JPWO2020071071A1 - 光学素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

角柱形状の素材から光学素子の光透過部、および光透過部から外側に延在するフランジをモールドプレス成形することを通じて光学素子を製造する方法が提供される。かかる製造方法では、フランジの端面に対して、素材の角部のみを金型転写に付す。

Description

本開示は、光学素子およびその製造方法に関する。より具体的には、本開示は、光透過に少なくとも資する光学素子に関するとともに、その光学素子を製造するための製造方法にも関する。

従前から樹脂材またはガラス材等から成る光学素子が様々な用途に用いられている。例えば、光学素子は、レンズ、プリズム、ミラーまたは光ファイバー等として用いられている。

近年、光学素子は、防災および／もしくは防犯等の監視システム用の光センサー、または運転支援システム用の車載センサモジュールといった、光センシング分野などにも利用されている。

特開２０１３−１４４５５号公報

本願発明者は、従前の光学素子の製造では克服すべき課題があることに気付き、そのための対策を取る必要性を見出した。具体的には以下の課題があることを見出した。

光学素子は、成形を通じて製造されたり、切削、研削および／または研磨による加工法で製造されたりする。例えば光学性能および／または耐熱性に優れたガラスレンズについていえば、研削および／または研磨に基づいた加工が一般に為されている。

研削および／または研磨によってレンズを製造する場合、原料体から削り出してレンズを得るため、材料ロスが多くなる（図１１）。また、レンズをモールドプレス成形する場合、ガラス材料は線膨張係数が小さく一般に成形し難い。よって、そのようなモールドプレス成形に先立って、研削などを行ってレンズ形状に近い形状（例えば球状またはそれを扁平したような形状）にする必要があり、材料ロスを無視できない。

本開示はかかる課題に鑑みて為されたものである。即ち、本開示の主たる目的は、材料ロス低減の点でより好適な光学素子の製造方法を提供することである。

本願発明者は、従来技術の延長線上で対応するのではなく、新たな方向で対処することによって上記課題の解決を試みた。その結果、上記主たる目的が達成された光学素子の製造方法に至った。

本開示では、光学素子の製造方法が提供される。かかる光学素子の製造方法は、角柱形状の素材から光学素子の光透過部、および該光透過部から外側に延在するフランジを共にモールドプレス成形し、フランジの端面に対して、素材の角部のみを金型転写に付す。

また、本開示では、上記製造方法によって得られる光学素子も提供される。
かかる光学素子は、光透過部、およびその光透過部から外側に延在するフランジ
を有して成り、フランジの端面において、前記光透過部の中心から最も遠い最端部を複数有し、前記複数の最端部が光学素子の設置のための位置決め面となっている。

本開示の製造方法では、材料ロス低減の点でより好適に光学素子を得ることができる。つまり、素材の材料損失を低減した条件で光学素子を製造できる。

具体的には、光学素子はモールドプレス成形で得るところ、光学素子の端面については、その最端部のみを金型転写で成型している。つまり、フランジの端面は、その全てを金型転写に付すのではなく、素材の角部のみを金型転写に付す。よって、本開示では、モールドプレス成形時に素材に掛かる負荷が過度に大きくならない傾向を有する。これにより、モールドプレス成形に先立って素材を研削などして光学素子の形状に比較的近い形状（例えば球状またはそれを扁平したような形状）を予め得ておく必要がなく、光学素子の材料ロスをより少なくできる。

このように材料ロスが少ないので、本開示では、高価な材料も積極的に用いることができる。例えば、所望の光学特性の点で優れているカルコゲナイド材および／またはカルコハライド材など、高価なガラス材をより積極的に用いることができる。

また、本開示の製造方法で得られる光学素子は、金型転写で成型される最端部を“位置決め面”として用いることができる。より具体的には、成型に付された素材の角部からなるフランジの最端部は、鏡筒などの固定部材に対して光学素子を設置する際の位置決め面として好適に用いることができる。したがって、本開示の光学素子は、その周縁が最端部しか金型転写されていないが、実使用上問題ない。

光学素子としてのレンズを模式的に示した断面図（図１（Ａ）：両凸レンズ、図１（Ｂ）：両凹レンズ、図１（Ｃ）：メニスカス・レンズ） 本開示の製造方法を説明するための模式的な断面図および平面図（モールドプレスによる両凹レンズ成形） 本開示の製造方法を模式的に示した工程断面図（モールドプレスによる両凹レンズ成形） モールドプレス成形で用いる金型の構成を模式的に示した断面図 本開示の製造方法を模式的に示した工程断面図（モールドプレスによる両凸レンズ成形） 本開示の製造方法を説明するための模式的な断面図および平面図（モールドプレスによる両凸レンズ成形） 角取り処理の態様を説明するための模式図 角取り処理された素材を用いた本開示の製造方法を模式的に示した工程断面図 本開示の光学素子に関する例示形態を模式的に示す斜視図および平面図（図９（Ａ）：両凸レンズ、図９（Ｂ）：両凹レンズ） 本開示に従ってメニスカス・レンズをモールドプレス成形する態様を模式的に示す断面図 研削・研磨処理によって原料体から削り出してレンズを製造する例示態様を説明するための模式図（従来技術）

以下では、一実施形態に係る光学素子の製造方法およびその製造方法で得られる光学素子をより詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細な説明、或いは実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。なお、図面における各種の要素は、本開示の製造方法および光学素子の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観および寸法比などは実物と異なり得る。

本明細書で間接的に用いる「上下方向」は、図中における上下方向に相当する。ある好適な態様では、鉛直方向下向き（すなわち、重力が働く方向）が「下方向」に相当し、その逆向きが「上方向」に相当すると捉えることができる。

本明細書において「断面図」は、光学素子の厚み方向に沿って切り取って得られる仮想断面に基づいている。換言すれば、光学素子の厚みに沿って切り取った断面における見取図が「断面図」に相当する。典型的には、“光学素子の厚み方向”は、光学素子における光透過方向に相当し得る。また、本明細書で用いる「平面視」とは、上記厚みの方向に沿って対象物を上側または下側からみた場合の見取図に基づいている。

［本開示の製造方法］
本開示は、光学素子を製造する方法に関する。特に、本開示は、モールドプレス成形によって素材から光学素子を製造する。モールドプレス成形は、金型を用いて素材を押圧して成形する手法であるところ、その成形手法に本開示の特徴がある。

具体的には、光学素子の光透過部とその光透過部から外側に延在するフランジを共にモールドプレス成形しており、フランジの端面に対してはその角部に相当する最端部のみを金型転写に付す。

本明細書において「光学素子」とは、広義には、光を透過させるための部材を意味している。よって、光学素子は、例えばレンズ、プリズムまたはミラーである。さらにいえば、光学素子は、光透過に関連するウィンドウ品などであってもよい。狭義には「光学素子」は、レンズに代表されるように光を集束または発散させるための部材を意味している（図１参照）。光学素子１０がレンズである場合、光学素子１０の“光透過部”はレンズ部分（少なくとも光学有効面を含んだ“Ｒ面”の部分）に相当する。

本開示の製造方法では、光学素子１０のフランジ１２の端面に相当する光学素子の周面について特異的な成形を行い、素材２０の角部のみを金型転写に付す。つまり、光学素子１０のフランジ端面に対する成型はその全てに行うのではなく、その一部の最端部のみを成型する。換言すれば、光学素子１０のフランジ１２の端面については、素材２０のコーナーに相当する部分のみを成形転写する。

図２および図３に示される模式図を参照して説明する。図示するように、モールドプレス成形では素材２０の加圧変形を通じて光学素子１０を得る。本開示では、単一の素材２０から光学素子１０の光透過部１１とフランジ１２とを一体的にモールドプレス成形で得ている（特に図３参照）。つまり、単一の素材２０を加圧変形させて、その単一の素材２０から光透過部１１とフランジ１２とを一体的に成形している。

素材２０は、例えばガラス材を含んでいる。そのような素材体から加圧変形を通じてガラスの光学素子１０が成形される。つまり、単一のガラス材を含む素材２０からモールドプレス成形によって光透過部１１とフランジ１２とが一体的に成形される。ガラス材は一般的に線膨張係数が小さく成形し難い。本開示の製造方法では、後述するようにモールドプレス成形時にて素材２０に過度な押圧力が掛かるのを回避しており、ガラス材を含んだ素材２０から光学素子１０を比較的容易に成形できる。

本開示の製造方法では、単一の素材２０から光学素子１０を得るモールドプレス成形を行うが、フランジ１２の端面については、素材２０の角部のみを金型転写し、最端部１５を形成する（図２参照）。つまり、フランジ１２の端面の全てを金型転写に付すわけではない。よって、素材２０をより大きく変形させる必要はなく、モールドプレス成形時に素材２０に掛かる負荷が過度になり難い。よって、モールドプレス成形に先立って、素材２０を研削などして光学素子１０の形状に近い形状（例えばレンズ品形状に比較的近いと考えられる球状またはそれを扁平したような形状など）を得ておく必要がなくなり、素材２０のの材料ロスを少なくできる。最端部１５は、フランジ１０の端面において、光透過部１１の中心から平面視で最も遠く、複数存在する。その複数の最端部１５が、光学素子１０の設置のための位置決め面となる。

フランジ１２の最端部１５のみがより好適に金型転写される点でいえば、素材２０の平面視形状が略四角形状を有していてよい（図２参照）。かかる場合、モールドプレス成形で４つの最端部１５のみを金型転写に付し易くなる。つまり、そのような略四角の平面視形状を有する素材２０がモールドプレス成形時に変形する際、フランジ１２の端面は、その全ての端面箇所が同時に金型転写せず時間差が生じ得る。素材２０の角部が、その角部以外の部位よりも先行して金型転写に付されるといえる。これは、金型キャビティの外縁の平面視形状が略円形になっている場合に特にいえる。つまり、図２に示されるように、略円形状のキャビティを有する金型に対して仕込まれた略四角形状の素材２０は、そのフランジ１２の最端部１５が相対的に金型内周面に対して近位にあり、モールドプレス成形時に最端部１５が最端部以外の部位よりも先行して金型転写に付される。

ここで、モールドプレス成形時にフランジ端面の全てを金型転写に付すことを想定してみる。即ち、フランジ全周成形を仮に想定してみる。かかる場合、素材２０の加圧変形でフランジ端面の全てが金型内周面に到達するように素材２０の加圧を継続する必要があり、素材２０に加えられる押圧力はより大きくなる。つまり、素材２０が脆い材料から成る場合などにあっては、素材２０に結果として過度な押圧力が掛かることになり、モールドプレス成形で得られる光学素子１０が損なわれてしまう虞がある。よって、そのようなフランジ全周成形では脆い材料を使用し難い。また、フランジ全周成形のレンズの場合、コバ部の面積が大きくなる。成形後の冷却時には金型コバ面とレンズコバ面は成形後の冷却過程で密着した状態でお互い収縮するが、線膨張係数の違いにより、収縮差が生じることにより応力が発生しクラック発生の原因となる場合がある。この場合、前述のように面積が大きい場合にはより大きい応力が発生することになる。

これに対して、本開示の製造方法では、フランジ１２の最端部１５のみを金型転写するので、モールドプレス成形時に素材２０に加えられる押圧力は過度になり難く、それゆえ脆いとされる素材２０なども採用することができる。この点、カルコゲナイド材および／またはカルコハライド材といったガラス材は、光学特性の点で優れたレンズ材である一方、押圧力に脆いのでモールドプレス成形に通常適していないと考えられていた。本開示の製造方法では、そのようなガラス材にも使用可能である。また、上述したように、モールドプレス成形時に素材２０に掛かる負荷が過度になり難いことは、モールドプレス成形に先立って素材を研削などして光学素子１０の形状に相対的に近い形状へと予め調製しておく必要がなくなる効果をもたらす。つまり、素材２０の材料ロスが結果として減じられることになり、そのような観点からも、カルコゲナイド材および／またはカルコハライド材などのガラス材を採用し易くなる。

光学素子１０としてレンズを製造する場合を例にとる。本開示の製造方法は、全周コバ成形ではなく、例えば“４角のみ転写”であり、そのような“４角のみ転写”をレンズ有効面の転写とともにモールドプレスで行っている。そして、本開示の製造方法ではモールドプレスに先立って、レンズ品形状に相対的に近い形状のプリフォームを用意する必要がないので材料ロスが少なくなり、カルコゲナイド材および／またはカルコハライド材などのガラス材を採用し易くなる。つまり、材料ロスがより低減した条件で所望の光学特性を有する素材を用いることができ、安価に高精度なレンズを製造することができる。

以下では、図面を参照して、本開示の製造方法をより詳細に説明する。

図４は、モールドプレス成形に用いる金型を示している。図示するように、本開示の製造方法で用いる金型５０は、例えば金型主要部である一対の上型５１と下型５２と、金型スリーブ５３とから構成されている。かかる上型５１と下型５２とは、相対的に近づくように又は離隔するように駆動可能となっており、それらの間で金型キャビティ５６を形成する。かかる対を成す上型５１と下型５２との間で素材２０が押圧変形に付されることによって、光学素子１０の光透過部分が少なくとも形造られる。光学素子１０がレンズの場合、上型５１と下型５２から受ける押圧力によって素材２０が変形し、光学素子１０の“要”であるレンズ部分の形状が得られる。一方、金型スリーブ５３は、その名称から分かるように“筒形状”を有しており、金型主要部の外周面上に設けられる。金型スリーブ５３は、上側５１と下型５２と共に金型キャビティ形成に資する金型部材であり、特に、金型キャビティの外縁を境界付けるように作用する。

このような説明から分かるように、本明細書でいう「金型主要部」とは、金型キャビティの大部分の形成に寄与する主要な金型部材のことを意味している。一方、本明細書でいう「金型スリーブ」は、金型の胴部分の少なくとも一部を構成するように金型主要部の外周面に設けられる副的な作用を果たす金型部材のことを意味している。金型主要部の上型と下型と金型スリーブとで囲まれる空間によって金型キャビティが形成されるので、金型スリーブは、その金型キャビティの外縁を境界付けるための筒状の金型部材となっている。

ある好適な態様では、金型キャビティは、その平面視形状が円形または略円形となっている。つまり、金型キャビティの外縁を境界付ける金型スリーブの内周面が、平面視で円形または略円形状を好ましくは有している。具体的には、例えば金型主要部の外周面が円柱状外面の形態を有し、それに対して円筒状の金型スリーブが設けられており、平面視で円形状または略円形状の金型キャビティがもたらされる。

次に、図３および図５を参照してモールドプレス成形を経時的に説明していく。図３（Ａ）〜（Ｅ）は、モールドプレス成形により両凹レンズを得るプロセス態様を示している一方、図５（Ａ）〜（Ｅ）は、モールドプレス成形により両凸レンズを得るプロセス態様を示している。

モールドプレス成形の実施に際しては、まず、図３（Ａ）および図５（Ａ）に示すように、素材２０を金型５０に仕込む。つまり、図示するように、上型５１と下型５２と金型スリーブ５３とで囲まれる金型キャビティ５６に素材２０を配置する。

素材２０は、好ましくは単一品である。ある好適な態様では、この素材２０は、角柱形状を有している。角柱形状を有する素材２０は、その平面視形状が略四角形を有している。それゆえ、角柱形状を有する素材２０は、金型から受ける押圧力で変形する際に４つの角部が金型転写に付されやすくなる。

角柱形状を有する素材２０を、素材２０のインゴットから得るとき、材料ロスは小さいものとなっている。換言すれば、本開示の製造方法で用いる素材２０は、例えば球状またはそれを扁平した形状など、レンズ品形状に相対的に近い形状が得られるように研削などしておく必要がなく、材料ロスは小さい。角柱形状の素材２０は、金型面と素材との間に密閉空間ができにくいため、円柱形状またはＲの大きいプリフォーム等に比べて、モールド成形時にいわゆる“エア溜まり”が生じにくく、その点でも好ましい。

本明細書でいう「角柱形状を有する」とは、広義には、立方体または直方体などに代表されるように素材２０が全体として角張った形状を有することを意味している。光学素子１０がレンズ品である場合を想定すると、「角柱形状を有する」とは、球状またはそれを扁平したような形状と比べて、全体としてレンズ品の形状から相対的に“遠い”形状を有しているといえる。また、「角柱形状を有する」は、狭義には、モールドプレス成形時に光学素子１０のフランジ端面に相当する面につき最端部１５がその最端部以外の部位よりも先に金型転写されることになるように、素材２０の平面視形状が略四角形を有することを意味している。

金型に仕込まれた素材２０は、加熱された金型５０から押圧力を受けて変形に付される。具体的には、図３（Ｂ）および（Ｃ）ならびに図５（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、素材２０は、金型５０の熱によって加熱されつつ、金型５０から受ける押圧力で変形して、所望形状にされる。より具体的には、金型５０から受ける押圧力によって単一の素材２０が塑性変形し、金型５０（特に上型５１および下型５２）の内面形状が素材２０に転写されることで素材２０からフランジ１２と光透過部１１とが一体的に得られる。なお、角柱形状の素材２０から両凸レンズを形成する場合、図５（Ｂ）に示すように、素材２０の上面２１または下面２２に“エア溜まり”が生じにくく、それゆえ、所望の光学素子が得られ易くなる。

モールドプレス時に塑性変形する素材２０は外側へと広がるように変形した後、金型スリーブ５３に接することになる（図３（Ｄ）および図５（Ｄ）参照）。つまり、平面視で円形状または略円形状を有する金型スリーブ５３の内周面５８に素材２０が接することになる（図２および図６も併せて参照のこと）。ここで、光学素子１０のフランジ１２の端面に相当する周面については、素材２０の角部である最端部１５のみを金型転写に付す。つまり、光学素子１０のフランジ１２の端面に対する成型はその全てに対して行うのではなく、その一部の最端部１５のみを金型転写で成型する。より具体的には、光学素子１０の周面（外縁端面）の成型については、周面（外縁端面）のうち最端部１５のみを金型スリーブ５３に押し当てて成型する。換言すれば、光学素子１０のフランジ１２の端面の金型転写では、そのフランジ１２の端面のうちで最端部１５のみを金型スリーブ５３に押し当てることになる。

最端部１５が金型スリーブ５３に押し当った後においては、金型５０による押圧力付与を停めてよい。これにより、フランジ１２の端面のうちで最端部１５のみが好適に成形転写され得る。あくまでも例示にすぎず限定されるものではないが、ガラス材（例えばカルコゲナイド材および／またはカルコハライド材）を含んで成る角柱形状の素材２０を用いる場合、最端部１５のみの成形転写が好適に為されるべく、カルコゲナイド材については金型温度２５０〜３５０℃程度および加圧５〜１００ｋｇｆ程度の条件下で１０秒〜５分のモールドプレスを行えばよく、また、カルコハライド材については金型温度３５０〜４５０℃程度および加圧５〜１００ｋｇｆ程度の条件下で３０秒〜３０分のモールドプレスを行えばよい。

このようにして金型転写された素材２０は、モールドプレスの最終段階で離型に付される。つまり、モールドプレスにより塑性変形に付された素材２０は、最終的には除荷および冷却後に金型から取り出され、所望の光学素子１０として供される（図３（Ｅ）および図５（Ｅ）参照）。

なお、本開示に従ったモールドプレス成形は、離型時にも有利な効果を奏し得る。具体的には、本開示の製造方法では離型時において、フランジの端面のうちで最端部１５のみが金型スリーブに接した状態となっている。モールドプレスで塑性変形に付された素材２０は、フランジ１２の端面では最端部１５のみの接触ゆえ金型５０から離れ易い。つまり、フランジ１２の端面の全てが金型５０に接触している場合を想定してみると、金型５０から離れる際に金型箇所との接合強さの違い等で離型時に光学素子１０が割れてしまう虞がある。この点、本開示の製造方法では、フランジ１２の端面について最端部１５のみが金型に接した状態で離型が為されるので、より好適に光学素子１０を金型５０から取り出すことができる。光学素子１０としてレンズを製造する場合を例にとると、全周コバ成形では離型不良になる虞があるものの、本開示に従った“４角のみの転写”では離型時における割れおよび／またはクラックを抑制することができるといえる。

本開示の製造方法は、種々の態様で具現化することができる。

（角取り処理の態様）
かかる態様では、素材２０に対して角取り処理を行う。具体的には、図７に示すように、モールドプレス成形に先立って、素材２０のエッジを角取り処理に付す。かかる態様は、素材が角柱形状を有する場合など、モールドプレス成形に付す前の素材のエッジが尖っている場合に特に好ましい。なお、角取り処理は、素材２０の各面のエッジ２５に対して行うことが好ましい。

角取り処理としては、バレル研磨加工を行ってよく（図７の中段の左側参照）、それによって、素材２０のエッジ２５をいわゆる“Ｒ加工”してよい。ここでいう「バレル研磨」とは、広義には、素材２０と研磨材との相対摩擦によって素材２０のエッジ２５に丸味を持たす処理のことを意味している。狭義には、本開示における「バレル研磨」は、素材２０と研磨材（例えば、メディア、コンパウンドおよび水などから選択される少なくとも１種の研磨材）とをバレル容器に入れ、バレルに回転運動および／または振動を与えることによって、素材２０のエッジ２５を丸味付けすることを意味している。バレルの種類は、特に制限されず、回転形バレル、振動形バレルまたは遠心流動形バレルなどであってよい。

また、角取り処理としては、熱加工を行ってもよく（図７の中段の右側参照）。ここでいう「熱加工」とは、広義には、素材２０に加える熱によって素材２０のエッジ２５を丸味付けする処理のことを意味している。狭義には、本開示における「熱加工」は、素材２０のエッジ２５を局所的に加熱して塑性変形させ、素材２０のエッジ２５に丸味を持たすことを意味している。具体的な加熱手段としては、特に制限されるわけではないが、真空電気炉、ベルト炉、管状炉または温風式加熱装置などを挙げることができる。

素子２０のエッジ２５を角取り処理に付した場合、モールドプレス成形初期の段階で金型内面５７の光学形状面と素材との接触部等にチッピングが生じにくくなる（図８参照）。つまり、金型５０の上型５１と下型５２との間で素材２０が押圧変形に付された際に素材２０のエッジ２５が欠けてしまうといった不都合な現象が生じにくくなる。これは、光学素子１０として両凸レンズを得る場合に特にいえる。なぜなら、両凸レンズを得る場合、モールドプレス成形の初期にて金型５０から素材２０に加えられる押圧力が素材２０のエッジ２５に集中しやすくチッピングが生じやすいからである。

（レンズ品の態様）
かかる態様では、光学素子１０としてレンズを製造する。つまり、光を集束または発散させるためのレンズを製造する。レンズの種類は、特に制限されず、凸レンズまたは凹レンズなどであってよい。凸レンズは、両凸レンズ（図１（Ａ））または平凸レンズなどであってよく、凹レンズとしては、両凹レンズ（図１（Ｂ））または平凹レンズなどであってよい。さらには、レンズは、図１（Ｃ）に示すようなメニスカス・レンズであってもよい。

上述したように、本開示の製造方法ではフランジ１２の端面の最端部１５のみが金型転写されるので、モールドプレス成形時に素材２０に過度な押圧力が掛かり難く、脆い素材２０なども採用できる。よって、本開示の製造方法では、カルコゲナイド材および／またはカルコハライド材などを用いることができる。カルコゲナイド材は赤外領域に対して好適な透過特性を有し、カルコハライド材は赤外領域だけでなく可視光領域に対しても好適な透過特性を有し得るので、本開示の製造方法では、光学素子１０として、少なくとも赤外領域ためのレンズを好適に製造することができる。

［本開示の光学素子］
本開示の光学素子は、上述の製造方法で得られるものであり、上述のモールドプレス成形で素材から得られる光学素子に相当する。よって、本開示の光学素子は、フランジの端面について素材の角部に相当する最端部のみが金型転写に付されたものとなっている。

本開示の光学素子は、光透過部とそれから外側に延在するフランジとを有して成る。光学素子がレンズである場合、本開示の光学素子は、レンズ部である光透過部とそれから外側に延在するフランジとを有して成る。

光学素子１０がレンズである場合の模式図を図９（Ａ）および（Ｂ）に示す。あくまでも例示にすぎないが、図９（Ａ）は、両凸レンズの外観の斜視図および平面図を示している。一方、図９（Ｂ）は、両凹レンズの外観の斜視図および平面図を示している。

図９（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、光学素子１０は、少なくとも、光透過部１１、およびその光透過部１１から外側に延在するフランジ１２を有する。本開示の光学素子１０では、フランジ１２の最端部１５における端面部１６が、光学素子１０の設置のための位置決め面となっている。

フランジ１２の最端部１５は、その端面部１６が金型転写に付されたものであり、それゆえ、光学素子１０において所望に正確に設けられている。つまり、光学素子１０を得る際のモールドプレス成形において、フランジ１２の端面では素材２０の角部に相当する端面部１６のみが金型転写に付されているので、そのフランジ１２の最端部１５は所望に正確に位置付けられている。よって、本開示の光学素子１０では、かかる最端部１５を位置決め面として好適に用いることができる。特にフランジ１２の端面のうちで角部の端面部１６のみを鏡筒組み立て時の位置決め面として利用する。

ある好適な態様では、光学素子１０の外縁が全体として略四角形状を有している。具体的には、光学素子１０の平面視においてフランジ１２の外輪郭が略四角形状を有し、そのフランジにおいて角部、即ち、端面部１６が４つ設けられている。これは、フランジにて略四角形状のコーナー部に最端部が４つ設けられていることを意味している。平面視形状が略四角の素材２０からモールドプレス成形で得られた光学素子１０の場合、その４つの角部は、端面部１６が金型転写されたものであり、正確に位置付けられている。よって、本開示の光学素子１０は、そのような４つの角部の端面を鏡筒組み立て時の位置決め面として用いる。

本開示の光学素子１０では、そのフランジの複数の最端角部が、光学素子１０の設置のための位置決め部となっており、それに起因した特有の配置形態を有している。具体的には、光学素子１０の平面視において、最端部１５が光透過部の中心１９に対して対称配置されている。図９（Ａ）および（Ｂ）に示す態様でいえば、４つの最端部１５Ａ〜１５Ｄは、それぞれ、レンズ部である光透過部１１の中心１９（すなわち、光軸ポイント）に対して点対称または線対称に配置されている。これは、フランジの４つの角部はそれぞれの端面が光透過部の中心に対して対称配置されていることを意味している。より具体的にいえば、フランジの４つの端面部１６が光透過部の中心１９に対して対称配置されている。つまり、フランジの４つの端面部１６がレンズ部の中心部１９（すなわち、光軸ポイント）に対して点対称または線対称に配置されているといえる。このような態様によって、角部の端面を位置決め面として鏡筒組み立て時に好適に利用することができ、所望の位置精度で光学素子１０を鏡筒に固定できる。

本開示の光学素子では、フランジ１２の最端部１５の端面部１６は、金型転写されて得られたものゆえ、それ特有の形状を有している。具体的には、フランジ１２の外縁では、そ最端部１５が円弧状となっている。つまり、略円形状の金型内周面に押し当たることで素材２０の角部の端面が転写成形されるので、そのような端面は平面視で好ましくは円弧形状を有している。

換言すれば、図９（Ａ）および（Ｂ）に示すように、光学素子１０の平面視において、最端部１５が円弧状外縁を有しているといえる。このように、最端部１５が円弧状外縁を有していると、その最端部１５を円筒形状の鏡筒に対する位置決め部として好適に用いることができるようになる。また、鏡筒あるいは光学素子受け部材は円筒形状に限らず、たとえば四角形状であっても同様に光学素子の角部の端面を位置決め部として組み立てることができる。

また、本開示の光学素子１０は、好ましくは単一の素材２０からモールドプレス成形で得られるものであるので、それ特有の構成を有している。具体的には、本開示の光学素子１０は、好ましくは、光透過部１１とフランジ１２とが同一材質から成り、かつ互いに一体化している。図９（Ａ）および（Ｂ）に示される態様でいえば、レンズ部である光透過部１１とその外側のフランジ１２とが同一材質から成り、かつ互いに一体化している。このように同一材質で一体化していると、光透過部１１とフランジ１２とが異質な材質で一体化されている場合よりも、均質性が増し、光学素子１０の構造強度がより向上したものとなり得る。

本開示の光学素子１０は、フランジ１２の最端部１５の金型転写に起因して、モールドプレス成形時に素材２０に加えられる押圧力が過度になり難い条件で得られている。よって、光学素子１０は、カルコゲナイド材および／またはカルコハライド材などからモールドプレス成形を通じて好適に得ることができる。つまり、ある好適な態様の光学素子１０は、カルコゲナイド材および／またはカルコハライド材を含む。光学素子１０が、いわゆるカルコゲナイド系および／またはカルコハライド系のガラスを含んで成り得るともいえる。最も端的にいえば、光学素子１０が好ましくはカルコゲナイドガラスまたはカルコハライドガラスから成っているといえる。

本明細書でいう「カルコゲナイド材」とは、広義には、周期律表のＶＩｂ族のＳ（硫黄）、Ｓｅ（セレン）およびＴｅ（テルル）から成る群から選択される少なくとも１種のカルコゲン元素を主成分の１つとする材料を意味している。例えば、カルコゲナイド材は、Ｓ（硫黄）、Ｓｅ（セレン）およびＴｅ（テルル）から成る群から選択される少なくとも１種のカルコゲン元素がＧｅ（ゲルマニウム）、Ａｓ（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）、Ｐ（リン）、Ｇａ（ガリウム）、Ｉｎ（インジウム）およびＳｉ（ケイ素）から成る群から選択される少なくとも１種と組み合わされた組成を有する材料となっていてよい。そして、本明細書でいう「カルコハライド材」とは、そのようなカルコゲナイド材に対してハロゲン元素（フッ素、塩素、臭素およびヨウ素から成る群から選択される少なくとも１種）またはその化合物が導入されて成るような組成を有する材料を意味している。このようなカルコゲナイド材および／またはカルコハライド材などは、赤外領域に対して又は赤外領域と可視光領域との双方に対して好適な透過特性を有し得る。よって、本開示の光学素子１０は、少なくとも赤外領域の光線を透過させるためのレンズとして好適に供され得る。

以上、実施形態について説明してきたが、あくまでも典型例を例示したに過ぎない。従って、本開示の製造方法および光学素子１０はこれに限定されず、種々の態様が考えられることを当業者は容易に理解されよう。

例えば、上記説明では、フランジ１２の最端部が“４つ”であることを前提とした図面を用いたが、本開示は必ずしもこれに限定されない。フランジ１２の最端部１５は、３つ、５つ、６つまたは８つなどであってよい。かかる場合、フランジ１２の最端部１５のみを金型転写に付すことになる。そのような３つ、５つ、６つまたは８つの複数の最端部１５は、光学素子１０において光透過部１１の中心（レンズ品を想定すると、例えば光軸）に対して対称配置されていることが好ましい。これにより、最端部１５の端面を位置決め面として鏡筒組み立て時に好適に利用することができ、所望の精度で光学素子１０を鏡筒に固定することができる。

また、上記説明では、特にレンズとして両凹レンズまたは両凸レンズをモールドプレス成形する態様を中心に説明してきたが、本開示はこれに限定されない。例えば、図１０に示すように、メニスカス・レンズである光学素子１０をモールドプレス成形する場合であっても本開示を同様に適用できる。かかる場合、素材２０のエッジのうち、特に金型内面５７の光学形状面と接触するエッジに対しては角取り処理を行っておくことが好ましい。チッピング等を好適に防止できるからである。

本開示の製造方法で得られる光学素子は、各種レンズとして使用することができる。特に、本開示に係る光学素子は、ある好適な態様でいえばカルコゲナイド材および／またはカルコハライド材などから得られるものであるので、赤外線レンズ（あくまでも１つの例示にすぎないが、遠赤外線を少なくとも意図したレンズ）、可視光レンズ、または、それら赤外領域および可視光領域の双方の光線を透過させるような広帯域透過レンズなどとして用いることができる。

１０ 光学素子
１１ 光透過部
１２ フランジ
１５、１５Ａ〜１５Ｄ 最端部
１６ 端面部
１９ 中心
２０ 素材
２１ 上面
２２ 下面
２５ エッジ
５０ 金型
５１ 上型
５２ 下型
５３ 金型スリーブ
５６ 金型キャビティ
５７ 金型内面
５８ 内周面

Claims (16)

1. 光学素子を製造する製造方法であって、
   角柱形状の素材から前記光学素子の光透過部、および該光透過部から外側に延在するフランジをモールドプレス成形し、
   前記フランジの端面に対して、前記素材の角部のみを金型転写に付す、光学素子の製造方法。
2. 前記素材の平面視形状が略四角形であり、前記モールドプレス成形では４つの前記角部が前記金型転写に付される、請求項１に記載の光学素子の製造方法。
3. 前記素材が、ガラス材料を含む、請求項１または２に記載の光学素子の製造方法。
4. 前記素材がカルコゲナイド材および／またはカルコハライド材を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
5. 前記モールドプレス成形では、単一の前記素材の加圧変形によって該素材から前記光透過部と前記フランジとを一体的に成形する、請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
6. 前記モールドプレス成形では、金型主要部と金型スリーブとから少なくとも構成される金型を用いており、
   前記金型転写では、前記素材の角部のみを前記金型スリーブに押し当てる、請求項１〜５のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
7. 前記モールドプレス成形に先立って、前記素材のエッジを角取り処理に付す、請求項１〜６のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
8. 前記角取り処理は、熱加工である、請求項７に記載の光学素子の製造方法。
9. 前記光学素子として、少なくとも赤外領域を透過させるためのレンズを製造する、請求項１〜８のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
10. 光学素子であって、
    光透過部、および該光透過部から外側に延在するフランジ
    を有して成り、
    前記フランジの端面において、前記光透過部の中心から最も遠い最端部を複数有し、該複数の最端部が、前記光学素子の設置のための位置決め面となっている、光学素子。
11. 前記光学素子の平面視にて前記フランジの外輪郭が略四角形状を有し、該フランジにて前記略四角形状のコーナー部に前記最端部が４つ設けられている、請求項１０に光学素子。
12. 前記光学素子の平面視において、前記最端部が前記光透過部の中心に対して対称配置されている、請求項１０または１１に記載の光学素子。
13. 前記光学素子の平面視において、前記最端部が円弧状外縁を有している、請求項１０〜１２のいずれかに記載の光学素子。
14. 前記光学素子が、カルコゲナイド材および／またはカルコハライド材を含む、請求項１０〜１３のいずれかに記載の光学素子。
15. 前記光透過部と前記フランジとが、同一材質から成り、互いに一体化している、請求項１０〜１４のいずれかに記載の光学素子。
16. 前記光学素子が、少なくとも赤外領域の光線を透過させるためのレンズである、請求項１０〜１５のいずれかに記載の光学素子。

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