JP2006220773A - 光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 反射防止膜の形成工程を半減することができ、反射防止膜にヤケやクモリなどの不具合が生じることのない光学素子の製造方法を得る。
【解決手段】 以下の工程からなる光学素子の製造方法。光分離膜が一方の面に成膜された複数のガラス製平行平板を準備し、透光性を有する第1の接着剤にて平行平板を接着して積層体を形成し、積層体を傾斜角度θに沿った所定のピッチで複数の平行な第1の切断方向に沿って複数の積層分割体に切断し、積層分割体の切断面の両面を研磨し、積層分割体の研磨面どうしを対向させて積層して第2の接着剤にて仮接着し、仮接着された複数の積層分割体12を積層面に垂直な第2の切断方向bに沿って複数の仮接着平板13に切断し、仮接着平板13の切断面の両面を研磨し、第2の接着剤を溶解して仮接着平板13から長尺状の光学素子連結体14とし、連結体14の表面に反射防止膜を成膜し、連結体14を所定の寸法に切断して個々の光学素子1に分離する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光学素子の製造方法、特に、波長分離・偏光分離プリズムの製造方法に関する。

従来、光学素子の一つとして、図３（Ａ）に示すように、直角三角柱形状のプリズム２，３の傾斜面どうしを、偏光分離膜４を挟んで接合一体化した立方体形状の偏光ビームスプリッタ１が知られている。偏光分離膜４に代えて波長分離膜を形成してもよい。

この種の偏光ビームスプリッタ１は、入射光のうち所定の偏光成分を透過するとともに、それ以外の偏光成分を反射する機能を備えている。従って、図３（Ｂ）に示すように、光源５から放射された光ビームのうち所定の偏光成分は偏光分離膜４を透過してディスク６を照射する。ディスク６での反射光は偏波面が回転した状態となるため、偏光分離膜４で反射され、受光素子７にて検出される。

特許文献１には、この種の偏光ビームスプリッタを以下の工程を経て製造することが開示されている。

（ａ）複数枚の平板状光学部材を準備し、一面に偏光分離膜を形成し、他面にマッチング膜を形成する工程、
（ｂ）４５°の傾斜角度で前記光学部材を接着剤を介して階段状に積層して積層体を形成する工程、
（ｃ）接着一体化された積層体を４５°の傾斜角度に沿った所定ピッチの複数の平行な切断面にて複数の積層分割体に切断する工程、
（ｄ）切断された各積層分割体の両面を鏡面加工し、その加工面に反射防止膜を形成する工程、
（ｅ）反射防止膜を形成した複数の積層分割体を整合状態で積層して、各積層分割体間をパラフィンにて仮止めする工程、
（ｆ）仮止めされた複数の積層分割体を前記切断面に垂直な切断面に沿って切断して仮止め積層体を形成する工程、
（ｇ）仮止め積層体の切断面の両面を鏡面加工し、その加工面に反射防止膜を形成する工程、
（ｈ）仮止め積層体を前記切断面に垂直な方向に所定の間隔にて切断し、複数のビームスプリッタ連結体を形成する工程、
（ｉ）ビームスプリッタ連結体を加熱してパラフィンを溶解除去して個々のビームスプリッタに分離する工程。

しかしながら、前記製造工程によると、反射防止膜の形成（蒸着）が工程（ｄ），（ｈ）のそれぞれで表裏面に２回、計４回が必要であり、蒸着工程数が多いという問題点を有している。しかも、蒸着時の加熱により工程（ｈ）では仮止め材であるパラフィンからアウトガスが発生し、反射防止膜に「ヤケ」、「クモリ」などの不具合を生じるという問題点をも有している。
特開２０００−１４３２６４号公報

そこで、本発明の目的は、反射防止膜の形成工程を半減することができ、かつ、反射防止膜に「ヤケ」や「クモリ」などの不具合が生じることのない光学素子の製造方法を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明に係る光学素子の製造方法は、
（Ａ）光分離膜が一方の面に成膜された複数の透明媒質からなる平行平板を準備する工程と、
（Ｂ）透光性を有する第１の接着剤にて前記平行平板を接着して積層体を形成する工程と、
（Ｃ）前記積層体を所定の傾斜角度に沿った所定のピッチで複数の平行な第１の切断方向に沿って複数の積層分割体に切断する工程と、
（Ｄ）前記積層分割体の切断面の両面を研磨する工程と、
（Ｅ）前記積層分割体の研磨された研磨面どうしを対向させて積層し、第２の接着剤にて仮接着する工程と、
（Ｆ）仮接着された複数の積層分割体を積層面に垂直な第２の切断方向に沿って複数の仮接着平板に切断する工程と、
（Ｇ）前記仮接着平板の切断面の両面を研磨する工程と、
（Ｈ）第２の接着剤を溶解し、前記仮接着平板から長尺状の光学素子連結体とする工程と、
（Ｉ）前記光学素子連結体の表面に反射防止膜を成膜する工程と、
（Ｊ）前記光学素子連結体を所定の寸法に切断して個々の光学素子に分離する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明に係る製造方法において、反射防止膜を成膜する工程（Ｉ）では隣接する２面ずつ計２回の蒸着で済み、蒸着工程が半減する。また、成膜工程（Ｉ）は平板を仮接着している第２の接着剤を溶解した後に実行するため、蒸着時の加熱によって第２の接着剤からアウトガスが発生することはなく、仮に第２の接着剤にパラフィンを使用したとしても、反射防止膜に「ヤケ」、「クモリ」などの不具合を生じることはない。

本発明に係る製造方法においては、第１の接着剤として平行平板とほぼ同じ屈折率を有する光硬化型接着剤を使用することが好ましい。また、仮接着工程では、第２の接着剤として光硬化型接着剤を使用し、該接着剤を仮硬化させるようにしてもよい。

以下、本発明に係る光学素子の製造方法の実施例について、添付図面を参照して説明する。

以下に示す製造方法は、図３に示したビームスプリッタ１を製造するためのものであり、図１及び図２に示す工程（Ａ）〜（Ｊ）の順序で製造される。

まず、工程（Ａ）では、複数のガラス製平行平板１０を準備し、該平行平板１０の一方の面に光分離膜（偏光分離膜、波長分離膜）を成膜する。光分離膜とは例えばＰＢＳ膜、ダイクロイック膜などである。

工程（Ｂ）では、第１の接着剤にて平行平板１０を所定の傾斜角度θ（例えば４５°）にずらせた状態で接着して積層体１１を形成する。この場合、角度θの傾斜面２１を形成した治具２０を使用すると作業性が良好である。

第１の接着剤としては、溶剤に非溶性でかつ透光性を有する材料が好ましく、紫外線硬化型接着剤を好適に使用することができる。また、第１の接着剤は、平行平板１０のガラス材とほぼ同じ屈折率を有するものであることが好ましい。

なお、工程（Ｂ）においては、必ずしも平行平板１０を所定の傾斜角度θにずらせた状態で接着する必要はないが、次工程（Ｃ）での切断を考慮すると、傾斜角度θにずらせたほうが材料の無駄がない点で有利である。

次に、工程（Ｃ）では、積層体１１を傾斜角度θに沿った所定のピッチで複数の平行な第１の切断方向（一点鎖線ａ参照）に沿って複数の積層分割体１２（Ｃ’参照）に切断する。

工程（Ｄ）では、積層分割体１２の切断面１２ａ，１２ｂを両面研磨する。ここでの研磨は例えばラッピング研磨である。両面を同時に研磨せずに片面ずつ研磨してもよいが、両面研磨のほうが効率的で好ましい。

工程（Ｅ）では、積層分割体１２の研磨された研磨面１２ａ，１２ｂどうしを対向させて積層し、第２の接着剤にて仮接着する。第２の接着剤は仮接着のために使用されて後に除去されるため、透光性を有することは必要ではないが、溶剤に溶ける性質を有することが必要となる。工程（Ｅ）では溶解性の紫外線硬化型接着剤を仮硬化させることで積層分割体１２を仮接着する。

紫外線硬化型接着剤の溶剤としては、例えば炭化水素系洗浄剤を好適に使用することができる。また、仮接着用の接着剤を溶解する剥離剤（溶剤）として、接着剤の種類に応じて水系剥離剤、高温（例えば８０℃以上）の水、有機溶剤などを使用してもよい。

次に、工程（Ｆ）では、前記工程（Ｅ）で仮接着された複数の積層分割体１２を積層面に垂直な第２の切断方向（一点鎖線ｂ参照）に沿って、光分離膜が切断面に含まれないように所定のピッチで複数の仮接着平板１３（Ｆ’参照）に切断する。

工程（Ｇ）では、仮接着平板１３の切断面１３ａ，１３ｂを両面研磨する。ここでの研磨は例えばラッピング研磨である。

工程（Ｈ）では、仮接着平板１３を溶剤に浸けて第２の接着剤を溶解し、長尺状のビームスプリッタ連結体１４（Ｈ’参照）とする。

次に、工程（Ｉ）では、ビームスプリッタ連結体１４の表面に反射防止膜を成膜する。ここでは、連結体１４の隣接する第１面１４ａと第２面１４ｂに１工程で反射防止膜を蒸着し、さらに、隣接する第３面１４ｃと第４面１４ｄに１工程で反射防止膜を蒸着する。

工程（Ｊ）では、ビームスプリッタ連結体１４を所定の寸法に切断して個々のビームスプリッタ１に分離する。

以上の工程（Ａ）〜（Ｊ）を経ることで、目的とするビームスプリッタ１が得られる。この製造方法において、反射防止膜を成膜する工程（Ｉ）では隣接する２面ずつ計２回の蒸着で済み、蒸着工程が半減する。

また、成膜工程（Ｉ）は仮接着平板１３を仮接着している第２の接着剤を溶解する工程（Ｈ）の後に実行するため、蒸着時の加熱によって第２の接着剤からアウトガスが発生することはない。本実施例では第２の接着剤に紫外線硬化型接着剤を使用したが、仮にパラフィンを使用したとしても、反射防止膜に「ヤケ」、「クモリ」などの不具合を生じることはない。

（他の実施例）
なお、本発明に係る光学素子の製造方法は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。

例えば、接着剤としては、紫外線硬化型接着剤以外に、可視光硬化型接着剤や熱硬化型接着剤などを使用することも可能である。

本発明に係る光学素子の製造方法の一実施例の前半工程を示す説明図である。 本発明に係る光学素子の製造方法の一実施例の後半工程を示す説明図である。 ビームスプリッタの一例を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は使用状態を示す概略説明図である。

符号の説明

１…偏光ビームスプリッタ
１０…ガラス製平行平板
１１…積層体
１２…積層分割体
１３…仮接着平板
１４…ビームスプリッタ連結体

Claims (4)

1. 光分離膜が一方の面に成膜された複数の透明媒質からなる平行平板を準備する工程と、
   透光性を有する第１の接着剤にて前記平行平板を接着して積層体を形成する工程と、
   前記積層体を所定の傾斜角度に沿った所定のピッチで複数の平行な第１の切断方向に沿って複数の積層分割体に切断する工程と、
   前記積層分割体の切断面の両面を研磨する工程と、
   前記積層分割体の研磨された研磨面どうしを対向させて積層し、第２の接着剤にて仮接着する工程と、
   仮接着された複数の積層分割体を積層面に垂直な第２の切断方向に沿って複数の仮接着平板に切断する工程と、
   前記仮接着平板の切断面の両面を研磨する工程と、
   第２の接着剤を溶解し、前記仮接着平板から長尺状の光学素子連結体とする工程と、
   前記光学素子連結体の表面に反射防止膜を成膜する工程と、
   前記光学素子連結体を所定の寸法に切断して個々の光学素子に分離する工程と、
   を備えたことを特徴とする光学素子の製造方法。
2. 前記第１の接着剤として前記平行平板とほぼ同じ屈折率を有する光硬化型接着剤を使用することを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
3. 前記仮接着工程では、第２の接着剤として光硬化型接着剤を使用し、該接着剤を仮硬化させることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
4. 前記反射防止膜を成膜する工程では、光学素子の隣接する２面に同時に反射防止膜を成膜することを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
   
   

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