光学元件、该光学元件的成形方法及成形装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学元件、该光学元件的成形方法及成形装置。尤其是涉及具备如下的面形状的光学元件、该光学元件的成形方法及成形装置，该面形状是一方的面的光轴上的形状为凹面、且在凹面的外周部具有凸的第一极值点的面形状。
【背景技术】
[0002]作为透镜等光学元件的制造方法，除了基于研磨加工的制造方法之外，还已知有基于冲压成形的制造方法。在基于冲压成形的光学元件的制造方法中，将收容在模具内的玻璃制或树脂制的材料与模具一起加热，对软化了的玻璃制或树脂制的材料进行加压来成形光学元件。作为冲压成形所使用的模具，已知有如下的结构，其包括:主体模具；具备用于转印出光学元件的一方的面的第一转印面的第一模具(下模具)；具备用于转印出另一方的面的第二转印面的第二模具(上模具)。在主体模具上形成有引导孔。第一模具从下端嵌入到主体模具的引导孔内，用于载置玻璃制或树脂制的材料。第二模具从上端嵌入到主体模具的引导孔内，在第二模具与第一模具之间夹入玻璃制或树脂制的材料并进行加压。
[0003]在通过这样的冲压成形来制造透镜的情况下，将成为玻璃制或树脂制的材料的前驱体(以下，称为预成形体)载置在第一模具的第一转印面的大致中央部来进行制造。而且，对预成形体或模具下功夫以避免在冲压成形中产生材料未遍及的空间区域(以下，称为气穴(air trap))。
[0004]例如，在专利文献I中记载了如下的方法:将具有比第一模具、第二模具各自的大致中央部的曲率半径小的曲率半径的预成形体载置在第一模具的第一转印面的大致中央部，来成形光轴上的形状为凸面的光学元件。而且，在专利文献2中记载了如下的方法:将具有比第一模具、第二模具各自的大致中央部的曲率半径大的曲率半径的预成形体载置在第一模具的第一转印面的大致中央部，来成形光轴上的形状为凹面的光学元件。另外，在专利文献3中记载了如下的方法:在第一模具的凹状的成形面(第一转印面)上设置使气体逃散的微细流路，使用该第一模具来成形光学元件。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2009-046364号公报
[0008]专利文献2:日本特开2011-201739号公报
[0009]专利文献3:日本特开2011-184211号公报
【发明内容】
[0010]发明要解决的课题
[0011]然而，在成形尤其是直径为几mm左右这样的尺寸小的光学元件时，在使用专利文献I的技术的情况下，由于作为下模具的第一模具的第一转印面的形状，而如图8(A)所示那样，预成形体的载置位置的允许范围(以下，称为载置允许范围)A3狭窄。因此，例如图8(A)所示那样，在嵌入到主体模具53中的第一模具51的第一转印面51a的大致中央部载置的大致球状的预成形体55受到静电等的影响，可能会从第一转印面51a的中央部大幅偏离而偏移载置到端部。在从该状态下利用第二模具52的第二转印面52a的部分对预成形体55进行加压成形而得到的成形光学元件57中，如图8(B)所示那样会产生气穴59。
[0012]需要说明的是，预成形体的载置允许范围A3是预成形体借助重力而向本来应载置预成形体的载置位置S4(参照图9)移动的第一转印面51a上的范围。具体而言，在第一转印面51a上，是距载置位置S4最近的、曲面向上凸起的顶点间的范围。因此，如图9所示，预成形体55在载置到处于载置允许范围A3之外的载置位置SI的情况下，沿着第一转印面51a移动至从第一转印面51a的中央部大幅偏离的载置位置S2。另一方面，预成形体55在载置到处于载置允许范围A3的范围内的载置位置S3的情况下，沿着第一转印面51a移动至处于第一转印面51a的中央部的载置位置S4。
[0013]另外，在形成同样的尺寸的光学元件时，根据专利文献2的方法，在与上述同样地预成形体从第一模具的第一转印面的大致中央部偏移地载置的情况下，由预成形体的凹曲线部而会产生气穴。而且，即使在第一模具的凹状的成形面上设置使气体逃散的微细流路，不但无法防止模具的上凸的成形面上的气穴的发生，反而存在降低光学元件的光学性质的可能性，因此不优选。
[0014]本发明的目的在于提供一种即使在要压缩成形出这样的在非球面具有极值点的光学元件的情况下，也能确保预成形体的载置允许范围较宽，从而防止与预成形体的载置不良相伴的气穴等不良情况的光学元件的成形方法及成形装置、以及没有产生因预成形体的载置不良而引起的气穴的光学元件。
[0015]用于解决课题的方案
[0016]为了实现上述目的，本发明的光学元件的成形方法包括载置步骤和压缩成形步骤，使用由第一模具、与第一模具对置的第二模具、将第一模具及第二模具的周围覆盖的主体模具构成的模具单元，由预成形体压缩成形出光学元件。光学元件在一方的面具备第一非球面，该第一非球面形成为光轴上的形状为凹面且凹面的外周部的形状具有凸的极值点。第一模具为了形成第一非球面，以使转印光轴上的形状的部分朝向第二模具成为凸形状、且转印极值点的极值点转印部朝向第二模具成为凹形状的方式，形成具有与第一非球面的面形状相反的形状的第一转印面。第二模具形成有第二转印面，该第二转印面用于形成光学元件的另一方的面。载置步骤中，通过向第一模具的第一转印面上供给预成形体，而向第一模具的极值点转印部载置预成形体。压缩成形步骤中，通过缩窄第一模具与第二模具的间隔，而对预成形体进行压缩成形。
[0017]在光学元件的最大有效直径为Φ时，极值点的距光轴的距离r满足0.15Φ ^γ^0.35Φ的关系的情况下，能更可靠地得到效果。优选将主体模具的温度保持为小于预成形体的材料具有的玻化温度。优选在第一转印面和第二转印面中的一方的外周部形成有相对于对置的另一方的外周部凹陷且沿周向延伸的凹部。
[0018]优选将预成形体加热到该预成形体的材料具有的玻化温度以上进行载置。优选预成形体为大致球状，预成形体的曲率半径比极值点转印部的凹形状的近似曲率半径小。而且，优选预成形体由注塑成形出的树脂构成。
[0019]另外，本发明的光学元件的成形装置具备第一模具、第二模具、主体模具、加压机构，利用具有第一模具和与第一模具对置的第二模具的模具单元，由预成形体压缩成形出光学元件。光学元件在一方的面具备第一非球面，该第一非球面形成为光轴上的形状为凹面且凹面的外周部的形状具有凸的极值点。第一模具为了形成第一非球面，以使转印光轴上的形状的部分朝向第二模具成为凸形状、且转印极值点的极值点转印部朝向第二模具成为凹形状的方式，形成具有与第一非球面的面形状相反的形状的第一转印面。第二模具形成有第二转印面且配设在第一模具之上，该第二转印面用于形成光学元件的另一方的面。主体模具设于模具单元，并将第一模具及第二模具的周围覆盖。加压机构通过缩窄第一模具与第二模具的间隔，而对预成形体进行压缩成形。
[0020]本发明的光学元件在一方的面具备第一非球面，该第一非球面形成为光轴上的形状为凹面且凹面的外周部的形状具有凸的极值点，所述光学元件通过使用由第一模具、与第一模具对置的第二模具、将第一模具及第二模具的周围覆盖的主体模具构成的模具单元，经过载置步骤和压缩成形步骤而由预成形体得到。第一模具为了形成第一非球面，以使转印光轴上的形状的部分朝向第二模具成为凸形状、且转印极值点的极值点转印部朝向第二模具成为凹形状的方式，形成具有与第一非球面的面形状相反的形状的第一转印面。第二模具形成有第二转印面，该第二转印面用于形成光学元件的另一方的面。光学元件如下得到:载置步骤中，通过向第一模具的第一转印面上供给预成形体，而向第一模具的极值点转印部载置预成形体。压缩成形步骤中，通过缩窄第一模具与第二模具的间隔，而对预成形体进行压缩成形。
[0021]发明效果
[0022]根据本发明，能够大幅地扩宽预成形体的载置允许范围，因此不会降低成形出的光学元件的光学性质，能够防止气穴等不良情况。
【附图说明】
[0023]图1是实施本发明而成形的光学元件的剖视图。
[0024]图2是实施本发明而成形的光学元件的简图。
[0025]图3是本发明的第一实施方式的光学元件的成形装