(57)【要約】【課題】光学面の成形後に離型しやすく光学面の形状の自由度を大きくすることのできる光学素子の製造方法を提供する。【解決手段】筒状の胴型１と、胴型に上方から挿入される上型２と、胴型に下方から挿入される下型３との間で、ガラスからなる光学素材４を加熱すると共に、上型と下型とで光学素材を押圧して光学面を成形するものであって、胴型１は光学素材４よりも線膨張係数が小さい材料によって形成され、上型２と下型３はそれぞれ対向する光学面形成部１０、１１を有し、光学面形成部には表面にニッケル層１２が設けられ、上型２と下型３は光学素材４より線膨張係数が大きく、かつニッケル層１２と略同じ線膨張係数の材料によって形成され、上型２と下型３で光学素材４を押圧して光学面を成形し、少なくとも下型３は冷却時の収縮によって離型させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の胴型と、該胴型に上方から挿入される上型と、前記胴型に下方から挿入される下型との間で、ガラスからなる光学素材を加熱すると共に、前記上型と下型とで前記光学素材を押圧して光学面を成形する光学素子の製造方法において、
前記胴型は前記光学素材よりも線膨張係数が小さい材料によって形成され、前記上型と下型はそれぞれ対向する光学面形成部を有し、該光学面形成部には表面にニッケル層が設けられ、前記上型と下型は前記光学素材より線膨張係数が大きく、かつ前記ニッケル層と略同じ線膨張係数の材料によって形成され、
前記上型と下型で前記光学素材を押圧して光学面を成形し、少なくとも前記下型は冷却時の収縮によって離型させることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記上型に形成される光学面形成部の曲率半径と前記下型に形成される光学面形成部の曲率半径は略同じとされ、
前記上型は冷却前に前記光学素材から予め離型動作させ、前記下型は冷却時の収縮によって離型させ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】
前記上型に形成される光学面形成部の曲率半径は前記下型に形成される光学面形成部の曲率半径より大きく、
前記上型と下型はいずれも冷却時の収縮によって離型させ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材質がガラスからなるレンズ等の光学素子の製造方法に関し、特に胴型と上下型との間でガラスからなる光学素材を加熱し押圧して光学面を形成する光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズやプリズム、あるいは回折格子などの光学素子を製造する方法として従来、ガラスを加熱し、軟化させた上で金型により成形するものが知られている。この方法では、筒状の胴型とそれに挿入される上型及び下型の間に、ガラスからなる光学素材を配置してこれを加熱し、光学素材を軟化させたら上型と下型とで光学素材を押圧し、上型と下型に形成された光学面形成部の形状を光学素材に転写することで、所定の形状を有した光学素子を形成する。
【０００３】
この光学素子の製造方法において、上型及び下型は、一般的には超硬合金のような硬くてかつガラスよりも線膨張係数の小さい材料を用いて形成している。しかし、このような材料においては、研削加工により光学面形成部を形成するために、微細な形状を高精度に形成することが困難であった。このため、光学面形成部の表面にニッケル層などの薄膜をメッキなどの手段で設け、この薄膜に切削加工により微細な加工を施すものが知られている。このような光学素子の製造方法としては、例えば特許文献１に挙げるようなものがある。
【特許文献１】特開平５−２８６７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、切削加工可能なニッケル層などの薄膜は、線膨張係数がガラスよりも大きいため、形状によっては光学素材に光学面を形成した後、冷却時に離型が困難になる場合がある。したがって、光学面の形状に制約が生じることとなっていた。
【０００５】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、光学面の成形後に離型しやすく光学面の形状の自由度を大きくすることのできる光学素子の製造方法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】
上記課題を解決するため、本発明に係る光学素子の製造方法は、筒状の胴型と、該胴型に上方から挿入される上型と、前記胴型に下方から挿入される下型との間で、ガラスからなる光学素材を加熱すると共に、前記上型と下型とで前記光学素材を押圧して光学面を成形する光学素子の製造方法において、
前記胴型は前記光学素材よりも線膨張係数が小さい材料によって形成され、前記上型と下型はそれぞれ対向する光学面形成部を有し、該光学面形成部には表面にニッケル層が設けられ、前記上型と下型は前記光学素材より線膨張係数が大きく、かつ前記ニッケル層と略同じ線膨張係数の材料によって形成され、
前記上型と下型で前記光学素材を押圧して光学面を成形し、少なくとも前記下型は冷却時の収縮によって離型させることを特徴として構成されている。
【０００７】
また、本発明に係る光学素子の製造方法は、前記上型に形成される光学面形成部の曲率半径と前記下型に形成される光学面形成部の曲率半径は略同じとされ、
前記上型は冷却前に前記光学素材から予め離型動作させ、前記下型は冷却時の収縮によって離型させることを特徴として構成されている。
【０００８】
さらに、本発明に係る光学素子の製造方法は、前記上型に形成される光学面形成部の曲率半径は前記下型に形成される光学面形成部の曲率半径より大きく、
前記上型と下型はいずれも冷却時の収縮によって離型させることを特徴として構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る光学素子の製造方法によれば、胴型は光学素材よりも線膨張係数が小さい材料によって形成され、上型と下型はそれぞれ対向する光学面形成部を有し、該光学面形成部には表面にニッケル層が設けられ、上型と下型は光学素材より線膨張係数が大きく、かつニッケル層と略同じ線膨張係数の材料によって形成され、上型と下型で光学素材を押圧して光学面を成形し、少なくとも下型は冷却時の収縮によって離型させることにより、光学面形成部の表面にニッケル層を有していても、冷却時に自然と離型させることができるので、光学面形成部の形状の自由度を高くすることができる。
【００１０】
また、本発明に係る光学素子の製造方法によれば、上型に形成される光学面形成部の曲率半径と下型に形成される光学面形成部の曲率半径は略同じとされ、上型は冷却前に光学素材から予め離型動作させることにより、成形された光学素子が上型のみに密着し下型から離型することを防ぐことができ、したがって、上型のみに密着した場合にその後落下して破損することを防止することができる。
【００１１】
さらに、本発明に係る光学素子の製造方法によれば、上型に形成される光学面形成部の曲率半径は下型に形成される光学面形成部の曲率半径より大きく、上型と下型はいずれも冷却時の収縮によって離型させることにより、成形された光学素子が上型のみに密着し下型から離型することを防ぐことができ、したがって、上型のみに密着した場合にその後落下して破損することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。図１には、第１の実施形態における光学素子の製造工程毎の胴型１と上型２と下型３及び光学素材４の断面図を示している。図１（ａ）は、加熱前の段階を示している。この図に示すように、筒状に形成される胴型１に対しては、上方から上型２が、下方から下型３が、それぞれ挿入され、加熱前の段階において胴型１と上型２及び下型３に囲まれた空間には、厚板状の光学素材４が配置される。
【００１３】
上型２は、光学素材４の上面に形成しようとするレンズの形状に形成された上光学面形成部１０を下面に有している。一方で、下型３は、光学素材４の下面に形成しようとするレンズの形状に形成された下光学面形成部１１を上面に有している。ここで、上光学面形成部１０に形成されたレンズ形状の曲率半径は、下光学面形成部１１に形成されたレンズ形状の曲率半径よりも、大きくなるようにされている。すなわち、上光学面形成部１０は下光学面形成部１１よりも浅い形状を有している。また、上光学面形成部１０と下光学面形成部１１の表面には、それぞれニッケル層１２が形成されており、このニッケル層１２について、切削加工により精密な形状が形成されている。
【００１４】
ここで、胴型１は超硬合金によって形成されており、一方で上型２と下型３はステンレス材によって形成されている。胴型１としてはガラスやニッケルに比べて線膨張係数が小さい超硬合金を用い、一方で上型２及び下型３としては線膨張係数がガラスよりも大きく、ニッケルと略同じ程度のステンレス材を用いる。
【００１５】
これら胴型１と上型２及び下型３の外周側には、図示しないが例えば高周波加熱装置からなる加熱部材が配置されており、この加熱部材によって各部材が加熱され、これに伴い内部に配置された光学素材４が軟化する温度まで加熱される。胴型１と上型２と下型３及び光学素材４が加熱されると、各部材は材料毎の線膨張係数に対応して膨張する。特に、胴型１は線膨張係数が小さいために、ほとんど膨張することがなく、一方で上型２と下型３は線膨張係数が大きいために、大きく膨張する。
【００１６】
図１（ｂ）は、加熱を行って光学素材４が軟化した段階を示している。この図に示すように、加熱されると上型２は空間部側、すなわち下方に延びるように膨張する。図１（ｂ）に示すＡのラインは、図１（ａ）における上型２の下面位置を表し、Ｃのラインは図１（ｂ）における上型２の下面位置を表している。図１（ｂ）のＣのラインは、Ａのラインよりも下方にあって、上型２の上光学面形成部１０は光学素材４により近接した状態となる。
【００１７】
また、下型３も加熱されると空間部側、すなわち上方に延びるように膨張する。図１（ｂ）に示すＢのラインは、図１（ａ）における下型３の上面位置を表し、Ｄのラインは図１（ｂ）における下型３の上面位置を表している。図１（ｂ）のＤのラインは、Ｂのラインよりも上方にあって、下型３の下光学面形成部１１が上方に移動したことを示している。これに伴い、下光学面形成部１１上に載置されている光学素材４も、上方に移動した状態となっている。
【００１８】
加熱を行ったら、次に上型２と下型３で光学素材４を押圧し、成形を行う。図１（ｃ）は成形の段階を示している。この図に示すように、上型２と下型３は、それぞれ近接する方向に移動するように駆動される。これによって光学素材４は胴型１と上型２及び下型３に押圧され、上面には上型２の上光学面形成部１０の形状が、下面には下型３の下光学面形成部１１の形状が、それぞれ転写されることで光学面５ａ、５ｂを有した成形レンズ５が形成される。
【００１９】
成形後は、上型２及び下型３が冷却されて収縮することで、自然と離型がなされる。図１（ｄ）は全体が冷却された段階を示している。全体が冷却されても、線膨張係数の小さい胴型１は、ほとんど変形しない。一方で、上型２と下型３は線膨張係数が大きいために、成形された成形レンズ５から離れる方向に収縮する。したがって、図１（ｄ）に示すように、成形レンズ５は周面が胴型１に固定されたまま、上型２と下型３からは離型した状態となる。
【００２０】
ここで、上型２の上光学面形成部１０と下型３の下光学面形成部１１は、それぞれ凹状に形成されているために、曲率半径が小さいと冷却の過程でニッケル層１２の部分が収縮し、上型２や下型３が成形レンズ５から離れるより先に成形レンズ５に密着し、離型できない場合がある。上型２の上光学面形成部１０と下型３の下光学面形成部１１は、いずれも冷却時に上型２や下型３が成形レンズ５に密着しない程度の曲率半径に形成されているが、上型２の上光学面形成部１０の曲率半径は、下型３の下光学面形成部１１の曲率半径よりも小さいため、上型２は下型３より確実に離型させることができる。これによって、成形レンズ５が下型３からは離型し上型２のみに密着し、その後落下して破損することを防止することができる。仮に、成形レンズ５が上型２からは離型し下型３に密着して離型しない場合には、図示しない治具を用いて成形レンズ５を下型３から取り出す。
【００２１】
このように、上型２及び下型３を表面のニッケル層１２と略同じ線膨張係数を有する材料で形成したことにより、成形後の冷却時に上型２及び下型３が成形レンズ５から離れる方向に収縮させることができるので、上型２及び下型３を超硬合金等の線膨張係数が小さい材料で形成した場合に比べて、より小さい曲率半径を有する曲面や、微細な三角溝を有した回折格子なども形成することができ、光学面の形状の自由度を高くすることができる。
【００２２】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２には、第２の実施形態における光学素子の製造工程毎の胴型１と上型２と下型３及び光学素材４の断面図を示している。図２（ａ）は、加熱前の段階を示している。この図に示すように、第２の実施形態の胴型１と上型２と下型３及び光学素材４は、概ね第１の実施形態と同様の構成からなっている。異なっているのは、上型２に形成された上光学面形成部１０の形状が、下型３の下光学面形成部１１と略同じ曲率半径を有するように形成されている点である。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように胴型１と上型２と下型３及び光学素材４は加熱され、上型２と下型３は互いに近づく方向に膨張すると共に、光学素材４は軟化される。続いて図２（ｃ）に示すように光学素材４は押圧されて成形され、成形レンズ５が形成される。
【００２４】
成形レンズ５が形成されたら、図２（ｄ）に示すように、上型２や下型３が冷却される前に、上型２を駆動し予め成形レンズ５から離型しておく。その後、冷却されるのに伴って、図２（ｅ）に示すように下型３は成形レンズ５から離れる方向に収縮し、離型がなされる。
【００２５】
第２の実施形態では、このように上型２については冷却前に予め離型しておくことにより、上光学面形成部１０の曲率半径が下光学面形成部１１の曲率半径と同程度であっても、成形レンズ５が上型２のみに密着し下型３から離型することを防ぐことができ、したがって、上型２のみに密着した場合にその後落下して破損することを防止することができる。
【００２６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用は本実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。例えば、本実施形態では、成形された光学素子は、両面にレンズを有する成形レンズ５であるが、上光学面形成部１０と下光学面形成部１１の形状によっては、その他回折格子などを形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態における光学素子の製造工程毎の胴型と上型と下型及び光学素材の断面図である。
【図２】第２の実施形態における光学素子の製造工程毎の胴型と上型と下型及び光学素材の断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    胴型
２    上型
３    下型
４    光学素材
５    成形レンズ
１０    上光学面形成部
１１    下光学面形成部
１２    ニッケル層
【図１】
2008156177.tif 000003
【図２】
2008156177.tif 000004