JP2004009105A - 曲板状反射光学素子の成形方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高精度の成形面を有した曲板状反射光学素子を簡易的に製造する。
【解決手段】爆発成形によりアモルファス合金材の曲板状反射光学素子を製造する。また曲板状反射光学素子素材がアモルファス箔の場合、光学素子素材の縦弾性伝播速度を超える爆ごう進行速度を持つ高性能爆薬を用い、光学素子素材間及び光学素子素材と成形型間との衝突速度がアモルファス金属内の縦弾性伝播速度とほぼ同じ速度となるように設定し、アモルファス箔の多層接合による光学素子の作成及び光学素子の成形型への転写による成形を行った後、離型を行うことで高精度の成形面を有した曲板状反射光学素子を製造する。
【選択図】 図１
【解決手段】爆発成形によりアモルファス合金材の曲板状反射光学素子を製造する。また曲板状反射光学素子素材がアモルファス箔の場合、光学素子素材の縦弾性伝播速度を超える爆ごう進行速度を持つ高性能爆薬を用い、光学素子素材間及び光学素子素材と成形型間との衝突速度がアモルファス金属内の縦弾性伝播速度とほぼ同じ速度となるように設定し、アモルファス箔の多層接合による光学素子の作成及び光学素子の成形型への転写による成形を行った後、離型を行うことで高精度の成形面を有した曲板状反射光学素子を製造する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高精度な形状を有する曲板状反射光学素子の製造方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
爆発成形を用いた従来技術としては、特開平５−３３７６９４号公報において、爆発エネルギーを用いた金属成形が行われているが成形品の表面状態には言及していない。また、爆発圧着を用いた従来技術としては、金属間及び、金属−アモルファス間の接合において既に、特開平７−３４６９号公報において、アモルファス金属粉末に対して、高エネルギー速度加工を施すことによって、母材の表面にアモルファス金属よりなる被覆層を成形しアモルファス被覆体とすることを特徴とする成形方法や、特開昭６３−２６２２３７号公報においては、アモルファス金属薄板と金属を爆発によって接合して成る複合体において、接合時にアモルファス金属の結晶化した部分と、アモルファス金属の結晶化していない部分を持つことを特徴とするアモルファス金属−金属複合体の作成が行われているが、前記２件の特許においてはいずれも、アモルファスとその他の物質の接合を目的としたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
高精度な形状を持つ曲板状反射光学素子素材の製造を安価に行う為に設備投資を非常に低く抑えることが可能な爆発成形を用いることは有効な成形法の一つである。そして曲板状反射光学素子素材としては様々な種類の合金が考えられるが、その際、特に光学素子素材がアモルファス特性を持つ場合、その特性を損なうこと無く光学素子として加工する必要がある。
【０００４】
更に、光学素子素材がアモルファス薄膜の場合には、まずアモルファス薄膜の多層の接合を行い、曲板状光学素子素材を作成しつつ、次にその多層曲板状光学素子素材を成形型成形面に瞬間的に接触させることで、成形光学面形状を曲板状光学素子素材に転写させ、更に曲板状光学素子素材と成形型が接合すること無く、離型させなければならないという課題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の問題点を解決すべく発明されたものである。爆発成形という高エネルギー速度加工を用いれば、単位時間当たりのエネルギー（エネルギー速度）が極めて大きいため、熱をあまり生じさせることなく成形できる（冷間加工）。従って、特に光学素子素材にアモルファス合金を用いる場合、アモルファス性を損なうことなく成形できる。
【０００６】
また、曲板状反射光学素子素材がアモルファス薄膜の場合には光学素子素材の縦弾性伝播速度を超える爆ごう進行速度を持つ高性能爆薬を用い、爆薬の爆速及び爆薬セット時の傾斜角、爆薬光学素子素材距離等を変化させる事で、光学素子素材間及び光学素子素材と成形型間との衝突速度がアモルファス金属内の縦弾性伝播速度とほぼ同じ速度となるように設定し、光学素子素材同士が接合し、光学素子素材の成形型に接触する部分が界面波を生じない条件下の基で、アモルファス薄膜の多層接合による光学素子の作成及び光学素子の成形型への転写による成形を行った後、光学素子と成形型間に高精度の表面部を有した非金属物質、非金属薄膜といった離型膜のいずれかを設置することにより離型を確実に行うことで、高精度の成形面を有した曲板状反射光学素子を製造する構成になっている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の曲板状光学素子製造装置における第１の実施形態の構成を示す図である。図１は、爆薬による水中衝撃波を利用した曲板状反射光学素子製造方法を示す。図に示す様に、１は爆薬、２は電気雷管、３は反射板、４は光学素子素材、５は成形型、６は成形型離型膜、７は駆動板、８は駆動板離型膜、９は側面固定テープ、１０は水槽である。
【０００８】
爆薬１は硝酸エステルを主成分とし、結合材にグリース、パラフィン樹脂などを配合し、爆ごう速度が１１００ｍ／ｓのシート状爆薬を、厚さ３ｍｍ、縦横長さ１５ｍｍ×２５ｍｍ、の長方形状に成形する。今回使用したシート状爆薬の形状は平板形状であるが、成形型形状に近似した形状でもよい。また電気雷管２は６号電気雷管を用いた。
【０００９】
光学素子素材４に用いるアモルファス合金の組成はＺｒ−Ａｌ−Ｃｕ（Ｚｒ ７５ａｔ％，Ａｌ １６ａｔ％，Ｃｕ １９ａｔ％）、Ｚｒ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ（Ｚｒ ６５ａｔ％，Ａｌ １０ａｔ％，Ｎｉ ５ａｔ％，Ｃｕ ３０ａｔ％）であり、合金１枚の厚さは厚さ５ｍｍ、成形面と接触する表面は３００ｎｍ程度の鏡面加工を施す。合金の形状は平板若しくは成形型の近似形状である。
【００１０】
本発明は曲板状反射光学素子成形面部において、成形型、及び成形型離型膜形状の良好な転写を得ることを目的としている為、光学素子素材と成形型との衝突速度を光学素子素材が型面の面転写が行われる最小速度にした。爆薬設置の際は傾斜法を用い、設置した際の諸条件は図２に示す。
【００１１】
成形型については縦横長さ１０ｍｍ×２０ｍｍ、中心高さ３０ｍｍ、曲率半径２０．５ｍｍのシリンドリカル形状超硬成形型５を高精度研削機で３００ｎｍ程度の面精度を持つ成形面を加工する。その後成形面上部に珪素系無機高分子を主成分とした成形型離型膜６を１００μｍ程度皮膜し、その上部に縦横長さ１０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ５ｍｍの光学素子素材４を置き、エポキシ系樹脂を主成分とする厚さ０．３ｍｍの駆動板離型膜８、厚さ０．３ｍｍＡｌ板で成形型と同じ形状の駆動板７も同様に下から順に積み重ね、成形型から駆動板にかけて側面部をテープ９で隙間無く固定する。
【００１２】
以上の装置を水槽１０に入れ、装置が完全に水没するまで水を充填し、図示しない起爆装置により雷管を起爆し爆薬を爆発させ、成形品を得る。
【００１３】
出来上がった曲板状反射光学素子は、割れなく成形され、面精度に関してはニュートン縞０．８〜１．５本の精度を有した良好な面を成形することができた。
【００１４】
（実施例２）
同様に以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図３は本発明の曲板状光学素子製造装置における第２の実施形態の構成を示す図である。図３は、爆薬による水中衝撃波を利用した曲板状反射光学素子製造方法を示す。図に示す様に、１１は爆薬、２は電気雷管、３は反射板、１２は光学素子素材、５は成形型、６は成形型離型膜、７は駆動板、８は駆動板離型膜、９は側面固定テープ、１０は水槽である。
【００１６】
爆薬１１は硝酸エステルを主成分とし、結合材にグリース、パラフィン樹脂などを配合し、爆ごう速度が７０００ｍ／ｓのシート状爆薬を、厚さ４ｍｍ、縦横長さ１５ｍｍ×２５ｍｍ、の長方形状に成形する。今回使用したシート状爆薬の形状は平板形状であるが、成形型形状に近似した形状でもよい。また電気雷管２は６号電気雷管を用いた。
【００１７】
光学素子素材１２に用いるアモルファス金属箔の組成はＡｕ−Ｓｉ−Ｇｅ（Ａｕ ７７ａｔ％、Ｓｉ ９．４ａｔ％，Ｇｅ １３．６ａｔ％）、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ（Ｆｅ ７５ａｔ％、Ｃｏ ２０ａｔ％、Ｂ ５ａｔ％）であり、密度と縦弾性係数から求めた縦弾性伝播速度はそれぞれ４１５０ｍ／ｓ、４４２０ｍ／ｓである。また、金属箔１枚の厚さは厚さ４０μｍ程度である。
【００１８】
本発明は曲板状反射光学素子間で界面波をできる限り発生させず、曲板状反射光学素子成形面部において、成形型、及び成形型離型膜形状の良好な転写を得ることを目的としている為、光学素子素材と成形型との衝突速度がアモルファス金属内の縦弾性伝播速度とほぼ同じ速度となるように傾斜法を用いて爆薬を設置した。設置した際の諸条件は図４に示す。
【００１９】
成形型については縦横長さ１０ｍｍ×２０ｍｍ、中心高さ３０ｍｍ、曲率半径２０．５ｍｍのシリンドリカル形状超硬成形型５を高精度研削機で３００ｎｍ程度の面精度を持つ成形面を加工する。その後成形面上部に珪素系無機高分子を主成分とした成形型離型膜６を１００μｍ程度皮膜し、その上部に縦横長さ１０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ３０μｍ程度の光学素子素材１２を５〜１０枚積層させ、エポキシ系樹脂を主成分とする厚さ０．３ｍｍの駆動板離型膜８、厚さ０．３ｍｍＡｌ板で成形型と同じ形状の駆動板７も同様に下から順に積み重ね、成形型から駆動板にかけて側面部をテープ９で隙間無く固定する。
【００２０】
以上の装置を水槽１０に入れ、装置が完全に水没するまで水を充填し、図示しない起爆装置により雷管を起爆し爆薬を爆発させ、成形品を得る。
【００２１】
出来上がった曲板状反射光学素子は、割れなく成形され、面精度に関してはニュートン縞１．７〜２．２本の精度を有した良好な面を成形することができた。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高精度の成形面を有した曲板状反射光学素子を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において、曲板状反射光学素子製造装置における第１の実施形態の構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態の諸条件及び成形性を示す図である。
【図３】本発明において、曲板状反射光学素子製造装置における第２の実施形態の構成を示す図である。
【図４】第２の実施形態の諸条件及び成形性を示す図である。
【符号の説明】
１，１１ 爆薬
２ 電気雷管
３ 反射板
４，１２ 光学素子素材
４ 成形型
５ 成形型離型膜
６ 駆動板
８ 駆動板離型膜
【発明の属する技術分野】
本発明は高精度な形状を有する曲板状反射光学素子の製造方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
爆発成形を用いた従来技術としては、特開平５−３３７６９４号公報において、爆発エネルギーを用いた金属成形が行われているが成形品の表面状態には言及していない。また、爆発圧着を用いた従来技術としては、金属間及び、金属−アモルファス間の接合において既に、特開平７−３４６９号公報において、アモルファス金属粉末に対して、高エネルギー速度加工を施すことによって、母材の表面にアモルファス金属よりなる被覆層を成形しアモルファス被覆体とすることを特徴とする成形方法や、特開昭６３−２６２２３７号公報においては、アモルファス金属薄板と金属を爆発によって接合して成る複合体において、接合時にアモルファス金属の結晶化した部分と、アモルファス金属の結晶化していない部分を持つことを特徴とするアモルファス金属−金属複合体の作成が行われているが、前記２件の特許においてはいずれも、アモルファスとその他の物質の接合を目的としたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
高精度な形状を持つ曲板状反射光学素子素材の製造を安価に行う為に設備投資を非常に低く抑えることが可能な爆発成形を用いることは有効な成形法の一つである。そして曲板状反射光学素子素材としては様々な種類の合金が考えられるが、その際、特に光学素子素材がアモルファス特性を持つ場合、その特性を損なうこと無く光学素子として加工する必要がある。
【０００４】
更に、光学素子素材がアモルファス薄膜の場合には、まずアモルファス薄膜の多層の接合を行い、曲板状光学素子素材を作成しつつ、次にその多層曲板状光学素子素材を成形型成形面に瞬間的に接触させることで、成形光学面形状を曲板状光学素子素材に転写させ、更に曲板状光学素子素材と成形型が接合すること無く、離型させなければならないという課題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の問題点を解決すべく発明されたものである。爆発成形という高エネルギー速度加工を用いれば、単位時間当たりのエネルギー（エネルギー速度）が極めて大きいため、熱をあまり生じさせることなく成形できる（冷間加工）。従って、特に光学素子素材にアモルファス合金を用いる場合、アモルファス性を損なうことなく成形できる。
【０００６】
また、曲板状反射光学素子素材がアモルファス薄膜の場合には光学素子素材の縦弾性伝播速度を超える爆ごう進行速度を持つ高性能爆薬を用い、爆薬の爆速及び爆薬セット時の傾斜角、爆薬光学素子素材距離等を変化させる事で、光学素子素材間及び光学素子素材と成形型間との衝突速度がアモルファス金属内の縦弾性伝播速度とほぼ同じ速度となるように設定し、光学素子素材同士が接合し、光学素子素材の成形型に接触する部分が界面波を生じない条件下の基で、アモルファス薄膜の多層接合による光学素子の作成及び光学素子の成形型への転写による成形を行った後、光学素子と成形型間に高精度の表面部を有した非金属物質、非金属薄膜といった離型膜のいずれかを設置することにより離型を確実に行うことで、高精度の成形面を有した曲板状反射光学素子を製造する構成になっている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の曲板状光学素子製造装置における第１の実施形態の構成を示す図である。図１は、爆薬による水中衝撃波を利用した曲板状反射光学素子製造方法を示す。図に示す様に、１は爆薬、２は電気雷管、３は反射板、４は光学素子素材、５は成形型、６は成形型離型膜、７は駆動板、８は駆動板離型膜、９は側面固定テープ、１０は水槽である。
【０００８】
爆薬１は硝酸エステルを主成分とし、結合材にグリース、パラフィン樹脂などを配合し、爆ごう速度が１１００ｍ／ｓのシート状爆薬を、厚さ３ｍｍ、縦横長さ１５ｍｍ×２５ｍｍ、の長方形状に成形する。今回使用したシート状爆薬の形状は平板形状であるが、成形型形状に近似した形状でもよい。また電気雷管２は６号電気雷管を用いた。
【０００９】
光学素子素材４に用いるアモルファス合金の組成はＺｒ−Ａｌ−Ｃｕ（Ｚｒ ７５ａｔ％，Ａｌ １６ａｔ％，Ｃｕ １９ａｔ％）、Ｚｒ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ（Ｚｒ ６５ａｔ％，Ａｌ １０ａｔ％，Ｎｉ ５ａｔ％，Ｃｕ ３０ａｔ％）であり、合金１枚の厚さは厚さ５ｍｍ、成形面と接触する表面は３００ｎｍ程度の鏡面加工を施す。合金の形状は平板若しくは成形型の近似形状である。
【００１０】
本発明は曲板状反射光学素子成形面部において、成形型、及び成形型離型膜形状の良好な転写を得ることを目的としている為、光学素子素材と成形型との衝突速度を光学素子素材が型面の面転写が行われる最小速度にした。爆薬設置の際は傾斜法を用い、設置した際の諸条件は図２に示す。
【００１１】
成形型については縦横長さ１０ｍｍ×２０ｍｍ、中心高さ３０ｍｍ、曲率半径２０．５ｍｍのシリンドリカル形状超硬成形型５を高精度研削機で３００ｎｍ程度の面精度を持つ成形面を加工する。その後成形面上部に珪素系無機高分子を主成分とした成形型離型膜６を１００μｍ程度皮膜し、その上部に縦横長さ１０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ５ｍｍの光学素子素材４を置き、エポキシ系樹脂を主成分とする厚さ０．３ｍｍの駆動板離型膜８、厚さ０．３ｍｍＡｌ板で成形型と同じ形状の駆動板７も同様に下から順に積み重ね、成形型から駆動板にかけて側面部をテープ９で隙間無く固定する。
【００１２】
以上の装置を水槽１０に入れ、装置が完全に水没するまで水を充填し、図示しない起爆装置により雷管を起爆し爆薬を爆発させ、成形品を得る。
【００１３】
出来上がった曲板状反射光学素子は、割れなく成形され、面精度に関してはニュートン縞０．８〜１．５本の精度を有した良好な面を成形することができた。
【００１４】
（実施例２）
同様に以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図３は本発明の曲板状光学素子製造装置における第２の実施形態の構成を示す図である。図３は、爆薬による水中衝撃波を利用した曲板状反射光学素子製造方法を示す。図に示す様に、１１は爆薬、２は電気雷管、３は反射板、１２は光学素子素材、５は成形型、６は成形型離型膜、７は駆動板、８は駆動板離型膜、９は側面固定テープ、１０は水槽である。
【００１６】
爆薬１１は硝酸エステルを主成分とし、結合材にグリース、パラフィン樹脂などを配合し、爆ごう速度が７０００ｍ／ｓのシート状爆薬を、厚さ４ｍｍ、縦横長さ１５ｍｍ×２５ｍｍ、の長方形状に成形する。今回使用したシート状爆薬の形状は平板形状であるが、成形型形状に近似した形状でもよい。また電気雷管２は６号電気雷管を用いた。
【００１７】
光学素子素材１２に用いるアモルファス金属箔の組成はＡｕ−Ｓｉ−Ｇｅ（Ａｕ ７７ａｔ％、Ｓｉ ９．４ａｔ％，Ｇｅ １３．６ａｔ％）、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ（Ｆｅ ７５ａｔ％、Ｃｏ ２０ａｔ％、Ｂ ５ａｔ％）であり、密度と縦弾性係数から求めた縦弾性伝播速度はそれぞれ４１５０ｍ／ｓ、４４２０ｍ／ｓである。また、金属箔１枚の厚さは厚さ４０μｍ程度である。
【００１８】
本発明は曲板状反射光学素子間で界面波をできる限り発生させず、曲板状反射光学素子成形面部において、成形型、及び成形型離型膜形状の良好な転写を得ることを目的としている為、光学素子素材と成形型との衝突速度がアモルファス金属内の縦弾性伝播速度とほぼ同じ速度となるように傾斜法を用いて爆薬を設置した。設置した際の諸条件は図４に示す。
【００１９】
成形型については縦横長さ１０ｍｍ×２０ｍｍ、中心高さ３０ｍｍ、曲率半径２０．５ｍｍのシリンドリカル形状超硬成形型５を高精度研削機で３００ｎｍ程度の面精度を持つ成形面を加工する。その後成形面上部に珪素系無機高分子を主成分とした成形型離型膜６を１００μｍ程度皮膜し、その上部に縦横長さ１０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ３０μｍ程度の光学素子素材１２を５〜１０枚積層させ、エポキシ系樹脂を主成分とする厚さ０．３ｍｍの駆動板離型膜８、厚さ０．３ｍｍＡｌ板で成形型と同じ形状の駆動板７も同様に下から順に積み重ね、成形型から駆動板にかけて側面部をテープ９で隙間無く固定する。
【００２０】
以上の装置を水槽１０に入れ、装置が完全に水没するまで水を充填し、図示しない起爆装置により雷管を起爆し爆薬を爆発させ、成形品を得る。
【００２１】
出来上がった曲板状反射光学素子は、割れなく成形され、面精度に関してはニュートン縞１．７〜２．２本の精度を有した良好な面を成形することができた。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高精度の成形面を有した曲板状反射光学素子を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において、曲板状反射光学素子製造装置における第１の実施形態の構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態の諸条件及び成形性を示す図である。
【図３】本発明において、曲板状反射光学素子製造装置における第２の実施形態の構成を示す図である。
【図４】第２の実施形態の諸条件及び成形性を示す図である。
【符号の説明】
１，１１ 爆薬
２ 電気雷管
３ 反射板
４，１２ 光学素子素材
４ 成形型
５ 成形型離型膜
６ 駆動板
８ 駆動板離型膜
Claims (7)
- 爆発の衝撃波を利用した爆発成形を用いて、成形素材を成形型成形面に瞬間的に接触させ、面転写を行う事により、成形光学面を有する曲板状反射光学素子を得る事を特徴とする光学素子の成形方法。
- 爆発の衝撃波を利用した爆発成形を用いて、成形素材を成形型成形面に瞬間的に接触させる事により、成形光学面を有する曲板状反射光学素子を得る事を特徴とする光学素子の成形装置。
- 爆発の衝撃波を利用した爆発成形を用いて、多層に積層した箔状の成形素材同士を接合し、その多層化した成形素材を成形型成形面に瞬間的に接触させ、面転写を行う事により、成形光学面を有する曲板状反射光学素子を得る事を特徴とする光学素子の成形方法。
- 前記請求項１又は３記載の光学素子の成形方法において、成形素材がアモルファス金属であることを特徴とする光学素子の成形方法。
- 前記請求項１又は３に示す成形素材と成形型間に非金属薄膜（離型膜）を設置することを特徴とする光学素子の成形方法。
- 前記請求項１に示す成形素材と成形型の成形面が鏡面加工されたものであることを特徴とする光学素子の成形方法。
- 前記請求項１又は３に示す衝撃波の伝達媒体を液体とすることを特徴とする光学素子の成形方法。
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|---|---|---|---|
| JP2002166777A JP2004009105A (ja) | 2002-06-07 | 2002-06-07 | 曲板状反射光学素子の成形方法及び装置 |
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|---|---|
| JP2004009105A true JP2004009105A (ja) | 2004-01-15 |
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|---|---|---|---|
| JP2002166777A Pending JP2004009105A (ja) | 2002-06-07 | 2002-06-07 | 曲板状反射光学素子の成形方法及び装置 |
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|---|---|
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009215610A (ja) * | 2008-03-11 | 2009-09-24 | Tohoku Univ | 高延性金属ガラス合金 |
| JP2011063857A (ja) * | 2009-09-17 | 2011-03-31 | Tohoku Techno Arch Co Ltd | 非晶質合金、光学部品および光学部品の製造方法 |
| JP2011063858A (ja) * | 2009-09-17 | 2011-03-31 | Tohoku Techno Arch Co Ltd | 非晶質合金、光学部品および光学部品の製造方法 |
| GB2491151A (en) * | 2011-05-24 | 2012-11-28 | Qioptiq Ltd | Method and apparatus for measuring the thickness distribution of a deposited layer of coating material |
-
2002
- 2002-06-07 JP JP2002166777A patent/JP2004009105A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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