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光学デバイス
Optical technology by Hi-MEC

接合の技術

接合というジャンルを極めてゆくと
まったく新しい複合機能を持った素子や光学機器との出会いがあります。
光学接合・光学接着剤
接着剤はそれぞれの接着剤固有の粘り(粘度)を持っており、この粘りの差異によって接合の方法が異なります。 また、接合対象物の接合面の面精度や厚みの差異によって、接合されたときの結果が異なります。
流体(非圧縮性流体)を接合する場合、流体は気体と異なり圧力によって容積が変化しないため、 いくら加圧しても単位面積あたりの接合平行度に限界が発生し、接合の難易度は高くなります。
Hi-MEC技術は、薄い光学基材同士の接合でも1μmの平行度を実現した接合を可能に致します。
光学フィルター(赤外カットフィルター、ローパスフィルター、視感度補正フィルター)
デジタルカメラの撮像素子用フィルター、位相差板(水晶)や視感度補正フィルターなどの接合において、 カメラ主レンズのバックフォーカスによる制限、手ブレ補正や超音波防塵装置などのスペース確保のために ますますフィルターに薄さを要求されるようになっており、この事により、接着剤の流体力学によって透過波面精度の劣化を許容させられています。
Hi-MEC技術は、これらを高い透過波面精度のまま接合し一体化する事で強度を増すことを可能にします。
接合による光学機能の複合化
多層膜のダイクロイックコートをクロス状に配置した構造を持つプリズム、クロスプリズム(x-cube)などは、 その配置によって、3方向から入射する光を合波し、なおかつ光路長を同一にできるという機能の両立を特徴とします。
このように様々なプリズムを接合することによって、新たな複合機能を持つデバイスを作ることができます。
接着剤の形状変化
光学接着剤は、大きく分けて3種類(エポキシ系、シリコン系、アクリル系)ですが、それぞれに大きな特徴を持っており、 硬化後の信頼性に対しても特徴が異なります。
近年、耐熱性に対する信頼性がかなり高くなってきましたが、硬化時の形状変化については、 硬化収縮率の大小により複合デバイスの光路を歪めてしまう事もあります。
接着剤の選定に於いて、使い勝手の良さと製品の信頼性を構築する事とは、別の次元で考える必要があります。
オプティカルコンタクト
オプティカルコンタクトとは、界面の面精度を極端に高くして、表面を活性化することによって分子レベルでの接合を促す、接着剤を使わない接合方法です。
強固なオプティカルコンタクトを得るためには、600度以上の加熱により、相対する2つの界面間の分子の運動量を高める必要がありますが、 他の光学的な物質を含む基材を加熱すると膨張によって破壊を起こす場合もあるため、 コーティングされた基材に対してのオプティカルコンタクトは、まだ普及しておりません。

現在、超親水性( Hydrophilic)の界面を作り出すことによって接着させる技法が研究されています。

接着精度
接着剤はそれぞれ固有の粘度を持ちますが、その粘度は、接着剤の光学特性に由来するもの、 物理的な耐久性の維持に必要なもの、或いは接着剤を構成している物質の性質によるものなど、様々です。
平らな光学フィルターやプリズムの接合に接着剤を使用すると、それらの粘度が思わぬ作用を及ぼします。
特に薄板同士を接着す場合、その平行度や接着膜厚などを思い通りのスペックに制御するためには熟練した技術を要し、 接着剤の仕様書だけに頼って調整する事は困難です。 流体力学や液体の張力や毛細管現象などの作用に精通していなければ、必要とされる透過波面精度を実現することはできません。
Hi-MEC技術は、このような接着剤膜厚の制御や平行度出しなどで、長長い経験のなかで培ってきた技術を持っています。
そして、この平行接合こそが微細加工やCCD/CMOSセンサーの視感度補正フィルターに必要不可欠な技術です。

世の中に多くの超高精度マシーンが存在しますが、脆性品の加工の場合、その厚みや大きさが加工圧力に耐えられないレベルのものもあります。 そのような微細加工には高精度な治工具を利用しワークを保持しますが、微細なワークを保持する場合、より精密性が要求されるため、ワークを治具に搭載することが困難になる場合もあります。
微細加工の方法
Hi-MEC技術では、微細なワークにダミーを精密に接合し、ワークをそれらの精密ダミーに包むようにして切削ラップポリッシュを可能にしています。 ワークがダミーに包まれていることで、そのエッジはシャープに維持されます。僅か数ミクロンのチッピングに抑え、或いは機能膜蒸着もケラレ無しで蒸着する事も可能です。

数ミリの大きさの脆製品加工ついて、Hi-MEC技術が可能にした精度でご提供できます。


ダイクロイック Prism

微細PBS

0.5mm角Prism

極薄基材接合

ミニX Prism
ミクロン単位の組立
光学デバイスの接合(界面接合)とは、光学基材の界面と界面の間に有機高分子を満たすことでつなぎ合わせる工法です。 ここで問題になるのは、 各々の基材の角度精度や波面精度があるため、接合工程で各々の精度を損なわないように作業する必要があり、 その制約上、例えば、界面同士の平行度±1/10ミクロン/cmなどという要求が発生することもあります。 このような難しい制約の中で組立加工するためには、狭面の世界の性質に精通していることが必須となります。
実際、狭面の上は、空気の流れから通常の世界とは異なることを考えれば、高分子液状の流れなどは言うに及ばずです。
現在、Hi-MEC技術が取り組んでいる組立はそういった狭面を組上げる工法です。 さらに、元々透過波面精度の悪いフィルターを矯正して、デジタルセンサーに歪みの少ない画像を供給できるような工法などにも取り組んでおります

白色ライン:エアーギャップ8ミクロンのスペースを作り、接合した状態です。(80×80で角度誤差1ミクロン)を達成しています。
0.2mmtと0.6mmtを接合して干渉計のニュートンを撮像したものです。
封印された位相差板や偏光板
ラミネート
耐熱位相差板を0.1mm厚のガラスに封じ込めること、位相差板や偏光板をIRカットガラスに封じ込めることは、 素材の性質が異なることから、熱変化により大きな影響を受けるため、耐久性がもっとも重要な課題となります。 このような作業を行う場合、ボンディング(接合)を熟知していることが重要です。
フィルムのような面精度の出ない界面をガラスの面精度に転写する方法も考えられますが、 この場合、接着剤がレンズの役割を持ってしまうため透過波面精度を落としてしまうことがあります。 このような現象を防ぎながら平坦度を出す技術がフィルム封印する作業に不可欠となります。
右の写真は真ん中の白っぽい部分が0.08mmtの位相差板(ポリカーボネートのフィルム)です。 その両サイドに異なる機能フィルムを接合し、その両外側に0.3mmtのガラスと0.1mmtのガラスを接合しています。 接合接着膜厚は5μm
薄水晶フィルターの接合
Hi-MEC技術では水晶、他の結晶を接合することが可能です。 厚み公差は1ミクロン以内になります。 接着膜層厚が1ミクロンなので、面精度は研磨力によって決定されますが、 原器により3本以内であれば、ラミネートされた複合体も5本前後、つまり、1.5ミクロンくらいの面精度になります。 今後、これらの用途はDVDピックアップ用前面フィルターとして、或いはIRカットを含めたCCD視感度補正フィルターなどに利用されることから 極薄基材の接合ノウハウが重要となります。
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