[发明专利]精密压制成形用玻璃预成型体及光学元件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及精密压制成形用预成型体的制造方法以及对以所述方法制作的预成型体进行精密压制成形的光学元件制造方法。

背景技术

作为基于高生产率批量生产非球面透镜等高精度的玻璃制光学元件的技术，公知有精密压制成形法(模制光学元件法)。在精密压制成形法中，一般采取制作被称为预成型体的成形体后加热该预成型体并在成形模内进行压制成形的方法。

精密压制成形是通过转印压制成形模的成形面形成光学元件的光学功能面的方法。因此，成形模内部的空间(型腔)的形状设计为与期望的光学元件相同的形状。预成型体的形状如果与期望的光学元件的形状大为不同，则与成形模型腔的形状也将大为不同，因而如果不提高压制成形温度以提高玻璃的流动性，则难以使玻璃遍布于成形模型腔，从而发生不良。另一方面，由于越提高压制成形温度，玻璃与成形模的反应性越高，这成为玻璃表面的变质、玻璃与成形模的熔接的原因。因此，使预成型体的形状接近期望的光学元件的形状，关系到因成形模型腔的填充不足导致的不良的发生的防止，并且，由于可以将压制成形温度设定为较低，所以能够防止因玻璃与成形模的反应导致的玻璃表面的变质、玻璃与成形模的熔接。出于这样的理由，与期望的光学元件的形状近似的形状的预成型体(以下也称为“近似形状预成型体”)的需求增加。

此外，作为制作精密压制成形用的预成型体的方法，已知有被称为冷加工法的方法和被称为热成形法的方法，其中，冷加工法是从熔融玻璃成形玻璃块，按规定尺寸切断该块，然后进行研削、研磨以使玻璃块的表面光滑同时得到规定的重量；热成形法是从熔融玻璃分离出一个预成型体量的熔融玻璃块并在冷却该玻璃块的过程直接成形为预成型体。

近似形状预成型体形成为与两个表面都为凸面或凹面、一个表面为凸面而另一个表面为凹面、一个表面为平面而另一个表面为凸面或凹面之类的与期望的光学元件的形状对应的形状。冷加工法适合球状等简单形状的加工，而不适合近似形状预成型体那样的复杂形状的加工。另一方面，热成形法能够在玻璃处于软化状态期间进行压制而成形为期望的形状，因而适合近似形状预成型体的生产。

对于利用热成形法的近似形状预成型体的成形法，例如专利文献1、2公开了从上部利用上模压制浮于下模上的熔融玻璃块并成形为期望的形状的方法。依据该方法，例如通过用凸形的压制成形面压制熔融玻璃块的上部，能得到上表面为凹面状的预成型体。

专利文献1：日本特开平9-52720号公报

专利文献2：日本特开2006-290702号公报

发明内容

近年来，随着光学元件的高功能化、高性能化，精密压制成形越来越要求高成形精度。为了在精密压制成形中提高成形精度，需要比现有技术更加精密地控制预成型体的形状。

另外，在成像光学系统的高功能化、小型化方面，对精密压制成形高折射率、高色散玻璃而得的透镜的需求也在增加。高折射率、高色散玻璃为得到高折射率、高色散特性而大量含有Nb、Ti、W、Bi等成份。然而，这些成份在精密压制成形时与压制成形面之间发生氧化还原反应，成为在得到的光学元件的表面产生模糊不清、损伤的原因。特别是，在压制成形的过程中，当预成型体发生变形、内部的富有活性的玻璃与压制成形面直接接触时，助长了因上述反应导致的不良。为了抑制这样的不良的产生，使预成型体的形状更加近似期望的光学元件的形状，使压制成形中的玻璃的变形量变小并尽量使富有活性的预成型体内部的玻璃不与压制成形面接触，这是有效的。

出于以上的理由，近年来，使预成型体的形状更加近似期望的光学元件的形状的必要性有所提高。然而本发明人考察用专利文献1、2所公开的方法制作的预成型体的形状时，明确了预成型体形状偏离期望的形状、并不满足近年来的精密压制成形用预成型体所要求的形状精度这一点。

因此本发明的目的在于提供用于使用热成形法成形更接近期望的形状的近似形状预成型体的方案。

本发明人为了达到上述目的，对使用专利文献1、2记载的方法时预成型体的形状偏离期望的形状的原因进行了悉心研究，得到如下的见解。