(57)【要約】      （修正有）【課題】光学素子の成形面における光軸を含む複数断面での曲率の差を抑え得る光学素子用成形型及び光学素子の成形方法の提供。【解決手段】上型１及び下型２と、上型１及び下型２を保持した円筒状の第１胴型３と、第１胴型３の外周側に配置された円筒状の第２胴型４とを備える。第２胴型４の径方向の厚さｔは、第２胴型４の座屈荷重が第２胴型４にかかる成形荷重の３倍以上になるように、且つ、成形荷重がかかった際に、光学素子８の成形面８１，８２のアスを低減するたわみになるように形成される光学素子用成形型１０。【選択図】図１
2016008153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する面にそれぞれ光学素子の成形面を形成する押圧成形部を有する上型及び下型と、
前記上型及び下型のそれぞれの外周を摺動可能に保持した円筒状の第１胴型と、
前記第１胴型の外周側に配置され、成形に際して成形荷重を受けて前記上型と下型との上下方向の間隔を規制する円筒状の第２胴型とを備え、
前記第２胴型の径方向の厚さは、前記第２胴型の座屈荷重が前記第２胴型にかかる成形荷重以上になるように、且つ、前記成形荷重がかかった際に、前記光学素子の成形面における光軸を含む複数断面での曲率の差が低減するよう、前記第２胴型がたわむように形成されていることを特徴とする光学素子用成形型。
【請求項２】
前記第２胴型の径方向の厚さは、前記第２胴型のたわみ量をｘ、前記第２胴型の軸方向に直交する断面の断面積をＡ、前記第２胴型の軸方向の長さをＬ、前記第２胴型のヤング率をE、前記成形荷重をＰ、前記曲率の差を干渉縞の本数の差ｙで表したとき、前記干渉縞の本数の差ｙに応じて下記の式１と式２とから導かれる断面積Ａに基づいて求められることを特徴とする請求項１記載の光学素子用成形型。
ｙ＝ａ×ｘ２−ｂ×ｘ＋ｃ    ・・・（式１）
ｘ＝（Ｐ×Ｌ）／（Ａ×Ｅ）・・・（式２）
ただし、ａ、ｂ、ｃは、前記第２胴型の内径及び前記長さに応じて、０．０５≦ａ≦０．４０、０．５０≦ｂ≦２．５０、１．５０≦ｃ≦４．００の範囲の中で定まる値。
【請求項３】
前記第２胴型の径方向の厚さは、前記第２胴型の座屈荷重が前記成形荷重の３倍以上になるように、形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の光学素子用成形型。
【請求項４】
前記第２胴型の径方向の厚さは、０．４ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の光学素子用成形型。
【請求項５】
前記第２胴型は、ステンレス鋼製であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の光学素子用成形型。
【請求項６】
押圧形成部を有する上型及び下型と、前記上型及び下型のそれぞれの外周を摺動可能に保持した円筒状の第１胴型と、前記第１胴型の外周側に配置された円筒状の第２胴型とを有する光学素子用成形型を用いて行う光学素子の成形方法であって、
前記第２胴型の座屈荷重が前記第２胴型にかかる成形荷重以上になるように、且つ、前記成形荷重がかかった際に、前記光学素子の成形面における光軸を含む複数断面での曲率の差が低減するよう、前記第２胴型がたわむように、前記第２胴型の径方向の厚さを決定する第２胴型厚さ決定工程と、
前記第２胴型厚さ決定工程で決定した前記厚さを有する前記第２胴型を用いて、前記上型と前記下型とを互いに接近する方向に前記成形荷重をかけることにより、前記上型と前記下型との間に配設した光学素子素材を前記押圧成形部で成形する成形工程とを備えていることを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項７】
前記第２胴型厚さ決定工程は、前記第２胴型のたわみ量をｘ、前記第２胴型の軸方向に直交する断面の断面積をＡ、前記第２胴型の軸方向の長さをＬ、前記第２胴型のヤング率をE、前記成形荷重をＰ、前記曲率の差を干渉縞の本数の差ｙで表したとき、前記干渉縞の本数の差ｙに応じて下記の式１と式２とから導かれる断面積Ａに基づいて前記第２胴型の径方向の厚さを求めることを特徴とする請求項６記載の光学素子の成形方法。
ｙ＝ａ×ｘ２−ｂ×ｘ＋ｃ    ・・・（式１）
ｘ＝（Ｐ×Ｌ）／（Ａ×Ｅ）・・・（式２）
ただし、ａ、ｂ、ｃは、前記第２胴型の内径及び前記長さに応じて、０．０５≦ａ≦０．４０、０．５０≦ｂ≦２．５０、１．５０≦ｃ≦４．００の範囲の中で定まる値。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスレンズ等の光学素子の成形に用いる光学素子用成形型及び光学素子の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスレンズ等の光学素子の成形方法は、従来から広く知られており、例えば特許文献１に、光学素子の成形方法が開示されている。この特許文献１に開示された光学素子の成形方法は、互いに対向する面にそれぞれ押圧成形部を有する上型及び下型と、前記上型及び下型のそれぞれの外周を摺動可能に保持した円筒状の第１胴型と、前記第１胴型の外周側に配置され前記上型と下型との上下方向の間隔を規制する円筒状の第２胴型とを有する光学素子用成形型を用い、上型と下型との間に光学素子素材を配設し、加熱手段を有する押圧部材によって上型を下方に押し下げることにより、上型と下型とのそれぞれの押圧成形部で光学素子素材の両面に加熱下で成形面を成形する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２２０９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、光学素子の径が大きくなる程、成形後の光学素子の成形面の曲率が光軸を含む断面によって異なるという問題点を有する。このような曲率の差は、成形条件が重要であることはもちろんであるが、押圧部材の上下の平行度があっていないことも非常に重要であり、例えば金型固定用のベースプレートが大きさ１００ｍｍ角程度の場合、一般的に押圧部材の上下の平行度を１分以内に収めるのは、熱間装置であることから難しく光学素子の径が大きくなれば比例的に傾きも大きくなってしまう。その結果、光学素子の径が大きくなればなる程、曲率の差が大きくなってしまう。
【０００５】
この場合において、押圧部材に球芯機構を取り入れることも考えられるが、その場合には、以下のような問題点がある。即ち、金型に近い所では球芯させるための機構に耐熱性と剛性を考慮した部材と機構が必要なため費用がかかる。又、金型部分の熱の影響を受けない程度に離したところでは感度が高くなりすぎて調整が難しいという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、光学素子の成形面における光軸を含む複数断面での曲率の差を抑え得る光学素子用成形型及び光学素子の成形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、種々検討した結果、成形に際して、第２胴型が適宜たわむことで光学素子の成形面での曲率の差を抑え得ることを見出し、上記目的は、以下の本発明により達成された。すなわち、本発明の一態様にかかる光学素子用成形型は、互いに対向する面にそれぞれ光学素子の成形面を形成する押圧成形部を有する上型及び下型と、前記上型及び下型のそれぞれの外周を摺動可能に保持した円筒状の第１胴型と、前記第１胴型の外周側に配置され、前記上型と下型との上下方向の間隔を規制する円筒状の第２胴型とを備え、前記第２胴型の径方向の厚さは、前記第２胴型の座屈荷重が前記第２胴型にかかる成形荷重以上になるように、且つ、前記成形荷重がかかった際に、前記光学素子の成形面における光軸を含む複数断面での曲率の差が低減するよう、前記第２胴型がたわむように形成されていることを特徴とする。
【０００８】
これによれば、成形に際して、第２胴型は押圧部材の非平行度を低減するようにたわむと推定される。成形に際し第２胴型の剛性を低下させると光学素子の成形面での曲率の差が抑えられることが実験であきらかになっており、成形に際して第２胴型が所定の量だけたわむことで、光学素子の成形面における光軸を含む複数断面での曲率の差を抑え得る。一方、第２胴型の径方向の厚さが小さくなり過ぎることが規制され、座屈による第２胴型の破損を防止できるとともに、第２胴型が繰り返し使用されても塑性変形し難く、第２胴型の使用回数を多くでき、ひいては光学素子の製造コストを抑えることができる。
【０００９】
他の一態様では、光学素子用成形型において、前記第２胴型の径方向の厚さは、前記第２胴型のたわみ量をｘ、前記第２胴型の軸方向に直交する断面の断面積をＡ、前記第２胴型の軸方向の長さをＬ、前記第２胴型のヤング率をE、前記成形荷重をＰ、前記曲率の差を干渉縞の本数の差ｙで表したとき、前記干渉縞の本数の差ｙに応じて下記の式１と式２とから導かれる断面積Ａに基づいて求められることを特徴とする。
ｙ＝ａ×ｘ２−ｂ×ｘ＋ｃ    ・・・（式１）
ｘ＝（Ｐ×Ｌ）／（Ａ×Ｅ）・・・（式２）
ただし、ａ、ｂ、ｃは、前記第２胴型の内径及び前記長さに応じて、０．０５≦ａ≦０．４０、０．５０≦ｂ≦２．５０、１．５０≦ｃ≦４．００の範囲の中で定まる値。
【００１０】
これによれば、例えば光学素子の製品仕様で要求される干渉縞の本数の差（アス）ｙを式１に代入して第２胴型のたわみ量ｘを求め、そのたわみ量ｘと式２とから、第２胴型の軸方向に直交する断面の断面積Ａが求まる。従って、第２胴型の内径に応じて第２胴型の径方向の厚さが決まり、より確実且つ容易に、第２胴型の径方向の厚さが決められる。
【００１１】
他の一態様では、光学素子用成形型において、前記第２胴型の径方向の厚さは、前記第２胴型の座屈荷重が前記成形荷重の３倍以上になるように、形成されていることを特徴とする。
【００１２】
これによれば、成形に際して第２胴型が座屈により破壊するおそれが少なくなる。
【００１３】
他の一態様では、前記光学素子成形型において、前記第２胴型の径方向の厚さは、０．４ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１４】
これによれば、第２胴型が繰り返し使用されても、より一層、塑性変形し難く、第２胴型の使用回数を、より多くでき、ひいては光学素子の製造コストをより一層、抑えることができる。又、第２胴型の径方向の厚さが０．４ｍｍよりも薄くなると保持や加工が難しくなるが、第２胴型の径方向の厚さが０．４ｍｍ以上であると、保持や加工が容易になる。
【００１５】
他の一態様では、前記光学素子成形型において、前記第２胴型は、ステンレス鋼製であることを特徴とする。
【００１６】
これによれば、第２胴型は、優れた靱性を持ち、高温強度、高温酸化性及び高温耐食性に優れたものとなり、光学素子成形型に適したものとなる。
【００１７】
本発明の一態様にかかる光学素子の成形方法は、押圧形成部を有する上型及び下型と、前記上型及び下型のそれぞれの外周を摺動可能に保持した円筒状の第１胴型と、前記第１胴型の外周側に配置された円筒状の第２胴型とを有する光学素子用成形型を用いて行う光学素子の成形方法であって、前記第２胴型の座屈荷重が前記第２胴型にかかる成形荷重以上になるように、且つ、前記成形荷重がかかった際に、前記光学素子の成形面における光軸を含む複数断面での曲率の差を低減するよう、前記第２胴型がたわむように、前記第２胴型の径方向の厚さを決定する第２胴型厚さ決定工程と、前記第２胴型厚さ決定工程で決定した前記厚さを有する前記第２胴型を用いて、前記上型と前記下型とを互いに接近する方向に前記成形荷重をかけることにより、前記上型と前記下型との間に配設した光学素子素材を前記押圧成形部で成形する成形工程とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
これによれば、成形に際して、第２胴型は所定量だけたわむことで、光学素子の成形面における光軸を含む複数断面での曲率の差を抑え得る。一方、第２胴型の径方向の厚さが小さくなり過ぎることが規制され、座屈による第２胴型の破損を防止できるとともに、第２胴型が繰り返し使用されても塑性変形し難く、第２胴型の使用回数を多くでき、ひいては光学素子の製造コストを抑えることができる。
【００１９】
他の一態様では、前記光学素子の成形方法において、前記第２胴型厚さ決定工程は、前記第２胴型のたわみ量をｘ、前記第２胴型の軸方向に直交する断面の断面積をＡ、前記第２胴型の軸方向の長さをＬ、前記第２胴型のヤング率をE、前記成形荷重をＰ、前記曲率の差を干渉縞の本数の差ｙで表したとき、前記干渉縞の本数の差ｙに応じて下記の式１と式２とから導かれる断面積Ａに基づいて前記第２胴型の径方向の厚さを求めることを特徴とする。
ｙ＝ａ×ｘ２−ｂ×ｘ＋ｃ    ・・・（式１）
ｘ＝（Ｐ×Ｌ）／（Ａ×Ｅ）・・・（式２）
ただし、ａ、ｂ、ｃは、前記第２胴型の内径及び前記長さに応じて、０．０５≦ａ≦０．４０、０．５０≦ｂ≦２．５０、１．５０≦ｃ≦４．００の範囲の中で定まる値。
【００２０】
これによれば、例えば光学素子の製品仕様で要求される干渉縞の本数の差（アス）ｙを式１に代入して第２胴型のたわみ量ｘを求め、そのたわみ量ｘと式２とから、第２胴型の軸方向に直交する断面の断面積Ａが求まる。従って、第２胴型の内径が決まれば第２胴型の径方向の厚さが決まり、より確実且つ容易に、第２胴型の径方向の厚さが決められる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にかかる光学素子用成形型及び光学素子の成形方法は、光学素子の成形面における光軸を含む複数断面での曲率の差を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態の光学素子用成形型の断面図である。
【図２】第１実施形態の光学素子用成形型に用いられる第２胴型の径方向の厚さとアスとの関係をグラフに表した図である。
【図３】第２胴型の径方向の厚さとアスとの関係を求める際に用いた第２胴型の各寸法を表した図表である。
【図４】第２胴型の厚さとたわみとの関係をグラフに表した図である。
【図５】第２胴型の厚さと座屈荷重との関係をグラフに表した図である。
【図６】第２胴型の成形回数と長さの塑性変形量との関係をグラフに表した図である。
【図７】（ａ）は、第２実施形態の光学素子用成形型の断面図、（ｂ）は、第２実施形態の光学素子用成形型に用いられる第２胴型の径方向の厚さとアスとの関係を求める際に用いた第２胴型の各寸法を表した図表である。
【図８】第２実施形態の第２胴型の成形回数と長さの塑性変形量との関係をグラフに表した図である。
【図９】（ａ）は、第３実施形態の光学素子用成形型の断面図、（ｂ）は、第３実施形態の光学素子用成形型に用いられる第２胴型の径方向の厚さとアスとの関係を求める際に用いた第２胴型の各寸法を表した図表である。
【図１０】第３実施形態の第２胴型の成形回数と長さの塑性変形量との関係をグラフに表した図である。
【図１１】第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態のそれぞれの第２胴型のたわみとアスとの関係をグラフに表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。図１は、本発明の第１実施形態の光学素子用成形型の断面図である。
【００２４】
第１実施形態の光学素子用成形型１０は、上型１と、上型１の下方側に配設される下型２と、上型１及び下型２を保持する第１胴型３と、第１胴型３の外周側に配設される第２胴型４とを備えている。
【００２５】
上型１は、略円柱体からなり、外周が第１胴型３に摺動自在に保持される被保持部１１を成している。又、上型１は、下面に、光学素子８の一方面側の第１成形面８１を押圧成形する第１押圧成形部１２を備えている。又、上型１は、上部に、被保持部１１から径方向外側に突設されたフランジ１３を備えている。
【００２６】
下型２は、上型１と略同構成を採っている。詳しくは、下型２の外周が第１胴型３に摺動自在に保持される被保持部２１をなしている。この被保持部２１は、下型２の被保持部１１と同じ径に形成されている。
【００２７】
又、下型２は、上面に、光学素子８の他方面側の第２成形面８２を押圧成形する第２押圧成形部２２を備えている。この第２押圧成形部２２は、成形に際して上型１の第１押圧成形部１２と対向するように配置される。
【００２８】
又、下型２は、下部に、被保持部２１から径方向外側に突設されたフランジ２３を備えている。
【００２９】
第１胴型３は、円筒体からなり、内周が上型１の被保持部１１及び下型２の被保持部２１を摺動自在に保持する保持部３１を成している。
【００３０】
第２胴型４は、成形に際して上型１と下型２との上下方向の間隔を規制するもので、ステンレス鋼製の円筒体からなる。第２胴型４の内径Ｒ１は、第１胴型３の外径Ｒ３よりも大きい（この実施形態では、１．０ｍｍ程度）。又、第２胴型４の内径Ｒ１は、上型１のフランジ１３の外径及び下型２のフランジ２３の外径よりも大きく、上型１のフランジ１３及び下型２のフランジ１３が第２胴型４の内周側に入り込み得るようになっている。この第１実施形態では、第２胴型４の内径Ｒ１は、４７ｍｍである。
【００３１】
又、第２胴型４の軸方向の長さＬは、この第１実施形態では、２７ｍｍとされている。
【００３２】
尚、第２胴型４は、ステンレス鋼からなるものにかぎらず、適宜変更できる。ただし、第２胴型４が、ステンレス鋼製とされることで、優れた靱性を持ち、高温強度、高温酸化性及び高温耐食性に優れたものとなり、光学素子成形型に適したものとなる。
【００３３】
又、第２胴型の径方向の厚さｔは、第２胴型４の座屈荷重が第２胴型４にかかる成形荷重Ｐ以上になるように、且つ、成形荷重がかかった際に、光学素子８の成形面８１、８２における光軸を含む複数断面での曲率の差を低減するよう、第２胴型４が所定の量だけたわむように形成されている。
【００３４】
ここで、曲率の相違量と第２胴型のたわみとの関係について説明する。この実施形態では、直交２方向における曲率の相違量として、干渉縞の本数の差を示すアス（本数）を用い、第２胴型４のたわみとアス（本数）との関係を図１１に示す。この図１１に示すように、第２胴型４のたわみとアスとは、第２胴型４のたわみが大きくなるに従ってアスが少なくなる関係を有する。この第２胴型４のたわみとアスとの関係は、次のようにして得た。
【００３５】
まず、アスと、第２胴型４の径方向の厚さｔとの関係を実験により求めた。用いた第２胴型４は、図１、図３に示すように、長さＬ（２７ｍｍ）及び内径Ｒ１（４７ｍｍ）を一定にし、外径Ｒ２を変え（５５ｍｍ、５１ｍｍ、４９ｍｍ）、成形荷重Ｐを３５０ｋｇｆ（３４３２Ｎ）で行った。その結果、図２に示すように第２胴型４の径方向の厚さｔが小さくなるに従ってアスは少なくなるアス厚さ関係データを得た。
【００３６】
次に、第２胴型４の径方向の厚さｔと第２胴型４のたわみとの関係を、上述のようにして得たアス厚さ関係データとフックの法則とから求めた。詳しくは、第２胴型４における厚さｔに対応する軸方向直交断面の断面積Ａを求め、そして、たわみをｘとして、ｘ＝（Ｐ×Ｌ）／（Ａ×Ｅ）の式（式２）から第２胴型４の径方向の厚さｔに対応した第２胴型４のたわみを算出することにより、厚さたわみ関係データを得た。尚、第２胴型４の弾性係数Ｅは、１９３ＫＮ／ｍｍ２である。
【００３７】
厚さたわみ関係データは、図４に示すように第２胴型４の径方向の厚さｔが小さくなるに従ってたわみは大きくなる。
【００３８】
そして、上述の図２に示すアス厚さ関係データと、図４に示す厚さたわみ関係データとから、図１１に示す第２胴型４のたわみとアス（本数）との相互の関係を得た。この第２胴型４のたわみとアス（本数）との相互の関係は、たわみｘ、アス（本数）をｙとすると、例えばｙ＝ａ×ｘ２−ｂ×ｘ＋ｃの２次の線形多項式（式１）で表すことができる。ただし、ａは、０．１７０、ｂは、１．２４１、ｃは、２．３６７である。
【００３９】
従って、図１１に示す上記関係から、第２胴型４のたわみが大きくなるに従って、即ち、第２胴型４の径方向の厚さｔが小さくなるに従って、アスが少なくなる。その一方で、第２胴型４の径方向の厚さｔが一定以下になると、座屈を起こすおそれがある。
【００４０】
そこで、この座屈について、以下に説明する。この実施形態で用いる第２胴型４の径方向の厚さｔと座屈荷重とは、図５に示すような関係になる。従って、例えば成形荷重Ｐが最大６００ｋｇｆとするとプレス速度（衝撃）を考慮し、少なくとも安全係数を３倍としたとき、座屈荷重は、２０００ｋｇｆとなるので、そのときの第２胴型４の径方向の厚さｔは０．４ｍｍとなる。
【００４１】
従って、成形に際して、第２胴型４が座屈しないように、第２胴型４の径方向の厚さｔを０．４ｍｍ以上とするのが好ましい。又、第２胴型４の径方向の厚さｔが０．４ｍｍより小さい場合は、製作が難しくなり、製作コストが高くついてしまう。従って、第２胴型４の製作の面からも径方向の厚さｔを０．４ｍｍ以上とするのが好ましい。
【００４２】
又、第２胴型４の径方向の厚さｔが小さくなると、成形回数が増すに従って第２胴型４が塑性変形して長さＬが短くなり、光学素子８の成形面８１、８２の成形の精度が低下するおそれがある。
【００４３】
ここで、第２胴型４における成形回数に対する長さＬの塑性変形を調べる試験を行ったので、以下に説明する。この試験は、第２胴型４を座屈荷重の２．５倍に対応する厚さの約０．３ｍｍに形成した座屈荷重２．５倍品と、第２胴型４を座屈荷重の２．８倍に対応する厚さの約０．３５ｍｍに形成した座屈荷重２．８倍品と、第２胴型４を座屈荷重の３倍に対応する厚さの約０．４ｍｍに形成した座屈荷重３．０倍品について、行った。
【００４４】
その結果は、図６に示すように、座屈荷重２．５倍品は、成形回数が１０００回を超えると急激に塑性変形量が多くなり、座屈荷重２．８倍品は、成形回数が５０００回を超えると急激に塑性変形量が多くなった。これに対し、座屈荷重３．０倍品は、成形回数が２００００回を超えても、塑性変形量は−０．００３ｍｍ以内であった。長さＬが、−０．０１０を超えて塑性変形すると、成形品の精度が低下するおそれが生じると考えられるので、座屈荷重３．０倍品は、量産に適するものである。この点からも、第２胴型４の径方向の厚さｔを０．４ｍｍ以上とするのが好ましい。
【００４５】
次に、この第１実施形態の光学素子用成形型１０を用いて光学素子８を成形する方法について説明する。
【００４６】
成形に際して、上型１、下型２、第１胴型３の径、第１胴型３の長さＬ及び内径Ｒ１は一定にし（Ｌ＝２７ｍｍ、Ｒ１＝４７ｍｍ）、第２胴型４の径方向の厚さｔ（外径Ｒ２）を光学素子８のアスに応じて決定する（第２胴型厚さ決定工程）。
【００４７】
詳しくは、光学素子８のアスが要求される場合、例えば光学素子８の製品仕様でアスの上限値が定められている場合は、その定められたアスｙの値を上記ｙ＝ａ×ｘ２−ｂ×ｘ＋ｃの式に代入するとともに、ａ＝０．１７０、ｂ＝１．２４１、ｃ＝２．３６７を代入し、第２胴型４のたわみｘを求める。尚、ａ、ｂ、ｃは、この値を用いるものに限らず、例えばａは、０．０７〜０．２７、ｂは、１．１４〜１．３４、ｃは、２．２８〜２．４８の範囲の値であればよく、適宜変更できる。
【００４８】
そして、求められたたわみｘと、上記ｘ＝（Ｐ×Ｌ）／（Ａ×Ｅ）の式から第２胴型４の軸方向に直交する断面の断面積Ａを求め、この断面積Ａから第２胴型４の外径Ｒ２、即ち、第２胴型４の径方向の厚さｔを算出する。又、その厚さｔが、０．４ｍｍよりも小さい場合は、０．４ｍｍとする。このようにして、式を用いて第２胴型４の径方向の厚さｔを決定することにより、第２胴型４の径方向の厚さｔを容易にしかも正確に決定できる。
【００４９】
次に、決定した厚さｔを有する第２胴型４を用いて、光学素子８の第１成形面８１及び第２成形面８２を押圧成形する（成形工程）。
【００５０】
詳しくは、図１に示すように、光学素子素材８０が上型１の第１押圧成形部１２と下型２の第２押圧成形部２２との間に配設される。そして、下型２及び第２胴型４が下押圧部材５に載せられ、その状態で、上型１の上方側から上押圧部材６によって上型１が下方側に押圧される。
【００５１】
そして、上押圧部材６が第２胴型４の端面に当接するまで押圧される。これにより、上型１と下型２との上下方向の間隔が第２胴型４によって規制される。
【００５２】
又、下押圧部材５と上押圧部材６とには、それぞれ、内部にコイル等の加熱部材７が設けられており、押圧に際して下押圧部材５と上押圧部材６とのそれぞれから、上型１と下型２とを介して光学素子素材８０は加熱されて加熱状態下で押圧成形される。
【００５３】
以上のようにして押圧成形されることにより、成形工程での成形に際して、第２胴型４は押圧時の平行度のずれを低減し、光学素子８の成形面８１、８２のアスの発生を抑えることができる。一方、第２胴型４の径方向の厚さが小さくなり過ぎることが規制され、座屈による第２胴型４の破損が防止されるとともに、第２胴型４が繰り返し使用されても塑性変形し難く、第２胴型４の使用回数を多くでき、ひいては光学素子８の製造コストを抑えることができる。
【００５４】
次に、第２実施形態の光学素子用成形型１００について説明する。第２実施形態の光学素子用成形型１００の第２胴型１０４は、図７（ａ）に示すように、内径Ｒ１が２９ｍｍで、長さＬ２が３３ｍｍのタイプのものである。
【００５５】
又、第２胴型の径方向の厚さｔは、第２胴型１０４の座屈荷重が第２胴型１０４にかかる成形荷重Ｐ以上になるように、且つ、成形荷重がかかった際に、光学素子８の成形面８１、８２における光軸を含む複数断面での曲率の相違量であるアスと第２胴型１０４のたわみとの関係から、第２胴型がアスを低減するたわみになるように形成されている。
【００５６】
この第２実施形態においては、図７（ｂ）に示すように、第２胴型１０４の外径Ｒ２が、４３．８０ｍｍ、３６．８６ｍｍ及び３３．０８ｍｍの３種類のものを用い、第１実施形態の場合と同じ成形荷重をかけて光学素子８を成形することにより、アスと第２胴型１０４の径方向の厚さｔとの関係を求めた。
【００５７】
その結果は、図１１に示すように、第２実施形態の第２胴型１０４においても、先の第１実施形態の第２胴型４と同様に、第２胴型１０４のたわみが大きくなるに従って、即ち、第２胴型４の径方向の厚さｔが小さくなるに従って、アスが少なくなる。この図１１に示す第２実施形態での第２胴型１０４のたわみとアス（本数）との相互の関係は、たわみｘ、アス（本数）をｙとして、先の第１実施形態のものと同様に、例えばｙ＝ａ×ｘ２−ｂ×ｘ＋ｃの２次の線形多項式（式１）で表すことができる。ただし、この場合のａは、０．０５０、ｂは、０．６７９、ｃは、１．７５０である。
【００５８】
又、第２胴型１０４における成形回数に対する長さＬの塑性変形を調べる試験を行ったので、以下に説明する。この試験は、先の第１実施形態のものと同様に、第２胴型１０４を座屈荷重の２．５倍に対応する厚さの約０．３ｍｍに形成した座屈荷重２．５倍品と、第２胴型４を座屈荷重の２．８倍に対応する厚さの約０．３５ｍｍに形成した座屈荷重２．８倍品と、第２胴型４を座屈荷重の３倍に対応する厚さの約０．４ｍｍに形成した座屈荷重３．０倍品について行った。
【００５９】
その結果は、図８に示すように、座屈荷重２．５倍品は、成形回数が２０００回を超えると急激に塑性変形量が多くなり、座屈荷重２．８倍品は、成形回数が４０００回を超えると急激に塑性変形量が多くなった。これに対し、座屈荷重３．０倍品は、成形回数が２００００回を超えても、塑性変形量は−０．００３ｍｍ以内であった。上述のように長さＬが−０．０１０を超えて塑性変形すると成形品の精度が低下するおそれが生じると考えられるので、座屈荷重３．０倍品は、量産に適するものである。この点から、第２胴型４の径方向の厚さｔを０．４ｍｍ以上とするのが好ましい。
【００６０】
次に、この第２実施形態の光学素子用成形型１００を用いて光学素子８を成形する方法について説明する。
【００６１】
第１実施形態と同様に、成形に際して、上型１、下型２、第１胴型３の径、第２胴型１０４の長さ（３３ｍｍ）及び内径Ｒ１を一定（２９ｍｍ）にし、第２胴型１０４の径方向の厚さｔ（外径Ｒ２）を、上記ｙ＝ａ×ｘ２−ｂ×ｘ＋ｃの式を用い、光学素子８のアスに応じて決定する（第２胴型厚さ決定工程）。ただし、この第２実施形態では、ａ＝０．０５０、ｂ＝０．６７９、ｃ＝１．７５０を用いるのが好ましい。尚、ａ、ｂ、ｃは、この値を用いるものに限らず、例えばａは、０．０１〜０．１５、ｂは、０．５８〜０．７８、ｃは、１．６５〜１．８５の範囲の値であればよく、適宜変更できる。
【００６２】
そして、第１実施形態と同様に、求められたたわみｘと、ｘ＝（Ｐ×Ｌ）／（Ａ×Ｅ）の式から第２胴型１０４の軸方向に直交する断面の断面積Ａを求め、この断面積Ａから第２胴型１０４の径方向の厚さｔを算出する。又、その厚さｔが、０．４ｍｍよりも小さいなる場合は、０．４ｍｍとする。
【００６３】
以下、第１実施形態の場合と同様に、決定した厚さｔを有する第２胴型１０４を用いて、光学素子８の第１成形面８１及び第２成形面８２を押圧成形する（成形工程）。
【００６４】
このようにして押圧成形される第２実施形態においても、成形工程での成形に際して、第２胴型１０４は押圧時の平行度のずれを低減し、光学素子８の成形面８１、８２のアスの発生を抑えることができる。一方、第２胴型１０４の径方向の厚さが小さくなり過ぎることが規制され、座屈による第２胴型１０４の破損を規制できるとともに、第２胴型１０４が繰り返し使用されても塑性変形し難く、第２胴型１０４の使用回数を多くでき、ひいては光学素子８の製造コストを抑えることができる。
【００６５】
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態の光学素子用成形型２００の第２胴型２０４は、図９（ａ）に示すように、内径Ｒ１が５８ｍｍで、長さＬが３８ｍｍのタイプのものである。
【００６６】
又、第２胴型２０４の径方向の厚さｔは、第２胴型２０４の座屈荷重が第２胴型２０４にかかる成形荷重Ｐに対して座屈荷重以上で、且つ、成形荷重がかかった際に、第２胴型１０４のたわみと光学素子８の成形面８１、８２における光軸を含む複数断面での曲率の相違量であるアスとの関係から、アスが低減されるように形成される。言い換えると、前記厚さｔは、前記第２胴型が前記光学素子の成形面における光軸を含む複数断面での曲率の差が低減されてたわむように、設定されている。
【００６７】
この第３実施形態においては、図９に示すように、第２胴型２０４の外径Ｒ２が、６７．８６ｍｍ、６２．９３ｍｍ及び６０．４６ｍｍの３種類のものを用い、第１実施形態の場合と同じ成形荷重をかけて光学素子８を成形することにより、アスと第２胴型２０４の径方向の厚さｔとの関係を求めた。
【００６８】
その結果は、図１１に示すように、先の第１実施形態の第２胴型４と同様に、第２胴型２０４のたわみが大きくなるに従って、即ち、第２胴型２０４の径方向の厚さｔが小さくなるに従って、アスが少なくなる。この第３実施形態での第２胴型２０４のたわみとアス（本数）との相互の関係は、図１１に示すように、たわみｘ、アス（本数）をｙとして、例えばｙ＝ａ×ｘ２−ｂ×ｘ＋ｃの２次の線形多項式（式１）で表すことができる。ただし、この第３実施形態では、ａは、０．３７４、ｂは、２．２１４、ｃは、３．５６７である。
【００６９】
又、第３胴型２０４における成形回数に対する長さＬの塑性変形を調べる試験を行ったので、以下に説明する。この試験は、先の第１実施形態のものと同様に、第２胴型２０４を座屈荷重の２．５倍に対応する厚さの約０．３ｍｍに形成した座屈荷重２．５倍品と、第２胴型４を座屈荷重の２．８倍に対応する厚さの約０．３５ｍｍに形成した座屈荷重２．８倍品と、第２胴型４を座屈荷重の３倍に対応する厚さの約０．４ｍｍに形成した座屈荷重３．０倍品について行った。
【００７０】
その結果は、図９に示すように、座屈荷重２．５倍品は、成形回数が５０００回を超えると急激に塑性変形量が多くなり、座屈荷重２．８倍品は、成形回数が９０００回を超えると急激に塑性変形量が多くなった。これに対し、座屈荷重３．０倍品は、成形回数が２００００回を超えても、塑性変形量は−０．００３ｍｍ以内であった。上述のように長さＬが−０．０１０を超えて塑性変形すると成形品の精度が低下するおそれが生じると考えられるので、この第３実施形態においても、座屈荷重３．０倍品は、量産に適するものである。この点から、第２胴型４の径方向の厚さｔを０．４ｍｍ以上とするのが好ましい。
【００７１】
この第３実施形態の光学素子用成形型２００を用いて光学素子８を成形する方法について説明する。
【００７２】
この第３実施形態においても、第１実施形態と同様に、成形に際して、上型１、下型２、第１胴型３の径、第２胴型２０４の長さＬ（３８ｍｍ）及び内径Ｒ１（５８ｍｍ）を一定にし、第２胴型２０４の径方向の厚さｔ（外径Ｒ２）を、上記ｙ＝ａ×ｘ２−ｂ×ｘ＋ｃの式を用い、光学素子８のアスに応じて決定する（第２胴型厚さ決定工程）。ただし、この第３実施形態では、ａ＝０．３７４、ｂ＝２．２１４、ｃ＝３．５６７を用いるのが好ましい。尚、ａ、ｂ、ｃは、この値を用いるものに限らず、例えばａは、０．２７〜０．４７、ｂは、２．１１〜２．３１、ｃは、３．４７〜３．６７の範囲の値であればよく、適宜変更できる。
【００７３】
そして、第１実施形態と同様に、求められたたわみｘと、ｘ＝（Ｐ×Ｌ）／（Ａ×Ｅ）の式から第２胴型２０４の軸方向に直交する断面の断面積Ａを求め、この断面積Ａから第２胴型２０４の径方向の厚さｔを算出する。又、その厚さｔが、０．４ｍｍよりも小さいなる場合は、０．４ｍｍとする。
【００７４】
以下、第１実施形態の場合と同様に、決定した厚さｔを有する第２胴型２０４を用いて、光学素子８の第１成形面８１及び第２成形面８２を押圧成形する（成形工程）。
【００７５】
このようにして押圧成形される第３実施形態においても、成形工程での成形に際して、第２胴型１０４は押圧時の平行度のずれを低減し、光学素子８の成形面８１、８２のアスの発生を抑えることができる。一方、第２胴型２０４の径方向の厚さが小さくなり過ぎることが規制され、座屈による第２胴型２０４の破損を防止できるとともに、第２胴型２０４が繰り返し使用されても塑性変形し難く、第２胴型２０４の使用回数を多くでき、ひいては光学素子８の製造コストを抑えることができる。
【００７６】
なお、上記実施形態では、ｙ＝ａ×ｘ２−ｂ×ｘ＋ｃの式１を用いてアスｙに対する第２胴型のたわみｘを求めたが、この形態のものに限らず、適宜変更できる。例えばアスと第２胴型のたわみとの関係を表した図１１に示すグラフからアスに対する第２胴型のたわみを求めてもよい。
【００７７】
又、光学素子用成形型は、制御部を有する光学素子成形装置の一部として用いられてもよい。詳しくは、光学素子成形装置は、上述の光学素子用成形型と、制御部とを有する。そして、制御部は、上記式１及び式２を記憶するとともに、式１におけるａ、ｂ及びｃと第２胴型の長さＬ及び内径Ｒ１とを関連づけて記憶し、直交２方向での曲率の差（アス）、第２胴型の長さＬ及び内径Ｒ１に関する情報が入力されると、それらの情報と式１と式２とから、第２胴型の厚さｔを演算し、その厚さｔを有する第２胴型を、光学素子用成形型に用いる第２胴型として制御部が決定する。そして、制御部が決定した第２胴型を用いて光学素子用成形型で光学素子を成形するようにしてもよい。
【００７８】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベル
のものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【００７９】
１    上型
２    下型
３    第１胴型
４、１０４、２０４    第２胴型
８    光学素子
１２    第１押圧成形部
２２    第２押圧成形部
８１    第１成形面
８２    第２成形面
１０、１００、２００    光学素子用成形型
【図１】
2016008153.tif 000003
【図２】
2016008153.tif 000004
【図３】
2016008153.tif 000005
【図４】
2016008153.tif 000006
【図５】
2016008153.tif 000007
【図６】
2016008153.tif 000008
【図７】
2016008153.tif 000009
【図８】
2016008153.tif 000010
【図９】
2016008153.tif 000011
【図１０】
2016008153.tif 000012
【図１１】
2016008153.tif 000013