2010 Fiscal Year Annual Research Report
サブ波長屈折回折光学素子のナノ精度成形に関する研究
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22860003
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
周 天豊 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (30582548)
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| Keywords | ガラスレンズ / 微細構造 / 超精密切削 / FEMシミュレーション / 微細成形 / ガラスプレス成形 |
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| Research Abstract |
現在,カメラやプロジェクタなど多くの光学機器が生産されている.これらの光学機器で共通して問題となるのはレンズ表面での反射や屈折である.レンズ表面に周期構造を製作するためにはレンズを成形しているレンズ金型表面に周期構造を製作する必要がある.そこで本研究では,超精密金型による高温プレスを用いて高速・高精度にガラス微細形状を成形する方法の開発を目指し,従来の球面・非球面レンズの量産技術として注目されてきたガラスモールドプレス(GMP)成形技術を微細形状加工に適用することを提案した.H22年度では下記のような研究成果が得られた.
まず,3次元加工が容易に行うことができる切削によるサブミクロン周期構造の製作を行った.切削によるサブミクロン周期構造の製作で重要なパラメータの1つに切込み量がある.切込み量を精確に行うためには接点出しを精確に行う必要がある.ただし,従来マイクロオーダの周期構造の製作に使用されている動力計ではサブミクロンの切込み量を十分に行うだけの精度を得ることはできない.そこで,動力計による接点出しを行った後に,バイトと工作物表面との距離を2μm離し,その位置から200nmずつ切込み量を増加させ加工を行った.これによりサブミクロンの切込み量による周期構造の製作を確実に行えることができた.切削痕深さが増加すると,切りくずの排出方向が変化することによって,平行溝の山部分にくぼみが出るため,切りくずの排出方向を抑制する方法を提案し,ピッチ500nmの平行溝の製作に成功した.
次に,GMP成形に解析を行い,成形時の材料の微視的な流動現象と高温高圧下でのガラス・金型間の界面現象を解析した.応力分布とひずみ分布の解析から応力集中を回避する条件,及び最適な加熱・加圧条件を推定し,サブ波長微細サブ波長屈折回折光学素子のナノ精度成形に必要不可欠なプレス成形条件を導出した.
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