(57)【要約】【課題】光学素子成形型において、光学面と側面とを同時に成形する場合に光学素子の角部に光学性能を損なう自由面が発生するのを防止し光学性能が良好な光学素子を安価に製造できるようにする。【解決手段】ガラス素材１７をプレスして、光学面を含む第１面および第２面と、これらの外周側の側面とを有し、第１面および側面と、第２面および側面とが、角面部を介して接続された光学素子を成形するための光学素子成形型１０であって、平坦面成形面１３ｅおよび第１レンズ面成形面１２ｃを有する第１型部１１と、第２レンズ面成形面１５ｅを有する第２型部１５と、側面成形面１４ｂを有する側型部１４と、を備え、第１型部１１および第２型部１５は、平坦面成形面１３ｅの外周部から突出して外側に向かう傾斜面を含むテーパ状成形面１３ｄを有する。【選択図】図２
2014105118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱されたガラス素材を１軸方向にプレスして、該１軸方向に互いに離間して配置され光学面を含む第１面および第２面と、前記第１面および前記第２面の間の外周側に形成された側面とを有し、前記第１面および前記側面と、前記第２面および前記側面とが、それぞれ角面部を介して接続された光学素子を成形するための光学素子成形型であって、
少なくとも前記第１面を形成する軸方向成形面を有する第１型部と、
少なくとも前記第２面を形成する軸方向成形面を有する第２型部と、
前記側面を形成する外周成形面を有する側型部と、
を備え、
前記第１型部および前記第２型部の少なくとも一方は、
前記角面部を成形するために前記軸方向成形面の外周部から突出して外側に向かう傾斜面を含む角面部成形面を有する、光学素子成形型。
【請求項２】
前記第１型部および前記第２型部の少なくとも一方の前記軸方向成形面は、
前記光学素子の前記光学面を成形する光学面成形面と、
該光学面成形面の外周部に隣接され、前記光学素子の光学面の外周に前記１軸方向に交差する平坦面を形成する平坦面成形面と
を有し、
前記第１型部および前記第２型部の少なくとも一方は、
前記光学面成形面を有する中心型部と、
前記平坦面成形面および前記角面部成形面を有する外周型部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の光学素子成形型。
【請求項３】
前記角面部成形面は、
前記軸方向成形面において前記光学面を成形する部位に比べて粗面とされている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子成形型。
【請求項４】
前記第１型部および前記第２型部の少なくとも一方と前記側型部との間に、前記ガラス素材が配置される成形空間から、該成形空間内の気体が外部に流出可能な気体流出部が形成されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子成形型。
【請求項５】
前記角面部成形面の前記傾斜面は、
テーパ面または断面円弧状のＲ面である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ、プリズム等の光学素子の製造方法として、ガラスモールド成形が知られている。
ガラスモールド成形によれば、光学素子の光学面の中心軸と、光学素子の側面となる外周面の中心軸とが同軸となるように、同時成形を行うことにより、芯取り不要な光学素子を成形することができる。
このような光学素子成形型として、例えば、特許文献１には、光学面を成形する上型および下型と、光学素子の側面を成形する外径型とを用いて、光学素子の光学面と側面とを同時に成形する光学素子成形装置が記載されている。
また、特許文献２には、光学素子の光学面の一方を成形する上型と、光学素子の光学面の他方を成形する下型と、光学面の他方の外周部の平坦面と側面とを成形する素材保持部材とを備えることにより、光学素子の光学面と側面とを同時に成形する光学素子の型セットが記載されている。
また、特許文献３には、上型と下型とを胴型に挿入して構成するプレス成形型において、上型の外径を下型の外径よりも大きくしておき、胴型に上型、下型をそれぞれ嵌め込む内径差に相当するテーパ状の段部の形状を形成しておき、この段部によって成形品の下型側の角部の形状を成形するガラス製光学素子の製造方法が記載されている。
また、特許文献４には、光学面を成形する上型および下型の間に、光学素子の光学面の外周の平坦面および傾斜面を形成するリング部材と、光学素子に側面を成形するスリーブとを備えることにより、光学素子の光学面と側面とを同時に成形する光学素子の成形用型が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２０３８５２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５１８５６号公報
【特許文献３】特開２０１０−２５４５１５号公報
【特許文献４】特開２０１０−２０８８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来の光学素子成形型には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術のように、上下型と外径型とを用いて光学面とレンズの側面とを同時に成形し、芯取り不要なレンズを成形する場合、上下型と外径型とで形成される成形空間の隅部にガラスを充填させることが難しい。このため、成形されたレンズの上下面と側面との角部に、成形面と接触することなく硬化した自由面が形成されてしまう。この自由面は、成形面に密着していないため、不定形の滑らかな湾曲面になっている。
このような自由面が形成されたレンズを、例えば、撮像機器などに組込むと、自由面に到達した光が自由面で内面反射して、ゴーストが発生するため、光学性能が損なわれてしまうという問題がある。
特許文献２に記載の技術のように、光学素子の端面の平坦面と側面とを一体で形成した素材保持部材を用いた成形方法では、成形によるガラス変形過程で素材保持部材の成形面にガラスが接触すると隅部付近に気体が閉じ込められてしまう。このため、隅部の形状を完全に転写させることは困難である。したがって、特許文献１と同様に、光学素子の角部に自由面が形成されてしまうという問題がある。
なお、成形品の角部に自由面を残したまま成形を完了し、脱型後の成形品に面取り加工を施して、自由面を除去することも考えられる。この場合、面取り加工に要する費用が発生するため製造コストが増大してしまうという問題がある。
特許文献３に記載の技術では、型構造上、ガラス製光学素子の上下面のどちらか一方と側面とをつなぐ角部の形状しか成形することができないという問題がある。
また、このような型構成では、胴型の段部の成形面と下型の成形面との高さ位置を厳密に合わせる必要がある。このため、例えば、下型の老朽化等により、下型の成形面の再加工が必要となると、成形面の高さがずれるため、胴型の再加工も必要となって、型改造が大がかりになってしまうという問題がある。
また、特許文献４に記載の技術では、リング部材を、下型とスリーブとのなす隅部に配置するため、成形品の角部の形状の制御が可能である。
一方、角部は、有効径外になるため、光学素子の小径化、低コスト化のためには、光学素子の外周部においてできるだけ狭い領域に形成することが好ましい。ところが、特許文献４では、リング部材を用いるため、このような狭小な角部を形成しようとすると、リング部材が細くなりすぎて、製造が難しくなる。また、そのようなリング部材を製造できたとしても強度が保てなくなるため、耐久性に欠ける部材になってしまう。
このように、特許文献４に記載の技術では、従来、面取り加工や角丸め加工などによって設けている微小な角部の形状を形成できないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、光学素子の光学面と側面とを同時に成形する場合に、光学素子の角部に光学性能を損なう自由面が発生するのを防止し、光学性能が良好な光学素子を安価に製造することができる光学素子成形型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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様の光学素子成形型は、加熱されたガラス素材を１軸方向にプレスして、該１軸方向に互いに離間して配置され光学面を含む第１面および第２面と、前記第１面および前記第２面の間の外周側に形成された側面とを有し、前記第１面および前記側面と、前記第２面および前記側面とが、それぞれ角面部を介して接続された光学素子を成形するための光学素子成形型であって、少なくとも前記第１面を形成する軸方向成形面を有する第１型部と、少なくとも前記第２面を形成する軸方向成形面を有する第２型部と、前記側面を形成する外周成形面を有する側型部と、を備え、前記第１型部および前記第２型部の少なくとも一方は、前記角面部を成形するために前記軸方向成形面の外周部から突出して外側に向かう傾斜面を含む角面部成形面を有する構成とする。
【０００７】
上記光学素子成形型では、前記第１型部および前記第２型部の少なくとも一方の前記軸方向成形面は、前記光学素子の前記光学面を成形する光学面成形面と、該光学面成形面の外周部に隣接され、前記光学素子の光学面の外周に前記１軸方向に交差する平坦面を形成する平坦面成形面とを有し、前記第１型部および前記第２型部の少なくとも一方は、前記光学面成形面を有する中心型部と、前記平坦面成形面および前記角面部成形面を有する外周型部とを備えることが好ましい。
【０００８】
上記光学素子成形型では、前記角面部成形面は、前記軸方向成形面において前記光学面を成形する部位に比べて粗面とされていることが好ましい。
【０００９】
上記光学素子成形型では、前記第１型部および前記第２型部の少なくとも一方と前記側型部との間に、前記ガラス素材が配置される成形空間から、該成形空間内の気体が外部に流出可能な気体流出部が形成されていることが好ましい。
【００１０】
上記光学素子成形型では、前記角面部成形面の前記傾斜面は、テーパ面または断面円弧状のＲ面であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光学素子成形型によれば、第１型部および第２型部の少なくとも一方が、光学素子の角面部を成形するために軸方向成形面の外周部から突出して外側に向かう傾斜面を含む角面部成形面を有するため、光学素子の光学面と側面とを同時に成形する場合に、光学素子の角部に光学性能を損なう自由面が発生するのを防止し、光学性能が良好な光学素子を安価に製造することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態の光学素子成形型で製造される光学素子の一例を示す模式的な、左側面図、光軸を含む断面図、および右側面図である。
【図２】本発明の実施形態の光学素子成形型の構成を示す模式的な断面図、およびそのＡ部の拡大図である。
【図３】本発明の実施形態の光学素子成形型の第１型部および側型部の構成を示す模式的な分解断面図である。
【図４】本発明の実施形態の光学素子成形型を用いて成形を行う光学素子成形装置の構成を示す模式的な断面図である。
【図５】本発明の実施形態の光学素子成形型を用いた成形動作を示す動作説明図である。
【図６】本発明の実施形態の光学素子成形型の作用を説明する模式図である。
【図７】比較例の光学素子成形型の作用を説明する模式図である。
【図８】本発明の実施形態の第１変形例の光学素子成形型の構成を示す模式的な断面図である。
【図９】本発明の実施形態の第１変形例の光学素子成形型で製造される光学素子の一例を示す模式的な断面図である。
【図１０】本発明の実施形態の第２変形例の光学素子成形型の主要部の構成を示す模式的な断面図である。
【図１１】本発明の実施形態の第３変形例の光学素子成形型の主要部の構成を示す模式的な断面図である。
【図１２】本発明の実施形態の第４変形例の光学素子成形型の主要部の構成を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施形態の光学素子成形型で製造される光学素子の一例を示す模式的な、左側面図、光軸を含む断面図、および右側面図である。図２（ａ）は、本発明の実施形態の光学素子成形型の構成を示す模式的な断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ部の拡大図である。図３は、本発明の実施形態の光学素子成形型の第１型部および側型部の構成を示す模式的な分解断面図である。図４は、本発明の実施形態の光学素子成形型を用いて成形を行う光学素子成形装置の構成を示す模式的な断面図である。
【００１４】
まず、本発明の実施形態の光学素子成形型を用いて製造される光学素子の一例であるレンズ１について説明する。
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、レンズ１は、光学面として、凹レンズ面である第１レンズ面２ａと、凹レンズ面である第２レンズ面４（第２面）とが、互いにレンズ光軸Ｏに沿う方向に離間して配置された両凹レンズである。
第１レンズ面２ａおよび第２レンズ面４の面形状は特に限定されず、例えば、球面、非球面などの適宜の凹面を採用することができる。図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、第１レンズ面２ａの曲率半径の方が第２レンズ面４の曲率半径よりも小さい場合の例を示しているが、曲率半径の大きさの関係はこのような関係には限定されない。
第１レンズ面２ａの外周には、レンズ光軸Ｏに直交する平面からなる平坦面２ｂが隣接して形成されている。
平坦面２ｂと第２レンズ面４との間には、レンズ光軸Ｏを中心とする円筒面状のレンズ側面６（側面）が、長さｈ６にわたって形成されている。
【００１５】
平坦面２ｂとレンズ側面６とのなす角部には、平坦面２ｂの外周部から径方向外側に向かうにつれて拡径しつつ第２レンズ面４の方に傾斜するテーパ面からなる角面部３が形成されている。
第２レンズ面４とレンズ側面６とのなす角部には、第２レンズ面４の外周部から径方向外側に向かうにつれて拡径しつつ平坦面２ｂの方に傾斜するテーパ面からなる角面部５が形成されている。
【００１６】
角面部３の傾斜量は、平坦面２ｂに対してなす内角が１２０°〜１５０°であることが好ましい。同様に、レンズ側面６に対してなす内角が１２０°〜１５０°であることが好ましい。
本実施形態では、平坦面２ｂ、レンズ側面６に対する内角がいずれも１３５°となって、互いに等しくなるようにしている。すなわち、本実施形態では、一例として、レンズ側面６に対する傾斜角θ３（図１（ｂ）参照）を４５°にしている。
角面部５の傾斜量は、第２レンズ面４の外縁部に対してなす内角が１２０°〜１５０°であることが好ましい。同様に、レンズ側面６に対してなす内角が１２０°〜１５０°であることが好ましい。
本実施形態では、一例として、レンズ側面６に対する傾斜角θ５（図１（ｂ）参照）を４５°にしている。
このため、本実施形態における角面部３、５は、レンズ１の角部を全周にわたってＣ面取りしたのと同じ形状を有している。
【００１７】
このような構成により、レンズ１では、レンズ光軸Ｏに沿う方向の一方の端面である第１面２が、中心部に形成された第１レンズ面２ａと、その外周部に形成された平坦面２ｂとが接続された構成を有する。
また、レンズ光軸Ｏに沿う方向の他方の端面である第２面は、第２レンズ面４のみから構成されている。
角面部３は、平坦面２ｂの外周部とレンズ側面６の一方の端部とを接続する面になっている。
角面部５は、第２レンズ面４の外周部とレンズ側面６の他方の端部とを接続する面になっている。
レンズ１のレンズ有効径は、第１レンズ面２ａ、第２レンズ面４の外径よりもわずかに内側に設定されている。このため、平坦面２ｂ、角面部３、５は、いずれも有効径外に位置している。
レンズ１の小径化のためには、角面部３、５の形成範囲は、できるだけ狭くなるようにすることが好ましいが、レンズ１の欠け防止や鏡枠組み付け時の干渉防止等で適宜設定して良い。例えば、図１（ｂ）に示すように、角面部３、５の径方向の幅をそれぞれｄ３、ｄ５とすると、いずれも、０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【００１８】
第１レンズ面２ａ、平坦面２ｂ、角面部３、第２レンズ面４、角面部５、およびレンズ側面６は、いずれも本実施形態の光学素子成形型の成形面の形状が転写されることにより形成されている。
第１レンズ面２ａ、第２レンズ面４は、光学面として機能するために必要な面精度を有する平滑面になっている。
一方、平坦面２ｂ、角面部３、５、およびレンズ側面６は、内面反射を防止するため、第１レンズ面２ａ、第２レンズ面４よりも表面粗さが大きい粗面として形成されている。
平坦面２ｂ、角面部３、５の好ましい表面粗さとしては、算術平均粗さＲａで、０．１μｍ〜１．６μｍであることが好ましい。
【００１９】
このようなレンズ１は、図２に示すように、本実施形態の光学素子成形型１０の成形空間Ｓ内にガラス素材１７を配置してガラス素材１７を加熱しつつ加圧するプレス成形によって成形される。
ガラス素材１７は、レンズ１を構成するガラス硝材を、レンズ１の成形に必要な質量だけ秤量して塊状に形成したものである。図２では、ガラス素材１７を球状に描いているが、ガラス素材１７の形状は球形状には限定されず、楕円体状、円板状、レンズ１の外形に近似した形状などの適宜形状も採用することができる。
ガラス素材１７の製造方法は、例えば、成形加工、母材からの研削・研磨加工など適宜の製造方法を採用することができる。
【００２０】
光学素子成形型１０は、第１型部１１、側型部１４、第２型部１５、およびスリーブ１６を備え、これらのそれぞれの中心軸線が、中心軸線Ｐに整列された状態に配置されている。そこで、以下では、誤解のおそれがない場合には、光学素子成形型１０を構成する各部材の中心軸線も、単に中心軸線Ｐと称することがある。
【００２１】
第１型部１１は、レンズ１の第１面２と角面部３との形状を転写する型部分であり、図３に示すように、下型１２（中心型部）および端面型１３（外周型部）を備える。
下型１２は、円筒面状の外周面１２ｅを有する基部１２ｄの中心に、外周面１２ｅよりも小径の外径を有する軸状部１２ｂが立設された段付き円柱状の部材である。
軸状部１２ｂの先端部には、レンズ１の第１レンズ面２ａの形状を成形する凸面形状の第１レンズ面成形面１２ｃ（軸方向成形面、光学面成形面）が設けられている。
【００２２】
端面型１３は、レンズ１の平坦面２ｂおよび角面部３の形状を成形する型部分であり、下型１２の基部１２ｄの外径よりも大径の外周面１３ａを有する略円柱状の部材である。
端面型１３の下端面１３ｆ、上端面１３ｃは中心軸線Ｐに直交する平面からなる。
端面型１３の中心部には、下型１２の軸状部１２ｂを進退移動可能に嵌合する孔部１３ｂが中心軸線Ｐに沿って貫通されている。
上端面１３ｃには、孔部１３ｂと同軸とされ直径Ｄ１３ｂを有する円領域に、レンズ１の平坦面２ｂの形状を成形するための平面からなる平坦面成形面１３ｅ（軸方向成形面）と、レンズ１の角面部３の形状の成形するためのテーパ面からなり平坦面成形面１３ｅの外周に接続するテーパ状成形面１３ｄ（角面部成形面）とからなる凹部が形成されている。
すなわち、テーパ状成形面１３ｄは、上端面１３ｃから平坦面成形面１３ｅに向かって縮径するテーパ面である。テーパ状成形面１３ｄの勾配は、上端面１３ｃの法線と角度θ３をなす勾配である。
テーパ状成形面１３ｄの外径になっている直径Ｄ１３ｄは、成形に用いるガラス素材の成形収縮等を考慮して、レンズ側面６の外径Ｄ６と同寸法、または外径Ｄ６よりわずかに大きい寸法に設定することができる。
【００２３】
上端面１３ｃは、後述する側型部１４の下端面１４ｃとの間に、成形空間内の気体が外部に流出可能な気体流出部を形成するため、粗面加工されている。
上端面１３ｃの表面粗さは、算術平均粗さＲａで、０．１μｍから３．２μｍであることが好ましい。
平坦面成形面１３ｅ、テーパ状成形面１３ｄは、レンズ１の平坦面２ｂ、角面部３に粗面形状を転写するため、粗面加工されている。
本実施形態では、平坦面成形面１３ｅ、テーパ状成形面１３ｄの表面粗さは、平坦面２ｂ、角面部３と同様、算術平均粗さＲａで、０．１μｍ〜１．６μｍであることが好ましい。
粗面加工の加工方法としては、例えば、放電加工、研削加工などの加工方法を挙げることができる。
【００２４】
側型部１４は、レンズ１のレンズ側面６の形状を成形する型部分であり、厚さｈ１４の円環状部材からなる。厚さｈ１４は、成形に用いるガラス素材の成形収縮等を考慮し、レンズ側面６のレンズ光軸Ｏ方向の長さｈ６と同寸法、または長さｈ６よりわずかに長い寸法に設定することができる。
本実施形態では、側型部１４の外周面１４ａの外径は、端面型１３の外周面１３ａと外径と同径とされている。また、側型部１４の中心には、直径Ｄ１４ｂの円孔が中心軸線Ｐ方向に貫通されており、この円孔の内周面によって、レンズ側面６の形状を形成する側面成形面１４ｂ（外周成形面）が構成されている。
側面成形面１４ｂの内径Ｄ１４ｂは、成形に用いるガラス素材の成形収縮等を考慮し、レンズ側面６の外径Ｄ６と同寸法、または外径Ｄ６よりわずかに大きい寸法に設定することができる。
【００２５】
側面成形面１４ｂは、レンズ側面６の内面反射によるゴーストを低減するため、平坦面成形面１３ｅ、テーパ状成形面１３ｄと同様の表面粗さとなるように、粗面加工されている。
【００２６】
側型部１４の厚さ方向の端面のうち、下端面１４ｃは、端面型１３の上端面１３ｃと当接する平面になっており、上端面１４ｄは、後述する第２型部１５の型合わせ面１５ｃと当接する平面になっている。
本実施形態では、下端面１４ｃ、上端面１４ｄは、いずれも、上端面１３ｃと同程度の表面粗さを有する粗面として形成されている。
【００２７】
図２（ａ）に示すように、第２型部１５は、レンズ１の第２レンズ面４と角面部５との形状を転写する型部分であり、側型部１４の外径よりも大径の基部１５ｇの中心に、側型部１４の外径と同径の軸状部１５ｈが立設された段付き円柱状の部材である。
基部１５ｇ上において軸状部１５ｈの外周側となる領域には、中心軸線Ｐに直交する平面からなるフランジ面１５ｆが形成されている。
【００２８】
軸状部１５ｈの先端部（図２（ａ）の下側）には、図２（ｂ）に示すように、レンズ１の第２レンズ面４の形状を成形する凸面形状の第２レンズ面成形面１５ｅ（軸方向成形面、光学面成形面）と、第２レンズ面成形面１５ｅの外周に接続されレンズ１の角面部５の形状を成形するテーパ状成形面１５ｄ（角面部成形面、傾斜面）と、テーパ状成形面１５ｄの外周に接続して設けられた、中心軸線Ｐと直交する平面からなる型合わせ面１５ｃとが形成されている。
テーパ状成形面１５ｄは、中心軸線Ｐを中心とする直径Ｄ１５ｄの円状の外径を有し、型合わせ面１５ｃから、第２レンズ面成形面１５ｅに向かって縮径するテーパ面である。テーパ状成形面１５ｄの勾配は、型合わせ面１５ｃの法線に対して角度θ５をなす勾配である。
テーパ状成形面１５ｄの外径Ｄ１５ｄは、成形に用いるガラス素材の成形収縮等を考慮して、レンズ側面６の外径Ｄ６と同寸法、または外径Ｄ６よりわずかに大きい寸法に設定することができる。
【００２９】
テーパ状成形面１５ｄは、角面部５に粗面形状を転写するため、レンズ１の角面部３の表面粗さと同等以上の表面粗さとなるように、端面型１３のテーパ状成形面１３ｄと同様にして、粗面加工されている。
型合わせ面１５ｃは、本実施形態では、成形時に側型部１４の上端面１４ｄと当接する平面部であり、上端面１３ｃと同程度の表面粗さを有する粗面として形成されている。
【００３０】
スリーブ１６は、第１型部１１、側型部１４、第２型部１５を同軸に保持するため、内周面に段差部１６ｆを設けた段付きの円筒状部材である。
スリーブ１６において、上端面１６ｄから段差部１６ｆまでの内周部には、端面型１３、側型部１４、第２型部１５の軸状部１５ｈをそれぞれ中心軸線Ｐに沿う方向に移動可能に外嵌する型挿入穴部１６ｃが形成されている。
また、段差部１６ｆから下端面１６ａまでの内周部には、下型１２の外周面１２ｅを中心軸線Ｐに沿う方向に移動可能に外嵌する貫通孔部１６ｂが形成されている。
【００３１】
型挿入穴部１６ｃの深さは、段差部１６ｆ上に、端面型１３、側型部１４をこの順に挿入するとともに上端面１６ｄに第２型部１５のフランジ面１５ｆを係止した状態で、平坦面成形面１３ｅと第２レンズ面成形面１５ｅとの間にレンズ１を成形するためのガラス素材１７を載置できる深さになっている。上端面１６ｄおよびフランジ面１５ｆのうち少なくともいずれかは、粗面加工され、互いに当接した場合にも気体が流通するようになっていることが好ましい。
スリーブ１６の側面には、型挿入穴部１６ｃに貫通する気体排出孔１６ｅ（気体流出部）が複数設けられている。
気体排出孔１６ｅの型挿入穴部１６ｃ側の開口の位置は、成形時に第１型部１１、側型部１４、および第２型部１５の各成形面で囲まれる成形空間Ｓ内の気体を光学素子成形型１０の外部に排出できる位置であれば、特に限定されないが、成形品が形成される位置の側方であることが好ましい。
また、気体排出孔１６ｅの型挿入穴部１６ｃ側の開口の位置は、成形完了時における型合わせ面１５ｃと上端面１４ｄとの当接位置や、下端面１４ｃと上端面１３ｃとの当接位置に面していることがより好ましい。
本実施形態における気体排出孔１６ｅの位置は、一例として、スリーブ１６に装着した状態の第２型部１５の型合わせ面１５ｃの下方において、成形完了時に側型部１４の側方となる位置に設けている。
【００３２】
このような構成の下型１２、端面型１３、側型部１４、第２型部１５、およびスリーブ１６は、本実施形態では、いずれも、例えば、タングステンカーバイド（ＷＣ）等を含む超硬合金を精密加工して製作されている。
また、ガラス素材１７と接触する成形面である、第１レンズ面成形面１２ｃ、平坦面成形面１３ｅ、テーパ状成形面１３ｄ、側面成形面１４ｂ、第２レンズ面成形面１５ｅ、およびテーパ状成形面１５ｄの表面には、ガラスとの離型性を向上させるために離型膜が形成されている。離型膜としては、ガラス成形に好適な適宜の離型膜を採用することができる。本実施形態においては、離型膜の一例として、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）のコーティングが施されている。
【００３３】
このような構成の光学素子成形型１０を用いたレンズ１の製造方法について説明する。
図４は、本発明の実施形態の光学素子成形型を用いて成形を行う光学素子成形装置の構成を示す模式的な断面図である。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施形態の光学素子成形型を用いた成形動作を示す動作説明図である。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施形態の光学素子成形型の作用を説明する模式図である。図７（ａ）、（ｂ）は、比較例の光学素子成形型の作用を説明する模式図である。
【００３４】
レンズ１を製造するには、型セット組立工程、成形工程、冷却工程、および脱型工程をこの順に行う。
型セット組立工程では、図２（ａ）に示すように、光学素子成形型１０の成形空間Ｓ内にガラス素材１７を配置して、型セットである光学素子成形型組立体１８を組み立てる。
すなわち、スリーブ１６の貫通孔部１６ｂに、軸状部１２ｂを上方に向けて下型１２を挿入し、下端面１２ａと下端面１６ａとを合わせて配置する。
スリーブ１６の上方からは、型挿入穴部１６ｃ内に、端面型１３、側型部１４、ガラス素材１７を順次挿入する。このとき、段差部１６ｆには、端面型１３の下端面１３ｆを対向させ、端面型１３の上端面１３ｃには、側型部１４の下端面１４ｃを対向させる。また、ガラス素材１７は、端面型１３の平坦面成形面１３ｅと孔部１３ｂとが交差して形成される稜線部に載置する。
段差部１６ｆは、下型１２の基部１２ｄの上端面よりも上方に位置し、下型１２の軸状部１２ｂは、端面型１３の孔部１３ｂに貫入され、中心軸線Ｐと同軸となるように径方向に位置決めされている。第１レンズ面成形面１２ｃは、平坦面成形面１３ｅよりも下方に位置している。
次に、型挿入穴部１６ｃの上方から、軸状部１５ｈを下方に向けて、軸状部１５ｈを挿入し、フランジ面１５ｆを上端面１６ｄ上に載置する。このとき、第２レンズ面成形面１５ｅとガラス素材１７の上端部とは離間しており、非接触状態である。
以上で、型セット組立工程が終了する。
【００３５】
次に、成形工程、冷却工程を行う。本実施形態では、これらの工程は、図４に示す光学素子成形装置５０を用いて行う。
光学素子成形装置５０は、光学素子成形型組立体１８を搬入する搬入口２０ａと、光学素子成形型組立体１８を搬出する搬出口２０ｂとを側面に備える成形室２０と、加熱・加圧ステージ５１、冷却ステージ５２とを備える。
加熱・加圧ステージ５１、冷却ステージ５２は、成形室２０内において、搬入口２０ａから搬出口２０ｂに向かってこの順に隣接して配置されている。
搬入口２０ａ、搬出口２０ｂは、それぞれシャッター２１、２９によって開閉可能とされ、閉止時には成形室２０の気密が保たれる。
成形室２０には、成形室２０内の雰囲気を不活性ガスＧによって不活性ガス置換するため、図示略の不活性ガス供給部に接続された不活性ガス供給口２０ｃと、成形室２０を真空引きするため、図示略の真空ポンプに接続された真空引き管路２０ｄとが設けられている。
不活性ガス供給口２０ｃから供給される不活性ガスＧの例としては、例えば、窒素ガス、Ａｒガスなどを採用することができる。
【００３６】
加熱・加圧ステージ５１は、光学素子成形型組立体１８を上下に挟持して加熱するとともに、加熱して軟化したガラス素材１７に各成形面を介して加圧力を加える装置部分である。
加熱・加圧ステージ５１の概略構成は、光学素子成形型組立体１８を載置して光学素子成形型組立体１８を下方から加熱する下加熱板２２と、下加熱板２２との間に光学素子成形型組立体１８を挟んで光学素子成形型組立体１８を上方から加熱するとともに光学素子成形型組立体１８を上方から加圧して第２型部１５の高さ方向の位置を保持する上加熱板２３と、上加熱板２３に加圧力を伝達する加圧機構であるエアーシリンダー２４とを備える。
下加熱板２２、上加熱板２３の内部には、カートリッジヒータが内蔵され、加熱温度を適宜値に設定したり、温度制御したりすることができる。
下加熱板２２の中心部には、カートリッジヒータと干渉しない位置において、下加熱板２２上に載置された光学素子成形型組立体１８の下型１２を下方から突き上げて、第１レンズ面成形面１２ｃの昇降および加圧を行う突き上げロッド２５が貫通されている。
突き上げロッド２５は、突き上げロッド２５の下方に設けられた図示略のエアーシリンダーによって駆動される。
【００３７】
冷却ステージ５２は、光学素子成形型組立体１８を上下に挟持して冷却する装置部分であり、光学素子成形型組立体１８を載置して光学素子成形型組立体１８を下方から冷却する下温調板２６と、下温調板２６との間に光学素子成形型組立体１８を挟んで光学素子成形型組立体１８を上方から冷却する上温調板２７と、上温調板２７を光学素子成形型組立体１８の上端面１５ｂに押しつける加圧機構であるエアーシリンダー２８とを備える。
下温調板２６、上温調板２７の内部には、カートリッジヒータが内蔵され、冷却温度が制御可能になっている。
【００３８】
光学素子成形装置５０を用いた成形工程、冷却工程について説明する。成形条件等の具体的な数値例については、以下のようなレンズ１の一具体例の場合の例で説明する。
レンズ１の形状（図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照）は、第１面２側では、第１レンズ面２ａが曲率半径１．２６mm、球欠径φ２．１ｍｍの凹球面であり、角面部３の幅ｄ３が０．１ｍｍ、傾斜角θ３が４５°のテーパ面になっている。第２面側では、第２レンズ面４が曲率半径７．２mm の凹球面であり、角面部５の幅ｄ５が０．１ｍｍ、傾斜角θ５が４５°のテーパ面になっている。
このため、角面部３、５は、Ｃ面取り０．１ｍｍの形状に相当している。
また、レンズ１のレンズ側面６の外径Ｄ６は３．３ｍｍ、レンズ１の中心厚ｔ（第１レンズ面２ａと第２レンズ面４との面間隔）は０．４ｍｍである。
レンズ１の成形に用いるガラス素材１７は、Ｌ−ＢＳＬ７（商品名；（株）オハラ製、Ａｔ（屈伏点）：５４９℃、Ｔｇ（ガラス転移点）：４９８℃）の球形の研磨品とし、ガラス素材１７の直径は２．３６ｍｍである。
【００３９】
成形工程では、成形室２０内を不活性ガス置換した状態とし、搬入口２０ａから光学素子成形型組立体１８を搬入して、図５（ａ）に示すように、加熱・加圧ステージ５１の下加熱板２２および上加熱板２３によって、光学素子成形型組立体１８を上下から挟持させる。すなわち、エアーシリンダー２４（図４参照、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では図示略）によって、上加熱板２３を下降させ、下加熱板２２、上加熱板２３がそれぞれ光学素子成形型組立体１８の下端面、上端面に当接するようにする。
このとき、下加熱板２２、上加熱板２３は、予め所定温度（例えば、５８０℃）に加熱しておく。また、突き上げロッド２５は下加熱板２２の上面以下の高さに配置されている。
【００４０】
これにより、下加熱板２２、上加熱板２３から光学素子成形型組立体１８に熱が伝導するため、光学素子成形型１０および成形空間Ｓ内のガラス素材１７が加熱されていく。
このとき、成形空間Ｓは、気体排出孔１６ｅによって、光学素子成形型１０の外部と連通している。
所定時間、例えば、９０秒経過して、ガラス素材１７がその屈伏点を超える温度に加熱されると、ガラス素材１７は、加圧により変形可能な軟化ガラス１７Ａとなる。
そこで、図５（ｂ）に示すように、突き上げロッド２５を突き上げて、下型１２を押し上げる。このとき、側型部１４は自重で段差部１６ｆに載置されて位置決めされているので、下型１２のみが上方に移動する。
これにより、第１レンズ面成形面１２ｃが平坦面成形面１３ｅより突出し、軟化ガラス１７Ａが下方から突き上げられて、第１レンズ面成形面１２ｃと第２レンズ面成形面１５ｅとの間に挟まれる。
第２型部１５は、エアーシリンダー２４によって下方に加圧され、位置が固定されている。このため、軟化ガラス１７Ａは、第１レンズ面成形面１２ｃおよび第２レンズ面成形面１５ｅを介して加圧され、第１レンズ面成形面１２ｃおよび第２レンズ面成形面１５ｅに沿って流動し変形し始める。
【００４１】
さらに継続して突き上げロッド２５を突き上げていくと、図５（ｃ）に示すように、端面型１３の下端面１３ｆと、下型１２の基部１２ｄの上面とが密接する。これにより、突き上げロッド２５によって、下型１２とともに端面型１３も上方に移動していく。
こうして成形空間Ｓが徐々に縮小し、軟化ガラス１７Ａは径方向外方に押し出されるように延展され、第１レンズ面成形面１２ｃ、第２レンズ面成形面１５ｅとの接触面積が拡大していく。成形空間Ｓ内の不活性ガスＧは、気体排出孔１６ｅから順次外部に排出されていく。
側型部１４の上端面１４ｄと第２型部１５の型合わせ面１５ｃとの隙間が狭くなるにつれ、径方向に広がる軟化ガラス１７Ａは、側面成形面１４ｂとも接触していく。
このようにして、軟化ガラス１７Ａは、次第に成形空間Ｓの隅部に向かって変形を続ける。
【００４２】
例えば、図６（ａ）に示すように、側面成形面１４ｂ、テーパ状成形面１３ｄ、および平坦面成形面１３ｅによって囲まれた隅部では、この隅部に対向する軟化ガラス１７Ａの凸面状の自由面１７ａが、その表面積を徐々に縮小しつつ、隅部に向かって進んでいく。
軟化ガラス１７Ａは、溶融状態に比べれば、粘度が高いため、自由面１７ａはあまり大きな曲率をとることができない。
本実施形態では、隅部にテーパ状成形面１３ｄが設けられているため、自由面１７ａと隅部との間の隅部隙間Ｅの断面形状が、自由面１７ａの凸形状に略沿う弓形になっている。このため、テーパ状成形面１３ｄが省略された直角の隅部の場合に比べて、自由面１７ａ上の各点から近接する隅部までの距離のばらつきが低減されている。
また、テーパ状成形面１３ｄは、自由面１７ａの中心部の接線方向に略沿っている。このため、自由面１７ａの中心部がテーパ状成形面１３ｄに滑らかに接していく。さらに、側面成形面１４ｂとテーパ状成形面１３ｄとのなす角と、平坦面成形面１３ｅとテーパ状成形面１３ｄとのなす角とが鈍角であるため、これらによるＶ字状の隙間も浅くなっている。これらが相俟って、隅部においても、軟化ガラス１７Ａが各成形面に沿って移動しやすくなり、軟化ガラス１７Ａが、側面成形面１４ｂ、テーパ状成形面１３ｄ、および平坦面成形面１３ｅに密着していく。このため、隅部では、軟化ガラス１７Ａによって不活性ガスＧが閉じ込められることなく、円滑に排出されていく。
【００４３】
さらに、本実施形態では、上端面１３ｃと下端面１４ｃとがそれぞれ粗面加工されているため、互いに当接した状態でも不活性ガスＧが流通可能な隙間Ｃ１（気体流出部）が形成されている。
このような隙間Ｃ１に軟化ガラス１７Ａが侵入すると、成形バリが発生するが、隙間Ｃ１の大きさは、最大でも上端面１３ｃ、下端面１４ｃの表面粗さの和程度であるため、軟化ガラス１７Ａが侵入することはない。光学素子のガラス成形では、成形空間Ｓに開口する隙間が、２０μｍ以下であれば、軟化ガラスの侵入を防止できる。
また、側型部１４および下型１２は、型挿入穴部１６ｃと移動可能に嵌合しているため、外周面１４ａ、１２ｅと型挿入穴部１６ｃとの間には、不活性ガスＧが流通可能な隙間Ｃ２（気体流出部）が形成されている。
隅部隙間Ｅに残留する不活性ガスＧは、隅部隙間Ｅが縮小するにつれて、隙間Ｃ１、Ｃ２を通して、型挿入穴部１６ｃの内周部に排出されてから、気体排出孔１６ｅ（図５（ｃ）等参照）を通して光学素子成形型１０の外部に排出される。このため、隙間Ｃ１、Ｃ２を有しない場合に比べて、不活性ガスＧが格段に排出されやすくなるため、自由面１７ａがより容易に消失する。
【００４４】
上記の本実施形態の作用と対照するため、図７（ａ）、（ｂ）に示す比較例を説明する。
この比較例は、光学素子成形型１０の側型部１４、端面型１３に代えて、下型１００を用いた例であり、自由面１７ａが成形品に残ってしまう場合の例である。
下型１００は、平坦面成形面１３ｅ、側面成形面１４ｂに対応して、それぞれ平坦面成形面１００ａ、側面成形面１００ｂを備え、隅部の断面が直角になっている。また、下型１００は、型分割されていないため、平坦面成形面１００ａ、側面成形面１００ｂに開口する隙間は形成されていない。
【００４５】
本比較例では、平坦面成形面１００ａと側面成形面１００ｂとで形成される成形空間Ｓ’の隅部では、成形過程で、本実施形態と同様な自由面１７ａが形成されるが、テーパ状成形面１３ｄを有しないため、隅部隙間Ｅ’の断面形状は、頂角９０°の山形である。このため、自由面１７ａから平坦面成形面１００ａ、側面成形面１００ｂまでの距離は、自由面１７ａの中心部で最大となる。このため、図７（ｂ）に示すように、成形が進んでも、隅部隙間Ｅ’は相似的に縮小していくのみである。このとき、本実施形態に比べて大量の不活性ガスＧが隅部隙間Ｅ’に閉じ込められた状態で圧縮されていく。本比較例では、不活性ガスＧを排出する気体流出部が隅部隙間Ｅ’内に開口しないことも相俟って、成形終了時にも自由面１７ａが残ってしまうことになる。また、前記実施形態と同様に側型部１４と端面型１３を分割構成して隙間を形成しても、成形に適したガラス粘度領域では頂角９０°の先端までガラスを完全に充填するのは難しく、仮に充填できたとしても加圧時間が増大してしまう。
【００４６】
本実施形態の成形工程の説明に戻る。
突き上げロッド２５の移動動作は、第１レンズ面成形面１２ｃと第２レンズ面成形面１５ｅとの面間距離が成形収縮を考慮してレンズ１の中心厚に一致する位置まで到達した時点で停止する。
本実施形態では、突き上げロッド２５の停止位置は、側型部１４の上端面１４ｄが第２型部１５の型合わせ面１５ｃに当接したときに、第１レンズ面成形面１２ｃと第２レンズ面成形面１５ｅとの適正な面間距離が得られるようになっている。
なお、本実施形態では、上端面１４ｄと型合わせ面１５ｃとは、上端面１３ｃと同様な粗面になっているため、互いに当接した場合に、下端面１４ｃと上端面１３ｃとの間に形成される隙間Ｃ１と同様な隙間が構成される。このため、当接時の上端面１４ｄと型合わせ面１５ｃとの間にも気体流出部が形成されることになる。
【００４７】
ただし、突き上げロッド２５の停止位置は、上端面１４ｄと型合わせ面１５ｃとの間に軟化ガラス１７Ａが侵入しない程度の隙間が生じる位置とすることも可能である。この場合、レンズ１のレンズ側面６と角面部５との間に、上端面１４ｄと型合わせ面１５ｃとの隙間に対応する自由面が形成されることになる。しかし、自由面が形成される箇所が比較的内面反射が発生しづらいレンズ側面６であり、隙間の許容量は、例えば、２０μｍ以下程度の微小量であるため、レンズ１の光学性能を損なうゴースト等の要因になるような内面反射が起こる自由面にはならない。
この場合における上端面１４ｄと型合わせ面１５ｃとの間の隙間は、成形空間Ｓ内の気体が外部に流出可能な気体流出部を構成している。
【００４８】
突き上げロッド２５の停止時には、図６（ｂ）に示すように、軟化ガラス１７Ａが成形空間Ｓに満たされて隅部隙間Ｅが消失する。すなわち、軟化ガラス１７Ａは、側面成形面１４ｂ、テーパ状成形面１３ｄ、平坦面成形面１３ｅに密着している。
特に図示はしないが、側面成形面１４ｂ、テーパ状成形面１５ｄ、および第２レンズ面成形面１５ｅによって形成される成形空間Ｓの上側の隅部でも同様にして、軟化ガラス１７Ａが各成形面に密着する状態が形成される。
このため、軟化ガラス１７Ａには、テーパ状成形面１３ｄ、平坦面成形面１３ｅ、第１レンズ面成形面１２ｃ、テーパ状成形面１５ｄ、第２レンズ面成形面１５ｅ、および側面成形面１４ｂのそれぞれの面形状が転写される。
以上で、成形工程が終了する。
【００４９】
次に、冷却工程を行う。本工程は、軟化ガラス１７Ａを冷却して、固化させる工程である。
加熱・加圧ステージ５１において、下加熱板２２、上加熱板２３の設定温度をガラス転移点以下の所定温度（例えば、４５０℃）に変更して、冷却を開始する。
軟化ガラス１７Ａの温度がガラス転移点以下の所定温度に低下するまで冷却したら、突き上げロッド２５を下降させる。このとき、下型１２、端面型１３、側型部１４も下降する。
突き上げロッド２５を下加熱板２２の上面以下の高さに下降したら、エアーシリンダー２４を上昇させて、加熱・加圧ステージ５１による光学素子成形型組立体１８の挟持状態を解除する。
そして、光学素子成形型組立体１８を冷却ステージ５２の下温調板２６と上温調板２７との間に搬送する。
【００５０】
特に図示しないが、冷却ステージ５２では、エアーシリンダー２８を駆動して、上温調板２７を光学素子成形型組立体１８の上面をなす上端面１５ｂに当接させる。これにより、下温調板２６と上温調板２７との間に光学素子成形型組立体１８が挟持される。
次に、下温調板２６および上温調板２７を温度制御して、光学素子成形型組立体１８を冷却する。
脱型作業が可能となる温度まで冷却したら、シャッター２９を開放して、光学素子成形型組立体１８を搬出口２０ｂから光学素子成形装置５０の外部に搬出する。
以上で冷却工程が終了する。
【００５１】
次に、脱型工程を行う。本工程は、光学素子成形装置５０の外部に搬出した光学素子成形型組立体１８の成形空間Ｓ内で固化したレンズ１を外部に取り出す工程である。
このようにして、レンズ１が製造される。
【００５２】
脱型されたレンズ１の外表面は、テーパ状成形面１３ｄ、平坦面成形面１３ｅ、第１レンズ面成形面１２ｃ、テーパ状成形面１５ｄ、第２レンズ面成形面１５ｅ、および側面成形面１４ｂの形状が転写されて形成されている。このため、レンズ１の外表面は、各成形面の形状と表面粗さとが転写されている。例えば、角面部３、平坦面２ｂ、角面部５、レンズ側面６には、それぞれテーパ状成形面１３ｄ、平坦面成形面１３ｅ、テーパ状成形面１５ｄ、側面成形面１４ｂにそれぞれ対応する粗面の形状が転写された粗面になっている（図６（ｃ）参照）
【００５３】
このようなレンズ１によれば、従来の成形型では光学性能を損なう自由面が発生していた角部に光学性能を損なう自由面が形成されず、光学面に比べて表面粗さが大きい成形面に密着した角面部３、５が形成されている。
本実施形態では、角面部３、５の表面粗さは、成形面の表面粗さが転写されることで、角部が自由面からなる場合に比べて大きくなるため、テーパ状成形面１３ｄ、１５ｄの表面粗さを適宜に設定することで、角面部３、５における内面反射によるゴーストの発生が防止される。
また、自由面は、成形面の形状が転写されないことにより表面がきわめて平滑である上に、Ｒ形状の曲面として形成される。このような表面がＲ形状の曲面は、強い集光作用を伴い、ゴーストになった場合の輝度が上昇してしまう。本実施形態では、こうした自由面が形成されないことでもゴーストの影響が低減される。
このように、本実施形態では、ゴースト防止のために自由面を除去加工する必要がないので、光学性能に優れるレンズ１を安価に製造することができる。
特に本実施形態では、光学面である第１レンズ面２ａ、第２レンズ面４以外の外表面が、角面部３、５を含めていずれも粗面になっているため、内面反射が格段に抑制され、ゴーストの発生を確実に防止することができる。
【００５４】
このように、本実施形態の光学素子成形型１０によれば、レンズ１の角面部３、５を成形するために、第１型部１１および第２型部１５が軸方向成形面である平坦面成形面１３ｅおよび第２レンズ面成形面１５ｅの外周部から突出して外側に向かう傾斜面を含むテーパ状成形面１３ｄ、１５ｄを有するため、レンズ１の第１レンズ面２ａ、第２レンズ面４とレンズ側面６とを同時に成形する場合に、レンズ１の角部に光学性能を損なう自由面が発生するのを防止することができる。これにより、光学性能が良好なレンズ１を安価に製造することができる。
【００５５】
［第１変形例］
次に、本実施形態の第１変形例の光学素子成形型について説明する。
図８は、本発明の実施形態の第１変形例の光学素子成形型の構成を示す模式的な断面図である。図９は、本発明の実施形態の第１変形例の光学素子成形型で製造される光学素子の一例を示す模式的な断面図である。
【００５６】
図８に示す本変形例の光学素子成形型１０Ａは、ガラス素材１７とともに光学素子成形型組立体１８Ａを構成して、図９に示すレンズ１Ａ（光学素子）を成形する成形型である。
レンズ１Ａは、上記実施形態のレンズ１の角面部３、５に代えて、角面部３Ａ、５Ａを備える。
角面部３Ａは、平坦面２ｂの外周部とレンズ側面６の一方の端部とを、レンズ光軸Ｏを含む断面において円弧状に接続する湾曲面であるＲ面からなる。
角面部５Ａは、第２レンズ面４の外周部とレンズ側面６の他方の端部とを、レンズ光軸Ｏを含む断面において円弧状に接続する湾曲面であるＲ面からなる。
角面部３Ａ、５Ａの断面内における曲率半径ｒ３Ａ、ｒ５Ａは、必要なレンズ有効径が確保されれば、特に限定されないが、例えば、０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍとすることが好ましい。角面部３Ａ、５Ａの曲率半径ｒ３Ａ、ｒ５Ａは同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００５７】
光学素子成形型１０Ａは、図８に示すように、上記実施形態の光学素子成形型１０の第１型部１１、第２型部１５に代えて、第１型部１１Ａ、第２型部１５Ａを備える。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５８】
第１型部１１Ａは、上記実施形態の端面型１３に代えて、端面型１３Ａを備える。
端面型１３Ａは、レンズ１Ａの角面部３Ａを成形するため、端面型１３のテーパ状成形面１３ｄに代えて、Ｒ面成形面１３ｇ（角面部成形面、傾斜面、断面円弧状のＲ面）を備える。
Ｒ面成形面１３ｇは、上端面１３ｃから平坦面成形面１３ｅに向かって縮径し、中心軸線Ｐを通る断面が円弧状のＲ面である。変形例では、Ｒ面成形面１３ｇは、平坦面成形面１３ｅの外周部から突出し、外側に向かうにつれて平坦面成形面１３ｅに対する傾斜が０°〜９０°まで連続的に変化する傾斜面になっている。
このため、スリーブ１６内で側型部１４を重ねると、Ｒ面成形面１３ｇは、側型部１４の側面成形面１４ｂと滑らかに接続する位置関係にある。
Ｒ面成形面１３ｇの曲率半径の大きさは、成形収縮を考慮して角面部３Ａの曲率半径ｒ３Ａが得られるように、角面部３Ａの曲率半径ｒ３Ａと同じかまたはわずかに大きい設定とされる。
Ｒ面成形面１３ｇは、上記実施形態のテーパ状成形面１３ｄと同様の粗面として形成されている。
【００５９】
第２型部１５Ａは、上記実施形態の第２型部１５のテーパ状成形面１５ｄに代えて、Ｒ面成形面１５ｉ（角面部成形面、傾斜面、断面円弧状のＲ面）を備える。
Ｒ面成形面１５ｉは、型合わせ面１５ｃから第２レンズ面成形面１５ｅに向かって縮径し、中心軸線Ｐを通る断面が円弧状のＲ面である。本変形例では、Ｒ面成形面１５ｉは、第２レンズ面４の外周部から突出し、外側に向かうにつれて第２レンズ面４の外周部の径方向の接線に対する傾斜が０°から漸次増大し、型合わせ面１５ｃと９０°をなして交差するように、連続的に変化する傾斜面になっている。
このため、スリーブ１６内で側型部１４が型合わせされると、Ｒ面成形面１５ｉは、側型部１４の側面成形面１４ｂと滑らかに接続する位置関係にある。
Ｒ面成形面１５ｉの曲率半径の大きさは、成形収縮を考慮して角面部５Ａの湾曲の曲率半径ｒ５Ａが得られるように、角面部５Ａの曲率半径ｒ５Ａと同じかまたはわずかに大きい設定とされる。
Ｒ面成形面１５ｉは、上記実施形態のテーパ状成形面１５ｄと同様の粗面として形成されている。
【００６０】
変形例の光学素子成形型１０Ａによれば、図８に示すように、端面型１３Ａと第２型部１５Ａとの間にガラス素材１７を挟んで、光学素子成形型組立体１８Ａを組み立てる型セット工程を行い、上記実施形態と同様にして、成形工程、冷却工程、および脱型工程をこの順に行うことにより、レンズ１Ａを製造することができる。
【００６１】
変形例では、第１型部１１Ａ、第２型部１５Ａが、それぞれ、成形空間Ｓの隅部を構成する部位に、Ｒ面成形面１３ｇ、１５ｉが設けられているため、特に図示しないが、隅部隙間の断面形状が弓形となり、粘度が高い軟化ガラス１７Ａであっても、隅部隙間が充填される。
また、Ｒ面成形面１３ｇ、１５ｉの傾斜は、平坦面成形面１３ｅ、第２レンズ面成形面１５ｅに滑らかに接続しており、Ｒ面成形面１３ｇ、１５ｉの円弧状の頂部に向かうにつれて、連続的に傾斜が増大するため、軟化ガラス１７Ａが円滑に移動する。
このため、軟化ガラス１７ＡがＲ面成形面１３ｇ、１５ｉと密着して、これら成形面の形状が転写される。これにより、レンズ１Ａの角部には光学性能を損なう自由面が形成されることがない。
したがって、上記実施形態と同様にして、角面部３Ａ、５Ａの内面反射が格段に抑制され、ゴーストの発生を防止することができる。
【００６２】
このように、本変形例の光学素子成形型１０Ａによれば、レンズ１Ａの角面部３Ａ、５Ａを成形するために、第１型部１１Ａおよび第２型部１５Ａが、軸方向成形面である平坦面成形面１３ｅおよび第２レンズ面４の外周部から突出して外側に向かう傾斜面を含むＲ面成形面１３ｇ、１５ｉを有するため、レンズ１Ａの第１レンズ面２ａ、第２レンズ面４とレンズ側面６とを同時に成形する場合に、レンズ１Ａの角部に光学性能を損なう自由面が発生するのを防止することができる。これにより、光学性能が良好なレンズ１Ａを安価に製造することができる。
【００６３】
［第２変形例］
次に、本実施形態の第２変形例の光学素子成形型について説明する。
図１０は、本発明の実施形態の第２変形例の光学素子成形型の主要部の構成を示す模式的な断面図である。
【００６４】
図１０に主要部を示すように、本変形例の光学素子成形型１０Ｂは、レンズ１Ｂ（光学素子）を成形する成形型である。
レンズ１Ｂは、上記実施形態のレンズ１の角面部３に代えて、角面部３Ｂを備える。
角面部３Ｂは、上記実施形態の角面部３が径方向内側に平行移動されたのと同じ形状のテーパ面３ａと、このテーパ面３ａとレンズ側面６との間に中心軸線Ｐに直交する平面として形成された平面部３ｂとからなる。
テーパ面３ａおよび平面部３ｂは、いずれも上記実施形態の角面部３と同様の粗面である。
角面部３Ｂは、平坦面２ｂとレンズ側面６とを、テーパ面３ａと平面部３ｂとからなる２面によって接続する場合の例になっている。また、角面部の一部に傾斜面を有する場合の例になっている。
【００６５】
光学素子成形型１０Ｂは、上記実施形態の光学素子成形型１０の第１型部１１に代えて、第１型部１１Ｂを備える。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６６】
第１型部１１Ｂは、上記実施形態の端面型１３に代えて、端面型１３Ｂを備える。
端面型１３Ｂは、レンズ１Ｂの角面部３Ｂを成形するため、上記実施形態のテーパ状成形面１３ｄを径方向内側に平行移動したのと同様な形状に形成されている。すなわち、本変形例では、上記実施形態の上端面１３ｃに代えて、上端面１３ｃの内周の径が縮小された平面部１３ｈを備える。
光学素子成形型１０Ｂの組立時において、平面部１３ｈは、その大部分を占める外周部分が側型部１４の下端面１４ｃと当接し、側面成形面１４ｂよりも内側に突出した内周部分が、角面部３Ｂのうち平面部３ｂを成形する角面部成形面になっている。
平面部１３ｈにおいて、側面成形面１４ｂよりも内側に突出した内周部分の幅ｗ１３ｈは、側面成形面１４ｂと平面部１３ｈとで形成される内角が９０°の隅部に自由面が形成されないように、０ｍｍより大きく、０．０５ｍｍ以下であることが好ましい。内周部分の幅ｗ１３ｈが０．０５ｍｍを越えると、軟化ガラス１７Ａが隅部に充填されなくなるため、自由面が発生してしまう。
平面部１３ｈの表面粗さは、上記実施形態の上端面１３ｃと同様としている。このため、平面部１３ｈの外周部分は、側型部１４の下端面１４ｃとの間に気体流出部を形成している。また、平面部１３ｈの内周部分は、レンズ１Ｂの平面部３ｂを粗面とする表面粗さを有している。
【００６７】
このような光学素子成形型１０Ｂによれば、上記実施形態と同様にして、レンズ１Ｂの第１レンズ面２ａ、第２レンズ面４とレンズ側面６とを同時に成形する場合に、レンズ１Ｂの角部に光学性能を損なう自由面が発生するのを防止することができる。これにより、光学性能が良好なレンズ１Ｂを安価に製造することができる。
特に本変形例では、テーパ状成形面１３ｄと側面成形面１４ｂとの間に、平面部１３ｈによる段部が形成されている。このため、製作誤差、摩耗、組立誤差などによって、端面型１３Ｂと側型部１４との同軸度がずれた場合に、テーパ状成形面１３ｄの外周部が、下端面１４ｃに接する組立状態になるのを防止することができる。
これにより、テーパ状成形面１３ｄと側面成形面１４ｂとの間に、径方向外方に突出する鋭角のＶ字状の成形空間にガラスが周り込んで、側型部１４からレンズ１Ｂが取り出せなくなることを防止することができる。
【００６８】
［第３変形例］
次に、本実施形態の第３変形例の光学素子成形型について説明する。
図１１は、本発明の実施形態の第３変形例の光学素子成形型の主要部の構成を示す模式的な断面図である。
【００６９】
図１１に主要部を示すように、本変形例の光学素子成形型１０Ｃは、レンズ１Ｃ（光学素子）を成形する成形型である。
レンズ１Ｃは、上記実施形態のレンズ１の角面部３に代えて、角面部３Ｃを備える。
角面部３Ｃは、上記第２変形例の角面部３Ｂの平面部３ｂを光軸方向に沿って移動されたのと同じ形状の平面部３ｅと、この平面部３ｅとテーパ面３ａとの間にレンズ側面６の外径よりもわずかに小径の円筒面３ｄと、円筒面３ｄと平坦面２ｂとを接続するテーパ面３ａとからなる。
平面部３ｅ、円筒面３ｄ、およびテーパ面３ａは、いずれも上記実施形態の角面部３と同様の粗面である。
角面部３Ｃは、平坦面２ｂとレンズ側面６とを、テーパ面３ａ、円筒面３ｄ、および平面部３ｅからなる３面によって接続する例になっている。
【００７０】
光学素子成形型１０Ｃは、上記実施形態の光学素子成形型１０の第１型部１１に代えて、第１型部１１Ｃを備える。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７１】
第１型部１１Ｃは、上記実施形態の端面型１３に代えて、端面型１３Ｃを備える。
端面型１３Ｃは、レンズ１Ｃの角面部３Ｃを成形するため、上記第２変形例の平面部１３ｈを側型部１４に向かう軸方向に平行移動したのと同様な形状に形成されている。すなわち、本変形例では、上記第２変形例の平面部１３ｈとテーパ状成形面１３ｄとの間に、円筒面３ｄの形状を成形する円筒状成形面１３ｉを備える。ただし、側型部１４の軸方向長さは、円筒状成形面１３ｉの長さだけ短縮しておく。
円筒状成形面１３ｉの表面粗さは上記実施形態のテーパ状成形面１３ｄと同様としている。
【００７２】
このような光学素子成形型１０Ｃによれば、上記実施形態と同様にして、レンズ１Ｃの第１レンズ面２ａ、第２レンズ面４とレンズ側面６とを同時に成形する場合に、レンズ１Ｃの角部に光学性能を損なう自由面が発生するのを防止することができる。これにより、光学性能が良好なレンズ１Ｃを安価に製造することができる。
また、平面部１３ｈを有するため、上記第２変形例と同様に、円筒状成形面１３ｉと側面成形面１４ｂとの間に、径方向外方に突出する成形空間にガラスが周り込んで側型部１４からレンズ１Ｃが取り出せなくなることを防止することができる。
【００７３】
［第４変形例］
次に、本実施形態の第４変形例の光学素子成形型について説明する。
図１２は、本発明の実施形態の第４変形例の光学素子成形型の主要部の構成を示す模式的な断面図である。
【００７４】
図１２に主要部を示すように、本変形例の光学素子成形型１０Ｄは、上記実施形態の光学素子成形型１０と同様にレンズ１を成形するもので、第２型部１５に代えて、第２型部３０を備える。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７５】
第２型部３０は、レンズ１の光学面である第２レンズ面４を成形するための型部分である上型３１と、角面部５を成形するための型部分である角面部形成型３２が分割可能に組み立てられた構成を有する。第２型部３０の組立時の外形は、第２型部１５とまったく同様である。
【００７６】
上型３１は、上記実施形態の第２型部１５の基部１５ｇ、軸状部１５ｈに代えて、基部３１ｇ、軸状部３１ｈを備える段付き円柱状の部材である。
基部３１ｇは、基部１５ｇと同様の外径を有しその厚さを低減した円板状部分である。
軸状部３１ｈは、先端部に第２レンズ面４を有し、第２レンズ面４の外径に等しい外径を有し、基部３１ｇの中心に立設されている。
このため、基部１５ｇのフランジ面３１ｆは、径方向内側では軸状部３１ｈの外周面３１ａまで延ばされている。
【００７７】
角面部形成型３２は、上型３１の軸状部３１ｈに外嵌し、スリーブ１６の型挿入穴部１６ｃに内嵌する円管状の管状部３２ｈと、管状部３２ｈの軸方向の一端部（図１２の上側の端部）の側方に基部３１ｇと重なる範囲に延ばされたフランジ部３２ｇとを備える。
管状部３２ｈの軸方向の他端部には、上記実施形態と同様の型合わせ面１５ｃ、テーパ状成形面１５ｄが形成されている。
管状部３２ｈの中心部には、上型３１の軸状部３１ｈの外周面３１ａに着脱可能に嵌合する孔径を有する孔部３２ｂが形成されている。ただし、外周面３１ａと孔部３２ｂとの間に形成される隙間は、成形時に軟化ガラス１７Ａが侵入しない隙間になっている。
フランジ部３２ｇは、上型３１の基部３１ｇと重ねたときに第２型部１５の基部１５ｇと同厚さとなる厚さを有している。フランジ部３２ｇの一端側にフランジ面１５ｆに当接する平面からなる上端面３２ｆが形成され、他端側には、フランジ面１５ｆが形成されている。
【００７８】
このような構成の第２型部３０は、第２型部１５とまったく同様の外形を有するため、第２型部３０を備える光学素子成形型１０Ｄを用いることにより、上記実施形態と同様にして、レンズ１を成形することができる。
本変形例によれば、上型３１と、角面部形成型３２とを別々に加工することができるため、第２レンズ面成形面１５ｅが隣接しない状態で、第２レンズ面成形面１５ｅの研磨加工と、型合わせ面１５ｃとテーパ状成形面１５ｄとの粗面加工とを、それぞれ別個に行うことができるため、型加工が容易となる。
【００７９】
なお、上記の実施形態および各変形例の説明では、光学素子として、両凹レンズを成形する場合の例で説明したが、光学素子がレンズである場合に、光学面は凹面でも凸面でも平面でもよく、形状や凹凸の組合せも、特に限定されない。例えば、光学素子は、凹平レンズ、両凸レンズ、凸平レンズ、メニスカスレンズのいずれであってもよく、レンズ１の場合と同様、凹面、凸面の形状は、球面、非球面などの適宜の形状を採用することができる。
また、光学素子は、ガラス素材をプレス成形して外形を形成する光学素子であれば、レンズには限定されない。例えば、プリズム、ミラー、フィルタ、基板などの光学素子であってもよい。いずれの場合も、光学有効領域の表面は曲率を有していてもよいし、曲率を有しない平面であってもよい。また、曲率を有する場合には凸面でも凹面でもよい。
【００８０】
また、上記実施形態および各変形例の説明では、第１型部および第２型部が、角面部成形面を有する場合の例で説明したが、第１型部および第２型部のいずれか一方が角面部成形面を有している構成も可能である。
角面部成形面を有しない成形面で成形される光学素子の角面部は、切削加工や研磨加工などによって成形後に角面部の形状を形成してもよい。この場合、角面部成形面によって成形された角面部は、切削加工や研磨加工を必要としないため、両方の角面部を切削加工や研磨加工により形成する場合に比べて、製造コストが安価になる。
また、角面部に自由面が形成されていても、光学素子の使用時に自由面に光束が到達しないことが分かっている場合には、自由面を含む角面部を残しておいてもよい。例えば、適宜の開口絞りが存在するなどして入射側の光束径が小さいような場合に、入射側の端面に形成される角面部に内面反射が起こるような光束が到達しないことが分かっている場合がある。
【００８１】
また、上記第１変形例では、Ｒ面成形面１３ｇ、１５ｉが、断面が円弧状のＲ面であるとして説明したが、Ｒ面でなくても、凹状の湾曲面であればよい。このため、湾曲面の断面形状は、円弧状には限定されない。例えば、曲率半径が連続的に変化する湾曲面であってもよい。
【００８２】
また、上記実施形態および各変形例の説明では、光学素子の第２面が、光学面である第２レンズ面４のみからなる場合の例で説明したが、これは一例であって、第２面は、第１面と同様に、光学面と、この光学面の外周に形成された平坦面とを備える光学素子を成形してもよい。この場合、光学素子成形型の構成は、第１型部１１の構成から容易に理解することができる。
【００８３】
また、上記実施形態および各変形例の説明では、第１型部、第２型部の型構造として、中心型部と外周型部とに分割された型構造、分割されていない型構造、光学面を成形する型部分と角面部を成形する型部分とを分割する型構造の例で説明したが、これらの型構造は、第１型部、第２型部のいずれにも適用可能である。
また、複数の型部分に分割された型構造では、型分割の仕方は、上記の分割以外の単位、個数に分割してもよい。
【００８４】
また、上記実施形態および各変形例の説明では、第１型部、第２型部、側型部が、別体の構成からなる場合の例で説明したが、第１型部および側型部、もしくは第２型部および側型部は、それぞれ一体化されていてもよい。すなわち、分割不能に一体化されていてもよいし、分割可能に一体化されていてもよい。
【００８５】
また、上記実施形態および各変形例の説明では、互いに当接される型部分をそれぞれ粗面加工することにより、気体流出部を形成する場合の例で説明したが、互いに当接される型部分の一方のみを粗面加工することにより、気体流出部を形成することも可能である。
また、互いに当接される型部分が密着する構成の場合に、少なくともいずれかの型部分に溝部を設けて気体流出部を形成することも可能である。この場合、成形空間Ｓに開口する開口の大きさは、成形時の軟化ガラス１７Ａが侵入しない大きさとする。
【００８６】
また、上記実施形態および各変形例の説明では、光学素子成形装置５０の成形室２０における動作の一例について説明した。光学素子成形装置５０では、成形室２０の搬入口２０ａ、搬出口２０ｂには、成形室２０とは独立に不活性ガス置換を行う置換室を設けた構成としてもよい。
この場合、置換室内の雰囲気を不活性ガス置換した状態で、光学素子成形型組立体を搬入口２０ａから搬入し、あるいは搬出口２０ｂから搬出することで、成形室２０を常時不活性ガス置換した状態とすることが可能である。
このような装置構成では、成形室２０内に、２つの光学素子成形型組立体を投入して、連続的に成形を継続することができるため好ましい。
【００８７】
また、上記に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせたり、削除したりして実施することができる。
例えば、上記第４変形例の第２型部３０は、上記実施形態、第３変形例でも使用可能である。
また、上記実施形態の第２型部１５に代えて上記第１変形例の第２型部１５Ａを用いることにより、第１面側に角面部３を、第２面側に角面部５Ａを有する光学素子を成形することも可能である。
また、上記第２、第３変形例で説明したテーパ状成形面１３ｄをＲ面成形面１３ｇに置き換えることも可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ  レンズ（光学素子）
２  第１面
２ａ  第１レンズ面（光学面）
２ｂ  平坦面
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、５、５Ａ  角面部
３ａ  テーパ面
３ｂ、３ｅ  平面部
３ｄ  円筒面
４  第２レンズ面（第２面、光学面）
６  レンズ側面（側面）
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ  光学素子成形型
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ  第１型部
１２  下型
１２ｃ  第１レンズ面成形面（軸方向成形面、光学面成形面）
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ  端面型
１３ｃ、１４ｄ  上端面
１３ｄ、１５ｄ  テーパ状成形面（角面部成形面、傾斜面、断面円弧状のＲ面）
１３ｅ  平坦面成形面（軸方向成形面）
１３ｇ、１５ｉ  Ｒ面成形面（角面部成形面、傾斜面）
１３ｈ  平面部（角面部成形面）
１３ｉ  円筒状成形面（角面部成形面）
１４  側型部
１４ｂ  側面成形面（外周成形面）
１４ｃ  下端面
１５、１５Ａ、３０  第２型部
１５ｃ  型合わせ面
１５ｄ  テーパ状成形面（角面部成形面、傾斜面）
１５ｅ  第２レンズ面成形面（軸方向成形面、光学面成形面）
１６  スリーブ
１６ｂ  貫通孔部
１６ｃ  型挿入穴部
１６ｅ  気体排出孔（気体流出部）
１７  ガラス素材
１７ａ  自由面
１７Ａ  軟化ガラス
１８、１８Ａ  光学素子成形型組立体
２０  成形室
３１  上型
３２  角面部形成型
５０  光学素子成形装置
５１  加熱・加圧ステージ
５２  冷却ステージ
Ｃ１、Ｃ２  隙間（気体流出部）
Ｅ  隅部隙間
Ｇ  不活性ガス
Ｏ  レンズ光軸
Ｐ  中心軸線
Ｓ  成形空間
【図１】
2014105118.tif 000003
【図２】
2014105118.tif 000004
【図３】
2014105118.tif 000005
【図４】
2014105118.tif 000006
【図５】
2014105118.tif 000007
【図６】
2014105118.tif 000008
【図７】
2014105118.tif 000009
【図８】
2014105118.tif 000010
【図９】
2014105118.tif 000011
【図１０】
2014105118.tif 000012
【図１１】
2014105118.tif 000013
【図１２】
2014105118.tif 000014