JP2017504065A - 集積光学部品及び製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
最初に、48.78ポンド(22.15kg)の、20.5%固形分の光学的に透明な接着剤(OCA)溶液(OCA溶液は、メチルエチルケトン/メタノール/トルエン/酢酸エチルの混合溶媒中の、93%のイソオクチルアクリレート及び7%のアクリル酸を有するコポリマーであった);17.14ポンド(7.78kg)の、35%固形分の高Tgポリマー(高Tgポリマーは、メチルエチルケトン/メタノール/トルエン/酢酸エチルの混合溶媒中、69%のメチルメタクリレート、25%のブチルメタクリレート、及び6%のメタクリル酸ジメチルアミノエチルを有するコポリマーであった);8ポンド(3.63kg)の4−ヒドロキシブチルアクリレート(BASF(Florham Park,NJ)より入手可能);0.12ポンド(54グラム)のメタクリレート官能性シランモノマー(Silane A−174、Sigma−Aldrich(St.Louis,MO)より入手可能);0.4ポンド(182グラム)のLucirin TPO−L(BASFより入手可能);0.244ポンド(111グラム)の、5%固形分のビスアミド架橋剤(トルエン中の1,1’−イソフタロイルビス(2−メチルアジリジン(methylaziridne));44.94ポンド(20.4kg)の酢酸エチル99%(Sigma−Aldrichより入手可能);及び、29.96ポンド(13.6kg)のイソプロピルアルコール(Sigma−Aldrichより入手可能)、を一緒に混合することによって接着剤溶液を調製した。
Spartech Corporationより入手可能なPMMA POLYCAST CLRプレートを切断して、12”(30.5cm)の正方形のプレートとした。大型クリップを使用してPMMAプレートを環境オーブンの中に吊るし、次のプロフィール:(1)オーブンを1時間かけて95℃、30%RHまで上昇させる、(2)オーブンを95℃、30% RHで60時間保持する、(3)オーブンを1時間かけて30℃、0%RHまで下降させる、を用いてアニールした。次に、アニールしたPMMAプレートを、従来のCNCミル、及び平板状工具を使用して、最終透明プレート厚5.10+/−0.01mmまで平坦化した。
AGL社の工業用ラミネーター(AGL Inc(Deforest,WI)より入手可能)を使用して、幅14”(35.6cm)、厚さ40マイクロメートルのVikuiti(商標)MOF反射性偏光子(3M Companyより入手可能)の両面に、接着剤EAS 2059を積層した。プロセス条件は、張力制御10〜15psi(69〜103kPa)、ニップローラー圧約20〜30psi(138〜207kPa)、及び速度制御約5〜10fpm(1.5〜3mpm)とした。得られた接着剤/MOF/接着剤積層体を、剪断機を使用して、25”(63.5cm)のシートに延ばした。
積層プロセスの後、積層体に製造プロセスを施した。ドリルで整列孔(図2Aの整列孔299)を開け、平坦でないPMMA表面を平坦化させた(図2Aの平らな第2の表面204)。統合CAD/CAM/CAEのSiemens NXソフトウェア7.5を使用するHurco CNCミル(Hurco(Indianapolis,IN))を用いて図面を作成し、光学部品を研削及び機械加工するための一部製造ソリューションを完成させた。図2Gを参照すると、異なるミリングビット(Harvey Too(Rowley,MA)より入手可能)を使用して、PBSキューブ210を有する集積光学部品アレイを製造した。Carbide plastic社の切削用エンドミル、工具番号49908−C4(カッター径1/8”(0.318cm)、切断長さ5/8”(0.625cm)、Harvey Tool(Rowley,MA)から入手可能)を使用して、第1のプリズム面211、開口フレーム217、及び対向する複数の端面230、235をミリング加工し、黒色コーティングに備えた。
KL4530デスクトップCNCルータ(Automation Technology Inc(Hoffman Estates,IL)より入手可能)をXYZロボットとして使用し、Nordson 787MS−SS MicroSpray精密スプレー弁(precision spray valve)(Nordson Corp(Nordson Corp)より入手可能)をその上に取り付けた。Hamilton Company(Reno,Nevada)より入手可能な、ゲージの小さい(内径0.013”〜0.004”(0.033cm〜0.01cm))使い捨てエンドホール分注先端部を使用し、場合によっては、使い捨てサイドポート分注先端部(18〜26ゲージ)を使用した。Dupli−Color(登録商標)Perfect Match(商標)BUN0100塗料(Sherwin−Williams Co.(Cleveland,OH)より入手可能)を、第1のプリズム面211上に正確にスプレーした。BUN0100塗料を、エアゾール缶から、開口フレーム217、及び対向する複数の端面230、235を含む全ての他の面に向けて手動でスプレーした。
黒色コーティングプロセスの後、前側出力面215及び開口219をミリング加工して黒色コーティングを除去し、Carbide plastic社の切削用エンドミル、工具番号48716−C4(カッター径1/4”(0.64cm)、切断長さ3/4”(1.9cm))及びPCDダイヤモンドエンドミル、工具番号12124(カッター径3/8”(0.953cm)、切断長さ1/4”(0.64cm))(共にHarvey Tool(Rowley,MA)から入手可能)を使用してダイヤモンド研磨した。Carbide plastic社の切削用エンドミル、工具番号49908−C4(カッター径1/8”(0.318cm)、切断長さ5/8”(0.625cm))(Harvey Tool(Rowley,MA)から入手可能)を使用して第3のトラフ250をミリング加工し、フランジ258を形成した。
第2のヒンジ259に沿って手で破断することにより、別個のフランジ258上のPBSキューブ210の列を形成した。各キューブストリップの開口219を、3M(商標)Removable Repositionable Tape 666を使用してガラスプレート上に接着し、次に、Diablo 1/4”×1”(0.64cm×2.5cm)Carbide Straight Router Bitモデル番号DR04108(Freud(High Point,NC)より入手可能)を使用して、フランジ258及びプリズム伸張部分214をミリング加工して除去し、個々のキューブに個片化させた。
Claims (10)
- 平らな第1の表面と反対側の第2の表面とを有する支持体であって、前記反対側の第2の表面は複数の階段状部を備え、前記複数の階段状部のそれぞれは奥行き部と立上り部とを有し、これらは交差して前記平らな第1の表面に近接したヒンジを形成する、支持体と、
前記複数の階段状部のそれぞれの上に配設され、かつ前記支持体と一体である、偏光ビームスプリッタ(PBS)キューブと、
を備える集積光学部品であって、
前記PBSキューブは、
前記立上り部に隣接した第1のプリズム面と、前記階段状部に隣接した第2のプリズム面と、を有する第1のプリズムと、
前記第1の表面と反対側の第3のプリズム面と、前記第2の表面と反対側の第4のプリズム面と、を有する第2のプリズムと、
前記第1のプリズムと前記第2のプリズムとの間の斜面に配設される反射性偏光子であって、前記支持体の前記平らな第1の表面と平行である、反射性偏光子と、
を備え、
前記第1のプリズム面が、第1のトラフによって前記立上り部から分離され、前記PBSキューブが、前記奥行き部及び前記立上り部と直交する対向する複数の端面を備える、集積光学部品。 - 各第2のプリズム面が、プリズム伸張部分によって前記隣接する奥行き部から分離される、請求項1に記載の集積光学部品。
- 前記第1のプリズム面、前記第3のプリズム面、前記第4のプリズム面、及び前記端面のうちの少なくとも1つの上に配設される黒色コーティングを更に含む、請求項1に記載の集積光学部品。
- 前記第3のプリズム面が、前記立上り部内のノッチに隣接しており、前記ノッチは、前記奥行き部に平行な第1のノッチ面と、前記第2のプリズム面に隣接しかつ前記立上り部に平行な第2のノッチ面とを有する、請求項1に記載の集積光学部品。
- 平らな第1の表面と反対側の第2の表面とを有する支持体であって、前記反対側の第2の表面は複数の階段状部を備え、前記複数の階段状部のそれぞれは奥行き部と立上り部とを有し、これらは交差して前記平らな第1の表面に近接したヒンジを形成する、支持体と、
前記支持体と一体であり、かつ前記複数の階段状部のそれぞれの上に一列に配設される複数の偏光ビームスプリッタ(PBS)キューブと、
を備える集積光学部品であって、
前記複数のPBSキューブのそれぞれは、
前記立上り部に隣接する第1のプリズム面と、前記階段状部に隣接する第2のプリズム面と、を有する第1のプリズムと、
前記第1の表面と反対側の第3のプリズム面と、前記第2の表面と反対側の第4のプリズム面と、を有する第2のプリズムと、
前記第1のプリズムと前記第2のプリズムとの間の斜面に配設される反射性偏光子であって、前記支持体の前記平らな第1の表面と平行である、反射性偏光子と、
対向する複数の端面であって、各対向する端面は前記反射性偏光子と直交する、対向する複数の端面と、
を備え、
各第1のプリズム面が第1のトラフによって前記立上り部から分離され、第2のトラフが前記立上り部の上の隣接するPBSキューブを分離する、集積光学部品。 - 前記第1のプリズム面が黒色コーティングされた後面であり、前記第2のプリズム面が研磨された光入力面であり、前記第3のプリズム面が研磨された出力面であり、前記第4のプリズム面が、液晶オン・シリコン(LCoS:liquid crystal on silicon)画像装置に好適な研磨された開口部を備える、請求項5に記載の集積光学部品。
- 平らな第1の表面と、奥行き部と立上り部とを有する階段状部を備える反対側の第2の表面と、を有する支持体と、
前記支持体と一体であり、かつ前記階段状部の上に一列に配設される複数の偏光ビームスプリッタ(PBS)キューブと、
を備える集積光学部品であって、
前記複数のPBSキューブのそれぞれは、
前記立上り部に隣接する第1のプリズム面と、前記階段状部に隣接する第2のプリズム面と、を有する第1のプリズムと、
前記第1の表面と反対側の第3のプリズム面と、前記第2の表面と反対側の第4のプリズム面と、を有する第2のプリズムと、
前記第1のプリズムと前記第2のプリズムとの間の斜面に配設される反射性偏光子であって、前記支持体の前記平らな第1の表面と平行である、反射性偏光子と、
対向する複数の端面であって、各対向する端面は前記反射性偏光子と直交する、対向する端面と、
を備え、
各第1のプリズム面が第1のトラフによって前記立上り部から分離され、第2のトラフが前記立上り部の上の隣接するPBSキューブを分離する、集積光学部品。 - 光学部品の製造方法であって、
第1のポリマープレートと第2のポリマープレートとの間に反射性偏光子を積層するステップであって、前記第1のポリマープレートは第1の外側表面を有し、第2のポリマープレートは反対側の第2の外側表面を有するステップと、
複数の平行な第1のトラフを、前記第2のポリマープレートに、前記反射性偏光子に対して45度の角度で、第1の底面までミリング加工するステップであって、各平行な第1のトラフは、階段状部立上り部を、偏光ビームスプリッタ(PBS)キューブの第1のプリズムから分離するステップと、
複数の平行な第2のトラフを、前記第1のトラフに垂直にミリング加工し、それによって、複数の階段状部奥行き部を形成するステップであって、前記階段状部奥行き部のそれぞれは、前記第1の底面と共面であり、かつ第1の立上り部から隣接する第2の立上り部まで延在し、各第2のトラフが、前記奥行き部上の隣接するPBSキューブの複数の端面を分離し、前記奥行き部と前記立上り部の交差部が、前記第1の外側表面に近接した第1のヒンジを画定するステップと、
任意追加的に、それぞれが第3の底面を有し、それぞれが前記第1のトラフに平行である複数の平行な第3のトラフをミリング加工するステップであって、前記平行な第3のトラフのそれぞれは、前記対応する階段状部立上り部に垂直であり、かつ前記PBSキューブを支持するフランジを形成し、前記第3の底面は第2のヒンジによって前記奥行き部から分離されるステップと、
前記第1のトラフに平行な複数のノッチをミリング加工するステップであって、各ノッチは、前記奥行き部に平行な第1のノッチ面と、前記立上り部に平行であり、かつその中まで延在する第2のノッチ面とを有し、前記第1のノッチ面が、前記奥行き部と反対側の第4のプリズム面を含み、前記第2のノッチ面が、前記第1のプリズム面と反対側の第3のプリズム面を含むステップと、を含み、
前記ミリング加工するステップが任意の順序で実施され得る、光学部品の製造方法。 - 第1の主表面を有する第1の透明プレートと、
第2の主表面を有する第2の透明プレートと、
前記第1の主表面と前記第2の主表面との間に固着されるポリマー多層反射性偏光子と、
前記第1の透明プレート及び前記ポリマー多層反射性偏光子を貫通する、第1の対向する複数の面と第1の底面とを有する第1のアンダーカットトラフと、を備え、
前記第1の透明プレート及び前記第2の透明プレートの少なくとも一方が、低複屈折を示す、光学物品。 - 前記第1のアンダーカットトラフに平行な第2のアンダーカットトラフを更に備え、前記第2のアンダーカットトラフは、第2の対向する複数の面と第2の底面とを有し、前記第2の底面は、前記第1の底面に垂直に配向される、請求項9に記載の光学物品。
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