JP5108625B2 - Optical element manufacturing method and manufacturing apparatus thereof - Google Patents
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Description
本発明は、第１の素材と第２の素材を加熱・押圧して接合し光学素子を製造する光学素子の製造方法及びその製造装置に関する。 The present invention relates to an optical element manufacturing method for manufacturing an optical element by heating and pressing a first material and a second material and bonding them, and an apparatus for manufacturing the same.
異なる光学素材を加熱・加圧して光学素子を一体的に成形する技術として、従来、例えば特許文献１に記載の技術が提案されている。
図９Ａ〜図９Ｃは、この特許文献１に記載された光学素子の成形工程を示している。
As a technique for integrally molding optical elements by heating and pressurizing different optical materials, for example, a technique described in Patent Document 1 has been proposed.
9A to 9C show a molding process of the optical element described in Patent Document 1.
図９Ａにおいて、下型１１０の成形面１１１ａに平凸レンズ１１２の凸面を載置し、この平凸レンズ１１２の平面（上面）側にフラットプリフォーム１１４を載置する。この状態で、下型１１０にスリーブ１１１を嵌め込み、次に上型１０８をスリーブ１１１に嵌め込む。こうして、上型１０８と下型１１０との間に平凸レンズ１１２及びフラットプリフォーム１１４を挟み込む。このセットされた金型を、不図示の加熱炉内で成形温度に達するまで加熱する。 9A, the convex surface of the plano-convex lens 112 is placed on the molding surface 111a of the lower mold 110, and the flat preform 114 is placed on the plane (upper surface) side of the plano-convex lens 112. In this state, the sleeve 111 is fitted into the lower mold 110, and then the upper mold 108 is fitted into the sleeve 111. Thus, the plano-convex lens 112 and the flat preform 114 are sandwiched between the upper mold 108 and the lower mold 110. The set mold is heated in a heating furnace (not shown) until the molding temperature is reached.
次いで、図９Ｂに示すように、セットされた金型を成形温度に保持した状態で、この金型に成形圧力を加え、フラットプリフォーム１１４を変形させて所望の平凹レンズ１１６を形成すると同時に、平凸レンズ１１２と平凹レンズ１１６を界面１１７で接合させる。こうして、加圧が完了した後に金型を常温まで冷却し、残留歪の低減等のため所定圧で加圧する。 Next, as shown in FIG. 9B, with the set mold held at the molding temperature, molding pressure is applied to the mold to deform the flat preform 114 to form the desired plano-concave lens 116, The plano-convex lens 112 and the plano-concave lens 116 are joined at the interface 117. Thus, after the pressurization is completed, the mold is cooled to room temperature, and pressurized at a predetermined pressure to reduce residual strain.
冷却完了後は、図９Ｃに示すように、金型を分解して、平凸レンズ１１２と平凹レンズ１１６とが一体化された複合レンズ１２０を取り出す。
しかしながら、前述した従来の成形技術では、図１０Ａ、図１０Ｂに示すように、例えば、表裏両面を高精度に研磨した結晶体１４０と光学ガラス１４２を２枚重ねて圧力Ｐを加えても密着することは稀である。このため、２枚の接合面間に空気層１４４が残ってしまう。 However, in the conventional molding technique described above, as shown in FIGS. 10A and 10B, for example, two crystals 140 and optical glass 142 whose front and back surfaces are polished with high accuracy are stacked and adhered even if pressure P is applied. That is rare. For this reason, the air layer 144 remains between the two joining surfaces.
従って、この状態で成形しても空気層１４４を排除することはできず、接合面間に泡１４６となって残ってしまう。さらに、この泡１４６は、入射した光を乱反射する等、光学素子の光学性能を低下させる。 Therefore, even if it shape | molds in this state, the air layer 144 cannot be excluded, but it will remain as the bubble 146 between joining surfaces. Further, the bubbles 146 deteriorate the optical performance of the optical element, such as irregularly reflecting incident light.
なお、光学ガラス１４２の変形によっては、空気層１４４は光学素子外に排気されることもあるが、その確率は低く、分断された空気層１４４は圧縮されて泡１４６となって残りやすい。 Depending on the deformation of the optical glass 142, the air layer 144 may be exhausted out of the optical element, but the probability is low, and the divided air layer 144 is easily compressed and remains as a bubble 146.
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、第１の素材と第２の素材を加熱・加圧して接合する際、第１と第２の素材の界面に空気層が生じないようにした光学素子の製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem. When the first material and the second material are joined by heating and pressurizing, an air layer is not generated at the interface between the first material and the second material. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical element and an apparatus for manufacturing the same.
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
第１の素材と第２の素材を加熱・加圧して接合し光学素子を製造する光学素子の製造方法において、
前記第１の素材に前記第２の素材を載置する工程と、
前記第１の素材と前記第２の素材間の接合面の気体を抜く工程と、
前記第１の素材と前記第２の素材を加熱して加圧する工程と、を備え、
前記第１の素材と前記第２の素材はともに板状であり、
前記第１の素材は結晶体であり、
前記第２の素材は光学ガラスであり、
前記光学ガラスよりも前記結晶体の外径の方が小さく、
前記気体を抜く工程では、前記結晶体及び前記光学ガラスを挟んで対向配置された型のうち前記結晶体側の型と、前記結晶体及び前記光学ガラスの周囲に位置するリング部材又はスリーブと、前記結晶体と、前記光学ガラスとで形成される空間の気体を前記接合面よりも前記結晶体側から抜くことで、前記接合面の気体を抜くことを特徴とする。
In order to achieve the object, the invention according to claim 1
In the method of manufacturing an optical element in which an optical element is manufactured by heating and pressurizing and bonding a first material and a second material,
Placing the second material on the first material;
Degassing the bonding surface between the first material and the second material;
Heating and pressurizing the first material and the second material , and
The first material and the second material are both plate-shaped,
The first material is a crystal;
The second material is optical glass,
The outer diameter of the crystal is smaller than the optical glass,
In the step of venting the gas, the mold on the crystal body side among the molds arranged opposite to each other with the crystal body and the optical glass interposed therebetween, a ring member or a sleeve positioned around the crystal body and the optical glass, A gas in the space formed by the crystal body and the optical glass is extracted from the crystal body side with respect to the bonding surface, whereby the gas on the bonding surface is extracted .
請求項２に係る発明は、
第１の素材と第２の素材を加熱・加圧して接合し光学素子を製造する光学素子の製造装置において、
前記第１の素材に前記第２の素材を載置した状態で、前記第１の素材と前記第２の素材間の接合面の気体を除去する吸引手段と、
前記第１の素材と前記第２の素材を加熱する加熱手段と、
前記第１の素材と前記第２の素材を上型と下型で加圧するための加圧手段と、を備え、
前記第１の素材と前記第２の素材はともに板状であり、
前記第１の素材は結晶体であり、
前記第２の素材は光学ガラスであり、
前記光学ガラスよりも前記結晶体の外径の方が小さく、
前記吸引手段は、前記結晶体及び前記光学ガラスを挟んで対向配置された型のうち前記結晶体側の型と、前記結晶体及び前記光学ガラスの周囲に位置するリング部材又はスリーブと、前記結晶体と、前記光学ガラスとで形成される空間の気体を前記接合面よりも前記結晶体側から抜くことで、前記接合面の気体を抜くことを特徴とする。
The invention according to 請 Motomeko 2,
In an optical element manufacturing apparatus that manufactures an optical element by heating and pressurizing and bonding a first material and a second material,
In a state where the second material is placed on the first material, suction means for removing gas at the joint surface between the first material and the second material,
Heating means for heating the first material and the second material;
Pressurizing means for pressurizing the first material and the second material with an upper mold and a lower mold ,
The first material and the second material are both plate-shaped,
The first material is a crystal;
The second material is optical glass,
The outer diameter of the crystal is smaller than the optical glass,
The suction means includes: a mold on the crystal body side among molds opposed to each other with the crystal body and the optical glass interposed therebetween; a ring member or a sleeve positioned around the crystal body and the optical glass; and the crystal body And the gas in the space formed by the optical glass is extracted from the crystal body side with respect to the bonding surface, whereby the gas on the bonding surface is extracted .
本発明によれば、第１の素材と第２の素材を加熱・加圧して接合する際、第１と第２の素材の界面に空気層が生じないようにすることができる。これにより、光学的に優れた光学素子を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to prevent an air layer from being generated at the interface between the first material and the second material when the first material and the second material are joined by heating and pressing. Thereby, an optical element that is optically excellent can be obtained.
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、光学素子の製造装置の概念を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating the concept of an optical element manufacturing apparatus.
同図において、この製造装置１０は、対向配置された上側プレート１２及び下側プレート１４と、これらの間に配置された型セット１６と、この型セット１６の側方に配置された加熱手段としてのヒータ１８と、後述する結晶体４０と光学ガラス４２との接合面（界面）の気体を除去する吸引手段としての吸引装置２０と、を有している。 In the figure, the manufacturing apparatus 10 includes an upper plate 12 and a lower plate 14 that are arranged to face each other, a mold set 16 that is disposed between them, and heating means that is disposed on the side of the mold set 16. Heater 18, and a suction device 20 as a suction means for removing gas on a bonding surface (interface) between a crystal body 40 and an optical glass 42 described later.
上側プレート１２には、型セット１６の上型２６を加圧する加圧手段としての加圧装置２２が設けられている。内部空間を吸引装置２０により減圧された後、型セット１６はヒータ１８で加熱され、さらに加圧装置２２により下側プレート１４と上側プレート１２との間に挟まれた状態で加圧される。 The upper plate 12 is provided with a pressurizing device 22 as pressurizing means for pressurizing the upper mold 26 of the mold set 16. After the internal space is depressurized by the suction device 20, the mold set 16 is heated by the heater 18 and further pressurized by the pressurizing device 22 while being sandwiched between the lower plate 14 and the upper plate 12.
図２は、型セット１６の断面図を示している。
型セット１６は、上型２６、下型２８、及びスリーブ３０を有している。上型２６及び下型２８は、スリーブ３０の内部で、それぞれの成形面２６ａ，２８ａが対向するようにスリーブ３０の両端側から嵌挿されている。スリーブ３０は円筒状に形成されている。上型２６は段付き円柱状をなし、その先端部に凸球面状の成形面２６ａが形成されている。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the mold set 16.
The mold set 16 includes an upper mold 26, a lower mold 28, and a sleeve 30. The upper mold 26 and the lower mold 28 are inserted from both ends of the sleeve 30 so that the molding surfaces 26 a and 28 a face each other inside the sleeve 30. The sleeve 30 is formed in a cylindrical shape. The upper die 26 has a stepped columnar shape, and a convex spherical molding surface 26a is formed at the tip thereof.
また、下型２８も段付き円柱状をなし、その先端部に平坦な成形面２８ａが形成されている。更に、この下型２８の成形面２８ａの周囲には、一段低い平坦な段差面２８ｂが形成されている。また、これら成形面２８ａと段差面２８ｂとは平行に形成されている。なお、上型２６の成形面２６ａは球面に限らず非球面等であってもよい。 Further, the lower die 28 has a stepped cylindrical shape, and a flat molding surface 28a is formed at the tip thereof. Further, a flat step surface 28 b that is one step lower is formed around the molding surface 28 a of the lower mold 28. Further, the molding surface 28a and the step surface 28b are formed in parallel. The molding surface 26a of the upper mold 26 is not limited to a spherical surface, and may be an aspherical surface.
下型２８の段差面２８ｂには、リング部材３２が載置されている。このリング部材３２は、中央に小径の孔３３と大径の孔３４が形成され、これら２つの孔３３，３４が段差面３５で連通されている。 A ring member 32 is placed on the step surface 28 b of the lower mold 28. The ring member 32 is formed with a small-diameter hole 33 and a large-diameter hole 34 at the center, and the two holes 33 and 34 communicate with each other through a step surface 35.
リング部材３２は、大径の孔３４を介して下型２８の成形面２８ａの外周部に嵌合されている。また、リング部材３２の小径の孔３３は上型２６の成形面２６ａが挿通可能な大きさに形成されている。 The ring member 32 is fitted to the outer peripheral portion of the molding surface 28 a of the lower mold 28 through a large-diameter hole 34. Further, the small-diameter hole 33 of the ring member 32 is formed in a size that allows the molding surface 26a of the upper mold 26 to be inserted therethrough.
さらに、リング部材３２が下型２８に嵌合した状態では、下型２８の段差面２８ｂから下型２８の成形面２８ａまでの高さ寸法Ａと、下型２８の段差面２８ｂからリング部材３２の段差面３５までの高さ寸法Ｂとの間に隙間が生じるように、
Ａ＜Ｂ
の関係になっている。
Further, when the ring member 32 is fitted to the lower mold 28, the height dimension A from the step surface 28 b of the lower mold 28 to the molding surface 28 a of the lower mold 28, and the ring member 32 from the step surface 28 b of the lower mold 28. So that a gap is formed between the height dimension B and the step surface 35 of
A <B
It has become a relationship.
この隙間を介してキャビティ内の気体が除去されるようにしている。
下型２８には、細径のエア吸引孔３８が２つ形成されている。このエア吸引孔３８は吸引装置２０（図１参照）に接続されている。なお、このエア吸引孔３８の数は限定されるものではないが、例えば２個設けられていれば十分と考えられる。
The gas in the cavity is removed through this gap.
The lower mold 28 is formed with two small diameter air suction holes 38. The air suction hole 38 is connected to the suction device 20 (see FIG. 1). Note that the number of the air suction holes 38 is not limited, but it is considered that two air suction holes 38 are sufficient, for example.
このエア吸引孔３８は、後述する異なる材料（４０，４２）を加圧・押圧する際に、界面の気体を除去するためのものである。
上型２６は、スリーブ３０の軸方向に摺動可能となっている。また、下型２８の成形面２８ａ上には、第１の素材としての平板状の結晶体４０と第２の素材としての平板状の光学ガラス４２が載置される。
This air suction hole 38 is for removing gas at the interface when different materials (40, 42) described later are pressed and pressed.
The upper mold 26 is slidable in the axial direction of the sleeve 30. On the molding surface 28a of the lower mold 28, a flat crystal body 40 as the first material and a flat optical glass 42 as the second material are placed.
なお、上型２６及び下型２８は、タングステンカーバイド（ＷＣ）等の超硬合金を研磨して仕上げられている。
図３及び図４に示すように、結晶体４０と光学ガラス４２とは、光学ガラス４２の外径Ｄ２よりも結晶体４０の外径Ｄ１の方が小さい。これにより、エア吸引孔３８は、結晶体４０と光学ガラス４２との界面と接続されるようになっている。
The upper mold 26 and the lower mold 28 are finished by polishing a cemented carbide such as tungsten carbide (WC).
As shown in FIGS. 3 and 4, the crystal body 40 and the optical glass 42 are smaller in the outer diameter D 1 of the crystal body 40 than the outer diameter D 2 of the optical glass 42. Thereby, the air suction hole 38 is connected to the interface between the crystal body 40 and the optical glass 42.
次に、この図３及び図４に基づき本実施の形態の作用を説明する。
吸引装置２０上に下型２８を載置する。ただし、必ずしも吸引装置２０上に下型２８を置かなくてもよく、例えば、エア吸引孔３８から空気が吸引されるようにホース等で吸引装置２０と接続してもよい。
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
The lower mold 28 is placed on the suction device 20. However, it is not always necessary to place the lower mold 28 on the suction device 20. For example, the lower die 28 may be connected to the suction device 20 with a hose or the like so that air is sucked from the air suction hole 38.
次いで、下型２８上にリング部材３２を嵌合する。
一方で、結晶体４０と光学ガラス４２を準備する。結晶体４０としては、光学ガラス４２の成形温度では変形しないようなＹＡＧ等が用いられる。また、光学ガラス４２としては、例えばバリウム系の光学ガラスが用いられる。これら結晶体４０と光学ガラス４２は、いずれも板状をなし、表裏両面が平坦に研磨されている。
Next, the ring member 32 is fitted onto the lower mold 28.
On the other hand, the crystal body 40 and the optical glass 42 are prepared. As the crystal body 40, YAG or the like that does not deform at the molding temperature of the optical glass 42 is used. As the optical glass 42, for example, barium-based optical glass is used. The crystal body 40 and the optical glass 42 are both plate-shaped, and both the front and back surfaces are polished flat.
次に、下型２８の成形面２８ａ上に結晶体４０を載置し、さらにその上に光学ガラス４２を載置する。
このとき、リング部材３２の小孔３３の直径は光学ガラス４２の直径と略等しく、また、結晶体４０の直径は光学ガラス４２の直径よりも小さい。このため、結晶体４０と光学ガラス４２の界面とエア吸引孔３８とは連通するようになっている。
Next, the crystal body 40 is placed on the molding surface 28a of the lower mold 28, and the optical glass 42 is placed thereon.
At this time, the diameter of the small hole 33 of the ring member 32 is substantially equal to the diameter of the optical glass 42, and the diameter of the crystal body 40 is smaller than the diameter of the optical glass 42. For this reason, the interface between the crystal body 40 and the optical glass 42 and the air suction hole 38 communicate with each other.
この状態で、吸引装置２０を駆動して、下型２８に設けたエア吸引孔３８から、結晶体４０と光学ガラス４２との間に介在する空気層を吸引除去する。
この後、下型２８にスリーブ３０を嵌め込み、次に上型２６をスリーブ３０に嵌め込んで型セット１６の組み込みを完了する。
In this state, the suction device 20 is driven to suck and remove the air layer interposed between the crystal body 40 and the optical glass 42 from the air suction hole 38 provided in the lower mold 28.
Thereafter, the sleeve 30 is fitted into the lower die 28, and then the upper die 26 is fitted into the sleeve 30 to complete the assembly of the die set 16.
次に、吸引装置２０による気体の吸引を止めて、型セット１６を成形機に投入する。次いで型セット１６を加熱して内部の結晶体４０と光学ガラス４２を加熱する。さらに、前述した加圧装置２２（図１参照）により上型２６をプレスすることにより、上型２６が下降し、上型２６と下型２８によって結晶体４０と光学ガラス４２とが押圧される。そして、結晶体４０と光学ガラス４２とが界面で一体的に接合された光学素子が得られる。 Next, the suction of the gas by the suction device 20 is stopped, and the mold set 16 is put into the molding machine. Next, the mold set 16 is heated to heat the internal crystal body 40 and the optical glass 42. Furthermore, the upper die 26 is lowered by pressing the upper die 26 with the pressurizing device 22 (see FIG. 1) described above, and the crystal body 40 and the optical glass 42 are pressed by the upper die 26 and the lower die 28. . And the optical element with which the crystal body 40 and the optical glass 42 were integrally joined by the interface is obtained.
なお、本実施形態では、界面の気体を吸引除去してからスリーブ３０と上型２６を嵌め込んで型セット１６を組み立てる場合について説明したが、この組立順序は種々変更が可能である。 In the present embodiment, the case where the sleeve 30 and the upper die 26 are fitted and the die set 16 is assembled after the interface gas is sucked and removed has been described, but this assembling order can be variously changed.
また、本実施形態では、結晶体４０と光学ガラス４２の界面が平面である場合について説明したが、これに限らない。例えば、界面が曲面であってもよい。さらに、減圧してから加熱する場合について説明したが、減圧しながら加熱してもよい。 Moreover, although this embodiment demonstrated the case where the interface of the crystal body 40 and the optical glass 42 was a plane, it is not restricted to this. For example, the interface may be a curved surface. Furthermore, although the case where it heats after reducing pressure was demonstrated, you may heat, reducing pressure.
また、本実施形態では、下型２８の成形面２８ａとリング部材３２の内側面、及び光学ガラス４２の一面とで囲まれたキャビティ空間の気圧を減圧する場合について説明したが、これに限らない。例えば、型セット１６を組み立てた状態で型セット１６内の密閉空間の全体の気圧を減圧してもよい。 In the present embodiment, the case where the pressure in the cavity space surrounded by the molding surface 28a of the lower mold 28, the inner surface of the ring member 32, and one surface of the optical glass 42 is reduced has been described. . For example, the entire atmospheric pressure of the sealed space in the mold set 16 may be reduced in a state where the mold set 16 is assembled.
本実施形態によれば、結晶体４０と光学ガラス４２間の接合面の気体を抜く工程と、結晶体４０と光学ガラス４２を加熱して加圧する工程とを備えたことにより、結晶体４０と光学ガラス４２の界面の気体を吸引して界面に気体が残留しないようにしたため、成形された光学素子に泡が発生するのを防止することができる。これにより、光学機能的に優れた光学素子を得ることができる。
［第２の実施の形態］
図５及び図６は、第２の実施の形態の型セットの断面図を示している。
According to the present embodiment, by providing the step of venting the gas at the joint surface between the crystal body 40 and the optical glass 42 and the step of heating and pressurizing the crystal body 40 and the optical glass 42, Since the gas at the interface of the optical glass 42 is sucked so that the gas does not remain at the interface, it is possible to prevent bubbles from being generated in the molded optical element. Thereby, an optical element excellent in optical function can be obtained.
[Second Embodiment]
5 and 6 show sectional views of a mold set according to the second embodiment.
なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態において、上型２６及び下型２８は、スリーブ３０の内部で、それぞれの成形面２６ａ，２８ａが対向するようにスリーブ３０の両端側から嵌挿されている。スリーブ３０は円筒状に形成されている。上型２６は円柱状をなし、その先端部に凸球面状の成形面２６ａが形成されている。
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent member as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
In the present embodiment, the upper die 26 and the lower die 28 are inserted from both ends of the sleeve 30 so that the molding surfaces 26 a and 28 a face each other inside the sleeve 30. The sleeve 30 is formed in a cylindrical shape. The upper die 26 has a cylindrical shape, and a convex spherical shaped surface 26a is formed at the tip thereof.
また、下型２８も円柱状をなし、その先端部に平坦な成形面２８ａが形成されている。本実施形態において、下型２８は、気孔率５２％のステンレス鋼（ＳＵＳ）で構成され、耐熱性と通気性を兼ね備えている。 The lower mold 28 is also cylindrical, and a flat molding surface 28a is formed at the tip. In the present embodiment, the lower mold 28 is made of stainless steel (SUS) having a porosity of 52%, and has both heat resistance and air permeability.
上型２６は、スリーブ３０の軸方向に摺動可能となっている。また、下型２８の成形面２８ａ上には、結晶体４０と光学ガラス４２とが載置される。これら結晶体４０と光学ガラス４２は、いずれも板状をなしている。 The upper mold 26 is slidable in the axial direction of the sleeve 30. A crystal body 40 and an optical glass 42 are placed on the molding surface 28 a of the lower mold 28. Both the crystal body 40 and the optical glass 42 have a plate shape.
図６に示すように、スリーブ３０の内径は光学ガラス４２の直径と略等しく、また、結晶体４０の直径は光学ガラス４２の直径よりも小さい。これにより、スリーブ３０の内周面と結晶体４０の外周面、及び光学ガラス４２の一面と下型２８の成形面２８ａとの間に空間４４が形成される。この空間４４は、結晶体４０と光学ガラス４２との界面にも連通している。 As shown in FIG. 6, the inner diameter of the sleeve 30 is substantially equal to the diameter of the optical glass 42, and the diameter of the crystal body 40 is smaller than the diameter of the optical glass 42. Thereby, a space 44 is formed between the inner peripheral surface of the sleeve 30 and the outer peripheral surface of the crystal body 40, and between one surface of the optical glass 42 and the molding surface 28 a of the lower mold 28. This space 44 also communicates with the interface between the crystal body 40 and the optical glass 42.
次に、本実施の形態の作用を説明する。
下型２８にスリーブ３０を嵌め込み、下型２８の成形面２８ａ上に結晶体４０を載置し、さらにその上に光学ガラス４２を載置する。次いで、上型２６をスリーブ３０に嵌め込んで型セット１６の組み込みを完了する。
Next, the operation of the present embodiment will be described.
The sleeve 30 is fitted into the lower mold 28, the crystal body 40 is placed on the molding surface 28 a of the lower mold 28, and the optical glass 42 is further placed thereon. Next, the upper die 26 is fitted into the sleeve 30 to complete the assembling of the die set 16.
次に、吸引装置２０上に下型２８を載置するか、または、下型２８の内部を介して空気が吸引されるようにホース等で吸引装置２０と接続する。
この状態で、吸引装置２０を駆動して、下型２８の下方から負圧により空間４４内の空気を吸引する。これにより、空間４４内の空気を吸引して気圧を減圧し、この空間４４と連通している結晶体４０と光学ガラス４２との間の界面の空気層が除去される。
Next, the lower mold | type 28 is mounted on the suction apparatus 20, or it connects with the suction apparatus 20 with a hose etc. so that air may be attracted | sucked through the inside of the lower mold | type 28. FIG.
In this state, the suction device 20 is driven to suck air in the space 44 from below the lower mold 28 by negative pressure. Thereby, the air in the space 44 is sucked to reduce the atmospheric pressure, and the air layer at the interface between the crystal body 40 and the optical glass 42 communicating with the space 44 is removed.
次に、吸引装置２０による気体の吸引を止めて、型セット１６を成形機に投入する。次いで型セット１６を加熱して内部の結晶体４０と光学ガラス４２を加熱する。さらに、前述した加圧装置２２（図１参照）によりプレスすることにより、結晶体４０と光学ガラス４２とが界面で一体的に接合された光学素子が得られる。 Next, the suction of the gas by the suction device 20 is stopped, and the mold set 16 is put into the molding machine. Next, the mold set 16 is heated to heat the internal crystal body 40 and the optical glass 42. Furthermore, an optical element in which the crystal body 40 and the optical glass 42 are integrally bonded at the interface is obtained by pressing with the pressure device 22 (see FIG. 1) described above.
なお、本実施形態でも、結晶体４０と光学ガラス４２の界面が平面である場合について説明したが、これに限らず、例えば界面が曲面であってもよい。
本実施形態によれば、第１の実施の形態と同様に、結晶体４０と光学ガラス４２の界面の気体を吸引して界面に気体が残留しないようにしたため、成形された光学素子に泡が発生するのを防止することができる。
In the present embodiment, the case where the interface between the crystal body 40 and the optical glass 42 is a plane has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the interface may be a curved surface, for example.
According to the present embodiment, as in the first embodiment, since the gas at the interface between the crystal body 40 and the optical glass 42 is sucked so that no gas remains at the interface, bubbles are formed in the molded optical element. It can be prevented from occurring.
また、本実施形態では、下型２８の全体に気孔が形成されているので、下型２８にエア吸引孔３８を新たに形成する工程を削除することができる。さらに、下型２８の断面全体で略均一に気体を吸引することができ、結晶体４０と光学ガラス４２間の界面の気体を確実に抜くことができる。
［第３の実施の形態］
図７及び図８は、第３の実施の形態の型セットの断面図を示している。
Further, in the present embodiment, since the pores are formed in the entire lower mold 28, the step of newly forming the air suction holes 38 in the lower mold 28 can be eliminated. Further, the gas can be sucked substantially uniformly over the entire cross section of the lower mold 28, and the gas at the interface between the crystal body 40 and the optical glass 42 can be surely removed.
[Third Embodiment]
7 and 8 show sectional views of the mold set according to the third embodiment.
なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態では、光学ガラス４２の側面をテーパ加工し、リング部材３２に形成したテーパ面４６との密着性ないし光学ガラス４２の中心位置決めの精度向上を図ったものである。
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent member as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
In this embodiment, the side surface of the optical glass 42 is tapered to improve the adhesion with the tapered surface 46 formed on the ring member 32 or the accuracy of the center positioning of the optical glass 42.
本実施形態において、上型２６は段付き円柱状をなし、その先端部に凸球面状の成形面２６ａが形成されている。また、下型２８も段付き円柱状をなし、その先端部に平坦な成形面２８ａが形成されている。更に、この下型２８の成形面２８ａの周囲には、一段低い平坦な段差面２８ｂが形成されている。また、これら成形面２８ａと段差面２８ｂとは平行に形成されている。 In the present embodiment, the upper mold 26 has a stepped columnar shape, and a convex spherical surface 26a is formed at the tip. Further, the lower die 28 has a stepped cylindrical shape, and a flat molding surface 28a is formed at the tip thereof. Further, a flat step surface 28 b that is one step lower is formed around the molding surface 28 a of the lower mold 28. Further, the molding surface 28a and the step surface 28b are formed in parallel.
下型２８の段差面２８ｂに載置されたリング部材３２には、小径の孔３３と大径の孔３４が形成され、これら２つの孔３３，３４が段差面３５で連通されている（図８参照）。また、小径の孔３３の上部には、所定角度傾斜したテーパ面４６が形成されている。 A small-diameter hole 33 and a large-diameter hole 34 are formed in the ring member 32 placed on the step surface 28b of the lower mold 28, and these two holes 33 and 34 are communicated with each other through the step surface 35 (see FIG. 8). A tapered surface 46 inclined at a predetermined angle is formed on the upper portion of the small-diameter hole 33.
次に、本実施の形態の作用を説明する。
吸引装置２０上に下型２８を載置するか、または、エア吸引孔３８から空気が吸引されるようにホース等で吸引装置２０と接続する。次いで、下型２８上にリング部材３２を嵌合する。
Next, the operation of the present embodiment will be described.
The lower mold 28 is placed on the suction device 20 or connected to the suction device 20 with a hose or the like so that air is sucked from the air suction hole 38. Next, the ring member 32 is fitted onto the lower mold 28.
次に、平板状の結晶体４０と、側面をテーパ加工した光学ガラス４２を準備する。これら結晶体４０と光学ガラス４２は、いずれも板状をなしている。このときの光学ガラス４２のテーパ面の傾斜は、リング部材３２のテーパ面４６の傾斜と同一に形成する。 Next, a flat crystal body 40 and an optical glass 42 whose side surfaces are tapered are prepared. Both the crystal body 40 and the optical glass 42 have a plate shape. At this time, the inclination of the tapered surface of the optical glass 42 is formed to be the same as the inclination of the tapered surface 46 of the ring member 32.
次に、下型２８の成形面２８ａ上に結晶体４０を載置し、さらにリング部材３２のテーパ面４６に光学ガラス４２を載置する。このとき、載置後の光学ガラス４２の対向側の平面が結晶体４０の平面と密接するようにする。これにより、光学ガラス４２は光軸がリング部材３２の中心と一致した状態で結晶体４０の上面に載置される。 Next, the crystal body 40 is placed on the molding surface 28 a of the lower mold 28, and the optical glass 42 is placed on the tapered surface 46 of the ring member 32. At this time, the plane on the opposite side of the optical glass 42 after being placed is brought into close contact with the plane of the crystal body 40. Thereby, the optical glass 42 is placed on the upper surface of the crystal body 40 with the optical axis coinciding with the center of the ring member 32.
ここで、図８に示すように、結晶体４０の外径（直径）は光学ガラス４２の下端面の直径よりも小さい。また、結晶体４０の外径はリング部材３２の小径の孔３３の直径よりも小さい。これにより、結晶体４０と光学ガラス４２の間の界面とエア吸引孔３８とは連通するようになっている。 Here, as shown in FIG. 8, the outer diameter (diameter) of the crystal body 40 is smaller than the diameter of the lower end surface of the optical glass 42. Further, the outer diameter of the crystal body 40 is smaller than the diameter of the small-diameter hole 33 of the ring member 32. Thereby, the interface between the crystal body 40 and the optical glass 42 and the air suction hole 38 communicate with each other.
なお、本実施の形態では、結晶体４０の外径を光学ガラス４２の下端面の直径よりも小さくしているが、結晶体４０と光学ガラス４２との界面とエア吸引孔３８とが連通していれば、これに限らず、結晶体４０の外径を光学ガラス４２の下端面の直径よりも大きくしても良い。 In the present embodiment, the outer diameter of the crystal body 40 is smaller than the diameter of the lower end surface of the optical glass 42, but the interface between the crystal body 40 and the optical glass 42 and the air suction hole 38 communicate with each other. However, the outer diameter of the crystal body 40 may be larger than the diameter of the lower end surface of the optical glass 42 as long as the crystal body 40 is not limited thereto.
この状態で、吸引装置２０を駆動する。そして、下型２８に設けたエア吸引孔３８から、結晶体４０と光学ガラス４２との間に介在する空気層を吸引除去する。
この後、下型２８にスリーブ３０を嵌め込み、次に上型２６をスリーブ３０に嵌め込んで型セット１６の組み込みを完了する。
In this state, the suction device 20 is driven. Then, the air layer interposed between the crystal body 40 and the optical glass 42 is removed by suction from the air suction hole 38 provided in the lower mold 28.
Thereafter, the sleeve 30 is fitted into the lower die 28, and then the upper die 26 is fitted into the sleeve 30 to complete the assembly of the die set 16.
次に、吸引装置２０による気体の吸引を止めて、型セット１６を成形機に投入する。次いで型セット１６を加熱して内部の結晶体４０と光学ガラス４２を加熱する。さらに、前述した加圧装置２２（図１参照）によりプレスすることにより、結晶体４０と光学ガラス４２とが界面で一体的に接合された光学素子を得ることができる。 Next, the suction of the gas by the suction device 20 is stopped, and the mold set 16 is put into the molding machine. Next, the mold set 16 is heated to heat the internal crystal body 40 and the optical glass 42. Furthermore, an optical element in which the crystal body 40 and the optical glass 42 are integrally bonded at the interface can be obtained by pressing with the pressure device 22 (see FIG. 1) described above.
なお、本実施形態においても、結晶体４０と光学ガラス４２の界面が平面である場合について説明したが、これに限らず、例えば界面が曲面であってもよい。
本実施形態によれば、光学ガラス４２の側面をテーパ加工したので、リング部材３２に形成したテーパ面４６との密着性を向上することができるとともに、光学ガラス４２の中心位置決めの精度向上を図ることができる。これにより、内部に泡等の存在しないかつ高精度な光学素子を得ることができる。
In the present embodiment, the case where the interface between the crystal body 40 and the optical glass 42 is a plane has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the interface may be a curved surface, for example.
According to this embodiment, since the side surface of the optical glass 42 is tapered, it is possible to improve the adhesion to the tapered surface 46 formed on the ring member 32 and to improve the accuracy of the center positioning of the optical glass 42. be able to. Thereby, it is possible to obtain a highly accurate optical element which does not have bubbles or the like inside.
１０ 製造装置
１２ 上側プレート
１４ 下側プレート
１６ 型セット
１８ ヒータ
２０ 吸引装置
２２ 加圧装置
２６ 上型
２８ 下型
３０ スリーブ
３２ リング部材
３３ 小径の孔
３４ 大径の孔
３５ 段差面
３８ エア吸引孔
４０ 結晶体（第１の素材）
４２ 光学ガラス（第２の素材）
４４ 空間
４６ テーパ面
１０８ 上型
１１０ 下型
１１１ スリーブ
１１２ 平凸レンズ
１１４ フラットプリフォーム
１１６ 平凹レンズ
１１７ 界面
１２０ 複合レンズ
１４０ 結晶体
１４２ 光学ガラス
１４４ 空気層
１４６ 泡
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Manufacturing apparatus 12 Upper plate 14 Lower plate 16 Type set 18 Heater 20 Suction apparatus 22 Pressurization apparatus 26 Upper mold 28 Lower mold 30 Sleeve 32 Ring member 33 Small diameter hole 34 Large diameter hole 35 Step surface 38 Air suction hole 40 Crystal (first material)
42 Optical glass (second material)
44 Space 46 Tapered surface 108 Upper mold 110 Lower mold 111 Sleeve 112 Plano-convex lens 114 Flat preform 116 Plano-concave lens 117 Interface 120 Compound lens 140 Crystal body 142 Optical glass 144 Air layer 146 Foam
Claims (2)
前記第１の素材に前記第２の素材を載置する工程と、
前記第１の素材と前記第２の素材間の接合面の気体を抜く工程と、
前記第１の素材と前記第２の素材を加熱して加圧する工程と、を備え、
前記第１の素材と前記第２の素材はともに板状であり、
前記第１の素材は結晶体であり、
前記第２の素材は光学ガラスであり、
前記光学ガラスよりも前記結晶体の外径の方が小さく、
前記気体を抜く工程では、前記結晶体及び前記光学ガラスを挟んで対向配置された型のうち前記結晶体側の型と、前記結晶体及び前記光学ガラスの周囲に位置するリング部材又はスリーブと、前記結晶体と、前記光学ガラスとで形成される空間の気体を前記接合面よりも前記結晶体側から抜くことで、前記接合面の気体を抜く、
ことを特徴とする光学素子の製造方法。 In the method of manufacturing an optical element in which an optical element is manufactured by heating and pressurizing and bonding a first material and a second material,
Placing the second material on the first material;
Degassing the bonding surface between the first material and the second material;
Heating and pressurizing the first material and the second material , and
The first material and the second material are both plate-shaped,
The first material is a crystal;
The second material is optical glass,
The outer diameter of the crystal is smaller than the optical glass,
In the step of venting the gas, the mold on the crystal body side among the molds arranged opposite to each other with the crystal body and the optical glass interposed therebetween, a ring member or a sleeve positioned around the crystal body and the optical glass, By extracting the gas in the space formed by the crystal body and the optical glass from the crystal body side than the bonding surface, the gas of the bonding surface is extracted.
A method for manufacturing an optical element.
前記第１の素材に前記第２の素材を載置した状態で、前記第１の素材と前記第２の素材間の接合面の気体を除去する吸引手段と、
前記第１の素材と前記第２の素材を加熱する加熱手段と、
前記第１の素材と前記第２の素材を上型と下型で加圧するための加圧手段と、を備え、
前記第１の素材と前記第２の素材はともに板状であり、
前記第１の素材は結晶体であり、
前記第２の素材は光学ガラスであり、
前記光学ガラスよりも前記結晶体の外径の方が小さく、
前記吸引手段は、前記結晶体及び前記光学ガラスを挟んで対向配置された型のうち前記結晶体側の型と、前記結晶体及び前記光学ガラスの周囲に位置するリング部材又はスリーブと、前記結晶体と、前記光学ガラスとで形成される空間の気体を前記接合面よりも前記結晶体側から抜くことで、前記接合面の気体を抜く、
ことを特徴とする光学素子の製造装置。 In an optical element manufacturing apparatus that manufactures an optical element by heating and pressurizing and bonding a first material and a second material,
In a state where the second material is placed on the first material, suction means for removing gas at the joint surface between the first material and the second material,
Heating means for heating the first material and the second material;
Pressurizing means for pressurizing the first material and the second material with an upper mold and a lower mold ,
The first material and the second material are both plate-shaped,
The first material is a crystal;
The second material is optical glass,
The outer diameter of the crystal is smaller than the optical glass,
The suction means includes: a mold on the crystal body side among molds opposed to each other with the crystal body and the optical glass interposed therebetween; a ring member or a sleeve positioned around the crystal body and the optical glass; and the crystal body And by extracting the gas of the space formed by the optical glass from the crystal body side than the bonding surface, the gas of the bonding surface is extracted,
An optical element manufacturing apparatus.
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