JP2013237596A - 光学部材の洗浄方法、光学部材の洗浄装置、及び、光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学部材の洗浄を確実に行うとともに光学部材に傷がつくのを抑える光学部材の洗浄方法及び洗浄装置を提供する。
【解決手段】気体供給管１１からの気体を噴出することにより光学部材１００を浮遊させ、浮遊状態の光学部材１００を、液体又は液体と気体との混合体である洗浄用流体を洗浄液供給管１４から噴出することにより洗浄する浮遊洗浄工程と、洗浄された光学部材１００を気体の噴出により浮遊させて、上記浮遊状態を維持する洗浄後浮遊工程と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学素子材料であるか又は光学素子材料から成形工程（例えば、加熱、加圧、及び冷却による成形）を含む製造方法若しくは他の製造方法により製造された光学素子である光学部材を洗浄する光学部材の洗浄方法及び洗浄装置、並びに、光学素子を製造する光学素子の製造方法に関する。

従来、光学部材には、クリーン度が要求されるため、洗浄処理が行われることがある。光学部材を洗浄する場合には、光学部材は、治具によって、液体内での洗浄中及びその後の搬送中において挟持又は吸着される（例えば、特許文献１参照）。

なお、光学部材に非接触で搬送や加熱を行う手法は知られている（例えば、特許文献２及び３参照）。

特開２００４−２０５９５２号公報 特開２００７−１６９１３１号公報 特開平８−１３３７５８号公報

上記のように治具により洗浄中の光学部材を保持すると、保持部分を洗浄できないほか、治具により光学部材に傷がつくおそれがある。
また、洗浄後に光学部材を液体から取り出して搬送する際にも上記の治具や搬送部材などが光学部材に接触し、光学部材に傷がついたり光学部材を汚染したりするおそれがある。

本発明の目的は、光学部材の洗浄を確実に行うことができるとともに光学部材に傷がつくのを抑えることができる光学部材の洗浄方法及び洗浄装置並びに光学素子の製造方法を提供することである。

本発明の光学部材の洗浄方法は、光学部材を浮遊させ、浮遊状態の上記光学部材を、液体又は液体と気体との混合体である洗浄用流体により洗浄する浮遊洗浄工程と、洗浄された上記光学部材を気体の噴出により浮遊させて、上記浮遊状態を維持する洗浄後浮遊工程と、を含む。

また、上記光学部材の洗浄方法において、上記洗浄後浮遊工程は、洗浄された上記光学部材を、上記浮遊状態を維持したまま搬送する工程を有するようにしてもよい。
また、上記光学部材の洗浄方法において、上記洗浄後浮遊工程は、洗浄された上記光学部材を、上記浮遊状態を維持したまま気体の噴出により乾燥させる工程を有するようにしてもよい。

また、上記光学部材の洗浄方法において、上記浮遊洗浄工程では、上記光学部材を気体の噴出により浮遊させるようにしてもよい。
また、上記光学部材の洗浄方法において、上記浮遊洗浄工程では、上記洗浄用流体により、上記光学部材を浮遊させ且つ洗浄するようにしてもよい。

また、上記光学部材の洗浄方法において、上記光学部材は、球形であるようにしてもよい。
本発明の光学部材の洗浄装置は、光学部材を気体の噴出により浮遊させる気体噴出部を有する浮遊手段と、液体又は液体と気体との混合体である洗浄用流体により、前記光学部材を浮遊状態で洗浄する洗浄手段と、を備える。

また、上記光学部材の洗浄装置において、上記洗浄手段は、洗浄用流体を噴出させる洗浄用流体噴出部を有し、上記気体噴出部が気体を噴出させる噴出口は、上記洗浄用流体噴出部が上記洗浄用流体を噴出させる噴出口とは異なる位置に配置されているようにしてもよい。

また、上記光学部材の洗浄装置において、上記気体噴出部の上記噴出口と上記洗浄用流体噴出部の上記噴出口とのうち一方は、他方の周囲を覆うように配置されているようにしてもよい。

また、上記光学部材の洗浄装置において、上記洗浄手段は、洗浄用流体を噴出させる洗浄用流体噴出部を有し、上記気体噴出部が気体を噴出させる噴出口は、上記洗浄用流体噴出部が上記洗浄用流体を噴出させる噴出口と同一であるようにしてもよい。

また、上記光学部材の洗浄装置において、噴出させる気体と上記洗浄用流体とを切り替える切替手段を更に備えるようにしてもよい。
本発明の光学素子の製造方法は、光学素子材料を加熱する加熱工程と、加熱された上記光学素子材料を加圧する加圧工程と、加圧された上記光学素子材料を冷却する冷却工程と、を含み、上記加熱工程前又は上記冷却工程後の上記光学素子材料を浮遊させ、浮遊状態の上記光学素子材料を、液体又は液体と気体との混合体である洗浄用流体により洗浄する浮遊洗浄工程と、洗浄された上記光学素子材料を気体の噴出により浮遊させて、上記浮遊状態を維持する洗浄後浮遊工程と、を更に含む。

また、上記光学素子の製造方法において、上記加圧工程では、上記光学素子材料を、第１の成形型及び第２の成形型により加圧し、上記洗浄後浮遊工程は、上記光学素子材料を、上記浮遊状態を維持したまま上記第１の成形型と上記第２の成形型との間に搬送する工程を有するようにしてもよい。

本発明によれば、光学部材の洗浄を確実に行うことができるとともに光学部材に傷がつくのを抑えることができる。

本発明の第１実施形態に係る光学部材洗浄装置を示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための説明図（その１）である。 本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための説明図（その２）である。 本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための説明図（その３）である。 本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための説明図（その４）である。 本発明の第１実施形態における光学部材の浮遊条件を説明するための気体供給管の一例である。 本発明の第１実施形態の変形例における気体供給管を示す概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係る光学部材洗浄装置を示す概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係る光学部材の洗浄方法を説明するための説明図（その１）である。 本発明の第２実施形態に係る光学部材の洗浄方法を説明するための説明図（その２）である。 本発明の第２実施形態に係る光学部材の洗浄方法を説明するための説明図（その３）である。 本発明の第２実施形態の変形例に係る光学部材洗浄装置を示す概略構成図である。 本発明の第３実施形態に係る光学部材洗浄装置を示す概略構成図である。 本発明の第４実施形態に係る光学部材洗浄装置を示す概略構成図である。 本発明の第４実施形態に係る光学部材の洗浄方法を説明するための説明図（その１）である。 本発明の第４実施形態に係る光学部材の洗浄方法を説明するための説明図（その２）である。 本発明の第５実施形態に係る光学部材の洗浄方法を説明するための説明図（その１）である。 本発明の第５実施形態に係る光学部材の洗浄方法を説明するための説明図（その２）である。

以下、本発明の実施形態に係る光学部材の洗浄方法及び洗浄装置並びに光学素子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞

図１は、本発明の第１実施形態に係る光学部材洗浄装置１０を示す概略構成図である。
図１に示す光学部材洗浄装置１０は、光学部材１００を気体の噴出により浮遊させる浮遊させる気体噴出部を有する浮遊手段の一例である気体供給管（気体噴出部）１１と、洗浄用流体により光学部材１００を浮遊状態で洗浄する洗浄手段の一例である洗浄液供給管（洗浄用流体噴出部）１４と、を備える。

また、光学部材洗浄装置１０は、気体供給管１１に配置されたフィルタ１２及びヒータ１３と、洗浄液供給管１４に配置されたフィルタ１５と、を備える。
光学部材１００は、後述する加熱工程前又は後述する冷却工程後の光学素子材料であるか、又は、後述する成形工程（加熱工程、加圧工程、及び冷却工程）を含む製造方法若しくは他の製造方法により製造された光学素子である。

本実施形態では、光学部材１００は、球形のガラス材料である光学素子材料である。光学部材１００の素材は、ガラスに限らず、例えば樹脂など他の材料あってもよい。また、光学部材１００の形状は、球形であることが浮遊の容易さの観点から望ましくはあるが、凹レンズ形状、凸レンズ形状、メニスカスレンズ形状などのレンズ形状、或いはレンズ形状以外の形状であってもよい。

気体供給管１１の上端には、噴出口１１ａが設けられている。気体供給管１１の直径は、噴出口１１ａの近傍から噴出口１１ａに近づくほどテーパ状に大きくなっている。詳しくは後述するが、気体供給管１１は、気体（例えばＮ_２）を上方に噴出させることで光学部材１００を浮遊（本実施形態では気体浮上）させる。なお、噴出口１１ａは、複数設けられていてもよい。

本実施形態では、図１に示すように、光学部材１００は、部分的に気体供給管１１の内部に位置した状態で浮遊しているが、光学部材１００の全体が気体供給管１１の内部又は外部に位置した状態で浮遊していてもよい。光学部材１００の浮遊状態とは、光学部材１００が固体の部材と非接触の状態である。

気体供給管１１に配置されたフィルタ１２は、塵埃を除去することで、気体のクリーン度を上げる。気体供給管１１に配置されたヒータ１３は、気体供給管１１内の気体を加熱することで、光学部材１００の乾燥効率を上げることができる。なお、気体供給管１１には、気体の供給圧を測定する圧力計が取り付けられていることが望ましい。

洗浄液供給管１４の下端には、噴出口１４ａが設けられている。洗浄液供給管１４は、例えばノズルであり、液体又は液体と気体との混合体（例えばミスト）である洗浄用流体を下方に噴出させることで、光学部材１００を洗浄する。本実施形態では、洗浄用流体は洗浄液であるが、洗浄成分を含有しない水などの液体、又は、この液体と気体との混合体であってもよい。

洗浄液供給管１４に配置されたフィルタ１５は、塵埃を除去することで、洗浄液のクリーン度を上げる。
以下、光学部材１００の洗浄方法、及び、この洗浄方法を含む光学素子の製造方法について、上述の説明と重複する点については省略しながら説明する。

図２Ａ〜図２Ｄは、本実施形態に係る光学素子の製造方法を説明するための説明図である。
まず、図２Ａに示すように、気体供給管１１が気体を噴出させることで、光学部材１００は浮遊状態となる。また、図２Ｂに示すように洗浄液供給管１４が洗浄液を噴出させることで、浮遊状態の光学部材１００は洗浄される。（浮遊洗浄工程）

なお、光学部材１００は、浮遊洗浄工程の開始前に、例えば、気体供給管１１が気体を噴出させた状態で、気体供給管１１の上方に非接触状態又は接触状態で図示しない搬送手段により搬送される。

また、洗浄液供給管１４が気体供給管１１による光学部材１００の浮遊を妨げる場合には、洗浄液供給管１４を洗浄位置と待機位置とに移動可能にするか、或いは、気体供給管１１を光学部材１００の浮遊状態を維持したまま移動可能にするとよい。

光学部材１００を浮遊させるための気体の流量については、経験的に得ることが可能であるが、洗浄液供給管１４から供給される洗浄液を考慮しない場合について、図３のような気体供給管１１−１を例に説明する。

なお、洗浄液供給管１４による洗浄液の噴出が始まることで、光学部材１００の浮遊に影響を与える場合には、気体の流量を増加させるようにするとよい。また、センサや撮像装置により光学部材１００の振動又は回転量を検知し、それに応じて気体の流量を制御したり或いは気体供給管１１の位置を例えば上下に移動させることで気体供給管１１（噴出口１１ａ）と光学部材１００との相対距離を制御したりするとよい。

光学部材１００を浮遊させる条件は、光学部材１００の大きさその他の情報、気体供給管１１−１の太さ、供給気体流速などを用いて近似的に求めることができる。なお、光学部材１００は、最大断面積部分（本実施形態では高さ方向の中央部分）の上部と下部との圧力差で浮上しているといえる。

図３の気体供給管１１−１では、便宜上、直径が上端に近づくほどテーパ状に大きくなり、且つ、テーパ状の部分に光学部材１００が収容されているものとする。
また、光学部材１００が、球形のガラス材料，半径ｄ，自重ｗ（質量×重力）であり、気体供給管１１−１が、半径ｄ１，供給気体流速ｖ１，光学部材１００の上側面頂近傍の流速ｖ２，流体密度ａ，浮遊させた場合の下側面頂近傍の圧力ｐ１，浮遊させた場合の上側面頂近傍の圧力ｐ２であるとき、下記の式（１）〜（３）の関係が得られる。

式（１）は、流量の関係を表す。式（２）は、ベルヌーイの定理に基づくものである。式（３）は、圧力差の関係を表すものである。

また、実験により、下記の式（４）の場合に、ハンチングせず安定的に光学部材１００が浮遊することがわかった。

ｄ１^２π×ｖ１＝（ｄ１^２π−ｄ^２π）×ｖ２ ・・・式（１）
ａ×ｖ１^２／２ ＋ｐ１＝ａ×ｖ２^２／２ ＋ｐ２ ・・・式（２）
ｐ１−ｐ２＝ｗ／（ｄ^２π） ・・・式（３）

ｐ１＝１０×（ｐ１−ｐ２） ・・・式（４）
なお、図１のような気体供給管１１では光学部材１００はテーパ状の部分で安定し、そのときには、上記の式（１）〜（４）と同様のことがいえる。例えば、気体供給管１１が直径４．５ｍｍの場合、２０℃の気体を用いて安定的に直径４ｍｍの光学部材１００を浮上させようとすると、流量は、好ましくは３〜１５Ｌ／ｍｉｎ、より好ましくは５〜１０Ｌ／ｍｉｎであり、供給気体流速ｖ１は、

ｖ１＝√（２８９ｗ／１２５４４πａ）・・・式（５）
が理想的であることがわかった。なお、流量２０Ｌ／ｍｉｎの場合、光学部材１００は、不安定な状態となり、飛んでしまう。また、光学部材１００を浮遊させるには、気体の整流や気体供給管１１の垂直度等の微調整を行うことが望ましい。

次に、気体供給管１１は、洗浄された光学部材１００を気体の噴出により浮遊させて、浮遊状態を維持する（洗浄後浮遊工程）。本実施形態では、浮遊洗浄工程においても気体による光学部材１００を浮遊させているため、気体供給管１１は、浮遊洗浄工程及び洗浄後浮遊工程の両方に亘って、気体を噴出する。洗浄後浮遊工程では、図２Ｃに示すように、ヒータ１３が気体を加熱することで光学部材１００を乾燥させる。

また、洗浄後浮遊工程においては、浮遊状態を維持したまま光学部材１００を搬送するとよい。なお、光学部材１００を搬送せずに気体の噴出により浮遊させている場合には、ヒータ１３を用いなくても乾燥させている状態といえる。また、光学部材１００を搬送する際に噴出される気体が加熱されている場合には、乾燥及び搬送の両方が行われている状態といえる。また、特に乾燥を行う必要がない場合、洗浄後浮遊工程で噴出される気体には、ミストのように液体が混合されていてもよい。

図２Ｄに示すように、光学部材１００を成形型１０１及び第２の成形型１０２の下方に搬送した後又は搬送中に、光学部材１００は、ヒータ１３又は図示しない加熱手段により例えばガラス転移点以上の温度になるまで加熱される（加熱工程）。

加熱された光学部材１００は、気体供給管１１の流量を増加させること、又は、気体供給管１１を上方に移動させた後に停止又は減速させ慣性を生じさせることにより、気体供給管１１から上方に放出される。そして、光学部材１００は、成形型１０１と第２の成形型１０２との間に供給（搬送）される。

その後、光学部材１００は、成形型１０１及び第２の成形型１０２により加圧されることで、成形型１０１及び第２の成形型１０２の成形面１０１ａ，１０２ａの形状を転写される（加圧工程）。図２Ｄの例では、成形面１０１ａ，１０２ａは、２つとも凸形状であるため、光学部材１００には両凹形状が転写される。

そして、図示しない加熱手段の温度を降下させることにより、或いは図示しない加熱手段を停止させること（自然冷却）により、光学部材１００は、例えばガラス転移点以下になるまで加圧保持された状態のまま冷却される（冷却工程）。以上のようにして、光学素子が製造される。

以上説明した第１実施形態では、光学部材１００の洗浄方法は、光学部材１００を浮遊させ、浮遊状態の光学部材１００を、洗浄液（液体又は液体と気体との混合体である洗浄用流体の一例）により洗浄する浮遊洗浄工程と、洗浄された光学部材１００を気体（例えばＮ_２）の噴出により浮遊させて、上記浮遊状態を維持する洗浄後浮遊工程と、を含む。

これにより、光学部材１００の洗浄中においては、浮遊状態の光学部材１００を洗浄するため、治具により光学部材１００を保持して洗浄を行う場合と比較して保持部分を洗浄できなかったり保持部分に傷をつけたりということがない。また、光学部材１００の洗浄後においては、気体の噴出により光学部材１００を浮遊させて浮遊状態を維持するため、光学部材１００の乾燥や搬送などのために何らかの部材が洗浄された光学部材１００に接触する場合と比較して、光学部材１００に傷をつけたり光学部材１００を汚染したりするのも防ぐことができる。

よって、本実施形態によれば、光学部材１００の洗浄を確実に行うことができるとともに光学部材１００に傷がつくのを抑えることができる。

また、本実施形態の浮遊洗浄工程では、光学部材１００は、気体の噴出により浮遊する。そのため、液体内で光学部材１００を浮遊させる場合よりも簡単に、洗浄後浮遊工程において浮遊状態を維持することができる。

また、本実施形態の洗浄後浮遊工程は、光学部材１００を、気体の噴出による浮遊状態を維持したまま搬送する工程を有する。そのため、洗浄後の光学部材１００に傷をつけるのをより一層防ぐことができる。

また、本実施形態の洗浄後浮遊工程は、光学部材１００を、気体の噴出による浮遊状態を維持したまま乾燥させる工程を有する。そのため、洗浄後の光学部材１００に傷をつけるのをより一層防ぐことができる。

また、本実施形態の洗浄後浮遊工程は、光学部材１００の一例である光学素子材料を、浮遊状態を維持したまま第１の成形型１０１と第２の成形型１０２との間に搬送する工程を有する。そのため、洗浄後の光学部材１００に傷をつけるのをより一層防ぐことができる。

また、本実施形態では、気体供給管１１が気体を噴出させる噴出口１１ａは、洗浄液供給管１４が洗浄液を噴出させる噴出口１４ａとは異なる位置に配置されている。そのため、簡素な構成で、光学部材１００を洗浄することができる。

なお、図１に示す気体供給管１１の噴出口１１ａは、テーパ状に直径が大きくなっている部分の先端に位置するが、図４に示す気体供給管１１−２の噴出口１１−２ａのように、他の部分と直径が同一であってもよい。

＜第２実施形態＞
本実施形態は、第１実施形態における気体供給管１１及び洗浄液供給管１４に代えて管２１を用いる点において第１実施形態と主に相違し、その他の点は概ね同様である。そのため、相違点を中心に説明する。

図６は、本発明の第２実施形態に係る光学部材洗浄装置２０を示す概略構成図である。
図６に示す光学部材洗浄装置２０は、管２１を備える。この管２１は、光学部材１００を浮遊させる浮遊手段の一例であり、且つ、洗浄用流体により光学部材１００を浮遊状態で洗浄する洗浄手段の一例である。

また、光学部材洗浄装置２０は、管２１に配置された弁（切替手段の一例）２２，２３及びフィルタ２４，２５を備える。
管２１は、本体部２１ａと、気体噴出部の一例である気体供給路２１ｂと、洗浄用流体噴出部の一例である洗浄液供給路２１ｃと、噴出口２１ｄとを有する。本体部２１ａには、気体供給路２１ｂ及び洗浄液供給路２１ｃが連結され、これらの流路は、本体部２１ａにおいて合流する。本体部２１ａの上端には、噴出口２１ｄが設けられている。本体部２１ａの直径は、噴出口２１ｄの近傍から噴出口２１ｄに近づくほどテーパ状に大きくなっている。

気体供給路２１ｂは、気体（例えばＮ_２）を本体部２１ａの噴出口２１ｄから上方に噴出させることで光学部材１００を浮遊（本実施形態でも気体浮上）させる。また、洗浄液供給路２１ｃは、液体又は液体と気体との混合体（例えばミスト）である洗浄用流体を、本体部２１ａの噴出口２１ｄから上方に噴出させることで、光学部材１００を洗浄する。このように、気体供給路２１ｂが気体を噴出させる噴出口２１ｄは、噴出口２１ｄが洗浄液を噴出させる噴出口２１ｄと同一である。なお、実施形態でも、洗浄用流体は、洗浄液である。

弁２２及び弁２３は、噴出させる気体と洗浄液とを切り替える。具体的には、気体供給路２１ｂに配置された弁２２は、図６Ａに示すように気体供給路２１ｂの流路を開放する位置と、図５に示すように気体供給路２１ｂの流路を遮断する位置とに開閉する。

同様に、洗浄液供給路２１ｃに配置された弁２３は、図６Ｂに示すように洗浄液供給路２１ｃの流路を開放する位置と、図５に示すように洗浄液供給路２１ｃの流路を遮断する位置とに開閉する。

そのため、弁２２及び弁２３の開閉を切り替えることで、本体部２１ａに供給され噴出口２１ｄから噴出させる気体と洗浄液とを切り替えることができる。
なお、気体供給路２１ｂ及び洗浄液供給路２１ｃには、フィルタ２４，２５が配置されている。また、気体供給路２１ｂ及び洗浄液供給路２１ｃには、図示しないヒータが配置されるようにしてもよい。

以下、光学部材１００の洗浄方法、及び、この洗浄方法を含む光学素子の製造方法について説明する。
図６Ａ〜図６Ｃは、本実施形態に係る光学部材１００の洗浄方法を説明するための説明図である。

図６Ａに示すように、まず、２つの弁２２，２３のうち気体供給路２１ｂに配置された弁２２のみが開くことで、本体部２１ａには気体供給路２１ｂから気体が供給され、本体部２１ａが気体を噴出させることで、光学部材１００は浮遊状態となる。

また、図６Ｂに示すように、開いていた弁２２を閉じるとともに、洗浄液供給路２１ｃに配置された弁２３を開くことで、本体部２１ａには洗浄液供給路２１ｃから洗浄液が供給され、本体部２１ａが洗浄液を噴出させることで、気体から切り替えられた洗浄液によっても光学部材１００は浮遊状態が維持されたまま洗浄液に浸かった状態又は洗浄液で浮いた状態で洗浄される。（浮遊洗浄工程）

ここで、浮遊洗浄工程において弁２２を閉じるタイミング及び弁２３を開くタイミングは、同時とし、瞬時に切り替えるとよい。また、弁２２を徐々に閉じながら、弁２３を徐々に開くようにしてもよい。

なお、浮遊洗浄工程における光学部材１００の浮遊状態は、気体供給路２１ｂから供給される気体を用いずに、後述する第４実施形態と同様に、洗浄液供給路２１ｃから供給される洗浄液によって光学部材１００を浮遊させ且つ洗浄するようにしてもよい。

液体（洗浄液）で光学部材１００を浮遊させる場合、ベルヌーイの定理に基づく上記式（２）が成り立たない。そのため、直径４ｍｍの球形のガラスからなる光学部材１００を直径４．５ｍｍの管２１で１０℃の水を用いて浮遊させる例では、例えば流量０．１５〜０．４５Ｌ／ｍｉｎで浮遊させることができる。また、光学部材１００を洗浄液により浮遊させるには、洗浄液の整流や管２１の垂直度等の微調整を行うことが望ましい。

また、浮遊洗浄工程で洗浄液を噴出させているときに、弁２２，２３の両方を開くことで、洗浄液と同時に気体を噴出させるようにしてもよい。その場合、洗浄液の供給量を抑えることができる。

次に、図６Ｃに示すように、弁２３を閉じるとともに弁２２を開くことで、洗浄された光学部材１００を気体の噴出により浮遊させて、浮遊状態を維持する（洗浄後浮遊工程）。ここでも、弁２２を開くタイミング及び弁２３を閉じるタイミングは、同時とし、瞬時に切り替えるとよい。また、弁２２を徐々に開きながら、弁２３を徐々に閉じるようにしてもよい。

なお、浮遊洗浄工程において気体を噴出させている場合には、洗浄液の噴出を停止することで、気体の噴出を継続したまま浮遊洗浄工程を洗浄後浮遊工程に切り替えることになる。

洗浄後浮遊工程では、浮遊状態を維持したまま光学部材１００が乾燥させるとよい。乾燥は、図示しないヒータが気体を加熱した状態、或いは、気体を加熱せず且つ光学部材１００を搬送していない状態で行われる。また、洗浄後浮遊工程では、浮遊状態を維持したまま光学部材１００を搬送するとよい。

その後、例えば第１実施形態のように、加熱工程、加圧工程、及び冷却工程が行われる。
以上説明した第２実施形態においても、上述の第１実施形態と同様に、光学部材１００の洗浄方法は、浮遊洗浄工程と、洗浄後浮遊工程とを含む。そのため、本実施形態によっても、光学部材１００の洗浄を確実に行うことができるとともに光学部材１００に傷がつくのを抑えることができる。

また、本実施形態の浮遊洗浄工程において、洗浄液（洗浄用流体）により光学部材１００を浮遊させ且つ洗浄する場合には、浮遊洗浄工程における気体の噴出を省略することもできる。

また、本実施形態では、浮遊手段の一例である気体供給路（気体噴出部）２１ｂが気体を噴出させる噴出口２１ｄは、洗浄手段の一例である洗浄液供給路（洗浄用流体噴出部）２１ｃが洗浄液（洗浄用流体）を噴出させる噴出口２１ｄと同一である。そのため、噴出方向や管２１を共通化することができる。

なお、図５〜図６Ｃに示す光学部材洗浄装置２０では、噴出口２１ｄが共通であるが、異なる噴出口を用いる場合でも、図７に示すような光学部材洗浄装置３０の管３１を用いることで、噴出方向を共通化させ且つ噴出位置を近づけることができる。

図７に示す管３１は、外側気体供給路（気体噴出部の一例）３１ａの内側に内側気体供給路（洗浄用流体噴出部）３１ｂが配置された２重構造になっている。つまり、外側気体供給路３１ａの噴出口３１ｃは、内側気体供給路３１ｂの噴出口３１ｄの周囲を覆うように配置されている。

外側気体供給路３１ａの直径は、噴出口３１ｃの近傍（噴出口３１ｄと同じ高さ）から噴出口３１ｃに近づくほどテーパ状に大きくなっている。そのため、実際には、外側気体供給路３１ａから噴出される気体は、噴出口３１ｃよりも下方の位置から噴出される。

なお、気体噴出部が内側で、洗浄用流体噴出部が外側に配置されるようにしてもよい。また、これらを少なくとも１つずつ含む３重以上の管を用いるようにしてもよい。

＜第３実施形態＞
本実施形態は、第１実施形態における気体供給管１１及び洗浄液供給管１４に代えて２つの気体供給管４１，４３及び１つの洗浄液供給管４５を用いる点において第１実施形態と主に相違し、その他の点は概ね同様である。そのため、相違点を中心に説明する。

図８は、本発明の第３実施形態に係る光学部材洗浄装置４０を示す概略構成図である。
図８に示す光学部材洗浄装置４０は、光学部材１００を浮遊させる浮遊手段の一例である気体供給管（気体噴出部）４１，４３と、洗浄用流体により光学部材１００を浮遊状態で洗浄する洗浄手段の一例である洗浄液供給管（洗浄用流体噴出部）４５と、を備える。

また、光学部材洗浄装置４０は、気体供給管４１，４３に配置されたフィルタ４２，４４と、洗浄液供給管４５に配置されたフィルタ４６と、を備える。
２つの気体供給管４１，４３は、噴出口４１ａ，４３ａが水平方向に対向するように配置されている。なお、対向する方向は、鉛直方向でもその他の角度でもよく、また、気体噴出部（気体供給管４１，４３）を３つ以上配置したり洗浄用流体噴出部（洗浄液供給管４５）を２つ以上配置したりしてもよい。また、第２実施形態の２重以上の構造の管３１を複数用いてもよい。

気体供給管４１，４３の直径は、噴出口４１ａ，４３ａの近傍から噴出口４１ａ，４３ａに近づくほどテーパ状に大きくなっている。気体供給管４１，４３は、気体（例えばＮ_２）を水平方向に噴出させることで光学部材１００を浮遊（本実施形態でも気体浮上）させる。

洗浄液供給管４５の上端には、噴出口４５ａが設けられている。洗浄液供給管１４は、例えばノズルであり、液体又は液体と気体との混合体（例えばミスト）である洗浄用流体を上方に噴出させることで、光学部材１００を洗浄する。本実施形態においても、洗浄用流体は、洗浄液である。

光学部材１００の洗浄方法、及び、この洗浄方法を含む光学素子の製造方法については、第1実施形態や第２実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
図８に示すように、まず、気体供給管４１，４３が気体を噴出させることで、光学部材１００は浮遊状態となる。また、洗浄液供給管４５が洗浄液を噴出させることで、浮遊状態の光学部材１００は洗浄される。（浮遊洗浄工程）

次に、気体供給管４１，４３は、洗浄された光学部材１００を気体の噴出により浮遊させて、浮遊状態を維持する（洗浄後浮遊工程）。このとき、洗浄液供給管４５は、洗浄液噴出時の位置よりも下方の待機位置に移動するとよい。

なお、本実施形態では、第１実施形態と同様に浮遊洗浄工程においても気体により光学部材１００を浮遊させているため、気体供給管４１，４３は、浮遊洗浄工程及び洗浄後浮遊工程の両方に亘って、気体を噴出する。

また、本実施形態においても、洗浄後浮遊工程においては、浮遊状態を維持したまま光学部材１００を乾燥したり搬送したりするとよい。
その後、例えば第１実施形態のように、加熱工程、加圧工程、及び冷却工程が行われる。

以上説明した第３実施形態においても、上述の第１実施形態と同様に、光学部材１００の洗浄方法は、浮遊洗浄工程と、洗浄後浮遊工程とを含む。そのため、本実施形態によっても、光学部材１００の洗浄を確実に行うことができるとともに光学部材１００に傷がつくのを抑えることができる。

また、本実施形態では、複数の気体供給管（気体噴出部）４１，４３により複数方向から気体を噴出することで光学部材１００を浮遊させているため、光学部材１００を安定的に浮遊させることができる。

また、複数の洗浄液供給管（洗浄液噴出部）４５により複数方向から洗浄液（洗浄用流体）を噴出することで光学部材１００を洗浄する場合には、光学部材１００の洗浄をより確実に行うことができる。

＜第４施形態＞
本実施形態は、浮遊洗浄工程において、洗浄液（洗浄用流体）により、光学部材１００を浮遊させ且つ洗浄する点において第３実施形態と主に相違し、その他の点は概ね同様である。そのため、相違点を中心に説明する。

図９は、本発明の第４実施形態に係る光学部材洗浄装置５０を示す概略構成図である。
図９に示す光学部材洗浄装置５０は、光学部材１００を浮遊させる浮遊手段の一例で且つ洗浄手段の一例である洗浄液供給管（洗浄液噴出部）５１と、光学部材１００を浮遊させる浮遊手段の一例である気体供給管（気体噴出部）５３，５６と、を備える。

また、光学部材洗浄装置５０は、洗浄液供給管５１に配置されたフィルタ５２と、気体供給管５３，５６に配置されたフィルタ５４，５７及びヒータ５５，５８と、を備える。
洗浄液供給管５１の上端には、噴出口５１ａが設けられている。洗浄液供給管５１は、例えばノズルであり、液体又は液体と気体との混合体（例えばミスト）である洗浄用流体を上方に噴出させることで、光学部材１００を浮遊させ且つ洗浄する。このように、洗浄液により光学部材１００を浮遊させるため、洗浄液供給管５１の直径は、光学部材１００の直径より大きいことが望ましい。本実施形態においても、洗浄用流体は、洗浄液である。

２つの気体供給管５３，５６は、噴出口５３ａ，５６が水平方向に対向するように配置されている。なお、対向する方向は、鉛直方向でもその他の角度でもよく、また、気体噴出部（気体供給管５３，５６）を３つ以上配置したり洗浄用流体噴出部（洗浄液供給管５１）を２つ以上配置したりしてもよい。また、第２実施形態の２重以上の構造の管３１が、洗浄用流体により光学部材１００を浮遊させ且つ洗浄するようにしてもよい。

気体供給管５３，５６の直径は、噴出口５３ａ，５６ａの近傍から噴出口５３ａ，５６ａに近づくほど大きくなっている。気体供給管５３，５６は、気体（例えばＮ_２）を水平方向に噴出させることで光学部材１００を浮遊（本実施形態でも気体浮上）させる。

光学部材１００の洗浄方法、及び、この洗浄方法を含む光学素子の製造方法については、第1実施形態〜第３実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本実施形態に係る光学部材１００の洗浄方法を説明するための説明図である。

図１０Ａに示すように、まず、洗浄液供給管５１が洗浄液を噴出させることで、光学部材１００は浮遊状態となり且つ洗浄される（浮遊洗浄工程）。
なお、第２実施形態において上述したが、直径４ｍｍの球形のガラスからなる光学部材１００を直径４．５ｍｍの洗浄液供給管５１で１０℃の水を用いて浮遊させる例では、例えば流量０．１５〜０．４５Ｌ／ｍｉｎで浮遊させることができる。また、光学部材１００を洗浄液により浮遊させるには、洗浄液の整流や洗浄液供給管５１の垂直度等の微調整を行うことが望ましい。

次に、気体供給管５３，５６は、洗浄された光学部材１００に近づくように移動した後、光学部材１００を気体の噴出により浮遊させて、浮遊状態を維持する（洗浄後浮遊工程）。即ち、洗浄液の噴出による浮遊状態から気体の噴出による浮遊状態に切り替えて且つ浮遊状態を維持する。

なお、洗浄液供給管５１が気体供給管５３，５６による光学部材１００の浮遊を妨げる場合には、洗浄液供給管５１を洗浄位置と待機位置とに移動可能にするか、或いは、気体供給管５３，５６を光学部材１００の浮遊状態を維持したまま移動可能にするとよい。

本実施形態においても、洗浄後浮遊工程においては、浮遊状態を維持したまま光学部材１００を乾燥したり搬送したりするとよい。
その後、例えば第１実施形態のように、加熱工程、加圧工程、及び冷却工程が行われる。

以上説明した第４実施形態においても、上述の第１実施形態と同様に、光学部材１００の洗浄方法は、浮遊洗浄工程と、洗浄後浮遊工程とを含む。そのため、本実施形態によっても、光学部材１００の洗浄を確実に行うことができるとともに光学部材１００に傷がつくのを抑えることができる。

また、本実施形態の浮遊洗浄工程では、洗浄液（洗浄用流体）により、光学部材１００を浮遊させ且つ洗浄する。そのため、浮遊洗浄工程における気体の噴出を省略することもできる。

＜第５実施形態＞
本実施形態は、浮遊洗浄工程において、洗浄槽６１内で洗浄液（洗浄用流体）により光学部材１００を浮遊させ且つ洗浄する点において第１実施形態や第５実施形態と主に相違し、その他の点は概ね同様である。そのため、相違点を中心に説明する。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、本発明の第５実施形態に係る光学部材１００の洗浄方法を説明するための説明図である。
図１１Ａに示す光学部材洗浄装置６０は、洗浄槽６１と、洗浄液供給管６２，６４と、気体供給管（気体噴出部）６６，６８と、を備える。洗浄槽６１及び洗浄液供給管６２，６４は、光学部材１００を浮遊させる浮遊手段の一例であり、且つ、洗浄用流体により光学部材１００を浮遊状態で洗浄する洗浄手段の一例である。気体供給管（気体噴出部の一例）６６，６８も、光学部材１００を浮遊させる浮遊手段の一例である。

また、光学部材洗浄装置６０は、洗浄液供給管６２，６４に配置されたフィルタ６３，６５と、気体供給管６６，６８に配置されたフィルタ６７，６９と、を備える。
２つの洗浄液供給管６２，６４は、噴出口６２ａ，６４が鉛直方向に対向するように配置されている。下側の洗浄液供給管６２には、上端に噴出口６２ａが設けられ、上側の洗浄液供給管６４には、下端に噴出口６４ａが設けられている。

下側の洗浄液供給管６２は、洗浄槽６１の底面を下方から貫通しており、噴出口６２ａは、洗浄槽６１において洗浄液の内部に位置している。また、上側の６４の噴出口６４ａも、洗浄槽６１において洗浄液の内部に位置している。

２つの気体供給管６６，６８は、噴出口６２ａ，６４が水平方向に対向するように配置されている。図１１Ａにおける左側の気体供給管６６には、右端に噴出口６６ａが設けられ、右側の気体供給管６８には、左端に噴出口６８ａが設けられている。気体供給管６６，６８の直径は、噴出口６６ａ，６８ａの近傍から噴出口６６ａ，６８ａに近づくほどテーパ状に大きくなっている。図１１Ａに示す気体供給管６６，６８は、洗浄槽６１の上方において待機している状態にある。

なお、洗浄液供給管６２と洗浄液供給管６４とが対向する方向、及び、気体供給管６６と気体供給管６８とが対向する方向は、他の角度でもよく、また、洗浄用流体噴出部（洗浄液供給管６２，６４）や気体噴出部（気体供給管６６，６８）を３つ以上配置してもよい。また、第２実施形態の２重以上の構造の管３１によって、洗浄用流体噴出部と気体噴出部とを兼ねるようにしてもよい。

光学部材１００の洗浄方法、及び、この洗浄方法を含む光学素子の製造方法については、第1実施形態〜第４実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
図１１Ａに示すように、まず、洗浄液供給管６２，６４が洗浄液を噴出させることで、光学部材１００は洗浄槽６１において浮遊状態となり且つ洗浄される（浮遊洗浄工程）。なお、光学部材１００を浮遊させるためには、洗浄液（洗浄用流体）を洗浄液供給管６２,６４から直接的に光学部材１００に噴射させなくともよい。また、浮遊洗浄工程において、まず、気体供給管６６，６８の気体の噴出により浮遊させた後に、洗浄液を噴出させることで洗浄液による洗浄を行ってもよい。

次に、図１１Ｂに示すように、洗浄槽６１内の洗浄液を排水する。また、下側の洗浄液供給管６２は下方に、上側の洗浄液供給管６４は上方に、それぞれ移動する。そして、気体供給管６６，６８は、光学部材１００が洗浄液で浮遊している状態のときから下方に移動して、洗浄液が排水されても、光学部材１００を気体の噴出により浮遊させて、浮遊状態を維持する（洗浄後浮遊工程）。

以上説明した第５実施形態においても、上述の第１実施形態と同様に、光学部材１００の洗浄方法は、浮遊洗浄工程と、洗浄後浮遊工程とを含む。そのため、本実施形態によっても、光学部材１００の洗浄を確実に行うことができるとともに光学部材１００に傷がつくのを抑えることができる。

１０ ：光学部材洗浄装置
１１ ：気体供給管
１１ａ ：噴出口
１２ ：フィルタ
１３ ：ヒータ
１４ ：洗浄液供給管
１４ａ ：噴出口
１５ ：フィルタ
２０ ：光学部材洗浄装置
２１ ：管
２１ａ ：本体部
２１ｂ ：気体供給路
２１ｃ ：洗浄液供給路
２１ｄ ：噴出口
２２ ：弁
２３ ：弁
２４ ：フィルタ
２５ ：フィルタ
３０ ：光学部材洗浄装置
３１ ：管
３１ａ ：外側気体供給路
３１ｂ ：内側気体供給路
３１ｃ ：噴出口
３１ｄ ：噴出口
４０ ：光学部材洗浄装置
４１ ：気体供給管
４１ａ ：噴出口
４２ ：フィルタ
４３ ：気体供給管
４３ａ ：噴出口
４４ ：フィルタ
４５ ：洗浄液供給管
４５ａ ：噴出口
４６ ：フィルタ
５０ ：光学部材洗浄装置
５１ ：洗浄液供給管
５１ａ ：噴出口
５２ ：フィルタ
５３ ：気体供給管
５３ａ ：噴出口
５４ ：フィルタ
５５ ：ヒータ
５６ ：気体供給管
５６ａ ：噴出口
５７ ：フィルタ
５８ ：ヒータ
６０ ：光学部材洗浄装置
６１ ：洗浄槽
６２ ：洗浄液供給管
６２ａ ：噴出口
６３ ：フィルタ
６４ ：洗浄液供給管
６４ａ ：噴出口
６５ ：フィルタ
６６ ：気体供給管
６６ａ ：噴出口
６７ ：フィルタ
６８ ：気体供給管
６８ａ ：噴出口
６９ ：フィルタ
１００ ：光学部材
１０１ ：第１の成形型
１０１ａ ：成形面
１０２ ：第２の成形型
１０２ａ ：成形面

Claims (13)

1. 光学部材を浮遊させ、浮遊状態の前記光学部材を、液体又は液体と気体との混合体である洗浄用流体により洗浄する浮遊洗浄工程と、
   洗浄された前記光学部材を気体の噴出により浮遊させて、前記浮遊状態を維持する洗浄後浮遊工程と、を含む、光学部材の洗浄方法。
2. 前記洗浄後浮遊工程は、洗浄された前記光学部材を、前記浮遊状態を維持したまま搬送する工程を有する、請求項１記載の光学部材の洗浄方法。
3. 前記洗浄後浮遊工程は、洗浄された前記光学部材を、前記浮遊状態を維持したまま気体の噴出により乾燥させる工程を有する、請求項１又は請求項２記載の光学部材の洗浄方法。
4. 前記浮遊洗浄工程では、前記光学部材を気体の噴出により浮遊させる、請求項１から請求項３のいずれか１項記載の光学部材の洗浄方法。
5. 前記浮遊洗浄工程では、前記洗浄用流体により、前記光学部材を浮遊させ且つ洗浄する、請求項１から請求項３のいずれか１項記載の光学部材の洗浄方法。
6. 前記光学部材は、球形である、請求項１から請求項５のいずれか１項記載の光学部材の洗浄方法。
7. 光学部材を気体の噴出により浮遊させる気体噴出部を有する浮遊手段と、
   液体又は液体と気体との混合体である洗浄用流体により、前記光学部材を浮遊状態で洗浄する洗浄手段と、を備える、光学部材の洗浄装置。
8. 前記洗浄手段は、洗浄用流体を噴出させる洗浄用流体噴出部を有し、
   前記気体噴出部が気体を噴出させる噴出口は、前記洗浄用流体噴出部が前記洗浄用流体を噴出させる噴出口とは異なる位置に配置されている、請求項７記載の光学部材の洗浄装置。
9. 前記気体噴出部の前記噴出口と前記洗浄用流体噴出部の前記噴出口とのうち一方は、他方の周囲を覆うように配置されている、請求項８記載の光学部材の洗浄装置。
10. 前記洗浄手段は、洗浄用流体を噴出させる洗浄用流体噴出部を有し、
    前記気体噴出部が気体を噴出させる噴出口は、前記洗浄用流体噴出部が前記洗浄用流体を噴出させる噴出口と同一である、請求項７記載の光学部材の洗浄装置。
11. 噴出させる気体と前記洗浄用流体とを切り替える切替手段を更に備える、請求項１０記載の光学部材の洗浄装置。
12. 光学素子材料を加熱する加熱工程と、
    加熱された前記光学素子材料を加圧する加圧工程と、
    加圧された前記光学素子材料を冷却する冷却工程と、を含み、
    前記加熱工程又は前記冷却工程後の前記光学素子材料を浮遊させ、浮遊状態の前記光学素子材料を、液体又は液体と気体との混合体である洗浄用流体により洗浄する浮遊洗浄工程と、
    洗浄された前記光学素子材料を気体の噴出により浮遊させて、前記浮遊状態を維持する洗浄後浮遊工程と、を更に含む、光学素子の製造方法。
13. 前記加圧工程では、前記光学素子材料を、第１の成形型及び第２の成形型により加圧し、
    前記洗浄後浮遊工程は、前記光学素子材料を、前記浮遊状態を維持したまま前記第１の成形型と前記第２の成形型との間に搬送する工程を有する、請求項１２記載の光学素子の製造方法。

Images