(57)【要約】【課題】光学素子の製造方法において、複数の光学素材間の接合面における剥がれを防止する。【解決手段】光学素子の製造方法は、第１の光学素材（２１）と第１の光学素材（２１）よりも溶融温度が高い第２の光学素材（２２）とを、対向して配置された２つの成形型（１２，１３）間に載置する載置工程と、その後、第１の光学素材（２１）および第２の光学素材（２２）を加熱する加熱工程と、その後、第１の光学素材（２１）および第２の光学素材（２２）を加圧する加圧工程と、その後、第１の光学素材（２１）および第２の光学素材（２２）を冷却する冷却工程と、を含み、上記冷却工程で、２つの成形型（１２，１３）のうち第１の光学素材（２１）側に位置する第１の成形型（１２）の温度（Ｔ１）よりも第２の光学素材（２２）側に位置する第２の成形型（１３）の温度（Ｔ２）を高くするようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光学素材と該第１の光学素材よりも溶融温度が高い第２の光学素材とを、対向して配置された２つの成形型間に載置する載置工程と、
その後、前記第１の光学素材および前記第２の光学素材を加熱する加熱工程と、
その後、前記第１の光学素材および前記第２の光学素材を加圧する加圧工程と、
その後、前記第１の光学素材および前記第２の光学素材を冷却する冷却工程と、を含み、
前記冷却工程で、前記２つの成形型のうち前記第１の光学素材側に位置する第１の成形型の温度よりも前記第２の光学素材側に位置する第２の成形型の温度を高く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記載の光学素子の製造方法において、
前記冷却工程では、前記第１の成形型の温度を降下させる速度を、前記第２の成形型の温度を降下させる速度よりも速くす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記載の光学素子の製造方法において、
前記冷却工程では、前記第１の成形型の温度を降下させるタイミングを、前記第２の成形型の温度を降下させるタイミングよりも早めることを特徴とする、光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに対向するように配置された２つの成形型を用いて複数の光学素材からなる光学素子を製造する光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学素材を成形型間で加熱・加圧・冷却して光学素子を製造する場合、冷却時に光学素材が収縮して成形型に抱きつくことによって、離型時に光学素材が割れることがあった。
【０００３】
例えば、図６に示すように、凸成形面４１ａを有する上型４１や図示しない下型を用いて光学ガラス４２を製造する場合、光学ガラス４２は、上型４１の凸成形面４１ａによって凹面４２ａの形状を転写されるが、冷却時に凹面４２ａ側が球心に向かって収縮する。そのため、光学ガラス４２は、周縁に上型４１側に反る方向の力が加わることで、上型４１に抱きついてしまう。
【０００４】
光学素材の成形型への抱きつきを防ぐために、冷却工程において上下の成形型に温度差をつける手法がとられている（例えば、特許文献１及び２参照）。
例えば、冷却工程において下型の温度を上型の温度よりも高くすることで、光学素材の上面が下面よりも先に固化する。基本的に、後から固化する側に光学素材の周縁が反るため、光学素材の上型への抱きつきを防ぐことができる。
ところで、単一の光学素材からなる光学素子では得られない光学性能を得るために、複数の光学素材からなる光学素子（複合光学素子）が一般に用いられている（例えば、特許文献３及び４参照）。
【０００５】
図７Ａ及び図７Ｂは、従来の、光学素材間の接合面における剥がれを説明するための断面図である。
図７Ａに示すように、上型５１と下型５２との間において、光学ガラス５３とサファイアガラス５４が成形により接合される。上型５１は、凸成形面５１ａを有し、この凸成形面５１ａによって光学ガラス５３の凹面５３ａに形状を転写する。
【０００６】
サファイアガラス５４は、前工程において既に平板状に加工されており、サファイアガラス５４上の光学ガラス５３が上型５１と下型５２との間で加熱・加圧・冷却され、目的の形状に成形される。サファイアガラス５４は円形の平板状を呈するため、サファイアガラス５４と光学ガラス５３との接合面は平面になっている。
【０００７】
冷却工程においては、サファイアガラス５４の溶融温度が光学ガラス５３の成形温度よりもはるかに高いため、成形温度からの冷却ではサファイアガラス５４は変形せずに、光学ガラス５３のみが収縮変形する。
【０００８】
光学ガラス５３の周縁が収縮によって上型５１側に反ると、光学ガラス５３が凹面５３ａで上型５１に抱きついてしまう。また、光学ガラス５３の周縁が上型５１側に反ると、図７Ｂに示すように、接合面が周縁から剥がれてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３９３９１５７号公報
【特許文献２】特開平６−３２１５５５号公報
【特許文献３】特開２００８−２７５６８６号公報
【特許文献４】特許第３７６３５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のように、互いに溶融温度の異なる複数の光学素材からなる光学素子を製造する場合、冷却工程において、複数の光学素材のうち溶融温度の低い方の光学素材の周縁が、冷却時の収縮変形によって他方の光学素材に対して反対側に反ってしまうと、光学素材間の接合面が周縁から剥がれてしまう。
【００１１】
本発明の目的は、複数の光学素材間の接合面における剥がれを防止することができる光学素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の光学素子の製造方法は、第１の光学素材と上記第１の光学素材よりも溶融温度が高い第２の光学素材とを、対向して配置された２つの成形型間に載置する載置工程と、その後、上記第１の光学素材および上記第２の光学素材を加熱する加熱工程と、その後、上記第１の光学素材および上記第２の光学素材を加圧する加圧工程と、その後、上記第１の光学素材および上記第２の光学素材を冷却する冷却工程と、を含み、上記冷却工程で、上記２つの成形型のうち上記第１の光学素材側に位置する第１の成形型の温度よりも上記第２の光学素材側に位置する第２の成形型の温度を高くするようにする。
【００１３】
また、上記冷却工程では、上記第１の成形型の温度を降下させる速度を、上記第２の成形型の温度を降下させる速度よりも速くするようにするとよい。
【００１４】
また、上記冷却工程では、上記第１の成形型の温度を降下させるタイミングを、上記第２の成形型の温度を降下させるタイミングよりも早めるようにするとよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の光学素材間の接合面における剥がれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造装置を示す要部断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態における光学ガラスの収縮を説明するための拡大図である。
【図３】本発明の一実施の形態における型温度の変化を示すグラフである。
【図４Ａ】本発明の一実施の形態の第１変形例における型温度の変化を示すグラフである。
【図４Ｂ】本発明の一実施の形態の第２変形例における型温度の変化を示すグラフである。
【図５Ａ】本発明の一実施の形態における上型及び下型の例を示す断面図（その１）である。
【図５Ｂ】本発明の一実施の形態における上型及び下型の例を示す断面図（その２）である。
【図５Ｃ】本発明の一実施の形態における上型及び下型の例を示す断面図（その３）である。
【図５Ｄ】本発明の一実施の形態における上型及び下型の例を示す断面図（その４）である。
【図６】従来の、光学素材の型への抱きつきを説明するための断面図である。
【図７Ａ】従来の、光学素材間の接合面における剥がれを説明するための断面図（その１）である。
【図７Ｂ】従来の、光学素材間の接合面における剥がれを説明するための断面図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係る光学素子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造装置１１を示す要部断面図である。
【００１８】
光学素子の製造装置（以下、単に「製造装置」と記す。）１１は、上プレート１６と、下プレート１７と、可動シリンダ１８とを備える。製造装置１１には、第１の成形型としての上型１２と、第２の成形型としての下型１３と、リング１４と、スリーブ１５とを有する型セットが投入される。
【００１９】
互いに対向するように配置された上型１２と下型１３との間には、第１の光学素材としての光学ガラス２１及び第２の光学素材としてのサファイアガラス２２が載置されている。
【００２０】
本実施の形態の光学ガラス２１は、例えば、ガラス転移温度Ｔｇが５０６℃、屈伏点Ａｔが５３８℃、溶融温度（軟化点ＳＰ）が６０７℃のＬ−ＢＡＬ４２（株式会社オハラ製）である。サファイアレンズ２２は、溶融温度が約２０００℃であり、光学ガラス２１よりも溶融温度が高い。
【００２１】
上型１２は、基部１２ａと、この基部１２ａよりも小径で基部１２ａから下方に突出するように設けられた凸部１２ｂと、この凸部１２ｂの下端に形成された凸成形面１２ｃとを有する。凸成形面１２ｃは、曲率半径２０ｍｍの曲面に形成されている。
【００２２】
下型１３は、基部１３ａと、この基部１３ａよりも小径で基部１３ａから上方に突出する凸部１３ｂと、この凸部１３ｂの上端に形成された平面状の成形面１３ｃとを有する。
【００２３】
上型１２と下型１３との間には、光学ガラス２１及びサファイアガラス２２が載置される。但し、下型１３の成形面１３ｃが当接するサファイアガラス２２は既に成形されたものであり、本実施の形態では、下型１３の成形面１３ｃはサファイアガラス２２に形状を転写しない。
【００２４】
リング１４は、下型１３の凸部１３ｂの外周面に基部１３ａに当接する位置まで嵌め込まれ、凸部１３ｂの成形面１３ｃよりも上方に突出してサファイアガラス２２の載置位置を規制している。
【００２５】
上型１２は上プレート１６に接触し、下型１３は下プレート１７に接触している。上プレート１６及び下プレート１７には、それぞれ複数本のヒータ１６ａ，１７ａが配置されている。これら上プレート１６のヒータ１６ａと下プレート１７の１７ａとは、図示しない制御部によって、互いに独立して温度制御されている。
【００２６】
上プレート１６は、可動シリンダ１８に固定され、可動シリンダ１８によって上型１２は加圧される。可動シリンダ１８の駆動も、図示しない制御部によって制御されている。
【００２７】
以下、製造装置１１を用いた光学素子の製造の流れについて説明する。
まず、上型１２を下型１３から離間させた状態で、例えばスリーブ１５の上方から、下型１３の成形面１３ｃ上に、既に成形してある円形の平板状のサファイアガラス２２が載置される。そして、サファイアガラス２２の上に成形前の光学ガラス２１が載置される。
【００２８】
そして、上型１２を光学ガラス２１に当接するようにスリーブ１５内に載置し、型セットを製造装置１１に投入する。可動シリンダ１８によって上プレート１６を下降させ、上型１２からの熱伝導、及び、下型１３からサファイアガラス２２を介しての熱伝導によって、光学ガラス２１の加熱を行う。また、サファイアガラス２２の加熱も行われる。
【００２９】
なお、サファイアガラス２２は、光学ガラス２１の熱伝導率に比べて十分に大きい熱伝導率を有するため、下型１３から光学ガラス２１への熱伝導をほとんど阻害しない。
【００３０】
加熱工程における上型１２の温度Ｔ１は、光学ガラス２１のガラス転移温度Ｔｇ（５０６℃）以上で且つサファイアガラス２２の面精度に影響を与えないものである。
本実施の形態では、図示しない制御部によるヒータ１６ａ，１７ａの温度制御によって、上型１２の温度Ｔ１は例えば５６０℃に設定され、下型１３の温度Ｔ２は上型１２の温度Ｔ１よりも高い例えば６００℃に設定されている。
【００３１】
光学ガラス２１およびサファイアガラス２２の加熱工程が終了した後、可動シリンダ１８によって上型１２を更に下降させて目的の位置まで光学ガラス２１及びサファイアガラス２２を加圧する。本実施の形態では、１６０ｋｇｆで光学ガラス２１の加圧を行う。光学ガラス２１の成形後の直径は、例えば、サファイアガラス２２と同一の直径１０ｍｍである。
【００３２】
光学ガラス２１及びサファイアガラス２２の加圧工程が終了した後、図３に示すように、上型１２及び下型１３の温度Ｔ１，Ｔ２を互いに同一速度で光学ガラス２１のガラス転移温度Ｔｇ以下まで降下させる。そのため、上型１２及び下型１３の温度Ｔ１，Ｔ２が光学ガラス２１のガラス転移温度Ｔｇになるまでを「冷却工程」とすると、この冷却工程では、その前工程である加熱工程・加圧工程と同様に、上型１２の温度Ｔ１よりも下型１３の温度Ｔ２が高くなる。
【００３３】
上型１２の温度Ｔ１は、下型１３の温度Ｔ２よりも一定時間（Δｔ）先に光学ガラス２１のガラス転移温度Ｔｇ以下に到達する。そのため、光学ガラス２１は、まず上型１２側が固化し、その後に下型１３側が固化する。
【００３４】
上記の経緯で光学ガラス２１が固化すると、下型１３側の固化時の収縮によって、光学ガラス２１には下型１３側の周縁が下方に反る力が働く。そのため、光学ガラス２１とサファイアガラス２２との接合面に剥がれが生じるのを防ぐことができる。
【００３５】
なお、上記冷却工程で、上型１２の温度Ｔ１よりも下型１３の温度Ｔ２を高くするためには、例えば、図４Ａ及び図４Ｂに示すように上型１２及び下型１３の温度Ｔ１，Ｔ２を調整することも可能である。
【００３６】
図４Ａに示す例では、上記加圧工程において上型１２の温度Ｔ１及び下型１３の温度Ｔ２がともに５６０℃であるが、冷却工程において、上型１２の温度Ｔ１を降下させる速度（例えば−０．５℃／秒）を、下型１３の温度Ｔ２を降下させる速度（例えば−０．３℃／秒）よりも速くしている。
【００３７】
図４Ｂに示す例では、光学ガラス２１の加圧工程において上型１２の温度Ｔ１及び下型１３の温度Ｔ２がともに５６０℃であるが、冷却工程において、上型１２の温度Ｔ１を降下させるタイミングｔ１を、下型１３の温度Ｔ２を降下させるタイミングｔ２よりも早めている。このタイミングｔ１，ｔ２の差は本実施の形態では２０秒である。
【００３８】
図４Ａ及び図４Ｂの例においても、光学ガラス２１の冷却工程で、上型１２の温度Ｔ１よりも下型１３の温度Ｔ２を高くすることができ、上型１２の温度Ｔ１は、下型１３の温度Ｔ２よりも一定時間（Δｔ）先に光学ガラス２１のガラス転移温度Ｔｇ以下に到達する。そのため、光学ガラス２１は、まず上型１２側が固化し、その後に下型１３側が固化する。
【００３９】
なお、図４Ａ及び図４Ｂの例では、上型１２及び下型１３の降下開始前の温度Ｔ１，Ｔ２を互いに同一の５６０℃としているが、光学ガラス２１を上型１２側から固化させることができれば、上型１２の温度Ｔ１が高くても下型１３の温度Ｔ２が高くてもよい。
【００４０】
また、図３、図４Ａ及び図４Ｂの例では、下型１３の温度Ｔ２が上型１２の温度Ｔ１を超えることはないが、光学ガラス２１を上型１２側から固化させることができれば、冷却工程で常に上型１２の温度Ｔ１よりも下型１３の温度Ｔ２を高くしなくともよい。例えば、一時的に温度の高低を逆転させたり、同一温度の時間があっても、総合的に見て、冷却工程で上型１２の温度Ｔ１よりも下型１３の温度Ｔ１を高くしたりすればよい。
【００４１】
以上説明した本実施の形態では、光学ガラス２１と、光学ガラス２１よりも溶融温度が高いサファイアガラス２２とを上型１２と下型１３との間に載置し、光学ガラス２１の冷却工程で、光学ガラス２１側に位置する上型１２の温度Ｔ１よりもサファイアガラス２２側に位置する下型１３の温度Ｔ２を高くしている。そのため、光学ガラス２１の冷却工程において、光学ガラス２１には周縁がサファイアガラス２２側に反る力が働く。
【００４２】
よって、本実施の形態によれば、光学ガラス２１とサファイアガラス２２との接合面における剥がれを防止することができる。
また、本実施の形態では、光学ガラス２１が上型１２の凸成形面１２ｃによって凹面形状を転写されることで本来は光学ガラス２１が上型１２に抱きつきやすいが、上述のように光学ガラス２１の冷却工程で上型１２の温度Ｔ１よりも下型１３の温度Ｔ２を高くしているため、光学ガラス２１に周縁がサファイアガラス２２側に反る力を働かせ、光学ガラス２１の上型１２への抱きつきを有効に防ぐことができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、成形後のサファイアガラス２２と共に成形前の光学ガラス２１を上型１２と下型１３との間に載置し、光学ガラスの加熱工程、加圧工程及び冷却工程を行う。そのため、サファイアガラス２２の形状変化による影響を受けずに、光学ガラス２１とサファイアガラス２２との接合面における剥がれを防止することができる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、光学ガラス２１を片凹形状、サファイアガラス２２を平板状とする例について説明したが、光学ガラス２１及びサファイアガラス２２の形状は、曲率等に制限がなく、球面形状、非球面形状、自由曲面形状、フレネル形状、微細構造を有する形状等としてもよい。
【００４５】
例えば、図５Ａに示すように凹成形面３１ａを有する上型３１及び平面状の成形面３２ａを有する下型３２を用いたり、図５Ｂに示すように凸成形面３３ａを有する上型３３及び凹成形面３４ａを有する下型３４を用いたり、図５Ｃに示すように平面状の成形面３５ａを有する上型３５及び凹成形面３６ａを有する下型３６を用いたり、図５Ｄに示すように凸成形面３７ａを有する上型３７及び平面状の成形面３８ａを有する下型３８を用い上型３７及び下型３８をスリーブ３９の内部に嵌め込むようにしたりしてもよい。
【００４６】
光学ガラス２１の上型１２側の面が図５Ａに示すように凸面であっても図５Ｃに示すように平面であっても、また、光学ガラス２１のサファイアガラス２２側の面が図５Ｂ及び図５Ｃに示すように凸面であっても凹面であっても、光学ガラス２１の冷却工程において、光学ガラス２１のサファイアガラス側の面が上型側の面よりも後に固化すれば、光学ガラス２１には周縁がサファイアガラス２２側に反る力が働き、接合面における剥がれを防止することができる。
【００４７】
本実施の形態では、第１の光学素材として光学ガラス２１を、第２の光学素材としてサファイアガラス２２を例に説明したが、他の光学素材を用いることも当然可能であり、例えば、第２の光学素材としてＹＡＧや結晶材を用いても、型温度Ｔ１，Ｔ２以上のガラス転移温度Ｔｇ（例えば７００℃以上）を有する光学ガラスを用いてもよい。
【００４８】
また、第１の光学素材（光学ガラス２１）が下型１３側に位置し第２の光学基材（サファイアガラス２２）が上型１３側に位置する状態で光学素子を製造してもよい。その場合、光学ガラス２１の冷却工程で、上型１２の温度Ｔ１を下型１３の温度Ｔ２よりも高くすることになる。
【００４９】
また、本実施の形態では、光学ガラス２１及びサファイアガラス２２の２つからなる光学素子の製造方法について説明したが、３つ以上の光学素材からなる光学素子の製造方法においても、同様に接合面における剥がれを防止することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１１      光学素子の製造装置
１２      上型
１２ａ      基部
１２ｂ      凸部
１２ｃ      凸成形面
１３      下型
１３ａ      基部
１３ｂ      凸部
１３ｃ      成形面
１４      リング
１５      スリーブ
１６      上プレート
１６ａ      ヒータ
１７      下プレート
１７ａ      ヒータ
１８      可動シリンダ
２１      光学ガラス
２２      サファイアガラス
【図１】
2011084426.tif 000003
【図２】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図３】
2011084426.tif 000012
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2011084426.tif 000014