JP4850052B2 - 光学デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
ところで、屈折率分布の測定には、例えば枠付き光学素子を液体に浸して屈折率分布を調べる液浸法、光学素子と枠部材を分離して測定する破壊法による測定、非破壊での透過波面測定法等が挙げられる。しかし、液浸法では枠部材の影響で測定が困難であり、破壊法では応力の解放による誤差が大きく正確な測定が困難である。
ガラスからなる光学素子と、該光学素子とは熱膨張率が異なる枠部材とが一体的に結合された枠付き光学素子を成形する第1成形工程と、
前記第1成形工程後、前記枠付き光学素子にアニール処理を施す第1アニール工程と、
前記第1アニール工程後、前記枠付き光学素子の光学的機能を測定する測定工程と、
前記測定工程後、再度枠付き光学素子を成形する第2成形工程と、
前記第2成形工程後、前記枠付き光学素子にアニール処理を施す第2アニール工程と、を備え、
前記第2成形工程および前記第2アニール工程のうちの少なくとも一方は、前記測定工程における測定値が設計時に予測した光学的機能と乖離している場合に、その誤差を小さくするように補正されて行われる。
前記誤差の補正は、前記枠付き光学素子を成形する成形型の成形面の形状を修正すること、成形温度を変更すること、成形圧力を変更すること、及びアニール温度を変更することのうちの少なくとも1つを行うことによって、前記光学機能面の形状、屈折率分布、及び屈折率の絶対値のうちの少なくとも1つを変化させて行われるようにしてもよい。
また、前記光学デバイスの製造方法において、
前記光学的機能の測定は、前記枠付き光学素子の光学素子単体の表面形状変化及び内部屈折率分布を対象として行われるようにしてもよい。
前記誤差の測定は、透過波面測定光学系を用いて非破壊で行われるようにしてもよい。
また、前記光学デバイスの製造方法において、
前記誤差の測定は、前記枠付き光学素子の枠部材を装置本体への取り付け基準面として、該取り付け基準面と前記枠付き光学素子の光学機能面との位置変化を考慮して行われるようにしてもよい。
図1は、本実施形態における光学デバイスの製造装置の全体構成を示す図である。
この製造装置10は、ガラスやプラスチック等の熱可塑性素材12を加熱変形させて、光学素子14と枠部材16とを一体的に結合した光学デバイスとしての枠付き光学素子18を成形する成形手段としての成形装置20と、この成形された枠付き光学素子18の光学的機能が、設計時に予測した光学的機能と乖離している場合に、その誤差を測定する測定手段としての透過波面測定装置22と、を備えている。
すなわち、型セット30が成形室23に投入され、続いて、型セット30は順に各ステージA〜Eに移動して、それぞれのステージにおいて昇温〜押圧されて成形が行われる。
成形された枠付き光学素子18は、後述する透過波面測定光学系としての透過波面測定装置22により光学機能面の形状、屈折率分布、屈折率の絶対値等の光学的機能が測定される。そして、この光学的機能の測定値が、設計時に予測した光学的機能と乖離している場合は、その誤差を測定する。
この透過波面測定装置22は、例えばフィゾー干渉計38と表示装置40とを有する。フィゾー干渉計38は、ミラー42と参照レンズ44を有し、光源としてレーザ光を利用している。そして、光源から出射された平面波を、枠付き光学素子18(被検レンズ)に入射させ、枠付き光学素子18を透過した光束をミラー42で折り返すことにより、枠付き光学素子18の透過波面収差や屈折率を高精度で測定することができる。
同図で明らかなように、屈折率は光軸中心とその周囲部では低く、外周部に至るに従い高くなっている。このように、光学素子14’の外周部に至るに従い屈折率が高くなっているのは、枠部材16’と光学素子14’の熱膨張率の差等に起因して、光学素子14’の内部応力や屈折率分布が複雑に変動するためと考えられる。
また、図10は、光学素子14”と枠部材16”とを一体的に結合した枠付き光学素子18”を示している。
この実施形態では、誤差を小さくするように補正する工程として、成形型の形状修正を行うものである。なお、以下において、枠付き光学素子18の成形工程については既に説明したので、その詳細な説明は省略する。
S12で、透過波面測定装置22を用いて枠付き光学素子18の非破壊検査による測定を行う。ここでは、例えば成形した枠付き光学素子18をフィゾー干渉計38に取り付けて光学的機能を測定する。そして、その測定値が設計上で予測した光学的機能と乖離している場合に、その誤差を測定する。この場合の光学的機能は、例えば枠付き光学素子18におけるレンズ部分の表面形状変化及び屈折率分布を対象として行う。
この実施形態では、誤差を小さくするように補正する工程として、成形条件の変更を行うものである。
すなわち、成形温度は、ガラスの(At−Tg)×0.1℃以内であり、ガラスの固化時の温度は Tg±30℃であり、成形圧力の加重は 10%以内で行う。
図13は、他の実施形態における光学デバイスの製造工程のフローチャートを示している。
まず、工程S31で、光学デバイスの製造装置10を用いて枠付き光学素子18を成形する。
その後、S34で、修正後の成形型により改めて枠付き光学素子18を成形し、S35で、設定値に近い光学的機能を備えた良品の枠付き光学素子18を得ることができる。
この実施形態では、枠付き光学素子18を成形した後にアニール処理を行うようにした点に特徴を有する。
次に、S42で、枠付き光学素子18のアニール処理を行う。すなわち、枠付き光学素子18を全体として所定温度まで加熱してレンズ部分の内部応力を除去する。これにより、枠付き光学素子18の屈折率分布がある程度緩和される。
S45で、修正後の成形型により改めて枠付き光学素子18を成形する。
なお、ここでのアニール処理では、そのアニール処理条件を種々に変更することで、枠付き光学素子18の光学機能面の形状、屈折率分布、及び屈折率の絶対値を変化させて設計値に合致するようにしても良い。
図16は、他の実施形態における光学デバイスの製造工程のフローチャートを示している。
まず、工程S51において、光学デバイスの製造装置10を用いて枠付き光学素子18を成形し、次いで、S52で、枠付き光学素子18のアニール処理を行い、更に、S53で、透過波面測定装置22による非破壊検査による測定を行う点は、前述した実施形態と同様である。
この成形条件の変更には、前述したように、成形温度や成形圧力等が含まれるとともに、この成形条件変更は、所定の制限された範囲で行う。
次に、S56では、再び枠付き光学素子18のアニール処理を行い、該枠付き光学素子18を所定温度まで加熱して内部応力を除去する。そして、S57で良品の枠付き光学素子18を得る。
この実施形態では、アニール処理後の枠付き光学素子18の光学的機能と、設計上の光学的機能との誤差を測定した後に、アニール処理条件を変更して成形する点に特徴を有している。
12 熱可塑性素材
14 光学素子
16 枠部材
18 枠付き光学素子
20 成形装置
22 透過波面測定装置
23 成形室
24 上型
24a 成形面
26 下型
26a 成形面
28 スリーブ
30 型セット
32 上ヒータプレート
34 下ヒータプレート
36 エアシリンダ
38 フィゾー干渉計
40 表示装置
42 ミラー
44 参照レンズ
46 凸レンズ単体
48 鏡枠
Claims (5)
- ガラスからなる光学素子と、該光学素子とは熱膨張率が異なる枠部材とが一体的に結合された枠付き光学素子を成形する第1成形工程と、
前記第1成形工程後、前記枠付き光学素子にアニール処理を施す第1アニール工程と、
前記第1アニール工程後、前記枠付き光学素子の光学的機能を測定する測定工程と、
前記測定工程後、再度枠付き光学素子を成形する第2成形工程と、
前記第2成形工程後、前記枠付き光学素子にアニール処理を施す第2アニール工程と、を備え、
前記第2成形工程および前記第2アニール工程のうちの少なくとも一方は、前記測定工程における測定値が設計時に予測した光学的機能と乖離している場合に、その誤差を小さくするように補正されて行われる、光学デバイスの製造方法。 - 前記誤差の補正は、前記枠付き光学素子を成形する成形型の成形面の形状を修正すること、成形温度を変更すること、成形圧力を変更すること、及びアニール温度を変更することのうちの少なくとも1つを行うことによって、前記光学機能面の形状、屈折率分布、及び屈折率の絶対値のうちの少なくとも1つを変化させて行われる、請求項1記載の光学デバイスの製造方法。
- 前記光学的機能の測定は、前記枠付き光学素子の光学素子単体の表面形状変化及び内部屈折率分布を対象として行われる、請求項1又は2に記載の光学デバイスの製造方法。
- 前記誤差の測定は、透過波面測定光学系を用いて非破壊で行われる、請求項1〜3のいずれかに記載の光学デバイスの製造方法。
- 前記誤差の測定は、前記枠付き光学素子の枠部材を装置本体への取り付け基準面として、該取り付け基準面と前記枠付き光学素子の光学機能面との位置変化を考慮して行われる、請求項1から3のいずれかに記載の光学デバイスの製造方法。
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