[发明专利]制造光学部件的方法和用于制造光学部件的装置

说明书

技术领域

本发明涉及制造诸如透镜的光学部件的方法和用于制造光学部件的装置。

背景技术

通常通过注入成型(injection molding)、压制成型或类似的方法来制造由树脂制成的光学部件。

在注入成型中，熔融的可塑化树脂材料被填充在模子的空腔中并然后被冷却，由此获得具有希望的形状的成型产品。由于通过从树脂材料向模子传热而冷却树脂材料，因此，树脂材料的与模子接触的表面部分先凝固，然后其内部部分逐渐凝固。在该过程中，出现冷却收缩；由此，成型产品的先凝固的表面部分的密度高而其内部部分的密度低。

当成型产品是像透镜那样的用于透射光的光学部件时，存在这样的问题：即，由于因收缩导致的成型产品的内部密度分布和双折射(birefringence)，成型产品的光学性能降低。此外，存在由于下述原因而导致成型时间长的问题：树脂材料完全地熔融，以及冷却花费长的时间。

在压制成型中，制备具有与最终希望的形状类似的形状的板或基板。板或基板被放置到被加热到足以使基板成型的温度的模子中，然后被压制，由此模子的形状被转印到基板上。通过使模子冷却，基板被冷却。因此，与注入成型相比，存在由于压制成型花费更长的用于加热和冷却的时间而导致成型时间长的问题。

为了解决这些问题，提出以下描述的装备和方法。日本专利公开No.2-95813(以下，称为专利文献1)公开了包括不透射紫外光的基板、透射紫外光的模子和放置在模子后面(behind)的紫外光照射器的压制成型机。以用紫外光经由模子而照射基板的方式加热基板。在基板的表面部分熔融之后，基板被压在模子上，由此执行转印。

日本专利No.3169786(以下，称为专利文献2)公开了一种注入成型机，该注入成型机包括由红外透射材料制成的具有空腔和非可转印区域的模子，并且还包括发射红外光的光源。非可转印区域在注入期间被红外光照射，由此降低被放置在非可转印区域上的树脂的粘度。

日本专利公开No.2001-158044(以下，称为专利文献3)公开了一种成型方法，在该成型方法中，在由红外透射材料制成的印戳(stamp)与基板紧密接触的状态下用红外光经由印戳而照射基板的转印表面。由于位于转印表面附近的树脂吸收红外光，因此，其温度升高并且由此其粘度降低。但是，印戳透射红外光，因此，其温度几乎不升高。

在专利文献1～3中的每一个中，通过利用以下事实，加热基板的表面：模子透射被树脂吸收的紫外光或红外光，并且，与金属相比，由紫外光或红外光透射材料制成的模子和由树脂制成的基板具有极低的热导率(thermal conductivity)。基板表面的加热降低位于转印表面附近的树脂的粘度，从而提高其可转印性。模子的温度可保持低，因此，可减少成型时间。

在专利文献1～3中公开的技术具有通过用红外光或紫外光加热基板的表面而提高基板的可转印性的效果。由于即使模子的温度保持低也实现足够的可转印性，因此，这些技术还具有减少冷却所花费的时间(即，成型时间)的效果。

与一般的(common)树脂相比，诸如石英的红外透射材料具有更高的热导率。因此，在利用在专利文献2或3中公开的技术的情况下，由于树脂与模子接触，因此被用红外光加热的树脂的表面部分的大部分热经由模子而散失。

常规的技术具有通过加热基板的表面而提高基板的可转印性的效果，但是，不能集中地加热基板表面。即，基板通过加热而完全熔融。因此，在冷却和凝固期间，在成型产品中导致密度分布和双折射，从而导致光学性能降低的问题。此外，作为光源的紫外光的使用使树脂劣化，从而导致光学性能降低。

发明内容

本发明的一个方面提供制造光学部件的方法和用于制造这种光学部件的装置。在该方法和装置中，使用红外透射模子和红外照射器作为加热单元，并且，通过集中加热基板的表面，减少成型时间并且提高成型产品的光学性能。

本发明的另一个方面提供一种制造光学部件的方法。该方法包括：使包含由红外透射材料制成的至少一个部分的模子朝向基板；通过在在基板和模子之间存在间隙的状态下用红外线照射基板，加热基板；使加热后的基板和模子相互紧密接触。

本发明的另一个方面提供一种用于制造光学部件的装置。该装置包括：包含由红外透射材料制成的至少一个部分的模子；被配置为用红外线经由模子而照射基板的红外照射器；打开或闭合以控制从红外照射器发射的红外线对于基板的照射的快门(shutter)；被配置为保持基板的基板支撑体；被配置为相对地移动模子和基板支撑体的位置控制器。