(57)【要約】【課題】成形金型の材料の選択肢を狭めることなく、また、徒に高い加工精度を必要としないで、光学素子の二つの光学面の光軸ずれ量や、光学素子の外周側面部に形成される組み立て基準面の中心軸と光学面の光軸とのずれ量を低減させることができる光学素子の製造方法を提供する。【解決手段】第１転写部材と第２転写部材と胴型部材とを備えた成形金型を加熱する工程と、ガラス素材を供給する工程と、ガラス素材を加圧する工程とを有する光学素子の製造方法において、胴型部材の温度を第２転写部材の温度よりも低くして、胴型部材と第２転写部材とを密着させた状態でガラス素材を加圧成形する。【選択図】図１
2008013392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子の第１の光学面を形成するための第１転写面を有する第１転写部材と、前記第１転写部材に対向して配置され、前記光学素子の第２の光学面を形成するための第２転写面を有する第２転写部材と、成形時に前記第１転写部材及び前記第２転写部材が挿入される胴型部材と、を備えた成形金型を所定温度に加熱する加熱工程と、
前記成形金型にガラス素材を供給するガラス素材供給工程と、
前記成形金型で前記ガラス素材を加圧成形する加圧工程とを有する光学素子の製造方法において、
前記加圧工程は、前記胴型部材の温度を前記第２転写部材の温度よりも低くして、前記胴型部材と前記第２転写部材とを密着させた状態で、前記第１転写部材を前記胴型部材内で摺動させてガラス素材を加圧成形す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】
前記第２転写部材の材料と、前記胴型部材の材料が同じであることを特徴とする請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
光学素子の第１の光学面を形成するための第１転写面を有する第１転写部材と、前記第１転写部材に対向して配置され、前記光学素子の第２の光学面を形成するための第２転写面を有する第２転写部材と、前記第２転写部材が挿入され、前記光学素子の外周側面部の少なくとも一部を形成するための側面部転写面を有する側面部転写部材と、を備えた成形金型を所定温度に加熱する加熱工程と、
前記成形金型にガラス素材を供給するガラス素材供給工程と、
前記成形金型で前記ガラス素材を加圧成形する加圧工程とを有する光学素子の製造方法において、
前記加圧工程は、前記側面部転写部材の温度を前記第２転写部材の温度よりも低くして、前記側面部転写部材と前記第２転写部材とを密着させた状態でガラス素材を加圧成形す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４】
前記第２転写部材の材料と、前記側面部転写部材の材料が同じであることを特徴とする請求項３記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記加圧工程で得られた光学素子を前記成形金型から取り出す取り出し工程を有し、
前記取り出し工程における前記側面部転写部材の温度が、前記加圧工程における前記側面部転写部材の温度よりも高いことを特徴とする請求項３又は４記載の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、成形金型によりガラス素材を加圧成形して光学素子を得る光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、ガラス製の光学素子は、デジタルカメラ用レンズ、ＤＶＤ等の光ピックアップレンズ、携帯電話用カメラレンズ、光通信用のカップリングレンズなどとして広範にわたって利用されている。
【０００３】
かかるガラス製の光学素子は、加熱、軟化したガラス素材を成形金型で加圧成形するプレス成形法により製造されることが多くなってきた。ガラス製光学素子のプレス成形法として、（１）予め所定質量及び形状を有する成形用ガラス素材を作製し、該成形用ガラス素材を成形金型とともにガラスが変形可能な温度まで加熱した後、成形用ガラス素材を成形金型にて加圧成形してガラス成形体に光学面を転写させる方法や、（２）予め成形金型を所定温度に加熱しておき、成形金型の表面に溶融ガラス滴を滴下して、滴下されたガラス素材が未だ変形可能な温度にある間に成形金型にて加圧成形して光学面を転写させる方法などが知られている。
【０００４】
一方、近年の各種光学機器の小型化、高精度化に伴って、ガラス製の光学素子に要求される性能もますます高くなり、光学素子に形成される二つの光学面の光軸ずれ量（以下、「面間偏心量」という。）や、光学素子の外周側面部に形成される組み立て基準面の中心軸と光学面の光軸とのずれ量（以下、「外周偏心量」という。）についても、一層高い精度が要求されるようになってきた。このため、面間偏心量や外周偏心量を十分に低減させることのできる光学素子の製造方法の検討が行われてきている。
【０００５】
面間偏心量や外周偏心量を低減させるための光学素子の製造方法として、素材の熱膨張率に注目した成形型を用いる成形方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
そのような光学素子の成形方法について、図８を参照して説明する。図８は、特許文献１記載の光学素子の成形方法に用いられる成形型と成形された光学素子の断面を示した図である。この成形型は、摺動成形型１、非摺動成形型２、胴型３からなり、摺動成形型１の熱膨張率をα１、非摺動成形型２の熱膨張率をα２、胴型３の熱膨張率をα３とするとき、α２＞α１≧α３の関係になるように各部材の材料が選択されている。
【０００７】
成形温度までの加熱による膨張によって、非摺動成形型２と胴型３のクリアランスが実質的に０となるように寸法を設定しておく。また、摺動成形型１と胴型３のクリアランスは摺動可能な程度に残るように寸法を設定しておく。このように各部材の熱膨張率と寸法を設定した成形型を用いてガラス素材を成形することによって、成形される光学素子の面間偏心量や外周偏心量の低減を図ることが可能となる。
【特許文献１】特開２００５−２３１９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ガラス製光学素子をプレス成形するための成形金型の材料は、高温でガラスと反応しにくいこと、酸化しにくいこと、鏡面が得られること、加工性が良いこと、硬いこと、脆くないことなど、多くの条件を満足している必要がある。実際にこれらの諸条件を満足する材料は、炭化タングステンや炭化珪素などを含んだ一部のセラミックス材料や、特殊な耐熱合金などに限られており、特許文献１に記載されているような熱膨張率の関係を満たすような材料を選択することは困難であった。
【０００９】
また、上記の熱膨張率の関係を満たす材料を選択できた場合であっても、各部材の熱膨張率の差を十分に大きく設定することができないために、非摺動成形型２と胴型３のクリアランスが実質的に０となるように寸法を設定しておくためには、非常に高い加工精度が必要になるという問題があった。
【００１０】
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、成形金型の材料の選択肢を狭めることなく、また、徒に高い加工精度を必要としないで面間偏心量や外周偏心量を低減させることができる光学素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【００１２】
１．  光学素子の第１の光学面を形成するための第１転写面を有する第１転写部材と、前記第１転写部材に対向して配置され、前記光学素子の第２の光学面を形成するための第２転写面を有する第２転写部材と、成形時に前記第１転写部材及び前記第２転写部材が挿入される胴型部材と、を備えた成形金型を所定温度に加熱する加熱工程と、前記成形金型にガラス素材を供給するガラス素材供給工程と、前記成形金型で前記ガラス素材を加圧成形する加圧工程とを有する光学素子の製造方法において、前記加圧工程は、前記胴型部材の温度を前記第２転写部材の温度よりも低くして、前記胴型部材と前記第２転写部材とを密着させた状態で、前記第１転写部材を前記胴型部材内で摺動させてガラス素材を加圧成形する工程であることを特徴とする光学素子の製造方法。
【００１３】
２．  前記第２転写部材の材料と、前記胴型部材の材料が同じであることを特徴とする１記載の光学素子の製造方法。
【００１４】
３．  光学素子の第１の光学面を形成するための第１転写面を有する第１転写部材と、前記第１転写部材に対向して配置され、前記光学素子の第２の光学面を形成するための第２転写面を有する第２転写部材と、前記第２転写部材が挿入され、前記光学素子の外周側面部の少なくとも一部を形成するための側面部転写面を有する側面部転写部材と、を備えた成形金型を所定温度に加熱する加熱工程と、前記成形金型にガラス素材を供給するガラス素材供給工程と、前記成形金型で前記ガラス素材を加圧成形する加圧工程とを有する光学素子の製造方法において、前記加圧工程は、前記側面部転写部材の温度を前記第２転写部材の温度よりも低くして、前記側面部転写部材と前記第２転写部材とを密着させた状態でガラス素材を加圧成形する工程であることを特徴とする光学素子の製造方法。
【００１５】
４．  前記第２転写部材の材料と、前記側面部転写部材の材料が同じであることを特徴とする３記載の光学素子の製造方法。
【００１６】
５．  前記加圧工程で得られた光学素子を前記成形金型から取り出す取り出し工程を有し、前記取り出し工程における前記側面部転写部材の温度が、前記加圧工程における前記側面部転写部材の温度よりも高いことを特徴とする３又は４記載の光学素子の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光学素子の製造方法によれば、胴型部材の温度を第２転写部材の温度よりも低くして、加熱による両者の膨張量に差をつけることによって、胴型部材と第２転写部材とを密着させた状態でガラス素材を加圧するため、胴型部材に挿入される第１転写部材と第２転写部材の位置ずれを最小限に抑えることができることから、成形金型の材料の選択肢を狭めることなく、また、徒に高い加工精度を必要としないで光学素子の二つの光学面の光軸ずれ量を低減することができる。
【００１８】
本発明の別の光学素子の製造方法によれば、側面部転写部材の温度を第２転写部材の温度よりも低くして、加熱による両者の膨張量に差をつけることによって、側面部転写部材と第２転写部材とを密着させた状態でガラス素材を加圧するため、成形金型の材料の選択肢を狭めることなく、また、徒に高い加工精度を必要としないで光学素子の外周側面部に形成される組み立て基準面の中心軸と光学面の光軸とのずれ量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２０】
（実施形態１）
先ず、本発明の第１の実施形態である光学素子の製造方法に用いる成形金型について説明する。図１は、本実施形態で用いる成形金型の断面図であり、加圧工程においてガラス素材を加圧している状態を示している。
【００２１】
本実施形態で用いる成形金型１０は、第１転写部材である上型１１、第２転写部材である下型１２、及び、胴型部材１３により構成されている。上型１１は、光学素子１７の第１の光学面を形成するための第１転写面１４を有しており、胴型部材１３に挿入された状態で図示しないエアシリンダにより下方に移動して光学素子１７を加圧する。下型１２は、光学素子１７の第２の光学面を形成するための第２転写面１５を有し、胴型部材１３に挿入された状態で上型１１に対向して配置されている。胴型部材１３は、挿入される上型１１と下型１２の位置を合わせる機能と、光学素子１７の外周側面部を形成するための側面部転写面１６を有する側面部転写部材としての機能を兼ね備えている。
【００２２】
上型１１、下型１２、及び胴型部材１３は、それぞれヒーター４１と温度センサー４２とを有している。ヒーター４１と温度センサー４２は温度調節装置４３に接続されており、それぞれの部材を独立して温度調節することができる。本実施形態においては、ヒーター４１として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を用いているが、上型１１、下型１２、及び胴型部材１３をそれぞれ加熱することができる構成であればこれに限定されるものではない。例えば、部材の外側に接触させて使用するシート状のヒーターを用いても良い。また、温度センサー４２としては、種々の熱電対の他、白金測温抵抗体、各種サーミスタなど公知の手段を適宜選択して使用することができる。
【００２３】
上型１１、下型１２、及び胴型部材１３の材料は、炭化タングステンを主成分とする超硬材料、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウムなど、ガラス製光学素子をプレス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。本発明においては、加圧工程における胴型部材１３の温度を下型１２の温度よりも低く設定して、熱膨張量に差を設けることで下型１２と胴型部材１３とを密着させるため、下型１２と胴型部材１３の材料の線膨張係数を異ならせる必要はなく、同じ材料で構成することができる。本実施形態においては、上型１１、下型１２、及び胴型部材１３の材料として、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。用いた超硬材料の０℃から６００℃における平均線膨張係数は６．２×１０-6／℃である。
【００２４】
下型１２と胴型部材１３の嵌め合い部の寸法は、室温においてセッティングに必要なクリアランスが存在すると共に、加圧工程における温度において熱膨張によって下型１２と胴型部材１３とが密着するように設定する。ここでは、室温（２５℃）において、下型１２の外径を２０ｍｍ、胴型部材１３の内径を２０．００５ｍｍとした。従って、室温（２５℃）においては下型１２と胴型部材１３との間に片側２．５μｍのクリアランスが存在し、容易にセッティングすることが可能である。
【００２５】
一般に、熱膨張量は線膨張係数と温度差と外径との積で計算される。下型１２の外径と線膨張係数から計算すると、下型１２の温度を胴型部材１３の温度よりも１０℃高くする毎にクリアランスが片側約０．６μｍ小さくなることになる。従って、胴型部材１３の温度を下型１２の温度よりも約４０℃以上低くすることでクリアランスが０となり、下型１２と胴型部材１３とを密着させることができる。
【００２６】
一方、上型１１と胴型部材１３との間には、加圧工程において摺動可能な程度のクリアランスが必要である。ここでは、室温（２５℃）において上型１１の外径を直径１９．９９ｍｍ、胴型部材１３の内径を直径２０ｍｍに設定している。上型１１と胴型部材１３とは同一素材で構成されているため、加圧工程における加圧時の温度においてもクリアランス量はほとんど変化しない。そのため、加圧工程におけるクリアランス量は片側で０．００５ｍｍであり、良好に摺動可能であると同時に、上型１１と胴型部材１３の位置ずれを０．００５ｍｍ以下に抑えることができる。
【００２７】
次に、本実施形態における光学素子の製造方法の工程を説明する。図２に、本実施形態における光学素子の製造方法の工程を示す。ここで、Ｔ１２とあるのは下型１２の温度、Ｔ１３とあるのは胴型部材１３の温度である。また、Ｔ１３（Ｓ１０３）とあるのは加圧工程Ｓ１０３における胴型部材１３の温度、Ｔ１３（Ｓ１０５）とあるのは取り出し工程Ｓ１０５における胴型部材１３の温度である。
【００２８】
加熱工程Ｓ１０１は、成形金型を所定温度に加熱する工程である。成形金型１０のうち、上型１１と下型１２は、ガラス素材に光学面を良好に転写できる範囲の温度を選択すればよい。一般的には、上型１１や下型１２の温度が低すぎるとガラス素材に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、ガラス素材と金型との融着を防止する観点や、金型寿命の観点から好ましくない。実際には、ガラス素材の材料や、形状、大きさ、成形金型の材料、保護膜の種類、光学素子の形状、大きさ等種々の条件によって適正な温度が異なるため、実験的に求めることが好ましい。
【００２９】
胴型部材１３の温度Ｔ１３は下型１２の温度Ｔ１２よりも低く設定する。胴型部材１３と下型１２との温度差による熱膨張量の違いによって、室温において存在していた下型１２と胴型部材１３とのクリアランスがなくなり、両者が密着状態となるような温度であれば良い。上述のように、胴型部材１３の温度を下型１２の温度よりも約４０℃以上低くすることでクリアランスが０となり、下型１２と胴型部材１３とを密着させることができる。ここでは、胴型部材１３の温度を下型１２の温度よりも５０℃低く設定した。
【００３０】
ガラス素材供給工程Ｓ１０２は、成形金型にガラス素材を供給する工程である。本実施形態では、予め加熱されて軟化状態にあるガラス素材を、加熱工程Ｓ１０１で所定温度に加熱された成形金型に供給する。溶融ガラスをノズル先端より自然滴下させて供給しても良いし、ノズルから流出する溶融ガラスを所定量溜めた後、成形金型に供給しても良い。また、一旦固化した所定質量のガラス素材を加熱して軟化状態として供給することもできる。
【００３１】
なお、本実施形態においては、加熱工程Ｓ１０１を行った後に、ガラス素材供給工程Ｓ１０２を行っているが、本発明はこの順番に限られるものではない。例えば、加熱工程Ｓ１０１に先だってガラス素材供給工程Ｓ１０２を行っても良いし、加熱工程Ｓ１０１において金型を加熱している途中の段階でガラス素材供給工程Ｓ１０２を行っても良い。
【００３２】
加圧工程Ｓ１０３は、成形金型でガラス素材を加圧成形する工程である。この加圧工程Ｓ１０３において、胴型部材１３の温度Ｔ１３は下型１２の温度Ｔ１２よりも低く、下型１２と胴型部材１３とが密着した状態にある。この状態で上型１１を図示しないエアシリンダによって駆動し、胴型部材１３内で摺動させてガラス素材を所定時間の間、加圧成形する。
【００３３】
このように、加圧工程Ｓ１０３における胴型部材１３の温度Ｔ１３が下型１２の温度Ｔ１２よりも低く設定され、下型１２と胴型部材１３とが密着した状態となって位置決めされるため、胴型部材１３に挿入される上型１１と下型１２の位置ずれを最小限に抑えることができ、光学素子１７の二つの光学面の光軸ずれ量を低減することができる。また、胴型部材１３の側面部転写面１６によって形成される光学素子の組み立て基準面の中心軸と下型１２の第２転写面によって形成される第２の光学面の光軸とのずれ量も低減することができる。
【００３４】
Ｓ１０４は胴型部材１３を昇温する工程である。次の取り出し工程Ｓ１０５における光学素子１７の取り出しを容易にするため、胴型部材１３の温度を加圧工程Ｓ１０３よりも上昇させる。
【００３５】
取り出し工程Ｓ１０５は、得られた光学素子１７を取り出す工程である。加圧工程Ｓ１０３の終了後、上型１１を上昇させて胴型部材１３への挿入部分を抜出し、得られた光学素子を取り出す際、光学素子１７の外周側面部と胴型部材１３の側面部転写面１６が密着して、光学素子１７の取り出しが困難となる場合がある。その場合、取り出し工程Ｓ１０５における胴型部材１３の温度Ｔ１３（Ｓ１０３）を、加圧工程Ｓ１０３における胴型部材１３の温度Ｔ１３（Ｓ１０３）よりも高くし、熱膨張により胴型部材１３の内径を広げることで密着状態が解除され容易に取り出すことができる。昇温する温度が低すぎると効果が得られにくいが、逆に昇温する温度が高すぎると、次の工程で胴型部材１３の温度を再び加圧工程Ｓ１０３時の温度まで降温させるのに必要な時間が長くなり生産性の観点から好ましくない。好ましい温度は種々の条件によって異なるが、通常、５℃〜５０℃程度の昇温で良好に光学素子１７を取り出すことができる。
【００３６】
Ｓ１０６は胴型部材１３の温度を、加圧工程Ｓ１０３における胴型部材１３の温度Ｔ１３（Ｓ１０３）まで降温する工程である。降温が完了して本工程が終了した後、再びガラス素材供給工程Ｓ１０２から本工程Ｓ１０６を繰り返すことで、連続的に光学素子１７を製造することができる。
【００３７】
なお、本発明は、Ｓ１０１〜Ｓ１０６の工程以外に他の工程を含んでいても良い。例えば、加圧工程Ｓ１０３の後に、光学素子の検査工程を設けても良いし、取り出し工程Ｓ１０５の後に、成形金型のクリーニング工程を設けても良い。
【００３８】
（実施形態２）
本発明の第２の実施形態である光学素子の製造方法について説明する。図３は、本実施形態で用いる成形金型の断面図であり、加圧工程においてガラス素材を加圧している状態を示している。
【００３９】
本実施形態で用いる成形金型２０は、上型２１の第１転写面２４が平面であること、及び、側面部転写面２６を有する側面部転写部材２３を胴型部材１３の代わりに備えること、とを除いて上記第１の実施形態で用いる成形金型１０と同様である。
【００４０】
上型２１、下型１２、及び側面部転写部材２３は、第１の実施形態と同様に、それぞれヒーター４１と温度センサー４２とを有している。また、上型２１と側面部転写部材２３の材料は、下型１２と同じく炭化タングステンを主成分とする超硬材料からなる。０℃から６００℃における平均線膨張係数は６．２×１０-6／℃である。その他の部材の材料は全て第１の実施形態で用いる成形金型１０と同じである。また、下型１２と側面部転写部材２３の嵌め合い部の寸法は、第１の実施形態における下型１２と胴型部材１３の嵌め合い部の寸法と同じである。
【００４１】
本実施形態においては、上型２１の第１転写面２４が平面であるため、上型２１と下型１２の位置ずれは必ずしも最小限に抑える必要はない。そのため、図３に示すように、加圧工程においても上型２１は側面部転写部材２３に挿入されない構成となっている。
【００４２】
本実施形態において得られる光学素子２７の断面図を図４（ａ）に示す。光学素子２７は、上型２１の第１転写面２４の転写によって得られる第１の光学面５１及び下型１２の第２転写面１５の転写によって得られる第２の光学面５２に加え、側面部転写部材２３の側面部転写面２６の転写によって得られる外周側面部５３を有している。外周側面部５３は、光学素子２５の組み立て基準面として用いることができる。なお、本発明においては、組み立て基準面として用いることができる領域は、光学素子の外周側面部の厚み方向に全域にわたって形成される場合に限られず、図４（ｂ）に示すように、光学素子の外周側面部５５の少なくとも一部に組み立て基準面として用いることができる領域５４が形成されていれば良い。
【００４３】
本実施形態における光学素子の製造方法の工程を図５に示す。胴型部材１３に代えて側面部転写部材２３を用いている以外は、図２に示した第１の実施形態の工程と同じである。ここで、Ｔ１２とあるのは下型１２の温度、Ｔ２３とあるのは側面部転写部材２３の温度である。また、Ｔ２３（Ｓ１０３）とあるのは加圧工程Ｓ１０３における側面部転写部材２３の温度、Ｔ２３（Ｓ１０５）とあるのは取り出し工程Ｓ１０５における側面部転写部材２３の温度である。
【００４４】
本実施形態の場合、加圧工程Ｓ１０３における側面部転写部材２３の温度が下型１２の温度よりも低く設定され、下型１２と側面部転写部材２３とが密着した状態となって位置決めされるため、光学素子１７の外周側面部に形成される組み立て基準面の中心軸と第２の光学面５２の光軸とのずれ量を低減することができる。
【００４５】
また、取り出し工程Ｓ１０５においては、取り出し工程Ｓ１０５における側面部転写部材２３の温度Ｔ２３（Ｓ１０３）を、加圧工程Ｓ１０３における側面部転写部材２３の温度Ｔ２３（Ｓ１０３）よりも高くして、熱膨張により側面部転写部材２３の内径を広げているため、光学素子２７を容易に取り出すことができる。
【００４６】
（実施形態３）
本発明の第３の実施形態である光学素子の製造方法について説明する。図６は、本実施形態で用いる成形金型の断面図であり、加圧工程においてガラス素材を加圧している状態を示している。
【００４７】
本実施形態で用いる成形金型３０は、第１転写部材である下型３２、第２転写部材である上型３１、及び胴型部材３３により構成されている。上型３１は、光学素子３７の第２の光学面を形成するための第２転写面３５を有し、胴型部材３３に挿入されて固定された状態で、図示しないエアシリンダにより下方に移動して光学素子３５を加圧する。下型３２は、光学素子３５の第１の光学面を形成するための第１転写面３４を有し、上型３１に対向して配置されており、胴型部材３３が上型３１と共に下方に移動することで胴型部材３３に挿入される。
【００４８】
第１の実施形態の場合と異なり、胴型部材３３は、光学素子３５の外周側面部を形成するための側面部転写面は有しておらず、成形完了時においても光学素子３５の外周側面部は胴型部材３３とは接触しない。
【００４９】
上型３１、下型３２、及び胴型部材３３は、それぞれヒーター４１と温度センサー４２とを有している。ヒーター４１と温度センサー４２は温度調節装置４３に接続されており、それぞれの部材を独立して温度調節することができる。本実施形態においては、上型３１と下型３２には埋め込み型のカートリッジヒーターを、胴型部材３３には、外側に接触させて使用するシート状のヒーターを用いている。
【００５０】
本実施形態においては、上型３１、下型３２、及び胴型部材３３の材料は、全て炭化珪素を用いている。加圧工程における胴型部材３３の温度を上型３１の温度よりも低く設定して、熱膨張量に差を設けることで上型３１と胴型部材３３とを密着させるため、上型３１と胴型部材３３の材料の線膨張係数を異ならせる必要はなく、同じ材料で構成することができる。用いた炭化珪素の０℃から６００℃における平均線膨張係数は４．６×１０-6／℃である。
【００５１】
上型３１と胴型部材３３の嵌め合い部の寸法は、室温においてセッティングに必要なクリアランスが存在すると共に、加圧工程における温度において熱膨張によって上型３１と胴型部材３３とが密着するように設定する。ここでは、室温（２５℃）において、上型３１の外径を３０ｍｍ、胴型部材３３の内径を３０．００４ｍｍとした。従って、室温（２５℃）においては上型３１と胴型部材３３との間に片側２μｍのクリアランスが存在し、容易にセッティングすることが可能である。
【００５２】
第１の実施形態の場合と同様に熱膨張量を計算すると、上型３１の温度を胴型部材３３の温度よりも１０℃高くする毎にクリアランスが片側約０．７μｍ小さくなることになる。従って、胴型部材１３の温度を下型１２の温度よりも約３０℃以上低くすることでクリアランスが０となり、下型１２と胴型部材１３とを密着させることができる。
【００５３】
一方、下型３２と胴型部材３３との間には、加圧工程において摺動可能な程度のクリアランスが必要である。ここでは、室温（２５℃）において下型３２の外径を直径３９．９９ｍｍ、胴型部材３３の内径を直径４０ｍｍに設定している。下型３２と胴型部材３３とは同一素材で構成されているため、加圧工程における加圧時の温度においてもクリアランス量はほとんど変化しない。そのため、加圧工程におけるクリアランス量は片側で０．００５ｍｍであり、良好に摺動可能であると同時に、上型１１と胴型部材１３の位置ずれを０．００５ｍｍ以下に抑えることができる。
【００５４】
次に、本実施形態における光学素子の製造方法の工程を説明する。図７に、本実施形態における光学素子の製造方法の工程を示す。ここで、Ｔ３１とあるのは上型３１の温度、Ｔ３３とあるのは胴型部材３３の温度である。
【００５５】
ガラス素材供給工程Ｓ２０１は、成形金型にガラス素材を供給する工程である。本実施形態では、予め作製された所定質量及び形状を有するガラス素材を室温状態で供給する。この際、成形金型の温度も室温の状態でガラス素材の供給を行い、次の加熱工程Ｓ２０２において、加圧の際に必要な所定の温度まで加熱しても良いし、予め成形金型を所定の温度にまで加熱した後、ガラス素材を供給しても良い。また、所定温度に加熱する途中の温度でガラス素材を供給して、その後、所定温度まで加熱を行っても良い。
【００５６】
加熱工程Ｓ２０２は、成形金型及びガラス素材を加圧の際に必要な所定の温度まで加熱する工程である。上述のように、ガラス素材供給工程Ｓ２０１と加熱工程Ｓ２０２の順序はこれに限定されるものではない。第１の実施形態の場合と同様に、適切な温度は種々の条件に影響されるため、予め実験的に求めておくことが好ましい。なお、ガラス素材はヒーターに直接は接触していないが、成形金型と接触しており、成形金型から熱を受け取って所定温度まで加熱される。
【００５７】
加圧工程Ｓ２０３は、成形金型でガラス素材を加圧成形する工程である。この加圧工程Ｓ２０３において、胴型部材３３の温度Ｔ３３は上型３１の温度Ｔ３１よりも低く、上型３１と胴型部材３３とが密着した状態にある。この状態で上型３１を図示しないエアシリンダによって下方に駆動し、下型３２を胴型部材３３内で挿入して、上型３１と下型３２とによってガラス素材を所定時間の間、加圧成形する。
【００５８】
このように、加圧工程Ｓ２０３における胴型部材３３の温度Ｔ３３が上型３１の温度Ｔ３１よりも低く設定され、上型３１と胴型部材３３とが密着した状態となって位置決めされるため、胴型部材３３に挿入される上型３１と下型３２の位置ずれを最小限に抑えることができ、光学素子３７の二つの光学面の光軸ずれ量を低減することができる。
【００５９】
Ｓ２０４は、成形金型を冷却する工程である。加圧工程Ｓ２０３で形成された光学素子３７が十分に固化する温度になるまで成形金型を冷却する。
【００６０】
取り出し工程Ｓ２０５は、固化した光学素子３７を成形金型から取り出す工程である。Ｓ２０４で成形金型が冷却された後、上型３１と胴型部材３３を上方に駆動し、下型３２上に残った光学素子３７を吸着装置等によって取り出し、回収する。本工程が終了した後、再び、ガラス素材供給工程Ｓ２０１から本工程Ｓ２０５までを繰り返すことで、連続的に光学素子３７を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１の実施形態で用いる成形金型の断面図
【図２】第１の実施形態における光学素子の製造方法の工程を示す図
【図３】第２の実施形態で用いる成形金型の断面図
【図４】第２の実施形態において得られる光学素子の断面図
【図５】第２の実施形態における光学素子の製造方法の工程を示す図
【図６】第３の実施形態で用いる成形金型の断面図
【図７】第３の実施形態における光学素子の製造方法の工程を示す図
【図８】従来の製造方法で用いられる成形金型の断面図
【符号の説明】
【００６２】
１１、２１、３１  上型
１２、３２  下型
１３、３３  胴型部材
１４、２４、３４  第１転写面
１５、３５  第２転写面
１６、２６  側面部転写面
１７、２７、３７  光学素子
２３  側面部転写部材
４１  ヒーター
４２  温度センサー
４３  温度調節装置
【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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【図７】
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【図８】
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