JP5868666B2 - 光学素子の製造方法、及び、光学素子の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ、プリズム、ミラー等の光学素子を製造する光学素子の製造方法及び製造装置に関する。

従来、加熱軟化させた光学素子材料を加圧し、加圧した光学素子材料を冷却して硬化させることにより光学素子を製造する製造方法が知られている。
このような光学素子の製造方法において、光学素子材料を加熱ガスで浮遊させて加熱し、下型の上面に落下させて供給する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１の光学素子の製造方法における工程の順番は、浮遊加熱、下型上への加熱部からの落下（供給）、加熱部退避、上型下降である。

特開平８−１３３７５８号公報

しかしながら、上記特許文献１の光学素子の製造方法では、光学素子材料の浮遊状態を高精度に制御することは難しく、落下直前の浮遊位置によって供給位置がばらつく。
さらに、浮遊状態が仮に安定していたとしても、浮遊状態を解除する際には、加熱ガスの浮遊作用を均等に解除することは難しく、落下動作により供給位置がばらつく。

本発明の目的は、加熱ガスにより浮遊状態で加熱された光学素子材料を非接触で精度良く加圧位置へ供給することができる光学素子の製造方法及び製造装置を提供することである。

本発明の光学素子の製造方法は、加熱部の内部において加熱ガスにより光学素子材料を浮遊させて加熱する加熱工程と、加熱された上記光学素子材料を第１の成形型と第２の成形型との間に非接触状態で供給する供給工程と、供給された上記光学素子材料が上記第１の成形型及び上記第２の成形型のいずれか一方の成形型に接触し、それ以降にこの光学素子材料が他方の成形型に接触する接触工程と、上記接触工程後の上記光学素子材料を上記第１の成形型及び上記第２の成形型により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、上記加熱工程が開始したとき以降に上記光学素子材料の位置を計測する位置計測工程と、上記位置計測工程で計測された上記光学素子材料の位置に基づき、上記加熱部と上記光学素子材料と上記第１の成形型と上記第２の成形型とのうち少なくとも１つの位置を、上記接触工程において上記光学素子材料が上記一方の成形型に接触する前までに制御する位置制御工程と、を更に含み、上記位置制御工程における位置の制御は、上記光学素子材料に対して非接触で行われる。

また、上記光学素子の製造方法において、上記位置制御工程では、上記接触工程における上記光学素子材料と上記一方の成形型とが接触する際の相対位置が所定の位置になるように制御が行われるようにしてもよい。
また、上記光学素子の製造方法において、上記位置計測工程は、上記加熱工程の間に行われ、上記位置制御工程では、上記加熱部と上記第１の成形型と上記第２の成形型とのうち少なくとも１つの位置を制御するようにしてもよい。

また、上記光学素子の製造方法において、上記位置計測工程は、上記供給工程で上記加熱部の外部に露出した上記光学素子材料に対して行われ、上記位置制御工程では、上記光学素子材料と上記第１の成形型と上記第２の成形型とのうち少なくとも１つの位置を制御するようにしてもよい。

また、上記光学素子の製造方法において、上記位置制御工程では、上記加熱部の上記加熱ガスを用いて上記光学素子材料の位置を制御するようにしてもよい。
また、上記光学素子の製造方法において、上記位置制御工程では、上記加熱部とは異なる加熱ガス吹き付け部から加熱ガスを吹き付けることで上記光学素子材料の位置を制御するようにしてもよい。

本発明の光学素子の製造装置は、光学素子材料を内部において加熱ガスにより浮遊させて加熱する加熱部と、上記光学素子材料を加圧する第１の成形型及び第２の成形型と、上記光学素子材料を、上記第１の成形型と上記第２の成形型との間に非接触状態で供給する供給部と、上記加熱部による上記光学素子材料の加熱が開始したとき以降に上記光学素子材料の位置を計測する位置計測部と、上記位置計測部により計測された上記光学素子材料の位置に基づき、上記加熱部と上記光学素子材料と上記第１の成形型と上記第２の成形型とのうち少なくとも１つの位置を制御する位置制御部と、を備え、上記位置制御部による位置の制御は、上記光学素子材料に対して非接触で行われ、上記供給部により供給された上記光学素子材料は、上記第１の成形型及び上記第２の成形型のいずれか一方の成形型に接触し、それ以降にこの光学素子材料が他方の成形型に接触し、上記位置制御部は、上記光学素子材料が上記一方の成形型に接触する前までに位置制御を行う。

本発明によれば、加熱ガスにより浮遊状態で加熱された光学素子材料を非接触で精度良く加圧位置へ供給することができる。

本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造装置を示す正面図である。 本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造装置を示す平面図である。 本発明の一実施の形態における加熱部の内部構造を示す正面図である。 本発明の一実施の形態における加熱部の動きを説明するための要部正面図（その１）である。 本発明の一実施の形態における加熱部の動きを説明するための要部正面図（その２）である。 本発明の一実施の形態における加熱部の動きを説明するための要部正面図（その３）である。 本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造装置を示す正面図である。 本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造装置を示す平面図である。 本発明の他の実施の形態における加熱部の内部構造及び加熱部移動機構を示す右側面図である。 本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造方法を説明するための光学素子の製造装置の正面図（その１）である。 本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造方法を説明するための光学素子の製造装置の正面図（その２）である。 本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造方法を説明するための光学素子の製造装置の正面図（その３）である。 本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造方法を説明するための光学素子の製造装置の正面図（その４）である。 本発明の他の実施の形態の第１変形例に係る光学素子の製造方法を説明するための光学素子の製造装置の正面図である。 本発明の他の実施の形態の第２変形例に係る光学素子の製造方法を説明するための光学素子の製造装置の正面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置について、図面を参照しながら説明する。
＜一実施の形態＞

図１Ａ及び図１Ｂは、一実施の形態に係る光学素子の製造装置１を示す正面図及び平面図である。
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、光学素子の製造装置１は、加熱部１０と、第１の成形型の一例である可動型２１を有する可動型ユニット２０と、第２の成形型の一例である固定型３１を有する固定型ユニット３０と、位置制御部の一例である制御部４０と、加熱部移動機構５０と、型移動機構６０と、材料搬送部７０と、位置計測部８０と、ベース部９０と、を備える。

なお、加熱部１０は、光学素子材料１００を加熱部１０から露出させることにより、可動型２１と固定型３１との間に非接触状態で供給する供給部としても機能する。光学素子材料１００が非接触な状態とは、光学素子材料１００の周囲のあらゆる固体部材が、光学素子材料１００に対して接触していない状態をいう。

図１Ａ、図１Ｂ、及び図２に示すように、加熱部１０は、電気コイル１１と、熱風発生器１２と、材料加熱部１３と、気体供給管１４と、バルブ１５と、熱電対１６と、シャッタ１７と、シャッタ駆動部１８と、シャッタ支持部１９と、を有する。

電気コイル１１は、略円筒形状を呈する熱風発生器１２の内部に配置され、気体供給管１４から供給されるガスを加熱する。
熱風発生器１２は、円筒形状を呈し、水平なＸ軸方向に延びる長手方向を有する。熱風発生器１２内において電気コイル１１が加熱したガスは、図２に示す加熱ガスＧとして材料加熱部１３に供給される。

材料加熱部１３は、円筒形状を呈し、鉛直なＺ軸方向に延びる長手方向を有し、上端及び下端に開口する。材料加熱部１３は、長手方向の中央部分において、熱風発生器１２の先端と連通するように形成されている。

材料加熱部１３では、光学素子材料１００は、加熱ガスＧにより浮遊した状態で加熱される。なお、材料加熱部１３は、後述する位置計測部８０により内部の光学素子材料１００の位置を検出されるため、例えば、可視光透過性を有する石英ガラスからなる。

材料加熱部１３の内径は７ｍｍで、光学素子材料１００の直径は５ｍｍであるが、これらの大きさは一例にすぎない。また、光学素子材料１００は、球状でガラス転移点Ｔｇが５０６℃のガラス材料であるが、プラスチック等のその他の材料であってもよく、また、その他の形状としてもよい。

気体供給管１４は、図示しない気体供給源から熱風発生器１２にガスを供給する。気体供給管１４の気体供給経路の途中には、バルブ１５が設けられ、このバルブ１５によって流量が調整されている。

気体供給管１４のガス供給量は、光学素子材料１００の大きさや材料加熱部１３の大きさなどによって適宜決定されればよく、本実施の形態では１０Ｌ／ｍｉｎである。
図１Ａに示す熱電対１６は、熱風発生器１２の先端部分の温度（例えば約７００度）を測定する。この測定温度に基づき、図１Ｂに示す制御部４０は、電気コイル１１への供給電圧を制御する。

詳しくは後述するが、シャッタ１７は、例えばシリンダであるシャッタ駆動部１８によって、材料加熱部１３の下端を閉鎖する位置と光学素子材料１００を供給する供給工程において材料加熱部１３の下端を開放する位置とに移動する。

シャッタ１７及びシャッタ駆動部１８は、熱風発生器１２の外周面に固定されたシャッタ支持部１９によって上方から支持されている。
なお、加熱部１０の構造は、光学素子材料１００を加熱ガスＧにより浮遊させて加熱しうるものであれば、本実施の形態のものに限定されない。

可動型ユニット２０は、可動型２１と、加熱ブロック２２と、断熱ブロック２３と、シリンダ２４と、熱電対２５と、を有する。
固定型ユニット３０は、固定型３１と、加熱ブロック３２と、断熱ブロック３３と、熱電対３４と、を有する。

可動型２１及び固定型３１は、略円柱形状を呈し、対向して配置されて光学素子材料１００を加圧する。可動型２１及び固定型３１には、例えば凹型の成形面２１ａ，３１ａが中央に形成されている。また、可動型２１及び固定型３１には、加熱ブロック２２，３２側である固定端にフランジ部２１ｂ，３１ｂが形成されている。なお、対向して配置される第１の成形型及び第２の成形型が両方とも可動型であってもよい。

可動型２１は、鉛直下向きに配置され、固定型３１は、鉛直上向きに配置されている。
加熱ブロック２２，３２には、例えば３本の円柱形状のヒータ２２ａ，３２ａが挿入されている。

断熱ブロック２３，３３は、加熱ブロック２２，３２の熱を断熱する。
シリンダ２４は、可動型ユニット２０の可動型２１、加熱ブロック２２、及び断熱ブロック２３を上下動させる。

熱電対２５，３４は、加熱ブロック２２，３２の温度を測定する。制御部４０は、加熱ブロック２２，３２の測定温度に基づき、ヒータ２２ａ，３２ａの温度を制御して可動型２１及び固定型３１の温度（例えば５４０℃）を一定に維持する。

制御部４０は、加熱部移動機構５０及び型移動機構６０を制御するほか、加熱部１０の電気コイル１１及びバルブ１５、可動型ユニット２０及び固定型ユニット３０のヒータ２２ａ，３２ａ、材料搬送部７０、位置計測部８０などを制御してもよい。

制御部４０としては、ＣＰＵ、記憶部、入出力部、Ｉ／Ｆ部等を有するごく標準的なコンピュータ（情報処理端末）を用いることができる。光学素子の製造装置１に複数の制御部が配置されるようにしてもよい。

加熱部移動機構５０は、加熱部支持部５１と、Ｘ軸スライダ５２と、Ｙ軸スライダ５３とを有する。
加熱部支持部５１は、加熱部１０を熱風発生器１２の外周面において支持する。

Ｘ軸スライダ５２は、加熱部支持部５１及び加熱部１０をＹ軸スライダ５３に対して、水平なX軸方向に移動させる。
Ｙ軸スライダ５３は、加熱部支持部５１、加熱部１０、及びＸ軸スライダ５２を、ベース部９０の加熱部側ベース９２に対して水平でＸ軸方向に直交するＹ軸方向に移動させる。

型移動機構６０は、可動型ユニット取付部６１と、固定型ユニット取付部６２と、側壁６３と、Ｘ軸スライダ６４と、Ｙ軸スライダ６５と、を有する。
可動型ユニット取付部６１には、可動型ユニット２０がシリンダ２４において取付けられている。

固定型ユニット取付部６２には、固定型ユニット３０が断熱ブロック３３において取付けられている。
側壁６３の上端には可動型ユニット取付部６１が固定され、側壁６３の下端には固定型ユニット取付部６２が固定されている。

Ｘ軸スライダ６４は、可動型ユニット取付部６１、固定型ユニット取付部６２、及び側壁６３をＹ軸スライダ６５に対してＸ軸方向に移動させる。
Ｙ軸スライダ６５は、可動型ユニット取付部６１、固定型ユニット取付部６２、側壁６３、Ｘ軸スライダ６４をベース部９０の型側ベース９３に対してＹ軸方向に移動させる。
なお、上述した例では、可動型ユニット取付部６１と固定型ユニット取付部６２とは一体として同時に移動するが、例えば、これらを別体にして独立に移動させても良い。可動型ユニット取付部６１と固定型ユニット取付部６２の移動は、後述する加圧工程において可動型２１と固定型３１が同軸となるように行われるが、このための移動は、後述する接触工程が終了する前までに行われる。

材料搬送部７０は、図１Ｂに示すように、アーム７１及び搬送ベース７２を有する。
アーム７１は、搬送ベース７２に対して、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の例えば３軸方向に移動可能に配置されている。また、アーム７１は、材料トレー９５に載置された光学素子材料１００を挟持して加熱部１０の材料加熱部１３に搬送する。

位置計測部８０は、例えばそれぞれ２つずつ配置された撮像部８１及び光源８２を有する。
撮像部８１は、例えばストロボ光源である光源８２に対向するように配置されている。対向して配置された一方の組の撮像部８１及び光源８２は、同様に対向して配置された他方の組の撮像部８１及び光源８２に対し、図１Ｂの平面視において直交するように配置されている。

撮像部８１と光源８２とが例えば５００Ｈｚで同期することで、撮像部８１は、例えば石英ガラスからなる材料加熱部１３を透過して光学素子材料１００の例えば輪郭の撮像データを取得する。制御部４０は、撮像部８１が撮像した撮像データに基づき、光学素子材料１００の位置情報（例えば加熱部１０内での偏り）を取得する。なお、位置情報は、光学素子材料１００が浮遊状態で微動している場合には、例えば、光学素子材料１００の浮遊中心位置としてもよい。また、撮像部８１は、光学素子材料１００を鉛直上方から撮像するようにしてもよい。

ベース部９０は、台座９１と、加熱部側ベース９２と、型側ベース９３と、トレー脚部９４と、材料トレー９５と、を有する。
台座９１には、加熱部側ベース９２と型側ベース９３とが互いに間隔をおいて設置されている。

加熱部側ベース９２上には、例えば複数本のトレー脚部９４が立設されている。トレー脚部９４は、材料トレー９５を支持する。

以下に光学素子材料１００から光学素子を製造する流れについて説明するが、上述の説明と重複する点については適宜説明を省略する。
まず、図１Ａ及び図１Ｂに示す材料搬送部７０のアーム７１が材料トレー９５上の光学素子材料１００を挟持して、図３Ａに示すように加熱部１０の材料加熱部１３に投下する。

加熱部１０では、気体供給管１４によって供給される加熱ガスＧが熱風発生器１２において電気コイル１１により加熱され、図３Ｂに示すように、材料加熱部１３において光学素子材料１００が加熱ガスＧにより浮遊した状態で加熱される（加熱工程）。なお、「加熱」とは、室温状態に対して熱を加えていることをいう。従って、例えば、材料加熱部１３内よりも低い温度状態（例えば室温状態）の光学素子材料１００を材料加熱部１３に投下して、加熱工程において材料加熱部１３内で光学素子材料１００の温度を室温よりも高い温度まで上昇させることができる。また、例えば、材料加熱部１３内よりも高い温度状態の光学素子材料１００を材料加熱部１３に投下して、加熱工程において材料加熱部１３内で光学素子材料１００の温度を室温よりも高い温度まで低下させることもできる。また、例えば、材料加熱部１３内と等温状態の光学素子材料１００を材料加熱部１３に投下して、加熱工程において材料加熱部１３内で光学素子材料１００の温度を室温よりも高い温度で保つこともできる。

この加熱工程の途中に、加熱部移動機構５０は、加熱部１０をＸ軸方向に移動させて、材料加熱部１３内の光学素子材料１００を可動型２１と固定型３１との間に位置させる。
位置計測部８０では、撮像部８１が光学素子材料１００の撮像データを取得し、この撮像データを制御部４０が取得する（位置計測工程）。

制御部４０は、計測された光学素子材料１００の位置に基づき、光学素子材料１００が所定の位置にない場合には、光学素子材料１００のずれ量に応じて、加熱部移動機構５０により加熱部１０をＸ軸方向・Ｙ軸方向に移動させる（位置制御工程）。或いは、制御部４０は、光学素子材料１００のずれ量に応じて、型移動機構６０により可動型ユニット２０及び固定型ユニット３０をＸ軸方向・Ｙ軸方向に移動させる（位置制御工程）。位置制御工程では、後述する接触工程における光学素子材料１００と固定型３１とが接触する際の相対位置が所定の位置になるように制御が行われることができる。また、位置制御工程における位置の制御は、光学素子材料１００に対して非接触で行われる。

この位置制御に関しては、位置計測と位置制御とを交互に繰り返して、より正確に位置制御を行うようにしてもよい。また、ずれ量については、例えば、加熱部１０から光学素子材料１００が鉛直下方に落下しない場合があるため、制御量は、必ずしもずれ量と同一にはならない。このような場合の制御量は経験的に得られることがある。

位置制御工程は、光学素子材料１００が固定型３１に接触する前に行われる。なお、型移動機構６０は、加熱部移動機構５０のみを用いて位置制御を行う場合には省略可能である。また、光学素子材料１００のＺ軸方向のずれ量については、本実施の形態では、後述する供給工程において光学素子材料１００を落下させるため、考慮しなくともよい。

その後、加熱部１０のシャッタ駆動部１８がシャッタ１７を材料加熱部１３の下端が開放する位置に移動させる。これにより、加熱された光学素子材料１００は、図３Ｃに示すように材料加熱部１３から落下、露出して、可動型２１と固定型３１との間に非接触状態で供給される（供給工程）。

その後、光学素子材料１００は、例えば、固定型３１の成形面３１ａの中心に最初に接触することができる（接触工程開始）。その後、可動型ユニット２０のシリンダ２４が可動型２１等を下降させることで、光学素子材料１００は、例えば、可動型２１の成形面２１ａの中心に最初に接触することができる（接触工程終了）。また、固定型３１や可動型２１の成形面の中心とは、加圧工程における固定型３１と可動型２１との中心同士を結ぶ中心軸と、成形面とが交わる点をいう。

そして、光学素子材料１００は、可動型ユニット２０のシリンダ２４が可動型２１等をさらに下降させることで、可動型２１及び固定型３１により光学素子材料１００が加圧される（加圧工程）。加圧工程における圧力は、例えば８００Ｎである。
加圧工程において加圧された光学素子材料１００は、可動型ユニット２０及び固定型ユニット３０のヒータ２２ａ，３２ａの温度を降下させることにより、或いはヒータ２２ａ，３２ａを停止させること（自然冷却）により、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）。なお、冷却工程は、加圧工程の際のヒータ２２ａ，３２ａの設定温度がガラス転移点以下（例えば４９０℃）の場合には、当該設定温度を変えないまま行われても良い。このことは、以下の実施形態でも同様である。冷却工程の後、光学素子材料１００（製造された光学素子）は、材料搬送部７０により或いは図示しない搬出機構により光学素子の製造装置１から搬出される。以上のようにして、例えば外径８ｍｍで肉厚２ｍｍの光学素子が製造される。

以上説明した本実施の形態では、光学素子の製造方法は、加熱された光学素子材料１００を可動型（第１の成形型）２１と固定型（第２の成形型）３１との間に非接触状態で供給する供給工程と、加熱工程が開始したとき以降に光学素子材料１００の位置を計測する位置計測工程と、位置計測工程で計測された光学素子材料１００の位置に基づき、加熱部１０、可動型２１、及び固定型３１（及び光学素子材料１００）のうち少なくとも１つの位置を、光学素子材料１００が固定型３１に接触する前に光学素子材料１００に非接触で制御する位置制御工程と、を含む。

そのため、加熱工程が開始したとき以降の光学素子材料１００の位置に応じて、加圧位置に供給された光学素子材料１００の位置ずれを抑えることができる。
よって、本実施の形態によれば、加熱ガスＧにより浮遊状態で加熱された光学素子材料１００を非接触で精度良く加圧位置へ供給することができる。

また、本実施の形態では、位置計測工程は、加熱工程の途中に行われ、位置制御工程では、加熱部１０の位置、並びに、可動型２１及び固定型３１の位置の少なくとも一方の位置が制御される。そのため、加熱部１０から外部に露出した後よりも比較的安定した加熱工程中の光学素子材料１００の位置に応じて光学素子材料１００の位置ずれを抑えるため、位置制御を容易にすることができる。

＜他の実施の形態＞
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造装置１０１を示す正面図及び平面図である。

本実施の形態では、上述の一実施の形態と相違する事項を中心に説明し、共通する事項については説明を適宜省略する。
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、光学素子の製造装置１０１は、加熱部１１０と、第１の成形型の一例である可動型１２１を有する可動型ユニット１２０と、第２の成形型の一例である固定型１３１を有する固定型ユニット１３０と、位置制御部の一例である制御部１４０と、加熱部移動機構１５０と、型移動機構１６０と、位置計測部１８０と、ベース部１９０と、を備える。

なお、加熱部１１０は、光学素子材料１００を、可動型１２１と固定型１３１との間に非接触状態で供給する供給部としても機能する。また、本実施の形態では、光学素子材料１００を加熱部１１０に搬送する材料搬送部（図１Ａ及び図１Ｂの材料搬送部７０）については説明を省略する。

図４Ａ、図４Ｂ、及び図５に示すように、加熱部１１０は、本体部１１１と、電気コイル１１２と、気体供給管１１３と、熱電対１４と、を有する。
本体部１１１は、略円筒形状を呈し、鉛直なＺ軸方向に延びる長手方向を有し、上端に開口する。

電気コイル１１２は、本体部１１１の内部に配置され、気体供給管１１３から供給されるガスを加熱する。本体部１１１内において電気コイル１１２が加熱したガスは、図５に示す加熱ガスＧとして光学素子材料１００に吹き付けられる。これにより、光学素子材料１００は、加熱ガスＧにより浮遊した状態で加熱される。

気体供給管１１３は、図示しない気体供給源から本体部１１１にガスを供給する。気体供給管１１３の気体供給経路の途中には、本実施の形態では図示しないバルブが設けられ、このバルブによって流量が調整されている。

気体供給管１１３のガス供給量は、光学素子材料１００の大きさや本体部１１１の大きさなどによって適宜決定されればよく、本実施の形態では１０Ｌ／ｍｉｎである。
熱電対１１４は、本体部１１１の上端の温度を測定する。この測定温度に基づき、図４Ｂに示す制御部１４０は、電気コイル１１２への供給電圧を制御する。

なお、加熱部１１０の構造は、光学素子材料１００を加熱ガスＧにより浮遊させて加熱しうるものであれば、本実施の形態のものに限定されない。
可動型ユニット１２０は、可動型１２１と、加熱ブロック１２２と、断熱ブロック１２３と、シリンダ１２４と、熱電対１２５と、を有する。

固定型ユニット１３０は、固定型１３１と、加熱ブロック１３２と、断熱ブロック１３３と、熱電対１３４と、を有する。
可動型１２１及び固定型１３１は、略円柱形状を呈し、対向して配置されて光学素子材料１００を加圧する。可動型１２１及び固定型１３１には、例えば凹型の成形面１２１ａ，１３１ａが中央に形成されている。また、可動型１２１及び固定型１３１には、加熱ブロック１２２，１３２側である固定端にフランジ部１２１ｂ，１３１ｂが形成されている。なお、対向して配置される第１の成形型及び第２の成形型が両方とも可動型であってもよい。

可動型１２１と固定型１３１とは、Ｘ軸方向に対向するように配置されている。
加熱ブロック１２２，１３２には、例えば３本の円柱形状のヒータ１２２ａ，１３２ａが挿入されている。

断熱ブロック１２３，１３３は、加熱ブロック１２２，１３２の熱を断熱する。
シリンダ１２４は、可動型ユニット１２０の可動型１２１、加熱ブロック１２２、及び断熱ブロック１２３を水平移動させる。

熱電対１２５，１３４は、加熱ブロック１２２，１３２の温度を測定する。制御部１４０は、加熱ブロック１２２，１３２の測定温度に基づき、ヒータ１２２ａ，１３２ａの温度を制御して可動型１２１及び固定型１３１の温度を一定に維持する。

制御部１４０は、加熱部移動機構１５０及び型移動機構１６０を制御するほか、加熱部１１０の電気コイル１１２、可動型ユニット１２０及び固定型ユニット１３０のヒータ１２２ａ，１３２ａ、位置計測部１８０などを制御してもよい。

加熱部移動機構１５０は、加熱部支持部１５１と、Ｚ軸スライダ１５２と、ガイドプレート１５３とを有する。
加熱部支持部１５１は、加熱部１１０を本体部１１１の外周面において支持する。

Ｚ軸スライダ１５２は、加熱部支持部１５１及び加熱部１１０をガイドプレート１５３に対して、Ｚ軸方向に移動させる。
ガイドプレート１５３は、ベース部１９０の加熱部側ベース１９１に対して固定されている。

型移動機構１６０は、可動型ユニット取付部１６１と、固定型ユニット取付部１６２と、側壁１６３と、Ｙ軸スライダ１６４と、を有する。
可動型ユニット取付部１６１には、可動型ユニット１２０がシリンダ１２４において取付けられている。

固定型ユニット取付部１６２には、固定型ユニット１３０が断熱ブロック１３３において取付けられている。
側壁１６３の正面視（図４Ａ）右端には可動型ユニット取付部１６１が固定され、正面視左端には固定型ユニット取付部１６２が固定されている。

Ｙ軸スライダ１６４は、可動型ユニット取付部１６１、固定型ユニット取付部１６２、及び側壁１６３をベース部１９０の型側ベース１９２に対してＹ軸方向に移動させる。
位置計測部１８０は、例えば１つの撮像部１８１及び例えば２つの光源１８２を有する。

撮像部１８１は、光源１８２からの反射光を撮像し、Ｚ軸上方から光学素子材料１００の例えば輪郭の撮像データを取得する。制御部１４０は、撮像部１８１が撮像した撮像データに基づき、光学素子材料１００（例えば加熱部１１０内での偏り）の位置情報を取得する。なお、撮像部１８１は、上述の一実施の形態と同様に、光学素子材料１００を、加熱部１１０を透過して撮像するようにしてもよい。

ベース部１９０は、加熱部側ベース１９１と、型側ベース１９２とを有する。
以下に光学素子材料１００から光学素子を製造する流れについて説明するが、上述の説明と重複する点については適宜説明を省略する。

加熱部１１０では、気体供給管１１３によって供給される加熱ガスＧが電気コイル１１２により加熱され、本体部１１１において光学素子材料１００が加熱ガスＧにより浮遊した状態で加熱される（加熱工程）。

この加熱工程の前又は途中に、加熱部移動機構１５０は、加熱部１１０をＺ軸上方に移動させて、図６Ａに示すように本体部１１１内の光学素子材料１００を可動型１２１と固定型１３１との間に位置させる（光学素子材料１００（時間ｔ１））。

その後、図６Ｂに示すように、加熱部移動機構１５０は、Ｚ軸下方に、光学素子材料１００の自由落下速度（例えば１０００ｍｍ／ｓ）より速く移動する（例えば２０００ｍｍ／ｓ）。これにより、光学素子材料１００は、加熱部１１０の外部に露出し、可動型１２１と固定型１３１との間に非接触状態で供給される（光学素子材料１００（時間ｔ２））（供給工程）。

なお、供給工程において光学素子材料１００を加熱部１１０から投げ上げる場合（例えば、Ｚ軸上方に移動させた加熱部１１０を停止又は減速させて慣性を利用する場合、或いは、加熱ガスＧの吹き付け量を増加させる場合）、加熱部１１０は、可動型１２１と固定型１３１との間に位置させる必要はない。

また、光学素子材料１００の落下距離は、加熱部１１０のＺ軸下方への移動距離に比べて小さいため、光学素子材料１００の位置は一定であるものとして説明するが、光学素子材料１００の落下開始位置は、加圧位置へ向けて落下する分を考慮して決定されればよい。

位置計測部１８０では、露出した光学素子材料１００の撮像データを撮像部１８１が取得し、この撮像データを制御部１４０が取得する（位置計測工程）。
制御部１４０は、計測された光学素子材料１００の位置に基づき、光学素子材料１００が所定の位置にない場合には、制御部１４０は、光学素子材料１００のずれ量に応じて、型移動機構１６０により可動型ユニット１２０及び固定型ユニット１３０をＹ軸方向に移動させる（位置制御工程）。

なお、光学素子材料１００のＸ軸方向のずれについては、本実施の形態では、可動型１２１がＸ軸方向に移動するため、可動型１２１をシリンダ１２４により移動させるタイミングで調整することができる。また、光学素子材料１００のＺ軸方向のずれについても、光学素子材料１００が加熱部１１０から露出した後、落下或いは投げ上げによりＺ軸方向に移動するため、可動型１２１をシリンダ１２４により移動させるタイミングで調整することができる。

位置制御工程は、光学素子材料１００が図６Ｃに示すように可動型１２１に接触（光学素子材料１００（時間ｔ３）：接触工程開始）する前に行われる。その後、可動型ユニット１２０のシリンダ１２４が可動型１２１をさらに固定型１３１側に移動させることで、光学素子材料１００は、固定型１３１に接触する（接触工程終了）。なお、接触工程では、第１の成形型及び第２の成形型の両方が可動型である場合には、光学素子材料１００が第１の成形型と第２の成形型とに同時に接触してもよい。また、本実施の形態のように第１の成形型及び第２の成形型の一方が可動型（可動型１２１）で他方が固定型（固定型１３１）である場合であっても、成形型の形状（例えば、両方の成形型の成形面が凸型の場合など）、光学素子材料１００の供給方法（例えば供給開始位置など）によっては、光学素子材料１００を第１の成形型と第２の成形型とに同時に接触させることは可能である。従って、接触工程では、光学素子材料１００は、第１の成形型及び第２の成形型のいずれか一方の成形型（上述した例では可動型１２１）に接触し、それ以降に（即ちその後または同時に）、他方の成形型（上述した例では固定型１３１）に接触することができる。

そして、図６Ｄに示すように、可動型ユニット１２０のシリンダ１２４が可動型１２１をさらに固定型１３１側に移動させることで、可動型１２１及び固定型１３１により光学素子材料１００が加圧される（光学素子材料１００（時間ｔ４））（加圧工程）。

加圧工程において加圧された光学素子材料１００は、可動型ユニット１２０及び固定型ユニット１３０のヒータ１２２ａ，１３２ａの温度を降下させることにより、或いは自然冷却により、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）。冷却工程の後、光学素子材料１００（製造された光学素子）は、図示しない材料搬送部或いは搬出機構により光学素子の製造装置１０１から搬出される。以上のようにして、光学素子が製造される。

以上説明した本実施の形態においても、光学素子の製造方法は、加熱された光学素子材料１００を可動型（第１の成形型）１２１と固定型（第２の成形型）１３１との間に非接触状態で供給する供給工程と、供給された光学素子材料１００が可動型１２１（第１の成形型）及び固定型１３１（第２の成形型）のいずれか一方の成形型（可動型１２１）に接触し、それ以降に光学素子材料が他方の成形型（固定型１３１）に接触する接触工程と、加熱工程が開始したとき以降に光学素子材料１００の位置を計測する位置計測工程と、位置計測工程で計測された光学素子材料１００の位置に基づき、可動型１２１、及び固定型１３１、及び光学素子材料１００（及び加熱部１１０）のうち少なくとも１つの位置を、光学素子材料１００が可動型１２１に接触する前に光学素子材料１００に非接触で制御する位置制御工程と、を含む。

そのため、加熱工程が開始したとき以降の光学素子材料１００の位置に応じて、加圧位置に供給された光学素子材料１００の位置ずれを抑えることができる。
よって、本実施の形態によっても、加熱ガスＧにより浮遊状態で加熱された光学素子材料１００を非接触で精度良く加圧位置へ供給することができる。

また、本実施の形態では、位置計測工程は、供給工程で加熱部１１０の外部に露出した光学素子材料１００に対して行われ、位置制御工程では、可動型１２１及び固定型１３１（光学素子材料１００と第１の成形型と第２の成形型とのうち少なくとも１つ）の位置が、型移動機構１６０を移動させることにより制御される。そのため、上述の一実施の形態のように加熱部１０の内部の光学素子材料１００の位置を計測するよりも加圧位置に対する正確なずれ量を計測することができる。したがって、光学素子材料１００をより一層精度良く加圧位置へ供給することができる。

なお、図７に示すように、位置制御工程では、加熱部１１０のＺ軸下方への移動距離を抑えて、加熱部１１０の加熱ガスＧを例えば吹き付け量を増加させて用いることで、光学素子材料１００の位置を制御してもよい（光学素子材料１００（時間ｔ２−１））。

また、図８に示すように、加熱部１１０とは異なる例えば２つの加熱ガス吹き付け部２００から加熱ガスＧを吹き付けることで、光学素子材料１００の位置を制御してもよい（光学素子材料１００（時間ｔ２−２））。

１ 光学素子の製造装置
１０ 加熱部
１１ 電気コイル
１２ 熱風発生器
１３ 材料加熱部
１４ 気体供給管
１５ バルブ
１６ 熱電対
１７ シャッタ
１８ シャッタ駆動部
１９ シャッタ支持部
２０ 可動型ユニット
２１ 可動型
２１ａ 成形面
２１ｂ フランジ部
２２ 加熱ブロック
２２ａ ヒータ
２３ 断熱ブロック
２４ シリンダ
２５ 熱電対
３０ 固定型ユニット
３１ 固定型
３１ａ 成形面
３１ｂ フランジ部
３２ 加熱ブロック
３２ａ ヒータ
３３ 断熱ブロック
３４ 熱電対
４０ 制御部
５０ 加熱部移動機構
５１ 加熱部支持部
５２ Ｘ軸スライダ
５３ Ｙ軸スライダ
６０ 型移動機構
６１ 可動型ユニット取付部
６２ 固定型ユニット取付部
６３ 側壁
６４ Ｘ軸スライダ
６５ Ｙ軸スライダ
７０ 材料搬送部
７１ アーム
７２ 搬送ベース
８０ 位置計測部
８１ 撮像部
８２ 光源
９０ ベース部
９１ 台座
９２ 加熱部側ベース
９３ 型側ベース
９４ トレー脚部
９５ 材料トレー
１００ 光学素子材料
１０１ 光学素子の製造装置
１１０ 加熱部
１１１ 本体部
１１２ 電気コイル
１１３ 気体供給管
１１４ 熱電対
１２０ 可動型ユニット
１２１ 可動型
１２１ａ 成形面
１２１ｂ フランジ部
１２２ 加熱ブロック
１２２ａ ヒータ
１２３ 断熱ブロック
１２４ シリンダ
１２５ 熱電対
１３０ 固定型ユニット
１３１ 固定型
１３１ａ 成形面
１３１ｂ フランジ部
１３２ 加熱ブロック
１３２ａ ヒータ
１３３ 断熱ブロック
１３４ 熱電対
１４０ 制御部
１５０ 加熱部移動機構
１５１ 加熱部支持部
１５２ Ｚ軸スライダ
１５３ ガイドプレート
１６０ 型移動機構
１６１ 可動型ユニット取付部
１６２ 固定型ユニット取付部
１６３ 側壁
１６４ Ｙ軸スライダ
１８０ 位置計測部
１８１ 撮像部
１８２ 光源
１９０ ベース部
１９１ 加熱部側ベース
１９２ 型側ベース
２００ 加熱ガス吹き付け部

Claims (7)

1. 加熱部の内部において加熱ガスにより光学素子材料を浮遊させて加熱する加熱工程と、
   加熱された前記光学素子材料を第１の成形型と第２の成形型との間に非接触状態で供給する供給工程と、
   供給された前記光学素子材料が前記第１の成形型及び前記第２の成形型のいずれか一方の成形型に接触し、それ以降に該光学素子材料が他方の成形型に接触する接触工程と、
   前記接触工程後の前記光学素子材料を前記第１の成形型及び前記第２の成形型により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、
   前記加熱工程が開始したとき以降に前記光学素子材料の位置を計測する位置計測工程と、
   前記位置計測工程で計測された前記光学素子材料の位置に基づき、前記加熱部と前記光学素子材料と前記第１の成形型と前記第２の成形型とのうち少なくとも１つの位置を、前記接触工程において前記光学素子材料が前記一方の成形型に接触する前までに制御する位置制御工程と、を更に含み、
   前記位置制御工程における位置の制御は、前記光学素子材料に対して非接触で行われる、光学素子の製造方法。
2. 前記位置制御工程では、前記接触工程における前記光学素子材料と前記一方の成形型とが接触する際の相対位置が所定の位置になるように制御が行われる、請求項１記載の光学素子の製造方法。
3. 前記位置計測工程は、前記加熱工程の間に行われ、
   前記位置制御工程では、前記加熱部と前記第１の成形型と前記第２の成形型とのうち少なくとも１つの位置を制御する、請求項１又は２記載の光学素子の製造方法。
4. 前記位置計測工程は、前記供給工程で前記加熱部の外部に露出した前記光学素子材料に対して行われ、
   前記位置制御工程では、前記光学素子材料と前記第１の成形型と前記第２の成形型とのうち少なくとも１つの位置を制御する、請求項１又は２記載の光学素子の製造方法。
5. 前記位置制御工程では、前記加熱部の前記加熱ガスを用いて前記光学素子材料の位置を制御する、請求項４記載の光学素子の製造方法。
6. 前記位置制御工程では、前記加熱部とは異なる加熱ガス吹き付け部から加熱ガスを吹き付けることで前記光学素子材料の位置を制御する、請求項４記載の光学素子の製造方法。
7. 光学素子材料を内部において加熱ガスにより浮遊させて加熱する加熱部と、
   前記光学素子材料を加圧する第１の成形型及び第２の成形型と、
   前記光学素子材料を、前記第１の成形型と前記第２の成形型との間に非接触状態で供給する供給部と、
   前記加熱部による前記光学素子材料の加熱が開始したとき以降に前記光学素子材料の位置を計測する位置計測部と、
   前記位置計測部により計測された前記光学素子材料の位置に基づき、前記加熱部と前記光学素子材料と前記第１の成形型と前記第２の成形型とのうち少なくとも１つの位置を制御する位置制御部と、を備え、
   前記位置制御部による位置の制御は、前記光学素子材料に対して非接触で行われ、
   前記供給部により供給された前記光学素子材料は、前記第１の成形型及び前記第２の成形型のいずれか一方の成形型に接触し、それ以降に該光学素子材料が他方の成形型に接触し、
   前記位置制御部は、前記光学素子材料が前記一方の成形型に接触する前までに位置制御を行う、光学素子の製造装置。

Images