(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
片面側は鏡面にまで研磨加工され反対の面は粗面に研削加工されたガラス素材を加熱軟化し、一対の成形型にて押圧成形した後、得られた成形物の前記粗面側を研削研磨加工、または研磨加工することで所望の光学素子を得ることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
対をなす成形型の一方の型の成形面の最大表面粗さを０．０５μｍ以下とし、他方の型の成形面の最大表面粗さを０．１μｍ以上としたことを特徴とする光学素子成形型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子を押圧成形により製造するガラス光学素子の製造方法及び光学素子成形用ガラス素材並びに光学素子成形型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラス光学素子の製造方法としては、特開平３−３３０２３号公報に記載されているように、あらかじめ近似した所定の曲率半径に研削仕上げした後、バレル研磨にて粗さ０．５μｍ以下の鏡面に両表面を仕上げたガラス素材を加熱軟化し、所定の形状に形成された成形型により押圧成形し、所望の光学素子を得るものである。
【０００３】
しかしながら、光学素子の中でＲが小さいものや、凹レンズで中心部の肉厚が０．５ｍｍ程度に薄いものや、外径がφ３０ｍｍ以上のものなどは、押圧成形のみで製造するのは、肉厚が薄いものは肉厚が薄いために形状が光学機能面として良好な状態になる前にガラスが冷えて固まったり、外径が大きいものは変形量が多すぎて所望の光学素子の厚みまで押圧できないなどの理由で、押圧成形のみで製造するのは難しく、両面が鏡面に加工されたガラス素材をあらかじめ押圧成形することにより、片面はそのまま光学機能面に使用できる面、残りの片面は最終形状の近似形状または平面とした成形物とし、近似形状または平面の面を研削、研磨することによって最終的な形状に仕上げ、所望の光学素子を得る製造方法を用いることがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前述した方法によると、両面とも研削、研磨により鏡面加工したガラス素材を、成形型により押圧成形することによって近似形状に形成した後、最終形状に研削、研磨加工を行ない所望の光学素子を得るので、図８に示すように加工工程が煩雑になるという欠点があった。  また、粗成形物の研磨加工にバレル研磨を用いるので、加工時間に長時間を要するという欠点があった。
【０００５】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたもので、請求項１の発明は加工工程を簡略化し得る光学素子の製造方法、請求項２の発明は成形型の研磨工程を１つ省略し得る光学素子成形型を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のように構成した。請求項１の光学素子の製造方法は、片面側が鏡面にまで研磨加工され反対の面が粗面に研削加工されたガラス素材を加熱軟化し、一対の成形型にて押圧成形した後、得られた成形物の前記粗面側を研削研磨加工、または研磨加工することで所望の光学素子を得ることとした。
【０００８】
請求項２の光学素子成形型は、対をなす成形型の一方の型の成形面の最大表面粗さを０．０５μｍ以下とし、他方の型の成形面の最大表面粗さを０．１μｍ以上とすることとした。
【０００９】
請求項１の発明の作用を説明する。
片面は鏡面に他の面は粗面のままに加工されたガラス素材を加熱軟化し、押圧成形した後、粗面側のみ研削研磨加工することにより、肉厚の薄い光学素子や外径の大きな光学素子でも粗面側が鏡面に加工され、鏡面側はそのまま鏡面を維持しているので、研削研磨加工が一面のみで良く、上記肉厚の薄い光学素子等でも比較的短時間に製造し得ることである。
【００１１】
請求項２の作用を説明する。本発明の成形型を作製する場合、成形物の一方の面の鏡面を光学性能を満たす鏡面に維持するために型の成形面の一面は０．０５μｍ以下の鏡面に仕上げる必要がある。型の成形面の他の一面は成形物を成形後、研削研磨加工するので、鏡面仕上げは不要で０．１μｍ以上の面粗さで良い。上記のごとく成形型の一面のみ研磨による鏡面加工をすればよいので、成形型を容易につくることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
［発明の実施の形態１］
本発明の実施形態１を図１〜図５に基づいて説明する。
本発明の実施形態１においては、図２に示すように球欠メニスカス形状の光学素子２を製造する場合を例にとる。光学素子２は、Ａ′面が近軸曲率半径がＲA の非球面であり、Ｂ′面は曲率半径がＲB の球面である。
【００１３】
図１は、ガラス素材１であり、Ａ面は曲率半径ＲA で最大表面粗さ０．０５μｍ以下の鏡面に形成されており、Ｂ面は平面で最大表面粗さ０．１μｍ以上の粗面に加工されている。ガラス素材１を加工する際は、切断加工されたガラス円板を研削加工しＡ面、Ｂ面とも所望する光学素子に近似形状にした後、Ａ面側を研磨皿を用いる一般的な研磨加工により仕上げるか、あらかじめ近似形状になっているダイレクトプレス品からＡ面側を研磨皿を用いる一般的な研磨手段により仕上げてもよい。
【００１４】
図３は、成形型３を示している。成形型３はＷＣを素材とし、成形面３ａは曲率半径ＲA で最大表面粗さ０．０５μｍ以下に鏡面加工されている。また、全体は窒化クロムにて被覆されている。
【００１５】
図４は、成形型４を示している。成形型４はＷＣを素材とし、成形面４ａは平面で最大表面粗さ０．１μｍ以上に加工されている。また、全体は窒化クロムにて被覆されている。
【００１６】
図５（Ａ）は、ガラス素材の押圧成形方法を示すための説明図で、図５（Ｂ）は成形型３、４で成形した成形物８を示している。成形型３と成形型４は成形室７内に対向配置されており、成形型３と成形型４とガラス素材とを加熱するためのヒータ６で囲まれている。
【００１７】
次に、本発明の実施形態１の作用を説明する。
図５（Ａ）に示すように、上記ガラス素材１を、所定の形状に形成された成形面３ａ、４ａを備えた一対の成形型３、成形型４間に配置する。そして、成形室７を非酸化性雰囲気とし、ガラス素材１をヒータ６で加熱軟化する。このガラス素材１が加圧成形可能である所定温度に加熱軟化された時、図示しない加圧手段（例えばエアシリンダ等）を介して、成形型３、成形型４により所定の圧力、時間にて押圧成形を行う。その後、ヒータ６による加熱保持を中止し、成形型３、成形型４と加圧成形された成形物８ａを転移点温度以下の温度に冷却する。この冷却が完了した時点で成形型３、成形型４間から図５（Ｂ）に示す成形物８を取り出す。
【００１８】
取り出された成形物８は、Ａ面が成形型３の成形面３ａにより、Ｂ面が成形型４の成形面４ａに押圧成形されたことにより、Ａ面側は最大表面粗さが０．０５μｍ以下の非球面であり、Ｂ面側は最大表面粗さ０．１μｍ以上の平面になっている。
【００１９】
次に、Ｂ面側に曲率半径ＲB の球欠面を研削加工により形成する。この研削加工としては、カーブジェネレータ、砂掛けなどの精研削加工を用いることができる。このようにして、図２に示すような光学素子２の形状で、Ｂ′面が粗面の中間物が造られる。
【００２０】
次に、Ｂ′面側を研磨加工することで、Ｂ′面の表面粗さを向上させ、最大表面粗さが０．０５μｍ以下の鏡面であるＢ′面を得、所望の光学素子２が製造される。
【００２１】
本発明の実施形態１の効果を説明する。
本発明の実施形態１によると、バレル研磨法ではなく研磨皿を使用する一般的な研磨法により片面のみを研磨したガラス素材を用いるようにしたので、研磨時間を短くすることができるとともに、ガラス素材加工段階での片面の研磨工程（図８の（４）の工程）をなくすことができる。また、成形後に片面側を研削、研磨して光学素子２のＢ′面を得るので、成形物のＢ′面は粗くとも良く、型加工（図８の（１２）の工程）を省略することができる。
【００２２】
［発明の実施の形態２］
本発明の実施形態２を図６に基づいて説明する。図６は本発明の実施形態２に用いるガラス素材である。ガラス素材１のＡ面は、研磨皿を用いる一般的な加工手段により、最大表面粗さ０．０５μｍ以下の平面に形成されており、Ｂ面は最大表面粗さ０．１μｍ以上の平面に研削加工されている。その他の構成は、実施形態１の図３〜図５に示す構成と同じなので省略する。
【００２３】
本発明の実施形態２の作用を説明する。
ガラス素材１は、加熱軟化された状態で押圧成形されると変形し、Ａ面が近軸曲率半径ＲA の非球面で、Ｂ面が平面となり、実施形態１で説明した成形物８となる。円板形状から、成形物８を得る以外は、実施形態１と同じ方法で光学素子２を製造するので以下省略する。
【００２４】
本発明の実施形態２によれば、丸目、切断加工による円板をガラス素材として用いるので、研削加工によりＡ面側に曲率を造る工程を省略できる。
【００２５】
［発明の実施の形態３］
本発明の実施形態３を図７に基づいて説明する。図７は、本実施形態３に用いる成形型５で、この成形型５は実施形態１の成形型４に換えて用いられる。成形型５はＷＣを素材とし、その成形面５ａは、曲率半径ＲB の凸面が形設され最大表面粗さ０．１μｍ以上に加工されている。また、全体は窒化クロムにて被覆されている。
その他の構成は実施形態２と同じなので省略する。
【００２６】
本実施形態の作用を説明する。
ガラス素材１は、加熱軟化された状態で押圧成形されると変形し、Ａ面は成形型３の成形面３ａにより近軸曲率半径がＲA の非球面で、Ｂ面は成形型５の成形面５ａにより曲率半径ＲB の球面となり、光学素子２の形状に形成される。この時、成形物はほぼ図２の光学素子２と同じ形状をしており、Ａ′面側は最大表面粗さが０．０５μｍ以下であり、Ｂ′面側は最大表面粗さ０．１μｍ以上になっている。
【００２７】
この成形物のＢ′面側を研磨加工することでＢ′面の粗さを向上させ、最大表面粗さを０．０５μｍ以下とし、所望の光学素子２を得ることができる。
【００２８】
本発明の実施形態３によれば、円板状のガラス素材１を用いて凸状の成形面５ａを有する成形型５より光学素子２の球欠部の形状を形成するようにしたので、研削加工の工程を省略することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば以下の効果を得ることができる。請求項１の発明によれば、成形物の片面を粗面としたことで光学素子の製造工程を簡略化することができる。請求項２の発明によれば、成形型の研磨工程を一つ無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１のガラス素材を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態１で成形した光学素子を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態１の成形型を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態１の成形型を示す断面図である。
【図５】図５（Ａ）は本発明の実施形態１の光学素子の製造方法を説明するための説明図、図５（Ｂ）は成形物を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態２のガラス素材を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態３の成形型を示す断面図である。
【図８】従来技術の製造工程を示すチャートである。
【符号の説明】
１  ガラス素材
２  光学素子
３、４、５  成形型
３ａ、４ａ、５ａ  成形面
６  ヒータ
７  成形室
８  成形物
【図１】
0003850062.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003850062.tif 000005
【図５】
0003850062.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
0003850062.tif 000009