成形型および成形型の製造方法
【課題】レンズアレイの形状に制約を生じることなく、成形時の空気溜まりの発生を確実に防止して、安定な品質のレンズアレイを高い生産性で低コストにて製造する成形型を提供する。
【解決手段】成形型１の成形面１ａの複数の光学機能面転写部１ｂが形成された転写形状刻設領域４の外側に、成形時に成形素材９としての円柱形状ガラス塊９１を、複数の光学機能面転写部１ｂに対して対称な位置に据えつけて位置決めするためのシリンドリカル形据え付け凹部５１を形成した。これにより、円柱形状ガラス塊９１は、複数の光学機能面転写部１ｂの配列中心部１ｃから外側に向けて広がるように変形し、個々の光学機能面転写部１ｂの空気は配列中心部１ｃから外側へと排除され、空気溜まり等欠陥の発生を防止できる。シリンドリカル形据え付け凹部５１の成形部位は転写形状刻設領域４の外側なので切除の必要もない。
【解決手段】成形型１の成形面１ａの複数の光学機能面転写部１ｂが形成された転写形状刻設領域４の外側に、成形時に成形素材９としての円柱形状ガラス塊９１を、複数の光学機能面転写部１ｂに対して対称な位置に据えつけて位置決めするためのシリンドリカル形据え付け凹部５１を形成した。これにより、円柱形状ガラス塊９１は、複数の光学機能面転写部１ｂの配列中心部１ｃから外側に向けて広がるように変形し、個々の光学機能面転写部１ｂの空気は配列中心部１ｃから外側へと排除され、空気溜まり等欠陥の発生を防止できる。シリンドリカル形据え付け凹部５１の成形部位は転写形状刻設領域４の外側なので切除の必要もない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形型および成形型の製造技術に関し、たとえば、単一のガラス塊等の成形素材を使用してマイクロレンズアレイを成形する成形型等に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、複数のレンズの集合体であるレンズアレイは、照明用、光ファイバ通信用、センサー集光用などのレンズとして利用される。
このレンズアレイの製造方法としては、ガラスやプラスチックなどの材料からできた単一の平行平板状の成形素材を軟化させながら成形型で押圧し、レンズアレイを製造する方法が従来から知られている。
【０００３】
このような型成形による一般的なレンズアレイの製造方法では、小レンズ部分に空気溜りが発生しやすいため、レンズアレイの品質が安定しにくく、歩留まりが良くないという技術的課題があった。
【０００４】
このため、特許文献１には、金型における複数のマイクロレンズキャビティの配列領域の中心に球形や円筒形のガラスプリフォームが載置される略半球形または半円筒形の凹形状の中心ネストを設け、この中心ネストに単一のガラスプリフォームを配置し、加熱状態で金型を押圧し、溶融したガラスプリフォームが中心ネスト部分から周囲のマイクロレンズキャビティに広がるように変形させてレンズアレイを成形した後、中心ネスト部分がレンズアレイから取り除かれるように小レンズ部を切り出してマイクロレンズアレイを得る製造方法が提示されている。
【０００５】
ところが、上述の特許文献１の技術では、ガラスプリフォームが配置される中心ネスト部分は光学機能面としては利用できないため、成形可能なマイクロレンズアレイの設計や成形可能な形状仕様に制約が生じるとともに、マイクロレンズアレイの中央に位置する中心ネスト部分を切除する場合には、ガラスプリフォームの歩留りが低下し、さらに切断工程の分だけサイクルタイムの増大や製造コストの上昇を招き、生産性が低下する、という技術的課題がある。
【０００６】
また、中心ネスト部分を取り除かない場合には、マイクロレンズアレイの中心部に光学機能を有さない部位が混在してしまうため、マイクロレンズアレイの光学機能を著しく低下させる可能性がある。
【特許文献１】特開２００１−４８５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、成形工程におけるサイクルタイムの増大や製造コストの上昇を招くことなく、レンズアレイの形状に制約を生じることなく、成形時の空気溜まりの発生を確実に防止して、安定な品質のレンズアレイを高い生産性で低コストにて製造することが可能な成形型およびその製造技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点は、成形素材から光学機能面を有する光学素子を成形する成形型であって、
前記成形素材に臨む成形面に、
前記成形素材に前記光学機能面を転写する複数の光学機能転写部と、
複数の前記光学機能転写部の配置領域の外側に設けられ、前記成形素材が嵌合する成形素材配置部と、
を含む成形型を提供する。
【０００９】
本発明の第２の観点は、成形素材から光学機能面を有する光学素子を成形する成形型の製造方法であって、
前記成形型の前記成形素材に臨む成形面に、同一の加工装置および加工工具を用いて、
前記成形素材に前記光学機能面を転写する複数の光学機能転写部と、
複数の前記光学機能転写部の配置領域の外側に設けられ、前記成形素材が配置される成形素材配置部と、
を形成する成形型の製造方法を提供する。
【００１０】
本発明の第３の観点は、成形素材から光学機能面を有する光学素子を成形する成形型の製造方法であって、
前記成形型の前記成形素材に臨む成形面に、異なる加工装置または加工工具を用いて、
前記成形素材に前記光学機能面を転写する複数の光学機能転写部と、
複数の前記光学機能転写部の配置領域の外側に設けられ、前記成形素材が配置される成形素材配置部と、
を形成する成形型の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、成形工程におけるサイクルタイムの増大や製造コストの上昇を招くことなく、レンズアレイの形状に制約を生じることなく、成形時の空気溜まりの発生を確実に防止して、安定な品質のレンズアレイを高い生産性で低コストにて製造することが可能な成形型およびその製造技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の一態様では、複数光学機能面を有する光学素子を成形するための成形型の形状において、光学機能を有する範囲の外側に成形用ガラス塊を据える為の形状を設ける。
この成形型の加工は、たとえば、同時２軸以上の直動軸を制御可能で３軸以上の移動軸を持ち、加工工具と被加工物を相対移動させて加工を行う加工装置により、光学機能面の加工と成形素材であるガラス塊を据える為の形状の加工とを同一工具により加工する。
【００１３】
この場合、ガラス塊を据える形状を精密に加工することが出来、さらにガラス塊を据える形状が光学機能面の外側にあるため、光学機能面に影響を与えることは無く、成形した光学素子を切断する必要も無い光学素子成形用の成形型を提供することが出来る。
【００１４】
また、別の態様として、成形型の加工は、同時２軸以上の直動軸を制御可能で３軸以上の移動軸を持ち加工工具と被加工物を相対移動させて加工を行う装置により光学機能面を加工する工程と、成形用ガラス塊を据える為の形状を加工する工程とを別工具もしくは別加工機により加工することもできる。
【００１５】
この場合には、光学機能面の加工に最適な加工機および工具と、ガラス塊を据える為の形状を加工するのに最適な加工機および工具との使い分けが出来るため、ガラス塊を据える為の形状の自由度が増し効率的な形状に加工することが出来る。
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１、図２、図３および図４は、本発明の一実施の形態である成形型の構成例を示す斜視図である。
【００１７】
図１に例示されるように、本実施の形態の成形型１は、成形面１ａの中央部に設けられた転写形状刻設領域４に複数の光学機能面転写部１ｂが隣り合うように形成されている。この複数の光学機能面転写部１ｂの各々は、たとえばレンズアレイ等の光学素子を成形する場合における個々のレンズ要素に対応している。
【００１８】
さらに、本実施の形態の場合には、成形型１の成形面１ａには、複数の光学機能面転写部１ｂが配置された転写形状刻設領域４の外側に、成形時において成形素材９を位置決めするための据え付け凹部５（成形素材配置部）が形成されている。
【００１９】
図１では、成形素材９として細長い円柱形状ガラス塊９１を横向きの姿勢で使用する場合に、転写形状刻設領域４の範囲外に、据え付け凹部５として、円柱形状ガラス塊９１を置く為の一対のシリンドリカル形据え付け凹部５１を設けた例を示している。
【００２０】
この一対のシリンドリカル形据え付け凹部５１は、光学機能面転写部１ｂの配列中心部１ｃを通り、複数の光学機能面転写部１ｂを含む転写形状刻設領域４を対称に二等分する直線（対称軸線）上に形成されている。
【００２１】
また、一対のシリンドリカル形据え付け凹部５１の距離は、円柱形状ガラス塊９１の軸方向の長さに対応している。
このシリンドリカル形据え付け凹部５１の内半径Ｒ５１は、円柱状ガラス塊の外半径Ｒ９１と近い値とする。すなわち、Ｒ５１≒Ｒ９１とする。
【００２２】
また、成形面１ａにおけるシリンドリカル形据え付け凹部５１の刻設深さは転写形状刻設領域４内の光学機能面転写部１ｂの転写機能に影響を与えない深さとする。
成形時には、円柱形状ガラス塊９１は、両端が一対のシリンドリカル形据え付け凹部５１に嵌合するように水平に配置されることにより、光学機能面転写部１ｂを含む転写形状刻設領域４を対称に二等分する対称軸線上に安定に位置決めされる。
【００２３】
そして、このように位置決めされた状態で、成形型１と相手方の図示しない成形型との間で円柱形状ガラス塊９１を挟圧することで、円柱形状ガラス塊９１を平坦な形状に押しつぶすとともに、複数の光学機能面転写部１ｂを転写することで、レンズアレイからなる光学素子を成形できる。
【００２４】
このとき、本実施の形態の場合、円盤形状ガラス塊９２が、一対のシリンドリカル形据え付け凹部５１に嵌合して複数の光学機能面転写部１ｂの配列中心部１ｃを通る対称軸線上に位置決めされていることにより、円柱形状ガラス塊９１は、複数の光学機能面転写部１ｂの対称軸線に直交する方向に配列中心部１ｃから外側に向かって押し広げられるように変形が進行するため、円柱形状ガラス塊９１と光学機能面転写部１ｂとの間の空気は、配列中心部１ｃから外側に向かって順次押し出されるように排除される。
【００２５】
このため、光学機能面転写部１ｂの中に空気が閉じ込められることに起因する空気溜りの発生を確実に防止でき、成形型１の光学機能面転写部１ｂが円盤形状ガラス塊９２に精密に転写されることによって、空気溜まり等の欠陥のない高精度のレンズアレイからなる光学素子を成形できる。
【００２６】
また、一対のシリンドリカル形据え付け凹部５１は、転写形状刻設領域４の外側に設けられているので、光学機能面転写部１ｂの転写によって形成されるレンズアレイの光学的に機能には影響しないので、レンズアレイからなる光学素子におけるシリンドリカル形据え付け凹部５１に対応する成形部位を成形後に切除する等の余分な工程も不要である。
【００２７】
さらに、転写形状刻設領域４の内部に光学機能面転写部１ｂを自由に配置でき、成形型１から成形されるレンズアレイ等の光学素子の設計の自由度も増す。
図２は、成形素材９として円盤形状ガラス塊９２を使用する場合における成形型１の成形面１ａの構成例を示している。
【００２８】
この場合、複数の光学機能面転写部１ｂからなる転写形状刻設領域４の範囲外に、円盤形状ガラス塊９２を位置決めするための複数の円凹形据え付け凹部５２を設けている。
すなわち、転写形状刻設領域４の外側において、複数の光学機能面転写部１ｂの配列中心部１ｃを通る二本の直交する対称軸線の各端部の４箇所に、円盤形状ガラス塊９２の底部の輪郭に対応した円凹形据え付け凹部５２が設けられている。
【００２９】
この場合、円凹形据え付け凹部５２の内径Ｄ５２を円盤形状ガラス塊９２の外径Ｄ９２よりも、所定の余裕寸法だけ大きくする。すなわち、Ｄ５２＞Ｄ９２とする。
このため、成形時において、円盤形状ガラス塊９２は、底面の４箇所の各々を、転写形状刻設領域４の回りに設けられた４箇所の円凹形据え付け凹部５２に嵌合して支持されることにより、転写形状刻設領域４の中央部の対称位置に確実に位置決めされた状態で配置される。
【００３０】
また、複数の光学機能面転写部１ｂの外接円の外径は、円凹形据え付け凹部５２の内径Ｄ５２よりも大きい。このため、成形開始時には、円盤形状ガラス塊９２の下端外縁部と、個々の光学機能面転写部１ｂの外縁部との間には空気の逃げ道となる隙間が形成されている。
【００３１】
円凹形据え付け凹部５２の深さは転写形状刻設領域４に影響を与えない深さとする。
この図２のように円盤形状ガラス塊９２を円凹形据え付け凹部５２に嵌合させて位置決めする場合も、成形時に、円盤形状ガラス塊９２は、転写形状刻設領域４（複数の光学機能面転写部１ｂ）の配列中心部１ｃから外側に向かって押し広げられるように変形するため、光学機能面転写部１ｂの空気は、配列中心部１ｃから外側に向かって移動し、円盤形状ガラス塊９２の下端外縁部と光学機能面転写部１ｂとの隙間から排出されるので成形時における空気溜まり等の欠陥を確実に防止できる。
【００３２】
また、複数の円凹形据え付け凹部５２は、転写形状刻設領域４の外側に形成されているので、光学機能面転写部１ｂの転写によって形成されるレンズアレイからなる光学素子の機能には影響せず、円凹形据え付け凹部５２に対応する成形部位を切除するための余分な工程も必要ない。
【００３３】
図３は、成形素材９としてレンズ形ガラス塊９３を使用する場合の成形型１の成形面１ａの形状が例示されている。
この図３に例示されるように、成形面１ａには、複数の光学機能面転写部１ｂを含む転写形状刻設領域４の範囲外に、レンズ形ガラス塊９３を配置して位置決めするための球穴形据え付け凹部５３を設けている。
【００３４】
すなわち、転写形状刻設領域４の外側において、複数の光学機能面転写部１ｂの配列中心部１ｃを通る二本の直交する対称軸線の各端部の４箇所に、球穴形据え付け凹部５３が設けられている。
【００３５】
この場合、球穴形据え付け凹部５３の曲率Ｒ５３を、レンズ形ガラス塊９３の曲率Ｒ９３と近い値とする。すなわち、Ｒ５３≒Ｒ９３とする。
このため、成形時において、レンズ形ガラス塊９３は、下面の４箇所の各々を、転写形状刻設領域４の回りに設けられた４箇所の球穴形据え付け凹部５３に嵌合して支持されることにより、転写形状刻設領域４の中央部に確実に位置決めされた状態で配置される。
【００３６】
なお、複数の光学機能面転写部１ｂの外接円の外径は、球穴形据え付け凹部５３（レンズ形ガラス塊９３）の外径よりも大きい。このため、成形開始時には、レンズ形ガラス塊９３の下端外縁部と、個々の光学機能面転写部１ｂの外縁部との間には空気の逃げ道となる隙間が形成されている。
【００３７】
また、球穴形据え付け凹部５３の深さは転写形状刻設領域４の光学機能面転写部１ｂの転写機能に影響を与えない深さとする。
この球穴形据え付け凹部５３の場合も、上述の図２に例示した円凹形据え付け凹部５２と同様の効果が得られる。
【００３８】
図４は、成形素材９として四角柱形ガラス塊９４を使用する場合における成形型１の成形面１ａの形状を例示している。
この図４に示す通り、成形面１ａにおいて、転写形状刻設領域４の範囲外に、四角柱形ガラス塊９４を置く為の複数の四角凹形据え付け凹部５４を設けている。
【００３９】
四角凹形据え付け凹部５４の縦方向長さＳ５４および横方向長さＣ５４を、四角柱形ガラス塊９４の縦方向長さＳ９４および横方向長さＣ９４よりも大きくする。すなわち、Ｓ５４＞Ｓ９４かつＣ５４＞Ｃ９４とする。
【００４０】
また、四角凹形据え付け凹部５４の縦方向長さＳ５４および横方向長さＣ５４は、いずれも、転写形状刻設領域４における複数の光学機能面転写部１ｂの外接円の直径よりも小さい。これにより、成形開始時には、四角柱形ガラス塊９４の下端の各辺と、個々の光学機能面転写部１ｂとの間に隙間が形成されている。
【００４１】
また、個々の四角凹形据え付け凹部５４の深さは転写形状刻設領域４に影響を与えない深さとする。
この図４に例示した四角凹形据え付け凹部５４の場合も、上述の図２および図３に例示した円凹形据え付け凹部５２および球穴形据え付け凹部５３の場合と同様の効果が得られる。
【００４２】
次に、上述の図１から図４に例示した、シリンドリカル形据え付け凹部５１、円凹形据え付け凹部５２、球穴形据え付け凹部５３、四角凹形据え付け凹部５４等の据え付け凹部５を成形型１の成形面１ａに形成する加工方法について説明する。
【００４３】
なお、以下では、据え付け凹部５の一例として、上述のシリンドリカル形据え付け凹部５１を形成する場合を例示する。
図５は本発明の一実施の形態である成形型の製造方法を実施する加工機における成形型の取り付け状態を示す斜視図である。図６は本実施の形態の成形型の製造方法に供される成形型の成形面の斜視図である。図７は本実施の形態の成形型の製造方法における光学機能転写部の加工状態を示す概念図である。
【００４４】
本実施の形態の加工機３では、加工対象となる成形型１は、取り付けヤトイ２を介して当該加工機３に装着される。
ここで、本実施の形態の加工機３は、たとえば、数値制御により同時２軸以上の直動軸を制御可能で３軸以上の移動軸を持ち、砥石６等の加工工具とワークとしての成形型１を相対移動させて加工を行う装置である。
【００４５】
ガラス成形用の成形型１は一般的に超硬材料が使用されており、加工工具には研削砥石等の砥石６が使用される。本実施の形態の場合も、成形型１として超硬材料を使用し、加工工具として砥石６を使用するが、成形型１の材料はセラミックなどの他の材料でもよく、加工工具も、砥石６に限らず、切削工具でも良い。
【００４６】
取り付けヤトイ２は成形型１を加工機３に固定する治具である。加工機３は、図７のように、砥石６を数値制御により目的の軌跡で移動させることが出来る。
成形型１の転写形状刻設領域４には、複数の光学機能面転写部１ｂが隣り合うように配列形成されている。この転写形状刻設領域４は、成形型１によりガラス圧縮成形された光学素子にて、光学機能を果たすレンズアレイ等の部位を転写する領域である。
【００４７】
成形素材９の据え付け凹部５（この場合、シリンドリカル形据え付け凹部５１）は、成形型１により成形素材９を圧縮成形する際に、成形素材９（この場合、円柱形状ガラス塊９１）を据え置く形状となる。この部位は光学機能を持たない。
【００４８】
本実施の形態の成形型の製造方法の作用を図８および図９を参照して説明する。
図８は転写形状刻設領域４の加工状態の一例を示す概念図である。図８に表示されている破線は砥石６の移動軌跡６ａである。図９はガラス塊据え付け形状の加工状態図である。図９に表示されている破線は砥石６の移動軌跡６ａである。
【００４９】
まず、成形型１の加工前ブランクを取り付けヤトイ２に取り付けることにより、加工機３に固定する。
次に、図８の移動軌跡６ａで示す様に、加工機３は数値制御により砥石６と成形型１の加工前ブランクを相対的に移動させ、成形面１ａの転写形状刻設領域４に複数の光学機能面転写部１ｂを刻設する加工を行う。
【００５０】
その後、図９の移動軌跡６ａで示す様に、加工機３は数値制御により砥石６と成形型１の加工前ブランクを相対移動させ、成形面１ａにおける転写形状刻設領域４の外側に、据え付け凹部５（シリンドリカル形据え付け凹部５１）の形状を刻設する加工を行う。
【００５１】
本実施の形態の成形型の製造方法に拠れば、成形型１の成形面１ａに対して、成形素材９を据えるための据え付け凹部５の形状を精密に加工することが出来るとともに、成形素材９を据えるための据え付け凹部５が転写形状刻設領域４の外側にあるため、転写形状刻設領域４に影響を与えることは無い。
【００５２】
すなわち、据え付け凹部５によって成形素材９を正確に位置決めして据えつけることにより、空気溜まり等の欠陥のない高精度のレンズアレイ等の光学素子を成形素材９の成形によって製造できるとともに、成形した光学素子に余分な切断加工を加える必要のない光学素子成形用の成形型１を製造することが出来る。
【００５３】
上述の説明では、成形型１の成形面１ａに対して、転写形状刻設領域４と据え付け凹部５の加工を、同一の加工機３および砥石６を用いて連続して行う場合を例示したが、以下の変形例ように、据え付け凹部５の加工を転写形状刻設領域４とは別の装置を用いて行うこともできる。
【００５４】
すなわち、以下の変形例では、成形型１の成形面１ａにおける据え付け凹部５の加工を、据え付け凹部５の形状の電極を取り付けた形彫り放電加工機を使用して別工程で行う例を示す。
【００５５】
図１０Ａは、本発明の一実施の形態である成形型の製造方法の変形例を実施する形彫り放電加工機の構成を示す側面図であり、図１０Ｂは、その加工工具としての電極の形状を示す斜視図である。
【００５６】
図１１は、本発明の一実施の形態である成形型の製造方法の変形例を実施する形彫り放電加工機の作用を示す斜視図である。
本変形例の形彫り放電加工機７は、成形型１が載置されるテーブル１１と、このテーブル１１に対向して配置され、加工工具としての工具電極８を保持して駆動するヘッド１０を備えている。
【００５７】
本変形例の形彫り放電加工機７は、テーブル１１に載置された成形型１とヘッド１０に保持された工具電極８との間でアーク放電を行うことにより、成形型１の成形面１ａに工具電極８の形状を転写する加工を行う。
【００５８】
図１０Ｂに例示されるように、工具電極８の先端である成形型１への転写加工を行う部位は、成形素材９である円柱形状ガラス塊９１の外半径Ｒ９１と同一の半径Ｒ８を有する半円柱形を呈している。
【００５９】
形彫り放電加工機７のヘッド１０は、上下方向に移動制御することができ、また、工具電極８を取り付けることが出来る。ヘッド１０は、成形型１に対して工具電極８を上下方向に相対移動させ、成形型１に対して意図した深さまで放電加工を行うことが出来る。
【００６０】
形彫り放電加工機７のテーブル１１は、前後左右方向に移動することが出来、また、テーブル１１上に成形型１を取り付けることが出来る。テーブル１１は、ヘッド１０に取り付けられた工具電極８とテーブル１１に取り付けられた成形型１との間で相対的に移動し、加工を行う部位に位置決めを行うことが出来る。
【００６１】
本変形例の形彫り放電加工機７の作用を、図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１１を参照して説明する。
図１１は成形型１の成形素材９（円柱形状ガラス塊９１）の据え付け凹部５（シリンドリカル形据え付け凹部５１）の加工状態を示している。
【００６２】
形彫り放電加工機７のヘッド１０に工具電極８を、テーブル１１に成形型１を取り付け、工具電極８の形状を転写する位置までテーブル１１を移動させることにより成形型１を移動させ、工具電極８と成形型１とを位置決めし、ヘッド１０を据え付け凹部５（シリンドリカル形据え付け凹部５１）の必要深さになるまで放電加工を行いつつ下方向に移動させることにより、工具電極８の形状をシリンドリカル形据え付け凹部５１として成形型１に転写させる。
【００６３】
図１１に示すとおり、据え付け凹部５としてのシリンドリカル形据え付け凹部５１が加工された後、成形型１を形彫り放電加工機７から取り外す。その後、上述の図５に例示した加工機３と同一の加工法により、転写形状刻設領域４の光学機能面転写部１ｂを、砥石６を用いて研削加工し、最終的に、上述の図１に例示したような転写形状刻設領域４と据え付け凹部５を備えた成形面１ａを有する成形型１を製造する。
【００６４】
この変形例のように、成形型１の成形面１ａにおける転写形状刻設領域４と据え付け凹部５を異なる加工機３および形彫り放電加工機７等の装置や、砥石６および工具電極８等の加工工具を用いて加工する場合には、上述の図５の加工機３および砥石６で転写形状刻設領域４および据え付け凹部５を共通に加工する場合の効果に加えて、さらに、成形素材９の形状に最適な工具電極８等の加工工具を用いて据え付け凹部５を加工することが出来、転写形状刻設領域４と据え付け凹部５の各々の形状の組合せの自由度が向上する。
【００６５】
以上の説明から明らかなように、本発明の各実施の形態によればレンズアレイ等の複数の光学機能面を有する光学素子を圧縮成形する成形型１において、レンズアレイを成形するための光学機能面転写部１ｂが形成される転写形状刻設領域４の中心部に光学機能を持たない形状を設けることなく、また、成形後の光学素子から光学機能を持たない形状を切断する必要もない成形型１を提供することが出来る。
【００６６】
すなわち、本発明の各実施の形態によれば、成形工程におけるサイクルタイムの増大や製造コストの上昇を招くことなく、レンズアレイの形状に制約を生じることなく、成形時の空気溜まりの発生を確実に防止して、安定な品質のレンズアレイを高い生産性で低コストにて製造することが可能な成形型およびその製造技術を提供することができる。
【００６７】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、転写形状刻設領域４の外側に、異なる形状の成形素材９の各々に対応した複数種の据え付け凹部５を互いに干渉しないように併置し、複数種の成形素材９に共用可能な構成としてもよい。
（付記１）複数光学機能面を有する光学素子を成形するための成形型の形状において、光学機能を有する範囲の外側に成形用ガラス塊を据える為の形状を設けたことを特徴とする光学素子成形用成形型形状。
（付記２）複数光学機能面を有する光学素子を成形するための成形型の加工において、同時２軸以上の直動軸を制御可能で３軸以上の移動軸を持ち、加工工具と被加工物を相対移動させて加工を行う装置により、光学機能面の加工と成形用ガラス塊を据える為の形状の加工とを同一工具により加工することを特徴とした複数光学面を有する光学素子を成形するための成形型の加工方法。
（付記３）複数光学機能面を有する光学素子を成形するための成形型の加工において、同時２軸以上の直動軸を制御可能で３軸以上の移動軸を持ち加工工具と被加工物を相対移動させて加工を行う装置により光学機能面を加工する工程と、成形用ガラス塊を据える為の形状を加工する工程とを別工具もしくは別加工機により加工する事を特徴とした複数光学面を有する光学素子を成形するための成形型の加工方法。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施の形態である成形型の構成例を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態である成形型の構成例を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態である成形型の構成例を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態である成形型の構成例を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態である成形型の製造方法を実施する加工機における成形型の取り付け状態を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施の形態である成形型の製造方法に供される成形型の成形面の斜視図である。
【図７】本発明の一実施の形態である成形型の製造方法における光学機能転写部の加工状態を示す概念図である。
【図８】本発明の一実施の形態である成形型における転写形状刻設領域の加工状態の一例を示す概念図である。
【図９】本発明の一実施の形態である成形型におけるガラス塊据え付け形状の加工状態図である。
【図１０Ａ】本発明の一実施の形態である成形型の製造方法の変形例を実施する形彫り放電加工機の構成を示す側面図である。
【図１０Ｂ】その加工工具としての電極の形状を示す斜視図である。
【図１１】本発明の一実施の形態である成形型の製造方法の変形例を実施する形彫り放電加工機の作用を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ 成形型
１ａ 成形面
１ｂ 光学機能面転写部
１ｃ 配列中心部
２ 取り付けヤトイ
３ 加工機
４ 転写形状刻設領域
５ 据え付け凹部
６ 砥石
６ａ 移動軌跡
７ 形彫り放電加工機
８ 工具電極
９ 成形素材
１０ ヘッド
１１ テーブル
５１ シリンドリカル形据え付け凹部
５２ 円凹形据え付け凹部
５３ 球穴形据え付け凹部
５４ 四角凹形据え付け凹部
９１ 円柱形状ガラス塊
９２ 円盤形状ガラス塊
９３ レンズ形ガラス塊
９４ 四角柱形ガラス塊
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形型および成形型の製造技術に関し、たとえば、単一のガラス塊等の成形素材を使用してマイクロレンズアレイを成形する成形型等に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、複数のレンズの集合体であるレンズアレイは、照明用、光ファイバ通信用、センサー集光用などのレンズとして利用される。
このレンズアレイの製造方法としては、ガラスやプラスチックなどの材料からできた単一の平行平板状の成形素材を軟化させながら成形型で押圧し、レンズアレイを製造する方法が従来から知られている。
【０００３】
このような型成形による一般的なレンズアレイの製造方法では、小レンズ部分に空気溜りが発生しやすいため、レンズアレイの品質が安定しにくく、歩留まりが良くないという技術的課題があった。
【０００４】
このため、特許文献１には、金型における複数のマイクロレンズキャビティの配列領域の中心に球形や円筒形のガラスプリフォームが載置される略半球形または半円筒形の凹形状の中心ネストを設け、この中心ネストに単一のガラスプリフォームを配置し、加熱状態で金型を押圧し、溶融したガラスプリフォームが中心ネスト部分から周囲のマイクロレンズキャビティに広がるように変形させてレンズアレイを成形した後、中心ネスト部分がレンズアレイから取り除かれるように小レンズ部を切り出してマイクロレンズアレイを得る製造方法が提示されている。
【０００５】
ところが、上述の特許文献１の技術では、ガラスプリフォームが配置される中心ネスト部分は光学機能面としては利用できないため、成形可能なマイクロレンズアレイの設計や成形可能な形状仕様に制約が生じるとともに、マイクロレンズアレイの中央に位置する中心ネスト部分を切除する場合には、ガラスプリフォームの歩留りが低下し、さらに切断工程の分だけサイクルタイムの増大や製造コストの上昇を招き、生産性が低下する、という技術的課題がある。
【０００６】
また、中心ネスト部分を取り除かない場合には、マイクロレンズアレイの中心部に光学機能を有さない部位が混在してしまうため、マイクロレンズアレイの光学機能を著しく低下させる可能性がある。
【特許文献１】特開２００１−４８５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、成形工程におけるサイクルタイムの増大や製造コストの上昇を招くことなく、レンズアレイの形状に制約を生じることなく、成形時の空気溜まりの発生を確実に防止して、安定な品質のレンズアレイを高い生産性で低コストにて製造することが可能な成形型およびその製造技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点は、成形素材から光学機能面を有する光学素子を成形する成形型であって、
前記成形素材に臨む成形面に、
前記成形素材に前記光学機能面を転写する複数の光学機能転写部と、
複数の前記光学機能転写部の配置領域の外側に設けられ、前記成形素材が嵌合する成形素材配置部と、
を含む成形型を提供する。
【０００９】
本発明の第２の観点は、成形素材から光学機能面を有する光学素子を成形する成形型の製造方法であって、
前記成形型の前記成形素材に臨む成形面に、同一の加工装置および加工工具を用いて、
前記成形素材に前記光学機能面を転写する複数の光学機能転写部と、
複数の前記光学機能転写部の配置領域の外側に設けられ、前記成形素材が配置される成形素材配置部と、
を形成する成形型の製造方法を提供する。
【００１０】
本発明の第３の観点は、成形素材から光学機能面を有する光学素子を成形する成形型の製造方法であって、
前記成形型の前記成形素材に臨む成形面に、異なる加工装置または加工工具を用いて、
前記成形素材に前記光学機能面を転写する複数の光学機能転写部と、
複数の前記光学機能転写部の配置領域の外側に設けられ、前記成形素材が配置される成形素材配置部と、
を形成する成形型の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、成形工程におけるサイクルタイムの増大や製造コストの上昇を招くことなく、レンズアレイの形状に制約を生じることなく、成形時の空気溜まりの発生を確実に防止して、安定な品質のレンズアレイを高い生産性で低コストにて製造することが可能な成形型およびその製造技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の一態様では、複数光学機能面を有する光学素子を成形するための成形型の形状において、光学機能を有する範囲の外側に成形用ガラス塊を据える為の形状を設ける。
この成形型の加工は、たとえば、同時２軸以上の直動軸を制御可能で３軸以上の移動軸を持ち、加工工具と被加工物を相対移動させて加工を行う加工装置により、光学機能面の加工と成形素材であるガラス塊を据える為の形状の加工とを同一工具により加工する。
【００１３】
この場合、ガラス塊を据える形状を精密に加工することが出来、さらにガラス塊を据える形状が光学機能面の外側にあるため、光学機能面に影響を与えることは無く、成形した光学素子を切断する必要も無い光学素子成形用の成形型を提供することが出来る。
【００１４】
また、別の態様として、成形型の加工は、同時２軸以上の直動軸を制御可能で３軸以上の移動軸を持ち加工工具と被加工物を相対移動させて加工を行う装置により光学機能面を加工する工程と、成形用ガラス塊を据える為の形状を加工する工程とを別工具もしくは別加工機により加工することもできる。
【００１５】
この場合には、光学機能面の加工に最適な加工機および工具と、ガラス塊を据える為の形状を加工するのに最適な加工機および工具との使い分けが出来るため、ガラス塊を据える為の形状の自由度が増し効率的な形状に加工することが出来る。
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１、図２、図３および図４は、本発明の一実施の形態である成形型の構成例を示す斜視図である。
【００１７】
図１に例示されるように、本実施の形態の成形型１は、成形面１ａの中央部に設けられた転写形状刻設領域４に複数の光学機能面転写部１ｂが隣り合うように形成されている。この複数の光学機能面転写部１ｂの各々は、たとえばレンズアレイ等の光学素子を成形する場合における個々のレンズ要素に対応している。
【００１８】
さらに、本実施の形態の場合には、成形型１の成形面１ａには、複数の光学機能面転写部１ｂが配置された転写形状刻設領域４の外側に、成形時において成形素材９を位置決めするための据え付け凹部５（成形素材配置部）が形成されている。
【００１９】
図１では、成形素材９として細長い円柱形状ガラス塊９１を横向きの姿勢で使用する場合に、転写形状刻設領域４の範囲外に、据え付け凹部５として、円柱形状ガラス塊９１を置く為の一対のシリンドリカル形据え付け凹部５１を設けた例を示している。
【００２０】
この一対のシリンドリカル形据え付け凹部５１は、光学機能面転写部１ｂの配列中心部１ｃを通り、複数の光学機能面転写部１ｂを含む転写形状刻設領域４を対称に二等分する直線（対称軸線）上に形成されている。
【００２１】
また、一対のシリンドリカル形据え付け凹部５１の距離は、円柱形状ガラス塊９１の軸方向の長さに対応している。
このシリンドリカル形据え付け凹部５１の内半径Ｒ５１は、円柱状ガラス塊の外半径Ｒ９１と近い値とする。すなわち、Ｒ５１≒Ｒ９１とする。
【００２２】
また、成形面１ａにおけるシリンドリカル形据え付け凹部５１の刻設深さは転写形状刻設領域４内の光学機能面転写部１ｂの転写機能に影響を与えない深さとする。
成形時には、円柱形状ガラス塊９１は、両端が一対のシリンドリカル形据え付け凹部５１に嵌合するように水平に配置されることにより、光学機能面転写部１ｂを含む転写形状刻設領域４を対称に二等分する対称軸線上に安定に位置決めされる。
【００２３】
そして、このように位置決めされた状態で、成形型１と相手方の図示しない成形型との間で円柱形状ガラス塊９１を挟圧することで、円柱形状ガラス塊９１を平坦な形状に押しつぶすとともに、複数の光学機能面転写部１ｂを転写することで、レンズアレイからなる光学素子を成形できる。
【００２４】
このとき、本実施の形態の場合、円盤形状ガラス塊９２が、一対のシリンドリカル形据え付け凹部５１に嵌合して複数の光学機能面転写部１ｂの配列中心部１ｃを通る対称軸線上に位置決めされていることにより、円柱形状ガラス塊９１は、複数の光学機能面転写部１ｂの対称軸線に直交する方向に配列中心部１ｃから外側に向かって押し広げられるように変形が進行するため、円柱形状ガラス塊９１と光学機能面転写部１ｂとの間の空気は、配列中心部１ｃから外側に向かって順次押し出されるように排除される。
【００２５】
このため、光学機能面転写部１ｂの中に空気が閉じ込められることに起因する空気溜りの発生を確実に防止でき、成形型１の光学機能面転写部１ｂが円盤形状ガラス塊９２に精密に転写されることによって、空気溜まり等の欠陥のない高精度のレンズアレイからなる光学素子を成形できる。
【００２６】
また、一対のシリンドリカル形据え付け凹部５１は、転写形状刻設領域４の外側に設けられているので、光学機能面転写部１ｂの転写によって形成されるレンズアレイの光学的に機能には影響しないので、レンズアレイからなる光学素子におけるシリンドリカル形据え付け凹部５１に対応する成形部位を成形後に切除する等の余分な工程も不要である。
【００２７】
さらに、転写形状刻設領域４の内部に光学機能面転写部１ｂを自由に配置でき、成形型１から成形されるレンズアレイ等の光学素子の設計の自由度も増す。
図２は、成形素材９として円盤形状ガラス塊９２を使用する場合における成形型１の成形面１ａの構成例を示している。
【００２８】
この場合、複数の光学機能面転写部１ｂからなる転写形状刻設領域４の範囲外に、円盤形状ガラス塊９２を位置決めするための複数の円凹形据え付け凹部５２を設けている。
すなわち、転写形状刻設領域４の外側において、複数の光学機能面転写部１ｂの配列中心部１ｃを通る二本の直交する対称軸線の各端部の４箇所に、円盤形状ガラス塊９２の底部の輪郭に対応した円凹形据え付け凹部５２が設けられている。
【００２９】
この場合、円凹形据え付け凹部５２の内径Ｄ５２を円盤形状ガラス塊９２の外径Ｄ９２よりも、所定の余裕寸法だけ大きくする。すなわち、Ｄ５２＞Ｄ９２とする。
このため、成形時において、円盤形状ガラス塊９２は、底面の４箇所の各々を、転写形状刻設領域４の回りに設けられた４箇所の円凹形据え付け凹部５２に嵌合して支持されることにより、転写形状刻設領域４の中央部の対称位置に確実に位置決めされた状態で配置される。
【００３０】
また、複数の光学機能面転写部１ｂの外接円の外径は、円凹形据え付け凹部５２の内径Ｄ５２よりも大きい。このため、成形開始時には、円盤形状ガラス塊９２の下端外縁部と、個々の光学機能面転写部１ｂの外縁部との間には空気の逃げ道となる隙間が形成されている。
【００３１】
円凹形据え付け凹部５２の深さは転写形状刻設領域４に影響を与えない深さとする。
この図２のように円盤形状ガラス塊９２を円凹形据え付け凹部５２に嵌合させて位置決めする場合も、成形時に、円盤形状ガラス塊９２は、転写形状刻設領域４（複数の光学機能面転写部１ｂ）の配列中心部１ｃから外側に向かって押し広げられるように変形するため、光学機能面転写部１ｂの空気は、配列中心部１ｃから外側に向かって移動し、円盤形状ガラス塊９２の下端外縁部と光学機能面転写部１ｂとの隙間から排出されるので成形時における空気溜まり等の欠陥を確実に防止できる。
【００３２】
また、複数の円凹形据え付け凹部５２は、転写形状刻設領域４の外側に形成されているので、光学機能面転写部１ｂの転写によって形成されるレンズアレイからなる光学素子の機能には影響せず、円凹形据え付け凹部５２に対応する成形部位を切除するための余分な工程も必要ない。
【００３３】
図３は、成形素材９としてレンズ形ガラス塊９３を使用する場合の成形型１の成形面１ａの形状が例示されている。
この図３に例示されるように、成形面１ａには、複数の光学機能面転写部１ｂを含む転写形状刻設領域４の範囲外に、レンズ形ガラス塊９３を配置して位置決めするための球穴形据え付け凹部５３を設けている。
【００３４】
すなわち、転写形状刻設領域４の外側において、複数の光学機能面転写部１ｂの配列中心部１ｃを通る二本の直交する対称軸線の各端部の４箇所に、球穴形据え付け凹部５３が設けられている。
【００３５】
この場合、球穴形据え付け凹部５３の曲率Ｒ５３を、レンズ形ガラス塊９３の曲率Ｒ９３と近い値とする。すなわち、Ｒ５３≒Ｒ９３とする。
このため、成形時において、レンズ形ガラス塊９３は、下面の４箇所の各々を、転写形状刻設領域４の回りに設けられた４箇所の球穴形据え付け凹部５３に嵌合して支持されることにより、転写形状刻設領域４の中央部に確実に位置決めされた状態で配置される。
【００３６】
なお、複数の光学機能面転写部１ｂの外接円の外径は、球穴形据え付け凹部５３（レンズ形ガラス塊９３）の外径よりも大きい。このため、成形開始時には、レンズ形ガラス塊９３の下端外縁部と、個々の光学機能面転写部１ｂの外縁部との間には空気の逃げ道となる隙間が形成されている。
【００３７】
また、球穴形据え付け凹部５３の深さは転写形状刻設領域４の光学機能面転写部１ｂの転写機能に影響を与えない深さとする。
この球穴形据え付け凹部５３の場合も、上述の図２に例示した円凹形据え付け凹部５２と同様の効果が得られる。
【００３８】
図４は、成形素材９として四角柱形ガラス塊９４を使用する場合における成形型１の成形面１ａの形状を例示している。
この図４に示す通り、成形面１ａにおいて、転写形状刻設領域４の範囲外に、四角柱形ガラス塊９４を置く為の複数の四角凹形据え付け凹部５４を設けている。
【００３９】
四角凹形据え付け凹部５４の縦方向長さＳ５４および横方向長さＣ５４を、四角柱形ガラス塊９４の縦方向長さＳ９４および横方向長さＣ９４よりも大きくする。すなわち、Ｓ５４＞Ｓ９４かつＣ５４＞Ｃ９４とする。
【００４０】
また、四角凹形据え付け凹部５４の縦方向長さＳ５４および横方向長さＣ５４は、いずれも、転写形状刻設領域４における複数の光学機能面転写部１ｂの外接円の直径よりも小さい。これにより、成形開始時には、四角柱形ガラス塊９４の下端の各辺と、個々の光学機能面転写部１ｂとの間に隙間が形成されている。
【００４１】
また、個々の四角凹形据え付け凹部５４の深さは転写形状刻設領域４に影響を与えない深さとする。
この図４に例示した四角凹形据え付け凹部５４の場合も、上述の図２および図３に例示した円凹形据え付け凹部５２および球穴形据え付け凹部５３の場合と同様の効果が得られる。
【００４２】
次に、上述の図１から図４に例示した、シリンドリカル形据え付け凹部５１、円凹形据え付け凹部５２、球穴形据え付け凹部５３、四角凹形据え付け凹部５４等の据え付け凹部５を成形型１の成形面１ａに形成する加工方法について説明する。
【００４３】
なお、以下では、据え付け凹部５の一例として、上述のシリンドリカル形据え付け凹部５１を形成する場合を例示する。
図５は本発明の一実施の形態である成形型の製造方法を実施する加工機における成形型の取り付け状態を示す斜視図である。図６は本実施の形態の成形型の製造方法に供される成形型の成形面の斜視図である。図７は本実施の形態の成形型の製造方法における光学機能転写部の加工状態を示す概念図である。
【００４４】
本実施の形態の加工機３では、加工対象となる成形型１は、取り付けヤトイ２を介して当該加工機３に装着される。
ここで、本実施の形態の加工機３は、たとえば、数値制御により同時２軸以上の直動軸を制御可能で３軸以上の移動軸を持ち、砥石６等の加工工具とワークとしての成形型１を相対移動させて加工を行う装置である。
【００４５】
ガラス成形用の成形型１は一般的に超硬材料が使用されており、加工工具には研削砥石等の砥石６が使用される。本実施の形態の場合も、成形型１として超硬材料を使用し、加工工具として砥石６を使用するが、成形型１の材料はセラミックなどの他の材料でもよく、加工工具も、砥石６に限らず、切削工具でも良い。
【００４６】
取り付けヤトイ２は成形型１を加工機３に固定する治具である。加工機３は、図７のように、砥石６を数値制御により目的の軌跡で移動させることが出来る。
成形型１の転写形状刻設領域４には、複数の光学機能面転写部１ｂが隣り合うように配列形成されている。この転写形状刻設領域４は、成形型１によりガラス圧縮成形された光学素子にて、光学機能を果たすレンズアレイ等の部位を転写する領域である。
【００４７】
成形素材９の据え付け凹部５（この場合、シリンドリカル形据え付け凹部５１）は、成形型１により成形素材９を圧縮成形する際に、成形素材９（この場合、円柱形状ガラス塊９１）を据え置く形状となる。この部位は光学機能を持たない。
【００４８】
本実施の形態の成形型の製造方法の作用を図８および図９を参照して説明する。
図８は転写形状刻設領域４の加工状態の一例を示す概念図である。図８に表示されている破線は砥石６の移動軌跡６ａである。図９はガラス塊据え付け形状の加工状態図である。図９に表示されている破線は砥石６の移動軌跡６ａである。
【００４９】
まず、成形型１の加工前ブランクを取り付けヤトイ２に取り付けることにより、加工機３に固定する。
次に、図８の移動軌跡６ａで示す様に、加工機３は数値制御により砥石６と成形型１の加工前ブランクを相対的に移動させ、成形面１ａの転写形状刻設領域４に複数の光学機能面転写部１ｂを刻設する加工を行う。
【００５０】
その後、図９の移動軌跡６ａで示す様に、加工機３は数値制御により砥石６と成形型１の加工前ブランクを相対移動させ、成形面１ａにおける転写形状刻設領域４の外側に、据え付け凹部５（シリンドリカル形据え付け凹部５１）の形状を刻設する加工を行う。
【００５１】
本実施の形態の成形型の製造方法に拠れば、成形型１の成形面１ａに対して、成形素材９を据えるための据え付け凹部５の形状を精密に加工することが出来るとともに、成形素材９を据えるための据え付け凹部５が転写形状刻設領域４の外側にあるため、転写形状刻設領域４に影響を与えることは無い。
【００５２】
すなわち、据え付け凹部５によって成形素材９を正確に位置決めして据えつけることにより、空気溜まり等の欠陥のない高精度のレンズアレイ等の光学素子を成形素材９の成形によって製造できるとともに、成形した光学素子に余分な切断加工を加える必要のない光学素子成形用の成形型１を製造することが出来る。
【００５３】
上述の説明では、成形型１の成形面１ａに対して、転写形状刻設領域４と据え付け凹部５の加工を、同一の加工機３および砥石６を用いて連続して行う場合を例示したが、以下の変形例ように、据え付け凹部５の加工を転写形状刻設領域４とは別の装置を用いて行うこともできる。
【００５４】
すなわち、以下の変形例では、成形型１の成形面１ａにおける据え付け凹部５の加工を、据え付け凹部５の形状の電極を取り付けた形彫り放電加工機を使用して別工程で行う例を示す。
【００５５】
図１０Ａは、本発明の一実施の形態である成形型の製造方法の変形例を実施する形彫り放電加工機の構成を示す側面図であり、図１０Ｂは、その加工工具としての電極の形状を示す斜視図である。
【００５６】
図１１は、本発明の一実施の形態である成形型の製造方法の変形例を実施する形彫り放電加工機の作用を示す斜視図である。
本変形例の形彫り放電加工機７は、成形型１が載置されるテーブル１１と、このテーブル１１に対向して配置され、加工工具としての工具電極８を保持して駆動するヘッド１０を備えている。
【００５７】
本変形例の形彫り放電加工機７は、テーブル１１に載置された成形型１とヘッド１０に保持された工具電極８との間でアーク放電を行うことにより、成形型１の成形面１ａに工具電極８の形状を転写する加工を行う。
【００５８】
図１０Ｂに例示されるように、工具電極８の先端である成形型１への転写加工を行う部位は、成形素材９である円柱形状ガラス塊９１の外半径Ｒ９１と同一の半径Ｒ８を有する半円柱形を呈している。
【００５９】
形彫り放電加工機７のヘッド１０は、上下方向に移動制御することができ、また、工具電極８を取り付けることが出来る。ヘッド１０は、成形型１に対して工具電極８を上下方向に相対移動させ、成形型１に対して意図した深さまで放電加工を行うことが出来る。
【００６０】
形彫り放電加工機７のテーブル１１は、前後左右方向に移動することが出来、また、テーブル１１上に成形型１を取り付けることが出来る。テーブル１１は、ヘッド１０に取り付けられた工具電極８とテーブル１１に取り付けられた成形型１との間で相対的に移動し、加工を行う部位に位置決めを行うことが出来る。
【００６１】
本変形例の形彫り放電加工機７の作用を、図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１１を参照して説明する。
図１１は成形型１の成形素材９（円柱形状ガラス塊９１）の据え付け凹部５（シリンドリカル形据え付け凹部５１）の加工状態を示している。
【００６２】
形彫り放電加工機７のヘッド１０に工具電極８を、テーブル１１に成形型１を取り付け、工具電極８の形状を転写する位置までテーブル１１を移動させることにより成形型１を移動させ、工具電極８と成形型１とを位置決めし、ヘッド１０を据え付け凹部５（シリンドリカル形据え付け凹部５１）の必要深さになるまで放電加工を行いつつ下方向に移動させることにより、工具電極８の形状をシリンドリカル形据え付け凹部５１として成形型１に転写させる。
【００６３】
図１１に示すとおり、据え付け凹部５としてのシリンドリカル形据え付け凹部５１が加工された後、成形型１を形彫り放電加工機７から取り外す。その後、上述の図５に例示した加工機３と同一の加工法により、転写形状刻設領域４の光学機能面転写部１ｂを、砥石６を用いて研削加工し、最終的に、上述の図１に例示したような転写形状刻設領域４と据え付け凹部５を備えた成形面１ａを有する成形型１を製造する。
【００６４】
この変形例のように、成形型１の成形面１ａにおける転写形状刻設領域４と据え付け凹部５を異なる加工機３および形彫り放電加工機７等の装置や、砥石６および工具電極８等の加工工具を用いて加工する場合には、上述の図５の加工機３および砥石６で転写形状刻設領域４および据え付け凹部５を共通に加工する場合の効果に加えて、さらに、成形素材９の形状に最適な工具電極８等の加工工具を用いて据え付け凹部５を加工することが出来、転写形状刻設領域４と据え付け凹部５の各々の形状の組合せの自由度が向上する。
【００６５】
以上の説明から明らかなように、本発明の各実施の形態によればレンズアレイ等の複数の光学機能面を有する光学素子を圧縮成形する成形型１において、レンズアレイを成形するための光学機能面転写部１ｂが形成される転写形状刻設領域４の中心部に光学機能を持たない形状を設けることなく、また、成形後の光学素子から光学機能を持たない形状を切断する必要もない成形型１を提供することが出来る。
【００６６】
すなわち、本発明の各実施の形態によれば、成形工程におけるサイクルタイムの増大や製造コストの上昇を招くことなく、レンズアレイの形状に制約を生じることなく、成形時の空気溜まりの発生を確実に防止して、安定な品質のレンズアレイを高い生産性で低コストにて製造することが可能な成形型およびその製造技術を提供することができる。
【００６７】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、転写形状刻設領域４の外側に、異なる形状の成形素材９の各々に対応した複数種の据え付け凹部５を互いに干渉しないように併置し、複数種の成形素材９に共用可能な構成としてもよい。
（付記１）複数光学機能面を有する光学素子を成形するための成形型の形状において、光学機能を有する範囲の外側に成形用ガラス塊を据える為の形状を設けたことを特徴とする光学素子成形用成形型形状。
（付記２）複数光学機能面を有する光学素子を成形するための成形型の加工において、同時２軸以上の直動軸を制御可能で３軸以上の移動軸を持ち、加工工具と被加工物を相対移動させて加工を行う装置により、光学機能面の加工と成形用ガラス塊を据える為の形状の加工とを同一工具により加工することを特徴とした複数光学面を有する光学素子を成形するための成形型の加工方法。
（付記３）複数光学機能面を有する光学素子を成形するための成形型の加工において、同時２軸以上の直動軸を制御可能で３軸以上の移動軸を持ち加工工具と被加工物を相対移動させて加工を行う装置により光学機能面を加工する工程と、成形用ガラス塊を据える為の形状を加工する工程とを別工具もしくは別加工機により加工する事を特徴とした複数光学面を有する光学素子を成形するための成形型の加工方法。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施の形態である成形型の構成例を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態である成形型の構成例を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態である成形型の構成例を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態である成形型の構成例を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態である成形型の製造方法を実施する加工機における成形型の取り付け状態を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施の形態である成形型の製造方法に供される成形型の成形面の斜視図である。
【図７】本発明の一実施の形態である成形型の製造方法における光学機能転写部の加工状態を示す概念図である。
【図８】本発明の一実施の形態である成形型における転写形状刻設領域の加工状態の一例を示す概念図である。
【図９】本発明の一実施の形態である成形型におけるガラス塊据え付け形状の加工状態図である。
【図１０Ａ】本発明の一実施の形態である成形型の製造方法の変形例を実施する形彫り放電加工機の構成を示す側面図である。
【図１０Ｂ】その加工工具としての電極の形状を示す斜視図である。
【図１１】本発明の一実施の形態である成形型の製造方法の変形例を実施する形彫り放電加工機の作用を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ 成形型
１ａ 成形面
１ｂ 光学機能面転写部
１ｃ 配列中心部
２ 取り付けヤトイ
３ 加工機
４ 転写形状刻設領域
５ 据え付け凹部
６ 砥石
６ａ 移動軌跡
７ 形彫り放電加工機
８ 工具電極
９ 成形素材
１０ ヘッド
１１ テーブル
５１ シリンドリカル形据え付け凹部
５２ 円凹形据え付け凹部
５３ 球穴形据え付け凹部
５４ 四角凹形据え付け凹部
９１ 円柱形状ガラス塊
９２ 円盤形状ガラス塊
９３ レンズ形ガラス塊
９４ 四角柱形ガラス塊
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形素材から光学機能面を有する光学素子を成形する成形型であって、
前記成形素材に臨む成形面に、
前記成形素材に前記光学機能面を転写する複数の光学機能転写部と、
複数の前記光学機能転写部の配置領域の外側に設けられ、前記成形素材が嵌合する成形素材配置部と、
を含むことを特徴とする成形型。
【請求項２】
請求項１記載の成形型において、
前記光学素子は、隣り合う複数の前記光学機能面を備えたレンズアレイであり、
前記成形素材配置部は、複数の前記光学機能転写部の対称位置に、前記成形素材が位置決めされる位置に設けられていることを特徴とする成形型。
【請求項３】
請求項１記載の成形型において、
前記成形面には、外観形状の互いに異なる複数種の前記成形素材の各々に対応した異なる形状の複数の前記成形素材配置部が併せ設けられていることを特徴とする成形型。
【請求項４】
成形素材から光学機能面を有する光学素子を成形する成形型の製造方法であって、
前記成形型の前記成形素材に臨む成形面に、同一の加工装置および加工工具を用いて、
前記成形素材に前記光学機能面を転写する複数の光学機能転写部と、
複数の前記光学機能転写部の配置領域の外側に設けられ、前記成形素材が配置される成形素材配置部と、
を形成することを特徴とする成形型の製造方法。
【請求項５】
成形素材から光学機能面を有する光学素子を成形する成形型の製造方法であって、
前記成形型の前記成形素材に臨む成形面に、異なる加工装置または加工工具を用いて、
前記成形素材に前記光学機能面を転写する複数の光学機能転写部と、
複数の前記光学機能転写部の配置領域の外側に設けられ、前記成形素材が配置される成形素材配置部と、
を形成することを特徴とする成形型の製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の成形型の製造方法において、
前記光学素子は、隣り合う複数の前記光学機能面を備えたレンズアレイであり、
複数の前記光学機能転写部に対して対称に前記成形素材が位置決めされる位置に前記成形素材配置部を形成することを特徴とする成形型の製造方法。
【請求項７】
請求項４または請求項５記載の成形型の製造方法において、
外観形状の互いに異なる複数種の前記成形素材の各々に対応した異なる形状の複数の前記成形素材配置部を形成することを特徴とする成形型の製造方法。
【請求項１】
成形素材から光学機能面を有する光学素子を成形する成形型であって、
前記成形素材に臨む成形面に、
前記成形素材に前記光学機能面を転写する複数の光学機能転写部と、
複数の前記光学機能転写部の配置領域の外側に設けられ、前記成形素材が嵌合する成形素材配置部と、
を含むことを特徴とする成形型。
【請求項２】
請求項１記載の成形型において、
前記光学素子は、隣り合う複数の前記光学機能面を備えたレンズアレイであり、
前記成形素材配置部は、複数の前記光学機能転写部の対称位置に、前記成形素材が位置決めされる位置に設けられていることを特徴とする成形型。
【請求項３】
請求項１記載の成形型において、
前記成形面には、外観形状の互いに異なる複数種の前記成形素材の各々に対応した異なる形状の複数の前記成形素材配置部が併せ設けられていることを特徴とする成形型。
【請求項４】
成形素材から光学機能面を有する光学素子を成形する成形型の製造方法であって、
前記成形型の前記成形素材に臨む成形面に、同一の加工装置および加工工具を用いて、
前記成形素材に前記光学機能面を転写する複数の光学機能転写部と、
複数の前記光学機能転写部の配置領域の外側に設けられ、前記成形素材が配置される成形素材配置部と、
を形成することを特徴とする成形型の製造方法。
【請求項５】
成形素材から光学機能面を有する光学素子を成形する成形型の製造方法であって、
前記成形型の前記成形素材に臨む成形面に、異なる加工装置または加工工具を用いて、
前記成形素材に前記光学機能面を転写する複数の光学機能転写部と、
複数の前記光学機能転写部の配置領域の外側に設けられ、前記成形素材が配置される成形素材配置部と、
を形成することを特徴とする成形型の製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の成形型の製造方法において、
前記光学素子は、隣り合う複数の前記光学機能面を備えたレンズアレイであり、
複数の前記光学機能転写部に対して対称に前記成形素材が位置決めされる位置に前記成形素材配置部を形成することを特徴とする成形型の製造方法。
【請求項７】
請求項４または請求項５記載の成形型の製造方法において、
外観形状の互いに異なる複数種の前記成形素材の各々に対応した異なる形状の複数の前記成形素材配置部を形成することを特徴とする成形型の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２０９０１２（Ｐ２００９−２０９０１２Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５４４８６（Ｐ２００８−５４４８６）
【出願日】平成２０年３月５日（２００８．３．５）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月５日（２００８．３．５）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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