JP2009244521A - 光学物品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水晶基材の優れた光学特性を備え、かつ、表面の微細な凹凸形状による種々の機
能を発揮することができる光学物品、および、光学物品の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の光学物品は、水晶基材５１と、水晶基材５１の少なくとも一面に熱
圧着されたガラス材５２と、を備え、ガラス材５２の表面に微細な凹凸形状５３が形成さ
れたことを特徴とする。本発明の光学物品の製造方法は、複数の金型を用いて熱圧着する
光学物品５の製造方法であって、一方の金型と他方の金型との間に水晶基材５１とこの水
晶基材５１のα−β相転移温度よりガラス転移温度が低いガラス材５２とを配置するとと
もに、これらの金型を型締めし、加熱してガラス材５２の表面に微細な凹凸形状５３を形
成する加熱プレス工程を備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、水晶基材を有する光学物品及びその製造方法に関する。

レンズなどの光学物品は、様々な用途で用いられている。そして、水晶は、複屈折など
の理由からこれら光学物品の材質として、好適に用いられる。
光学物品の光学機能面には、防塵処理や反射防止処理などの表面処理が施されることが
ある。

例えば、反射防止処理としては、蒸着、スパッタリング、および塗装等の手法により低
屈折率層からなる単層膜や低屈折率層と高屈折率層とを積層した多層膜等の反射防止膜が
形成されている（例えば、特許文献１）。
また、例えば、特許文献２には、防塵ガラスの表面に設けた透明導電性膜により、表面
の帯電を除去して、静電気によるゴミ付着を防止できる光変調装置が開示されている。

しかし、このような機能性膜の形成では、反射防止膜の光学的膜厚を高精度に制御する
ために複雑な工程が必要となる等、生産性やコスト面での改善が望まれていた。
そこで、これらの問題点を改善する方法として、近年、光学部品の表面に、非常に微細
な凹凸形状を形成する技術が注目を集めている（例えば、特許文献３参照）。
このような微細な凹凸形状は、反射防止、防塵、回折などの種々の優れた機能を発揮す
る。

特開２００１−１２７８５２号公報 特開２００４−２３３５０１号公報 特開２００６−１３０８４１号公報

しかしながら、特許文献３に記載のような従来の方法では、微細な凹凸形状を有する型
を用い、射出成形、プレス成形などの加熱を伴う成形によって、樹脂材料からなる光学物
品の表面に微細な凹凸形状を形成していた。
ここで、水晶は、樹脂材料よりも軟化点が高く、しかも、α−β相転移温度以上に加熱
すると光学特性が変化してしまうため、従来の方法では、水晶の優れた光学特性を維持し
つつ、表面に微細な凹凸形状を形成することが不可能であった。

本発明の目的は、水晶基材の優れた光学特性を備え、かつ、表面の微細な凹凸形状によ
る種々の機能を発揮することができる光学物品、および、光学物品の製造方法を提供する
ことである。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例の光学物品は、水晶基材と、前記水晶基材の少なくとも一面に熱圧着されたガ
ラス材と、を備え、前記ガラス材の表面に微細な凹凸形状が形成されたことを特徴とする
。
この構成の本適用例では、水晶基材の少なくとも一面に、表面に微細な凹凸形状を有す
るガラス材が設けられている。
ガラス材は、水晶基材に比べて軟化点が低いので、従来のプレス成形などの方法によっ
て凹凸形状の形成が可能である。また、水晶のα−β相転移温度よりも低い温度でプレス
することにより、凹凸形状の形成時に水晶基材の光学特性が失われることもない。

従って、本適用例の光学物品は、水晶基材による優れた光学特性を備えつつ、微細な凹
凸形状による種々の機能を発揮することができる。
また、ガラス材は樹脂材料よりも耐熱性、耐光性などに優れるので、凹凸形状が樹脂材
料で形成された従来の光学物品よりも、耐久性に優れた光学物品となる。
なお、微細な凹凸形状の機能としては、たとえば、反射防止、防塵、回折などが挙げら
れる。

［適用例２］
本適用例の光学物品は、水晶基材と、中間ガラス材と、ガラス材と、を備え、前記水晶
基材と前記中間ガラス材との界面および前記ガラス材と前記中間ガラス材との界面を熱圧
着で接合し、前記中間ガラス材の熱膨張率は、前記水晶基材の熱膨張率と前記ガラス材の
熱膨張率との間の範囲内であり、前記ガラス材の他方の面に微細な凹凸形状が形成された
ことを特徴とする。
この構成の本適用例では、上記適用例と同様の作用効果に加え、水晶基材とガラス材と
の間に設けられた中間ガラス材が、ガラス材の熱膨張による変形を吸収、緩和する働きを
し、各材料の接合部における剥離や破損などの発生を減少させることができる。
特に、水晶基材とガラス材との熱膨張率差が大きい場合に、得られる効果が大きい。

［適用例３］
上記適用例に係る光学物品は、前記凹凸形状が回折、反射防止および防塵の少なくとも
いずれかを目的として形成されることが好ましい。
この構成の本適用例では、ガラス材に形成された凹凸形状により回折、反射防止および
防塵の少なくともいずれかの機能を発揮させることができる。
例えば、凹凸形状の凹部の深さを２μｍ程度、幅を１μｍ程度とすれば、回折効果を得
ることができる。また、深さを０．２〜０．３μｍ程度、幅を０．２〜０．３μｍ程度と
すれば反射防止効果を得ることができる。そして、深さに関わらず、幅を０．５〜１μｍ
とすれば防塵効果を得ることができる。

［適用例４］
上記適用例に係る光学物品は、前記ガラス材の厚さが０．１ｍｍ以下であることが好ま
しい。
この構成の本適用例では、水晶基材による優れた光学特性を十分に発揮させることがで
きる。
ここで、ガラス材の厚さが０．１ｍｍを超えると、相対的に水晶基材が光学物品全体に
占める厚さが薄くなり、ガラス材の光学特性が強くなって十分に優れた光学特性が得られ
ないため好ましくない。
なお、ガラス材の厚さは、０．０５ｍｍ以下であることがより好ましく、０．０１ｍｍ
以下であることがさらに好ましい。

［適用例５］
上記適用例に係る光学物品は、２つの前記ガラス材が、前記水晶基材の一面および前記
一面に対向する対向面のそれぞれに熱圧着されていることが好ましい。
この構成の本適用例では、水晶基材の一面のみならず対向面にもガラス基材が熱圧着さ
れているので、一面のみにガラス基材を設けた場合の水晶基材の反りを矯正することがで
きる。
また、２つのガラス材のそれぞれの表面に微細な凹凸形状を形成すれば、光学物品に付
与される機能を増大させることができ、例えば、反射防止と防塵など、複数の機能を付与
することもできる。

［適用例６］
本適用例に係る光学物品を製造する方法は、複数の金型を用いて熱圧着する光学物品の
製造方法であって、一方の金型と他方の金型との間に水晶基材とこの水晶基材のα−β相
転移温度よりガラス転移温度が低いガラス材とを配置するとともに、これらの金型を型締
めし、加熱して前記ガラス材の表面に微細な凹凸形状を形成する加熱プレス工程を備える
ことを特徴とする。
この構成の本適用例では、加熱プレス工程において、金型を型締めし、加熱することで
、水晶基材に対してガラス材を一体化させると同時に、ガラス材の表面に凹凸形状を形成
する。
このため、表面に凹凸形状を有するガラス材を備えた光学物品を効率的に製造すること
ができる。

また、本適用例では、水晶基材のα−β相転移温度よりガラス転移温度が低いガラス材
を用いるので、加熱プレス工程における加熱温度を水晶基材のα−β相転移温度より低く
することができる。これにより、水晶基材の相転移によって、光学物品の光学特性が変化
することを防止することができる。
なお、ガラス材の割れなどを防止するために、加熱温度はガラス材の屈伏点温度の±１
０℃の範囲内であることが好ましい。

［適用例７］
上記適用例に係る光学物品の製造方法は、前記水晶基材と前記ガラス材との熱膨張率差
Δαが、Δα≦５．０×１０^−６／℃であることを特徴とする。
一体化された複数の部材の熱膨張率差が大きいと、温度変化（特に急激な温度変化）が
あった場合に、部材の剥離や破損などが発生しやすい。
これに対し、本適用例では、水晶基材とガラス材との熱膨張率差Δαが小さいので、水
晶基材またはガラス材の剥離や破損などを防止することができる。

［適用例８］
上記適用例に係る光学物品の製造方法では、前記加熱プレス工程は、前記水晶基材の上
に中間ガラス材を配置して熱プレスする第１加熱プレス工程と、前記第１加熱プレス工程
で成形された前記中間ガラス材の上にガラス材を配置し、前記ガラス材と前記中間ガラス
材と前記水晶基材とを金型で熱プレスする第２加熱プレス工程と、を備え、前記中間ガラ
ス材の熱膨張率は、前記水晶基材の熱膨張率と前記ガラス材の熱膨張率との間の範囲内で
あることが好ましい。

この構成の本適用例では、第１加熱プレス工程と第２加熱プレス工程を実施し、水晶基
材とガラス材との間に中間ガラス材を備えた光学物品を得ることができる。
ここで、中間ガラス材の熱膨張率は、水晶基材およびガラス材の熱膨張率の間の範囲内
とする。すなわち、水晶部材またはガラス材と中間ガラス材との間の熱膨張率差は、水晶
部材とガラス材との間の熱膨張率差よりも小さい。
したがって、本適用例の光学物品では、中間ガラス材がガラス材の熱膨張による変形を
吸収、緩和する働きをし、各材料の接合部における剥離や破損などの発生が減少する。特
に、水晶基材とガラス材との熱膨張率差が大きい場合に、得られる効果が大きい。

［適用例９］
上記適用例に係る光学物品の製造方法では、前記加熱プレス工程は、２つの前記ガラス
材を、前記水晶基材の一面および前記一面に対向する対向面にそれぞれ配置するとともに
、前記金型を型締めし、加熱して前記２つのガラス材の表面に微細な凹凸形状を形成する
ことが好ましい。

この構成の本適用例では、加熱プレス工程において、金型を型締めし、加熱することで
、水晶基材に対して２つのガラス材を一体化させると同時に、ガラス材の表面に凹凸形状
を形成する。
このため、凹凸形状を有する２つのガラス材を備えた光学物品を、非常に効率的に製造
することができる。

［適用例１０］
上記適用例に係る光学物品の製造方法では、前記加熱プレス工程は、第１面加熱プレス
工程と、第２面加熱プレス工程と、を備え、前記第１面加熱プレス工程では、前記水晶基
材の一面上に第１の前記ガラス材を配置して前記金型を型締めし、加熱して前記第１のガ
ラス材の表面に微細な凹凸形状を形成し、前記第２面加熱プレス工程では、前記第１面加
熱プレス工程後に、前記水晶基材の前記一面と対向する対向面上に第２の前記ガラス材を
配置して前記金型を型締めし、加熱して前記第２のガラス材の表面に微細な凹凸形状を形
成し、前記第１のガラス材の屈伏点温度は、前記第２のガラス材の屈伏点温度よりも高く
、前記第１面加熱プレス工程および前記第２面加熱プレス工程における加熱温度は、それ
ぞれ前記第１のガラス材の屈伏点温度および前記第２のガラス材の屈伏点温度の近傍であ
ることが好ましい。

この構成の本適用例では、第１面加熱プレス工程において、第１のガラス材を水晶基材
に熱圧着すると共に、その表面に凹凸形状を形成する。続いて第２面加熱プレス工程では
、第２のガラス材を熱圧着すると共に、その表面に凹凸形状を形成する。
これにより、水晶基材の両面に、表面に微細な凹凸形状を有するガラス材を熱圧着した
光学物品を得ることができる。
このとき、第１のガラス材の屈伏点温度が第２のガラス材の屈伏点温度よりも高いので
、第２面加熱プレス工程において、第１のガラス材が第２のガラス材の屈伏点温度の近傍
まで加熱されても、一度形成された凹凸形状が失われることがない。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
本実施形態の光学物品は、位相差板として用いられる。

〔光学物品を用いたプロジェクタ〕
図１には、本実施形態の光学物品を位相差板として用いたプロジェクタの一例が示され
ている。図１において、プロジェクタ１は、外装筺体２と、投射レンズ３と、光学ユニッ
ト４等を備える。
光学ユニット４は、光源装置４１と、均一照明光学装置４２と、色分離光学装置４３と
、リレー光学装置４４と、光学装置４５と、これら光学部品４２〜４５を内部に収納配置
する光学部品用筐体４６とを備える。
光源装置４１は、光源ランプ４１１と、リフレクタ４１２と、平行化レンズ４１３とを
有しており、光源ランプ４１１から射出された放射状の光束をリフレクタ４１２にて反射
させ、平行化レンズ４１３を介して平行光として射出する。

均一照明光学装置４２は、本実施形態の光学物品である第１フライアイレンズ４２１お
よび第２フライアイレンズ４２２と、偏光変換素子８と、重畳レンズ４２４とを備える。
第１フライアイレンズ４２１は、入射光軸方向から見て略矩形状の輪郭を有する第１小
レンズが、入射光軸に対し略直交する面内においてマトリクス状に配列された構成を有す
るフライアイレンズである。各第１小レンズは、光源装置４１から射出される光束を複数
の部分光束に分割している。
第２フライアイレンズ４２２は、第１フライアイレンズ４２１と略同様な構成を有して
おり、第２小レンズがマトリクス状に配列された構成を有するフライアイレンズである。
この第２フライアイレンズ４２２は、重畳レンズ４２４とともに、第１フライアイレンズ
４２１の各第１小レンズの像を光学装置４５の後述する液晶パネル上に結像させる機能を
有している。

第２フライアイレンズ４２２と重畳レンズ４２４との間には偏光変換素子８が設置され
る。
偏光変換素子８は、互いに略平行な光入射面と光出射面とが形成された略板状の偏光分
離素子８１と、この偏光分離素子８１の光出射面側に選択的に接着固定される複数の位相
差板８２とを備えた構造である。
本発明の光学物品は、この位相差板８２として用いられており、後述するガラス材は、
位相差板８２の光出射面に設けられている。

色分離光学装置４３は、２枚のダイクロイックミラー４３１，４３２と、反射ミラー４
３３とを備え、ダイクロイックミラー４３１，４３２により均一照明光学装置４２から射
出された複数の部分光束を、赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。
リレー光学装置４４は、入射側レンズ４４１、リレーレンズ４４３、および反射ミラー
４４２，４４４を備え、色分離光学装置４３で分離された赤色光を光学装置４５の後述す
る赤色光用の液晶パネルまで導く機能を有している。

この際、色分離光学装置４３のダイクロイックミラー４３１では、均一照明光学装置４
２から射出された光束の青色光成分が反射するとともに、赤色光成分と緑色光成分とが透
過する。ダイクロイックミラー４３１によって反射した青色光は、反射ミラー４３３で反
射し、フィールドレンズ４２５を通って光学装置４５の後述する青色光用の液晶パネルに
達する。
このフィールドレンズ４２５は、第２フライアイレンズ４２２から射出された各部分光
束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の緑色光用、赤色光用の液
晶パネルの光束入射側に設けられたフィールドレンズ４２５も同様である。

ダイクロイックミラー４３１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光はダイクロイ
ックミラー４３２によって反射し、フィールドレンズ４２５を通って光学装置４５の後述
する緑色光用の液晶パネルに達する。一方、赤色光はダイクロイックミラー４３２を透過
してリレー光学装置４４を通り、さらにフィールドレンズ４２５を通って光学装置４５の
後述する赤色光用の液晶パネルに達する。

光学装置４５は、光変調装置としての３枚の液晶パネル４５１（赤色光用の液晶パネル
を４５１Ｒ、緑色光用の液晶パネルを４５１Ｇ、青色光用の液晶パネルを４５１Ｂとする
）と、これら液晶パネル４５１の光束入射側および光束射出側にそれぞれ配置される偏光
素子９と、クロスダイクロイックプリズム４５４とを備える。
偏光素子９は、液晶パネル４５１の光束入射側に設けられた入射側偏光板９Ａと、光束
射出側に設けられた射出側偏光板９Ｂとを備える。
クロスダイクロイックプリズム４５４は、射出側偏光板９Ｂから射出された色光毎に変
調された光学像を合成してカラー画像を形成する。このクロスダイクロイックプリズム４
５４で形成されたカラー画像は、上述した投射レンズ３によりスクリーン等へ拡大投射さ
れる。

〔光学物品の構成〕
図２（Ａ）は、本実施形態の光学物品を側面から見た断面図であり、図２（Ｂ）は、光
学物品の表面付近の拡大断面図である。
図２（Ａ）に示すように、光学物品５（位相差板８２）は、水晶基材５１と、この水晶
基材５１に熱成形により一体化されたガラス材５２とを備える。

水晶基材５１は、水晶を平板状に切り出したものである。この切り出しの方向を選択す
ることで、所望の複屈折率を有する水晶基材５１を得ることができる。
なお、水晶基材５１の熱膨張率もまた、切り出し方向によって変動する。Ｃ軸に垂直な
方向に切り出した場合は約７×１０^−６／℃となり、Ｃ軸に平行な方向に切り出した場合
は約１２．９×１０^−６／℃となることが知られている。
水晶基材表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）は、１０ｎｍ以下であり、より好ましくは、１
ｎｍ以下である。

ガラス材５２は、図２（Ｂ）に示すように、水晶基材５１と反対の表面に微細な凹凸形
状５３を有する。
凹凸形状５３は、図２（Ｂ）上方から見て格子状の微細形状であって、個々の凹部５３
Ａの深さＸが２μｍ、幅Ｙが１μｍである。これは、防塵効果を発揮させるための凹凸形
状５３の形状の一例である。
ガラス材５２としては、ガラス転移温度が水晶基材５１のα−β相転移温度より低く、
水晶基材５１との熱膨張率差Δαが、Δα≦５．０×１０／℃の材料を用いる。
また、ガラス材５２の厚さＺは、０．１ｍｍ以下とする。

〔光学物品の製造方法〕
次に、本実施形態の光学物品５の製造方法を図に基づいて説明する。
本実施形態の光学物品５の製造方法は、金型を型締めしながら加熱してガラス材５２の
表面に微細な凹凸形状５３を形成する加熱プレス工程を備える。

図３は、本実施形態の光学物品の製造方法における加熱プレス工程を示す概略図である
。
加熱プレス工程では、図３（Ａ）に示すように、水晶基材５１を収容する下型６１と、
上型６２とを備えた金型６を使用する。上型６２は、本体６２１と、コア金型６２２と、
を有する。コア金型６２２の下型６１側は、図３（Ｂ）に示すように、凹凸形状５３に対
応する形状の成形面６２Ａとされている。また、下型６１および上型６２は、図示しない
加熱手段により加熱される。

まず、図３（Ａ）に示すように、水晶基材５１を下型６１に収容する。そして、水晶基
材５１の上面で上型６２の成形面６２Ａに対応する位置に、水晶基材５１と略同じ大きさ
の平板状のガラス材５２を載置する。
次に、図３（Ｃ）に示すように、下型６１と上型６２とを型締めしながら加熱する。こ
のとき、ガラス材５２に圧力を加える。これにより、ガラス材５２と水晶基材５１が一体
化され、ガラス材５２の表面に微細な凹凸形状５３が形成される。

加熱温度は、ガラス材５２の屈伏点温度±１０℃の範囲内である。ここで、加熱温度が
水晶基材５１のα−β相転移温度より低いので、水晶基材５１は、α−β相転移を起こさ
ない。
なお、型締めの圧力や時間などの諸条件は、光学物品５の大きさ、材質、形状などに応
じて適宜設定することができる。
最後に、金型６を開き、水晶基材５１およびガラス材５２を冷却することで、ガラス材
５２の表面に凹凸形状５３が形成された光学物品５が完成する。

〔第１実施形態の作用効果〕
従って、本実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
（１）本実施形態の光学物品５では、水晶基材５１の少なくとも一面に、表面に微細な凹
凸形状５３を有するガラス材５２が設けられているので、水晶基材５１による優れた光学
特性を備えつつ、微細な凹凸形状５３による種々の機能を発揮することができる。
（２）ガラス材は樹脂材料よりも耐熱性、耐光性などに優れるので、凹凸形状が樹脂材料
で形成された従来の光学物品よりも、耐久性に優れた光学物品となる。

（３）防塵を目的とし、凹部の幅が１μｍの凹凸形状５３を形成したので、光学物品５に
防塵の機能を発揮させることができる。
そして、光学物品５を位相差板８２とし、凹凸形状５３が光出射面に位置するようにし
ているので、外部に露出する位相差板８２の光出射面にゴミ等が付着することを防止する
ことができる。
（４）ガラス材５２の厚さを０．１ｍｍ以下としたので、ガラス材５２が光学物品全体に
占める厚さが大きくなることがなく、水晶基材５１による優れた光学特性を十分に発揮さ
せることができる。

（５）本実施形態の光学物品５の製造方法では、加熱プレス工程において、金型６を型締
めしながら加熱することで、水晶基材５１に対してガラス材５２を一体化させると同時に
、ガラス材５２の表面に凹凸形状５３を形成することができる。これにより、表面に凹凸
形状５３を有するガラス材５２を備えた光学物品５を効率的に製造することができる。
（６）水晶基材５１のα−β相転移温度よりガラス転移温度が低いガラス材５２を用い、
加熱プレス工程における加熱温度を水晶基材５１のα−β相転移温度より低くしている。
このため、水晶基材５１の相転移によって、光学物品５の光学特性（複屈折率等）が変化
することを防止することができる。

（７）水晶基材５１とガラス材５２との熱膨張率差Δαが、Δα≦５．０×１０^−６／℃
であるため、水晶基材５１またはガラス材５２の剥離や破損などを防止することができる
。
（８）加熱プレス工程における加熱温度をガラス材５２の屈伏点温度±１０℃の範囲内に
しているので、ガラス材５２の割れなどを防止することができる。
（９）水晶基材５１表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を１０ｎｍ以下としたので、ガラス材
５２との一体化がしやすくなる。

［第２実施形態］
本実施形態の光学物品５は、水晶基材５１とガラス材５２との間に中間ガラス材を備え
る点において、上述の第１実施形態と異なる。第１実施形態と共通の構成については同一
の符号を用い、説明を省略する。

〔光学物品の構成〕
図４は、本実施形態の光学物品５を側面から見た断面図である。
図４に示すように、光学物品５は、放熱用の水晶基材５１と、この水晶基材５１に熱プ
レスにより一体化された中間ガラス材５４と、中間ガラス材５４に熱成形により一体化さ
れたガラス材５２とを備える。
図示しないが、ガラス材５２の中間ガラス材５４と逆側の表面には、凹凸形状５３が形
成されている。
ここで、中間ガラス材５４の熱膨張率は、水晶基材５１の熱膨張率とガラス材５２の熱
膨張率の間の範囲内である。中間ガラス材５４のガラス転移温度は、水晶基材５１のα−
β相転移温度とガラス材５２のガラス転移温度の中間の温度である。

〔光学物品の製造方法〕
図５は、本実施形態の光学物品の製造方法における加熱プレス工程を示す概略図である
。
本実施形態の加熱プレス工程は、第１加熱プレス工程と、第２加熱プレス工程とを備え
る。

第１加熱プレス工程では、まず、図５（Ａ）に示すように、水晶基材５１を下型６１に
収容する。そして、水晶基材５１の上面に、水晶基材５１と略同一形状で水晶基材５１よ
りも薄い平板状の中間ガラス材５４を載置する。
次に、図５（Ｂ）に示すように、中間ガラス材５４の上面を平板状のプレス板７で熱プ
レスする。加熱温度は、中間ガラス材５４の屈伏点温度±１０℃の範囲内であり、水晶基
材５１のα−β相転移温度より低い。
続いて、プレス板７を外し、上型６２を用意して第２加熱プレス工程を実施する。なお
、プレス板７を外したあと、第２加熱プレス工程を実施する前までに、水晶基材５１およ
び中間ガラス材５４は、２００℃以下まで冷却される。

第２加熱プレス工程では、まず、図５（Ｃ）に示すように、中間ガラス材５４の上面で
上型６２の成形面６２Ａに対応する位置に、中間ガラス材５４と略同一形状の平板状のガ
ラス材５２を載置する。
次に、図５（Ｄ）に示すように、下型６１と上型６２とを型締めしながら加熱する。こ
のとき、ガラス材５２に圧力を加える。これにより、ガラス材５２と中間ガラス材５４が
一体化され、ガラス材５２の表面に微細な凹凸形状５３が形成される。
加熱温度は、ガラス材５２の屈伏点温度±１０℃の範囲内であり、中間ガラス材５４の
ガラス転移温度よりも低い。
最後に、金型６を開き、水晶基材５１、中間ガラス材５４およびガラス材５２を冷却す
ることで、光学物品５が完成する。

〔第２実施形態の作用効果〕
従って、本実施形態では、上述の第１実施形態の作用効果に加え、次の作用効果を奏す
ることができる。
（１０）水晶基材５１とガラス材５２との間に設けられ、水晶基材５１およびガラス材５
２の熱膨張率の間の範囲内の熱膨張率を有する中間ガラス材５４が、ガラス材５２の熱膨
張による変形を吸収、緩和する働きをするので、各材料の接合部における剥離や破損など
の発生を減少させることができる。
（１１）中間ガラス材５４のガラス転移温度が、水晶基材５１のα−β相転移温度とガラ
ス材５２のガラス転移温度の中間の温度である。
このため、第１加熱プレス工程において、水晶基材５１がα−β相転移を起こすことが
なく、光学物品５の光学特性（複屈折率等）が変化することを防止することができる。
また、第２加熱プレス工程において、中間ガラス材５４がガラス転移温度以上の温度に
加熱されることが無いので、中間ガラス材５４を変形させることなくガラス材５２の熱成
形を実施することができる。

［第３実施形態］
本実施形態の光学物品５は、水晶基材５１一面および対向面のそれぞれにガラス材５２
を備える点において、上述の第１実施形態と異なる。第１実施形態と共通の構成について
は同一の符号を用い、説明を省略する。

〔光学物品の製造方法〕
本実施形態の光学物品の製造方法は、第１面加熱プレス工程と、第２面加熱プレス工程
と、を備える。
第１面加熱プレス工程は、上述の第１実施形態の加熱プレス工程と同様であるから、説
明を省略する。

図６は、本実施形態の光学物品の製造方法における第２面加熱プレス工程を示す概略図
である。
第２面加熱プレス工程では、まず、図６に示すように、第１面加熱プレス工程において
、その一面５１Ａにガラス材５２（第１のガラス材５２１）が一体化された水晶基材５１
を、第１のガラス材５２１が下型６１側になるようにして、下型６１に収容する。
そして、水晶基材５１の一面５１Ａと対向する対向面５１Ｂに、水晶基材５１と略同一
形状で水晶基材５１よりも薄い平板状の第２のガラス材５２２を載置する。
ここで、第１のガラス材５２１の屈伏点温度は、第２のガラス材５２２の屈伏点温度よ
りも高い。

次に、下型６１と上型６２とを型締めしながら加熱する。このとき、第２のガラス材５
２２に圧力を加える。これにより、第２のガラス材５２２が水晶基材５１の対向面５１Ｂ
に一体化され、第２のガラス材５２２の表面に微細な凹凸形状５３が形成される。
加熱温度は、第２のガラス材５２２の屈伏点温度±１０℃の範囲内であり、第１のガラ
ス材５２１の屈伏点温度よりも低く、第１のガラス材５２１のガラス転移温度よりも低い
。
最後に、金型６を開き、水晶基材５１、中間ガラス材５４およびガラス材５２を冷却す
ることで、光学物品５が完成する。

〔第３実施形態の作用効果〕
従って、本実施形態では、上述の第１実施形態の作用効果に加え、次の作用効果を奏す
ることができる。
（１２）第１面加熱プレス工程と第２面加熱プレス工程を実施することにより、水晶基材
５１の一面５１Ａおよび対向面５１Ｂに、表面に微細な凹凸形状５３を有するガラス材５
２１，５２２を熱圧着した光学物品５を得ることができる。
（１３）第１のガラス材５２１の屈伏点温度が第２のガラス材５２２の屈伏点温度よりも
高いので、第２面加熱プレス工程において、第１のガラス材５２１が第２のガラス材５２
２の屈伏点温度の近傍まで加熱されても、第１のガラス材５２１に形成された凹凸形状５
３が失われることがない。
また、第２加熱プレス工程において、第１のガラス材５２１がガラス転移温度以上の温
度に加熱されることが無いので、第１のガラス材５２１を変形させることなく第２のガラ
ス材５２２の熱成形を実施することができる。

［第４実施形態］
本実施形態の光学物品は、水晶基材５１一面および対向面のそれぞれにガラス材５２を
備える点において、上述の第１実施形態と異なる。第１実施形態と共通の構成については
同一の符号を用い、説明を省略する。

〔光学物品の製造方法〕
図７は、本実施形態の光学物品の製造方法における加熱プレス工程を示す概略図である
。
本実施形態の加熱プレス工程では、まず、図６に示すように、下型６１と上型６２の間
において、２つのガラス材５２を、水晶基材５１の一面５１Ａおよび対向面５１Ｂにそれ
ぞれ配置する。
ここで、本実施形態の下型６１は、上述の各実施形態における上型６２と同様の、本体
６１１と、コア金型６１２と、を有する。コア金型６１２の上型６２側は、凹凸形状５３
に対応する形状の成形面６１Ａとされている。

次に、下型６１と上型６２とを型締めしながら加熱する。このとき、ガラス材５２に圧
力を加える。これにより、ガラス材５２が水晶基材５１の一面５１Ａおよび対向面５１Ｂ
に一体化され、ガラス材５２の表面に微細な凹凸形状５３が形成される。
加熱温度は、ガラス材５２の屈伏点温度±１０℃の範囲内である。
最後に、金型６を開き、水晶基材５１ガラス材５２を冷却することで、光学物品５が完
成する。

〔第４実施形態の作用効果〕
従って、本実施形態では、上述の第１実施形態の作用効果に加え、次の作用効果を奏す
ることができる。
（１４）水晶基材５１に対して２つのガラス材５２を一体化させると同時に、ガラス材５
２の表面に凹凸形状５３を形成するので、凹凸形状５３を有する２つのガラス材５２を備
えた光学物品５を、非常に効率的に製造することができる。

［変形例］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる
範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記した各実施形態では、位相差板８２として用いる光学物品５を例示したが
、本発明の光学物品の用途はこれに限定されず、他のレンズやシート、フィルムなどであ
ってもよい。例えば、ライトバルブの防塵ガラスや、ローパスフィルタ等として用いても
よい。
また、前記した各実施形態では、光学物品５をプロジェクタ１に用いたが、本発明では
、プロジェクタ１以外の装置、例えば、ピックアップ装置等にも用いることができる。
さらに、凹凸形状５３の形状やサイズは、上述の各実施形態で例示したものに限定され
ない。凹凸形状５３の形状を適宜変更することで、防塵以外にも、回折や反射防止等、種
々の機能を光学物品５に付与することができる。

上述の第３および第４本実施形態のように、２枚のガラス材５２を水晶基材５１に一体
化させる場合、それぞれのガラス材５２に形成される凹凸形状５３は、同一でも異なって
いてもよい。同一の形状とすれば、得られる効果を増大させることができ、異なる形状と
すれば、複数の種類の異なる効果を得ることができる。
また、一方のガラス材にのみ凹凸形状５３を形成し、他方には凹凸形状５３を設けなく
てもよい。この場合でも、一面のみにガラス基材５２を設けた場合に発生する水晶基材５
１の反りを矯正することができる。

［実験例］
Ｃ軸に垂直な方向に切り出した□１０×１ｍｍの水晶板につき、引張強度試験を行い、
これに基づいて、許容される水晶基材５１とガラス材５２との熱膨張率差Δαを求めた。
なお、水晶はガラスよりも熱膨張が小さいと仮定した。

引っ張り試験を実施すると、破断時の水晶板の伸びＸは、Ｘ＝１．６４×１０^−３（ｍ
ｍ）となった。

次に、水晶板に同一寸法のガラスを一体化した光学物品を、０℃から３００℃まで加熱
する場合を考える。
０℃において水晶板とガラスの寸法が同一であれば、３００℃における水晶板とガラス
との寸法差Ｙは、Ｙ＝熱膨張率差Δα×３００℃×１０ｍｍで算出できる。
この寸法差Ｙが、上記の破断時の水晶板の伸びＸを超えるときに、水晶板とガラス板と
の接合部で破断が発生すると考えられる。ここから、３００℃で破断するような熱膨張率
差Δαを逆算すると、
Δα＝Ｘ／（３００×１０）＝（１．６４×１０^−３）／３０００＝５．４７×１０^−
６（／℃）となる。
このことから、水晶基材５１との熱膨張率差Δαが、Δα≦５．０×１０^−６／℃であ
れば、３００℃の温度変化によっても水晶基材５１が破断しない光学物品が得られること
がわかる。

本発明は、放熱用の水晶基材を有する光学物品及びその製造方法として利用できる。

本発明の第１実施形態に係る光学物品を用いたプロジェクタの一例を示す図。 第１実施形態の光学物品を側面から見た断面図。 第１実施形態の光学物品の製造方法における加熱プレス工程を示す概略図。 第２実施形態の光学物品を側面から見た断面図。 第２実施形態の光学物品の製造方法における加熱プレス工程を示す概略図。 第３実施形態の光学物品の製造方法における第２面加熱プレス工程を示す概略図。 第４実施形態の光学物品の製造方法における加熱プレス工程を示す概略図。

符号の説明

５…光学物品、５１…水晶基材、５１Ａ…一面、５１Ｂ…対向面、５２…ガラス材、５
３…凹凸形状、５４…中間ガラス材、６…金型、６１…下型、６２…上型、５２１…第１
のガラス材、５２２…第２のガラス材

Claims (10)

1. 水晶基材と、前記水晶基材の少なくとも一面に熱圧着されたガラス材と、を備え、
   前記ガラス材の表面に微細な凹凸形状が形成されたことを特徴とする光学物品。
2. 水晶基材と、中間ガラス材と、ガラス材と、を備え、
   前記水晶基材と前記中間ガラス材との界面および前記ガラス材と前記中間ガラス材との
   界面を熱圧着で接合し、
   前記中間ガラス材の熱膨張率は、前記水晶基材の熱膨張率と前記ガラス材の熱膨張率と
   の間の範囲内であり、
   前記ガラス材の他方の面に微細な凹凸形状が形成されたことを特徴とする光学物品。
3. 前記凹凸形状が回折、反射防止および防塵の少なくともいずれかを目的として形成され
   ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学物品。
4. 前記ガラス材の厚さが０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項３の
   いずれかに記載の光学物品。
5. ２つの前記ガラス材が、前記水晶基材の一面および前記一面に対向する対向面のそれぞ
   れに熱圧着されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の光学物品。
6. 複数の金型を用いて熱圧着する光学物品の製造方法であって、
   一方の金型と他方の金型との間に水晶基材とこの水晶基材のα−β相転移温度よりガラ
   ス転移温度が低いガラス材とを配置するとともに、これらの金型を型締めし、加熱して前
   記ガラス材の表面に微細な凹凸形状を形成する加熱プレス工程を備えることを特徴とする
   光学物品の製造方法。
7. 前記水晶基材と前記ガラス材との熱膨張率差Δαが、
   Δα≦５．０×１０^−６／℃
   であることを特徴とする請求項６に記載の光学物品の製造方法。
8. 前記加熱プレス工程は、前記水晶基材の上に中間ガラス材を配置して熱プレスする第１
   加熱プレス工程と、前記第１加熱プレス工程で成形された前記中間ガラス材の上にガラス
   材を配置し、前記ガラス材と前記中間ガラス材と前記水晶基材とを金型で熱プレスする第
   ２加熱プレス工程と、を備え、
   前記中間ガラス材の熱膨張率は、前記水晶基材の熱膨張率と前記ガラス材の熱膨張率と
   の間の範囲内であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の光学物品の製造方法
   。
9. 前記加熱プレス工程は、２つの前記ガラス材を、前記水晶基材の一面および前記一面に
   対向する対向面にそれぞれ配置するとともに、前記金型を型締めし、加熱して前記２つの
   ガラス材の表面に微細な凹凸形状を形成することを特徴とする請求項６から請求項８のい
   ずれかに記載の光学物品の製造方法。
10. 前記加熱プレス工程は、第１面加熱プレス工程と、第２面加熱プレス工程と、を備え、
    前記第１面加熱プレス工程では、前記水晶基材の一面上に第１の前記ガラス材を配置し
    て前記金型を型締めし、加熱して前記第１のガラス材の表面に微細な凹凸形状を形成し、
    前記第２面加熱プレス工程では、前記第１面加熱プレス工程後に、前記水晶基材の前記
    一面と対向する対向面上に第２の前記ガラス材を配置して前記金型を型締めし、加熱して
    前記第２のガラス材の表面に微細な凹凸形状を形成し、
    前記第１のガラス材の屈伏点温度は、前記第２のガラス材の屈伏点温度よりも高く、
    前記第１面加熱プレス工程および前記第２面加熱プレス工程における加熱温度は、それ
    ぞれ前記第１のガラス材の屈伏点温度および前記第２のガラス材の屈伏点温度の近傍であ
    ることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれかに記載の光学物品の製造方法。

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