特許 6833489 光学素子用成形型、光学素子の成形装置および光学素子の成形方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6833489

(24)【登録日】2021年2月5日

(45)【発行日】2021年2月24日

(54)【発明の名称】光学素子用成形型、光学素子の成形装置および光学素子の成形方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 11/08 20060101AFI20210215BHJP

   C03B 11/12 20060101ALI20210215BHJP

   G02B 3/00 20060101ALI20210215BHJP

【ＦＩ】

   C03B11/08

   C03B11/12

   G02B3/00 Z

【請求項の数】12

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-239433(P2016-239433)

(22)【出願日】2016年12月9日

(65)【公開番号】特開2018-95493(P2018-95493A)

(43)【公開日】2018年6月21日

【審査請求日】2019年9月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木島 亨宜

(72)【発明者】

【氏名】平田 大吾

(72)【発明者】

【氏名】山崎 紀明

【審査官】 大塚 晴彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６３−０４５１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３５１７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０３４６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６２３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２１８９３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｂ １１／００−１１／１６

Ｇ０２Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱軟化された成形素材を一対の金型によって押圧成形することにより光学素子を成形する光学素子用成形型であって、
前記成形素材に凹面を転写するための凸状の第１の転写面を有する第１の金型と、
前記第１の金型と対向して配置された、前記第１の金型と対をなす第２の金型と、
前記第１の金型とは別体で構成され、前記成形素材に前記凹面の外側の端面を転写するための転写面を有する外周転写部材と、
を備え、
前記外周転写部材は、前記転写面上に配置され前記第２の金型の方向に突出する凸部から構成され、前記成形素材にアンカー面を転写するアンカー部を備え、
前記外周転写部材は、押圧後の前記成形素材を冷却する際に、前記第１の金型との熱膨張差によって前記第１の転写面と前記凹面との間に隙間を形成することを特徴とする光学素子用成形型。

【請求項2】

前記アンカー部は、前記転写面上に周状に、かつ連続的または間欠的に形成されることを特徴とする請求項１に記載の光学素子用成形型。

【請求項3】

前記外周転写部材の熱膨張係数は、前記第１の金型の熱膨張係数よりも小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学素子用成形型。

【請求項4】

前記外周転写部材を前記第１の金型に固定する円筒状の固定部材を備え、
前記固定部材は、前記第１の金型の外周に固定されており、
前記固定部材は、前記外周転写部材の軸方向の移動を規制し、かつ前記外周転写部材の径方向の移動を許容するように、前記外周転写部材の外周を保持していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学素子用成形型。

【請求項5】

前記凸部の前記転写面からの突出量は、前記第１の転写面の前記転写面からの突出量よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学素子用成形型。

【請求項6】

加熱軟化された成形素材を一対の金型によって押圧成形することにより光学素子を成形する光学素子用成形型であって、
前記成形素材に凹面を転写するための凸状の第１の転写面を有する第１の金型と、
前記第１の金型と対向して配置された、前記第１の金型と対をなす第２の金型と、
前記第１の金型とは別体で構成され、前記成形素材に前記凹面の外側の端面を転写するための転写面を有する外周転写部材と、
を備え、
前記外周転写部材は、前記転写面上に周状に、かつ連続的または間欠的に形成され、前記成形素材にアンカー面を転写するアンカー部を備え、
前記外周転写部材は、押圧後の前記成形素材を冷却する際に、前記第１の金型との熱膨張差によって前記第１の転写面と前記凹面との間に隙間を形成し、
前記外周転写部材を前記第１の金型に固定する円筒状の固定部材を備え、
前記固定部材は、前記第１の金型の外周に固定されており、
前記固定部材は、前記外周転写部材の軸方向の移動を規制し、かつ前記外周転写部材の径方向の移動を許容するように、前記外周転写部材の外周を保持していることを特徴とする光学素子用成形型。

【請求項7】

加熱軟化された成形素材を一対の金型によって押圧成形することにより光学素子を成形する光学素子用成形型であって、
前記成形素材に凹面を転写するための凸状の第１の転写面を有する第１の金型と、
前記第１の金型と対向して配置された、前記第１の金型と対をなす第２の金型と、
前記第１の金型とは別体で構成され、前記成形素材に前記凹面の外側の端面を転写するための転写面を有する外周転写部材と、
を備え、
前記外周転写部材は、前記転写面上に周状に、かつ連続的または間欠的に形成され、前記成形素材にアンカー面を転写するアンカー部を備え、
前記外周転写部材は、押圧後の前記成形素材を冷却する際に、前記第１の金型との熱膨張差によって前記第１の転写面と前記凹面との間に隙間を形成し、
前記外周転写部材の熱膨張係数は、前記第１の金型の熱膨張係数よりも小さく、
前記外周転写部材を前記第１の金型に固定する円筒状の固定部材を備え、
前記固定部材は、前記第１の金型の外周に固定されており、
前記固定部材は、前記外周転写部材の軸方向の移動を規制し、かつ前記外周転写部材の径方向の移動を許容するように、前記外周転写部材の外周を保持していることを特徴とする光学素子用成形型。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光学素子用成形型と、
押圧後の成形素材を冷却する際に、前記光学素子用成形型の外周転写部材を加熱することにより、前記外周転写部材に形成されたアンカー部を介して、前記成形素材の前記凹面を径方向外側に押し広げる加熱手段と、
を備えることを特徴とする光学素子の成形装置。

【請求項9】

加熱軟化された成形素材を一対の金型によって押圧成形することにより光学素子を成形する光学素子の成形方法であって、
第１の金型および第２の金型の間に前記成形素材を配置し、前記成形素材を加熱して軟化させる加熱工程と、
前記第１の金型および前記第２の金型によって前記成形素材をプレスすることにより、前記第１の金型の第１の転写面によって前記成形素材に凹面を転写し、前記第１の金型とは別体で構成された外周転写部材の転写面によって前記成形素材に前記凹面の外側の端面を転写し、前記転写面上に配置され前記第２の金型の方向に突出する凸部から構成されたアンカー部によって前記成形素材にアンカー面を転写するプレス転写工程と、
前記成形素材を冷却し、その際に、前記外周転写部材と前記第１の金型との熱膨張差によって前記第１の転写面と前記凹面との間に隙間を形成し、成形後の前記光学素子を離型する冷却離型工程と、
を含むことを特徴とする光学素子の成形方法。

【請求項10】

前記アンカー部は、前記転写面上に周状に、かつ連続的または間欠的に形成されることを特徴とする請求項９に記載の光学素子の成形方法。

【請求項11】

前記冷却離型工程において、少なくとも成形後の前記光学素子を離型する前に、前記外周転写部材を加熱することにより、前記アンカー部を介して、前記成形素材の前記凹面を径方向外側に押し広げることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の光学素子の成形方法。

【請求項12】

加熱軟化された成形素材を一対の金型によって押圧成形することにより光学素子を成形する光学素子の成形方法であって、
第１の金型および第２の金型の間に前記成形素材を配置し、前記成形素材を加熱して軟化させる加熱工程と、
前記第１の金型および前記第２の金型によって前記成形素材をプレスすることにより、前記第１の金型の第１の転写面によって前記成形素材に凹面を転写し、前記第１の金型とは別体で構成された外周転写部材の転写面によって前記成形素材に前記凹面の外側の端面を転写し、前記転写面上に周状に、かつ連続的または間欠的に形成されたアンカー部によって前記成形素材にアンカー面を転写するプレス転写工程と、
前記成形素材を冷却し、その際に、前記外周転写部材と前記第１の金型との熱膨張差によって前記第１の転写面と前記凹面との間に隙間を形成し、成形後の前記光学素子を離型する冷却離型工程と、
を含み、
前記冷却離型工程において、少なくとも成形後の前記光学素子を離型する前に、前記外周転写部材を加熱することにより、前記アンカー部を介して、前記成形素材の前記凹面を径方向外側に押し広げることを特徴とする光学素子の成形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学素子用成形型、光学素子の成形装置および光学素子の成形方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、レンズ（光学素子）の成形方法として、ガラス素材（成形素材）を配置した一対の金型を加熱し、加熱軟化させたガラス素材を金型によってプレスした後、ガラス素材の転移温度近傍まで冷却したレンズを金型から取り出すレンズの成形方法が知られている。

【0003】

このようなレンズの成形方法において、通常、金型の成形面は鏡面加工等によって高度に平坦化されているため、成形直後はレンズの表面（光学機能面）と金型の成形面とが密着した状態となっている。そのため、金型からレンズが剥離せず、容易に取り出せない場合がある。特に、凹レンズの成形では、凸状の成形面を有する上型によりガラス素材に凹面を形成するため、冷却工程で冷却されたガラス素材が熱収縮し、成形後のレンズの凹面が上型の凸状の成形面に張り付いてしまう現象が発生する。

【0004】

そこで、このような張り付き不具合を防止するために、例えば特許文献１では、レンズの外周部を規制する外周規制部材を金型とは別体で設け、その外周規制部材の内周に異径部を設けることにより、温度変化に応じて、ガラス素材の外周部との干渉状態を変化させ、レンズを上型から確実に取り出せるようにした成形方法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−１４３７７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１で提案された成形方法では、レンズのレンズ径が小さい場合は効果を発揮しない可能性がある。すなわち、成形するレンズ径が小さい場合、用いる金型や外周規制部材も小さくなるため、熱膨張および熱収縮の変化量も小さくなる。また、成形するレンズ径が小さい場合、外周規制部材の内周に設ける異径部も小さくなってしまう。従って、特許文献１で提案された成形方法では、金型と外周規制部材との熱膨張差を利用した離型の促進が十分に行われず、ガラス素材の上型への張り付きを防止できなくなり、レンズの取り出しが困難となる場合がある。

【0007】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レンズ径に関わらず、プレス成形後の光学素子の金型への張り付きを防止し、光学素子を容易に取り出すことができる光学素子用成形型、光学素子の成形装置および光学素子の成形方法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】

【0008】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光学素子用成形型は、加熱軟化された成形素材を一対の金型によって押圧成形することにより光学素子を成形する光学素子用成形型であって、前記成形素材に凹面を転写するための凸状の第１の転写面を有する第１の金型と、前記第１の金型と対向して配置された、前記第１の金型と対をなす第２の金型と、前記第１の金型とは別体で構成され、前記成形素材に前記凹面の外側の端面を転写するための転写面を有する外周転写部材と、を備え、前記外周転写部材は、前記転写面上に周状に、かつ連続的または間欠的に形成され、前記成形素材にアンカー面を転写するアンカー部を備え、前記外周転写部材は、押圧後の前記成形素材を冷却する際に、前記第１の金型との熱膨張差によって前記第１の転写面と前記凹面との間に隙間を形成することを特徴とする。

【0009】

また、本発明に係る光学素子用成形型は、上記発明において、前記外周転写部材の熱膨張係数は、前記第１の金型の熱膨張係数よりも小さいことを特徴とする。

【0010】

また、本発明に係る光学素子用成形型は、上記発明において、前記外周転写部材を前記第１の金型に固定する円筒状の固定部材を備え、前記固定部材は、前記第１の金型の外周に固定されており、前記固定部材は、前記外周転写部材の軸方向の移動を規制し、かつ前記外周転写部材の径方向の移動を許容するように、前記外周転写部材の外周を保持していることを特徴とする。

【0011】

また、本発明に係る光学素子用成形型は、上記発明において、前記アンカー部は、前記外周転写部材の前記転写面から前記第２の金型の方向に突出した凸部であることを特徴とする。

【0012】

また、本発明に係る光学素子用成形型は、上記発明において、前記凸部の前記転写面からの突出量は、前記第１の転写面の前記転写面からの突出量よりも小さいことを特徴とする。

【0013】

また、本発明に係る光学素子用成形型は、上記発明において、前記アンカー部は、前記外周転写部材の前記転写面から前記第１の金型の方向に窪んだ凹部であることを特徴とする。

【0014】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光学素子の成形装置は、上記発明における光学素子用成形型と、押圧後の成形素材を冷却する際に、前記光学素子用成形型の外周転写部材を加熱することにより、前記外周転写部材に形成されたアンカー部を介して、前記成形素材の前記凹面を径方向外側に押し広げる加熱手段と、を備えることを特徴とする。

【0015】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光学素子の成形方法は、加熱軟化された成形素材を一対の金型によって押圧成形することにより光学素子を成形する光学素子の成形方法であって、第１の金型および第２の金型の間に前記成形素材を配置し、前記成形素材を加熱して軟化させる加熱工程と、前記第１の金型および前記第２の金型によって前記成形素材をプレスすることにより、前記第１の金型の第１の転写面によって前記成形素材に凹面を転写し、前記第１の金型とは別体で構成された外周転写部材の転写面によって前記成形素材に前記凹面の外側の端面を転写し、前記転写面上に周状に、かつ連続的または間欠的に形成されたアンカー部によって前記成形素材にアンカー面を転写するプレス転写工程と、前記成形素材を冷却し、その際に、前記外周転写部材と前記第１の金型との熱膨張差によって前記第１の転写面と前記凹面との間に隙間を形成し、成形後の前記光学素子を離型する冷却離型工程と、を含むことを特徴とする。

【0016】

また、本発明に係る光学素子の成形方法は、上記発明において、前記冷却離型工程において、少なくとも成形後の前記光学素子を離型する前に、前記外周転写部材を加熱することにより、前記アンカー部を介して、前記成形素材の前記凹面を径方向外側に押し広げることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、押圧後の成形素材を冷却する際に、外周転写部材のアンカー部によって、成形素材の径方向の熱収縮を阻害し、かつ上型転写面と凹面との間に隙間を形成することができるため、レンズ径に関わらず、プレス成形後の光学素子の張り付きを防止し、光学素子を容易に取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本発明の実施の形態に係る光学素子用成形型の構成を示す断面図である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態に係る光学素子用成形型における外周転写部材のアンカー部の一例を示す平面図である。

【図3】図３は、本発明の実施の形態に係る光学素子用成形型における外周転写部材のアンカー部の別の一例を示す平面図である。

【図4】図４は、本発明の実施の形態に係る光学素子の成形方法を示すフローチャートである。

【図5】図５は、本発明の実施の形態に係る光学素子の成形方法のプレス転写工程を説明するための図である。

【図6】図６は、本発明の実施の形態に係る光学素子の成形方法のプレス転写工程を説明するための図である。

【図7】図７は、本発明の実施の形態に係る光学素子の成形方法の冷却離型工程を説明するための図である。

【図8】図８は、本発明の実施の形態に係る光学素子の成形方法の冷却離型工程を説明するための図である。

【図9】図９は、本発明の実施の形態に係る光学素子の成形方法の再加熱工程を説明するための図である。

【図10】図１０は、本発明の実施の形態に係る光学素子用成形型の第１の変形例の構成を示す断面図である。

【図11】図１１は、本発明の実施の形態に係る光学素子用成形型の第２の変形例の構成を示す断面図である。

【図12】図１２は、本発明の実施の形態に係る光学素子用成形型の第３の変形例の構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明に係る光学素子用成形型、光学素子の成形装置および光学素子の成形方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、以下の実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものも含まれる。

【0020】

[光学素子用成形型]
本実施の形態に係る光学素子用成形型について、図１〜図３を参照しながら説明する。光学素子成形型（以下、「成形型」という）１は、図示しないプレス機に設置され、加熱軟化されたガラス素材等の成形素材を一対の金型によって押圧成形することにより、ガラスレンズ等の光学素子を成形するためのものである。

【0021】

成形型１は、図１に示すように、上型（第１の金型）１１と、上型１１と対をなす下型（第２の金型）１２と、外周規制部材２０と、外周転写部材３０と、固定部材４０と、を備えている。なお、本実施の形態では、両凹レンズ成形用の成形型１を一例として説明する。

【0022】

上型１１および下型１２は、それぞれ段付きの円柱形状（凸状）に形成されており、例えば超硬合金材料によって構成されている。上型１１には、成形素材に凹面を転写するための凸状の上型転写面（第１の転写面）１１ａが、下型１２には、成形素材に凹面を転写するための凸状の下型転写面（第２の転写面）１２ａが形成されている。また、上型１１および下型１２は、それぞれの転写面（上型転写面１１ａ、下型転写面１２ａ）の中心が中心軸Ｃ上で一致するように、対向して配置されている。

【0023】

なお、上型１１および下型１２の近傍には、後記する光学素子の成形方法の加熱工程および冷却離型工程において、上型１１および下型１２を加熱および冷却するための加熱手段（例えばヒータ）が設けられている。

【0024】

外周規制部材２０は、後記する光学素子の成形方法のプレス転写工程において、上型１１によって押し広げられた成形素材の径方向（中心軸Ｃと直交する方向）への流動を規制するためのものである。外周規制部材２０は、円筒状に形成されている。また、外周規制部材２０は、下型１２とは別体で構成されており、当該下型１２の外周側に形成された段差部分に嵌合・固定されている。

【0025】

外周転写部材３０は、後記する光学素子の成形方法の冷却離型工程において、押圧後の成形素材を冷却する際に、成形素材の径方向の熱収縮を阻害し、かつ上型１１との熱膨張差によって上型転写面１１ａと成形素材の凹面との間に隙間（後記する図７参照）を形成するためのものである。

【0026】

外周転写部材３０は、中心に開口部３１が形成された略円盤状に形成されており、例えばセラミックス材料によって構成されている。また、外周転写部材３０は、上型１１とは別体で構成されており、当該上型１１の外周側に形成された段差部分に設置されている。また、外周転写部材３０は、後記する固定部材４０によって、中心軸Ｃ方向への移動が不可能で、かつ径方向への移動が可能なように、上型１１に対して固定された状態となっている。

【0027】

外周転写部材３０は、後記する光学素子の成形方法のプレス転写工程において、成形素材に凹面の外側の端面を転写するための転写面３２を有する。そして、外周転写部材３０は、この転写面３２上に、成形素材Ｍにアンカー面３３ａを転写するためのアンカー部３３を備えている。このアンカー部３３は、後記する光学素子の成形方法の冷却離型工程において、成形素材の径方向の熱収縮を阻害するためのものである。以下、アンカー部３３の詳細について説明する。

【0028】

アンカー部３３は、図１に示すように、外周転写部材３０の転写面３２から下型１２の方向に突出した凸部から構成されている。このアンカー部３３を構成する凸部の転写面３２からの突出量は、少なくとも上型転写面１１ａの転写面３２からの突出量よりも小さくなるように設定される。

【0029】

アンカー部３３を構成する凸部の転写面３２からの具体的な突出量は、光学素子のレンズ有効径との関係で適宜決定することができる。すなわち、アンカー部３３が図１に示すような凸部で構成されている場合、後記する図８に示すように、成形後の光学素子Ｏの上面には、それに対応する凹部Ｍｂが形成される。そして、この凹部Ｍｂの深さ（許容深さ）は、予め設定される光学素子Ｏのレンズ有効径によって決定されるため、凸部の具体的な突出量も、同様にレンズ有効径に依存することになる。

【0030】

なお、後記する図８に示すように、成形後の光学素子Ｏでは、レンズ有効径よりも外側の部分は心取り加工によって除去されるため、アンカー部３３によって形成される光学素子Ｏの凹部Ｍｂが光学素子Ｏの光学的機能面に影響を与えることはない。また、前記した「レンズ有効径」とは、具体的には図８に示すように、光学素子Ｏが有する２つの面において、凹面Ｍａの有効径ｄ１と、凹面Ｍａの反対側の面の有効径ｄ２とのことを意味している。

【0031】

図２は、外周転写部材３０を下型１２側から見た平面図である。アンカー部３３は、同図に示すように、転写面３２の上において、中心軸Ｃ周りに周状に、かつ連続的に形成されている。すなわち、アンカー部３３は、リング状（円環状）の突起部により構成されている。また、アンカー部３３は、同図に示すように、転写面３２の径方向において、外周転写部材３０の開口部３１と外周転写部材３０の外周との間の位置に形成されている。

【0032】

アンカー部３３の径や配置は、当該アンカー部３３のアンカー面３３ａが成形素材に転写可能な径や配置であればよく、成形後の光学素子との関係に基づいて適宜決定することができる。例えば成形型１では、図２に示したアンカー部３３を有する外周転写部材３０に代えて、図３に示すようなアンカー部３３Ａを有する外周転写部材３０Ａを用いてもよい。このアンカー部３３Ａは、同図に示すように、転写面３２上において、中心軸Ｃ周りに周状に、かつ間欠的に形成されている。すなわち、アンカー部３３Ａは、ドーム状の突起部により構成されており、転写面３２上に複数配置されている。なお、同図では、合計８個のアンカー部３３Ａが転写面３２上に周状に配置されている例を示しているが、アンカー部３３Ａは、転写面３２上において中心軸Ｃに対して回転対称の位置に配置されていればよく、同図に示した個数や配置に限定されない。

【0033】

本実施の形態に係る成形型１は、前記したようなアンカー部３３（あるいはアンカー部３３Ａ）が形成された外周転写部材３０（あるいは外周転写部材３０Ａ）を備えることにより、後記する光学素子の成形方法の冷却離型工程において、アンカー部３３のアンカー面３３ａによって冷却中の成形素材を係止し、冷却中の成形素材が中心軸Ｃに向かって径方向に形状変化する熱収縮を阻害することができる。その結果、上型１１への光学素子の張り付き（抱き付き）を防止し、成形型１から光学素子を容易に取り出せるようにすることができる。

【0034】

なお、外周転写部材３０は、上型１１を構成する材料の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する材料によって構成することが好ましい。例えば、上型１１を構成する材料（超硬合金材料）の熱膨張係数が５．０［×１０^−６／Ｋ］である場合、外周転写部材３０は、それよりも小さい熱膨張係数を有するセラミックス材料（熱膨張係数：４．０［×１０^−６／Ｋ］）等で構成することが好ましい。

【0035】

このように、外周転写部材３０の熱膨張係数を上型１１の熱膨張係数よりも小さくすることにより、後記する光学素子の成形方法の冷却離型工程において、外周転写部材３０の熱収縮量を上型１１の熱収縮量よりも小さくすることができる。その結果、外周転写部材３０と上型１１との間の熱膨張差により、上型転写面１１ａと成形素材の凹面との間に隙間（後記する図７参照）を形成することが可能となる。

【0036】

固定部材４０は、外周転写部材３０を上型１１に固定するためのものである。固定部材４０は、円筒状に形成されており、上型１１、下型１２、外周規制部材２０および外周転写部材３０の周囲を覆うように配置されている。

【0037】

固定部材４０には、ネジ孔４１が形成され、外周転写部材３０には、ネジ孔４１と同軸上に貫通孔３４が形成されている。そして、このネジ孔４１および貫通孔３４にネジ部材４２が挿入されている。このネジ部材４２は、頭部側にネジ部４２ａを有し、先端側に円柱部（非ネジ部）４２ｂを有している。そして、ネジ部材４２のネジ部４２ａが固定部材４０のネジ孔４１に挿入され、ネジ部材４２の円柱部４２ｂが外周転写部材３０の貫通孔３４に挿入されている。

【0038】

これにより、上型１１の外周は、固定部材４０によって締め付けられた状態となる。すなわち、固定部材４０は、上型１１の外周に固定された状態となる。一方、外周転写部材３０は、ネジ部材４２の円柱部４２ｂが貫通孔３４に載置された状態となる。すなわち、外周転写部材３０は、中心軸Ｃ方向への移動が不可能で、かつ径方向への移動が可能なように、上型１１に対して固定された状態となる。

【0039】

このように、成形型１は、固定部材４０によって、外周転写部材３０の軸方向の移動を規制し、かつ外周転写部材３０の径方向の移動を許容するように、外周転写部材３０の外周を保持することにより、後記する光学素子の成形方法のプレス転写工程および冷却離型工程において、外周転写部材３０を熱膨張および熱収縮を阻害しないように構成されている。

【0040】

[光学素子の成形方法]
成形型１を利用した光学素子の成形方法について、図４〜図９を参照しながら説明する。なお、以下で説明する図４〜図９では、図１で示した固定部材４０は図示を省略している。

【0041】

（加熱工程）
加熱工程では、成形素材を加熱軟化させる（ステップＳ１）。加熱工程では、具体的には、上型１１および下型１２の間に成形素材を配置し、上型１１および下型１２を図示しない加熱手段によって加熱することにより、成形素材を軟化点近傍まで加熱して軟化させる。

【0042】

（プレス転写工程）
プレス転写工程では、成形素材をプレスし、凹面および端面を転写する（ステップＳ２）。プレス転写工程では、具体的には図５および図６に示すように、上型１１および下型１２によって成形素材Ｍをプレスすることにより、上型１１の上型転写面１１ａによって成形素材Ｍに凹面Ｍａを転写し、上型１１とは別体で構成された外周転写部材３０の転写面３２によって成形素材Ｍに凹面Ｍａの外側の端面を転写し、さらに、外周転写部材３０のアンカー部３３によって成形素材Ｍにアンカー面３３ａを転写する。

【0043】

プレス転写工程では、上型１１および下型１２のいずれか一方を相対的に昇降させることにより、下型１２の下型転写面１２ａ上に配置された成形素材Ｍを所定の圧力でプレスする。これにより、軟化した成形素材Ｍは、図５の白抜き矢印に示すように、径方向に押し広げられ、外周規制部材２０と接触する。また、成形素材Ｍは、図６の白抜き矢印に示すように、外周規制部材２０によって径方向への流動が規制され、中心軸Ｃ方向へと流動の方向を変える。そして、成形素材Ｍは、外周転写部材３０のアンカー部３３に転写される。これにより、成形素材Ｍには、凸部状のアンカー部３３に対応する凹部Ｍｂが形成される。

【0044】

（冷却離型工程）
冷却離型工程では、成形素材Ｍを冷却し、光学素子を離型する（ステップＳ３）。冷却離型工程では、具体的には、上型１１および下型１２を図示しない加熱手段によって冷却することにより、成形素材Ｍを転移点近傍まで冷却する。これにより、図７に示すように、上型１１、外周転写部材３０および成形素材Ｍは、冷却によって中心軸Ｃに向かって熱収縮する。その際、外周転写部材３０のアンカー部３３のアンカー面３３ａによって冷却中の成形素材Ｍを係止し、冷却中の成形素材Ｍが中心軸Ｃに向かって径方向に形状変化する熱収縮を阻害する。従って、同図の白抜き矢印に示すように、冷却中は上型１１および外周転写部材３０のみが中心軸Ｃに向かって熱収縮することになる。

【0045】

さらに、外周転写部材３０の熱膨張係数は、上型１１の熱膨張係数よりも小さく構成されている。そのため、外周転写部材３０と上型１１との熱膨張差、すなわち両者の熱収縮量の差により、図７に示すように、上型１１の上型転写面１１ａと成形素材Ｍの凹面Ｍａとの間に、隙間Ｓが形成される。すなわち、上型１１の上型転写面１１ａの外径が、外周転写部材３０の開口部３１の径よりも小さくなり、上型１１に対する成形素材Ｍの張り付きが解除される。

【0046】

そして、冷却が完了した後、図８に示すように、成形後の光学素子Ｏを上型１１および下型１２（図示省略）から離型する。なお、離型後の光学素子Ｏは、後段の心取り工程において、同図に示すように、レンズ有効径から外側の部分、すなわち光学素子Ｏの最終形状で不要となる部分Ａが研削される。

【0047】

（再加熱工程）
ここで、前記した冷却離型工程の中で、少なくとも成形後の光学素子Ｏを離型する前に再加熱工程を行ってもよい。この再加熱工程を行う場合、例えば図９に示すように、成形型１の周囲にビームヒータ（加熱手段）５０を設けた成形装置（光学素子の成形装置）１００を用いる。なお、同図では図示を省略したが、前記した図１に示す成形型１にビームヒータ５０を設ける場合、例えば固定部材４０においてビームヒータ５０が照射される部分に開口部を形成し、その開口部を通じて各部材の加熱を行う。

【0048】

再加熱工程では、ビームヒータ５０によって、外周転写部材３０を加熱する。この場合、例えば図９に示すように、成形型１の周囲に配置されているビームヒータ５０のうち、外周転写部材３０の近傍に設置されているビームヒータ５０のみをＯＮとし、外周転写部材３０の近傍以外に設置されているビームヒータ５０を全てＯＦＦとする。そして、ビームヒータ５０を成形素材Ｍの転移点以下の温度で昇温し、外周転写部材３０に熱エネルギーを集光させる。

【0049】

これにより、外周転写部材３０のみが局所加熱され、外周転写部材３０が径方向へと熱膨張する。同時に、図９の白抜き矢印に示すように、外周転写部材３０のアンカー部３３を介して、成形素材Ｍの凹面Ｍａが径方向外側に押し広げられる。従って、再加熱工程を行わない場合（図７参照）と比較して、上型１１の上型転写面１１ａと成形素材Ｍの凹面Ｍａとの間の隙間Ｓをさらに拡大することができる。

【0050】

なお、図９に示すように、ビームヒータ５０によって外周転写部材３０を局所加熱した場合であっても、上型１１に多少の熱は伝熱するが、再加熱工程を行わない場合と比較して、外周転写部材３０と上型１１との間に熱膨張差を設けることができるため、隙間Ｓを拡大することができる。また、同図では、加熱手段の一例としてビームヒータ５０を示したが、外周転写部材３０を局所加熱できるものであれば、別の加熱手段を用いてもよい。

【0051】

以上説明したような成形方法によれば、押圧後の成形素材Ｍを冷却する際に、外周転写部材３０のアンカー部３３によって、成形素材Ｍの径方向の熱収縮を阻害し、かつ上型転写面１１ａと成形素材Ｍの凹面Ｍａとの間に隙間Ｓを形成することができるため、レンズ径に関わらず、プレス成形後の光学素子Ｏの張り付きを防止し、光学素子Ｏを容易に取り出すことができる。

【0052】

以上、本発明に係る光学素子用成形型、光学素子の成形装置および光学素子の成形方法について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

【0053】

例えば本発明に係る光学素子用成形型として、前記した外周転写部材３０を備える成形型１（図２参照）に代えて、例えば図１０〜図１２に示すような外周転写部材３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄを備える成形型１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを用いてもよい。

【0054】

図１０に示した成形型１Ｂでは、外周転写部材３０Ｂのアンカー部３３Ｂが、外周転写部材３０Ｂの転写面３２から下型１２の方向に突出した凸部によって構成されている。そして、このアンカー部３３Ｂは、転写面３２上において、外周転写部材３０Ｂの開口部３１の近傍、すなわち上型１１の上型転写面１１ａの近傍の位置に形成されている。

【0055】

図１１に示した成形型１Ｃでは、外周転写部材３０Ｃのアンカー部３３Ｃが、外周転写部材３０Ｃの転写面３２から上型１１の方向に窪んだ凹部によって構成されている。そして、このアンカー部３３Ｃは、転写面３２上において、外周転写部材３０の開口部３１と外周転写部材３０Ｃの外周との間の位置に形成されている。なお、アンカー部３３Ｃが凹部で構成されている場合、成形後の成形素材Ｍの上面には、それに対応する凸部Ｍｃが形成される。

【0056】

図１２に示した成形型１Ｄでは、外周転写部材３０Ｄのアンカー部３３Ｄが、外周転写部材３０Ｄの転写面３２から上型１１の方向に窪んだ切欠き部によって構成されている。そして、このアンカー部３３Ｄは、転写面３２上において、外周転写部材３０Ｄの外周の位置に形成されている。

【0057】

このような成形型１Ｂ，１Ｃ，１Ｄによっても、成形型１と同様に、プレス成形後の光学素子Ｏの張り付きを防止することが可能である。なお、図１０〜図１２に示したアンカー部３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄは、図２のように、転写面３２の上において中心軸Ｃ周りに周状に、かつ連続的（リング状）に形成してもよく、あるいは、図３のように、転写面３２上において中心軸Ｃ周りに周状に、かつ間欠的（ドーム状）に形成してもよい。

【0058】

また、図２および図１０に示したアンカー部３３，３３Ｂは、断面形状が逆台形状に形成されていたが、例えばその他の多角形状または球面状に形成されていてもよい。また、図１１に示したアンカー部３３Ｃは、断面形状が台形状に形成されていたが、例えばその他の多角形状または球面状に形成されていてもよい。また、図１２に示したアンカー部３３Ｄは、台形状に切り欠かれた形状であったが、例えばその他の多角形状または球面状に切り欠かれた形状であってもよい。

【符号の説明】

【0059】

１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 成形型（光学素子用成形型）
１１ 上型（第１の金型）
１１ａ 上型転写面（第１の転写面）
１２ 下型（第２の金型）
１２ａ 下型転写面（第２の転写面）
２０ 外周規制部材
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ 外周転写部材
３１ 開口部
３２ 転写面
３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ アンカー部
３３ａ アンカー面
３４ 貫通孔
４０ 固定部材
４１ ネジ孔
４２ ネジ部材
４２ａ ネジ部
４２ｂ 円柱部（非ネジ部）
５０ ビームヒータ（加熱手段）
１００ 成形装置（光学素子の成形装置）
Ｃ 中心軸
Ｍ 成形素材
Ｍａ 凹面
Ｍｂ 凹部
Ｍｃ 凸部
Ｏ 光学素子
Ｓ 隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】