JP2003137615A

JP2003137615A - 光学デバイスの製造方法

Info

Publication number: JP2003137615A
Application number: JP2001331775A
Authority: JP
Inventors: Toshio Nagashima; 利男長島
Original assignee: TSC KK
Current assignee: TSC KK
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2003-05-14

Abstract

(57)【要約】【課題】２つのプリズムの接合面を均一にすることが
できると共に、非常の小さい光学デバイスを製造するこ
とのできる光学デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】所定の厚さ、長さ及び幅を有する２枚の
ガラスプレートを接着剤を介して接合してプレート積層
体を形成し、底面が略正方形となるように前記プレート
積層体を一方の側面に平行に所定の幅で切断し、略中央
に接合面が平行に延出する所定の長さの被研磨ブロック
を複数形成し、前記接合面が正方形底面の対角線となる
ように前記被研磨ブロックの４角を研磨し、前記光学デ
バイスが連続する正四角柱形状のデバイス連続体を形成
し、そして前記デバイス連続体を所定の間隔で切断して
複数の前記光学デバイスを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、２つの直角三角柱
形状のプリズムの斜辺面同士を接合して立方体又は正四
角柱形状に形成した光学デバイス、いわゆるビームスプ
リッタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６２−２８７２０５号公報は、光
学多層膜が形成されたプリズムを接着治具のホルダ部上
にセットし、光学多層膜上に熱硬化型接着剤を塗布し、
その上にプリズムをのせて位置合わせをし、ばねで加圧
して、オーブンで加熱して偏光ビームスプリッタを形成
する方法を開示する。しかしながら、図１３で示すよう
に、このような方法で製造されたビームスプリッタ１０
０では、第１のプリズム部材１０１と、第２のプリズム
部材１０３とが接着層１０２を介して接合されるが、押
圧力の偏り、接着剤流れ、接着剤塗布時の偏り等によっ
て、接着層１０２の厚さが不均一となり、第２のプリズ
ム部材１０３が第１のプリズム部材１０１に対して傾
き、入射光Ｌに対する反射光Ｌｓや透過光Ｌｐ、この場
合には特に透過光Ｌｐが標準放射ラインＬｐ‘に対して
偏って放射されるという不具合があった。

【０００３】このため、２つのプリズムによってビーム
スプリッタを製造する方法では、２つのプリズムの位置
の整合、接着状態の均一化、工程が煩雑で生産性が悪い
等の問題伝があり、例えば、特開２０００−１４３２６
４号では、複数の矩形平板状光学部材を接着剤を介して
積層し、核平板状光学部材の端縁を結ぶ平面と平板状光
学部材の板面との形成角度が４５°となるよう平板状光
学部材の面方向の位置を順次ずらして階段状に積層し、
一体化された積層体を４５°の傾斜角度に沿った所定ピ
ッチで切断して積層分割体を形成し、これら積層分割体
を整合状態で積層して仮止めして仮止め積層体を形成
し、この仮止め積層体を切断して光学デバイス連結体を
形成し、最後に光学デバイス連結体の仮止めを溶解除去
して光学デバイスに分離する方法を開示して、これらの
問題点を解決しようとした。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記引
例に開示される方法では、接着層１０２を均一化し、対
面する一対の面１０５，１０６の研磨は行われている
が、仮止めされた残りの４面の研磨は不可能であり、ま
た切断された部分の表面の面粗度が大きいという不具合
がある。このため、上記引例のビームスプリッタには、
光の入射方向を定める必要があるため、使用時の方向性
が生じてくるため、非常に小さい製品の製造には不向き
であるという不具合がある。

【０００５】このため、この発明は、２つのプリズムの
接合面を均一にすることができると共に、非常の小さい
光学デバイスを製造することのできる光学デバイスの製
造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】よって、この発明は、２
つの直角三角柱形状のプリズムの斜辺面同士を接合して
立方体若しくは正四角柱形状とした光学デバイスの製造
方法において、（ａ）所定の厚さ、長さ及び幅を有す
る２枚のガラスプレートを接着剤を介して接合してプレ
ート積層体を形成し；（ｃ）底面が略正方形となるよう
に前記プレート積層体を一方の側面に平行に所定の幅で
切断し、略中央に接合面が平行に延出する所定の長さの
被研磨ブロックを複数形成し；（ｄ）前記接合面が正方
形底面の対角線となるように前記被研磨ブロックの４角
を研磨し、前記光学デバイスが連続する正四角柱形状の
デバイス連続体を形成し；そして（ｅ）前記デバイス連
続体を所定の間隔で切断して複数の前記光学デバイスを
形成することを特徴とする光学デバイスの製造方法にあ
る。

【０００７】したがって、２枚のガラスプレートを接合
してプレート積層体を形成し、このプレート積層体を所
定の間隔で切断して被研磨ブロックを形成し、接合面が
底面の対角線となるように前記被研磨ブロックの４角を
研磨してデバイス連続体を形成し、このデバイス連続体
を所定の間隔で切断することによって複数の光学デバイ
スを形成するので、光学デバイスの接合面に面する表面
にはすべて研磨加工が施されるため、光学デバイスの品
質を向上させることができると共に、接着面を均一にす
ることができるため、上記課題を達成できるものであ
る。また、デバイス連続体の切断については、切断面
が、光の入射又は放射面と異なる面となるため、光学デ
バイスの品質に問題が生じない。

【０００８】さらに、前記製造工程において、前記プレ
ート積層体を構成する一方のガラスプレートには、他方
のガラスプレートとの接合面に、偏光分離膜がコーティ
ングされることが望ましい。前記偏光分離膜は、ガラス
プレート同士の接合前に、一方のガラスプレートの接合
面にコーティングされ、その後に接着剤が塗布されるこ
とが望ましい。尚、接着剤としては、ＵＶ硬化型接着剤
が望ましい。

【０００９】さらにまた、前記ガラスプレートの表面
は、鏡面加工されていることが望ましい。この製造方法
においては、ガラスプレートによるプレート積層体前の
接合面の鏡面加工を行うことができるので、鏡面加工を
容易に行うことができるものである。

【００１０】また、前記デバイス連続体の表面には、反
射防止膜（ＡＲ膜）がコーティングされることが望まし
い。この場合も、研磨後のデバイス連続体の状態で表面
に反射防止皮膜をコーティングできるので、コーティン
グ作業を容易に行うことができる。

【００１１】さらにまた、前記被研磨ブロックは、端面
が正方形の正四角柱形状をし、側面間の４つの角部の一
つに、端面の対角線方向に方形に延出する装着溝部を有
すると共に、該装着溝部の対向する２つの側面のそれぞ
れに固定手段が形成される第１の治具に装着されて２つ
の角部が研磨され、端面が正方形の正四角柱形状をし、
側面間の４つの角部に一つに、端面の対角線方向に、９
０°の挟角を有するＶ字状に延出する装着溝部を有する
と共に、該装着溝部の対向する２つの側面のそれぞれに
固定手段が形成される第２の治具に装着されて残りの２
つの角部が研磨されることが望ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。

【００１３】通常、ビームスプリッタ２０は、図１１及
び図１２に示すように、略立方体形状又は接合面２４に
垂直な面２５，２６を底面とする正四角柱形状に形成さ
れるもので、２つのプリズム部材２１，２２及びこれら
プリズム部材２１，２２の接合面２４に配される偏光分
離膜や接着剤からなる中間部材２２とによって構成され
る。また、前記ビームスプリッタ２０の側面、言い換え
ると前記中間部剤２２と対向する４つの側面２７，２
８、２９，３０は、平坦に研磨されると共に反射防止膜
（ＡＲ膜）がコーティングされることが望ましい。これ
により、図１２で示すように、光線Ｌが入射すると、こ
の光線Ｌが、前記偏光分離膜によって反射光Ｌｓと透過
光Ｌｐとに分離されるようになっているものである。

【００１４】以下、本願発明に係る上記構成のビームス
プリッタ２０を製造する方法を開示する。

【００１５】図１に示されるガラスプレート１は、所望
の大きさのビームスプリッタ２０を製造するために、前
記ビームスプリッタ２０の接合面２４の長さの略半分の
厚さを有すると共に、前記接合面２４の長さの略整数倍
の幅及び長さを有するもので、両面に鏡面加工が施され
るものである。

【００１６】そして、このガラスプレート１の接合面１
ａには、図２に示すように、前記中間部材２２となる偏
光分離膜がコーティングされ、さらにＵＶ硬化型接着剤
が塗布され、中間層２を形成する。したがって、この発
明では、平板状のガラスプレート１に、中間層２となる
偏光分離膜２又はＵＶ硬化型接着剤を塗布することか
ら、前記中間層２の均一化が容易となり、作業性も良
い。

【００１７】そして、図３に示すように、前記ガラスプ
レート１と前記中間層２を挟持するように、前記ガラス
プレート１と同様のガラスプレート３を接合して、プレ
ート積層体４を形成する。そして、図４に示すように、
前記プレート積層体４を一側面に沿って所定の間隔、具
体的には、プレート積層体４の厚さと同じ間隔で、カッ
ター等の切断装置５によって切断し、端面が略正方形の
細長い正四角柱状の被研磨ブロック６を形成する。この
被研磨ブロック６は、図５に示すように、第１のガラス
部６１、中間層６２及び第２のガラス部材６２から構成
され、前記第１のガラス部６１、前記中間層６２及び前
記第２のガラス部材６２は、お互いに平行に延出する。

【００１８】以下、前記被研磨ブロック６の研磨工程に
入る。この研磨の第１工程において、前記被研磨ブロッ
ク６は、図６（ａ）で示されるように、正方形端面の対
角線が垂直となるように、第１の研磨用治具７に装着さ
れる。そして、前記被研磨ブロック６の第１のガラス部
６１の一方の角部を中間層６２の端部を結ぶ第１の研磨
ライン８まで研磨し、図６（ｂ）で示すような第１の中
間研磨ブロック６ａが形成される。この第１の中間研磨
ブロック６ａは、一方の端部が４５°に研磨された第１
のガラス部材６４と、中間層６２と、第２のガラス部材
６３とによって構成される。

【００１９】次に、研磨の第２工程において、図７
（ａ）で示すように、前記第１の中間研磨ブロック６ａ
を９０°回転させて前記第１の研磨時具７に装着し、同
様に第１の研磨ライン８まで研磨する。これによって、
第２の中間研磨ブロック６ｂが形成される。この実施の
形態では、この第２の中間研磨ブロック６ｂは、４５°
の研磨された一端を有する第２のガラス部材６５と、前
記第１のガラス部材６４と、それらの間に位置する中間
層６２とによって構成される。尚、この第１の中間研磨
部材６ａの回転方向については特に限定されるものでは
ない。

【００２０】そして、研磨の第３工程において、図８
（ａ）で示すように、前記第２の中間研磨ブロック６ｂ
を９０°回転させて、第２の研磨治具９に装着し、第２
の研磨ライン８Ａまで研磨する。これによって、第３の
中間研磨部材６ｃが形成される。この第３の中間研磨部
材６ｃは、図８（ｂ）で示すように、プリズム状となっ
た第２のガラス部材６６と、中間層６２と、第１のガラ
ス部材６４とによって構成される。

【００２１】そして最後に、研磨の最終工程において、
前記第３の中間研磨部材６ｃを９０°回転させて、第３
の研磨治具１０に装着し、第３の研磨ライン８Ｂまで研
磨し、最終的なデバイス連続体６ｄが得られる。このデ
バイス連続体６ｄは、プリズム状となった第１のガラス
部材６７及び第２のガラス部材６６と、その間に位置し
て対角面となる中間層６２とによって構成される。これ
によって、デバイス連続体６ｄの４つの側面６８，６
９，７０，７１は研磨されたものとなる。また、上記研
磨工程を、切除用研磨工程と仕上げ用研磨工程（鏡面加
工工程）とによって構成するようにしてもよいものであ
る。

【００２２】次に、上述した研磨工程によって形成され
たデバイス連続体６ｄを、カッター等の切断装置５によ
って所定の間隔で切断し、複数の図１１で示されるビー
ムスプリッタ２０を得ることができるものである。

【００２３】また、図１４乃至図１７において、研磨工
程の別の実施の形態を示す。以下、この実施の形態につ
いて説明する。尚、上記実施の形態と同一の個所及び同
様の効果を奏する個所には同一の符号を付してその説明
を省略する。

【００２４】この研磨工程において、先ず最初に、図１
４（ａ）で示すように、前記被研磨ブロック６をＡ治具
３１に装着され、このＡ治具３１を複数ベース治具３０
にねじ３２によって固定する。前記Ａ治具３１は、端面
が正方形状の正四角柱形状をしており、一つの角部に
は、対角線方向に方形に延出するように切除された凹状
の装着溝３５が形成され、それと対峙する２つの側面に
は、固定用のねじ穴３３，３４が形成されている。これ
によって、Ａ治具３１の装着溝３５に装着された前記被
研磨ブロック６の中間層６２が４５°に傾斜するように
配される。尚、被研磨ブロック６を前記装着溝３５に装
着する方法としては、パラフィン等の仮止め材による方
法、前記Ａ治具の熱膨張を利用する方法が考えられる
が、特に限定されるものではない。

【００２５】以上の構成により、研磨工程の第１の工程
では、ねじ３２をＡ治具３１のねじ穴３３と螺合させて
前記Ａ治具３１をベース治具３０に固定し、被研磨ブロ
ック６の第１のガラス部材６１の一方の角が水平に、研
磨ライン８Ｃまで研磨されて、一方に４５°の研磨面を
有する第１のガラス部材６４と、第２のガラス部材６３
と、中間層６２とからなる第１の中間研磨部材６ａが形
成される。

【００２６】その後、図１４（ｂ）で示すように、加工
後のベース治具３０から研磨面までの高さｈを測定し、
その高さｈによって正しく研磨されたか否かを判定し、
正しく研磨されたと判定された場合には、図１５（ａ）
で示すように、第２の工程として、前記Ａ治具３１を９
０°回転させてねじ３２をねじ穴３４に螺合させること
によって前記ベース治具３０に固定し、前記第１のガラ
ス部材６４の他方の角を水平に研磨ライン８Ｃまで研磨
する。これによって、両方の角部が４５°に研磨されて
形成されたプリズムの連続体である第１のガラス部材６
７と、中間層６２と第２のガラス部材６３とからなる第
２の中間研磨部材６ｅが形成される。そして、同様に、
図１５（ｂ）で示すように、加工後のベース治具３０か
ら研磨面までの高さｈを測定し、その高さｈによって正
しく研磨されたか否かを判定し、正しく研磨されたと判
定された場合には、Ａ治具３１をベース治具３０から取
り外し、さらに、前記第２の中間研磨部材６ｅをＡ治具
３１から取り外す。

【００２７】そして、前記第２の中間研磨部材６ｅは、
図１６（ａ）で示されるように、第３の工程として、Ｂ
治具４０に装着される。このＢ治具４０は、端面が正方
形形状をした正四角柱形状をしており、一つの角部から
対角線方向に９０°の角度を有するＶ字状に延出する装
着溝４３を有すると共に、この装着溝４３と対峙する２
つの側面のそれぞれには、固定用ねじ穴４１，４２が形
成される。

【００２８】前記被研磨ブロック６ｅは、前記第１のガ
ラス部材６７が前記装着溝４３に固定されるように前記
Ｂ治具４０に装着され、さらにＢ治具４０は、ねじ３２
が前記固定用ねじ穴４１に螺合して前記ベース治具３０
に固定される。その後、前記第２のガラス部材６３の一
方の角が、研磨ライン８Ｃまで水平方向に研磨され、一
方に４５°の傾斜面を有する第２のガラス部材６５とな
り、この第２のガラス部材６５と、前記中間層６２と、
第１のガラス部材６７とからなる第３の中間研磨部材６
ｆが形成される。

【００２９】そして、図１６（ｂ）で示すように、加工
後のベース治具３０から研磨面までの高さｈを測定し、
その高さｈによって正しく研磨されたか否かを判定し、
正しく研磨されたと判定された場合には、図１７（ａ）
で示すように、最終工程として、前記Ｂ治具４０を９０
°回転させてねじ３２をねじ穴４２に螺合させることに
よって前記ベース治具３０に固定し、前記第２のガラス
部材６５の他方の角を水平に研磨ライン８Ｃまで研磨す
る。

【００３０】これによって、図１７（ｂ）で示すよう
に、両方の角部が４５°に研磨されて形成されたプリズ
ムの連続体である第２のガラス部材６６と、中間層６２
と第２のガラス部材６７とからなるデバイス連続体６ｄ
が形成される。そして、同様に、加工後のベース治具３
０から研磨面までの高さｈを測定し、その高さｈによっ
て正しく研磨されたか否かを判定し、正しく研磨された
と判定された場合には、Ｂ治具４０をベース治具３０か
ら取り外し、さらに、前記デバイス連続体６ｄをＢ治具
４０から取り外す。

【００３１】そして、上述した研磨工程によって形成さ
れたデバイス連続体６ｄを、カッター等の切断装置５に
よって所定の間隔で切断し、複数の図１１で示されるビ
ームスプリッタ２０を得ることができるものである。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、最終切断工程において切断される面は、光線が入射
又は放射させる面ではないので、切断工程において切断
面に微妙な凹凸が存在してもビームスプリッタとしての
性能には特に問題を生じないものである。

【００３３】また、このビームスプリッタにおいては、
光線の入射又は放射面がすべて研磨工程によって形成さ
れることから、完全なフラット面を形成することができ
るため、光の入射及び放射性能を従来の製品に比べて格
段に向上させることができるものである。

【００３４】さらに、最初の段階で接合面を形成できる
ので、接合面を均一に形成できるため、接合面で反射す
る反射光及び接合面を透過する透過光を正確に放射でき
るため、ビームスプリッタとしての品質を向上させるこ
とができるものである。

【００３５】さらにまた、この発明の製造方法において
は、ビームスプリッタの一辺の長さが１ｍｍ以下の微小
な製品を、精度良く、また歩留まり良く製造することが
可能となるものである。

【００３６】また、第１又は第２の治具に被研磨ブロッ
クを装着して固定して一方の角部を研磨し、これが終了
した段階で第１又は第２の治具それ自体を９０°回転さ
せて固定することによって治具から被研磨ブロックを取
り外すことなく、他方の角部の研磨も実行できるため、
作業工数を減少させることができるものである。さら
に、これによってコストダウンを達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態に係るガラスプレートの
斜視図である。

【図２】偏光分離膜が形成されたガラスプレートの斜視
図である。

【図３】プレート積層体の斜視図である。

【図４】プレート積層体を切断して被研磨ブロックを形
成する状態を示した説明図である。

【図５】被研磨ブロックの斜視図である。

【図６】研磨の第１工程を示した説明図である。

【図７】研磨の第２工程を示した説明図である。

【図８】研磨の第３工程を示した説明図である。

【図９】研磨の最終工程を示した説明図である。

【図１０】デバイス連続体を切断してビームスプリッタ
を形成する状態を示した説明図でる。

【図１１】ビームスプリッタの斜視図である。

【図１２】ビームスプリッタの光分離状態を示した説明
図である。

【図１３】従来のビームスプリッタの問題点を示した説
明図である。

【図１４】第２の実施の形態に係る研磨の第１工程を示
した説明図である。

【図１５】第２の実施の形態に係る研磨の第２工程を示
した説明図である。

【図１６】第２の実施の形態に係る研磨の第３工程を示
した説明図である。

【図１７】第２の実施の形態に係る研磨の最終工程を示
した説明図である。

【符号の説明】

１ガラスプレート２中間層４プレート積層体５切断装置６被研磨ブロック６ｄデバイス連続体２０ビームスプリッタ２１，２３プリズム部材２２中間部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｂ 1/11 Ｇ０２Ｂ 5/04 Ｅ４Ｇ０６１ 5/04 5/30 5/30 1/10 ＡＦターム(参考） 2H042 CA06 CA15 2H049 BA05 BA43 BB61 2K009 AA02 BB02 FF02 4G015 FA01 FB01 FB03 FC14 4G059 AA01 AA08 AA11 AB09 AB11 AC03 AC04 AC05 EB02 FA07 4G061 AA02 AA13 AA18 AA20 BA07 CA02 CB04 CD02 CD05 DA23 DA51

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２つの直角三角柱形状のプリズムの斜辺
面同士を接合して立方体若しくは正四角柱形状とした光
学デバイスの製造方法において、（ａ）所定の厚さ、長さ及び幅を有する２枚のガラス
プレートを接着剤を介して接合してプレート積層体を形
成し；（ｃ）底面が略正方形となるように前記プレート積層
体を一方の側面に平行に所定の幅で切断し、略中央に接
合面が平行に延出する所定の長さの被研磨ブロックを複
数形成し；（ｄ）前記接合面が正方形底面の対角線となるように
前記被研磨ブロックの４角を研磨し、前記光学デバイス
が連続する正四角柱形状のデバイス連続体を形成し；そ
して（ｅ）前記デバイス連続体を所定の間隔で切断して複
数の前記光学デバイスを形成することを特徴とする光学
デバイスの製造方法。
【請求項２】前記プレート積層体を構成する一方のガ
ラスプレートには、他方のガラスプレートとの接合面
に、偏光分離膜がコーティングされることを特徴とする
請求項１記載の光学デバイスの製造方法。
【請求項３】前記ガラスプレートの表面は、鏡面加工
されていることを特徴とする請求項１又は２記載の光学
デバイスの製造方法。
【請求項４】前記デバイス連続体の表面には、反射防
止膜がコーティングされることを特徴とする請求項１，
２又は３記載の光学デバイスの製造方法。
【請求項５】前記被研磨ブロックは、端面が正方形の
正四角柱形状をし、側面間の４つの角部の一つに、端面
の対角線方向に方形に延出する装着溝部を有すると共
に、該装着溝部の対向する２つの側面のそれぞれに固定
手段が形成される第１の治具に装着されて２つの角部が
研磨され、端面が正方形の正四角柱形状をし、側面間の４つの角部
に一つに、端面の対角線方向に、９０°の挟角を有する
Ｖ字状に延出する装着溝部を有すると共に、該装着溝部
の対向する２つの側面のそれぞれに固定手段が形成され
る第２の治具に装着されて残りの２つの角部が研磨され
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載
の光学デバイスの製造方法。