JP2013116539A - 光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学領域での精度や品質の高い光学素子を効率的に製造できる光学素子の製造方法の提供。
【解決手段】ブロック状の結晶原石を光学素子の外形寸法に合わせてランバード１０に加工し、ランバード１０の光学素子の主面に対応する平面矩形面１０Ｍの角部を面取りし、ランバード１０の側面１０Ｎに摩擦を付与して側面加工をし、ランバード１０を光学素子の主面に対応する平面矩形面１０Ｍに沿って切断して結晶性基板１Ａを形成し、結晶性基板１Ａの主面を研磨した。
【選択図】図６

Description

本発明はブロック状の透光性材料から光学素子を製造する方法に関する。

ガラスや水晶、その他の結晶性を有する材料等からなる透光性基板から製造される光学素子は、ビデオカメラ、液晶プロジェクター、その他の電子機器に利用されている。
例えば、ビデオカメラや電子スチルカメラには撮像装置が用いられており、この撮像装置は、セラミックや樹脂からなるＣＣＤ用パッケージに設けられた凹部内に撮像素子のＣＣＤが搭載され、光学ローパスフィルターによって凹部の開口部が塞がれた構成となっている（特許文献１）。
特許文献１で示される撮像装置以外の撮像装置として、パッケージと称されるケーシングに撮像素子が設けられ、この撮像素子と対向するようにリッドと称されるカバー用板が取り付けられる撮像ユニットを備え、撮像ユニットのリッドの上に、複屈折板や光学ローパスフィルターを積層あるいは空間的に配置したものがある。

光学ローパスフィルターは種々の光学素子から構成されている。例えば、特許文献１で示される光学ローパスフィルターは、水晶複屈折板と１／４波長板と水晶複屈折板とを順に重ね合わせた構成である。さらに、光学ローパスフィルターとして、第１の水晶複屈折板、リン酸ガラスの赤外線吸収ガラス及び第２の水晶複屈折板を備えて構成されたものがある（特許文献２）。
さらに、撮像ユニットを構成するリッドとして、光線の分離機能のない水晶板の光学素子が用いられることがある。
また、液晶プロジェクターには、液晶パネルに光学素子として放熱用の水晶板が近接配置されている（特許文献３）。

光学素子を製造するための従来の方法として、例えば、水晶結晶をランバードに加工し、ランバードから水晶板を切り出す方法がある（特許文献４）。
また、水晶原石を水晶片の主面となる表面を含んで整形し、この整形された水晶原石をダイシングソーにより水晶片の主面となる表面と平行に切断してウエハーを形成し、ウエハーの水晶片の主面となる表面を固定砥粒により精密研削し、ウエハーをダイシングソーによりその水晶片の主面となる表面と直角方向に切断小割して短冊状の水晶片を形成する水晶片の製造方法がある（特許文献５）。

さらに、水晶基板の主面と他の水晶基板の主面とが合わさるように、複数の水晶基板同士を密着固定し、この密着固定された複数の水晶基板の側面に砥石を用いてラップ研磨を行い、その後、複数の水晶基板の向きを変えて密着固定し、水晶基板のコーナー及び稜線部に面取り加工を施し、コーナー面取り部及び稜線面取り部を形成する方法がある（特許文献６）。

国際公開２００３−０４４５７３号公報 実願平４−２２２８１号（実開平６−８７９２１号）のＣＤ−ＲＯＭ 特開２００６−２９２９４７号公報 特開２００５−１８７２５８号公報 特開２０００−３４９０４８号公報 特開２００８−３６７３７号公報

特許文献４、特許文献５及び特許文献６で示される従来例では、それぞれランバードから光学素子を製造する工程の一部が示されるに過ぎない。
即ち、特許文献４の従来例では、ランバードから水晶板を切り出す工程が示されるに過ぎず、水晶板から精度の高い光学素子を製造する具体的な工程については何ら開示されるものではない。特許文献５の従来例では、整形された水晶原石からウエハーを形成し、ウエハーの主面を研削し、ウエハーをダイシングソーにより切断小割して短冊状の水晶片を形成する工程が示されるに過ぎず、水晶片から精度の高い光学素子を製造する工程についての開示はない。特許文献６では、密着固定された複数の水晶基板の側面にラップ研磨を行い、水晶基板のコーナーの面取り加工を施す直後に稜線部の面取り加工を施す工程が示されるに過ぎない。
このように、それぞれ製造工程の極一部のみしか特許文献４、特許文献５及び特許文献６で開示されていないので、これらの特許文献を組み合わせたとしても、製品としての精度や品質の高い光学素子を効率的に低コストに製造する製造方法を見出すことができない。
その上、一眼レフデジタルカメラ、ビデオカメラ、液晶プロジェクター、その他の電子機器に利用されている光学素子は、光学領域に傷や垢、埃、ごみ等がない精度や品質に非常に高いものが要求されている。

本発明の目的は、光学領域での精度や品質の高い光学素子を効率的に製造できる光学素子の製造方法を提供することにある。

［適用例１］
本適用例に係る光学素子の製造方法は、ブロック状の透光性材料を光学素子の外形寸法に対応するランバードに加工するランバード加工工程と、前記ランバードを前記光学素子の主面に対応する平面矩形面に沿って切断して透光性基板を得る切断工程と、前記切断工程で得られた透光性基板の主面を研磨する主面研磨工程と、を備え、前記ランバード加工工程と前記切断工程との間で、前記ランバードの前記光学素子の主面に対応する平面矩形面の外形の角部を面取りする角部面取工程と前記ランバードの側面に摩擦を付与して加工する側面加工工程とのいずれか一方を実施し、その後、前記角部面取工程と前記側面加工工程とのいずれか他方を実施することを特徴とする。

この構成の本適用例では、ランバード加工工程で加工されたランバードを、角部面取工程及び側面加工工程で所定の形状に形成し、その後、切断工程によって、ランバードを切断する。ランバードを切断することで得られた複数の透光性基板を主面研磨工程で研磨し、これにより、光学素子が得られる。つまり、本適用例では、ランバードを直接切断して得られた透光性基板を所定の形状に加工する場合に比べて、光学素子の製造が効率化される。しかも、切断工程で得られた透光性基板は、その主面が研磨されるので、光学素子で最も重要である光学領域の精度が良好なものとなる。

［適用例２］
本適用例に係る光学素子の製造方法では、前記主面研磨工程は、前記透光性基板の主面を粗仕上げする主面ラップ工程と、前記主面ラップ工程で粗仕上げされた主面を鏡面仕上げする主面ポリッシュ工程と、を備えていることを特徴とする。
この構成の本適用例では、透光性基板の主面の研磨の粗仕上げと鏡面仕上げとを異なる工程で実施することで、大きな研磨量を得ることと鏡面仕上げをすることとを迅速に行うことができる。つまり、主面の粗削りをする主面ラップ工程のみでは、主面の表面粗さが大きくなって、最終的な製品としては精度が十分ではなく、主面の鏡面仕上げをする主面ポリッシュ工程のみでは、主面を精度よく仕上げるには時間がかかり過ぎることになる。

［適用例３］
本適用例に係る光学素子の製造方法は、前記主面ラップ工程と、前記主面ポリッシュ工程との間に、前記透光性基板の稜線部を面取りする稜線面取工程を実施することを特徴とする。
この構成の本適用例では、透光性基板の稜線部の面取りが確実に行えるので、透光性基板の破損等の不具合を防止できる。つまり、稜線部の面取量を大きくしなければならない光学素子では、稜線面取工程を実施することで必要な稜線部の面取量を確保することができる。

［適用例４］
本適用例に係る光学素子の製造方法では、前記稜線面取工程は、前記透光性基板を主面の間に固定剤を介して複数積層して形成された積層体の側面を研磨部材の平面に押し当てながら研磨するものであり、前記透光性基板の一方の主面が前記研磨部材の平面に対して鋭角となるように前記積層体を変形させて行う第一工程と、前記第一工程の後で、前記複数の透光性基板を積層したまま前記透光性基板の他方の主面が前記研磨部材の平面に対して鋭角となるように前記積層体を変形させて行う第二工程と、を備えていることを特徴とする。
この構成の本適用例では、積層体の研磨部材の平面に対する向きを変えることで、透光性基板の互いに両主面の外周縁に形成される稜線部の面取りを効率的に行える。つまり、個々の透光性基板の稜線部の面取りのために、積層体から個々の透光性基板を分離し、外周寸法の検査をする必要がないので、検査作業が円滑に行える。
なお、本適用例では、所定温度で積層体の向きを変えられるとともにその温度未満で主面が傾いた姿勢を維持するために、透光性基板同士を接着するための固定剤は所定温度での軟化性と姿勢を維持するための粘着性が必要とされる。この固定剤としては、例えば、パラフィン等の軟化剤とロジン等の粘着付与剤とが含まれる接着剤を例示できる。

［適用例５］
本適用例に係る光学素子の製造方法では、前記側面加工工程は、砥石を用い前記ランバードの結晶軸に対して所定の角度となるように側面を研削する側面研削工程と、研磨部材を用いて前記ランバードの側面を研磨する側面研磨工程と、のいずれかであることを特徴とする。
この構成の本適用例では、加工対象のランバードの形状に応じて、側面研削工程と側面研磨工程とを適宜選択することで、光学素子を適正に製造することができる。

［適用例６］
本適用例に係る光学素子の製造方法は、前記角部面取工程の後に前記側面加工工程が実施され、前記側面加工工程は前記側面研磨工程であり、前記側面研磨工程と前記切断工程との間に、前記ランバードの前記光学素子の主面に対応する平面矩形面の外形の角部を面取りする追加面取工程を実施することを特徴とする。
この構成の本適用例では、角部面取工程で角部が面取りされたランバードは側面研磨工程による側面の研磨によって、角部の面取り位置がずれることがあるが、追加面取工程を実施することにより、角部の面取りを正確なものにできる。

本発明の第一実施形態の光学素子の製造方法で製造された光学素子が組み込まれた撮像装置を示す概略図。 光学素子を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図。 （Ａ）〜（Ｂ）は第一実施形態の光学素子の製造方法の手順を示す概略図。 （Ｃ１）（Ｃ２）は第一実施形態の光学素子の製造方法の手順を示す概略図。 （Ｄ）〜（Ｅ）は第一実施形態の光学素子の製造方法の手順を示す概略図。 （Ｆ）〜（Ｇ）は第一実施形態の光学素子の製造方法の手順を示す概略図。 （Ｈ）〜（Ｉ）は第一実施形態の光学素子の製造方法の手順を示す概略図。 （Ａ）は検査治具の正面図、（Ｂ）は検査治具の側面図。 （Ａ）〜（Ｃ）はランバードを光学軸と平行に切断した場合の透光性基板を積層体にするまでの概略図。 （Ａ）〜（Ｃ）はランバードを光学軸に対して４５°に切断した場合の透光性基板を積層体にするまでの概略図。 （Ａ）〜（Ｃ）は図７（Ｈ）の稜線取工程を説明する概略図。 （Ａ１）（Ａ２）（Ｂ）は本発明の第二実施形態の光学素子の製造方法の手順を示す概略図。 （Ｃ）〜（Ｅ）は第二実施形態の光学素子の製造方法の手順を示す概略図。 主面研磨装置の概略を示す断面図。 （Ａ）は稜線部が面取りされる前の透光性基板と研磨パッドとの関係を示す概略図、（Ｂ）は稜線部が面取りされた後の透光性基板と研磨パッドとの関係を示す概略図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１から図１１には本発明の第一実施形態が示されている。
図１には第一実施形態で製造された光学素子が組み込まれた撮像装置が示されている。
図１において、撮像装置１００はビデオカメラや電子スチルカメラに用いられるものであり、互いに対向配置された撮像アッセンブリー１０１及び光学ローパスフィルター１０２を備えている。
撮像アッセンブリー１０１は、セラミック製のパッケージ１０３と、このパッケージ１０３の中央部分に設けられた板状の撮像素子１０４と、この撮像素子１０４に対向して配置されパッケージ１０３に外縁部が接着固定されたリッド１０５とを備えている。撮像素子１０４はＣＣＤやＣ−ＭＯＳ等から構成されるものである。
光学ローパスフィルター１０２は、複屈折板１０６、赤外線吸収ガラス１０７、１／４波長板１０８及び複屈折板１０６等から構成される。
リッド１０５、複屈折板１０６及び１／４波長板１０８等は本実施形態の光学素子１である。

図２には第一実施形態で製造された光学素子１が示されている。図２（Ａ）は光学素子１の正面図、図２（Ｂ）は光学素子１の側面図である。
図２において、光学素子１は、光が透過する面である主面１Ｍと、この主面１Ｍの外縁に形成される所定幅の側面１Ｎとを有する平面矩形状の結晶性板材である。
光学素子１の強度を向上させるため、主面１Ｍの４箇所の角部にはそれぞれ面取部１Ｂが形成され、主面１Ｍと交差する側面１Ｎの８箇所の稜線部にはそれぞれ面取部１Ｃが形成されている。
光学素子１の厚さは、適用される製品によって異なるが、例えば、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍである。主面１Ｍの大きさは、例えば、２７．５ｍｍ〜５０．０ｍｍ×３３．５ｍｍ〜５０．０ｍｍである。角部の面取部１Ｂは、例えば、４５°傾斜したものであり、面取り量は０．５ｍｍ〜１．５ｍｍである。これらの面取り量は４箇所同じにしてもよいが、一部の面取り量を他の面取り量より大きくしてもよい。これにより、光学素子１の向きを特定することができる。稜線部の面取部１Ｃは、例えば、４５°傾斜したものであり、面取り量は０．２ｍｍである。
光学素子１は、後述する手順によって、図３（Ａ）で示されるランバード１０を加工して形成される。

第一実施形態の光学素子１の製造方法を図３から図１１に基づいて説明する。
図３（Ａ）には、ランバード１０が示されている。ランバード１０はランバード加工工程を実施することにより得られる。
ランバード加工はブロック状の水晶原石を光学素子１の外形寸法に合わせる表面研削加工であり、表面研削加工に際しては、結晶軸を基準にして行われる。結晶軸は、電気軸を示すＸ軸、機械軸を示すＹ軸、光学軸を示すＺ軸である。
ランバード加工を行うために、例えば、ロータリー平面研削盤が用いられる。ロータリー平面研削盤の砥石の粒度は♯８０である。なお、水晶原石から形成されたランバード１０は直方体状のものがあるが、図３（Ａ）で示されるような形状のものもある。

図３（Ｂ）には角部面取工程が示されている。角部面取工程はランバード１０の光学素子１の主面１Ｍに対応する平面矩形面１０Ｍの４つの角部に面取りをする工程である。角部面取工程によって、ランバード１０には光学素子１の面取部１Ｂに相当する部位に角部の面取部１０Ｂが形成されることになる。
図３（Ｂ）において、角部面取装置１１は、ランバード１０の角部を研磨する研磨盤１１Ａと、１つの角部が研磨盤１１Ａに当接するようにランバード１０を保持する保持部材１１Ｂとを備え、回転する研磨盤１１Ａにランバード１０の角部を押し当てて面取りするものである。研磨盤１１Ａには研磨用パッドが設けられ、この研磨用パッドの粒度は♯３０００程度である。
保持部材１１Ｂにはランバード１０の互いに隣接する２つの側面１０Ｎを収納するためのテーパー状の溝（図示せず）が形成されている。研磨対象の角部は保持部材１１Ｂの下面から研磨盤１１Ａに向けて突出しており、研磨対象となっていない角部は保持部材１１Ｂの上面から上方に露出している。
４箇所の角部のうち１つの角部の面取りが終了したなら、異なる角部が研磨盤１１Ａに当接するようにランバード１０を保持部材１１Ｂにセットし直し、角部の面取り作業を行う。なお、ランバード１０を研磨盤１１Ａに押し付ける押圧部材や錘を必要に応じて設けてもよい。

図４には、ランバード１０の側面１０Ｎに摩擦を付与して加工する側面加工工程が示されている。側面加工工程には、図４（Ｃ１）に示される側面研削工程と、図４（Ｃ２）に示される側面研磨工程とがある。本実施形態では、ランバード１０の形状や製造する光学素子１に応じて、研削工程と研磨工程とのいずれかが選択される。
図４（Ｃ１）において、研削装置１２は、それぞれ砥石が設けられた一対の研削盤１２Ａ（図４（Ｃ１）では一方の研削盤のみ示す）がランバード１０を挟んで対向配置されており、これらの研削盤１２Ａにランバード１０の平面矩形面１０Ｍを結晶軸に対して所定の角度、つまり、光学軸であるＺ軸と平行、あるいは、４５°となるようにランバード１０の側面１０Ｎを所定の位置まで研削する。研削にあたり、平面矩形面１０Ｍはその角部が直角となるようにする（直角だし）。研削盤１３Ａの砥石の粒度は♯８０〜♯１０００である。

図４（Ｃ２）に示される研磨装置は、側面ラップ装置１３であり、この側面ラップ装置１３は互いに反対方向に回転する一対の研磨盤１３Ａ，１３Ｂがランバード１０を挟んで対向配置されており、これらの研磨盤１３Ａ，１３Ｂにはそれぞれ研磨用パッドが設けられている。研磨用パッドの粒度は♯１０００〜♯３０００である。
ランバード１０の側面１０Ｎのうち互いに反対側に位置する面が側面ラップ装置１３でラッピングされる。これらの側面１０Ｎのラッピングが終了したら、残りの２つの側面１０Ｎにラッピングを行う。

図５には、ランバード１０の平面矩形面１０Ｍの外周寸法が光学素子１の主面１Ｍの規定寸法内にあるか否かを検査する検査工程が示されている。検査工程では、図８に示される検査治具を用いる。
図８には、検査治具が示されている。図８（Ａ）は検査治具の正面図、図８（Ｂ）は検査治具の側面図である。
図８において、検査治具は、光学素子１の主面１Ｍの外形の規定寸法に対応した大きさの開口１４Ａが設けられている平面矩形状の検査用ゲージ１４であり、この検査用ゲージ１４の材料は、合成樹脂や金属等からなる板材である。
開口１４Ａは、その縦横寸法が光学素子１の主面１Ｍの最大許容外周寸法とされた平面矩形状に形成されている。

検査用ゲージ１４を用いてランバード１０を検査するには、まず、図５（Ｄ）に示される通り、検査用ゲージ１４の開口１４Ａに平面矩形面１０Ｍを臨ませるようにランバード１０を配置し、その後、図５（Ｅ）に示される通り、検査用ゲージ１４とランバード１０とをランバード１０の軸方向Ｐに相対移動させる。ランバード１０の側面１０Ｎの一部に規定寸法より大きい部位がある場合には、図５（Ｅ）の想像線の符号１４で示される通り、検査用ゲージ１４とランバード１０との相対移動が規制される。
なお、検査用ゲージ１４とランバード１０とを相対移動させる装置としては、種々のものがあるが、例えば、装置本体にランバード１０を載置し、このランバード１０に対して検査用ゲージ１４を昇降させる昇降装置を装置本体に設けるものでもよく、逆に、装置本体に検査用ゲージ１４を固定し、この検査用ゲージ１４に対してランバード１０を昇降させる昇降装置を装置本体に設けるものでもよい。

図６（Ｆ）には、ランバード１０を切断して複数の結晶性基板１Ａ（図９及び図１０参照）を得る切断工程が示されている。
図６（Ｆ）において、ワイヤーソー１５が示されており、このワイヤーソー１５は、３本のローラー１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃに複数本のワイヤー１５Ｗが架け渡された構造である。ローラー１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが回転することで、複数のワイヤー１５Ｗで基台１５Ｄの上に配置されたランバード１０を結晶軸に対して所定角度で切断する。例えば、リッド１０５等の光線の分離機能のない光学素子１では光学軸であるＺ軸に対して平行に切断し（図９（Ａ）参照）、光学ローパスフィルター１０２を構成する複屈折板１０６等の光線の分離機能のある光学素子１では、Ｚ軸にたいして４５°の角度で切断する（図１０（Ａ）参照）。隣合うワイヤー１５Ｗの間隔は結晶性基板１Ａの厚さと同じである。

図６（Ｇ）には、結晶性基板１Ａの主面をラップする工程が示されている。主面ラップ工程は主面研磨工程の１つである。
図６（Ｇ）において、主面ラップ装置１６は、内周面に歯車が形成されたリング部が一体形成された円板部１６Ａと、この円板部１６Ａの中心に回転自在に設けられ外周に歯車が形成された回転軸１６Ｂと、この回転軸１６Ｂの歯車と円板部１６Ａの歯車とにそれぞれ噛合する外周歯車部を有する円板状の回転体１６Ｃと、この回転体１６Ｃに対向配置される図示しない円板部とを備えている。回転体１６Ｃは複数の結晶性基板１Ａが収納されており、これらの結晶性基板１Ａの両方の主面は円板部１６Ａに設けられた研磨用パッド１６Ｄと図示しない円板部の研磨用パッドとに当接する。回転軸１６Ｂの回転に伴って回転体１６Ｃが回転すると、回転体１６Ｃに収納された結晶性基板１Ａの両方の主面はラップされる。なお、研磨用パッド１６Ｄの粒度は♯１０００〜♯３０００である。

図７（Ｈ）には、結晶性基板の稜線部を面取りする稜線面取工程が示されている。稜線面取工程は、主面がラップされた結晶性基板１Ａをそれぞれ主面の間に仮止め用固定剤２Ａを介して積層した積層体２を形成する。
図９にはリッド１０５等の光線の分離機能のない光学素子１を製造するための積層体を成形する手順が示されている。
図９（Ａ）に示される通り、複数のワイヤー１５Ｗでランバード１０を光学軸であるＺに対して平行に切断し、図９（Ｂ）に示される通り、結晶性基板１Ａを得る。この結晶性基板１Ａは、その切断面の角部が直角とされている。そして、図９（Ｃ）に示される通り、結晶性基板１Ａをそれぞれ主面の間に仮止め用固定剤２Ａを介して複数枚積層して積層体２を得る。

図１０には光線の分離機能がある光学素子１を製造するための積層体を形成する手順が示されている。
図１０（Ａ）に示される通り、複数のワイヤー１５Ｗでランバード１０を光学軸であるＺに対して４５°の角度となるように切断し、図１０（Ｂ）に示される通り、結晶性基板１Ａを得る。この結晶性基板１Ａは、その切断面の互いに対向する一対の角部が鋭角とされ他の一対の角部が鈍角とされる。そして、図１０（Ｃ）に示される通り、結晶性基板１Ａをそれぞれ主面の間に仮止め用固定剤２Ａを介して複数枚積層して積層体２を得る。

仮止め用固定剤２Ａは、透明で主成分が樹脂のガラス転移温度が−５０℃〜−１３０℃の範囲にあるポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸２−エチルへキシルを使用したアクリル酸エステル系、ポリイソブチレン系、ＳＢＲ系、天然ゴム系、ウレタンーアクリル系、エポキシーアクリレート系、シリコーンゴム系、塩化ビニール系又は酢酸ビニール含有量が１５％〜４０％のエチレン−酢酸ビニール系が好ましい。更に、粘着付与剤としては、ロジン、ロジンエステル及びその誘導体、テルペン樹脂、炭化水素樹脂などが使用され、更に軟化剤として脂肪酸エステル、動植物油脂、ワックス、石油重質留分が用いられ透明で主成分樹脂との相溶性より適宜選択される。
この構成の仮止め用固定剤２Ａを転写印刷、ナイフコーター、ロールコーター、グラビアコーター等の塗布方法により、結晶性基板１Ａの主面に塗布し、赤外線、熱風，蒸気等により加熱乾燥する。
仮止め用固定剤２Ａを塗布する厚さは５μｍ〜１００μｍの範囲である。

図１１（Ａ）に示される積層体２は、主面１Ｍに対して側面２Ｂが直交している。この状態の積層体２を図示しない加熱装置の載置台に配置し、所定温度、例えば、８０℃以上まで加熱する。この状態では、仮止め用固定剤２Ａが弾性変形するため、複数の結晶性基板１Ａを積層したまま結晶性基板１Ａの一方の主面１Ｍが載置台に対して鋭角となるように積層体２を変形させる（図１１（Ｂ）参照）。
積層体２が変形したら、温度を室温まで下げる。すると、積層体２は、変形した状態で姿勢が保たれる。そして、図１１（Ｂ）に示される通り、この積層体２を結晶性基板１Ａの一方の主面１Ｍが研磨部材１７Ａの平面に鋭角となるように配置し、当該平面と対向する側面２Ｂを研磨する第一工程を実施する。これにより、積層体２を構成する複数の結晶性基板１Ａの両面のうち一方に稜線部の面取部１Ｃが形成される。

その後、積層体２を研磨部材１７Ａから加熱装置に戻し、積層体２を再度、８０℃以上まで加熱し、複数の結晶性基板１Ａを積層したまま結晶性基板１Ａの他方の主面１Ｍが載置台に対して鋭角となるように積層体２を変形させる。そして、温度を室温まで下げた後、図１１（Ｃ）に示される通り、積層体２を結晶性基板１Ａの他方の主面が研磨部材１７Ａに対して鋭角となるように配置し、当該平面と対向する側面２Ｂを研磨する第二工程を実施する。これにより、積層体２を構成する複数の結晶性基板１Ａの両面のうち他方の稜線部がそれぞれ面取りされる。この工程を４つの側面に対して行う。
稜線面取りが終了したら、８０℃を超える温度で積層体２を加熱し、あるいは、溶媒等で仮止め接着剤２Ａを溶かして積層体２から個々の面取りがされた結晶性基板１Ａに分離する。

図７（Ｉ）には、稜線部が面取りされた結晶性基板１Ａの主面１Ｍをポリッシュする主面ポリッシュ工程が示されている。主面ポリッシュ工程は主面ラップ工程とともに主面研磨工程をなすものであり、主面ラップ工程で粗仕上げされた主面を鏡面仕上げするものである。
図７（Ｉ）において、主面ポリッシュ装置１８は、主面ラップ装置１６と同様に、円板部１８Ａと、この円板部１８Ａの中心に回転自在に設けられた回転軸１８Ｂと、この回転軸１８Ｂの歯車と円板部１８Ａの歯車とにそれぞれ噛合する回転体１８Ｃと、この回転体１８Ｃに対向配置される図示しない円板部とを備えた構造である。回転体１８Ｃは複数の結晶性基板１Ａが収納されており、これらの結晶性基板１Ａの両方の主面は円板部１８Ａに設けられた研磨用パッド１８Ｄと図示しない円板部の研磨パッドとに当接する。研磨用パッド１８Ｄの粒度は♯７０００〜♯１００００である。
主面１Ｍがポリッシュ仕上げされた結晶性基板１Ａは必要に応じて、洗浄処理や、積層された光学薄膜や、フッ素含有化合物からなる異物付着防止膜を設ける等の表面処理を実施し、これにより、光学素子１が完成する。

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）ブロック状の結晶原石を光学素子１の外形寸法に合わせてランバード１０に加工し、ランバード１０の光学素子１の主面１Ｍに対応する平面矩形面１０Ｍの角部を面取りし、ランバード１０の側面１０Ｎに摩擦を付与して側面加工をし、ランバード１０を光学素子１の主面１Ｍに対応する平面矩形面１０Ｍに沿って切断して結晶性基板１Ａを形成し、結晶性基板１Ａの主面１Ｍを研磨したから、ランバード１０を直接切断して得られた結晶性基板１Ａを所定の形状に加工する場合に比べて、光学素子１の製造が効率化される。そして、ランバード１０を切断して得られた結晶性基板１Ａの主面が研磨されるので、光学素子１で最も重要である光学領域の精度や品質が良好なものとなる。

（２）主面１Ｍを研磨する工程として、結晶性基板１Ａの主面１Ｍを粗仕上げする主面ラップ工程と、主面ラップ工程で粗仕上げされた主面１Ｍを鏡面仕上げする主面ポリッシュ工程とが含まれて構成されているから、結晶性基板１Ａの主面１Ｍの研磨の粗仕上げと鏡面仕上げとを異なる工程で実施することで、大きな研磨量を得ることと鏡面仕上げとすることとを迅速に得ることができる。

（３）主面１Ｍをラップする工程とポリッシュする工程との間で、結晶性基板１Ａの稜線部を面取りする稜線面取工程を実施するので、結晶性基板１Ａの稜線部の面取りが確実に行えることになり、結晶性基板１Ａの破損等の不具合を防止できる。

（４）稜線面取工程は、結晶性基板１Ａの一方の主面が研磨部材１７Ａの平面に対して鋭角となるように積層体２を変形させて行う第一工程と、この第一工程の後で複数の結晶性基板１Ａを積層したまま結晶性基板１Ａの他方の主面が研磨部材１７Ａの平面に対して鋭角となるように積層体２を変形させて行う第二工程とを備えるから、積層体２の研磨部材１７Ａの平面に対する向きを変えることで、結晶性基板１Ａの外周縁にそれぞれ形成される稜線部の面取りを効率的に行える。つまり、向きを変える際に、積層体２から個々の結晶性基板１Ａに分ける必要がないから、稜線面取り作業を効率的に行うことができる。

（５）ランバード１０の側面１０Ｎを加工する工程として、砥石を用いランバード１０の結晶軸に対して所定の角度となるように側面１０Ｎを研削する側面研削工程と、研磨部材を用いランバード１０の側面１０Ｎを研磨する側面研磨工程とのいずれか１を採用するので、これらの工程を適宜選択することで、ランバード１０の形状にかかわらず光学素子１を適正に製造することができる。

（６）側面研削工程において、積層体２の主面１Ｍを光学軸のＺ軸に対して平行に研削し、あるいは、Ｚ軸に対して４５°に沿って研削することで、リッド１０５等の光線の分離機能のない光学素子１と複屈折板１０６等の光線の分離機能のある光学素子１とを製造することができる。

（７）ランバード１０の側面１０Ｎを加工する工程の後に、ランバード１０の平面矩形面１０Ｍの外周寸法が規定寸法内にあるか否かの検査を検査用ゲージ１４で行う検査工程を実施するので、ランバード１０から切断して得られた光学素子１を個々に検査するよりも、効率的に光学素子１を製造することができる。

（８）検査工程は、検査用ゲージ１４に形成された規定寸法の開口１４Ａにランバード１０を挿通し、検査用ゲージ１４とランバード１０とをランバード１０の軸方向に相対移動させるので、光学素子１の検査を効率的に実施することができる。

次に、本発明の第二実施形態を図１２から図１５に基づいて説明する。なお、第二実施形態の説明において、第一実施形態と同一の構成要素は同一符号を付して説明を省略もしくは簡略にする。
第二実施形態では、第一実施形態と同様に、ランバード加工工程と角部面取工程とを実施する。
その後、ランバード１０の側面１０Ｎに摩擦を付与して加工する側面加工工程を実施する。側面加工工程は側面ラップ装置１３で実施されるものであり、図１２（Ａ１）に示されるランバードラップ工程を実施し、その後、図１２（Ａ２）に示されるランバードポリッシュ工程を実施するものである。

図１２（Ａ１）に示されるランバードラップ工程では、側面ラップ装置１３と同様構造の側面ポリッシュ装置２１で実施される。側面ポリッシュ装置２１は、互いに反対方向に回転する一対の研磨盤２１Ａ，２１Ｂがランバード１０を挟んで対向配置されており、これらの研磨盤２１Ａ，２１Ｂにはそれぞれ研磨用パッドが設けられている。研磨用パッドの粒度は♯粒度は♯７０００〜♯１００００である。
なお、第二実施形態では、ランバードラップ工程とランバードポリッシュ工程との間で、角部面取工程を実施するものでもよい。
図１２（Ｂ）には、ランバード１０の光学素子１の主面１Ｍに対応する平面矩形面１０Ｍの角部を面取りする追加面取工程が示されている。追加面取工程は角部面取工程と同じ装置を用い、同じ手順で角部の面取りが実施される。

その後、ランバード１０の平面矩形面１０Ｍの外周寸法が光学素子１の主面１Ｍの規定寸法内にあるか否かの検査する検査工程を第一実施形態と同様に実施する。
図１３（Ｃ）には、ランバード１０を切断して複数の結晶性基板１Ａを得る切断工程が示されている。切断工程は第一実施形態の切断工程と同じである。
図１３（Ｄ）には、結晶性基板１Ａの主面をラップする主面ラップ工程が示されている。主面ラップ工程は主面研磨工程の１つであり、図１４で示される主面研磨装置３で実施される。
図１４において、主面研磨装置３は、内周面に歯車３１Ａが形成された円板部３１と、この円板部３１の中心に回転自在に設けられ外周に歯車３２Ａが形成された回転軸３２と、この回転軸３２の歯車３２Ａと円板部３１の歯車３１Ａとにそれぞれ噛合する外周歯車部３３Ａを有する円板状の回転体３３と、この回転体３３の平面にそれぞれ対向配置される上定盤３４Ａ及び下定盤３４Ｂと、上定盤３４Ａに固定された上部研磨パッド３５Ａと、下定盤３４Ｂに固定された下部研磨パッド３５Ｂとを備えている。円板部３１及び回転軸３２が図示しない駆動源によって一方向に回転駆動されると、回転体３３は、自転しながら、回転軸３２の回転軸を中心に公転するようになっている。
回転体３３は複数の結晶性基板１Ａが収納されているが、図１４では、構造をわかりやすくするために、回転体３３に１つの結晶性基板１Ａが収納された状態が図示されている。回転体３３の厚さは結晶性基板１Ａの厚さより薄く設定され、結晶性基板１Ａの一方の主面１Ｍが上部研磨パッド３５Ａに当接し、結晶性基板１Ａの他方の主面１Ｍが下部研磨パッド３５Ｂに当接する。

下定盤３４Ｂは回転テーブル３６に固定されている。上定盤３４Ａはポール３７Ａに沿って上下に移動可能とされており、下定盤３４Ｂの距離を自在に調整できるようになっている。これにより、回転体３３に結晶性基板１Ａを収納し、あるいはこれらから取り出したり、回転体３３に収納保持した結晶性基板１Ａに所定の荷重を加えたり、するようになっている。
上定盤３４Ａの上方には、パウダーリング３７Ｂが固定されたリングプレート３７Ｃが配置されている。パウダーリング３７Ｂには、環状の溝部３７Ｄが形成されており、パウダーリング３７Ｂの上方に配置された研磨液供給部材３８から吐出された研磨液Ｗを内部に貯留できるようになっている。リングプレート３７Ｃには、複数の供給ホース３７Ｅの基端側が接続され、これらの供給ホース３７Ｅの他端側が上定盤３４Ａに接続され、研磨液Ｗが供給ホース３７Ｅを通って上部研磨パッド３５Ａ及び下部研磨パッド３５Ｂに供給される。上部研磨パッド３５Ａ及び下部研磨パッド３５Ｂに供給された研磨液Ｗは、回転テーブル３６の下方に配置された収納タンク３９に収納される。この収納タンク３９に収納された研磨液Ｗは研磨液供給部材３８に戻されて再利用される。
上部研磨パッド３５Ａと下部研磨パッド３５Ｂとは、それぞれ結晶性基板１Ａの主面１Ｍと側面１Ｎの一部とを覆い弾性を有するウレタンやスウェード等の弾性部材から形成される。なお、研磨パッド３５Ａ，３５Ｂの粒度は♯１０００〜♯３０００である。

図１５には、結晶性基板と研磨パッドとの関係が示されている。主面研磨装置３が作動される前では、図１５（Ａ）に示される通り、結晶性基板１Ａは主面１Ｍと側面１Ｎとの交差する線が研磨パッド３５Ａ，３５Ｂに食い込むようになっており、主面研磨装置３が作動されると、結晶性基板１Ａが研磨パッド３５Ａ，３５Ｂと相対的に移動するので、主面１Ｍがラップ（研磨）されるとともに稜線部の面取部１Ｃが形成される。なお、図１５（Ｂ）では稜線部の面取部１Ｃを大きく図示しているが、実際は、１ｎｍ程度の面取りが実現できる。

図１３（Ｅ）には、主面ポリッシュ工程の後に実施される主面ポリッシュ工程が示されている。
主面ポリッシュ工程は、図１４で示される主面研磨装置３を用い、主面ラップ工程と同じ手順で実施される。主面ポリッシュ工程においても、稜線面取りが実施されることになる。なお、主面ラップ工程とは異なり、研磨パッド３５Ａ，３５Ｂの粒度は♯７０００〜♯１００００である。
主面１Ｍがポリッシュ仕上げされた結晶性基板１Ａは必要に応じて、洗浄処理や、反射防止膜やフィルター膜等の光学多層膜（積層された光学薄膜）や、フッ素含有化合物からなる異物付着防止膜を設ける等の表面処理を実施し、これにより、光学素子１が完成する。

従って、第二実施形態では、第一実施形態の（１）（２）（６）〜（８）の他、次の作用効果を奏することができる。
（９）角部面取工程の後に側面加工工程として側面研磨工程を実施し、側面研磨工程と切断工程との間に、ランバード１０の光学素子１の主面１Ｍに対応する平面矩形面１０Ｍの角部を面取りする追加面取工程を実施するので、角部面取工程で角部が面取りされたランバード１０が側面研磨工程による側面１０Ｎの研磨によって角部の面取り位置がずれることがあっても、追加面取工程を実施することにより、角部の面取りを正確なものにできる。

（１０）主面研磨工程を、結晶性基板１Ａの主面１Ｍの全体と側面１Ｎの少なくとも一部とを覆い弾性を有する研磨パッド３５Ａ，３５Ｂと結晶性基板１Ａとを主面１Ｍに沿って相対的に移動させることで実施したから、結晶性基板１Ａの主面１Ｍだけでなく稜線部も合わせて研磨されることになる。そのため、稜線部の面取量が小さくてもよい光学素子１であれば、稜線部の面取加工が不要とされるので光学素子１の製造を効率的に行える。

（１１）主面研磨工程は、結晶性基板１Ａと、結晶性基板１Ａを挟んで両側に配置された研磨パッド３５Ａ，３５Ｂとを相対的に移動させることにしたので、結晶性基板１Ａの両方の主面１Ｍの研磨とこれらの主面１Ｍに沿った８箇所の稜線部の面取とが同時に行えることになり、光学素子１の製造がより効率的になる。

（１２）主面研磨工程は、主面１Ｍを粗仕上げする主面ラップ工程と、主面１Ｍを鏡面仕上げする主面ポリッシュ工程との双方を実施するので、大きな研磨量を得ることと鏡面仕上げすることとを迅速に得ることができる。

（１３）研磨パッド３５Ａ，３５Ｂと結晶性基板１Ａとを主面１Ｍに沿って相対的に回転させることにしたので、結晶性基板１Ａの主面１Ｍでの互いに交差する稜線部の面取りを同時に実施することができ、面取工程を効率的に行える。

なお、本発明は本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、前記実施形態では、光学素子１として、撮像装置について用いられるリッド１０５等を例示したが、本発明では、液晶プロジェクターに用いられる放熱用の水晶板についても製造することができる。
また、本発明では、必ずしも検査工程を設けることを要せず、結晶性基板１Ａの主面１Ｍをラップする工程や、主面１Ｍをポリッシュする工程も設けることを要しない。
さらに、結晶性基板１Ａは水晶に限定されるものではなく、サファイヤ、等の結晶性材料から形成されるものやガラス等の透光性を有する基板でもよい。

１…光学素子、１Ａ…結晶性基板（透光性基板）、１Ｂ…角部の面取部、１Ｃ…稜線部の面取部、１Ｍ…主面、１Ｎ…光学素子の側面、２…積層体、２Ａ…仮止め用固定剤、１０…ランバード、１０Ｍ…ランバードの主面、１０Ｎ…ランバードの側面、３…主面研磨装置、１１…角部面取装置、１２…研削装置、１３…側面ラップ装置、１６…主面ラップ装置、１８…主面ポリッシュ装置、２１…側面ポリッシュ装置

Claims (6)

1. ブロック状の透光性材料を光学素子の外形寸法に対応するランバードに加工するランバード加工工程と、
   前記ランバードを前記光学素子の主面に対応する平面矩形面に沿って切断して透光性基板を得る切断工程と、
   前記切断工程で得られた透光性基板の主面を研磨する主面研磨工程と、を備え、
   前記ランバード加工工程と前記切断工程との間で、前記ランバードの前記光学素子の主面に対応する平面矩形面の外形の角部を面取りする角部面取工程と前記ランバードの側面に摩擦を付与して加工する側面加工工程とのいずれか一方を実施し、
   その後、前記角部面取工程と前記側面加工工程とのいずれか他方を実施することを特徴とする光学素子の製造方法。
2. 請求項１に記載された光学素子の製造方法において、
   前記主面研磨工程は、前記透光性基板の主面を粗仕上げする主面ラップ工程と、
   前記主面ラップ工程で粗仕上げされた主面を鏡面仕上げする主面ポリッシュ工程と、
   を備えていることを特徴とする光学素子の製造方法。
3. 請求項２に記載された光学素子の製造方法において、
   前記主面ラップ工程と、前記主面ポリッシュ工程との間に、前記透光性基板の稜線部を面取りする稜線面取工程を実施することを特徴とする光学素子の製造方法。
4. 請求項３に記載された光学素子の製造方法において、
   前記稜線面取工程は、
   前記透光性基板を主面の間に固定剤を介して複数積層して形成された積層体の側面を研磨部材の平面に押し当てながら研磨するものであり、
   前記透光性基板の一方の主面が前記研磨部材の平面に対して鋭角となるように前記積層体を変形させて行う第一工程と、
   前記第一工程の後で、前記複数の透光性基板を積層したまま前記透光性基板の他方の主面が前記研磨部材の平面に対して鋭角となるように前記積層体を変形させて行う第二工程と、
   を備えていることを特徴とする光学素子の製造方法。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載された光学素子の製造方法において、
   前記側面加工工程は、
   砥石を用い前記ランバードの結晶軸に対して所定の角度となるように側面を研削する側面研削工程と、
   研磨部材を用いて前記ランバードの側面を研磨する側面研磨工程と、
   のいずれかであることを特徴とする光学素子の製造方法。
6. 請求項５に記載された光学素子の製造方法において、
   前記角部面取工程の後に前記側面加工工程が実施され、
   前記側面加工工程は前記側面研磨工程であり、
   前記側面研磨工程と前記切断工程との間に、前記ランバードの前記光学素子の主面に対応する平面矩形面の外形の角部を面取りする追加面取工程を実施することを特徴とする光学素子の製造方法。

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