JPH11151759A

JPH11151759A - 光学素子とその製造方法及びこれに用いる成形型、成形用素材の製造方法並びに成形用素材の成形型

Info

Publication number: JPH11151759A
Application number: JP9321708A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Takano; 利昭高野; Atsushi Murata; 淳村田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 1999-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】同一面形状を有し、安価で、生産性の高い成形
型で、部分的な残留応力および歪みのない良好な光学性
能を有する光学素子を得ることを可能とする光学素子の
製造方法を提供する。【解決手段】成形により光学素子に必要な面形状を得た
入れ子型と、前記入れ子型を、複数個所定ピッチに配置
する本型からなる上型１及び下型２を用い、前記上型１
と下型２との間に光学素材６を供給し、一体化した複数
個の光学素子７を形成する成形工程と、一体化した複数
個の光学素子を個々の光学素子に分割分離する分割分離
工程により光学素子を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学機器に使用さ
れるレンズ，プリズムおよびミラー等の高精度光学素子
を形成するための、光学素子の製造方法、成形型、光学
素子及び光学素子成形用素材の製造方法、光学素子成形
用素材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の光学素子の製造方法としては、例
えば、ペレットを加熱混錬溶融し、インサートで形成さ
れたキャビティ内に射出充填する射出成形法（特開昭６
０−２４４５１５号公報）や、前記射出成形により略最
終形状に前加工されたプラスチック素材を一定温度に保
持された型内に供給した後、加圧する圧縮成形法（特開
平５−１７７７２５号公報）がある。以下に従来の成形
型及び製造方法及び得られる光学素子について図面を用
いて説明する。

【０００３】図１２は、従来の射出成形法による光学素
子の製造方法に用いられる成形型および得られた光学素
子の概略断面図、図１３は、得られた成形品の概略図で
ある。加熱混練溶融された光学素材５０が、成形型５８
のスプル５９、ランナ６０、ゲート部６１を通過して上
型、下型で形成される成形型５８のキャビティ内に充填
される。前記成形型５８は、所定の温度例えば加重たわ
み温度近傍に設定されている。成形品（図１３に示す）
が取り出し可能な状態になると、成形型５８が開かれ、
ゲートカットが行われ、光学素子６６はスプル６３、ラ
ンナ６４、ゲート６５から切り離され、取り出される。

【０００４】図１４は、従来の加熱圧縮成形法による光
学素子の製造方法に用いられる成形型及び得られた光学
素子の概略断面図、図１５は、その時の成形プロセスチ
ャート図である。

【０００５】射出成形法で略最終形状に前加工された光
学素子成形用素材（例えばポリカーボネイト）は、予め
温度が荷重たわみ温度以上であり、且つ、ガラス転移点
未満に設定された、上型６７，下型６８および胴型６９
で形成されるキャビティ内に供給される。光学素子成形
用素材の温度が上型，下型および胴型の温度と略一致
し、図１５（ａ）、（ｂ）で示すように荷重たわみ温度
以上でガラス転移点未満の一定温度になったときに、プ
レスヘッド７１を下降させ、上型６７により、光学素材
に約１００ｋｇｆ／ｃｍ² の加圧力を加えて変形保持さ
せる。その後、加圧力を解除させ、荷重たわみ温度まで
冷却させた後、プレスヘッド７１、上型６７を開放さ
せ、光学素子７０を取り出す。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の光学素
子の製造方法において用いられる成形型、すなわち上
型、下型は、光学素子に必要な面形状を研削、切削、研
磨仕上げ加工して形成している。このため、成形型は非
常に高いコストになり、成形素子にも影響が生じてい
た。さらに、成形型の破損や、生産数の増大に対応する
ために、複数の成形型が必要な場合、成形型の面形状を
全く同一形状に形成しなくては、光学性能の異なる光学
素子が得られず、すなわち安定した光学素子が生産でき
ないことになり、さらに、面形状の加工工数増大や、コ
ストアップの要因になっていた。

【０００７】また、従来の製造方法、成形型では、一度
の成形で得られる光学素子の数が少なく、生産性が悪
く、低コスト化が困難であった。さらに、従来の製造方
法で得られた光学素子は、個々の光学素子に各々ゲート
部が必要であり、ゲート部近傍の残留応力、歪みが残存
しやすく、光学性能に悪影響を与え、光学素子の歩留ま
りを低下させたり、光学素子の用途によっては、良品が
得られないことがあった。

【０００８】同様に従来の射出成形法で略外形状に前加
工された光学素子成形用素材も、個々にゲート部が必要
であり、ゲート部近傍の残留応力、歪みなどが残存す
る。さらに、それを用いて成形した光学素子にもその影
響が残存するため、光学性能や、歩留まりに悪影響を与
えていた。

【０００９】さらに光学素子成形用素材の製造方法とし
ても、従来の射出成形法及び型構造では、一度の射出成
形での取り数に限界があり、低コスト化が困難である。
また、形状にもバラツキがあり、そのバラツキが、成形
された光学素子の性能バラツキになる場合があった。

【００１０】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、良好な性能の光学素子を、安定した
高い生産性で得られ、かつ低コスト化を実現することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る光学素子の製造方法は、成形により光学
素子に必要な面形状を得た入れ子型と、前記入れ子型
を、複数個所定ピッチに配置する本型からなる一対の型
を用い、前記一対の型の間に光学素材を供給し、一体化
した複数個の光学素子を得る成形工程と、一体化した複
数個の光学素子を個々の光学素子に分割分離する分割分
離工程により光学素子を製造する手段を用いる。

【００１２】前記入れ子型は、上型、下型及び、胴型で
形成される空間に、ガラス素材を供給した後、加熱加圧
成形して得ることを特徴とする。一体化した光学素子を
形成する成形工程としては、射出成形法、圧縮成形法が
好ましい。

【００１３】また、光学素子の材料としてはプラスチッ
ク材料が好ましい。また、パンチおよびダイによる打ち
抜き切断、または、振動加圧切断、または、バイトによ
る切削切断により、前記一体化した複数個の光学素子を
個々の光学素子に分割分離することが好ましい。

【００１４】このような製造方法にすることによって、
個々の光学素子にゲート部を設ける必要が無くなり、ゲ
ート部近傍に生じる部分的な残留応力および歪みの無い
良好な光学素子を得ることができる。

【００１５】さらに、成形型である一対の型は、複数の
入れ子型と入れ子型を収納する本型で構成されたことに
より、一度の成形加工で多数の光学素子を得ることがで
き、入れ子型の数を増やすことにより、生産性が上がり
光学素子の低コスト化が実現できる。

【００１６】さらに、光学素子に必要な面形状に加工し
た入れ子型は、成形により得るため、入れ子型を成形す
る一対の型で、同一面形状を有する入れ子型が作製で
き、さらには、得られる光学素子の性能の安定化が可能
となる。

【００１７】また、光学素子成形用素材の製造方法は、
成形により光学素子成形用素材に必要な面形状を得た入
れ子型と、前記入れ子型を、複数個所定ピッチに配置す
る本型からなる一対の型を用い、前記一対の型の間に光
学素材を供給し、一体化した複数個の光学素子成形用素
材を得る成形工程と、一体化した複数個の光学素子成形
用素材を個々の光学素子成形用光学素材に分割分離する
分割分離工程により光学素子成形用素材を製造する手段
を用いる。

【００１８】前記入れ子型は、上型、下型及び、胴型で
形成される空間に、ガラス素材を供給した後、加熱加圧
成形して得ることを特徴とする。一体化した光学素子成
形用素材を形成する成形工程としては、射出成形法、圧
縮成形法が好ましい。

【００１９】また、光学素子の材料としてはプラスチッ
ク材料が好ましい。また、パンチおよびダイによる打ち
抜き切断、または、振動加圧切断、または、バイトによ
る切削切断により、前記一体化した複数個の光学素子成
形用素材を個々の光学素子成形用素材に分割分離するこ
とが好ましい。

【００２０】このような製造方法にすることによって、
個々の光学素子成形用素材にゲート部を設ける必要が無
くなり、ゲート部近傍に生じる部分的な残留応力および
歪みの無い良好な光学素子成形用素材を得ることができ
る。

【００２１】さらに、成形型である一対の型は、複数の
入れ子型と入れ子型を収納する本型で構成されたことに
より、一度の成形加工で多数の光学素子成形用素材を得
ることができ、入れ子型の数を増やすことにより、生産
性が上がり光学素子成形用素材の低コスト化が実現でき
る。

【００２２】さらに、光学素子成形用素材に必要な面形
状に加工した入れ子型は、成形により得るため、入れ子
型を成形する一対の型で、同一面形状を有する入れ子型
が作製でき、さらには、得られる光学素子成形用素材の
形状の安定化が可能となる。

【００２３】また、前記光学素子成形用素材を用いて光
学素子を得る製造方法として、前記光学素子成形用素材
を上型、下型及び胴型の間に供給し、ガラス転移点以上
に加熱し加圧変形させ、その後、前記光学素子成形用素
材を荷重たわみ点温度まで冷却させながらさらに加圧変
形する手段を用いる。こうすることにより、部分的な残
留応力及び歪みの無い光学素子を得ることができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。（実施例１）本発明に係る光学素子の成形型である一対
の型は、成形により光学素子に必要な面形状に加工した
入れ子型と入れ子型を複数個所定のピッチで収納する本
型で構成されている。

【００２５】また、製造方法は、前記成形型を用い、光
学素子が複数個、各々連接し一体化した光学素子を得る
工程と、その複数個が各々連接し一体化した光学素子を
個々の光学素材に分割分離する工程とにより構成され
る。

【００２６】まず、本発明の第一の実施例に係る光学素
子の成形型、製造方法、光学素子について説明する。図
１は、本発明の第一の実施例に係わる製造方法の状態を
示す概略断面図である。１は上型、２は下型、３は胴
型、４は加熱加圧機構を有したプレスヘッドの一部、５
は加熱機構を有したプレスステージの一部、６は光学素
材、７は成形加工された光学素子（複数個が各々連接し
一体化した光学素子）である。

【００２７】図２は、図１に示した下型２の概略図であ
る。複数の入れ子型９と、複数の入れ子型を所定のピッ
チで収納する本型８から構成されている。入れ子型９
は、ガラス素材（本実施例では光学ガラス素材の重フリ
ント系ガラスＳＦ８を用いた）を材質とし、直径５×高
さ７ｍｍの寸法に成形加工してあり、本型８は、材質が
超硬合金で、寸法縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×高さ１５ｍ
ｍである。また、本型８は、入れ子型９を５行×５列の
計２５個連接して配置出来るように凹形状に加工してあ
る。

【００２８】入れ子型９は、必要な外径、高さ寸法、光
学素子に対応する面形状を、図３に示す成形加工により
作製した。以下に入れ子型の成形加工について簡単に説
明する。

【００２９】図４は入れ子型の成形状態を示す概略断面
図で、図４（ａ）は、加熱工程を示す概略断面図、図４
（ｂ）は、変形工程を示す概略断面図、図４（ｃ）は、
冷却工程を示す概略断面図である。入れ子型の素材であ
るガラス素材１０を入れ子型に必要な光学素子に対応す
る面形状を有した入れ子型成形用上型１１、胴型１３、
入れ子型成形用下型１２で形成される空間に供給し、加
熱加圧機構を有するプレスヘッド１４、プレスステージ
１５の間に配置し、ガラス素材１０が変形可能な温度ま
で昇温する。ガラス素材１０が変形可能な温度に到達す
るとプレスヘッド１４により加圧変形を行い、所望の変
形が完了、すなわち、上型と胴型が当接すると、上型１
１、胴型１３、下型１２及び、成形されたガラス素材１
０を取り出し可能な温度まで冷却する。その後、プレス
ヘッド１４を開放し、上型１１を開け、成形されたガラ
ス素材１０、すなわち、入れ子型を取り出す。ここで
は、上型１１、下型１２の型材料として超硬合金を用
い、表面には保護膜として貴金属合金膜を被覆している
ものを用いた。

【００３０】前記のように成形により、複数個の入れ子
型を作製した後、図２に示すように本型８に入れ子型９
を配置、固定し、成形型である下型を作製した。上型も
同様に成形により入れ子型を得、本型に配置、固定して
作製した。

【００３１】前記のように成形により入れ子型を作製す
ることにより、同一の面形状を有した入れ子型を得るこ
とが出来るばかりではなく、一つ一つを機械加工で作製
するよりも工数削減、低コスト化が実現できた。

【００３２】また、本型のサイズ、入れ子型収納ピッ
チ、などを変更するだけで比較的容易に、取り数を増加
することが可能となり、生産性の向上も可能となった。
次に、前記の成形型を用いて、光学素子が複数個、各々
連接し一体化した光学素子を得る工程について説明す
る。

【００３３】図１（ａ）に示すように、光学素材６を、
上型１，下型２の間に供給した後、プレスヘッド４とプ
レスステージ５との間に配置する。光学素材６は、ポリ
オレフィン樹脂（商品名：「ＺＥＯＮＥＸ」日本ゼオン
株式会社製）ガラス転移点Ｔｇ＝１４０℃、荷重たわみ
温度Ｔｔ＝１２３℃）ブロックを、切削加工により平板
形状（縦３０×横３０×高さ１．７）に前加工したもの
を用いた。また、成形型である上型１および下型２は、
前記の方法で作製したものである。

【００３４】得ようとする光学素子の形状は、Ｒ１（一
方の面の非球面形状のベースの球面の半径）＝２．５ｍ
ｍ，Ｒ２（もう一方の面の非球面形状のベースの球面の
半径）＝８ｍｍ，外直径＝５ｍｍ、および中心厚＝３．
２５ｍｍであり、上型１および下型２には、前記したよ
うに所望の形状として、それぞれＲ１およびＲ２の非球
面形状を、ピッチ６ｍｍで、５行×５列の計２５個形成
した。

【００３５】胴型３は、その材料としてステンレス鋼
（ＳＵＳ）を用いた。本実施例において胴型３は、上型
１および下型２の位置合わせ、ならびに得られる光学素
子の厚み規制のために用いた。上型１および下型２と、
胴型３とのクリアランスは、約５μｍになるように、胴
型３を作製した。

【００３６】プレスヘッド４およびプレスステージ５に
よって、光学素材６を、荷重たわみ温度以上まで加熱し
た。光学素材６を荷重たわみ温度以上にすれば、変形可
能であるが、加圧変形時の光学素材の流動性や、成形さ
れた光学素子の歪み等を観察すると、光学素材の温度
を、ガラス転移点以上に加熱した方が好ましい。したが
って、本実施例においては、光学素材６の温度がガラス
転移点以上の１８０℃に約５分間で到達するように、プ
レスヘッド４およびプレスステージ５の温度を２００℃
に設定した。

【００３７】光学素材６が所望の温度１８０℃に到達す
ると、プレスヘッド４を下降させ、上型１を介して、光
学素材６を加圧変形させた。変形は、プレスヘッド４と
胴型３が当接するまで行われた（図１（ｂ））。約３分
間で変形を完了した。

【００３８】変形が終了すると、プレスヘッド４および
プレスステージ５の加熱を終了し、冷却を行った。冷却
は、光学素子７が、取り出し時に変形しない温度である
荷重たわみ温度以下の１１０℃まで行った。その後、プ
レスヘッド４を開放し、加工された光学素子７を取り出
した。成形して得られた光学素子７の概略図を図３に示
す。最終的に得られる光学素子の形状（図７）が、連接
し一体化した形で得られる。

【００３９】前記した上型１および下型２の入れ子型の
材料としてガラス素材を用いた。これは、量産性に優れ
た加熱加圧成形法を用いたとき、良好な転写性すなわち
鏡面性を容易に得ることが可能であるためである。

【００４０】例えば、金属材料を用いて、入れ子型を加
熱加圧成形したとき、表面形状に、脆性破壊部が発生
し、最終の光学素子に要求される面品質は得られなかっ
た。次に、前記の複数個が各々連接し一体化した光学素
子を分割分離する工程について説明する。

【００４１】成形された光学素子７は、図３に示すよう
に、最終的に得ようとする光学素子の形状が、連接し一
体化された形で得られた。分割分離工程では、それらを
個々の光学素子に分割分離した。

【００４２】図５に分割分離工程である打ち抜き切断の
状態を示す概略断面図を示す。図５（ａ）は、打ち抜き
切断前の状態を示す概略断面図であり、図５（ｂ）は、
打ち抜き切断直後の状態を示す概略断面図である。１６
は下降加圧機構を有したパンチの一部、１７はダイの一
部、１８は成形工程で得られた複数個が連接一体化した
光学素子の一部である。

【００４３】パンチ１６およびダイ１７は、焼き入れ鋼
を用いた。パンチ１６およびダイ１７の形状および寸法
は、光学素子が所望の外径になるように決定する。ここ
では、光学素子の外径が直径５．０ｍｍとなるように、
パンチ９の先端内径を直径５．０１ｍｍに、また、先端
刃角度を１０°とした。また、パンチ外径とダイ内径と
のクリアランスは１０μｍとした。

【００４４】ダイ１７の上に成形された光学素子１８を
図５（ａ）に示すように配置した。次に、パンチ１６を
下降加圧させて、図５（ｂ）に示すように光学素子の所
望外形（最終的に得るべき光学素材の形状は図７（ａ）
に示す）を、打ち抜き切断し、分割分離した。本実施例
では、打ち抜き切断は、光学素子に対応する所望外形に
ついて、各々順次行い、光学素子１９を得た。得られた
光学素子の概略図を図７（ａ）に示す。

【００４５】このような製造方法で得た光学素子の光学
性能を確認した結果、非常に良好な光学性能の光学素子
が得られた。さらに、得られた光学素子の光学性能のバ
ラツキは非常に少なかった。

【００４６】以上のように、本発明に係る光学素子の成
形型及び製造方法は、従来の成形型、製造方法とは異な
り、一度の成形により、複数の光学素子を製造すること
が可能となる。また、成形により得た入れ子型を具備し
た成形型である為、同一面形状で安定した光学素子を得
ることが可能となった。

【００４７】また、ゲート部を不要とした製造方法であ
り、得られた光学素子にはゲート部が無いので、ゲート
部近傍に生じていた部分的な残留応力および歪みを無く
すことができ、良好な光学性能を有した光学素子を得る
ことが可能となった。

【００４８】前記の分割分離工程においては、打ち抜き
切断を各々順次行っていった。しかし、本発明はこの方
法に限定されるものではなく、例えば、所望形状部の数
にあわせてパンチ１６およびダイ１７を複数個連接する
ように具備し、一度に打ち抜き切断を行っても良い。ま
た、パンチ１６およびダイ１７の形状も前記の形状に限
らず、例えば、図７（ｂ）に示すような光学素子の所望
外形に応じ、パンチ、ダイの形状を形成して打ち抜き切
断をしても良い。さらに、パンチ１６およびダイ１７の
材質についても、前記の材質に限らず、光学素子を打ち
抜き切断しても、変形したり、チッピングしないような
高硬度な材質、例えば、超硬合金や、セラミックなどを
用いることも可能である。

【００４９】また、分割分離の手段としても、本発明は
この実施例に限定されるものではなく、例えば、図６に
示すようなバイトによる切削加工、レーザ加工，超音波
加工およびウォータージェット加工などを用いることも
できる。

【００５０】また、得られる光学素子の形状も前記の形
状に限定されず、例えば、図７（ｃ）に示すような光学
素子を得る場合、成形型である入れ子型と本型の寸法
を、形状に合わせて変更することも可能である。

【００５１】また、本実施例のように入れ子型を用いれ
ば、一つの所望形状面が何らかの原因で破損した場合、
破損した入れ子型のみを交換するだけで良く、型のメン
テナンス作業が容易となる。

【００５２】実施例においては、本型の材質は超硬合金
を用いたが、それに限らず、金属、セラミック、さらに
はガラス素材を用いても良い。さらに、本実施例におい
ては、胴型を用いて、上下型の位置合わせおよび厚み制
御を行ったが、本発明はこれに限定されるものではな
く、その他の手段、例えば、プレスヘッドの固定方法お
よび下降位置の検出等で、上下型の位置合わせおよび厚
み制御を行うこともできる。

【００５３】また、複数個が連接一体化した光学素子を
得る成形工程においては、生産効率を上げるために、加
熱工程，加圧工程および冷却工程といったように、工程
毎にプレスステージおよびプレスヘッドを具備した成形
機での成形を行ったり、成形型の入れ子型の数を増やし
て成形を行うことも可能である。

【００５４】また、供給する光学素材の形状や、製作方
法も、前記の平板形状、切削加工に限らず、球面形状
や、射出成形によるものでも良い。さらには、得ようと
する光学素子の形状により、ペレットを直接供給して成
形しても良い。

【００５５】さらに、得ようとする光学素子の形状が、
本実施例のように両面に非球面形状を有したものでな
く、片方が平面形状であれば、成形型である上型および
下型のどちらか一方のみを、入れ子型と本型から構成
し、片方は平面としてもかまわない。

【００５６】さらに、本実施例においては、所望形状が
一種類であり、得られる光学素子の種類は一つであった
が、場合によっては、異なった形状のものを形成して、
一度の成形で複数種類の光学素子を得ることも可能であ
る。

【００５７】また、本実施例においては、上型および下
型の入れ子型の面形状は、光学素子に必要な面形状で、
光学素子を製造したが、例えば、加熱圧縮成形用の光学
素子成形用素材を製造する場合には、面形状を所望の形
状に形成しておけば、加熱圧縮成形用の光学素子成形用
素材を連接し一体化された形で得ることも可能であり、
その後、分割分離して、加熱圧縮成形用の光学素子成形
素材として使用することも可能である。

【００５８】（実施例２）次に、本発明の第二の実施例
について説明する。図８は、第二の実施例に係る成形工
程、分割分離工程の状態を示す概略断面図である。図８
（ａ）は、光学素材の射出充填前の状態を示す概略断面
図であり、図８（ｂ）は、射出充填終了時の状態を示す
概略断面図、図８（Ｃ）は、分割分離工程の状態を示す
概略断面図である。２４は上型を構成する本型、２５は
上型を構成する入れ子型、２６は振動制御用貫通穴、２
７は下型を構成する本型、２８は下型を構成する入れ子
型、２９は光学素材供給通路、３０は加熱、振動機構を
有したモールドベースの一部、３１は加熱、型閉め、振
動機構を有したモールドベースの一部、３２は光学素材
供給通路、３３は振動機構の一部、３４は成形された光
学素子、３５は分割分離された光学素子である。

【００５９】本実施例で得ようとする光学素子の形状
は、Ｒ１＝２．０ｍｍ，Ｒ２＝５．０ｍｍ，外径＝３．
８ｍｍおよび中心厚み＝４．４９ｍｍである。光学素子
の材質は実施例１と同じポリオレフィン樹脂を用いた。

【００６０】成形型である上型，下型は、実施例１と同
様な構成で、それぞれ入れ子型２５、２８と入れ子型２
５、２８を収納する本型２４、２７からなり、モールド
ベース３０、３１に固定されている。モールドベース３
０、３１には加熱機構の他に、成形型である上型、下型
の入れ子型２５、２８を振動制御可能な機構を有してお
り、入れ子型２５、２８と振動制御部は連結されてい
る。さらに、上型には、光学素材が供給可能なように貫
通穴２９が加工されている。また、入れ子型２５、２８
が振動制御可能なように本型２４、２７に貫通穴２６を
具備している。

【００６１】また、入れ子型２５、２８は、それぞれ、
光学素子の面形状として必要な面形状を実施例１と同様
に成形により得ており、ピッチ６ｍｍで５行×５列で本
型に配置してあるが、前記のように上型には、光学素材
供給通路２９を形成し、さらに下型の前記光学素材供給
通路２９に対向する面形状は平面としたため、入れ子型
の数は各々２４個形成している。

【００６２】以上のように構成、配置された成形型を用
いて、光学素子が複数個、各々連接し一体化した光学素
子を得る工程、前記光学素子を個々に分割分離する工程
について説明する。

【００６３】まず、上型、下型が所望の空間すなわち、
キャビティを形成した状態に、モールドベース３０、３
１が閉められた。上型、下型はモールドベース内の加熱
加圧機構により、光学素材の荷重たわみ温度以下である
１１０℃に設定されている。

【００６４】つぎに、加熱混錬溶融された光学素材がモ
ールドベースの光学素材供給通路３２を通過し、さら
に、上型の光学素材供給通路２９を経て、上型、下型で
形成されたキャビティに所定量、充填、加圧された。充
填が終了すると、上型、下型をモールドベース３０、３
１の加熱機構により９０℃まで冷却制御し、複数個の光
学素子が連接一体化した光学素子３４が得られた。この
時の光学素子の状態を図９に示す。

【００６５】つぎに、モールドベース３０、３１を閉
じ、前記光学素子３４を保持したままの状態で、モール
ドベース内の振動機構を用いて連接一体化された光学素
材３４を個々の光学素子（図７（ａ））に分割分離し
た。モールドベースの振動機構３３は入れ子型２５、２
８に連結されており、さらに、同期するように制御され
ていた。入れ子型２５、２８により光学素子３４は個々
に保持されており、振動機構３３により、振幅０．１ｍ
ｍ、振動数５０Ｈｚで振動を与えつつ、図８（ｃ）に示
すような状態まで入れ子型２５、２８を移動し、切断し
た。これにより、連接一体化していた複数個の光学素子
が個々に同時に分割分離され、光学素子３５が得られ
た。

【００６６】前記の製造方法で得られた光学素子は、個
々の光学素子にゲート部が無く、部分的な残留応力およ
び歪みは無い、良好な光学性能を有した光学素子を得る
ことができた。

【００６７】また、実施例１と同じく、成形により得た
入れ子型を用いたため、光学素子間の性能のバラツキは
極めて小さかった。さらに従来の成形型に比較して一度
の成形により多くの光学素子が得られた。また、型内で
切断することにより工程削減となり、顕著なコスト効果
が実証できた。

【００６８】本実施例においては、加熱混錬溶融した光
学素材を、上型に設けた光学素材供給通路を介して供給
する場合について説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、例えば、上型および下型のどちらにも
供給通路を設けず、別の位置から、ノズル、スプル，ラ
ンナ，ゲートを形成して供給しても良い。

【００６９】また、複数個が連接一体化した光学素子の
光学素子の数、配列は、本実施例の数、配列に限らず、
例えば、一列で６個の光学素子を得る形態や、光学素材
供給通路を２ヶ所に設け、２列×５個にした成形型を、
２方向に配置して得てもよい。

【００７０】また、本実施例においては、前記した成形
型の制御温度は、これに限らず、光学素子の形状、光学
素材の材質により、適正な温度にすることは言うまでも
ない。また、分割分離工程で、振動加工を用い、成形型
内で、分割分離したが、これに限らず、振動を加えず切
断しても良い。また、例えば、成形工程終了後、連接一
体化した光学素子を取り出し、その後、別に準備された
分割分離装置で、個々の光学素子に分割しても問題はな
い。

【００７１】さらに、成形型である上型、下型は、複数
の入れ子型と入れ子型を収納する本型で構成されたこと
により、一度の成形加工で多数の光学素子を得ることが
でき、入れ子型の数を増やすことにより、生産性が上が
り光学素子の低コスト化が実現できる。

【００７２】さらに、光学素子に必要な面形状を有した
入れ子型を、成形により得るため、一対の入れ子型成形
用型で、同一面形状を有した入れ子型が作製でき、さら
には、得られる光学素子の性能の安定化が可能となる。

【００７３】（実施例３）次に、本発明の第三の実施例
について説明する。図１０は、第三の実施例に係る光学
素子成形用素材の概略断面図である。図１１は前記光学
素子成形用素材の成形の状態を示す概略断面図を示す。
図１１（ａ）は加熱工程、図１１（ｂ）は予備変形工
程、図１１（ｃ）は加圧変形工程、図１１（ｄ）は冷却
工程の状態を示す概略断面図である。３６は光学素子成
形用素材、３７は光学素子成形上型、３８は光学素子成
形下型、３９は胴型、４０は第一プレスヘッドの一部、
４１は第一プレスステージの一部、４２は第二プレスヘ
ッドの一部、４３は第二プレスステージの一部、４４は
第三プレスヘッドの一部、４５は第三プレスステージの
一部、４６は第四プレスヘッドの一部、４７は第四プレ
スステージの一部、４８は光学素子である。

【００７４】本実施例で得ようとする光学素子成形用素
材の形状は、Ｒ１＝２．５ｍｍ，Ｒ２＝２．５ｍｍ，外
直径＝４．５ｍｍおよび中心厚み＝３．２５ｍｍであ
る。光学素子成形用素材の材質は実施例１、２と同じポ
リオレフィン樹脂を用いた。

【００７５】以下に、前記光学素子成形用素材及びそれ
を用いて得る光学素子の成形について述べる。まず最初
に、前記光学素子成形用素材の形状が得られるように、
実施例１に記載した手段で入れ子型を成形加工し、本型
に配置し、光学素子成形用素材の成形型を得た。

【００７６】光学素子成形用素材の製造方法としては、
一体化した複数個の光学素子成形用素材を得る工程とし
て実施例２の方法を用いた。また、一体化した複数個の
光学素子成形用素材を分離分割する工程としては、図６
に示すようなバイトによる切削加工により行った。

【００７７】得られた光学素子成形用素材の概略図を図
１０に示す。前記のようにして得られた光学素子成形用
素材は、ゲート部が無いため、部分的な残留応力及び歪
みは無い。また、成形により加工された入れ子型を用い
て、成形加工されているため、複数個の光学素子成形用
素材の形状のバラツキは非常に少なかった。

【００７８】得られた光学素子成形用素材３６を用い
て、以下のように光学素子の成形を行った。前記の方法
で得られた光学素子成形用素材３６を、所望の光学素子
形状を有する上型３７、下型３８、胴型３９で構成され
る空間に供給した後、光学素子成形用素材３６が所望の
温度１８０℃に４５秒で到達するように温度設定された
第一プレスステージ４１、第一プレスヘッド４０の間に
搬送、配置した。上型３７、下型３８及び胴型３９の材
質は超硬合金を用い、上型、下型の光学素子形状面には
貴金属合金膜（例えばＰｔ−Ｉｒ合金、膜厚：３μｍ）
を被膜しているものを用いた（他の材質例えばＳＵＳを
用いても良い）。

【００７９】次に第二プレスステージ４３上に前記上型
３７、下型３８、胴型３９、光学素子成形用素材３６を
移送した。ここでは、光学素子成形用素材３６の温度が
４５秒で２００℃になるように第二プレスステージ４
３、第二プレスヘッド４２が温度設定してあり、さらに
第二プレスヘッド４２により、光学素子成形用素材３６
を所望量、予備変形させた。予備変形量としては、全変
形量の約８０％の変形を行った。

【００８０】次に第三プレスステージ４５上に前記上型
３７、下型３８、胴型３９、光学素子成形用素材３６を
移送した。光学素子成形用素材３６の温度が４５秒で１
２０℃になるように第三プレスステージ４５、第三プレ
スヘッド４４が温度設定してある。ここでは、光学素子
成形用素材３６の温度を、ガラス転移点以上から荷重た
わみ温度に冷却しつつ、第三プレスヘッド４４で加圧変
形させる。加圧力は５．０Ｋｇｆ／ｃｍ²である。

【００８１】次に第四プレスステージ４７上に前記上型
３７、下型３８、胴型３９、光学素子成形用素材３６を
移送する。光学素子成形用素材３６の温度が４５秒で９
０℃になるように第四プレスステージ４７、第四プレス
ヘッド４６が温度設定してある。

【００８２】その後、取り出し工程（図示せず）に移送
され、上型３７を取り外して、成形された光学素子成形
用素材、すなわち光学素子４８を取り出した。以上のよ
うな成形方法で光学素子を得て、光学性能を確認した結
果、本発明の光学素子成形用素材を用いた場合、非常に
良好な光学性能の光学素子が得られた。

【００８３】以上のように、本発明の光学素子成形用素
材の製造方法では、従来の製造方法とは異なり、ゲート
部を不要とした製造方法であり、得られた光学素子成形
用素材にはゲート部が無く、ゲート部近傍に生じていた
部分的な残留応力、歪みが無い。このことから、本発明
の光学素子成形用素材を用いて光学素子を加熱加圧成形
して得た場合、部分的な残留応力、歪みの無い、良好な
光学性能を有した光学素子を得ることができた。

【００８４】また、前記の方法で得られた光学素子成形
用素材は、形状のバラツキも極めて少なく、このため、
光学素子の性能の安定性も向上した。

【００８５】

【発明の効果】以上のように本発明に係る光学素子の製
造方法及び成形型によれば、個々にゲート部の無い光学
素子を得ることができるので、ゲート部近傍の不均一な
残留応力および歪みの無い良好な光学素子を得ることが
できる。

【００８６】さらに、一度の成形で得られる光学素子の
取り数も多く、また、成形により入れ子型を得るため、
成形型の製作コストも安価になり、さらには、同一面形
状を有した入れ子型、光学素子の製造が可能となり、高
い生産性を有しながら、且つ、安定した光学性能で製造
することが可能となる。これにより、光学素子の低コス
ト化も可能となる。

【００８７】また、入れ子型の面形状を変え、本型に収
納するだけで、一度の成形で複数種類の光学素子を得る
ことも可能となり、他品種少量生産にも対応可能とな
る。また、本発明に係わる光学素子成形用素材の製造方
法は、個々にゲート部の無い光学素子成形用素材を得る
ことができるので、ゲート部近傍の不均一な残留応力お
よび歪みの無い良好な光学素子成形用素材を得ることが
できる。

【００８８】さらに、一度の成形で得られる光学素子成
形用素材の取り数も多く、また、成形により入れ子型を
得るため、同一面形状を有した入れ子型、光学素子成形
用素材の製造が可能となる。

【００８９】さらに前記光学素子成形用素材を用いて成
形した光学素子は、ゲート部近傍の不均一な残留応力お
よび歪みが無く、良好な光学性能を有することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例に係る光学素子の製造方
法における成形工程を示す概略断面図。

【図２】図１において用いる下型（入れ子型及び本型）
の概略図。

【図３】図１の成形工程により得られる複数個が連接一
体化した光学素子の形状を示す概略図。

【図４】図１において用いる入れ子型の製作過程の状態
を示す概略断面図。

【図５】図１の成形工程により得られた光学素子を分割
分離する工程を示す概略断面図。

【図６】図１の成形工程により得られた光学素子を分割
分離する工程を示す概略断面図。

【図７】分割分離工程により得られる光学素子の形状を
示す概略断面図。

【図８】本発明の第二の実施例に係る光学素子の製造方
法における成形工程、分割分離工程を示す概略断面図。

【図９】図８の成形工程により得られる複数個が連接一
体化した光学素子の形状を示す概略図。

【図１０】本発明の第三の実施例で得られた光学素子成
形用素材の形状を示す概略図。

【図１１】図１０の光学素子成形用素材を用いて光学素
子を成形する工程を示す概略断面図。

【図１２】従来の光学素子の製造方法に用いられる射出
成形機の概略断面図。

【図１３】従来の製造方法により得られる成形品の概略
図。

【図１４】従来の光学素子の製造方法に用いられる加熱
圧縮成形型での成形状態を示す概略断面図。

【図１５】従来の製造方法で光学素子を成形する成形工
程時のプロセスチャート図。

【符号の説明】

１上型（入れ子型、本型）２下型（入れ子型、本型）３胴型４加熱加圧機構を有するプレスヘッドの一部５加熱機構を有したプレスステージの一部６光学素材７成形された光学素材（複数個の光学素子が連接一体
化された光学素子）８入れ子型を収納する本型９入れ子型１０ガラス素材１１入れ子型成形用上型１２入れ子型成形用下型１３入れ子型成形用胴型１４加熱加圧機構を有するプレスヘッドの一部１５加熱機構を有したプレスステージの一部１６加工加圧機構を有したパンチの一部１７ダイの一部１８複数個の光学素子が連接一体化された光学素子１９光学素子２０バイトの一部２１光学素子設置台の一部２２複数個の光学素子が連接一体化された光学素子２３光学素子２４上型（本型）２５上型（入れ子型）２６振動制御用貫通穴２７下型（本型）２８下型（入れ子型）２９光学素材供給通路３０加熱、振動機構を有したモールドベースの一部３１加熱、型閉め、振動機構を有したモールドベース
の一部３２光学素材供給通路３３振動機構の一部３４複数個の光学素子が連接一体化された光学素子３５光学素子３６光学素子成形用素材３７光学素子成形用上型３８光学素子成形用下型３９光学素子成形用胴型４０加熱加圧機構を有する第一プレスヘッドの一部４１加熱機構を有した第一プレスステージの一部４２加熱加圧機構を有する第二プレスヘッドの一部４３加熱機構を有した第二プレスステージの一部４４加熱加圧機構を有する第三プレスヘッドの一部４５加熱機構を有した第三プレスステージの一部４６加熱加圧機構を有する第四プレスヘッドの一部４７加熱機構を有した第四プレスステージの一部４８光学素子４９ホッパ５０光学素材５１射出シリンダ５２加熱シリンダ５３スクリュ５４ノズル５５固定ダイプレート５６移動ダイプレート５７型閉めシリンダ５８成形型５９スプル６０ランナ６１ゲート６２成形品６３スプル６４ランナ６５ゲート６６光学素子６７上型６８下型６９胴型７０成形された光学素子７１加熱加圧機構を有するプレスヘッドの一部７２加熱機構を有したプレスステージの一部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成形により光学素子に必要な面形状に加
工した入れ子型と、前記入れ子型を複数個所定ピッチに
配置した本型からなる一対の型の間に光学素材を供給
し、一体化した複数個の光学素子を成形し、前記一体化
した複数個の光学素子を個々の光学素子に分割分離した
ことを特徴とする光学素子。
【請求項２】上型、下型及び胴型で形成される空間
に、ガラス素材を供給した後、加熱加圧成形して得られ
た入れ子型を用いた請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】前記光学素材としてプラスチック材料を
供給する請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】前記成形工程が、射出成形法または加熱
圧縮成形法である請求項１〜３のいずれか１項に記載の
光学素子。
【請求項５】分割分離面が、切断面である請求項１〜
４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項６】光学素子にゲート部が存在しない請求項
１〜５のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項７】一対の型で構成される成形型を用い、光
学素材を加工することによって、光学素子を製造する方
法であって、成形により光学素子に必要な面形状に加工
した入れ子型と、前記入れ子型を、複数個所定ピッチに
配置した本型からなる一対の型を用い、前記一対の型の
間に光学素材を供給し、一体化した複数個の光学素子を
得る成形工程と、前記一体化した複数個の光学素子を個
々の光学素子に分割分離する分割分離工程により光学素
子を製造することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項８】一対の上型、下型、胴型で形成される空
間に、ガラス素材を供給した後、加熱加圧成形して得ら
れた入れ子型を用いた請求項７に記載の光学素子の製造
方法。
【請求項９】前記光学素材としてプラスチック材料を
供給する請求項７に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１０】前記成形工程が、射出成形法または加
熱圧縮成形法である請求項７〜９のいずれか１項に記載
の光学素子の製造方法。
【請求項１１】パンチおよびダイによる打ち抜き切
断、振動加圧切断、及びバイトによる切削切断から選ば
れる少なくとも一つの切断手段により、前記一体化した
複数個の光学素子を個々の光学素子に分割分離する請求
項７〜１０のいずれか１項に記載の光学素子の製造方
法。
【請求項１２】光学素材を加工することによって、光
学素子を製造する方法に用いる成形型であって、前記成
形型は一対の型により構成され、前記一対の型は、光学
素子に必要な面形状を有した入れ子型と、その入れ子型
を収納する本型からなり、前記本型に入れ子型が複数個
所定ピッチに配置されおり、かつ前記入れ子型が、成形
により面形状を加工したことを特徴とする光学素子の成
形型。
【請求項１３】前記入れ子型の材質が、ガラス素材で
あり、上型、下型及び、胴型で形成される空間に、ガラ
ス素材を供給した後、加熱加圧成形して得られた請求項
１２に記載の光学素子の成形型。
【請求項１４】一対の型で構成される成形型を用い、
光学素材を加工することによって、光学素子成形用素材
を製造する方法であって、成形により光学素子成形用素
材に必要な面形状に加工した入れ子型と、前記入れ子型
を、複数個所定ピッチに配置した本型からなる一対の型
を用い、前記一対の型の間に光学素材を供給し、一体化
した複数個の光学素子成形用素材を得る成形工程と、前
記一体化した複数個の光学素子成形用素材を個々の光学
素子成形用素材に分割分離する分割分離工程により光学
素子成形用素材を製造することを特徴とする光学素子成
形用素材の製造方法。
【請求項１５】一対の上型、下型、胴型で形成される
空間に、ガラス素材を供給した後、加熱加圧成形して得
られた入れ子型を用いた請求項１４に記載の光学素子成
形用素材の製造方法。
【請求項１６】前記光学素材としてプラスチック材料
を供給する請求項１４に記載の光学素子成形用素材の製
造方法。
【請求項１７】前記成形工程が、射出成形法または加
熱圧縮成形法であることを特徴とする請求項１４〜１６
のいずれか１項に記載の光学素子成形用素材の製造方
法。
【請求項１８】パンチおよびダイによる打ち抜き切
断、振動加圧切断、及びバイトによる切削切断から選ば
れる少なくとも一つの切断手段により、前記一体化した
複数個の光学素子を個々の光学素子に分割分離する請求
項１４〜１７のいずれか１項に記載の光学素子成形用素
材の製造方法。
【請求項１９】光学素子成形用素材を製造する方法に
用いる成形型であって、前記成形型は一対の型により構
成され、前記一対の型は、光学素子成形用素材に必要な
面形状を有した入れ子型と、その入れ子型を収納する本
型からなり、前記本型に入れ子型が複数個所定ピッチに
配置されおり、かつ、前記入れ子型が、成形により面形
状を加工したことを特徴とする光学素子成形用素材の成
形型。
【請求項２０】前記入れ子型の材質が、ガラス素材で
あり、上型、下型及び、胴型で形成される空間に、ガラ
ス素材を供給した後、加熱加圧成形して得られたことを
特徴とする請求項１９に記載の光学素子成形用素材の成
形型。
【請求項２１】一対の型で構成される成形型を用い、
光学素材を加工することによって、光学素子成形用素材
を製造する方法であって、前記一対の型は、成形により
光学素子成形用素材に必要な面形状に加工した入れ子型
と、前記入れ子型を、複数個所定ピッチに配置した本型
からなり、前記一対の型の間に光学素材を供給し、一体
化した複数個の光学素子成形用素材を成形する工程と、
一体化した複数個の光学素子成形用素材を個々の光学素
子成形用素材に分割分離する工程により得られたことを
特徴とする光学素子成形用素材。
【請求項２２】上型、下型及び胴型で形成される空間
に、ガラス素材を供給した後、加熱加圧成形して得られ
た入れ子型を用いた請求項２１に記載の光学素子成形用
素材。
【請求項２３】前記光学素材としてプラスチック材料
を供給する請求項２１記載の光学素子成形用素材。
【請求項２４】前記成形工程が、射出成形法または加
熱圧縮成形法であることを特徴とする請求項２１〜２３
のいずれか１項に記載の光学素子成形用素材。
【請求項２５】パンチおよびダイによる打ち抜き切
断、振動加圧切断、及びバイトによる切削切断から選ば
れる少なくとも一つの切断手段により、前記一体化した
複数個の光学素子を個々の光学素子に分割分離する請求
項２１〜２４のいずれか１項に記載の光学素子成形用素
材。
【請求項２６】成形により光学素子成形用素材に必要
な面形状に加工した入れ子型と、前記入れ子型を、複数
個所定ピッチに配置した本型から構成された一対の型の
間に光学素材を供給し、一体化した複数個の光学素子成
形用素材を形成し、一体化した複数個の光学素子成形用
素材を個々の光学素子成形用素材に分割分離することに
より得られる光学素子成形用素材を用い、その光学素材
にさらに加熱加圧成形を行うことにより、光学素子を製
造することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２７】請求項２１〜２５のいずれか１項に記
載の光学素子成形用素材を、ガラス転移点以上に加熱し
加圧変形させ、その後、前記光学素子成形用素材を荷重
たわみ温度まで冷却させながら、さらに加圧変形する請
求項２６記載の光学素子の製造方法。
【請求項２８】請求項２２〜２５のいずれか１項に記
載の光学素子成形用素材に加熱加圧成形を行うことを特
徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２９】成形により光学素子成形用素材に必要
な面形状に加工した入れ子型と、前記入れ子型を、複数
個所定ピッチに配置した本型から構成された一対の型の
間に光学素材を供給し、一体化した複数個の光学素子成
形用素材を形成し、一体化した複数個の光学素子成形用
素材を個々の光学素子成形用素材に分割分離することに
より得られる光学素子成形用素材を用い、その光学素材
にさらに加熱加圧成形を行うことによって得られること
を特徴とする光学素子。
【請求項３０】請求項２１〜２５のいずれか１項に記
載の光学素子成形用素材を、ガラス転移点以上に加熱し
加圧変形させ、その後、前記光学素子成形用素材を荷重
たわみ温度まで冷却させながら、さらに加圧変形するこ
とによって得られる請求項２９に記載の光学素子。
【請求項３１】請求項２２〜２５のいずれか１項に記
載の光学素子成形用素材に加熱加圧成形を行うことによ
って得られる光学素子。