JP2010047821A - 光学的有効面の形成方法及び光学素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光学素子1上に光学的有効面を形成する方法であって、光学的有効面を形成する形成面1aを露出させた状態で光学素子を保持する工程と、マスク部材30を保持された光学素子の中心軸に自身の中心軸を一致させた状態で形成面に対向するように配置する工程と、マスク部材の片面に該マスク部材を形成面に貼り付けるための貼付部材31を付与する工程と、マスク部材を光学素子の中心軸に沿って移動させて形成面に密着状態で貼り付ける工程と、マスク部材が貼り付いた形成面の全体に薄膜材料を成膜して光学薄膜を形成する工程と、マスク部材及び貼付部材を剥離して形成面に光学的有効面を形成する工程と、を備えている光学的有効面の形成方法を提供する。
【選択図】図2
Description
しかしながらこの方法では、フォトリソグラフィ法及びエッチング法で使用するエッチング液等によって、光学薄膜が溶解したり酸化したりしてしまう不都合があった。加えて、洗浄等の複数の工程が必要等の不都合もあった。そのため、好ましい方法ではなかった。
この方法は、基板に、レーザ加工やウェットエッチングによるマスク加工で微細なパターンが形成された単結晶Siからなるマスクを密着させ、該マスク側から蒸着を行うことで、基板上に選択的に薄膜を形成する方法である。
従って、この方法を光学素子の製造に利用することで、上述した不都合を生じさせることなく、光学素子上に選択的に光学薄膜を形成することができ、光学的有効面を形成することができる。しかも、微細なパターンが形成されたマスクを利用するので、光学的有効面を光学素子上に高精度に形成することができる。
請求項1に係る発明は、平面視円形状の光学素子上に光学的有効面を形成する方法であって、前記光学的有効面を形成する形成面を露出させた状態で、前記光学素子を保持する保持工程と、平面視円形状のマスク部材を用意した後、該マスク部材を、保持された前記光学素子の中心軸に自身の中心軸を一致させた状態で前記形成面に対向するように配置する配置工程と、前記形成面に対向している前記マスク部材の片面に、該マスク部材を形成面に貼り付けるための貼付部材を付与する付与工程と、前記マスク部材を前記光学素子の中心軸に沿って移動させた後に前記貼付部材を間に介在させた状態で前記形成面に押し付け、形成面にマスク部材を密着状態で貼り付ける貼付工程と、前記マスク部材が貼り付いた前記形成面の全体に薄膜材料を成膜して光学薄膜を形成する成膜工程と、前記マスク部材及び前記貼付部材を剥離して、前記形成面に前記光学的有効面を形成する剥離工程と、を備えている光学的有効面の形成方法を提供する。
そして、最後にマスク部材と貼付部材とを形成面から剥離する剥離工程を行う。これにより、光学的有効面を形成面に形成することができる。その結果、光学的有効面が形成された光学素子を作製することができる。
更に、マスク部材は貼付部材によって形成面に密着した状態で貼り付けられているので、成膜工程時に薄膜材料がマスク部材でマスクされている領域に入り込むことがない。そのため、光学的有効面の品質を高めることができる。また、単に貼り付けているだけであるので、マスク部材と貼付部材とを形成面から簡単に剥離することができる。よって、光学的有効面に傷等を付けたり、周囲の光学薄膜を剥がしてしまったりすることがない。
このように、軸体を利用することで、マスク部材の姿勢をより安定した状態で確実に形成面に貼り付けることができる。従って、光学素子の中心軸と光学的有効面の中心軸との同軸精度をより高めることができる。これにより、光学素子の中心軸と光学的有効面の中心軸とのずれ量を、例えば10μm以内に収めることも可能である。
遮光膜や光学反射ミラーとして機能させることができる。
本発明に係る光学素子においては、高い同軸精度で形成された光学的有効面を有しているので、高品質化を図ることができる。
本実施形態の光学的有効面の形成方法は、図1(a)及び図1(b)に示すように、平面視円形状の光学素子1の表面に光学薄膜2を選択的に形成することで、光学的有効面3を形成する方法である。
なお、本実施形態では、光学素子1として、凹メニスカスレンズ(外径φ6.5mm、凸面R=16.34mm、凹面R=7.379mm、ガラス材質S−BSL7)(株式会社オハラ製)を用いた場合を例にして説明する。また、光学素子1の凹面1aに光学的有効面3を形成する場合を例にする。更に、本実施形態では、図2に示すマスク貼付治具10及び図3に示す薄膜形成装置20を利用して、光学的有効面3を形成する場合を例にして説明する。
マスク貼付治具10は、図2に示すように、例えば真鍮によって製作されたものであり、治具本体11及び上下可動軸(軸体)12で主に構成されている。
治具本体11は、内側に空間を確保するように断面コ形状に形成されており、略中心に上下可動軸孔11aが形成されている。上下可動軸12は、直径1.6mmのロッドであり、図示しない駆動源によって、上下可動軸孔11a内に挿通された状態で上下に移動可能とされている。また、上下可動軸12の端面12aは、上下可動軸孔11aの中心軸L1に対して直交する平坦な面とされており、後述するマスク部材30を載置することができるようになっている。
上下可動軸孔11aは、上下可動軸12の直径よりも若干大きく形成されており、上下可動軸12の外周面に接触した状態で該上下可動軸12を支持している。これにより、上下可動軸12は、中心軸L1に沿って安定且つ滑らかに上下移動するようになっている。
より詳細には、この光学素子保持部14は、光学素子1の外径寸法に対して+0.002mm〜0.005mmだけ大きくなるように形成されている。これにより、光学素子1の凹面1aを露出させた状態で、該光学素子1の周囲を保持することが可能とされている。また、光学素子保持部14は、自身の中心軸が上下可動軸孔11aの中心軸L1に対してずれ量が±5μm以下に収まるように形成されている。
また、上記貼付部材31は、光学素子1の凹面1aにマスク部材30を貼り付けるために用いられる部材であって、マスク部材30と光学素子1との間に配置される。なお、本実施形態では、貼付部材31として、光学薄膜2形成時の加熱温度である270℃に耐えうる耐性を有し、マスク部材30を後に剥離する時に容易に取り外し可能な剥離性と、適度な密着力とを兼ね備えたシリコン系粘着剤を用いる。
図3に示すように、薄膜形成装置20は、保持治具32によって保持された光学素子1の凹面1aに光学薄膜2を形成する装置であって、球面ドーム21と、蒸着源(薄膜材料)22と、シャッター23と、ヒータ24と、これら各構成品を内部に収容する薄膜形成槽25と、を主に備えている。
蒸着源22は、球面ドーム21に取り付けられた保持治具32に対向するように薄膜形成槽25の底面に配設されている。この際、球面ドーム21の回転軸26の軸線の真下ではなく横にずれた偏った位置に配設されている。なお、本実施形態では、蒸着源22として、Al材料を用いた場合を例に挙げて説明する。
シャッター23は、シャッター回転軸28によって揺動可能に支持された状態で、蒸着源22と球面ドーム21との間に配置されている。そして、シャッター23は、シャッター回転軸28によって揺動されることで、蒸着源22の直上とそこから外れた位置との間を往復移動するようになっている。つまり、蒸着源22と球面ドーム21との間を、適宜遮蔽できるようになっている。
まず、光学的有効面3を形成する凹面1aを露出させた状態で光学素子1を保持する保持工程を行う。具体的には、図2及び図4に示すように、マスク貼付治具10の光学素子保持部14に凹面1aを下に向けた状態で嵌合させる。この際、光学素子保持部14の中心軸は、上下可動軸孔11aの中心軸L1に一致しているので、保持された光学素子1の中心軸L2が同様に上下可動軸孔11aの中心軸L1に一致した状態となる。
続いて、マスク部材30を配置した後、凹面1aに対向している側の片面に貼付部材31を付与する付与工程を行う。
具体的に説明すると、まず、マスク部材30が貼り付いた光学素子1をマスク貼付治具10の光学素子保持部14から取り外す。そして、取り外した光学素子1を保持治具32で保持した後、図3に示すように薄膜形成装置20の球面ドーム21の取付孔21aにセットする。この際、光学素子1の凹面1aが蒸着源22側に向くようにセットする。なお、図3では、光学素子1の形状を簡略化して図示している。光学素子1をセットした後、図示しない排気手段を駆動して薄膜形成槽25内を高真空状態にする。そして、回転軸26を中心に球面ドーム21を回転させると共に、ヒータ24を駆動させて光学素子1を270℃まで加熱する。続いて、電子銃27から蒸着源22であるAl材料に向けて電子ビームBを照射して、Al材料を加熱して蒸発させる。
ところで、凹面1aにはマスク部材30が貼り付けられているので、実際にはマスク部材30が貼り付いていない領域だけに光学薄膜2が形成されたことになる。つまり、光学薄膜2の凹面1aに光学薄膜2を選択的に形成することができる。
また、マスク部材30は、ステンレス以外の金属や、ガラス、樹脂或いはこれらの混合物から作製して良く、その形状は両凸や両凹等でも構わない。また、本実施形態では、上下可動軸12の端面12a上にマスク部材30を載置した場合を例に挙げたが、上下可動軸12を用いなくても構わない。少なくとも、光学素子1の凹面1aにマスク部材30を対向するように配置した後、該マスク部材30を光学素子1の中心軸L2に沿って移動させて凹面1aに貼り付けることができれば構わない。
1…光学素子
1a…光学素子の凹面(形成面)
2…光学薄膜
3…光学的有効面
12…上下可動軸(軸体)
30…マスク部材
31…貼付部材
Claims (4)
- 平面視円形状の光学素子上に光学的有効面を形成する方法であって、
前記光学的有効面を形成する形成面を露出させた状態で、前記光学素子を保持する保持工程と、
平面視円形状のマスク部材を用意した後、該マスク部材を、保持された前記光学素子の中心軸に自身の中心軸を一致させた状態で前記形成面に対向するように配置する配置工程と、
前記形成面に対向している前記マスク部材の片面に、該マスク部材を形成面に貼り付けるための貼付部材を付与する付与工程と、
前記マスク部材を前記光学素子の中心軸に沿って移動させた後に前記貼付部材を間に介在させた状態で前記形成面に押し付け、形成面にマスク部材を密着状態で貼り付ける貼付工程と、
前記マスク部材が貼り付いた前記形成面の全体に薄膜材料を成膜して光学薄膜を形成する成膜工程と、
前記マスク部材及び前記貼付部材を剥離して、前記形成面に前記光学的有効面を形成する剥離工程と、を備えていることを特徴とする光学的有効面の形成方法。 - 請求項1に記載の光学的有効面の形成方法において、
前記配置工程の際に、前記光学素子の中心軸に一致した軸線に沿って移動可能な軸体の端面上に、前記マスク部材を載置し、
前記貼付工程の際に、前記軸体を前記光学素子に向けて移動させることで、前記マスク部材を前記形成面に貼り付けることを特徴とする光学的有効面の形成方法。 - 請求項1又は2に記載の光学的有効面の形成方法において、
前記成膜工程の際に、薄膜材料として金属材料或いは誘電体材料のうち少なくともいずれか一方を用いることを特徴とする光学的有効面の形成方法。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の光学的有効面の形成方法で形成された光学的有効面を有することを特徴とする光学素子。
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