光学素子の製造方法、光学素子成形用型セット、及び、光学素子の製造装置
【課題】光学素子にクモリ及び偏心が生じるのを抑えることができる光学素子の製造方法、光学素子成形用型セット及び光学素子の製造装置。
【解決手段】光学素子の製造方法は、上型２ｇの成形面２ｇ−１の中心軸Ａ１と下型１１の成形面の中心軸Ａ２と光学素材１００の中心Ａ３とを一致させるように上型２ｇ、下型１１、及び光学素材１００を配置する中心合わせ工程と、上型２ｇの成形面２ｇ−１及び下型１１の成形面に非接触の状態の光学素材１００を加熱する加熱工程と、加熱された光学素材１００に上型２ｇを接近移動させることで上型２ｇの成形面２ｇ−１を接触させる接触工程と、上型２ｇの成形面２ｇ−１に接触した状態の光学素材１００を、下型１１を上型２ｇに接近移動させることで加圧する加圧工程と、加圧された光学素材１００を冷却する冷却工程と、を有する。
【解決手段】光学素子の製造方法は、上型２ｇの成形面２ｇ−１の中心軸Ａ１と下型１１の成形面の中心軸Ａ２と光学素材１００の中心Ａ３とを一致させるように上型２ｇ、下型１１、及び光学素材１００を配置する中心合わせ工程と、上型２ｇの成形面２ｇ−１及び下型１１の成形面に非接触の状態の光学素材１００を加熱する加熱工程と、加熱された光学素材１００に上型２ｇを接近移動させることで上型２ｇの成形面２ｇ−１を接触させる接触工程と、上型２ｇの成形面２ｇ−１に接触した状態の光学素材１００を、下型１１を上型２ｇに接近移動させることで加圧する加圧工程と、加圧された光学素材１００を冷却する冷却工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素材を加熱、加圧及び冷却することにより光学素子を製造する光学素子の製造方法及び光学素子の製造装置、並びに、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱可塑性素材である光学素材を成形型の中心に位置決めして、光学素子としてのメニスカスレンズや平凹レンズの凹面部とそれに続く平面部とを成形する技術として、特許文献１の技術が知られている。
【０００３】
以下、第１の参考技術（例えば特許文献１の図２参照）及び第２の参考技術（例えば特許文献１の図６Ａ参照）に係る光学素子成形用型セットについて簡易的に説明する。
図１１は、第１の参考技術に係る光学素子成形用型セット５０を示す断面図である。
【０００４】
図１１に示す型セット５０は、対向して配置された上型５１及び下型５２と、これら上型５１及び下型５２の光軸を合わせる円筒形状のスリーブ５３と、このスリーブ５３内で球形状の光学素材１００を保持する円筒形状の保持部材５４と、を有する。
【０００５】
光学素材１００は、保持部材５４により中心に位置決めされ、上型５１の成形面５１ａ及び下型５２の成形面５２ａに非接触の状態で加熱され軟化する。その後、光学素材１００は、下型５２が上昇して保持部材５４を貫通することで加圧される。そして、加圧された光学素材１００が冷却されることで、光学素子が得られる。
【０００６】
図１２は、第２の参考技術に係る光学素子成形用型セット６０を示す断面図である。
図１２に示す型セット６０は、対向して配置された上型６１及び下型６２と、これら上型６１及び下型６２の光軸を合わせる円筒形状のスリーブ６３と、このスリーブ６３内で球形状の光学素材１００を保持する円筒形状の保持部材６４と、を有する。
【０００７】
図１２に示す型セット６０では、光学素材１００は、上型６１と保持部材６４とにより挟まれた状態で中心に位置決めされる。その後、光学素材１００は、加熱され軟化し、下型６２が上昇して保持部材６４を貫通することで加圧される。そして、加圧された光学素材１００が冷却されることで、光学素子が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２２７５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図１１に示す型セット５０では、上型５１及び下型５２の成形面５１ａ，５２ａに非接触の状態で球形状の光学素材１００が加熱軟化するため、その後、下型５２が上昇して光学素材１００を加圧すると、球形状の光学素材１００が中心からずれることがある。そして、そのまま光学素材１００が下型５２により加圧されると、光学素子に偏心が生じることがある。
【００１０】
また、図１２に示す型セット６０では、上型６１の成形面６１ａと光学素材１００とが加熱前から接触するため、光学素材１００が上型６１の成形面６１ａと部分接触した状態で加熱されることで、この部分接触した部分において光学素子にクモリが生じることがある。
【００１１】
本発明は、光学素子にクモリ及び偏心が生じるのを抑えることができる光学素子の製造方法、光学素子成形用型セット及び光学素子の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の光学素子の製造方法は、上型の成形面の中心軸と下型の成形面の中心軸と光学素材の中心とを一致させるように上型、下型、及び光学素材を配置する中心合わせ工程と、上記上型の上記成形面及び上記下型の上記成形面に非接触の状態の上記光学素材を加熱する加熱工程と、加熱された上記光学素材に上記上型を接近移動させることで上記上型の上記成形面を接触させる接触工程と、上記上型の上記成形面に接触した状態の上記光学素材を、上記下型を上記上型に接近移動させることで加圧する加圧工程と、加圧された上記光学素材を冷却する冷却工程と、を有する。
【００１３】
また、上記光学素子の製造方法において、上記接触工程では、上記上型の成形面が上記光学素材に非接触状態となるように上記上型の位置を規制する位置規制部材を引き抜いて、上記上型の位置の規制を解除するようにするとよい。
また、上記光学素子の製造方法において、上記接触工程の前では、上記上型の上記成形面が上記光学素材に非接触状態となるように上型持ち上げ部により上記上型を持ち上げておくようにするとよい。
【００１４】
本発明の光学素子成形用型セットは、上型及び下型の外周部分を位置規制することにより、上記上型の成形面の中心軸と上記下型の成形面の中心軸とを一致させるスリーブと、上記上型の上記成形面及び上記下型の上記成形面に非接触の状態の光学素材の中心が、上記上型の上記成形面の上記中心軸と上記下型の上記成形面の上記中心軸とに一致するように、上記光学素材を保持する保持部材と、上記上型の成形面が上記光学素材に非接触状態となるように上記上型の位置を規制する位置規制部材と、を有する、光学素子成形用型セット。
【００１５】
また、上記光学素子成形用型セットにおいて、上記位置規制部材は、上記上型と上記スリーブの上端との間に配置されるようにするとよい。
また、上記光学素子成形用型セットにおいて、上記上型と上記スリーブの上端との高さ方向の隙間は、このスリーブの内周側から外周側にいくほど大きくなり、上記位置規制部材の高さ方向の厚さは、上記スリーブの内周側から外周側にいくほど大きくなるようにするとよい
また、上記光学素子成形用型セットにおいて、上記位置規制部材は、上記スリーブを外周側から内周側に貫通し、上記上型の下端を支持するようにするとよい。
【００１６】
本発明の第１の光学素子の製造装置は、上記光学素子成形用型セットが順次移送される複数のステージと、上記複数のステージのうち少なくとも１つに配置され、上記光学素子成形用型セットに収容された光学素材を加熱する加熱部と、上記複数のステージのうち少なくとも１つに配置され、上記光学素子成形用型セットに収容された上記光学素材を加圧する加圧部と、上記光学素子成形用型セットの上記位置規制部材を、上記上型の位置を規制する位置から引き抜く引き抜き部と、を備える。
【００１７】
本発明の第２の光学素子の製造装置は、下型に対向して配置された上型を有する光学素子成形用型セットが順次移送される複数のステージと、上記複数のステージのうち少なくとも１つに配置され、上記光学素子成形用型セットに収容された光学素材を加熱する加熱部と、上記複数のステージのうち少なくとも１つに配置され、上記光学素子成形用型セットに収容された上記光学素材を加圧する加圧部と、上記上型の成形面が上記光学素材に非接触状態となるように上記上型を持ち上げておく上型持ち上げ部と、を備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光学素子にクモリ及び偏心が生じるのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための加熱・加圧ステージの断面図（その１）である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための加熱・加圧ステージの断面図（その２）である。
【図３Ｃ】本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための加熱・加圧ステージの断面図（その３）である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る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２実施形態に係る光学素子成形用型セットを示す平面図である。
【図６Ａ】本発明の第２実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための加熱・加圧ステージの断面図（その１）である。
【図６Ｂ】本発明の第２実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための加熱・加圧ステージの断面図（その２）である。
【図７】本発明の第２実施形態の第１変形例に係る光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態の第２変形例に係る光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための加熱・加圧ステージの断面図である。
【図１１】第１の参考技術に係る光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【図１２】第２の参考技術に係る光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態に係る光学素子の製造方法、光学素子成形用型セット及び光学素子の製造装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造装置１の概略構成を示す断面図である。
図２は、本発明の第１実施形態に係る光学素子成形用型セット１０を示す断面図である。
【００２２】
図１に示す光学素子の製造装置１は、加熱・加圧ステージ２と、冷却ステージ３と、成形室４と、を備える。また、光学素子の製造装置１は、光学素子成形用型セット１０を加熱・加圧ステージ２及び冷却ステージ３に順次移送することで例えばガラスレンズである光学素子を製造する循環型製造装置である。
【００２３】
加熱・加圧ステージ２は、上加熱板（上伝熱部材）２ａと、下加熱板（下伝熱部材）２ｂと、上カートリッジヒータ（加熱部）２ｃと、下カートリッジヒータ（加熱部）２ｄと、エアシリンダ２ｅと、基台２ｆと、上型２ｇと、突き出し部材（加圧部）２ｈと、を含む。
【００２４】
冷却ステージ３は、上加熱板（上伝熱部材）３ａと、下加熱板（下伝熱部材）３ｂと、上カートリッジヒータ（冷却部）３ｃと、下カートリッジヒータ（冷却部）３ｄと、エアシリンダ３ｅと、基台３ｆと、を含む。
【００２５】
上加熱板２ａ，３ａには、それぞれ２本の上カートリッジヒータ２ｃ，３ｃが内蔵されている。加熱・加圧ステージ２の上加熱板２ａには、上型２ｇが固定されている。加熱・加圧ステージ２の上加熱板２ａ及び上型２ｇは、光学素材１００に直接接触はしないが、上カートリッジヒータ２ｃは、光学素材１００を加熱するのに用いられる。
【００２６】
冷却ステージ３の上加熱板３ａは、光学素子成形用型セット１０のスリーブ１２の上端に当接する。上カートリッジヒータ３ｃは、冷却用の温度で上加熱板３ａを加熱する。これにより、上加熱板３ａは、光学素材１００を冷却することができる。
下加熱板２ｂ，３ｂは、基台２ｆ，３ｆ上に配置されている。下加熱板２ｂ，３ｂには、光学素子成形用型セット１０が載置される。
【００２７】
下加熱板２ｂ，３ｂには、それぞれ２本の下カートリッジヒータ２ｄ，３ｄが内蔵されている。加熱・加圧ステージ２の下カートリッジヒータ２ｄは、光学素材１００を加熱するのに用いられる。冷却ステージ３の下カートリッジヒータ３ｄは、冷却用の温度で下加熱板３ｂを加熱する。
【００２８】
エアシリンダ２ｅ，３ｅは、上加熱板２ａ，３ａを上下方向に駆動する。加熱・加圧ステージ２のエアシリンダ２ｅは、上加熱板２ａに固定された上型２ｇを下降させることで、光学素材１００に接触させる。
【００２９】
加熱・加圧ステージ２の上型２ｇには、下端に成形面２ｇ−１が形成され、上端にフランジ部２ｇ−２が形成されている。
加熱・加圧ステージ２の突き出し部材２ｈは、基台２ｆ及び下加熱板２ｂの貫通孔２ｆ−１，２ｂ−１を貫通し、下型１１の下端中央を上方に押圧することで、光学素材１００を加圧する。
【００３０】
加熱・加圧ステージ２及び冷却ステージ３は、エアシリンダ２ｅ，３ｅを除いて、成形室４内に配置されている。この成形室４には、例えば窒素等の不活性ガスが充填されている。
【００３１】
図２に示すように、光学素子成形用型セット１０は、下型１１と、スリーブ１２と、保持部材１３と、を有する。
下型１１には、基部である円柱形状の大径部１１ａの上部中央に、大径部１１ａよりも小径で大径部１１ａから上方に突出する円柱形状の小径部１１ｂが設けられている。この小径部１１ｂの上端には、光学素材１００に凹形状を転写する凸形状の成形面１１ｃが形成されている。
【００３２】
スリーブ１２は、円筒形状を呈する。スリーブ１２は、外径は一定であるが、下部が肉厚部１２ａで上部が薄肉部１２ｂとなっている。そのため、肉厚部１２ａと薄肉部１２ｂとの間の内周面には、段差部１２ｃが形成されている。この段差部１２ｃには、保持部材１３がフランジ部１３ａにおいて載置されている。スリーブ１２の肉厚部１２ａには、下型１１が大径部１１ａにおいて摺動可能に挿入されている。スリーブ１２は、上型２ｇ及び下型１１の外周部分を位置規制することにより、上型２ｇの成形面２ｇ−１の中心軸Ａ１と下型１１の成形面１１ｃの中心軸Ａ２とを一致させる。
【００３３】
保持部材１３は、下端にフランジ部１３ａが形成された円筒形状を呈する。保持部材１３には、下型１１の小径部１１ｂが下方から摺動可能に挿入されている。保持部材１３の上端中央には、光学素材１００が載置される。このように球形状の光学素材１００が保持部材１３の上端中央に載置されることで、光学素材１００の中心Ａ３は、下型１１の成形面１１ｃの中心軸Ａ２に一致する。
【００３４】
なお、加熱・加圧ステージ２の上型２ｇは、下降することでスリーブ１２に挿入され、フランジ部２ｇ−２においてスリーブ１２の上端に当接する。
上述の光学素子成形用型セット１０は、下型１１と、スリーブ１２と、保持部材１３と、を有するが、少なくともスリーブ１２及び保持部材１３を有すればよく、例えば、上型２ｇのみならず下型１１も加熱・加圧ステージ２に固定されているものであってもよい。
【００３５】
以下、本実施形態に係る光学素子の製造方法について説明する。
図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための加熱・加圧ステージ２の断面図である。
【００３６】
まず、光学素材１００が光学素子成形用型セット１０の保持部材１３の上端中央に載置されることで、光学素材１００の中心Ａ３と下型１１の成形面１１ｃの中心軸Ａ２とが一致する。そして、光学素子成形用型セット１０は、図１に示す成形室４に搬入され、図３Ａに示すように加熱・加圧ステージ２の下加熱板２ｂの中央に載置される。このとき、上型２ｇの成形面２ｇ−１の中心軸Ａ１に対し、下型１１の成形面１１ｃの中心軸Ａ２及び光学素材１００の中心Ａ３が一致するように、上型２ｇ、下型１１、及び光学素材１００を配置する（中心合わせ工程）。
【００３７】
そして、上型２ｇの成形面２ｇ−１及び下型１１の成形面１１ｃと非接触の状態の光学素材１００が上カートリッジヒータ２ｃ及び下カートリッジヒータ２ｄにより例えばガラス屈伏点以上の温度まで加熱される（加熱工程）。なお、光学素材１００を加熱する際には、上型２ｇの成形面２ｇ−１が光学素材１００に接触しない範囲で上型２ｇをスリーブ１２内に挿入するようにしてもよい。
【００３８】
次に、図３Ｂに示すように、エアシリンダ２ｅが上加熱板２ａを下降させ、この上加熱板２ａに固定された上型２ｇを加熱された光学素材１００に接近移動させることで、上型２ｇの成形面２ｇ−１が光学素材１００に接触する（接触工程）。この接触工程では、上型２ｇが光学素材１００を多少加圧しても構わないが、後述するように、光学素材１００の加圧は、下型１１の押圧により或いは下型１１及び上型２ｇの両方の押圧により主に加圧工程において行われる。
【００３９】
図３Ｃに示すように、上型２ｇの成形面２ｇ−１が光学素材１００に接触した状態で、突き出し部材２ｈが下型１１を上方に押圧して上型２ｇに接近移動させることにより、上型２ｇの成形面２ｇ−１に接触した状態の光学素材１００が加圧される（加圧工程）。このとき、上型２ｇもエアシリンダ２ｅにより下型１１に接近移動させるようにしてもよい。
【００４０】
光学素材１００が所望の肉厚になるまで加圧された後、上カートリッジヒータ２ｃ及び下カートリッジヒータ２ｄにより例えば光学素材１００がガラス転移点付近の温度まで冷却される。
【００４１】
その後、突き出し部材２ｈは、下加熱板２ｂの上面より下方まで下降する。その後、光学素子成形用型セット１０は、図１に示す冷却ステージ３に移送される。そして、光学素材１００が冷却ステージ３の上加熱板３ａ及び下加熱板３ｂにより冷却用の温度で冷却されることで或いは自然冷却されることで冷却される（冷却工程）。
【００４２】
そして、光学素子成形用型セット１０が成形室４から搬出され、製造された光学素子が光学素子成形用型セット１０から取り出される。
【００４３】
以上説明した本実施形態では、中心合わせ工程において、上型２ｇの成形面２ｇ−１の中心軸Ａ１と下型１１の成形面１１ｃの中心軸Ａ２と光学素材１００の中心Ａ３とが一致するようにする。そして、光学素材１００は、上型２ｇの成形面２ｇ−１及び下型１１の成形面１１ｃと非接触の状態で加熱され（加熱工程）、上型２ｇの成形面２ｇ−１に接触した後（接触工程）、下型１１により加圧される（加圧工程）。
【００４４】
そのため、光学素材１００が上型２ｇ及び下型１１の成形面２ｇ−１，１１ｃと非接触で加熱されることで、光学素材１００と成形面２ｇ−１，１１ｃとの加熱時の部分接触に起因して光学素子にクモリが生じるのを抑えることができる。また、光学素材１００が上型２ｇの成形面２ｇ−１に接触した状態で加圧されることで、球形状の光学素材１００の中心Ａ３がずれるのを抑え、光学素子に偏心が生じるのを防ぐことができる。
【００４５】
よって、本実施形態によれば、光学素子にクモリ及び偏心が生じるのを抑えることができる。
【００４６】
なお、本実施形態では、加熱部（上カートリッジヒータ２ｃ及び下カートリッジヒータ２ｄ）及び加圧部（突き出し部材２ｈ）が同一のステージ（加熱・加圧ステージ２）に配置される例について説明したが、加圧部及び冷却部が同一のステージに配置されるようにしてもよい。また、加熱部、加圧部及び冷却部が同一のステージに配置されるようにしてもよい。また、加熱部、加圧部及び冷却部のそれぞれが１つ以上のステージに独立して配置されるようにしてもよい。
【００４７】
＜第２実施形態＞
図４及び図５は、本発明の第２実施形態に係る光学素子成形用型セット２０を示す断面図及び平面図である。図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の第２実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための加熱・加圧ステージ２−１の断面図である。
【００４８】
本実施形態に係る光学素子成形用型セット２０では、下型１１、スリーブ１２及び保持部材１３は第１実施形態に係る光学素子成形用型セット１０のものと同一であり、上型２１及び位置規制部材２２が相違する。
【００４９】
上型２１は、本実施形態では、図６Ａ及び図６Ｂに示す加熱・加圧ステージ２−１の上加熱板２ａに固定されているのではなく、光学素子成形用型セット２０の一部として配置されている。上型２１は、下端に成形面２１ａが形成され、上端にフランジ部２１ｂが形成されている。
【００５０】
位置規制部材２２は、例えば水平面に拡がる板状を呈し、上型２１とスリーブ１２の上端との間に例えば左右に２つ配置されることで、上型２１の成形面２１ａが光学素材１００に非接触状態となるように上型２１の位置を規制する。
【００５１】
図５に示すように、２つの位置規制部材２２は、対向するように配置され、例えば、平面視においてスリーブ１２の内周側に近づくほど幅が狭くなる台形状を呈する。
【００５２】
以下、本実施形態に係る光学素子の製造方法について、第１実施形態と共通する点については適宜省略しながら説明する。
【００５３】
本実施形態における加熱・加圧ステージ２−１は、位置規制部材２２を、上型２１の位置を規制する位置から引き抜く引き抜き部２ｉが配置されている点を除いて、第１実施形態と同様である。なお、引き抜き部２ｉは、例えば、上加熱板２ａにより保持され、光学素子成形用型セット２０の径方向に移動する。
【００５４】
まず、光学素材１００が光学素子成形用型セット２０の保持部材１３の上端中央に載置されることで、光学素材１００の中心Ａ３が上型２１の成形面２１ａの中心軸Ａ１及び下型１１の成形面１１ｃの中心軸Ａ２に一致するように、上型２ｇ、下型１１、及び光学素材１００を配置する（中心合わせ工程）。そして、光学素子成形用型セット２０は、図１に示す成形室４に搬入され、図６Ａに示すように加熱・加圧ステージ２−１の下加熱板２ｂの中央に載置される。
【００５５】
そして、上型２１の成形面２１ａ及び下型１１の成形面１１ｃと非接触の状態の光学素材１００が上カートリッジヒータ２ｃ及び下カートリッジヒータ２ｄにより例えばガラス屈伏点以上の温度まで加熱される（加熱工程）。
【００５６】
図６Ｂに示すように、引き抜き部２ｉは、上カートリッジヒータ２ｃ及び下カートリッジヒータ２ｄによる加熱後で且つ後述する突き出し部材２ｈによる加圧前に、光学素子成形用型セット２０の位置規制部材２２を、上型２１の位置を規制する位置から引き抜く（引き抜き工程）。
【００５７】
これにより、上型２１の成形面２１ａが、加熱された光学素材１００に接触する（接触工程）。このように、本実施形態の接触工程では、位置規制部材２２を引き抜いて、上型２１の位置の規制を解除する。
【００５８】
以上説明した本実施形態においても、中心合わせ工程において、上型２１の成形面２１ａの中心軸Ａ１と下型１１の成形面１１ｃの中心軸Ａ２と光学素材１００の中心Ａ３とが一致するようにする。そして、光学素材１００は、上型２１の成形面２１ａ及び下型１１の成形面１１ｃと非接触の状態で加熱され（加熱工程）、上型２１の成形面２１ａに接触した後（接触工程）、下型１１により加圧される（加圧工程）。そのため、本実施形態によっても、光学素子にクモリ及び偏心が生じるのを抑えることができる。
【００５９】
また、本実施形態では、位置規制部材２２は、上型２１の成形面２１ａが光学素材１００に非接触状態となるように上型２１の位置を規制する。そのため、簡素な構成で、加熱工程において上型２１の成形面２１ａを光学素材１００に対して非接触状態とすることができる。
【００６０】
また、本実施形態では、位置規制部材２２は、上型２１とスリーブ１２の上端との間に配置される。そのため、簡素な構成で、加熱工程において上型２１の成形面２１ａを光学素材１００に対して非接触状態とすることができる。
【００６１】
また、本実施形態では、引き抜き部２ｉは、加熱部（上カートリッジヒータ２ｃ及び下カートリッジヒータ２ｄ）による加熱後で且つ加圧部（突き出し部材２ｈ）による加圧前に、位置規制部材２２を、上型２１の位置を規制する位置から引き抜く。そのため、簡素な構成で、接触工程において上型２１の成形面２１ａを光学素材１００に対して接触させることができる。
【００６２】
なお、図７に示すように、第１変形例の光学素子成形用型セット２０−１の位置規制部材２２−１は、スリーブ１２を外周側から内周側に貫通し、上型２１の下端を支持する。この場合、位置規制部材２２−１が光学素子成形用型セット２０−１から抜け落ちにくくすることができる。
【００６３】
また、図８に示すように、第２変形例では、光学素子成形用型セット２０−２の上型２１のフランジ部２１ｂとスリーブ１２の上端との高さ方向の隙間が、スリーブ１２の内周側（隙間Ｇ１）から外周側（隙間Ｇ２）にいくほど大きくなる。また、位置規制部材２２−２の高さ方向の厚さは、スリーブ１２の内周側（高さＨ１）から外周側（高さＨ２）にいくほど大きくなるようにしてもよい。この場合、位置規制部材２２−２を例えば図６Ａ及び図６Ｂに示す引き抜き部２ｉにより引き抜きやすくすることができる。
【００６４】
＜第３実施形態＞
図９は、本発明の第３実施形態に係る光学素子成形用型セット３０を示す断面図である。
図１０は、本発明の第３実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための加熱・加圧ステージ２−２の断面図である。
本実施形態に係る光学素子成形用型セット３０では、下型１１、スリーブ１２及び保持部材１３は第１実施形態に係る光学素子成形用型セット１０のものと同一であり、上型３１が相違する。
【００６５】
上型３１は、本実施形態では、図１０に示す加熱・加圧ステージ２−２の上加熱板２ａに固定されているのではなく、第２実施形態と同様に光学素子成形用型セット３０の一部として配置されている。
【００６６】
上型３１は、下端に成形面３１ａが形成され、上端にフランジ部３１ｂが形成されている。フランジ部３１ｂの高さ（厚み）は、スリーブ１２の外周側にいくほど小さくなる。そのため、フランジ部３１ｂの下端には、傾斜面３１ｃが形成されている。
【００６７】
傾斜面３１ｃは、スリーブ１２の内周側ではスリーブ１２の上端に当接するが、スリーブ１２の外周側ではスリーブ１２の上端との間に隙間Ｇがある。
【００６８】
以下、本実施形態に係る光学素子の製造方法について、第１実施形態と共通する点については適宜省略しながら説明する。
【００６９】
本実施形態における加熱・加圧ステージ２−２は、上型持ち上げ部２ｊが配置されている点を除いて、第１実施形態と同様である。なお、上型持ち上げ部２ｊは、例えば、上加熱板２ａにより保持され、光学素子成形用型セット２０の径方向及び高さ方向に移動する。上型持ち上げ部２ｊの先端に設けられた当接部２ｊ−１は、先端にいくほど高さ（厚み）が小さくなっており、傾斜面３１ｃとスリーブ１２の上端との上述の隙間Ｇに挿入される。
【００７０】
まず、光学素材１００が光学素子成形用型セット３０の保持部材１３の上端中央に載置されることで、光学素材１００の中心Ａ３が上型３１の成形面３１ａの中心軸Ａ１及び下型１１の成形面１１ｃの中心軸Ａ２に一致する（中心合わせ工程）。そして、光学素子成形用型セット３０は、図１に示す成形室４に搬入され、図１０に示すように加熱・加圧ステージ２−２の下加熱板２ｂの中央に載置される。
【００７１】
このとき、光学素材１００は、上型３１の成形面３１ａに接触している。上型持ち上げ部２ｊは、後述する上カートリッジヒータ２ｃ及び下カートリッジヒータ２ｄによる加熱前に、上型３１を持ち上げる（上型持ち上げ工程）。
【００７２】
そして、上型３１の成形面３１ａ及び下型１１の成形面１１ｃと非接触の状態の光学素材１００が上カートリッジヒータ２ｃ及び下カートリッジヒータ２ｄにより例えばガラス屈伏点以上の温度まで加熱される（加熱工程）。
【００７３】
光学素材１００の加熱が終了した後、上型持ち上げ部２ｊは、光学素子成形用型セット２０に対して離れる方向（図の例では左右に拡がる方向）に移動して、上型３１の持ち上げを解除する（持ち上げ解除工程）。これにより、上型３１の成形面３１ａが、加熱された光学素材１００に再び接触する（接触工程）。このように、本実施形態では、接触工程の前では、上型３１の成形面３１ａが光学素材１００に非接触状態となるように上型持ち上げ部２ｊにより上型３１を持ち上げておく。
そして、第１実施形態と同様に、加圧工程及び冷却工程が行われ、光学素子が製造される。
【００７４】
以上説明した本実施形態においても、中心合わせ工程において、上型３１の成形面３１ａの中心軸Ａ１と下型１１の成形面１１ｃの中心軸Ａ２と光学素材１００の中心Ａ３とが一致するようにする。そして、光学素材１００は、上型３１の成形面３１ａ及び下型１１の成形面１１ｃと非接触の状態で加熱され（加熱工程）、上型３１の成形面３１ａに接触した後（接触工程）、下型１１により加圧される（加圧工程）。そのため、本実施形態によっても、光学素子にクモリ及び偏心が生じるのを抑えることができる。
【００７５】
また、本実施形態では、上型持ち上げ部２ｊは、加熱部（上カートリッジヒータ２ｃ及び下カートリッジヒータ２ｄ）による加熱が行われる間、上型３１の成形面３１ａが光学素材１００に非接触状態となるように上型３１を持ち上げておく。そのため、簡素な構成で、加熱工程において上型３１の成形面３１ａを光学素材１００に対して非接触状態とすることができる。
【符号の説明】
【００７６】
１ 光学素子の製造装置
２ 加熱・加圧ステージ
２ａ 上加熱板
２ｂ 下加熱板
２ｂ−１ 貫通孔
２ｃ 上カートリッジヒータ
２ｄ 下カートリッジヒータ
２ｅ エアシリンダ
２ｆ 基台
２ｆ−１ 貫通孔
２ｇ 上型
２ｇ−１ 成形面
２ｇ−２ フランジ部
２ｈ 突き出し部材
２ｉ 引き抜き部
２ｊ 上型持ち上げ部
２ｊ−１ 当接部
３ 冷却ステージ
３ａ 上加熱板
３ｂ 下加熱板
３ｃ 上カートリッジヒータ
３ｄ 下カートリッジヒータ
３ｅ エアシリンダ
３ｆ 基台
４ 成形室
１０ 光学素子成形用型セット
１１ 下型
１１ａ 大径部
１１ｂ 小径部
１１ｃ 成形面
１２ スリーブ
１２ａ 肉厚部
１２ｂ 薄肉部
１２ｃ 段差部
１３ 保持部材
１３ａ フランジ部
２０ 光学素子成形用型セット
２１ 上型
２１ａ 成形面
２１ｂ フランジ部
２２ 位置規制部材
３０ 光学素子成形用型セット
３１ 上型
３１ａ 成形面
３１ｂ フランジ部
３１ｃ 傾斜面
１００ 光学素材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素材を加熱、加圧及び冷却することにより光学素子を製造する光学素子の製造方法及び光学素子の製造装置、並びに、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱可塑性素材である光学素材を成形型の中心に位置決めして、光学素子としてのメニスカスレンズや平凹レンズの凹面部とそれに続く平面部とを成形する技術として、特許文献１の技術が知られている。
【０００３】
以下、第１の参考技術（例えば特許文献１の図２参照）及び第２の参考技術（例えば特許文献１の図６Ａ参照）に係る光学素子成形用型セットについて簡易的に説明する。
図１１は、第１の参考技術に係る光学素子成形用型セット５０を示す断面図である。
【０００４】
図１１に示す型セット５０は、対向して配置された上型５１及び下型５２と、これら上型５１及び下型５２の光軸を合わせる円筒形状のスリーブ５３と、このスリーブ５３内で球形状の光学素材１００を保持する円筒形状の保持部材５４と、を有する。
【０００５】
光学素材１００は、保持部材５４により中心に位置決めされ、上型５１の成形面５１ａ及び下型５２の成形面５２ａに非接触の状態で加熱され軟化する。その後、光学素材１００は、下型５２が上昇して保持部材５４を貫通することで加圧される。そして、加圧された光学素材１００が冷却されることで、光学素子が得られる。
【０００６】
図１２は、第２の参考技術に係る光学素子成形用型セット６０を示す断面図である。
図１２に示す型セット６０は、対向して配置された上型６１及び下型６２と、これら上型６１及び下型６２の光軸を合わせる円筒形状のスリーブ６３と、このスリーブ６３内で球形状の光学素材１００を保持する円筒形状の保持部材６４と、を有する。
【０００７】
図１２に示す型セット６０では、光学素材１００は、上型６１と保持部材６４とにより挟まれた状態で中心に位置決めされる。その後、光学素材１００は、加熱され軟化し、下型６２が上昇して保持部材６４を貫通することで加圧される。そして、加圧された光学素材１００が冷却されることで、光学素子が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２２７５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図１１に示す型セット５０では、上型５１及び下型５２の成形面５１ａ，５２ａに非接触の状態で球形状の光学素材１００が加熱軟化するため、その後、下型５２が上昇して光学素材１００を加圧すると、球形状の光学素材１００が中心からずれることがある。そして、そのまま光学素材１００が下型５２により加圧されると、光学素子に偏心が生じることがある。
【００１０】
また、図１２に示す型セット６０では、上型６１の成形面６１ａと光学素材１００とが加熱前から接触するため、光学素材１００が上型６１の成形面６１ａと部分接触した状態で加熱されることで、この部分接触した部分において光学素子にクモリが生じることがある。
【００１１】
本発明は、光学素子にクモリ及び偏心が生じるのを抑えることができる光学素子の製造方法、光学素子成形用型セット及び光学素子の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の光学素子の製造方法は、上型の成形面の中心軸と下型の成形面の中心軸と光学素材の中心とを一致させるように上型、下型、及び光学素材を配置する中心合わせ工程と、上記上型の上記成形面及び上記下型の上記成形面に非接触の状態の上記光学素材を加熱する加熱工程と、加熱された上記光学素材に上記上型を接近移動させることで上記上型の上記成形面を接触させる接触工程と、上記上型の上記成形面に接触した状態の上記光学素材を、上記下型を上記上型に接近移動させることで加圧する加圧工程と、加圧された上記光学素材を冷却する冷却工程と、を有する。
【００１３】
また、上記光学素子の製造方法において、上記接触工程では、上記上型の成形面が上記光学素材に非接触状態となるように上記上型の位置を規制する位置規制部材を引き抜いて、上記上型の位置の規制を解除するようにするとよい。
また、上記光学素子の製造方法において、上記接触工程の前では、上記上型の上記成形面が上記光学素材に非接触状態となるように上型持ち上げ部により上記上型を持ち上げておくようにするとよい。
【００１４】
本発明の光学素子成形用型セットは、上型及び下型の外周部分を位置規制することにより、上記上型の成形面の中心軸と上記下型の成形面の中心軸とを一致させるスリーブと、上記上型の上記成形面及び上記下型の上記成形面に非接触の状態の光学素材の中心が、上記上型の上記成形面の上記中心軸と上記下型の上記成形面の上記中心軸とに一致するように、上記光学素材を保持する保持部材と、上記上型の成形面が上記光学素材に非接触状態となるように上記上型の位置を規制する位置規制部材と、を有する、光学素子成形用型セット。
【００１５】
また、上記光学素子成形用型セットにおいて、上記位置規制部材は、上記上型と上記スリーブの上端との間に配置されるようにするとよい。
また、上記光学素子成形用型セットにおいて、上記上型と上記スリーブの上端との高さ方向の隙間は、このスリーブの内周側から外周側にいくほど大きくなり、上記位置規制部材の高さ方向の厚さは、上記スリーブの内周側から外周側にいくほど大きくなるようにするとよい
また、上記光学素子成形用型セットにおいて、上記位置規制部材は、上記スリーブを外周側から内周側に貫通し、上記上型の下端を支持するようにするとよい。
【００１６】
本発明の第１の光学素子の製造装置は、上記光学素子成形用型セットが順次移送される複数のステージと、上記複数のステージのうち少なくとも１つに配置され、上記光学素子成形用型セットに収容された光学素材を加熱する加熱部と、上記複数のステージのうち少なくとも１つに配置され、上記光学素子成形用型セットに収容された上記光学素材を加圧する加圧部と、上記光学素子成形用型セットの上記位置規制部材を、上記上型の位置を規制する位置から引き抜く引き抜き部と、を備える。
【００１７】
本発明の第２の光学素子の製造装置は、下型に対向して配置された上型を有する光学素子成形用型セットが順次移送される複数のステージと、上記複数のステージのうち少なくとも１つに配置され、上記光学素子成形用型セットに収容された光学素材を加熱する加熱部と、上記複数のステージのうち少なくとも１つに配置され、上記光学素子成形用型セットに収容された上記光学素材を加圧する加圧部と、上記上型の成形面が上記光学素材に非接触状態となるように上記上型を持ち上げておく上型持ち上げ部と、を備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光学素子にクモリ及び偏心が生じるのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための加熱・加圧ステージの断面図（その１）である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための加熱・加圧ステージの断面図（その２）である。
【図３Ｃ】本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための加熱・加圧ステージの断面図（その３）である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る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２実施形態に係る光学素子成形用型セットを示す平面図である。
【図６Ａ】本発明の第２実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための加熱・加圧ステージの断面図（その１）である。
【図６Ｂ】本発明の第２実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための加熱・加圧ステージの断面図（その２）である。
【図７】本発明の第２実施形態の第１変形例に係る光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態の第２変形例に係る光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための加熱・加圧ステージの断面図である。
【図１１】第１の参考技術に係る光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【図１２】第２の参考技術に係る光学素子成形用型セットを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態に係る光学素子の製造方法、光学素子成形用型セット及び光学素子の製造装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造装置１の概略構成を示す断面図である。
図２は、本発明の第１実施形態に係る光学素子成形用型セット１０を示す断面図である。
【００２２】
図１に示す光学素子の製造装置１は、加熱・加圧ステージ２と、冷却ステージ３と、成形室４と、を備える。また、光学素子の製造装置１は、光学素子成形用型セット１０を加熱・加圧ステージ２及び冷却ステージ３に順次移送することで例えばガラスレンズである光学素子を製造する循環型製造装置である。
【００２３】
加熱・加圧ステージ２は、上加熱板（上伝熱部材）２ａと、下加熱板（下伝熱部材）２ｂと、上カートリッジヒータ（加熱部）２ｃと、下カートリッジヒータ（加熱部）２ｄと、エアシリンダ２ｅと、基台２ｆと、上型２ｇと、突き出し部材（加圧部）２ｈと、を含む。
【００２４】
冷却ステージ３は、上加熱板（上伝熱部材）３ａと、下加熱板（下伝熱部材）３ｂと、上カートリッジヒータ（冷却部）３ｃと、下カートリッジヒータ（冷却部）３ｄと、エアシリンダ３ｅと、基台３ｆと、を含む。
【００２５】
上加熱板２ａ，３ａには、それぞれ２本の上カートリッジヒータ２ｃ，３ｃが内蔵されている。加熱・加圧ステージ２の上加熱板２ａには、上型２ｇが固定されている。加熱・加圧ステージ２の上加熱板２ａ及び上型２ｇは、光学素材１００に直接接触はしないが、上カートリッジヒータ２ｃは、光学素材１００を加熱するのに用いられる。
【００２６】
冷却ステージ３の上加熱板３ａは、光学素子成形用型セット１０のスリーブ１２の上端に当接する。上カートリッジヒータ３ｃは、冷却用の温度で上加熱板３ａを加熱する。これにより、上加熱板３ａは、光学素材１００を冷却することができる。
下加熱板２ｂ，３ｂは、基台２ｆ，３ｆ上に配置されている。下加熱板２ｂ，３ｂには、光学素子成形用型セット１０が載置される。
【００２７】
下加熱板２ｂ，３ｂには、それぞれ２本の下カートリッジヒータ２ｄ，３ｄが内蔵されている。加熱・加圧ステージ２の下カートリッジヒータ２ｄは、光学素材１００を加熱するのに用いられる。冷却ステージ３の下カートリッジヒータ３ｄは、冷却用の温度で下加熱板３ｂを加熱する。
【００２８】
エアシリンダ２ｅ，３ｅは、上加熱板２ａ，３ａを上下方向に駆動する。加熱・加圧ステージ２のエアシリンダ２ｅは、上加熱板２ａに固定された上型２ｇを下降させることで、光学素材１００に接触させる。
【００２９】
加熱・加圧ステージ２の上型２ｇには、下端に成形面２ｇ−１が形成され、上端にフランジ部２ｇ−２が形成されている。
加熱・加圧ステージ２の突き出し部材２ｈは、基台２ｆ及び下加熱板２ｂの貫通孔２ｆ−１，２ｂ−１を貫通し、下型１１の下端中央を上方に押圧することで、光学素材１００を加圧する。
【００３０】
加熱・加圧ステージ２及び冷却ステージ３は、エアシリンダ２ｅ，３ｅを除いて、成形室４内に配置されている。この成形室４には、例えば窒素等の不活性ガスが充填されている。
【００３１】
図２に示すように、光学素子成形用型セット１０は、下型１１と、スリーブ１２と、保持部材１３と、を有する。
下型１１には、基部である円柱形状の大径部１１ａの上部中央に、大径部１１ａよりも小径で大径部１１ａから上方に突出する円柱形状の小径部１１ｂが設けられている。この小径部１１ｂの上端には、光学素材１００に凹形状を転写する凸形状の成形面１１ｃが形成されている。
【００３２】
スリーブ１２は、円筒形状を呈する。スリーブ１２は、外径は一定であるが、下部が肉厚部１２ａで上部が薄肉部１２ｂとなっている。そのため、肉厚部１２ａと薄肉部１２ｂとの間の内周面には、段差部１２ｃが形成されている。この段差部１２ｃには、保持部材１３がフランジ部１３ａにおいて載置されている。スリーブ１２の肉厚部１２ａには、下型１１が大径部１１ａにおいて摺動可能に挿入されている。スリーブ１２は、上型２ｇ及び下型１１の外周部分を位置規制することにより、上型２ｇの成形面２ｇ−１の中心軸Ａ１と下型１１の成形面１１ｃの中心軸Ａ２とを一致させる。
【００３３】
保持部材１３は、下端にフランジ部１３ａが形成された円筒形状を呈する。保持部材１３には、下型１１の小径部１１ｂが下方から摺動可能に挿入されている。保持部材１３の上端中央には、光学素材１００が載置される。このように球形状の光学素材１００が保持部材１３の上端中央に載置されることで、光学素材１００の中心Ａ３は、下型１１の成形面１１ｃの中心軸Ａ２に一致する。
【００３４】
なお、加熱・加圧ステージ２の上型２ｇは、下降することでスリーブ１２に挿入され、フランジ部２ｇ−２においてスリーブ１２の上端に当接する。
上述の光学素子成形用型セット１０は、下型１１と、スリーブ１２と、保持部材１３と、を有するが、少なくともスリーブ１２及び保持部材１３を有すればよく、例えば、上型２ｇのみならず下型１１も加熱・加圧ステージ２に固定されているものであってもよい。
【００３５】
以下、本実施形態に係る光学素子の製造方法について説明する。
図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための加熱・加圧ステージ２の断面図である。
【００３６】
まず、光学素材１００が光学素子成形用型セット１０の保持部材１３の上端中央に載置されることで、光学素材１００の中心Ａ３と下型１１の成形面１１ｃの中心軸Ａ２とが一致する。そして、光学素子成形用型セット１０は、図１に示す成形室４に搬入され、図３Ａに示すように加熱・加圧ステージ２の下加熱板２ｂの中央に載置される。このとき、上型２ｇの成形面２ｇ−１の中心軸Ａ１に対し、下型１１の成形面１１ｃの中心軸Ａ２及び光学素材１００の中心Ａ３が一致するように、上型２ｇ、下型１１、及び光学素材１００を配置する（中心合わせ工程）。
【００３７】
そして、上型２ｇの成形面２ｇ−１及び下型１１の成形面１１ｃと非接触の状態の光学素材１００が上カートリッジヒータ２ｃ及び下カートリッジヒータ２ｄにより例えばガラス屈伏点以上の温度まで加熱される（加熱工程）。なお、光学素材１００を加熱する際には、上型２ｇの成形面２ｇ−１が光学素材１００に接触しない範囲で上型２ｇをスリーブ１２内に挿入するようにしてもよい。
【００３８】
次に、図３Ｂに示すように、エアシリンダ２ｅが上加熱板２ａを下降させ、この上加熱板２ａに固定された上型２ｇを加熱された光学素材１００に接近移動させることで、上型２ｇの成形面２ｇ−１が光学素材１００に接触する（接触工程）。この接触工程では、上型２ｇが光学素材１００を多少加圧しても構わないが、後述するように、光学素材１００の加圧は、下型１１の押圧により或いは下型１１及び上型２ｇの両方の押圧により主に加圧工程において行われる。
【００３９】
図３Ｃに示すように、上型２ｇの成形面２ｇ−１が光学素材１００に接触した状態で、突き出し部材２ｈが下型１１を上方に押圧して上型２ｇに接近移動させることにより、上型２ｇの成形面２ｇ−１に接触した状態の光学素材１００が加圧される（加圧工程）。このとき、上型２ｇもエアシリンダ２ｅにより下型１１に接近移動させるようにしてもよい。
【００４０】
光学素材１００が所望の肉厚になるまで加圧された後、上カートリッジヒータ２ｃ及び下カートリッジヒータ２ｄにより例えば光学素材１００がガラス転移点付近の温度まで冷却される。
【００４１】
その後、突き出し部材２ｈは、下加熱板２ｂの上面より下方まで下降する。その後、光学素子成形用型セット１０は、図１に示す冷却ステージ３に移送される。そして、光学素材１００が冷却ステージ３の上加熱板３ａ及び下加熱板３ｂにより冷却用の温度で冷却されることで或いは自然冷却されることで冷却される（冷却工程）。
【００４２】
そして、光学素子成形用型セット１０が成形室４から搬出され、製造された光学素子が光学素子成形用型セット１０から取り出される。
【００４３】
以上説明した本実施形態では、中心合わせ工程において、上型２ｇの成形面２ｇ−１の中心軸Ａ１と下型１１の成形面１１ｃの中心軸Ａ２と光学素材１００の中心Ａ３とが一致するようにする。そして、光学素材１００は、上型２ｇの成形面２ｇ−１及び下型１１の成形面１１ｃと非接触の状態で加熱され（加熱工程）、上型２ｇの成形面２ｇ−１に接触した後（接触工程）、下型１１により加圧される（加圧工程）。
【００４４】
そのため、光学素材１００が上型２ｇ及び下型１１の成形面２ｇ−１，１１ｃと非接触で加熱されることで、光学素材１００と成形面２ｇ−１，１１ｃとの加熱時の部分接触に起因して光学素子にクモリが生じるのを抑えることができる。また、光学素材１００が上型２ｇの成形面２ｇ−１に接触した状態で加圧されることで、球形状の光学素材１００の中心Ａ３がずれるのを抑え、光学素子に偏心が生じるのを防ぐことができる。
【００４５】
よって、本実施形態によれば、光学素子にクモリ及び偏心が生じるのを抑えることができる。
【００４６】
なお、本実施形態では、加熱部（上カートリッジヒータ２ｃ及び下カートリッジヒータ２ｄ）及び加圧部（突き出し部材２ｈ）が同一のステージ（加熱・加圧ステージ２）に配置される例について説明したが、加圧部及び冷却部が同一のステージに配置されるようにしてもよい。また、加熱部、加圧部及び冷却部が同一のステージに配置されるようにしてもよい。また、加熱部、加圧部及び冷却部のそれぞれが１つ以上のステージに独立して配置されるようにしてもよい。
【００４７】
＜第２実施形態＞
図４及び図５は、本発明の第２実施形態に係る光学素子成形用型セット２０を示す断面図及び平面図である。図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の第２実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための加熱・加圧ステージ２−１の断面図である。
【００４８】
本実施形態に係る光学素子成形用型セット２０では、下型１１、スリーブ１２及び保持部材１３は第１実施形態に係る光学素子成形用型セット１０のものと同一であり、上型２１及び位置規制部材２２が相違する。
【００４９】
上型２１は、本実施形態では、図６Ａ及び図６Ｂに示す加熱・加圧ステージ２−１の上加熱板２ａに固定されているのではなく、光学素子成形用型セット２０の一部として配置されている。上型２１は、下端に成形面２１ａが形成され、上端にフランジ部２１ｂが形成されている。
【００５０】
位置規制部材２２は、例えば水平面に拡がる板状を呈し、上型２１とスリーブ１２の上端との間に例えば左右に２つ配置されることで、上型２１の成形面２１ａが光学素材１００に非接触状態となるように上型２１の位置を規制する。
【００５１】
図５に示すように、２つの位置規制部材２２は、対向するように配置され、例えば、平面視においてスリーブ１２の内周側に近づくほど幅が狭くなる台形状を呈する。
【００５２】
以下、本実施形態に係る光学素子の製造方法について、第１実施形態と共通する点については適宜省略しながら説明する。
【００５３】
本実施形態における加熱・加圧ステージ２−１は、位置規制部材２２を、上型２１の位置を規制する位置から引き抜く引き抜き部２ｉが配置されている点を除いて、第１実施形態と同様である。なお、引き抜き部２ｉは、例えば、上加熱板２ａにより保持され、光学素子成形用型セット２０の径方向に移動する。
【００５４】
まず、光学素材１００が光学素子成形用型セット２０の保持部材１３の上端中央に載置されることで、光学素材１００の中心Ａ３が上型２１の成形面２１ａの中心軸Ａ１及び下型１１の成形面１１ｃの中心軸Ａ２に一致するように、上型２ｇ、下型１１、及び光学素材１００を配置する（中心合わせ工程）。そして、光学素子成形用型セット２０は、図１に示す成形室４に搬入され、図６Ａに示すように加熱・加圧ステージ２−１の下加熱板２ｂの中央に載置される。
【００５５】
そして、上型２１の成形面２１ａ及び下型１１の成形面１１ｃと非接触の状態の光学素材１００が上カートリッジヒータ２ｃ及び下カートリッジヒータ２ｄにより例えばガラス屈伏点以上の温度まで加熱される（加熱工程）。
【００５６】
図６Ｂに示すように、引き抜き部２ｉは、上カートリッジヒータ２ｃ及び下カートリッジヒータ２ｄによる加熱後で且つ後述する突き出し部材２ｈによる加圧前に、光学素子成形用型セット２０の位置規制部材２２を、上型２１の位置を規制する位置から引き抜く（引き抜き工程）。
【００５７】
これにより、上型２１の成形面２１ａが、加熱された光学素材１００に接触する（接触工程）。このように、本実施形態の接触工程では、位置規制部材２２を引き抜いて、上型２１の位置の規制を解除する。
【００５８】
以上説明した本実施形態においても、中心合わせ工程において、上型２１の成形面２１ａの中心軸Ａ１と下型１１の成形面１１ｃの中心軸Ａ２と光学素材１００の中心Ａ３とが一致するようにする。そして、光学素材１００は、上型２１の成形面２１ａ及び下型１１の成形面１１ｃと非接触の状態で加熱され（加熱工程）、上型２１の成形面２１ａに接触した後（接触工程）、下型１１により加圧される（加圧工程）。そのため、本実施形態によっても、光学素子にクモリ及び偏心が生じるのを抑えることができる。
【００５９】
また、本実施形態では、位置規制部材２２は、上型２１の成形面２１ａが光学素材１００に非接触状態となるように上型２１の位置を規制する。そのため、簡素な構成で、加熱工程において上型２１の成形面２１ａを光学素材１００に対して非接触状態とすることができる。
【００６０】
また、本実施形態では、位置規制部材２２は、上型２１とスリーブ１２の上端との間に配置される。そのため、簡素な構成で、加熱工程において上型２１の成形面２１ａを光学素材１００に対して非接触状態とすることができる。
【００６１】
また、本実施形態では、引き抜き部２ｉは、加熱部（上カートリッジヒータ２ｃ及び下カートリッジヒータ２ｄ）による加熱後で且つ加圧部（突き出し部材２ｈ）による加圧前に、位置規制部材２２を、上型２１の位置を規制する位置から引き抜く。そのため、簡素な構成で、接触工程において上型２１の成形面２１ａを光学素材１００に対して接触させることができる。
【００６２】
なお、図７に示すように、第１変形例の光学素子成形用型セット２０−１の位置規制部材２２−１は、スリーブ１２を外周側から内周側に貫通し、上型２１の下端を支持する。この場合、位置規制部材２２−１が光学素子成形用型セット２０−１から抜け落ちにくくすることができる。
【００６３】
また、図８に示すように、第２変形例では、光学素子成形用型セット２０−２の上型２１のフランジ部２１ｂとスリーブ１２の上端との高さ方向の隙間が、スリーブ１２の内周側（隙間Ｇ１）から外周側（隙間Ｇ２）にいくほど大きくなる。また、位置規制部材２２−２の高さ方向の厚さは、スリーブ１２の内周側（高さＨ１）から外周側（高さＨ２）にいくほど大きくなるようにしてもよい。この場合、位置規制部材２２−２を例えば図６Ａ及び図６Ｂに示す引き抜き部２ｉにより引き抜きやすくすることができる。
【００６４】
＜第３実施形態＞
図９は、本発明の第３実施形態に係る光学素子成形用型セット３０を示す断面図である。
図１０は、本発明の第３実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための加熱・加圧ステージ２−２の断面図である。
本実施形態に係る光学素子成形用型セット３０では、下型１１、スリーブ１２及び保持部材１３は第１実施形態に係る光学素子成形用型セット１０のものと同一であり、上型３１が相違する。
【００６５】
上型３１は、本実施形態では、図１０に示す加熱・加圧ステージ２−２の上加熱板２ａに固定されているのではなく、第２実施形態と同様に光学素子成形用型セット３０の一部として配置されている。
【００６６】
上型３１は、下端に成形面３１ａが形成され、上端にフランジ部３１ｂが形成されている。フランジ部３１ｂの高さ（厚み）は、スリーブ１２の外周側にいくほど小さくなる。そのため、フランジ部３１ｂの下端には、傾斜面３１ｃが形成されている。
【００６７】
傾斜面３１ｃは、スリーブ１２の内周側ではスリーブ１２の上端に当接するが、スリーブ１２の外周側ではスリーブ１２の上端との間に隙間Ｇがある。
【００６８】
以下、本実施形態に係る光学素子の製造方法について、第１実施形態と共通する点については適宜省略しながら説明する。
【００６９】
本実施形態における加熱・加圧ステージ２−２は、上型持ち上げ部２ｊが配置されている点を除いて、第１実施形態と同様である。なお、上型持ち上げ部２ｊは、例えば、上加熱板２ａにより保持され、光学素子成形用型セット２０の径方向及び高さ方向に移動する。上型持ち上げ部２ｊの先端に設けられた当接部２ｊ−１は、先端にいくほど高さ（厚み）が小さくなっており、傾斜面３１ｃとスリーブ１２の上端との上述の隙間Ｇに挿入される。
【００７０】
まず、光学素材１００が光学素子成形用型セット３０の保持部材１３の上端中央に載置されることで、光学素材１００の中心Ａ３が上型３１の成形面３１ａの中心軸Ａ１及び下型１１の成形面１１ｃの中心軸Ａ２に一致する（中心合わせ工程）。そして、光学素子成形用型セット３０は、図１に示す成形室４に搬入され、図１０に示すように加熱・加圧ステージ２−２の下加熱板２ｂの中央に載置される。
【００７１】
このとき、光学素材１００は、上型３１の成形面３１ａに接触している。上型持ち上げ部２ｊは、後述する上カートリッジヒータ２ｃ及び下カートリッジヒータ２ｄによる加熱前に、上型３１を持ち上げる（上型持ち上げ工程）。
【００７２】
そして、上型３１の成形面３１ａ及び下型１１の成形面１１ｃと非接触の状態の光学素材１００が上カートリッジヒータ２ｃ及び下カートリッジヒータ２ｄにより例えばガラス屈伏点以上の温度まで加熱される（加熱工程）。
【００７３】
光学素材１００の加熱が終了した後、上型持ち上げ部２ｊは、光学素子成形用型セット２０に対して離れる方向（図の例では左右に拡がる方向）に移動して、上型３１の持ち上げを解除する（持ち上げ解除工程）。これにより、上型３１の成形面３１ａが、加熱された光学素材１００に再び接触する（接触工程）。このように、本実施形態では、接触工程の前では、上型３１の成形面３１ａが光学素材１００に非接触状態となるように上型持ち上げ部２ｊにより上型３１を持ち上げておく。
そして、第１実施形態と同様に、加圧工程及び冷却工程が行われ、光学素子が製造される。
【００７４】
以上説明した本実施形態においても、中心合わせ工程において、上型３１の成形面３１ａの中心軸Ａ１と下型１１の成形面１１ｃの中心軸Ａ２と光学素材１００の中心Ａ３とが一致するようにする。そして、光学素材１００は、上型３１の成形面３１ａ及び下型１１の成形面１１ｃと非接触の状態で加熱され（加熱工程）、上型３１の成形面３１ａに接触した後（接触工程）、下型１１により加圧される（加圧工程）。そのため、本実施形態によっても、光学素子にクモリ及び偏心が生じるのを抑えることができる。
【００７５】
また、本実施形態では、上型持ち上げ部２ｊは、加熱部（上カートリッジヒータ２ｃ及び下カートリッジヒータ２ｄ）による加熱が行われる間、上型３１の成形面３１ａが光学素材１００に非接触状態となるように上型３１を持ち上げておく。そのため、簡素な構成で、加熱工程において上型３１の成形面３１ａを光学素材１００に対して非接触状態とすることができる。
【符号の説明】
【００７６】
１ 光学素子の製造装置
２ 加熱・加圧ステージ
２ａ 上加熱板
２ｂ 下加熱板
２ｂ−１ 貫通孔
２ｃ 上カートリッジヒータ
２ｄ 下カートリッジヒータ
２ｅ エアシリンダ
２ｆ 基台
２ｆ−１ 貫通孔
２ｇ 上型
２ｇ−１ 成形面
２ｇ−２ フランジ部
２ｈ 突き出し部材
２ｉ 引き抜き部
２ｊ 上型持ち上げ部
２ｊ−１ 当接部
３ 冷却ステージ
３ａ 上加熱板
３ｂ 下加熱板
３ｃ 上カートリッジヒータ
３ｄ 下カートリッジヒータ
３ｅ エアシリンダ
３ｆ 基台
４ 成形室
１０ 光学素子成形用型セット
１１ 下型
１１ａ 大径部
１１ｂ 小径部
１１ｃ 成形面
１２ スリーブ
１２ａ 肉厚部
１２ｂ 薄肉部
１２ｃ 段差部
１３ 保持部材
１３ａ フランジ部
２０ 光学素子成形用型セット
２１ 上型
２１ａ 成形面
２１ｂ フランジ部
２２ 位置規制部材
３０ 光学素子成形用型セット
３１ 上型
３１ａ 成形面
３１ｂ フランジ部
３１ｃ 傾斜面
１００ 光学素材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型の成形面の中心軸と下型の成形面の中心軸と光学素材の中心とを一致させるように上型、下型、及び光学素材を配置する中心合わせ工程と、
前記上型の前記成形面及び前記下型の前記成形面に非接触の状態の前記光学素材を加熱する加熱工程と、
加熱された前記光学素材に前記上型を接近移動させることで前記上型の前記成形面を接触させる接触工程と、
前記上型の前記成形面に接触した状態の前記光学素材を、前記下型を前記上型に接近移動させることで加圧する加圧工程と、
加圧された前記光学素材を冷却する冷却工程と、を有する、光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記接触工程では、前記上型の成形面が前記光学素材に非接触状態となるように前記上型の位置を規制する位置規制部材を引き抜いて、前記上型の位置の規制を解除する、請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記接触工程の前では、前記上型の前記成形面が前記光学素材に非接触状態となるように上型持ち上げ部により前記上型を持ち上げておく、請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
上型及び下型の外周部分を位置規制することにより、前記上型の成形面の中心軸と前記下型の成形面の中心軸とを一致させるスリーブと、
前記上型の前記成形面及び前記下型の前記成形面に非接触の状態の光学素材の中心が、前記上型の前記成形面の前記中心軸と前記下型の前記成形面の前記中心軸とに一致するように、前記光学素材を保持する保持部材と、
前記上型の成形面が前記光学素材に非接触状態となるように前記上型の位置を規制する位置規制部材と、を有する、光学素子成形用型セット。
【請求項５】
前記位置規制部材は、前記上型と前記スリーブの上端との間に配置される、請求項４記載の光学素子成形用型セット。
【請求項６】
前記上型と前記スリーブの上端との高さ方向の隙間は、該スリーブの内周側から外周側にいくほど大きくなり、
前記位置規制部材の高さ方向の厚さは、前記スリーブの内周側から外周側にいくほど大きくなる、請求項５記載の成形用型セット。
【請求項７】
前記位置規制部材は、前記スリーブを外周側から内周側に貫通し、前記上型の下端を支持する、請求項４記載の光学素子成形用型セット。
【請求項８】
請求項４から請求項７のいずれか１項記載の光学素子成形用型セットが順次移送される複数のステージと、
前記複数のステージのうち少なくとも１つに配置され、前記光学素子成形用型セットに収容された光学素材を加熱する加熱部と、
前記複数のステージのうち少なくとも１つに配置され、前記光学素子成形用型セットに収容された前記光学素材を加圧する加圧部と、
前記光学素子成形用型セットの前記位置規制部材を、前記上型の位置を規制する位置から引き抜く引き抜き部と、を備える、光学素子の製造装置。
【請求項９】
下型に対向して配置された上型を有する光学素子成形用型セットが順次移送される複数のステージと、
前記複数のステージのうち少なくとも１つに配置され、前記光学素子成形用型セットに収容された光学素材を加熱する加熱部と、
前記複数のステージのうち少なくとも１つに配置され、前記光学素子成形用型セットに収容された前記光学素材を加圧する加圧部と、
前記上型の成形面が前記光学素材に非接触状態となるように前記上型を持ち上げておく上型持ち上げ部と、を備える、光学素子の製造装置。
【請求項１】
上型の成形面の中心軸と下型の成形面の中心軸と光学素材の中心とを一致させるように上型、下型、及び光学素材を配置する中心合わせ工程と、
前記上型の前記成形面及び前記下型の前記成形面に非接触の状態の前記光学素材を加熱する加熱工程と、
加熱された前記光学素材に前記上型を接近移動させることで前記上型の前記成形面を接触させる接触工程と、
前記上型の前記成形面に接触した状態の前記光学素材を、前記下型を前記上型に接近移動させることで加圧する加圧工程と、
加圧された前記光学素材を冷却する冷却工程と、を有する、光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記接触工程では、前記上型の成形面が前記光学素材に非接触状態となるように前記上型の位置を規制する位置規制部材を引き抜いて、前記上型の位置の規制を解除する、請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記接触工程の前では、前記上型の前記成形面が前記光学素材に非接触状態となるように上型持ち上げ部により前記上型を持ち上げておく、請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
上型及び下型の外周部分を位置規制することにより、前記上型の成形面の中心軸と前記下型の成形面の中心軸とを一致させるスリーブと、
前記上型の前記成形面及び前記下型の前記成形面に非接触の状態の光学素材の中心が、前記上型の前記成形面の前記中心軸と前記下型の前記成形面の前記中心軸とに一致するように、前記光学素材を保持する保持部材と、
前記上型の成形面が前記光学素材に非接触状態となるように前記上型の位置を規制する位置規制部材と、を有する、光学素子成形用型セット。
【請求項５】
前記位置規制部材は、前記上型と前記スリーブの上端との間に配置される、請求項４記載の光学素子成形用型セット。
【請求項６】
前記上型と前記スリーブの上端との高さ方向の隙間は、該スリーブの内周側から外周側にいくほど大きくなり、
前記位置規制部材の高さ方向の厚さは、前記スリーブの内周側から外周側にいくほど大きくなる、請求項５記載の成形用型セット。
【請求項７】
前記位置規制部材は、前記スリーブを外周側から内周側に貫通し、前記上型の下端を支持する、請求項４記載の光学素子成形用型セット。
【請求項８】
請求項４から請求項７のいずれか１項記載の光学素子成形用型セットが順次移送される複数のステージと、
前記複数のステージのうち少なくとも１つに配置され、前記光学素子成形用型セットに収容された光学素材を加熱する加熱部と、
前記複数のステージのうち少なくとも１つに配置され、前記光学素子成形用型セットに収容された前記光学素材を加圧する加圧部と、
前記光学素子成形用型セットの前記位置規制部材を、前記上型の位置を規制する位置から引き抜く引き抜き部と、を備える、光学素子の製造装置。
【請求項９】
下型に対向して配置された上型を有する光学素子成形用型セットが順次移送される複数のステージと、
前記複数のステージのうち少なくとも１つに配置され、前記光学素子成形用型セットに収容された光学素材を加熱する加熱部と、
前記複数のステージのうち少なくとも１つに配置され、前記光学素子成形用型セットに収容された前記光学素材を加圧する加圧部と、
前記上型の成形面が前記光学素材に非接触状態となるように前記上型を持ち上げておく上型持ち上げ部と、を備える、光学素子の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１８０２５２（Ｐ２０１２−１８０２５２Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４５５５９（Ｐ２０１１−４５５５９）
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
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