JP2001166117A - Method of producing glass optical elements - Google Patents

Method of producing glass optical elements

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JP2001166117A
JP2001166117A JP35301299A JP35301299A JP2001166117A JP 2001166117 A JP2001166117 A JP 2001166117A JP 35301299 A JP35301299 A JP 35301299A JP 35301299 A JP35301299 A JP 35301299A JP 2001166117 A JP2001166117 A JP 2001166117A
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glass
optical element
glass optical
predetermined shape
manufacturing
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Japanese (ja)
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Hidemi Tajima
英身 田島
Shinichiro Hirota
慎一郎 広田
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Hoya Corp
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Hoya Corp
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  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a large number of glass optical elements such as microprisms at a time and to improve the productivity. SOLUTION: The method of producing glass optical elements includes step 201 to press-form a glass material with molding dies including at least an upper die 32 and a lower die 31 to obtain a glass body 40 having first and second faces of a desired form and surface accuracy formed by the upper and lower dies and having a plurality of recesses and projections on at least the first face 40b, and step 203 to cut and separate the glass body into a plurality of products each containing at least one of the recesses and projections of a specified form on the first face 40b and containing at least a part of the second face so as to obtain a plurality of glass optical elements 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザカプラその
他の光学装置に使用されるマイクロプリズム、マイクロ
レンズ、回折格子などのガラス光学素子の製造方法に関
し、特にその量産性を向上させるに好適なガラス光学素
子の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing glass optical elements such as microprisms, microlenses, and diffraction gratings used in laser couplers and other optical devices, and more particularly to a glass suitable for improving its mass productivity. The present invention relates to a method for manufacturing an optical element.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザカプラその他の光学装置にマイク
ロプリズム、マイクロレンズ、回折格子が広く採用され
ている。図1にレーザカプラ等で用いられるマイクロプ
リズムの一例を示す。図に示すように、マイクロプリズ
ム10は、光を入射する面(以下、入光面11)と、該
入光面11から入射され所定角度屈折された光の少なく
とも一部を透過し、残りを反射する面(以下、第1反射
面12)と、該第1反射面12で反射された光を透過す
る面(以下、第2反射面13)と、前記第1反射面12
に対し所定角度(図の例では90度)で隣り合う面14
と、入光面11と第1反射面12の間の面15を備え
る。
2. Description of the Related Art Microprisms, microlenses, and diffraction gratings are widely used in laser couplers and other optical devices. FIG. 1 shows an example of a microprism used in a laser coupler or the like. As shown in the figure, the microprism 10 transmits a light incident surface (hereinafter, a light incident surface 11), and transmits at least a part of light incident from the light incident surface 11 and refracted at a predetermined angle, and passes the rest. A reflecting surface (hereinafter, a first reflecting surface 12), a surface transmitting the light reflected by the first reflecting surface 12 (hereinafter, a second reflecting surface 13), and a first reflecting surface 12;
At a predetermined angle (90 degrees in the illustrated example) with respect to
And a surface 15 between the light incident surface 11 and the first reflecting surface 12.

【0003】このマイクロプリズム10をレーザカプラ
に用いる場合、前記第1及び第2の反射面12及び13
のぞれぞれに、複数のフォトダイオード16を並列配置
し、各フォトダイオード16の信号強度に基づいて入射
された光の状態を検出する。
When the microprism 10 is used for a laser coupler, the first and second reflecting surfaces 12 and 13 are used.
A plurality of photodiodes 16 are arranged in parallel with each other, and the state of incident light is detected based on the signal intensity of each photodiode 16.

【0004】従来、この種のマイクロプリズムを製造す
る場合は、マイクロプリズムの外形寸法に近い角棒状の
ガラス素材を用意し、その一つの角部を研削及び研磨す
ることによって前記入光面11を形成した後、長手方向
に分離切断してマイクロプリズムを得ることが一般的に
は行われている。
Conventionally, when manufacturing this kind of microprism, a rectangular rod-shaped glass material having a size close to the external dimensions of the microprism is prepared, and one of the corners is ground and polished to form the light incident surface 11. After formation, it is common practice to separate and cut in the longitudinal direction to obtain a microprism.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のマイクロプリズムの製造方法においては、以
下のような問題があった。 (1)角棒状のガラス素材1本毎に、前記入光面11の
加工をする必要があり、その生産性が必ずしも高くな
い。 (2)角棒状のガラス素材1本毎の加工により、各ガラ
ス素材において加工精度が一定せず、製造されるマイク
ロプリズムの品質にばらつきが生じる恐れがある。ま
た、角棒状のガラス素材に生じた撓みや捩れが、入光面
11の面精度にばらつきを生じさせる可能性もある。
However, such a conventional method for manufacturing a microprism has the following problems. (1) It is necessary to process the light incident surface 11 for each square rod-shaped glass material, and the productivity is not always high. (2) The processing accuracy of each glass material is not constant due to the processing of each square rod-shaped glass material, and the quality of the manufactured microprisms may vary. Also, the bending or twisting of the square rod-shaped glass material may cause variations in the surface accuracy of the light incident surface 11.

【0006】一方、マイクロレンズや回折格子の製造に
おいても、その量産性が問題となっている。すなわち、
マイクロレンズは、球状のガラスプリフォームを溶融軟
化し、製造するレンズの光学面に沿った成形面を有する
成形型でこれをプレスして1つづつ製造される。また、
回折格子は、ガラス基板上にフォトリソエッチング(す
なわち、ガラス基板に遮光膜を形成し、光照射させてガ
ラスを感光させた後、その部分をエッチングにより除去
する)により、複数の凹凸のパターンを形成し、後にこ
れを個々の回折格子単位に切断分離することにより製造
されている。また、最近では個々の回折格子をプレス成
型する方法も提案されている(例えば、特開平10−3
37734号公報)。これらの製造方法は、前記従来の
マイクロプリズムの製造方法における問題と同様に、そ
の生産性及び品質の一定性に問題がある。
On the other hand, mass production of microlenses and diffraction gratings is also a problem. That is,
The microlenses are manufactured one by one by melting and softening a spherical glass preform and pressing them in a mold having a molding surface along the optical surface of the lens to be produced. Also,
The diffraction grating forms a plurality of concavo-convex patterns by photolithographic etching on a glass substrate (ie, forming a light-shielding film on the glass substrate, exposing the glass to light and exposing the glass, and then etching away the portion). Then, it is manufactured by cutting and separating this into individual diffraction grating units later. Recently, a method of press-forming individual diffraction gratings has also been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-3).
37734). These manufacturing methods have a problem in the productivity and the uniformity of the quality, similarly to the problems in the above-described conventional method for manufacturing a microprism.

【0007】従って本発明の目的は、多数のマイクロプ
リズムなどのガラス光学素子を同時に製造し、その生産
性を著しく向上させることができる製造方法を提供する
ことにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of manufacturing a number of glass optical elements such as microprisms at the same time and significantly improving the productivity.

【0008】また、本発明の別の目的は、多数のマイク
ロプリズムをなどのガラス光学素子を同時に製造するこ
とによって、その品質を一定にすることができる製造方
法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of maintaining a constant quality by simultaneously manufacturing glass optical elements such as a large number of microprisms.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のガラス光学素子
の製造方法は、少なくとも上型及び下型を含む成形型で
ガラス材をプレス成形することにより、該上型及び下型
によって形成された、所望の形状及び面精度を有する第
1及び第2の面であって、少なくとも該第1の面に所定
形状の凹凸が複数形成されているガラス体を得る工程、
前記第1の面の所定形状の凹凸を少なくとも一つ含み、
かつ、前記第2の面の一部を含むように、該ガラス体を
複数個に切断分離することにより、複数個のガラス光学
素子を得る工程を含んで構成される。
According to a method of manufacturing a glass optical element of the present invention, a glass material is formed by press molding a glass material with at least a molding die including an upper die and a lower die. Obtaining a glass body having first and second surfaces having a desired shape and surface accuracy, wherein a plurality of irregularities having a predetermined shape are formed on at least the first surface;
Including at least one irregularity of a predetermined shape on the first surface,
In addition, the method includes a step of obtaining a plurality of glass optical elements by cutting and separating the glass body into a plurality of pieces so as to include a part of the second surface.

【0010】この場合において、前記ガラス体を複数個
に切断分離する工程の前に、前記第2の面を、得ようと
するガラス光学素子が所望の光学的機能を有するように
研磨する工程を行うことが好ましい。
In this case, before the step of cutting and separating the glass body into a plurality of pieces, a step of polishing the second surface so that the glass optical element to be obtained has a desired optical function. It is preferred to do so.

【0011】また、本発明は、第1の面及びこの面と反
対側の第2の面を有し、少なくとも該第1の面に所定形
状の凹凸が複数形成されているガラス体を用意する工
程、前記第2の面を、得ようとするガラス光学素子が所
望の光学的機能を有するように研磨する工程、前記第1
の面の所定形状の凹凸を少なくとも一つ含み、かつ、前
記研磨された第2の面の一部を含むように、該ガラス体
を複数個に切断分離することにより、複数個のガラス光
学素子を得る工程を含んで構成される。
Further, the present invention provides a glass body having a first surface and a second surface opposite to the first surface, wherein at least the first surface is provided with a plurality of irregularities of a predetermined shape. Polishing the second surface so that the glass optical element to be obtained has a desired optical function;
A plurality of glass optical elements by cutting and separating the glass body into a plurality of pieces so as to include at least one irregularity of a predetermined shape of the surface and to include a part of the polished second surface. Is obtained.

【0012】ここで、前記ガラス体は、前記所定形状の
凹凸に対応した成形面を有する成形型でガラス材をプレ
ス成形することにより得られたものであることが好まし
い。
Here, it is preferable that the glass body is obtained by press-molding a glass material with a molding die having a molding surface corresponding to the irregularities of the predetermined shape.

【0013】また、前記プレスされるガラス材が、予め
所定形状に成形されたガラス板状体を加熱軟化したもの
であることが好ましい。
Further, it is preferable that the glass material to be pressed is obtained by heating and softening a glass plate formed in a predetermined shape in advance.

【0014】また、前記研磨工程は、前記ガラス体を2
枚用意し、これを前記所定形状の凹凸を形成した第1の
面を内側にして重ね合わせた状態で、該ガラス体の一方
又は双方の前記第2の面を平坦研磨することにより行う
ことが好ましい。
In the polishing step, the glass body may be
This is performed by flat-polishing one or both of the second surfaces of the glass body in a state where a plurality of the glass bodies are prepared and stacked with the first surface on which the irregularities of the predetermined shape are formed facing inside. preferable.

【0015】この場合に、前記重ね合わせた状態は、一
方のガラス体の前記所定形状の凹凸の凸部が他方のガラ
ス体の前記所定形状の凹凸の凹部に入り込むように重ね
合わされるようにすることができる。
[0015] In this case, the superimposed state is such that the projections of the irregularities of the predetermined shape on one glass body are overlapped with the concaves of the irregularities of the predetermined shape on the other glass body. be able to.

【0016】また、前記所定形状の凹凸の少なくとも一
部が光学的機能を有するものであることが好ましい。
Further, it is preferable that at least a part of the irregularities having the predetermined shape has an optical function.

【0017】また、前記所定形状の凹凸は、第1の平面
と、該第1の平面に対し所定角度を有する第2の平面と
により構成されているものとすることができる。
[0017] The irregularities having the predetermined shape may be constituted by a first plane and a second plane having a predetermined angle with respect to the first plane.

【0018】更に、前記ガラス体は、前記所定形状の凹
凸の凸部における厚さが2mm以下であることが好まし
く、前記研磨工程実施後のガラス体は、前記所定形状の
凹凸の凸部における厚さが0.7mm以下であることが
好ましい。
Further, the glass body preferably has a thickness of 2 mm or less at the convex portion of the predetermined shape, and the glass body after performing the polishing step has a thickness of the convex portion of the predetermined shape. Is preferably 0.7 mm or less.

【0019】また、前記ガラス体は、前記所定形状の凹
凸の凹部における厚さが1mm以下であることが好まし
い。
It is preferable that the glass body has a thickness of 1 mm or less at a concave portion of the irregularities of the predetermined shape.

【0020】また、前記研磨工程は、光学素子の機能面
である平面の面精度が、λ/2以下(但し、λは製造す
るガラス光学素子に入射する光の波長)となるよう前記
ガラス体を研磨することが好ましい。
In the polishing step, the surface accuracy of a plane, which is a functional surface of the optical element, is set to λ / 2 or less (where λ is the wavelength of light incident on the glass optical element to be manufactured). Is preferably polished.

【0021】本発明において、前記研磨工程の前に、前
記プレス成型されたガラス体を所定時間熱処理する熱処
理工程を更に備えることができる。
In the present invention, before the polishing step, a heat treatment step of heat-treating the press-molded glass body for a predetermined time may be further provided.

【0022】ここで、前記熱処理工程は、前記ガラス体
を構成するガラスの転移点付近の温度で実施されること
が好ましい。
Here, the heat treatment step is preferably carried out at a temperature near the transition point of the glass constituting the glass body.

【0023】本発明において好ましくは、前記ガラス光
学素子がマイクロプリズムである。
In the present invention, preferably, the glass optical element is a micro prism.

【0024】また、好ましくは、前記ガラス光学素子
が、マイクロレンズ又は回折格子である。
Preferably, the glass optical element is a micro lens or a diffraction grating.

【0025】本発明はまた、前記何れかの方法によりガ
ラス光学素子を製造したのち、さらに、該ガラス光学素
子と、該ガラス光学素子による光の反射及び/又は屈折
により得られた信号を読み込む受光素子とを組みあわせ
る工程を含む光学装置の製造方法に関する。
According to the present invention, after the glass optical element is manufactured by any one of the above methods, the glass optical element and a light receiving element for reading a signal obtained by reflection and / or refraction of light by the glass optical element are further provided. The present invention relates to a method for manufacturing an optical device including a step of combining an element.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、図示した一実施形態に基い
て本発明を詳細に説明する。本実施形態においては、図
1において示したマイクロプリズムを製造するための方
法に沿って、本発明を説明する。もっとも、本発明の製
造方法により製造され得るマイクロプリズムの具体的な
形状は、図1に示されたものに限定されず、また本発明
の製造方法は、マイクロプリズムのみならず、他のガラ
ス光学素子、例えばマイクロレンズや回折格子の製造に
広く適用することができる。以下の説明により、このこ
とが明らかにされるであろう。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on one embodiment shown in the drawings. In the present embodiment, the present invention will be described along a method for manufacturing the microprism shown in FIG. However, the specific shape of the microprism that can be manufactured by the manufacturing method of the present invention is not limited to that shown in FIG. 1, and the manufacturing method of the present invention applies not only to the microprism but also to other glass optics. It can be widely applied to the manufacture of elements such as microlenses and diffraction gratings. The following description will make this clear.

【0027】図2は、本発明の製造方法における各工程
を示したフローチャートである。本発明による製造工程
は、板状のガラス基板を一対の成形型を用いてプレスす
る工程201を備える。後に詳細に説明するように、こ
のプレスに用いられる一対の成形型は、その一方が平坦
な成形面を有し、他方が図1に示した第1反射面12及
び面14のなす角度、すなわち90度に形成された山部
を有する鋸歯状の成形面を有する。これらの成形型を用
いたプレス成形により、板状のガラス基板は、圧延され
ると同時に、その一方の面が該鋸歯状の成形面に沿った
形状に加工される。該プレス成形によって成形されたガ
ラス基板を、以下、プリズムアレイと呼ぶ。製造するマ
イクロプリズムの材料として好適な材料がガラス基板の
材料として採択される。例えば、ガラス基板の材料とし
て、各種基板用ガラスに用いられるSiO2-アルカリ酸化
物-アルカリ土類酸化物のガラスやその他各種光学ガラ
スを用いることができる。
FIG. 2 is a flowchart showing each step in the manufacturing method of the present invention. The manufacturing process according to the present invention includes a process 201 of pressing a plate-shaped glass substrate using a pair of molds. As will be described later in detail, a pair of molds used in this press has one having a flat molding surface, and the other has an angle formed by the first reflection surface 12 and the surface 14 shown in FIG. It has a saw-tooth shaped molding surface with peaks formed at 90 degrees. By press molding using these molding dies, the plate-shaped glass substrate is rolled and, at the same time, one surface thereof is processed into a shape along the saw-tooth-shaped molding surface. The glass substrate formed by the press forming is hereinafter referred to as a prism array. A material suitable as a material for the microprism to be manufactured is adopted as a material for the glass substrate. For example, as a material of the glass substrate, glass of SiO 2 -alkali oxide-alkaline earth oxide used for glass for various substrates and other various optical glasses can be used.

【0028】図3に、前記一対の成形型を用いてガラス
基板のプレスを行う様子を模式的に示した。同図(A)
に示すように、平坦な成形面31aを有する所定温度
(例えば、700度)に加熱された成形型31上に、予
め所定温度に昇温され、軟化された板状のガラス基板3
0を配置する。その上から、該ガラス基板30に対し、
前述した鋸歯状の成形面32aを有する所定温度に加熱
された成形型32を降下し、これら一対の成形型31及
び32によってガラス基板30をプレスする。成形型3
1及び32を降温し、ガラス基板30が所定温度以下に
達するまでこの状態を維持した後、成形型32を上昇さ
せ、更にプレス後のガラス基板30を自然冷却してから
型より搬出する。該プレス工程201を経ることによ
り、図4に示すようなプリズムアレイ40が得られる。
好適な実施例において、ガラス基板のサイズは、20×
27×1.28mm、プレスにより成形されるプリズム
アレイのサイズは、全厚H=1.39mm、鋸歯状部分
の高さh=0.45mm、そのピッチP=0.95mm
である。また、使用される成形型の素材は超硬であり、
その成形面にはカーボン系の離型膜をコーティングする
ことができる。
FIG. 3 schematically shows how a glass substrate is pressed using the pair of molds. Figure (A)
As shown in FIG. 5, a plate-shaped glass substrate 3 that has been heated to a predetermined temperature and softened in advance on a molding die 31 having a flat molding surface 31a and heated to a predetermined temperature (for example, 700 degrees).
0 is placed. From above, the glass substrate 30
The mold 32 heated to a predetermined temperature and having the saw-toothed molding surface 32a is lowered, and the glass substrate 30 is pressed by the pair of molds 31 and 32. Mold 3
After lowering the temperature of 1 and 32 and maintaining this state until the glass substrate 30 reaches a predetermined temperature or lower, the forming die 32 is raised, and the pressed glass substrate 30 is naturally cooled, and then is carried out of the die. Through the pressing step 201, a prism array 40 as shown in FIG. 4 is obtained.
In a preferred embodiment, the size of the glass substrate is 20 ×
The size of the prism array formed by pressing is 27 × 1.28 mm, the total thickness H is 1.39 mm, the height h of the sawtooth portion is 0.45 mm, and the pitch P is 0.95 mm.
It is. Also, the material of the mold used is super hard,
The molding surface can be coated with a carbon-based release film.

【0029】図2において、本発明による次の製造工程
は、前記プレス成形されたプリズムアレイを研削及び研
磨する工程202である。最終的に製造されるマイクロ
プリズムにおいて、前記入光面11は、その要求される
所定の面精度に加工されなければならない。好適な実施
形態においては、製造するマイクロプリズムアレイに入
射する光の波長をλとした場合、入光面11は、λ/2
以下に加工される。本発明において前記入光面11に相
応するプリズムアレイ上の面は、前記平坦な成形面を有
する成形型によって形成された平坦な側の面(図4にお
ける面40a)である。本工程202において、プリズ
ムアレイを基台上に固定し、要求される寸法まで該プリ
ズムアレイの平坦な面を研削し、次いで所定の面精度に
研磨する。
In FIG. 2, the next manufacturing step according to the present invention is a step 202 of grinding and polishing the above-mentioned pressed prism array. In the micro prism finally manufactured, the light incident surface 11 must be processed to the required predetermined surface accuracy. In a preferred embodiment, when the wavelength of light incident on the microprism array to be manufactured is λ, the light incident surface 11 is λ / 2
Processed below. In the present invention, the surface on the prism array corresponding to the light incident surface 11 is a flat surface (surface 40a in FIG. 4) formed by a mold having the flat molding surface. In this step 202, the prism array is fixed on a base, the flat surface of the prism array is ground to a required size, and then polished to a predetermined surface accuracy.

【0030】プリズムアレイの面を研削及び研磨する上
での一つの重要なことは、その全域を均一に研削及び研
磨することである。前記プリズムアレイは、その厚さが
2mm以下であり、且つその他方の面は鋸歯状に加工さ
れているので、通常用いられる平坦な基台を用いた加工
においては、該研削及び研磨の際にプリズムアレイに掛
かる荷重によって、その面が僅かに湾曲する恐れがあ
る。該僅かな湾曲は、本工程における研削及び研磨の均
一性を低下させるので、極力これを回避しなければなら
ない。
One important factor in grinding and polishing the surface of the prism array is to uniformly grind and polish the entire area. The prism array has a thickness of 2 mm or less, and the other surface is processed in a saw-tooth shape. Therefore, in processing using a generally used flat base, in the case of the grinding and polishing, The surface may be slightly curved by a load applied to the prism array. The slight curvature reduces the uniformity of the grinding and polishing in this step, so that it must be avoided as much as possible.

【0031】図5及び図6は、前記問題を回避するため
の本発明の一実施形態に係る研削及び研磨の各工程を示
している。これら図に示された方法は、前記プレス工程
201で製造された2つのプリズムアレイを同時に用い
る。この方法は、基本的に一対のプリズムアレイを、そ
の鋸歯状の面を対向させて重ね合わせ、相互に一体に
し、この状態で外側の平坦な面を順次研削、研磨する。
すなわち、工程501及び図6(A)に示すように、基
台60上に、1つ目のプリズムアレイ40Aをその平坦
な面40aが下になるようにして固定する。次いで、工
程502及び図6(B)に示すように、プリズムアレイ
40A上に貼り合せ部材としての固形ワックス61を置
き、これを100度程度にまで熱する。これによって溶
けたワックスはプリズムアレイ40Aの鋸歯状の面40
b上の全域に広がる。
FIGS. 5 and 6 show respective steps of grinding and polishing according to an embodiment of the present invention for avoiding the above-mentioned problem. The methods shown in these figures simultaneously use the two prism arrays manufactured in the pressing step 201. In this method, a pair of prism arrays are basically overlapped with their serrated surfaces facing each other and integrated with each other, and the outer flat surface is sequentially ground and polished in this state.
That is, as shown in the step 501 and FIG. 6A, the first prism array 40A is fixed on the base 60 such that the flat surface 40a faces down. Next, as shown in step 502 and FIG. 6B, the solid wax 61 as a bonding member is placed on the prism array 40A, and this is heated to about 100 degrees. As a result, the melted wax becomes the serrated surface 40 of the prism array 40A.
Spread all over b.

【0032】工程503及び図6(C)に示すように、
前記ワックスを配置したプリズムアレイ40A上に、別
のプリズムアレイ40Bを、その鋸歯状の面40b同士
が噛み合うようにして重ねる。この工程は、前記溶けた
ワックスが冷却固化する前に行われる。所定時間後にワ
ックスが固化することによって、固定されたプリズムア
レイ40Aに対してプリズムアレイ40Bが一体的にな
り、後の研削及び研磨の工程において動くようなことが
なくなる。
As shown in step 503 and FIG.
Another prism array 40B is superimposed on the prism array 40A on which the wax is arranged so that the saw-toothed surfaces 40b are engaged with each other. This step is performed before the melted wax is cooled and solidified. By solidifying the wax after a predetermined time, the prism array 40B is integrated with the fixed prism array 40A, so that the prism array 40B does not move in the subsequent grinding and polishing steps.

【0033】この状態で、工程504及び図6(D)に
示すように、上側のプリズムアレイ40Bに対して、そ
の平滑な面40aを、所定寸法まで研削する。研削は、
砂掛けなどの方法を用いて良い。面40aの研削に次い
で、この面を要求される面精度になるまで研磨する工程
が実施される。図では省略するが、該面の研磨は、酸化
セリウムCeO2等の溶液を研磨剤として用い、研磨皿を該
面に対して摺動することによって行うことができる。以
上により一つのプリズムアレイ40Bに対する研削及び
研磨が終了する。好適な実施例において、全厚1.39
mmのプリズムアレイの研削及び研磨後の全厚は、0.
59mmであった。また、表面形状測定器(タリサー
フ)を使用し長さ方向に15mm長のスキャンをして測
定した場合の平面精度(PRt)は、0.3μm以下で
あった。一方、本実施形態のように2枚のプリズムアレ
イを重ね合わせずに、1枚のプリズムアレイの鋸歯状の
面を下にして基台に固定し、研削及び研磨を行った場合
のPRt値は、同じ条件で4μm程度であった。
In this state, as shown in step 504 and FIG. 6D, the smooth surface 40a of the upper prism array 40B is ground to a predetermined size. Grinding is
A method such as sanding may be used. Subsequent to the grinding of the surface 40a, a step of polishing this surface to the required surface accuracy is performed. Although not shown in the figure, the polishing of the surface can be performed by using a solution such as cerium oxide CeO2 as an abrasive and sliding a polishing plate against the surface. Thus, grinding and polishing for one prism array 40B are completed. In a preferred embodiment, the total thickness is 1.39.
The total thickness of the 0.2 mm prism array after grinding and polishing is 0.
It was 59 mm. The plane accuracy (PRt) when measured by scanning with a length of 15 mm in the length direction using a surface profiler (Talysurf) was 0.3 μm or less. On the other hand, when the two prism arrays are not overlapped as in the present embodiment, and one of the prism arrays is fixed to the base with the serrated surface facing down, and the grinding and polishing are performed, the PRt value is as follows. Under the same conditions.

【0034】次いで、もう一方のプリズムアレイ40A
の面40aを処理するために、工程505において、こ
のプリズムアレイ対の上下を反転させ、プリズムアレイ
40Aが上側になるようにして、これを基台上に固定す
る。そして、工程506において、先の工程504及び
図6(D)で説明したように、プリズムアレイ40Aの
面40aに対し、研削及び研磨の工程を実施する。以上
により、2枚のプリズムアレイ40A及び40Bに対す
る研削及び研磨工程を終了する。
Next, the other prism array 40A
In order to process the surface 40a, in step 505, the prism array pair is turned upside down, and the prism array 40A is fixed on the base so that the prism array 40A is on the upper side. Then, in step 506, grinding and polishing steps are performed on the surface 40a of the prism array 40A, as described above in step 504 and FIG. 6D. Thus, the grinding and polishing steps for the two prism arrays 40A and 40B are completed.

【0035】もっとも本発明において、前記2枚のプリ
ズムアレイを用いて研削及び研磨の工程を実施する代わ
りに、プリズムアレイの鋸歯状の面形状に対応する面形
状を有する基台を用意し、この上で研削及び研磨を実施
することもできる。
In the present invention, however, instead of performing the grinding and polishing steps using the two prism arrays, a base having a surface shape corresponding to the saw-tooth surface shape of the prism array is prepared. Grinding and polishing can also be performed above.

【0036】図2において、本発明による次の製造工程
は、前記研削及び研磨されたプリズムアレイを個々のマ
イクロプリズムに分離する工程203である。プリズム
アレイを、その鋸歯状の谷に沿う方向及び該谷と交差す
る方向、すなわちマトリックス状に切断分離することに
よって本工程を達成する。プリズムアレイを切断分離す
るために、本実施形態においてはダイシングソーを用い
る。
In FIG. 2, the next manufacturing step according to the present invention is a step 203 of separating the ground and polished prism array into individual microprisms. This step is achieved by cutting and separating the prism array in a direction along the serrated valley and in a direction intersecting the valley, that is, in a matrix. In this embodiment, a dicing saw is used to cut and separate the prism array.

【0037】図7は、高速回転されたダイシングソー7
0を用いてプリズムアレイ40を切断分離する実施形態
を示している。ダイシングソー70は、その刃面の先端
70aが所定角度の山形状に形成されている。プリズム
アレイ40の鋸歯状の谷に沿う方向における切断におい
ては、この先端70aを活用し、それによってプリズム
アレイの分離と共に、図1に示したマイクロプリズムの
面13及び15を形成する。図8においてプリズムアレ
イの一部を拡大し、ダイシングソー70によって切削さ
れる領域を斜線で示した。図に示す実施形態においてダ
イシングソー70の先端70aの開き角度は90度であ
る。続いて、ダイシングソー70を用いて、プリズムア
レイ40をその鋸歯状の谷と交差する方向に所定の間隔
で分離する。該間隔は、要求されるマイクロプリズム1
0の幅寸法に一致させる。以上により、一枚のプリズム
アレイ40から同型の多数のマイクロプリズムが同時に
製造される。
FIG. 7 shows a dicing saw 7 rotated at a high speed.
An embodiment in which the prism array 40 is cut and separated using 0 is shown. The dicing saw 70 is formed such that the tip end 70a of the blade surface has a mountain shape with a predetermined angle. In cutting the prism array 40 in the direction along the serrated valley, the tip 70a is used, thereby forming the microprism surfaces 13 and 15 shown in FIG. 1 together with the separation of the prism array. In FIG. 8, a part of the prism array is enlarged, and a region to be cut by the dicing saw 70 is indicated by oblique lines. In the embodiment shown in the drawings, the opening angle of the tip 70a of the dicing saw 70 is 90 degrees. Subsequently, using a dicing saw 70, the prism array 40 is separated at predetermined intervals in a direction intersecting the sawtooth-shaped valleys. The interval is the required micro prism 1
Match the width dimension of 0. As described above, a large number of microprisms of the same type are simultaneously manufactured from one prism array 40.

【0038】以上、本発明の一実施形態を図面に沿って
説明した。しかしながら本発明は前記実施形態に示した
事項に限定されず、特許請求の範囲の記載に基いてその
変更、改良等が可能であることは明らかである。本発明
において、前記プリズムアレイの研削及び研磨の工程2
02に先立って、プリズムアレイを所定時間熱処理する
工程を実施しても良い。該熱処理工程によって、アレイ
残留応力が除かれ、研磨後の平坦度が向上する。使用し
たガラスの転移温度(実施例では500度)で2時間保
持した結果、図5及び図6に従う研削及び研磨後におけ
る面のPRt値は、該熱処理を実施しない場合の25%
程度の値に低下した。
The embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings. However, it is apparent that the present invention is not limited to the matters described in the above embodiments, and that changes, improvements, and the like can be made based on the description in the claims. In the present invention, step 2 of grinding and polishing the prism array
Prior to 02, a step of heat-treating the prism array for a predetermined time may be performed. This heat treatment step removes the array residual stress and improves the flatness after polishing. As a result of holding for 2 hours at the transition temperature of the glass used (500 ° C. in the example), the PRt value of the surface after grinding and polishing according to FIGS. 5 and 6 was 25% of that without the heat treatment.
To about the value.

【0039】また、本発明の製造方法は、前記マイクロ
プリズムの製造方法に限らず、各種マイクロレンズや回
折格子の製造においても採用することができる。すなわ
ち、図9(A)に示すように、所望のレンズの球面に沿
う成形型を用いてレンズアレイ90をプレス成型し、研
磨工程を経た後に(特定のレンズの製造においては研磨
工程は不要である)、これを切断分離して個々のマイク
ロレンズ91を得ることができる。また、同図(B)に
示すように、所望の回折格子の凹凸に沿う成形型を用い
て回折格子アレイ92をプレス成型し、これを切断分離
して個々の回折格子93を得ることができる。
Further, the manufacturing method of the present invention is not limited to the above-described method of manufacturing a microprism, and can be employed in the manufacture of various microlenses and diffraction gratings. That is, as shown in FIG. 9A, the lens array 90 is press-molded using a mold along a spherical surface of a desired lens, and is subjected to a polishing process (the polishing process is unnecessary in the production of a specific lens). This is cut and separated to obtain individual microlenses 91. Further, as shown in FIG. 2B, the diffraction grating array 92 is press-molded using a molding tool along the desired irregularities of the diffraction grating, and this is cut and separated to obtain individual diffraction gratings 93. .

【0040】[0040]

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、多数のマイ
クロプリズムなどのガラス光学素子を同時に製造し、そ
の生産性を著しく向上させることができる。
As described above, according to the present invention, a large number of glass optical elements such as microprisms can be manufactured at the same time, and the productivity can be significantly improved.

【0041】また、本製造方法によって1枚のガラス体
から生産されるマイクロプリズムは、その品質が一定で
あり、その結果、安定した品質のガラス光学素子を製造
することが可能になる。
The quality of the microprism produced from one glass body by the present production method is constant, and as a result, a glass optical element of stable quality can be produced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の製造方法により製造されるマイクロプ
リズムの一例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a microprism manufactured by a manufacturing method of the present invention.

【図2】本発明の製造方法における各工程を示したフロ
ーチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing each step in the manufacturing method of the present invention.

【図3】本発明におけるプレス工程に従いガラス基板を
プレスする様子を模式的に示した図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a state in which a glass substrate is pressed according to a pressing step in the present invention.

【図4】本発明におけるプレス固定により成形されたプ
リズムアレイの斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of a prism array formed by press fixing according to the present invention.

【図5】本発明における研削・研磨工程の一実施形態に
沿うフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart according to an embodiment of the grinding / polishing step of the present invention.

【図6】本発明における研削・研磨工程の一実施形態に
沿う図である。
FIG. 6 is a view along one embodiment of a grinding / polishing step in the present invention.

【図7】本発明における分離工程に従いプリズムアレイ
を切断分離する様子を模式的に示した図である。
FIG. 7 is a diagram schematically showing a state in which a prism array is cut and separated according to a separation step in the present invention.

【図8】図7におけるプリズムアレイの一部を拡大した
図である。
FIG. 8 is an enlarged view of a part of the prism array in FIG. 7;

【図9】本発明の製造方法に従って製造されるマイクロ
レンズ及び回折格子の図である。
FIG. 9 is a diagram of a microlens and a diffraction grating manufactured according to the manufacturing method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 マイクロプリズム 11 入光面 12 第1反射面 13 第2反射面 14、15 面 16 フォトダイオード 30 板状ガラス基板 31、32 成形型 31a、32a 成形面 40 プリズムアレイ 60 基台 61 固形ワックス 62 研削用砥石 70 ダイシングソー 90 レンズアレイ 91 マイクロレンズ 92 回折格子アレイ 93 回折格子 Reference Signs List 10 Microprism 11 Light entrance surface 12 First reflection surface 13 Second reflection surface 14, 15 surface 16 Photodiode 30 Plate-like glass substrate 31, 32 Mold 31a, 32a Mold surface 40 Prism array 60 Base 61 Solid wax 62 Grinding Whetstone 70 Dicing saw 90 Lens array 91 Micro lens 92 Diffraction grating array 93 Diffraction grating

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも上型及び下型を含む成形型で
ガラス材をプレス成形することにより、該上型及び下型
によって形成された、所望の形状及び面精度を有する第
1及び第2の面であって、少なくとも該第1の面に所定
形状の凹凸が複数形成されているガラス体を得る工程、 前記第1の面の所定形状の凹凸を少なくとも一つ含み、
かつ、前記第2の面の一部を含むように、該ガラス体を
複数個に切断分離することにより、複数個のガラス光学
素子を得る工程、を含むことを特徴とするガラス光学素
子の製造方法。
A glass material is press-molded with a mold including at least an upper mold and a lower mold to form a first and a second mold having a desired shape and surface accuracy formed by the upper mold and the lower mold. Obtaining a glass body in which a plurality of irregularities of a predetermined shape are formed on at least the first surface, including at least one irregularity of the predetermined shape on the first surface;
And a step of obtaining a plurality of glass optical elements by cutting and separating the glass body into a plurality of pieces so as to include a part of the second surface. Method.
【請求項2】 前記ガラス体を複数個に切断分離する工
程の前に、前記第2の面を、得ようとするガラス光学素
子が所望の光学的機能を有するように研磨する工程を行
うことを特徴とする請求項1に記載のガラス光学素子の
製造方法。
2. Before the step of cutting and separating the glass body into a plurality of pieces, a step of polishing the second surface so that a glass optical element to be obtained has a desired optical function. The method for manufacturing a glass optical element according to claim 1, wherein:
【請求項3】 第1の面及びこの面と反対側の第2の面
を有し、少なくとも該第1の面に所定形状の凹凸が複数
形成されているガラス体を用意する工程、 前記第2の面を、得ようとするガラス光学素子が所望の
光学的機能を有するように研磨する工程、 前記第1の面の所定形状の凹凸を少なくとも一つ含み、
かつ、前記研磨された第2の面の一部を含むように、該
ガラス体を複数個に切断分離することにより、複数個の
ガラス光学素子を得る工程、を含むことを特徴とするガ
ラス光学素子の製造方法。
3. A step of preparing a glass body having a first surface and a second surface opposite to the first surface, wherein a plurality of irregularities having a predetermined shape are formed on at least the first surface. Polishing the second surface so that the glass optical element to be obtained has a desired optical function, including at least one irregularity having a predetermined shape on the first surface;
And a step of obtaining a plurality of glass optical elements by cutting and separating the glass body into a plurality of pieces so as to include a part of the polished second surface. Device manufacturing method.
【請求項4】 前記プレスされるガラス材が、予め所定
形状に成形されたガラス板状体を加熱軟化したものであ
る請求項1又は2に記載のガラス光学素子の製造方法。
4. The method for manufacturing a glass optical element according to claim 1, wherein the glass material to be pressed is obtained by heating and softening a glass plate formed in a predetermined shape in advance.
【請求項5】 前記研磨工程は、前記ガラス体を2枚用
意し、これを前記所定形状の凹凸を形成した第1の面を
内側にして重ね合わせた状態で、該ガラス体の一方又は
双方の前記第2の面を平坦研磨することにより行う請求
項2〜4の何れかに記載のガラス光学素子の製造方法。
5. In the polishing step, one or both of the glass bodies are prepared in a state where two glass bodies are prepared, and the two glass bodies are overlapped with the first surface on which the irregularities of the predetermined shape are formed inside. The method for manufacturing a glass optical element according to claim 2, wherein the second surface is flatly polished.
【請求項6】 前記重ね合わせた状態は、一方のガラス
体の前記所定形状の凹凸の凸部が他方のガラス体の前記
所定形状の凹凸の凹部に入り込むように重ね合わされる
請求項5に記載のガラス光学素子の製造方法。
6. The superimposed state according to claim 5, wherein the superposed portions of the predetermined shape of the one glass body are overlapped with the concave portions of the predetermined shape of the other glass body. A method for producing a glass optical element.
【請求項7】 前記所定形状の凹凸の少なくとも一部が
光学的機能を有する請求項1〜6の何れかに記載のガラ
ス光学素子の製造方法。
7. The method for manufacturing a glass optical element according to claim 1, wherein at least a part of the irregularities having the predetermined shape has an optical function.
【請求項8】 前記所定形状の凹凸は、第1の平面と、
該第1の平面に対し所定角度を有する第2の平面とによ
り構成されている請求項1〜7の何れかに記載のガラス
光学素子の製造方法。
8. The unevenness having the predetermined shape includes a first plane,
The method for manufacturing a glass optical element according to claim 1, further comprising a second plane having a predetermined angle with respect to the first plane.
【請求項9】 前記ガラス体は、前記所定形状の凹凸の
凸部における厚さが2mm以下である請求項1〜8の何
れかに記載のガラス光学素子の製造方法。
9. The method for manufacturing a glass optical element according to claim 1, wherein the glass body has a thickness of 2 mm or less at a convex portion of the irregularities of the predetermined shape.
【請求項10】 前記研磨工程実施後のガラス体は、前
記所定形状の凹凸の凸部における厚さが0.7mm以下
である請求項9に記載のガラス光学素子の製造方法。
10. The method of manufacturing a glass optical element according to claim 9, wherein the glass body after the polishing step has a thickness of 0.7 mm or less at a convex portion of the irregularities having the predetermined shape.
【請求項11】 前記ガラス体は、前記所定形状の凹凸
の凹部における厚さが1mm以下である請求項1〜10
の何れかに記載のガラス光学素子の製造方法。
11. The glass body has a thickness of 1 mm or less at a concave portion of the irregularities of the predetermined shape.
The method for producing a glass optical element according to any one of the above.
【請求項12】 前記研磨工程は、光学素子の機能面で
ある平面の面精度が、λ/2以下(但し、λは製造する
ガラス光学素子に入射する光の波長)となるよう前記ガ
ラス体を研磨する請求項2〜11の何れかに記載のガラ
ス光学素子の製造方法。
12. The polishing step, wherein the surface accuracy of a flat surface, which is a functional surface of the optical element, is λ / 2 or less (where λ is the wavelength of light incident on the glass optical element to be manufactured). The method for producing a glass optical element according to claim 2, wherein the polishing is performed.
【請求項13】 前記研磨工程の前に、前記プレス成型
されたガラス体を所定時間熱処理する熱処理工程を更に
備える請求項2〜12の何れかに記載のガラス光学素子
の製造方法。
13. The method of manufacturing a glass optical element according to claim 2, further comprising a heat treatment step of heat-treating the press-molded glass body for a predetermined time before the polishing step.
【請求項14】 前記熱処理工程は、前記ガラス体を構
成するガラスの転移点付近の温度で実施される請求項1
3に記載のガラス光学素子の製造方法。
14. The heat treatment step is performed at a temperature near a transition point of glass constituting the glass body.
3. The method for producing a glass optical element according to item 3.
【請求項15】 前記ガラス光学素子が、マイクロプリ
ズムである請求項1〜14の何れかに記載のガラス光学
素子の製造方法。
15. The method according to claim 1, wherein the glass optical element is a micro prism.
【請求項16】 前記ガラス光学素子が、マイクロレン
ズである請求項1〜14の何れかに記載のガラス光学素
子の製造方法。
16. The method according to claim 1, wherein the glass optical element is a microlens.
【請求項17】 前記ガラス光学素子が、回折格子であ
る請求項1〜14のの何れかに記載のガラス光学素子の
製造方法。
17. The method for manufacturing a glass optical element according to claim 1, wherein the glass optical element is a diffraction grating.
【請求項18】 請求項1〜18の何れかの方法により
ガラス光学素子を製造したのち、さらに、該ガラス光学
素子と、該ガラス光学素子による光の反射及び/又は屈
折により得られた信号を読み込む受光素子とを組みあわ
せる工程を含む光学装置の製造方法。
18. After a glass optical element is manufactured by the method according to any one of claims 1 to 18, the glass optical element and a signal obtained by reflection and / or refraction of light by the glass optical element are further processed. An optical device manufacturing method including a step of combining a light receiving element to be read.
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