(57)【要約】【課題】円柱状の光学素材において、基準透過率以上の光透過率を持つ３次元領域を、効率良くしかも高精度に推定する。【解決手段】円柱状の光学素材１の半径方向に沿った中心部、外周部及びその中間部からそれぞれ１つずつ試験片Ｓ３〜Ｓ５を切り出す。外周側の試験片Ｓ３の光透過率Ｔ３が所定の基準光透過率Ｔ０以上であれば、半径ｒ及び高さｈの円柱領域を、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ領域であると推定する。中心部の試験片Ｓ４の光透過率Ｔ４が基準光透過率Ｔ０未満であれば、光学素材１の全領域を、基準光透過率Ｔ０未満の光透過率を持つ領域であると推定する。Ｔ３＜Ｔ０≦Ｔ４であれば、中間の試験片Ｓ５の光透過率Ｔ５を測定し、Ｔ３〜Ｔ５から、半径方向の透過率分布を推定し、この推定結果に基づいて、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ領域を推定する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、当該光学素材の中心軸と略垂直な平面内において、所定の基準透過率以上の光透過率を持つ２次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、
前記中心軸から所定距離離れた前記平面内の位置の付近において前記光学素材から切り出した試験片について測定した光透過率が前記基準透過率以上である場合に、前記中心軸を中心とし前記所定距離を半径とする前記平面内の円形領域を、前記基準透過率以上の光透過率を持つ領域であると推定することを特徴とする光学素材の領域推定方法。
【請求項２】
ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、当該光学素材の中心軸と略垂直な平面内において、所定の基準透過率以上の光透過率を持つ２次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、
前記平面内の中心付近において前記光学素材から切り出した試験片について測定した光透過率が前記基準透過率未満である場合に、前記平面内の全領域が前記基準透過率以上の透過率を持たないと推定することを特徴とする光学素材の領域推定方法。
【請求項３】
ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、当該光学素材の中心軸と略垂直な平面内において、所定の基準透過率以上の光透過率を持つ２次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、
前記中心軸から所定距離離れた前記平面内の位置付近において前記光学素材から切り出した第１の試験片、及び、前記平面の中心付近において前記光学素材から切り出した第２の試験片について、それぞれ測定した光透過率に基づいて、前記基準透過率以上の光透過率を持つ前記平面内の領域を推定することを特徴とする光学素材の領域推定方法。
【請求項４】
ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、当該光学素材の中心軸と略垂直な平面内において、所定の基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ２次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、
前記中心軸から所定距離ｒ離れた前記平面内の位置付近において前記光学素材から切り出した第１の試験片について測定した光透過率Ｔ１が前記基準透過率Ｔ０未満であり、かつ、前記平面の中心付近において前記光学素材から切り出した第２の試験片について測定した光透過率Ｔ２が前記基準透過率Ｔ０以上である場合に、
前記平面内の前記中心軸上の点を中心とする半径ｒ１＝ｒ×（Ｔ２−Ｔ０）／（Ｔ２−Ｔ１）の円形領域を、前記基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ領域であると推定することを特徴とする光学素材の領域推定方法。
【請求項５】
ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、当該光学素材の中心軸と略垂直な平面内において、所定の基準透過率以上の光透過率を持つ２次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、
前記中心軸から第１の距離離れた前記平面内の位置付近において前記光学素材から切り出した第１の試験片について測定した光透過率が前記基準透過率未満であり、かつ、前記平面の中心付近において前記光学素材から切り出した第２の試験片について測定した光透過率が前記基準透過率以上である場合に、
前記第１及び第２の試験片についてそれぞれ測定した前記各光透過率、並びに、前記中心軸から前記第１の距離より短い第２の距離離れた前記平面内の位置付近において前記光学素材から切り出した第３の試験片について測定した光透過率に基づいて、前記平面内の半径方向の光透過率分布を推定し、当該推定された光透過率分布に基づいて前記基準透過率以上の光透過率を持つ前記平面内の領域を推定することを特徴とする光学素材の領域推定方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の光学素材の領域推定方法による推定結果に基づいて、前記光学素材における前記基準透過率以上の光透過率を持つ３次元領域を推定することを特徴とする光学素材の領域推定方法。
【請求項７】
ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、所定の基準透過率以上の光透過率を持つ３次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、
前記光学素材と中心軸を同軸として前記光学素材に含まれる所定の円柱状領域に関し、前記円柱状領域の２つの底面における半径方向の予め測定された又は推定された各光透過率分布に基づいて、前記光学素材における前記基準透過率以上の光透過率を持つ３次元領域を推定することを特徴とする光学素材の領域推定方法。
【請求項８】
前記中心軸から同じ距離の各位置であって前記中心軸の方向の位置が互いに異なる前記光学素材の各位置の光透過率は、前記中心軸の方向の位置に対して線形関係を持つものとみなして、前記光学素材における前記基準透過率以上の光透過率を持つ３次元領域を推定することを特徴とする請求項７記載の光学素材の領域推定方法。
【請求項９】
ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、所定の基準透過率以上の光透過率を持つ３次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、前記光学素材と中心軸を同軸として前記光学素材に含まれる所定の円柱状領域に関し、前記円柱状領域における先に堆積された側の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した試験片について測定した光透過率が、前記基準透過率以上である場合に、前記円柱状領域が前記基準透過率以上の透過率を持つ領域であると推定することを特徴とする光学素材の領域推定方法。
【請求項１０】
ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、所定の基準透過率以上の光透過率を持つ３次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、
前記光学素材と中心軸を同軸として前記光学素材に含まれる所定の円柱状領域に関し、前記円柱状領域における後に堆積された側の底面の中心付近において前記光学素材から切り出した試験片について測定した光透過率が、前記基準透過率未満である場合に、前記円柱状領域の全体が前記基準透過率以上の透過率を持たないと推定することを特徴とする光学素材の領域推定方法。
【請求項１１】
ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、所定の基準透過率以上の光透過率を持つ３次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、
前記光学素材と中心軸を同軸として前記光学素材に含まれる所定の円柱状領域に関し、前記円柱状領域における先に堆積された側の第１の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した第１の試験片、前記第１の底面の中心付近において前記光学素材から切り出した第２の試験片、前記円柱状領域における後に堆積された側の第２の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した第３の試験片、及び、前記第２の底面の中心付近において前記光学素材から切り出した第４の試験片について、それぞれ測定した光透過率に基づいて、前記基準透過率以上の光透過率を持つ領域を推定することを特徴とする光学素材の領域推定方法。
【請求項１２】
ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、所定の基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、
前記光学素材と中心軸を同軸として前記光学素材に含まれる高さｈの所定の円柱状領域に関し、前記円柱状領域における先に堆積された側の第１の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した第１の試験片について測定した透過率Ｔ１が前記基準透過率Ｔ０未満であり、前記第１の底面の中心付近において前記光学素材から切り出した第２の試験片について測定した光透過率Ｔ２が前記基準透過率Ｔ０以上であり、かつ、前記円柱状領域における後に堆積された側の第２の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した第３の試験片について測定した光透過率Ｔ３が前記基準透過率Ｔ０以上である場合に、
前記第１の底面を前記中心軸の方向に前記第２の底面側に距離ｈ１＝ｈ×（Ｔ０−Ｔ１）／（Ｔ３−Ｔ１）だけ平行移動した円形の面を一方の底面とするとともに前記第２の底面を他方の底面とする円柱状領域と、前記円形の面を一方の底面とするとともに前記第１の底面に含まれて前記中心軸上の点を中心とする半径ｒ１＝（Ｔ２−Ｔ０）／（Ｔ２−Ｔ１）の円形の面を他方の底面とする円錐台領域と、からなる領域を、前記基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ領域であると推定することを特徴とする光学素材の領域推定方法。
【請求項１３】
ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、所定の基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、
前記光学素材と中心軸を同軸として前記光学素材に含まれる半径ｒの所定の円柱状領域に関し、前記円柱状領域における先に堆積された側の第１の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した第１の試験片について測定した透過率Ｔ１が前記基準透過率Ｔ０未満であり、前記第１の底面の中心付近において前記光学素材から切り出した第２の試験片について測定した光透過率Ｔ２が前記基準透過率Ｔ０以上であり、前記円柱状領域における後に堆積された側の第２の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した第３の試験片について測定した光透過率Ｔ３が前記基準透過率Ｔ０未満であり、かつ、前記第２の底面の中心付近において前記光学素材から切り出した第４の試験片について測定した光透過率Ｔ４が前記基準透過率Ｔ０以上である場合に、
前記第１の底面に含まれ前記中心軸を中心とした半径ｒ２＝ｒ×（Ｔ２−Ｔ０）／（Ｔ２−Ｔ１）の前記第１の円形の面を一方の底面とするとともに、前記第２の底面に含まれ前記中心軸を中心とした半径ｒ３＝ｒ×（Ｔ４−Ｔ０）／（Ｔ４−Ｔ３）の第２の円形の面を他方の底面とする円錐台領域を、前記基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ領域であると推定することを特徴とする光学素材の領域推定方法。
【請求項１４】
ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、所定の基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、
前記光学素材と中心軸を同軸として前記光学素材に含まれる高さｈの所定の円柱状領域に関し、前記円柱状領域における先に堆積された側の第１の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した第１の試験片について測定した透過率Ｔ１が前記基準透過率Ｔ０未満であり、前記第１の底面の中心付近において前記光学素材から切り出した第２の試験片について測定した光透過率Ｔ２が前記基準透過率Ｔ０未満であり、前記円柱状領域における後に堆積された側の第２の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した第３の試験片について測定した光透過率Ｔ３が前記基準透過率Ｔ０以上であり、かつ、前記第２の底面の中心付近において前記光学素材から切り出した第４の試験片について測定した光透過率Ｔ４が前記基準透過率Ｔ０以上である場合に、
前記第１の底面を前記中心軸の方向に前記第２の底面側に距離ｈ２＝ｈ×（Ｔ０−Ｔ１）／（Ｔ３−Ｔ１）だけ平行移動した円形の面を一方の底面とするとともに前記第２の底面を他方の底面とする円柱状領域と、前記円形の面を底面とするとともに前記第１の底面から前記第２の底面側に距離ｈ３＝ｈ×（Ｔ０−Ｔ２）／（Ｔ４−Ｔ２）だけ離れた前記中心軸上の点を頂点とする円錐領域と、からなる領域を、前記基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ領域であると推定することを特徴とする光学素材の領域推定方法。
【請求項１５】
ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、所定の基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、
前記光学素材と中心軸を同軸として前記光学素材に含まれる高さｈ及び半径ｒの所定の円柱状領域に関し、前記円柱状領域における先に堆積された側の第１の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した第１の試験片について測定した透過率Ｔ１が前記基準透過率Ｔ０未満であり、前記第１の底面の中心付近において前記光学素材から切り出した第２の試験片について測定した光透過率Ｔ２が前記基準透過率Ｔ０未満であり、前記円柱状領域における後に堆積された側の第２の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した第３の試験片について測定した光透過率Ｔ３が前記基準透過率Ｔ０未満であり、かつ、前記第２の底面の中心付近において前記光学素材から切り出した第４の試験片について測定した光透過率Ｔ４が前記基準透過率Ｔ０以上である場合に、
前記第１の底面から前記第２の底面側に距離ｈ４＝ｈ×（Ｔ０−Ｔ２）／（Ｔ４−Ｔ２）だけ離れた前記中心軸上の点を頂点とするとともに、前記第２の底面に含まれ前記中心軸を中心とした半径ｒ４＝ｒ×（Ｔ４−Ｔ０）／（Ｔ４−Ｔ３）の円形の面を底面とする円錐領域を、前記基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ領域であると推定することを特徴とする光学素材の領域推定方法。
【請求項１６】
前記光学素材が石英ガラスであることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の光学素材の領域推定方法。
【請求項１７】
請求項６乃至１５のいずれかに記載の光学素材の領域推定方法により、前記光学素材における前記基準光透過率以上の透過率を持つ３次元領域を推定する推定段階と、
前記光学素材における前記推定段階で推定された３次元領域の少なくとも一部を用いるとともに前記光学素材における他の領域を当該光学部材の光学的に有効な領域に用いることなく光学部材を製造する段階と、を備えたことを特徴とする光学部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材の、所定の基準光透過率以上の光透過率を持つ領域を推定する光学素材の領域推定方法に関するものである。また、本発明は、このような推定方法を用いた光学部材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シリコン等のウエハ上に集積回路の微細なパターンを露光・転写する光リソグラフィ技術は従来から良く知られている。近年、半導体の高集積化が進んでおり、これに伴いより解像力の高い光リソグラフィ装置が必要となっている。
【０００３】
この光リソグラフィ装置の光源は解像力を高めるため、ｇ線（４３６ｎｍ）からｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）やＡｒＦ（１９３ｎｍ）エキシマレーザへと短波長化が進められている。
【０００４】
ここで、ｉ線より長波長の光源を用いた光リソグラフィ装置の照明光学系あるいは投影光学系のレンズ等の光学部材の材料として現在用いられている光学ガラス材料は、ｉ線よりも短波長領域では光透過率が急激に低下し、特に２５０ｎｍ以下の波長領域ではほとんどの光学ガラスでは光が透過しなくなってしまう。そのため、エキシマレーザ等を光源とした光リソグラフィ装置の光学系のレンズ材料は、現在のところこのような短波長の光の透過が可能である合成石英ガラスや蛍石（フッ化カルシウム結晶）に限られている。
【０００５】
このようにエキシマレーザ等の光源を用いた光リソグラフィ装置の結像光学系に使用される合成石英ガラスや蛍石には非常に高い品質が要求され、光透過率が非常に優れている必要がある。たとえば投影露光装置では収差補正のために非常に多くの曲率を有するレンズが必要になり、投影光学系全体の光路長が１０００ｍｍにも及ぶ場合がある。この場合、投影光学系全体としての透過率を８０％以上に保つには、光学部材の１０ｍｍ当たりの内部透過率が９９．８％以上である必要がある。さらにこのような高透過率をレンズの口径全体にわたって保つ必要がある。
【０００６】
石英ガラスなどの光学素材は、一般的に、ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製され、略円柱状をなしている。このような光学素材の具体的な製造方法の一例について説明すると、多重管バーナから、四塩化ケイ素や有機ケイ素化合物などのケイ素化合物の原料ガス、酸素等の支燃性ガス、水素等の燃焼ガスを含むガスを噴出させ、火炎中で反応を行い、回転させているターゲット上にガラス微粒子を堆積かつ溶融させて、略円柱状の石英ガラスインゴット（石英ガラスからなる光学素材）を作製している。
【０００７】
このような光学素材では、同じ条件で作製したとしても、実際には微妙な条件の相違等により、所定の透過率以上となる領域は個々に相違することになる。場合によっては、全領域に渡って所定の透過率未満となってしまう場合もあり得る。したがって、前記光学部材から、前述したような全体に渡り高透過率が要求されるレンズ等の光学部材を製造するに際しては、光学素材における所定の基準透過率（例えば、１０ｍｍ当たり９９，８％）以上の光透過率を持つ３次元領域を知る必要があり、その領域の部分のみを用いて当該光学部材を製造する必要がある。
【０００８】
そこで、従来から、作製された略円柱状の光学素材から試験片を切り出し、当該試験片の光透過率を測定し、その測定結果から、基準透過率（例えば、９９，８％）以上の光透過率を持つ３次元領域を推定している。
【０００９】
このような推定方法として、従来は、以下に説明する第１及び第２の推定方法が採用されていた。
【００１０】
まず、従来の第１の推定方法について、図２０乃至図２２を参照して説明する。
【００１１】
図２０は、従来の第１の推定方法における、インゴット（円柱状の光学素材）１００の縦断面及びそこからの試験片Ｓ１１〜Ｓ１９の切り出し方を示す図である。図２０において、Ｏはインゴット１００の中心軸、Ｒはインゴット１００の半径、Ｈはインゴット１００の高さを示す。インゴット１００の図２０中の下側はターゲット上に材料が先に堆積された側であり、インゴット１００の図２０中の上側はターゲット上に材料が後に堆積された側である。
【００１２】
この従来の第１の推定方法では、インゴット１００内においてインゴット１００の中心軸Ｏを中心軸とする半径ｒ及び高さｈの円柱領域（以下、「候補領域」という。）を、インゴット１００における所定の基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定する際の候補となる領域とする。インゴット１００の下側の所定高さΔｈ１の領域や上側の所定高さΔｈ２の領域を前記候補領域から除外しているのは、ターゲット上への材料の堆積開始当初や終了前の部位は、特性が安定しないためである。また、インゴット１００の外周の所定Δｒの領域を前記候補領域から除外しているのは、材料と外界との境界付近の部位は、やはり特性が安定しないためである。
【００１３】
この第１の推定方法では、図２０に示すように、インゴット１００のヘッドから距離Δｈ２の高さ位置付近において、中心軸Ｏ付近から距離ｒ付近に至る長さを持つとともに厚さｔ１１及び幅ｗ１１を持つ角棒を切り出し、この角棒を所定長さ毎に多数に切り分けて、試験片Ｓ１１〜Ｓ１９とする。図２０の例では、９個の試験片Ｓ１１〜Ｓ１９に切り分けている。なお、試験片Ｓ１１〜Ｓ１９の厚さｔ１１方向に向かい合う二面２ａ，２ｂは、光学研磨により高い平行度を持たせる。以上のような試験片Ｓ１１〜Ｓ１９の切り出し方は、例えば、特開平１０−２５１９９２号公報に、当該発明に対する従来技術として開示されている。
【００１４】
次に、全ての試験片Ｓ１１〜Ｓ１９について光透過率Ｔ１１〜Ｔ１９をそれぞれ測定し、その測定結果から、図２１中の実線で示すような、インゴット１００のヘッドから距離Δｈ２の高さ位置における半径方向の光透過率分布を得る。
【００１５】
その後、この光透過率分布から、所定の基準透過率Ｔ０以上となる半径方向の範囲を求める。図２１では、中心軸Ｏから、そこから距離ｒ１０（ｒ１０＜ｒ）だけ離れた位置までの範囲が、基準光透過率Ｔ０以上となっている。中心軸Ｏから距離ｒまでの全ての範囲で光透過率が基準光透過率Ｔ０以上となったり、中心軸Ｏから距離ｒまでの全ての範囲で基準光透過率Ｔ０未満となったりする場合もある。
【００１６】
従来の第１の推定方法では、図２１に示すような場合には、インゴット１００におけるヘッドから距離Δｈ２の高さ位置の平面内において、中心軸Ｏを中心とした半径ｒ１０の円形領域を基準光透過率Ｔ０以上の２次元領域であると推定する。この推定は、インゴット１００における同一高さ位置の平面内において中心軸Ｏから等距離の位置の光透過率は実質的に等しいということを前提とするが、インゴット１００はターゲットを回転しながらターゲット上に材料を堆積するので、実際にもそうなる。そして、半径ｒ１０の円形領域を基準光透過率Ｔ０以上の２次元領域であるという推定に基づいて、図２２中にハッチングを付して示すように、候補領域中の中心軸０を中心軸とする半径ｒ０及び高さｈの円柱領域を、基準光透過率Ｔ０以上の３次元領域であると推定する。この推定では、中心軸Ｏからの距離が等しい位置であれば、高さ位置（中心軸Ｏの方向の位置）が異なっても、それらの位置の光透過率は互いに等しいとみなしている。
【００１７】
また、従来の第１の推定方法では、中心軸Ｏから距離ｒまでの全ての範囲で光透過率が基準光透過率Ｔ０以上である場合には、前記候補領域の全てが基準光透過率Ｔ０以上の３次元領域であると推定する。中心軸Ｏから距離ｒまでの全ての範囲で光透過率が基準光透過率Ｔ０未満である場合には、前記候補領域の全てが基準光透過率Ｔ０以上ではなく、当該インゴット１００には基準光透過率Ｔ０以上の領域がないと推定する。
【００１８】
次に、従来の第２の推定方法について、図２３及び図２４を参照して説明する。
【００１９】
図２３は、従来の第２の推定方法における、インゴット（円柱状の光学素材）１００の縦断面及びそこからの試験片Ｓ２１の切り出し方を示す図である。図２３において、図２０中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００２０】
この従来の第２の推定方法では、前記従来の第１の推定方法と同様に、インゴット１００内においてインゴット１００の中心軸Ｏを中心軸とする半径ｒ及び高さｈの円柱領域（候補領域）を、インゴット１００における所定の基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定する際の候補となる領域とする。
【００２１】
この第２の推定方法では、図２０に示すように、インゴット１００のヘッドから距離Δｈ２の高さ位置付近において、中心軸Ｏ付近から距離ｒ付近に至る長さＬ（例えば、１８５ｍｍ）を持つとともに厚さｔ１１及び幅ｗ１１を持つ角棒を切り出し、この角棒を切り分けることなく、試験片Ｓ２１とする。なお、試験片Ｓ２１の厚さｔ１１方向に向かい合う二面３ａ，３ｂは、光学研磨により高い平行度を持たせる。以上のような試験片Ｓ２１の切り出し方や後述する光透過率分布の測定方法は、例えば、特開平１０−２５１９９２号公報に、当該発明として開示されている。
【００２２】
次に、試験片Ｓ２１の長さＬの方向に渡る光透過率分布を、図２４に示すような測定装置によって測定する。図２４に示す測定装置は、分光光度計と試験片走査装置とを備えている。分光光度計は光源１１と検出器１２とを有し、光源１１から発した例えば１９３．４ｎｍの波長の測定光５は、試験片Ｓ２１を透過した後、検出器１２で検出される。試験片走査装置は、試験片保持治具１３、軸受１４ａ，１４ｂ、ボールネジ軸１５及びモータ１６を有している。試験片Ｓ２１は、その研磨面３ａが測定光５ａの光軸に対して垂直となるようにして、保持治具１３に固定保持される。このとき、試験片Ｓ２１は、その一端部の例えば、３０ｍｍほどの長さの部分で、保持治具１３に保持される。保持治具１３ａは、ボールネジ軸１５の上に取り付けられるとともに、水平方向（図２４中の矢印Ｄ方向）にのみ移動可能となっている。ボールネジ軸１５は左右の軸受１４ａ，１４ｂにより回転自在に支持されるとともにモータ１６により回転駆動可能となっている。このため、モータ１６によりボールネジ軸１５を回転駆動することにより、保持治具１３とともに試験片Ｓ２１を水平方向に移動させ、測定光５を研磨面３ａ上で走査させることができる。このようにして試験片Ｓ２１を例えば１．０ｍｍ／ｓｅｃの走査速度で走査し、検出器１２により測定された変化する透過率測定値を順次コンピュータ（図示せず）へ取り込むことにより、試験片Ｓ２１の長さ方向に渡る透過率分布を測定することができる。
【００２３】
従来の第２の推定方法では、このようにして試験片Ｓ２１の長さＬの方向に渡る光透過率分布（前述した図２１中の実線に相当）を得た後、この光透過率分布に基づいて、前述した第１の推定方法における光透過率分布取得後の手法と同じ手法により、インゴット１００における基準光透過率Ｔ０以上の３次元領域を推定する。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
前述したような全体に渡り高透過率が要求されるレンズ等の光学部材のコストを低減するためには、その素材となるインゴット１００における基準光透過率Ｔ０以上の３次元領域を、効率良く推定する必要がある。
【００２５】
また、このような光学部材の全体に渡る高透過率の要求を満たすためには、その素材となるインゴット１００における基準光透過率Ｔ０以上の３次元領域を、精度良く推定する必要がある。
【００２６】
しかしながら、前述した従来の第１及び第２の推定方法では、効率の点でも精度の点でも必ずしも十分ではなかった。
【００２７】
すなわち、前記第１の推定方法では、多数の試験片Ｓ１１〜Ｓ１９をインゴット１００から切り出し、全ての試験片Ｓ１１〜Ｓ１９について光透過率を測定していたので、非常に効率が悪かった。一方、前記第２の推定方法では、前記第１の推定方法に比べれば、試験片２１の切り出しや光透過率分布の測定に時間を要さず、比較的効率は良い。しかし、試験片Ｓ２１の長さ方向に渡る走査に時間を要し、例えば、図２２中の距離ｒが１８０ｍｍ程度で試験片Ｓ２１の走査速度が１ｍｍ／ｓｅｃである場合には３分間程度も要するため、必ずしも十分に効率が良いとは言えない。
【００２８】
また、前記第１及び第２の推定方法のいずれにおいても、中心軸Ｏからの距離が等しい位置であれば、高さ位置（中心軸Ｏの方向の位置）が異なっても、それらの位置の光透過率は互いに等しいとみなしていた。しかし、本発明者の研究の結果、このようにみなすと、基準光透過率Ｔ０以上であると推定した領域内に、実際には基準光透過率Ｔ０未満である領域が含まれてしまう場合があり、精度の良い推定を行うことができないことが、判明した。この点については、後に説明する。
【００２９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、前述した従来技術に比べて、効率及び精度のうちの少なくとも一方を向上させることができる、光学素材の領域推定方法、及びこれを用いた光学部材の製造方法を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材について、本発明者らの研究の結果見出された光透過率分布特性に関する後述の特質に鑑みてなされたものである。
【００３１】
すなわち、前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による光学素材の領域推定方法は、ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、当該光学素材の中心軸と略垂直な平面内において、所定の基準透過率以上の光透過率を持つ２次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、前記中心軸から所定距離離れた前記平面内の位置の付近において前記光学素材から切り出した試験片について測定した光透過率が前記基準透過率以上である場合に、前記中心軸を中心とし前記所定距離を半径とする前記平面内の円形領域を、前記基準透過率以上の光透過率を持つ領域であると推定するものである。
【００３２】
本発明の第２の態様による光学素材の領域推定方法は、ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、当該光学素材の中心軸と略垂直な平面内において、所定の基準透過率以上の光透過率を持つ２次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、前記平面内の中心付近において前記光学素材から切り出した試験片について測定した光透過率が前記基準透過率未満である場合に、前記平面内の全領域が前記基準透過率以上の透過率を持たないと推定するものである。
【００３３】
本発明の第３の態様による光学素材の領域推定方法は、ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、当該光学素材の中心軸と略垂直な平面内において、所定の基準透過率以上の光透過率を持つ２次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、前記中心軸から所定距離離れた前記平面内の位置付近において前記光学素材から切り出した第１の試験片、及び、前記平面の中心付近において前記光学素材から切り出した第２の試験片について、それぞれ測定した光透過率に基づいて、前記基準透過率以上の光透過率を持つ前記平面内の領域を推定するものである。
【００３４】
本発明の第４の態様による光学素材の領域推定方法は、ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、当該光学素材の中心軸と略垂直な平面内において、所定の基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ２次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、前記中心軸から所定距離ｒ離れた前記平面内の位置付近において前記光学素材から切り出した第１の試験片について測定した光透過率Ｔ１が前記基準透過率Ｔ０未満であり、かつ、前記平面の中心付近において前記光学素材から切り出した第２の試験片について測定した光透過率Ｔ２が前記基準透過率Ｔ０以上である場合に、前記平面内の前記中心軸上の点を中心とする半径ｒ１＝ｒ×（Ｔ２−Ｔ０）／（Ｔ２−Ｔ１）の円形領域を、前記基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ領域であると推定するものである。
【００３５】
本発明の第５の態様による光学素材の領域推定方法は、ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、当該光学素材の中心軸と略垂直な平面内において、所定の基準透過率以上の光透過率を持つ２次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、前記中心軸から第１の距離離れた前記平面内の位置付近において前記光学素材から切り出した第１の試験片について測定した光透過率が前記基準透過率未満であり、かつ、前記平面の中心付近において前記光学素材から切り出した第２の試験片について測定した光透過率が前記基準透過率以上である場合に、前記第１及び第２の試験片についてそれぞれ測定した前記各光透過率、並びに、前記中心軸から前記第１の距離より短い第２の距離離れた前記平面内の位置付近において前記光学素材から切り出した第３の試験片について測定した光透過率に基づいて、前記平面内の半径方向の光透過率分布を推定し、当該推定された光透過率分布に基づいて前記基準透過率以上の光透過率を持つ前記平面内の領域を推定するものである。
【００３６】
本発明の第６の態様による光学素材の領域推定方法は、前記第１乃至第５のいずれかの態様による光学素材の領域推定方法による推定結果に基づいて、前記光学素材における前記基準透過率以上の光透過率を持つ３次元領域を推定するものである。
【００３７】
本発明の第７の態様による光学素材の領域推定方法は、ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、所定の基準透過率以上の光透過率を持つ３次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、前記光学素材と中心軸を同軸として前記光学素材に含まれる所定の円柱状領域に関し、前記円柱状領域の２つの底面における半径方向の予め測定された又は推定された各光透過率分布に基づいて、前記光学素材における前記基準透過率以上の光透過率を持つ３次元領域を推定するものである。
【００３８】
本発明の第８の態様による光学素材の領域推定方法は、前記第７の態様において、前記中心軸から同じ距離の各位置であって前記中心軸の方向の位置が互いに異なる前記光学素材の各位置の光透過率は、前記中心軸の方向の位置に対して線形関係を持つものとみなして、前記光学素材における前記基準透過率以上の光透過率を持つ３次元領域を推定するものである。
【００３９】
本発明の第９の態様による光学素材の領域推定方法は、ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、所定の基準透過率以上の光透過率を持つ３次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、前記光学素材と中心軸を同軸として前記光学素材に含まれる所定の円柱状領域に関し、前記円柱状領域における先に堆積された側の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した試験片について測定した光透過率が、前記基準透過率以上である場合に、前記円柱状領域が前記基準透過率以上の透過率を持つ領域であると推定するものである。
【００４０】
本発明の第１０の態様による光学素材の領域推定方法は、ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、所定の基準透過率以上の光透過率を持つ３次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、前記光学素材と中心軸を同軸として前記光学素材に含まれる所定の円柱状領域に関し、前記円柱状領域における後に堆積された側の底面の中心付近において前記光学素材から切り出した試験片について測定した光透過率が、前記基準透過率未満である場合に、前記円柱状領域の全体が前記基準透過率以上の透過率を持たないと推定するものである。
【００４１】
本発明の第１１の態様による光学素材の領域推定方法は、ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、所定の基準透過率以上の光透過率を持つ３次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、前記光学素材と中心軸を同軸として前記光学素材に含まれる所定の円柱状領域に関し、前記円柱状領域における先に堆積された側の第１の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した第１の試験片、前記第１の底面の中心付近において前記光学素材から切り出した第２の試験片、前記円柱状領域における後に堆積された側の第２の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した第３の試験片、及び、前記第２の底面の中心付近において前記光学素材から切り出した第４の試験片について、それぞれ測定した光透過率に基づいて、前記基準透過率以上の光透過率を持つ領域を推定するものである。
【００４２】
本発明の第１２の態様による光学素材の領域推定方法は、ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、所定の基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、前記光学素材と中心軸を同軸として前記光学素材に含まれる高さｈの所定の円柱状領域に関し、前記円柱状領域における先に堆積された側の第１の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した第１の試験片について測定した透過率Ｔ１が前記基準透過率Ｔ０未満であり、前記第１の底面の中心付近において前記光学素材から切り出した第２の試験片について測定した光透過率Ｔ２が前記基準透過率Ｔ０以上であり、かつ、前記円柱状領域における後に堆積された側の第２の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した第３の試験片について測定した光透過率Ｔ３が前記基準透過率Ｔ０以上である場合に、前記第１の底面を前記中心軸の方向に前記第２の底面側に距離ｈ１＝ｈ×（Ｔ０−Ｔ１）／（Ｔ３−Ｔ１）だけ平行移動した円形の面を一方の底面とするとともに前記第２の底面を他方の底面とする円柱状領域と、前記円形の面を一方の底面とするとともに前記第１の底面に含まれて前記中心軸上の点を中心とする半径ｒ１＝（Ｔ２−Ｔ０）／（Ｔ２−Ｔ１）の円形の面を他方の底面とする円錐台領域と、からなる領域を、前記基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ領域であると推定するものである。
【００４３】
本発明の第１３の態様による光学素材の領域推定方法は、ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、所定の基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、前記光学素材と中心軸を同軸として前記光学素材に含まれる半径ｒの所定の円柱状領域に関し、前記円柱状領域における先に堆積された側の第１の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した第１の試験片について測定した透過率Ｔ１が前記基準透過率Ｔ０未満であり、前記第１の底面の中心付近において前記光学素材から切り出した第２の試験片について測定した光透過率Ｔ２が前記基準透過率Ｔ０以上であり、前記円柱状領域における後に堆積された側の第２の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した第３の試験片について測定した光透過率Ｔ３が前記基準透過率Ｔ０未満であり、かつ、前記第２の底面の中心付近において前記光学素材から切り出した第４の試験片について測定した光透過率Ｔ４が前記基準透過率Ｔ０以上である場合に、前記第１の底面に含まれ前記中心軸を中心とした半径ｒ２＝ｒ×（Ｔ２−Ｔ０）／（Ｔ２−Ｔ１）の前記第１の円形の面を一方の底面とするとともに、前記第２の底面に含まれ前記中心軸を中心とした半径ｒ３＝ｒ×（Ｔ４−Ｔ０）／（Ｔ４−Ｔ３）の第２の円形の面を他方の底面とする円錐台領域を、前記基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ領域であると推定するものである。
【００４４】
本発明の第１４の態様による光学素材の領域推定方法は、ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、所定の基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、前記光学素材と中心軸を同軸として前記光学素材に含まれる高さｈの所定の円柱状領域に関し、前記円柱状領域における先に堆積された側の第１の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した第１の試験片について測定した透過率Ｔ１が前記基準透過率Ｔ０未満であり、前記第１の底面の中心付近において前記光学素材から切り出した第２の試験片について測定した光透過率Ｔ２が前記基準透過率Ｔ０未満であり、前記円柱状領域における後に堆積された側の第２の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した第３の試験片について測定した光透過率Ｔ３が前記基準透過率Ｔ０以上であり、かつ、前記第２の底面の中心付近において前記光学素材から切り出した第４の試験片について測定した光透過率Ｔ４が前記基準透過率Ｔ０以上である場合に、前記第１の底面を前記中心軸の方向に前記第２の底面側に距離ｈ２＝ｈ×（Ｔ０−Ｔ１）／（Ｔ３−Ｔ１）だけ平行移動した円形の面を一方の底面とするとともに前記第２の底面を他方の底面とする円柱状領域と、前記円形の面を底面とするとともに前記第１の底面から前記第２の底面側に距離ｈ３＝ｈ×（Ｔ０−Ｔ２）／（Ｔ４−Ｔ２）だけ離れた前記中心軸上の点を頂点とする円錐領域と、からなる領域を、前記基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ領域であると推定するものである。
【００４５】
本発明の第１５の態様による光学素材の領域推定方法は、ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製された略円柱状の光学素材における、所定の基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定する光学素材の領域推定方法であって、前記光学素材と中心軸を同軸として前記光学素材に含まれる高さｈ及び半径ｒの所定の円柱状領域に関し、前記円柱状領域における先に堆積された側の第１の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した第１の試験片について測定した透過率Ｔ１が前記基準透過率Ｔ０未満であり、前記第１の底面の中心付近において前記光学素材から切り出した第２の試験片について測定した光透過率Ｔ２が前記基準透過率Ｔ０未満であり、前記円柱状領域における後に堆積された側の第２の底面の外周上の位置付近において前記光学素材から切り出した第３の試験片について測定した光透過率Ｔ３が前記基準透過率Ｔ０未満であり、かつ、前記第２の底面の中心付近において前記光学素材から切り出した第４の試験片について測定した光透過率Ｔ４が前記基準透過率Ｔ０以上である場合に、前記第１の底面から前記第２の底面側に距離ｈ４＝ｈ×（Ｔ０−Ｔ２）／（Ｔ４−Ｔ２）だけ離れた前記中心軸上の点を頂点とするとともに、前記第２の底面に含まれ前記中心軸を中心とした半径ｒ４＝ｒ×（Ｔ４−Ｔ０）／（Ｔ４−Ｔ３）の円形の面を底面とする円錐領域を、前記基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ領域であると推定するものである。
【００４６】
本発明の第１６の態様による光学素材の領域推定方法は、前記第１乃至第１５のいずれかの態様において、前記光学素材が石英ガラスであるものである。
【００４７】
本発明の第１７の態様による光学部材の製造方法は、前記第６乃至第１５のいずれかの態様による光学素材の領域推定方法により、前記光学素材における前記基準光透過率以上の透過率を持つ３次元領域を推定する推定段階と、前記光学素材における前記推定段階で推定された３次元領域の少なくとも一部を用いるとともに前記光学素材における他の領域を当該光学部材の光学的に有効な領域に用いることなく光学部材を製造する段階と、を備えたものである。
【００４８】
なお、前記第１乃至第１７の態様において、前記略円柱状の光学素材は、例えば、多重管バーナから、四塩化ケイ素や有機ケイ素化合物などのケイ素化合物の原料ガス、酸素等の支燃性ガス、水素等の燃焼ガスを含むガスを噴出させ、火炎中で反応を行い、回転させているターゲット上にガラス微粒子を堆積かつ溶融させることにより、作製した石英ガラスでもよい。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光学素材の領域推定方法及びこれを用いた光学部材の製造方法について、図面を参照して説明する。なお、各図において、同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００５０】
［第１の実施の形態］
【００５１】
図１は、本発明の第１の実施の形態よる領域推定方法における、インゴット（円柱状の光学素材）１の縦断面及びそこからの試験片Ｓ３〜Ｓ５の切り出し方を示す図である。図１において、Ｏはインゴット１の中心軸、Ｒはインゴット１の半径、Ｈはインゴット１の高さを示す。インゴット１の図１中の下側はターゲット上に材料が先に堆積された側であり、インゴット１の図１中の上側はターゲット上に材料が後に堆積された側である。
【００５２】
インゴット１は、ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製されたものである。インゴット１は、例えば、多重管バーナから、四塩化ケイ素や有機ケイ素化合物などのケイ素化合物の原料ガス、酸素等の支燃性ガス、水素等の燃焼ガスを含むガスを噴出させ、火炎中で反応を行い、回転させているターゲット上にガラス微粒子を堆積かつ溶融させることにより、作製することができ、この場合、インゴット１として、石英ガラスインゴットが得られる。もっとも、本発明で対象とするインゴットは、必ずしも石英ガラスインゴットに限定されるものではない。例えば、原料を変えることによりＳｉＯ２−ＴｉＯ２ガラスやその他の成分系ガラス、あるいはＣＶＤ法等による光透過性バルクの推定にも適用可能である。
【００５３】
このようなインゴット１の作製方法は、例えば、特開平１０−２５１９９２号公報や特開平１１−２９２５５１号公報にも開示されているように、公知である。ここでは、インゴット１の作製方法の一例として、特開平１０−２５１９９２号公報に開示されている作製方法について説明する。
【００５４】
この作製方法では、石英ガラス製バーナにて酸素ガス及び水素ガスを混合、燃焼させ、原料として高純度（純度９９．９９％以上で、金属不純物Ｆｅ濃度が１０ｐｐｂ以下、Ｎｉ、Ｃｒ濃度が２ｐｐｂ以下。）の四塩化ケイ素ガスをキャリアガス（酸素ガス：流量１．８ｓｌｍ）で希釈して、バーナの中心管から原料流量３０ｇ／ｍｉｎで噴出させ、火炎中で加水分解により石英ガラス微粒子（スート）を発生させる。これを、１分間に７回転の速度で回転し、８０ｍｍの移動距離、９０秒周期で揺動し、１時間当たり２．４０ｍｍの速度で引き下げを行っているφ２５０の石英ガラス製ターゲット板上に噴出させ、石英ガラス微粒子をこの上に堆積、溶融させて合成し、インゴット１として、石英ガラスインゴットを得る。
【００５５】
なお、このときの総水素ガス流量は約５００ｓｌｍ（Ｓｔａｎｄａｒｄ　ｌｉｔｔｅｒ　ｐｅｒ　ｍｉｎｕｔｅ）で、総酸素ガス流量と水素ガス流量との比率をＯ２／Ｈ２＝０．４と設定する。また、この合成では、合成炉の耐火物から積層点までの距離を最短で２１０ｍｍとなるようにして合成する。積層点とはバーナから噴出されるスートがインゴットヘッドに到達する場所のことである。また、バ−ナ先端から積層点までの距離は２６０ｍｍとする。また、石英ガラスインゴットの周りに縦４５０ｍｍ×横６００ｍｍ×高さ８００ｍｍの内面形状になるように、純度９９％のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）製耐火物を配置する。耐火物の厚さは１２０ｍｍである。さらに、この耐火物の周りにステンレス製の合成炉枠を設置し、合成炉枠内部の排気設備に接合する。
【００５６】
本発明者らは、前記各条件の各値等は前述した例とは異なるが、基本的に前述した作成方法と同様の作製方法により原料として四塩化ケイ素を用いて作製した、約１２００個のインゴットについて、前記従来の第２の推定方法で採用されていた図２３に示す試験片切り出し方法及び図２４に示す透過率分布測定方法により、各インゴットの半径方向の光透過率分布を測定した。その結果、四塩化ケイ素を原料とした石英ガラスインゴットは中心から外周部まで光透過率が一定のもの（図２５に示すような透過率分布特性）と、中心から外周部に向かって光透過率が上に凸に漸減するもの（図２１に示すような特性）の２種類に、大別できることが判明した。したがって、いずれの種類であっても、半径方向に関して、外周部より中心側のいずれの位置の光透過率も、外周部の位置の光透過率以上となり、外周部の位置の光透過率を下回ることがない。このような半径方向の透過率分布特性は、四塩化ケイ素を原料としたものに限らず、他のケイ素化合物を原料とした石英ガラスインゴットや、その他のインゴットについても、ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製されたものであれば、その製造方法に起因して生ずる特性であると考えられる。
【００５７】
また、四塩化ケイ素を原料とした石英ガラスインゴットに関する本発明者らの実験の結果、石英ガラスインゴットの中心軸からの距離が等しい位置であれば、高さ位置（インゴットの中心軸の方向の位置）に拘わらずに一定であるものの他に、石英ガラスインゴットの中心軸からの距離が等しい位置であっても、材料が後に堆積された側（インゴットヘッド側）から先に堆積された側（ターゲット側）に向かって光透過率が漸減するものがあることが判明した。また、材料が先に堆積された側（ターゲット側）から後に堆積された側（インゴットヘッド側）に向かって光透過率が漸増するインゴットはなかった。したがって、インゴットの中心軸の方向に関して、先に堆積された側のある位置より後に堆積された側のいずれも位置の光透過率も、当該先に堆積された側の位置の光透過率以上となり、当該先に堆積された側の位置の光透過率を下回ることがない。このような中心軸方向の透過率分布特性も、四塩化ケイ素を原料としたものに限らず、他のケイ素化合物を原料とした石英ガラスインゴットや、その他のインゴットについても、ターゲットを回転させつつ前記ターゲット上に材料を順次堆積させることにより作製されたものであれば、その製造方法に起因して生ずる特性であると考えられる。
【００５８】
本実施の形態では、図１に示すように、インゴット１内においてインゴット１の中心軸Ｏを中心軸とする半径ｒ及び高さｈの円柱領域（以下、「候補領域」という。）を、インゴット１における所定の基準透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定する際の候補となる領域とする。インゴット１の下側の所定高さΔｈ１の領域や上側の所定高さΔｈ２の領域を前記候補領域から除外しているのは、ターゲット上への材料の堆積開始当初や終了前の部位は、特性が安定しないためである。また、インゴット１の外周の所定Δｒの領域を前記候補領域から除外しているのは、材料と外界との境界付近の部位は、やはり特性が安定しないためである。
【００５９】
本実施の形態では、図１に示すように、インゴット１から直径ｄ及び厚さｔの円板の３つの試験片Ｓ３〜Ｓ５を切り出す。試験片Ｓ３は、その中心の位置がインゴットヘッドから距離Δｈ２の高さ位置でインゴット１の中心軸Ｏから距離ｒの位置となる箇所から切り出す。試験片Ｓ４は、その中心の位置がインゴットヘッドから距離Δｈ２の高さ位置でインゴット１の中心軸Ｏ上の位置となる箇所から切り出す。試験片５は、その中心の位置がインゴットヘッドから距離Δｈ２の高さ位置でインゴット１の中心軸から距離ｒ５（ｒ５＜ｒ）の位置となる箇所から切り出す。距離ｒ５は、距離ｒのおおよそ半分程度が好ましい。例えば、Ｈ＝１０００ｍｍ、Ｒ＝２００ｍｍの場合、Δｈ２＝２００ｍｍ、Δｈ１＝２７５ｍｍ、ｒ＝１５０ｍｍ、ｒ５＝７５ｍｍ、ｄ＝６０ｍｍ、ｔ＝１０ｍｍとする。なお、試験片Ｓ３〜Ｓ５の形状は、円板に限定されるものではなく、例えば直方体等でもよい。
【００６０】
試験片Ｓ３の光透過率Ｔ３を測定する場合、例えば、試験片Ｓ３の厚さｔ方向の向かい合う二面４ａ，４ｂそれぞれに、平行度が１０秒以内、片面ごとの平坦度がニュートンリング３本以内、片面ごとの表面粗さがｒｍｓ＝１０オングストローム以下になるように精密研磨を施し、さらに表面吸収の原因となる研磨剤が残留しないように、高純度ＳｉＯ２粉による仕上げ研磨加工を施す。試験片Ｓ４，Ｓ５の光透過率Ｔ４，Ｔ５を測定する場合も同様である。
【００６１】
試験片Ｓ３の光透過率Ｔ３の測定は、例えば、図２乃至図４に示す測定装置を用いて行う。試験片Ｓ４，Ｓ５の光透過率Ｔ４，Ｔ５の測定も、同様に、図２乃至図４に示す測定装置を用いて行う。図２は、この測定装置を示す概略側面図である。図３は、図２中のＡ−Ａ’矢視図である。図４は、図２中のＢ−Ｂ’矢視図である。
【００６２】
図２乃至図４に示す測定装置は、分光光度計と試験片保持装置とを有している。分光光度計は、光源２１と検出器２２とを有し、光源２１から発した測定光２３は、試験片Ｓ３を透過した後、検出器２２で検出される。検出器２２から試験片Ｓ３の光透過率Ｔ３の測定値が得られる。この分光光度計としては、例えば、市販の近赤外・可視・紫外域分光光度計（バリアン製：Ｃａｒｙ５Ｇ型）を用いることができる。この場合、光源２１は重水素ランプである。例えば、分光器を通過した測定光２３の波長は１９３．４ｎｍに設定し、測定光２３の試験片入射面での形状は４．５ｍｍ角とする。試験片保持装置は、基台２４と、基台２４上に固定されたブロック２５と、ブロック２５に固定された上面にＶ字状の溝を有する試験片側面保持治具２６、ブロック２５に固定された試験片位置出し治具２７と、側面が保持治具２６のＶ字状溝に載置された試験片Ｓ３をその研磨面に当接して本実施の形態治具２７共に挟持する試験片押さえ治具２８と、を有している。治具２７，２８には測定光２３を通過させる開口が形成されている。試験片保持装置は、測定光２３が試験片Ｓ３の中心を研磨面と垂直に透過するように、試験片Ｓ３を保持する。試験片Ｓ４，Ｓ５を測定する場合、試験片Ｓ３に代えて試験片Ｓ４，Ｓ５をそれぞれ配置すればよい。
【００６３】
次に、本実施の形態による推定方法について、図５に示す概略フローチャートを参照して説明する。前述した半径方向の透過率分布特性から、Ｔ４≧Ｔ５≧Ｔ３の関係が成立するので、本実施の形態では、このことを利用して次の手順でインゴット１の領域を推測する。
【００６４】
まず、試験片Ｓ３の光透過率Ｔ３を測定し、この光透過率Ｔ３が所定の基準光透過率Ｔ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ１）。Ｔ３≧Ｔ０であれば、前記候補領域（中心軸Ｏを中心軸とする半径ｒ及び高さｈの円柱領域）の全体を、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域であると推定し（ステップＳ２）、推定処理を終了する。ステップＳ２では、インゴットヘッドから距離Δｈ２の高さ位置の平面内で中心軸Ｏを中心とする半径ｒの円形領域を、前記平面内における基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ２次元領域であると推定し、更に、この推定結果に基づいて、中心軸Ｏからの距離が等しい位置であれば、高さ位置（中心軸Ｏの方向の位置）が異なっても、それらの位置の光透過率は互いに等しいとみなすことにより、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定していることになる。
【００６５】
このように、ステップＳ１でＹＥＳの場合、前述した半径方向の透過率分布特性を巧みに利用することにより、試験片Ｓ４，Ｓ５の光透過率Ｔ４，Ｔ５を測定することなく、高い精度で、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定することができる。この場合、試験片Ｓ３のみの透過率Ｔ３を測定すればよいので、前述した従来の第１及び第２の推定方法に比べて、格段に効率良く、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定することができる。例えば、１つの試験片Ｓ３の一箇所だけの光透過率測定は、例えば２０秒程度の極短時間で行うことができる。なお、ステップＳ１でＹＥＳの場合には、試験片Ｓ４，Ｓ５の切り出しや光学研磨についても、ステップＳ１以前に行っておく必要はなくなるが、適宜、事前にそれらを行っておいてもよい。
【００６６】
ステップＳ１でＮＯの場合、試験片Ｓ４の光透過率Ｔ４を測定し、この光透過率Ｔ４が所定の基準光透過率Ｔ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。Ｔ４≧Ｔ０でなければ（すなわち、Ｔ４＜Ｔ０であれば）、前記候補領域の全体を、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域でないと推定し（ステップＳ４）、したがって、当該インゴット１には基準光透過率Ｔ０以上の３次元領域がないと推定し、推定処理を終了する。ステップＳ４では、インゴットヘッドから距離Δｈ２の高さ位置の平面内で中心軸Ｏを中心とする半径ｒの円形領域を、前記平面内における基準光透過率Ｔ０未満の光透過率を持つ２次元領域であると推定し、更に、この推定結果に基づいて、中心軸Ｏからの距離が等しい位置であれば、高さ位置（中心軸Ｏの方向の位置）が異なっても、それらの位置の光透過率は互いに等しいとみなすことにより、前記候補領域には基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ領域がないと推定していることになる。
【００６７】
このように、ステップＳ３でＮＯの場合、前述した半径方向の透過率分布特性を巧みに利用することにより、試験片Ｓ５の光透過率Ｔ５を測定することなく、高い精度で、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ領域がないと推定することができる。この場合、試験片Ｓ３，Ｓ４のみの透過率Ｔ３，Ｔ４を測定すればよいので、前述した従来の第１及び第２の推定方法に比べて、格段に効率良く、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を持たないと推定することができる。なお、ステップＳ３でＹＥＳの場合には、試験片Ｓ５の切り出しや光学研磨についても、ステップＳ３以前に行っておく必要はなくなるが、適宜、事前にそれらを行っておいてもよい。なお、ステップＳ１とステップＳ３との順序は、入れ替えることも可能である。
【００６８】
ステップＳ３でＹＥＳの場合（すなわち、Ｔ３＜Ｔ０≦Ｔ４の場合）、試験片Ｓ５の光透過率Ｔ５を測定し、光透過率Ｔ３〜Ｔ５から、インゴットヘッドから距離Δｈ２の高さ位置の平面内での、半径方向の透過率分布を推定する（ステップＳ５）。この透過率分布の推定は、例えば、図６に示すように、作業者がグラフ上に光透過率Ｔ３〜Ｔ５をプロットして行うこともできるし、パーソナルコンピュータ等を用いて、２次関数などのへのフィッティング処理を行うことにより推定することもできる。従来は測定点を非常に多くして詳細な半径方向の透過率分布を得なければ推定できないとの固定観念に捕らわれていたが、前述した半径方向の透過率分布特性から、測定点が３点あれば十分に精度良く半径方向の透過率分布を推定することができる。次に、図６に示すように、推定した半径方向の透過率分布から、所定の基準透過率Ｔ０以上となる半径方向の範囲、すなわち、その境界となる半径位置（中心軸Ｏからの距離）ｒ２０を求める（ステップＳ６）。
【００６９】
次に、図７中にハッチングで示すように、前記候補領域のうち、ステップＳ６で求めた距離ｒ２０を半径とする高さｈの円柱領域を、基準光透過率Ｔ０以上の３次元領域であると推定し（ステップＳ７）、推定処理を終了する。ステップＳ７では、インゴットヘッドから距離Δｈ２の高さ位置の平面内で中心軸Ｏを中心とする半径ｒ２の円形領域を、前記平面内における基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ２次元領域であると推定し、更に、この推定結果に基づいて、中心軸Ｏからの距離が等しい位置であれば、高さ位置（中心軸Ｏの方向の位置）が異なっても、それらの位置の光透過率は互いに等しいとみなすことにより、前記図７中のハッチングで示す円柱領域を、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ領域であると推定していることになる。
【００７０】
このように、ステップＳ３でＹＥＳの場合、前述した半径方向の透過率分布特性を巧みに利用することにより、Ｔ３＜Ｔ０≦Ｔ４の場合であっても、高い精度で、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ領域がないと推定することができる。この場合、３つの試験片Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５のみの透過率Ｔ３，Ｔ４を測定すればよいので、前述した従来の第１及び第２の推定方法に比べて効率良く、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定することができる。
【００７１】
ところで、以上の説明からわかるように、本実施の形態では、最大でも３つの個別の試験片Ｓ３〜Ｓ５の透過率をそれぞれ１箇所（中心部）ずつで測定するだけですむ。このため、前述した従来の第２の推定方法で行っていた図２３及び図２４に示す光透過率測定方法比べて、透過率の測定精度が高まり、ひいては、領域推定の精度が高まる。この点について、以下に説明する。
【００７２】
光学部材の光透過率測定における測定精度は試験片研磨面の表面状態に依存する。ここで、表面状態というのは研磨面二面の平行度、平面度、表面粗さ、研磨剤の残留状態、表面汚染等のことを指す。図２３及び図２４に示す測定方法の場合、試験片Ｓ２１が長いので、その表面状態を試験片Ｓ２１の長手方向の全体に渡り均一に保つことは困難であることから、一つの試験片２１の中で異なる測定誤差が生じてしまう。これに対し、本実施の形態では、試験片Ｓ３〜Ｓ５の長さは短いとともにその数も少なく、しかも各試験片について１箇所ずつ測定するだけである。したがって、本実施の形態では、表面状態のばらつきを小さく抑えることができ、ひいては測定精度が向上する。
【００７３】
図２３及び図２４に示す測定方法の場合、例えば１８５ｍｍなどの長い試験片Ｓ２１の一方端部の例えば３０ｍｍ程の長さで、試験片保持治具１３に固定しているため、試験片２１ごとに測定光軸に対する試験片研磨面の角度などが微妙にずれ、このずれが測定誤差につながる。また、試験片２１を移動させる際にあおりが生じ、試験片移動中に異なる誤差を生じさせるという問題がある。これに対し、本実施の形態では、試験片Ｓ３〜Ｓ５を例えば図２乃至図４に示すように保持することができるため、このような問題が生ずることがなく、この点からも測定精度が向上する。
【００７４】
図２３及び図２４に示す測定方法の場合、インゴットの中心から外周部までの光透過率分布を測定するためには、例えば３分程度と長時間を要するが、分光光度計の特性上、１９３．４ｎｍという短い波長では光透過率測定を安定に行うことは困難で長時間の測定では測定値がドリフトしてしまい正確な透過率分布が測れない。また試験片Ｓ２１は洗浄を施した後に測定されるが、洗浄後は徐々に試験片表面が汚染されるため一度の洗浄につき１つの試験片しか測定できず、効率的ではない。これに対し、本実施の形態では、試験片Ｓ３〜Ｓ５の光透過率を測定するので、このような問題が生ずることがなく、この点からも測定精度が向上する。
【００７５】
このように、本実施の形態によれば、前述した従来の第２の推定方法で行っていた図２３及び図２４に示す光透過率測定方法比べて、透過率の測定精度が高まり、ひいては、領域推定の精度が高まる。
【００７６】
［第２の実施の形態］
【００７７】
図８は、本発明の第２の実施の形態よる領域推定方法における、試験片Ｓ３，Ｓ４の切り出し位置を併せて示すインゴット１の縦断面図である。図８において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。本実施の形態では、図１中の試験片Ｓ５は切り出さない。
【００７８】
次に、本実施の形態による推定方法について、図９に示す概略フローチャートを参照して説明する。図９において、図５中のステップと同一のステップには同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００７９】
本実施の形態では、図９に示すように、図１中の試験片Ｓ５は切り出さないことに伴い、ステップＳ３でＹＥＳの場合（すなわち、Ｔ３＜Ｔ０≦Ｔ４の場合）の処理が前記第１の実施の形態の場合と異なる。
【００８０】
すなわち、本実施の形態では、ステップＳ３でＹＥＳの場合、既にステップＳ１，Ｓ２で測定した試験片Ｓ３，Ｓ４の光透過率Ｔ３，Ｔ４から、次の数１により半径ｒ２１を算出する（ステップＳ１５）。
【００８１】
【数１】
ｒ２１＝ｒ×（Ｔ４−Ｔ０）／（Ｔ４−Ｔ３）
【００８２】
ステップＳ１５では、図１０中の実線で示すように、光透過率Ｔ３，Ｔ４から、インゴットヘッドから距離Δｈ２の高さ位置の平面内での、半径方向の透過率分布を線形近似により推定し、この推定された半径方向の透過率分布から、所定の基準透過率Ｔ０以上となる半径方向の範囲、すなわち、その境界となる半径位置（中心軸Ｏからの距離）ｒ２１を求めていることになる。なお、数１によらずに、例えば、作業者が図１０に示すようにグラフ上にＴ３，Ｔ４をプロットして半径ｒ２１を求めることもできる。
【００８３】
次に、図１１中にハッチングで示すように、前記候補領域のうち、ステップ１５で求めた距離ｒ２１を半径とする高さｈの円柱領域を、基準光透過率Ｔ０以上の３次元領域であると推定し（ステップＳ１６）、推定処理を終了する。ステップＳ１６では、インゴットヘッドから距離Δｈ２の高さ位置の平面内で中心軸Ｏを中心とする半径ｒ２の円形領域を、前記平面内における基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ２次元領域であると推定し、更に、この推定結果に基づいて、中心軸Ｏからの距離が等しい位置であれば、高さ位置（中心軸Ｏの方向の位置）が異なっても、それらの位置の光透過率は互いに等しいとみなすことにより、前記図１１中のハッチングで示す円柱領域を、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ領域であると推定していることになる。
【００８４】
本実施の形態では、前述したように、半径方向の透過率分布を光透過率Ｔ３，Ｔ４から直線近似により推測しているので、図１０に示すように、推測された透過率分布（図１０中の実線）は、実際の透過率分布（図１０中の一点鎖線）とは、若干ずれる。しかし、そのずれはさほど大きくない。また、前述した半径方向の透過率分布特性から、図１０からもわかるように、基準光透過率Ｔ０の境界となる半径ｒ２１が実際の境界となる半径より若干狭まり広がることはない。したがって、本実施の形態において、ステップＳ１６で推定された３次元領域は、実際に基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ領域を若干狭めたものとなり、広げたものとはならない。よって、前述した線形近似によって、ステップＳ１６で推定された３次元領域が基準光透過率Ｔ０未満の領域を含んでしまうようなことはなく、材料の無駄は若干生ずるものの、ステップＳ１６で推定された３次元領域を用いて製造したレンズ等の光学部材の高透過率特性を維持し得る。そして、材料の無駄は若干生ずるとはいえ、図５中のステップＳ５で必要であった試験片Ｓ５の測定が不要となるため、更に一段と効率良く領域推定を行うことができ、そのメリットの方が大きいと言える。
【００８５】
その他の点について、本実施の形態によっても前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
【００８６】
なお、前述した第１及び第２の実施の形態では、試験片Ｓ３〜Ｓ５の高さ方向の切り出し位置は、インゴットヘッドから距離Δｈ２とされていたが、例えば、インゴットヘッドから距離Δｈ２の位置から、インゴットヘッドヘッドから距離Δｈ１＋ｈの位置までの、任意の位置にすることも可能である。
【００８７】
［第３の実施の形態］
【００８８】
図１２は、本発明の第３の実施の形態よる領域推定方法における、試験片Ｓ１〜Ｓ４の切り出し位置を併せて示すインゴット１の縦断面図である。図８において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。本実施の形態では、図１中の試験片Ｓ３，Ｓ４の他に試験片Ｓ１，Ｓ２を切り出し、図１中の試験片Ｓ５は切り出さない。
【００８９】
試験片Ｓ１，Ｓ２も試験片Ｓ３，Ｓ４と同一の形状を持ち、同一の光学研磨及び同一の透過率測定が行われる。図１２に示すように、試験片Ｓ１は、その中心の位置がインゴットヘッドから距離Δｈ２＋ｈの高さ位置でインゴット１の中心軸Ｏから距離ｒの位置となる箇所から切り出す。試験片Ｓ２は、その中心の位置がインゴットヘッドから距離Δｈ２＋ｈの高さ位置でインゴット１の中心軸Ｏ上の位置となる箇所から切り出す。
【００９０】
前述した第１及び第２実施の形態では、中心軸Ｏからの距離が等しい位置であれば、高さ位置（中心軸Ｏの方向の位置）が異なっても、それらの位置の光透過率は互いに等しいとみなすことにより、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定していたのに対し、前述した中心軸Ｏ方向（高さ方向）の光透過率分布特性を考慮し、高さ方向の光透過率分布を線形近似により推定することにより、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定する。本実施の形態では、半径方向の光透過率分布も線形近似により推定しており、図５中のステップＳ６の場合と同様に、各光透過率分布の近似と基準光透過率Ｔ０以上の領域の判別とを、数式で算出を採用することにより一括して行っている。しかし、必ずしも数式による算出によらず、作業者がグラフ上にプロットするなどにより、両者を逐次的に行うことも可能である。
【００９１】
次に、本実施の形態による推定方法について、図１３に示す概略フローチャートを参照して説明する。前述した半径方向の透過率分布特性から、Ｔ４≧Ｔ３とＴ２≧Ｔ１の関係が成立し、前述した中心軸方向の透過率分布特性から、Ｔ４≧Ｔ２とＴ３≧Ｔ１の関係が成立する。この関係を整理すると、Ｔ４≧Ｔ３≧Ｔ１、Ｔ４≧Ｔ２≧Ｔ１となる。本実施の形態では、このことを利用して次の手順でインゴット１の領域を推測する。
【００９２】
まず、試験片Ｓ１の光透過率Ｔ１を測定し、この光透過率Ｔ１が所定の基準光透過率Ｔ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。Ｔ１≧Ｔ０であれば、図１４中のハッチングで示すように、前記候補領域（中心軸Ｏを中心軸とする半径ｒ及び高さｈの円柱領域）の全体を、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域であると推定し（ステップＳ２２）、推定処理を終了する。
【００９３】
前述した関係Ｔ４≧Ｔ３≧Ｔ１、Ｔ４≧Ｔ２≧Ｔ１から、Ｔ１≧Ｔ０であれば、Ｔ２〜Ｔ４のいずれもＴ０以上となるので、ステップＳ２１でＹＥＳの場合、試験片Ｓ２〜Ｓ４の光透過率Ｔ２〜Ｔ４を測定することなく、高い精度で、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定することができる。この場合、試験片Ｓ１のみの透過率Ｔ１を測定すればよいので、前述した従来の第１及び第２の推定方法に比べて、格段に効率良く、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定することができる。
【００９４】
ステップＳ２１でＮＯの場合、試験片Ｓ４の光透過率Ｔ４を測定し、この光透過率Ｔ４が所定の基準光透過率Ｔ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。Ｔ４≧Ｔ０でなければ（すなわち、Ｔ４＜Ｔ０であれば）、前記候補領域の全体を、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域でないと推定し（ステップＳ２４）、したがって、当該インゴット１には基準光透過率Ｔ０以上の３次元領域がないと推定し、推定処理を終了する。
【００９５】
前述した関係Ｔ４≧Ｔ３≧Ｔ１、Ｔ４≧Ｔ２≧Ｔ１から、Ｔ４＜Ｔ０であれば、Ｔ２〜Ｔ４のいずれもＴ０未満となるので、ステップＳ２３でＮＯの場合、試験片Ｓ３，Ｓ４の光透過率Ｔ３，Ｔ４を測定することなく、高い精度で、候補領域内に基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域がないことを推定することができる。この場合、試験片Ｓ１，Ｓ４のみの透過率Ｔ１，Ｔ４を測定すればよいので、前述した従来の第１及び第２の推定方法に比べて、格段に効率良く、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域がないと推定することができる。
【００９６】
ステップＳ２３でＹＥＳの場合、試験片Ｓ２の光透過率Ｔ２を測定し、この光透過率Ｔ２が所定の基準光透過率Ｔ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５でＹＥＳの場合、試験片Ｓ３の光透過率Ｔ３を測定し、この光透過率Ｔ３が所定の基準光透過率Ｔ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５でＮＯの場合も、試験片Ｓ３の光透過率Ｔ３を測定し、この光透過率Ｔ３が所定の基準光透過率Ｔ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。
【００９７】
なお、ステップＳ２１，Ｓ２３，Ｓ２５の順序は、任意に入れ替えることも可能である。
【００９８】
ステップＳ２６でＹＥＳの場合（すなわち、Ｔ１＜Ｔ０、Ｔ２≧Ｔ０、Ｔ３≧Ｔ０、Ｔ４≧Ｔ０の場合）には、前記候補領域のうち図１５中のハッチングで示す領域を、基準光透過率Ｔ０以上の透過率分布特性を持つ領域であると推定する（ステップＳ２７）。この領域は、中心軸Ｏを中心軸とする半径ｒ及び高さｈ−ｈ１の円柱領域と、下側の底面を中心軸Ｏを中心とする半径ｒ１の円形の面とするとともに上側の底面を中心軸Ｏを中心とする半径ｒの円形の面とする円錐台領域とを、合わせた領域である。ここで、ｈ１及び半径ｒ１は、以下の数２及び数３に示す通りである。
【００９９】
【数２】
ｈ１＝ｈ×（Ｔ０−Ｔ１）／（Ｔ３−Ｔ１）
【０１００】
【数３】
ｒ１＝（Ｔ２−Ｔ０）／（Ｔ２−Ｔ１）
【０１０１】
ステップＳ２６でＮＯの場合（すなわち、Ｔ１＜Ｔ０、Ｔ２≧Ｔ０、Ｔ３＜Ｔ０、Ｔ４≧Ｔ０の場合）には、前記候補領域のうち図１６中のハッチングで示す領域を、基準光透過率Ｔ０以上の透過率分布特性を持つ領域であると推定する（ステップＳ２８）。この領域は、インゴットヘッドから距離Δｈ２＋ｈ離れた高さ位置の平面に含まれ中心軸Ｏを中心軸とする半径ｒ２の円形の面を下側の底面とするとともに、インゴットヘッドから距離Δｈ２離れた高さ位置の平面に含まれ中心軸Ｏを中心軸とする半径ｒ３の円形の面を上側の底面とする円錐台領域である。ここで、半径ｒ２，ｒ３は、以下の数４及び数５に示す通りである。
【０１０２】
【数４】
ｒ２＝ｒ×（Ｔ２−Ｔ０）／（Ｔ２−Ｔ１）
【０１０３】
【数５】
ｒ３＝ｒ×（Ｔ４−Ｔ０）／（Ｔ４−Ｔ３）
【０１０４】
ステップＳ２９でＹＥＳの場合（すなわち、Ｔ１＜Ｔ０、Ｔ２＜Ｔ０、Ｔ３≧Ｔ０、Ｔ４≧Ｔ０の場合）には、前記候補領域のうち図１７中のハッチングで示す領域を、基準光透過率Ｔ０以上の透過率分布特性を持つ領域であると推定する（ステップＳ３０）。この領域は、中心軸Ｏを中心軸とする半径ｒ及び高さｈ−ｈ２の円柱領域と、上側の底面を中心軸Ｏを中心とする半径ｒの円形の面とするとともに下側の頂点を中心軸Ｏ上においてインゴットヘッドからΔｈ２＋ｈ−ｈ３離れた位置を頂点とする円錐領域とを、合わせた領域である。ここで、ｈ２及びｈ３は、以下の数６及び数７に示す通りである。
【０１０５】
【数６】
ｈ２＝ｈ×（Ｔ０−Ｔ１）／（Ｔ３−Ｔ１）
【０１０６】
【数７】
ｈ３＝ｈ×（Ｔ０−Ｔ２）／（Ｔ４−Ｔ２）
【０１０７】
ステップＳ２９でＮＯの場合（すなわち、Ｔ１＜Ｔ０、Ｔ２＜Ｔ０、Ｔ３＜Ｔ０、Ｔ４≧Ｔ０の場合）には、前記候補領域のうち図１８中のハッチングで示す領域を、基準光透過率Ｔ０以上の透過率分布特性を持つ領域であると推定する（ステップＳ３１）。この領域は、インゴットヘッドから距離Δｈ２離れた高さ位置の平面に含まれ中心軸Ｏを中心とする半径ｒ４の円形の面を底面とするとともに、中心軸Ｏ上においてインゴットヘッドからΔｈ２＋ｈ−ｈ４離れた位置を頂点とする円錐領域である。ここで、ｈ４及びｒ４は、以下の数８及び数９に示す通りである。
【０１０８】
【数８】
ｈ４＝ｈ×（Ｔ０−Ｔ２）／（Ｔ４−Ｔ２）
【０１０９】
【数９】
ｒ４＝ｒ×（Ｔ４−Ｔ０）／（Ｔ４−Ｔ３）
【０１１０】
本実施の形態によっても、基本的に、前記第１及び第２の実施の形態と同様の利点が得られる。また、本実施の形態によれば、それに加えて、次の利点も得られる。
【０１１１】
前記第１及び第２の実施の形態では、前記従来の第１及び第２の推定方法と同様に、中心軸Ｏからの距離が等しい位置であれば、高さ位置（中心軸Ｏの方向の位置）が異なっても、それらの位置の光透過率は互いに等しいとみなすことにより、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定していた。したがって、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つと推定した３次元領域内にも、実際には、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持たない領域を含む可能性があった。
【０１１２】
これに対して、本実施の形態では、前述した中心軸Ｏ方向（高さ方向）の光透過率分布特性を考慮し、高さ方向の光透過率分布を線形近似により推定することにより、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定しているため、図１５乃至図１８からもわかるように、実際には基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持たない領域が大幅に排除され、より高い精度で領域を推定することができる。
【０１１３】
ところで、本実施の形態では、半径方向の透過率分布についても、線形近似により推定していた。これに対し、図１９に示すように、試験片Ｓ５，Ｓ６を追加して切り出すようにすれば、インゴットヘッドから距離Δｈ２離れた高さ位置及び距離Δｈ２＋ｈ離れた高さ位置において、半径方向の透過率分布をそれぞれ図６に示すような３つの測定点による近似を用いて推定することができ、その推定結果を用いて、高さ方向の光透過率分布を線形近似により推定することにより、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定することもできる。
【０１１４】
また、本発明では、図１９において、試験片Ｓ３〜Ｓ５に代えて図２３中の試験片Ｓ２１を切り出し、試験片Ｓ３〜Ｓ５に代えて試験片Ｓ２１と同様の試験片を切り出し、それぞれの半径方向の透過率分布を図２４に示すような方法で測定し、その各透過率分布を用いて、高さ方向の光透過率分布を線形近似により推定することにより、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定してもよい。この場合、効率の向上は望むことができないが、より高い精度で領域を推定することができる。
【０１１５】
ところで、本発明の一実施の形態による光学部材の製造方法では、前記各実施の形態又はその変形例のいずれかの領域推定方法により基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域を推定し、その後、基準光透過率Ｔ０以上の光透過率を持つ３次元領域であると推定された領域の少なくとも一部を用いるととも他の領域を当該光学部材の光学的に有効な領域に用いることなく、レンズ等の光学部材を公知の手法で製造する。
【０１１６】
この実施の形態によれば、前述したように領域推定が効率良く及び／又は高精度に行われるので、製造された光学部材のコスト低減を図ったり、及び／又は、製造された光学部材が全体に渡り高い透過率を持つことをより高い精度で保証し得るなどの利点が得られる。
【０１１７】
以上、本発明の各実施の形態及びその変形例について説明したが、本発明はこれらの実施の形態や変形例に限定されるものではない。
【０１１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、効率及び精度のうちの少なくとも一方を向上させることができる、光学素材の領域推定方法、及びこれを用いた光学部材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態よる領域推定方法における、インゴットの縦断面及びそこからの試験片の切り出し方を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による領域推定方法で用いられる測定装置の一例を示す概略側面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ’矢視図である。
【図４】図２中のＢ−Ｂ’矢視図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態よる領域推定方法を示す概略フローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施の形態よる領域推定方法における半径方向の透過率分布の推定方法を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態よる領域推定方法により推定された領域の例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態よる領域推定方法における、試験片の切り出し位置を併せて示すインゴットの縦断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態よる領域推定方法を示す概略フローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施の形態よる領域推定方法における所定の場合の半径方向の透過率分布の推定方法を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態よる領域推定方法により推定された領域の例を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態よる領域推定方法における試験片の切り出し位置を併せて示すインゴットの縦断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態よる領域推定方法を示す概略フローチャートである。
【図１４】本発明の第３の実施の形態よる領域推定方法により推定された領域の例を示す図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態よる領域推定方法により推定された領域の他の例を示す図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態よる領域推定方法により推定された領域の更に他の例を示す図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態よる領域推定方法により推定された領域の更に他の例を示す図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態よる領域推定方法により推定された領域の更に他の例を示す図である。
【図１９】本発明の更に他の実施の形態よる領域推定方法における試験片の切り出し位置を併せて示すインゴットの縦断面図である。
【図２０】従来の第１の推定方法における、インゴットの縦断面及びそこからの試験片の切り出し方を示す図である。
【図２１】インゴットの半径方向の透過率分布の一例を示す図である。
【図２２】従来の第１の推定方法により推定された領域の例を示す図である。
【図２３】従来の第２の推定方法における、インゴットの縦断面及びそこからの試験片の切り出し方を示す図である。
【図２４】従来の第１の推定方法で採用された測定装置を示す概略構成図である。
【図２５】インゴットの半径方向の透過率分布の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１　インゴット
Ｓ１〜Ｓ６　試験片
２１　光源
２２　検出器
２３　測定光
２４　基台
２５　ブロック
２６　試験片側面保持治具
２７　試験片位置出し治具
２８　試験片押さえ治具
【図１】
2004028786.tif 000003
【図２】
2004028786.tif 000004
【図３】
2004028786.tif 000005
【図４】
2004028786.tif 000006
【図５】
2004028786.tif 000007
【図６】
2004028786.tif 000008
【図７】
2004028786.tif 000009
【図８】
2004028786.tif 000010
【図９】
2004028786.tif 000011
【図１０】
2004028786.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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