(57)【要約】【課題】プレス成形によって製造される光学素子において、非光学有効部分で融着等の不良を発生させることなく迷光防止用の黒塗りの被膜を簡単に形成する。【解決手段】転写面を有する上型と下型の間にガラス素材を配置する第１工程と、前記上型、下型及びガラス素材を加熱する第２工程と、前記上型及び下型によって前記ガラス素材をプレス成形する第３工程とを少なくとも備えた、光学素子の製造方法において、前記ガラス素材は、Ｓｉ、Ｐ及びＢからなる群より選択される少なくとも１種のガラス網目形成成分と、Ｔｉとを含み、かつ該ガラス網目形成成分に対するＴｉの比率がカチオニック％表示で２９％以上１００％以下であり、前記上型及び下型の転写面における非光学有効部分転写域の少なくとも１つの面の表層は、炭素を含む素材からなっており、前記第３工程において、前記ガラス素材の、前記上型及び下型の前記炭素を含む素材からなる非光学有効部分転写域と接触する部分が発泡することを特徴とする。  【選択図】図３
2010159174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写面を有する上型と下型の間にガラス素材を配置する第１工程と、前記上型、下型及びガラス素材を加熱する第２工程と、前記上型及び下型によって前記ガラス素材をプレス成形する第３工程とを少なくとも備えた、光学素子の製造方法において、
前記ガラス素材は、Ｓｉ、Ｐ及びＢからなる群より選択される少なくとも１種のガラス網目形成成分と、Ｔｉとを含み、かつ該ガラス網目形成成分に対するＴｉの比率がカチオニック％表示で２９％以上１００％以下であり、
前記上型及び下型の転写面における非光学有効部分転写域の少なくとも１つの面の表層は、炭素を含む素材からなっており、
前記第３工程において、前記ガラス素材の、前記上型及び下型の前記炭素を含む素材からなる非光学有効部分転写域と接触する部分が発泡することを特徴とする光学素子の製造方法。  
【請求項２】
前記上型及び下型の転写面における光学有効部分の表層は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｗ、Ｔａ及びＡｕからなる群より選択される少なくとも一種の貴金属合金を含有することを特徴とする請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記第２工程の成形温度が、６００℃以上７５０℃以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の方法で成形された光学素子であって、非光学有効部分の少なくとも１つの面の表層に発泡痕を有することを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学材料をモールド成形することにより高精度な光学素子を得ることが可能な光学素子の製造方法及び光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学素子のさらなる高性能化が進められており、特に、画像にゴーストやフレアを生じさせ、画質低下の原因の１つとなる迷光（結像に関与する光束以外の光）の防止が強く求められている。なかでも、光学素子を組み合わせて構成する光学系においては、組み込まれる光学素子の周辺部等に光が乱反射して生ずる迷光が課題となっている。
【０００３】
従来、迷光に対する対応策として、例えば、レンズの外周部を芯取り加工する際に、これら外周部に生じる粗ずり面に迷光を吸収する黒色の塗料等を塗布する方法があった。例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３では、レンズやプリズムの周辺部に、墨やガラス用の黒色塗料といった迷光を吸収して内面反射を防止するための塗料を塗布することにより、迷光を回避する方法が開示されている。これらの方法では、迷光防止のためにレンズ等の外周部の粗ずり面に黒色塗料の塗布が行われる。塗布面は粗ずり面であるため、黒色塗料はなじみ易すく、容易に塗布が行われる。
【０００４】
一方、近年において、より簡単かつ安価にレンズを製造するため、上記のような芯取り加工を省略してプレス成形により光学素子を成形する方法が開発されてきた。例えば、特許文献４では、型構造を用いてガラス素材をプレス成形する光学素子の成形方法が開示されている。これによると、図７に示されるように、上型１１１、下型１１２及び円周上の胴型１１９と接触するようにガラス素材１１３を充填させ、プレス成形により上記型内で光学素子を成形している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１２６０２号公報
【特許文献２】特開平５−１８１００５号公報
【特許文献３】特開平９−２５８００５号公報
【特許文献４】特開平７−２４７１２８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、特許文献４に記載の上型、下型及び胴型内面と接触させて、プレス成形する光学素子成型方法においては、特許文献１から特許文献３に記されているような、外周部に粗ずり面をもつ光学素子を成形することが困難である。というのも、金型を用いて光学素子に形を転写する成形方法において、周辺部が粗ずり状態になっている光学素子を形成するためには、まず金型表面を予め粗ずり状態に処理しておく必要がある。しかし、そのような予め粗ずり状態に処理した金型表面においては表面材料の微小な脱離が発生しやすく、その結果、金型内部の材料が露出してしまい融着等の不良の原因となることがある。したがって、金型を用いたプレス成形による光学素子を成型する方法において、金型に粗ずり処理を行うことなく、光学素子を粗ずり加工することが求められている。  
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、不良の原因となる金型表面の粗ずり処理を行うことなく、光学素子の外周部に迷光を抑制可能とした黒色塗料等の塗布を容易にする光学素子の製造方法及び光学素子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】
【０００８】
本発明は、転写面を有する上型と下型の間にガラス素材を配置する第１工程と、前記上型、下型及びガラス素材を加熱する第２工程と、前記上型及び下型によって前記ガラス素材をプレス成形する第３工程とを少なくとも備えた、光学素子の製造方法において、前記ガラス素材は、Ｓｉ、Ｐ及びＢからなる群より選択される少なくとも１種のガラス網目形成成分と、Ｔｉとを含み、かつ該ガラス網目形成成分に対するＴｉの比率がカチオニック％表示で２９％以上１００％以下であり、前記上型及び下型の転写面における非光学有効部分転写域の少なくとも１つの面の表層は、炭素を含む素材からなっており、前記第３工程において、前記ガラス素材の、前記上型及び下型の前記炭素を含む素材からなる非光学有効部分転写域と接触する部分が発泡することを特徴とする。  
【０００９】
また、本発明は、前記の方法で成形されたガラス光学素子であって、非光学有効部分の少なくとも１つの面の表層に発泡痕を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、金型を用いたプレス成型において、迷光を抑制することが可能な黒色塗料等を光学素子の外周部に簡便に塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による光学素子の製造に用いるプレス成形型の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によって得られた光学素子を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態によって得られた光学素子を示す立体図である。
【図４】実施例２におけるプレス成形型の構成を示す図である。
【図５】実施例２において作られた光学素子を示す模式図である。
【図６】実施例２において作られた光学素子を示す立体図である。
【図７】従来例のプレス成形型の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
これより、本発明の実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態の光学素子の製造方法に用いるプレス成形型（金型）の構成を示している。この金型は、レンズ成形用の下型１及び上型２と、胴型３と、を備えており、プレス成形される光学材料であるガラス素材４は下型１に載置される。胴型３は下型１と上型２の位置を規制及び支持すると共に、下型１及び上型２を加熱するためのヒーター（不図示）を内部に備えている。ガラス素材４は、下型１及び上型２の形状、及び胴型３の内側表面５の形状を転写され、レンズのコバ部も製品形状に成形される。ここで、本発明の成形型は上記の構成に限定されはしない。
【００１４】
前記ガラス素材４は、網目上のネットワーク構造を形成するＳｉ、Ｐ及びＢからなる群より選択される少なくとも１種のガラス網目形成成分を含む。ガラス網目形成成分とは、前述のＳｉ、Ｐ及びＢのように、成形した際に酸素を介して網目状に結合する成分のことである。なお本発明におけるガラス網目形成成分は、Ｓｉ、Ｐ及びＢを指し、酸素はガラス網目形成成分とはしていない。
【００１５】
また、前記ガラス素材４は、Ｔｉ（チタン）を含有しており、前記ガラス網目形成成分に対するＴｉの比率がカチオニック％表示で、２９％以上１００％以下である。このように、ガラス素材４にＴｉを含有することにより、後述の発泡を生じさせることが可能となる。上記数値に限定することにより、後述の発泡を良好に生じさせることが可能となる。なおガラス素材４は、Ｔｉに限定されることなく、活性度の高い金属であるＴａ、Ｎｂ、Ｗ又はＭｏでも同様の効果を得ることができる。
【００１６】
また、前記金型、すなわち前記下型１、上型２及び胴型３の転写面における非光学有効部分転写域（光路外となる転写領域）の少なくとも１つの面の表層は、炭素を含む素材からなる。例えば、炭素を含む素材として、ＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）膜が挙げられる。
【００１７】
また、前記金型の転写面における光学有効部分の表層は、発泡等の痕跡を残さずに金型形状を転写することが望まれる。そこで、前述のＴｉ等を含有したガラス素材に対して、発泡することのないＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｗ、Ｔａ及びＡｕからなる群より選択される少なくとも一種の貴金属合金を、金型の光学有効部分に含有させておくことが好ましい。
【００１８】
次に、以上の製造装置を用いた、本実施形態の光学素子の製造方法について説明する。
【００１９】
まず、転写面を有する金型のなかに、すなわち下型１及び上型２と、胴型３によって形成された空間にガラス素材を配置する。次に、胴型３と、下型１及び上型２と、ガラス素材４を、胴型３に設けられたヒーターによって、ガラス素材４の成形に必要な温度まで加熱する。このときの成形温度は、好ましくは６００℃以上７５０℃以下である。この温度にすることで、後述の発泡を良好に生じさせることが可能である。つぎに、図示されないプレス軸によって成形用の上型２に荷重を加え、ガラス素材４をプレス成形し、上型２と下型１と胴型３の内面５をガラス素材４に転写する。このとき、ガラス素材４は胴型３の内面５と接触するのであるが、このような熱環境下において、化学的活性度の大きいＴｉを含むガラス素材４が炭素を含む素材からなる内面５と触れることで、Ｔｉ原子が内面５の炭素原子への酸素供給成分として働く。これによって、活性酸素が炭素に供給され、活性酸素は炭素と接触することによって二酸化炭素を生成し、光学素子の成形表面に発泡痕が形成される。すなわち、光学素子の非光学部分有効領域のみが粗ずり状態にされる。最後に、室温まで冷却して成形を完了させる。
【００２０】
図２に以上の方法によって成形された光学素子の断面図、図３に立体図を示す。図２及び図３において、参照番号６は成形された光学素子、参照番号１４は発泡痕が一面に形成された光学素子６の側面部を示している。以上のようにして成形された光学素子６の側面部１４は発泡による粗ずり加工がなされているので、融着等の不良が発生せず、黒色塗料による黒塗りの被膜を良好に施すことができる。これによって、迷光を良好に抑制することが可能となる。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の例に限定されはしない。
【００２２】
（実施例１）
本実施例では、上記の図１に示されている成形型を用いて、本発明の実施形態にしたがって光学素子を製造した。
【００２３】
本実施例で用いるガラス素材４の成分比を表１の実施例１に示す。ガラス素材４はガラス網目形成成分（Ｓｉ・Ｂ・Ｐ）に対するＴｉの比率がカチオニック％（ｃａｔ．％）表示で２９％であり、ガラス転移点が５６１℃、屈伏点が５９８℃である。また、胴型３の内側表面５は炭素系薄膜としてＤＬＣ膜が設けられており、また下型１及び上型２の表面はＩｒ−Ｒｕ膜（Ｉｒ：Ｒｕが６：４（ｍｏｌ比））が設けられている。
【００２４】
まず、胴型３と、下型１及び上型２と、ガラス素材４とを、胴型３に設けられたヒーターによって、ガラス素材４の成形に必要な温度６００℃まで加熱した。つぎに、図示されないプレス軸によって成形用の上型２に荷重を加え、ガラス素材４をプレス成形し、上型２と下型１と胴型３の内面５をガラス素材４に転写した。このとき、ガラス素材４と胴型３の内面５との接触により、光学素子の成形表面に発泡痕が形成された。次に、室温まで冷却して成形を完了させた。
【００２５】
以上のようにして成形された光学素子６の側面部１４には、融着等の不良が発生せず、黒色塗料を良好に塗布して、黒塗りの被膜を施すことが可能であった。この光学素子をレンズユニットに組み込み、その性能を評価したところ、ゴーストやフレアがなく、外観形状も問題ない良品であることが確認できた。下記の表２に結果を示す。表２において、成形結果の欄には得られた光学素子に融着や着色等の外観不良がない場合を「良好」とした。また黒塗り状態の欄では、黒塗りの被膜を施した後に性能評価を行い光学素子として良品である場合、「良好」とした。
【００２６】
（実施例２）
本実施例では、実施例１におけるプレス成形型の型構造の一部を変更し、凹メニス形状を有する光学素子を成形する成形型を用いた。本実施例の製造方法は、基本的に実施例１と同様であるから、重複する部分の説明は省略する。
【００２７】
図４に本実施例における光学素子の製造に用いるプレス成形型の構成を示す。実施例１と異なる構成として上駒７が挙げられる。プレス面が凸形状である上駒７は、ガラス状カーボンからなるリング部材１１を具備し、フラット部８を形成している。また、胴型３の内側表面５にも、実施例１と同様に、炭素系薄膜としてＤＬＣ膜が設けられている。また、下型１及び上型７の表面にはＲｈ−Ｗ膜（Ｒｈ：Ｗが６：４（ｍｏｌ比））が設けられている。
【００２８】
本実施例で用いたガラス素材１２の成分比を表１の実施例２に示す。ガラス素材１２はガラス網目形成成分Ｓｉに対するＴｉの比率がカチオニック％表示で１００％であり、ガラス転移点が６２１℃、屈伏点が６６３℃である。
【００２９】
これらの構成により、側面やフラット面を含むレンズの全ての表面形状が製品形状に成形される。
【００３０】
以上のような装置を用いて、成形温度が６９０℃であったところ以外、実施例１と同様に成形を行った。図５に得られた光学素子９の断面図、図６に立体図を示す。参照番号１９は発泡痕が一面に形成された側面部、参照番号１８は発泡痕が一面に形成されたフラット部を示している。
【００３１】
以上のようにして成形された光学素子９は、実施例１と同様に炭素と接した表面に発泡痕が形成されており、黒色塗料塗布部１９及び１８において、黒色塗料を良好に塗布することが可能であった。また、融着等に起因する不良の発生はなかった。さらに、この光学素子の性能評価を実施例１と同様に行ったところ、良品であることが確認できた。結果を下記の表２に示す。
【００３２】
（実施例３）
本実施例は、実施例１のガラス素材を変更した点だけが異なり、他は基本的に実施例１と同様であるから、重複する部分の説明は省略する。
【００３３】
表１に本実施例のガラスの成分、Ｔｉ／ガラス形成成分（ｃａｔ．％）、ガラス転移点、及び成形温度を示す。この条件において、実施例１と同様に光学素子の成形及び評価を行った。
【００３４】
得られた光学素子に融着、着色等の外観不良は無かった。また、外周部には発砲痕が形成され、黒塗りの被膜を施した後に性能評価を行ったところ、光学素子として良品であった。結果を下記の表２に示す。
【００３５】
（比較例１）
本比較例は、実施例１のガラス素材を変更した点だけが異なり、他は基本的に実施例１と同様であるから、重複する部分の説明は省略する。
【００３６】
表１に本比較例のガラスの成分、Ｔｉ／ガラス形成成分（ｃａｔ．％）、ガラス転移点、及び成形温度を示す。この条件において、実施例１と同様に光学素子の成形及び評価を行った。
【００３７】
得られたガラス材料は茶褐色に着色し、光学素子としては使用不可能であった。これは、Ｔｉの含有濃度がガラス形成成分に対して大きいことに起因しており、着色の傾向はＴｉ／ガラス形成成分（ｃａｔ．％）が１００ｃａｔ．％より大きいほど、大きくなる。結果を下記の表２に示す。
【００３８】
（実施例４）
本実施例は、実施例１のガラス素材を変更した点だけが異なり、他は基本的に実施例１と同様であるから、重複する部分の説明は省略する。
【００３９】
表１に本実施例のガラスの成分、Ｔｉ／ガラス形成成分（ｃａｔ．％）、ガラス転移点、及び成形温度を示す。この条件において、実施例１と同様に光学素子の成形及び評価を行った。
【００４０】
得られた光学素子に融着、着色等の外観不良は無かった。また、外周部には発砲痕が形成され、黒塗りの被膜を施した後に性能評価を行ったところ、光学素子として良品であった。結果を下記の表２に示す。
【００４１】
（比較例２）
本比較例は、実施例１のガラス素材を変更した点だけが異なり、他は基本的に実施例１と同様であるから、重複する部分の説明は省略する。
【００４２】
表１に本比較例のガラスの成分、Ｔｉ／ガラス形成成分（ｃａｔ．％）、ガラス転移点、及び成形温度を示す。この条件において、実施例１と同様に光学素子の成形及び評価を行った。
【００４３】
本比較例においては、Ｔｉ／ガラス形成成分（ｃａｔ．％）は５５ｃａｔ．％であるが、得られた光学素子の外周部に発泡痕が形成されず、黒塗り塗料の付着状態が低く不良品となった。発泡痕が形成されなかったのは、成形温度が低くてＴｉが活性化されなかったことに起因しており、６００℃より低い成形温度では発泡痕が形成されない傾向が大きくなることがわかった。結果を表２に示す。
【００４４】
（比較例３）
本比較例は、実施例１のガラス素材を変更した点だけが異なり、他は基本的に実施例１と同様であるから、重複する部分の説明は省略する。
【００４５】
表１に本比較例のガラスの成分、Ｔｉ／ガラス形成成分（ｃａｔ．％）、ガラス転移点、及び成形温度を示す。この条件において、実施例１と同様に光学素子の成形及び評価を行った。
【００４６】
本比較例においては、Ｔｉを含有していないガラスを成形した。得られた光学素子には発泡痕は形成されず、黒塗り塗料の付着状態が低い不良品となった。このことより、Ｔｉ／ガラス形成成分（ｃａｔ．％）が２９ｃａｔ．％より小さい場合、発泡痕が形成されない傾向が大きくなることがわかった。
【００４７】
また、比較例として表１及び２には挙げていないが、７５０℃より高い成形温度では炭素材料の劣化が激しく、本発明の製造方法には不適であった。
【００４８】
したがって、Ｔｉ／ガラス形成成分（ｃａｔ．％）は２９％以上１００％以下であることが望ましく、成形温度は６００℃以上７５０℃以下であることが望ましいことがわかった。
【００４９】
【表１】
2010159174.tif 000003
【００５０】
【表２】
2010159174.tif 000004
【符号の説明】
【００５１】
１  下型
２  上型
３  胴型
４  ガラス素材
５  胴型内側表面
６  光学素子
７  上型
８  上型フラット部
９  光学素子
１１  上型リング部材
１２  ガラス素材
１４  レンズ側面部  
１８  レンズフラット部
１９  レンズ側面部
１１１  上型
１１２  下型
１１３  胴型
１１４  ガラス素材
【図１】
2010159174.tif 000005
【図２】
2010159174.tif 000006
【図３】
2010159174.tif 000007
【図４】
2010159174.tif 000008
【図５】
2010159174.tif 000009
【図６】
2010159174.tif 000010
【図７】
2010159174.tif 000011