(57)【要約】      （修正有）【課題】光学素子材料の外周部分に形状を転写する成形型から光学素子を容易に取り出せる光学素子成形用型セット、及び、光学素子の製造方法を提供する。【解決手段】光学素子材料（ガラス１００）を挟んで対向して配置される第１の成形型（下型１１）及び第２の成形型（上型１２）と、光学素子材料（ガラス１００）の外周部分に形状を転写する第３の成形型（外周成形型１３）と、を備え、第３の成形型（外周成形型１３）は、光学素子材料（ガラス１００）の周方向において複数に分割されている（分割片１３−１，１３−２）。【選択図】図１Ａ
2012144380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子材料を挟んで対向して配置される第１の成形型及び第２の成形型と、
前記光学素子材料の外周部分に形状を転写する第３の成形型と、を備え、
前記第３の成形型は、前記光学素子材料の周方向において複数に分割されている、光学素子成形用型セット。
【請求項２】
前記第３の成形型の位置を規制する位置規制部材を更に備える、請求項１記載の光学素子成形用型セット。
【請求項３】
前記第３の成形型の複数に分割された分割片のそれぞれは、前記第１の成形型の一部において部分的に固定されている、請求項１又は請求項２記載の光学素子成形用型セット。
【請求項４】
前記第３の成形型の線膨張係数は、前記第１の成形型の線膨張係数よりも大きい、請求項３記載の光学素子成形用型セット。
【請求項５】
前記第３の成形型は、前記光学素子材料の外周部分に凹凸形状を転写する凹凸形状の成形面を有し、
前記光学素子材料の中心と、前記分割片の前記第１の成形型に対する固定位置との間において、前記光学素子材料を加圧する際の温度から常温に冷却されるまでの前記光学素子材料と前記分割片の収縮に伴う、該光学素子材料と該分割片の相対的な移動量は、前記第３の成形型の前記成形面の凹凸形状の高低差よりも大きい、請求項３又は請求項４記載の光学素子成形用型セット。
【請求項６】
光学素子材料を加熱する加熱工程と、
前記光学素子材料を挟んで対向して配置される第１の成形型及び第２の成形型と、該光学素子材料の外周部分に形状を転写する第３の成形型とが、該光学素子材料に形状を転写するように、加熱された該光学素子材料を加圧する加圧工程と、
加圧された前記光学素子材料を冷却する冷却工程と、を含み、
前記第３の成形型は、前記光学素子材料の周方向において複数に分割されている、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、光学素子を製造するのに用いられる光学素子成形用型セットと、光学素子を製造する光学素子の製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学素子を製造するのに用いられる型セットとして、光学素子材料の外周部分に凹凸形状を転写する外周成形型を備える型セットが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１の型セットでは、加圧時の温度から常温へ冷える際の光学素子材料であるガラスの収縮量が、外周成形型の凹凸からガラスが抜け出せる量である必要がある。
【０００４】
さもなければ、ガラスの凹凸が外周成形型の凸凹に引っかかり、光学素子であるガラスレンズの取り出しが容易ではなくなる。この場合、常温ではガラスレンズを取り出すのは困難で、外周成形型を加熱し膨張させた状態でガラスレンズを取り出すなどの追加の作業工程が必要となる。
【０００５】
また、ガラスの収縮量が、外周成形型の凹凸からガラスの凹凸が抜けるような収縮量となるような条件でガラスレンズを製造しても、レンズと外周成形型とのクリアランスは小さく、取り出し作業性が悪くなりがちである。
【０００６】
上記特許文献１の型セットは、心取り工程を削減するために光学素子材料の外周部分に凹凸形状を転写している。しかし、上記のような追加の作業工程を入れたり取り出し作業性が悪くなったりすると、心取り工程の削減のメリットは少なくなる。
【０００７】
なお、上記特許文献１の型セットでは、外周成形型の凹凸の高低差を制限している。例えば、凹凸の表面粗さＲｚ，Ｒａを一定値以下にするなどの管理が必要であると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１９６８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１の型セットのように外周成形型の凹凸の高低差を制限しても、光学素子が小径である場合や、光学素子材料の線膨張係数が小さい場合などは、外周成形型から光学素子が抜けにくくなる。
【００１０】
更には、光学素子の外周部分の凹凸は、例えば、撮像光学系において外周部に入射する迷光を散乱させ、迷光の正反射強度を低下させる効果を持ち、フレア・ゴースト対策としても重要な役割を果たすが、外周成形型の凹凸を小さくするという制限があると、光学素子の外周部分の凹凸も小さくなり、フレア・ゴースト対策が果たせなくなる。
また、フレア・ゴースト対策として、迷光防止用の黒色塗料の塗布を光学素子の外周に施すことも合わせて用いられる場合があるが、光学素子の外周の凹凸が小さ過ぎると塗布の作業性が悪くなる。
【００１１】
なお、光学素子材料の外周部分に凹凸形状が転写される場合に特に、凹凸形状によって外周成形型から光学素子を取り出しづらくなるが、光学素子材料の外周部分に凹凸のない曲面形状が転写される場合であっても、外周成形型から光学素子を取り出しづらくなることはある。
【００１２】
本発明の目的は、光学素子材料の外周部分に形状を転写する成形型から光学素子を容易に取り出すことができる光学素子成形用型セットと光学素子の製造方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の光学素子成形用型セットは、光学素子材料を挟んで対向して配置される第１の成形型及び第２の成形型と、上記光学素子材料の外周部分に形状を転写する第３の成形型と、を備え、上記第３の成形型は、上記光学素子材料の周方向において複数に分割されている。
【００１４】
また、上記光学素子成形用型セットにおいて、上記第３の成形型の位置を規制する位置規制部材を更に備える構成としてもよい。
また、上記光学素子成形用型セットにおいて、上記第３の成形型の複数に分割された分割片のそれぞれは、上記第１の成形型の一部において部分的に固定されている構成としてもよい。
【００１５】
また、上記光学素子成形用型セットにおいて、上記第３の成形型の線膨張係数は、上記第１の成形型の線膨張係数よりも大きい構成としてもよい。
また、上記光学素子成形用型セットにおいて、上記第３の成形型は、上記光学素子材料の外周部分に凹凸形状を転写する凹凸形状の成形面を有し、上記光学素子材料の中心と、上記分割片の上記第１の成形型に対する固定位置との間において、上記光学素子材料を加圧する際の温度から常温に冷却されるまでの上記光学素子材料と上記分割片の収縮に伴う、上記光学素子材料と上記分割片の相対的な移動量は、上記第３の成形型の上記成形面の凹凸形状の高低差よりも大きい構成としてもよい。
【００１６】
本発明の光学素子の製造方法は、光学素子材料を加熱する加熱工程と、上記光学素子材料を挟んで対向して配置される第１の成形型及び第２の成形型と、上記光学素子材料の外周部分に形状を転写する第３の成形型とが、上記光学素子材料に形状を転写するように、加熱された上記光学素子材料を加圧する加圧工程と、加圧された上記光学素子材料を冷却する冷却工程と、を含み、上記第３の成形型は、上記光学素子材料の周方向において複数に分割されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光学素子材料の外周部分に形状を転写する成形型から光学素子を容易に取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態に係る加圧工程前の光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態に係る加圧工程中の光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【図２Ａ】本発明の第１実施形態における加圧工程中の外周成形型及び光学素子材料を示す平面図である。
【図２Ｂ】本発明の第１実施形態における加圧工程後の外周成形型（第３の成形型）及びガラス（光学素子材料）を示す平面図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態における加圧工程中の外周成形型及び光学素子材料を示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態における加圧工程後の外周成形型及び光学素子材料を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態の第１変形例に係る加圧工程中の光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態の第２変形例に係る加圧工程中の光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【図６Ａ】本発明の第１実施形態における３つの分割片を説明するための説明図（その１）である。
【図６Ｂ】本発明の第１実施形態における３つの分割片を説明するための説明図（その２）である。
【図６Ｃ】本発明の第１実施形態における３つの分割片を説明するための説明図（その３）である。
【図６Ｄ】本発明の第１実施形態における３つの分割片を説明するための説明図（その４）である。
【図７Ａ】本発明の第１実施形態における２つの分割片を説明するための説明図（その１）である。
【図７Ｂ】本発明の第１実施形態における２つの分割片を説明するための説明図（その２）である。
【図７Ｃ】本発明の第１実施形態における２つの分割片を説明するための説明図（その３）である。
【図７Ｄ】本発明の第１実施形態における２つの分割片を説明するための説明図（その４）である。
【図８Ａ】本発明の第２実施形態に係る加圧工程前の光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【図８Ｂ】本発明の第２実施形態に係る加圧工程中の光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【図９Ａ】本発明の第３実施形態に係る加圧工程前の光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【図９Ｂ】本発明の第３実施形態に係る加圧工程中の光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【図１０Ａ】本発明の第３実施形態における加圧工程中の外周成形型及び光学素子材料を示す平面図である。
【図１０Ｂ】本発明の第３実施形態における加圧工程後の外周成形型（第３の成形型）及びガラス（光学素子材料）を示す平面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態における外周成形型（第３の成形型）及びガラス（光学素子材料）の収縮を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係る、光学素子成形用型セットと光学素子の製造方法とについて、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の第１実施形態に係る加圧工程前及び加圧工程中の光学素子成形用型セット１０を示す断面図である。
【００２１】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、光学素子成形用型セット１０は、第１の成形型の一例である下型１１と、第２の成形型の一例である上型１２と、第３の成形型の一例である外周成形型１３と、位置規制部材の一例であるスリーブ１４と、光学素子材料の一例であるガラス１００を位置決めする位置決めリング１５と、を備える。
【００２２】
下型１１と上型１２とは、例えばボール状のガラス１００を挟んで対向して配置されている。
下型１１の上端中央には、ガラス１００に凸形状を転写する凹形状の成形面１１ａが形成されている。
【００２３】
上型１２の下端中央には、ガラス１００に凹形状を転写する凸形状の成形面１２ａが形成されている。また、上型１２には、上記の成形面１２ａが設けられた細径部１２ｂと、この細径部１２ｂの根元部分に連続し且つこの根元部分よりも太径のベース部１２ｃと、が形成されている。
【００２４】
外周成形型１３は、円筒形状を呈し、下型１１上の成形面１１ａの周囲に配置されている。また、外周成形型１３の内周面には、ガラス１００の外周部分に形状の一例である凹凸形状（粗面を含む）を転写する凹凸形状の成形面１３ａが形成されている。
【００２５】
図２Ａ及び図２Ｂ（加圧工程中及び加圧工程後の外周成形型１３及びガラス１００を示す平面図）並びに図３Ａ及び図３Ｂ（断面図）に示すように、本実施形態では、外周成形型１３は、平面視におけるガラス１００の周方向Ｘにおいて３つ（複数の一例）の分割片１３−１，１３−２，１３−３に分割されている。
【００２６】
スリーブ１４は、円筒形状を呈し、下型１１及び上型１２の外周に配置されている。また、スリーブ１４は、その内周面において外周成形型１３の外周面に当接している。このように、スリーブ１４は、外周成形型１３の位置を、ガラス１００を加圧するときの位置である下型１１上の周縁の位置に規制している。
【００２７】
位置決めリング１５は、上方から上型１２の細径部１２ｂが挿入される貫通孔１５ａが形成された円筒形状（リング状）を呈する。また、位置決めリング１５は、下型１１と上型１２との間に配置され、貫通孔１５ａの下端においてガラス１００を位置決めする。
【００２８】
位置決めリング１５の底面には、ガラス１００に凹凸形状を転写する成形面１５ｂが形成されている。また、位置決めリング１５の上端には、大径のフランジ部１５ｃが形成され、位置決めリング１５は、フランジ部１５ｃの外周面においてスリーブ１４の内周面に摺動可能に当接している。なお、図１Ｂに示すように、位置決めリング１５の外周面のうち下端側の一部は、加圧工程時に外周成形型１３に挿入され、外周成形型１３の内周面に沿って摺動する。
【００２９】
以下、上述の光学素子成形用型セット１０を用いた光学素子の製造方法について説明する。
まず、スリーブ１４内に下型１１及び外周成形型１３が配置された状態で、図示しないロボットがボール状のガラス１００を下型１１の成形面１１ａ上に載置する。また、図示しないロボットは、ガラス１００上に位置決めリング１５を載置する。この位置決めリング１５の貫通孔１５ａの下端によって、ガラス１００の下型１１上での位置が位置決めされる。そして、図示しないロボットは、位置決めリング１５の貫通孔１５ａに細径部１２ｂが挿入されるように、位置決めリング１５の上に上型１２を載置する。
【００３０】
このように下型１１と上型１２との間に配置されたガラス１００は、図示しないヒータ等の加熱手段からの熱伝導によって加熱される（加熱工程）。そして、ガラス１００は、例えばガラス転移温度以上にまで加熱され軟化する。
【００３１】
加熱され軟化したガラス１００は、図示しないシリンダ等の加圧手段によって、下型１１、上型１２及び外周成形型１３がガラス１００に形状を転写するように、図１Ｂに示すように上型１２が下方に押圧されることで加圧される（加圧工程）。本実施形態では、上型１２の細径部１２ｂが位置決めリング１５の貫通孔１５ａを貫通し、上型１２は成形面１２ａにおいてガラス１００を加圧する。
【００３２】
これにより、ガラス１００は、下型１１、上型１２、外周成形型１３及び位置決めリング１５の成形面１１ａ，１２ａ，１３ａ，１５ｂにより形状を転写される。
この後、ガラス１００は、ヒータ等の冷却手段の温度が降下することにより冷却される（冷却工程）。この冷却工程において、ガラス１００及び光学素子成形用型セット１０が収縮するが、外周成形型１３は、３つの分割片１３−１，１３−２，１３−３に分割されているため、外周成形型１３全体として収縮するのではなく、図２Ｂ及び図３Ｂに示すように分割片１３−１，１３−２，１３−３ごとに収縮する。
【００３３】
冷却工程の後、図示しないロボットは、上型１２及び位置決めリング１５をスリーブ１４の中から取り出した後、製造された光学素子を取り出す。
【００３４】
以上説明した第１実施形態では、ガラス（光学素子材料）１００の外周部分に凹凸形状（形状）を転写する外周成形型１３（第３の成形型）は、３つ（複数）の分割片１３−１，１３−２，１３−３に分割されている。そのため、冷却工程完了時点では、光学素子と分割片１３−１，１３−２，１３−３が収縮によって一体となっている場合でも、分割片１３−１，１３−２，１３−３をそれぞれ光学素子より遠ざかる向きに引き離すことで、分割片１３−１，１３−２，１３−３を光学素子から簡単に取り外すことができる。よって、本実施形態によれば、ガラス（光学素子材料）１００の外周部分に形状を転写する外周成形型（第３の成形型）１３から光学素子を容易に取り出すことができる。
【００３５】
また、本実施形態では、スリーブ（位置規制部材）１４は、外周成形型１３の位置を規制する。そのため、外周成形型１３の分割片１３−１，１３−２，１３−３の位置を、例えば、ガラス１００を加圧するときの位置に規制することで、分割片１３−１，１３−２，１３−３の位置ズレを防ぐことができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、外周成形型１３の成形面１３ａが凹凸形状であるため、光学素子に凹凸形状が転写されることで、撮像系にフレア・ゴーストが生じるのを防ぐことができる。また、光学素子に凹凸形状が転写される分、外周成形型１３から光学素子を取り出しづらくなるが、外周成形型１３を複数に分割することで光学素子を容易に取り出すことができる。
【００３７】
しかしながら、図４に示す第１変形例の光学素子成形用型セット１０−１のように、外周成形型１３の成形面１３ａ−１を凹凸のない曲面状としてもよい。このようにしても、外周成形型１３を分割することで、光学素子が外周成形型１３の収縮によって取り出しづらくなるのを防ぐことができる。なお、本変形例では、位置決めリング１５の成形面１５ｂ−１も、凹凸のない平面状になっている。
【００３８】
また、図５に示す第２変形例の光学素子成形用型セット１０−２のように、外周成形型１３の成形面１３ａ−２を２つの凹部（１つ以上の凹部又は凸部）を有する曲面状としてもよい。このようにしても、外周成形型１３を分割することで、光学素子が外周成形型１３の収縮によって取り出しづらくなるのを防ぐことができる。なお、本変形例でも、位置決めリング１５の成形面１５ｂ−２は、凹凸のない平面状になっている。
【００３９】
本発明の実施形態の説明において外周成形型１３は複数の分割片としているが、一つのリングを切断・研磨して複数の分割片を得る方法では、切断時の取り代の影響で外周成形型１３として使う際の外周成形面の真円度が悪くなるので、複数のリングを用意し、切断・研磨することにより分割片を得るのが良い。例えば、外周成形型１３を３つの分割片から構成する場合、２つ又は３つのリングを切断・研磨し３つの分割片を得るのが良い。
【００４０】
外周成形型１３を３つの分割片から構成する場合、１つの分割片が持つ２つの合わせ面の成す角を精度良く、例えば１２０°にする必要がある。
図６Ａに示すように、１つの外周成形型１３を構成する３つの分割片１６−１，１６−２，１６−３を１つのリング１６から得る場合、研磨等によるとり代１６ａが必要となるため、３つの分割片１６−１，１６−２，１６−３からなる外周成形型１３´は、いびつな円形になる。
【００４１】
そのため、図６Ｃに示すように３つのリング１６，１６´，１６´´から３つの分割片１６−１，１６−２，１６−３を得るようにしたり、或いは、図６Ｄに示すように２つのリング１６，１６´から３つの分割片１６−１，１６−２，１６−３を得るようにしたりするとよい。これらの場合、余った部分は、廃棄することになる。
【００４２】
また、外周成形型１３を２つの分割片から構成する場合は、１つの分割片が持つ２つの合わせ面のなす角は、例えば平面（１８０°）になれば良いので、３つの分割片を製造するよりも加工しやすく、コストも安くて済む。
【００４３】
図７Ａに示すように、１つの外周成形型１３を構成する２つの分割片１７−１，１７−２を２つのリング１６から得るようにする場合、図７Ｂに示す研磨皿１８等によって、分割片１７−１，１７−２の両端面を同時に研磨することで、簡単に分割片１７−１，１７−２を得ることができる。
【００４４】
但し、外周成形型１３を２つの分割片から構成し、ガラスに外形粗さを転写する場合は、分割面部分でガラスの引っかかりが生じ、分割片をガラスから引き離すのにわずかに抵抗がかかる。
【００４５】
例えば、図７Ｃ及び図７Ｄに示すように、ガラス１００のうち分割片１７−１，１７−２の引き離し方向と直交する方向に延びる凸部１００ａは分割片１７−１，１７−２から抜けにくいが、分割片１７−１，１７−２の引き離し方向に延びる凸部１００ｂは分割片１７−１，１７−２から抜けやすい。
【００４６】
そのため、コスト・精度と作業性に応じて、外周成形型１３をいくつの分割片とするのか決めるのが良い。
【００４７】
＜第２実施形態＞
図８Ａ及び図８Ｂは、本発明の第２実施形態に係る加圧工程前及び加圧工程中の光学素子成形用型セット２０を示す断面図である。
【００４８】
本実施形態は、加圧工程において上型２２が下方に押圧されることで光学素子材料の一例であるガラス１００を加圧するのではなく、下型２１が上方に押圧されることでガラス１００を加圧する点、及び、このように加圧を行うための構成において上述の第１実施形態と主に相違する。
【００４９】
図８Ａ及び図８Ｂに示すように、光学素子成形用型セット２０は、第１の成形型の一例である上型２２と、第２の成形型の一例である下型２１と、第３の成形型の一例である外周成形型２３と、位置規制部材の一例であるスリーブ２４と、ガラス１００を位置決めする位置決めリング２５と、を備える。
【００５０】
上型２２と下型２１とは、例えばボール状のガラス１００を挟んで対向して配置されている。
上型２２の下端中央には、ガラス１００に凸形状を転写する凹形状の成形面２２ａが形成されている。また、上型２２には、成形面２２ａが設けられたベース部２２ｂと、このベース部２２ｂの上端に位置するフランジ部２２ｃとが形成されている。
【００５１】
下型２１の上端中央には、ガラス１００に凹形状を転写する凸形状の成形面２１ａが形成されている。また、下型２１には、上記の成形面２１ａが設けられた細径部２１ｂと、この細径部２１ｂの根元部分に連続し且つこの根元部分よりも太径のベース部２１ｃと、が形成されている。
【００５２】
外周成形型２３は、円筒形状を呈し、後述する位置決めリング２５のフランジ部２５ｃ上に載置される。また、外周成形型２３の内周面には、ガラス１００の外周部分に凹凸形状（形状の一例）を転写する凹凸形状（粗面を含む）の成形面２３ａが形成されている。なお、成形面２３ａの形状は、上述の第１実施形態と同様に、凹凸形状以外の形状とすることも可能である。
【００５３】
本実施形態においても、外周成形型２３は、ガラス１００の周方向において３つ（複数の一例）の分割片２３−１，２３−２（２つのみ図示）に分割されている。
スリーブ２４は、円筒形状を呈し、上型２２及び下型２１の外周に配置されている。また、スリーブ２４は、上部側の薄肉部２４ａと、下部側の肉厚部２４ｂとを有する。スリーブ２４の外径は高さ方向の位置によらず一定であるため、内径は肉厚部２４ｂの方が小さくなっている。薄肉部２４ａと肉厚部２４ｂとの間には、段差部２４ｃが形成されている。
【００５４】
スリーブ２４の段差部２４ｃには、位置決めリング２５が載置される。そして、位置決めリング２５のフランジ部２５ｃ上には、上述のように外周成形型２３が載置される。スリーブ２４は、その内周面において外周成形型２３の外周面に当接している。このように、スリーブ２４は、外周成形型２３の位置を、ガラス１００を加圧するときの位置である位置決めリング２５のフランジ部２５ｃ上の位置に規制している。
【００５５】
位置決めリング２５は、下方から下型２１の細径部２１ｂが挿入される貫通孔２５ａが形成された円筒形状（リング状）を呈する。また、位置決めリング２５は、上型２２と下型２１との間に配置され、貫通孔２５ａの上端においてガラス１００を位置決めする。
【００５６】
位置決めリング２５の上面には、ガラス１００に凹凸形状を転写する成形面２５ｂが形成されている。また、位置決めリング２５の下端には、大径のフランジ部２５ｃが形成され、位置決めリング２５は、フランジ部２５ｃの外周面においてスリーブ２４の内周面に当接している。
【００５７】
以下、上述の光学素子成形用型セット２０を用いた光学素子の製造方法について説明する。
まず、スリーブ２４内に下型２１、位置決めリング２５及び外周成形型２３が配置された状態で、図示しないロボットがボール状のガラス１００を位置決めリング２５の貫通孔２５ａ上に載置する。この位置決めリング２５の貫通孔２５ａの上端によって、ガラス１００の位置が位置決めされる。
【００５８】
また、図示しないロボットは、スリーブ２４の上端面２４ｄに上型２２を載置する。上型２２及び下型２１とガラス１００は常温時では非接触になるように光学素子成形用型セット２０は設計されている。図８Ｂに示す押圧ピン１０１は、位置決めリング２５の貫通孔２５ａに細径部２１ｂが挿入されてガラス１００に当接する位置まで下型２１を上方に押圧する。なお、押圧ピン１０１は、図示しないシリンダ等の加圧手段に連結され、下型２１を上方に押圧する。
【００５９】
上型２２と下型２１との間に配置されたガラス１００は、図示しないヒータ等の加熱手段からの熱伝導によって加熱される（加熱工程）。そして、ガラス１００は、例えばガラス転移温度以上にまで加熱され軟化する。
【００６０】
加熱軟化したガラス１００は、図８Ｂに示すように押圧ピン１０１によって下型２１が上方に押圧されることで加圧される（加圧工程）。本実施形態では、下型２１の細径部２１ｂが位置決めリング２５の貫通孔２５ａを貫通し、下型２１は成形面２１ａにおいてガラス１００を加圧する。
【００６１】
これにより、ガラス１００は、上型２２、下型２１、外周成形型２３及び位置決めリング２５の成形面２２ａ，２１ａ，２３ａ，２５ｂにより形状を転写される。
この後、ガラス１００は、ヒータ等の冷却手段の温度が降下することにより冷却される（冷却工程）。この冷却工程において、ガラス１００及び光学素子成形用型セット２０が収縮するが、外周成形型２３は、３つの分割片２３−１，２３−２に分割されているため、外周成形型２３全体として収縮するのではなく、分割片２３−１，２３−２ごとに収縮する。
【００６２】
冷却工程の後、図示しないロボットは、上型２２をスリーブ２４の中から取り出した後、製造された光学素子を取り出す。
【００６３】
以上説明した第２実施形態においても、ガラス（光学素子材料）１００の外周部分に凹凸形状（形状）を転写する外周成形型２３（第３の成形型）は、３つ（複数）の分割片２３−１，２３−２に分割されている。そのため、冷却工程完了時点では、光学素子と分割片１３−１，１３−２，１３−３が収縮によって一体となっている場合でも、分割片１３−１，１３−２，１３−３をそれぞれ光学素子より遠ざかる向きに引き離すことで、分割片１３−１，１３−２，１３−３を光学素子から簡単に取り外すことができる。よって、本実施形態によっても、ガラス（光学素子材料）１００の外周部分に形状を転写する外周成形型（第３の成形型）２３から光学素子を容易に取り出すことができる。
【００６４】
また、本実施形態においても、スリーブ（位置規制部材）２４は、外周成形型２３の位置を規制する。そのため、外周成形型２３の分割片２３−１，２３−２の位置を、例えば、ガラス１００を加圧するときの位置に規制することで、分割片２３−１，２３−２の位置ズレを防ぐことができる。
【００６５】
＜第３実施形態＞
図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の第３実施形態に係る加圧工程前及び加圧工程中の光学素子成形用型セット３０を示す断面図である。
本実施形態は、外周成形型３３の分割片３３−１，３３−２，３３−３が固定部の一例である固定ピン３６−１，３６−２，３６−３によって下型３１に固定されている点において上述の第１実施形態と主に相違する。
【００６６】
図９Ａ及び図９Ｂに示すように、光学素子成形用型セット３０は、第１の成形型の一例である下型３１と、第２の成形型の一例である上型３２と、第３の成形型の一例である外周成形型３３と、位置規制部材の一例であるスリーブ３４と、光学素子材料の一例であるガラス１００を位置決めする位置決めリング３５と、を備える。
【００６７】
下型３１と上型３２とは、例えばボール状のガラス１００を挟んで対向して配置されている。
下型３１の上端中央には、ガラス１００に凸形状を転写する凹形状の成形面３１ａが形成されている。
【００６８】
上型３２の下端中央には、ガラス１００に凹形状を転写する凸形状の成形面３２ａが形成されている。また、上型３２には、上記の成形面３２ａが設けられた細径部３２ｂと、この細径部３２ｂの根元部分に連続し且つこの根元部分よりも太径のベース部３２ｃと、が形成されている。
【００６９】
外周成形型３３は、円筒形状を呈し、下型３１上の成形面３１ａの周囲に配置されている。また、外周成形型１３の内周面には、ガラス１００の外周部分に凹凸形状（形状の一例）を転写する凹凸形状（粗面を含む）の成形面３３ａが形成されている。なお、成形面３３ａの形状は、上述の第１実施形態及び第２実施形態と同様に、凹凸形状以外の形状とすることも可能である。
【００７０】
図１０Ａ及び図１０Ｂ（加圧工程中及び加圧工程後の外周成形型３３及びガラス１００を示す平面図）並びに図１１（上側は図１０Ａの断面図、下側は図１０Ｂの断面図）に示すように、本実施形態においても、外周成形型３３は、ガラス１００の周方向において３つ（複数の一例）の分割片３３−１，３３−２，３３−３に分割されている。
【００７１】
分割片３３−１，３３−２，３３−３は、固定部の一例である固定ピン３６−１，３６−２，３６−３によって下型３１に固定されている。各固定ピン３６−１，３６−２，３６−３は、外周成形型３３の周縁近傍に配置されている。このように、各分割片３３−１，３３−２，３３−３は、下型３１の一部に対し、下型３１との対向面の一部において固定されている。なお、分割片３３−１，３３−２，３３−３の線膨張係数は、下型３１の線膨張係数よりも大きいことが望ましい。本実施形態では、図１１に示すように下型３１の収縮量を無視して説明する。
【００７２】
スリーブ３４は、円筒形状を呈し、下型３１及び上型３２の外周に配置されている。また、スリーブ３４は、その内周面において外周成形型３３の外周面に当接している。このように、スリーブ３４は、外周成形型３３の位置を、ガラス１００を加圧するときの位置である下型３１上の周縁の位置に規制している。
【００７３】
位置決めリング３５は、上方から上型３２の細径部３２ｂが挿入される貫通孔３５ａが形成された円筒形状（リング状）を呈する。また、位置決めリング３５は、下型３１と上型３２との間に配置され、貫通孔３５ａの下端においてガラス１００を位置決めする。
【００７４】
位置決めリング３５の底面には、ガラス１００に凹凸形状を転写する成形面３５ｂが形成されている。また、位置決めリング３５の上端には、大径のフランジ部３５ｃが形成され、位置決めリング３５は、フランジ部３５ｃの外周面においてスリーブ３４の内周面に当接している。なお、図９Ｂに示すように、位置決めリング３５の外周面のうち下端側の一部は、加圧工程時に外周成形型３３に挿入され、外周成形型３３の内周面に沿って摺動する。
【００７５】
以下、上述の光学素子成形用型セット３０を用いた光学素子の製造方法について説明する。
まず、スリーブ３４内において下型３１と外周成形型３３とが固定ピン３６−１，３６−２，３６−３により固定された状態で、図示しないロボットがボール状のガラス１００を下型３１の成形面３１ａ上に載置する。また、図示しないロボットは、ガラス１００上に位置決めリング３５を載置する。この位置決めリング３５の貫通孔３５ａの下端によって、ガラス１００の下型３１上での位置が位置決めされる。そして、図示しないロボットは、位置決めリング３５の貫通孔３５ａに細径部３２ｂが挿入されるように、位置決めリング３５の上に上型３２を載置する。
【００７６】
このように下型３１と上型３２との間に配置されたガラス１００は、図示しないヒータ等の加熱手段からの熱伝導によって加熱される（加熱工程）。そして、ガラス１００は、例えばガラス転移温度以上にまで加熱され軟化する。
【００７７】
加熱軟化したガラス１００は、図示しないシリンダ等の加圧手段によって、図９Ｂに示すように上型３２が下方に押圧されることで加圧される（加圧工程）。本実施形態では、上型３２の細径部３２ｂが位置決めリング３５の貫通孔３５ａを貫通し、上型３２は成形面３２ａにおいてガラス１００を加圧する。
【００７８】
これにより、ガラス１００は、下型３１、上型３２、外周成形型３３及び位置決めリング３５の成形面３１ａ，３２ａ，３３ａ，３５ｂにより形状を転写される。
この後、ガラス１００は、ヒータ等の冷却手段の温度が降下することにより冷却される（冷却工程）。この冷却工程において、ガラス１００及び光学素子成形用型セット３０が収縮するが、外周成形型３３は、３つの分割片３３−１，３３−２，３３−３に分割されているため、外周成形型３３全体として収縮するのではなく、図１０Ｂ及び図１１に示すように分割片３３−１，３３−２，３３−３ごとに収縮する。
【００７９】
ここで、図１１に示すように、外周成形型３３（分割片３３−１，３３−２，３３−３）の収縮量をＡ、ガラス１００の半径分の収縮量をＢ、外周成形型３３の成形面３３ａの凹凸深さをＤとする。但し、ここでは、収縮量とは、ガラス１００を加圧する際の温度から常温に冷却されるまでの外周成形型３３やガラス１００の大きさの変化に伴う移動量とする。
【００８０】
外周成形型３３の分割片３３−１，３３−２，３３−３は、固定位置である固定ピン３６−１，３６−２，３６−３を中心に収縮するため、ガラス１００から離れる向きに収縮する。ガラス１００は、その中心Ｏに向けて収縮する。そのため、外周成形型３３とガラス１００とは、互いに離れる向きに収縮し、離型効果が得られる。このように、本実施形態では、３３−１，３３−２，３３−３の収縮量が大きいほど外周成形型３３の離型が容易になる。なお、Ａ＋Ｂ＞Ｄを満たせば、光学素子（ガラス１００）を外周成形型３３から離型させることができる。
【００８１】
ここで、外周成形型３３（分割片３３−１，３３−２，３３−３）の径方向の厚みＲ＝１２［ｍｍ］、光学素子（ガラス１００）の径Ｌ＝６［ｍｍ］、ガラス１００の線膨張係数を１０×１０−６［１／℃］、外周成形型３３の線膨張係数＝５×１０−６［１／℃］、ガラス１００の加圧工程中の温度＝６２０［℃］、上記の外周成形型３３の成形面３３ａの凹凸深さＤ＝０．０１０［ｍｍ］の条件において、光学素子を製造する例について説明する。但し、固定ピン３６−１，３６−２，３６−３は、便宜上、分割片３３−１，３３−２，３３−３の周縁に設けられているものとする。
【００８２】
外径成形型３３の収縮量Ａは、径方向の厚みＲと温度差ΔＴと線膨張係数との積となるため、下記の式（１）で表される。
１２［ｍｍ］×（６２０［℃］−２０［℃］）×５×１０−６［１／℃］＝０．０３６［ｍｍ］・・・式（１）
【００８３】
また、ガラス１００の半径分の収縮量Ｂは、径Ｌと温度差ΔＴと線膨張係数と１／２（半径分）との積となるため、下記の式（２）で表される。
６［ｍｍ］×（６２０［℃］−２０［℃］）×１０×１０−６［１／℃］÷２＝０．０１８［ｍｍ］・・・式（２）
【００８４】
そのため、上記の式（１）及び式（２）により、Ａ＋Ｂは０．０５４［ｍｍ］となり、外周成形型３３の成形面３３ａの凹凸深さＤ＝０．０１０［ｍｍ］より十分に大きい量となり、光学素子（ガラス１００）が外径成形型３３から抜けることができる。
【００８５】
なお、外径成形型３３の材質は、ガラス１００への転写性を重視するなら超鋼材がよいが、線膨張係数が低いため、収縮量を大きくするには外周成形型３３の径方向の厚みＲを大きくする必要がある。
【００８６】
製造上の制約（型サイズの標準化など）などで、外径成形型３３のサイズを小さくする必要がある場合は、線膨張係数の大きいステンレスなどを使用するとよい。
上述の冷却工程の後、図示しないロボットは、上型３２及び位置決めリング３５をスリーブ３４の中から取り出した後、製造された光学素子を取り出す。
【００８７】
以上説明した第３実施形態においても、ガラス（光学素子材料）１００の外周部分に凹凸形状（形状）を転写する外周成形型３３（第３の成形型）は、３つ（複数）の分割片３３−１，３３−２，３３−３に分割されている。そのため、分割された分割片３３−１，３３−２，３３−３ごとに収縮するため、製造された光学素子が外周成形型３３の収縮によって取り出しづらくなるのを防ぐことができる。よって、本実施形態によっても、ガラス（光学素子材料）１００の外周部分に形状を転写する外周成形型（第３の成形型）３３から光学素子を容易に取り出すことができる。
【００８８】
また、本実施形態においても、スリーブ（位置規制部材）３４は、外周成形型３３の位置を規制する。そのため、外周成形型３３の分割片３３−１，３３−２，３３−３の位置を、例えば、ガラス１００を加圧するときの位置に規制することで、分割片３３−１，３３−２，３３−３の位置ズレを防ぐことができる。
【００８９】
また、本実施形態では、外周成形型（第３の成形型）３３の３つ（複数）に分割された分割片３３−１，３３−２，３３−３のそれぞれは、下型（第１の成形型）３１の一部において固定されている。そのため、分割片３３−１，３３−２，３３−３を下型３３との固定位置を中心に収縮させることができる。したがって、光学素子をより一層容易に取り出すことができる。
【００９０】
また、本実施形態では、外周成形型（第３の成形型）３３の線膨張係数は、下型（第１の成形型）３１の線膨張係数よりも大きい。そのため、固定対象である下型３１よりも外周成形型３３を収縮させて、光学素子をより一層容易に取り出すことができる。
【００９１】
また、本実施形態では、外周成形型３３は、ガラス（光学素子材料）１００の外周部分に凹凸形状を転写する凹凸形状の成形面３３ａを有し、ガラス１００の中心Ｏと、分割片３３−１，３３−２，３３−３の下型（第１の成形型）３１に対する固定位置（固定ピン３６−１，３６−２，３６−３）との間において、ガラス１００を加圧する際の温度から常温に冷却されるまでのガラス１００と分割片３３−１，３３−２，３３−３の相対的な移動量（Ａ＋Ｂ）は、外周成形型３３の成形面３３ａの凹凸形状の凹凸深さＤ（高低差）よりも大きい。そのため、固定対象である下型３１よりも外周成形型３３を収縮させて、光学素子をより一層容易に取り出すことができる。
【００９２】
なお、本実施形態では、外周成形型３３の分割片３３−１，３３−２，３３−３を第１の成形型の一例である下型３１に固定する例について説明したが、第１の成形型として、上型３２や位置決めリング３５に固定することも可能である。
【００９３】
以上説明した第１〜第３実施形態では、外周成形型１３，２３，３３が分割されているため、ガラス１００の外周部分のうち、分割片の隣接部分により形状を転写される部分では、線状痕を縦に入れることができる。実際に分割された外周成形型を試作し、それを用いて光学素子を製造したところ、線状痕の線幅は約１μｍであることを確認できた。そのため、製造された光学素子を顕微鏡などで詳しく観察すれば、分割された外周成形型１３，２３，３３により外周部分に形状が転写されたか否かを判断することができる。
【００９４】
また、以上説明した第１〜第３実施形態では、位置決めリング１５，２５，３５及びスリーブ１４，２４，３４を用いる場合について説明したが、位置決めリング１５，２５，３５及びスリーブ１４，２４，３４は省略することも可能である。また、外周成形型１３，２３，３３の複数の分割片のうちの少なくとも一部を下型１１，２１，３１や上型１２，２２，３２に一体にしたり固定したりすることも可能である。
【００９５】
また、以上説明した第１〜第３実施形態では、光学素子材料の一例としてガラス１００を用いる場合について説明したが、他の材料を用いることも可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１０      光学素子成形用型セット
１１      下型
１１ａ      成形面
１２      上型
１２ａ      成形面
１２ｂ      細径部
１２ｃ      ベース部
１３      外周成形型
１３ａ      成形面
１４      スリーブ
１５      位置決めリング
１５ａ      貫通孔
１５ｂ      成形面
１５ｃ      フランジ部
２０      光学素子成形用型セット
２１      下型
２１ａ      成形面
２１ｂ      細径部
２１ｃ      ベース部
２２      上型
２２ａ      成形面
２２ｂ      ベース部
２２ｃ      フランジ部
２３      外周成形型
２３ａ      成形面
２４      スリーブ
２４ａ      薄肉部
２４ｂ      厚肉部
２４ｃ      段差部
２５      位置決めリング
２５ａ      貫通孔
２５ｂ      成形面
２５ｃ      フランジ部
３０      光学素子成形用型セット
３１      下型
３１ａ      成形面
３２      上型
３２ａ      成形面
３２ｂ      細径部
３２ｃ      ベース部
３３      外周成形型
３３ａ      成形面
３４      スリーブ
３５      位置決めリング
３５ａ      貫通孔
３５ｂ      成形面
３５ｃ      フランジ部
３６      固定ピン
１００      ガラス
１０１      押圧ピン
【図１Ａ】
2012144380.tif 000003
【図１Ｂ】
2012144380.tif 000004
【図２Ａ】
2012144380.tif 000005
【図２Ｂ】
2012144380.tif 000006
【図３Ａ】
2012144380.tif 000007
【図３Ｂ】
2012144380.tif 000008
【図４】
2012144380.tif 000009
【図５】
2012144380.tif 000010
【図６Ａ】
2012144380.tif 000011
【図６Ｂ】
2012144380.tif 000012
【図６Ｃ】
2012144380.tif 000013
【図６Ｄ】
2012144380.tif 000014
【図７Ａ】
2012144380.tif 000015
【図７Ｂ】
2012144380.tif 000016
【図７Ｃ】
2012144380.tif 000017
【図７Ｄ】
2012144380.tif 000018
【図８Ａ】
2012144380.tif 000019
【図８Ｂ】
2012144380.tif 000020
【図９Ａ】
2012144380.tif 000021
【図９Ｂ】
2012144380.tif 000022
【図１０Ａ】
2012144380.tif 000023
【図１０Ｂ】
2012144380.tif 000024
【図１１】
2012144380.tif 000025