凹面が金型の凸面に張り付き、スムーズに離型できないという問題が発生する。

例えば図６の例で言えば、液滴法では、ガラスプリフォームを用いた成形法とは異なり、滴下された溶融ガラス滴１０１の温度が、上型２０および下型３０の温度よりもかなり高温であり、成形中のメニスカスレンズ１０の収縮が、上型２０および下型３０の収縮よりも大きいので、メニスカスレンズ１０が上型２０の成形面２１に巻き付く方向の力Ｆが発生する。これによって、図６（ｅ）に破線で示したように、メニスカスレンズ１０の凹面１１が上型２０の成形面２１（凸面）に張り付き、メニスカスレンズ１０が上型２０から離型できなくなってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、深い凹面を有する光学素子を成形する場合に、光学素子の凹面が金型の凸面に張り付くことなく、良好な離型性を確保できる光学素子および光学素子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の目的は、下記構成により達成することができる。

１．下型の上に滴下された溶融ガラス滴を、上型と前記下型とで加圧して成形される光学素子において、
前記光学素子は、少なくとも１つの凹の光学面と、前記凹の光学面の外縁部に連なる端部とを有し、
前記端部には、前記凹の光学面の外縁部がなす平面に対して傾斜を持ったテーパ部が設けられており、
前記テーパ部は、前記端部の一部に設けられていることを特徴とする光学素子。

２．前記テーパ部は、前記凹の光学面の外縁部がなす平面に対して前記凹の光学面の外側にテーパ角度αの傾斜を持っており、
前記テーパ角度αは、
１５°≦α≦４５°
であることを特徴とする前記１に記載の光学素子。

３．前記凹の光学面の法線と前記上型と前記下型との加圧方向とがなす角度の最大値を凹面角度θとすると、
前記凹面角度θは、
７０°≦θ≦９０°
であることを特徴とする前記１または２に記載の光学素子。

４．前記テーパ部は、前記光学素子の端部の厚さの１／２以上の幅を有することを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の光学素子。

５．下型の上に滴下された溶融ガラス滴を、上型と前記下型とで加圧して形成する光学素子の製造方法において、
前記光学素子は、少なくとも１つの凹の光学面を有し、
前記光学素子の前記凹の光学面を形成するための凸面を有する前記上型または前記下型は、前記凸面の外縁部がなす面に対して傾斜を持ったテーパ部を有することを特徴とする光学素子の製造方法。

６．前記テーパ部は、前記凸面の外縁部がなす面に対して前記凸面の外側にテーパ角度αの傾斜を持っており、
前記テーパ角度αは、
１５°≦α≦４５°
であることを特徴とする前記５に記載の光学素子の製造方法。

７．下型の上に滴下された溶融ガラス滴を、上型と前記下型とで加圧して成形される光学素子であって、少なくとも１つの凹の光学面と、前記凹の光学面の外縁部に連なる端部とを有し、前記端部に、前記凹の光学面の外縁部がなす平面に対して傾斜を持ったテーパ部を有する光学素子と、
位置決め部を有する基板と、
前記基板の上に実装された発光部材とを備えた発光ユニットにおいて、
前記位置決め部と前記光学素子の前記テーパ部とを当接させることで前記光学素子と前記基板とを位置決めすることを特徴とする発光ユニット。

８．前記位置決め部は、前記基板とは別体の位置決め部材に設けられていることを特徴とする前記７に記載の発光ユニット。

９．前記位置決め部と前記光学素子の前記テーパ部とを当接させた後に、接着により前記光学素子を固定することを特徴とする前記７または８に記載の発光ユニット。

１０．下型の上に滴下された溶融ガラス滴を、上型と前記下型とで加圧して成形される光学素子であって、少なくとも１つの凹の光学面と、前記凹の光学面の外縁部に連なる端部とを有し、前記端部に、前記凹の光学面の外縁部がなす平面に対して傾斜を持ったテーパ部を有する光学素子と、
位置決め部を有する基板と、
前記基板の上に実装された発光部材とを備えた発光ユニットの組立方法において、
前記位置決め部と前記光学素子の前記テーパ部とを当接させることで前記光学素子と前記基板とを位置決めする位置決め工程を備えたことを特徴とする発光ユニットの組立方法。

１１．前記位置決め部は、前記基板とは別体の位置決め部材に設けられていることを特徴とする前記１０に記載の発光ユニットの組立方法。

１２．前記位置決め工程で、前記位置決め部と前記光学素子の前記テーパ部とを当接させた後に、接着により前記光学素子を固定する接着工程を備えたことを特徴とする前記１０または１１に記載の発光ユニットの組立方法。

１３．発光ユニットの基板に位置決めされ、前記基板に実装された発光素子をカバーする光学素子であって、
少なくとも１つの凹の光学面と、
前記凹の光学面の外縁部に連なる端部とを有し、
前記端部に、前記凹の光学面の外縁部がなす平面に対して傾斜を持ったテーパ部を有し、
前記テーパ部は、前記端部の一部に設けられていることを特徴とする光学素子。

本発明によれば、液滴法による光学素子の成形の際に、光学素子の端面に、光学素子の凹の光学面の外縁部に連なる端部を設け、端部に凹の光学面の外縁部がなす平面に対して傾斜を持ったテーパ部を設けることで、光学素子の凹の光学面が金型の凸面に張り付くことなく、良好な離型性を確保できる光学素子および光学素子の製造方法を提供することができる。

また、光学素子に設けられたテーパ部を用いて位置決めを行うことで、工程時間を短縮し、心取キズによる外観不良やヒビ、欠け等の不良の発生を防止することのできる発光ユニットおよび発光ユニットの組立方法を提供することができる。

さらに、発光ユニットの基板に位置決めされ、基板に実装された発光素子をカバーする光学素子に、少なくとも１つの凹の光学面と、凹の光学面の外縁部に連なる端部とを設け、端部に、凹の光学面の外縁部がなす平面に対して傾斜を持ったテーパ部を設けることで、光学素子の成型時に、凹の光学面が金型の凸面に張り付くことなく、良好な離型性を確保できる光学素子を提供することができる。

本発明の対象となる光学素子を説明するための模式図である。 本発明における光学素子の第１の実施の形態の形状を示す模式図である。 第１の実施の形態の光学素子の製造方法を示す模式図である。 本発明における光学素子の第２の実施の形態の形状を示す模式図である。 第１の実施の形態の実施例および比較例の離型状態を示すグラフである。 従来の液滴法による光学素子の製造方法を示す模式図である。 発光ユニットに用いる光学素子における課題を示す断面模式図である。 発光ユニットおよび発光ユニットの組立方法の一例を示す断面模式図である。 本発明の光学素子を用いた発光ユニットおよび発光ユニットの組立方法の実施の形態を示す断面模式図である。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。

最初に、本発明の対象となる光学素子について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の対象となる光学素子を説明するための模式図である。

本発明の対象となる光学素子とは、深い凹面を少なくとも１面有する光学素子である。例えば、図１（ａ）に例示する凹面１１と凸面１２とで構成されるメニスカスレンズ１０や、図１（ｂ）に例示する凹面１１と凹面１４とで構成される凹レンズ１０、あるいは、図１（ｃ）に例示する凹面１１に例えばＡｌやＡｇ等を蒸着して反射面１１Ｍとした凹面鏡１０等の光学素子１０が考えられる。なお、ここで、凹面１１に連なる平面部を端面１３とする。また、凹面１１は、本発明における凹の光学面として機能する。

上述した凹面１１、凸面１２、凹面１４および反射面１１Ｍは、球面に限るものではなく、非球面であってもよいし、複数の球面あるいは非球面の複合面であってもよい。

また、例えば図１（ｂ）の凹面１４が曲率を持たない平面で構成される平凹の凹レンズであってもよい。要は、本発明における光学素子１０としては、深い凹面１１を有しておりさえすればよい。

ここで、凹面１１の深さの尺度として、図１（ａ）に示すように、凹面１１の法線Ｈと、図６で示した上型２０と下型３０とによるプレス成形の加圧方向Ｒとのなす角度の最大値を、凹面角度θと定義する。例えば図１（ａ）の例のように、凹面１１が球面の場合には、凹面角度θは凹面１１と端面１３との境界部で最大となり、θ＝９０°となる。詳細は後述するが、本発明の発明者の検討によれば、本発明は、７０°≦θ≦９０°の範囲において特に有効である。

次に、本発明における光学素子の第１の実施の形態について、図２および図３を用いて説明する、図２は、本発明における光学素子および金型の第１の実施の形態の形状を示す模式図で、図２（ａ）は光学素子の第１の実施の形態の形状を示す図２（ｂ）のＡ−Ａ’断面図、図２（ｂ）は光学素子の第１の実施の形態の形状を示す図２（ａ）の矢印Ｒ方向から見た上面図、図２（ｃ）は図２（ａ）に対応する上型の第１の実施の形態の形状を示す断面図である。

図２（ａ）および（ｂ）において、光学素子１０は、図１（ａ）に示したメニスカスレンズ１０の１例で、凹面１１と凸面１２とで構成され、図１（ａ）で定義した凹面角度θは、ここでは７０°である。

メニスカスレンズ１０の端面１３には、その全周に渡って、凹面１１の外縁部１１１に連なる端部１５が設けられ、端部１５には、その全周に渡って、外縁部１１１がなす平面１１３に対して所定のテーパ角度α（例えばα＝３０°）を持ったテーパ部１６が設けられている。ここで、端部１５が外縁部１１１に連なるとは、外縁部１１１と端部１５とが直接接続されている場合だけを言うのではなく、例えば、外縁部１１１と端部１５のテーパ部１６とが、球面１１１Ｒで接続されている場合等も言う。

また、端部１５のテーパ部１６の最外周部には、その全周に渡って、外縁部１１１がなす平面１１３に平行な、上型２０との突き合わせ面である平坦部１７が設けられている。平坦部１７は必須ではない。端部１５の幅ｔは、メニスカスレンズ１０の端面１３の幅に等しい。

メニスカスレンズ１０の金型からの離型性を良好に保つためには、テーパ部１６の幅ｄは、端部１５の幅ｔの１／２以上であることが好ましい。

図２（ｃ）では、上型２０の成形面（凸面）２１の周辺のみを示す。図２（ｃ）において、上型２０は、成形面２１、テーパ部２６および平坦部２７等で構成されている。成形面２１とテーパ部２６とは成形可能な最小の半径を持つ球面２１１Ｒで接続されている。

テーパ部２６は、成形面２１の外縁部２１１がなす平面２１３に対して所定のテーパ角度α（例えばα＝３０°）を持っており、その幅ｄは、メニスカスレンズ１０の端部１５の幅ｔの１／２以上であることが好ましい。テーパ部２６の幅ｄが端部１５の幅ｔの１／２以上であれば、メニスカスレンズ１０の上型２０からの離型性を良好に保つことができる。

成形面２１の法線Ｈと、上型２０と下型３０とのプレス成形の加圧方向Ｒとのなす角度の最大値、即ち凹面角度θは、ここでは７０°である。

図３は、第１の実施の形態の光学素子の製造方法を示す模式図で、図３（ａ）は、図６（ｄ）でプレス成形が終了して上型２０と下型３０との分離が開始された時点の状態を、図３（ｂ）は、図６（ｅ）と同じく上型２０と下型３０とが分離された状態を示す。

図３（ａ）では、図６とは異なり、メニスカスレンズ１０の端部１５にテーパ部１６を設けることで、プレス成形後のメニスカスレンズ１０の収縮時に、上型２０の成形面（凸面）２１からレンズが押し出される方向の力Ｆ’が発生する。その結果、図３（ｂ）に示すように、メニスカスレンズ１０が上型２０に張り付くことなく下型３０上に残り、スムーズな離型が可能となる。

なお、スムーズな離型のためには、上述したテーパ角度αは、１５°≦α≦４５°、であることが好ましい。また、後述する実施例の結果から、凹面角度θは、７０°≦θ≦９０°、で有効である。

なお、ここでは上型２０の成形面２１を凸面とし、下型３０の成形面３１を凹面としたが、これは逆であってもよい。また、光学素子として、凹面と凸面とからなるメニスカスレンズを例示したが、図１に示した他の例であってもよく、深い凹面を有する光学素子であればよい。

上述したように、光学素子の第１の実施の形態によれば、液滴法による光学素子の成形の際に、光学素子の端面の全周に光学素子の凹の光学面の外縁部に連なる端部を設け、端部の全周に凹の光学面の外縁部がなす平面に対してテーパ角度αを持ったテーパ部を設けることで、光学素子の凹の光学面が金型の凸面に張り付くことなく、良好な離型性を確保できる光学素子および光学素子の製造方法を提供することができる。

次に、本発明における光学素子の第２の実施の形態について、図４を用いて説明する、図４は、本発明における光学素子の第２の実施の形態の形状を示す模式図で、図４（ａ）は第２の実施の形態の形状を示す図４（ｂ）のＢ−Ｂ’断面図、図４（ｂ）は第２の実施の形態の形状を示す図４（ａ）の矢印Ｒ方向から見た上面図である。

第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、端部１５がメニスカスレンズ１０の端面１３の幅よりも大きく、凸面１２側にせり出している点と、端部１５が端面１３の一部分にのみ設けられている点、および凹面角度θ＝９０°となっている点である。

図４の例では、端部１５は、端面１３を３等分した位置に、端面１３を６等分した大きさで設けられ、端面１３に沿って凸面１２側にせり出している。

一方、端部１５にテーパ部１６および平坦部１７が設けられているのは、第１の実施の形態と同じであり、テーパ部１６がもたらす離型性の向上という効果も同じである。

上述したように、光学素子の第２の実施の形態によれば、液滴法による光学素子の成形の際に、光学素子の端面の一部に光学素子の凹の光学面の外縁部に連なる端部を設け、端部に凹の光学面の外縁部がなす平面に対してテーパ角度αを持ったテーパ部を設けることで、光学素子の凹の光学面が金型の凸面に張り付くことなく、良好な離型性を確保できる光学素子および光学素子の製造方法を提供することができる。

次に、上述した光学素子を用いた発光ユニットおよび発光ユニットの組立方法の実施の形態について、図７、図８および図９を用いて説明する。図７は発光ユニットに用いる光学素子における課題を示す模式図で、図８は、発光ユニットおよび発光ユニットの組立方法の一例を示す模式図である。また図９は、本発明の光学素子を用いた発光ユニットおよび発光ユニットの組立方法の実施の形態を示す模式図である。

最初に、発光ユニットに用いる光学素子の課題を説明する。図６では、液滴法で図６（ｅ）に示すメニスカスレンズ１０が得られることを示すために、図６（ｃ）で溶融ガラス滴１０１が下型３０の成形面３１（凹面）のキャビティの大きさよりも小さい液滴で滴下されるように図示した。

しかし、実際には、溶融ガラス滴１０１を下型３０の成形面３１のキャビティの大きさよりも小さい液滴で滴下すると、プレス成形後のメニスカスレンズ１０の、溶融ガラス滴１０１と下型３０の成形面３１とが接する位置に、筋が入ることが知られている。

そのため、実際の液滴法によるプレス成形では、溶融ガラス滴１０１は、図７（ａ）に破線で示した、下型３０の成形面３１の少なくとも面形状が必要な位置３１ａよりも大きな液滴で滴下する必要がある。この場合、図７（ｂ）に示すように、プレス成形によって、溶融ガラス滴１０１の一部が上型２０と下型３０との隙間にはみ出し、図７（ｃ）に示すように、メニスカスレンズ１０にツバ部１９が形成される。

ツバ部１９の大きさや形状にはバラツキがあるため、通常は、図８（ａ）に示すように、メニスカスレンズ１０のツバ部１９の一部を研磨等の方法により取り除く、所謂心取加工を行い、外形形状を整えることが行われる。この心取加工によって、寸法精度の高い端面１９ａが形成される。

発光ユニット３は、図８（ｂ）に示すように、基板３０１と、基板３０１の上に実装された発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子３０３、基板３０１の上に設けられて発光素子３０３をカバーするメニスカスレンズ１０等で構成される。発光ユニット３においては、発光素子３０３とメニスカスレンズ１０の光軸との位置決めが必要である。ここでは、位置決め方法の一例として、メニスカスレンズ１０のツバ部１９を心取加工して形成された寸法精度の高い端面１９ａを用いて、端面１９ａを枠体３０５の端面３０５ｂに当接させるようにして枠体３０５の内部に落とし込んで位置決めする。

発光ユニット３の組立方法は、まず、基板３０１上に発光素子３０３をダイボンドおよびワイヤボンド等の方法で実装する。次に、基板３０１に設けられた位置決め穴に枠体３０５の突起部３０５ａを挿入することで枠体３０５を位置決めし、その状態で基板３０１と枠体３０５とを接着して固定する。

続いて、メニスカスレンズ１０の端面１９ａを枠体３０５の端面３０５ｂに当接させるようにして枠体３０５の内部に落とし込んで位置決めし、その状態で端面１９ａと枠体３０５とを接着剤３０７で接着して固定する。

しかしながら、図８（ａ）に示したメニスカスレンズ１０のツバ部１９の心取加工は、工程時間が長くかかるうえに、心取加工時のチャッキングによって、メニスカスレンズ１０の光学面に心取キズが発生して外観不良となったり、研磨による端面１９ａや光学面へのヒビ、欠け等の不良が発生するため、コストアップの主要因となる。

そこで、本実施の形態では、心取加工を行わずにツバ部１９をそのまま残し、メニスカスレンズ１０に設けられたテーパ部１６を用いて位置決めを行うことで、上述した課題を克服する。

まず、図９（ａ）に、図２（ａ）に示した光学素子の第１の実施の形態のメニスカスレンズ１０に、ツバ部１９が形成された形状を示す。ツバ部１９は、テーパ部１６を有する端部１５の外周に形成されている。また、発光ユニット３の構成を図９（ｂ）に示す。

発光ユニット３は、図８（ｂ）に示したと同様に、基板３０１、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子３０３、位置決め部材３１５およびメニスカスレンズ１０等で構成される。位置決め部材３１５には、メニスカスレンズ１０のテーパ部１６に対向する位置に、位置決め部３１５ｂが設けられている。なお、基板３０１と位置決め部材３１５とは一体に形成されてもよい。

発光ユニット３の組立方法は、まず、基板３０１上に、発光素子３０３をダイボンドおよびワイヤボンド等の方法で実装する（発光素子実装工程）。次に、基板３０１に設けられた穴に位置決め部材３１５の突起部３１５ａを挿入して位置決め部材３１５を位置決めし、その状態で、接着等により位置決め部材３１５を基板３０１に取り付ける（位置決め部材取付工程）。

続いて、予め位置決め部材３１５の位置決め部３１５ｂに、例えばＵＶ（紫外線）硬化型の接着剤３１７を塗布しておき、位置決め部３１５ｂとメニスカスレンズ１０のテーパ部１６とを当接させて位置決めする（位置決め工程）。この状態で、メニスカスレンズ１０の外側からＵＶ光を照射して、ＵＶ硬化型の接着剤３１７を硬化させることで、位置決め部材３１５とメニスカスレンズ１０とを接着して固定する（接着工程）。

接着剤３１７を、位置決め部３１５ｂとテーパ部１６とが当接する全周に塗布して接着することで、発光素子３０３を、基板３０１とメニスカスレンズ１０とで囲まれた空間に封止することができ、信頼性の向上を図ることができる。

また、テーパ部１６と位置決め部３１５ｂとを接着する以外に、ツバ部１９と基板３０１とを接着する方法も考えられる。この場合にも、ツバ部１９と基板３０１とを全周に渡って接着することで、発光素子３０３を封止して信頼性の向上を図ることができる。

上述したように、本発明の光学素子を用いた発光ユニットおよび発光ユニットの組立方法の実施の形態によれば、メニスカスレンズ１０に形成されたツバ部１９の心取加工を行うことなしに、メニスカスレンズ１０に設けられたテーパ部１６を用いて位置決めと固定とを行うことで、工程時間を短縮し、心取キズによる外観不良やヒビ、欠け等の不良の発生を防止することのできる発光ユニットおよび発光ユニットの組立方法を提供することができる。

以上に述べたように、本発明によれば、液滴法による光学素子の成形の際に、光学素子の端面に、光学素子の凹の光学面の外縁部に連なる端部を設け、端部に凹の光学面の外縁部がなす平面に対して傾斜を持ったテーパ部を設けることで、光学素子の凹の光学面が金型の凸面に張り付くことなく、良好な離型性を確保できる光学素子および光学素子の製造方法を提供することができる。

また、光学素子に設けられたテーパ部を用いて位置決めを行うことで、工程時間を短縮し、心取キズによる外観不良やヒビ、欠け等の不良の発生を防止することのできる発光ユニットおよび発光ユニットの組立方法を提供することができる。

さらに、発光ユニットの基板に位置決めされ、基板に実装された発光素子をカバーする光学素子に、少なくとも１つの凹の光学面と、凹の光学面の外縁部に連なる端部とを設け、端部に、凹の光学面の外縁部がなす平面に対して傾斜を持ったテーパ部を設けることで、光学素子の成型時に、凹の光学面が金型の凸面に張り付くことなく、良好な離型性を確保できる光学素子を提供することができる。

なお、本発明に係る光学素子、光学素子の製造方法、発光ユニットおよび発光ユニットの組立方法を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

以下に、本発明の光学素子の第１の実施の形態の詳細な実施例について、図５を用いて説明するが、本発明はこれらの実施例に限るものではない。図５は、光学素子の第１の実施の形態の実施例および比較例の離型状態を示すグラフである。

ここで、比較例Ｄ、ＥおよびＦは、図１（ａ）に示したメニスカスレンズ１０と同様に、端部１５には凹面１１に連なるテーパ部１６がない形状である。その他の点は、図２の実施例のメニスカスレンズ１０と同じである。

続いて、実施例と比較例との効果の違いについて、図５を用いて説明する。

ここでは、図６（ｂ）に示した滴下センサ５０による溶融ガラス滴１０１の滴下の検出から、図６（ｄ）に示したプレス成形開始までの時間（以下、プレスタイミングと言う）Ｔ１＝３秒に固定し、プレス成形を行う時間（以下、プレスタイムと言う）Ｔ２を０．１秒から５秒まで変化させて、プレス成形されたメニスカスレンズ１０の離型の状態を測定した。実験に用いたメニスカスレンズ１０の形状は、実施例がＡからＣおよびＧからＪの７種類、比較例がＤからＦおよびＫからＮの７種類、合計１４種類である。これを、後述する判定結果とともに、表１に示す。なお、その他の形状および材質は、実施例と比較例とで共通である。

図５（ａ）に示すように、実施例Ａから比較例Ｆの６種類の内、（Ａ）では、プレスタイムＴ２≦５秒の全域でメニスカスレンズ１０が下型３０上に残り（下付状態）、良好な離型性を示した。実験では、プレスタイムＴ２を１０秒まで延長しても下付状態が維持され、問題はなかった。

（Ｂ）では、プレスタイムＴ２＜３．５秒では（Ａ）と同様に下付状態となって良好な離型性を示した。３．５秒≦プレスタイムＴ２≦５秒では、メニスカスレンズ１０は、金型を分離する時点では上型に張り付くが、温度が下がるにつれて上型から離れて落下した（上付→離型状態）。この状態でも、例えば受け皿等の回収器で落下するメニスカスレンズ１０を下型上に落下する前に回収すればよく、離型性には問題ない。

（Ｃ）および（Ｅ）では、プレスタイムＴ２＜１．８秒では（Ｂ）と同様に下付状態となって良好な離型性を示したが、１．８秒≦プレスタイムＴ２≦５秒では上型に張り付いたままとなり（上付状態）、離型不良となった。

（Ｄ）では、１秒≦プレスタイムＴ２＜３秒では（Ａ）と同様に下付状態となって良好な離型性を示したが、３秒≦プレスタイムＴ２≦５秒では上型に張り付いたままとなり（上付状態）、離型不良となった。

（Ｆ）では、１秒≦プレスタイムＴ２≦５秒の全範囲で上付状態となり、離型不良となった。

図５（ｂ）に示すように、実施例Ｇ、Ｈおよび比較例Ｋ、Ｌの４種類の内、（Ｇ）および（Ｌ）では、プレスタイムＴ２＜１．５秒では（Ｂ）と同様に下付状態となって良好な離型性を示したが、１．５秒≦プレスタイムＴ２≦５秒では上型に張り付いたままとなり（上付状態）、離型不良となった。

（Ｈ）では、プレスタイムＴ２＜３．２秒では（Ｂ）と同様に下付状態となって良好な離型性を示した。３．２秒≦プレスタイムＴ２≦５秒では、メニスカスレンズ１０は、金型を分離する時点では上型に張り付くが、温度が下がるにつれて上型から離れて落下した（上付→離型状態）。この状態でも、例えば受け皿等の回収器で落下するメニスカスレンズ１０を下型上に落下する前に回収すればよく、離型性には問題ない。

（Ｋ）では、プレスタイムＴ２＜０．６秒では下付状態となって良好な離型性を示したが、０．６秒≦プレスタイムＴ２≦５秒では上型に張り付いたままとなり（上付状態）、離型不良となった。

図５（ｃ）に示すように、実施例Ｉ、Ｊおよび比較例Ｍ、Ｎの４種類の内、（Ｉ）および（Ｎ）では、プレスタイムＴ２＜１．５秒では（Ｂ）と同様に下付状態となって良好な離型性を示したが、１．５秒≦プレスタイムＴ２≦５秒では上型に張り付いたままとなり（上付状態）、離型不良となった。

（Ｊ）では、プレスタイムＴ２＜３．２秒では（Ｂ）と同様に下付状態となって良好な離型性を示した。３．２秒≦プレスタイムＴ２≦５秒では、メニスカスレンズ１０は、金型を分離する時点では上型に張り付くが、温度が下がるにつれて上型から離れて落下した（上付→離型状態）。この状態でも、例えば受け皿等の回収器で落下するメニスカスレンズ１０を下型上に落下する前に回収すればよく、離型性には問題ない。

（Ｍ）では、プレスタイムＴ２＜０．６秒では下付状態となって良好な離型性を示したが、０．６秒≦プレスタイムＴ２≦５秒では上型に張り付いたままとなり（上付状態）、離型不良となった。

成形条件から考えると、１秒以上のプレスタイムＴ２があれば、安定した成形条件として実現が可能であるが、プレスタイムＴ２が１秒を切ると、繰り返し成形した場合の成形安定性に不安がある。そこで、プレスタイムＴ２＝１秒を判定条件とし、プレスタイムＴ２が１秒以上で下付状態が存在する場合を○、プレスタイムＴ２が１秒以上で下付状態が存在しない場合を×として判定した。

結果として、実施例については、全て○であった。なお、実施例（Ａ）については、他に比べて非常に良好な結果が得られているので◎とした。比較例については、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｌ）、（Ｎ）が○、（Ｆ）、（Ｋ）、（Ｍ）が×となった。

一方、図５（ａ）に示した、テーパ角度α＝３０°の（Ａ）から（Ｆ）について、凹面角度θが同じ（Ａ）と（Ｄ）、（Ｂ）と（Ｅ）および（Ｃ）と（Ｆ）とを比較すると、同じ凹面角度θであるにも拘わらず、テーパ部１６を有する実施例の方が、テーパ部１６のない比較例よりも、プレスタイムＴ２の広い範囲で良好な離型性を示すことが分かった。

また、例えば（Ｃ）と（Ｅ）とを比較すると、（Ｃ）の方が凹面角度θが大きいにも拘わらず、テーパ部１６を有することで、（Ｅ）と同じプレスタイムＴ２の範囲で良好な離型性を示すことが分かった。

つまり、実施例のようにテーパ部１６を有することで、同じ凹面角度θを有する場合には、良好な離型性を示すプレスタイムＴ２の範囲が広がり、同じプレスタイムＴ２の範囲であれば、良好な離型性を示す凹面角度θの範囲が広がることが分かった。

また、図５（ｂ）に示した実施例（Ｇ）、（Ｈ）と比較例（Ｋ）、（Ｌ）とを比較すると、テーパ角度α＝１５°の（Ｇ）、（Ｈ）では、凹面角度θが７０°から９０°の深い凹面でも判定結果が○であるのに対して、テーパ角度α＝１０°の（Ｋ）、（Ｌ）では、凹面角度θ＝９０°の（Ｋ）で×となった。

同様に、図５（ｃ）に示した実施例（Ｉ）、（Ｊ）と比較例（Ｍ）、（Ｎ）とを比較すると、テーパ角度α＝４５°の（Ｉ）、（Ｊ）では、凹面角度θが７０°から９０°の深い凹面でも判定結果が○であるのに対して、テーパ角度α＝５０°の（Ｍ）、（Ｎ）では、凹面角度θ＝９０°の（Ｍ）で×となった。

この結果から、凹面角度θが７０°から９０°の深い凹面でも良好な離型性を示すテーパ角度αの範囲は、１５°≦α≦４５°であることが分かった。

１０ 光学素子（メニスカスレンズ、凹レンズ、凹面鏡）
１１ 凹面
１１Ｍ 反射面
１１１ （凹面１１の）外縁部
１１１Ｒ 球面
１１３ 平面
１２ 凸面
１３ 端面
１４ 凹面
１５ 端部
１６ テーパ部
１７ 平坦部
１８ 球面部
２０ 上型
２１ 成形面
２１１ （成形面２１の）外縁部
２１１Ｒ 球面
２１３ 平面
２６ テーパ部
２７ 平坦部
３０ 下型
３１ 成形面
４０ ノズル
５０ 滴下センサ
１０１ 溶融ガラス滴
ｔ （端面１３の）幅
ｄ （テーパ部１６の）幅
Ｔ１ プレスタイミング
Ｔ２ プレスタイム
α テーパ角度
θ 凹面角度
３ 発光ユニット
１９ ツバ部
１９ａ 端面
３０１ 基板
３０３ 発光素子
３０５ 枠体
３０５ａ 突起部
３０５ｂ 端面
３０７ 接着剤
３１５ 位置決め部材
３１５ａ 突起部
３１５ｂ 位置決め部
３１７ 接着剤

Claims (13)

1. 下型の上に滴下された溶融ガラス滴を、上型と前記下型とで加圧して成形される光学素子において、
   前記光学素子は、少なくとも１つの凹の光学面と、前記凹の光学面の外縁部に連なる端部とを有し、
   前記端部には、前記凹の光学面の外縁部がなす平面に対して傾斜を持ったテーパ部が設けられており、
   前記テーパ部は、前記端部の一部に設けられていることを特徴とする光学素子。
2. 前記テーパ部は、前記凹の光学面の外縁部がなす平面に対して前記凹の光学面の外側にテーパ角度αの傾斜を持っており、
   前記テーパ角度αは、
   １５°≦α≦４５°
   であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
3. 前記凹の光学面の法線と前記上型と前記下型との加圧方向とがなす角度の最大値を凹面角度θとすると、
   前記凹面角度θは、
   ７０°≦α≦９０°
   であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子。
4. 前記テーパ部は、前記光学素子の端部の厚さの１／２以上の幅を有することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光学素子。
5. 下型の上に滴下された溶融ガラス滴を、上型と前記下型とで加圧して形成する光学素子の製造方法において、
   前記光学素子は、少なくとも１つの凹の光学面を有し、
   前記光学素子の前記凹の光学面を形成するための凸面を有する前記上型または前記下型は、前記凸面の外縁部がなす面に対して傾斜を持ったテーパ部を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
6. 前記テーパ部は、前記凸面の外縁部がなす面に対して前記凸面の外側にテーパ角度αの傾斜を持っており、
   前記テーパ角度αは、
   １５°≦α≦４５°
   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. 下型の上に滴下された溶融ガラス滴を、上型と前記下型とで加圧して成形される光学素子であって、少なくとも１つの凹の光学面と、前記凹の光学面の外縁部に連なる端部とを有し、前記端部に、前記凹の光学面の外縁部がなす平面に対して傾斜を持ったテーパ部を有する光学素子と、
   位置決め部を有する基板と、
   前記基板の上に実装された発光部材とを備えた発光ユニットにおいて、
   前記位置決め部と前記光学素子の前記テーパ部とを当接させることで前記光学素子と前記基板とを位置決めすることを特徴とする発光ユニット。
8. 前記位置決め部は、前記基板とは別体の位置決め部材に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の発光ユニット。
9. 前記位置決め部と前記光学素子の前記テーパ部とを当接させた後に、接着により前記光学素子を固定することを特徴とする請求項７または８に記載の発光ユニット。
10. 下型の上に滴下された溶融ガラス滴を、上型と前記下型とで加圧して成形される光学素子であって、少なくとも１つの凹の光学面と、前記凹の光学面の外縁部に連なる端部とを有し、前記端部に、前記凹の光学面の外縁部がなす平面に対して傾斜を持ったテーパ部を有する光学素子と、
    位置決め部を有する基板と、
    前記基板の上に実装された発光部材とを備えた発光ユニットの組立方法において、
    前記位置決め部と前記光学素子の前記テーパ部とを当接させることで前記光学素子と前記基板とを位置決めする位置決め工程を備えたことを特徴とする発光ユニットの組立方法。
11. 前記位置決め部は、前記基板とは別体の位置決め部材に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の発光ユニットの組立方法。
12. 前記位置決め工程で、前記位置決め部と前記光学素子の前記テーパ部とを当接させた後に、接着により前記光学素子を固定する接着工程を備えたことを特徴とする請求項１０または１１に記載の発光ユニットの組立方法。
13. 発光ユニットの基板に位置決めされ、前記基板に実装された発光素子をカバーする光学素子であって、
    少なくとも１つの凹の光学面と、
    前記凹の光学面の外縁部に連なる端部とを有し、
    前記端部に、前記凹の光学面の外縁部がなす平面に対して傾斜を持ったテーパ部を有し、
    前記テーパ部は、前記端部の一部に設けられていることを特徴とする光学素子。