CN101295072A - 制造光学器件的方法 - Google Patents

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CN101295072A CNA2008100892380A CN200810089238A CN101295072A CN 101295072 A CN101295072 A CN 101295072A CN A2008100892380 A CNA2008100892380 A CN A2008100892380A CN 200810089238 A CN200810089238 A CN 200810089238A CN 101295072 A CN101295072 A CN 101295072A
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Abstract

一种光学器件包括半透明构件和在半透明构件上形成的并且具有第一开口的遮光构件。在倾斜表面内形成了与第一开口的侧表面对应的遮光构件的一部分。一种制造该光学器件的方法包括：在半透明构件上形成具有第二开口的掩模，使得第二开口对应于遮光构件的形状和形成区域；通过印刷方法，将含Cr树脂填充进第二开口，其中在树脂中包含了含Cr粒子；对开口中所填充的含Cr树脂进行固化以形成由固化的含Cr树脂制成的遮光构件；以及去除掩模。

Description

制造光学器件的方法
本申请基于2007年4月26日所提交的日本专利申请第2007-117213号，并且要求其优先权，在此，通过引用将其全部内容并入本文。
技术领域
本公开文献涉及一种光学器件，更具体地，本公开文献涉及一种在投影仪、光学开关、条形码读出器、复印机等中使用的光学器件。
背景技术
图1中所示的光学器件100被内置于诸如投影仪、光学开关、条形码读出器、复印机等的装置中。
图1是相关技术中的光学器件的截面图。在图1中，J表示从光源111发出的光的传播方向，K表示被反射镜114反射的光的传播方向。
参考图1，相关技术中的光学器件100具有框架101、半透明构件102、遮光构件103、抗反射(AR)涂层104和105、反射镜元件108、以及气密构件109。
框架101具有用于装配半透明构件102的装配部分112。装配部分112被形成为穿过框架101。提供框架101来支撑半透明构件102。
将半透明构件102装配进框架101的装配部分112。半透明构件102被布置成与提供给反射镜元件108的多个反射镜114相对。半透明构件102使从光源111发出的光透射，并且将由多个反射镜114反射的光发射至光学器件100的外部。
遮光构件103被形成为从半透明构件102的下表面102B延伸至框架101的下表面101B。将遮光构件103形成为相框形状，遮光构件103具有开口116。对开口116进行布置，从而使得通过半透明构件102所透射的光穿过开口到达多个反射镜114。将开口116形成为使得其宽度从半透明构件102的下表面102B向外延伸。与开口116的侧表面对应的遮光构件103的一部分被成形为倾斜表面117。与倾斜表面117对应的遮光构件103的一部分防止了从光源111发出的光经由遮光构件103到达反射镜114。将遮光构件103的倾斜表面117相对于遮光构件103的表面103A(遮光构件103上与半透明构件102的下表面102B接触的表面)的倾斜角θx设置为给定角度(例如，30度)。当此倾斜角θx与给定角度不同时，由多个反射镜114反射的光(投影光)形成的图像的投影画面是模糊的。因此，形成开口116，从而将倾斜角θx设置为给定角度，这是非常重要。
提供遮光构件103，从而限制了被多个反射镜114反射的光的反射区域，并且还将从光源111发出的光直接提供至多个反射镜114上。换句话说，遮光构件103可作为由多个反射镜114所反射的光(投影光)形成的图像的投影画面，并且防止了在由多个反射镜114反射的光(投影光)中产生噪声(光散射)。
对于遮光构件103，例如，可以采用通过依次布置Cr层、CrxOy层和Cr层而形成的Cr/CrxOy/Cr多层薄膜。例如，可以将Cr/CrxOy/Cr多层薄膜的厚度设置为170μm。
涂敷AR涂层104，以覆盖半透明构件102的上表面102A。涂敷AR层104，以防止半透明构件102的上表面102A反射从光源111发出的光。
涂敷AR涂层105，以覆盖半透明构件102的下表面102B从开口116暴露出来的一部分和遮光构件103。涂敷AR涂层105，以防止这种情形：半透明构件102的下表面102B反射被多个反射镜114反射的光。
反射镜元件108经由AR涂层105固定至框架101。反射镜元件108具有多个反射镜114。反射镜114用于将从光源111发出的光经由半透明构件102和AR涂层104、105反射到光学器件100的外部。在反射镜元件108和AR涂层105对应于形成开116的区域的部分之间形成间隔L。间隔L使多个反射镜114能够移动，而不会与AR涂层105接触。布置在AR涂层105和反射镜元件108之间的气密构件109以气密方式将间隔L密封起来。
图2至图8是示出制造相关技术的光学器件的步骤的视图。在图2至图8中，相同标号被附加给与图1所示的相关技术的光学器件100的组成部分相同的组成部分。
以下，参考图2至图8，将描述制造相关技术的光学器件100的方法。首先，在图2所示的步骤中，把半透明构件102插入框架101的装配部分112，于是，此半透明构件102被放至框架101。
随后，在图3所示的步骤中，形成Cr/CrxOy/Cr多层薄膜119，以覆盖框架101的下表面101B和半透明构件102的下表面102B。例如，可以通过诸如溅射方法、真空沉积方法之类的方法来形成Cr/CrxOy/Cr多层薄膜119。
随后，在图4所示的步骤中，在Cr/CrxOy/Cr多层薄膜119的表面119A上形成具有开口121A的抗蚀剂薄膜121。形成开口121A以暴露Cr/CrxOy/Cr多层薄膜119的表面119A的一部分，如上所述，被暴露部分对应于形成遮光构件103的开口116(见图1)的区域。
随后，在图5所示的步骤中，将抗蚀剂薄膜121用作掩模对布置在图4所示结构的Cr/CrxOy/Cr多层薄膜119进行蚀刻。从而，形成了具有开口116的遮光构件103。
随后，在图6所示的步骤中，去除图5所示的抗蚀剂薄膜121。随后，在图7所示的步骤中，形成AR涂层104以覆盖半透明构件102的上表面102A，并且形成AR涂层105以覆盖半透明构件102的下表面102B从开口116暴露的部分遮光构件103。
随后，在图8所示的步骤中，将反射镜元件108固定于粘结构件109和AR涂层105。从而，制造了相关技术的光学器件100(例如见日本未经审查的专利申请公开第2006-145610号)。
然而，在相关技术的光学器件中，是通过对形成来覆盖框架101的下表面101B和半透明构件102的下表面102B的Cr/CrxOy/Cr多层薄膜119进行蚀刻来形成具有开口116的遮光构件103。
因此，在技术上，很难将遮光构件103的倾斜表面117相对于遮光构件103的表面103A(遮光构件103中与半透明构件102的下表面102B接触的表面)的倾斜角θx控制在给定角度(例如，30度)。而且，当通过上述方法形成遮光构件103时，将会增加光学器件100的生产成本。
发明内容
本发明的示范性实施例提供了一种光学器件，其能够形成具有良好精度的遮光构件，因此，可以将与遮光构件中形成的开口的侧表面对应的遮光构件的倾斜表面的倾斜角设置为给定角度，并且该光学器件还能够降低生产成本。
根据本发明的一个或多个方面，在一种制造光学器件的方法中，该光学器件包括：半透明构件，其用于透射从光源发出的光；反射镜元件，其被布置为与半透明构件相对，并且该反射镜元件具有用于对通过半透明构件透射的光进行反射的多个反射镜；和遮光构件，其用于限制被多个反射镜反射的光的反射区域，并且该遮光构件还具有第一开口，用于将通过半透明构件透射的光直接提供至多个反射镜上，所述遮光构件的一部分对应于被形成为倾斜表面的第一开口的侧表面，该方法包括：在半透明构件上形成具有第二开口的掩模，以使第二开口对应于遮光构件的形状和形成区域；通过印刷方法，将其中在树脂中包含了含Cr粒子的含Cr树脂填充进第二开口；对填充进开口的含Cr树脂进行固化处理，以形成由固化的含Cr树脂制成的遮光构件；以及去除掩模。
根据本发明的一个或多个方面，该方法还包括：形成AR涂层，以覆盖从光源发出的光被入射到其上的半透明构件的表面和与反射镜元件相对的半透明构件的表面。
根据本发明的一个或多个方面，第二开口的倾斜表面与半透明构件相对于反射镜元件的表面之间的夹角是锐角。
根据本发明的一个或多个方面，在一种制造光学器件的方法中，该光学器件包括：半透明构件，以及在半透明构件上形成的具有第一开口的遮光构件，所述遮光构件的一部分对应于形成为倾斜表面的第一开口的侧表面，该方法包括：在半透明构件上形成具有第二开口的掩模，从而使第二开口对应于遮光构件的形状和形成区域；通过印刷方法，将其中在树脂中包含了含Cr粒子的含Cr树脂填充进第二开口；对填充在开口中的含Cr树脂进行固化处理，以形成由固化的含Cr树脂制成的遮光构件；去除掩模；以及形成AR涂层，以覆盖从光源发出的光被入射到其上的半透明构件的第一表面和与第一表面相对的半透明构件的第二表面。
根据本发明的一个或多个方面，该方法还包括：将具有多个反射镜的反射镜元件布置为与半透明构件相对。
根据本发明的一个或多个方面，第二开口的倾斜表面与第二表面之间的夹角是锐角。
根据本发明，可以形成具有良好精度的遮光构件，从而可以将与形成在遮光构件中的开口的侧表面对应的遮光构件的倾斜表面的倾斜角设置为给定角度，并且可以降低该光学器件的生产成本。
从以下描述、附图和权利要求，本发明的其它方面和优点是显然的。
附图说明
图1是相关技术中的光学器件的截面图；
图2是示出制造相关技术中的光学器件的步骤的示意图(#1)；
图3是示出制造相关技术中的光学器件的步骤的示意图(#2)；
图4是示出制造相关技术中的光学器件的步骤的示意图(#3)；
图5是示出制造相关技术中的光学器件的步骤的示意图(#4)；
图6是示出制造相关技术中的光学器件的步骤的示意图(#5)；
图7是示出制造相关技术中的光学器件的步骤的示意图(#6)；
图8是示出制造相关技术中的光学器件的步骤的示意图(#7)；
图9是根据本发明实施例的光学器件的截面图；
图10是示出制造根据本发明实施例的光学器件的步骤的示意图(#1)；
图11是示出制造根据本发明实施例的光学器件的步骤的示意图(#2)；
图12是示出制造根据本发明实施例的光学器件的步骤的示意图(#3)；
图13是示出制造根据本发明实施例的光学器件的步骤的示意图(#4)；
图14是示出制造根据本发明实施例的光学器件的步骤的示意图(#5)；
图15是示出制造根据本发明实施例的光学器件的步骤的示意图(#6)；
图16是示出制造根据本发明实施例的光学器件的步骤的示意图(#7)；以及
图17是示出制造根据本发明实施例的光学器件的步骤的示意图(#8)。
具体实施方式
以下，参考附图，将描述本发明的实施例。
图9是根据本发明实施例的光学器件的截面图。在图9中，A表示从光源21发出的光的传播方向，B表示由多个反射镜24反射的光的传播方向。
参考图9，本实施例的光学器件10具有框架11、半透明构件12、遮光构件13、AR涂层14和15、Ni/Au多层薄膜17、反射镜元件18和气密构件19。
框架11具有用于装配半透明构件12的装配部分22。将装配部分22形成为穿过框架11。提供框架11，以支撑半透明构件12。对于框架11的材料，例如，可以采用Kovar(Cu-Ni-Co合金)。
将半透明构件12放置于框架11的装配部分22。将半透明构件12布置为与提供给反射镜元件18的多个反射镜24相对。半透明构件12使从光源21发出的光透射，并且将由多个反射镜24反射的光传播至光学器件10的外部。
布置遮光构件13，使之从半透明构件12的下表面12B延伸至在框架11的下表面11B上形成的Ni/Au多层薄膜17的下表面的一部分。将遮光构件13形成为相框形状，并且其具有开26。对开26进行布置，从而使得通过半透明构件12透射的光穿过以到达多个反射镜24。
将开26形成为使其宽度从半透明构件12的下表面12B向外延伸。将与开26的侧表面对应的遮光构件13的一部分形成为倾斜表面27。与倾斜表面27对应的遮光构件13的一部分被布置成用以防止这种情况：从光源21发出的光经由遮光构件13到达反射镜24。将遮光构件13的倾斜表面27相对于遮光构件13的表面13A(遮光构件13中与半透明构件12的下表面12B接触的表面)的倾斜角θ1设置为给定角度θ。例如，可以将该给定角度θ设置为30度。
布置遮光构件13，以限制被多个反射镜24反射的光的反射区域，并且将从光源21发出的光直接传播到多个反射镜24上。换句话说，遮光构件13可作为被多个反射镜24反射的光(投影光)形成的图像的投影画面，并且防止了在由多个反射镜24反射的光(投影光)中产生噪声(例如，光散射)。
对于遮光构件13的材料，例如，可以采用含Cr树脂，其中在树脂中包含了含Cr粒子。在这种情况下，例如可以将遮光构件13的厚度M1设置为50μm。对于树脂，例如可以采用聚酰亚胺硅树脂(polyimide silicon resin)。而且，对于含Cr粒子，例如可以采用三价铬粒子。当将三价铬粒子用作含Cr粒子时，例如可以将三价铬粒子的粒子直径设置为1μm。而且，当采用聚酰亚胺硅树脂作为树脂时，例如可以按10％至30％的比例将三价铬粒子混入含Cr树脂。
提供AR涂层14以覆盖半透明构件12的上表面12A，并且从半透明构件12的上表面12A延伸至形成在框架11的上表面11A上的Ni/Au多层薄膜17的一部分。提供AR涂层14以防止这种情形：半透明构件12的上表面12A对从光源21发出的光进行反射。
在Ni/Au多层薄膜17的一部分(在框架11的下表面11B上形成的部分)的下表面上和在半透明构件12的一部分(从开口26暴露的部分)的下表面12B上布置AR涂层15，以覆盖遮光构件13。AR涂层15防止了这种情形：半透明构件12的下表面12B对被多个反射镜24反射的光进行反射。
布置Ni/Au多层薄膜17，以覆盖框架11的上表面11A、框架11的下表面11B和框架11的侧表面11C。通过在框架11上布置Ni层，然后在Ni层上布置Au层，形成了Ni/Au多层薄膜17。例如，可以将Ni层厚度设置为7μm。而且，例如可以将Au层厚度设置为5μm。布置Ni/Au多层薄膜17，以增加框架11和AR涂层14、15之间的粘合力。
将反射镜元件18经由AR涂层15固定在框架11上。反射镜元件18具有多个反射镜24。多个反射镜24被布置用以将从光源21发出的光经由半透明构件12和AR涂层14、15反射到光学器件10的外部。在AR涂层15和反射镜元件18之间形成间隔C，其中的AR涂层15是布置在半透明构件12的下表面12B中从开26所暴露的部分上的。间隔C使多个反射镜24能够在不与AR涂层15接触的情况下移动。在AR涂层15和反射镜元件18之间所布置的气密构件19以气密方式将间隔C密封起来。对于气密构件19的材料，例如可以采用由树脂固化的陶瓷粉末。对于反射镜元件18，例如可以采用DigitalMicromirror Device(Texas仪器公司在美国的注册商标)。
图10至图17是示出制造根据本发明实施例的光学器件的步骤的示意图。在图10至图17中，相同标号被附加至与根据本实施例的光学器件10的组成部分相同的组成部分。
以下，参考图10至图17，将描述一种制造根据本实施例的光学器件10的方法。首先，在图10所示的步骤中，将半透明构件12放至框架11的装配部分22。随后，在图11所示的步骤中，形成Ni/Au多层薄膜17，以覆盖框架11的上表面11A、框架11的下表面11B和框架11的侧表面11C。具体的说，把框架11用作供电层，以便通过电镀方法形成Ni/Au多层薄膜17。
随后，在图12所示的步骤中，在提供于框架11的下表面11B上的Ni/Au多层薄膜17的下表面上和在半透明构件12的下表面12B上布置了具有形状与遮光构件13对应的开口33的掩模32。将开口33形成为相框形状。将掩模32与开口33的内侧表面对应的部分的形状形成为倾斜表面32A。该倾斜表面32A是用于形成遮光构件13的倾斜表面27的表面。将掩模32的倾斜表面32A与半透明构件12的下表面12B之间的夹角θ2设置为大致等于遮光构件13的倾斜表面27的倾斜角θ1。具体地说，例如可以将θ2设置为30度。
随后，在图13所示的步骤中，将含Cr树脂35(在树脂中包含了含Cr粒子)通过印刷方法填充进掩模32的开口33中。对于印刷方法，例如可以采用使用了橡皮滚轴36的橡皮滚轴印刷方法。对于组成含Cr树脂35的树脂，例如可以采用聚酰亚胺硅树脂。而且，对于含Cr粒子，例如可以采用三价铬粒子。当采用三价铬作为含Cr粒子时，例如可以将三价铬的粒子直径设置为1μm。而且，例如，当采用聚酰亚胺硅树脂作为树脂时，可以将三价铬粒子按10％至30％的比例混入含Cr树脂35。可以将含Cr树脂35的厚度M2设置为50μm。
随后，在图14所示的步骤中，通过对在开口33中所填充的含Cr树脂35进行固化来在开口33中形成遮光构件13。具体地说，例如，当含Cr树脂35是热固树脂时，通过对图13所示的结构进行加热来固化在开口33中所填充的含Cr树脂35(除了存在于橡皮滚轴36上而不包含在开口33中的多余含Cr树脂35之外)。例如，可以将遮光构件13的厚度M1设置为50μm。而且，例如可以将遮光构件13的倾斜表面27相对于遮光构件13的表面13A(遮光构件13上与半透明构件12的下表面12b接触的那个表面)的倾斜角θ1设置为30度(给定角度θ)。
以此方式，在布置在框架11的下表面11B上的Ni/Au多层薄膜17的下表面上和在半透明构件12的下表面12B上，布置具有形状与遮光构件13对应的开33的掩模32，随后，通过印刷方法，在开口33中填充含Cr树脂35，随后通过对在开口33中所填充的含Cr树脂35进行固化来形成遮光构件13。于是，能形成具有良好精度的遮光构件13，从而能将遮光构件13的倾斜表面27的倾斜角θ1设置为给定角度θ。
而且，由于遮光构件13是利用掩模32通过印刷方法形成的，所以可以重复地使用掩模32。结果是，与现有技术中遮光构件103是利用抗蚀剂薄膜121通过蚀刻工艺形成的制造方法(见图2至图6)相比，本技术能降低光学器件10的生产成本。
随后，在图15所示的步骤中，将图14所示的掩模32从框架11和半透明构件12去除。
随后，在图16所示的步骤中，通过公知方法形成AR涂层14、15。提供AR涂层14，以覆盖半透明构件12的上表面12A，该涂层从半透明构件12的上表面12A延伸至在框架11的上表面11A上所形成的Ni/Au多层薄膜17的部分。由于AR涂层14是以此方式形成的，所以可以防止这种情形：半透明构件12的上表面12A将反射从光源21发出的光。
对于AR涂层14，例如，可以采用SiO2/Al2O3/LaTiO2/MgF2多层薄膜，该多层薄膜是通过依次在半透明构件12的上表面12A上提供SiO2薄膜(厚度为90nm)、Al2O3薄膜(厚度为80nm)、LaTiO2薄膜(厚度为110nm)和MgF2薄膜(厚度为80nm)而获得的。
在形成在框架11的下表面11B上的Ni/Au多层薄膜17的下表面的一部分上和在半透明构件12的下表面12B的一部分(由开口26所暴露的部分)上布置了AR涂层15，以覆盖遮光构件13。由于是以此方式形成了AR涂层15的，所以能防止这种情形：半透明构件12的下表面12B将反射被多个反射镜24所反射的光。
对于AR涂层15，例如，可以采用SiO2/Al2O3/LaTiO2/MgF2多层薄膜，该多层薄膜是通过依次在半透明构件12的下表面12B上提供SiO2薄膜(厚度为90nm)、Al203薄膜(厚度为80nm)、LaTiO2薄膜(厚度为110nm)和MgF2薄膜(厚度为80nm)而获得的。例如，可以通过诸如溅射方法、真空沉积方法等之类的方法来形成AR涂层14、15。
随后，在图17所示的步骤中，将反射镜元件18经由AR涂层15和气密构件19固定在框架11上。从而，制造了本实施例的光学器件10。
根据制造本实施例的光学器件的方法，在布置在框架11的下表面11B上的Ni/Au多层薄膜17的下表面上和在半透明构件12的下表面12B上布置了具有形状与遮光构件13对应的开口33的掩模32，随后，通过印刷方法在开口33中填充含Cr树脂35，以及随后通过对在开口33中所填充的含Cr树脂35进行固化来形成遮光构件13。于是，可以形成具有良好精度的遮光构件13，从而可以将遮光构件13的倾斜表面27的倾斜角θ1设置为给定角度θ。
而且，由于遮光构件13是利用掩模32通过印刷方法来形成的，所以可以重复地使用掩模32。于是，与相关技术中遮光构件103利用抗蚀剂薄膜121通过蚀刻工艺来形成的制造方法(见图2至图6)相比，本技术可以降低光学器件10的生产成本。
在这种情况下，在本实施例的光学器件10中，虽然作为示范性实施例，在半透明构件12的下表面12B侧上提供了遮光构件13，但是也可以在半透明构件12的上表面12A侧通过使用与上述制造方法类似的方法来形成遮光构件13。而且，在涂敷AR涂层14、15后，可以通过使用与上述制造方法类似的方法来在AR涂层14、15上形成遮光构件13。
本发明还可以适用于内置于投影仪、光学开关、条形码读出器、复印机等中的光学器件。
虽然参考本发明的某些示范性实施例已经示出和描述了本发明，但是所属领域的技术人员应该理解的是，在不脱离附属权利要求所定义的本发明的思想和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。因此，本发明在附属权利要求中覆盖了所有属于本发明的真实思想和范围的所有这种改变和改型。

Claims (6)

1.一种制造光学器件的方法，该光学器件包括：半透明构件，其用于透射从光源发出的光；反射镜元件，其被布置为与所述半透明构件相对，并且所述反射镜元件具有用于对通过所述半透明构件透射的光进行反射的多个反射镜；和遮光构件，其对被所述多个反射镜反射的光的反射区域进行限制，并且所述遮光构件还具有第一开口，所述第一开口用于将通过所述半透明构件透射的光直接提供至所述多个反射镜上，所述遮光构件的一部分对应于被形成在倾斜表面内的所述第一开口的侧表面，
所述方法包括：
在所述半透明构件上形成具有第二开口的掩模，从而使得所述第二开口对应于所述遮光构件的形状和形成区域；
通过印刷方法，将含Cr树脂填充进所述第二开口，所述含Cr树脂是在该树脂中包含了含Cr粒子；
对填充在所述开口中的所述含Cr树脂进行固化，以形成由固化的含Cr树脂制成的所述遮光构件；以及
去除所述掩模。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括：
形成AR涂层，以覆盖从所述光源发出的光被入射到其上的所述半透明构件的表面，并且覆盖与所述反射镜元件相对的所述半透明构件的表面。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第二开口的倾斜表面与所述半透明构件相对于所述反射镜元件的表面之间的夹角是锐角。
4.一种制造光学器件的方法，所述光学器件包括：半透明构件，以及在所述半透明构件上形成的并且具有第一开口的遮光构件，所述遮光构件的一部分对应于被形成为倾斜表面的所述第一开口的侧表面，
所述方法包括：
在所述半透明构件上形成具有第二开口的掩模，从而使得所述第二开口对应于所述遮光构件的形状和形成区域；
通过印刷方法，将含Cr树脂填充进所述第二开口，所述含Cr树脂是在该树脂中包含了含Cr粒子；
对填充在所述开口中的所述含Cr树脂进行固化，以形成由固化的所述含Cr树脂制成的所述遮光构件；
去除所述掩模；以及
形成AR涂层，以覆盖从所述光源发出的光被入射到其上的所述半透明构件的第一表面，并且覆盖与所述第一表面相对的所述半透明构件的第二表面。
5.根据权利要求4的方法，所述方法还包括：
将具有多个反射镜的反射镜元件布置为与所述半透明构件相对。
6.根据权利要求5的方法，其中所述第二开口的倾斜表面与所述第二表面之间的夹角是锐角。
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