(57)【要約】【課題】光学セラミックレンズの製造工程の高効率化およびコスト低減を図る。【解決手段】本発明に係る光学セラミックレンズ１の製造工程には、粉末原料を加工して仮成形品を準備する工程と、仮成形品を熱間プレス成形することにより複数個の光学セラミックレンズが集合配置されたレンズアレイ１０を形成する工程と、レンズアレイ１０をたとえば縦接線６や横接線７において分割することにより、光学セラミックレンズ１を得る工程とを備える。【選択図】図３
2010145730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末原料を加工して仮成形品を準備する工程と、
前記仮成形品を熱間プレス成形することにより複数個の光学セラミックレンズが集合配置されたレンズアレイを形成する工程と、
前記レンズアレイを分割することにより、前記光学セラミックレンズを得る工程とを備える、光学セラミックレンズの製造方法。
【請求項２】
前記原料粉末は純度９９％以上の硫化亜鉛粉末である、請求項１に記載の光学セラミックレンズの製造方法。
【請求項３】
前記レンズアレイを形成する工程では、前記光学セラミックレンズの光学曲面部の平面視における円形の直径が、前記レンズアレイにおいて隣接する前記光学セラミックレンズの中心間距離より小さくなるように前記レンズアレイが形成されている、請求項１または２に記載の光学セラミックレンズの製造方法。
【請求項４】
前記レンズアレイを形成する工程では、前記光学セラミックレンズの光学曲面部の平面視における円形の直径が、前記レンズアレイにおいて隣接する前記光学セラミックレンズの中心間距離と等しくなるように前記レンズアレイが形成されている、請求項１または２に記載の光学セラミックレンズの製造方法。
【請求項５】
前記レンズアレイを形成する工程では、前記光学セラミックレンズの光学曲面部の平面視における円形の直径が、前記レンズアレイにおいて隣接する前記光学セラミックレンズの中心間距離より大きくなるように前記レンズアレイが形成されている、請求項１または２に記載の光学セラミックレンズの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項の製造方法を用いて製造された、光学セラミックレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学セラミックレンズの製造方法および光学セラミックレンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえばエアコンなどの家電製品や、住宅などに設置するホームセキュリティ用設備において、人間の所在を検知するセンサを用いる場合がある。このようなセンサには、赤外線などを集光するための光学セラミックレンズが用いられる。従来から用いられている光学セラミックレンズは、主表面に沿った方向における光学曲面部の直径が６ｍｍから３０ｍｍ程度のものである。なお、ここで主表面とは、光学セラミックレンズの各方向の表面のうち、投影面積が最も大きくなる面をいう。
【０００３】
ところが、上述した家電製品やホームセキュリティ用設備などの内部に上記センサを配置するために、当該センサを小型化する必要がある。このため、センサに用いられる光学セラミックレンズについても従来より小型化することが要求されている。具体的には、主表面に沿った方向における光学曲面部の直径が１ｍｍから５ｍｍ程度の光学セラミックレンズを提供することが要請される。
【０００４】
このような光学セラミックレンズは、たとえば以下の特許文献１に開示されているように、被成形物としてのたとえば硫化亜鉛（ＺｎＳ）の粉末を加圧成形した後し仮焼結した仮成形品を、上型および下型からなる成形型を用いて加熱しながら加圧成形することにより形成される。
【特許文献１】特開２００６−４５０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、たとえば硫化亜鉛の粉末を原料として光学セラミックレンズを形成する場合、原料である粉末を所望の形状に成形するために、まず粉末プレスおよび仮焼成を行なう。ここで使用する粉末は前処理として造粒をしてもよい。このようにして、所望の形状に近い形状を有する仮成形品を形成した後、これを最終の所望の形状に成形するために、温度と圧力を同時に印加する熱間モールド成形を行なう。たとえば特許文献１に開示されている成形型を用いて光学セラミックレンズを形成する場合、１回のモールド成形で１個の光学セラミックレンズしか形成できず、生産効率の低下、コスト高を招く可能性がある。このため、たとえば光学セラミックレンズを大量生産する場合において、当該光学セラミックレンズの生産効率の向上には限界がある。
【０００６】
一方、上述したように小型レンズの場合は、型内に多数のレンズを独立して配置し、実施することも可能である。多数のレンズを独立して配置すると、仮成形品の品質ばらつき、配置での誤差が反映され、得られる光学セラミックレンズの品質ばらつきが大きくなる傾向にあり、寸法や形状等の精度の高い製品を高効率に生産することは困難である。以上のように品質とコストとを両立することは難しかった。
【０００７】
本発明は、上述した問題に鑑みなされたものであり、その目的は、生産効率を向上させコストを低減することができる、粉末原料を加工して形成される光学セラミックレンズの製造方法および、当該製造方法を用いて形成される光学セラミックレンズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る光学セラミックレンズの製造方法は、粉末原料を加工して仮成形品を準備する工程と、仮成形品を熱間プレス成形することにより複数個の光学セラミックレンズが集合配置されたレンズアレイを形成する工程と、レンズアレイを分割することにより、光学セラミックレンズを得る工程とを備える、光学セラミックレンズの製造方法である。
【０００９】
上述した粉末原料を加工して仮成形品を準備する工程とは、たとえば原料である粉末を所望の形状に成形するために、造粒などにより調整された粉末を仮の形状に成形するための粉末プレスおよび仮焼成を行なう工程をいう。また、レンズアレイとは、同一形状、寸法を有する複数個のレンズを所定の平面に沿って２次元方向、すなわち一の方向と、当該一の方向に交差する他の方向との２方向に配列することにより形成されるレンズの集合体の形状に配列されたものをいう。
【００１０】
すなわち、本発明に係る光学セラミックレンズの製造方法においては、個々の光学セラミックレンズに対応する成形面が２次元方向に複数個配置された成形型を用いて仮成形品を熱間プレス成形することにより、２次元方向に複数個配置された光学セラミックレンズとしての形状を有するレンズアレイを形成することができる。そしてレンズアレイを、たとえばダイヤモンドブレードによるダイシングにより光学セラミックレンズを形成する部分ごとに分割する。このようにすれば、上述した成形型を用いたプレス成形の処理を１回行なうだけで、成形型に配置された成形面の個数に等しい個数の光学セラミックレンズを得ることができる。したがって、本発明に係る光学セラミックレンズの製造方法を用いれば、１回の処理により１個の光学セラミックレンズしか形成できない従来の方法を用いた場合に比べて高い効率で光学セラミックレンズを生産できる。このため、当該光学セラミックレンズのコストを低減させることができる。
【００１１】
上述した光学セラミックレンズの製造方法においては、原料粉末は純度９９％以上の硫化亜鉛粉末であることが好ましい。硫化亜鉛を用いて光学セラミックレンズを形成することにより、センサに用いる赤外線などを高い割合で透過する光学セラミックレンズを提供することができる。
【００１２】
上述した光学セラミックレンズの製造方法におけるレンズアレイを形成する工程では、光学セラミックレンズの光学曲面部の平面視における円形の直径が、当該レンズアレイにおいて隣接する光学セラミックレンズの中心間距離より小さくなるようにレンズアレイが形成されていることが好ましい。
【００１３】
レンズアレイの配置を上述したようにすれば、形成する一の光学セラミックレンズのレンズとして作用する有効部分である光学曲面部の平面視における円形と、当該一の光学セラミックレンズの隣に配置された他の光学セラミックレンズの光学曲面部の平面視における円形との間に、光学セラミックレンズとして利用しない間隙の領域が存在することになる。なお、ここで光学曲面部の平面視における円形とは、光学曲面部が配置された主表面に交差する方向から当該光学曲面部を見たときに当該光学曲面部の外周部分がなす円形のことをいう。この場合、たとえばダイシングによりレンズアレイを個々の光学セラミックレンズごとに分割する際に、分割を行なうことができる領域は上述した光学セラミックレンズとして利用しない間隙の領域全体である。したがって、たとえば上記間隙が存在しない場合に比べて、分割を行なうことができる範囲が広くなり、分割の加工を容易に行なうことができる。その結果、より高い効率で光学セラミックレンズを生産することができるため、当該光学セラミックレンズのコストをさらに低減させることができる。
【００１４】
上述した光学セラミックレンズの製造方法におけるレンズアレイを形成する工程では、光学セラミックレンズの光学曲面部の平面視における円形の直径が、当該レンズアレイにおいて隣接する光学セラミックレンズの中心間距離と等しくなるようにレンズアレイが形成されていてもよい。
【００１５】
レンズアレイの配置を上述したようにすれば、形成する一の光学セラミックレンズのレンズとして作用する有効部分である光学曲面部の平面視における円形と、当該一の光学セラミックレンズの隣に配置された他の光学セラミックレンズの光学曲面部の平面視における円形との間には、光学セラミックレンズとして利用しない間隙の領域が存在しないことになる。したがって、レンズアレイのうち光学セラミックレンズを得るために有効に利用できる領域の割合を大きくすることができ、１回の処理により得ることができる光学セラミックレンズの個数をさらに増やすことができる。したがって、より高い効率で光学セラミックレンズを生産することができるため、当該光学セラミックレンズのコストをさらに低減させることができる。
【００１６】
上述した光学セラミックレンズの製造方法におけるレンズアレイを形成する工程では、光学セラミックレンズの光学曲面部の平面視における円形の直径が、当該レンズアレイにおいて隣接する光学セラミックレンズの中心間距離より大きくなるようにレンズアレイが形成されていてもよい。
【００１７】
レンズアレイの配置を上述したようにすれば、形成する一の光学セラミックレンズのレンズとして作用する有効部分である光学曲面部の平面視における円形と、当該一の光学セラミックレンズの隣に配置された他の光学セラミックレンズの光学曲面部の平面視における円形とが一部分において重なる状態となる。したがってこの場合、たとえば上述した、光学曲面部の平面視における円形の直径が、当該レンズアレイにおいて隣接する光学セラミックレンズの中心間距離と等しくなるようにレンズアレイが形成されている場合に比べて、一の光学曲面部が占める面積が小さくなるため、同じ直径のレンズアレイからより多くの個数の光学曲面部を形成することができる。
【００１８】
本発明に従った光学セラミックレンズは、上記光学セラミックレンズの製造方法を用いて製造されている。この場合、従来よりも製造コストの低減された光学セラミックレンズを得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明における光学セラミックレンズの製造方法によれば、高い効率で光学セラミックレンズを生産することができ、当該光学セラミックレンズのコストを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態において、同一の機能を果たす要素には同一の参照符号を付し、その説明は、特に必要がなければ繰り返さない。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に係る光学セラミックレンズの製造方法を示すフローチャートである。本実施の形態に係る光学セラミックレンズとは、たとえば人間の所在を検知する人感センサにおいて、センサが放射した赤外線などが人体により反射される反射光を集光することにより検知するために用いられるレンズである。
【００２２】
当該光学セラミックレンズの製造方法としては、図１に示すように、まず原料準備工程（Ｓ１０）を実施する。具体的には、光学セラミックレンズを構成するベースとなる原料を準備する工程である。当該光学セラミックレンズの製造方法は、粉末原料を加工することにより光学セラミックレンズを形成する方法であり、たとえば硫化亜鉛（ＺｎＳ）の粉末を用いることが好ましい。なお、硫化亜鉛の代わりに、たとえばフッ化カルシウム（ＣａＦ２）、ＹＡＧ（３Ｙ２Ｏ３・５Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）の粉末を用いてもよい。これらの原料の粉末を用いれば、センサに用いる赤外線などの光線に対する透過性の良好な光学セラミックレンズを形成することができる。
【００２３】
また、上述した光学セラミックレンズを形成するための粉末原料を、固体状物質としての使用目的に適した大きさや形、純度に整える処理を行なう工程である造粒工程を行なうことにより、準備した粉末原料の粉末粒を細粒化する処理や、不純物を加える処理を行なってもよい。このようにすれば、たとえば純度が９９．７％で平均粒径が２μｍの硫化亜鉛粉末など、所望の大きさや純度を有する粉末原料を得ることができる。
【００２４】
続いて粉末プレス工程（Ｓ２０）、仮焼成工程（Ｓ３０）を実施する。本実施の形態に係る光学セラミックレンズの製造方法のように、粉末原料を加工することにより成形を行なう工程の場合、所望の形状となるよう当該粉末原料を成形する工程を行なう前に、粉末原料を仮の形状を有する仮成形品（固形塊）となるよう加工する処理を行なうことが好ましい。このため、本実施の形態において粉末プレス工程（Ｓ２０）および仮焼成工程（Ｓ３０）を行なうことが好ましい。当該粉末プレス工程（Ｓ２０）および仮焼成工程（Ｓ３０）を行なうことにより、後に製品形状に対応したレンズアレイの成形を行なう工程において、より高い精度で容易に加工を行なうことができる。なお、ここで形成される仮成形品は、たとえばその主表面が円形である平板形状であってもよいし、その主表面が矩形状や楕円形状である平板形状であってもよい。あるいは当該仮成形品は、形成する光学セラミックレンズが有する光学曲面部に近い形態を有するニアネットシェイプとなるように形成してもよい。
【００２５】
上述した粉末プレス工程（Ｓ２０）は、たとえば両軸式冷間金型プレス成形により、粉末原料に対して一定の圧力を付加することにより行なうことが好ましい。なお、当該処理は室温下で行ない、付加する圧力としては、たとえば粉末が硫化亜鉛の場合は５０ＭＰａ、たとえばスピネル、ＹＡＧ、酸化マグネシウムの場合は１５０ＭＰａなど、粉末原料を仮の固定塊の成形品に成形するために必要な任意の圧力を用いることができる。また、仮焼成工程（Ｓ３０）においては、粉末プレス工程（Ｓ２０）により形成された仮成形品を、真空炉中に投入してたとえば粉末が硫化亜鉛の場合は７００℃以上９００℃以下の温度で５時間程度加熱し、粉末がスピネル、ＹＡＧ、酸化マグネシウムの場合は１５００℃に加熱するなど、仮成形品とするために必要な任意の温度、時間条件を用いることができる。ここで、真空炉内を０．１Ｔｏｒｒ以下の真空度とすることが好ましい。
【００２６】
より具体的には、まず、真空炉中に上記プレスを行なった仮成形品を投入する。ここで、仮成形品の内部に含まれる水分や不純物の除去を優先的に行なう場合は、真空炉内を０．１Ｔｏｒｒ以下の真空度とすることが好ましい。また、仮成形品の加熱の均一化を優先的に行なう場合には、たとえばアルゴンや窒素などの不活性ガスを真空炉内に導入しながら処理を行なってもよい。仮成形品の処理として上述したいずれを優先的に行なうかに応じて、真空炉内の真空度やガスの導入の条件を選択することが好ましい。
【００２７】
なお、仮焼成工程（Ｓ３０）は、粉末プレス工程（Ｓ２０）後の粉末プレス中の湿気、揮発不純物を除去、仮成形品の強度を確保するために実施するが、粉末プレス品の湿気、不純物の量がもともと少ない場合、または後工程の熱間モールド工程（Ｓ４０）で仮焼成工程をかねる場合には仮焼成工程（Ｓ３０）の実施を省略してもよい。
【００２８】
以上の工程を行なうことにより、粉末原料から、所望の光学セラミックレンズの形状に加工することを容易にするための仮成形品を形成することができる。
【００２９】
続いて図１に示すように熱間モールド工程（Ｓ４０）を実施する。これは具体的には、先の工程で準備した仮成形品を成形型内で昇温し、一定の温度に達したところで加圧し、モールド成形する工程である。成形型には所望の光学曲面（成形面）が複数形成されており、それを仮成形品に転写することにより、複数個の光学セラミックレンズが配置されたレンズアレイシートを形成できる。
【００３０】
熱間モールド工程（Ｓ４０）においては、金型などの成形型を用いて仮成形品の主表面に、成形型における成形面の形状に応じたたとえば光学曲面部を形成する処理を行なう。当該処理では、個々の光学セラミックレンズの表面形状に対応した成形面が、２次元方向に複数個配置された成形型を用いてモールド処理を行なう。このようにすれば、仮成形品の主表面に、光学セラミックレンズの構造（光学曲面部）が２次元方向に集合配置された表面形状を形成できる。この結果、光学セラミックレンズが２次元方向に複数個集合配置されたフライアイレンズ状のレンズアレイを形成することができる。なお、熱間モールド工程（Ｓ４０）における加熱焼結により、当該仮成形品のサイズは主としてプレス軸方向に収縮し、薄くなる。
【００３１】
なおここで熱間モールド工程（Ｓ４０）は仮成形品を加熱焼結する機能と成形型を用いて仮成形品を所望の形状（レンズアレイ）に仕上げる機能を併せ持つ、熱間プレス成形を行なう工程である。熱間モールド工程（Ｓ４０）におけるプレスを行なう工程は、たとえば上述したレンズアレイを形成するための成形型を用いて、仮成形品の主表面に対してたとえば５０ＭＰａの圧力を加えて保持するなど、仮成形品の主表面に所望の形状や寸法のレンズアレイを高精度に形成するために必要な任意の加圧条件を用いて行なうことができる。
【００３２】
ここで、たとえば仮成形品が硫化亜鉛からなる場合は９００℃以上１０００℃以下で３０秒以上１０分以下の時間加熱することが好ましい。また、たとえば仮成形品がスピネルからなる場合はたとえば１６５０℃に加熱する。以上のように、仮成形品の主表面に所望の形状や寸法のレンズアレイを高精度に形成するために必要な任意の加熱条件を用いて行なうことができる。
【００３３】
この熱間モールド工程（Ｓ４０）におけるプレス圧力の印加は、仮成形品の焼結および塑性変形が起こる温度以上で行なうのが基本である。しかし、仮成形品の強度に問題がなければ、加熱前から圧力を印加してもよい。
【００３４】
図２は、個々の光学曲面部が六角格子状に配置されたレンズアレイの概略平面図である。図３は、個々の光学曲面部が四角格子状に配置されたレンズアレイの概略平面図である。図４は、四角格子状に配置された個々の光学曲面部の一部が重なっているレンズアレイの概略平面図である。仮成形品の主表面（図２〜図４においては円形状の主表面）上に、複数個の光学セラミックレンズ１としての有効部分である光学曲面部（図２〜図４における光学セラミックレンズ１の円形の内部の領域）を形成することによってレンズアレイ１０を構成する場合、図２に示すように複数個の光学セラミックレンズ１が六角格子を形成するように配置されていてもよいし、図３に示すように概ね四角格子を形成するように配置されていてもよい。さらに、概ね四角格子を形成するように配置されたレンズアレイ１０のなかでも、図４に示すように図３より密に配置されていてもよい。
【００３５】
図２における光学セラミックレンズ１の複数本の縦接線４および斜め接線５は、これらの縦接線４および斜め接線５により囲まれる領域の形状が六角形となるように配置されている。また、図３における光学セラミックレンズ１の複数本の縦接線６および横接線７は、これらの縦接線６および横接線７により囲まれる領域の形状が四角形となるように配置されている。また、図４における光学セラミックレンズ１の複数本の縦線１１および横線１２は、図４の平面図上において重畳する光学セラミックレンズ１の円周の交点を結んでなる直線であり、これらが概ね四角格子を形成するように配置されている。
【００３６】
すなわち、図２〜図４に示すようなレンズアレイ１０が形成できるように複数個の成形面が配置された成形型を用いて熱間モールド工程（Ｓ４０）を行なうことが好ましい。また、図２〜図４における各光学セラミックレンズ１の光学曲面部がなす、レンズアレイ１０の主表面に沿った方向の平面視における円形の直径は、形成しようとする光学セラミックレンズ１の寸法に合わせて、１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００３７】
図５は、図２の線分Ｖ−Ｖにおける概略断面図である。また、図６は、図３の線分ＶＩ−ＶＩにおける概略断面図である。なお、図５および図６においては、各断面図中に実際に配置される光学セラミックレンズ１の個数に対して一部を省略している。
【００３８】
図２における六角形状のレンズアレイ１０の配置では、個々の光学セラミックレンズ１の光学曲面部の平面視における円形の外周部は、互いに隣同士に配置されているものであっても直接的に接触していない。より具体的には、図５の断面図に示すように、光学セラミックレンズ１の光学曲面部の平面視における円形の直径Ｄが、レンズアレイ１０において隣接する光学セラミックレンズ１の中心間距離ＬＲ（隣り合う光学セラミックレンズ１の光学曲面部がなす中心間の距離）よりも小さくなっている。
【００３９】
中心間距離ＬＲとはより具体的には、隣り合う光学セラミックレンズ１の光学曲面部がなすたとえば球面などの中心間距離、言い換えれば図２〜図４に示す平面図において隣り合う光学セラミックレンズ１のなす円形の中心間距離をいう。図５に示すように一の光学セラミックレンズ１のレンズとして作用する有効部分である光学曲面部と、当該一の光学セラミックレンズ１の隣に配置された他の光学セラミックレンズ１の光学曲面部との間に、光学セラミックレンズとして利用しない間隙領域２が存在するようにレンズアレイ１０を形成してもよい。このようにすれば、後の工程においてレンズアレイ１０を個々の光学セラミックレンズ１ごとに分割する際に、分割を行なうことができる領域（つまりダイシングなどの方法により分割する位置である分割線８を配置することができる領域）は間隙領域２の全体となる。したがって間隙領域２を設ければ、間隙領域２が存在しない場合に比べて、分割を行なうことができる範囲が広いため、当該分割する作業を容易に行なうことができる。その結果、より高い効率で光学セラミックレンズ１を生産することができ、当該光学セラミックレンズ１のコストをさらに低減させることができる。
【００４０】
一方、図３における四角格子状のレンズアレイ１０の配置は、個々の光学セラミックレンズ１のうち、互いに隣同士に配置されているものの光学曲面部の平面視における円形の外周部は接触している。図３における縦接線６および横接線７は、隣同士に配置される光学セラミックレンズ１のなす円形の接点同士を結んでなる接線となっている。より具体的には、図６の断面図に示すように、レンズアレイ１０の主表面に沿った方向における光学セラミックレンズ１の光学曲面部がなす円形の直径Ｄが、レンズアレイ１０において隣接する光学セラミックレンズ１の中心間距離ＬＲ（隣り合う光学セラミックレンズ１の光学曲面部がなす中心間の距離）と等しくなっている。
【００４１】
図３、図６に示すレンズアレイ１０の場合、図５に示すような間隙領域２が存在しないため、仮成形品のうち光学セラミックレンズ１を得るために有効に利用できる領域の割合を大きくすることができ、１回の処理により得ることができる光学セラミックレンズ１の個数をさらに増やすことができる。したがって、より高い効率で光学セラミックレンズ１を生産することができ、当該光学セラミックレンズ１のコストをさらに低減させることができる。
【００４２】
さらに、図４におけるレンズアレイの配置は、個々の光学セラミックレンズ１のうち、互いに隣同士に配置されているものの光学曲面部の平面視における円形の外周部が重なっている。すなわち、互いに隣同士に配置される光学曲面部の一部が重畳している。したがって、図４におけるレンズアレイ１０の配置は、図３におけるレンズアレイ１０の配置よりもさらに個々の光学セラミックレンズ１を密に配置させたものとなっている。より具体的には、図４、図７を参照して、光学セラミックレンズ１の光学曲面部の平面視における円形の直径Ｄが、レンズアレイ１０において隣接する光学セラミックレンズ１の中心間距離ＬＲ（隣り合う光学セラミックレンズ１の光学曲面部がなす中心間の距離）よりも大きくなっている。図４（図７）の場合、中心間距離ＬＲは隣り合う縦線１１、横線１２の距離に等しい。
【００４３】
図７は、図４中の領域ＶＩＩを拡大した立体斜視図である。図７に示すように、図４におけるレンズアレイ１０の配置は、たとえば図３のレンズアレイ１０における個々の光学セラミックレンズ１の光学曲面部を、レンズアレイ１０の主表面に沿った平面上で、縦線１１または横線１２に沿った方向に移動させ、隣り合う光学セラミックレンズ１の光学曲面部の一部同士が重畳するように配置させたものである。したがって、図４におけるレンズアレイ１０は、図３におけるレンズアレイ１０よりも、光学セラミックレンズ１の光学曲面部の個数を多くすることができる。すなわち、図４、図７に示すレンズアレイ１０の場合、１台のレンズアレイ１０から得ることができる光学セラミックレンズ１の個数を、図３、図６に示すレンズアレイ１０よりもさらに増やすことができる。したがって、より高い効率で光学セラミックレンズ１を生産することができ、当該光学セラミックレンズ１のコストをさらに低減させることができる。
【００４４】
なお、図４、図７においては、縦線１１の方向およびこれに交差する横線１２の方向の両方において、光学セラミックレンズ１の光学曲面部の円形が重畳している。しかし、縦線１１の方向または横線１２の方向のいずれか一方の方向に関してのみ、光学曲面部の円形が重畳しており、他方の方向に関してはたとえば図３、図６に示すような配置を有するレンズアレイ１０を形成してもよい。この場合においても、１台のレンズアレイ１０から得ることができる光学セラミックレンズ１の個数を、図３、図６に示すレンズアレイ１０よりもさらに増やすことができる。
【００４５】
図４、図７におけるレンズアレイ１０の配置により得られる光学セラミックレンズ１は、図３、図６におけるレンズアレイ１０の配置により得られる光学セラミックレンズ１に比べて個々の光学曲面部をなす領域が小さくなる。しかし、結像の精度の要求により、小さな光学曲面部で十分なレンズを生産する場合には、図４、図７におけるレンズアレイ１０の配置は非常に有効となる。
【００４６】
以上の手法により所望の形状や寸法を有する光学セラミックレンズ１がフライアイレンズ状に形成できたところで、図１に示すように洗浄工程（Ｓ５０）を実施する。この洗浄工程（Ｓ５０）では、レンズアレイ１０の表面から異物を除去するために、従来周知の任意の洗浄方法を適用してもよい。その後、ＡＲコート工程（Ｓ６０）により、各光学セラミックレンズ１の光学曲面部の表面に薄膜をコーティングする処理を行なう。この薄膜とは、当該光学セラミックレンズ１をたとえば上述した人感センサに用いるために、当該光学セラミックレンズ１に赤外線などの光を照射したときに、当該赤外線が光学セラミックレンズ１の表面にて不必要に反射する現象などが発生することを抑制するために形成される薄膜である。なお、これらの工程（Ｓ５０）、工程（Ｓ６０）については実施を省略してもよい。
【００４７】
そして分割工程（Ｓ７０）を行なう。これはレンズアレイ１０を、個々の光学セラミックレンズ１に分割する工程である。たとえば５０ミクロンから２００ミクロン程度の厚みのダイヤモンドブレードを高速で回転し、たとえば図５の断面図においては間隙領域２の分割線８において、図６の断面図においては隣接する光学セラミックレンズ１の縦接線６（および図３の横接線７）において切断する。また、図７の斜視図においては縦線１１および横線１２において切断する。このようにすればレンズアレイ１０から、光学セラミックレンズ１が個々に分割される。
【００４８】
以上のように分割工程（Ｓ７０）における切断の処理は、ダイヤモンドブレードによるダイシングにより行なってもよい。特に、形成される光学セラミックレンズ１の外形公差、偏芯を重視する場合は、位置決め精度の高いダイヤモンドブレードを用いて切断することが好ましい。このときの切断速度はたとえば３ｍｍ／ｓｅｃとすることが好ましい。ただしレンズアレイ１０の厚みにより０．５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の任意の条件を用いることができる。ただし、当該分割工程（Ｓ７０）は、上述したダイヤモンドブレードダイシングの代わりに、たとえばレーザーダイシング、ウォータージェット、超音波を利用したブレードダイシング、放電加工、エッチングなどの方法を用いて行なってもよい。
【００４９】
たとえば従来の製造方法のように１回の処理により１個のレンズが形成される方法を用いる場合、図１における粉末プレス工程（Ｓ２０）、仮焼成工程（Ｓ３０）、熱間モールド工程（Ｓ４０）はすべて、形成したい光学セラミックレンズ１の個数に等しい回数だけ繰り返し行なう必要がある。しかし、本実施の形態の製造方法を用いる場合、分割工程（Ｓ７０）が新たに加わるものの、１つのレンズアレイ１０から形成する光学セラミックレンズ１の個数にかかわらず、上述した工程（Ｓ２０）、（Ｓ３０）、（Ｓ４０）を１回行なえば、１つのレンズアレイ１０に含まれる光学曲面部の個数に等しい光学セラミックレンズ１を形成することができる。また、洗浄工程（Ｓ５０）やＡＲコート工程（Ｓ６０）についても、レンズアレイ１０の状態で行なうことができるため、単一の光学セラミックレンズのそれぞれに対して処理を行なう場合に比べて作業を容易に行なうことができる。また、特に光学セラミックレンズのサイズが小さい場合には、このような作業性の向上という効果は顕著である。したがって、全工程を総合的に考慮すれば、本実施の形態の製造方法を用いることにより、従来の製造方法を用いる場合に比べて、作業の効率を高め、製品のコストを大幅に低減することができる。
【００５０】
さらに、小型のレンズの場合、従来の製造方法を発展させて、型に複数個のレンズ面を設けて、独立した仮成形品を並べて、熱間モールド成形することが考えられる。その場合、仮成形品が独立しているため、その形状のばらつきや型へのセット誤差の影響が大きく、成形される光学セラミックレンズの品質ばらつきが大きくなることがある。しかし、本実施の形態の製造方法を用いる場合、多数個の光学セラミックレンズ１を一体化したシートとして１回の処理で同時成形することができる。このため、形成される個々の光学セラミックレンズ１の間の品質面の偏差は、成形型の成形面の精度に依存する。したがって、光学曲面部を形成する熱間モールド工程（Ｓ４０）の段階で成形される光学曲面部での形状精度や光透過率などの品質の偏差を最小限に抑えることができる。特に光学セラミックレンズ１のサイズが小さい場合には、このような品質安定の効果が顕著となる。
【００５１】
さらに、本実施の形態の製造方法においては、最後に分割工程（Ｓ７０）を行なうまではレンズアレイ１０としてロットが管理され、個々のレンズに分割されてフリーの状態となっていない。このため、製造工程の途中における製品の管理が容易となる。
【００５２】
また、本実施の形態の製造方法を用いれば、形成される光学セラミックレンズ１の品質を安定させることができる。このため、分割工程（Ｓ７０）における切断を精密に位置決めして行なえば、個々の光学セラミックレンズ１を形成させた後に行なう、たとえば心取工程などの、製品の品質面の偏差を小さくするための処理を省略することができる。このことからも、本実施の形態の製造方法を用いることにより、従来の製造方法を用いる場合に比べて、作業の効率を高めることができる。
【００５３】
以上の手順により所望の寸法、形状を有する複数個の光学セラミックレンズ１が形成される。ここで、形成された光学セラミックレンズ１について詳述する。個々の分割された光学セラミックレンズ１は、たとえば図５や図６における分割線８や縦接線６などで分割されたものである。
【００５４】
ところで、たとえばレンズアレイ１０を形成するための成形型を、仮成形品の一方の主表面（図５〜図７における上側）のみに使用すれば、図５や図６の断面図に示すように一方（図５〜図７における上側）のみに光学曲面部としての凸曲面１ａ、１ｃを有する光学セラミックレンズ１が形成される。この場合、当該光学セラミックレンズ１の、図５〜図７における下側の主表面には光学曲面部は形成されておらず、仮成形品の主表面を形成する平面９が光学セラミックレンズ１の一方の主表面を構成する。
【００５５】
光学セラミックレンズ１は、上述した図５〜図７に示す形態のものを個々に分割することにより形成できる、仮成形品の一方の主表面のみに光学曲面部を備えた平凸レンズであってもよい。しかしたとえば当該成形型を、仮成形品の一方の主表面および、一方の主表面に対向する他方の主表面（図５〜図７における上側および下側）の両方に使用すれば、両方の主表面に光学曲面部を有する光学セラミックレンズ１が形成される。したがって光学セラミックレンズ１は両側の主表面に光学曲面部を有する両凸レンズであってもよい。あるいは光学セラミックレンズ１は、一方の主表面に光学曲面部を有し、他方の主表面に光学曲面部と反対方向に屈曲した凹形状部を有するメニスカスレンズであってもよい。さらに光学セラミックレンズ１は、両側の主表面に凹形状部を有する両凹レンズであってもよい。図８は、両方の主表面側に光学曲面部を有する、図２のレンズアレイから分割された光学セラミックレンズ１の、主表面に交差する方向における断面図である。図９は、両方の主表面側に光学曲面部を有する、図３（図４）のレンズアレイから分割された光学セラミックレンズ１の、主表面に交差する方向における断面図である。
【００５６】
図８に示す光学セラミックレンズ１００は、間隙領域３を含むように配置されたレンズアレイ（図２、図５参照）から形成されたものである。図８における断面図は、縦接線４または斜め接線５に略平行に切断した光学セラミックレンズ１００を、主表面に交差する方向から見た断面図である。そして図８における上側に光学曲面部としての凸曲面１ａ、そして光学セラミックレンズ１の主表面に関して凸曲面１ａと対向する、図８における下側には光学曲面部としての凸曲面１ｂが配置される。図８における左端および右端は、分割工程（Ｓ７０）においてレンズアレイから分割された分割線８となっている。
【００５７】
一方、図９に示す光学セラミックレンズ２００は、間隙領域を含まないレンズアレイ（図３、図４、図６、図７参照）から形成されたものである。図９における断面図は、図３の縦接線６または横接線７、図４の縦線１１または横線１２に略平行に切断した光学セラミックレンズ２００を、主表面に交差する方向から見た断面図である。そして図９における上側に光学曲面部としての凸曲面１ｃ、そして光学セラミックレンズ１の主表面に関して凸曲面１ｃと対向する、図９における下側には光学曲面部としての凸曲面１ｄが配置される。図９における左端および右端は、分割工程（Ｓ７０）においてレンズアレイから分割された縦接線６または横接線７となっている。図８および図９に示すような光学セラミックレンズ１も、上述した本発明による製造方法を用いて製造することができる。
【００５８】
なお、図５〜図９に示す凸曲面１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの形状は、球面であってもよいが、たとえば非球面や回折面であってもよい。
【実施例１】
【００５９】
以下に、以上に述べた本実施の形態の製造方法において形成する光学セラミックレンズの一例について説明する。レンズアレイ１０はたとえば主表面が直径５０ｍｍの円形をなすシートである。そして当該レンズアレイ１０の主表面上に、たとえば図４に示す、隣り合う縦線１１および横線１２の間隔が２ｍｍとなるよう、四角格子状に配置された光学セラミックレンズ１を１７行×１７列＝２８９個形成する。光学セラミックレンズ１の光学曲面部は一方の主表面が半径３ｍｍの球面、他方の主表面が平面の平凸レンズであり、光学曲面部の最も高い（厚みの大きい）箇所における厚み（中心厚）は２ｍｍである。当該光学曲面部の設計値との偏差の最大値と最小値との幅であるＰＶ値は１．５μｍである。このようにして光学曲面部が形成されたレンズアレイ１０は、図７の斜視図に示す光学曲面部を有するものである。これを個々の光学セラミックレンズに分割することにより、角型レンズが形成される。
【００６０】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、光学セラミックレンズの製造工程における高効率化およびコスト削減を行なうための技術として、特に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態に係る光学セラミックレンズの製造方法を示すフローチャートである。
【図２】個々の光学曲面部が六角格子状に配置されたレンズアレイの概略平面図である。
【図３】個々の光学曲面部が四角格子状に配置されたレンズアレイの概略平面図である。
【図４】四角格子状に配置された個々の光学曲面部の一部が重なっているレンズアレイの概略平面図である。
【図５】図２の線分Ｖ−Ｖにおける概略断面図である。
【図６】図３の線分ＶＩ−ＶＩにおける概略断面図である。
【図７】図４中の領域ＶＩＩを拡大した立体斜視図である。
【図８】両方の主表面側に光学曲面部を有する、図２のレンズアレイから分割された光学セラミックレンズ１の、主表面に交差する方向における断面図である。
【図９】両方の主表面側に光学曲面部を有する、図３（図４）のレンズアレイから分割された光学セラミックレンズ１の、主表面に交差する方向における断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１，１００，２００  光学セラミックレンズ、１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  凸曲面、２，３  間隙領域、４，６  縦接線、５  斜め接線、７  横接線、８  分割線、９  平面、１０  レンズアレイ、１１  縦線、１２  横線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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