JP2735584B2 - 複合レンズ及びその製造方法 - Google Patents
複合レンズ及びその製造方法Info
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- JP2735584B2 JP2735584B2 JP63249423A JP24942388A JP2735584B2 JP 2735584 B2 JP2735584 B2 JP 2735584B2 JP 63249423 A JP63249423 A JP 63249423A JP 24942388 A JP24942388 A JP 24942388A JP 2735584 B2 JP2735584 B2 JP 2735584B2
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- Japan
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- lens
- lenses
- adhesive
- glass
- quartz glass
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- Joining Of Glass To Other Materials (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は石英ガラスを用いた複合レンズ及びその複合
レンズの製造方法に関する。
レンズの製造方法に関する。
[従来の技術] フライアイレンズあるいはインデグレータレンズとも
称される複合レンズは、均一な光強度分布が得られるた
め精密光学系、例えば半導体製造装置の光学系等に広く
用いられている。この種の複合レンズの材料として、硼
珪酸ガラスを用いれば熱間成型により複合レンズを製造
することが可能であるが、硼珪酸ガラスは光透過率に難
点が有り(例えば300nmより短波長側で減衰が大き
い)、また熱間成型によるとレンズとレンズとの間の部
分を鋭角に形成できないため良好な解像特性を得ること
が難しい。石英ガラスを複合レンズの材料として用いれ
ば、良好な分光特性が得られるが熱間成型で製造するこ
とが難しい。
称される複合レンズは、均一な光強度分布が得られるた
め精密光学系、例えば半導体製造装置の光学系等に広く
用いられている。この種の複合レンズの材料として、硼
珪酸ガラスを用いれば熱間成型により複合レンズを製造
することが可能であるが、硼珪酸ガラスは光透過率に難
点が有り(例えば300nmより短波長側で減衰が大き
い)、また熱間成型によるとレンズとレンズとの間の部
分を鋭角に形成できないため良好な解像特性を得ること
が難しい。石英ガラスを複合レンズの材料として用いれ
ば、良好な分光特性が得られるが熱間成型で製造するこ
とが難しい。
このため従来は、石英ガラスによる独立したレンズを
複数個2次元配列し、その周囲に配置した金具及びその
前後に配置したガラス板によってこれら複数のレンズを
挟持することにより複合レンズを構成していた。
複数個2次元配列し、その周囲に配置した金具及びその
前後に配置したガラス板によってこれら複数のレンズを
挟持することにより複合レンズを構成していた。
第1図は従来の複合レンズの一例を表わしており、2
は石英ガラスによる四角形レンズ4を複数個2次元配列
したレンズ集合体、6a,6b,6c,6dはレンズ集合体2の4
辺に配置したアルミニウム等の金具、8a,8bはレンズ集
合体2及び金具6a,6b,6c,6dの前後に配置した2枚の透
明なガラス板、10,12はこれらガラス板の固定部材であ
る。レンズ集合体2は固定部材10及び12により固定され
た金具6a,6b,6c,6d及びガラス板8a,8bによって押えられ
保持されている。第1図の例では、このように構成され
た2組の複合レンズ14a,14bが押しネジ16によって筒枠1
8に固定され全体として丸形のレンズ装置を構成してい
る。
は石英ガラスによる四角形レンズ4を複数個2次元配列
したレンズ集合体、6a,6b,6c,6dはレンズ集合体2の4
辺に配置したアルミニウム等の金具、8a,8bはレンズ集
合体2及び金具6a,6b,6c,6dの前後に配置した2枚の透
明なガラス板、10,12はこれらガラス板の固定部材であ
る。レンズ集合体2は固定部材10及び12により固定され
た金具6a,6b,6c,6d及びガラス板8a,8bによって押えられ
保持されている。第1図の例では、このように構成され
た2組の複合レンズ14a,14bが押しネジ16によって筒枠1
8に固定され全体として丸形のレンズ装置を構成してい
る。
[発明が解決しようとする課題] しかしながらこのような従来の複合レンズによると、
ガラス板の表面及び裏面での反射による光量損失が発生
するため、照度が低くなってしまう。さらに、レンズ集
合体の押え部材として機械的強度が得られるように金具
を用いているため、レンズに割れが発生し易い。また、
雰囲気の温度変化が大きい場合、レンズと金具との位置
関係が不安定となり光学系の位置決めに悪影響を及ぼす
恐れがある。
ガラス板の表面及び裏面での反射による光量損失が発生
するため、照度が低くなってしまう。さらに、レンズ集
合体の押え部材として機械的強度が得られるように金具
を用いているため、レンズに割れが発生し易い。また、
雰囲気の温度変化が大きい場合、レンズと金具との位置
関係が不安定となり光学系の位置決めに悪影響を及ぼす
恐れがある。
従って本発明の目的は、分光特性が優れた複合レンズ
及びその製造方法を提供することにある。本発明の他の
目的は、レンズの割れが少ない複合レンズ及びその製造
方法を提供することにある。本発明のさらに他の目的
は、雰囲気の温度変化が大きい場合にも機械的歪みの少
ない複合レンズ及びその製造方法を提供することにあ
る。
及びその製造方法を提供することにある。本発明の他の
目的は、レンズの割れが少ない複合レンズ及びその製造
方法を提供することにある。本発明のさらに他の目的
は、雰囲気の温度変化が大きい場合にも機械的歪みの少
ない複合レンズ及びその製造方法を提供することにあ
る。
[課題を解決するための手段] 上述の目的を達成するため本発明の複合レンズは、2
次元配列した同一角形形状の複数の石英ガラス製レンズ
と、各レンズの端面に介在し各レンズを互いに密に溶着
して一体化せしめたガラスフリット及び膨張低下剤を混
練した接着材とを備えている。 また本発明の複合レン
ズの製造方法は、石英ガラスにより同一角形形状のレン
ズを複数形成し、各レンズの端面にガラスフリット(柴
田ハリオ硝子製ガラスフリット,1−A)及び膨張低下剤
を混練した接着材を介在させ2次元配列となるように互
いに接合せしめ、接合した該複数のレンズを加熱せしめ
て前記接着材による溶着を行うように構成されている。
次元配列した同一角形形状の複数の石英ガラス製レンズ
と、各レンズの端面に介在し各レンズを互いに密に溶着
して一体化せしめたガラスフリット及び膨張低下剤を混
練した接着材とを備えている。 また本発明の複合レン
ズの製造方法は、石英ガラスにより同一角形形状のレン
ズを複数形成し、各レンズの端面にガラスフリット(柴
田ハリオ硝子製ガラスフリット,1−A)及び膨張低下剤
を混練した接着材を介在させ2次元配列となるように互
いに接合せしめ、接合した該複数のレンズを加熱せしめ
て前記接着材による溶着を行うように構成されている。
[実施例] 第2図は本発明の一実施例として、角形の複合レンズ
を表しており、第3図は第2図の実施例におけるレンズ
単体を表している。
を表しており、第3図は第2図の実施例におけるレンズ
単体を表している。
光学レンズを製造する公知の工程、例えば、切断、プ
レス、研削、研磨等の工程を行うことにより、石英ガラ
スによる同一形状、同一寸法、そして同一特性のレンズ
を多数作製する。本実施例では、石英ガラスによる第3
図に示す如き4角形の両凸レンズ20を複合レンズ一枚に
つき36個作製する。
レス、研削、研磨等の工程を行うことにより、石英ガラ
スによる同一形状、同一寸法、そして同一特性のレンズ
を多数作製する。本実施例では、石英ガラスによる第3
図に示す如き4角形の両凸レンズ20を複合レンズ一枚に
つき36個作製する。
作製した両凸レンズ20を第2図に示す如く6行6列の
マトリクス状に2次元配列し、さらにそのレンズ集合体
22の両側にこれら両凸レンズ20と同一材料の石英ガラス
製の押え部材24a,24bを配置する。各両凸レンズ20は互
いの端面20aが近接するように、さらにこれら端面と押
え部材24a,24bの端面とが近接するように配置されてい
る。実際にはこれら端面間には、後述する如くガラスフ
リット及び膨張低下剤を混練した接着材が介在してお
り、その間隙が20〜30μmとなるように配置される。こ
のように配置した両凸レンズ20及び押え部材24a,24bを
加熱することにより接着材が溶融し、各両凸レンズ20及
び押え部材24a,24bが一体的に固着して複合レンズが形
成される。
マトリクス状に2次元配列し、さらにそのレンズ集合体
22の両側にこれら両凸レンズ20と同一材料の石英ガラス
製の押え部材24a,24bを配置する。各両凸レンズ20は互
いの端面20aが近接するように、さらにこれら端面と押
え部材24a,24bの端面とが近接するように配置されてい
る。実際にはこれら端面間には、後述する如くガラスフ
リット及び膨張低下剤を混練した接着材が介在してお
り、その間隙が20〜30μmとなるように配置される。こ
のように配置した両凸レンズ20及び押え部材24a,24bを
加熱することにより接着材が溶融し、各両凸レンズ20及
び押え部材24a,24bが一体的に固着して複合レンズが形
成される。
第4図は本実施例の複合レンズの製造工程を表すフロ
ーチャートであり、以下この図を用いて製造工程を詳細
に説明する。
ーチャートであり、以下この図を用いて製造工程を詳細
に説明する。
工程P1においては、石英ガラスによる両凸レンズ20及
び押え部材24a,24bが形成される。次の工程P2において
は、これら両凸レンズ20及び押え部材24a,24bの端面を
接着のため研削する。この端面研削は、アランダム砥粒
#600を用いて行う。一方、接着材については、工程P3
〜P9で形成される。ガラスフリットとして、以下の如き
特性のものを用いる。
び押え部材24a,24bが形成される。次の工程P2において
は、これら両凸レンズ20及び押え部材24a,24bの端面を
接着のため研削する。この端面研削は、アランダム砥粒
#600を用いて行う。一方、接着材については、工程P3
〜P9で形成される。ガラスフリットとして、以下の如き
特性のものを用いる。
膨脹係数:20〜300℃において 42×10-7cm/cm℃ 屈伏点 :570℃ 接着温度:660℃ 使用温度:500℃以下 組成 :SiO2 52〜61% B2O324〜28% PbO 5〜10% Al2O33〜 7% Na2O31〜 3% Li2O 1〜 4% K2O 1〜 2% (wt%) このようなガラスフリットを、工程P4において湿式粉
砕した後、工程P5において放置乾燥せしめる。膨脹低下
剤として以下の如き特性のネガタイト(柴田ハリオ硝子
製,ハリオネガタイト)を用いる。
砕した後、工程P5において放置乾燥せしめる。膨脹低下
剤として以下の如き特性のネガタイト(柴田ハリオ硝子
製,ハリオネガタイト)を用いる。
成分 :β−ユークリプタイト、スポジューメン固溶
体を主成分とする人口鉱物 膨脹係数:−115×10-7cm/cm℃ このネガタイトも、工程P7において湿式粉砕した後、
工程P8において放置乾燥せしめる。
体を主成分とする人口鉱物 膨脹係数:−115×10-7cm/cm℃ このネガタイトも、工程P7において湿式粉砕した後、
工程P8において放置乾燥せしめる。
以上のガラスフリット及びネガタイトを、工程P9にお
いて3%PVA水溶液と共に混練する。この場合の重量比
は、ガラスフリット:ネガタイト:3%PVA水溶液が、4:
1:3の割合である。
いて3%PVA水溶液と共に混練する。この場合の重量比
は、ガラスフリット:ネガタイト:3%PVA水溶液が、4:
1:3の割合である。
次の工程P10においては、端面研削した両凸レンズ20
及び押え部材24a,24bの端面に上述の如く混練した接着
材を塗布し、樹脂面上で前述のように2次元配列して接
着する。接着して30分程度放置した後、はみだした接着
材の拭きとりを行う。
及び押え部材24a,24bの端面に上述の如く混練した接着
材を塗布し、樹脂面上で前述のように2次元配列して接
着する。接着して30分程度放置した後、はみだした接着
材の拭きとりを行う。
次いで、工程P11において24時間程度放置して十分乾
燥させた後、工程P12で加熱焼成を行う。この加熱焼成
は、電気炉にて以下の条件で行われる。
燥させた後、工程P12で加熱焼成を行う。この加熱焼成
は、電気炉にて以下の条件で行われる。
昇温時間:60min 焼成温度:600〜1000℃ 好ましくは700〜800℃ 保持時間:30〜40min 以上の製造工程により、熱膨脹差によるクラック及び
ズレさらには失透もない複合レンズを得ることができ
る。
ズレさらには失透もない複合レンズを得ることができ
る。
以上述べた実施例では、4角形の両凸レンズを用いて
いるが、本発明の複合レンズは6角形あるいはその他の
角形であっても良く、又片凸レンズであっても良い。さ
らに、一枚の複合レンズを作成するのに何個の角形レン
ズを用いても良く、その配列が何行何列であっても良
い。又上述の実施例では、押え部材をレンズ集合体の両
側にのみ配置しているが、レンズ集合体の4辺に押え部
材を配置しても良い。さらにこれら押え部材の形状、大
きさ、厚さも任意に設定できる。例えば、第1図の金具
6a〜6dと同じような形状の押え部材を用いて丸形の複合
レンズを作成しても良い。
いるが、本発明の複合レンズは6角形あるいはその他の
角形であっても良く、又片凸レンズであっても良い。さ
らに、一枚の複合レンズを作成するのに何個の角形レン
ズを用いても良く、その配列が何行何列であっても良
い。又上述の実施例では、押え部材をレンズ集合体の両
側にのみ配置しているが、レンズ集合体の4辺に押え部
材を配置しても良い。さらにこれら押え部材の形状、大
きさ、厚さも任意に設定できる。例えば、第1図の金具
6a〜6dと同じような形状の押え部材を用いて丸形の複合
レンズを作成しても良い。
第5図は上述の実施例の複合レンズを二枚使用した角
形のレンズ装置の例を示しており、これは形状は異なる
が第1図の従来のレンズ装置に対応している。
形のレンズ装置の例を示しており、これは形状は異なる
が第1図の従来のレンズ装置に対応している。
複合レンズ26,28は、開口窓を有する金属製の支持部
材30,32によって金属製の角枠34に固定される。テフロ
ン球36a,36b,36c,36d…を介して押しネジ38a,38b,38c,3
8d…を締めることにより、これら複合レンズ26,28の固
定が行なわれる。
材30,32によって金属製の角枠34に固定される。テフロ
ン球36a,36b,36c,36d…を介して押しネジ38a,38b,38c,3
8d…を締めることにより、これら複合レンズ26,28の固
定が行なわれる。
このように本実施例によれば、各レンズをガラスフリ
ット及び膨張低下剤を混練した接着材で溶着して一体構
造としているため、従来のようなガラス板が不要であ
る。又機械的強度を高めるためにレンズの押え部材を金
属で構成する必要がなくこれをレンズと同じ材質で構成
すると共に溶着して一体構造としているため、割れが生
じにくく、温度変化が大きい場合にもクラックやズレが
発生しにくい。このことは、複合レンズの支持部材の構
成を簡略化できることをも意味する。
ット及び膨張低下剤を混練した接着材で溶着して一体構
造としているため、従来のようなガラス板が不要であ
る。又機械的強度を高めるためにレンズの押え部材を金
属で構成する必要がなくこれをレンズと同じ材質で構成
すると共に溶着して一体構造としているため、割れが生
じにくく、温度変化が大きい場合にもクラックやズレが
発生しにくい。このことは、複合レンズの支持部材の構
成を簡略化できることをも意味する。
各レンズを保持するためのガラス板を取除くことによ
り照度がどの程度向上するかを示す測定結果を以下に説
明する。
り照度がどの程度向上するかを示す測定結果を以下に説
明する。
この測定は第1図の如き従来のレンズ装置及び第5図
の如き本発明のレンズ装置に関して第6図に示す測定装
置を用いて行われた。超高圧水銀ランプ40から発し、楕
円反射ミラー42及び従来のあるいは本発明のレンズ装置
44を介して照射面46に照射された紫外線の照度を紫外線
照度計48によって測定した。次に示す測定値は360cm2の
角領域内の等間隔の25点における紫外線照度計48の表示
値から求められた。
の如き本発明のレンズ装置に関して第6図に示す測定装
置を用いて行われた。超高圧水銀ランプ40から発し、楕
円反射ミラー42及び従来のあるいは本発明のレンズ装置
44を介して照射面46に照射された紫外線の照度を紫外線
照度計48によって測定した。次に示す測定値は360cm2の
角領域内の等間隔の25点における紫外線照度計48の表示
値から求められた。
レンズ装置 最大値 最小値 平均値 従来技術 23.9 21.7 22.76 本発明 29.2 26.6 27.71 単位:mw/cm2 本発明のレンズ装置では4枚のガラス板が取除かれて
いるため合計8面の反射面が無いこととなり、 本発明/従来技術=27.71/22.76=1.22 と照度が1.22倍向上している。
いるため合計8面の反射面が無いこととなり、 本発明/従来技術=27.71/22.76=1.22 と照度が1.22倍向上している。
[発明の効果] 以上詳細に説明したように、本発明の複合レンズは、
石英ガラス製レンズの端面にガラスフリット及び膨張低
下剤を混練した接着材を介在させ、各レンズを互いに密
に溶着して一体化せしめているため、各レンズを保持す
るためのガラス板が不要となり、照度が大幅に向上する
のみならずガラス板による無用の乱反射を防止できより
均一な照度分布を期待でき、接着部分はマクロ的には石
英ガラスに近い膨張係数を持ったガラスとなっており、
耐熱性もあり、接着材とレンズとの熱膨張差によるクラ
ックやレンズ同志のズレが発生することがなく、レンズ
の変形もなく、レンズ精度を維持できる。
石英ガラス製レンズの端面にガラスフリット及び膨張低
下剤を混練した接着材を介在させ、各レンズを互いに密
に溶着して一体化せしめているため、各レンズを保持す
るためのガラス板が不要となり、照度が大幅に向上する
のみならずガラス板による無用の乱反射を防止できより
均一な照度分布を期待でき、接着部分はマクロ的には石
英ガラスに近い膨張係数を持ったガラスとなっており、
耐熱性もあり、接着材とレンズとの熱膨張差によるクラ
ックやレンズ同志のズレが発生することがなく、レンズ
の変形もなく、レンズ精度を維持できる。
さらに金具によるレンズ押え部材が不要のため、割れ
が生じにくく、温度変化が大きい場合にもクラックやズ
レが発生しにくい。ズレが生じないので,信頼性の高い
光学位置決めを行うことができる。
が生じにくく、温度変化が大きい場合にもクラックやズ
レが発生しにくい。ズレが生じないので,信頼性の高い
光学位置決めを行うことができる。
従って、半導体製造装置の光学系のみならず、ソーラ
ーシュミレータの光源部や高温環境の光学系装置等に用
いて本発明の複合レンズは非常に有効である。
ーシュミレータの光源部や高温環境の光学系装置等に用
いて本発明の複合レンズは非常に有効である。
第1図は従来の複合レンズを説明するための分解図、第
2図は本発明の一実施例の構成図、第3図は第2図のレ
ンズ単体を表す構成図、第4図は本実施例の複合レンズ
の製造工程を示すフローチャート、第5図は第2図の複
合レンズを用いたレンズ装置の分解図、第6図はレンズ
装置の測定装置の構成図である。 20……両凸レンズ、20a,……端面、22……レンズ集合
体、24a,24b……押え部材、26,28……複合レンズ、30,3
2……支持部材、34……角枠、36a〜36d……テフロン
球、38a〜38d……押しネジ。
2図は本発明の一実施例の構成図、第3図は第2図のレ
ンズ単体を表す構成図、第4図は本実施例の複合レンズ
の製造工程を示すフローチャート、第5図は第2図の複
合レンズを用いたレンズ装置の分解図、第6図はレンズ
装置の測定装置の構成図である。 20……両凸レンズ、20a,……端面、22……レンズ集合
体、24a,24b……押え部材、26,28……複合レンズ、30,3
2……支持部材、34……角枠、36a〜36d……テフロン
球、38a〜38d……押しネジ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鹿野 明彦 山形県山形市北山形1―4―8 (72)発明者 横尾 律子 山形県東根市大字東根甲391 (72)発明者 鈴木 誠一 千葉県船橋市本中山1―19―14 コーポ ジュネス203号 (56)参考文献 実開 昭62−199714(JP,U)
Claims (4)
- 【請求項1】2次元配列した角形同一形状の複数の石英
ガラス製レンズと、該各レンズの端面に介在し該各レン
ズを互いに密に溶着して一体化せしめたガラスフリット
及び膨張低下剤を混練した接着材とを備えたことを特徴
とする複合レンズ。 - 【請求項2】2次元配列した前記複数のレンズの外側に
配置した石英ガラス製押え部材と、該押え部材及び前記
レンズの端面間に介在し該レンズと該押え部材とを互い
に密に溶着して一体化せしめたガラスフリット及び膨張
低下剤を混練した接着材とをさらに備えた請求項1に記
載の複合レンズ。 - 【請求項3】石英ガラスにより同一角形形状のレンズを
複数形成し、該各レンズの端面にガラスフリット及び膨
張低下剤を混練した接着材を介在させ2次元配列となる
ように互いに接合せしめ、接合した該複数のレンズを加
熱せしめて前記接着材による溶着を行うことを特徴とす
る複合レンズの製造方法。 - 【請求項4】石英ガラスにより同一角形形状のレンズを
複数形成し、一方、石英ガラスにより前記レンズの押え
部材を形成し、該各レンズ及び該押え部材の端面にガラ
スフリット及び膨張低下剤を混練した接着材を介在させ
該各レンズが2次元配列となり該2次元配列のレンズの
外側に該押え部材が配置されるように互いに接合せし
め、接合した該複数のレンズ及び該押え部材を加熱せし
めて前記接着材による溶着を行うことを特徴とする複合
レンズの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63249423A JP2735584B2 (ja) | 1988-10-03 | 1988-10-03 | 複合レンズ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63249423A JP2735584B2 (ja) | 1988-10-03 | 1988-10-03 | 複合レンズ及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0296703A JPH0296703A (ja) | 1990-04-09 |
JP2735584B2 true JP2735584B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=17192754
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63249423A Expired - Lifetime JP2735584B2 (ja) | 1988-10-03 | 1988-10-03 | 複合レンズ及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2735584B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4618585B2 (ja) * | 2007-10-10 | 2011-01-26 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | 光学ユニットおよび投写型表示装置 |
JP4956851B2 (ja) * | 2010-08-26 | 2012-06-20 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | 光学ユニットおよび投写型表示装置 |
JP5798196B2 (ja) * | 2011-11-07 | 2015-10-21 | 日立マクセル株式会社 | 投写型映像表示装置 |
CN117805948B (zh) * | 2024-03-01 | 2024-05-17 | 河南百合特种光学研究院有限公司 | 一种石英复眼透镜的高温烧结方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62199714U (ja) * | 1986-06-06 | 1987-12-19 |
-
1988
- 1988-10-03 JP JP63249423A patent/JP2735584B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0296703A (ja) | 1990-04-09 |
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