JP6609422B2 - 光学素子成形用型セット、及び、光学素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学素子を成形するための光学素子成形用型セットと、光学素子を製造する光学素子の製造方法とに関する。

従来、上型、下型、及び外周型を用いて、成形素材を加熱、プレス、及び冷却することで、光学素子の光学面及び外周面を同時に成形する光学素子の製造方法が知られている。このような製造方法においては、成形素材に凹形状を転写する凸成形面が上型又は下型に形成されている場合、成形後、光学素子が凸成形面に食い付き、光学素子を離型させることができないという問題が発生する。この問題は、成形後に光学素子が収縮する際、光学素子が、上型及び下型よりも収縮量が大きく、且つ、凸成形面に形状を転写される凹部側に光学素子が反るように収縮することが原因と考えられる。

そこで、大径部と小径部とからなる異径部が形成された外周型を用いて、小径部との干渉により光学素子を離型させ、その後、小径部よりも小径になった光学素子を取り出す光学素子の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許４９４８３７８号公報

しかしながら、上述の異径部が形成された外周型を用いる光学素子の製造方法では、光学素子が離型温度で小径部に干渉し且つ取り出し温度で干渉しないための外周型の厳密な設計が必要になる。また、この厳密な設計が必要になることに起因して光学素子が小径部に干渉して取り出せなかったりすることが生じ得る。また、離型動作時に外周型と光学素子を干渉させて離型させるため、外周型を下型に固定する機構が必要になる。

本発明の目的は、簡素な構成で凸成形面への光学素子の食い付きを防止することができる光学素子成形用型セット及び光学素子の製造方法を提供することである。

１つの態様では、光学素子成形用型セットは、互いに対向する第１の成形型及び第２の成形型と、前記第１の成形型と前記第２の成形型との間のキャビティの外周に位置する筒形状の第３の成形型と、を備え、前記第１の成形型は、成形素材に凹形状を転写する凸成形面を有し、前記第３の成形型の内周に位置する内周成形面は、前記第１の成形型側よりも凹凸高さが高くなるように前記第２の成形型側に形成された凹凸部を含む。

別の１つの態様では、光学素子の製造方法は、互いに対向する第１の成形型及び第２の成形型と、前記第１の成形型と前記第２の成形型との間のキャビティの外周に位置する筒形状の第３の成形型と、を備え、前記第１の成形型が、成形素材に凹形状を転写する凸成形面を有する光学素子成形用型セットを用い、前記成形素材を加熱、プレス、及び冷却することで、光学素子を製造する光学素子の製造方法において、前記第１の成形型と前記第２の成形型との対向方向における前記成形素材の外周面の収縮を、前記第１の成形型側よりも前記第２の成形型側で規制する。

前記態様によれば、簡素な構成で凸成形面への光学素子の食い付きを防止することができる。

本発明の第１実施形態における光学素子の成形装置を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る光学素子成形用型セット（（ａ）加熱工程及び（ｂ）プレス工程）を示す断面図である。 本発明の第１実施形態における外周型を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の第１変形例における外周型を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の第２変形例における外周型を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の第３変形例における外周型を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の第４変形例における外周型を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る光学素子成形用型セットを示す要部断面図である。 本発明の第３実施形態に係る光学素子成形用型セットを示す要部断面図である。 本発明の第４実施形態に係る光学素子成形用型セットを示す要部断面図である。 本発明の第５実施形態に係る光学素子成形用型セットを示す要部断面図である。 本発明の第６実施形態に係る光学素子成形用型セットを示す要部断面図である。 本発明の第７実施形態に係る光学素子成形用型セットを示す要部断面図である。

以下、本発明の第１〜第７実施形態に係る光学素子成形用型セット及び光学素子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞

図１は、本発明の一実施の形態に係る光学素子の成形装置１を示す断面図である。
図１に示す光学素子の成形装置１は、成形室２と、予備加熱ステージ１０と、第１プレスステージ２０と、第２プレスステージ３０と、冷却ステージ４０と、を備える。

成形室２は、搬入側シャッタ２ａと、搬出側シャッタ２ｂと、流入口２ｃと、を有する。
搬入側シャッタ２ａは、光学素子成形用型セット（以下、単に「型セット」と呼ぶ）１００が成形室２内に搬入される際に開放するように図示しない制御部により制御される。また、搬出側シャッタ２ｂは、型セット１００が成形室２内から搬出される際に開放するように図示しない制御部により制御される。なお、図示しない制御部は、光学素子の成形装置１の各部の動作を制御する。また、型セット１００の搬入及び搬出並びに後述するステージ１０，２０，３０，４０間の搬送は図示しないアームで行われる。

流入口２ｃは、例えば窒素などの不活性ガスの流入口であり、成形室２内は、流入口２ｃから流入される気体で置換可能な構造になっている。
予備加熱ステージ１０、第１プレスステージ２０、第２プレスステージ３０、及び冷却ステージ４０は、一対の下プレスプレート１１，２１，３１，４１及び上プレスプレート１２，２２，３２，４２と、加圧駆動部１３，２３，３３，４３と、を有する。

下プレスプレート１１，２１，３１，４１と上プレスプレート１２，２２，３２，４２とは、型セット１００を挟むように対向して配置されている。また、下プレスプレート１１，２１，３１，４１及び上プレスプレート１２，２２，３２，４２には、加熱源の一例であるカートリッジヒータ１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａが内蔵され、任意の温度に設定可能となっている。

下プレスプレート１１，２１，３１，４１は、例えば成形室２内の基台に固定されている。上プレスプレート１２，２２，３２，４２は、上下方向に駆動する例えばエアシリンダである加圧駆動部１３，２３，３３，４３に連結されている。上プレスプレート１２，２２，３２，４２は、加圧駆動部１３，２３，３３，４３による昇降動作によって、型セット１００の挟持、挟圧等の動作を行う。

図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、型セット１００は、上型１０１と、下型１０２と、胴型１０３と、外周型１０４と、を有する。なお、型セット１００は、例えば、タングステンカーバイド（ＷＣ）等の超硬合金を精密加工して仕上げられているとよい。また、成形素材Ｇの材料は、例えば、市販の光学ガラスなどの光学材料である。

上型１０１は第１の成形型の一例であり、下型１０２は第２の成形型の一例であり、これらは互いに対向する。また、外周型１０４は、上型１０１と下型１０２との間のキャビティＣの外周に位置する筒形状の第３の成形型の一例である。

上型１０１及び下型１０２は、例えば円柱形状を呈する。
上型１０１の底面には、成形素材Ｇに凹形状を転写する凸成形面１０１ａが形成されている。また、下型１０２の上面には、成形素材Ｇに凸形状を転写する凹成形面１０２ａが形成されている。なお、上型１０１の凸成形面１０１ａのうち中央に位置する凸部を除く周囲は、例えば平坦面である。同様に、下型１０２の凹成形面１０２ａのうち中央に位置する凹部を除く周囲は、例えば平坦面である。

上型１０１の上端には、フランジ部１０１ｂが形成されている。また、下型１０２の下端にも、フランジ部１０２ｂが形成されている。
胴型１０３は、例えば円筒形状を呈する。胴型１０３には、上端から上型１０１が挿入され、下端から下型１０２が挿入される。胴型１０３は、上型１０１のフランジ部１０１ｂと下型１０２のフランジ部１０２ｂとの間において、上型１０１及び下型１０２の周囲に位置する。なお、上型１０１は、外周面において胴型１０３の内周面に対し摺動可能である。

外周型１０４は、例えば円筒形状を呈し、上型１０１と下型１０２との間のキャビティＣの外周に位置する。また、外周型１０４は、上型１０１と下型１０２との間で且つ胴型１０３の内側に配置されている。なお、外周型１０４は、例えば、上型１０１及び下型１０２の成形面１０１ａ，１０２ａの平坦面の間に位置する。

外周型１０４の内周に位置する内周成形面１０４ａは、成形素材Ｇの外周面に形状を転写する。
外周型１０４の内周成形面１０４ａは、上型１０１側よりも凹凸高さ（凹部と凸部との差）が高くなるように下型１０２側に形成された凹凸部１０４ａ−１を含む。なお、内周成形面１０４ａにおける上型１０１側とは、上型１０１と下型１０２との対向方向（矢印Ｄ）における中央部分よりも上型１０１に近い部分である。また、内周成形面１０４ａにおける下型１０２側とは、対向方向（矢印Ｄ）における中央部分よりも下型１０２に近い部分である。

図３Ａに示すように、凹凸部１０４ａ−１は、内周成形面１０４ａにおける下型１０２側の領域のうち、下型側１０２側の端部（図３Ａでは下端）を含む一部に設けられている。
例えば、凹凸部１０４ａ−１は、内周成形面１０４ａにおいて、上型１０１側（つまり、内周成形面１０４ａのうち凹凸部１０４ａ−１を除く部分である微細面部１０４ａ−２）よりも算術平均粗さＲａが大きい粗面部である。これにより、凹凸部１０４ａ−１は、微細面部１０４ａ−２よりも凹凸高さが高くなる。粗面部は、例えば、内周成形面１０４ａの研削時における研削砥石の粗さ、研削条件（回転数及び送り速度）等を調整（微細面部１０４ａ−２を研削する場合から変更）したり、或いは、内周成形面１０４ａに放電加工を行ったりすることで、形成することができる。あくまで一例であるが、凹凸部１０４ａ−１の凹凸高さは、１μｍより大きく、且つ、成形素材Ｇの成形温度から取出温度までのガラスの径方向の収縮量の半分より小さいことが望ましい。

図３Ｂは、本第１実施形態の第１変形例における外周型１１４を示す断面図である。
本第１変形例における外周型１１４は、内周成形面１１４ａの微細面部１１４ａ−２については図３Ａに示す微細面部１０４ａ−２と同様であるが、凹凸部１１４ａ−１が、粗面部ではなく凹部を設けることで形成されている点で図３Ａに示す凹凸部１０４ａ−１とは異なる。凹凸部１１４ａ−１は、例えば、内周成形面１１４ａの周方向の全周に亘る溝状の３つの凹部を設けることで形成されている。この３つの凹部は、例えば、内周成形面１１４ａの下端よりも上方に位置する。

図３Ｃは、本第１実施形態の第２変形例における外周型１２４を示す断面図である。
本第２変形例における外周型１２４は、内周成形面１２４ａの微細面部１２４ａ−２については図３Ａ及び図３Ｂに示す微細面部１０４ａ−２，１１４ａ−２と同様であり、凹凸部１２４ａ−１が、凹部を設けることで形成されている点で図３Ｂに示す凹凸部１１４ａ−１と同様である。しかし、凹凸部１２４ａ−１は、複数の楕円形状の凹部を設けることで形成されている点で図３Ｂに示す凹凸部１１４ａ−１とは異なる。複数の楕円形状の凹部は、例えば、上型と下型との対向方向である外周型１２４の厚み方向（図３Ｃにおける上下方向）よりも内周成形面１２４ａの周方向に長い形状を呈する。

図３Ｄは、本第１実施形態の第３変形例における外周型１３４を示す断面図である。
本第３変形例における外周型１３４は、内周成形面１３４ａの微細面部１３４ａ−２については図３Ａ〜図３Ｃに示す微細面部１０４ａ−２，１１４ａ−２，１２４ａ−２と同様であり、凹凸部１３４ａ−１が凹部を設けることで形成されている点で図３Ｂ及び図３Ｃに示す凹凸部１１４ａ−１，１２４ａ−１と同様である。しかし、凹凸部１３４ａ−１は、内周成形面１３４ａの下端に凹部（段差）を設けることで形成されている点で図３Ｂ及び図３Ｃに示す凹凸部１１４ａ−１，１２４ａ−１とは異なる。

図３Ｅは、本第１実施形態の第４変形例における外周型１４４を示す断面図である。
本第４変形例における外周型１４４は、内周成形面１４４ａの微細面部１４４ａ−２については図３Ａ〜図３Ｄに示す微細面部１０４ａ−２，１１４ａ−２，１２４ａ−２，１３４ａ−２と同様であり、凹凸部１４４ａ−１が内周成形面１４４ａ−１の下端に凹部を設けることで形成されている点で図３Ｄに示す凹凸部１３４ａ−１と同様である。しかし、凹凸部１４４ａ−１は、外周型１４４の厚み方向（図３Ｅにおける上下方向）に直交する内周成形面１４４ａの断面の断面積が下端に近づくほど大きくなるようにテーパ状に形成されている点で、図３Ｄに示す凹凸部１３４ａ−１とは異なる。

以下、上述の型セット１００を用い、成形素材Ｇを加熱、プレス、及び冷却することで、光学素子を製造する光学素子の製造方法について説明する。
成形素材Ｇとして、直径２．３６ｍｍの球形の研磨品を用いる例について説明する。製造される光学素子は、図２（ａ）及び（ｂ）に示す上型１０１の凸成形面１０１ａに形状を転写される凹部が曲率半径１．２６６ｍｍ，球欠直径２．１２ｍｍとなり、下型１０２の凹成形面１０２ａに形状を転写される凸部が曲率半径１０．９ｍｍとなる。なお、製造される光学素子は、外径（直径）３．３ｍｍ、中心厚０．３８ｍｍの凹メニスレンズであり、表面全面が同時に成形される。

まず、図１に示すように、型セット１００は、搬入側シャッタ２ａが開放した状態で成形室２に搬入される。また、型セット１００は、予めガラス転移点以下の所定温度に加熱してある予備加熱ステージ１０の下プレスプレート１１と上プレスプレート１２との間に搬送される。そして、予備加熱ステージ１０の加圧駆動部１３が上プレスプレート１２を下降させて、型セット１００の図２（ａ）及び（ｂ）に示す上型１０１に上プレスプレート１２が当接した状態で、型セット１００ひいては成形素材Ｇが加熱される。この加熱工程における型セット１００は、例えば図２（ａ）に示す状態である。

所定時間経過後（例えば６０秒後）、型セット１００は、予めガラス屈伏点以上の所定温度に加熱してある第１プレスステージ２０の下プレスプレート２１と上プレスプレート２２との間に搬送される。そして、第１プレスステージ２０の加圧駆動部２３が上プレスプレート２２を下降させて型セット１００の上型１０１に上プレスプレート２２が当接した状態で、型セット１００ひいては成形素材Ｇが加熱される。

所定時間経過後（例えば３０秒後）、第１プレスステージ２０の上プレスプレート２２の下降圧を増圧することでメインプレス工程が開始する。プレス中の成形素材Ｇは、図２（ｂ）に示すように、上型１０１及び下型１０２の凸成形面１０１ａ及び凹成形面１０２ａの中央から外周に押し広げられる。次いで、成形素材Ｇは、外周型１０４により外周面が成形され、キャビティＣに成形素材Ｇが充填される。

第１プレスステージ２０で成形素材Ｇのプレスが完了した後、型セット１００は、予め成形素材Ｇの転移点付近の所定温度に加熱してある第２プレスステージ３０の下プレスプレート３１と上プレスプレート３２との間に搬送される。そして、第２プレスステージ３０の加圧駆動部３３が上プレスプレート３２を下降させて型セット１００を所定時間加圧させつつ除冷する。

その後、型セット１００は、冷却ステージ４０の下プレスプレート４１と上プレスプレート４２との間に搬送される。そして、冷却ステージ４０の加圧駆動部４３が上プレスプレート４２を下降させて型セット１００の上型１０１に上プレスプレート４２が当接した状態で、型セット１００は、所定時間保持され、冷却される。その後、型セット１００は、搬出側シャッタ２ｂが開放した状態で成形室２外に搬出される。

上述の冷却工程において、成形素材Ｇは、外周型１０４の内周成形面１０４ａが凹凸部１０４ａ−１と微細面部１０４ａ−２とを有するため、内周成形面１０４ａに形状を転写される外周面の対向方向（矢印Ｄ）における収縮が凹凸部１０４ａ−１で規制され、微細面部１０４ａ−２から凹凸部１０４ａ−１に向かうものとなる。このように凹凸部１０４ａ−１が収縮の基点となることで、成形素材Ｇは、凸成形面１０１ａにより形状を転写される凹部から離れる方向、或いは、凹部に沿って内側にすべる方向に収縮する作用が生じる。これにより、成形素材Ｇの凹部が凸成形面１０１ａを抱え込むように収縮する作用が弱まる。

なお、本第１実施形態では、上型１０１及び下型１０２（互いに対向する第１の成形型及び第２の成形型の一例）の間のキャビティＣの外周に位置する第３の成形型の一例として、外周型１０４について説明した。しかし、外周型１０４が配置されない型セット１００において、胴型１０３の内周面が内周成形面（キャビティＣの外周）として機能する場合には、胴型１０３を第３の成形型として用いることができる。また、胴型１０３と外周型１０４とが一体になった形状の成形型を第３の成形型として用いてもよい。これらのことは、後述する第２〜第７実施形態においても同様である。

また、本第１実施形態では、上型１０１のみに凸成形面１０１ａが形成されているため、外周型１０４の内周成形面１０４ａのうち下型１０２側に凹凸部１０４ａ−１が形成されている。しかしながら、下型１０２のみに凸成形面が形成されている場合には、外周型１０４の内周成形面１０４ａのうち上型１０１側に凹凸部１０４ａ−１が形成されることになる。このことも、後述する第２〜第７実施形態において同様である。

また、本第１実施形態では、光学素子成形用型セットとして、光学素子の成形装置１内を搬送される型セット１００について説明した。しかし、上型１０１及び下型１０２が光学素子の成形装置１に固定された例えば１ステージのみの光学素子の成形装置における上型１０１、下型１０２、及び外周型１０４を光学素子成形用型セットとして捉えることも可能である。このことも、後述する第２〜第７実施形態において同様である。

以上説明した本第１実施形態では、型セット１００は、互いに対向する第１の成形型及び第２の成形型の一例である上型１０１及び下型１０２と、これらの間のキャビティＣの外周に位置する筒形状の第３の成形型の一例である外周型１０４と、を備える。また、上型１０１は、成形素材Ｇに凹形状を転写する凸成形面１０１ａを有し、外周型１０４の内周に位置する内周成形面１０４ａは、上型１０１側（微細面部１０４ａ−２）よりも凹凸高さが高くなるように下型１０２側に形成された凹凸部１０４ａ−１を含む。

このように、内周成形面１０４ａ−１に形状を転写される成形素材Ｇの外周面の対向方向（矢印Ｄ）における収縮が、凹凸部１０４ａ−１によって、上型１０１側よりも下型１０２側で規制されることで、成形素材Ｇの外周面は、対向方向（矢印）において微細面部１０４ａ−２から凹凸部１０４ａ−１に向かって収縮する。このように凹凸部１０４ａ−１が収縮の基点となることで、成形素材Ｇは、凸成形面１０１ａにより形状を転写される凹部から離れる方向、或いは、凹部に沿ってすべる方向に収縮する作用が生じる。これにより、成形素材Ｇの凹部が凸成形面１０１ａを抱え込むように収縮する作用が弱まる。

更には、外周型１０４の内周成形面１０４ａに凹凸部１０４ａ−１を形成するという簡素な構成で上述のように成形素材Ｇの凹部が凸成形面１０１ａを抱え込むように収縮する作用を弱めることができる。しかも、従来のような外周型１０４の厳密な設計が必須にならず、更には、外周型１０４を下型１０２等に固定する機構を省略することもできる。

よって、本第１実施形態によれば、簡素な構成で凸成形面１０１ａへの光学素子の食い付きを防止することができる。
また、本第１実施形態では、図３Ａに示すように、凹凸部１０４ａ−１が、外周型１０４の内周成形面１０４ａにおいて、上型１０１側よりも算術平均粗さＲａが大きい粗面部である場合、凹凸部１０４ａ−１を簡単に形成することができる。

また、本第１実施形態では、図３Ｂ〜図３Ｅ（第１〜第４変形例）に示すように、凹凸部１１４ａ−１，１２４ａ−１，１３４ａ−１，１４４ａ−１が外周型１１４，１２４，１３４，１４４の内周成形面１１４ａ，１２４ａ，１３４ａ，１４４ａに凹部を設けることで形成されている場合も、凹凸部１１４ａ−１，１２４ａ−１，１３４ａ−１，１４４ａ−１を簡単に形成することができる。

＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係る型セット２００を示す要部断面図である。
本第２実施形態では、主に、下型２０２に凹成形面ではなく、上型２０１と同様に凸成形面２０２ａが形成されている点で、上述の第１実施形態と相違する。その他の事項は同様にすることができるため、重複部分の説明は省略する。

図４に示す型セット２００は、上述の第１実施形態と同様に、第１の成形型の一例である上型２０１と、第２の成形型の一例である下型２０２と、胴型２０３と、第３の成形型の一例である外周型２０４と、を備える。

上型２０１及び下型２０２は、凸成形面２０１ａ，２０２ａを有する。この場合、成形素材Ｇは、上部側及び下部側の両方で、凸成形面２０１ａ，２０２ａにより凹形状を転写される。なお、上型２０１の凸成形面２０１ａは、図２（ａ）及び（ｂ）に示す上述の第１実施形態の上型１０１の凸成形面１０１ａよりも大きく、対向方向（矢印Ｄ）に直交する断面において、最大となる基端部の断面積が外周型２０４の内周成形面２０４ａの断面積と同一である。

仮定ではあるが、外周型２０４の内周成形面２０４ａの下型２０２側に凹凸部２０４ａ−１が形成されておらず内周成形面２０４ａの全体に微細面部２０４ａ−２のみが形成されている場合、成形素材Ｇは、下型２０２の凸成形面２０２ａよりも上型２０１の凸成形面２０１ａに食い付きやすい。

その理由は、上型２０１の凸成形面２０１ａは、下型２０２の凸成形面２０２ａよりも、突出高さが高いか（Ｈ１＞Ｈ２）、対向方向（矢印Ｄ）からの傾きが小さい部分を含むか（θ１＜θ２）、突出方向に直交する断面の最大断面積が大きいか（（Ｌ１／２）・（Ｌ１／２）・π）＞（Ｌ２／２）・（Ｌ２／２）・π）、或いは、突出部分の体積が大きい（Ｖ１＞Ｖ２）ためである。図４に示す例では、最大断面積の関係以外の要素は満たすが、上記の要素のうち少なくとも１つを満たすだけでもよい。

なお、成形素材Ｇが上型２０１の凸成形面２０１ａに食い付いた場合、光学素子の取り出し時などに上型２０１を下型２０２から遠ざける場合、光学素子が上型２０１とともに持ち上がり、光学素子が落下するおそれがある。この観点では、下型２０２の凸成形面２０２ａへの食い付きよりも、上型２０１の凸成形面２０１ａへの食い付きを防止することが望ましい。

そのため、成形素材Ｇから製造される光学素子の上型２０１の凸成形面２０１ａへの食い付きを防止するべく、本第２実施形態においても、外周型２０４の内周成形面２０４ａのうち下型２０２側に凹凸部２０４ａ−１が形成されている。

以上説明した本第２実施形態によっても、上述の第１実施形態と同様に、簡素な構成で上型２０１の凸成形面２０１ａへの光学素子の食い付きを防止することができる。

また、本第２実施形態では、上型２０１のみならず下型２０２も、成形素材Ｇに凹形状を転写する凸成形面２０２ａを有する。上型２０１の凸成形面２０１ａは、下型２０２の凸成形面２０２ａよりも、突出高さが高いか（Ｈ１＞Ｈ２）、対向方向（矢印Ｄ）からの傾きが小さい部分を含むか（θ１＜θ２）、突出方向に直交する断面の最大断面積が大きいか（（Ｌ１／２）・（Ｌ１／２）・π）＞（Ｌ２／２）・（Ｌ２／２）・π）、突出部分の体積が大きいか（Ｖ１＞Ｖ２）、或いは、上側に位置する（つまり、上型２０１に形成されている）。凹凸部２０４ａ−１が形成されない場合には、成形素材Ｇは、下型２０２の凸成形面２０２ａよりも上型２０１の凸成形面２０１ａに食い付きやすくなるが、上述のように、成形素材Ｇの凹部が凸成形面２０１ａを抱え込むように収縮する作用が弱まることで、凸成形面２０１ａへの光学素子の食い付きを防止することができる。

＜第３実施形態＞
図５は、本発明の第３実施形態に係る型セット３００を示す要部断面図である。
本第３実施形態では、下型３０２に凸成形面ではなく、平面状成形面３０２ａが形成されている点で、上述の第２実施形態と相違する。その他の事項は上述の第２実施形態と同様にすることができるため、重複部分の説明は省略する。

図５に示す型セット３００は、上述の第１及び第２実施形態と同様に、第１の成形型の一例である上型３０１と、第２の成形型の一例である下型３０２と、胴型３０３と、第３の成形型の一例である外周型３０４と、を備える。

上型３０１は凸成形面３０１ａを有し、下型３０２は平面状成形面３０２ａを有する。この平面状成形面３０２ａは、凹部や凸部のない平面形状を呈し、成形素材Ｇに平面形状を転写する。

また、外周型３０４の内周成形面３０４ａのうち下型３０２側に凹凸部３０４ａ−１が形成され、この凹凸部３０４ａ−１を除く部分が微細面部３０４ａ−２である。
以上説明した第３実施形態によっても、上述の第１及び第２実施形態と同様に、簡素な構成で凸成形面３０１ａへの光学素子の食い付きを防止することができる。

＜第４実施形態＞
図６は、本発明の第４実施形態に係る型セット４００を示す要部断面図である。
本第４実施形態では、上述の第１実施形態と同様に、上型４０１に凸成形面４０１ａが形成され、下型４０２に凹成形面４０２ａが形成されている。そのため、本第４実施形態では、上述の第１実施形態と同様に凹メニス形状の光学素子（例えば凹メニスレンズ）が製造される。本第４実施形態において、上述の第１実施形態と相違するのは凸成形面４０１ａ及び凹成形面４０２ａの大きさのみである。その他の事項は上述の第１実施形態と同様にすることができるため、重複部分の説明は省略する。

図６に示す型セット４００は、上述の第１実施形態と同様に、第１の成形型の一例である上型４０１と、第２の成形型の一例である下型４０２と、胴型４０３と、第３の成形型の一例である外周型４０４と、を備える。

上型４０１は凸成形面４０１ａを有し、下型４０２は凹成形面４０２ａを有する。凸成形面４０１ａ及び凹成形面４０２ａは、対向方向（矢印Ｄ）に直交する断面において、最大となる基端部（凸成形面４０１ａの場合）又は開口部（凹成形面４０２ａの場合）の断面積が外周型４０４の内周成形面４０４ａの断面積と同一である。

また、外周型４０４の内周成形面４０４ａのうち下型４０２側に凹凸部４０４ａ−１が形成され、この凹凸部４０４ａ−１を除く部分が微細面部４０４ａ−２である。
以上説明した第４実施形態によっても、上述の第１〜第３実施形態と同様に、簡素な構成で凸成形面４０１ａへの光学素子の食い付きを防止することができる。

＜第５実施形態＞
図７は、本発明の第５実施形態に係る型セット５００を示す要部断面図である。
本第５実施形態では、上述の第１及び第４実施形態と同様に、上型５０１に凸成形面５０１ａが形成され、下型５０２に凹成形面５０２ａが形成されている。但し、本第５実施形態では、凸成形面５０１ａの突出高さが、凹成形面５０２ａの深さよりも大きいため、製造される光学素子は、凹メニス形状ではなく凸メニス形状（例えば凸メニスレンズ）である。その他の事項は上述の第１及び第４実施形態と同様にすることができるため、重複部分の説明は省略する。

図７に示す型セット５００は、上述の第１〜第４実施形態と同様に、第１の成形型の一例である上型５０１と、第２の成形型の一例である下型５０２と、胴型５０３と、第３の成形型の一例である外周型５０４と、を備える。

上型５０１は凸成形面５０１ａを有し、下型５０２は凹成形面５０２ａを有する。また、外周型５０４の内周成形面５０４ａのうち下型５０２側に凹凸部５０４ａ−１が形成され、この凹凸部５０４ａ−１を除く部分が微細面部５０４ａ−２である。

以上説明した第５実施形態によっても、上述の第１〜第４実施形態と同様に、簡素な構成で凸成形面５０１ａへの光学素子の食い付きを防止することができる。

＜第６実施形態＞
図８は、本発明の第６実施形態に係る型セット６００を示す要部断面図である。
本第６実施形態では、外周型６０４の内周成形面６０４ａにおける、上型６０１と下型６０２との対向方向（矢印Ｄ）に直交する断面の断面積は、上型６０１側の端部よりも下型６０２側の端部で小さい点で、上述の第２実施形態と相違する。その他の事項は第２実施形態と同様にすることができるため、重複部分の説明は省略する。

図８に示す型セット６００は、上述の第２実施形態と同様に、第１の成形型の一例である上型６０１と、第２の成形型の一例である下型６０２と、胴型６０３と、第３の成形型の一例である外周型６０４と、を備える。

上型６０１及び下型６０２は、凸成形面６０１ａ，６０２ａを有する。この場合、成形素材Ｇは、上部側及び下部側の両方で、凸成形面６０１ａ，６０２ａにより凹形状を転写される。

また、本第６実施形態においても、上述の第２実施形態と同様に、成形素材Ｇから製造される光学素子の上型６０１の凸成形面６０１ａへの食い付きを防止するべく、外周型６０４の内周成形面６０４ａのうち下型６０２側に凹凸部６０４ａ−１が形成されている。また、内周成形面６０４ａのうち凹凸部６０４ａ−１を除く部分は、微細面部６０４ａ−２である。

内周成形面６０４ａは、凹凸部６０４ａ−１が形成された領域が小径部となっており、微細面部６０４ａ−２が形成された領域が大径部となっている。そのため、上記のように、外周型６０４の内周成形面６０４ａにおける対向方向（矢印Ｄ）に直交する断面は、上型６０１側の端部よりも下型６０２側の端部で小さくなっている。

なお、凹凸部６０４ａ−１は、小径部の全体ではなく、小径部の一部（例えば内周成形面６０４ａの下端を含む一部）に形成されていてもよいし、或いは、小径部の全体のみならず大径部の一部に亘って形成されていてもよい。

以上説明した第６実施形態によっても、上述の第１〜第５実施形態と同様に、簡素な構成で凸成形面６０１ａへの光学素子の食い付きを防止することができる。
また、本第６実施形態では、外周型６０４の内周成形面６０４ａにおける、上型６０１と下型６０２との対向方向（矢印Ｄ）に直交する断面の断面積は、上型６０１側の端部よりも下型６０２側の端部で小さい。そのため、成形素材Ｇは、下型６０２側の端部で上型６０１側の端部よりも、対向方向（矢印Ｄ）に直交する断面の断面積が小さくなることで、対向方向（矢印Ｄ）に直交する平面方向における収縮量が小さくなる。これにより、成形素材Ｇの外周面が、凹凸部６０４ａ−１から抜けにくくなることで、凹凸部６０４ａ−１による上述の対向方向（矢印Ｄ）における収縮の規制をより確実に行うことができる。したがって、より確実に、凸成形面６０１ａへの光学素子の食い付きを防止することができる。

＜第７実施形態＞
図９は、本発明の第７実施形態に係る型セット７００を示す要部断面図である。
本第７実施形態では、上述の第６実施形態と同様に、外周型７０４の内周成形面７０４ａの凹凸部７０４ａ−１が小径部であり、微細面部７０４ａ−２が大径部である。但し、本第７実施形態では、大径部である微細面部７０４ａ−２が、上型７０１側の上端から凹凸部７０４ａ−１に近づくほど小径となるテーパ形状を呈する。その他の事項は上述の第６実施形態と同様にすることができるため、重複部分の説明は省略する。

図９に示す型セット７００は、上述の第１〜第６実施形態と同様に、第１の成形型の一例である上型７０１と、第２の成形型の一例である下型７０２と、胴型７０３と、第３の成形型の一例である外周型７０４と、を備える。

上型７０１は凸成形面７０１ａを有し、下型７０２は凹成形面７０２ａを有する。また、外周型７０４の内周成形面７０４ａのうち、下型７０２側に小径部である凹凸部７０４ａ−１が形成され、この凹凸部７０４ａ−１を除く部分が上述のテーパ形状を呈する微細面部７０４ａ−２である。

以上説明した第７実施形態によっても、上述の第１〜第６実施形態と同様に、簡素な構成で凸成形面７０１ａへの光学素子の食い付きを防止することができる。

１ 光学素子の成形装置
２ 成形室
２ａ 搬入側シャッタ
２ｂ 搬出側シャッタ
２ｃ 流入口
１０ 予備加熱ステージ
２０ 第１プレスステージ
３０ 第２プレスステージ
４０ 冷却ステージ
１１，２１，３１，４１ 下プレスプレート
１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａ カートリッジヒータ
１２，２２，３２，４２ 上プレスプレート
１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ カートリッジヒータ
１３，２３，３３，４３ 加圧駆動部
１００，２００，・・・，７００ 光学素子成形用型セット（型セット）
１０１，２０１，・・・，７０１ 上型
１０１ａ，２０１ａ，・・・，７０１ａ 凸成形面
１０１ｂ，１０２ｂ フランジ部
１０２，２０２，・・・，７０２ 下型
１０２ａ，４０２ａ，５０２ａ 凹成形面
２０２ａ，６０２ａ，７０２ａ 凸成形面
３０２ａ 平面状成形面
１０３，２０３，・・・，７０３ 胴型
１０４，１１４，１２４，１３４，１４４，２０４，３０４，・・・，７０４ 外周型
１０４ａ，１１４ａ，１２４ａ，１３４ａ，１４４ａ，２０４ａ，３０４ａ，・・・，７０４ａ 内周成形面
１０４ａ−１，１１４ａ−１，１２４ａ−１，１３４ａ−１，１４４ａ−１ 凹凸部
１０４ａ−２，１１４ａ−２，１２４ａ−２，１３４ａ−２，１４４ａ−２ 微細面部
Ｃ キャビティ
Ｄ 対向方向
Ｇ 成形素材

Claims (5)

1. 互いに対向する第１の成形型及び第２の成形型と、
   前記第１の成形型と前記第２の成形型との間のキャビティの外周に位置する筒形状の第３の成形型と、を備え、
   前記第１の成形型は、成形素材に凹形状を転写する凸成形面を有し、
   前記第３の成形型の内周に位置する内周成形面は、前記成形素材の外周面に形状を転写する部位を有し、
   前記部位は、
   第１の算術平均粗さであって、冷却時において前記第１の成形型と前記第２の成形型との対向方向における収縮の基点となる粗面である粗面部と、
   前記第１の算術平均粗さよりも小さい第２の算術平均粗さであり、前記粗面部よりも前記第１の成形型側に形成され、前記粗面部より前記対向方向における長さ寸法が大きい微細面部と、からなる
   ことを特徴とする光学素子成形用型セット。
2. 前記粗面部は、前記第２の成形型で前記成形素材に転写される面と前記第３の成形型で前記成形素材に転写される前記外周面との稜線を転写する部分を有することを特徴とする請求項１記載の光学素子成形用型セット。
3. 前記第３の成形型の前記内周成形面における、前記対向方向に直交する断面の断面積は、前記第１の成形型側の端部よりも前記第２の成形型側の端部で小さいことを特徴とする請求項１又は２記載の光学素子成形用型セット。
4. 前記第２の成形型は、前記成形素材に凹形状を転写する凸成形面を有し、
   前記第１の成形型の前記凸成形面は、前記第２の成形型の前記凸成形面よりも、突出高さが高いか、前記対向方向からの傾きが小さい部分を含むか、突出方向に直交する断面の最大断面積が大きいか、突出部分の体積が大きいか、或いは、上側に位置する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の光学素子成形用型セット。
5. 互いに対向する第１の成形型及び第２の成形型と、前記第１の成形型と前記第２の成形型との間のキャビティの外周に位置する筒形状の第３の成形型と、を備え、前記第１の成形型が、成形素材に凹形状を転写する凸成形面を有する光学素子成形用型セットを用いて、前記成形素材を加熱する加熱工程、プレスするプレス工程、及び冷却する冷却工程を含み、光学素子を製造する光学素子の製造方法において、
   前記冷却工程は、前記第３の成形型の内周に位置する内周成形面における、第１の算術平均粗さである粗面部と、前記第１の算術平均粗さよりも小さい第２の算術平均粗さであり、前記粗面部よりも前記第１の成形型側に形成され、当該粗面部における第１の成形型側の端部から形成され、前記粗面部より前記対向方向における長さ寸法が大きい微細面部とにより、
   前記成形素材の外周面を、前記微細面部から前記粗面部に向かう方向に収縮させ、前記成形素材を、前記凸成形面により形状を転写される凹部から離れる方向に収縮させる
   ことを特徴とする光学素子の製造方法。

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