(57)【要約】【課題】加熱成形前の減圧室での減圧時にガラス素材の成形型からの浮き上がりを防止して品質の安定した光学素子を得る。【解決手段】光学素子の製造装置１０は、ガラス素材７４が載置された下型７１を収容するバキュームカプセル２０と、バキュームカプセル２０内を減圧する減圧機構２４と、減圧されたバキュームカプセル２０内で、下型７１に載置されたガラス素材７４の下型７１からの浮き上がりを防止するよう直接的に押圧するロッド３０と、ガラス素材７４の加熱成形を行う成形室１４とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子素材が載置された型部材を型収容部材内に収容する収容工程と、
前記収容工程後、前記光学素子素材の前記型部材からの浮き上がりを防止するよう直接的又は間接的に押圧しながら、前記型収容部材内を減圧する減圧工程と、
前記減圧工程後、成形室で前記光学素子素材の加熱成形を行う成形工程と、を有することを特徴とする、光学素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子の製造方法において、
前記光学素子素材を押圧する押圧部材の押圧面は、点、線、又は不連続面で構成されていることを特徴とする、光学素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学素子の製造方法において、
前記減圧工程では、前記光学素子素材の浮き上がり量を測定することを特徴とする、光学素子の製造方法。
【請求項４】
光学素子素材が載置された型部材を収容する型収容部材と、
前記型収容部材内を減圧する減圧機構と、
減圧された前記型収容部材内で、前記型部材に載置された前記光学素子素材の前記型部材からの浮き上がりを防止するよう直接的又は間接的に押圧する押圧部材と、
前記光学素子素材の加熱成形を行う成形室と、を有することを特徴とする、光学素子の製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光学素子の製造装置において、
前記光学素子は、粗面照明レンズであることを特徴とする、光学素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種光学機器に用いられる光学素子を成形手段により製造する光学素子の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、成形手段により高精度な光学素子を製造する技術として、例えば、ガラス等の光学素子素材を加熱工程、プレス工程、冷却工程の各工程を経て光学素子を製造する技術が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１では、製造装置の成形型の投入部に予備加熱装置を取り付け、成形型を酸化しない程度の温度（例えば２００℃）まで昇温可能にしている。これにより、成形型内に配置した光学素子素材の表面温度のばらつきを抑制するというものである。
【０００４】
また、これとは別に、従来、成形型の酸化防止のため、加熱成形室に成形型（及び光学素子素材）を搬入する前の減圧室において、減圧室内を窒素ガス（又は不活性ガス）等に置換していた。この場合、一般的には、減圧室内を真空引きした後に窒素ガス等で置換する。その後、光学素子素材を収容した成形型を加熱室、さらに成形室等に搬入し、成形加工を行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３２１２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、減圧室を真空引きする際、或いは減圧室内に窒素ガス等を充填する際の真空から大気圧に戻るときに、気流の流れ若しくは気流の振動や衝撃が生じうる。この振動や衝撃により、成形型の成形面に載置された光学素子素材が浮き上がるという課題がある。
【０００７】
光学素子素材が浮き上がると、成形型と光学素子素材との間にズレが発生する。すると、成形後に偏りをもった光学素子が出来上がってしまう。
【０００８】
一方、例えば内視鏡等の照明光学系に用いられる鉄砲玉類似の粗面照明用レンズにあっては、光の出射面としての凸状部を加熱成形する際に、この凸状部と成形型との当接距離（浮き上がり量）に差が生じやすい。このため、光の出射面としての凸状部の溶解量にばらつきが生じ、その結果、光量の増加量にばらつきが生じる場合がある。
【０００９】
本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、加熱成形前の減圧室での減圧時に光学素子素材の型部材からの浮き上がりを防止して品質の安定した光学素子を得ることのできる光学素子の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る光学素子の製造方法は、
光学素子素材が載置された型部材を型収容部材内に収容する収容工程と、
前記収容工程後、前記光学素子素材の前記型部材からの浮き上がりを防止するよう直接的又は間接的に押圧しながら、前記型収容部材内を減圧する減圧工程と、
前記減圧工程後、成形室で前記光学素子素材の加熱成形を行う成形工程と、を有する。
また、本発明に係る光学素子の製造方法は、
前記光学素子素材を押圧する押圧部材の押圧面は、点、線、又は不連続面で構成されることが可能である。
また、本発明に係る光学素子の製造方法は、
前記減圧工程では、前記光学素子素材の浮き上がり量を測定することが可能である。
また、本発明に係る光学素子の製造装置は、
光学素子素材が載置された型部材を収容する型収容部材と、
前記型収容部材内を減圧する減圧機構と、
減圧された前記型収容部材内で、前記型部材に載置された前記光学素子素材の前記型部材からの浮き上がりを防止するよう直接的又は間接的に押圧する押圧部材と、
前記光学素子素材の加熱成形を行う成形室と、を有する。
また、本発明に係る光学素子の製造装置は、
前記光学素子は、粗面照明レンズであることが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、加熱成形前の減圧室での減圧時に光学素子素材の型部材からの浮き上がりを防止して、品質の安定した光学素子を得ることのできる光学素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１の光学素子の製造装置の断面図である。
【図２】型セットを収容したバキュームカプセルの断面図である。
【図３】型セットにガラス素材を組み込んだ状態の断面図である。
【図４】浮き上がり防止機構の外観斜視図である。
【図５】浮き上がり防止機構の外観斜視図である。
【図６Ａ】ロッドの先端面の形状を示す図である。
【図６Ｂ】ロッドの先端面の形状を示す図である。
【図６Ｃ】ロッドの先端面の形状を示す図である。
【図６Ｄ】ロッドの先端面の形状を示す図である。
【図７】成形完了した状態の型セットの断面図である。
【図８】光学素子の断面図である。
【図９】実施の形態２の光学素子の製造装置の断面図である。
【図１０】実施の形態３の光学素子の製造装置の断面図である。
【図１１】型組立体を収容したバキュームカプセルの断面図である。
【図１２】粗面照明レンズの拡大断面図である。
【図１３】実施の形態４の光学素子の製造装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１の光学素子の製造装置１０の断面図である。
この製造装置１０は、後述する型セット７０の搬送方向（矢印Ａ方向）に沿って配置された減圧室１２、成形室１４、及び取り出し室１６を有している。これら減圧室１２、成形室１４、及び取り出し室１６内は、予め窒素ガス（Ｎ２）（又は、不活性ガス）等によって置換されている。
【００１４】
減圧室１２は、搬送方向の入口側に上下方向（矢印Ｂ方向）に開閉自在な入口シャッタ１８が設けられている。この減圧室１２には、バキュームカプセル２０と、このバキュームカプセル２０を昇降支持する浮き上がり防止機構２２と、バキュームカプセル２０内を減圧して窒素ガス（Ｎ２）等に置換可能な減圧機構２４と、が配設されている。バキュームカプセル２０は、型収容部材の例示である。
【００１５】
このように、減圧室１２等を予め窒素ガス（Ｎ２）等によって置換することで、入口シャッタ１８等の開閉時に多少の酸素が入り込むのを防止している。また、バキュームカプセル２０内を窒素ガス（Ｎ２）等で置換するのは、後述する型セット７０から確実に酸素（Ｏ２）を抜き取るためである。
【００１６】
図２は、型セット７０を収容したバキュームカプセル２０の断面図である。
図２に示すように、バキュームカプセル２０は、例えば釣り鐘状をなし、カプセル内を真空引き可能に堅牢な金属等で形成されている。バキュームカプセル２０の底面は、型セット７０を収容可能なように開口されている。このバキュームカプセル２０は、型セット７０が収容された時点で内部が気密に保持されるようになっている。
【００１７】
こうして、バキュームカプセル２０内は、真空引きされた後に窒素ガス（Ｎ２）で充満される。このバキュームカプセル２０には、天頂部に孔２０ａが形成されている。この孔２０ａに、浮き上がり防止機構２２のロッド３０が気密に摺動自在に嵌挿されている。ロッド３０は、押圧部材の例示である。
【００１８】
図３は、型セット７０にガラス素材７４を組み込んだ状態の断面図である。
型セット７０は、型部材としての下型７１、上型７２、及びスリーブ７３を有している。下型７１及び上型７２は、スリーブ７３の内部で、それぞれの成形面７１ａ，７２ａが対向するようにスリーブ７３の両端側から嵌挿されている。
【００１９】
下型７１は、基部７１１と本体部７１２とを有する段付き円柱形状をなしている。この下型７１の成形面７１ａは、例えば凹球面状に形成されている。この成形面７１ａに、光学素子素材としての球状のガラス素材７４が載置される。また、成形面７１ａの外周部は平坦な成形面７１ｂに形成されている。
【００２０】
上型７２は、鍔部７２１と本体部７２２とを有する鍔付き円柱形状をなしている。この上型７２は、スリーブ７３の内側上部に嵌挿されている。また、上型７２の成形面７２ａは、例えば平坦に形成されている。
スリーブ７３は円筒形状をなしている。このスリーブ７３は、下端面が下型７１の段差部に当接されている。このスリーブ７３の中心軸は、型中心線Ｏ−Ｏと一致している。
【００２１】
また、本実施の形態では、上型７２は、スリーブ７３の軸方向（型中心線Ｏ−Ｏの方向）、すなわち上下方向に摺動自在に嵌挿されている。このスリーブ７３には、軸方向の中途部に、キャビティに連通する空気孔７３ａが形成されている。この空気孔７３ａから、キャビティ内の空気が排出されるようになっている。
【００２２】
なお、下型７１、上型７２、及びスリーブ７３は、タングステンカーバイド（ＷＣ）等の超硬合金を研削・研磨して仕上げられている。また、ガラス素材７４は、市販の球状の光学ガラスが用いられている。
なお、本実施の形態では、光学素子素材としてガラス素材を例として説明するが、これに限らない。例えば、ポリカーボネート等の合成樹脂であってもよい。
【００２３】
図４及び図５は、浮き上がり防止機構２２、２２’の外観斜視図である。
図４に示すように、浮き上がり防止機構２２は、バキュームカプセル２０と一体に固定された中空の円筒部材２６と、この円筒部材２６を矢印Ｂ方向に昇降制御するシリンダ２８と、円筒部材２６内で上下に移動可能なロッド３０と、を有している。このロッド３０が、上型７２を介してガラス素材７４を自重により間接的に押圧して、ガラス素材７４の浮き上がりを防止することができる。
【００２４】
また、図５に示すように、浮き上がり防止機構２２’として、ロッド３０を弾性体３１の付勢力で上下移動可能なように構成してもよい。弾性体３１としては、例えば圧縮バネを用いることができる。弾性体３１を用いることで、ロッド３０を強制的にバキュームカプセル２０側に付勢することができる。このため、ロッド３０に多少の摩擦抵抗が生じたとしても問題は生じない。さらには、弾性体３１の代わりに、図示しないシリンダを用いてロッド３０を付勢するようにしてもよい。
【００２５】
さらに、円筒部材２６の軸方向の中途部には開口部３２が形成されている。この開口部３２から、ロッド３０に固定された検出子３４が軸と直交方向に突出されている。この検出子３４の上下移動を、浮き上がり防止機構２２に近接して配置された測長機構３６によって測長することで、ロッド３０の浮き上がり量を確認することができる。
【００２６】
図６Ａ〜図６Ｄは、浮き上がり防止機構２２、２２’におけるロッド３０の先端面３３の形状を示す図である。
【００２７】
例えば、上型７２の上面が平坦面で、かつ浮き上がり防止機構２２のロッド３０の先端面３３が平坦面であるときは、減圧室１２で真空引きした際に、上型７２とロッド３０との間にオプティカルコンタクトを生じやすい。
なお、オプティカルコンタクトとは、精度よく磨き上げられた面同士を、接着剤等を介さずに接触させることで、当該面同士が接合される現象である。
【００２８】
このため、ロッド３０の先端面３３は、点、線、又は不連続面で構成されているのが好ましい。
例えば、上型７２とロッド３０との間にオプティカルコンタクトが生じると、減圧室１２において型セット７０を収容すべくバキュームカプセル２０を上昇移動させたときに、ロッド３０の先端に上型７２が付着してガラス素材７４が浮き上がってしまう場合がある。このため、ロッド３０の先端面３３と上型７２の上面とは、面接触とならないようにすることが好ましい。
【００２９】
本実施の形態では、ロッド３０の材質として、例えばデルリン（樹脂）、真鍮、アルミニウム等の柔らかい金属又は非金属を用いることができる。
【００３０】
図６Ａは、ロッド３０の先端面３３を櫛歯状にした実施の形態を示し、図６Ｂは、ロッド３０の先端面３３を波状にした実施の形態を示している。ロッド３０の先端面３３を櫛歯状や波状にすることで、上型７２との接触面積を小さくしたり、又は空気層を形成したり、或いは点接触とすることで、オプティカルコンタクトの発生を防止することができる。
【００３１】
また、図６Ｃは、少なくともロッド３０の先端部を、孔３３ａを有する多孔質で構成した実施の形態を示し、図６Ｄは、ロッド３０の先端面３３を球面又は非球面等とした実施の形態を示している。これらの形態によっても、同様に、上型７２との接触面に空気層を形成して、オプティカルコンタクトの発生を防止することができる。
【００３２】
次に、図２及び図４に示したように、減圧機構２４は、バキュームカプセル２０から延出された第１のパイプ３８と、この第１のパイプ３８の一端に配設された電磁弁４０と、この電磁弁４０を介して２方向に分岐する第２のパイプ４２及び第３のパイプ４４と、第３のパイプ４４に接続された真空ポンプ４６とを有している。
【００３３】
例えば、減圧室１２内を窒素ガス（Ｎ２）で置換するには、電磁弁４０を一方向に操作して真空ポンプ４６を駆動し、バキュームカプセル２０内の大気を吸引して真空引きする。次いで、電磁弁４０を他方向に操作してバキュームカプセル２０内に窒素ガス（Ｎ２）を充填する。こうして、バキュームカプセル２０内の酸素濃度を、例えば２０ｐｐｍ以下に設定している。
【００３４】
再び、図１において、成形室１４は、入口側に上下方向（矢印Ｂ方向）に開閉自在な搬入シャッタ４８が設けられ、出口側に同様の搬出シャッタ５０が設けられている。
この成形室１４は、予熱ステージ５２と、加熱プレスステージ５４と、冷却ステージ５６とを有している。予熱ステージ５２は、上下（矢印Ｂ方向と同方向）に対向する一対の上プレート５８１及び下プレート５９１と、下プレート５９１を支持する基台６０１と、を有している。
【００３５】
上プレート５８１と下プレート５９１との間には、減圧室１２から、型セット７０が矢印Ａ方向に搬入配置される。
上プレート５８１及び下プレート５９１には、夫々上カートリッジヒータ６１１及び下カートリッジヒータ６２１が内蔵されている。これらの上・下カートリッジヒータ６１１，６２１により、型セット７０及びその内側に収容されたガラス素材７４が加熱される。また、上プレート５８１には、作動ロッド６４１を介して上プレート５８１を上下方向（矢印Ｂ方向）に駆動するエアシリンダ６３１が接続されている。
【００３６】
型セット７０は、不図示の搬送装置により、減圧室１２から予熱ステージ５２の上プレート５８１と下プレート５９１との間に搬入載置される。次いで、エアシリンダ６３１による上プレート５８１の昇降動作により、型セット７０の挟持、圧縮等の動作が行われる。
加熱プレスステージ５４と冷却ステージ５６も、予熱ステージ５２と同様の構成を有している。
【００３７】
この加熱プレスステージ５４では、型セット７０を挟持して、内部のガラス素材７４を成形可能な温度にまで加熱する。また、冷却ステージ５６では、型セット７０を挟持して、内部のガラス素材７４を所定の温度まで冷却する。加熱温度等は、用いるガラス素材７４の種類によって適宜変更されることができる。
なお、加熱プレスステージ５４及び冷却ステージ５６において、予熱ステージ５２と同一又は相当する部材には、その符号に２、３の下付き文字を付してその説明を省略する。
また、成形室１４には、不図示の気体流入口と気体流出口が設けられていて、成形室１４内を窒素ガス（Ｎ２）等により置換可能な構造になっている。
【００３８】
加熱プレスステージ５４では、型セット７０内のガラス素材７４は、エアシリンダ６３２の昇降動作によりプレス成形される。このときの、プレス量は測長機構３６によって検出される。加熱プレス工程の詳細については後述する。
また、加熱プレスステージ５４で成形完了後の型セット７０は、冷却ステージ５６に移載され、ここで所定の取り出し温度に冷却される。冷却された後の型セット７０は、搬出側の搬出シャッタ５０を開いて矢印Ａ方向に成形室１４から取り出し室１６に搬送される。
【００３９】
取り出し室１６は、出口側に、上下方向（矢印Ｂ方向）に開閉自在な出口シャッタ６５が設けられている。取り出し室１６には、例えば、不図示の気体流入口と気体流出口が設けられていて、取り出し室１６内を窒素ガス（Ｎ２）等により置換可能な構造になっている。
【００４０】
次に、本実施の形態における光学素子の製造工程について説明する。
【００４１】
（型セット７０の組立て工程）
まず、図３に示すように、スリーブ７３の下端開口側から下型７１を挿入し、次に、ガラス素材７４を下型７１の成形面７１ａに載置する。さらに、スリーブ７３の上端開口側から、上型７２を挿入してその成形面７２ａがガラス素材７４に当接するようにする。
こうして、下型７１及び上型７２等の組立てが完了した時点で、ガラス素材７４は下型７１及び上型７２の成形面７１ａ、７２ａ間に挟持される。
【００４２】
（減圧室１２への搬入工程）
次いで、図１において、減圧室１２の入口シャッタ１８を開き、型セット７０を矢印Ａ方向に室内に搬入する。
続いて、減圧室１２のシリンダ２８を駆動してバキュームカプセル２０を上方に持ち上げ、その直下に型セット７０を配置する。
その後、バキュームカプセル２０を減圧室１２の底部１２ａ（図２参照）に当たるように下降させて、型セット７０をバキュームカプセル２０内に収容する。型セット７０が収容された状態では、バキュームカプセル２０の内部は外部と気密状態に保持される。
【００４３】
また、バキュームカプセル２０内に型セット７０が収容された状態では、浮き上がり防止機構２２のロッド３０が型セット７０の上型７２に当接するようになっている。
こうして、上型７２はロッド３０の自重により所定圧で押圧される。なお、このときの押圧力は、バキュームカプセル２０内を真空引きする際、及びその後の窒素ガス（Ｎ２）に置換する際に、気流の発生若しくは振動、衝撃により、上型７２が浮き上がらない程度に設定する。
また、ロッド３０の自重によらずに押圧力を設定したい場合は、図５に示したように、ロッド３０を付勢する弾性体３１を用いた浮き上がり防止機構２２’を用いるとよい。
【００４４】
（減圧・置換工程）
前述したように、減圧室１２内において、真空ポンプ４６を駆動してバキュームカプセル２０内を所定の真空度に真空引きする。このとき、バキュームカプセル２０内の酸素濃度は、例えば２０ｐｐｍ以下になるように真空引きされる。
続いて、窒素ガス（Ｎ２）をバキュームカプセル２０内に送り込む。こうして、バキュームカプセル２０内を窒素ガス（Ｎ２）で置換する。これにより、型セット７０内も空気孔７３ａを通して窒素ガス（Ｎ２）で置換される。
【００４５】
このとき、浮き上がり防止機構２２により、上型７２を介してガラス素材７４の浮き上がりの有無が確認される。この浮き上がり防止機構２２により、検出子３４の動きを測長機構３６で確認することで、上型７２を介してガラス素材７４の浮き上がりの有無や浮き上がり量を把握することができる。
ここで、前述した上型７２（及びガラス素材７４）の浮き上がり確認において、若しも上型７２（及びガラス素材７４）の浮き上がり量が予め設定された値を超えた場合には、その型セット７０を工程から除外する。これにより、可及的に不良品の発生を防止して歩留まりをよくすることができる。
【００４６】
（加熱成形工程）
次に、減圧室１２での浮き上がりがないことを確認したら、シリンダ２８を駆動して、バキュームカプセル２０を上方に持ち上げる。続いて、成形室１４の搬入シャッタ４８を開き、矢印Ａ方向に型セット７０のみを搬入する。この場合、減圧室１２も成形室１４も窒素ガス（Ｎ２）で置換されているので、両室に酸素が入り込むことはない。
【００４７】
こうして、型セット７０を予熱ステージ５２の下プレート５９１上に載置する。次いで、エアシリンダ６３１の駆動により上プレート５８１を下降させ、型セット７０の上面に当接する。この状態で、上・下カートリッジヒータ６１１，６２１により、型セット７０はその上面及び下面から熱が伝達されて予熱される。これにより、内部のガラス素材７４も所定温度に予熱される。
【００４８】
このときの予熱温度は、ガラス素材７４の材質によっても異なるが、例えばガラス転移点（Ｔｇ）よりも低い温度に設定することが考えられる。
続いて、エアシリンダ６３１が駆動されて上プレート５８１が上昇し、型セット７０が開放される。開放された型セット７０は、不図示の搬送装置によって矢印Ａ方向に搬送され、加熱プレスステージ５４に移載される。
【００４９】
この加熱プレスステージ５４では、エアシリンダ６３２の駆動により上プレート５８２が下降し、型セット７０の上面に当接する。この状態で、上・下カートリッジヒータ６１２，６２２により、型セット７０はその上面及び下面から熱が伝達されて所定の成形温度に加熱される。これにより、内部のガラス素材７４も成形可能な温度に加熱される。こうして、ガラス素材７４は成形可能な粘度に軟化する。このときの加熱温度は、例えば軟化点以下の温度である。
【００５０】
図７は、この加熱プレスステージ５４で成形完了した状態の型セット７０の断面図である。
図７に示すように、エアシリンダ６３２が駆動されて上プレート５８２がさらに下降し、内部のガラス素材７４が所望の形状の中間光学素子７６に成形される。
ここで、浮き上がり防止機構２２の測長機構３６により、ガラス素材７４のプレス量を検出することができる。こうして、中間光学素子７６の中心肉厚が設定される。
【００５１】
この加熱プレスステージ５４において、加圧状態から所定時間経過後に、エアシリンダ６３２の駆動により上プレート５８２が上昇し、型セット７０が開放される。開放された型セット７０は、不図示の搬送装置によって矢印Ａ方向に搬送され、次に、冷却ステージ５６に移載される。
【００５２】
この冷却ステージ５６では、エアシリンダ６３３の駆動により上プレート５８３が下降し、型セット７０の上面に当接する。ここで、上・下カートリッジヒータ６１３，６２３により、成形温度に加熱された型セット７０は、その上面及び下面から熱が吸収されて所定の温度に冷却される。これにより、内部のガラス素材７４も所定温度に冷却される。このときの温度は、ガラス転移点よりもかなり低い温度である。
続いて、冷却により形状安定化に必要な時間を経過した後に、エアシリンダ６３３の駆動により上プレート５８３が上昇し、型セット７０が開放される。
【００５３】
（搬出工程）
開放された型セット７０は、不図示の搬送装置によって矢印Ａ方向に搬送され、搬出シャッタ５０を開いて取り出し室１６に搬出される。冷却ステージ５６から搬出された型セット７０は、取り出し室１６内を矢印Ａ方向に移動し、出口シャッタ６５から外部に取り出される。
【００５４】
最後に、型セット７０を分解すると、図８に示すような光学素子７７を得ることができる。この光学素子７７は、外周に平坦なコバ部７７ｃを有し、素子本体の中央から一側に突出する凸球面状の光学面７７ａと、これに対向する平坦な光学面７７ｂとを有する円盤状をなしている。
【００５５】
本実施の形態によれば、減圧室１２での減圧時に、浮き上がり防止機構２２によりロッド３０が上型７２を介してガラス素材７４を間接的に押圧して、ガラス素材７４の下型７１の成形面７１ａからの浮き上がりを防止することができる。これにより、品質の安定した光学素子７７を得ることができる。
【００５６】
［実施の形態２］
図９は、実施の形態２の光学素子の製造装置の断面図である。なお、実施の形態１と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施の形態では、減圧室１２及び取り出し室１６における型セット７０の搬入口、搬出口の位置、並びに、取り出し室１６内のカプセル２０’が実施の形態１と相違している。
図９に示すように、本実施の形態では、減圧室１２の床面にバキュームカプセル２０の開口よりも小さな開口部１３が形成されている。取り出し室１６には、カプセル２０’が配置されている。カプセル２０’の構成は、例えばバキュームカプセル２０と同様である。取り出し室１６の床面には、カプセル２０’の開口よりも小さな開口部１７が形成されている。
【００５７】
これらの開口部１３、１７により、バキュームカプセル２０内およびカプセル２０’内は、型セット７０が収容された状態で、型セット７０を載置する載置台７５が減圧室１２及び取り出し室１６の底部に当たることによって気密に保持されるようになっている。
次に、本実施の形態における光学素子の製造工程について説明する。
【００５８】
（減圧室１２への搬入工程）
図９において、型セット７０は載置台７５に支持された状態で減圧室１２の下方に待機している。この状態で、減圧室１２の開口部１３から型セット７０を矢印Ｃ方向（矢印Ｂ方向と同方向）にバキュームカプセル２０内に収容する。このとき、バキュームカプセル２０内は、型セット７０を載置する載置台７５によって気密に保持される。
【００５９】
こうして、バキュームカプセル２０内は、減圧室１２及び外部雰囲気に対し気密に遮蔽される。また、バキュームカプセル２０内に型セット７０が収容された時点で、浮き上がり防止機構２２のロッド３０が上型７２に当接する。
これにより、上型７２はロッド３０の自重によって所定圧で押圧される。なお、このときの押圧力は、バキュームカプセル２０内を真空引きする際、及びその後の窒素ガス（Ｎ２）等に置換する際に発生する気流、若しくは振動、衝撃により、上型７２が浮き上がらない程度に設定される。
【００６０】
（減圧・置換工程）
実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００６１】
（加熱成形工程）
実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００６２】
（搬出工程）
成形室１４で成形完了後の型セット７０は、成形室１４の冷却ステージ５６から取り出し室１６に搬送される。取り出し室１６内では、カプセル２０’を上下させる等により、カプセル２０’内に型セット７０が収容される。
こうして、カプセル２０’内に型セット７０が収容された状態で出口シャッタ（図示せず）が開き、型セット７０は、取り出し室１６の開口部１７から外部に取り出される（矢印Ｃ方向）。
【００６３】
本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、減圧室１２での減圧時にガラス素材７４の浮き上がりを防止し、品質の安定した光学素子を得ることができる。
また、減圧室１２と取り出し室１６の開口部１３、１７を用いて型セット７０を矢印Ｃ方向に搬入、搬出するようにしたことで、減圧室１２内及び取り出し室１６内の酸素濃度を増加させることなく、型セット７０の出し入れを行うことができる。これにより、型セット７０の酸化を確実に防止することができる。また、成形室１４内についても、酸素濃度が増加するのを防ぐことができる。
【００６４】
［実施の形態３］
図１０は、実施の形態３の光学素子の製造装置の断面図である。なお、実施の形態１と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
減圧室１２内には、実施の形態１と同様に、バキュームカプセル２０と、このバキュームカプセル２０を昇降支持する浮き上がり防止機構２２と、バキュームカプセル２０内を減圧して窒素ガス（Ｎ２）等に置換可能な減圧機構２４と、が配設されている。
【００６５】
また、成形室１４は、予熱ステージ５２と、加熱ステージ５４と、冷却ステージ５６とを有している。予熱ステージ５２は、下プレート５９１と、これを支持する基台６０１とを有している。ただし、実施の形態１と異なり、各ステージ５２，５４，５６には、下プレートやエアシリンダは備えていない。
下プレート５９１には、下カートリッジヒータ６２１が内蔵されている。この下カートリッジヒータ６２１により、後述する型組立体７８に載置された光学素子素材としての鉄砲玉状の粗面照明レンズ７９の微細凹凸部７９ａ（図１２参照）が加熱される。
【００６６】
図１１は、型組立体７８を収容したバキュームカプセル２０の断面図である。
型組立体７８は、段付き円柱状の型部材８０と、この型部材８０に嵌合する円筒状の保持部材８１とを有している。型部材８０は、大径の円柱状の基部８０１と、この基部８０１よりも小径の円柱状の本体部８０２とを有している。これにより、基部８０１と本体部８０２との境界は段差が形成されている。
型部材８０の本体部８０２の中央には、粗面形成用の球面状の凹部８４が形成されている。また、保持部材８１は、底面８１ａを型部材８０の本体部８０２の端面に密着され、側面８１ｂを型部材８０の本体部８０２の周面に嵌合されている。さらに、保持部材８１の底面８１ａの中央には、粗面照明レンズ７９を倒れないように支持する支持孔８５が形成されている。
【００６７】
図１２は、粗面照明レンズ７９の拡大断面図である。
粗面照明レンズ７９は、その出射面７９Ａに粗面としての微細凹凸部７９ａを有している。
そして、型部材８０の凹部８４には、倒立した粗面照明レンズ７９が、その微細凹凸部７９ａを当接させた状態で支持される。
次に、図１０に基づき、本実施の形態の光学素子の製造工程について説明する。
【００６８】
（型組立体７８の組立て工程）
前述した図１１は、型組立体７８の組立てが完了した状態の断面図である。
すなわち、型部材８０の本体部８０２の中央の凹部８４に、粗面照明レンズ７９が倒立した状態でその微細凹凸部７９ａが当接され、その周囲を保持部材８１の支持孔８５に支持されている。
【００６９】
（減圧室１２への搬入工程）
次いで、図１０において、減圧室１２の入口シャッタ１８を上下（矢印Ｂ方向）に開き、粗面照明レンズ７９を収容した型組立体７８を、矢印Ａ方向に減圧室１２に搬入する。
続いて、減圧室１２のシリンダ２８を駆動してバキュームカプセル２０を上方に持ち上げ、その直下に型組立体７８を配置する。
その後、バキュームカプセル２０を減圧室１２の底部１２ａ（図１１参照）に当たるように下降させて、バキュームカプセル２０内に型組立体７８を収容する。型組立体７８が収容された状態では、バキュームカプセル２０の内部は外部と気密状態に保持される。
また、バキュームカプセル２０内に型組立体７８が収容された時点で、浮き上がり防止機構２２のロッド３０が粗面照明レンズ７９を直接的に押圧する（図１１参照）。
【００７０】
こうして、粗面照明レンズ７９はロッド３０の自重により所定圧で押圧される。
なお、実施の形態１と同様に、ロッド３０の先端面３３は、オプティカルコンタクトの発生を避けるため、面接触とならないように考慮されている。
また、このときのロッド３０の押圧力は、バキュームカプセル２０内を真空引きする際、及びその後の窒素ガス（Ｎ２）等に置換する際に発生する気流、若しくは振動、衝撃により、粗面照明レンズ７９が浮き上がらない程度に設定される。
また、ロッド３０の自重によらずに押圧力を設定したい場合は、図５に示したように、ロッド３０を付勢する弾性体３１を用いた浮き上がり防止機構２２を用いるとよい。
【００７１】
（減圧・置換工程）
次に、真空ポンプ４６を駆動してバキュームカプセル２０内を所定の真空度に真空引きする。このとき、バキュームカプセル２０内の酸素濃度は、例えば２０ｐｐｍ以下になるように真空引きされる。
続いて、窒素ガス（Ｎ２）をバキュームカプセル２０内に送り込む。こうして、バキュームカプセル２０内を窒素ガス（Ｎ２）で置換する。これにより、型組立体７８の周辺も窒素ガス（Ｎ２）で置換されることになる。
【００７２】
このとき、浮き上がり防止機構２２により粗面照明レンズ７９の浮き上がりが確認される。この浮き上がり防止機構２２により、検出子３４の動きを測長機構３６で確認することで、粗面照明レンズ７９の浮き上がり量を把握することができる。
ここで、若しも粗面照明レンズ７９の浮き上がり量が予め設定された値を超えた場合には、その型組立体７８（及び粗面照明レンズ７９）を工程から除外する。不良品の発生を防止して歩留まりをよくするためである。
【００７３】
（加熱成形工程）
次に、バキュームカプセル２０を上方に持ち上げ、成形室１４の搬入シャッタ４８を矢印Ｂ方向に開く。こうして、型組立体７８（及び粗面照明レンズ７９）を矢印Ａ方向に成形室１４の予熱ステージ５２に搬入する。
予熱ステージ５２では、型組立体７８は下プレート５９１上に載置される。こうして、型組立体７８には、下カートリッジヒータ６２１により下面から熱が伝達されて予熱される。これにより、粗面照明レンズ７９の微細凹凸部７９ａも所定温度に予熱される。
【００７４】
続いて、所定時間予熱した後、不図示の搬送装置によって型組立体７８は矢印Ａ方向に搬送され、加熱ステージ５４’に移載される。
なお、本実施の形態では、粗面照明レンズ７９をプレスするものではないため、実施の形態１の加熱プレスステージ５４と区別するため、加熱ステージの符号を５４’とした。
ここにおいても、下カートリッジヒータ６２２により、型組立体７８には下面から熱が伝達されて所定の成形温度に加熱される。これにより、粗面照明レンズ７９の微細凹凸部７９ａも所定温度に加熱される。
【００７５】
こうして、粗面照明レンズ７９の先端の微細凹凸部７９ａが加熱され、粗面表層部が溶融する。この加熱では、例えば、粗面照明レンズ７９の軟化点を８０３℃とすると、８３５℃ほどに加熱される。これにより、微細凹凸部７９ａの小さな凹凸のみが溶融する。
続いて、型組立体７８（及び粗面照明レンズ７９）は、不図示の搬送装置によって矢印Ａ方向に搬送され、冷却ステージ５６に移載される。
ここにおいても、下カートリッジヒータ６２３により、型組立体７８（及び粗面照明レンズ７９）から熱が吸収されて所定の温度に冷却される。これにより、粗面照明レンズ７９の微細凹凸部７９ａも所定温度に冷却される。
このときの冷却温度は、粗面照明レンズ７９のガラス転移点を、例えば７３８℃として、５００℃ほどに冷却される。これにより、加熱ステージ５４で小さな凹凸が溶融して消失した状態の粗面照明レンズ７９が冷却される。
【００７６】
（搬出工程）
次に、型組立体７８（及び粗面照明レンズ７９）は、不図示の搬送装置によって矢印Ａ方向に搬送され、搬出シャッタ５０を開いて取り出し室１６に搬出される。
【００７７】
冷却ステージ５６から搬出された型組立体７８（及び粗面照明レンズ７９）は、取り出し室１６内を矢印Ａ方向に移動し、出口シャッタ６５から外部に取り出される。
【００７８】
取り出された型組立体７８（及び粗面照明レンズ７９）を分解すると、図１２に示すように、微細凹凸部７９ａの小さな凹凸のみが溶融して滑らかになった粗面照明レンズ７９が得られる（図１２の破線参照）。
【００７９】
本実施の形態によれば、減圧室１２での減圧時に、浮き上がり防止機構２２により粗面照明レンズ７９の浮き上がりを防止し、品質の安定した粗面照明レンズ７９を得ることができる。
【００８０】
［実施の形態４］
図１３は、実施の形態４の光学素子の製造装置の断面図である。なお、実施の形態３と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施の形態では、成形室１４の予熱ステージ５２と加熱ステージ５４’において、浮き上がり防止機構２２のロッド３０の先端部を粗面照明レンズ７９の上面に当て付けて浮き上がりを防止した点が、実施の形態３と相違している。
【００８１】
すなわち、減圧室１２から成形室１４に型組立体７８（及び粗面照明レンズ７９）を矢印Ａ方向に搬送する際に、搬送時の振動や衝撃等により粗面照明レンズ７９が位置ずれするおそれがある。
そこで、本実施の形態では、予熱ステージ５２において、エアシリンダ６３１を駆動して上方から作動ロッド６４１を下降させ、浮き上がり防止機構２２のロッド３０１の端面を粗面照明レンズ７９の上面に直接的に所定圧で当て付けるようにした。
この状態で、型組立体７８及び粗面照明レンズ７９を予熱する。
【００８２】
同様に、加熱ステージ５４’においても、エアシリンダ６３２を駆動して上方から作動ロッド６４２を下降させ、浮き上がり防止機構２２のロッド３０２の端面を粗面照明レンズ７９の上面に直接的に所定圧で当て付ける。
その他の製造工程は、実施の形態３で説明したのと同様であるので、説明を省略する。
【００８３】
本実施の形態によれば、減圧室１２での減圧時に粗面照明レンズ７９の浮き上がりを防止するとともに、成形室１４の予熱ステージ５２及び加熱ステージ５４’においても粗面照明レンズ７９の位置ずれを防止して、品質の安定した光学素子を得ることができる。
【符号の説明】
【００８４】
１０      光学素子の製造装置
１２      減圧室
１３      開口部
１４      成形室
１６      取り出し室
１７      開口部
１８      入口シャッタ
２０      バキュームカプセル
２０’    バキュームカプセル
２０ａ    孔
２１      開口部
２２      浮き上がり防止機構
２２’    浮き上がり防止機構
２４      減圧機構
２６      円筒部材
２８      シリンダ
３０      ロッド
３１      弾性体
３２      開口部
３３      先端面
３３ａ    多孔質
３４      検出子
３６      測長機構
３８      第１のパイプ
４０      電磁弁
４２      第２のパイプ
４４      第３のパイプ
４６      真空ポンプ
４８      搬入シャッタ
５０      搬出シャッタ
５２      予熱ステージ
５４      加熱プレスステージ
５４’    加熱ステージ
５６      冷却ステージ
５８１    上プレート
５８２    上プレート
５８３    上プレート
５９１    下プレート
５９２    下プレート
５９３    下プレート
６０１    基台
６０２    基台
６０３    基台
６１１    上カートリッジヒータ
６１２    上カートリッジヒータ
６１３    上カートリッジヒータ
６２１    下カートリッジヒータ
６２２    下カートリッジヒータ
６２３    下カートリッジヒータ
６３１    エアシリンダ
６３２    エアシリンダ
６３３    エアシリンダ
６４１    作動ロッド
６４２    作動ロッド
６４３    作動ロッド
６５      出口シャッタ
７０      型セット
７１      下型（型部材）
７１１    基部
７１２    本体部
７１ａ    成形面
７１ｂ    成形面
７２      上型
７２１    鍔部
７２２    本体部
７２ａ    成形面
７３      スリーブ
７３ａ    空気孔
７４      ガラス素材
７５      載置台
７６      中間光学素子
７７      光学素子
７７ａ    光学面
７７ｂ    光学面
７７ｃ    コバ部
７８      型組立体
７９      粗面照明レンズ
７９Ａ    出射面
７９ａ    微細凹凸部
８０      型部材
８０１      基部
８０２      本体部
８１      保持部材
８４      凹部
８５      支持孔
【図１】
2010275136.tif 000003
【図２】
2010275136.tif 000004
【図４】
2010275136.tif 000005
【図５】
2010275136.tif 000006
【図６Ａ】
2010275136.tif 000007
【図６Ｂ】
2010275136.tif 000008
【図６Ｃ】
2010275136.tif 000009
【図６Ｄ】
2010275136.tif 000010
【図９】
2010275136.tif 000011
【図１０】
2010275136.tif 000012
【図１１】
2010275136.tif 000013
【図１２】
2010275136.tif 000014
【図１３】
2010275136.tif 000015
【図３】
2010275136.tif 000016
【図７】
2010275136.tif 000017
【図８】
2010275136.tif 000018