JPH10101350A - 光学素子の製造方法及びその方法で製造された光学素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で高精度の光学素子を製造することがで
きる光学素子の製造方法を提供する。 【解決手段】 金型１１の光学機能面に対応する表面の
上方に、ガラス材料１３を載置する第１の工程と、ガラ
ス材料１３を所定の温度まで加熱する第２の工程と、軟
化したガラス材料１３を金型１１の光学機能面に対応す
る表面に金型中央部から順に自重により変形させて、１
面の成形面を得る第３の工程と、を含む。さらに、この
第３の工程において、ガラス材料保持部材１２を用い
て、金型の光学機能面に対応する表面にかかるガラス材
料の重量を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、レンズ，ミラー等
光学機能面を有する光学素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、レンズやミラー等光学機能面
を有する光学素子は、所定のガラス材から研削、研磨の
工程を経て製造されていたが、近年、金型を用いてガラ
スを直接加圧成形する製造方法が提案されている。この
ような金型を用いた製造方法では、鏡面加工された金型
を用い、所定の形状を有するガラス材料を加熱軟化さ
せ、軟化状態のまま金型によって加圧成形して光学素子
を製造している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の金型を用いた製
造方法では、製造される光学素子の光学機能面の形状精
度と、金型の寿命とが大きなポイントとなっている。す
なわち、光学機能面の形状精度、換言すれば鏡面金型の
転写性を向上させようとするためには、加圧成形時に高
温高圧で成形することが必要となる。しかしながら、高
温高圧で加圧成形を行うと、金型の物理的及び化学的な
ダメージが大きく、金型の寿命を著しく短縮してしま
う。このように、金型の寿命が短くなると、光学素子の
高コスト化につながり、望ましくない。また、高温高圧
で加圧成形可能な金型材料は非常に限定されており、製
造しようとする光学素子の硝材や形状に大きな制約を与
えているという問題もあった。

【０００４】本発明は、上記課題に鑑み、安価で高精度
の光学素子を製造することができる光学素子の製造方法
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にかかる光学素子の製造方法は、ガラス材料
を加熱軟化させ、金型を用いて成形して光学機能面を得
る光学素子の製造方法であって、前記金型の光学機能面
に対応する表面の上方に、ガラス材料を載置する第１の
工程と、前記ガラス材料を所定の温度まで加熱する第２
の工程と、軟化した前記ガラス材料を前記金型の光学機
能面に対応する表面に金型中央部から順に自重により変
形させて、１面の成形面を得る第３の工程と、を含むこ
とを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。 ［第１の実施形態］図１は、第１の実施形態の光学素子
の製造方法を適用した、製造装置の概略構成を示す断面
図である。図１において、第１の実施形態の製造装置
は、概略、金型１１、ガラス材料保持部材１２、金型保
持部材１５等から構成される。

【０００７】金型１１は、鏡面加工された光学機能面を
成形するための成形面を上側に配置し、金型保持部材１
５上に載置されている。この金型保持部材１５は熱伝導
性のよい材料により形成されており、その内部には、ガ
ラス材料保持部材１２を上下方向に移動可能にさせるた
めの貫通孔が形成されている。また、金型保持部材１５
に内蔵されたカートリッジヒータ１４は、図示しない制
御回路を介して駆動電力が与えられると発熱し、金型保
持部材１５を介して金型１１に熱を与える。

【０００８】ガラス材料保持部材１２は、上部に金型径
より大きい開口を有するガラス材料保持部を有してお
り、この部分に略平板状のガラス材料１３を保持する。
また、ガラス材料保持部材１２の下側は、上記ガラス材
料保持部を支持する脚部を有し、この脚部が金型保持部
材１５の内部に形成された貫通孔を通して配置されてい
る。したがって、ガラス材料保持部材１２は全体とし
て、上下方向に移動可能である。

【０００９】次に、上記構成を有する製造装置による光
学素子の製造を、ガラスレンズの１面に光学機能面を成
形する場合を例に説明する。始めに、製造しようとする
レンズ形状に対応する形状で、所定の表面粗さの程度ま
で鏡面加工した金型１１と、所定の形状に加工したガラ
ス材料保持部材１２を用意し、それぞれの位置にセット
する。この金型１１の材料は、炭化珪素等のセラミック
ス材料や、白金、金、ロジウム、あるいはこれらの合金
材料等の金属材料、炭化珪素等の表面に白金や金の保護
膜を付加した材料等、ガラス材料１３成形時の温度で化
学的に安定でガラスとの反応性が小さいものであれば特
に材料は限定しない。

【００１０】次に、平板あるいは所定の形状のガラス材
料１３をガラス材料保持部材１２に載置する（第1工
程）。このガラス材料１３は、金型１１に対向する面が
所定の表面粗さまで鏡面加工された平面あるいは、球面
形状の部材を基本とするが、金型１１と対向する面の形
状は最終的に得られるレンズ形状に対応して適宜設定し
てよい。また、この金型１１と対向する面の面精度につ
いても、必ずしも鏡面加工する必要はなく、研削面であ
っても次からの各工程の成形条件（温度や保持時間等）
を適切に設定することにより、最終的に鏡面を得ること
も可能である。

【００１１】さらに、ガラス材料保持部材１２に載置さ
れたガラス材料１３を所定の温度まで加熱する（第2工
程）。本実施形態では、金型保持部材１５に内蔵された
カートリッジヒータにより金型１１を加熱し、金型１１
から発生する熱によりガラス材料１３を加熱する方法を
採用している。ガラス材料１３の加熱方法としては、こ
の他にも、製造装置を密閉して加熱雰囲気ガスを導入し
ガラス材料１３と金型１１とを同時に加熱する方法、あ
るいは、ガラス材料１３近傍にヒータを配置してガラス
材料１３自体を直接加熱する方法を用いたり、これらの
各方法を組み合わせたりしてもよい。また、所定の温度
とはガラス材料１３が成形可能な程度まで、軟化する温
度であればよく、この温度はガラス材料１３ごとに当然
異なるため、それぞれ最適な値に設定する必要がある。

【００１２】さらに、ガラス材料保持部材１２を下方向
に移動させ、加熱により軟化したガラス材料１３を金型
１１の光学機能面に対応する表面の中央部から順に自重
により接触させる（第3工程）。このとき、金型１１の
光学機能面に対応する表面の中央部から接触させること
が重要である。中央部とは逆に、ガラス材料１３が周辺
部から先に接触すると、中央部にガスが閉じ込められる
ことになるため、金型１１の中央部と軟化したガラス材
料１３を接触させることができず、所望の形状を得るこ
とが不可能になる。

【００１３】上述の点に対応して、第3工程では、成形
しようとする面が凹面の場合（金型１１の表面が凸面の
場合）、均一に加熱されたガラス材料１３は、自重によ
り変形すると金型１１の中央部から接触するので問題な
いが、逆に、成形しようとする面が凸面の場合（金型１
１の表面が凹面の場合）、ガラス材料１３が金型１１と
接触する時点で、金型１１より小さな曲率半径を有して
いることが必要である。

【００１４】本実施形態では、ガラス材料保持部材１２
の位置を適宜調節することにより、金型１１とガラス材
料１３との間隔を加熱中の状態から適宜調節し、ガラス
材料１３が金型の中心部から順に接触するように、ガラ
ス材料１３の自重を制御している。また、金型１１及び
ガラス材料１３の形状も、互いに中心部から順に接触す
ることができるように考慮する必要がある。

【００１５】最後に、第３工程の後、金型１１の温度
を、成形されたガラス材料１３のガラス転移点（Ｔｇ）
以下の温度まで冷却する（第４工程）。この第4工程に
おいては、少なくとも雰囲気温度が成形されたガラス材
料１３のガラス軟化点（Ａｔ）以下の温度まで冷却され
るまで、以下の条件を満足するように冷却することが望
ましい。 Ｔａ−Ｔｍ≧２０ ただし、 Ｔａ：雰囲気温度（°Ｃ） Ｔｍ：金型温度（°Ｃ） である。

【００１６】上記の条件式を満足するように金型１１及
びガラス材料１３を冷却するというとは、金型１１に接
触している成形しようとする側の面を、金型１１に接触
していない側の面よりも先に冷却することを意味する。
このように冷却することにより、目的の光学機能面を先
に硬化させることができるため、冷却の際に発生するガ
ラスの収縮を光学機能面とは反対側の面に集中させると
いう効果がある。したがって、光学機能面の面精度を維
持した状態でガラス材料１３を冷却することが可能にな
る。なお、ガラス材料１３の形状変化は、ガラス軟化点
（Ａｔ）以下でははとんど発生しないため、ガラス軟化
点（Ａｔ）以下まで冷却させれば、この条件を満足させ
る必要はない。

【００１７】以上の工程によって製造されたガラスを材
料とする光学素子は、金型１１を高精度に製造すること
により、凹面または凸面の球面形状、非球面形状等いず
れの形状を成形することも可能であり成形形状には特に
限定さない。また、金型１１には、ガラス材料１３の自
重程度しか圧力が加わらないので、ダメージが小さく、
金型寿命を大幅に向上させることができる。また、金型
１１のダメージが小さいことから、光学機能面の形状、
ガラス材料１３の種類等の自由度を増加させることがで
きる。

【００１８】［第２の実施形態］第２の実施形態は、前
述した第1の実施形態の変形例であり、第1の実施形態と
概略同一の製造装置を用いた実施形態である。従って、
以下の説明では、第1の実施形態との相違点のみを記述
し重複する説明は省略する。

【００１９】図２は、第２の実施形態の光学素子の製造
方法に使用される金型２１の概略構成を示す図である。
金型２１は成形後の光学素子において、周辺部の円周上
6等分位置に貫通孔２２を6個形成させている。第2の実
施形態では、第1の実施形態の第3工程において、ガラス
材料１３が自重により変形するのに加えて、金型２１の
貫通孔２２に負圧を与えることにより、金型２１を介し
てガラス材料１３を金型２１の方へ引っ張る作用を行っ
ている。このように、貫通孔２２を介して負圧を与える
ことにより、自重による変形に加えて、ガラス材料１３
の変形が促進され、加工時間を短縮することができ望ま
しい。

【００２０】貫通孔２２に与える負圧は、微少量からー
５０ｋＰａ程度が適当であり、ガラス材料１３の成形温
度での硬さに応じて適宜定めればよい。また、貫通孔２
２の数は１つでも複数でもよく、例えば、金型全体に細
かい気孔を分散させて形成してもよい。

【００２１】［第３の実施形態］図３は、第３の実施形
態の光学素子の製造方法を適用した、製造装置の概略構
成を示す断面図である。図３において、第１の実施形態
の製造装置は、概略、金型３１、ガラス材料３３を載置
したガラス材料保持部材３２、内部にカートリッジヒー
タ３４を内蔵した金型保持部材３５、密閉容器３７等か
ら構成される。これらのうち、金型３１、ガラス材料保
持部材３３、金型保持部材３５等の構成は、前述の第1
実施形態の構成と同一であるため、説明を省略する。

【００２２】第3実施形態の光学素子の製造方法を適用
した製造装置は、成形部分全体が密閉容器３７の内部に
内蔵されている。密閉容器３７の内部のガラス材料３３
と対向する部分には、ガラス材料３３を直接加熱するこ
とが可能なニクロム線ヒータが設置されている。また、
密閉容器３７の上部は、成形部分にガスを導入するため
のガス注入管３７aが形成されており、ガス注入管３７a
の周囲には、注入するガスを加熱するためのニクロム線
ヒータ３８が配設されている。

【００２３】次に、上記構成を有する製造装置による光
学素子の製造を、第1実施形態の場合と同様に、ガラス
レンズの１面に光学機能面を成形する場合を例に説明す
る。ただし、第3の実施形態の光学素子の製造方法につ
いても、第1実施形態と概略同一の工程を含むため、以
下の説明では、第1の実施形態との相違点のみ説明す
る。

【００２４】始めに、製造しようとするレンズ形状に対
応する形状で、所定の表面粗さの程度まで鏡面加工した
金型３１を用意し、金型保持部材３５上にセットする。
さらに、ガラス材料３３をガラス材料保持部材３２上に
セットする（第1工程）。

【００２５】次に、密閉容器３７の内部に上記の金型保
持部材３２等を内蔵し、密閉容器３７の内部から酸素を
排出し窒素雰囲気にした後、カートリッジヒータ３４及
びニクロム線ヒータ３６を用いて、ガラス材料３３を所
定の温度まで加熱する（第2工程）。本実施形態では、
金型保持部材３５に内蔵されたカートリッジヒータに加
えて、ガラス材料33近傍に配置されたニクロム線ヒータ
３６も使用してガラス材料３３を加熱するため、ガラス
材料３３の加熱を効率的に行うことができる。

【００２６】さらに、ガラス材料３３が軟化して変形を
始めたときに、ニクロム線ヒータ３８によって所定の温
度に加熱された窒素を所定の流量で、ガラス材料３３の
上面側から吹き付け変形を促進させる（第3工程）。変
形が終了すると、窒素の吹き付けを終了し、第1の実施
形態の場合と同様に、ガラス材料を冷却させる。

【００２７】このように、第3の実施形態では、ガラス
材料３３の変形が上面から吹き付けられるガスにより促
進されるため、自重による変形に加えて、ガラス材料１
３の変形が促進され、加工時間を短縮することができ望
ましい。なお、吹き付けられるガスは窒素に限定される
ものではなくヘリウム等の不活性ガスや、空気でもよ
い。

【００２８】［第4の実施形態］図４は、第４の実施形
態の光学素子の製造方法を適用した、製造装置の概略構
成を示す断面図である。図４において、第１の実施形態
の製造装置は、第1の実施形態で説明した装置と同様の
構成を有する、第1金型４１、ガラス材料４３を載置し
た第1ガラス材料保持部材４２、内部にカートリッジヒ
ータ４４を内蔵した第1金型保持部材４５等から構成さ
れる第1金型保持部の上方に、第2金型４６、内部にカー
トリッジヒータ４８を内蔵した第2金型保持部材４７等
から構成され、第1金型保持部と概略同一の構成を有す
る第2金型保持部を配置したものとなっている。第1金型
保持部の構成及び作用は、前述の第1実施形態の構成と
同一であるため、説明を省略する。

【００２９】第2金型保持部は、上下方向に一体的に移
動可能であり、第1実施形態の第3工程において、ガラス
材料が変形を開始しはじめた時に下側に移動し、ガラス
材料の上面側に第2金型４６を接触させて、自重による
変形を促進させる。

【００３０】第２金型４６の形状は、最終的に形成され
る光学素子の形状に併せて凹面あるいは凸面形状の球面
や平面等であればよく、望ましくは、本実施形態による
1面成形後、他面を加工する際にガラス材料の材料損失
が小さくなるように、ガラス材料の上面を変形させる形
状であれば効果的である。また、第２金型４６の面精度
は、特にガラス面上に金型の表面形状を転写させるもの
ではないため、鏡面加工する必要はなく研削面で十分で
ある。

【００３１】さらに、第２金型４６がガラス材料に加え
る圧力は、両面成形する場合に必要な圧力と比較して、
十分小さいことが望ましい。すなわち、第2金型４６の
圧力は、第1金型４１にガラス材料４３を沿わせるため
に、圧力を大きくして金型４１の寿命を短縮することは
好ましくない。

【００３２】［他の実施形態］以上、本発明の実施形態
について説明を行ったが、本発明は上記の各実施形態に
限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲
で適宜変更可能である。例えば、成形しようとする面の
形状は回転対称面だけでなく、トーリック面やシリンド
リカル面、非軸対称面や自由曲面等、どのような形状に
も対応することができる。また、光学素子としては、屈
折型のレンズの成形だけでなく、成形した面形状にさら
に光反射材料を蒸着することによりトーリック面やシリ
ンドリカル面の形状のパワーを有するミラーを製造した
り、成形後の面に波長選択反射膜や偏光反射膜等の機能
性材料を付加することにより、プリズムや光機能性デバ
イスを製造することもできる。

【００３３】

【実施例】次に、上述の実施形態に基く数値実施例を示
す。 ［実施例１］実施例１は、前述の第1実施形態に対応す
る数値実施例である。図１の製造装置を用い、最大粗さ
０．０１μｍ以下に鏡面加工した炭化珪素を材料とする
凹面の非球面形状を有する金型１１の上方に、ガラス材
料保持部材１２を介して、金型１１と対向する面を研磨
した直径８０ｍｍ、厚み１０ｍｍの平板形状のランタン
クラウン系ガラスのガラス材料１３を配置した。金型１
１によって成形される面の有効径は７５ｍｍ、近軸曲率
半径は１００ｍｍである。また、初期設定において、金
型１１とガラス材料１３の間隔は１５ｍｍとした。

【００３４】次に、金型保持部材１５に内蔵されたカー
トリッジヒータ１４を駆動し、金型１１及びガラス材料
１３を６９０°Ｃまで加熱した。金型１１及びガラス材
料１３が６９０°Ｃに到達した５分後、ガラス材料１３
が軟化を開始し、軟化の開始とともにガラス材料１３が
金型１１の中央部から順に接触するように、ガラス材料
保持部材１２を１ｍｍ／分の速度で金型１１側へ移動さ
せた。

【００３５】ガラス材料１３が完全にガラス材料保持部
材１２から離れてから、１０分経過した後、金型１１と
ガラス材料１３とを１°Ｃ／分の速度で５５０°Ｃまで
冷却し、さらに１０°Ｃ／分の速度で２００°Ｃ以下ま
で冷却した。なお、一連の工程はすべて窒素雰囲気中で
行った。

【００３６】得られたガラス材料の成形面は、有効径内
で形状精度１.２μｍ以下、最大粗さ０.０２μｍ以下
で、クモリのない非球面形状であることが確認された。
また、同一工程を５００回行った後の金型１１の表面
は、特に変化が認められなかった。

【００３７】［実施例２］実施例２は、前述の第２実施
形態に対応する数値実施例である。図１の製造装置を用
い、実施例１の金型１１と同一形状で、図２に示したよ
うに直径６０ｍｍの円周上６等分位置に直径０.５ｍｍ
の貫通孔２２を形成した金型２１を設置した。前述の実
施例１で使用したガラス材料１３と同一のガラス材料１
３を用いて、ガラス材料１３と金型２１とが６９０°Ｃ
に到達してから５分後に、金型２１の貫通孔２２に負圧
―１０ｋＰａを１分間与えた後、実施例１と同様に冷却
した。

【００３８】得られたガラス材料の成形面は、貫通孔２
２に対応する部分を除いて、有効径内で形状精度０.９
μｍ以下、最大粗さ０.０２μｍ以下で、クモリのない
非球面形状であることが確認された。また、同一工程を
５００回行った後の金型２１の表面は、特に変化が認め
られなかった。

【００３９】［実施例３］実施例３は、前述の第３実施
形態に対応する数値実施例である。図３の製造装置を用
い、最大粗さ０．０１μｍ以下に鏡面加工した炭化珪素
を材料とする凹面の非球面形状を有する金型３１の上方
に、ガラス材料保持部材３２を介して、金型３１と対向
する面を研磨した直径８０ｍｍ、厚み１０ｍｍの平板形
状のランタンクラウン系ガラスのガラス材料３３を配置
した。

【００４０】ガラス材料３３を配置後、密閉容器３７内
に内蔵し窒素雰囲気を導入後、カートリッジヒータ３４
及びニクロム線ヒータ３６によって金型３１及びガラス
材料３３を６９０°Ｃまで加熱した。金型３１及びガラ
ス材料３３が６９０°Ｃに到達した５分後、ガラス材料
３３が軟化を開始し、軟化の開始とともにガラス材料３
３が金型３１の中央部から順に接触するように、ガラス
材料保持部材３２を１ｍｍ／分の速度で金型１１側へ移
動させた。

【００４１】ガラス材料３３が完全にガラス材料保持部
材３２から離れてから、１０分経過した後、ニクロム線
ヒータ３８で６９０°Ｃに加熱された窒素ガスを上部か
ら２リットル／分の流量で、ガラス材料３３に１０分吹
き付けた。さらに、金型３１とガラス材料３３とを１°
Ｃ／分の速度で５５０°Ｃまで冷却し、さらに１０°Ｃ
／分の速度で２００°Ｃ以下まで冷却した。なお、一連
の工程はすべて窒素雰囲気中で行った。

【００４２】得られたガラス材料の成形面は、有効径内
で形状精度１.２μｍ以下、最大粗さ０.０２μｍ以下
で、クモリのない非球面形状であることが確認された。
また、同一工程を５００回行った後の金型１１の表面
は、特に変化が認められなかった。

【００４３】［実施例４］実施例４は、前述の第３実施
形態の変形例に対応する数値実施例である。図３の製造
装置を用い、さらに実施例３と同一の金型３１、ガラス
材料３３を用いて窒素ガスを吹き付ける前までの実施例
３と同一の工程を行う。

【００４４】実施例４において、ガラス材料３３が完全
にガラス材料保持部材３２から離れてから、１０分経過
した後、ニクロム線ヒータ３８で６９０°Ｃに加熱され
た窒素ガスを上部から２リットル／分の流量で、ガラス
材料３３に５分吹き付けた。その後、金型３１及びガラ
ス材料３３をカートリッジヒータ３５にて加熱して６９
０°Ｃに保持したままニクロム線ヒータ３６、３８を６
７０°Ｃに降下させ、この温度差２０°Ｃを保ったま
ま、金型３１とガラス材料３３とを１°Ｃ／分の速度で
５５０°Ｃまで冷却し、さらに１０°Ｃ／分の速度で２
００°Ｃ以下まで冷却した。なお、一連の工程はすべて
窒素雰囲気中で行った。

【００４５】得られたガラス材料の成形面は、有効径内
で形状精度０.６μｍ以下、最大粗さ０.０２μｍ以下
で、クモリのない非球面形状であることが確認された。
また、同一工程を５００回行った後の金型１１の表面
は、特に変化が認められなかった。

【００４６】［実施例５］実施例５は、前述の第４実施
形態に対応する数値実施例である。図４の製造装置を用
い、最大粗さ０．０１μｍ以下に鏡面加工した炭化珪素
を材料とする凹面の非球面形状を有する第１金型４１の
上方に、ガラス材料保持部材４２を介して、第１金型４
１と対向する面を研磨した直径８０ｍｍ、厚み１０ｍｍ
の平板形状のランタンクラウン系ガラスのガラス材料１
３を配置した。第１金型４１によって成形される面の有
効径は７５ｍｍ、近軸曲率半径は１００ｍｍである。ま
た、初期設定において、第１金型４１とガラス材料４３
の間隔は１５ｍｍとした。

【００４７】次に、第１金型保持部材４５に内蔵された
カートリッジヒータ４４を駆動し、第１金型４１及びガ
ラス材料４３を６９０°Ｃまで加熱した。第１金型４１
及びガラス材料４３が６９０°Ｃに到達した５分後、ガ
ラス材料４３が軟化を開始し、軟化の開始とともにガラ
ス材料４３が第１金型４１の中央部から順に接触するよ
うに、ガラス材料保持部材４２を１ｍｍ／分の速度で第
１金型４１側へ移動させた。

【００４８】ガラス材料４３が完全にガラス材料保持部
材４２から離れてから１０分経過し、ガラス材料４３が
概略第１金型４１の形状に沿った時点で、６９０°Ｃに
加熱した第２金型４６を用意しガラス材料４３の上面か
ら押圧する。第２金型４６は凸面形状を有しその表面は
研削面である。第１及び第２金型で加圧する圧力は３０
０ｋｇｆで、５分間加圧することにより変形を促進させ
た。

【００４９】加圧から５分経過した後、第１及び第２金
型４１とガラス材料４３とを１°Ｃ／分の速度で５５０
°Ｃまで冷却し、さらに１０°Ｃ／分の速度で２００°
Ｃ以下まで冷却した。なお、一連の工程はすべて窒素雰
囲気中で行った。

【００５０】得られたガラス材料の成形面は、有効径内
で形状精度０.３μｍ以下、最大粗さ０.０２μｍ以下
で、クモリのない非球面形状であることが確認された。
また、同一工程を５００回行った後の第1金型４１の表
面は、特に変化が認められなかった。

【００５１】［実施例６］実施例６は、前述の第1実施
形態に対応する数値実施例である。図１の製造装置を用
い、５％金を含有した白金合金を用いて実施例１と同一
の形状の金型を用意し、実施例１と全く同一の条件で成
形を行った。

【００５２】得られたガラス材料の成形面は、有効径内
で形状精度１.２μｍ以下、最大粗さ０.０２μｍ以下
で、クモリのない非球面形状であることが確認された。
また、同一工程を２００回行った後の金型の表面は、特
に変化が認められなかった。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高温高圧で加圧成形を行うことがないので、金型の物理
的及び化学的なダメージが小さく、金型の寿命を長くす
ることができる。したがって、高精度の光学素子を低コ
ストで製造することができる。また、高温高圧で加圧成
形しないので、金型材料及び光学素子の硝材や形状にも
制約を与えない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第1の実施形態の光学素子の製造方法に用いら
れる製造装置

【図２】第2の実施形態の光学素子の製造方法に用いら
れる金型

【図３】第３の実施形態の光学素子の製造方法に用いら
れる製造装置

【図４】第４の実施形態の光学素子の製造方法に用いら
れる製造装置

【符号の説明】

11、21、31、41：金型（第1金型） 12、32、42：ガラス材料保持部材 22：貫通孔 46：第2金型

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス材料を加熱軟化させ、金型を用い
   て成形して光学機能面を得る光学素子の製造方法であっ
   て、 前記金型の光学機能面に対応する表面の上方に、ガラス
   材料を載置する第１の工程と、 前記ガラス材料を所定の温度まで加熱する第２の工程
   と、 軟化した前記ガラス材料を前記金型の光学機能面に対応
   する表面に金型中央部から順に自重により変形させて、
   １面の成形面を得る第３の工程と、を含むことを特徴と
   する光学素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記第３の工程において、ガラス材料保
   持部材を用いて、金型の光学機能面に対応する表面にか
   かるガラス材料の重量を調節することを特徴とする請求
   項１記載の光学素子の製造方法。
3. 【請求項３】 前記金型は気孔を有する材料により形成
   されており、前記第３の工程において、該金型の気孔を
   通じて、ガラス材料に負圧を与えることを特徴とする請
   求項１記載の光学素子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記第３の工程において、前記ガラス材
   料の光学機能面を形成しようとする面とは反対側から所
   定温度に加熱したガスを吹き付けることによりガラス材
   料の変形を促進させることを特徴とする請求項１記載の
   光学素子の製造方法。
5. 【請求項５】 前記金型の光学機能面に対応する面に対
   向させて、さらに第２の金型を配置し、前記第３の工程
   において、前記ガラス材料が変形して前記金型の光学機
   能面に対応する面に沿った後、前記第２の金型によっ
   て、前記ガラス材料の光学機能面を形成しようとする面
   とは反対側から加圧することを特徴とする請求項１記載
   の光学素子の製造方法。
6. 【請求項６】 前記第３の工程の後、前記金型の温度
   を、成形されたガラス材料のガラス転移点以下の温度ま
   で冷却する第４の工程を行うとともに、 該第４の工程において、少なくとも雰囲気温度が成形さ
   れたガラス材料のガラス軟化点以下の温度まで冷却され
   るまで、以下の条件を満足するように冷却することを特
   徴とする請求項１記載の光学素子の製造方法； Ｔａ−Ｔｍ≧２０ ただし、 Ｔａ：雰囲気温度（°Ｃ） Ｔｍ：金型温度（°Ｃ） である。
7. 【請求項７】 前記金型の材料は、白金または白金を含
   有する合金であることを特徴とする請求項１記載の光学
   素子の製造方法。
8. 【請求項８】 ガラス材料を加熱軟化させ、金型を用い
   て成形して光学機能面を得る光学素子の製造方法により
   製造された光学素子であって、 前記金型の光学機能面に対応する表面の上方に、ガラス
   材料を載置する第１の工程と、 前記ガラス材料を所定の温度まで加熱する第２の工程
   と、 軟化したガラス材料を前記金型の光学機能面に対応する
   表面に金型中央部から順に自重により変形させて、１面
   の成形面を得る第３の工程と、によって製造された光学
   素子。