光学素子の製造方法、及び、光学素子の製造装置
【課題】光学素子の製造方法及び製造装置において、加熱ガスにより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。
【解決手段】光学素子の製造方法は、加熱部１０の内部において加熱ガスにより光学素子材料１００を加熱する加熱工程と、加熱された光学素子材料１００を第１の成形型（可動型２１）と第２の成形型（可動型３１）との間に供給する供給工程と、供給された光学素子材料１００を第１の成形型（２１）及び第２の成形型（３１）により加圧する加圧工程と、加圧された光学素子材料１００を冷却する冷却工程と、を含み、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更に含み、加熱工程では、位置決め部材８０により位置決めされた状態の光学素子材料１００を加熱する。
【解決手段】光学素子の製造方法は、加熱部１０の内部において加熱ガスにより光学素子材料１００を加熱する加熱工程と、加熱された光学素子材料１００を第１の成形型（可動型２１）と第２の成形型（可動型３１）との間に供給する供給工程と、供給された光学素子材料１００を第１の成形型（２１）及び第２の成形型（３１）により加圧する加圧工程と、加圧された光学素子材料１００を冷却する冷却工程と、を含み、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更に含み、加熱工程では、位置決め部材８０により位置決めされた状態の光学素子材料１００を加熱する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１３３７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
本発明の目的は、加熱ガスにより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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、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み、上記加熱工程では、上記位置決め部材により位置決めされた状態の上記光学素子材料を加熱する。
【０００８】
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、上記加熱工程が開始する前から上記光学素子材料を位置決め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、上記供給工程後、上記加圧工程前に、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を更に含み、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。
【０００９】
また、上記光学素子の製造方法において、上記加熱工程では、上記位置決め部材により上記光学素子材料を回転させて加熱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、上記加熱工程では、上記光学素子材料を挟んで対向する２つの上記加熱部から上記加熱ガスを上記光学素子材料に吹き付け、上記加圧工程では、上記第１の成形型と上記第２の成形型との中心同士を結ぶ中心軸に対して上記光学素子材料の温度分布が軸対称となるように回転した後の上記光学素子材料を加圧するようにしてもよい。
【００１０】
また、上記光学素子の製造方法において、上記加熱工程では、上記位置決め部材により上記加熱部の内部に搬送された上記光学素子材料を加熱し、上記供給工程では、加熱された上記光学素子材料を、上記位置決め部材を移動させて上記第１の成形型と上記第２の成形型との間に供給するようにしてもよい。
【００１１】
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、上記加熱部の内部に位置する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、を備える、光学素子の製造装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加熱ガスにより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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】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。
【図１Ｂ】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。
【図２】本発明の第１実施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。
【図３Ａ】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光学素子の製造装置の正面図（その１）である。
【図３Ｂ】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光学素子の製造装置の正面図（その２）である。
【図３Ｃ】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光学素子の製造装置の正面図（その３）である。
【図４Ａ】本発明の第２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。
【図４Ｂ】本発明の第２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。
【図４Ｃ】本発明の第２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。
【図４Ｄ】本発明の第２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。
【図５Ａ】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平面図及び正面図（その１）である。
【図５Ｂ】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平面図及び正面図（その２）である。
【図５Ｃ】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平面図及び正面図（その３）である。
【図６Ａ】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平面図及び正面図（その１）である。
【図６Ｂ】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平面図及び正面図（その２）である。
【図６Ｃ】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平面図及び正面図（その３）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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＞
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、図３Ａ〜図３Ｃに示す光学素子材料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。
【００１８】
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として図３Ａ〜図３Ｃに示す光学素子材料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により加熱される。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、例えば凸型の成形面２１ａ，３１ａが中央に形成されている。また、可動型２１，３１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。
【００２３】
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。
【００２４】
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Ｘ軸方向に水平移動させる。
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
位置決め部材８０は、吸引機構を有し、拡径部８１ａ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。
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。
【００３１】
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、位置決め部材８０の下端に吸引されて位置決めされた状態（位置決め工程）の光学素子材料１００が、加熱部１０の内部に搬送される。このとき、加熱部１０は、２つの可動型２１，３１の間に位置する。
【００３２】
加熱部１０では、図３Ａ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、位置決めされた光学素子材料１００が本体部１１において加熱ガスＧにより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、加熱部１０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を加熱部１０内に搬送して、加熱工程において加熱部１０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、加熱部１０内よりも高い温度状態の光学素子材料１００を加熱部１０内に搬送して、加熱工程において加熱部１０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、加熱部１０内と等温状態の光学素子材料１００を加熱部１０内に搬送して、加熱工程において加熱部１０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。
【００３３】
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、図３Ｂに示すように、位置決め部材８０により吸引（位置決め）された状態のまま、加熱部１０が下降することで、加熱部１０の外部に露出する。これにより、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）。
【００３４】
その後、図３Ｃに示すように、位置決め部材８０により吸引（位置決め）された状態のまま、光学素子材料１００は、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、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、光学素子材料１００は、可動型２１，３１により加圧される（加圧工程）。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
以上説明した本実施形態では、光学素子の製造方法は、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み、加熱工程では、位置決め部材８０により位置決めされた状態の光学素子材料１００が加熱される。
【００３８】
そのため、加熱工程において加熱ガスＧにより光学素子１００の位置がずれるの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。
【００３９】
また、本実施形態の位置決め工程では、加熱工程が開始する前から光学素子材料１００が位置決めされる。そのため、加熱工程において加熱ガスＧにより光学素子１００の位置がずれるのを確実に抑えることができる。但し、光学素子材料１００が挿入されて加熱工程が開始した後に、加熱部１０に対して位置決め部材８０を挿入して、位置決め部材８０により位置決めされた状態の光学素子材料１００を加熱するようにしてもよい。
【００４０】
また、本実施形態では、位置決め部材８０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。なお、位置決め部材８０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する前に光学素子材料１００から分離するようにしてもよいが、位置ずれを抑える観点では、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から分離するとよい。
【００４１】
＜第２実施形態＞
図４Ａ〜図４Ｄは、第２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１０１の正面図である。
【００４２】
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４Ａ〜図４Ｄに示すように、光学素子の製造装置１０１は、加熱部１１０と、鉛直なＺ軸方向に対向するように配置された２つの可動型ユニット１２０，１３０と、下側加熱部支持部１５１と、下側Ｚ軸スライダ１５２と、上側加熱部支持部１５３と、上側Ｚ軸スライダ１５４と、型側ベース部１７０と、位置決め部材１８０と、を有する。
【００４３】
加熱部１１０は、上下に分離可能な下側本体部１１１ａ及び上側本体部１１１ｂと、下側本体部１１１ａに連結された気体供給管１１２と、を有する。下側本体部１１１ａは、下側加熱部支持部１５１及び下側Ｚ軸スライダ１５２によりＺ軸方向に移動可能となっており、上側本体部１１１ｂは、上側加熱部支持部１５３及び上側Ｚ軸スライダ１５４によりＺ軸方向に移動可能となっている。
【００４４】
可動型ユニット１２０，１３０は、可動型１２１，１３１と、例えば３本のヒータ１２２ａ，１３２ａが挿入された加熱ブロック１２２，１３２と、断熱ブロック１２３，１３３と、シリンダ１２４，１３４と、図示しない熱電対と、を有する。
【００４５】
上型である可動型１２１は、凸型の成形面１２１ａ及び上端に位置するフランジ部１２１ｂを有し、下型である可動型１３１は、凸型の成形面１３１ａ及びこの成形面１３１ａが先端に形成された小径部１３１ｂと、を有する。
【００４６】
型側ベース部１７０は、可動型ユニット取付部１７１，１７２と、側壁１７３とを有する。
可動型ユニット取付部１７１，１７２には、可動型ユニット１２０，１３０がシリンダ１２４，１３４において取付けられている。可動型ユニット取付部１７１，１７２は、側壁１７３に固定されている。
【００４７】
位置決め部材（又は保持部材若しくはホルダ）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。
【００４８】
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。
図４Ａに示すように、位置決め部材１８０は、光学素子材料１００を加熱部１１０の上下に分割された本体部１１１ａ，１１１ｂの間に搬送する。そして、図４Ｂに示すように、上側本体部１１１ｂが下降し、光学素子材料１００は、位置決め部材１８０により連結された下側本体部１１１ａ及び上側本体部１１１ｂ内で加熱ガスＧにより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）。この加熱工程では、光学素子材料１００は、位置決め部材１８０により位置決めされた状態で加熱される。
【００４９】
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４Ｃに示すように、上側本体部１１１ｂが上昇する。
【００５０】
そして、図４Ｄに示すように、光学素子材料１００は、位置決め部材１８０が移動することにより搬送され、２つの可動型１２１，１３１の間に供給される（供給工程）。その後、可動型１２１，１３１が互いに接近することにより、位置決め部材１８０により保持（位置決め）された状態のまま、光学素子材料１００は、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）。それ以降、例えば、可動型３１に接触することができる（接触工程終了）。
【００５１】
そして、光学素子材料１００は、可動型１２１，１３１により加圧される（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１２０，１３０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）。
【００５２】
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から搬出されることで、位置決め部材１８０から分離される（分離工程）。以上のようにして、光学素子が製造される。
【００５３】
以上説明した本実施形態の加熱工程では、光学素子材料１００は、位置決め部材１８０により加熱部１１０の内部に搬送されて加熱され、供給工程では、加熱された光学素子材料１００は、位置決め部材１８０が移動することにより２つの可動型１２１，１３１の間に供給される。そのため、位置決め部材１８０によって、光学素子材料１００の位置決めのみならず、光学素子材料１００の搬送をも行うことができる。
【００５４】
＜第３実施形態＞
図５Ａ〜図５Ｃ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平面図及び正面図である。
【００５５】
本実施形態の光学素子の製造装置２０１は、加熱部２１０及び位置決め部材２８０において上述の第１実施形態の光学素子の製造装置１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１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。
【００５６】
加熱部２１０は、本体部２１１と、気体供給管２１３と、図示しない電気コイル及び熱電対と、を有する。
本体部２１１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２１１には、正面側と背面側とで対向する２つのスリット２１１ａ，２１１ａが上端からＺ軸方向に細長く延びるように形成されている。
【００５７】
２つの位置決め部材（又はピン）２８０は、例えば棒状を呈し、互いに対向するように光学素子材料１００を保持することにより、光学素子材料１００に当接して光学素子材料１００を位置決めする。
【００５８】
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５Ａに示すように、２つの位置決め部材２８０が光学素子材料１００を保持して位置決めした状態（位置決め工程）のまま、加熱部２１０の本体部２１１のスリット２１１ａに上方から挿入される。このとき、加熱部２１０は、２つの可動型２１，３１の間に位置する。
【００５９】
加熱部２１０では、位置決めされた光学素子材料１００が本体部２１１において加熱ガスＧにより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）。この加熱工程では、２つの位置決め部材２８０は、光学素子材料１００を保持したまま回転する。これにより、光学素子材料１００が回転して均等に加熱される。
【００６０】
なお、「光学素子材料１００が回転して加熱される」場合には、「回転中の光学素子材料１００が加熱される場合と、回転動作の前後の静止状態の光学素子材料１００が加熱される場合とが含まれる。
【００６１】
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、図５Ｂに示すように、２つの位置決め部材２８０により保持（位置決め）された状態のまま、加熱部２１０が下降することで、加熱部２１０の外部に露出する。これにより、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）。
【００６２】
そして、位置決め部材２８０により保持（位置決め）された状態のまま、光学素子材料１００は、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に接触し（接触工程）、加圧される（加圧工程）。
【００６３】
なお、接触工程において可動型２１，３１が光学素子材料１００に接触すると（光学素子材料１００が２つの可動型２１，３１のうちの一方または双方に接触したとき以降の一例）、図５Ｃに示すように、光学素子材料１００に当接した位置決め部材２８０が互いに遠ざかるように移動して、光学素子材料１００から分離する（分離工程）。
【００６４】
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）。
【００６５】
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。
【００６６】
以上説明した本実施形態の加熱工程では、２つの位置決め部材２８０が光学素子材料１００を回転させて加熱するため、加熱工程において位置決めされることで回転しなくなる光学素子材料１００を均等に加熱することができる。したがって、光学素子を高精度に製造することができる。
【００６７】
＜第４実施形態＞
図６Ａ〜図６Ｃ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平面図及び正面図である。
【００６８】
本実施形態の光学素素子の製造装置３０１は、２つの加熱部３１０、２つの加熱部移動機構３５０、加熱部側ベース部３６０、及び位置決め部材３８０において上述の第１実施形態の光学素子の製造装置１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１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。
【００６９】
２つの加熱部３１０は、本体部３１１と、気体供給管３１３と、図示しない電気コイル及び熱電対と、を有する。
２つの本体部３１１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、互いに対向する。各本体部３１１の上端には、２つの切り欠き３１１ａ，３１１ａが正面側及び背面側に対向するように形成されている。
【００７０】
２つの加熱部移動機構３５０は、対向するように配置され、それぞれが第１実施形態と同様の加熱部支持部３５１、Ｚ軸スライダ３５２、及びガイドプレート３５３を有し、加熱部３１０を移動させる。
【００７１】
加熱部側ベース部３６０には、２つの加熱部移動機構３５０のガイドプレート３５３が固定されている。
２つの位置決め部材（又はピン）３８０は、例えば棒状を呈し、互いに対向するように光学素子材料１００を保持することにより、光学素子材料１００に当接して光学素子材料１００を位置決めする。
【００７２】
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６Ａに示すように、２つの本体部３１１に跨るように２つの本体部３１１の内部に挿入された光学素子材料１００は、上下の本体部３１１が先端で互いに当接した状態で、２つの位置決め部材３８０によって保持され位置決めされる（位置決め工程）。この位置決め工程では、位置決め部材３８０は、上下の本体部３１１の連通する２つの切り欠き３１１ａ，３１１ａを通して挿入される。なお、位置決め工程において、２つの加熱部３１０は、２つの可動型２１，３１の間に位置する。
【００７３】
位置決めされた光学素子材料１００は、２つの加熱部３１０から加熱ガスＧを吹き付けられ、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、２つの加熱部３１０から供給される加熱ガスＧは、例えば切り欠き３１１ａ或いはその他の排気孔から排出されるようにするとよい。
【００７４】
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、図６Ｂに示すように、２つの位置決め部材３８０により保持（位置決め）された状態のまま、２つの加熱部３１０が互いに遠ざかるように退避することで、加熱部３１０の外部に露出する。これにより、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）。
【００７５】
また、位置決め部材３８０は、加熱された光学素子材料１００を９０°回転させ、光学素子材料１００のうち加熱ガスＧの吹き付け位置を可動型２１，３１に対向させる。これにより、２つの可動型２１，３１の中心同士を結ぶ中心軸に対して光学素子材料１００の温度分布が軸対称にもなる。
【００７６】
そして、位置決め部材３８０により保持（位置決め）された状態のまま、光学素子材料１００は、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に接触し（接触工程）、可動型２１，３１により加圧される（加圧工程）。
【００７７】
なお、接触工程において光学素子材料１００が可動型２１，３１の双方に接触すると（光学素子材料１００が２つの可動型２１，３１のうちの一方または双方に接触したとき以降の一例）、図６Ｃに示すように、光学素子材料１００に当接した位置決め部材３８０が互いに遠ざかるように移動して、光学素子材料１００から分離する（分離工程）。
【００７８】
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）。
【００７９】
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。
【００８０】
以上説明した本実施形態の加熱工程では、光学素子材料１００を挟んで対向する２つの加熱部３１０が加熱ガスＧを光学素子材料１００に吹き付け、加圧工程では、２つの可動型２１，３１の中心同士を結ぶ中心軸に対して光学素子材料１００の温度分布が軸対称となるように回転した後の光学素子材料１００を加圧する。そのため、加熱工程において位置決めされることで回転しなくなる光学素子材料１００を均等に加熱することができる。したがって、光学素子を高精度に製造することができる。
【００８１】
また、本実施形態では、位置決め部材３８０は、加熱された光学素子材料１００を例えば９０°回転させ、光学素子材料１００のうち２つの加熱部３１０による加熱ガスＧの吹き付け位置を可動型２１，３１に対向させる。そのため、可動型２１，３１の成形面２１ａ，３１ａに形状を転写される部分において光学素子材料１００を有効に加熱することができる。
【符号の説明】
【００８２】
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
１０１ 光学素子の製造装置
１１０ 加熱部
１１１ａ 下側本体部
１１１ｂ 上側本体部
１１２ 気体供給管
１２０，３０ 可動型ユニット
１２１，１３１ 可動型
１２１ａ，１３１ａ 成形面
１２１ｂ フランジ部
１３１ｂ 小径部
１２２，１３２ 加熱ブロック
１２２ａ，１３２ａ ヒータ
１２３，１３３ 断熱ブロック
１２４，１３４ シリンダ
１５１ 下側加熱部支持部
１５２ 下側Ｚ軸スライダ
１５３ 上側加熱部支持部
１５４ 上側Ｚ軸スライダ
１７０ 型側ベース部
１７１，１７２ 可動型ユニット取付部
１７３ 側壁
１８０ 位置決め部材
１８１ 貫通孔
１８１ａ 大径部
１８１ｂ 小径部
１８２ フランジ部
２０１ 光学素子の製造装置
２１０ 加熱部
２１１ 本体部
２１１ａ スリット
２１３ 気体供給管
２８０ 位置決め部材
３０１ 光学素子の製造装置
３１０ 加熱部
３１１ 本体部
３１１ａ 切り欠き
３１３ 気体供給管
３５０ 加熱部移動機構
３５１ 加熱部支持部
３５２ Ｚ軸スライダ
３５３ ガイドプレート
３６０ 加熱部側ベース部
３８０ 位置決め部材
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１３３７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
本発明の目的は、加熱ガスにより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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、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み、上記加熱工程では、上記位置決め部材により位置決めされた状態の上記光学素子材料を加熱する。
【０００８】
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、上記加熱工程が開始する前から上記光学素子材料を位置決め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、上記供給工程後、上記加圧工程前に、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を更に含み、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。
【０００９】
また、上記光学素子の製造方法において、上記加熱工程では、上記位置決め部材により上記光学素子材料を回転させて加熱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、上記加熱工程では、上記光学素子材料を挟んで対向する２つの上記加熱部から上記加熱ガスを上記光学素子材料に吹き付け、上記加圧工程では、上記第１の成形型と上記第２の成形型との中心同士を結ぶ中心軸に対して上記光学素子材料の温度分布が軸対称となるように回転した後の上記光学素子材料を加圧するようにしてもよい。
【００１０】
また、上記光学素子の製造方法において、上記加熱工程では、上記位置決め部材により上記加熱部の内部に搬送された上記光学素子材料を加熱し、上記供給工程では、加熱された上記光学素子材料を、上記位置決め部材を移動させて上記第１の成形型と上記第２の成形型との間に供給するようにしてもよい。
【００１１】
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、上記加熱部の内部に位置する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、を備える、光学素子の製造装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加熱ガスにより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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】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。
【図１Ｂ】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。
【図２】本発明の第１実施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。
【図３Ａ】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光学素子の製造装置の正面図（その１）である。
【図３Ｂ】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光学素子の製造装置の正面図（その２）である。
【図３Ｃ】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光学素子の製造装置の正面図（その３）である。
【図４Ａ】本発明の第２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。
【図４Ｂ】本発明の第２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。
【図４Ｃ】本発明の第２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。
【図４Ｄ】本発明の第２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。
【図５Ａ】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平面図及び正面図（その１）である。
【図５Ｂ】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平面図及び正面図（その２）である。
【図５Ｃ】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平面図及び正面図（その３）である。
【図６Ａ】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平面図及び正面図（その１）である。
【図６Ｂ】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平面図及び正面図（その２）である。
【図６Ｃ】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平面図及び正面図（その３）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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＞
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、図３Ａ〜図３Ｃに示す光学素子材料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。
【００１８】
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として図３Ａ〜図３Ｃに示す光学素子材料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により加熱される。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、例えば凸型の成形面２１ａ，３１ａが中央に形成されている。また、可動型２１，３１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。
【００２３】
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。
【００２４】
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Ｘ軸方向に水平移動させる。
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
位置決め部材８０は、吸引機構を有し、拡径部８１ａ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。
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。
【００３１】
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、位置決め部材８０の下端に吸引されて位置決めされた状態（位置決め工程）の光学素子材料１００が、加熱部１０の内部に搬送される。このとき、加熱部１０は、２つの可動型２１，３１の間に位置する。
【００３２】
加熱部１０では、図３Ａ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、位置決めされた光学素子材料１００が本体部１１において加熱ガスＧにより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、加熱部１０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を加熱部１０内に搬送して、加熱工程において加熱部１０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、加熱部１０内よりも高い温度状態の光学素子材料１００を加熱部１０内に搬送して、加熱工程において加熱部１０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、加熱部１０内と等温状態の光学素子材料１００を加熱部１０内に搬送して、加熱工程において加熱部１０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。
【００３３】
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、図３Ｂに示すように、位置決め部材８０により吸引（位置決め）された状態のまま、加熱部１０が下降することで、加熱部１０の外部に露出する。これにより、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）。
【００３４】
その後、図３Ｃに示すように、位置決め部材８０により吸引（位置決め）された状態のまま、光学素子材料１００は、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、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、光学素子材料１００は、可動型２１，３１により加圧される（加圧工程）。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
以上説明した本実施形態では、光学素子の製造方法は、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み、加熱工程では、位置決め部材８０により位置決めされた状態の光学素子材料１００が加熱される。
【００３８】
そのため、加熱工程において加熱ガスＧにより光学素子１００の位置がずれるの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。
【００３９】
また、本実施形態の位置決め工程では、加熱工程が開始する前から光学素子材料１００が位置決めされる。そのため、加熱工程において加熱ガスＧにより光学素子１００の位置がずれるのを確実に抑えることができる。但し、光学素子材料１００が挿入されて加熱工程が開始した後に、加熱部１０に対して位置決め部材８０を挿入して、位置決め部材８０により位置決めされた状態の光学素子材料１００を加熱するようにしてもよい。
【００４０】
また、本実施形態では、位置決め部材８０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。なお、位置決め部材８０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する前に光学素子材料１００から分離するようにしてもよいが、位置ずれを抑える観点では、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から分離するとよい。
【００４１】
＜第２実施形態＞
図４Ａ〜図４Ｄは、第２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１０１の正面図である。
【００４２】
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４Ａ〜図４Ｄに示すように、光学素子の製造装置１０１は、加熱部１１０と、鉛直なＺ軸方向に対向するように配置された２つの可動型ユニット１２０，１３０と、下側加熱部支持部１５１と、下側Ｚ軸スライダ１５２と、上側加熱部支持部１５３と、上側Ｚ軸スライダ１５４と、型側ベース部１７０と、位置決め部材１８０と、を有する。
【００４３】
加熱部１１０は、上下に分離可能な下側本体部１１１ａ及び上側本体部１１１ｂと、下側本体部１１１ａに連結された気体供給管１１２と、を有する。下側本体部１１１ａは、下側加熱部支持部１５１及び下側Ｚ軸スライダ１５２によりＺ軸方向に移動可能となっており、上側本体部１１１ｂは、上側加熱部支持部１５３及び上側Ｚ軸スライダ１５４によりＺ軸方向に移動可能となっている。
【００４４】
可動型ユニット１２０，１３０は、可動型１２１，１３１と、例えば３本のヒータ１２２ａ，１３２ａが挿入された加熱ブロック１２２，１３２と、断熱ブロック１２３，１３３と、シリンダ１２４，１３４と、図示しない熱電対と、を有する。
【００４５】
上型である可動型１２１は、凸型の成形面１２１ａ及び上端に位置するフランジ部１２１ｂを有し、下型である可動型１３１は、凸型の成形面１３１ａ及びこの成形面１３１ａが先端に形成された小径部１３１ｂと、を有する。
【００４６】
型側ベース部１７０は、可動型ユニット取付部１７１，１７２と、側壁１７３とを有する。
可動型ユニット取付部１７１，１７２には、可動型ユニット１２０，１３０がシリンダ１２４，１３４において取付けられている。可動型ユニット取付部１７１，１７２は、側壁１７３に固定されている。
【００４７】
位置決め部材（又は保持部材若しくはホルダ）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。
【００４８】
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。
図４Ａに示すように、位置決め部材１８０は、光学素子材料１００を加熱部１１０の上下に分割された本体部１１１ａ，１１１ｂの間に搬送する。そして、図４Ｂに示すように、上側本体部１１１ｂが下降し、光学素子材料１００は、位置決め部材１８０により連結された下側本体部１１１ａ及び上側本体部１１１ｂ内で加熱ガスＧにより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）。この加熱工程では、光学素子材料１００は、位置決め部材１８０により位置決めされた状態で加熱される。
【００４９】
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４Ｃに示すように、上側本体部１１１ｂが上昇する。
【００５０】
そして、図４Ｄに示すように、光学素子材料１００は、位置決め部材１８０が移動することにより搬送され、２つの可動型１２１，１３１の間に供給される（供給工程）。その後、可動型１２１，１３１が互いに接近することにより、位置決め部材１８０により保持（位置決め）された状態のまま、光学素子材料１００は、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）。それ以降、例えば、可動型３１に接触することができる（接触工程終了）。
【００５１】
そして、光学素子材料１００は、可動型１２１，１３１により加圧される（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１２０，１３０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）。
【００５２】
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から搬出されることで、位置決め部材１８０から分離される（分離工程）。以上のようにして、光学素子が製造される。
【００５３】
以上説明した本実施形態の加熱工程では、光学素子材料１００は、位置決め部材１８０により加熱部１１０の内部に搬送されて加熱され、供給工程では、加熱された光学素子材料１００は、位置決め部材１８０が移動することにより２つの可動型１２１，１３１の間に供給される。そのため、位置決め部材１８０によって、光学素子材料１００の位置決めのみならず、光学素子材料１００の搬送をも行うことができる。
【００５４】
＜第３実施形態＞
図５Ａ〜図５Ｃ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平面図及び正面図である。
【００５５】
本実施形態の光学素子の製造装置２０１は、加熱部２１０及び位置決め部材２８０において上述の第１実施形態の光学素子の製造装置１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１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。
【００５６】
加熱部２１０は、本体部２１１と、気体供給管２１３と、図示しない電気コイル及び熱電対と、を有する。
本体部２１１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２１１には、正面側と背面側とで対向する２つのスリット２１１ａ，２１１ａが上端からＺ軸方向に細長く延びるように形成されている。
【００５７】
２つの位置決め部材（又はピン）２８０は、例えば棒状を呈し、互いに対向するように光学素子材料１００を保持することにより、光学素子材料１００に当接して光学素子材料１００を位置決めする。
【００５８】
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５Ａに示すように、２つの位置決め部材２８０が光学素子材料１００を保持して位置決めした状態（位置決め工程）のまま、加熱部２１０の本体部２１１のスリット２１１ａに上方から挿入される。このとき、加熱部２１０は、２つの可動型２１，３１の間に位置する。
【００５９】
加熱部２１０では、位置決めされた光学素子材料１００が本体部２１１において加熱ガスＧにより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）。この加熱工程では、２つの位置決め部材２８０は、光学素子材料１００を保持したまま回転する。これにより、光学素子材料１００が回転して均等に加熱される。
【００６０】
なお、「光学素子材料１００が回転して加熱される」場合には、「回転中の光学素子材料１００が加熱される場合と、回転動作の前後の静止状態の光学素子材料１００が加熱される場合とが含まれる。
【００６１】
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、図５Ｂに示すように、２つの位置決め部材２８０により保持（位置決め）された状態のまま、加熱部２１０が下降することで、加熱部２１０の外部に露出する。これにより、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）。
【００６２】
そして、位置決め部材２８０により保持（位置決め）された状態のまま、光学素子材料１００は、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に接触し（接触工程）、加圧される（加圧工程）。
【００６３】
なお、接触工程において可動型２１，３１が光学素子材料１００に接触すると（光学素子材料１００が２つの可動型２１，３１のうちの一方または双方に接触したとき以降の一例）、図５Ｃに示すように、光学素子材料１００に当接した位置決め部材２８０が互いに遠ざかるように移動して、光学素子材料１００から分離する（分離工程）。
【００６４】
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）。
【００６５】
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。
【００６６】
以上説明した本実施形態の加熱工程では、２つの位置決め部材２８０が光学素子材料１００を回転させて加熱するため、加熱工程において位置決めされることで回転しなくなる光学素子材料１００を均等に加熱することができる。したがって、光学素子を高精度に製造することができる。
【００６７】
＜第４実施形態＞
図６Ａ〜図６Ｃ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平面図及び正面図である。
【００６８】
本実施形態の光学素素子の製造装置３０１は、２つの加熱部３１０、２つの加熱部移動機構３５０、加熱部側ベース部３６０、及び位置決め部材３８０において上述の第１実施形態の光学素子の製造装置１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１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。
【００６９】
２つの加熱部３１０は、本体部３１１と、気体供給管３１３と、図示しない電気コイル及び熱電対と、を有する。
２つの本体部３１１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、互いに対向する。各本体部３１１の上端には、２つの切り欠き３１１ａ，３１１ａが正面側及び背面側に対向するように形成されている。
【００７０】
２つの加熱部移動機構３５０は、対向するように配置され、それぞれが第１実施形態と同様の加熱部支持部３５１、Ｚ軸スライダ３５２、及びガイドプレート３５３を有し、加熱部３１０を移動させる。
【００７１】
加熱部側ベース部３６０には、２つの加熱部移動機構３５０のガイドプレート３５３が固定されている。
２つの位置決め部材（又はピン）３８０は、例えば棒状を呈し、互いに対向するように光学素子材料１００を保持することにより、光学素子材料１００に当接して光学素子材料１００を位置決めする。
【００７２】
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６Ａに示すように、２つの本体部３１１に跨るように２つの本体部３１１の内部に挿入された光学素子材料１００は、上下の本体部３１１が先端で互いに当接した状態で、２つの位置決め部材３８０によって保持され位置決めされる（位置決め工程）。この位置決め工程では、位置決め部材３８０は、上下の本体部３１１の連通する２つの切り欠き３１１ａ，３１１ａを通して挿入される。なお、位置決め工程において、２つの加熱部３１０は、２つの可動型２１，３１の間に位置する。
【００７３】
位置決めされた光学素子材料１００は、２つの加熱部３１０から加熱ガスＧを吹き付けられ、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、２つの加熱部３１０から供給される加熱ガスＧは、例えば切り欠き３１１ａ或いはその他の排気孔から排出されるようにするとよい。
【００７４】
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、図６Ｂに示すように、２つの位置決め部材３８０により保持（位置決め）された状態のまま、２つの加熱部３１０が互いに遠ざかるように退避することで、加熱部３１０の外部に露出する。これにより、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）。
【００７５】
また、位置決め部材３８０は、加熱された光学素子材料１００を９０°回転させ、光学素子材料１００のうち加熱ガスＧの吹き付け位置を可動型２１，３１に対向させる。これにより、２つの可動型２１，３１の中心同士を結ぶ中心軸に対して光学素子材料１００の温度分布が軸対称にもなる。
【００７６】
そして、位置決め部材３８０により保持（位置決め）された状態のまま、光学素子材料１００は、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に接触し（接触工程）、可動型２１，３１により加圧される（加圧工程）。
【００７７】
なお、接触工程において光学素子材料１００が可動型２１，３１の双方に接触すると（光学素子材料１００が２つの可動型２１，３１のうちの一方または双方に接触したとき以降の一例）、図６Ｃに示すように、光学素子材料１００に当接した位置決め部材３８０が互いに遠ざかるように移動して、光学素子材料１００から分離する（分離工程）。
【００７８】
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）。
【００７９】
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。
【００８０】
以上説明した本実施形態の加熱工程では、光学素子材料１００を挟んで対向する２つの加熱部３１０が加熱ガスＧを光学素子材料１００に吹き付け、加圧工程では、２つの可動型２１，３１の中心同士を結ぶ中心軸に対して光学素子材料１００の温度分布が軸対称となるように回転した後の光学素子材料１００を加圧する。そのため、加熱工程において位置決めされることで回転しなくなる光学素子材料１００を均等に加熱することができる。したがって、光学素子を高精度に製造することができる。
【００８１】
また、本実施形態では、位置決め部材３８０は、加熱された光学素子材料１００を例えば９０°回転させ、光学素子材料１００のうち２つの加熱部３１０による加熱ガスＧの吹き付け位置を可動型２１，３１に対向させる。そのため、可動型２１，３１の成形面２１ａ，３１ａに形状を転写される部分において光学素子材料１００を有効に加熱することができる。
【符号の説明】
【００８２】
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
１０１ 光学素子の製造装置
１１０ 加熱部
１１１ａ 下側本体部
１１１ｂ 上側本体部
１１２ 気体供給管
１２０，３０ 可動型ユニット
１２１，１３１ 可動型
１２１ａ，１３１ａ 成形面
１２１ｂ フランジ部
１３１ｂ 小径部
１２２，１３２ 加熱ブロック
１２２ａ，１３２ａ ヒータ
１２３，１３３ 断熱ブロック
１２４，１３４ シリンダ
１５１ 下側加熱部支持部
１５２ 下側Ｚ軸スライダ
１５３ 上側加熱部支持部
１５４ 上側Ｚ軸スライダ
１７０ 型側ベース部
１７１，１７２ 可動型ユニット取付部
１７３ 側壁
１８０ 位置決め部材
１８１ 貫通孔
１８１ａ 大径部
１８１ｂ 小径部
１８２ フランジ部
２０１ 光学素子の製造装置
２１０ 加熱部
２１１ 本体部
２１１ａ スリット
２１３ 気体供給管
２８０ 位置決め部材
３０１ 光学素子の製造装置
３１０ 加熱部
３１１ 本体部
３１１ａ 切り欠き
３１３ 気体供給管
３５０ 加熱部移動機構
３５１ 加熱部支持部
３５２ Ｚ軸スライダ
３５３ ガイドプレート
３６０ 加熱部側ベース部
３８０ 位置決め部材
【特許請求の範囲】
【請求項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、
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、
前記加熱工程では、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加熱する、光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記位置決め工程では、前記加熱工程が開始する前から前記光学素子材料を位置決めする、請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記供給工程後、前記加圧工程前に、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を更に含み、
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又は請求項２記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記加熱工程では、前記位置決め部材により前記光学素子材料を回転させて加熱する、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。
【請求項５】
前記加熱工程では、前記光学素子材料を挟んで対向する２つの前記加熱部から前記加熱ガスを前記光学素子材料に吹き付け、
前記加圧工程では、前記第１の成形型と前記第２の成形型との中心同士を結ぶ中心軸に対して前記光学素子材料の温度分布が軸対称となるように回転した後の前記光学素子材料を加圧する、請求項１から請求項４のいずれか１項記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記加熱工程では、前記位置決め部材により前記加熱部の内部に搬送された前記光学素子材料を加熱し、
前記供給工程では、加熱された前記光学素子材料を、前記位置決め部材を移動させて前記第１の成形型と前記第２の成形型との間に供給する、請求項１から請求項５のいずれか１項記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
光学素子材料を内部において加熱ガスにより加熱する加熱部と、
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、
前記加熱部の内部に位置する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、を備える、光学素子の製造装置。
【請求項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、
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、
前記加熱工程では、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加熱する、光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記位置決め工程では、前記加熱工程が開始する前から前記光学素子材料を位置決めする、請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記供給工程後、前記加圧工程前に、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を更に含み、
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又は請求項２記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記加熱工程では、前記位置決め部材により前記光学素子材料を回転させて加熱する、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。
【請求項５】
前記加熱工程では、前記光学素子材料を挟んで対向する２つの前記加熱部から前記加熱ガスを前記光学素子材料に吹き付け、
前記加圧工程では、前記第１の成形型と前記第２の成形型との中心同士を結ぶ中心軸に対して前記光学素子材料の温度分布が軸対称となるように回転した後の前記光学素子材料を加圧する、請求項１から請求項４のいずれか１項記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記加熱工程では、前記位置決め部材により前記加熱部の内部に搬送された前記光学素子材料を加熱し、
前記供給工程では、加熱された前記光学素子材料を、前記位置決め部材を移動させて前記第１の成形型と前記第２の成形型との間に供給する、請求項１から請求項５のいずれか１項記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
光学素子材料を内部において加熱ガスにより加熱する加熱部と、
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、
前記加熱部の内部に位置する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、を備える、光学素子の製造装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【公開番号】特開２０１３−１０７７９７（Ｐ２０１３−１０７７９７Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５４０９７（Ｐ２０１１−２５４０９７）
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
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