JP2008058738A - 光学素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造コストを従来より低減することができる光学素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 複数の層からなる位相板付きグレーティング１１の製造方法において、グレーティング２０、位相板３０及び合わせ板４０を積層する積層工程と、積層したグレーティング２０、位相板３０及び合わせ板４０を一体化させて一体物１０を製造する一体化工程と、一体物１０を切断して複数の位相板付きグレーティング１１に分離する分離工程とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、複数の層からなる光学素子及びその製造方法に関する。

従来、複数の層からなる光学素子の製造方法として、光ディスク装置の光ピックアップに用いられるビームスプリッタの製造方法であって、１／４波長板と、表面レリーフ型グレーティングとを接着剤などによって一体化させてビームスプリッタを製造する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開昭６１−６３９３５号公報

しかしながら、従来の光学素子の製造方法においては、１／４波長板と、表面レリーフ型グレーティングとが極めて小さく扱い難いので、１／４波長板と、表面レリーフ型グレーティングとを貼り合わせるために高度な技術が必要であり、結果として製造コストが高くなるという問題がある。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、製造コストを従来より低減することができる光学素子及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の光学素子の製造方法は、複数の層からなる光学素子の製造方法において、複数の光学部品を積層する積層工程と、積層した前記複数の光学部品を一体化させて一体物を製造する一体化工程と、前記一体物を切断して複数の前記光学素子に分離する分離工程とを備えることを特徴とする。

この構成により、本発明の光学素子の製造方法は、大きな光学部品を積層して複数個分の光学素子を纏めて製造するので、従来のように光学素子の１個分の大きさの光学部品を積層して光学素子を１個ずつ製造する場合と比較して、大きく扱い易い光学部品を用いて容易に光学素子を製造することができる。したがって、本発明の光学素子の製造方法は、光学素子の製造コストを従来より低減することができる。

また、本発明の光学素子の製造方法は、前記一体化工程の前に、前記複数の光学部品のうち少なくとも２つの光学部品同士の位置合わせを行う位置合わせ工程を備えることが好ましい。

この構成により、本発明の光学素子の製造方法は、大きな光学部品を用いて光学部品同士の位置合わせを行うことができるので、光学素子の１個分の大きさの光学部品を積層して光学素子を１個ずつ製造する場合と比較して、大きく扱い易い光学部品を用いて光学部品同士の高精度な位置合わせを容易に行うことができる。したがって、本発明の光学素子の製造方法は、光学素子の１個分の大きさの光学部品を積層して光学素子を１個ずつ製造する場合と比較して、光学素子の製造コストを低減することができる。

また、本発明の光学素子の製造方法は、前記位置合わせ工程において、前記光学部品の壁面を前記位置合わせ用の面として用いることが好ましい。

また、本発明の光学素子の製造方法は、前記位置合わせ工程において、位置合わせ用の基準が形成された部材を用い、前記光学部品を前記基準に合わせることによって前記位置合わせを行うことが好ましい。

また、本発明の光学素子の製造方法の前記複数の光学部品には、少なくとも位相板及びグレーティングが含まれることが好ましい。

また、本発明の光学素子の製造方法の前記複数の光学部品は、樹脂成形によって製造されることが好ましい。

この構成により、本発明の光学素子の製造方法は、例えば薄膜プロセス工程を用いて光学部品を製造する場合と比較して、光学部品の製造コストを低減することができるので、光学素子の製造コストを低減することができる。

また、本発明の光学素子は、上述した光学素子の製造方法によって製造されることを特徴とする。

本発明によれば、製造コストを従来より低減することができる光学素子及びその製造方法を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。

まず、本実施の形態に係る光学素子としての位相板付きグレーティングの構成について説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る位相板付きグレーティング１１は、特定の波長の光を取り出すための光学部品である透光性のグレーティング２１の層と、透過光の偏光状態を変換する光学部品である０．１ｍｍ厚の位相板３１の層と、グレーティング２１とともに位相板３１を挟み込むことによって位相板３１のうねりを防止して位相板３１の光学品質を均一にするための光学部品である透光性の合わせ板４１の層と、グレーティング２１及び位相板３１を接着した透光性の接着剤５１の層と、位相板３１及び合わせ板４１を接着した透光性の接着剤６１の層とを備えており、厚みが１．７ｍｍである。

次に、位相板付きグレーティング１１の製造方法について説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、グレーティング２０、位相板３０及び合わせ板４０を準備する。なお、本実施の形態に係る図面において、グレーティング２０、位相板３０及び合わせ板４０の大きさは、それぞれ位相板付きグレーティング１１のグレーティング２１、位相板３１及び合わせ板４１の４個分以上の大きさであるが、あくまで説明の簡略のためであり、実際には、本発明のメリットが出るために１００個〜数千個以上の大きさがベストである。

ここで、グレーティング２０は、図３（ａ）に示すように金型７１と、金型７２との間に樹脂材料２０ａが配置され、図３（ｂ）に示すように金型７１及び金型７２によって樹脂材料２０ａが加圧成形され、図３（ｃ）に示すように金型７１及び金型７２から樹脂材料２０ａが外されることによって製造される。なお、グレーティング２０は、後述する位置合わせのために用いられる面である壁面２０Ａ（図４（ａ）参照。）と、位相板３０の光軸角度との角度が所望の角度になるように高精度に製造される。

合わせ板４０も、図５（ａ）に示すように金型８１と、金型８２との間に樹脂材料４０ａが配置され、図５（ｂ）に示すように金型８１及び金型８２によって樹脂材料４０ａが加圧成形され、図５（ｃ）に示すように金型８１及び金型８２から樹脂材料４０ａが外されることによって製造される。

位相板３０も同様にして樹脂成形によって製造される。なお、位相板３０は、後述する位置合わせのために用いられる面であって隣り合う２つの壁面３０Ａ、３０Ｂ（図４（ｂ）参照。）と、矢印３０Ｃ（図４（ｂ）参照。）で示す光軸方向との角度が所望の角度になるように高精度に製造される。

グレーティング２０、位相板３０及び合わせ板４０を準備すると、図２（ｂ）及び図４（ａ）に示すように、位置合わせ用の基準としてライン９１が描かれた部材である位置合わせステージ９０上にグレーティング２０を載せる。ここで、グレーティング２０の壁面２０Ａをライン９１に合わせる。

次いで、図２（ｃ）に示すようにグレーティング２０に紫外線硬化型の接着剤５０を塗布し、図２（ｄ）及び図４（ｂ）に示すように、位置合わせステージ９０上に位置合わせ用の基準として形成されたＬ字型の突起９２に位相板３０の壁面３０Ａ、３０Ｂを接触させることによってグレーティング２０と、位相板３０の光軸角度の位置合わせを行いながら位相板３０を接着剤５０上に積層させる。

次いで、図６（ａ）に示すように位相板３０に紫外線硬化型の接着剤６０を塗布し、図６（ｂ）に示すように合わせ板４０を接着剤６０上に積層させた後、紫外線を照射して接着剤５０、６０を硬化させることによって、グレーティング２０及び位相板３０と、合わせ板４０とを一体化させて一体物１０を製造する。

そして、図６（ｃ）及び図４（ｃ）に示すように一体物１０をダイシングによって切断して、図６（ｄ）及び図４（ｄ）に示すように複数個の位相板付きグレーティング１１に分離する。なお、図６（ｃ）及び図４（ｃ）における２点鎖線は、ダイシングによる切断面を示している。また、図４（ｄ）における矢印３１Ａは、位相板３１の光軸方向を示している。

以上に説明したように、本実施の形態に係る製造方法は、大きなグレーティング２０、位相板３０及び合わせ板４０を積層して複数個分の位相板付きグレーティング１１を纏めて製造するので、位相板付きグレーティング１１の１個分の大きさのグレーティング２１、位相板３１及び合わせ板４１を積層して位相板付きグレーティング１１を１個ずつ製造する場合と比較して、大きく扱い易いグレーティング２０、位相板３０及び合わせ板４０を用いて容易に位相板付きグレーティング１１を製造することができる。したがって、本実施の形態に係る製造方法は、グレーティング２１、位相板３１及び合わせ板４１を積層して位相板付きグレーティング１１を１個ずつ製造する場合と比較して、位相板付きグレーティング１１の製造コスト及び製造時間を低減することができる。

また、本実施の形態に係る製造方法は、大きなグレーティング２０、位相板３０及び合わせ板４０を積層して複数個分の位相板付きグレーティング１１を纏めて製造するので、位相板付きグレーティング１１の１個分の大きさのグレーティング２１、位相板３１及び合わせ板４１を積層して位相板付きグレーティング１１を１個ずつ製造する場合と比較して、複数の位相板付きグレーティング１１の性能を均一化することができる。したがって、本実施の形態に係る製造方法によって１個の一体物１０から製造された複数個の位相板付きグレーティング１１は、代表の１個が抜き出されて性能の検査が行われるだけで良く、製造コスト及び製造時間を低減することができる。

また、本実施の形態に係る製造方法は、大きなグレーティング２０及び位相板３０を用いてグレーティング２０と位相板３０との位置合わせを行うことができるので、グレーティング２１及び位相板３１を積層して位相板付きグレーティング１１を１個ずつ製造する場合と比較して、大きく扱い易いグレーティング２０及び位相板３０を用いてグレーティング２１と位相板３１との高精度な位置合わせを容易に行うことができる。したがって、本実施の形態に係る製造方法は、グレーティング２１及び位相板３１を積層して位相板付きグレーティング１１を１個ずつ製造する場合と比較して、位相板付きグレーティング１１の製造コスト及び製造時間を低減することができる。

また、位相板付きグレーティング１１は、グレーティング２０、位相板３０及び合わせ板４０を準備する工程において、グレーティング２０、位相板３０及び合わせ板４０に反射防止膜を形成することもできる。本実施の形態に係る製造方法は、グレーティング２１、位相板３１及び合わせ板４１を積層して位相板付きグレーティング１１を１個ずつセットして製造する場合と比較して、大きく扱い易いグレーティング２０、位相板３０及び合わせ板４０に反射防止膜を形成することができるので、位相板付きグレーティング１１の製造コスト及び製造時間を低減することができる。

また、本実施の形態に係る製造方法は、グレーティング２０、位相板３０及び合わせ板４０を樹脂成形によって製造しているので、例えば薄膜プロセス工程を用いてグレーティング２０、位相板３０及び合わせ板４０を製造する場合と比較して、グレーティング２０、位相板３０及び合わせ板４０の製造コストを低減することができるので、位相板付きグレーティング１１の製造コストを低減することができる。

また、本実施の形態に係る製造方法は、大きなグレーティング２０、位相板３０にそれぞれ接着剤５０、６０を塗布することができるので、グレーティング２１、位相板３１及び合わせ板４１を積層して位相板付きグレーティング１１を１個ずつ製造する場合と比較して、グレーティング２１、位相板３１に接着剤を均一に塗布することができる。

なお、位相板付きグレーティング１１は、例えば、グレーティング２０の大きさを１００ｍｍ×８４ｍｍにして、１個の一体物１０から、２ｍｍ×３ｍｍのものを８００個〜９００個製造するようになっていても良い。

また、位相板付きグレーティング１１は、グレーティング２１、位相板３１及び合わせ板４１の材質が例えばポリオレフィン系などの同系統の材質であれば、グレーティング２１、位相板３１及び合わせ板４１の線膨張係数の差が小さくなるので、温度変化による剥離、変形、応力の発生を防止することができて良い。

また、グレーティング２０、位相板３０及び合わせ板４０は、本実施の形態において、加圧成形によって製造されているが、加圧成形以外の樹脂成形によって製造されるようになっていても良い。例えば、グレーティング２０、位相板３０及び合わせ板４０は、紫外線硬化型樹脂への紫外線の照射による成形や射出成形によって製造されるようになっていても良い。

また、グレーティング２０、位相板３０及び合わせ板４０は、本実施の形態において、樹脂製であるが、樹脂以外の材質であっても良い。例えば、グレーティング２０、位相板３０及び合わせ板４０は、ガラス製であっても良い。

また、接着剤５０、６０は、本実施の形態において、紫外線硬化型の接着剤であるが、熱硬化性の接着剤であっても良い。

また、位相板付きグレーティング１１は、本実施の形態において、合わせ板４１を備えているが、図７に示すように合わせ板４１（図１参照。）を備えていなくても良い。

本発明の一実施の形態に係る位相板付きグレーティングの側面図 図１に示す位相板付きグレーティングの製造方法の前半部分を説明する図であって、グレーティングの側面側に視点をおいた図 図１に示す位相板付きグレーティングの製造方法を説明する図であって、グレーティングの側面側に視点をおいた図 図１に示す位相板付きグレーティングの製造方法の一部を説明する図であって、グレーティングの上面側又は底面側に視点をおいた図 図１に示す位相板付きグレーティングの合わせ板の製造方法を説明する図であって、合わせ板の側面側に視点をおいた図 図１に示す位相板付きグレーティングの製造方法の後半部分を説明する図であって、グレーティングの側面側に視点をおいた図 本発明の一実施の形態に係る位相板付きグレーティングの側面図であって、図１に示す構成とは異なる構成を示す図

符号の説明

１０ 一体物
１１ 位相板付きグレーティング（光学素子）
２０ グレーティング（光学部品）
２０Ａ 壁面
３０ 位相板（光学部品）
３０Ａ、３０Ｂ 壁面
４０ 合わせ板（光学部品）
９０ 位置合わせステージ（部材）
９１ ライン（基準）
９２ 突起（基準）

Claims (7)

1. 複数の層からなる光学素子の製造方法において、
   複数の光学部品を積層する積層工程と、積層した前記複数の光学部品を一体化させて一体物を製造する一体化工程と、前記一体物を切断して複数の前記光学素子に分離する分離工程とを備えることを特徴とする光学素子の製造方法。
2. 前記一体化工程の前に、前記複数の光学部品のうち少なくとも２つの光学部品同士の位置合わせを行う位置合わせ工程を備え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. 前記位置合わせ工程において、前記光学部品の壁面を前記位置合わせ用の面として用いることを特徴とする請求項２に記載の光学素子の製造方法。
4. 前記位置合わせ工程において、位置合わせ用の基準が形成された部材を用い、前記光学部品を前記基準に合わせることによって前記位置合わせを行うことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光学素子の製造方法。
5. 前記複数の光学部品には、少なくとも位相板及びグレーティングが含まれることを特徴とする請求項１から請求項４までの何れかに記載の光学素子の製造方法。
6. 前記複数の光学部品は、樹脂成形によって製造されることを特徴とする請求項１から請求項５までの何れかに記載の光学素子の製造方法。
7. 請求項１から請求項６までの何れかに記載の光学素子の製造方法によって製造されることを特徴とする光学素子。
   

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