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(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】6884080
(24)【登録日】2021年5月13日
(45)【発行日】2021年6月9日
(54)【発明の名称】光学素子の成形方法および光学素子成形用金型
(51)【国際特許分類】
C03B 11/08 20060101AFI20210531BHJP
G02B 3/00 20060101ALI20210531BHJP
【ＦＩ】
C03B11/08
G02B3/00 Z
【請求項の数】9
【全頁数】25
(21)【出願番号】特願2017-183873(P2017-183873)
(22)【出願日】2017年9月25日
(65)【公開番号】特開2019-59635(P2019-59635A)
(43)【公開日】2019年4月18日
【審査請求日】2020年1月9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】菊地 健次
【審査官】
永田 史泰
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００２−３２６８２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００５−２００２８４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｃ０３Ｂ１１／００−１１／１６
Ｂ２９Ｃ４３／００−４３／５８
Ｇ０２Ｂ３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
上面成形面を有する上型と、下面成形面を有する下型と、側面成形面となる貫通孔が形成された側面型と、を備える型セットによって光学素子を成形する光学素子の成形方法において、
前記側面型の貫通孔内に前記下面成形面が位置するように、前記下型を前記側面型の貫通孔に挿入した後、前記下面成形面に成形素材を配置する配置工程と、
前記側面型の貫通孔内に配置された前記成形素材を加熱する加熱工程と、
前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置を所定位置に保持した状態で、前記側面型および前記下型を前記上型に対して一体的に移動させ、前記上型および前記下型によって前記成形素材をプレス成形するプレス成形工程と、
前記側面型の貫通孔内において、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ成形後の前記光学素子の一部が前記側面型の上面から突出する位置に前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げる押し上げ工程と、
を含み、
前記下型および前記側面型の互いに対向する面には、互いに嵌合可能な段差形状が形成されており、
前記押し上げ工程は、前記下型の段差形状に対する前記側面型の段差形状の向きを、段差形状同士が嵌合する向きに切り替えることにより、前記側面型の貫通孔内において前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げることを特徴とする光学素子の成形方法。
前記側面型の貫通孔内に前記下面成形面が位置するように、前記下型を前記側面型の貫通孔に挿入した後、前記下面成形面に成形素材を配置する配置工程と、
前記側面型の貫通孔内に配置された前記成形素材を加熱する加熱工程と、
前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置を所定位置に保持した状態で、前記側面型および前記下型を前記上型に対して一体的に移動させ、前記上型および前記下型によって前記成形素材をプレス成形するプレス成形工程と、
前記側面型の貫通孔内において、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ成形後の前記光学素子の一部が前記側面型の上面から突出する位置に前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げる押し上げ工程と、
を含み、
前記下型および前記側面型の互いに対向する面には、互いに嵌合可能な段差形状が形成されており、
前記押し上げ工程は、前記下型の段差形状に対する前記側面型の段差形状の向きを、段差形状同士が嵌合する向きに切り替えることにより、前記側面型の貫通孔内において前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げることを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項2】
前記下型および前記側面型の互いに対向する面のうち、一方には凸部が、他方には前記凸部に対応する形状の凹部が形成されており、
前記プレス成形工程は、前記下型または前記側面型における前記凸部に対して、前記下型または前記側面型における前記凹部が形成されていない面が当て付いている状態で実施し、
前記押し上げ工程は、前記下型または前記側面型を回転させて、前記下型または前記側面型における前記凸部に対して、前記下型または前記側面型における前記凹部を当て付けることにより、前記側面型の貫通孔内において前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の成形方法。
前記プレス成形工程は、前記下型または前記側面型における前記凸部に対して、前記下型または前記側面型における前記凹部が形成されていない面が当て付いている状態で実施し、
前記押し上げ工程は、前記下型または前記側面型を回転させて、前記下型または前記側面型における前記凸部に対して、前記下型または前記側面型における前記凹部を当て付けることにより、前記側面型の貫通孔内において前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の成形方法。
【請求項3】
上面成形面を有する上型と、下面成形面を有する下型と、側面成形面となる貫通孔が形成された側面型と、を備える型セットによって光学素子を成形する光学素子の成形方法において、
前記側面型の貫通孔内に前記下面成形面が位置するように、前記下型を前記側面型の貫通孔に挿入した後、前記下面成形面に成形素材を配置する配置工程と、
前記側面型の貫通孔内に配置された前記成形素材を加熱する加熱工程と、
前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置を所定位置に保持した状態で、前記側面型および前記下型を前記上型に対して一体的に移動させ、前記上型および前記下型によって前記成形素材をプレス成形するプレス成形工程と、
前記側面型の貫通孔内において、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ成形後の前記光学素子の一部が前記側面型の上面から突出する位置に前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げる押し上げ工程と、
を含み、
前記型セットは、前記側面型と前記下型との間に、着脱可能なスペーサを備え、
前記プレス成形工程は、前記側面型と前記下型との間に前記スペーサを装着することにより、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置を前記所定位置に保持した状態で、前記側面型および前記下型を前記上型に対して一体的に移動させ、前記上型および前記下型によって前記成形素材をプレス成形し、
前記押し上げ工程は、前記側面型と前記下型との間に装着された前記スペーサを除去することにより、前記側面型の貫通孔内において、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ成形後の前記光学素子の一部が前記側面型の上面から突出する位置に前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げることを特徴とする光学素子の成形方法。
前記側面型の貫通孔内に前記下面成形面が位置するように、前記下型を前記側面型の貫通孔に挿入した後、前記下面成形面に成形素材を配置する配置工程と、
前記側面型の貫通孔内に配置された前記成形素材を加熱する加熱工程と、
前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置を所定位置に保持した状態で、前記側面型および前記下型を前記上型に対して一体的に移動させ、前記上型および前記下型によって前記成形素材をプレス成形するプレス成形工程と、
前記側面型の貫通孔内において、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ成形後の前記光学素子の一部が前記側面型の上面から突出する位置に前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げる押し上げ工程と、
を含み、
前記型セットは、前記側面型と前記下型との間に、着脱可能なスペーサを備え、
前記プレス成形工程は、前記側面型と前記下型との間に前記スペーサを装着することにより、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置を前記所定位置に保持した状態で、前記側面型および前記下型を前記上型に対して一体的に移動させ、前記上型および前記下型によって前記成形素材をプレス成形し、
前記押し上げ工程は、前記側面型と前記下型との間に装着された前記スペーサを除去することにより、前記側面型の貫通孔内において、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ成形後の前記光学素子の一部が前記側面型の上面から突出する位置に前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げることを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項4】
上面成形面を有する上型と、下面成形面を有する下型と、側面成形面となる貫通孔が形成された側面型と、を備える型セットによって光学素子を成形する光学素子の成形方法において、
前記側面型の貫通孔内に前記下面成形面が位置するように、前記下型を前記側面型の貫通孔に挿入した後、前記下面成形面に成形素材を配置する配置工程と、
前記側面型の貫通孔内に配置された前記成形素材を加熱する加熱工程と、
前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置を所定位置に保持した状態で、前記側面型および前記下型を前記上型に対して一体的に移動させ、前記上型および前記下型によって前記成形素材をプレス成形するプレス成形工程と、
前記側面型の貫通孔内において、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ成形後の前記光学素子の一部が前記側面型の上面から突出する位置に前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げる押し上げ工程と、
を含み、
前記型セットは、前記側面型と前記下型との間に弾性部材を備え、
前記プレス成形工程は、前記下型によって、前記弾性部材を介して前記側面型を押し上げることにより、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置を前記所定位置に保持した状態で、前記側面型および前記下型を前記上型に対して一体的に移動させ、前記上型および前記下型によって前記成形素材をプレス成形し、
前記押し上げ工程は、前記弾性部材を縮ませることにより、前記側面型の貫通孔内において、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ成形後の前記光学素子の一部が前記側面型の上面から突出する位置に前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げることを特徴とする光学素子の成形方法。
前記側面型の貫通孔内に前記下面成形面が位置するように、前記下型を前記側面型の貫通孔に挿入した後、前記下面成形面に成形素材を配置する配置工程と、
前記側面型の貫通孔内に配置された前記成形素材を加熱する加熱工程と、
前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置を所定位置に保持した状態で、前記側面型および前記下型を前記上型に対して一体的に移動させ、前記上型および前記下型によって前記成形素材をプレス成形するプレス成形工程と、
前記側面型の貫通孔内において、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ成形後の前記光学素子の一部が前記側面型の上面から突出する位置に前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げる押し上げ工程と、
を含み、
前記型セットは、前記側面型と前記下型との間に弾性部材を備え、
前記プレス成形工程は、前記下型によって、前記弾性部材を介して前記側面型を押し上げることにより、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置を前記所定位置に保持した状態で、前記側面型および前記下型を前記上型に対して一体的に移動させ、前記上型および前記下型によって前記成形素材をプレス成形し、
前記押し上げ工程は、前記弾性部材を縮ませることにより、前記側面型の貫通孔内において、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ成形後の前記光学素子の一部が前記側面型の上面から突出する位置に前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げることを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項5】
前記加熱工程の前に、前記側面型の貫通孔外に前記上面成形面が位置している状態で、前記側面型の貫通孔内の空気を不活性ガスで置換するガス置換工程をさらに含む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の成形方法。
【請求項6】
前記ガス置換工程において、前記側面型の上面と前記上面成形面との距離は、前記成形素材の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の光学素子の成形方法。
【請求項7】
光学素子を成形するための光学素子成形用金型において、
上面成形面を有する上型と、
側面成形面となる貫通孔が形成された側面型と、
前記側面型の貫通孔内に配置される下面成形面を有する下型と、
を備え、
前記下型は、
前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が所定位置に保持された状態で、前記側面型と一体的に前記上型に対して移動する状態と、
前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ前記側面型の上面近傍の位置となるように、前記上型に対して移動する状態と、
をとり得ると共に、
前記下型および前記側面型の互いに対向する面のうち、一方には凸部が、他方には前記凸部に対応する形状の凹部が形成されており、
前記下型は、
前記下型または前記側面型における前記凸部に対して、前記下型または前記側面型における前記凹部が形成されていない面が当て付いている場合、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が前記所定位置に保持された状態をとり、
前記下型または前記側面型における前記凸部に対して、前記下型または前記側面型における前記凹部が当て付いている場合、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ前記側面型の上面近傍の位置となるように、前記上型に対して移動する状態をとることを特徴とする光学素子成形用金型。
上面成形面を有する上型と、
側面成形面となる貫通孔が形成された側面型と、
前記側面型の貫通孔内に配置される下面成形面を有する下型と、
を備え、
前記下型は、
前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が所定位置に保持された状態で、前記側面型と一体的に前記上型に対して移動する状態と、
前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ前記側面型の上面近傍の位置となるように、前記上型に対して移動する状態と、
をとり得ると共に、
前記下型および前記側面型の互いに対向する面のうち、一方には凸部が、他方には前記凸部に対応する形状の凹部が形成されており、
前記下型は、
前記下型または前記側面型における前記凸部に対して、前記下型または前記側面型における前記凹部が形成されていない面が当て付いている場合、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が前記所定位置に保持された状態をとり、
前記下型または前記側面型における前記凸部に対して、前記下型または前記側面型における前記凹部が当て付いている場合、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ前記側面型の上面近傍の位置となるように、前記上型に対して移動する状態をとることを特徴とする光学素子成形用金型。
【請求項8】
光学素子を成形するための光学素子成形用金型において、
上面成形面を有する上型と、
側面成形面となる貫通孔が形成された側面型と、
前記側面型の貫通孔内に配置される下面成形面を有する下型と、
を備え、
前記下型は、
前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が所定位置に保持された状態で、前記側面型と一体的に前記上型に対して移動する状態と、
前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ前記側面型の上面近傍の位置となるように、前記上型に対して移動する状態と、
をとり得ると共に、
前記側面型と前記下型との間に、着脱可能なスペーサを備え、
前記下型は、
前記側面型と前記下型との間に前記スペーサが装着されている場合、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が前記所定位置に保持された状態をとり、
前記側面型と前記下型との間に前記スペーサが装着されていない場合、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ前記側面型の上面近傍の位置となる状態をとることを特徴とする光学素子成形用金型。
上面成形面を有する上型と、
側面成形面となる貫通孔が形成された側面型と、
前記側面型の貫通孔内に配置される下面成形面を有する下型と、
を備え、
前記下型は、
前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が所定位置に保持された状態で、前記側面型と一体的に前記上型に対して移動する状態と、
前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ前記側面型の上面近傍の位置となるように、前記上型に対して移動する状態と、
をとり得ると共に、
前記側面型と前記下型との間に、着脱可能なスペーサを備え、
前記下型は、
前記側面型と前記下型との間に前記スペーサが装着されている場合、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が前記所定位置に保持された状態をとり、
前記側面型と前記下型との間に前記スペーサが装着されていない場合、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ前記側面型の上面近傍の位置となる状態をとることを特徴とする光学素子成形用金型。
【請求項9】
光学素子を成形するための光学素子成形用金型において、
上面成形面を有する上型と、
側面成形面となる貫通孔が形成された側面型と、
前記側面型の貫通孔内に配置される下面成形面を有する下型と、
を備え、
前記下型は、
前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が所定位置に保持された状態で、前記側面型と一体的に前記上型に対して移動する状態と、
前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ前記側面型の上面近傍の位置となるように、前記上型に対して移動する状態と、
をとり得ると共に、
前記側面型と前記下型との間に弾性部材を備え、
前記下型は、
前記弾性部材を介して前記側面型が押し上げられている場合、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が前記所定位置に保持された状態をとり、
前記弾性部材が縮んでいる場合、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ前記側面型の上面近傍の位置となる状態をとることを特徴とする光学素子成形用金型。
上面成形面を有する上型と、
側面成形面となる貫通孔が形成された側面型と、
前記側面型の貫通孔内に配置される下面成形面を有する下型と、
を備え、
前記下型は、
前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が所定位置に保持された状態で、前記側面型と一体的に前記上型に対して移動する状態と、
前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ前記側面型の上面近傍の位置となるように、前記上型に対して移動する状態と、
をとり得ると共に、
前記側面型と前記下型との間に弾性部材を備え、
前記下型は、
前記弾性部材を介して前記側面型が押し上げられている場合、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が前記所定位置に保持された状態をとり、
前記弾性部材が縮んでいる場合、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ前記側面型の上面近傍の位置となる状態をとることを特徴とする光学素子成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学素子の成形方法および光学素子成形用金型に関する。
【背景技術】
【0002】
ガラスレンズ等の光学素子の成形方法の一つとして、例えば特許文献１に示すように、ガラス素材（成形素材）を金型によって加熱・プレスし、金型の形状をガラス素材に転写する成形方法が知られている。このような光学素子の成形方法では、光学素子の上下面に設けられる光学機能面の他に、側面も一括して成形することにより、後工程も含めたコストを安価にすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００４−３３９０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の成形方法では、図２０に示すように、上面成形面６１ａを有する上型６１と、下面成形面６２ａを有する下型６２と、側面成形面６３ａを有する側面型６３と、を備える金型によって光学素子を成形する。具体的には、同図に示すように、筒状の側面型６３に挿入された下型６２に成形素材Ｍを配置して加熱した後、図２１に示すように、上型６１を下型６２に対して移動させることにより、成形素材Ｍをプレス成形する。そして、図２２に示すように、上型６１を除去した後、図２３に示すように、吸着治具７０によって光学素子Ｏの上面を吸着することにより、光学素子Ｏを型外に取り出す。
【0005】
ここで、例えば直径が１ｍｍを下回るような微小な光学素子Ｏを成形する場合、図２４に示すように、吸着治具７０の幅Ｗよりも光学素子Ｏの直径Ｄ１が小さくなり、成形後の光学素子Ｏを取り出せない場合がある。このような場合、図２５に示すように、下型６２を側面型６３に対して移動させ、成形後の光学素子Ｏを側面型６３から押し上げた後に、吸着治具７０によって光学素子Ｏを型外に取り出すことが行われる。
【0006】
しかしながら、図２５に示すように、プレス成形後の光学素子Ｏを下型６２によって押し出すためには、図２１に示すように、側面型６３と下型６２との間に、光学素子Ｏの押出し量に相当する余剰高さＨを設けた状態でプレス成形を行う必要がある。そのため、従来の成形方法では、プレス成形の際に、余剰高さＨを保持し、かつ側面型６３内における下面成形面６２ａの高さを保持した状態で、側面型６３および下型６２を上型６１に対して一体的に移動（上昇）させるような動きをすることができず、図２１のように、上型６１を側面型６３および下型６２に対して移動（下降）させることしかできない。従って、従来の成形方法では、上型６１のみを独立して駆動させる機構を成形装置に別途設ける必要があり、成形装置の構成が複雑化するという問題があった。
【0007】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成からなる成形装置を用いて、成形後の光学素子を金型から容易に取り出すことができる光学素子の成形方法および光学素子成形用金型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、光学素子の成形方法は、上面成形面を有する上型と、下面成形面を有する下型と、側面成形面となる貫通孔が形成された側面型と、を備える型セットによって光学素子を成形する光学素子の成形方法において、前記側面型の貫通孔内に前記下面成形面が位置するように、前記下型を前記側面型の貫通孔に挿入した後、前記下面成形面に成形素材を配置する配置工程と、前記側面型の貫通孔内に配置された前記成形素材を加熱する加熱工程と、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置を所定位置に保持した状態で、前記側面型および前記下型を前記上型に対して一体的に移動させ、前記上型および前記下型によって前記成形素材をプレス成形するプレス成形工程と、前記側面型の貫通孔内において、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ成形後の前記光学素子の一部が前記側面型の上面から突出する位置に前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げる押し上げ工程と、を含み、前記下型および前記側面型の互いに対向する面には、互いに嵌合可能な段差形状が形成されており、前記押し上げ工程は、前記下型の段差形状に対する前記側面型の段差形状の向きを、段差形状同士が嵌合する向きに切り替えることにより、前記側面型の貫通孔内において前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げることを特徴とする。
【0010】
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、前記下型および前記側面型の互いに対向する面のうち、一方には凸部が、他方には前記凸部に対応する形状の凹部が形成されており、前記プレス成形工程は、前記下型または前記側面型における前記凸部に対して、前記下型または前記側面型における前記凹部が形成されていない面が当て付いている状態で実施し、前記押し上げ工程は、前記下型または前記側面型を回転させて、前記下型または前記側面型における前記凸部に対して、前記下型または前記側面型における前記凹部を当て付けることにより、前記側面型の貫通孔内において前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げることを特徴とする。
【0011】
また、本発明に係る光学素子の成形方法は、上面成形面を有する上型と、下面成形面を有する下型と、側面成形面となる貫通孔が形成された側面型と、を備える型セットによって光学素子を成形する光学素子の成形方法において、前記側面型の貫通孔内に前記下面成形面が位置するように、前記下型を前記側面型の貫通孔に挿入した後、前記下面成形面に成形素材を配置する配置工程と、前記側面型の貫通孔内に配置された前記成形素材を加熱する加熱工程と、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置を所定位置に保持した状態で、前記側面型および前記下型を前記上型に対して一体的に移動させ、前記上型および前記下型によって前記成形素材をプレス成形するプレス成形工程と、前記側面型の貫通孔内において、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ成形後の前記光学素子の一部が前記側面型の上面から突出する位置に前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げる押し上げ工程と、を含み、前記型セットは、前記側面型と前記下型との間に、着脱可能なスペーサを備え、前記プレス成形工程は、前記側面型と前記下型との間に前記スペーサを装着することにより、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置を前記所定位置に保持した状態で、前記側面型および前記下型を前記上型に対して一体的に移動させ、前記上型および前記下型によって前記成形素材をプレス成形し、前記押し上げ工程は、前記側面型と前記下型との間に装着された前記スペーサを除去することにより、前記側面型の貫通孔内において、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ成形後の前記光学素子の一部が前記側面型の上面から突出する位置に前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げることを特徴とする。
【0012】
また、本発明に係る光学素子の成形方法は、上面成形面を有する上型と、下面成形面を有する下型と、側面成形面となる貫通孔が形成された側面型と、を備える型セットによって光学素子を成形する光学素子の成形方法において、前記側面型の貫通孔内に前記下面成形面が位置するように、前記下型を前記側面型の貫通孔に挿入した後、前記下面成形面に成形素材を配置する配置工程と、前記側面型の貫通孔内に配置された前記成形素材を加熱する加熱工程と、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置を所定位置に保持した状態で、前記側面型および前記下型を前記上型に対して一体的に移動させ、前記上型および前記下型によって前記成形素材をプレス成形するプレス成形工程と、前記側面型の貫通孔内において、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ成形後の前記光学素子の一部が前記側面型の上面から突出する位置に前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げる押し上げ工程と、を含み、前記型セットは、前記側面型と前記下型との間に弾性部材を備え、前記プレス成形工程は、前記下型によって、前記弾性部材を介して前記側面型を押し上げることにより、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置を前記所定位置に保持した状態で、前記側面型および前記下型を前記上型に対して一体的に移動させ、前記上型および前記下型によって前記成形素材をプレス成形し、前記押し上げ工程は、前記弾性部材を縮ませることにより、前記側面型の貫通孔内において、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ成形後の前記光学素子の一部が前記側面型の上面から突出する位置に前記下面成形面を移動させ、前記光学素子を押し上げることを特徴とする。
【0013】
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、前記加熱工程の前に、前記側面型の貫通孔外に前記上面成形面が位置している状態で、前記側面型の貫通孔内の空気を不活性ガスで置換するガス置換工程をさらに含むことを特徴とする。
【0014】
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、前記ガス置換工程において、前記側面型の上面と前記上面成形面との距離は、前記成形素材の厚みよりも小さいことを特徴とする。
【0015】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、光学素子成形用金型は、光学素子を成形するための光学素子成形用金型において、上面成形面を有する上型と、側面成形面となる貫通孔が形成された側面型と、前記側面型の貫通孔内に配置される下面成形面を有する下型と、を備え、前記下型は、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が所定位置に保持された状態で、前記側面型と一体的に前記上型に対して移動する状態と、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ前記側面型の上面近傍の位置となるように、前記上型に対して移動する状態と、をとり得ると共に、前記下型および前記側面型の互いに対向する面のうち、一方には凸部が、他方には前記凸部に対応する形状の凹部が形成されており、前記下型は、前記下型または前記側面型における前記凸部に対して、前記下型または前記側面型における前記凹部が形成されていない面が当て付いている場合、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が前記所定位置に保持された状態をとり、前記下型または前記側面型における前記凸部に対して、前記下型または前記側面型における前記凹部が当て付いている場合、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ前記側面型の上面近傍の位置となるように、前記上型に対して移動する状態をとることを特徴とする。
【0017】
また、本発明に係る光学素子成形用金型は、光学素子を成形するための光学素子成形用金型において、上面成形面を有する上型と、側面成形面となる貫通孔が形成された側面型と、前記側面型の貫通孔内に配置される下面成形面を有する下型と、を備え、前記下型は、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が所定位置に保持された状態で、前記側面型と一体的に前記上型に対して移動する状態と、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ前記側面型の上面近傍の位置となるように、前記上型に対して移動する状態と、をとり得ると共に、前記側面型と前記下型との間に、着脱可能なスペーサを備え、前記下型は、前記側面型と前記下型との間に前記スペーサが装着されている場合、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が前記所定位置に保持された状態をとり、前記側面型と前記下型との間に前記スペーサが装着されていない場合、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ前記側面型の上面近傍の位置となる状態をとることを特徴とする。
【0018】
また、本発明に係る光学素子成形用金型は、光学素子を成形するための光学素子成形用金型において、上面成形面を有する上型と、側面成形面となる貫通孔が形成された側面型と、前記側面型の貫通孔内に配置される下面成形面を有する下型と、を備え、前記下型は、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が所定位置に保持された状態で、前記側面型と一体的に前記上型に対して移動する状態と、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ前記側面型の上面近傍の位置となるように、前記上型に対して移動する状態と、をとり得ると共に、前記側面型と前記下型との間に弾性部材を備え、前記下型は、前記弾性部材を介して前記側面型が押し上げられている場合、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が前記所定位置に保持された状態をとり、前記弾性部材が縮んでいる場合、前記側面型の貫通孔内における前記下面成形面の位置が、前記所定位置よりも高い位置であって、かつ前記側面型の上面近傍の位置となる状態をとることを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、成形素材を成形する際に、上型を動かすことなく、側面型および下型を一体的に移動させてプレス成形を行うことができるため、上型を独立して駆動させる必要がなく、成形装置を簡易な構成とすることができる。また、光学素子の成形方法によれば、成形後の光学素子を型セットから取り出す際に、側面型の貫通孔から光学素子を押し出すことができるため、微小な直径の光学素子を成形する場合においても、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】
【0020】
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明に係る光学素子の成形方法および光学素子成形用金型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。
【0022】
［成形装置の構成］成形装置１は、加熱軟化させた成形素材（例えばガラス素材）Ｍをプレス成形することにより光学素子（例えばガラスレンズ）を成形するものである。成形装置１は、図１に示すように、型セット（光学素子成形用金型）１０と、ガス置換室２０と、成形室３０と、を主に備えている。
【0023】
ガス置換室２０では、図示しない搬送アーム等によって搬送された型セット１０の内部の空気を、窒素等の不活性ガスで置換する。ガス置換後の型セット１０は、図示しない搬送アームによって成形室３０に搬送される。
【0024】
成形室３０は、搬送された型セット１０を挟んで加熱・プレス成形・冷却するための上プレート３１および下プレート３２を示している。また、下プレート３２は、押圧ピン３３を備えている。押圧ピン３３は、プレス成形時に下型１２を上型１１の方向に押圧する、図示しない押圧機構と接続されている。
【0025】
［型セットの構成（実施の形態１）］本発明の実施の形態１に係る型セット１０の構成について、図１〜図４を参照しながら説明する。型セット１０は、図１に示すように、上型１１と、下型１２と、側面型１３と、スリーブ１４と、を備えている。
【0026】
上型１１は、光学素子の上側の光学機能面を成形するための上面成形面１１ａを有している。上型１１は、円柱状の凸部１１１を備えており、この凸部１１１の先端面が上面成形面１１ａを構成している。上型１１は、スリーブ１４の上端部に載置されている。下型１２は、光学素子の下側の光学機能面を成形するための下面成形面１２ａを有している。この下面成形面１２ａは、側面型１３の貫通孔１３３内に配置される。側面型１３は、光学素子の側面を形成するための側面成形面１３ａを有している。上型１１および下型１２は、側面型１３を挟んで、互いの成形面が対向するように配置されている。
【0027】
下型１２は、具体的には図２に示すように、円柱状の本体部１２１と、本体部１２１の上面１２１ａから突出する凸部１２２と、凸部１２２の上面１２２ａから突出する円柱状の凸部１２３と、を備えている。凸部１２３の先端面は、下型１２の下面成形面１２ａを構成している。
【0028】
下型１２は、後記するように、側面型１３の貫通孔１３３内における下面成形面１２ａの位置が所定位置に保持された状態で、側面型１３と一体的に上型１１に対して移動する状態と、側面型１３の貫通孔１３３内における下面成形面１２ａの位置が、前記した所定位置よりも高い位置であって、かつ側面型１３の上面１３１ａ近傍の位置となるように、上型１１に対して移動する状態と、を取り得るように構成されている。
【0029】
側面型１３は、具体的には、円柱状の本体部１３１と、本体部１３１の下面１３１ｂに形成された所定深さの凹部１３２と、を備えている。凹部１３２は、下型１２の凸部１２２に対応する形状に形成されている。また、凹部１３２の底面１３２ａには、本体部１３１を貫通する貫通孔１３３が形成されている。この貫通孔１３３の内周面は、側面型１３の側面成形面１３ａを構成している。また、貫通孔１３３は、前記した上型１１の凸部１１１および下型１２の凸部１２３が挿入可能に構成されている。
【0030】
図２に示すように、下型１２および側面型１３の互いに対向する面、すなわち下型１２の本体部１２１の上面１２１ａおよび側面型１３の本体部１３１の下面１３１ｂには、互いに嵌合可能な段差形状が形成されている。具体的には、下型１２の上面１２１ａには凸部１２２が形成されており、側面型１３の下面１３１ｂには凸部１２２に対応する形状の凹部１３２が形成されている。
【0031】
これにより、図３に示すように、下型１２の凸部１２２に対して側面型１３の凹部１３２が形成されていない面が当て付いている場合、すなわち下型１２の凸部１２２の上面１２２ａに対して側面型１３の本体部１３１の下面１３１ｂが当て付いている場合は、側面型１３の貫通孔１３３内における下面成形面１２ａの位置が、所定位置Ａに保持された状態をとる。後記する型セット１０を用いた光学素子の成形方法では、下型１２および側面型１３を同図に示すように配置した状態で、配置工程、ガス置換工程、加熱工程、プレス成形工程および冷却工程を実施する。
【0032】
一方、図４に示すように、下型１２の凸部１２２に対して側面型１３の凹部１３２が当て付いている場合、すなわち下型１２の凸部１２２の上面１２２ａに対して、側面型１３の凹部１３２の底面１３２ａが当て付いている場合は、側面型１３の貫通孔１３３内における下面成形面１２ａの位置が、所定位置Ａよりも高い位置であって、かつ側面型１３の上面１３１ａ近傍の位置Ｂとなる状態をとる。後記する型セット１０を用いた光学素子の成形方法では、下型１２および側面型１３を同図に示すように配置した状態で、押し上げ工程および取り出し工程を実施する。
【0033】
なお、「下型１２の凸部１２２に対して側面型１３の凹部１３２が当て付いている状態」には、図４で示した状態以外も含まれる。すなわち、同図では、下型１２の凸部１２２の高さと側面型１３の凹部１３２の深さとが同じであるため、下型１２の凸部１２２の上面１２２ａに対して側面型１３の凹部１３２の底面１３２ａが当て付き、かつ下型１２の本体部１２１の上面１２１ａに対して側面型１３の本体部１３１の下面１３１ｂが当て付いた状態となっている。
【0034】
一方、例えば下型１２の凸部１２２の高さが側面型１３の凹部１３２の深さよりも大きい場合、下型１２の凸部１２２の上面１２２ａに対してのみ側面型１３の凹部１３２の底面１３２ａが当て付き、下型１２の本体部１２１の上面１２１ａに対しては側面型１３の本体部１３１の下面１３１ｂが当て付かない状態となる。
【0035】
また、例えば下型１２の凸部１２２の高さが側面型１３の凹部１３２の深さよりも小さい場合、下型１２の本体部１２１の上面１２１ａに対してのみ側面型１３の本体部１３１の下面１３１ｂが当て付き、下型１２の凸部１２２の上面１２２ａに対しては側面型１３の凹部１３２の底面１３２ａが当て付かない状態となる。このように、「下型１２の凸部１２２に対して側面型１３の凹部１３２が当て付いている状態」には、上面１２２ａおよび底面１３２ａと、上面１２１ａおよび下面１３１ｂのいずれか一方のみが当て付いている状態も含まれる。
【0036】
スリーブ１４は、図１に示すように、円筒状に形成されており、後記する光学素子の成形方法におけるガス置換工程において型セット１０内に不活性ガスを導入するための貫通孔１４ａが形成されている。
【0037】
［光学素子の成形方法（実施の形態１）］以下、型セット１０を用いた光学素子の成形方法について、図１、図５〜図７を参照しながら説明する。本実施の形態に係る光学素子の成形方法は、配置工程と、ガス置換工程と、加熱工程と、プレス成形工程と、冷却工程と、押し上げ工程と、取り出し工程と、をこの順番で行う。
【0038】
（配置工程）配置工程では、図５に示すように、スリーブ１４内において、前記した図３と同様に、下型１２の凸部１２２の上面１２２ａに対して、側面型１３の本体部１３１の下面１３１ｂが当て付くように下型１２および側面型１３を配置する。また、側面型１３の貫通孔１３３内に下面成形面１２ａが位置するように、下型１２を側面型１３の貫通孔１３３に挿入する。
【0039】
続いて、下型１２の下面成形面１２ａに、体積を調整した成形素材Ｍを配置する。成形素材Ｍは、球形状に限らず、円板形状や、予め近似の球面形状に加工したレンズ形状でも構わない。続いて、スリーブ１４の上端面に上型１１を載置する。なお、上型１１をスリーブ１４の上端面に載置した際に、上型１１の上面成形面１１ａと側面型１３の本体部１３１の上面１３１ａとの間に、所定の距離Ｄ２が形成されるように型セット１０の各部材の高さを調整する。
【0040】
（ガス置換工程）ガス置換工程では、スリーブ１４内に上型１１、下型１２、側面型１３および成形素材Ｍが配置された型セット１０を、図１に示した成形装置１のガス置換室２０に搬送する。そして、図５に示すように、側面型１３の貫通孔１３３外に上型１１の上面成形面１１ａが位置している状態で、ガス置換室２０全体の空気を不活性ガス（例えば窒素ガス）で置換する。これにより、スリーブ１４の貫通孔１４ａから型セット１０内に窒素ガスを導入し、成形素材Ｍが配置された側面型１３の貫通孔１３３内の空気を窒素ガスで置換する。
【0041】
なお、ガス置換工程では、窒素置換を確実にするために、窒素置換前に図示しない真空ポンプによってガス置換室２０の大気を減圧し、その後、窒素ガスを充填して窒素置換してもよい。
【0042】
また、ガス置換工程では、ガス置換室２０の減圧時、あるいは窒素ガス充填時に、成形素材Ｍの形状や質量によっては、成形素材Ｍが側面型１３の貫通孔１３３から外に飛び出てしまう可能性がある。従って、このような成形素材Ｍの飛び出しを防ぐために、上型１１の上面成形面１１ａと側面型１３の本体部１３１の上面１３１ａとの間の距離Ｄ２を、成形素材Ｍの厚みよりも小さくすることが好ましい。
【0043】
（加熱工程）加熱工程では、窒素置換後の型セット１０を、図１に示した成形装置１の成形室３０に搬送する。そして、成形室３０に搬送された型セット１０を上プレート３１および下プレート３２で挟み、当該型セット１０と、側面型１３の貫通孔１３３内に配置された成形素材Ｍと、を成形素材Ｍの屈伏点以上の温度に加熱する。
【0044】
（プレス成形工程）プレス成形工程では、図示しない押圧機構によって押圧ピン３３（図１参照）を上昇させ、側面型１３および下型１２を上昇させる。プレス成形工程は、具体的には図６に示すように、下型１２の凸部１２２の上面１２２ａに対して、側面型１３の本体部１３１の下面１３１ｂが当て付いている状態で実施する。これにより、側面型１３の貫通孔１３３内における下面成形面１２ａの位置を所定位置に保持した状態で、側面型１３および下型１２を上型１１に対して一体的に移動させ、上型１１および下型１２によって成形素材Ｍをプレス成形する。
【0045】
すなわち、プレス成形工程では、側面型１３の貫通孔１３３内における下面成形面１２ａの高さを保持したまま、スリーブ１４内において、側面型１３および下型１２を一体的に上昇させる。このように側面型１３および下型１２が一体的に上昇すると、相対的に、上型１１の上面成形面１１ａが側面型１３の貫通孔１３３に挿入される。そして、成形素材Ｍは、貫通孔１３３内で上面成形面１１ａおよび下面成形面１２ａによってプレスされ、レンズ形状に成形される。
【0046】
（冷却工程）冷却工程では、型セット１０を１００℃程度まで冷却した後、成形装置１の外に搬送する。そして、成形装置１の外で室温近傍までさらに型セット１０を冷却する。
【0047】
（押し上げ工程）押し上げ工程では、図７に示すように、まず型セット１０から上型１１を除去する。続いて、側面型１３の貫通孔１３３内において、プレス成形工程における位置よりも相対的に高い位置であって、かつ成形後の光学素子Ｏの少なくとも一部が側面型１３の本体部１３１の上面１３１ａから突出する位置に、下型１２の下面成形面１２ａを移動させる。
【0048】
押し上げ工程では、具体的にはプレス成形工程における下型１２の段差形状に対する側面型１３の段差形状の向きを、段差形状同士が嵌合する向きに切り替えることにより、側面型１３の貫通孔１３３内において下面成形面１２ａを移動させる。なお、前記した「段差形状の向き」とは、例えば下型１２の場合は、本体部１２１の上面１２１ａと凸部１２２との間の境界線の向きのことを示しており、側面型１３の場合は、本体部１３１の下面１３１ｂと凹部１３２との間の境界線の向きのことを示している。
【0049】
押し上げ工程では、より具体的には、側面型１３を、例えば前記したプレス成形工程時における状態（図６参照）から貫通孔１３３の軸回りに９０°回転させることにより、下型１２の段差形状に対する側面型１３の段差形状の向きを揃える。そして、下型１２の凸部１２２の上面１２２ａに対して側面型１３の凹部１３２を当て付けて、凸部１２２と凹部１３２とを嵌合させる。これにより、下型１２に対して側面型１３を下降させ、側面型１３の貫通孔１３３内において、下面成形面１２ａを相対的に上昇させる。そして、光学素子Ｏを貫通孔１３３の外に押し上げる。
【0050】
なお、図７では、下型１２を固定した状態で、側面型１３を貫通孔１３３の軸回りに９０°回転させることにより、側面型１３を下降させて凸部１２２および凹部１３２を嵌合させているが、それとは反対に、側面型１３を固定した状態で、下型１２を貫通孔１３３の軸回りに９０°回転させることにより、下型１２を上昇させて凸部１２２および凹部１３２を嵌合させてもよい。
【0052】
以上のような、型セット１０を用いた光学素子Ｏの成形方法によれば、成形素材Ｍを成形する際に、上型１１を動かすことなく、側面型１３および下型１２を一体的に移動させてプレス成形を行うことができるため、上型１１を独立して駆動させる必要がなく、成形装置１を簡易な構成とすることができる。また、光学素子Ｏの成形方法によれば、成形後の光学素子Ｏを型セット１０から取り出す際に、側面型１３の貫通孔１３３から光学素子Ｏを押し出すことができるため、微小な直径の光学素子Ｏを成形する場合においても、光学素子Ｏを容易に取り出すことができる。
【0053】
また、光学素子Ｏの成形方法では、下型１２の段差形状に対する側面型１３の段差形状の向きを、段差形状同士が嵌合する向きに切り替える簡単な動作により、成形素材Ｍをプレス成形する際と、成形後の光学素子Ｏを型セット１０から取り出す際とで、側面型１３の貫通孔１３３内における下型１２の下面成形面１２ａの高さを容易に切り替えることができる。これにより、側面型１３の貫通孔１３３内に吸着治具７０を挿入することができないような微小な直径の光学素子Ｏを成形する場合においても、光学素子Ｏを側面型１３の貫通孔１３３から押し出した後に、吸着治具７０によって光学素子Ｏを型セット１０から容易に取り出すことができる。
【0054】
また、光学素子Ｏの成形方法では、窒素置換時は上型１１の上面成形面１１ａが側面型１３の本体部１３１の上面１３１ａよりも上側に位置しているため（図５参照）、側面型１３の貫通孔１３３が解放された状態で窒素置換することができるため、窒素置換時においても、上型１１を独立して駆動させる必要がなく、成形装置１を簡易な構成とすることができる。
【0055】
［型セットの構成（実施の形態１の変形例）］本発明の実施の形態１の変形例に係る型セットの構成について、図８〜図１０を参照しながら説明する。なお、本変形例に係る型セットにおいて、下型１２Ａおよび側面型１３Ａ以外の構成は前記した型セット１０（図５参照）と同様である。従って、以下では下型１２Ａおよび側面型１３Ａ以外の構成については図示および説明を省略する。また、本変形例に係る型セットを用いて光学素子Ｏを成形する場合、型セット１０と同様に前記した成形装置１（図１参照）を用いる。
【0056】
下型１２Ａは、図８に示すように、円柱状の本体部１２１Ａと、本体部１２１Ａの上面１２１ａに形成された所定深さの凹部１２４と、凹部１２４の底面１２４ａから突出する円柱状の凸部１２３と、を備えている。この凸部１２３の先端面は、下型１２Ａの下面成形面１２ａを構成している。
【0057】
側面型１３Ａは、円柱状の本体部１３１Ａと、本体部１３１Ａの下面１３１ｂから突出する凸部１３４と、を備えている。凸部１３４は、下型１２Ａの凹部１２４に対応する形状に形成されている。また、凸部１３４の下面１３４ａには、当該凸部１３４および本体部１３１Ａを貫通する貫通孔１３３が形成されている。この貫通孔１３３の内周面は、側面型１３Ａの側面成形面１３ａを構成している。
【0058】
このように、下型１２Ａおよび側面型１３Ａは、前記した型セット１０の下型１２および側面型１３と比較して、段差形状が反対になっている。具体的には、下型１２Ａの上面１２１ａには凹部１２４が形成されており、側面型１３Ａの下面１３１ｂには凹部１２４に対応する形状の凸部１３４が形成されている。
【0059】
これにより、図９に示すように、下型１２Ａの本体部１２１Ａの上面１２１ａに対して、側面型１３Ａの凸部１３４の下面１３４ａが当て付いている場合は、側面型１３Ａの貫通孔１３３内における下面成形面１２ａの位置が、所定位置Ａに保持された状態をとる。本変形例に係る型セットを用いた光学素子Ｏの成形方法では、下型１２Ａおよび側面型１３Ａを同図に示すように配置した状態で、配置工程、ガス置換工程、加熱工程、プレス成形工程および冷却工程を実施する。
【0060】
一方、図１０に示すように、下型１２Ａの凹部１２４の底面１２４ａに対して、側面型１３Ａの凸部１３４の下面１３４ａが当て付いている場合は、側面型１３Ａの貫通孔１３３内における下面成形面１２ａの位置が、所定位置Ａよりも高い位置であって、かつ側面型１３Ａの上面１３１ａ近傍の位置Ｂとなる状態をとる。本変形例に係る型セットを用いた光学素子Ｏの成形方法では、下型１２Ａおよび側面型１３Ａを同図に示すように配置した状態で、押し上げ工程および取り出し工程を実施する。
【0061】
以上のような構成を備える変形例に係る型セットを光学素子Ｏの成形の際に用いることにより、前記した型セット１０と同様に、側面型１３Ａおよび下型１２Ａを一体的に移動させてプレス成形を行うことができるため、成形装置１を簡易な構成とすることができる。また、前記した型セット１０と同様に、側面型１３Ａの貫通孔１３３から成形後の光学素子Ｏを押し出すことができるため、微小な直径の光学素子Ｏを成形する場合においても、光学素子Ｏを容易に取り出すことができる。
【0062】
［型セットの構成（実施の形態２）］本発明の実施の形態２に係る型セット１０Ａの構成について、図１１〜図１４を参照しながら説明する。なお、図１２は、型セット１０Ａを、図１１に示したＸ−Ｘ方向で切断した場合の断面形状を示している。型セット１０Ａは、図１１および図１２に示すように、上型１１と、下型１２Ｂと、側面型１３Ｂと、スリーブ１４Ａと、スペーサ１５と、を備えている。
【0063】
下型１２Ｂは、図１１に示すように、円柱状の本体部１２１Ｂと、本体部１２１Ｂの上面１２１ａから突出する円柱状の凸部１２３と、を備えている。凸部１２３の先端面は、下型１２Ｂの下面成形面１２ａを構成している。
【0064】
側面型１３Ｂは、図１２に示すように、円筒状に形成されており、中心に貫通孔１３３が形成されている。この貫通孔１３３の内周面は、側面型１３Ｂの側面成形面１３ａを構成している。また、貫通孔１３３は、上型１１の凸部１１１および下型１２Ｂの凸部１２３が挿入可能に構成されている。
【0065】
スリーブ１４Ａは、円筒状に形成されており、後記する光学素子Ｏの成形方法におけるガス置換工程において型セット１０Ａ内に不活性ガスを導入するための貫通孔１４ａと、スペーサ１５をスリーブ１４Ａ内に挿入するための貫通孔１４ｂと、が形成されている。
【0066】
スペーサ１５は、全体としてＵ字状に形成されており、下型１２Ｂの凸部１２３に嵌合可能な幅の切欠き１５１が形成されている。このスペーサ１５は、スリーブ１４Ａの貫通孔１４ｂを介してスリーブ１４Ａ内に挿入され、側面型１３Ｂと下型１２Ｂとの間に着脱可能に配置される。
【0067】
ここで、側面型１３Ｂと下型１２Ｂとの間にスペーサ１５が装着されている場合、図１２および図１３に示すように、側面型１３Ｂの貫通孔１３３内における下型１２Ｂの下面成形面１２ａの位置が所定位置に保持された状態をとる。後記する型セット１０Ａを用いた光学素子Ｏの成形方法では、同図に示すようにスペーサ１５を装着した状態で、配置工程、ガス置換工程、加熱工程、プレス成形工程および冷却工程を実施する。
【0068】
一方、側面型１３Ｂと下型１２Ｂとの間にスペーサ１５が装着されていない場合、図１４に示すように、側面型１３Ｂの貫通孔１３３内における下型１２Ｂの下面成形面１２ａの位置が、前記した所定位置よりも高い位置であって、かつ側面型１３Ｂの上面１３１ａ近傍の位置となる状態をとる。後記する型セット１０Ａを用いた光学素子Ｏの成形方法では、同図に示すようにスペーサ１５を装着しない状態で、押し上げ工程および取り出し工程を実施する。
【0069】
［光学素子の成形方法（実施の形態２）］以下、型セット１０Ａを用いた光学素子Ｏの成形方法について、図１２〜図１４を参照しながら説明する。本実施の形態に係る光学素子Ｏの成形方法は、配置工程と、ガス置換工程と、加熱工程と、プレス成形工程と、冷却工程と、押し上げ工程と、取り出し工程と、をこの順番で行う。なお、上記工程のうち、ガス置換工程、加熱工程、冷却工程および取り出し工程は、実施の形態１に係る光学素子Ｏの成形方法と同様であるため、説明を省略する。また、本実施の形態に係る光学素子Ｏの成形方法は、実施の形態１と同様に、成形装置１（図１参照）を用いて行う。
【0070】
（配置工程）配置工程では、図１２に示すように、側面型１３Ｂと下型１２Ｂとの間にスペーサ１５を装着する。そして、側面型１３Ｂの貫通孔１３３内に下面成形面１２ａが位置するように、下型１２Ｂを側面型１３Ｂの貫通孔１３３に挿入する。
【0071】
続いて、下型１２Ｂの下面成形面１２ａに、体積を調整した成形素材Ｍを配置する。成形素材Ｍは、球形状に限らず、円板形状や、予め近似の球面形状に加工したレンズ形状でも構わない。続いて、スリーブ１４Ａの上端面に上型１１を載置する。なお、上型１１をスリーブ１４Ａの上端面に載置した際に、上型１１の上面成形面１１ａと側面型１３Ｂの上面１３１ａとの間に、所定の距離Ｄ２が形成されるように型セット１０Ａの各部材の高さを調整する。
【0072】
（プレス成形工程）プレス成形工程では、図示しない押圧機構によって押圧ピン３３（図１参照）を上昇させ、側面型１３Ｂ、スペーサ１５および下型１２Ｂを上昇させる。プレス成形工程は、具体的には図１３に示すように、側面型１３Ｂと下型１２Ｂとの間にスペーサ１５を装着した状態で実施する。これにより、側面型１３Ｂの貫通孔１３３内における下面成形面１２ａの位置を所定位置に保持した状態で、側面型１３Ｂ、スペーサ１５および下型１２Ｂを上型１１に対して一体的に移動させ、上型１１および下型１２Ｂによって成形素材Ｍをプレス成形する。
【0073】
すなわち、プレス成形工程では、側面型１３Ｂの貫通孔１３３内における下面成形面１２ａの高さを保持したまま、スリーブ１４Ａ内において、側面型１３Ｂ、スペーサ１５および下型１２Ｂを一体的に上昇させる。このように側面型１３Ｂ、スペーサ１５および下型１２Ｂが一体的に上昇すると、相対的に、上型１１の上面成形面１１ａが側面型１３Ｂの貫通孔１３３に挿入される。そして、成形素材Ｍは、貫通孔１３３内で上面成形面１１ａおよび下面成形面１２ａによってプレスされ、レンズ形状に成形される。
【0074】
（押し上げ工程）押し上げ工程では、図１４に示すように、まず型セット１０Ａから上型１１を除去する。続いて、側面型１３Ｂと下型１２Ｂとの間に装着されたスペーサ１５を除去することにより、側面型１３Ｂの貫通孔１３３内において、プレス成形工程における位置よりも相対的に高い位置であって、かつ成形後の光学素子Ｏの少なくとも一部が側面型１３Ｂの上面１３１ａから突出する位置に、下型１２Ｂの下面成形面１２ａを移動させる。
【0075】
すなわち、押し上げ工程では、プレス成形工程の際に装着されていたスペーサ１５を除去することにより、下型１２Ｂに対して、スペーサ１５の高さ分だけ側面型１３Ｂを下降させ、側面型１３Ｂの貫通孔１３３内において、下面成形面１２ａを相対的に上昇させる。そして、光学素子Ｏを貫通孔１３３の外に押し上げる。なお、スペーサ１５を除去する際は、側面型１３Ｂを押さえながら除去することが好ましい。
【0076】
以上のような、型セット１０Ａを用いた光学素子Ｏの成形方法によれば、実施の形態１と同様に、側面型１３Ｂおよび下型１２Ｂを一体的に移動させてプレス成形を行うことができるため、成形装置１を簡易な構成とすることができる。また、実施の形態１と同様に、側面型１３Ｂの貫通孔１３３から成形後の光学素子Ｏを押し出すことができるため、微小な直径の光学素子Ｏを成形する場合においても、光学素子Ｏを容易に取り出すことができる。
【0077】
また、光学素子Ｏの成形方法では、側面型１３Ｂと下型１２Ｂとの間に配置されたスペーサ１５を着脱する簡単な動作により、成形素材Ｍをプレス成形する際と、成形後の光学素子Ｏを型セット１０Ａから取り出す際とで、側面型１３Ｂの貫通孔１３３内における下型１２Ｂの下面成形面１２ａの高さを容易に切り替えることができる。これにより、微小な直径の光学素子Ｏを成形する場合においても、光学素子Ｏを側面型１３Ｂの貫通孔１３３から押し出した後に、吸着治具７０によって光学素子Ｏを容易に取り出すことができる。
【0078】
［型セットの構成（実施の形態２の変形例）］本発明の実施の形態２の変形例に係る型セットの構成について、図１５を参照しながら説明する。なお、本変形例に係る型セットにおいて、スペーサ１５Ａ以外の構成は前記した型セット１０Ａ（図１２参照）と同様である。従って、以下ではスペーサ１５Ａ以外の構成については図示および説明を省略する。また、本変形例に係る型セットを用いて光学素子Ｏを成形する場合、型セット１０Ａと同様に前記した成形装置１（図１参照）を用いる。
【0079】
スペーサ１５Ａは、図１５に示すように、半円弧状の２つのスペーサ片１５２，１５３から構成されており、当該スペーサ片１５２，１５３を組み合わせることにより、貫通孔１５４が形成される。このスペーサ１５Ａは、前記したスペーサ１５と同様に、側面型１３Ｂと下型１２Ｂとの間に着脱可能に配置される。
【0080】
本変形例に係る型セットを用いて光学素子Ｏを成形する場合、プレス成形工程までは実施の形態２と同様に実施する。そして続く押し上げ工程において、スペーサ１５Ａがスリーブ１４Ａの上方にせり出すまで下型１２Ｂを上昇させてスペーサ１５Ａを除去することにより、下型１２Ｂに対して、スペーサ１５Ａの高さ分だけ側面型１３Ｂを下降させる。これにより、側面型１３Ｂの貫通孔１３３内において、下面成形面１２ａを相対的に上昇させ、光学素子Ｏを貫通孔１３３の外に押し上げる。
【0081】
以上のような構成を備える変形例に係る型セットを光学素子Ｏの成形の際に用いることにより、前記した型セット１０Ａと同様に、側面型１３Ｂおよび下型１２Ｂを一体的に移動させてプレス成形を行うことができるため、成形装置１を簡易な構成とすることができる。また、前記した型セット１０Ａと同様に、側面型１３Ｂの貫通孔１３３から成形後の光学素子Ｏを押し出すことができるため、微小な直径の光学素子Ｏを成形する場合においても、光学素子Ｏを容易に取り出すことができる。
【0082】
［型セットの構成（実施の形態３）］本発明の実施の形態３に係る型セット１０Ｂの構成について、図１６〜図１９を参照しながら説明する。型セット１０Ｂは、図１６および図１７に示すように、上型１１と、下型１２Ｃと、側面型１３Ｂと、スリーブ１４と、弾性部材１６と、を備えている。なお、型セット１０Ｂにおいて、下型１２Ｃおよび弾性部材１６以外の構成は前記した型セット１０，１０Ａ（図５および図１２参照）と同様である。従って、以下では下型１２Ｃおよび弾性部材１６以外の構成については説明を省略する。
【0083】
下型１２Ｃは、図１６に示すように、円柱状の本体部１２１Ｃと、本体部１２１Ｃの上面１２１ａから突出する円柱状の凸部１２２Ｃと、凸部１２２Ｃの上面１２２ａから突出る円柱状の凸部１２３と、を備えている。凸部１２３の先端面は、下型１２Ｃの下面成形面１２ａを構成している。
【0084】
弾性部材１６は、コイル状のばねである。弾性部材１６は、図１７に示すように、側面型１３Ｂと下型１２Ｃとの間に配置される。
【0085】
ここで、弾性部材１６を介して側面型１３Ｂが押し上げられている場合、図１７および図１８に示すように、側面型１３Ｂの貫通孔１３３内における下型１２Ｃの下面成形面１２ａの位置が前記所定位置に保持された状態をとる。後記する型セット１０Ｂを用いた光学素子Ｏの成形方法では、同図に示すように弾性部材１６を介して側面型１３Ｂを押し上げた状態で、配置工程、ガス置換工程、加熱工程、プレス成形工程および冷却工程を実施する。
【0086】
一方、弾性部材１６が縮んでいる場合、図１９に示すように、側面型１３Ｂの貫通孔１３３内における下型１２Ｃの下面成形面１２ａの位置が、前記した所定位置よりも高い位置であって、かつ側面型１３Ｂの上面１３１ａ近傍の位置となる状態をとる。後記する型セット１０Ｂを用いた光学素子Ｏの成形方法では、同図に示すように弾性部材１６が縮んでいる状態で、押し上げ工程および取り出し工程を実施する。
【0087】
［光学素子の成形方法（実施の形態３）］以下、型セット１０Ｂを用いた光学素子Ｏの成形方法について、図１７〜図１９を参照しながら説明する。本実施の形態に係る光学素子Ｏの成形方法は、配置工程と、ガス置換工程と、加熱工程と、プレス成形工程と、冷却工程と、押し上げ工程と、取り出し工程と、をこの順番で行う。なお、上記工程のうち、ガス置換工程、加熱工程、冷却工程および取り出し工程は、実施の形態１に係る光学素子Ｏの成形方法と同様であるため、説明を省略する。また、本実施の形態に係る光学素子Ｏの成形方法は、実施の形態１と同様に、成形装置１（図１参照）を用いて行う。
【0088】
（配置工程）配置工程では、図１７に示すように、側面型１３Ｂと下型１２Ｃとの間に弾性部材１６を配置する。そして、側面型１３Ｂの貫通孔１３３内に下面成形面１２ａが位置するように、下型１２Ｃを側面型１３Ｂの貫通孔１３３に挿入する。すなわち、下型１２Ｃの上に配置された弾性部材１６は、側面型１３Ｂの重さで縮んだ状態となるが、その際に下型１２Ｃの下面成形面１２ａが貫通孔１３３内に位置するように予め設計する。
【0089】
続いて、下型１２Ｃの下面成形面１２ａに、体積を調整した成形素材Ｍを配置する。成形素材Ｍは、球形状に限らず、円板形状や、予め近似の球面形状に加工したレンズ形状でも構わない。続いて、スリーブ１４の上端面に上型１１を載置する。なお、上型１１をスリーブ１４の上端面に載置した際に、上型１１の上面成形面１１ａと側面型１３Ｂの上面１３１ａとの間に、所定の距離Ｄ２が形成されるように型セット１０Ｂの各部材の高さを調整する。
【0090】
（プレス成形工程）プレス成形工程では、図示しない押圧機構によって押圧ピン３３（図１参照）を上昇させ、側面型１３Ｂ、弾性部材１６および下型１２Ｃを上昇させる。プレス成形工程は、具体的には図１８に示すように、側面型１３Ｂと下型１２Ｃとの間に弾性部材１６を配置した状態で実施する。これにより、側面型１３Ｂの貫通孔１３３内における下面成形面１２ａの位置を所定位置に保持した状態で、側面型１３Ｂ、弾性部材１６および下型１２Ｃを上型１１に対して一体的に移動させ、上型１１および下型１２Ｃによって成形素材Ｍをプレス成形する。
【0091】
すなわち、プレス成形工程では、下型１２Ｃによって、弾性部材１６を介して側面型１３Ｂを押し上げることにより、当該弾性部材１６の弾性力によって側面型１３Ｂと下型１２Ｃとの間に所定の隙間を形成させ、側面型１３Ｂの貫通孔１３３内における下面成形面１２ａの高さを保持したまま、スリーブ１４内において、側面型１３Ｂ、弾性部材１６および下型１２Ｃを一体的に上昇させる。このように側面型１３Ｂ、弾性部材１６および下型１２Ｃが一体的に上昇すると、相対的に、上型１１の上面成形面１１ａが側面型１３Ｂの貫通孔１３３に挿入される。そして、成形素材Ｍは、貫通孔１３３内で上面成形面１１ａおよび下面成形面１２ａによってプレスされ、レンズ形状に成形される。
【0092】
（押し上げ工程）押し上げ工程では、図１９に示すように、まず型セット１０Ｂから上型１１を除去する。続いて、側面型１３Ｂを押し下げて弾性部材１６を縮ませることにより、側面型１３Ｂの貫通孔１３３内において、プレス成形工程における位置よりも相対的に高い位置であって、かつ成形後の光学素子Ｏの一部が側面型１３Ｂの上面１３１ａから突出する位置に、下型１２Ｃの下面成形面１２ａを移動させる。
【0093】
すなわち、押し上げ工程では、側面型１３Ｂの下の弾性部材１６を縮ませることにより、下型１２Ｃに対して、弾性部材１６が縮んだ分だけ側面型１３Ｂを下降させ、側面型１３Ｂの貫通孔１３３内において、下面成形面１２ａを相対的に上昇させる。そして、光学素子Ｏを貫通孔１３３の外に押し上げる。
【0094】
以上のような、型セット１０Ｂを用いた光学素子Ｏの成形方法によれば、実施の形態１，２と同様に、側面型１３Ｂおよび下型１２Ｃを一体的に移動させてプレス成形を行うことができるため、成形装置１を簡易な構成とすることができる。また、実施の形態１，２と同様に、側面型１３Ｂの貫通孔１３３から成形後の光学素子Ｏを押し出すことができるため、微小な直径の光学素子Ｏを成形する場合においても、光学素子Ｏを容易に取り出すことができる。
【0095】
また、光学素子Ｏの成形方法では、側面型１３Ｂと下型１２Ｃとの間に配置した弾性部材１６の伸縮させる簡単な動作により、成形素材Ｍをプレス成形する際と、成形後の光学素子Ｏを型セット１０Ｂから取り出す際とで、側面型１３Ｂの貫通孔１３３内における下型１２Ｃの下面成形面１２ａの高さを容易に切り替えることができる。
【0096】
以上、本発明に係る光学素子の成形方法および光学素子成形用金型について、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。
【符号の説明】
【0097】
１ 成形装置１０，１０Ａ，１０Ｂ 型セット（光学素子成形用金型）
１１，６１ 上型
１１ａ，６１ａ 上面成形面
１１１ 凸部
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，６２ 下型
１２ａ，６２ａ 下面成形面
１２１，１２１Ａ，１２１Ｂ，１２１Ｃ 本体部
１２１ａ 上面
１２２，１２２Ｃ 凸部
１２２ａ 上面
１２３ 凸部
１２４ 凹部
１２４ａ 底面
１３，１３Ａ，１３Ｂ，６３ 側面型
１３ａ，６３ａ 側面成形面
１３１，１３１Ａ 本体部
１３１ａ 上面
１３１ｂ 下面
１３２ 凹部
１３２ａ 底面
１３３ 貫通孔
１３４ 凸部
１３４ａ 下面
１４，１４Ａ スリーブ
１４ａ，１４ｂ 貫通孔
１５，１５Ａ スペーサ
１５１ 切欠き
１５２，１５３ スペーサ片
１５４ 貫通孔
１６ 弾性部材
２０ ガス置換室
３０ 成形室
３１ 上プレート
３２ 下プレート
３３ 押圧ピン
７０ 吸着治具
Ｄ１ 直径
Ｄ２ 距離
Ｍ 成形素材
Ｏ 光学素子