光学素子の成形方法とその装置、及び光学素子
【課題】上型及び下型を押圧方向と略直交する方向に位置制御して光学素子の偏心精度を確保し、かつ光学素子の面精度を向上させる。
【解決手段】上型２及び下型３を接近させる矢印Ｂ方向に力を加えて、加熱軟化した光学素子素材１０を押圧成形すると共に、上型２及び下型３に対し、シリンダ５を駆動して押圧方向（矢印Ｂ方向）と略直交する方向に力を加える位置制御を行うことにより、上型２及び下型３の光軸調整を行い、さらに、上シリンダ１３を駆動して上型２と上ヒータプレート１１とを離反させた後に、位置制御を解除する。
【解決手段】上型２及び下型３を接近させる矢印Ｂ方向に力を加えて、加熱軟化した光学素子素材１０を押圧成形すると共に、上型２及び下型３に対し、シリンダ５を駆動して押圧方向（矢印Ｂ方向）と略直交する方向に力を加える位置制御を行うことにより、上型２及び下型３の光軸調整を行い、さらに、上シリンダ１３を駆動して上型２と上ヒータプレート１１とを離反させた後に、位置制御を解除する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子、光学素子の成形方法及び成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レンズ系の設計自由度拡大や、従来では不可能と考えられていた小型化、性能向上の要求が高まり、これらを可能とする非球面光学素子のニーズが益々増加している。そして、球面光学素子の製造については、古くはガラスを研削、研磨していたが、非球面光学素子の場合には、ガラスを加熱して軟化させ、成形型でプレス（押圧）して成形するという製造方法が盛んに行われている。
【０００３】
このような成形技術においては、一対の型部材とこれを摺動保持する為の胴型からなる上型、下型、及び胴型が用いられているが、高い形状精度と面精度を有する光学素子を得るためには、一対の型部材の一方の光学機能面の光軸と、他方の光学機能面の光軸とのズレ（シフト）や相対的な傾き（チルト）を高精度に設定して成形する必要がある。
【０００４】
これに対し、例えば、特許文献１には、一対の型部材を接近させるように押圧動作させて光学素子を成形すると同時に、光学機能面の光軸方向と交差する方向から型部材の外周部を挟み込むように加圧して、光学機能面の光軸を調整する技術が開示されている。この従来技術によれば、光学素子面の光軸が調整され、光軸のズレ（シフト）や相対的な倒れ（チルト）が除かれ、かつ、その光軸調整は、簡単かつ確実に実現できるというものである。
【特許文献１】特許第３６１８９８３号公報（第７頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、一対の型部材による光学素子素材の押圧動作時、押圧される光学機能面の光軸方向にのみ（光軸に対し対称な）力を受けた場合は、光学素子には光軸に対し対称な内部応力しか発生しない。しかし、光軸方向に対し傾いた方向に（光軸に対し非対称な）力を受けた場合には、光学素子には光軸に対し非対称な内部応力が発生する。この光学素子が持つ内部応力の非対称性は、光学性能上、光学機能面の光軸がズレた場合と略同じ影響を結像性能に与える。このため、非対称な内部応力を含んだ光学素子は、結果として、高精度な光学性能を得ることができないことになる。
【０００６】
例えば、エアシリンダなどの駆動手段により押圧される型部材の押圧方向に対する進直度（進行方向に対する傾き）を数μｍ単位で調整することは困難であり、光学素子素材は光軸方向に対し傾いた方向に力を受けて、非対称な内部応力が発生してしまう。これにより、成形品たる光学素子の面精度を悪化させてしまうという課題があった。あるいは、例えば図７に示すように、成形時に上型１０２及び下型１０３を押圧部材１１１で押圧して接近させる最中に、進直度の程度により、押圧部材１１１の押圧力の方向（矢印方向）に傾きが生じてしまい、これに起因して、上型１０２と下型１０３との相互間に光軸のズレ（シフト）が発生してしまう。
【０００７】
このシフトズレにより、上型１０２と下型１０３とが胴型１０４内で偏心してしまい、またはチルト方向に傾いてしまい、成形品たる光学素子１１０の偏心精度及び面精度を悪化させてしまうという課題があった。なお、押圧部材１１１の進直度を機械的に高精度にするためには、径時変化や装置の大きさ、又は温度による変化等を厳密に制御しなければならず、現実的には難しい。
【０００８】
また、特許文献１においては、型部材の押圧動作により光学素子を成形すると同時に、光学機能面の光軸方向と交差する方向から型部材の外周部を挟み込むように加圧しているため、駆動手段の進直度の影響によるシフトズレは顕著ではない。しかし、成形型や胴型等の加工誤差、あるいは転胴体（ベアリング）の直径のバラツキ、調整誤差などを考えると、必ずしも進直度の影響による内部応力の非対称性を無視できない場合が想定される。このときは、成形品たる光学素子が、光学機能面の光軸精度は良くても面の非対称性により、所望の光学性能が得られないことになる。
【０００９】
本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、一対の型部材を押圧方向と略直交する方向に位置制御して光学素子の偏心精度を確保すると共に、押圧方向の加圧を解除した後に位置制御を解除して光学素子の面精度を向上させることのできる光学素子の成形方法とその装置、及び光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、加熱軟化した光学素子素材を押圧成形する光学素子の成形方法において、
対向配置された一対の型部材に対し、前記押圧方向と略直交する方向に力を加える位置制御により該一対の型部材の光軸調整を行うとともに、前記一対の型部材を接近させる方向に力を加えて加熱軟化した前記光学素子素材を押圧成形し、
さらに、前記一対の型部材を接近させる方向に力を加える押圧部材を前記一対の型部材の少なくとも一方から離反させた後に、前記位置制御を解除する、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の光学素子の成形方法において、
前記押圧部材と前記一対の型部材の少なくとも一方との離反は、前記光学素子素材の温度が転移点以上で行われる、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の光学素子の成形方法において、
前記一対の型部材に対する位置制御を解除した後に、少なくとも１回以上前記光学素子素材を再押圧することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項３記載の光学素子の成形方法において、
前記一対の型部材の少なくとも一方と接触する前記押圧部材の押圧方向の移動量をｘ、
前記押圧部材の、前記押圧方向に対する該押圧方向と略直交する方向の移動量の比をｙ、
前記光学素子素材を再押圧する前の前記一対の型部材のシフト方向のズレをδ１とし、シフト方向のズレの目標値をδ２としたときに、
δ２−δ１＞ｘｙ
を満たす条件で再押圧することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４記載の光学素子の成形方法において、
複数個の光学素子素材を略同時に成形することを特徴とする。
請求項６に係る発明は、加熱軟化した光学素子素材を押圧成形する光学素子の成形装置において、
前記押圧方向に移動自在に対向配置された一対の型部材と、
該一対の型部材を接近させる方向に力を加える押圧部材と、
前記一対の型部材に対し、前記押圧方向と略直交する方向に力を加えて位置制御することにより光軸調整を行う位置制御部材と、
前記一対の型部材の少なくとも一方と前記押圧部材とを離反させる制御を行った後に、前記位置制御部材による加圧を解除する制御を行う制御手段と、を備えている、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項７に係る発明は、請求項６記載の光学素子の成形装置において、
前記制御手段は、前記一対の型部材に対する位置制御を解除した後に、少なくとも１回以上前記光学素子素材を再押圧する動作を制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項８に係る発明は、請求項１〜５記載の光学素子の成形方法により得られる光学素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光学素子素材が押圧成形された時点で、一対の型部材を接近させる方向に力を加える押圧部材を型部材から離反させた後に、押圧方向と略直交する方向に力を加える位置制御を解除することで、光軸に対し非対称な内部応力が残留せず、偏心精度が良好な光学素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、一部を省略した光学素子の成形装置の断面正面図、図２はその平面図、図３（ａ）〜（ｄ）は、各成形工程毎の装置の状態を示す図である。
【００１９】
図１及び図２において、成形装置１は、一対の型部材としての上型２及び下型３と、これら上型２及び下型３が対向状態で挿入され、上型２及び下型３の外周面と略同形状の内周面を有する胴型４と、この胴型４を、その内周面の径を大小に弾性変形させて上型２及び下型３の位置制御をする位置制御部材としてのシリンダ５と、受部材６とを備えている。前記胴型４には、一部に切欠部４１が形成されている。光学素子素材（ガラス素材）１０は、下型３と上型２との間に挟まれた状態で加熱軟化され、押圧成形に供される。
【００２０】
この光学素子素材１０の成形は、胴型４に挿入された状態の上型２及び下型３が下ヒータプレート７上に載置された状態で行われる。下ヒータプレート７は、下ヒータ８の上面に取り付けられると共に、この下ヒータ８は下シリンダ９に取り付けられている。また、上型２の上面には、上ヒータプレート１１が当接されている。この上ヒータプレート１１は、上ヒータ１２を介して押圧部材としての上シリンダ１３に取り付けられている。この上シリンダ１３は、光学素子素材１０の光軸と略平行な矢印Ｂ方向に押圧力を作用させ、これにより、上型２が下型３方向に移動して光学素子素材１０の押圧が行われる。
【００２１】
なお、光学素子素材１０の押圧成形は、下シリンダ９と上シリンダ１３の少なくとも一方を作動させることによって可能であるが、本実施の形態では、上シリンダ１３のみの作動による押圧成形について説明する。
【００２２】
また、胴型４の側方には、光軸に対して略直交する矢印Ａ方向に伸長作動する前記シリンダ５が配置されている。このシリンダ５は、そのロツド５ａが胴型４のアーム部４ａ（図２参照）に当接（又は連結）されていて、このロツド５ａが伸長作動して胴型４方向に進出する。このロツド５ａの進出により、胴型４の内周面の径が小さくなるように弾性変形させる。一方、受部材６は、胴型４を挟んでシリンダ５と略対称の位置に配置されており、ロツド５ａの伸長に基づく胴型４の変形を受け止めるように作用する。更に、シリンダ５と上シリンダ１３とは制御手段としての制御部５０に接続されていて、この制御部５０により、シリンダ５と上シリンダ１３の動作タイミングが制御される。
【００２３】
胴型４の内周面は上型２及び下型３の外周面と当接しており、よって、シリンダ５を作動させて、上型２及び下型３を光軸と略直交する方向に力を加えることで、該上型２及び下型３の位置制御が行われる。この位置制御により、上型２及び下型３の光軸調整を行うことができる。ただし、本実施の形態では、上型２は下型３に比べて直径で略２μｍ小さく加工されているため、上型２は位置制御中も胴型４内で光軸方向に摺動可能となっている。
【００２４】
次に、図３（ａ）〜（ｄ）に基づき、本実施の形態による光学素子の成形工程を説明する。
図３（ａ）において、光学素子素材１０を挟み込んだ上型２及び下型３を、胴型４内に挿入して組立状態とし、この組立状態のものを下ヒータプレート７上に載置する。次いで、シリンダ５を駆動し、そのロツド５ａを、胴型４のアーム部４ａに矢印Ａ方向に押圧して変形力を作用させる。この押圧力により、胴型４は切欠部４１（図２参照）を介して直径が小さくなるように変形する。このとき、胴型４の内周面の形状は上型２及び下型３の外周面の形状と近似しているため、上型２及び下型３は胴型４の内周面に倣った状態となって高精度な光軸調整（位置制御）が行われる。
【００２５】
図３（ｂ）に示すように、この上型２及び下型３の位置制御の後、図１に示した上シリンダ１３を矢印Ｂ方向に若干動作させて、上ヒータプレート１１を上型２に接触させた状態とし、この状態で、それぞれの下ヒータ８及び上ヒータ１２により、上型２と下型３、及び胴型４を加熱する。この加熱により、上型２及び下型３に挟み込まれた光学素子素材１０が加熱される。そして、光学素子素材１０が、ガラス転移点以上の所定の温度（押圧可能な温度）に加熱されたとき、上シリンダ１３を更に矢印Ｂ方向に駆動することにより、上下のヒータプレート１１，７を相対的に接近させる。こうして、位置制御によって、高精度に光軸調整された上型２及び下型３による光学素子素材１０の押圧が開始される。なお、加熱開始のタイミングは、上ヒータプレート１１を上型２に接触させた後に限らず、光軸調整前後でも良く、そのタイミングは適宜設定しても構わない。
【００２６】
更に、図３（ｃ）に示すように、上シリンダ１３による押圧により、光学素子素材１０が所定の厚みまで変形した時点で、加熱温度を維持したまま、上シリンダ１３を矢印Ｂ方向と反対方向に駆動させて上ヒータプレート１１を上昇させる。これにより、上型２と上ヒータプレート１１とを離反させる。その後、図３（ｄ）に示すように、側方のシリンダ５のロツド５ａを矢印Ａ方向と反対方向に引き込み動作させることで、胴型４の変形を元に戻し、上型２及び下型３の位置制御を解除する。
【００２７】
以上において、シリンダ５と上シリンダ１３の動作タイミングは、図１に示した制御部５０によって制御されるようになっており、この制御により、上型２と上ヒータプレート１１とを離反させた後に位置制御が解除される。
【００２８】
なお、図３（ｃ）において、上ヒータプレート１１を上昇させる際の光学素子素材１０の温度は、必ずしも加熱温度に維持されている必要はなく、例えば、既に冷却を開始した状態であっても、光学素子素材１０の内部応力が解放されるための所定の時間以上にわたってガラス転移点以上であればよい。
【００２９】
その後、上下のヒータ１２，８をＯＦＦとして、上型２と下型３、及び胴型４の冷却を開始する。やがて、光学素子素材１０の温度が所定の温度まで下がったとき、上シリンダ１３を矢印Ｂ方向に再び駆動し、上下ヒータプレート１１，７を相対的に接近させることで、上型２及び下型３により、光学素子素材１０の再押圧を行う。このように、成形された光学素子の冷却に伴う収縮に応じて光学素子を再度押圧することで、より高精度な面形状を有する光学素子を得ることができる。
【００３０】
ここで、再押圧の条件は、例えば図４のグラフに従って設定するものとする。
すなわち、この図４は再押圧条件を示している。この再押圧の条件は、
δ２−δ１＞ｘｙ
の式で表される。
【００３１】
但し、上ヒータプレート１１の、押圧方向（Ｂ方向）に対する該押圧方向と略直交する方向（Ａ方向）の移動量の比をｙ＝３．４（μｍ／ｍｍ）とし、
再押圧前の上型２及び下型３のシフト方向のズレをδ１＝１．５μｍとしたときの、シフト方向のズレの目標値δ２（μｍ）に対する上ヒータプレート１１の押圧方向（Ｂ方向）の許容移動量をｘ（ｍｍ）とする。なお、δ１＝１．５μｍは、上型２及び下型３の直径差が２μｍでシフト方向のズレを１μｍとし、上型２と下型３、及び胴型４の真円度をそれぞれ０．２５μｍとして、シフト方向のズレを０．５μｍとしたときのシフト方向のズレの合計（１．５μｍ）である。
【００３２】
そして、再押圧後の型冷却終了の後、上ヒータプレート１１を上昇させ、上型２と下型３、及び胴型４を下ヒータプレート７から取り出す。なお、ここでは、上ヒータプレート１１を動作させることで押圧を行ったが、前述したように、下ヒータプレート７あるいは上下ヒータプレート１１，７を動作させ、上下ヒータプレート１１，７の間隔を相対的に変化させても、もちろん構わない。
【００３３】
以上説明した本実施の形態によれば、胴型４を、その内周面の径が小さくなるように弾性変形させて、上型２及び下型３をその内周面に倣った状態として位置制御を行うようにしたため、光学素子にシフトやチルトが発生するのを防止することができる。このように、上型２及び下型３を高精度に位置決めして、光学素子を高精度に成形することができる。また、シフトやチルトを防止するような複雑な構造も不要であり、制御も容易である。
【００３４】
また、本実施の形態によれば、光学素子素材１０が所定の厚みまで変形した時点で、転移点以上の温度を維持したまま、上型２と上ヒータプレート１１とを離反させ、さらに上型２及び下型３の位置制御を解除するようにしたため、押圧の過程で発生した内部応力を解放することができ、成形された光学素子に対し、光軸に対して非対称な内部応力が残留するのを防止することができる。
【００３５】
このため、光学機能面に非対称性のない高精度な光学素子を成形することができる。また、上型２と上ヒータプレート１１とを離反させた後に、位置制御を解除するようにしたことで、上シリンダ１３の進直度誤差による上型２のシフト（位置ズレ）やチルト（傾き）を防止することができる。このため、胴型４による位置制御の効果が維持され、高精度に光軸調整された光学素子を得ることができる。なお、若しも、上型２と上ヒータプレート１１とを離反させる前に、矢印Ａ方向の位置制御を解除した場合には、上シリンダ１３の進直度誤差により、上型２と上ヒータプレート１１がシフト方向にズレてしまうことになる。
【００３６】
また、本実施の形態では、例えば図４に従い、目標のシフト量δ２と進直度誤差を考慮した押圧条件により光学素子素材１０を再押圧するようにしたことで、光学素子素材１０の温度が所定の温度まで下がったときの冷却に伴う収縮に上下型２，３が追従することができる。これにより、高精度な面形状を有することはもちろん、偏心精度も確保された光学素子を安定して得ることができる。
【００３７】
また、本実施の形態では、上型２は下型３に比べ若干直径が小さく加工されているため、胴型４を変形させて位置制御を行った状態でも上型２を押圧方向に摺動させることができる。よって、位置制御を光学素子素材１０の押圧開始前に行ったが、例えば、押圧終了直前に行うことで、上型２と胴型４との摺動時間が短く、つまり、上型２と胴型４との摺動距離が短くなり、上型２の摺動による上型２及び胴型４の磨耗を抑制することもできる。
【００３８】
更に、本実施の形態では、１個の光学素子を成形する場合について説明したが、例えば複数個の光学素子を略同時に成形することもできる。この場合も、各光学素子には光軸に対して非対称な内部応力が残留せず、かつ偏心精度が良好な光学素子を短時間で大量生産することができる。
【００３９】
また、略同径の上型２及び下型３による押圧と、胴型４を当接させることによる上型２及び下型３の位置制御と、シリンダ５の駆動停止による胴型４の当接解除とを繰り返して成形を行なっても良い。更に、上型２及び下型３による光学素子素材１０の押圧中に、シリンダ５による胴型４への押圧力を段階的に変化させるように制御して成形を行っても良い。同様に、上型２及び下型３による押圧力及び再押圧力を段階的に変化させるように制御して成形を行っても良い。
【００４０】
なお、本実施の形態では、胴型４を変形させて上型２及び下型３の位置制御を行ったが、胴型４を用いず、シリンダ５及び受部材６の型部材と当接する形状を、∨形状やＲ形状等とし、シリンダ５及び受部材６により、上型２及び下型３の位置制御を行って成形しても良い。もちろん、上型２及び下型３の両側から、あるいは３方向以上からシリンダ５により位置制御を行ってもよい。
（第２の実施の形態）
図５及び図６は、第２の実施の形態を示しており、図５は、一部を省略した光学素子の成形装置１４の正面図、図６はその平面図である。
【００４１】
図５及び図６において、不図示の架台の上に加熱炉として使用するチャンバー１５が設置されている。チャンバー１５には、上型２及び下型３と胴型２８を搬入する入口と搬出する出口が設けられ、それぞれ供給ステージ５６と入口シャッタ１６、取り出しステージ５７と出口シャッター１７を設置している。また、チャンバー１５内には、加熱ステージ１８、１９、２０、押圧ステージ２１、冷却ステージ２２，２３を設け、各ステージは、上下一対で温度制御可能なヒーター２４を取り付けたヒータブロック８，１２を設けている。下ヒータブロック８は、断熱プレート２５、水冷ブロック２６を介してチャンバー１５に設置され、また、上ヒータブロック１２は、断熱プレート２５、水冷ブロック２６を介して、上下移動自由なシャフト２７に設置されていて、上型２及び下型３と胴型２８を押圧する機能を有している。
【００４２】
また、ヒータブロック８、１２の表面には、ＷＣを主成分とする超硬合金製のヒータプレート７，１１を取り付けている。なお、以降の説明に於いては、チャンバー１５に固定されたヒータブロック８とヒータプレート７を下ステージと称し、シャフト２７に固定されたヒータブロック１２とヒータプレート１１を上ステージと称し、上下一対を表すときは単にステージと称する。押圧ステージ２１には、光軸に対して略直交する矢印Ａ方向に沿って伸長作動するシリンダ２９が配置されている（図６参照）。このシリンダ２９は、その伸長作動により、ロッド２９ａが胴型２８方向に進出し、この進出により胴型２８の内周面の径が小さくなるように弾性変形させる。一方、受部材３０は、シリンダ２９との間で胴型２８を挟む位置に配置されており、シリンダ２９のロッド２９ａの伸長に基づく胴型２８の変形を受けるように作用する。
【００４３】
次に、この実施の形態による光学素子の成形工程を説明する。
図５に示すように、光学素子素材１０を挟み込んだ上型２及び下型３を胴型２８内に挿入して組立状態とし、この組立状態で、供給ステージ５６により入口シャッタ１６からチヤンバー１５内に搬入し、加熱ステージ１８上に載置する。各ステージ温度は、光学素子素材１０が適正な成形温度プロフィルを辿るように設定されていて、まず、加熱ステージ１８，１９，２０で予備加熱を行う。次いで、チヤンバー１５内に設置された不図示の搬送部材により、光学素子素材１０を挟み込んだ上型２及び下型３と胴型２８は、各ステージ間を、設定された成形サイクルに従って順次移動する。
【００４４】
このように、光学素子素材１０を挟み込んだ上型２及び下型３と胴型２８が順次移動し、押圧ステージ２１上に載置されたところで、シリンダ２９を駆動してそのロツド２９ａをアーム部２８ａに押圧して変形力を作用させる（図６参照）。この押圧力により、上型２及び下型３は胴型２８の内周面に倣った状態となって、位置制御による高精度な光軸調整が行われる。その後、成形サイクルに従い、上ステージ１１，１２が下降して上型２に接触し、高精度に光軸調整された上型２及び下型３による光学素子素材１０の押圧が開始される。
【００４５】
上型２及び下型３の押圧により、光学素子素材１０は所定の厚みまで変形し、上述した成形サイクルに従い、上ステージ１１，１２は上昇する。これにより、上型２と上ステージ１１，１２とは離反する。その後、シリンダ２９のロツド２９ａを引き込み動作させることで、胴型２８の変形を戻し、上型２及び下型３への位置制御を解除する。次いで、光学素子素材１０を挟み込んだ上型２及び下型３と胴型２８は、不図示の搬送部材により冷却ステージ２２上に載置され、上ステージ１１，１２の下降により、光学素子素材１０は冷却されるとともに、再度押圧される。その後、上型２及び下型３と胴型２８は成形サイクルに従い順次移動し、冷却終了の後、チヤンバー１５から取り出される。
【００４６】
本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、上型２及び下型３を高精度に位置決めすることができ、光学素子を高精度に成形することができる。また、この成形方法によれば、光軸に対して非対称な内部応力の残留を防ぐことができ、光学機能面に非対称性のない光学素子を高精度に成形することができる。また、光学素子の冷却に伴う収縮に上型２及び下型３が追従することができ、より高精度な面形状を有する光学素子を安定して得ることができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、加熱、押圧、冷却の役割を複数のステージに分けることで、昇温、降温に要する時間を短縮することができ、サイクルタイムを短縮することができる。さらに、複数のステージがあっても、光軸調整機構は押圧ステージ２１にのみあればよく、複雑な構造が不要であり、制御も容易である。このように、加熱、押圧、冷却等の温度制御を短時間に遂行し、かつ偏心精度、面精度が高精度な光学素子を連続して成形することができる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、各ステージの上昇、下降動作は、所定の成形サイクルに従って全て同時に行われる。しかし、押圧ステージ２１においては、押圧開始前に押圧方向と略直交する方向に力を加えて位置制御を行い、押圧力解放後に位置制御を解除する必要があるため、独立して上ステージ１１，１２の上昇、下降ができることが望ましい。よって、押圧ステージ２１に限らずとも、各ステージの動作は、成形サイクル内で独立して設定できるものとし、成形を行うようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１の実施の形態の光学素子の成形装置の断面正面図である。
【図２】同上の平面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は成形工程毎の状態を示す図である。
【図４】再押圧条件を示すグラフである。
【図５】第２の実施の形態の光学素子の成形装置の正面図である。
【図６】同上の平面図である。
【図７】従来の光学素子の成形型の正面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 光学素子の成形装置
２ 上型
３ 下型
４ 胴型
５ シリンダ
６ 受部材
７ 下ヒータプレート
８ 下ヒータ
１０ 光学素子素材
１１ 上ヒータプレート
１２ 上ヒータ
１３ 上シリンダ
２８ 胴型
２９ シリンダ
３０ 受部材
５０ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子、光学素子の成形方法及び成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レンズ系の設計自由度拡大や、従来では不可能と考えられていた小型化、性能向上の要求が高まり、これらを可能とする非球面光学素子のニーズが益々増加している。そして、球面光学素子の製造については、古くはガラスを研削、研磨していたが、非球面光学素子の場合には、ガラスを加熱して軟化させ、成形型でプレス（押圧）して成形するという製造方法が盛んに行われている。
【０００３】
このような成形技術においては、一対の型部材とこれを摺動保持する為の胴型からなる上型、下型、及び胴型が用いられているが、高い形状精度と面精度を有する光学素子を得るためには、一対の型部材の一方の光学機能面の光軸と、他方の光学機能面の光軸とのズレ（シフト）や相対的な傾き（チルト）を高精度に設定して成形する必要がある。
【０００４】
これに対し、例えば、特許文献１には、一対の型部材を接近させるように押圧動作させて光学素子を成形すると同時に、光学機能面の光軸方向と交差する方向から型部材の外周部を挟み込むように加圧して、光学機能面の光軸を調整する技術が開示されている。この従来技術によれば、光学素子面の光軸が調整され、光軸のズレ（シフト）や相対的な倒れ（チルト）が除かれ、かつ、その光軸調整は、簡単かつ確実に実現できるというものである。
【特許文献１】特許第３６１８９８３号公報（第７頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、一対の型部材による光学素子素材の押圧動作時、押圧される光学機能面の光軸方向にのみ（光軸に対し対称な）力を受けた場合は、光学素子には光軸に対し対称な内部応力しか発生しない。しかし、光軸方向に対し傾いた方向に（光軸に対し非対称な）力を受けた場合には、光学素子には光軸に対し非対称な内部応力が発生する。この光学素子が持つ内部応力の非対称性は、光学性能上、光学機能面の光軸がズレた場合と略同じ影響を結像性能に与える。このため、非対称な内部応力を含んだ光学素子は、結果として、高精度な光学性能を得ることができないことになる。
【０００６】
例えば、エアシリンダなどの駆動手段により押圧される型部材の押圧方向に対する進直度（進行方向に対する傾き）を数μｍ単位で調整することは困難であり、光学素子素材は光軸方向に対し傾いた方向に力を受けて、非対称な内部応力が発生してしまう。これにより、成形品たる光学素子の面精度を悪化させてしまうという課題があった。あるいは、例えば図７に示すように、成形時に上型１０２及び下型１０３を押圧部材１１１で押圧して接近させる最中に、進直度の程度により、押圧部材１１１の押圧力の方向（矢印方向）に傾きが生じてしまい、これに起因して、上型１０２と下型１０３との相互間に光軸のズレ（シフト）が発生してしまう。
【０００７】
このシフトズレにより、上型１０２と下型１０３とが胴型１０４内で偏心してしまい、またはチルト方向に傾いてしまい、成形品たる光学素子１１０の偏心精度及び面精度を悪化させてしまうという課題があった。なお、押圧部材１１１の進直度を機械的に高精度にするためには、径時変化や装置の大きさ、又は温度による変化等を厳密に制御しなければならず、現実的には難しい。
【０００８】
また、特許文献１においては、型部材の押圧動作により光学素子を成形すると同時に、光学機能面の光軸方向と交差する方向から型部材の外周部を挟み込むように加圧しているため、駆動手段の進直度の影響によるシフトズレは顕著ではない。しかし、成形型や胴型等の加工誤差、あるいは転胴体（ベアリング）の直径のバラツキ、調整誤差などを考えると、必ずしも進直度の影響による内部応力の非対称性を無視できない場合が想定される。このときは、成形品たる光学素子が、光学機能面の光軸精度は良くても面の非対称性により、所望の光学性能が得られないことになる。
【０００９】
本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、一対の型部材を押圧方向と略直交する方向に位置制御して光学素子の偏心精度を確保すると共に、押圧方向の加圧を解除した後に位置制御を解除して光学素子の面精度を向上させることのできる光学素子の成形方法とその装置、及び光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、加熱軟化した光学素子素材を押圧成形する光学素子の成形方法において、
対向配置された一対の型部材に対し、前記押圧方向と略直交する方向に力を加える位置制御により該一対の型部材の光軸調整を行うとともに、前記一対の型部材を接近させる方向に力を加えて加熱軟化した前記光学素子素材を押圧成形し、
さらに、前記一対の型部材を接近させる方向に力を加える押圧部材を前記一対の型部材の少なくとも一方から離反させた後に、前記位置制御を解除する、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の光学素子の成形方法において、
前記押圧部材と前記一対の型部材の少なくとも一方との離反は、前記光学素子素材の温度が転移点以上で行われる、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の光学素子の成形方法において、
前記一対の型部材に対する位置制御を解除した後に、少なくとも１回以上前記光学素子素材を再押圧することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項３記載の光学素子の成形方法において、
前記一対の型部材の少なくとも一方と接触する前記押圧部材の押圧方向の移動量をｘ、
前記押圧部材の、前記押圧方向に対する該押圧方向と略直交する方向の移動量の比をｙ、
前記光学素子素材を再押圧する前の前記一対の型部材のシフト方向のズレをδ１とし、シフト方向のズレの目標値をδ２としたときに、
δ２−δ１＞ｘｙ
を満たす条件で再押圧することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４記載の光学素子の成形方法において、
複数個の光学素子素材を略同時に成形することを特徴とする。
請求項６に係る発明は、加熱軟化した光学素子素材を押圧成形する光学素子の成形装置において、
前記押圧方向に移動自在に対向配置された一対の型部材と、
該一対の型部材を接近させる方向に力を加える押圧部材と、
前記一対の型部材に対し、前記押圧方向と略直交する方向に力を加えて位置制御することにより光軸調整を行う位置制御部材と、
前記一対の型部材の少なくとも一方と前記押圧部材とを離反させる制御を行った後に、前記位置制御部材による加圧を解除する制御を行う制御手段と、を備えている、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項７に係る発明は、請求項６記載の光学素子の成形装置において、
前記制御手段は、前記一対の型部材に対する位置制御を解除した後に、少なくとも１回以上前記光学素子素材を再押圧する動作を制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項８に係る発明は、請求項１〜５記載の光学素子の成形方法により得られる光学素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光学素子素材が押圧成形された時点で、一対の型部材を接近させる方向に力を加える押圧部材を型部材から離反させた後に、押圧方向と略直交する方向に力を加える位置制御を解除することで、光軸に対し非対称な内部応力が残留せず、偏心精度が良好な光学素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、一部を省略した光学素子の成形装置の断面正面図、図２はその平面図、図３（ａ）〜（ｄ）は、各成形工程毎の装置の状態を示す図である。
【００１９】
図１及び図２において、成形装置１は、一対の型部材としての上型２及び下型３と、これら上型２及び下型３が対向状態で挿入され、上型２及び下型３の外周面と略同形状の内周面を有する胴型４と、この胴型４を、その内周面の径を大小に弾性変形させて上型２及び下型３の位置制御をする位置制御部材としてのシリンダ５と、受部材６とを備えている。前記胴型４には、一部に切欠部４１が形成されている。光学素子素材（ガラス素材）１０は、下型３と上型２との間に挟まれた状態で加熱軟化され、押圧成形に供される。
【００２０】
この光学素子素材１０の成形は、胴型４に挿入された状態の上型２及び下型３が下ヒータプレート７上に載置された状態で行われる。下ヒータプレート７は、下ヒータ８の上面に取り付けられると共に、この下ヒータ８は下シリンダ９に取り付けられている。また、上型２の上面には、上ヒータプレート１１が当接されている。この上ヒータプレート１１は、上ヒータ１２を介して押圧部材としての上シリンダ１３に取り付けられている。この上シリンダ１３は、光学素子素材１０の光軸と略平行な矢印Ｂ方向に押圧力を作用させ、これにより、上型２が下型３方向に移動して光学素子素材１０の押圧が行われる。
【００２１】
なお、光学素子素材１０の押圧成形は、下シリンダ９と上シリンダ１３の少なくとも一方を作動させることによって可能であるが、本実施の形態では、上シリンダ１３のみの作動による押圧成形について説明する。
【００２２】
また、胴型４の側方には、光軸に対して略直交する矢印Ａ方向に伸長作動する前記シリンダ５が配置されている。このシリンダ５は、そのロツド５ａが胴型４のアーム部４ａ（図２参照）に当接（又は連結）されていて、このロツド５ａが伸長作動して胴型４方向に進出する。このロツド５ａの進出により、胴型４の内周面の径が小さくなるように弾性変形させる。一方、受部材６は、胴型４を挟んでシリンダ５と略対称の位置に配置されており、ロツド５ａの伸長に基づく胴型４の変形を受け止めるように作用する。更に、シリンダ５と上シリンダ１３とは制御手段としての制御部５０に接続されていて、この制御部５０により、シリンダ５と上シリンダ１３の動作タイミングが制御される。
【００２３】
胴型４の内周面は上型２及び下型３の外周面と当接しており、よって、シリンダ５を作動させて、上型２及び下型３を光軸と略直交する方向に力を加えることで、該上型２及び下型３の位置制御が行われる。この位置制御により、上型２及び下型３の光軸調整を行うことができる。ただし、本実施の形態では、上型２は下型３に比べて直径で略２μｍ小さく加工されているため、上型２は位置制御中も胴型４内で光軸方向に摺動可能となっている。
【００２４】
次に、図３（ａ）〜（ｄ）に基づき、本実施の形態による光学素子の成形工程を説明する。
図３（ａ）において、光学素子素材１０を挟み込んだ上型２及び下型３を、胴型４内に挿入して組立状態とし、この組立状態のものを下ヒータプレート７上に載置する。次いで、シリンダ５を駆動し、そのロツド５ａを、胴型４のアーム部４ａに矢印Ａ方向に押圧して変形力を作用させる。この押圧力により、胴型４は切欠部４１（図２参照）を介して直径が小さくなるように変形する。このとき、胴型４の内周面の形状は上型２及び下型３の外周面の形状と近似しているため、上型２及び下型３は胴型４の内周面に倣った状態となって高精度な光軸調整（位置制御）が行われる。
【００２５】
図３（ｂ）に示すように、この上型２及び下型３の位置制御の後、図１に示した上シリンダ１３を矢印Ｂ方向に若干動作させて、上ヒータプレート１１を上型２に接触させた状態とし、この状態で、それぞれの下ヒータ８及び上ヒータ１２により、上型２と下型３、及び胴型４を加熱する。この加熱により、上型２及び下型３に挟み込まれた光学素子素材１０が加熱される。そして、光学素子素材１０が、ガラス転移点以上の所定の温度（押圧可能な温度）に加熱されたとき、上シリンダ１３を更に矢印Ｂ方向に駆動することにより、上下のヒータプレート１１，７を相対的に接近させる。こうして、位置制御によって、高精度に光軸調整された上型２及び下型３による光学素子素材１０の押圧が開始される。なお、加熱開始のタイミングは、上ヒータプレート１１を上型２に接触させた後に限らず、光軸調整前後でも良く、そのタイミングは適宜設定しても構わない。
【００２６】
更に、図３（ｃ）に示すように、上シリンダ１３による押圧により、光学素子素材１０が所定の厚みまで変形した時点で、加熱温度を維持したまま、上シリンダ１３を矢印Ｂ方向と反対方向に駆動させて上ヒータプレート１１を上昇させる。これにより、上型２と上ヒータプレート１１とを離反させる。その後、図３（ｄ）に示すように、側方のシリンダ５のロツド５ａを矢印Ａ方向と反対方向に引き込み動作させることで、胴型４の変形を元に戻し、上型２及び下型３の位置制御を解除する。
【００２７】
以上において、シリンダ５と上シリンダ１３の動作タイミングは、図１に示した制御部５０によって制御されるようになっており、この制御により、上型２と上ヒータプレート１１とを離反させた後に位置制御が解除される。
【００２８】
なお、図３（ｃ）において、上ヒータプレート１１を上昇させる際の光学素子素材１０の温度は、必ずしも加熱温度に維持されている必要はなく、例えば、既に冷却を開始した状態であっても、光学素子素材１０の内部応力が解放されるための所定の時間以上にわたってガラス転移点以上であればよい。
【００２９】
その後、上下のヒータ１２，８をＯＦＦとして、上型２と下型３、及び胴型４の冷却を開始する。やがて、光学素子素材１０の温度が所定の温度まで下がったとき、上シリンダ１３を矢印Ｂ方向に再び駆動し、上下ヒータプレート１１，７を相対的に接近させることで、上型２及び下型３により、光学素子素材１０の再押圧を行う。このように、成形された光学素子の冷却に伴う収縮に応じて光学素子を再度押圧することで、より高精度な面形状を有する光学素子を得ることができる。
【００３０】
ここで、再押圧の条件は、例えば図４のグラフに従って設定するものとする。
すなわち、この図４は再押圧条件を示している。この再押圧の条件は、
δ２−δ１＞ｘｙ
の式で表される。
【００３１】
但し、上ヒータプレート１１の、押圧方向（Ｂ方向）に対する該押圧方向と略直交する方向（Ａ方向）の移動量の比をｙ＝３．４（μｍ／ｍｍ）とし、
再押圧前の上型２及び下型３のシフト方向のズレをδ１＝１．５μｍとしたときの、シフト方向のズレの目標値δ２（μｍ）に対する上ヒータプレート１１の押圧方向（Ｂ方向）の許容移動量をｘ（ｍｍ）とする。なお、δ１＝１．５μｍは、上型２及び下型３の直径差が２μｍでシフト方向のズレを１μｍとし、上型２と下型３、及び胴型４の真円度をそれぞれ０．２５μｍとして、シフト方向のズレを０．５μｍとしたときのシフト方向のズレの合計（１．５μｍ）である。
【００３２】
そして、再押圧後の型冷却終了の後、上ヒータプレート１１を上昇させ、上型２と下型３、及び胴型４を下ヒータプレート７から取り出す。なお、ここでは、上ヒータプレート１１を動作させることで押圧を行ったが、前述したように、下ヒータプレート７あるいは上下ヒータプレート１１，７を動作させ、上下ヒータプレート１１，７の間隔を相対的に変化させても、もちろん構わない。
【００３３】
以上説明した本実施の形態によれば、胴型４を、その内周面の径が小さくなるように弾性変形させて、上型２及び下型３をその内周面に倣った状態として位置制御を行うようにしたため、光学素子にシフトやチルトが発生するのを防止することができる。このように、上型２及び下型３を高精度に位置決めして、光学素子を高精度に成形することができる。また、シフトやチルトを防止するような複雑な構造も不要であり、制御も容易である。
【００３４】
また、本実施の形態によれば、光学素子素材１０が所定の厚みまで変形した時点で、転移点以上の温度を維持したまま、上型２と上ヒータプレート１１とを離反させ、さらに上型２及び下型３の位置制御を解除するようにしたため、押圧の過程で発生した内部応力を解放することができ、成形された光学素子に対し、光軸に対して非対称な内部応力が残留するのを防止することができる。
【００３５】
このため、光学機能面に非対称性のない高精度な光学素子を成形することができる。また、上型２と上ヒータプレート１１とを離反させた後に、位置制御を解除するようにしたことで、上シリンダ１３の進直度誤差による上型２のシフト（位置ズレ）やチルト（傾き）を防止することができる。このため、胴型４による位置制御の効果が維持され、高精度に光軸調整された光学素子を得ることができる。なお、若しも、上型２と上ヒータプレート１１とを離反させる前に、矢印Ａ方向の位置制御を解除した場合には、上シリンダ１３の進直度誤差により、上型２と上ヒータプレート１１がシフト方向にズレてしまうことになる。
【００３６】
また、本実施の形態では、例えば図４に従い、目標のシフト量δ２と進直度誤差を考慮した押圧条件により光学素子素材１０を再押圧するようにしたことで、光学素子素材１０の温度が所定の温度まで下がったときの冷却に伴う収縮に上下型２，３が追従することができる。これにより、高精度な面形状を有することはもちろん、偏心精度も確保された光学素子を安定して得ることができる。
【００３７】
また、本実施の形態では、上型２は下型３に比べ若干直径が小さく加工されているため、胴型４を変形させて位置制御を行った状態でも上型２を押圧方向に摺動させることができる。よって、位置制御を光学素子素材１０の押圧開始前に行ったが、例えば、押圧終了直前に行うことで、上型２と胴型４との摺動時間が短く、つまり、上型２と胴型４との摺動距離が短くなり、上型２の摺動による上型２及び胴型４の磨耗を抑制することもできる。
【００３８】
更に、本実施の形態では、１個の光学素子を成形する場合について説明したが、例えば複数個の光学素子を略同時に成形することもできる。この場合も、各光学素子には光軸に対して非対称な内部応力が残留せず、かつ偏心精度が良好な光学素子を短時間で大量生産することができる。
【００３９】
また、略同径の上型２及び下型３による押圧と、胴型４を当接させることによる上型２及び下型３の位置制御と、シリンダ５の駆動停止による胴型４の当接解除とを繰り返して成形を行なっても良い。更に、上型２及び下型３による光学素子素材１０の押圧中に、シリンダ５による胴型４への押圧力を段階的に変化させるように制御して成形を行っても良い。同様に、上型２及び下型３による押圧力及び再押圧力を段階的に変化させるように制御して成形を行っても良い。
【００４０】
なお、本実施の形態では、胴型４を変形させて上型２及び下型３の位置制御を行ったが、胴型４を用いず、シリンダ５及び受部材６の型部材と当接する形状を、∨形状やＲ形状等とし、シリンダ５及び受部材６により、上型２及び下型３の位置制御を行って成形しても良い。もちろん、上型２及び下型３の両側から、あるいは３方向以上からシリンダ５により位置制御を行ってもよい。
（第２の実施の形態）
図５及び図６は、第２の実施の形態を示しており、図５は、一部を省略した光学素子の成形装置１４の正面図、図６はその平面図である。
【００４１】
図５及び図６において、不図示の架台の上に加熱炉として使用するチャンバー１５が設置されている。チャンバー１５には、上型２及び下型３と胴型２８を搬入する入口と搬出する出口が設けられ、それぞれ供給ステージ５６と入口シャッタ１６、取り出しステージ５７と出口シャッター１７を設置している。また、チャンバー１５内には、加熱ステージ１８、１９、２０、押圧ステージ２１、冷却ステージ２２，２３を設け、各ステージは、上下一対で温度制御可能なヒーター２４を取り付けたヒータブロック８，１２を設けている。下ヒータブロック８は、断熱プレート２５、水冷ブロック２６を介してチャンバー１５に設置され、また、上ヒータブロック１２は、断熱プレート２５、水冷ブロック２６を介して、上下移動自由なシャフト２７に設置されていて、上型２及び下型３と胴型２８を押圧する機能を有している。
【００４２】
また、ヒータブロック８、１２の表面には、ＷＣを主成分とする超硬合金製のヒータプレート７，１１を取り付けている。なお、以降の説明に於いては、チャンバー１５に固定されたヒータブロック８とヒータプレート７を下ステージと称し、シャフト２７に固定されたヒータブロック１２とヒータプレート１１を上ステージと称し、上下一対を表すときは単にステージと称する。押圧ステージ２１には、光軸に対して略直交する矢印Ａ方向に沿って伸長作動するシリンダ２９が配置されている（図６参照）。このシリンダ２９は、その伸長作動により、ロッド２９ａが胴型２８方向に進出し、この進出により胴型２８の内周面の径が小さくなるように弾性変形させる。一方、受部材３０は、シリンダ２９との間で胴型２８を挟む位置に配置されており、シリンダ２９のロッド２９ａの伸長に基づく胴型２８の変形を受けるように作用する。
【００４３】
次に、この実施の形態による光学素子の成形工程を説明する。
図５に示すように、光学素子素材１０を挟み込んだ上型２及び下型３を胴型２８内に挿入して組立状態とし、この組立状態で、供給ステージ５６により入口シャッタ１６からチヤンバー１５内に搬入し、加熱ステージ１８上に載置する。各ステージ温度は、光学素子素材１０が適正な成形温度プロフィルを辿るように設定されていて、まず、加熱ステージ１８，１９，２０で予備加熱を行う。次いで、チヤンバー１５内に設置された不図示の搬送部材により、光学素子素材１０を挟み込んだ上型２及び下型３と胴型２８は、各ステージ間を、設定された成形サイクルに従って順次移動する。
【００４４】
このように、光学素子素材１０を挟み込んだ上型２及び下型３と胴型２８が順次移動し、押圧ステージ２１上に載置されたところで、シリンダ２９を駆動してそのロツド２９ａをアーム部２８ａに押圧して変形力を作用させる（図６参照）。この押圧力により、上型２及び下型３は胴型２８の内周面に倣った状態となって、位置制御による高精度な光軸調整が行われる。その後、成形サイクルに従い、上ステージ１１，１２が下降して上型２に接触し、高精度に光軸調整された上型２及び下型３による光学素子素材１０の押圧が開始される。
【００４５】
上型２及び下型３の押圧により、光学素子素材１０は所定の厚みまで変形し、上述した成形サイクルに従い、上ステージ１１，１２は上昇する。これにより、上型２と上ステージ１１，１２とは離反する。その後、シリンダ２９のロツド２９ａを引き込み動作させることで、胴型２８の変形を戻し、上型２及び下型３への位置制御を解除する。次いで、光学素子素材１０を挟み込んだ上型２及び下型３と胴型２８は、不図示の搬送部材により冷却ステージ２２上に載置され、上ステージ１１，１２の下降により、光学素子素材１０は冷却されるとともに、再度押圧される。その後、上型２及び下型３と胴型２８は成形サイクルに従い順次移動し、冷却終了の後、チヤンバー１５から取り出される。
【００４６】
本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、上型２及び下型３を高精度に位置決めすることができ、光学素子を高精度に成形することができる。また、この成形方法によれば、光軸に対して非対称な内部応力の残留を防ぐことができ、光学機能面に非対称性のない光学素子を高精度に成形することができる。また、光学素子の冷却に伴う収縮に上型２及び下型３が追従することができ、より高精度な面形状を有する光学素子を安定して得ることができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、加熱、押圧、冷却の役割を複数のステージに分けることで、昇温、降温に要する時間を短縮することができ、サイクルタイムを短縮することができる。さらに、複数のステージがあっても、光軸調整機構は押圧ステージ２１にのみあればよく、複雑な構造が不要であり、制御も容易である。このように、加熱、押圧、冷却等の温度制御を短時間に遂行し、かつ偏心精度、面精度が高精度な光学素子を連続して成形することができる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、各ステージの上昇、下降動作は、所定の成形サイクルに従って全て同時に行われる。しかし、押圧ステージ２１においては、押圧開始前に押圧方向と略直交する方向に力を加えて位置制御を行い、押圧力解放後に位置制御を解除する必要があるため、独立して上ステージ１１，１２の上昇、下降ができることが望ましい。よって、押圧ステージ２１に限らずとも、各ステージの動作は、成形サイクル内で独立して設定できるものとし、成形を行うようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１の実施の形態の光学素子の成形装置の断面正面図である。
【図２】同上の平面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は成形工程毎の状態を示す図である。
【図４】再押圧条件を示すグラフである。
【図５】第２の実施の形態の光学素子の成形装置の正面図である。
【図６】同上の平面図である。
【図７】従来の光学素子の成形型の正面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 光学素子の成形装置
２ 上型
３ 下型
４ 胴型
５ シリンダ
６ 受部材
７ 下ヒータプレート
８ 下ヒータ
１０ 光学素子素材
１１ 上ヒータプレート
１２ 上ヒータ
１３ 上シリンダ
２８ 胴型
２９ シリンダ
３０ 受部材
５０ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱軟化した光学素子素材を押圧成形する光学素子の成形方法において、
対向配置された一対の型部材に対し、前記押圧方向と略直交する方向に力を加える位置制御により該一対の型部材の光軸調整を行うとともに、前記一対の型部材を接近させる方向に力を加えて加熱軟化した前記光学素子素材を押圧成形し、
さらに、前記一対の型部材を接近させる方向に力を加える押圧部材を前記一対の型部材の少なくとも一方から離反させた後に、前記位置制御を解除する、
ことを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項２】
前記押圧部材と前記一対の型部材の少なくとも一方との離反は、前記光学素子素材の温度が転移点以上で行われる、
ことを特徴とする請求項１記載の光学素子の成形方法。
【請求項３】
前記一対の型部材に対する位置制御を解除した後に、少なくとも１回以上前記光学素子素材を再押圧することを特徴とする請求項１又は２記載の光学素子の成形方法。
【請求項４】
前記一対の型部材の少なくとも一方と接触する前記押圧部材の押圧方向の移動量をｘ、
前記押圧部材の、前記押圧方向に対する該押圧方向と略直交する方向の移動量の比をｙ、
前記光学素子素材を再押圧する前の前記一対の型部材のシフト方向のズレをδ１とし、シフト方向のズレの目標値をδ２としたときに、
δ２−δ１＞ｘｙ
を満たす条件で再押圧することを特徴とする請求項３記載の光学素子の成形方法。
【請求項５】
複数個の光学素子素材を略同時に成形することを特徴とする請求項１〜４記載の光学素子の成形方法。
【請求項６】
加熱軟化した光学素子素材を押圧成形する光学素子の成形装置において、
前記押圧方向に移動自在に対向配置された一対の型部材と、
該一対の型部材を接近させる方向に力を加える押圧部材と、
前記一対の型部材に対し、前記押圧方向と略直交する方向に力を加えて位置制御することにより光軸調整を行う位置制御部材と、
前記一対の型部材の少なくとも一方と前記押圧部材とを離反させる制御を行った後に、前記位置制御部材による加圧を解除する制御を行う制御手段と、を備えている、
ことを特徴とする光学素子の成形装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記一対の型部材に対する位置制御を解除した後に、少なくとも１回以上前記光学素子素材を再押圧する動作を制御することを特徴とする請求項６記載の光学素子の成形装置。
【請求項８】
請求項１〜５記載の光学素子の成形方法により得られることを特徴とする光学素子。
【請求項１】
加熱軟化した光学素子素材を押圧成形する光学素子の成形方法において、
対向配置された一対の型部材に対し、前記押圧方向と略直交する方向に力を加える位置制御により該一対の型部材の光軸調整を行うとともに、前記一対の型部材を接近させる方向に力を加えて加熱軟化した前記光学素子素材を押圧成形し、
さらに、前記一対の型部材を接近させる方向に力を加える押圧部材を前記一対の型部材の少なくとも一方から離反させた後に、前記位置制御を解除する、
ことを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項２】
前記押圧部材と前記一対の型部材の少なくとも一方との離反は、前記光学素子素材の温度が転移点以上で行われる、
ことを特徴とする請求項１記載の光学素子の成形方法。
【請求項３】
前記一対の型部材に対する位置制御を解除した後に、少なくとも１回以上前記光学素子素材を再押圧することを特徴とする請求項１又は２記載の光学素子の成形方法。
【請求項４】
前記一対の型部材の少なくとも一方と接触する前記押圧部材の押圧方向の移動量をｘ、
前記押圧部材の、前記押圧方向に対する該押圧方向と略直交する方向の移動量の比をｙ、
前記光学素子素材を再押圧する前の前記一対の型部材のシフト方向のズレをδ１とし、シフト方向のズレの目標値をδ２としたときに、
δ２−δ１＞ｘｙ
を満たす条件で再押圧することを特徴とする請求項３記載の光学素子の成形方法。
【請求項５】
複数個の光学素子素材を略同時に成形することを特徴とする請求項１〜４記載の光学素子の成形方法。
【請求項６】
加熱軟化した光学素子素材を押圧成形する光学素子の成形装置において、
前記押圧方向に移動自在に対向配置された一対の型部材と、
該一対の型部材を接近させる方向に力を加える押圧部材と、
前記一対の型部材に対し、前記押圧方向と略直交する方向に力を加えて位置制御することにより光軸調整を行う位置制御部材と、
前記一対の型部材の少なくとも一方と前記押圧部材とを離反させる制御を行った後に、前記位置制御部材による加圧を解除する制御を行う制御手段と、を備えている、
ことを特徴とする光学素子の成形装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記一対の型部材に対する位置制御を解除した後に、少なくとも１回以上前記光学素子素材を再押圧する動作を制御することを特徴とする請求項６記載の光学素子の成形装置。
【請求項８】
請求項１〜５記載の光学素子の成形方法により得られることを特徴とする光学素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２９８６６８（Ｐ２００６−２９８６６８Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１９００９（Ｐ２００５−１１９００９）
【出願日】平成１７年４月１５日（２００５．４．１５）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１５日（２００５．４．１５）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
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