JP2013116540A - 光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
精度が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】ランバードを切断して透光性基板を加工する透光性基板加工工程と、透光性基板の側面をラップ仕上げする側面ラップ工程と、側面ラップ工程でラップ仕上げされた結晶性基板１Ａの角部を面取りする角部面取工程と、角部面取工程で角部が面取りされた結晶性基板１Ａの主面１Ｍを研磨する主面研磨工程とを備え、主面研磨工程は、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。
【選択図】図１３

Description

本発明は透光性基板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である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）。
そして、上定盤と下定盤との間にキャリアを配置し、このキャリアに圧力振動子の原材料として用いられるウエハーを収納し、このウエハーを両定盤の間に供給された研磨液で研磨する方法がある（特許文献７，８）。さらに、ガラス板を上下の研磨定盤で挟み込み、これらの研磨定盤を回転させるとともに研磨スラリーを供給することで、ガラス板を研磨する方法がある（特許文献９）。

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 特開２００９−１９４６３１号公報 特開２００９−１７８７８０号公報 特開２０１１−６７９０６号公報

特許文献４から特許文献９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は、水晶基板のコーナーに面取り加工を施してコーナー面取部を形成した後、水晶基板の稜線部に面取加工を施して稜線面取り部を形成する構成である。稜線面取部は、複数枚の水晶基板を接着剤で接着して積層体を形成するとともに、この積層体を一方の主面に対して斜めにして一方の稜線面取りを実施する。その後、積層体の接着剤を剥がして水晶基板をばらばらにし、再度、積層体を形成し、他方の主面に対して斜めにして他方の稜線面取りを実施する。しかし、特許文献６の従来例では、コーナー面取りと稜線面取りの工程が示されているに過ぎず、しかも、これらの面取りは複雑な手順により実施されるので光学素子の製造工程が煩雑となるという不都合がある。
特許文献７、特許文献８及び特許文献９の従来例では、基板を研磨する工程のみ示されるものであり、光学素子を製造するために必要な他の工程が示されていない。

本発明の目的は、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、ランバードを切断して透光性基板を取得する透光性基板取得工程と、前記透光性基板取得工程で取得された前記透光性基板の側面をラップ仕上げする側面ラップ工程と、前記ラップ仕上げされた前記透光性基板の角部を面取りする角部面取工程と、前記角部を面取りされた前記透光性基板の主面を研磨する主面研磨工程と、を備え、前記主面研磨工程は、前記透光性基板の前記主面と、前記側面の少なくとも一部と、を覆う弾性の研磨パッドと、前記透光性基板と、を前記主面に沿って相対的に移動させることを特徴とする。

この構成の本適用例では、ランバードを切断して得られた透光性基板をラップ仕上げし、その後、透光性基板の角部を面取りし、角部が面取りされた透光性基板の主面を研磨するという一連の工程によって、光学素子を効率的に製造することができる。その上、透光性基板の主面を研磨するにあたり、主面と側面の少なくとも一部とを覆った研磨パッドと透光性基板とを主面に沿って相対的に移動させることにしたので、透光性基板の主面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、従来実施されていた角部の面取加工の後の稜線部の面取加工が不要とされるので、光学素子の製造を効率的に行える。

［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、前記透光性基板と、前記透光性基板を挟んで両側に配置されている前記研磨パッドと、を相対的に移動させることを特徴とする。
この構成の本適用例では、透光性基板の両方の主面の研磨とこれらの主面に沿った８箇所の稜線部の面取とが同時に行えるので、より、効率的に光学素子を製造することができる。

［適用例３］
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、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とすることとを迅速に得ることができる。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４］
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、稜線面取工程を設けることで、稜線部の面取量を大きくすることができる。しかも、稜線面取工程は主面ポリッシュ工程の前に実施されるので、主面の鏡面仕上げを精度よくすることができる。

［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主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主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。
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、透光性基板同士を固定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６］
本適用例に係る光学素子の製造方法は、前記研磨パッドと前記透光性基板とを前記主面に沿って相対的に回転させることを特徴とする。
この構成の本適用例では、研磨パッドと透光性基板とを主面に沿って相対的に回転させることで、透光性基板の主面内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るので、面取工程を効率的に行える。

本発明の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。 透光性基板を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図。 透光性基板の角部にのみ面取りした状態を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図。 （Ａ）〜（Ｂ）は前記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）は前記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）は前記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）は前記実施形態の光学素子の製造方法の手順を示す概略図。 （Ｊ）〜（Ｋ）は前記実施形態の光学素子の製造方法の手順を示す概略図。 （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）は検査治具の正面図、（Ｂ）は検査治具の側面図。 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。 （Ａ）〜（Ｃ）は図９（Ｊ）の第二面取工程を説明する概略図。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には本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には本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は図３で示される結晶性基板１Ａを加工して形成されており、この結晶性基板１Ａは、水晶の透光性基板である。

図３には結晶性基板１Ａが示されている。図３（Ａ）は結晶性基板１Ａの正面図、図３（Ｂ）は結晶性基板１Ａの側面図である。図４には角部にのみ面取りした結晶性基板１Ａが示され、図４（Ａ）は結晶性基板１Ａの正面図、図４（Ｂ）は結晶性基板１Ａの側面図である。
図３で示される結晶性基板１Ａは面取りがされておらず、主面１Ｍの４箇所の角部や稜線部が直角に形成されている。この結晶性基板１Ａは、図４で示される通り、主面１Ｍの４角に面取部１Ｂが形成され、その後、図２で示される通り、８つの稜線に稜線部の面取部１Ｃが形成される。

光学素子１の製造方法を図５から図１５に基づいて説明する。
図５（Ａ）には、ランバード１０が示されている。ランバード１０は水晶原石をランバード加工して成形される。
ランバード加工は水晶原石の結晶軸の方向を明確にするための表面研削加工である。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。

図５（Ｂ）には、ランバード１０を切断して結晶性基板１Ａを取得する工程が示されている。図５（Ｂ）において、ワイヤーソー１１が示されており、このワイヤーソー１１は、３本のローラー１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃに複数本のワイヤー１１Ｗが架け渡された構造である。ローラー１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが回転することで、複数のワイヤー１１Ｗで基台１１Ｄ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を有しない光学素子１では光学軸であるＺ軸に対して平行に切断し（図１０（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を有する光学素子１では、Ｚ軸にたいして４５°の角度で切断する（図１１（Ａ）参照）。
隣合うワイヤー１１Ｗの間隔は図３で示される結晶性基板１Ａの厚さと同じである。なお、本実施形態では、ランバード１０を直接切断するものでもよいが、ランバード１０をブロック状に予め切断したものを切断するものでもよい。ランバード１０はワイヤーソー１１で切断されて複数の結晶性基板１Ａに分けられる。

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１０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１０（Ａ）に示される通り、複数のワイヤー１１Ｗ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、その切断面の角部が直角とされている。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。

図１１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１１（Ａ）に示される通り、複数のワイヤー１１Ｗ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１１（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１１（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６（Ｃ）には積層体２の側面２Ｂを研削する研削工程が示されている。図６（Ｃ）において、研削装置１３は、それぞれ砥石が設けられた一対の研削盤１３Ａ（図６（Ｃ）では一方の研削盤のみ示す）が積層体２を挟んで対向配置されており、これらの研削盤１３Ａに積層体２の主面１Ｍ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°となるように側面２Ｂを所定の位置Ｌまで研削する。そして、積層体２の外周断面は、その角部が直角となるように研削する。研削盤１３Ａの砥石の粒度は♯８０〜♯１０００である。

図６（Ｄ）には、研削工程で研削された積層体２の面取りをする面取工程が示されている。面取工程は積層体２の主面１Ｍの４箇所の角部に面取りをする工程である。
図６（Ｄ）において、角部面取装置１４は、積層体２の角部を研磨する研磨盤１４Ａと、１つの角部が研磨盤１４Ａに当接するように積層体２を保持する保持部材１４Ｂとを備え、回転する研磨盤１４Ａに積層体２の角部を押し当てて面取りするものである。研磨盤１４Ａには研磨パッドが設けられ、この研磨パッドの粒度は♯３０００程度である。
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１４Ａに当接するように積層体２を保持部材１４Ｂにセットし直し、角部の面取り作業を行う。なお、積層体２を研磨盤１４Ａ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６（Ｅ）には面取工程で面取りされた積層体２の側面２Ｂをラップ仕上げする側面ラップ工程が示されている。図６（Ｅ）において、側面ラップ装置１５は、一対の研磨盤１５Ａ，１５Ｂが角部の面取りがされた積層体２を挟んで対向配置されており、これらの研磨盤１５Ａにはそれぞれ研磨パッドが設けられている。この研磨パッドの粒度は♯１０００〜♯３０００である。
積層体２の側面のうち互いに反対側に位置する面が側面ラップ装置１５でラッピングされる。

図７には積層体の前記主面の外周寸法が規定寸法内にあるか否かの検査する検査工程が示されている。検査工程では、図１２に示される検査治具を用いる。
図１２には、検査治具が示されている。図１２（Ａ）は検査治具の正面図、図１２（Ｂ）は検査治具の側面図である。
図１２において、検査治具は、積層体２の規定寸法の開口１６Ａが形成された平面矩形状の検査用ゲージ１６であり、この検査用ゲージ１６の材料は、合成樹脂や金属等からなる板材である。
開口１６Ａ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１６を用いて積層体２を検査するには、まず、図７（Ｆ）に示される通り、検査用ゲージ１６の開口１６Ａに主面１Ｍを臨ませるように積層体２を配置し、その後、図７（Ｇ）に示される通り、検査用ゲージ１６と積層体２とを結晶性基板１Ａが積層される方向Ｐに相対移動させる。積層体２を構成する複数の結晶性基板１Ａの一部に主面１Ｍの外周寸法が規定寸法より大きいものがある場合には、図７（Ｇ）の想像線の符号１６で示される通り、検査用ゲージ１６と積層体２との相対移動が規制される。
なお、検査用ゲージ１６と積層体２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、装置本体に積層体２を載置し、この積層体２に対して検査用ゲージ１６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１６を固定し、この検査用ゲージ１６に対して積層体２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８（Ｈ）には、外周寸法が検査された積層体２の角部を面取りする角部面取工程が示されている。角部面取工程は図６（Ｄ）で示される面取工程で用いられる同じ装置と同じ方法で実施される。
即ち、角部面取装置１４の保持部材１４Ｂに積層体２をセットし、回転する研磨盤１４Ａに積層体２の角部を押し当てて面取りする。研磨盤１４Ａの研磨パッドの粒度は♯３０００程度である。角部の面取りを４箇所の角部の全てに実施する。
積層体２の角部が面取りされたら、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８（Ｉ）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１３で示される主面研磨装置３で実施される。
図１３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（図８（Ｉ）参照）。なお、図１３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１４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１４（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１４（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、１μｍ程度の面取りが実現できる。

図９（Ｊ）には、主面ポリッシュ工程の後に実施される稜線面取工程が示されている。稜線面取工程は、前述と同様の手順で複数の結晶性基板１Ａから積層体２を形成し、この積層体２として稜線部の面取をするものである。
図９（Ｊ）には、稜線面取装置が示されている。
稜線面取装置１７は積層体２の側面２Ｂが当接される円板状の研磨部材１７Ａと、積層体２を研磨部材１７Ａ側に付勢する錘１７Ｂとを備え、研磨部材１７Ａが回転することで、積層体２の１つの側面２Ｂが研磨される。研磨部材１７Ａの粒度は♯３０００程度である。

稜線面取工程の手順が図１５に示されている。
図１５（Ａ）に示される積層体は、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１５（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１５（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の両面のうち一方の稜線部がそれぞれ面取りされる。

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１５（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を研磨する稜線面取工程を実施する。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。

面取りされた結晶性基板１Ａは、その主面１Ｍをポリッシュする。
図９（Ｋ）には結晶性基板１Ａの主面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。
主面ポリッシュ工程は、図１３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、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）ランバード１０を切断して結晶性基板１Ａを加工する結晶性基板加工工程と、結晶性基板１Ａの側面１Ｎをラップ仕上げする側面ラップ工程と、側面ラップ工程でラップ仕上げされた結晶性基板１Ａの角部を面取りする角部面取工程と、角部面取工程で角部が面取りされた結晶性基板１Ａの主面１Ｍを研磨する主面研磨工程と、を実施して光学素子１を製造するので、これらの一連の工程によって、光学素子１を効率的に製造することができる。しかも、主面研磨工程は、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するので、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。

（２）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。

（３）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

（４）主面ラップ工程と主面ポリッシュ工程との間で、結晶性基板の稜線部を面取りする稜線面取工程を実施するから、稜線部の面取量が大きな光学素子１を正確に製造することができる。

（５）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。

（６）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。

（７）結晶性基板加工工程と側面ラップ工程との間に、積層体２の主面１Ｍを光学軸であるＺ軸に対して所定の角度となるように主面１Ｍと交差する方向に延びる側面２Ｂを研削する研削工程を実施するので、主面１ＭのＺ軸に対する位置決めが正確にされた後に、面取り等の工程が実施されることで、光学素子１を効率よく製造することができる。

（８）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。

（９）側面ラップ工程の後に、積層体２の主面１Ｍ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１６で行う検査工程を実施するので、積層体２から分離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。

（１０）検査工程は、検査用ゲージ１６に形成された規定寸法の開口１６Ａに積層体２を挿通し、検査用ゲージ１６と積層体２とを結晶性基板１Ａが積層される方向に相対移動させるので、積層体２を検査用ゲージ１６の開口１６Ａに挿通した際に、途中で止まることになれば、規定寸法より大きい結晶性基板１Ａが積層体２に含まれていることになるので、光学素子の検査を効率的に実施することができる。

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、ランバード１０を切断して結晶性基板１Ａを取得する透光性基板取得工程の後に、結晶性基板１Ａの主面を結晶軸に対して所定の角度となるように側面２Ｂを研削する研削工程を設けたが、本発明では、ランバード１０自体を、主面が結晶軸に対して所定の角度となるように側面２Ｂを研削し、その後、ランバード１０を切断して結晶性基板１Ａを加工するものでもよい。

また、本発明では、研磨パッド３５Ａ，３５Ｂと結晶性基板１Ａとを相対的に回転させるのではなく、互いに直交する２方向に直線的に相対的に往復させる構成でもよい。さらに、研磨パッド３５Ａ，３５Ｂは１つのみ設けるものでもよい。
さらに、本発明では、図６（Ｄ）で示される角部の面取工程や図７で示される検査工程を省略するものでもよい。

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をラップする工程と主面１Ｍをポリッシュする工程との少なくとも一方を設けるものであればよく、前記実施形態のように双方設けることを要しない。

さらに、側面ラップ工程及び角部面取工程は積層体２の側面２Ｂに対して実施するのではなく、個々の結晶性基板１Ａの側面１Ｎに対して実施するものでもよい。
また、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。
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。

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、２Ｂ…積層体の側面、３…主面研磨装置、１０…ランバード、１１…ワイヤーソー、１２…主面ラップ装置、１３…研削装置、１４…角部面取装置、１５…側面ラップ装置、１６…検査用ゲージ、１６Ａ…開口、１７…稜線面取装置、１７Ａ…研磨部材、３２…回転軸、３３…回転体、３５Ａ…上部研磨パッド、３５Ｂ…下部研磨パッド、１００…撮像装置、１０５…リッド、１０６…複屈折板

Claims (6)

1. ランバードを切断して透光性基板を取得する透光性基板取得工程と、
   前記透光性基板取得工程で取得された前記透光性基板の側面をラップ仕上げする側面ラップ工程と、
   前記ラップ仕上げされた前記透光性基板の角部を面取りする角部面取工程と、
   前記角部を面取りされた前記透光性基板の主面を研磨する主面研磨工程と、
   を備え、
   前記主面研磨工程は、
   前記透光性基板の前記主面と、前記側面の少なくとも一部と、を覆う弾性の研磨パッドと、
   前記透光性基板と、
   を前記主面に沿って相対的に移動させる
   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、
   前記透光性基板と、
   前記透光性基板を挟んで両側に配置されている前記研磨パッドと、
   を相対的に移動させ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。
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。
5. 請求項４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主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主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。
6. 請求項２から請求項５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、
   前記研磨パッドと前記透光性基板とを前記主面に沿って相対的に回転させることを特徴とする光学素子の製造方法。

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