光学素子の製造方法、及び、光学素子の製造装置
【課題】光学素子の製造方法及び製造装置において、高精度に光学素子を製造する。
【解決手段】光学素子の製造方法は、光学素子材料１００を加熱する加熱工程と、加熱された光学素子材料１００を光学素子成形用の型セット２の成形領域Ｓ内で加圧する加圧工程と、加圧された光学素子材料１００を冷却する冷却工程と、を含み、少なくとも加圧工程での成形領域Ｓ内の圧力を調整する圧力調整工程を更に含み、圧力調整工程では、光学素子材料１００のうち型セット２により成形される成形面以外の部分である非成形部分に加わる圧力を調整して光学素子材料１００の形状を制御する。
【解決手段】光学素子の製造方法は、光学素子材料１００を加熱する加熱工程と、加熱された光学素子材料１００を光学素子成形用の型セット２の成形領域Ｓ内で加圧する加圧工程と、加圧された光学素子材料１００を冷却する冷却工程と、を含み、少なくとも加圧工程での成形領域Ｓ内の圧力を調整する圧力調整工程を更に含み、圧力調整工程では、光学素子材料１００のうち型セット２により成形される成形面以外の部分である非成形部分に加わる圧力を調整して光学素子材料１００の形状を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子材料から光学素子を製造する光学素子の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加熱軟化させた光学素子材料を加圧し、加圧した光学素子材料を冷却して硬化させることにより光学素子を製造する製造方法が知られている。
このような光学素子の製造方法において、光学素子の側面部でのバリの発生を防止すること、及び胴型からのスムーズな取出しを実現することを目的として、胴型の温度を上下型の温度よりも５〜５０℃低くなるように温度制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
なお、光学素子の製造方法において、光学素子材料の加熱工程、加圧工程、冷却工程が終了した後、成形型から光学素子材料を離型する離型工程で成形型に接触する空間の気圧を調整して離型工程をスムーズに行う方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１５２３３１号公報
【特許文献２】特開２００２−２０１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、胴型の温度を上下型の温度よりも低くなるように温度制御する上記の方法では、光学素子材料に温度分布が発生するため、製造される光学素子の形状精度を確保するのが困難である。
【０００６】
ところで、光学素子のうち成形型により成形される成形面以外の部分である非成形部分は、例えば、上型、下型、及び胴型により光学素子材料が加圧される場合、上型又は下型と胴型との間に非成形部分がなくなると光学素子材料が型の隙間に入ってバリが発生する。このようにバリが発生した光学素子は、特に芯取り作業を行わない場合に形状不良となる。また、光学素子の非成形部分が大きくなると、非成形部分の周辺圧力が低い為に、形状精度不良となる。
【０００７】
本発明の目的は、高精度に光学素子を製造することができる光学素子の製造方法及び製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光学素子の製造方法は、光学素子材料を加熱する加熱工程と、加熱された上記光学素子材料を光学素子成形用の型セットの成形領域内で加圧する加圧工程と、加圧された上記光学素子材料を冷却する冷却工程と、を含み、少なくとも上記加圧工程での上記成形領域内の圧力を調整する圧力調整工程を更に含み、上記圧力調整工程では、上記光学素子材料のうち上記型セットにより成形される成形面以外の部分である非成形部分に加わる圧力を調整して上記光学素子材料の形状を制御する。
【０００９】
また、上記光学素子の製造方法において、上記加圧工程での上記成形領域の容積を測定する容積測定工程を更に含み、上記圧力調整工程では、測定された上記成形領域の上記容積を基に上記圧力を調整するようにしてもよい。
【００１０】
また、上記光学素子の製造方法において、上記型セットは、対向する第１の成形型及び第２の成形型と、上記光学素子材料の外径位置を規制する外径規制型と、を有し、上記圧力調整工程では、上記加圧工程で上記光学素子材料が上記外径規制型に接触した後、上記成形領域のうち、上記外径規制型との接触部分を挟んだ上記第１の成形型側と上記第２の成形型側とのうち少なくとも一方側の圧力を調整するようにしてもよい。
【００１１】
本発明の光学素子の製造装置は、光学素子材料を加熱する加熱部と、上記光学素子材料を収容する光学素子成形用の型セットと、上記型セットの成形領域内で上記光学素子材料を加圧する加圧部と、上記成形領域内の圧力を調整する圧力調整部と、を備え、上記圧力調整部は、上記光学素子材料のうち上記型セットにより成形される成形面以外の部分である非成形部分に加わる圧力を調整して上記光学素子材料の形状を制御する。
【００１２】
また、上記光学素子の製造装置において、上記型セットは、対向する第１の成形型及び第２の成形型と、上記光学素子材料の外径位置を規制する外径規制型と、を有し、上記圧力調整部は、上記成形領域のうち、上記光学素子材料と上記外径規制型との接触部分を挟んだ上記第１の成形型側と上記第２の成形型側とのうち一方側の圧力を調整する第１調整部と、他方側の圧力を調整する第２調整部と、を有するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高精度に光学素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態における型セットを示す断面図である。
【図３】比較例における型セットを示す断面図である。
【図４Ａ】比較例における光学素子の形状精度不良を説明するための説明図（その１）である。
【図４Ｂ】図４ＡのＡ部拡大図である。
【図４Ｃ】比較例における光学素子の形状精度不良を説明するための説明図（その２）である。
【図４Ｄ】図４ＣのＢ部拡大図である。
【図５】本発明の一実施の形態及び比較例における光学素子材料の変形を説明するための説明図である。
【図６Ａ】型セットの曲率と光学素子材料の変形との関係を説明するための説明図（その１）である。
【図６Ｂ】型セットの曲率と光学素子材料の変形との関係を説明するための説明図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造装置１を示す概略断面図である。
図２は、本発明の一実施の形態における型セット２を示す断面図である。
【００１７】
なお、図２では、図１の型セット２に挿入された上型用カートリッジヒータ９及び下型用カートリッジヒータ１０、並びに型セット２を取付ける上型固定爪１１及び下型固定爪１３の図示を省略して簡略的に図示している。また、図２は、型セット２、上ヒータブロック１２、及び下ヒータブロック１４の形状が図１と異なる。
【００１８】
図１に示すように、光学素子の製造装置１は、光学素子成形用の型セット２と、圧力調整部（増減圧ユニット）の一例である複数の第１の調整部７及び複数の第２の調整部８と、を備える。
【００１９】
また、光学素子の製造装置１は、加熱部の一例である上型用カートリッジヒータ９及び下型用カートリッジヒータ１０と、上型固定爪１１と、上ヒータブロック１２と、下型固定爪１３と、下ヒータブロック１４と、チルト除去用ボール１５と、駆動軸１６と、加圧部の一例であるエアシリンダ１７と、天板１８と、支持軸１９と、ベース板２０と、成形室カバー２１と、ベースブロック２２と、ヒータブロック保持板２３と、連結ピン２４と、ストッパ支持板２５と、中心厚制御ストッパ２６と、補強軸２７と、補強軸保持ブロック２８と、ベースブロック保持部２９と、を備える。
【００２０】
図２に示すように、型セット２は、対向する第１の成形型及び第２の成形型の一例である上型３及び下型４と、スリーブ５と、外径規制型の一例である外周規制リング６と、を有し、光学素子材料１００を収容する。
【００２１】
光学素子材料１００は、例えば、屈伏点５３８℃、転移点５０６℃の球形状のガラス材料である。
上型３は、略円柱形状を呈し、底面中央には例えば曲率半径２．０３２ｍｍの凸型の成形面３ａが形成されている。
【００２２】
下型４は、略円柱形状を呈し、上面中央には例えば曲率半径５６ｍｍの凹型の成形面４ａが形成されている。下型４には、図１に示す後述する第２の調整部８に連通するガス流路である貫通孔４ｂが上下に貫通するように形成されている。貫通孔４ｂは、下型４の中心軸を中心とする周方向に等間隔で例えば４つ形成されている。
【００２３】
スリーブ５は、円筒形状を呈し、径方向に貫通する貫通孔５ａが、周方向に等間隔で例えば４つ形成されている。貫通孔５ａは、例えば４つ設けられた第１の調整部７に連通するガス流路である。
【００２４】
スリーブ５は、下型４に対して固定されている。スリーブ５の内周面には、上型３が外周面において摺動する。
外径規制リング６は、リング形状（円筒形状）を呈し、上面には径方向に延びる上面溝６ａが例えば４つ形成されている。上面溝６ａは、スリーブ５の貫通孔５ａに連通するガス流路である。
【００２５】
外径規制リング６の底面には、内周面に開口し、内周面から径方向に下型４の貫通孔４ａに連通するように延びる底面溝６ｂも例えば４つ形成されている。上面溝６ａ及び底面溝６ｂの深さは、例えば０．１ｍｍ以下である。
【００２６】
圧力調整部の一例である第１の調整部７は、スリーブ５の外周面に対し、貫通孔５ａに連通するように例えば４つ固定されている。第１の調整部７は、成形領域Ｓのうち光学素子材料１００と外径規制リング６との接触部分（例えば、全周に亘る接触部分）を挟んだ上型３側（第１の成形型（上型３）側と第２の成形型（下型４）側とのうち一方側）の圧力を調整する。成形領域Ｓは、光学素子材料１００が加圧される領域であり、本実施の形態では、上型３と下型４と外径規制リング６とにより区画される領域である。
【００２７】
なお、第１の調整部７は、例えば、成形領域Ｓに噴出させる不活性ガス（気体）の流量変化を測定するエアマイクロを有することで、成形領域Ｓの容積を測定する容積測定部として機能するようにしてもよい。容積測定部としては、成形領域Ｓの全体ではなく、少なくとも一部（例えば、光学素子材料１００と外径規制リング６との接触部分を挟んだ上型３側及び下側４のうち少なくとも一方）の容積を測定するものであればよい。
【００２８】
圧力調整部の一例である第２の調整部８は、図１に示すように後述するベースブロック２２の内部に例えば４つ配置され、図２に示す下ヒータブロック１４の例えば４つの貫通孔１４ａ及び下型４の貫通孔４ｂを介して成形領域Ｓに連通する。第２の調整部８は、成形領域Ｓのうち光学素子材料１００と外径規制リング６との接触部分を挟んだ下型４側（第１の成形型（上型３）側と第２の成形型（下型４）側とのうち他方側）の圧力を調整する。
【００２９】
詳しくは後述するが、本実施の形態では、第１の調整部７及び第２の調整部８のうち第２の調整部８のみが、光学素子材料１００のうち型セット２により成形される成形面以外の部分である非成形部分に加わる圧力を調整して光学素子材料１００の形状を制御する。
【００３０】
加熱部の一例である上型用カートリッジヒータ９は、上型３の内部と上ヒータブロック１２の内部とに亘るように配置され、例えば、上型３を介した熱伝導により光学素子材料１００を加熱する。
【００３１】
加熱部の一例である下型用カートリッジヒータ１０は、下型４の内部と下ヒータブロック１４の内部とに亘るように配置され、例えば、下型４を介した熱伝導により光学素子材料１００を加熱する。
【００３２】
上型固定爪１１は、上型３を上ヒータブロック１２に対して固定する。この上ヒータブロック１２は、上端にフランジ部を有する円柱形状を呈する。
下型固定爪１３は、下型４を下ヒータブロック１４に対して固定する。この下ヒータブロック１４は、円柱形状を呈し、上記のように貫通孔１４ａが例えば４つ形成されている。
【００３３】
チルト除去用ボール１５は、上ヒータブロック１２の上部中央に配置され、駆動軸１６に傾きがあっても、上ヒータブロック１２及び上型４が傾いて押圧されるのを防ぐ。
駆動軸１６は、加圧部の一例であるエアシリンダ１７に連結され、チルト除去用ボール１５を介して連結された上ヒータブロック１２及び上型４を下降させる。なお、上ヒータブロック１２及び上型４の上昇については、エアシリンダ１７とは異なる図示しないエアシリンダが後述するヒータブロック保持板２３を上昇させることで行われる。
【００３４】
エアシリンダ１７は、天板１８上に固定されている。
天板１８は、複数本の支持軸１９の上端に設けられている。
支持軸１９は、下端においてベース板２０に固定されている。
【００３５】
成形室カバー２１は、天板１８、支持軸１９、ベース板２０等の外側に配置された筐体である。
ベースブロック２２は、下ヒータブロック１４の底面に固定されている。
【００３６】
ヒータブロック保持板２３は、支持軸１９により上下動可能に支持され、上ヒータブロック１２のフランジ部に固定され、上ヒータブロック１２と一体に上下動する。
連結ピン２４は、ヒータブロック保持板２３と、支持軸１９に対して移動不能に固定されたストッパ支持板２５との距離が一定値以上にならないように、ヒータブロック保持板２３の移動範囲を規制している。
【００３７】
中心厚制御ストッパ２６は、ストッパ支持板２５上に固定され、ヒータブロック保持板２３の下方への移動を規制することで、上ヒータブロック１２及び下型４の位置、ひいては光学素子材料１００の中心厚さを制御している。
【００３８】
補強軸２７は、ストッパ支持板２５の底面に固定されている。
補強軸保持ブロック２８は、補強軸２７を支持している。ベースブロック保持部２９は、ベースブロック２２を覆うように配置され、補強軸保持ブロック２８の底面が固定されている。
【００３９】
以下、光学素子の製造方法について、上述の説明と重複する点については省略しながら説明する。
まず、エアシリンダ１７とは異なる図示しないエアシリンダがヒータブロック保持板２３を上昇させることで、上ヒータブロック１２及び上型３が上昇する。そして、図示しない搬送機構が、下型４上に光学素子材料１００を載置する。その後、上ヒータブロック１２及び上型３が下降し、図２に示すように上型３の成形面が光学素子材料１００に接触する。成形室カバー２１内には、不活性ガスが充填され、酸素濃度が例えば１０ｐｐｍ以下になる。
【００４０】
成形領域Ｓには、第１の調整部７より図示しないレギュレーターを介して一定圧力に保った不活性ガスがスリーブ５の貫通孔５ａより噴出される。このとき、一部の第１の調整部７は不活性ガスの噴出に用いられ、他の第１の調整部７は不活性ガスの排出に用いられる。このように、本実施の形態では、第１の調整部７は、光学素子材料１００の非成形部分に加わる圧力の調整ではなく、光学素子材料１００からの揮発物の除去に用いられる。
【００４１】
その後、上型用カートリッジヒータ９及び下型用カートリッジヒータ１０からの熱伝導により上型３及び下型４が成形温度である例えば５６０℃に加熱される。これにより、光学素子材料１００も加熱される（加熱工程）。
【００４２】
加熱された光学素子材料１００は、型セット２の成形領域Ｓ内において、エアシリンダ１７により上型３等を介して加圧される（加圧工程）。この加圧工程では、例えば３０ｋｇｆの荷重で加圧が行われる。また、加圧工程では、ヒータブロック保持板２３が中心厚制御ストッパ２６に接触する０．３ｍｍ手前に移動するまで行われる。この値（位置）は、事前にショートショットで製造した光学素子の例えばレンズ形状より、所定の位置を確認して決めた位置（光学素子材料１００が変形して外径規制リング６と接触して接触長１ｍｍ程度外径規制リング６に光学素子材料１００が転写した位置）である。
【００４３】
上記位置に上型３が下降したときに第２の調整部８は、成形領域Ｓのうち光学素子材料１００と外径規制リング６との接触部分を挟んだ下型４側に対して、正圧０．０５ＭＰａを発生させて圧力を調整する（圧力調整工程）。
【００４４】
この圧力調整工程を開始するタイミングは、第１の調整部７が、成形領域Ｓの容積を測定する容積測定部として機能する場合、測定された成形領域Ｓの容積を基にして、例えば、容積が一定値以下になったときなどと決定されればよい。
【００４５】
また、圧力調整工程では、光学素子材料１００のうち型セット２により成形される成形面以外の部分である非成形部分に加わる圧力が調整されて光学素子材料１００の形状が制御される。そのため、調整圧力は、経験的又はシミュレーションにより得られる値により所望の形状の光学素子を得られるように適宜設定される。
【００４６】
本実施の形態では、成形領域Ｓのうち光学素子材料１００と外径規制リング６との接触部分を挟んだ下型４側に対して、正圧０．０５ＭＰａがかけられるため、下型側４の非成形部分が外側から押圧されてバリの発生が抑えられる。なお、仮に負圧がかけられていた場合には、下型側４の非成形部分が内側から外側へ引っ張られ型セット２との接触面（型セット２による成形面）が増えるため、非成形部分が小さくなる。
【００４７】
上型３側のエアシリンダ１７による荷重は、３０ｋｇｆから１０ｋｇｆに減圧される。その後、ヒータブロック保持板２３が中心厚制御ストッパ２６に接触する０．０５ｍｍ手前に移動すると、図示しないマグネットスケールの制御により上型３等が停止する。この間も第２の調整部８は、上記の正圧を継続してかけている。
【００４８】
上型３の停止後、上型用カートリッジヒータ９及び下型用カートリッジヒータ１０の温度下降又は停止によって、０．５℃／secの冷却速度で型セット２が冷却される。これにより、光学素子材料１００は、例えば転移点（５０６℃）以下になるまで冷却される（冷却工程）。
【００４９】
この冷却工程では、光学素子材料１００の冷却開始後、１０秒間は上型３の位置を停止位置で保持した後、エアシリンダ１７により荷重２０kgfで加圧される。この間も第２の調整部８は、上記の正圧を継続してかけている。
【００５０】
ヒータブロック保持板２３が中心厚制御ストッパ２６に接触した時点で、光学素子材料１００（製造される光学素子）の中心厚が決定する。この時点で第２の調整部８により発生する正圧をゼロとする。
【００５１】
上型３及び下型４が例えば４９０℃になった後、上型３及び下型４が冷却速度２℃／ｓｅｃで２００℃以下になるまで冷却される。上型３及び下型４が２００℃以下に冷却された後、上型３を上昇させて、成形が完了した光学素子が型セット２の中から取り出される。
【００５２】
図３は、比較例における型セット１０２を示す断面図である。
図３に示す型セット１０２は、圧力調整用のガス流路を構成する溝や貫通孔が形成されていない点において図２に示す型セット２に相違する。
型セット１０２は、上ヒータブロック１１２に固定され凸型の成形面１０３ａが形成された上型１０３と、下ヒータブロック１１４に固定され凹型の成形面１０４ａが形成された下型１０４と、貫通孔１０５ａが形成された胴型１０５と、外周規制リング１０６と、を有する。
【００５３】
比較例の製造方法は、圧力調整工程が省略されている以外は、実施の形態の製造方法と同様である。
なお、実施の形態の図２に示す型セット２も同様であるが、型セット１０２は、上型１０３の凸型の成形面１０３ａと下型１０４の凹型の成形面１０４との曲率が大きく異なる。そのため、光学素子材料１００のうち上型１０３側及び下型１０４側のうち少なくとも一方にバリが発生したり、上型１０３側と下型１０４側とで非成形部分の形状の大きさが異なったりする。
【００５４】
ここで、型セット２（特に上型３及び下型４）の曲率Ｒ１，Ｒ２と光学素子材料１００の変形との関係について図６Ａ及び図６Ｂを参照しながら説明する。
図６Ａに示す上型３−１は、曲率半径Ｒ１の凸型の成形面を有する。下型４−１は、曲率半径Ｒ２の凸型の成形面を有する。ここで、上型３−１の曲率半径Ｒ１は、下型４−１の曲率半径Ｒ２よりも大きい。
【００５５】
このような上型３−１及び下型４−１により光学素子材料１００が加圧されると、図６Ｂに示すように、光学素子材料１００と上型３−１との接触径は、長さＸとなる。また、光学素子材料１００と下型４−１との接触径は、長さＸよりも短い長さＹとなる。
【００５６】
また、光学素子材料１００の最大外径部分から、上型３−１に対する接触外径部分までの厚さ（高さ）Ｅは、光学素子材料１００の最大外径部分から、下型４−１に対する接触外径部分までの厚さ（高さ）Ｆよりも小さくなる。このように、上型３−１及び下型４−１（型セット）の曲率によって光学素子材料１００の形状は、上型３−１側と下型４−１側とで異なってくる。
【００５７】
上記の図６Ｂに示す関係が成り立つ原因としては、上型３−１及び下型４−１と光学素子材料１００との摺動抵抗が大きいこと、及び摺動抵抗差が大きいことのために、光学素子材料１００が上型３−１及び下型４−１の成形面を流動する動き量よりも、光学素子材料１００が変形する量が多いために起こると考えられる。
【００５８】
上述のとおり、比較例では、実施の形態と同様に、型セット１０２は、上型１０３の凸型の成形面１０３ａと下型１０４の凹型の成形面１０４との曲率が大きく異なる。
そのため、まず、光学素子材料１００の中心厚を狙いの１．０３ｍｍ（外径６．６ｍｍ）まで成形した場合、図４Ａに示すように光学素子材料１００が下型４と外径規制リングとの隙間に入り、例えば数１０μｍのバリ１００ｅが発生する。そして、図４Ｂに示すように、光学素子材料１００を外径規制リングから取り出すときにバリ１００ｅに割れ１００ｆが発生する。
【００５９】
一方、バリ１００ｅの発生を防ぐために、光学素子材料１００の中心厚を、狙いの１．０３ｍｍよりも厚い１．０６ｍｍにしてプレス量を抑えると、図４Ｃに示すように、上型１０３側で大きい非成形部分１００ｃ（曲率半径０．５ｍｍ），１００ｄ（曲率半径０．０５ｍｍ）が発生する。なお、図４Ｃ及び図４Ｄに示すように、非成形部分１００ｄは、厳密に球面なのではなく、高さ（加圧方向）０．０５ｍｍ，幅（直径方向）０．０２ｍｍなど大きさにはばらつきがある。これは、成形中（製造中）の光学素子材料１００の非成形部分までの到達時間が異なることで発生する寸法差である。非成形部分の体積が小さくなった状態から光学素子材料１００を充填するには大きな圧力が必要となるためである。
【００６０】
以上の実施の形態及び比較例における光学素子材料１００の変形について図５を参照しながら説明する。
光学素子材料１００の球状の初期状態（ｔ１０，ｔ２０）、及び外径規制リング６，１０６との接触状態（ｔ１１，ｔ２１）は、実施の形態と比較例とで同様である。
【００６１】
この後、実施の形態では上述のように成形領域Ｓの下型４側に正圧０．０５ＭＰａがかけられるため、実施の形態では、光学素子材料１００（ｔ１２）の下型４側の非成形部分１００ｂが外側から押圧されて、下型４との接触径（転写径）Ｄ１が比較例の光学素子材料１００（ｔ２２）の接触径Ｄ２よりも小さくなる。これにより、製造された光学素子（光学素子材料１００（ｔ１３））の下型４側の非成形部分１００ｂの曲率半径（Ｒ＝０．１ｍｍ）は、比較例の光学素子材料１００（ｔ２３）の下型４側の非成形部分１００ｄの曲率半径（Ｒ＝０．０５ｍｍ）よりも大きくなる。
【００６２】
一方、実施の形態の上型３側の非成形部分１００ａは、下型４側の非成形部分１００ｂが外側から押圧されることにより、非成形部分１００ｂより、圧力が低くなる。これにより、製造された光学素子（光学素子材料１００（ｔ１３））の上型３側の非成形部分１００ａの曲率半径（Ｒ＝０．１５ｍｍ）は、比較例の光学素子材料１００（ｔ２３）の下型４側の非成形部分１００ｄの曲率半径（Ｒ＝０．５ｍｍ）よりも小さくなる。
【００６３】
なお、曲率半径を例えば０．１５ｍｍ程度まで抑えるためには、比較例の下型４側の非成形部分１００ｄの曲率半径（Ｒ＝０．５ｍｍ）は極めて大きい数値となり、形状精度不良となる。
【００６４】
以上説明した本実施の形態では、少なくとも加圧工程において、光学素子材料１００のうち型セット２により成形される成形面以外の部分である非成形部分１００ａ，１００ｂに加わる圧力を調整して光学素子材料１００の形状が制御される。そのため、バリが発生したり非成形部分が大きくなったりするのを抑えることができる。よって、本実施の形態によれば、高精度に光学素子を製造することができる。
【００６５】
また、本実施の形態では、成形領域Ｓの容積が測定される場合、測定された成形領域Ｓの容積を基に圧力が調整されることで、バリが発生したり非成形部分が大きくなったりするのをより確実に抑えることができる。したがって、より高精度に光学素子を製造することができる。
【００６６】
また、本実施の形態では、加圧工程で光学素子材料１００が外径規制リング６に接触した後、成形領域Ｓのうち、外径規制リング６との接触部分を挟んだ下型側４（上型３側と下型４側とのうち少なくとも一方側）の圧力が調整される。そのため、所望の部分について、バリが発生したり非成形部分が大きくなったりするのを抑えることができる。
【００６７】
なお、上述の実施の形態では、第１の調整部７及び第２の調整部８のうち第２の調整部８のみが正圧０．０５ＭＰａをかける例について説明したが、第１の調整部７のみ、或いは、第１の調整部７及び第２の調整部８の両方が成形領域Ｓ内の圧力を調整するようにしてもよい。例えば、第１の調整部７が負圧（例えば０．０８ＭＰａ）を発生させ、第２の調整部８が正圧（例えば０．０５ＭＰａ）を発生させた場合、第１の調整部７による負圧が上型３側の非成形部分１００ａを外側に引っ張るため、この非成形部分１００ａをより小さくすることができる。
【００６８】
また、このように圧力調整工程を行った場合、荷重３０ｋｇｆをかける時点からヒータブロック保持板２３が中心厚制御ストッパ２６に接触するまでの時間が比較例では２４０秒であったのが２００秒となり、成形（製造）リードタイムの短縮効果も得られた。
【符号の説明】
【００６９】
１ 光学素子の製造装置
２ 型セット
３ 上型
３ａ 成形面
４ 下型
４ａ 成形面
４ｂ 貫通孔
５ スリーブ
５ａ 貫通孔
６ 外周規制リング
６ａ 上面溝
６ｂ 底面溝
７ 第１の調整部
８ 第２の調整部
９ 上型用カートリッジヒータ
１０ 下型用カートリッジヒータ
１１ 上型固定爪
１２ 上ヒータブロック
１２ａ 貫通孔
１３ 下型固定爪
１４ 下ヒータブロック
１４ａ 貫通孔
１５ チルト除去用ボール
１６ 駆動軸
１７ エアシリンダ
１８ 天板
１９ 支持軸
２０ ベース板
２１ 成形室カバー
２２ ベースブロック
２３ ヒータブロック保持板
２４ 連結ピン
２５ ストッパ支持板
２６ 中心厚制御ストッパ
２７ 補強軸
２８ 補強軸保持ブロック
２９ ベースブロック保持部
１００ 型セット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子材料から光学素子を製造する光学素子の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加熱軟化させた光学素子材料を加圧し、加圧した光学素子材料を冷却して硬化させることにより光学素子を製造する製造方法が知られている。
このような光学素子の製造方法において、光学素子の側面部でのバリの発生を防止すること、及び胴型からのスムーズな取出しを実現することを目的として、胴型の温度を上下型の温度よりも５〜５０℃低くなるように温度制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
なお、光学素子の製造方法において、光学素子材料の加熱工程、加圧工程、冷却工程が終了した後、成形型から光学素子材料を離型する離型工程で成形型に接触する空間の気圧を調整して離型工程をスムーズに行う方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１５２３３１号公報
【特許文献２】特開２００２−２０１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、胴型の温度を上下型の温度よりも低くなるように温度制御する上記の方法では、光学素子材料に温度分布が発生するため、製造される光学素子の形状精度を確保するのが困難である。
【０００６】
ところで、光学素子のうち成形型により成形される成形面以外の部分である非成形部分は、例えば、上型、下型、及び胴型により光学素子材料が加圧される場合、上型又は下型と胴型との間に非成形部分がなくなると光学素子材料が型の隙間に入ってバリが発生する。このようにバリが発生した光学素子は、特に芯取り作業を行わない場合に形状不良となる。また、光学素子の非成形部分が大きくなると、非成形部分の周辺圧力が低い為に、形状精度不良となる。
【０００７】
本発明の目的は、高精度に光学素子を製造することができる光学素子の製造方法及び製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光学素子の製造方法は、光学素子材料を加熱する加熱工程と、加熱された上記光学素子材料を光学素子成形用の型セットの成形領域内で加圧する加圧工程と、加圧された上記光学素子材料を冷却する冷却工程と、を含み、少なくとも上記加圧工程での上記成形領域内の圧力を調整する圧力調整工程を更に含み、上記圧力調整工程では、上記光学素子材料のうち上記型セットにより成形される成形面以外の部分である非成形部分に加わる圧力を調整して上記光学素子材料の形状を制御する。
【０００９】
また、上記光学素子の製造方法において、上記加圧工程での上記成形領域の容積を測定する容積測定工程を更に含み、上記圧力調整工程では、測定された上記成形領域の上記容積を基に上記圧力を調整するようにしてもよい。
【００１０】
また、上記光学素子の製造方法において、上記型セットは、対向する第１の成形型及び第２の成形型と、上記光学素子材料の外径位置を規制する外径規制型と、を有し、上記圧力調整工程では、上記加圧工程で上記光学素子材料が上記外径規制型に接触した後、上記成形領域のうち、上記外径規制型との接触部分を挟んだ上記第１の成形型側と上記第２の成形型側とのうち少なくとも一方側の圧力を調整するようにしてもよい。
【００１１】
本発明の光学素子の製造装置は、光学素子材料を加熱する加熱部と、上記光学素子材料を収容する光学素子成形用の型セットと、上記型セットの成形領域内で上記光学素子材料を加圧する加圧部と、上記成形領域内の圧力を調整する圧力調整部と、を備え、上記圧力調整部は、上記光学素子材料のうち上記型セットにより成形される成形面以外の部分である非成形部分に加わる圧力を調整して上記光学素子材料の形状を制御する。
【００１２】
また、上記光学素子の製造装置において、上記型セットは、対向する第１の成形型及び第２の成形型と、上記光学素子材料の外径位置を規制する外径規制型と、を有し、上記圧力調整部は、上記成形領域のうち、上記光学素子材料と上記外径規制型との接触部分を挟んだ上記第１の成形型側と上記第２の成形型側とのうち一方側の圧力を調整する第１調整部と、他方側の圧力を調整する第２調整部と、を有するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高精度に光学素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態における型セットを示す断面図である。
【図３】比較例における型セットを示す断面図である。
【図４Ａ】比較例における光学素子の形状精度不良を説明するための説明図（その１）である。
【図４Ｂ】図４ＡのＡ部拡大図である。
【図４Ｃ】比較例における光学素子の形状精度不良を説明するための説明図（その２）である。
【図４Ｄ】図４ＣのＢ部拡大図である。
【図５】本発明の一実施の形態及び比較例における光学素子材料の変形を説明するための説明図である。
【図６Ａ】型セットの曲率と光学素子材料の変形との関係を説明するための説明図（その１）である。
【図６Ｂ】型セットの曲率と光学素子材料の変形との関係を説明するための説明図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造装置１を示す概略断面図である。
図２は、本発明の一実施の形態における型セット２を示す断面図である。
【００１７】
なお、図２では、図１の型セット２に挿入された上型用カートリッジヒータ９及び下型用カートリッジヒータ１０、並びに型セット２を取付ける上型固定爪１１及び下型固定爪１３の図示を省略して簡略的に図示している。また、図２は、型セット２、上ヒータブロック１２、及び下ヒータブロック１４の形状が図１と異なる。
【００１８】
図１に示すように、光学素子の製造装置１は、光学素子成形用の型セット２と、圧力調整部（増減圧ユニット）の一例である複数の第１の調整部７及び複数の第２の調整部８と、を備える。
【００１９】
また、光学素子の製造装置１は、加熱部の一例である上型用カートリッジヒータ９及び下型用カートリッジヒータ１０と、上型固定爪１１と、上ヒータブロック１２と、下型固定爪１３と、下ヒータブロック１４と、チルト除去用ボール１５と、駆動軸１６と、加圧部の一例であるエアシリンダ１７と、天板１８と、支持軸１９と、ベース板２０と、成形室カバー２１と、ベースブロック２２と、ヒータブロック保持板２３と、連結ピン２４と、ストッパ支持板２５と、中心厚制御ストッパ２６と、補強軸２７と、補強軸保持ブロック２８と、ベースブロック保持部２９と、を備える。
【００２０】
図２に示すように、型セット２は、対向する第１の成形型及び第２の成形型の一例である上型３及び下型４と、スリーブ５と、外径規制型の一例である外周規制リング６と、を有し、光学素子材料１００を収容する。
【００２１】
光学素子材料１００は、例えば、屈伏点５３８℃、転移点５０６℃の球形状のガラス材料である。
上型３は、略円柱形状を呈し、底面中央には例えば曲率半径２．０３２ｍｍの凸型の成形面３ａが形成されている。
【００２２】
下型４は、略円柱形状を呈し、上面中央には例えば曲率半径５６ｍｍの凹型の成形面４ａが形成されている。下型４には、図１に示す後述する第２の調整部８に連通するガス流路である貫通孔４ｂが上下に貫通するように形成されている。貫通孔４ｂは、下型４の中心軸を中心とする周方向に等間隔で例えば４つ形成されている。
【００２３】
スリーブ５は、円筒形状を呈し、径方向に貫通する貫通孔５ａが、周方向に等間隔で例えば４つ形成されている。貫通孔５ａは、例えば４つ設けられた第１の調整部７に連通するガス流路である。
【００２４】
スリーブ５は、下型４に対して固定されている。スリーブ５の内周面には、上型３が外周面において摺動する。
外径規制リング６は、リング形状（円筒形状）を呈し、上面には径方向に延びる上面溝６ａが例えば４つ形成されている。上面溝６ａは、スリーブ５の貫通孔５ａに連通するガス流路である。
【００２５】
外径規制リング６の底面には、内周面に開口し、内周面から径方向に下型４の貫通孔４ａに連通するように延びる底面溝６ｂも例えば４つ形成されている。上面溝６ａ及び底面溝６ｂの深さは、例えば０．１ｍｍ以下である。
【００２６】
圧力調整部の一例である第１の調整部７は、スリーブ５の外周面に対し、貫通孔５ａに連通するように例えば４つ固定されている。第１の調整部７は、成形領域Ｓのうち光学素子材料１００と外径規制リング６との接触部分（例えば、全周に亘る接触部分）を挟んだ上型３側（第１の成形型（上型３）側と第２の成形型（下型４）側とのうち一方側）の圧力を調整する。成形領域Ｓは、光学素子材料１００が加圧される領域であり、本実施の形態では、上型３と下型４と外径規制リング６とにより区画される領域である。
【００２７】
なお、第１の調整部７は、例えば、成形領域Ｓに噴出させる不活性ガス（気体）の流量変化を測定するエアマイクロを有することで、成形領域Ｓの容積を測定する容積測定部として機能するようにしてもよい。容積測定部としては、成形領域Ｓの全体ではなく、少なくとも一部（例えば、光学素子材料１００と外径規制リング６との接触部分を挟んだ上型３側及び下側４のうち少なくとも一方）の容積を測定するものであればよい。
【００２８】
圧力調整部の一例である第２の調整部８は、図１に示すように後述するベースブロック２２の内部に例えば４つ配置され、図２に示す下ヒータブロック１４の例えば４つの貫通孔１４ａ及び下型４の貫通孔４ｂを介して成形領域Ｓに連通する。第２の調整部８は、成形領域Ｓのうち光学素子材料１００と外径規制リング６との接触部分を挟んだ下型４側（第１の成形型（上型３）側と第２の成形型（下型４）側とのうち他方側）の圧力を調整する。
【００２９】
詳しくは後述するが、本実施の形態では、第１の調整部７及び第２の調整部８のうち第２の調整部８のみが、光学素子材料１００のうち型セット２により成形される成形面以外の部分である非成形部分に加わる圧力を調整して光学素子材料１００の形状を制御する。
【００３０】
加熱部の一例である上型用カートリッジヒータ９は、上型３の内部と上ヒータブロック１２の内部とに亘るように配置され、例えば、上型３を介した熱伝導により光学素子材料１００を加熱する。
【００３１】
加熱部の一例である下型用カートリッジヒータ１０は、下型４の内部と下ヒータブロック１４の内部とに亘るように配置され、例えば、下型４を介した熱伝導により光学素子材料１００を加熱する。
【００３２】
上型固定爪１１は、上型３を上ヒータブロック１２に対して固定する。この上ヒータブロック１２は、上端にフランジ部を有する円柱形状を呈する。
下型固定爪１３は、下型４を下ヒータブロック１４に対して固定する。この下ヒータブロック１４は、円柱形状を呈し、上記のように貫通孔１４ａが例えば４つ形成されている。
【００３３】
チルト除去用ボール１５は、上ヒータブロック１２の上部中央に配置され、駆動軸１６に傾きがあっても、上ヒータブロック１２及び上型４が傾いて押圧されるのを防ぐ。
駆動軸１６は、加圧部の一例であるエアシリンダ１７に連結され、チルト除去用ボール１５を介して連結された上ヒータブロック１２及び上型４を下降させる。なお、上ヒータブロック１２及び上型４の上昇については、エアシリンダ１７とは異なる図示しないエアシリンダが後述するヒータブロック保持板２３を上昇させることで行われる。
【００３４】
エアシリンダ１７は、天板１８上に固定されている。
天板１８は、複数本の支持軸１９の上端に設けられている。
支持軸１９は、下端においてベース板２０に固定されている。
【００３５】
成形室カバー２１は、天板１８、支持軸１９、ベース板２０等の外側に配置された筐体である。
ベースブロック２２は、下ヒータブロック１４の底面に固定されている。
【００３６】
ヒータブロック保持板２３は、支持軸１９により上下動可能に支持され、上ヒータブロック１２のフランジ部に固定され、上ヒータブロック１２と一体に上下動する。
連結ピン２４は、ヒータブロック保持板２３と、支持軸１９に対して移動不能に固定されたストッパ支持板２５との距離が一定値以上にならないように、ヒータブロック保持板２３の移動範囲を規制している。
【００３７】
中心厚制御ストッパ２６は、ストッパ支持板２５上に固定され、ヒータブロック保持板２３の下方への移動を規制することで、上ヒータブロック１２及び下型４の位置、ひいては光学素子材料１００の中心厚さを制御している。
【００３８】
補強軸２７は、ストッパ支持板２５の底面に固定されている。
補強軸保持ブロック２８は、補強軸２７を支持している。ベースブロック保持部２９は、ベースブロック２２を覆うように配置され、補強軸保持ブロック２８の底面が固定されている。
【００３９】
以下、光学素子の製造方法について、上述の説明と重複する点については省略しながら説明する。
まず、エアシリンダ１７とは異なる図示しないエアシリンダがヒータブロック保持板２３を上昇させることで、上ヒータブロック１２及び上型３が上昇する。そして、図示しない搬送機構が、下型４上に光学素子材料１００を載置する。その後、上ヒータブロック１２及び上型３が下降し、図２に示すように上型３の成形面が光学素子材料１００に接触する。成形室カバー２１内には、不活性ガスが充填され、酸素濃度が例えば１０ｐｐｍ以下になる。
【００４０】
成形領域Ｓには、第１の調整部７より図示しないレギュレーターを介して一定圧力に保った不活性ガスがスリーブ５の貫通孔５ａより噴出される。このとき、一部の第１の調整部７は不活性ガスの噴出に用いられ、他の第１の調整部７は不活性ガスの排出に用いられる。このように、本実施の形態では、第１の調整部７は、光学素子材料１００の非成形部分に加わる圧力の調整ではなく、光学素子材料１００からの揮発物の除去に用いられる。
【００４１】
その後、上型用カートリッジヒータ９及び下型用カートリッジヒータ１０からの熱伝導により上型３及び下型４が成形温度である例えば５６０℃に加熱される。これにより、光学素子材料１００も加熱される（加熱工程）。
【００４２】
加熱された光学素子材料１００は、型セット２の成形領域Ｓ内において、エアシリンダ１７により上型３等を介して加圧される（加圧工程）。この加圧工程では、例えば３０ｋｇｆの荷重で加圧が行われる。また、加圧工程では、ヒータブロック保持板２３が中心厚制御ストッパ２６に接触する０．３ｍｍ手前に移動するまで行われる。この値（位置）は、事前にショートショットで製造した光学素子の例えばレンズ形状より、所定の位置を確認して決めた位置（光学素子材料１００が変形して外径規制リング６と接触して接触長１ｍｍ程度外径規制リング６に光学素子材料１００が転写した位置）である。
【００４３】
上記位置に上型３が下降したときに第２の調整部８は、成形領域Ｓのうち光学素子材料１００と外径規制リング６との接触部分を挟んだ下型４側に対して、正圧０．０５ＭＰａを発生させて圧力を調整する（圧力調整工程）。
【００４４】
この圧力調整工程を開始するタイミングは、第１の調整部７が、成形領域Ｓの容積を測定する容積測定部として機能する場合、測定された成形領域Ｓの容積を基にして、例えば、容積が一定値以下になったときなどと決定されればよい。
【００４５】
また、圧力調整工程では、光学素子材料１００のうち型セット２により成形される成形面以外の部分である非成形部分に加わる圧力が調整されて光学素子材料１００の形状が制御される。そのため、調整圧力は、経験的又はシミュレーションにより得られる値により所望の形状の光学素子を得られるように適宜設定される。
【００４６】
本実施の形態では、成形領域Ｓのうち光学素子材料１００と外径規制リング６との接触部分を挟んだ下型４側に対して、正圧０．０５ＭＰａがかけられるため、下型側４の非成形部分が外側から押圧されてバリの発生が抑えられる。なお、仮に負圧がかけられていた場合には、下型側４の非成形部分が内側から外側へ引っ張られ型セット２との接触面（型セット２による成形面）が増えるため、非成形部分が小さくなる。
【００４７】
上型３側のエアシリンダ１７による荷重は、３０ｋｇｆから１０ｋｇｆに減圧される。その後、ヒータブロック保持板２３が中心厚制御ストッパ２６に接触する０．０５ｍｍ手前に移動すると、図示しないマグネットスケールの制御により上型３等が停止する。この間も第２の調整部８は、上記の正圧を継続してかけている。
【００４８】
上型３の停止後、上型用カートリッジヒータ９及び下型用カートリッジヒータ１０の温度下降又は停止によって、０．５℃／secの冷却速度で型セット２が冷却される。これにより、光学素子材料１００は、例えば転移点（５０６℃）以下になるまで冷却される（冷却工程）。
【００４９】
この冷却工程では、光学素子材料１００の冷却開始後、１０秒間は上型３の位置を停止位置で保持した後、エアシリンダ１７により荷重２０kgfで加圧される。この間も第２の調整部８は、上記の正圧を継続してかけている。
【００５０】
ヒータブロック保持板２３が中心厚制御ストッパ２６に接触した時点で、光学素子材料１００（製造される光学素子）の中心厚が決定する。この時点で第２の調整部８により発生する正圧をゼロとする。
【００５１】
上型３及び下型４が例えば４９０℃になった後、上型３及び下型４が冷却速度２℃／ｓｅｃで２００℃以下になるまで冷却される。上型３及び下型４が２００℃以下に冷却された後、上型３を上昇させて、成形が完了した光学素子が型セット２の中から取り出される。
【００５２】
図３は、比較例における型セット１０２を示す断面図である。
図３に示す型セット１０２は、圧力調整用のガス流路を構成する溝や貫通孔が形成されていない点において図２に示す型セット２に相違する。
型セット１０２は、上ヒータブロック１１２に固定され凸型の成形面１０３ａが形成された上型１０３と、下ヒータブロック１１４に固定され凹型の成形面１０４ａが形成された下型１０４と、貫通孔１０５ａが形成された胴型１０５と、外周規制リング１０６と、を有する。
【００５３】
比較例の製造方法は、圧力調整工程が省略されている以外は、実施の形態の製造方法と同様である。
なお、実施の形態の図２に示す型セット２も同様であるが、型セット１０２は、上型１０３の凸型の成形面１０３ａと下型１０４の凹型の成形面１０４との曲率が大きく異なる。そのため、光学素子材料１００のうち上型１０３側及び下型１０４側のうち少なくとも一方にバリが発生したり、上型１０３側と下型１０４側とで非成形部分の形状の大きさが異なったりする。
【００５４】
ここで、型セット２（特に上型３及び下型４）の曲率Ｒ１，Ｒ２と光学素子材料１００の変形との関係について図６Ａ及び図６Ｂを参照しながら説明する。
図６Ａに示す上型３−１は、曲率半径Ｒ１の凸型の成形面を有する。下型４−１は、曲率半径Ｒ２の凸型の成形面を有する。ここで、上型３−１の曲率半径Ｒ１は、下型４−１の曲率半径Ｒ２よりも大きい。
【００５５】
このような上型３−１及び下型４−１により光学素子材料１００が加圧されると、図６Ｂに示すように、光学素子材料１００と上型３−１との接触径は、長さＸとなる。また、光学素子材料１００と下型４−１との接触径は、長さＸよりも短い長さＹとなる。
【００５６】
また、光学素子材料１００の最大外径部分から、上型３−１に対する接触外径部分までの厚さ（高さ）Ｅは、光学素子材料１００の最大外径部分から、下型４−１に対する接触外径部分までの厚さ（高さ）Ｆよりも小さくなる。このように、上型３−１及び下型４−１（型セット）の曲率によって光学素子材料１００の形状は、上型３−１側と下型４−１側とで異なってくる。
【００５７】
上記の図６Ｂに示す関係が成り立つ原因としては、上型３−１及び下型４−１と光学素子材料１００との摺動抵抗が大きいこと、及び摺動抵抗差が大きいことのために、光学素子材料１００が上型３−１及び下型４−１の成形面を流動する動き量よりも、光学素子材料１００が変形する量が多いために起こると考えられる。
【００５８】
上述のとおり、比較例では、実施の形態と同様に、型セット１０２は、上型１０３の凸型の成形面１０３ａと下型１０４の凹型の成形面１０４との曲率が大きく異なる。
そのため、まず、光学素子材料１００の中心厚を狙いの１．０３ｍｍ（外径６．６ｍｍ）まで成形した場合、図４Ａに示すように光学素子材料１００が下型４と外径規制リングとの隙間に入り、例えば数１０μｍのバリ１００ｅが発生する。そして、図４Ｂに示すように、光学素子材料１００を外径規制リングから取り出すときにバリ１００ｅに割れ１００ｆが発生する。
【００５９】
一方、バリ１００ｅの発生を防ぐために、光学素子材料１００の中心厚を、狙いの１．０３ｍｍよりも厚い１．０６ｍｍにしてプレス量を抑えると、図４Ｃに示すように、上型１０３側で大きい非成形部分１００ｃ（曲率半径０．５ｍｍ），１００ｄ（曲率半径０．０５ｍｍ）が発生する。なお、図４Ｃ及び図４Ｄに示すように、非成形部分１００ｄは、厳密に球面なのではなく、高さ（加圧方向）０．０５ｍｍ，幅（直径方向）０．０２ｍｍなど大きさにはばらつきがある。これは、成形中（製造中）の光学素子材料１００の非成形部分までの到達時間が異なることで発生する寸法差である。非成形部分の体積が小さくなった状態から光学素子材料１００を充填するには大きな圧力が必要となるためである。
【００６０】
以上の実施の形態及び比較例における光学素子材料１００の変形について図５を参照しながら説明する。
光学素子材料１００の球状の初期状態（ｔ１０，ｔ２０）、及び外径規制リング６，１０６との接触状態（ｔ１１，ｔ２１）は、実施の形態と比較例とで同様である。
【００６１】
この後、実施の形態では上述のように成形領域Ｓの下型４側に正圧０．０５ＭＰａがかけられるため、実施の形態では、光学素子材料１００（ｔ１２）の下型４側の非成形部分１００ｂが外側から押圧されて、下型４との接触径（転写径）Ｄ１が比較例の光学素子材料１００（ｔ２２）の接触径Ｄ２よりも小さくなる。これにより、製造された光学素子（光学素子材料１００（ｔ１３））の下型４側の非成形部分１００ｂの曲率半径（Ｒ＝０．１ｍｍ）は、比較例の光学素子材料１００（ｔ２３）の下型４側の非成形部分１００ｄの曲率半径（Ｒ＝０．０５ｍｍ）よりも大きくなる。
【００６２】
一方、実施の形態の上型３側の非成形部分１００ａは、下型４側の非成形部分１００ｂが外側から押圧されることにより、非成形部分１００ｂより、圧力が低くなる。これにより、製造された光学素子（光学素子材料１００（ｔ１３））の上型３側の非成形部分１００ａの曲率半径（Ｒ＝０．１５ｍｍ）は、比較例の光学素子材料１００（ｔ２３）の下型４側の非成形部分１００ｄの曲率半径（Ｒ＝０．５ｍｍ）よりも小さくなる。
【００６３】
なお、曲率半径を例えば０．１５ｍｍ程度まで抑えるためには、比較例の下型４側の非成形部分１００ｄの曲率半径（Ｒ＝０．５ｍｍ）は極めて大きい数値となり、形状精度不良となる。
【００６４】
以上説明した本実施の形態では、少なくとも加圧工程において、光学素子材料１００のうち型セット２により成形される成形面以外の部分である非成形部分１００ａ，１００ｂに加わる圧力を調整して光学素子材料１００の形状が制御される。そのため、バリが発生したり非成形部分が大きくなったりするのを抑えることができる。よって、本実施の形態によれば、高精度に光学素子を製造することができる。
【００６５】
また、本実施の形態では、成形領域Ｓの容積が測定される場合、測定された成形領域Ｓの容積を基に圧力が調整されることで、バリが発生したり非成形部分が大きくなったりするのをより確実に抑えることができる。したがって、より高精度に光学素子を製造することができる。
【００６６】
また、本実施の形態では、加圧工程で光学素子材料１００が外径規制リング６に接触した後、成形領域Ｓのうち、外径規制リング６との接触部分を挟んだ下型側４（上型３側と下型４側とのうち少なくとも一方側）の圧力が調整される。そのため、所望の部分について、バリが発生したり非成形部分が大きくなったりするのを抑えることができる。
【００６７】
なお、上述の実施の形態では、第１の調整部７及び第２の調整部８のうち第２の調整部８のみが正圧０．０５ＭＰａをかける例について説明したが、第１の調整部７のみ、或いは、第１の調整部７及び第２の調整部８の両方が成形領域Ｓ内の圧力を調整するようにしてもよい。例えば、第１の調整部７が負圧（例えば０．０８ＭＰａ）を発生させ、第２の調整部８が正圧（例えば０．０５ＭＰａ）を発生させた場合、第１の調整部７による負圧が上型３側の非成形部分１００ａを外側に引っ張るため、この非成形部分１００ａをより小さくすることができる。
【００６８】
また、このように圧力調整工程を行った場合、荷重３０ｋｇｆをかける時点からヒータブロック保持板２３が中心厚制御ストッパ２６に接触するまでの時間が比較例では２４０秒であったのが２００秒となり、成形（製造）リードタイムの短縮効果も得られた。
【符号の説明】
【００６９】
１ 光学素子の製造装置
２ 型セット
３ 上型
３ａ 成形面
４ 下型
４ａ 成形面
４ｂ 貫通孔
５ スリーブ
５ａ 貫通孔
６ 外周規制リング
６ａ 上面溝
６ｂ 底面溝
７ 第１の調整部
８ 第２の調整部
９ 上型用カートリッジヒータ
１０ 下型用カートリッジヒータ
１１ 上型固定爪
１２ 上ヒータブロック
１２ａ 貫通孔
１３ 下型固定爪
１４ 下ヒータブロック
１４ａ 貫通孔
１５ チルト除去用ボール
１６ 駆動軸
１７ エアシリンダ
１８ 天板
１９ 支持軸
２０ ベース板
２１ 成形室カバー
２２ ベースブロック
２３ ヒータブロック保持板
２４ 連結ピン
２５ ストッパ支持板
２６ 中心厚制御ストッパ
２７ 補強軸
２８ 補強軸保持ブロック
２９ ベースブロック保持部
１００ 型セット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子材料を加熱する加熱工程と、
加熱された前記光学素子材料を光学素子成形用の型セットの成形領域内で加圧する加圧工程と、
加圧された前記光学素子材料を冷却する冷却工程と、を含み、
少なくとも前記加圧工程での前記成形領域内の圧力を調整する圧力調整工程を更に含み、
前記圧力調整工程では、前記光学素子材料のうち前記型セットにより成形される成形面以外の部分である非成形部分に加わる圧力を調整して前記光学素子材料の形状を制御する、光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記加圧工程での前記成形領域の容積を測定する容積測定工程を更に含み、
前記圧力調整工程では、測定された前記成形領域の前記容積を基に前記圧力を調整する、請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記型セットは、対向する第１の成形型及び第２の成形型と、前記光学素子材料の外径位置を規制する外径規制型と、を有し、
前記圧力調整工程では、前記加圧工程で前記光学素子材料が前記外径規制型に接触した後、前記成形領域のうち、前記外径規制型との接触部分を挟んだ前記第１の成形型側と前記第２の成形型側とのうち少なくとも一方側の圧力を調整する、請求項１又は請求項２記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
光学素子材料を加熱する加熱部と、
前記光学素子材料を収容する光学素子成形用の型セットと、
前記型セットの成形領域内で前記光学素子材料を加圧する加圧部と、
前記成形領域内の圧力を調整する圧力調整部と、を備え、
前記圧力調整部は、前記光学素子材料のうち前記型セットにより成形される成形面以外の部分である非成形部分に加わる圧力を調整して前記光学素子材料の形状を制御する、光学素子の製造装置。
【請求項５】
前記型セットは、対向する第１の成形型及び第２の成形型と、前記光学素子材料の外径位置を規制する外径規制型と、を有し、
前記圧力調整部は、前記成形領域のうち、前記光学素子材料と前記外径規制型との接触部分を挟んだ前記第１の成形型側と前記第２の成形型側とのうち一方側の圧力を調整する第１調整部と、他方側の圧力を調整する第２調整部と、を有する、請求項４記載の光学素子の製造装置。
【請求項１】
光学素子材料を加熱する加熱工程と、
加熱された前記光学素子材料を光学素子成形用の型セットの成形領域内で加圧する加圧工程と、
加圧された前記光学素子材料を冷却する冷却工程と、を含み、
少なくとも前記加圧工程での前記成形領域内の圧力を調整する圧力調整工程を更に含み、
前記圧力調整工程では、前記光学素子材料のうち前記型セットにより成形される成形面以外の部分である非成形部分に加わる圧力を調整して前記光学素子材料の形状を制御する、光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記加圧工程での前記成形領域の容積を測定する容積測定工程を更に含み、
前記圧力調整工程では、測定された前記成形領域の前記容積を基に前記圧力を調整する、請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記型セットは、対向する第１の成形型及び第２の成形型と、前記光学素子材料の外径位置を規制する外径規制型と、を有し、
前記圧力調整工程では、前記加圧工程で前記光学素子材料が前記外径規制型に接触した後、前記成形領域のうち、前記外径規制型との接触部分を挟んだ前記第１の成形型側と前記第２の成形型側とのうち少なくとも一方側の圧力を調整する、請求項１又は請求項２記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
光学素子材料を加熱する加熱部と、
前記光学素子材料を収容する光学素子成形用の型セットと、
前記型セットの成形領域内で前記光学素子材料を加圧する加圧部と、
前記成形領域内の圧力を調整する圧力調整部と、を備え、
前記圧力調整部は、前記光学素子材料のうち前記型セットにより成形される成形面以外の部分である非成形部分に加わる圧力を調整して前記光学素子材料の形状を制御する、光学素子の製造装置。
【請求項５】
前記型セットは、対向する第１の成形型及び第２の成形型と、前記光学素子材料の外径位置を規制する外径規制型と、を有し、
前記圧力調整部は、前記成形領域のうち、前記光学素子材料と前記外径規制型との接触部分を挟んだ前記第１の成形型側と前記第２の成形型側とのうち一方側の圧力を調整する第１調整部と、他方側の圧力を調整する第２調整部と、を有する、請求項４記載の光学素子の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【公開番号】特開２０１３−１１２５５９（Ｐ２０１３−１１２５５９Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５９４８０（Ｐ２０１１−２５９４８０）
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
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