JP2007183675A - ペリクル光学素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 ペリクル光学素子における樹脂フィルムの高い平坦性を確保する一方で、樹脂フィルムを枠に接着する接着剤の塗布量を管理し易くする。
【解決手段】 枠１０には、開口１１の外周側に沿って、樹脂フィルム３に接触して樹脂フィルム３の平坦性を確保する接触面１２と、接触面１２の外周側に沿い且つ接触面１２に対して段差を有する接着面１３とが形成されている。樹脂フィルム３を枠１０に接着するエポキシ系接着剤２は、枠１０の接着面１３と、この接着面１３に対向している樹脂フィルム３の部分との間に施す。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光透過性を有する膜材が枠で保持されているペリクル光学素子に関する。

ビームスプリッタやダイクロイックミラーには、所定のコーティングを表面に施した硝子製のもの、所定のコーティングを表面に施した樹脂フィルム製のものがある。ビームスプリッタは、入射光線束を二分割して一部を透過し、もう一部を反射する光学素子であり、ダイクロイックミラーは、入射する可視光の一部の波長範囲を反射し、残りを透過する光学素子である。つまり、ビームスプリッタ、ダイクロイックミラーは、共に透過と反射の機能を持った光学素子である。

反射機能の観点から、これらの光学素子の表面には、高精度の平面性が要求される。高精度の平面を形成する上からは、硝子製が有利である。一方、ペリクルを用いた光学素子（以下、ペリクル光学素子という。）は、厚さが非常に薄いために材質の屈折率による光路長の変化を無視できる。しかし、樹脂フィルム製のように、薄い硝子を製作することは困難である。したがって、ビームスプリッタなどを多数用いる光学系では、全体の光学設計を簡略化するために、樹脂フィルム製のペリクル光学素子を用いている。

図４は、従来のペリクル光学素子の断面図である。金属製の枠１に接着剤２を使って樹脂フィルム３を固定している。枠１の材質としてはアルミ系金属で黒色アルマイト仕上しているものが一般的である。枠１には、その開口の外周側に沿って、樹脂フィルム３に接触して樹脂フィルム３の平坦性を確保する接触面１ａと、この接触面１ａの外周側に沿い且つ接触面１ａに対して鈍角を成す接着面１ｂとが、形成されている。樹脂フィルム３の材料は、例えば、ニトロセルロースである。

樹脂フィルム３は、例えば、図５に示すような方法で、枠１に接着される。まず、樹脂フィルム３ａを貼付けホルダー５に接着剤４で仮止めしてから、接着剤２を接着面１ｂに塗付した枠１をフィルム３ａに載せ、錘６で加圧する。そして、加熱して接着剤２が固まった後に、枠１の外形に合わせてフィルム３を切断する。

しかしながら、従来技術では、枠１の接着面１ｂ全体に十分に接着剤２を塗布すると、樹脂フィルム３ａで押された接着剤２が枠１の接触面１ａに回り込み、樹脂フィルム３の平坦性が悪くなる。また、逆に、枠１の接着面１ｂに少なめに接着剤２を塗布したとしても、樹脂フィルム３ａの外周縁部全体に接着剤２が行き渡らず、樹脂フィルム３に掛かる張力が均一にならないために、樹脂フィルム３の平坦性を確保できない。すなわち、従来技術では、接着剤の塗布量の管理が非常に難しく、樹脂フィルムの平坦性を確保することができない場合があるという問題点がある。

本発明は、このような従来の問題点について着目してなされたもので、膜材の高い平坦性を確保する一方で、接着剤の塗布量を管理し易いペリクル光学素子を提供することを目的とする。

前記目的を達成するためのペリクル素子は、
光透過性を有する膜材と、開口が形成され該膜材が接着剤で貼付られている枠と、を備えているペリクル光学素子において、
膜材が接着剤で貼付られる枠には、その開口の外周側に沿って、該膜材に接触して該膜材の平坦性を確保する接触面と、該接触面の外周側に沿い且つ該接触面に対して段差を有し該膜部材に対向する接着面とが、形成され、
前記接着剤は、前記枠の前記接着面と、該接着面に対向している前記膜材の部分との間に施されていることを特徴とするものである。

ここで、前記接着面の前記開口側には、凹部が形成されていてもよい。

また、前記接触面から前記接着面へ伸び、該接触面に対して該接着面に段差を生じさせているけ込み面は、該接触面に対する角度が９０°以下であることが好ましい。

本発明によれば、枠の接触面と接着面との間に段差があるので、接着面に接着剤を多めに塗布しても、この接着剤が接触面に回り込むことを防ぐことができる。また、接着材を接着面に多めに塗布することができることから、膜材の外周縁部全体に接着剤が確実に行き渡り、膜材に掛かる張力を均一にすることができる。従って、接着剤の塗布量を厳しく管理しなくとも、膜材に関する高い平坦性を確保することができる。

以下、本発明に係る実施形態としてのペリクル光学素子について説明する。

まず、図１及び図２を用いて、本発明に係る一実施形態としてのペリクル光学素子について説明する。

この実施形態のペリクル光学素子は、図１に示すように、薄い樹脂フィルム３と、これを支える枠１０とを有して構成されている。

この実施形態において、樹脂フィルム３ａ（図２に図示、張力を加える前の樹脂フィルム）としては、ポリエチレンテレフタレート製の二軸延伸フィルムを用いている。この樹脂フィルム３ａの厚さは、２５μｍである。また、このポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム３ａは、ガラス転移点が約８０℃で、完全に溶解してしまう溶融温度が約２６０℃である。

枠１０は、外形が矩形状を成し、その内側に同じく矩形状の開口１１が形成されている。枠１０には、開口１１の外周側に沿って、樹脂フィルム３に接触して樹脂フィルム３の平坦性を確保する接触面１２と、この接触面１２の外周側に沿い且つ接触面１２に対して段差を有し樹脂フィルム３に対向する接着面１３とが形成されている。接触面１２は、高い平坦度を確保するためにラップ仕上げされている。

枠１０の各部の寸法は、この実施形態において、その外形の縦寸法が９５ｍｍ、その外形の横寸法が６５ｍｍで、開口１１の縦寸法が８５ｍｍ、開口１１の横寸法が５５ｍｍである。従って、開口１１の外縁から枠１０の外縁までの間隔、つまり枠１０の幅Ｗは５ｍｍである。また、枠１０の厚さＴは、１０ｍｍである。開口１１の外周り形成されている接触面１２の幅Ｗ１は、０．５ｍｍで、その
さらに外周りに形成されている接着面１３の幅Ｗ２は、枠幅の残りの４．５ｍｍ
である。接触面１２と接着面１３との間の段差Ｈは、言い換えると、接触面１２から接着面１３へ伸び、接触面１２に対して接着面１３に段差を生じさせているけ込み面１４の高さＨは、０．５ｍｍである。接触面１２とけ込み面１４との角度、及び、け込み面１４と接着面１３との角度は、いずれも９０°である。

一般的に、枠１０は、アルミ系金属製で、その表面に黒色アルマイト処理したものが用いられているが、この実施形態では、ステンレス系金属を用いている。ここでは、ステンレス系金属に表面処理を施していないが、光学的に必要ならば、黒染めや黒クロームなどの黒色皮膜処理を施したものを用いても構わない。この実施形態において、枠１０の材料としてステンレス系金属を用いたのは、枠１０に高い剛性を持たせることにより、ペリクルの平面度が悪くなるのを防止できるからである。

次に、ペリクル光学素子の作り方について、図２を用いて説明する。

まず、ペリクル光学素子の枠１０とほぼ相似形で、枠１０よりも大きい金属製貼付けホルダー５を準備する。このホルダー５は、具体的には、枠１に対して面積比で４倍（縦２倍、横２倍）の大きさである。

そして、このホルダー５に、前述した樹脂フィルム３ａを接着剤４で仮止めする。次に、枠１０の接着面１２にエポキシ系接着剤２を塗布して、この枠１０をホルダー５に仮止めされている樹脂フィルム３ａ上に置き、枠１０の上から錘６を載せる。つまり、枠１０の上に錘６を載せることにより、樹脂フィルム３ａを中心から外周方向へ均等に引っ張っている。この錘６は、樹脂フィルム３ａの面圧が４０ｇ／ｃｍ２になるものを用いる。続いて、ホルダー５、樹脂フィルム３
ａ、枠１０、錘６を、この状態に保持したまま加熱炉に入れ、これらを樹脂フィルム３ａのガラス転移転以上で且つ溶融温度未満の８０℃〜１２０℃の温度で６０分ほど熱する。この過程で、樹脂フィルム３ａが伸びる一方で、エポキシ系接着剤２が硬化して、伸びた状態の樹脂フィルム３が枠１０に接着される。その後、ホルダー５、樹脂フィルム３、枠１０等を加熱炉より取り出し、枠１０の外形に合わせて樹脂フィルム３を切断する。

この実施形態におけるペリクル光学素子は、ダイクロイックミラーであるので、以上の工程を終了した後、目的の波長領域の光を反射し、残りの波長領域の光が透過するよう、所定の物質、例えば、ＭｇＦ２，Ａｌ２Ｏ３等を樹脂フィルム３
上に蒸着させて、光学素子を完成させる。

以上のように、この実施形態におけるペリクル光学素子は、枠１０の接触面１２と接着面１３との間に段差があるので、接着面１３に接着剤２を多めに塗布しても、この接着剤２が接触面１２に回り込むことを防ぐことができる。また、接着材２を接着面１３に多めに塗布することができることから、樹脂フィルム３ａの外周縁部全体に接着剤２が確実に行き渡り、樹脂フィルム３に掛かる張力を均一にすることができる。従って、接着剤２の塗布量を厳しく管理しなくとも、樹脂フィルム３に関する高い平坦性を確保することができる。

ところで、接着剤２の接触面１２への回り込み防止に関しては、接触面１２と接着面１３との間に段差のみならず、け込み面１４と接触面１２との角度が９０°であることも寄与している。これは、例えば、け込み面１４と接触面１２との角度が１５０°ぐらいの場合、け込み面１４と樹脂フィルム３との成す角度が小さくなり、接着剤２が接触面１２側へ流れ易いが、この実施形態のように、け込み面１４と接触面１２との角度が９０°である場合には、け込み面１４と樹脂フィルム３との成す角度が大きく、接着剤２が接触面１２側へ流れ難くなるからである。従って、この観点から、け込み面１４と接触面１２との角度を９０°以下にすることが好ましい。

なお、接触面１２と接着面１３との間の段差は、これを大きくすると、接着剤２の量をより多くする必要があるので、１ｍｍ以下であることが好ましい。但し、逆に段差が小さ過ぎると、段差としての効果が無くなることは言うまでもない。

次に、図３を用いて、本発明に係る他の実施形態としてのペリクル光学素子について説明する。

この実施形態のペリクル光学素子は、基本的には、先の実施形態のペリクル光学素子と同じで、接着面１３ａの接触面１２側に凹部１５を形成した点のみ異なる。この凹部１５は、接触面１２ａの外周、言い換えると接着面１３ａの内周の全体に形成されている。この凹部１５の大きさは、接着面１３ａからの深さが０．５ｍｍで、幅が１ｍｍである。但し、この凹部１５の大きさは、枠１０ａと樹脂フィルム３との要求接着強度により定まる接着面１３ａの大きさで決定され、接着面１３ａが大きくなると凹部１５の大きさも大きくする。従って、場合によっては、凹部１５の深さは０．５ｍｍより深いことも浅いこともあり、また、凹部１５の幅は１ｍｍより広いことも狭いこともある。

このように、接着面１３ａの内周側に凹部１５を形成することにより、この凹部１５が接着剤溜りとなるため、先の実施形態よりも、より多くの接着剤２を用いても、樹脂フィルム３の平坦性を確保することができる。

なお、以上の各実施形態における枠の外形及び枠の開口は、いずれも矩形状であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらの形状は、例えば、円や楕円であってもよい。

また、以上の各実施形態では、樹脂フィルムとして、ポリエチレンテレフタレートを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ニトロセルロースなどを用いてもよい。但し、ペリクル光学素子は、光学的に高い透明性が要求されるので、この観点からポリエチレンテレフタレートが最も好ましい。また、フィルムの高い平坦度を得るために、フィルムを加熱しつつフィルムに張力を加えているので、ある程度以上の引っ張り強さも要求される。従って、この観点からも、以上の樹脂のうち、最も引っ張り強さが大きいポリエチレンテレフタレートが最も好ましい。さらに、本発明においては、膜材としての樹脂フィルムの換わりに、ガラス材を用いてもよい。

本発明に係る一実施形態としてのペリクル光学素子の断面図である。 本発明に係る一実施形態としてのペリクル光学素子の製造過程を示す説明図である。 本発明に係る他の実施形態としてのペリクル光学素子の断面図である。 従来のペリクル光学素子の断面図である。 従来のペリクル光学素子の製造過程を示す説明図である。

符号の説明

２…エポキシ系樹脂、３…樹脂フィルム（張力を加える前）、３ａ…樹脂フィルム（張力を加えた後）、５…貼付けホルダー、６…錘、１０，１０ａ…枠、１１…開口、１２…接触面、１３，１３ａ…接着面、１４，１４ａ…け込み面、１５…凹部。

Claims (3)

1. 光透過性を有する膜材と、開口が形成され該膜材が接着剤で貼付られている枠と、を備えているペリクル光学素子において、
   前記枠には、前記開口の外周側に沿って、前記膜材に接触して該膜材の平坦性を確保する接触面と、該接触面の外周側に沿い且つ該接触面に対して段差を有し該膜部材に対向する接着面とが、形成され、
   前記接着剤は、前記枠の前記接着面と、該接着面に対向している前記膜材の部分との間に施されていることを特徴とするペリクル光学素子。
2. 請求項１記載のペリクル光学素子において、
   前記接着面の前記開口側には、凹部が形成されていることを特徴とするペリクル光学素子。
3. 請求項１又は２記載のペリクル光学素子において、
   前記接触面から前記接着面へ伸び、該接触面に対して該接着面に段差を生じさせているけ込み面は、該接触面に対する角度が９０°以下であることを特徴とするペリクル光学素子。

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