(57)【要約】【課題】製造時の発生ガスによる影響がなく、表面形状が精度良く形成された光学素子とその製造方法を提供する。【解決手段】上型１０と下型１１とでガラス素材１３を型締めすることにより、これら型１０，１１の型面１０ａ，１１ａが転写された光学素子を形成するものであるが、下型１１の平面部１１ｃ及び案内部１１ｂを介して下型１１の型面１１ａから下型１１の外側に連通する溝部１２ａ，１２ｂを形成する。ガラス素材１３から光学素子を成形する場合、このガラス素材１３を加熱して軟化するが、このとき、このガラス素材１３からガスが発生する。そのガスは、型面１１ａとガラス素材１３とによる空間にも放出されるが、ガラス素材１３の型１０，１１による型締めの進行とともに、上記の溝部１２ａ，１２ｂから外部に排出され、ガラス素材１３のプレス加工による光学素子の成形には影響しなくなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望形状の面とその周りのランド部とからなる光学素子において、
該ランド部に、該ランド部の内径側の端から外径側の端まで横切る帯状の凸部を１以上設けたことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
下型と上型との２つの型で素子材料を型締めして請求項１に記載の光学素子を成形する光学素子の製造方法において、
該下型の型面から外部に連通する溝部により、該型締め時に型内のガスを外部に放出す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、例えば、光通信などに用いられる光学レンズなどの光学素子とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ファイバを用いた光通信が広く普及されてきている。かかる光通信には、光源としてレーザダイオードなどが用いられてきており、かかる光源からの出射光を光ファイバに入射させるために、光学レンズが使用されている。この光学レンズは、光源からの光を光ファイバの入射面に集光させるためのものである（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
その記載によると、図３に示すように、レーザダイオード２１と光ファイバ２２の先端部と光学レンズ２３とが組み込まれて光通信用モジュール２０が形成され、この光学レンズ２３はレーザダイオード２１と光ファイバ２２の先端部との間に設けられたレンズ支持部２４によって支持されている。レーザダイオード２１から拡散して出射されるレーザ光は、光学レンズ２３により、光ファイバ２２の先端部の入射口に集光される。
【０００４】
かかる光学レンズ２３は、レーザダイオード２１と光ファイバ２２との結合効率を高めるために、即ち、レーザダイオード２１からの出射光が効率良く光ファイバ２２に入射されるようにするために、非球面レンズを用いている。
【０００５】
このような光通信に用いられる光学レンズとしては、ガラスレンズが用いられるが、その製造方法としては、一例として、熱間プレス加工法が用いられる。これは、金型に光学レンズの素材（ガラスのブランク）をセットし、かかる素材を加熱して軟化させた状態で金型を加圧し、型締め（プレス加工）することにより、金型の面形状をガラス素材に転写するものであり、金型の面形状が転写されてレンズ形状ができ上がると、それを冷却して金型から取り外し、プレス加工が終了する。
【０００６】
ところで、光学レンズのプレス加工による製造方法としては、従来、種々の方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
この特許文献１に記載の方法では、図４（ａ）に示すように、光学レンズの一方の面形状をなす型面３０ａを有する上型３０と光学レンズの他方の面形状をなす型面３１ａを有する下型３１とを用い、これら型面３０ａ，３１ａ間にレンズ素材であるガラス素材３２を配置し、また、下型３１の型面３１ａの周りに環状のホルダ素材３３を配置する。
【０００８】
かかる状態でガラス素材３２を加熱することによって軟化させ、しかる後、上型３０を加圧して下型３１に押し付けることにより、図４（ｂ）に示す状態にする。この状態では、ガラス素材３２が上型３０の型面３０ａ，下型３１の型面３１ａ及びホルダ素材３３によってプレス（型締め）されることになり、これら型面３０ａ，３１ａがガラス素材３２に転写され、かつガラス素材３２がホルダ素材３３の内面に接着する。
【０００９】
このようにしてプレス加工が終了すると、ガラス素材３２などが冷却され、上型３０を上昇させることにより、このガラス素材３２を下型３１から取り外すことができる。この場合、このガラス素材３２にはホルダ素材３３が固着された状態にあり、従って、図４（ｃ）に示すように、ガラス素材３２からなるレンズ部３５にホルダ素材３３からなるホルダ３６が取り付けられた金属ホルダ付きの光学レンズ３４が得られることになる。このホルダ３６の１側面は、光通信での半導体レーザユニットへの搭載時、光軸方向の位置決め基準面として利用できるとしている。
【００１０】
ところで、かかる製造方法によって得られた光学レンズ３４では、衝撃や振動などにより、レンズ部３５からホルダ３６が外れてしまう場合もあり、不安定である。そこで、レンズ部３５とホルダ３６との結合をより安定化するために、ホルダ３６の内面に凸部を設けるようにしたものも提案されている（例えば、特許文２，特許文献３参照）。
【００１１】
しかしながら、このような光学レンズでは、これを製造するに際し、ホルダ素材の内面に凸部を形成しなければならず、非常な手間がかかるものとなる。これを回避する１つの方法として、ホルダ３６を設ける代わりに、図５に示すように、光学レンズ３７として、レンズ部３８の外周にこれと同じ素材のツバ部３９を設けるものである。かかる構成の光学レンズ３４の製造方法としては、例えば、図４に示した製造方法において、ホルダ素材３３を設けないようにすればよい。
【非特許文献１】「電子材料」工業出版2001年11月発行  ｐｐ.70-73
【特許文献１】特許第２７９３４３３号公報
【特許文献２】特開平３ー１６７５１４号公報
【特許文献３】特許第２９０７０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図７はプレス加工による光学レンズ製造プロセスの一例を示す。
【００１３】
同図において、プリフォーム（ガラス素材）の供給後、加熱を行なう前に、系の真空引き（１回目）、Ｎ2置換を行なう。これは、加熱時の型の酸化などを防ぐためである。次に、加熱，均熱後、再び真空引きし（２回目）、その後、プレスを行なう。プレス後、除令、急冷し、光学レンズが完成する。
【００１４】
ところで、光学レンズには、用途や目的に合わせて様々な形状のレンズが用いられている。例えば、光学ベンチのＶ溝にレンズを設置する場合、レンズのＶ溝へのすわりをよくする目的で、非常に肉厚のレンズが要求される場合もある。上記プレス加工による製造方法では、このような厚肉の光学レンズを作製する場合、下記の問題が生じる。
【００１５】
即ち、このような厚肉の光学レンズを作成する場合には、当然のことながら、必要とするガラス素材の量も多くなる。このため、かかる光学レンズを図４に示すような方法で製造する場合には、図６（ａ）に示すように、ガラス素材３２を下型３１上に置いたとき、このガラス素材３２が下型３１の内部、即ち、型面３１ａを塞いでしまう。このような状態で、図６（ｂ）に示すように、上型３０によってガラス素材３２のプレス加工が行なわれると、下型３１の内部に２回目の真空引きで抜け切れなかったガス（Ｎ2など）があるので、最終的には、下型３１の型面３１ａがガラス素材３２に精度良く転写できなくなる。
【００１６】
この問題を解決する方法としては、例えば、多段階プレス法を用いることも可能である。即ち、プレス工程で加圧、減圧を繰り返し、多段階に分けて徐々にプレスしていくことにより、下型３１の内部のガスを抜きながら、型の転写を行なう方法である。
【００１７】
しかし、上記方法では、成形１サイクル当たりの時間が非常に長くなり、結果としてコスト高になるため、有用な方法とは言えない。
【００１８】
本発明の目的は、かかる問題を解消し、表面形状が精度良く形成された光学素子とそ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】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明は、所望形状の面とその周りのランド部とからなる光学素子であって、ランド部に、このランド部の内径側の端から外径側の端まで横切る帯状の凸部を１以上設けたものである。
【００２０】
また、本発明は、下型と上型との２つの型で素子材料を型締めして上記の光学素子を成形する光学素子の製造方法であって、下型の型面から外部に連通する溝部により、型締め時に型内のガスを外部に放出するものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明による光学素子によれば、高精度の面形状とすることができるし、ランド部に形成された凸部を、装置への取り付けの際の取付向きの目印とすることができ、装置への取付作業を簡略化する。
【００２２】
また、本発明による光学素子の製造方法によると、型による素材の型締め時に発生するガスを外部に放出することを可能にするものであるから、かかるガスに影響されることなく、光学素子の成形が可能となり、高精度の面形状を有する光学素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面により説明する。
【００２４】
図１は本発明による光学素子の一実施形態を示す図であって、同図（ａ）はその斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）を矢印Ａ方向から見た側面図であり、１はこの実施形態の光学素子（ここでは、光学レンズとする）、２はレンズ部、３はコバ部、４はコバ部３の端面であるランド部、５ａ，５ｂは凸部である。
【００２５】
同図（ａ），（ｂ）において、光学素子、即ち、光学レンズ１は、レンズ部２と、その周りにレンズ部２と一体に形成されたコバ部３とから構成されており、このコバ部３の端面であるランド部４の少なくとも一方に、レンズ部２側である内径側から外径側までのこのランド部４全体を横切るようにして、帯状の凸部５ａ，５ｂが形成されている。これら凸部５ａ，５ｂは、ここでは、レンズ部２の中心軸に向かい、従って、かかる中心軸を横切る同一の直線上にあるものとするが、必ずしもこれに限定されるものではなく、ランド部４全体を横切るものであれば、１個であってもよいし、また、２個以上がランド部４の適宜の位置に設けられていてもよい。
【００２６】
このように、コバ部３の一方のランド部４に凸部５ａ，５ｂを設けることにより、これに凸部５ａ，５ｂを光学レンズ１のレンズ面の向きの目印として用いることができる。例えば、図３に示したような光通信用のモジュール２０に使用されるレンズ２３としては、レーザダイオード２１から出射されるレーザビームの断面形状（スポット形状）が楕円形状をなしているため、これを断面が円形状のレーザビームに変換して光ファイバ２２に供給することも必要となり、このため、レンズ面の半径方向のｘ，ｙ軸において、夫々の曲率が異なる、もしくは夫々の曲率方向も異なるようなトーリックレンズが用いられる。このような非軸対称レンズは、それをモジュール２０に設置する場合には、このレンズ２３のレンズ面の向きを正しく設定することが必要となる。図１に示した光学レンズ１をこのモジュール２０のレンズ２３として用いる場合には、かかる凸部５ａ，５ｂをそのレンズ面の向きを決める目印として利用することができるものであり、モジュール２０などの光学レンズのレンズ面の向きを考慮することが必要な装置への光学レンズの取付作業がより簡単になる。
【００２７】
図２は本発明による光学素子の製造方法の一実施形態の説明のための図であって、同図（ａ）は製造装置の要部の断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）での下型の上面図であり、１０は上型、１０ａはその型面、１１は下型、１１ａはその型面、１１ｂは案内部、１１ｃは平面部、１２ａ，１２ｂは溝部、１３はガラス素材である。
【００２８】
同図（ａ），（ｂ）において、下型１１の上面には、その外径部に円筒状の案内部１１ｂが設けられており、加熱されたガラス素材１３をプレス加工（型締め）するときには、上型１０が、加圧されることにより、この案内部１１ｂで案内されて下型１１側に移動する。これにより、ガラス素材１３が上型１０と下型１１とで型締めされ、ガラス素材１３の一方側に上型１０の型面１０ａとその周りの平坦面とが転写され、また、ガラス素材１３の他方側に下型１１の型面１１ａとその周りの平面部１１ｃの面とが転写される。
【００２９】
ここで、下型１１には、型面１１ａの縁から平坦部１１ｃを通り、案内部１１ｂを貫いて下型１１の側面に連通する２つの帯状の溝部１２ａ，１２ｂが形成されており、下型１１の上面にガラス素材１３が載置され、上型１０による型締めが行なわれても、型面１１ａがこれら溝部１２ａ，１２ｂを通して下型１１の外側と連通するようにしている。これにより、上記２回目の真空引き工程後において、このガラス素材１３と型面１１ａとで形成される空間内にガス（Ｎ2など）が残されてしまった場合に、これら溝部１２ａ，１２ｂがこのガスの通路となる。
【００３０】
そこで、上型１０によるガラス素材１３のプレス加工が開始すると、ガラス素材１３が下型１１の型面１１ａ側に押されることにより、このガラス素材１３と型面１１ａとの間の空間に存在するガスはこの溝部１２ａ，１２ｂを通って外部に放出されることになる。これにより、ガラス素材１３の型締めが精度良く行なわれることになり、型面１０ａ，１１ａが高精度で転写された光学レンズが得られることになる。
【００３１】
図１に示す光学レンズ１は、このようにして形成されたものであって、そのレンズ部２のレンズ面が上型１０の型面１０ａ，下型１１の型面１１ａの転写によって形成されたものであり、コバ部３は上型１０での型面１０ａの周囲の平坦部と下型１１での平面部１１ｃ，案内部１１ｂとで形成されたものであって、このコバ部３の両端部のランド部４は上型１０での平坦部と下型１１での平面部１１ｃが転写されたものである。
【００３２】
そして、ガラス素材１３の型締め（プレス加工）の終わりでは、下型１１の溝部１２ａ，１２ｂにもガラス素材１３が進入するから、これにより、光学レンズ１のコバ部３での一方のランド部４には、上記の凸部５ａ，５ｂが形成されることになる。
【００３３】
このようにして、この製造方法の実施形態では、下型１１に設けた溝部１２ａ，１２ｂにより、ガスを外部に排出することができるから、かかるガスに影響されることなく、光学レンズ１の成形が可能となり、高精度の面形状を有する光学レンズを得ることができる。
【００３４】
なお、成形された光学レンズ１（図１）のレンズ部２のレンズ面は、上型１０の型面１０ａや下型１１の型面１１ａの形状が転写されたものであるから、これら型面１０ａ，１１ａの形状を適宜設定することにより、光学レンズ１としては、軸対称レンズとすることもできるし、非軸対称レンズとすることもでき、また、両側のレンズ面の形状を同じにすることもできるし、異なるようにすることもできる。
【００３５】
ここで、この製造方法の実施形態では、図１に示す光学レンズ１を製造するものとして説明したが、この光学レンズのランド部４での上記のような凸部の形成の仕方によっては、下型１１での溝部も、これに応じて１個または２個以上設けることになることはいうまでもない。
【００３６】
また、下型１１に上型１０を案内する案内部１１ｂを設けたが、かかる案内部１１ｂの代わりに、下型１１，上型１０の外側に筒状の案内部を設けるなど、他の手段でもって移動する上型を（下型１１が移動する場合には、この下型１１を、あるいはまた、両型１０，１１が移動する場合には、これらを）案内するようにしてもよい。
【００３７】
なお、以上の実施形態では、光学素子を光学レンズとしたが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、高精度の面形状を必要とする他の光学素子にも適用可能であることはいうまでもない。
【００３８】
また、本発明は、光通信用の光学素子ばかりでなく、光学記録再生装置の対物レンズなどの他の装置の光学素子にも適用可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による光学素子の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明による光学素子の製造方法の一実施形態の説明のための図である。
【図３】光通信用モジュールの一従来例を示す構成図である。
【図４】光学レンズのプレス加工による製造方法の一従来例を示す工程図である。
【図５】図４に示した製造方法による光学レンズの他の例を示す図である。
【図６】図４に示した製造方法の問題点を説明した図である。
【図７】プレス加工による光学レンズ製造プロセスの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  光学素子
２  レンズ部
３  コバ部
４  ランド部
５ａ，５ｂ  凸部
１０  上型
１０ａ  型面
１１  下型
１１ａ  型面
１１ｂ  案内部
１１ｃ  平面部
１２ａ，１２ｂ  溝部
１３  ガラス素材
【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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