(57)【要約】  側面成形面を有するビーム整形素子等の光学素子を、溶融ガラス滴を加圧成形することによって高効率、且つ高精度に製造することができる光学素子の製造方法等を提供する。  上型、下型及び側面型を有する成形金型を用いて溶融ガラス滴を加圧成形することにより、上成形面、下成形面及び側面成形面を有する光学素子を製造する。先ず、下型の上に、溶融ガラス滴の中心部の高さが側面型の高さよりも高くなるように溶融ガラス滴を供給する。その後、供給された溶融ガラス滴を成形金型で加圧成形し、溶融ガラス滴の一部を側面成形面よりも外側に押し出して、成形金型に接触せずに形成された面を有するつば部を形成する。
2008149671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上成形面、下成形面及び側面成形面を有する光学素子の、上成形面を形成するための上型と、下成形面を形成するための下型と、側面成形面を形成するための側面型とを有する成形金型を用いて溶融ガラス滴を加圧成形することにより光学素子を製造する光学素子の製造方法において、
前記下型の上に、前記成形金型よりも温度が高い前記溶融ガラス滴を滴下し、供給された前記溶融ガラス滴の中心部の高さが前記側面型の高さよりも高くなるように前記溶融ガラス滴を供給する供給工程と、
供給された前記溶融ガラス滴を前記成形金型で加圧成形し、前記溶融ガラス滴の一部を前記側面成形面よりも外側に押し出して、前記成形金型に接触せずに形成された面を有するつば部を形成する加圧工程と、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】
前記側面成形面の上下方向の厚みが、０．３ｍｍ以上、且つ、前記つば部の厚みの２倍以下であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記光学素子は、前記上成形面及び前記下成形面に光学面を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記側面成形面は、前記光学素子を光学系に組み込む際の位置決め基準面として用いられる面であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記側面成形面は互いに略垂直な２つの平面を有することを特徴とする請求の範囲第４項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記加圧工程の後に、前記光学素子を切断して前記つば部の少なくとも一部を除去する切断工程を有することを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項のうちいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記切断工程は、前記上成形面、前記下成形面、又は前記側面成形面を基準として切断することを特徴とする請求の範囲第６項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項８】
前記溶融ガラス滴の体積は、前記下型及び前記側面型によって形成される空間の容積よりも大きいことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項９】
前記光学素子は、半導体レーザから出力される出力ビームの断面を円形に整形するためのビーム整形素子であり、
前記上成形面及び前記下成形面の少なくとも一方は、シリンドリカル面又はトロイダル面からなる光学面を有することを特徴とする請求の範囲第３項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１０】
溶融ガラス滴を成形金型で加圧成形して製造された光学素子において、
前記成形金型と接触して形成された、上成形面、下成形面及び側面成形面と、
前記側面成形面よりも外側に広がり、前記成形金型と接触せずに形成された面を有するつば部と、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、溶融ガラス滴を加圧成形して光学素子を製造する光学素子の製造方法及び光学素子に関し、より詳しくは、半導体レーザから出力される出力ビームの断面を円形に整形するためのビーム整形素子等の光学素子の製造方法及び光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤ等の光情報記録媒体に情報を記録・再生するためのピックアップ装置には、一般に、光源として半導体レーザが用いられている。半導体レーザからの出力ビームは薄い活性層の端面から出射されるため、楕円形の断面を有するビームとなる。このような楕円形のビームを、ビーム整形素子を用いて円形のビームに整形した上で利用することにより、ビームの利用効率を高め、記録や再生の正確度を向上させることが可能となる。特に、青色半導体レーザは出力ビームの強度が不足しがちであることから、青色半導体レーザを光源として用いるピックアップ装置においてはかかるビーム整形素子の重要性が特に高く、注目されている。【０００３】
半導体レーザから出力される出力ビームの断面を円形に整形するための光学素子であるビーム整形素子として、例えば、ビーム断面の短軸方向に対応する方向のみに曲率を有するシリンドリカル面を備えたビーム整形素子（ビーム整形レンズ）が知られている（例えば、特許文献１を参照）。【０００４】
また、ビーム整形素子のような光学素子の製造方法としては、成形金型による加圧成形によって製造する方法が知られている。特に、成形金型に溶融ガラス滴を供給し、これを成形金型で加圧成形することによって、溶融ガラス滴から光学素子を直接製造する方法は、１回の成形に要する時間を非常に短くできることから注目され、検討が進められている（例えば、特許文献２、３を参照）。【０００５】
一般にこのようなビーム整形素子は、光学系への組み込みの際、光源等に対する高い位置決め精度が要求される。そのため、特許文献２では、四角穴付き部材の四角穴中で成形することで、光学素子の側面に側面成形面を形成し、これを組み込みの際の位置決め基準面として用いる方法が提案されている。また、特許文献３では、成形金型のうち、側面成形面を転写するための部材の温度を高くすることによって成形の際の割れ、欠け等を防止し、位置決め基準面を有する光学素子を安定して製造する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−２０８１５９号公報
【特許文献２】特開２００６−２９０６９２号公報
【特許文献３】特開２００４−３３９０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、側面成形面を有する光学素子を溶融ガラス滴から直接製造する方法においては、上下の成形面について高い形状精度を得ることが非常に困難である。溶融ガラス滴の温度は、成形金型の温度よりも高いため、溶融ガラス滴が成形金型に供給されると、成形金型との接触面からの放熱によって急速に冷却される。そのため、溶融ガラス滴の側面が成形金型と接触すると、側面から急速に冷却が進み、溶融ガラス滴の周辺部と中央部とに大きな温度差が生じてしまう。【０００７】
加圧成形によって高い形状精度の成形面を得るためには、ガラスが十分に冷却、固化するまで所定の圧力で加圧を続ける必要がある。しかし、上記のような温度差が存在すると、周辺部と中央部とで固化するタイミングがずれ、周辺部が先に固化してしまう。中央部は、周辺部が固化した後も収縮を続けるが、周辺部に阻害されて中央部に十分な圧力を加えることができず、形状精度が悪化してしまうのである。【０００８】
上記特許文献３に記載されているように、側面成形面を転写するための部材の温度を高くすることで周辺部と中央部の温度差をある程度緩和することができる。しかし、ビーム整形素子等の光学素子、中でも青色半導体レーザに用いるビーム整形素子には非常に高い形状精度が要求されており、特許文献３に記載された方法のみでは十分対応することができなかった。【０００９】
本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、側面成形面を有するビーム整形素子等の光学素子を、溶融ガラス滴を加圧成形することによって高効率、且つ高精度に製造することができる光学素子の製造方法を提供すること、及び、該製造方法によって製造された高精度の光学素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。【００１１】
１．  上成形面、下成形面及び側面成形面を有する光学素子の、上成形面を形成するための上型と、下成形面を形成するための下型と、側面成形面を形成するための側面型とを有する成形金型を用いて溶融ガラス滴を加圧成形することにより光学素子を製造する光学素子の製造方法において、
前記下型の上に、前記成形金型よりも温度が高い前記溶融ガラス滴を滴下し、供給された前記溶融ガラス滴の中心部の高さが前記側面型の高さよりも高くなるように前記溶融ガラス滴を供給する供給工程と、
供給された前記溶融ガラス滴を前記成形金型で加圧成形し、前記溶融ガラス滴の一部を前記側面成形面よりも外側に押し出して、前記成形金型に接触せずに形成された面を有するつば部を形成する加圧工程と、を有することを特徴とする光学素子の製造方法。【００１２】
２．  前記側面成形面の上下方向の厚みが、０．３ｍｍ以上、且つ、前記つば部の厚みの２倍以下であることを特徴とする前記１に記載の光学素子の製造方法。【００１３】
３．  前記光学素子は、前記上成形面及び前記下成形面に光学面を含むことを特徴とする前記１に記載の光学素子の製造方法。【００１４】
４．  前記側面成形面は、前記光学素子を光学系に組み込む際の位置決め基準面として用いられる面であることを特徴とする前記１に記載の光学素子の製造方法。【００１５】
５．  前記側面成形面は互いに略垂直な２つの平面を有することを特徴とする前記４に記載の光学素子の製造方法。【００１６】
６．  前記加圧工程の後に、前記光学素子を切断して前記つば部の少なくとも一部を除去する切断工程を有することを特徴とする前記１〜３のうちいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。【００１７】
７．  前記切断工程は、前記上成形面、前記下成形面、又は前記側面成形面を基準として切断することを特徴とする前記６に記載の光学素子の製造方法。【００１８】
８．  前記溶融ガラス滴の体積は、前記下型及び前記側面型によって形成される空間の容積よりも大きいことを特徴とする前記１に記載の光学素子の製造方法。【００１９】
９．  前記光学素子は、半導体レーザから出力される出力ビームの断面を円形に整形するためのビーム整形素子であり、
前記上成形面及び前記下成形面の少なくとも一方は、シリンドリカル面又はトロイダル面からなる光学面を有することを特徴とする前記３に記載の光学素子の製造方法。【００２０】
１０．  溶融ガラス滴を成形金型で加圧成形して製造された光学素子において、
前記成形金型と接触して形成された、上成形面、下成形面及び側面成形面と、
前記側面成形面よりも外側に広がり、前記成形金型と接触せずに形成された面を有するつば部と、を有することを特徴とする光学素子。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、加圧によって溶融ガラス滴の一部を側面成形面よりも外側に押し出して、成形金型に接触せずに形成された面を有するつば部を形成するため、溶融ガラス滴の周辺部と中央部に生じる温度差を抑制することができ、上成形面が固化するまで十分に加圧することができる。そのため、側面成形面を有するビーム整形素子等の光学素子を高効率、且つ高精度に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の光学素子の１例であるビーム整形素子１０を示す図である。
【図２】本発明の光学素子の別の例である両凸形状のレンズ２０を示す図である。
【図３】ビーム整形素子１０を成形するための成形金型の１例を示す断面図である。
【図４】供給工程における成形金型等の状態を示す模式図である。
【図５】貫通細孔を用いた溶融ガラス滴の供給方法を示す模式図である。
【図６】加圧工程における成形金型３０の状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  ビーム整形素子（光学素子）
１１、２１  上成形面
１１ｃ、１２ｃ、２１ｃ、２２ｃ  光学面
１２、２２  下成形面
１３、２３  側面成形面
１４、２４  つば部
１５、２５  成形金型と接触せずに形成された面
２０  レンズ（光学素子）
３０  成形金型
３１  上型
３２  下型
３３  側面型
４４、４７  溶融ガラス滴
Ｔ１  側面成形面の上下方向の厚み
Ｔ２  つば部の厚み
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。【００２５】
（光学素子）
本発明は、半導体レーザから出力される出力ビームの断面を円形に整形するためのビーム整形素子の製造に好適に用いられる。中でも、上成形面及び下成形面の少なくとも一方に、シリンドリカル面又はトロイダル面からなる光学面を有するビーム整形素子の製造に特に好適である。しかし、本発明が対象とする光学素子はこれに限定されるものではなく、上成形面、下成形面及び側面成形面を有する各種の光学素子が含まれる。【００２６】
ここで、シリンドリカル面（円筒面）とは、光軸に垂直な面内における所定方向（以下、母線方向ともいう。）には曲率を有さず、それに垂直な方向（以下、子線方向ともいう。）のみに曲率を有する面をいう。母線方向に垂直な断面形状が円弧状の場合はもちろん、非円弧成分を有するものであってもよい。また、トロイダル面とは、シリンドリカル面を母線方向に湾曲させた面であり、母線方向と子線方向とで異なる曲率を有する面をいう。【００２７】
図１は本発明の光学素子の１例であるビーム整形素子１０を示す図である。図１（ａ）はビーム整形素子１０を上成形面１１側から見た図、図１（ｂ）はＡ−Ａ断面図、図１（ｃ）は下成形面１２側から見た図である。【００２８】
ビーム整形素子１０は、上成形面１１、下成形面１２及び側面成形面１３を有している。上成形面１１は、溶融ガラス滴を加圧成形する際に上型によって形成された面であり、光学面１１ｃと、その外側の平面部１１ｐを有している。また、下成形面１２は、下型によって形成された面であり、光学面１２ｃと、その外側の平面部１２ｐとを有している。【００２９】
光学面１１ｃはシリンドリカル面であり、光軸（図１のｚ方向）に垂直な面内における所定方向（図１のｙ方向）には曲率を有さず、それに垂直な方向（図１のｘ方向）のみに曲率を有している。光学面１２ｃも同様のシリンドリカル面である。光学面１１ｃと光学面１２ｃの母線方向は互いに平行となっている。【００３０】
ビーム整形素子１０は、対向する２つの光学面１１ｃ、１２ｃがいずれもシリンドリカル面であるが、これに限られるものではない。例えば、一方の光学面がシリンドリカル面で他方の光学面が平面又は球面のビーム整形素子や、一方の光学面がシリンドリカル面で他方の光学面がトロイダル面であるビーム整形素子等にも適用することができる。【００３１】
側面成形面１３は、溶融ガラス滴を加圧成形する際に側面型によって形成された面である。一般にビーム整形素子等の光学素子は、光学系に組み込む際、光源等に対する高い位置決め精度が要求される。ビーム整形素子１０の有する４つの側面成形面１３は、側面型によって形成された面であることから、多数のビーム整形素子１０を製造する場合においても光学面からの距離のばらつきを非常に小さくすることができる。そのため、いずれかの側面成形面１３を位置決め基準面として用いることで、光学系への組み込みや、加圧成形後の切断加工を高精度に行うことが可能となる。【００３２】
特に、ビーム整形素子１０の側面成形面１３は、互いに略垂直な２つの平面を有している。この２つの平面を位置決め基準面として用いることで、互いに垂直な２つの方向（例えば、ｘ方向とｙ方向）について高精度な位置決めを行うことができる。ここで、２つの平面は、互いに垂直な２つの方向についての位置決め基準面として用いることができればよく、２つの平面が完全に垂直である必要はない。【００３３】
また、ビーム整形素子１０は、側面成形面１３よりも外側に広がり、成形金型と接触せずに形成された面１５を有するつば部１４を有している。後述するように、ビーム整形素子１０につば部１４を形成することによって、加圧成形の際の溶融ガラス滴の温度差が緩和され、側面成形面１３を有するビーム整形素子１０であっても、高精度な成形面（上成形面１１、下成形面１２）を得ることができる。【００３４】
側面成形面１３の上下方向（図１のｚ方向）の厚み（Ｔ１）が、つば部１４の厚み（Ｔ２）の２倍よりも大きいと、形成されるつば部１４の大きさが不十分となる。その結果、溶融ガラス滴と側面型との接触面積が大きく溶融ガラス滴の側面からの冷却が急速に進むため、溶融ガラス滴の周辺部と中央部とに大きな温度差が生じ、高精度な成形面（上成形面１１、下成形面１２）を得ることが困難となる場合がある。この場合、下成形面１２よりも、上成形面１１を高精度に形成することが困難な場合が多い。また、側面成形面１３の上下方向の厚み（Ｔ１）が０．３ｍｍよりも小さいと、側面成形面１３を位置決め基準面として用いて組み込みや切断加工を行う際の位置決めが不安定となるおそれがある。従って、位置決めのための側面成形面と、高精度な成形面とを有するビーム整形素子１０を得るためには、側面成形面１３の上下方向の厚み（Ｔ１）を、０．３ｍｍ以上、且つ、つば部１４の厚み（Ｔ２）の２倍以下とすることが好ましい。【００３５】
図２は、本発明の光学素子の別の例である両凸形状のレンズ２０を示す図である。図２（ａ）はレンズ２０を上成形面２１側から見た図、図２（ｂ）はＡ−Ａ断面図、図２（ｃ）は下成形面２２側から見た図である。【００３６】
レンズ２０は、上成形面２１、下成形面２２及び側面成形面２３を有している。上成形面２１は、上型によって形成された面であり、凸の球面である光学面２１ｃと、その外側の平面部２１ｐを有している。また、下成形面２２は、下型によって形成された面であり、凸の球面である光学面２２ｃと、その外側の平面部２２ｐを有している。【００３７】
側面成形面２３は、側面型と接触することによって形成された円筒状の面であり、側面成形面２３を位置決め基準面として用いることで、光学系への組み込みや芯取り加工を高精度に行うことが可能となる。このように、本発明において、側面成形面２３の形状に特に制限はなく、ビーム整形素子１０の側面成形面１３のように平面であってもいいし、レンズ２０の側面成形面２３のように円筒状の面であってもよい。【００３８】
また、レンズ２０は、側面成形面２３よりも外側に広がり、成形金型と接触せずに形成された面２５を有するつば部２４を有している。ビーム整形素子１０の場合と同様、側面につば部２４を有していることによって、加圧成形の際の溶融ガラス滴の温度差が緩和され、高精度な成形面（上成形面２１、下成形面２２）を得ることができる。【００３９】
（光学素子の製造方法）
本発明の光学素子の製造方法は、下型の上に溶融ガラス滴を供給する供給工程と、供給された溶融ガラス滴を成形金型で加圧成形する加圧工程とを有する。溶融ガラス滴から光学素子を直接製造する方法であるため、非常に効率よく光学素子を製造することが可能である。【００４０】
（成形金型）
図３はビーム整形素子１０を成形するための成形金型の１例を示す断面図である。図３に示す成形金型３０は、ビーム整形素子１０の上成形面１１を形成するための上型３１と、ビーム整形素子１０の下成形面１２を形成するための下型３２と、ビーム整形素子１０の側面成形面１３を形成するための側面型３３とを備えている。上型３１は、溶融ガラス滴を加圧する加圧面３１ｓを有し、下型３２は、溶融ガラス滴を加圧する加圧面３２ｓを有している。また、側面型３３は、溶融ガラス滴と接触して側面成形面１３を形成する規制面３３ｓを有している。【００４１】
側面型３３は、下型３２と同一の部材で一体的に構成されていてもよいし、図３のように側面型３３と下型３２とを別の部材とし、組み合わせて固定する構成としてもよい。また、上型３１は図示しない駆動手段によって上下に移動可能であり、下型３２との間で溶融ガラス滴を加圧することができる構成となっている。【００４２】
側面型３３の高さは、供給工程で供給する溶融ガラス滴の中心部の高さよりも低くしておく。それにより、加圧成形によって溶融ガラス滴の一部を側面成形面１３よりも外側に押し出し、成形金型３０に接触せずに形成された面１５を有するつば部１４を形成することができる。【００４３】
上型３１の加圧面３１ｓは、側面型３３の規制面３３ｓの内側に収まる大きさであってもよいが、加圧成形の際に加圧面３１ｓの外側にまでガラスが回り込んでしまうと、得られた成形体を上型３１から離型し難くなる場合もある。これを防ぐ観点からは、規制面３３ｓよりも外側の位置まで加圧面３１ｓを大きくしておくことが好ましい。【００４４】
上型３１、下型３２及び側面型３３の材料は、耐熱合金（ステンレス等）、炭化タングステンを主成分とする超硬材料、各種セラミックス（炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム等）、カーボンを含む複合材料など、ガラス製光学素子を加圧成形するための成形金型として公知の材料の中から用途に応じて適宜選択して用いることができる。また、これらの材料の表面に各種金属やセラミックス、カーボンなどの保護膜を形成したものを用いることもできる。上型３１、下型３２、及び側面型３３を全て同一の材料で構成しても良いし、それぞれ別の材料で構成しても良い。【００４５】
溶融ガラス滴の供給に先立ち、予め成形金型３０を所定温度に加熱しておく。成形金型３０のうち、上型３１と下型３２の加熱温度は、光学素子に光学面を良好に形成できる範囲の温度を選択すればよい。一般的には、上型３１や下型３２の温度が低すぎると光学面を良好に形成することが困難になってくる。逆に、必要以上に温度を高くしすぎることは、ガラスと成形金型との融着を防止する観点や、成形金型の寿命の観点から好ましくない。通常、ガラスのＴｇ（ガラス転移点）−１００℃からＴｇ＋１００℃程度の温度に設定するが、実際には、ガラスの種類、光学素子の形状や大きさ、成形金型の材料、保護膜の種類、加熱するためのヒーターや温度センサーの位置等種々の条件によって適正な温度が異なるため、実験的に適正な温度を求めておくことが好ましい。上型３１と下型３２の加熱温度は同じ温度であっても良いし、異なる温度であっても良い。【００４６】
成形金型３０のうち、側面型３３の加熱温度も、上型３１や下型３２と同様に、通常はガラスのＴｇ（ガラス転移点）−１００℃からＴｇ＋１００℃程度の温度に設定する。側面型３３の温度が低すぎると、溶融ガラス滴の周辺部の冷却が早く進みすぎることから光学面を良好に転写させることが困難になってくる。逆に、必要以上に温度を高くしすぎることは、ガラスと側面型３３との融着を防止する観点や、側面型３３の寿命の観点から好ましくない。実際には、上型３１や下型３２と同様に、実験的に適正な温度を求めておくことが好ましい。【００４７】
本発明においては、所定温度に加熱された下型３２に、成形金型３０よりも温度が高い溶融ガラス滴を供給した後、成形金型３０で加圧成形することから、１つの光学素子を製造する毎に成形金型３０の昇温と冷却を繰り返す必要はなく、成形金型３０の加熱温度を一定に保ったまま、後述の供給工程及び加圧工程を行うことができる。更に、成形金型３０の加熱温度を一定に保ったまま、複数の光学素子を繰り返し製造することもできる。成形金型の昇温と冷却が不要であることから、極めて短時間で効率よく光学素子を製造することができる。【００４８】
ここで、成形金型３０の加熱温度を一定に保つというのは、成形金型３０を加熱するための温度制御における目標設定温度を一定に保つという意味である。従って、各工程実施中における溶融ガラス滴との接触等による成形金型の温度変動を防止しようとするものではなく、かかる温度変動については許容される。【００４９】
成形金型３０を所定温度に加熱するための加熱手段に特に制限はない。成形金型３０の全体を一つ、あるいは複数のヒーターでまとめて加熱するような構成としてもよいし、上型３１、下型３２、及び側面型３３がヒーターと温度センサーとをそれぞれ有し、それぞれの部材を独立して温度調節することができる構成としても良い。ヒーターは、公知のヒーターを適宜選択して用いることができる。例えば、被加熱部材の内部に埋め込んで使用するカートリッジヒーターや、被加熱部材の外側に接触させて使用するシート状のヒーターなどを用いることができる。また、赤外線加熱装置や高周波誘導加熱装置を用いることもできる。【００５０】
（供給工程）
供給工程は、下型の上に、成形金型よりも温度が高い溶融ガラス滴を供給する工程である。図４は、供給工程における成形金型等の状態を示す模式図である。【００５１】
溶融槽４１は図示しないヒーターによって加熱され、内部に溶融状態のガラス４３が貯留されている。溶融槽４１の下部には滴下ノズル４２が設けられおり、溶融槽４１から供給された溶融ガラスが、滴下ノズル４２の先端部に溜まる。滴下ノズル４２の先端部の溶融ガラスが所定の体積になると、溶融ガラスの自重によって、滴下ノズル４２の先端部から溶融ガラス滴４４が自然に分離して、下型３２の上に滴下する。【００５２】
本発明においては、供給された溶融ガラス滴４４の中心部の高さが側面型３３の高さよりも高くなるように溶融ガラス滴４４を供給する。そのため、加圧成形によって溶融ガラス滴の一部を側面成形面１３よりも外側に押し出して、成形金型３０に接触せずに形成された面１５を有するつば部１４を形成することができる。その結果、加圧成形の際の溶融ガラス滴の温度差が緩和され、側面成形面１３を有するビーム整形素子１０であっても、高精度な成形面（上成形面１１、下成形面１２）を得ることができる。【００５３】
供給された溶融ガラス滴４４の中心部の高さは、供給する溶融ガラス滴４４の体積と粘度に影響される。【００５４】
溶融ガラス滴４４の体積は、滴下ノズル４２の先端部の外径を変更することによって調整することができる。ガラスの種類等によるが、滴下ノズル４２の先端部の外径を調整することで、通常、３０ｍｍ3〜５００ｍｍ3程度のガラス滴を滴下することができる。また、溶融ガラス滴４４の体積は、滴下ノズル４２の加熱温度や溶融ガラスの流量などによっても影響される。従って、これらの条件を適切に設定することで、適切な体積の溶融ガラス滴４４を下型３２の上に供給することができる。十分な大きさのつば部１４を形成するためには、溶融ガラス滴４４の体積は、下型３２及び側面型３３によって形成される空間の容積よりも大きいことが好ましい。【００５５】
一方、溶融ガラス滴４４の粘度は、滴下ノズル４２の加熱温度を変更することによって調整することができる。滴下ノズル４２の温度を上げると溶融ガラス滴４４の温度も上がり、溶融ガラス滴４４の粘度が下がる。そうすると供給された溶融ガラス滴４４の中心部の高さは低くなる。逆に、滴下ノズル４２の温度を下げると溶融ガラス滴４４の温度も下がり、溶融ガラス滴４４の粘度があがる。そうすると供給された溶融ガラス滴４４の中心部の高さは高くなる。【００５６】
このように、これらの諸条件を調整し、供給する溶融ガラス滴の体積と粘度を適切に設定することによって、供給された溶融ガラス滴４４の中心部の高さを調整することができる。【００５７】
また、滴下ノズル４２から滴下した溶融ガラス滴４４を下型３２の上に直接供給するのではなく、滴下した溶融ガラス滴４４を貫通細孔を設けた部材に衝突させ、衝突した溶融ガラス滴の一部を貫通細孔を通過させて更に滴下し、下型３２に供給することもできる（特開２００２−１５４８３４号公報を参照）。【００５８】
図５は、貫通細孔を用いた溶融ガラス滴の供給方法を示す模式図である。滴下ノズル４２と下型３２の間に、貫通細孔４５を有する部材４６を配置する。滴下ノズル４２の先端部で分離して滴下した溶融ガラス滴４４を、貫通細孔４５を有する部材４６に衝突させ、溶融ガラス滴４４の一部を貫通細孔４５を通過させて、微小な溶融ガラス滴４７を下型３２に供給する。【００５９】
このような方法によって、例えば、１ｍｍ3〜１００ｍｍ3といった微小な体積の溶融ガラス滴４７を下型３２に供給することができる。また、貫通細孔４５の直径を変更することによって、滴下ノズル４２を交換することなく溶融ガラス滴４７の体積を調整することができ、多種の光学素子を効率よく製造することができるため好ましい。【００６０】
なお、本発明において使用できるガラスの種類に特に制限はなく、光学素子の材料として用いられる公知のガラスを用途に応じて選択して用いることができる。例えば、リン酸系ガラス、ランタン系ガラスなどが挙げられる。【００６１】
（加圧工程）
加圧工程は、供給された溶融ガラス滴を成形金型で加圧成形する工程である。図６は、加圧工程における成形金型３０の状態を示す模式図である。【００６２】
本発明においては、供給された溶融ガラス滴４４を成形金型３０で加圧成形し、溶融ガラス滴４４の一部を側面成形面１３よりも外側に押し出して、成形金型３０に接触せずに形成された面１５を有するつば部１４を形成する。【００６３】
図６に示すように、本発明においては、加圧成形が完了しても上型３１と下型３２とが当接しない。そのため、溶融ガラス滴が冷却されて十分に固化するまで加圧し続けることができ、高精度な上成形面１１、下成形面１２を形成することができる。加圧成形中は、上型３１と下型３２の相対位置が時間と共に接近するが、溶融ガラス滴が固化して変形できなくなると移動が停止する。従って、光学素子の厚みは、供給する溶融ガラス滴の体積と、加圧を開始するまでの待機時間等によって決まる。【００６４】
溶融ガラス滴４４は、下型３２に供給される時点では、成形金型３０よりも温度が高い溶融状態にあるが、下型３２の上に供給された後は、下型３２や側面型３３との接触面から熱を奪われて急速に冷却される。本発明では、加圧工程において成形金型３０に接触せずに形成された面１５を有するつば部１４が形成されるため、溶融ガラス滴４４と側面型３３との接触面積を小さくすることができる。そのため、溶融ガラス滴４４の周辺部の冷却が抑制されて周辺部と中心部との温度差が緩和される。その結果、溶融ガラス滴４４が固化するまで均一な加圧力を加えることができ、側面成形面１３を有するビーム整形素子１０であっても、高精度な成形面（上成形面１１、下成形面１２）を得ることができるのである。【００６５】
加圧成形によって側面成形面１３よりも外側に押し出される溶融ガラスの量は、溶融ガラス滴４４を下型３２の上に供給してから加圧成形を開始するまでの待機時間に影響される。待機時間を短くすると加圧成形開始時の溶融ガラス滴４４の温度が高くなり、粘度が小さくなる。そのため、側面成形面１３よりも外側に押し出される溶融ガラスの量は多くなる。逆に、待機時間を長くすると加圧成形開始時の溶融ガラス滴４４の温度が低くなり、粘度が高くなるため、側面成形面１３よりも外側に押し出される溶融ガラスの量は少なくなる。このように、溶融ガラス滴４４を下型３２の上に供給してから加圧成形を開始するまでの時間を適宜調整することで、加圧成形によって側面成形面１３よりも外側に押し出される溶融ガラスを適切な量に調整することができる。【００６６】
実際の待機時間は、成形金型３０や溶融ガラス滴の温度、ガラスの種類、光学素子の大きさ、形状、等種々の条件により異なるため、実験的に決定することが好ましい。一般的には数秒から数十秒の待機時間とすることで、適切な量の溶融ガラスを押し出すことができる。【００６７】
なお、加圧の手段に特に制限はなく、エアシリンダ、油圧シリンダ、サーボモータを用いた電動シリンダ等の公知の加圧手段を適宜選択して用いることができる。【００６８】
成形金型３０による加圧中も、光学素子１０は成形金型３０との接触部からの放熱により冷却が進む。加圧を解除しても成形面の形状が崩れない温度にまで冷却されると、加圧を解除し、上型３１を退避させて光学素子１０を取り出す。加圧を解除する温度は、ガラスの種類や、光学素子１０の大きさや形状、必要な精度等によるが、通常はガラスのＴｇ近傍の温度まで冷却されていれば良い。光学素子１０の取り出しは、吸着方式を利用した公知の離型装置等を用いて行うことができる。【００６９】
（切断工程）
本発明においては、加圧工程の後に、加圧工程で得られた光学素子を切断してつば部１４の少なくとも一部を除去する切断工程を有していてもよい。加圧工程において形成されたつば部１４等を除去することで、更に小型の光学素子を製造することができる。また、例えば、上成形面がシリンドリカル面の母線方向と子線方向とで長さが大きく異なる長方形の場合などのように、加圧工程で直接製造し難い形状の場合にも、高精度な光学素子を容易に得ることができるため好ましい。【００７０】
切断によって形成された切断面を組み込みの際の位置決め基準面として用いることも好ましい。切断加工の際、上成形面や下成形面、側面成形面を基準として切断することで、光学面からの距離のばらつきが小さい高精度の切断面を得ることができる。【００７１】
切断装置の種類に制限はないが、直線的な切断加工を高精度に行うことが容易なダイシングブレードを用いた切断装置（ダイサー）を用いることが好ましい。ダイシングブレードの種類にも特に制限はなく、ＧＣ砥石、ダイヤモンドブレード、メタルソーなど公知のダイシングブレードを適宜選択して用いればよい。
【実施例】
【００７２】
以下、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００７３】
（実施例１〜５）
図３に示した成形金型３０を用いて、図１に示した光学素子１０を製造した。上型３１、下型３２、及び側面型３３の材料には、いずれも炭化タングステンを主成分とする超硬材料を用いた。成形金型３０の加熱温度は、上型３１が４５０℃、下型３２が４７０℃、側面型３３が４７０℃とした。【００７４】
光学素子１０の光学面１１ｃは、母線に垂直な断面が半径３ｍｍの円弧からなるシリンドリカル面であり、光学面１２ｃは、母線に垂直な断面が半径２ｍｍの円弧からなるシリンドリカル面である。中心部の厚みは４ｍｍとした。このとき、上成形面１１の平面部１１ｐと、下成形面１２の平面部１２ｐとの厚みは４．１ｍｍであった。また、下型３２の加圧面３２ｓは４ｍｍ×４ｍｍの正方形とした。【００７５】
側面型３３として、溶融ガラス滴と接触して側面成形面１３を形成する規制面３３ｓの高さが０．３ｍｍ（実施例１）、１ｍｍ（実施例２）、２ｍｍ（実施例３）、２．７３ｍｍ（実施例４）、３ｍｍ（実施例５）の５通りの物を用いた。【００７６】
溶融ガラス滴の供給は、図４のように滴下ノズル４２から溶融ガラス滴４４を滴下して下型３２の上に直接供給する方法とした。ガラス材料はＴｇが４８０℃のリン酸系ガラスを用いた。滴下ノズル４２の加熱温度は１０００℃とした。【００７７】
下記表１に示すように、規制面３３ｓの高さに応じて溶融ガラス滴の体積を調整して光学素子１０を製造した。溶融ガラス滴の体積は、滴下ノズル４２の先端部の外径を変更することにより調整した。待機時間は、光学素子１０の中心部の厚みが一定（４ｍｍ）となるように、溶融ガラス滴の体積に応じてそれぞれ調整した。加圧工程における荷重は２００Ｎ、加圧時間は１０秒とした。【００７８】
得られた光学素子の光学面１１ｃの形状精度を評価した。評価は、接触式の形状測定機（テーラーホブソン株式会社製ＰＧＩ８４０）を用いて、光学面１１ｃの形状を母線と垂直方向に測定し、球面（円弧）からのずれ量の最大値を求めた。評価は、ずれ量の最大値が０．１μｍ未満の場合を特に良好（◎）、０．１μｍ以上、０．１５μｍ未満の場合を良好（○）、０．１５μｍ以上の場合を問題有り（×）とした。【００７９】
評価結果を表１に示す。実施例１〜５のいずれの条件においてもずれ量の最大値は０．１５μｍ未満であり、高精度な光学面を形成することができた。中でも、側面成形面１３の上下方向の厚みがつば部１４の厚みの２倍以下の場合（実施例１、２、３、４）は、ずれ量の最大値が０．１μｍ未満であり特に良好であった。【００８０】
【表１】
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【００８１】
（比較例１）
側面型３３として、規制面３３ｓの高さが５ｍｍの物を用いた。また、上型３１の加圧面３１ｓは、３．９８ｍｍ×３．９８ｍｍの正方形とし、側面型３３の規制面３３ｓで囲まれた領域に挿入可能とした。【００８２】
溶融ガラス滴の体積を６５ｍｍ3とし、実施例と同様の条件で光学素子を製造した。実施例の場合と異なり、加圧工程において溶融ガラス滴の一部が側面成形面１３の外側に押し出されることはなく、得られた光学素子につば部１４は形成されなかった。実施例と同様に、得られた光学素子の光学面１１ｃの形状精度を評価した。結果を表１に併せて示す。【００８３】
この比較例では、ずれ量の最大値が０．２９μｍであり、実施例１〜５と比較して、光学面の形状精度が低いことが確認された。
【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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【国際調査報告】
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