(57)【要約】      （修正有）【課題】ガラス材料で構成された成形型における素子成形面の歪み量や交換時期を容易に特定できるようにする。【解決手段】ガラス材料５１を軟化温度近傍まで加熱し、加熱したガラス材料５１を、所定形状の成形面を有するマザー型４６を用いてプレス成形することにより、ガラス材料５１の一端にマザー型４６の成形面を転写させて素子成形面を形成する。次に、ガラス材料５１の他端に、素子成形面における残存歪み量に基づく屈折率の変化を計測するためのプリズム部を形成し、ガラス材料５１全体を所定の温度条件及び冷却速度条件で焼鈍することにより、ガラス材料５１の素子成形面の残存歪み量を低減する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ素材をプレスして光学素子を成形するための光学素子成形型であって、
ガラス材料で構成され、前記レンズ素材をプレス成形するための素子成形面を有し、且つ該素子成形面における残存歪み量に基づく屈折率の変化を計測するためのプリズム部が形成された基材を備えたことを特徴とする光学素子成形型。
【請求項２】
請求項１において、
前記素子成形面は、前記基材の一端に形成され、
前記プリズム部は、前記基材の他端に形成された第１平面と、該第１平面に直交して形成された第２平面とで構成されていることを特徴とする光学素子成形型。
【請求項３】
レンズ素材をプレスして光学素子を成形するための光学素子成形型の製造方法であって、
ガラス材料で構成された基材を軟化温度近傍まで加熱する手順と、
前記加熱した基材を、所定形状の成形面を有するマザー型を用いてプレス成形することにより、該基材の一端に該マザー型の成形面を転写させて素子成形面を形成する手順と、
前記基材の他端に、前記素子成形面における残存歪み量に基づく屈折率の変化を計測するためのプリズム部を形成する手順と、
前記基材全体を所定の温度条件及び冷却速度条件で焼鈍することにより、該基材の素子成形面の残存歪みを低減する手順とを備えたことを特徴とする光学素子成形型の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記素子成形面における残存歪み量を、前記レンズ素材をプレス成形するときの成形温度まで前記光学素子成形型を加熱しても該素子成形面が形状変化しないような歪み量まで低減させるように、前記所定の温度条件及び冷却速度条件を設定することを特徴とする光学素子成形型の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の光学素子成形型を用いて光学素子を成形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、光学素子成形型及びその製造方法、並びにこれを用いた光学素子の製造方法に関し、特に、ガラス材料で構成された基材を成形型として用いる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、各種光学機器に使用されるガラスレンズを成形する方法として、精密ガラス成形法が知られている。この精密ガラス成形法では、まず、ガラスレンズを形成するための光学素子成形型（以下、成形型と称す）が形成される。成形型の一端には、光学素子のレンズ面の形状とは反対の形状を有する素子成形面が形成される。そして、レンズ素材を軟化温度近傍まで加熱して、成形型を用いてプレス成形する。
【０００３】
このような精密ガラス成形法に用いられる成形型としては、従来より耐熱性に優れたセラミックスや金属材料が用いられているが、高度な加工技術や高価な加工設備を用いて各々個別に作製するために、サブミクロンオーダでは各々に形状バラツキを生じやすく、且つコストがかかるという問題がある。
【０００４】
そのため、近年では、成形型をガラス材料で構成し、成形型自身を精密プレス成形法により製造する方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開昭６２−２２６８２５号公報
【特許文献２】特開平２−１０２１３６号公報
【特許文献３】特許第１７５６２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、ガラス材料を用いて熱間押圧成形により成形型を製造すると、成形型の成形時に加わる温度や圧力によって内部応力が生じ、これに伴って成形型の素子成形面には熱歪みが残存する。
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１〜３には、ガラス材料で構成された成形型の素子成形面に残存する熱歪みが光学素子の成形に与える悪影響については記載されていない。以下、この点について説明する。
【０００７】
すなわち、ガラス材料で構成された成形型により光学素子を成形する場合、成形型のガラス材料のガラス転移点よりも低い温度で行うこととなり、その結果、成形型は焼鈍処理が施された状態となる。そのため、素子成形面に残存する熱歪みは、光学素子の成形を繰り返すことにより徐々に開放されてしまい、成形型には体積収縮が生じる傾向がある。
【０００８】
このような体積収縮が生じると、素子成形面の形状が変形するため、成形される光学素子の形状も変化してしまい、その結果、レンズ性能にバラツキが生じることとなる。
【０００９】
さらに、成形型における体積収縮の発生は、成形型本体の破損を招いたり、成形型本体と融着防止膜との界面に生じる応力によって融着防止膜が剥離する等、成形型の寿命が短くなるという問題がある。
【００１０】
ここで、一定の性能を有する光学素子を安定的に製造するために、素子成形面に歪みの開放が生じる前に成形型の交換を行うことが考えられるが、素子成形面に残存する歪み量は、成形型の製造ロットによって異なっていることから、成形型の交換時期の特定は困難である。さらに、成形型の寿命が短いということは、製造する光学素子の製品コストの高騰にも繋がる。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ガラス材料で構成された成形型における素子成形面の歪み量や交換時期を容易に特定できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち、本発明の光学素子成形型は、ガラス材料で構成され、レンズ素材をプレス成形するための素子成形面を有し、且つ素子成形面における残存歪み量に基づく屈折率の変化を計測するためのプリズム部が形成された基材を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の光学素子成形型の製造方法は、ガラス材料で構成された基材を軟化温度近傍まで加熱する手順と、加熱した基材を、所定形状の成形面を有するマザー型を用いてプレス成形することにより、基材の一端にマザー型の成形面を転写させて素子成形面を形成する手順と、基材の他端に、素子成形面における残存歪み量に基づく屈折率の変化を計測するためのプリズム部を形成する手順と、基材全体を所定の温度条件及び冷却速度条件で焼鈍することにより、基材の素子成形面の残存歪みを低減する手順とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の光学素子は、上述した本発明の光学素子成形型を用いて成形することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、基材の一部に、素子成形面における残存歪み量に基づく屈折率の変化を計測するためのプリズム部を形成したから、プリズム部において基材の屈折率を計測評価することで、素子成形面の形状精度を確認することができ、成形型の交換時期の特定が容易となる。
【００１６】
また、素子成形面における残存歪み量を、レンズ素材のプレス成形時の成形温度まで成形型を加熱しても素子成形面が形状変化しないような歪み量まで低減させたから、成形型の体積収縮が生じにくくなり、素子形状のバラツキや成形型自身の破損や膜剥離が生じることを抑制する上で有利となる。
【００１７】
また、屈折率を計測した結果、レンズ成形の回数に応じて体積収縮が大きくなり素子性能の閾値を超えていることが確認された場合でも、再度、焼鈍処理を行って最適な冷却速度を選択して屈折率を調整するようにすれば、素子成形面の形状精度を修正することができ、成形型の再利用が可能となる。これにより、成形型の長寿命化を図るとともに、均一な性能を有する光学素子を安定的に製造できる信頼性の高い光学素子成形型を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
【００１９】
−光学素子成形型について−
図１は、本発明の実施形態に係る光学素子成形型（以下、成形型と称す）の構成を示す断面図である。図１に示すように、成形型１は、基材２と、中間接着膜３と、融着防止膜４とを備えている。
【００２０】
前記基材２は、成形型１の型本体をなすものであり、円柱状のガラス材料で構成されている。基材２の上端面には、素子成形しようとする光学素子（以下、レンズと称す）の凸部の転写面となる凹部が形成されており、この凹部は、光学機能面としての機能と、レンズを押圧成形するための素子成形面５としての機能とを有している。
【００２１】
前記融着防止膜４は、素子成形を行う際にレンズ素材が基材２に融着することを防止するためのものであり、接着性を高めるための中間接着膜３を介して前記基材２の素子成形面に形成されている。
【００２２】
図２は、本実施形態に係る成形型の構成を示す斜視図である。図２に示すように、前記基材２の下端部には、素子成形面を含む成形型１全体の歪み量に基づいて変化する基材２の屈折率を測定するためのプリズム部８が形成されている。具体的に、プリズム部８は、基材２の下端面を第１平面６とし、第１平面６に直交する第２平面７とで構成されており、屈折率計を用いて基材２の屈折率を測定することにより、成形型１の歪み量が測定評価できるようになっている。
【００２３】
すなわち、屈折率はガラスの密度に依存し、その密度はガラス内部の歪み量（熱応力）と相関しているため、屈折率の数値が大きいほどガラス密度が高く、基材２に残存する熱歪み（熱応力）が少ないと評価することができる。一方、屈折率の数値が小さいほどガラス密度が低く、基材２に残存する熱歪みが大きいと評価することができる。
【００２４】
図３は、本実施形態に係る押圧成形装置の構成を示す断面図である。なお、図３では、押圧成形装置によりガラス材料を押圧成形している途中の状態を示しているものとする。
【００２５】
図３に示すように、押圧成形装置４０は、基台４１と、下加熱部材４２と、ヒーター４３，４８と、成形型組５５と、上加熱部材４７と、フランジ４９と、駆動軸５０とを備えている。この押圧成形装置４０において、駆動軸５０を除く全ての構成部材は、不活性雰囲気を維持するための図示しないチャンバーによって区画されている。
【００２６】
前記押圧成形装置４０のベースとなる基台４１の上には、下加熱部材４２が設けられている。下加熱部材４２には、複数のヒーター４３が埋設されており、下加熱部材４２は、そのヒーター４３によって温度調節可能に構成されている。
【００２７】
前記下加熱部材４２の上には、成形型組５５が設置されている。成形型組５５の上には上加熱部材４７が配置されている。上加熱部材４７には、複数のヒーター４８が埋設されている。
【００２８】
そして、この上加熱部材４７と下加熱部材４２とによって、上加熱部材４７と下加熱部材４２との間に配設された成形型組５５の温度を調節することができる。
【００２９】
ここで、下加熱部材４２及び上加熱部材４７には、温度検知や温度制御のための図示しない熱電対がそれぞれ設けられている。
【００３０】
さらに、上加熱部材４７の上には、駆動軸５０に連結されたフランジ４９が配置されている。駆動軸５０は図示しないプレス器に接続されており、そのプレス器を駆動することによって、フランジ４９を介して成形型組５５（詳細には、マザー型４６）に圧力を印加できる構成となっている。
【００３１】
前記成形型組５５は、平面型４４と、胴型４５と、マザー型４６とで構成されている。平面型４４は円柱状に形成されており、上面が平坦な成形面が形成されている。マザー型４６は、平面型４４に対向配置されており、下面が凸状の成形面が形成されており、且つ平面型４４の外径と略同一の外径を有する円柱状に形成されている。
【００３２】
前記胴型４５は、円筒状に形成され、平面型４４及びマザー型４６が摺動自在に挿入可能なように、その内径が平面型４４及びマザー型４６の外径と略同一に形成されている。
【００３３】
なお、平面型４４、胴型４５、及びマザー型４６は、例えば、タングステンカーバイドを主成分とする超硬合金やステンレス等によって形成することができる。また、マザー型４６の成形面には、ガラス材料５１の融着を抑制する離型膜（例えば、白金等の貴金属膜）がスパッタリングにより成膜されている。
【００３４】
前記平面型４４とマザー型４６との間には、ガラス材料５１が配置されている。ここで、ガラス材料５１は、円柱形状であり、その両端面は鏡面状に加工処理が施されている。
【００３５】
以上のように構成された押圧成形装置４０では、ヒーター４３，４８によってガラス材料５１が加熱されて軟化した状態になると、駆動軸５０によってマザー型４６が下降し、ガラス材料５１の端面は押圧力Ｆで押圧される。これにより、ガラス材料５１の上端面には、光学機能面としての凹部である素子成形面５が形成される。
【００３６】
具体的には、不活性ガス雰囲気中において、ガラス材料５１の温度が７８０℃になるまで加熱した後、１３００Ｎの押圧力Ｆで押圧成形を行うことにより、ガラス材料５１に素子成形面５が形成される。不活性ガスとしては、窒素やアルゴン等を利用することができ、特に窒素が好適に利用できる。
【００３７】
図４は、本実施形態に係る成形型の製造方法を示すフローチャート図である。図４に示すように、まず、ステップＳ１で、ガラス材料で構成された基材２を加熱して軟化させ、所望の形状の素子成形面を有するマザー型を用いて押圧成形することにより、基材２にマザー型の素子成形面を転写させて素子成形面５を形成する。ステップＳ１での処理が終了すると、続くステップＳ２に進む。
【００３８】
なお、本実施形態では、基材２として、ガラス転移点６９０℃、屈伏点７２５℃、及び熱膨張係数６４×１０-7／℃（１００〜３００℃）である硼珪酸バリウム系の組成を有するガラス材料からなる基材２を用いることとし、図３に示す押圧成形装置４０を用いて押圧成形を行うものとする。
【００３９】
ステップＳ２では、基材２を所定の温度条件で冷却処理する。具体的には、まず、マザー型４６による加圧を継続した状態で、ガラス材料５１を６００℃まで５．７℃／分の速度で冷却する。そして、ガラス材料５１が６００℃に達した時点で徐圧することにより、ガラス材料５１を室温まで放冷する。ステップＳ２での処理が終了すると、続くステップＳ３に進む。
【００４０】
ステップＳ３では、プリズム部８（図２参照）を形成する。具体的には、プリズム部８を構成する素子成形面５に対向する第１平面６と、該第１平面６に直交する第２平面７とを、ダイヤモンド砥石による研削加工で形成する。ステップＳ３での処理が終了すると、続くステップＳ４に進む。
【００４１】
ステップＳ４では、基材２に対して焼鈍処理を行う。具体的には、ステップＳ２の処理において室温まで冷却した基材２を、まず、大気中で６５０℃乃至６７０℃の温度に加熱し、８時間保持する。そして、２．５℃／分の速度の冷却条件で冷却する。
【００４２】
このように、基材２に素子成形面５を形成した後に、プリズム部８の形成と焼鈍処理を施すことで、素子成形面５における熱歪みや、プリズム部８を形成したときの加工歪み等の残存歪みが積極的に開放される。
【００４３】
ここで、焼鈍処理を行う際の温度条件及び冷却速度条件は、基材２の素子成形面５における残存歪み量を、レンズ材料をプレス成形するときの成形温度まで成形型１を加熱しても残存歪みが開放されないような歪み量まで低減させるように設定される。
【００４４】
具体的に、温度条件は、基材２を構成するガラス材料の光学特性の変化や基材２の形状変化を考慮すると、ガラス材料のガラス転移点以下の温度であることが好ましい。また、成形型１を成形した後の素子成形面５における歪みの開放を考慮すると、焼鈍温度は、レンズ材料の屈伏点以上の温度範囲であることがより好ましい。また、成形しようとするレンズ材料がガラス材料である場合には、レンズ成形時にかかる温度条件を考慮すると、焼鈍処理における焼鈍温度を、レンズ材料のガラス転移点以上とすることが好ましい。
【００４５】
一方、冷却速度条件は、素子成形面５に残存する熱歪みを必要以上に少なくすることなく、換言すれば必要以上に屈折率を高める必要性はなく、生産性が損なわれることのない程度の条件に設定するとともに、レンズ成形時において、成形型１の素子成形面５に形状変化が生じない程度の熱歪みを残す屈折率であることが望ましい。すなわち、所望するレンズの性能が満足される程度の熱歪みが残る屈折率の数値に設定する。
【００４６】
これは、素子成形面５に残存する熱歪みは完全に除去することが望ましいが、このような状態にするためには、冷却速度を非常に遅く設定する必要があり、成形型１の生産性を考慮すると好ましいとはいえないからである。
【００４７】
このように、所定の温度条件及び冷却速度条件で焼鈍処理を行うことにより、所望の熱歪みが残存する素子成形面５を有する基材２が得られる。また、成形型１を複数製造する場合には、全ての成形型１に一定の熱履歴を残すことができる。
【００４８】
次に、ステップＳ５では、素子成形面５に残存する熱歪みに基づく基材２の屈折率の変化をプリズム部８で計測し、その値が最適値となるように焼鈍されているかを確認する。なお、屈折率の計測は、屈折率計を用いてプリズム部８にｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を透過させることにより行った。ステップＳ５での処理が終了すると、続くステップＳ６に進む。
【００４９】
ステップＳ６では、基材２の素子成形面５に中間接着膜３を形成し、続くステップＳ７に進む。ステップＳ７では、中間接着膜３の上に、レンズ材料との融着を防止するための融着防止膜４を形成し、処理を終了する。なお、融着防止膜４は、中間接着膜３の表面に、白金系の離型膜をスパッタリングで成膜することにより形成した。
【００５０】
このように、素子成形面５における残存歪み量を焼鈍処理によって少なくして安定な状態としておき、素子成形面５上に中間接着膜３及び融着防止膜４を成膜することで、各膜の密着力をより高めることができる。したがって、レンズ成形時における成形型１の体積収縮による膜剥離をより一層低減することができ、成形型１の寿命を長くすることができる。
【００５１】
以上のように、本実施形態に係る成形型１の製造方法によれば、素子成形面５が形成された基材２に焼鈍処理を施して、積極的に素子成形面５の残存歪みを開放するとともに、基材２の素子成形面５に所定量の熱歪みを残存させ、その残存歪み量を、成形型１に形成したプリズム部８を用いて計測される屈折率を評価指標とすることで、素子成形面の形状精度を確認することができ、成形型１の交換時期の特定が容易となる。
【００５２】
−実験例−
図４を用いて説明した製造工程により製造した成形型１について、図４に示すステップＳ４での焼鈍処理による熱歪みの影響を調べるために各種の実験を行った。まず、焼鈍処理前後の素子成形面５の形状変化を調べるために、以下のような実験を行った。
【００５３】
図５〜図７は、焼鈍処理前後の素子成形面５の形状を３次元計測した結果を示すグラフである。図５は焼鈍前の測定結果を示すグラフである。図６は６５０℃で焼鈍したときの焼鈍後の測定結果を示すグラフである。図７は６７０℃で焼鈍したときの焼鈍後の測定結果を示すグラフである。
【００５４】
また、図５（ａ）、図６（ａ）、図７（ａ）は、それぞれ素子成形面の中心断面形状（フィギア）を示し、図５（ｂ）、図６（ｂ）、図７（ｂ）は、それぞれ素子成形面の全体形状のうねり精度（アキュラシ）を示す。
【００５５】
なお、図５〜図７の各グラフにおいて、縦軸は一枡が０．１μｍで光学設計値からの偏差量を示し、横軸は一枡が０．６ｍｍで素子成形面の径が約３ｍｍの範囲を示す。
【００５６】
図５（ａ）に示す測定結果と、図６（ａ）及び図７（ａ）に示す測定結果とを比較したところ、焼鈍前後においてフィギアは約０．２μｍ〜０．５５μｍ程度変化していた。
【００５７】
これに対して、図５（ｂ）に示す測定結果と、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示す測定結果とを比較したところ、アキュラシにはさほどの変化が見られなかった。
【００５８】
これらの測定結果により、焼鈍処理による基材２の変化は、単純な相似収縮であることが確認できた。これにより、ステップＳ４における焼鈍処理は、成形型１に影響を与えることはないと考えられる。
【００５９】
なお、ステップＳ６及びステップＳ７での処理を経て製造された成形型１の素子成形面５についても、同様に３次元計測を用いて形状評価したところ、成形型１の素子成形面５は、マザー型４６の成形面の形状からガラス材料の収縮量に相当する量だけ形状偏差を有していたものの、軸対称性は良好で、精度良く成形面の形状が転写されていたことが確認された。
【００６０】
次に、焼鈍処理の処理条件について調べるために、以下のような実験を行った。まず、ステップＳ３でのプリズム部８の形成処理が施された基材２を、６５０℃で８時間保持し、２．５℃／分の冷却速度の条件下で焼鈍した場合と、６７０℃で８時間保持し、２．５℃／分の冷却速度の条件下で焼鈍した場合との２つケースについて実験を行った。
【００６１】
そして、焼鈍処理前後の形状変化を、上述した実験と同様の手法で測定したところ、素子成形面５の形状の変化は大きくなるものの、軸対称性が維持されており、しかも単純収縮であることが確認された。
【００６２】
次に、ステップＳ３でのプリズム部８の形成処理が施された基材２を、基材２を構成するガラス材料のガラス転移点以上の焼鈍温度で焼鈍したところ、素子成形面５の形状に軸対称性の崩れが見られ、成形型１をなさなかった。これにより、焼鈍温度の好適範囲は、基材２を構成するガラス材料のガラス転移点以下であると考えられる。
【００６３】
ここで、焼鈍処理における冷却速度条件は、素子成形面５における残存歪み量を、レンズ素材をプレス成形するときの成形温度まで成形型１を加熱しても素子成形面５が形状変化しないような歪み量まで低減させるように設定される。
【００６４】
以下、素子成形面５に残存する歪み量についての検討を行った。まず、ステップＳ４での焼鈍処理前後における基材２及びその素子成形面５に残存する歪み量を評価するために、屈折率計（波長５８７．６ｎｍ）を用いて、屈折率の測定を行った。
【００６５】
ここで、屈折率はガラスの密度に依存し、その密度はガラス内部の歪み量（熱応力）と相関する。したがって、屈折率の数値が大きいほど密度が高くて熱歪み（熱応力）が少なく、屈折率の数値が小さいほど密度が低く大きな熱歪みが存在することを意味する。
【００６６】
次に、素子成形面５の形状と屈折率との間に相関関係があるか否かの実験を行った。まず、焼鈍処理前の屈折率は、１．５８６２０×１０-5であった。これに対し、６５０℃で焼鈍した後の屈折率は、１．５８７３５×１０-5であり、屈折率の数値が１．１５×１０-8だけ回復していた。また、６７０℃で焼鈍した後の屈折率は、１．５８７６８×１０-5であり、１．４８×１０-8だけ回復していた。  なお、使用した基材２の屈折率は１．５８８１１×１０-5であった。
【００６７】
また、焼鈍処理後の成形型１を用いて後述するレンズ成形を約１０００回行った後の屈折率は、１．５８７９９×１０-5であり、屈折率の数値が、０．３１×１０-8〜０．６４×１０-8だけ変化し、基材２の初期の屈折率の値にほぼ近づくことが確認できた。
【００６８】
この測定結果により、焼鈍処理を行うことで素子成形面５の屈折率の値は大きく（残存する熱歪みは低減）変化したものの、基材２の初期の屈折率の数値よりも小さく（残存する熱歪み完全には除去されてはいない）なることが分かった。
【００６９】
さらに、本実施形態に係る成形型１を用いて、実際に各種のガラス材料をレンズ成形したときの成形型１の屈折率の変化を調べたところ、その変化量は焼鈍後における屈折率値の０．１％以内に包含されることが確認された。すなわち、焼鈍後に素子成形面５に残存する歪み量に基づく屈折率は、レンズ成形後における成形型１の屈折率に近似した値であると言える。
【００７０】
−光学素子について−
次に、上述した方法で製造した成形型１を上型及び下型として用い、精密ガラス成形法によってレンズを製造する方法について説明する。図８は、本実施形態に係るレンズを製造するための押圧成形装置の構成を示す断面図である。
【００７１】
なお、図８に示す押圧成形装置６０の基本的な構成は、成形型１を製造するための押圧成形装置４０と略同様であり、以下、同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
【００７２】
図８に示すように、押圧成形装置６０の成形型組６５は、下型６１と、上型６２と、胴型４５とで構成されている。そして、下型６１と上型６２との間には、レンズ材料６３が配置されている。
【００７３】
具体的に、レンズ材料６３として、硼珪酸系の成分組成に、酸化タングステン（ＷＯ3）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、及び酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）等が含有された光学ガラス材料（屈伏温度：５５９℃、転移温度：５２８℃）を用いている。
【００７４】
以下、本実施形態に係るレンズの製造方法を説明する。まず、図８に示す押圧成形装置６０において、下型６１と上型６２との間にレンズ材料６３を配置した状態で、成形型組６５全体をレンズ材料６３の軟化点近傍、すなわち５８５℃まで加熱し、３分間保持した後、レンズ材料６３を下型６１及び上型６２によって、１５００Ｎの押圧力で押圧成形する。
【００７５】
そして、加熱された成形型組６５全体を室温まで冷却することにより、所定の形状のレンズを成形する。
【００７６】
図９は、成形後のレンズの構成を模式的に示す側面図である。図９に示すように、レンズ７０は、下型６１及び上型６２の素子成形面により転写され且つそれぞれ異なった曲率を有する凸状のレンズ面７１，７２と、２つのレンズ面７１，７２の間に配置されレンズ面７１，７２の外径よりも大きなフランジ部を有する位置決め面７３とが一体成形された構成となっている。
【００７７】
以下、このように成形されたレンズの形状精度について考察する。具体的には、押圧成形装置６０によりレンズ７０を１０００個作成し、そのうちの１００個のレンズ７０について、レンズ面７１，７２の形状を３次元測定機で計測した。
【００７８】
その結果、光学設計値に対して１μｍ前後の形状偏差は生じていたが、軸対称性の崩れはなく、実使用上問題のない形状精度が得られていることが分かった。また、１０００個のレンズ７０を作成しても、ガラス材料にて形成された上型６２及び下型６１には、融着防止膜４の剥離や基材２の破損は見られなかった。
【００７９】
このように、本実施形態に係るレンズの製造方法によれば、均一な性能を有するレンズ７０を押圧成形によって歩留まり良く製造できるため、安価なレンズを市場に供給することができる。
【００８０】
さらに、レンズ成形後の下型６１及び上型６２の素子成形面に残存するリタデーションΓを計測したところ、下型６１及び上型６２のいずれにおいても、リタデーションΓは０．１ｎｍ／ｍｍであった。また、下型６１及び上型６２において、焼鈍後のリタデーションΓを計測したところ、いずれも０．０８ｎｍ／ｍｍであった。
【００８１】
この結果によれば、焼鈍後に下型６１及び上型６２の素子成形面に残存する熱歪みは、レンズ成形によって生じる歪み量以下であることが確認できる。さらに、下型６１及び上型６２の素子成形面に残存する熱歪みは、完全に除去されていなくても良いことが確認できる。
【００８２】
なお、本実施形態では、光学素子としてレンズを例に挙げて説明したが、この形態に限定するものではなく、例えば、ミラー、プリズム、光学フィルタ、及びホログラム素子等にも適用できる。さらに、これらの光学素子を成形するガラス型自身にも適用できる。
【００８３】
また、本実施形態では、レンズ材料としてガラス材料を例に挙げて説明したが、この形態に限定するものではなく、例えば、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用いても構わない。さらに、各種光学素子材料についても同様に、ガラス材料だけでなく、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００８４】
また、本実施形態では、下型６１及び上型６２として上述した成形型１を用いたが、この形態に限定するものではなく、下型６１及び上型６２のうち一方が上述した成形型１であれば、他方の成形型は特に限定されるものではなく、従来公知の成形型等も適用できる。
【００８５】
また、本実施形態では、成形型及びレンズの製造方法について具体例を挙げて説明したが、本発明はこの具体例のみに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上説明したように、本発明は、ガラス材料で構成された成形型における素子成形面の歪み量や交換時期を容易に特定でき、精密ガラス成形法に用いる成形型の長寿命化を図ることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。特に、カメラ付き携帯電話、ビデオカメラ、及びデジタルスチルカメラ等に使用されるレンズ等の各種光学素子の製造に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施形態に係る光学素子成形型の構成を示す断面図である。
【図２】本実施形態に係る光学素子成形型の構成を示す斜視図である。
【図３】本実施形態に係る光学素子成形型を製造するための押圧成形装置の構成を示す断面図である。
【図４】本実施形態に係る光学素子成形型の製造工程を説明するフローチャート図である。
【図５】本実施形態に係る焼鈍処理前の素子成形面の形状を測定したグラフである。
【図６】本実施形態に係る焼鈍処理後の素子成形面の形状を測定したグラフである。
【図７】本実施形態に係る焼鈍処理後の素子成形面の形状を測定したグラフである。
【図８】本実施形態に係る光学素子を製造するための押圧成形装置の構成を示す断面図である。
【図９】本実施形態に係る光学素子の構成を模式的に示す側面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１  成形型
２  基材
５  素子成形面
６  第１平面
７  第２平面
８  プリズム部
４０  押圧成形装置
４１  基台
４２  下加熱部材
４４  平面型
４５  胴型
４６  マザー型
４７  上加熱部材
５１  ガラス材料
６０  押圧成形装置
６３  レンズ材料
７０  レンズ
【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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【図９】
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