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JP2025016816A - Optical element manufacturing method and optical element - Google Patents

Optical element manufacturing method and optical element Download PDF

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JP2025016816A
JP2025016816A JP2021209724A JP2021209724A JP2025016816A JP 2025016816 A JP2025016816 A JP 2025016816A JP 2021209724 A JP2021209724 A JP 2021209724A JP 2021209724 A JP2021209724 A JP 2021209724A JP 2025016816 A JP2025016816 A JP 2025016816A
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JP
Japan
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optical element
mold
mirror
manufacturing
press molding
Prior art date
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Pending
Application number
JP2021209724A
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Japanese (ja)
Inventor
淳 村田
昌樹 橋本
陽平 奥山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements

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Abstract

Figure 2025016816000001

【課題】材料ロス低減およびモールド成形の点でより好適な光学素子の製造方法を提供すること。
【解決手段】柱状素材20の表面全体を加熱で鏡面化させる鏡面化処理を行って柱状素材から鏡面化素材25を形成し、次いで、鏡面化素材をモールドプレス成形に付す、光学素子の製造方法。
【選択図】図2

Figure 2025016816000001

The present invention provides a method for manufacturing an optical element which is more suitable in terms of reducing material loss and molding.
A method for manufacturing an optical element includes: performing a mirror finishing process to mirror-finish the entire surface of a columnar material by heating to form a mirror-finished material from the columnar material; and then subjecting the mirror-finished material to mold press molding.
[Selected figure] Figure 2

Description

本開示は、光学素子の製造方法および光学素子に関する。より具体的には、本開示は、光透過に少なくとも資する光学素子の製造方法に関するとともに、それによって得られる光学素子にも関する。 The present disclosure relates to a method for manufacturing an optical element and the optical element. More specifically, the present disclosure relates to a method for manufacturing an optical element that at least contributes to light transmission, and also to an optical element obtained thereby.

従前から樹脂材料またはガラス材料等から成る光学素子が様々な用途に用いられている。例えば、光学素子は、レンズ、プリズム、ミラーまたは光ファイバー等として用いられている。 Optical elements made of resin or glass materials have been used for various purposes. For example, optical elements are used as lenses, prisms, mirrors, optical fibers, etc.

近年、光学素子は、防災および/もしくは防犯等の監視システム用の光センサー、または運転支援システム用の車載センサモジュールといった、光センシング分野などにも利用されている。 In recent years, optical elements have also been used in the field of optical sensing, such as optical sensors for monitoring systems for disaster prevention and/or crime prevention, or in-vehicle sensor modules for driving assistance systems.

特開2013-14455号公報JP 2013-14455 A 国際公開第2020/071071号International Publication No. 2020/071071

本願発明者は、従前の光学素子の製造では克服すべき課題があることに気付き、そのための対策を取る必要性を見出した。具体的には以下の課題があることを見出した。 The inventors of the present application realized that there were problems to be overcome in the conventional manufacturing of optical elements, and found it necessary to take measures to address these problems. Specifically, they found the following problems:

光学素子は、成形を通じて製造されたり、切削、研削および/または研磨による加工法で製造されたりする。研削および/または研磨によって光学素子を製造する場合、原料体から削り出して光学素子の最終形状を得るため、材料ロスが多い(図13)。 Optical elements are manufactured through molding or by machining methods such as cutting, grinding and/or polishing. When manufacturing optical elements by grinding and/or polishing, the final shape of the optical element is obtained by cutting it out from the raw material, resulting in a large amount of material loss (Figure 13).

光学素子の成形として、モールドプレス成形が実施される場合がある。かかる製造方法では、金型を用いて素材に押圧力を加えるので、脆い材料から成る素材は積極的に使用し難い。 Mold press molding is sometimes used to mold optical elements. In this manufacturing method, a mold is used to apply pressure to the material, so it is difficult to actively use materials made of brittle materials.

本開示はかかる課題に鑑みて為されたものである。即ち、本開示の主たる目的は、材料ロス低減およびモールド成形の点でより好適な光学素子の製造方法を提供することである。 This disclosure has been made in light of these problems. In other words, the main objective of this disclosure is to provide a manufacturing method for optical elements that is more suitable in terms of reducing material loss and molding.

本願発明者は、従来技術の延長線上で対応するのではなく、新たな方向で対処することによって上記課題の解決を試みた。その結果、上記主たる目的が達成された光学素子の製造方法に至った。 The inventors of the present application attempted to solve the above problems by approaching them from a new direction, rather than simply extending the conventional technology. As a result, they arrived at a method for manufacturing optical elements that achieves the above-mentioned main objective.

本開示では、柱状素材の表面全体を加熱で鏡面化させる鏡面化処理を行って該柱状素材から鏡面化素材を形成し、該鏡面化素材をモールドプレス成形に付す、光学素子の製造方法が提供される。 This disclosure provides a method for manufacturing an optical element, which involves performing a mirror-finishing process to heat a columnar material to make the entire surface of the columnar material into a mirror-finished material, and then subjecting the mirror-finished material to mold press molding.

また、本開示では、上記製造方法によって得られる光学素子も提供される。本開示の光学素子は、光透過部、およびその光透過部から外側に延在するフランジ部を有して成り、前記光透過部では、周囲領域と該周囲領域よりも内側の内側領域とで内部歪が異なる。 The present disclosure also provides an optical element obtained by the above manufacturing method. The optical element of the present disclosure has a light-transmitting portion and a flange portion extending outward from the light-transmitting portion, and the light-transmitting portion has different internal strains between a peripheral region and an inner region that is located more inward than the peripheral region.

本開示の製造方法では、材料ロス低減およびモールド成形の点で光学素子をより好適に得ることができる。 The manufacturing method disclosed herein allows for more optimal production of optical elements in terms of reducing material loss and molding.

材料ロス低減の点について、本開示の方法は、素材の材料損失を低減した条件で光学素子を製造できる。モールドプレス成形に用いられる素材は柱状形状ゆえ、当該成形に先立って素材を研削などによって光学素子形状に比較的近い形状を予め得ておく必要がない。例えば、レンズなどの光学素子を製造する場合、球状またはそれを扁平したようなレンズ近似形状を研削などで予め得ておく必要がなく、光学素子の材料ロスをより少なくできる。 In terms of reducing material loss, the method disclosed herein can manufacture optical elements under conditions that reduce material loss. Because the material used in mold press molding has a columnar shape, there is no need to grind the material to a shape that is relatively close to the shape of the optical element prior to the molding. For example, when manufacturing optical elements such as lenses, there is no need to grind the material to a shape that is similar to a sphere or a flattened lens shape, and material loss in the optical element can be reduced.

また、モールド成形の点については、本開示の方法は、素材に対して過度な押圧力を加えずに光学素子を成形できる。これにつき、本開示では、モールドプレス成形に先立って加熱による鏡面化処理を行う。鏡面化処理自体は、光学素子の透過率に寄与し得るが、本開示では鏡面化処理を柱状素材の表面全体の加熱により行う。この加熱の鏡面化処理は、元の柱状素材と比べてその全体形状を光学素子の最終形状により近づけることができるので、モールドプレス成形時に素材に加えられる過度な押圧力を減じることが可能となる。よって、素材が脆い材料から成る場合であっても、より積極的にモールドプレス成形に使用できる。 In terms of mold forming, the method of the present disclosure can form an optical element without applying excessive pressure to the material. In this regard, in the present disclosure, a mirror finish treatment is performed by heating prior to mold press forming. The mirror finish treatment itself can contribute to the transmittance of the optical element, but in the present disclosure, the mirror finish treatment is performed by heating the entire surface of the columnar material. This mirror finish treatment by heating can make the overall shape of the columnar material closer to the final shape of the optical element compared to the original columnar material, making it possible to reduce the excessive pressure applied to the material during mold press forming. Therefore, even if the material is made of a brittle material, it can be used more actively in mold press forming.

光学素子としてのレンズを模式的に示した断面図(図1(A):両凸レンズ、図1(B):両凹レンズ、図1(C):メニスカス・レンズ)Cross-sectional views showing lenses as optical elements (FIG. 1(A): biconvex lens, FIG. 1(B): biconcave lens, FIG. 1(C): meniscus lens) 本開示の製造方法の一部を説明するための模式的断面図Schematic cross-sectional view for explaining a part of the manufacturing method of the present disclosure. モールドプレス成形で用いる金型の構成を模式的に例示した断面図A cross-sectional view showing a schematic example of the configuration of a die used in mold press molding. 本開示の製造方法におけるモールドプレス成形を模式的に例示した工程断面図1 is a process cross-sectional view illustrating a mold press molding method according to the present disclosure; モールドプレス成形で用いる非スリーブ型の金型の構成を模式的に例示した断面図FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic example of a configuration of a non-sleeve type die used in mold press molding. 本開示の製造方法におけるモールドプレス成形を模式的に例示した工程断面図(非スリーブ型の金型使用)FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic example of mold press molding in the manufacturing method of the present disclosure (using a non-sleeve type mold); 「金型を利用した鏡面化処理の態様」を説明するための模式的な断面図Schematic cross-sectional view for explaining "aspects of mirror finishing treatment using a mold" 「金型を用いた連続的処理の態様」を説明するための模式的な断面図Schematic cross-sectional view for explaining "aspects of continuous processing using a mold" 光学素子としてのレンズを模式的に示した断面図(図9(A):両凸レンズ、図9(B):両凹レンズ、図9(C):メニスカス・レンズ)Cross-sectional views showing lenses as optical elements (FIG. 9(A): biconvex lens, FIG. 9(B): biconcave lens, FIG. 9(C): meniscus lens) 本開示の光学素子に係る例示形態を示す斜視図および平面図1A and 1B are perspective and plan views illustrating an example embodiment of an optical element according to the present disclosure; 本開示に係る光学素子の光透過部における内部歪の特徴を例示的に示した模式図FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of internal distortion characteristics in a light-transmitting portion of an optical element according to the present disclosure. 本開示に従ってメニスカス・レンズをモールドプレス成形する態様を模式的に示す断面図FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic embodiment of a meniscus lens formed by press molding according to the present disclosure. 研削・研磨処理によって原料体から削り出してレンズを製造する例示態様を説明するための模式図(従来技術)FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an example embodiment of manufacturing a lens by cutting out a raw material by grinding and polishing (prior art);

以下では、一実施形態に係る光学素子の製造方法およびその製造方法で得られる光学素子をより詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細な説明、或いは実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。 Below, a method for manufacturing an optical element according to one embodiment and an optical element obtained by the manufacturing method will be described in more detail. However, more detailed explanation than necessary may be omitted. For example, detailed explanations of matters that are already well known or duplicate explanations of substantially identical configurations may be omitted. This is to avoid unnecessarily lengthy explanations and to facilitate understanding by those skilled in the art.

出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。なお、図面における各種の要素は、本開示の製造方法および光学素子の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観および寸法比などは実物と異なり得る。 The applicant provides the attached drawings and the following description to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and does not intend for them to limit the subject matter described in the claims. Note that the various elements in the drawings are merely shown as schematic and illustrative examples for understanding the manufacturing method and optical element of the present disclosure, and the appearance and dimensional ratios may differ from the actual ones.

本明細書で直接的または間接的に用いる「上方向」および「下方向」は、それぞれ、図中における上方向および下方向に相当する。ある好適な態様では、鉛直方向下向き(すなわち、重力が働く方向)が「下方向」に相当し、その逆向きが「上方向」に相当すると捉えることができる。 The terms "upward" and "downward" used directly or indirectly in this specification correspond to the upward and downward directions in the drawings, respectively. In a preferred embodiment, the vertical downward direction (i.e., the direction in which gravity acts) corresponds to the "downward direction," and the opposite direction corresponds to the "upward direction."

本明細書において「断面図」は、光学素子の厚み方向に沿って切り取って得られる仮想断面に基づいている。換言すれば、光学素子の厚みに沿って切り取った断面における見取図が「断面図」に相当する。典型的には、“光学素子の厚み方向”は、光学素子における光透過方向に相当し得る。また、本明細書で用いる「平面視」とは、上記厚みの方向に沿って対象物を上側または下側からみた場合の見取図に基づいている。 In this specification, a "cross-sectional view" is based on a virtual cross-section obtained by cutting an optical element along its thickness direction. In other words, a sketch of a cross-section cut along the thickness of an optical element corresponds to a "cross-sectional view." Typically, the "thickness direction of an optical element" may correspond to the light transmission direction in an optical element. In addition, the "plan view" used in this specification is based on a sketch of an object viewed from above or below along the thickness direction.

本明細書で言及する各種の数値およびその範囲は、「未満」や「より多い/より大きい」などの特段の用語が付されない限り、下限または上限の数値それ自体も含むことを意図している。つまり、例えば1~10といった数値範囲を例にとれば、下限値の“1”を含むと共に、上限値の“10”も含むものとして解釈され得る。 Various numerical values and ranges mentioned in this specification are intended to include the lower or upper limit numerical value itself, unless a special term such as "less than" or "more than/greater than" is used. In other words, for example, a numerical range such as 1 to 10 can be interpreted as including the lower limit of "1" and the upper limit of "10."

[本開示の製造方法]
本開示は、光学素子を製造する方法に関する。特に、本開示は、モールドプレス成形によって素材から光学素子を製造する。モールドプレス成形は、金型を用いて素材を押圧して成形する手法であるところ、その成形手法に関連する事項に本開示の特徴がある。
[Manufacturing method of the present disclosure]
The present disclosure relates to a method for manufacturing an optical element, and in particular, to a method for manufacturing an optical element from a material by mold press molding. Mold press molding is a method for pressing a material using a die to form it, and the present disclosure is characterized in matters related to the molding method.

具体的には、柱状素材の表面全体を加熱で鏡面化させる鏡面化処理を行って柱状素材から鏡面化素材を形成し、その加熱による鏡面化処理で得られた素材、すなわち、鏡面化素材をモールドプレス成形に付す。 Specifically, a mirror-finished material is formed from the columnar material by performing a mirror-finishing process in which the entire surface of the columnar material is heated to give it a mirror finish, and the material obtained by the mirror-finishing process through heating, i.e., the mirror-finished material, is then subjected to mold press forming.

本明細書において「光学素子」とは、広義には、光を透過させるための部材を意味している。よって、光学素子は、例えばレンズ、プリズムまたはミラーであってよい。さらにいえば、光学素子は、光透過に関連するウィンドウ品などであってもよい。狭義には「光学素子」は、レンズに代表されるように光を集束または発散させるための部材を意味している(図1参照)。光学素子10がレンズである場合、光学素子10の“光透過部”はレンズ部分(少なくとも光学有効面を含んだ“R面”の部分)に相当する。 In this specification, the term "optical element" broadly means a member for transmitting light. Thus, the optical element may be, for example, a lens, a prism, or a mirror. Furthermore, the optical element may be a window product related to light transmission. In the narrow sense, the term "optical element" means a member for converging or diverging light, such as a lens (see FIG. 1). When the optical element 10 is a lens, the "light transmitting portion" of the optical element 10 corresponds to the lens portion (at least the "R surface" portion including the optically effective surface).

本開示の製造方法において、モールドプレス成形に用いる素材は、柱状素材の表面全体の加熱によって当該柱状素材から得られる鏡面化素材である。つまり、モールドプレス成形に用いられる素材は、加熱によって表面全体が鏡面化された素材である。 In the manufacturing method disclosed herein, the material used in mold press molding is a mirror-finished material obtained from a columnar material by heating the entire surface of the columnar material. In other words, the material used in mold press molding is a material whose entire surface has been mirror-finished by heating.

図2は、本開示における鏡面化処理の例示的な態様を模式的に示している。図2に示されるように、モールドプレス成形に供される素材は柱状素材20であり、その表面全体を加熱して鏡面化素材25を得る。次いで、鏡面化素材25は、適当な金型を用いてモールドプレス成形に付される。 Figure 2 shows a schematic diagram of an exemplary embodiment of the mirror finish treatment in the present disclosure. As shown in Figure 2, the material to be subjected to mold press molding is a columnar material 20, and the entire surface of the material is heated to obtain a mirror finish material 25. The mirror finish material 25 is then subjected to mold press molding using an appropriate mold.

柱状素材20は、その名称の通り、全体として柱状形状を有する素材である。つまり、加熱により鏡面化されることになる素材は、所定方向における断面形状(例えば、光学素子において厚さ方向に直交する方向に沿って切り取った断面形状)が実質的に一定となるような三次元形状を有する素材である。かかる柱状素材20は、例えば、三角柱、四角柱、六角柱、または、円柱などの全体形状となっていてよい。 The columnar material 20, as its name suggests, is a material that has a columnar shape overall. In other words, the material that will be mirror-finished by heating is a material that has a three-dimensional shape in which the cross-sectional shape in a predetermined direction (for example, the cross-sectional shape of an optical element cut along a direction perpendicular to the thickness direction) is substantially constant. Such columnar material 20 may have an overall shape such as a triangular prism, a square prism, a hexagonal prism, or a cylinder.

柱状素材20は、好ましくは単一品である。このような素材はインゴットから得ることができる。柱状素材をインゴットから得る場合、その材料ロスは小さくなる。換言すれば、本開示の製造方法で用いる素材20は、最終の光学素子形状に相対的に近い形状を得るため研削などを行う必要がなく、材料ロスは小さい。例えば、モールドプレス成形に際して、球状またはそれを扁平したようなレンズ近似形状の素材を予め得ておく必要がなく、その分だけ材料ロスは小さい。 The columnar material 20 is preferably a single item. Such a material can be obtained from an ingot. When the columnar material is obtained from an ingot, the material loss is small. In other words, the material 20 used in the manufacturing method disclosed herein does not need to be ground or otherwise processed to obtain a shape relatively close to the final optical element shape, and material loss is small. For example, when performing mold press molding, there is no need to obtain a material in a spherical shape or a lens-like shape such as a flattened version of that shape in advance, and therefore material loss is small.

柱状素材は多角柱形状または円柱形状であってよい。つまり、加熱による鏡面化に供される素材が角柱素材または円柱素材となっていてよい。角柱素材は、その形状が比較的シンプルであり、インゴットから簡易に得ることができる。また、角柱素材は、モールド成形時に金型面と素材との間に密閉空間ができにくい。よって、R面の大きい素材等に比べて、角柱素材はモールド成形時にいわゆる“エア溜まり”が生じにくい。角柱素材は、その平面視形状が四角形または略四角形となっていてよい。本明細書において四角形とは、正方形および矩形などの形状を意味している。一方、円柱素材は、その平面視形状が円形または略円形となっていてよい。 The columnar material may be polygonal or cylindrical. In other words, the material to be subjected to the mirror finish by heating may be a prismatic material or a cylindrical material. Prismatic materials have a relatively simple shape and can be easily obtained from an ingot. In addition, prismatic materials are less likely to create an enclosed space between the die surface and the material during molding. Therefore, compared to materials with large R surfaces, prismatic materials are less likely to create so-called "air pockets" during molding. Prismatic materials may have a quadrilateral or approximately quadrilateral shape in plan view. In this specification, quadrilateral means shapes such as square and rectangular. On the other hand, cylindrical materials may have a circular or approximately circular shape in plan view.

柱状素材は、例えばガラス材料を含んでいてよい。つまり、ガラス材料を含んで成る素材から鏡面化素材を得て、その鏡面化素材をモールドプレス成形に付してよい。ガラス材料は一般的に線膨張係数が大きく、モールドプレス成形において加熱時の膨張量、冷却時の収縮量が大きくなり、成形し難い。本開示の製造方法では、後述するように“加熱による鏡面化処理”によって素材に過度な押圧力が掛かるのをより回避しており、ガラス材料を含んだ素材をより積極的に採用できる。 The columnar material may contain, for example, a glass material. In other words, a mirror-finished material may be obtained from a material containing a glass material, and the mirror-finished material may be subjected to mold press molding. Glass materials generally have a large linear expansion coefficient, and the amount of expansion when heated and the amount of contraction when cooled during mold press molding are large, making them difficult to mold. In the manufacturing method disclosed herein, as described below, the "mirror-finishing process by heating" prevents excessive pressure from being applied to the material, and materials containing glass materials can be more actively used.

本開示の製造方法において、鏡面化処理として行う加熱は、柱状素材を外側から全体的に加熱することにより行われる。つまり、柱状素材の一部の表面領域のみが加熱される局所的な加熱ではなく、柱状素材の表面領域を全体的に加熱する。このような鏡面化処理の加熱は、柱状素材の全体的な塑性変形に起因して、元の柱状素材と比べて素材の全体形状を光学素子の形状により近づけることができ、モールドプレス成形時に素材に加えられる押圧力を減じることができる。よって、素材が脆い材料から成る場合であっても、より積極的にモールドプレス成形に使用できる。 In the manufacturing method disclosed herein, the heating performed as the mirror finishing process is performed by heating the columnar material from the outside as a whole. In other words, the surface area of the columnar material is heated as a whole, rather than localized heating in which only a portion of the surface area of the columnar material is heated. This type of heating for the mirror finishing process causes overall plastic deformation of the columnar material, making it possible to make the overall shape of the material closer to the shape of the optical element compared to the original columnar material, and to reduce the pressing force applied to the material during mold press forming. Therefore, even if the material is made of a brittle material, it can be used more actively in mold press forming.

鏡面化処理として行う加熱は、柱状素材の全周囲から行ってよい。つまり、柱状素材の加熱として、柱状素材の上方向、下方向、側方向の全てから柱状素材を加熱してよい。これにより、柱状素材の表面が局所的でなく全体的に加熱されることになり、モールドプレス成形される素材全体が光学素子の形状により近づき易くなる。なお、ここでいう「側方向」は、柱状素材の上方向およびその反対の下方向に沿った素材軸に対して垂直となる方向に相当する。 The heating performed as a mirror finishing process may be performed from the entire periphery of the columnar material. In other words, the columnar material may be heated from all directions, above, below, and to the sides. This results in the surface of the columnar material being heated overall, rather than locally, making it easier for the entire material to be molded by press molding to resemble the shape of an optical element. Note that the "side direction" referred to here corresponds to the direction perpendicular to the material axis along the upward direction of the columnar material and the opposite downward direction.

鏡面化処理では、加熱により柱状素材の表面全体を軟化させて柱状素材を鏡面化させることが好ましい。素材の全体形状を光学素子の形状により近づけ易くなり、本開示の効果がより顕在化し易いからである。このような鏡面化処理の加熱時間は、比較的短くてよい。つまり、柱状素材の中央部分に至るまでの軟化である必要はなく、少なくとも表面部分の軟化であってよいので加熱時間は短くてよい。具体的には、カルコゲナイドガラス(新華光製IRG203)を含む柱状素材の場合、鏡面化処理の加熱時間は、ガラス点移温度(Tg)より高い温度で800秒以内、700秒以内、または650秒以内などであってよい。例えば、鏡面化処理の加熱に柱状素材を400秒~800秒、500秒~700秒、または550秒~650秒付してよい。 In the mirror finishing process, it is preferable to soften the entire surface of the columnar material by heating to mirror the columnar material. This is because it is easier to make the overall shape of the material closer to the shape of the optical element, and the effects of the present disclosure are more likely to be manifested. The heating time for such a mirror finishing process may be relatively short. In other words, it is not necessary to soften the columnar material to the center, and since it is sufficient to soften at least the surface portion, the heating time may be short. Specifically, in the case of a columnar material containing chalcogenide glass (IRG203 made by Xinhuaguang), the heating time for the mirror finishing process may be within 800 seconds, within 700 seconds, or within 650 seconds at a temperature higher than the glass transition temperature (Tg). For example, the columnar material may be heated for the mirror finishing process for 400 to 800 seconds, 500 to 700 seconds, or 550 to 650 seconds.

本開示の製造方法において、柱状素材の表面全体を加熱処理することで得られる鏡面化素材は、滑面または光沢面を好ましく有している。つまり、鏡面化素材は、その鏡面として滑面または光沢面を好ましくは有し得る。 In the manufacturing method disclosed herein, the mirror-finished material obtained by heat-treating the entire surface of the columnar material preferably has a smooth or glossy surface. In other words, the mirror-finished material may preferably have a smooth or glossy surface as its mirror surface.

鏡面化素材は、鏡面ゆえその表面粗さが低い。例示すると、鏡面化処理によって、鏡面化素材の表面粗さをRa50nm以下、好ましくはRa20nm以下にしてよい。つまり、本開示における「鏡面化処理」/「鏡面化素材」の“鏡面”は、その表面粗さとして、Ra50nm以下、好ましくはRa20nm以下となる鏡面程度を実質的に指している。表面粗さRaの下限値は特に制限はなく、例えばRa0nm(0を含まず)であってよい。本開示において“Ra”は、いわゆる算術平均粗さであり、その値は、鏡面化素材の外表面を成す少なくとも1つの面につき走査型白色干渉計(Zygo NewView)を用いて測定される値である。 Because the mirror-finished material is a mirror surface, its surface roughness is low. For example, the mirror-finished material may have a surface roughness of Ra 50 nm or less, preferably Ra 20 nm or less, by mirror-finishing. In other words, the "mirror surface" of "mirror-finished treatment"/"mirror-finished material" in this disclosure essentially refers to a mirror surface having a surface roughness of Ra 50 nm or less, preferably Ra 20 nm or less. There is no particular limit to the lower limit of the surface roughness Ra, and it may be, for example, Ra 0 nm (excluding 0). In this disclosure, "Ra" is the so-called arithmetic mean roughness, and its value is measured using a scanning white light interferometer (Zygo NewView) for at least one surface that constitutes the outer surface of the mirror-finished material.

加熱による鏡面化処理では、柱状素材をそのガラス転移温度Tgよりも高い温度に加熱してよい。つまり、柱状素材の材料・材質のガラス転移温度Tgよりも高い加熱条件で柱状素材の表面全体を加熱してよい。例えば、鏡面化処理として、柱状素材のガラス転移温度Tgよりも50~200℃高い加熱条件、より好ましくは100~190℃高い加熱条件で柱状素材を加熱して軟化させる。かかる加熱条件は、より効果的に柱状素材の表面全体を軟化させ易く、本開示の効果がより顕在化し易い。例えば、上記温度範囲の下限値よりも低い加熱温度の場合、十分な鏡面化が得られ難くなり、素材の鏡面不良が生じやすい一方、上記温度範囲の上限値よりも高い場合、モールドプレス成形で素材割れなどの現象が生じやすくなる。ここで本開示における「ガラス転移温度Tg」は、温度と試料の伸びの関係を示す熱膨張曲線から得られる値である。柱状素材の材質について例示しておくと、カルコゲナイド(新華光製IRG203)のガラス転移温度Tgは例えば約266℃であり、カルコハライドのガラス転移温度Tgは例えば約375℃である。 In the mirror finish treatment by heating, the columnar material may be heated to a temperature higher than its glass transition temperature Tg. In other words, the entire surface of the columnar material may be heated under heating conditions higher than the glass transition temperature Tg of the material of the columnar material. For example, as a mirror finish treatment, the columnar material is heated and softened under heating conditions 50 to 200°C higher than the glass transition temperature Tg of the columnar material, more preferably 100 to 190°C higher. Such heating conditions tend to soften the entire surface of the columnar material more effectively, and the effects of the present disclosure tend to be more evident. For example, if the heating temperature is lower than the lower limit of the above temperature range, it becomes difficult to obtain a sufficient mirror finish, and the mirror finish of the material is likely to be defective, while if the temperature is higher than the upper limit of the above temperature range, phenomena such as material cracking are likely to occur during mold press molding. Here, the "glass transition temperature Tg" in this disclosure is a value obtained from a thermal expansion curve showing the relationship between temperature and sample elongation. As an example of the material of the columnar material, the glass transition temperature Tg of chalcogenide (IRG203 manufactured by Xinhuaguang) is, for example, about 266°C, and the glass transition temperature Tg of chalcohalide is, for example, about 375°C.

本開示の製造方法は、表面全体が加熱処理されて得られた鏡面化素材をモールドプレス成形に付す。これにより、鏡面化素材から加圧変形を通じて光学素子が成形される。つまり、単一の鏡面化素材からモールドプレス成形によって、光学素子の光透過部とフランジ部とが一体的に成形され得る。 In the manufacturing method disclosed herein, the entire surface of the mirror-finished material is heat-treated, and the resulting material is then subjected to mold press molding. This allows the mirror-finished material to be molded into an optical element through pressure deformation. In other words, the light-transmitting portion and flange portion of the optical element can be integrally molded from a single mirror-finished material through mold press molding.

図3は、モールドプレス成形に用いる金型を示している。図示するように、本開示の製造方法で用いる金型50は、例えば、金型主要部である一対の上金型51と下金型52と、金型スリーブ53とから構成されている。かかる上金型51と下金型52とは、相対的に近づくように又は離隔するように駆動可能となっており、それらの間で金型キャビティ56を形成する。この対を成す上金型51と下金型52との間で鏡面化素材が押圧変形させられることによって、光学素子の光透過部分が少なくとも形造られる。光学素子がレンズの場合、上金型51と下金型52から受ける押圧力によって鏡面化素材が変形し、光学素子の“要”であるレンズ部分の形状が得られる。一方、金型スリーブ53は、その名称から分かるように“筒形状”を有しており、金型主要部の外周面上に設けられる。金型スリーブ53は、上金側51と下金型52と共に金型キャビティ形成に資する金型部材であり、好ましくは、金型キャビティの外縁を境界付けるように作用する。 3 shows a mold used in mold press molding. As shown in the figure, the mold 50 used in the manufacturing method of the present disclosure is composed of, for example, a pair of upper and lower dies 51 and 52, which are the main parts of the mold, and a mold sleeve 53. The upper and lower dies 51 and 52 can be driven to move relatively closer or farther apart, and a mold cavity 56 is formed between them. The mirrored material is pressed and deformed between the pair of upper and lower dies 51 and 52, thereby forming at least the light transmitting part of the optical element. When the optical element is a lens, the mirrored material is deformed by the pressing force received from the upper and lower dies 51 and 52, and the shape of the lens part, which is the "main part" of the optical element, is obtained. On the other hand, the mold sleeve 53 has a "cylindrical shape" as can be seen from its name, and is provided on the outer circumferential surface of the main part of the mold. The mold sleeve 53 is a mold member that contributes to the formation of the mold cavity together with the upper die side 51 and the lower die 52, and preferably acts to bound the outer edge of the mold cavity.

このような説明から分かるように、本明細書でいう「金型主要部」とは、金型キャビティの大部分の形成に寄与する主要な金型部材のことを意味している。一方、本明細書でいう「金型スリーブ」は、金型の胴部分の少なくとも一部を構成するように金型主要部の外周面に設けられる副的な作用を果たす金型部材のことを意味している。金型主要部の上金型と下金型と金型スリーブとで囲まれる空間によって金型キャビティが形成される場合、金型スリーブは、その金型キャビティの外縁を境界付けるための筒状の金型部材となっている。 As can be seen from this explanation, the "main mold part" in this specification refers to the main mold part that contributes to the formation of most of the mold cavity. On the other hand, the "mold sleeve" in this specification refers to a mold part that performs a secondary function and is provided on the outer circumferential surface of the main mold part so as to form at least a part of the body of the mold. When the mold cavity is formed by the space surrounded by the upper and lower mold parts and the mold sleeve of the main mold part, the mold sleeve is a cylindrical mold part that bounds the outer edge of the mold cavity.

例えば、金型キャビティは、その平面視形状が円形または略円形となっている。つまり、金型キャビティの外縁を境界付ける金型スリーブの内周面が、平面視で円形または略円形状を有していてよい。具体的には、例えば金型主要部の外周面が円柱状外面の形態を有し、それに対して円筒状の金型スリーブが設けられてよく、平面視で円形状または略円形状の金型キャビティがもたらされる。 For example, the mold cavity has a circular or approximately circular shape in plan view. That is, the inner peripheral surface of the mold sleeve that bounds the outer edge of the mold cavity may have a circular or approximately circular shape in plan view. Specifically, for example, the outer peripheral surface of the main mold part may have a cylindrical outer surface, to which a cylindrical mold sleeve may be provided, resulting in a mold cavity that is circular or approximately circular in plan view.

このような金型を用いたモールドプレス成形は、鏡面化素材について特有な温度条件で行ってよい。例えば、モールドプレス成形は、鏡面化処理の加熱温度よりも低い温度条件でモールドプレス成形を行ってよい。鏡面化素材の加圧変形がより好適なものとなり、光透過部とフランジ部とがより好適に一体的に成形された光学素子を得やすくなるからである。例えば、鏡面化処理の加熱温度の条件よりも好ましくは20℃~130℃低い温度条件、例えば40℃~90℃低い温度条件でモールドプレス成形を行なってよい。別の切り口で捉えると、モールドプレス成形時の加熱条件よりも好ましくは20℃~130℃高い温度、例えば40℃~90℃高い温度条件で鏡面化処理の加熱を行ってよい。このような鏡面化処理の加熱は、柱状素材の表面を全体的に好適に軟化させ易く、本開示の効果がより顕在化し易い。 Mold press molding using such a mold may be performed under temperature conditions specific to the mirror-finished material. For example, mold press molding may be performed under temperature conditions lower than the heating temperature of the mirror-finished treatment. This is because the pressure deformation of the mirror-finished material becomes more favorable, making it easier to obtain an optical element in which the light-transmitting portion and the flange portion are more favorably molded integrally. For example, mold press molding may be performed under temperature conditions that are preferably 20°C to 130°C lower than the heating temperature conditions of the mirror-finished treatment, for example, 40°C to 90°C lower. From another perspective, the heating of the mirror-finished treatment may be performed under temperature conditions that are preferably 20°C to 130°C higher than the heating conditions during mold press molding, for example, 40°C to 90°C higher. Such heating for the mirror-finished treatment tends to soften the surface of the columnar material overall in a favorable manner, making the effects of the present disclosure more likely to be manifested.

柱状素材のガラス転移温度との関係でいえば、モールドプレス成形は、柱状素材のガラス転移温度よりも高い温度で行ってよい。例えば、柱状素材のガラス転移温度よりも好ましくは40℃~150℃高い温度条件、例えば60℃~100℃高い温度条件でモールドプレス成形を行ってよい。加熱に基づく鏡面化処理で得られた鏡面化素材がより好適に塑性変形し得るからである。 In terms of the glass transition temperature of the columnar material, mold press molding may be performed at a temperature higher than the glass transition temperature of the columnar material. For example, mold press molding may be performed under temperature conditions that are preferably 40°C to 150°C higher than the glass transition temperature of the columnar material, for example 60°C to 100°C higher. This is because the mirror-finished material obtained by the mirror-finishing process based on heating can be plastically deformed more suitably.

本開示の製造方法では、モールドプレス成形は、不活性雰囲気下で行ってよい。例えば、モールドプレス成形の雰囲気条件として窒素雰囲気を用いてよい。例えば、酸素濃度が10ppm以下となるような窒素雰囲気であってよい。 In the manufacturing method of the present disclosure, mold press molding may be performed in an inert atmosphere. For example, a nitrogen atmosphere may be used as the atmospheric condition for mold press molding. For example, the nitrogen atmosphere may have an oxygen concentration of 10 ppm or less.

次に、図4を参照してモールドプレス成形を経時的に説明する。図4に示されるモールドプレス成形では、上金型と下金型との間に形成される金型キャビティで成形される光学素子のフランジ部の端面を金型転写に付す。 Next, mold press molding will be explained over time with reference to Figure 4. In the mold press molding shown in Figure 4, the end face of the flange portion of the optical element molded in the mold cavity formed between the upper and lower molds is subjected to mold transfer.

まず、図4(A)に示すように、鏡面化素材25が金型50に投入された状態を得る。つまり、図示するように、例えば上金型51と下金型52と金型スリーブ53とで囲まれる金型キャビティ56に鏡面化素材25が入れられた状態を得る。 First, as shown in FIG. 4(A), the mirror-finished material 25 is placed in the mold 50. That is, as shown in the figure, the mirror-finished material 25 is placed in the mold cavity 56 surrounded by, for example, the upper mold 51, the lower mold 52, and the mold sleeve 53.

鏡面化素材25は、単一品の素材であってよい。かかる鏡面化素材25は、その外表面として、研削もしくは研磨などの機械的な工具および/または液体処理(特に化学液体を素材に接触させて鏡面を得るような処理、例えば酸性域などpH調整された化学研磨液を用いた化学処理)などに依らず得られた鏡面を好ましくは有している。そのような鏡面に関連して、鏡面化素材25の全体形状は、元の柱状素材と比べると光学素子の最終形状により近づいた形状を有し得る。 The mirrored material 25 may be a single piece of material. Such mirrored material 25 preferably has a mirror surface on its outer surface that is obtained without using mechanical tools such as grinding or polishing and/or liquid treatment (particularly a process in which a chemical liquid is brought into contact with the material to obtain a mirror surface, such as a chemical treatment using a chemical polishing liquid with an adjusted pH, such as an acidic range). In relation to such a mirror surface, the overall shape of the mirrored material 25 may have a shape that is closer to the final shape of the optical element than the original columnar material.

金型50に投入された鏡面化素材25は、モールドプレス成形において、加熱された金型50から押圧力を受けて変形に付される。つまり、鏡面化素材25は、金型50の熱によって加熱されつつ、図4(B)および図4(C)に示すように、金型50から受ける押圧力で変形し、所望形状にされる。より具体的には、金型50から受ける押圧力によって単一の鏡面化素材25が塑性変形し、金型50(特に上金型51および下金型52)の内面形状が鏡面化素材25に転写されることで当該素材25からと光透過部とフランジ部とが一体的に得られる。なお、柱状素材が角柱素材に相当し、その表面全体の加熱によって得られた鏡面化素材から両凸レンズを形成する場合、金型内の鏡面化素材25は、その上面または下面に不都合な“エア溜まり”を生じさせにくいといった利点がもたされ易い。 The mirrored material 25 put into the die 50 is subjected to deformation by the pressing force from the heated die 50 during mold press molding. That is, the mirrored material 25 is heated by the heat of the die 50 and deformed by the pressing force from the die 50 as shown in Fig. 4 (B) and Fig. 4 (C) to be formed into the desired shape. More specifically, the pressing force from the die 50 plastically deforms the single mirrored material 25, and the inner shape of the die 50 (particularly the upper die 51 and the lower die 52) is transferred to the mirrored material 25, so that the light transmitting portion and the flange portion are integrally obtained from the material 25. Note that when the columnar material corresponds to a prismatic material and a biconvex lens is formed from the mirrored material obtained by heating the entire surface of the material, the mirrored material 25 in the die is likely to have the advantage of being less likely to cause undesirable "air pockets" on its upper or lower surface.

モールドプレス時に塑性変形する鏡面化素材25は外側へと広がるように変形した後、金型スリーブ53に接することになる(図4(D)参照)。つまり、平面視で円形状または略円形状を有する金型スリーブ53の内周面58に素材25が接することになる。モールドプレス成形では、このように鏡面化素材の端面全周に対して金型転写が行われる。端面全周の金型転写では、光学素子のフランジ形状、すなわち、光学素子の周縁輪郭が所望の形状に整い易くなる。 The mirrored material 25 undergoes plastic deformation during mold pressing, deforming so as to spread outward, and then comes into contact with the mold sleeve 53 (see FIG. 4(D)). In other words, the material 25 comes into contact with the inner circumferential surface 58 of the mold sleeve 53, which has a circular or nearly circular shape in a plan view. In mold press molding, mold transfer is performed on the entire periphery of the end face of the mirrored material in this manner. Mold transfer of the entire periphery of the end face makes it easier to shape the flange shape of the optical element, i.e., the peripheral contour of the optical element, into the desired shape.

モールドプレス時において、鏡面化素材の変形は、金型から受ける押圧力によってもたらされる。本開示の製造方法では、素材に加えられ得る押圧力は、不都合に過度にならない圧力にすることができる。鏡面化素材は、上述の“表面全体の加熱”に起因して、好ましくは元の柱状素材と比べて全体形状が最終的な光学素子により近づいた形状となっているからである。よって、素材が脆い材料から成る場合であっても、それをより積極的にモールドプレス成形に使用できる。例えば、カルコゲナイド材料および/またはカルコハライド材料といったガラス材料は、光学特性の点で優れたレンズ材料である一方、押圧力に脆いのでモールドプレス成形に通常適していないと考えられていた。本開示の製造方法では、そのようなガラス材料であっても使用可能である。なお、モールドプレス成形時に鏡面化素材に掛かる負荷が過度とならないことは、モールドプレス成形に先立って素材を研削などして光学素子の形状に相対的に近い形状(例えば、レンズ近似形状)へと素材を予め調製しておく必要がないことを意味する。つまり、素材の材料ロスが結果として減じられることになり、そのような観点からも、カルコゲナイド材料および/またはカルコハライド材料などのガラス材材を本開示では採用し易い。 During mold pressing, the deformation of the mirrored material is brought about by the pressing force received from the mold. In the manufacturing method disclosed herein, the pressing force that can be applied to the material can be set to a pressure that is not excessively excessive. This is because the mirrored material has an overall shape that is preferably closer to the final optical element than the original columnar material due to the above-mentioned "heating of the entire surface". Therefore, even if the material is made of a brittle material, it can be used more actively in mold press molding. For example, glass materials such as chalcogenide materials and/or chalcohalide materials are lens materials with excellent optical properties, but are brittle to pressing forces and are generally considered unsuitable for mold press molding. In the manufacturing method disclosed herein, even such glass materials can be used. In addition, the fact that the load applied to the mirrored material during mold press molding is not excessive means that it is not necessary to prepare the material in advance into a shape relatively close to the shape of the optical element (for example, a lens-like shape) by grinding the material prior to mold press molding. In other words, the material loss of the material is reduced as a result, and from this perspective, glass materials such as chalcogenide materials and/or chalcohalide materials are easily adopted in this disclosure.

ガラス材料(例えばカルコゲナイド材料および/またはカルコハライド材料)を含んで成る鏡面化素材は、機械的な鏡面化処理で得られた素材の場合と比べ、モールドプレス成形の加圧力を例えば少なくとも5%減じることができる。ある態様では、機械的な鏡面化処理で得られた素材の場合と比べ、加熱処理で得られた鏡面化素材に加えられるモールドプレス成形圧力を5%~50%減または10%~40%減とすることができる。 The pressure applied to the mold press molding of a mirror-finished material containing a glass material (e.g., a chalcogenide material and/or a chalcohalide material) can be reduced by, for example, at least 5% compared to the case of a material obtained by a mechanical mirror-finishing process. In one embodiment, the mold press molding pressure applied to the mirror-finished material obtained by a heat treatment can be reduced by 5% to 50% or 10% to 40% compared to the case of a material obtained by a mechanical mirror-finishing process.

所望に金型転写された鏡面化素材25は、モールドプレスの最終段階で離型に付される。つまり、モールドプレスにより塑性変形した鏡面化素材は、最終的には除荷および冷却後に金型から取り出され、所望の光学素子10として供される(図4(E)参照)。 The mirrored material 25 that has been transferred to the mold as desired is demolded in the final stage of mold pressing. In other words, the mirrored material that has been plastically deformed by mold pressing is finally removed from the mold after being unloaded and cooled, and is used as the desired optical element 10 (see FIG. 4(E)).

本開示の製造方法は、種々の態様で具現化することができる。 The manufacturing method disclosed herein can be embodied in a variety of ways.

(非コバの態様)
かかる態様は、金型スリーブを用いずモールドプレス成形を行う。つまり、モールドプレス成形において、上金型と下金型との間に形成される金型キャビティで成形される光学素子のフランジ部の端面を金型転写に付さない。金型としては、例えば図5に示されるような非スリーブ型の金型50を用いてよい。図示されるように、非スリーブ型の金型50は、主として上金型51および下金型52から構成され、スリーブ部材(例えば、図3に示される金型スリーブ53)を備えていない。
(Non-edge aspect)
In this embodiment, mold press molding is performed without using a mold sleeve. That is, in mold press molding, the end face of the flange part of the optical element molded in the mold cavity formed between the upper mold and the lower mold is not subjected to mold transfer. As the mold, for example, a non-sleeve type mold 50 as shown in FIG. 5 may be used. As shown in the figure, the non-sleeve type mold 50 is mainly composed of an upper mold 51 and a lower mold 52, and does not include a sleeve member (for example, the mold sleeve 53 shown in FIG. 3).

この態様では、鏡面化素材を上金型と下金型の間に投入した際に上下型に接触していない素材の外周部が金型転写に付されない。例えば図6の模式的な工程図に示すように、金型スリーブへの転写を行うことなく、モールドプレス成形を行う。これは、図4で説明した態様と同様にモールドプレス成形を行うものの、その際に鏡面化素材の端面全周を成形転写に付さないことを意味している。 In this embodiment, when the mirror-finished material is inserted between the upper and lower dies, the outer periphery of the material that is not in contact with the upper and lower dies is not subjected to mold transfer. For example, as shown in the schematic process diagram of Figure 6, mold press molding is performed without transferring to the die sleeve. This means that mold press molding is performed in the same way as in the embodiment described in Figure 4, but the entire periphery of the end face of the mirror-finished material is not subjected to mold transfer.

具体的には、金型50に投入された鏡面化素材25(図6(A)参照)は、金型50の熱によって加熱されつつ、金型50から受ける押圧力で変形する(図6(B)および図6(C)参照)。特に金型50の上金型51および下金型52から押圧力を受ける鏡面化素材25は外側へと広がるように塑性変形する。このような塑性変形を通じて所望に金型転写された鏡面化素材25(図6(D))は、モールドプレス成形の最終段階で離型に付され、光学素子10として取り出される(図6(E)参照)。かかる態様では、モールドプレス成形時に塑性変形する鏡面化素材25は金型スリーブ53(図4(D)参照)に押し当てられず、それゆえ、鏡面化素材の端面全周は金型転写されない。よって、得られる光学素子10の最外端面(特に、フランジ部の端面)は、例えば丸みを帯びた形状を有し得る(図6(E)参照)。 Specifically, the mirrored material 25 (see FIG. 6(A)) put into the mold 50 is heated by the heat of the mold 50 and deformed by the pressing force from the mold 50 (see FIG. 6(B) and FIG. 6(C)). In particular, the mirrored material 25 receiving the pressing force from the upper mold 51 and the lower mold 52 of the mold 50 is plastically deformed so as to spread outward. The mirrored material 25 (FIG. 6(D)) that is transferred to the mold as desired through such plastic deformation is released at the final stage of mold press molding and is taken out as the optical element 10 (see FIG. 6(E)). In this embodiment, the mirrored material 25 that is plastically deformed during mold press molding is not pressed against the mold sleeve 53 (see FIG. 4(D)), and therefore the entire circumference of the end surface of the mirrored material is not transferred to the mold. Therefore, the outermost end surface (particularly the end surface of the flange portion) of the obtained optical element 10 may have, for example, a rounded shape (see FIG. 6(E)).

本開示の製造方法では、モールドプレス成形される鏡面化素材は、鏡面化処理に起因して、元の柱状素材と比べてその全体形状が最終的な光学素子により近づいた形状となっている。したがって、モールドプレス成形時にて上下型に接触していない外周部に向かって変形する鏡面化素材の塑性変形が均一になされ易く、金型スリーブを用いずとも、モールドプレス成形で所望のレンズ形状に加圧変形させることができる。 In the manufacturing method disclosed herein, the mirrored material that is molded by press molding has an overall shape that is closer to the final optical element compared to the original columnar material due to the mirroring process. Therefore, plastic deformation of the mirrored material that deforms toward the outer periphery that is not in contact with the upper and lower dies during mold press molding is easily uniform, and the material can be pressurized and deformed into the desired lens shape by mold press molding without using a die sleeve.

また、金型スリーブを用いない場合、成形時にて金型スリーブとレンズコバ面との密着状態が本質的に回避される。つまり、金型スリーブとレンズコバ面との密着状態があると、成形後の冷却過程で線膨張係数の違い起因した収縮差でクラック発生するなどの現象が場合によっては懸念される得るものの、金型スリーブを用いない場合、それが減じられる。 In addition, when a mold sleeve is not used, close contact between the mold sleeve and the lens edge surface during molding is essentially avoided. In other words, if there is close contact between the mold sleeve and the lens edge surface, there may be some concern that cracks may occur due to differences in shrinkage caused by differences in the linear expansion coefficient during the cooling process after molding, but this is reduced when a mold sleeve is not used.

(金型を利用した鏡面化処理の態様)
かかる態様は、モールドプレス成形に用いる金型を利用することによって、柱状素材の表面全体を加熱して鏡面化処理を行う。例えば、モールドプレス成形に用いる下金型の金型キャビティを利用して、鏡面化処理を行ってよい。より具体的には、図7に示すように、下金型52の熱を利用して柱状素材20の鏡面化処理を行ってよい。これは、モールドプレス成形に先立ち、その成形手段でもって柱状素材を鏡面化してよいことを意味している。
(Aspects of mirror finishing treatment using a mold)
In this embodiment, the entire surface of the columnar material is heated and mirror-finished by utilizing a die used in mold press molding. For example, the mirror-finishing treatment may be performed by utilizing a die cavity of a lower die used in mold press molding. More specifically, as shown in FIG. 7, the heat of a lower die 52 may be utilized to perform the mirror-finishing treatment of the columnar material 20. This means that the columnar material may be mirror-finished by the molding means prior to mold press molding.

かかる態様では、下金型52に入れられた状態で柱状素材20を加熱することによって柱状素材20を鏡面化処理する(図7参照)。例えば、鏡面化処理の加熱温度の条件に昇温させた下金型または当該加熱温度への昇温過程にある下金型に柱状素材を入れ、その下金型からの熱を利用して柱状素材を加熱してよい。あるいは、下金型に柱状素材を投入した後に下金型を加熱温度の条件へと昇温させ、それによる下金型からの熱を利用して柱状素材を加熱してもよい。このように下金型の金型キャビティを鏡面化処理に利用する場合、下金型は、柱状素材の底面の1部のみに接触していてよい。柱状素材はその接触箇所で下金型に支持されつつ、その支持に供する下金型によって加熱されることになる。なお、柱状素材の底面が全面接触すると柱状素材の底面の加熱状況が強くなりすぎる場合があり得るところ、柱状素材の底面の1部のみが下金型に接触する場合、熱輻射に起因して表面全面に加熱が均等に行われ易くなる。下金型は、例えば光学素子の光学面の凸形状または凹形状を形成するものであってよい。つまり、下金型のキャビティ形成面は、そのような光学面の凸形状または凹形状に対して相補的な形状となっていてよい。 In this embodiment, the columnar material 20 is heated while being placed in the lower die 52, thereby subjecting the columnar material 20 to a mirror finish (see FIG. 7). For example, the columnar material may be placed in a lower die that has been heated to the heating temperature conditions for the mirror finish treatment, or in a lower die that is in the process of being heated to the heating temperature, and the columnar material may be heated using the heat from the lower die. Alternatively, the columnar material may be placed in the lower die, and then the lower die may be heated to the heating temperature conditions, and the columnar material may be heated using the heat from the lower die. When the die cavity of the lower die is used for the mirror finish treatment in this manner, the lower die may be in contact with only a portion of the bottom surface of the columnar material. The columnar material is supported by the lower die at the contact point, and is heated by the lower die that supports it. Note that if the bottom surface of the columnar material is in full contact with the lower die, the heating of the bottom surface of the columnar material may become too strong, but if only a portion of the bottom surface of the columnar material is in contact with the lower die, the entire surface is more likely to be heated evenly due to thermal radiation. The lower mold may be, for example, a mold that forms a convex or concave shape of the optical surface of the optical element. In other words, the cavity forming surface of the lower mold may have a shape that is complementary to the convex or concave shape of such an optical surface.

金型キャビティを利用した加熱によって鏡面化処理を行う場合、鏡面化素材をよりスムーズにモールドプレス成形に付すことができる。つまり、鏡面化処理とモールドプレス成形との間で金型を共通的に使用するので、鏡面化処理からモールドプレス成形への移行が比較的スムーズとなる。 When mirror finishing is performed by heating using the mold cavity, the mirror-finished material can be subjected to mold press molding more smoothly. In other words, since the same mold is used for both mirror finishing and mold press molding, the transition from mirror finishing to mold press molding is relatively smooth.

金型の加熱の手法については、特に制限がない。例えば、金型に内蔵される加熱コイルおよび/または金型の熱媒体用管路に流される熱媒体などを用いて金型の加熱を行ってよい。金型とは別個に設けられる加熱手段を用いて金型を加熱してもよい。例えば、図7に示すように下金型52の外側に設けられた加熱手段60を用いて下金型52を加熱して柱状素材の鏡面化処理を行ってもよい。更には、金型使用時において上金型が配置される位置に上金型に代えて設けられる加熱手段65を用いてもよく(図7参照)、それによって柱状素材を加熱して鏡面化処理を行ってもよい。 There are no particular limitations on the method of heating the mold. For example, the mold may be heated using a heating coil built into the mold and/or a heat medium flowing through the heat medium pipe of the mold. The mold may be heated using a heating means provided separately from the mold. For example, as shown in FIG. 7, the lower mold 52 may be heated using a heating means 60 provided on the outside of the lower mold 52 to perform the mirror finish treatment of the columnar material. Furthermore, a heating means 65 may be used that is provided in place of the upper mold at the position where the upper mold is placed when the mold is in use (see FIG. 7), and the columnar material may be heated to perform the mirror finish treatment.

(金型を用いた連続的処理の態様)
かかる態様は、柱状素材の鏡面化処理と、それにより得られる鏡面化素材の冷却とを金型を用いて連続的に行う。例えば図8に示すように、モールドプレス成形の金型50を利用することによって、柱状素材の表面全体を加熱して鏡面化処理を行なって鏡面化素材を得た後、その同じ金型50を用いて鏡面化素材を冷却してよい。モールドプレス成形に用いる金型で鏡面化素材を得て、その金型で鏡面化素材をモールドプレス成形できるので、よりスムーズな光学素子の製造がもたらされ得る。このような連続的処理において、例えばモールドプレス成形に要する時間は鏡面化処理に要する時間よりも短くてよい。
(Aspects of continuous processing using a mold)
In this embodiment, the columnar material is subjected to a mirror-finishing process and the mirror-finished material obtained thereby is cooled continuously using a mold. For example, as shown in FIG. 8, by using a mold press molding mold 50, the entire surface of the columnar material is heated to perform a mirror-finishing process to obtain a mirror-finished material, and then the mirror-finished material can be cooled using the same mold 50. Since the mirror-finished material is obtained using a mold used for mold press molding and the mirror-finished material can be mold-press molded using the mold, smoother production of optical elements can be achieved. In such a continuous process, for example, the time required for mold press molding may be shorter than the time required for the mirror-finishing process.

(レンズ品の態様)
かかる態様では、光学素子10としてレンズを製造する。つまり、光を集束または発散させるためのレンズを製造する。レンズの種類は、特に制限されず、凸レンズまたは凹レンズなどであってよい。凸レンズは、両凸レンズ(図1(A))または平凸レンズなどであってよく、凹レンズとしては、両凹レンズ(図1(B))または平凹レンズなどであってよい。さらには、レンズは、図1(C)に示すようなメニスカス・レンズであってもよい。なお、上記“非コバの態様”に従って得られた光学素子は、鏡面化素材の端面全周が成形転写されないので、それ特有の形状を有し得る。具体的には、光学素子10の最外縁面が全体として丸みを帯びた形状を有し得る。例えば図9に示すレンズでいえば、両凸レンズ(図9(A))、両凹レンズ(図9(B))、メニスカス・レンズ(図9(C))などの断面視において、最外縁面の輪郭が全体として湾曲状になり得る。
(Lens Product Aspects)
In this embodiment, a lens is manufactured as the optical element 10. That is, a lens for converging or diverging light is manufactured. The type of lens is not particularly limited, and may be a convex lens or a concave lens. The convex lens may be a biconvex lens (FIG. 1(A)) or a plano-convex lens, and the concave lens may be a biconcave lens (FIG. 1(B)) or a plano-concave lens. Furthermore, the lens may be a meniscus lens as shown in FIG. 1(C). Note that the optical element obtained according to the above-mentioned "non-edge embodiment" may have a unique shape since the entire circumference of the end face of the mirror-finished material is not molded and transferred. Specifically, the outermost edge surface of the optical element 10 may have a rounded shape as a whole. For example, in the case of the lens shown in FIG. 9, the outline of the outermost edge surface may be curved as a whole in a cross-sectional view of a biconvex lens (FIG. 9(A)), a biconcave lens (FIG. 9(B)), a meniscus lens (FIG. 9(C)), etc.

上述したように、本開示の製造方法では、表面全体が加熱されて得られた鏡面化素材をモールドプレス成形に付すので、モールドプレス成形時に素材に過度な押圧力が掛かり難く、脆い素材なども積極的に採用できる。よって、本開示の製造方法では、カルコゲナイド材料および/またはカルコハライド材料などをより積極的に用いることができる。カルコゲナイド材料は赤外領域に対して好適な透過特性を有し、カルコハライド材料は赤外領域だけでなく可視光領域に対しても好適な透過特性を有し得るので、本開示の製造方法は、光学素子として、少なくとも赤外領域ためのレンズを好適に製造できる。 As described above, in the manufacturing method of the present disclosure, the entire surface is heated and the resulting mirror-finished material is subjected to mold press molding, so excessive pressure is unlikely to be applied to the material during mold press molding, and brittle materials can be actively used. Therefore, in the manufacturing method of the present disclosure, chalcogenide materials and/or chalcohalide materials can be more actively used. Chalcogenide materials have suitable transmission characteristics for the infrared region, and chalcohalide materials can have suitable transmission characteristics not only for the infrared region but also for the visible light region, so the manufacturing method of the present disclosure can suitably manufacture lenses for at least the infrared region as optical elements.

[本開示の光学素子]
本開示の光学素子は、上述の製造方法で得られるものであり、上述のモールドプレス成形を通じて素材から得られる光学素子に相当する。つまり、本開示の光学素子は、表面全体の加熱により鏡面化処理された柱状素材がモールドプレス成形されて得られた光学素子である。
[Optical element of the present disclosure]
The optical element of the present disclosure is obtained by the above-mentioned manufacturing method and corresponds to the optical element obtained from the material through the above-mentioned mold press molding. In other words, the optical element of the present disclosure is an optical element obtained by mold press molding of a columnar material that has been subjected to a mirror finish treatment by heating the entire surface.

本開示の光学素子は、好ましくは、光透過部とそれから外側に延在するフランジ部とを有して成る。光学素子がレンズである場合、本開示の光学素子は、レンズ部に相当する光透過部とそれから外側に延在するフランジ部とを有して成る。フランジ部は、光学素子の使用時にて光透過に資さない光学素子の最外縁部に相当し、光学素子において例えば実質的に一定厚みを有し得る部分である。 The optical element of the present disclosure preferably comprises a light-transmitting portion and a flange portion extending outward from the light-transmitting portion. When the optical element is a lens, the optical element of the present disclosure comprises a light-transmitting portion corresponding to the lens portion and a flange portion extending outward from the light-transmitting portion. The flange portion corresponds to the outermost edge of the optical element that does not contribute to light transmission when the optical element is in use, and is a portion of the optical element that may have, for example, a substantially constant thickness.

光学素子10がレンズである場合の模式図を図10に示す。あくまでも光学素子の1つの例示にすぎないが、図10は、光学素子10として両凸レンズの外観の斜視図および平面図を示している。 Figure 10 shows a schematic diagram of the optical element 10 being a lens. Although this is merely one example of an optical element, Figure 10 shows a perspective view and a plan view of the appearance of a biconvex lens as the optical element 10.

本開示に係る光学素子10において、光透過部11は、周囲領域(例えば、光透過部において“最も外側の周縁部を含む領域”)と、その周囲領域よりも内側の内側領域とで内部歪が異なっている。つまり、図11の模式図に示されるように、光透過部11の実質的な光透過部分に相当する内側領域11Aとその周囲領域11Bとで内部歪の量が違っていてよい。図11の下側図は、内部歪の相対的な大小関係を例示している。図11の下側図において、相対的に濃い色の部分は内部歪が相対的に大きいことを示し、相対的に薄い色の部分は内部歪が相対的に小さい又は無いことを示している。図11の内部歪の特徴は、好ましくは上述の製造方法に関係している。特に材料ロスが少なく行われるモールドプレス成形に関連した内部歪が光学素子にもたらされていてよい。図11で示される内部歪は、モールドプレス成形に先立って研削などでレンズ近似形状を得ることなく素材をモールドプレス成形する(好ましくは鏡面化処理として加熱処理された素材をモールドプレス成形する)ことで得られた光学素子に特徴的な内部歪の一例であるといえる。 In the optical element 10 according to the present disclosure, the light-transmitting portion 11 has different internal strains between the peripheral region (for example, the "region including the outermost peripheral portion" in the light-transmitting portion) and the inner region inside the peripheral region. That is, as shown in the schematic diagram of FIG. 11, the amount of internal strain may be different between the inner region 11A corresponding to the substantial light-transmitting portion of the light-transmitting portion 11 and the peripheral region 11B. The lower diagram of FIG. 11 illustrates the relative magnitude relationship of the internal strain. In the lower diagram of FIG. 11, the relatively dark parts indicate relatively large internal strain, and the relatively light parts indicate relatively small or no internal strain. The characteristics of the internal strain in FIG. 11 are preferably related to the manufacturing method described above. In particular, the internal strain associated with mold press molding, which is performed with little material loss, may be brought about in the optical element. The internal distortion shown in FIG. 11 is an example of internal distortion that is characteristic of optical elements obtained by mold press molding a material without obtaining a lens-approximate shape by grinding or other means prior to mold press molding (preferably by mold press molding a material that has been heat-treated as a mirror finish).

本開示において、「周囲領域」は、光透過部11の平面視において、その最も外側の周縁部を含む領域に相当し得る。あくまでも例示であるが、例えば光透過部11の平面視円形の直径をDとすると(図11参照)、少なくとも0.5D以上の直径を有する同心円領域よりも外側の光透過領域を「周囲領域」とみなしてよい。 In the present disclosure, the "peripheral region" may correspond to a region including the outermost periphery of the light-transmitting portion 11 in a planar view. For example, if the diameter of the circle of the light-transmitting portion 11 in a planar view is D (see FIG. 11), the light-transmitting region outside the concentric region having a diameter of at least 0.5D may be considered to be the "peripheral region".

内側領域の平面視形状は正方形などの多角形の各辺が中心または周辺に向かって湾曲した形状であってよい。例えば平面視において光学素子の光透過部を正方形の各辺が中心に向かって湾曲した状状の内側領域とその外側の周囲領域とで仮想的に分けて考えると、それらの間で内部歪の量が違っていてよい。 The planar shape of the inner region may be a polygon such as a square with each side curved toward the center or periphery. For example, if the light-transmitting portion of the optical element is virtually divided into an inner region with each side of a square curved toward the center in a planar view and an outer peripheral region, the amount of internal distortion between them may be different.

ある好適な態様では、内側領域の外形は、光学素子を形成するモールドプレス成形前の柱状素材の外形に相当する。そして、正方形などの多角形の柱状素材の歪のない領域が、モールドプレス成形により正方形などの多角形の各辺が中心または周辺に向かって湾曲した形状に加工されていてよい。かかる場合、光透過部において、柱状素材の外形に相当する領域(以下、「素材相当領域」とも称する)とそれ以外の領域とで内部歪が異なっていてよい。つまり、図11(特にその下側に示される光学素子がレンズである場合の例示的な平面視図)に示されるように、光透過部11において素材相当領域の寸法に相当する面積部分のレンズ面とそれ以外の面積部分のレンズ面とで内部歪の量が違っている。 In a preferred embodiment, the outer shape of the inner region corresponds to the outer shape of the columnar material before mold press molding to form the optical element. The distortion-free region of the polygonal columnar material, such as a square, may be processed by mold press molding into a shape in which each side of the polygon, such as a square, is curved toward the center or periphery. In such a case, the internal distortion may be different between the region corresponding to the outer shape of the columnar material (hereinafter also referred to as the "material-equivalent region") and other regions in the light-transmitting portion. In other words, as shown in FIG. 11 (particularly an exemplary plan view in which the optical element shown below is a lens), the amount of internal distortion is different between the lens surface of the area portion corresponding to the dimensions of the material-equivalent region and the lens surface of the other area portion in the light-transmitting portion 11.

本開示において、光透過部における内部歪は、例えばリタデーション(位相差)の測定により把握できる。かかるリタデーション(位相差)の測定には、市販の測定器を使用してよく、株式会社フォトニックラティス社製、型式PA-300-MT-NIR850)の測定器を使用することで光透過部の内部歪(つまり、図11の下側図に示すような内部歪の分布)を把握できる。 In the present disclosure, the internal strain in the light-transmitting portion can be ascertained, for example, by measuring the retardation (phase difference). A commercially available measuring device may be used to measure such retardation (phase difference), and the internal strain in the light-transmitting portion (i.e., the distribution of internal strain as shown in the lower diagram of FIG. 11) can be ascertained by using a measuring device (manufactured by Photonic Lattice Co., Ltd., model PA-300-MT-NIR850).

鏡面化処理された柱状素材が角柱形状であった場合、平面視における光透過部の素材相当領域が、正方形などの四角形となり得る。かかる場合、例えば平面視において正方形状の素材相当領域が有する寸法に相当する面積とそれ以外の光透過部(即ち、周囲領域)に相当する面積とで内部歪の量が違っていてよい。あくまでも例示にすぎないが、角柱形状の寸法に相当する正方形の領域面積における内部歪は8~12nm程度となっている一方、それ以外の領域面積(即ち、周囲領域面積)の内部歪は最大で30nm程度となっていてよい。 If the columnar material that has been subjected to the mirror finish treatment has a prismatic shape, the area corresponding to the material of the light-transmitting portion in plan view may be a quadrilateral such as a square. In such a case, for example, the amount of internal strain may be different between the area corresponding to the dimensions of the square-shaped material-corresponding area in plan view and the area corresponding to the other light-transmitting portion (i.e., the surrounding area). While this is merely an example, the internal strain in the square area corresponding to the dimensions of the prismatic shape may be about 8 to 12 nm, while the internal strain in the other area (i.e., the surrounding area) may be a maximum of about 30 nm.

このように、本開示の光学素子では光透過部の内側領域とその周縁の周囲領域とで内部歪の量が異なっていてよいところ、光透過部の中心部分を含めた内側領域の歪は小さい又は実質的に無い。そのような歪特性ゆえ、本開示の光学素子は全体として所望の光学特性を有し得る。例えば、切削、研削および/または研磨などの機械的加工を経て製造された光学素子(図13参照)と比べ、実質的に遜色のない光学特性(例えば、そのような機械的加工を経て製造された光学素子と比べて実質的に同等となるような光透過特性)を本開示の光学素子は有し得る。 In this way, in the optical element of the present disclosure, the amount of internal distortion may differ between the inner region of the light-transmitting portion and the surrounding region of its periphery, but the distortion in the inner region including the central portion of the light-transmitting portion is small or substantially nonexistent. Due to such distortion characteristics, the optical element of the present disclosure may have desired optical characteristics as a whole. For example, the optical element of the present disclosure may have optical characteristics that are substantially comparable to those of an optical element manufactured through mechanical processing such as cutting, grinding, and/or polishing (see FIG. 13) (e.g., light transmission characteristics that are substantially equivalent to those of an optical element manufactured through such mechanical processing).

ある好適な態様では、光学素子が、柱状素材の平面視形状に応じた応力分布を有している。つまり、光学素子がガラス材料を含んで成る場合、上記製造方法に起因して、硝材形状に応じた応力分布が成形後の光学素子にもたらされていてよい。また、本開示の光学素子において、光学有効径内の内部歪の平均値を変化させたい場合、柱状素材の寸法変更で対応できる。つまり、光学有効径内の内部歪の平均値を変化させるに際して、鏡面化処理される柱状素材の寸法を任意に変更して対応できる。また、角柱形状の素材に限らず(すなわち、光透過部の素材相当領域の平面視形状が正方形などの四角形であることに限らず)、三角柱、六角柱などの多角形または、円柱などの形状の素材であってよい。即ち、光透過部の素材相当領域の平面視形状が三角形、六角形または円形であってもよい。かかる場合、光学素子の光透過部において、そのような素材の三角柱、六角柱、または、円柱に応じた応力分布を得ることができる。 In a preferred embodiment, the optical element has a stress distribution according to the planar shape of the columnar material. In other words, when the optical element is made of a glass material, the above manufacturing method may result in a stress distribution according to the glass material shape being brought about in the optical element after molding. In addition, in the optical element of the present disclosure, if it is desired to change the average value of the internal strain within the optically effective diameter, this can be achieved by changing the dimensions of the columnar material. In other words, when changing the average value of the internal strain within the optically effective diameter, the dimensions of the columnar material to be mirror-finished can be changed as desired. In addition, the material is not limited to a prismatic material (i.e., the planar shape of the material-equivalent region of the light-transmitting portion is not limited to a quadrangle such as a square), but may be a polygonal shape such as a triangular prism or hexagonal prism, or a cylindrical shape. In other words, the planar shape of the material-equivalent region of the light-transmitting portion may be a triangle, hexagon, or circle. In such a case, a stress distribution according to the triangular prism, hexagonal prism, or cylinder of such a material can be obtained in the light-transmitting portion of the optical element.

本開示の光学素子10は、好ましくは単一の素材20からモールドプレス成形で得られるので、それ特有の構成を有している。具体的には、本開示の光学素子10は、好ましくは、光透過部11とフランジ部12とが同一材質から成り、かつ互いに一体化している。図10に示される態様でいえば、レンズ部に相当する光透過部11とその外側のフランジ部12とが同一材質から成り、かつ互いに一体化している。このように同一材質で一体化していると、光透過部11とフランジ部12とが異質な材質で一体化している場合よりも、均質性が増し、光学素子10の構造強度がより向上したものとなり得る。 The optical element 10 of the present disclosure is preferably obtained by mold press molding from a single material 20, and therefore has a unique configuration. Specifically, the optical element 10 of the present disclosure preferably has a light-transmitting portion 11 and a flange portion 12 made of the same material and integrated with each other. In the embodiment shown in FIG. 10, the light-transmitting portion 11 corresponding to the lens portion and the flange portion 12 on the outside thereof are made of the same material and integrated with each other. When integrated with the same material in this way, the homogeneity is increased compared to when the light-transmitting portion 11 and the flange portion 12 are integrated with different materials, and the structural strength of the optical element 10 can be improved.

本開示の光学素子10は、モールドプレス成形時に鏡面化素材に掛かる負荷が過度にならない条件で得られている。よって、光学素子10は、カルコゲナイド材料および/またはカルコハライド材料などからモールドプレス成形を通じて好適に得ることができる。つまり、ある好適な態様の光学素子10は、カルコゲナイド材料および/またはカルコハライド材料を含む。光学素子10が、いわゆるカルコゲナイド系および/またはカルコハライド系のガラスを含んで成り得るともいえる。最も端的にいえば、光学素子10が好ましくはカルコゲナイドガラスまたはカルコハライドガラスから成っているといえる。 The optical element 10 of the present disclosure is obtained under conditions in which the mirror-finished material is not subjected to excessive load during mold press molding. Thus, the optical element 10 can be suitably obtained from chalcogenide materials and/or chalcohalide materials through mold press molding. In other words, a preferred embodiment of the optical element 10 includes a chalcogenide material and/or a chalcohalide material. It can also be said that the optical element 10 can include so-called chalcogenide-based and/or chalcohalide-based glass. In the simplest terms, it can be said that the optical element 10 is preferably made of chalcogenide glass or chalcohalide glass.

本明細書でいう「カルコゲナイド材料」とは、広義には、周期律表のVIb族のS(硫黄)、Se(セレン)およびTe(テルル)から成る群から選択される少なくとも1種のカルコゲン元素を主成分の1つとする材料を意味している。例えば、カルコゲナイド材料は、S(硫黄)、Se(セレン)およびTe(テルル)から成る群から選択される少なくとも1種のカルコゲン元素がGe(ゲルマニウム)、As(ヒ素)、Sb(アンチモン)、P(リン)、Ga(ガリウム)、In(インジウム)およびSi(ケイ素)から成る群から選択される少なくとも1種と組み合わされた組成を有する材料となっていてよい。そして、本明細書でいう「カルコハライド材料」とは、そのようなカルコゲナイド材料に対してハロゲン元素(フッ素、塩素、臭素およびヨウ素から成る群から選択される少なくとも1種)またはその化合物が導入されて成るような組成を有する材料を意味している。このようなカルコゲナイド材料および/またはカルコハライド材料などは、赤外領域に対して又は赤外領域と可視光領域との双方に対して好適な透過特性を有し得る。よって、本開示の光学素子10は、少なくとも赤外領域の光線を透過させるためのレンズとして好適に供され得る。 In the present specification, the term "chalcogenide material" broadly means a material having at least one chalcogen element selected from the group consisting of S (sulfur), Se (selenium) and Te (tellurium) of group VIb of the periodic table as one of its main components. For example, the chalcogenide material may be a material having a composition in which at least one chalcogen element selected from the group consisting of S (sulfur), Se (selenium) and Te (tellurium) is combined with at least one element selected from the group consisting of Ge (germanium), As (arsenic), Sb (antimony), P (phosphorus), Ga (gallium), In (indium) and Si (silicon). In the present specification, the term "chalcohalide material" means a material having a composition in which a halogen element (at least one element selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine) or a compound thereof is introduced into such a chalcogenide material. Such chalcogenide materials and/or chalcohalide materials may have suitable transmission characteristics for the infrared region or for both the infrared region and the visible light region. Therefore, the optical element 10 of the present disclosure may be suitably used as a lens for transmitting light rays in at least the infrared region.

以上、実施形態について説明してきたが、あくまでも典型例を例示したに過ぎない。従って、本開示の製造方法および光学素子はこれに限定されず、種々の態様が考えられることを当業者は容易に理解されよう。 The above describes the embodiments, but they are merely typical examples. Therefore, those skilled in the art will easily understand that the manufacturing method and optical element disclosed herein are not limited to these, and that various embodiments are possible.

例えば、上記説明では光学素子の好適な製造態様を図面を参照して説明したが、それはあくまでも説明の便宜のためである。本開示の製造方法は、その全体的なプロセスが実際の製造に鑑みたものとなっていてよい。例えば、本開示の製造方法は全体として連続的処理に基づいたものであっても、あるいは、バッチ処理に基づいたものであってもよい。 For example, in the above description, a preferred manufacturing method for an optical element is described with reference to the drawings, but this is for convenience of explanation only. The manufacturing method of the present disclosure may be one in which the overall process is based on actual manufacturing. For example, the manufacturing method of the present disclosure may be one based on continuous processing as a whole, or on batch processing.

また、図7を参照した上記説明では、下金型からの熱で柱状素材を加熱して鏡面化処理を行う態様を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、金型の上金型を付加的に又は代替的に用いて柱状素材を加熱して鏡面化処理を行ってもよい。かかる場合、上金型に内蔵される加熱コイルおよび/または上金型の熱媒体用管路に流される熱媒体などを用いて上金型を加熱して柱状素材の鏡面化処理を行ってよい。また、上金型とは別個に設けられる加熱手段を用いてもよく、例えば上金型の外側に配置された加熱手段を用いて上金型を加熱して鏡面化処理を行ってもよい。 In the above description with reference to FIG. 7, the columnar material is heated with heat from the lower die to perform the mirror finish treatment, but the present disclosure is not limited thereto. For example, the columnar material may be heated and mirror finished using the upper die of the die in addition to or instead of the upper die. In such a case, the upper die may be heated using a heating coil built into the upper die and/or a heat medium flowing through the heat medium pipe of the upper die to perform the mirror finish treatment of the columnar material. Also, a heating means provided separately from the upper die may be used, and for example, the upper die may be heated using a heating means arranged outside the upper die to perform the mirror finish treatment.

さらには、上記説明では、特にレンズとして両凹レンズまたは両凸レンズをモールドプレス成形する態様を中心に説明してきたが、本開示はこれに限定されない。例えば、図12に示すように、メニスカス・レンズである光学素子10をモールドプレス成形する場合であっても本開示を同様に適用できる。 Furthermore, the above description has focused on the case where a biconcave lens or a biconvex lens is mold-press molded as a lens, but the present disclosure is not limited to this. For example, as shown in FIG. 12, the present disclosure can be similarly applied to the case where an optical element 10 that is a meniscus lens is mold-press molded.

本開示に係る光学素子は、各種レンズとして使用することができる。特に、本開示に係る光学素子は、ある好適な態様ではカルコゲナイド材料および/またはカルコハライド材料などを含んで成り得るので、赤外線レンズ(あくまでも1つの例示にすぎないが、遠赤外線を少なくとも意図したレンズ)、可視光レンズ、または、それら赤外領域および可視光領域の双方の光線を透過させるような広帯域透過レンズなどとして用いることができる。 The optical element according to the present disclosure can be used as various lenses. In particular, the optical element according to the present disclosure can be made of a chalcogenide material and/or a chalcohalide material in a preferred embodiment, and can be used as an infrared lens (which is merely one example, but is a lens intended for at least far-infrared light), a visible light lens, or a broadband transmission lens that transmits light in both the infrared and visible light regions.

10 光学素子
11 光透過部
11A 光透過部の内側領域
11B 光透過部の周囲領域
12 フランジ部
20 柱状素材
25 鏡面化素材
50 金型
51 上金型
52 下金型
53 金型スリーブ
56 金型キャビティ
58 金型スリーブの内周面
60 加熱手段
65 加熱手段
REFERENCE SIGNS LIST 10 Optical element 11 Light transmitting portion 11A Inner region of light transmitting portion 11B Peripheral region of light transmitting portion 12 Flange portion 20 Columnar material 25 Mirror-finished material 50 Mold 51 Upper mold 52 Lower mold 53 Mold sleeve 56 Mold cavity 58 Inner peripheral surface of mold sleeve 60 Heating means 65 Heating means

Claims (17)

光学素子を製造する製造方法であって、
柱状素材の表面全体を加熱で鏡面化させる鏡面化処理を行って該柱状素材から鏡面化素材を形成し、該鏡面化素材をモールドプレス成形に付す、光学素子の製造方法。
A method for manufacturing an optical element, comprising the steps of:
A method for manufacturing an optical element, comprising: subjecting a columnar material to a mirror-finishing treatment in which the entire surface of the columnar material is mirror-finished by heating to form a mirror-finished material from the columnar material; and subjecting the mirror-finished material to mold press molding.
前記鏡面化処理として、前記柱状素材のガラス転移温度よりも50℃~200℃高い加熱条件で前記柱状素材を加熱して軟化させる、請求項1に記載の光学素子の製造方法。 The method for manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the mirror finishing process involves heating and softening the columnar material under heating conditions that are 50°C to 200°C higher than the glass transition temperature of the columnar material. 前記加熱として、前記柱状素材の上方向、下方向、側方向の全てから該柱状素材を加熱する、請求項1または2に記載の光学素子の製造方法。 The method for manufacturing an optical element according to claim 1 or 2, wherein the heating is performed by heating the columnar material from above, below, and to the sides. 前記鏡面化処理よりも20℃~130℃低い温度条件で前記モールドプレス成形を行う、請求項1~3のいずれかに記載の光学素子の製造方法。 The method for manufacturing an optical element according to any one of claims 1 to 3, wherein the mold press molding is performed at a temperature 20°C to 130°C lower than that of the mirror finishing treatment. 前記柱状素材のガラス転移温度よりも40℃~150℃高い温度条件で前記モールドプレス成形を行う、請求項1~4のいずれかに記載の光学素子の製造方法。 The method for manufacturing an optical element according to any one of claims 1 to 4, wherein the mold press molding is performed under a temperature condition that is 40°C to 150°C higher than the glass transition temperature of the columnar material. 前記モールドプレス成形に用いる下金型の金型キャビティを利用して、前記鏡面化処理を行う、請求項1~5のいずれかに記載の光学素子の製造方法。 The method for manufacturing an optical element according to any one of claims 1 to 5, wherein the mirror finishing process is carried out using a mold cavity of a lower mold used in the mold press molding. 前記下金型は、前記柱状素材の底面の1部のみに接触する、請求項6に記載の光学素子の製造方法。 The method for manufacturing an optical element according to claim 6, wherein the lower die contacts only a portion of the bottom surface of the columnar material. 前記下金型は、前記光学素子の光学面の凸形状または凹形状を形成する、請求項6または7に記載の光学素子の製造方法。 The method for manufacturing an optical element according to claim 6 or 7, wherein the lower mold forms a convex or concave shape of the optical surface of the optical element. 前記鏡面化処理により、前記鏡面化素材の表面粗さがRa50nm以下にする、請求項1~8のいずれかに記載の光学素子の製造方法。 The method for manufacturing an optical element according to any one of claims 1 to 8, wherein the surface roughness of the mirror-finished material is set to Ra 50 nm or less by the mirror-finishing treatment. 前記柱状素材は、多角柱形状または円柱形状である、請求項1~9のいずれかに記載の光学素子の製造方法。 The method for manufacturing an optical element according to any one of claims 1 to 9, wherein the columnar material is in the shape of a polygonal column or a cylinder. 前記柱状素材がカルコゲナイド材料および/またはカルコハライド材料を含む、請求項1~10のいずれかに記載の光学素子の製造方法。 The method for manufacturing an optical element according to any one of claims 1 to 10, wherein the columnar material includes a chalcogenide material and/or a chalcohalide material. 前記モールドプレス成形では、上金型と下金型との間に形成される金型キャビティで成形される前記光学素子のフランジ部の端面を金型転写に付す、請求項1~11のいずれかに記載の光学素子の製造方法。 The method for manufacturing an optical element according to any one of claims 1 to 11, wherein in the mold press molding, the end face of the flange portion of the optical element molded in a mold cavity formed between an upper mold and a lower mold is subjected to mold transfer. 前記モールドプレス成形では、上金型と下金型との間に形成される金型キャビティで成形される前記光学素子のフランジ部の端面を金型転写に付さない、請求項1~11のいずれかに記載の光学素子の製造方法。 The method for manufacturing an optical element according to any one of claims 1 to 11, wherein in the mold press molding, the end face of the flange portion of the optical element molded in a mold cavity formed between an upper mold and a lower mold is not subjected to mold transfer. 光学素子であって、
光透過部、および該光透過部から外側に延在するフランジ部を有して成り、
前記光透過部では、周囲領域と該周囲領域よりも内側の内側領域とで内部歪が異なる、光学素子。
An optical element,
a light transmitting portion and a flange portion extending outwardly from the light transmitting portion;
An optical element, wherein the light transmitting portion has a different internal strain between a peripheral region and an inner region located more inward than the peripheral region.
前記内側領域の平面視形状が多角形の各辺が中心または周辺に向かって湾曲した形状である、請求項14に記載の光学素子。 The optical element according to claim 14, wherein the planar shape of the inner region is a polygon with each side curved toward the center or periphery. 前記内側領域の外形は、前記光学素子を形成するモールドプレス成形前の柱状素材の外形に相当する、請求項14または15に記載の光学素子。 The optical element according to claim 14 or 15, wherein the outer shape of the inner region corresponds to the outer shape of the columnar material before mold press molding to form the optical element. 前記光学素子がカルコゲナイド材料および/またはカルコハライド材料を含む、請求項14~16のいずれかに記載の光学素子。 The optical element according to any one of claims 14 to 16, wherein the optical element comprises a chalcogenide material and/or a chalcohalide material.
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