(57)【要約】【課題】本発明は、成形後の芯取り作業を必要とせず、かつ簡易な方法で光学素子の外形が高精度に制御された光学素子を製造することが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ものである。【解決手段】本発明の光学素子の製造方法は、上型１１と、下型１２と、前記上型１１および下型１２とを同軸上に位置規制する胴型１３とからなる成形型１４の中で光学素材を成形する光学素子の製造方法において、前記上型１１の成形面１１ａの外周と前記下型１２の成形面１２ａの外周に光学素材の流入部１５を設け、かつこの流入部１５に前記光学素材を成形する際に光学素材の一部を流入させるとともに、冷却時に前記流入部１５に流入した光学素材を光学素子１７から破断するようにしたものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型と、下型と、前記上型および下型とを同軸上に位置規制する胴型とからなる成形型の中で光学素材を加熱および加圧して成形する光学素子の製造方法において、前記上型の成形面の外周と前記下型の成形面の外周のいずれか一方、もしくは両方に光学素材の流入部を設け、かつこの流入部に前記光学素材を成形する際に光学素材の一部を流入させるとともに、冷却時に前記流入部に流入した光学素材を光学素子から破断するようにした光学素子の製造方法。
【請求項２】
上型と、下型と、前記上型および下型とを同軸上に位置規制する胴型とからなる光学素子の成形型において、前記上型の成形面の外周と前記下型の成形面の外周のいずれか一方、もしくは両方に光学素材の流入部を設け、かつこの流入部の形状を、流入部に流入した光学素材が冷却時に成形型の収縮量と光学素材の収縮量との差により破断する形状とした光学素子の成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種光学機器などに用いられるガラスからなる光学素子の製造方法およびその成形型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の光学素子の製造方法および成形型について、図面を参照しながら説明する。
【０００３】
図５（ａ）（ｂ）および図６（ａ）（ｂ）は従来の光学素子の製造方法および成形型を示す製造工程図である。
【０００４】
図５（ａ）（ｂ）および図６（ａ）（ｂ）において、１，２はそれぞれ超硬合金からなる上型および下型で、この上型１および下型２はそれぞれ光学素子の上下の面形状を転写するための成形面１ａおよび成形面２ａを備えている。３は上型１と下型２とを同軸上に規制する中空円筒状の胴型である。そして、この胴型３と前記上型１および下型２とで一組の成形型４を構成している。
【０００５】
次に、従来の光学素子の製造方法について説明する。
【０００６】
まず、図５（ａ）に示すように、胴型３の下部開口から下型２を挿入し、そして、下型２の成形面２ａの上に予め所定の球形状に研磨加工された光学ガラス材料からなる光学素材５を載置し、次いで、胴型３の上部開口から上型１を挿入する。この状態で、光学素材５が成形温度に達するように、一組の成形型４を加熱する。
【０００７】
次に、上型１と下型２との間に所定の加圧力を加え、所定の厚みになるまで光学素材５を押圧することにより、図５（ｂ）に示すように、光学素子６を成形する。
【０００８】
次に、一組の成形型４と光学素子６とを所定の温度まで冷却した後に、図６（ａ）に示すように、上型１と下型２とを開放し、そして、光学素子６を取り出す。
【０００９】
次に、図６（ｂ）に示すように、光学素子６の外周側面６ａを研削工具７を用いて研削加工することにより外周寸法を一定にするとともに、光学素子６の外周端面６ｂを研削工具７を用いて面取りすることにより製造していた。
【００１０】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００７−９１５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記した従来の光学素子の製造方法においては、光学素材５の体積のばらつきを吸収するために、成形時に光学素子６の外周部を自由曲面にするとともに、成形後に外周寸法を一定にするための芯取り作業を行う必要があり、そのために製造工程が煩雑で製造効率が悪く、かつコスト的にも高くなるという課題を有していた。
【００１２】
これに対して、上型１と下型２とにより光学素子６を成形する際に、同時に光学素子６の外周面を胴型３に接触させて成形することにより外周形状を一定にして芯取り作業を省く方法もあるが、この方法では、光学素材５の体積が製造しようとする光学素子６の体積よりも大きいと光学素子６の厚みが所望の厚みよりも大きくなってしまうという課題があり、一方、光学素材５の体積が製造しようとする光学素子６の体積よりも小さいと外周の一部に光学素材５の不足する箇所が発生して外周形状が一定化しないという課題があるもので、この場合、製造しようとする光学素子６の体積に光学素材５の体積を一致させるように極めて精密に体積管理を行って光学素材５を製造する必要があるため、製造工程が煩雑になってコスト高になるという課題を有していた。
【００１３】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、成形後の芯取り作業を必要とせず、かつ簡易な方法で光学素子の外形が高精度に制御された光学素子を製造することができる光学素子の製造方法およびその成形型を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１５】
本発明の請求項１に記載の発明は、上型と、下型と、前記上型および下型とを同軸上に位置規制する胴型とからなる成形型の中で光学素材を加熱および加圧して成形する光学素子の製造方法において、前記上型の成形面の外周と前記下型の成形面の外周のいずれか一方、もしくは両方に光学素材の流入部を設け、かつこの流入部に前記光学素材を成形する際に光学素材の一部を流入させるとともに、冷却時に前記流入部に流入した光学素材を光学素子から破断するようにしたもので、この製造方法によれば、上型の成形面の外周と前記下型の成形面の外周のいずれか一方、もしくは両方に光学素材の流入部を設け、かつこの流入部に前記光学素材を成形する際に光学素材の一部を流入させるとともに、冷却時に前記流入部に流入した光学素材を光学素子から破断するようにしているため、光学素子の外周方向の外形を胴型に接触させることにより一定化させたときに余剰の光学素材を流入部に流入させることができ、これにより、光学素材の体積のばらつきを吸収することができ、また、流入部に流入した余剰の光学素材は、成形型の収縮量と光学素材の収縮量との差により、成形後の冷却過程において光学素子から破断することにより同時に面取りを行うことができるため、別途芯取り工程や面取り工程を設ける必要はなくなり、その結果、光学素材の体積の精密な管理をすることなく外形形状が一定の光学素子を容易に製造することができるという作用効果を有するものである。
【００１６】
本発明の請求項２に記載の発明は、上型と、下型と、前記上型および下型とを同軸上に位置規制する胴型とからなる光学素子の成形型において、前記上型の成形面の外周と前記下型の成形面の外周のいずれか一方、もしくは両方に光学素材の流入部を設け、かつこの流入部の形状を、流入部に流入した光学素材が冷却時に成形型の収縮量と光学素材の収縮量との差により破断する形状としたもので、この成形型によれば、上型の成形面の外周と前記下型の成形面の外周のいずれか一方、もしくは両方に光学素材の流入部を設け、かつこの流入部の形状を、流入部に流入した光学素材が冷却時に成形型の収縮量と光学素材の収縮量との差により破断する形状としているため、光学素子の外周方向の外形を胴型に接触させることにより一定化させたときに余剰の光学素材を流入部に流入させることができ、これにより、光学素材の体積のばらつきを吸収することができ、また、流入部に流入した余剰の光学素材は、成形型の収縮量と光学素材の収縮量との差により、成形後の冷却過程において光学素子から破断することにより同時に面取りを行うことができるため、別途芯取り工程や面取り工程を設ける必要はなくなり、その結果、光学素材の体積の精密な管理をすることなく外形形状が一定の光学素子を容易に製造することができるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明の光学素子の製造方法は、上型と、下型と、前記上型および下型とを同軸上に位置規制する胴型とからなる成形型の中で光学素材を加熱および加圧して成形する光学素子の製造方法において、前記上型の成形面の外周と前記下型の成形面の外周のいずれか一方、もしくは両方に光学素材の流入部を設け、かつこの流入部に前記光学素材を成形する際に光学素材の一部を流入させるとともに、冷却時に前記流入部に流入した光学素材を光学素子から破断するようにしているため、光学素子の外周方向の外形を胴型に接触させることにより一定化させたときに余剰の光学素材を流入部に流入させることができ、これにより、光学素材の体積のばらつきを吸収することができ、また、流入部に流入した余剰の光学素材は、成形型の収縮量と光学素材の収縮量との差により、成形後の冷却過程において光学素子から破断することにより同時に面取りを行うことができるため、別途芯取り工程や面取り工程を設ける必要はなくなり、その結果、光学素材の体積の精密な管理をすることなく外形形状が一定の光学素子を容易に製造することができるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態における光学素子の製造方法および成形型について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１（ａ）は本発明の一実施の形態における光学素子の成形型を示す断面図、図１（ｂ）は同成形型の要部拡大図である。
【００２０】
図１（ａ）（ｂ）において、１１は円柱状の上型で、この上型１１は、光学素子の上面を成形するための成形面１１ａと、この成形面１１ａの外周に半径方向の幅Ｗが０．２ｍｍ、垂直方向とのなす角度θが４０度の面取り部１１ｂを設けているものである。そして、この上型１１はタングステンカーバイドを加工して作製したもので、成形面１１ａと面取り部１１ｂの表面には貴金属からなる離型膜（図示せず）をそれぞれ設けているものである。１２は円柱状の下型で、この下型１２は、光学素子の下面を成形するための成形面１２ａと、この成形面１２ａの外周に半径方向の幅Ｗが０．２ｍｍ、垂直方向とのなす角度θが４０度の面取り部１２ｂを設けているものである。そして、この下型１２は、前記上型１１と同様に、タングステンカーバイドを加工して作製したもので、成形面１２ａと面取り部１２ｂの表面には貴金属からなる離型膜（図示せず）をそれぞれ設けているものである。
【００２１】
１３はタングステンカーバイドを加工して作製した中空円筒状の胴型で、この胴型１３は、上部開口と下部開口から上型１１および下型１２が挿入されて、光学素子の成形時に上型１１と下型１２の動作を同軸上に規制するものである。そして、この胴型１３と前記上型１１および下型１２とで一組の成形型１４を構成している。そして、この一組の成形型１４において、上型１１の面取り部１１ｂと、この面取り部１１ｂに面した胴型１３の内壁面１３ａとの間で余剰の光学素材が流入するための流入部１５を構成しているものである。またこれと同様に下型１２の面取り部１２ｂと、この面取り部１２ｂに面した胴型１３の内壁面１３ａとの間で余剰の光学素材が流入するための流入部１５を構成しているものである。
【００２２】
次に、本発明の一実施の形態における光学素子の製造方法について説明する。
【００２３】
図２（ａ）（ｂ）、図３（ａ）（ｂ）、図４（ａ）（ｂ）は本発明の一実施の形態における光学素子の製造方法を示す製造工程図である。
【００２４】
まず、図２（ａ）に示すように、胴型１３の下部開口から下型１２を挿入し、そして、下型１２の成形面１２ａの上に予め所定の球形状に研磨加工した光学ガラス材料からなる光学素材１６を載置し、そして、胴型１３の上部開口から上型１１を挿入して一組の成形型１４を組み立てる。ここで用いる光学素材１６の体積は成形しようとする光学素子の体積よりも大きめにしておく。
【００２５】
次に、一組の成形型１４を加熱し、光学素材１６が成形温度に達した後に、上型１１と下型１２との間に所定の加圧力を加え、上型１１と下型１２との間隔が所定の寸法になるまで押圧して、図２（ｂ）に示すように、光学素子１７を成形する。そしてこの成形時に、成形しようとする光学素子の体積を超える余剰の光学素材１６を上型１１の面取り部１１ｂおよび下型１２の面取り部１２ｂと胴型１３の内壁面１３ａとの間に設けたそれぞれの流入部１５に流入させ、光学素材１６を製造する際に生じる体積のばらつきを吸収するとともに、光学素子１７の外周側面１７ａの形状を胴型１３の内壁面１３ａで形作る。ここで、光学素材１６が胴型１３と上型１１または下型１２との間の摺動面に入ってしまうと、上型１１または下型１２が摺動不能になって成形不良が発生するため、注意が必要である。そのため、流入部１５の容積は光学素材１６の体積ばらつきよりも大きくする必要がある。
【００２６】
次に、光学素子１７の取り出し可能な温度まで一組の成形型１４を冷却する。この冷却時においては、光学素子１７と成形型１４が収縮するが、ガラス製の光学素子１７の収縮量がタングステンカーバイドなどの超硬合金からなる成形型１４の収縮量よりも大きいため、この収縮量の差から流入部１５に流入した光学素材に応力が加わり、そして図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、流入部１５に流入した光学素材が根元から破断して、冷却と同時に面取りが行われる。ここで図３（ｂ）は要部拡大図であり、図中の１８は光学素材の破断片である。このように冷却と同時に光学素子１７の外周端部１７ｂを面取りするために、上型１１の面取り部１１ｂおよび下型１２の面取り部１２ｂの寸法としては、半径方向の幅Ｗは０．０５ｍｍ以上で、かつ０．３ｍｍ以下、そして垂直方向とのなす角度θは１５度以上で、かつ４５度以下が良好であり、さらに前記面取り部１１ｂ，１２ｂの垂直方向の高さＨは、光学素子１７の外周部の厚みＬの４０％以下が良好であった。
【００２７】
次に、図４（ａ）に示すように、上型１１を引き上げ、その後、光学素子１７を取り出す（図示せず）。そして、成形後の一組の成形型１４は、洗浄を行い光学素材の破断片１８を除去した後に、次の光学素子の成形に用いる（図示せず）。
【００２８】
そして、図４（ｂ）に示すように、成形型１４から取り出した光学素子１７は、外周側面１７ａを胴型１３の内壁面１３ａにより形作っているため、一定の形状をしているものであり、また、光学素子１７の外周端部１７ｂは成形後の冷却時に同時に面取りを行っているものである。
【００２９】
上記したように本発明の一実施の形態における光学素子の製造方法においては、上型１１の成形面１１ａの外周と下型１２の成形面１２ａの外周の両方に光学素材１６の流入部１５を設け、かつこの流入部１５に、光学素材１６を成形する際に光学素材１６の一部を流入させるとともに、冷却時に前記流入部１５に流入した光学素材１６を光学素子１７から破断するようにしているため、光学素子１７の外周方向の外形を胴型１３に接触させることにより一定化させたときに余剰の光学素材１６を流入部１５に流入させることができ、これにより、光学素材１６の体積のばらつきを吸収することができ、また、流入部１５に流入した余剰の光学素材１６は、成形型１４の収縮量と光学素材１６の収縮量との差により、成形後の冷却過程において光学素子１７から破断することにより同時に面取りを行うことができるため、別途芯取り工程や面取り工程を設ける必要はなくなり、その結果、光学素材１６の体積の精密な管理をすることなく外形形状が一定の光学素子１７を容易に製造することができるものである。
【００３０】
なお、上記本発明の一実施の形態においては、上型１１の成形面１１ａの外周と下型１２の成形面１２ａの外周の両方に光学素材１６の流入部１５を設けたものについて説明したが、これに限定されるものではなく、上型１１の成形面１１ａの外周と下型１２の成形面１２ａの外周のいずれか一方に設けた場合でも、上記本発明の一実施の形態と同様の効果が得られるものである。
【００３１】
また、上記本発明の一実施の形態における光学素子の製造方法は、単に光学素子１７の外周端部１７ｂの面取りを容易に行うための方法として用いてもよいものである。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明に係る光学素子の製造方法は、光学素材を成形する際に成形面の外周に設けた流入部に光学素材の一部を流入させるとともに、冷却時に前記流入部に流入した光学素材を光学素子から破断するようにすることにより、同時に面取り加工を行うことができるとともに、光学素材の体積のばらつきを吸収することができ、かつ光学素子の外周寸法を一定にすることができるという効果を有するものであり、特に光学素子の製造に用いることにより有用となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における光学素子の成形型を示す断面図
【図２】（ａ）（ｂ）同光学素子の製造方法を示す製造工程図
【図３】（ａ）（ｂ）同光学素子の製造方法を示す製造工程図
【図４】（ａ）（ｂ）同光学素子の製造方法を示す製造工程図
【図５】（ａ）（ｂ）従来の光学素子の製造方法を示す製造工程図
【図６】（ａ）（ｂ）同光学素子の製造方法を示す製造工程図
【符号の説明】
【００３４】
１１  上型
１１ａ  成形面
１２  下型
１２ａ  成形面
１３  胴型
１４  成形型
１５  流入部
１６  光学素材
１７  光学素子
【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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