(57)【要約】【課題】光学素子の品質低下を抑制しつつ、プレス時に成形型内に存在する気体の逃避をさらに促進できる成形型及び光学素子の製造方法、並びにこの製造方法で製造される光学素子を用いた光学機器を提供すること。【解決手段】光学材料Ｏをプレスするために用いられる成形型１０は、互いに接近及び離隔して光学材料Ｏを押圧する上型２０及び下型３０と、上型２０及び下型３０を包囲して接近及び離隔の軌道を規定する胴型４０と、を備える。上型２０は、光学材料Ｏのうち光学面ＯＳになる部分に当接する非多孔性の第１面２５と、光学材料Ｏのうち光学面にならない部分ＮＳに当接し、孔が形成されている第２面２３とを含む成形面２６を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学材料をプレスするために用いられる成形型であって、
互いに接近及び離隔して前記光学材料を押圧する上型及び下型と、前記上型及び下型を包囲して前記接近及び離隔の軌道を規定する軌道規定部材と、を備え、
前記上型及び下型の少なくとも一方は、前記光学材料のうち光学面になる部分に当接する非多孔性の第１面と、前記光学材料のうち光学面にならない部分に当接し、孔が形成されている第２面とを含む成形面を備える成形型。
【請求項２】
前記孔は、第２面から前記成形型の外部に延びる請求項１記載の成形型。
【請求項３】
前記孔は、第２面から、胴型に係止される鍔部まで延びる請求項２記載の成形型。
【請求項４】
第２面は、多孔性部材で構成されている請求項１から３いずれか記載の成形型。
【請求項５】
前記軌道規定部材の内面には、前記接近及び離隔の方向に関して、前記下型及び上型の間の範囲に孔が形成されている請求項１から４いずれか記載の成形型。
【請求項６】
前記軌道規定部材の内面には、前記接近及び離隔の方向に関して全範囲に孔が形成されている請求項５記載の成形型。
【請求項７】
請求項１から６いずれか記載の成形型で光学材料をプレスする光学素子の製造方法であって、
前記上型及び下型を、前記軌道規定部材で包囲して軌道を規定しながら互いに接近及び離隔して前記光学材料を押圧する押圧工程を有し、
前記押圧工程において、前記光学材料のうち光学面になる部分は第１面で押圧し、光学面にならない部分は第２面で押圧する製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の製造方法で製造される光学素子を用いた光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の材料をプレスする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学素子、例えばデジタルカメラ等のレンズには、所定の形状に成形された光学レンズが用いられる。この光学レンズを高精度かつ大量に製造するため、例えば、以下のような方法が知られている。即ち、溶融ガラスを用いて、光学レンズの形状に近似した形状のガラス塊（以降、プリフォームと呼ぶ）を形成し、その後、このプリフォームを成形型でプレス成形して熱間加工する。
【０００３】
この方法によれば、溶融ガラスからプリフォームを経て光学レンズを成形するため、板状のガラスから切断、加工、プレス、研削、及び研磨等の多段階の工程を経て光学レンズを製造する方法に比べ、リードタイムを短縮できるとともに、加工不良による歩留まりの低下を抑えることができ、結果としてコストを大幅に削減できる、といった利点がある。
【０００４】
プリフォームを用いたプレス成形の中でも、成形後に研削及び研磨を要さずに偏心の少ない光学素子を製造できる精密プレス成形が知られている。この精密プレス成形に用いられる成形型として、上型及び下型と、それらを包囲するリング状の胴型が、スリーブ内でスライド自在に収納された成形型が記載されている（特許文献１参照）。
【０００５】
ここで、特許文献１で開示された成形型９０を用いたプレス成形方法は、光学材料Ｏが設置された下型９１の周囲に胴型９３を設け、上型９２を胴型９３に挿入して下型９１に接近させ（図７（ａ）参照）、上型９２で加熱により軟化した光学材料Ｏを押圧し（図７（ｂ）参照）、光学材料Ｏを押圧した後に（図７（ｃ）参照）上型９２を下型９１から離隔し（図７（ｄ）参照）、成形体Ｍを取り出す。
【０００６】
この成形型９０では、偏心を少なくしようとする場合、下型９１に設けられた光学材料Ｏの成形面９１１を、上型に設けられたガラスの成形面９２１に対して一定の位置にする必要があり、そのためには上型９２及び下型９１とリング状の胴型９３との間隔を狭める必要がある。しかしながら、上型９２及び下型９１と胴型９３との間隔を狭めると、その間に囲まれた気体が外部に逃げることができず、結果的に、成形面９１１，９２１に付着物が形成されたり、成形型９０で成形された光学素子の多くに曇りが発生したりしやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭６３−４６０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本出願人は、上型及び下型の非成形面に孔を形成し、この孔から気体を逃がす発明を出願している（非公知の特願２００９−２０９３０号明細書）。これにより、気体が逃げて、成形面への付着物や光学素子の曇りを抑制しつつ、孔が光学材料に当接することによる光学素子の粗面化がない。しかし、非成形面に孔を形成するのみでは、成形面とガラスとの間に挟まれた気体を逃がすことが困難である。
【０００９】
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、光学素子の品質低下を抑制しつつ、プレス時に成形型内に存在する気体の逃避をさらに促進できる成形型及び光学素子の製造方法、並びにこの製造方法で製造される光学素子を用いた光学機器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】
本発明者らは、光学材料のうち光学面になる部分に当接する面を非多孔性にしつつ、光学材料のうち光学面にならない部分に当接する面をに孔を形成することで、光学素子の品質低下を抑制しつつ、成形面に挟まれた気体が効率的に逃げることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に、本発明は以下のものを提供する。
【００１１】
（１）  光学材料をプレスするために用いられる成形型であって、
互いに接近及び離隔して前記光学材料を押圧する上型及び下型と、前記上型及び下型を包囲して前記接近及び離隔の軌道を規定する軌道規定部材と、を備え、
前記上型及び下型の少なくとも一方は、前記光学材料のうち光学面になる部分に当接する非多孔性の第１面と、前記光学材料のうち光学面にならない部分に当接し、孔が形成されている第２面とを含む成形面を備える成形型。
【００１２】
（２）  前記孔は、第２面から前記成形型の外部に延びる（１）記載の成形型。
【００１３】
（３）  前記孔は、第２面から、胴型に係止される鍔部まで延びる（２）記載の成形型。
【００１４】
（４）  第２面は、多孔性部材で構成されている（１）から（３）いずれか記載の成形型。
【００１５】
（５）  前記軌道規定部材の内面には、前記接近及び離隔の方向に関して、前記下型及び上型の間の範囲に孔が形成されている（１）から（４）いずれか記載の成形型。
【００１６】
（６）  前記軌道規定部材の内面には、前記接近及び離隔の方向に関して全範囲に孔が形成されている（５）記載の成形型。
【００１７】
（７）  （１）から（６）いずれか記載の成形型で光学材料をプレスする光学素子の製造方法であって、
前記上型及び下型を、前記軌道規定部材で包囲して軌道を規定しながら互いに接近及び離隔して前記光学材料を押圧する押圧工程を有し、
前記押圧工程において、前記光学材料のうち光学面になる部分は第１面で押圧し、光学面にならない部分は第２面で押圧する製造方法。
【００１８】
（８）  （７）記載の製造方法で製造される光学素子を用いた光学機器。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、成形面に孔を形成したので、成形面に挟まれた気体が効率的に逃げ、成形面への付着物の形成や、光学素子に生じる曇りを抑制することができる。また、孔を光学材料のうち光学面にならない部分に当接する面に形成し、光学面になる部分に当接する面を非多孔性にしたので、光学面の粗面化が予防され、光学素子の品質低下を抑制することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る成形型の断面図である。
【図２】図１の成形型を用いた光学素子の製造方法の過程を示す図である。
【図３】本発明の一変形例に係る成形型の断面図である。
【図４】本発明の別の変形例に係る成形型の断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る成形型の断面図である。
【図６】本発明の変形例に係る成形型の断面図である。
【図７】従来例に係る成形型を用いた光学素子の製造方法の過程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態以外の各実施形態の説明において、第１実施形態と共通するものについては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２２】
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係る成形型１０の断面図であり、図２は図１の成形型１０を用いた光学素子の製造方法の過程を示す図である。成形型１０は上型２０及び下型３０を備え、これら上型２０及び下型３０は互いに接近及び離隔する。下型３０の成形面３６上に光学素材Ｏが載置された状態で上型２０及び下型３０を接近させると、光学材料Ｏが成形面２６，３６で押圧されて変形し、成形品が製造される。なお、光学材料Ｏは、ガラス、プラスチック等、光学材料として従来周知のもので構成され、これらの素材が一旦成形されたプリフォームであってもよく、また溶融物の塊（ゴブ）であってもよいが、前者が好ましい。
【００２３】
成形型１０は軌道規定部材としての胴型４０をさらに備え、この胴型４０は、上型２０及び下型３０を包囲して接近及び離隔の軌道を規定する。これにより、上型２０及び下型３０の成形面２６，３６の位置関係が一定化するため、押圧による光学材料Ｏの偏心が抑制される。なお、本実施形態の胴型４０は、その内径が上型本体２１及び下型本体３１の外径と略等しく、上型本体２１及び下型本体３１との間に僅かな隙間しか存在しない、いわゆる胴型であるが、上型２０及び下型３０を包囲して接近及び離隔の軌道を規定する限りにおいて胴型に限られない。
【００２４】
胴型４０等の軌道規定部材を用いると、上型２０及び下型３０の間の空間が軌道規定部材により包囲されるため、空間内の気体が逃げにくくなる。そこで、本発明では、上型及び下型の少なくとも一方の成形面が、光学材料のうち光学面になる部分に当接する非多孔性の第１面と、光学材料のうち光学面にならない（非光学面という）部分に当接し、孔が形成されている第２面とを含む。成形面に孔を形成することで、成形面に挟まれた気体が効率的に逃げ、成形面への付着物の形成や、光学素子に生じる曇りを抑制することができる。また、孔を光学材料のうち非光学面になる部分に当接する面に形成し、光学面になる部分に当接する面を非多孔性にすることで、光学面の粗面化が予防され、光学素子の品質低下を抑制することもできる。
【００２５】
本実施形態では、図２（Ｄ）に示されるように、非光学面が光学部材Ｏの上面の外周部に存在し、下面には存在しないため、それに対応し、成形面２６の中央に第１面２５、外周部に第２面２３が配置され、成形面３６の全面が第１面３３であるが、これに限られるものではない。例えば、非光学面が光学部材の下面に存在する場合には、成形面３６に第２面を配置する必要があり、また、光学面が外周部である場合には第１面を外周部に、第２面を中央部に配置する必要がある。
【００２６】
また、本実施形態では、第２面２３が平面、第１面２５が凸面、第１面３３が凹面であるが、これに限られず、製造すべき光学素子の形状に成形体が近似するように適宜選択されてよい。本発明の成形型によれば、成形面と光学材料との間に気体が残留しにくいため、平面、曲面（球面、非球面）、それらの組み合わせ等の任意の形状の光学面を高精度に成形することができる。
【００２７】
本実施形態の上型２０が有する上型本体２１では、多孔性部材（例えばアルミナ、ジルコニア等のセラミック）からなる孔部２２の中央に、非多孔性部材（例えばＷＣ、ＳｉＣ等の鏡面部材）からなる非孔部２４が埋め込まれて接合されている。このため、第２面２３に形成された孔は多孔性部材が有する細孔である。これにより、気体を多量に逃がすことができ、また、付着物等で孔がすべてつぶれて気体が充分に逃げられない事態になり難い。なお、具体的な構造は、図１に示されるものに限られず、例えば柱状の非多孔性部材に、筒状の多孔性部材が嵌合されていてもよい。
【００２８】
なお、多孔性材料の孔は、気体を充分に逃避させることができる点で、１０μｍ以上の孔径を有することが好ましく、プレス後の成形体Ｍ表面に充分な滑らかさを付与できる点で、１００μｍ以下の孔径を有することが好ましい。細孔の孔径の下限は、より好ましくは１５μｍであり、最も好ましくは２０μｍである。また、細孔の孔径の上限は、より好ましくは８０μｍであり、最も好ましくは５０μｍである。なお、細孔の孔径は、特に限定されないが、例えば水銀ポロシメータを用いて水銀を圧入する際に印加した圧力に基づき、Ｗａｓｈｂｕｒｎの式を用いて算出することができる。
【００２９】
また、多孔性材料は、気体を充分に逃避させることができる点で、１０％以上の気孔率を有することが好ましく、高温のガラスへの押圧に充分に耐え得る強度を確保できる点で、４０％以下の気孔率を有することが好ましい。多孔性材料の気孔率の下限は、より好ましくは１２％であり、最も好ましくは１５％である。また、多孔性材料の気孔率の上限は、より好ましくは３５％であり、最も好ましくは３０％である。
【００３０】
本発明において、孔は、第２面から成形型の外部に延びることが好ましい。これにより、気体が孔内にとどまらず成形型の外部へと排出されるので、さらに多量の気体を逃がすことができる。孔が到達する部分は、成形型の外部であれば特に限定されないが、実際の使用時において外気に連通する部分であることが好ましい。例えば、上型２０の上面２７及び下型３０の下面３７は、通常、プレス成形装置に当接して外気に連通しないため、これら上面２７及び下面３７以外の部分、つまり側面２８，３８に連通していることが好ましい。
【００３１】
本実施形態のように、軌道規定部材として胴型４０を用いる場合、上型本体２１及び下型本体３１には、胴型４０に係止されて上型２０及び下型３０の過剰な接近を予防するため、上型鍔部２１１，３１１が設けられているのが一般的であり、図２に示されるように、上型鍔部２１１，３１１は、押圧の全期間に亘って外気に連通している。そこで、孔は、気体の逃避をより完全にする点で、第２面から鍔部（特に、鍔部の側面）まで延びることが好ましい。
【００３２】
なお、孔は、第２面の全体に形成されていることが気体の逃避効率の観点では好ましいが、これに限られず、第２面の少なくとも一部に形成されていてもよい。例えば、図３に示される変形例では、第２面２３Ａの一部、具体的には最外周部分にのみ孔が形成され、その内側部分には孔が形成されていない。
【００３３】
また、第２面は、多孔性部材で構成されることに限られず、非多孔性部材に孔を形成して構成してもよい。例えば、図４に示される変形例では、第２面２３Ｂを含む上型本体２１Ｂ全体が非孔部２４Ｂで構成され、この非孔部２４Ｂのうち第２面２３Ｂから内方に延びる孔が形成されている。
【００３４】
本発明は、上記のような成形型で光学材料をプレスする光学素子の製造方法を包含する。この製造方法では、上型２０及び下型３０を、胴型４０で包囲して軌道を規定しながら互いに接近して第１面３３上の光学材料Ｏを押圧し、離隔して成形体Ｍを回収する。本発明では、光学材料Ｏのうち光学面ＯＳになる部分は第１面２５で押圧し、光学面にならない部分ＮＳは第２面２３で押圧する。これにより、上型２０、下型３０及び胴型４０に囲まれた空間内の気体が第２面２３から逃避し、成形面２６，３６への付着物の形成や、光学素子に生じる曇りを抑制することができる。また、孔が光学面になる部分に当接しないので、光学面ＯＳの粗面化が予防され、光学素子の品質低下を抑制することもできる。
【００３５】
このように製造される成形体Ｍは、光学面ＯＳが高精度に成形されているため、必要に応じて追加の加工を行うことで、高品質の光学素子を製造することができる。前述のように、本発明の成形型は、成形面と光学材料との間に気体が残留しにくいため、光学面ＯＳは、平面、曲面（球面、非球面）、それらの組み合わせ等の任意の形状を有しつつ、高精度に成形されている。従って、本発明は、上記光学素子を用いた光学機器も包含する。
【００３６】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る成形型１０Ｃの断面図である。本実施形態は、胴型４０Ｃの構造が第１実施形態とは異なる。
【００３７】
即ち、本実施形態における胴型４０Ｃの内面４１には、接近及び離隔の方向Ｄに関して、下型３０及び上型２０Ｃの間の範囲Ｉに孔が形成されている。これにより、下型３０、上型２０Ｃ及び胴型４０Ｃで囲まれた空間の気体が、孔部２３Ｃに加えて、内面４１の孔からも逃げるので、逃避効率をより向上することができる。図５のように、孔部２３Ｃが外部に連通していない場合には、本実施形態の胴型４０Ｃが特に有用である。
【００３８】
本明細書における範囲Ｉは、具体的には、第１面３３の最外周部の高さと、胴型４０Ｃの上端の高さとの間の任意の範囲を指し、押圧の全期間に亘り気体が孔に逃避できる点で、第１面３３の最外周部の高さを含む範囲であることが好ましい。
【００３９】
なお、孔が形成される範囲は、本実施形態のように、接近及び離隔の方向に関して全範囲に孔が形成されていることが好ましい。これにより、胴型４０Ｃが上下逆向きに下型３０に設置された場合や、第１面３３の高さが異なる下型３０を用いた場合でも、同様の効果を得ることができる。
【００４０】
本実施形態では、孔が内面４１から外面４３へと連通しているが、これに限られない。例えば、図６に示される胴型４０Ｄは、内面４１を含む内側が多孔性部材で構成され、この多孔性部材に筒状の非多孔性部材が嵌合されており、孔が非多孔性部材により遮断されている。この態様では、内面４１に逃げた気体が外部に逃げられるように、多孔性部材が胴型４０Ｄの上端まで設けられ、また、上型鍔部２１１が多孔性部材で構成されることが好ましい。なお、これらの実施形態では、内面４１の孔が多孔性部材により構成されているが、これに限られず、非多孔性部材に孔を形成してもよい。
【００４１】
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【実施例】
【００４２】
実施例では、図１に示す成形型を用いた。具体的には、下型３０及び上型２０は各々直径１５．０ｍｍの円柱状であり、孔部２２はアルミナ、非孔部２４及び下型本体３１はＷＣからなり、第１面２５の直径は１３ｍｍであった。また、胴型４０は、内径１５．０ｍｍ、外径２０．０ｍｍ、高さ２０．０ｍｍのＷＣからなっていた。このとき、下型及び上型の合計の高さは、２５．０ｍｍである。また、比較例では、孔部２２がＷＣである点を除き、実施例と同じ成形型を用いた。
【００４３】
実施例及び比較例の成形型を用い、光学材料として４ｇの球状「Ｌ−ＬＡＨ８５」（オハラ社製）を最高７００℃の条件で押圧して成形体を製造した。成形体について曇りの有無を観察したところ、曇りを有していた成形体は、実施例では１０００個中２個であったのに対し、比較例では１０００個中２３個であった。また、１０００回のプレス終了後、実施例及び比較例の成形型の成形面について付着物の有無を観察したところ、実施例の成形型では付着物が確認できなかったのに対し、比較例の成形型では、特に成形面の中央に付着物が確認された。
【符号の説明】
【００４４】
１０  成形型
２０  上型
２１  上型本体
２１１  上型鍔部
２２  孔部
２３  第２面
２４  非孔部
２５  第１面
２６  成形面
２７  上面
２８  側面
３０  下型
３１  下型本体
３３  第１面
３６  成形面
３７  下面
３８  側面
４０  胴型（軌道規定部材）
４１  内面
Ｏ  光学材料
Ｍ  成形体
ＯＳ  光学面
ＮＳ  非光学面
【図１】
2011219284.tif 000003
【図２】
2011219284.tif 000004
【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】
2011219284.tif 000009