JP2002293553A - Method for producing optical element, production apparatus and molding raw material of optical element, mold for premolding and lens array of optical element - Google Patents

Method for producing optical element, production apparatus and molding raw material of optical element, mold for premolding and lens array of optical element

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JP2002293553A
JP2002293553A JP2001095422A JP2001095422A JP2002293553A JP 2002293553 A JP2002293553 A JP 2002293553A JP 2001095422 A JP2001095422 A JP 2001095422A JP 2001095422 A JP2001095422 A JP 2001095422A JP 2002293553 A JP2002293553 A JP 2002293553A
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molding
optical element
preforming
mold
section
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Shoji Nakamura
正二 中村
Yoshiyuki Shimizu
義之 清水
Takahisa Kondo
隆久 近藤
Masaaki Haruhara
正明 春原
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Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06Construction of plunger or mould
    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • C03B11/082Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses having profiled, patterned or microstructured surfaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00Press-moulding glass
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    • C03B2215/41Profiled surfaces
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00Press-moulding glass
    • C03B2215/86Linear series of multiple press moulds

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an optical element, with which occurrence of non-transcribed part due to existence of residual space at the interface between a plate-like forming raw material and a concave molding mold is reduced, or eliminated particularly in case of molding a lens array of optical elements, to provide a production apparatus for obtaining a lens array of the optical elements using a plate-like glass material, a method for producing an optical element using the, a molding material, a premolding mold. SOLUTION: This method for producing an optical element comprises molding a preliminary molded product having a convex shape with a pseudo-mirror face or pseudo-cylindrical face to avoid the residual space for a plate-like glass material by providing a preheating part Q1 and a premolding part Q2 in the course of a continuous production process. The lens array of the optical elements is obtained by regular molding of the premolded product at a regular molding part Q3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ハロゲンランプや
メタルハロイドランプ等を光源とするプロジェクター装
置の照明光学系に用いることを主たる使用例とする光学
素子に関するものである。照明光学系では、光の利用効
率の向上や明るさの向上や色ムラの改善などを狙いとし
た光学素子としてレンズアレイが用いられているが、本
発明における光学素子は、そのようなレンズアレイを特
に好適な対象とする。もっとも、レンズアレイのみに限
定する必要性はなく、広く任意の形態の光学素子に適用
され得るものとする。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical element mainly used for an illumination optical system of a projector using a halogen lamp, a metal halide lamp or the like as a light source. In the illumination optical system, a lens array is used as an optical element aiming at improvement of light use efficiency, improvement of brightness, improvement of color unevenness, and the like. Is a particularly suitable target. However, it is not necessary to limit the present invention to only the lens array, and it can be widely applied to any type of optical element.

【0002】本発明はまた、レンズアレイに代表される
光学素子の製造方法および製造装置に関するものであ
る。さらに、予備成形金型、光学素子の成形素材に関す
るものである。
[0002] The present invention also relates to a method and apparatus for manufacturing an optical element represented by a lens array. Further, the present invention relates to a preforming mold and a molding material for an optical element.

【0003】[0003]

【従来の技術】図10は上記の光学素子であるレンズア
レイを用いた液晶プロジェクターでの照明光学系の原理
を説明するものである。ハロゲンやメタルハロイド等を
光源とするランプ71の発光体Sから出た平行光線は、
第1レンズアレイ72の第1レンズ73を通過し、第2
レンズアレイ74の第2レンズ75の主平面上に集光し
て発光体Sの実像すなわち発光体像S’を形成する。そ
の後、第2レンズアレイ74を通過した光は、液晶パネ
ル面P’に均一に照射される。従って、第1レンズアレ
イ72は、第2レンズアレイの74の主平面上に集光さ
れて発光体の実像を形成するものとして作用し、第2レ
ンズアレイ74は、第1レンズアレイ72の開口に入射
した光束を所定の倍率に応じて拡大し、被照明領域であ
る液晶パネルを照明するための光を形成するものとして
作用する。
2. Description of the Related Art FIG. 10 explains the principle of an illumination optical system in a liquid crystal projector using a lens array as the above optical element. The parallel rays emitted from the luminous body S of the lamp 71 using a halogen or metal halide as a light source are as follows.
After passing through the first lens 73 of the first lens array 72, the second lens
The light is condensed on the main plane of the second lens 75 of the lens array 74 to form a real image of the light emitter S, that is, a light emitter image S ′. Thereafter, the light that has passed through the second lens array 74 is uniformly applied to the liquid crystal panel surface P ′. Therefore, the first lens array 72 acts as one that is focused on the main plane of the second lens array 74 to form a real image of the illuminant, and the second lens array 74 The light beam incident on the liquid crystal panel is enlarged according to a predetermined magnification, and functions as light for illuminating the liquid crystal panel, which is the illuminated area.

【0004】上述のようなレンズアレイの光学素子を製
作する従来の代表的な方法として下記の二つの方法があ
る。
[0004] There are the following two methods as conventional typical methods for manufacturing the optical element of the lens array as described above.

【0005】(1)光学機能面を備えた金型内に溶融軟
化したガラス塊を直接供給して光学素子を成形するダイ
レクトプレス法。
(1) A direct press method in which a molten and softened glass block is directly supplied into a mold having an optical function surface to form an optical element.

【0006】(2)所定の光学機能面を有する金型とガ
ラスプリフォームを用いて、両者が等温かつ比較的低温
度の条件において成形素材を光学素子に成形するリヒー
ト成形法。
(2) A reheat molding method in which a molding material is molded into an optical element using a mold having a predetermined optical function surface and a glass preform under conditions in which both are at an isothermal and relatively low temperature.

【0007】上記においては、何れも光学機能面を有す
る成形金型を必要とし、ガラス材料に光学機能面の形状
を転写させるようにしている。
In the above, all require a molding die having an optically functional surface, and the shape of the optically functional surface is transferred to a glass material.

【0008】しかしながら、上記(1)の方法では、成
形時に供給するガラス材料が高温で、成形金型が比較的
低温のために、両者の温度差から生じる収縮量があまり
にも大きく、成形品に大きな熱歪みとヒケが生じてしま
い、光学機能面の形状を精密に転写することが難しい。
生じた熱歪みはアニール処理が必要となり、ヒケを回避
するためは光学研磨などによる二次加工が必要になるな
どの煩雑性を有している。
However, in the above method (1), since the glass material supplied at the time of molding is high in temperature and the molding die is relatively low in temperature, the amount of shrinkage caused by the temperature difference between the two is too large, so Large thermal distortion and sink marks occur, making it difficult to precisely transfer the shape of the optically functional surface.
The generated thermal strain requires an annealing treatment, and has a complexity such that secondary processing by optical polishing or the like is required to avoid sink marks.

【0009】また、成形は高温でかつ通常大気中で行わ
れるため金型の酸化が進行し、そのため定期的に金型メ
ンテナンスを行う必要性があるが、メンテナンスの回数
を重ねるに従って、徐々に光学機能面の形状が損なわれ
る恐れを有している。
Further, since the molding is performed at a high temperature and usually in the atmosphere, the oxidation of the mold progresses. Therefore, it is necessary to perform the mold maintenance periodically. There is a risk that the shape of the functional surface will be damaged.

【0010】なお、ガラス材料が冷やされない高温状態
で型開きするので離型性が良く、成形のサイクルタイム
は比較的に短い。
[0010] Since the mold is opened in a high temperature state where the glass material is not cooled, the mold releasability is good and the molding cycle time is relatively short.

【0011】一方、上記(2)の方法では、高価である
が離型性に優れる成形面が形成された成形金型を用いる
とともに、金型酸化の保護を行い、またガラス材料との
離型性を安定にするために、不活性ガスを充満したチャ
ンバー内で押圧成形を行うのが一般的である。通常、ガ
ラス材料の屈服点近傍(ガラス転移点+100℃以内)
の比較的低い温度であって成形金型と等温の状態におい
て、成形が可能となっている。低温であるが故にガラス
材料の収縮量が極めて少なく、また金型成形面とガラス
材料との離型性が良好なため、塑性変形領域の最低温度
まで押圧が可能となり、精密な転写性が得られ、熱歪み
も少ない。従って二次加工やアニールなどの必要性がな
い。
On the other hand, the method (2) uses a molding die having a molding surface which is expensive but has excellent mold releasability, protects the mold from oxidation, and releases the molding material from a glass material. In order to stabilize the properties, it is common to perform pressure molding in a chamber filled with an inert gas. Normally, near the yield point of glass material (glass transition point + 100 ° C or less)
The molding is possible at a relatively low temperature and at the same temperature as the molding die. Due to the low temperature, the amount of shrinkage of the glass material is extremely small, and the mold releasability between the molding surface and the glass material is good, so it is possible to press down to the minimum temperature of the plastic deformation area and obtain precise transferability. And low thermal distortion. Therefore, there is no need for secondary processing or annealing.

【0012】その反面、等温成形であるが故に、ガラス
材料において常温と成形温度との間の昇降温に要するサ
イクルタイムについては、これを短縮することが難しい
ものとなっている。そのためには、精密に加工された光
学機能面を構成する高価な金型を数多く用いなければな
らず、供給するガラスの材料形状への制約やコスト的な
課題を有している。
On the other hand, because of the isothermal molding, it is difficult to shorten the cycle time required for raising and lowering the temperature between the room temperature and the molding temperature in the glass material. For that purpose, a large number of expensive molds that constitute a precisely processed optical functional surface must be used, and there are restrictions on the material shape of the glass to be supplied and cost problems.

【0013】図9は上記の従来法(2)を参考として考
えられる成形方法を示す。
FIG. 9 shows a molding method that can be considered with reference to the above-mentioned conventional method (2).

【0014】下型61、上型62および胴型63で構成
された成形金型の内部に成形素材64を入れ、成形金型
全体を不活性ガス中で加熱し、ガラス材料からなる成形
素材64の屈服点以上で、かつ変形可能な温度に達した
時点で圧力Pで押圧して成形する。上型62および下型
61においては、成形素材64と接する面にそれぞれ光
学機能面の平面および複数個の凹面形状が所望個数だけ
精密に加工されている。この場合、光学機能面が平面と
なっている上型62は安価に得られるが、下型61はそ
の比ではなく非常に多くの加工工数を必要とし、そのた
めに高価なものとなっている。
A molding material 64 is put into a molding die composed of a lower die 61, an upper die 62 and a body die 63, and the entire molding die is heated in an inert gas to form a molding material 64 made of a glass material. At the yield point or above and at the time when the temperature reaches a deformable temperature. In the upper mold 62 and the lower mold 61, a desired number of flat surfaces and a plurality of concave shapes of the optical function surface are precisely machined on the surfaces in contact with the molding material 64. In this case, the upper mold 62 having a flat optical function surface can be obtained at a low cost, but the lower mold 61 requires an extremely large number of processing man-hours instead of the ratio, and is therefore expensive.

【0015】また、供給する成形素材64の形状として
は平板状のものが最も加熱効率が良く、成形時における
押圧変形量も少ないために成形が短時間で良い。また安
価に得られやすい等、リヒート成形には適している。
As the shape of the molding material 64 to be supplied, a flat plate-shaped material has the best heating efficiency, and the amount of pressing deformation during molding is small, so that molding can be performed in a short time. Also, it is suitable for reheat molding because it can be easily obtained at low cost.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかし、下型61の凹
面部と成形素材64の平面部との間には成形素材の塑性
変形部分が入り込まないままの残余空間65が形成され
る可能性があり、成形されるべき光学素子64の凸面側
には未転写の部分が残ってしまい、光学素子としての機
能を果たせないことになる。こうした課題は(1)の方
法では発生しにくく、従って、現状技術としては(1)
の方法が主流ではある。しかし、(1)の方法もまた、
前述したような多くの課題を有している。
However, there is a possibility that a residual space 65 is formed between the concave surface of the lower mold 61 and the flat surface of the molding material 64 so that the plastic deformation portion of the molding material does not enter. That is, an untransferred portion remains on the convex surface side of the optical element 64 to be molded, and the function as the optical element cannot be performed. Such a problem is unlikely to occur in the method (1), and therefore, the current technology (1)
Is the mainstream method. However, the method of (1) also
There are many problems as described above.

【0017】本発明は上記した課題の解決を図るべく創
作したものであって、熱効率の高い平板状のガラス材料
を成形素材として用いても、残余空間に起因する未転写
部の発生をなくしてアレイ状の光学素子の光学機能面の
全てにおいて精密転写を可能にし、二次加工を不要とす
る製造方法および製造装置を提供することを目的として
いる。また、高価な成形金型の必要数をできるだけ少な
くするとともに、成形サイクルタイムの短縮を図り安価
なレンズアレイ光学素子を提供することも目的としてい
る。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and eliminates the occurrence of untransferred portions due to the residual space even when a flat glass material having high thermal efficiency is used as a molding material. An object of the present invention is to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus which enable precise transfer on all optical functional surfaces of an array of optical elements and do not require secondary processing. Another object of the present invention is to provide an inexpensive lens array optical element by minimizing the required number of expensive molding dies and shortening the molding cycle time.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明における光学素子
の製造方法での解決手段は、次のとおりである。嵌合し
た下型と胴型および平板状のガラス材料からなる成形素
材とを一体にした成形ブロックを準備し、この成形ブロ
ックの全体を予備的に加熱することにより前記成形素材
が押圧により変形可能な温度まで予熱する。その後、成
形ブロックを予備成形工程に搬送し、成形面に複数個の
凹部が形成された予備成形型を用いて前記ガラス材料の
成形素材を押圧して、成形素材の表面に複数個の凸部を
形成する。押圧を解除して後、成形ブロックを本成形工
程に搬送して、アレイ状に配置された所望する光学機能
面が形成された本成形型を用いて再び押圧して成形を完
了する。押圧を解除して後、成形ブロックを冷却工程に
搬送して成形ブロック全体を冷却して後、成形ブロック
を分解してレンズアレイ光学素子を取り出す。
Means for solving the problems in the method of manufacturing an optical element according to the present invention are as follows. Prepare a molding block in which the fitted lower mold, body mold and molding material made of flat glass material are integrated, and the molding material can be deformed by pressing by preliminarily heating the entire molding block. Preheat to a suitable temperature. Thereafter, the molding block is transported to a preforming step, and the molding material of the glass material is pressed by using a preforming mold having a plurality of recesses formed on a molding surface, and a plurality of projections are formed on the surface of the molding material. To form After the pressing is released, the molding block is transported to the main molding step, and the molding is completed by pressing again using the main molding die on which the desired optical functional surface is arranged in an array. After releasing the pressing, the molded block is transported to a cooling step to cool the entire molded block, and then the molded block is disassembled and the lens array optical element is taken out.

【0019】予備成形において平板状の成形素材であっ
ても、その表面に複数個の凸部を予備的に形成すること
で、従来課題の残余空間に起因する未転写部が形成され
ることなく、本成形工程において光学機能面の全てを精
密に転写させることが可能となる。
Even in the case of a flat forming material in the preforming, a plurality of convex portions are preliminarily formed on the surface thereof, so that the untransferred portion due to the remaining space, which is a conventional problem, is not formed. In the main molding step, it is possible to precisely transfer the entire optically functional surface.

【0020】本発明における光学素子の成形装置での解
決手段は、次のとおりである。互いにテーパーで嵌合す
る下型と胴型および前記下型上に載置した成形素材とで
構成されている成形ブロックを取り扱うこととする。そ
の成形ブロックの全体を加熱可能な予備加熱部と、予備
成形型を備え前記成形ブロックに対する加熱加圧が可能
な予備成形部と、凹形状の光学機能面がアレイ状に形成
された本成形型を備えて前記成形ブロックに対する加熱
加圧が可能な本成形部と、前記成形ブロック全体を冷却
する冷却部とを備える。そして、前記四つの各部をチャ
ンバーに内包させる。前記チャンバー内において、前記
成形ブロックを予備加熱部、予備成形部、本成形部、冷
却部の各部に順次搬送する搬送手段を設ける。前記チャ
ンバーには、前記成形ブロックをチャンバー内外に搬
入、搬出するための開閉自在なシャッターを有する投入
口および取り出し口と、前記チャンバー内に不活性ガス
を送り込むガス導入口とを設ける。このように構成する
ことで、高価な金型面数を削減することができる。ま
た、成形ブロックのみの搬送が可能となり、サイクルタ
イムを短縮することができる。そして、全体として、安
価な光学素子を提供することができる。
The solution of the optical element molding apparatus according to the present invention is as follows. A molded block composed of a lower mold, a body mold, and a molding material placed on the lower mold that are fitted to each other with a taper will be handled. A pre-heating portion capable of heating the entire forming block, a pre-forming portion including a pre-forming die capable of heating and pressing the forming block, and a main forming die having a concave optical function surface formed in an array And a cooling unit for cooling the entire molding block, the main molding unit being capable of applying heat and pressure to the molding block. Then, the four parts are contained in a chamber. In the chamber, there is provided conveying means for sequentially conveying the forming block to each of a pre-heating unit, a pre-forming unit, a main forming unit, and a cooling unit. The chamber is provided with an inlet and an outlet having a shutter that can be opened and closed for loading and unloading the molding block into and out of the chamber, and a gas inlet for feeding an inert gas into the chamber. With this configuration, the number of expensive mold surfaces can be reduced. Further, only the molding block can be transported, and the cycle time can be reduced. Then, an inexpensive optical element can be provided as a whole.

【0021】上記の光学素子の製造装置の好ましい形態
として、前記予備成形部と本成形部には、上加熱板と、
前記上加熱板の側方に前記成形ブロックからの前記予備
成形型または本成形型の離型を助成するためのストリッ
パピンとが具備されているという構成がある。成形ブロ
ックにおける成形素材に対して予備成形型または本成形
型の一部が食い込むことが離型時に抵抗となるが、前記
ストリッパピンは、その抵抗に抗して予備成形型または
本成形型の離型を容易なものにする。
In a preferred embodiment of the above-mentioned optical element manufacturing apparatus, the pre-forming section and the main forming section each include an upper heating plate,
There is a configuration in which a stripper pin is provided on a side of the upper heating plate to assist in releasing the preforming mold or the main molding die from the molding block. Parting of the preforming die or the main forming die into the forming material in the forming block causes resistance at the time of release, but the stripper pin resists the separation of the preforming die or the main forming die against the resistance. Make the mold easy.

【0022】また、上記の光学素子の製造装置の好まし
い形態として、前記予備成形部と本成形部には、下加熱
板と、前記下加熱板上での前記成形ブロックの搬送ガイ
ドを兼ねたL字状のフックとが具備されているという構
成がある。成形ブロックにおける成形素材に対して予備
成形型または本成形型の一部が食い込むことが離型時に
抵抗となり、予備成形型または本成形型を持ち上げると
きに成形素材が一緒に持ち上げられようとする傾向があ
るが、前記フックは、その持ち上げを防止しつつ予備成
形型または本成形型の離型を容易なものにする。
In a preferred embodiment of the above-mentioned optical element manufacturing apparatus, the preforming section and the main forming section each include a lower heating plate and an L guide serving as a conveyance guide for the molding block on the lower heating plate. There is a configuration in which a character-shaped hook is provided. Parting of the preforming die or the main forming die into the forming material in the forming block becomes a resistance during release, and the tendency of the forming material to be lifted together when lifting the preforming die or the main forming die However, the hook prevents release of the preforming die or the main molding die while preventing the hook from being lifted.

【0023】本発明における光学素子の成形素材の解決
手段は、ガラス材料からなる平板の片面または両面に、
凸形状でかつアレイ状に配置されるべき光学素子の光学
機能面に対応する状態の略凸形状がアレイ状に配置され
て構成されているというものである。予備加熱および予
備成形を経て本成形が行われるが、本成形で最終的に作
るべき形状に近似の形状すなわち略凸形状がアレイ状に
配列されてなる成形素材を基にして予備加熱および予備
成形を行うことから、光学機能面の全てにおいて、残余
空間に起因する未転写部の発生を確実に抑制することが
できる。
The solution of the molding material of the optical element according to the present invention is as follows.
It is configured such that a substantially convex shape having a convex shape and corresponding to the optical functional surface of the optical element to be arranged in an array is arranged in an array. The main molding is performed through preheating and preforming, but preheating and preforming are performed based on a molding material in which shapes approximating the shape to be finally made in final molding, that is, approximately convex shapes are arranged in an array. Is performed, the occurrence of untransferred portions due to the residual space can be reliably suppressed in all of the optical function surfaces.

【0024】なお、成形素材の好ましい形態として、前
記アレイ状の略凸形状が、疑似球面または疑似シリンダ
ー面に形成されていることを挙げることができる。
In a preferred embodiment of the molding material, the array-like substantially convex shape is formed on a pseudo spherical surface or a pseudo cylinder surface.

【0025】本発明における成形素材作成用の予備成形
金型の解決手段は、金属部材からなる平板の面に複数個
の凹部または貫通孔が形成され、前記凹部または貫通孔
の表面に光学ガラス材料との反応性が低い白金の離型膜
が成膜されているというものである。
The solution of the preforming mold for forming a molding material in the present invention is that a plurality of recesses or through holes are formed on the surface of a flat plate made of a metal member, and an optical glass material is formed on the surface of the recess or through hole. And a platinum release film having low reactivity with the film is formed.

【0026】平板状からなる金属部材の表面に光学素子
の光学機能面と相対するように複数個の凹部もしくは貫
通孔を設け、その凹部に成形素材の一部を入り込ませて
複数個の凸部を形成し、その後、成形素材を金型から離
型させるが、前記凹部表面に光学ガラス材料との反応性
の低い離型膜が成膜されているので、その離型をきわめ
て良好なものにでき、本成形に支障のない成形素材を得
ることができる。
A plurality of recesses or through-holes are provided on the surface of the flat metal member so as to face the optical function surface of the optical element, and a part of the molding material is inserted into the recesses to form a plurality of projections. Is formed, and then the molding material is released from the mold.However, since a release film having low reactivity with the optical glass material is formed on the surface of the concave portion, the release is extremely excellent. Thus, a molding material that does not hinder the main molding can be obtained.

【0027】本発明におけるレンズアレイ光学素子の解
決手段は、光学ガラス材料を用いて上記の製造方法ある
いは上記の製造装置で得られるものであって、片方が平
面、他方が複数の球面または疑似シリンダー面のアレイ
に成形されているというものである。平板状の成形素材
を用いて予備加熱および予備成形を行うことにより、転
写性に優れた、かつ安価なレンズアレイ光学素子を得る
ことができる。
The solution of the lens array optical element in the present invention is obtained by the above-mentioned manufacturing method or the above-mentioned manufacturing apparatus using an optical glass material, one of which is flat and the other is a plurality of spherical or pseudo cylinders. It is shaped into an array of surfaces. By performing pre-heating and pre-forming using a flat molding material, an inexpensive lens array optical element having excellent transferability can be obtained.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかわる光学素子
の製造方法および製造装置の実施の形態を図面に基づい
て説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a method and an apparatus for manufacturing an optical element according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0029】(実施の形態1)図1(A)は光学素子の製
造装置の構成を説明する垂直断面図である。チャンバー
1内に、横方向に沿って予備加熱部Q1と予備成形部Q
2と本成形部Q3と冷却部Q4とがこの順に配置されて
いる。予備加熱部Q1は、下側の予備加熱部と上側の予
備加熱部とから構成されている。予備成形部Q2は、同
じく、下側の予備成形部と上側の予備加熱部とから構成
されている。本成形部Q3は、下側の本成形部と上側の
本成形部とから構成されている。冷却部Q4は、下側の
冷却部と上側の冷却部とから構成されている。
(Embodiment 1) FIG. 1A is a vertical sectional view for explaining the structure of an optical element manufacturing apparatus. In the chamber 1, a preheating section Q1 and a preforming section Q are arranged along the lateral direction.
2, the main forming section Q3, and the cooling section Q4 are arranged in this order. The preheating section Q1 is composed of a lower preheating section and an upper preheating section. The preforming section Q2 is also composed of a lower preforming section and an upper preheating section. The main forming section Q3 is composed of a lower main forming section and an upper main forming section. The cooling unit Q4 includes a lower cooling unit and an upper cooling unit.

【0030】チャンバー1内に設けられた架台2上に下
冷却板3および下加熱板4が積層され、架台2上に固定
されて下側の予備加熱部が構成されている。前述したも
のと同様の構成が図中横方向に4カ所等配置されて、下
側の予備成形部、本成形部、冷却部が構成されている。
A lower cooling plate 3 and a lower heating plate 4 are stacked on a gantry 2 provided in the chamber 1 and fixed on the gantry 2 to constitute a lower preheating unit. The same configurations as those described above are arranged at four places in the horizontal direction in the figure, and a lower preforming portion, a main forming portion, and a cooling portion are configured.

【0031】一方、上側の予備加熱部、予備成形部、本
成形部および冷却部は、下側のそれに対向した上方に設
けられており、チャンバー1に吊り下げられた軸5の下
端面に設けたフランジ6に、上冷却板7および上加熱板
8が積層固定された状態で構成されている。但し、予備
成形部と本成形部の上加熱板8には、それぞれ予備成形
型9および本成形型10とが固定された構成となってい
る。
On the other hand, the upper preheating section, the preforming section, the main forming section and the cooling section are provided above the lower side facing the lower section, and are provided on the lower end surface of the shaft 5 suspended from the chamber 1. The upper cooling plate 7 and the upper heating plate 8 are laminated and fixed to the flange 6. However, a preforming die 9 and a main forming die 10 are fixed to the upper heating plate 8 of the preforming portion and the main forming portion, respectively.

【0032】軸5は図示しない加圧機構、例えばエアー
シリンダーや油圧シリンダーに連結され、図中矢印方向
の上下自在に可動できる構成となっている。
The shaft 5 is connected to a pressure mechanism (not shown), for example, an air cylinder or a hydraulic cylinder, and is configured to be movable up and down in the direction of the arrow in the figure.

【0033】また、後述する成形ブロック11を予備加
熱部Q1、予備成形部Q2、本成形部Q3、冷却部Q4
に順次的に搬送するための棹12がチャンバー1に設け
られている。さらに、成形ブロック11をチャンバー1
の内外に対して投入と取り出しを行うための投入口13
および取り出し口14が設けられている。そして、投入
口13と取り出し口14に開閉自在なシャッター15が
設けられている。さらに、チャンバー1には成形に用い
る金型の酸化を抑制するためにチャンバー1内の雰囲気
を確保するための不活性ガスを導入するガス導入口16
が設けられている。
Also, a molding block 11, which will be described later, is divided into a preliminary heating section Q1, a preliminary molding section Q2, a main molding section Q3, and a cooling section Q4.
The chamber 1 is provided with a rod 12 for sequentially transporting to the chamber 1. Further, the molding block 11 is moved to the chamber 1
Slot 13 for loading and unloading inside and outside
And an outlet 14. A shutter 15 that can be opened and closed is provided at the input port 13 and the take-out port 14. Further, a gas inlet 16 for introducing an inert gas for securing an atmosphere in the chamber 1 for suppressing oxidation of a mold used for molding is provided in the chamber 1.
Is provided.

【0034】図1(B)は成形装置の搬送手段Hを説明
するための水平断面図である。この図は、後述する成形
ブロック11の搬送方法についても説明している。
FIG. 1B is a horizontal sectional view for explaining the conveying means H of the molding apparatus. This figure also describes a method of transporting the molding block 11 described later.

【0035】準備された成形ブロック11は、まず準備
台17に載置される。棹12は破線で示す箇所から図中
−Y方向にシリンダー19を前方に送り出し、続いてシ
リンダー20で−X方向に等配置された下加熱板の距離
だけ移動させ、各下側加熱板4上の成形ブロック11を
図中左方向に搬送する。搬送時には、取り出し口14の
シャッター15は、図1(A)に示す矢印+Z方向に持
ち上げられ開いた状態となし、この状態で成形ブロック
11がチャンバー1から排出された後、−Z方向に移動
して閉状態にする。その後、棹12は+Y方向、+X方
向に移動して、図中破線で示す元の箇所に戻る。準備台
17に載置された成形ブロック11は、投入口13側の
シャッター15を+Z方向に移動させた状態で、押し棒
21を介してシリンダー18でチャンバー1内に投入し
た後に、シャッター15を−Z方向にして閉める。
The prepared molding block 11 is first placed on a preparation table 17. The rod 12 sends the cylinder 19 forward in the -Y direction in the figure from the position shown by the broken line, and then moves the cylinder 20 by the distance of the lower heating plate equally arranged in the -X direction by the cylinder 20 so that the upper surface of each lower heating plate 4 Is transported leftward in the figure. At the time of transport, the shutter 15 of the take-out port 14 is lifted in the direction of the arrow + Z shown in FIG. 1 (A) to be opened, and in this state, the molding block 11 is discharged from the chamber 1 and then moved in the -Z direction. To close. Thereafter, the rod 12 moves in the + Y direction and the + X direction, and returns to the original position indicated by the broken line in the figure. The molding block 11 placed on the preparation table 17 is loaded into the chamber 1 by the cylinder 18 via the push rod 21 while the shutter 15 on the loading port 13 side is moved in the + Z direction. Close in the -Z direction.

【0036】搬送手段Hは、上述した動作を定期的に繰
り返して行うものである。すなわち、成形ブロック11
は、予備加熱部Q1、予備成形部Q2、本成形部Q3お
よび冷却部Q4のそれぞれにおいて一定時間置かれた後
に、上記搬送手段Hを用いて搬送をして、連続的な成形
が行われるものである。
The transport means H is one which periodically repeats the above-mentioned operation. That is, the molding block 11
Is placed in each of the pre-heating section Q1, the pre-forming section Q2, the main forming section Q3, and the cooling section Q4 for a certain period of time, and then is conveyed using the conveying means H to perform continuous molding. It is.

【0037】なお、搬送手段Hおよびシャッター開閉に
用いる各シリンダーは、通常のエアーシリンダー等を用
いるものであり、通常のシーケンス回路を用いて制御す
るものである。
The transfer means H and the cylinders used for opening and closing the shutters use ordinary air cylinders and the like, and are controlled using an ordinary sequence circuit.

【0038】図2(A)および(B)は成形ブロック1
1を説明するための斜視図および正面図である。図2
(A)は成形ブロックの構成要素の一つである平板状の
成形素材31を示し、その両面は鏡面状態に仕上げてい
る。
FIGS. 2A and 2B show a molded block 1.
1 is a perspective view and a front view for explaining FIG. FIG.
(A) shows a flat plate-shaped molding material 31 which is one of the components of the molding block, and both surfaces thereof are mirror-finished.

【0039】図2(B)は成形ブロック11を示し、下
型32、胴型33および前述した成形素材31とで構成
されている。下型32と胴型33とはテーパー部34で
嵌合している。
FIG. 2B shows a molding block 11, which is composed of a lower mold 32, a body mold 33, and the above-mentioned molding material 31. The lower mold 32 and the body mold 33 are fitted by a tapered portion 34.

【0040】次に、図3(A),(B)は何れも予備加
熱部Q1および本成形部Q3の構成を詳細に説明するも
のである。
Next, FIGS. 3 (A) and 3 (B) each explain in detail the configuration of the preheating section Q1 and the main forming section Q3.

【0041】図3(A)は予備成形部Q1における加圧
直前の状態を示すものである。軸5のフランジ6には上
冷却板7と上加熱板8とが積層され、ねじ35で互いに
締結されている。上加熱板8の下端面には予備成形型9
がねじ37で締結されている。上加熱板8の外方には、
上冷却板7を貫通するストリッパピン38と圧縮バネ3
9とで構成された離型手段Mが備えられており、予備成
形型9と成形素材31との離型を目的とするものであ
る。ストリッパピン38の下端は胴型33を介して下側
に押しつけられ、図3(B)に示すように成形素材31
はある程度変形され胴型33に設けたテーパー部34に
食い込んで予備成形型9から離型させる作用が得られる
ものである。
FIG. 3A shows a state immediately before pressurization in the preforming section Q1. An upper cooling plate 7 and an upper heating plate 8 are stacked on the flange 6 of the shaft 5 and fastened to each other by screws 35. A preforming die 9 is provided on the lower end surface of the upper heating plate 8.
Are fastened with screws 37. Outside the upper heating plate 8,
Stripper pin 38 and compression spring 3 penetrating upper cooling plate 7
9 is provided for releasing the preforming die 9 and the molding material 31 from each other. The lower end of the stripper pin 38 is pressed downward through the body mold 33, and as shown in FIG.
Has an effect of being deformed to a certain extent, biting into the tapered portion 34 provided on the body die 33, and releasing from the preforming die 9.

【0042】図3(B)の構成は、また本成形部Q3の
加圧の初期段階の状態を示すものであり、本成形型10
が取り付けられた状態を示す。図示しない駆動源を用い
て、成形素材31に、図中Fの力を発生させ加圧できる
構成にしており、また上下自在に可動できるものであ
る。
The structure shown in FIG. 3B shows an initial stage of pressurization of the main molding part Q3.
Indicates a state in which is attached. Using a drive source (not shown), the molding material 31 is configured to generate and pressurize a force F in the figure, and can be moved up and down freely.

【0043】なお、上下それぞれの冷却板および加熱板
の温度制御は通常の技術を用いて行えるもので、そのた
めのセンサーや制御装置を備えている。また、シャッタ
ーの開閉や搬送のタイミングは、シーケンス制御技術を
用いて行えるように構成されている。
Incidentally, the temperature control of the upper and lower cooling plates and the heating plate can be performed by using a usual technique, and a sensor and a control device for the control are provided. Further, the opening and closing of the shutter and the timing of the conveyance are configured to be performed using a sequence control technique.

【0044】上述したように本実施の形態における成形
装置は、成形ブロックを構成し、この成形ブロック全体
を上下から加熱できる予備加熱部を備え、前記成形ブロ
ックのみを予備成形部、本成形部、冷却部へと順次搬送
可能な搬送手段を備え、それらを内包するチャンバーお
よびそのチャンバー内に不活性ガスを導入するガス導入
口と、前記成形ブロックを前記チャンバー内外へ投入、
取り出しするための口および開閉自在なシャッターを備
え、前記予備成形部と本成形部には成形素材を押圧変形
可能な加圧機構が具備された構成となっている。
As described above, the molding apparatus according to the present embodiment constitutes a molding block, is provided with a preheating section capable of heating the entire molding block from above and below, and only the molding block is subjected to the preforming section, the main molding section, A transport means capable of sequentially transporting to the cooling unit is provided, a chamber containing them and a gas inlet for introducing an inert gas into the chamber, and the molding block is put into and out of the chamber,
An opening for taking out and a shutter that can be opened and closed are provided, and the preforming section and the main forming section are provided with a pressing mechanism capable of pressing and deforming the forming material.

【0045】(実施の形態2)本発明における光学素子
の製造方法について、前記実施の形態1の成形装置およ
び、図1〜図3および図4、図5を用いて説明する。
(Embodiment 2) A method for manufacturing an optical element according to the present invention will be described with reference to the molding apparatus of Embodiment 1 and FIGS. 1 to 3 and FIGS.

【0046】図2(A)はガラス材料からなる成形素材
31の斜視図である。成形素材31は、40mm×40
mm×3.5mmの平板状のもので、その両面を光学研
磨したものを準備した。ガラス材料は、市販されるB2
70−SUPERWITE(転移温度:521℃、軟化
温度:708℃)を用いた。
FIG. 2A is a perspective view of a molding material 31 made of a glass material. The molding material 31 is 40 mm × 40
A plate having a size of 3.5 mm × 3.5 mm and both surfaces of which were optically polished was prepared. Glass material is commercially available B2
70-SUPERWITE (transition temperature: 521 ° C, softening temperature: 708 ° C) was used.

【0047】図2(B)は成形ブロック11の正面図で
ある。この成形ブロック11は、成形素材31と下型3
2と胴型33とから構成されている。下型32と胴型3
3とはテーパー部34で嵌合されている。平面に光学研
磨された下型32上に成形素材31を載置してある。下
型32が成形素材31と接する面は光学研磨されてお
り、さらに、ガラスとの反応性が少ない白金膜でメッキ
されている。下型32および胴型33の構成材料とし
て、成形素材31よりも熱膨張係数の小さな材料である
タングステン・カーバイト(WC)を採用した。
FIG. 2B is a front view of the molding block 11. The molding block 11 is made up of a molding material 31 and a lower mold 3.
2 and a body mold 33. Lower mold 32 and body mold 3
3 is fitted by a tapered portion 34. A molding material 31 is placed on a lower mold 32 optically polished on a flat surface. The surface of the lower mold 32 in contact with the molding material 31 is optically polished and further plated with a platinum film having low reactivity with glass. As a constituent material of the lower mold 32 and the body mold 33, tungsten carbide (WC), which is a material having a smaller thermal expansion coefficient than the molding material 31, was employed.

【0048】図1(A),(B)に示すように、成形ブ
ロック11を準備台17に載置する。チャンバー1内の
成形ブロック11を搬送手段Hで搬送した後、準備台1
7上の成形ブロック11を押し棒21でチャンバー1内
の下加熱板4上に搬送し、予備加熱部Q1において、成
形ブロック11の予備加熱工程を行った。上下の加熱板
4,8は650℃の定常状態に設定して加熱されてい
る。成形ブロック11の投入直後には、上下の加熱板の
温度は一旦低下するが、徐々に回復して元の温度に復帰
する。実施例では下加熱板4が温度復帰するまでの待機
時間として約2分間を設定した。なお、上加熱板8と成
形ブロック11の上面である成形素材31との間隔は極
力接近させる方が望ましく、本実施例では0.5mmに
設定した。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the molding block 11 is placed on a preparation table 17. After the forming block 11 in the chamber 1 is transferred by the transfer means H, the preparation table 1
The molding block 11 on 7 was conveyed onto the lower heating plate 4 in the chamber 1 by the push rod 21, and a preliminary heating step of the molding block 11 was performed in the preliminary heating section Q <b> 1. The upper and lower heating plates 4 and 8 are heated at a steady state of 650 ° C. Immediately after the injection of the molding block 11, the temperatures of the upper and lower heating plates temporarily decrease, but gradually recover to the original temperature. In the embodiment, about 2 minutes was set as the standby time until the lower heating plate 4 returned to the temperature. It is desirable that the distance between the upper heating plate 8 and the molding material 31 as the upper surface of the molding block 11 be as close as possible. In this embodiment, the distance is set to 0.5 mm.

【0049】次に、前述した搬送手段Hを用いて、成形
ブロック11を720℃に定常設定された予備加熱部Q
1に搬送した後、図示しない駆動源と加圧機構とを用
い、軸5を下降させて予備成形型9を成形素材31に当
接させ、その当接状態で加熱を1分間継続した後、成形
素材31に12000N(ニュートン)の加圧力を加え
て1分間保持した。これが予備成形工程である。
Next, by using the above-described conveying means H, the forming block 11 is preheated to the preheating section Q which is constantly set at 720 ° C.
After being transported to 1, using a drive source and a pressure mechanism (not shown), the shaft 5 is lowered to bring the preforming die 9 into contact with the forming material 31, and heating is continued for 1 minute in the contact state. A pressing force of 12000 N (Newton) was applied to the molding material 31 and held for 1 minute. This is the preforming step.

【0050】図4(A),(B)は予備成形部Q2の上
加熱板8に取り付けた予備成形型9および予備成形品4
5を詳細に説明するものである。
FIGS. 4A and 4B show the preform 9 and the preform 4 attached to the upper heating plate 8 of the preform Q2.
5 is described in detail.

【0051】図4(A)に示す本実施例の予備成形型9
は、ステンレス系の部材からなる平板状の面に、得よう
とするレンズアレイと同数で配設ピッチを同じにした凹
部41が彫り込まれており、上加熱板8への取り付け孔
42が設けられている。凹部41については、曲率半径
がR4のボールエンドミルとマシニングセンターを用い
て彫り込み深さ1.2mmのものを80箇所加工して、
その表面を鏡面に研磨した後、鏡面の表面に白金膜をメ
ッキした。
The preforming die 9 of the present embodiment shown in FIG.
In the flat plate-shaped surface made of a stainless steel member, a concave portion 41 having the same arrangement pitch as the lens array to be obtained is carved, and a mounting hole 42 for the upper heating plate 8 is provided. ing. About the concave part 41, the thing with a 1.2 mm engraving depth was machined using a ball end mill having a radius of curvature of R4 and a machining center in 80 places.
After polishing the surface to a mirror surface, a platinum film was plated on the mirror surface.

【0052】図4(B)は予備成形部Q2で押圧変形後
に得られた予備成形品45を示す。この予備成形品45
の平板状の表面には予備成形型9の凹部41とは略反対
形状の凸部43が忠実に形成されていた。予備成形品4
5は、実際の製造工程において、本成形部Q3に搬送さ
れ、得ようとするレンズアレイ形状とは反対形状の本成
形型10によってさらに成形されるものである。
FIG. 4B shows a preformed product 45 obtained after pressing deformation in the preformed portion Q2. This preform 45
On the flat plate-like surface, a convex portion 43 having a shape substantially opposite to the concave portion 41 of the preforming die 9 was faithfully formed. Preform 4
Numeral 5 is the one that is conveyed to the main forming section Q3 in the actual manufacturing process and further formed by the main forming die 10 having a shape opposite to the lens array shape to be obtained.

【0053】図5(A)は予備成形型9の別の実施例を
示す。この予備成形型9は、直溝46が複数本彫り込ま
れ、取り付け孔47が形成されている。図4(A)とは
凹部の形状が異なり、レンズアレイを等分割(8分割)
した複数個の溝加工を行った。加工表面の研磨や白金膜
の形成は図4(A)と同様の手法を用いている。
FIG. 5A shows another embodiment of the preforming die 9. In this preforming die 9, a plurality of straight grooves 46 are carved, and mounting holes 47 are formed. The shape of the concave portion is different from that in FIG. 4A, and the lens array is equally divided (eight divisions).
A plurality of grooves were formed. Polishing of the processed surface and formation of a platinum film employ the same method as that shown in FIG.

【0054】図5(B)は、予備成形型9を用いて、上
述したものと同様の温度設定、時間設定および加圧力設
定で得られた予備成形品49を示す。この予備成形品4
9においては、予備成形型9の直溝46とは略反対形状
の凸部(突条)48が忠実に形成されていた。
FIG. 5B shows a preformed product 49 obtained by using the preforming die 9 at the same temperature setting, time setting and pressing force setting as described above. This preform 4
In No. 9, a convex portion (protrusion) 48 having a shape substantially opposite to the straight groove 46 of the preforming die 9 was faithfully formed.

【0055】図4、図5での予備成形型9は、何れも底
付きの彫り込み加工を行ったが、予備成形品45,49
にアレイ状の凸部43,48の凸形状が形成できれば、
貫通孔や貫通長孔を加工してもよく、金型への食いつき
は若干大きいが、貫通孔の面取り加工や押圧変形量を制
御すれば、ほぼ同様の予備成形品を得ることを確認して
いる。
The preforms 9 in FIGS. 4 and 5 are all engraved with a bottom.
If the convex shapes of the arrayed convex portions 43 and 48 can be formed in
The through-hole or through-hole may be processed, and the bite into the mold is slightly large, but if the chamfering of the through-hole and the amount of pressing deformation are controlled, it is confirmed that almost the same preform is obtained. I have.

【0056】図4(B)および図5(B)の説明で得ら
れた予備成形品45および49は、何れも本成形部Q3
で行う本成形工程において、従来例で説明したような成
形型と成形素材との間に残余空間を形成することはな
く、したがって未転写部の発生がなく、精密な転写が行
えるように作用する。
The preforms 45 and 49 obtained in the description of FIG. 4B and FIG.
In the main molding step performed in the above, there is no formation of a residual space between the molding die and the molding material as described in the conventional example, so that there is no untransferred portion, and it works so that precise transfer can be performed. .

【0057】なお、予備成形品45および49は、従来
例で説明した成形での成形素材としても使用できること
はいうまでもない。
It is needless to say that the preforms 45 and 49 can also be used as molding materials in the molding described in the conventional example.

【0058】図6は本成形工程を説明するために設けた
本成形型51の斜視図である。この本成形型51は、凹
形状のレンズ面52が80箇所に整列配置されたもの
で、レンズアレイ状をなしている。レンズ面52は、曲
率半径Rが13.5mmで、0.2mmだけ彫り込まれ
ている。53は取り付け孔である。本成形型51の構成
材料にタングステン・カーバイトを用いており、レンズ
面52の表面は、光学鏡面に精密研磨した後に白金膜が
メッキによって施されている。成形ブロック11は、上
下加熱板8,4が720℃に設定された本成形工程に搬
送された直後に、10000Nの加圧力で押圧を行い、
2分間その加圧を継続して、加圧を解除した後、予備加
熱部Q1と同様の構成をした冷却部Q4に成形ブロック
11を搬送させ、上下の加熱板8,4が500℃に定常
設定された冷却工程を2分間行った。
FIG. 6 is a perspective view of the main forming die 51 provided for explaining the main forming step. The main mold 51 has a lens array 52 in which concave lens surfaces 52 are arranged at 80 positions. The lens surface 52 has a radius of curvature R of 13.5 mm and is carved by 0.2 mm. 53 is a mounting hole. Tungsten carbide is used as a constituent material of the main mold 51, and the surface of the lens surface 52 is precision-polished to an optical mirror surface and then a platinum film is applied by plating. Immediately after the upper and lower heating plates 8 and 4 are conveyed to the main molding step set at 720 ° C., the molding block 11 presses with a pressing force of 10,000 N,
After the pressurization is continued for 2 minutes and the pressurization is released, the forming block 11 is transported to the cooling section Q4 having the same configuration as the preheating section Q1, and the upper and lower heating plates 8, 4 are kept at 500 ° C. The set cooling step was performed for 2 minutes.

【0059】その後、成形ブロック11はチャンバー1
の取り出し口14から出されて、充分冷却させた後に、
成形ブロック11を分解した。
Thereafter, the molding block 11 is
Out of the outlet 14 and let it cool down enough
The molding block 11 was disassembled.

【0060】図7は、上記した予備加熱工程、予備成形
工程、本成形工程および冷却工程を2分間のサイクルタ
イムで行った結果得られたレンズアレイ状の光学素子5
4の斜視図を示す。この光学素子54においては、凸形
状の光学面55が整列配置され、本成形型51のレンズ
面52の反対形状全てにおいて忠実に、しかも精密に転
写させることができた。
FIG. 7 shows a lens array-shaped optical element 5 obtained as a result of performing the above-mentioned preheating step, preforming step, main forming step and cooling step with a cycle time of 2 minutes.
4 shows a perspective view of FIG. In the optical element 54, the convex optical surfaces 55 were arranged and arranged, so that the transfer could be faithfully and precisely performed on all the opposite shapes of the lens surface 52 of the main mold 51.

【0061】光学面の形状精度を3次元測定したとこ
ろ、成形素材の収縮量のみ所望の形状に対して偏差を有
していた。また光学面とは反対の平面精度について、フ
ィゾー型の光干渉計で測定したところ、10λ(λ=6
33nm)以下の平面度が得られ、レンズアレイ光学素
子として実用に充分供し得るものを製造できることを確
認した。
When the shape accuracy of the optical surface was measured three-dimensionally, only the shrinkage of the molding material had a deviation from the desired shape. The plane accuracy opposite to that of the optical surface was measured with a Fizeau optical interferometer.
A flatness of 33 nm) or less was obtained, and it was confirmed that a lens array optical element capable of being practically used could be manufactured.

【0062】(実施の形態3)図8は予備成形型および
本成形型と成形素材との他の離型手段Mを示す。下加熱
板4の側面にL字状のフック56がネジ57で固定され
た構成である。フック56は成形ブロック11の搬送方
向に取り付けられ、成形ブロック11の搬送時における
ガイドを兼ねている。上側の予備成形部および本成形部
を上方に持ち上げた場合、胴型33はフック56に規制
されて上方には持ち上がらない。また成形素材31は変
形し胴型33のテーパー部34に入り込んでいるため、
成形型との離型に作用する。
(Embodiment 3) FIG. 8 shows another mold releasing means M for a preforming die, a main die and a molding material. An L-shaped hook 56 is fixed to a side surface of the lower heating plate 4 with a screw 57. The hook 56 is attached in the conveying direction of the forming block 11 and also serves as a guide when the forming block 11 is transferred. When the upper preforming portion and the main forming portion are lifted upward, the trunk die 33 is restricted by the hook 56 and does not lift upward. Also, since the molding material 31 is deformed and enters the tapered portion 34 of the body mold 33,
Acts on mold release from the mold.

【0063】実施の形態2と同様の条件で光学素子を成
形したところ、図7に示す光学素子54を得ることがで
きた。3次元測定器による形状精度および光干渉計によ
る平面度の評価を行ったところ、実施の形態2で得られ
た光学素子とほぼ同様の精度を有するものが得られるこ
とを確認した。
When an optical element was molded under the same conditions as in the second embodiment, an optical element 54 shown in FIG. 7 was obtained. Evaluation of the shape accuracy using a three-dimensional measuring device and the flatness using an optical interferometer confirmed that a device having almost the same accuracy as the optical element obtained in the second embodiment was obtained.

【0064】[0064]

【発明の効果】下型と胴型および平板状の成形素材で構
成された成形ブロックのみを順次、予備加熱部、予備成
形部、本成形部、冷却部の工程を経ることで、平板状の
成形素材を用いても、残余空間に起因する未転写部が残
らないレンズアレイの光学素子を安価に製造することが
できる。また、光学レンズ面を形成した高価な金型の使
用数を削減し、製造コストを軽減することができる。
According to the present invention, only the forming block composed of the lower mold, the body mold, and the flat forming material is sequentially subjected to the steps of a pre-heating section, a pre-forming section, a main forming section, and a cooling section to form a flat plate. Even if a molding material is used, an optical element of a lens array in which an untransferred portion due to a residual space does not remain can be manufactured at low cost. Further, the number of expensive molds having an optical lens surface formed thereon can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態1の光学素子の製造装置
を説明する垂直断面図および水平断面図
FIG. 1 is a vertical sectional view and a horizontal sectional view illustrating an optical element manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の各実施の形態における成形ブロック
を説明する斜視図および正面図
FIG. 2 is a perspective view and a front view illustrating a molded block according to each embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態1の光学素子の製造装置
の詳細を示す正面図
FIG. 3 is a front view showing details of the optical device manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention;

【図4】 本発明の実施の形態で用いる予備成形型およ
び予備成形品を示す斜視図
FIG. 4 is a perspective view showing a preforming die and a preformed product used in the embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施の形態で用いる別の形態の予備
成形型および予備成形品を示す斜視図
FIG. 5 is a perspective view showing another form of a preform and a preform used in the embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施の形態2における本成形型の斜
視図
FIG. 6 is a perspective view of a main mold according to a second embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施の形態で得られたレンズアレイ
状の光学素子の斜視図
FIG. 7 is a perspective view of a lens array-shaped optical element obtained in the embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施の形態3における光学素子の製
造装置を示す正面図
FIG. 8 is a front view showing an optical element manufacturing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図9】 従来の技術における成形法を説明するための
正面図
FIG. 9 is a front view for explaining a molding method in a conventional technique.

【図10】 レンズアレイ光学素子を用いた液晶プロジ
ェクターの原理説明図
FIG. 10 is a diagram illustrating the principle of a liquid crystal projector using a lens array optical element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Q1 予備加熱部 Q2 予備成形部 Q3 本成形部 Q4 冷却部 H 搬送手段 M 離型手段 1 チャンバー 2 架台 3 下冷却板 4 下加熱板 5 軸 6 フランジ 7 上冷却板 8 上加熱板 9 予備成形型 10 本成形型 11 成形ブロック 12 棹 13 投入口 14 取り出し口 15 シャッター 16 ガス導入口 17 準備台 18,19,20 シリンダー 21 押し棒 31 成形素材 32 下型 33 胴型 34 テーパー部 35,37 固定ネジ 38 ストリッパピン 39 圧縮バネ 41 凹部 42,47,53 取り付け孔 43 凸部 45,49 予備成形品 46 直溝 48 凸部 51 本成形型 52 レンズ面 54 光学素子 55 光学面 56 フック Q1 Preheating section Q2 Preforming section Q3 Main forming section Q4 Cooling section H Conveying means M Demolding means 1 Chamber 2 Stand 3 Lower cooling plate 4 Lower heating plate 5 Shaft 6 Flange 7 Upper cooling plate 8 Upper heating plate 9 Preforming die REFERENCE SIGNS LIST 10 molding die 11 molding block 12 rod 13 inlet 14 outlet 15 shutter 16 gas inlet 17 preparation table 18, 19, 20 cylinder 21 push rod 31 molding material 32 lower mold 33 trunk mold 34 taper 35, 37 fixing screw Reference Signs List 38 stripper pin 39 compression spring 41 concave part 42, 47, 53 mounting hole 43 convex part 45, 49 preformed product 46 straight groove 48 convex part 51 main molding die 52 lens surface 54 optical element 55 optical surface 56 hook

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02B 3/00 G02B 3/00 A (72)発明者 近藤 隆久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 春原 正明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 4G015 HA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) G02B 3/00 G02B 3/00 A (72) Inventor Takahisa Kondo 1006 Kazuma, Kazuma, Kazuma, Osaka Matsushita Electric Industrial (72) Inventor Masaaki Sunohara 1006 Kadoma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. F term (reference) 4G015 HA01

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下型、前記下型に嵌合する胴型、前記胴
型でガイドされかつ前記下型上に載置された成形素材と
で構成された成形ブロックの全体を予備加熱する予備加
熱工程と、 前記予備加熱により軟化された成形素材を予備成形型で
押圧変形して予備成形品を得る予備成形工程と、 光学機能面がアレイ状に構成された本成形型により前記
予備成形品に前記光学機能面を転写する本成形工程と、 前記成形ブロックの全体を冷却する冷却工程とを含み、 前記成形ブロックを少なくとも前記予備加熱、予備成
形、本成形および冷却の各工程に順次搬送することを特
徴とする光学素子の製造方法。
1. A pre-heating device for pre-heating an entire molding block including a lower mold, a body mold fitted to the lower mold, and a molding material guided by the body mold and placed on the lower mold. A heating step; a preforming step of pressing and deforming the forming material softened by the preheating with a preforming mold to obtain a preformed article; and the preforming article by a main forming die having an optical function surface configured in an array. And a cooling step of cooling the entire molding block, and sequentially transporting the molding block to at least the respective steps of the preheating, preforming, main molding and cooling. A method for producing an optical element, comprising:
【請求項2】 互いにテーパーで嵌合する下型と胴型お
よび前記下型上に載置した成形素材とで構成されている
成形ブロックの全体を予備加熱可能な予備加熱部と、 予備成形型を備え前記成形ブロックの成形素材を加熱加
圧可能な予備成形部と、 上方に凹形状の光学機能面がアレイ状に形成された本成
形型を備えて前記成形ブロックの成形素材を加熱加圧可
能な本成形部と、 前記成形ブロックの全体を冷却する冷却部と、 前記四つの各部を内包するチャンバーと、 前記成形ブロックを前記予備加熱部、予備成形部、本成
形部および冷却部の各部に順次搬送する搬送手段と、 前記成形ブロックを前記チャンバーの内外に搬入、搬出
するためのシャッターを有する投入口および取り出し口
と、 前記チャンバー内に不活性ガスを送り込むガス導入口と
を備えていることを特徴とする光学素子の製造装置。
2. A pre-heating unit which can pre-heat an entire molding block composed of a lower die, a body die, and a molding material placed on the lower die, which are fitted to each other with a taper; A preforming part capable of heating and pressing the molding material of the molding block; and a main molding die having an upwardly concave optical function surface formed in an array, and heating and pressing the molding material of the molding block. A possible main molding section, a cooling section for cooling the entire molding block, a chamber containing the four sections, and a preheating section, a preforming section, a main molding section and a cooling section for the molding block. Transport means for sequentially transporting the molding block into and out of the chamber; an inlet and an outlet having a shutter for loading and unloading the molding block into and out of the chamber; and a gas guide for feeding an inert gas into the chamber. Apparatus for producing an optical element characterized in that it comprises a mouth.
【請求項3】 前記予備成形部と本成形部には、上加熱
板と、前記上加熱板の側方に前記成形ブロックからの前
記予備成形型または本成形型の離型を助成するためのス
トリッパピンとが具備されていることを特徴とする請求
項2記載の光学素子の製造装置。
3. The preforming section and the main forming section each include an upper heating plate, and a side surface of the upper heating plate for assisting release of the preforming die or the main molding die from the forming block. The apparatus for manufacturing an optical element according to claim 2, further comprising a stripper pin.
【請求項4】 前記予備成形部と本成形部には、下加熱
板と、前記下加熱板上での前記成形ブロックの搬送ガイ
ドを兼ねたL字状のフックとが具備されていることを特
徴とする請求項2または請求項3記載の光学素子の製造
装置。
4. The preforming section and the main forming section each include a lower heating plate, and an L-shaped hook serving also as a conveyance guide of the molding block on the lower heating plate. The optical device manufacturing apparatus according to claim 2 or 3, wherein:
【請求項5】 ガラス材料からなる平板の片面または両
面に、凸形状でかつアレイ状に配置されるべき光学素子
の光学機能面に対応する状態の略凸形状がアレイ状に配
置されて構成されていることを特徴とする光学素子の成
形素材。
5. A flat plate made of a glass material is provided on one or both sides thereof with a convex shape and a substantially convex shape corresponding to an optical functional surface of an optical element to be arranged in an array. A molding material for an optical element, comprising:
【請求項6】 前記アレイ状の略凸形状が、疑似球面ま
たは疑似シリンダー面に形成されていることを特徴とす
る請求項5記載の光学素子の成形素材。
6. The molding material for an optical element according to claim 5, wherein the array-like substantially convex shape is formed on a pseudo spherical surface or a pseudo cylinder surface.
【請求項7】 金属部材からなる平板の面に複数個の凹
部または貫通孔が形成され、前記凹部または貫通孔の表
面に光学ガラス材料との反応性が低い白金の離型膜が成
膜されていることを特徴とする成形素材作成用の予備成
形金型。
7. A plurality of recesses or through-holes are formed on the surface of a flat plate made of a metal member, and a platinum release film having low reactivity with an optical glass material is formed on the surface of the recesses or through-holes. A preforming mold for producing a molding material, characterized in that:
【請求項8】 光学ガラス材料を用いて前記請求項1記
載の製造方法で得られるものであって、片方が平面、他
方が複数の球面または疑似シリンダー面のアレイに成形
されていることを特徴とするレンズアレイ光学素子。
8. An optical glass material obtained by the manufacturing method according to claim 1, wherein one is formed into a flat surface and the other is formed into an array of a plurality of spherical surfaces or pseudo cylinder surfaces. Lens array optical element.
【請求項9】 光学ガラス材料を用いて前記請求項2記
載の製造装置で得られるものであって、片方が平面、他
方が複数の球面または疑似シリンダー面のアレイに成形
されていることを特徴とするレンズアレイ光学素子。
9. An optical glass material obtained by the manufacturing apparatus according to claim 2, wherein one is formed into a flat surface and the other is formed into an array of a plurality of spherical surfaces or pseudo cylinder surfaces. Lens array optical element.
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