JPH0419171B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はレンズ、プリズム、ミラー及びフイル
タ等の光学素子を製造するための装置に関し、特
に機能面に真空蒸着膜を付与された光学素子の連
続的製造に好適な光学素子製造装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、レンズ、プリズム、ミラー及びフイル
タ等の光学素子は、ガラス等の素材を研削して外
形を所望の形状とした後に、機能面即ち光が透過
及び／または反射する面を研摩して光学面とし、
更に十分な洗浄を行なつた後に機能面に真空蒸着
法等により反射防止膜や反射増加膜をコートする
ことにより製造されている。

しかして、以上の様な光学素子の製造において
は、研削及び研摩により所望の表面精度（即ち表
面形状及び表面粗さ等の精度）を得るためには、
熟練した作業者が相当の時間加工を行なうことが
必要であつた。また、研摩後の機能面に薄膜をコ
ートする際には研摩工程において付着した研摩剤
を除去するために相当な時間をかけて高度な洗浄
を行なうことが必要であつた。更に、一般に薄膜
をコートする際には多数の光学素子材料を真空蒸
着装置内に入れてバツチ式にて一度に蒸着する方
法が用いられるが、全光学素子材料に対し均一な
コートを行なうには蒸着装置内において全ての光
学素子材料が蒸着源から等距離になる様に配置す
ることが望ましく、このため光学素子材料保持用
の座グリ穴を多数有する球冠状の傘とよばれるヤ
トイに光学素子材料を載置保持せしめる操作が必
要であり、自動化が困難であるとともに量産効率
も決して高いとはいえなかつた。

［発明が解決しようとする問題点］ 以上の様に、従来の光学素子製造においては、
各加工工程は独立に行なわれているため、加工装
置も一般に加工工程ごとに別々のものが用いられ
ており、従つて各加工工程間において作業者が光
学素子材料を運搬する作業や光学素子材料を加工
装置に装着する作業の様な副作業が必要となり、
また研削及び研摩により機能面の形成を行なつて
いるため工程数が多くなるとともに薄膜コート工
程の前に高度の洗浄工程を要し、更に各工程間の
加工速さの差に基づき多数の仕掛り品が発生して
その保管スペースを要する等、製造効率は満足で
きる程高いとはいえない。

本発明は、上記事情に基いてなされたもので、
一連の流れ作業工程の中で、素材から所望形状で
かつ所望表面精度の光学機能面を有する光学素子
を、高い製造効率で生産でき、しかも、上記光学
機能面に均一かつ所望厚さで蒸着膜を形成できる
ようにした光学素子の製造装置を提供することを
目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば、上述の目的は、所定の真空度
を保つた室にガイドレールを配設し、該ガイドレ
ールに沿つて移動する複数のキヤリアにそれぞれ
ガラス素材を保持するとともに、上記キヤリアの
移動方向に、順次、上記キヤリアで保持された上
記ガラス素材を加熱する手段、上記ガラス素材を
光学素子に加圧成形する手段、成形された光学素
子を冷却する手段を配設し、かつ、上記室に連接
した蒸着室では、上記キヤリアに保持された光学
素子の片方の光学機能面に対向して蒸発源を備え
た成膜手段、および、上記蒸着室内に延びるガイ
ドレール上で上記キヤリアを反転する手段を装備
していることを特徴とする光学素子の製造装置に
より達成される。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施
例を説明する。

第１図は本発明による光学素子の製造装置の一
実施例を示す全体的構成図である。

図において、２は処理室を示し、該処理室は入
口室４、成形室６、蒸着室８及び出口室１０から
なる。そして、入口室４と成形室６との間、成形
室６と蒸着室８との間、及び蒸着室８と出口室１
０との間にはそれぞれレゲートバルブ１２，１４
及び１６が設けられていて、これらの間を気密に
保つことができる。処理室２内には、入口室４、
成形室６、蒸着室８及び出口室１０にわたつて、
光学素子材料保持用キヤリアの搬送手段たるガイ
ドレール１８が配設されている。該ガイドレール
上には光学素子材料保持用キヤリア２０が載置さ
れ、矢印Ａ方向に移動することができる。

入口室４には、密閉シール付ドア（不図示）が
設けられており、外部から該入口室内のガイドレ
ール１８上にキヤリア２０を載置せしめることが
できる。また、入口室４には、ゲートバルブ１２
が開状態の時に、該室内のガイドレール１８上に
載置されたキヤリア２０を矢印Ａ方向に押して成
形室６内へと移動させるためのプツシヤ２２が付
設されており、２４は該プツシヤを駆動するため
のシリンダである。尚、該プツシヤ２２の運動は
入口室４内と外部との気密を保つて行なわれる。
入口室４には外部と連通せしめ得るリークバルブ
２６が設けられており、更に図示はしないが該入
口室４内を排気するための真空ポンプが付設され
ている。

成形室６内は加熱ゾーン６−１、プレスゾーン
６−２及び徐冷ゾーン６−３の３つのゾーンに分
けられる。加熱ゾーン６−１にはガイドレール１
８の上下にハロゲンランプ、赤外線ヒータ等のヒ
ータ２８が配置されている。プレスゾーン６−２
にはガイドレール１８の上下にそれぞれプレス用
上型３０及びプレス用下型３２が配置されてお
り、これらはそれぞれ上下方向に移動し得るロツ
ド３４，３６の下端及び上端に固設されている。
３８，４０はそれぞれ該ロツド３４，３６を駆動
するためのシリンダである。尚、上記ロツド３
４，３６の運動は成形室６と外部との気密を保つ
て行なわれる。徐冷ゾーン６−３にはガイドレー
ル１８の上下にヒータ２８が配置されている。更
に、図示はしないが成形室６には該室内を排気す
るための真空ポンプが付設されている。

蒸着室８内にはガイドレール１８の下方に蒸着
物質を収容するための容器（たとえばモリブデン
製容器）４２が配置されており、該容器には高周
波加熱装置等の加熱手段４４が付設されている。
該容器４２は上方に開口を有し、内部に収容され
た蒸着物質４６を加熱により蒸発させると該蒸着
物質が上方へと飛散する。更に、図示はしないが
蒸着室８には該室内を排気するための真空ポンプ
が付設されている。

出口室１０には、ゲートバルブ１４，１６が開
状態のときに、成形室６内のガイドレール１８上
に載置されたキヤリア２０を矢印Ａ方向に引いて
蒸着室８内へと移動させ、更に蒸着室８内のガイ
ドレール１８上に載置されたキヤリア２０を矢印
Ａ方向に引いて出口室１０内へと移動させるため
の引込みロツド４８が付設されており、５０は該
引込みロツドを駆動するためのシリンダである。
尚、該引込みロツドの運動は出口室１０内と外部
との気密を保つて行なわれる。また、出口室１０
には密閉シール付ドア（不図示）が設けられてお
り、該出口室内のガイドレール１８上に引寄せら
れたキヤリア２０を外部へと取出すことができ
る。出口室１０には外部と連通せしめ得るリーク
バルブ５２が設けられており、更に図示はしない
が該出口室内を排気するための真空ポンプが付設
されている。

第２図は上記光学素子材料保持用キヤリア２０
を示す断面図であり、本図においては該キヤリア
により光学素子材料が保持され且つ上記ガイドレ
ール１８上に載置されている状態を矢印Ａ方向に
見た図が示されている。

第２図に示される様に、キヤリア２０は円環形
状をなしており、その上側面２０ａ及び下側面２
０ｂはそれぞれ上記プレスゾーン内の上型３０及
び下型３２に対応した形状（即ち、同一の曲率半
径で凹凸が逆）を有する。また、キヤリア２０の
内周面２０ｃは所望の光学素子外周面形状に対応
した形状を有する。該キヤリア２０は光学素子材
料よりも線膨張係数の小さい材料（たとえば、光
学素子材料が一般の光学ガラスの場合には、モリ
ブデン等）からなる。以上の説明から分る様に、
キヤリア２０は光学素子材料の成形の際の胴型の
役割をも有する。

キヤリア２０内には光学素子材料６０が収容保
持され、また該キヤリア２０は中央に矢印Ａ方向
の長孔１８ａを有するガイドレール１８により下
方の対向する両端縁を支持される。

次に、以上の様な本実施例装置の動作につき説
明する。

先ず、ゲートバルブ１２，１４，１６及びリー
クバルブ２６，５２を閉じ、真空ポンプにより成
形室６、蒸着室８及び出口室１０を排気減圧して
所望の真空度（たとえば10^-2〜10^-5Torr）とす
る。更に、成形室６内のヒータ２８を発熱させ所
望の温度とし、また蒸着室８内の加熱手段４４に
より容器４２を加熱し、該容器内の蒸着物質４６
を蒸発させておく。成形室６内を前記真空度にす
るのは、成形温度において上型３０及び下型３２
の酸化を防止するため、また上型３０あるいは下
型３２の形状によつては前記型と光学素子材料６
０との間の空気残留を無くすため、更に蒸着室８
との間の雰囲気差を小さくして連続化を容易にす
るためである。

次に、予め表面欠陥を除去された光学素子材料
６０をキヤリア２０内に入れ、入口４の密閉シー
ル付ドアを開いて該キヤリア２０を入口室４内の
ガイドレール１８上に載置せしめる（第１図にお
ける２０−１の位置）。かくして、第２図に示さ
れる様な状態となる。次に、密閉シール付ドアを
閉じ、入口室４内を真空ポンプにより排気し所望
の真空度（たとえば10^-2〜10^-5Torr）とする。

次に、ゲートバルブ１２を開き、シリンダ２４
によりプツシヤ２２を駆動させて、入口室４内の
ガイドレール１８上にあるキヤリア２０を押して
成形室６内の加熱ゾーン６−１へと移動させる
（第１図における２０−２の位置）。

次に、プツシヤ２２を原状態に復元させ、ゲー
トバルブ１２を閉じる。

次に、入口室４のリークバルブ２６を開き該入
口室内を大気圧とし、更に密閉シール付ドアを開
き新たな光学素子素材を保持したキヤリア２０を
上記と同様にして入口室４内のガイドレール１８
上に載置せしめ、以下上記と同様の動作が繰返さ
れる。

一方、入口室４から成形室６内に移動せしめら
れたキヤリア２０は新たなキヤリアが該成形室内
に移動してくるたびに矢印Ａ方向と反対の方向に
隣接するキヤリア（即ち、１回後に該成形室内に
移動してきたキヤリア）により押されて順次矢印
Ａ方向に移動する（第１図における２０−３〜２
０−８の位置）。

この移動の間に、加熱ゾーン６−１においては
ヒータ２８により上下から均等に加熱される。
尚、この加熱ゾーン６−１におけるヒータ２８の
強度は、所望の速度にてキヤリア２０を移動させ
該キヤリアがプレスゾーン６−２にに到達したと
きに該キヤリア内の光学素子材料６０がちようど
成形可能温度になる様に設定されている。

プレスゾーン６−２に到達したキヤリア２０内
の光学素子材料６０は上型３０及び下型３２をシ
リンダ３８，４０で駆動することによつてプレス
される。第３図はこのプレスの際の状態を示す断
面図である。即ち、上型３０は下方へと移動せし
められ、一方下型３２は上方へと移動せしめられ
る。そして、これら上下の型移動の駆動力は下型
の方が大きくなつており、また該下型は第３図に
示される様にキヤリア２０をガイドレール１８か
らわずかに浮上させる位置が上限到達位置となる
様に不図示のストツパにより係止される。かくし
て、キヤリア２０の上面２０ａ及び下面２０ｂに
それぞれ上型３０及び下型３２が密着せしめら
れ、キヤリア２０内の光学素子材料６０は該キヤ
リア２０、上型３０及び下型３２によりプレスさ
れる。尚、この成形は、上型３０及び下型３２の
プレスロツド３４，３６の軸心が完全に一致して
いなくても十分に行なうことができる。即ち、第
３図に示される様にキヤリア２０はガイドレール
１８から上方へと持ち上げられた状態で上下の型
のみにより支持されるので、第４図に示される様
に上下の型のプレスロツドの軸心がずれていても
キヤリア２０が傾くことにより自動調心がなさ
れ、プレスされた光学素子材料６０に偏心は存在
しない。

次に、上型３０及び下型３２とプレスされた光
学素子材料６０との間の離型を容易ににするため
に不図示の手段により超音波振動を付与した後
に、シリンダ３８，４０により上型３０を上方へ
及び下型３２を下方へと移動させ離型を行なう。
これにより、キヤリア２０はプレス済光学素子材
料６０を保持したままガイドレール１８上に載置
される。

上記第３図及び第４図においては、上型３０及
び下型３２がプレスロツド３４，３６に固定され
ている例が示されているが上型及び下型は第５図
及び第６図に示される様なものでもよい。即ち、
上下のプレスロツド３４，３６の先端にはそれぞ
れ型ホルダ３５，３７が固定されており、上下の
型３０，３２はそれぞれボール３５ａ，３７ａを
介して該ホルダ３５，３７により保持されてい
る。上型３０の外周部にはツバ３０ａが形成され
ており、該ツバがホルダ３５に係止されていて下
方には落下しない様になつている。下型３２はホ
ルダ３７上に単に載置されているだけである。
尚、上下の型は図示される様にそれぞれそれらの
ホルダに対して上下、左右及び前後にある程度相
対移動することができる。この様な上下の型の場
合には、型移動の駆動力は上下とも同等にするこ
とができ、従つてキヤリア２０がガイドレール１
８上に位置した状態でプレスが行なわれる。この
場合においても、上記第３図及び第４図の上下型
によるプレスと同様に、上型３０及び下型３２の
プレスロツド３４，３６の軸心が完全に一致して
いなくても十分にプレスを行なうことができる。
即ち、第６図に示される様に、ボール３５ａ，３
７ａを介してホルダ３５，３７から押圧力を受け
る上下の型３０，３２は、それらに関するプレス
ロツドの軸心がずれていても、キヤリア２０の上
下両面に圧接されることにより容易に傾くことが
でき、かくして自動調心がなされ、プレスされた
光学素子材料６０に偏心は存在しない。

徐冷ゾーン６−３においてはヒータ２８により
上下から均等に加熱される。尚、この徐冷ゾーン
におけるヒータ２８の強度は、所望の速度にてキ
ヤリア２０を移動させたときに適正な温度勾配に
てキヤリア２０内の光学素子材料が冷却されプレ
スによる歪が除去される様に設定するのが望まし
い。

かくして、徐冷ゾーン６−３の最終位置（第１
図における２０−８の位置）にキヤリア２０が到
達した後には、プツシヤ２２により新たなキヤリ
ア２０を入口室４から成形室６内に移動させるた
びに、ゲートバルブ１４，１６を開き、シリンダ
５０により引込みロツド４８を駆動させて徐冷ゾ
ーン６−３の最終位置にあるキヤリア２０を蒸着
室８内の所定の位置（即ち、蒸着物質収容容器４
２の真上）へと引込む。次に、ゲートバルブ１
４，１６を閉じた後に、真空ポンプにより蒸着室
８内を蒸着に必要な真空度（たとえば10^-5Torr
以下）に排気する。これにより容器４２から蒸発
した蒸着物質４６が光学素子材料６０の下面に蒸
着せしめられる。

かくして、光学素子材料６０の片面に薄膜がコ
ートされた後に、第７図に示される様に蒸着室８
の側壁から反転アーム６２が伸びてきて、キヤリ
ア２０の側面を把持し少し持ち上げて上下反転さ
せガイドレール１８上に置く。そして、上記と同
様にして下面に薄膜がコートされる。尚、このキ
ヤリア反転状態において該キヤリアから光学素子
材料６０が落下しない様に、該キヤリアの内周面
の表面粗さを適宜の粗さに加工しておいたり、あ
るいは微小の逆テーパを付しておいたりするのが
好ましい。

次に、キヤリア２０を再度反転アームにより反
転させる。

かくして、蒸着室８内にてキヤリア２０内の光
学素子材料６０の両機能面に薄膜がコートされた
後には、引込みロツド４８により新たなキヤリア
２０を成形室６から蒸着室８内に移動させるたび
に、これに続いて引込みロツド４８によりコート
済の光学素子を保持するキヤリア２０を蒸着室８
から矢印Ａ方向に引込み出口室１０へと移動させ
る。そして、蒸着室８内にて蒸着を行なうために
上記の如くゲートバルブ１６が閉じられている間
に、出口室１０のリークバルブ５２を開き該出口
室内を大気圧とし、更に密閉シール付ドアを開き
キヤリア２０を外部へと取り出す。

その後、上記リークバルブ５２及び密閉シール
付ドアを閉じ、真空ポンプにより出口室１０内を
所望の真空度（たとえば10^-2〜10^-5Torr程度）
になるまで排気する。

出口室１０から外部へと取り出されたキヤリア
２０内の光学素子は、キヤリアよりも膨張係数が
大きいために冷却により収縮量が大きく、従つて
常温近くの温度にて容易にキヤリアから取り出す
ことができる。

本発明は上記実施例に限定されることはなく、
種々の変形が可能である。

たとえば、上記実施例ではキヤリア２０を１個
づつ搬送しているが、キヤリア２０を複数個載せ
たパレツトを用い、該パレツトをガイドレール１
８上に載置して矢印Ａ方向に移動させてもよい。
もちろん、この場合には、プレスゾーン６−２に
おける上型及び下型の組と蒸着室内における蒸着
物質収容容器４２とは１つのパレツト内のキヤリ
アの個数だけ備え、これらに対応した配置として
おく。これにより、光学素子製造の速度が向上す
る。

また、たとえば、上記実施例では入口室４への
キヤリア２０の送入及び出口室１０からのキヤリ
ア２０の取り出しは１個づつ行なつているが、複
数個のキヤリアを同時に送入及び排出することも
可能である。もちろん、この場合には入口室４及
び出口室１０を複数個のキヤリア２０を収容でき
る大きさとしておく。これにより、入口室４及び
出口室１０への外気導入及び該入口室及び出口室
からの排気の回数が少なくてすむ。

また、たとえば、入口室４及び出口室１０を大
スペースとし、その中に多数のキヤリアを収容し
得る収納棚を配置し、入口室４内の棚に予め多数
のキヤリア２０を入れておき、該棚から順次キヤ
リアを取り出してガイドレール１８上を成形室６
へと移動させ、一方出口室１０内の棚に蒸着室８
から移動してくるキヤリア２０を順次収納する様
にすることも可能である。これにより、入口室及
び出口室がストツカーとしての役割をも有する様
になる。

更に、上記ストツカー兼用出口室内にヒータを
設けておきアニール処理を行なうことにより、更
に歪の少ない高品質の光学素子を得ることができ
る。

また、たとえば、蒸着室８内におけるキヤリア
反転の際に該キヤリア内から光学素子が落下しな
い様に、蒸着室内に落下防止用のヤトイを設けて
おくこともでき、これにより安全性が向上する。

［発明の効果］ 以上の様な本発明によれば、光学素子の素材か
ら機能面への薄膜の付与までを一貫して行なうこ
とができ、該機能面の表面精度も十分に高いもの
とすることができる。

また、本発明によれば、加工工程間での作業者
の副作業が不要となり、また蒸着工程前の洗浄工
程も不要となり、かくして光学素子製造の効率を
向上させコストを低下させることができる。

更に、本発明によれば、機能面の形成及び該機
能面への薄膜の付与は一貫して行なわれるので、
仕掛り品が発生することがなく、生産管理が極め
て容易になる。

特に、成形された光学素子をキヤリアに保持し
たまま、成膜手段で成膜する際、ロボツトハンド
などを用いて上記キヤリアを反転するので、光学
素子を直接掴む場合と異なり、光学素子を掴み損
いなどで損傷するなどの問題を生じることなく、
歩留まりを向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光学素子の製造装置の全
体的構成図である。第２図はキヤリアの断面図で
ある。第３図〜第６図はプレス状態を示す断面図
である。第７図は蒸着状態を示す断面図である。 ２：処理室、４：入口室、６：成形室、６−
１：加熱ゾーン、６−２：プレスゾーン、６−
３：徐冷ゾーン、８：蒸着室、１０：出口室、１
２，１４，１６：ゲートバルブ、１８：ガイドレ
ール、２０：キヤリア、２８：ヒータ、３０，３
２：型。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 所定の真空度を保つた室にガイドレールを配
   設し、該ガイドレールに沿つて移動する複数のキ
   ヤリアにそれぞれガラス素材を保持するととも
   に、上記キヤリアの移動方向に、順次、上記キヤ
   リアで保持された上記ガラス素材を加熱する手
   段、上記ガラス素材を光学素子に加圧成形する手
   段、成形された光学素子を冷却する手段を配設
   し、かつ、上記室に連接した蒸着室では、上記キ
   ヤリアに保持された光学素子の片方の光学機能面
   に対向して蒸発源を備えた成膜手段、および、上
   記蒸着室内に延びるガイドレール上で上記キヤリ
   アを反転する手段を装備していることを特徴とす
   る光学素子の製造装置。