(57)【要約】【課題】成形不良を早期に発見することができ、かつ成形条件の調整を迅速に行うことができる光学素子の製造方法および光学素子の製造装置を提供すること。【解決手段】光学素子の製造方法は、加熱工程と、プレス工程と、冷却工程とを含み、冷却工程が、予め設定された、温度、圧力および時間を含む第一の冷却条件によって、成形素材を冷却する第一の冷却工程と、第一の冷却工程の後に、第一の冷却条件の温度および圧力を維持した状態の成形素材の面形状を測定する面形状測定工程と、面形状測定工程で測定された成形素材の面形状と目標面形状とを比較し、成形素材の面形状を目標面形状とするための、温度、圧力および時間を含む第二の冷却条件を算出する条件算出工程と、第二の冷却条件によって成形素材を冷却する第二の冷却工程と、を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の金型間に成形素材を配置した型セットを加熱する加熱工程と、前記一対の金型によって前記成形素材を押圧して予め設定された目標面形状へと成形するプレス工程と、押圧状態の前記成形素材を冷却する冷却工程と、を行うことにより光学素子を製造する光学素子の製造方法であって、
前記冷却工程は、
予め設定された、温度、圧力および時間を含む第一の冷却条件によって、前記成形素材を冷却する第一の冷却工程と、
前記第一の冷却工程の後に、前記第一の冷却条件の温度および圧力を維持した状態の前記成形素材の面形状を測定する面形状測定工程と、
前記面形状測定工程で測定された前記成形素材の面形状と前記目標面形状とを比較し、前記成形素材の面形状を前記目標面形状とするための、温度、圧力および時間を含む第二の冷却条件を算出する条件算出工程と、
前記第二の冷却条件によって前記成形素材を冷却する第二の冷却工程と、
を含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
成形室内において、一対の金型間に成形素材を配置した型セットを加熱し、前記一対の金型によって前記成形素材を押圧して予め設定された目標面形状へと成形し、押圧状態の前記成形素材を冷却することにより、光学素子を製造する光学素子の製造装置であって、
前記一対の金型によって押圧された前記成形素材を、予め設定された、温度、圧力および時間を含む第一の冷却条件によって冷却する制御を行う制御部と、
前記第一の冷却条件の温度および圧力が維持された状態の前記成形素材の面形状を測定する面形状測定部と、
前記面形状測定部によって測定された前記成形素材の面形状と、前記目標面形状とを比較し、前記成形素材の面形状を前記目標面形状とするための、温度、圧力および時間を含む第二の冷却条件を算出する条件算出部と、
を備え、
前記制御部は、前記第一の冷却条件によって前記成形素材を冷却した後に、前記第二の冷却条件によって前記成形素材を冷却することを特徴とする光学素子の製造装置。
【請求項３】
前記一対の金型と、前記一対の金型を押圧する一対のプレートとは、光が透過可能な素材によって構成されており、
前記面形状測定部は、前記一対の金型および前記一対のプレートにレーザ光を透過させ、前記一対の金型間に配置された前記成形素材に前記レーザ光を照射することにより、前記成形素材の面形状を測定することを特徴とする請求項２に記載の光学素子の製造装置。
【請求項４】
前記面形状測定部は、前記制御部が前記第二の冷却条件によって前記成形素材を冷却している最中に、所定の時間間隔で前記成形素材の面形状を測定し、
前記条件算出部は、前記面形状測定部によって前記成形素材の面形状が測定されるたびに前記第二の冷却条件を算出し、
前記制御部は、前記条件算出部によって前記第二の冷却条件が算出されるたびに、前記第二の冷却条件を更新し、更新後の前記第二の冷却条件によって前記成形素材を冷却する制御を行うことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の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、光学素子の製造方法および光学素子の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一対の金型間に成形素材を配置し、加熱、押圧および冷却を行って光学素子を製造する技術として、例えば特許文献１には、金型セットが加熱される加熱領域と、金型セットがプレスされるプレス領域と、金型セットが冷却される冷却領域と、を含み、加熱領域から冷却領域へと金型セットを順次搬送する搬送手段を備える光学素子の製造装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２４０９４４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の製造装置では、成形後の光学素子を製造装置から取り出して測定しなければ、光学素子の成形不良（例えば面形状の不良）の有無を確かめることができないため、成形不良の発見に時間が掛かるという問題があった。また、特許文献１の製造装置では、光学素子に成形不良が生じた場合、成形後の光学素子の測定結果に応じて成形条件を調整し直す必要があるため、成形条件の調整に時間が掛かるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、成形不良を早期に発見することができ、かつ成形条件の調整を迅速に行うことができる光学素子の製造方法および光学素子の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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光学素子の製造方法は、一対の金型間に成形素材を配置した型セットを加熱する加熱工程と、前記一対の金型によって前記成形素材を押圧して予め設定された目標面形状へと成形するプレス工程と、押圧状態の前記成形素材を冷却する冷却工程と、を行うことにより光学素子を製造する光学素子の製造方法であって、前記冷却工程は、予め設定された、温度、圧力および時間を含む第一の冷却条件によって、前記成形素材を冷却する第一の冷却工程と、前記第一の冷却工程の後に、前記第一の冷却条件の温度および圧力を維持した状態の前記成形素材の面形状を測定する面形状測定工程と、前記面形状測定工程で測定された前記成形素材の面形状と前記目標面形状とを比較し、前記成形素材の面形状を前記目標面形状とするための、温度、圧力および時間を含む第二の冷却条件を算出する条件算出工程と、前記第二の冷却条件によって前記成形素材を冷却する第二の冷却工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光学素子の製造装置は、成形室内において、一対の金型間に成形素材を配置した型セットを加熱し、前記一対の金型によって前記成形素材を押圧して予め設定された目標面形状へと成形し、押圧状態の前記成形素材を冷却することにより、光学素子を製造する光学素子の製造装置であって、前記一対の金型によって押圧された前記成形素材を、予め設定された、温度、圧力および時間を含む第一の冷却条件によって冷却する制御を行う制御部と、前記第一の冷却条件の温度および圧力が維持された状態の前記成形素材の面形状を測定する面形状測定部と、前記面形状測定部によって測定された前記成形素材の面形状と、前記目標面形状とを比較し、前記成形素材の面形状を前記目標面形状とするための、温度、圧力および時間を含む第二の冷却条件を算出する条件算出部と、を備え、前記制御部は、前記第一の冷却条件によって前記成形素材を冷却した後に、前記第二の冷却条件によって前記成形素材を冷却することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る光学素子の製造装置は、上記発明において、前記一対の金型と、前記一対の金型を押圧する一対のプレートとは、光が透過可能な素材によって構成されており、前記面形状測定部は、前記一対の金型および前記一対のプレートにレーザ光を透過させ、前記一対の金型間に配置された前記成形素材に前記レーザ光を照射することにより、前記成形素材の面形状を測定することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る光学素子の製造装置は、上記発明において、前記面形状測定部は、前記制御部が前記第二の冷却条件によって前記成形素材を冷却している最中に、所定の時間間隔で前記成形素材の面形状を測定し、前記条件算出部は、前記面形状測定部によって前記成形素材の面形状が測定されるたびに前記第二の冷却条件を算出し、前記制御部は、前記条件算出部によって前記第二の冷却条件が算出されるたびに、前記第二の冷却条件を更新し、更新後の前記第二の冷却条件によって前記成形素材を冷却する制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、冷却中の成形素材の面形状を測定することにより、成形素材の成形不良を成形中の段階で早期に発見することができる。また、成形素材の面形状の測定結果に基づいて、成形条件を成形中に調整することにより、成形後の光学素子の面形状を、目標面形状に合わせ込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る光学素子の製造装置の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る光学素子の製造装置が備える上プレートの構成を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係る光学素子の製造装置を用いた光学素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係る光学素子の製造装置を用いた光学素子の製造方法において、ガス置換工程および加熱工程を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に係る光学素子の製造装置を用いた光学素子の製造方法において、プレス工程、第一の冷却工程および第二の冷却工程を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２に係る光学素子の製造装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る光学素子の製造装置およびこれを用いた光学素子の製造方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、以下の実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものも含まれる。
【００１３】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る光学素子の製造装置について、図１〜図５を参照しながら説明する。光学素子の製造装置１は、一つの軸によって加熱工程、プレス工程および冷却工程を行う単軸式の成形装置であり、図１に示すように、型セット１０と、成形室２０と、上プレート３１と、下プレート３２と、加圧シリンダ３３と、面形状測定部４１，４３と、条件算出部５１と、制御部５２と、を備えている。そのうち、条件算出部５１および制御部５２は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等の演算処理装置の機能として実行される。なお、説明の便宜上、図１、図４および図５では、加圧シリンダ３３のシャフト３３１を除く成形室２０内の各構成を断面で示している。
【００１４】
型セット１０は、上型１１と、下型１２と、スリーブ１３と、スペーサ１４と、を備えている。上型１１および下型１２は、それぞれ段付きの円柱状（凸状）に形成されている。また、上型１１および下型１２は、光が透過可能な素材で構成されており、例えば石英で構成されている。
【００１５】
上型１１および下型１２は、それぞれの成形面１１１，１２１が対向するように配置されている。これらの成形面１１１，１２１は、光学素子の上下面（光学機能面）を創生するための面である。また、上型１１において、成形面１１１の反対側の面は、上プレート３１に固定されている。また、下型１２において、成形面１２１の反対側の面は、下プレート３２に固定されている。
【００１６】
スリーブ１３は、上型１１および下型１２を摺動させて中心軸の位置合わせを行うためのものである。スリーブ１３は、全体として円筒状に形成されており、成形時は筒内部に上型１１および下型１２が収容される。また、スリーブ１３は、例えば超硬合金で構成されている。
【００１７】
スペーサ１４は、加圧シリンダ３３による上型１１のプレス量を規定するためのものである。スペーサ１４は、全体として円筒状に形成されており、成形時は筒内部に上型１１、下型１２、スリーブ１３および上プレート３１が収容される。また、スペーサ１４は、例えば超硬合金で構成されている。ここで、図４に示すように、成形素材Ｍの押圧前は、スペーサ１４の上端に対して上プレート３１の上端が突出した状態となる。一方、図５に示すように、成形素材Ｍの押圧後は、スペーサ１４の上端と上プレート３１の上端とが一致した状態となる。
【００１８】
成形室２０内には、型セット１０、上プレート３１、下プレート３２および加圧シリンダ３３のシャフト３３１が配置される。成形室２０の下面において、後記する面形状測定部４３のレーザ光が通過する光路上は、例えば石英等の、光が透過可能な素材で構成されている。
【００１９】
上プレート３１および下プレート３２は、それぞれ円柱状に形成されている。また、上プレート３１および下プレート３２は、それぞれ図示しないヒータを内蔵しており、上型１１および下型１２を加熱または冷却可能に構成されている。図２に示すように、上プレート３１において、後記する面形状測定部４１のレーザ光が通過する光路上には、光を透過する透過部３１１が設けられている。また同様に、下プレート３２において、後記する面形状測定部４３のレーザ光が通過する光路上には、光を透過する透過部３２１が設けられている。
【００２０】
透過部３１１，３２１は、光が透過可能な素材で構成されており、例えば石英で構成されている。また、上プレート３１および下プレート３２において、透過部３１１，３２１以外の部分は、例えば超硬合金で構成されている。
【００２１】
加圧シリンダ３３は、シャフト３３１を介して上プレート３１と連結されており、成形素材Ｍの成形時において、上プレート３１に固定された上型１１を下型１２の方向に移動させる。加圧シリンダ３３およびシャフト３３１の内部は空洞となっており、光を透過可能に構成されている。また、加圧シリンダ３３の内部には、後記する面形状測定部４１から照射されたレーザ光を、成形素材Ｍの方向へと反射させるためのミラー４２が配置されている。なお、成形室２０の外部には、後記する面形状測定部４３から照射されたレーザ光を、成形素材Ｍの方向へと反射させるためのミラー４４が配置されている。
【００２２】
面形状測定部４１は、成形素材Ｍの上面の形状を測定するためのものである。面形状測定部４１は、加圧シリンダ３３内のミラー４２、シャフト３３１、上型１１および上プレート３１の透過部３１１にレーザ光を透過させ、型セット１０内の成形素材Ｍの上面にレーザ光を照射することにより、当該成形素材Ｍの上面の面形状を測定する。また、面形状測定部４１は、具体的には後記する光学素子の製造方法の第一の冷却工程の後に、第一の冷却条件の温度および圧力が維持された状態の成形素材Ｍの上面の面形状を測定する。
【００２３】
面形状測定部４３は、成形素材Ｍの下面の形状を測定するためのものである。面形状測定部４３は、ミラー４４、下型１２および下プレート３２の透過部３２１にレーザ光を透過させ、型セット１０内の成形素材Ｍの下面にレーザ光を照射することにより、当該成形素材Ｍの下面の面形状を測定する。また、面形状測定部４３は、具体的には後記する光学素子の製造方法の第一の冷却工程の後に、第一の冷却条件の温度および圧力が維持された状態の成形素材Ｍの下面の面形状を測定する。
【００２４】
面形状測定部４１，４３としては、例えば成形素材Ｍの上下面でレーザ光を反射させることにより面形状を測定するフィゾー干渉計を用いることができる。また、フィゾー干渉計の光源としては、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ（波長：６３２．８ｎｍ）を用いることができる。なお、図１、図４および図５では、このフィゾー干渉計の具体的構成については図示を省略している。また、面形状測定部４１，４３として、例えば成形素材Ｍにレーザ光を透過させることにより面形状を測定するマッハツェンダ干渉計を用いてもよい。このマッハツェンダ干渉計を用いる場合は、予め設計したマスターレンズを用いて面形状の測定を行う。
【００２５】
条件算出部５１は、第二の冷却条件を算出する。条件算出部５１は、具体的には、面形状測定部４１，４３によって測定された成形素材Ｍの面形状と、予め設定された目標面形状とを比較することにより、第二の冷却条件を算出する。なお、「目標面形状」とは、成形の目標としている、光学素子の最終的な面形状のことを意味している。また、「第二の冷却条件」とは、後記する光学素子の製造方法の第二の冷却工程において用いられる冷却条件であり、第一の冷却工程後の成形素材Ｍの面形状を、目標面形状とするための冷却条件である。この第二の冷却条件には、第二の冷却工程を実施する際の温度（冷却温度）、圧力（押圧力）および時間（冷却時間）が含まれる。
【００２６】
制御部５２は、後記する光学素子の製造方法の各工程において、上プレート３１および下プレート３２による型セット１０の加熱温度または冷却温度、加圧シリンダ３３による押圧力等を制御する。
【００２７】
制御部５２は、具体的には、上プレート３１、下プレート３２および加圧シリンダ３３を制御することにより、型セット１０に配置した成形素材Ｍを加熱する加熱工程と、型セット１０によって成形素材Ｍを押圧して予め設定された目標面形状へと成形するプレス工程と、型セット１０によって押圧された成形素材Ｍを、予め設定された第一の冷却条件によって成形素材Ｍを冷却する第一の冷却工程と、を実施する。
【００２８】
また、制御部５２は、第一の冷却工程を実施した後に、上プレート３１、下プレート３２および加圧シリンダ３３を制御することにより、条件算出部５１によって算出された第二の冷却条件によって成形素材Ｍを冷却する第二の冷却工程を実施する。なお、「第一の冷却条件」とは、第一の冷却工程において用いられる冷却条件であり、予め設定される冷却条件である。この第一の冷却条件には、第一の冷却工程を実施する際の温度（冷却温度）、圧力（押圧力）および時間（冷却時間）が含まれる。
【００２９】
以下、製造装置１を用いた光学素子の製造方法について、図１、図３〜図５を参照しながら説明する。製造装置１を用いた光学素子の製造方法では、組み付け工程と、配置工程と、ガス置換工程と、加熱工程と、プレス工程と、冷却工程と、取り出し工程と、をこの順で行う。また、冷却工程の中では、第一の冷却工程と、面形状測定工程と、条件算出工程と、第二の冷却工程と、をこの順で行う。
【００３０】
組み付け工程では、型セット１０を組み付ける（図３のステップＳ１参照）。組み付け工程では、具体的には図１に示すように、上型１１を上プレート３１に固定した後、スリーブ１３およびスペーサ１４をそれぞれ上型１１に嵌合させる。また、下型１２を下プレート３２に固定する。
【００３１】
続いて、配置工程では、図１に示すように、下型１２の成形面１２１の上に成形素材Ｍを配置する（図３のステップＳ２参照）。なお、成形素材Ｍとしては、例えばＳ−ＢＡＬ４２等の光学ガラスを用いることができる。
【００３２】
続いて、ガス置換工程では、型セット１０内の雰囲気を不活性ガス（例えば窒素）で置換する（図３のステップＳ３参照）。ガス置換工程では、具体的には図４に示すように、上型１１、スリーブ１３およびスペーサ１４を下型１２に対し下降させ、型セット１０内を１×１０＾−１ＭＰａまで真空引きし、不活性ガスを導入する。
【００３３】
続いて、加熱工程では、成形素材Ｍを配置した型セット１０を加熱する（図３のステップＳ４参照）。加熱工程では、具体的にはヒータを内蔵する上プレート３１および下プレート３２を介して、型セット１０を所定温度（例えば６２０℃）まで加熱する。
【００３４】
続いて、プレス工程では、上型１１および下型１２によって、加熱軟化した成形素材Ｍを押圧して予め設定された目標面形状へと成形する（図３のステップＳ５参照）。プレス工程では、具体的には図５に示すように、加圧シリンダ３３によって、上プレート３１に固定された上型１１を下型１２の方向に移動させることにより、所望のプレス量まで成形素材Ｍを押圧する。なお、プレス工程におけるプレス量は、図示しないタッチセンサ等により監視し、所望のプレス量に到達したら押圧を終了させる。
【００３５】
続いて、第一の冷却工程では、上型１１および下型１２によって押圧された状態の成形素材Ｍを、第一の冷却条件によって冷却する（図３のステップＳ６参照）。第一の冷却工程では、具体的にはヒータを内蔵する上プレート３１および下プレート３２を介して、型セット１０を所定温度（例えば５６０℃）まで冷却する。これにより、成形素材Ｍを、光学素子の最終的な面形状である目標面形状と近似の形状に成形する。
【００３６】
続いて、面形状測定工程では、第一の冷却工程の後に、第一の冷却条件の温度および圧力を維持した状態の成形素材Ｍの面形状を測定する（図３のステップＳ７参照）。面形状測定工程では、具体的には、フィゾー干渉計等からなる面形状測定部４１，４３によって、第一の冷却工程の際の温度（例えば５６０℃）と圧力を維持した状態の成形素材Ｍの上下面の面形状を測定する。なお、面形状測定部４１，４３によって成形素材Ｍの上下面の面形状を測定する際に、成形素材Ｍと上型１１および下型１２との界面をレーザ等で測距することにより成形素材Ｍの上下面の位置を特定してもよく、あるいは上型１１および下型１２の挙動によって成形素材Ｍの上下面の位置を特定してもよい。
【００３７】
続いて、条件算出工程では、面形状測定工程で測定された成形素材Ｍの面形状と、予め設定された目標面形状とを比較し、成形素材Ｍの面形状を目標面形状とするための第二の冷却条件を算出する（図３のステップＳ８参照）。条件算出工程では、具体的には、条件算出部５１によって、面形状測定工程で測定された成形素材Ｍの上下面の面形状と、目標面形状との差分を算出し、当該差分を小さくするために必要な温度、圧力および時間を第二の冷却条件として決定する。
【００３８】
前記した差分を小さくするための第二の冷却条件は、温度、圧力および時間の変化量と成形素材Ｍの面形状の変化量とを予め実験等により割り出しておき、例えばテーブル化して保持しておく。そして、条件算出部５１は、面形状測定工程で測定された成形素材Ｍの上下面の面形状と、目標面形状との差分を算出した後、当該テーブルを参照して第二の冷却条件を決定する。
【００３９】
なお、条件算出部５１は、第一の冷却条件からの変更幅が極力小さくなるように、温度と圧力の最適な組み合わせを考慮しながら第二の冷却条件を決定する。条件算出部５１は、例えば「温度：２０℃、圧力：０ｋｇｆ」のように一つのパラメータのみで面形状の補正を行うのではなく、「温度：１０℃、圧力：１０ｋｇｆ」のように二つのパラメータによってバランスよく面形状の補正を行うような条件を、第二の冷却条件として決定する。また、条件算出部５１は、前記した温度および圧力の最適な組み合わせに加えて、時間（冷却時間）が最短となるように、かつ目標面形状との差分が±０．１μｍ以内に収まるように、第二の冷却条件を決定する。
【００４０】
続いて、第二の冷却工程では、第二の冷却条件によって成形素材Ｍを冷却する（図３のステップＳ９参照）。最後に、取り出し工程では、型セット１０を成形室２０の外部に搬送し、光学素子を取り出すことが可能な温度（例えば２００℃程度）まで型セット１０を急冷する。そして、型セット１０から光学素子を取り出して（図３のステップＳ１０参照）、成形を完了する。
【００４１】
以上説明したような光学素子の製造装置１およびこれを用いた光学素子の製造方法によれば、冷却中の成形素材Ｍの面形状を測定することにより、成形素材Ｍの成形不良を成形中の段階で早期に発見することができる。また、成形素材Ｍの面形状の測定結果に基づいて、成形条件を成形中に調整することにより、成形後の光学素子の面形状を、目標面形状に合わせ込むことができる。
【００４２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る光学素子の製造装置について、図６を参照しながら説明する。光学素子Ｏの製造装置１Ａは、複数の軸によって加熱工程、プレス工程および冷却工程を行う循環式の成形装置であり、図６に示すように、型セット１０と、成形室２０Ａと、上プレート３１，３１Ａと、下プレート３２，３２Ａと、加圧シリンダ３３と、面形状測定部４１，４３と、条件算出部５１と、制御部５２と、ガス置換室６０と、を備えている。なお、説明の便宜上、図６では、加圧シリンダ３３のシャフト３３１を除く成形室２０Ａ内の各構成を断面で示している。
【００４３】
型セット１０、上プレート３１、下プレート３２、加圧シリンダ３３、面形状測定部４１，４３、条件算出部５１および制御部５２は、実施の形態１（図１参照）と同様の構成を備えている。
【００４４】
成形室２０Ａは、加熱工程を行う加熱ステージ２１と、プレス工程を行うプレスステージ２２と、第一の冷却工程を行う第一の冷却ステージ２３と、第二の冷却工程を行う第二の冷却ステージ２４と、を備えている。加熱ステージ２１およびプレスステージ２２には、透過部３１１，３２１を備えない上プレート３１Ａおよび下プレート３２Ａが設けられている。また、第一の冷却ステージ２３および第二の冷却ステージ２４には、透過部３１１，３２１を備える上プレート３１および下プレート３２が設けられている。
【００４５】
ガス置換室６０では、後記する光学素子Ｏの製造方法のガス置換工程が実施される。ガス置換室６０は、ガス置換時に型セット１０を収容するチャンバ６１を備えている。
【００４６】
以下、製造装置１Ａを用いた光学素子Ｏの製造方法について、図６を参照しながら説明する。製造装置１Ａを用いた光学素子Ｏの製造方法では、組み付け工程と、配置工程と、ガス置換工程と、加熱工程と、プレス工程と、冷却工程と、取り出し工程と、をこの順で行う。また、冷却工程では、第一の冷却工程と、面形状測定工程と、条件算出工程と、第二の冷却工程と、をこの順で行う。なお、循環式の成形装置である製造装置１Ａでは、複数の型セット１０を各ステージで同時に処理可能であり、成形室２０Ａおよびガス置換室６０には、所定のサイクル（例えば１５０秒サイクル）で新たな型セット１０が順次搬送される。
【００４７】
組み付け工程では、製造装置１Ａの外部において、スリーブ１３およびスペーサ１４をそれぞれ下型１２に嵌合させる。続いて、配置工程では、下型１２の成形面１２１の上に成形素材Ｍを配置した後、スリーブ１３に上型１１を嵌合させる。なお、成形素材Ｍとしては、例えばＳ−ＢＡＬ４２等の光学ガラスを用いることができる。
【００４８】
続いて、ガス置換工程では、ガス置換室６０において、型セット１０内の雰囲気を不活性ガス（例えば窒素）に置換する。ガス置換工程では、具体的には図６に示すように、図示しない搬送機構によってガス置換室６０に搬送された型セット１０に対してチャンバ６１を下降させる。そして、チャンバ６１内を１×１０＾−１ＭＰａまで真空引きし、不活性ガスを導入する。
【００４９】
続いて、加熱工程では、加熱ステージ２１において、成形素材Ｍを配置した型セット１０を、所定温度（例えば６２０℃）まで加熱する。続いて、プレス工程では、プレスステージ２２において、上型１１および下型１２によって、加熱軟化した成形素材Ｍを押圧して予め設定された目標面形状へと成形する。なお、プレス工程では、加熱工程における加熱開始から所定時間（例えば６０秒）経過後に、所定のプレス圧（例えば２００ｋｇｆ）で加熱プレスを実施する。
【００５０】
続いて、第一の冷却工程では、第一の冷却ステージ２３において、上型１１および下型１２によって押圧された状態の成形素材Ｍを、予め設定された第一の冷却条件によって冷却する。第一の冷却工程では、型セット１０を所定温度（例えば５６０℃）まで冷却することにより、成形素材Ｍを、光学素子Ｏの最終的な面形状である目標面形状と近似の形状に成形する。
【００５１】
続いて、面形状測定工程では、フィゾー干渉計等からなる面形状測定部４１，４３によって、第一の冷却工程の際の温度（例えば５６０℃）と圧力を維持した状態の成形素材Ｍの上下面の面形状を測定する。
【００５２】
続いて、条件算出工程では、面形状測定工程で測定された成形素材Ｍの面形状と、予め設定された目標面形状とを比較し、成形素材Ｍの面形状を目標面形状とするための第二の冷却条件を算出する。なお、第二の冷却条件の算出方法は、実施の形態１と同様である。
【００５３】
続いて、第二の冷却工程では、第二の冷却ステージ２４において、第二の冷却条件によって成形素材Ｍを冷却する。最後に、取り出し工程では、型セット１０を成形室２０Ａの外部に搬送し、光学素子Ｏを取り出すことが可能な温度（例えば２００℃程度）まで型セット１０を急冷する。そして、型セット１０から光学素子Ｏを取り出して、成形を完了する。
【００５４】
以上説明したような光学素子Ｏの製造装置１Ａおよびこれを用いた光学素子Ｏの製造方法によれば、冷却中の成形素材Ｍの面形状を測定することにより、成形素材Ｍの成形不良を成形中の段階で早期に発見することができる。また、成形素材Ｍの面形状の測定結果に基づいて、成形条件を成形中に調整することにより、成形後の光学素子Ｏの面形状を、目標面形状に合わせ込むことができる。
【００５５】
以上、本発明に係る光学素子の製造方法および光学素子の製造装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
【００５６】
例えば、本発明の実施の形態１，２では、上プレート３１および下プレート３２に、石英から構成される透過部３１１，３２１を設けていたが、レーザ光（例えば波長が６３２．８ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ）が透過可能な素材であれば、石英以外によって透過部３１１，３２１を構成してもよい。また、上プレート３１および下プレート３２の透過部３１１，３２１に相当する部分を空洞（貫通孔）とすることにより、面形状測定部４１，４３のレーザ光を通過させてもよい。
【００５７】
また、本発明の実施の形態１，２では、第二の冷却工程の実施中に成形素材Ｍの面形状の測定と第二の冷却条件の算出を繰り返し行い、第二の冷却工程の実施中に第二の冷却条件を更新してもよい。
【００５８】
この場合、面形状測定部４１，４３は、制御部５２が第二の冷却条件によって成形素材Ｍを冷却する第二の冷却工程を実施している最中に、所定の時間間隔で成形素材Ｍの上下の面形状を測定する。また、条件算出部５１は、面形状測定部４１，４３によって成形素材Ｍの面形状が測定されるたびに第二の冷却条件を算出する。そして、制御部５２は、条件算出部５１によって第二の冷却条件が算出されるたびに、第二の冷却工程における第二の冷却条件を更新し、更新後の第二の冷却条件によって成形素材Ｍを冷却する。このように、第二の冷却工程の実施中に、成形中の成形素材Ｍの面形状と、予め設定された目標面形状との差分が小さくなるように第二の冷却条件を更新することにより、成形後の光学素子Ｏの面形状を、目標面形状に、より確実に合わせ込むことができる。
【００５９】
なお、上記のように、第二の冷却工程の実施中に成形素材Ｍの面形状を測定する場合において、測定した面形状と目標面形状との差分が大きい場合のみ第二の冷却条件の算出および更新を行い、測定した面形状と目標面形状との差分が小さい場合は第二の冷却条件の算出および更新を行わない構成としてもよい。この場合、測定した面形状と目標面形状との差分が小さい場合は成形素材Ｍの面形状の監視のみを行う。
【００６０】
また、本発明の実施の形態２では、第二の冷却工程後の型セット１０を成形室２０Ａの外部に搬送し、光学素子Ｏを取り出すことが可能な温度（例えば２００℃程度）まで型セット１０を急冷していたが、例えば成形室２０Ａ内に第三の冷却ステージを増設し、当該第三の冷却ステージ上で、光学素子Ｏを取り出すことが可能な温度まで型セット１０を急冷してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１，１Ａ  製造装置
１０  型セット
１１  上型
１１１  成形面
１２  下型
１２１  成形面
１３  スリーブ
１４  スペーサ
２０，２０Ａ  成形室
２１  加熱ステージ
２２  プレスステージ
２３  第一の冷却ステージ
２４  第二の冷却ステージ
３１，３１Ａ  上プレート
３１１  透過部
３２，３２Ａ  下プレート
３２１  透過部
３３  加圧シリンダ
３３１  シャフト
４１，４３  面形状測定部
４２，４４  ミラー
５１  条件算出部
５２  制御部
６０  ガス置換室
６１  チャンバ
Ｍ  成形素材
Ｏ  光学素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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