光学元件的制造方法与流程

本发明涉及制造光学元件的光学元件的制造方法。

背景技术：

以往，已知一种光学元件的制造方法，其通过在使光学材料加热软化的状态下进行加压、并进行冷却来制造光学元件。

在上述光学元件的制造方法中，已知下述方法：在冷却工序中进行一组以上的压力变动，由此在脱模时抑制裂纹、破裂等不良情况和表面精度的劣化，该压力变动是使对光学材料进行加压的压力在加压侧和减压侧连续地变动(例如参见专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-201518号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

但是，即使如上所述在冷却工序中使对光学材料进行加压的压力在加压侧和减压侧连续地变动的情况下，有时也不能充分促进脱模。

另外，在将光学材料以收纳于模具组内的状态依次运送至进行加热、加压、冷却或脱模等工序的各步骤、并在各步骤中释放光学材料的加压力等情况下，例如由于光学材料在冷却过程的计划之外的阶段发生脱模，无法充分进行从模具组的成型模具向光学材料的形状转印，光学元件的表面精度可能变差。

本发明的目的在于提供一种可控制光学材料的脱模状态的光学元件的制造方法。

用于解决课题的手段

在一个方式中，光学元件的制造方法包括下述工序：加热工序，将光学材料加热至高于转变点的第1温度；加压工序，利用夹着上述光学材料相互对置的第1成型模具和第2成型模具对上述光学材料进行加压；第1冷却工序，一边利用上述第1成型模具和上述第2成型模具以规定负荷对上述光学材料进行加压，一边冷却至高于应变点且低于上述第1温度的第2温度；释放工序，以预先得到的速度以上的设定速度释放上述规定负荷，该预先得到的速度是作为在负荷释放时上述光学材料的弹性变形优先于粘性变形的速度得到的；第2冷却工序，将上述光学材料冷却至低于上述第2温度的第3温度。

在另一个方式中，光学元件的制造方法包括下述工序：加热工序，将光学材料加热至高于转变点的第1温度；加压工序，利用夹着上述光学材料相互对置的第1成型模具和第2成型模具对上述光学材料进行加压；第1冷却工序，一边利用上述第1成型模具和上述第2成型模具以规定负荷对上述光学材料进行加压，一边冷却至高于应变点且低于上述第1温度的第2温度；释放工序，以预先得到的速度以下的设定速度释放上述规定负荷，该预先得到的速度是作为在负荷释放时上述光学材料的粘性变形优先于弹性变形的速度得到的；第2冷却工序，将上述光学材料冷却至低于上述第2温度的第3温度。

发明的效果

根据上述方式，可以控制光学材料的脱模状态。

附图说明

图1是用于说明本发明的第1实施方式的光学元件的制造方法的说明图。

图2是示出各条件下的加压力与加压力释放时间的关系的曲线图。

图3是示出各条件下的脱模成功率的表。

图4是用于说明光学材料的脱模的说明图。

图5是用于说明本发明的第2实施方式的光学元件的制造方法的说明图。

图6是用于说明本发明的第3实施方式的光学元件的制造方法的说明图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式的光学元件的制造方法进行说明。

[第1实施方式]

图1是用于说明本发明的第1实施方式的光学元件的制造方法的说明图。

图1所示的模具组10包括：夹着光学材料100相互对置的上模11和下模12；以及配置于这些上模11和下模12的周围的筒状的主体模具13。需要说明的是，上模11和下模12为第1成型模具和第2成型模具的一例。另外，光学材料100例如为玻璃，经过后述各工序制造的光学元件例如为玻璃透镜。

上模11在底面形成有凹形的成型面11a。下模12在上表面形成有凹形的成型面12a。因此，本第1实施方式中，制造双凸形的光学元件。但是，本第1实施方式中的光学元件的形状也可以为在周缘部100a以外具有最厚部100b的其它形状、例如单凸形等。

第1抵接部件21以可抵接于上模11的上表面的方式配置。另外，第2抵接部件22以可抵接于下模12的底面的方式配置。第1抵接部件21与加压轴23连结，通过该加压轴23的驱动而上下运动。

第1抵接部件21和第2抵接部件22例如具有未图示的加热器，通过热传导对上模11和下模12、进而对成型材料100进行加热或冷却。因此，第1抵接部件21和第2抵接部件22作为加热单元或冷却单元发挥功能。需要说明的是，第1抵接部件21和第2抵接部件22也可以为配置于具有加热器的部件与模具组10之间的热传导用部件。

加压轴23使第1抵接部件21上下运动，由此作为对光学材料100进行加压的加压单元、或者释放光学材料100的压力的释放单元发挥功能。

第1抵接部件21、第2抵接部件22和加压轴23例如构成配置于成型室内的台。在成型室内配置1个以上的台。在台为1个的情况下，可以是：上模11固定于第1抵接部件21，下模12固定于第2抵接部件22，在上模11与下模12之间运送光学材料100。

下面，对第1实施方式的光学元件的制造方法进行说明。

如图1(a)所示，收纳于模具组10内的光学材料100通过从第1抵接部件21和第2抵接部件22经由上模11和下模12的热传导等被加热至高于转变点的第1温度，从而软化(加热工序)。

接着，利用加压轴23使第1抵接部件21下降，由此，光学材料100被上模11和下模12进行加压(加压工序)。需要说明的是，加热工序和加压工序可以在相互不同的台(第1抵接部件21、第2抵接部件22和加压轴23)上进行，也可以在同一台上进行。后述的其它工序也同样可以在不同的台上进行，或者2个以上的工序可以在同一台上进行。但是，优选后述的第1冷却工序与脱模工序在同一台上进行。

接着，光学材料100一边被上模11和下模12以规定负荷进行加压，一边被冷却至高于应变点且低于上述第1温度的第2温度(第1冷却工序)。

接着，如图1(b)所示，加压轴23使第1抵接部件21上升，由此，在上述第1冷却工序中对光学材料100加压的规定负荷被释放(释放工序)。在该释放工序中，以预先得到的速度以上的设定速度释放规定负荷，该预先得到的速度是作为在负荷释放时光学材料100的弹性变形优先于粘性变形的速度得到的。由此，光学材料100的周缘部100a的至少一部分(例如周缘部100a的仅一部分或全部)从上模11和下模12中的至少一者脱模。此处，光学材料100的周缘部100a位于发挥光学特性的部分(光学功能面)的外侧、即位于光学元件的有效直径的外侧。需要说明的是，关于释放工序，在下文中详述。

接着，如图1(c)所示，加压轴23使第1抵接部件21下降而与上模11的上表面抵接，在该状态下将光学材料100冷却至低于上述第2温度的第3温度(第2冷却工序)。需要说明的是，第3温度可以为应变点以上，也可以低于应变点。

接着，如图1(d)所示，加压轴23使第1抵接部件21上升，由此，光学材料100的例如整体从上模11和下模12脱模。此时，加压轴23使第1抵接部件21上升的速度可以小于上述设定速度。

接着，如图1(e)所示，加压轴23使第1抵接部件21下降而与上模11抵接，可以在不施加负荷的状态下进一步对光学材料100进行冷却。

之后，将制造的光学元件从模具组10中取出。

此处，对上述释放工序进行说明。

图2是示出各条件下的加压力与加压力释放时间的关系的曲线图。

图3是示出各条件下的脱模成功率的表。

如图3所示，关于加压轴23使第1抵接部件21上升的速度，在上升开始起0.2秒后，在条件1下为15[mm/秒]、在条件2下为30[mm/秒]、在条件3下为90[mm/秒]。

另外，如图2和图3所示，向光学材料100加压的加压力的释放所需要的时间在条件1下为0.28[秒]、在条件2下为0.15[秒]、在条件3下为0.11[秒]。

并且，如图3所示，图1(b)的释放工序中的光学材料100的周缘部100a的脱模的成功率在条件1下为0[％]、在条件2下为44[％]、在条件3下为100[％]。

本第1实施方式中，图1(b)的释放工序中的设定速度为条件3的速度。由此，详细情况如后所述，在负荷释放时光学材料100的弹性变形优先于粘性变形，脱模得以进行。此处，关于作为弹性变形优先于粘性变形的速度而预先得到的速度，可以举出脱模成功率为90％以上的速度作为一例，上述的设定速度可以为上述预先得到的速度以上的速度、例如图2和图3的条件3那样脱模成功率为100％的速度(90[mm/秒])。

需要说明的是，在由上模11和下模12所形成的图1所示的成型空间S可成型具有周缘部100a的厚度的5.9倍以上的最厚部100b的光学材料100(光学元件)的情况下，从提高后述的回弹力、促进脱模的观点考虑，优选在释放工序中以在0.11秒以内完成规定负荷的释放的速度来进行。

另外，从提高后述的回弹力、促进脱模的观点考虑，优选在释放工序中即将以设定速度释放前的上述规定负荷为24[N/mm²]以上。

另外，从促进脱模的观点考虑，优选在释放工序中通过使加压轴23倾斜等而使上模11的中心轴与下模12的中心轴以0.7分～1.5分的范围倾斜。

图4是用于说明光学材料100的脱模的说明图。

需要说明的是，图4的上模11和下模12的成型面11a、12a的形状与图1所示的形状略有不同，但同样为凹形。

如图4(a)所示，具有凸形(例如双凸形)的光学材料100在冷却过程中以表面曲率减小的方式发生收缩。并且，光学材料100的收缩力胜过与上模11和下模12的密合力，若曲率小于上模11和下模12的成型面11a、12a则发生脱模。需要说明的是，在图4(a)中，箭头D1、D2是光学材料100由上模11和下模12受到的力。

若光学材料100处于发生粘性流动的区域，则通过加压可维持与成型面11a、12a的密合，即使冷却后弹性增强，若施加高压，也能够防止光学材料100的表面曲率因弹性变形而小于成型面11a、12a。

对于光学材料100来说，若从高压状态迅速地除去压力，则弹性应变一下子被释放，如图4(b1)所示，光学材料100朝缩拢的方向变形(箭头D11～D14)，从而发生脱模。此时的光学材料100在体积恒定的状态下扩大上模11与下模12的间隔，以表面曲率减小的方式发生回弹变形。需要说明的是，为了发生脱模，如上所述需要光学材料100的收缩力胜过与上模11和下模12的密合力。

此处，由于光学材料100还具有粘性，因而若压力释放缓慢，则可以发生粘性流动(变形)。因此，若压力释放缓慢，则由于粘性流动，如图4(b2)所示，不发生脱模而是产生使上模11与下模12的间隔扩大的回弹变形(箭头D21、D22)，从而不发生脱模。这是因为，光学材料100即便不以表面曲率减小的方式发生变形(即便不发生脱模)，也会以周缘部的自由面缩径的方式发生粘性流动从而可将体积保持恒定。

接着，在本第1实施方式那样在与周缘部100a不同的部分具有最厚部100b的光学材料100中，对于在图1(b)的释放工序中使周缘部100a脱模的理由进行说明。

对于光学材料100来说，若施加压力、在不发生脱模的状态下温度降低，则最厚部100b大幅收缩，因而在压力释放时曲率减小，不再产生扩大上模11与下模12的间隔的回弹力。因此，光学材料100若在不使其脱模的情况下温度降低，则慢慢变得不再发生脱模。

因此，要趁着可产生最厚部100b的回弹力的时期，如上所述从高压状态迅速地除去压力，一下子释放光学材料100的弹性应变，使光学材料100脱模，由此预先释放应变，通过之后的再加压重新产生回弹力，在保持最厚部100b的回弹力的状态下冷却至低温(例如应变点)。

需要说明的是，特别是在作为脱模起始点的周缘部100a的上表面或底面存在平坦部的双凸形的情况下，在平坦部无法得到使光学材料100的表面的曲率比上模11和下模12的成型面11a、12a小的自然收缩作用，因而脱模困难。

在以上说明的本第1实施方式中，光学元件的制造方法包括加热工序、加压工序、第1冷却工序、释放工序和第2冷却工序。在加热工序中，光学材料100被加热至高于转变点的第1温度。在加压工序中，利用夹着光学材料100相互对置的上模11和下模12(第1成型模具和第2成型模具的一例)对光学材料100进行加压。在第1冷却工序中，一边利用上模11和下模12以规定负荷对光学材料100进行加压，一边冷却至高于应变点且低于第1温度的第2温度。在释放工序中，以预先得到的速度以上的设定速度释放上述规定负荷，该预先得到的速度是作为在负荷释放时光学材料100的弹性变形优先于粘性变形的速度得到的。在第2冷却工序中，将光学材料100冷却至低于第2温度的第3温度。

因此，在释放工序中，光学材料100的弹性应变一下子被释放，如图4(b1)所示那样，光学材料100朝缩拢的方向变形(箭头D11～D14)，光学材料100的收缩力胜过与上模11和下模12的密合力，例如在周缘部100a发生脱模。

由此，根据本第1实施方式，能够控制光学材料100的脱模状态，能够简单地促进光学材料100的脱模。

另外，本第1实施方式中，通过在释放工序中释放上述规定负荷，光学材料100的周缘部100a的至少一部分从上模11和下模12中的至少一者脱模。因此，通过在周缘部100a使光学材料100脱模，即便在保持最厚部100b的回弹力的状态下冷却至低温，也能够容易地使光学材料100的整体从上模11和下模12脱模。因此，能够进一步促进光学材料100的脱模。

另外，本第1实施方式中，由上模11和下模12所形成的成型空间S可成型具有周缘部100a的厚度的5.9倍以上的最厚部100b的光学材料100(光学元件)，在释放工序中，以在0.11秒以内完成上述规定负荷的释放的速度来进行。因此，能够一下子释放光学材料100的弹性应变，能够进一步促进光学材料100的脱模。

另外，本第1实施方式中，在释放工序中，即将释放前的规定负荷为24[N/mm²]以上。因此，能够在提高了光学材料100的回弹力的状态下释放光学材料100的压力。因此，能够进一步促进光学材料100的脱模。

另外，本第1实施方式中，在释放工序中，上模11的中心轴与下模12的中心轴以0.7分～1.5分的范围倾斜的情况下，能够增强光学材料100的周缘部100a的脱模作用。因此，能够进一步促进光学材料100的脱模。

[第2实施方式]

本第2实施方式中，对于在释放工序中不仅仅使光学材料100的周缘部100a脱模、还使光学材料100的整体脱模的示例进行说明。另外，本第2实施方式中，对于与第1实施方式重复的事项适当省略说明，以不相同的事项为中心进行说明。

图5是用于说明本发明的第2实施方式的光学元件的制造方法的说明图。

如图5(a)所示，对收纳于模具组10内的光学材料100如上所述进行了加热工序和加压工序后，一边利用上模11和下模12以规定负荷加压，一边冷却至高于应变点且低于加热工序的第1温度的第2温度(第1冷却工序)。

接着，如图5(b)所示，加压轴23使第1抵接部件21上升，由此，在上述第1冷却工序中对光学材料100加压的规定负荷被释放(释放工序)。在该释放工序中，以预先得到的速度以上的设定速度(例如图3的条件3的90[mm/秒])释放规定负荷，该预先得到的速度是作为在负荷释放时光学材料100的弹性变形优先于粘性变形的速度得到的。由此，光学材料100的例如整体从上模11和下模12中的至少一者发生脱模。

接着，如图5(c)所示，加压轴23使第1抵接部件21下降而与上模11的上表面抵接，例如以不施加负荷的状态将光学材料100冷却至低于上述第2温度的第3温度(第2冷却工序)。需要说明的是，本第2实施方式中的第3温度低于应变点。

之后，从模具组10中取出所制造的光学元件。

在以上说明的本第2实施方式中，与上述第1实施方式同样地，在释放工序中，以预先得到的速度以上的设定速度释放上述规定负荷，该预先得到的速度是作为在负荷释放时光学材料100的弹性变形优先于粘性变形的速度得到的。因此，在释放工序中光学材料100的弹性应变一下子被释放，光学材料100的收缩力胜过与上模11和下模12的密合力，例如光学材料100整体发生脱模。因此，根据本第2实施方式，也能够控制光学材料100的脱模状态，也能够简单地促进光学材料100的脱模。

另外，本第2实施方式中，通过在释放工序中释放规定负荷，使光学材料100整体从上模11和下模12中的至少一者脱模。因此，至进行整体脱模为止可充分地对光学材料100进行由上模11和下模12的成型面11a、12a的形状转印，能够防止表面精度变差。

[第3实施方式]

本第3实施方式中，主要在下述方面与第1实施方式不同：在释放工序中，在不使光学材料100的周缘部100a从上模31和下模32脱模的情况下释放规定负荷；并且光学材料100为双凹形。因此，本第3实施方式中，对于与第1实施方式重复的事项适当省略说明，以不相同的事项为中心进行说明。

图6是用于说明本发明的第3实施方式的光学元件的制造方法的说明图。

图6所示的模具组30包括：夹着光学材料100相互对置的上模31和下模32；以及配置于它们的周围的筒状的主体模具33。需要说明的是，上模31和下模32为第1成型模具和第2成型模具的一例。另外，光学材料100例如为玻璃，经过后述各工序制造的光学元件例如为玻璃透镜。

上模31在底面形成有凸形的成型面31a。下模32在上表面形成有凸形的成型面32a。因此，本第3实施方式中，制造周缘部100a成为最厚部100b的双凹形的光学元件。但是，本第3实施方式中的光学元件的形状也可以为在周缘部100a以外具有最薄部的其它形状、例如单凹形或弯月面形状等。

如图6(a)所示，收纳于模具组30内的光学材料100通过从第1抵接部件21和第2抵接部件22经由上模31和下模32的热传导等被加热至高于转变点的第1温度，从而软化(加热工序)。

接着，利用加压轴23使第1抵接部件21下降，由此，光学材料100被上模31和下模32进行加压(加压工序)。

接着，光学材料100一边被上模31和下模32以规定负荷进行加压，一边被冷却至高于应变点且低于上述第1温度的第2温度(第1冷却工序)。

接着，如图6(b)所示，加压轴23使第1抵接部件21上升，由此，在上述第1冷却工序中对光学材料100加压的规定负荷被释放(释放工序)。在该释放工序中，以预先得到的速度以下的设定速度释放规定负荷，该预先得到的速度是作为在负荷释放时光学材料100的粘性变形优先于弹性变形的速度得到的。由此，能够在不使光学材料100的周缘部100a从上模31和下模32脱模的情况下释放规定负荷。

本第3实施方式中，关于作为粘性变形优先于弹性变形的速度而预先得到的速度，可以举出脱模成功率为10％以下的速度作为一例，上述的设定速度可以为上述预先得到的速度以下的速度、例如图2和图3的条件1那样脱模成功率为0％的速度(15[mm/秒])。

此处，作为粘性变形优先于弹性变形的速度，是指下述速度：由于粘性流动，如上述图4(b2)所示，光学材料100不发生脱模而是产生使上模11与下模12的间隔扩大的回弹变形(箭头D21、D22)。

需要说明的是，为了在释放工序中不使光学材料100脱模，由于即将释放前的规定负荷如第1实施方式那样为24[N/mm²]以上时可促进脱模，因此可以使其小于24[N/mm²]。

另外，在释放工序中，如第1实施方式那样上模31的中心轴与下模32的中心轴以0.7分～1.5分的范围倾斜的情况下也可促进脱模，因此可以消除或减小倾斜。

接着，如图6(c)所示，加压轴23使第1抵接部件21下降而与上模31的上表面抵接，在该状态下将光学材料100冷却至低于上述第2温度的第3温度(第2冷却工序)。需要说明的是，第3温度可以为应变点以上，也可以低于应变点。

接着，如图6(d)所示，加压轴23使第1抵接部件21上升，由此，光学材料100的例如整体从上模31和下模32脱模。此时加压轴23使第1抵接部件21上升的速度只要能够进行脱模即可，不需要为第1实施方式和第2实施方式中所述的设定速度、即，不需要为作为弹性变形优先于粘性变形的速度预先得到的速度以上的速度。

接着，如图6(e)所示，加压轴23使第1抵接部件21下降而与上模31抵接，可以在不施加负荷的状态下进一步对光学材料100进行冷却。

之后，从模具组10中取出所制造的光学元件。

在以上说明的本第3实施方式中，光学元件的制造方法包括加热工序、加压工序、第1冷却工序、释放工序和第2冷却工序。在加热工序中，光学材料100被加热至高于转变点的第1温度。在加压工序中，利用夹着光学材料100相互对置的上模31和下模32(第1成型模具和第2成型模具的一例)对光学材料100进行加压。在第1冷却工序中，一边利用上模31和下模32以规定负荷对光学材料100进行加压，一边冷却至高于应变点且低于第1温度的第2温度。在释放工序中，以预先得到的速度以下的设定速度释放上述规定负荷，该预先得到的速度是作为在负荷释放时光学材料100的粘性变形优先于弹性变形的速度得到的。在第2冷却工序中，将光学材料100冷却至低于第2温度的第3温度。

因此，在释放工序中，光学材料100由于压力释放缓慢而发生粘性流动，如图4(b2)所示，产生使上模11与下模12的间隔扩大的回弹变形(箭头D21、D22)，能够使脱模变得困难。

由此，根据本第3实施方式，能够控制光学材料的脱模状态，能够防止计划外的光学材料100的脱模。

另外，本第3实施方式中，在释放工序中，在不使光学材料100的周缘部100a从上模31和下模32脱模的情况下释放规定负荷。因此，能够防止计划外的光学材料100的脱模。

符号说明

10 模具组

11 上模

11a 成型面

12 下模

12a 成型面

13 主体模具

21 第1抵接部件

22 第2抵接部件

23 加压轴

30 模具组

31 上模

31a 成型面

32 下模

32a 成型面

33 主体模具

100 光学材料

100a 周缘部

100b 最厚部

S 成型空间