【基本】レンズの製造

レーザー加工機では、多くの光学部品が使われています。その中でもレンズは集光のために非常に重要な部品です。ガラスレンズの製造工程を簡単に見ていきます。

ガラスレンズは、ガラス製造工場とレンズ加工工場で製造されます。その流れな次のようになっています。
①ガラスの溶解
②ガラス切断、丸め
③荒ずり
④砂かけ
⑤研磨
⑥芯取り
⑦コーティング
このうち、①と②はガラス製造工場で行われ、③以降がレンズ加工工場で行われます。

①ガラスの溶解

ガラスを1500℃ぐらいに加熱して溶解させ、成分を均一にします。その後600℃ぐらいに冷却されます。それから、週単位の時間をかけてゆっくりと冷やされ固化させます。

この工程は、昔はセラミックのるつぼで行われたようですが、ガラスによって浸食されることがあるため、るつぼ表面にコーティングをしたものが開発されました。現在では、効率よく製造するために連続溶解装置が使用されているようです。

②ガラス切断、丸め

ガラスを適当な大きさのブロックに切断されます。外形が丸いレンズは大まかに丸く削られます。表面はまだまだ荒い状態で、不透明で白く見えます。

③荒ずり

レンズの表面を球状に加工し、形状をレンズに近づけます。カップ状のダイヤモンド砥石を回転させながら、傾きを変化させ球面を作っていきます。砥石の軌道を変化させることで様々な曲率半径のレンズを作ることができます。この作業により最終形状に近いレンズ形状となります。

④砂かけ

鋳鉄製の皿にレンズを貼り付け、研削剤(砂やダイヤモンド)で削っていきます。通常は、効率よく製作するために複数のレンズを同時に研磨していきます。この作業により、レンズはほぼ仕上げ寸法と同じになりますが、表面はすりガラス状です。

⑤研磨

研磨機にてレンズ表面を磨きます。研磨剤(酸化セリウムなど)を描けながら磨き皿にて表面がサブミクロンオーダーになるまで磨かれます。

最後に、設計通りの曲率半径となっているかを原器にて確認します。

⑥芯取り

レンズの光軸が表面曲率のちょうど中心を通るようにするために、外形を加工します。レンズ表裏をクランプして回転させながら外形を砥石で削っていきます。

⑦コーティング

必要に応じて、レンズ表面に反射防止の薄膜を蒸着します。真空蒸着層の中にレンズを入れ、コーティング材料を蒸発させます。

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