JP4813305B2

JP4813305B2 - 光学素子の製造方法

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Application number: JP2006253346A
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Inventors: 広喜岩沢
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Description

本発明は、光学素子の製造技術に関し、たとえば、ガラス型を用いてガラス製の光学素子を製造する技術に関する。

従来、円筒状のスリーブにガラス素材を狭持した上型および下型を対向させて挿入し、所定の成形温度で挟圧することで光学素子を成形する技術に関しては、たとえば、特許文献１等数多くの出願がなされている。

ガラス製の成形型（ガラス型）を、超硬合金などでできたスリーブに対して用いると、線膨張係数が異なるために熱間でのスリーブとガラス型のクリアランスを小さくできる効果があり、例えば特許文献２では下型にガラス型を用い、下型をスリーブに焼き嵌め状態にして成形する方法が提案されている。

しかし、ガラス型とスリーブの嵌合クリアランスを小さく設定し、成形時の温度で焼き嵌めとした場合、スリーブと比較して弾性力の大きい（剛性の小さい）ガラス型が変形し、ガラス型から光学素子に転写される光学面の面精度が得られないという技術的課題がある。

一方、スリーブ内に光学素材を挟持した状態で挿入して、加熱およびプレスすることで光学素子を得るガラス型を、型成形で製作した場合、成形後にアニール処理しない状態で利用すると、ガラス型の成形時に当該ガラス型に発生した歪が、光学素子の成形時に開放されて徐々に変形するため、必要な光学素子の品質が継続して得られないという不具合がある。

そこで、アニール処理を施してガラス型の成形時に残留した熱歪を除去しておけば、歪の解放によるガラス型の変形が発生せず、当該ガラス型を用いて長期間安定した光学素子の成形が可能となる。

しかし、ガラス型の成形後の収縮に加え、アニール処理でもガラス型は大きく収縮し、その収縮量は、形状、成形条件により一品一様で異なる。さらにスリーブに線膨張係数の異なる材料を用いた場合、実際に光学素子を成形する温度での嵌合クリアランス（成形型とスリーブとの間の隙間）が把握できず、光学素子の偏心精度が出るまでスリーブを何度も作り直して精度を追い込まなければならず、コストが増大し、リードタイムも長くなるという技術的課題があった。
特公平２−１７８０号公報特開２００４−２７７２４２号公報

本発明の目的は、筒体の内部でガラス素材とガラス型を所定の温度で挟圧して光学素子を得る光学素子の製造方法において、光学素子の偏心精度を向上させることにある。
本発明の他の目的は、筒体の内部でガラス素材とガラス型を所定の温度で挟圧して光学素子を得る光学素子の製造方法において、良好な光学素子の偏心精度を与える筒体の内径寸法を短期間に精度良く決定して、生産性を向上させることにある。

本発明は、第１筒体の第１内径Ｄ１を実測する工程と、
前記第１筒体の内部でマスタ型と第１ガラス素材を挟圧してガラス型を成形する工程と、
前記ガラス型をアニールする工程と、
アニール後の前記ガラス型の外径Ｄ２を実測する工程と、
実測された前記第１筒体の第１内径Ｄ１及び前記ガラス型の外径Ｄ２を用いて、前記ガラス型の仮の線膨張係数α_ｇｋを算出する算出工程と、
前記ガラス型の仮の線膨張係数α_ｇｋを用いて第２筒体の第２内径Ｄ３を決定する工程と、
前記第２内径Ｄ３を有する前記第２筒体を得る工程と、
得られた前記第２筒体の内部で、前記ガラス型と第２ガラス素材を挟圧することで光学素子を成形する工程と、を有し、
前記算出工程では、前記ガラス型の仮の線膨張係数α_ｇｋは、前記第１筒体の線膨張係数をα_ｓ、前記ガラス型の第１成形温度をＴ１、前記光学素子の第２成形温度をＴ２、室温をＴ０とすると、
α_ｇｋ＝｛Ｄ１×（１＋α_ｓ（Ｔ１−Ｔ０））−Ｄ２｝／｛Ｄ２×（Ｔ１−Ｔ０）｝により算出され、
前記第２内径と前記ガラス型の外径との摺動クリアランスをＣ、とするとき、
Ｄ３＝Ｄ２×｛１＋α _ｇｋ（Ｔ２−Ｔ０）｝／｛１＋α _ｓ（Ｔ２−Ｔ０）｝＋Ｃ
として、前記第２内径を決定し、
前記第１筒体と前記第２筒体は同じ素材からなる光学素子の製造方法を提供する。

すなわち、本発明では、一例として、あらかじめガラス製の成形型（ガラス型）を成形するための第１筒体の内径を測定しておく。
ガラス型の材料の屈伏点温度以上の温度（第１成形温度）でガラス型を成形し、アニール処理したガラス型の外径寸法を測定する。第１筒体の線膨張係数α_ｓを温度に関係なく一定の値と仮定し、ガラス型の成形時の第１成形温度での第１筒体の径を算出する。

算出した第１筒体の内径寸法とアニール後のガラス型の外径寸法の差より、線膨張係数α_ｇｋを算出する。
この算出した線膨張係数α_ｇｋを用いて光学素子の第２成形温度での第２筒体の内径を算出し、光学素子成形用の第２筒体を製作する。

さらに、必要に応じて、第２筒体の線膨張係数α_ｓとガラス型の線膨張係数α_ｇｋの差による第２成形温度でのガラス型と第２筒体の嵌合クリアランスの変化を利用し、第２成形温度の変化による光学素子の偏心精度の変化より第２筒体の内径寸法をさらに高精度に設定し、光学素子成形用の当該第２筒体の寸法を修正し、最適化する。

また、簡易的に、アニール後の前記ガラス型の外径と第１内径の差分に、（第１成形温度 − 第２成形温度）／第１成形温度、を乗じた値を、第１内径から減じて得られる第２内径を有する第２筒体を得ることにより、光学素子成形用の当該第２筒体の寸法を修正し、最適化する。

本発明によれば、筒体の内部でガラス素材とガラス型を所定の温度で挟圧して光学素子を得る光学素子の製造方法において、光学素子の偏心精度を向上させることができる。
また、筒体の内部でガラス素材とガラス型を所定の温度で挟圧して光学素子を得る光学素子の製造方法において、良好な光学素子の偏心精度を与える筒体の内径寸法を短期間に精度良く決定して、生産性を向上させることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である光学素子の製造方法に用いられるガラス型成形装置の構成の一例を示す断面図であり、図２は、本実施の形態の光学素子の製造方法に用いられるマッフル炉の構成の一例を示す断面図、図３は、本実施の形態の光学素子の製造方法に用いられる光学素子成形装置の構成例を示す断面図である。

本実施の形態の光学素子の製造方法では、ガラス型成形装置１０を用いてガラス型３１を製作した後、当該ガラス型３１を、マッフル炉４０を用いてアニールする。
そして、マッフル炉４０でアニールされたガラス型３１を、下ガラス型３１ａおよび上ガラス型３１ｂとして用いる光学素子成形装置５０にて、光学素子素材６０から光学素子６１の成形を行う。

最初に本実施の形態の光学素子の製造方法に用いられるガラス型成形装置１０、マッフル炉４０、光学素子成形装置５０の構成について説明する。
図１に例示されるように、本実施の形態のガラス型成形装置１０は、台座１１、ガラス型成形用スリーブ１２（第１筒体）、ガラスチューブ１３、赤外線ヒータ１４、加熱炉蓋１５、プレス軸１６を備えている。

台座１１の上には、たとえば、所定の肉厚の円筒状の超硬合金等で構成されたガラス型成形用スリーブ１２が、軸を鉛直方向にして載置されている。
ガラス型成形用スリーブ１２の内部には、ガラス型材料３０を挟んで上下方向に対向するように、マスタ型２１およびプレス型２２が配置され、下側のマスタ型２１の下端は、台座１１に指示されている。

上側のプレス型２２の外端部には、ガラス型成形用スリーブ１２の軸方向に上下動するプレス軸１６が当接されており、プレス型２２とマスタ型２１の間のガラス型材料３０を軸方向に加圧することが可能になっている。

台座１１およびガラス型成形用スリーブ１２は、耐熱のガラスチューブ１３および加熱炉蓋１５の内部に収容され、ガラスチューブ１３の外部に配置された赤外線ヒータ１４からの輻射熱によって所望の温度に加熱される構成となっている。

図２に例示されるように、本実施の形態のマッフル炉４０は、密閉空間を構成する炉体４１の内部にマッフル棚４３を配置した構成となっている。炉体４１の壁面には、ヒータ４２が埋め込まれており、炉体４１の内部のマッフル棚４３に載置された後述のガラス型３１を所望の温度に加熱することが可能になっている。

図３に例示されるように、本実施の形態の光学素子成形装置５０は、ベースプレート５１、下ヒータ５２、下ヒータブロック５３、下プレスブロック５４、光学素子成形用スリーブ５５（第２筒体）、上プレスブロック５６、上ヒータ５７、上ヒータブロック５８、プレス軸５９を備えている。

ベースプレート５１の上には、下ヒータ５２が埋設された下ヒータブロック５３が載置され、この下ヒータブロック５３の上に、軸を鉛直方向にした光学素子成形用スリーブ５５が搭載されている。

光学素子成形用スリーブ５５は、たとえば、上述のガラス型成形用スリーブ１２と同じ材質の超硬合金等で構成され、所定の肉厚を有する円筒状を呈している。
光学素子成形用スリーブ５５の内部には、下ヒータブロック５３に下端部が当接する下プレスブロック５４と、上プレスブロック５６が上下方向に対向して配置されている。

上プレスブロック５６の外端部は、上ヒータ５７が埋設された上ヒータブロック５８に当接しているとともに、プレス軸５９によって、上プレスブロック５６の軸方向に駆動される構成となっている。

光学素子成形用スリーブ５５の内部における下プレスブロック５４と上プレスブロック５６の間には、光学面３２が上下方向に対向する姿勢で、下ガラス型３１ａ（ガラス型３１）および上ガラス型３１ｂ（ガラス型３１）が配置されている。

下ガラス型３１ａおよび上ガラス型３１ｂの対向する光学面３２の間には、光学素子素材６０が挟持されている。
そして、下プレスブロック５４および上プレスブロック５６を介して、下ヒータブロック５３および上ヒータブロック５８から下ガラス型３１ａおよび上ガラス型３１ｂを所望の成形温度に加熱しつつ、プレス軸５９の推力によって光学素子素材６０を下ガラス型３１ａと上ガラス型３１ｂの間で挟圧することで、光学面３２が転写された光学素子６１が成形される。

なお、本実施の形態の場合、一例として、下ガラス型３１ａおよび上ガラス型３１ｂは、同一のガラス型３１からなり、光軸直交する面に関して対称な光学面を有する光学素子６１が成形されるが、下ガラス型３１ａと上ガラス型３１ｂとが異なる光学面３２を有する形状としてもよい。

以下、本実施の形態の光学素子の製造方法の作用の一例について説明する。図４は、本実施の形態の作用の一例を示すフローチャートである。
図１を参照して、ガラス型材料３０からガラス型３１を製造する工程について説明する。

たとえば、線膨張係数α_ｓ＝５．０×１０^−６の超硬合金等を用いてガラス型成形用スリーブ１２を製作する。そして、あらかじめ、このガラス型成形用スリーブ１２の内径寸法Ｄ１（第１内径）を精密に測定しておく（ステップ１０１）。

このガラス型成形用スリーブ１２にマスタ型２１、ガラス型材料３０、プレス型２２を挿入し、台座１１に載置したのち、内部を台座１１、プレス軸１６、加熱炉蓋１５、ガラスチューブ１３で密閉し、窒素ガスで置換した後、赤外線ヒータ１４で、ガラス型材料３０の屈伏点温度以上の成形温度Ｔ１に加熱し、プレス軸１６を下降駆動してプレス成形することで、マスタ型２１から光学面３２が転写されたガラス型３１を得る（ステップ１０２）。

本実施の形態ではガラス型材料３０として、屈伏点温度が６２５℃のほう珪酸ガラスを用い、成形温度Ｔ１を６４０℃とした。
成形温度Ｔ１からの冷却後、ガラス型成形装置１０で成形されたガラス型３１は、図２に示すように、マッフル炉４０のマッフル棚４３に搬入され、ガラス型材料３０の徐冷点温度以上、転移点温度以下の設定温度（本実施の形態では、一例として５６５℃）で一定時間だけ保持した後、１時間当たり６０℃の冷却速度で徐冷し、成形時にガラス型３１の内部に残留した歪を除去した（ステップ１０３）。

ここで、アニールによって歪を除去したガラス型３１の外形寸法Ｄ２を測定し（ステップ１０４）、ガラス型３１の成形時のガラス型成形用スリーブ１２の成形温度Ｔ１から算出したガラス型３１の外形寸法との差より、ガラス型３１の仮の線膨張係数α_ｇｋを、
α_ｇｋ＝｛Ｄ１×（１＋α_ｓ（Ｔ１−Ｔ０））−Ｄ２｝／｛Ｄ２×（Ｔ１−Ｔ０）｝・・・式（１）
として算出する。ただし、この式（１）において、Ｔ０は室温で、たとえば２０℃である。

光学素子成形装置５０の光学素子成形用スリーブ５５の内径寸法Ｄ３（第２内径）を、α_ｇｋと成形する光学素子素材６０の成形温度Ｔ２を用いて、
Ｄ３＝Ｄ２×｛１＋α_ｇｋ（Ｔ２−Ｔ０）｝／｛１＋α_ｓ（Ｔ２−Ｔ０）｝＋Ｃ・・・式（２）
で加工する（ステップ１０５）。

だたし、式（２）において、Ｃは、光学素子成形用スリーブ５５の内径とガラス型３１の外径との間の摺動クリアランス（軸方向に円滑に摺動させるための隙間）である。
すなわち、内径寸法Ｄ３は、成形温度Ｔ２におけるガラス型３１の外径寸法に、上ガラス型３１ｂの光学素子成形用スリーブ５５の内部軸方向の円滑な摺動変位に必要な最小限の摺動クリアランスＣを加えた値に設定される。このため、光学素子成形用スリーブ５５の内部における径方向のガラス型３１の位置のばらつきは最小限に抑制され、後述のようにガラス型３１によって成形される光学素子６１の偏心精度が向上する。

ここで、ガラス型３１の仮の線膨張係数α_ｇｋは、図５に例示されるように、室温Ｔ０と成形温度Ｔ１の間で漸増するガラス型成形用スリーブ１２の線膨張係数α_ｓを、室温Ｔ０と成形温度Ｔ１の間で直線近似したものであり、室温Ｔ０と成形温度Ｔ１の全区間で、線膨張係数α_ｇｋ＞線膨張係数α_ｓ、となる。

このため、上述の式（２）のように、成形温度Ｔ２における光学素子成形用スリーブ５５の内径寸法Ｄ３（＞Ｄ２）を決定することで、成形温度Ｔ２と室温Ｔ０の間では、ガラス型３１の外周と、光学素子成形用スリーブ５５の内周との間には、常に隙間が形成され、焼き嵌め状態にならない。

すなわち、剛性の大きな光学素子成形用スリーブ５５の収縮変形によってガラス型３１が径方向に圧縮変形を受けることがなく、ガラス型３１の光学面３２の転写精度を維持できる。

たとえば、光学素子素材６０として燐酸系ガラス（Ｔｇ：４８０℃）を用いて成形温度Ｔ２が５５０℃で光学素子６１を成形する場合に、上述の式（１）、（２）を当てはめる。

ただし、内径寸法Ｄ１が２０ｍｍのガラス型成形用スリーブ１２を用いて成形した結果、外径が１９．９４ｍｍのガラス型３１が製造され、アニール後の外形寸法Ｄ２が、１９．９０ｍｍになったとする。

線膨張係数α_ｇｋ＝｛２０×（１＋５×１０^−６×（６４０−２０））−１９．９０｝／｛１９．９０×（６４０−２０）｝＝１３．１３×１０^−６
内径寸法Ｄ３＝１９．９０×｛１＋１３．１３×１０^−６×（５５０−２０）｝／｛１＋５×１０^−６×（５５０−２０）｝＋Ｃ＝１９．９８６＋Ｃ（ｍｍ）
このようにして、内径寸法Ｄ３が決定される。

次に、図３に示すように内径寸法Ｄ３に加工された光学素子成形用スリーブ５５の内部に、同じガラス型３１からなる下ガラス型３１ａおよび上ガラス型３１ｂと、上下それぞれの上プレスブロック５６、下プレスブロック５４を、光学素子素材６０を挟持した状態で挿入し、ベースプレート５１の上に設けられ、下ヒータ５２を内蔵した下ヒータブロック５３の上に載置する。

そして、プレス軸５９に上下方向に摺動自在に接続され、上ヒータ５７を内蔵した上ヒータブロック５８で軸方向にプレスし、下ガラス型３１ａと上ガラス型３１ｂとの間で光学素子素材６０を挟圧することにより、図６に例示されるような、光学面３２が両面に転写された偏心精度のよい、光学素子６１（この場合、光学面３２が転写されて形成された光学面６２を有する凸レンズ）を得ることができる（ステップ１０６）。

さらに高精度の偏心精度が光学素子６１に必要な場合は、光学素子６１の偏心精度δを測定し（ステップ１０７）、測定された光学素子６１の偏心精度δが目標値よりも低い場合には、
Ｄ３＝Ｄ３−（δ／２）・・・式（３）
として、δ／２を現在の光学素子成形用スリーブ５５の内径寸法Ｄ３から減じて、式（３）で与えられる新たな内径寸法Ｄ３を設定し（ステップ１０９）、上述のステップ１０５では、この新たな内径寸法Ｄ３を有するとする光学素子成形用スリーブ５５を作成する。

これにより、必要最小限の試行により、光学素子６１の目的の偏心精度δを与える光学素子成形用スリーブ５５を作成することができる。
ここで、光学素子６１の偏心精度δとは、光学素子６１の光軸６３の光学面６２の中心軸に対する位置ずれ量を示す。下ガラス型３１ａおよび上ガラス型３１ｂの各々の光学面３２の転写によって形成される光学素子６１の一対の光学面６２は、下ガラス型３１ａ、上ガラス型３１ｂの径方向の位置ずれによって、径方向に位置ずれする可能性があり、光軸６３は、光学面６２の中心に対して位置ずれする可能性がある。

また、下ガラス型３１ａ、上ガラス型３１ｂの光学素子成形用スリーブ５５内における倒れに起因する偏心量を偏心精度δに加味して当該偏心精度δを評価してもよい。
さらに高精度の偏心精度が光学素子６１に必要な場合における内径寸法Ｄ３の決定例を図７のフローチャートに例示する。この図７のフローチャートにおいて、ステップ１０１〜ステップ１０８は、上述の図４の場合と同様であり、ステップ１０７で光学素子６１の偏心精度δがＮＧ（精度不足）と判定された場合の処理が異なっている。

すなわち、図７のステップ１０７において、現在の内径寸法Ｄ３の光学素子成形用スリーブ５５を用いて成形された光学素子６１の偏心精度δがＮＧと判定された場合には、光学素子６１の成形温度Ｔ２をΔＴだけ増加させて、光学素子６１を成形し（ステップ１２１）、成形された光学素子６１の偏心精度δを測定する（ステップ１２２）。

そして、偏心精度δが許容範囲内でないならば（ステップ１２３）、ステップ１２１に戻って、さらに成形温度Ｔ２に加算するΔＴを増やして、光学素子６１の成形を試みる。
そして、ステップ１２３にて、光学素子６１の偏心精度δが許容範囲と判定されたら、成形温度Ｔ２の温度変化量ΔＴと、温度の変化の前後の偏心精度δの変化量に基づいて、光学素子成形用スリーブ５５の新たな内径寸法Ｄ３を決定し（ステップ１２４）、ステップ１０５に戻って、ステップ１２４で新たに決定された内径寸法Ｄ３を有する光学素子成形用スリーブ５５を製作する。

すなわち、光学素子６１の成形温度Ｔ２を上下に決められた温度だけ高く変更して成形を実施する。光学素子成形用スリーブ５５（線膨張係数α_ｓ）と、ガラス型３１（下ガラス型３１ａ、上ガラス型３１ｂ）の線膨張係数α_ｇｋ（＞α_ｓ）の差により、成形温度Ｔ２を高くすると内側のガラス型３１と外側の光学素子成形用スリーブ５５の間のクリアランスは小さくなり、光学素子６１の偏心精度δが向上する。偏心精度δと嵌合クリアランスの関係は、図８のように、求められるので成形温度Ｔ２の温度上昇によって小さくなったクリアランスの量をフィードバックし、光学素子成形用スリーブ５５の内径寸法Ｄ３を修正加工することにより、より偏心精度の高い光学素子６１が成形可能になる。

具体的には、偏心精度δが、成形温度Ｔ２でδ１（ＮＧ）、成形温度Ｔ２＋ΔＴでδ２（ＯＫ）の場合、前記式（２）において得られた内径寸法Ｄ３から、成形温度Ｔ２＋ΔＴの偏心量δ２を減じて新たな内径寸法Ｄ３を決定して（ステップ１２４）、光学素子成形用スリーブ５５の内径寸法Ｄ３の加工を行う（ステップ１０５）。

これにより、ガラス型３１の仮想的な線膨張係数α_ｇｋと、成形温度Ｔ２＋ΔＴで実測された偏心精度δ２を用いて、成形温度Ｔ２における光学素子６１の高い成形精度を与える光学素子成形用スリーブ５５の内径寸法Ｄ３を簡便に、効率よく決定することができる。

なお、上述の図４および図７のフローチャートでは、ガラス型３１によって成形された光学素子６１の偏心精度δが精度不足の場合（ステップ１０７）、ステップ１０５に戻って光学素子６１を成形する光学素子成形用スリーブ５５の内径寸法Ｄ３を小さくするように再加工する方法を例示したが、ガラス型３１の成形工程に遡って（ステップ１０１）、ガラス型３１の外径（すなわち、ガラス型成形用スリーブ１２の内径）を大きくするように作り直す補正を行うようにしてもよい。

以上説明したように、本実施の形態の光学素子の製造方法によれば、ガラス型３１の製作時の成形温度Ｔ１からの収縮量より、光学素子６１の成形時の成形温度Ｔ２におけるガラス型３１の径（線膨張係数α_ｇｋ）を仮想的に設定し、光学素子６１の成形時の光学素子成形用スリーブ５５（内径寸法Ｄ３）とガラス型３１（外形寸法Ｄ２）との微小な嵌合クリアランスを簡単に高い精度で設定することが可能となり、良好な偏心精度の光学素子６１が得られる。

すなわち、光学素子成形用スリーブ５５の内部で光学素子素材６０とガラス型３１を所定の温度（成形温度Ｔ２）で挟圧して光学素子６１を得る光学素子の製造方法において、光学素子６１の偏心精度を向上させることができる。

また、光学素子成形用スリーブ５５の内部で光学素子素材６０とガラス型３１を所定の温度（成形温度Ｔ２）で挟圧して光学素子６１を得る光学素子の製造方法において、良好な光学素子６１の偏心精度を与える光学素子成形用スリーブ５５の内径寸法Ｄ３を短期間に精度良く決定して、生産性を向上させることができる。

本実施の形態の変形例として、以下のようにして、上述のステップ１０５における内径寸法Ｄ３の決定を行うようにしてもよい。
すなわち、アニール後のガラス型３１の外径Ｄ２と内径寸法Ｄ１の差分に、（成形温度Ｔ１−成形温度Ｔ２）／成形温度Ｔ１、を乗じた値を、内径寸法Ｄ１から減じて得られる内径寸法Ｄ３を有する光学素子成形用スリーブ５５を製作することで、簡易的に内径寸法Ｄ３を決定する。

この変形例においても、上述の場合と同様の効果が得られる。
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

本発明の一実施の形態である光学素子の製造方法に用いられるガラス型成形装置の構成の一例を示す断面図である。本発明の一実施の形態である光学素子の製造方法に用いられるマッフル炉の構成の一例を示す断面図である。本発明の一実施の形態である光学素子の製造方法に用いられる光学素子成形装置の構成例を示す断面図である。本発明の一実施の形態である光学素子の製造方法の作用の一例を示すフローチャートである。本発明の一実施の形態である光学素子の製造方法の作用の一例を示す概念図である。本発明の一実施の形態である光学素子の製造方法にて得られる光学素子６１の構成の一例を示す断面図である。本発明の一実施の形態である光学素子の製造方法の作用の変形例を示すフローチャートである。本発明の一実施の形態である光学素子の製造方法の作用の変形例を示す概念図である。

符号の説明

１０ガラス型成形装置
１１台座
１２ガラス型成形用スリーブ
１３ガラスチューブ
１４赤外線ヒータ
１５加熱炉蓋
１６プレス軸
２１マスタ型
２２プレス型
３０ガラス型材料
３１ガラス型
３１ａ下ガラス型
３１ｂ上ガラス型
３２光学面
４０マッフル炉
４１炉体
４２ヒータ
４３マッフル棚
５０光学素子成形装置
５１ベースプレート
５２下ヒータ
５３下ヒータブロック
５４下プレスブロック
５５光学素子成形用スリーブ
５６上プレスブロック
５７上ヒータ
５８上ヒータブロック
５９プレス軸
６０光学素子素材
６１光学素子
６２光学面
６３光軸
Ｃ摺動クリアランス
Ｄ１ガラス型成形用スリーブ１２の内径寸法
Ｄ２ガラス型３１のアニール後の外形寸法
Ｄ３光学素子成形用スリーブ５５の内径寸法
Ｔ０室温
Ｔ１ガラス型３１の成形温度
Ｔ２光学素子６１の成形温度
ΔＴ成形温度Ｔ２の温度変化量
α_ｇｋガラス型３１の仮想的な線膨張係数
α_ｓガラス型成形用スリーブ１２と光学素子成形用スリーブ５５の線膨張係数

Claims

第１筒体の第１内径Ｄ１を実測する工程と、
前記第１筒体の内部でマスタ型と第１ガラス素材を挟圧してガラス型を成形する工程と、
前記ガラス型をアニールする工程と、
アニール後の前記ガラス型の外径Ｄ２を実測する工程と、
実測された前記第１筒体の第１内径Ｄ１及び前記ガラス型の外径Ｄ２を用いて、前記ガラス型の仮の線膨張係数α_ｇｋを算出する算出工程と、
前記ガラス型の仮の線膨張係数α_ｇｋを用いて第２筒体の第２内径Ｄ３を決定する工程と、
前記第２内径Ｄ３を有する前記第２筒体を得る工程と、
得られた前記第２筒体の内部で、前記ガラス型と第２ガラス素材を挟圧することで光学素子を成形する工程と、を有し、
前記算出工程では、前記ガラス型の仮の線膨張係数α_ｇｋは、前記第１筒体の線膨張係数をα_ｓ、前記ガラス型の第１成形温度をＴ１、前記光学素子の第２成形温度をＴ２、室温をＴ０とすると、
α_ｇｋ＝｛Ｄ１×（１＋α_ｓ（Ｔ１−Ｔ０））−Ｄ２｝／｛Ｄ２×（Ｔ１−Ｔ０）｝により算出され、
前記第２内径と前記ガラス型の外径との摺動クリアランスをＣ、とするとき、
Ｄ３＝Ｄ２×｛１＋α _ｇｋ（Ｔ２−Ｔ０）｝／｛１＋α _ｓ（Ｔ２−Ｔ０）｝＋Ｃ
として、前記第２内径を決定し、
前記第１筒体と前記第２筒体は同じ素材からなることを特徴とする光学素子の製造方法。
請求項１記載の光学素子の製造方法において、
前記第２筒体と前記ガラス型を用いて、前記第２成形温度を変化させて成形した前記光学素子の偏心量を測定し、前記第２成形温度の変化量と前記偏心量から算出されるクリアランス量で、前記第２筒体の前記第２内径を補正することを特徴とする光学素子の製造方法。
請求項１記載の光学素子の製造方法において、
前記第２筒体と前記ガラス型を用いて、前記第２成形温度を変化させて成形した前記光学素子の偏心量を測定し、前記第２成形温度の変化量と前記偏心量から算出されるクリアランス量で、前記第１筒体の前記第１内径を補正して前記ガラス型を得ることを特徴とする光学素子の製造方法。