(57)【要約】【課題】ガラス素材の加熱時の軟化状態を把握して最適な成形を行う。【解決手段】光学素子の製造装置１０は、ガラス素材４５を加熱軟化して成形するものであり、ガラス素材４５を気体で浮遊させながら加熱する加熱筒４０と、加熱したガラス素材４５の変形を検知するカメラ５１と、変形の検知結果に基づいてガラス素材４５を取り出す取り出し蓋４１と、取り出したガラス素材４５をプレスする上型２０及び下型２１と、を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性素材を加熱軟化して成形する光学素子の製造方法において、
前記熱可塑性素材を気体で浮遊させて加熱する加熱工程と、
加熱した前記熱可塑性素材の変形を検知する検知工程と、
前記検知工程の結果に基づいて前記熱可塑性素材を取り出す取り出し工程と、
取り出した前記熱可塑性素材をプレスするプレス工程と、を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記検知工程では、前記熱可塑性素材の初期状態からの変形状態を検知することを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記検知工程では、前記熱可塑性素材の真円度を検知することを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記検知工程では、前記熱可塑性素材の浮遊位置の変化量を検知することを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記検知工程では、前記熱可塑性素材の浮遊音を検知することを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記検知工程では、前記熱可塑性素材の浮遊圧力を検知することを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
熱可塑性素材を加熱軟化して成形する光学素子の製造装置において、
前記熱可塑性素材を気体で浮遊させて加熱する加熱手段と、
加熱した前記熱可塑性素材の変形を検知する検知手段と、
前記熱可塑性素材の変形の検知結果に基づいて前記熱可塑性素材を取り出す取り出し手段と、
前記取り出し手段によって取り出した前記熱可塑性素材をプレスする成形手段と、を有することを特徴とする光学素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス素材等の熱可塑性素材を加熱軟化させて成形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】
例えば、ガラス素材を用いて光学素子を成形する場合、最適な成形を行うにはガラス素材を所望の粘度に軟化させた状態でプレスすることが必要となる。例えば、特許文献１には、ガラス素材を気流により浮上させながら加熱することにより、ガラス素材を予熱し、軟化したガラス素材を予熱した成形型に落下させて押圧成形し、光学素子を得る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように、ガラス素材を高温気体で浮遊させながら加熱する場合、軟化状態を把握する手段としてはガラス素材の温度を計測する方法が考えられるが、例えば、熱電対などの接触式の温度測定器を用いて温度を測定する場合には、ガラス素材は不安定に絶えず動くため、浮遊するガラス素材に熱電対などを安定して接触させることが困難である。このため、加熱中のガラス素材を温度計測することは困難である。また、放射温度計などの非接触式の温度計を用いた場合には、ガラス素材と放射温度計との間に障害物があると、温度測定することが困難となる。
【０００５】
一方、浮遊中のガラス素材の温度測定ができないと、加熱が不十分となったり、逆に、過度な加熱となったりすることがある。加熱不十分な場合にはガラス素材の軟化が不十分なため、プレス工程で所望形状に変形させることができず、過度な加熱を行った場合にはガラス素材の軟化により変形が生じ、浮遊状態が不安定となってガラス素材が離脱するなど、安定した浮遊状態を維持することが困難となる。
【０００６】
すなわち、ガラス素材を浮遊加熱する場合にも、その軟化状態を管理できないと成形を行う際に様々な課題が発生することがある。
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、熱可塑性素材の加熱時の軟化状態を把握して最適な成形を行うことの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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、
熱可塑性素材を加熱軟化して成形する光学素子の製造方法において、
前記熱可塑性素材を気体で浮遊させて加熱する加熱工程と、
加熱した前記熱可塑性素材の変形を検知する検知工程と、
前記検知工程の結果に基づいて前記熱可塑性素材を取り出す取り出し工程と、
取り出した前記熱可塑性素材をプレスするプレス工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、上記の光学素子の製造方法において、
前記検知工程では、前記熱可塑性素材の初期状態からの変形状態を検知することが可能である。
【０００９】
また、本発明は、上記の光学素子の製造方法において、
前記検知工程では、前記熱可塑性素材の真円度を検知することが可能である。
また、本発明は、上記の光学素子の製造方法において、
前記検知工程では、前記熱可塑性素材の浮遊位置の変化量を検知することが可能である。
【００１０】
また、本発明は、上記の光学素子の製造方法において、
前記検知工程では、前記熱可塑性素材の浮遊音を検知することが可能である。
また、本発明は、上記の光学素子の製造方法において、
前記検知工程では、前記熱可塑性素材の浮遊圧力を検知することが可能である。
【００１１】
また、本発明は、
熱可塑性素材を加熱軟化して成形する光学素子の製造装置において、
前記熱可塑性素材を気体で浮遊させて加熱する加熱手段と、
加熱した前記熱可塑性素材の変形を検知する検知手段と、
前記熱可塑性素材の変形の検知結果に基づいて前記熱可塑性素材を取り出す取り出し手段と、
前記取り出し手段によって取り出した前記熱可塑性素材をプレスする成形手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、熱可塑性素材の加熱時の軟化状態を把握して最適な成形を行うことの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ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】光学素子の製造装置の正面図である。
【図２】同上の平面図である。
【図３】加熱装置の拡大正面図である。
【図４Ａ】材料加熱部にガラス素材を投下する工程を示す図である。
【図４Ｂ】材料加熱部でのガラス素材の加熱工程を示す図である。
【図４Ｃ】材料加熱部からガラス素材を取り出す工程を示す図である。
【図５】ガラス素材の加熱時における加熱装置と軟化計測装置との位置関係を示す図である。
【図６】実施の形態２の加熱装置の正面図である。
【図７】同上の要部平面図である。
【図８】同上の要部正面図である。
【図９】加熱時間と高さの関係を示す図である。
【図１０】実施の形態３の加熱装置の正面図である。
【図１１】加熱時間と温度との関係を示す図である。
【図１２】実施の形態４の加熱装置の正面図である。
【図１３】加熱時間と音量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
［実施の形態１］
図１〜図５は、光学素子の製造装置１０の実施の形態を示す図であり、図１は、光学素子の製造装置１０の正面図、図２は、その平面図、図３は、加熱装置１２の拡大正面図である。また、図４Ａ〜図４Ｃは、材料加熱部３３におけるガラス素材４５の投入から取り出しまでの工程を示す図、図５は、ガラス素材４５の加熱時における加熱装置１２と軟化計測装置１３との位置関係を示す図である。
【００１５】
図１及び図２において、光学素子の製造装置１０は、支持フレーム１４を構成すべく上下方向（鉛直方向）に延びる支柱１５、左右方向（水平方向）に延びる上ベースプレート１６、及び平板状の下ベースプレート１７を有している。この支持フレーム１４により、成形装置１１と加熱装置１２、及び軟化計測装置１３が安定的に支持されている。
【００１６】
成形装置１１は、型中心線Ｏ−Ｏに沿って対向配置された一対の成形手段としての上型２０及び下型２１と、この上型２０及び下型２１を所望の温度に加熱する型加熱手段としての上加熱プレート２２及び下加熱プレート２３と、この上・下加熱プレート２２，２３に夫々固定された上断熱板２４及び下断熱板２５と、を有している。上型２０及び下型２１の対向面には、夫々凹球面状の成形面（転写面）２０ａ、２１ａが形成されている。
【００１７】
上・下加熱プレート２２，２３には、夫々上・下カートリッジヒータ２２ａ、２３ａが内蔵されている。この上・下カートリッジヒータ２２ａ、２３ａにより、上・下加熱プレート２２，２３が加熱される。このときの加熱温度は、型温度検出手段としての熱電対２６，２７によって検出される。
【００１８】
また、上ベースプレート１６には、加圧手段としての加圧シリンダー２８が支持されている。上型２０は、この加圧シリンダー２８によって矢印Ａ方向に上下移動可能に支持されている。なお、上・下加熱プレート２２，２３の温度制御、及び加圧シリンダー２８の動作制御は、不図示の制御装置によって制御されるようになっている。これにより、上・下加熱プレート２２，２３の加熱時間、加圧シリンダー２８の加圧力等は、制御装置によってコントロールされる。
【００１９】
また、上型２０の基端面（成形面２０ａと反対側）と上加熱プレート２２、及び下型２１の基端面（成形面２１ａと反対側）と下加熱プレート２３は密接されている。これにより、上・下加熱プレート２２，２３の熱量は無駄なく上型２０及び下型２１に伝熱される。こうして、上型２０及び下型２１は、プレス作業に最適な温度に加熱制御されるようになっている。
【００２０】
この成形装置１１は、所望温度に加熱された上型２０及び下型２１と加圧シリンダー２８とによって、上型２０及び下型２１間に配置されたガラス素材４５（後述する）を所望形状にプレスことができる。
【００２１】
次に、加熱装置１２は、下ベースプレート１７上に載置されたリニアステージ３０、このリニアステージ３０上に摺動自在に配置されたブロック部材３１、このブロック部材３１に取り付けられた熱風発生器３２、及びこれと一体の材料加熱部３３を有している。
【００２２】
ブロック部材３１には、貫通孔３４が形成されている。この貫通孔３４に、熱風発生器３２が挿入されて装着される。ブロック部材３１は、前述した成形装置１１に向けて図１の左右方向（矢印Ｂ方向）に直線状に移動することができる。
【００２３】
また、図２において、下ベースプレート１７の平坦な平面内に引いた互いに直交する軸をＸ軸、及びＹ軸とした場合、リニアステージ３０の長手方向の中心を通る線はＸ軸と一致している。さらに、後述する軟化計測装置１３のストロボ光源５０、及びカメラ５１の中心を通る線はＹ軸と一致している。
【００２４】
また、下ベースプレート１７上で、リニアステージ３０の近傍には、材料トレー４４が配設されている。この材料トレー４４には、熱可塑性素材としての複数のガラス素材４５がマトリクス状に、又は縦横に任意の配置で収容されている。なお、熱可塑性素材としては、ガラスに限らず、例えばポリカーボネートなどのプラスチックでもよい。
【００２５】
さらに、下ベースプレート１７上で、この材料トレー４４の側方には、材料搬送手段としての材料搬送アーム４６が配置されている。この材料搬送アーム４６は、ガラス素材４５を１個ずつ把持する材料把持部４７を有している。この材料搬送アーム４６は、不図示の駆動手段により、ブロック部材３１の摺動方向（図１のＢ方向）、この摺動方向と直交しかつ水平な前後方向、及び上下方向（高さ方向）に移動可能となっている。この材料把持部４７により、１個のガラス素材４５を把持し、材料加熱部３３に落とし込む（投入する）ことができる。
【００２６】
図３に示すように、熱風発生器３２は、中空円筒状の熱風供給筒３５と、この熱風供給筒３５に内蔵された気体加熱手段としての電熱コイル３６と、熱風供給筒３５に供給される気体を流量制御するバルブ３７（図２参照）と、を有している。
【００２７】
熱風供給筒３５内の熱風の温度は、その先端に挿入された気体温度検出手段としての熱電対３８によって検出されている。熱電対３８で検出された検出信号は、不図示の制御部にフィードバックされ、そこで所望の設定温度と比較される。そして、差分に応じた供給電圧が電熱コイル３６に供給される。
【００２８】
電熱コイル３６は、例えばニクロム線ヒータ等からなっている。熱風供給筒３５の基端部には、エアホース３９が接続されていて、気体は、このエアホース３９から不図示の送風ファンにより流量制御弁３７を介して熱風供給筒３５内に供給される。供給された気体は、熱風供給筒３５内で電熱コイル３６によって加熱されることで熱風が発生される。
【００２９】
なお、気体の種類は、例えばアルゴン等の不活性ガスが好ましい。しかし、これに限らず、例えば、窒素ガス（Ｎ２）や酸素ガス（Ｏ２）等を用いてもよい。本実施の形態では、窒素ガス（Ｎ２）を用いた。
【００３０】
また、熱風供給筒３５の長手方向の先端部（成形装置１１側）には、材料加熱部３３が一体的に固定されている。
この材料加熱部３３は、可視光透過性材質としての透明な円筒状の加熱筒（加熱手段）４０と、その下端の開口部４０ｂを塞ぐように、シリンダー４２によって図３矢印Ｃ方向（図１の矢印Ｂ方向と同方向）に開閉する取り出し手段としての取り出し蓋４１とを有している。加熱筒４０は、上下方向（型中心線Ｏ−Ｏと同方向）に延びて上端に設けられた開口部（上端開口部）４０ａと、下端に設けられた開口部（下端開口部）４０ｂと、側面（外周面）に設けられた開口部（側方開口部）と、を有しており、この側方開口部に熱風供給筒３５の先端が固定されている。
【００３１】
一方、熱風供給筒３５の長手方向の中間部には、熱風供給筒３５の外周を被包するように略Ｕ字状の支持部材４３が取り付けられている。この支持部材４３には、その下端部にシリンダー４２が固定されている。前述した取り出し蓋４１は、このシリンダー４２により図３の矢印Ｃ方向に開閉される。
【００３２】
本実施の形態では、加熱筒４０として石英ガラスを用いている。この石英ガラスは、耐熱性に優れるとともに可視光透過性に優れている。この加熱筒４０は、石英ガラスを用いることで、内部に収容された熱可塑性素材としてのガラス素材４５の形状を外部から観察することが容易となっている。
【００３３】
ただし、加熱筒４０の材質としては石英ガラスに限らない。例えば、耐熱性と可視光透過性に優れた材料であればかまわない。
また、本実施の形態では、加熱筒４０の内径はφ７ｍｍのものを用いた。
【００３４】
本実施の形態では、熱可塑性素材として、球状のガラス素材４５を用いた。このガラス素材４５の直径はφ５ｍｍで、そのガラス転移点Ｔｇは５０６℃である。
次に、軟化計測装置１３は、図２に示すように、ストロボ光源５０、検知手段としてのカメラ５１、及び画像処理装置５２を有している。
【００３５】
この軟化計測装置１３は、カメラ５１によってガラス素材４５の輪郭を撮影し、画像処理装置５２によりガラス素材４５の直径を計測して判定するシステムである。このカメラ５１による撮影に際し、ストロボ光源５０によって、きわめて短時間のガラス素材４５の形状を撮影することができる。
【００３６】
本実施の形態では、ストロボ光源５０とカメラ５１を５００Ｈｚで同期させた。よって、このときのガラス素材４５の瞬時の形状をカメラ５１で撮影し、その画像信号を画像処理装置５２に入力する。そして、この画像処理装置５２によってガラス素材４５の形状を分析する。こうして、ガラス素材４５が所定温度（所定の軟化状態）にまで加熱されたか否かを判定することができる。
【００３７】
この軟化計測装置１３により、例えば浮遊するガラス素材４５の直径の変化を検知することで、その軟化状態を把握することができる。また、浮遊するガラス素材４５の直径の変化の検知は、ガラス素材４５の直径を、初期状態と所定時間後の状態とを比較することで行うことができる。また、ガラス素材４５の所定時間後の真円度を計測することで軟化状態を判定することもできる。
【００３８】
次に、図１〜図５に基づき、本実施の形態の光学素子の製造工程を説明する。
（１）まず、加熱装置１２において、バルブ３７を開放して熱風発生器３２に窒素ガス（Ｎ２）を供給する。これとともに、電熱コイル３６に所定の電力を供給する。こうして、供給される窒素ガス（Ｎ２）の流量及び加熱温度を所定の値に設定する。このとき、材料加熱部３３の下端開口部４０ｂは取り出し蓋４１によって閉じている。これにより、図４Ａに示すように、材料加熱部３３の加熱筒４０内では、上方（矢印Ｄ方向すなわち上端開口部４０ａ）に向かうように窒素ガス（Ｎ２）の気流が発生している。
（２）この加熱動作と並行して、又は加熱動作の後に、材料搬送アーム４６を駆動して、材料把持部４７により材料トレー４４に収容された１個のガラス素材４５を取り出し、加熱装置１２の材料加熱部３３の上端開口部４０ａから投入する。そして、この投入したガラス素材４５を加熱筒４０内で浮遊させた状態で加熱する。
【００３９】
ここで、図４Ａ〜図４Ｃに基づき、材料加熱部３３におけるガラス素材４５の投入から取り出しまでの工程を説明する。
図４Ａに示すように、加熱筒４０内では、上方に向かう窒素ガス（Ｎ２）の気流（矢印Ｄ方向）が発生している。この状態で、加熱筒４０の上端開口部４０ａから自重でガラス素材４５を投入する。このとき、熱風発生器３２では、ガラス素材４５の形状、重量に応じて浮遊可能な気流の強さが予め設定されている。
【００４０】
図４Ｂに示すように、投入されたガラス素材４５は、自重と上方に向かう窒素ガス（Ｎ２）の気流による圧力とが釣り合った位置で浮遊状態を維持する。このため、ガラス素材４５は、浮遊状態で高温の窒素ガス（Ｎ２）により所定温度に加熱される。
【００４１】
この場合、気体の流速、流量が大きすぎると、ガラス素材４５は上端開口部４０ａから飛び出してしまう。また、気体の流速、流量が小さすぎると、ガラス素材４５は下端開口部４０ｂに落下してしまう。このため、ガラス素材４５が加熱筒４０の中間位置で浮遊するように、気体の流速、流量が設定される。
【００４２】
図４Ｃは、材料加熱部３３からガラス素材４５を取り出す工程を示す図であるが、これについては後述する。
（３）次に、図５に示すように、ガラス素材４５を加熱しながら、又はガラス素材４５を加熱する前に、加熱装置１２のブロック部材３１を、成形装置１１の上型２０及び下型２１間に移動させる。このとき、熱風供給筒３５はＸ軸に沿って移動する。さらに、この移動した位置で、軟化計測装置１３によりガラス素材４５を浮遊状態で捉えられるようにセッティングする。こうして、加熱筒４０内で浮遊しているガラス素材４５は、軟化計測装置１３のカメラ５１によってその輪郭等が常時撮影される。
【００４３】
本実施の形態では、ストロボ光源５０とカメラ５１を例えば５００Ｈｚで同期させて、ガラス素材４５を停止させた状態の映像から、その変形を検知することができる。
（４）そして、ガラス素材４５が所定の軟化状態に加熱されたか否かを、軟化計測装置１３により判定する。すなわち、軟化計測装置１３により、浮遊状態のガラス素材４５を撮影し、加熱されたガラス素材４５の輪郭形状の変化を判定する。
【００４４】
本実施の形態では、例えば、ガラス素材４５の直径が初期状態ではφ５ｍｍであったものが、その直径がφ５．２ｍｍを超えた場合に取り出すことができる。
なお、ガラス素材４５が所望の軟化状態になったか否かの判定は、その真円度を閾値と比較したり、或いは、例えば、ガラス素材４５の初期状態の形状を把握しておき、この初期状態と所定時間後の加熱後の変形した形状とを比較したりすることで行ってもよい。
【００４５】
例えば、ガラス素材４５は初期状態では球状であるが、その真円度が予め設定された閾値をオーバーしたら、ガラス素材４５が加熱されて所望の軟化状態に達したと判断する。
（５）ガラス素材４５が所望の軟化状態になったと判断したら、加熱装置１２の加熱筒４０の下端の開口部４０ｂの取り出し蓋４１を開ける。そして、ガラス素材４５を成形装置１１の下型２１に投下する（取り出す）。
【００４６】
図４Ｃは、ガラス素材４５が所望の軟化状態に到達したと判定され、取り出し蓋４１が開放されたときの状態を示している。
すなわち、取り出し蓋４１が開放されると、加熱筒４０内の気流の一部は下方（Ｅ方向すなわち下端開口部４０ｂ）に向くため、ガラス素材４５は自重で落下する。こうして、ガラス素材４５は成形装置１１の下型２１の成形面２１ａに投下される。
（６）次に、加熱装置１２が上型２０及び下型２１の間から退避し、その後、成形装置１１の上型２０（成形に最適な温度に加熱されている）が下降する。そして、ガラス素材４５が所定の中心肉圧になるまで上型２０でプレスする。
【００４７】
本実施の形態では、上型２０及び下型２１の設定温度は５８０℃であり、プレス圧力は８００Ｎで行った。こうして、ガラス素材４５を成形することにより所望の光学素子形状を得ることができた。
【００４８】
本実施の形態では、成形された成形品の中心肉厚は２ｍｍ、外径φ８ｍｍの両凸レンズであった。また、成形品全体の体積は６５．２５ｍｍ３であった。
本実施の形態によれば、浮遊状態で加熱されたガラス素材４５の加熱不足、及び加熱過多を防止することができる。すなわち、ガラス素材４５の加熱温度（又は粘度）を直接的に測定するものではないが、ガラス素材４５の変形を計測することで、ガラス素材４５の軟化状態を把握することができる。
【００４９】
これにより、ガラス素材４５の過加熱による離脱や加熱不足による軟化不足を防ぎ、バラツキを持ったガラス素材４５が供給されても安定した成形を実現することができる。
また、材料の軟化条件（軟化温度）が変化したとしても、電熱コイル３６の電力を変えれば足りるので、安定的な製造を行うことができる。
［実施の形態２］
図６〜図９は、本実施の形態２の光学素子の製造装置１０を示す図であり、図６は、加熱装置１２の正面図、図７は、その要部平面図、図８は、その要部正面図、図９は、加熱時間と高さの関係を示す図である。
【００５０】
なお、実施の形態１と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施の形態では、ガラス素材４５が軟化、変形した瞬間にガラス素材４５の浮遊状態が変化することを利用して、ガラス素材４５の浮遊位置を計測して軟化状態を判定する。そのために、ガラス素材４５の浮遊位置の変化量を検知する。
【００５１】
図６及び図７において、シリンダー４２を支持している支持部材４３の上端部で、加熱筒４０の近傍には固定片６０が取り付けられている。この固定片６０には、加熱筒４０を挟んでその対向する位置に、ガラス素材４５の変形を検知する光ファイバセンサー６１が配設されている。
【００５２】
この光ファイバセンサー６１は、発光素子６２と受光素子６３とを有している。そして、この光ファイバセンサー６１により加熱状態のガラス素材４５の透過光量の変化を検知して、ガラス素材４５の浮遊位置を計測する。
【００５３】
この場合、図８に示すように、光ファイバセンサー６１を、ガラス素材４５の通常の浮遊位置よりも高い位置に設置する。そして、高い位置におけるガラス素材４５の浮遊位置を計測する。後述するように、ガラス素材４５の加熱に伴う変形により、その浮遊位置が上下に変動するからである。
【００５４】
図９は、ガラス素材４５の高さ位置（Ｚ）と加熱時間（ｔ）との関係を示している。
図９に示すように、加熱に伴いガラス素材４５の変形が開始されると、その浮遊位置が安定位置から高い位置に外れてガラス素材４５が光ファイバセンサー６１のセンサー軸上に移動してくる。そして、加熱時間が多くなるに伴い、ガラス素材４５は上下に周期的に変動する。そして、その変動量（振幅）は次第に大きくなる。
【００５５】
これは、初期状態では略球形状であったガラス素材４５が、加熱されて変形することで、上昇気流から受ける力の均衡がくずれてガラス素材４５の浮遊状態が不安定になるためである。なお、ここでの初期状態とは、ガラス素材４５の投入時の形状をいうが、このときのガラス素材４５の形状は必ずしも真球形状とは限らない。
【００５６】
浮遊状態が不安定になると、ガラス素材４５はセンサー軸上に移動してくる。こうして、ガラス素材４５の浮遊位置は、ほぼ初期状態を中心として周期的に上下に幅をもって変化する。このとき、ガラス素材４５が障壁となって、発光素子６２と受光素子６３間の透過光量が減少する。こうして、発光素子６２と受光素子６３により、ガラス素材４５の中心位置（浮遊位置）の高さの変化を検知することができる。
【００５７】
そこで、この高さ位置に閾値（図９の破線）を設ける。そして、ガラス素材４５が、この閾値を通過した回数、又は通過する間隔（インタバル）を計数して、ガラス素材４５の変形状態を判定する。
【００５８】
なお、ガラス素材４５の高さを検知する手段としては、ガラス素材４５の位置を検知できるセンサーであればなんでもよい。一般的な光ファイバセンサー，光電センサー、画像センサー、超音波センサー、放射温度計などを用いることができる。
【００５９】
本実施の形態によれば、ストロボ光源５０とカメラ５１を用いることなく、ガラス素材４５の軟化状態を把握することができる。こうして、ガラス素材４５の加熱不足、加熱過多を防止することができる。また、本実施の形態では、フレキシブルな光ファイバを採用しているので、部材の隙間や小さなスペースにも簡単に取り付けることができる。
［実施の形態３］
図１０及び図１１は、実施の形態３の光学素子の製造装置１０を示す図であり、図１０は、加熱装置１２の正面図、図１１は、加熱時間と温度との関係を示す図である。なお、実施の形態１と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６０】
本実施の形態では、加熱筒４０の上端開口側の温度を測定してガラス素材４５の変形を判定するものである。
図１０に示すように、加熱筒４０の上部にφ０．７ｍｍの小さい孔７０を形成する。そして、この孔７０にφ０．５ｍｍの熱電対７１を挿入し、加熱筒４０内の温度を常時計測する。この際、熱電対７１の先端はガラス素材４５と接触しないように留意する。
【００６１】
本実施の形態では、ガラス素材４５の浮遊状態が不安定になると、加熱筒４０内の周囲の気流が乱れるため、加熱筒４０の上端開口側の温度が低下する。そこで、このときの低下温度が２℃以上となった場合に、所望の軟化状態に達したものと判定する。その後、取り出し蓋４１を開いてガラス素材４５を投下（落下）する。
【００６２】
なお、上述した例では、軟化状態を判定するためにガラス素材４５の浮遊状態の不安定化による周囲温度の低下を検出する場合について説明したが、状態変化の検出方法はこれに限らない。例えば、ガラス素材４５の浮遊状態が不安定になると、周囲の気流が乱れて加熱筒４０の上端開口側の浮遊圧力が変化する。そこで、このときの浮遊圧力の変化を圧力測定手段（圧力計）によって直接測定してもよい。
【００６３】
図１１は、熱電対７１による加熱筒４０の上端開口側の検出温度（Ｔ）と、ガラス素材４５の変形開始時間（ｔ）との関係を示す図である。
例えば、熱電対７１による検出温度は、閾値（図１１の破線）に至るまでは一定であるが、閾値よりも低下すると温度が不規則に低下する。そこで、例えば閾値を通過した時点でガラス素材４５が最適な加熱温度（軟化状態）になったと判定する。
【００６４】
本実施の形態によれば、ストロボ光源５０とカメラ５１を用いることなく、ガラス素材４５の軟化状態を把握することができる。こうして、ガラス素材４５の加熱不足、加熱を防止することができる。
［実施の形態４］
図１２及び図１３は、本実施の形態４の光学素子の製造装置１０を示す図であり、図１２は、加熱装置１２の正面図、図１３は、音量と変形時間との関係を示す図である。なお、実施の形態１と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６５】
本実施の形態では、浮遊しているガラス素材４５の浮遊音（風きり音）を検知して軟化状態（加熱状態）を判定するものである。
図１２において、材料加熱部３３の近傍に騒音計８０を設置し、この騒音計８０の音量を音量測定装置８１により測定する。騒音計８０には集音用のマイクロフォン８２を接続する。こうして、ガラス素材４５が浮遊しているときの浮遊音を常時計測する。
【００６６】
図１３は、浮遊音量（ｄｂ）と加熱時間（ｔ）との関係を示す図である。
図１３に示すように、ガラス素材４５の変形が開始して浮遊が不安定になると、周囲の気流が乱れるため、浮遊時の音量と振幅が次第に大きくなる。そこで、このときの音量及びその変化を騒音計８０で測定する。そして、測定された音量に閾値（図１３の破線）を設けて、音量が閾値を越えたときにガラス素材４５が適度な軟化状態（加熱状態）になったと判定する。
【００６７】
本実施の形態によれば、ストロボ光源５０とカメラ５１を用いることなく、ガラス素材４５の軟化状態を把握することができる。こうして、ガラス素材４５の加熱不足、加熱過多を防止することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０      光学素子の製造装置
１１      成形装置
１２      加熱装置
１３      軟化計測装置
１４      支持フレーム
１５      支柱
１６      上ベースプレート
１７      下ベースプレート
２０      上型
２０ａ    成形面
２１      下型
２１ａ    成形面
２２      上加熱プレート
２２ａ    上カートリッジヒータ
２３      下加熱プレート
２３ａ    下カートリッジヒータ
２４      上断熱板
２５      下断熱板
２６      熱電対
２７      熱電対
２８      加圧シリンダー
３０      リニアステージ
３１      ブロック部材
３２      熱風発生器
３３      材料加熱部
３４      貫通孔
３５      熱風供給筒
３６      電熱コイル
３７      バルブ
３８      熱電対
３９      エアホース
４０      加熱筒
４０ａ    開口部
４０ｂ    開口部
４１      取り出し蓋
４２      シリンダー
４３      支持部材
４４      材料トレー
４５      ガラス素材
４６      材料搬送アーム
４７      材料把持部
５０      ストロボ光源
５１      カメラ
５２      画像処理装置
６０      固定片
６１      光ファイバセンサー
６２      発光素子
６３      受光素子
７０      孔
７１      熱電対
８０      騒音計
８１      音量測定装置
８２      マイクロフォン
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１】
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【図２】
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