(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形室内で、光学素子の光学機能面に対して反転する凸状をなす領域が設けられた成形型を加熱し、該成形型の中心軸を有する転写面を加熱された光学素子の材料に当接させて押圧することにより、前記転写面の形状を前記材料に転写する押圧工程と、
前記成形型及び前記光学素子を冷却させる冷却工程と、
前記成形型の周囲を減圧状態にして、前記成形型から前記材料を離型する離型工程と、
を含み、
前記押圧工程は、前記材料に対して前記転写面を、前記凸状をなす領域の中央部から外周部に向かって、前記光学機能面よりも外周側の少なくとも１箇所において非連続となるように順次当接させることにより、前記少なくとも１箇所に気体を閉じ込めた密閉空間を形成する工程であり、
前記離型工程は、前記減圧状態にすることにより前記成形室内において相対的に陽圧になった密閉空間から前記中心軸に対して非対称の押し出し力を生じさせる工程である、
ことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
成形室内で、プレス成形による光学素子の製造方法において用いられる成形型であって、
光学素子の光学機能面に対して反転する凸状をなす光学機能面反転領域が設けられた中心軸を有する転写面を有し、
前記転写面のうち、前記光学機能面反転領域よりも外周側であって、プレス成形時に前記光学素子の材料が到達する範囲の内側に、前記光学素子の材料と当接しない逃げ部として前記光学機能面反転領域の外周に沿って形成された溝部が設けられており、
前記溝部は、前記プレス成形後に成形室内を減圧して当該成形室内において相対的に陽圧になった前記溝部の密閉空間から前記中心軸に対して非対称の押し出し力を生じさせるよう、その内周が前記中心軸を中心とし、その外周が前記中心軸に対して偏心するように設けられており、
前記溝部の幅は、非対称或いは不均一である、
ことを特徴とする成形型。
【請求項３】
前記溝部の開口端面は、当該成形型に対するプレス方向と直交する向きに設けられていることを特徴とする請求項２に記載の成形型。
【請求項４】
前記転写面のうちの前記光学機能面反転領域が設けられた第一部材と、
前記転写面のうちの前記光学機能面反転領域の外周側の領域が設けられた第二部材と、
を備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の成形型。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の成形型と、
前記成形型と対をなす第２の成形型と、
前記成形型及び前記第２の成形型が配置される成形室と、
前記成形型を保持する保持具と、
前記第２の成形型を固定する台座と、
前記成形型及び前記第２の成形型を加熱する加熱手段と、
前記保持具を前記台座に向けて押圧する押圧手段と、
前記成形室内を減圧する減圧手段と、
を備えることを特徴とする光学素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス等の熱可塑性の光学素子材料を成形型により加熱及び押圧することによって光学素子を製造する光学素子の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガラス等の熱可塑性の光学素子材料を成形型により加熱及び押圧し、成形型の形状を光学素子材料の光学機能面に転写する、所謂プレス成形による光学素子の製造方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
プレス成形による光学素子の製造方法においては、プレス成形後、光学素子が成形型に密着してしまい、光学素子を成形型から離型させることが困難という問題がある。この問題に対し、特許文献１には、プレス成形後に光学素子の周囲を減圧状態とすることで、ガラス成形体を成形型から離形し易くする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−８１２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
凹状の光学機能面を有する光学素子をプレス成形により作製する場合、即ち、成形型の転写面が凸状である場合、光学素子と成形型の転写面との間が真空状態になって密着するだけでなく、ガラスと成形型（金属）との熱収縮差に起因して、成形型の凸状の部分を光学素子の凹状の面が締め付けている状態となり、これが、離型が困難になる一因となる。光学素子が成形型を締め付けている場合、上記特許文献１のように、単に光学素子の周囲を減圧状態にしただけでは、光学素子を離型することはできない。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、凹状の光学機能面を有する光学素子をプレス成形により製造する場合において、光学素子を成形型から容易に離形することができる光学素子の製造方法、成形型、及び光学素子の製造装置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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光学素子の製造方法は、光学素子の光学機能面に対して反転する凸状をなす領域が設けられた成形型を加熱し、該成形型の転写面を加熱された光学素子の材料に当接させて押圧することにより、前記転写面の形状を前記材料に転写する押圧工程と、前記成形型及び前記光学素子を冷却させる冷却工程と、前記成形型の周囲を減圧状態にして、前記成形型から前記材料を離型する離型工程と、を含み、前記押圧工程は、前記材料に対して前記転写面を、前記凸状をなす領域の中央部から外周部に向かって、前記光学機能面よりも外周側の少なくとも１箇所において非連続となるように順次当接させることにより、前記少なくとも１箇所に気体を閉じ込めた密閉空間を形成する、ことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る成形型は、プレス成形による光学素子の製造方法において用いられる成形型であって、光学素子の光学機能面に対して反転する凸状をなす光学機能面反転領域が設けられた転写面を有し、前記転写面のうち、前記光学機能面反転領域よりも外周側であって、プレス成形時に前記光学素子の材料が到達する範囲の内側に、前記光学素子の材料と当接しない逃げ部が設けられている、ことを特徴とする。
【０００９】
上記成形型において、前記逃げ部は、前記光学機能面反転領域の外周に沿って形成された溝部であることを特徴とする。
【００１０】
上記成形型において、前記溝部の幅が不均一であることを特徴とする。
【００１１】
上記成形型において、前記溝部の開口端面は、当該成形型に対するプレス方向と直交する向きに設けられていることを特徴とする。
【００１２】
上記成形型において、前記溝部の開口端面は、当該成形型に対するプレス方向と平行な向きに設けられていることを特徴とする。
【００１３】
上記成形型において、前記逃げ部は、前記光学機能面反転領域の外周側の領域に形成された凹部であることを特徴とする。
【００１４】
上記成形型において、前記逃げ部は、前記光学機能面反転領域の端部が該光学機能面反転領域の外周側の領域と接続する境界であることを特徴とする。
【００１５】
上記成形型は、前記転写面のうちの前記光学機能面反転領域が設けられた第一部材と、前記転写面のうちの前記光学機能面反転領域の外周側の領域が設けられた第二部材と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る光学素子の製造装置は、前記成形型と、前記成形型と対をなす第２の成形型と、前記成形型及び前記第２の成形型が配置される成形室と、前記成形型を保持する保持具と、前記第２の成形型を固定する台座と、前記成形型及び前記第２の成形型を加熱する加熱手段と、前記保持具を前記台座に向けて押圧する押圧手段と、前記成形室内を減圧する減圧手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、押圧工程において、光学素子の材料に対して成形型の転写面を光学機能面よりも外周側の少なくとも１箇所において非連続となるように順次当接させることにより、少なくとも１箇所に気体を閉じ込めた密閉空間を形成するので、離型工程の際に成形型の周囲を減圧することにより、上記密閉空間が相対的に陽圧状態となり、成形型から光学素子を押し出す力が生じる。従って、光学素子を成形型から容易に離形することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る光学素子の製造装置の構成例を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す光学素子の製造装置によって作製される光学素子の一例を示す断面図である。
【図３】図３は、図１に示す一方の成形型を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係る光学素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施の形態１に係る光学素子の製造方法を説明するための模式図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施の形態１に係る光学素子の製造方法を説明するための模式図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の実施の形態１に係る光学素子の製造方法を説明するための模式図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、本発明の実施の形態１に係る光学素子の製造方法を説明するための模式図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、本発明の実施の形態１に係る光学素子の製造方法を説明するための模式図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、本発明の実施の形態１に係る光学素子の製造方法を説明するための模式図である。
【図６】図６は、図１に示す成形型を用いた光学素子材料のプレス成形工程を示す断面図である。
【図７】図７は、図６に示す領域Ａの拡大図である。
【図８Ａ】図８Ａは、一般的な成形型を用いた光学素子材料のプレス成形工程を示す断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、一般的な成形型を用いた光学素子材料のプレス成形工程を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る成形型を示す模式図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る成形型を示す模式図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態２に係る成形型を示す模式図である。
【図１２】図１２は、図１１に示す成形型により光学素子材料をプレス成形した状態を示す断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態３に係る成形型を示す模式図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態４に係る成形型を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置について、図面を参照しながら説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光学素子の製造装置の構成例を示す模式図である。図１に示す光学素子製造装置１は、ガラス等の熱可塑性の光学素子材料を、成形型を用いて加熱しながら押圧する、所謂プレス成形により光学素子を製造する装置であり、成形室１０と、光学素子材料１００をプレスする対をなす成形型１１、１２（第１及び第２の成形型）と、上側の成形型１１を保持する保持具１３と、下側の成形型１２を成形室１０内に固定する台座１４と、成形型１１、１２の内部にそれぞれ設けられたカートリッジヒータ１５、１６と、成形型１１、１２の周囲にそれぞれ設けられたランプヒータ１７、１８と、保持具１３を介して成形型１１を成形型１２に向けて押圧する押圧手段としてのシリンダ１９と、成形室１０内を減圧する減圧手段としての真空ポンプ２０とを備える。成形型１１、１２にはそれぞれ、熱電対等の温度センサ（図示せず）が設けられている。
【００２１】
光学素子材料１００としては、予め両端面が研磨されたプレス成形用のガラス材料が用いられる。このような光学素子材料１００は、プリフォームと呼ばれる。光学素子材料１００の両面に、成形型１１、１２の転写面の形状を転写することにより、レンズ機能を発揮する光学機能面が形成された光学素子を作製することができる。ここで、光学機能面とは、レンズ等の光学素子のうち、光学系において使用される際に実際に光線を通過させる範囲のことである。
【００２２】
成形室１０には、光学素子材料１００を出し入れする搬入出口２１と、成形室１０内に窒素ガス（Ｎ2）等の不活性ガスを循環させるためのガス導入管２２及びガス導出管２３と、成形室１０と真空ポンプ２０とを連通するガス排出管２４とが設けられている。ガス導入管２２、ガス導出管２３、及びガス排出管２４には、バルブ２２ａ、２３ａ、２４ａがそれぞれ設けられており、これらのバルブ２２ａ、２３ａ、２４ａを開閉することにより、成形室１０内の雰囲気が調整される。
【００２３】
成形型１１、１２は、タングステンカーバイド（ＷＣ）等の超硬合金やシリコンカーバイド（ＳｉＣ）等の高硬度のセラミックスによって形成され、それぞれ、研削及び研磨により仕上げられた転写面１１ａ、１２ａを有する。
【００２４】
図２は、図１に示す光学素子製造装置１によって作製される光学素子の一例を示す断面図である。図２に示す光学素子１１０においては、一方の端面のうちの光学機能面１１１の直径をＤ１とし、他方の端面のうちの光学機能面１１２の直径をＤ２としている。一方の光学機能面１１１が凹状をなし、他方の光学機能面１１２が凸状をなす光学素子１１０を作製する場合、一方の成形型１１の転写面１１ａに、凹状の光学機能面１１１に対して反転した形状（即ち、凸状）をなす領域を設け、他方の成形型１２の転写面１２ａに、凸状の光学機能面１１２に対して反転した形状（即ち、凹状）をなす領域を設ける。
【００２５】
図３は、図１に示す一方の成形型１１を拡大して示す模式図である。このうち、図３の（ａ）は成形型１１の断面図であり、図３の（ｂ）は成形型１１の上面図である。図３に示すように、成形型１１の転写面１１ａは、光学素子１１０の凹状の光学機能面１１１に対して反転した形状をなす光学機能面反転領域１１ｂと、外周側領域１１ｃとを含んでいる。外周側領域１１ｃは、転写面１１ａのうち光学機能面反転領域１１ｂ以外の領域である。
【００２６】
外周側領域１１ｃには、プレス成形時に光学素子材料１００と当接しない逃げ部として、光学機能面反転領域１１ｂを囲むように、円状をなす溝部１１ｄが形成されている。本実施の形態１において、溝部１１ｄは、光学機能面反転領域１１ｂの外周を、深さ方向が中心軸Ｒと平行になるように穿設することにより形成されている。
【００２７】
溝部１１ｄを設ける位置は、完成した光学素子の光学機能面に影響を与えることなく、且つ、プレス成形した際に溝部１１ｄが光学素子材料１００によって確実に密閉される位置であれば、特に限定されない。つまり、外周側領域１１ｃのうち、プレス成形時に光学素子材料１００が到達する範囲の内側であれば良い。また、溝部１１ｄの幅は、軟化した光学素子材料１００が進入しない程度であれば特に限定されない。
【００２８】
カートリッジヒータ１５、１６は、それぞれ、成形型１１、１２を内部から直接加熱する。ランプヒータ１７、１８は、略円環状をなし、成形型１１、１２をそれぞれ囲むように配置されている。ランプヒータ１７、１８は、成形型１１、１２を加熱すると共に、成形室１０内全体を加熱する。
【００２９】
シリンダ１９は、例えばエアシリンダである。シリンダ１９内の空気の圧力を制御することにより、成形型１１、１２が光学素子材料１００に加える押圧力が調整される。
【００３０】
真空ポンプ２０は、成形室１０内のガスを外気（空気）から窒素ガスに置換する際、及び、後述する離型工程において成形室１０内を減圧する際に用いられる。
【００３１】
次に、本発明の実施の形態１に係る光学素子の製造方法を説明する。図４は、本実施の形態１に係る光学素子の製造方法を示すフローチャートである。また、図５Ａ〜図５Ｆは、本実施の形態１に係る光学素子の製造方法を説明するための模式図である。
【００３２】
まず、工程Ｓ１において、図５Ａに示すように、成形型１２に光学素子材料１００を配置する。詳細には、搬入出口２１を開き、ロボットハンド等を用いて光学素子材料１００を成形型１２の転写面１２ａ上に載置する。光学素子材料１００としては、上述したように、予め両端面が研磨されたガラスのプリフォームが用いられる。図５Ａにおいては、平凸形状の光学素子材料１００を示しているが、光学素子材料１００の形状は平凸形状に限定されず、例えば球状であっても良い。
【００３３】
続く工程Ｓ２において、図５Ｂに示すように、成形室１０内の空気を窒素ガスに置換する。即ち、真空ポンプ２０を作動させて成形室１０内を真空引きした後、バルブ２２ａを開放して、ガス導入管２２から窒素ガス（Ｎ2）を導入する。これは、後の工程で成形室１０内を加熱した際に、成形型１１、１２等が酸化して劣化するのを防ぐためである。成形室１０内の酸素濃度は、例えば５ｐｐｍ以下に維持することが好ましい。
【００３４】
続く工程Ｓ３において、カートリッジヒータ１５、１６及びランプヒータ１７、１８に通電することにより、成形型１１、１２を加熱する。この際、図５Ｃに示すように、バルブ２２ａ、２３ａを開放し、成形室１０において窒素ガスを常時循環させても良い。加熱された成形型１１、１２からの伝熱により、光学素子材料１００も加熱される。
【００３５】
続く工程Ｓ４において、光学素子材料１００が変形可能な温度（即ち、ガラス転移点以上）に至ると、図５Ｄ及び図５Ｅに示すように、シリンダ１９を作動させて成形型１１を成形型１２に向けて下げることにより、光学素子材料１００を押圧する。なお、光学素子材料１００の温度は、成形型１１、１２に設けられた温度センサの測定値によって推定することができる。
【００３６】
この押圧工程は、光学素子材料１００の中心肉厚が所定の厚さに達するまで行われる。光学素子材料１００の厚さは、成形型１１と成形型１２との相対的な位置関係によって制御される。光学素子製造装置１の場合、成形型１２の位置は固定されているので、実際には、成形型１１の上下方向における変位量によって光学素子材料１００の厚さを制御することができる。
【００３７】
図６は、図５Ｅに示す光学素子材料１００及び成形型１１、１２の拡大図であり、図７は、図６に示す領域Ａの拡大図である。光学素子材料１００に対して凸状の光学機能面反転領域１１ｂが設けられた成形型１１の転写面１１ａを押し付ける場合、まず、転写面１１ａの中央部が光学素子材料１００に当接し、そこから外周部に向かって徐々に転写面１１ａと光学素子材料１００との接触面が拡がっていく。この転写面１１ａと光学素子材料１００との接触面は、溝部１１ｄにおいて一旦非連続になるが、その後、溝部１１ｄよりも外側の外周側領域１１ｃにおいて両者は再び接触する。それにより、図７に示すように、溝部１１ｄに気体が閉じ込められ、密閉空間が形成される。
【００３８】
続く工程Ｓ５において、光学素子材料１００及び成形型１１、１２を冷却する。具体的には、カートリッジヒータ１５、１６及びランプヒータ１７、１８の出力を下げる、或いは、これらのヒータへの通電を停止させる。それにより、光学素子材料１００及び成形型１１、１２の温度が室温に向けて徐々に低下する。
【００３９】
続く工程Ｓ６において、光学素子材料１００が変形しない温度（即ち、ガラス転移点未満）に至ると、図５Ｆに示すように、バルブ２２ａ、２３ａを閉じて窒素ガスの循環を停止させ、真空ポンプ２０を作動させることにより、成形室１０内を減圧する。
【００４０】
続く工程Ｓ７において、シリンダ１９を作動させて成形型１１を上昇させ、プレス成形済みの光学素子を成形型１１、１２から離型する。
【００４１】
続く工程Ｓ８において、搬入出口２１から光学素子を搬出する。それにより、両面に光学機能面が形成された光学素子を得ることができる。
【００４２】
次に、本実施の形態１において、成形型１１に溝部１１ｄを形成する効果を説明する。図８Ａ及び図８Ｂは、従来の成形型３１、３２を用いた光学素子材料のプレス成形工程を示す断面図である。このうち、上側の成形型３１には凸状の転写面が設けられ、下側の成形型３２には凹状の転写面が設けられている。プレス成形により光学素子を作製する場合、まず、図８Ａに示すように、成形型３１、３２によって光学素子材料３０を加熱しつつ押圧することにより、軟化した光学素子材料３０に成形型３１、３２の転写面の形状を転写する。そして、光学素子材料３０及び成形型３１、３２を冷却して光学素子材料３０を硬化させた後、光学素子材料３０を成形型３１、３２から離型する。
【００４３】
ここで、成形型３１、３２の材料として用いられるタングステンカーバイドやシリコンカーバイドの線膨張係数は３〜７×１０-6（Ｋ-1）程度である。それに対し、ガラスの線膨張係数は７〜１４×１０-6（Ｋ-1）程度であり、成形型３１、３２の線膨張係数に対して非常に大きい。このように、線膨張係数が大きく異なる材料同士が接触した状態で温度変化が生じると、図８Ｂに示すように、線膨張係数が大きい方の光学素子材料３０が大幅に収縮して、矢印の方向に締め付ける力が発生する。つまり、光学素子材料３０の凹面が成形型３１の凸状の部分を強く締め付けている状態となり、その結果、光学素子材料３０の成形型３１からの離型が非常に困難となってしまう。
【００４４】
それに対し、図６及び図７に示すように、成形型１１の転写面１１ａに溝部１１ｄを設けた場合、軟化した光学素子材料１００を成形型１１、１２によって押圧すると（工程Ｓ４参照）、溝部１１ｄの周囲においては転写面１１ａと光学素子材料１００とが密着するが、光学素子材料１００は溝部１１ｄの内部には侵入せず、溝部１１ｄは気体が閉じ込められた密閉空間となる。
【００４５】
その後、光学素子材料１００及び成形型１１、１２を冷却し（工程Ｓ５参照）、成形室１０内を減圧すると（工程Ｓ６参照）、成形室１０内の雰囲気に対して溝部１１ｄの密閉空間が相対的に陽圧状態となり、成形型１１から光学素子材料１００を押し出す力が発生する。それにより、光学素子材料１００を成形型１１から容易に離形することが可能となる。
【００４６】
以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、光学素子材料１００をプレス成形する際に成形型１１の転写面１１ａと光学素子材料１００との間に密閉空間を形成するので、プレス成形後に成形室１０内を減圧することにより、光学素子材料１００を成形型１１から容易に離型することが可能となる。
【００４７】
（変形例１）
次に、本発明の実施の形態１の変形例１について説明する。図９は、本変形例１に係る成形型を示す模式図である。図９に示すように、本変形例１に係る成形型２６は、凸状をなす光学機能面反転領域２６ｂ及び外周側領域２６ｃを含む転写面２６ａを有する。外周側領域２６ｃには、光学機能面反転領域２６ｂの外周に沿って複数（図９においては４つ）の溝部２６ｄが形成されている。これらの溝部２６ｄの数や、各溝部２６ｄの長さは、任意に設定することができる。
【００４８】
また、溝部２６ｄの位置についても任意に設定することができる。溝部２６ｄは、必ずしも光学機能面反転領域２６ｂの外周と接している必要はなく、外周側領域２６ｃのうち、プレス成形時に光学素子材料１００が到達する範囲の内側であれば、光学機能面反転領域２６ｂの外周と離れた位置に形成しても良い。
【００４９】
溝部２６ｄの端面形状についても、必ずしも光学機能面反転領域２６ｂの外周に沿った円形状又は円弧形状の溝とする必要はなく、任意の端面形状を有する凹部とすれば良い。
【００５０】
（変形例２）
次に、本発明の実施の形態１の変形例２について説明する。図１０は、本変形例２に係る成形型を示す模式図である。図１０に示すように、本変形例２に係る成形型２７は、凸状をなす光学機能面反転領域２７ｂ及び外周側領域２７ｃを含む転写面２７ａを有する。外周側領域２７ｃには、光学機能面反転領域２７ｂに沿って溝部２７ｄが形成されている。
【００５１】
溝部２７ｄは、内周が中心軸Ｒを中心とし、外周が中心軸Ｒに対して偏心するように設けられている。このように溝部２７ｄの幅を非対称或いは不均一にすることにより、成形室１０内を減圧して光学素子材料１００を離型する際に（図５Ｆ参照）、相対的に陽圧になった溝部２７ｄの密閉空間から、中心軸Ｒに対して非対称の押し出し力が生じる。その結果、偏荷重の作用により光学素子材料１００を成形型２７から離型し易くすることができる。
【００５２】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図１１は、本実施の形態２に係る成形型を示す模式図である。図１１に示すように、本実施の形態２に係る成形型４０は、凹状の光学機能面に対して反転した形状（凸状）をなす光学機能面反転領域４０ｂ及び外周側領域４０ｃを含む転写面４０ａを有する。このうち、外周側領域４０ｃは平面状をなしている。光学機能面反転領域４０ｂの端部は外周側領域４０ｃに対し、境界４０ｄにおいて略直交するように接続している。この境界４０ｄが、プレス成形の際に光学素子材料１００と当接しない逃げ部となる。
【００５３】
図１２は、成形型４０により光学素子材料１００をプレス成形した状態を示す断面図である。図１２に示すように、成形型４０の転写面４０ａを光学素子材料１００に向けて押し付けると、まず、光学機能面反転領域４０ｂの中央部が光学素子材料１００に当接し、そこから外周部に向かって徐々に転写面４０ａと光学素子材料１００との接触面が拡がっていく。しかし、上述したように、光学機能面反転領域４０ｂの端部は外周側領域４０ｃに対して略直交するように接続しているため、光学素子材料１００は境界４０ｄやその近傍の隅の領域に入り込むよりも先に、外周側領域４０ｃと接触する。その結果、境界４０ｄの周囲に気体が閉じ込められた密閉空間４０ｅが形成される。
【００５４】
なお、光学機能面反転領域４０ｂの端部と外周側領域４０ｃとの接続角度θは、９０°に限定されず、鋭角であっても良いし、多少鈍角であっても良い。また、境界４０ｄにアールが設けられていても良い。要は、軟化した光学素子材料１００の粘度との関係から、光学素子材料１００が境界４０ｄに到達するより先に外周側領域４０ｃと接触してしまう角度にすれば良い。
【００５５】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図１３は、本実施の形態３に係る成形型を示す模式図である。図１３に示すように、本実施の形態３に係る成形型５０は、凸状をなす光学機能面反転領域５１ａが設けられた第一部材５１と、該光学機能面反転領域５１ａを囲むように第一部材５１に嵌め込まれた第二部材５２とを備える。この第二部材５２のうち、光学機能面反転領域５１ａの外周側に位置する端面５２ａと、光学機能面反転領域５１ａとが、プレス成形する際に光学素子材料１００と当接する転写面５０ａとなる。
【００５６】
このように、複数の部材を組み合わせて成形型５０を構成することで、光学機能面反転領域５１ａの端部と端面５２ａとの接続角度θを小さく（例えば９０°又はそれ以下）することができる。
【００５７】
（変形例３）
上述した実施の形態３の変形例３として、第二部材５２の内径を光学機能面反転領域５１ａの外径よりも大きくすることで、実施の形態１と同様に溝部を形成することも可能である。
【００５８】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。図１４は、本実施の形態４に係る成形型を示す模式図である。図１４に示すように、本実施の形態４に係る成形型６０は、凸状をなす光学機能面反転領域６０ｂ及び外周側領域６０ｃを含む転写面６０ａを有する。転写面６０ａには、光学機能面反転領域６０ｂの外周を、深さ方向が中心軸Ｒと直交するように穿設することにより形成された溝部６０ｄが形成されている。この溝部６０ｄが、プレス成形時に光学素子材料と当接しない逃げ部である。溝部６０ｄは、少なくとも開口端面が光学機能面反転領域６０ｂの外周に位置していれば、完成した光学素子の光学機能面に影響を与えることはない。
【００５９】
このような成形型６０においては、溝部６０ｄの開口端面がプレス成形の際のプレス方向（図５Ｄの白抜き矢印参照）とほぼ平行になるため、溝部の開口面がプレス方向と直交する場合と比較して、光学素子材料が溝部６０ｄに進入し難くなる。
【００６０】
ここで、成形室１０（図１参照）内を減圧して光学素子材料１００を成形型から離型する際（図５Ｆ参照）には、溝部の開口面積を大きくする方が、光学素子材料１００を成形型から押し出す力が大きくなるため好ましい。そこで、溝部６０ｄの開口面をプレス方向とほぼ平行に設けることで、溝部６０ｄの開口面積を広く取ることができる。従って、光学素子材料１００をより簡単に離型することが可能となる。
【００６１】
なお、本実施の形態４においても実施の形態３と同様に、複数の部材によって成形型６０を構成しても良い。一例として、半球状の部材を円柱状の部材の一端面に、螺合等により一体化させることにより、光学機能面反転領域６０ｂ及び外周側領域６０ｃを含む転写面６０ａを形成しても良い。また、溝部６０ｄの深さ方向は、中心軸Ｒと直交する方向であっても良いし、中心軸Ｒに対して傾斜する方向であっても良い。
【００６２】
以上説明した実施の形態１〜４及び変形例１〜３においては、成形室内の１つのステージ上で加熱工程、プレス成形工程、冷却工程、及び離形工程を順次行う、所謂一軸型の光学素子製造装置を例示して説明した。しかし、上記実施の形態１〜４及び変形例は、光学素子材料がセットされた成形型を複数のステージに順次搬送し、搬送先のステージにおいて、加熱工程、プレス成形工程、冷却工程、離型工程をそれぞれ行う、所謂循環型の光学素子製造装置に適用しても良い（例えば特開２００５−１２６３２５号公報参照）。
【００６３】
以上説明した本発明は、実施の形態１〜４及び変形例１〜３に限定されるものではなく、仕様等に応じて種々変形することが可能であり、例えば上記実施の形態１〜４及び変形例１〜３に示される全構成要素からいくつかの構成要素を除外して形成しても良い。本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは、上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００６４】
１  光学素子製造装置
１０  成形室
１１、１２  成形型
１１ａ、１２ａ、２６ａ、２７ａ、４０ａ、５０ａ、６０ａ  転写面
１１ｂ、２６ｂ、２７ｂ、４０ｂ、５１ａ、６０ｂ  光学機能面反転領域
１１ｃ、２６ｃ、２７ｃ、４０ｃ、６０ｃ  外周側領域
１１ｄ、２６ｄ、２７ｄ、６０ｄ  溝部
１３  保持具
１４  台座
１５、１６  カートリッジヒータ
１７、１８  ランプヒータ
１９  シリンダ
２０  真空ポンプ
２１  搬入出口
２２  ガス導入管
２２ａ、２３ａ、２４ａ  バルブ
２３  ガス導出管
２４  ガス排出管
２６、２７、３１、３２、４０、５０、６０  成形型
４０ｄ  境界
４０ｅ  密閉空間
５１  第一部材
５２  第二部材
５２ａ  端面
１００  光学素子材料
１１０  光学素子
１１１、１１２  光学機能面
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
0006590515.tif 000007
【図５Ｃ】
0006590515.tif 000008
【図５Ｄ】
0006590515.tif 000009
【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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