JP5868667B2 - 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、加熱された上記光学素子材料が上記接触工程において上記一方の成形型に接触する前に、位置決め部材を上記光学素子材料に当接させてこの光学素子材料を位置決めする位置決め工程を更に含む。

また、上記光学素子の製造方法において、上記光学素子材料が上記一方の成形型に接触したとき以降に、上記光学素子材料に当接した上記位置決め部材を分離させる分離工程を更に含むようにしてもよい。

また、上記光学素子の製造方法において、上記光学素子材料が上記一方の成形型に接触する前までに、上記光学素子材料に当接した上記位置決め部材を分離させる分離工程を更に含むようにしてもよい。

また、上記光学素子の製造方法において、上記位置決め工程は、上記光学素子材料が上記加熱部の内部に位置した状態で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、上記位置決め工程では、上記位置決め部材は、上記光学素子材料のうち上記第１の成形型及び上記第２の成形型により成形される部分以外の部分に当接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の成形型との間に供給する供給部と、上記光学素子材料に当接してこの光学素子材料を位置決めする位置決め部材と、を備え、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、上記位置決め部材は、上記光学素子材料が上記一方の成形型に接触する前に位置決めを行う。

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精度良く加圧位置へ供給することができる。

本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造装置を示す正面図である。 本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造装置を示す平面図である。 本発明の第１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。 本発明の第１実施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。 本発明の第１実施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。 本発明の第２実施形態における加熱部の内部構造を示す正面図である。 本発明の第２実施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。 本発明の第２実施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。 本発明の第３実施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。 本発明の第３実施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。 本発明の第３実施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。 本発明の第３実施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。 本発明の第４実施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。 本発明の第４実施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。 本発明の第４実施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。 本発明の第４実施形態の第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（その１）である。 本発明の第４実施形態の第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（その２）である。 本発明の第４実施形態の第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（その３）である。 本発明の第４実施形態の第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（その１）である。 本発明の第４実施形態の第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（その２）である。 本発明の第４実施形態の第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（その３）である。 本発明の第４実施形態の第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（その４）である。 本発明の第４実施形態の第３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（その１）である。 本発明の第４実施形態の第３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（その２）である。 本発明の第４実施形態の第３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（その３）である。 本発明の第４実施形態の第３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（その４）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。
＜第１実施形態＞

図１Ａ及び図１Ｂは、第１実施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の成形型及び第２の成形型の一例である可動型２１，３１を有する可動型ユニット２０，３０と、制御部４０と、加熱部移動機構５０と、加熱部側ベース部６０と、型側ベース部７０と、位置決め部材８０と、を備える。

なお、加熱部１０は、対向する２つの可動型２１，３１の間に光学素子材料１００を供給する供給部としても機能する。
図１Ａ、図１Ｂ、及び図２に示すように、加熱部１０は、本体部１１と、電気コイル１２と、気体供給管１３と、熱電対１４と、を有する。

本体部１１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。本体部１１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。

電気コイル１２は、本体部１１の内部に配置され、気体供給管１３から供給されるガスを加熱する。本体部１１内において電気コイル１２が加熱したガスは、図２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１３は、図示しない気体供給源から本体部１１にガスを供給する。気体供給管１３の気体供給経路の途中には、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１３のガス供給量は、光学素子材料１００の大きさや本体部１１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１４は、本体部１１の上端の温度を測定する。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１２への供給電圧を制御する。

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２０，３０は、可動型２１，３１と、加熱ブロック２２，３２と、断熱ブロック２３，３３と、シリンダ２４，３４と、熱電対２５，３５と、を有する。

可動型２１，３１は、略円柱形状を呈し、水平なＸ軸方向に対向して配置されて光学素子材料１００を加圧する。可動型２１，３１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の成形型の一方が固定型であってもよい。

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２４，３４は、可動型２１，３１、加熱ブロック２２，３２、及び断熱ブロック２３，３３を水平移動させる。
熱電対２５，３５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２１，３１の温度（例えば５４０℃）を一定に維持する。

制御部４０は、加熱部１０の電気コイル１２、可動型ユニット２０，３０のヒータ２２ａ，３２ａ、加熱部移動機構５０、位置決め部材８０の位置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、Ｚ軸スライダ５２と、ガイドプレート５３とを有する。
加熱部支持部５１は、加熱部１０を本体部１１の外周面において支持する。

Ｚ軸スライダ５２は、加熱部支持部５１及び加熱部１０をガイドプレート５３に対して、Ｚ軸方向に移動させる。
ガイドプレート５３は、加熱部側ベース部６０に対して固定されている。

型側ベース部７０は、可動型ユニット取付部７１，７２と、側壁７３とを有する。
可動型ユニット取付部７１，７２には、可動型ユニット２０，３０がシリンダ２４，３４において取付けられている。可動型ユニット取付部７１，７２は、側壁７３に固定されている。

位置決め部材８０は、Ｚ軸方向に延びる長手方向を有する円筒形状を呈する。位置決め部材８０の中央の貫通孔８１の下部には、下端に近づくほど径が拡がる拡径部８１ａが形成されている。

位置決め部材８０の拡径部８１ａは、後述するように投げ上げられる光学素子材料１００に当接して光学素子材料１００を位置決めし、光学素子材料１００の位置及び姿勢を決定する。

なお、位置決め部材８０は、吸引機構を有し、投げ上げられた光学素子材料１００を一定時間保持するようにしてもよい。また、位置決め部材は、気体吐出機構を有し、投げ上げられた光学素子材料１００が融着するのを防止するとともに光学素子材料１００の落下を補助するようにしてもよい。

また、位置決め部材８０は、光学素子材料１００との接触面において光学素子材料１００の温度を低下させないように、加熱されているとよい。また、位置決め部材８０は、離型剤をコーティングされることで、光学素子材料１００と融着するのを防止するとよい。

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１０では、図１Ａ或いは図２に示すように、気体供給管１３によって供給される加熱ガスＧが電気コイル１２により加熱され、本体部１１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例えばガラス転移点以上になるまで加熱される（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、本体部１１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を本体部１１に投入して、加熱工程において本体部１１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、本体部１１内よりも高い温度状態の光学素子材料１００を本体部１１に投入して、加熱工程において本体部１１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、本体部１１内と等温状態の光学素子材料１００を本体部１１に投入して、加熱工程において本体部１１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。

例えばガラス転移点以上になるまで加熱された光学素子材料１００は、加熱部１０から投げ上げられる。光学素子材料１００を加熱部１１０から投げ上げるには、例えば、加熱ガスＧの吹き付け量を増加させるか、或いは、Ｚ軸上方に移動させた加熱部１０を停止又は減速させて慣性を利用するとよい。

投げ上げられた光学素子材料１００は、図３Ａに示すように位置決め部材８０の下端に当接して、例えば、貫通孔８１の拡径部８１ａにおいて、Ｘ軸方向及びＹ軸方向及びＺ軸方向に位置決めされる（位置決め工程）。ここで、位置決め部材８０は、光学素子材料１００のうち可動型２１，３１（成形面２１ａ，３１ａ）に成形される部分以外の部分に当接するとよい。位置決め工程は、接触工程の開始前に行われる。

なお光学素子材料１００は、加熱部１０から露出した後、投げ上げ及び落下によりＺ軸方向に移動する。そのため、可動型２１，３１に接触するときの光学素子材料１００のＺ軸方向の位置については、位置決め部材８０からの落下後に、可動型２１，３１をシリンダ２４，３４により移動させて光学素子材料１００に接触するタイミングで調整することができる。したがって、位置決め部材８０のＺ軸方向の位置は、可動型ユニット２０，３０との干渉や、位置決め部材８０の耐熱性、配置スペース等を考慮して適宜決定されればよい。

位置決めされた光学素子材料１００は、位置決め部材８０が吸引機構や気体吐出機構を有さない場合には、その後、自由落下して、位置決め部材８０から分離する（分離工程）。
また、自由落下した光学素子材料１００は、２つの可動型２１，３１の間に供給される（供給工程）。

その後、光学素子材料１００は、可動型ユニット２１，３１のシリンダ２４，３４が可動型２１，３１を互いに接近させることで、例えば、可動型２１に最初に接触することができる（接触工程開始）。その後、さらに可動型２１，３１を互いに接近させることで、光学素子材料１００は、例えば、可動型３１に接触することができる（接触工程終了）。なお、光学素子材料１００は、可動型２１と可動型３１とに同時に接触することもできる。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２１）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（上述した例では可動型３１）に接触することができる。

そして、図３Ｂに示すように、さらに可動型ユニット２０，３０のシリンダ２４，３４が可動型２１，３１を互いに接近させることで、可動型２１，３１により光学素子材料１００が加圧される（加圧工程）。
加圧工程において加圧された光学素子材料１００は、可動型ユニット２０，３０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、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１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形態では、光学素子の製造方法は、加熱、供給された光学素子材料１００が接触工程において可動型２１に最初に接触する前に、位置決め部材８０を光学素子材料１００に当接させて光学素子材料１００を位置決めする位置決め工程を含む。

そのため、加熱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を精度良く加圧位置へ供給することができる。

ところで、光学素子材料１００が加熱ガスＧにより浮遊して均等に加熱されるには、浮遊中の光学素子材料１００が回転する必要があるが、このような回転状態のまま光学素子材料１００が可動型２１，３１に接触すると、光学素子材料１００が硬い場合は回転力により移動して位置ずれが生じ、高精度な光学素子を製造することができない。また、光学素子材料１００が軟らかい場合は、急激な回転の停止により局所的な応力ひいては光学素子の表面欠陥が発生し、高精度な光学素子を製造することができない。

しかしながら、本実施形態のように光学素子材料１００の位置決めを行うことで、光学素子材料１００が可動型２１に最初に接触する前に光学素子材料１００の回転を抑えることもできる。したがって、本実施形態では、光学素子を高精度に製造することもできる。

また、本実施形態の分離工程では、光学素子材料１００が可動型２１に接触する前までに、光学素子材料１００に当接した位置決め部材８０が分離する。そのため、位置決め部材８０と可動型ユニット２０，３０との干渉を防ぐことができる。

また、本実施形態では、位置決め部材８０が、光学素子材料１００のうち可動型２１，３１に成形される部分以外の部分に当接する。そのため、光学素子の精度に悪影響を与えるのを防ぐことができる。

＜第２実施形態＞
上述の第１実施形態では、加熱部１０から露出した後に位置決め部材８０により位置決めされる光学素子材料１００が、第１の成形型及び第２の成形型（可動型２１，３１）のうちの最初に接触する方に接触する前に位置決め部材８０から分離する例について説明したが、本実施形態では、第１の成形型及び第２の成形型のうちの最初に接触する方に接触したとき以降に光学素子材料１００が位置決め部材８０から分離する例について説明する。

図４は、第２実施形態における加熱部１１０の内部構造を示す正面図である。
本実施形態では、上述の第１実施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４に示すように、加熱部１１０は、電気コイル１１１と、熱風発生器１１２と、材料加熱部１１３と、気体供給管１１４と、バルブ１１５と、熱電対１１６と、シャッタ１１７と、シャッタ駆動部１１８と、シャッタ支持部１１９と、を有する。

電気コイル１１１は、略円筒形状を呈する熱風発生器１１２の内部に配置され、気体供給管１１４から供給されるガスを加熱する。
熱風発生器１１２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１１２内において電気コイル１１１が加熱したガスは、加熱ガスＧとして材料加熱部１１３に供給される。

材料加熱部１１３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１１３は、長手方向の中央部分において、熱風発生器１１２の先端と連通するように形成されている。

材料加熱部１１３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。
気体供給管１１４は、図示しない気体供給源から熱風発生器１１２にガスを供給する。気体供給管１１４の気体供給経路の途中には、バルブ１１５が設けられ、このバルブ１１５によって流量が調整されている。

気体供給管１１４のガス供給量は、光学素子材料１００の大きさや材料加熱部１１３の大きさなどによって適宜決定されればよく、本実施形態では１０Ｌ／ｍｉｎである。
熱電対１１６は、熱風発生器１１２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、第１実施形態において上述した図１Ｂに示す制御部４０は、電気コイル１１１への供給電圧を制御する。

シャッタ１１７は、例えばシリンダであるシャッタ駆動部１１８によって、材料加熱部１１３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１１３の下端を開放する位置とに移動する。

シャッタ１１７及びシャッタ駆動部１１８は、熱風発生器１１２の外周面に固定されたシャッタ支持部１１９によって上方から支持されている。
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。

位置決め部材１８０については後述する。
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１１４によって供給される加熱ガスＧが熱風発生器１１２において電気コイル１１１により加熱され、図５Ａに示すように、材料加熱部１１３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）。

その後、図５Ｂに示すように、加熱部１１０のシャッタ駆動部１１８がシャッタ１１７を材料加熱部１１３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、材料加熱部１１３から落下して位置決め部材１８０に載置される。

位置決め部材１８０は、円筒形状（リング形状）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。位置決め部材１８０の中央に形成された貫通孔１８１は、上半分の大径部１８１ａと、下半分の小径部１８１ｂとを含む。位置決め部材１８０の上端には、フランジ部１８２が形成されている。

材料加熱部１１３から落下した光学素子材料１００は、小径部１８１ｂの上端に当接して位置決めされ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向及びＺ軸方向に位置決めされる（位置決め工程）。ここで、位置決め部材１８０は、光学素子材料１００のうち可動型２１，３１（成形面２１ａ，３１ａ）に成形される部分以外の部分に当接するとよい。

位置決めされた光学素子材料１００は、加熱部１１０が退避した後に位置決め部材１８０上で例えば第１の成形型及び第２の成形型の一例である図示しない上型及び下型と接触し（接触工程）、加圧されるか、或いは、位置決め部材１８０により上型と下型との間に搬送されてから位置決め部材１８０上で加圧される（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、ヒータ２２ａ，３２ａ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第１の成形型及び第２の成形型により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、位置決め部材１８０から分離され（分離工程）、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形態では、位置決め部材１８０は、冷却工程後（光学素子材料１００が第１の成形型及び第２の成形型のうちの最初に接触する方に接触したとき以降の一例）に、光学素子材料１００から分離する。そのため、光学素子材料１００の位置決めを確実に行うことができる。

＜第３実施形態＞
上述の第１実施形態では、第１の成形型及び第２の成形型（可動型２１，３１）のうちの最初に接触する方に接触する前に位置決め部材８０から分離する光学素子材料１００は、加熱部１０から露出した後に位置決め部材８０により位置決めされる例について説明したが、本実施形態では、光学素子材料１００は、加熱部２１０の内部において位置決め部材２８０により位置決めされる。

図６Ａ〜図６Ｄは、第３実施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２０１の正面図である。
本実施形態では、上述の第１実施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６Ａ〜図６Ｄに示すように、光学素子の製造装置２０１は、加熱部２１０と、第１の成形型の一例である可動型２２１を有する可動型ユニット２２０と、第２の成形型の一例である固定型２３１を有する固定型ユニット２３０と、加熱部移動機構２５０と、加熱部側ベース部２６０と、型側ベース部２７０と、位置決め部材２８０と、を備える。

加熱部２１０は、上述の第１実施形態の加熱部１０と同様であり、本体部２１１と、気体供給管２１３と、本実施形態では図示しない電気コイル及び熱電対と、を有する。
可動型ユニット２２０は、上述の第１実施形態の可動型ユニット２０と同一であり、凹型の成形面２２１ａ及びフランジ部２２１ｂが形成された可動型２２１と、ヒータ２２２ａを有する加熱ブロック２２２と、断熱ブロック２２３と、シリンダ２２４と、図示しない熱電対と、を有する。

固定型ユニット２３０は、凹型の成形面２３１ａ及びフランジ部２３１ｂが形成され固定型２３１と、ヒータ２３２ａを有する加熱ブロック２３２と、断熱ブロック２３３と、図示しない熱電対と、を有する。

加熱部移動機構２５０は、上述の第１実施形態の加熱部移動機構５０と同一であり、加熱部支持部２５１と、Ｚ軸スライダ２５２と、ガイドプレート２５３とを有する。
加熱部側ベース部２６０も、上述の第１実施形態の加熱部側ベース部６０と同一である。

型側ベース部２７０は、上述の第１実施形態の、側壁７３に固定された２つの可動型ユニット取付部７１，７２が、それぞれ１つずつ側壁７３に固定された可動型ユニット取付部２７１及び固定型ユニット取付部２７２に変更されている点以外は、上述の第１実施形態と同一である。

位置決め部材２８０は、例えば、Ｚ軸方向に延びる長手方向を有する円筒形状を呈するが、上述の第１実施形態のように、拡径部８１ａを有する貫通孔８１が形成された位置決め部材８０、或いは上述のように吸引機構や気体吐出機構を有する位置決め部材を用いてもよい。

位置決め部材２８０の下端は、後述するように加熱部２１０の内部において光学素子材料１００に当接して光学素子材料１００を位置決めし、光学素子材料１００の位置及び姿勢を決定する。

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。
光学素子材料１００は、加熱部２１０内で加熱ガスＧにより浮遊した状態で例えばガラス転移点以上になるまで加熱される（加熱工程）。

例えばガラス転移点以上になるまで光学素子材料１００が加熱されると、図６Ａに示すように、加熱部２１０の本体部２１１が可動型２２１と固定型２３１との間に上昇する。また、位置決め部材２８０が下降して光学素子材料１００に当接する。これにより、光学素子材料１００は、位置決め部材２８０によって位置決めされる（位置決め工程）。

位置決め工程の後、図６Ｂに示すように、加熱部移動機構２５０によって加熱部２１０が急降下し、光学素子材料１００が加熱部２１０の外部に露出して落下し、図６Ｃに示すように可動型２２１と固定型２３１との間に供給される（供給工程）。その後、光学素子材料１００は、可動型ユニット２２０のシリンダ２２４が可動型２２１を固定型２３１に接近させることで、例えば、可動型２１に最初に接触することができる（接触工程開始）。その後、光学素子材料１００は、例えば、可動型２２１に接触することができる（接触工程終了）。なお、接触工程では、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２２１）で他方が固定型（固定型２３１）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も可能である。

その後、可動型ユニット２２０のシリンダ２２４が可動型２２１を固定型２３１に接近させることで、可動型２２１及び固定型２３１により光学素子材料１００が加圧される（加圧工程）。

加圧工程において加圧された光学素子材料１００は、可動型ユニット２２０及び固定型ユニット２３０のヒータ２２２ａ，２３２ａ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１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形態の位置決め工程では、光学素子材料１００が加熱部２１０の内部に位置した状態で行われる。そのため、光学素子材料１００が加熱部２１０の外部に露出した後、光学素子材料１００が安定して、光学素子材料１００の位置決めを確実に行うことができる。

＜第４実施形態＞
上述の第３実施形態では、加熱部２１０の内部において位置決め部材２８０により位置決めされる光学素子材料１００が、第１の成形型及び第２の成形型（可動型２１，３１）のうちの最初に接触する方に接触する前に位置決め部材２８０から分離する例について説明したが、本実施形態では、第１の成形型及び第２の成形型のうちの最初に接触する方に接触したとき以降に光学素子材料１００が位置決め部材３８０から分離する例について説明する。

図７Ａ〜図７Ｃは、第４実施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３０１の正面図である。
本実施形態では、分離工程のタイミングと、２つの可動型ユニット３２０，３３０が凸型の成形面３３１ａを有する可動型３２１，３３１を有する点とにおいて上述の第３実施形態と相違し、その他の点は概ね同様であるため、相違する事項を中心に説明し、共通する事項については第３実施形態と同一の符号を図面に付して説明を適宜省略する。

２つの可動型ユニット３２０，３３０は、可動型３２１，３３１と、加熱ブロック３２２，３３２と、断熱ブロック３２３，３３３と、シリンダ３２４，３３４と、図示しない熱電対と、を有する。

可動型３２１，３３１には、凸型の成形面３２１ａ，３３１ａが中央に形成されている。
位置決め部材３８０は、例えば、Ｚ軸方向に延びる長手方向を有する円筒形状を呈し、光学素子材料１００を位置決め部材３８０の下端において吸引する吸引機構を有する。

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。
光学素子材料１００は、加熱部２１０内で加熱ガスＧにより浮遊した状態で例えばガラス転移点以上になるまで加熱される（加熱工程）。

例えばガラス転移点以上になるまで光学素子材料１００が加熱されると、図７Ａに示すように、加熱部２１０の本体部２１１が２つの可動型３２１，３３１の間に上昇する。また、位置決め部材３８０が下降して当接する。これにより、光学素子材料１００は、位置決め部材３８０によって位置決めされる（位置決め工程）。

位置決め部材３８０は、吸引機構を有するため、図７Ｂに示すように、加熱部移動機構２５０によって加熱部２１０が急降下し、光学素子材料１００が加熱部２１０の外部に露出して２つの可動型３２１，３３１の間に供給されても（供給工程）、光学素子材料１００は、位置決め部材３８０の下端に保持される。その後、光学素子材料１００は、可動型ユニット３２０，３３０のシリンダ３２４，３３４が可動型３２１，３３１を互いに接近させることで、例えば、可動型３２１に最初に接触することができる（接触工程開始）。それ以降、さらに可動型３２１，３３１を互いに接近させることで、光学素子材料１００は、例えば、可動型３３１に接触することができる（接触工程終了）。

その後、さらに可動型ユニット３２０，３３０のシリンダ３２４，３３４が可動型３２１，３３１を互いに接近させることで、２つの可動型３２１，３３１により光学素子材料１００が加圧される（加圧工程）。

加圧工程において加圧された光学素子材料１００は、可動型ユニット３２０，３３０のヒータ３２２ａ，３３２ａ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、位置決め部材３８０から分離され（分離工程）、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形態の位置決め工程は、光学素子材料１００が加熱部２１０の内部に位置した状態で行われ、位置決め部材３８０は、冷却工程後（光学素子材料１００が第１の成形型及び第２の成形型のうちの最初に接触する方に接触したとき以降の一例）に、光学素子材料１００から分離する。そのため、光学素子材料１００の位置決めを確実に行うことができる。

以下、第４実施形態の第１〜第３変形例について相違する事項を中心に説明する。
図８Ａ〜図８Ｃは、本発明の第４実施形態の第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４０１の正面図である。

本変形例の光学素子の製造装置４０１は、加熱部４１０については、上下に分離可能な２つの本体部４１１ａ，４１１ｂからなる点、これら本体部４１１ａ，４１１ｂに対して、水平なＸ軸方向に延びる長手方向を有し円筒形状を有する熱風発生器４１２が固定されている点において図７Ａ〜図７Ｄの光学素子の製造装置３０１の加熱部２１０と相違する。

また、本変形例の光学素子の製造装置４０１は、光学素子材料１００の上方に設けられた上側位置決め部材３８０に加え、光学素子材料１００の下方に設けられた下側位置決め部材４８０が設けられている。

下側位置決め部材４８０は、加熱部３１０を貫通して設けられている。なお、位置決め部材は、左右（Ｙ軸方向）から光学素子材料１００に当接するようにしてもよく、本数も特に限定されない。

光学素子材料１００は、加熱部４１０内で加熱ガスＧにより浮遊した状態で例えばガラス転移点以上になるまで加熱される（加熱工程）。
例えばガラス転移点以上になるまで光学素子材料１００が加熱されると、図８Ａに示すように、加熱部４１０の本体部４１１が２つの可動型３２１，３３１の間に上昇する。

例えばガラス転移点以上になるまで加熱された光学素子材料１００には、図８Ｂに示すように上側位置決め部材３８０が下降して当接し、下側位置決め部材４８０が上昇して当接する。これにより、光学素子材料１００は、上側位置決め部材３８０及び下側位置決め部材４８０によって位置決めされる（位置決め工程）。

その後、図８Ｃに示すように、図示しない移動機構によって上側本体部４１１ｂが上方に退避し、光学素子材料１００が加熱部４１０の外部に露出して、２つの可動型３２１，３３１の間に供給される（供給工程）。その後、光学素子材料１００は、可動型ユニット３２０，３３０のシリンダ３２４，３３４が可動型３２１，３３１を互いに接近させることで、例えば、可動型３２１に最初に接触することができる（接触工程開始）。それ以降、さらに可動型３２１，３３１を互いに接近させることで、光学素子材料１００は、例えば、可動型３３１に接触することができる（接触工程終了）。また、さらに可動型ユニット３２０，３３０のシリンダ３２４，３３４が可動型３２１，３３１を互いに接近させることで、可動型３２１，３３１により光学素子材料１００が加圧される（加圧工程）。

加圧工程において加圧された光学素子材料１００は、可動型ユニット３２０，３３０のヒータ３２２ａ，３３２ａ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、位置決め部材３８０から分離され（分離工程）、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。

図９Ａ〜図９Ｄは、第４実施形態の第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５０１の正面図である。
本変形例の光学素子の製造装置５０１は、加熱部５１０と、Ｚ軸に対向するように配置された２つの可動型ユニット５２０，５３０と、型側ベース部５７０と、を有する。

加熱部５１０は、上下に分離可能な２つの本体部５１１ａ，５１１ｂと、気体供給管５１２とを有する。また、加熱部５１０の下側の本体部５１１ａは、下側加熱部支持部５５１及び下側Ｚ軸スライダ５５２によりＺ軸方向に移動可能となっている。加熱部５１０の上側の本体部５１１ｂは、上側加熱部支持部５５３及び上側Ｚ軸スライダ５５４によりＺ軸方向に移動可能となっている。

上型である可動型５２１は、凸型の成形面５２１ａ及び上端に位置するフランジ部５２１ｂを有し、５下型である固定型３１は、凸型の成形面５３１ａ及びこの成形面５３１ａが先端に形成された小径部５３１ｂと、を有する。

型側ベース部５７０は、可動型ユニット取付部５７１，５７２と、側壁５７３とを有する。
可動型ユニット取付部５７１，５７２には、可動型ユニット５２０，５３０がシリンダ５２４，５３４において取付けられている。可動型ユニット取付部５７１，５７２は、側壁５７３に固定されている。

位置決め部材５８０は、円筒形状（リング形状）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。位置決め部材５８０の中央に形成された貫通孔５８１は、上半分の大径部５８１ａと、下半分の小径部５８１ｂとを含む。位置決め部材５８０の上端には、フランジ部５８２が形成されている。

図９Ａに示すように、位置決め部材５８０は、光学素子材料１００を上下に分割された加熱部５１０の本体部５１１ａ，５１１ｂの間に搬送する。そして、図９Ｂに示すように、上側の本体部５１１ｂが上側加熱部支持部５５３及び上側Ｚ軸スライダ５５４により下降し、光学素子材料１００は、加熱部５１０内で加熱ガスＧにより浮遊した状態で例えばガラス転移点以上になるまで加熱される（加熱工程）。

例えばガラス転移点以上になるまで光学素子材料１００が加熱されると、図９Ｃに示すように、光学素子材料１００は、再び、位置決め部材５８０上に落下して載置され、例えば小径部５８１ｂの上端に当接して位置決めされ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に位置決めされる（位置決め工程）。また、上側の本体部５１１ｂが上側加熱部支持部５５３及び上側Ｚ軸スライダ５５４により上昇する。ここで、位置決め部材５８０は、光学素子材料１００のうち可動型５２１，５３１（成形面５２１ａ，５３１ａ）に成形される部分以外の部分に当接するとよい。

そして、図９Ｄに示すように、位置決め部材５８０に保持されたまま、光学素子材料１００は、２つの可動型５２１，５３１の間に供給される（供給工程）。
接触工程において、２つの可動型５２１、５３１が接触し、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５２０，５３０のヒータ５２２ａ，５３２ａ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、位置決め部材５８０から分離され（分離工程）、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。

図１０Ａ〜図１０Ｄは、第４実施形態の第３変形例に係る光学素子の製造方法を説明するためのである。
図１０Ａ及び図１０Ｂは平面図及び正面図であり、図１０Ｃは平面図であり、図１０Ｄは正面図である。

図１０Ａに示すように、本変形例の加熱部の本体部６１１は、下部が円筒形状を呈し、上部には互いに対向する平面視円弧状の対向片６１１ａ，６１１ｂが形成されている。
対向片６１１ａ，６１１ｂの内径ｄ２は、本体部６１１の下部の内径ｄ１よりも大きい（ｄ２＞ｄ１）。対向片６１１ａ，６１１ｂの内周面６１１ｄの下部には、対向片６１１ａ，６１１ｂの内周面６１１ｄと本体部６１１の下部の内周面とに連続し、下端に近づくほど内径が徐々に小さくなる縮径部６１１ａ−１，６１１ｂ−１が形成されている。

図１０Ａに示すように、光学素子材料１００は、本体部６１１内で加熱ガスＧにより浮遊した状態で例えばガラス転移点以上になるまで加熱される（加熱工程）。
その後、加熱ガスＧの流量が少なくなるか加熱ガスＧが止まることにより、図１０Ｂに示すように、光学素子材料１００は、縮径部６１１ａ−１，６１１ｂ−１に当接するまで下降し、例えば水平２軸方向（図示しないＸ軸方向及びＹ軸方向）に位置決めされる（位置決め工程）。このように、加熱部の本体部６１１は、位置決め部材としても機能する。

位置決め工程においては、縮径部６１１ａ−１，６１１ｂ−１は、光学素子材料１００のうち第１の成形型６２１及び第２の成形型６２１の成形面６２１ａ，６３１ａに成形される部分以外の部分に当接するとよい。

そして、図１０Ｃに示すように、本体部６１１に保持されたまま、光学素子材料１００は、第１の成形型６２１と第２の成形型６３１との間に供給され（供給工程）、対向片６１１ａ，６１１ｂの隙間から、第１の成形型６２１及び第２の成形型６３１に接触され（接触工程）、加圧される（加圧工程）。

光学素子材料１００の接触が開始したとき以降（光学素子材料１００が第１の成形型６２１及び第２の成形型６２２のうちの最初に接触する方に接触したとき以降）に、図１０Ｄに示すように、本体部６１１が下降し、光学素子材料１００が本体部６１１（位置決め部材）から分離される（分離工程）。

その後、光学素子材料１００は冷却され（冷却工程）、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。

１ 光学素子の製造装置
１０ 加熱部
１１ 本体部
１２ 電気コイル
１３ 気体供給管
１４ 熱電対
２０，３０ 可動型ユニット
２１，３１ 可動型
２１ａ，３１ａ 成形面
２１ｂ，３１ｂ フランジ部
２２，３２ 加熱ブロック
２２ａ，３２ａ ヒータ
２３，３３ 断熱ブロック
２４，３４ シリンダ
２５，３５ 熱電対
４０ 制御部
５０ 加熱部移動機構
５１ 加熱部支持部
５２ Ｚ軸スライダ
５３ ガイドプレート
６０ 加熱部側ベース部
７１，７２ 可動型ユニット取付部
７３ 側壁
８０ 位置決め部材
８１ 貫通孔
８１ａ 拡径部
１１０ 加熱部
１１１ 電気コイル
１１２ 熱風発生器
１１３ 材料加熱部
１１４ 気体供給管
１１５ バルブ
１１６ 熱電対
１１７ シャッタ
１１８ シャッタ駆動部
１１９ シャッタ支持部
１８０ 位置決め部材
１８１ 貫通孔
１８１ａ 大径部
１８１ｂ 小径部
２０１ 光学素子の製造装置
２１０ 加熱部
２１１ 本体部
２１３ 気体供給管
２２０ 可動型ユニット
２２１ 可動型
２２１ａ 成形面
２２１ｂ フランジ部
２２２ 加熱ブロック
２２２ａ ヒータ
２２３ 断熱ブロック
２２４ シリンダ
２３０ 固定型ユニット
２３１ 固定型
２３１ａ 成形面
２３１ｂ フランジ部
２３２ 加熱ブロック
２３２ａ ヒータ
２３３ 断熱ブロック
２５０ 加熱部移動機構
２５１ 加熱部支持部
２５２ Ｚ軸スライダ
２５３ ガイドプレート
２６０ 加熱部側ベース部
２７０ 型側ベース部
２７１，７２ 可動型ユニット取付部
２７３ 側壁
２８０ 位置決め部材
３０１ 光学素子の製造装置
３２０，３３０ 可動型ユニット
３２１，３３１ 可動型
３２１ａ，３３１ａ 成形面
３２１ｂ，３３１ｂ フランジ部
３２２，３３２ 加熱ブロック
３２２ａ，３３２ａ ヒータ
３２３，３３３ 断熱ブロック
３２４，３３４ シリンダ
３８０ 位置決め部材

Claims (5)

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、
   加熱された前記光学素子材料が前記接触工程において前記一方の成形型に接触する前に、位置決め部材を前記光学素子材料に当接させて該光学素子材料を位置決めする位置決め工程を更に含み、
   前記位置決め工程は、前記光学素子材料が前記加熱部の内部に位置した状態で行われ、
   前記供給工程では、前記位置決め工程で位置決めされた状態の前記光学素子材料を前記加熱部の外部に露出させ、前記第１の成形型と前記第２の成形型との間に供給する、光学素子の製造方法。
2. 前記光学素子材料が前記一方の成形型に接触したとき以降に、前記光学素子材料に当接した前記位置決め部材を分離させる分離工程を更に含む、請求項１記載の光学素子の製造方法。
3. 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、前記光学素子材料に当接した前記位置決め部材を分離させる分離工程を更に含む、請求項１記載の光学素子の製造方法。
4. 前記位置決め工程では、前記位置決め部材は、前記光学素子材料のうち前記第１の成形型及び前記第２の成形型により成形される部分以外の部分に当接する、請求項１から請求項３のいずれか１項記載の光学素子の製造方法。
5. 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の成形型との間に供給する供給部と、
   前記光学素子材料に当接して該光学素子材料を位置決めする位置決め部材と、を備え、
   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、
   前記位置決め部材は、前記光学素子材料が前記一方の成形型に接触する前に前記光学素子材料が前記加熱部の内部に位置した状態で位置決めを行い、
   前記供給部は、前記位置決め部材により位置決めされた状態の前記光学素子材料を前記加熱部の外部に露出させ、前記第１の成形型と前記第２の成形型との間に供給する、光学素子の製造装置。

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